特開2023-112822ゲート用開閉装置の２速度切換機構及びそれを備えたワイヤロープウインチ式開閉装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023112822
(43)【公開日】2023-08-15
(54)【発明の名称】ゲート用開閉装置の２速度切換機構及びそれを備えたワイヤロープウインチ式開閉装置
(51)【国際特許分類】
E02B 7/36 20060101AFI20230807BHJP
【ＦＩ】
E02B7/36
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022014773
(22)【出願日】2022-02-02
(71)【出願人】
【識別番号】509338994
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩインフラシステム
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】河合 廣治
【テーマコード（参考）】
2D019
【Ｆターム（参考）】
2D019BA03
2D019BA21
(57)【要約】
【課題】緊急閉塞機能を要求されるゲート設備において、閉操作時には高速で確実に操作でき、開操作時には緊急閉鎖の必要な状況が解消された後に、安価、効率的、且つ確実に操作できるようにする。
【解決手段】駆動源に駆動される入力軸２０と、入力軸と回転可能に接続される第１差動歯車装置１９ａと、第１差動歯車装置と回転可能に接続される第２差動歯車装置１９ｂと、第２差動歯車装置と回転可能に接続されると共に、被駆動体を駆動可能な出力軸２３と、を備え、第１差動歯車装置により入力軸と第２差動歯車装置との間で動力の伝達を行い、第２差動歯車装置により第１差動歯車装置と出力軸との間で動力の伝達を行うことにより、被駆動体を第１方向に移動させる低速の第１速度と、該第１速度よりも速く該被駆動体を第２方向に移動させる高速の第２速度との２速度を切り換えるように構成する。
【選択図】図３Ａ
【解決手段】駆動源に駆動される入力軸２０と、入力軸と回転可能に接続される第１差動歯車装置１９ａと、第１差動歯車装置と回転可能に接続される第２差動歯車装置１９ｂと、第２差動歯車装置と回転可能に接続されると共に、被駆動体を駆動可能な出力軸２３と、を備え、第１差動歯車装置により入力軸と第２差動歯車装置との間で動力の伝達を行い、第２差動歯車装置により第１差動歯車装置と出力軸との間で動力の伝達を行うことにより、被駆動体を第１方向に移動させる低速の第１速度と、該第１速度よりも速く該被駆動体を第２方向に移動させる高速の第２速度との２速度を切り換えるように構成する。
【選択図】図３Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動源に駆動される入力軸と、
上記入力軸と回転可能に接続される第１差動歯車装置と、
上記第１差動歯車装置と回転可能に接続される第２差動歯車装置と、
上記第２差動歯車装置と回転可能に接続されると共に、被駆動体を駆動可能な出力軸と、を備え、
上記第１差動歯車装置により上記入力軸と上記第２差動歯車装置との間で動力の伝達を行い、
上記第２差動歯車装置により上記第１差動歯車装置と上記出力軸との間で動力の伝達を行うことにより、
上記被駆動体を第１方向に移動させる低速の第１速度と、該第１速度よりも速く該被駆動体を第２方向に移動させる高速の第２速度との２速度を切り換えるように構成されている
ことを特徴とする２速度切換機構。
上記入力軸と回転可能に接続される第１差動歯車装置と、
上記第１差動歯車装置と回転可能に接続される第２差動歯車装置と、
上記第２差動歯車装置と回転可能に接続されると共に、被駆動体を駆動可能な出力軸と、を備え、
上記第１差動歯車装置により上記入力軸と上記第２差動歯車装置との間で動力の伝達を行い、
上記第２差動歯車装置により上記第１差動歯車装置と上記出力軸との間で動力の伝達を行うことにより、
上記被駆動体を第１方向に移動させる低速の第１速度と、該第１速度よりも速く該被駆動体を第２方向に移動させる高速の第２速度との２速度を切り換えるように構成されている
ことを特徴とする２速度切換機構。
【請求項2】
上記第１差動歯車装置及び上記第２差動歯車装置は、それぞれ対向して配置された一対の太陽歯車及び該一対の太陽歯車と直交する軸を有する遊星歯車公転軸に取付けられた１つ以上の遊星歯車を有し、１本の回転軸からの荷重を２本の回転軸に分岐、又は、２本の回転軸の荷重を１本の回転軸に合流させるように構成されており、
上記入力軸から上記出力軸に至る低速側伝達経路及び高速側伝達経路を有し、低速側伝達経路の駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った歯数比が高速側伝達経路の駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った歯数比よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の２速度切換機構。
上記入力軸から上記出力軸に至る低速側伝達経路及び高速側伝達経路を有し、低速側伝達経路の駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った歯数比が高速側伝達経路の駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った歯数比よりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の２速度切換機構。
【請求項3】
上記低速側伝達経路の歯数比が上記高速側伝達経路の歯数比よりも２倍以上小さい
ことを特徴とする請求項２に記載の２速度切換機構。
ことを特徴とする請求項２に記載の２速度切換機構。
【請求項4】
上記入力軸は、上記第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車と回転可能に接続され、
上記第１入力側太陽歯車に対向する第１出力側太陽歯車は、上記第１差動歯車装置の第１遊星歯車に噛み合うと共に、上記第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車及び第２遊星歯車の一方に回転可能に接続される第１動力伝達系統を構成し、
上記第１遊星歯車は、上記第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車及び第２遊星歯車の他方と回転可能に接続される第２動力伝達系統を構成し、
上記第２遊星歯車は、上記第２入力側太陽歯車に噛み合うと共に、該第２入力側太陽歯車に対向する第２出力側太陽歯車と噛み合い、上記出力軸に回転可能に接続されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の２速度切換機構。
上記第１入力側太陽歯車に対向する第１出力側太陽歯車は、上記第１差動歯車装置の第１遊星歯車に噛み合うと共に、上記第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車及び第２遊星歯車の一方に回転可能に接続される第１動力伝達系統を構成し、
上記第１遊星歯車は、上記第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車及び第２遊星歯車の他方と回転可能に接続される第２動力伝達系統を構成し、
上記第２遊星歯車は、上記第２入力側太陽歯車に噛み合うと共に、該第２入力側太陽歯車に対向する第２出力側太陽歯車と噛み合い、上記出力軸に回転可能に接続されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の２速度切換機構。
【請求項5】
上記第１動力伝達系統と上記第２動力伝達系統とで歯数比の小さい方が、上記低速側伝達経路を構成し、
上記第１動力伝達系統と上記第２動力伝達系統とで歯数比の大きい方が、上記高速側伝達経路を構成している
ことを特徴とする請求項４に記載の２速度切換機構。
上記第１動力伝達系統と上記第２動力伝達系統とで歯数比の大きい方が、上記高速側伝達経路を構成している
ことを特徴とする請求項４に記載の２速度切換機構。
【請求項6】
上記入力軸は、上記第１差動歯車装置の第１リングギヤに自転可能及び公転可能に連結された第１遊星歯車と回転可能に接続され、
上記第１遊星歯車に噛み合う第１高速出力側太陽歯車は、上記第２差動歯車装置の第２高速入力側太陽歯車に回転可能に接続される高速側伝達経路を構成し、
上記第１遊星歯車に噛み合う第１低速出力側太陽歯車は、上記第２差動歯車装置の第２低速入力側太陽歯車に回転可能に接続される低速側伝達経路を構成し、
上記第２高速入力側太陽歯車及び上記第２低速入力側太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車は、上記出力軸に回転可能に接続された第２リングギヤに自転可能及び公転可能に連結されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の２速度切換機構。
上記第１遊星歯車に噛み合う第１高速出力側太陽歯車は、上記第２差動歯車装置の第２高速入力側太陽歯車に回転可能に接続される高速側伝達経路を構成し、
上記第１遊星歯車に噛み合う第１低速出力側太陽歯車は、上記第２差動歯車装置の第２低速入力側太陽歯車に回転可能に接続される低速側伝達経路を構成し、
上記第２高速入力側太陽歯車及び上記第２低速入力側太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車は、上記出力軸に回転可能に接続された第２リングギヤに自転可能及び公転可能に連結されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の２速度切換機構。
【請求項7】
請求項２から６のいずれか１つに記載の２速度切換機構を備え、
ワイヤロープを巻き取って上記被駆動体を上記第１速度で移動させ、
上記ワイヤロープを繰り出して上記被駆動体を上記第２速度で移動させるように構成されている
ことを特徴とするワイヤロープウインチ式開閉装置。
ワイヤロープを巻き取って上記被駆動体を上記第１速度で移動させ、
上記ワイヤロープを繰り出して上記被駆動体を上記第２速度で移動させるように構成されている
ことを特徴とするワイヤロープウインチ式開閉装置。
【請求項8】
上記被駆動体は、開閉ゲートであり、
上記第１速度は、上記開閉ゲートを上昇させてゲートを開くときの速度であり、
上記第２速度は、上記開閉ゲートを降下させて上記ゲートを閉じるときの速度である
ことを特徴とする請求項７に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
上記第１速度は、上記開閉ゲートを上昇させてゲートを開くときの速度であり、
上記第２速度は、上記開閉ゲートを降下させて上記ゲートを閉じるときの速度である
ことを特徴とする請求項７に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
【請求項9】
開閉ゲートを開閉操作させる開閉操作機構を備え、
上記開閉操作機構を開き操作すると、上記２速度切換機構を介して上記ゲートが低速の第１速度で開き、
上記開閉操作機構を閉じ操作すると、上記２速度切換機構を介して自重により上記ゲートが高速の第２速度で閉じる
ことを特徴とする請求項８に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
上記開閉操作機構を開き操作すると、上記２速度切換機構を介して上記ゲートが低速の第１速度で開き、
上記開閉操作機構を閉じ操作すると、上記２速度切換機構を介して自重により上記ゲートが高速の第２速度で閉じる
ことを特徴とする請求項８に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
【請求項10】
上記低速側伝達経路及び上記高速側伝達経路の歯数比の違いによって、上記第１差動歯車装置及び上記第２差動歯車装置に作用する負荷側荷重に差が生じ、当該差によって、
上記開き操作時には荷重の小さな上記低速側伝達経路が回転し、
上記閉じ操作時には上記ゲートの自重により強く引かれる上記高速側伝達経路が回転することで、回転及び動力を伝達する動力伝達系統が自然に切り換わる
ことを特徴とする請求項９に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
上記開き操作時には荷重の小さな上記低速側伝達経路が回転し、
上記閉じ操作時には上記ゲートの自重により強く引かれる上記高速側伝達経路が回転することで、回転及び動力を伝達する動力伝達系統が自然に切り換わる
ことを特徴とする請求項９に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
【請求項11】
上記高速側伝達経路の駆動側に順方向にのみ回転を許容する第１ワンウェイクラッチが設けられ、
上記低速側伝達経路の駆動側に順方向にのみ回転を許容する第２ワンウェイクラッチが設けられ、
上記駆動源により上記入力軸を第１の方向に回転させると、上記第１ワンウェイクラッチ及び上記第２ワンウェイクラッチのいずれか一方が固定され、他方が回転し、回転する側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達され、
上記駆動源により上記入力軸を第２の方向に回転させると、上記第１ワンウェイクラッチ及び上記第２ワンウェイクラッチの他方が固定され、一方が回転し、回転する側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達される
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
上記低速側伝達経路の駆動側に順方向にのみ回転を許容する第２ワンウェイクラッチが設けられ、
上記駆動源により上記入力軸を第１の方向に回転させると、上記第１ワンウェイクラッチ及び上記第２ワンウェイクラッチのいずれか一方が固定され、他方が回転し、回転する側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達され、
上記駆動源により上記入力軸を第２の方向に回転させると、上記第１ワンウェイクラッチ及び上記第２ワンウェイクラッチの他方が固定され、一方が回転し、回転する側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達される
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
【請求項12】
上記高速側伝達経路の駆動側に制動又は制動解除の切換可能な第１制動機が設けられ、
上記低速側伝達経路の駆動側に制動又は制動解除の切換可能な第２制動機が設けられている
ことを特徴とする請求項９に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
上記低速側伝達経路の駆動側に制動又は制動解除の切換可能な第２制動機が設けられている
ことを特徴とする請求項９に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
【請求項13】
上記高速側伝達経路の駆動側には、可変流量調整弁で回転数を変更できる油圧ポンプが設けられている
ことを特徴とする請求項１０に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
ことを特徴とする請求項１０に記載のワイヤロープウインチ式開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、ダムや河川の制水設備に用いられるワイヤロープウインチ式のゲート用開閉装置の２速度切換機構及びそれを備えたワイヤロープウインチ式開閉装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、ダム貯水池における取水設備の取水口飲口部に設けられて取水量調節ゲートの異常時に緊急閉塞する制水ゲートや、河川河口部に設けられて海洋地震発生時に国土を津波被害から防護するために緊急閉塞する防潮ゲートで用いられる閉操作可能な開閉装置は、通常のゲートよりも速い速度、例えば、通常の０．３ｍ／ｍｉｎに対して１．０ｍ／ｍｉｎで駆動されることが知られている。
【0003】
この種の開閉装置には、その動力として定出力タイプの極数変換電動機を使用し、開閉荷重が小さく、且つ、操作に緊急性のある閉操作時には高速（例えば、１．０ｍ／ｍｉｎ）で操作し、開閉荷重が大きく、且つ、緊急閉塞が必要な状況からの解消後に時間を掛けて操作することのできる開操作時には低速（例えば、０．５ｍ／ｍｉｎ）で操作される。
【0004】
なお、特許文献１のように、出力軸に回転力を伝える動力伝達手段と、この動力伝達手段に連結された遊星ギヤＡ、及び、この遊星ギヤＡにそれぞれ噛み合った第１、第２の入力ギヤを有する遊星歯車機構αと、ゲートを昇降させる回転力を、第１の入力ギヤ、遊星ギヤＡ及び動力伝達手段を介して、出力軸に与える電動モータと、ゲートを上昇させる回転力を、第２の入力ギヤ、遊星ギヤＡ及び動力伝達手段を介して、出力軸に与える燃料エンジンと、ゲートを上昇させる回転力を、動力伝達手段を介して前記出力軸に与える手動ハンドルと、第１、第２の入力ギヤをそれぞれ固定する第１、第２のブレーキ手段と、ゲートを自重で降下させる解放状態への切換を、電力供給なしで行うロック解除手段とを備える、出力軸を回転させて外部のゲートを昇降するゲート駆動設備のように、電動モータ、燃料エンジン又は手動ハンドルからの動力を、遊星ギヤを用いた出力軸に伝達する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６３５６０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
定出力タイプの極数変換電動機を使用する場合、低速時（例えば１２極時）と高速時（例えば６極時）の定格出力動力が等しく、両者の定格電流値が同程度であることが理想であるが、大きな荷重で扉体等の被駆動部を引き上げる低速時の力率が低いために低速時の定格電流値が大きくなり、その定格電流値は高速時の１．７倍にもなることがある。
【0007】
さらに、低速時には同一区間を開操作する場合の所要時間が長く（例えば２倍）なることも合わせて考慮すると、所要電力量が大きくなり、極数変換電動機を採用する意義がないと考えられる。
【0008】
さらに、ゲート設備以外の異分野では、速度の変換方法としてインバータを用いて周波数を変換する方法に移行していることから、電動機製造メーカでは極数変換電動機の製造対応する型番（出力動力）を減らしており、近い将来には、極数変換電動機から完全撤退することも推測できる。
【0009】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、極数変換電動機を使用することなく、差動歯車装置を用いて２速度切換を行い、元々極数変換電動機が目的としていた省消費電力開閉操作を行うことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の目的を達成するために、この発明では、接続される一対の差動歯車装置を用いて出力軸における２つの速度を実現できるようにした。
【0011】
具体的には、第１の発明では、
駆動源に駆動される入力軸と、
上記入力軸と回転可能に接続される第１差動歯車装置と、
上記第１差動歯車装置と回転可能に接続される第２差動歯車装置と、
上記第２差動歯車装置と回転可能に接続されると共に、被駆動体を駆動可能な出力軸と、を備え、
上記第１差動歯車装置により上記入力軸と上記第２差動歯車装置との間で動力の伝達を行い、
上記第２差動歯車装置により上記第１差動歯車装置と上記出力軸との間で動力の伝達を行うことにより、
上記被駆動体を第１方向に移動させる低速の第１速度と、該第１速度よりも速く該被駆動体を第２方向に移動させる高速の第２速度との２速度を切り換えるように構成されている。
駆動源に駆動される入力軸と、
上記入力軸と回転可能に接続される第１差動歯車装置と、
上記第１差動歯車装置と回転可能に接続される第２差動歯車装置と、
上記第２差動歯車装置と回転可能に接続されると共に、被駆動体を駆動可能な出力軸と、を備え、
上記第１差動歯車装置により上記入力軸と上記第２差動歯車装置との間で動力の伝達を行い、
上記第２差動歯車装置により上記第１差動歯車装置と上記出力軸との間で動力の伝達を行うことにより、
上記被駆動体を第１方向に移動させる低速の第１速度と、該第１速度よりも速く該被駆動体を第２方向に移動させる高速の第２速度との２速度を切り換えるように構成されている。
【0012】
上記の構成によると、極数変換電動機の場合には、低速時（例えば１２極時）の力率が悪く、所定の定格出力動力を得るための定格電流値が大きくなっていたものが、本発明の場合には第１方向且つ第１速度の低速時及び第２方向且つ第２速度の高速時共に、電動機は適正な力率で駆動でき、定格電流値が小さくなって、消費電力量の低減になる。そして、電気制御装置においても、極数変換の切換用機器が不要になり、制御を単純化できる。
【0013】
第２の発明では、第１の発明において、
上記第１差動歯車装置及び上記第２差動歯車装置は、それぞれ対向して配置された一対の太陽歯車及び該一対の太陽歯車と直交する軸を有する遊星歯車公転軸に取付けられた１つ以上の遊星歯車を有し、１本の回転軸からの荷重を２本の回転軸に分岐、又は、２本の回転軸の荷重を１本の回転軸に合流させるように構成されており、
上記入力軸から上記出力軸に至る低速側伝達経路及び高速側伝達経路を有し、低速側伝達経路の駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った歯数比が高速側伝達経路の駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った歯数比よりも小さい。
上記第１差動歯車装置及び上記第２差動歯車装置は、それぞれ対向して配置された一対の太陽歯車及び該一対の太陽歯車と直交する軸を有する遊星歯車公転軸に取付けられた１つ以上の遊星歯車を有し、１本の回転軸からの荷重を２本の回転軸に分岐、又は、２本の回転軸の荷重を１本の回転軸に合流させるように構成されており、
上記入力軸から上記出力軸に至る低速側伝達経路及び高速側伝達経路を有し、低速側伝達経路の駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った歯数比が高速側伝達経路の駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った歯数比よりも小さい。
【0014】
以下で歯数比とは、駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った値をいう。
【0015】
上記の構成によると、一対の太陽歯車とそれらに噛み合う１つ以上の遊星歯車を有する第１及び第２差動歯車装置を用いて入力軸から出力軸に至る動力伝達経路に異なる駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った歯数比の歯車列を設けて低速側伝達経路及び高速側伝達経路を形成することで、出力軸における２つの速度の切替が可能となる。さらに、従来の極数変換電動機による方法と比較すると、極数変換電動機の場合には「６極／１２極」や「４極／１２極」等の比率に限定していたものが、歯車の歯数比で比較的自由に設定することができるようになる。
【0016】
第３の発明では、第２の発明において、
上記低速側伝達経路の歯数比が上記高速側伝達経路の歯数比よりも２倍以上小さい。
上記低速側伝達経路の歯数比が上記高速側伝達経路の歯数比よりも２倍以上小さい。
【0017】
上記の構成によると、低速側伝達経路の歯数比を高速側伝達経路に対して２倍以上小さくすることで、低速側と高速側との切り換えがメリハリを持って行われる。
【0018】
第４の発明では、第２又は第３の発明において、
上記入力軸は、上記第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車と回転可能に接続され、
上記第１入力側太陽歯車に対向する第１出力側太陽歯車は、上記第１差動歯車装置の第１遊星歯車に噛み合うと共に、上記第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車及び第２遊星歯車の一方に回転可能に接続される第１動力伝達系統を構成し、
上記第１遊星歯車は、上記第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車及び第２遊星歯車の他方と回転可能に接続される第２動力伝達系統を構成し、
上記第２遊星歯車は、上記第２入力側太陽歯車に噛み合うと共に、該第２入力側太陽歯車に対向する第２出力側太陽歯車と噛み合い、上記出力軸に回転可能に接続されている。
上記入力軸は、上記第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車と回転可能に接続され、
上記第１入力側太陽歯車に対向する第１出力側太陽歯車は、上記第１差動歯車装置の第１遊星歯車に噛み合うと共に、上記第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車及び第２遊星歯車の一方に回転可能に接続される第１動力伝達系統を構成し、
上記第１遊星歯車は、上記第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車及び第２遊星歯車の他方と回転可能に接続される第２動力伝達系統を構成し、
上記第２遊星歯車は、上記第２入力側太陽歯車に噛み合うと共に、該第２入力側太陽歯車に対向する第２出力側太陽歯車と噛み合い、上記出力軸に回転可能に接続されている。
【0019】
上記の構成によると、第１動力伝達系統と第２動力伝達系統とが２つの差動歯車装置によって実現され、これら２つの動力伝達系統により、出力軸が２つの速度で回転する。
【0020】
第５の発明では、第４の発明において、
上記第１動力伝達系統と上記第２動力伝達系統とで歯数比の小さい方が、上記低速側伝達経路を構成し、
上記第１動力伝達系統と上記第２動力伝達系統とで歯数比の大きい方が、上記高速側伝達経路を構成している。
上記第１動力伝達系統と上記第２動力伝達系統とで歯数比の小さい方が、上記低速側伝達経路を構成し、
上記第１動力伝達系統と上記第２動力伝達系統とで歯数比の大きい方が、上記高速側伝達経路を構成している。
【0021】
上記の構成によると、歯数比の違いで低速側伝達経路と高速側伝達経路の役割分担を行える。
【0022】
第６の発明では、第２又は第３の発明において、
上記入力軸は、上記第１差動歯車装置の第１リングギヤに自転可能及び公転可能に連結された第１遊星歯車と回転可能に接続され、
上記第１遊星歯車に噛み合う第１高速出力側太陽歯車は、上記第２差動歯車装置の第２高速入力側太陽歯車に回転可能に接続される高速側伝達経路を構成し、
上記第１遊星歯車に噛み合う第１低速出力側太陽歯車は、上記第２差動歯車装置の第２低速入力側太陽歯車に回転可能に接続される低速側伝達経路を構成し、
上記第２高速入力側太陽歯車及び上記第２低速入力側太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車は、上記出力軸に回転可能に接続された第２リングギヤに自転可能及び公転可能に連結されている。
上記入力軸は、上記第１差動歯車装置の第１リングギヤに自転可能及び公転可能に連結された第１遊星歯車と回転可能に接続され、
上記第１遊星歯車に噛み合う第１高速出力側太陽歯車は、上記第２差動歯車装置の第２高速入力側太陽歯車に回転可能に接続される高速側伝達経路を構成し、
上記第１遊星歯車に噛み合う第１低速出力側太陽歯車は、上記第２差動歯車装置の第２低速入力側太陽歯車に回転可能に接続される低速側伝達経路を構成し、
上記第２高速入力側太陽歯車及び上記第２低速入力側太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車は、上記出力軸に回転可能に接続された第２リングギヤに自転可能及び公転可能に連結されている。
【0023】
上記の構成によると、簡易な構成で出力軸が２つの速度で回転する。
【0024】
第７の発明では、第２から第６のいずれか１つの発明において、
ワイヤロープを巻き取って上記被駆動体を上記第１速度で移動させ、
上記ワイヤロープを繰り出して上記被駆動体を上記第２速度で移動させるように構成されている。
ワイヤロープを巻き取って上記被駆動体を上記第１速度で移動させ、
上記ワイヤロープを繰り出して上記被駆動体を上記第２速度で移動させるように構成されている。
【0025】
上記の構成によると、巻き取り時の第１速度よりも繰り出し時の第２速度を速くすることで、自重を用いたゲートなどの開閉操作に適するワイヤロープウインチ式開閉装置が得られる。
【0026】
第８の発明では、第７の発明において、
上記被駆動体は、開閉ゲートであり、
上記第１速度は、上記開閉ゲートを上昇させてゲートを開くときの速度であり、
上記第２速度は、上記開閉ゲートを降下させて上記ゲートを閉じるときの速度である。
上記被駆動体は、開閉ゲートであり、
上記第１速度は、上記開閉ゲートを上昇させてゲートを開くときの速度であり、
上記第２速度は、上記開閉ゲートを降下させて上記ゲートを閉じるときの速度である。
【0027】
上記の構成によると、一対の差動歯車装置を用いて、ゲートの自重の負荷がかかるゲートの開き操作時の第１速度をゲートの自重を利用してゲートを閉じる第２速度よりも遅くすることで、開閉時の低速と高速との切換を実現できる。
【0028】
第９の発明では、第８の発明において、
開閉ゲートを開閉操作させる開閉操作機構を備え、
上記開閉操作機構を開き操作すると、上記２速度切換機構を介して上記ゲートが低速の第１速度で開き、
上記開閉操作機構を閉じ操作すると、上記２速度切換機構を介して自重により上記ゲートが高速の第２速度で閉じる。
開閉ゲートを開閉操作させる開閉操作機構を備え、
上記開閉操作機構を開き操作すると、上記２速度切換機構を介して上記ゲートが低速の第１速度で開き、
上記開閉操作機構を閉じ操作すると、上記２速度切換機構を介して自重により上記ゲートが高速の第２速度で閉じる。
【0029】
上記の構成によると、開閉操作機構を開閉操作するだけで、ゲートの自重による荷重の軽重による一対の差動歯車装置の作用の違いを利用して開閉速度の差が実現される。
【0030】
第１０の発明では、第９の発明において、
上記低速側伝達経路及び上記高速側伝達経路の歯数比の違いによって、上記第１差動歯車装置及び上記第２差動歯車装置に作用する負荷側荷重に差が生じ、当該差によって、
上記開き操作時には荷重の小さな上記低速側伝達経路が回転し、
上記閉じ操作時には上記ゲートの自重により強く引かれる上記高速側伝達経路が回転することで、回転及び動力を伝達する動力伝達系統が自然に切り換わる。
上記低速側伝達経路及び上記高速側伝達経路の歯数比の違いによって、上記第１差動歯車装置及び上記第２差動歯車装置に作用する負荷側荷重に差が生じ、当該差によって、
上記開き操作時には荷重の小さな上記低速側伝達経路が回転し、
上記閉じ操作時には上記ゲートの自重により強く引かれる上記高速側伝達経路が回転することで、回転及び動力を伝達する動力伝達系統が自然に切り換わる。
【0031】
上記の構成によると、ゲートの自重を利用した閉じ操作時の高速閉動作と、開き操作時の低速開動作が行われる。
【0032】
第１１の発明では、第７又は第８の発明において、
上記高速側伝達経路の駆動側に順方向にのみ回転を許容する第１ワンウェイクラッチが設けられ、
上記低速側伝達経路の駆動側に順方向にのみ回転を許容する第２ワンウェイクラッチが設けられ、
上記駆動源により上記入力軸を第１の方向に回転させると、上記第１ワンウェイクラッチ及び上記第２ワンウェイクラッチのいずれか一方が固定され、他方が回転し、回転する側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達され、
上記駆動源により上記入力軸を第２の方向に回転させると、上記第１ワンウェイクラッチ及び上記第２ワンウェイクラッチの他方が固定され、一方が回転し、回転する側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達される。
上記高速側伝達経路の駆動側に順方向にのみ回転を許容する第１ワンウェイクラッチが設けられ、
上記低速側伝達経路の駆動側に順方向にのみ回転を許容する第２ワンウェイクラッチが設けられ、
上記駆動源により上記入力軸を第１の方向に回転させると、上記第１ワンウェイクラッチ及び上記第２ワンウェイクラッチのいずれか一方が固定され、他方が回転し、回転する側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達され、
上記駆動源により上記入力軸を第２の方向に回転させると、上記第１ワンウェイクラッチ及び上記第２ワンウェイクラッチの他方が固定され、一方が回転し、回転する側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達される。
【0033】
上記の構成によると、高速側と低速側の歯数比の差が、あまり大きくない場合においても、確実に２速度切換機能が作動するように、２系統の動力伝達系統において、各動力伝達系統の駆動側に位置する軸に逆転防止（バックストップ）用一方（ワンウエイ）クラッチを、互いに逆方向回転で「噛み合い」状態になる。この機構の機能により、電動機を回転させると、２基の一方クラッチのうちの片側が「噛み合い」状態となって軸が固定され、他の側は「空転」となって軸が回転する。そして、その回転する側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達される。また、上記とは逆方向に電動機を回転させると、一方クラッチの「噛み合い」状態と「空転」状態が上記とは逆転し、上記とは異なる側の動力伝達系統の歯数比に適合した開閉速度で回転及び動力が伝達される。
【0034】
第１２の発明では、第９の発明において、
上記高速側伝達経路の駆動側に制動又は制動解除の切換可能な第１制動機が設けられ、
上記低速側伝達経路の駆動側に制動又は制動解除の切換可能な第２制動機が設けられている。
上記高速側伝達経路の駆動側に制動又は制動解除の切換可能な第１制動機が設けられ、
上記低速側伝達経路の駆動側に制動又は制動解除の切換可能な第２制動機が設けられている。
【0035】
すなわち、通常は低速での開操作及び高速での閉操作に設定されていることが多いが、上記の構成のように制動機を追加することにより、強制的に低速での閉操作及び高速での開操作を選択することも可能である。また、被駆動体の移動方法に関係なく、任意に高速操作と低速操作を選択することができる。
【0036】
第１３の発明では、第１０の発明において、
上記高速側伝達経路の駆動側には、可変流量調整弁で回転数を変更できる油圧ポンプが設けられている。
上記高速側伝達経路の駆動側には、可変流量調整弁で回転数を変更できる油圧ポンプが設けられている。
【0037】
上記の構成によると、低速での閉操作を行うようにするための制動機を、可変流量調整弁を接続した油圧ポンプとすることにより、通常区間では高速で閉操作していたゲートが、開度検出装置で全閉着床位置に接近したことを検知すると、高速から低速へ徐々に減速し、低速で着床させ、着床時の衝撃を緩和することが可能である。
【0038】
すなわち、通常区間の閉操作では、流量調整弁を効かせずに油圧ポンプから吐出された油圧作動油を最小限の抵抗で自由に通過させ、第１０の発明に示す機構により、自然に高速操作を選択して閉操作を行い、全閉着床位置に接近すると、全閉着床の衝撃を緩和させることを目的として、高速状態から低速状態へ下降速度を徐々に変化させる機構を付加させることができる。
【発明の効果】
【0039】
以上説明したように、本発明によれば、極数変換電動機を用いなくても、一対の差動歯車装置を利用して出力軸で低速と高速の切替をできる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の実施形態に係るダムの取水設備に設ける制水ゲートの扉体とワイヤロープウインチ式開閉装置との関係を示す断面図である。
【図2A】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置のうち、同機能を直交軸形減速機に内蔵する場合の平面図である。
【図2B】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置のうち、同機能を平行軸形減速機の第２段減速に内蔵する場合の平面図である。
【図2C】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置のうち、同機能を平行軸形減速機の第１段減速に内蔵する場合の平面図である。
【図2D】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置のうち、直交軸形減速機に単体の切換装置を追加設置する場合の平面図である。
【図2E】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置のうち、平行軸形減速機に単体の切換装置を追加設置する場合の平面図である。
【図3A】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機の内部機構図である。
【図3B】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ平行軸形減速機のうちの、第２段減速に設置する場合の内部機構図である。
【図3C】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ平行軸形減速機のうちの、第１段減速に設置する場合の内部機構図である。
【図3D】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ単独の切換装置の内部機構図である。
【図3E】本発明の第１の実施形態に係る高速側動力伝達経路と低速側動力伝達経路を対称に配置した直交軸形減速機の内部機構図である。
【図4A】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機の動力伝達図であり、（ａ）が低速の開操作時を示し、（ｂ）が高速の閉操作時を示す。
【図4B】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ平行軸形減速機のうちの、第２段減速に設置する場合の動力伝達図であり、（ａ）が低速の開操作時を示し、（ｂ）が高速の閉操作時を示す。
【図4C】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ平行軸形減速機のうちの、第１段減速に設置する場合の動力伝達図であり、（ａ）が低速の開操作時を示し、（ｂ）が高速の閉操作時を示す。
【図4D】本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ単独の切換装置の動力伝達図であり、（ａ）が低速の開操作時を示し、（ｂ）が高速の閉操作時を示す。
【図4E】本発明の第１の実施形態に係る高速側動力伝達経路と低速側動力伝達経路を対称に配置した直交軸形減速機の動力伝達図であり、（ａ）が低速の開操作時を示し、（ｂ）が高速の閉操作時を示す。
【図5】２速度切換機能の機構説明図であり、（ａ）が低速の開操作時を示し、（ｂ）が高速の閉操作時を示す。
【図6】本発明の第２の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機の内部機構図である。
【図7A】本発明の第３の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機のうちの、電磁ブレーキを減速機本体に直付する場合の内部機構図である。
【図7B】本発明の第３の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機のうちの、外付の制動機と接続するための軸を設ける場合の内部機構図である。
【図8】本発明の第４の実施形態に係る２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置のうち、同機能を直交軸形減速機に内蔵する場合の平面図である。
【図9A】従来の直交軸形減速機を使用した２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置の平面図である。
【図9B】従来の平行軸形減速機を使用した２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0042】
図１は、本発明による２速度切換機構を備えたワイヤロープウインチ式開閉装置２ａ～２ｅ，２ｇが設けられた、ダムの取水設備の制水ゲートの全体縦断面図を示す。ここに示す取水設備の下流側には、同図には示していないが、取水量を制御するためのゲート設備等が設けられる。そして、取水量制御用ゲートの異常によるダム湖からの異常流出を防止する目的で、取水口飲口を緊急で閉塞するために、制水ゲート１が設けられる。
【0043】
この形式のゲート設備では、一般に揚程が大きいため、後述するような高揚程への対応が容易なワイヤロープウインチ式開閉装置が多く採用されている。
【0044】
このような機能が要求される制水ゲート１の開閉装置として、開（上昇）操作時には省電力を考慮して第１の方向としての上方向に第１速度としての低速で駆動し、閉（下降）操作時には緊急閉塞に対応するため第２の方向としての下方向に第２速度としての高速で駆動する、２速度切換機構を有する開閉装置が多くの設備で採用されている。
【0045】
－従来の２速度切換機構を有する開閉装置－
図９Ａ及び図９Ｂは、比較のために、図１に示す２速度切換機構を有する開閉装置のうち、従来の設備で多く採用されていた機器の配置を示す。ワイヤロープウインチ式開閉装置１０２ａ又は１０２ｂに使用する減速機にはドラム軸と減速機入力軸とが直交関係にある「直交軸タイプ」のもの１１１ａと、ドラム軸と減速機入力軸とが平行関係にある「平行軸タイプ」のもの１１１ｂがあり、直交軸形減速機を使用した事例を図９Ａに、平行軸形減速機を使用した事例を図９Ｂにそれぞれ示す。
図９Ａ及び図９Ｂは、比較のために、図１に示す２速度切換機構を有する開閉装置のうち、従来の設備で多く採用されていた機器の配置を示す。ワイヤロープウインチ式開閉装置１０２ａ又は１０２ｂに使用する減速機にはドラム軸と減速機入力軸とが直交関係にある「直交軸タイプ」のもの１１１ａと、ドラム軸と減速機入力軸とが平行関係にある「平行軸タイプ」のもの１１１ｂがあり、直交軸形減速機を使用した事例を図９Ａに、平行軸形減速機を使用した事例を図９Ｂにそれぞれ示す。
【0046】
従来の設備では、電動機にゲート用極数変換電動機（例えば６極／１２極）１０９を使用し、電動機の出力動力を制動機１１０、減速機１１１ａ，１１１ｂ、ドラムピニオン１１５、ドラムギヤ１１６、ドラム１０６の順に伝達し、扉体３を開閉している。なお、ワイヤロープウインチ式開閉装置１０２ａ又は１０２ｂは、開閉装置側シーブ１０７、ワイヤロープ端末固定部１０８、チェーンカップリング１１３、ギヤカップリング１１４等をそれぞれ備えている。
【0047】
そして、開閉速度の切換は、電気制御装置内の電磁接触器による電動機固定子回路の切換でゲート用極数変換電動機１０９の極数を変換し、開閉速度を変更している。
【0048】
この極数変換による方法は、「低速時の力率が低いため定格電流値が大きく、省電力効果が小さい」及び「電動機製造メーカによる将来の継続的な極数変換電動機の供給に不安がある」という問題がある。
【0049】
－本発明の実施形態－
本発明では、ワイヤロープウインチ式開閉装置の電動機及び制動機の次に設ける減速機の内部の高速部分、あるいは、制動機と減速機との間に設ける専用の切換装置内部に、２速度変換用に２種類の歯数比の歯車装置を並列に配置し、この２種類の歯車装置のいずれか片方のみが動力伝達するように切換機構が設けられている。なお、以下で歯数比とは、駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った値をいう。
本発明では、ワイヤロープウインチ式開閉装置の電動機及び制動機の次に設ける減速機の内部の高速部分、あるいは、制動機と減速機との間に設ける専用の切換装置内部に、２速度変換用に２種類の歯数比の歯車装置を並列に配置し、この２種類の歯車装置のいずれか片方のみが動力伝達するように切換機構が設けられている。なお、以下で歯数比とは、駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った値をいう。
【0050】
さらに、開操作時に低速、閉操作時に高速というように、回転方向を変更することによって必要な速度が変化することに着目し、回転方向を変更することで自然に動力を伝達する歯車が切り換わる切換機構としている。
【0051】
具体的には、減速機等の内部の連続する２本の歯車軸の各々１基、合計２基の差動歯車装置を設け、入力軸側の差動歯車装置で２系統の動力伝達経路に分け、各動力伝達経路に１組のハスバ歯車減速部を設け、さらに出力軸側の差動歯車装置で２系統の動力伝達経路を合流させて１つの動力伝達経路とし、出力軸側へ伝達するようにしている。
【0052】
以下で説明する２組の差動歯車装置は、対向して配置された２個のマガリバカサ歯車（太陽歯車）及び太陽歯車と直交する軸に取付けられたマガリバカサ歯車(遊星歯車、２個以上とする場合が多い)で構成され、１軸からの荷重を２軸に分岐、あるいは、２軸の荷重を１軸に合流させるための歯車装置である。
【0053】
また、上記２系統の動力伝達に各１組、合計２組設けたハスバ歯車減速部のうちの１組を高速用、すなわち閉操作時の操作速度に適合した歯数比とし、他の１組を低速用、すなわち開操作時の操作速度に適合した歯数比として、２基の差動歯車装置間の動力伝達経路を切り換えることにより開操作時と閉操作時で操作速度を切り換えることができるようにしている。
【0054】
また、閉操作時には、扉体等の被駆動部の自重による降下力に対して、電動機で制動しながら降下させることから、上記の出力軸側から遡ってて伝達された回転トルクは「駆動のための動力源としての回転トルク」となり、負荷側からの回転及び動力は、大きなトルクで回転させようとする高速側の動力伝達経路によって優先的に伝達される。
【0055】
そして、電動機を開方向に回転させると、減速機等の内部に組み込んでいる、２組の差動歯車装置の間に設けた２組の歯車減速部のうち、低速側の歯車減速部が自然に選択されて、低速で駆動する。
【0056】
このように、回転方向を切り換えるだけで、各々の回転方向に適合した減速比が得られる。
【0057】
以上より、確実な速度の切換が行われるためには、低速側と高速側との間に、確実且つ安定して動力伝達経路が選択されるだけの歯数比の差が必要である。
【0058】
さらに、設備の運用条件によっては、「低速運転による開操作」及び「高速運転による閉操作」の他の操作条件、例えば「低操作運転による閉操作」が要求される場合がある。
【0059】
－第１の実施形態－
（直交軸形減速機１１ａを使用するワイヤロープウインチ式開閉装置２ａ）
図２Ａは、本発明の第１の実施形態のうち、直交軸形減速機１１ａを使用するワイヤロープウインチ式開閉装置２ａに実施する場合で、直交軸形減速機１１１ａを、本発明対象である２速度切換機構を内蔵する直交軸形減速機１１ａに変更する場合の機器の配置を示す。従来方式の開閉装置と比較すると、機器の点数は変わらないが、電動機が極数変換型のゲート用極数変換電動機１０９から通常（極数固定）のゲート用電動機９に変わり、その電動機の定格トルクに対応した制動機１０を設置している。そして、直交軸形減速機１１ａの内部の入力軸側に近い部分に、２速度切換機構を内蔵している。なお、詳しい説明は省略するが、以下の各実施形態でも、ワイヤロープウインチ式開閉装置は、それぞれ扉体側シーブ５、ドラム６、開閉装置側シーブ７、ワイヤロープ端末固定部８、チェーンカップリング１３、ギヤカップリング１４、ドラムピニオン１５、ドラムギヤ１６等をそれぞれ備えている。
（直交軸形減速機１１ａを使用するワイヤロープウインチ式開閉装置２ａ）
図２Ａは、本発明の第１の実施形態のうち、直交軸形減速機１１ａを使用するワイヤロープウインチ式開閉装置２ａに実施する場合で、直交軸形減速機１１１ａを、本発明対象である２速度切換機構を内蔵する直交軸形減速機１１ａに変更する場合の機器の配置を示す。従来方式の開閉装置と比較すると、機器の点数は変わらないが、電動機が極数変換型のゲート用極数変換電動機１０９から通常（極数固定）のゲート用電動機９に変わり、その電動機の定格トルクに対応した制動機１０を設置している。そして、直交軸形減速機１１ａの内部の入力軸側に近い部分に、２速度切換機構を内蔵している。なお、詳しい説明は省略するが、以下の各実施形態でも、ワイヤロープウインチ式開閉装置は、それぞれ扉体側シーブ５、ドラム６、開閉装置側シーブ７、ワイヤロープ端末固定部８、チェーンカップリング１３、ギヤカップリング１４、ドラムピニオン１５、ドラムギヤ１６等をそれぞれ備えている。
【0060】
図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ａの内部機構図を示す。
【0061】
この直交軸形減速機１１ａは入力軸２０と出力軸２３が直交するため、第１段減速にマガリバカサ歯車２６ａを採用し、その次に位置する第２歯車軸と第３歯車軸に各々１組、計２組の第１差動歯車装置１９ａ及び第２差動歯車装置１９ｂを配置し、第１差動歯車装置１９ａ及び第２差動歯車装置１９ｂの間には第１及び第２動力伝達経路を並列に構成し、各動力伝達経路には互いに歯数比の異なるハスバ歯車を各１組、計２組、すなわち、ハスバ歯車２８ａとハスバ歯車２９ａ並びにハスバ歯車２８ｂとハスバ歯車２９ｂを設けている。
【0062】
そして、歯数比（駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った値）の小さいハスバ歯車２８ｂと２９ｂ側を「低速側」伝達経路、大きいハスバ歯車２８ａと２９ａ側を「高速側」伝達経路としている。このとき、歯数比で２倍以上の差(例えば、低速側；１／４．５０、高速側；１/２．２５の場合には２倍の差)を設けるようにすることが望ましい。
【0063】
図４Ａは、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ａの動力伝達図を示し、上側（ａ）に開操作（低速）時の動力伝達を、下側（ｂ）に閉操作（高速）時の動力伝達を示す。
【0064】
なお、開操作時に低速側伝達経路を、閉操作時に高速側伝達経路を自然に選択するメカニズムは、図５を用いて後述する。
【0065】
図４Ａ（ａ）に示す開操作（低速）時には、入力軸（第１歯車軸）２０へ伝達された動力は、第１段減速のマガリバカサ歯車２６ａを介して第１差動歯車装置１９ａの第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達される。
【0066】
第１入力側太陽歯車２４ａの回転は、第１遊星歯車２５ａの回転（自転）に伝達され、第１遊星歯車２５ａは公転せずに、第１出力側太陽歯車２４ｂへ伝達される。
【0067】
第１出力側太陽歯車２４ｂの回転は、第１出力側太陽歯車軸（第２歯車軸）２１ｂと第２入力側太陽歯車軸（第３歯車軸）２２ｂとの間の低速用のハスバ歯車２８ｂ及び２９ｂを介して第２差動歯車装置１９ｂの第２入力側太陽歯車２４ｃへ伝達される。
【0068】
第２入力側太陽歯車２４ｃの回転は、第２遊星歯車２５ｂの回転（自転）に伝達され、第２遊星歯車２５ｂは公転せずに、第２出力側太陽歯車２４ｄへ伝達され、さらに、第２出力側太陽歯車２４ｄの延長ボス部２４ｅに取付けたハスバ歯車３１を介して出力軸側歯車軸３０側へ伝達される。
【0069】
この場合、第１差動歯車装置１９ａ及び第２差動歯車装置１９ｂを通過する時の速度変更はなく、マガリバカサ歯車２６ａとハスバ歯車３１の間の減速比は、低速用のハスバ歯車２８ｂ及び２９ｂの歯数比に等しくなる。
【0070】
また、図４Ａ（ｂ）に示す閉操作（高速）時には、入力軸（第１歯車軸）２０へ伝達された動力は、第１段減速のマガリバカサ歯車２６ａを介して第１差動歯車装置１９ａの第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達される。
【0071】
第１入力側太陽歯車２４ａの回転は、第１遊星歯車２５ａの回転（自転）に伝達され、第１出力側太陽歯車２４ｂは回転せずに、第１遊星歯車２５ａが公転し、第１遊星歯車公転軸２１ａへ伝達される。
【0072】
第１遊星歯車公転軸２１ａの回転は、第１遊星歯車公転軸２１ａに取付けた高速用のハスバ歯車２８ａ及び２９ａを介して第２差動歯車装置１９ｂの第２遊星歯車公転軸２２ａへ伝達される。
【0073】
第２遊星歯車公転軸２２ａの回転は、第２遊星歯車２５ｂの回転（自転）に伝達され、低速側の第２入力側太陽歯車２４ｃは回転せずに、第２出力側太陽歯車２４ｄへ伝達され、さらに、第２出力側太陽歯車２４ｄの延長ボス部２４ｅに取付けたハスバ歯車３１を介して出力軸側歯車軸３０側へ伝達される。
【0074】
この場合、駆動側の差動歯車装置１９ａを通過する時に１/２倍の減速、従動側の第２差動歯車装置１９ｂを通過する時に２倍の増速があり、この両者が相殺されて、マガリバカサ歯車２６ａ～ハスバ歯車３１の間の減速比は、高速用のハスバ歯車２８ａ及び２９ａの歯数比に等しくなる。
【0075】
なお、これらの歯車構成は、大きな動力を用いて扉体３等の被駆動体を引き上げる開（低速）操作時に遊星歯車の公転による潤滑油の撹拌抵抗が生じないようにし、動力伝達効率の向上に配慮したものである。
【0076】
（平行軸形減速機１１ｂを使用するワイヤロープウインチ式開閉装置２ｂ）
図２Ｂは、本発明の第１の実施形態のうち、平行軸形減速機１１ｂを使用するワイヤロープウインチ式開閉装置２ｂに実施する場合で、減速機を本発明対象である２速度切換機構を内蔵する減速機に変更する場合の機器の配置を示す。そして、その特徴は図２Ａに示す直交軸形減速機１１ａの場合と同様である。
図２Ｂは、本発明の第１の実施形態のうち、平行軸形減速機１１ｂを使用するワイヤロープウインチ式開閉装置２ｂに実施する場合で、減速機を本発明対象である２速度切換機構を内蔵する減速機に変更する場合の機器の配置を示す。そして、その特徴は図２Ａに示す直交軸形減速機１１ａの場合と同様である。
【0077】
図３Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を第２段減速部に組み込んだ平行軸形減速機１１ｂの内部機構図を示す。
【0078】
この平行軸形減速機１１ｂは入力軸２０と出力軸２３が平行であるため、第１段減速にハスバ歯車２６ｂを採用し、これ以降は図３Ａに示す直交軸形減速機１１ａと同様である。
【0079】
図４Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を第２段減速部に組み込んだ平行軸形減速機１１ｂの動力伝達図を示し、上側（ａ）に開操作（低速）時の動力伝達を、下側（ｂ）に閉操作（高速）時の動力伝達を示す。
【0080】
この平行軸形減速機１１ｂは入力軸２０と出力軸２３が平行であるため、第１段減速にハスバ歯車２６ｂを採用していることから、開操作（低速）時及び閉操作（高速）時共に、入力軸（第１歯車軸）２０へ伝達された動力は、第１段減速のハスバ歯車２６ｂを介して第１差動歯車装置１９ａの第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達される。これ以降は図４Ａに示す直交軸形減速機１１ａと同様である。
【0081】
（平行軸形減速機１１ｃを内蔵するワイヤロープウインチ式開閉装置２ｃ）
図２Ｃは、図２Ｂの場合と同様に平行軸形減速機１１ｃに本発明対象である２速度切換機構を内蔵するワイヤロープウインチ式開閉装置２ｃであるが、図２Ａ及び図２Ｂに示すものが減速機の第２段減速部に切換機構を組み込んでいたものを、図２Ｃのワイヤロープウインチ式開閉装置２ｃでは伝達トルクの小さな第１段減速部に切換機構を組み込むことで装置のコンパクト化を目指したものである。それ以外の特徴は、図２Ａ及び図２Ｂに示すものと同様である。
図２Ｃは、図２Ｂの場合と同様に平行軸形減速機１１ｃに本発明対象である２速度切換機構を内蔵するワイヤロープウインチ式開閉装置２ｃであるが、図２Ａ及び図２Ｂに示すものが減速機の第２段減速部に切換機構を組み込んでいたものを、図２Ｃのワイヤロープウインチ式開閉装置２ｃでは伝達トルクの小さな第１段減速部に切換機構を組み込むことで装置のコンパクト化を目指したものである。それ以外の特徴は、図２Ａ及び図２Ｂに示すものと同様である。
【0082】
図３Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ平行軸形減速機１１ｃの内部機構図を示すが、図３Ｂと異なる点は、切換機能を第１段減速部に設けること、すなわち、第１歯車軸（入力軸）２０の代わりとなる入力軸側歯車軸２７及び第１遊星歯車公転軸２１ａ並びに第２遊星歯車公転軸２２ａ及び第２歯車軸となる第２出力側太陽歯車軸２２ｂに第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂをそれぞれ配置したことであり、伝達トルクの小さな入力軸側歯車軸２７に近い位置に第１差動歯車装置１９ａを配置することで装置のコンパクト化を図ったものである。
【0083】
図４Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を第１段減速部に組み込んだ平行軸形減速機１１ｃの動力伝達図を示し、上側（ａ）に開操作（低速）時の動力伝達を、下側（ｂ）に閉操作（高速）時の動力伝達を示す。
【0084】
図４Ｃ（ａ）に示す開操作（低速）時には、入力軸（第１歯車軸）に対応する入力軸側歯車軸２７へ伝達された動力は、入力軸側歯車軸２７に直結された第１差動歯車装置１９ａの第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達される。
【0085】
第１入力側太陽歯車２４ａの回転は、第１遊星歯車２５ａの回転（自転）に伝達され、第１出力側太陽歯車２４ｂは回転せずに、第１遊星歯車２５ａが公転し、第１遊星歯車公転軸２１ａへ伝達される。
【0086】
第１遊星歯車公転軸２１ａの回転は、第１遊星歯車公転軸２１ａに取付けた低速用のハスバ歯車２８ｂと、これに噛み合うハスバ歯車２９ｂを介して第２差動歯車装置１９ｂの第２入力側太陽歯車２４ｃへ伝達される。
【0087】
第２入力側太陽歯車２４ｃの回転は、第２遊星歯車２５ｂの回転（自転）に伝達され、第２遊星歯車２５ｂは公転せずに、第２出力側太陽歯車２４ｄへ伝達され、さらに、第２出力側太陽歯車軸２２ｂに取付けたハスバ歯車３１を介して出力軸側歯車軸３０及び出力軸２３側へ伝達される。
【0088】
この場合、駆動側の第１差動歯車装置１９ａを通過する時に１/２倍に減速し、第２差動歯車装置１９ｂを通過する時には速度変更はないため、入力軸側歯車軸２７～第２出力側太陽歯車軸２２ｂの間の減速比は、低速用のハスバ歯車２８ｂ及び２９ｂの歯数比×１／２となる。
【0089】
また、図４Ｃ（ｂ）に示す閉操作（高速）時には、入力軸側歯車軸２７へ伝達された動力は、入力軸側歯車軸２７に直結された第１差動歯車装置１９ａの第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達される。
【0090】
第１入力側太陽歯車２４ａの回転は、第１遊星歯車２５ａの回転（自転）に伝達され、第１遊星歯車２５ａは公転せずに、第１出力側太陽歯車２４ｂへ伝達される。
【0091】
第１出力側太陽歯車２４ｂの回転は、第１出力側太陽歯車２４ｂの延長ボス部に取付けた高速用のハスバ歯車２８ａと、それに噛み合うハスバ歯車２９ａを介して第２差動歯車装置１９ｂの第２遊星歯車公転軸２２ａへ伝達される。
【0092】
第２遊星歯車公転軸２２ａの回転は、第２遊星歯車２５ｂの回転（自転）に伝達され、低速側の第２入力側太陽歯車２４ｃは回転せずに、第２出力側太陽歯車２４ｄへ伝達され、さらに、第２出力側太陽歯車軸２２ｂに取付けたハスバ歯車３１を介して出力軸側歯車軸３０及び出力軸２３側へ伝達される。
【0093】
この場合、駆動側の第１差動歯車装置１９ａを通過する時には速度変更はなく、従動側の第２差動歯車装置１９ｂを通過する時に２倍増速され、入力軸側歯車軸２７と第２出力側太陽歯車軸２２ｂの間の減速比は、高速用のハスバ歯車２８ａ及び２９ａの歯数比×２倍になる。
【0094】
このように歯車を配置すると、第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂだけで１/２倍」と「２倍」の差、すなわち、４倍の差がある。
【0095】
しかし、反対に、高速時と低速時の速度差が大きい場合には、この速度差を活用できる場合もある。
【0096】
（２速度切換機構を内蔵した切換装置のワイヤロープウインチ式開閉装置２ｄ，２ｅ）
図２Ｄ及び図２Ｅは、制動機１０と直交軸形減速機１１１ａ若しくは平行形減速機１１１ｂとの間に本発明に係る２速度切換機構を内蔵した単体の切換装置１２を追加設置するワイヤロープウインチ式開閉装置２ｄ，２ｅであり、直交軸形減速機１１１ａに接続したワイヤロープウインチ式開閉装置２ｄを図２Ｄに、平行軸形減速機１１１ｂに接続したワイヤロープウインチ式開閉装置２ｅを図２Ｅに示す。これ以外の特徴は、図２Ａ～図２Ｃに示すものと同様である。
図２Ｄ及び図２Ｅは、制動機１０と直交軸形減速機１１１ａ若しくは平行形減速機１１１ｂとの間に本発明に係る２速度切換機構を内蔵した単体の切換装置１２を追加設置するワイヤロープウインチ式開閉装置２ｄ，２ｅであり、直交軸形減速機１１１ａに接続したワイヤロープウインチ式開閉装置２ｄを図２Ｄに、平行軸形減速機１１１ｂに接続したワイヤロープウインチ式開閉装置２ｅを図２Ｅに示す。これ以外の特徴は、図２Ａ～図２Ｃに示すものと同様である。
【0097】
図３Ｄは、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能のみを組み込んだ単独の２速度切換装置１２の内部機構図を示し、その内部構成は図３Ｃに示す平行軸形減速機の入力軸側歯車軸２７並びに第１遊星歯車公転軸２１ａ及び第２遊星歯車公転軸２２ａ並びにその周辺部分と同様である。
【0098】
図４Ｄは、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ単独の２速度切換装置１２の動力伝達図を示す。
【0099】
その動力伝達は、図４Ｃに示す切換機能を第１段減速部に設ける平行軸形減速機１１ｃの動力伝達と同様である。
【0100】
（高速側動力伝達経路と低速側動力伝達経路を対称に配置した直交軸形減速機１１ｈ）
図３Ｅは、本発明の第１の実施形態に係る高速側動力伝達経路と低速側動力伝達経路を対称に配置した直交軸形減速機１１ｈの内部機構図を示す。この減速機は入力軸２０と出力軸２３が直交するため、第１段減速にマガリバカサ歯車２６ｃを採用し、その次に位置する第２歯車軸と第３歯車軸に各々１組、第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂを配置し、第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂの間には２系統の動力伝達経路を並列に構成し、各動力伝達経路には互いに歯数比の異なるハスバ歯車を各１組、計２組、すなわち、ハスバ歯車２８ａとハスバ歯車２９ａ並びにハスバ歯車２８ｂとハスバ歯車２９ｂを設けている。
図３Ｅは、本発明の第１の実施形態に係る高速側動力伝達経路と低速側動力伝達経路を対称に配置した直交軸形減速機１１ｈの内部機構図を示す。この減速機は入力軸２０と出力軸２３が直交するため、第１段減速にマガリバカサ歯車２６ｃを採用し、その次に位置する第２歯車軸と第３歯車軸に各々１組、第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂを配置し、第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂの間には２系統の動力伝達経路を並列に構成し、各動力伝達経路には互いに歯数比の異なるハスバ歯車を各１組、計２組、すなわち、ハスバ歯車２８ａとハスバ歯車２９ａ並びにハスバ歯車２８ｂとハスバ歯車２９ｂを設けている。
【0101】
そして、歯数比（駆動側歯車の歯数を従動側歯車の歯数で割った値）の小さい側のハスバ歯車２８ｂと２９ｂを「低速側」、大きい側のハスバ歯車２８ａと２９ａを「高速側」としている。
【0102】
この実施形態は、最も基本的な配置である、「高速側」の動力伝達経路と「低速側」の動力伝達経路を機構的に対称の配置としたものである。すなわち、入力軸２０からの動力は駆動側の第１差動歯車装置１９ａの遊星歯車公転軸に接続するマガリカサ歯車２６ｃを介して第１遊星歯車２５ａに伝達され、さらに、対向する第１高速出力側太陽歯車２４ａ及び第１低速出力側太陽歯車２４ｂのいずれかに一方に伝達される。
【0103】
そして、ハスバ歯車２８ａ及びハスバ歯車２９ａ又はハスバ歯車２８ｂ及びハスバ歯車２９ｂを経て、従動側の差動歯車装置１９ｂの対向する第２高速入力側太陽歯車２４ｃ及び第２低速入力側太陽歯車２４ｄのいずれかに一方から第２遊星歯車２５ｂに伝達され、遊星歯車公転軸２２ａに接続するハスバ歯車３１を介して出力軸２３側へ伝達される。
【0104】
図４Ｅは、本発明の第１の実施形態に係る高速側動力伝達経路と低速側動力伝達経路を対称に配置した直交軸形減速機１１ｈの動力伝達図を示し、上側（ａ）に開操作（低速）時の動力伝達を、下側（ｂ）に閉操作（高速）時の動力伝達を示す。
【0105】
図４Ｅ（ａ）に示す開操作（低速）時には、入力軸（第１歯車軸）２０へ伝達された動力は、駆動側の第１差動歯車装置１９ａの遊星歯車公転軸に接続された第１段減速のマガリバカサ歯車（リングギヤ）２６ｃを介して第１差動歯車装置１９ａの第１遊星歯車２５ａへ伝達され、第１遊星歯車２５ａは自転しながら公転する。
【0106】
このとき、対向する第１高速出力側太陽歯車２４ａ及び第１低速出力太陽歯車２４ｂのうち、高速側動力伝達経路に接続された第１高速出力太陽歯車２４ａは回転せず、第１遊星歯車２５ａの回転（自転及び公転）は、低速側動力伝達経路に接続された第１低速出力側太陽歯車２４ｂのみに伝達される。
【0107】
第１低速出力太陽歯車２４ｂの回転は、第１低速出力側太陽歯車軸２１ｂと第２低速出力側太陽歯車軸２２ｂとの間の低速用のハスバ歯車２８ｂ及び２９ｂを介して従動側の第２差動歯車装置１９ｂの第２低速入力側太陽歯車２４ｄへ伝達される。
【0108】
第２差動歯車装置１９ｂでは、高速側の第２高速入力側太陽歯車２４ｃが回転せず、第２低速入力側太陽歯車２４ｄの回転のみの回転によって、第２遊星歯車２５ｂの回転（自転及び公転）に伝達され、遊星歯車公転軸に接続されたハスバ歯車３１を介して出力軸側歯車軸３０及び出力軸２３側へ伝達される。
【0109】
この場合、駆動側の差動歯車装置１９ａを通過する時に２倍の増速、従動側の差動歯車装置１９ｂを通過する時に１/２倍の減速があり、この両者が相殺されて、マガリバカサ歯車（リングギヤ）２６ｃ～ハスバ歯車３１の間の減速比は、低速用のハスバ歯車２８ｂ及び２９ｂの歯数比に等しくなる。
【0110】
また、図４Ｅ（ｂ）に示す閉操作（高速）時には、入力軸（第１歯車軸）２０へ伝達された動力は、第１差動歯車装置１９ａの遊星歯車公転軸に接続された第１段減速のマガリバカサ歯車（リングギヤ）２６ｃを介して第１差動歯車装置１９ａの第１遊星歯車２５ａへ伝達され、第１遊星歯車２５ａは自転しながら公転する。
【0111】
このとき、対向する第１高速出力側太陽歯車２４ａ及び第１低速出力側太陽歯車２４ｂのうち低速側動力伝達経路に接続された第１低速出力側太陽歯車２４ｂは回転せず、第１遊星歯車２５ａの回転（自転及び公転）は、高速側動力伝達経路に接続された第１高速出力側太陽歯車２４ａのみに伝達される。
【0112】
第１高速出力側太陽歯車２４ａの回転は、第１高速側歯車軸２１ａ’と第２高速側歯車軸２２ａ’との間の高速用のハスバ歯車２８ａ及び２９ａを介して従動側の第２差動歯車装置１９ｂの第２高速入力側太陽歯車２４ｃへ伝達される。
【0113】
第２差動歯車装置１９ｂでは、低速側の第２低速入力側太陽歯車２４ｄが回転せず、高速側の第２高速入力側太陽歯車２４ｃの回転のみの回転によって、第２遊星歯車２５ｂの回転（自転及び公転）に伝達され、遊星歯車公転軸に接続されたハスバ歯車３１を介して出力軸側歯車軸３０及び出力軸２３側へ伝達される。
【0114】
この場合、駆動側の第１差動歯車装置１９ａを通過する時に２倍の増速、従動側の第２差動歯車装置１９ｂを通過する時に１/２倍の減速があり、この両者が相殺されて、マガリバカサ歯車（リングギヤ）２６ｃ～ハスバ歯車３１の間の減速比は、高速用のハスバ歯車２８ａ及び２９ａの歯数比に等しくなる。
【0115】
（ワイヤロープウインチ式開閉装置２ａの作動）
図５は、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ａを有するワイヤロープウインチ式開閉装置２ａにおいて、開操作時（ａ）に低速が、閉操作時（ｂ）に高速が自然に選択される作動例を示す。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ａを有するワイヤロープウインチ式開閉装置２ａにおいて、開操作時（ａ）に低速が、閉操作時（ｂ）に高速が自然に選択される作動例を示す。
【0116】
扉体３等の被駆動体の自重により発生し、動力側へ遡り、各ハスバ歯車減速部を超えて入力軸側の第１差動歯車装置１９ａの動力分岐点まで伝達した時の回転トルクに確実な差が生じる。
【0117】
すなわち、出力軸側歯車軸３０及び出力軸２３側から第１差動歯車装置１９ａの動力分岐点への「遡る方向」への動力伝達を見ると、低速側の動力伝達経路の方が高速側の動力伝達経路よりも大きく増速しており、大きく増速される低速側の動力伝達経路を経て伝達された回転トルクの方が、高速側の動力伝達経路を経て伝達された回転トルクよりも小さくなる。
【0118】
この回転トルクの差を利用して速度の切換を行うものであり、開操作時には、上記の出力軸側歯車軸３０及び出力軸２３側から遡って伝達された回転トルクは「駆動のための必要トルク」となり、電動機からの回転及び動力は、必要トルクの小さな低速側の動力伝達経路の方に優先的に伝達される。
【0119】
具体的に、図１に示す扉体３等の被駆動部の自重等による自重降下力がワイヤロープ４に作用し、回転トルクとして図２Ａに示す、ワイヤロープ巻取りドラム６、ドラムギヤ１６、ドラムピニオン１５を介して直交軸形減速機１１ａの出力軸２３に伝達し、直交軸形減速機１１ａ内の歯車及び歯車軸を介して第２差動歯車装置１９ｂの第２入力側太陽歯車軸へ伝達され、この回転トルクを「Ｔ３」と表記する。
【0120】
このとき、図５（ａ）に示すように、第２入力側太陽歯車軸２４ｅの回転トルク「Ｔ３」の全てが、低速側の動力伝達経路を介して第１差動歯車装置１９ａの第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達されるならば、
第２差動歯車装置１９ｂの第２出力側太陽歯車軸２４ｅ
～第２差動歯車装置の第２出力側太陽歯車２４ｄ
～第２差動歯車装置の遊星歯車（自転）２５ｂ
～第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車２４ｃ
～第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車軸２２ｂ
～低速用歯車（従動側）２９ｂ～低速用歯車（駆動側）２８ｂ
～第１差動歯車装置の第１出力側太陽歯車軸２１ｂ
～第１差動歯車装置の第１出力側太陽歯車２４ｂ
～第１差動歯車装置の遊星歯車（自転）２５ａ
～第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車２４ａ
の経路でトルクが伝達される。
第２差動歯車装置１９ｂの第２出力側太陽歯車軸２４ｅ
～第２差動歯車装置の第２出力側太陽歯車２４ｄ
～第２差動歯車装置の遊星歯車（自転）２５ｂ
～第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車２４ｃ
～第２差動歯車装置の第２入力側太陽歯車軸２２ｂ
～低速用歯車（従動側）２９ｂ～低速用歯車（駆動側）２８ｂ
～第１差動歯車装置の第１出力側太陽歯車軸２１ｂ
～第１差動歯車装置の第１出力側太陽歯車２４ｂ
～第１差動歯車装置の遊星歯車（自転）２５ａ
～第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車２４ａ
の経路でトルクが伝達される。
【0121】
ここで、低速用歯車（従動側）２９ｂの歯数をＺＬＤ
低速用歯車（駆動側）２８ｂの歯数をＺＬＭ とすると、
第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達されるトルクは、
「Ｔ３×ＺＬＭ／ＺＬＤ」となる。
低速用歯車（駆動側）２８ｂの歯数をＺＬＭ とすると、
第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達されるトルクは、
「Ｔ３×ＺＬＭ／ＺＬＤ」となる。
【0122】
また、図５（ｂ）に示すように、第２出力側太陽歯車軸２４ｅの回転トルク「Ｔ３」の全てが、高速側の動力伝達経路を介して第１差動歯車装置１９ａの第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達されるならば、
第２差動歯車装置１９ｂの第２出力側太陽歯車軸２４ｅ
～第２差動歯車装置の第２出力側太陽歯車２４ｄ
～第２差動歯車装置の遊星歯車（自転・公転）２５ｂ
～第２差動歯車装置の遊星歯車公転軸２２ａ
～高速用歯車（従動側）２９ａ～高速用歯車（駆動側）２８ａ
～第１差動歯車装置の第１遊星歯車公転軸２１ａ
～第１差動歯車装置の遊星歯車（自転・公転）２５ａ
～第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車２４ａ
の経路でトルクが伝達される。
第２差動歯車装置１９ｂの第２出力側太陽歯車軸２４ｅ
～第２差動歯車装置の第２出力側太陽歯車２４ｄ
～第２差動歯車装置の遊星歯車（自転・公転）２５ｂ
～第２差動歯車装置の遊星歯車公転軸２２ａ
～高速用歯車（従動側）２９ａ～高速用歯車（駆動側）２８ａ
～第１差動歯車装置の第１遊星歯車公転軸２１ａ
～第１差動歯車装置の遊星歯車（自転・公転）２５ａ
～第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車２４ａ
の経路でトルクが伝達される。
【0123】
ここで、高速用歯車（従動側）の歯数をＺＨＤ
高速用歯車（駆動側）の歯数をＺＨＭ とすると、
第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達されるトルクは、
「Ｔ３×ＺＨＭ／ＺＨＤ」となる。
高速用歯車（駆動側）の歯数をＺＨＭ とすると、
第１差動歯車装置の第１入力側太陽歯車２４ａへ伝達されるトルクは、
「Ｔ３×ＺＨＭ／ＺＨＤ」となる。
【0124】
低速用と高速用の歯数比を比較すると
低速用歯数比；「ＺＬＭ／ＺＬＤ」 ＜ 高速用歯数比；「ＺＨＭ／ＺＨＤ」 より、
低速側を介した伝達トルク；「Ｔ３×ＺＬＭ／ＺＬＤ」 ＜ 高速側を介した伝達トルク；「Ｔ３×ＺＨＭ／ＺＨＤ」となる。
低速用歯数比；「ＺＬＭ／ＺＬＤ」 ＜ 高速用歯数比；「ＺＨＭ／ＺＨＤ」 より、
低速側を介した伝達トルク；「Ｔ３×ＺＬＭ／ＺＬＤ」 ＜ 高速側を介した伝達トルク；「Ｔ３×ＺＨＭ／ＺＨＤ」となる。
【0125】
ここで、開操作時を考えると、引き上げ易い側、すなわち必要トルクの少ない低速側を介して回転及び動力が伝達される。
【0126】
反対に、閉操作時を考えると、扉体３等の被駆動体から強く引かれる側、すなわち伝達トルクの大きい高速側を介して回転及び動力が伝達される。
【0127】
－第２の実施形態－
図６は、本発明の第２の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ｄの内部機構図を示す。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ｄの内部機構図を示す。
【0128】
この直交軸形減速機１１ｄは、図３Ａに示した「本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ａ」の第１差動歯車装置１９ａの第１遊星歯車公転軸２１ａ及び第１差動歯車装置１９ａの第１出力側太陽歯車軸２１ｂ、すなわち、高速駆動側のハスバ歯車２８ａ及び低速駆動側のハスバ歯車２８ｂを取付けている各歯車軸を減速機箱の外側まで延長し、逆転防止（バックストップ）用の第１ワンウェイクラッチ３２ａ及び第２ワンウェイクラッチ３２ｂを取り付けている。
【0129】
つまり、「低速側」の第１出力側太陽歯車軸２１ｂに取付ける第２ワンウェイクラッチ３２ｂは、閉方向回転で「噛み合い」状態となって回転しないように固定し、「高速側」の第１遊星歯車公転軸２１ａに取付ける第１ワンウェイクラッチ３２ａは、開方向回転で「噛み合い」状態となって回転しないように取り付けられている。
【0130】
具体的には、上記第１の実施形態と異なって高速時と低速時との速度の差が小さい場合にも本切換機構が適用できるように、上記実施形態１における第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂのうちの入力軸側の第１差動歯車装置１９ａから２系統に分かれた軸に、各１基、合計２基の逆転防止(バックストップ)用の一方(ワンウエイ)クラッチ３２ａ，３２ｂを設けている。
【0131】
そして、上記のワンウェイクラッチ３２ａ，３２ｂは互いに逆回転で「噛み合い」状態になるように組み込んでいる。
【0132】
このワンウェイクラッチ３２ａ，３２ｂの機能により、開操作時には、高速側の動力伝達経路の第１ワンウェイクラッチ３２ａが「噛み合い」状態となって装置の外箱に固定され、低速側の動力伝達経路の第２ワンウェイクラッチ３２ｂが「空転」状態となって回転可能になり、自動的に、低速側の動力伝達経路を経て回転及び動力が伝達される。
【0133】
また、閉操作時には、扉体３等の被駆動体の自重による降下力に対して、電動機９で制動しながら降下させることになるが、この場合は、低速側の動力伝達経路の第２ワンウェイクラッチ３２ｂが「噛み合い」状態となって装置の外箱に固定され、高速側の動力伝達経路の第１ワンウェイクラッチ３２ａが「空転」状態となって回転可能になり、自動的に、高速側の動力伝達経路を経て回転及び動力が伝達される。
【0134】
すなわち、電動機９を開方向に回転させると、減速機等の内部に組み込んでいる本発明の対象である第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂの間に設けた２組の歯車減速部のうち、低速側の歯車減速部がワンウェイクラッチ３２ａ，３２ｂの機能によって自動的に選択されて、低速で駆動する。
【0135】
また、電動機９を閉方向に回転させると、減速機等の内部に組み込んでいる本発明の対象である第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂの間に設けた２組の歯車減速部のうち、高速側の歯車減速部がワンウェイクラッチ３２ａ，３２ｂの機能によって自動的に選択されて、高速で駆動する。
【0136】
－第３の実施形態－
図７Ａは、本発明の第３の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ｅの内部機構図を示す。
図７Ａは、本発明の第３の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ｅの内部機構図を示す。
【0137】
第１及び第２差動歯車装置１９ａ，１９ｂのうちの入力軸側の第１差動歯車装置１９ａから２系統に分かれた軸のうち、いずれか要求機能上必要な側の軸、あるいは両方の軸の端末を装置の外箱の外まで延長して、外付の制動機を接続可能な構造とし、各軸に１基、合計１基ないし２基の外付制動機(例えば電磁ブレーキ)を設けている。
【0138】
具体的には、この減速機は、図３Ａに示す「本発明の第１の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ａ」の第１差動歯車装置の第１遊星歯車公転軸２１ａ及び第１差動歯車装置の第１出力側太陽歯車軸２１ｂ、すなわち、高速駆動側のハスバ歯車２８ａ及び低速駆動側のハスバ歯車２８ｂを取り付けている各歯車軸２１ａ，２１ｂを減速機箱の外側まで延長し、常時無励磁で「解除」状態となり、電源を供給することにより「制動」状態となる第１制動機としての第１電磁ブレーキ３３ａ及び第２制動機としての第２電磁ブレーキ３３ｂをそれぞれ取り付けている。
【0139】
これにより、常時（無励磁時）は電磁ブレーキが「解除」状態であるため、第１の実施形態と同様の機能となり、これに加えて、任意で「高速操作」を選択した場合には、電気制御装置から「低速側」の第１出力側太陽歯車軸２１ｂに取付ける第２電磁ブレーキ３３ｂに電源を供給して「制動」状態とし、「低速側」の第１出力側太陽歯車軸２１ｂが回転しないようにして「高速側」の第１遊星歯車公転軸２１ａで動力及び回転を伝達させ、「低速操作」を選択した場合には、電気制御装置から「高速側」の第１遊星歯車公転軸２１ａに取付ける第１電磁ブレーキ３３ａに電源を供給して「制動」状態とし、「高速側」の第１遊星歯車公転軸２１ａが回転しないようにして「低速側」の第１出力側太陽歯車軸２１ｂで動力及び回転を伝達させるようにしている。
【0140】
なお、この図では、「高速側」及び「低速側」の両方の軸２１ａ，２１ｂに第１及び第２電磁ブレーキ３３ａ及び３３ｂをそれぞれ取り付けている場合を示しているが、要求される操作条件によっては、いずれか片側のみの軸に設けることもできる。
【0141】
図７Ｂも、本発明の第３の実施形態に係る２速度切換機能を組み込んだ直交軸形減速機１１ｆの内部機構図を示すが、図７Ａと異なる点は、第１及び第２電磁ブレーキ３３ａ，３３ｂを減速機外箱外面に取り付けて直結するのではなく、軸継手を用いて外付の制動機を接合できるように、第１及び第２制動機用接続軸３４ａ及び３４ｂをそれぞれ設けている点である。
【0142】
「低速運転による開操作」及び「高速運転による閉操作」以外の条件で操作できるようにするため、電気制御装置からの電源供給により励磁して「制動」状態になる制動機を切換機構部に組み込み、選択していない側の軸が回転しないように固定するようにしている。
【0143】
この制動機の機能により、低速操作選択時には、高速側の動力伝達経路の制動機に電源を供給することにより励磁して「制動」状態として装置の外箱に固定し、低速側の動力伝達経路の制動機は無励磁で「解除」状態であるため、低速側の動力伝達経路を経て回転及び動力が伝達される。
【0144】
また、高速操作選択時には、低速側の動力伝達経路の制動機に電源を供給することにより励磁して「制動」状態として装置の外箱に固定し、高速側の動力伝達経路の制動機は無励磁で「解除」状態であるため、高速側の動力伝達経路を経て回転及び動力が伝達される。
【0145】
一方、上記の外付制動機は上記第１の実施形態における制動機１０と同様の機能を有するものとし、操作方向に関係なく、任意に高速操作と低速操作を選択することができる。この外付制動機は、その製品の機能により「無励磁；制動～励磁；解除」の製品を採用することも可能である。
【0146】
その場合には、低速時には、高速側の動力伝達経路の第１制動機は無励磁で「制動」状態となって装置の外箱に固定され、低速側の動力伝達経路の第２制動機に電源を供給することにより励磁して「解除」状態となって回転可能になり、低速側の動力伝達経路を経て回転及び動力が伝達される。
【0147】
また、高速操作時には、低速側の動力伝達経路の第２制動機は無励磁で「制動」状態となって装置の外箱に固定され、高速側の動力伝達経路の第１制動機に電源を供給することにより励磁して「解除」状態となって回転可能になり、高速側の動力伝達経路を経て回転及び動力が伝達される。
【0148】
－第４の実施形態－
図８は、本発明の第４の実施形態に係る２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置のうち、同機能を直交軸形減速機１１ｇに内蔵する場合の平面図を示すワイヤロープウインチ式開閉装置２ｇであり、図２Ａに示すように配置された直交軸形減速機１１ｇにおいて、高速側の動力伝達経路を構成する第１遊星歯車公転軸２１ａを図７Ｂに示すように減速機箱外へ延長した直交軸形減速機１１ｇを有し、油圧ポンプ３５とチェーンカップリング１３で連結している。
図８は、本発明の第４の実施形態に係る２速度切換機能を有するワイヤロープウインチ式開閉装置のうち、同機能を直交軸形減速機１１ｇに内蔵する場合の平面図を示すワイヤロープウインチ式開閉装置２ｇであり、図２Ａに示すように配置された直交軸形減速機１１ｇにおいて、高速側の動力伝達経路を構成する第１遊星歯車公転軸２１ａを図７Ｂに示すように減速機箱外へ延長した直交軸形減速機１１ｇを有し、油圧ポンプ３５とチェーンカップリング１３で連結している。
【0149】
油圧ポンプ３５の吸込み側は、油圧配管３９で油タンク３８に繋がり、油圧ポンプ３５の吐出側の油圧配管３９は、並行する２系統の流路に分岐し、各々、可変流量調整弁３６、電磁ストップ弁３７を配置して再合流し、油タンク３８に繋がるようにして回路を構成している。
【0150】
そして、開度検出装置４０で扉体３の位置を検出し、全閉着床位置への接近を検知すると、電気制御装置４１から電磁ストップ弁３７と可変流量調整弁３６の流量調整装置４２へ操作信号が発信されるようになっている。
【0151】
通常区間での閉操作中は、電磁ストップ弁３７は「開」状態となって、電磁ストップ弁３７と可変流量調整弁３６の両方から、小さな損失圧力で油圧作動油を通過させ、油圧ポンプ３５は小さな損失動力で回転することができる。このため、図５に示す機構により自然に高速側の動力伝達経路が選択され、高速での閉操作となる。
【0152】
開度検出装置４０で全閉着床位置への接近を検知すると、電気制御装置４１からの操作信号により電磁ストップ弁３７を「閉」とし、作動油は可変流量調整弁３６のみから流れる状態となる。
【0153】
可変流量調整弁３６では、最初は高速操作時のポンプ回転数に対応した流量に適合した流量設定（開度）とし、電気制御装置４１からの信号で流量調整装置４２を作動させ、徐々に可変流量調整弁３６の開度を絞り、最終的には「開度；０」まで絞り込む。
【0154】
そして、可変流量調整弁３６の開度を絞り込んでいる過程では、油圧ポンプ３５の回転数が低下し、ゲート用電動機９の出力回転数の全てを高速側の動力伝達経路だけでは負荷側へ伝達することができなくなり、伝達できなくなった分は、低速側の動力伝達経路を経て負荷側へ伝達されることになる。
【0155】
この現象は、可変流量調整弁３６の開度を絞り込んで油圧ポンプ３５の回転が遅くなる程、低速側の動力伝達経路を経由する比率が増え、最終的には低速で閉操作を行うようになり、低速状態で着床するように調整することができる。
【符号の説明】
【0156】
１ 制水ゲート
２ａ～２ｅ，２ｇ ワイヤロープウインチ式開閉装置
３ 扉体
４ ワイヤロープ
５ 扉体側シーブ
６ ドラム
７ 開閉装置側シーブ
８ ワイヤロープ端末固定部
９ ゲート用電動機
１０ 制動機
１１ａ 直交軸形減速機
１１ｂ 平行軸形減速機
１１ｃ 平行軸形減速機
１１ｄ 直交軸形減速機
１１ｅ 直交軸形減速機
１１ｆ 直交軸形減速機
１１ｇ 直交軸形減速機
１１ｈ 直交軸形減速機
１２ 速度切換装置
１３ チェーンカップリング
１４ ギヤカップリング
１５ ドラムピニオン
１６ ドラムギヤ
１９ａ 第１差動歯車装置
１９ｂ 第２差動歯車装置
２０ 第１歯車軸／入力軸
２１ａ 第１遊星歯車公転軸
２１ａ’ 第１高速側歯車軸
２１ｂ 第１出力側太陽歯車軸
２２ａ 第２遊星歯車公転軸
２２ａ’ 第２高速側歯車軸
２２ｂ 第２入力側太陽歯車軸
２３ 出力軸
２４ａ 第１入力側太陽歯車／第１高速出力側太陽歯車
２４ｂ 第１出力側太陽歯車／第１低速出力側太陽歯車
２４ｃ 第２入力側太陽歯車／第２高速入力側太陽歯車
２４ｄ 第２出力側太陽歯車／第２低速入力側太陽歯車
２４ｅ 延長ボス部
２５ａ 第１遊星歯車
２５ｂ 第２遊星歯車
２６ａ マガリバカサ歯車
２６ｂ ハスバ歯車
２６ｃ マガリバカサ歯車
２７ 入力軸側歯車軸
２８ａ ハスバ歯車
２８ｂ ハスバ歯車
２９ａ ハスバ歯車
２９ｂ ハスバ歯車
３０ 出力軸側歯車軸
３１ ハスバ歯車
３２ａ 第１ワンウェイクラッチ
３２ｂ 第２ワンウェイクラッチ
３３ａ 第１電磁ブレーキ
３３ｂ 第２電磁ブレーキ
３４ａ 第１制動機用接続軸
３４ｂ 第２制動機用接続軸
３５ 油圧ポンプ
３６ 可変流量調整弁
３７ 電磁ストップ弁
３８ 油タンク
３９ 油圧配管
４０ 開度検出装置
４１ 電気制御装置
４２ 流量調整装置
１０２ａ，１０２ｂ ワイヤロープウインチ式開閉装置
１０６ ドラム
１０７ 開閉装置側シーブ
１０８ ワイヤロープ端末固定部
１０９ ゲート用極数変換電動機
１１０ 制動機
１１１ａ 直交軸形減速機
１１１ｂ 平行軸形減速機
１１３ チェーンカップリング
１１４ ギヤカップリング
１１５ ドラムピニオン
１１６ ドラムギヤ
２ａ～２ｅ，２ｇ ワイヤロープウインチ式開閉装置
３ 扉体
４ ワイヤロープ
５ 扉体側シーブ
６ ドラム
７ 開閉装置側シーブ
８ ワイヤロープ端末固定部
９ ゲート用電動機
１０ 制動機
１１ａ 直交軸形減速機
１１ｂ 平行軸形減速機
１１ｃ 平行軸形減速機
１１ｄ 直交軸形減速機
１１ｅ 直交軸形減速機
１１ｆ 直交軸形減速機
１１ｇ 直交軸形減速機
１１ｈ 直交軸形減速機
１２ 速度切換装置
１３ チェーンカップリング
１４ ギヤカップリング
１５ ドラムピニオン
１６ ドラムギヤ
１９ａ 第１差動歯車装置
１９ｂ 第２差動歯車装置
２０ 第１歯車軸／入力軸
２１ａ 第１遊星歯車公転軸
２１ａ’ 第１高速側歯車軸
２１ｂ 第１出力側太陽歯車軸
２２ａ 第２遊星歯車公転軸
２２ａ’ 第２高速側歯車軸
２２ｂ 第２入力側太陽歯車軸
２３ 出力軸
２４ａ 第１入力側太陽歯車／第１高速出力側太陽歯車
２４ｂ 第１出力側太陽歯車／第１低速出力側太陽歯車
２４ｃ 第２入力側太陽歯車／第２高速入力側太陽歯車
２４ｄ 第２出力側太陽歯車／第２低速入力側太陽歯車
２４ｅ 延長ボス部
２５ａ 第１遊星歯車
２５ｂ 第２遊星歯車
２６ａ マガリバカサ歯車
２６ｂ ハスバ歯車
２６ｃ マガリバカサ歯車
２７ 入力軸側歯車軸
２８ａ ハスバ歯車
２８ｂ ハスバ歯車
２９ａ ハスバ歯車
２９ｂ ハスバ歯車
３０ 出力軸側歯車軸
３１ ハスバ歯車
３２ａ 第１ワンウェイクラッチ
３２ｂ 第２ワンウェイクラッチ
３３ａ 第１電磁ブレーキ
３３ｂ 第２電磁ブレーキ
３４ａ 第１制動機用接続軸
３４ｂ 第２制動機用接続軸
３５ 油圧ポンプ
３６ 可変流量調整弁
３７ 電磁ストップ弁
３８ 油タンク
３９ 油圧配管
４０ 開度検出装置
４１ 電気制御装置
４２ 流量調整装置
１０２ａ，１０２ｂ ワイヤロープウインチ式開閉装置
１０６ ドラム
１０７ 開閉装置側シーブ
１０８ ワイヤロープ端末固定部
１０９ ゲート用極数変換電動機
１１０ 制動機
１１１ａ 直交軸形減速機
１１１ｂ 平行軸形減速機
１１３ チェーンカップリング
１１４ ギヤカップリング
１１５ ドラムピニオン
１１６ ドラムギヤ
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
