JP6579690B2 - 遊星トランスミッション - Google Patents

Description

本発明は、遊星トランスミッションに関する。

既知の通り、遊星トランスミッションは太陽ギア、リングギア、および複数の遊星ギアを具備し、遊星ギアは太陽ギアとリングギアとの間に置かれて、遊星キャリアによって支持されている。このタイプのトランスミッションは、異なった速度で回転した同軸のシャフト間の動作を伝達することが可能であり、そのような機能を実行することに非常に効果的であり、一方で重量およびコストを低く維持している。遊星トランスミッションは、例えばターボファンエンジンに動作を伝達するための航空機エンジンにも広く使用されている。

ほとんどの機器において、遊星キャリアは非対称タイプであり、すなわち、遊星ギアに対して軸方向に対向した部分に配置され、且つ複数のクロスバーまたはほぞを利用して互いに対して固定された２つの略プレート状の要素を具備している。次いで、２つのプレート状の要素の１つは、遊星キャリアが固定されている場合、支持構造に一体的に接続されている。

各遊星ギアは、個々の支持ピンを利用して遊星キャリアに連結されており、そのピンの反対側の端部はプレート状要素に挿入され、ロックされている。特に、遊星ギアは、そのようなピンの中間部に、スライドベアリングまたはローラタイプの回転ベアリングのいずれかを利用して連結されている。

トランスミッションの動作の際、遊星ギアによって個々の支持ピンに伝達される力は、一般的に遊星キャリアを変形させ、結果的に２つのプレート状要素を互いに関して変位させる原因になり得る。ほぞおよび支持ピンは、そのような変位の結果として双方が変形される。特に、支持ピンの軸は、軸自身が太陽ギアおよびリングギアの軸と平行な、静止状態と一致した理想の作動状態から、軸がゼロ以外の角度によって傾斜し、伝達された力のおよび遊星キャリアの変形の実体の関数として可変である、実際の作動状態に移行する。

リングギアおよび太陽ギアの軸と平行な状態に対する、ピン軸、したがって個々の遊星ギアの回転軸のスイベル回転は、遊星ギアの歯の太陽ギアおよびギアリングの歯との噛合い領域における接触圧の分散において、均一性の欠落を生じる。結果として、トランスミッションの全体的な機能不良ならびにトランスミッション自身内において接触状態にあるおよび相対動作する部品の急速な摩耗までもが生じる。

これらの欠点を回避するために、ある既知の解決策においては、ボールジョイントが各遊星ギアに関して設けられ、このジョイントはベアリングの内側リングを支持ピンと連結し、遊星ギアの回転軸と支持ピン自身の回転軸との間のスイベル回転の差異の補正を目的としている。

しかしながら、このタイプの解決策は十分なものではなく、それはベアリングの内側リングが、少なくともある作動状態において、支持ピンの軸の周りに支持ピンに対して回転するためである。この相対回転をロックし、ベアリングの機能、すなわちベアリングが回転したときに遊星ギアを支持する機能を損なうことを防止することが適切である。そのような機能は、別の部品、すなわちボールジョイントによって実行され、ボールジョイントは噛合い領域での遊星ギアの自己調整のみを可能にする。

技術的デバイスが、ボールジョイントによって発揮される自己調整機能を損なうことなく、ボールジョイントに関するベアリングの内側リングの相対回転をロックするために採用されてもよいが、そのような技術的デバイスは、非常に早い時期に摩耗しがちであり、したがって信頼性が低く、とりわけトランスミッションの複雑さを増大する。

本発明の目的は、各遊星ギアのための個々のジョイントを備えた遊星トランスミッションを形成することであり、このトランスミッションは、これまでに示された問題を、簡単に且つコスト効果の高い様式で解決することが可能であり、好適に、遊星キャリアが回転し且つ固定されていないタイプである場合に、最適な様式で遠心慣性作用を支持することが可能である。

本発明によれば、請求項１において開示された遊星トランスミッションが形成されている。

本発明は、その非限定的な実施形態を図示した添付図を参照して、ここに記載されている。

本発明による遊星トランスミッションの好適な実施形態を示した後面図である。 図１の中央断面ＩＩ−ＩＩに沿った図である。 図１の断面ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った図である。 図１のトランスミッションの詳細を示した斜視図であり、明確化のために部品が除去されている。

図１および図２を参照すると、参照符号１は、特に航空応用のための遊星トランスミッションを示しており、このトランスミッションは軸３の周りに回転し、且つ角度をつけて固定される態様においてシャフト５に接続された太陽ギア２を具備している。

トランスミッション１は複数の遊星ギア１２も具備し、それらのギアは太陽ギア２と噛合って、個々の軸１４の周りに回転する（図２においては、１つの遊星ギアのみが示されている）。軸１４は軸３に対して平行であり且つ偏心しており、特に軸３の周りに互いに等角度だけ離間されている。好適に、トランスミッション１は、各軸１４と同軸の、一対の遊星ギア１２を備えている。

径方向外向きに、遊星ギア１２は、トランスミッションシャフト１６に角度付きで固定される態様で接続されたリングギア１５と噛合っており、トランスミッションシャフトは軸３に沿ってシャフト５と同軸であり、シャフト５に対して軸方向反対部分に配置されている。遊星ギア１２は遊星キャリア１７によって支持されており、遊星キャリアは好適に軸３の周りに回転し、例えばトランスミッション部材１８に角度付きで固定される態様で接続されている。

トランスミッション部材１８はシャフト５、１６と同軸であり、図示された特別な例においては、ベル形状の本体によって形成され、軸方向に中空であり、回転ベアリング２０を利用してシャフト１６の一部に連結されている。

変形（図示略）によれば、シャフト５、１６、１８の相対配置は、トランスミッション１の特別な応用の機能として異なったものとすることが可能であり、例えば遊星キャリア１７のシャフトはシャフト５と同じ側に配置され得る。

再度図２を参照すると、遊星キャリア１７は環状部２１を具備した構造によって形成されており、環状部は太陽ギア２と同軸で、略プレート状であり、遊星ギア１２およびリングギア１５と軸方向に対面し、シャフト５および太陽ギア２から離間されている。特に、環状部２１はリングギア１５の周りに配置され且つベル形状本体１８の対応したフランジに固定されたた外側フランジ２２を備えている。

さらに、遊星キャリア１７は複数のピンまたはほぞ２３を具備している（それらの１つのみが図２において示されている）。ほぞ２３は、静止状態において軸１４と一致した個々の軸２４に沿って環状部２１から延びている。

遊星キャリア１７は、複数の中空部２６をさらに具備している（それらの１つのみが図２において示されている）。中空部２６は、軸１４に平行な方向に且つ軸３に関してほぞ２３の位置と角度的に交互となった位置において、環状部２１から張り出して延びている。好適に、中空部２６も環状部２１とともに一部品として形成されている。環状部２１とは軸方向の反対側において、遊星キャリア１７は、ほぞ２３および中空部２６の軸方向端部に固定された環状プレート２８をさらに具備している。

中空部２６は補強機能を備え、ほぞ２３の張力を制限し、変形（図示略）によれば省略することも可能である。

ほぞ２３は好適に環状部２１とともに一部品として形成されており、個々のベアリング２９を利用して遊星ギア１２を支持しているが、好適に球状ローラタイプの回転ベアリングに限定されない。

ベアリング２９は個々の外側レースまたは外側リング３０を具備し、これらは遊星ギア１２の歯に対して固定されている。好適に、個々のベアリング２９の各遊星ギア１２およびレース３０は、単体を形成している。

ベアリング２９は個々の内側レースまたは内側リング３１をさらに具備し、これらは個々の結合デバイス３２を利用して、ほぞ２３に連結されている。図３に示されたように、本発明によれば、結合デバイス３２は複数の円筒ヒンジによって形成され、各円筒ヒンジはヒンジ軸３４に沿って延びたヒンジピン３３を備え、円筒ヒンジは対応したほぞ２３に対して固定されており、軸３および２４に直交した平面上に載置されている。ヒンジピン３３のために、内側リング３１およびこれにより軸１４は、ほぞ２３および軸２４に対して、トランスミッション１のギアに負荷される応力に自動的に応答した軸３４の周りの回転によってスイベル回転し、そのような応力を均一化する。単一のデバイス３２の以下の記載を参照すると、他のデバイス３２が同一であることが理解される。

デバイス３２は、クリアランスを伴ってほぞ２３によって係合され且つ軸３４の周りにほぞ２３にヒンジ結合された環状支持本体３５を具備している。特に、支持本体３５は、軸３４に沿って延び且つ２つのヒンジシートによって構成された穴４２を備え、ヒンジシートは、好適にブッシュ４４の介在を利用してヒンジピン３３の円筒端部３９の径方向反対側において且つ円筒端部３９によって係合されている。

支持本体３５は外側面３６を備え、その面上に２つのベアリング２９の内側リング３１が固定位置において嵌合されている。これら２つの内側リング３１は軸１４に沿って横並びに配置されているが、軸方向に離間され、且つ／またはそれらの間に、面３６によっておよび軸方向に端部３９を形成した２つの面３８によって内側を径方向に区切られた環状潤滑チャネル３７が形成されるように、形状を画定されている。

好適に、ヒンジピン３３はほぞ２３とは異なった一部品であり、穴４６に係合した中間部４５を具備し、この穴はほぞ２３自身を通じて軸３４に沿って延びている。

中間部４５の外側円筒面は、穴４６の内面に、好適に２つのブッシュ４８を利用して連結されており、２つのブッシュは互いに同軸で、軸３４に沿って互いに対して離間されており、それらの間に環状潤滑チャネル４９を形成している。径方向において、チャネル４９は、穴４６の内面によっておよび中間部４５の円筒外側面によって画定されている。

各端部３９に関して、デバイス３２は少なくとも１つのスペーサリング５８を具備し、このリングは端部３９自身に嵌合され、穴４６の出口に配置され、支持本体３５の内面５９とほぞ２３の外側面６０との間に介入している。この様式において、スペーサリング５８は面５９と面６０との間の正確なクリアランスを保証している。

好適に、各端部３９において、２つのスペーサ５８が存在し、一方はブッシュ４８の端縁と一体化された外側フランジによって形成され、他方はブッシュ４４の端縁と一体化された外側フランジによって形成されている。有利なことに、ブッシュ４４、４８およびそれらのフランジ５８が形成された材料は、支持本体３５、ヒンジピン３３、およびほぞ２３の間の軸３４の周りの回転摩擦を減少している。

ヒンジピン３３は少なくとも１つの内部通路６２を備え、この通路は中間部４５の外側円筒面から延び、面３８において終端となっており、チャネル４９をチャネル３７と連通させている。特に、チャネル４９は、ほぞ２３内に形成された少なくとも１つの通路６４（詳細には図示されていない）を通じて、潤滑油を受け取る。

図示された実施形態は、前述の通り、遊星キャリア１７が回転している場合を参照している。有利なことに、そのような場合、ヒンジピン３３の軸３４は、軸３４と同一平面上且つ軸２４および軸３に対して放射状の方向６５（図１）に対して傾斜している。

方向６５に対して軸３４によって形成された角度は、設計の段階において設定されており、ヒンジピン３３にかかる合力Ｆは軸３４に対して径方向に向けられ、これにより端部３９の外側円筒面に直交するようになっている。公知の通り、合力Ｆはリングギア１５によっておよび太陽ギア２によって遊星ギア１２の歯に伝達される噛合い荷重（そのような荷重は接線方向でありしたがって方向６５に直交している。）と、遊星ギア１２の遠心慣性作用による力（この力は径方向外向き、すなわち方向６５に沿って向けられている。）と、の組み合わせによるものである。設計においてそのような力を計算することにより、与えられた回転速度において（例えば全速力状態において）、合力Ｆの方向および向きを特定し、これにより軸をスイベル回転させて前述の直交性の要求を満足させることが可能である。

遊星キャリア１７が固定された場合、遊星ギア１２の遠心慣性作用による力はゼロとなり、合力Ｆは軸３に対して接線方向となり、軸３４は方向６５と一致する。

変形（図示略）によれば、デバイス３２は解決策にも適用され、その策においては、各ほぞ２３は単一の遊星ギア１２を支持している。

各ほぞ２３に搭載された遊星ギア１２の数にかかわらず、ヒンジピン３３は好適に所定の位置にあり、その位置は太陽ギア２と遊星ギア１２との間の歯の噛合い領域の幅に関して軸２４に沿って中心であり、その結果、そのような噛合い領域は軸３４に対して対称である。ヒンジピン３３のこの軸位置は、各ほぞ２３に搭載された遊星ギア１２への先端のモーメントの負荷を回避している。

組み立ての段階の際に、支持本体３５をほぞ２３に嵌合させた後で、ヒンジピン３３は軸３４に沿って「リストピン」のようにブッシュ４４、４８に挿入される。そのような挿入の後に、ベアリング２９が、遊星ギア１２を備えた面３６上に嵌合され且つ固定される。

変形（図示略且つより不便）によれば、端部３９はほぞ２３とともに一部品として形成されてもよく、支持本体３５は１つ以上の部品として形成されて、デバイス３２の組み立ての段階の際に互いに組み立てられて、支持本体３５と端部３９との間に円筒ヒンジを形成してもよい。

前述のことから、遊星キャリア１７と遊星ギア１２との間において、円筒ヒンジ３２を利用して達成された特別な接続は、任意の荷重条件においておよび／または（不可避の機械的公差として生じる）幾何形状的欠陥にかかわらず、遊星ギア１２の歯と太陽ギア２およびリングギアの歯との間の正確な整列を維持することを可能にしている。

実際に、作動状態において、ほぞ２３は荷重下において主に接線方向に変形されるが、そのような変形は遊星ギア１２の軸１４の任意の不整合の原因とならず、結合の無い先行技術の解決策において生じることとは異なっている。これは、デバイス３２が軸１４と軸２４との間の異なったスイベル回転を伴った自動的な適合を可能にしているためである。

自動的な適合により、各遊星ギア１２の歯と太陽ギア２およびリングギア１５の歯との間の接触圧の分配において、不均一性は生じず、デバイス３２はトランスミッション１のより良好な全体の信頼性、ならびに／またはトランスミッション１の寸法および／もしくは重量の減少の結果となった、より緩やかないしきい値要求に関するギアのサイズ決定の実現性を保証している。

ボールジョイントを伴った既知の解決策に対して、円筒ヒンジの端部３９は、さらに追加の角度係止部品を必要とすることなく、ほぞ２３に対して軸２４の周りの固定された角度位置に内側リング３１を維持している。

さらに、ブッシュ４４、４８の存在は、一方ではヒンジピン３３とほぞ２３との間の連結領域内の摩擦を減少させることを可能にし、他方では連結領域の容易な潤滑を可能にしたチャネル４９を形成することを可能にしている。さらに、内部通路６２は、潤滑油を支持本体３５の外側に向かって比較的簡素な様式で支持本体に潤滑穴無しに移送することが可能であり、ベアリング２９を潤滑することが可能である。

次いで、請求項の解決策は、比較的少ない部品点数であり、比較的小型であり、デバイス３２の部品を比較的簡単にかつ素早く組み立てることが可能であることが明白である。

それに加えて、遊星キャリア１７を回転させる場合において、設計段階の際に方向６５に対して軸３４を適切に変化させることによって、所定の回転速度で、合力Ｆがヒンジピン３３の端部３９の外側円筒面に直交することを達成することが可能であり、実際に、このスイベル回転は、面５９と面６０との間において軸３４による荷重の伝達が無いことを可能にしている。

前述のことより、変化および変形が、添付の請求項の保護範囲から逸脱することなく、トランスミッション１に施され得ることが明確である。

例えば、遊星トランスミッションは、実施例により記載および図示されたトランスミッション１と構造的におよび／または機能的に異なり得る。

前述の通り、各ほぞ２３は単独のベアリング２９、および／または単独の遊星ギア１２、および／または支持本体３５を支持し得、ベアリング２９の内側レース３１は互いに対して固定された、区別された部品である代わりに、単独の部品を形成し得る。

ベアリング２９は、外側レース３０と内側レース３１との間に回転体を備える代わりに、スライドタイプのベアリングであり得る。

１ ・・・トランスミッション
２ ・・・太陽ギア
３ ・・・軸
１２ ・・・遊星ギア
１４ ・・・軸
１５ ・・・リングギア
１６ ・・・トランスミッションシャフト
１７ ・・・遊星キャリア
１８ ・・・トランスミッション部材
２１ ・・・環状部
２２ ・・・外側フランジ
２３ ・・・ほぞ
２４ ・・・軸
２６ ・・・中空部
２９ ・・・ベアリング
３０ ・・・レース
３１ ・・・内側リング
３２ ・・・結合デバイス
３３ ・・・ヒンジピン
３４ ・・・ヒンジ軸
３５ ・・・環状支持本体
３６ ・・・外側面
３７、４９ ・・・環状潤滑チャネル
３９ ・・・円筒端部
４２ ・・・穴
４４、４８ ・・・ブッシュ
５８ ・・・スペーサリング
６２ ・・・内部通路

Claims (10)

1. トランスミッション軸（３）の周りに回転する太陽ギア（２）と；
   個々のサポート軸（２４）に沿って延びた複数のほぞ（２３）を具備した遊星キャリア（１７）と；
   前記太陽ギア（２）と噛合い、且つ前記ほぞ（２３）によって支持された複数の遊星ギア（１２）と；
   該遊星ギア（１２）を前記ほぞ（２３）に連結し、且つ前記遊星ギア（１２）を個々の軸（１４）の周りに回転させることを可能にした複数のベアリング（２９）であって、前記軸（１４）は前記トランスミッション軸（３）に平行であり、前記ベアリング（２９）は個々の内側リング（３１）を具備したベアリング（２９）と；
   前記内側リング（３１）を前記ほぞ（２３）にスイベル様式で連結した結合手段と；を具備した遊星トランスミッション（１）において、
   前記結合手段は円筒ヒンジ（３２）によって形成されており、該ヒンジは前記内側リング（３１）を前記ほぞ（２３）に対してヒンジ軸（３４）の周りにヒンジ結合し、前記ヒンジ軸は前記ほぞ（２３）に対して固定されて、前記トランスミッション軸（３）およびサポート軸（２４）に直交した平面上にあることを特徴とする遊星トランスミッション。
2. 前記ヒンジ軸（３４）は、前記遊星ギア（１２）の歯によって形成された噛合い領域の幅に対して、前記サポート軸（２４）に沿って中心位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の遊星トランスミッション。
3. 前記遊星キャリア（１７）は前記トランスミッション軸（３）の周りに回転し、各前記ヒンジ軸（３４）は、前記平面上にあり且つ前記サポート軸（２４）を通って前記トランスミッション軸（３）から半径方向に延びる、対応した方向（６５）に対して傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の遊星トランスミッション。
4. 前記円筒ヒンジ（３２）は、
   管状の個別の支持本体（３５）であって、前記ほぞ（２３）の周りにクリアランスを伴って嵌合され、前記内側リング（３１）に対して固定された支持本体（３５）と；
   前記ほぞ（２３）から前記ヒンジ軸（３４）に沿って突出し、且つ前記支持本体（３５）の個別のシート（４２）と係合した個別のヒンジピン（３３）と；を具備していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遊星トランスミッション。
5. 前記ヒンジピン（３３）は前記ほぞ（２３）から分離されており、且つ前記ほぞ（２３）内に形成された個々の穴に係合していることを特徴とする請求項４に記載の遊星トランスミッション。
6. 前記支持本体（３５）は、前記内側リング（３１）とは異なった管状本体であることを特徴とする請求項４または５に記載の遊星トランスミッション。
7. 前記円筒ヒンジ（３２）は、前記ヒンジピン（３３）の周りに嵌合された個別のブッシュ（４４、４８）であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の遊星トランスミッション。
8. 各前記円筒ヒンジ（３２）は、対応した前記ほぞ（２３）と、対応した前記ヒンジピン（３３）の中間部と、の間に配置された一対のブッシュ（４８）を具備し、前記ブッシュは前記ヒンジ軸（３４）に沿って互いに同軸且つ互いに離間されており、前記ブッシュの間に環状潤滑チャネル（４９）を形成していることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の遊星トランスミッション。
9. 各前記ヒンジピン（３３）は内部通路（６２）を備え、該内部通路は、前記環状潤滑チャネル（４９）を始点として、前記ヒンジピン（３３）の端部（３９）を軸方向に形成した２つの面において終端となっていることを特徴とする請求項８に記載の遊星トランスミッション。
10. 前記円筒ヒンジ（３２）は、前記支持本体（３５）と前記ほぞ（２３）との間において前記ヒンジ軸（３４）に沿って挿入された個別のスペーサを具備していることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載の遊星トランスミッション。

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