JP6698622B2 - ギア装置 - Google Patents
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Description
これらのタイプのギア装置では、装置全体が耐久性を有し、長い予測可能な耐用寿命を有することが極めて重要である。さらに重要な態様は、可動部品の慣性を可能な限り低くし、したがってたとえばコグ・ホイールおよびシャフトの重量を可能な限り低くすることである。またそれに対応して、ギア装置およびその構成部品の寸法を可能な限り小さく保つことが最も望ましい。他方では、海洋波からの負荷および工業機械内の作動負荷は大幅に変動し得るため、装置全体が大きい変動する負荷に耐えることが可能であることも重要である。したがって、高い負荷対体積重量比を有するギア装置を設計することができることが非常に重要である。
さらなる目的は、比較的高い負荷対重量および体積比を呈するそのようなギア装置を提供することである。
別の目的は、ギア・ラックと両面歯付きラックの両側に噛み合うピニオンとの間の逆向きの反応力を効率的に均衡させるそのようなギア装置を提供することである。
さらに別の目的は、すべてのギアおよびコグ・フランクに対して負荷の分散を均一にして制限された空間要件で1つまたはいくつかのギア段の利用を可能にするそのようなギア装置を提供することである。
別法として、2次ギアは、第1のピニオンの1つの1次ギアおよび第2のピニオンの1つの1次ギアと噛み合う。
少なくとも1つの弾性的に変形可能な固定デバイスは、ピニオンに回転方向に固定された第1の部品と、1次ギアに回転方向に固定された第2の部品とを備えることができ、第1および第2の部品は、弾性的に変形可能な材料によって機械的に連結することができる。これは、簡単かつ省スペースの装置を伴い、弾性材料の特性および寸法を選ぶことによって、捩じり弾力を容易に決定することができる。
本発明の所望の利点を実現するのに、すべての1次ギアを弾性的に変形可能な固定デバイスによってそれぞれのピニオンに固定する必要はない。しかし好ましくは、共通の入出力シャフトに機械的に連結された第1および/または第2の1次ギアのうち、少なくとも1つを除いた残りはすべて、弾性的に変形可能な固定デバイスによってそれぞれのピニオンに固定され、固定デバイスは、それぞれの第1の1次ギアとピニオンとの間の制限された相対回転を可能にするように配置される。
1つまたは複数の入出力シャフトの回転軸は、ラックの長手方向中心線で中心に配置することができる。入出力シャフトが負荷または駆動手段に連結可能な2つのシャフト端部を呈する場合、出力シャフトがその往復運動中にラックを通って延びることを可能にするために、ラックが長手方向のスロットを呈すること、またはラックを2つの長手方向に延びるラック半体に分割することが必要である。
弾性的に変形可能な固定デバイスに関して、第1の部品は、シャフトに固定されるように配置されたハブ部分と、前記ハブ部分から径方向に外方へ延びるフランジ部分とを備えることができ、前記ピンは、前記フランジ部分の径方向平面に直交する方向に前記フランジ部分から延び、第2の部品は、軸方向に延びる複数の開口を提示する環状部分を備え、各開口は、それぞれのピンを受け取り、第2の部分はまた、弾性的に圧縮性の材料の円筒形スリーブを備え、各スリーブは、それぞれのピン上に配置される。この装置は、比較的低いコストで製造して取り付けることができる比較的簡単かつ確実な構造を伴う。
第2の部品の環状部分は、軸方向に延びる周辺の環状縁部部分を提示することができ、この環状縁部部分は、第1の部品のフランジ部分を受け取る。これは、径方向における追加の案内を伴い、それでもなおコグ・ホイール装置の構成部品の簡単な取り付けを可能にする。
全体として、特許請求の範囲で使用されるすべての用語は、本明細書に別途明示的に定義しない限り、当技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。「a/an/the付きの要素、装置、構成要素、手段、工程など」に対するあらゆる言及は、別途明示的に記載しない限り、要素、装置、構成要素、手段、工程などの少なくとも1つの例を参照するものとして包括的に解釈されるべきである。直線から回転への伝達のための適用分野における使用に関して記載するギア装置のあらゆる構成または特徴はまた、回転から直線への伝達のための適用分野でも使用することができ、その逆も同様である。明示的に記載しない限り、本明細書に開示するあらゆる方法の工程は、開示する通りの順序で実行する必要はない。
図3a〜3eは、本発明の第3の実施形態によるギア装置を示す。このギア装置は、2段式のギア装置を構成すると言うことができる。
図27aに最もよく見られるように、この装置の結果、Z字形の噛み合い構成が得られ、図27aに見られるように、左上の2次ギアは、右上の2次ギアと噛み合い、右上の2次ギアは、ラックを越えて第2の2次ギアと噛み合う。第2の2次ギアは、左下の2次ギアとさらに噛み合い、左下の2次ギアはまた、右下の2次ギアと噛み合う。対応するZ字形の噛み合い構成はまた、第1の1次ギアおよび第1の2次ギアによって形成される。
したがって、この実施形態は、比較的少ない数の構成要素を備える省スペースのギア装置を提供する。
図24は、本発明によるギア装置を備える波エネルギー変換器を示す。この波エネルギー変換器の概略的な機能原理は、国際公開第2012/008895号に記載されている。波エネルギー変換器6000は、ギア装置のラック(図示せず)の上端部を受け取るシリンダ6001を備える。シリンダ6001は、ギア装置のギア・ハウジング6002の上端部に固定される。ギア・ハウジング6002の下端部には、ガスばね6003が固定される。ラック(図示せず)は、シリンダ6001内に受け取られ、シリンダ6001、ギア・ハウジング6002、およびガスばね6003に対して直線的に往復運動可能である。ラックの下端部は、ラックとともにガスばね6003に対して軸方向に変位可能な係留部材6004に連結される。ギア・ハウジングは、本発明による上記のギア装置(図示せず)をさらに備える。ギア装置は、2つの出力シャフト(図示せず)を備える。各シャフトは、それぞれのフリーホイールおよびフライホイールを介してそれぞれの発電機6005、6006に連結される。
− 2つの歯付き側部を有するラックと、第1の歯付き側部と噛み合う2つのピニオンと、第2の歯付き側部と噛み合う2つのピニオンとを備え、各ピニオンがそれぞれの第1の1次ギアに固定される。1つの2次ギアは、2つの1次ギアと噛み合い、共通の入出力シャフトに固定され、少なくとも3つの第1の1次ギアは、それぞれのピニオンに対して弾性的に制限されて回転するように配置される。
Claims (22)
- 直線の力および運動のうちの少なくともいずれか一方を回転トルクおよび運動のうちの少なくともいずれか一方に変換しかつその逆も同様に行うギア装置であって、
長手方向軸(A)を呈するラック(10、110、210、510、1010、2010、3010、4010)であり、該ラックの該長手方向軸に対して平行に延びる少なくとも1つの歯付き側部を呈し、その長手方向軸に沿って往復運動可能であるラックと、
該ラックの歯付き側部と回転方向に噛み合う少なくとも2つのピニオン(20、120、220、520、1020、2020、3020、4020、5020)であり、該ピニオンの第1の軸方向側部に配置されたそれぞれの第1の1次ギア(30’、130’、230’、530’、1030’、2030、3030、4030、5030)に固定されたピニオンとからなり、
該第1の1次ギアの少なくとも2つは、共通の入出力シャフト(60、160、560、1060)に機械的に連結され、それにより、該少なくとも2つの第1の1次ギアは、第1の該入出力シャフトとの間でトルクを伝送し、
該第1の1次ギアは、弾性的に変形可能な固定デバイス(40、41、42、140、1042、1400、2400、3400、4400、5400)によって該それぞれのピニオンに固定され、該固定デバイスは、該それぞれの第1の1次ギアとピニオンとの間の制限された相対回転を可能にするように配置される、ギア装置。 - 前記少なくとも2つの第1のピニオン(20’、120’、220’、520’、1020’)は、前記ラックの共通の第1の歯付き側部(11、111、211、511)と噛み合う、請求項1に記載のギア装置。
- 前記ラックは、第1の歯付き側部(11、211、511)と、該第1の歯付き側部に対して平行に、その反対側に配置された第2の歯付き側部(12、212、512、1012)とを呈し、前記少なくとも2つのピニオンは、前記ラックの該第1の歯付き側部(11、211、511)と噛み合う少なくとも1つの第1のピニオン(20’、220’、520’、1020’)と、該第2の歯付き側部(12、212、512、1012)と噛み合う少なくとも1つの第2のピニオン(20”、220”、520”、1020”)とを構成し、第1および第2のピニオンはそれぞれ、弾性的に変形可能な固定デバイス(40、41、42、240、540、1042)によって前記それぞれの第1の1次ギアに固定される、請求項1または2に記載のギア装置。
- 少なくとも1組のギア部品を備え、各組は、2つの第1のピニオン(20’、220’、520’、1020’)および2つの第2のピニオン(20”、220”、520”、1020”)であって、各第1のピニオンが、弾性的に変形可能な固定デバイス(40、41、42、240、540、1040)によって第1の1次ギア(30’、230’、530’、1030’)に固定され、該第1の1次ギアが、弾性的に変形可能な固定デバイスによってそれぞれの第2のピニオンに固定された対応する第1の1次ギアと噛み合う、2つの第1のピニオンおよび2つの第2のピニオンと、該1次ギアの2つと噛み合う2次ギア(50、250、350、351、550、1050)とを備える、請求項3に記載のギア装置。
- 前記2次ギアは、前記第1または第2のピニオンの両方の1次ギアと噛み合う、請求項4に記載のギア装置。
- 前記2次ギアは、第1のピニオンの1つの1次ギアおよび第2のピニオンの1つの1次ギアと噛み合う、請求項4に記載のギア装置。
- 前記1組のギア部品を備え、前記2次ギアは、共通の入出力シャフトに固定される、請求項4乃至6のいずれか1項に記載のギア装置。
- 2組の前記ギア部品を備える、請求項4乃至6のいずれか1項に記載のギア装置。
- 各組の前記2次ギア(250)は、それぞれの入出力シャフト(160)に連結される、請求項8に記載のギア装置。
- 両組のギア部品の前記2次ギア(50、550、1050)は、共通の入出力シャフト(60、560、1060)に連結された3次ギア(70、570、1070)と噛み合う、請求項8に記載のギア装置。
- 第1および第2のピニオン(20’、20”)のうちの少なくともいずれか一方は、弾性的に変形可能な固定デバイス(40)によって、前記ピニオンの第2の軸方向側部に配置されたそれぞれの第2の1次ギア(30”)に固定され、該固定デバイス(40)は、該それぞれの第2の1次ギアとピニオンとの間の制限された相対回転を可能にするように配置され、少なくとも2つの第2の1次ギアは、共通の入出力シャフト(60”)に機械的に連結され、それにより、該少なくとも2つの第2の1次ギアは、該入出力シャフトへトルクを伝送する、請求項1乃至10のいずれか1項に記載のギア装置。
- 前記ラックの前記歯付き側部に対して法線の方向に前記ラックの長手方向運動を案内するように配置された直線案内手段(125、1021、1221、1022、1025、2021、2221、2022、2225、3021、3221、3022、3225、4021、4221、4022、4225)を備える、請求項1乃至11のいずれか1項に記載のギア装置。
- 少なくとも1つの弾性的に変形可能な固定デバイスは、ピニオン(2020、3020、4020、5020)に回転方向に固定された第1の部品(1410、2410、3410、4410、5410)と、1次ギア(1030、2030、3030、4030、5030)に回転方向に固定された第2の部品(1420、2420、3420、4420、5420)とを備え、該第1および第2の部品は、弾性的に変形可能な材料によって機械的に連結される、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のギア装置。
- 前記少なくとも1つの弾性的に変形可能な固定デバイスは、前記第1の部品(4410、5410)と前記第2の部品(4420、5420)との間の公称相対回転位置を調整する手段(4411b、4423b、4424、5420a)を備える、請求項13に記載のギア装置。
- 前記第1の部品(5410)は、前記1次ギア(5030)の軸方向端部からシャフト部分の自由端部へ軸方向に突出するシャフト部分(5090a)と、該シャフト部分の周りに該自由端部から前記1次ギアの前記軸方向端部の方へ同心円状に延びる弾性的に変形可能なスリーブ(5430)とによって、前記第2の部品(5420)に連結される、請求項13または14に記載のギア装置。
- 前記シャフト部分(5490a)は、円周方向に弾性的に変形可能である、請求項15に記載のギア装置。
- 前記弾性的に変形可能な材料の少なくとも一部分は、径方向に延びるスポーク(1432、2433)を形成する、請求項14に記載のギア装置。
- 前記弾性的に変形可能な材料は、前記第1の部品(3410、4410)が前記第2の部品(3420、4420)に対して回転させられたときに圧縮されるように配置されたポリマー材料(3440、4431)を含む、請求項14に記載のギア装置。
- 前記ラックは、中間空間ありまたはなしで相互に連結された2つの長手方向のラック半体を備える、請求項1乃至18のいずれか1項に記載のギア装置。
- 共通の入出力シャフトに機械的に連結された前記第1および第2の1次ギアのうちの少なくともいずれか一方は、弾性的に変形可能な固定デバイス(40、41、42、140、1042、1400、2400、3400、4400、5400)によってそれぞれのピニオンに固定され、該固定デバイスは、前記それぞれの1次ギアとピニオンとの間の制限された相対回転を可能にするように配置される、請求項11に記載のギア装置。
- 前記ラックに印加される直線往復運動を少なくとも1つの出力シャフトの出力回転運動に変換するように配置された請求項1乃至20のいずれか1項に記載のギア装置を備える波エネルギー変換デバイス。
- 少なくとも1つの入力シャフトに印加される回転運動を前記ラックの出力直線運動に変換するように配置された請求項1乃至20のいずれか1項に記載のギア装置を備えるリニア・アクチュエータ。
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