JP2010242811A

JP2010242811A - 変速装置

Info

Publication number: JP2010242811A
Application number: JP2009090314A
Authority: JP
Inventors: Koji Kuchida; 幸治口田
Original assignee: KUCHIDA GEARING KK
Current assignee: KUCHIDA GEARING KK
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】低速域でもトルクを落とすことがなく出力でき、しかも構造が極めて簡単で、部品点数が少なく、製作が容易な変速装置を提供する。
【解決手段】同一軸線Ｌ上に入力軸１及び出力軸２を設け、入力軸１と一体に回転する入力軸側歯車３を入力軸１の出力軸側端部に設け、入力軸側歯車３を被包する状態で先端側内周面に偏心内周面６を有し出力軸２と一体に回転する出力軸側回転体５を、出力軸２の入力軸側端部に設け、入力軸１には、一端側外周面を偏心外周面８とした変速用回転筒７を回転自在に外嵌し、変速用回転筒７の一端側偏心外周面８には、入力軸側歯車３に噛合する変速用歯車１１の同心内周面１２を回転自在に嵌合させると共に、変速用歯車１１の他端側同心外周面１３を出力軸側回転体５の偏心内周面６に回転自在に嵌合させ、更に変速用回転筒７の回転速度を変化させるインバータモータ１５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械、建設機械、農業機械、車両機械、風力発電等に用いられる変速装置に関する。

従来、この種の変速装置としては、特許第４１８３４８１号公報に開示されたものがある。この変速装置は、低速域でもトルクを落とすことなく出力できる点で、かなり有用なものであった。しかし、変速用回転筒の回転速度を変化させる変速手段の構造が複雑であるため、より構造が簡単で、部品点数が少なく、製作が容易な変速装置の開発が望まれていた。

特許第４１８３４８１号公報

本発明は、上記のような観点からなされたもので、低速域でもトルクを落とすことなく出力でき、しかも構造が極めて簡単で、部品点数が少なく、製作が容易な変速装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の変速装置は、入力軸１と一体に回転する入力軸側歯車３，１６を入力軸１の出力軸側端部に設け、入力軸側歯車３，１６を被包する状態で先端側内周面に偏心内周面６を有し出力軸２と一体に回転する出力軸側回転体５を、出力軸２の入力軸側端部に設け、入力軸１には、一端側外周面を偏心外周面８とした変速用回転筒７を回転自在に外嵌し、変速用回転筒７の一端側偏心外周面８には、入力軸側歯車３，１６に噛合する変速用歯車１１，１７の同心内周面を回転自在に嵌合させると共に、変速用歯車１１，１７の他端側同心外周面１３を出力軸側回転体５の偏心内周面６に回転自在に嵌合させ、更に変速用回転筒７の回転速度を変化させるインバータモータ１５を設けてなることを特徴とする。

請求項２に係る発明の変速装置は、請求項１に記載の変速装置において、出力軸側回転体５を被包するケース２０を、出力軸２の入力軸側端部と変速用回転筒７の基端部とに対し回転自在に外嵌してなることを特徴とする。

請求項１に係る発明の変速装置によれば、変速用回転筒７の回転速度を変化させる変速手段としてインバータモータ１５を使用しているから、出力軸２を所望回転数に変速することができ、そして、低速域においてもトルクを落とすことなく、効率良く出力することができる。また、この変速装置によれば、その変速手段としてインバータモータ１５を用いるため、構造が極めて簡単で構成部品点数が少ないため、装置の小型化及びコンパクト化を図ることができると共に、製作が容易でコストの低廉化が可能となる。

また、この発明の変速装置によれば、入力軸１及び出力軸２の軸線から最も外周側にある出力軸側回転体５及びこの回転体５の内周側にある入力軸側歯車３，１６は、夫々上記軸線周りを自転するだけで、公転せず、ただ公転するのは、入力軸側歯車３，１６の内周側にあって変速用回転筒７の一端側偏心外周面８に嵌合された変速用歯車１１，１７だけであるから、出力軸側回転体５、入力軸側歯車３，１６、変速用回転筒７及び変速用歯車１１，１７の回転中に入力軸１及び出力軸２の軸振れ、振動を起こすことがなく、回転が安定する。

請求項２に係る発明の変速装置によれば、出力軸側回転体５を被包するケース２０が出力軸２の端部と変速用回転筒７の基端部とに対し回転自在に外嵌されているから、変速装置の最も外周側に出力軸側回転体５がこのケース２０により保護されて、作業上の安全性が確保される。また、この最も外周側にある出力軸側回転体５が偏心回転しないことから、これを被包するケース２０の内周面を出力軸側回転体５の外周面に出来るだけで接近させることができ、これによってケース２０を出来るだけ径小で小型にすることができる。

本発明に係る変速装置の第１実施形態を示す縦断面図である。図１のＸ−Ｘ線断面図である。図１のＹ−Ｙ線断面図である。本発明に係る変速装置の第２実施形態を示す縦断面図である。図４のＺ−Ｚ線断面図である。

＜第１実施形態＞
以下に本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明すると、図１は本発明の第１実施形態に係る変速装置の断面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図である。この変速装置は、回転自在な入力軸１と、この入力軸１と同一軸線Ｌ周りに回転自在な出力軸２とを備えている。図１に示すように、入力軸１は、その基端側が原動機等のモータＭに接続されて回転駆動され、出力軸２は、その先端側が変速駆動される工作機械等の駆動軸に接続されるようになっている。

入力軸１には出力軸２側の端部に、この入力軸１と一体に回転する入力軸側歯車３が設けられている。この入力軸側歯車３は、入力軸１に同心状に固着された円板部３ａと、この円板部３ａの外周部から同心状に一体に突出する短円筒部３ｂとからなり、この短円筒部３ｂの内周面に内歯歯車４が形成されている。

出力軸２には入力軸１側の端部に、この出力軸２と一体に回転する出力軸側回転体５が設けられている。この出力軸側回転体５は、出力軸２に同心状に一体に設けられていて、入力軸側歯車３の円板部３ａよりも径大の円板部５ａと、この円板部５ａの外周部から同心状に一体に突出して、入力軸側歯車３の短円筒部３ｂよりも長く延びた短円筒部５ｂと、この短円筒部５ｂの先端部から内向きに突出する偏心フランジ５ｃとからなる。この偏心フランジ５ｃの内周面６は、入力軸１及び出力軸２の軸線Ｌに対して偏心した軸線Ｌｅを中心として形成された偏心内周面である。

また、入力軸１には入力軸側歯車３の手前側に隣接して、変速用回転筒７が回転自在に外嵌されている。この変速用回転筒７の一端側外周面８は、入力軸１及び出力軸２の軸線Ｌに対して偏心した軸線Ｌｅを中心として形成された偏心外周面であり、その他端側外周面９は、入力軸１及び出力軸２の軸線Ｌを中心として形成された同心外周面である。

この変速用回転筒７の偏心外周面８には、入力軸側歯車３の内歯歯車４に噛合する外歯１０を一端側外周面に形成した変速用歯車１１の同心内周面１２が回転自在に嵌合されると共に、この変速用歯車１１の他端側同心外周面１３が、出力軸側回転体５の偏心内周面６に回転自在に嵌合される。この際、出力軸側回転体５は、図１から分かるように、入力軸側歯車３を被包した状態に配置される。

入力軸１の外周面とこれに嵌合される変速用回転筒７の同心内周面１４との間、変速用回転筒７の一端側偏心外周面８と変速用歯車１１の同心内周面１２との間、及び変速用歯車１１の他端側同心外周面１３と出力軸側回転体５の偏心内周面６との間には、夫々ニードルベアリングｎが介装される。また、入力軸１の先端部と出力軸側回転体５との間にはボールベアリングｍが介装される。

図１において、符号１５は変速用回転筒７の回転速度を変化させるインバータモータであり、変速用回転筒７の基端側にその回転駆動部１５ａが接続されている。

また、図１〜図３において、符号２０は、出力軸側回転体５を被包するケースで、出力軸２の入力軸側端部と変速用回転筒７の中間部側同心外周面９とに対し回転自在に外嵌されている。このケース２０は、図１に示すように、出力軸側回転体５の円板部５ａ側を被う中空円板状の出力軸側端板部ａと、出力軸側回転体５の短円筒部５ｂ側を被う短円筒状の筒部ｂと、出力軸側回転体５の偏心フランジ部５ｃ側を被う変速用回転筒側端板部ｃとからなる。そして、前記出力軸側端板部ａがボールベアリングｕを介して出力軸２に挿通支持され、変速用回転筒側端板部ｃがボールベアリングｕを介して変速用回転筒７に挿通支持されている。なお、このケース２０は、変速装置の設置にあたり、工作機械等の基台等の固定部に固定させることができる。

次に、上記のように構成される変速装置の動作について説明する。

インバータモータ１５を駆動していない状態では、その回転駆動部１５ａが回転しないため、入力軸１が回転しても変速用回転筒７は回転しない。したがって、この時、入力軸１がモータＭによって一定の速度で回転して、これと一体の入力軸側歯車３が軸線Ｌ周りを回転すると、変速用歯車１１は偏心軸線Ｌｅ周りを自転するだけで、軸線Ｌ周りには公転せず、これによって出力軸側回転体５は回転せず、静止している。

そして、上記の状態から、インバータモータ１５を駆動すると、変速用回転筒７が回転を開始し、その回転によって、変速用歯車１１が偏心軸線Ｌｅ周りを自転しながら入力軸１及び出力軸２の軸線周りを公転してゆく。

こうして変速用歯車１１が偏心軸線Ｌｅ周りを自転しつつ軸線Ｌ周りを公転すると、出力軸側回転体５が入力軸１及び出力軸２の軸線周りを自転し、それによって出力軸２が変速用回転筒７及び入力軸１と同じ方向に且つ変速用回転筒７と同じ回転数で回転する。

しかして、インバータモータ１５により変速用回転筒７の回転速度を変化させることによって、出力軸２を無段階で所望回転数に変速することができる。また、変速用回転筒７の回転速度を変化させる手段として、インバータモータ１５を使用しているから、低速域であってもトルクの落ち込みがない。さらには、変速用回転筒７の回転速度を変化させる手段として、インバータモータ１５を接続するだけでよいから、構成が極めて簡単である。

また、この変速装置によれば、その変速手段としてインバータモータ１５を用いるため、装置の小型化及びコンパクト化を図ることができると共に、製作が容易でコストの低廉化が可能となる。また、軸線Ｌから最も外周側にある出力軸側回転体５及びこの回転体５の内周側にある入力軸側歯車３は、夫々軸線Ｌ周りを自転するだけで、公転、すなわち、偏心回転せず、ただ偏心回転するのは、入力軸側歯車３の内周側にあって変速用回転筒７の一端側偏心外周面８に嵌合された変速用歯車１１だけであるから、出力軸側回転体５、入力軸側歯車３、変速用回転筒７及び変速用歯車１１の回転中に入力軸１及び出力軸２の軸振れ、振動を起こすことがない。

また、出力軸側回転体５を被包するケース２０が、出力軸２の入力軸１側端部と変速用回転筒７の基端部外周面１９とに対し回転自在に外嵌されているから、変速装置の最も外周側にある出力軸側回転体５がこのケース２０により保護されて、作業上の安全性が確保される。また、この変速装置の最も外周側にある出力軸側回転体５が偏心回転しないことから、これを被包するケース２０の内周面を出力軸側回転体５の外周面に出来るだけ接近させることができ、これによってケース２０を出来るだけ径小で小型にすることができる。

＜第２実施形態＞
図４及び図５は、本発明の第２実施形態に係る変速装置を示したもので、図４は、本発明の第２実施形態に係る変速装置の断面図、図５は図４のＺ−Ｚ線断面図である。この第２実施形態に係る変速装置は、第１実施形態に係る変速装置の入力軸側歯車３及び変速用歯車１１の形状を冠歯車型としたものである。それ以外の構成については、第２実施形態に係る変速装置と第１実施形態に係る変速装置は、同じである。そのため、同一構成についての説明は省略する。

入力軸側歯車１６は、入力軸１に同心状に固着され、一側面の外周部に歯１６ａが形成されている。そして、この歯１６ａと噛合する歯１７ａを、変速用歯車１７は、前記入力軸側歯車１６と対向する側面の外周部に形成してなる。

また、変速用歯車１７は、変速用歯車１７の同心内周面１２が、変速用回転筒７の偏心外周面８に回転自在に嵌合されると共に、変速用歯車１７の他端側同心外周面１３が、出力軸側回転体５の偏心内周面６に回転自在に嵌合される。

このように構成された第２実施形態に係る変速装置の動作は、入力軸１がモータＭによって一定の速度で回転して、これと一体の入力軸側歯車１６が軸線Ｌ周りを回転すると、変速用歯車１７は偏心軸線Ｌｅ周りを自転するだけで、軸線Ｌ周りには公転せず、これによって出力軸側回転体５は回転せず、静止している。

そして、上記の状態から、インバータモータ１５を駆動すると、変速用回転筒７が回転を開始し、その回転によって、変速用歯車１７が偏心軸線Ｌｅ周りを自転しながら入力軸１及び出力軸２の軸線周りを公転してゆく。

こうして変速用歯車１７が偏心軸線Ｌｅ周りを自転しつつ軸線Ｌ周りを公転すると、出力軸側回転体５が入力軸１及び出力軸２の軸線周りを自転し、それによって出力軸２が変速用回転筒７及び入力軸１と同じ方向に且つ変速用回転筒７と同じ回転数で回転する。

しかして、インバータモータ１５により変速用回転筒７の回転速度を変化させることによって、出力軸２を無段階で所望回転数に変速することができる。

以上説明した本発明の第２実施形態は、本発明の第１実施形態に係る変速装置の入力軸側歯車３及び変速用歯車１１の形状を冠歯車型としているため、歯車の噛み合いがよくなり、出力軸２の回転をよりスムーズにすることができる。さらに、冠歯車型とすることによって、変速装置の幅方向をより狭くすることができるため、第１実施形態に係る変速装置よりも、装置の小型化及びコンパクト化を図ることができる。

また、本発明の第２実施形態は、上記説明から明らかなように、入力軸側歯車３及び変速用歯車１１の形状を冠歯車型にしただけで、動作は本発明の第１実施形態と同じであるから、本発明の第１実施形態の効果と同様の効果を奏する。

なお、図１〜図５によって説明した変速装置において、軸線Ｌに対する偏心軸線Ｌｅの偏心量は任意に設定することができるものである。

１入力軸
２出力軸
３，１６入力軸側歯車
５出力軸側回転体
６出力軸側回転体の偏心内周面
７変速用回転筒
８変速用回転筒の一端側偏心外周面
１１，１７変速用歯車
１５インバータモータ
２０ケース

Claims

同一軸線上に回転自在に支持される入力軸及び出力軸を有する変速装置において、入力軸と一体に回転する入力軸側歯車を入力軸の出力軸側端部に設け、入力軸側歯車を被包する状態で先端側内周面に偏心内周面を有し出力軸と一体に回転する出力軸側回転体を、出力軸の入力軸側端部に設け、入力軸には、一端側外周面を偏心外周面とした変速用回転筒を回転自在に外嵌し、変速用回転筒の一端側偏心外周面には、入力軸側歯車に噛合する変速用歯車の同心内周面を回転自在に嵌合させると共に、変速用歯車の他端側同心外周面を出力軸側回転体の偏心内周面に回転自在に嵌合させ、更に変速用回転筒の回転速度を変化させるインバータモータを設けてなる変速装置。
出力軸側回転体を被包するケースを、出力軸の入力軸側端部と変速用回転筒の基端部とに対し回転自在に外嵌してなる請求項１又は２に記載の変速装置。