JPH06330993A - 歯車式無段変速機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に出力軸に滑らかに所望の回転トルクを取
り出す歯車式無段変速機構。 【構成】 太陽歯車系運動体である公転運動体Ａと、内
歯歯車系運動体である自転運動体Ｂとをそれぞれ同時に
回転運動させ、また両運動体Ａ，Ｂの回転運動を行う可
変駆動手段５，６の調整によって両運動体Ａ，Ｂの回転
運動量を相対的に変化させ、可変駆動手段５，６を一々
停止させることなく、出力軸側に０値，＋値，−値の各
回転運動量を連続的に取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に出力軸に滑らかに
所望の回転トルクを取り出すことが可能な歯車式無段変
速機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボット用産業機械類や建築用搬
送機械類などのような各種機械類に各種の変速機構が用
いられているが、これら各種機械類の機能の高度化に伴
って変速機構にもより精緻な動作の遂行が要求されてき
ている。

【０００３】周知のように、このような変速機構として
は、歯車式のものやベルト式あるいは摩擦式など種々な
ものが多く提案されており、各種機械類の目的に応じて
それぞれの変速機構が選択されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、変速機構に
おいては、歯車の噛合いまたは停止などによる有段的現
象、あるいはモータなど可変駆動手段の正転，停止，逆
転などの有段的現象をいかに滑らかに行うかによって、
上記した精緻な動作の遂行や、摩耗度の軽減、初動時に
おける大電流の低減化などが図られるものである。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みて鋭意研
究の結果なされたものであり、上記した各要請を満足す
る歯車式無段変速機構を完成し提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような各
要請を満足する歯車式無段変速機構として、太陽歯車系
運動体である公転運動体と、この公転運動体に回転自在
に噛合う内歯歯車系運動体である自転運動体とを有し、
この公転運動体と自転運動体とにそれぞれ可変駆動手段
を付設し、かつ可変駆動手段により公転運動体と自転運
動体のそれぞれを同時に回転させつつ、その回転運動速
度を互いに可変的に調整し、これを相対回転運動差とし
て出力軸に０転，増減する正転，増減する逆転として連
続的に取り出すことを特徴とする。

【０００７】さらに、本発明は、太陽歯車系運動体であ
る公転運動体と、この公転運動体に回転自在に噛合う内
歯歯車系運動体である自転運動体とを有し、この公転運
動体と自転運動体とにそれぞれ可変駆動手段を付設し、
かつ可変駆動手段により公転運動体と自転運動体のそれ
ぞれを同時に回転させつつ、その回転運動速度を互いに
可変的に調整し、これを相対回転運動差として出力軸に
０転，増減する正転，増減する逆転として連続的に取り
出し、この出力軸を回転ドラムに一体に連結し、回転ド
ラムに巻き付けられたロープを回転ドラムの回転に伴っ
て巻き出し動作，停止動作，巻き戻し動作を行うことに
よりロープ先端に取付けられている被処理物を下降，静
止，上昇させるように構成することを特徴としている。

【０００８】また、本発明は、太陽歯車系運動体である
公転運動体と、内歯歯車系運動体である自転運動体とに
付設される可変駆動手段は、可動式原動機であることを
特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によれば、太陽歯車系運動体である公転
運動体と、内歯歯車系運動体である自転運動体とが、そ
れぞれ同時に回転運動するため、両運動体の回転運動を
行う可変駆動手段の調整によって両運動体の回転運動量
を相対的に変化させ、可変駆動手段を一々停止させるこ
となく、出力軸側に０値，＋値，−値の各回転運動量を
連続的に取り出すことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。なお、その説明に際しては、一実施例として
遊星歯車機構に基づいて説明する。

【００１１】そして、太陽歯車系運動体である公転運動
体Ａは、入力軸１ａの回転に伴って自転する太陽歯車１
と、この太陽歯車１の回転によって太陽歯車１の周囲を
自転しつつ公転する複数の遊星歯車２とによって構成さ
れている。

【００１２】すなわち、本発明に係る歯車式無段変速機
構の基本構成は、太陽歯車系運動体である公転運動体Ａ
と、この公転運動体Ａに噛合うとともに自転可能とされ
た内歯歯車系運動体である自転運動体Ｂとによって構成
される。

【００１３】一方、内歯歯車系運動体である自転運動体
Ｂは、その内周のギヤー３１が太陽歯車系運動体である
公転運動体Ａの遊星歯車２のギヤー２１と噛合うよう
に、遊星歯車２の外周に配備されるリング状の内歯歯車
３として構成されている。また、この内歯歯車３の外周
には、さらにギヤー３２が形成されており、かつこのギ
ヤー３２に噛合う駆動用歯車４が配置されている。

【００１４】しかして、太陽歯車１と一体とされた入力
軸１ａは、可変駆動手段５によって回転駆動されるよう
構成されるとともに、内歯歯車３の外周に設けられた駆
動用歯車４も可変駆動手段６によって回転駆動されるよ
う構成されている。なお、可変駆動手段５，６は、油圧
モータや伝動モータなどの可動式原動機を用いている。
また、遊星歯車２の中心を軸支する支持軸は、遊星歯車
の公転運動の出力軸２ａとされている。

【００１５】なお、本実施例にあっては、遊星歯車２は
相対向する一対の遊星歯車２，２より構成され、この遊
星歯車２，２の中心を軸支する出力軸２ａ，２ａは、上
下一対のキャリアプレート（図示略）に回転自在に挿通
されている。

【００１６】次に、本発明に係る機構の原理について説
明する。すなわち、太陽歯車系運動体である公転運動体
Ａ、および内歯歯車系運動体である自転運動体Ｂのそれ
ぞれに同時に回転運動を与えると、太陽歯車系運動体で
ある公転運動体Ａの遊星歯車２は、噛合う内歯歯車系運
動体である自転運動体Ｂの内歯歯車３の自転運動の変化
量に準じて、その公転運動量が可変する。

【００１７】例えば、太陽歯車系運動体である公転運動
体Ａを時計回り方向（＋方向）へ前進定足運動させる
と、その遊星歯車２は一方向へ自転しつつ＋方向へ１公
転運動を行うこととなる。このとき、内歯歯車系運動体
である自転運動体Ｂを従来のように固定状態とせず、反
時計回り方向（−方向）へ回転させた状態とすると、遊
星歯車２の外周で噛合い−方向へ自転する内歯歯車３
は、−方向へ自転しつつ＋方向へと公転する遊星歯車２
の公転運動を−方向へと誘導することとなり、通常の遊
星歯車２の公転運動に対し遅れ現象を発生させる。

【００１８】この遅れ現象についての一例を説明すれ
ば、次のようになる。太陽歯車１の歯数を１８枚、遊星
歯車２の歯数を３３枚、内歯歯車３の内側の歯数を８４
枚、および外側の歯数を１０２枚、内歯歯車３をその外
周側から回転させる駆動用歯車（ピニオン）４の歯数を
１８枚とする。

【００１９】このとき、太陽歯車１の減速比ｉ₁ は、ｉ
₁ ＝１８＋８４／１８＝５．６６７、また内歯歯車の減
速比ｉ₂ ＝１０２／１８＝５．６６７となる。したがっ
て、太陽歯車１に＋方向へ５．６６７の回転運動を与え
ると、遊星歯車２の公転運動は、＋方向へ１公転運動と
なる。

【００２０】そして、このような運動状態において、駆
動用歯車４に＋方向へ５．６６７の回転運動を与える
と、内歯歯車３の自転運動は、−方向へ自転運動とな
る。しかして、互いに噛合う遊星歯車２が＋方向へ１公
転運動で、内歯歯車３が−方向へ１自転運動であるか
ら、＋１＋１（−１）＝０となり、遊星歯車２より取り
出す出力軸２ａは、遊星歯車２の＋方向への１公転運動
があっても０値（０転）となる。

【００２１】すなわち、〔太陽歯車系運動体である公転
運動体Ａの公転運動量〕−〔内歯歯車系運動体である自
転運動体Ｂの運動量〕＝出力軸２Ａに取り出される実際
の太陽歯車系運動体である公転運動体Ａの公転運動量と
なる。

【００２２】このため、太陽歯車１の入力軸１ａと、駆
動用歯車４の入力軸４ａと、モータである可変駆動手段
５，６をそれぞれ付加し、太陽歯車系運動体である公転
運動体Ａと、内歯歯車系運動体である自転運動体Ｂとを
回転する構成として両運動体Ａ，Ｂの回転量を調整すれ
ば、両運動体Ａ，Ｂの＋方向，−方向への運動量が一致
したときには、太陽歯車系運動体である公転運動体Ａに
＋方向への公転運動があっても、上記した太陽歯車系運
動体である公転運動体Ａに生ずる遅れ現象により、太陽
系運動体である公転運動体Ａより、取り出される出力軸
２ａの回転運動量を「０値」、すなわち０転とすること
ができる。

【００２３】また、出力軸２ａにおける「０」値の回転
運動量から、内歯歯車系運動体である自転運動体Ｂの回
転運動量をさらに−方向へ増加させた場合には、太陽歯
車系運動体である公転運動体Ａに＋方向への公転運動が
あっても、太陽系運動体である公転運動体Ａより取り出
される出力軸２ａの回転運動量を、増減する「−」値と
することができる。

【００２４】さらに、出力軸２ａにおける「０」値の回
転運動量から、内歯歯車系運動体である自転運動体Ｂの
回転運動量を一定値、あるいは微量値の−方向とした場
合には、太陽歯車系運動体である公転運動体Ａは、太陽
歯車系運動体である公転運動体Ａにおける＋方向への公
転運動に伴って、太陽系運動体である公転運動体Ａよ
り、取り出される出力軸２ａの回転運動量を増減する
「＋」値とすることができる。

【００２５】なお、出力軸は本実施例のように遊星歯車
２より取り出すのではなく、太陽歯車１の入力軸１ａと
反対側の軸を出力軸としたり、内歯歯車３自体を出力軸
とするなどの適宜設計変更が可能であり、各種の回転運
動を取り出すことができる。

【００２６】次に、油圧モータや伝動モータなどの可変
式原動機は従来より周知であるが、上記した可変駆動手
段５，６に可変式原動機を用いた場合、すなわち遊星歯
車機構と可変式原動機との組合わせによる変速機構は、
一般の変速機構と異なり、大きなトルク伝達が行える面
接触あるいは摩擦式となり、スベリがなく伝達効果がよ
い、静粛で精緻な可変・停止の出力特性を得られるなど
の効果を有する。

【００２７】よって、本実施例による無段変速機構は、
建設機械用，車両用，産業機械用，ロボット用，林業機
械用，船舶漁労機械用，漁網巻き込み機械用，食品機械
用，工作機械用，鉄鋼機械用，大型走行クレーン用，高
架橋用，仮設用，橋桁組み立て工事用，高圧ケーブル引
き込み調整用，セルフロックを要する装置用，試験機用
などあらゆる機械類における変速機構として用いるのに
有効となる。

【００２８】その一例として、ウインチに適用した場合
を図３により説明する。ウインチ本体１０は、左右一対
の支持脚１１，１１間に回転ドラム１２が配備されてお
り、回転ドラム１２には、ロープ１３が巻き付けられて
いる。このウインチ本体１０の前方には、少なくとも左
右一対の立設脚１４ａ，１４ａと、この立設脚１４ａ，
１４ａの上部に架け渡された支持軸１４ｂと、支持軸１
４ｂのほぼ中央に設けられたガイド穴１４ｃなどよりな
る懸架装置１４が設置されている。そして、回転ドラム
１２より引き出されたロープ１３は、懸架装置１４のガ
イド穴１４ｃに挿通されて垂下され、その先端部に被処
理物Ｘが取付けられる。

【００２９】そして、ウインチ本体１０の一方の支持脚
１１には、上記した太陽歯車系運動体である公転運動体
Ａと内歯歯車系運動体である自転運動体Ｂ、可変駆動手
段５，６などが内蔵されており、この可変駆動手段５，
６は、操作部１５のスピード・コントローラ１５ａに接
続されている。

【００３０】上記スピード・コントローラ１５ａは、ダ
イアル式のものとして図示されているが、ハンドル式な
どとして構成してもよく、いずれにせよその操作により
回転ドラム１２の０転、増減する正転、増減する逆転を
図るものである。なお、１５ｂは起動スイッチである。

【００３１】したがって、スピード・コントローラ１５
ａを０転位置にセットした状態で起動スイッチ１５ｂを
ＯＮとすると、可変駆動手段５，６により太陽歯車系運
動体である公転運動体Ａと内歯歯車系運動体である自転
運動体Ｂの回転運動が開始される。その回転運動による
動作関係は、上記した実施例により説明されているので
省略をするが、遊星歯車２の出力軸２ａからは「０値」
の回転運動量が取り出されるため、出力軸２ａと一体に
連結される回転ドラム１２は停止状態とされ、ロープ１
３も停止状態とされるので、ロープ１３に吊り下げられ
た被処理物Ｘは静止状態とされる。

【００３２】スピード・コントローラ１５ａの０転位置
を基本分岐点として、これを時計回り方向へ回転させれ
ば、回転ドラム１２は停止状態から正転状態へ移行し、
かつその回転は増加し、ロープ１３は回転ドラム１２か
ら巻き出されるので、被処理物Ｘは静止状態から下降状
態へと移行する。また、スピード・コントローラ１５ａ
を０転位置から反時計回り方向へ回転させれば、回転ド
ラム１２は停止状態から逆転状態へ移行し、かつその回
転は増加し、ロープ１３は回転ドラム１２に巻き戻され
るので、被処理物Ｘは静止状態から上昇状態へと移行す
る。

【００３３】このように、スピード・コントローラ１５
ａの左右回転操作によって、被処理物Ｘの停止，上昇，
下降などが簡単に行え、しかも、その速度調整はシビア
で高精度であり、ソフト・ランディング（着地）が行え
るので、着地微量調整を要する高精度作業なども自在か
つ容易に行うことができる。なお、図示した構成は基本
構成であり、その他必要な器具類を付加して構成するこ
とは勿論であり、構成用器具類の材質なども適宜好適な
ものを選択することは勿論である。また、スピード・コ
ントローラ１５ａの回転方向に伴う回転ドラム１２の回
転方向は、上記した場合と逆としてもよい。

【００３４】そして、可変駆動手段５，６を油圧モータ
などの可変式原動機を使用した場合には、上述した場合
と同様で、一般のモータを用いた場合の変速機構と異な
り、大きなトルク伝達が行える面接触あるいは摩擦式と
なり、スベリがなく伝達効率がよい、静粛で精緻な可変
・停止の出力特性を得られるなどの効果を有し、より一
層良好なソフト・ランディングを行うことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽歯車系運動体である公転運動体と、内歯歯車系運動
体である自動運動体とが、それぞれ同時に回転運動を行
う構成であるとともに、両運動体の回転運動量を調整す
るように構成されている。このため、両運動体の回転運
動を行う可変駆動手段を一々停止させることなく、出力
軸側には０値，増減＋値，増減−値の各回転運動量を連
続的に取り出すことができる。よって、有段の歯車式変
速機構であっても、低コストで、かつ精緻な出力特性を
滑らかに得られる歯車式無段変速機構を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無段変速機構の基本構成を示す平
面図である。

【図２】本発明に係る無段変速機構の基本構成を示す断
面図である。

【図３】本発明に係る無段変速機構をウインチに用いた
場合における一例の基本構成を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ 太陽歯車系運動体である公転運動体 Ｂ 内歯歯車系運動体である自転運動体 ５，６ 可変駆動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593110487 高橋 栄子 神奈川県川崎市中原区井田中野町167 第 ２田辺ビル502号 (71)出願人 593110498 高橋 弘子 埼玉県鳩ヶ谷市里897番地 (71)出願人 593110502 高橋 数子 埼玉県鳩ヶ谷市里897番地 (72)発明者 高橋 貞夫 埼玉県鳩ヶ谷市里897番地 (72)発明者 高橋 君平 埼玉県鳩ヶ谷市里897番地 (72)発明者 高橋 清則 埼玉県鳩ヶ谷市里897番地 (72)発明者 高橋 すみ 埼玉県鳩ヶ谷市里897番地 (72)発明者 高橋 栄子 神奈川県川崎市中原区井田中野町167 第 ２田辺ビル502号 (72)発明者 高橋 弘子 埼玉県鳩ヶ谷市里897番地 (72)発明者 高橋 数子 埼玉県鳩ヶ谷市里897番地

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽歯車系運動体である公転運動体と、
   この公転運動体に回転自在に噛合う内歯歯車系運動体で
   ある自転運動体とを有し、この公転運動体と自転運動体
   とにそれぞれ可変駆動手段を付設し、かつ可変駆動手段
   により公転運動体と自転運動体のそれぞれを同時に回転
   させつつ、その回転運動速度を互いに可変的に調整し、
   これを相対回転運動差として出力軸に０転，増減する正
   転，増減する逆転として連続的に取り出すことを特徴と
   する歯車式無段変速機構。
2. 【請求項２】 太陽歯車系運動体である公転運動体と、
   この公転運動体に回転自在に噛合う内歯歯車系運動体で
   ある自転運動体とを有し、この公転運動体と自転運動体
   とにそれぞれ可変駆動手段を付設し、かつ可変駆動手段
   により公転運動体と自転運動体のそれぞれを同時に回転
   させつつ、その回転運動速度を互いに可変的に調整し、
   これを相対回転運動差として出力軸に０転，増減する正
   転，増減する逆転として連続的に取り出し、この出力軸
   を回転ドラムに一体に連結し、回転ドラムに巻き付けら
   れたロープを回転ドラムの回転に伴って巻き出し動作，
   停止動作，巻き戻し動作を行うことによりロープ先端に
   取付けられている被処理物を下降，静止，上昇させるよ
   うに構成することを特徴とする歯車式無段変速機構。
3. 【請求項３】 太陽歯車系運動体である公転運動体と、
   内歯歯車系運動体である自転運動体とに付設される可変
   駆動手段は、可動式原動機であることを特徴とする請求
   項１または２記載の歯車式無段変速機構。