JPH04370449A - 変速回転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一定速度で回転する２
つのモータの回転力を、ワンウェイクラッチ機構と、ギ
ヤ伝達機構と、ねじりコイルバネの歪エネルギーとを利
用して、一つの出力軸に合流させることにより、増速あ
るいは減速を可能とした変速回転装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転速度を変化させることができ
る装置としては、パルスモータ、サーボモータ等を利用
した装置が知られている。これらの装置では、モータに
制御回路から作動信号を送り、それによって所望の回転
速度を得るようにしている。

【０００３】また、機械要素において、運動を変速して
行なわせるために、カム機構などを用いることもよく行
なわれている。

【０００４】更に、ベルトコンベアなどの送り機構にお
いて送り速度を変化させるために、各種のセンサで移動
量を検知し、その信号に基づいて駆動装置を制御するこ
とも行なわれている。

【０００５】また、機械的な変速機構として、コーンを
入力円板、リング、カムディスクの中間にフリーの状態
で配置した構造からなる無段変速機（商品名「ＲＸトラ
クションドライブ」、シンポ工業株式会社製）や、Ｖ型
プーリとＶベルトとの組み合わせからなり、プーリの実
質的回転半径を可変とすることにより変速を行う無段変
速機（商品名「機械式無段変速機」、三木プーリ株式会
社製）なども知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、機械運動
を変速させて行なわせる装置としては、各種の機構が採
用可能であるが、いずれも構造が複雑化し、製造コスト
が高くなるという問題点があった。

【０００７】すなわち、パルスモータ、サーボモータ等
を利用した変速回転機構では、これらのモータ自体が高
価であること、これらのモータに作動信号を送るための
制御回路が必要となり、製造コストは極めて高いものと
なる。

【０００８】また、カム機構などを用いた変速運動機構
では、カムの設計、製作に高い精度が要求され、しかも
目的とする運動を実現させるため、カム周辺の連動機構
を必要とし、装置が大がかりなものとなり、製造コスト
は高いものとなる。

【０００９】更に、ベルトコンベアなどの送りをセンサ
で検知して制御する機構は、例えば間欠送りなどは容易
に実現できるが、徐々に増速あるいは減速するような送
りを実現することは困難である。

【００１０】また、前述した既に市販されている機械式
の無段変速機は、変速範囲が狭く、変速を手動で、ある
いは、電気的な制御によって行う必要があり、構造も複
雑で製造コストが高いという問題点があった。

【００１１】したがって、本発明の目的は、電気的な制
御等を必要とすることなく、徐々に増速あるいは減速す
るような無段変速が、自動的になされるようにした変速
回転装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の変速回転装置は、第１モータＡ１の駆動軸Ａ
２と、第２モータＡ８の駆動軸Ａ９とを同軸的に突き合
わせて配置し、分割シャフトＢ１と、出力軸Ｂ１５とを
同じく同軸的に突き合わせ、かつ、前記駆動軸Ａ２、Ａ
９と平行に配置し、第１モータＡ１の駆動軸Ａ２にはワ
ンウェイクラッチＡ３を介してギヤＡ４を装着し、更に
ギヤＡ４のハウジング外周にはワンウェイクラッチＡ１
２を介してクラッチハウジングＡ１３を装着し、第２モ
ータＡ８の駆動軸Ａ９にはワンウェイクラッチＡ１０を
介してギヤＡ１１を装着し、更にギヤＡ１１のハウジン
グ外周にはワンウェイクラッチＡ１５を介してクラッチ
ハウジングＡ１６を装着し、分割シャフトＢ１にはギヤ
Ｂ３を固着し、ギヤＢ３のハウジング外周にはワンウェ
イクラッチＢ４を介してクラッチハウジングＢ５を装着
し、出力軸Ｂ１５にはギヤＢ１４を固着し、ギヤＢ１４
のハウジング外周にはワンウェイクラッチＢ１１を介し
てクラッチハウジングＢ１２を装着し、ギヤＡ４とギヤ
Ｂ３とを歯合させ、ギヤＡ１１とギヤＢ１４とを歯合さ
せ、かつ、ギヤＡ４とギヤＢ３のギヤ比と、ギヤＡ１１
とギヤＢ１４のギヤ比とが異なるようにし、クラッチハ
ウジングＡ１３、Ａ１６の間に第１ねじりコイルバネＡ
１７を装着し、クラッチハウジングＢ５、Ｂ１２の間に
第２ねじりコイルバネＢ１３を装着したことを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】本発明の装置の作用について説明すると、例え
ば第１モータＡ１の駆動軸Ａ２と、第２モータＡ８の駆
動軸Ａ９とが同方向に回転し、ギヤＡ４／ギヤＢ３のギ
ヤ比が、ギヤＡ１１／ギヤＢ１４のギヤ比よりも大きく
、ワンウェイクラッチＡ３、ワンウェイクラッチＡ１０
、ワンウェイクラッチＢ４、ワンウェイクラッチＡ１５
は、内側高速のときに回転力を内側から外側に伝え、外
側高速のときは空回りするものとし、ワンウェイクラッ
チＢ１１、ワンウェイクラッチＡ１２は、外側高速のと
きに回転力を外側から内側に伝え、内側高速のときは空
回りするものと仮定する。

【００１４】第１モータＡ１の駆動軸Ａ２の回転は、ワ
ンウェイクラッチＡ３を介してギヤＡ４に伝達され、ギ
ヤＡ４に歯合するギヤＢ３が回転する。また、第２モー
タＡ８の駆動軸Ａ９の回転は、ワンウェイクラッチＡ１
０を介してギヤＡ１１に伝達され、ギヤＡ１１に歯合す
るギヤＢ１４が回転する。第１モータＡ１と第２モータ
Ａ８が同速回転するとしても、ギヤＡ４とギヤＢ３のギ
ヤ比と、ギヤＡ１１とギヤＢ１４のギヤ比とが異なるの
で、ギヤＢ３とギヤＢ１４の回転速度が異なる、この例
の場合はギヤＢ３がギヤＢ１４より高速で回転すること
になる。

【００１５】ギヤＢ３の回転によりワンウェイクラッチ
Ｂ４を介してクラッチハウジングＢ５が回転する。クラ
ッチハウジングＢ１２は、ワンウェイクラッチＢ１１に
よりギヤＢ１４から直接回転力を伝達されないが、自身
がギヤＢ１４より高速で回転するとき、ギヤＢ１４に回
転力を伝達する。したがって、クラッチハウジングＢ５
がギヤＢ１４より高速で回転し、クラッチハウジングＢ
１２はギヤＢ１４を回さない限りギヤＢ１４より速く回
転できないので、クラッチハウジングＢ５との間に装着
された第２ねじりコイルバネＢ１３にねじり作用が発生
する。

【００１６】第２ねじりコイルバネＢ１３が最大限にね
じられると、クラッチハウジングＢ５とクラッチハウジ
ングＢ１２とが一体化し、第２ねじりコイルバネＢ１３
の歪エネルギーが一度に放出され、クラッチハウジング
Ｂ１２がギヤＢ１４及び出力軸Ｂ１５とともに高速回転
する。出力軸Ｂ１５は、駆動軸Ａ９の回転によりワンウ
ェイクラッチＡ１０、ギヤＡ１１、ギヤＢ１４を介して
回転しているが、上記の第２ねじりコイルバネＢ１３の
歪エネルギーの放出時に、駆動軸Ａ９による回転速度を
上回る速度で回転し、増速作用を受ける。

【００１７】一方、第２ねじりコイルバネＢ１３の歪エ
ネルギーが放出され、ギヤＢ１４が高速回転するとき、
ギヤＢ１４に噛みあうギヤＡ１１が、駆動軸Ａ９に対し
て空回りして高速回転する。ギヤＡ１１の回転によりワ
ンウェイクラッチＡ１０を介してクラッチハウジングＡ
１６が高速回転する。一方、クラッチハウジングＡ１３
は、ワンウェイクラッチＡ１２が介在していることによ
ってギヤＡ４を回さない限りギヤＡ４より速く回転する
ことができない。この結果、クラッチハウジングＡ１３
とクラッチハウジングＡ１６の間に装着された第１ねじ
りコイルバネＡ１７にねじり作用が発生する。

【００１８】第１ねじりコイルバネＡ１７が最大限にね
じられると、クラッチハウジングＡ１３とクラッチハウ
ジングＡ１６とが一体化し、第１ねじりコイルバネＡ１
７の歪エネルギーが一度に放出され、クラッチハウジン
グＡ１３がギヤＡ４とともに高速回転する。このギヤＡ
４の高速回転により、前述した第２ねじりコイルバネＢ
１３のねじり作用がサイクルを速めて再度実現され、第
２ねじりコイルバネＢ１３の歪エネルギーの放出、クラ
ッチハウジングＢ１２、ギヤＢ１４及び出力軸Ｂ１５の
高速回転が再び行なわれる。このような、第２ねじりコ
イルバネＢ１３と第１ねじりコイルバネＡ１７のねじり
作用が交互に、かつ、サイクルを速めて繰り返されるこ
ととなり、その結果、出力軸Ｂ１５の回転が徐々に増速
されることとなる。

【００１９】以上の作用は、本発明を増速回転装置に適
用した例であるが、ギヤＡ４／ギヤＢ３のギヤ比及びギ
ヤＡ１１／ギヤＢ１４のギヤ比や、第１ねじりコイルバ
ネＡ１７及び第２ねじりコイルバネＢ１３のバネ定数等
を選択することにより、出力軸Ｂ１５を徐々に減速させ
るように動作させることも可能である。

【００２０】

【実施例】図１、２には、本発明の回転変速装置の一実
施例が示されている。

【００２１】ほぼ平行に対置されたフレームＡ５、フレ
ームＡ７の４隅をポールＡ６で連結することにより、装
置フレームが構成されている。フレームＡ５には、第１
モータＡ１が駆動軸Ａ２を内側に貫通して取付けられて
おり、フレームＡ７には、第２モータＡ８が駆動軸Ａ９
を内側に貫通して、かつ、駆動軸Ａ２と第２モータＡ８
とが同軸的に突き合わせられるように取付けられている
。この実施例では、第１モータＡ１の駆動軸Ａ２と、第
２モータＡ８の駆動軸Ａ９とが同速で図１中矢印ａ方向
に回転し、かつ、第１モータＡ１は、第２モータＡ８よ
り出力の大きいもの、すなわち回転トルクが大きいもの
とされている。

【００２２】駆動軸Ａ２の外周には、ワンウェイクラッ
チＡ３を介してギヤＡ４が装着されている。ワンウェイ
クラッチＡ３は、駆動軸Ａ２が矢印ａ方向にギヤＡ４よ
りも速く回転するとき、その回転力を駆動軸Ａ２からギ
ヤＡ４に伝達するが、ギヤＡ４が駆動軸Ａ２よりも速く
回転するときは、駆動軸Ａ２に対して空回りさせる作用
をなす。ギヤＡ４の軸方向に伸びる筒状のハウジングの
外周には、ワンウェイクラッチＡ１２を介してクラッチ
ハウジングＡ１３が装着されている。ワンウェイクラッ
チＡ１２は、クラッチハウジングＡ１３がギヤＡ４より
も速く矢印ａ方向に回転するとき、その回転力をクラッ
チハウジングＡ１３からギヤＡ４に伝達するが、ギヤＡ
４がクラッチハウジングＡ１３よりも速く回転するとき
は、クラッチハウジングＡ１３に対して空回りさせる作
用をなす。

【００２３】駆動軸Ａ９の外周には、ワンウェイクラッ
チＡ１０を介してギヤＡ１１が装着されている。ワンウ
ェイクラッチＡ１０は、駆動軸Ａ９が矢印ａ方向にギヤ
Ａ１１よりも速く回転するとき、その回転力を駆動軸Ａ
９からギヤＡ１１に伝達するが、ギヤＡ１１が駆動軸Ａ
９よりも速く回転するときは、駆動軸Ａ９に対して空回
りさせる作用をなす。ギヤＡ１１の軸方向に伸びる筒状
のハウジングの外周には、ワンウェイクラッチＡ１５を
介してクラッチハウジングＡ１６が装着されている。ワ
ンウェイクラッチＡ１５は、ギヤＡ１１がクラッチハウ
ジングＡ１６よりも速く矢印ａ方向に回転するとき、そ
の回転力をギヤＡ１１からクラッチハウジングＡ１６に
伝達するが、クラッチハウジングＡ１６がギヤＡ１１よ
りも速く回転するときは、ギヤＡ１１に対して空回りさ
せる作用をなす。

【００２４】クラッチハウジングＡ１３の端面とクラッ
チハウジングＡ１６の端面との間には、円筒スリーブＡ
１４が配置されている。更に、クラッチハウジングＡ１
３、円筒スリーブＡ１４、クラッチハウジングＡ１６の
外周には、第１ねじりコイルバネＡ１７が装着されてい
る。第１ねじりコイルバネＡ１７は、その両端部内周を
クラッチハウジングＡ１３及びクラッチハウジングＡ１
６外周に圧着され、実質的にクラッチハウジングＡ１３
及びクラッチハウジングＡ１６に固定された状態とされ
ている。円筒スリーブＡ１４は、クラッチハウジングＡ
１３及びクラッチハウジングＡ１６の外径よりも小さい
外径を有し、その結果、ねじり力が作用していない状態
で、第１ねじりコイルバネＡ１７内周と円筒スリーブＡ
１４外周との間に所定のギャップが形成されている。第
１ねじりコイルバネＡ１７は、右方向巻きであり、右方
向に所定角度ねじられると、巻き締められて円筒スリー
ブＡ１４外周に密着する。

【００２５】一方、フレームＡ５には軸受Ｂ２が取付け
られ、この軸受Ｂ２に分割シャフトＢ１が挿通支持され
ている。また、フレームＡ５に対向するフレームＡ７に
は軸受Ｂ１６が取付けられ、この軸受Ｂ１６に出力軸Ｂ
１５が挿通支持されている。分割シャフトＢ１と出力軸
Ｂ１５は、同軸的に突き合わせて、かつ、駆動軸Ａ２及
び駆動軸Ａ９と平行に支持されている。

【００２６】分割シャフトＢ１は、軸方向に大径部と、
縮径部とを有し、大径部外周にはギヤＢ３が固着されて
おり、ギヤＢ３は、前記ギヤＡ４と歯合している。した
がって、ギヤＢ３は、ギヤＡ４から回転伝達を受けて、
分割シャフトＢ１とともに図１中矢印ｂ方向に回転する
。ギヤＢ３の軸方向に延出するハウジング外周には、ワ
ンウェイクラッチＢ４を介してクラッチハウジングＢ５
が装着されている。ワンウェイクラッチＢ４は、ギヤＢ
３がクラッチハウジングＢ５よりも速く矢印ｂ方向に回
転するとき、その回転力をギヤＢ３からクラッチハウジ
ングＢ５に伝達するが、クラッチハウジングＢ５がギヤ
Ｂ３より速く回転するときは、ギヤＢ３に対して空回り
させる作用をなす。また、分割シャフトＢ１の先端の縮
径部外周には、ワンウェイクラッチＢ６を介してクラッ
チハウジングＢ７が装着されている。ワンウェイクラッ
チＢ６は、クラッチハウジングＢ７が分割シャフトＢ１
よりも速く矢印ｂ方向に回転するときは、その回転力を
クラッチハウジングＢ７から分割シャフトＢ１に伝達し
、分割シャフトＢ１がクラッチハウジングＢ７よりも速
く回転するときは、クラッチハウジングＢ７に対して空
回りさせる作用をなす。

【００２７】同様に、出力軸Ｂ１５は、軸方向に大径部
と縮径部とを有し、大径部外周にはギヤＢ１４が固着さ
れており、ギヤＢ１４は、前記ギヤＡ１１と歯合してい
る。したがって、ギヤＢ１４は、ギヤＡ１１から回転伝
達を受けて、出力軸Ｂ１５とともに図１中矢印ｂ方向に
回転する。ギヤＢ１４の軸方向に延出するハウジング外
周には、ワンウェイクラッチＢ１１を介してクラッチハ
ウジングＢ１２が装着されている。ワンウェイクラッチ
Ｂ１１は、クラッチハウジングＢ１２がギヤＢ１４より
も速く矢印ｂ方向に回転するとき、その回転力をクラッ
チハウジングＢ１２からギヤＢ１４に伝達するが、ギヤ
Ｂ１４がより速く回転するときは、クラッチハウジング
Ｂ１２に対して空回りさせる作用をなす。また、出力軸
Ｂ１５の先端の縮径部外周には、ワンウェイクラッチＢ
８を介してクラッチハウジングＢ９が装着されている。 ワンウェイクラッチＢ８は、出力軸Ｂ１５がクラッチハ
ウジングＢ９よりも速く矢印ｂ方向に回転するときは、
その回転力を出力軸Ｂ１５からクラッチハウジングＢ９
に伝達し、クラッチハウジングＢ９が出力軸Ｂ１５より
も速く回転するときは、出力軸Ｂ１５に対して空回りさ
せる作用をなす。

【００２８】クラッチハウジングＢ７とワンウェイクラ
ッチＢ８との外周には、ねじりコイルバネＢ１０が装着
されている。ねじりコイルバネＢ１０は、その両端部内
周をクラッチハウジングＢ７及びワンウェイクラッチＢ
８外周に圧着され、実質的にクラッチハウジングＢ７及
びワンウェイクラッチＢ８に固定された状態とされてい
る。ねじりコイルバネＢ１０は、左方向巻きであり、出
力軸Ｂ１５が分割シャフトＢ１よりも速く矢印ｂ方向に
回転するとき、ワンウェイクラッチＢ６及びワンウェイ
クラッチＢ８の作用により巻き締められて、出力軸Ｂ１
５の回転を規制する。これにより、後述するように、出
力軸Ｂ１５のオーバーランを防止する作用が果たされる
。

【００２９】クラッチハウジングＢ５の端面と、クラッ
チハウジングＢ１２の端面との間には、スリーブＢ１７
が配置されている。更に、クラッチハウジングＢ５、、
スリーブＢ１７の外周には、第２ねじりコイルバネＢ１
３が装着されている。第２ねじりコイルバネＢ１３は、
その両端部内周をクラッチハウジングＢ５及びクラッチ
ハウジングＢ１２外周に圧着され、実質的にクラッチハ
ウジングＢ５及びクラッチハウジングＢ１２に固定され
た状態とされている。スリーブＢ１７は、クラッチハウ
ジングＢ５及びクラッチハウジングＢ１２の外径よりも
小さい外径を有し、その結果、ねじり力が作用していな
い状態で、第２ねじりコイルバネＢ１３内周とスリーブ
Ｂ１７外周との間に所定のギャップが形成されている。 第２ねじりコイルバネＢ１３は、右方向巻きであり、右
方向に所定角度ねじられると、巻き締められてスリーブ
Ｂ１７外周に密着する。

【００３０】この実施例では、ギヤＡ４の歯数が６５、
ギヤＢ３の歯数が５５、ギヤＡ１１の歯数が６０、ギヤ
Ｂ１４の歯数が６０とされており、駆動軸Ａ２、駆動軸
Ａ９が同速で回転するとき、ギヤＡ４とギヤＡ１１は同
速で回転するが、それらに歯合するギヤＢ３、ギヤＢ１
４の回転速度は異なってくる、すなわちギヤＢ３は、ギ
ヤＢ１４より矢印ｂ方向に速く回転するようになってい
る。

【００３１】次に、この変速回転装置の作用について説
明する。

【００３２】この変速回転装置では、駆動軸Ａ２と駆動
軸Ａ９とを同速で矢印ａ方向に回転させる。駆動軸Ａ２
の回転により、ワンウェイクラッチＡ３を介してギヤＡ
４が同方向に回転し、ギヤＡ４に歯合するギヤＢ３が矢
印ｂ方向に回転し、それとともに分割シャフトＢ１が回
転する。また、駆動軸Ａ９の回転により、ワンウェイク
ラッチＡ１０を介してギヤＡ１１が同方向に回転し、ギ
ヤＡ１１に歯合するギヤＢ１４が矢印ｂ方向に回転し、
それとともに出力軸Ｂ１５が回転する。

【００３３】前述したように、ギヤＡ４／ギヤＢ３のギ
ヤ比が、ギヤＡ１１／ギヤＢ１４のギヤ比よりも大きく
されているので、ギヤＢ３はギヤＢ１４より矢印ｂ方向
に速く回転することになる。ギヤＢ３の回転によりワン
ウェイクラッチＢ４を介してクラッチハウジングＢ５が
回転する。一方、クラッチハウジングＢ１２は、ワンウ
ェイクラッチＢ１１によりギヤＢ１４より速く回転する
ことができない。この結果、クラッチハウジングＢ５と
クラッチハウジングＢ１２の間に装着された第２ねじり
コイルバネＢ１３に右巻きのねじり力が作用し、第２ね
じりコイルバネＢ１３が巻き締められる。第２ねじりコ
イルバネＢ１３がスリーブＢ１７の外周に密着してギャ
ップが０になると、クラッチハウジングＢ５とクラッチ
ハウジングＢ１２とが一体化すると同時に、第２ねじり
コイルバネＢ１３の歪エネルギーが一度に放出されて、
クラッチハウジングＢ１２が高速回転する。その結果、
ワンウェイクラッチＢ１１、ギヤＢ１４を介して出力軸
Ｂ１５が高速回転する。

【００３４】また、第２ねじりコイルバネＢ１３の歪エ
ネルギーが放出されると、ワンウェイクラッチＢ１１を
介してギヤＢ１４が高速回転するので、ギヤＢ１４に歯
合するギヤＡ１１が矢印ａ方向に高速回転する。このと
き、ワンウェイクラッチＡ１０は、ギヤＡ１１の回転力
を駆動軸Ａ９に伝達しないので、ギヤＡ１１は、駆動軸
Ａ９に対して空回りする。この結果、ギヤＡ１１とギヤ
Ａ４との間に回転差が生じる。ギヤＡ１１の回転により
、ワンウェイクラッチＡ１５を介してクラッチハウジン
グＡ１６が回転する。一方、クラッチハウジングＡ１３
は、ワンウェイクラッチＡ１２によりギヤＡ４より速く
回転することができない。その結果、第１ねじりコイル
バネＡ１７に右巻きのねじり力が作用し、第１ねじりコ
イルバネＡ１７が巻き締められる。第１ねじりコイルバ
ネＡ１７が円筒スリーブＡ１４の外周に密着してギャッ
プが０になると、クラッチハウジングＡ１６とクラッチ
ハウジングＡ１３とが一体化し、第１ねじりコイルバネ
Ａ１７の歪エネルギーが放出されて、クラッチハウジン
グＡ１３が高速回転する。その結果、ワンウェイクラッ
チＡ１２を介してギヤＡ４も高速回転するが、ギヤＡ４
は、ワンウェイクラッチＡ３により駆動軸Ａ２に対して
は空転する。

【００３５】ギヤＡ４に歯合するギヤＢ３は、前述した
ギヤ比の違いにより、常時はギヤＢ１４よりも速く回転
しているが、第１ねじりコイルバネＡ１７の歪エネルギ
ーの放出によりギヤＡ４が高速回転すると、ギヤＡ４の
回転を受けてより一層速く回転する。その結果、ギヤＢ
１４との回転差が更に大きくなり、第２ねじりコイルバ
ネＢ１３が巻き締められるサイクルが更に短くなる。そ
して、第２ねじりコイルバネＢ１３が巻き締められると
、その歪エネルギーの放出により、出力軸Ｂ１５が再び
高速回転する。このように、第２ねじりコイルバネＢ１
３の巻き締めと歪エネルギーの放出、第１ねじりコイル
バネＡ１７の巻き締めと歪エネルギーの放出が交互に起
こり、しかも、そのサイクルが次第に短くなる。第２ね
じりコイルバネＢ１３の歪エネルギーが放出される度に
出力軸Ｂ１５が高速回転し、しかもそのサイクルが次第
に短くなるので、結果として出力軸Ｂ１５は徐々に増速
されることになる。

【００３６】なお、第１モータＡ１の駆動軸Ａ２及び第
２モータＡ８の駆動軸Ａ９を停止させたとき、あるいは
第２ねじりコイルバネＢ１３の歪エネルギーが放出され
るとき、出力軸Ｂ１５がオーバーランする虞れがある。 しかし、出力軸Ｂ１５が高速回転すると、ワンウェイク
ラッチＢ８→クラッチハウジングＢ９→左巻きのねじり
コイルバネＢ１０→クラッチハウジングＢ７→ワンウェ
イクラッチＢ６→分割シャフトＢ１の経路をとって、出
力軸Ｂ１５の回転が分割シャフトＢ１に伝達される。更
に、分割シャフトＢ１は、ギヤＢ３→ワンウェイクラッ
チＢ４→クラッチハウジングＢ５→第２ねじりコイルバ
ネＢ１３の経路をとって、第２ねじりコイルバネＢ１３
に再び巻き締め力を作用させ、出力軸Ｂ１５に制動力を
付与することとなる。また、前述したように、出力軸Ｂ
１５が高速回転すると、第１ねじりコイルバネＡ１７が
巻き締められるので、それによっても制動力が付与され
ることとなる。この結果、出力軸Ｂ１５のオーバーラン
は、防止される。

【００３７】上記実施例は、本発明を増速回転装置に適
用したものであるが、本発明の装置は、ギヤＡ４／ギヤ
Ｂ３のギヤ比及びギヤＡ１１／ギヤＢ１４のギヤ比や、
第１ねじりコイルバネＡ１７及び第２ねじりコイルバネ
Ｂ１３のバネ定数等を選択することにより、出力軸Ｂ１
５を徐々に減速させるように動作させることも可能であ
る。以下、その理由について説明する。

【００３８】一般に、バネを距離ｘだけ押し縮めるのに
必要な力Ｆは、フックの法則により下記数１で求められ
る。

【００３９】

【数１】Ｆ＝ｋｘ （ここで、ｋはバネ定数、ｘはバネの変形距離である。 ）

【００４０】また、バネを距離０〜ｘ０　まで縮めるの
に必要な仕事量Ｗは、下記数２で求められる。

【００４１】

【数２】

【００４２】そして、このバネ力で質量ｍの物体を上方
に打ち出したとすると、バネに蓄積された歪エネルギー
が物体に乗り移って、下記数３で表される速度ｖの速度
エネルギーになる。

【００４３】

【数３】

【００４４】一方、物体を振動させる力を復元力と表現
しているが、この復元力Ｆは、常に元に復するように働
くので下記数４で表すことができ、これと運動方程式で
ある下記数５とから、下記数６及び数７が導かれる。

【００４５】

【数４】Ｆ＝−ｋｘ （ここで、ｋはバネ定数、ｘはバネの変形距離である。 ）

【００４６】

【数５】Ｆ＝ｍａ （ここで、ｍは質量、ａは加速度である。）

【００４７
】

【数６】ｍａ＝−ｋｘ

【００４８】

【数７】

【００４９】ここで、ｋ／ｍは、時間や変位によって変
わらない定数であるから、加速度は変位に比例し、中心
を向く。したがって、単振動する。そこで、上記数７を
下記数８と比べることにより、下記数９及び数１０が導
かれる。

【００５０】

【数８】ａ＝−ω２　ｘ （ここで、ωは回転速度を表す。）

【００５１】

【数９】

【００５２】

【数１０】

【００５３】したがって、バネを使った角振動数（回転
運動）を少なくするには、バネ定数を少なくするには、
バネ定数ｋを小さくすればよいことがわかる。バネ定数
ｋを小さくするには、例えばコイルバネの素線直径を小
さくしたり、コイルバネの径を大きくしたりすればよい
。

【００５４】また、上記実施例では、ギヤＡ４の歯数が
６５、ギヤＢ３の歯数が５５、ギヤＡ１１の歯数が６０
、ギヤＢ１４の歯数が６０とされていたが、例えばギヤ
Ａ４の歯数を５５、ギヤＢ３の歯数を５５、ギヤＡ１１
の歯数を５４、ギヤＢ１４の歯数を５６に変更すると、
上記実施例に比べて、第２ねじりコイルバネＢ１３の変
位量が１／５になり、蓄積される歪エネルギーが減少す
る。

【００５５】このように、各コイルバネのバネ定数ｋを
小さくして角振動数（回転運動）を少なくし、かつ、バ
ネに蓄積される歪エネルギーが小さくなるように各ギヤ
の歯数を設定すれば、減速動作を誘導させることが可能
となるのである。

【００５６】なお、上記実施例において、各バネの巻き
方向及び各クラッチのかみ合い方向を逆にすれば、上記
実施例とは反対方向の回転（左回転）に対しても、同様
な増速又は減速動作が達成される。また、各ギヤの形状
は、通常の平歯車に限らず、各種の歯形のギヤを自由に
選択することができる。更に、ギャップ量の設定は、モ
ジュールサイズに比例させるため、異種モジュールサイ
ズの組み合わせが可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一定速度で回転する２つのモータの回転力を、ワンウェ
イクラッチ機構と、ギヤ伝達機構と、ねじりコイルバネ
の歪エネルギーとを利用して、一つの出力軸に合流させ
ることにより、増速あるいは減速を可能とした変速回転
装置を提供することができる。また、本発明の変速回転
装置は、速度の変化範囲を大きく設定でき、かつ、手動
あるいは電気制御などを要せずに、自動的に変速動作を
行わせることができる。このように無段変速が可能な装
置は、例えば帯状物を一定の速度で巻採る機構などにも
適用することができ、多くの応用分野が考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の変速回転装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢示線に沿った断面図である。

【符号の説明】

Ａ１　　第１モータ Ａ２　　駆動軸 Ａ３　　ワンウェイクラッチ Ａ４　　ギヤ Ａ５　　フレーム Ａ６　　ポール Ａ７　　フレーム Ａ８　　第２モータ Ａ９　　駆動軸 Ａ１０　　ワンウェイクラッチ Ａ１１　　ギヤ Ａ１２　　ワンウェイクラッチ Ａ１３　　クラッチハウジング Ａ１４　　円筒スリーブ Ａ１５　　ワンウェイクラッチ Ａ１６　　クラッチハウジング Ａ１７　　第１ねじりコイルバネ Ｂ１　　分割シャフト Ｂ２　　軸受 Ｂ３　　ギヤ Ｂ４　　ワンウェイクラッチ Ｂ５　　クラッチハウジング Ｂ６　　ワンウェイクラッチ Ｂ７　　クラッチハウジング Ｂ８　　ワンウェイクラッチ Ｂ９　　クラッチハウジング Ｂ１０　　ねじりコイルバネ Ｂ１１　　ワンウェイクラッチ Ｂ１２　　クラッチハウジング Ｂ１３　　第２ねじりコイルバネ Ｂ１４　　ギヤ Ｂ１５　　出力軸 Ｂ１６　　軸受 Ｂ１７　　スリーブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１モータＡ１の駆動軸Ａ２と、第２
   モータＡ８の駆動軸Ａ９とを同軸的に突き合わせて配置
   し、分割シャフトＢ１と、出力軸Ｂ１５とを同じく同軸
   的に突き合わせ、かつ、前記駆動軸Ａ２、Ａ９と平行に
   配置し、第１モータＡ１の駆動軸Ａ２にはワンウェイク
   ラッチＡ３を介してギヤＡ４を装着し、更にギヤＡ４の
   ハウジング外周にはワンウェイクラッチＡ１２を介して
   クラッチハウジングＡ１３を装着し、第２モータＡ８の
   駆動軸Ａ９にはワンウェイクラッチＡ１０を介してギヤ
   Ａ１１を装着し、更にギヤＡ１１のハウジング外周には
   ワンウェイクラッチＡ１５を介してクラッチハウジング
   Ａ１６を装着し、分割シャフトＢ１にはギヤＢ３を固着
   し、ギヤＢ３のハウジング外周にはワンウェイクラッチ
   Ｂ４を介してクラッチハウジングＢ５を装着し、出力軸
   Ｂ１５にはギヤＢ１４を固着し、ギヤＢ１４のハウジン
   グ外周にはワンウェイクラッチＢ１１を介してクラッチ
   ハウジングＢ１２を装着し、ギヤＡ４とギヤＢ３とを歯
   合させ、ギヤＡ１１とギヤＢ１４とを歯合させ、かつ、
   ギヤＡ４とギヤＢ３のギヤ比と、ギヤＡ１１とギヤＢ１
   ４のギヤ比とが異なるようにし、クラッチハウジングＡ
   １３、Ａ１６の間に第１ねじりコイルバネＡ１７を装着
   し、クラッチハウジングＢ５、Ｂ１２の間に第２ねじり
   コイルバネＢ１３を装着したことを特徴とする変速回転
   装置。