特許 7388906 パワーシフト変速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】パワーシフト変速機

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/32 20060101AFI20231121BHJP

   F16H 55/17 20060101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

F16H3/32

F16H55/17 Z

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019225523

(22)【出願日】2019-12-13

(65)【公開番号】P2020094694

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】10 2018 132 351.4

(32)【優先日】2018-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】598113922

【氏名又は名称】レンク・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ブルクハルト・ピンネカンプ

【審査官】前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２９９８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０８６８６８９９（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ３／３２

Ｆ１６Ｈ ５５／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業用の変速機である、パワーシフト変速機（１０）であって、
回転可能且つ軸方向に固定されて組み付けられた入力軸（１１）を有し、
回転可能且つ軸方向に固定されて組み付けられた出力軸（１４）を有し、
回転可能に組み付けられた中間軸（１９）を有し、
入力軸（１１）および出力軸（１４）のうち、動作中に、入力軸（１１）および出力軸（１４）の他方の軸よりも、より速く回転する軸が、第１の歯車（１６）および第２の歯車（１７）を保持し、
入力軸（１１）および出力軸（１４）のうち、動作中に、入力軸（１１）および出力軸（１４）の他方の軸よりも、より遅く回転する軸が、第３の歯車（１８）を保持し、
前記中間軸（１９）が、第４の歯車（２０）、第５の歯車（２１）および第６の歯車（２２）を保持し、これらの歯車が、ユニットとして、前記第１および第２の歯車（１６、１７）ならびに前記第３の歯車（１８）に対して、
第１の変速段を実現する第１のシフト位置においては、前記第１の歯車（１６）が前記第４の歯車（２０）と係合し、且つ前記第６の歯車（２２）が前記第３の歯車（１８）と係合しているが、しかし前記第２の歯車（１７）および前記第５の歯車（２１）は係合せず、
第２の変速段を実現する第２のシフト位置においては、前記第２の歯車（１７）が前記第５の歯車（２１）と係合し、且つ前記第６の歯車（２２）が前記第３の歯車（１８）と係合しているが、しかし前記第１の歯車（１６）および前記第４の歯車（２０）は係合しないように移動可能である、
パワーシフト変速機（１０）。

【請求項2】

前記中間軸（１９）が、心棒上に回転可能且つ軸方向に移動可能に組み付けられた中空軸として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のパワーシフト変速機。

【請求項3】

前記中間軸（１９）が、変速機筐体内に回転可能且つ軸方向に移動可能に組み付けられた中実軸として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のパワーシフト変速機。

【請求項4】

前記入力軸（１１）および前記出力軸（１４）が、変速機筐体内に回転可能且つ軸方向に固定されて組み付けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のパワーシフト変速機。

【請求項5】

前記中間軸（１９）が、滑り軸受組付けまたは転がり軸受組付けを介して組み付けられることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のパワーシフト変速機。

【請求項6】

前記第１の歯車（１６）と前記第２の歯車（１７）の間には、間隙が形成されており、これにより前記第１の歯車（１６）と前記第４の歯車（２０）との係合が外れた場合に、前記第２の歯車（１７）と前記第５の歯車（２１）がまだ係合しないようにされていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のパワーシフト変速機。

【請求項7】

前記第６の歯車（２２）の幅が、前記第４、第５および第６の歯車（２０、２１、２２）から構成された前記ユニットの軸方向の移動経路に依存しており、前記ユニットの全移動経路にわたって前記第６の歯車（２２）と前記第３の歯車（１８）が係合するようになっていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のパワーシフト変速機。

【請求項8】

前記歯車（１６、１７、１８、２０、２１、２２）がストレートカット平歯車として形成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のパワーシフト変速機。

【請求項9】

前記歯車（１６、１７、１８、２０、２１、２２）がヘリカルカット平歯車として形成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のパワーシフト変速機。

【請求項10】

前記パワーシフト変速機が高負荷パワー変速機であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のパワーシフト変速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワーシフト変速機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１から、動力分割変速機として形成された高負荷パワーシフト変速機が知られている。その特許に開示された高負荷パワーシフト変速機は、入力軸、出力軸および２本の中間軸を備える。入力軸は、互いに軸方向に離れて間隔を置いた駆動ピニオンと称する２つの歯車を保持し、入力軸が軸方向に移動することにより、異なる変速段に係合可能であるか、または異なる変速段にシフト可能である。しかし、入力軸が軸方向に移動するには、入力軸に連結された駆動フランジも移動する必要があり、これが不利な点である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】独国特許出願公開第１０２００９００６１１８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

入力軸を、したがって駆動フランジを軸方向に移動することなく変速段間の変更が可能となり、かつ同時に、例えばドグクラッチのようなシフト部品を必要としない、新型のパワーシフト変速機が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

このことから始まって、本発明は、新形のパワーシフト変速機を生み出すとの目的に基づく。この目的は、請求項１によるパワーシフト変速機により解決される。

【0006】

本発明によるパワーシフト変速機は、回転可能かつ軸方向に固定されて組み付けられた入力軸を備える。さらに、本発明によるパワーシフト変速機は、回転可能かつ軸方向に固定されて組み付けられた出力軸を備える。

【0007】

さらに、本発明によるパワーシフト変速機は、回転可能に組み付けられた中間軸を備える。

【0008】

入力軸および出力軸のうち、動作中に、入力軸および出力軸の他方の軸よりも、より速く回転する軸は、第１の歯車および第２の歯車を保持する。入力軸および出力軸のうち、動作中に、入力軸および出力軸の他方の軸よりも、より遅く回転する軸は、第３の歯車を保持する。

【0009】

中間軸は第４の歯車、第５の歯車および第６の歯車を保持し、これらの歯車は、第１および第２の歯車ならびに第３の歯車に対して、第１の変速段を実現する第１のシフト位置においては、第１の歯車が第４の歯車と係合し、かつ第６の歯車が第３の歯車と係合し、しかし第２の歯車および第５の歯車は係合せず、ならびに第２の変速段を実現する第２のシフト位置においては、第２の歯車が第５の歯車と係合し、かつ第６の歯車が第３の歯車と係合し、しかし第１の歯車および第４の歯車は係合しないように、ユニットとして移動可能である。

【0010】

本発明によるパワーシフト変速機では、変速段間の変更を行うために、入力軸を、したがって入力軸に連結された駆動フランジを、軸方向に移動する必要がない。さらに、このパワーシフト変速機は、ドグクラッチのようなシフト部品は何も必要としない。

【0011】

中間軸の第４の歯車、第５の歯車、および第６の歯車から構成されるユニットは、変速段間の変更を容易かつ確実にするために、入力軸に対しても、また出力軸に対しても、軸方向に移動可能である。

【0012】

第１の有利な更なる開発結果によれば、中間軸は中空軸として形成され、心棒上に回転可能且つ軸方向に移動可能に組み付けられる。別の、第２の有利な更なる開発結果によれば、中間軸は中実軸として形成され、変速機筐体内に回転可能かつ軸方向に移動可能に組み付けられる。これら両方の有利な更なる開発結果は、単純な手段でシフトしやすさ(shiftability)を実現するのに適する。

【0013】

本発明の有利な更なる開発結果によれば、第１の歯車と第２の歯車の間に、詳細には第１の歯車と第４の歯車の係合が外れた時に、第２の歯車と第５の歯車がまだ係合しないように、間隙が形成される。この有利な更なる開発結果では、パワーシフト変速機に無負荷位置が実現する。

【0014】

本発明の有利な更なる開発結果によれば、第６の歯車の幅は第４の歯車、第５の歯車、および第６の歯車から構成されるユニットの軸方向の移動経路によって、このユニットの全移動経路にわたって第６の歯車と第３の歯車が係合するように決まる。変速段間の変更中、第６の歯車は常に第３の歯車と係合している。これにより、変速段間の変更中の信頼性を増加させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本発明の好ましい更なる開発結果が、従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態を、図面によって、これに限定されることなく、より詳細に説明する。ここで、

【図1】本発明による第１のパワーシフト変速機の、その第１のシフト状態の概略図である。

【図2】図１の本発明による第１のパワーシフト変速機の、その第２のシフト状態の概略図である。

【図3】本発明による第２のパワーシフト変速機の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明は特に、例えば産業用変速機のような、高負荷変速機として実施されるパワーシフト変速機に関する。こうした高負荷変速機は、少なくとも１０ｋＮｍ、特に５０ｋＮｍ未満の低速回転軸ベースのトルクを伝達する。低速回転軸は入力軸にも、また出力軸にもなり得るが、典型的には高負荷変速機の低速回転軸は出力軸である。このような高負荷変速機は、例えば鉄鋼製造および鉄鋼加工のための設備用の変速機として、プラスチック産業では押出成形機用の変速機として、露天掘り産業のための搬送およびコンベアシステム用の変速機として、セメントミル、掘削機、浚渫機用の変速機として、または発電のための設備内の変速機として、といったような様々な適用事例に使用される。

【0017】

図１および図２は、本発明による第１のパワーシフト変速機１０を、図式化して表現したもの示す。

【0018】

図１および図２のパワーシフト変速機１０は入力軸１１を備え、入力軸１１は、図示していない変速機筐体内に回転可能かつ軸方向に固定されて、具体的に言えば、滑り軸受としてまたは転がり軸受として実施可能な軸受１２、１３を介して、組み付けられる。

【0019】

さらに、パワーシフト変速機１０は出力軸１４を備え、出力軸１４は、同様に図示していない変速機筐体内に回転可能かつ軸方向に固定されて、具体的に言えば、滑り軸受としてまたは転がり軸受として実施可能な、軸受１５および図示していない更なる軸受を介して、組み付けられる。

【0020】

入力軸１１および出力軸１４のうち、動作中に、入力軸１１および出力軸１４の他方の軸よりも、より速く回転する軸は、第１の歯車１６および第２の歯車１７を保持する。入力軸１１および出力軸１４のうち、動作中に、入力軸１１および出力軸１４の他方の軸よりも、より遅く回転する軸は、第３の歯車１８を保持する。図１および図２の例示的な実施形態では、より速く回転する軸は入力軸１１であり、遅く回転する軸は出力軸１４である。この構成が好ましいが、入力軸１１を遅く回転する軸とし、出力軸１４をより速く回転する軸とすることも可能である。

【0021】

さらに、図１および図２のパワーシフト変速機１０は中間軸１９を備える。中間軸１９は、第４の歯車２０、第５の歯車２１および第６の歯車２２を保持する。第４の歯車２０、第５の歯車２１、および第６の歯車２２はユニットを形成し、第１および第２の歯車１６、１７ならびに第３の歯車１８に対して、具体的に言えば、第１の変速段を実現する第１のシフト位置（図１参照）においては、第１の歯車１６が第４の歯車２０と係合し、且つ第６の歯車２２が第３の歯車１８と係合しているが、しかし第２の歯車１７および第５の歯車２１は係合せず、ならびに第２の変速段を実現する第２のシフト位置（図２参照）においては、第２の歯車１７が第５の歯車２１と係合し、且つ第６の歯車２２が第３の歯車１８と係合しているが、しかし第１の歯車１６および第４の歯車２０は係合しないように、ユニットとして移動可能である。このようにして、２段の変速段を持つパワーシフト変速機が実現され、この変速機の場合、入力軸１１を軸方向に移動する必要が無い。一方、変速は、３つの歯車２０、２１および２２から構成され、中間軸１９により保持されるユニットを軸方向に移動することにより、確実に行われる。

【0022】

図１および図２の例示的な実施形態において、中間軸１９は中空軸として形成され、この中空軸は、心棒２３上に、滑り軸受または転がり軸受として形成された軸受２４を介して、軸方向に移動可能に組み付けられる。中空軸として形成された中間軸１９が軸方向に移動可能に組み付けられる心棒２３は、変速機筐体内に優先的に組み付けまたは取り付けられる。

【0023】

図１中で、図１の第１のシフト位置での第１の歯車１６と第４の歯車２０間の歯車係合は、Ｉで印がつけられ、図１のシフト位置での第６の歯車２２と第３の歯車１８間の歯車係合は、ＩＩで印がつけられている。

【0024】

図２のシフト位置において、歯車の噛み合いＩＩＩおよびＩＶの印がつけられており、具体的に言えば、第２の歯車１７と第５の歯車２１間の歯車の噛み合いはＩＩＩによって、第６の歯車２２と第３の歯車１８間の歯車の噛み合いはＩＶによって、印がつけられている。

【0025】

第６の歯車２２の幅は、歯車２０、２１および２２から構成されるユニットの軸方向の移動経路によって、具体的に言えば、図１および図２に示すように、歯車２０、２１および２２から構成されるユニットの全移動経路にわたって、第６の歯車２２と第３の歯車１８が係合するように決まる。

【0026】

図１および図２に示す例示的な実施形態において、第１の歯車１６と第２の歯車１７の間の軸方向の間隙Ｘは優先的に、特に第１の歯車１６と第４の歯車２０との係合が外れた時に第２の歯車１７と第５の歯車２１がまだ係合しないような大きさとする。これにより、変速機１０に無負荷位置が実現できる。

【0027】

図３は、図１、図２のパワーシフト変速機１０の変更形態を示しており、この変更形態は単に、中間軸１９が心棒２３上で軸方向に移動可能な中空軸としては形成されず、中間軸１９が図３にある中実軸として実施され、その中実軸は、異なる変速段間で変速するために、中実軸により保持された歯車２０、２１および２２と共に、その全体が軸方向に移動可能である点で、図１、図２の例示的な実施形態とは異なっている。この理由から、不必要な重複を避けるため、同じ組立部品に対して同じ参照番号を使用し、図１および図２の例示的な実施形態に関する説明を参照する。図３の例示的な実施形態において、中実軸として形成された中間軸１９は、軸受２４を介して変速機筐体内に回転可能且つ軸方向に移動可能に組み付けられる。ここで、この軸受は転がり軸受または滑り軸受として実施可能である。

【0028】

上述した歯車１６、１７、１８、２０、２１および２２は、ストレートカットまたはヘリカルカット歯車として実施可能である。ヘリカルカット歯車の場合の傾斜角を、中間軸１９に発生する軸方向力が可能な限り低くなるように、優先的に選定する。

【0029】

本発明は、単純な設計の２段の変速段を持つパワーシフト変速機を提案する。パワーシフト変速機１０は入力軸１１および出力軸１４を備え、これらの軸１１、１４の一方が、動作中に、これらの軸１１、１４の他方よりも、より遅く回転する。

【0030】

これらの軸１１、１４の、より速く回転する軸には、２個の歯車１６、１７が付与される。これらの軸１１、１４の、より遅く回転する軸には、ただ１個の歯車１８が付与される。

【0031】

３個の歯車２０、２１および２２を保持する中間軸１９は、これらの２本の軸、すなわちそれぞれ回転可能だが軸方向に固定されて組み付けられた、入力軸１１および出力軸１４と相互に作用する。

【0032】

ここで、中間軸１９の歯車２０、２１の１つは、シフト位置によって、より速く回転する軸、ここでは入力軸１１の歯車１６、１７の１つと係合する。

【0033】

中間軸１９の歯車２２は、より遅く回転する軸、ここでは出力軸１４の歯車１８と、常時係合する。

【0034】

この変速機１０の実施形態は、設計が単純であり、変速機１０の変速段間の確実な変更が可能である。

【符号の説明】

【0035】

１０ パワー変速機
１１ 入力軸
１２ 軸受
１３ 軸受
１４ 出力軸
１５ 軸受
１６ 第１の歯車
１７ 第２の歯車
１８ 第３の歯車
１９ 中間軸
２０ 第４の歯車
２１ 第５の歯車
２２ 第６の歯車
２３ 心棒
２４ 軸受

【図1】

【図2】

【図3】