JP2007522404A - 遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、遊星キャリヤ（１８）で回転有効に支承された遊星歯車（８）を有し、遊星歯車が内歯リングギヤ（１４）および太陽歯車（４）とかみ合っている遊星歯車装置に関する。太陽歯車（４）を軸線方向で摺動させることなく遊星歯車（８）の歯隙間をプロセス上確実かつ安価に簡単に調節するために、リングギヤ（１４）と遊星歯車（８）が円錐形に構成されており、遊星歯車軸（１６）が軸傾き角（α）をもって遊星キャリヤ（１８）内で保持されており、遊星歯車（８）がそれに付設された遊星歯車軸（１６）上に軸線方向摺動可能に配置されており、遊星歯車装置内での遊星歯車（８）の位置が歯隙間調節用調節手段によって調節可能となっている。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載した遊星歯車装置に関する。

遊星歯車装置を僅かな隙間で組み立てて通常の製造法で安価に製造するという技術的課題が一般に知られている。その解決策として、例えば、限定された製造公差と複数の隙間等級に区分された遊星歯車、リングギヤおよび太陽歯車の分類との組合せを予定することが提案された。その際、各組立中間ステップ後に隙間測定と好適な対偶部品の確認が行われる。そのような組立法は、特定の隙間要請があると、保管しなければならない対偶部品の数、測定点検および面倒な組立のため、もはや経済的とはいえない。それにもかかわらず測定点検を減らして組立を経済的にする試みは、公差外の遊星歯車装置の再組立率が高まったので、プロセス上確実でないことが判明した。

それに加えて、欧州特許ＥＰ１１８８００２Ｂ１により、１つの太陽歯車と２つの内歯リングギヤと二重円錐形に構成された遊星歯車とを備えた高速度伝達比のヴォルフロム(Wolfrom)遊星歯車装置が公知である。この歯車装置の駆動は太陽歯車を介して遊星歯車へと行われ、これらの遊星歯車が両方のリングギヤとかみ合う。被動は両方のうち一方のリングギヤを介して行われ、他方のリングギヤは固定されている。

このような背景の下、本発明の課題は、プロセス上確実で安価かつ再現性ある歯隙間調節を簡単に可能とする遊星歯車装置を提供することである。

この課題の解決は主請求項の特徴から得られ、本発明の有利な諸構成、諸展開は従属請求項から読み取ることができる。

それによれば、本発明が前提とする遊星歯車装置は、遊星キャリヤに回転可能に支承された遊星歯車を有し、遊星歯車が内歯リングギヤおよび太陽歯車とかみ合っている。それに加えてこの遊星歯車装置では、リングギヤと遊星歯車が円錐形に構成されており、遊星歯車軸が軸傾き角αをもって遊星キャリヤ内で保持されており、遊星歯車がそれに付設された遊星歯車軸上に軸線方向に移動（スライド）可能に配置されており、遊星歯車装置内での遊星歯車の位置が歯隙間調節用調節手段によって調節可能である。

この構造が有する望ましい利点として、使用される調節手段に依存して、遊星歯車はその遊星歯車軸上で軸線方向に、リングギヤの円錐形内歯のゆえに希望する歯面隙間が生じるように移動可能である。

本発明の有利な展開において、太陽歯車は少なくとも近似的に円筒形の外歯を有する。それに加えて、太陽歯車の歯面と遊星歯車の歯面が歯幅全体にわたって接触するように、遊星歯車の歯面の円錐角βが遊星歯車軸の軸傾き角αにあわせて調整されていると、きわめて有意義であろう。

これに関連して、遊星歯車軸の軸傾き角αが少なくとも近似的に遊星歯車の歯面の円錐角βに一致すると有利である。それに加えて本発明の別の造形態様によれば、遊星歯車軸の軸傾き角αが少なくとも近似的にリングギヤの歯面の円錐角の半分に一致する。

他の変更態様では、遊星キャリヤがリングギヤ内で回転可能に支承されている。このため、遊星歯車の歯平面の両側に２つの軸受を配置しておくことができ、軸受は主にリングギヤと遊星キャリヤとの間に位置決めされ、Ｏ形のアンギュラコンタクト軸受として構成されている。

本発明により構成される遊星歯車装置の別の特徴は、遊星キャリヤがこの歯車装置の出力軸と結合されている一方、太陽歯車が原動機の駆動軸に固着されていることにある。

隙間調節手段に関して、この調節手段が遊星キャリヤと遊星歯車との間で調節作用をするように配置されていると有利であろう。

これに関連して変更態様により、遊星キャリヤとリングギヤとの間で作用するそれらの軸線方向相対位置を決定する調整ワッシャおよび／またはスペーサ円板を、調節手段が含むようにすることができる。

別の変更態様によれば、遊星キャリヤと遊星歯車との間で調節作用をするように配置される調節手段は遊星歯車軸と同軸に配置されるスペーサとして構成されている。このスペーサは遊星歯車軸と同軸に配置される調節ばねとして、例えばコイルばねもしくは皿ばねとして構成しておくことができる。

他の変更態様によれば、遊星キャリヤと遊星歯車との間で作用するように配置される調節手段を、遊星キャリヤに嵌挿される無段送り可能なねじピンとして構成しておくことができ、これらのねじピンは特別繊細な調節を可能とし、それに加えて何らの分解支出なしに調節可能である。

遊星歯車および／またはリングギヤの変形挙動に影響を及ぼすために遊星歯車および／またはリングギヤは凹部を有することができ、遊星歯車に設けられる凹部は回転対称に周設されている。しかし、周方向で離間した複数の凹部が遊星歯車に設けられていると有利なこともある。

この措置によって弾性変形挙動は適切に影響を及ぼすことができる。例えば、遊星歯車軸相互の平均軸距離が僅かに増大し、遊星歯車を軸線方向に送るときまずリングギヤの内歯と遊星歯車の外歯との間の歯接触が調節されており、次にさらなる軸線方向送りによって、この歯接触を制約することなく遊星歯車と太陽歯車との間に他の歯かみ合いが生じることを達成することができる。

他の有利な構成において、厳しくなった隙間要求用に、リングギヤと遊星キャリヤとの軸線方向相対位置を決定する付加的調節手段を配置するようにすることができる。これは例えば、その寸法を好適に選択された調整ワッシャによって有利な簡単な仕方で行うことができ、これらの調整ワッシャは遊星キャリヤの凹部に嵌挿されている。その場合、歯車装置の隙間調節は２段階で行われる。

主に第１ステップとして、遊星歯車とキャリヤとの間で作用する前記調節手段で遊星歯車と太陽歯車との間の隙間が調節され、第２ステップではリングギヤと遊星歯車との間の隙間が調節される。これにより、両方の歯かみ合いの精確な個別隙間調節を行うことができる。

太陽歯車の好ましくは円筒形の歯は運転状態のとき支障なく軸線方向に移動可能であり、代表的には運転時に熱的長さ変化と駆動に起因したその他の軸線方向運動とを受けるエンジン駆動軸と直接に、軸線方向支持軸受または補償手段なしに結合することができる。隙間が決定的であるすべての部材はプロセス上確実かつ費用にみあった通常の製造公差で製造することができる。

２段階で隙間を調節するときにも材料除去部は有利に利用することができる。というのも、関与する部材の製造上典型的な周期的誤りがそれとともに挟込み現象またはその他の害をもたらすことは一層希であるからである。

他の有利な構成において、特に遊星歯車の数を増やした歯車装置の場合、遊星歯車とキャリヤとの間で有効な単一の調節手段がすべての遊星歯車に一緒に作用するようにすることができる。

最後に、歯車装置の速度伝達比は１２以下の値を有する。

有利なことに、分類された歯車装置部材の支出を要する前記対偶を省くことが本発明によって可能である。歯車装置の組立後、歯面隙間は調節手段なしに決定され、引き続き例えば前記入口円板の厚さの好適な選択を介して希望する隙間が調節される。遊星歯車軸を傾けて配置することで、遊星歯車の厚さの増加に伴ってその軸上で歯面隙間が摺動して小さくなる。

本発明のその他の特徴および利点は、図面を基に以下で詳しく説明される実施例から明らかとなる。

本発明により構成される遊星歯車装置は図１に示すように以下の如く構成されている。軸２が担持する太陽歯車４は外歯６を備えている。この外歯６に複数の遊星歯車がかみ合うが、そのうち１つの遊星歯車８のみが図面に示してある。遊星歯車８の外歯１０は太陽歯車４の外歯６にもリングギヤ１４の内歯１２にもかみ合う。

遊星歯車８は遊星歯車軸１６で回転可能に支承されており、この遊星歯車軸は相対回転不能に遊星キャリヤ１８に嵌挿されている。遊星歯車軸１６は図１に示すようにその左側末端が遊星キャリヤ１８の袋孔２０に入り込んで締付けられる一方、相応する右側末端は貫通穴２２内で支えられる。

リングギヤ１４は斜めに係合する（アンギュラコンタクト）玉軸受２４を介して遊星キャリヤ１８の肩部２６で支えられる。リングギヤ１４は遊星キャリヤ１８に対して、図１に示されるように左側の玉軸受２４の機構によって、軸線方向で軸線方向鍔部２８と遊星キャリヤ１８の凹部３０に嵌挿される調整ワッシャ３２とで固定されており、この調整ワッシャはそれ自体円板３４を介装して右側に示した玉軸受２４に直接隣接する。

遊星キャリヤ１８がフランジ３６を担持しており、このフランジに周面に配設されたねじ穴３８が設けられている。フランジ３６の外周面４０とリングギヤ１４のスリーブ鍔部４２との間にラジアル軸封リング４４が密封有効的に配置されている。

さらに、遊星歯車８とリングギヤ１４とに凹部４６、４８の態様の材料除去部が設けられている。遊星歯車８に付設された材料除去部はここでは１つの回転対称な周設凹部４６として構成されているが、しかし周方向で離間した複数の凹部４６として配置しておくこともできる。

リングギヤ１４に付設された材料除去部は、右側に示した玉軸受２４から出発して回転対称に外方向に傾けて延設される凹部４８として構成されている。リングギヤ１４はその外面で、開孔５０を有する環状フランジ５２を担持している。

さらに、太陽歯車４の外歯６は軸２に向かって円筒状に構成されている。遊星歯車軸１６は軸２に対して軸傾き角αで傾いており、遊星歯車８の外歯１０は円錐形に構成され、遊星歯車軸１６に対して円錐角βで傾けて配置されている。角度α、βを加算した軸２に対する内歯１２の総円錐角δは比較的大きい。太陽歯車４の歯面と遊星歯車８の歯面が歯幅全体にわたって接触するように、円錐角βは遊星歯車軸１６の軸傾き角αに調整されている。

遊星歯車８に向き合う遊星キャリヤ１８の内面５４とこれに向き合う遊星歯車８の正面５６との間に、遊星歯車８の歯隙間調節用の円板状スペーサ５８として構成される調節手段が配置されており、スペーサ５８は遊星歯車側で、一体に成形された鍔部６０に当接する。

外歯６／外歯１０の歯車対偶と内歯１２／外歯１０の歯車対偶との間に生じる歯面隙間に対する要求が比較的厳しくないかないしは中程度である場合、歯車装置の総隙間は以下の如く調節することができる。

希望する隙間に依存してスペーサ５８、例えば異なる厚さ寸法を有するワッシャ円板が利用される。スペーサは環状に構成して遊星歯車軸１６と同軸に配置されるか、または図示しない条溝によって遊星歯車軸１６を介して摺動される溝付リングとして構成しておくことができる。

遊星歯車８が遊星歯車軸１６に対して軸線方向で移動可能であることで、ワッシャ円板の厚さに依存して前記両方の歯車かみ合いにおける歯隙間がほぼ同様に変化することになる。それとともに、両方のかみ合いは調節手段で変えることができる。

凹部４６、４８は遊星歯車装置の弾性挙動を改善する。これら凹部４６、４８の形状と横断面積は、両方の歯車かみ合い用に希望する隙間が適切に生じるように設計されている。凹部４６は、遊星歯車軸１６の間の平均軸距離が未負荷状態に比べて僅かに増大するように設計されている。これにより、遊星歯車８を軸線方向で送る場合、内歯１２と外歯１０との間の歯接触は遊星歯車８と太陽歯車４との間のかみ合い対偶におけるよりも多少早く達成される。遊星歯車８がさらに軸線方向で送られると、軸線方向弾性補助経路内でも、関与する部材の計算された弾性変形の下で遊星歯車８と太陽歯車４との間で所要の歯接触が達成される。

歯車装置の総隙間に対する要求が厳しくなると、両方の歯かみ合い用に別々の調節手段が設けられている。太陽歯車４と遊星歯車８との間の歯面隙間調節はスペーサ５８によって上記の如くに行われる。

遊星歯車８とリングギヤ１４との間の歯面隙間は遊星キャリヤ１８に対するリングギヤ１４の軸線方向相対位置を調節することによって行われる。この目的のために、希望する歯面隙間に合せて寸法設計された調整ワッシャ３２および／または円板３４が使用される。

図２は図１の細部Ｘ内の調節手段の第２実施形態を示す。鍔部６０と内面５４との間でここでは皿ばね状調節ばね６２が有効である。ばね定数は、希望する歯面隙間にとって十分な圧縮力が遊星歯車８に作用するように選択されている。さらにこの実施形態でもって、図１に関連して述べた同じ措置が実施可能、また諸効果が達成可能である。

図３は無段送り可能なねじピン６４の態様の調節手段の第３実施形態を示す。これは、フランジ３６に設けられた穴６６を介して相応するねじに嵌挿される。ねじピン６４はねじ込まれることによって遊星歯車８の鍔部６０と接触し、既に先に述べた如くに遊星歯車を軸線方向で移動させる。この実施形態も、図１に関連して先に述べた調整ワッシャ３２と合せて、両方の歯車対偶の調節を一緒にまたは別々に可能とする。

調節手段の種類にかかわりなく、遊星歯車装置の駆動は軸２を介して行われる。それとともに太陽歯車４は入力された出力を遊星歯車８に伝達する。この目的のために軸２は例えば図示しない電動機と係合可能である。

リングギヤ１４は詳しくは示さない仕方で、穴５０に挿通された固着手段によって定置で保持されている。これにより遊星キャリヤ１８が被動部として公転し、図示しない機関の駆動軸がねじ穴３８に配置されている。

合目的である場合、選択的に遊星キャリヤ１８がねじ穴３８によって定置でセットされる。その場合被動部として働くリングギヤ１４は相応に機関を駆動する。

本発明により構成された遊星歯車装置の第１実施形態を示す。 図１の細部Ｘの第２実施形態を示す。 図２と同様の部分の第３実施形態を示す。

符号の説明

２ 軸
４ 太陽歯車
６ 外歯
８ 遊星歯車
１０ 外歯
１２ 内歯
１４ リングギヤ
１６ 遊星歯車軸
１８ 遊星キャリヤ
２０ 袋孔
２２ 貫通穴
２４ 玉軸受
２６ 肩部
２８ 軸線方向鍔部
３０ 凹部
３２ 調整ワッシャ
３４ 円板
３６ フランジ
３８ ねじ穴
４０ 外周フランジ
４２ スリーブ鍔部
４４ ラジアル軸封リング
４６ 凹部
４８ 凹部
５０ 穴
５２ 環状フランジ
５４ 内面
５６ 正面
５８ スペーサ
６０ 鍔部
６２ 調節ばね
６４ ねじピン
６６ 穴
α 軸傾き角
β 円錐角
δ 総円錐角

Claims (19)

1. 遊星キャリヤ（１８）に回転可能に支承された遊星歯車（８）を有し、遊星歯車が内歯リングギヤ（１４）および太陽歯車（４）とかみ合っている遊星歯車装置において、
   リングギヤ（１４）と遊星歯車（８）が円錐形に構成されており、
   遊星歯車軸（１６）が軸傾き角（α）をもって遊星キャリヤ（１８）内で保持されており、
   遊星歯車（８）が、それに付設された遊星歯車軸（１６）上において軸線方向に移動可能に配置されており、
   遊星歯車装置内での遊星歯車（８）の位置が歯隙間調節用の調節手段によって調節可能である
   ことを特徴とする遊星歯車装置。
2. 太陽歯車（４）が少なくとも近似的に円筒形の外歯（６）を有することを特徴とする、請求項１記載の遊星歯車装置。
3. 太陽歯車（４）の歯面と遊星歯車（８）の歯面が歯幅全体にわたって接触するように、遊星歯車（８）の歯面の円錐角（β）が遊星歯車軸（１６）の軸傾き角（α）にあわせて調整されていることを特徴とする、請求項１または２記載の遊星歯車装置。
4. 遊星歯車軸（１６）の軸傾き角（α）が少なくとも近似的に遊星歯車（８）の歯面の円錐角（β）に一致することを特徴とする、請求項３記載の遊星歯車装置。
5. 遊星歯車軸（１６）の軸傾き角（α）が少なくとも近似的にリングギヤ（１４）の歯面の円錐角の半分に一致することを特徴とする、請求項３記載の遊星歯車装置。
6. 遊星キャリヤ（１８）がリングギヤ（１４）内で回転可能に支承されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の遊星歯車装置。
7. 遊星歯車（８）の歯平面の両側に２つの軸受（２４）が設けられていることを特徴とする、請求項６記載の遊星歯車装置。
8. リングギヤ（１４）と遊星キャリヤ（１８）との間の軸受（２４）がＯ形のアンギュラコンタクト軸受（２４）として構成されていることを特徴とする、請求項６または７記載の遊星歯車装置。
9. 遊星キャリヤ（１８）が歯車装置の出力軸と結合されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の遊星歯車装置。
10. 太陽歯車（４）が原動機の駆動軸（２）に固着されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の遊星歯車装置。
11. 調節手段が、遊星キャリヤ（１８）と遊星歯車（８）との間で作用するように配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の遊星歯車装置。
12. 調節手段が、遊星キャリヤ（１８）とリングギヤ（１４）との間で作用してそれらの軸線方向相対位置を決定する調整ワッシャ（３２）および／またはスペーサ円板（３４）を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の遊星歯車装置。
13. 遊星キャリヤ（１８）と遊星歯車（８）との間で作用するように配置される調節手段が、遊星歯車軸（１６）と同軸に配置されるスペーサ（５８）として構成されていることを特徴とする、請求項１１記載の遊星歯車装置。
14. 遊星キャリヤ（１８）と遊星歯車（８）との間で作用するように配置される調節手段が、遊星歯車軸（１６）と同軸に配置される調節ばね（６２）として構成されていることを特徴とする、請求項１１記載の遊星歯車装置。
15. 遊星キャリヤ（１８）と遊星歯車（８）との間で作用するように配置される調節手段が、遊星キャリヤ（１８）に嵌挿される無段送り可能なねじピン（６４）として構成されていることを特徴とする、請求項１１記載の遊星歯車装置。
16. 遊星歯車（８）および／またはリングギヤ（１４）が凹部（４６、４８）を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の遊星歯車装置。
17. 遊星歯車（８）に設けられる凹部（４６）が回転対称に周設されていることを特徴とする、請求項１６記載の遊星歯車装置。
18. 周方向で離間した複数の凹部（４６）が遊星歯車（８）に設けられていることを特徴とする、請求項１６記載の遊星歯車装置。
19. 歯車装置の速度伝達比が１２以下の値を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の遊星歯車装置。

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