JP2000297850A - 遊星減速／増速機構を有する動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遊星ギア、遊星ローラ含む、遊星機構を備え
た減速／増速動力伝達装置の小型軽量化、及びコストダ
ウンを図る。 【解決手段】 従来遊星機構において個別部品として扱
われていた太陽ギア（太陽ローラ）を廃止し、その機能
をセンターシャフト５に持たせることによって両者の機
能を兼ねた一体部品とし、個別部品の結合のために必要
とされた従来の加工及び組み立てを廃止、併せて別部品
であった太陽ギア（太陽ローラ）の肉厚相当分の径を遊
星機構全体で縮小して小型化、又キャリア１７、ケース
も併せて小型化する。一体化されたセンターシャフト５
の太陽ギアとして機能する部分は、ギア切削、ギア転
造、熱処理など従来技術を用いて加工可能であり、また
太陽ローラとして機能する部分は、センターシャフト５
の鋳造鋳肌がそのまま使用できれば更なるコストダウン
を生む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遊星歯車および遊
星ローラを含む、遊星機構を備えた動力を減速／増速し
て伝達する動力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】遊星機構を備えた動力伝達装置として一
般に知られているのは、遊星ギア機構を有する動力伝達
装置である。同様な技術目的で使用されるものに、前記
遊星ギアの歯車伝達を摩擦伝達に置き換えた遊星ローラ
機構がある。前記遊星ローラ機構は、前記遊星ギア機構
と比較し、ギア噛合いによる騒音を排除することができ
るため、特に静粛性を要求される技術分野において利用
されている。本明細書において、「遊星機構」という場
合は、この両者を含めるものとする。この両者はギアと
ローラとの違いはあるが、基本的な構成は同様であるた
め、主として代表的な遊星ギア機構をもとに以下の説明
を行うものとする。

【０００３】従来技術による遊星ギア機構の例を図３に
示す。図３の例においては、動力源を電動機とし、その
出力は外部に作用する回転駆動輪としており、具体的に
はこの装置を屋上等に固定し、駆動輪に巻き掛けられた
主索を回転駆動してエレベータの乗りかごを上下に昇降
させるロープ式エレベータ昇降用減速駆動装置を示した
ものである。

【０００４】図３において、３は電動機、５は前記電動
機の駆動力を取り出す電動機軸、７の太陽ギア、９の遊
星ギア、１１のリングギアの3部品で遊星ギア機構１３
を形成する。１５は遊星ギアの回転軸、１７はその回転
軸を固定する遊星ギアキャリア、１９はその遊星ギアキ
ャリア１７に結合された駆動輪軸、２１は駆動輪、をそ
れぞれ表している。

【０００５】その動作は、図３において、電動機３の駆
動力が電動機軸５に伝達され、その電動機軸５の一端に
スプライン嵌合などで結合された太陽ギア７が回転す
る。その回転は前記太陽ギア７、遊星ギア９、リングギ
ア１１からなる遊星ギア機構１３によって減速され、そ
の減速された回転が遊星ギアキャリア１７を介して駆動
輪軸１９に伝達され、更にその駆動輪軸１９に結合され
た駆動輪２１が回転する。

【０００６】次に、前記遊星ギア機構における減速の動
作について図４を参照に説明する。前記太陽ギア７の外
周には複数個の遊星ギア９（この例では３個）が歯車で
係合しており、前記太陽ギア７の回転はこの遊星ギア９
に伝達され、更にそれは遊星ギア９の外周と歯車係合す
るリングギア１１の内周に伝達される。今リングギア１
１はケースに固定されているためこれが回転されること
はなく、結果として伝達力は遊星ギア９において、太陽
ギア７の回りを回転（公転）する回転力として伝えられ
る。図４において、太陽ギア７が矢印８の方向に回転す
るとすれば、それと噛合う遊星ギア９は矢印１０の方向
に回転し、この動きがリングギア１１によって拘束され
ることから、遊星ギア９は自ら回転（自転）をしながら
同時に矢印１４の方向に太陽ギア７の回りを回転（公
転）することとなる。この公転は、各遊星ギア９の回転
中心に位置する遊星ギア回転軸１５を介して図４に点線
で示すその回転軸１５を固定する遊星ギアキャリア１７
に伝えられ、この遊星ギアキャリア１７に駆動輪軸１９
が固定されていることから、駆動輪軸１９が駆動され、
更にこれが駆動輪２１を回転させることとなる。この場
合の減速率kは、太陽ギア７の有効径をｒ、リングギア
１１の内径の有効径をＲとすれば、ｋ＝ｒ／（ｒ＋Ｒ）
で表される。

【０００７】他の減速方法としては、前記遊星ギアの回
転軸１５をケース側に固定してリングギア１１の固定を
解除するもので、前記太陽ギア７の回転は固定された遊
星ギア９に伝えられ、この遊星ギア９を介してさらにリ
ングギア１１に伝えられる結果、リングギア１１が回転
されるものとなる。図４において、太陽ギア７の回転が
矢印８の方向であったとすれば、リングギア１１は固定
された遊星ギア９を介して点線矢印１２の方向へ回転す
るものとなる。この場合の減速率ｋは、同様に太陽ギア
７の有効径をｒ、リングギア１１の有効径をＲとすれ
ば、ｋ＝ｒ／Ｒで表される。

【０００８】一般に、遊星ギア機構では、太陽ギア、遊
星ギア、リングギアの３要素の内１要素を固定、他の１
要素を入力側、残りの１要素を出力側と任意に選択する
ことができる。すなわちこの機構は、その組み合わせに
より減速装置としてばかりでなく、増速装置としても利
用することができる。

【０００９】このような構成にかかる従来の遊星機構駆
動装置において、前記太陽ギア７はその軸部品（センタ
ーシャフト、前記の例では電動機軸５）とは別部品とし
て設けられ、別途加工された後に前記軸部品との間でキ
ー結合、スプライン結合、圧入などの手法で組み合わさ
れ、使用されている。これは太陽ギア７が摩擦伝達方式
である太陽ローラである場合も同様である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記のように構成され
た遊星機構動力装置において、電動機軸５と太陽ギア７
とが別部品として構成されているため、それぞれを両者
の結合方法に基づく結合面の加工を含めて別々に加工
し、更に両者を調整して組み合わせ、場合によっては組
み付け後に必要な加工をする手間があった。又電動機軸
５の外周に別部品である太陽ギア７が取り付けられるた
め、少なくとも太陽ギア７の肉厚相当分が中心軸からみ
て広がることとなり、寸法上小型化に対する制約ともな
り、また全体の重量増にもつながった。したがって本発
明はこれらの余分な材料、労力、工数、重量、寸法上の
制約を改善することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
個別部品としての太陽ギアを廃止し、軸部品（センター
シャフト）自身に太陽ギアとしての機能を持たせること
により解決を図るものである。すなわち、発動機軸など
一般に駆動力側に使用される軸には十分な強度的特性を
持つ材質が使用されており、その軸そのものにギア加
工、熱処理加工などを施し、太陽ギアとして必要な物理
的性質を持たせて個別部品の太陽ギアを除くものであ
る。使用されている材料的な問題があれば、必要な強度
的特性を有する材料に置き換えることで同様な対応が可
能であり、その対応を行ったとしても後に述べる効果に
より十分な埋め合わせをすることができるものである。
これらの内容は太陽ローラの場合も全く同様である。

【００１２】具体的には、請求項１に記載さたれ本発明
は、中心軸に位置する太陽ギアと、その太陽ギアの外周
部で歯車係合する複数の遊星ギアと、その複数の遊星ギ
アと前記太陽ギアとが係合する位置とは対称の位置でそ
の遊星ギアと歯車係合し、前記太陽ギア及び遊星ギアを
外周から拘束するリングギアと、からなる遊星ギア機構
を備えた動力伝達装置において、個別部品としての太陽
ギアを廃止し、太陽ギアと該太陽ギアが取り付けられる
センターシャフトとを同一部品として形成することを特
徴としている。

【００１３】請求項２に記載された本発明にかかる動力
伝達装置は、前記センターシャフトが動力源につながる
駆動軸であり、前記遊星ギア機構が減速機構であること
を特徴としている。

【００１４】請求項３に記載された本発明は、中心軸に
位置する太陽ローラと、その太陽ローラの外周部で摩擦
接触する複数の遊星ローラと、その複数の遊星ローラと
太陽ローラとが摩擦接触する位置とは対称の位置でその
遊星ローラと摩擦接触し、前記太陽ローラ及び遊星ロー
ラを外周から拘束するリングローラと、からなる遊星ロ
ーラ機構を用いる動力伝達装置において、個別部品とし
ての太陽ローラを廃止し、太陽ローラと該太陽ローラが
取り付けられるセンターシャフトとを同一部品として形
成することを特徴としている。

【００１５】請求項４に記載された本発明にかかる動力
伝達装置は、前記センターシャフトが動力源につながる
駆動軸であり、前記遊星ローラ機構が減速機構であるこ
とを特徴としている。

【００１６】請求項５に記載された本発明にかかる動力
伝達装置は、前記駆動軸が電動機軸であり、前記遊星ロ
ーラ機構を利用した減速機構がエレベータ昇降駆動装置
用の減速機構であることを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明にかかる動力伝達装置の実
施の形態を、図１の電動機を動力源とする遊星ギア機構
を利用した動力伝達装置を例に説明する。電動機軸５と
して一般に使用される材料には、その駆動力を伝達する
強度を持たせるために炭素鋼（ＳＣ）もしくはクロム鋼
（ＳＣＲ）、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）などの特殊
鋼が採用されている。一方の太陽ギアについても、駆動
伝達をするための物理的特性要求から、同様な特殊鋼材
が使用されるのが普通である。

【００１８】従来技術による遊星ギア機構を利用した動
力伝達装置の場合では、電動機軸５は、同軸を形成する
ための一般加工工程を経た後にキー溝加工、スプライン
加工などの太陽ギアを取り付けるための追加の工程を必
要とする。取り付け後の太陽ギアが駆動源となることか
ら、精度的な要求も満足しなければならない。一方の太
陽ギアも、ギアとしての一連の歯切り、熱処理のほか
に、精度良く電動機軸に嵌合するために例えばその内径
面の特定な加工が必要とされる。その後両者が組み立て
られるが、そのための工数が必要とされ、又組み立て後
の精度的検査も必要になる。例えば、太陽ギア７と遊星
ギア９との係合のためには電動機軸の軸受け部の振れを
数１０μｍ以内に収めることが多い。

【００１９】本発明においては、前記太陽ギアとしての
機能を前記電動機軸に直接もたせるものとしている。従
って、電動機軸本来の加工に際し、太陽ギアの取り付け
のために要求される上記のような加工は必要されず、代
りに少なくともその一方の端末に、太陽ギアとして要求
される動力伝達に必要な機能を確保するための加工を施
すものとする。その中に含まれる一般的な加工は、外径
加工、歯切り、歯面仕上げ、熱処理などである。例え
ば、外径加工はセンタレス研削、歯切りはホブ加工もし
くはインボリュートフライス加工、歯面仕上げはシェー
ビングもしくは転造、熱処理は部分高周波焼き入れな
ど、これまで知られた一般的な工程がそのために利用可
能である。又、従来技術で太陽ギアになされていた同様
な加工は、太陽ギアの廃止により不要となる。

【００２０】図１は、このような個別部品としての太陽
ギアを廃止した遊星ギア機構を使用した動力伝達装置を
示したもので、より具体的には前記ロープ式エレベータ
昇降用駆動装置を示したものである。図１において示さ
れた符号で、図３の符号と同一符号を付されたものは同
一の部品を示す。但し電動機軸５には、電動機軸として
の機能のほか、前記太陽ギア７の廃止に伴いその機能も
兼ねるように構成されている点で相違する。具体的に
は、従来の電動機軸５と同様な加工の外に、その一端が
太陽ギア７として機能すべくギア加工が施されている。
この加工は、例えばホブ加工、ギアシェービング、及び
焼き入れなど、適切な加工を選択することができる。

【００２１】図１に示すような実施の態様を、従来の伝
達装置を示す図３と比較すれば明らかな通り、太陽ギア
７が除かれた結果、太陽ギアが無い分だけ遊星ギア９を
軸中心に近づけることができ、更にその外周にあるリン
グギア１１や出力を取り出す遊星ギアキャリア１７も小
型化することができる。このためその全体を保持するケ
ース自身も小型化することができ、別部品に伴うコスト
削減の外にも、重量軽減と省スペース化が実現できる。
又逆に、従来と同一スペースを利用するものとすれば、
より大きな減速比の減速装置を同一スペースの中に組み
込むこともできる。

【００２２】本発明にかかる他の実施の態様は、同じく
遊星機構を応用した遊星ローラ機構の太陽ローラに、上
述と同様な考えを応用することである。すなわち、遊星
機構を備えた摩擦接触による動力伝達装置において、個
別部品としての遊星ローラを廃止し、軸部品（センター
シャフト）に直接遊星ローラとしての機能を持たせるも
のである。当然のことながら遊星ローラの場合には、歯
切り加工は必要とされず、その伝達力はこの軸部品と遊
星ローラとの摩擦接触により得られる。

【００２３】この場合の伝達力は、ローラ間の摩擦係数
とローラ間の接触力の積に比例する。摩擦係数に比例す
ることから、接触するローラ部分の表面はむしろある程
度粗い方（表面粗さが数μから１０μ）が望ましいこと
もあり、この点を考慮すると太陽ローラを廃止する摩擦
伝動方式の場合の方が、太陽ギアを廃止するギア伝達方
式の場合よりもその効果が大きく、より有利となること
もある。すなわち、例えば電動機軸等のセンターシャフ
トを鋳造品とすることができる場合においては、その鋳
肌のままを先の摩擦接触面として利用できることもで
き、これは別部品を作ってそれを嵌合するために別加工
することを考えれば大幅な改善につながる。

【００２４】図２は、本発明にかかる遊星ローラ機構式
の動力伝達装置を使用したレール駆動式のエレベータ昇
降駆動装置を示したものである。レール駆動式のエレベ
ータ昇降駆動装置とは、上記実施の形態で示したロープ
式の駆動装置が、例えば建物の屋上等に設置され、その
駆動輪で主索を巻き掛けてエレベータ乗りかごを昇降さ
せるのに対し、本レール式装置では昇降駆動装置が前記
乗りかごの方に取り付けられ、建物などに固定されたレ
ールを駆動輪と補助輪とで挟んで乗りかごを昇降させる
ものである。前記のロープ式のものと比較して、駆動輪
が電動機軸の両サイドに設けられている点で外観上相違
する。

【００２５】図２において、２は遊星ローラ機構を備え
る上記エレベータ昇降用の動力伝達装置、３は電動機、
２５は前記電動機の駆動力を取り出す電動機軸、その電
動機軸２５の端部２６が太陽ローラとしての機能を果た
し、２９の遊星ローラ、３１のリングローラとの間で遊
星ローラ機構３３を形成する。３５は遊星ローラの回転
軸で、本実施の形態においては遊星ローラキャリアを有
せず、ケース側に固定されている。更に本実施の形態で
は、以上のような構成になる遊星機構を電動機軸２５の
両端にそれぞれ１つづつ備えている。４３はリングロー
ラ３１に結合された駆動輪、４５はその駆動輪４３の横
方向の動きを規制する規制部材である。

【００２６】その動作は、図において、電動機３の駆動
力が電動機軸２５に伝達され、その電動機軸２５の両端
に位置する太陽ローラとして機能する部分２６が、それ
と摩擦接触している遊星ローラ２９を駆動する。遊星ロ
ーラ２９はその回転軸３５がケースに固定されているた
め先の実施の形態のように回転はできず、その駆動力を
リングローラ３１に伝達し、この間において電動機軸２
５の回転を減速する。前述の通りこの場合の減速率ｋ
は、電動機軸２５の有効径（太陽ローラとして機能する
部分）をｒ、リングギア３１の内径の有効径をＲとすれ
ば、ｋ＝ｒ／Ｒで表される。このように減速された回転
がリングローラ３１を介してその外部に結合された駆動
輪軸４３に伝えられ、図示しない補助輪と共にレールを
挟んでその駆動力をレールに作用させ、エレベータを昇
降駆動させる。このような形式の昇降駆動装置は、先の
実施の形態のものに比べてローラキャリア（１７）、駆
動輪軸（１９）を必要とせず、全体をより一層小型化す
ることができる。

【００２７】以上、本発明にかかる遊星機構の実施の形
態を、電動機を動力源とするエレベータ昇降駆動装置の
遊星ギア機構／遊星ローラ機構を例にして説明してきた
が、本発明はこれに限定されるものではない。この他の
応用例としては、動力源としては内燃機関や蒸気機関が
使用可能であり、又出力側の例としてはクラッチを介す
る回転やクランク等、幅広い組合せが考えられる。これ
ら遊星機構は、電気機器のほかにも、自動車用自動変速
機を例とした輸送用機器、工作機械用減速装置などの産
業機器など、幅広い産業分野で利用されており、これら
全ての分野について適用が可能であり、本発明の技術範
囲に包含される。

【００２８】

【発明の効果】本発明の実施により、遊星機構を使用す
る減速もしくは増速動力伝達機構から個別部品である太
陽ギア７を廃し、その機能をその軸部品（センターシャ
フト）が兼ねているために、部品削減に絡む加工、管理
工数、コスト、重量削減が得られ、その他にも従来の太
陽ギアの肉厚に相当する分だけ遊星機構全体の径を小型
化でき、同時に遊星ギアキャリア、及びケースそのもの
も小型化でき、動力伝達装置全体のとしてのコスト及び
重量軽減が達成できる。

【００２９】本発明は、摩擦伝達を応用する遊星ローラ
機構にも適用可能であり、すなわち遊星ローラ機構の太
陽ローラをその軸部品と一体にすることにより、上記と
同様な効果が得られる。

【００３０】特に本発明にかかる遊星ローラ機構を採用
したエレベータ用昇降駆動装置は、ギア騒音を排除した
その静粛性に加えて、太陽ローラをなくしたことにより
更に小型化が可能となり、乗りかご側に駆動装置を取り
付けるレール式の駆動装置への適用には特に有利とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる遊星ギア機構を利用した減速
駆動装置の実施の形態を示す断面図である。

【図２】 本発明にかかる遊星ギア機構を利用した減速
駆動装置の他の実施の形態を示す断面図である。

【図３】 従来技術にかかる遊星ギア機構を利用した減
速駆動装置を示す断面図である。

【図４】 遊星ギア機構の動作を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 遊星機構を利用した駆動装置、 ３ 電動機、 ５
電動機軸、 ７ 太陽ギア、 ９ 遊星ギア、 １１
リングギア、 １３ 遊星ギア機構、 １５遊星ギア
回転軸、 １７ 遊星ギアキャリア、 １９ 駆動輪
軸、 ２１ 駆動輪、２５ 電動機軸、 ２９ 遊星ロ
ーラ、 ３１ リングローラ、 ３３ 遊星ローラ機
構、 ３５ 遊星ローラ回転軸、 ４３ 駆動輪。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 和彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 中村 和且 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3J027 FA19 GA00 GB03 GC13 GC22 GC29 GD04 GD08 GD12 GE23 3J051 BA03 BB08 BC01 BC05 BD02 BE03 BE04 CB01 EC02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心軸に位置する太陽ギアと、 その太陽ギアの外周部で歯車係合する複数の遊星ギア
   と、 その複数の遊星ギアと前記太陽ギアとが係合する位置と
   は対称の位置でその遊星ギアと歯車係合し、前記太陽ギ
   ア及び遊星ギアを外周から拘束するリングギアと、 からなる遊星ギア機構を備えた動力伝達装置において、 個別部品としての太陽ギアを廃止し、太陽ギアと該太陽
   ギアが取り付けられるセンターシャフトとを同一部品と
   して形成することを特徴とする、動力伝達装置。
2. 【請求項２】 前記センターシャフトが動力源につなが
   る駆動軸であり、前記遊星ギア機構が減速機構であるこ
   とを特徴とする、請求項１にかかる動力伝達装置。
3. 【請求項３】 中心軸に位置する太陽ローラと、 その太陽ローラの外周部で摩擦接触する複数の遊星ロー
   ラと、 その複数の遊星ローラと前記太陽ローラとが摩擦接触す
   る位置とは対称の位置でその遊星ローラと摩擦接触し、
   前記太陽ローラ及び遊星ローラを外周から拘束するリン
   グローラと、 からなる遊星ローラ機構を用いる動力伝達装置におい
   て、 個別部品としての太陽ローラを廃止し、太陽ローラと該
   太陽ローラが取り付けられるセンターシャフトとを同一
   部品として形成することを特徴とする、動力伝達装置。
4. 【請求項４】 前記センターシャフトが動力源につなが
   る駆動軸であり、前記遊星ローラ機構が減速機構である
   ことを特徴とする、請求項３にかかる動力伝達装置。
5. 【請求項５】 前記駆動軸が電動機軸であり、前記遊星
   ローラ機構を利用した減速機構がエレベータ昇降用駆動
   装置の減速機構であることを特徴とする、請求項４にか
   かる動力伝達装置。