モータ用変速機及びその制御器
【課題】原動力を逆回転させると、正回転時と同一の方向に出力が行われながら減速される構造を有する変速機を提供すること。
【解決手段】本発明によるモータ用変速機は、駆動軸を有する通常のモータと、モータの外部を取り囲み、モータの回転力を伝達されて回転される出力カバーと、出力カバーの両側に延長する固定軸と、を備え、駆動軸と出力カバーとの間に設けられる変速機をさらに備える。変速機は、駆動軸の回転方向に応じて選択的に接続され、定速や減速させながら、一定の方向にのみ出力させるものであり、駆動軸が正方向回転されるとき、駆動軸と出力カバーが直結され、正方向に定速出力され、駆動軸が逆方向回転されるとき、駆動軸と出力カバーとの間に減速遊星歯車が噛み合い、正方向に減速出力させる。また、このようなモータ用変速機を出力側の負荷に応じて自動変速させる制御器を提供する。
【解決手段】本発明によるモータ用変速機は、駆動軸を有する通常のモータと、モータの外部を取り囲み、モータの回転力を伝達されて回転される出力カバーと、出力カバーの両側に延長する固定軸と、を備え、駆動軸と出力カバーとの間に設けられる変速機をさらに備える。変速機は、駆動軸の回転方向に応じて選択的に接続され、定速や減速させながら、一定の方向にのみ出力させるものであり、駆動軸が正方向回転されるとき、駆動軸と出力カバーが直結され、正方向に定速出力され、駆動軸が逆方向回転されるとき、駆動軸と出力カバーとの間に減速遊星歯車が噛み合い、正方向に減速出力させる。また、このようなモータ用変速機を出力側の負荷に応じて自動変速させる制御器を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ用変速機に関し、より詳しくは、モータの回転方向が変わると、加速または減速させる変速機を含み、このようなモータの変速を自動的に行なう制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、変速機とは、原動力を減速または加速させるための装置である。
【０００３】
このような変速機は、原動軸に取り付けられ、自動または手動で変速される。手動の場合は、原動力と変速機との間にクラッチを設け、変速装置への原動力を遮断し状態で変速される。また、自動変速装置は、クラッチのような断続手段がなく、出力側の圧力変化等に応じて自動変速が行われる。
【０００４】
しかしながら、従来の技術による手動変速装置は、必ずクラッチを設けなければならないので、使用上の不便さと、装置が肥大となるという問題があった。また、自動変速装置は、変速装置そのものが複雑であり、同様に装置が肥大となりよく故障するという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決しようとなされたものであり、その目的は、原動力を逆回転させると、正回転時と同一の方向に出力が行われて減速される構造を有する変速機を提供することにある。
【０００６】
また、他の目的は、原動力を逆回転させると、正回転時と同一の方向に出力が行われて加速される構造を有する変速機を提供することにある。
【０００７】
さらに、また他の目的は、このような変速機が内蔵されたモータを自動変速させる制御器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記第一の目的を達成するために、本発明は、モータの原動力を変速機によって出力させる変速方法であって、モータの原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、モータの原動力が逆方向であるときは、正方向減速出力させることを特徴とする変速方法を提供する。
【０００９】
また、上記第二の目的を達成するために、本発明は、モータの原動力を変速機によって出力させる変速方法であって、モータの原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、モータの原動力が逆方向であるときは、正方向加速出力させることを特徴とする変速方法を提供する。
【００１０】
上記第一の方法で駆動される変速機としては、モータの原動力が入力されるリングギアと、リングギアの外周面に配置され、リングギアの正回転時に選択的に拘束され、正回転定速出力させる変速リングギアと、リングギアの内周面に配置され、リングギアの逆回転時に選択的に拘束される太陽歯車と、太陽歯車の外周面と変速リングギアの内周面に噛み合い、変速リングギアを正回転減速出力させる変速遊星歯車と、を備えるモータ用変速機を提供する。
【００１１】
この際、リングギアは、その外周面に、正回転時にのみ変速リングギアに拘束されるように、斜線方向に付勢される少なくとも一つの定速爪が設けられて、その内側には、逆回転時にのみ太陽歯車に拘束されるように、斜線方向に付勢される少なくとも一つの変速爪が設けられることが好ましい。
【００１２】
また、定速爪及び変速爪の後位には、モータに摩擦回転するように結合され、定速爪及び変速爪のいずれか一つを押す後進干渉防止装置が設けられ、後進干渉防止装置の内側には、係止突起が形成され、係止突起に対応するリングギアには、所定の遊隙が生じるように、係止突起よりも相対的に広い係止溝が形成されることが好ましい。
【００１３】
または、リングギアは、その内周面及び外周面上に、いずれか一方向に進行するに伴い、より深く凹まれるとともに、リングギアの内外周面に互いに反対方向に形成されるボール安着溝が設けられ、リングギアの内外周面には、ボール安着溝に挿入されるように、多数のクラッチベアリングを有するクラッチ板が配置され、クラッチ板が定速爪、変速爪、及び後進干渉防止装置を代替してもよい。
【００１４】
上記第一の方法で駆動される変速機としては、モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、モータ駆動軸の中間に一方向クラッチＲＣが結束するとともに、一方向クラッチＲＣには、さらに出力側と遊星歯車が噛み合い、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１５】
または、モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、モータ駆動軸の中間には、出力側と遊星歯車で噛み合うが、遊星歯車のキャリアがモータに一方向クラッチＲＣで結束され、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１６】
または、モータ駆動軸に遊星歯車が噛み合い、遊星歯車が固定される他側のキャリアが前記モータと一方向クラッチＲＣで結束され、遊星歯車の一側には、キャリアの役割をする出力側が一方向クラッチＣで結束され、遊星歯車が公転されるときは、正方向定速出力され、遊星歯車が自転されるときは、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１７】
上記第二の方法で駆動される変速機としては、モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、駆動軸の中間に一方向クラッチＲＣが結束するとともに、一方向クラッチＲＣには、さらにリングギアが結合され、リングギアと出力側との間には遊星歯車が噛み合い、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１８】
または、モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、モータ駆動軸の中間には、リングギアを結合させるとともに、リングギアをさらに出力側と遊星歯車で噛み合わせるが、遊星歯車のキャリアがモータに一方向クラッチＲＣで結束され、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１９】
または、モータ駆動軸にリングギアが結合され、リングギアに遊星歯車が噛み合い、遊星歯車が固定される他側のキャリアが、モータと一方向クラッチＲＣで結束され、遊星歯車の一側には、キャリアの役割をする出力側が一方向クラッチＣで結束され、遊星歯車が公転されるときは、正方向定速出力され、遊星歯車が自転されるときは、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００２０】
また、上記第三の目的を達成するために、本発明は、原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、原動力が逆方向であるときは、正方向減速出力させる変速機を有するモータを自動変速させる制御器において、出力信号を入力させるスロットルと、入力信号を受けて電流を供給するコントローラと、コントローラに連結されるモータとで構成され、モータには、ホールセンサが設けられ、ホールセンサは、コントローラに連結され、モータに負荷がかかると、コントローラから逆方向電流を供給することを特徴とする制御器を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
前記したように、本発明によると、入力の回転方向によらず、一方向にのみ出力させるとともに、入力方向が変わると、出力速度を減速または加速に変速させる装置を具現することができ、本発明に用いられる内蔵モータは、トルクが相対的に高いブラシレスモータ（brushless motor、BLDC）を用いて、多段に変速せず、本発明のように２段にのみ変速しても十分な駆動が得られる。
【００２２】
また、変速機をモータと一体型で内蔵させ、小型の変速モータを具現することができ、自転車やモーターサイクル等のように外部に突出してはよくない装置にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による変速機が内転型モータに適用された一例を示す断面図である。
【図２】本発明による変速機が内転型モータに適用された一例を示す断面図である。
【図３】本発明による変速機が外転型モータに適用された一例を示す断面図である。
【図４ａ】図３に示した後進干渉防止装置の作動原理を示すための図である。
【図４ｂ】図４ａ及び図４ｂは、図３に示した後進干渉防止装置の作動原理を示すための図である。
【図５】図４ａ及び４ｂの定速爪及び変速爪の代わりに用いられるクラッチベアリングによる拘束手段を示すための図である。
【図６】図４ａ及び４ｂの定速爪及び変速爪の代わりに用いられるクラッチベアリングによる拘束手段を示すための図である。
【図７ａ】本発明による変速機の他の実施形態による減速方法を示すための図である。
【図７ｂ】本発明による変速機の他の実施形態による減速方法を示すための図である。
【図７ｃ】本発明による変速機の他の実施形態による減速方法を示すための図である。
【図７ｄ】本発明による変速機の他の実施形態による減速方法を示すための図である。
【図８ａ】本発明による変速機の他の実施形態による加速方法を示すための図である。
【図８ｂ】本発明による変速機の他の実施形態による加速方法を示すための図である。
【図８ｃ】本発明による変速機の他の実施形態による加速方法を示すための図である。
【図８ｄ】本発明による変速機の他の実施形態による加速方法を示すための図である。
【図９】本発明による変速機が適用されたモータを自動変速させる制御器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述する。
【００２５】
図１乃至図３は、本発明によるモータ用変速機を示す断面図であり、図１及び図２は、内転型モータに適用された変速機を示し、図３は、外転型モータに適用された変速機を示す図である。
【００２６】
好ましくは、本発明の図１乃至図３は、モーターサイクル用のモータを示しているが、図示の一実施形態におけるモーターサイクルのみならず、自動車のような運送機械、電動工具等のような産業機械、及び玩具用に到るまで多様に適用され得る。
【００２７】
本発明は、図１及び図２に示すように、電力が供給されて回転するモータ１１０と、モータ１１０を取り囲んで形成され、モータ１１０の回転力によって回転する出力カバー１１５と、出力カバー１１５の一側に延長する第１固定軸１１３と、出力カバー１１５の他側に延長する第２固定軸１１２とを有し、モータ１１０と第１固定軸１１３との間、または、モータ１１０と第２固定軸１１２との間には、変速機１３０が設けられる。
【００２８】
この際、出力カバー１１５は、モータ１１０の外周面を取り囲む中間カバー１１６と、モータ１１０の一側及び他側を取り囲む左右側カバー１１７、１１８とからなる。また、左側カバー１１７の一側及び右側カバー１１８の他側には、動力を伝達させる通常のギアやスプロケットまたはプーリーのような動力伝達手段が設けられる。
【００２９】
また、第１固定軸１１３と左側カバー１１７との間及び第２固定軸１１２と右側カバー１１８との間には、出力カバー１１５の円滑な回転のためにベアリングが内蔵される。
【００３０】
また、モータ１１０に電源を印加させるための電源ケーブル１１４は、第２固定軸の内部に貫通して配線される。
【００３１】
変速機１３０は、減速部１２０と変速部を有する。または、変速機１３０は、変速部のみを有してもよい。すなわち、減速部１２０は、モータ１１０の駆動力を１次減速した後、変速部に伝達する手段である。駆動軸１１１とリングギア１３１との間に減速遊星歯車１２２を設けて減速を図ることができる。この際、減速遊星歯車１２２を固定させるキャリアの構成が必須である。キャリア１２１は、モータ１１０側に取り付けて結合させる。
【００３２】
または、減速遊星歯車１２２無しに、駆動軸１１１とリングギア１３１を直接結合し、減速無しに出力させてもよい。
【００３３】
または、図３のような外転型モータでは、軸による駆動方式ではないので、モータ１１０の駆動軸１１１そのものがリングギア１３１の役割をすることができる。
【００３４】
前記したリングギア１３１に変速部が接続される。変速部は、リングギア１３１の外則に選択的に拘束される変速リングギア１５０と、リングギア１３１の内側に選択的に拘束される太陽歯車１６０と、さらに太陽歯車１６０の外側放射上に噛み合うとともに、変速リングギア１５０の内側に噛み合う変速遊星歯車１６２と、を有する。
【００３５】
この際、変速リングギア１５０は、互いに直径の異なる２段の層が形成されるようにし、１段ではリングギア１３１と接続され、２段では変速遊星歯車１６２と噛み合うようにする。また、太陽歯車１６０も同様に、互いに直径の異なる２段の層が形成されるようにし、１段ではリングギア１３１と接続され、２段では変速遊星歯車１６２と噛み合うようにする。
【００３６】
また、変速リングギア１５０は、出力カバー１１５にネジ等によって結合され、変速リングギア１５０の回転力を出力カバー１１５に伝達する。
【００３７】
また、本発明は、変速遊星歯車１６２を固定させる変速キャリアの構成が必須であり、変速キャリア１６１は、第１固定軸１１３の外側に一体で結合される。
【００３８】
一方、リングギア１３１の回転力を選択的に変速リングギア１５０または太陽歯車１６０で拘束させるために、リングギア１３１には、定速爪１３２及び変速爪１３３が形成される。
【００３９】
図４ａ及び図４ｂは、定速爪及び変速爪が形成され、選択的に拘束される作動を示す図である。図４ａ及び図４ｂに示すように、定速爪１３２及び変速爪１３３は、リングギア１３１の外周面及び内周面に互いに反対する斜線方向に少なくとも一つが突出して形成される。この際、定速爪１３２及び変速爪１３３の一端は、リングギア１３１にヒンジ結合され、付勢されるために、定速爪１３２及び変速爪１３３とリングギア１３１との間にスプリング（圧縮スプリング、ピンスプリングなど）が内蔵される。
【００４０】
従って、リングギア１３１がいずれか一方向に回転されると、変速リングギア１５０や太陽歯車１６０のいずれか一つが接続され、動力が伝達されるようになる。
【００４１】
より詳しくは、例えば、モータ１１０が正回転すると、遊星歯車１２２及びリングギア１３１が逆回転する。リングギア１３１の逆回転で、変速爪１３３によって太陽歯車１６０が拘束され逆回転される。さらに変速遊星歯車１６２及び変速リングギア１５０が正回転されるとともに、出力カバー１１５が正回転減速出力される。
【００４２】
また、モータ１１０が逆回転すると、遊星歯車１２２及びリングギア１３１が正回転する。リングギア１３１の正回転で、定速爪１３２によって変速リングギア１５０が接続されて、出力カバー１１５側に正回転定速出力される。
【００４３】
すなわち、モータ１１０の逆回転時は、変速部の出力が１：１の割合で出力され、モータ１１０の正回転時は、変速部の出力が１：０．５の割合で出力される。
【００４４】
一方、減速部１２０のない外転型モータの場合は、モータ１１０が逆回転すると、リングギア１３１が自動的に逆回転される。リングギア１３１の逆回転で、変速爪１３３によって太陽歯車１６０が拘束されて逆回転される。さらに変速遊星歯車１６２及び変速リングギア１５０が正回転されるとともに、出力カバー１１５が正回転減速出力される。これに対して、モータ１１０が正回転すると、リングギア１３１が自動的に正回転される。リングギア１３１の正回転で、定速爪１３２によって変速リングギア１５０が拘束されるとともに、出力カバー１１５側に正回転定速出力される。
【００４５】
変速機１３０は、モータ１１０の駆動による出力は円滑に作動するが、モーターサイクルのような装置において、外力によって出力カバー１１５を逆回転させることもあり得る。このように外力によって出力カバー１１５が逆回転されると、定速爪１３２及び変速爪１３３が共に、リングギア１３１に作用しながら作動しないようになる。
【００４６】
このような不作動を防止するために、リングギア１３１には、後進干渉防止装置１４０が設けられる。
【００４７】
後進干渉防止装置１４０は、定速爪１３２及び変速爪１３３が形成されたリングギア１３１とモータ１１０との間に形成されるものである。図２に示すように、後進干渉防止装置１４０はモータ１１０の外周面上に付勢される球体１４５によって、一定の摩擦力を有するように結合されるとともに、リングギア１３１に形成された定速爪１３２の後面側に延長する定速爪押し板１４１、及びリングギア１３１を取り囲んで内側に延長され、変速爪１３３の後面側に延長する変速爪押し板１４２が一体で形成される。
【００４８】
また、定速爪押し板１４１は、その内側に突出した係止突起１４１ａが一体で形成されて、この係止突起１４１ａに対応するリングギア１３１の外周面には、係止溝１３４が形成される。この際、係止溝１３４は、係止突起１４１ａの動きに遊隙が生じるように、係止突起１４１ａよりも広く形成されることが好ましい。
【００４９】
従って、後進干渉防止装置１４０が定速爪１３２や変速爪１３３のいずれか一つを押しているので、変速リングギア１５０の逆回転による不作動を解決することができるようになる。
【００５０】
すなわち、モータ１１０が正回転し、リングギア１３１が逆回転すると、図４ａに示すように、少しの遊隙が生じた後、係止溝１３４の一側に係止突起１４１ａが係止するようになる。この際、リングギア１３１が遊隙状態で回転する間、後進干渉防止装置１４０の定速爪押し板１４１が定速爪１３２を押すことになる。これに対して、モータ１１０が逆回転し、リングギア１３１が正回転すると、図４ｂに示すように、一定の遊隙を有して、後進干渉防止装置１４０の変速爪押し板１４２が変速爪１３３を押すことになる。従って、後進干渉防止装置１４０によって、後進時、変速リングギア１５０が逆回転しても、定速爪１３２及び変速爪１３３の少なくとも一つが押されているので、不作動を防止することができる。
【００５１】
上記では、定速爪１３２及び変速爪１３３による拘束方法、及び後進干渉防止装置１４０による拘束方法について説明しているが、クラッチベアリングによる拘束方法を選択することができる。
【００５２】
図５及び図６は、定速爪、変速爪、及び後進干渉防止装置の代替手段として用いられるクラッチベアリングによる拘束方式を示す。
【００５３】
図５及び図６を参考すると、リングギア１３１の外周面と内周面にそれぞれボール安着溝１３５ａ、１３５ｂを形成させ、このボール安着溝１３５ａ、１３５ｂにクラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂを内蔵する。この際、ボール安着溝１３５ａ、１３５ｂは、一側に進行するに伴い、より深く形成され、リングギア１３１の内側と外側が互いに反対方向に形成される。従って、リングギア１３１がいずれか一方向に回転すると、上側や下側のいずれか一つのクラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂのみが係止し、他側のクラッチベアリングは係止しないようになり、一方向にのみ回転させることである。
【００５４】
また、クラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂが後進干渉防止装置１４０の役割を代わることができたので、後進干渉防止装置１４０は省略することができる。この際、クラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂは、リングギア１３１の外周面及び内周面において、クラッチ板１３７ａ、１３７ｂによって装着される。クラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂが拘束されて回転されるときは、クラッチ板１３７ａ、１３７ｂも一緒に回るようになる。また、リングギア１３１の外側クラッチ板１３７ａとリングギア１３１の内側クラッチ板１３７ｂは、互いに連結帯１３８によって結ばれて構成される。
【００５５】
一方、上述した実施形態とは異なり減速される様々な方案についても検討する。
【００５６】
図７ａ、図７ｂ、図７ｃ及び図７ｄは、一方向クラッチＣ、ＲＣを用いて減速される場合を簡略に示した図である。
【００５７】
先ず、図７ａでは、モータ１１０の駆動軸１１１の終端に一方向クラッチＣを内蔵し、モータ１１０が正回転するとき、出力側２５０が正方向に直結されるようにすることができる。また、駆動軸１１１の中間に、同様に、一方向クラッチＲＣを内蔵した後、遊星歯車２６０を介して出力側２５０に噛み合わせ、減速しながら正方向出力されるようにすることができる。
【００５８】
次に、図７ｂでは、モータ１１０の駆動軸１１１の終端に一方向クラッチＣを接続させ、モータ１１０が正方向に回転するとき、出力側２５０が正方向に直結されるようにすることができる。また、駆動軸１１１の中間に遊星歯車２６０を噛み合わせ、遊星歯車２６０が減速しながら出力側に噛み合うようにする。ここで、一方向クラッチＲＣを、遊星歯車２６０が固定されるキャリア２７０とモータ１１０との間に結束させることもできる。
【００５９】
次に、図７ｃでは、駆動軸１１１に遊星歯車２６０を噛み合わせ、遊星歯車２６０が固定されるキャリア２７０をモータ１１０と一方向クラッチＲＣで連結させ、遊星歯車２６０の一側にキャリアの役割をするように、出力側２５０を設ける。ここで、出力側２５０は一方向クラッチＣを内蔵して出力されるようにすることができる。すなわち、駆動軸１１１が正回転すると、遊星歯車２６０が公転されながら正速出力が行われ、駆動軸１１１が逆回転すると、遊星歯車２６０が自転しながら減速出力される。
【００６０】
次に、図７ｄでは、駆動軸１１１と出力側２５０に遊星歯車２６０を噛み合わせて、遊星歯車２６０の内部に一方向クラッチＲＣを内蔵させる。遊星歯車２６０をキャリア２７０に一体で固定させ、キャリア２７０をモータ１１０に一方向クラッチＲＣで結束させる。従って、駆動軸１１１が正回転すると、遊星歯車２６０側の一方向クラッチＲＣが拘束されるとともに、遊星歯車２６０が公転し、出力側２５０が正回転定速出力される。駆動軸１１１が逆回転すると、キャリア２７０側の一方向クラッチＲＣが拘束されるとともに、遊星歯車２６０が自転し、出力側２５０が正回転減速出力される。
【００６１】
一方、上述した変速機１２０は、減速される形態について説明しているが、加速される形態の変速機についても説明する。
【００６２】
図８ａ、図８ｂ、図８ｃ及び図８ｄは、一方向クラッチを用いて加速される場合を簡略に示した図である。
【００６３】
加速型変速機の実施形態は、先ず、図８ａでは、駆動軸１１１の終端に一方向クラッチＣを設け、直結させて定速出力させる。また、駆動軸１１１の中間に「フ」字状のリングギア２８０を一方向クラッチＲＣで接続させ、リングギア１３１をさらに遊星歯車２６０を介して出力側２５０と噛み合わせ、加速出力されるようにすることができる。
【００６４】
次に、図８ｂでは、駆動軸１１１の終端に一方向クラッチＣを設け、直結させて定速出力させる。また、駆動軸１１１の中間に「フ」字状のリングギア２８０を結合させ、遊星歯車２６０を介して出力側２５０に噛み合い、加速出力されるようにする。この際、遊星歯車２６０が固定されるキャリア２７０がモータ１１０に一方向クラッチＲＣで結束されるようにすることができる。
【００６５】
次に、図８ｃでは、駆動軸１１１にリングギア２８０を結合させて、リングギア２８０に遊星歯車２６０を介して出力側２５０に噛み合わせ、定速または加速出力されるようにする。キャリア２７０が遊星歯車２６０の一側に結合される。キャリア２７０の他側がモータ１１０に一方向クラッチＲＣで結束され、キャリア２７０の一側が出力側２５０に一方向クラッチＣで結束される。すなわち、駆動軸１１１が正回転であるときは、リングギア２８０が正方向に回転されて、遊星歯車２６０を公転させて定速出力させる。駆動軸１１１が逆方向であるときは、リングギア２８０が逆方向に回転されて、遊星歯車２６０を自転させて加速出力させる。
【００６６】
次に、図８ｄでは、駆動軸１１１にリングギア２８０を結合させて、リングギア２８０と出力側２５０に遊星歯車２６０を噛み合して、遊星歯車２６０の内部に一方向クラッチＲＣを内蔵させる。遊星歯車２６０をキャリア２７０に一体で固定させ、キャリア２７０をモータ１１０に一方向クラッチＲＣで結束させる。従って、駆動軸１１１が定回転すると、遊星歯車２６０側の一方向クラッチＲＣが拘束されて、遊星歯車２６０が公転し、出力側２５０が正回転定速出力される。駆動軸１１１が逆回転すると、キャリア２７０側の一方向クラッチＲＣが拘束されて、遊星歯車２６０が自転し、出力側２５０が正回転加速出力される。
【００６７】
図９は、上述したような変速機が適用されたＢＬＤＣ変速モータを自動制御するための制御器のブロック図である。
【００６８】
図９を参照すると、本発明による制御器は、ＢＬＤＣモータ６００、ＰＷＭ５００、コントローラ４００、スロットル３００で構成される。
【００６９】
この際、ＢＬＤＣモータ６００には、ホールセンサ６１０が設けられ、ＢＬＤＣモータ６００の回転力をチェックするようになる。
【００７０】
このような制御器の作動を説明する。先ず、スロットル３００から所望の加速信号が送られると、これを、コントローラ４００が計算し、加速信号に応じて電流を送る。この電流は、ＰＷＭ５００を経てＢＬＤＣモータ６００に伝達され、モータ６００が回転するようになる。
【００７１】
一方、モータ６００には、ホールセンサ６１０が設けられ、モータの回転数をチェックして、チェックした回転数をコントローラ４００に送る。この回転数を演算するコントローラ４００は、送られた電流量に比べて回転数が小さいと、モータに負荷がかかったものと認識し、逆方向電流を供給するようになる。従って、逆方向電流は、さらにＰＷＭ５００を介してＢＬＤＣモータ６００に供給され、モータが逆回転される。逆回転するモータによって変速機が減速される。
【００７２】
すなわち、負荷がかかるというのは、例えば、本発明による変速モータがモーターサイクルに適用されたとき、坂道であり、または重い物体が載せられたものであるので、変速機が低段に減速されることが好ましい。
【００７３】
勿論、負荷が解消されると、さらに、コントローラが正方向に信号を送って正走行する。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
前記したように、本発明によると、入力の回転方向によらず、一方向にのみ出力させるとともに、入力方向が変わると、出力速度を減速または加速に変速させる装置を具現することができ、本発明に用いられる内蔵モータは、トルクが相対的に高いブラシレスモータを用いて、多段に変速せず、本発明のように２段にのみ変速しても十分な駆動が得られる。
【００７５】
また、変速機をモータと一体型で内蔵させ、小型の変速モータを具現することができ、自転車やモーターサイクル等のように外部に突出してはよくない装置にも使用可能である。
【００７６】
以上、本発明の実施形態を参照して説明したが、該当技術の分野における熟練した当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域を逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正及び変更させることができることが理解されるだろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ用変速機に関し、より詳しくは、モータの回転方向が変わると、加速または減速させる変速機を含み、このようなモータの変速を自動的に行なう制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、変速機とは、原動力を減速または加速させるための装置である。
【０００３】
このような変速機は、原動軸に取り付けられ、自動または手動で変速される。手動の場合は、原動力と変速機との間にクラッチを設け、変速装置への原動力を遮断し状態で変速される。また、自動変速装置は、クラッチのような断続手段がなく、出力側の圧力変化等に応じて自動変速が行われる。
【０００４】
しかしながら、従来の技術による手動変速装置は、必ずクラッチを設けなければならないので、使用上の不便さと、装置が肥大となるという問題があった。また、自動変速装置は、変速装置そのものが複雑であり、同様に装置が肥大となりよく故障するという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決しようとなされたものであり、その目的は、原動力を逆回転させると、正回転時と同一の方向に出力が行われて減速される構造を有する変速機を提供することにある。
【０００６】
また、他の目的は、原動力を逆回転させると、正回転時と同一の方向に出力が行われて加速される構造を有する変速機を提供することにある。
【０００７】
さらに、また他の目的は、このような変速機が内蔵されたモータを自動変速させる制御器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記第一の目的を達成するために、本発明は、モータの原動力を変速機によって出力させる変速方法であって、モータの原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、モータの原動力が逆方向であるときは、正方向減速出力させることを特徴とする変速方法を提供する。
【０００９】
また、上記第二の目的を達成するために、本発明は、モータの原動力を変速機によって出力させる変速方法であって、モータの原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、モータの原動力が逆方向であるときは、正方向加速出力させることを特徴とする変速方法を提供する。
【００１０】
上記第一の方法で駆動される変速機としては、モータの原動力が入力されるリングギアと、リングギアの外周面に配置され、リングギアの正回転時に選択的に拘束され、正回転定速出力させる変速リングギアと、リングギアの内周面に配置され、リングギアの逆回転時に選択的に拘束される太陽歯車と、太陽歯車の外周面と変速リングギアの内周面に噛み合い、変速リングギアを正回転減速出力させる変速遊星歯車と、を備えるモータ用変速機を提供する。
【００１１】
この際、リングギアは、その外周面に、正回転時にのみ変速リングギアに拘束されるように、斜線方向に付勢される少なくとも一つの定速爪が設けられて、その内側には、逆回転時にのみ太陽歯車に拘束されるように、斜線方向に付勢される少なくとも一つの変速爪が設けられることが好ましい。
【００１２】
また、定速爪及び変速爪の後位には、モータに摩擦回転するように結合され、定速爪及び変速爪のいずれか一つを押す後進干渉防止装置が設けられ、後進干渉防止装置の内側には、係止突起が形成され、係止突起に対応するリングギアには、所定の遊隙が生じるように、係止突起よりも相対的に広い係止溝が形成されることが好ましい。
【００１３】
または、リングギアは、その内周面及び外周面上に、いずれか一方向に進行するに伴い、より深く凹まれるとともに、リングギアの内外周面に互いに反対方向に形成されるボール安着溝が設けられ、リングギアの内外周面には、ボール安着溝に挿入されるように、多数のクラッチベアリングを有するクラッチ板が配置され、クラッチ板が定速爪、変速爪、及び後進干渉防止装置を代替してもよい。
【００１４】
上記第一の方法で駆動される変速機としては、モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、モータ駆動軸の中間に一方向クラッチＲＣが結束するとともに、一方向クラッチＲＣには、さらに出力側と遊星歯車が噛み合い、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１５】
または、モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、モータ駆動軸の中間には、出力側と遊星歯車で噛み合うが、遊星歯車のキャリアがモータに一方向クラッチＲＣで結束され、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１６】
または、モータ駆動軸に遊星歯車が噛み合い、遊星歯車が固定される他側のキャリアが前記モータと一方向クラッチＲＣで結束され、遊星歯車の一側には、キャリアの役割をする出力側が一方向クラッチＣで結束され、遊星歯車が公転されるときは、正方向定速出力され、遊星歯車が自転されるときは、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１７】
上記第二の方法で駆動される変速機としては、モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、駆動軸の中間に一方向クラッチＲＣが結束するとともに、一方向クラッチＲＣには、さらにリングギアが結合され、リングギアと出力側との間には遊星歯車が噛み合い、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１８】
または、モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、モータ駆動軸の中間には、リングギアを結合させるとともに、リングギアをさらに出力側と遊星歯車で噛み合わせるが、遊星歯車のキャリアがモータに一方向クラッチＲＣで結束され、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００１９】
または、モータ駆動軸にリングギアが結合され、リングギアに遊星歯車が噛み合い、遊星歯車が固定される他側のキャリアが、モータと一方向クラッチＲＣで結束され、遊星歯車の一側には、キャリアの役割をする出力側が一方向クラッチＣで結束され、遊星歯車が公転されるときは、正方向定速出力され、遊星歯車が自転されるときは、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機を提供する。
【００２０】
また、上記第三の目的を達成するために、本発明は、原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、原動力が逆方向であるときは、正方向減速出力させる変速機を有するモータを自動変速させる制御器において、出力信号を入力させるスロットルと、入力信号を受けて電流を供給するコントローラと、コントローラに連結されるモータとで構成され、モータには、ホールセンサが設けられ、ホールセンサは、コントローラに連結され、モータに負荷がかかると、コントローラから逆方向電流を供給することを特徴とする制御器を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
前記したように、本発明によると、入力の回転方向によらず、一方向にのみ出力させるとともに、入力方向が変わると、出力速度を減速または加速に変速させる装置を具現することができ、本発明に用いられる内蔵モータは、トルクが相対的に高いブラシレスモータ（brushless motor、BLDC）を用いて、多段に変速せず、本発明のように２段にのみ変速しても十分な駆動が得られる。
【００２２】
また、変速機をモータと一体型で内蔵させ、小型の変速モータを具現することができ、自転車やモーターサイクル等のように外部に突出してはよくない装置にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による変速機が内転型モータに適用された一例を示す断面図である。
【図２】本発明による変速機が内転型モータに適用された一例を示す断面図である。
【図３】本発明による変速機が外転型モータに適用された一例を示す断面図である。
【図４ａ】図３に示した後進干渉防止装置の作動原理を示すための図である。
【図４ｂ】図４ａ及び図４ｂは、図３に示した後進干渉防止装置の作動原理を示すための図である。
【図５】図４ａ及び４ｂの定速爪及び変速爪の代わりに用いられるクラッチベアリングによる拘束手段を示すための図である。
【図６】図４ａ及び４ｂの定速爪及び変速爪の代わりに用いられるクラッチベアリングによる拘束手段を示すための図である。
【図７ａ】本発明による変速機の他の実施形態による減速方法を示すための図である。
【図７ｂ】本発明による変速機の他の実施形態による減速方法を示すための図である。
【図７ｃ】本発明による変速機の他の実施形態による減速方法を示すための図である。
【図７ｄ】本発明による変速機の他の実施形態による減速方法を示すための図である。
【図８ａ】本発明による変速機の他の実施形態による加速方法を示すための図である。
【図８ｂ】本発明による変速機の他の実施形態による加速方法を示すための図である。
【図８ｃ】本発明による変速機の他の実施形態による加速方法を示すための図である。
【図８ｄ】本発明による変速機の他の実施形態による加速方法を示すための図である。
【図９】本発明による変速機が適用されたモータを自動変速させる制御器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述する。
【００２５】
図１乃至図３は、本発明によるモータ用変速機を示す断面図であり、図１及び図２は、内転型モータに適用された変速機を示し、図３は、外転型モータに適用された変速機を示す図である。
【００２６】
好ましくは、本発明の図１乃至図３は、モーターサイクル用のモータを示しているが、図示の一実施形態におけるモーターサイクルのみならず、自動車のような運送機械、電動工具等のような産業機械、及び玩具用に到るまで多様に適用され得る。
【００２７】
本発明は、図１及び図２に示すように、電力が供給されて回転するモータ１１０と、モータ１１０を取り囲んで形成され、モータ１１０の回転力によって回転する出力カバー１１５と、出力カバー１１５の一側に延長する第１固定軸１１３と、出力カバー１１５の他側に延長する第２固定軸１１２とを有し、モータ１１０と第１固定軸１１３との間、または、モータ１１０と第２固定軸１１２との間には、変速機１３０が設けられる。
【００２８】
この際、出力カバー１１５は、モータ１１０の外周面を取り囲む中間カバー１１６と、モータ１１０の一側及び他側を取り囲む左右側カバー１１７、１１８とからなる。また、左側カバー１１７の一側及び右側カバー１１８の他側には、動力を伝達させる通常のギアやスプロケットまたはプーリーのような動力伝達手段が設けられる。
【００２９】
また、第１固定軸１１３と左側カバー１１７との間及び第２固定軸１１２と右側カバー１１８との間には、出力カバー１１５の円滑な回転のためにベアリングが内蔵される。
【００３０】
また、モータ１１０に電源を印加させるための電源ケーブル１１４は、第２固定軸の内部に貫通して配線される。
【００３１】
変速機１３０は、減速部１２０と変速部を有する。または、変速機１３０は、変速部のみを有してもよい。すなわち、減速部１２０は、モータ１１０の駆動力を１次減速した後、変速部に伝達する手段である。駆動軸１１１とリングギア１３１との間に減速遊星歯車１２２を設けて減速を図ることができる。この際、減速遊星歯車１２２を固定させるキャリアの構成が必須である。キャリア１２１は、モータ１１０側に取り付けて結合させる。
【００３２】
または、減速遊星歯車１２２無しに、駆動軸１１１とリングギア１３１を直接結合し、減速無しに出力させてもよい。
【００３３】
または、図３のような外転型モータでは、軸による駆動方式ではないので、モータ１１０の駆動軸１１１そのものがリングギア１３１の役割をすることができる。
【００３４】
前記したリングギア１３１に変速部が接続される。変速部は、リングギア１３１の外則に選択的に拘束される変速リングギア１５０と、リングギア１３１の内側に選択的に拘束される太陽歯車１６０と、さらに太陽歯車１６０の外側放射上に噛み合うとともに、変速リングギア１５０の内側に噛み合う変速遊星歯車１６２と、を有する。
【００３５】
この際、変速リングギア１５０は、互いに直径の異なる２段の層が形成されるようにし、１段ではリングギア１３１と接続され、２段では変速遊星歯車１６２と噛み合うようにする。また、太陽歯車１６０も同様に、互いに直径の異なる２段の層が形成されるようにし、１段ではリングギア１３１と接続され、２段では変速遊星歯車１６２と噛み合うようにする。
【００３６】
また、変速リングギア１５０は、出力カバー１１５にネジ等によって結合され、変速リングギア１５０の回転力を出力カバー１１５に伝達する。
【００３７】
また、本発明は、変速遊星歯車１６２を固定させる変速キャリアの構成が必須であり、変速キャリア１６１は、第１固定軸１１３の外側に一体で結合される。
【００３８】
一方、リングギア１３１の回転力を選択的に変速リングギア１５０または太陽歯車１６０で拘束させるために、リングギア１３１には、定速爪１３２及び変速爪１３３が形成される。
【００３９】
図４ａ及び図４ｂは、定速爪及び変速爪が形成され、選択的に拘束される作動を示す図である。図４ａ及び図４ｂに示すように、定速爪１３２及び変速爪１３３は、リングギア１３１の外周面及び内周面に互いに反対する斜線方向に少なくとも一つが突出して形成される。この際、定速爪１３２及び変速爪１３３の一端は、リングギア１３１にヒンジ結合され、付勢されるために、定速爪１３２及び変速爪１３３とリングギア１３１との間にスプリング（圧縮スプリング、ピンスプリングなど）が内蔵される。
【００４０】
従って、リングギア１３１がいずれか一方向に回転されると、変速リングギア１５０や太陽歯車１６０のいずれか一つが接続され、動力が伝達されるようになる。
【００４１】
より詳しくは、例えば、モータ１１０が正回転すると、遊星歯車１２２及びリングギア１３１が逆回転する。リングギア１３１の逆回転で、変速爪１３３によって太陽歯車１６０が拘束され逆回転される。さらに変速遊星歯車１６２及び変速リングギア１５０が正回転されるとともに、出力カバー１１５が正回転減速出力される。
【００４２】
また、モータ１１０が逆回転すると、遊星歯車１２２及びリングギア１３１が正回転する。リングギア１３１の正回転で、定速爪１３２によって変速リングギア１５０が接続されて、出力カバー１１５側に正回転定速出力される。
【００４３】
すなわち、モータ１１０の逆回転時は、変速部の出力が１：１の割合で出力され、モータ１１０の正回転時は、変速部の出力が１：０．５の割合で出力される。
【００４４】
一方、減速部１２０のない外転型モータの場合は、モータ１１０が逆回転すると、リングギア１３１が自動的に逆回転される。リングギア１３１の逆回転で、変速爪１３３によって太陽歯車１６０が拘束されて逆回転される。さらに変速遊星歯車１６２及び変速リングギア１５０が正回転されるとともに、出力カバー１１５が正回転減速出力される。これに対して、モータ１１０が正回転すると、リングギア１３１が自動的に正回転される。リングギア１３１の正回転で、定速爪１３２によって変速リングギア１５０が拘束されるとともに、出力カバー１１５側に正回転定速出力される。
【００４５】
変速機１３０は、モータ１１０の駆動による出力は円滑に作動するが、モーターサイクルのような装置において、外力によって出力カバー１１５を逆回転させることもあり得る。このように外力によって出力カバー１１５が逆回転されると、定速爪１３２及び変速爪１３３が共に、リングギア１３１に作用しながら作動しないようになる。
【００４６】
このような不作動を防止するために、リングギア１３１には、後進干渉防止装置１４０が設けられる。
【００４７】
後進干渉防止装置１４０は、定速爪１３２及び変速爪１３３が形成されたリングギア１３１とモータ１１０との間に形成されるものである。図２に示すように、後進干渉防止装置１４０はモータ１１０の外周面上に付勢される球体１４５によって、一定の摩擦力を有するように結合されるとともに、リングギア１３１に形成された定速爪１３２の後面側に延長する定速爪押し板１４１、及びリングギア１３１を取り囲んで内側に延長され、変速爪１３３の後面側に延長する変速爪押し板１４２が一体で形成される。
【００４８】
また、定速爪押し板１４１は、その内側に突出した係止突起１４１ａが一体で形成されて、この係止突起１４１ａに対応するリングギア１３１の外周面には、係止溝１３４が形成される。この際、係止溝１３４は、係止突起１４１ａの動きに遊隙が生じるように、係止突起１４１ａよりも広く形成されることが好ましい。
【００４９】
従って、後進干渉防止装置１４０が定速爪１３２や変速爪１３３のいずれか一つを押しているので、変速リングギア１５０の逆回転による不作動を解決することができるようになる。
【００５０】
すなわち、モータ１１０が正回転し、リングギア１３１が逆回転すると、図４ａに示すように、少しの遊隙が生じた後、係止溝１３４の一側に係止突起１４１ａが係止するようになる。この際、リングギア１３１が遊隙状態で回転する間、後進干渉防止装置１４０の定速爪押し板１４１が定速爪１３２を押すことになる。これに対して、モータ１１０が逆回転し、リングギア１３１が正回転すると、図４ｂに示すように、一定の遊隙を有して、後進干渉防止装置１４０の変速爪押し板１４２が変速爪１３３を押すことになる。従って、後進干渉防止装置１４０によって、後進時、変速リングギア１５０が逆回転しても、定速爪１３２及び変速爪１３３の少なくとも一つが押されているので、不作動を防止することができる。
【００５１】
上記では、定速爪１３２及び変速爪１３３による拘束方法、及び後進干渉防止装置１４０による拘束方法について説明しているが、クラッチベアリングによる拘束方法を選択することができる。
【００５２】
図５及び図６は、定速爪、変速爪、及び後進干渉防止装置の代替手段として用いられるクラッチベアリングによる拘束方式を示す。
【００５３】
図５及び図６を参考すると、リングギア１３１の外周面と内周面にそれぞれボール安着溝１３５ａ、１３５ｂを形成させ、このボール安着溝１３５ａ、１３５ｂにクラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂを内蔵する。この際、ボール安着溝１３５ａ、１３５ｂは、一側に進行するに伴い、より深く形成され、リングギア１３１の内側と外側が互いに反対方向に形成される。従って、リングギア１３１がいずれか一方向に回転すると、上側や下側のいずれか一つのクラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂのみが係止し、他側のクラッチベアリングは係止しないようになり、一方向にのみ回転させることである。
【００５４】
また、クラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂが後進干渉防止装置１４０の役割を代わることができたので、後進干渉防止装置１４０は省略することができる。この際、クラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂは、リングギア１３１の外周面及び内周面において、クラッチ板１３７ａ、１３７ｂによって装着される。クラッチベアリング１３６ａ、１３６ｂが拘束されて回転されるときは、クラッチ板１３７ａ、１３７ｂも一緒に回るようになる。また、リングギア１３１の外側クラッチ板１３７ａとリングギア１３１の内側クラッチ板１３７ｂは、互いに連結帯１３８によって結ばれて構成される。
【００５５】
一方、上述した実施形態とは異なり減速される様々な方案についても検討する。
【００５６】
図７ａ、図７ｂ、図７ｃ及び図７ｄは、一方向クラッチＣ、ＲＣを用いて減速される場合を簡略に示した図である。
【００５７】
先ず、図７ａでは、モータ１１０の駆動軸１１１の終端に一方向クラッチＣを内蔵し、モータ１１０が正回転するとき、出力側２５０が正方向に直結されるようにすることができる。また、駆動軸１１１の中間に、同様に、一方向クラッチＲＣを内蔵した後、遊星歯車２６０を介して出力側２５０に噛み合わせ、減速しながら正方向出力されるようにすることができる。
【００５８】
次に、図７ｂでは、モータ１１０の駆動軸１１１の終端に一方向クラッチＣを接続させ、モータ１１０が正方向に回転するとき、出力側２５０が正方向に直結されるようにすることができる。また、駆動軸１１１の中間に遊星歯車２６０を噛み合わせ、遊星歯車２６０が減速しながら出力側に噛み合うようにする。ここで、一方向クラッチＲＣを、遊星歯車２６０が固定されるキャリア２７０とモータ１１０との間に結束させることもできる。
【００５９】
次に、図７ｃでは、駆動軸１１１に遊星歯車２６０を噛み合わせ、遊星歯車２６０が固定されるキャリア２７０をモータ１１０と一方向クラッチＲＣで連結させ、遊星歯車２６０の一側にキャリアの役割をするように、出力側２５０を設ける。ここで、出力側２５０は一方向クラッチＣを内蔵して出力されるようにすることができる。すなわち、駆動軸１１１が正回転すると、遊星歯車２６０が公転されながら正速出力が行われ、駆動軸１１１が逆回転すると、遊星歯車２６０が自転しながら減速出力される。
【００６０】
次に、図７ｄでは、駆動軸１１１と出力側２５０に遊星歯車２６０を噛み合わせて、遊星歯車２６０の内部に一方向クラッチＲＣを内蔵させる。遊星歯車２６０をキャリア２７０に一体で固定させ、キャリア２７０をモータ１１０に一方向クラッチＲＣで結束させる。従って、駆動軸１１１が正回転すると、遊星歯車２６０側の一方向クラッチＲＣが拘束されるとともに、遊星歯車２６０が公転し、出力側２５０が正回転定速出力される。駆動軸１１１が逆回転すると、キャリア２７０側の一方向クラッチＲＣが拘束されるとともに、遊星歯車２６０が自転し、出力側２５０が正回転減速出力される。
【００６１】
一方、上述した変速機１２０は、減速される形態について説明しているが、加速される形態の変速機についても説明する。
【００６２】
図８ａ、図８ｂ、図８ｃ及び図８ｄは、一方向クラッチを用いて加速される場合を簡略に示した図である。
【００６３】
加速型変速機の実施形態は、先ず、図８ａでは、駆動軸１１１の終端に一方向クラッチＣを設け、直結させて定速出力させる。また、駆動軸１１１の中間に「フ」字状のリングギア２８０を一方向クラッチＲＣで接続させ、リングギア１３１をさらに遊星歯車２６０を介して出力側２５０と噛み合わせ、加速出力されるようにすることができる。
【００６４】
次に、図８ｂでは、駆動軸１１１の終端に一方向クラッチＣを設け、直結させて定速出力させる。また、駆動軸１１１の中間に「フ」字状のリングギア２８０を結合させ、遊星歯車２６０を介して出力側２５０に噛み合い、加速出力されるようにする。この際、遊星歯車２６０が固定されるキャリア２７０がモータ１１０に一方向クラッチＲＣで結束されるようにすることができる。
【００６５】
次に、図８ｃでは、駆動軸１１１にリングギア２８０を結合させて、リングギア２８０に遊星歯車２６０を介して出力側２５０に噛み合わせ、定速または加速出力されるようにする。キャリア２７０が遊星歯車２６０の一側に結合される。キャリア２７０の他側がモータ１１０に一方向クラッチＲＣで結束され、キャリア２７０の一側が出力側２５０に一方向クラッチＣで結束される。すなわち、駆動軸１１１が正回転であるときは、リングギア２８０が正方向に回転されて、遊星歯車２６０を公転させて定速出力させる。駆動軸１１１が逆方向であるときは、リングギア２８０が逆方向に回転されて、遊星歯車２６０を自転させて加速出力させる。
【００６６】
次に、図８ｄでは、駆動軸１１１にリングギア２８０を結合させて、リングギア２８０と出力側２５０に遊星歯車２６０を噛み合して、遊星歯車２６０の内部に一方向クラッチＲＣを内蔵させる。遊星歯車２６０をキャリア２７０に一体で固定させ、キャリア２７０をモータ１１０に一方向クラッチＲＣで結束させる。従って、駆動軸１１１が定回転すると、遊星歯車２６０側の一方向クラッチＲＣが拘束されて、遊星歯車２６０が公転し、出力側２５０が正回転定速出力される。駆動軸１１１が逆回転すると、キャリア２７０側の一方向クラッチＲＣが拘束されて、遊星歯車２６０が自転し、出力側２５０が正回転加速出力される。
【００６７】
図９は、上述したような変速機が適用されたＢＬＤＣ変速モータを自動制御するための制御器のブロック図である。
【００６８】
図９を参照すると、本発明による制御器は、ＢＬＤＣモータ６００、ＰＷＭ５００、コントローラ４００、スロットル３００で構成される。
【００６９】
この際、ＢＬＤＣモータ６００には、ホールセンサ６１０が設けられ、ＢＬＤＣモータ６００の回転力をチェックするようになる。
【００７０】
このような制御器の作動を説明する。先ず、スロットル３００から所望の加速信号が送られると、これを、コントローラ４００が計算し、加速信号に応じて電流を送る。この電流は、ＰＷＭ５００を経てＢＬＤＣモータ６００に伝達され、モータ６００が回転するようになる。
【００７１】
一方、モータ６００には、ホールセンサ６１０が設けられ、モータの回転数をチェックして、チェックした回転数をコントローラ４００に送る。この回転数を演算するコントローラ４００は、送られた電流量に比べて回転数が小さいと、モータに負荷がかかったものと認識し、逆方向電流を供給するようになる。従って、逆方向電流は、さらにＰＷＭ５００を介してＢＬＤＣモータ６００に供給され、モータが逆回転される。逆回転するモータによって変速機が減速される。
【００７２】
すなわち、負荷がかかるというのは、例えば、本発明による変速モータがモーターサイクルに適用されたとき、坂道であり、または重い物体が載せられたものであるので、変速機が低段に減速されることが好ましい。
【００７３】
勿論、負荷が解消されると、さらに、コントローラが正方向に信号を送って正走行する。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
前記したように、本発明によると、入力の回転方向によらず、一方向にのみ出力させるとともに、入力方向が変わると、出力速度を減速または加速に変速させる装置を具現することができ、本発明に用いられる内蔵モータは、トルクが相対的に高いブラシレスモータを用いて、多段に変速せず、本発明のように２段にのみ変速しても十分な駆動が得られる。
【００７５】
また、変速機をモータと一体型で内蔵させ、小型の変速モータを具現することができ、自転車やモーターサイクル等のように外部に突出してはよくない装置にも使用可能である。
【００７６】
以上、本発明の実施形態を参照して説明したが、該当技術の分野における熟練した当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域を逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正及び変更させることができることが理解されるだろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの原動力を変速機によって出力させる変速方法であって、
前記モータの原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、前記モータの原動力が逆方向であるときは、正方向減速出力させることを特徴とする変速方法。
【請求項２】
モータの原動力を変速機によって出力させる変速方法であって、
前記モータの原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、前記モータの原動力が逆方向であるときは、正方向加速出力させることを特徴とする変速方法。
【請求項３】
モータの原動力が入力されるリングギアと、
前記リングギアの外周面に配置され、前記リングギアの正回転時に選択的に拘束され、正回転定速出力させる変速リングギアと、
前記リングギアの内周面に配置され、前記リングギアの逆回転時に選択的に拘束される太陽歯車と、
前記太陽歯車の外周面と前記変速リングギアの内周面に噛み合い、前記変速リングギアを正回転減速出力させる変速遊星歯車と、
を備えることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項４】
前記リングギアは、その外周面に、正回転時にのみ前記変速リングギアに拘束されるように、斜線方向に付勢される少なくとも一つの定速爪が設けられ、前記リングギアの内周面には、逆回転時にのみ前記太陽歯車に拘束されるように、斜線方向に付勢される少なくとも一つの変速爪が設けられることを特徴とする請求項３に記載のモータ用変速機。
【請求項５】
前記定速爪及び変速爪の後位には、前記モータに摩擦回転するように結合され、前記定速爪及び変速爪のいずれか一つを押す後進干渉防止装置が設けられ、前記後進干渉防止装置の内側には、係止突起が形成され、前記係止突起に対応する前記リングギアには、所定の遊隙が生じるように、前記係止突起よりも相対的に広い係止溝が形成されることを特徴とする請求項４に記載のモータ用変速機。
【請求項６】
前記リングギアは、その内周面及び外周面上に、いずれか一方向に進行するに伴い、より深く凹まれるとともに、前記リングギアの内外周面に互いに反対方向に形成されるボール安着溝が設けられ、前記リングギアの内外周面には、前記ボール安着溝に挿入されるように、多数のクラッチベアリングを有するクラッチ板が配置され、前記リングギアの外側クラッチ板と内側クラッチ板は、互いに連結帯で結ばれることを特徴とする請求項３に記載のモータ用変速機。
【請求項７】
モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、前記モータ駆動軸の中間に一方向クラッチＲＣが結束するとともに、前記一方向クラッチＲＣには、さらに出力側と遊星歯車が噛み合い、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項８】
モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、前記モータ駆動軸の中間には、前記出力側と遊星歯車で噛み合うが、前記遊星歯車のキャリアが前記モータに一方向クラッチＲＣで結束され、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項９】
モータ駆動軸に噛み合う遊星歯車、前記遊星歯車が固定される他側のキャリアが前記モータと一方向クラッチＲＣで結束され、前記遊星歯車の一側には、キャリアの役割をする出力側が一方向クラッチＣで結束され、前記遊星歯車が公転されるときは、正方向定速出力され、前記遊星歯車が自転されるときは、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１０】
モータ駆動軸と出力側に遊星歯車を噛み合わせて、遊星歯車の内部に一方向クラッチＲＣを内蔵させ、前記遊星歯車をキャリアに一体で固定させ、前記キャリアを前記モータに一方向クラッチＲＣで結束させ、前記遊星歯車が公転されるときは、前記出力側が正方向定速出力され、前記遊星歯車が自転されるときは、前記出力側が正回転減速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１１】
モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、前記駆動軸の中間に一方向クラッチＲＣが結束するとともに、前記一方向クラッチＲＣには、さらにリングギアが結合され、前記リングギアと前記出力側との間には遊星歯車が噛み合い、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１２】
モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、前記モータ駆動軸の中間には、リングギアを結合させるとともに、前記リングギアをさらに出力側と遊星歯車で噛み合わせるが、前記遊星歯車のキャリアが前記モータに一方向クラッチＲＣで結束され、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１３】
モータ駆動軸にリングギアが結合され、前記リングギアに遊星歯車が噛み合い、前記遊星歯車が固定される他側のキャリアが、前記モータと一方向クラッチＲＣで結束され、前記遊星歯車の一側には、キャリアの役割をする出力側が一方向クラッチＣで結束され、前記遊星歯車が公転されるときは、正方向定速出力され、前記遊星歯車が自転されるときは、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１４】
モータ駆動軸にリングギアを結合させた後、前記リングギアと出力側に遊星歯車を噛み合わせて、前記遊星歯車の内部に一方向クラッチＲＣを内蔵させ、前記遊星歯車をキャリアに一体で固定させ、前記キャリアを前記モータに一方向クラッチＲＣで結束させ、前記遊星歯車が公転されるときは、前記出力側が正回転定速出力され、前記遊星歯車が自転されるときは、前記出力側が正回転加速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１５】
原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、原動力が逆方向であるときは、正方向減速出力させる変速機を有するモータを自動変速させる制御器において、
出力信号を入力させるスロットルと、
モータに連結されて入力信号を受けて電流を供給するコントローラと、
モータに設けられてコントローラに連結され前記モータに負荷がかかると、前記コントローラが逆方向電流を供給するホールセンサと、
を備えることを特徴とする制御器。
【請求項１】
モータの原動力を変速機によって出力させる変速方法であって、
前記モータの原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、前記モータの原動力が逆方向であるときは、正方向減速出力させることを特徴とする変速方法。
【請求項２】
モータの原動力を変速機によって出力させる変速方法であって、
前記モータの原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、前記モータの原動力が逆方向であるときは、正方向加速出力させることを特徴とする変速方法。
【請求項３】
モータの原動力が入力されるリングギアと、
前記リングギアの外周面に配置され、前記リングギアの正回転時に選択的に拘束され、正回転定速出力させる変速リングギアと、
前記リングギアの内周面に配置され、前記リングギアの逆回転時に選択的に拘束される太陽歯車と、
前記太陽歯車の外周面と前記変速リングギアの内周面に噛み合い、前記変速リングギアを正回転減速出力させる変速遊星歯車と、
を備えることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項４】
前記リングギアは、その外周面に、正回転時にのみ前記変速リングギアに拘束されるように、斜線方向に付勢される少なくとも一つの定速爪が設けられ、前記リングギアの内周面には、逆回転時にのみ前記太陽歯車に拘束されるように、斜線方向に付勢される少なくとも一つの変速爪が設けられることを特徴とする請求項３に記載のモータ用変速機。
【請求項５】
前記定速爪及び変速爪の後位には、前記モータに摩擦回転するように結合され、前記定速爪及び変速爪のいずれか一つを押す後進干渉防止装置が設けられ、前記後進干渉防止装置の内側には、係止突起が形成され、前記係止突起に対応する前記リングギアには、所定の遊隙が生じるように、前記係止突起よりも相対的に広い係止溝が形成されることを特徴とする請求項４に記載のモータ用変速機。
【請求項６】
前記リングギアは、その内周面及び外周面上に、いずれか一方向に進行するに伴い、より深く凹まれるとともに、前記リングギアの内外周面に互いに反対方向に形成されるボール安着溝が設けられ、前記リングギアの内外周面には、前記ボール安着溝に挿入されるように、多数のクラッチベアリングを有するクラッチ板が配置され、前記リングギアの外側クラッチ板と内側クラッチ板は、互いに連結帯で結ばれることを特徴とする請求項３に記載のモータ用変速機。
【請求項７】
モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、前記モータ駆動軸の中間に一方向クラッチＲＣが結束するとともに、前記一方向クラッチＲＣには、さらに出力側と遊星歯車が噛み合い、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項８】
モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、前記モータ駆動軸の中間には、前記出力側と遊星歯車で噛み合うが、前記遊星歯車のキャリアが前記モータに一方向クラッチＲＣで結束され、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項９】
モータ駆動軸に噛み合う遊星歯車、前記遊星歯車が固定される他側のキャリアが前記モータと一方向クラッチＲＣで結束され、前記遊星歯車の一側には、キャリアの役割をする出力側が一方向クラッチＣで結束され、前記遊星歯車が公転されるときは、正方向定速出力され、前記遊星歯車が自転されるときは、正方向減速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１０】
モータ駆動軸と出力側に遊星歯車を噛み合わせて、遊星歯車の内部に一方向クラッチＲＣを内蔵させ、前記遊星歯車をキャリアに一体で固定させ、前記キャリアを前記モータに一方向クラッチＲＣで結束させ、前記遊星歯車が公転されるときは、前記出力側が正方向定速出力され、前記遊星歯車が自転されるときは、前記出力側が正回転減速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１１】
モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、前記駆動軸の中間に一方向クラッチＲＣが結束するとともに、前記一方向クラッチＲＣには、さらにリングギアが結合され、前記リングギアと前記出力側との間には遊星歯車が噛み合い、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１２】
モータ駆動軸の終端に出力側と直結して一方向クラッチＣが結束され、正方向定速出力され、前記モータ駆動軸の中間には、リングギアを結合させるとともに、前記リングギアをさらに出力側と遊星歯車で噛み合わせるが、前記遊星歯車のキャリアが前記モータに一方向クラッチＲＣで結束され、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１３】
モータ駆動軸にリングギアが結合され、前記リングギアに遊星歯車が噛み合い、前記遊星歯車が固定される他側のキャリアが、前記モータと一方向クラッチＲＣで結束され、前記遊星歯車の一側には、キャリアの役割をする出力側が一方向クラッチＣで結束され、前記遊星歯車が公転されるときは、正方向定速出力され、前記遊星歯車が自転されるときは、正方向加速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１４】
モータ駆動軸にリングギアを結合させた後、前記リングギアと出力側に遊星歯車を噛み合わせて、前記遊星歯車の内部に一方向クラッチＲＣを内蔵させ、前記遊星歯車をキャリアに一体で固定させ、前記キャリアを前記モータに一方向クラッチＲＣで結束させ、前記遊星歯車が公転されるときは、前記出力側が正回転定速出力され、前記遊星歯車が自転されるときは、前記出力側が正回転加速出力されることを特徴とするモータ用変速機。
【請求項１５】
原動力が正方向であるときは、正方向定速出力させ、原動力が逆方向であるときは、正方向減速出力させる変速機を有するモータを自動変速させる制御器において、
出力信号を入力させるスロットルと、
モータに連結されて入力信号を受けて電流を供給するコントローラと、
モータに設けられてコントローラに連結され前記モータに負荷がかかると、前記コントローラが逆方向電流を供給するホールセンサと、
を備えることを特徴とする制御器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図８ｄ】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図８ｄ】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１５９２０２（Ｐ２０１２−１５９２０２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１１９６４９（Ｐ２０１２−１１９６４９）
【出願日】平成２４年５月２５日（２０１２．５．２５）
【分割の表示】特願２００９−５４６３２０（Ｐ２００９−５４６３２０）の分割
【原出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【出願人】（５０７２５９１１０）エムビーアイ・カンパニー、リミテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１９６４９（Ｐ２０１２−１１９６４９）
【出願日】平成２４年５月２５日（２０１２．５．２５）
【分割の表示】特願２００９−５４６３２０（Ｐ２００９−５４６３２０）の分割
【原出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【出願人】（５０７２５９１１０）エムビーアイ・カンパニー、リミテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
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