JP2014515812A

JP2014515812A - 力を伝達するための装置

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Publication number: JP2014515812A
Application number: JP2014505533A
Authority: JP
Inventors: ハルトムート・グラフ
Original assignee: フォイト・パテント・ゲーエムベーハー
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2032-04-18
Also published as: US20140141916A1; CN103492763B; EP2699823B1; JP6005132B2; US9453567B2; CN103492763A; KR20140037089A; WO2012143123A1; DE102011018236A1; EP2699823A1; KR101931111B1

Abstract

発明は、一定速度の駆動アセンブリ（２）に連結された入力軸（４）から、可変速度の作動機械（３）に連結された出力軸（６）まで、力を伝達する装置（１）で、流体力学的なトランスデューサー（２０）と、遊星歯車装置（１）として設計され、遊星歯車装置の要素としてリングギヤ（１２）と、太陽歯車（１３）と、複数の遊星歯車（１５）を有する遊星キャリヤ（１４）とを備える差動伝動装置とを備えた装置に関する。発明は、流体力学的なトランスデューサーが逆運動トランスデューサーとして設計され、入力軸が流体力学的なトランスデューサーのポンプインペラ（７）と、遊星歯車装置の第１の要素（１４）とに直接連結され、流体力学的なタンスデューサーのタービンホイール（１０）が遊星歯車装置の第２の要素（１３）に直接連結され、出力軸が遊星歯車装置の第３の要素に少なくとも間接的に連結されていることを特徴とする。

Description

本発明は力を伝達するための装置であって、請求項１の前文により詳細に定義した種類の装置に関する。

可変速度の作動機械を駆動するための力伝動アセンブリが特許文献１より公知である。この力伝動アセンブリは、遊星歯車装置を有する変速機からなり、この変速機では、動力分枝（ｐｏｗｅｒｂｒａｎｃｈ）が機械的な動力分枝と、流体力学的な動力分枝とに分かれている。流体力学的な動力分枝は流体力学的なコンバーターを介して延び、コンバーターで速度を変えることができる。流体力学的な動力分枝は、機械的に伝動された動力分枝と、遊星歯車装置で再び１つにされる。これにより、力伝動アセンブリを入力軸側で駆動する駆動アセンブリが一定の速度で動いているにも拘わらず、作動機械は所望の速度で駆動される。引用したドイツの刊行物に記載の構造は同心に延びた軸を備えていて、軸が同心に延びていない構造に比べ比較的場所を取らないように実施される。しかし、継ぎ手スリーブまたは中空軸が必要であり、また、動力分枝を分けるのに固定伝動装置（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）も必要である。このために構造が比較的重くなり、とりわけ、遊星歯車装置のリングギヤの比較的大きな直径を有する継ぎ手スリーブを使用するために、構造が割合に高価になる。加えて、力伝動アセンブリの大部分をこの継ぎ手スリーブの内部に設置しなければならないので、損傷があった場合、修理等のためのアクセスが非常にしにくい。

この構造に基づいて、特許文献２は同様の構造を記載している。この構造では、中空軸を、力伝動アセンブリの中心軸に平行に延びる連結軸と置き換えている。複雑、高価かつ非常に重い継ぎ手スリーブはこのようにして省くことができる。しかし、構造はそれでも比較的大きく、また、外部に平行な伝動軸があり、適当な歯車装置を介して主軸に連結しなければならないため、比較的複雑であり、多くの個別の部品が必要である。このために、製造および設置に費用がかかり、また、複雑である。

さらに、自動車技術の分野におけるドライブトレインについて述べる。遊星歯車装置と組み合わせた逆回転コンバーターが、例えば、特許文献３または特許文献４に記載されている。構成がしたがって複雑であるが、これは、ここで述べられている目的が全く異なり、変動する入力速度を要求に応じて適切なギア段／伝達比で変換することだからである。可変に制御された出力速度は、ここでは何の役割も果たさない。

独国特許出願公開第３４４１８７７号明細書独国特許発明第１０２００８０３４６０７号明細書独国特許出願公開第４１０２４９３号明細書欧州特許出願公開第２１０１０８４号明細書

したがって、本発明の目的は、一定速度で動作している駆動アセンブリから、可変の速度で動作している作動機械に力を伝達するための装置であって、簡単、小型、軽量、かつ、製造および設置の費用対効果もよい装置を詳述することである。

この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴部分で述べた特徴によって達成される。他の有益な実施形態および好ましい実施形態は請求項１の従属項に記載されている。

本発明による装置は、これまで典型的であった流体力学的に同期させるコンバーターの代わりに、流体力学的な逆回転コンバーターを使用する。流体力学的な逆回転コンバーターは、効率の点で同期式コンバーターよりも若干劣るが、装置の構成を非常に簡単かつ小型にすることができる。動力の特定の部分のみが流体力学的なコンバーターを介して伝えられ、いずれの場合も、動力のより多くの部分が直接機械的に伝えられるので、逆回転コンバーターが同期コンバーターに対して効率で不利であることが顕著な制約になることはない。本発明による装置は、むしろ簡単かつ小型に構成できる。構成を小型にできるので、とりわけ、タービンホイールと、さらにはポンプホイールとの両方を遊星歯車装置の対応する要素に直接取り付けられることになる。本発明で定義する直接の取り付けとは、直接機械的に連結し、クラッチ、伝動要素その他のような部品が介在しないことを意味する、と理解しなければならない。

本発明による装置の有益な一実施形態によれば、第１の要素は遊星歯車装置の遊星キャリヤであり、一方、第２の要素は遊星歯車装置の太陽歯車であり、そして、第３の要素は遊星歯車装置のリングギヤであるように設けられている。この構造では、リングギヤが出力軸に直接、または、さらなる歯車装置、好ましくは平歯車装置を介して連結され、また、流体力学的な動力分枝が太陽歯車を介して導入されるが、この構造は、遊星歯車装置を、好ましい速度の割には非常に小型に具体化できる、という決定的な利点を有する。

この装置は、このように非常に小型の構造を提供し、この構造では継ぎ手スリーブを省くことができる。加えて、この装置は、遊星歯車装置という形態での補足的な固定伝動装置を省くことができ、したがって部品数の少ない非常に小さくて小型の装置として具体化でき、それ故に製造および設置が簡単で費用効果よく具体化できる。構造は、有益な実施形態によれば、遊星歯車装置を１つだけ有するものとして具体化でき、この結果、比較的複雑なさらなる遊星歯車装置を省くことができる。

本発明による装置の有益な実施形態によれば、流体力学的な逆回転コンバーターのタービンは中空軸を介して遊星歯車装置の太陽歯車に連結されていて、中空軸を通って延びる入力軸は、流体力学的な逆回転コンバーターから離れた側で遊星キャリヤに連結されていることがさらに提供される。これにより、構成を非常に小型にでき、ほとんど場所を取らずに実施できるであろう。この構造による中空軸はこの場合には直径が比較的小さく、また、例えば、従来技術による構造での継ぎ手スリーブよりもはるかに扱いやすく、簡素である。

本発明の特に好ましい実施形態では、遊星歯車装置のリングギヤが出力軸に、流体力学的な逆回転コンバーターから離れた側で少なくとも間接的に連結されていることが提供される。この構成もまた非常に簡単かつ小型に実施されるであろう。この場合、遊星歯車装置またはその要素の１つの取り付けは、それぞれ、遊星歯車装置の要素に軸方向の力が全く作用しない、または、顕著な軸方向の力が全く作用しないように実施できる。対応する有益な改良例では、したがって、遊星歯車装置の要素が単一のはすば歯車として具体化されることが提供されうる。

本発明による装置の他の有益な実施形態は、残りの従属項からさらに得られ、例示的な実施形態に基づいて明らかになるであろう。例示的な実施形態は、図面を参照しながら以下により詳細に説明する。

力を伝達するための装置を示した図である。

本発明による装置の略図が唯一の添付図面に示されている。

唯一の添付図面では、力を伝達するための装置１が示されており、この装置は、駆動アセンブリ２と、作動機械３とを互いに連結している。駆動アセンブリ２は、具体的にはエンジンとして実施することができ、特に好ましくは電気モーターとして実施することができる。ここで示す構造では、この駆動アセンブリが通常は一定速度を出し、この一定速度で駆動アセンブリが入力軸４を駆動する。入力軸４は、駆動アセンブリに直接、または、オプションとしてさらに変速段（図示略）を介して連結されている。作動機械３は、可変速度の作動機械３として実施されており、装置１によって駆動されている。作動機械３は、具体的には圧縮機、遠心ポンプその他である。ここで示す例示的な実施形態では、作動機械３は出力軸６に平歯車装置５を介して間接的に連結されている。遊星歯車装置、傘歯車装置その他を介して連結することもまた考えられるであろう。力を伝達するための装置１自体は、流体力学的な逆回転コンバーター２０からなり、そのポンプホイール７は入力軸４に直接連結されている。逆回転コンバーター２０では普通のことであるが、作動媒体の流れがポンプホイール７から生じ、ステータ８を介してタービンホイール１０へと至る。この流れは、矢印９で示すように調整可能に具体化される。これに平行して、動力が入力軸４を介して機械的に直接伝達される。２つの動力分枝は、その後、共に再び遊星歯車装置１１によって誘導され、出力軸６の領域に一緒に達する。

遊星歯車装置１１は、この目的のためにいわゆる「Ｄトランスミッション」として具体化されている。遊星歯車装置１１は、リングギヤ１２と、太陽歯車１３と、遊星キャリヤ１４に並べられた複数の遊星歯車１５とを有する。ここで示す構造では、流体力学的な逆回転コンバーター２０のタービンホイール１０が中空軸１６を介して遊星歯車装置１１の太陽歯車１３に直接連結されている。入力軸４は、中空軸１６を通って、遊星歯車装置１１の逆回転コンバーター２０から離れた側で遊星キャリヤ１４に連結されており、したがって、回転する個々の遊星歯車１５に連結されている。出力軸６は、次に、遊星歯車装置１１の中空ホイール１２に連結されている。

出力軸６で望まれる速度に従い、ステータ８を調節することにより、および／または、流体力学的な逆回転コンバーター２０を作動媒体で充填する程度を調節することにより、対応する動力が流体力学的な動力分枝で伝達され、したがって、入力軸４から太陽歯車１３へ伝達される。流体力学的な動力分枝を介して伝達されたこの動力は、次に、機械的に直接伝達された動力の主要部分に遊星キャリヤ１４を介して加えられ、出力軸６に複合動力としてリングギヤ１２を介して達する。ここで示す例では、作動機械３は、その後、平歯車装置５を介して一定の速度伝達比で駆動される。作動機械３の領域で望まれる瞬時速度により、流体力学的な逆回転コンバーター２０がそれに応じて調整されるが、これは、ステータ８を調整することにより、および／または、流体力学的な逆回転コンバーター２０内の作動媒体の量を変えることによって調整することで行われる。このようにして、望まれている速度値に対して出力速度を非常に良く調節できる。

この構造は、極めて小型に、そしてそれ故に軽量に実施できる。これは、固定伝動装置が求められず、継ぎ手スリーブを使用する必要がなく、そして、非常に都合の良い速度であるために、比較的小さな遊星歯車装置１１を使用できるからである。とりわけ入力軸４を出力軸６に取り付ける可能性があることから、遊星歯車装置１１の個々の要素１２、１３、１５に軸方向の力がかからない、または、顕著な力がかからない構造になる。したがって、遊星歯車装置１１の個々の要素１２、１３、１５を単一のはすば歯車装置で具体化することができ、この結果、個々の要素１２、１３、１５を比較的簡単かつ費用対効果よく実施することができる。これは、個々の要素１２、１３、１５の構造上の大きさだけでなく、それらの構成によるものでもある。

この構造は、全体的に非常に小型軽量であり、また、個々の要素の数が比較的少ないので、簡単かつ費用対効果よく生産かつ設置できる。

１装置
２駆動アセンブリ
３作動機械
４入力軸
５平歯車装置
６出力軸
７ポンプホイール
８ステータ
１０タービンホイール
１１遊星歯車装置
１２リングギヤ
１３太陽歯車
１４遊星キャリヤ
１５遊星歯車
１６中空軸
２０逆回転コンバーター

最初に述べた刊行物と同様に、定速駆動機械を有する速度可変作動機械を駆動するための、対応する力伝達アセンブリもまた特許文献５より公知である。対応する速度調節が流体力学的な逆回転コンバーターで行われている。

他の一般的な従来技術である特許文献６および特許文献７について述べる。どちらの刊行物も自動車技術の分野から出てきたものであり、速度可変駆動アセンブリを介してトルクを変換し、例えば、駆動アセンブリのほぼ一定のトルクが特に自動車の始動に適するトルクとなるようにする目的で使用されている。自動車技術の分野から来たこの構造は、この分野ですっかり定石であるように、逆回転コンバーターをドライブトレインでの流体力学的なコンバーターとして使用している。

独国特許出願公開第３４４１８７７号明細書独国特許発明第１０２００８０３４６０７号明細書独国特許出願公開第４１０２４９３号明細書欧州特許出願公開第２１０１０８４号明細書国際公開第９５／０１５２２号パンフレット中華人民共和国特許出願第２１８２４３号明細書独国特許出願公開第１０１５２４８８号明細書

力を伝達するための装置を示した図である。

Claims

一定速度の駆動アセンブリ（２）に少なくとも間接的に連結された入力軸（４）から、可変速度の作動機械（３）に少なくとも間接的に連結された出力軸（６）まで力を伝達する装置（１）であって、
流体力学的なコンバーター（２０）と、
遊星歯車装置（１１）として実施され、前記遊星歯車装置（１１）の要素として、リングギヤ（１２）、太陽歯車（１３）、および複数の遊星歯車（１５）を有する遊星キャリヤ（１４）を備える、付加された伝動装置と
を有する装置において、
前記流体力学的なコンバーター（２０）が逆回転コンバーターとして実施され、
前記入力軸（４）が前記流体力学的なコンバーター（２０）のポンプホイール（７）および前記遊星歯車装置（１１）の第１の要素（１３）に直接連結され、
前記流体力学的なコンバーター（２０）のタービンホイール（１０）が前記遊星歯車装置の第２の要素（１３）に直接連結され、
前記出力軸（６）が前記遊星歯車装置（１１）の第３の要素（１２）に連結されている
ことを特徴とする装置（１）。
前記第１の要素が前記遊星歯車装置（１１）の前記遊星キャリヤ（１４）であり、前記第２の要素が前記遊星歯車装置（１１）の前記太陽歯車（１３）であり、前記第３の要素が前記遊星歯車装置（１１）の前記リングギヤ（１２）であることを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
ただ１つの遊星歯車（１１）が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置（１）。
歯車装置（５）が前記遊星歯車装置（１１）と前記作動機械（３）との間に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置（１）。
前記タービンホイール（１０）が中空軸（１６）を介して前記太陽歯車（１３）に連結されており、前記中空軸（１６）を通って延びる前記入力軸（４）が、前記遊星歯車装置（１１）の前記流体力学的なコンバーター（２０）から離れた側で前記遊星キャリヤ（１４）に連結されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１）。
前記リングギヤ（１２）が前記遊星歯車装置の前記流体力学的なコンバーター（２０）から離れた側で前記出力軸（６）に少なくとも間接的に連結されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の装置（１）。
前記リングギヤ（１２）、前記遊星歯車（１５）、および、前記太陽歯車（１３）が単一のはすば歯車として具体化されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置（１）。
前記駆動アセンブリ（２）が電気モーターとして実施されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１）。
前記作動機械（３）が流体の搬送装置として、特に圧縮機、ポンプ、または、遠心ポンプとして実施されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の装置（１）。