JP2022527204A

JP2022527204A - ギヤボックス

Info

Publication number: JP2022527204A
Application number: JP2021558971A
Authority: JP
Inventors: ジェイムズブレントクラッセン; リチャードボス
Original assignee: ジェネシスアドバンスドテクノロジーインコーポレイテッド
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2022-05-31
Also published as: CA3134657A1; EP3948021A1; WO2020201958A1; CN113811703A; KR20210142197A; EP3948021A4; US20220154804A1

Abstract

内側レースと同軸外側レースとの間に２列の遊星を有する遊星ギヤボックス。入力ギヤはまた、内側遊星又は外側遊星と噛み合うことができる。印加トルクからのねじれによるギヤの噛み合い解除を回避するために、印加トルクが径方向予圧を発生するカム効果が使用され得る。入力ギヤと噛み合うギヤは、内側又は外側レースのうちの対応する１つとも噛み合うギヤの部分で、噛み合ってもよい。遊星は、異なるねじれ角を有する軸方向部分とギヤ結合することができる。内側レース又は外側レースは、異なるねじれ角とギヤ結合する２つの構成要素で形成されて、遊星の異なる軸方向部分と噛み合ってもよい。これらの異なる構成要素を使用することにより、構成要素を軸方向に遊星上で摺動させることができるので、組み立てが容易になる。【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２０１９年４月１日に出願された米国仮特許出願第６２／８２７，７８６号及び２０１９年４月２日に出願された米国仮特許出願第６２／６２／８２８，３２０号の優先権を主張するものであり、これらの仮特許出願はそれぞれ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

公開された国際公開第２０１３１７３９２８（Ａ１）号では、２列のローラベース遊星でトルクを増大させる装置が示されており、これらのローラベース遊星は全てが、２つの他のローラベース遊星に接触し、且つ低カム角度が達成される十分に多くの遊星でトルクを増大させるものである。この角度を下回ると、装置が装填されるときに生じるカム作用は、ギヤ付き又はローリング部材間の力、並びに内側遊星と外側遊星との間及び内側遊星と内側レースとの間及び外側遊星と外側レースとの間の接点における接触圧を増大させる。

このカム作用が発生するのを可能にするのに十分高い摩擦係数を達成することは、鋼上の鋼などの多くの共通の材料の組み合わせが、この装置の典型的なカム角度に必要とされるよりも低い摩擦係数（ＣＦ）を有するため、難題である。結果として、カム角度形状が伝達されるトルクに比例する牽引圧を提供することを可能にするのに十分に高いＣＦを達成するためには、ニッケル合金又は他の材料の組み合わせなどの材料を使用されなければならない。

転がり接触型の別の課題は、遊星を全て均等に円周方向に離間させて維持することである。転がり接触は他方の遊星に対して自身を「クロック制御」せず、遊星の円周方向間隔が制御されない場合、２列の遊星は本質的に不安定である。不安定であることは、遊星が不均等に離間している場合、内側レースが外側レースと同心を維持しないことを意味する。

ローラベースのギヤボックスの実施形態の別の課題は、軸受が外側レースを内側レースと軸方向に整列させて維持する必要があることである。

従来のギヤ減速機などのギヤ付き装置は一般的に、シャフトと軸受とを伴った遊星キャリアを使用して遊星を配置する。遊星キャリアは、回転質量、コスト、及び複雑さを増加させる。

外部表面を有し、軸を規定する内側レースと、内部表面を有し、内側レースと同軸である外側レースと、を有するギヤボックス装置が提供される。ギヤボックス装置は、内側レースの外部表面とギヤ接触する内側遊星と、外側レースの内部表面とギヤ接触する外側遊星と、を含んだ１組の軌道遊星を有し、全ての内側遊星は２つの外側遊星とギヤ接触し、全ての外側遊星は２つの内側遊星とギヤ接触する。内側レース及び外側レースと同軸であり、内側遊星又は外側遊星とギヤ接触する入力リングが存在してもよい。

一実施形態では、Ａ又はＢのうちの１つは、Ａであって、外側遊星が内側遊星よりも長く、各外側遊星は、それが接触している内側遊星と噛み合うそれぞれの第１の部分を有し、入力リングは、それが接触している各外側遊星のそれぞれの第２の部分と噛み合う外部表面を有し、外側遊星の第１の部分及び第２の部分の両方は、外側レースと噛み合う、Ａと、Ｂであって、内側遊星が外側遊星よりも長く、各内側遊星は、それが接触している外側遊星と噛み合うそれぞれの第１の部分を有し、入力リングは、それが接触している各内側遊星のそれぞれの第２の部分と噛み合う内部表を有し、内側遊星の第１の部分及び第２の部分の両方は、内側レースと噛み合う、Ｂの場合である。

別の実施形態では、内側遊星及び外側遊星はギヤ接触している長さを有し、ギヤ及びレースは、トルクを入力リング上に生じさせて、入力リング上のトルクによって引き起こされるギヤ間の分離力を克服するのに十分な内側遊星及び外側遊星の径方向負荷を増加させるように選択されるそれぞれの直径を有する。

別の実施形態では、内側レースの外部表面及び外側レースの内部表面のうちの少なくとも１つは、異なるねじれ角を有する２つの角度付きギヤ面から形成されている。２つの角度付きギヤ面は、軸方向に隣接する構成要素上に配置されてもよい。この構成は、構成要素を軸方向に移動させて遊星ギヤとギヤ噛み合い接触させることを可能にし、組み立てを容易にするために使用することができる。

種々の実施形態は、その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、太陽ギヤと同軸であるリングギヤと、太陽ギヤの内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、リングギヤの外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、内側の組の遊星の各々が、外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、外側の組の遊星の各々が、内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、太陽ギヤ、リングギヤ、及び中間ギヤのうちの１つは静止状態に保持される、ギヤボックスに関するものである。

特定の実施形態では、内側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、外側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、第２の軸方向長さは第１の軸方向長さとは異なり、中間レースは、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する。様々な実施形態において、内側の組の遊星と外側の組の遊星は、ギヤ接触におけるある長さを有し、内側の組の遊星、外側の組の遊星、内側レース、外側レース、及び中間レースは、太陽ギヤ、リングギヤ、又は中間ギヤのうちの１つを介して供給されるトルクが、トルクによって引き起こされる分離力に打ち勝つのに十分な、内側の組の遊星及び外側の組の遊星の径方向負荷の増大を引き起こすことを可能にするように選択された、それぞれの直径を有する。更に、特定の実施形態では、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する。特定の実施形態では、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、２つの別様に先細にされた部分を備える。

様々な実施形態において、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する。特定の実施形態では、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、一定の螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する。更に、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、軸方向長さに沿って異なる螺旋角を有するヘリカルギヤを画定し得る。様々な実施形態において、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリングボーンギヤパターンを画定する。更に、中間ギヤは、ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備えて良く、軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている。特定の実施形態では、リングギヤは、ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている。更に、太陽ギヤは、ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備えて良く、軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている。

特定の実施形態では、ギヤボックス装置は、内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える。様々な実施形態において、ギヤボックスは、外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える。様々な実施形態において、内側レース、外側レース、中間レース、並びに内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する。特定の実施形態では、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は中空である。

種々の実施形態は、本明細書で説明されるような複数のギヤボックス装置を備える多段式ギヤボックス装置に関するものであり、その複数のギヤボックス装置は、第１のギヤボックス装置の第１のリングギヤが第２のギヤボックス装置の第２の中間ギヤに接続され、それを駆動するように、段をなして配列される。

種々の実施形態は、その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、太陽ギヤの内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、リングギヤの外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、内側の組の遊星の各々が、外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、外側の組の遊星の各々が、内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、内側レース、外側レース、中間レース、並びに内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、連続的な螺旋角を有する複数のギヤ歯を画定する、ギヤボックス装置に関するものである。

様々な実施形態において、ギヤボックスは、太陽ギヤに取り付けられ、内側の組の遊星の軸方向移動を拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える。特定の実施形態では、少なくとも１つの内側フェンスは、太陽ギヤの対向する軸方向端部上にそれぞれ固着された２つの内側フェンスを含む。様々な実施形態において、少なくとも１つの外側フェンスが、リングギヤに取り付けられ、外側の組の遊星の軸方向移動を拘束するように構成される。特定の実施形態では、少なくとも１つの外側フェンスは、リングギヤの対向する軸方向端部上にそれぞれ固着された２つの外側フェンスを含む。更に、内側の組の遊星の軸方向端部の各々は半球状の形状を有し、少なくとも１つの内側フェンスは、内側の組の遊星の軸方向端部の半球状の形状に対応する湾曲した形状を有する。様々な実施形態において、中間ギヤは出力リングであり、太陽ギヤ又はリングギヤの一方は入力モータによって駆動される。特定の実施形態では、内側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、外側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、第２の軸方向長さは第１の軸方向長さとは異なり、中間レースは、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する。更に、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する。特定の実施形態では、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は中空である。

種々の実施形態は、その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、太陽ギヤの内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、リングギヤの外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、内側の組の遊星の各々が、外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、外側の組の遊星の各々が、内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、外側の組の遊星と、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、太陽ギヤに取り付けられ、内側の組の遊星の軸方向移動を拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスと、リングギヤに取り付けられ、外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスと、を備えるギヤボックス装置に関する。

様々な実施形態において、内側の組の遊星の軸方向端部の各々は半球状の形状を有し、少なくとも１つの内側フェンスは、内側の組の遊星の軸方向端部の半球状の形状に対応する湾曲した形状を有する。更に、外側の組の遊星の軸方向端部の各々は半球状の形状を有し、少なくとも１つの外側フェンスは、外側の組の遊星の軸方向端部の半球状の形状に対応する湾曲した形状を有する。特定の実施形態では、内側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、外側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、第２の軸方向長さは第１の軸方向長さとは異なり、中間レースは、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する。

特定の実施形態において、中間ギヤは出力ギヤであり、太陽ギヤ又はリングギヤの一方は入力モータによって駆動される。様々な実施形態において、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する。更に、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する。特定の実施形態では、内側レース、外側レース、中間レース、並びに内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する。特定の実施形態では、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は中空である。

種々の実施形態は、その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、太陽ギヤの内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、リングギヤの外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、内側の組の遊星の各々が、外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、外側の組の遊星の各々が、内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は、太陽ギヤ、リングギヤ、及び中間ギヤの各々の剛性よりも高い剛性を有し、そのため、太陽ギヤ、リングギヤ、又は中間ギヤのうちの１つ以上は、内側の組の遊星にかかる径方向負荷と、外側の組の遊星にかかる径方向負荷とのバランスが取れるように変形する、ギヤボックス装置に関するものである。

特定の実施形態では、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は金属材料を含む。更に、太陽ギヤ、リングギヤ、及び中間ギヤのうちの１つ以上はプラスチック材料を含む。

様々な実施形態において、内側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、外側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、第２の軸方向長さは第１の軸方向長さとは異なり、中間レースは、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する。特定の実施形態では、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する。様々な実施形態において、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、２つの別様に先細にされた部分を備える。特定の実施形態では、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する。特定の実施形態では、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、一定の螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する。様々な実施形態において、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、軸方向長さに沿って異なる螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する。更に、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリングボーンギヤパターンを画定する。特定の実施形態では、中間ギヤは、ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている。

様々な実施形態において、リングギヤは、ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている。様々な実施形態において、太陽ギヤは、ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている。更に、ギヤボックスは、内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備えてもよい。様々な実施形態において、ギヤボックス装置は、外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える。特定の実施形態では、内側レース、外側レース、中間レース、並びに内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する。更に、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は中空であってもよい。

種々の実施形態は、その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、太陽ギヤの内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、リングギヤの外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、内側の組の遊星の各々が、外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、外側の組の遊星の各々が、内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は、太陽ギヤ、リングギヤ、及び中間ギヤの各々の剛性よりも低い剛性を有し、そのため、太陽ギヤ、リングギヤ、又は中間ギヤのうちの１つ以上は、内側の組の遊星にかかる径方向負荷と、外側の組の遊星にかかる径方向負荷とのバランスが取れるように変形する、ギヤボックス装置に関するものである。

特定の実施形態では、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は金属材料を含む。更に、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は中空である。様々な実施形態において、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々はプラスチック材料を含む。更に、特定の実施形態では、内側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、外側の組の遊星はそれぞれ、太陽ギヤの軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、第２の軸方向長さは第１の軸方向長さとは異なり、中間レースは、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する。様々な実施形態において、（ａ）内側の組の遊星、又は（ｂ）外側の組の遊星、の少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する。特定の実施形態では、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、２つの別様に先細にされた部分を備える。特定の実施形態では、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する。様々な実施形態において、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、一定の螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する。特定の実施形態では、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、軸方向長さに沿って異なる螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する。特定の実施形態では、内側の組の遊星及び外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリングボーンギヤパターンを画定する。更に、中間ギヤは、ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備えて良く、軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている。特定の実施形態では、リングギヤは、ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている。更に、太陽ギヤは、ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備えて良く、軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている。

特定の実施形態では、ギヤボックス装置は、内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える。特定の実施形態では、ギヤボックス装置は、外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える。様々な実施形態において、内側レース、外側レース、中間レース、並びに内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する。様々な実施形態において、内側の組の遊星の各々及び外側の組の遊星の各々は中空である。

種々の実施形態は、ギヤボックス装置を組み立てる方法であって、１組の外側遊星を外側レースの内部表面とギヤ接触させて配置する工程と、１組の内側遊星を外側の組の遊星とギヤ接触させて配置する工程であって、全ての内側遊星は２つの外側遊星とギヤ接触し、全ての外側遊星は２つの内側遊星とギヤ接触する、工程と、内側レースの第１の構成要素を内側遊星とギヤ接触させて、かつ外側レースと同軸に配置する工程であって、第１の構成要素は第１の角度付きギヤ表面を有する、工程と、内側レースの第２の構成要素を内側遊星とギヤ接触させて、かつ外側レースと同軸に配置する工程であって、第２の構成要素は第２の角度付きギヤ表面を有し、第１の角度付きギヤ表面と第２の角度付きギヤ表面は、異なる螺旋角を有する、工程と、入力ギヤを外側遊星とギヤ接触させて、かつ外側レースと同軸に配置する工程と、を含む、方法、に関するものである。特定の実施形態では、第１の角度付きギヤ表面と第２の角度付きギヤ表面は、協働してヘリングボーンギヤ表面を形成する反対の螺旋角を有する。様々な実施形態において、入力ギヤは、第１の角度付き入力ギヤ表面を有する第１の入力ギヤ構成要素と、第２の角度付き入力ギヤ表面を有する第２の入力ギヤ構成要素と、を備え、入力ギヤを外側の組の遊星とギヤ接触させて、かつ外側レースと同軸に配置する工程は、第１の入力ギヤ構成要素を、外側遊星と同軸に、かつ外側の組の遊星とギヤ接触する第１の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、第２の入力ギヤ構成要素を、外側の組の遊星と同軸に、かつ外側の組の遊星とギヤ接触する第２の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、を含み、第１の角度付き入力ギヤ表面と第２の角度付き入力ギヤ表面は異なる螺旋角を有する。

特定の実施形態では、第１の角度付きギヤ表面と第２の角度付きギヤ表面は、協働してヘリングボーン入力ギヤ表面を形成するように反対の螺旋角を有する。更に、第１の角度付き入力ギヤ表面は、１組の内側遊星を外側の組の遊星とギヤ接触させて配置する工程の前に、外側遊星とギヤ接触させて配置されて良く、第２の角度付き入力ギヤ表面は、内側レースの第１の入力ギヤ構成要素及び第２の入力ギヤ構成要素を内側遊星とギヤ接触させて配置する工程の後に、外側の組の遊星とギヤ接触するように配置される。

更に、特定の実施形態は、ギヤボックス装置を組み立てる方法であって、１組の内側遊星を内側レースの外部表面とギヤ接触させて配置する工程と、１組の外側遊星を内側の組の遊星とギヤ接触させて配置する工程であって、全ての外側遊星は２つの内側遊星とギヤ接触し、全ての内側遊星は２つの外側遊星とギヤ接触する、工程と、外側レースの第１の構成要素を内側遊星とギヤ接触させて、かつ内側レースと同軸に配置する工程であって、第１の構成要素は第１の角度付きギヤ表面を有する、工程と、外側レースの第２の構成要素を外側の組の遊星とギヤ接触させて、かつ内側レースと同軸に配置する工程であって、第２の構成要素は第２の角度付きギヤ表面を有し、第１の角度付きギヤ表面と第２の角度付きギヤ表面は、異なる螺旋角を有する、工程と、入力ギヤを内側の組の遊星とギヤ接触させて、かつ内側レースと同軸に配置する工程と、を含む、方法、に関するものである。

特定の実施形態では、第１の角度付きギヤ表面と第２の角度付きギヤ表面は、協働してヘリングボーンギヤ表面を形成する反対の螺旋角を有する。更に、特定の実施形態によれば、入力ギヤは、第１の角度付き入力ギヤ表面を有する第１の入力ギヤ構成要素と、第２の角度付き入力ギヤ表面を有する第２の入力ギヤ構成要素と、を備え、入力ギヤを内側遊星とギヤ接触させて、かつ内側レースと同軸に配置する工程は、第１の入力ギヤ構成要素を、内側の組の遊星と同軸に、かつ内側遊星とギヤ接触する第１の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、第２の入力ギヤ構成要素を、内側の組の遊星と同軸に、かつ内側遊星とギヤ接触する第２の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、を含み、第１の角度付き入力ギヤ表面と第２の角度付き入力ギヤ表面は異なる螺旋角を有する。様々な実施形態において、第１の角度付きギヤ表面と第２の角度付きギヤ表面は、協働してヘリングボーン入力ギヤ表面を形成するように反対の螺旋角を有する。更に、特定の実施形態では、第１の角度付き入力ギヤ表面は、１組の外側遊星を内側遊星とギヤ接触させて配置する工程の前に、内側の組の遊星とギヤ接触させて配置され、第２の角度付き入力ギヤ表面は、外側レースの第１の入力ギヤ構成要素及び第２の入力ギヤ構成要素を外側遊星とギヤ接触させて配置する工程の後に、内側の１組の遊星とギヤ接触するように配置される。

ここで添付図面を参照するが、これらの図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。

磁性遊星を含むギヤボックスを備えるモータの一部の簡略化された概略軸端部図である。図１のモータの一部の簡略化された概略軸端部図であり、破線で表される電磁ステータ磁極／ポストを示す。部分的に組み立てられたステータが遊星の両方の軸端部にある、図２の例示的な実施形態の概略周方向断面図である。内側遊星よりも大きな外側遊星を有するむギヤボックスの例示的な実施形態の概略断面図であり、１列当たりの遊星は１６であり、及びより大きな列の遊星は磁石を有している。内側遊星よりも大きな外側遊星を含むギヤボックスの例示的な実施形態の概略断面図であり、１列当たりの遊星は１４個であり、及びより大きな列の遊星は磁石を有している。内側遊星よりも大きな外側遊星を有するギヤボックスの例示的な実施形態の概略断面図である。例示的なギヤパターンを示す２つの遊星の概略側面図である。低角度ローブプロファイルの簡略化された例を示す図である。内側リングと外側リングとの間の経路を示す、中空遊星を含む例示的なギヤボックスの概略断面図である。ギヤボックスの実施形態の正面等角図である。図１０のギヤボックスの背面等角図である。非対称太陽入力を含むギヤボックスの等角切取り図である。図１２のギヤボックスの分解図である。例示的組み立てステップを示す、図１２のギヤボックスの切取り図である。ギヤ歯プロファイルに実装され得るプロファイルシフト概念の概略図である。ギヤボックス用の試験システムの等角図である。アイドラリングを示す例示的なギヤボックスの切取り図である。例示的な対称ギヤボックスの等角図である。図１４の対称ギヤボックスの等角切取り図である。非対称太陽入力を含む例示的なギヤボックスの等角切取り図である。特定の実施形態による対称ギヤボックスの代替的な図である。特定の実施形態による対称ギヤボックスの代替的な図である。特定の実施形態による代替的なギヤボックスの代替的な図である。特定の実施形態による代替的なギヤボックスの代替的な図である。特定の実施形態によるギヤボックスの代替的な図である。特定の実施形態によるギヤボックスの代替的な図である。特定の実施形態によるギヤボックスの代替的な図である。特定の実施形態によるギヤボックスの代替的な図である。特定の実施形態によるハウジング内に設けられた完全なギヤボックスの様々な構成要素の代替的な図である。特定の実施形態によるハウジング内に設けられた完全なギヤボックスの様々な構成要素の代替的な図である。特定の実施形態によるハウジング内に設けられた完全なギヤボックスの様々な構成要素の代替的な図である。特定の実施形態によるハウジング内に設けられた完全なギヤボックスの様々な構成要素の代替的な図である。特定の実施形態によるハウジング内に設けられた完全なギヤボックスの様々な構成要素の代替的な図である。特定の実施形態によるハウジング内に設けられた完全なギヤボックスの様々な構成要素の代替的な図である。特定の実施形態によるハウジング内に設けられた完全なギヤボックスの様々な構成要素の代替的な図である。薄い形状、及びギヤ根元部に切り込みを有する形状の、柔らかい材料からそれぞれ形成されたギヤの一部を概略的に示す。薄い形状、及びギヤ根元部に切り込みを有する形状の、柔らかい材料からそれぞれ形成されたギヤの一部を概略的に示す。薄い形状、及びギヤ根元部に切り込みを有する形状の、柔らかい材料からそれぞれ形成されたギヤの一部を概略的に示す。２段式ギヤボックスの等角切取り図である。図３７の２段式ギヤボックスを含むアクチュエータの等角切取り図である。図３８のアクチュエータの側断面図である。先細遊星を有するギヤボックスの概略側断面図である。先細遊星を有するギヤボックスの分解等角図である。図４１のギヤボックスの側断面図である。図４１のギヤボックスの等角図である。

本開示は、添付図面を参照して、様々な実施形態をより完全に説明するものである。いくつかの実施形態が本明細書に図示及び記載されているが、全ての実施形態が図示及び記載されているわけではないことを理解されたい。実際に、それらの実施形態は、多くの異なる形態を取ることができ、したがって、本開示は、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。本明細書に記載の実施形態には、「特許請求の範囲」で言及される内容から逸脱しない軽微な変更がなされてよい。むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。同様の符号は、全体を通して同様の要素を指す。

本装置の実施形態は、内側固定リングから外側出力リングに、２列の遊星を介して直接トルクを伝達することによって、遊星キャリアの必要性を排除する。ギヤ減速比は、内側リングのＯＤと外側リングのＩＤとの間の差によって決定され、内側遊星及び外側遊星は、それらの間のトルク伝達負荷経路として作用する。遊星が軌道を周回されると、外側リングは、約３：１、又は場合によってはより低い比率で、又は約６：１まで、又は場合によってはより高い比率で回転する。内側リングのＯＤが外側出力リングのＩＤに近いほど、減速比が大きくなる。

本明細書に開示される装置の実施形態は、等しい円周間隔、並びに遊星及びレースの軸方向の整列を提供するための特徴の組み合わせを使用し、遊星とレースとの相互作用により、一部の用途における追加の軸受の必要性を排除し、又は、追加の軸受の強度（したがって、コスト及び重量）を低減して、内側レースから外側レースへの軸方向の整列を提供する。更に、本明細書に開示される装置の実施形態は、遊星に直接磁力を印加して、別個のモータロータの必要性を排除する構造を提供し、遊星が出力リングよりも高速で旋回しているため、遊星自体が減速比を有するロータとして作用する。これにより、モータギヤボックスの組み合わせの製造及び組み立てを単純化する太陽リング入力の必要性を排除する。遊星（したがって、収容された磁石）が回転しているという事実は、エアギャップ及びステータに磁束を依然として提供しているため、有意な不利益とは考えられない。

装置の実施形態は、ギヤよりむしろ転がり接触のような作用及び感触を提供するのに十分に小さく、十分な数のギヤ又はローブを使用する。請求項において、用語「ローブ」はまた、用語「ギヤ」を包含する。ローブは、（くさびのように作用するギヤ歯を有するギヤとは対照的に）径方向に大きい表面領域を提供する利点を有する。一実施例では、ローブ又はギヤの圧力角は、２０、３０又は４０度を超えてもよい。代替的な構成では、ローブの代わりに高角度のギヤを使用することができる。ギヤ又はローブをヘリングボーン構成に構成することにより、遊星のギヤ指定周方向位置決めの結果として周方向遊星間隔と、ヘリングボーンヘリカルギヤの結果として、遊星とレース及び内側遊星と外側遊星との軸方向の整列と、遊星上のヘリングボーンギヤが多軸（すなわち、径方向及び軸方向の位置）制約を提供するため、内側レースと外側レースとの間の軸受の必要性を排除又は低減する機能と、を含むいくつかの特性を達成することができる。遊星に永久磁石（ＰＭ）を使用すると、装置の軸端部に配置された１つ以上（例えば、２つ）の電磁ステータを、遊星に回転トルク及び運動を与えるように整流でき、そうすることによって、外側リング上にトルクを発生させる（内側リングを固定基準としてこれらの非限定的な例で使用するが、外側リングを固定基準として使用することができ、内側リングは出力リングであってもよいことが理解される。ステータ（単数又は複数）は、どちらが固定であり、どちらが出力であるかに関わらず、内側又は外側リングに取り付けられ得ることも理解される）。

永久磁石を含む実施形態

遊星キャリアを有する典型的な従来のディファレンシャルギヤは、ディファレンシャルギヤボックスが遊星内の軸受及びシャフトを必要とするため、遊星内にＰＭを含むことはできない。更に、従来の遊星ギヤ（遊星の単一の円形アレイを有する）が、固定太陽ギヤと共に遊星内のＰＭを使用する場合、減速機ではなく増速機として作用する。

図１では、装置１０の非限定的な例示的実施形態の一部の簡略化された概略図が示されている。内側レース１２は固定又は基準レースとして作用し、外側レース１４は出力部材として作用し、内側遊星１６及び外側遊星１８のそれぞれのアレイは、軌道を周回するときに、内側レース１２から外側レース１４にトルクを与える。遊星を周回させるために、装置の実施形態は、遊星のうちの１つ以上に、好ましくは、図１に示されるように、全ての内側遊星及び外側遊星に埋め込まれた（例えば、これらの軸方向内部開口部内に配置された）永久磁石２０を有する。

図２は、破線で表される電磁ステータ磁極／ポスト２２を有する装置１０の実施形態の簡略化された概略図を示す。７２個のステータポスト及び６８個の遊星などの従来の電動モータ及びステータに使用することができるような、遊星及びポストの数の範囲を使用することができる。この非限定的な例における遊星の数は、３４個の内側遊星及び３４個の外側遊星を含む。ステータは、ポスト又は空芯コイルを含む電磁石を有してもよい。また、図２には、図３の断面図が切断される箇所を示す切断線Ａ－Ａも示されている。切断線は、外側遊星を通って、内側遊星の間を切断する。空芯コイルが使用される場合、各空芯コイル２２から各隣接する空芯コイル２２へ磁束を搬送する軟磁性材料のバックアイアン（ｂａｃｋｉｒｏｎ）２６を有することが好ましい。

図３は、図２の非限定的な例示的実施形態の概略断面図を示し、部分的に組み立てられたステータが遊星の両方の軸端部にある。（電磁素子上のコイルは示されていない）。永久磁石２０の配置は、２つの磁石が使用され、それらが分離又は軸方向位置決め部材２４にまたがって一緒に引っ張り合うように両端部から外側遊星１８内に配置される。これにより、追加の固着手段を必要とせずに磁石を遊星内に保持することができる。これは、電磁ステータ磁極２２と相互作用するときに、推進力用の磁石の完全端を提供する。磁石を挿入及び固定する他の手段も使用されてもよい。内側遊星は、外側遊星と同じ又は異なる配置を使用してもよい。磁極（図示の実施形態では空芯コイルとして実現されている）２２及びバックアイアン２６を含むステータ要素が概略的に示されている。図示のように、ステータ要素は、装置１０の両方の軸方向側にあってもよい。ステータは、固定要素、ここでは内側レース１２に取り付けられてもよい。ここで、スペーサ２８は、バックアイアン２６を内側レース１２に接続するために使用される。

軸方向位置決め部材２４は、磁石を分離する必要はない。部材２４は、磁石が一緒に移動するのを単に防止する。（プラスチックギヤが使用される場合）プラスチックのリングによって分離された２つの単純な円筒形ＰＭで分離して軸方向位置決め部材２４を形成する場合、それらの間に軟磁性材料ディスク１１２（例えば、鋼）が存在する必要がある。

軸方向位置決め部材２４は、好ましくは、遊星の少なくとも内側部分１１４（内径）と一体に成形又は作製される。遊星全体を単一の部品として形成することができるか、又は遊星のギヤ面は、内側部分１１４が挿入される１つ以上の別個の部品であってもよい。鋼ディスク１１２などの軟磁性部材は、２つの磁石間の磁束連結経路として使用されることが好ましい。特定の実施形態では、ＰＭは、軟磁性材料ディスクの代わりに、より小さい直径の円筒形端部セクションを有し得る。単純な円筒形磁石は、構築するのにより安価であると考えられ、それらの間の磁束結合のための鋼ディスクスペーサの使用により、このディスクを理想的な厚さに容易に調整することができる（一方、ＰＭは、同じ公差に機械加工することがより困難である）。

図１～図３に示される実施形態は、同様のサイズの２列の遊星（ローラ、遊星ギヤ、及び／又はその他）を有し、各列の遊星内に磁石を含む。磁石は、図１及び図２に見られるように、１つのアレイ内に北磁（Ｎ）極などの第１の極性配列（一方の軸方向側から見たとき）と、他のアレイ内に南磁（Ｓ）極などの第２の極性配列と、を有するように配向される。いくつかの構成は、他よりもはるかに小さい遊星の１つのアレイを使用する。このような実施形態では、磁石は、より大きい遊星内にのみに設置されてもよい（かつより小さい遊星内には設置されなくてもよい）が、様々な実施形態において、磁石は他の遊星配向に配置されてもよいことを理解されたい。より大きい遊星内のみに磁石を配置することは、より小さい径方向寸法によってステータがより軽量になるなどの利益をもたらす。磁石は、遊星のサイズに関わらず、１つの列に制限され得る。図４～図５に１列当たり１６個及び１４個の遊星を有するバージョンで示される例は、外側アレイのみに磁石２０を有するより大きい外側遊星１８を有する。

この単一列の磁石構成は、ＰＭ遊星の単一アレイ内の磁石の交番する極性を有する。

ステータは、複数の磁極を有してもよい。各磁極は、例えば、ポスト又は空芯コイルを有する電磁石として具現化され得る。従来の３相モータに関して、ステータは、３で割り切れる数の磁極を有する（ステータを参照するとき、「磁極」又は「ポスト」という用語は、空芯コイルが使用される場合、各個々のポスト及びコイル、又はコイルを指す）。４で割り切れる数の磁極を有することも有用であり得、そのため、磁極の数が３と４の両方で割り切れる場合、その磁極の数は１２で割り切れる。

ロータポストの数（ここではロータポストは、磁石を含む隣接する遊星に対して交番する磁極の永久磁石を含む遊星の数を指す）は、ステータポストの数に基づいており、集中巻の場合、ロータポストの数は、ステータポストの数よりも多いか、又はそれより少ない。例えば、－２又は＋２であるが、－４又は＋４が好ましく、これは、エアギャップの周りに磁力を分配してステータに対する曲げ負荷を低減するためである。他の違いもまた機能するであろう。

ここで、ロータポストの数は、それらの中に磁石を含む遊星の数であり、典型的には、遊星の総数又は遊星の列の１つにおける遊星の数のいずれかである。

列内の好適な数の遊星の例は、１列の遊星内に磁石を有する実施形態では、図４に示すように１６個である。

図１～５に示される実施形態は、本明細書では、太陽なし（sunless）自己増力（self-energizing）ギヤボックスと呼ばれる。これらの実施形態はそれぞれ、１つの（典型的には固定された）内側リングと、１つの外側リング（典型的には、出力に接続される）とのみを有する。遊星は軸受として作用し、従来の軸受の必要性を低減又は排除する。このようなアクチュエータは、エクソスケルトンなどの高速作動を利用する実装形態に使用可能であり得る。本出願において開示される実施形態は、例えば、参照によってその全容が本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１７／０１８１９１６号に開示されているようなエクソスケルトンで使用され得る。

図６は、１列当たり１４個の遊星を有する実施形態を示し、図５よりも遊星サイズの差が小さい。磁石は示されていない。これらの実施形態の全ては、磁石と共に、又は磁石なしで使用することができる。磁石なしの場合、入力の力／トルクは、以下に説明及び示されるように外部モータによって動力供給される入力ギヤなどの外部源によって供給されてもよい。

ギヤ又はローブ構成

図７は、内側遊星１６上の内側ヘリングボーンギヤ又はローブ３０、及び外側遊星１８上の外側ヘリングボーンギヤ又はローブ３２の非限定的な例を示す。ギヤ又はローブ３０及び３２は、線によって概略的に示されている。ギヤ又はローブ３０及び３２は噛み合うが、この図では、ギヤはわずかに分離されていると思われる。ヘリングボーンギヤ又はローブは、遊星の軸方向の位置決めを拘束するのに役立つ。軸方向の位置決めは、表面又は別の遊星と同時に接触する遊星の異なる部分において異なるねじれ角を有するギヤ又はローブの任意の使用によって拘束されてもよい。図７に示すヘリングボーン形状は、この一例に過ぎない。以下に定義される「圧力角」と区別するために、この段落で言及される角度は、軸方向から離れるローブ山部又は谷部の角度であり、ねじれ角と呼ばれる。（ローブ３０を示す線を内側遊星１６の軸に平行な点線に接続する弧によって表される）ねじれ角３４は、この実施形態では、遊星の異なる軸方向部分に対向する。この対向する非ゼロ角度は、異なる軸方向部分上の異なるねじれ角の一例である。

この装置は、トラクション面と協働するように構成され得るが、例えば図８に示されるようなローブの使用は、ギヤ間のより高い角度での摺動を防止することによって、見かけの摩擦係数を増加させる効果を有する。したがって、負荷下のときの平均最大圧力角が、ローブ又はギヤの面が係合解除するのを防ぐのに十分低い限り、正弦波プロファイルなどの、高有効圧力角のローブを使用することができる。

特定の装置１０の実施形態の圧力角は、ギヤ／ローブ３０、３２の負荷に著しく影響を及ぼし得る。装置１０（ギヤボックス）が特定の実施形態に従って負荷を受け、設計されているとき、自己カム作用が存在するため（本明細書で論じられるように）、遊星１６、１８上に半径方向負荷がかかる。下限閾値を下回る圧力角度では、ギヤ歯が結合し、それによって装置１０が回転しないか、又は高摩擦を発生するリスクがある。上限閾値を超える圧力角では、ギヤ／ローブ３０、３２は浅すぎて大きな負荷を受けることができず、その結果、負荷下でギヤ／ローブ３０、３２のスキッピングが生じ得る。下限閾値及び上限閾値は、内側及び外側遊星１６、１８のカム角によって影響を受ける。

圧力角を調節することは、複数の遊星１６、１８間の負荷共有を改善するために、あるいは装置１０内の遊星１６、１８又は他のギヤの寿命を増加させるために（例えば、歯車が経験する負荷を減少させることによって）半径方向力を増加又は減少させることになり得る。例えば、低剛性を有する（例えば、低剛性材料又は低剛性構成を備える）遊星を組み込んだ装置１０では、材料の剛性のみが、遊星１６、１８又は装置１０の間における負荷の共有を可能にする相当な程度の撓曲をもたらす。高い圧力角を有するギヤ／ローブ３０、３２を提供することにより、遊星１６、１８にかかる半径方向負荷が増大するが、遊星１６、１８にかかる屈曲負荷は減少することになる。そのような構成は、歯元屈曲が重大な故障モードとして識別される実装形態において、遊星１６、１８の寿命を増加させ得る。より典型的には、装置１０の全体的な剛性を最大化するために、より剛性の低い遊星１６、１８にかかる半径方向負荷を減少させ、より小さな圧力角のギヤ／ローブ３０、３２を使用することが望まれる。高い剛性の遊星１６、１８を有する装置１０では、遊星１６、１８（又は本明細書で議論される他のギヤ／リング）の十分な撓曲が存在し、遊星１６、１８の間の負荷分割が確実となるようにするために、付加的な半径方向負荷が利用され得る。例として、より高い圧力角を利用することにより、遊星１６、１８の間における負荷分割を向上させるのに十分な遊星１６、１８の撓曲がもたらされ得る。

歯元における応力集中が減少することにより、遊星１６、１８のより高い圧力角を有することが有益となり得る。これは、歯元内の応力がより低くなると解釈されるが、それによって遊星１６、１８の寿命が延長され得る。

高有効圧力角のローブプロファイルの簡略化された例を図８に示す。高有効圧力角のローブ形状は、径方向に活性である表面領域を増加させることによって、高い転がり接触能力を可能にすると考えられる。増大したトルクを有する径方向接触力を増大させる自己カム効果と、この低有効圧力角のローブ形状との組み合わせは、最小限の摺動、したがって低転がり摩擦をもたらすことが期待される。

高有効圧力角－従来のギヤボックスでは、高圧力角は、トルク伝達中にギヤ間の高い分離力をもたらすであろう。装置の実施形態では、ローブ圧力角は、カム角度が確立されるように、接触領域の有効摩擦係数を増加させるのに十分低い。この臨界有効摩擦係数（critical effective friction coefficient、ＥＦＣ）が確立されると、自己増力効果により、遊星は、摺動又はスキップするのではなく、トラクション圧力を増加させる。図８は、遊星とレースとの間のローブ接触を示す。破線の曲線は、底部の遊星のピッチ直径及び上部のより大きい直径のレースを表す。長い破線Ａは、遊星とレースとの間の接点がギヤなしの境界である場合の実際的な接触角を表現し、また、そのような具現化おける接触角は、遊星の軸に対して半径方向にある。線Ｂは、遊星（図示のようなローブ３０を有する）がレース（図示のような対応するローブ３２を有する）上を転動し、ローブの表面に対して垂直をなすときのローブ噛み合い中の最大圧力角を表す。線Ｃは、遊星（図示のようなローブ３０を有する）がレース（図示のような対応するローブ３２を有する）上を転動し、ローブ３０の表面に対して垂直をなすときの負荷噛み合い中の最小圧力角を表す。トルク伝達中、接触圧は一方向に付勢されるため、接触線Ｂの反対方向に効果的な接触がない。この接触パターンの結果として、平均有効圧力角は線Ｄに沿って、線Ｂと線Ｃとの間のほぼ中間である。

（その内容が参照により本明細書に組み込まれる）国際公開第２０１３１７３９２８（Ａ１）号に記載されているように、内側レース及び外側レースのそれぞれは、円形であってもよく、軸を中心に置かれてもよい。トラクション角度φ_iは、以下のように定義されてもよい。すなわち、第１の外側遊星１８に接触する第１の内側遊星１６の各対に対して、トラクション角度φ_iは、第１の内側遊星１６の中心を通って軸から外向きに延びる第１の線と、第１の外側遊星１８と外側レース１４との接点及び第１の内側遊星１６と内側レース１２との接点から延びる第２の線との間の角度として定義される。遊星１６、１８の軌道運動は、内側レース１２と外側レース１４との間の差動運動をもたらし、したがって、トルク力は、遊星１６、１８を介して内側レース１２と外側レース１４との間で伝達される。このトルク力は、隣接する遊星１６、１８の接点間で伝達され、したがって、周方向成分と、トラクション角度φ_iの接線に等しい径方向成分との比を有するトラクション角度で伝達される。したがって、国際公開第２０１３１７３９２８（Ａ１）号に記載されているように、トラクション面に関して、内側レース１２と内側遊星１６との間の摩擦係数が角度の接線よりも大きい場合、トルクは、大きな予圧又は径方向負荷を増加させるための任意の追加の機構を必要とせずに、トルクが増加するにつれて、内側レース１２と外側遊星１８との間のトラクションを維持するのに十分な径方向成分を生成する。これは、本明細書では「カム効果」と呼ばれる。このカム効果を呈する装置１０はまた、本明細書では「自己増力」（例えば、自己増力ギヤボックス）と呼ばれることもある。

遊星１６、１８上のギヤ又はローブ３０、３２を用いると、遊星１６、１８の表面同士の間の摩擦係数に依拠しなくても、遊星１６、１８を互いに回転摺動させないように保つための自己増力効果が発生する。その代わりに、ギヤ又はローブ３０、３２は、遊星１６、１８を互いに、またそれらの対応するレースに時機を合わせるように機能する。

図７に示される実施形態では、ローブ３０、３２は、遊星１６、１８の実質的に全径方向表面を覆い、内側遊星のローブ３０は、外側遊星のローブの３２及び内側レース１２のローブの両方と噛み合い、外側遊星のローブ３２は、内側遊星のローブ３０及び外側レース１４のローブの両方と噛み合う。しかしながら、特定の実施形態は、遊星１６、１８のうちの一部分のみにローブを有してもよい。また、他の実施形態は、遊星１６、１８の異なる部分を、したがって、隣接する遊星ではなく対応するレースと接触する、場合によっては異なるローブ３０、３２を設けてもよい。異なる接点のためのローブ、ギヤ、又はトラクション面の異なる選択を有してもよい。

ギヤ歯プロファイル

本発明の装置１０の実施形態は、遊星の２つの列１６、１８の間、及び遊星とレースとの間のギヤ接触を組み込んだものである。このギヤ接触は、より大きいカム角度及び潜在的により高いトルク伝達を可能にする。ギヤ接触で解決しようとする１つの課題は、ギヤ付き構成要素間の径方向圧縮が、非共役運動をもたらすことができ、また、噛み合い遊星の受容歯間に強制的に作用するくさびとして作用する１つの遊星の歯のくさび効果の結果として、高摩擦及びコギングをもたらすことができることである。このくさび効果は、ギヤ接触面に平面に位置する遊星間の径方向力の高い機械的利点をもたらし、高摩擦及び摩耗をもたらす。ギヤを径方向に共に強制することはまた、遊星回転中のギヤ歯接触の異なる位相全体にわたって機械的利点が変化するにつれて、可変摩擦力をもたらす。この可変摩擦力は、コギング及び不規則な摩耗をもたらす可能性がある。

装置のための新しいギヤ歯プロファイルは、転がり接触によってもたらされないトルク伝達の残りを提供する複雑なギヤ歯プロファイルと組み合わされた、トラクション係数での転がり接触の組み合わせを提供する。

ギヤ歯間の円筒形の転がり接触面の使用は、スパーギヤと共に使用される場合、ギヤ接触の量を低減する（すなわち、接触比を減少させる）。円筒形の転がり接触の十分に高い割合で、１未満のギヤ接触比が生じる。この比率までの比率では、１を超える転がり接触比を達成することは困難であるか、又は不可能である。本明細書に記載されるようなはすばパターンの使用は、ギヤ間の連続する転がり接触、並びに滑らかな回転接触及び中断されないギヤトルク伝達のための連続するギヤ接触を提供することができる。遊星の異なる軸方向部分に螺旋方向を有するはすばは、ヘリングボーン歯を形成することができる。

各実施形態は、転動表面が高い割合のトルクを伝達することを可能にする、カム角及び摩擦係数を用い得ることに留意されたい。他の用途では、自己増力効果をもたらさないカム角度及び摩擦係数を使用することが好ましい場合もある。この場合、ギヤ歯は、より高い割合の全トルクを提供し得る。

ローブギヤ

正弦波形状のギヤ形態を使用する、比較的単純なギヤ歯プロファイルを有する合理的な性能が示されている。この形状は、純粋な正弦波、又はローブを形成する一連の連結された弧などの近似正弦波であってもよい。十分に多くのローブを有すると、歯の高さは、滑らかな転がり接触のために、径方向のローブの先端部及び根元部に十分な表面領域を提供しながら、ギヤ歯間の摺動運動を低減するために、十分に低い。例えば、ローブ高さは、ギヤ、例えば、内側遊星ギヤ１６又は外側遊星ギヤ１８の半径の１／２０、１／３０又は１／４０未満であってもよい。高いねじれ角の使用は、接線方向における一貫した径方向接触及び一貫したトルク伝達表面領域を提供する。このローブ形状が本装置１０の自己カム形状で使用されるとき、トラクション角度は、接線接触によってトルク伝達がどの程度提供されるか、そして歯の先端部との半転がり接触における歯元のトラクションを介してどの程度提供されるかを決定する。

トルク伝達

装置１０の実施形態は、プラスチックから構築された場合でも、非常に堅固なトルク伝達をもたらす。装置１０の実施形態の回転剛性ポテンシャルは、従来の遊星ギヤ列による可能性よりもはるかに高いと考えられる。これは、トルクが、内側ギヤ１６及び外側遊星１８を介して、ほぼ直線のアレイに沿って内側ギヤ１６から外側ギヤ１８に伝達されるためである。この直線トルク伝達は、図９の簡略化されたＦＥＡ分析で示される。図９により明るい陰影で示される応力線１１０をマークするために、矢印が追加される。

増加した径方向予圧は、剛性を増加させ得るが、転がり摩擦も増加させ得る。転がり摩擦の増加は必ずしも有益ではないが、転がり摩擦の増加が有用となる場合もある。機械加工では、例えば、工具負荷又は振動の結果としてギヤボックスのバックドライブを防止することが望ましい。安全ブレーキが必要とされる用途のような他の用途では、高い予圧を使用して、ギヤボックスを、特定のバックドライブトルク未満でバックドライブ不能とすることができる。これにより、例えば、電流と係合解除されなければならないブレーキのコスト及び複雑さ及び電力消費を低減する。

入力リングを有する実施形態

一実施例では、装置の自己増力部分は、複数の離間配置された内側遊星１６（例えば、１７の等間隔に離間配置された内側遊星１６）と噛合する固定内側太陽ギヤを含み、これは次に、対応する数の離間配置された外側遊星１８（例えば、１７の等間隔に離間配置された外側遊星１８）と噛合する。次いで、外側遊星１８は、外側リングのレースと噛み合う。この段の入力は、遊星１６、１８の軌道であり、出力は外側リングの運動である。入力段は、遊星ギヤを使用することによって、自己増力段で遊星１６、１８を駆動する。この段では、入力としての太陽ギヤ、出力としての遊星回転、及びアイドラ外側リングを使用する。例示的な実施形態では、４５°の螺旋角が各ギヤのヘリンボーン構成で使用されるが、他の螺旋角（ヘリンボーン構成、連続螺旋構成、変化する螺旋角構成、スパーギヤ構成、及び／又はその他として提供されるかどうかに関わらない）も使用される。

４５°の螺旋角を有する実施形態で使用されるギヤ歯の直径及び数が、表１に示されている。

装置の実施形態のトラクション及びギヤ構成は、国際公開第２０１３１７３９２８（Ａ１）号に記載されている。本明細書で議論される様々な実施形態は、ギヤ入力及びギヤ歯プロファイルを使用する構成と、遊星を均等に離間して（円周方向及び軸方向に）維持する効果的な方法、非対称入力を介して部品数を最小化する方法、並びに、内側又は外側遊星アレイへの非対称太陽リング入力を介して減速比を増大させる簡略化された方法を含む利点を提供する構成とを含む。

図１０及び図１１は、ギヤボックス４０の実施形態のそれぞれ正面等角図及び背面等角図を示す。図から分かるように、内側ギヤ４２上のヘリングボーン形状ギヤ歯４６及び外側ギヤ上の噛み合いヘリングボーン形状ギヤ歯４８を含む内側ギヤ４２及び外側ギヤ４４がある。この実施形態では、内側ギヤ４２のみがギヤボックスの後方に延在する。外側レース５０は、遊星ギヤを駆動し、内側ギヤ４２は、異なるサイズの内側レース５２及び５４に接触して、１つの内側レース５２を他方の内側レース５４に対して駆動する。

軸方向外向き太陽ギヤ入力

遊星とリングギヤとの間のギヤ接触の使用は、それらを均等に円周方向に離間させる。更に、特定の実施形態によれば、ヘリングボーンギヤ又はローブ歯の使用は、軸方向におけるギヤの移動を防止する。これにより、ギヤは、径方向及び軸（スラスト軸受）方向の両方において、内側固定ギヤと外側出力ギヤとの相対位置の軸受として使用することができる。

更に、ヘリングボーンギヤ又はローブのこの組み合わせは、装置１０の半径方向軸を中心とした著しいねじれを伴うことなく、ギヤボックスの一方の側のみから内側又は外側遊星を駆動する能力を提供する。（この部分組み立てスケッチに示されるように）外側遊星９２に、あるいはギヤ９０固定されるのと同じ又は異なるピッチ直径の内側遊星９４に固定される図１２のギヤ９０を使用することにより、太陽ギヤ９６の入力を使用することによって減速（又は逆の場合速度増加）比を増加させることができる。この片面駆動はまた、螺旋状に整列された２つ以上のアレイの代わりに単一のギヤアレイを使用することを可能にするため、組み立てにも有益である。これらのヘリカルギヤは、組み立て中に一緒に螺合されなければならず、そのため、軸方向に１組の遊星のみを有することにより、内側固定リングギヤ及び／又は外側出力ギヤは、２つの部品で製造され、装置１０の対向する軸端部から一緒に螺合されることを可能にする。

装置の非限定的な例示的実施形態の組み立て方法の例では、本明細書に記載される原理に従って幾何学的形状が作成される場合に装置を組み立てることができる１つの方法を以下に記載する。

組み立て

図１３は図１２の装置の分解図であり、図１４は切取り図である。図１２に示される部品は、図１３にも存在する。加えて、外側遊星を一時的に整列させるためのピン９８と、ピンを受容するための孔１０２を有する外側出力ギヤ１００と、入力太陽ギヤ９６と結合する入力太陽リング１０４と、固定太陽ギヤ１０８と結合する固定太陽リング１０６とがある。

組み立ての順序は以下の通りであり、図１４のステップ番号を含むボックスによって示される。ステップ１において、外側遊星９２は外側出力ギヤ１００に挿入される。それらは導入される最初の構成要素であるため、外側遊星９２を外側出力ギヤ１００の中へと半径方向運動によって配置するのに十分な空間が半径方向に存在し、その結果、外側出力ギヤ及び外側遊星はそれぞれ、ヘリンボーンの噛合にもかかわらず、一体の構成要素として構築され得る。ステップ１Ａにおいて、ピン９８は、外側遊星９２の孔及び外側出力ギヤ１００の孔１０２を通って挿入される。これらのピンは一時的な位置合わせのためのものであり、必要がなくなった場合、除去されてもよい。ステップ２では、入力太陽リング１０４が挿入され、外側遊星ギヤ９２に固定されたギヤ９０の第１の半体と噛み合いする。ステップ３では、内側遊星９４が設置される。これらはまた、径方向に挿入することができる。ステップ４では、固定太陽リング１０６が設置され、内側遊星ギヤ９４の一部と噛み合いする。ステップ５では、固定太陽ギヤ１０８が挿入され、内側遊星ギヤ９４の他の部分と噛み合いする。固定太陽リング１０６と固定太陽ギヤ１０８は、一緒に固定されてもよい。ステップ６では、入力太陽ギヤ９６が挿入され、入力太陽リング１０４に固定されてもよい。

この非限定的でかつ例示的な実施形態を操作するために、太陽ギヤを回転させ、内側リングを保持することにより、外側リングは約７：１の低減された比率でスピンすることになる。

本明細書に示されるように、外側遊星が太陽ギヤによって駆動される場合、本明細書に示されるように、外側遊星の直径より大きいギヤによって入力される場合、固定リングギヤのＯＤよりも大きい、より大きい太陽入力リングギヤの最小寸法を有することが好ましい。このようにして、上述のように、内側太陽ギヤリング部材（２）が内側面外方からより大きい太陽入力遊星ギヤに螺合された後、内側固定リング（４、５）の２つの半体が、遊星の内側列のいずれかの側から一緒に「螺合」され得るため、ギヤボックスの組み立てが可能になる。更に、内側固定リングのＯＤが太陽入力リングの半体よりも小さい場合には、太陽入力リングギヤアセンブリは、軸受を必要としないように、ヘリングボーンプロファイルとすることができる。太陽入力リングの内側半体は、黄色の内側遊星が挿入される前に、アセンブリの内側から太陽ギヤ入力遊星ギヤと係合するように「螺合される」ことができ、次いで、遊星の内側（黄色）列が挿入され、内側固定ギヤヘリングボーンの２つの半体が両方の軸端部から組み立てられた後に、太陽ギヤヘリングボーンの他の半体が、外側から螺合されて太陽ギヤの第１の半体にボルト締めされることができる。

この構成では、アセンブリは軸方向に完全に拘束されるようになるが、そのような構成は、対称的なヘリンボーン構成ではないため、必ずしも、遊星上に見られるように軸方向の負荷のバランスを取るものではない。

遊星にかかる軸方向負荷を最小化するために、３つの設計制約のうちの１つが実施され得る。

ギヤのねじれ角が各ギヤの軸方向長さに沿って一定に保たれる実施形態では、内側遊星と固定太陽ギヤとの間のギヤ噛み合いは、内側遊星と固定太陽リングとの間のギヤ噛み合いとは異なる長さを有し、外側遊星と入力太陽ギヤとの間のギヤ噛み合いは、外側遊星と入力太陽リングとの間のギヤ噛み合いとは異なる長さを有する。これらの長さは、軸方向力を低減するように選択されてもよい。

軸方向長さが一定に保たれる実施形態では、内側遊星と固定太陽ギヤとの間のギヤ噛み合いは、内側遊星と固定太陽リングとの間のギヤ噛み合いとは異なるねじれ角を有し、外側遊星と入力太陽ギヤとの間のギヤ噛み合いは、外側遊星と入力太陽リングとの間のギヤ噛み合いとは異なるねじれ角を有する。これらの長さは、軸方向力を低減するように選択されてもよい。

ねじれ角も軸方向長さも一定に保たれない実施形態では、内側遊星と固定太陽ギヤとの間のギヤ噛み合いは、内側遊星と固定太陽リングとの間のギヤ噛み合いとは異なる長さ及びねじれ角を有し、外側遊星と入力太陽ギヤとの間のギヤ噛み合いは、外側遊星と入力太陽リングとの間のギヤ噛み合いとは異なる長さ及びねじれ角を有する。これらの長さは、軸方向力を低減するように選択されてもよい。

ギヤの組み合わせ

この装置１０の多くの潜在的な利点が存在するが、この時点では、完全なギヤ噛み合いを提供する既知のギヤの組み合わせが存在しないことが本発明者らによって示されている。各解決策は、ギヤ直径、モジュール、噛み合い接触、及び／又は同様のものなどの１つ以上のパラメータにおいてある程度の誤差を有する。

一部のギヤリングによる解決策は、個々のギヤ部品の製造公差よりも小さい誤差を有する。このような低い誤差を有する解決策の数は限定されているが、追加の解決策を有することが望ましい。

これまでに、遊星及びギヤリングの遊星数及びギヤの歯数の１００万以上の組み合わせが試験され、完全な解決策は見出されていない。これにより、可能性の不完全性を低減するように可能性を狭める必要がある。

使用可能な組み合わせを選択するための制約は、以下を含む。

太陽と外側リングとの直径差は、内側固定リングと外側出力リングとの間の、２：１を超える減速比を提供するように十分に大きい（遊星の２つの軌道は結果として、出力リングの１回転以上を生じる）。最小５個から最大３０個の範囲の遊星数であるが、遊星のこの範囲の超える追加の解決策が存在する。

０．７ｍｍより大きいギヤ歯ピッチ（これは、射出成形を含む一般的なギヤ製造方法による製造を可能にするためである）。

約８９．２５ｍｍの外側リングＯＤは、ギヤ直径が必要に応じてより大きい直径又はより小さい直径に拡大縮小され得ることを理解した上で、一定に設定された。用途により。この直径は、ロボット工学市場に有用なサイズのものとして選択された。

不完全な解決策のみが見出されてきた。ギヤの組み合わせにおける欠点は、ギヤ歯の不完全な位置合わせ、又は噛み合いギヤのモジュールにおける不整合のいずれかとして示される。典型的には、遊星の内側列は内側固定ギヤとよく噛み合い、遊星の外側列は外側出力リングギヤとよく噛み合うが、内側遊星歯は、外側遊星列ギヤに位置合わせされない。一部の位置ずれは、材料の順応性／柔軟性（及び、結果として得られる、構築された構成要素の順応性／柔軟性）が故に許容され得るが、位置ずれが大きいほどギヤボックスのトルク伝達能力が低くなり、またギヤ間の干渉に起因する摩擦も大きくなる。

より多く、より小さい歯の使用は、潜在的な選択肢の数を増加させるが、小さいギヤ歯は製造及び組み立てをより困難にし、小さい歯はまた、場合によってはトルク伝達を低減し得る。

より少ない遊星の使用は、遊星の製造性を増加させるが、より多くの遊星は、負荷が遊星間で共有されると仮定して、より大きな最大トルクを可能にし、追加の解決策を提供する。

これらの考慮事項の全てが考慮されると、使用可能な組み合わせの数は、驚くほど少ない。不正確指標を使用して、様々な選択肢を、所与の選択肢に関して遊星間噛み合いがどのようにずれているかを示す指標と比較した。

潜在的に使用可能な構成は、０．０００４未満のＲＭＳ誤差係数を有する解決策に限定されており、以下の表に示される。示されるものよりも高い誤差係数は、特定の用途に適している。加えて、図示された構成は、歯の数を一定に保ちながら幾何学的に拡大縮小されてもよい。

以下の表２に示されるデータに反映される誤差係数は、角度誤差と直径誤差の両方を考慮している。所与の比は、入力が入力太陽の回転であり、内側リングが静止状態に保持され、外側リングが出力であると仮定する。

少なくとも１ｍｍのギヤ／ローブ歯を選択し（それによって、３Ｄ印刷などによる製造が可能となる）、誤差係数を最小化することで、アルゴリズムによる発見分析は、調査された数百万個の可能性からわずかか数百の肯定的な選択肢を生成した。

他の理想的な選択肢が示されている。

ギヤの組み合わせに含まれるのは、同位相及びずれた位相の両方のギヤである。位相がずれたギヤを含むと、同位相解決策のみと比較して解決策の数が著しく増加する。加えて、誤差係数は、位相ずれ解決策では低くなる傾向がある。位相ずれとは、出力の所与の回転位置について、同じリングギヤと噛み合う別のピニオンと比較して、ギヤ歯噛み合いの異なる位相でピニオンがリングギヤと噛み合う構成を指す。

特定の実施形態では、プロファイルシフトを受ける様々なギヤ表面上にギヤ歯を設けることによって、互いに対して適切に移動する構成要素を有する機能的ギヤボックスを提供するために、より高い誤差係数が対処され得る。プロファイルシフトの概念を用いると、噛み合う２つのギヤ間の調整された中心距離を有し、歯の少なすぎるギヤにおけるアンダーカットを取り入れる調整された設計を有し、かつ／又はギヤ噛み合いにおける調整された摺動量を有するギヤが設計され得る。そのような場合、同じ工具を使用してギヤを製造することができるが、ギヤの中心軸に対するその配置は変更される。これは、図１５に示されるようにわずかに異なる歯の形態をもたらす。

プロファイルシフトを使用することにより、他の方式では装置が機能しなくなり得るギヤの組み合わせを用いても、装置の機能性を維持しながら、本明細書で論じられるような装置のためのギヤボックスによる解決策を生み出すために、より高い誤差閾値が用いられ得る。

プロファイルシフトはまた、ギヤ噛み合いにおいて生じる摺動の量を調整することによって、ギヤ噛み合いの効率を最適化するためにも使用される。特定の摺動を最小限に抑えることにより、各ギヤ歯は、噛み合いにおける最少量の摺動を有することになり、効率を向上させ、摩耗不良に伴う潜在的な問題を最小限に抑える。一般に、これは、ペアの一方のギヤのプロファイルを内向き（－ｘ）にシフトさせ、噛み合うギヤのプロファイルを外向き（＋ｘ）にシフトさせることになる。ほとんどの用途におけるこれらのシフトの合計は、システム全体が良好に機能するために、ゼロに非常に近くなる傾向がある。

本明細書に記載の実施形態に従って設けられる自己増力ギヤボックスの装置では、これらのシフトの合計は、ギヤボックスによる解決策における誤差の量に関連付けられる。しかしながら、機能的な自己増力ギヤボックスを提供する一方で、設計内のギヤのプロファイルシフトの合計の大きさは、増大した誤差係数に適応するために増加し得る。含められるシフトを考慮すると、隣接するギヤ間におけるギヤの噛み合いは、典型的なギヤボックスのように、その特定の摺動に対する最適な点を維持する。本明細書で論じられる実施形態では、類似の寸法を有する典型的な遊星ギヤボックスと比較して、相当により大きなギヤの噛み合いが存在し、これは、誤差がプロファイルシフトで考慮されると、１つのギヤにおける任意の付加的なシフトが、他の全てのギヤにおける相補的なシフトに対応することを意味する。したがって、ギヤの噛み合いは、特定の摺動に対して個別には最適化されないが、全体として最適化される。このことは、ギヤの噛み合いの誤差に起因するプロファイルシフトを複数のギヤの噛み合いの間に広げることが可能になるという付加的な利益を有する。

特定の例示的な実施形態では、遊星ギヤには、遊星ギヤの寿命を延長するために、それぞれの含められたギヤ歯の圧力角を効果的に増加させるように、また各歯元における応力集中を低減するように、正のプロファイルシフトが設けられてもよい。

試験台

出力トルク能力を試験するために、ギヤボックスの固定及び入力構成要素に固定されるように、別個の構成要素が設計され、３Ｄ印刷された。図１６は、レバーアーム上の質量をギヤボックスに接続し、質量を持ち上げるために必要なトルクを測定するために使用されるトルク試験セットアップを示す。図１６に示すように、１フィートのレバーアーム１１２を出力外側リングに接続して、ギヤボックスの出力をロードし、出力トルクは、取付点１１４に取り付けられた質量（図示せず）をアームの長さで乗算して計算した。装置を介するトルク伝達のために、レンチ（図示せず）をアームの入力１１６に取り付けた。

アイドラリング

図１７に示すように、大ギヤ９０上の大径外側遊星ギヤ歯の周りのアイドラリング１１８を挿入して、ギヤが通電される際に遊星ギヤと入力太陽ギヤ歯との間の分離を防止することができる。

対称構成

遊星の曲げを防止するために、自己増力ギヤは、図１８及び図１９に示されるように、入力の両側に配置され得る。この構成により、遊星がギヤボックスの中心軸に平行に留まることを確実にする。外側入力リング１２０は、固定リング１２２によって両側が取り囲まれ、内側遊星ギヤ１２４と噛み合い、内側遊星ギヤ１２４を駆動する。内側遊星ギヤ１２４及び外側遊星ギヤ１２６は、２列遊星システムを形成し、固定リング１２２に対して出力太陽リング１２８を駆動する。

主遊星直径での入力リングの噛み合い

図２０は、片面入力自己増力ギヤボックスの非限定的な例示的実施形態の切取り等角図を示す。ここでは固定リングである内側リング１３０は、ギヤ付き内側遊星１３２のアレイと接触している。ここでは出力リングである外側リング１３４もまた、ギヤ付き外側遊星１３６のアレイとギヤ接触しており、ギヤ付き外側遊星１３６のそれぞれは、２つのギヤ付き内側遊星１３２と接触している。入力トルクは、ギヤ入力リング１３８を使用して供給される。図示の実施形態では、ギヤ入力リング１３８は、外側遊星とギヤ接触する径方向外側に面する部分を有する。この実施形態では、外側遊星１３６は、内側遊星１３２と噛み合う第１の部分１４０及び入力リング１３８と噛み合う第２の部分１４２において同じ直径を有する。第１の部分１４０及び第２の部分１４２の両方は、外側リング１３４と噛み合う。ここで、第１及び第２の部分は、遊星１３６のそれぞれの端部を含むが、図１９に示されるような対称配置を使用することもできる。外側遊星と外側リングギヤとのそれらの全長さににわたる係合は、遊星が整列した状態を維持するのに役立つ。示される実施形態では、単一のギヤ噛み合いは、第１の部分１４０及び第２の部分１４２の両方に及ぶが、これらの部分はまた、別個のギヤ噛み合いを有してもよい。図示される実施形態は、ストレートカットギヤを有するが、ヘリカルギヤも使用することができ、更にまた、上述のようにヘリングボーンギヤを使用することもできる。これらの実施形態のギヤ付き表面上の全ての螺旋が同じであるヘリカルギヤは、ギヤ付き構成要素を互いに螺合して組立体にすることを可能にする。本明細書で論じられるように、ヘリカルギヤが使用される場合、従来の遊星ギヤボックスと同様に、軸方向力は発生しない。

特定の実施形態では、ギヤボックスは、片側入力、並びに単一のはすばパターン（ヘリンボーンパターンは必要ではない）を有してもよい。入力は、この実施形態では外側遊星を駆動し、遊星は、内側リング及び外側リングの差動運動を引き起こし、それらのリングのうちの１つは固定され、他方は出力である。

ヘリカルギヤは、典型的には、ギヤの軸方向の位置付けを維持するために、スラスト軸受又は対向する螺旋角（ヘリンボーンパターン）を必要とする。しかしながら、これらは空間及び重量を必要とする。軸方向に浮くヘリカルギヤを包含する、本明細書に記載の実施形態は、使用中の軸方向の位置決め安定性を実証することが判明している。遊星軸を伴わずに複列の遊星ギヤを有する自己増力ギヤボックス構成は、遊星上の１つのギヤ噛み合いにかかる軸方向力が、各遊星上の他のギヤ噛み合いにかかる反対の螺旋状の接合によって相殺される（対抗される）状況を作り出すことが、本発明者らによって見出された。すなわち、内側遊星から外側遊星にかかる軸方向力は、外側リングから外側遊星にかかる軸方向力によって相殺され、外側遊星から内側遊星にかかる軸方向力は、内側リングから内側遊星にかかる軸方向力によって相殺される。その結果、単列の遊星を有する遊星ギヤボックスの場合と比べて、遊星にかかる軸方向力がはるかに低くなる。

遊星にかかる軸方向力は相殺されるが、入力、内側、及び外側リングにかかる軸方向力は相殺されず、また、これらの要素にかかる軸方向荷重を受けるために、例えばスラスト軸受などの他の要素が使用されてもよい。

単一角度の螺旋の大きな利点は、ギヤボックスが組み立てられ得ることである。ヘリンボーンパターンは、組み立てが不可能ではなくても非常に困難である。単一の螺旋角は、ギヤを軸方向に一緒に摺動させることを可能にし、また、軸方向力の相殺は、シャフト又はベアリングなしでギヤを動作させることを可能にする。

入力リング１３８にトルクが加えられると、その個々の軸の周りの遊星のそれぞれへの回転トルク伝達に加えて、外側遊星１３６に伝達されるねじれのねじれ負荷が存在する。２列の遊星を介する内側リング１３０と外側リング１３４との間の自己増力（又はカム）効果の結果として、２列の遊星上のギヤ並びに内側リング１３０及び外側リング１３４は、装置のトルク出力が増加するにつれて比例的に係合される。特定の長さの外側ギヤ付き遊星及び特定の減速比では、ギヤを互いに噛み合わせる自己増力効果は、入力太陽ギヤ１３８からの入力のねじれ効果よりも外側遊星に対してより大きな矯正効果を有する。最も長い遊星の長さは、軸方向における装置の全幅に対応してもよい。ギヤの噛み合い解除してギヤのねじれをもたらし得るギヤの分離力ではなく、ギヤを噛み合わせるカム効果を生じる、内側リング１３０から外側リング１３４に伝達される出力トルクの結果により、入力ギヤ１３８にトルクが加えられるときに、外側遊星１３６と外側リング１３４との噛み合いが外側遊星１３６を矯正することを確実にするために、この幅と減速比との組み合わせは当業者によって計算されることができる。ギヤボックスのギヤ比のため、入力ギヤ１３８に加わる入力トルクは、遊星１３６及び１３２を介して伝達されるトルクよりも著しく低くなる。７：１の比率では、入力トルクは出力トルクのおよそ１／７である。その結果、外側遊星１３６の主な力は、内側リング１３０から外側リング１３４へのトルク伝達による負荷となる。カム効果からの径方向負荷コンポーネントは、外側遊星１３６の接触ギヤ歯が外側リング１３４内の対応するギヤ歯に径方向に押し込まれることを確実にする。この径方向負荷は、入力ギヤ１３８からの入力トルクに起因するねじれ効果に対抗する矯正効果をもたらす。この効果は、ギヤ歯内のより大きい圧力角、又はギヤにおける径方向負荷の増加によるより大きいカム角度でより強くなる。

ピンオン長さ対遊星直径のアスペクト比が大きいほど、太陽リング入力からのねじれ力の結果として、遊星がねじれてしまう可能性が低くなる。この関係は、２つの理由から存在する。一般的に言えば、所与のギヤボックスＯＤ及び幅に対するアスペクト比が大きいほど、ピニオン径が小さくなり、したがって減速比が高くなる。一般的な傾向として、減速比が大きくなると、太陽リング入力で低いトルクを必要とする増大した低減率により、太陽の入力によって生成される低減されたねじれ力と比較して、ピンオンとリングとの間により深い噛み合いを生成するために使用することができるピンオンに加わる径方向力が大きくなり、したがって、位置合わせ効果が大きくなる。このため、ギヤボックスが太陽入力から出力リングにトルクを伝達しているときに、１：１、１．５：１、２：１、２．５：１、３：１、３．５：１、４：１より大きい遊星長さ対直径比が、ピンオンを自己整合させるのに好適であると考えられる。

更に、遊星長さと遊星直径との高いアスペクト比により、遊星上のギヤ歯の螺旋角を小さくして、依然として高い接触比（ギヤ噛み合いの重なり）を達成することが可能となる。より低い螺旋角は、軸方向力を更に低減する。

アスペクト比は、２：１より大きくてもよく、３：１以上、４：１以上、５：１以上、６：１以上、７：１以上、８：１以上、９：１以上、又は１０：１以上であってもよい。ある実施形態では、遊星は、少なくとも４：１のアスペクト比を含む。

単一列の遊星を有する典型的な遊星ギヤボックスでは、ギヤがねじれ、トルク伝達能力を失うため、高アスペクト比が減分的に有益となる。典型的なギヤボックス内のより長いギヤは、例えば、遊星キャリアがねじれ、遊星の一方の端部へのトルク伝達を付勢するため、「ノックダウン要因」にさらされる。対照的に、本明細書の実施形態に従って提供される自己増力ギヤボックスは、トルクを純粋に半径方向に伝達し、それによってギヤの長さを比較的モット（ｍｏｏｔ）にし、ノックダウン問題を伴わずにより長い遊星長さを可能にする。

このギヤボックスにおいてギヤのねじれ又は捻りが存在しないという事実により、予想されるトルク出力を実質的に減少させることなく、特別に長い遊星の使用が可能となる。図２１は、延長された外側遊星歯車長さを有し、デュアルモータ入力を含む、例示的なギヤボックス構成を示す。

図２１～図２２に示される実施形態は、より長い遊星の両端にある太陽入力を包含する。これにより、２つのモータが１つのギヤボックスを対称的に駆動することが可能となる。モータは、外側ロータ設計を有し、ステータは、極厚内側リングに固定されている。具体的には、図２１に示すように、ギヤボックスは、ギヤボックスの内部を画定するモータステータ３０１を含む。モータロータ３０２は、モータステータ３０１を取り囲み、外側遊星３０４を駆動する入力リング３０３に固定的に固着されている。次に、外側遊星３０４は、固定された内側リング３０６と係合し、これに対して移動する内側遊星３０５を駆動する。外側遊星３０４は、外側リング出力部３０７を追加的に駆動する。

上述のようにモータを含めるギヤボックスはまた、例えば、小型内側リングギヤのＩＤの内側に位置する１つ以上のモータを用いて、片面の構成で形成されてもよい。

他の実施形態は、一方の端部に１つの太陽リングのみを備える。この構成では、２つの個別のモータによって駆動される２つの太陽リングが存在する。モータステータは、この構成で固定される内側リングに固定される。モータロータは、入力太陽リングに固定される。

別の実施形態では、図２３～図２４に示されるように、外側モータが存在し、ステータ３１０が装置の固定されたＯＤを規定し、モータロータ３１１がステータ３１０の内側にあり、装置の外側リングとして具体化される。図２３～図２４の図示の実施形態では、装置は、装置の対向する軸方向端部に２つの外側リングを備え、各外側リングは一体型モータロータ３１１を有する。外側リング（モータロータ３１１を含む）は外側遊星３１２を駆動し、それらの外側遊星は、内側出力リング３１４の周りを巡回し、それを駆動する。図２４に具体的に示されるように、外側遊星３１２は、特定の実施形態において、複数の出力リング３１４を駆動しても、単一の出力リング３１４を駆動してもよいことを理解されたい。このような実施形態は、増速構成を提供する。外側遊星３１２は追加的に、外側遊星３１２と一緒に動作してギヤボックスの自己増力機能を提供する内側遊星３１３と係合し、それと一緒に回転する。内側遊星３１３は、固定された内側リング３１５の周りを周回する。

内側モータ構成と外側モータ構成の両方がまた、装置の外径を包囲及び形成する外側ロータの代わりに、装置の両方の軸方向端部にある内側ロータを包含し得る。

図２５～図２８は、入力リング３２２が内側遊星３２３を駆動する代替的な実施形態を示す。図２５～図２８に示す実施形態などの減速機では、内側リング３２４又は外側リング３２０のいずれかが出力であってもよい。更に、図２５～図２８に示されるように、様々な実施形態が、単一の入力リング３２１又は複数の入力リング３２１（例えば、それぞれが装置の対向する軸方向端部上に位置付けられた２つの入力リング３２１）を備え得る。

図２５～図２８の図示された実施形態では、静止出力リング３２０（モータステータとして具体化されてもよい）は、装置のＯＤを規定する。１つ以上の入力リング３２１は、静止出力リング３２０に対して回転し、内側遊星３２３を駆動する。内側遊星３２３は、外側遊星３２２に対して、またそれと共に回転し、装置の自己増力機能を提供する。それらの外側遊星３２２は、静止出力リング３２０に対して回転する。内側遊星３２３は、内側出力リング３２４を駆動する。

図２６に具体的に示される更なる実施形態では、一方の側に出力を提供する単一の入力リング３２１のみが存在する。入力リングを有さない側は、図２６の等角図に示されており、また入力リングを有する側は図２７に示されている。図２８は、２つの入力リング３２１と共に使用するように構成された例示的な実施形態を示しているが、装置の遊星３２２、３２３の構成を示すために入力リング３２１が取り除かれている。

内側リング３２４、外側リング３２０、及び中間リング（図２５～図２８に示される入力リング３２１など）のうちのいずれか１つは、入力又は出力であってもよい。入力リング及び出力リングのいずれでもない残りのリングは、固定されてもよい。

多数の小さな遊星を有する実施形態では、内側リング３２４と外側リング３２０の相対運動は、内側リング３２４及び外側リング３２０に対する中間リング（例えば、入力リング３２１）の相対運動よりもはるかに小さい。したがって、内側リングと外側リングのうちの一方を入力とし、他方を出力として、中間リングが固定され得るが、この構成は、入力及び出力よりも高速な可動部品によって、速度変化率を小さく（ほぼ１）することになり、一般的には好ましくない。中間リングを入力又は出力とすると、装置は、中間リングが出力である場合には増速機となり、中間リングが入力である場合には減速機となる。

複数の中間リングを用いると、１つの中間リングを入力とし、１つを出力とすることも可能である。内側リング及び外側リングのうち、一方は固定され、他方は自在に回転してもよい。この構成では、中間リングのうちの１つが内側遊星に接続し、他方が外側遊星に接続する場合、１とは異なるギヤ比が獲得され得る。このギヤ比は、これらの遊星の大きさを変えることによって変更され得る。注意すべきことに、中間リングが異なる直径で遊星に接触するように、遊星がそれらの軸方向長さに沿った寸法を変えるのを可能にすることによって、より多くの変形形態が獲得され得る。

また、外側リング及び内側リングは両方とも移動可能であり得、ギヤボックスは、これらの間の差を出力として、内側リング及び外側リングの移動に依存するギヤ比で提供する。

別の可能性は、自己増力ギヤボックスをツール出力装置として使用することである。具体的には、モータが太陽ギヤ入力に取り付けられ、内側リングが、反時計回りに回転しなければならないシャフトに取り付けられた外側出力リング内で時計回りに回転するシャフトに取り付けられている場合、逆動差動接合部が形成され得る。

入力リングが、例えば、外側遊星及び入力リングとそれぞれ噛み合う第１及び第２の部分を有する、ある実施形態の内側遊星の外側と噛み合い、両方の部分が内側リング１３０と噛み合う場合、同じ原理が適用されることが理解される。

この設計は、ストレートカットギヤ歯、ヘリカルギヤ歯、ローブ、摩擦表面、又は他のプロファイルを使用することができる。

上述したもののようなストレートカットギヤ歯設計は、ヘリングボーン設計と比較したときに著しく少ない部品数と、一方の側からギヤをアセンブリに挿入することを可能にする設計により、組み立てに有利であり得る。

ストレートカットギヤ歯設計は、ヘリングボーン設計のように遊星上に軸方向拘束を有しておらず、したがって、遊星を軸方向に拘束するための何らかの機構を必要とする。この設計は、いずれかの軸端部にフェンス（図２０には示されていない）を使用することにより、遊星がギヤボックスから軸方向に浮遊するのを防止する。遊星の軸端部を覆い、潤滑を加えることによって、摩擦による損失が最小限に抑えられる。

装置のいくつかの構成において、遊星ギヤを軸方向に配置するために、軸受及びシャフトが使用され得る。いくつかの構成、特により小さい装置では、遊星内のいかなる軸受又はシャフトをも排除することが好ましい。

この場合、ギヤがヘリカルギヤであるかストレートカットギヤであるかに関わらず、軸方向配置計画が必要とされる。図２９～図３６には、装置を介したギヤの軸方向軸方向配置計画を提供するための１つの考えられる構成が示されている。図２９～図３６の実施形態は、１つ以上のリングギヤ（例えば、外側リング３３０、内側リング３３４、入力リング３３１）の端部に、遊星３３２、３３３の端部とフェンス（例えば、内側フェンス３３７、３３８及び／又は外側フェンス３３９、３４０）との間に、ある相対曲率を組み込んだものである。遊星３３２、３３３の端部は、その軸方向端部上に球状又は半球状の区分を有し、フェンス（例えば、内側フェンス３３７、３３８及び外側フェンス３３９、３４０）は、対応する半球状の形状を有する。遊星３３２、３３３の軸方向端部又はフェンス（内側フェンス３３７、３３８及び／又は外側フェンス３３９、３４０）のいずれかが、先細の区分を設けてもよいが、遊星の軸方向端部とフェンスの両方に曲線状のプロファイルを設けることで、理想的な機能性が提供され得る。このような構成では、遊星３３２、３３３の軸方向端部がフェンス（内側フェンス３３７、３３８及び／又は外側フェンス３３９、３４０）に接触する際に、それら軸方向端部上に円形の接触線が設けられ、当該円形はギヤ歯のピッチ直径に近い。この構成は、装置が（例えば、装置の中心軸が垂直に位置付けられるように）端部上に位置付けられ、重力が遊星３３２、３３３をフェンスのうちの１つ（例えば、内側フェンス３３７と出力フェンス３３９、又は入力側３３８の内側フェンスと入力側３４０の外側フェンス）に向かって下向きに引っ張るときなど、軸方向力が発生するときに、高度な摺動速度及び摩耗を防止する。特定の構成における遊星３３２、３３３は中空であり、したがって、遊星３３２、３３３上のこの接触円は、遊星３３２、３３３のスルーホールのＩＤと、遊星３３２、３３３の歯元との間にあってもよい。

本明細書に示される実施形態は、ストレートカットギヤを使用するが、フェンス３３７～３４０は、代替実施形態ではヘリカルカットギヤと共に動作可能である。

図２９～図３６の図示の実施形態は、ハウジング（ハウジングは、入力側ハウジング部分３４３、出力側ハウジング部分３４２、及び外側ハウジング３４４、並びに固定された外側リング３３０の外部表面を含む）内に封入された装置を包含する。図２９は特に、図３０に示される装置の分解図を示す。図３１は、装置の内部の部分断面図を示し、図３２は、ハウジング構成要素が取り外された断面図を示す。図３３は、ギヤ構成要素（図３４では組み立てられて示され、図３５では断面図で示される）の部分分解図を示す。図２９～３６の装置は、入力コネクタ３３５が取り付けられた太陽入力リング３３１を備える。太陽入力リング３３１は、デバイス内の中央に位置し、外側ギヤ付き表面を有する。太陽入力リング３３１は、太陽入力リング３３１の周りを周回し、内側遊星３３３を駆動する外側遊星３３２を駆動する。外側遊星３３２は、固定された外側リング３３０と係合し、またそれに対して回転する。更に、内側遊星３３３は、装置のための出力を提供する内側リング３３４の周りを周回し、またその内側リングを駆動する。内側リング３３４は、それに接続された出力部３３６を有し、これは軸受構成（軸受レース３４１を含む）を介してハウジングに対して回転する。図示された実施形態の出力部は更に、出力プレート３４５と接続され、この出力プレートは、外側ハウジング３４４と共に軸受レース３４１の移動を拘束する。断面図内に具体的に示されるように、装置は、内側遊星３３３の移動を軸方向に拘束するように構成された内側フェンス３３７、３３８と、外側遊星３３２の移動を軸方向に拘束するように構成された外側フェンス３３９、３４０と、を更に備える。

更に、図示されているように、装置は、２列に配置された遊星歯車を有し、この実施形態では、外側遊星３３２は、内側遊星３３３よりも軸方向に長い。内側遊星３３３に接触する内側フェンス３３８は、内側リング３３４に固定されてよく、外側遊星３３２に接触する外側フェンス３４０は、外側リング３３０に固定されてよい。図示された実施形態では、装置の軸方向端部の両方にフェンスが設けられている。例示される実施形態では、遊星３３２、３３３は入力軸方向端部上の異なる軸方向位置へと延在しているが、入力軸方向側の内側フェンス３３７及び外側フェンス３３９は、それぞれの列の遊星に接触するように、異なる軸方向位置にあってよい。

フェンス３３７～３４０及び遊星３３２、３３３は、互いに接触する曲面を有してもよい。遊星３３２、３３３の軸方向端部の湾曲部は、フェンス３３７～３４０上の湾曲部と接触し、それにより、遊星３３２、３３３の端部上の接触円は、遊星のスルーホールの外側にあり、かつ遊星の歯元の内側にある。このような実施形態は、遊星３３２、３３３のピッチ円直径の近くで遊星３３２、３３３とフェンス３３７～３４０との間の接触をもたらし、この付近で、遊星３３２、３３３は、フェンス３３７～３４０が固定されるかあるいは静止される要素と接触し、そのため、摺動速度は最小化される。ここで、フェンス３３７～３４０は内側リング３３４及び外側リング３３０に固定され、遊星３３２、３３３は、内側リング３３４及び外側リング３３０に接触する。

負荷共有

典型的な遊星ギヤボックスでは、３個を超える多くの遊星が、非常に正確な公差なしでは、均等に負荷を共有しないことが予想される。自己増力ギヤボックスは、３つを超える遊星対を有し、追加の遊星の強度の使用を最良にするために負荷共有が存在することを確実にするための何らかの機構を有さなければならない。このギヤボックスが、このギヤボックスの異常な負荷分布を利用する本明細書に記載されているいくつかの非限定的な機構を利用することができるいくつかの機構が存在する。

自己増力ギヤボックスにおける負荷共有の１つの非限定的な機構は、遊星、内側リング、又は外側リング、あるいはこれらの任意の組み合わせの径方向可撓性である。上記の遊星のカム効果により、外側リング、遊星、及び内側リングの間で伝達される、ギヤボックス内に強力な径方向負荷成分が存在する。これらのギヤのいずれかが径方向の可撓性を有する場合、ギヤは、カム効果の径方向負荷下で圧縮することができる。この可撓性のために、多数の遊星の公差帯域を受け入れることができ、それにより、遊星が負荷を共有することが可能となる。この径方向の可撓性は、これらに限定されるものではないが、薄い壁、より低い材料剛性、又は歯間の径方向スロットなどのギヤ歯根元延長部が挙げられるが、これらに限定されない、いくつかの特徴又はパラメータによってもたらされる。

多数の遊星の間に負荷共有が存在することを確実にするために、以前の文書では、ギヤボックスの遊星における何らかの類の撓曲を可能にする必要性が言及されている。この撓曲は、薄肉のギヤ又はギヤ歯のアンダーカットなどの幾何学的形状に起因し得るか、あるいは、ギヤのうちの１つ以上における材料剛性に起因し得る。

様々な実施形態の遊星の全体的なサイズ、並びに、遊星の半径方向の可撓性を可能にするために、そのような遊星に比較的薄い壁（及び中空の内部）を設ける能力は、適切な可撓性の遊星を提供して、特定の実施形態における負荷共有を可能にする。遊星は、鋼などの剛性材料から製造されてもよいが、残りの遊星が関連するギヤと接触し、荷重を支持し得るように、薄い壁（及び中空の内部）を有し荷重下で撓曲する。代替的にあるいは追加的に、遊星は、より剛性の低い材料から製造され、中実の構造を有するが、依然として、他の遊星が負荷を共有し始めることが可能となるように十分に撓曲する。遊星の設計における比較的小さな違いが、ギヤボックスにおいて見られる負荷共有の量に著しい違いを生じさせ得ることが判明した。

遊星の設計及び製造は、高応力及び／又は高サイクル計数に耐えるように提供され得ることを理解されたい。特定の装置設計では、遊星は、装置の全ての構成要素のうちで最も高い応力集中を維持する。したがって、特定の実現形態では、高強度及び／又は長寿命の材料が遊星に利用され得る。

遊星内の高い強度を維持するために、むしろ他のギヤ（外側リング、内側リング、及び／又は太陽ギヤ）の剛性を低減することによって負荷共有が達成され得るが、その場合、ギヤボックスの安全性の限界に影響を及ぼすことなく強度を低減する多少の能力はある。遊星ギヤを鋼などの剛性材料から製造し、残りのギヤを炭素繊維充填ＰＥＥＫなどのより剛性の低い材料から製造することによって、負荷共有が達成され得ることが示されている。

興味深いことに、このアプローチによって必要とされる剛性の低減は、遊星の材料のみを変更することによって必要とされる剛性の低減よりも著しく高い。１つのシミュレーションでは、遊星は、残りのギヤの剛性の１／２を有し、十分な負荷共有が可能であることが示された。完全剛性の遊星を用いた構成において同じ量の負荷共有を達成するために、残りのギヤは、遊星の１／７程度の剛性を有さなければならない。

負荷共有機構に関わらず、径方向（カム）負荷が高くなるほど、より大きな負荷共有効果に起因して遊星負荷はより類似する。より高い径方向負荷は、ギヤ歯形状のより高い圧力角、並びに遊星接点のより高いカム角度を伴い存在する。

別の負荷共有機構は、ギヤボックスの２レベルの遊星構造から生じる。遊星が互いにカム取り付けされると、内側遊星と外側遊星との間の負荷がかかっていない遊星－遊星噛み合いは、負荷がかかった遊星－遊星噛み合いを安定化させるように作用する。その結果、所定の位置に「ロック」するために十分な径方向負荷を発生させる前に、遊星位置に少量のシフトがあると考えられる。この効果は、遊星間の負荷共有を増加させることが期待され、より低い圧力角でより強い効果であることが予想される。

負荷下の自己増力されたギヤボックス上の応力分布は、遊星及びギヤ付きの構成要素上に径方向負荷を誘発する。この径方向負荷は更に、これらの構成要素のうちの１つ以上を変形させることがあり、また自己増力された構成要素をより変形しやすくすることによって、遊星が効果的に負荷共有するようにし得る。これは、自己増力された構成要素（すなわち、外側リング、遊星、及び内側リング）の全体的な剛性を低減することによって達成することができる。この種の剛性変化を達成するために、３つの異なる方法を実施することができる（図３６Ａ～図３６Ｃ）。第１の方法は、材料剛性の変化を使用して、そのような構成要素の全体的な剛性を低減する。これは、構成要素が同じ径方向負荷下でより変形し、ギヤ歯が受ける同様の接線負荷下で変形しやすくなることを意味する。径方向及び接線方向の負荷によって生じる変形は、より効率的な負荷共有及び全体的により剛性のギヤボックスに向けて有利であろう。十分に低い剛性の程度は、ギヤ公差に依存する。図３６Ａは、低剛性材料で形成され得る公称厚さギヤ１５０の例示的な部分を示す。第２の方法は、幾何学的アプローチ（例えば薄い壁）を使用して、これらの構成要素の全体的な剛性を変化させる。これにより、構成要素の剛性が低くなり、特定の径方向負荷下でより変形しやすくなる。図３６Ｂは、薄壁ギヤ１５２の例示的な部分を示す。第３の方法は、壁厚は公称サイズに留まるが、歯の幾何学的形状が、根元部に径方向スロットを有するように修正される、更に別の幾何学的アプローチを使用する。この方法では、径方向及び接線方向の負荷の両方はギヤ可撓性に影響を及ぼし、より効果的な負荷共有を可能にする。図３６Ｃは、根元部に径方向スロット１５６を有する公称厚さギヤ１５４の例示的な部分を示す。

開示される設計は、入力が入力リングによって供給されるため、遊星キャリア及び軸受の必要性を排除することができ、周方向の位置はギヤによって与えられ、軸方向位置は、例えば、フェンス、先細遊星、又は異なる角度のギヤを有する部分によって提給されてもよい。

遊星キャリア及び軸受の必要性を排除することにより、これらの位置決め要素の公差の積み重ねが排除される。これにより、リングギヤを有する３つを超える遊星ギヤの噛み合いがはるかに一貫していることを可能にする。

排除される公差積み重ね要素は、遊星キャリアピンの位置を含む。遊星キャリアの同心性、軸受の流出、及び遊星のそれぞれの軸受孔とギヤのピッチ円との偏心。

これらの公差積み重ね要因を排除することに加えて、径方向の可撓性を、いくつかの異なる方法で設計に導入することができる。径方向の可撓性を導入することは、遊星のサイズの変化に起因する遊星間の負荷変動を低減する効果を有する。

また、遊星キャリアを排除する結果として、例えば、遊星は中空であり、したがって、径方向に可撓性であり得る。

２段式ギヤボックス

上述のギヤボックスは、図３７～図３９に示されるように、２段式ギヤボックスで作製することができる。図３７は、例示的な２段式ギヤボックス１６０の等角切取り図である。図３７に示すように、外側ハウジング１６２は、両方の段において共通の外側固定ギヤとして作用する。入力リング１６４は、第１の段の外側ギヤ１６８と噛み合う外部表面１６６を有する。第１の段の内側ギヤ１７０は第１の段内側リング１７２と噛み合い、外側ハウジング１６２に対して内側リング１７２を駆動する。この第１の段の内側リングは、第２の段の外側ギヤ１７８と噛み合う外部表面１７６を有する第２の段の入力ギヤ１７４に接続され、且つそれと共に１つの部品に形成されてもよい。第２の段の内側ギヤ１８０は、内側出力ギヤ１８２と噛み合うことにより、内側出力ギヤ１８２を外側ハウジング１６２に対して駆動し、この差動運動は、２段式ギヤボックスの出力を提供する。

図３８は、図３７に示す２段式ギヤボックスを使用するアクチュエータを示す。図３７に示す構成要素に加えて、図３８は、入力リング１６４に接続されたフランジ１８４及び外側ハウジング１６２に接続された内側ハウジング構成要素１６３を示す。図示されていない電動モータロータ及びステータは、フランジ１８４及び内側ハウジング１６３に接続されて、フランジ１８４を内側ハウジング構成要素１６３に対して駆動して、２段式ギヤボックスを駆動することができる。また、図３８には、内側出力ギヤ１８２に接続された出力キャップ１８６、及び外側ハウジング１６２に接続された固定外側キャップ１８８が示される。図３９は、図３８の実施形態の垂直断面図を示す。

第１の段の外側リングギヤが、第２の段（state two）の他の外側リングギヤと同じピッチ直径及び同じ歯数であり、且つそれと１つの部品である場合、第１の段からの内側リングギヤが第２の段の入力ギヤに接続され、第２の段の内側リングギヤが第２の段の出力となる。

内側リングギヤが両方の段によって共有される場合、第１の段の外側リングギヤが第２の段の入力ギヤに連結され、第２の段の外側リングギヤは、装置の出力となる。このようにして、２つ超の段を接続することができる。

先細の実施形態

片面自己増力ギヤボックスの別の例示的な実施形態は、図４０～図４３に示す先細設計である。この設計では、より基本的な片面ギヤボックス設計の円筒形ギヤ歯は、先細ギヤで置き換えられ、ギヤ接触は先に述べたものと同じままであるが先細になっている。

ギヤを先細にすることにより、遊星は軸方向に拘束され、図２５に示す位置でシムを調整することによって、バックラッシュを低減又は除去することができる。ギヤボックスは、そうでない場合、非先細バージョンと同じように機能する。

先細ギヤプロファイルは、現在、ホビング又はスカイビングなどの従来のギヤ製造方法によって製造するのが困難である。したがって、射出成形、表面ミリング、粉末冶金、又はギヤ転造などが挙げられるが、これらに限定されない別の方法が使用される可能性がある。また、これらの先細の製造制限により、部品数の潜在的な増加もある。

先細プロファイル又は非先細の歯プロファイルのいずれかは、直線状、又はヘリカルギヤ又はローブを使用することができる。製造方法により、あるいは強度又はノイズを最適化するために、先細ギヤ上でねじれ角を使用することが有益であり得る。

図４０は、先細ヘリカル自己増力ギヤボックスの概略断面図を示し、製造及び組み立て上の考慮事項によりギヤ構成要素が分割される方法、及びシムが挿入され得る場所を示す。通常、内側ギヤと外側ギヤとが同じ周方向位置で内側レース及び外側レースと噛み合うことはないため、これは真の断面図ではないことに留意されたい。この実施形態における外側レース２００は、内側ギヤ２０８に対応する軸方向位置で外側ギヤ２０６と接触する第１の構成要素２０２と、入力ギヤ２１０に対応する軸方向位置において外側ギヤ２０６と接触する第２の構成要素２０４とに分割される。内側レース２１２はまた、構成要素２１４及び２１６に分割されて示されている。外側シム２１８は、外側レース２００の構成要素２０２と２０４との間に示され、内側シム２２０は、内側レースの構成要素２１４と２１６との間に示される。

より長い（外側）ギヤはまた、射出成形が製造方法として選択される場合、射出成形を使用して製造を容易にするために、それらのネック部２２２にスプリット（図示せず）を有してもよい。

図４１は、図４０に概略的に示されるギヤボックスの等角分解図を示し、追加の変更があり、外側レースの第１の構成要素２０２が、ここでは２つの更なる構成要素２０２Ａ及び２０２Ｂに分割されて示されている。

図４２は図４１のギヤボックスの側面切取り図であり、外側遊星が除去されている。図４３は、図４１のギヤボックスの等角図である。

先細ギヤは、直線状又は螺旋状で使用されてもよく、ヘリングボーン、ギヤを含む。先細は、いくつかの軸方向位置を提供することに加えて、シムによるバックラッシュ調整を可能にする。ヘリングボーン歯は、遊星及びリングギヤのより正確な正軸方向位置決めを可能にする。一緒に使用すると、全ての利点が実現されるが、一部の用途は、１方又は他方から利益を得る。

例えば、図２０に示されるように、歯を係合させ、したがってギヤ軸のねじれを排除する自己増力効果により、ヘリングボーン又は先細歯なしで、片面（非対称）入力が可能である。

「特許請求の範囲」では、用語「含む、備える（comprising）」は、その包含的意味で使用されており、他の要素の存在を除外するものではない。請求特徴の前の不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、複数の特徴の存在を除外するものではない。本明細書に記載されている個々の特徴のそれぞれは、１つ以上の実施形態で使用されてもよく、本明細書に記載されているという理由だけで、「特許請求の範囲」に定義される全ての実施形態に必須であると解釈されるべきではない。

結論

前述の説明及び関連する図面に提示される教示の利益を有する多くの修正形態及び他の実施形態が、本開示に関係する当業者には想起されよう。したがって、本開示は、開示される特定の実施形態に限定されるものではないこと、並びに、修正形態及び他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることを理解されたい。特定の用語が本明細書で使用されるが、これらは一般的かつ記述的な意味でのみ使用され、限定の目的では使用されない。

前述の説明及び関連する図面に提示される教示の利益を有する多くの修正形態及び他の実施形態が、本開示に関係する当業者には想起されよう。したがって、本開示は、開示される特定の実施形態に限定されるものではないこと、並びに、修正形態及び他の実施形態が添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることを理解されたい。特定の用語が本明細書で使用されるが、これらは一般的かつ記述的な意味でのみ使用され、限定の目的では使用されない。
［項１］
ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、
前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、及び前記中間ギヤのうちの１つは静止状態に保持される、ギヤボックス装置。
［項２］
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤの組みとギヤ接触する、項１に記載のギヤボックス装置。
［項３］
前記内側の組の遊星と前記外側の組の遊星は、ギヤ接触におけるある長さを有し、前記内側の組の遊星、前記外側の組の遊星、前記内側レース、前記外側レース、及び前記中間レースは、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、又は前記中間ギヤのうちの１つを介して供給されるトルクが、前記トルクによって引き起こされる分離力に打ち勝つのに十分な、前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星の径方向負荷の増大を引き起こすことを可能にするように選択された、それぞれの直径を有する、項１に記載のギヤボックス装置。
［項４］
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、項３に記載のギヤボックス装置。
［項５］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、２つの別様に先細にされた部分を備える、項１に記載のギヤボックス装置。
［項６］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する、項１～４のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項７］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、一定の螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、項６に記載のギヤボックス装置。
［項８］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、軸方向長さに沿って異なる螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、項６に記載のギヤボックス装置。
［項９］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリングボーンギヤパターンを画定する、項８に記載のギヤボックス装置。
［項１０］
前記中間ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、項９に記載のギヤボックス装置。
［項１１］
前記リングギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、項９又は１０に記載のギヤボックス装置。
［項１２］
前記太陽ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、項９～１１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項１３］
前記内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える、項１に記載のギヤボックス装置。
［項１４］
前記外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える、項１又は１３に記載のギヤボックス装置。
［項１５］
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、前記ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する、項１～１４のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項１６］
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、項１～１５のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項１７］
項１～１６のいずれか一項に記載の複数のギヤボックス装置を備える多段式ギヤボックス装置であって、前記複数のギヤボックス装置は、第１のギヤボックス装置の第１のリングギヤが第２のギヤボックス装置の第２の中間ギヤに接続され、それを駆動するように、段をなして配列されている、多段式ギヤボックス装置。
［項１８］
ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、連続的な螺旋角を有する複数のギヤ歯を画定する、ギヤボックス装置。
［項１９］
前記太陽ギヤに取り付けられ、前記内側の組の遊星の軸方向移動を拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える、項１８に記載のギヤボックス装置。
［項２０］
前記少なくとも１つの内側フェンスは、前記太陽ギヤの対向する軸方向端部上にそれぞれ固着された２つの内側フェンスを含む、項１９に記載のギヤボックス装置。
［項２１］
前記リングギヤに取り付けられ、前記外側の組の遊星の軸方向移動を拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える、項１８～２０のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項２２］
前記少なくとも１つの外側フェンスは、前記リングギヤの対向する軸方向端部上にそれぞれ固着された２つの外側フェンスを含む、項２１に記載のギヤボックス装置。
［項２３］
前記内側の組の遊星の前記軸方向端部の各々は半球状の形状を有し、前記少なくとも１つの内側フェンスは、前記内側の組の遊星の前記軸方向端部の前記半球状の形状に対応する湾曲した形状を有する、項１９又は２０に記載のギヤボックス装置。
［項２４］
前記中間ギヤは出力リングであり、前記太陽ギヤ又は前記リングギヤの一方は入力モータによって駆動される、項１８～２３のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項２５］
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する、項１８～２４のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項２６］
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、項２５に記載のギヤボックス装置。
［項２７］
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、項１８～２６のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項２８］
ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、
前記太陽ギヤに取り付けられ、前記内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成されている少なくとも１つの内側フェンスと、
前記リングギヤに取り付けられ、前記外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成されている少なくとも１つの外側フェンスと、を備える、ギヤボックス装置。
［項２９］
前記内側の組の遊星の前記軸方向端部の各々は半球状の形状を有し、前記少なくとも１つの内側フェンスは、前記内側の組の遊星の前記軸方向端部の前記半球状の形状に対応する湾曲した形状を有する、項２８に記載のギヤボックス装置。
［項３０］
前記外側の組の遊星の前記軸方向端部の各々は半球状の形状を有し、前記少なくとも１つの外側フェンスは、前記外側の組の遊星の前記軸方向端部の前記半球状の形状に対応する湾曲した形状を有する、項２８又は２９に記載のギヤボックス装置。
［項３１］
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する、項２８～３０のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項３２］
前記中間ギヤは出力ギヤであり、前記太陽ギヤ又は前記リングギヤの一方は入力モータによって駆動される、項２８～３１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項３３］
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、項３１に記載のギヤボックス装置。
［項３４］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する、項２８～３３のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項３５］
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、前記ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する、項２８～３４のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項３６］
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、項２８～３５のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項３７］
ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、及び前記中間ギヤの各々の剛性よりも高い剛性を有し、そのため、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、又は前記中間ギヤのうちの１つ以上は、前記内側の組の遊星にかかる径方向負荷と、前記外側の組の遊星にかかる径方向負荷とのバランスが取れるように変形する、ギヤボックス装置。
［項３８］
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は金属材料を含む、項３７に記載のギヤボックス装置。
［項３９］
前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、及び前記中間ギヤのうちの１つ以上はプラスチック材料を含む、項３８に記載のギヤボックス装置。
［項４０］
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する、項３７～３９のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項４１］
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、項４０に記載のギヤボックス装置。
［項４２］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、２つの別様に先細にされた部分を備える、項３７～４１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項４３］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する、項３７～４１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項４４］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、一定の螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、項４３に記載のギヤボックス装置。
［項４５］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、軸方向長さに沿って異なる螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、項４３に記載のギヤボックス装置。
［項４６］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリングボーンギヤパターンを画定する、項４５に記載のギヤボックス装置。
［項４７］
前記中間ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、項４６に記載のギヤボックス装置。
［項４８］
前記リングギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、項４６に記載のギヤボックス装置。
［項４９］
前記太陽ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、項４６に記載のギヤボックス装置。
［項５０］
前記内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える、項３７に記載のギヤボックス装置。
［項５１］
前記外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える、項３７又は５０に記載のギヤボックス装置。
［項５２］
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、前記ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する、項３７～５１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項５３］
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、項３７～５２のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項５４］
ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、及び前記中間ギヤの各々の剛性よりも低い剛性を有し、そのため、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、又は前記中間ギヤのうちの１つ以上は、前記内側の組の遊星にかかる径方向負荷と、前記外側の組の遊星にかかる径方向負荷とのバランスが取れるように変形する、ギヤボックス装置。
［項５５］
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は金属材料を含む、項５４に記載のギヤボックス装置。
［項５６］
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、項５５に記載のギヤボックス装置。
［項５７］
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々はプラスチック材料を含む、項５４に記載のギヤボックス装置。
［項５８］
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する、項５４～５７のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項５９］
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、項５８に記載のギヤボックス装置。
［項６０］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、２つの別様に先細にされた部分を備える、項５４に記載のギヤボックス装置。
［項６１］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する、項５４に記載のギヤボックス装置。
［項６２］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、一定の螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、項６１に記載のギヤボックス装置。
［項６３］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、軸方向長さに沿って異なる螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、項６１に記載のギヤボックス装置。
［項６４］
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリングボーンギヤパターンを画定する、項６３に記載のギヤボックス装置。
［項６５］
前記中間ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、項６４に記載のギヤボックス装置。
［項６６］
前記リングギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、項６４に記載のギヤボックス装置。
［項６７］
前記太陽ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、項６４に記載のギヤボックス装置。
［項６８］
前記内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える、項５４に記載のギヤボックス装置。
［項６９］
前記外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える、項５４又は６８に記載のギヤボックス装置。
［項７０］
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、前記ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する、項５４～６９のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項７１］
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、項５４～７０のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
［項７２］
ギヤボックス装置を組み立てる方法であって、
１組の外側遊星を外側レースの内部表面とギヤ接触させて配置する工程と、
１組の内側遊星を前記外側の組の遊星とギヤ接触させて配置する工程であって、全ての内側遊星は２つの外側遊星とギヤ接触し、全ての外側遊星は２つの内側遊星とギヤ接触する、工程と、
内側レースの第１の構成要素を前記内側遊星とギヤ接触させて、かつ前記外側レースと同軸に配置する工程であって、前記第１の構成要素は第１の角度付きギヤ表面を有する、工程と、
内側レースの第２の構成要素を前記内側遊星とギヤ接触させて、かつ前記外側レースと同軸に配置する工程であって、前記第２の構成要素は第２の角度付きギヤ表面を有し、前記第１の角度付きギヤ表面と前記第２の角度付きギヤ表面は、異なる螺旋角を有する、工程と、
入力ギヤを前記外側遊星とギヤ接触させて、かつ前記外側レースと同軸に配置する工程と、を含む方法。
［項７３］
前記第１の角度付きギヤ表面と前記第２の角度付きギヤ表面は、協働してヘリングボーンギヤ表面を形成する反対の螺旋角を有する、項７２に記載の方法。
［項７４］
前記入力ギヤは、第１の角度付き入力ギヤ表面を有する第１の入力ギヤ構成要素と、第２の角度付き入力ギヤ表面を有する第２の入力ギヤ構成要素と、を備え、入力ギヤを前記外側の組の遊星とギヤ接触させて、かつ前記外側レースと同軸に配置する前記工程は、前記第１の入力ギヤ構成要素を、前記外側遊星と同軸に、かつ前記外側の組の遊星とギヤ接触する前記第１の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、前記第２の入力ギヤ構成要素を、前記外側の組の遊星と同軸に、かつ前記外側の組の遊星とギヤ接触する前記第２の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、を含み、前記第１の角度付き入力ギヤ表面と前記第２の角度付き入力ギヤ表面は異なる螺旋角を有する、項７２又は７３に記載の方法。
［項７５］
前記第１の角度付き入力ギヤ表面と前記第２の角度付き入力ギヤ表面は、ヘリングボーン入力ギヤ表面を一緒に形成するように反対の螺旋角を有する、項７４に記載の方法。
［項７６］
前記第１の角度付き入力ギヤ表面は、前記１組の内側遊星を前記外側の組の遊星とギヤ接触させて配置する前記工程の前に、前記外側遊星とギヤ接触させて配置され、前記第２の角度付き入力ギヤ表面は、前記内側レースの前記第１の入力ギヤ構成要素及び前記第２の入力ギヤ構成要素を前記内側遊星とギヤ接触させて配置する前記工程の後に、前記外側の組の遊星とギヤ接触するように配置される、項７４又は７５に記載の方法。
［項７７］
ギヤボックス装置を組み立てる方法であって、
１組の内側遊星を内側レースの外部表面とギヤ接触させて配置する工程と、
１組の外側遊星を前記内側の組の遊星とギヤ接触させて配置する工程であって、全ての外側遊星は２つの内側遊星とギヤ接触し、全ての内側遊星は２つの外側遊星とギヤ接触する、工程と、
外側レースの第１の構成要素を前記内側遊星とギヤ接触させて、かつ前記内側レースと同軸に配置する工程であって、前記第１の構成要素は第１の角度付きギヤ表面を有する、工程と、
外側レースの第２の構成要素を前記外側の組の遊星とギヤ接触させて、かつ前記内側レースと同軸に配置する工程であって、前記第２の構成要素は第２の角度付きギヤ表面を有し、前記第１の角度付きギヤ表面と前記第２の角度付きギヤ表面は、異なる螺旋角を有する、工程と、
入力ギヤを前記内側の組の遊星とギヤ接触させて、かつ前記内側レースと同軸に配置する工程と、を含む方法。
［項７８］
前記第１の角度付きギヤ表面と前記第２の角度付きギヤ表面は、協働してヘリングボーンギヤ表面を形成する反対の螺旋角を有している、項７７に記載の方法。
［項７９］
前記入力ギヤは、第１の角度付き入力ギヤ表面を有する第１の入力ギヤ構成要素と、第２の角度付き入力ギヤ表面を有する第２の入力ギヤ構成要素と、を備え、入力ギヤを前記内側遊星とギヤ接触させて、かつ前記内側レースと同軸に配置する前記工程は、前記第１の入力ギヤ構成要素を、前記内側の組の遊星と同軸に、かつ前記内側遊星とギヤ接触する前記第１の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、前記第２の入力ギヤ構成要素を、前記内側の組の遊星と同軸に、かつ前記内側遊星とギヤ接触する前記第２の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、を含み、前記第１の角度付き入力ギヤ表面と前記第２の角度付き入力ギヤ表面は異なる螺旋角を有する、項７７又は７８に記載の方法。
［項８０］
前記第１の角度付き入力ギヤ表面と前記第２の角度付き入力ギヤ表面は、ヘリングボーン入力ギヤ表面を一緒に形成するように反対の螺旋角を有する、項７９に記載の方法。
［項８１］
前記第１の角度付き入力ギヤ表面は、前記１組の外側遊星を前記内側遊星とギヤ接触させて配置する前記工程の前に、前記内側の組の遊星とギヤ接触させて配置され、前記第２の角度付き入力ギヤ表面は、前記外側レースの前記第１の入力ギヤ構成要素及び前記第２の入力ギヤ構成要素を前記外側遊星とギヤ接触させて配置する前記工程の後に、前記内側の組の遊星とギヤ接触するように配置される、項７９又は８０に記載の方法。

Claims

ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、
前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、及び前記中間ギヤのうちの１つは静止状態に保持される、ギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤの組みとギヤ接触する、請求項１に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星と前記外側の組の遊星は、ギヤ接触におけるある長さを有し、前記内側の組の遊星、前記外側の組の遊星、前記内側レース、前記外側レース、及び前記中間レースは、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、又は前記中間ギヤのうちの１つを介して供給されるトルクが、前記トルクによって引き起こされる分離力に打ち勝つのに十分な、前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星の径方向負荷の増大を引き起こすことを可能にするように選択された、それぞれの直径を有する、請求項１に記載のギヤボックス装置。
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、請求項３に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、２つの別様に先細にされた部分を備える、請求項１に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する、請求項１～４のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、一定の螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、請求項６に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、軸方向長さに沿って異なる螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、請求項６に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリングボーンギヤパターンを画定する、請求項８に記載のギヤボックス装置。
前記中間ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、請求項９に記載のギヤボックス装置。
前記リングギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、請求項９又は１０に記載のギヤボックス装置。
前記太陽ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、請求項９～１１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える、請求項１に記載のギヤボックス装置。
前記外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える、請求項１又は１３に記載のギヤボックス装置。
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、前記ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する、請求項１～１４のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、請求項１～１５のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
請求項１～１６のいずれか一項に記載の複数のギヤボックス装置を備える多段式ギヤボックス装置であって、前記複数のギヤボックス装置は、第１のギヤボックス装置の第１のリングギヤが第２のギヤボックス装置の第２の中間ギヤに接続され、それを駆動するように、段をなして配列されている、多段式ギヤボックス装置。
ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、連続的な螺旋角を有する複数のギヤ歯を画定する、ギヤボックス装置。
前記太陽ギヤに取り付けられ、前記内側の組の遊星の軸方向移動を拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える、請求項１８に記載のギヤボックス装置。
前記少なくとも１つの内側フェンスは、前記太陽ギヤの対向する軸方向端部上にそれぞれ固着された２つの内側フェンスを含む、請求項１９に記載のギヤボックス装置。
前記リングギヤに取り付けられ、前記外側の組の遊星の軸方向移動を拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える、請求項１８～２０のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記少なくとも１つの外側フェンスは、前記リングギヤの対向する軸方向端部上にそれぞれ固着された２つの外側フェンスを含む、請求項２１に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の前記軸方向端部の各々は半球状の形状を有し、前記少なくとも１つの内側フェンスは、前記内側の組の遊星の前記軸方向端部の前記半球状の形状に対応する湾曲した形状を有する、請求項１９又は２０に記載のギヤボックス装置。
前記中間ギヤは出力リングであり、前記太陽ギヤ又は前記リングギヤの一方は入力モータによって駆動される、請求項１８～２３のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する、請求項１８～２４のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、請求項２５に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、請求項１８～２６のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、
前記太陽ギヤに取り付けられ、前記内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成されている少なくとも１つの内側フェンスと、
前記リングギヤに取り付けられ、前記外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成されている少なくとも１つの外側フェンスと、を備える、ギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の前記軸方向端部の各々は半球状の形状を有し、前記少なくとも１つの内側フェンスは、前記内側の組の遊星の前記軸方向端部の前記半球状の形状に対応する湾曲した形状を有する、請求項２８に記載のギヤボックス装置。
前記外側の組の遊星の前記軸方向端部の各々は半球状の形状を有し、前記少なくとも１つの外側フェンスは、前記外側の組の遊星の前記軸方向端部の前記半球状の形状に対応する湾曲した形状を有する、請求項２８又は２９に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する、請求項２８～３０のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記中間ギヤは出力ギヤであり、前記太陽ギヤ又は前記リングギヤの一方は入力モータによって駆動される、請求項２８～３１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、請求項３１に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する、請求項２８～３３のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、前記ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する、請求項２８～３４のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、請求項２８～３５のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、及び前記中間ギヤの各々の剛性よりも高い剛性を有し、そのため、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、又は前記中間ギヤのうちの１つ以上は、前記内側の組の遊星にかかる径方向負荷と、前記外側の組の遊星にかかる径方向負荷とのバランスが取れるように変形する、ギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は金属材料を含む、請求項３７に記載のギヤボックス装置。
前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、及び前記中間ギヤのうちの１つ以上はプラスチック材料を含む、請求項３８に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する、請求項３７～３９のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、請求項４０に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、２つの別様に先細にされた部分を備える、請求項３７～４１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する、請求項３７～４１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、一定の螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、請求項４３に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、軸方向長さに沿って異なる螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、請求項４３に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリングボーンギヤパターンを画定する、請求項４５に記載のギヤボックス装置。
前記中間ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、請求項４６に記載のギヤボックス装置。
前記リングギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、請求項４６に記載のギヤボックス装置。
前記太陽ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、請求項４６に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える、請求項３７に記載のギヤボックス装置。
前記外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える、請求項３７又は５０に記載のギヤボックス装置。
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、前記ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する、請求項３７～５１のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、請求項３７～５２のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
ギヤボックス装置であって、
その外部表面上に内側レースを画定する太陽ギヤであって、前記太陽ギヤの第１の端部とその反対側の第２の端部との間の軸を規定する、太陽ギヤと、
その内部表面上に外側レースを画定するリングギヤであって、前記太陽ギヤと同軸である、リングギヤと、
前記太陽ギヤの前記内側レースとギヤ接触する内側の組の遊星と、
前記リングギヤの前記外側レースとギヤ接触する外側の組の遊星と、
前記内側の組の遊星の各々が、前記外側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、前記外側の組の遊星の各々が、前記内側の組の遊星のうちの少なくとも２つとギヤ接触し、
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の一方とギヤ接触する中間レースを画定する中間ギヤと、を備え、
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、及び前記中間ギヤの各々の剛性よりも低い剛性を有し、そのため、前記太陽ギヤ、前記リングギヤ、又は前記中間ギヤのうちの１つ以上は、前記内側の組の遊星にかかる径方向負荷と、前記外側の組の遊星にかかる径方向負荷とのバランスが取れるように変形する、ギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は金属材料を含む、請求項５４に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、請求項５５に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々はプラスチック材料を含む、請求項５４に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第１の軸方向長さを有し、
前記外側の組の遊星はそれぞれ、前記太陽ギヤの前記軸に対して平行に測定される第２の軸方向長さを有し、前記第２の軸方向長さは、前記第１の軸方向長さとは異なっており、
前記中間レースは、（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、のうちのより長い軸方向ギヤ組とギヤ接触する、請求項５４～５７のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
（ａ）前記内側の組の遊星、又は（ｂ）前記外側の組の遊星、の前記少なくとも一方はそれぞれ、１：１より大きい長さ対直径比を有する、請求項５８に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、２つの別様に先細にされた部分を備える、請求項５４に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリカルギヤを画定する、請求項５４に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、一定の螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、請求項６１に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、軸方向長さに沿って異なる螺旋角を有するヘリカルギヤを画定する、請求項６１に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星及び前記外側の組の遊星はそれぞれ、ヘリングボーンギヤパターンを画定する、請求項６３に記載のギヤボックス装置。
前記中間ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、請求項６４に記載のギヤボックス装置。
前記リングギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、請求項６４に記載のギヤボックス装置。
前記太陽ギヤは、前記ヘリングボーンギヤパターンの一部分に対応するそれぞれの角度付きギヤ表面を各々が有する、軸方向に隣接する２つの構成要素を備え、前記軸方向に隣接する２つの構成要素は互いに対して締結されている、請求項６４に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの内側フェンスを更に備える、請求項５４に記載のギヤボックス装置。
前記外側の組の遊星を軸方向に拘束するように構成された少なくとも１つの外側フェンスを更に備える、請求項５４又は６８に記載のギヤボックス装置。
前記内側レース、前記外側レース、前記中間レース、並びに前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々の外部表面は全て、ギヤ根元部によって隣接するギヤ歯から分離された複数のギヤ歯を画定し、前記ギヤ根元部の少なくとも一部分は径方向スロットを画定する、請求項５４～６９のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
前記内側の組の遊星の各々及び前記外側の組の遊星の各々は中空である、請求項５４～７０のいずれか一項に記載のギヤボックス装置。
ギヤボックス装置を組み立てる方法であって、
１組の外側遊星を外側レースの内部表面とギヤ接触させて配置する工程と、
１組の内側遊星を前記外側の組の遊星とギヤ接触させて配置する工程であって、全ての内側遊星は２つの外側遊星とギヤ接触し、全ての外側遊星は２つの内側遊星とギヤ接触する、工程と、
内側レースの第１の構成要素を前記内側遊星とギヤ接触させて、かつ前記外側レースと同軸に配置する工程であって、前記第１の構成要素は第１の角度付きギヤ表面を有する、工程と、
内側レースの第２の構成要素を前記内側遊星とギヤ接触させて、かつ前記外側レースと同軸に配置する工程であって、前記第２の構成要素は第２の角度付きギヤ表面を有し、前記第１の角度付きギヤ表面と前記第２の角度付きギヤ表面は、異なる螺旋角を有する、工程と、
入力ギヤを前記外側遊星とギヤ接触させて、かつ前記外側レースと同軸に配置する工程と、を含む方法。
前記第１の角度付きギヤ表面と前記第２の角度付きギヤ表面は、協働してヘリングボーンギヤ表面を形成する反対の螺旋角を有する、請求項７２に記載の方法。
前記入力ギヤは、第１の角度付き入力ギヤ表面を有する第１の入力ギヤ構成要素と、第２の角度付き入力ギヤ表面を有する第２の入力ギヤ構成要素と、を備え、入力ギヤを前記外側の組の遊星とギヤ接触させて、かつ前記外側レースと同軸に配置する前記工程は、前記第１の入力ギヤ構成要素を、前記外側遊星と同軸に、かつ前記外側の組の遊星とギヤ接触する前記第１の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、前記第２の入力ギヤ構成要素を、前記外側の組の遊星と同軸に、かつ前記外側の組の遊星とギヤ接触する前記第２の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、を含み、前記第１の角度付き入力ギヤ表面と前記第２の角度付き入力ギヤ表面は異なる螺旋角を有する、請求項７２又は７３に記載の方法。
前記第１の角度付き入力ギヤ表面と前記第２の角度付き入力ギヤ表面は、ヘリングボーン入力ギヤ表面を一緒に形成するように反対の螺旋角を有する、請求項７４に記載の方法。
前記第１の角度付き入力ギヤ表面は、前記１組の内側遊星を前記外側の組の遊星とギヤ接触させて配置する前記工程の前に、前記外側遊星とギヤ接触させて配置され、前記第２の角度付き入力ギヤ表面は、前記内側レースの前記第１の入力ギヤ構成要素及び前記第２の入力ギヤ構成要素を前記内側遊星とギヤ接触させて配置する前記工程の後に、前記外側の組の遊星とギヤ接触するように配置される、請求項７４又は７５に記載の方法。
ギヤボックス装置を組み立てる方法であって、
１組の内側遊星を内側レースの外部表面とギヤ接触させて配置する工程と、
１組の外側遊星を前記内側の組の遊星とギヤ接触させて配置する工程であって、全ての外側遊星は２つの内側遊星とギヤ接触し、全ての内側遊星は２つの外側遊星とギヤ接触する、工程と、
外側レースの第１の構成要素を前記内側遊星とギヤ接触させて、かつ前記内側レースと同軸に配置する工程であって、前記第１の構成要素は第１の角度付きギヤ表面を有する、工程と、
外側レースの第２の構成要素を前記外側の組の遊星とギヤ接触させて、かつ前記内側レースと同軸に配置する工程であって、前記第２の構成要素は第２の角度付きギヤ表面を有し、前記第１の角度付きギヤ表面と前記第２の角度付きギヤ表面は、異なる螺旋角を有する、工程と、
入力ギヤを前記内側の組の遊星とギヤ接触させて、かつ前記内側レースと同軸に配置する工程と、を含む方法。
前記第１の角度付きギヤ表面と前記第２の角度付きギヤ表面は、協働してヘリングボーンギヤ表面を形成する反対の螺旋角を有している、請求項７７に記載の方法。
前記入力ギヤは、第１の角度付き入力ギヤ表面を有する第１の入力ギヤ構成要素と、第２の角度付き入力ギヤ表面を有する第２の入力ギヤ構成要素と、を備え、入力ギヤを前記内側遊星とギヤ接触させて、かつ前記内側レースと同軸に配置する前記工程は、前記第１の入力ギヤ構成要素を、前記内側の組の遊星と同軸に、かつ前記内側遊星とギヤ接触する前記第１の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、前記第２の入力ギヤ構成要素を、前記内側の組の遊星と同軸に、かつ前記内側遊星とギヤ接触する前記第２の角度付き入力ギヤ表面と同軸に配置する工程と、を含み、前記第１の角度付き入力ギヤ表面と前記第２の角度付き入力ギヤ表面は異なる螺旋角を有する、請求項７７又は７８に記載の方法。
前記第１の角度付き入力ギヤ表面と前記第２の角度付き入力ギヤ表面は、ヘリングボーン入力ギヤ表面を一緒に形成するように反対の螺旋角を有する、請求項７９に記載の方法。
前記第１の角度付き入力ギヤ表面は、前記１組の外側遊星を前記内側遊星とギヤ接触させて配置する前記工程の前に、前記内側の組の遊星とギヤ接触させて配置され、前記第２の角度付き入力ギヤ表面は、前記外側レースの前記第１の入力ギヤ構成要素及び前記第２の入力ギヤ構成要素を前記外側遊星とギヤ接触させて配置する前記工程の後に、前記内側の組の遊星とギヤ接触するように配置される、請求項７９又は８０に記載の方法。