(57)【要約】      （修正有）【課題】遊びが少なく、剛性が高く且つ小型化され、更に、高いトルクを伝達できる変速装置の提供。【解決手段】管状軸１及び少なくとも一部が管状軸１内に能動的に連結された第一の入力軸３を有し、第二の入力軸４の少なくとも一部が管状軸１内に能動的に連結され、２つの入力軸３、４の内少なくとも１つの入力軸と内歯１０を有する管状軸１との間に、径方向に可動な歯６、７を有するスプロケットが備えられていることを特徴とする変速装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状軸（１）及び少なくとも一部が管状軸（１）内に能動的に連結された第一の入力軸（３）を有し、
第二の入力軸（４）の少なくとも一部が管状軸（１）内に能動的に連結されていることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
２つの入力軸（３、４）の内少なくとも１つの入力軸と内歯（１０）を有する管状軸（１）との間に、径方向に可動な歯（６、７）を有するスプロケットが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
【請求項３】
前記スプロケットの径方向に可動な歯（６、７）は、入力軸（３、４）に強固に連結された案内装置（１３、１４）により可動とされることを特徴とする請求項２に記載の変速装置。
【請求項４】
２つの入力軸（３、４）はそれぞれが可動な歯（６、７）を有する前記スプロケットに連結され、前記スプロケットが管状軸（１）の内歯（１０）と噛み合っていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の変速装置。
【請求項５】
歯（６、７）はケージ（５）内に径方向に可動に備えられていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の変速装置。
【請求項６】
歯（６、７）及び／又はケージ（５）は、回転トルクを伝達する出力軸（２）に連結されていることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の変速装置。
【請求項７】
第一の入力軸（３）の少なくともその一部が第二の入力軸（４）内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の変速装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載された変速装置を備えた駆動装置であって、２つの入力軸（３、４）のそれぞれがモータにより駆動されることを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
前記モータの内少なくとも１つが管状軸（１）の内部に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記モータの内少なくとも１つが管状軸（１）の外周に配置されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の駆動装置。
【請求項１１】
入力軸（３、４）が拘束されない第一の駆動方式又は入力軸（３、４）が拘束される第二の駆動方式により駆動されるように、前記モータに制御装置（３１）が連結されたことを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の駆動装置を駆動する方法であって、
２つの入力軸（３、４）が拘束されない第一の駆動方式となるように２つのモータを制御する工程、及び
２つの入力軸（３、４）が拘束される第二の駆動方式となるように２つのモータを制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状軸及び少なくとも一部が管状軸内に能動的に連結された第一の入力軸を有し、第二の入力軸の少なくとも一部が管状軸内に能動的に連結されている変速装置、特に拘束可能な変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遊びをできるだけ少なくするために、拘束された変速装置を用いることは知られている。特許文献１には、１つの出力部材に複数の入力装置を作用させることが提案されている。入力装置の遊びを少なくするために、入力装置の入力軸が互いに連結され拘束されている。上記特許文献に記載された装置は、比較的大きく重いので、構築する上で問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許発明第６０３  ０１  ６４８  Ｔ２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決して、遊びが少なく、剛性が高く且つ小型化された変速装置を提供することにある。更に、高いトルクを伝達できる変速装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、下記（１）〜（１２）のように構成することにより解決される。
【０００６】
（１）管状軸及び少なくとも一部が前記管状軸内に能動的に連結された第一の入力軸を有し、第二の入力軸の少なくとも一部が前記管状軸内に能動的に連結されていることを特徴とする変速装置。
【０００７】
（２）前記２つの入力軸の内少なくとも１つの入力軸と内歯を有する前記管状軸との間に、径方向に可動な歯を有するスプロケットが備えられていることを特徴とする前記（１）に記載の変速装置。
【０００８】
（３）前記スプロケットの前記径方向に可動な歯は、前記入力軸に強固に連結された案内装置により可動とされることを特徴とする前記（２）に記載の変速装置。
【０００９】
（４）前記２つの入力軸はそれぞれが前記可動な歯を有する前記スプロケットに連結され、前記スプロケットが前記管状軸の前記内歯と噛み合っていることを特徴とする前記（２）又は（３）に記載の変速装置。
【００１０】
（５）前記歯はケージ内に径方向に可動に備えられていることを特徴とする前記（２）ないし（４）のいずれか１項に記載の変速装置。
【００１１】
（６）前記歯及び／又は前記ケージは、回転トルクを伝達する前記出力軸に連結されていることを特徴とする前記（２）ないし（５）のいずれか１項に記載の変速装置。
【００１２】
（７）前記第一の入力軸の少なくともその一部が前記第二の入力軸内に配置されていることを特徴とする前記（１）ないし（６）のいずれか１項に記載の変速装置。
【００１３】
（８）前記（１）ないし（７）のいずれか１項に記載された変速装置を備えた駆動装置であって、前記２つの入力軸のそれぞれがモータにより駆動されることを特徴とする駆動装置。
【００１４】
（９）前記モータの内少なくとも１つが前記管状軸の内部に配置されていることを特徴とする前記（８）に記載の駆動装置。
【００１５】
（１０）前記モータの内少なくとも１つが前記管状軸の外周に配置されていることを特徴とする前記（８）又は（９）に記載の駆動装置。
【００１６】
（１１）前記入力軸が拘束されない第一の駆動方式又は前記入力軸が拘束される第二の駆動方式により駆動されるように、前記モータに制御装置が連結されたことを特徴とする前記（８）ないし（１０）のいずれか１項に記載の駆動装置。
【００１７】
（１２）前記（１０）又は（１１）に記載の駆動装置を駆動する方法であって、前記２つの入力軸が拘束されない第一の駆動方式となるように２つのモータを制御する工程、及び前記２つの入力軸が拘束される第二の駆動方式となるように前記２つのモータを制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、遊びが少なく、剛性が高く且つ小型化された変速装置の提供が可能となった。更に、本発明による変速装置を備えた駆動装置により高いトルクを伝達できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一の実施例による変速装置の上半分を示す断面図
【図２】図１に示す変速装置を備えた駆動装置の上半分を示す断面図
【図３】本発明の第二の実施例による変速装置の上半分を示す断面図
【図４】図３に示す変速装置を備えた駆動装置の上半分を示す断面図
【図５】図４に示された駆動装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による変速装置は、少なくとも一部が中空体内又は管状軸に配置され且つ連結されて作動する２つの入力軸を備えている。中空体は、円形で部分的に内部スプロケットを含んで構成されることが好ましい。中空体は、管状軸又は内歯車として形成される。本発明では、管状軸は、ハウジングに固定されるか又は自身がハウジングとして形成されている。更に、本発明による管状軸には、短小な管状軸としての内歯車も含んでいる。本発明では、２つのスプロケット又は２つの入力軸と互いに作用し合っている１つの内歯車も、管状軸と称する。管状軸は、ハウジングに固定するか又は自身をハウジングとして形成することが好ましい。２つの入力軸を管状軸と連結させて作動させることにより、２つの入力軸が拘束されて遊びが少なくなる。
【００２１】
少なくとも１つの入力軸と内歯を有する管状軸の間に、径方向に可動な歯を有するスプロケットを備えることが好ましい。径方向に可動な歯を有するスプロケットは、管状軸とそれぞれの入力軸の間において連結されて作動する。径方向に可動な歯に関しては独国特許出願公開第１０  ２００６  ０４２  ７８６  Ａ１号明細書（日本出願公表２０１０−５０２９１７の優先権主張出願特許）に開示されている。その実施例において、可動な歯を有するスプロケットの構成について明確に示されている。径方向に可動な歯を用いることにより、極めてギア比の高い変速装置が形成される。このようにして、極めて小型化され且つギア比の高い、拘束することにより遊びの少ない変速装置を形成することが可能となる。
【００２２】
２つの入力軸は、制御装置に連結された２つのモータによりそれぞれ駆動されることが好ましい。２つのモータを用いて駆動することにより、２つの入力軸の関係をマスター／スレイブ構成として変速装置の拘束が可能となる。マスター／スレイブ構成、又はマスター／スレイブ駆動方式では、一方のモータが他方のモータよりも僅かに遅れて駆動するので、後者が最初のモータを制動することになる。この駆動方式では入力軸の拘束ができるので、遊びが少なく且つ高い剛性を有する変速装置が形成できる。好適な実施例では、２つのモータを拘束方式で駆動できると同時に、例えば工作機械を高速で移動させるため、２つの出力軸を拘束せずに駆動して高速回転及び高トルクとする方式も可能である。
【００２３】
更に、２つの入力軸のそれぞれのモータにより駆動するようにも調整できる。これにより、それぞれが種々のモータを用いて種々の駆動方式が得られる。
【００２４】
１つ又はそれぞれの入力軸に回転しない様に連結した案内装置により、スプロケットの歯又はスプロケットを径方向に動かすことが好ましい。それぞれの入力軸にスプロケットが備えられ、その歯が案内装置により径方向に動かされることが好ましい。案内装置は、可変の外径を備えている。案内装置は、案内リングとして形成されることが好ましい。案内リングを回転させることによりその可変の外径に応じて、スプロケットの歯が径方向に動かされる。案内リング又は案内装置は、従来は内部のリング上に形成された部分的な楕円体または“丘状部”と考えられてきたが、今後は、歯を入力軸に対して径方向に沿って外方に動かすように作用するリング又は部分リングの外形をも意味する。
【００２５】
本発明による好適な実施例では、案内装置が回転して径が大きな位置において歯はバネにより押圧されて外方に動かされる。更に回転して径が小さな位置になるとバネは歯を戻すように作用する。また、別の実施例では、歯は案内リングにより簡単に外方へ押圧される。この場合は、簡単な構成となる。歯は、管状軸の内歯と接触することにより内方へと押圧される。
【００２６】
案内リングの径は、対照的又は均等に配置された２つの極大点を備えることが好ましい。これにより、入力軸の周りに不要なトルクの負荷を掛けることなく、均一に力が分配される。それに対して、例えば、部分的に上部構造を備えたリングとして、案内リングを形成してもよい。
【００２７】
２つの入力軸のそれぞれは案内リングを介して、可動な歯を有するそれぞれのスプロケットと連結しており、そのスプロケットは管状軸の内歯車と噛み合っている。この場合、スプロケットの可動な歯の内１つの歯のみが噛み合っていることに留意すべきである。このため、管状軸は１つの内歯車のみを備えておればよいことになる。
【００２８】
本発明の好適な実施例では、可動な歯は、ケージに備えられている。特に、２つのスプロケットの可動な歯は、共通のケージ内に正確に配列されていることが好ましい。これにより、ケージを簡単に配置できる。このようにして、ケージ、歯及び管状軸を介して、入力軸を互いに拘束することが可能となる。
【００２９】
文字通り「可動な歯」とするには、スプロケットは、いわゆるフレクスプラインを含んで構成されることが好ましい。これにより、簡単な構造となる。ケージ、又は回転するチェーンに配置された個々の歯により、安定性及び剛性が高く且つ大きなトルクが伝達できる。
【００３０】
歯は、出力軸と連結されていることが好ましい。すなわち、歯はその外周において、出力軸と連結して出力トルクを伝達している。歯が動いて、変速装置の軸の周り又は所定の角度、出力軸を回転させる。好適な実施例では、ケージは出力軸に連結されて回転トルクを伝達する。
【００３１】
歯が径方向に可動に装着されているケージは、回転トルクが伝達されるように、出力軸に連結されることが好ましい。このようにして、ケージの回転運動が出力軸に伝達される。これにより、変速装置において極めて高いギア比が得られる。
【００３２】
第一の入力軸は、少なくともその一部が第二の入力軸内に配置されていることが好ましい。これにより、極めて小型化された構成となる。このようにして、更に変速装置の軸方向のある位置の入力を他の位置に出力できる。場合によっては、第一及び第二の入力軸は中空に形成され、一方が他方の内部に受容された構成が好ましい。内側の入力軸の内部に、ケーブルを通してもよい。
【００３３】
好適な実施例では、複数のモータの内少なくとも１つは管状軸の内部に配置されることが好ましい。内部に配置されたモータは、管状軸と同じか又は小さい。更に、少なくとも１つのモータは、管状軸をモータの固定子コイルの担体とし、モータの回転子を管状軸の内部に配置して、管状軸モータとして構成することが好ましい。これにより、極めて小型化された構成となる。この場合、管状軸は、ハウジングとして用いることが好ましい。
【００３４】
更に、実施例によっては、少なくとも１つのモータは、管状軸の外周に配置することが好ましい。平歯車又は少なくとも１つの入力軸による入力装置では、変速装置又は入力装置の軸方向の寸法を極めて短くできる。
【００３５】
変速装置又は入力装置は、拘束されない駆動方式及び拘束された駆動方式で駆動されるように、２つのモータに連結された制御装置を備えている。拘束されない第一の駆動方式は迅速な位置決めに用いられ、拘束された第二の駆動方式は正確な位置決めに用いられるので、変速装置における遊びに起因する問題点は避けられる。
【００３６】
ここでモータとは、電動機又は高いエネルギー密度が得られる油圧モータでもよい。モータは、共通の入力装置と使用できるので、実施例によっては、変速装置を介して、２つの軸に作用する１つのモータを用いてもよい。この場合には１つのモータで済むとの利点がある。
【００３７】
以下、図面を用いて本発明による実施例の特徴及び長所を説明する。
【００３８】
図１〜図４に示す変速装置又は入力装置は、上半分と下半分とが鏡像関係にあるので、上半分のみが示されている。
【実施例１】
【００３９】
図１には、中空体である管状軸１、出力軸２、入力軸３及び第二の入力軸４を備えた変速装置が示されている。出力軸２は、ケージ５と一体的に連動する。ケージ５には可動性の歯６、７を有する２つのスプロケットが備えられている。
【００４０】
ケージ及びスプロケットに関しては前記独国特許出願公開第１０  ２００６  ０４２  ７８６  Ａ１号明細書に記載されている。この明細書では、可動性の歯を有するスプロケットがどの様に配置されて作用するかが明らかである。本願では、ケージ５が、可動性の歯６、７を有する２つのスプロケットを備えていることが上記明細書に記載の発明とは異なっている。
【００４１】
径方向に可動な歯６、７のそれぞれは管状軸１の内歯１０と噛合っている。管状軸１には、変速装置全体が固定できるフランジ１１も備えられている。そのため、菅状軸１が固定されて遊星歯車の固定内歯車として作用する。
【００４２】
２つの入力軸３、４のそれぞれが案内装置１３、１４に連結されて入力軸との位置関係に応じて歯６、７を径方向に動かすように作用する。このため、案内装置１３、１４は、例えば前記明細書の図２に示されるような可変の外径を有する案内リングとして形成されている。それに対応して歯６、７の入力方式が決められる。その際に、歯６、７は案内リングの外周に押圧されるのではなく、径方向を内方に動かされる。管状軸１の内歯１０へと新たな歯が入り込むことにより、ケージ５に回転トルクが生成されて、案内装置１３、１４の回転運動により案内装置１３、１４の周囲において歯が再度小さくなるので、歯６、７に逆駆動力が作用し径方向を内方に押される。
【００４３】
典型的な例では、突出した湾曲部を有するリングを備えているので、半径が可変となる。このように形成され回転面上を、ニードルベアリング又はローラベアリングが転がる。ニードルベアリングには、好ましくは弾性素材製の追加のリング又は複数のリング片が備えられている。追加の外側のリングの外面は、歯と接触して歯を外方へと駆動する。外側のリングは、リングと歯の間が無摩擦か又は僅かの摩擦を伴って歯の回転を受ける。独国特許出願公開第１０  ２００７  ０１９  ６０７号明細書（日本出願公表２０１０−５２３９０６の優先権主張出願特許）により歯の径方向への出力できることは明らかである。
【００４４】
更に、歯を変速装置の軸方向のピンと共に案内リング中に配置することも可能である。ピンは、半径が可変の案内リングの周りの溝と噛み合っている。このようにして、歯が径方向に強制的に案内される。溝内又は案内リング上において、歯はローラベアリングに装着されている。同様に、摩擦ベアリングも可能である。
【００４５】
マスター／スレイブの関係に構成された入力軸３、４を２つのモータで駆動することにより、変速装置を拘束して動かすことが可能である。これにより、変速装置の遊びが少なくなり、剛性が高まる。ケージ５を介して管状軸１の内歯に歯を支えさせることにより、変速装置が拘束されることになる。
【００４６】
第二の駆動方式では、２つのモータにより入力軸３、４が拘束されずに駆動されるので、変速装置が拘束されずに駆動される。これにより、入力軸２の迅速な駆動及び大きな回転トルクの伝達が可能となる。
【００４７】
図２には、図１に示す変速装置に２つのモータを備えた駆動装置の上半分を示す断面図である。図２では、同じ構成部材には図１と同じ符号を用いているので、詳細な説明は省略する。
【００４８】
第一の入力軸３は同時に第一の電動機の回転子２３を形成している。同様に、第二の入力軸４は、第二の電動機の回転子２４を形成している。２つの電動機は変速装置を駆動する原動機を形成している。電動機は第一の固定子２５及び第二の固定子２６を有し、第一の固定子２５は第一の入力軸３の回転子２３と共動し、第二の固定子２６は第二の入力軸４の回転子２４と共動する。
【００４９】
電動機は、変速装置と同軸に配置されている。固定子２５、２６は、管状軸１と同軸に配置されたハウジング３０に固定されている。更に、ハウジング３０は管状軸１に連結されている。このようにして、電動機と変速装置が駆動装置を形成している。
【００５０】
第一又は第二の駆動方式で駆動されるように、２つの電動機は制御装置３１により制御される。制御装置３１は、更に別の駆動方式での制御も可能である。第一の駆動方式は、迅速な位置決めに用いられる。第二の駆動方式は変速装置が拘束されて駆動される第二の駆動方式は正確な位置決めに用いられる。変速装置の遊びを少なくすることにより、正確な位置決めが行われる。
【実施例２】
【００５１】
図３には、本発明の第二の実施例による変速装置の上半分の断面図が示されている。図３でも、同一構成部材には同じ符号を用いている。
【００５２】
図３の変速装置では、平歯車３３、３４を介して入力軸３、４が駆動されることが図１の変速装置と異なっている。平歯車３３は入力軸３と一体的に形成され、平歯車３４は入力軸４と一体的に形成されている。このことにより、変速装置の軸方向が極めて短く構成できる。図３の変速装置は、高トルク用に構成されているのでそれぞれの入力軸３、４にスプロケットが備えられている。入力軸３のトルクは軸方向に配列された歯６を介して伝達され、入力軸４のトルクは軸方向に配列された歯７を介して伝達される。
【００５３】
図４は、図３に示す変速装置を備えた駆動装置の上半分を示す断面図であり、同一構成部材には図３と同じ符号を用いている。
【００５４】
図４の駆動装置は２つの電動機３５、３６を含んで構成されている。電動機３５は、小車３７により、平歯車３４を駆動する。図４の電動機３５、３６は、単純な模式を図示しているが、図２に示される電動機のように、固定子及び回転子含んでいる。電動機３６は、第一の入力軸３に連結されている平歯車３３を駆動する。本実施例でも、図２に示されるような制御装置を備えている。
【００５５】
図５は、図４に示された駆動装置の斜視図である。この図から、装置の軸方向が極めて短く構成されていることがわかる。図４、図５に示された駆動装置でも不図示の制御装置により少なくとも２つの駆動方式を用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１    管状軸
２    出力軸
３    入力軸
４    入力軸
５    ケージ
６    歯
７    歯
１０  内歯
１１  フランジ
１３  案内装置
１４  案内装置
２３  回転子
２４  回転子
２５  固定子
２６  固定子
３０  ハウジング
３１  制御装置
３３  平歯車
３４  平歯車
３５  電動機
３６  電動機
３７  小歯車
【図１】
2011163556.tif 000003
【図２】
2011163556.tif 000004
【図３】
2011163556.tif 000005
【図４】
2011163556.tif 000006
【図５】
2011163556.tif 000007