JPH08506648A

JPH08506648A - バックラッシュの無い変速機

Info

Publication number: JPH08506648A
Application number: JP6518078A
Authority: JP
Inventors: エイ．フォリノ，フランク
Original assignee: シンキネティクスインコーポレイテッド
Priority date: 1993-02-11
Filing date: 1994-01-24
Publication date: 1996-07-16
Also published as: CA2155411A1; US5514045A; AU6127394A; EP0683872A1; EP0683872A4; TW250530B; WO1994018472A1; CN1119886A

Abstract

(57)【要約】変速機に於けるバックラッシュを、駆動部材（１６）と、相互作用するボールが長孔内を往復してなる反動ディスク（２０）と、被駆動カム（４０）とを使用して減少させるための装置が提供される。バックラッシュは、駆動部材（１６）の後面に作用する圧縮ばね（２７）に軸方向の予備負荷を加えることにより低減され、或は駆動カムデバイス（４０１）の後面に作用するばね（４０６）に作用する外部の調節ねじ（４０７）を使用して低減される。

Description

【発明の詳細な説明】バックラッシュの無い変速機本発明は、変速機と題する米国特許第５，３１２，３０６号及び、変速機と題し１９９２年３月１３日に出願された国際特許出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ９２／０２０２３号の部分系続出願である。これら米国特許及び国際特許出願はここに参照することにより本明細書に含まれるものとする。（発明の分野）本発明は機械的動力伝達機構に関し、詳しくは駆動軸及び被駆動軸間で使用するための減速機その他に関する。（従来技術）回転原動力を効率的に利用する上で重要な能力は変速である。駆動部材の速度を増大或は減少させることにより、被駆動部材側での速度をもっと早くし或は遅くする場合がしばしば生じる。例えば自動車の、油圧電動装置では、種々のギヤアセンブリの組み合わせを使用することにより、ガソリンエンジンの高い回転速度を被駆動車軸でのもっと遅い回転条件に変速している。そうした変速機構は代表的に複雑であり、多くの部品を洗練された調和状態で作動させる必要があり、しかもその組み立て及び保守共に極めて労働集約的である。その他の変速用途例には、代表的には電動モーターを使用してエレベーターキャビンを昇降させてなるエレベーターや、動作用アクチュエーターとして電気モーターを使用するロボットが含まれる。これらの用途では、バックラッシュの無い（回転動力の入出力間の連結部の遊びがゼロであるのが理想的）配列構成が、運転中の被駆動部材の位置制御を所望のレベルで達成出来るようにするために必要とされる。（解決しようとする課題）本来簡単であるが伝達能力に於て優れた変速機を提供することであり、バックラッシュの無い変速機を提供することであり、自動停止特性を備える変速機を提供することであり、組み立て及び保守の比較的容易な変速機を提供することであり、回転駆動力を変速機に伝える複合要素間での負荷配分を最適化することであり、変速機のカム及びボールの損耗を収受し、変速機の使用寿命を伸ばすための手段を提供することである。（課題を解決するための手段）前述の各課題は、本発明に従う高効率の変速用動力伝達アセンブリーにより解決される。１具体例に於て、回転駆動入力の回転運動及び角速度を回転駆動出力の回転運動及び角速度に変換するための変換装置が提供される。この変換装置は、第１及び第２の一対の共役のデバイスと、第１のデバイスの回転運動及び角速度を第２のデバイスの回転運動及び角速度に変換するための、共通軸を中心として回転自在の変換手段とを含んでいる。第１のデバイスは駆動入力と連結され、変換手段の入力と相互作用するためのものであり、第２のデバイスは、駆動出力と連結して変換手段の出力に反応するためのものである。変換手段は、相互作用する要素（例えばボール）をそうどうさせるための少なくとも１つの長孔を具備するリテーナを有する。このリテーナは、共通軸を中心として配置され前記相互作用する要素が第１のデバイスを第２のデバイスに連結してなる共役対間に位置付けられる。この結果、第１のデバイスの回転運動及び角速度は第２のデバイスに於ける回転運動及び角速度へと、変換手段によって効率的に変換される。精度向上及び寿命延長のための軸予備負荷が提供される。本発明の１具体例では、変速機の共役のカムが、入力シャフトに取付けた入力ディスクにして、入力シャフトに対し半径方向に於て直交する状態で伸延するフェースを有する入力ディスクを具備している。前記カムには駆動カムとしての最も簡単な形態のカムトラックが形成される。このカムトラックでは、１つのローブが基礎円の半径位置から開始され、入力ディスク及び入力シャフトの中心に沿って回転しつつ半径方向に一定状態で増大する状態に於て且つ一定の角回転状態で、上昇モードに於ける１８０度の最大半径位置へと進行し、次いで下降モードに於て、上昇モードでのそれと同一割合での半径方向への一定減少状態及び一定角回転状態で基礎円半径に戻り、３６０度の回転を完了する。次ぎに、被駆動カムが、出力シャフトと、駆動カムのそれと類似のカムトラックを有するディスクとを含む。被駆動カムのこのディスクは、駆動カムのカムトラックと相対する位置で、出力シャフトに沿って取り付けられる。被駆動カムは複数の上昇及び下降モードにして、所望の変速、ここでは駆動カムの単一のローブを使用しての変速費を達成するべく選択されてなる複数の上昇及び下降モードを有する。被駆動カムに於けるこの複数の上昇及び下降モードの各々は、変換を一様なものとするべく、半径方向の変位量が同じであるように配列される。そうした半径方向の変位量を変化させることにより、変換を非一様なものとすることも出来る。この具体例では、調節手段を設け、この調節手段を使用し、軸方向力を偏倚させる状態に於て駆動カムに軸方向の予備負荷を加えている。好ましい具体例に於て、バックラッシュが最小である状態に於て回転駆動入力を回転駆動出力に変換するための装置が提供される。リテーナに案内された相互作用要素を介して被駆動トラックを駆動するための駆動トラックが、各トラックをして相互作用要素との１点での接触を可能とし、これが、各トラック及び相互作用要素を共に軸方向に予備負荷しそれにより、バックラッシュを減少或は排除するための軸方向予備負荷のための配列を実現する。前記接触は２点で行われるのが好ましい。本発明の変更例には、相互作用要素がボールであり、リテーナが長孔付きの反動ディスクであり、１つのトラックが一点接触のための角度の付いたフランクを形成し、被駆動トラックが非逆転性を有し、１つのトラックが他のトラックとの単一方向に於てのみ相互作用することの出来るフランクを含み、装置がハウジングを有し、このハウジング内には最初のトラックがシャフト軸に摺動自在に取り付けられ、また別のトラックが、ハウジングに対し軸上で比較的摺動しない状態とされ、リテーナがハウジングに固定され、ばね手段が軸方向予備負荷を提供し、ばね手段が外部の調節用ねじを介し軸方向予備負荷を提供し、この軸方向予備負荷が、ハウジングの、アンギュラ軸受を貫く内壁とトラックの１つに於けるバックフェースとの間のばね手段を圧縮し、前記バックフェースが被駆動トラックのバックフェースであり、各トラックが駆動カムトラック及び非駆動カムトラックにして、各々が相互作用要素と１点で相互作用するための角度の付いたフランクを含み、相互作用要素がボールであり、リテーナが長孔付きの反動ディスクであり、駆動カムトラックが圧縮ばねの力を、前記反動ディスクの各長孔に位置付けた一群のボールを介して非駆動カムトラックに伝達し、前記一群のボールが２列とされ、２つのボールが各長孔に割り当てられ、少なくとも１つの前記角度の付いたフランクが複数のフランクセグメントを含んでいる。追加的な変更例では、各トラックが、共通軸を中心として廻動する共役の第１及び第２の一対のデバイスであり、第１のデバイスが、角速度及び回転原動力を供給するための入力デバイスであり、第２のデバイスが出力デバイスであり、リテーナ及び相互作用要素が、前記入力デバイスの角速度及び回転原動力を、相互作用要素が入力デバイスにより運動場体とされた時、出力デバイスの角速度及び回転原動力に変換するための手段であり、入力デバイスが、運動状態にある全ての相互作用要素と介し入力デバイスの角速度及び回転原動力を出力デバイスの角速度及び回転原動力に変換するために、運動状態の相互作用要素及び出力デバイスと協働し、運動状態の全ての相互作用要素を介しての前記変換が、これら運動状態の全ての相互作用要素を通し実質的に等しく且つ同時に実施され、駆動トラックが直線関数的に伸長自在の駆動カムトラックを含んでいる。（図面の簡単な説明）図１Ａは単一ステージ形の減速機の中心線での断面図である。図１Ｂは、本発明に従う、軸方向に予備負荷された変速機の中心線での断面図である。図１Ｃは、図１Ｂの詳細図であり、シム及びマルチフィナガー付きのばねが示される。図２は、図１Ａの減速機に従う単一サイクル型の駆動部材のカムの平面図である。図３は、図１Ａの減速機に従う１２サイクル型の被駆動部材のカムの平面図である。図４は、図２の単一サイクル型の駆動部材及び図３の１２サイクル型の被駆動部材を重ねて示す平面図である。図５は、図１の減速機に従う、ボールを組み込んでなる長孔付きの反動ディスクの平面図である。図６は、本発明に従う、軸方向に予備負荷された好ましい変速機の中心線での断面図である。図７は、図６の駆動カムデバイス４０１に於ける駆動溝４１５及び４１７のフェースの平面図である。図８は、図６のデバイス４０３の被駆動溝４１６及び４１８のフェースの平面図である。図９は、図６の本発明に於ける反動ディスク４０２の長孔４２０にボール４０８〜４０９を組み込んでなる、駆動カムデバイス４０１、反動ディスク４０２、被駆動カムデバイス４０３の複合的平面図である。（発明の実施の形態）図１Ａには単一ステージ形の変速装置１０が示され、ハウジング１２の部分１２Ｌ及び１２Ｒと、複数の相互作用要素、即ちボール１４と、入力シャフト２３に連結された駆動部材１６と、出力シャフト２５に連結された被駆動部材１８と、ハウジング１２に連結された反動ディスク２０とを含んでいる。駆動部材１６は、入力軸受或はブッシュ配列構成２２によりハウジング１２に取り付けられ、被駆動部材１８は出力軸受或はブッシュ配列構成２４によりハウジング１２に取り付けられる。駆動部材と被駆動部材とを駆動軸Ａを中心として各々対称的に取り付けるのが好ましい。このアセンブリに於ける、減速能力と動力伝達能力とは、駆動部材及び被駆動部材の各々に於て適宜の設計形状としたカムにして、ボールを介して相互作用してなる２つのカムを使用することにより達成される。図２及び図３には、図１Ａの装置に於けるそうした２つのカムを例示するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。図２に示すように、駆動部材１６は単一サイクル、即ち単一のローブを有する駆動カム３０を含んでいる。この駆動カム３０は、０度位置のＲ１から１８０度位置のＲ２（カムの上昇側３２を画定する）に上昇し、３６０度位置（カムの降下側３４を画定する）のＲ１に戻る。駆動カムは垂直の中心線を中心として非対称であり、中心５０に関する規定曲線内でＲ１及びＲ２の間を移動する。駆動カム３０は、１ローブを有する駆動カムトラック３８の形態を取る。図３に示すように、被駆動部材１８はシャフトと同心とするのが好ましい。この具体例では被駆動部材１８は１２のローブ（Ｃ１−Ｃ１２）を有する被駆動カム３６を具備する。この被駆動カム３６は同心の１２のローブを有する被駆動カムトラック４０の形態を取る。１２のローブの各１つが、単一ローブ型の駆動カムの上昇及び降下を収受し、そうした収受の各々が、被駆動部材を駆動部材の全回転の１／１２だけ回転させる。本具体例での２つのカムの協働状態を図４に示す。駆動カム３０及び被駆動カム３６、そして特に駆動カムトラック３８、被駆動カムトラック４０が、ボール１４を位置Ｂ１からＢ１１に於て支持するための形状とされている。ボールは反動ディスク２０により割り当てられた位置に保持される。この詳細は図５に示される。本具体例では反動ディスクにはボール移動用の、半径方向の複数の長孔Ｓ１−Ｓ１１が設けられる。各長孔はリテーナの中心５０から等距離に且つ最も近い長孔からも等距離の位置に配置される。各長孔は、図示されるように、最大数のボールを収受するための間隔を有している。長孔の相対角度（被駆動カムが１２ローブ型である本具体例では円弧角度は３０度である）が、各被駆動カムのローブ間の円弧角と必ずしも等しく無いがしかしそれよりも小さくはならない場合、使用するボール数はもっと少なくしても良い。図５に示す反動ディスクは幾つかの機能を有する。第１の機能は、ボールを介して伝達されるところの回転原動力に対する反動を提供することである。第２には、反動ディスクは、減速機の組立手順に於て、ボールを正しい配向状態に位置付け及び保持し且つカムと整列させるためにも利用されることであり、そして第３には、長孔Ｓ１−Ｓ１１に於けるボールの移動の最遠位置に於ける、ボールの上昇モードから降下モードまたその逆の移行を助成することである。本具体例の作動に際し、ボール１４が、入力シャフト２３及び駆動部材１６の所定方向（入力シャフトから見た場合の例えば時計回り方向）での回転を、被駆動部材１８及び出力シャフト２５に於ける、出力シャフトから見た場合の反対方向でのもっと遅い回転に変換する。各ボールは、カムの回転中に半径方向内側及び半径方向外側に移行する。本具体例ではボール、或はリテーナ、即ち反動ディスク２０は、この反動ディスクが静止状態のハウジング１２にピン３３によって構造的に連結されていることから回転せず、従って回転角度を生じることは無い。駆動カム及び被駆動カムのみが回転する。しかしながら他の具体例ではリテーナを非固定化することが出来る。図１から５には減速機が例示され、駆動カムが単一のローブを有している。しかしもっとローブの数を多くすることも本発明の範囲に含まれる。例えば、４つのローブを有する駆動カムを１２ローブを有する被駆動カム３６と組み合わすことにより、最適には８つのボール（１２引く４ローブ）が収受され、減速比は３：１（駆動側４ローブ／被駆動側１２ローブ）となる。各カムのローブ数を変更することにより、多くの減速比組み合わせ体を作製し得ることを理解されよう。増速機も同様に作製可能である。更に、本発明の実施に際しては前記比率を非整数的にすることも可能である。図１Ａではボール１４は駆動カム３４及び被駆動カム３６の駆動カムトラック３８’及び被駆動カムトラック４０’間で４点接触状態で保持されている。これら各カムトラックは角度的にオフセットした２つのフランク或は側方部分により境界付けされた中心部分から構成される（側方から見ると、これらの中心部分及び側方部分は、幾分、八角形の隣合う３辺を形成するように見える）。ボール１４は、ボールと駆動カムトラック及び被駆動カムトラックの各中心部分Ｃ１、Ｃ２との間に間隙を有する状態に於て、駆動カムトラック３８の、２つの傾斜側面Ｓ１、Ｓ２と、また被駆動カムトラック４０に於ける２つの傾斜側面Ｓ３、Ｓ４と接触している。しかしながら、軸方向の予備負荷は、ボールが４点接触による保持がきつくなり過ぎないよう、極めて注意深く付加する必要がある。図１Ｂには装置１０’が示され、図１Ａの具体例と共通の幾つかの部品を具備しており、これらの部品には同じ参照番号が付記されている。更に、弾力性の、マルチフィンガー型の板ばねユニット２７が、駆動カム３４（スピンドル３１に沿っての摺動が可能）に軸方向の予備負荷を加え、結局、ボールに軸方向予備負荷を加え、これらボールを被駆動カム４０に押し付ける。被駆動カム４０は、この被駆動カムに於ける錠止された軸受により位置的にハウジング１２に固定されていることから、軸方向に移動することは出来ない。板ばねユニット２７は図１Ｃに示す幅Ｗ₁と比例して変化する軸方向の圧縮力を発生する。図１Ｂ及び１Ｃから明らかなように、幅Ｗ₁が増大するほどこの圧縮力は大きくなる。前記圧縮力は、シム２１の、幅Ｗ₂を変更することによっても大きくなる。シム２１を、要求される予備付加条件を達成する所定の幅を有するものとすることが出来る。板ばねユニット２７のばね定数を、幅Ｗ₁、Ｗ₂を変更することなく変更することも出来る。トラック及びボールが損耗すると、この現象を収受するべく考慮された予備負荷が、ボール及び各カムトラックを、バクラッシュが最少或は本質的にゼロとなる状態に於て接触させる。この予備負荷により、カム及びボールとの接触は、遊びやバックラッシュを本来生じることなく開始され且つ連続される。この予備負荷により、本来、精密な組立のための許容誤差を緩和することを可能とし且つそうした減速機を積み上げ状態で収蔵する際の許容誤差累積の影響を排除する。予備負荷による更に他の利益は、これらユニットの構成要素の損耗がこの予備負荷によって収受されることである。軸方向に予備負荷を加える変速機の好ましい具体例が図６に例示される。この変速機は軸方向に予備負荷を加えるための能力を有する。この能力は運転中に於てさえも外部の調節ねじにより較正され得る。この調節ねじ４０７は、トルクが加えられることによってばね４０６を圧縮し、このばねの圧縮力が予備負荷プレート４０４に加えられる。そうした調節ねじの対称模様でのアセンブリを、前セットしたトルクレンチを使用してその全てを較正する。これにより、負荷は予備負荷プレート４０４全体に一様に分散される。予備負荷プレート４０４に加えられる力が、アンギュラ軸受４０５を介し駆動カムデバイス及び被駆動カムデバイスに軸方向の予備負荷を付加する。このアンギュラ軸受４０５の静止レースが予備付加プレート４０４であり、回転レースは駆動カムデバイス４０１に於ける隣り合う後面である。駆動カムデバイスが、結局、２列のボール４０８、４０９にして、反動ディスク４０２の関連する長孔に位置付けられた２列のボールを介し、被駆動カムデバイス４０３に軸方向力を伝達する。被駆動カムデバイス４０３は、変速機ハウジング４１４に固定取り付けされた出力シャフト軸受４１２により、軸方向への移動に対し拘束される。駆動カムデバイス４０１の駆動カムトラック４１５及び４１７に於ける各上昇セグメント（４１５Ｒ／４１７Ｒ）及び各降下セグメント（４１５Ｆ／４１７Ｆ）が図７に示され、被駆動カムデバイス４０３の被駆動カムの被駆動カムトラック４１６、４１８に於ける各上昇セグメント（４１６Ｒ／４１８Ｒ）及び各降下セグメント（４１６Ｆ／４１８Ｆ）が図８に示される。図６には、駆動カムトラック４１５／被駆動カムトラック４１６と、駆動カムトラック４１７／被駆動カムトラック４１８との間での２点接触状況が例示され、ボール４０８及び４０９が、同心のカムトラック組４１５−４１８と２点で接触する状況が示される。この２点接触は２つのアンギュラ軸受に於けるそれと類似している。この２点接触では、ボールは各カムトラック組に於て、駆動カムトラック及び被駆動カムトラックに各１点で接触する。余り望ましくは無いが、本発明の他の具体例に於ては３点接触が使用される。図７及び８に示すように、内側の駆動カムトラック４１５及び被駆動カムトラック４１６の組と外側の駆動カムトラック４１７及び被駆動カムトラック４１８の組とは、中心線４１５’、４１６’、４１７’、４１８’の夫々に関して形成される。認識されるように、各カムトラックはその半分が離間して形成され、それにより各ボールは、駆動カムトラックの半分（駆動カムトラック４１５或は４１７）と、非駆動側のカムトラックの半分（被駆動カムトラック４１６或は４１８）との間に捕捉されこれが、ボールの接触を２点に最小化する。ボールはそれ以外の部分でカムと接触することは無い。２点接触は単一方向的なものであることから、時計方向及び反時計方向での回転を収受するためには２組のカムトラックが必要となる。即ち、２点接触では、反動ディスク４０２がボールを正しい位置に受動的に保持する間は１方向での回転のみに対し反動を生じ得ることから、例えば、もし内側の、駆動カムトラック４１５、被駆動カムトラック４１６から成る組を駆動カムデバイス４０１の入力シャフトの時計方向での回転を収受する共役のカムセグメントとすれば、外側の、駆動カムトラック４１７、駆動カムトラック４１８の組が、駆動カムデバイス４０１の入力シャフトの半時計方向での回転を収受する共役のカムセグメントとなる。かくして、２方向的な入出力に対しては、一方のカムトラック組みが時計方向回転を提供し、他方のカムトラック組が反時計方向回転を提供する。しかし、単一方向的な出力のためには、協働する単一組の２点接触カムのみが必要となる。図７に示すセグメント化された駆動カムトラックは単一ローブ型のものであり、その機能は本明細書で先に説明した単一ローブ型のそれと類似している。時計方向回転での速度伝達に関しては、内側のカムトラックの上昇セグメント４１５Ｒ及び降下セグメント４１５Ｆが作用し、一方、上昇セグメント４１７Ｒ及び降下セグメント４１７Ｆは作用しない。反時計方向回転での速度伝達に関しては、上昇セグメント４１７Ｒ及び降下セグメント４１７Ｆが作用し、一方、上昇セグメント４１５Ｒ及び降下セグメント４１５Ｆは作用しない。図８にはセグメント化された１２ローブ型の被駆動カムデバイス４０３が示される。この１２ローブ型の被駆動カムデバイス４０３の機能は、本明細書に於て先に説明した１２ローブ型の駆動カムのそれと類似している。外側の側面の上昇セグメント４１８Ｒ及び降下セグメント４１８Ｆは、各ローブに対し反復される対向するカムトラックを具備する。内側のカムトラックの上昇セグメント４１６Ｒ及び降下セグメント４１６Ｆもやはり、各ローブに対し反復される対向する一組のカムトラックを含んでいる。これらのセグメント化された２つのカムトラックは、駆動カムのセグメント化された２つのカムトラックと共役である。駆動カムトラックに於けると同様に、時計方向回転での速度伝達に関しては上昇セグメント４１６Ｒ及び降下セグメント４１６Ｆが作用し、反時計方向回転では外側のカムトラックの降下セグメント４１８Ｆ及び上昇セグメント４１８Ｒが作用する。図９に示すように、反動ディスク４０２が、同心の２つの共役のカムと相互作用するために必要な２組のボールのための、細長の半径方向長孔４２０を提供する。各カムは共役であるのみならず、相互の回転を同期させるための幾何学的形状とされている。図９では、駆動カムデバイス４０１と、反動ディスク４０２と、被駆動カムデバイス４０３とが、前記反動ディスクの長孔４２０にボール４０８９−４０９を組み込んだ状態で、重ね合わせて例示されている。駆動カムデバイス４０１が時計方向に回転する場合、駆動カムトラック及び被駆動カムトラックのセグメント化されたカムトラック間に、以下に説明する共役動作が生じる。駆動カムデバイスの駆動カムトラック４１５の各セグメントと被駆動カムデバイスの被駆動カムトラック４１６の各セグメントとの間で、変換手段を提供するボール４０９を使用しての速度伝達が行われる。駆動カムデバイスの降下セグメント４１５Ｆが、ボールＢ１３−Ｂ１７をそれら各々のボール位置で半径方向外側に偏倚し、それらボールをして、被駆動カムデバイスのセグメント化された各カムトラックでの降下セグメント４１６Ｆと相互作用せしめそれにより、被駆動カムを、被駆動カムの出力シャフトから見て反時計方向に回転させる。駆動カムデバイスの上昇セグメント４１５ＲがボールＢ１８−Ｂ２２を、それら各々のボール位置で半径方向内側に偏倚し、それらボールをして、被駆動カムデバイスのセグメント化された各カムトラックでの上昇セグメント４１６Ｒと相互作用せしめそれにより、被駆動カムを、この被駆動カムの出力シャフトから見て反時計方向に回転させる。駆動カムデバイスの降下セグメント４１７ＦはボールＢ２−Ｂ６を半径方向に偏倚することは出来ず、従ってこれらボールは被駆動カムのセグメント化された各カムトラックの降下セグメント４１８Ｆとは相互作用せず、速度伝達作用には無関係であり、速度伝達作用は行わない。これらのボールＢ２−Ｂ６は速度伝達中は自由回転（同期的に）する。駆動カムデバイスの上昇セグメント４１７ＲはボールＢ７−Ｂ１１を半径方向に偏倚することは出来ず、従ってこれらボールは被駆動カムのセグメント化された各ローブの上昇セグメント４１８Ｒと相互作用せず、速度伝達作用には無関係あり、速度伝達作用は行わない。これらのボールＢ７−Ｂ１１は速度伝達中は自由回転（同期的に）する。駆動カムデバイス４０１が反時計方向に回転する場合、駆動カムトラック及び被駆動カムトラックに於けるセグメント化された各カムトラック間に、以下に説明する共役動作が生じる。駆動カムデバイスのカムトラック４１７の各セグメントと被駆動カムデバイスのカムトラック４１８の各セグメントとの間で速度伝達が行われる。駆動カムデバイスのカムトラック４１５の各セグメントと被駆動カムデバイスのカムトラック４１６の各セグメントは、非作用的且つ同期的に作動し、速度伝達には関与しない。駆動カムデバイスの降下セグメント４１７Ｆが、ボールＢ２−Ｂ６をそれら各々のボール位置で半径方向内側に偏倚し、それらボールをして、被駆動カムデバイスのセグメント化された各カムトラックでの降下セグメント４１８Ｆと相互作用せしめそれにより、被駆動カムを、被駆動カムの出力シャフトから見て時計方向に回転させる。駆動カムデバイスの上昇セグメント４１７ＲがボールＢ７−Ｂ１１をそれら各々のボール位置で半径方向外側に偏倚し、それらボールをして、被駆動カムデバイスのセグメント化された各カムトラックでの上昇セグメント４１８Ｒと相互作用せしめそれにより、被駆動カムを、この被駆動カムの出力シャフトから見て時計方向に回転させる。今や、駆動カムデバイスの降下セグメント４１５Ｆは、ボールＢ１３−Ｂ１７を半径方向外側に偏倚して、被駆動カムのセグメント化された各カムトラックでの降下セグメント４１６Ｆと相互作用させることは出来ず、従って速度伝達には無関係となり、従って速度伝達作用は行わない。ボールＢ７−Ｂ１１はこの速度伝達中は同期的に自由回転する。今や、駆動カムデバイスの上昇セグメント４１５Ｒは、ボールＢ７−Ｂ１１、Ｂ１８−Ｂ２２を半径方向内側に偏倚させて被駆動カムのセグメント化された各カムトラックでの上昇セグメント４１６Ｒと相互作用させることは出来ず、従って速度伝達作用は行わない。これらのＢ７−Ｂ１１、Ｂ１８−Ｂ２２もまた、この速度伝達中は同期的に自由回転する。ボールＢ１及びＢ１１は、カムとの各相互作用に於ける移行点位置にあり、この位置では速度伝達には関与しない。しかしながら、先に説明したように、これらのボール及び全てのボールは、結局この移行点に到達し、その後は駆動カムの、回転角度を増分的に生じる方向での回転に対して作用し、駆動カムの回転方向に従う速度伝達に関与するようになる。先に説明した共役動作は、時間の任意の瞬間のみを反映するものであり、各カムデバイスが、これら各カムデバイスの上昇モード及び降下モードにより半径方向内側及び外側に偏倚するボールと相互作用するに際し、各カムデバイス間に於て連続される。適宜の時間に於て、各ボールは駆動カムの各カムトラックに対する外側及び内側の移行点に到達する。単一ローブ型の具体例ではカムデバイスはこの時間で一回転する。そうした協働が、円弧角（本具体例では３０度）分量での被駆動カムの各カムトラックの回転を可能とする。カムトラックは、各トラックに於て、夫々の回転方向に於て前記共役動作が同期的に相互作用する状態に於て生じる形状とするのが好ましい。ばね４０６により加えられる軸方向力の大きさを、バックラッシュの無い共役的なカムデバイス４０１及び４０３を通して伝達される最大トルクに関して予め決定することが出来る。伝達される最大トルクは、ボール４０８及び４０９と内側カムトラック４１５、４１６及び外側カムトラック４１７、４１８とが接触することにより生じるところの、最大トルクに対する分離力を決定し、ばねを使用して若干大きい軸方向力を付加することによって得ることが出来る。前記最大トルクの大きさを決定した後、このトルクを、目盛り付きのトルクレンチを使用して調節ねじ４０７に均等に分布する。これが結局、予備負荷プレート４０４に加えられる軸方向力が平均化されることを保証する。この、均等に分布された軸方向力が、駆動カムデバイス及び被駆動カムデバイスのカムトラック４１５−４１８間の全てのボール位置で接触が開始され、本質的に全ての間隙が排除され、また運転中に於ける全ての駆動要素のための最も密着し且つ連続した接触が提供されることを保証する。この状況が、バックラッシュを本質的にゼロとし、カムトラックの拡大或はボール損耗の影響を完全になくす。これにより、最高レベルの性能での運転寿命の延長が提供される。かくして、相互に共役の、セグメント化された２組のカムトラックが提供され、この２組のカムトラックが本具体例に於て軸方向の予備負荷状況を収受する。カムトラックの各組が、２点接触にして、４点接触とは逆に、１点が駆動カムトラックのカムトラック４１５或は４１７上にあり、１点が被駆動カムトラックのカムトラック４１６或は４１８上にある形態での２点接触を提供する。予備負荷及びその調節は、ハウジングを開放することなく、装置の外部から実施することが可能である。精度が最適化されそしてバックラッシュがゼロであることにより装置の使用寿命が著しく延長され、また接触応力の大きさの範囲内での任意の予備負荷に対する調節が容易化される。これが、本発明を動力伝達の分野での著しい進歩性を与え、またカム及び反動ディスクを使用する現在及び従来の変速機の性能を著しく改善するものとする。本発明はバックラッシュをゼロ或は小さくする必要のある多くの用途に適用出来る。ここに説明した、カムトラックを多数有する本発明の特徴は、入力デバイスが任意方向に於て容易に駆動可能であるのに対し、出力デバイスが非可逆的なことである。出力デバイスが非可逆的であることによって自動停止特性が提供される。この自動停止特性は、医療その他の精密施設用のロボットから、油圧伝達、ギアアセンブリの色々の組み合わせ、ホイスト及びエレベーター駆動その他の、回転駆動入力装置を使用して変換された速度で出力を装置を駆動するための多くの用途に於て有益である。本発明は、本来簡単ではあるが伝達能力が高く、しかも適宜の工場設備での製造が容易な変速機を提供する。同様に、本発明は組立及び保守が比較的易しく、しかも尚、変速機内の、回転原動力を伝達する多数の要素間での負荷配分が最適化されてなる変速機を提供する。本発明の教示に従い製作した変速機での、単数或は複数の駆動カムの、単数或は複数の被駆動カムに対する比は、減速に対しては１以上、或は増速に対して１未満である。以上本発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内で多くの変更を成し得ることを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．回転運動入力を回転運動出力に変換するための装置であって、回転出力装置を駆動するための被駆動トラック手段と、相互作用要素を保持するための相互作用要素保持手段にして、少なくとも１つの長孔を具備してなる相互作用要素保持手段と、前記被駆動トラック手段を、少なくとも１つの前記相互作用要素を介して駆動するための駆動トラック手段にして、前記少なくとも１つの前記相互作用要素が前記相互作用要素保持手段の長孔を移動してなる駆動トラック手段と、前記駆動トラック手段に軸方向の予備負荷を付加するための予備負荷付加手段にして、前記被駆動トラック手段と前記相互作用要素とを密着させるための予備負荷付加手段とを含み、前記駆動トラック手段及び被駆動トラック手段が、共役のデバイス対にして、相互に協働することにより前記相互作用要素のための移動通路を前記長孔内に画定してなる共役のデバイス対を含み、前記駆動トラック手段及び被駆動トラック手段の各々が上昇側と降下側とを有し、該上昇側が上昇側対を形成し、前記降下側が降下側対を形成し、前記相互作用要素が、前記上昇側対或は降下側対の一方と、前記上昇側対或は降下側対の他方とは接触することなく同時に密着し、前記駆動トラック手段の第１の速度で回転させる回転運動入力を、前記被駆動トラック手段を第２の速度で運動させるための回転運動出力に変換するための装置。２．駆動トラック手段及び被駆動手段の一方が相互作用要素と１点で接触してなる請求の範囲１の装置。３．駆動トラック手段及び被駆動トラック手段が、合同で相互作用要素との２点接触を提供してなる請求の範囲２の装置。４．相互作用要素がボールであり、保持手段が長孔を形成した反動ディスクである請求の範囲１の装置。５．駆動トラック手段及び被駆動トラック手段の一方が、１点接触のための、傾斜した側面を有してなる請求の範囲１の装置。６．被駆動トラック手段が、該被駆動トラック手段から駆動トラック手段に向けて後退しないようになっている請求の範囲１の装置。７．駆動トラック手段及び被駆動トラック手段の一方が傾斜した側面を含み、該傾斜した側面が、駆動トラック手段及び被駆動トラック手段の他方と単一方向のみに於て相互作用し得る請求の範囲１の装置。８．ハウジングを含み、該ハウジングに対し、駆動トラック手段及び被駆動トラック手段の一方がシャフト軸上に摺動自在に取り付けられ、前記駆動トラック手段及び被駆動トラック手段の他方が、前記シャフト軸上に比較的摺動し得ない状態に於て取り付けられてなるハウジングを含んでなる請求の範囲１の装置。９．相互作用要素保持手段がハウジングに固定されてなる請求の範囲８の装置。１０．圧縮ばねと、軸方向の予備負荷を付加するための外部調節ねじにして、前記圧縮ばねをハウジングの内壁と、駆動トラック手段及び被駆動トラック手段及び相互作用要素保持手段の１つとの間で圧縮するための外部調節ねじとを含んでなる請求の範囲８の装置。１１．駆動トラック手段が駆動カムトラックを含み、被駆動トラック手段が被駆動カムトラックを含み、駆動カムトラック及び被駆動カムトラックが各々、相互作用要素との１点接触状態で相互作用するための傾斜した側面を具備してなる請求の範囲１の装置。１２．駆動トラック手段及び被駆動トラック手段が相互に、共役のデバイス対を含み、該共役のデバイス対が共通の軸線を中心として廻動自在であり、一方のデバイスが角速度及び回転原動力を供給するための入力デバイスであり、他方のデバイスが出力デバイスであり、相互作用要素保持手段が、相互作用要素が前記入力デバイスにより運動状態とされる際に、前記入力デバイスの角速度及び回転原動力を前記出力デバイスの角速度及び回転原動力として伝達するための手段を含み、前記入力デバイスが運動状態とされた前記相互作用要素及び前記出力デバイスと協働し、前記運動状態の全ての相互作用要素を介して、前記前記入力デバイスの角速度及び回転原動力を前記出力デバイスの角速度及び回転原動力として伝達してなる請求の範囲１の装置。１３．入力デバイスが運動状態の相互作用要素及び出力デバイスと協働し、入力デバイスの角速度及び回転原動力を、運動状態の全ての相互作用要素を介し、実質的に等しく且つ同時に、出力デバイスの角速度及び回転原動力として伝達してなる請求の範囲１２の装置。１４．圧縮ばねが、ハウジングと駆動トラック手段の後面との間で圧縮されてなる請求の範囲１０の装置。１５．駆動トラック手段が後面とカム面とを有し、被駆動トラック手段が後面とカム面とを有し、圧縮ばねが相互作用要素を介し、駆動トラック手段及び被駆動トラック手段の各後面と各カム面とに対し軸方向に予備負荷を加えてなる請求の範囲１０の装置。１６．相互作用要素保持手段が、複数の長孔を具備してなる反動ディスクであり、複数の相互作用要素を含み、相互作用要素がボールであり、圧縮ばねと調節ねじとを含み、該調節ねじが、ハウジングに於ける固定部材と駆動トラック手段或は被駆動トラック手段の一方に於ける後面との間で前記圧縮ばねを圧縮し、駆動カムトラックが該圧縮ばねの圧縮力を反動ディスクの各長孔に位置付けられてなる一群のボールを介して被駆動カムトラックに伝達してなる請求の範囲１１の装置。１７．ボールは２列を為し、長孔１つ当りに２つの補助ボールが割り当てられてなる請求の範囲１６の装置。１８．回転運動入力を回転運動出力に変換し、使用される相互作用要素どうしを密着させるための方法であって、被駆動トラック手段を使用して回転出力装置を駆動し、長孔付きの相互作用要素保持体の該長孔内を移動する少なくとも２つの相互作用要素を介し、可逆式の駆動トラック手段を使用して前記被駆動トラック手段を駆動し、前記駆動トラック手段及び被駆動トラック手段が共役のデバイス対を含み、該共役のデバイス対が相互に協働して前記長孔内に前記相互作用要素の移動の通路を画定し、前記駆動トラック手段及び被駆動トラック手段に、上昇側側及び降下側にして、前記上昇側が上昇側対を形成し、前記降下側が降下側対を形成してなる上昇側及び降下側を設け、前記駆動トラック手段及び被駆動トラック手段及び前記相互作用要素相互に軸方向の予備負荷を加え、前記相互作用要素を前記上昇側対及び降下側対の一方と同時に密着させると共に前記上昇側対及び降下側対の他方とは接触させず、それにより、前記駆動トラック手段の第１の速度での回転が前記被駆動トラック手段を第２の速度で運動させてなる、回転運動入力を回転運動出力に変換し、使用される相互作用要素どうしを密着させるための方法。１９．駆動トラック手段及び被駆動トラック手段が、合同して相互作用要素との４点未満での接触を提供してなる請求の範囲１８の方法。