JP2007507678A - 移動可能な連結素子及び操作器を持つ遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

遊星歯車装置（１）は、遊星歯車装置を切換える移動可能な連結素子（１５）を持ち、切換えのため操作器（２）により動かされる切換えフォーク（２０）が設けられている。正確で簡単な操作を行うため、切換えフォークが連結リンク（２３）の溝に係合する素子を持っている。これらの溝（３０）は傾斜した側壁（３６，３７）を持つＶ字状断面の溝であり、切換えフォーク（２０）の素子（３２）が、ばね（３５）により溝（３０）へ押込まれている。連結リンク（２３）は、電動機（２７）により回転せしめられる円柱状連結リンクローラである。
【選択図】図１

Description

本発明は、遊星歯車装置であって、遊星歯車装置を切換える移動可能な連結素子を持ち、連結素子が操作器により動かされる切換えフォークにより移動可能であり、操作器が、電動機及びこの電動機により軸を介して駆動される連結リンクから成り、切換えフォークが連結リンクの溝に係合する素子を持っているものに関する。連結素子は一般にはまり合い連結体であり、連結歯は半径方向及び軸線方向に向けられている。軸線方向に向いている場合、遊星歯車装置の内歯車自体を連結素子とすることができる。

このような遊星歯車装置は、道路走行及び不整地走行のために、特に四輪駆動車の動力分配装置において使用される。

最初にあげた種類の遊星歯車装置は欧州特許第６５９６０５号明細書から公知である。この遊星歯車装置では、連結リンクローラが、それを保持する軸によりねじりばねを介して駆動される。はまり合い連結素子が連結位置へ直ちには達しない時、このねじりばねが蓄勢器として役立つ。この構造は費用がかかり、切換え連結リンクの角度位置が決して精確に決定されず、ストッパが存在しない。従って終端位置における遮断が不確実である。

更に米国特許第５，４１１，１１０号明細書から公知の遊星歯車装置では、切換え連結リンクを形成する回転可能な円板が、２つのばねを介して連結素子と結合されている検知部材と共同作用する。この場合拘束装置の反応と力の推移が、公差を持つ２つのばねの力の差に関係している。

従って本発明の課題は、一層簡単、確実かつ精確であるように、切換え装置を改善することである。この切換え装置は、連結リンクの角度位置と切換えフォークの位置との再現可能な対応を行い、特定の操作力を超過するとはじめて撓むようにする。

本発明によればこれは、連結リンクが、傾斜した側壁を持つＶ字状断面の溝を持ち、切換えフォークの素子が、ばねにより溝へ押込まれていることによって達せられる。切換えフォークは移動可能又は揺動可能であり、連結リンクは円板状又は円筒状であってもよい。

連結リンクの回転の際、ばね荷重を受けて溝に係合する素子により、回転運動が並進運動に変換される。これが、切換えフォークの精確な案内及び位置ぎめと更に過負荷保護を行なう。即ち特定の案内力を超過すると、素子がばねの力に抗して傾斜した側壁の１つに沿って上昇して行く。両方の連結部分が「歯上に歯」になると、これが始まる。その場合連結リンクは、その最終位置まで更に回転することができる。歯が僅か互いに移動すると、ばねに蓄えられているエネルギにより歯が係合せしめられる。目標位置は再び溝の谷底により精確に規定されている。それにより別の利点も得られる。即ち小さい回転数で切換えが行われるか、又は結合すべき連結素子の１つが回転数上昇を受けると、電動機に反作用を及ぼす力も限定される。

空間を節約する構成では、連結リンクが、周面に少なくとも１つの溝を設けられる実質的に円柱状連結リンクローラである（請求項２）。それによりＶ字状断面の溝の側壁が、軸線に対して互いに異なる角で傾斜しているようにすることができる。即ち過負荷保護が行われる閾値を、両方の運動方向に対して異なるように規定することができる。特にそれにより、本発明による効果が連結素子の係合の場合にのみ現れ、係合解除の場合現れないようにすることができる。それにより全くトルクなしの連結の場合にも、係合解除が可能である。更に連結リンクローラが２つの溝を持ち、両方の溝の各々に切換えフォークの素子が係合していると（請求項４）、必要な構造空間を大きくすることなく、効果を倍加することができる。

更に切換えフォークが、揺動可能ではなく、移動可能に案内されていると、特に魅力的でこじんまりした実施形態によれば、切換えフォークが連結リンクローラを包囲する管状基部を持ち、連結リンクローラと基部が一緒に切換えフォークの直線案内体を形成している（請求項５）。それにより駆動と案内が１対の部材においてまとめられている。

この構造では、溝が１８０°の中心角だけ移相しており、切換えフォークの素子が互いに対向しており（請求項６）、素子のばねにより及ぼされる力が互いに相殺する。それにより連結リンクローラと基部との摩擦が減少する。その結果一層高い精度、拘束部の良好な反応及び僅かな所要力が得られる。

本発明のこじんまりして組立て易い展開では、切換えフォークの素子が、ばねを含むかごに収容され、このかごが管状基部の穴の所に取付けられている（請求項７）。

切換えフォークの素子がなるべく回転可能に支持される玉である（請求項８）。これは運動学的に理想的であるだけでなく、摩擦も減少し、電動機の出力に対する要求も少なくする。玉の回転可能な支持が摩擦なしであると、この減少は非常に大きい。

図により本発明が以下に説明される。

図１において、遊星歯車装置で概略的に１で示され、中心軸線は３で示され、操作器は概略的に２で示されている。遊星歯車装置は、一次軸４、この一次軸を包囲しかつ太陽歯車６を持つ二次軸５、遊星歯車１１を持つ遊星キャリヤ１０、第１の連結歯１２及び内歯車１５から成っている。一次軸４と二次軸５との間に軸受７の１つが見え、二次軸５と一部だけ示すハウジング９との間には軸受８の１つが見える。実線で示す内歯車１５は、遊星歯車装置の１つの切換え段によれば、遊星キャリヤ１０の連結歯１２に係合し、破線で示す別の位置で内歯車１５’は、ハウジング９の第２の連結歯１６に係合する。

内歯車１５は案内溝１８を持ち、この案内溝に切換えフォーク２０の摺動片２１が係合している。図示した実施例では、案内溝１８は内歯車１５に形成されているが、遊星歯車装置の移動可能な部分の切換えのための他の任意の部分に設けることもできる。

図１及び図２からわかるように、切換えフォーク２０は、連結リンクローラ２３を包囲する管状基部２２を持ち、この連結リンクローラ上で軸線方向に移動可能である。連結リンクローラ２３は、軸受２４，２５内で回転可能で電動機２７により駆動される軸２６と相対回転しないように結合されている。電動機２７は、減速歯車装置付き又はなしの制御される電動機である。連結リンクローラ２３の周囲には、Ｖ字状断面を持つ溝３０が認められる。この溝の側壁３６，３７（図１）は、らせん面であり、これが破線３１により示されている。互いに対向する母線の所にあって図１に示す溝３０の断面は、従って同じ溝の断面である。

管状基部２２には、この溝３０と共同作用する素子が設けられている。この素子はここでは玉３２であり、かご３３内に案内されかつ圧縮ばね３５の作用を受けるピストン３４内に、特に摩擦が少ないように支持されている。即ち玉３２はばね３５により溝３０へ押込まれ、軸２６の回転運動を切換えフォーク２０の移動に変換する。

図３の変形例では、２つの玉１３２，１３２’が、そのかご１３３，１３３’内で互いに対向して、切換えフォーク１２０の管状基部１２２内に収容されている。図４には、１８０°だけ互いに移相された溝１３０，１３０’が拡大して示されている。更に溝１３０’の側壁３６，３７が、連結リンクローラの母線又はその中心軸線４２と互いに異なる角度４０，４１をなしていることがわかる。

ばねの作用を受けて溝と共同作用する玉の動作は次の通りである。内歯車１５の移動のために必要な操作力が正常であると、Ｖ字状溝は、直角な壁を持つ溝のように作用して、軸２６の角度位置と内歯車１５又は切換えフォーク２０の切換え位置との間に正確な関係を確立する。しかし内歯車の移動の際障害が発生し、例えば内歯車１５の歯がハウジング９にある連結歯１６へ達しないと、図４に示すように、玉１３２が、それに作用するばねの力に抗して、側壁に沿ってよじ登る。

側壁の傾斜角４０，４１及び玉１３２へ作用するばねの力に、どんな操作力でこの「過負荷継手」が作用し始めるかが関係している。前述した障害が切換え方向のみに現われ、逆方向には現われない場合、角度４０，４１を互いに異なるように選ぶことができる。これらの角は、Ｖ字状溝の全長にわたって一定でなくてもよく、切換え要求に応じて可変に形成することもできる。

本発明による操作器を持つ遊星歯車装置の部分的な断面図を示す。 図１のＡ−Ａ線による横断面を示す。 図２の変形例を示す。 図３のＢ−Ｂ線による横断面を拡大して示す。

Claims (8)

1. 遊星歯車装置であって、遊星歯車装置を切換える移動可能な連結素子（１５）を持ち、連結素子（１５）が操作器により動かされる切換えフォーク（２０）により移動可能であり、操作器が、電動機（２７）及びこの電動機により軸（２６）を介して駆動される連結リンクから成り、切換えフォークが連結リンクの溝に係合する素子を持っているものにおいて、連結リンク（２３；１２３）が、傾斜した側壁（３６，３７）を持つＶ字状断面の溝（３０；１３０）を持ち、切換えフォーク（２０）の素子（３２；１３２，１３２’）が、ばね（３５）により溝（３０；１３０，１３０’）へ押込まれていることを特徴とする、遊星歯車装置。
2. 連結リンク（２３；１２３）が、周面に少なくとも１つの溝（３０；１３０，１３０’）を設けられる実質的に円柱状の連結リンクローラであることを特徴とする、請求項１に記載の遊星歯車装置。
3. Ｖ字状断面の溝（３０；１３０）の側壁（３６，３７）が、軸線（４２）に対して互いに異なる角（４０，４１）で傾斜していることを特徴とする、請求項２に記載の遊星歯車装置。
4. 連結リンクローラ（１２３）が２つの溝を持ち、両方の溝（１３０，１３０’）の各々に切換えフォーク（２０）の素子（１３０，１３０’）が係合していることを特徴とする、請求項２に記載の遊星歯車装置。
5. 切換えフォーク（２０）が連結リンクローラ（２３）を包囲する管状基部（２２）を持ち、連結リンクローラ（２３）と基部（２２）が一緒に切換えフォークの直線案内体を形成していることを特徴とする、請求項２に記載の遊星歯車装置。
6. 溝（１３０，１３０）が１８０°の中心角だけ移相されており、これらの溝と共同作用する素子（１３２，１３２’）が互いに対向していることを特徴とする、請求項４に記載の遊星歯車装置。
7. 切換えフォーク（２０）の素子（３２；１３２，１３２’）が、ばね（３５）を含むかご（３３）に収容され、このかごが管状基部（２２）の穴の所に取付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の遊星歯車装置。
8. 切換えフォーク（２０）の素子（３２；１３２，１３２’）が回転可能に支持される玉であることを特徴とする、請求項１に記載の遊星歯車装置。

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