(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動の中央軸（２０）に結合された太陽歯車（２）と、内歯車（１２）と、第１の段付き遊星歯車（８、１０）のグループと、第２の段付き遊星歯車（４、６）のグループとを備え、すべての段付き遊星歯車は１つの共通の遊星キャリア（２４）内に支承されており、第２の段付き遊星歯車（４、６）の数が第１の段付き遊星歯車（８、１０）の数の半分に相当し、第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車（４）が太陽歯車（２）にかみ合っており、第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車（６）が隣接する第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車（８）の１対に同時にかみ合っており、第１の段付き遊星歯車のすべての小さい段歯車（１０）が内歯車（１２）にかみ合っており、遊星キャリア（２４）が被動部をなしていて、内歯車（１２）が支持部材をなしていることを特徴とする、遊星歯車装置。
【請求項２】
被駆動の中央軸（２０）に結合された太陽歯車（２）と、内歯車（１２）と、第１の段付き遊星歯車（８、１０）のグループと、第２の段付き遊星歯車（４、６）のグループとを備え、すべての段付き遊星歯車は１つの共通の遊星キャリア（２４）内に支承されており、第２の段付き遊星歯車（４、６）の数が第１の段付き遊星歯車（８、１０）の数の半分に相当し、第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車（４）が太陽歯車（２）にかみ合っており、第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車（６）が隣接する第１の段付き遊星歯車の大き段歯車（８）の１対に同時にかみ合っており、第１の段付き遊星歯車のすべての小さい段歯車（１０）が内歯車（１２）にかみ合っており、遊星キャリア（２４）が支持部材をなしていて、内歯車（１２）が被動部をなしていることを特徴とする、遊星歯車装置。
【請求項３】
第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車（６）の歯車中心点から第１の段付き遊星歯車の隣接する両方の大きい段歯車（８）の歯車中心点までの結線（１４、１６）が１８０°と１９５°との間の角度（１８）をなしていることを特徴とする、請求の範囲第１項又は第２項に記載の遊星歯車装置。
【請求項４】
内歯車（１２）の歯部が円錐形を呈していることを特徴とする、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項５】
第１の段付き遊星歯車の少なくとも小さい方の段歯車（１０）が円筒形であって、第１の段付き遊星歯車（８、１０）の回転軸線が装置主軸線に対して角度をなして半径方向へ傾斜していることを特徴とする、請求の範囲第４項に記載の遊星歯車装置。
【請求項６】
第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車（１０）が円錐形であって、第１の段付き遊星歯車の回転軸線が装置主軸線に対して平行であることを特徴とする、請求の範囲第４項に記載の遊星歯車装置。
【請求項７】
内歯車（１２）の歯部が円筒形であることを特徴とする、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項８】
第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車（１０）が円錐形であって、第１の段付き遊星歯車（８、１０）の回転軸線が装置主軸線に対して角度をなして半径方向で傾斜していることを特徴とする、請求の範囲第７項に記載の遊星歯車装置。
【請求項９】
第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車（８）が円錐形であって、小さい段歯車（１０）と同じ円錐方向を有していることを特徴とする、請求の範囲第６項又は第８項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１０】
第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車（８）が円錐形であって、小さい段歯車（１０）とは逆向きの円錐方向を有していることを特徴とする、請求の範囲第６項又は第８項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１１】
少なくとも１つのグループの段付き遊星歯車の大きい段歯車（４、８）が円筒形であって、これらの段歯車にかみ合う歯車（２、６）は円錐形であることを特徴とする、請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１２】
第２の段付き遊星歯車（４、６）が、第１の段付き遊星歯車（８、１０）にとって必要とされるのと等しい軸方向構造スペースを占めていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１３】
第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車（８）が軸方向で内歯車（１２ａ）の一方の側に、第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車（４）が内歯車（１２ａ）の他方の側にそれぞれ配置されていることを特徴とする、請求の範囲第１２項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１４】
第２の段付き遊星歯車（４、６）が、第１の段付き遊星歯車の各２つの大きい段歯車（８）相互間における小さい段歯車（６）の片持ち支承と各１つの軸方向で間隔を置いた軸受け（２８）とによって、遊星キャリア（２４）内に支承されていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第１３項までのいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１５】
中央軸（２０）が第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車（４）相互間における太陽歯車（２）の片持ち支承と軸方向で間隔を置いた別の軸受け（２２）とによって支承されていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１６】
それぞれ大きい方の段歯車がその相互間に配置された１つの歯車に同時にかみ合っている複数の段付き遊星歯車の内少なくとも１つの段付き遊星歯車における大きい段歯車と小さい段歯車との相対的な回転位置が、解除可能なフランジ継ぎ手によって調整可能であり、このフランジ継ぎ手においては解除状態で固定部材（４２）が大きい段歯車（４）に形成された貫通孔（４３）内で接線方向の遊びを有しており、調整可能な段歯車（８）の歯数が貫通孔（４３）の数で整数では割り切れないことを特徴とする、請求の範囲第１項から第１５項までのいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１７】
少なくとも１つのグループの段付き遊星歯車装置（８、１０、４、６）においては大きい段歯車（８、４）の歯数が小さい段歯車（１０、６）の歯数で割り切れることを特徴とする、請求の範囲第１項から第１６項までのいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１８】
第１の段付き遊星歯車（８、１０）がその遊星歯車軸線に沿って軸方向で移動可能に遊星キャリア（２４）内に支承されており、第１の段付き遊星歯車と遊星キャリアとの間にバックラッシを補償するスラスト力を伝達するためのばね部材（５６）が各１つ配置されており、
ばね部材がプレロード可能なコイルばね（５６）であって、段付き遊星歯車（８、１０）の１つの孔（６２）内において段付き遊星歯車部分に固定された支持部材（７０）と遊星キャリア（２４）に軸方向で連結された別の支持部材（６８）との間に配置されており、最大ばね行程を設定するための調節機構が設けられていることを特徴とする、請求の範囲第６項、または第９項から第１７項までのいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、遊星歯車装置であって、被駆動の中央軸に結合された太陽歯車と、内歯車と、第１の段付き遊星歯車のグループと、第２の段付き遊星歯車のグループとを備え、すべての段付き遊星歯車は１つの共通の遊星キャリア内に支承されており、第２の段付き遊星歯車の数が第１の段付き遊星歯車の数の半分に相当し、第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車が太陽歯車にかみ合っていて、第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車が隣接する第１の段付き遊星歯車の１対の大きい段歯車に同時にかみ合っており、第１の段付き遊星歯車のすべての小さい段歯車が内歯車にかみ合っている形式のものに関する。
背景技術
この種の遊星歯車装置は、本願出願人による未公開の国際出願ＰＣＴ／ＥＰ９７／００２８８号明細書に記載されている。この遊星歯車装置はいわゆるヴォルフロム型歯車装置として構成されており、良好なスペース利用の下に極めて大きな総変速比を得るのに適している。さらに、高度の伝達効果、高度の作用効率、比較的わずかな慣性、簡単な組み立て並びにわずかな製作コストの点で特色をなしている。
アメリカ合衆国特許第１４９９７６３号によれば、段付き遊星歯車を備えたヴォルフロム型歯車装置として、内歯車が円錐形であって、遊星歯車軸線が装置主軸線に対して半径方向で傾斜している構成のものが知られている。
ヴォルフロム型歯車装置は極めてコンパクトな構造にも拘わらず大きな変速比を有している点でとりわけ特色をなす。しかし２、３の難点も有している。すなわち、被動側で大きなモーメント負荷を受ける歯（内歯車及びこれにかみ合う遊星歯車）が大きな回転数並びに相対速度を呈する。このことが大きな無効出力及び作用効率低下につながり、特定の運転条件によっては振動並びに騒音を伴う問題にもつながる。また、比較的大きな回転速度で運動する遊星キャリアが歯車装置の大きな慣性モーメントを招く。大きな慣性モーメントはまた突発的な回転速度変動の際大きな反動モーメントを発生する。
平歯車装置はヴォルフロム型歯車装置に比べてたしかに良好な作用効率を有しているが、遊星歯車装置の高度の構造スペース密度並びに高度のモーメント密度は得られない。平歯車装置の別の難点として、駆動部と被動部とを同軸的に配置するのには適してないこと、歯車列の各歯車の歯のピッチ誤差がそのまま直接に駆動部と被動部との伝達効果に影響してしまうことがあげられる。
従来の段付きでない遊星歯車装置の場合、必要とする極めて小さい複数の太陽歯車における歯のジオメトリーの問題に起因して、極めて大きな変速比は条件付きでしか得られない。
多くの遊星歯車段を相前後して接続する公知の遊星歯車装置は多くの部材数並びに軸方向での大きな構造スペースを必要とする。
本発明の課題は、高度の構造スペース密度並びに高度のモーメント密度の下に大きな変速比を達成し、伝達効果並びに作用効率を明確に改善し、慣性並びに振動傾向を減少させることである。加えて、遊星歯車装置が製造に関して有利であって大きな組立て費を要しないようにする。
発明の開示
このような課題を本発明は請求の範囲第１項又は第２項の独立請求項に示す遊星歯車装置によって解決した。本発明の有利な実施形態は請求の範囲第３項以下に示すとおりである。
駆動モーメントは太陽歯車からまず最初第２の段付き遊星歯車の複数の大きい段歯車へ分配される。この第２の段付き遊星歯車による変速の後に駆動モーメントは第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車から第１の段付き遊星歯車との２倍の数のかみ合い数に分配される。モーメントがそのつどの変速段に相応して増大するのに伴って、このモーメントが分配されるかみ合いの数が有利に増加する。かくして極めて一様な負荷分配が得られる。
大きなモーメント負荷を受ける歯車装置部分、それも所要のディメンションに基づいて全歯車装置質量の大きい部分を占めることになる歯車装置部分は低速で回転する。高速で回転するすべての歯車装置部分は大きなモーメント負荷を受けることはなく、従って相応に軽量に構成される。その結果歯車装置全体として極めてわずかな慣性モーメントが派生するにとどまる。
歯における周速度が低いことによってコンパクトで高回転型の原動機の使用が可能である。
第１の段付き遊星歯車を対をなして配置するならば、多くの同じ部分を使って種々の伝達すべきモーメントに簡単に適合させることができる。より大きなモーメントのためには第１の段付き遊星歯車の別の１対が第２の別の段付き遊星歯車と共に遊星キャリアに容易に配置される。
本発明の歯車装置は、わずかな内部ころがり出力のまま狭い構造スペースでの大きな変速比が可能になるという利点を有している。これによって高い効率が得られる。また起動およびその他の摩擦モーメントを小さく維持できる。さらに、わずかなころがり出力は騒音特性、耐用期間善全域にわたるわずかな遊びの持続性にとってプラスに働く。
請求の範囲第１項に示す遊星歯車装置としての実施態様によれば、装置主軸線の位置がほぼ水平であって潤滑油が部分充填である場合、段付き遊星歯車が遊星キャリアの回転に伴って規則的に油の中へ浸かるという利点が得られる。すべての歯及び軸受けがこのようにして最良に潤滑される。
請求の範囲第２項に示す定置歯車装置としての実施態様の場合、装置は１だけ大きな総変速比を有している。この実施態様の場合駆動軸及び被動軸が同一方向に回転する。
第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車（６）の歯車中心点から第１の段付き遊星歯車の隣接する両方の大きい段歯車（８）の歯車中心点までの結線（１４、１６）が１８０°と１９５°との間の角度（１８）をなす実施態様（請求の範囲第３項）によれば、第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車におけるかみ合い力が著しく均等になり、従ってその軸受けが容易かつ簡単になる。第２の段付き遊星歯車の配置のための正確な角度値は組立て条件に関連して選定することができる。
円錐形の内歯車の使用（請求の範囲第４項）によって、内歯車が装置主軸線に沿って第１の段付き遊星歯車に対して相対的に軸方向に可動であることとの組み合わせで、第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車と内歯車との間のバックラッシの極めて良好な調整が可能になる。
第１の段付き遊星歯車の少なくとも小さい方の段歯車（１０）が円筒形であって、第１の段付き遊星歯車（８、１０）の回転軸線が装置主軸線に対して角度をなして半径方向へ傾斜する実施態様（請求の範囲第５項）によれば、第１の段付き遊星歯車の軸受けの軸方向遊びが歯車装置の総遊び量には影響しないという利点が得られる。軸方向での正確な位置決めは必要なく、従って調節コストが低減され、全体としてわずかな遊びになる。
第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車（１０）が円錐形であって、第１の段付き遊星歯車の回転軸線が装置主軸線に対して平行であれば（請求の範囲第６項）、小さい段歯車を内歯車の円錐形に適合させるために有利であり、この場合、遊星歯車軸線を傾ける必要がないので遊星キャリアを簡単に製作することができる。
内歯車（１２）の歯部が円筒形であれば（請求の範囲第７項）、そのような円筒形の内歯車は有利に簡単に製作することができ、その軸方向の位置に関して調整の必要がない。従って、内歯車用の高価で大きな調整シムを節約することができる。
第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車（１０）が円錐形であって、第１の段付き遊星歯車（８、１０）の回転軸線が装置主軸線に対して角度をなして半径方向で傾斜している実施態様（請求の範囲第８項）によれば、第１の段付き遊星歯車の軸方向位置をその傾斜した回転軸線に沿って調節することによってバックラッシを決めることができる。この調節のために遊星歯車軸受けと遊星歯車装置キャリアとの間に軸方向に配置する調整シムは、内歯車用に必要とする大きな寸法の調整シムに比してコスト上著しく有利である。
第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車（８）が円錐形であって、小さい段歯車（１０）と同じ円錐方向を有している実施態様（請求の範囲第９項）によれば、簡単な組立てが可能になり、第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車（８）が円錐形であって、小さい段歯車（１０）とは逆向きの円錐方向を有している実施態様（請求の範囲第１０項）によれば、わずかな軸受け力の利点と共にスラスト力の相殺が可能になる。
少なくとも１つのグループの段付き遊星歯車の大きい段歯車（４、８）がほぼ円筒形であって、これらの段歯車にかみ合う歯車（２、６）は円錐形である実施態様（請求の範囲第１１項）によれば、製作が高価になる円錐形の歯の数を少なくすることができる。
すべての遊星歯車軸線と装置主軸線とが１つの共通点で交差している実施態様によれば、段付き遊星歯車の歯の動的に正確なかみ合いが得られる。段付き遊星歯車の軸線が歯車装置主軸線に対して平行である場合に共通の交点は無限遠に位置する。
少なくとも１組の互いにかみ合う歯車の歯をハスバとすれば、精密で騒音のない回転並びにわずかな振動という利点が得られる。
少なくとも１つのグループの段付き遊星歯車の両方の段歯車の歯がハスバであって、これら両方の段歯車のネジレ角が同じ向きをなしている実施態様によれば、ハスバによって生ぜしめられる段付き遊星歯車のスラスト力を少なくとも部分的に相殺することができる。
ネジレ角の接線の比が段歯車のピッチ円の直径比にほぼ等しいという条件が満たされているならば、スラスト力のほぼ完全な相殺が可能である。特に円筒形の段歯車と組み合わせるならば、軸方向位置の自動調整が可能になる。この場合には当該段付き遊星歯車の軸方向の一方の軸受けを完全に省略することができる。
第２の段付き遊星歯車（４、６）が、第１の段付き遊星歯車（８、１０）にとって必要とされるのとほぼ等しい軸方向構造スペースを占めている実施態様（請求の範囲第１２項）は特に第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車（８）が軸方向で内歯車（１２ａ）の一方の側に、第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車（４）が内歯車（１２ａ）の他方の側に
それぞれ配置されている実施態様（請求の範囲第１３項）との組み合わせによって極めて高度の構造スペース密度並びにトルク密度を可能にする。
第２の段付き遊星歯車（４、６）が、第１の段付き遊星歯車の各２つの大きい段歯車（４）相互間における小さい段歯車（６）の片持ち支承と各１つの軸方向で間隔を置いた軸受け（２８）とによって、遊星キャリア（２４）内に支承されている実施態様（請求の範囲第１４項）及び中央軸（２０）が第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車（４）相互間における太陽歯車（２）の片持ち支承と軸方向で間隔を置いた別の軸受け（２２）とによって支承されている実施態様（請求の範囲第１５項）における片持ち支承によって多くの利点が得られる。片持ち支承の結果、本来必要とした軸受け（例えばころがり軸受け）、ひいてはその所要スペース、コスト並びに組立て費を節約することができる。また、片持ち支承される歯車には、対をなすかみ合いの結果として、精密歯車装置の場合においても避けがたい製作に起因するピッチ誤差の補償作用が与えられる。従って、この実施態様は歯車装置の伝達忠実性並びに振動特性にとって有利である。さらに、軸方向で間隔を置いた軸受けがわずかながら常に有している角運動性によって、段付き遊星歯車のかみ合い部における自動調心、ひいては付加補償が生ずる。第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車の片持ち支承は、第１の段付き遊星歯車を２つづつ本発明による形式で対をなして配置することによって初めて可能になる。
支持部材と装置被動部との間に作業力を受け止める主軸受け（３４）が配置されている実施態様における単に１つの主軸受けによればコンパクトな構造並びに簡単な組立てが可能である。
主軸受け（３４）のころ用レース面が構成部材（内歯車１２ｂ、遊星キャリア２４）自体に形成されている実施態様によれば、明らかに構造スペースが節減され、その結果、狭い構造スペース内にすべての歯車を立体的に収容しながらも大きな変速比を実現するためのスペースが充分用意できる。
内歯車（１２）が第１の内歯部分（１２ａ）と、ころ用レース面が形成されている第２の部分（１２ｂ）とを有している実施態様によれば、遊星キャリアに対する内歯車の相対的な軸方向調節可能性並びに２部分の別個の製作が可能になる。特に歯もしくは軸受けレースの種々の焼き入れ深さの必要性に有利に対処することができる。
主軸受け（３４）が十字ころ軸受けとして構成されれば、特に高精度と同時に最大トルクに対する大きな耐荷重性という利点が生じる。
それぞれ大きい方の段歯車がその相互間に配置された１つの歯車に同時にかみ合っている複数の段付き遊星歯車の内少なくとも１つの段付き遊星歯車における大きい段歯車と小さい段歯車との相対的な回転位置が少なくとも１回は調整可能である実施態様によれば、対置し合う歯の製作コストを低減させることができる。歯数の選択に際して複雑な組立て条件に注意を払う必要もない。さらに、調節を要する構成部材の数が最少限にとどまる。
１つの段付き遊星歯車の大きい段歯車と小さい段歯車との相対的な回転位置が、組み立て時に一方の段歯車を他方の段歯車に固定された軸上へ接着及び焼きばめ又はそのいずれかを施して結合することによって調整可能である実施態様はわずかな部材数の利点を有し、これに対して１つの段付き遊星歯車の大きい段歯車と小さい段歯車との相対的な回転位置が解除可能なフランジ継ぎ手によって調整可能であり、このフランジ継ぎ手においては解除状態で固定部材（４２）が貫通孔（４３）内で接線方向の遊びを有している実施態様（請求の範囲第１６項前段）は個々の部材の交換並びに相対位置の修正を可能にする。１つの段付き遊星歯車に属する各段歯車の相対的な回転位置を調節する必要がなければ、複数の段付き遊星歯車を一体に製作してもよい。しかし、加工技術上の理由からは複数の段付き遊星歯車を多部分から構成するのが有利である。調整可能な段歯車（８）の歯数が貫通孔（４３）の数で整数では割り切れないようにした実施態様（請求の範囲第１６項後段）によれば、貫通穴と固定ねじとの特定された相対位置が保証される。
２部分構造の段付き遊星歯車（４、６、８、１０）の第１の部分が、大きい段歯車（４、８）の内歯付きのボス部と係止結合するための歯付きの軸突起（８２）を有していて、軸突起（８２）の歯は小さい段歯車（６、１０）の伝動歯と等しい歯数を有しており、移行範囲における両方の歯の間隙がほぼ等しいことを特徴とする、段付き遊星歯車の２部分構造の実施態様は、１つの段付き遊星歯車の両方の段歯車の相対位置を設定する際に利点を有する。係止結合は有利にはセレーション結合として製作されるが、スプライン結合も可能である。歯を形成した軸突起のわずかな締めしろと熱接合又は接着剤とによって段歯車の遊びのない軸方向不動の結合を行うことができる。
少なくとも１つのグループの段付き遊星歯車装置（８、１０、４、６）においては大きい段歯車（８、４）の歯数が小さい段歯車（１０、６）の歯数で割り切れるようにした実施態様（請求の範囲第１７項）によれば、特に段歯車相互の相対的な回転位置が不動である段付き遊星歯車の場合に組み立てが簡単になる。第１の段付き遊星歯車の組み立てに際して、例えば小さい段歯車のどの歯が内歯車にかみ合うかについて考慮する必要がない。
中央軸（２０）を中空構造とすることにより、例えばケーブルを通すことのできる中央貫通孔が得られる。
２対よりも多くの第１の段付き遊星歯車（８、１０）が同時に内歯車（１２）とかみ合うならば、内歯車の一様な負荷が可能になる。第１の段付き遊星歯車及び第２の段付き遊星歯車を１対づつ追加することによって、極めてわずかな変更を遊星キャリアに施すだけで一層大きな負荷要求を満たすことができる。
２対の第１の段付き遊星歯車の歯車中心点から太陽歯車の歯車中心点（装置主軸線）までの各結線が９０°よりも小さな角度をなしている第１の段付き遊星歯車の配置例によれば種々の利点が得られる。大きな寸法の太陽歯車との組み合わせで中央の貫通孔を著しく大きなものにできる。負荷要求次第で第１の段付き遊星歯車並びに付属の第２の段付き遊星歯車の別の対を内歯車の内周部に配置することも容易に可能である。
太陽歯車（２）と結合された中央軸（２０）が偏心的に配置された１つの平歯車段（４６、４８）によって駆動される実施態様によれば、駆動部を偏心的に配置し、ひいては中央の貫通孔を空けたままにすることが可能である。加えて、平歯車段は前変速を可能にし、その結果、大きな太陽歯車によって限定される遊星歯車の変速においても大きな総変速比を得ることができる。
中空の中央軸（２０）内にブッシュ（５０）が挿入されている実施態様において支持部材又は被動部に固定することのできる１つのブッシュを備えていることにより、中央の貫通孔内に太陽歯車の高回転が影響することがないという利点を有する。このようにして例えば貫通孔内へ通されるケーブルの損傷が避けられる。
バックラッシが小さく設定されていればそれだけ歯車装置の伝達忠実度は大になるが、ただしロックの危険も大きくなる。熱変形及び摩耗の点からもバックラッシを任意に小さく設定することはできない。第１の段付き遊星歯車（８、１０）がその遊星歯車軸線に沿って軸方向で移動可能に遊星キャリア（２４）内に支承されており、第１の段付き遊星歯車と遊星キャリアとの間にバックラッシを補償するスラスト力を伝達するためのばね部材（５６）が各１つ配置されていることによれば（請求の範囲第１８項前段）、バックラッシが正常な運転モーメントの場合歯車装置の全耐用期間にわたって常にゼロであって、例えば内歯車の歯のピッチ誤差に起因する極めて大きなかみ合い力が発生した際に段付き遊星歯車が軸方向で回避移動を生ずることによってロックが防止されるという利点を有する。
ばね力は、部分負荷範囲においてトルクに比例して増大する軸方向かみ合い力を補償することができるように効果的に選定される。
ばね部材がプレロード可能なコイルばね（５６）であって、段付き遊星歯車（８、１０）の１つの孔（６２）内において段付き遊星歯車部分に固定された支持部材（７０）と遊星キャリア（２４）に軸方向で連結された別の支持部材（６８）との間に配置されており、最大ばね行程を設定するための調節機構が設けられている実施態様（請求の範囲第１８項後段）は極めて省スペースの例である。調節機構は最大ばね行程をプレセットすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の遊星歯車装置における歯車配置の原理図、
第２図は遊星歯車軸線が傾斜している実施例の縦断面図、
第３図は第２図の正面図、
第４図は遊星歯車軸線が平行である実施例の縦断面図、
第５図は遊星歯車軸線が平行であって第２の段付き遊星歯車と遊星キャリアとの間にばね機構を備えた実施例の縦断面図、
第６図は第５図中に示すばね機構の拡大図、
第７図は内歯車と第１の段付き遊星歯車との配置例の原理図、
第８図は第７図とは別の配置例の原理図、
第９図は２対の第１の段付き遊星歯車を備えた本発明の遊星歯車装置における歯車配置の原理図、
第１０図は３対の第１の段付き遊星歯車を備えた本発明の遊星歯車装置における歯車配置の原理図、
第１１図は偏心的に配置した平歯車及び中央の大口径の貫通孔を有する本発明の遊星歯車装置の縦断面図、
第１２図は２部分構造の段付き遊星歯車の一方の部分の側面図、
第１３図は第１２図の正面図である。
発明を実施するための最良の形態
次に、図面に示した実施例に従って本発明を説明する。
各図において同一箇所は同じ符号で示している。
水平並びに垂直の中心線に対して対称的な第１図の原理図に示すように、中央の太陽歯車２は一方の軸平面内で第２の段付き遊星歯車の複数の大きい段歯車４にかみ合っている。他方の軸平面内では第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車６が隣接する第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車８にかみ合っている。第３の軸平面内では第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車１０のすべてが内歯車１２にかみ合っている。太陽歯車及び内歯車が互いに等しいモジュールを有している必要があった従来の遊星歯車装置と異なり、本発明による遊星歯車装置においては、モジュールを個々の変速段ごとに最適に選定することが可能である。特に、太陽歯車２と歯車直径に極めて大きな差を与えることのできる第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車との間の第１段の場合、例えばアンダーカットや鋭角の歯のような歯形に関する問題を避けるためには図示のような密なピッチもしくは多くの歯数が有利である。第２段以降においては比較的小さな回転数で大きなかみ合い力が生じ、従ってこの場合密でないピッチが有利である。
図示の例によれば大きな変速比を得ることができる。有利な点として、モーメントの流れが多くの個所でそれぞれ２つの経路に分配される。これによって、一様な負荷分配及び予想されるピッチ誤差の補償がなされる。
第１図にさらに示されているように、第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車６の中心点から第１の段付き遊星歯車の隣接する両方の大きい段歯車８の中心点への結線１４、１６が１８０°と１９５°との間の角度１８をなしている。太陽歯車２もしくは第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車６と大きい段歯車４もしくは段歯車８との間の図示の対称的配置によれば、かみ合う歯車相互の省スペースの片持ち支承が可能になる。
すべての段歯車は、遊星キャリア（図１には図示せず）が被動部である場合、遊星キャリアの遅い角速度で装置主軸を中心として回転する。慣性モーメントの総計は極めてわずかである。
第２図には本発明の遊星歯車装置が縦断面図で示されている。断面線が第１図中に矢印で示されている。この第２図に示す遊星歯車装置の場合、太陽歯車２の歯は駆動側の中央軸２０自体に形成されている。中央軸２０は第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車４相互間における太陽歯車２の片持ち支承と軸方向で間隔を置いた軸受け２２とによって遊星キャリア２４に支承されている。円錐形を呈している太陽歯車２は第２の段付き遊星歯車の両方の大きい段歯車４に同時にかみ合っている。調整円板２６によって遊星キャリア２４内での中央軸２０の軸方向位置、ひいては太陽歯車２と第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車との間のバックラッシを調整することができる。
大きい段歯車４及び小さい段歯車６を有する第２の段付き遊星歯車は第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車８相互間での小さい段歯車６の片持ち支承と各１つの軸方向で間隔を置いた軸受け２８とによって遊星キャリア２４内に支承されている。
第２図に示されているように、第２の段付き遊星歯車は省スペース形式で第１の段付き遊星歯車に必要とされるのとほぼ同じ軸方向の構造スペースを占めるにとどまる。これは、各段付き遊星歯車の大きい段歯車４、８が軸方向で内歯車の片側にすべてではなく、両側に別れて配置されていることによって可能になる。
第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車４はほぼ円筒形に製作されている。これによって得られる利点として、第２の段付き遊星歯車がその半径方向で傾斜した遊星歯車軸線に沿って軸方向移動を生じても太陽歯車２と第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車４との間のバックラッシに影響を及ぼすことはない。
角度αで示されている段付き遊星歯車の半径方向の傾斜は、第１及び第２の段付き遊星歯車の各遊星歯車軸線の延長線が装置主軸の延長上の共通の一点で交わるように選定されている。
第２図に示す実施例においては第１の段付き遊星歯車の両方の段歯車８、１０が円筒形をなしている。内歯車１２ａは第１の段付き遊星歯車の遊星歯車軸線の半径方向傾斜に相応して歯部が円錐形を呈している。これによって、遊星歯車軸線に沿った第１段付き遊星歯車の軸方向移動が第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車１０と内歯車１２ａとの間のバックラッシへ影響を及ぼすことはない。
第１の段付き遊星歯車の両方の段歯車８、１０の歯形の傾斜角は、ハスバに起因するスラスト力が相殺されるように適合されている。この実施例の場合第１の段付き遊星歯車の軸方向位置は要するに自動調整され、小さい段歯車１０と内歯車１２ａとの間のバックラッシへ影響しない。さらに、第１の段付き遊星歯車用にスラスト軸受けを必要とせず、省スペースのニードル軸受け３０、３２による支承を行える点も有利である。
第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車１０と内歯車１２との間のバックラッシは、遊星キャリア２４に対して相対的に内歯車１２ａの歯部を軸方向でずらすことによって調整可能である。これを目的として第２図の実施例においては、内歯車１２が内歯車１２ａの歯部と主軸受け３４を受容する部分１２ｂとの２部分から構成されている。部分１２ｂはこの実施例の場合要するに一体に構成された十字ころ軸受けのアウターリングをなしている。部分１２ａ、１２ｂ相互の軸方向間隔、ひいては第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車１０と内歯車１２ａとの間のバックラッシは調整シム３６を介して調整可能である。
第２図中には部分１２ａ、１２ｂを結合するねじ（図示せず）の貫通孔が示されている。十字ころ軸受けとしての主軸受け３４の軸受けレース面は省スペース式に当該構成部分１２ｂ、２４自体に形成されている。
第２図の実施例においては内歯車１２が支持部材として、遊星キャリアが被動部としてそれぞれ役立てられる。周方向に多数配置されたねじ孔３８は駆動すべき構成部材の固定に使われる。シール部材４０はほこり等の侵入並びに潤滑剤の漏出を防止する。装置ケーシングは図示してない。
第２の段付き遊星歯車の少なくとも１つの大きい段歯車４がフランジ結合部のねじ４２を周方向に多数有している。このフランジ結合を介して第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車６に対する大きい段歯車４の相対的な回転位置が調整可能である。このため、ねじ孔４３は接線方向に締めしろを有している。フランジ結合によって大きい段歯車４のかみ合い部における片持ち支承の太陽歯車２の正確な位置が調整される。同様の形式で少なくとも１つの第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車と大きい段歯車との互いの相対的な回転位置も調整可能である。第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車相互間には第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車６が片持ち支承されている。
第３図には第２図に縦断面図で示した遊星歯車装置が被動部側から正面図で示されている。太陽歯車２のそばに第２の段付き遊星歯車の２つの大きい段歯車４、フランジ結合部の多数のねじ４２及びアウターリング（内歯車）１２ｂが示されている。
第４図には本発明の遊星歯車装置の別の実施例が第２図同様に示されている。この実施例の場合すべての遊星歯車軸線が装置主軸に対して平行である。太陽歯車２並びに第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車４は円筒形に製作されている。第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車６並びに第１の段付き遊星歯車の段歯車８、１０も内歯車１２と同様円錐形に製作されている。第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車８及び小さい段歯車１０は同じ円錐方向を有しており、これは簡単な組立ての点で利点となる。太陽歯車２と大きい段歯車４との間の高回転段におけるバックラッシは調整可能ではなく、その代わり構造的に緊密にされている。太陽歯車２及び第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車４の軸方向位置は調整する必要がない。円錐形の段歯車６、８相互のバックラッシは第２の段付き遊星歯車の段歯車４、６の軸方向位置を調整シム５４を介して調整可能である。
第５図に示す実施例は第４図の実施例との相違点として第２の段付き遊星歯車の段歯車８、１０と遊星キャリア２４との間にばね機構６４を備えている。このばね機構６４は第６図に拡大図で示されている。
１つのコイルばね５６が、止めリング７２を介して段付き遊星歯車内に固定された円板７０と第２の段付き遊星歯車内の孔６２内に挿入されたブッシュ６８の端部の肩部との間に配置されている。ブッシュ６８はばね力をブッシュ６８に結合されたねじピン６０へ伝達する。ねじピン６０へねじ付けられたナット６６と軸受け３２のころの端面との間にカバー７４が固定されている。軸受け３２のアウターリングは止めリング７８によって遊星キャリア２４内に軸方向伝達する位置固定されている。このばね機構６４は一定のプレロードを段付き遊星歯車と遊星キャリアとの間に及ぼして、段付き遊星歯車を内歯車１２（図示せず）の円錐形の歯部内に遊びなしに保持する。円板７０とブッシュ６８との間には軸方向の空隙ｓが与えられている。段付き遊星歯車の軸方向有効位置は運転中にわずかな避けがたいピッチ誤差に起因する小さな変動幅を伴う。軸方向空隙ｓはこの変動幅がカバーされるようにナット６６を介して調整可能である。組み込まれたコイルばね５６の力は歯のスラスト力がたんに部分負荷範囲においてのみ相殺されるように適合されている。部分負荷を上回る負荷の際には段歯車が円板７０及びブッシュ６８から成るストッパまで軸方向で移動する。段付き遊星歯車と内歯車との間のバックラッシは除かれている。温度膨張又は摩耗による影響はばね機構６４によって補償される。ピッチ誤差に際してもロックは生じない。というのは段付き遊星歯車が軸方向で回避の動きを生ずることができるからである。この回避の原因であるスラスト力は、ネジレ角の相応の選択によって有利に相殺される両方の段歯車のハスバによる力の合計から発生し、その大部分は円錐形の歯部の結果として歯の半径方向の負荷に伴って生ずる軸方向力から発生する。
第７図及び第８図には第１の段付き遊星歯車及び内歯車１２の別の有利な配置例が略示されている。中心線４４は装置主軸線に相当する。第７図は円錐形の内歯車１２、装置主軸線に対して平行な第１の段付き遊星歯車及び円錐形の段歯車８、１０を備えた例を示している。大きい段歯車８及び小さい段歯車１０は円錐方向が互いに逆をなしている。従って、円錐形に起因する各スラスト力は逆方向に作用する。さらに、この実施例においては第１の段付き遊星歯車のバックラッシの調整が容易になる。
第８図は円筒形の内歯車１２、遊星歯車軸線が半径方向で傾斜した第１の段付き遊星歯車及び相応に適合させた円錐形の小さい段歯車１０を備えた例を示している。小さい段歯車１０と内歯車１２との間のバックラッシは、段付き遊星歯車をその半径方向で傾斜した遊星歯車軸線に沿って軸方向で位置調節することによって調整される。この実施例においては内歯車１２（第２図）用の高価で大きな調整シム３６を節約することができる。
第９図及び第１０図に示す実施例の場合、２対の第１の段付き遊星歯車の各中心点から太陽歯車の中心点（装置主軸線）までの結線が９０°よりも小さな角度をなしている。この角度は３６０°の整数部分である必要はない。例えば５６．２°であってもよい。
第９図は第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車６を１つづつ間に入れた２対の第１の段付き遊星歯車８、１０を示している。内歯車、太陽歯車及び第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車は図示してない。
第１０図は第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車６を１つづつ間に入れた３対の第１の段付き遊星歯車８、１０を示している。中央の太陽歯車２とかみ合う第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車４も示されている。内歯車１２は第１の段付き遊星歯車の合計６つの小さい段歯車６にかみ合っている。かみ合い個所の数が多いのは伝達効果並びに耐荷重性にプラスにとって作用する。太陽歯車２は比較的大きな直径を有していて、中空構造の中央軸２０（第１１図参照）との組み合わせで大きな中央貫通孔を可能にする。負荷要求並びに変速要求次第で、３対よりも多くの第１の段付き遊星歯車を備えることももちろん可能である。
第１１図にはこのような中央の貫通孔を有する本発明の遊星歯車装置が縦断面図で示されている。駆動部は偏心的に原動機フランジ４７配置されている。ピニオン４８が太陽歯車２に固定された平歯車４６を駆動する。この平歯車段は駆動部の偏心配置と共にピニオン４８及び平歯車４６の歯数比に相応して付加的に前変速を可能にする。かくして、中央の大きな太陽歯車２を備えても大きな総変速比が得られる。円筒形の太陽歯車２は第２の段付き遊星歯車のやはり円筒形の大きい段歯車４とかみ合っている。小さい段歯車６は円錐形に製作されていて、第１の段付き遊星歯車の円錐形の大きい段歯車８を駆動する。第１の段付き遊星歯車の円錐形の小さい段歯車１０から円錐形の内歯車１２へ動力伝達される。ケーシング５２の部分は、図示の実施例の場合被動部をなしている内歯車１２の回転数で回転する。主軸受け３４のころ用のレース面を有している内歯車１２の部分１２ｂに形成された多くの孔３９は被駆動部分の固定に役立てられる。この実施例においては遊星キャリア２４が固定であって、内歯車１２が回転可能に構成されており、要するに定置歯車装置をなしている。中央の貫通孔にはブッシュ５０が挿入されている。このブッシュ５０はケーシング５２の内方を閉ざし、ケーブル又は別の部材が貫通孔へ通される場合に損傷を防止する。
第１２図及び第１３図には２部分構造の第１の段付き遊星歯車の一方の部分が側面図及び正面図で示されている。この段付き遊星歯車は軸方向で３つの区分を有している。支承ピン８４が軸受け３２（第２図参照）内での案内のために役立つ。段歯車１０はハスバの伝動歯を有している。軸突起８２には係止歯が形成されている。伝動歯及び係止歯は同じ歯数である。伝動歯から係止歯への移行範囲では第１３図に示されているように歯間隙が等しい。この等位置は歯切りの際の利点となる。というのは隣り合う歯の歯間隙によって加工工具の逃げが与えられるからである。また、組み立ての際に等しい歯数に基づき伝動歯及び係止歯の位置関係に注意を払う必要がないからである。
すべての実施例において、円錐形の歯車が関係するかみ合い部全体のバックラッシは相応に適合させた調整シムもしくは調整リングによって調整可能であり、又はばね機構６４によって除去可能である。
所望の特性次第又は所望の変速比次第で特に遊星歯車の別の実施態様（例えば段階付けられてない遊星歯車、歯数の等しい遊星歯車）も可能である。
また、すべて遊星歯車軸線が装置主軸線に対して平行で、すべての歯車が円筒形である極めて製作容易な実施態様ももちろん可能である。円筒形の太陽歯車２によれば、入力段、すなわち太陽歯車／第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車のバックラッシが当該歯車の軸方向移動によってなんら影響されないという利点が得られる。
符号の説明
２      太陽歯車
４      第２の段付き遊星歯車の大きい段歯車
６      第２の段付き遊星歯車の小さい段歯車
８      第１の段付き遊星歯車の大きい段歯車
１０    第１の段付き遊星歯車の小さい段歯車
１２    内歯車
１２ａ  内歯車の内歯部分
１２ｂ  レース面を有する内歯車部分
１４、１６  結線
１８    角度
２０    中央軸
２２    軸受け
２４    遊星キャリア
２６    調整シム
２８、３０、３２    軸受け
３４    主軸受け
３６    調整シム
３８    ねじ孔
３９    孔
４０    シール部材
４２    ねじ
４３    貫通孔
４４    中心線
４６    平歯車
４７    原動機フランジ
４８    ピニオン
５０    ブッシュ
５２    ケーシング
５４    調整シム
５６    コイルばね
５８    ブッシュ
６０    ねじピン
６２    孔
６４    ばね機構
６６    ナット
６８    つば付きのブッシュ
７０    円板
７２    止めリング
７４    カバー
７８    止めリング
８２    軸突起
８４    支承ピン
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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