JPH05501602A - ２本のシャフト間で回転力の伝達をする力学的カップリング装置 - 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】 ２本のシャフト間で回転力の伝達をする力学的カップリング装置 本発明は、２本のシャフト間で回転力の伝達をする力学的カップリング装置に関 する。

このような装置は、多（の分野で広く使用されている。これは、例えば。自動車 においてドライブシャフトをトランスミッションシャフトに接続する伝達摩擦ク ラッチとして、または、２本のシャフトの端部を一方のシャフトから他方のシャ フトへと、必要に応じていつでも接続並びに解除可能に、Ｉ・ルクを伝達するよ うにして接続するようにして使用され得る。

２本の回転シャフトを力学的に接続するため（と広く使用されている装置は、以 下のカテゴリーに分けられる。

１、噛み合いクラッチ １、摩擦クラッチ １、電磁クラッチ １、流体クラッチもしくはカップリング前記噛み合いクラッチは、回転駆動され るように互いに係合可能な噛み合い突起もしくは爪を備え、互いに接続される２ 本のシャフトにより夫々支持される２つの部材により実質的に構成されている。

上記噛み合いクラッチは、非常に小型化を維持しながら超高トルクの伝達を果た すことができるが、両シャフト間の相対速度が非常に遅いとき、もしくは接続さ れる部材の一方が回転軸に対して非常に小さい慣性モーメントのときにのみ係合 が可能となっている。

前記摩擦クラッチは、互いに押圧され、そしてシャフトと一体的となる２つもし くはそれ以上の部材の面間に生じる摩擦を利用することにより２本のシャフト間 のトルクを伝達する。この摩擦クラッチは、前記噛み合いクラッチと異なり、異 なる速度で回転しているシャフトの接続が可能であり、このため、回転している ドライブシャフトと静止している従動シャフトとの間の接続をするのに広く使用 されている。

しかし、前記摩擦クラッチは、従動シャフトが高速ドライブシャフトと同じ回転 速度に達するようになる結合ステップ間、かなりのエネルギーロスがある。実際 に、このステップの間、互いに圧接される部材間の摺動は避けられないものであ り、この摺動により、発熱の形態でエネルギーの消費が生じ、また接触面の大き な磨耗が生じる。

前記電磁クラッチは、一方のシャフトに装着された円筒スリーブとこのスリーブ 内に同軸的に配置され他方のシャフトと一体的なコイルとの間に生じる電磁誘導 を利用して一方のシャフトから他方のシャフトへの力の伝達を行っている。

この形式のクラッチもまた、回転しているシャフトと静止しているシャフトとの 間の接続が可能である。さらに、コイルを流れる電流の大きさを適当に調節する ことにより、必要に応じて、シャフト間で伝達される最大トルク値を抑えること ができる。

しかし、このようなりラッチは、比較的大きいトルクの伝達を果たすようにする のには大重量並びに大型となる欠点がある。さらに、電磁クラッチの動作中に電 気エネルギーの大きな消費がある。

流体クラッチもしくはカップリングにおいては、シャフト間の回転並びにトルク は、２本のシャフトと夫々一体的なブレード部材間に生じる流体動と、ブレード 部材を収容したボックス内に保持された流体との作用により、伝達される。

流体クラッチは、ドライブシャフトと停止した従動シャフトとの間の接続を良好 に果たす。

しかし、この種クラッチは、流体の分子の凝縮による摩擦のロスの結果としてシ ャフト間の相対速度が早くなったときに、特に、熱によるエネルギー損失が生じ る欠点がある。また、抵抗モーメントが従動シャフトに付与されたときに、この シャフトへの駆動シャフトからの回転の伝達はほとんど不可能になる欠点もある 。

さらに、流体クラッチは構成が複雑であり、また比較的高トルクの伝達を可能に するためには高価で大型並びに大重量となる。

上述したように、上記種々の形式のクラッチは夫々特有の性質があり、用途に応 じて、他の形式のものと取替えながら使用している。しかし、各形式のクラッチ は、許容しなければならない欠点をもっている。

さらに、上記従来のクラッチは、いずれも、シャフト間の相対速度が早いときに は、エネルギー消費を少なく維持することができない。

本発明の主目的は、異なる形式のクラッチの使用によって生じる欠点を解決し、 合わせて以下に示す特有の効果を有するクラッチ装置を提供することである。

１、低重量並びに小型化を達成できる。

１、高トルクの伝達が可能である。

１、シャフト間で伝達されるトルクを所定の最大値で維持できる。

１、駆動シャフトを停止しているシャフトに接続可能、特に、相対速度の早いシ ャフト間の相互接続が可能である。

１．２本のシャフト間の回転を充分に伝達することができる。

１、シャフト間の相対速度が比較的早い場合でも、従来技術とは異なり、重要な エネルギー損失が無い。

本説明でより明らかになる前記そして他の目的は、第１のシャフトに同軸的に固 着される駆動ハブと；第２のシャフトに同軸的に固着される従動クラウンホイー ルと；前記従動クラウンホイールに接続され、所定の軸の回りに揺動可能な中間 クラウンホイールと；前記駆動ハブの回転軸の回りに等間隔で配設され、この駆 動ハブにより回転され、中間クラウンホイールと従動クラウンホイールとの間で これらにより規定された軌道に沿って案内されて前記駆動ハブの回転軸と、中間 クラウンホイールと従動クラウンホイールとの間の相互揺動輪とに対して往復サ イクル運動する複数の惑星歯車部材と；前記中間クラウンホイールと従動クラウ ンホイールとにカップリング力を付与してこれらを相互揺動軸の回りで反対方向 に回転させ、かくして前記駆動ハブにより駆動されているこれらに対して反力と なる力を前記複数の惑星歯車部材に付与するアクチュエータ手段とを具備するこ とを特徴とする２本のシャフト間で回転力の伝達をする力学的カップリング装置 により達成される。

他の態様並びに効果は、本発明に従った、２本のシャフト間の回転力を伝達する ための力学的カップリング装置の好ましい実施例の詳細な説明から理解され得よ う。この記載は、添付図面を参照して、これらに限定されない実施例により、以 下のようになる。

図１は、本発明の一実施例に係わるカップリング装置の主要部を概略的に示す断 面図である。

図２は、図１に示す装置の主要部の概略的正面図である。

図３は、前記図に開示された構成並びに動作の原理を説明する、本発明の第２の 実施例に係わるカップリング装置を概略的に示す断面図である。

図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った本発明の装置の断面図である。

図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

図６は、アクチュエータ手段の動作を説明するための、中間クラウンホイールと 、惑星歯車部材の１つと、ドライバクラウンホイールとの間の相互作用力を概略 的に示す線図である。

図７は、図６における結果の力と、駆動ハブにより惑星歯車部材に伝達される駆 動力との間の相互作用を概略的に示す図である。

図８は、遊星歯車部材を支持する歯車ホイールと中にこのホイールが係合したリ ング歯車とが異なる歯元である、図１並びに図２に示すような装置の惑星歯車部 材の軌道を概略的に示す図である。

図９は、歯車ホイールがリング歯車の外側と係合している。

図１並びに図２に示すような装置の主要部の他の例を概略的に示す正面図である 。

図１０は、歯車ホイールが同径の歯車の外側と係合している、他の例を概略的に 示す正面図である。

特に、図１並びに図２において、符号１は本発明の第１の実施例に係わる、２本 のシャフト間の回転力を伝達する力学的カップリング装置を示す。

この装置１は、第１のシャフト２と第２のシャフト３との間で動作する。これら シャフトは、図示の例では、シャフト間の接続の制動並びに、必要に応じた以下 なる場合での接続の解除の可能性を維持しながら、一方のシャフトから他方のシ ャフトに回転並びに／もしくはトルクを伝達するように、相互に接続可能とする ために同軸関係で配置されている。

この目的のために、装置１は、固定支持体５により回転可能に支持され、かつ、 この実施例では駆動シャフトとして例示する第１のシャフト２と同軸的に係合す る駆動ハブ４を具備する。第２のシャフト３は、固定支持体５により回転可能に 支持された従動クラウンホイール６に同軸的に接続されている。この従動クラウ ンホイール６に中間クラウンホイール７は装着されている。これら従動クラウン ホイール６並びに中間クラウンホイール７は、駆動ハブ４の回転軸と好ましくは 一致した所定の軸を中心として互いに回動可能となっている。

この装置１は、また駆動ハブ４の回転軸を中心として等間隔で配設され、この駆 動ハブ４に揺動可能に係合されて、これにより回転される複数の惑星歯車部材８ を具備する。図１並びに図２では、簡単に図示するために駆動ハブ４の径方向突 出部４ａに接続された１つの惑星歯車部材８しか示されていない。

各惑星歯車部材８は従動クラウンホイール６並びに中間クラウンホイール７に、 駆動ハブ４の軸を中心として回転されたときに（後述する）軌道上を移動される ように装着されている。この軌道は、従動クラウンホイール６と中間クラウンホ イール７との間の相互回動軸と同様にハブの回転軸に対して往復サイクル動を惑 星歯車部材８にさせる。

この目的のために、図１並びに図２に示す実施例において、惑星歯車部材が、駆 動ハブ４に回転可能に接続された歯車ホイール９上の中心より外れた位置に回転 可能に装着されている。この歯車ホイール９の歯は、中間クラウンホイール７内 に形成されたリング歯車１０と動作的に係合している。前記歯車ホイール９がリ ング歯車１０内で回転しているとき、中間クラウンホイール７は、惑星歯車部材 ８の軸により描かれる軌道に平行に延出した案内面６ａに惑星歯車部材８を接触 させる。従って、案内面６ａの形状は、歯車ホイール９の軸に対するリング歯車 １０の軸の変位量ｅと共に、歯車ホイール９の径Ｒとリング歯車１０の径Ｒ′と の間の寸法比と密接に関連されている。

図１並びに図２に示す例において、歯車ホイール９の径Ｒとリング歯車１０の径 Ｒ′との間の寸法比は１：２に設定されている。この結果、惑星歯車部材８の軸 により描かれる軌道は、図２に示すように、長軸ａと短軸すとの間の相違が惑星 歯車部材８の軸と歯車ホイール９の軸との間の距離ｅの４倍となっている仮想楕 円（図２）となる。

歯車ホイール９とリング歯車１０とが図１並びに図２に示すのとは異なる寸法比 並びに相互配列を有するときには、惑星歯車部材の軸のとる軌道は図８ないし図 １０に示すようになる。図８は、歯車ホイール９の径の３倍の径のリング歯車１ ０内で回転する歯車ホイール９の外周に位置した惑星歯車部材の軸により描かれ る軌道を示す。この軌道は、辺がアーク状のほぼ三角形状となる。図９は、歯車 ホイール９の径の２倍の径のリング歯車１０の外周で回転する歯車ホイール９の 外周に位置した惑星歯車部材の軸により描かれる軌道を示す。この軌道は、リン グ歯車１０を中心として対称な２重周転円の形状である２重形状となる。

図１０に示す軌道は、歯車ホイール９の径と等しい径のリング歯車１０の外周で 回転する歯車ホイール９の外周に位置した惑星歯車部材の軸により描かれるもの である。この軌道は心臓膨曲線となる。

前記歯車ホイール９がリング歯車の直径の約数の直径を好ましくは有し、かつ惑 星歯車部材により描かれる軌道が長くもしくは短くなった通常のサイクロイド曲 線の複数部分に従った形状となることが上記説明から容易に推定され得よう。

このサイクロイド曲線の部分の数は、リング歯車と歯車ホイールとの直径間の比 に等しい。

本装置は、また図１で、符号１２で示されるアクチュエータ手段を具備する。こ のアクチュエータ手段は、従動クラウンホイール６と中間クラウンホイール７と をカップリングし、これらを相互揺動の軸の回りで反対方向に回動させ、結果と して惑星歯車部材８に伝達される力を付与する。この結果の力は駆動ハブ４によ り駆動される。この目的のために、アクチュエータ手段１２は、従動クラウンホ イール６に同軸的に接続され、かつ従動クラウンホイール６に対して軸方向に摺 動可能なカラー１３を具備する。このカラー１３の内側には１つの螺旋＠１３ａ が形成され、この螺旋歯は、環状ブロック１４に設けられた第２の螺旋歯１４ａ と動作的に係合している。この環状ブロック１４は、中間クラウンホイールと一 体的で、従動クラウンホイールと回転可能に係合している。

カラー１３と環状ブロック１４とが係合しているので、従動クラウンホイール６ と中間クラウンホイール７とは、例えば、固定支持体５に設けられたリンク機構 １５によりカラー１３がクラウンホイールに対して軸方向に移動されたときに、 反対方向に回転されるようになる。

図１並びに図２に示す実施例に従う上記構成の装置の動作を以下に説明する。

歯車ホイール９とリング歯車１０との間のカップリングは、例えば、周転用デフ ァレンシャル果たすために通常使用されている周転円形式の通常のカップリング と同様の作用を果たす。即ち、駆動ハブ４の軸を中心として回転される歯車ホイ ール９は、駆動シャフト２により駆動ハブ４に付与される回転動によりしてこれ がリング歯車１０に係合していることにより、駆動ハブ４に対して反対方向に自 身の軸線を中心として回転される。

歯車ホイール９の軸を中心として自転される惑星歯車部材は、駆動ハブ４の軸の 回りを、従動クラウンホイール６の案内面と常時接触しながら、駆動ハブ４の回 りを公転する。

上記説明を考慮すると、運動学並びに動作の視点から、惑星歯車部材８と案内面 ６ａとの間のカップリングは、歯車ホイール９とリング歯車１０との間のカップ リングに正確に対応する。

前記１２が不動作状態に維持されている限りは、駆動シャフト２は従動シャフト ３と結合していない。この状態で、リング歯車１０内での歯車ホイールの回転並 びに従動クラウンホイール６内の惑星歯車部材８の同時の移動は、それぞれのク ラウン歯車に、従って従動シャフト３に生じる顕著な駆動力がなくて自由に生じ ている。１２の駆動により、回転並びに／またはトルクの伝達は駆動シャフト２ から従動シャフト３へと生じる。

カラー１３か、クラウンホイール６．７に近ずく、もしくはこれらから離れるよ うに押されると、これらクラウンホイールは互いに反対方向に回転されるが、互 いに変位することは防止される。実際、もし、例えば、中間クラウンホイール７ が反時計方向に回転すると、これは反時計方向のトルクを歯車ホイール９に伝達 する。このトルクは惑星歯車部材８上の従動クラウンホイール６の動作により反 力を受ける。また、従動クラウンホイール６が時計方向に回転され、歯車ホイー ル９の反時計方向の回転により駆動されている惑星歯車部材８に作用する。クラ ウンホイール６．７により惑星歯車部材８並びに歯車ホイール９に夫々生じる力 のカップリングは、一方の結合から他方の結合への反力として発生し、かくして これらは完全にバランスが保たれている。

歯車ホイール９に駆動ハブ４により伝達される回転力を考慮すると、惑星歯車部 材８は案内面６ａ並びに対向領域に沿って走行されることが理解できよう。この 対向領域で、図２に示すような状態で生じるように、従動クラウンホイール６に 付与される回転力により、案内面は惑星歯車部材８方向に押圧される。図２に符 号Ａ並びにＣで示すこれら領域は、Ｂ並びにＤで示す他の領域と交互に位置して おり、これら他の領域で、案内面６ａは惑星歯車部材８から離れるように移動さ れる。

惑星歯車部材８が対向領域Ａ、Ｃの一方を通過するとき、惑星歯車部材８が案内 面６ａから受ける力は、反時計方向への回転している惑星歯車部材８に反力を与 えるトルクを歯車ホイール９に生じさせる。これは、駆動ノ＼ブ４の回転を果た すために必要である。換言すれば、駆動／＼ブ４により回転されている惑星歯車 部材８に反力となる力が惑星歯車部材８に生じる。かくして、中間クラウンホイ ール７と惑星歯車部材８と共に時計方向に回転するように、即ち、駆動シャフト ２と同じ方向に回転するようにトルクが従動クラウンホイール６に生じる。

図１並びに図２に概略的に示すように、単一の惑星歯車部材８の使用の場合、駆 動シャフト２から従動シャフト３への回転力並びにトルクの伝達は、連続して均 一に生じないかも知れない。これは、惑星歯車部材８と接触関係になり、かつ４ 分の１の領域Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄにより規定された案内面領域６ａが交互に形成され ているためである。この問題は、駆動ハブ４の軸の周囲に複数の惑星歯車部材８ を等間隔で配置させることにより解決される。

図３ないし図５は本発明の他の実施例を示し、この装置は符号１６で示す。この 実施例は、歯車ホイール９とリング歯車１０との間のカップリングを、惑星歯車 部材８と案内面６ａとの間のカップリングに同様の方法で接続されと動作状態が 等しい力学的カップリングに取り替えるという予想から出発し、上記装置の動作 概念を発展させたものである。図示の例において、歯車ホイール９とリング歯車 １０との力・ノブリングは中間クラウンホイールにより提供され、従動クラウン ホイール案内面と平行に延出したほぼ楕円形の第２の案内面により取替えられて いる。この第２の案内面は、クラウンホイールと面する側面で惑星歯車部材に作 用する。

装置１６は支持／保持構造体１７を具備する、この保持構造体１７は、固定部材 に強固に係合可能で駆動ハブ１８を中に収容した２つの半外体１７ａ、１７ｂに より好ましくは構成されている。この駆動ハブ１８を介して、第１のカップリン グフランジ１９が駆動シャフトとして説明する一方のシャフト２０に同軸的に接 続されている。

この駆動ハブ１８と同軸的に、従動クラウン２１が保持構造体１７内に回転可能 に係合されている、この従動クラウン２１は第２のフランジ２２を介して第２の 軸２３に同軸的に接続されている。符号２４で示す中間クラウンホイールが、従 動クラウン２１に、好ましくは駆動ハブ１８の回転軸と一致した所定の軸の回り を回転可能なようにして、装着されている。

この装置１６は、また、駆動ハブ１８の回転軸の回りに等間隔で配設され、この 駆動ハブ１８により回転される複数の惑星歯車部材２５を具備する。これら惑星 歯車部材２５は、駆動ハブ１８の回転軸並びに中間及び従動クラウンホイール間 の相互揺動軸に対して惑星歯車部材２５をサイクル往復動させる軌道に従って、 中間クラウンホイール２４と従動クラウン２１との間で案内される。

さらに詳述すると、図４に示すように、惑星歯車部材２５は、駆動ハブ１８の軸 に直交する面内に位置するほぼ楕円形の摺動トラック２６に沿って摺動しながら 案内される。この摺動トラック２６は従動クラウン２１の属するほぼ楕円形の案 内リング２１ａと、中間クラウンホイール２４に属するほぼ楕円形の案内キャビ ティ２４ａとの間で規定されている。

この案内リング２１ａ並びに案内キャビティ２４ａは、互いに平行に延出し、ま た摺動トラック２６の中心線により規定された仮想楕円形２６ａから同距離離間 している。

惑星歯車部材２５と、従動クラウン２１並びに中間クラウンホイール２４との間 の摺動摩擦を避けるために、図３に詳しく示すように、夫々２つのローラ２７が 設けられている。

これら２つのローラは案内リング２１ａと案内キャビティ２４ａとに夫々動作的 に接触し、かつ枢支軸２８により回転可能に支持されている。この枢支軸２８は 駆動ハブ１８に揺動可能に装着され、前記駆動ハブの軸に平行な軸に従って延び ている。

さらに詳述すると、各枢支軸２８は、駆動ハブ１８に回転可能に係合された支持 ステム２９に偏心的に固定されていることが望ましい。この支持ステム２９は、 摺動トラック２６の中心線により規定された仮想楕円形２６ａの長軸ａと短軸す との合計の４分の１に等しい距離だけ駆動ハブ１８の軸から離間した軸に従って 延出している。前記枢支軸２８は、仮想楕円形２６ａの長軸ａと短軸すとの間の 差の４分の１に等しい距離だけ支持ステム２９に対して偏心している。これらの 幾何学的パラメータは、惑星歯車部材２５が駆動ハブ１８の軸のまわりで、また 同時に支持ステム２９の軸の回りで回転している間、各惑星歯車部材２５が摺動 トラック２６に沿って自由に走行できるようにしている。かくして、駆動ハブ１ ８のらの回転軸からの距離が何時でも変更できる。摺動トラック２６かほぼ楕円 形をしている図示の例では、各惑星歯車部材２５は、駆動ハブ１８の軸の回りで の各回転により、支持ステム２９の軸の回りでの１回転を正確に果たす。

惑星歯車部材２５と駆動ハブ１８との間の接続は、駆動ハブ１８に形成された径 方向の窪みに沿って各枢支軸２８を摺動可能に係合させることにより、また果た され得る。この場合、惑星歯車部材２５は摺動トラック２６に沿って走行してい る間、駆動ハブ１８の中心からの距離を変更できる。しかし、この場合には、駆 動ハブ１８の軸に対する惑星歯車部材２５の往復動により生じる慣性力により好 ましくない結果となる。

第１のシャフト２０から第２のシャフト２３への動きの伝達と遠心力とのバラン スを最適にするために、惑星歯車部材２５は奇数の倍数である偶数個設けること が好ましい。図示の例では１０個の惑星歯車部材２５が設けられている。

さらに、支持ステム２９の軸の回りの各惑星歯車部材２５の回転の所定の方向、 即ち駆動ハブ１８の回転と比較して逆方向の回転を確保する観点から、各惑星歯 車部材２５の支持ステム２９は、調節カラー３０に動作的に係合するスプロケッ ト２９ａと軸方向に一体的にする必要がある。この調節カラー３０は駆動ハブ１ ８に同軸的かつ回転可能に装着されている。

装置１６は、また従動クラウン２１と中間クラウンホイール２４とに、これらの 相互揺動軸の回りで逆方向に回転させて、駆動ハブ１８により駆動されるこれら の反力を惑星歯車部材２５に伝達するようにカップリング力を付与するように設 計されたアクチュエータ手段３１を具備する。

このアクチュエータ手段３１は、従動クラウン２１から同軸的に延出した接続胴 ３３と、中間クラウンホイール２４から同軸的に突出した接続スリーブ３４との 間に同軸的に配置された動作カラー３２を具備する。この動作カラー３２には、 従動クラウン２１の接続胴３３に形成された螺旋歯３３ａと動作的に係合した複 数の螺旋歯３２ａが内側に形成されている。さらに、前記動作カラー３２には、 接続スリーブ３４に軸方向に形成された溝３４ａに夫々摺動可能に係合する複数 の径方向突出部３２ｂが外側に形成されている。前記動作カラー３２は、流体作 動アクチュエータ３５の指令により、接続胴３３と接続スリーブ３４とに対して 軸方向移動可能となっている。この流体作動アクチャエータ３５は、複数のピン ３７により動作カラー３２に強固に装着された１つの第１の環状部材３６と、第 １の環状部材３６に回転可能に係合された第２の環状部材３８とにより構成され ている。第２の環状部材３８は保持構造体１７中に摺動可能に、シールされて係 合しており、外側に少なくとも径方向のリリーフ３８ａを備えている。このリリ ーフ３８ａは保持構造体に形成された環状チャンバ３９内にシールを保って係合 されている。この環状チャンバ３９内への開口は、リリーフ３８ａに対して両側 から延びた２つの供給ノズル４０により形成されている。これら供給ノズル４０ を介して、動作流体、例えば、加圧されたオイルが環状チャンバ３９内に選択的 に供給される。

図３ないし図７に示す実施例に従って、上記構成の本発明の装置の動作を以下に 説明する。

流体作動アクチャエータ３５が動作されていないとき、シャフト２０．２３は互 いに非係合となっている。実際、この状態で駆動ハブ１８は第１のシャフト２０ により時計方向に回転されるように支持されていれば、ハブにより支持された惑 星歯車部材２５は、夫々の支持ステム２９の軸を中心として反時計方向に回転さ れている間、摺動トラック２６に沿う走行が自由となっている。この状態では、 従動クラウン２１にも中間クラウンホイール２４にも駆動力は生じない。

流体作動アクチャエータ３５を駆動することにより、シャフト２０．２３間に力 学的接続がなされ、回転動並びに／もしくはトルクがこれらの間で伝達され得る 。加圧されたオイルもしくは他の作動流体が供給ノズル４０の一方を介して供給 されると、流体作動アクチャエータ３５が駆動されて、動作カラー３２が第１の 環状部材３６並びに第２の環状部材３８と一緒に軸方向に変位し、この結果駆動 ハブ１８と反対の方向に中間クラウンホイール２４は回転する。図６並びに図７ に概略的に示す例では、駆動ハブ１−８は図７に矢印Ｘで示すように時計方向に 回転している。ここで、作動流体が、図３で示すリリーフ３８ａの左側に位置す る供給ノズル４０に供給されると、動作カラー３２は３１並びに中間クラウンホ イール２４から離れる。この結果、従動クラウン２１は図４並びに図５で矢印Ｚ で示すように時計方向に回転し、一方中間クラウンホイール２４は、反力として 、矢印Ｙで示すように反時計方向に回転する。

図１並びに図２に示した実施例と同様に、この状態で、摺動トラック２６は、同 じ幅を有しく図６並びに図７）、かつ摺動トラック２６の軸に対して対称な４つ の４分割体Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄに実質的に分けられ得る。互いに対向して位置する２つの４分割体、即ち ＡとＣ２において、案内リング２１ａと案内キャビティ２４ａとの面は互いに接 近するように動く。

これに反して、他の２つの４分割体Ｂ、　Ｄにおいては、前記面は互いに離れる ように動く。

この結果、各惑星歯車部材２５は、摺動トラック２６に沿って移動している間、 ４分割体Ａ、Ｃに対応するクロス領域を交互に通る。これら領域で各惑星歯車部 材２５は傾向に反し案内リング２１ａと中間クラウンホイール２４との面に接近 するようになる。この状態が図６に示されている。ここでは、従動クラウン２１ と、惑星歯車部材２５の１つと、中間クラウンホイール２４との間で伝達される 力が図式的に示されている。分かり易くするために、この図では駆動ハブ１８に より惑星歯車部材２５に伝達される力は省略されている。

上記図から明らかなように、上記状態では、惑星歯車部材２５は、案内キャビテ ィ２４ａにより正接点Ｐで反時計方向の力Ｆが、また案内リング２１ａにより正 接点Ｐ′で時計方向の力Ｆ′が、それぞれ付与される。これら正接点ｐ、ｐ’は 、２本の平行線よりなる円の正接点であるので、直径方向で互いに対向している 。これら力Ｆ、Ｆ’　は、互いに反力として発生するので、バランスを良くする ために、図６で点Ｏにより示される、システムの回転軸に対して同じトルクが生 じる。力Ｆ並びにＦ′がそれぞれ付与される両点Ｐ、Ｐ’　は、点０から異なる 距離り、　Ｌ’離れているので、両刃Ｆ、Ｆ′は以下の等式を満足するために、 これらの大きさが異なって上記等式にもとずいて、流体作動アクチャエータ３５ を介して付与されるトルクの値を距離り、Ｌ’で割ることにより、力Ｆ、Ｆ’　 の値がそれぞれ計算され得る。この値はシャフト２０により伝達さるトルクの少 なくとも２倍に等しくなければならない。

力Ｆ、　Ｆ’の各々は、点Ｏを通る方向の成分と、接触点Ｐ。

Ｐ′で惑星歯車部材２５の面に直交する方向の成分とに分けられる。かくして、 与力Ｆ、Ｆ’　は、いかなる回転力をも付与しない点Ｏ方向の径方向の成分Ｆｒ 、Ｆｒ’　と、点Ｐ。

Ｐ′並びに惑星歯車部材２５の中心Ｏ′とを通る成分ＦＲ。

ＦＲ’　とを生じさせる。

図６から容易に理解できるように、前記両刃の成分ＦＲ。

ＦＲ’　は大きさと方向が同じであるが向きが反対方向となっている（解りやす くするために、成分ＦＲ，ＦＲ’　は図面では少しずらせて描かれている）。

結果として、点Ｏに関連して発生し、等しい大きさと反対の同きの両トルクは相 互に打消し合う。それ故、駆動ノ＼ブ１８を介して付与される起動力がない場合 には流体作動アクチャエータ３５の動作により生じるシステムの力が、好ましく はバランスが保たれる。

上記力ＦＲ，ＦＲ’の発生に寄与する惑星歯車部材２５が、また駆動ハブ１８に より起動力Ｆｍにも寄与するときの影響が図７に示されている。この起動力Ｆｍ は、惑星歯車部材２５の回転中心Ｏ′に付与され、これはまた、中心Ｏと、点ｏ 、ｏ’間の距離に等しい径ｒとを有する円に正接的に指向されている。

与力ＦＲ，ＦＲ’　は力Ｆｍの半分と相互作用をし、特に力Ｆｍの影響により惑 星歯車部材２５に付与される作用力Ｋ。

Ｋ′　と相互作用する。それぞれ点Ｐ、Ｐ’　に付与されるこのような作用力は 、起動力Ｆｍに対して方向が平行で向きが反対で、かつＦ　ｍ　／　２の値を有 する。

前記力ＦＲ，ＦＲ’　と、点Ｐ、Ｐ’に付与される作用力Ｋ。

Ｋ′との合力Ｎ、Ｎ’が生じる。これら合力の方向は、互いに鈍角をなした反対 方向となっている。さらに、詳述すると、図７に示すように、点Ｐに作用する力 Ｎは、点Ｏに対して、力Ｎ−Ｇに等しい値により惑星歯車部材２５の回転に反力 となるトルクを生じる。ここで、Ｇは点ＯからのＮ方向の距離である。

力Ｎ′は、また点Ｏに関して、Ｎ′　・Ｇ′に等しい値で、惑星歯車部材２５の 回転方向と一致したトルクを生じさせる。

ここで、Ｇ′は、Ｎ′方向と点Ｏとの間の測定距離である。

代表的に図７で示すように、力Ｎにより発生されるトルクは力Ｎ′で発生される ものよりも大きい。特に、最終的なカＮ、Ｎ’　によりそれぞれ発生されるトル ク間の相違は、機動力Ｆにより発生されるトルクと強度的には等しいが反対方向 のトルクを発生させる。かくして、惑星歯車部材２５には、力が付与され、特に 、点Ｏに関して、駆動ハブ１８により駆動される惑星歯車部材２５の反力となる トルクが付与される。

明らかに、相互作用として、駆動ハブ１８の回転と一致するように、また中間ク ラウンホイール２４と一緒に従動クラウン２１を回転させる上記トルクに対応す るトルクが生じる。

動き並びにトルクの伝達は、かくして第１のシャフト２０と第２のシャフト２３ との間に起こる。

このようにして、第１のシャフト２０と第２のシャフト２３との間に伝達され得 るトルクの大きさは、流体作動アクチャエータ３５の駆動による力Ｆ、Ｆ’（図 ６）により付与されるトルクの半分に等しく、これはアクチュエータに供給され る加圧流体の増加に比例して大きくなる。

上記本発明は、意図とした目的を達成できる。

実際、本発明の装置は、種々の異なる形式のクラッチもしくはカップリングに個 々には達成できる全ての効果を、これらに特有の欠点有さないで、組み合わせて いる。

特に、本発明の装置は、非常に減じられた重量並びに体積でありながら高トルク の伝達を可能にし、かつ非常に高速で相対的に回転され、力学的に結合されるシ ャフトを、大きなエネルギーロスがなく接続することができる。この接続におい て、本発明の装置では、例えば流体カップリングにおけるクラッチとオイルデス クの場合のように、エネルギーロスを都もなって接続するように動作する部材も しくは要素は使用しない。エネルギーにおけるゆ唯一のロスは、相対移動を果た す異なる部材間のころがり摩擦により生じ、これは非常に小さい。

さらに、本発明の装置によれば、２本のシャフト間の回転動とトルクとの確実な 伝達を可能にすると共に、シャフト間に伝達され、この値を越えてシャフト間の 相対回転が生じるような最大トルク値の確率を可能にする。

アクチュエータ手段の作動を適当に調節することにより、要求に応じて大きいか 小さいマークされた加速で駆動の伝達を可能にしている。

また、この装置は、接続する２本のシャフトのトルクデストリピユータとして使 用できるようにすることができることは重要である。この特別の使用は、自動車 の分野ではとくに重要である。これは、適当な電気的検出装置を本発明の装置に 組み合わせることにより、４つのドライブホイールを備えた自動車のフロントア クスルとりャーアクスルとの間にトルクを瞬間的にかつ最適の方法で分布させる ことができるからである。

明らかに、多くの変更並びに変化を、本発明の特徴付けられた範囲内で、本発明 にすることができる。

特に、惑星歯車部材が移動される軌道の形状は、必ずしも正確な楕円形状である 必要がなく、図８ないし図１０に示すように他の形状でも良い。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２本のシヤフト（２，３，２０，２３）間で回転力の伝達をする力学的カッ プリング装置であり、第１のシヤフト（２，２０）に同軸的に固着される駆動ハ ブ（４，１８）と、 第２のシヤフト（３，２３）に同軸的に固着される従動クラウンホイール（６， ２１）と、 前記従動クラウンホイール（６，２１）に接続され、所定の軸の回りに揺動可能 な中間クラウンホイール（７，２４）と、 前記駆動ハブ（４，１８）の回転軸の回りに等間隔で配設され、この駆動ハブに より回転され、中間クラウンホイール（７，２４）と従動クラウンホイール（６ ，２１）との間でこれらにより規定された軌道に沿って案内されて前記駆動ハブ （４，１８）の回転軸と、中間クラウンホイール（７，２４）と従動クラウンホ イール（６，２１）との間の相互揺動軸とに対して往復サイクル運動する複数の 惑星歯車部材（８，２５）と、 前記中間クラウンホイール（７，２４）と従動クラウンホイール（６，２１）と にカップリング力を付与してこれらを相互揺動軸の回りで反対方向に回転させ、 かくして前記駆動ハブ（４，１８）により駆動されているこれらに対して反力と なる力を前記複数の惑星歯車部材（８，２５）に付与するアクチュエータ手段（ ８，２５）とを具備することを特徴とするカップリング装置。 ２．前記惑星歯車部材（２５）の各々は、従動クラウンホイール（２１）と中間 クラウンホイール（２４）との間で案内され、駆動ハブ（２４）に回転可能に係 合した支持ステム（２９）に偏心的に装着された枢支軸（２８）を有し、各惑星 歯車部材（２５）はこれが駆動ハブにより回転されているときに駆動ハブの軸に 対して自身の一を変更するように支持ステム（２９）の軸の回りで回転するよう に配設されていることを特徴とする請求項１のカップリング装置。 ３．前記惑星歯車部材（２５）は、駆動ハブ（１８）の軸にほぼ直交する面内に 位置すると供に従動クラウンホイール（２１）に設けられたほぼ楕円形の案内リ ング（２１ａ）と中間クラウンホイール（２４）に設けられたほぼ楕円形の案内 キャビティ（２４ａ）との間で規定されたほぼ楕円形の摺動トラック（２６）に 沿って案内されながら摺動し、また前記クラウンホイール（２１，２４）は駆動 ハブ（１８）の回転軸と一致する軸に従って互いに揺動可能に係合されているこ とを特徴とする請求項１のカップリング装置。 ４．各惑星歯車部材（２５）は楕円形トラック（２６）に沿って案内される枢支 軸（２８）を有し、この枢支軸は、楕円形トラック（２６）の中心線により規定 された仮想楕円形（２６ａ）の長軸（ａ）と短軸（ｂ）との合計の４分の１に等 しい距離だけ駆動ハブ（１８）の軸から離間した軸に従って駆動ハブ（１８）と 回転可能に係合した支持ステム（２９）に偏心して設けられており、前記枢支軸 （２８）は、仮想楕円形（２６ａ）の長軸ａと短軸ｂとの間の差の４分の１に等 しい距離だけ支持ステム（２９）に対して偏心していることを特徴とする請求項 ３のカップリング装置。 ５．各惑星歯車部材（２５）は、楕円形リング（２１ａ）と楕円形キャビティ（ ２４ａ）とに夫々動作的に接触すると共に、支持ステム（２９）に揺動可能に係 合した枢支軸（２８）により回転可能に支持された少なくとも２つのローラ（２ ７）を有することを特徴とする請求項３のカップリング装置。 ６．各惑星歯車部材（２５）の支持ステム（２９）に装着されたスプロケット（ ２９ａ）をさらに具備し、このスプロケット（２９ａ）は、駆動ハブ（１８）に 同軸的かつ回転可能に装着された調節カラー（３０）に動作的に係合しているこ とを特徴とする請求項３のカップリング装置。 ７．前記惑星歯車部材（２５）は奇数の倍数である偶数個設けられていることを 特徴とする請求項１のカップリング装置。 ８．前記アクチュエータ手段（３１）は、流体動作アクチュエータの指令にもと ずいて軸方向に移動可能であると共に、従動クラウン（２１）から延出した接続 胴（３３）と中間クラウンホイール（２４）から突出した接続スリーブ（３４） との間に揺動可能に係合された動作カラー（３２）を有し、この動作カラー（３ ２）は、接続胴（３３）に形成された螺旋歯（３３ａ）と動作的に係合した螺旋 歯（３２ａ）と、接続スリーブ（３４）に軸方向に形成された溝（３４ａ）に夫 々揺動可能に係合する複数の径方向突出部（３２ｂ）とを有することを特徴とす る請求項１のカップリング装置。 ９．前記流体作動アクチャエータ（３５）は、動作カラー（３２）に強固に装着 された内環状部材（３６）と、この内環状部材（３６）に回転可能に係合され、 保持構造体１７中に摺動可能に、シールされて摺動可能に収容された外環状部材 （３８）とを有し、この外環状部材（３８）は保持構造体に形成された環状チヤ ンバ（３９）内にシールを保って摺動可能に係合された径方向の肩部（３８ａ） を有し、肩部（３８ａ）に対して反対側から延びた２つの供給ノズル（４０）を 収容し、これら供給ノズル（４０）を介して、加圧された動作流体が環状チヤン バ（３９）内に選択的に供給されることを特徴とする請求項８のカップリング装 置。 １０．各惑星歯車部材（８）は、駆動ハブ（４）に回転可能に接続された歯車ホ イール（９）に偏心して装着され、中間クラウンホイール（７）に形成されたリ ング歯車（１０）と動作的に係合してしており、また惑星歯車部材（８）は、前 記歯車ホイール（９）がリング歯車（１０）に沿って回転しているとき、惑星歯 車部材（８）の軸により描かれる軌道に平行に延出してクラウンホイール（６） に形成された案内面（６ａ）に接触するようにして動作することを特徴とする請 求項１のカップリング装置。 １１．前記歯車ホイール（９）はリング歯車（１０）の内側に動作的に係合され ており、また、リング歯車（１０）は駆動ハブ（４）と同軸的にこれの外周に沿 って延出しており、歯車ホイール（９）の直径の２倍の直径を有し、そして前記 案内面（６ａ）はほぼ楕円形をなすことを特徴とする請求項１０のカップリング 装置。 １２．前記歯車ホイール（９）はリング歯車（１０）の外側に動作的に係合され ており、また、リング歯車（１０）は駆動ハブ（４）と同軸的にこれの外周に沿 って延出しており、歯車ホイール（９）の直径の２倍の直径を有し、そして案内 面（１１）はリング歯車（１０）を中心として対称な２重周転円の形状であるこ とを特徴とする請求項１０のカップリング装置。 １３．前記歯車ホイール（９）はリング歯車（１０）の内側に動作的に係合され ており、また、リング歯車（１０）は駆動ハブ（４）と同軸的に延出しており、 歯車ホイール（９）の直径の３倍の直径を有し、そして案内面（１１）は辺がア ーク状のほぼ三角形状をなすことを特徴とする請求項１０のカップリング装置。 １４．前記歯車ホイール（９）はリング歯車（１０）の外側に動作的に係合され ており、また、リング歯車（１０）は駆動ハブ（４）と同軸的に延出しており、 歯車ホイール（９）の直径と等しい直径を有し、そして案内面（１１）は心臓形 曲線状をなすことを特徴とする請求項１０のカップリング装置。 １５．前記歯車ホイール（９）はリング歯車（１０）の直径の約数の直径を有し 、そして案内面（１１）は、リング歯車（１０）と歯車ホイール（９）との直径 間の比に等しい数の部分からなるほぼサイクロイド曲線状をなすことを特徴とす る請求項１０のカップリング装置。 １６．前記アクチュエータ手段（１２）は、従動クラウンホイール（６）に非回 転で接続され、かつ従動クラウンホイール（６）に対して軸方向に揺動可能なカ ラー（１３）をを有し、このカラー（１３）は、中間クラウンホイール（７）と 一体的なブロック１４に設けられた螺旋歯（１４ａ）と動作的に係合した螺旋歯 （１３ａ）を有することを特徴とする請求項１のカップリング装置。