JP2015515590A5 - - Google Patents

Description

従来の歯車減速箱にとって、高い減速比を実現するためには、一般に多段の歯車組を設計してお互いに配合することで、理想な速度比に達するが、このようにすれば、高速比減速箱の構造が複雑になり、サイズが大きく、重量が重く、コストが高い等の問題が存在する。減速比が大きい特製減速機、例えば、前記「調波歯車減速機」等は、革新的な歯車伝動原理を採用することで、そのサイズが減少し、重量が低減されるようにする。しかしながら、このような歯車構造部品には、特殊な柔性内歯輪を導入されている。当該柔性内歯輪は、従来のおよそ百年にわたって信頼性が検証された機械部品のように高い信頼性を具備していない。それに伴う問題として、当該特殊な柔性内歯輪構造は、生産工程を複雑にして生産コストを上げるが、その信頼性と補修性に対しては逆に低下させる。

本発明に係るフローティング歯車減速機は、新たな歯車伝動構造を提供し、前遊星歯車系、後遊星歯車系、およびフローティング歯車のサイズに対して異なる設計を行うことで、任意の異なる減速比を実現できる。当該フローティング歯車減速機は、構造が簡単で、信頼性が高く、従来の技術において大きい減速比を実現するためには、多段歯車変速伝動機構を需要する問題を解決して、その全体的サイズを減少し、コストを下げる。

本発明に係るフローティング歯車減速機によれば、その前遊星歯車系と後遊星歯車系の運転速度が近いほど、当該フローティング歯車減速機の減速比が大きくなり、トルクも大きくなる。逆に、前遊星歯車系と後遊星歯車系との運転速度の差が大きいほど、当該フローティング歯車減速機の減速比が小さくなり、トルクも小さくなる。従来の技術において、様々な従来の種類の減速機は、元の基礎で減速比を上げるために、減速機の歯車や軸の数を増加し、ギアボックス等の部品を変更又は拡大して、２段或はその以上の多段構造を形成することで、減速比を向上させる目標に達することしかない。これに比べて、本発明で提供するフローティング歯車減速機は、前遊星歯車系および後遊星歯車系の中の制限される数の歯車および軸によって、例えば、３０：１．．．．．．、３００：１．．．．．．、３０００：１．．．．．．、１００００：１．．．．．．のような任意の減速比を有する減速機を得られる。且つ、当該フローティング歯車減速機において用いられる歯車や軸などの部品は、全部およそ百年にわたって生産と実用に検証された機械構造部品であるため、本発明のフローティング歯車減速機は、機械全体の性能、信頼性、生産標準モジュール化、機械全体構造の簡単化および軽量化、生産工芸の標準化、および補修性能等の方面で極めて改善される。

本発明のもう１つの実施例は、前遊星歯車系と、後遊星歯車系と、フローティング歯車とを備え、その中で、前遊星歯車系が１つの多段歯車変速機構から構成され、後遊星歯車系が後太陽歯車、後遊星歯車、および後内歯輪からなり、後内歯輪がフローティング歯車の内周面にフローティング歯車と一体に成形され、当該多段歯車変速機構が１つの入力歯車、複数組の出力歯車、および前内歯輪を備え、入力歯車が複数組の出力歯車中の１組に噛み合わされ、入力歯車が当該組の出力歯車を介して前内歯輪に動力伝達が可能なように連結され、後太陽歯車が後遊星歯車介して後内歯輪に動力伝達が可能なように連結され、後太陽歯車の歯車中心および入力歯車の歯車中心が動力入力軸に剛性的に連結され、後遊星歯車の歯車中心が動力を出力するための動力出力軸に連結され、前記複数組の出力歯車中の１組の出力歯車と入力歯車との減速比が、後遊星歯車と後太陽歯車との減速比と同じであるフローティング歯車過零多段変速機を提供する。

好ましくは、多段歯車変速機構が、３〜３０級歯車変速機構である。

本発明に係るフローティング歯車過零多段変速機によれば、動力入力軸にどんな回転数を入力しても、動力出力軸の出力回転数がゼロになるのを実現でき、このような効果は、入力歯車が、複数組の出力歯車中の、入力歯車との減速比が後遊星歯車と後太陽歯車との減速比と同じである当該組の出力歯車に噛み合わせれば、実現できる。入力歯車が他の組の出力歯車と噛み合わせれば、フローティング歯車過零多段変速機全体の異なる減速比を実現でき、このようにしても、本発明の別の実施例に係るフローティング歯車減速機と類似した利点を具備し、ここで詳細な説明を省略する。

図１は、本発明の１つの実施例に係るフローティング歯車減速機の構造概略図である。 図２は、本発明のもう１つの実施例に係るフローティング歯車過零多段変速機の構造概略図である。

１ フローティング歯車
２ 動力入力軸
３ 前太陽歯車
４ 前遊星歯車
５ 後太陽歯車
６ 後遊星歯車
７ 連結ロッド
８ 動力出力軸
９ 前内歯輪
１０ 後内歯輪
１１ 多段歯車変速機構
１２ 固定回転軸

本発明に係るフローティング歯車減速機は、新たな歯車伝動構造を提供し、前遊星歯車系、後遊星歯車系、およびフローティング歯車のサイズに対して異なる設計を行うことで、任意の異なる減速比を実現できる。当該フローティング歯車減速機は、構造が簡単で、信頼性が高く、従来の技術において大きい減速比を実現するためには、多段歯車変速伝動機構を需要する問題を解決して、その全体的サイズを減少し、コストを下げる。

図１に示すフローティング歯車減速機によれば、前太陽歯車３と後太陽歯車５、前遊星歯車４と後遊星歯車６、前内歯輪９と後内歯輪１０のサイズが全部同じである場合、フローティング歯車減速機動力入力軸２の回転数に関らず、動力出力軸８の回転数はゼロになる。前後遊星歯車系中の任意の１組の歯車（前後太陽歯車、前後遊星歯車、前後内歯輪）のサイズを変わると、前遊星歯車系と後遊星歯車系の運転速度を異なるようにして、異なる減速比の減速機を設計できる。前遊星歯車系と後遊星歯車系の運転速度が近いほど、当該フローティング歯車減速機の減速比が大きくなり、トルクも大きくなる。逆に、前遊星歯車系と後遊星歯車系との運転速度の差が大きいほど、当該フローティング歯車減速機の減速比が小さくなり、トルクも小さくなる。従来の技術において、様々な従来の種類の減速機は、元の基礎で減速比を上げるために、減速機の歯車や軸の数を増加し、ギアボックス等の部品を変更又は拡大して、２段或はその以上の多段構造を形成することで、減速比を向上させる目標に達することしかない。これに比べて、本発明で提供するフローティング歯車減速機は、前遊星歯車系および後遊星歯車系の中の制限される数の歯車および軸によって、例えば、３０：１．．．．．．、３００：１．．．．．．、３０００：１．．．．．．、１００００：１．．．．．．のような任意の減速比を有する減速機を得られる。且つ、当該フローティング歯車減速機において用いられる歯車や軸などの部品は、全部およそ百年にわたって生産と実用に検証された機械構造部品であるため、本発明のフローティング歯車減速機は、機械全体の性能、信頼性、生産標準モジュール化、機械全体構造の簡単化および軽量化、生産工芸の標準化、および補修性能等の方面で極めて改善される。

本発明のもう１つの実施例によれば、図２に示すフローティング歯車過零多段変速機は、前遊星歯車系と、後遊星歯車系と、フローティング歯車１とを備え、前遊星歯車系が１つの多段歯車変速機構１１から構成され、当該多段歯車変速機構１１の構造が従来の技術における歯車変速機構と同じであり、後遊星歯車系が後太陽歯車５、後遊星歯車６、および後内歯輪１０からなり、後内歯輪１０がフローティング歯車１の内周面にフローティング歯車１と一体に成形され、当該多段歯車変速機構１１が１つの入力歯車、複数組の出力歯車、および前内歯輪（図略）を備え、入力歯車が複数組の出力歯車中の１組に噛み合わされ、入力歯車が当該組の出力歯車を介して前内歯輪に伝動可能なように連結され、後太陽歯車５が後遊星歯車６を介して後内歯輪１０に伝動可能なように連結され、後太陽歯車５の歯車中心および入力歯車の歯車中心が動力入力軸２に剛性的に連結され、後遊星歯車６の歯車中心に動力出力軸８を連結するための連結ロッド７が設置され、前記複数組の出力歯車中の１組の出力歯車と入力歯車との減速比が、後遊星歯車と太陽歯車との減速比と同じである。

当該実施例において、多段歯車変速機構は、３〜３０段歯車変速機構である。

本発明に係るフローティング歯車過零多段変速機によれば、動力入力軸にどんな回転数を入力しても、動力出力軸の出力回転数がゼロになるのを実現でき、このような効果は、入力歯車が、複数組の出力歯車中の、入力歯車との減速比が後遊星歯車と後太陽歯車との減速比と同じである当該組の出力歯車に噛み合わせれば、実現できる。入力歯車が他の組の出力歯車と噛み合わせれば、フローティング歯車過零多段変速機全体の異なる減速比を実現でき、このようにしても、本発明の第１実施例に係るフローティング歯車減速機と類似した利点を具備し、ここで詳細な説明を省略する。

図２に示すフローティング歯車過零多段変速機は、図１に示すフローティング歯車減速機に基づいて、動力入力軸２の前遊星歯車系を全機械式の多段歯車変速機構１１に交換し、つまり、前遊星歯車系が１つの多段歯車変速機構１１を介して構成される。入力歯車が、複数組の出力歯車中の、入力歯車との減速比が後遊星歯車と太陽歯車との減速比と同じである当該組の出力歯車に噛み合わせれば、動力出力軸８の回転数がゼロになるのを実現でき、入力歯車が他の組の歯車と噛み合わせれば、フローティング歯車過零多段変速機の異なる減速比を実現できる。

当該フローティング歯車過零多段変速機は、全部従来の機械歯車等の部品で構成できるため、大きいトルクを伝達でき、且つ、高い信頼性を具備するとともに、車両変速箱のような従来の機械式変速機と異なる特徴として、機械が運転している時、ドライブレンジからニュートラルレンジを介して直接にリバースレンジに入ることができる。従来の車両変速箱なら、この機能を実現できなく、車両が進行しなく停止した後に、ドライブレンジからリバースレンジの位置に入るしかない。

さらに、このような多段歯車変速機構１１を機械或は液圧等で制御する連続変速機構に設計すれば、本発明は「フローティング歯車連続過零変速機」になり、その伝動されるトルクが多段過零変速機より小さいが、当該型の機械は速度調整範囲が広く、機電一体化の自動制御等を実現しやすい。