JP2003278849A

JP2003278849A - 減速機及び減速機のシリーズ

Info

Publication number: JP2003278849A
Application number: JP2002088566A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamamoto; 章山本
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-02
Also published as: CN1447043A; US20030216213A1; CN1247916C; DE10313947A1

Abstract

(57)【要約】【課題】入出力軸が同心で、且つ中央部に大きな空間
を確保することができ、効率が良く、必要ならば減速比
１／５（或いは１／２）から１／３０の領域を充実させ
ることのできる減速機及び減速機のシリーズを提供す
る。【解決手段】出力軸を中空とすると共に、前記入力軸
及び出力軸をそれぞれ同軸に配置する。ハイ側の減速機
群の前記減速機構部は、入力軸１０２、ハイ側キャリヤ
１０６と、ハイ側第１、第２遊星歯車１０８、１１０
と、ハイ側第１、第２内歯歯車１１２、１１４と、出力
軸１０４を備える。又、ハイ側第１、第２遊星歯車１０
８、１１０の歯形をトロコイド歯形とすると共に、該ト
ロコイド歯形とした遊星歯車１０８、１１０と噛合する
第１、第２内歯歯車１１２、１１４を円弧歯形とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、減速機及び減速機
のシリーズに係り、特に、１／２〜１／３０という低減
速比領域を高効率で確保可能とするとともに、中心部に
大きな空間を確保可能とした減速機及び減速機のシリー
ズに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、減速機は、入力軸、該入力軸の
回転を減速する減速機構部、及び該減速機構部によって
減速された回転を相手機械側へと出力する出力軸を備え
る。減速機を提供する側のメーカーでは、客先のさまざ
まなニーズに応じられるように多種多様なタイプ、トル
ク或いは減速比の減速機をシリーズとして用意してい
る。このシリーズをどのように構成、或いは構築するか
は、当該シリーズ全体の性格付け及びコストに大きく影
響し、ひいては減速機１個１個の製品としての魅力及び
コストに直接的に影響する。

【０００３】減速機あるいはギヤドモータ等の減速装置
の分野においては、これらの出力側に配置する相手機械
（あるいは設備）に対して減速装置の後方側から配管、
配線、ホース等を延ばす必要があることがある。このよ
うな場合、減速装置を避けて配管等を引き回すのが従来
一般的に行なわれている形態であるが、減速装置の内部
に直接配管等を通すことができるようにしたものも知ら
れており（例えば、特開平８−２２６４９８号公報
等）、相応のニーズがある。

【０００４】従って、こうした中空タイプの減速機にあ
っても、客先の要求するさまざまな用途に適応できるよ
うな減速機を開発すると共に、トルク或いは減速比が少
しずつ異なった減速機（群）をシリーズとして用意しな
ければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た例えば、特開平８−２２６４９８号公報等において開
示された減速機は、いずれも減速機の軸心に沿って貫通
孔を設けるための必須の前提として、入出力軸を直交さ
せたり、あるいはモータを予め減速機構の軸心を避けた
位置に配置させたりする等の構成を必要としていた。従
って、モータの配置が減速機構の中心と一致しておら
ず、特に径方向のコンパクト性に欠けた。

【０００６】ところで、入出力軸が同心であり、且つ出
力軸を中空とし得る減速機として、いわゆるＫ−Ｈ−Ｖ
型と称される揺動内接噛合遊星歯車減速機が知られてい
る。

【０００７】この減速機Ｇ１は、図６中の（Ａ）にその
構造のスケルトンの示すように、入力軸５００と、該入
力軸５００の周りで偏心揺動可能な外歯歯車（遊星歯
車）５０４と、この外歯歯車５０４が内接噛合する内歯
歯車５０６とを備え、（一般的には）内歯歯車５０６を
固定することによって外歯歯車５０４の自転相当成分を
キャリヤ側５０８に取り出し、出力軸５０２を回転させ
る。しかし、このＫ−Ｈ−Ｖ型の減速機は、その構造
上、減速比が約１／３０よりも高減速比の領域において
使用されるのが一般的であり、これより低い領域の減速
比を実現しようとすると、やや特殊な設計を必要とする
上に、外歯歯車５０４の偏心量ｅが大きくなるため、中
央部に大きな空間を形成するのがそれだけ困難になると
いう問題を内在する。

【０００８】一方、入出力軸が同心であり、且つ減速比
が１／３０よりも低減速比の領域をカバーできる構成と
して、いわゆる２Ｋ−Ｈ−I型の遊星歯車減速機があ
る。これは、一般に単純遊星歯車減速機と称されるもの
で、構造自体は周知であるため、図６中の（Ｂ）にその
構造のスケルトンのみを示す。

【０００９】この構造を減速機に適用する場合、一般に
は太陽歯車６０４と連結されている第１軸６０２が入力
軸とされ、一方、キャリヤ６０６、又は内歯歯車６０８
と連結されている第２軸６１０のいずれかが出力軸とさ
れる。しかし、この減速機Ｇ２は、１段減速での減速比
の上限が１／５〜１／７程度であり、これより高減速比
を得ようとすると２段型の減速構成とならざるを得ず、
軸方向寸法が大きくなってしまう上に、コストもそれだ
け増大する。更に、同図から明らかなように、この構成
で減速比を大きくとるには太陽歯車６０４を小さくする
必要があり、構造上中央部に大きな中空部を形成するの
は困難である。

【００１０】中央部、特に出力軸を中空軸とするための
空間を比較的確保し易い減速機構としては、いわゆる２
Ｋ−Ｈ−III型が知られている。このタイプの減速機Ｇ
３の構成のスケルトンを図６中の（Ｃ）に示す。この減
速機Ｇ３は、第１軸７００と、該第１軸７００に連結さ
れたキャリア７０４と、該キャリア７０４に回転可能に
支持された第１遊星歯車７０８及び第２遊星歯車７０６
と、第１遊星歯車７０８と噛合する第１内歯歯車７１０
と、第２遊星歯車７０６と噛合する第２内歯歯車７１２
と、出力軸７０２と、第１、第２内歯歯車７１０、７１
２とそれぞれ連結された第２、第３軸７１４、７１６を
備える。この減速機Ｇ３は構造が複雑な分、様々な態様
で（増）減速機を構成することができる。しかも、図か
らも明らかなように、この２Ｋ−Ｈ−III型の減速機Ｇ
３は、太陽歯車を有しておらず、中央部に大きな中空部
を形成するのが比較的容易である。ところが、この２Ｋ
−Ｈ−III型の減速機Ｇ３は、減速比を構成可能な領域
が狭く、１／２〜１／３０の全領域を２Ｋ−Ｈ−III型
でカバーするのは現実的には困難である。

【００１１】更に、この２Ｋ−Ｈ−III型の減速機構
は、一般的なインボリュート歯形を用いて構成した場
合、高い滑り率によって歯面が早期に摩耗してしまうこ
とが多く、又、効率も高くはない。低バックラッシ仕様
の減速機を製作するには、厳しい精度管理と特別な構造
を必要とするため、この点もコスト増大の原因となる。

【００１２】この他、例えば２Ｋ−Ｈ−II、２Ｋ−Ｈ−
IV型等、遊星歯車機構を利用した構造だけでも種々の構
成が知られているが、いずれも、本発明の目的を実現す
る減速機、或いは減速機のシリーズの構成として一長一
短がある。

【００１３】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、入出力軸が同心で、中央部に大
きな空間を確保することができ、特に、効率が高く、必
要に応じて減速比１／２〜１／３０の領域を充実させる
ことのできる減速機及び減速機のシリーズを提供するこ
とをその課題としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力軸、該入
力軸の回転を減速する減速機構部、及び該減速機構部に
よって減速された回転を相手機械側へと出力する出力軸
を備えた減速機において、前記出力軸を中空とすると共
に、前記入力軸及び出力軸をそれぞれ同軸に配置し、前
記減速機構部を、前記入力軸と連結されたキャリヤと、
このキャリヤに同一回転速度で回転可能に支持された第
１、第２遊星歯車と、前記第１遊星歯車と噛合し、固定
状態に維持された第１内歯歯車と、前記第２遊星歯車と
噛合し、前記出力軸と連結された第２内歯歯車と、を備
えた遊星歯車機構によって構成し、且つ、前記第１、第
２遊星歯車のうち、少なくとも１方の遊星歯車の歯形を
トロコイド歯形とすると共に、該トロコイド歯形とした
遊星歯車と噛合する歯車を円弧歯形としたことにより、
上記課題を解決したものである。

【００１５】又、本発明は、入力軸、該入力軸の回転を
減速する減速機構部、及び該減速機構部によって減速さ
れた回転を相手機械側へと出力する出力軸を備えた減速
機において、前記出力軸を中空とすると共に、前記入力
軸及び出力軸をそれぞれ同軸に配置し、前記減速機構部
を、前記入力軸と連結されたキャリヤと、このキャリヤ
に同一回転速度で回転可能に支持された第１、第２遊星
歯車と、前記第１遊星歯車と噛合し、固定状態に維持さ
れた第１内歯歯車と、前記第２遊星歯車と噛合し、前記
出力軸と連結された第２内歯歯車と、を備えた遊星歯車
機構によって構成し、且つ、前記第１、第２遊星歯車の
うち、少なくとも一方の遊星歯車の歯形を円弧歯形とす
ると共に、該円弧歯形とした遊星歯車と噛合する歯車を
トロコイド歯形としたことにより、同じく上記課題を解
決したものである。

【００１６】本発明においては、高減速比（例えば１／
３０〜１／５）の領域を実現するために、基本的に、い
わゆる２Ｋ−Ｈ−III型の減速機構を採用し、且つ、前
記第１、第２遊星歯車のうち、少なくとも一方の遊星歯
車の歯形をトロコイド歯形とすると共に、該トロコイド
歯形とした遊星歯車と噛合する歯車を円弧歯形とする
か、若しくは、前記第１、第２遊星歯車のうち、少なく
とも一方の遊星歯車の歯形を円弧歯形とすると共に、該
円弧歯形とした遊星歯車と噛合する歯車をトロコイド歯
形とすることにより、上記種々の問題を解決した。

【００１７】即ち、このような構成にすることにより、
入出力軸の廻りに広い空間を確保することができる上
に、広い減速比領域をカバーすることのできる減速機
（及びそのシリーズ）を提供することが可能となる。

【００１８】また、遊星歯車と、該遊星歯車と噛合する
歯車のかみ合いにおける摩擦損失をインボリュート歯形
におけるそれよりも少なくすることができ、その結果、
減速機構全体の高効率化を図ることができるようにな
る。

【００１９】即ち、一般に、２Ｋ−Ｈ型の減速装置全体
の減速効率は、駆動側歯車と該駆動歯車と噛合する遊星
歯車の噛み合い効率、及び、出力側歯車と該出力側歯車
と噛合する遊星歯車の噛み合い効率に大きく影響される
ため、それぞれの噛み合い効率の向上を図ることで、装
置全体の高効率化を実現することができる。この点につ
いては、発明の実施の形態にて、詳しく説明する。

【００２０】なお、円弧歯形として回転自在なピンを用
いるようにすれば、噛み合いにおけるすべりをより吸収
できる為、低バックラッシ設計においてもより効率が高
く、摩擦等の経時変化の少ない一層高精度な減速機が製
作可能となる。

【００２１】又、前記第１、第２遊星歯車の歯数を同一
とすると共に、該第１、第２遊星歯車とそれぞれ噛合し
ている第１、第２内歯歯車の歯数を異ならせ、且つ、第
１遊星歯車と第１内歯歯車の組と、第２遊星歯車と第２
内歯歯車との組とで、歯形を異ならせた構造とした場合
には、円弧歯形やトロコイド歯形を採用しながらも、所
謂、不思議歯車機構が形成可能であり、大きな減速比を
得ることができるようになる。

【００２２】また更に、入力軸、該入力軸の回転を減速
する減速機構部、及び該減速機構部によって減速された
回転を相手機械側へと出力する出力軸を備えた減速機
を、その構成要素として有する減速機のシリーズにおい
て、前記出力軸を中空とすると共に、前記入力軸及び出
力軸をそれぞれ同軸に配置し、当該シリーズを更に、そ
の高減速比領域及び低減速比領域をそれぞれ受け持つハ
イ側の減速機群とロー側の減速機群とに分け、前記ハイ
側の減速機群の前記減速機構部を、前記入力軸と連結さ
れたハイ側キャリヤと、このハイ側キャリヤに同一回転
速度で回転可能に支持されたハイ側第１、第２遊星歯車
と、前記ハイ側第１遊星歯車と噛合し、固定状態に維持
されたハイ側第１内歯歯車と、前記ハイ側第２遊星歯車
と噛合し、前記出力軸と連結されたハイ側第２内歯歯車
と、を備えたハイ側用遊星歯車機構によって構成し、且
つ、前記ハイ側第１、第２遊星歯車のうち、少なくとも
一方の遊星歯車の歯形を円弧歯形とすると共に、該円弧
歯形とした遊星歯車と噛合する歯車をトロコイド歯形と
し、一方、前記ロー側の減速機群の前記減速機構部を、
前記入力軸と連結されたロー側太陽歯車と、固定状態に
維持されたロー側キャリヤと、このロー側キャリヤに回
転可能に支持され、前記太陽歯車と噛合するロー側第１
遊星歯車と、同じく該ロー側キャリヤに回転可能に支持
され、前記ロー側第１遊星歯車と同一回転速度で回転す
るロー側第２遊星歯車と、該ロー側第２遊星歯車と噛合
し、前記出力軸と連結されたロー側内歯歯車と、を備え
たロー側用遊星歯車機構によって構成したことを特徴と
する減速機のシリーズに発展させることも可能である。

【００２３】具体的には例えば、１／３０〜１／５の減
速比をハイ側減速機群が受け持ち、また、１／５〜１／
２の減速比をロー側の減速機群が受け持つようにすれ
ば、１／２〜１／３０という広範囲の減速比を有するシ
リーズを実現できる。

【００２４】なお、前記ハイ側減速機群に属する少なく
とも一部の減速機と、前記ロ一側減速機群に属する少な
くとも一部の減速機との間で、それぞれの前記出力軸同
士、前記ハイ側第２内歯歯車とロー側内歯歯車同士、前
記ハイ側キャリアとロー側キャリア同士、前記ハイ側第
１遊星歯車とロー側第１遊星歯車同士、及びハイ側第２
遊星歯車とロー側第２遊星歯車同士をそれぞれ共用可能
な設計とし、その中で少なくとも１種の部材同士を共用
することのできる減速機をシリーズ化すれば、部品種類
の増大を最小限に抑えることができ、在庫負担の小さな
シリーズを設計することが可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の例を図
面に基づいて説明する。

【００２６】図１は、本発明の実施形態に係る減速機
（ハイ側減速機）の側断面図、図２は図１中の矢視II方
向から見たハイ側減速機の構造を示す正面図である。

【００２７】一方、図３は、本発明の実施形態に係る減
速機のシリーズを構成するロー側減速機の側断面図、図
４は図３中の矢視IV方向から見たロー側減速機の構造を
示す正面図である。

【００２８】これらの減速機をその構成要素として有す
る減速機のシリーズは、その高速比領域（この例では１
／３０〜１／５）をハイ側減速機１００が、また、低速
比領域（この例では１／５〜１／２）をロー側減速機２
００がそれぞれ受け持つ構成としてある。

【００２９】まず、最初に、ハイ側減速機１００を図
１、図２を用いて詳細に説明する。

【００３０】ハイ側減速機１００は、所謂２Ｋ−Ｈ−II
I型と称される減速機構に属するもので、入力軸１０２
と、該入力軸１０２と連結されたハイ側キャリア１０６
と、このハイ側キャリア１０６に同一回転速度で入力軸
１０２周りに回転可能に支持されたハイ側第１遊星歯車
１０８及び第２遊星歯車１１０と、前記ハイ側第１遊星
歯車１０８と噛合し、固定状態に維持されたハイ側第１
内歯歯車１１２と、前記ハイ側第２遊星歯車１１０と噛
合し、前記出力軸１０４と連結されたハイ側第２内歯歯
車１１４と、出力軸１０４とから主に構成される。

【００３１】前記入力軸１０２と出力軸１０４は、それ
ぞれ図１中のＬ１を軸心とし、同軸に配置されている。

【００３２】この実施形態では、ハイ側第１遊星歯車１
０８及び第２遊星歯車１１０は歯数が同一で、トロコイ
ド系の滑らかな曲線による歯形を採用している。

【００３３】また、ハイ側第１遊星歯車１０８及び第２
遊星歯車１１０は、キャリアピン１２０を介して一体化
されると共に、ベアリング１３０を介してハイ側キャリ
ア１０６に回転可能に支持されている。

【００３４】前記ハイ側第１内歯歯車１１２及び第２内
歯歯車１１４は、複数の回転自在なピン１２２を備える
ことにより、円弧歯形を形成している。

【００３５】そして、ハイ側第２内歯歯車１１４は、出
力軸１０４のフランジ部１０４ａの外周縁において該出
力軸１０４と一体化されている。

【００３６】この出力軸１０４は、中空部Ｓ１を有し、
前部ケーシング１３２及び継ケーシング１３４との間に
配置したクロスローラ１２８によって該ケーシング１３
２、１３４に回転自在に支持されている。出力軸１０４
のフランジ部１０４ａは、それ自体がハイ側減速機１０
０の前面開口を覆うカバーともなっている。一方、入力
軸１０２は、この例では中実であるが、用途により中空
にするのは容易であり、入出力軸１０２、１０４を貫通
する中空空間を形成することも可能である。

【００３７】なお、オイルシール１２６は、出力軸１０
４のフランジ部１０４ａと前記前部ケーシング１３２と
の間に設けられ、減速機構部のオイルを封入している。

【００３８】次に、このハイ側減速機１００の作用につ
いて説明する。

【００３９】入力軸１０２が回転すると、該入力軸１０
２に連結されたハイ側キャリア１０６が回転し、このハ
イ側キャリア１０６に回転可能に支持されたハイ側第１
遊星歯車１０８が回転する。この回転によりキャリアピ
ン１２０を介して該第１遊星歯車１０８と一体化されて
いるハイ側第２遊星歯車１１０が同一速度で回転する。
このハイ側第２遊星歯車１１０の回転は、ハイ側第２内
歯歯車１１４に伝達され、更に該ハイ側第２内歯歯車１
１４と一体化されている出力軸１０４に伝達され、出力
される。

【００４０】次に、ロー側減速機２００を図３、図４を
用いて詳細に説明する。なお、前述のハイ側減速機１０
０と同じ構造を有する部分については、その詳細な説明
は省略する。

【００４１】ロー側減速機２００は、所謂２Ｋ−Ｈ−IV
型と称される減速機構に属するもので、入力軸２０２
と、該入力軸２０２と連結されたロー側太陽歯車２０６
と、固定状態に維持されたロー側キャリア２０７と、こ
のロー側キャリア２０７に回転可能に支持され、前記太
陽歯車２０６と噛合するロー側第１遊星歯車２０８と、
同じく該ロー側キャリア２０７に回転可能に支持され、
前記ロー側第１遊星歯車２０８と同一回転速度で回転す
るロー側第２遊星歯車２１０と、該ロー側第２遊星歯車
２１０と噛合し、前記出力軸２０４と連結されたロー側
内歯歯車２１４と、出力軸２０４とから主に構成され
る。

【００４２】前記入力軸２０２と出力軸２０４は、それ
ぞれ図３中のＬ２を軸心とし、同軸に配置されている。

【００４３】この実施形態では、ロー側第１遊星歯車２
０８及び第２遊星歯車２１０は、前述のハイ側第１遊星
歯車１０８及び第２遊星歯車１１０と同様に、その歯数
が同一で、トロコイド系の滑らかな曲線による歯形を採
用しており、結局、ハイ側第１遊星歯車１０８とロー側
第１遊星歯車２０８同士のみならず、更にハイ側第２遊
星歯車１１０とロー側第２遊星歯車２１０同士も共用さ
れ、それぞれハイ側減速機１００及びロー側減速機２０
０双方で共用される設計とされている。

【００４４】なお、ロー側第１遊星歯車２０８及び第２
遊星歯車２１０は、キャリアピン２２０を介して一体化
されると共に、ベアリング２３０を介してロー側キャリ
ア２０７に回転可能に支持されている。

【００４５】前記太陽歯車２０６は、その外周にリング
状の多数（歯数分）の溝２０６ａを有し、そこに円弧歯
形を形成するための回転自在なピン２０６ｂがそれぞれ
組み込んである。また、ロー側内歯歯車２１４も複数の
回転自在なピン２２２を備えることにより、前述のハイ
側第２内歯歯車１１４と同じ円弧歯形を形成しており、
ロー側内歯歯車２１４とハイ側第２内歯歯車１１４同士
は、ハイ側減速機１００及びロー側減速機２００双方に
おいて共用可能に設計されている。

【００４６】そして、ロー側内歯歯車２１４は、出力軸
２０４のフランジ部２０４ａの外周縁において該出力軸
２０４と一体化されている。

【００４７】また、該出力軸２０４は中空部Ｓ２（＝Ｓ
１）を有し、前述のハイ側減速機１００の出力軸１０４
と共用可能に設計されている。入力軸２０２を中実にも
中空にもできるのは、ハイ側の入力軸１０２と同様であ
る。

【００４８】なお、この実施形態においては、ハイ側キ
ャリア１０６とロー側キャリア２０７同士も共用可能に
設計されている。

【００４９】次に、このロー側減速機２００の作用につ
いて説明する。

【００５０】入力軸２０２が回転すると、該入力軸２０
２に連結された太陽歯車２０６が回転し、この太陽歯車
２０６の回転によってロー側第１遊星歯車２０８が回転
する。この回転によりキャリアピン２２０を介して該ロ
ー側第１遊星歯車２０８と一体化されているロー側第２
遊星歯車２１０が同一速度で回転する。本実施形態で
は、キャリアピン２２０の公転が規制（固定）されてい
るため、このロー側第２遊星歯車２１０の回転は、該ロ
ー側第２遊星歯車２１０とロー側内歯歯車２１４の歯数
比分だけ減速されてロー側内歯歯車２１４に伝達され、
更にロー側内歯歯車２１４と一体化されている出力軸２
０４に伝達され、出力される。

【００５１】本発明の実施形態においては、高減速比
（１／３０〜１／５）の領域にハイ側減速機１００を採
用する一方、低減速比（１／５〜１／２）の領域にロー
側減速機２００を採用し、又、それぞれの出力軸１０
４、２０４をそれぞれ中空軸としている。

【００５２】かかる構成により、出力軸１０４、２０４
内で相手機械との接続が可能となり、減速機の入出力軸
の廻りに広い空間を確保することができる。

【００５３】この結果、減速比が１／３０以下の領域に
おいても、出力軸を中空軸とした入出力軸が同心の減速
機を充実させたシリーズを得ることができる。

【００５４】また、ハイ側減速機１００の出力軸１０４
とロー側減速機２００の出力軸２０４同士、ハイ側第２
内歯歯車１１４とロー側内歯歯車２１４同士、ハイ側キ
ャリア１０６とロー側キャリア２０７同士、ハイ側第１
遊星歯車１０８とロー側第１遊星歯車２０８同士、及び
ハイ側第２遊星歯車１１０とロー側第２遊星歯車２１０
同士をそれぞれ共用可能な部品としたため、部品種類の
増大を最小限に抑えることができ、在庫負担の小さなシ
リーズを設計することが可能となる。

【００５５】上記実施形態においては、ハイ側減速機１
００のハイ側第１遊星歯車１０８及び第２遊星歯車１１
０にトロコイド系の滑らかな曲線による歯形を採用し、
該ハイ側第１遊星歯車１０８及び第２遊星歯車１１０と
噛合するハイ側第１内歯歯車１１２及び第２内歯歯車１
１４には、複数の回転自在なピン１２２、１２３を備え
ることにより、円弧歯形を形成している。なお、ピン１
２２と１２３はそれぞれ数（歯数）及び径（歯形）が若
干異なる。ハイ側第１遊星歯車１０８と第２遊星歯車１
１０は、歯数は同一であるが、歯形は若干異なってい
る。

【００５６】また、ロー側減速機２００についても同様
に、ロー側第１遊星歯車２０８及び第２遊星歯車２１０
にトロコイド歯形を採用し、該ロー側第１遊星歯車２０
８及び第２遊星歯車２１０と噛合する太陽歯車２０６及
びロー側内歯歯車２１４には、複数の回転自在なピン２
０６ｂ、２２２をそれぞれ備えることにより、円弧歯形
を形成している。

【００５７】その結果、トロコイド歯車と円弧歯車の噛
み合いにおける摩擦損失を極めて小さくすることがで
き、減速機構全体の高効率化を図ることができる。

【００５８】以下、この高効率化について図５を用いて
詳細に説明する。

【００５９】図５は、所謂、２Ｋ−Ｈ型と称される減速
機構のスケルトンの１つであり、この減速機構は、入力
軸３００と、出力軸３０２と、駆動側歯車３０４と、出
力側歯車３０８と、該駆動側歯車３０４及び出力側歯車
３０８に噛合する遊星歯車３０６とを備えている。

【００６０】ここで、この減速機構全体の効率をＸとす
ると、Ｘは次式で求めることができる。

【００６１】

【数１】

【００６２】なお、Ｘ1は駆動側歯車３０４と遊星歯車
３０６の噛み合い効率を、Ｘ２は出力側歯車３０８と遊
星歯車３０６の噛み合い効率を、ｉは減速比（出力側歯
車３０８の歯数／駆動側歯車３０４の歯数）をそれぞれ
示している。

【００６３】上式からも分かる通り、減速比ｉが同じ場
合において、減速機構全体の効率Ｘを高めるには、噛み
合い効率Ｘ1及びＸ2を大きくする必要がある。

【００６４】一般に、一対の歯車の噛み合い効率は歯面
摩擦係数μの関数であり、μは歯面間のすべり速度の影
響を大きく受けることが知られている。

【００６５】すなわち、すべり速度が小さいと、歯面摩
擦係数μが大きくなり、噛み合い効率が低くなるという
傾向がある。

【００６６】そこで、この実施形態では、一般的なイン
ボリュート歯形ではなく、トロコイド歯形と回転自在な
複数のピンから構成される円弧歯形を採用し、該円弧歯
形を形成するピンの回転を利用することにより、噛み合
いにおけるすべり速度を大きくし、歯面摩擦係数μを小
さくしたものである。特に、円弧歯形として回転自在な
ピンを採用している点で、その効果は大きい。

【００６７】実験によれば、インボリュート歯形を採用
した場合には、歯面摩擦係数μが約０．０６〜０．０８
になるのに対し、トロコイド歯形と円弧歯形を採用した
場合には、歯面摩擦係数μが約０．０１〜０．０３にな
るという結果が得られた。

【００６８】その結果、減速比ｉを一定（ｉ＝０．９
６）にした場合において、減速機構全体の効率Ｘはイン
ボリュート歯形を採用した場合に比べ、約２４％以上の
効率改善が見られた。

【００６９】更に、噛み合いにおけるすべりを回転自在
なピン１２２、１２３、２０６ｂ、２２２によって吸収
できるため、低バックラッシ設計においても摩擦等の経
時変化の少ない高精度な減速機を容易に製作可能であ
る。

【００７０】また、前記ハイ側の遊星歯車機構のハイ側
第１遊星歯車１０８とハイ側第２遊星歯車１１０の歯数
を同一とすると共に、該ハイ側第１、第２遊星歯車１０
８、１１０とそれぞれ噛合しているハイ側第１、第２内
歯歯車１１２、１１４の歯数を異ならせ、且つ、ハイ側
第１遊星歯車１０８とハイ側第１内歯歯車１１２と、ハ
イ側第２遊星歯車１１０とハイ側第２内歯歯車１１４と
の組とで、歯形（ピン径）を異ならせた構造としている
ため、インボリュート歯形と違って転位操作の不可能な
円弧歯形及びトロコロイド歯形の組合せを採用しながら
も、所謂、不思議歯車機構が形成可能で、大きな減速比
を得ることができる。しかも、前述したように、インボ
リュート歯形系の不思議歯車機構に比べ効率の上昇が著
しい。

【００７１】なお、上記実施形態においては、高減速比
領域（１／３０〜１／５）をハイ側減速機１００が、ま
た、低減速比領域（１／５〜１／２）をロー側減速機２
００がそれぞれ受け持つ減速機のシリーズとしたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ハイ側
減速機１００を１／３０以上の高減速比領域をもカバー
する減速機としてもよい。

【００７２】又、低減速比領域が不要の場合には、ハイ
側減速機１００のみでシリーズを構成しても良い。

【００７３】又、ハイ側減速機１００の出力軸１０４と
ロー側減速機２００の出力軸２０４同士、ハイ側第２内
歯歯車１１４とロー側第２内歯歯車２１４同士、ハイ側
キャリア１０６とロー側キャリア２０７同士、ハイ側第
１遊星歯車１０８とロー側第１遊星歯車２０８同士、及
びハイ側第２遊星歯車１１０とロー側第２遊星歯車２１
０同士をそれぞれ共用としていたが、必ずしもこれら全
てを共用化する必要はない。

【００７４】なお、具体的には市販される減速機のシリ
ーズは、一般には、各枠番（大きさ、あるいは伝達可能
トルク等に基づいた種類分け）毎に、異なる減速比をそ
れぞれ有する複数の減速機を備える。本発明に係るシリ
ーズは、必ずしも全ての枠番において本発明が適用され
ている必要はなく、場合によっては、一部の枠番の更に
一部に適用されているだけでもよい。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、入出力軸が同心で、中
央部に大きな空間を確保することができ、特に、効率が
高く、必要に応じて減速比１／５〜１／３０、あるいは
１／２〜１／３０の領域を充実させることのできる減速
機及び減速機のシリーズを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るハイ側減速機の全体構
成を示す図２中のI−I線に沿う断面図

【図２】図１の左側の矢印II方向から見たハイ側減速機
の構造を示す正面図

【図３】本発明の実施形態に係るロー側減速機の全体構
成を示す図４中のIII−III線に沿う断面図

【図４】図３中の左側の矢印IV方向から見たロー側減速
機の構造を示す正面図

【図５】２Ｋ−Ｈ型減速機構のスケルトン図

【図６】Ｋ−Ｈ−Ｖ型、２Ｋ−Ｈ−I型、２Ｋ−Ｈ−III
型減速機構のスケルトン図

【符号の説明】

１００・・・ハイ側減速機１０２・・・ハイ側減速機の入力軸１０４・・・ハイ側減速機の出力軸１０６・・・ハイ側キャリア１０８・・・ハイ側第１遊星歯車１１０・・・ハイ側第２遊星歯車１１２・・・ハイ側第１内歯歯車１１４・・・ハイ側第２内歯歯車２００・・・ロー側減速機２０２・・・ロー側減速機の入力軸２０４・・・ロー側減速機の出力軸２０６・・・太陽歯車２０７・・・ロー側キャリア２０８・・・ロー側第１遊星歯車２１０・・・ロー側第２遊星歯車２１４・・・ロー側内歯歯車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸、該入力軸の回転を減速する減速機
構部、及び該減速機構部によって減速された回転を相手
機械側へと出力する出力軸を備えた減速機において、前記出力軸を中空とすると共に、前記入力軸及び出力軸をそれぞれ同軸に配置し、前記減速機構部を、前記入力軸と連結されたキャリヤ
と、このキャリヤに同一回転速度で回転可能に支持され
た第１、第２遊星歯車と、前記第１遊星歯車と噛合し、
固定状態に維持された第１内歯歯車と、前記第２遊星歯
車と噛合し、前記出力軸と連結された第２内歯歯車と、
を備えた遊星歯車機構によって構成し、且つ、前記第１、第２遊星歯車のうち、少なくとも一方の遊星
歯車の歯形をトロコイド歯形とすると共に、該トロコイ
ド歯形とした遊星歯車と噛合する歯車を円弧歯形とした
ことを特徴とする減速機。
【請求項２】入力軸、該入力軸の回転を減速する減速機
構部、及び該減速機構部によって減速された回転を相手
機械側へと出力する出力軸を備えた減速機において、前記出力軸を中空とすると共に、前記入力軸及び出力軸をそれぞれ同軸に配置し、前記減速機構部を、前記入力軸と連結されたキャリヤ
と、このキャリヤに同一回転速度で回転可能に支持され
た第１、第２遊星歯車と、前記第１遊星歯車と噛合し、
固定状態に維持された第１内歯歯車と、前記第２遊星歯
車と噛合し、前記出力軸と連結された第２内歯歯車と、
を備えた遊星歯車機構によって構成し、且つ、前記第１、第２遊星歯車のうち、少なくとも一方の遊星
歯車の歯形を円弧歯形とすると共に、該円弧歯形とした
遊星歯車と噛合する歯車をトロコイド歯形としたことを
特徴とする減速機。
【請求項３】請求項１又は２において、前記円弧歯形として回転自在なピンを用いたことを特徴
とする減速機。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記第１、第２遊星歯車の歯数を同一とすると共に、該
第１、第２遊星歯車とそれぞれ噛合している第１、第２
内歯歯車の歯数を異ならせ、且つ、第１遊星歯車と第１
内歯歯車の組と、第２遊星歯車と第２内歯歯車との組と
で、歯形を異ならせたことを特徴とする減速機。
【請求項５】入力軸、該入力軸の回転を減速する減速機
構部、及び該減速機構部によって減速された回転を相手
機械側へと出力する出力軸を備えた減速機を、その構成
要素として有する減速機のシリーズにおいて、前記出力軸を中空とすると共に、前記入力軸及び出力軸をそれぞれ同軸に配置し、当該シリーズを更に、その高減速比領域及び低減速比領
域をそれぞれ受け持つハイ側の減速機群とロー側の減速
機群とに分け、前記ハイ側の減速機群の前記減速機構部を、前記入力軸
と連結されたハイ側キャリヤと、このハイ側キャリヤに
同一回転速度で回転可能に支持されたハイ側第１、第２
遊星歯車と、前記ハイ側第１遊星歯車と噛合し、固定状
態に維持されたハイ側第１内歯歯車と、前記ハイ側第２
遊星歯車と噛合し、前記出力軸と連結されたハイ側第２
内歯歯車と、を備えたハイ側用遊星歯車機構によって構
成し、且つ、前記ハイ側第１、第２遊星歯車のうち、少
なくとも一方の遊星歯車の歯形を円弧歯形とすると共
に、該円弧歯形とした遊星歯車と噛合する歯車をトロコ
イド歯形とし、一方、前記ロー側の減速機群の前記減速機構部を、前記入力軸
と連結されたロー側太陽歯車と、固定状態に維持された
ロー側キャリヤと、このロー側キャリヤに回転可能に支
持され、前記太陽歯車と噛合するロー側第１遊星歯車
と、同じく該ロー側キャリヤに回転可能に支持され、前
記ロー側第１遊星歯車と同一回転速度で回転するロー側
第２遊星歯車と、該ロー側第２遊星歯車と噛合し、前記
出力軸と連結されたロー側内歯歯車と、を備えたロー側
用遊星歯車機構によって構成したことを特徴とする減速
機のシリーズ。
【請求項６】請求項５において、前記ハイ側減速機群に属する少なくとも一部の減速機
と、前記ロー側減速機群に属する少なくとも一部の減速
機との間で、それぞれの前記出力軸同士、前記ハイ側第
２内歯歯車とロー側内歯歯車同士、前記ハイ側キャリヤ
とロー側キャリヤ同士、前記ハイ側第１遊星歯車とロー
側第１遊星歯車同士、及びハイ側第２遊星歯車とロー側
第２遊星歯車同士のうち、少なくとも１種の部材同士を
共用したことを特徴とする減速機のシリーズ。