JP3075483B2 - エンジンの出力シャフトからトルクを伝達するギヤ構造 - Google Patents

エンジンの出力シャフトからトルクを伝達するギヤ構造

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JP3075483B2 JP06500571A JP50057194A JP3075483B2 JP 3075483 B2 JP3075483 B2 JP 3075483B2 JP 06500571 A JP06500571 A JP 06500571A JP 50057194 A JP50057194 A JP 50057194A JP 3075483 B2 JP3075483 B2 JP 3075483B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に角度をなしてトルクを伝達するための
ギヤ構造に係わり、特に２枚の同軸状に対向配置された
フェースギヤを使用して、被駆動シャフトに取付けられ
ている一方のフェースギヤに増大された容量のもとでト
ルクを伝達し、前記フェースギヤの間に１つまたはそれ
以上の追加の動力取り出し路を形成するギヤ構造に関す
る。
発明の背景 角度をなしてトルクを伝達する、特にエンジンシャフ
トに対して90゜に配置された被駆動シャフトへエンジン
シャフトから動力を伝達するために、様々なギヤ構造が
知られている。
アルフレッド・ダブリュー・アレン氏に付与された米
国特許第2865219号は、被駆動部材の直径面に等しく位
置された円周方向の複数箇所において該被駆動部材にシ
ャフトの回転動力が等しく付与される動力伝達装置を開
示している。このギヤ構造は駆動シャフトに取付けられ
た駆動ベベルギヤを含む。この駆動ベベルギヤは被駆動
シャフトに取付けられた被駆動ベベルギヤと、動力を駆
動ベベルギヤとは反対側の第４ギヤに伝達する「クロス
オーバー」ベベルギヤの両方と噛み合う。第４ギヤは被
駆動ギヤおよびクロスオーバーギヤの両方と噛み合う。
このように、この特許は反対側の両点で被駆動ギヤに対
して等しい部分動力を付与することで動力を分割するこ
とを提案している。しかしながら、この特許は等しい負
荷分割の行われることを保証する機構は記載しておら
ず、例えば製造公差の相違により、全ての動力が一方の
伝達路を経て伝達され、他方の伝達路を経ては全く伝達
されないということが起こり得るのである。換言すれ
ば、トルクの分割は不定である。同特許は更に貫通シャ
フトを記載しており、この貫通シャフトは該シャフトが
貫通するギヤと反対方向へ回転するために追加の軸受お
よび構造部材のセットを必要としている。記載されたこ
のギヤ構造はまた、クロスオーバーギヤおよび被駆動ギ
ヤの間に如何なる動力取り出しも使用していない。
アンドレ・ボルダ氏に付与された米国特許第4437355
号もまたベベルギヤ動力伝達構造を記載しており、この
構造は駆動シャフトに連結された第１ベベルギヤと、駆
動シャフトの軸線に対して軸線が直角な被駆動シャフト
に連結され、第１ベベルギヤと噛み合わされる第２ベベ
ルギヤと、第２ベベルギヤと同軸で、第１ベベルギヤと
噛み合わされる第３ルーズベベルギヤと、第１ベベルギ
ヤと同軸で、第２および第３ベベルギヤと噛み合わされ
る第４ルーズベベルギヤとを有する。このようにして、
同特許は被駆動軸に連結された所定寸法のベベルギヤに
よって伝達される動力を２倍にすることを請求の範囲に
記載している。駆動シャフトのベベルギヤから該ギヤが
噛み合う２個のギヤへとトルクの適当な均衡分岐を達成
するために、この特許は駆動ギヤが多少とも遊動状態を
保持するように取付けることを提案している。しかしな
がら、このためには、記載したギヤ構造はスイベルピ
ン、軸受およびスラスト軸受を組み込んで、駆動ギヤの
軸線方向の移動を阻止しなければならない。同特許は更
に貫通シャフトを記載しており、この貫通シャフトは追
加の軸受および構造部材のセットを必要とする。記載さ
れたこのギヤ構造もまた、第２および第３ベベルギヤの
間で如何なる動力取り出しも使用できない。
上段に言及した特許に記載の装置の１つの問題点は、
それらが比較的多数の軸受構造部材を有し、これらが構
造の寸法および重量を増大していることである。何れの
追加部材も装置に対して起こり得る故障様相を付加し、
信頼性を低下させる一方、複雑さ、コスト、重量および
関連する問題点を増大している。したがって、ギヤ構造
の部材数を減少させて、更に最適な方法で効率的にトル
クを伝達するような小型構造を有するように従来のギヤ
構造を改良することが常に変わらぬ要望である。
したがって、多くの動力伝達装置の応用例において、
単一駆動シャフトを使用して多数の補助装置に動力を供
給することが望ましい。例えば、ヘリコプターのトラン
スミッションにおいては、エンジンはヘリコプターのロ
ーター、並びにテールローター、発電機、流体ポンプ、
燃料ポンプ、オイルポンプ等の他の装置を駆動するため
に使用されている。
それ故に、増大した容量をもって駆動シャフトから被
駆動シャフトにトルクを伝達し、また補助装置を作動さ
せるための複数の追加の動力取り出し路を形成すること
が、改良したギヤ構造にとって必要である。
発明の要約 本発明は、上記の必要性を満たすギヤ構造の提供を目
的とする。
本発明は、角度をなして複数の動力取り出し路に動力
を伝達するギヤ構造に具現される。この構造は、エンジ
ンの出力シャフトからトルクを伝達するものであって、
出力シャフトからトルクを受入れるピニオンシャフト、
ピニオンシャフトの第１端に同軸状に取付けられたピニ
オン、ピニオンと噛み合う上側および下側の同軸状の対
向したフェースギヤ、ピニオンシャフトからのトルクが
上側および下側フェースギヤ間で等しく分割されるよう
にピニオンを軸線方向および半径方向へ動き得る（以
下、遊動と称す）ように支持する手段、上側および下側
フェースギヤの一方に連結された第１被駆動シャフト、
および上側および下側フェースギヤと噛み合うギヤを有
する少なくとも１つの、軸線方向および半径方向にほぼ
動かない（以下、非遊動と称す）ように支持されたシャ
フトを有する。
上記構成の特徴は、スパーギヤピニオンをフェースギ
ヤの間で自由に遊動させるように駆動シャフトを支持し
て、入力トルクを２つのフェースギヤ間で分割させるこ
とである。好ましい実施例としては、駆動シャフトをシ
ャフト端部の軸受または可撓性カップリングによりギヤ
ボックスから離れた位置に位置決めして、ピニオンが自
由に遊動できるようにする。この自由な遊動は支障とな
らない。何故ならば、ピニオンと噛み合う２つの対向す
るフェースギヤが軸線方向または半径方向の動きを許容
するからである。ピニオンの動きは非常に弱い力で抑制
されるのみであり、遊動するスパーギヤピニオンは釣り
合いのとれた位置に移動するように押しやられ、対向す
る噛み合い力によりトルクは２つの被駆動フェースギヤ
の間で正確に分割される。一方のフェースギヤに供給さ
れたトルクは、第１被駆動シャフトを通して直接に出力
される。他方のフェースギヤに供給されたトルクは、非
遊動シャフトのギヤにより前記一方のフェースギヤへ伝
達された後に出力される。したがって、上記構成による
本発明のギヤ構造は、所定寸法のフェースギヤで伝達さ
れる動力を２倍にし、或いは与えられた動力に対して伝
達に要するフェースギヤの寸法を減少させ、すなわち増
大した容量をもって動力伝達を可能にするのである。
上記構成の他の利点は、有効な動力を、双方のフェー
スギヤや、非遊動シャフトのギヤから、或いはフェース
ギヤと噛み合わせて追加のスパーギヤを設けることによ
り、取り出し得ることである。この追加ギヤは、発電
機、各種のポンプまたは他の装置を作動させるのに使用
できる。この動力取り出しは、トルク分割精度に全く影
響を及ぼさない。
本発明の付随的な特徴は、設計者が何れのフェースギ
ヤが出力するのに好ましいかを選択することによって、
第１出力シャフトに時計方向または反時計方向の何れか
の望ましい回転方向を与えることを、この構造が可能に
する点である。
本発明の他の特徴および利点は、例として本発明の原
理を図解する添付図面に関連した好ましい実施例の以下
の説明から明白となるに違いない。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明の第１の好ましい実施例の横断面
図。
第２図は、本発明の第２の好ましい実施例の横断面
図。
第３図は、第２図の線３−３に沿った横断面図。
第４図は本発明の好ましい第１実施例の概略平面図。
好ましい実施例の説明 第１図に示されるように本発明により構成されたトラ
ンスミッションは、エンジン（図示されていない）から
延在したピニオンシャフト20と、該シャフトの一端にお
けるスパーギヤ形式のピニオン22とを有する。このスパ
ーギヤ形式のピニオンはリムに半径方向の歯24を有し、
その縁部は回転軸線に平行である。シャフトの反対端は
エンジンの出力シャフト26に連結され、曲げ可能ないし
可撓性カップリング28で支持される。
ピニオン22が回転すると、上側フェースギヤ32および
下側フェースギヤ34を駆動する。これらのフェースギヤ
は同軸状に取付けられ、互いに反対の関係にある。スパ
ーギヤピニオンはこれらのフェースギヤ間に位置し、上
側フェースギヤの下面36および下側フェースギヤの上面
38と噛み合う。この実施例の場合、ピニオンは28枚の歯
を備えている。両方のフェースギヤの噛み合い面は127
枚の歯40を有し、これらの歯の縁部はギヤ周面に沿って
ギヤ中心に向けて半径方向に向いており、ピニオン歯24
と滑らかに噛み合うようなピッチを有する。ピニオン歯
に対するフェースギヤ歯の例示の比率127/28は、4:1よ
り大きい駆動伝達比、すなわち減速比を与える。
上側フェースギヤ32は、下側軸受80および上側軸受82
で回転可能に支持されて位置決めされた上側フェースギ
ヤシャフト42につながっている。下側フェースギヤ34
は、下側軸受84および上側軸受86で回転可能に支持され
て位置決めされた上側フェースギヤシャフト46につなが
っている。これらのシャフトは各シャフト軸線の周りを
回転する。第１図に見られるように、ピニオンシャフト
20の回転方向に関して、フェースギヤおよびそれらのシ
ャフトはそれぞれ反対方向に回転する。フェースギヤは
ピニオンシャフトの回転軸線に対してほぼ90度の角度を
なす軸線のまわりに回転することが明白である。すなわ
ち、ピニオンと一対のフェースギヤとの組み合わせは、
本願発明者による米国特許第5135442号に記載されてい
るように、伝達経路を曲げるのに使用されるのである。
可撓性カップリング28はピニオンシャフトおよびピニ
オンが軸線方向および半径方向の両方向に遊動できるよ
うにして、ピニオンから該ピニオンと噛み合う２つのフ
ェースギヤへそれぞれ伝達される２つのトルクの間に自
動的且つ柔軟性のある釣り合いをもたらすようにする。
ピニオンギヤの自由な遊動を保証するために多くの構造
がこの分野に熟知した者に知られている。例えば、可撓
性カップリングは、枢動点52（第２図を参照されたい）
を与えるために対面して取付けられた複式対のボール軸
受50（例えばアンギュラコンタクト（斜めに接触する）
軸受）で置き換えられ得る。これら２個の軸受の作用線
は互いに向かい合い、それらは枢動点を形成するように
ピニオンシャフトの回転軸線で一致する。これに代え
て、クラウンスプラインの形成されたカップリングまた
は自在継手が使用できる。可撓性カップリング、ボール
軸受構造、クラウンススプライン付きカップリングまた
は他の同様手段を使用することより、ピニオンギヤの位
置はフェースギヤ間で自動的に調整されて、フェースギ
ヤへ伝達される２つのトルクが実質的に同一となるよう
にできる。更に、ピニオンおよびフェースギヤはスパー
／フェースギヤ構造を形成し、高い減速比に適応する。
このような構造はまた熱変化および負荷による撓みを許
容し、作動の静粛さおよび滑らかさを増す。
非遊動スパーギヤ60は、フェースギヤの間で遊動ピニ
オン22からフェースギヤの周辺を180゜まわった位置に
取付けられる。非遊動スパーギヤはシャフト62の一端に
取付けられる。このシャフトの他端は補助装置90（第４
図参照）に作動連結されて、シャフトから動力を受取る
ようにすることができる。非遊動スパーギヤおよびその
シャフトは、一対の軸受64により回転可能に支持されて
位置決めされる。
非遊動スパーギヤは、第１にクロスオーバーギヤとし
て作用して動力を一方のフェースギヤから他方のフェー
スギヤへ伝達し、また、動力を発電機やポンプのような
補助装置に供給する動力取り出し路として作用して、二
重の機能を果す。複数のこのような非遊動スパーギヤ92
およびシャフト94がフェースギヤの周辺に沿って追加さ
れて説明の如く他の補助装置96に動力を供給し、或いは
一方のフェースギヤから他方のフェースギヤへ動力を伝
達する複数の負荷伝達路を形成するようにできる（第４
図参照）。
ヘリコプターのトランスミッションの場合、シャフト
20はエンジンから延在し、上側フェースギヤシャフトは
ヘリコプターローターシャフトであり、第１図に示した
ギヤ構造は与えられた寸法のフェースギヤで伝達される
動力を２倍にするか、或いは与えられた動力に対してフ
ェースギヤの寸法を減少させることができる。ピニオン
が自由に遊動することを許されるので、ピニオントルク
は対向して噛み合う力によって２つのフェースギヤの間
で正確に分割される。上側フェースギヤに供給されたト
ルクは、直接にローターシャフトへ導かれる。下側フェ
ースギヤに供給されたトルクは、非遊動スパーギヤによ
り上側フェースギヤおよびローターシャフトへ伝達され
る。更に、遊動ピニオンは他の３本のシャフト、すなわ
ち非遊動スパーギヤ、上側フェースギヤまたは下側フェ
ースギヤの何れかまたは全てによって動力が吸収できる
ようにする。この能力はトルクの分割には影響しない。
他の補助装置98を作動するために、有効な動力が下側フ
ェースギヤからも取り出され得る。
第２図を参照すれば、本発明の第２の好ましい実施例
が示されており、この例においてヘリコプターローター
シャフト70は下側フェースギヤに取付けられ、したがっ
て第１図に示された実施例とはローターシャフトの回転
方向を逆にしている。各フェースギヤは、最適強度を得
るためにディスク部分112に溶接されたコーン部分110を
有する。上側フェースギヤ32は、上側軸受114および下
側軸受116により取付けられて位置決めされている。下
側フェースギヤ34は、上側軸受118および下側軸受120に
より取付けられて位置決めされている。フェースギヤの
間に配した軸受116および118は円筒形取付け部78を有す
る平坦プレート74に取付けられ、フェースギヤのディス
ク部分から外方へ延在している円筒延長部分122を位置
決めするように作用する（第３図も参照）。この平坦プ
レートはボルト124でヘリコプター構造に固定され、ま
たフェースギヤ間に追加の非遊動スパーギヤを位置決め
するための凹部（図示せず）を含んでいてもよい。ロー
ターシャフトは下側フェースギヤの頂端のスプライン76
で下側フェースギヤに取付けられ得る。
この実施例では、非接触ローラー軸受セット130が追
加の安全性を付与し、これは一方のフェースギヤが故障
した場合にピニオン22の抑制を行う。このローラー軸受
セットはその外側の接触面132からピニオンの正常な遊
動を可能にするのに十分な距離だけ離されているが、一
方のフェースギヤが故障して、ピニオン22が不均衡な力
によって過大に動こうとすると、接触面132に当接して
ピニオン22を制止するのである。すなわち、ローラー軸
受セット130と接触面132とが、ピニオンの過大な遊動を
制止する手段を構成している。
前述の説明から、本発明は容量を増大された状態で角
度をなしてトルクを伝達し、またフェースギヤ間に置か
れた複数の非遊動スパーギヤにトルクを伝達するギヤ構
造を提供することが認識されるに違いない。本発明を好
ましい実施例を参照して詳細に説明したが、この分野に
熟知した者には、スパーギヤ以外にヘリカルギヤを使用
するなど、様々な改良を、本発明から逸脱せずになし得
ることが理解されよう。したがって、本発明は以下の請
求の範囲によってのみ制限されるのである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 1/00 - 1/26

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの出力シャフトからトルクを伝達
    するギヤ構造であって、 前記出力シャフトからトルクを受入れるピニオンシャフ
    ト、 前記ピニオンシャフトの第１端に同軸状に取付けられた
    ピニオン、 前記ピニオンと噛み合う上側および下側の同軸状の対向
    するフェースギヤ、 前記ピニオンシャフトからのトルクが前記上側および下
    側フェースギヤ間で等しく分割されるように前記ピニオ
    ンを軸線方向および半径方向へ動き得るように支持する
    手段、 前記上側および下側フェースギヤの一方に連結された第
    １被駆動シャフト、および 前記上側および下側フェースギヤと噛み合うギヤを有す
    る少なくとも１つの、軸線方向および半径方向にほぼ動
    かないように支持されたシャフトを有するギヤ構造。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のギヤ構造であって、前記
    軸線方向および半径方向にほぼ動かないように支持され
    たシャフトに連結されて動力を受ける補助装置を更に有
    するギヤ構造。
  3. 【請求項３】請求項２に記載のギヤ構造であって、複数
    の補助装置にそれぞれ連結された複数の、軸線方向およ
    び半径方向にほぼ動かないように支持されたシャフトを
    含むギヤ装置。
  4. 【請求項４】請求項１に記載のギヤ構造であって、他方
    のフェースギヤに連結されて、前記第１被駆動シャフト
    と反対方向に回転する第２被駆動シャフトをさらに有す
    るギヤ構造。
  5. 【請求項５】請求項４に記載のギヤ構造において、前記
    第２被駆動シャフトが補助装置に連結されるギヤ構造。
  6. 【請求項６】請求項１に記載のギヤ構造において、前記
    第１被駆動シャフトが前記下側フェースギヤに取付けら
    れ、前記上側フェースギヤを貫いて上方へ延在するギヤ
    構造。
  7. 【請求項７】請求項１に記載のギヤ構造であって、一方
    のフェースギヤが故障した場合に前記ピニオンの過大な
    動きを抑制する手段を更に有するギヤ構造。
  8. 【請求項８】請求項１に記載のギヤ構造であって、前記
    フェースギヤの間に配した軸受およびプレートを更に有
    し、前記軸受は前記上側フェースギヤの下端および前記
    下側フェースギヤの上端を位置決めするために前記プレ
    ートの円筒形取付部に取付けられているギヤ構造。
  9. 【請求項９】エンジンの出力シャフトからトルクを伝達
    するギヤ構造であって、 第１および第２端部を有し、該第１端部が前記出力シャ
    フトからトルクを受入れるピニオンシャフト、 前記ピニオンシャフトの第２端に同軸状に取付けられた
    スパーギヤ、 前記スパーギヤと噛み合う上側および下側の同軸状の対
    向したフェースギヤ、 前記ピニオンシャフトからのトルクが前記上側および下
    側フェースギヤ間で等しく分割されるように前記スパー
    ギヤを半径方向および軸線方向に動き得るように支持す
    る手段、 前記上側および下側フェースギヤの一方に連結された第
    １被駆動シャフト、および 前記上側および下側フェースギヤと噛み合うスパーギヤ
    を有する少なくとも１つの、軸線方向および半径方向に
    ほぼ動かないように支持されたシャフトを有するギヤ構
    造。
JP06500571A 1992-05-26 1993-04-30 エンジンの出力シャフトからトルクを伝達するギヤ構造 Expired - Fee Related JP3075483B2 (ja)

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DE (1) DE69325907T2 (ja)
WO (1) WO1993024766A1 (ja)

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