JP2008534872A

JP2008534872A - 遊星歯車

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Abstract

本発明は、２個の環状歯車と、外歯を有する２個の太陽歯車と、一方が環状歯車と太陽歯車と噛合う２個の遊星歯車とを備える周転円のいわゆる遊星歯車装置を提供する。歯車は、遊星歯車と太陽歯車の一方の間の相互作用により入力軸と出力軸の間の歯車列を形成する第１構成と、他方の遊星歯車と他方の太陽歯車の間の相互作用により歯車列を形成する第２構成との間で切換え可能である。従って、歯車を、簡単に且つ確実に、２個の異なる歯数比の間でシフトすることができる。本発明は、更に、遊星歯車を操作する方法、遊星歯車を各車輪に設けた車両、電動工具とサーボギヤを提供する。

Description

本発明は、以下において歯車装置又は噛合う歯車列と呼ぶ入力軸と出力軸の間の機械的利益を変化させるように互いに噛合う一連の歯車に関する。特に、本発明は、少なくとも１個のホイール軸心が別の固定軸心の回りを回転して、入力軸と出力軸の間の歯数比を供給する周転円歯車装置に関する。その歯車装置は、内方駆動される１次環状歯車と、内方駆動される２次環状歯車と、歯車装置の中心軸心の回りを回転自在に外方駆動される１次太陽歯車と、中心軸心の回りを回転自在に外方駆動される２次太陽歯車と、外方駆動される第１遊星歯車セットと、外方駆動される第２遊星歯車セットとを備える。遊星歯車は、中心軸心の回りを周転円的に回転するように構成される。遊星歯車は同期速度で回転するように構成され、一つの遊星歯車セットの歯車は環状歯車の一方と噛合い、別の遊星歯車セットの歯車は太陽歯車の一方と噛合う。

遊星歯車装置は、時々、「周転円歯車装置」と呼ばれ、中心に位置する太陽歯車の回りを回転する１個以上の遊星歯車を備えるハウジングを有する歯車装置を指す。時々、遊星歯車は、移動自在のキャリアに装着される。キャリアは、ハウジングに対して固定されたり、又は、ハウジング及び／又は太陽歯車に対して回転される。歯車装置は、更に、環状歯車と一般に呼ばれる半径方向内方に突出する歯を有する外方リングギヤを組込む。環状歯車は遊星歯車と噛合い、遊星歯車は、再び太陽歯車と噛合う。入力回転を出力回転に変換するいくつかのやり方がある。一般に、上記の基本的部品のいずれか、即ち、太陽歯車、キャリア又は環状歯車が静止保持され、又、２個の残りの部品の一方が、入力として歯車装置に動力を供給し、更に、最後の部品が、出力として歯車装置から動力を受ける。出力回転に対する入力回転の比は、歯車装置に含まれる各歯車の歯数に依存すると共に、更に、どの部品が静止保持されているかに依存する。例えば、キャリアが静止保持され、太陽歯車が入力として使用される時、遊星歯車は、単に、各歯車の歯数によって決定される速度で自身の軸心の回りを回転する。もし太陽歯車がＳ個の歯を有し、各遊星歯車がＰ個の歯を有すると、比は（Ｓ／Ｐ）に等しい。もし環状歯車がＡ個の歯を有すると、遊星歯車は、遊星歯車の各回転に対して（Ｐ／Ａ）回転の比で環状歯車を駆動する。

遊星歯車装置の一実施において、環状歯車は静止保持され、太陽歯車は入力として使用される。これは、遊星歯車列で達成し得る最小の歯数比、即ち、｛１／（１＋Ａ／Ｓ）｝を供給する。

本発明の目的は、改良された歯車装置を提供することである。従って、本発明の第１態様は、動力が、第１遊星歯車セットの歯車と１次太陽歯車の間の相互作用により入力軸と出力軸の間で伝達される第１構成と、動力が、第２遊星歯車セットの歯車と２次太陽歯車の間の相互作用により入力軸と出力軸の間で伝達される第２構成との間で切換え可能な冒頭に記載した歯車装置を提供する。

この歯車装置は、歯車装置の相対的に小さな外径において特に小さな歯数比を与えるので、小スペースの機械的装置に適用し得る。同時に、入力軸から受ける動力は、第１遊星歯車セットの歯車と第１太陽歯車の間の相互作用と、第２遊星歯車セットの歯車と第２太陽歯車の間の相互作用とで切換え可能に出力軸に伝達し得るので、歯車装置は、変速を行う歯車が、従来、あまりに高価で、複雑又はあまりに感度が高く信頼性に欠ける小スペースでの異なる歯数比を容易にする。

以下において、歯車は、近傍の歯車との相互作用により駆動される、又は、近傍の歯車を駆動する、即ち、動力が近傍の歯車の間で伝達される要素と呼ぶ。「内方駆動」は、歯車が、中心軸心に対向する内面上で駆動されることを意味し、又、「外方駆動」は、歯車が、中心軸心と反対向きの外面上で駆動されることを意味する。近傍の歯車の間の相互作用は、歯車の協働面の歯の従来の噛合いを含むが、牽引力の原理によれば、相互作用は、動力が、近傍の歯車の間に膜を形成する流体を介して伝達されるギヤリングである。相互作用は、又、一つの歯車が近傍の歯車を磁力により駆動する磁気的相互作用である。一例として、歯車のいくつかの間の相互作用は牽引力による一方、他の歯車の間の相互作用は、噛合う歯面を介してである。歯車装置の他の歯車の間の相互作用は磁気的であり得る。

大歯車は、歯車装置のホイール軸心の回りを回転する要素である。大歯車は、いくつかの歯車を形成し得る、即ち、単一の要素が、近傍の歯車と相互作用する個々の特性を形成したいくつかの軸方向移動の被駆動周辺領域を含み得る。

歯数比は、入力軸の回転速度（毎分回転数、以下に、ＲＰＭ）の出力軸のＲＰＭに対する比である。以下において、入力軸は、歯車装置が、例えば、電気モータ、自転車のクランク軸等から動力を受ける軸として定義される一方、出力軸は、歯車装置が、例えば、自転車の車輪等に動力を伝達する軸である。大歯車は、合成材料、例えば、プラスチック、金属、又は、大歯車を、例えば、焼結によって作るために自身公知の他の材料で作られる。歯車の歯切りはかさ歯でもすぐ歯でもよい一方、歯数並びにピッチ円と歯車の特性を決定する他のパラメータは、伝達トルク、騒音抑制、各種の歯車の回転速度と歯車装置の歯車間の所望の歯数比に関する従来の考察に基づいて決定される。

各遊星歯車セットは、例えば、３個、４個又はそれ以上の個々の遊星歯車を含み得る。一つの遊星歯車セットの遊星歯車の回転は、他方の遊星歯車セットの遊星歯車の回転と同期し、これは、第１遊星歯車セットの歯車のＲＰＭと他方の遊星歯車セットの歯車のＲＰＭの間に固定比、例えば、１：１があることを意味する。遊星歯車は、例えば、第１遊星歯車セットの遊星歯車と第２遊星歯車セットの遊星歯車の間の噛合いによって同期化することができる。遊星歯車は、又、第１遊星歯車セットの歯車を第２遊星歯車セットの歯車と固定連結して形成することにより、比（１：１）で回転するように同期化することができる。一例として、歯車装置は、各々が一体物の異なる遊星歯車セットの歯車を形成する１個以上の大歯車を含む。

一つの遊星歯車セットの遊星歯車を第１遊星キャリアによって接合することができ、別の遊星歯車セットの遊星歯車を第２遊星キャリア等によって接合することができ、又は、全ての遊星歯車を単一の遊星キャリアによって接合することができる。

第１遊星歯車セットの歯車は１次環状歯車と噛合うことが好ましく、第２遊星歯車セットの歯車は２次環状歯車と噛合うことが好ましい。

歯車装置は、更に、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの遊星歯車と同期して中心軸心の回りを周転円的に回転自在で外方駆動される少なくとも１個の追加遊星歯車セットを備える。同期化は、追加遊星歯車セットの歯車と歯車装置内の他の遊星歯車の間の相互作用によって達成され、追加遊星歯車セットの遊星歯車を他の遊星歯車セットの歯車と一体に形成することができる。歯車装置は、更に、追加遊星歯車セットの歯車と噛合って内方駆動される少なくとも１個の追加環状歯車を備える。実際上、どんな数の遊星歯車、太陽歯車と環状歯車を実施することができる。歯車装置は、更に、少なくとも１個の追加太陽歯車を備えてもよく、この時、歯車装置は、第１構成と、第２構成と、動力が、一方の遊星歯車セットの歯車と追加太陽歯車の一つの間の相互作用により入力軸と出力軸の間で伝達される少なくとも１個の追加構成との間で切換え可能である。

一般に、歯車のいずれも入力として働くことができ、歯車の他の１個が出力として働くことができる。入力と出力の間の歯数比を変化させるために、残りの歯車は、自由回転するか、又は、回転は妨害されるか完全に停止させられる。従って、歯車装置は、更に、一つの環状歯車の回転を制限又は防止して、例えば、太陽歯車と別の一つの環状歯車の間の歯数比を変化させるブレーキ手段を備える。別の実施の形態において、環状歯車の一つは、外部源から動力を受け、環状歯車の別の一つは、外部源に動力を付与する。本実施の形態では、ブレーキ手段は、歯車装置の他の歯車の回転を制限又は防止するように適用される。一例として、歯車装置は、遊星キャリアの回転を制限又は防止して、歯車装置の他の歯車の間の歯数比を変化させるブレーキ手段を備える。

太陽歯車は、１次太陽歯車が第１遊星歯車セットの少なくとも１個の歯車と噛合う位置と、２次太陽歯車が第２遊星歯車セットの少なくとも１個の歯車と噛合う位置との間を各遊星歯車に対して移動自在であり得る。一実施の形態において、太陽歯車は、共に、共通軸、例えば、入力軸に固定されるか、又は、入力軸の一部を形成する。太陽歯車は、軸の、例えば、軸方向の移動による太陽歯車の一方及び他方と夫々の遊星歯車との噛合いに応じた上記の位置の間を移動させることができる。別の実施の形態において、各遊星歯車は、遊星キャリアによって他の遊星歯車に接合され、遊星歯車は、遊星キャリアの移動によって太陽歯車に対して移動させられる。遊星キャリアは、中心軸心の回りを回転自在であると共に歯車装置の入力と出力の一方を形成する。一例として、遊星キャリアは、歯車装置に動力を供給するモータに直接連結される。別の実施の形態において、遊星キャリアは、太陽歯車の一つによって駆動される歯車を備える。

入力軸は、中心軸心の回りを回転することが好ましく、又、上述したように、入力軸は、太陽歯車の少なくとも１個と一体であり得る。

操作において、１次太陽歯車、２次太陽歯車、１次環状歯車、２次環状歯車と遊星キャリア（遊星歯車がキャリアに固定されている場合）の一つが静止保持され、のこりの歯車のいずれも入力軸又は出力軸の一部に止着又は入力軸又は出力軸の一部を形成する。よって、歯車装置は、３個の異なる操作モードに適合する。

第１の実施の形態において、１次太陽歯車と２次太陽歯車は、同一速度で回転するように連動させられている。本実施の形態では、各遊星歯車は、太陽歯車の回りを周転円的に自由に回転することが好ましい。一方の環状歯車は回りの装置に固定され、他方の環状歯車は自由回転する。即ち、太陽歯車、回転する環状歯車又はオプションとして、遊星キャリアは、歯車装置の入力又は出力として使用することができる。一例として、太陽歯車は、入力軸によって回転され、回転する環状歯車は出力軸を回転させる。

第２の実施の形態において、一方の太陽歯車はロックされ、又、他方の太陽歯車、環状歯車の両方とオプションとして、遊星キャリアは回転し、これらの部品のいずれも入力軸又は出力軸と接合することができる。一例として、回転する太陽歯車は入力軸によって回転させられ、環状歯車の両方は歯車装置の出力を形成する。歯車装置に含まれる歯車の直径に応じて、入力軸（即ち、回転する太陽歯車）は速度ｓ１で回転し、又、１次環状歯車は速度ｓ２で回転し、更に、２次環状歯車は速度ｓ３で回転し、ここで、ｓ１はｓ２と異なり、ｓ２はｓ３と異なる。

第３の実施の形態において、遊星歯車は、静止保持された遊星キャリアに固定され、太陽歯車のいずれか一方又は環状歯車のいずれか一方を歯車装置の入力又は出力として使用することができる。

一実施の形態において、１次太陽歯車は第１遊星歯車セットの歯車と噛合い、２次太陽歯車は第２遊星歯車セットの歯車と噛合う。本実施の形態では、歯車装置は、太陽歯車の一方又は他方を入力軸に選択的に連結することにより、入力軸からその太陽歯車への動力伝達を可能にするように構成されたカップリング手段を備える。１次太陽歯車は、又、第１駆動手段、例えば、第１電気モータに連結され、２次太陽歯車は、第２駆動手段、例えば、第２電気モータに連結され得る。モータを独立して操作することにより、第１モータが歯車装置に動力入力を供給する時に１次太陽歯車が入力として使用される一方、第２モータが歯車装置に入力を供給する時に２次太陽歯車が入力として使用される。本実施の形態では、操作されないモータは、それが連結される太陽歯車から連結解除されるか、又は、そのモータは、アイドリング状態であるか又はそれが連結される太陽歯車によって駆動されてもよい。

上記実施の形態のいずれにおいても、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの歯車は、同一速度で回転するように連動させられるか、又は、歯車を互いに相対回転させることにより、一方の歯車を他方の歯車の速度と異なる速度で回転させる軸受を介して連結されてもよい。

上記実施の形態の第１において、入力軸と出力軸の両方が中心軸心の回りに回転する。出力軸は、例えば、１次環状歯車と一体に形成し得る。本実施の形態では、２次環状歯車は、カップリングにより基準装置に固定され、カップリングは、少なくとも第１状態において、基準装置に対する２次環状歯車の回転を制限又は防止する。第２状態では、カップリングは、基準装置に対する２次環状歯車の回転を許容する。例えば、歯車装置の過負荷を防止するために、カップリングは、２次環状歯車に印加されるトルクにより第１状態と第２状態の間をシフトされる。この特徴は、例えば、ドリル又は、例えば、ねじやボルトを回転するねじ回し等の電動工具における歯車の使用を容易にし、この操作において、カップリングは、ねじや他の部品を過負荷から保護する。

１次環状歯車は、２次環状歯車内に回転自在に懸垂され、１次歯車と２次歯車は、歯車装置の他の歯車のハウジングを形成する。それらは、歯車の汚れを防止したり、ギヤオイルを収容できる封止ハウジングを形成するように、防塵又は防水ガスケットを介して組立てられる。

歯車装置の入力速度と出力速度の間の追加比を容易にするために、入力軸を出力軸と連動させることができる。騒音と摩耗を減少させるために、歯車を介した動力伝達は、出力軸との入力軸の連動により遮断されることが好ましい。一実施の形態において、入力軸を軸方向にシフトすることにより、太陽歯車と遊星歯車の間の噛合いが遮断され、更に、入力軸が、出力軸と係合すると共に、入力の速度で出力を駆動する、即ち、歯車装置が（１：１）の比で操作される。

一実施の形態において、１次太陽歯車と２次太陽歯車は、異なる直径又はピッチ円を有し及び／又は第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの歯車は、異なる直径又はピッチ円を有する。

第２態様において、本発明は、入力軸と出力軸の間の歯数比を供給する歯車装置において、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に内方駆動される少なくとも２個の環状歯車と、中心軸心の回りを周転円的に回転されるように遊星キャリアによって接合されると共に、同期速度で回転するように構成されて外方駆動される少なくとも２セットの遊星歯車セットとを備え、又、一方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の一方と噛合い、更に、他方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の他方と噛合い、遊星キャリアが、歯車装置への動力入力を容易にし、又、環状歯車の一方が、歯車装置からの動力出力を容易にし、更に、他方の環状歯車の回転を制限又は防止するブレーキ手段を備える歯車装置を提供する。

例えば、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在であると共に、遊星キャリアを中心軸心の回りに回転させるように遊星キャリアに連結された軸によって、動力入力を容易にすることができる。

第３態様において、本発明は、入力軸と出力軸の間の歯数比を供給する歯車装置において、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に内方駆動される少なくとも２個の環状歯車と、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に外方駆動される少なくとも１個の太陽歯車と、中心軸心の回りを周転円的に回転されるように遊星キャリアによって接合されると共に、同期速度で回転するように構成されて外方駆動される少なくとも２セットの遊星歯車セットとを備え、又、一方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の一方と噛合い、更に、一方の遊星歯車セットの歯車が太陽歯車と噛合い、太陽歯車が、歯車装置への動力入力を容易にし、又、環状歯車の一方が、歯車装置からの動力出力を容易にし、更に、他方の環状歯車又は遊星キャリアの回転を制限又は防止するブレーキ手段を備える歯車装置を提供する。

第４態様において、本発明は、歯車装置を操作する方法において、歯車装置が、内方駆動される１次環状歯車と、内方駆動される２次環状歯車と、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に外方駆動される１次太陽歯車と、中心軸心の回りに回転自在に外方駆動される２次太陽歯車と、外方駆動される第１遊星歯車セット及び外方駆動される第２遊星歯車セットとを備え、又、遊星歯車は、中心軸心の回りを周転円的に回転すると共に、同期速度で回転するように構成され、更に、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの一方の歯車が、１次環状歯車及び２次環状歯車の一方と噛合い、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの他方の歯車が１次太陽歯車及び２次太陽歯車の他方と噛合い、１次太陽歯車と第１遊星歯車セットの歯車の間、又は、２次太陽歯車と第２遊星歯車セットの歯車の間で相互作用を生成するために、太陽歯車が遊星歯車に対して移動させられる方法を提供する。

第５態様において、本発明は、歯車装置を操作する方法において、歯車装置が、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に内方駆動される少なくとも２個の環状歯車と、中心軸心の回りを周転円的に回転されるように遊星キャリアによって接合されると共に、同期速度で回転するように構成されて外方駆動される少なくとも２セットの遊星歯車セットとを備え、又、一方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の一方と噛合い、更に、他方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の他方と噛合い、他方の環状歯車の回転が制限又は防止されている間に、入力が遊星キャリアに供給されると共に、出力が環状歯車の一方から供給される方法を提供する。

第６態様において、本発明は、歯車装置を操作する方法において、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に内方駆動される少なくとも２個の環状歯車と、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に外方駆動される少なくとも１個の太陽歯車と、中心軸心の回りを周転円的に回転されるように遊星キャリアによって接合されると共に、同期速度で回転するように構成されて外方駆動される少なくとも２セットの遊星歯車セットとを備え、又、一方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の一方と噛合い、更に、一方の遊星歯車セットの歯車が太陽歯車と噛合い、他方の環状歯車又は遊星キャリアの回転が制限又は防止されている間に、入力が太陽歯車に供給されると共に、出力が環状歯車の一方から供給される方法を提供する。

前述したように、本発明は、例えば、電動ねじ回し等の電動工具で実施される。この適用では、本発明にかかる歯車装置は、電動工具の小型設計と小重量を許容すると共に、異なる歯数比／トルク比間のシフトの機会を与える。更に、歯車装置は、変速と同等の歯数比が提供される公知歯車装置よりも少ない部品、特に、より少ない大歯車を収容する。従って、歯車装置は、より安価で、且つ、より確実である。

本発明は、オフハイウェイ機械、ホイールローダ、掘削機、ドーザー、トラクター、ハーベスター及び類似の強力機械又は車やトラック等の車両に実施される。このような車両では、歯車装置は、各駆動輪に配置され、その小型設計により、歯車は、車両の底と道の間に大きな隙間を可能にする。歯車は、異なる噛合いの異なる構成に適合されているので、車両の車輪への歯車装置の実施は、車両の各車輪での個々の変速を許容する新規で工夫に富んだ特徴を提供する。

歯車装置は、更に、サーボギヤに実施してもよい。一例として、このような歯車は、例えば、ロボットを取上げて配置するように、ロボットに関連して使用したり、例えば、自律車両等のサーボモータを有する同様のオートメーション機器に関連して使用することができる。このような適用では、機器からの搬出時には速い運動を可能にし、機器への搬入時にはより高いトルクで相対的に低い速度にシフトすることが典型的に望ましい。本発明にかかる歯車装置は、小型設計と、低いトルク及び高いトルクと高速及び低速の間のシフトをする能力とを提供する。

第７態様において、本発明は、複数の車輪を備える車両において、各車輪が、本明細書を通して記載された種類の歯車装置を介して動力を供給される車両を提供する。

第８態様において、本発明は、本明細書を通して記載された種類の歯車装置を介して動力を供給される出力を有する電動工具を提供する。

第９態様において、本発明は、本明細書を通して記載された種類の歯車装置を備えるサーボ歯車装置を提供する。

一般に、本発明の第２態様〜第９態様のいずれも本発明の第１態様に関して記載した特徴と組合せることができる。

図１は、電動ねじ回しに実施された歯車装置１を示す。歯車装置は、電気モータ３に連結された入力軸２を備える。歯車装置は、更に、軸受に支承される出力軸４を備える。歯車装置は、内歯で内方駆動される１次環状歯車５と、内歯の２次環状歯車６とを含む。１次環状歯車は、回りの静止装置（不図示）に固定され、２次環状歯車は、出力軸の一部を形成する。歯車装置は、更に、歯車装置の中心軸心８の回りを回転自在である外歯の１次太陽歯車７を含む。歯車装置は、更に、中心軸心の回りを回転自在である外歯の２次太陽歯車９と、中心軸心の回りを周転円的に回転自在の遊星大歯車１０とを含む。遊星大歯車１０は、外歯の第１遊星歯車１１と、外歯の第２遊星歯車１２とを備える。

矢印１３で指す軸方向に入力軸を移動させることによって、１次太陽歯車と２次太陽歯車は、夫々、第１遊星歯車と第２遊星歯車と噛合う。１次太陽歯車が第１遊星歯車セットの歯車と噛合う構成において、その噛合いにより動力が入力軸と出力軸の間で伝達され、又、歯車が矢印１３の方向にシフトされる時、その噛合いは阻止されて。２次太陽歯車が、第２遊星歯車セットの歯車と噛合って、この噛合いにより動力を伝達する。一適用において、入力軸２とモータ３は互いに固定され、入力軸の移動はモータ３を移動させることによって行われる。

図２は、図１に示す歯車装置に大略類似した構造で部品に同様の参照番号を付した歯車装置の斜視図を示す。１次環状歯車５は、複数の切欠き１５により基準装置に固定され、切欠き１５は、基準装置の半径方向内方に延在する軟質突起と係合して、一つの突起が一つの切欠きから隣の切欠きに移動する時に環状歯車はステップ的に回転し得る。これは、例えば、電動ねじ回しにおいて、トルク制限を容易にする。以下の説明を通して、切欠き１５の開示は、切欠きを設けた歯車の回転を制限又は防止することが望ましいことを示す。

図３と図４は、同一の部品には同一の番号を付した図２の歯車装置と類似の歯車装置を斜視図で図示する。図３と図４の歯車装置において、切欠き１５は、内歯の環状歯車６の外面に直接形成されている。

図５は、車体と４個の車輪を有する車両を図示する。各車輪は、他の図のいずれかに図示する種類の歯車装置１を備える。４個の適用された歯車装置の各々は、各車輪の歯数比を個々にシフトすることを許容し、よって、路面に対する車輪のグリップを異なる条件で高める。

図６ａ、図６ｂと図６ｃは、太陽歯車７と９が、共に、入力軸２と部品を形成することにより、入力軸の速度に等しい速度で共に回転する本発明の実施の形態を図示する。

図６ａは、２次太陽歯車９が第２遊星歯車セット１２の歯車と噛合う歯車装置の構成を図示する。従って、動力は、各遊星歯車の第２リングと２次太陽歯車の間の相互作用により、入力軸と出力軸の間で伝達される。

図６ｂは、入力軸が出力軸とカップリング１６により連動して、２個の軸が同じ速度で回転する構成を図示する。どの太陽歯車も遊星歯車と噛合っていない。

図６ｃは、１次太陽歯車７が第１遊星歯車セット１１の歯車と噛合う構成を図示する。従って、動力は、各遊星歯車の第１リングと１次太陽歯車を介して、入力軸と出力軸の間で伝達される。

図７乃至図９は、１個だけの太陽歯車１７を設けた歯車を斜視図で図示する。この歯車では、第１遊星歯車セットの遊星歯車１１と第２遊星歯車セットの遊星歯車１２が、焼結法により単一の大歯車に形成されている、即ち、第１遊星歯車と第２遊星歯車は固定連結されている。各々が第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの歯車を備える３個の大歯車が遊星キャリア１８によって保持される。

図７に図示する歯車装置は、２個の環状歯車５と６を備える。歯車は、太陽歯車１７を固定保持することによって操作される。環状歯車５と６の一方又は遊星歯車１８は、入力又は出力のために使用され、又、環状歯車５及び６と遊星歯車１８の別の一つは、出力のために使用され、環状歯車５及び６と遊星歯車１８の最後の一つは、固定保持される。特に、太陽歯車と環状歯車の一方を固定保持することが重要である。

図８に図示する歯車装置は、太陽歯車２１と噛合う内歯２０を有する遊星キャリア１９を備える。太陽歯車は、入力として使用でき、よって、太陽歯車２１の周りを周転円的に第１遊星歯車１１及び第２遊星歯車１２と共に遊星大歯車２２を駆動する遊星キャリアを回転する。

図９は、例えば、ロボット用のサーボギヤの一例を図示する。図９に図示する歯車装置は、第１遊星歯車２６、第２遊星歯車２７と第３遊星歯車２８との噛合いにより駆動される３個の環状歯車２３、２４と２５を備える。環状歯車の内の２個は切欠き１５を有する（図１参照）。切欠き１５は、２個の環状歯車の一方の回転を制限又は防止するのに使用されることにより、太陽歯車７と環状歯車２５の間の歯数比を変化させることができる。一例として、入力が太陽歯車７に供給され、出力が環状歯車２５から提供される。操作中、環状歯車２３の回転が最初に制限又は防止されることにより、入力と出力の間の歯数比の最初の変化を生じる。その後、環状歯車２４の回転が制限又は防止されることにより、入力と出力の間の第２の歯数比を与える。環状歯車２３と２４の回転を、環状歯車の回転速度をある時間だけ低減することにより停止させて、回転の妨げられていない環状歯車の歯数比と停止した環状歯車の歯数比の間の滑らかな移行がもたらされるので、歯車が止着される適用が滑らかに速度を変化させる。

例えば、重負荷の場合、大きな歯数比、即ち、出力に比較して相対的に速い入力が望ましい。この場合、歯車装置は、環状歯車２３を停止し、次に、環状歯車２４を停止することにより、操作することができ、環状歯車２４が停止した時、環状歯車２３は解放されて、変速が滑らかに行われる。環状歯車の停止は、ブレーキ手段、例えば、磁気クラッチの使用により行うことができる。

図１０は、環状歯車２９と別の環状歯車３０を有する歯車装置を示す。環状歯車３０には、環状歯車の回転を制限又は防止する切欠き１５を設ける。歯車装置は、更に、第１遊星歯車セットの遊星歯車３１と、第２遊星歯車セットの遊星歯車３２とを備える。遊星歯車３１は環状歯車２９と噛合い、遊星歯車３２は、環状歯車３０及び太陽歯車３３と噛合う。

本発明にかかる歯車装置の断面図を示す。図１に示す歯車装置の斜視図を示す。図１と図２に示す歯車装置の斜視図を示す。図１と図２に示す歯車装置の斜視図を示す。歯車の別の図を示す。ａ〜ｃは、３個の異なる構成の歯車装置を示す。１個だけの太陽歯車を有する歯車装置を示す。１個だけの太陽歯車を有する歯車装置を示す。１個だけの太陽歯車を有する歯車装置を示す。

符号の説明

１歯車装置
２入力軸
３電気モータ
４出力軸
５１次環状歯車
６２次環状歯車
７１次太陽歯車
９２次太陽歯車
１０遊星大歯車
１１第１遊星歯車
１２第２遊星歯車

Claims

入力軸（２）と出力軸（４）の間の歯数比を供給する歯車装置（１）において、
歯車装置の中心軸心（８）の回りに回転自在に内方駆動される１次環状歯車（５）と、歯車装置の中心軸心（８）の回りに回転自在に内方駆動される２次環状歯車（６）と、歯車装置の中心軸心（８）の回りに回転自在に外方駆動される１次太陽歯車（７）と、歯車装置の中心軸心（８）の回りに回転自在に外方駆動される２次太陽歯車（９）と、外方駆動される第１遊星歯車セット（１１）及び外方駆動される第２遊星歯車セット（１２）とを備え、又、遊星歯車は、中心軸心（８）の回りを周転円的に回転すると共に、同期速度で回転するように構成され、更に、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの一方の歯車が、１次環状歯車及び２次環状歯車の一方と１次太陽歯車及び２次太陽歯車の一方と噛合い、
歯車装置は、少なくとも、第１遊星歯車セット（１１）の歯車と１次太陽歯車（７）の間の相互作用により入力軸と出力軸の間で動力を伝達する第１構成と、第２遊星歯車セット（１２）の歯車と２次太陽歯車（９）の間の相互作用により入力軸と出力軸の間で動力を伝達する第２構成との間で切換え可能である歯車装置。
遊星歯車の回転が、第１遊星歯車セットの遊星歯車と第２遊星歯車セットの遊星歯車の間の噛合によって同期化される請求項１に記載の歯車装置。
第１遊星歯車セットの遊星歯車と第２遊星歯車セットの遊星歯車が同じ速度で回転するように、第１遊星歯車セットの遊星歯車を第２遊星歯車セットの遊星歯車と固定連結した請求項１に記載の歯車装置。
歯車装置の少なくとも２個の歯車の間の相互作用が、牽引力又は磁気による請求項１に記載の歯車装置。
環状歯車の一方を中心軸心の回りに回転させる自由の制限と、環状歯車の他方を中心軸心の回りに回転させる自由の制限との間を選択的に切換える切換え手段を備える請求項４に記載の歯車装置。
第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの遊星歯車と同期して中心軸心の回りを周転円的に回転するように外方駆動される少なくとも１個の追加の遊星歯車セットを更に備える請求項１乃至５のいずれかに記載の歯車装置。
追加の遊星歯車セットの歯車と噛合って内方駆動される少なくとも１個の追加の環状歯車を更に備える請求項６に記載の歯車装置。
環状歯車の一方が外部源から動力を受け、又、環状歯車の他方が外部源に動力を与える請求項７に記載の歯車装置。
少なくとも１個の追加の太陽歯車を更に備えて、歯車装置が、第１構成と、第２構成と、動力が、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの一方（１１）の歯車と追加の太陽歯車の一つの間の相互作用により入力軸と出力軸の間で伝達される少なくとも１個の追加の構成との間で切換え可能である請求項１乃至８のいずれかに記載の歯車装置。
遊星歯車が遊星キャリアによって接合され、又、遊星キャリアの回転を制限又は防止するブレーキ手段を更に備える請求項１乃至９のいずれかに記載の歯車装置。
太陽歯車（７、９）が遊星歯車に対して移動自在である請求項１乃至１０のいずれかに記載の歯車装置。
入力軸（２）が中心軸心（８）の回りを回転する請求項１乃至１１のいずれかに記載の歯車装置。
入力軸（２）が太陽歯車の少なくとも１個と一体である請求項１０に記載の歯車装置。
太陽歯車（７、９）の少なくとも１個を、入力軸（２）の移動により遊星歯車に対して移動させることができる請求項１１乃至１３のいずれかに記載の歯車装置。
１次太陽歯車（７）と２次太陽歯車（９）が、同一速度で回転するように接合された請求項１乃至１４のいずれかに記載の歯車装置。
１次太陽歯車（７）が第１遊星歯車セット（１１）の歯車と噛合い、又、２次太陽歯車（９）が第２遊星歯車セット（１２）の歯車と噛合い、更に、太陽歯車の一方を入力軸に選択的に連結するように構成された連結手段を備える請求項１乃至１５のいずれかに記載の歯車装置。
連結手段が、更に、１次太陽歯車及び２次太陽歯車の両方を入力軸から連結解除することにより、入力軸から太陽歯車への動力の伝達を防止するように構成された請求項１６に記載の歯車装置。
出力軸（４）が中心軸心（８）の回りを回転する請求項１乃至１７のいずれかに記載の歯車装置。
出力軸（４）が１次環状歯車（５）と一体である請求項１６に記載の歯車装置。
２次環状歯車（６）が、カップリングにより基準装置に固定され、又、カップリングが、少なくとも第１状態において、基準装置に対する２次環状歯車の回転を防止し、更に、カップリングが、公差の適合を許容するように軟質である請求項１９に記載の歯車装置。
カップリングが、第２状態において、基準装置に対する２次環状歯車の回転を許容する請求項２０に記載の歯車装置。
カップリングが、２次環状歯車に印加されるトルクにより第１状態と第２状態の間をシフトされる請求項２０又は２１に記載の歯車装置。
１次環状歯車（５）が、２次環状歯車（６）内に回転自在に懸垂される請求項２０乃至２２のいずれかに記載の歯車装置。
環状歯車の少なくとも１個が、歯車装置のハウジングの一部を形成する請求項１乃至２３のいずれかに記載の歯車装置。
入力軸（２）と出力軸（４）が同一速度で回転するように、入力軸（２）が出力軸（４）と連動された構成に適合された請求項１乃至２４のいずれかに記載の歯車装置。
歯車を介した動力伝達が、出力軸（４）との入力軸（２）の連動に応じて遮断される請求項２５に記載の歯車装置。
１次太陽歯車（７）と２次太陽歯車（９）が異なるピッチ円又はピッチ円直径を有する請求項１乃至２６のいずれかに記載の歯車装置。
遊星歯車が異なるピッチ円又はピッチ円直径を有する請求項１乃至２７のいずれかに記載の歯車装置。
係合しない２個の歯車が異なるギヤモジュールを有する請求項１乃至２８のいずれかに記載の歯車装置。
動力が入力軸と出力軸の間で伝達される間に異なる構成の間でシフトされるように構成された請求項１乃至２９のいずれかに記載の歯車装置。
遊星歯車が遊星キャリアによって接合されて、歯車装置が、第１構成と、第２構成と、遊星キャリアが歯車装置への入力として使用される追加の構成との間で切換え可能である請求項１乃至３０のいずれかに記載の歯車装置。
遊星キャリアが、追加の構成において太陽歯車の一方によって駆動される請求項３１に記載の歯車装置。
入力軸と出力軸の間の歯数比を供給する歯車装置において、
歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に内方駆動される少なくとも２個の環状歯車と、中心軸心の回りを周転円的に回転されるように遊星キャリアによって接合されると共に、同期速度で回転するように構成されて外方駆動される少なくとも２セットの遊星歯車セットとを備え、又、一方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の一方と噛合い、更に、他方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の他方と噛合い、
遊星キャリアが、歯車装置への動力入力を容易にし、又、環状歯車の一方が、歯車装置からの動力出力を容易にし、更に、他方の環状歯車の回転を制限又は防止するブレーキ手段を備える歯車装置。
入力軸と出力軸の間の歯数比を供給する歯車装置において、
歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に内方駆動される少なくとも２個の環状歯車と、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に外方駆動される少なくとも１個の太陽歯車と、中心軸心の回りを周転円的に回転されるように遊星キャリアによって接合されると共に、同期速度で回転するように構成されて外方駆動される少なくとも２セットの遊星歯車セットとを備え、又、一方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の一方と噛合い、更に、一方の遊星歯車セットの歯車が太陽歯車と噛合い、
太陽歯車が、歯車装置への動力入力を容易にし、又、環状歯車の一方が、歯車装置からの動力出力を容易にし、更に、他方の環状歯車又は遊星キャリアの回転を制限又は防止するブレーキ手段を備える歯車装置。
歯車装置を操作する方法において、
歯車装置が、内方駆動される１次環状歯車と、内方駆動される２次環状歯車と、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に外方駆動される１次太陽歯車と、中心軸心の回りに回転自在に外方駆動される２次太陽歯車と、外方駆動される第１遊星歯車セット及び外方駆動される第２遊星歯車セットとを備え、又、遊星歯車は、中心軸心の回りを周転円的に回転すると共に、同期速度で回転するように構成され、更に、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの一方の歯車が、１次環状歯車及び２次環状歯車の一方と噛合い、第１遊星歯車セットと第２遊星歯車セットの他方の歯車が１次太陽歯車及び２次太陽歯車の他方と噛合い、
１次太陽歯車と第１遊星歯車セットの歯車の間、又は、２次太陽歯車と第２遊星歯車セットの歯車の間で相互作用を生成するために、太陽歯車が遊星歯車に対して移動させられる方法。
歯車装置を操作する方法において、
歯車装置が、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に内方駆動される少なくとも２個の環状歯車と、中心軸心の回りを周転円的に回転されるように遊星キャリアによって接合されると共に、同期速度で回転するように構成されて外方駆動される少なくとも２セットの遊星歯車セットとを備え、又、一方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の一方と噛合い、更に、他方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の他方と噛合い、
他方の環状歯車の回転が制限又は防止されている間に、入力が遊星キャリアに供給されると共に、出力が環状歯車の一方から供給される方法。
歯車装置を操作する方法において、
歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に内方駆動される少なくとも２個の環状歯車と、歯車装置の中心軸心の回りに回転自在に外方駆動される少なくとも１個の太陽歯車と、中心軸心の回りを周転円的に回転されるように遊星キャリアによって接合されると共に、同期速度で回転するように構成されて外方駆動される少なくとも２セットの遊星歯車セットとを備え、又、一方の遊星歯車セットの歯車が環状歯車の一方と噛合い、更に、一方の遊星歯車セットの歯車が太陽歯車と噛合い、
他方の環状歯車又は遊星キャリアの回転が制限又は防止されている間に、入力が太陽歯車に供給されると共に、出力が環状歯車の一方から供給される方法。
複数の車輪を備える車両において、
各車輪が、請求項１乃至３４のいずれかの歯車装置を介して動力を供給される車両。
請求項１乃至３４のいずれかの歯車装置を介して動力を供給される出力を有する電動工具。
請求項１乃至３４のいずれかの歯車装置を備えるサーボ歯車装置。