(57)【要約】  本発明は、概して、トルクをいくつかのトルク伝達ギアコンポーネントに分割することにより、２つの回転するシャフト間でトルクを伝達するための複合遊星ギア構成に関する。ギア構成は、ギアシフト構成と、フリーホイール構成とを含むことができる。本発明は、向上した捩じれコンプライアンス能力を有するギアホイール構成にも関し、このギアホイール構成は、有利には、前記複合遊星ギア構成において、かつまた他の過剰決定系システムまたは間欠的な負荷および力が発生する場合などの他の用途において使用され得る。一態様によれば、本発明は、ギアホイール構成（７００、８００、９００）であって、シャフトに回転可能に固定されるように構成される第１部分（７１０、８１０、９１０）と、第１部分に回転可能に接続され、かつ隣接するギアと噛合するためのギア歯を備えている第２部分（７２０、８２０、９２０）と、を含むギアホイール構成（７００、８００、９００）に関する。第１および第２部分は、第１および第２部分間の限られた相対回転を可能にする少なくとも１つの第１弾性変形可能部材（７５０、８５０、９５０）によって機械的に接続される。第２部分（７１０、８１０、９１０）のギア歯（７２１、８２１、９２１）は、螺旋状であり、かつギアホイール構成は、第１部分と第２部分との間の限られた相対的な軸方向変位を可能にするように構成される。
2020514647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギアホイール構成（７００、８００、９００）であって、
−  シャフトに回転可能に固定されるように構成される第１部分（７１０、８１０、９１０）と、
−  前記第１部分に回転可能に接続され、かつ隣接するギアと噛合するためのギア歯を備える第２部分（７２０、８２０、９２０）と
を含み、前記第１および第２部分は、該第１および第２部分間の限られた相対回転を許容する少なくとも１つの第１弾性変形可能部材（７５０、８５０、９５０）によって機械的に接続される、ギアホイール構成（７００、８００、９００）において、
前記第２部分（７２０、８２０、９２０）のギア歯（７２１、８２１、９２１）は螺旋状であることと、前記ギアホイール構成は、前記第１部分および第２部分間の限られた相対的な軸方向の変位を許容するように構成されることとを特徴とするギアホイール構成（７００、８００、９００）。
【請求項２】
前記第１部分（７１０、８１０、９１０）と前記第２部分（７２０、８２０、９２０）との間における相対的な回転変位中に変形される少なくとも１つの第１弾性変形可能部材（７５０、８５０、９５０）を含む、請求項１に記載のギアホイール構成。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１弾性変形可能部材（７５０、８５０、９５０）は、前記第１部分（７１０、８１０、９１０）と前記第２部分（７２０、８２０、９２０）との間の相対的な軸方向の変位中に変形されるように構成される、請求項１または２に記載のギアホイール構成。
【請求項４】
前記第１部分と前記第２部分との間の相対的な軸方向の変位中に変形されるように構成される少なくとも１つの第２弾性変形可能部材を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項５】
相対回転中の前記第１部分（７１０、８１０、９１０）と前記第２部分（７２０、８２０、９２０）との摩擦を低減するために、該第１および第２部分間に配置された少なくとも１つのベアリング（７４１、８４１ａ、８４１ｂ、９４１ａ、９４１ｂ）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項６】
前記第１部分（７１０、８１０、９１０）は、中心ハブ（７１１、８１１、９１１）であって、前記シャフトと、前記ハブの中心軸から半径方向所定の距離において配置される少なくとも１つの第１接触部材（７１４、８１４、９１４）とを受け入れるための軸方向ボア（７１１ａ、８１１ａ）を有する中心ハブ（７１１、８１１、９１１）を含み、前記第２部分（７２０、８２０、９２０）は、周辺螺旋歯（７２１、８２１、９２１）および少なくとも１つの第２接触部材（７２４、８２４ａ、８２４ｂ、９２７ａ、９２７ｂ）を有する環状の歯が付与された部材（７２２、８２２、９２２）を含み、弾性変形可能部材（７５０、８５０ａ、８５０ｂ、９５０）は、前記第１および第２接触部材間に配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項７】
前記第１部分（７１０、８１０）は、半径方向ディスクであって、前記ハブ（７１１、８１１）から半径方向に延在し、かつ半径方向ディスクから軸方向に延在するいくつかの第１接触部材（７１４、８１４）を担持する半径方向ディスク（７１２、８１２）を含み、前記第２部分は、前記歯が付与された部材（７２２、８２２）に固定され、かつ対応する数の凹部（７２４、８２４ａ、８２４ｂ）を有する少なくとも１つのキャリアディスク（７２３、８２３ａ、８２３ｂ）を含み、環状弾性変形可能部材（７５０、８５０）は、それぞれの凹部内においてかつそれぞれの第１接触部材の周りに受け入れられる、請求項６に記載のギアホイール構成。
【請求項８】
前記第２部分（８２０）は、前記半径方向ディスク（８１２）の対向する軸方向側部に配置された２つのキャリアディスク（８２３ａ、８２３ｂ）を含む、請求項７に記載のギアホイール構成。
【請求項９】
前記第２部分（７２０、８２０、９２９）のギア歯（７２１、８２１、９２１）と前記シャフトとの間の公称相対回転位置を調節する調節手段（７２５、７２６、７２７、８２５、８２６、８２７、９２８ａ、９２８ｂ、９２９ａ、９２９ｂ、９３９ａ、９３０ｂ）を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの第１弾性変形可能部材（７５０、８５０ａ、８５０ｂ、９５０）は、ポリマー材料を含む、請求項２〜９のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの第１弾性変形可能部材は、捩じれスプリングを含む、請求項２〜９のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項１２】
複合遊星ギア構成（１）であって、
−  内部空間を包囲するハウジング（１０）と、
−  第１回転入力または出力シャフトと、
−  前記第１入力または出力シャフトに固定されまたは接続可能であるリングギアと、
−  第２入力または出力シャフトに接続可能であるサンホイールと、
−  少なくとも２つの遊星ギアユニットであって、それぞれの遊星ギアユニットは、前記リングギアと噛合するプライマリ遊星歯を有するプライマリ遊星ギアと、前記サンホイールと噛合するセカンダリ遊星歯を有するセカンダリ遊星ギアとを含み、前記セカンダリ遊星ギアは、遊星シャフトによって前記プライマリ遊星ギアと軸方向に接続される、少なくとも２つの遊星ギアユニットと
を含む複合遊星ギア構成（１）において、
前記内部空間内に配置され、かつ前記ハウジング（１０）に固定されている、一体的に形成される構造ボディ（１６）であって、いくつかの軸方向ボア（２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ）を有しており、前記軸方向ボアがそれぞれのベアリングの絶対的かつ相対的位置を画定するように構成されており、それぞれのベアリングによって、前記第１入力または出力シャフトおよび前記遊星シャフトが前記構造ボディに軸支される、構造ボディ（１６）、によって特徴付けられる複合遊星ギア構成（１）。
【請求項１３】
前記軸方向ボアは、前記ベアリングの位置を画定するための遊星シャフトボア（２０ａ、２０ｂ）を含み、前記ベアリングによって、前記遊星ギアシャフトが前記構造ボディ（１６）に軸支され、前記遊星シャフトボア（２０ａ、２０ｂ）は、対で構成され、それぞれの対が、軸方向にアライメントされ、かつ軸方向に分離される第１遊星シャフトボア（２０ａ）および第２遊星シャフトボア（２０ｂ）を含む、請求項１２に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項１４】
前記軸方向ボアは、前記ベアリングの位置を画定するための第１入力または出力シャフトボア（２２ａ、２２ｂ）を含み、前記ベアリングによって、前記第１入力または出力シャフトが前記構造ボディ（８１６）に軸支され、前記第１入力または出力シャフトボアは、対で構成され、それぞれの対が、軸方向にアライメントされ、かつ軸方向に分離される第１の第１入力または出力シャフトボア（２２ａ）および第２の第１入力または出力シャフトボア（２２ｂ）を含む、請求項１３に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項１５】
前記構造ボディ（１６）は、第１ボディ部分（１７）と、少なくとも１つの軸方向に延在する距離部分（１９）によって前記第１ボディ部分（１７）から軸方向に分離される第２ボディ部分（１８）とを含む、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項１６】
前記第１ボディ部分（１７）は、前記第１遊星シャフトボア（２０ａ）および第１入力または出力シャフトボア（２２ａ）を含み、前記第２ボディ部分（１８）は、前記第２遊星シャフトボア（２０ｂ）を含む、請求項１５に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項１７】
前記第２ボディ部分（１８）は、第２入力または出力シャフトボア（２２ｂ）を含む、請求項１６に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項１８】
前記第１ボディ部分（１７）は、前記内部空間の軸方向の中心領域に構成される、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項１９】
前記第２ボディ部分（１８）は、前記ハウジング（１０）の軸方向端部壁の近傍に構成される、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項２０】
前記ハウジング（１０）は、前記第１ボディ部分（１７）からかつ両方の軸方向外向きに一方から他方へと順番に組み立てられるように構成されるいくつかのモジュラー型ハウジングコンポーネント（１１、１４、１５）を含む、請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項２１】
前記ハウジング（１０）は、いくつかの端部壁ボア（２４）を呈する軸方向端部壁（１５）を含み、それぞれの端部壁ボアは、それぞれの対の第１遊星シャフトボア（２０ａ）および第２遊星シャフトボア（２０ｂ）とアライメントされ、かつそれぞれの遊星シャフトを前記端部壁（１５）に対して軸支するための追加的なベアリングを受け入れるように構成される、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項２２】
挿入時の前記構造ボディ（１６）へのそれぞれのベアリングの固定のために、かつ取外時の前記ボアを通したアクセスを向上させるために、前記ボア（２０ａ、２２ａ、２２ｂ）の対応するものにおいて挿入可能であり、かつそれから取外可能である少なくとも１つの環状インサート（２１、２３ａ、２３ｂ）を含む、請求項１２〜２１のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項２３】
前記ハウジングは、第１軸方向端部壁内に構成され、かつ前記第１入力または出力シャフトを受け入れる第１シャフト開口部と、第２端部壁内に構成され、かつ前記第２入力または出力シャフトを受け入れる第２シャフト開口部とを含む、請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項２４】
それぞれの遊星ギアユニットは、前記プライマリ遊星歯に対する前記セカンダリ遊星歯の限られた弾性回転を可能にするように構成されるトランスミッション構成を含む、請求項１２〜２３のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項２５】
複合遊星ギア構成（２００、３００）であって、
−  第１回転入力または出力シャフト（２２０、３２０）と、
−  前記第１入力または出力シャフトに固定されるリングギア（２２２、３２２）と、
−  第２入力または出力シャフト（２５０）に接続可能である第１サンホイール（２４０）と、
−  少なくとも２つの遊星ギアユニット（２３０、３３０）であって、それぞれの遊星ギアユニットは、前記リングギア（２２２、３２２）と噛合するプライマリ遊星歯を有するプライマリ遊星ギア（２３４、３３４）と、前記第１サンホイール（２４０）と噛合するセカンダリ遊星歯を有するセカンダリ遊星ギア（２３５、３３５）とを含み、前記セカンダリ遊星ギア（２３５、３３５）は、それぞれの遊星シャフト（２３２、３３２）によって前記プライマリ遊星ギア（２３４、３３４）と軸方向に接続される、少なくとも２つの遊星ギアユニット（２３０、３３０）と
を含む複合遊星ギア構成（２００、３００）において、
前記第１入力または出力シャフト（２２０、３２０）を中心として同軸状に構成され、かつそれぞれの遊星ギアユニット（２３０、３３０）のプライマリ遊星ギア（２３４、３３４）に対して、かつ前記ギア構成のギア比を変更することを許容するために前記リングギア（２２２、３２２）または前記第２サンホイール（２６０、３６０）を前記第１入力または出力シャフト（２２０、３２０）に選択的に接続するためのクラッチ構成（２６５、３６５）によって動作可能に接続される第２サンホイール（２６０、３６０）、によって特徴付けられる複合遊星ギア構成（２００、３００）。
【請求項２６】
前記第２サンホイール（３６０）は、前記プライマリ遊星ギア（３３４）と噛合することにより、前記プライマリ遊星ギアに直接的に動作可能に接続される、請求項２５に記載の複合遊星ギア構成（３００）。
【請求項２７】
前記第２サンホイール（２６０）は、中間ギア（２６４）を介して前記プライマリギア（２３４）に間接的に動作可能に接続され、前記中間ギアのそれぞれは、前記第２サンホイール（２６０）およびそれぞれのプライマリギア（２３４）と噛合する、請求項２６に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項２８】
前記第２サンホイール（２６０、３６０）は、前記第１入力または出力シャフト（２２０、３２０）の一部分を同軸状に受け入れるスリーブ部材（２６２、３６２）に固定される、請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項２９】
前記リングホイール（２２２、３２２）は、ベアリング（２２４ａ、２２４ｂ）により、前記スリーブ部材（２６２、３６２）に対して軸支される、請求項２８に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項３０】
前記スリーブ部材（２６２、３６２）は、ベアリング（２２１ａ、２２１ｂ、３２１ａ、３２１ｂ）内において構造ボディ（２１６、３１６）に対して軸支され、かつ前記第１入力または出力シャフト（２２０、３２０）は、追加的なベアリング（２２５、３２５）によって前記スリーブ部材内において軸支される、請求項２８または２９に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項３１】
前記クラッチ構成（２６５、３６５）は、係合部材（２６６）であって、前記第１入力または出力シャフト（２２０、３２０）に回転可能に固定され、かつ係合部材が前記リングホイールまたは前記リングホイールに固定された部材（２２３）に係合する第１係合位置と、係合部材が前記第２サンホイールまたはそれに固定された部材（２６２）に係合する第２係合位置との間で軸方向に変位するように構成される係合部材（２６６）を含む、請求項２５〜３０のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項３２】
前記係合部材（２６６）は、前記第１入力または出力シャフトを前記リングホイールおよび前記第２サンホイールから切断することにより、前記第１入力または出力シャフト（２２０、３２０）の自由スピンを可能にするために、前記係合部材が、前記リングホイール（２２２、３２２）、前記第２サンホイール（２６０、３６０）またはそれに固定された任意の部材と係合しない中間位置に変位可能である、請求項３１に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項３３】
前記セカンダリ遊星ギア（２３５、３３５）は、前記プライマリ遊星ギア（２３４、３３４）よりも大きい直径を有する、請求項２５〜３２のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項３４】
それぞれの遊星ギアユニットは、前記プライマリ遊星歯に対する前記セカンダリ遊星歯の限られた弾性回転を可能にするように構成されるトランスミッション構成（２３５、３３５）を含む、請求項２５〜３３のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項３５】
前記遊星ギア構成内における稼働状態または周辺状態あるいはこれらの両方を検出するための電子手段と、前記状態を分析するための中央電子制御ユニット（６０５）と、前記遊星ギア構成の動作を制御するための手段とを含む、請求項２５〜３４のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項３６】
複合遊星ギア構成（４００、５００）であって、
−  第１回転入力または出力シャフト（４２０、５２０）と、
−  前記第１入力または出力シャフトに固定されるリングギア（４２２、５２２）と、
−  第２入力または出力シャフト（４５０、５５０）に接続可能である第１サンホイール（４４０ａ、５４０ａ）と、
−  少なくとも２つの遊星ギアユニット（４３０、５３０）であって、それぞれの遊星ギアユニットは、前記リングギアと噛合するプライマリ遊星歯を有するプライマリ遊星ギア（４３４、５３４）と、前記サンホイールと噛合するセカンダリ遊星歯を有するセカンダリ遊星ギアとを含み、前記セカンダリ遊星ギアは、それぞれの遊星シャフト（４３２、５３２）によって前記プライマリ遊星ギアと軸方向に接続される、少なくとも２つの遊星ギアユニット（４３０、５３０）と
を含む複合遊星ギア構成（４００、５００）において、
それぞれの遊星ギアユニットは、異なる直径を有する少なくとも２つのセカンダリ遊星ギア（４３５ａ、４３５ｂ、５３５ａ、５３５ｂ）であって、それぞれのセカンダリ遊星ギアは、前記それぞれの遊星シャフト（４３２、５３２）によってそれぞれのプライマリ遊星ギア（４３４、５３４）に接続され、前記ギア構成は、少なくとも２つのサンホイール（４４０ａ、４４０ｂ、５４０ａ、５４０ｂ）をさらに含み、前記サンホイールは、軸方向にアライメントされ、かつ第２入力または出力シャフト（４５０、５５０）に接続可能であり、かつ前記サンホイールは、すべての遊星ギアユニット（４３０、５３０）のそれぞれのセカンダリ遊星ギア（４３５ａ、４３５ｂ、５３５ａ、５３５ｂ）と噛合する、少なくとも２つのセカンダリ遊星ギア（４３５ａ、４３５ｂ、５３５ａ、５３５ｂ）と、前記ギア構成のギア比を変更することを可能にするために、前記サンホイール（４４０ａ、４４０ｂ、５４０ａ、５４０ｂ）のいずれかを前記第２入力または出力シャフト（４５０、５５０）に選択的に接続するための第１クラッチ構成（４６５、５６５）とを含むことを特徴とする複合遊星ギア構成（４００、５００）。
【請求項３７】
前記第１クラッチ構成（４６５、５６５）は、第１係合部材（４６６、５６６）であって、前記第２入力または出力シャフト（４５０、５５０）に回転可能に固定され、第１係合部材が前記サンホイールの第１のもの（４４０ａ、５４０ａ）に係合する第１係合位置と、第１係合部材が前記サンホイールの第２のもの（４４０ｂ、５４０ｂ）に係合する第２係合位置との間で軸方向に変位可能である第１係合部材（４６６、５６６）を含む、請求項３６に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項３８】
前記第１係合部材（４６６、５６６）は、該第１係合部材が前記サンホイール（４４０ａ、４４０ｂ、５４０ａ、５４０ｂ）のいずれにも係合しない中間位置に軸方向に変位可能である、請求項３７に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項３９】
前記第１係合部材（４６６、５６６）は、前記第２出力または入力シャフト（４５０、５５０）を受け入れ、かつスプラインによって前記第２出力または入力シャフトに回転可能に固定される中空スリーブ部材を含む、請求項３７または３８に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項４０】
前記サンホイール（４４０ａ、４４０ｂ、５４０ａ、５４０ｂ）は、前記第２入力または出力シャフト（４５０、５５）に対して軸支される、請求項３６〜３９のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項４１】
前記第１入力および出力シャフト（６２０）に対して前記リングホイール（５２２）を選択的に接続および切断するための第２クラッチ構成（５７０）を含む、請求項３６〜４０のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項４２】
前記第２クラッチ構成（５７０）は、第２係合部材（５７１）であって、前記第１入力または出力シャフト（５２０）に回転可能に固定され、第２係合部材が前記リングホイール（５２２）に係合する係合位置と、第２係合部材が前記リングホイールから係合解除される係合解除位置との間で軸方向に変位可能である第２係合部材（５７１）を含む、請求項４１に記載の複合ギア構成。
【請求項４３】
前記第２係合部材（５７１）および前記リングホイール（５２２）は、前記係合部材（５７１）がその係合位置をとるときに形態ロック係合を可能にするための協働する係合手段（５７１ａ、５２２ａ）を含む、請求項４２に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項４４】
前記リングホイール（５２２）は、半径方向において内側のかつ軸方向に延在するハブ部分を含み、前記ハブ部分は、前記第２係合部材（５７１）を同軸状に受け入れる、請求項４１〜４３のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項４５】
前記ハブ部分は、前記複合遊星ギア構成の構造ボディ（５１６）に対して軸支される、請求項４４に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項４６】
前記セカンダリ遊星ギア（４３５ａ、４３５ｂ、５３５ａ、５３５ｂ）は、前記プライマリ遊星ギア（４３４、５３４）よりも大きい直径を有する、請求項３６〜４５のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項４７】
それぞれの遊星ギアユニット（４３０、５３０）は、前記プライマリ遊星歯に対する前記セカンダリ遊星歯の限られた弾性回転を許容するように構成されるトランスミッション構成を含む、請求項３６〜４６のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【請求項４８】
前記遊星ギア構成内の稼働状態または周辺状態あるいはこれら両方を検出するための電子手段と、前記状態を分析するための中央電子制御ユニット（６０５）と、前記遊星ギア構成の動作を制御するための手段とを含む、請求項３６〜４７のいずれか一項に記載の複合遊星ギア構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、トルクをいくつかのトルク伝達ギアコンポーネントに分割することにより、２つの回転シャフト間でトルクを伝達するための複合遊星ギア構成に関する。複合遊星ギア構成は、ギアシフト構成と、フリーホイール構成とを含むことができる。本発明は、向上した捩じりコンプライアンス能力を有するギアホイール構成にも関し、このギアホイール構成は、有利には、前記複合遊星ギア構成において、かつまた他の過剰決定系または間欠的な負荷および力が発生する場合などの他の用途において使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
回転モーションまたはトルクを別の回転モーションまたはトルクに変換するニーズが存在する多くの用途が存在する。大部分の場合、回転構成に対するこのような回転のために何らかの種類の遊星および複合遊星ギア構成を使用することができる。
【０００３】
このような用途の例は、低ＲＰＭの高トルクを高ＲＰＭの低トルクに変換することが必要とされる風力および水力発電所または高ＲＰＭを高トルクの低ＲＰＭに変換するガスタービンなどの装置である。
【０００４】
自動車およびトラック並びに陸上、海上および空中の他の輸送手段内の内燃機関または電動機などの他の駆動の例では、これらの駆動構成は、多くの場合、往々にして強力かつ効率的なエネルギー変換を維持するために、高ＲＰＭおよび低トルクを低ＲＰＭの高トルクに変換するためにギア比のシフトを伴うギアボックスを使用する。
【０００５】
本発明は、周知の遊星ギア構造との類似性を有するが、高ギア比と、ギア比をシフトするための可能性と、ギアボックスの容積および重量の変化をほとんどまたはまったく伴わないフリーホイール構成とを有する、非常に小型で軽量のギアボックスの生成を可能にする新規の発明を含んでいる。これは、迅速な加速および減速時に必要とされる大きい力の場合にトラックおよび事業者機械（ｅｎｔｒｅｐｒｅｎｅｕｒ  ｍａｃｈｉｎｅ）並びに他の機械および構成に動力を付与するために電気モータが使用される場合に非常に興味深いものとなり得る。
【０００６】
伝達されたトルクがいくつかのギアコンポーネント間で分割される遊星ギアなどのギア構成では、ギア構成の過剰決定（ｏｖｅｒ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）に伴う問題が存在する。このような過剰決定は、ギアコンポーネントの不均衡な負荷および不均等な損耗をもたらし得る。本発明は、過剰決定に関係する問題の解決のみならず、ギア構成を通して伝達される力が劇的に変化した際にギア構成内において発生する一時的な力を低減するためのショック吸収の提供にも関する。これらのタイプのギア構成では、構成全体が丈夫であり、および長くかつ予測可能なサービス寿命を有することが重大な関心事である。更なる重要な態様は、容積−重量がギア比に対して可能な限り低く、かつギアボックスの組立および維持が容易であるというものである。
【０００７】
本発明は、上述のタイプの様々な用途においてかつ他のものでも使用することができる。本発明がギア構成の機能を向上させ得る方式を示すために特定の関心をよぶ一用途は、風力発電産業である。この産業では、遊星ギアボックスがタービンまたは回転子ブレードから発電のための発電機までの駆動ラインの中心的な役割を果たす。
【０００８】
運動する大きい質量、プロペラおよび発電機に起因する乱れる風の変化は、ギアボックスを通した力の方向の突然のかつ強力な変化をもたらす。ギアボックス駆動トレーン内の空隙および剛性と共に、この方向の変化は、結果的に、噛合する歯の上部およびベアリングの内部に衝撃波および大きい過負荷をもたらす。ギア歯間における金属の接触は、ギアボックス内の油を汚染する。油の品質をＲＰＭ粘度および清浄度に対して最適化することは、非常に重要である。寿命をさらに延長するには、ベアリングおよびギアなどの脆弱な部品が新しい相対的に良好な最適化されたコンポーネントによって定位置で置換され得る、ギアボックスを生成することが必要である。
【０００９】
さらに、（非特許文献１）に記述されているように、一時的な力は、風力発電所内で非常に一般的であり、かつギアボックスを通した分割されたトルクの均等な分散を実現するために、この種の構成に対して負の寿命要因となり得るであろう。
【００１０】
多くの異なる種類の周転円ギアボックスが試験されているが、風力発電所のギアボックスの短い寿命の原因は、依然として十分に判明していない。多くの風力発電所の製造者は、現在、直接的な被駆動型の永久磁石を探求しているが、これらは、限られたリソースである土類金属を使用した場合に非常に大きく、重く、かつ高価なものとなる。
【００１１】
ギアボックスは、回転速度、トルクおよび／または１つの回転シャフトから別のものへの回転を変化させる動力伝達のための装置である。回転軸間におけるこの動力転送は、通常、２つの円筒形ギア間における協働する噛合を通して生成される。これにより、転動および摺動運動を有する２つの歯側部のみが一度に現時点のトルクを伝達する。噛合は、その２つの結合する歯面により、ギア間において伝達されるトルクについて寸法設定しなければならない。これは、ギアの直径、幅および噛合を変化させることにより実行することができる。ギア材料および歯面の硬度のみならず、ギアボックスを潤滑する油も、当然のことながら、強度の増大と、機械的磨滅に対する抵抗力の増大とのため、極めて重要な要素を構成する。円筒形ギアボックスでは、大直径の駆動ギアが小直径の被駆動ギアと噛合した際にアップシフトが発生する。対応する方式により、小直径の駆動ギアが大直径の被駆動ギアと噛合した際にダウンシフトが発生する。大きいアップまたはダウンシフトを必要とする用途では、いくつかのギアステップが必要とされ得る。例えば、１：５の第２ステップにより、例えば１：５の第１ステップを補うことにより、結果的に１：２５の合計アップシフトを得ることができるであろう。例えば、電気エネルギーを生成するための風力エネルギーの抽出時などのように大きい入力トルクについて２つの噛合する歯面を適合させなければならない場合、円筒形ギア構成は、そのギア比との関係において、大きくかつ重いギアボックスをもたらし得る。この問題を回避するために、大きい速度比率を有する小型でエネルギー密度の高いギア構成を提供するために、様々な異なる遊星ギアボックスが示唆されているが、この場合、速度比率は、ギアボックスの入力および出力シャフトの出力速度に対する入力速度として理解する必要がある。
【００１２】
遊星ギアボックスは、遊星ギアと、遊星キャリアと、外側リングギアまたはリングホイールおよび内部サンギアまたはサンホイールから構成されたメインギアとの３つのタイプの要素の周りにおいて構築される。このタイプのギアボックスによれば、到来するトルクを、リングギアとサンギアとの間でギアボックスを通してトルクを変換する際に協働するいくつかの遊星ギアに分割することができる。
【００１３】
遊星ギアボックスは、多くの方法において製造することができるが、最も一般的には単一または複合型のトランスミッションギアボックスとして製造することができる。単一の遊星ギアボックスでは、いくつかの単一の遊星ギアがリングギアとサンギアとの間で直接的にトルクを変換する。
【００１４】
複合型の遊星ギアトランスミッションでは、トルクは、いくつかの遊星ギアセットを介してリングギアからサンギアに伝達され、それぞれの遊星ギアセットは、その１つがリングギアと噛合し、かつその１つがサンギアと噛合する少なくとも２つの遊星ギアを有する。それぞれの組の内部の遊星ギアは、複合遊星ギアボックスにおいて相互に噛合接触状態にあり得るか、または階段状の複合遊星ギアボックスにおいて共通シャフトによって互いに固定され得る。このような複合ギア構成は、単一の遊星トランスミッションギアボックスよりも大きい速度比を生成することができるが、これらの構成は、過剰に早期の損耗を回避するために非常に大きい機械耐性を必要とする。
【００１５】
遊星ギアボックスキャリアは、いくつかの実施形態では、トランスミッション入力／出力シャフトに接続することが可能であり、かつしたがって、固定されたリングギアにより、その回転する遊星ギアを通してサンギアに、かつその接続を通して出力／入力シャフトにトルクを変換することができる。他の例では、キャリアは、ギアボックスに固定され得、これにより、結果的にリングギアがギアボックス入力／出力シャフトに接続される。したがって、回転するリングホイールは、トルクを出力／入力シャフトに接続されたサンギアに変換するその回転する遊星ギアを有する固定された遊星キャリアを通してトルクを伝達する。
【００１６】
分割された伝達に伴って、関与する歯面上にトルクの変換を均等に分散させることが極めて重要である。
３つの遊星ギアが単一の遊星ギアボックス構造内において使用される状態において、サンギアは、３つの遊星ギア歯面を通してセンタリングさせることが可能であり、かつ物理的かつ幾何学的な理由から、リングギアとサンギアとの間で均等な力伝達の分散を生成する可能性を付与することができる。ただし、これらの解決策は、他の問題点に起因して頻繁には使用されていない。
【００１７】
風力タービンや自動車などにおいて使用される多くの遊星ギアボックスでは、多くの場合、ギアボックス全体が構築および組立され得る理由／方式をさらに制限する過剰決定の回避を試みるために  −  組立を最適化する方法およびギアボックストランスミッションの全体の内部の空間を活用する方法のロジスティクスにおける可能性が小さい  −  関与するシャフトおよび歯−ホイールが極端な精度で一片においてミリングおよび切削されるような組合せにおいて、複合型の第１ギアステップとして３つ、さらに４つの遊星ギアが使用される。過剰決定に伴うこのかつ更なる問題点は、多くの場合、到来するプライマリトルクをリングギアとサンギアとの間で例えば１：６８などの中程度のギア比に伝達するために、３つ以上のギアステップが使用されることを結果的にもたらす。
【００１８】
単一のトランスミッションギアボックス内の３つの遊星ギアにより、リングホイールの内部歯車装置に伴って約１：１２のギア比を実現することができる。この大きいギア比では、サンホイールおよびそのシャフトは、そのサイズが不均衡なものとなり、かつしたがって、通常、実際にはさらに小さいギア比が使用される。単一の遊星ギアボックス内の４つの遊星ギアによれば、遊星ギアが相互の打撃を開始する前に、約１：５．２の、６つの遊星ギアによれば約１：２．５の、かつ８つの遊星ギアによれば約１：２のギア比を実現することが可能であり得る。
【００１９】
従来技術
（特許文献１）は、風力発電に関し、かつそれぞれのステップにおいて３つの遊星ギアを有する２ステージの遊星ギアボックスを開示している。第１ステージの回転する遊星キャリアは、３つの遊星ギアを通して、遊星ギアの歯面を通してセンタリングされたサンギアにトルクを伝達する。このサンギアは、３つの更なる遊星ギアを通して、約１：１６の合計ギア比において発電機に動力を付与するシャフトに装着されたサンホイールにトルクを変換する第２ステップにおいて、遊星キャリアを回転させるための駆動手段を介してトルクをさらに伝達する。他の特許では、類似の構成は、ギアレートを向上させ、かつ発電機のサイズ、重量および費用を低減するために別の遊星ギアステージまたは固定軸のギアシステムをさらに装備している。３つの遊星ギアを有するこのような構成により、第１サンギア、その３つの遊星を有する第２遊星キャリアおよび螺旋状に切削された歯は、歯ホイール面によってのみ、センタリングおよび安定化された自由浮遊ユニットを生成する。
【００２０】
理論上、上述の構成は、過剰決定の問題を伴わないはずであるが、重力が特定の懸念事項となり得る。
第１ステップにおいて３つの遊星ギアのみを使用することにおける別の不利な面は、歯ホイール面の３つの対上に分割され得るのが大きいプライマリトルクのみであることであり、これには、３つの遊星ホイールおよびサンホイール上において変換されるトルクに対処するために大きい歯ホイールの直径およびサイズが必要とされる。ベアリング上への負荷が大きくなり、この結果、ベアリングは、液体機械的プレーンベアリングが使用されない場合、相対的に大きいサイズおよび直径を有し、これは、ギア自体よりもさらに大きくなり得る。さらに、相対的に大きい直径のボールまたはローラベアリングは、指数関数にしたがってＲＰＭに対するその耐性を低減する。
【００２１】
風力タービンや自動車などのために使用される他の遊星ギアボックスでは、到来するプライマリトルクをリングギアとサンギアとの間で伝達するために、１〜３ステップにおける４つの遊星ギアが使用される。ギアボックスを通して、到来するトルクを４つのパスウェイに分割することにより、ギアおよびベアリングのサイズが減少するが、ギア比も約１：４に低減される。さらに、これらの場合、自由浮遊サンギアを有する可能性は、存在しない。代わりに、この場合、ギア、シャフト、ベアリング、センタリング、弾性など、製造における精度を増大させることにより、均等な負荷分散の実現が求められる。
【００２２】
過剰決定をさらに極小化するために、ギアシャフトは、多くの場合、（特許文献２）において開示されているものなどのフレックスピン構成を装備している。
４つの遊星ギアを有する単一ステップの遊星ギア構成は、幾何学的理由から、約１：５．２の最大値を有するギア比を許容し、かつ実際には、通常、１：４のギア比が実現される。２ステップのギア構成として構成された際、これは、１：１６のギア比を付与する。ギア比を向上させ、かつ駆動される発電機のサイズを低減するために、例えば（特許文献３）において開示されているものなどのように第３遊星ギアステージを追加することができる。他の既知の構成では、第３ギアステップは、固定軸のギアシステムとして構成され得、これは、風力タービンの動力支持および制御のために中央シャフト内の孔を通した中央開口部接触を有するという、風力に関係するギアトレーンにおける他の大きい課題も解決する。
【００２３】
多くの場合にハイブリッド式階段型遊星解決策と呼称される複合遊星ギアボックスは、１つの複合ギアステップ内において１つの共通シャフト上に固定された、異なる直径を有するプライマリおよびセカンダリである２つのリンクされた遊星ギアを有する。この構成は、大きい理論的ギア比によりトルクを変換するが、ギアボックスに関係する他の課題の検討により、実際には、リンクされた遊星ギアの３つの対に伴うギア比は、１：１５〜１：２０の領域となる。
【００２４】
このような複合型の階段状の遊星ギア構成は、理論的には、大きいギア比、小型の構造、高いエネルギー密度および大きい速度比率を示すにもかからず、階段状の遊星ギアは、実際には、例えば風力発電産業において広く使用されない。このような既知の階段状のギア構成は、以下のような問題点を頻繁に示すことが判明している。
【００２５】
これらは、１つの共通シャフトに対する正確な固定を有する２つの異なるギア間の二重の噛合接触に起因して、過剰決定を防止するために非常に正確な機械加工および計測を必要とし、この結果、製造および組立が相対的に困難になり、かつその結果、相対的に大きい障害のリスクがもたらされる。
【００２６】
同一のレベルにおける４つの遊星を有する階段状の遊星ギアは、ギアレートを低減し、その結果、この解決策の魅力は、さらに乏しいものとなる。
（特許文献４）は、複合遊星ギアボックスを開示しており、この場合、セカンダリ遊星ギアが２つの軸方向レベルにおいて積層され、これにより内部において噛合するリングホイールから中心のサンギアへの分割されたトルクが生成される。この文献は、過剰決定の問題を記述しているが、本明細書において記述されているすべての実施形態について使用可能な満足できる解決策を示唆していない。
【００２７】
（特許文献５）では、複数の同一に成形された第１および第２遊星シャフトが、軸方向に積層されたプライマリおよびセカンダリプラネットギアを装備すると共に、半径方向における第２遊星シャフトが、外部リングギアから中央のサンギアに分割されたトルクを変換するためのセクタを形成する。相対的に小さい直径のギアは、関与するギア上における均等な面圧力を実現するために相対的に良好な機械加工および計測条件を提供する。欠点は、例えば、（特許文献４）に記述されているように、同一のギアレートを実現するための余分なギアステップである。
【００２８】
（特許文献６）は、プライマリおよびセカンダリ遊星ギアを装備した複数の同一に成形された第１、第２および第３遊星シャフトを有するギアボックスを提示しており、この場合、その遊星を有する第１および第２遊星シャフトは、外部において切削されたリングギアの両側で積層され、これにより２つの第１遊星シャフトとの間において、その遊星ギアにより、第２遊星シャフトの遊星ギアと１つに噛合する２つのセクタを形成し、かつこれらの２つのセクタは、リングギアによって生成されたトルクの半分を分割されたトルクとして発電機の駆動シャフトに変換するために第３遊星シャフトおよびその遊星ギアと１つに噛合する。
【００２９】
２つのレベルにおいて第２遊星ギアを積層することにより、大きい速度比を実現するための、かつギアボックスを通して分割されたトルクのギア機能を倍増させるための可能性が向上するが、均等な歯面圧力によって噛合するように、ギアボックス内のさらに異なる位置における６つ、８つまたはそれを超える数の歯ホイールを固定しなければならないという結果をもたらす。
【００３０】
ギアボックスを通して伝達する対象の相対的に大きいトルクでは、例えば、ミスアライメントのリスクをさらに劇的に増大させると共に１つまたは多数の歯面の過剰決定を生成するスプラインにより、ギアの少なくとも１つをシャフトに固定しなければならない。
【００３１】
相対的に大きい歯ホイールは、正確なマスキングパラメータを有するため、計測および調節するのが困難である。
（特許文献７）は、遊星ギアユニットを開示している。これは、遊星の回転軸に平行に構成されたスプリングバーによって相互の関係において相互に事前付勢された、等しい直径の２つのサブギアを有する分割された遊星ギアを有する。この構成は、跳ね返りのない遊星ギアユニットを結果的にもたらすといわれる。
【００３２】
（非特許文献２）によって作成されたすべてのスウェーデンの風力発電所に関する損傷報告では、ギアボックスは、一般に、２０年という約束されたサービス寿命の約半分を超えて持続しないと結論付けている。この結果は、ギアボックス設計者がすべての内部の動的な力を考慮しているわけではないことを示している。
【００３３】
（特許文献８）は、コンプライアントギアを開示している。この文献は、衝撃の吸収、噛合するギア間の耐性要件の低減およびノイズのないギアのために使用されるコンプライアントギアを生成するためのこれまでの試みが、噛合するギア間の中心線距離を維持するための半径方向の剛性の欠如に起因して失敗していることを記述している。この文献は、コンプライアントラミネート間のサンドイッチ構造としての剛性シムの嵌入により、コンプライアントギアの半径方向の剛性を増大させることを示唆している。これは、（特許文献９）のような他の類似の構造により、または歯ホイールの内側の折り曲げ可能なスプロケットをギアに提供することのみにより（（特許文献１０））、または（特許文献１１）におけるような歯ホイールに接続されハブにおいて後続される。
【００３４】
遊星ギアを使用したギアレートのシフトにおける従来技術は、多くの方法によって変化し得る。
異なるギアレートを生成するために遊星ギアの１つのギアセットを使用することが（特許文献１２）に例示されており、（特許文献１２）において、発明者は、２速度ギアボックスおよび１つの中立速度を生成するために、効率的な方式で関与するリングギアの遊星ホルダをロックおよび解放するためのブレーキおよびクラッチを追加する方法に焦点を当てている。
【００３５】
２０１６年１１月１日付けの（特許文献１３）およびその参考文献によって例示された異なる方式によって関与するリングギア遊星ホルダおよびサンギアをロックおよび解放するためにブレーキおよびクラッチを遊星ギアの２つ以上のギアセットに追加することは、シンプソン（Ｓｉｍｐｓｏｎ）シフトの従来技術として機能し得る。
【００３６】
（特許文献１４）は、必要に応じて、同一の電気モータを使用して２つの異なるギア比を生成するために、更なるギアボックスを有する複合遊星ギアボックスを生成するための従来技術として機能し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】米国特許第６４５９１６５号明細書
【特許文献２】米国特許第３３０３７１３号明細書
【特許文献３】米国特許第８９０７５１７号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１０／０１１３２１０号明細書
【特許文献５】米国特許第８７３４２８９号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００３／００１５０５２号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１０／０２４０４９０号明細書
【特許文献８】米国特許第４６７４３５１号明細書
【特許文献９】米国特許第４８３１８９７号明細書
【特許文献１０】国際特許出願公開第２００７／１１９０７４号パンフレット
【特許文献１１】独国特許出願公開第１０２００７０５３５０９号明細書
【特許文献１２】米国特許第６９３５９８６号明細書
【特許文献１３】米国特許第９４８２３１８号明細書
【特許文献１４】米国特許第９０７３５３８号明細書
【非特許文献】
【００３８】
【非特許文献１】Ｙ．ギュオ、Ｊ．ケラーおよびＲ．パーカ著、ＮＲＥＬ会議資料：ＮＲＥＬ／ＣＰ−５０００−５５３５５、「拡張型のハーモニックバランス方式を使用した風力タービン遊星ギアの動的分析」、２０１２年６月発行（ＮＲＥＬ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｐａｐｅｒ；ＮＲＥＬ／ＣＰ−５０００−５５３５５；“Ｄｙｎａｍｉｃ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｇｅａｒｓ  Ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｂａｌａｎｃｅ  Ａｐｐｒｏａｃｈ，Ｐｒｅｐｒｉｎｔ  ｄａｔｅｄ  Ｊｕｎｅ  ２０１２，ｂｙ  Ｙ．Ｇｕｏ，Ｊ．Ｋｅｌｌｅｒ  ａｎｄ  Ｒ．Ｐａｒｋｅｒ）
【非特許文献２】スウェーデンエルフォルスク報告１０：５０  ２０１１およびＣＩＲＰ  Ａｎｎａｌｓ  −  製造技術６１（２０１２）、６１１〜６３４頁（Ｓｗｅｄｉｓｈ  Ｅｌｆｏｒｓｋ  ｒｅｐｏｒｔ  １０：５０  ２０１１  ａｎｄ  ＣＩＲＰ  Ａｎｎａｌｓ  −  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ６１（２０１２）６１１−６３４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
本発明の目的は、２つ以上のギアレートのためのギア構成を構成する可能性と、さらにまたその高い自由度に起因したギアボックス内のフリーホイールの可能性とを有する、向上した複合式の階段型および／または積層型遊星ギア構成を提供することである。
【００４０】
別の目的は、合計負荷を共有する複数のギア間における等しい負荷分散を可能にする高い自由度において、過剰決定によってもたらされる問題点を効率的に低減する、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
【００４１】
更なる目的は、入力シャフトに作用する一時的なトルク変動の悪影響を低減する衝撃吸収特性を有する、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
更なる目的は、大きいギア比、大きいエネルギー密度および大きい速度比を有する、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
【００４２】
さらに別の目的は、容易に組立および分解され得、かつ維持を容易に可能にする、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
さらに別の目的は、タービンを発電機に接続するギア構成の限られた部分のわずかな変更のみを必要としつつ、ギアボックスを駆動するように構成された風力タービンが空間節約方式によって容易に制御され得ることを可能にする、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
【００４３】
別の目的は、最適なギア比を依然として許容しつつ、サンホイールなどの構成コンポーネントの寸法が小さい状態で維持され得る、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
【００４４】
さらに別の目的は、モジュラー型コンポーネントを組み合わせることにより、駆動トレーンを形成する組み立てられたギア構成が容易に組み立てられ得ることを可能にする、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
【００４５】
更なる目的は、激しく乱れる流れを有する非常に変化する風から電気エネルギーを効率よく抽出するために、風力発電所において使用されるように適合された、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
【００４６】
更なる目的は、複合遊星ギア構成のサンホイールに接続されたかまたはそれを形成する到来または送出シャフトが半径方向において支持されることを可能にする、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
【００４７】
さらに別の目的は、プライマリ力伝達リングギアに対する悪影響を有し得るすべての種類の横方向の折り曲げ力からギアボックスを保護するために、大きいフレックスピンシャフト構成として構成された中空の到来／送出シャフトを支持する大きい機会を活用することであり、この場合、中空のフレックスピンシャフトは、一端では、ギアボックス内において大きい中心ベアリングによって強力に軸支され、他端では、風力タービンの駆動ハブへのその接続内において強力に軸支され、かつこの場合、ハブは、ギアボックスの本体およびナセルに堅固に係留される。
【００４８】
さらに別の目的は、複合遊星ギア構成のリングギアに接続された到来または送出シャフトのためのシャフトが、例えば、タービンブレードのピッチを操作するために電気ワイヤ、チューブ、ロッドなどを提供され得る中空シャフトを有し得ることを可能にする、このような複合遊星ギア構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
第１態様によれば、本発明は、複合遊星ギア構成に関し、複合遊星ギア構成は、内部空間を包囲するハウジングと、第１回転入力または出力シャフトと、第１入力または出力シャフトに固定されるかまたは接続可能であるリングギアと、第２入力または出力シャフトに接続可能であるサンホイールと、少なくとも２つの遊星ギアユニットとを含む。それぞれの遊星ギアユニットは、リングギアと噛合するプライマリ遊星歯を有するプライマリ遊星ギアと、サンホイールと噛合するセカンダリ遊星歯を有するセカンダリ遊星ギアとを含む。セカンダリ遊星ギアは、遊星シャフトによってプライマリ遊星ギアと軸方向に接続される。複合遊星ギア構成は、内部空間内に構成され、かつハウジングに固定されている、一片において形成される構造ボディをさらに含む。構造ボディは、それぞれのベアリングであって、それにより、第１入力または出力シャフトおよび遊星シャフトが構造ボディに軸支される、それぞれのベアリングの絶対的かつ相対的位置を画定するように構成された、いくつかの軸方向ボアを呈する。
【００５０】
第１態様によるギア構成は、構成の回転コンポーネントの非常に正確な位置決めを可能にする。これにより、性能の向上と、サービス寿命の延長とが結果的に得られる。加えて、構造ボディの構成は、トルク伝達コンポーネントのための十分な安定性および支持を実現するために必要とされる材料を減らすことも可能にする。これにより、重量が低減され、かつハウジング内の利用可能な空間が増大して、様々な用途について最適性能を得るためにトルク伝達コンポーネントを自由に設計するための可能性を結果的に高めることができる。
【００５１】
第２態様によれば、本発明は、複合遊星ギア構成に関し、複合遊星ギア構成は、第１回転入力または出力シャフトと、第１入力または出力シャフトに固定されるリングギアと、第２入力または出力シャフト（２５０）に接続可能である第１サンホイールと、少なくとも２つの遊星ギアユニットとを含む。それぞれの遊星ギアユニットは、リングギアと噛合するプライマリ遊星歯を有するプライマリ遊星ギアと、第１サンホイールと噛合するセカンダリ遊星歯を有するセカンダリ遊星ギアとを含み、セカンダリ遊星ギアは、それぞれの遊星シャフトによってプライマリ遊星ギアと軸方向に接続される。ギア構成は、第１入力または出力シャフトを中心として同軸状に構成され、かつそれぞれの遊星ギアユニットのプライマリ遊星ギア（２３４、３３４）に動作可能に接続される第２サンホイールをさらに含む。クラッチ構成は、ギア構成のギア比の変更を可能にするために、リングギアまたは第２サンホイールを第１入力または出力シャフトに選択的に接続するように構成される。
【００５２】
これにより、ギア比の変更を可能にする曲がりやすい複合遊星ギア構成が単純かつ確実な方式によって実現される。
第３態様によれば、本発明は、複合遊星ギア構成に関し、複合遊星構成は、第１回転入力または出力シャフトと、第１入力または出力シャフトに固定されるリングギアと、第２入力または出力シャフトに接続可能である第１サンホイールと、少なくとも２つの遊星ギアユニットとを含む。それぞれの遊星ギアユニットは、リングギアと噛合するプライマリ遊星歯を有するプライマリ遊星ギアと、サンホイールと噛合するセカンダリ遊星歯を有するセカンダリ遊星ギアとを含み、セカンダリ遊星ギアは、それぞれの遊星シャフトによってプライマリ遊星ギアと軸方向に接続される。それぞれのギアユニットは、異なる直径を有する少なくとも２つのセカンダリ遊星ギアを含む。それぞれのセカンダリ遊星ギアは、それぞれの遊星シャフトによってそれぞれのプライマリ遊星ギアに接続される。ギアボックス構成は、少なくとも２つのサンホイールをさらに含み、このサンホイールは、軸方向にアライメントされ、かつ第２入力または出力シャフトに接続可能であり、かつこのサンホイールは、すべての遊星ギアユニットのそれぞれのセカンダリ遊星ギアと噛合する。第１クラッチ構成は、ギア構成のギア比の変更を可能にするために、サンホイールのいずれかを第２入力または出力シャフトに選択的に接続するように構成される。
【００５３】
この遊星ギア構成は、単純な方式によってギア比の変更の可能性を提供するための代替手段を提供する。これは、フリーホイーリング能力がギア構成に容易に適用され得ることをさらに可能にする。
【００５４】
第４態様によれば、本発明は、ギアホイール構成に関する。本発明は、心筋の設計によって着想されたものであり、この場合、４０億〜１００億個の筋肉細胞のすべてが、太くなることと同時に短くなることから構成されたその機械的な働きを実行するために、その最適な個々の力を生成し得ることを保証するという偉業を自然が管理している。心筋が筋肉細胞の単一の層からのみ構成される場合、これを実現することは、問題にはならなかったであろう。ただし、これは、心臓の外部および内部容積を形成する数十万個の層から構成される。筋肉細胞は、一定の容積において機械的な働きを作用させる。最大の力は、細胞が最大に伸長した状態になった際に作用する。これにより、短くかつ太くなっているとき、決して半径方向における隣接層を妨げないように筋肉細胞を層ごとに構成しなければならない。
【００５５】
本発明者によれば、これは、自然が、渦巻き状−螺旋状の形態の等しいサイズを有する力により、ピストン様の心臓ポンプ機能を駆動する、組み合わせられた軸方向の力を生成し得るような論理的な方式で心筋の細胞を構成することにより解決される。
【００５６】
ギアは、心筋細胞とまさに同じように一定の容積を有し、かつ長いサービス寿命を得るために、すべての協働する歯面が等しく負荷印加されることが非常に重要である。
過剰決定を防止する半径方向の捩じれに関係していることに加えて、本発明は、軸方向の力および運動を生成し得る螺旋歯面にも関する。軸方向の捩じれと共に、半径方向の捩じれは、軸方向の力および運動を有する螺旋状の捩じれを提供する。したがって、これらは、ギアボックス内の望ましくない衝撃負荷および過大なトルクを吸収するように減衰させることができる。
【００５７】
ギアホイール構成は、シャフトに回転可能に固定されるように構成された第１部分と、第１部分に回転可能に接続され、かつ隣接するギアとの噛合のためのギア歯を提供される第２部分とを含む。第１および第２部分は、第１および第２部分間の限られた相対回転を可能にする少なくとも１つの第１弾性変形可能部材によって機械的に接続される。第２部分のギア歯は、螺旋状であり、かつギアホイール構成は、第１部分と第２部分との間の限られた相対的な軸方向変位を可能にするように構成される。
【００５８】
第１および第２部分間の周方向および軸方向の相対運動の両方を可能にすることにより、ギアホイール構成は、高度な捩じれコンプライアンスを提供し、加えて、この高度な捩じれコンプライアンスは、周方向または軸方向のいずれかまたは両方において相対運動を吸収するための適切な弾性変形可能な手段を提供および選択することにより、正確に制御することができる。ギアホイール構成は、本発明の第１、第２および第３態様による遊星ギア構成における適用に非常に適している。
【００５９】
第１態様において、軸方向のボアは、ベアリングであって、ベアリングにより、遊星ギアシャフトが構造ボディに軸支される、ベアリングの位置を画定するための遊星シャフトボアを含み得、この遊星シャフトボアは、対で構成され、それぞれの対は、軸方向にアライメントされ、かつ軸方向に分離される第１および第２遊星シャフトボアを含む。
【００６０】
軸方向のボアは、ベアリングであって、ベアリングにより、第１入力または出力シャフトが構造ボディに軸支される、ベアリングの位置を画定するための第１入力または出力シャフトボアを含み得、この第１入力または出力シャフトボアは、対で構成され得、それぞれの対は、軸方向にアライメントされ、かつ軸方向に分離される第１および第２の第１入力または出力シャフトボアを含む。
【００６１】
構造ボディは、第１ボディ部分と、少なくとも１つの軸方向に延在する距離部分によって第１ボディ部分から軸方向に分離される第２ボディ部分とを含み得る。
第１ボディ部分は、第１遊星シャフトボアおよび第１入力または出力シャフトボアを含み得、かつ第２ボディ部分は、第２遊星シャフトボアを含み得る。
【００６２】
第２ボディ部分は、第２入力または出力シャフトボアを含み得る。
第１ボディ部分は、内部空間の軸方向の中心領域に構成され得る。
第２ボディ部分は、ハウジングの軸方向端部壁の近傍に構成され得る。
【００６３】
ハウジングは、第１ボディ部分からかつ両方の軸方向に上向きに１つのものから他のものへと順番に組み立てられるように構成されるいくつかのモジュラー型ハウジングコンポーネントを含み得る。
【００６４】
ハウジングは、いくつかの端部壁ボアを呈する軸方向端部壁を含み得、それぞれの端部壁ボアは、それぞれの対の第１および第２遊星シャフトボアとアライメントされ、かつそれぞれの遊星シャフトを前記端部壁に対して軸支するための追加的なベアリングを受け入れるように構成される。
【００６５】
複合遊星ギア構成は、挿入時の構造ボディへのそれぞれのベアリングの固定のために、かつ取外時のボアを通したアクセスを向上させるために、前記ボアの対応するものにおいて挿入可能であり、かつそれから取外可能である少なくとも１つの環状インサートを含み得る。
【００６６】
ハウジングは、第１軸方向端部壁内に構成され、かつ第１入力または出力シャフトを受け入れる第１シャフト開口部と、第２端部壁内に構成され、かつ第２入力または出力シャフトを受け入れる第２シャフト開口部とを含み得る。
【００６７】
それぞれの遊星ギアユニットは、プライマリ遊星歯に対するセカンダリ遊星歯の限られた弾性回転を可能にするように構成されるトランスミッション構成を含み得る。
第２態様において、第２サンホイールは、これらのプライマリ遊星ギアと噛合することにより、プライマリ遊星ギアに動作可能に直接的に接続され得る。
【００６８】
第２サンホイールは、中間ギアを介してプライマリギアに動作可能に間接的に接続され得、これらの中間ギアのそれぞれは、第２サンホイールおよびそれぞれのプライマリギアと噛合する。
【００６９】
第２サンホイールは、第１入力または出力シャフトの一部分を同軸状に受け入れるスリーブ部材に固定され得る。
リングホイールは、ベアリングにより、スリーブ部材に対して軸支され得る。
【００７０】
スリーブ部材は、ベアリング内において構造ボディに対して軸支され得、かつ第１入力または出力シャフトは、追加的なベアリングによってスリーブ部材内において軸支され得る。
【００７１】
クラッチ構成は、係合部材であって、第１入力または出力シャフトに回転可能に固定され、かつそれがリングホイールまたはそれに対して固定された部材と係合する第１係合位置と、それが第２サンホイールまたはそれに対して固定された部材と係合する第２係合位置との間で軸方向に変位するように構成される係合部材を含み得る。
【００７２】
係合部材は、第１入力または出力シャフトをリングホイールおよび第２サンホイールから切断することにより、第１入力または出力シャフトの自由スピンを可能にするために、それが、リングホイール、第２サンホイールまたはそれに固定された任意の部材と係合しない中間位置に変位可能であり得る。
【００７３】
セカンダリ遊星ギアは、プライマリ遊星ギアよりも大きい直径を有することができる。
それぞれの遊星ギアユニットは、プライマリ遊星歯に対するセカンダリ遊星歯の限られた弾性回転を可能にするように構成されるトランスミッション構成を含み得る。
【００７４】
第３態様において、第１クラッチ構成は、第１係合部材であって、第２入力または出力シャフトに回転可能に固定され、かつそれが前記サンホイールの第１のものに係合する第１係合位置と、それが前記サンホイールの第２のものに係合する第２係合位置との間で軸方向に変位可能である第１係合部材を含み得る。
【００７５】
第１係合部材は、それがサンホイールのいずれにも係合しない中間位置に軸方向に変位可能であり得る。
第１係合部材は、第２出力または入力シャフトを受け入れ、かつスプラインによってそれに回転可能に固定される中空スリーブ部材を含み得る。
【００７６】
サンホイールは、第２入力または出力シャフトに対して軸支され得る。
複合遊星ギア構成は、第１入力および出力シャフトに対してリングホイールを選択的に接続および切断するための第２クラッチ構成を含み得る。
【００７７】
第２クラッチ構成は、第２係合部材であって、第１入力または出力シャフトに回転可能に固定され、かつそれがリングホイールと係合する係合位置と、それがリングホイールと係合解除される係合解除位置との間で軸方向に変位可能である第２係合部材を含み得る。
【００７８】
第２係合部材およびリングホイールは、係合部材がその係合位置をとるときに形態ロック係合を可能にするための協働する係合手段を含み得る。
リングホイールは、半径方向において内側のかつ軸方向に延在するハブ部分を含み得、このハブ部分は、第２係合部材を同軸状に受け入れる。
【００７９】
ハブ部分は、複合遊星ギア構成の構造ボディに対して軸支され得る。
セカンダリ遊星ギアは、プライマリ遊星ギアよりも大きい直径を有することができる。
それぞれの遊星ギアユニットは、プライマリ遊星歯に対するセカンダリ遊星歯の限られた弾性回転を可能にするように構成されるトランスミッション構成を含み得る。
【００８０】
第４態様において、ギアホイール構成は、第１部分と第２部分との間の相対的な回転変位中に変形される少なくとも１つの第１弾性変形可能部材を含み得る。
少なくとも１つの第１弾性変形可能部材は、第１部分と第２部分との間の相対的な軸方向変位中に変形されるように構成され得る。
【００８１】
ギアホイール構成は、第１部分と第２部分との間の相対的な軸方向変位中に変形されるように構成される少なくとも１つの第２弾性変形可能部材を含み得る。
ギアホイール構成は、相対回転中の第１および第２部分間の摩擦を低減するために、第１部分と第２部分との間に構成された少なくとも１つのベアリングを含み得る。
【００８２】
第１部分は、中心ハブであって、シャフトと、ハブの中心軸から半径方向距離に構成される少なくとも１つの第１接触部材とを受け入れるための軸方向ボアを有する中心ハブを含み得、第２部分は、周辺螺旋歯および少なくとも１つの第２接触部材を有する環状の歯が付与された部材を含み、弾性変形可能部材は、前記第１および第２接触部材間に構成され得る。
【００８３】
第１部分は、半径方向ディスクであって、ハブから半径方向に延在し、かつ半径方向ディスクから軸方向に延在するいくつかの第１接触部材を担持する半径方向ディスクを含み得、第２部分は、歯が付与された部材に固定され、かつ対応する数の凹部を呈する少なくとも１つのキャリアディスクを含み、環状弾性変形可能部材は、それぞれの凹部内においてかつそれぞれの第１接触部材の周りに受け入れられ得る。
【００８４】
第２部分は、半径方向ディスクの対向する軸方向側部に構成された２つのキャリアディスクを含み得る。
ギアホイール構成は、第２部分のギア歯とシャフトとの間の公称相対回転位置を調節する調節手段を含み得る。
【００８５】
少なくとも１つの第１弾性変形可能部材は、ポリマー材料を含み得る。
少なくとも１つの第１弾性変形可能部材は、捩じれスプリングを含み得る。
以下の節は、一般に、本発明の異なる態様に対して適用される。セカンダリ遊星ギアは、プライマリ遊星ギアよりも大きい直径を有し得、この結果、ギアユニット自体が複合遊星ギア構成内でギアステップを構成する。これにより、複合遊星ギア構成は、３つのギアステップを提供する。第１ギアステップは、リングギアとプライマリ遊星ギアとの間の直径の差に対応する。第２ギアステップは、プライマリ遊星ギアとセカンダリ遊星ギアとの間の直径の差に対応する。第３ギアステップは、セカンダリギアステップとサンホイールとの間の直径の差に対応する。これにより、複合ギア構成が、相対的に大きい合計ギア比を有するように容易に設計され得る。加えて、このような大きい合計ギア比は、空間および重量節約方式により実現することができる。また、更なる第２ギアステップは、複合ギア構成全体のための望ましい合計ギアレーション（ｇｅａｒ  ｒａｔｉｏｎ）を選択する際の自由度を増大させる。
【００８６】
ギア構成には、好ましくは、プライマリ遊星ギアとセカンダリ遊星ギアとの間の弾性的相対回転を可能にするトランスミッション構成を設けることができる。これは、遊星ギアの１つのギアの高度な回転加速度および減速が他の遊星ギアによって滑らかに吸収されて、１つの歯面が、噛合するギアの対応する歯面と接触状態となった際の大きい衝撃が防止される。
【００８７】
例えば、風力発電所の施設において使用された場合、非常に変化する力を有しかつ乱れる流れを有する風は、回転子の回転速度が瞬間的に変化することをもたらす。ギア構成およびそれに接続された発電機のモーメンタムとの組合せにおいて、これは、１つのギアの歯が、噛合するギアにおける２つの歯の隣接する歯面との非常に頻繁に変化する接触状態に強制的に置かれることを継続的にもたらす。過剰決定防止型のかつ衝撃を吸収するトランスミッション構成は、このような変化する接触の影響を効率的に低減し、かつ入力シャフト上における激しい回転加速度および減速が、トランスミッションユニットの下流に構成されたギアに伝達されることを防止する。
【００８８】
衝撃吸収効果に加えて、トランスミッションユニットは、遊星ギア内における分割されたトルク伝達の過剰決定によって生成される問題も大幅に低減する。セカンダリ遊星ギアが、その個々のプライマリギアとの関係において限定的にかつ弾性的に回転可能であり得ることから、それぞれのセカンダリギアは、ギア構成の合計負荷が、瞬間的に係合状態にあるすべての協働する歯面間において均等に分散されるようにサンホイールとのその係合を個々に調節することができる。
【００８９】
これにより、複合遊星ギアおよびその構成部品が、大きくかつ有為に瞬間的に変化するトルクに耐えることが依然として可能でありつつ、相対的に小さい寸法を有するように設計され得る。また、これにより、複合遊星ギアが、大きいエネルギー密度、大きいギアレーションおよび大きい速度レーションを有するように設計され得ることが許容される。さらに、弾性トランスミッション構成の負荷分散効果は、複合遊星ギアを通したトルクの伝達に関与するすべての歯面の損耗も低減し、これにより構成全体のサービス寿命が大幅に向上する。
【００９０】
また、トランスミッション構成はコンプライアントギアとして理解することもでき、このコンプライアントギアは、衝撃吸収のために、また噛合するギアとスプラインとの間の必要とされる耐性を低減するために、さらにかつこのトランスミッション構成における可能なコンプライアンス機能が、これまで知られているコンプライアントギアにおけるものよりも相対的に格段に高度であるにもかかわらず、半径方向の剛性が脅かされないような方式でノイズを低減するために使用されるように構成される。この高度なコンプライアンス機能は、複合式のステップ型のかつ積層型の遊星ギアボックス内において使用されるように十分に適合され、またかつ例えば２つの階段型のかつ積層型の複合ギアボックスから構成された駆動トレーン内では、大きい速度比に起因して、駆動トレーン内の入力および出力トルク間において非常に高度なコンプライアンス特性を生成する。これらのギア構成が風力発電所において使用された場合、例えば、乱れる風の場合、多くの場合にタービン、回転子またはプロペラ並びに発電機間において発生するトルク方向の変化を大幅にスムージングし、かつさらにそれを防止する。
【００９１】
トランスミッション構成の衝撃吸収特性を充足するには、プライマリおよびセカンダリ遊星ギア間の特定の最小弾性相対回転を可能にするようにトランスミッション構成が構成される必要がある。これは、トランスミッション構成が、入力回転軸上の大幅に変動するトルクによって生成される減速および加速度を低減可能となるために必要とされる。トランスミッション構成は、好ましくは、複合遊星ギア構成のための意図された最大トルクが適用された際、少なくとも１つ程度、好ましくは２〜４つ程度の弾性相対回転を可能にするように構成される必要があることが証明されている。
【００９２】
好ましくは、弾性部材は、プライマリ遊星ギアよりも大きい直径を有するセカンダリ遊星ギアにおいて構成される。これにより、弾性部材による吸収が必要とされる力を低減することが可能である。セカンダリ遊星ギアは、プライマリ遊星ギアよりも大きい直径を有することから、弾性部材が、プライマリ遊星ギアにおいてまたはプライマリおよびセカンダリ遊星ギアを軸方向に接続する遊星シャフトにおいて構成される場合よりも、回転軸から長い距離において弾性部材を構成することが可能である。この距離を増大させることにより、プライマリおよびセカンダリ遊星ギア間において伝達される任意のトルクは、対応する方式で低減された力が、例えば、ポリマーブッシングまたは機械的なスプリング構成などの弾性部材に対して作用するという結果をもたらす。これにより、弾性部材の材料特性を選択する際に相対的に大きい自由度が許容され、かつ空間要件が低減されるのみならず、弾性部材のサービス寿命が延長される。
【００９３】
それぞれのトランスミッション構成は、遊星シャフトに固定された駆動ディスクと、周辺歯を備える歯ホイール部材とを含み得、駆動ディスクは、プライマリ遊星ギアをセカンダリ遊星ギアと接続し、かつ駆動ディスクに固定されたいくつかの軸方向に延在するピンを備えており、歯ホイール部材は、ピンの数に対応するいくつかの開口部が形成された１つまたは２つのトランスミッションディスクを含み得、この場合、環状弾性部材は、それぞれの開口部内において受け入れられ、個々のピンは、それぞれの弾性部材内において受け入れられる。
【００９４】
このような場合、歯ホイール部材の周辺歯は、セカンダリ遊星歯を形成することができると共に、駆動ディスクは、遊星シャフトによってプライマリ遊星ギアに非回転可能に固定することができる。
【００９５】
有利には、フレックス遊星ギア構成は、そのベアリングと共に遊星ギアフレックスモジュールを形成することができる。このようなモジュールは、単一のコンポーネントとして容易に取付けおよび取外すことができる。
【００９６】
遊星ギアモジュールは、複合遊星ギア構成のメインボディまたはハウジングへのベアリングの固定のために少なくとも１つのベアリングハブをさらに含み得る。
それぞれの弾性部材は、環状ゴムブッシングを含み得る。
【００９７】
それぞれの弾性部材は、内側金属スリーブと、外側金属スリーブとをさらに含み得る。
複合遊星ギア構成は、第１半径方向プレーン内に構成されたプライマリ遊星ギアを有する偶数の遊星ギアユニットを含む積層型の遊星ギア構成であり得、この場合、セカンダリ遊星ギアの半分は、第２半径方向プレーン内に構成され、セカンダリ遊星ギアの半分は、第２半径方向プレーンよりも第１半径方向プレーンから大きい距離において構成された第３半径方向プレーン内に構成される。
【００９８】
複合遊星ギア構成が積層されない場合、これは、偶数または非偶数の遊星ギアユニットを含み得る。
トランスミッション構成は、両方の回転方向における限られた弾性回転を等しく可能にするように構成することができる。これにより、複合遊星ギア構成が、複合遊星ギアが両方の回転方向において駆動された際に到来シャフトに印加されたトルクおよび送出シャフトに印加された負荷の激しい変動を十分に等しく吸収することができるようになる。加えて、複合遊星ギア構成は、いずれかの回転方向において駆動された際にも激しい減速および加速度を十分に等しく吸収することができるようになる。
【００９９】
弾性部材は、両方の回転方向において事前付勢されていなくてもよく、または等しく事前付勢され得る。これは、特に単独で観察された際、単一の遊星ギアユニットの弾性部材のそれぞれに対して適用される。いくつかの遊星ギアユニットが複合遊星ギア構成を形成するために取り付けられる際、正確な位置決めなどのいくつかの用途において、反対の回転方向において作用する歯面間において特定の全体的な事前付勢を生成することが望ましい場合がある。その結果、取付時、遊星ギアユニットの半分の数の弾性部材が一方の回転方向において多少事前付勢される一方、遊星ギアユニットの残りの半分の数の弾性部材が他方の回転方向において等しく事前付勢されるように異なる遊星ギアユニットを角度的に調節することができる。ただし、複合ギア構成のこのような全体的な事前付勢は、相対的に小さく維持する必要があり、その理由は、このような事前付勢は、弾性部材を圧縮し、これにより、その衝撃吸収能力を対応する程度にまで低減するからである。また、複合遊星ギア構成の任意のこのような全体的事前付勢は、歯面に対する負荷を増大させる。これにより、複合遊星ギア構成によって伝達され得る最大トルクを低減するか、または参加するギアおよびベアリングの寸法を増大させるかまたは代わりに歯面の負荷軸支能力を増大させることが必要となる。
【０１００】
駆動トレーン構成は、第１ギアステップを形成する上述の第１複合遊星ギア構成と、ギア構成の第２ギアステップを形成する上述の第２複合ギア構成とを含み得る。
次いで、第１複合遊星ギア構成のサンホイールを第２複合ギア構成のリングギアに接続することができる。
【０１０１】
第２複合遊星ギア構成のサンホイールは、発電機の回転子、モータまたは別のユティリティアプライアンスにさらに接続することができる。
代わりに、駆動トレーン構成は、２つを上回る数の複合遊星ギアステップを含み得、この場合、最後のギアステップは、発電機、モータまたは別のユティリティアプライアンスに接続されたサンホイールを含む。
【０１０２】
発電機、モータまたは別のユティリティをサンホイールに接続するかまたは代わりにギアボックス内のサンホイールを、既にユティリティの一部分である対応する歯ホイールによって置換することは、サンホイールに接続されるかまたはそれを含むユティリティのシャフトが、サンホイールと噛合するセカンダリ遊星ギアによって複数の方向において半径方向に支持されることを結果的にもたらす。例えば、３つの遊星ギアユニットを有する複合遊星ギアでは、サンホイールは、３つの方向において半径方向に支持される。対応する方式により、６つまたは８つの遊星ギアユニットを有する積層型の複合遊星ギア構成では、サンホイールは、対応する数の半径方向において支持される。これは、接続されるユティリティ上の半径方向の負荷が低減されるという点で大きい利点を提供し、かつ高速の用途で特に有利である。特に、このような半径方向の支持は、ユティリティおよびユティリティ内に含まれる任意の更なるベアリングのサービス寿命を大幅に向上させる。
【０１０３】
駆動トレーン構成は、少なくとも、第１複合ギア構成を受け入れる第１コンパートメントと、第２複合ギア構成を受け入れる第２コンパートメントとに分割されたハウジングを含み得、この場合、これらのコンパートメントは、異なる潤滑媒体を個々のコンパートメントに対して供給できる可能にするように相互に封止される。
【０１０４】
第１および第２コンパートメントの少なくとも１つは、少なくとも２つのサブコンパートメントに分割することができる。
ギアボックスのリングホイールとの関係でギアボックスの中心において自由空間および容積を有するギアボックスのアーキテクチャは、ギアボックス内へのかつギアボックスから外への入力または出力シャフト上に印加される強力な半径方向および軸方向の力に耐えるために強力かつ剛性のベアリング支持のために使用することができる。また、この空間および容積は、余分なサンホイールおよびクラッチを適用することにより、ギアレートにおけるデュアルシフトを有するようにそれぞれのギアステップを準備するために使用することもできる。２つのギアステップを有するギアトレーンは、４つのギアレートなどを得る可能性を付与し、これについて図面との関係においてさらに説明する。
【０１０５】
風力発電所に関する駆動トレーンでは、プロペラの取付ディスクからの軸方向、半径方向および折り曲げの力を吸収し得るフレックスピン構成を支持するために、かつこれにより、ギアボックスがトルク力によってのみ負荷印加されることを保証するために、適切なベアリングによって充填された容積の自由空間を使用することができる。この場合、駆動トレーン構成は、第１複合ギア構成のリングギアに接続された第１管状シャフト部材と、第１管状シャフト部材の周りに同軸状に構成され、かつ環状取付ディスクによって第１管状シャフト部材に固定された、相対的に短いまたは相対的に長い第２管状シャフト部材とを含む入力シャフトを含み得、この場合、第２管状シャフト部材は、ベアリング内において駆動トレーン構成のハウジングに対して軸支される。
【０１０６】
第１管状シャフト部材は、相対的に脆弱であり得、かつ主に取付ディスクから第１複合ギア構成のリングギアにトルクを伝達するように構成され得、第２管状シャフト部材は、ハウジングと共に、取付ディスクからの軸方向の、半径方向の、かつ折り曲げの力を吸収するように構成され得る。
【０１０７】
これは、駆動トレーン構成に接続されることのみにより、駆動ディスクに接続された入力または出力シャフトが半径方向または軸方向に安定的に支持されるという点で大きい利点を提供する。
【０１０８】
これにより、駆動トレーン構成の外において更なるベアリングまたは他の支持構造を構成するニーズが低減され、その結果、様々な用途において駆動トレーンを利用する場合に空間要件および費用が低減される。
【０１０９】
管状または中空のシャフトの構成は、このシャフトの内部空間が、カプリングまたはこれに類似したものなど、シャフトに接続された外部ユティリティの一部分を収容するために利用され得ることを可能にする。また、これは、設備全体の空間要件の低減にも寄与する。
【０１１０】
風力タービンなどのタービンを取付ディスクに固定することができる。
駆動トレーン構成において、第１複合遊星ギア構成、第２複合遊星ギア構成並びに適宜に発電機および入力シャフトは、モジュールごとに、モジュール方式で組み立てられるように、かつ分解されるように構成された別個のモジュールとして構成することができる。
【０１１１】
発電機のＲＰＭをその最良の効率レートにおいて利用するために、例えば、本発明による第２モジュラー型ギア構成は、大きいおよび小さいギアステップのための構成を装備することができる。
【０１１２】
駆動トレーン構成は、制御流体を伝達するため、取付ディスクに取り付けられたタービンを制御するために電気ワイヤおよび／またはパイプなどの制御手段を含み得、この制御手段は、入力シャフトの第１および他の管状シャフト部材を通して軸方向に取付ディスクまで延在し得る第１ギアステップまたは別のギアステップから延在する。
【０１１３】
車両に関する駆動トレーン内において、適切なベアリングによって充填された容積の自由空間は、ギアボックスの内側において、ホイールの重量を可能な限り小さくする必要がある直接的な駆動トランスミッション内において駆動シャフトが可能な限り長くなることを可能にするように、車両ホイールの駆動シャフトのＣＶジョイントの第１部分を支持するために使用することができる。事業者機械や戦車などのような車両内では、取付プレートは、ホイールに影響を及ぼす軸方向、半径方向および折り曲げの力に耐えるようにギアボックスの内側の適切な強力ベアリングによって支持することができる。
【０１１４】
高ＲＰＭを有する電気モータまたは発電機は、大きい出力対重量比を有することが可能であり、かつ多くの場合にその公称的信頼性の約半分においてその最大効率を有し得るというのは、周知の事実である。
【０１１５】
本発明の過剰決定防止および衝撃吸収ギアボックスのリングホイール側における自由空間および容積を使用するための選択肢は、同一のギアボックスの特徴を有する小さいおよび大きいギア比ステップのトランスミッションを実現するために、余分なサンギアおよびクラッチを有するギアボックスを装備するというものである。これは、例えば、電気によって駆動される車両内で非常に有用であり得る。これらは、多くの場合、大変な作業時にホイール上への大きいトルク、大きいギア比を必要とするが、ＡからＢへの輸送時に相対的に低い信頼性、小さいギア比および相対的に大きい速度を必要とする。
【０１１６】
ギア比およびギア比のシフト全体のカスタム設計により、その平均効率レートの最適化と共に電気モータサイズが最適化され得る。
本発明のギアボックス内におけるギアレートの変化は、その速度およびその回転方向を制御する電気モータに対する影響を有する電気センサおよび制御ユニットと共に機能する。例えば、４つの直接被駆動ホイールおよび大きいおよび小さいギアステップを有するギアボックス並びにギアボックスおよび電気モータに対する接続を有していないニュートラル構成を有する例えば車両では、大きい速度および相対的に低い信頼性における１つのモードは、２つのリアモータが大きいトルクにおいて設定され得るが、ニュートラル位置において実現される相対的に大きい速度を有し、したがって、エネルギー節約運転のために、高速度モードではフロントモータの組にハンドオーバされるというものであり得る。
【０１１７】
複合遊星ギアおよびギア構成の更なる目的および利点については、実施形態に関する以下の詳細な説明からかつ添付の請求項から明らかとなるであろう。
一般に、請求項において使用されているすべての用語は、そうではない旨が本明細書において明示的に定義されていない限り、当技術分野におけるその通常の意味にしたがって解釈することを要する。「１つの（ａ）／１つの（ａｎ）／その（ｔｈｅ）要素、装置、コンポーネント、手段、ステップなど」に対するすべての参照は、そうではない旨が明示的に規定されていない限り、要素、装置、コンポーネント、手段、ステップなどの少なくとも１つの例を参照するものとして開放的に解釈することを要する。本明細書において開示されている任意の方法のステップは、明示的に規定されていない限り、開示されている順序のまま実行する必要はない。
【０１１８】
以下では、以下の添付図面を参照し、本発明の例示のための実施形態を付与する。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１ａ】本発明の一実施形態による複合ギア構成の斜視図であり、ここではギア構成の特定のコンポーネントが除去されている。
【図１ｂ】図１ａに示されている構成の斜視図における断面図を示す。
【図１ｃ】図１ａに示されている構成の分解斜視図を示す。
【図２】本発明の第２実施形態によるギア構成の断面図である。
【図３ａ】第３実施形態によるギア構成の断面図である。
【図３ｂ】図３ａのギア構成の各部分を示す分解断面図である。
【図３ｃ】図３ａのギア構成の正面図である。
【図３ｄ】拡大表示において図３ａのギア構成の詳細を示す断面図である。
【図４ａ】第４実施形態によるギア構成を示す分解断面図である。
【図４ｂ】図４ａのギア構成の正面図である。
【図５】第５実施形態によるギア構成を示す部分分解断面図である。
【図６】第６実施形態によるギア構成を示す断面図である。
【図７】本発明の一用途を示す概略図である。
【図８ａ】本発明の一態様によるギアホイール構成の一実施形態を示す斜視図である。
【図８ｂ】本発明の一態様によるギアホイール構成の一実施形態を示す斜視図である。
【図８ｃ】本発明の一態様によるギアホイール構成の一実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明によるギアホイール構成の別の実施形態を示す斜視図における断面図である。
【図１０ａ】ギアホイール構成の更なる実施形態を示す斜視図である。
【図１０ｂ】図１０ａのギアホイール構成のいくつかのコンポーネントが除去された図である。
【図１０ｃ】図１０ｂの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２０】
図１ａ〜図１ｃおよび図２は、本発明の第１態様による複合遊星ギア構成を概略的に示す。
図１ａ〜図１ｃは、本発明の第１態様によるギア構成の一実施形態のいくつかの構造的コンポーネントを示す。図１ａ〜図１ｃでは、わかりやすさの向上のために回転遊星ギアコンポーネントが除去されている。したがって、図１ａ〜図１ｃに示されていないが、この実施形態によるギア構成１０は、リングギアに固定された中心の第１入力または出力シャフトと、８つの遊星ギアユニットとを有する。それぞれの遊星ギアユニットは、遊星ギアシャフトと、リングギアと噛合するプライマリギアと、第２入力または出力シャフトに接続されたサンホールと噛合するセカンダリギアとを有する。
【０１２１】
また、図１ａ〜図１ｃにおいて示されているように、ギア構成１０はまた、ハウジング１０を有し、ハウジング１０は、両方の軸方向に外向きにギア構成の軸方向中心から、１つのものから他のものへと順番に組み立てられるように構成されたいくつかのモジュラー型ハウジングコンポーネントを有する。これらのモジュラー型コンポーネントは、図１ａ〜図１ｃでは、除去されており、かつ取り付けられた際にそれを通して第１入力または出力シャフトが延在する、第１シャフト開口部を有する着脱可能の取付ディスクを受け入れる中央アクセス開口部を有する、円筒形壁および第１端部壁を含む第１端部キャップ１２を有する。ハウジングは第２エンドキャップ１４をさらに有しており、第２エンドキャップ１４は着脱可能な円形の第２端部壁１５を有しており、第２端部壁１５には取り付けられた際に第２入力または出力シャフト（図示されていない）が延在する第２シャフト開口部１５ａが設けられる。第１エンドキャップ１１および第２エンドキャップ１４は、ハウジング１０によって包囲された内部空間内に構成された構造ボディ１６の半径方向フランジ１６ａに取り付けられる。構造ボディ１６は、通常、鋳造により、一体的に形成され、かつ回転ギアコンポーネントの正確な位置決めおよび固定のために機械加工される。構造ボディ１６は、第１のほぼ円板の形状のボディ部分１７と、第２のほぼ円板の形状のボディ部分１８とを有する。第１ボディ部分１７および第２ボディ部分１８は、いくつかの軸方向に延在する距離部分１９によって軸方向に分離される。図示の例では、距離部分１９は、ほぼ環状の一体的な距離部分を形成するように結合される。ただし、距離部分は、いくつかの実施形態では互いに分離することができる。
【０１２２】
構造ボディ１６は、いくつかの軸方向の遊星シャフトボア２０ａ、２０ｂを有する。遊星シャフトボアは、対をなすように構成され、それぞれの対は、第１ボディ部分１７内に構成された第１遊星シャフトボア２０ａと、第２ボディ部分１８内に構成された第２遊星シャフトボア２０ｂとを有する。それぞれの対の遊星シャフトボア２０ａ、２０ｂは、軸方向にアライメントされ、かつ第１ボディ部分１７と第２ボディ部分１８との間の距離に対応する軸方向に一定の距離をおいて配置される。それぞれの第１遊星シャフトボア２０ａは、第１ベアリングであって、それにより個々の遊星シャフトが構造ボディ１６の第１ボディ部分に対して軸支される、第１ベアリングの位置を画定するように構成される。それぞれの第２遊星シャフトボア２０ｂは、対応する方式により、第２ベアリングの位置を画定するように構成され、第２ベアリングによって、個々の遊星シャフトが第２ボディ部分１８に軸支される。第１環状インサート２１は、それぞれの第１遊星シャフトボア２０ａ内において受け入れられる。第１環状インサート２１は、下部遊星シャフトベアリングの直径よりも大きい直径を有するプライマリギアを有する遊星ギアユニットが第１遊星シャフトボア２０ａを通して下方から導入され得る。第１ボディ部分１７と第２ボディ部分１８との間におけるプライマリギアの挿入後、対応する遊星シャフトベアリングがインサート内において受け入れられ、かつこれにより構造ボディに所定の位置において固定されるように、インサート２１を第１遊星シャフトボア２０ａに挿入することができる。
【０１２３】
第１ボディ部分１７および第２ボディ部分１８は、第１および第２ベアリングそれぞれの正確な位置決めのための第１入力または出力シャフトボア２２ａ、２２ｂを有しており、第１および第２ベアリングによって第１入力または出力シャフトが構造ボディ１６に軸支される。図示の例では、第１入力または出力シャフトボア２２ａ、２２ｂの両方が個々の環状インサート２３ａ、２３ｂを受け入れる。これらの環状インサート２３ａ、２３ｂが除去される際、大きい第１入力または出力シャフトボア２２ａ、２２ｂは、組立、分解および維持が大幅に促進されるようにギア構成１０の中心部分に対するアクセスを向上させる。環状インサート２３ａ、２３ｂｇの内径は、環状インサート内において受け入れられた際、第１入力または出力ベアリングが正確に位置決めされ、かつ構造ボディに対して堅固に固定されるように選択される。図示の例では、環状インサート２３ａ、２３ｂを有する第１入力または出力シャフトボア２２ａ、２２ｂの両方は、個々の第１入力または出力シャフトベアリングを受け入れるように構成される。ただし、いくつかの実施形態では、相対的に低い第１入力または出力シャフトボア２２ａが、環状インサート２２３ａを伴ってまたはこれを伴うことなしに第１入力または出力シャフトベアリングを受け入れることで十分である。このような実施形態では、ギア構成の他のコンポーネントの位置決めおよび固定のために、上部の第２ボディ部分１８内に構成された中心ボアを使用することができる。ただし、好ましくは、第１の中央に構成されたボディ部分の中心ボアは、常に、第１入力または出力ベアリングを受け入れるための第１入力または出力シャフトボアを構成するべきである。その理由は、第１ボディ部分１７は、この第１入力または出力シャフトベアリングをハウジングの内側または外側に構成された任意の他の第１入力または出力シャフトベアリングの大きい軸方向距離において位置決めすることが許容されるように、ハウジングの軸方向端部から相対的に大きい軸方向距離において構成されるからである。２つの第１入力または出力シャフトベアリング間の大きい軸方向の距離は、第１入力または出力シャフトの非常に安定したかつ堅固な固定を結果的にもたらし、これにより、第１入力または出力シャフトおよび更なるギアコンポーネントの半径方向の運動が低減される。
【０１２４】
図示の例では、第２軸方向端部壁１５は、その数が遊星シャフトボア２０ａ、２０ｂの対の数に対応するいくつかの端部壁ボア２４を有する。管状インサート２５が、それぞれの端部壁ボア２４内において受け入れられる。環状インサート２５を有するそれぞれの端部壁ボア２４は、第３遊星シャフトベアリングを位置決めおよび固定するように構成され、第３遊星シャフトベアリングは、ギア構成のいくつかの実施形態ではそれぞれの遊星シャフトの下端部に構成される。図５および図６には、このような実施形態の例が示されている。遊星ギアシャフトを取り付ける際、端部壁１５が除去され、上部遊星シャフトベアリングおよびプライマリギアを有する遊星ギアシャフトが、上述のように、第１遊星シャフトボア２０ａを通して導入される。上部遊星シャフトベアリングが受け入れられ、第２遊星シャフトボア２０ｂ内において固定され、下部遊星シャフトベアリングが第１遊星シャフトボア２０ａ内において受け入れられた際、環状インサート２１が下部ベアリング上に差し込まれ、かつ第２遊星シャフトボア２０ａ内に導入される。これにより、遊星ギアユニットの全体が構造部材１６との関係において正確に位置決めされ、かつ構造部材１６に固定される。その後、セカンダリ遊星ギアが個々の遊星ギアシャフトに螺合され、かつ遊星ギアシャフトに固定される。この作業がすべての遊星ギアユニットについて完了すると、第３遊星シャフトベアリングが個々の端部壁ボア２４内において受け入れられるように端部壁を取り付けることができる。次いで、環状インサート２５が第３遊星シャフトベアリングに螺合され、かつ第３遊星シャフトベアリングの最終的な固定のために端部壁ボア内に導入される。
【０１２５】
遊星ユニットと、第１入力または出力シャフトと、そのベアリングとの位置決めおよび固定のための上述の構成は、このように取り付けられたすべてのコンポーネントの位置が、一体のコンポーネント、すなわち構造ボディ１６によって画定されることを可能にする。したがって、単一の被加工物を機械加工することにより、すべてのベアリングシートおよび他のガイダンス表面を形成することができる。これにより、コンポーネント間の相対的な位置決めの精度が大幅に向上する。これは、重要な利点であり、その理由は、コンポーネントの相対的な位置決めにおけるわずかな逸脱さえもギア構成の負荷能力およびサービス寿命を大幅に低減し得るからである。上述の構成の更なる重要な利点は、構造ボディ１６が、満足できる安定性および負荷抵抗力を依然として提供しつつ、最小の材料を有するように設計され得るという点にある。これにより、ハウジング内の利用可能な内部空間が増大されると同時に、構造ボディ１６およびギア構成の全体の重量を最小限において維持することができる。また、ハウジング内の利用可能な内部空間が増大され得る点は、重要な利点でもあり、その理由は、ギア比、負荷能力およびこれらに類似したものなどの性能を最適化するために、シャフト、ベアリング、ギアおよび他のコンポーネントを自由に寸法設定することが可能になるからである。
【０１２６】
図２には、本発明の第２実施形態が示されている。この実施形態によるギア構成１００は、内部空間１１１を包囲するハウジング１１０を有する。ハウジングは、長手方向の中心軸との関係において回転対称であり、中心に構成された取付ディスク１１３を有する第１エンドキャップ１１２と、着脱可能の円形の端部壁１１５を有する第２端部キャップ１１４とを含むいくつかのモジュラー型部品を有する。第１エンドキャップ１１２および第２エンドキャップ１１４は、構造ボディ１１６が内部空間１１１内において少なくとも部分的に配置されるように構造ボディ１１６に固定されかつ構造ボディ１１６を包囲する。
【０１２７】
第１入力または出力シャフト１２０は、第１エンドキャップ１１２の取付ディスク１１３内に構成された第１中心シャフト開口部１１７を通って延在する。第１入力または出力シャフトは、ボディ１１６内において中心ベアリング１２１ａ、１２１ｂ内において軸支される。中心ベアリングは、第１ベアリング１２１ａを有し、第１ベアリング１２１ａは、入力および出力シャフトの第１端部１２０ａの近傍に配置され、第１端部１２０ａは、内部空間１１１内に配置される。また、第１入力または出力シャフト１２０は、第２中心ベアリング１２１ｂにより、ボディ１１６に対して軸支され、第２中心ベアリング１２１ｂは、第１入口開口部１１７の近傍において第１中心ベアリング１２１ａから一定の軸方向距離をおいて配置される。
【０１２８】
第１入力または出力シャフト１２０は、第１入力または出力シャフト１２０と共に回転するリングギア１２２に固定される。
ギア構成は、いくつかの遊星ギアユニット１３０をさらに有する。概略断面図には、２つのこのようなギアユニットが示されている。ただし、遊星ギアユニットの数は、自由に変更することができる。通常、ギア構成は、２つ、３つ、４つまたは最大で８つまでの任意の数の遊星ギアユニットを有する。以下では、遊星ギアユニット１３０の１つについて記述されるが、すべての遊星ギアユニットが同一の方式で構成および配置される。それぞれの遊星ギアユニットは、ボディ１１６内において、ベアリング１３３ａ、１３３ｂ内において軸支される遊星シャフト１３２を有する。図１に示されるように、遊星ベアリングは、第１中心ベアリング１２１ａと同じ軸方向高さに略配置された第１下部ベアリング１３３ａを有する。第２遊星ベアリング１３３ｂは、第１遊星ベアリング１３３ａから一定の軸方向の距離をおいて、遊星シャフト１３２の上部端部の近傍に配置される。
【０１２９】
遊星ギアユニット１３０は、遊星シャフト１３２に回転可能に固定されたプライマリギア１３４をさらに有する。プライマリギア１３４は、リングギア１２２の対応する歯と噛合するプライマリ遊星歯を有する。セカンダリ遊星ギア１３５は、第１遊星ベアリング１３３ａがプライマリギア１３４とセカンダリ遊星ギア１３５との間において軸方向に配置されるように、遊星シャフト１３２の下部端部の近傍において遊星シャフト１３２に対して回転可能に固定される。セカンダリ遊星ギア１３５には、第１入力または出力シャフト１２０と軸方向にアライメントされたサンホイール１４０の対応する歯と噛合するセカンダリ遊星歯が設けられる。図２に示されている例では、サンホイール１４０は、モータまたは発電機１５２などの回転電気機械のシャフトを構成する第２入力または出力シャフト１５０に対して回転可能に固定される。
【０１３０】
したがって、サンホイール１４０は、すべてのセカンダリ遊星ギア１３５と噛合し、第１入力または出力シャフト１２０と第２入力または出力シャフトとの間において伝達されるトルクは、すべての遊星ギアユニット１３０間において分散される。
【０１３１】
それぞれの遊星ユニット１３０のセカンダリ遊星ギア１３５は、プライマリ遊星歯に対するセカンダリ遊星歯の限られた弾性回転を可能にするように構成されたトランスミッション構成によって個々のプライマリ遊星ギア１３４に対してさらに接続される。このトランスミッション構成は、ギア構成の合計負荷が、トルクの伝達時に同時に係合状態にあるすべての歯面間において均等に分散されることを可能にする。加えて、トランスミッション構成は、激しいかつ迅速な歯面の衝撃が低減されるように、伝達されたトルクおよび対応する負荷の間欠的な変動が吸収されることを可能にする。トランスミッション構成およびその可能な変形についてさらに詳細に後述する。
【０１３２】
図３ａ〜図３ｄおよび図４ａ〜図４ｂは、本発明の第２態様による複合遊星ギア構成を概略的に示す。この態様によれば、ギア構成は、２つの選択可能なギア比間においてギア比が変更されることを可能にする手段を有する。
【０１３３】
図３ａ〜図３ｄは、第１実施形態を示し、かつ図４ａ〜図４ｂは、この態様の第２実施形態を示す。図３ａ〜図３ｃに示されている実施形態では、ギア構成は、図１に示されている実施形態とほぼ同一のコンポーネントを有する。したがって、ギア構成２００は、構造ボディ２１６に固定され、かつ構造ボディ２１６を包囲する、第１エンドキャップ２１２および第２エンドキャップ２１４を有するハウジング２１０を有する。
【０１３４】
第１入力または出力シャフト２２０は、第１エンドキャップ２１２内において第１シャフト開口部２１７を通って延在する。第１入力または出力シャフト２２０は、互いに軸方向に離隔した第１ベアリング２２１ａおよび第２ベアリング２２１ｂによってボディ２１６内において軸支される。
【０１３５】
ギア構成２００は、４つの遊星ギアユニット２３０を有し、遊星ギアユニット２３０はそれぞれ、ボディ２１６内において軸支された遊星シャフト２３２と、リングギア２２２と噛合するプライマリギア２３４と、第１サンホイール２４０と噛合するセカンダリギア２３５とを有する。第１サンホイールは、回転する電気機械２５２の第２入力または出力シャフト２５０に回転可能に固定される。
【０１３６】
ただし、第２実施形態では、第２サンホイール２６０は、第１入力または出力シャフト２２０の下部部分を同軸状に受け入れる中空のスリーブ部材２６２に回転可能に固定される。中空スリーブ部材２６２は、第１入力または出力シャフト２２０を中心として自由に回転するように構成される。これを目的として、ベアリング２２５が中空スリーブ部材２６２と第１入力または出力シャフト２２０との間に配置される。スリーブ部材２６２は、ベアリング２２１ａ、２２１ｂによって構造ボディ２１６に対してさらに軸支される。この結果、スリーブ部材のみならず、第１入力または出力シャフトも構造ボディ２１６との関係において剛性方式で固定され、かつこれらは、大きい負荷および折り曲げ力を支持することができる。第２サンホイール２６０は、すべての遊星ユニット２３０のプライマリギア２３４に対して動作可能に接続される。この実施形態では、第２サンホイール２６０は、個々の中間ギア２６４によってプライマリギア２３４に対して間接的に接続される。
【０１３７】
ギア構成２００は、リングホイール２２２または第２サンホイール２６０を第１入力または出力シャフト２２０に選択的に接続するように構成されたクラッチ構成２６５をさらに有する。クラッチ構成２６５は、第１入力または出力シャフト２２０に回転可能に固定され、かつ第１入力または出力シャフト２２０との関係において軸方向に変位可能である、係合部材２６６を有する。図示の例では、係合部材２６６は、第１入力または出力シャフト２２０の軸方向部分を受け入れる中空スリーブを有する。スリーブおよび第１入力または出力シャフト２２０には、相対回転を防止するための、かつそれらの間の相対的な軸方向変位を可能にするための協働するスプライン（図示されていない）が提供される。リングギア２２２は、第１入力または出力シャフト２２０、中空スリーブ部材２６２および係合部材２６６の周りにおいて同心状に構成された中心リングホイールハブ２２２ａに固定される。
【０１３８】
図３ｄにおいて最もよく示されるように、係合部材２６６には、それぞれリングホイールハブ２２３および中空スリーブ部材２６２上の対応する係合手段２６６ａ、２６２ａと選択的に係合するように構成された歯、窪みまたは顎などの係合手段２６６ａが提供される。クラッチ構成２６５は、いずれかの軸方向に係合部材２６６を駆動する駆動手段（図示されていない）をさらに有する。このような駆動手段は、当技術分野において既知の例えば液圧的、電気的、ガス圧的またはこれらに類似したものであり得る。
【０１３９】
ハウジング２１０の第１エンドキャップ２１２は、リングホイールハブ２２３およびクラッチ構成２６５を同心状に受け入れる、軸方向に突出した円筒形のヘッド２１２ａを有する。取付ディスク２１３が円筒形ヘッド２１２ａの自由端部に構成され、かつ第１シャフト開口部２１７を有する。環状封止材２１７ａが第１入力または出力シャフト２２０と取付ディスク２１３との間に配置される。第１入力または出力シャフトは、円筒形ヘッド２１２ａの自由端部に近接して配置された第３中心ベアリング２２１ｃによって円筒形ヘッド２１２ａ内においてさらに軸支される。
【０１４０】
加えて、２つの軸方向に離隔したリングホイールベアリング２２４ａ、２２４ｂが、リングホイールハブ２２３と中空スリーブ部材２６２との間において同心状に配置される。これにより、自由な相対回転がリングホイール２２２、第２サンホイール２６０および第１入力または出力シャフト２２０間において可能になる。
【０１４１】
図３ａおよび図３ｄは、クラッチ構成２６５が自由回転動作モードにおいて設定される際のギア構成２００を示す。このモードでは、係合部材２６６ａは、それぞれリングホイールハブ２２３の対応する係合手段２２３ａと中空スリーブ部材２６２との間において軸方向に位置決めされる。これにより、係合部材２６６は、第１入力部材２２０の回転がリングホイール２２２または第２サンホイール２６０に伝達されず、かつこれにより第２入力または出力シャフト２５０に伝達されないように、リングホイールハブ２２３および中空スリーブ部材２６２の両方から係合解除される。逆も当てはまり、第２入力または出力シャフトの回転は、遊星ギアユニット２３０、リングホイール２２２および第２サンホイール２６０に伝達されるが、第１入力または出力シャフト２２０に伝達されず、したがって、この動作モードにおいて自由に回転することが可能になる。
【０１４２】
図３ｄにおいて示されている位置から上向きに係合部材２６６ａを変位させることにより、係合部材２６６の係合手段２６６ａは、回転運動がリングホイール２２２、遊星ユニット２３０および第１サンギア２５０を介して第１入力または出力シャフト２２０と第２入力または出力シャフト２６０との間で伝達されるように、リングホイールハブ２２３の対応する係合手段２２３との係合状態にされる。このような回転運動およびトルクの伝達は、関与する回転コンポーネント間における直径の差に応じて第１ギア比で発生する。
【０１４３】
代わりに、図３ｄにおいて示されている位置から下向きに係合部材２６６ａを変位させることにより、係合部材２５６６の係合手段２６６ａは、回転運動が第２サンホイール２６０、中間ギア２６４、遊星ユニット２３０および第１サンギア２５０を介して第１入力または出力シャフト２２０と第２入力または出力シャフト２６０との間で伝達されるように、第２サンホイール２６０の対応する係合手段２２３との係合状態にされる。このような回転運動およびトルクの伝達は、この伝達に関与する回転コンポーネント間の直径の差に応じて第２ギア比で発生する。
【０１４４】
図３ａ〜図３ｄにおいて示されている実施形態では、第１入力または出力シャフトの１つの方向における回転運動は、クラッチ構成２６５が、リングギア２２２または第２サンホイール２６０を回転およびトルクの伝達のために関与させるための動作モードに設定されるかどうかとは無関係に、同一の方向における第２入力または出力シャフト２５０の回転を結果的にもたらす。これは、第２サンホイール２６０がプライマリギア２３４と直接的に噛合するように構成されるかどうかとの比較において、第２サンホイールとプライマリギア２３４との間の回転方向を逆転させる中間ギア２６４に起因して発生する。
【０１４５】
図４ａおよび図４ｂには、第１態様の代替実施形態が示されている。この実施形態では、ギア構成３００は、図３ａ〜図３ｄに示されているギア構成２００と基本的に等しく、かつ円筒形のヘッド３１２ａおよびボディ３１６を有するハウジング３１０を備える。第１入力または出力シャフトがボディ３１６内においてかつ円筒形のヘッド３１２ａ内においてベアリングによって軸支される。また、ギア構成３００は、４つの遊星ギアユニット３３０と、第２入力または出力シャフト（図示されていない）に接続可能な第１サンホイール（図示されていない）とを有する。また、図３ｄに示されているクラッチ構成２６５と同一のクラッチ構成３６５も提供される。第２サンホイール３６０は、第１入力または出力シャフト３２０の周りにおいて回転可能に構成された中空スリーブ部材３６０に回転可能に固定される。スリーブ部材３６０は、ベアリング３２１ａ、３２１ｂによって構造ボディ３１６に対して、かつベアリング３２５によって第１入力または出力シャフト３２０に対して軸支される。
【０１４６】
ただし、この実施形態では、第２サンホイール３６０は、それぞれの遊星ユニット３３０のプライマリギア２３４に対して動作可能に直接的に接続される。したがって、第２サンホイール３６０は、これらのプライマリギアと噛合する。中間ギアを除去することにより、第２サンホイール２６０には、相対的に大きい直径が付与され得、これにより、図３ａ〜図３ｄに示されている実施形態の第２サンホイールが、第１および第２入力または出力シャフト間の回転運動およびトルクの伝達に関与した際に実現されるギアレーションと異なる合計ギアレーションが提供される。
【０１４７】
上述の実施形態では、特定の方向における第１入力または出力シャフト３３０の回転は、クラッチ構成３６５がリングギア３２２または第２サンギア３６０を介して回転運動を伝達するように設定されるかどうかに応じて、反対の回転方向における第２入力または出力シャフトの回転を結果的にもたらす。
【０１４８】
図５および図６は、本発明の第３態様による複合遊星ギア構成を概略的に示す。この態様によれば、ギア構成は、２つの選択可能なギア比間においてギア比が変更されることを可能にする代替手段を有する。
【０１４９】
図５はこの第３態様の第１実施形態を示し、図６は第２実施形態を示す。図５に示されている実施形態では、ギア構成は、一般に、図１に示されている実施形態と同一のコンポーネントを有する。したがって、ギア構成４００は、ボディ４１６に固定され、かつボディ４１６を包囲する、第１エンドキャップ４１２および第２エンドキャップを有するハウジング４１０を有する。
【０１５０】
第１入力または出力シャフト４２０は、第１端部キャップ４１２の取付ディスク４１３内の第１シャフト開口部４１７を通って延在する。第１入力または出力シャフト４２０は、ボディ４１６内において、相互に軸方向に離隔した第１ベアリング４２１ａおよび第２ベアリング４２１ｂによって軸支される。
【０１５１】
ギア構成４００は、３つの遊星ユニット４３０を有し（図５の断面図にはその１つのみが示されている）、遊星ユニット４３０のそれぞれは、第１遊星ベアリング４３３ａおよび第２遊星ベアリング４３３ｂにより、ボディ４１６内において軸支された遊星シャフト４３２を有する。この実施形態では、遊星シャフト４３２は、第２端部キャップ４１４の端部壁４１５内において個々の第３遊星ベアリング４３３ｃによってさらに軸支される。それぞれの遊星ユニット４３０は、リングギア４２２と噛合するプライマリギア４３４をさらに有し、リングギア４２２は、第１入力または出力シャフト４２０に対して回転可能に固定される。
【０１５２】
この実施形態では、それぞれの遊星ユニット４３０は、第１セカンダリギア４３５ａおよび第２セカンダリギア４３５ｂを有する。セカンダリギア４５３ａ、４３５ｂは、互いに上下に軸方向にアライメントされ、かつ遊星シャフト４３２に固定される。セカンダリギア４３５ａ、４３５ｂの両方には、個々のプライマリギア４３４のプライマリ遊星歯に対するセカンダリ遊星歯の限られた弾性回転を可能にするトランスミッション構成が提供される。第１セカンダリギア４３５ａは、第２セカンダリギア４３５ｂの直径よりも小さい直径を有する。
【０１５３】
ギア構成は、第１サンホイール５４０ａおよび第２サンホイール５４０ｂをさらに有する。両方のサンホイール５４０ａ、５４０ｂは、個々のベアリング４５１ａ、４５１ｂによって第２入力または出力シャフト４５０に回転可能に接続される。したがって、それぞれのサンホイール４４０ａ、４４０ｂは、相互の関係において、かつ第２入力または出力シャフト４５０との関係において独立して回転することができる。第１サンホイール４４０ａの直径は、第２サンホイール４４０ｂの直径よりも大きい。サンホイールの直径は、第１サンホイールが第１セカンダリギア４３５ａと噛合し、かつ第２サンホイール４４０ｂが第２セカンダリギア４３５ｂと噛合するように適合される。第２入力または出力シャフト４５０は、回転する電気機械４５２の入力または出力シャフトを構成する。
【０１５４】
クラッチ構成４６５が、選択されたサンホイールと第２入力または出力シャフトとの間において相対回転が防止されるように、サンホイール４４０ａまたは４４０ｂを第２入力または出力シャフト４５０に対して選択的に固定するように構成される。図示の実施形態では、クラッチ構成は、第２入力または出力シャフト４５０を受け入れる環状係合部材４６６を有する。第２入力または出力シャフトおよび係合部材４６６には、係合部材４６６が第２入力または出力シャフト４５０に沿って軸方向に変位し得るように、ただしそれに対する回転が防止されるように、協働するスプラインが提供される。係合部材４６６は、第１サンホイール４４０ａおよび第２サンホイール４４０ｂの個々の対応する係合手段４４１ａおよび４４１ｂとの係合状態に変化し得る係合手段４６６ａ、４６６ｂを有する。
【０１５５】
クラッチ構成は、第１下部係合位置と第２上部係合位置との間において係合部材を変位させる液圧的、電気的またはガス圧的手段などの駆動手段をさらに有する。第１係合位置では、下部係合手段４６６ａは、第１サンホイールの対応する係合手段４５１ａと係合する一方、係合部材の上部係合手段４６６ｂは、第２サンホイール４４０ａの対応する係合手段４４１ｂから解放される。この位置では、第１サンホイール４４０ａは、第２入力または出力シャフト４５０に回転可能に固定される一方、第２サンホイール４４０ｂは、第２入力または出力シャフト４５０との関係において自由に回転することができる。したがって、この係合位置では、回転運動は、第１ギア比において、リングギア４２２、プライマリギア４３４、遊星シャフト４３２、第１セカンダリギア４３５ａおよび第１サンホイール４４０ａを介して第１入力または出力シャフト４２０と第２入力または出力シャフトとの間で伝達される。
【０１５６】
係合部材４６６が上向きに第２上部係合位置に変位された場合、上部係合手段４６６ｂは、第２サンホイール４４０の対応する係合手段４５１ｂに係合する一方、係合部材の下部係合手段４６６ａは、第１サンホイール４４０ａの対応する係合手段４４１ａから解放される。この位置では、第２サンホイール４４０ｂは、第２入力または出力シャフト４５０に回転可能に固定される一方、第１サンホイール４４０ａは、第２入力または出力シャフト４５０との関係において自由に回転することができる。したがって、この上部係合位置では、回転運動は、第１ギア比と異なる第２ギア比において、リングギア４２２、プライマリギア４３４、遊星シャフト４３２、第２セカンダリギア４３５ｂおよび第２サンホイール４４０ｂを介して第１入力または出力シャフト４２０と第２入力または出力シャフトとの間で伝達される。
【０１５７】
係合部材４６６が第１および第２係合位置間の中間位置に変位された場合、係合部材は、サンホイール４４０ａ、４４０ｂのいずれのものとも係合しなくなり、これにより、これらのサンホイールは、第２入力または出力シャフト４５０とは独立して回転する。ただし、これらは、セカンダリ遊星ギア４３５ａ、４３５ｂと依然として噛合し、セカンダリ遊星ギア４３５ａ、４３５ｂと共に回転する。
【０１５８】
図６には、更なるギア構成５００が示されている。このギア構成は、３つの遊星ギアユニット５３０を有し、このそれぞれは、遊星シャフト５３２と、プライマリギア５３４と、２つのセカンダリギア５３５ａ、５３５ｂと、第２入力または出力シャフト５５０に軸支された２つのサンホイール５４０ａ、５４０ｂと、第１サンホイール５４０ａまたは第２サンホイール５４０ｂが第２入力または出力シャフト５５０との関係において回転することを選択的に阻止するための第１クラッチ構成５６５とを有するという点において、図５に示されている構成に類似している。したがって、この第１クラッチ構成５６５は、第１入力または出力シャフト５２０および第２入力または出力シャフト５５０間において回転運動およびトルクを伝達する際に２つのギア比の１つを選択する、図５に示されている構成と同じ可能性を提供するように構成される。また、図６は、２つの係合位置間において上向きおよび下向きに係合部材５６６を変位させる例示のための駆動手段５６７も示す。図示の例では、駆動手段は、構造ボディ５１６の一部分を形成する着脱可能の取付インサート５１６ａに固定された電気アクチュエータを有する。アクチュエータは、係合部材５６６に接続された運動可能な部材を有する。
【０１５９】
この実施形態では、ギア構成５００には、第１入力または出力シャフト５２０が自由にかつリングギア５２２および他の回転ギアコンポーネントとは独立して回転することを可能にするフリーホイーリング能力がさらに提供される。
【０１６０】
第１入力または出力シャフト５２０は、内側端部位置において、ボディ５１６の環状取付インサート５１６ａ内で第１中心ベアリング５２１ａによって軸支される。ハウジング５１０は、第１シャフト開口部５１７を有する取付ディスク５１３によって軸方向に閉鎖されたヘッド部材５１２ａを有する第１端部キャップ５１２を備えており、第１シャフト開口部５１７を通って第１入力または出力シャフト５２０が延在する。第１入力または出力シャフト５２０は、第２ベアリング５２１ｂ内においてヘッド部材５１２ａに対して軸支される。
【０１６１】
リングギア５２２は、ボディ５１６内においてリングギアベアリング５２４によって軸支される。第２クラッチ構成５７０は、第１入力または出力シャフト５２０との間においてリングギアを選択的に接続および切断するように構成される。第２クラッチ構成５７０は、第１入力または出力シャフト５２０の一部分を受け入れる中空係合部材５７１を有する。係合部材５７１および第１入力または出力シャフトには、係合部材が第１入力または出力シャフトに沿って軸方向に変位し、かつその間の相対回転を防止することを可能にするために、協働するスプラインが提供される。係合部材５７１は、リングギア５２２において構成された対応する係合手段５２２ａとの係合状態に変化するかまたはそれが解除されるように構成された歯またはドッグジョーなどの第１係合手段５７１ａを有する。第２クラッチ構成５７０は、取付インサート５１６ａに固定され、かつベアリング５７２ａによって係合部材５７１に接続された軸方向に運動可能な部材を有する作動手段５７２をさらに有する。運動可能な部材を上向きに駆動するための作動手段の起動により、係合部材５７１は、係合手段５７１ａが対応する係合手段５２２ａとの係合状態から解除されるように上向きに変位する。これにより、第１入力または出力シャフト５２０が、非常にわずかな摩擦を伴って自由に回転し得るように、リングギア５２２およびギア構成の更なるギアから完全に切断される。反対の下向きの方向において、運動可能な部材と、これにより係合部材とを駆動するための作動部材５７２の起動は、リングギアが第１入力または出力シャフトとの関係において回転可能に固定され、これにより回転運動およびトルクが第１入力または出力シャフト５２２と第２入力または出力シャフト５５０との間において伝達され得るように、係合手段５７１ａをリングギア５２２上の対応する係合手段５２２ａとの係合状態に変化させる。
【０１６２】
図７は、本発明による４つのギア構成が車両の駆動トレーンにおいて使用される電気車両を概略的に示す。車両は、４つの電気モータを有し、このそれぞれは、本発明による個々の複合遊星ギア構成６０３およびホイール回転軸６０４によって個々のホイール６０２に接続される。ギア構成は、好ましくは、２つの選択可能なギア比と、ホイール回転軸に接続された送出シャフトのフリーホイール能力とを提供する、図６に示されているタイプであり得る。この用途では、中央電気制御ユニット６０５は、第１および第２クラッチ構成の作動手段の正確な制御のためにギア構成のそれぞれに電気的に接続される。制御ユニット６０５は、多数のセンサ（図示されていない）から様々な駆動状態に関する情報を収集し、情報を処理し、例えば瞬間的に有力な駆動状態との関係においてそれぞれのギア構成のギア比およびフリーホイール機能を最適化するために信号をギア構成６０３に送信する。
【０１６３】
上述のように、複合遊星ギア構成は、定義上過剰決定系を構成する。第４態様によれば、本発明は、このような過剰決定系の悪影響を低減する能力を有するギアホイール構成に関する。
【０１６４】
図８ａ〜図８ｃは、上述の複合遊星ギア構成に含まれる遊星ギアユニット内のセカンダリ遊星歯とプライマリ遊星歯との間の限られた弾性相対回転を可能にするためのトランスミッション構成に含まれ得るギアホイール構成７００を示す。ギアホイール構成７００は、シャフト（図示されていない）に回転可能に固定されるように構成された第１部分７１０と、周辺ギア歯７２１を有する第２部分７３０とを有する。図８ａ〜図８ｃに示されているギア歯７２１は、直線のものであるが、これらは、本発明によれば、傾斜したものまたは螺旋状のものにもなる。
【０１６５】
第２部分７２０は、第１部分７１０との関係において回転可能である。図示の例では、第１部分７１０は、シャフト上の対応する軸方向スプラインと協働するように構成された軸方向スプラインが提供された軸方向ボア７１１ａを有する円筒形ハブ７１１を有する。これにより、取り付けられた際、ハブ７１１および第１部分７１０の全体がシャフトとの関係において回転することが防止される。第２部分７１０は、ハブ７１１から半径方向に延在する円形フランジまたはディスク７１２をさらに有する。ディスク７１２は、ハブ７１１から半径方向距離においてディスク７１２の周りにおいて周方向に分散されたいくつかの軸方向スルーホール７１３を有する。それぞれのスルーホールは、ディスク７１２に固定され、かつディスク７１２から（図面において確認されるように）上向きに軸方向に延在する円筒形ピン７１４を受け入れる。
【０１６６】
第２部分７２０は、環状部材７２２を有し、この外側周辺エッジには、螺旋ギア歯７２１が形成される。また、第２部分は、ハブ７１１を受け入れる中心軸方向ボアを有する円形キャリアディスク７２３を備える。ピン７１４の数に等しい数の円形軸方向スルー開口部が、キャリアディスク７２３の周りにおいて周方向に分散する。スルー開口部７２４は、それぞれのピン７１４が、円形ディスク７１２に対するキャリアディスク７２３の角度調節により、個々のスルー開口部７２４内において中心に位置決めされ得るように配置される。キャリアディスク７２３には、さらに、その外周において、周方向に延びるいくつかの調節孔７２５が形成されており、環状部材７２２には、回転軸から調節孔７２６と同一の半径方向距離に配置された等しい数のねじが切られたねじ孔が形成される。
【０１６７】
第１部分７１０には、ハブ７１１の自由軸方向端部に固定された環状ストップディスク７１５が設けられる。ストップディスク７１５は、キャリアディスク７２３の内側部分とオーバラップするように、ハブ７１１の軸方向ボア７１１ａの周囲から外向きに半径方向に延在する。第１部分７１０と第２部分７２０との間において、摩擦を減少させると共に相対回転を向上させるために、ギアホイール構成は、いくつかのベアリング７４１、７４２、７４３を有する。図示の例では、円筒形スライドベアリング７４１がハブ７１１とキャリアディスク７２３との間に構成される。第１環状スライドベアリングが、円形ディスク７１２の内側部分とキャリアディスク７１２との間でハブ７１１の周りに配置され、第２環状スライドベアリング７４３が、ストップディスク７１４の内側部分とキャリアディスク７２３との間でハブ７１１の周りに配置される。
【０１６８】
第１部分７１０と第２部分７２０は、いくつかの弾性変形可能な円筒形ブッシング７５０によって接続される。それぞれのブッシング７５０は、金属スリーブ７５１内において受け入れられた弾性材料を有する。それぞれのブッシングは、個々のスルー開口部７２４内において受け入れられ、かつブッシングが取り付けられた際に個々のピン７１４を受け入れる中心軸方向ボアを有する。ブッシング７５０は、ピン７１４およびスルー開口部７２４に圧入される。ブッシング７５０がピンに沿って変位することを防止するために、ロッキングワッシャ７１６がそれぞれのピン７１４の自由端部に固定される。
【０１６９】
円形ディスク７１２とストップディスク７１５との間の軸方向距離は、キャリアディスク７２３の軸方向厚さよりも大きい。ブッシング７５０は、キャリアディスク７２３が円形ディスク７１２とストップディスク７１５との間において中心に位置決めおよび維持されるように、ピン７１４に対してかつスルー開口部７２４内においてさらに圧入される。
【０１７０】
第２部分７１０の周辺螺旋歯７２１とハブ７１１との間の、かつこれにより周辺螺旋歯７２０と、ハブに対して回転可能に固定されたギア上に配置された任意のギア歯との間の公称角度調節は、長尺状の孔７２５、ねじ孔７２６、ねじ７２７の提供により調節することができる。ねじを締め付ける前に、ハブ７１１に対する、かつこれによりハブ７１１に関して回転可能に固定された任意のギア歯に対する螺旋ギア歯７２１の望ましい角度位置が実現されるように環状部材７２２を回転させる。長尺状のスルーホール７２５は、孔７２５の周方向の長さに対応した方式でこのような角度調節を可能にする。相対的な角度位置に到達した際、ねじ７２７は、ねじ孔７２６内に締め付けられ、これにより第１部分７１０と第２部分７２０との間の相対的な角度位置がロックされる。
【０１７１】
ここで、第１部分７１０の回転が防止される一方でトルクが第２部分７２０に印加された場合、ブッシングの弾性変形可能な材料が変形して、第２部分７２０と第１部分との間におけるある程度の限られた弾性回転が可能になる。したがって、ギアホイール構成は、ある程度の周方向の捩じれコンプライアンスを有する。
【０１７２】
加えて、本発明のギアホイール構成は、周辺ギア歯７２１が螺旋状であり、かつキャリアディスク７２３が円形ディスク７１２およびストップディスク７１５から特定の軸方向距離に構成されるという事実により、更なる周方向の捩じれコンプライアンスも有する。この場合にも、トルクが、第１部分の螺旋歯と噛合する対応する螺旋歯を有する隣接ギアにより、第１部分７１０と第２部分７２０との間において印加された場合、螺旋歯の傾斜の角度に比例した軸方向の力が第２部分に印加される。キャリアディスク７２３は、円形ディスク７１２およびストップディスク７１５に対する軸方向クリアランスを有するように構成されることから、この軸方向の力は、トルクの回転方向ｆおよび螺旋歯７２１の傾斜角度に応じて、キャリアディスク７２３を軸方向に上向きにまたは下向きに変位させる傾向を有する。その結果、ブッシング７５０の弾性に起因して、ブッシングの更なる変形の下において、円形ディスクに対するキャリアディスク７２３の何らかの軸方向の変位が発生する。第２部分に印加された上述の周方向の力は、主に、ブッシング７５０の周方向の圧縮および延伸をもたらす一方、第２部分７２０に印加された軸方向の力は、ブッシング７５０の弾性せん断変形をもたらす。
【０１７３】
第２部分７２０が軸方向に変位するように許容される際、第２部分と隣接ギアとの間の角度関係が変化する。したがって、周方向および軸方向の両方において第２部分７２０と第１部分７１０との間の相対運動を可能にすることにより、ギアホイール構成の捩じれコンプライアンスが増大する。
【０１７４】
ブッシングは、第２部分７２０と第１部分７１０との間における周方向の相対運動および軸方向の相対運動の両方を弾性的に吸収する能力を有しているが、いくつかの用途では、相対的な軸方向運動に対する弾性抵抗力を別個に制御することが望ましい場合がある。このような場合、円形ディスク７１５とキャリアディスク７２３との間のみならず、ストップディスク７１５とキャリアディスク７２３との間において、更なる弾性変形可能材料（図示されていない）を構成することができる。加えて、ブッシングの変形可能材料のみならず、このような更なる変形可能材料の弾性は、別個に選択され得、これにより、それぞれ周方向および軸方向における相対運動の正確な制御が可能になる。
【０１７５】
本発明のギアホイール構成を上述の複合遊星ギア構成に適用する際、ギアホイール構成は、好ましくは、キー溝が付与されたハブ７１１によって遊星ギアシャフトに回転可能に固定されたセカンダリギアとして使用される。遊星ギアユニットのプライマリギアは、遊星ギアシャフトに回転可能に固定されることから、このように構成された遊星ギアユニットは、プライマリ遊星歯に対するセカンダリ遊星歯の限られた弾性回転を可能にするトランスミッション構成を形成する。これにより、複合遊星ギア構成の過剰決定の悪影響が強力に低減され、かつギア構成の合計負荷が、同時に係合状態にあるすべての歯面間において均等に分散される。加えて、ギアホイール構成の向上したコンプライアンスは、間欠的なトルクおよび負荷の吸収に寄与し、これにより複合遊星ギア構成の滑らかな稼働が提供される。
【０１７６】
上述のギアホイール構成を複合遊星ギア構成に適用する更なる利点は、螺旋ギア歯の使用により、直線のギア歯を有するギア構成との比較においてノイズが相当に低減されるという点にある。
【０１７７】
図９は、本発明によるギアホイール構成の更なる一実施形態を示す。このギアホイール構成８００では、第１部分８１０は、シャフト（図示されていない）を受け入れるように構成されたキー溝が付与された中心ハブ８１１を有する。環状フランジが、ハブ８１１から半径方向に延在する。いくつかのピン８１４がフランジ８１２のスルーホール８１３内において受け入れられる。ピン８１４は、フランジ８１２の両側において軸方向に延在する。スリーブ８５１ａ内において受け入れられた弾性変形可能な材料を有する第１ブッシング８５０ａがフランジ８１２の第１側部においてピン上に構成される。また、スリーブ８５１ｂ内において受け入れられた弾性変形可能な材料を有する第２ブッシング８５０ｂもフランジ８１２の反対の第２側部においてピン上に構成される。フランジの第１側部におけるすべてのブッシング８５０ａは、第１キャリアディスク８２３ａのスルー開口部８２４ａ内において受け入れられる。対応する方式により、フランジ８１２の第２側部におけるすべてのブッシング８５０ｂも第２キャリアディスク８２３ｂのスルー開口部８２４ｂ内において受け入れられる。ブッシング８５０ａ、８５０ｂは、ピン８１４の個々の端部上にかつスルー開口部８２４ａ、８２４ｂ内に圧入される。ブッシング８５０ａ、８５０ｂがピンから緩むことを防止するために、ロッキングワッシャ８１６ａ、８１６ｂがピン８１４の端部に配置される。
【０１７８】
第１キャリアディスク８２３ａおよび第２キャリアディスク８２３ｂは、ギアホイール構成の第２部分８２０の一部分を形成し、かつ周辺螺旋ギア歯８２１が提供された共通環状部材８２２に固定される。
【０１７９】
図８ａ〜図８ｃにおいて示されている実施形態に対応する形態において、ギアホイール構成８００は、第１部分８１０と第２部分８２０との間における公称的な相対角度位置を調節するための手段を有する。これらの手段は、キャリアディスク８２３ａ、８１３ｂ内に構成された周方向において長尺状のスルーホール８２５ａ、８２５ｂ、環状部材８２２内に構成されたねじ孔８２６ａ、８２６ｂ並びにねじ８２７を有する。これらの手段は、上述のように、第１部分８１０と第２部分８２０との間の公称的な相対角度位置を調節するために使用される。
【０１８０】
図８ａ〜図８ｃにおいて示されている実施形態と同じように、ブッシング８５０ａ、８５０ｂは、第１部分８１０と第２部分８２０との間の相対的な周方向および軸方向の運動の両方を弾性的に吸収する能力を有し、かつ上述の複合ギア構成に類似した方式によりギアホイール構成８００を適用することができる。ただし、この実施形態では、ストップリングが省略されている。この場合、代わりに、フランジ８１２と接触するように、キャリアディスク８２３ａ、８２３ｂのいずれかが軸方向に変位した際、第１部分８１０に対する第２部分８２０の最大軸方向変位に到達する。
【０１８１】
図１０ａ〜図１０ｃは、更なる一実施形態によるギアホイール構成９００を示す。ギアホイール構成９００は、シャフト（図示されていない）を受け入れるように構成されたキー溝が付与された中心ハブ９１１を有する第１部分９１０を有する。環状ディスクまたはフランジ９１２がハブ９１１から半径方向に延在する。いくつかの軸方向スルーホール９１３がフランジ９１２の周方向において分散する。スタッド９１４がそれぞれのスルー開口部９１３内においてねじ係合され、かつフランジ９１２からそれぞれの軸方向における特定の距離だけ軸方向に延在する。ギアホイール構成は、いくつかの円筒形ブッシング９５０をさらに有する。ブッシング９５０は、それぞれの軸方向端部において、ブッシングの長手方向セクションがほぼＨ字の形状になるように中心の軸方向に延在する円形凹部を有する。スタッド９１４が中心凹部内において受け入れられるように、ブッシング９５０がそれぞれのスタッド９１４において構成される。
【０１８２】
ギアホイール構成は第２部分９２０をさらに有し、第２部分９２０は、この実施形態では、周辺螺旋歯９２１、第１キャリアディスク９２３ａおよび第２キャリアディスク９２３ｂを有する環状部材９２２を備える。第１キャリアディスク９２３ａおよび第２キャリアディスク９２３ｂは、それぞれ個々の軸方向端部からハブ９１１上に差し込まれた半径方向において内側の円筒形のスリーブ部分９２３ａ、９２３ｂを有する。これにより、第１キャリアディスク９２３ａおよび第２キャリアディスク９２３ｂがフランジ９１２の反対側部に構成される。第１管状ベアリング９４１ａがハブ９１１と第１スリーブ部分９２４ａとの間に配置される。第２管状ベアリング９４１ｂがハブ９１１と第２スリーブ部分９２４ｂとの間に配置される。したがって、キャリアディスク９２３ａ、９２３ｂの両方がハブ９１１を中心として回転することができると共に、低摩擦により、ハブ９１１に沿って軸方向に変位することができる。また、管状ベアリングを使用する代わりに、例えばニードルベアリングまたは静圧ベアリングなどの多くの他のタイプを使用することもできる。
【０１８３】
第１キャリアディスク９２３ａおよび第２キャリアディスク９２３ｂは、それぞれフランジ９１２に向かって開放した周方向溝９２５ａ、９２５ｂを有する。スタッド９１４上に構成されたブッシング９５０の端部部分が溝９２５ａ、９２５ｂ内において受け入れられ、これらの端部部分は、フランジ９１２とは対向していない。キャリアディスク９２３ａ、９２３ｂには、スタッド９１４とアライメントされ得る、ねじが切られたスルーホール９２６ａ、９２６ｂが形成される。このようにアライメントされた際、固定ねじ９２７ａ、９２７ｂは、貫通ねじ部分が、ブッシングの円形凹部と係合し、この凹部が、フランジ９１２とは対向していないブッシングの軸方向端部に構成されるようにスルーホール９２６ａ、９２６ｂ内において固定される。
【０１８４】
キャリアディスク９２３ａ、９２３ｂは、キャリアディスク９２３ａ、９２３ｂの周囲に配置された周方向に延びるスルーホール９２８ａ、９２８ｂを通って延在すると共に環状部材９２２の固定孔９３０ａ、９３０ｂ内においてねじ係合された固定ねじ９２９ａ、９２９ｂを固定することにより、第１部分９１０に最終的に固定される。固定ねじ９２９ａ、９２９ｂが完全に固定される前にスルーホール９２８ａ、９２９ｂの周方向の延長部を利用することにより、第１のものに対してキャリアディスク９２３ａ、９２３ｂおよび環状部材９２２を回転させることにより、公称角度調節を実現することができる。
【０１８５】
ブッシング９５０の軸方向の高さは、フランジ９１５と溝９２５ａ、９２５ｂの底部との間の軸方向の距離よりも大きい。これは、固定ねじ９２９ａ、９２９ｂを締め付けることによるブッシングの軸方向における事前の張力印加を可能にする。
【０１８６】
容易に理解されるように、管状ベアリング９４１ａ、９４１ｂは、第２部分が低摩擦で第１部分との関係において回転方向および軸方向の両方で運動することを可能にする。
図８ａ〜図８ｃおよび図９において示されている実施形態と同じように、ブッシング９５０は、第１部分９１０と第２部分９２０との間において相対的な周方向および軸方向の運動の両方を弾性的に吸収する能力を有し、ギアホイール構成９００は、上述の複合ギア構成に類似した方式によって適用することができる。
【０１８７】
本発明の上述の特定の例示のための実施形態について説明した。ただし、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の請求項の範囲内において自由に変更することができる。
【図１】
2020514647.tif 000003
【図１ｂ】
2020514647.tif 000004
【図１ｃ】
2020514647.tif 000005
【図２】
2020514647.tif 000006
【図３ａ】
2020514647.tif 000007
【図３ｂ】
2020514647.tif 000008
【図３ｃ】
2020514647.tif 000009
【図３ｄ】
2020514647.tif 000010
【図４ａ】
2020514647.tif 000011
【図４ｂ】
2020514647.tif 000012
【図５】
2020514647.tif 000013
【図６】
2020514647.tif 000014
【図７】
2020514647.tif 000015
【図８ａ】
2020514647.tif 000016
【図８ｂ】
2020514647.tif 000017
【図８ｃ】
2020514647.tif 000018
【図９】
2020514647.tif 000019
【図１０ａ】
2020514647.tif 000020
【図１０ｂ】
2020514647.tif 000021
【図１０ｃ】
2020514647.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月23日(2019.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギアホイール構成（７００、８００、９００）であって、
−  シャフトに回転可能に固定されるように構成される第１部分（７１０、８１０、９１０）と、
−  前記第１部分に回転可能に接続され、かつ隣接するギアと噛合するためのギア歯を備える第２部分（７２０、８２０、９２０）と
を含み、前記第１および第２部分は、該第１および第２部分間の限られた相対回転を許容する少なくとも１つの第１弾性変形可能部材（７５０、８５０、９５０）によって機械的に接続される、ギアホイール構成（７００、８００、９００）において、
前記第２部分（７２０、８２０、９２０）のギア歯（７２１、８２１、９２１）は螺旋状であることと、前記ギアホイール構成は、前記第１部分および第２部分間の限られた相対的な軸方向の変位を許容するように構成されることとを特徴とするギアホイール構成（７００、８００、９００）。
【請求項２】
前記第１部分（７１０、８１０、９１０）と前記第２部分（７２０、８２０、９２０）との間における相対的な回転変位中に変形される少なくとも１つの第１弾性変形可能部材（７５０、８５０、９５０）を含む、請求項１に記載のギアホイール構成。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１弾性変形可能部材（７５０、８５０、９５０）は、前記第１部分（７１０、８１０、９１０）と前記第２部分（７２０、８２０、９２０）との間の相対的な軸方向の変位中に変形されるように構成される、請求項１または２に記載のギアホイール構成。
【請求項４】
前記第１部分と前記第２部分との間の相対的な軸方向の変位中に変形されるように構成される少なくとも１つの第２弾性変形可能部材を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項５】
相対回転中の前記第１部分（７１０、８１０、９１０）と前記第２部分（７２０、８２０、９２０）との摩擦を低減するために、該第１および第２部分間に配置された少なくとも１つのベアリング（７４１、８４１ａ、８４１ｂ、９４１ａ、９４１ｂ）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項６】
前記第１部分（７１０、８１０、９１０）は、中心ハブ（７１１、８１１、９１１）であって、前記シャフトと、前記ハブの中心軸から半径方向所定の距離において配置される少なくとも１つの第１接触部材（７１４、８１４、９１４）とを受け入れるための軸方向ボア（７１１ａ、８１１ａ）を有する中心ハブ（７１１、８１１、９１１）を含み、前記第２部分（７２０、８２０、９２０）は、周辺螺旋歯（７２１、８２１、９２１）および少なくとも１つの第２接触部材（７２４、８２４ａ、８２４ｂ、９２７ａ、９２７ｂ）を有する環状の歯が付与された部材（７２２、８２２、９２２）を含み、弾性変形可能部材（７５０、８５０ａ、８５０ｂ、９５０）は、前記第１および第２接触部材間に配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項７】
前記第１部分（７１０、８１０）は、半径方向ディスクであって、前記ハブ（７１１、８１１）から半径方向に延在し、かつ半径方向ディスクから軸方向に延在するいくつかの第１接触部材（７１４、８１４）を担持する半径方向ディスク（７１２、８１２）を含み、前記第２部分は、前記歯が付与された部材（７２２、８２２）に固定され、かつ対応する数の凹部（７２４、８２４ａ、８２４ｂ）を有する少なくとも１つのキャリアディスク（７２３、８２３ａ、８２３ｂ）を含み、環状弾性変形可能部材（７５０、８５０）は、それぞれの凹部内においてかつそれぞれの第１接触部材の周りに受け入れられる、請求項６に記載のギアホイール構成。
【請求項８】
前記第２部分（８２０）は、前記半径方向ディスク（８１２）の対向する軸方向側部に配置された２つのキャリアディスク（８２３ａ、８２３ｂ）を含む、請求項７に記載のギアホイール構成。
【請求項９】
前記第２部分（７２０、８２０、９２９）のギア歯（７２１、８２１、９２１）と前記シャフトとの間の公称相対回転位置を調節する調節手段（７２５、７２６、７２７、８２５、８２６、８２７、９２８ａ、９２８ｂ、９２９ａ、９２９ｂ、９３９ａ、９３０ｂ）を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの第１弾性変形可能部材（７５０、８５０ａ、８５０ｂ、９５０）は、ポリマー材料を含む、請求項２〜９のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの第１弾性変形可能部材は、捩じれスプリングを含む、請求項２〜９のいずれか一項に記載のギアホイール構成。
【国際調査報告】
2020514647.tif 000023
2020514647.tif 000024
2020514647.tif 000025
2020514647.tif 000026
2020514647.tif 000027