特許 6248056 回転方向反転装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248056

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】回転方向反転装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/60 20060101AFI20171204BHJP

   F16H 35/00 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   F16H3/60

   F16H35/00 B

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-32033(P2015-32033)

(22)【出願日】2015年2月20日

(65)【公開番号】特開2016-153678(P2016-153678A)

(43)【公開日】2016年8月25日

【審査請求日】2016年9月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000103976

【氏名又は名称】オリジン電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075177

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 尚純

(74)【代理人】

【識別番号】100102417

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(74)【代理人】

【識別番号】100194629

【弁理士】

【氏名又は名称】小嶋 俊之

(72)【発明者】

【氏名】飯山 俊男

(72)【発明者】

【氏名】橋本 光雄

(72)【発明者】

【氏名】吉田 拓峰

【審査官】 高橋 祐介

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−１５１６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−１４０４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３４９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３１９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４８−０４８０８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６１−０８５７５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５４−０５２２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３９３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ３／６０

Ｆ１６Ｈ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力軸と、これと同軸に配置された出力軸とを備え、入力軸の回転を間欠的に反転させて出力する回転方向反転装置であって、
前記出力軸と前記入力軸との間には遊星歯車及びそのキャリアを備えた遊星歯車機構が介在され、
前記入力軸は前記遊星歯車機構のリングギアに結合され、前記出力軸は前記遊星歯車機構の太陽歯車と結合されると共に、前記入力軸と前記キャリアとは、前記キャリアに所定値以上の拘束トルクが作用したときに滑りを生じるトルク制限装置を介して連結されており、且つ、
前記入力軸及び出力軸とは別の軸上には制限体が設置され、前記制限体と前記入力軸とは伝達装置によって連結され、前記制限体及び前記キャリアには互いに係合する係合部が形成されており、
前記係合部は、前記キャリアの外周面に形成された少なくとも１個の係合突起と、前記制限体の外周面に形成された少なくとも１個の被係合突起とから構成され、前記係合突起と前記被係合突起とが係合状態にないときは、前記出力軸が前記キャリア及び前記入力軸と一体となって回転し、前記係合突起と前記被係合突起とが係合状態にあるときは、前記キャリアに所定値以上の拘束トルクが作用して前記キャリアの回転数が前記入力軸よりも低下し、前記出力軸が前記入力軸に対して反対方向に回転する、
ことを特徴とする回転方向反転装置。

【請求項2】

前記入力軸は中間歯車を備え、
前記伝達装置は、前記中間歯車と噛み合う伝達歯車とこの伝達歯車の回転を前記制限体に伝達する伝達軸を備える、請求項１に記載の回転方向反転装置。

【請求項3】

前記トルク制限装置には、前記入力軸に配設された押圧部と前記押圧部を前記キャリアに押圧するばねとを設け、前記入力軸と前記キャリアとは前記押圧部と前記キャリアの間の摩擦力によって連結される、請求項１又は２に記載の回転方向反転装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力軸の回転を間欠的に正逆反転して出力軸に伝達する回転方向反転装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

モーターなどの駆動源から機械装置あるいは作業機器等を駆動する動力伝達系では、駆動する機器の特性に対応するよう各種の伝達装置が使用される。このような伝達装置の中には、入力軸（駆動側）から出力軸（従動側）への動力伝達に際して、所定の条件の下で回転方向を反転させる回転方向反転装置がある。回転方向反転装置は、例えば、外部から所定の入力がない場合には出力軸は入力軸と同一方向に回転し、所定の入力があった場合に、出力軸の回転を反転して入力軸と逆方向に回転させる機能を備えている。

【0003】

回転方向反転装置は、一例として、パチンコのような遊戯機器において、モーターなどの駆動源により遊戯盤上で回転、揺動、又は上下動の如き反復動作をする役物を作動させるために適用することができる。これでは、回転方向反転装置に所定の入力を与えることにより、役物の動作方向が反転するよう構成してあり、こうした間欠的な反転動作によって、遊戯機器の遊戯者の目を楽しませることを企図したものとなっている。
回転方向を反転するには、一般的には、センサーとステッピングモーターとを組み合わせ、所定の入力信号をセンサーが検知すると、この信号に基づきステッピングモーターの回転方向を反転させることにより行われている。しかしながら、この方法にあっては、モーターの回転方向の反転は、モーターの回転を減速して一旦停止した後に反対方向に回転させて行うことから、役物の反転動作に適用したときは、反転動作が緩慢となって遊戯者の目を惹く面白さが減殺される。

【0004】

遊星歯車機構を用いて、一方方向に連続して回転する入力軸の回転を間欠的に反転させて出力軸に伝達することのできる回転方向反転装置が特許文献１に示されており、これについて図５を用いて説明する。図５（ａ）は、回転方向反転装置の全体的な構造を示す断面図であり、図５（ｂ）は、その分解斜視図であり、図５（ｃ）は、回転方向反転装置におけるクラッチ手段の断面図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すとおり、図５の回転方向反転装置は同軸に配置された入力軸ＩＳと出力軸ＯＳと遊星歯車機構ＰＳを備えている。入力軸ＩＳは太陽歯車ＳＧが形成された軸部材ＪＢに接続され、出力軸ＯＳにはリングギアＲＧが形成されている。遊星歯車機構ＰＳは遊星歯車ＰＧとキャリアＣＡを含んでおり、遊星歯車ＰＧは出力軸ＯＳの内側で太陽歯車ＳＧとリングギアＲＧと噛み合うと共にキャリアＣＡによって回転可能に軸支されている。
図５の回転方向反転装置には、遊星歯車機構ＰＳのキャリアＣＡの回転を停止させるためのクラッチ手段ＣＬが配設されている。クラッチ手段ＣＬは、軸部材ＪＢと一体となって回転する補助部材ＨＢと、補助部材ＨＢの外側においてキャリアＣＡと一体となって回転する支持枠ＳＷと、補助部材ＨＢと支持枠ＳＷとの間の楔形空間Ｋ１及びＫ２（図５（ｃ）参照）に配設される複数個のローラピンＲＰとを有する。キャリアＣＡは、制御歯車ＣＧと一体的に回転するよう接続され、制御歯車ＣＧの近傍には、制御ピンＣＰにより制御歯車ＣＧの動きを拘束する制御装置ＣＭが配設される。制御歯車ＣＧには突起Ｔが形成されており、この突起ＴがローラピンＲＰの間に挿入されている。

【0005】

入力軸ＩＳが回転すると、入力軸ＩＳと一体に接続された軸部材ＪＢと共に太陽歯車ＳＧ及び補助部材ＨＢも入力軸ＩＳと同一方向に回転する。
制限装置ＣＭに入力信号が入力されていない状態にあっては、制御ピンＣＰは突出しておらず制御歯車ＣＧは自由に回転することができる。そのため、入力軸ＩＳの回転に基づく補助部材ＨＢの回転により、楔形空間Ｋ１又はＫ２のいずれかにおいて、ローラピンＲＰが楔形空間の噛み込み方向に移動して、支持枠ＳＷと補助部材ＨＢと一体となって回転させる（クラッチ係合状態）。これにより、支持枠ＳＷと一体のキャリアＣＡ及び制御歯車ＣＧは、太陽歯車ＳＧと一体となって回転し、遊星歯車ＰＧと噛み合う出力軸ＯＳも入力軸ＩＳと一体となって同一方向に回転する。
制限装置ＣＭに入力信号が入力された場合は、制御ピンＣＰが突出して制御歯車ＣＧの回転が固定され、制御歯車ＣＧと一体に接続されたキャリアＣＡの回転も固定される。このとき、一体で回転する支持枠ＳＷ及び補助部材ＨＢが、固定された制御歯車ＣＧの突起Ｔに対して相対的にわずかに回転すると、突起Ｔに押されてローラピンＲＰの噛み込みが外れ、補助部材ＨＢが支持枠ＳＷと分離して回転可能となる（クラッチ非係合状態）。この結果、太陽歯車ＳＧとリングギアＲＧとは、固定軸の周りを回転する遊星歯車ＰＧにより互いに反対方向に回転し、出力軸ＯＳが入力軸ＩＳと反対方向に回転することとなる。
なお、こうした回転方向反転装置は、パチンコのような遊戯機器に限らず、両面印刷ができる複写機の用紙送り装置に利用することも可能であって、特許文献１には、図５の回転方向反転装置を複写機用給紙装置に適用する旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−２７５１５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

図５に示す回転方向反転装置は、センサーとステッピングモーターとを組み合わせる回転方向反転装置と比較すると、ステッピングモーターなどの高価な部品を必要とせず、確実に出力軸ＯＳの回転方向を反転することができる安価でコンパクトな機械部品であるけれども、用途によってはいまだ改良すべき余地が残されている。本発明は、図５のような機械的な回転方向反転装置の、以下に述べる課題を解決するものである。
まず、図５の回転方向反転装置では、キャリアＣＡの固定又は回転を切り換えるための制御ピンＣＰの進退は、制御装置ＣＭに電気信号である入力信号を入力することにより行われる。そのため、制御装置ＣＭが電気的デバイスとなり、この制御装置ＣＭに電源を供給する必要があり、配線等の煩雑な設備を設けなければならない。そして、キャリアＣＡの回転又は停止を可能とするために設置されたクラッチ手段ＣＬは、楔形空間に複数個のローラピンＲＰとばねを配置した複雑なもので、装置全体の組み立てが煩雑となると共に部品点数の増加により製造コストが増加する虞がある。

【0008】

また、図５の回転方向反転装置においては、反転させたときの変速比（出力軸ＯＳの回転数／入力軸ＩＳの回転数）は、キャリアＣＡが固定されるので、太陽歯車ＳＧとリングギアＲＧの歯数比によって一義的に定まり、自由な設定が困難である。太陽歯車ＳＧの歯数は、リングギアＲＧよりも相当小さくせざるを得ないから、反転する出力軸ＯＳの回転数（絶対値）は、入力軸ＩＳの回転数よりも実質上大幅に低下する。そのため、パチンコの役物を駆動するときには、反対方向への作動速度が緩慢となってしまう。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題に鑑み、本発明は、遊星歯車機構を利用する回転方向反転装置において、キャリアの回転を入力軸の回転と連動させながら簡易な機構によって制御し、入力軸と同期した間欠的な正転・反転の反復作動が可能で、しかも、出力軸が反転する際の回転数の自由な設定が容易な、低コストの装置を提供することを目的とするものである。すなわち、本発明は、
「入力軸と、これと同軸に配置された出力軸とを備え、入力軸の回転を間欠的に反転させて出力する回転方向反転装置であって、
前記出力軸と前記入力軸との間には遊星歯車及びそのキャリアを備えた遊星歯車機構が介在され、
前記入力軸は前記遊星歯車機構のリングギアに結合され、前記出力軸は前記遊星歯車機構の太陽歯車と結合されると共に、前記入力軸と前記キャリアとは、前記キャリアに所定値以上の拘束トルクが作用したときに滑りを生じるトルク制限装置を介して連結されており、且つ、
前記入力軸及び出力軸とは別の軸上には制限体が設置され、前記制限体と前記入力軸とは伝達装置によって連結され、前記制限体及び前記キャリアには互いに係合する係合部が形成されており、
前記係合部は、前記キャリアの外周面に形成された少なくとも１個の係合突起と、前記制限体の外周面に形成された少なくとも１個の被係合突起とから構成され、前記係合突起と前記被係合突起とが係合状態にないときは、前記出力軸が前記キャリア及び前記入力軸と一体となって回転し、前記係合突起と前記被係合突起とが係合状態にあるときは、前記キャリアに所定値以上の拘束トルクが作用して前記キャリアの回転数が前記入力軸よりも低下し、前記出力軸が前記入力軸に対して反対方向に回転する」
ことを特徴とする回転方向反転装置となっている。

【発明の効果】

【0010】

本発明の回転方向反転装置は、同軸に配置された入力軸と出力軸を備えており、入力軸と出力軸との間には、遊星歯車とそのキャリアを備えた遊星歯車機構が介在されている。入力軸は遊星歯車機構のリングギアと結合し、出力軸は遊星歯車機構の太陽歯車と結合すると共に、入力軸とキャリアとはトルク制限装置を介して連結される。入力軸及び出力軸とは別の軸上に制限体を設置し、制限体と入力軸とを伝達装置で連結する。この制限体には、キャリアと互いに係合する係合部が形成してある。
キャリアと制限体の係合部が係合状態にないときは、キャリアに拘束力が作用しないため、入力軸とキャリアとは、トルク制限装置による摩擦力で連結された状態で一体となって回転する。この場合にあっては、遊星歯車も自転することなくキャリア及び入力軸と一体となって回転し、遊星歯車と噛み合う太陽歯車を備える出力軸も、キャリア及び入力軸と一体となって同一方向に回転する。

【0011】

一方、キャリアと制限体の係合部が係合したときは、制限体が、伝達装置を介して入力軸とは反対方向に入力軸よりも低速（絶対値）で回転駆動されているため、キャリアに拘束力が作用してトルク制限装置に滑りが生じ、キャリアの回転数は、制限体の回転数に規制されるようになり、入力軸の回転数よりも低下する。その結果、入力軸の回転によって遊星歯車が公転すると同時に自転することとなり、遊星歯車の自転により、太陽歯車の固定された出力軸が入力軸の回転に対して反対方向に回転する。
ちなみに、遊星歯車機構においては、太陽歯車の回転数ｎＳＧ、リングギアの回転数ｎＲＧ及びキャリアの回転数ｎＣＡの間に次の関係がある。
ｎＲＧ＋γ・ｎＳＧ＝（１＋γ）ｎＣＡ （式１）
γ＝ＺＳＧ／ＺＲＧ ＺＳＧ：太陽歯車の歯数、ＺＲＧ：リングギアの歯数
本発明の回転方向反転装置では、リングギアが入力軸と一体に回転すると共に太陽歯車が出力軸と一体に回転する。したがって、出力軸を反対方向に回転させる（ｎＳＧが負）には、キャリアの回転数ｎＣＡは、リングギアの回転数ｎＲＧ（入力軸の回転数）よりも少なくとも小さな値、つまり低速でなければならない。

【0012】

このように、本発明の回転方向反転装置においては、回転方向を反転するためのキャリアの減速は、伝達装置を介して入力軸と連動する制限体との係合により、機械的な手段を用いて行われる。そのため、出力軸の正転・反転の制御に何ら電気的デバイスを用いる必要がなく、製造コストを低減することができると共に配線等の煩雑な準備をする必要がない。図５の回転方向反転装置のような複雑なクラッチ手段を設ける必要もなくなる。
また、回転方向を反転したときの出力軸の回転数は、式１に示すとおり、キャリアの回転数に応じて変化する。キャリアの回転数は、キャリアと係合する制限体の回転数などに応じて変化するので、逆転時の出力軸の回転数は、制限体と入力軸との間の伝達装置における変速比によっても変化する。そのため、出力軸が反転するときの回転数の自由な設定が容易であり、入力軸よりも高速（絶対値）で回転させることもできる。係合部を設けた制限体が入力軸と連動していることから、正転・逆転の反復作動を入力軸と同期させることが容易であると共に、制限体の係合部を断続して複数設けることにより、複雑な正転・逆転の反復作動を容易に行わせることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の回転方向反転装置の実施例を示す構造図である。

【図2】図１に示す回転方向反転装置においてキャリアと制限体の係合部が係合状態にない状態の作動を説明する図である。

【図3】図１に示す回転方向反転装置においてキャリアと制限体の係合部が係合状態にある状態の作動を説明する図である。

【図4】本発明の回転方向反転装置の別実施形態を示す図である。

【図5】従来の回転方向反転装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面に基づいて、本発明の回転方向反転装置について説明する。図１には、本発明の回転方向反転装置の実施例の全体構造を示し、その作動の説明図を図２及び図３に示す。図４は、複数の係合部を設けた制限体とキャリアとを示す図である。

【0015】

図１の縦断面図に示すように、本実施例の回転方向反転装置は、共通の回転軸ｏを有する入力軸１と出力軸２を備え、この入力軸１と出力軸２との間には遊星歯車３とキャリア４を備えた遊星歯車機構が介在している。
入力軸１は、回転軸ｏを中心とすると共に回転軸ｏと直交する２側面を備えた円板１１を有し、この円板１１の片側面にはインボリュート歯型のリングギアＲＧ（Ｘ２−Ｘ２断面参照）が結合されている。円板１１の他側面の中央には、後述する伝達装置７と協働するインボリュート歯型の外歯歯車からなる中間歯車ＭＧ（Ｘ１−Ｘ１断面参照）が形成されている。中間歯車ＭＧの中心には、回転軸ｏと平行に延び駆動源に接続される軸部材１２が連結される。
出力軸２には、入力軸１のリングギアＲＧの内側において回転軸ｏを中心として回転するインボリュート歯型の太陽歯車ＳＧが結合されている。この太陽歯車ＳＧの入力軸１とは反対側面には、回転軸ｏと平行に延びる軸部材２１が連結される。

【0016】

遊星歯車機構の遊星歯車３は、入力軸１と出力軸２との間において、リングギアＲＧ及び太陽歯車ＳＧと噛み合うように回転可能に配置された外歯歯車である。図示の実施形態では、遊星歯車３は回転軸ｏを中心として周方向に等角度間隔で３個配設される。夫々の遊星歯車３の中心には貫通孔３１が形成されている（Ｘ２−Ｘ２断面参照）。
キャリア４は、回転軸ｏを中心に回転可能に配置されていて、回転軸ｏと直交する２側面を備えた円板４１を有し、この円板４１に形成された中央孔には、出力軸２の軸部材２１が挿通される。円板４１の入力軸１側の側面には、回転軸ｏと平行に延びるキャリア軸４２が形成されており、このキャリア軸４２は、遊星歯車３の貫通孔３１に挿通され、遊星歯車３がキャリア４により回転可能に支持される。円板４１の外周面には、後述する係合部を構成する、径方向外方に突出する係合突起４３が形成されている（Ｘ３−Ｘ３断面参照）。

【0017】

本発明の回転方向反転装置においては、入力軸１とキャリア４とはトルク制限装置５を介して連結されると共に、入力軸１及び出力軸２の回転軸ｏと別の軸上には、伝達装置７により入力軸１と連結する制限体６が設置されている。

【0018】

トルク制限装置５は、図示の実施形態においては、入力軸１のリングギアＲＧの外周面に、周方向に等角度間隔をおいて４個配設される。図１のトルク制限装置拡大図に示すとおり、トルク制限装置５は、押圧部５１とばね５２、更にこの押圧部５１及びばね５２を収容する外筒５３を備えており、外筒５３は、リングギアＲＧの外周に配設される。先端が半球状の押圧部５１は、ばね５２により付勢されてキャリア４の円板４１に圧接され、キャリア４に対して摩擦力を及ぼす。このようにすることで、トルク制限装置５を、簡易な構造で入力軸１とキャリア４との対向する面の間に設置することが可能となる。さらに、この押圧部５１の材料やばね５２のばね定数を変更することにより、押圧部５１とキャリア４との間の摩擦力を変えることが可能であり、出力軸２に作用する負荷トルクに応じて摩擦力を最適化することができる。
キャリア４に作用するトルク（回転を拘束するトルク）が所定値以下である場合には、押圧部５１とキャリア４との間には滑りが生じず、キャリア４は、トルク制限装置５の摩擦力によって入力軸１と一体に回転する。このときは、キャリア４に軸支された遊星歯車３が自転することはなく、出力軸２も入力軸１と一体に同一方向に回転するけれども、キャリア４を拘束するトルクが摩擦力によるトルクを超えると、キャリア４は入力軸１と独立して回転することとなる。この摩擦力は、ばね５２のばね力や押圧部５１とキャリア４との接触面積によって増減し、これらを変更すると、滑りが生じるトルクを自由に設定できる。
本実施形態では、トルク制限装置５は、入力軸１とキャリア４との間に摩擦力を作用させるものとしているが、永久磁石の磁力等を作用させるものに代えてもよい。

【0019】

回転軸ｏと別の軸上に設置された制限体６は、キャリア４の回転を機械的に規制する目的で設けられたものである。Ｘ３−Ｘ３断面に示すとおり、制限体６は、キャリア４の円板４１と同一の軸方向位置において回転する、円板４１と同一径の円板であり、この制限体６の外周面には、キャリア４の円板４１に形成された係合突起４３と共に係合部を構成する被係合突起６１が形成されている。制限体６は、伝達装置７によって入力軸１と連結される。伝達装置７は、入力軸１に設けた中間歯車ＭＧと噛み合う伝達歯車ＤＧと、この伝達歯車ＤＧの回転を制限体６に伝達する伝達軸７１を備えている。伝達装置７をこのようにすることで、入力軸１と制限体６との間で滑りが生じないため、制限体６の動きを入力軸１の回転と同期させながら、入力軸１の回転を確実に制限体６に伝達することができる。また、伝達歯車ＤＧは、中間歯車ＭＧよりも歯数の多い外歯歯車であり、そのため、入力軸１の回転数に対して制限体６の回転数（絶対値）が小さくなって減速される。

【0020】

制限体６の被係合突起６１がキャリア４の係合突起４３と係合していないときは、キャリア４には拘束するトルクが作用しないが、キャリア４の回転数と制限体６の回転数とに差があると、被係合突起６１が係合突起４３に周期的に係合するようになる。制限体６の回転数がキャリア４の回転数より小さいと、係合状態では、キャリア４の回転数が制限体６に規制されて低下する結果、入力軸１の回転によって遊星歯車３が公転すると同時に自転する。この遊星歯車３の自転により、太陽歯車３の固定された出力軸２が入力軸１の回転に対して反対方向に回転する。このように、出力軸２を反転する際にキャリア４と制限体６とを係合状態にする係合部を、キャリア４の外周面に形成された少なくとも１個の係合突起４３と、制限体の外周面に形成された少なくとも１個の被係合突起６１とから構成するようにしたことで、キャリア４に支持される遊星歯車３の構成などにほとんど影響を及ぼすことなく、係合部を形成することが可能であり、また、複雑な正転・逆転の反復作動を行わせるために、複数の係合部を形成することが容易にできる。

【0021】

ここで、図１の実施形態の回転方向反転装置の作動について、図２及び図３を参照して説明する。
図２の断面Ｘ１−Ｘ１等における各矢印に示すように、入力軸１が、例えば駆動源のモーターにより時計方向（入力軸方向から見て）に回転すると、リングギアＲＧも時計方向に回転すると共に、入力軸１に形成された中間歯車ＭＧと噛み合う伝達歯車ＤＧは反時計方向に回転する。伝達軸７１によって伝達歯車ＤＧと接続された制限体６も、伝達歯車ＤＧと一体となって反時計方向に回転する。この実施形態においては、中間歯車ＭＧの歯数が１５、伝達歯車ＤＧの歯数が６０であるので、伝達歯車ＤＧの回転数、つまり制限体６の回転数（絶対値）は入力軸１の１／４となる。

【0022】

キャリア４と制限体６の係合部が係合状態にないとき、即ち、キャリア４の係合突起４３と制限体６の被係合突起６１とが当接していないとき（図２）は、キャリア４は、トルク制限装置５の摩擦力により入力軸１と一体となって回転する。キャリア４と入力軸１とが一体となって回転する場合、キャリア軸４２によって軸支されると共にリングギアＲＧと噛み合う遊星歯車３は、自転することなく入力軸１及びキャリア４と一体となって公転する。遊星歯車３と噛み合う太陽歯車ＳＧが形成された出力軸２も、入力軸１及びキャリア４と一体となって入力軸１の回転方向と同一方向に回転する。

【0023】

上記のとおり、キャリア４の係合突起４３と制限体６の被係合突起６１とが当接していないときは、キャリア４が入力軸１と一体に回転するが、制限体６の回転数は入力軸１の１／４であるので、キャリア４の係合突起４３が制限体６の被係合突起６１に追いつく結果、図３の断面Ｘ３−Ｘ３に示すとおり、両方の突起が当接する。このように、両方の突起が当接して係合状態となると、キャリア４には制限体６からの拘束トルクが作用してトルク制限装置５の押圧部５１とキャリア４との間に滑りが生じ、キャリア４は、制限体６の回転数と同一の回転数、つまり入力軸１の１／４の回転数で回転することとなる（制限体６はキャリア４の円板４１と同一径）。

【0024】

入力軸１は、図３の断面Ｘ２−Ｘ２に示す遊星歯車機構のリングギアＲＧに結合され、リングギアＲＧは、キャリア４に軸支される遊星歯車３を介して、出力軸２に固定された太陽歯車ＳＧと噛み合う。キャリア４が入力軸１の１／４の回転数で回転するときは、この回転数差に起因して、遊星歯車３はキャリア軸４２の周りを矢印に示すとおり時計方向に自転する。遊星歯車３の自転により、太陽歯車ＳＧに固定された出力軸２が入力軸１の回転に対して反対方向に回転する結果となる。
この実施形態では、リングギアＲＧの歯数が４８、太陽歯車ＳＧの歯数が２４であり、上述の式１におけるγの値は１／２である。したがって、出力軸２（太陽歯車ＳＧ）の回転数は、式１により算出されるとおり、入力軸１の回転数の−５／４倍となる。つまり、図３のＸ３−Ｘ３断面に示すように、キャリア４と制限体６の回転数差に起因して両方の突起が当接すると、出力軸２は、入力軸１の回転方向とは反対方向に５／４倍に増速されて回転する。出力軸２の反転状態は、連続的に回転するキャリア４と制限体６の運動により、両方の突起が分離するまで継続する。

【0025】

このように、本発明の回転方向反転装置では、反転作動が、入力軸と連動する制限体とキャリアとの係合により行われるため、電気的デバイスを用いる必要がないと共に、駆動源であるモーター等を逆転する必要もなく、迅速な反復作動が可能である。また、回転方向を反転したときの出力軸の回転数は、遊星歯車機構のリングギアと太陽歯車との歯数比のみならず、制限体と入力軸との間の伝達装置の変速比によっても変化するので、出力軸が反転するときの回転数の自由な設定が容易である。

【0026】

図４には、キャリア４と制限体６との外周に、夫々複数の係合突起４３及び被係合突起６１とを形成した別実施形態を示す。こうすると、制限体６が１回転する間に、係合突起４３と被係合突起６１とが当接・分離を繰り返し、出力軸２が複雑な正転・逆転の反復作動を行う。この反復作動は、一見ランダムな意外性のある動作であって、本発明の回転方向反転装置をパチンコなどの遊戯機器に適用したときには、遊戯者の目を楽しませることとなる。

【0027】

以上詳述したように、本発明の回転方向反転装置は、入力軸と出力軸との間に遊星歯車機構を介在させ、遊星歯車機構のキャリアと入力軸とをトルク制限装置により連結すると共に、キャリアの回転を減速する制限体を設け、制限体とキャリアが係合状態にあるときは、出力軸を入力軸に対して反対方向に回転させるものである。上記の実施態様においては、入力軸に遊星歯車機構のリングギアを設け出力軸に太陽歯車を設け、駆動モーター等により入力軸側から駆動しているが、逆に、出力軸側から駆動して入力軸に動力伝達するようにしてもよい。また、入力軸と制限体とを連結する伝達装置にチェーン或いはベルトを用いるなど、上記実施例に対し各種の変形が可能であるのは明らかである。

【符号の説明】

【0028】

１：入力軸
２：出力軸
３：遊星歯車
４：キャリア
４３：係合突起
５：トルク制限装置
５１：押圧部
５２：ばね
６：制限体
６１：被係合突起
７：伝達装置
ＲＧ：リングギア
ＭＧ：中間歯車
ＳＧ：太陽歯車
ＤＧ：伝達歯車

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】