本発明の実施形態について、図面を参照� ��て説明する。尚、以下に説明する実施形態� ��特許請求の範囲に係る発明を限定するもの� ��はなく、また実施形態の中で説明されてい� ��特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段� ��必須であるとは限らない。

 図1は、本発明の第1の実施の形態に係る� �速装置を示す斜視図である。この変速装置10 0は、図示しないモータの回転軸に一端が連� �された入力軸110と、図示しないクローラの� �軸に一端が連結された出力軸120と、入力軸11 0と出力軸120を連結する減速機構(変速機構)130 を備えている。入力軸110は、他端に摩擦クラ ッチ板(第1のクラッチ機構)111が固定され、中 間に減速機構130を構成する第1プーリ131が嵌� �されている。出力軸120は、他端に被摩擦ク� �ッチ板(第1のクラッチ機構)121が固定され、� �間に1ウエイクラッチ(第2のクラッチ機構)122� ��嵌入されている。減速機構130は、伝達軸132� ��両側に第2プーリ133及び第3プーリ134がそれ� �れ嵌入されており、第2プーリ133は第1プーリ 131とベルト135を介して連結され、第3プーリ13 4は1ウエイクラッチ122の外輪122aとベルト136を 介して連結されている。尚、1ウエイクラッ� �122の外輪122aは、減速機構130も構成している� ��また、1ウエイクラッチ122のころ122cを支持� �る保持器122dは、図示しない一端を静止系に� ��定した摩擦板を押し付けて回転方向とは逆� ��抵抗を与える。

 このような構成の変速装置100は、正回転� ��の入力の変速比を出力側の負荷状態に応じ� ��、低減速比又は高減速比に自動的に切り替� ��て出力とすることができる2つの伝達経路を 備えている。低減速比の伝達経路(第1の伝達� ��路)は、モータから入力軸110に入力した回転 動力を、摩擦クラッチ板111と当接している被 摩擦クラッチ板121を介して出力軸120から低減 速比の回転動力としてクローラへ出力する経 路である。また、高減速比の伝達経路(第2の� ��達経路)は、モータから入力軸110に入力した 回転動力を、第1プーリ131からベルト135を介� �て第2プーリ133に伝達して減速し、更に第3プ ーリ134からベルト136を介して1ウエイクラッ� �122の外輪122aに伝達して更に減速し、1ウエイ クラッチ122の内輪122bを介して出力軸120から� �減速比の回転動力としてクローラへ出力す� �経路である。

 次に、2つの伝達経路の自動切替動作につい て説明する。この変速装置100は、外輪122a、� �輪122b、ころ122c、そしてころ122cを外輪のラ� �プ部に押し付けるための保持器122dを有する1 ウエイクラッチ122と、摩擦クラッチ板111及び 被摩擦クラッチ板121を有する乾式クラッチ10� ��機能を利用している。
 ここで、1ウエイクラッチ122とは、ころ122c� �外輪122aの内面に形成された三角柱状の突起� ��傾斜したカム面122aaと噛み合うことによっ� �一方向のみ回転動力を伝達することができ� �クラッチである。また、乾式クラッチ10とは 、入力軸110と出力軸120のそれぞれに接続され た摩擦クラッチ板111と被摩擦クラッチ板121を 接触させることで生じる摩擦力により回転動 力を伝達することができるクラッチである。

 出力軸120が低負荷のときは、外輪122aの回 転速度よりも出力軸120の回転速度が速いため 、ころ122cは外輪122aのカム面122aaと噛み合わ� �、外輪122aの回転動力は出力軸120に伝達され� ��い。従って、低減速比の伝達経路で回転動� ��が伝達され、出力軸120を低減速比で回転す� ��ことができる。一方、出力軸120に高負荷が� ��じると、摩擦クラッチ板111と被摩擦クラッ� ��板121との間で滑りが生じて低減速比の伝達� ��路の回転動力は低下していく。そのため、� ��力軸120の回転速度は遅くなっていくが、外� ��122aは回転運動を続けているため、出力軸120 の回転速度が外輪122aより遅くなると、ころ12 2cが外輪122aのカム面122aaと噛み合い、出力軸1 20は外輪122aと一体となって高減速比で回転さ れる。

 このように正回転時の低減速比から高減� ��比への切り替えは、出力軸120に掛かる負荷� ��よって1ウエイクラッチ122の内輪122bの回転� �度が低下し、内輪122bの回転速度が外輪122aの 回転速度を下回ったときに起こる。しかし、 同一の入力軸110から低減速比の回転動力と高 減速比の回転動力を出力軸120と外輪122aにそ� �ぞれ伝達しているため、一定以上の負荷が� �力軸120に生じた場合に、低減速比の回転動� �を遮断する機構がないと出力軸120の負荷に� �ってベルト135を介して入力軸110の回転数が� �下し、外輪122aの回転速度も低下する。従っ� ��、内輪122bと外輪122aの回転速度の比率は縮� �らず、出力軸120に大きな負荷が掛かったと� �ても低減速比から高減速比への切り替えは� �きない。そこで、一定以上の負荷が内輪122b� ��生じた場合に、低減速比の回転動力を遮断� ��る機構として乾式クラッチ10が設けられて� �る。この乾式クラッチ10は、図示しないスプ リングを用いて摩擦クラッチ板111を被摩擦ク ラッチ板121に押し付けて入力軸110の回転動力 を出力軸120に伝達している。従って、出力軸 120に大きな負荷が掛かると摩擦クラッチ板111 と被摩擦クラッチ板121との間で滑りが生じて 乾式クラッチ10が切れた状態となり、入力軸1 10は空転して低減速比の回転動力を遮断する� ��とができる。

 なおこの機構で逆回転をしようとすると低� ��速比の伝達経路と高減速比の伝達経路が両� ��とも1ウエイクラッチ122を介して出力軸120に 繋がるため出力はロックしてしまう。そこで 図1に示すように、バックラッシュ機構141を� �ーリ131と摩擦クラッチ板111の間に配置する� �バックラッシュ機構141は、入力軸110に嵌入� �定された円板141aと、この円板141aの端面に軸 方向に突設されたピン141bと、出力軸120の周� �に径方向に突設され、ピン141bと当接可能な� ��ン141cを備えている。このような構成によれ ば、略1回転分のバックラッシュを取ること� �できる。この機構140で入力軸110が正回転か� �逆転すると、減速機構130を介して1ウエイク� ��ッチ122の外輪122aはすぐ逆転しようとするが 、内輪122bはしばらく回転せず、ころ122cは保� ��器122dの摩擦板の効果でその場に止まろうと する。そのため外輪122aはころ122cとの噛み合� ��位置から離れる。ころ122cが外輪122aのカム� �122aaから離れた後に内輪122bも回転し始める� �、この時に保持器122dは摩擦板によって逆方� ��の抵抗を与えられているため、ころ122cは保 持器122dによってその位置を維持しようとす� �。従って、ころ122cは外輪122aのカム面122aaと� ��噛み合い位置に進むことはなく、入力軸110� ��ロックされない。このように動作するため� ��図1の変速装置100は、正回転では負荷に応じ て2段変速を行い、逆回転時には高速回転を� �う。
 上述した実施形態では、モータから入力軸1 10の図示右端部に入力する場合を説明したが� ��モータから伝達軸132の図示右端部に入力す� ��ようにしても良い。

 図2は、本発明の第2の実施の形態に係る� �速装置を示す斜視図である。この変速装置20 0は、図示しないモータの回転軸に一端が連� �された入力軸210と、クラッチ軸(第1のクラッ チ機構)220と、図示しないクローラの車軸に� �端が連結された出力カム(第1のクラッチ機構 )222と、2ウエイクラッチ237と、入力軸210と2ウ エイクラッチ237の内輪237bを連結する減速機� �(変速機構)230を備えている。入力軸210は、他 端に摩擦クラッチ板(第1のクラッチ機構)211が 固定され、中間に減速機構230を構成する第1� �ーリ231が嵌入されている。クラッチ軸220は� �一端に被摩擦クラッチ板(第1のクラッチ機構 )221が固定され、他端に圧縮バネ223が被摩擦� �ラッチ板221を摩擦クラッチ板211に圧接して� �り、中間に出力カム222と一体をなし減速機� �230を構成する第2プーリ233が回転自在に嵌入� ��れている。減速機構230は、伝達軸232の両側� ��第3プーリ234及び2ウエイクラッチ(第2のクラ ッチ機構)237がそれぞれ嵌入されており、第3� ��ーリ234は第1プーリ231とベルト235を介して連 結され、2ウエイクラッチ237の外輪237aは第2プ ーリ233とベルト236を介して連結されている。

 このような構成の変速装置200は、正回転� ��又は逆回転時の入力の変速比を出力側の負� ��状態に応じて、低減速比又は高減速比に自� ��的に切り替えて出力とすることができる2つ の伝達経路を備えている。低減速比の伝達経 路(第1の伝達経路)は、モータから入力軸210に 入力した回転動力を、摩擦クラッチ板211と当 接している被摩擦クラッチ板221を介してクラ ッチ軸220に取り付けられて突起部220aからカ� �面222aを伝達して出力カム222に回転を伝達す� ��経路である。また、高減速比の伝達経路(第 2の伝達経路)は、モータから入力軸210に入力� ��た回転動力を、第1プーリ231からベルト235を 介して第3プーリ234に伝達して減速し、更に2� ��エイクラッチ237の内輪237bからころ237cを介� �て外輪237aに回転を伝達し、更にベルト236を� ��して第2プーリ233に伝達し、これに固定され た出力カム222に回転を伝達する経路である。

 次に、2つの伝達経路の自動切替動作につ いて説明する。この変速装置200は、外輪237a� �多角形板237b及びころ237cを有する2ウエイク� �ッチ237と、摩擦クラッチ板211、被摩擦クラ� �チ板221、クラッチ軸220、出力カム222及び圧� �バネ223を有する負荷トルク感応クラッチ20の 機能を利用している。

 ここで、2ウエイクラッチ237は、ころ237cを� �持している保持器が静止系に摩擦板で接触� �ているため、多角形板237bが時計回りに回転� ��ると保持器は相対的に回転が遅れ、時計回� ��の方向に1ウエイクラッチとして動作する。 即ち、ころ237cが多角形板237bと外輪237aとの間 の反時計回り方向に位置した状態で、多角形 板237bに時計回りに回転動力を与えると、多� �形板237bと外輪237aとの間にころ237cが楔のよ� �に挟まり、外輪237aに時計回りの回転動力が� ��達され、一方、外輪237aに時計回りに内輪の 多角形板237bより早い速度で回転動力を与え� �と、ころ237cは楔のように挟まることなく空� ��し、多角形板237bには回転動力は伝達しない 。また、上記と同じ原理で、多角形板237bが� �時計回りの方向に回転すると、反時計回り� �方向に1ウエイクラッチとして動作する。
 上述した実施形態では、モータから入力軸2 10の図示右端部に入力する場合を説明したが� ��モータから伝達軸232の図示右端部に入力す� ��ようにしても良い。

 図3は、負荷トルク感応クラッチ20の概念� ��、図4は、負荷トルク感応クラッチ20の動作� ��説明するための斜視図である。この負荷ト� ��ク感応クラッチ20は、図3に示すように、中� ��円筒状の出力カム222が中実円柱状のクラッ� ��軸220に挿入され、出力カム222の一側面に設� ��られている谷状のカム面222aがクラッチ軸220 の周面に突設されている突起部220aに当接さ� �ている。そして、クラッチ軸220が圧縮バネ22 3により軸方向に付勢されて、被摩擦クラッ� �221が摩擦クラッチ板211に押し付けられてい� �。そして、クラッチ軸220は、回転及び軸方� �の移動は自在とされているが、出力カム222� �、回転は自在とされているが軸方向の移動� �拘束されている。

 このような構成の負荷トルク感応クラッ� ��20の動作について説明する。出力カム222に� �定以下の負荷トルクしか掛かっていないと� �は、図4(A)に示すように、クラッチ軸220の突� ��部220aは出力カム222のカム面222a谷底に位置� �て、被摩擦クラッチ221は摩擦クラッチ211と� �接している。従って、入力軸210に入力され� �回転動力は摩擦クラッチ211及び被摩擦クラ� �チ221を介してダイレクトに出力カム222に伝� �されている。一方、出力カム222に所定以上� �負荷トルクTが掛かると、図4(B)に示すように 、出力カム222が負荷トルクTを軸力Fへと変換� ��、圧縮バネ223による被摩擦クラッチ221の摩� ��クラッチ211への押し付け力を相殺し始める� ��そして、当該押し付け力がある値まで小さ� ��なると被摩擦クラッチ221と摩擦クラッチ211� ��の間が滑り始めて回転動力の伝達が途切れ� ��。

 ここで、図3に示す各符号を用いて更に説明 する。尚、各符号の内容は以下の通りである 。
Fo:圧縮バネ223の押し付け力
F´:出力カム222による軸力
F:被摩擦クラッチ221の押し付け力
Tin:入力トルク
Tout:負荷トルク
r:クラッチ軸220の軸中心から出力カム222の作� ��点までの距離
θ:出力カム222の接触角

 被摩擦クラッチ221の最大許容トルクFは押し 付け力に比例することから次式(1)~(3)が成立� �る。尚、Tslip:被摩擦クラッチ221と摩擦クラ� �チ211とが滑り始めるトルク、α:比例定数で� �る。
F=Fo-F´…(1)
F´=Tout/r・tanθ…(2)
Tslip=αF…(3)

 被摩擦クラッチ221と摩擦クラッチ211とが滑� ��始めるときのトルクTslipは、式(1)~(3)にTout=Ts lipを代入することにより次式(4)で求まる。
Tslip=αr・tanθ・Fo/(r・tanθ-α)…(4)

 式(4)より被摩擦クラッチ221と摩擦クラッチ2 11とが滑り始める限界の負荷トルクToutは、圧 縮バネ223の押し付け力Foに正比例し、出力カ� ��222の接触角θにも影響を受けることが分か� �。また、2ウエイクラッチ237との組み合わせ� ��より、負荷トルクToutが増大し被摩擦クラッ チ221と摩擦クラッチ211とが滑って伝達が途切 れた時にも、出力カム222に負荷トルクToutが� �用し続けるようになっている。そのため、� �荷トルクToutの増大によって被摩擦クラッチ2 21と摩擦クラッチ211の切り離しが起こる。被� ��擦クラッチ221の押し付け力Fは次式(5)で表さ れる。
F=Fo-Tout/r・tanθ…(5)

 F=0の点を取ることで、切り離しが起こる負� ��トルクToutを次式(6)で求める。
Tout=For・tanθ…(6)

 以上のように、本実施形態の変速装置200� ��、負荷トルクToutによって動作状態が変化す る。出力トルクと負荷トルクToutは定常状態� �は等しいので、出力トルクToutの範囲によっ� ��場合分けして以下にそれぞれ説明する。

 0<Tout<Tslip:高速低トルクモード
出力トルクToutが被摩擦クラッチ221と摩擦ク� �ッチ211とが滑り始めるトルクTslipより小さい 場合、変速装置200は高速低トルクモードで動 作する。負荷感応クラッチ20が接続されてい� ��ため、モータの回転動力は直接に出力カム2 22に伝達される。また、2ウエイクラッチ237は 多角形板237bが低速で回転し、外輪237aが同方� ��に高速で回転するため空転状態となり、高� ��回転と低速回転の干渉を防いでいる。

 Tslip≦Tout<Tcut:低速高トルクモード
出力トルクToutが、被摩擦クラッチ221と摩擦� �ラッチ211とが滑り始めるトルクTslipより大き く、被摩擦クラッチ221と摩擦クラッチ211とが 切断するトルクTcutよりも小さい場合、変速� �置200は低速高トルクモードで動作する。負� �感応クラッチ20は滑りを生じてモータの回転 動力の伝達は大きく減少する。出力カム222は 回転動力の伝達が減少したことにより回転速 度が落ちる。出力カム222は2ウエイクラッチ23 7の外輪237aと接続されているため、多角形板2 37bの回転速度まで出力カム222の回転速度が落 ちた時点で外輪237aと多角形板237bが噛み合い� ��低速高トルクで回転し始める。

 Tcut≦Tout:低速高トルクモード
出力トルクToutが被摩擦クラッチ221と摩擦ク� �ッチ211とが切断するトルクTcutより大きい場� ��、変速装置200は低速高トルクモードで動作� ��る。負荷感応クラッチ20は押し付け力Fが0に なるため、完全に切り離されて回転動力の伝 達が無くなる。そのため、出力カム222は2ウ� �イクラッチ237の噛み合いによって低速高ト� �クで回転する。

 以上のように、第1の実施形態の変速装置 100によれば、正方向の入力回転を高速回転と 低速回転に変速する変速機構130と、正方向の 高速入力回転を、乾式クラッチ10を介して、� ��回転を伝達する1ウエイクラッチ122の内輪(� �力軸)122bに伝達する第1の伝達経路と、正方� �の低速入力回転を、正回転を伝達する1ウエ� ��クラッチ122の外輪(入力軸)122aに伝達する第2 の伝達経路とを備えている。このため、出力 軸120の負荷状態に応じて乾式クラッチ10の滑� ��作用と1ウエイクラッチ122の断続作用により 、第1の伝達経路と第2の伝達経路とを自動的� ��切り替えることができる。即ち、出力軸120� ��負荷が小さいときは1ウエイクラッチ122を作 用させず、乾式クラッチ10を作用させて高速� ��転の出力とし、一方、出力軸120の負荷が大� ��いときは第1のクラッチ機構を作用させず、 1ウエイクラッチ122を作用させて低速回転の� �力とするように構成することができるので� �正方向の入力は一定のままで出力軸120の負� �状態に応じて変速比を自動的に切り替えて� �力とすることができる。そして、この切り� �えの中間点では動作の不安定さが生じず、� �しく安定にかつ自動的に変速動作させるこ� �ができる。

 また、第2の実施形態の変速装置200によれ ば、正方向又は逆方向の入力回転を高速回転 と低速回転に変速する変速機構230と、正方向 の高速入力回転を、負荷トルク感応クラッチ 20を介して、正回転を伝達する状態にある2ウ エイクラッチ237の外輪(出力軸)237aに伝達し、 又は逆方向の高速入力回転を、第1のクラッ� �機構を介して、逆回転を伝達する状態にあ� �2ウエイクラッチ237の外輪(出力軸)237aに伝達� ��る第1の伝達経路と、正方向の低速入力回転 を、正回転を伝達する状態にある2ウエイク� �ッチ237の内輪(入力軸)237bに伝達し、又は逆� �向の低速入力回転を、逆回転を伝達する状� �にある2ウエイクラッチ237の内輪(入力軸)237b� ��伝達する第2の伝達経路とを備えている。こ のため、出力カム222の負荷状態に応じて負荷 トルク感応クラッチ20の断続作用と2ウエイク ラッチ237の断続作用により、第1の伝達経路� �第2の伝達経路とを自動的に切り替えること� ��でき、正方向又は逆方向の入力は一定のま� ��で出力軸222の負荷状態に応じて変速比を自� ��的に切り替えて出力とすることができる。� ��して、この切り替えの中間点では動作の不� ��定さが生じず、著しく安定にかつ自動的に� ��速動作させることができる。

 尚、上述した第1の実施形態の変速装置100 の1ウエイクラッチ122の代わりに2ウエイクラ� ��チを用いても良く、更に乾式クラッチ10の� �わりに負荷トルク感応クラッチを用いても� �い。また、上述した第2の実施形態の変速装� ��200の2ウエイクラッチ237の代わりに1ウエイ� �ラッチを用いても良く、更に負荷トルク感� �クラッチ20の代わりに乾式クラッチを用いて も良い。また、上述した各実施形態では、減 速機構130、230としてベルト・プーリ機構を用 いたが、ギア機構等であっても同様に適用す ることができる。また、乾式クラッチ10や負� ��トルク感応クラッチ20においては摩擦板を� �いたクラッチとしたが、流体を用いたクラ� �チとしても良い。また、1ウエイクラッチ122� ��ころ122cを用いたローラ方式を使用したが、 内輪もしくは外輪に爪を備え、外輪もしくは 内輪に爪が引っ掛かる突起を備えたラチェッ ト方式の1ウエイクラッチであっても同様に� �用することができる。

 ところで機械システムにおいてアクチュ� ��ータを減速して使用する場合、その減速比� ��要求速度や想定される負荷に応じて決定さ� ��る。しかし、負荷状態が大きく変動するよ� ��な機械システムでは固定された減速比では� ��率よく駆動することができず、対応できる� ��荷の範囲も狭い。この課題に対応するため� ��負荷状態が変化する機械システムではアク� ��ュエータと負荷との間の減速比を変えるた� ��に変速装置が導入されるのが一般的である� ��変速装置を導入することによって、アクチ� ��エータを最も効率の良い運転状態、または� ��も高出力の運転状態に保ったまま、高速低� ��ルクの出力や低速高トルクの出力を生成す� ��ことができる。

 負荷条件が予測不可能に変化する代表的� ��例として、移動機械の駆動系が挙げられる� ��発進時に必要な低速で高トルクの出力と定� ��走行時に必要な高速で低トルクの出力は変� ��装置を使用することで、小さなアクチュエ� ��タで両立することができる。移動機械の駆� ��系においては変速装置の導入が非常に効果� ��であるため、自動車等の大型機械では必ず� ��いっていいほど変速装置が搭載されている� ��しかしながら、現在盛んに研究されている� ��動ロボットの分野ではその移動の形態によ� ��ず駆動系に変速装置が搭載されたロボット� ��、重量増加、機構の複雑化、大型化などの� ��題が発生するために非常に少ない。本出願� ��は、上述した第2の実施形態の変速装置200の 原理を利用した小型軽量で簡易な機構の移動 ロボットに搭載可能な変速装置を開発したの で以下説明する。

 図5は、移動ロボットに搭載可能な変速装 置の外観を示す斜視図、図6~図15は、図5の変� ��装置の組立工程を示す斜視図である。この� ��速装置300は、例えば移動ロボットのクロー� ��に固定される固定用フランジ(図5等参照)302� ��両端に取り付けられた円柱棒状の固定シャ� ��ト(図6等参照)301と、当該クローラプーリを� ��成する中空円筒状の回転ドラム(図5等参照)3 03と、当該クローラ駆動源を構成するモータ( 図6等参照)310、減速機構(変速機構)(図11等参� �)320、2ウエイクラッチ(第2のクラッチ機構)(� �13等参照)340及び負荷トルク感応クラッチ(第1 のクラッチ機構)(図15等参照)350を備えている� ��モータ310、減速機構320、2ウエイクラッチ340 及び負荷トルク感応クラッチ350は、回転ドラ ム303に内蔵されて当該ドラム303と共に固定シ ャフト301周りを回転自在となるように、図示 しない軸受を介して固定シャフト301に取り付 けられている。即ち、最外殻の回転ドラム303 が出力軸となっており、この回転ドラム303に クローラベルトを巻き付けることによりクロ ーラを駆動することができる。このような構 成の変速装置300の詳細について組立順に以下 説明する。

 図6に示すように、モータ310は、固定シャ フト301の略中央に嵌め込まれている。このモ ータ310は、固定シャフト301に図示しないコイ ルが固定され、外周に図示しない永久磁石が 配置された円筒状の回転ヨーク311が配置され た構造となっている。この回転ヨーク311の図 示右端面311aには減速機構320を構成する第1歯� ��321が取り付けられており、回転ヨーク311の� ��力回転がこの第1歯車321から回転ドラム303へ 伝達されるようになっている。

 図7に示すように、第1歯車321の径方向両� �には、この第1歯車321と噛み合う減速機構320� ��構成する2つの第2歯車322(図では一方のみ示� ��)と、各第2歯車322と同軸で一体化された減� �機構320を構成する第3歯車323がそれぞれ配置� ��れている。モータ310のシャフト方向両側に� ��、減速機構320を構成する矩形板状の2枚の歯 車取付板324がそれぞれ嵌め込まれている。そ して、各第2、第3歯車322、323は、2枚の歯車取 付板324の4つの角部間に架け渡されている減� �機構320を構成する4本の歯車取付シャフト325� ��326のうち、一方の対角の2本の歯車取付シャ フト325(図では一方のみ示す)にそれぞれ嵌め� ��まれている。

 図8に示すように、他方の対角の2本の歯� �取付シャフト326には、各第3歯車323と噛み合� ��減速機構320を構成する第4歯車327がそれぞれ 嵌め込まれている。更に、当該2本の歯車取� �シャフト326には、中央に減速機構320を構成� �る第5歯車328がそれぞれ嵌め込まれ、図示左� ��の歯車取付板324から突出した端部に減速機� ��320を構成する第6歯車329がそれぞれ嵌め込ま れている。

 図9に示すように、モータ310の回転ヨーク 311の外側には、各第5歯車328と噛み合う減速� �構320を構成する内周歯330aを有するロータリ� ��グ330が配置されている。このロータリング3 30は、軸方向断面が凹形状、即ち外周面中央� ��角溝330bが形成されている。そして、この角 溝330b内には、回転ドラム303の内周面と当接� �て回転摺動する4つのローラ330c(図では1つの� ��示す)が等間隔(90°間隔)で図示しない軸受を 介して軸支されている。更に、ロータリング 330は、両端面に負荷トルク感応クラッチ350を 構成する略円環状の摩擦板355が取り付けられ ている。回転ヨーク311の入力回転は、第1~第5 歯車321~328及び内周歯330aを介して高速低トル� ��回転とされ、ロータリング330から負荷トル� ��感応クラッチ350を介して回転ドラム303へ伝� ��されるようになっている。

 図10に示すように、一方の対角の2本の歯� ��取付シャフト325(図では一方のみ示す)にお� �る図示左側の歯車取付板324から突出した端� �には、各第6歯車329と噛み合う減速機構320を� ��成する第7歯車331(図では一方のみ示す)と、� ��速機構320を構成する第8歯車332(図では一方� �み示す)がそれぞれ嵌め込まれている。

 図11に示すように、2ウエイクラッチ340を� ��成する六角形状の多角形カム341が、固定シ� ��フト301の図示左端に嵌め込まれている。こ� ��多角形カム341の図示右端面には各第8歯車332 (図では一方のみ示す)と噛み合う減速機構320� ��構成する第9歯車333が取り付けられている。 回転ヨーク311の入力回転は、第1~第9歯車321~33 3を介して低速高トルク回転とされ、2ウエイ� ��ラッチ340から負荷トルク感応クラッチ350を� ��して回転ドラム303へ伝達されるようになっ� ��いる。尚、第2~第8歯車322~332は上下二段に配 置されているが、これにより伝達トルクを大 きくすることができる。

 図12に示すように、2ウエイクラッチ340を� ��成する円板状のローラ保持板342が、固定シ� ��フト301の図示左端であって多角形カム341と� ��定用フランジ302の間に嵌め込まれている。� ��のローラ保持板342の図示右端面には、多角� ��カム341の各カム面341aと対応するように2ウ� �イクラッチ340を構成する6つの2ウエイクラッ チローラ343(図では4つのみ示す)が回転自在に 軸支されている。

 図13に示すように、ローラ保持板342の外� �には、2ウエイクラッチ340を構成する略円筒� ��のリング344が配置されている。このリング3 44は、内周面344aで各2ウエイクラッチローラ34 3と接触・離間する。ローラ保持板342は、固� �シャフト301とオイルシールを介して接触し� �いる。ここで発生する摩擦によって、多角� �カム341やリング344に対して2ウエイクラッチ� ��ーラ343は遅れて回転する。また、2ウエイク ラッチローラ343は2つの軸受343aで軸343bに支持 されているが、当該軸343bの寸法を軸受343aの� ��径よりもわずかに小さくすることでがたを� ��たせ、多角形カム341の各カム面341aの位相の 誤差を吸収して噛み込み易くしている。リン グ344の図示右端面には、負荷トルク感応クラ ッチ350を構成する略円筒状の第1リング351(図1 4参照)を軸方向(図示右方向)に付勢する負荷� �ルク感応クラッチ350を構成する4つのコイル� ��プリング352(図では3つのみ示す)が等間隔(90� �間隔)で軸方向を向いて支持されていると共� ��、第1リング351を係止するための4つのピン34 4bがコイルスプリング352と45°の間隔をおいて 軸方向を向いて突設されている。

 図14に示すように、第1リング351は、ロー� ��リング330とリング344の間に配置されている� ��この第1リング351の図示左外周面には、8本� �ピン351a(図では4つのみ示す)が等間隔(45°間� �)で径方向に突設されている。また、ロータ� ��ング330の図示右端面側には、ロータリング3 30を定位置に位置決めするための負荷トルク� ��応クラッチ350を構成するストッパリング353� ��配置されている。このストッパリング353は� ��コイルスプリング352で軸方向(図示右方向)� �付勢されている第1リング351がロータリング3 30の摩擦板355と圧接できるように回転ドラム3 03の内周面に固定されている。

 図15に示すように、第1リング351の図示左� ��周面の外側から図では隠れているリング344� ��外周面の外側にかけて、負荷トルク感応ク� ��ッチ350を構成する略円筒状の第2リング354が 配置されている。この第2リング354には、第1� ��ング351の8本のピン351aが挿入可能な円形状� �8個のピン穴354a(図では4つのみ示す)が穿設さ れている。第2リング354は、第1リング351がコ� ��ルスプリング352の付勢力に抗して軸方向(図 示左方向)に移動してロータリング330の摩擦� �355から離間できるように回転ドラム303の内� �面に固定されている。最後に回転ドラム303� �被せてボルトで締結固定することにより、� �5に示す変速装置300が完成する。

 以上のような構成において、その動作に� ��いて説明する。回転ドラム303に所定以下の� ��荷トルクしか掛かっていないときは、モー� ��310からの入力回転は第1歯車321、第2歯車322� �第3歯車323、第4歯車327、第5歯車328、内周歯33 0aを介して高速低トルク回転とされてロータ� ��ング330に伝達される。このとき、ロータリ� ��グ330の摩擦板355には負荷トルク感応クラッ� ��350の第1リング351がコイルスプリング352に付 勢されて当接しているので、ロータリング330 と共に第1リング351は高速低トルク回転する� �

 同時に、図15に示す負荷トルク感応クラ� �チ350の第2リング354のピン穴354aの右端に位置 している第1リング351のピン351aが当該ピン穴3 54aを押圧するので、第1リング351と共に第2リ� ��グ354も高速低トルク回転する。よって、こ� ��第2リング354に固定されている回転ドラム303 が高速低トルク回転する。このとき、2ウエ� �クラッチ340のリング344も高速低トルク回転� �るので、2ウエイクラッチローラ343はリング3 44の内周面344aと多角形カム341の各カム面341a� �の間で楔のように挟まることなく空転する� �このため、第6歯車329、第7歯車331、第8歯車33 2、第9歯車333を介して伝達される低速高トル� ��回転により多角形カム341は空転する。

 一方、回転ドラム303に所定以上の負荷ト� ��クが掛かったときは、第2リング354が負荷ト ルクを軸力へと変換し、コイルスプリング352 による第1リング351の、ロータリング330の摩� �板355への押し付け力を相殺し始める。そし� �、当該押し付け力がある値まで小さくなる� �、図15に示す負荷トルク感応クラッチ350の第 2リング354のピン穴354aの右端に位置していた� ��1リング351のピン351aが、ピン穴354aの内周壁� ��押されて左方向に移動するので、第1リング 351とロータリング330の摩擦板355との間が滑り 始めて高速低トルク回転の伝達が途切れる。

 よって、モータ310からの入力回転は第1歯 車321、第2歯車322、第3歯車323、第4歯車327、第 6歯車329、第7歯車331、第8歯車332、第9歯車333� �介して低速高トルク回転とされて2ウエイク� ��ッチ340の多角形カム341に伝達される。これ� ��より、2ウエイクラッチローラ343は多角形カ ム341の各カム面341aとリング344の内周面344aと� ��間で楔のように挟まるので、リング344も負� ��トルク感応クラッチ350の第1リング351と共に 低速高トルク回転する。同時に、第1リング35 1のピン351aが第2リング354のピン穴354aを押圧� �るので、第1リング351と共に第2リング354も低 速高トルク回転する。よって、この第2リン� �354に固定されている回転ドラム303が低速高� �ルク回転する。

 以上のように、正方向又は逆方向の入力� ��一定のままで回転ドラム303の負荷状態に応� ��て変速比を自動的に切り替えて出力とする� ��とができる小型軽量で簡易な機構の変速装� ��300を構成することができる。そして、減速� ��構320は歯車列を備え、モータ310から負荷ト� ��ク感応クラッチ350及び2ウエイクラッチ340に 至る間の第2~第8歯車322~332の歯車列は同一構� �のものが2組対向配置されているので、減速� ��構320をコンパクトに纏めることができると� ��に、伝達トルクを大きくすることができる� ��また、負荷トルク感応クラッチ350は、摩擦� ��355と第1リング351との間で滑りを生じる機構 であるため、回転ドラム303の負荷が増大する と負荷トルク感応クラッチ350に滑りが生じて 動力の伝達を減衰させることができ、2ウエ� �クラッチ340により変速比を自動的に切り替� �て出力とすることができる。

 図16は、上記変速装置300を備えた移動ロ� �ットを示す斜視図である。この移動ロボッ� �1は、平行に配置された一対のクローラ2の上 部にロボットハンド3が搭載された構成とな� �ている。クローラ2は、図示前部に上記変速� ��置300が配置され、図示後部にクローラプー� ��4が配置され、それらの間にクローラベルト 5が掛け渡されている。そして、クローラ2は� ��変速装置300のモータ310の駆動力が減速機構3 20、2ウエイクラッチ340及び負荷トルク感応ク ラッチ350を介して回転ドラム303に伝達される ことにより、クローラベルト5が図示矢印a方� ��に回転駆動されて前後移動及び旋回すると� ��に変速する。このように移動ロボット1は、 変速装置300を有するクローラ2を備えている� �で、傾斜面、凹凸面、段差等がある比較的� �整地な場所や階段等においても容易に移動� �ることができる。

 尚、上述した実施形態の変速装置300では� ��減速機構320に歯車列を使用したが、ベルト� ��プーリ機構も使用可能である。また、2ウエ イクラッチ340の代わりに1ウエイクラッチを� �用すると共に、負荷トルク感応クラッチ350� �代わりに摩擦クラッチを使用することも可� �である。また、第2~第8歯車322~332は上下二段� ��即ち2組を軸対称に配置したが、3組以上を� �対称に配置しても良く、これにより伝達ト� �クを更に大きくすることができる。また、� �動ロボット1のクローラ2のみならず、一般的 なロボットの可動部分に変速装置300を適用す ることができる。