(57)【要約】  減速歯車（６）は、二つのシャフト（１１、１２）の間に平行に搭載された一対の歯車（１４、１５）を備えている。各歯車は、軸方向に摺動可能かつ一方のシャフト（１１）と係合可能な部分（２２、２３）を有する可動歯車（１６、１７）を備えている。これにより、異なる減速比で動きが伝達される。各歯車の歯（２６、２７）が斜歯であるので、減速歯車に生じる逆方向の力が減速比間の切り替えを可能にする。外部制御は不要である。スタータまたは発電機として機能するリバーシブル電気機械（５）とエンジンの間の機械式トランスミッションに用いると、高い減速比でモータを始動し、低い減速比で発電を行なう。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる減速比を有する二つの歯車（１４、１５）を備えており、
各歯車は、同じ第一シャフト（１１）に取り付けられた第一歯車、および同じ第二シャフト（１２）に取り付けられた第二歯車（１８、１９）を含んでおり、
前記第一歯車は、前記第一シャフト（１１）上を摺動可能な可動歯車（１６、１７）であり、
前記可動歯車（１６、１７）の側面には、前記第一シャフト（１１）上のリリーフと相補的な噛合リリーフが設けられており、
前記可動歯車（１６、１７）は、前記第一シャフト（１１）上を回転可能であるが、前記噛合リリーフが前記第一シャフト（１１）上のリリーフと係合する歯車位置においては、前記第一シャフト（１１）に固定されてともに回転し、
前記可動歯車（１６、１７）の歯（２６、２７）は、前記第一シャフト（１１）に対して同じ接線方向に傾斜した斜歯であり、
噛合位置は、前記可動歯車（１６、１７）の間を延びており、
前記第一シャフト（１１）は、摺動可能なスペーサ（２８）を支持しており、
前記スペーサ（２８）は、前記可動歯車（１６、１７）と同時に接触可能であることにより、両歯車が同時に係合する歯車位置にあることを防ぐように両歯車間の距離を確保している、
減速歯車（６）。
【請求項２】
前記第一シャフト（１１）上のストッパ（２４、２５）と係合する位置において、前記可動歯車（１６、１７）の摺動が制限される、
請求項１に記載の減速歯車（６）。
【請求項３】
前記第一シャフト（１１）上のレリーフは、少なくとも一端部において前記接線方向へのテーパ形状（３５、３６、３７、３８）を有している、
請求項１または２に記載の減速歯車（６）。
【請求項４】
リバーシブル電気機械（５）と、
エンジン（２）と、
前記エンジン（２）の回転シャフト（３）と前記リバーシブル電気機械（５）の回転シャフト（５１）を接続し、請求項１から３のいずれか一項に記載の減速歯車（６）を含んでいる機械式トランスミッション（４）と、
を備えている、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの減速比を有する自立型減速歯車、およびエンジンとリバーシブル電気機械を備え、かつ当該減速歯車を用いたシステムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
自立型減速歯車とは、一切の外部制御なしに減速比が変更されうる減速歯車を意味する。リバーシブル電気機械とは、機械的エネルギーと電気エネルギーの間の双方向変換が可能な機械を意味する。
【０００３】
仏国特許出願公開第９１８９３１号明細書と仏国特許出願公開第１０７７０４９号明細書は、平行な二つのシャフトの間に斜歯歯車が搭載された装置を開示している。当該装置は、シャフトの回転比を変更するためにこれらの歯車と選択的に係合可能な機構を備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この装置の利用目的の一つは、スタータとして使用されうる電気機械と隣接するエンジン用発電機との統合である。二つのスタータと発電機能は、二つの異なる航空エンジン用装備品によって実現されることが普通である。システムの軽量化と簡略化のために、単一の電気機械の使用が望まれている。しかしながら、エンジンの始動には非常に高いトルクと低回転速度が求められる。これは大型の電気機械を使用することで実現可能であるが、システムの重量、寸法、およびコストの増加を伴いうる。別の手法として、電気機械とエンジンの間で大きな減速比を伴うトランスミッションを備えることが考えられる。これにより、当該エンジンは、より低いトルクとより高い速度で始動されうる。しかしながら、当該速度は、発電機として機能させるには高すぎることがある。エンジンは、始動速度よりもはるかに速い巡航速度で動作することがある。この速度は明らかに過剰である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、減速歯車であって、
異なる減速比を有する二つの歯車を備えており、
各歯車は、同じ第一シャフトに取り付けられた第一歯車、および同じ第二シャフトに取り付けられた第二歯車を含んでおり、
前記第一歯車は、前記第一シャフト上を摺動可能な可動歯車であり、
前記可動歯車の側面には、前記第一シャフト上のリリーフと相補的な噛合リリーフが設けられており、
前記可動歯車は、前記第一シャフト上を回転可能であるが、前記噛合リリーフが前記第一シャフト上のリリーフと係合する歯車位置においては、前記第一シャフトに固定されてともに回転し、
前記可動歯車の歯は、前記第一シャフトに対して同じ接線方向に傾斜した斜歯であり、
噛合位置は、前記可動歯車の間を延びており、
前記第一シャフトは、摺動可能なスペーサを支持しており、
前記スペーサは、前記可動歯車と同時に接触可能であることにより、両歯車が同時に係合する歯車位置にあることを防ぐように両歯車間の距離を確保している。
【０００６】
本発明の別態様は、システムであって、
リバーシブル電気機械と、
エンジンと、
前記エンジンの回転シャフトと前記リバーシブル電気機械の回転シャフトを接続し、上記の減速歯車を含んでいる機械式トランスミッションと、
を備えている。
【０００７】
電気機械のスタータモードと発電機モード間の切り替えは、減速歯車における斜歯に加わる軸力の反転によってなされる。軸力の反転は、可動歯車の並進運動に応答してなされ、一方の歯車を離脱させつつ他方の歯車を結合させる。したがって、スタータ状態と発電機状態の双方における適切な速度での電気機械の動作が、二つの減速比の切り替えによってもたらされる。この切り替えは、一切の外部制御を伴わず自動的になされる。電気機械の状態遷移は、斜歯における軸力の向きの反転によってなされるからである。外部制御の不在は、非常に好ましいことである。
【０００８】
切り替えの信頼性は、特にスペーサの仕様によって高まる。スペーサは、装置を破壊しうる二つの歯車の同時係合が予期せず生じることを防止する。
【０００９】
本発明に係る別の態様、特徴、および利点について以下の図面を参照しつつ説明する。当該図面は、本発明の具体的な実施形態を例示することのみを目的として添付されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が有用でありうるシステムを模式的に示している。
【図２】本発明の一実施形態を例示している。
【図３】斜歯の傾きの詳細を示している。
【図４】第一シャフトの詳細を示している。
【図５】第一シャフトにおけるドグのレリーフ形状の詳細を示している。
【図６】可動歯車の一つを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明に係るシステムを示している。当該システムにおいては、航空機１がターボ機械などのエンジン２を支持している。エンジン２は、出力ラジアルシャフト３を備えている。ラジアルシャフト３は、エンジン２側の出力としてギアボックス４内へ延びている。ギアボックス４は、エンジン２の筐体にボルト留めされている。ギアボックス４は、ラジアルシャフト３に接続された歯車列の少なくとも一つを収容している。歯車列のシャフトは、エンジン２と航空機１の動作に必要な様々な装備（燃料ポンプや潤滑ポンプなど）を駆動する。具体的には、スタンドアロン型電池から電力の供給を受けてラジアルシャフト３を回転させることによりエンジン２を始動するスタータが設けられている。この場合、スタータは、始動後に発電機として機能するリバーシブル電気機械５である。リバーシブル電気機械５は、減速歯車６を介してギアボックス４に接続されている。本発明の必須要素である減速歯車６について以下説明する。減速歯車６は、その動作に変わりがなければ、ギアボックス４内に収容されることによってその一部を構成してもよいし、ギアボックス４とは物理的に独立した要素であってもよい。
【００１２】
図２に示されるように、減速歯車６は、平行に延びる第一シャフト１１と第二シャフト１２の間に配置されている。両者シャフトは、共通のケース１３内で回転する。図示されているのは、両シャフトのごく一部である。第一シャフト１１は、エンジン２の側に配置されており、ギアボックス４を介して回転するラジアルシャフト３と係合している。第二シャフト１２は、リバーシブル電気機械５の側に配置されており、当該機械の回転シャフト５１と直接的あるいは間接的に係合している。シャフト１１、１２には、トランスミッションの別部分に接続するためのスプライン４１、４２がそれぞれ嵌合している。高い軸力がかかるため、シャフト１１、１２は、アンギュラコンタクトボール軸受４３、４４、４５、４６のような当該軸力に耐えうる軸受を介してケース１３に支持されている（他種の軸受でもよい）。第一シャフト１１と第二シャフト１２の厚肉部４７、４８は、それぞれ軸受４３、４４、４５、４６の間に保持されている。
【００１３】
シャフト１１、１２間の回転運動の伝達は、平行に配置された二つの歯車１４を通じてなされる。二つの歯車１４は、第一シャフト１１に追従する第一歯車１６、１７と第二シャフト１２に追従する第二歯車１８、１９を含んでいる。第二歯車１８、１９は、第二シャフト１２に固定されている。第一歯車１６、１７は、以下に説明する条件下で第一シャフト１１に沿って個々に自由変位可能な可動歯車である。第一歯車１６、１７は、潤滑軸受２０、２１を介して第一シャフト１１の円形軸受に搭載されている。これによって、第一歯車１６、１７は、第一シャフト１１とは異なる速度で回転可能である。
【００１４】
穿孔４９、５０は、遠心力によって潤滑油を潤滑軸受２０、２１から運ぶために中空の第一シャフト１１を貫通している。潤滑油は、周知の供給装置によって供給される。他種の潤滑装置（油散布ノズルなど）が軸受４３、４４、４５、４６と歯２６、２７を潤滑する。
【００１５】
可動歯車１６、１７は、それぞれドグ２２、２３によって回転しながら第一シャフト１１と結合されうる。ドグ２２、２３は、第一シャフト１１に接続されている。可動歯車１６、１７と接続されるドグ２２、２３の歯は、全て第一シャフト１１の軸方向に突出している。可動歯車１６、１７の第一シャフト１１に沿う移動範囲の一端において係合がなされる。移動範囲の他端は、軸ストッパ２４、２５によって規定されている。軸ストッパ２４、２５には、それぞれ軸受４３、４４に隣接する低摩擦リングが嵌着されている。
【００１６】
本実施形態においては、ドグ２２、２３は、軸ストッパ２４、２５によって包囲されつつ隣接している。歯車１４、１５は、図３に示されるように、第一シャフト１１の接線方向に対して同方向に傾いた歯２６、２７を有している。
【００１７】
上記の構成の結果として、トルクが減速歯車６に加わることで生じた軸力が、歯２６、２７を通じて第一シャフト１１上の可動歯車１６、１７を同じ軸方向に沿って変位させる。これにより、ドグ２２、２３の一方が係合に供され、他方が離れる。したがって、減速歯車を通じた力の伝達は、常に歯車１４、１５の一方のみを通じてなされる。歯２６、２７の傾斜方向は、リバーシブル電気機械５がスタータとして動作するときに減速比が最大の歯車（この場合は歯車１４）のみがドグ２２との係合によりアクティブとなり、動きがエンジン２へ伝達されるように定められている。しかしながら、リバーシブル電気機械５が発電機モードに遷移すると、トルクの加わる方向が反転され、結果として歯２６、２７に加わる軸力の向きも反転される。これにより、可動歯車１６、１７は同時に変位してドグ２３と係合するとともにドグ２２から離間する。したがって、減速比が最小である歯車１５を通じた動きの伝達がなされる。動きを伝達しない可動歯車１６、１７の一方は、軸ストッパ２４、２５の一方に押し付けられる。歯２６、２７の幅は、可動歯車１６、１７の軸方向移動距離と同等以上である。これにより、係合状態が常に維持される。ドグ２２、２３の係合の切り替えに係る同じ動作は、可動歯車１６、１７の移動経路の同じ側（例えば図２における右側）に配置されたドグ２２、２３によっても実現されうる（この場合、軸ストッパ２４、２５はともに図２の左側に配置される）。歯２６、２７の傾斜方向は、第一シャフト１１の接線方向に沿って反対となる。
【００１８】
したがって、伝達モードの切り替えは、外部からの制御を伴わず自動的になされる。しかしながら、トランスミッションを破壊しうる二つのドグ２２、２３の予期せぬ干渉リスクからの保護が必要である。これがスペーサ２８の設けられている理由である。スペーサ２８は、第一シャフト１１に沿って可動歯車１６、１７の間を摺動可能であり、一時点においてドグ２２、２３の一方のみと係合可能であることを保証するのに十分な間隔を確保する。
【００１９】
誤動作の虞となりうる別の原因として、ドグ２２、２３のいずれかの係合または係合解除が円滑になされないことにより切り替えが円滑に進まないことが挙げられる。これに対し、図４から図６に示されるような構成が提案される。
【００２０】
具体的には、第一シャフト１１の中央厚肉部２９においてドグ２２、３３にレリーフが形成される。レリーフは、例えば４本の溝３０が設けられることによって形成される。溝３０の端部３１、３２は、それぞれ可動歯車１６、１７の歯３３を保持することにより、それぞれドグを可動歯車１６、１７と係合させるアクティブ部分である。端部３１、３２の側面は、テーパ形状、すなわち第一シャフト１１の軸方向に対して接線方向にそって傾斜した形状とされうる。傾斜の方向が同じ接線方向に沿うことによって得られる動作は、以下の通りである。
【００２１】
一実施形態においては、歯３３への力の伝達は、溝３０の側面３４を通じてなされる。端部３１、３２におけるテーパの向きは同じであるので、端部３１におけるテーパ３５は、ドグ２２と可動歯車１６の係合を促進あるいは維持する効果を有する。これにより可動歯車１６を中央部２９へ変位させる軸方向の相互作用力が生じる。他端３２におけるテーパ３６の傾斜方向が同じであるので、他方の可動歯車１７に対して同方向の軸力が生じ、ドグ３２の離脱を促進する効果がある。同様に、溝３０における他方の側面３７は、端部３１、３２において、それぞれテーパ３８、３９を有している。テーパ３８は、ドグ２２の離脱を促進するために使用される。テーパ３９は、ドグ２３の係合を促進するために使用される。この側面３７と歯３３の接触は、システムの別動作時においてなされる。
【００２２】
テーパ３６、３８の傾斜角は、同一であることが好ましい。テーパ３６、３８は同一機能を奏するからである。テーパ３５、３９の傾斜角は同一でありうるが、テーパ３６、３８の傾斜角とは異なりうる。接線方向への傾きに対応するテーパは、歯３３の側面に設けられてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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