JPH01500211A - 多段ステップ歯車駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多段ステップ歯車駆動装置 本発明は、第１の軸周りに回転可能な第１の定位置歯付車と、この第１の歯付車 から離間され且つ第２の軸周りに回転可能な第２の定位置歯付車と、各ギヤステ ップに対応する１つの歯車列とからなり、各歯車列は１つの歯車あるいは数個の 連動歯車から構成され、これらすべての歯車は前記第１および第２の軸に対して 実質的に垂直に移動されるハウジング内に回転自在に軸支されて各ギヤステップ に対応する特定の噛合位置へ移動され、この位置において歯車列は第１および第 ２の歯付車と噛合される多段ステップ歯車駆動装置に関する。

多段のギヤチェンジを行なう従来の歯車駆動装置は通常平行で回転自在な複数の 軸を備え、これらの軸上には駆動トルクを伝導するためのいくつかの歯付車が装 着されている。これらの軸のいくつかには、例えばスプラインによって回転不能 に固定された軸方向に移動される歯車が備えられている。

ギヤチェンジの際には、歯車が軸に沿って移動され、軸方向に固定された歯付車 との噛合が係脱される。このような歯車駆動装置は、歯付車に対するスペースと ならびにこの歯付車の主延長方向に直角方向への前述した歯車の移動に対するス ペースとが必要なため、各方向に対して相当な大きさのスペースが要求される。

したがって、このような歯車駆動装置はを効スペースが比較的制限される場合に は使用不能となる。

更に、このような構成は相当に複雑で且つ高価である。歯車を移動する＃Ｒ構は 例えば極めて精密な加工を要し、しかも構成上の複雑度はギヤステップが多くな る程増大する。

多段ステップ歯車駆動装置は既にスウェーデン特許第１１８，５５８号公報によ って知られている。これは複数の小形歯車駆動装置から構成され、これら駆動装 置の各々が序文に定義される歯車に対応する。したがって、この公知の歯車駆動 装置は１つの駆動歯車とこの駆動歯車の回転軸周りに旋回されるハウジングに収 納される２つの歯車とを含む、ハウジングの旋回によって、歯車が従動輪に回転 不能に固定された歯付車と噛合させられる。歯車は、ハウジングの旋回軸と従動 輪である回転軸の間の伝導面における両側面のうちの一側面に係合する。一方の 歯車が係合されると他方の歯車は解放され、逆に他方が係合されると一方が解放 される。ハウジングの固定された軸位置においては、単に２つのギヤチェンジの みが可能である。この公知の歯車駆動装置においては、ギヤステップの数は、共 にそれぞれ旋回軸ならびに回転軸に対して平行に移動されるハウジングならびに 歯車によって増加される。このため、２ステップ以上のステップを備えるこの種 の歯車駆動装置は殊に歯付車の軸方向に相当な大きさのスペースを占有し、した がって有効スペースが制限される場合には使用不能となる。

本発明の目的は、数個のギヤステップを備え、しかも一方向に僅かのスペースを 占めるのみで一方これと同時に構造が簡単でしたがってまた製造コストが廉価で ある多段ステップ歯車駆動装置を提供することにある。

このことは序文に述べた形式の歯車駆動装置によって達成されるもので、その装 置においては少なくとも１つのギヤステップにおいて、ハウジングはその保合位 置から２つの実質的に互いに反対方向へ向けてその係合が解放され、これによっ て対応する歯車列が選択された方向へ移動されて前記係合位置において樹立され ていた第１および第２の歯付車間の駆動連結が解除される。

次に、本発明を２つの実施態様につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明す る。

第１図は本発明に係る歯車駆動装置の第１実施態様を、判り易くするためにいく つかの部品を除いて示した略平面図、第２図は第１の歯車が噛合位置にある、第 １図の■−■線に沿う長手方向断面図、 第３図は第２の歯車が噛合位置にある場合の、第２図に対応する長手方向断面図 、 第４図は第３の歯車が噛合位置にある場合の、第２図および第３図に対応する長 手方向断面図、 第５図は本発明に係る歯車駆動装置の第２実施態様を判り易くするためにいくつ かの部品を除いて示した略平面図である。

第１図乃至第４図に示す歯車駆動装置は、歯車箱３中に回転自在に軸支された入 力定位置軸１と出力定位置軸２とを含む、駆動歯車４は駆動軸１上に固定的に配 置され、また従動歯車５は従動軸２上に同様に固定的に配置されている。ハウジ ング６が歯車箱３内に旋回可能に軸支されている。ハウジング６の旋回軸は駆動 歯車４の回転軸７と同一である。３つの歯車８．９．１０がハウジング６内に回 転自在に軸支されており、これらの歯車はハウジング６の旋回によって従動歯車 ５に対する噛合を係脱される０本実施態様においては、歯車８．　９．　１０は 歯車９のように直接に或いは１つもしくは。

それ以上の中間歯車１１．１２を介して駆動１！Ｉ：ｉｔ４に常に連動されてい る。駆動歯車４と常に噛合している歯付＠１１゜９．１２は、それぞれハウジン グ６が旋回されると駆動歯車４の周りに惑星軌道を描く、歯車８．９．１０はこ れらが従動歯車５と噛合している際には、これら歯車８．９．１０の回転軸が従 動歯車５の回転軸１３ならびにハウジング６の旋回軸７とほぼ同一平面内に位置 するようにハウジング６内に配列されている。すなわち、各個々の歯車列におい て、従動歯車と噛合されている歯車８．９．１０は、駆動歯車４の回転軸と同一 であるハウジング６の旋回軸と歯車８，９．１０の回転軸との間の距離と歯車の ピッチ円半径との和がハウジング６の旋回軸７と従動歯車５のピッチ円との間の 距離に等しくなるようにハウジング内に配列されている。したがって、噛合状態 にある歯車８，９．１０はその噛合位置からハウジング６の２つの旋回方向の何 れの方向へ向けても移動されることができる。ハウジングが選択された方向へ更 に旋回されると、歯車は従動歯車との保合から外され更に旋回が継続されると、 隣接する歯車列が従動歯車と噛合される。

第２図に、歯車９が駆動歯車４に直接係合するギヤステップにおける断面図を示 す。駆動歯車の歯付リムは歯車９の歯付リム１４のほぼ２倍の幅を存し、歯付車 ４の上方には歯付車４のほぼ半分の幅の自由空間が設けられている。歯車９は駆 動歯車４の回転軸７０周りに旋回可能なハウジング６内に回転自在に軸支され、 そして駆動歯車４の歯付リムの上半部に噛合するようる配列されている。したが って歯車９０両側には自由空間が存在し、この空間は歯付リムの幅とほぼ同じ高 さを有する。歯付車９は従動歯車５の歯付リムの下半部に噛合し、この歯付リム はリム１４のほぼ２倍の幅を有する。

従動歯車５の下方には従動歯車５のリムの幅のほぼ半分の高さの自由空間が存在 する。従動歯車５は歯車箱３内に突出する従動輪上に回転不能に固定されている 。第２図に示される状態においては、トルクは駆動軸１から駆動歯車４の上半部 へ、歯車９を経由して従動歯車５の下半部へそして最終的に従動軸２へと伝導さ れる。

第３図に示す状態においては、歯車１１が駆動歯車４の上半部と噛合している。

歯車１１の幅は駆動歯車４のリムの幅のほぼ半分である。歯車１１は旋回可能な ハウジング６内に軸支される軸１５上に回転不能に固定されている。歯車８は歯 車１１の上方に配列されて軸１５上に同じく回転不能に固定されている。歯車８ は歯車１１とその幅はほぼ同じであるがその直径は相当に大きく構成されている ０図示の状態においては、歯車８は従動歯車５の上半部に噛合し、そして駆動歯 車４とこれに直接連動される歯車９の双方に対して部分的に重なり合っている。

摩擦なく運転が行なわれるように種々の部材が配設されていることは勿論である 。トルクは、駆動歯車４の歯付リムの上半部から歯車１１へ、軸１５を経由して 歯車８へ、この歯車から従動歯車５のリムの上半部へそして最後に従動軸１３へ と伝導される。

第４図に示す第３のギヤステップにおいては、駆動歯車４のほぼ半分の幅を有す る歯車１２が駆動歯車４の下半部に噛合している。歯車１２は、ハウジング６に 回転自在に軸支される軸１６に対して回転不能に固定されている。歯車１２に対 してその幅はほぼ同しであるがその直径が相当小さい歯車１０が、軸１６上に同 じく回転不能に配列されている。歯車１０は従動歯車５の下半部と噛合する。し たがって、歯車１２は従動歯車５および歯車９の下方に位置し、これらと非接触 状態で一部分重なり合っている。トルクは駆動歯車４の下部から歯車１２へ次い で軸１６を経由して歯車１０へと伝導され、ここからこのトルクは従動歯車５の 歯付リムの下部を経由して従動軸１３へと伝導される。

この第１実施態様に示した歯車駆動装置は３段のステップを備えている。しかし ながら、第１図から明らかなように、本装置は駆動歯車４周りの有効スペースの 約１／３を６育しているに過ぎず、したがって更に相当な数のステップを備える ことが可能である。

更に、第１図における３つの歯車列は常時駆動歯車４と噛合されている。そして 、これらの歯車列は駆動歯車４の周囲に惑星軌道を描く歯車１１，９．１２によ ってその噛合位置は旋回される。このような構成は、多少の効率の低下を犠牲に するとは云え、極めてコンパクトでスペースが節減される構造を提供する。

しかしながら、歯車列を駆動歯車に常時噛合させておく必要はない。第５図に示 す実施態様においては、歯車１０ａ。

１２ａ、９ａ、ｌｌａ、８ａからなる歯車列は駆動歯車４ａならびに従動歯車５ ａに対する噛合の係脱をハウジングを介して同時に達成される。このため、ハウ ジング６ａの旋回軸１７は駆動ならびに従動歯車の回転軸１ａならびに２ａに関 してその線上且つ外側に配列されている。したがって、おのおのの歯車列におい て駆動歯車５ａと噛合するように移動されている歯車８ａ、９ａあるいは１０ａ はハウジング６ａ内においてこれら歯車の回転軸とハウジング６ａの旋回軸１７ との間の距離と歯車のピンチ円半径との和がハウジング６ａの旋回軸１７と従動 歯車５ａのピッチ円との間の距離に等しくなるように配列されている。駆動歯車 ４ａと噛合される歯車１１ａ、９ａ、１２ａは、この歯車の回転軸とハウジング ６ａの旋回軸１７との間の距離と歯車のピッチ円半径との差が旋回軸１７と駆動 歯車４ａのピッチ円の最遠点との間の距離に等しくなるように配列されている。

噛合状態においては、歯車ｇａ、９ａおよび１２ａの各一部分は第１実施態様に おけるとほぼ同様な具合に互いにおよび定位置歯車４ａ、５ａに対して重なり合 っている。噛合状態における断面は本歯車駆動装置の第１実ｆＦ！態様を示す第 ２図乃至第４図における断面と実質的に同一である。第２図乃至第４図における 参照符号に単に“ａ”を付加するだけでこれらを第２実施態様における噛合状態 として通用することができる。

この後者の配列の利点は第１の実施態様におけるよりも更にかなり多くのギヤス テップに対するスペースが提供されること、ならびに同時にはすべての歯車列の 代りに１つの歯車列のみが駆動歯車４ａと噛合されるので損失が低減されること である。

両方の実施態様においてハウジング６．６ａは図示しない施錠機構によって種々 の噛合位置に施錠される。ギヤチェンジの際には、施錠機構が解放され次いでハ ウジング６が旋回されて作動中の歯車列がその駆動歯車４，４ａならびに従動歯 車５．５ａとの連動を解除される。そしてハウジングが旋回を継続されて所望の 歯車列が噛合位置にもたらされそのうえでハウジングが歯車箱３に対して施錠さ れる。

トルク伝導歯車列に可逆的機能を与えるためには、歯車を備えた２つあるいはそ れ以上の中間軸をハウジング内に回転自在に軸支するとよい。

更に、この中間軸に配列される歯車は、実施例に示したような個々の歯車の代り に、２段歯車の形状に一体的に構成しても良い。

また、すべての歯車列がそれらの噛合位置を越して旋回可能である必要はない、 そのようにすることなく、最初のおよび／もしくは最後の歯車列は、それぞれ定 位置歯付車の回転軸１．ｌａならびに２，２ａによって規定される連導面の側方 に位置する領域内で、駆動歯車４，４ａならびに従動歯車５．５ａと噛合するよ うに配列することができる。

トルク伝導は上述した方向と反対方向へも行なわれ得ること、すなわち歯付車５ ，５ａが駆動歯車を構成しこの歯付車からトルクがこの場合従動輪となる軸１， １ａへ向けて伝導され得ることは明白である。

ＦＩＧ、２ ＦＩｏ、　４

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．第１の軸（１，１ａ）周りに回転可能な第１の定位置歯付車（４，４ａ）と 、この第１の歯付車（４，４ａ）から離間され且つ第２の軸（２，２ａ）周りに 回転可能な第２の定位置歯付車（５，５ａ）と、各ギヤステップに対応する１つ の歯車列とからなり、各歯車列は１つの歯車（９，９ａ）あるいは数個の連動歯 車（８，１１；８ａ，１１ａ；１０，１２；１０ａ，１２ａ）から構成され、こ れらすべての歯車は前記第１および第２の軸（１，２；１ａ，２ａ）に対して実 質的に垂直に移動されるハウジング（６，６ａ）内に回転自在に軸支されて各ギ ヤステップに対応する特定の噛合位置へ移動されこの位置において歯車列は第１ および第２の歯付車（４，５；４ａ，５ａ）に同時に係合される多段ステップ歯 車駆動装置において、少なくとも１つのギヤステップにおいてハウジング（６， ６ａ）はその係合位置から２つの実質的に互いに反対方向へ向けてその係合が解 放され、これによって対応する歯車列が選択された方向へ移動されて前記係合位 置において樹立されていた第１および第２の歯付車（４，５；４ａ，５ａ）間の 駆動連結が解除される多段ステップ歯車駆動装置。
2. ２．請求の範囲第１項記載の歯車駆動装置において、ハウジング（６，６ａ）は 第１および第２の歯付車の軸（７，１３；７ａ，１３ａ）に平行な軸（７，１７ ）周りに旋回可能である多段ステップ歯車駆動装置。
3. ３．請求の範囲第２項記載の歯車駆動装置において、ハウジング軸は歯付車軸の うちの１つの軸（７）と同一である多段ステップ歯車駆動装置。
4. ４．請求の範囲第２項記載の歯車駆動装置において、ハウジング軸（１７）は第 １ならびに第２の歯付車軸（７ａ，１３ａ）の軸線上で且つその外側に配置され る多段ステップ歯車駆動装置。
5. ５．請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の歯車駆動装置において、少 なくとも３つのギヤステップを含む多段ステップ歯車駆動装置。
6. ６．請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の歯車駆動装置において、少 なくとも１つの歯車列はそれぞれ他の歯車と噛合する２つの歯車を有する多段ス テップ歯車駆動装置。
7. ７．請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の歯車駆動装置において、少 なくとも１つのギヤステップに対応する歯車列は異なる直径を有し同一の回転軸 上に互いに上下に且つ互いには回転不能に固定された２つの歯車（８，１１；８ ａ，１１ａ；１０，１２；１０ａ，１２ａ）を有し、前記歯車のうちの１つの歯 車は噛合状態において定位置歯付車の１つと駆動噛合され、一方他方の歯車は噛 合状態において他方の定位置歯付車と駆動連結される多段ステップ歯車駆動装置 。
8. ８．請求の範囲第７項記載の歯車駆動装置において、同一の回転軸上の歯車（８ ，８ａ；１２，１２ａ）の１つは隣接する歯車列における歯車および／もしくは 定位置歯付車の１つに対して重なり合いあるいは、軸方向に見て、重ね合わされ る多段ステップ歯車駆動装置。
9. ９．請求の範囲第７項または第８項のいずれかに記載の歯車駆動装置において、 同一の回転軸上の歯車（８，１１；８ａ，１１ａ；１０，１２；１０ａ，１２ａ ）は２段歯付車の形状に一体的に形成する多段ステップ歯車駆動装置。
10. １０．請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに記載の歯車駆動装置において、 施錠機構を備えこの機構によってハウジング（６，６ａ）がその種々の係合位置 に施錠される多段ステップ歯車駆動装置。