JP2004019900A - 遊星歯車減速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】大きなコストアップを招くことがなく、減速比の設定の自由度を向上させると共に、より大きな減速比を得ることができるようにした遊星歯車減速機を提供する。
【解決手段】プラネタリギヤＰＧを、固定リングギヤＲＧ１に噛合する固定側プラネタリギヤＰＧ１と、従動リングギヤＲＧ２に噛合する従動側プラネタリギヤＰＧ２に分割して構成すると共に、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２を、プラネタリギヤＰＧの回転軸中心とプラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺを乗算し、さらにプラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値の整数倍に相当する値の位相差をもって同軸上に配置することで、歯数差ΔＺを、プラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値、具体的には、個数ｎよりも小さい値、より具体的には１とする。
【選択図】 図１
【解決手段】プラネタリギヤＰＧを、固定リングギヤＲＧ１に噛合する固定側プラネタリギヤＰＧ１と、従動リングギヤＲＧ２に噛合する従動側プラネタリギヤＰＧ２に分割して構成すると共に、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２を、プラネタリギヤＰＧの回転軸中心とプラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺを乗算し、さらにプラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値の整数倍に相当する値の位相差をもって同軸上に配置することで、歯数差ΔＺを、プラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値、具体的には、個数ｎよりも小さい値、より具体的には１とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は遊星歯車減速機に関し、より詳しくは、３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、小型で減速比の大きな歯車減速機として、図１１に示すような遊星歯車減速機、より詳しくは３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機が提案されている。図示の如く、３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機１００は、入力軸１０２に固定されたサンギヤＳＧと、サンギヤＳＧの周囲に等間隔に配置されてサンギヤＳＧに噛合する複数個のプラネタリギヤＰＧ（１個のみ示す）と、プラネタリギヤの軸方向において一端で噛合する固定リングギヤＲＧ１と、出力軸に固定されると共に、プラネタリギヤＰＧの軸方向において他端で噛合する、前記固定リングギヤＲＧ１よりも歯数が少ない従動リングギヤＲＧ２とからなる。
【０００３】
３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機の減速比Ｕは、以下の式によって導き出される。
Ｕ＝（１＋ＺＲＧ２ ／ＺＳＧ）／（１−ＺＲＧ２ ／ＺＲＧ１ ）
ここで、Ｚは添字で示される各歯車の歯数である。
【０００４】
上式から分かるように、３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機にあっては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差を調整する、即ち、上式の分母の大きさを変更することによって減速比を設定することができる。また、歯数差が小さいほど（分母が小さいほど）大きな減速比を得ることができる。しかしながら、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺには、以下のような条件がある。
ΔＺ＝ＺＲＧ１ −ＺＲＧ２ ＝α・ｎ
ここで、ＺＲＧ１ は固定リングギヤＲＧ１の歯数、ＺＲＧ２ は従動リングギヤＲＧ２の歯数、αは整数、ｎはプラネタリギヤＰＧの個数である。
【０００５】
このように、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺには制約がある、即ち、プラネタリギヤの個数の整数倍としなければならないため、減速比の設定の自由度は必ずしも高くなかった。特に、減速比を大きくして駆動出力を向上させる場合には、応力の集中を避けるためにプラネタリギヤＰＧの個数ｎを増やすことが望ましいが、個数ｎを増やすと、それに応じて歯数差が大きくなるため、減速比が小さくなるといった不具合があった。
【０００６】
このため、例えば特開２０００−２７４４９５号公報記載の技術にあっては、遊星歯車減速機の前段にさらに歯車減速機を設けることで、減速比の設定の自由度を向上させることを提案している。また、特開２００１−９０７９２号公報記載の技術にあっては、プラネタリギヤを固定リングギヤに噛合する大歯車と、従動リングギヤに噛合する小歯車とから構成し、減速比を向上させることを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開２０００−２７４４９５号公報記載の技術にあっては、構成要素が増加することから、減速機の大型化や比較的大きなコストアップを招く恐れがあった。また、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差をプラネタリギヤの個数の整数倍以外の値に設定することができないという不具合を解消するには至らず、減速比の設定の自由度および減速比の増大化の点で改善の余地を残していた。特開２００１−９０７９２号公報記載の技術にあっても、同様に固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差をプラネタリギヤの個数の整数倍以外の値、より具体的にはプラネタリギヤの個数よりの小さい値に設定することができないと共に、プラネタリギヤを歯数の異なる大小のギヤによって構成することから、比較的大きなコストアップを招く恐れがあり、改善の余地を残していた。
【０００８】
従って、この発明の目的は上記した課題を解消し、コストアップを招くことがなく、減速比の設定の自由度を向上させると共に、より大きな減速比を得ることができるようにした遊星歯車減速機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１項においては、入力軸に固定されたサンギヤと、前記サンギヤに噛合する複数個のプラネタリギヤと、前記プラネタリギヤの軸方向において一端で噛合する固定リングギヤと、出力軸に固定されると共に、前記プラネタリギヤの軸方向において他端で噛合する、前記固定リングギヤよりも歯数が少ない従動リングギヤとからなる遊星歯車減速機において、前記複数個のプラネタリギヤの少なくとも１個は、前記固定リングギヤに噛合する固定側プラネタリギヤと、前記従動リングギヤに噛合する、前記固定側プラネタリギヤと歯数が同一の従動側プラネタリギヤに分割されて構成されると共に、前記固定側プラネタリギヤと従動側プラネタリギヤが、所定の位相差をもって同軸上に配置されるように構成した。
【００１０】
複数個のプラネタリギヤの少なくとも１個は、固定リングギヤに噛合する固定側プラネタリギヤと、従動リングギヤに噛合する、前記固定側プラネタリギヤと歯数が同一の従動側プラネタリギヤに分割されて構成されると共に、前記固定側プラネタリギヤと従動側プラネタリギヤが、所定の位相差をもって同軸上に配置されるように構成した、具体的には、プラネタリギヤを同一の２個のギヤに分割して構成し、それらを、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差と、プラネタリギヤの個数に応じて決定される所定の位相差をもって同軸上に配置することで、異なる歯数を有する２個のリングギヤのそれぞれに噛合させるように構成したので、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができると共に、より大きな減速比を得ることができる。また、プラネタリギヤを同一のギヤに分割して構成することから、大きなコストアップを招くことがない。
【００１１】
また、請求項２項にあっては、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差は、前記プラネタリギヤの個数の非整数倍に相当する値であるように構成した。
【００１２】
固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が、プラネタリギヤの個数の非整数倍に相当する値であるように構成したので、減速比の設定の自由度を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項３項にあっては、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差は、前記プラネタリギヤの個数よりも小さい値であるように構成した。
【００１４】
固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が、プラネタリギヤの個数よりも小さい値であるように構成したので、より大きな減速比を得ることができる。
【００１５】
また、請求項４項にあっては、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差が１であるように構成した。
【００１６】
固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が１であるように構成したので、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００１７】
また、請求項５項にあっては、前記所定の位相差は、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に前記歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除した値の整数倍に相当する値であるように構成した。
【００１８】
２個に分割したプラネタリギヤの位相差が、プラネタリギヤの回転軸中心とプラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に前記歯数差を乗算し、さらにプラネタリギヤの個数で除した値の整数倍に相当する値であるように構成したので、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００１９】
また、請求項６項にあっては、前記プラネタリギヤが固定されるプラネタリギヤ軸を、前記固定側プラネタリギヤが固定される第１のプラネタリギヤ軸と、前記従動側プラネタリギヤが固定される第２のプラネタリギヤ軸とに分割すると共に、前記第１のプラネタリギヤ軸と第２のプラネタリギヤ軸を、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除して得た値に相当する間隔をもって連結するように構成した。
【００２０】
プラネタリギヤが固定されるプラネタリギヤ軸を、固定側プラネタリギヤが固定される第１のプラネタリギヤ軸と、従動側プラネタリギヤが固定される第２のプラネタリギヤ軸とに分割すると共に、前記第１のプラネタリギヤ軸と第２のプラネタリギヤ軸を、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除して得た値に相当する間隔をもって連結するように構成したので、１種類の軸で複数の所定の位相差に対応させることができ、よってコストアップをより一層抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照してこの発明の一つの実施の形態に係る遊星歯車減速機を説明する。
【００２２】
図１はこの実施の形態に係る遊星歯車減速機を示す説明図である。尚、同図において、２個のリングギヤの一部を切断して遊星歯車減速機の内部構造を表している。
【００２３】
図１に示すように、遊星歯車減速機（より詳しくは３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機）１０は、入力軸１２に固定されるサンギヤ（太陽歯車）ＳＧと、サンギヤＳＧに噛合する複数個（この実施の形態にあっては４個）のプラネタリギヤ（遊星歯車）ＰＧと、プラネタリギヤＰＧに噛合する固定リングギヤ（内歯車）ＲＧ１および従動リングギヤ（内歯車）ＲＧ２を備える。入力軸１２は、電動モータ（図示せず）などのアクチュエータに接続される。
【００２４】
４個のプラネタリギヤＰＧは、４本のプラネタリギヤ軸１４上に固定されると共に、プラネタリギヤ軸１４の両端がキャリア（十字状部材）１６に固定されることにより、サンギヤＳＧの周囲に等間隔（９０度間隔）に配置される。尚、キャリア１６の中心には、入力軸１２が回転自在に接続される。また、固定リングギヤＲＧ１は、ボルト１８を介してベース２０に固定される。従動リングギヤＲＧ２は、固定リングギヤＲＧ１と反対側の端部がフランジ状に形成されると共に、そこにボルト孔２２を備え、図示しないボルトによって直接あるいは出力軸を介して被駆動部材（例えばロボットの関節など）に固定される。
【００２５】
図２は、図１に示す遊星歯車減速機１０の各ギヤを入力軸１２側から見た平面図である。尚、同図において、ベース２０などのギヤ以外の部材は図示を省略する。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ 線で切断した遊星歯車減速機１０の断面図である。
【００２６】
図１および図３に示すように、プラネタリギヤＰＧは、プラネタリギヤ軸１４方向において、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２に分割されて構成される。
【００２７】
図１および図３を参照して具体的に説明すると、入力軸１２上にサンギヤ用キー３０を介して固定されたサンギヤＳＧの周囲には、キャリア１６を介してプラネタリギヤ軸１４が配置される。プラネタリギヤ軸１４上の軸方向において一端には固定側プラネタリギヤ用キー３２を介して固定側プラネタリギヤＰＧ１が固定され、固定側プラネタリギヤＰＧ１は、その外周に固定された固定リングギヤＲＧ１に噛合する。
【００２８】
また、プラネタリギヤ軸１４上の軸方向において他端（固定側プラネタリギヤＰＧ１と隣接する位置）には、従動側プラネタリギヤ用キー３４を介して従動側プラネタリギヤＰＧ２が固定される。従動側プラネタリギヤＰＧ２は、その外周に回転自在に配置された従動リングギヤＲＧ２のみに噛合し、サンギヤＳＧとは噛合しない。図４に、上記の構成を模式的に示す。
【００２９】
以上のように構成することで、入力軸１２の回転は従動リングギヤＲＧ２に伝達され、図示しない出力軸あるいは被駆動部材を回転駆動する。具体的には、入力軸１２の回転がサンギヤＳＧを介して固定側プラネタリギヤＰＧ１に伝達されることにより、固定側プラネタリギヤＰＧ１は回転（自転）しながらサンギヤＳＧの周囲を回転（公転）する。また、固定側プラネタリギヤＰＧ１の回転（自転と公転）は、同軸上に固定された従動側プラネタリギヤＰＧ２を介して従動リングギヤＲＧ２に伝達され、従動リングギヤＲＧ２は、従動側プラネタリギヤＰＧ２の回転（自転と公転）が伝達されることにより、減速されて回転する。尚、固定側プラネタリギヤＰＧ１に噛合する固定リングギヤＲＧ１は、前記したようにベース２０に固定されていることから、回転角度変位は生じない。
【００３０】
図５に、各ギヤの諸元を示す。図示のように、各ギヤのＰＣＤ（ピッチ円直径。単位〔ｍｍ〕）は、サンギヤＳＧが１６、固定側プラネタリギヤＰＧ１および従動側プラネタリギヤＰＧ２が１８、固定リングギヤＲＧ１および従動リングギヤＲＧ２が５２である。各ギヤのモジュールｍは１であるため、サンギヤＳＧの歯数ＺＳＧは１６、固定側プラネタリギヤＰＧ１および従動側プラネタリギヤＰＧ２の歯数ＺＰＧ１ ，ＺＰＧ２ は共に１８である。尚、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２は、具体的には同一の歯車である。また、固定リングギヤＲＧ１の歯数ＺＲＧ１ は５２であるが、従動リングギヤＲＧ２は歯数ＺＲＧ２ を５１とし、＋０．５だけ転位させた。即ち、歯数差ΔＺ（ＺＲＧ１ −ＺＲＧ２ ）は１である。
【００３１】
従って、この実施の形態に係る遊星歯車減速機１０の減速比Ｕは、
となる。
【００３２】
ところで、上述した如く、３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機にあっては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺに以下のような条件がある。
ΔＺ＝ＺＲＧ１ −ＺＲＧ２ ＝α・ｎ
【００３３】
即ち、歯数差ΔＺは、プラネタリギヤＰＧの個数ｎの整数（α）倍でなければならない。しかしながら、この実施の形態にあっては、プラネタリギヤＰＧの個数ｎが４なのに対し、歯数差ΔＺは１であり、上の条件は成り立たない。
【００３４】
以下、この理由について説明する。この実施に形態に係る遊星歯車減速機１０にあっては、図２に良く示すように、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２を、所定の位相差をもってプラネタリギヤ軸１４上に固定するようにした。
【００３５】
所定の位相差とは、具体的には、プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃとプラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに、歯数差ΔＺを乗算し、さらにプラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値の整数倍に相当する値とした。この実施の形態にあっては、プラネタリギヤＰＧの歯数ＺＰＧは１８であることから、図２に示す如くθは２０度となる。また、歯数差ΔＺは１、プラネタリギヤＰＧの個数ｎは４であることから、所定の位相差は５度の整数倍に相当する値となる。尚、以下において、整数倍する前の角度（即ち５度）を「基準位相差」という。
【００３６】
図６は、図１に示す遊星歯車減速機１０の各ギヤを従動リングギヤＲＧ２側から見た平面図、即ち、図２を従動側プラネタリギヤＰＧ２側から見た平面図である。尚、同図において、４個の従動側プラネタリギヤＰＧ２および従動側プラネタリギヤ用キー３４のそれぞれに、紙面上方から時計回りに符合ａ，ｂ，ｃ，ｄを付して示す。また、ベース２０などのギヤ以外の部材、ならびに従動リングギヤＲＧ２のフランジ状の部分の図示を省略する。
【００３７】
図示の如く、紙面上方の第１の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａは、固定側プラネタリギヤＰＧ１との位相差θａが零度、即ち基準位相差の零倍（あるいは基準位相差の４倍の２０度）とされる。換言すれば、第１の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａを固定するための第１の従動側プラネタリギヤ用キー３４ａと固定側プラネタリギヤＰＧ１を固定するための固定側プラネタリギヤ用キー３２（図２に示す）が同一直線上に形成される。前記したように、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２は同一のギヤを使用していることから、それらを固定するためのキーが同一直線上に形成されれば、各ギヤに位相差は生じない。
【００３８】
これに対し、紙面右方の第２の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｂを固定するための第２の従動側プラネタリギヤ用キー３４ｂは、固定側プラネタリギヤ用キー３２に対して時計回りに５度回転した位置に設けられる。これにより、第２の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｂは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、５度（即ち基準位相差の１倍。換言すれば１／４歯分）の位相差θｂをもってプラネタリギヤ軸１４上に固定される。
【００３９】
また、紙面下方の第３の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｃを固定するための第３の従動側プラネタリギヤ用キー３４ｃは、固定側プラネタリギヤ用キー３２に対して時計回りに１０度回転した位置に設けられる。これにより、第３の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｃは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、１０度（即ち基準位相差の２倍。換言すれば２／４歯分）の位相差θｃをもってプラネタリギヤ軸１４上に固定される。
【００４０】
さらに、紙面左方の第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｄを固定するための第４の従動側プラネタリギヤ用キー３４ｄは、固定側プラネタリギヤＰＧ１を固定するための固定側プラネタリギヤ用キー３２に対して時計回りに１５度回転した位置に設けられる。これにより、第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｄは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、１５度（即ち基準位相差の３倍。換言すれば３／４歯分）の位相差θｄをもってプラネタリギヤ軸１４上に固定される。
【００４１】
ここで、図２および図６に示すように、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の任意の歯（即ち、第１の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａと噛合する歯。あるいは歯底）同士の位相差を零（平面視において重なりあわせる）にすると、前記した位相差零の任意の歯から時計回りにおいて９０度に位置する歯（あるいは歯底）、即ち、第２の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｂと噛合する歯においては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の位相差は１／４歯分となる。
【００４２】
また、前記任意の歯から時計回りにおいて１８０度に位置する歯（あるいは歯底）、即ち、第３の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｃと噛合する歯においては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の位相差は２／４歯分となる。
【００４３】
さらに、前記任意の歯から時計回りにおいて２７０度に位置する歯（あるいは歯底）、即ち、第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｄと噛合する歯においては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の位相差は３／４歯分となる。また、時計回りにおいてさらに９０度進んだ３６０度の位置においては、位相差は４／４歯分、即ち１歯分となり、実質的に位相差は零となって前記した位相差零の任意の歯に一致する。
【００４４】
従って、歯数差ΔＺが１のときは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃとプラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θをプラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値（基準位相差）の整数倍に相当する値の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄをもって第１から第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａ，ＰＧ２ｂ，ＰＧ２ｃ，ＰＧ２ｄを配置することで、同一のギヤを用いながら、異なる歯数を有する２個のリングギヤのそれぞれに噛合させることができる。
【００４５】
さらには、歯数差ΔＺを、プラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値、具体的には、個数ｎよりも小さい値、より具体的には１とすることができ、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができると共に、より大きな減速比を得ることができる。また、プラネタリギヤを同一のギヤに分割して構成することから、コストアップを招くことがない。
【００４６】
尚、歯数差ΔＺが２のときは、位相差は９０度で１／２歯分、１８０度で２／２歯分（即ち零）、２７０度で３／２歯分、３６０度で４／２歯分（即ち零）となる。
【００４７】
従って、歯数差ΔＺが２以上のときは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃとプラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに歯数差ΔＺを乗算し、さらにプラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値の整数倍に相当する値の位相差をもって各従動側プラネタリギヤＰＧ２を配置することで、同一のギヤを用いながら、異なる歯数を有する２個のリングギヤのそれぞれに噛合させることができる。
【００４８】
ここで、歯数差ΔＺは、プラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値であり、かつ、プラネタリギヤＰＧの個数ｎよりも大きい値に設定しても良い。この場合においても、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２の位相差を上記に基づいて適宜設定することにより、歯数の異なる２個のリングギヤのそれぞれに噛合させることができるため、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができる。
【００４９】
尚、上記において、歯数差ΔＺをプラネタリギヤＰＧの個数ｎと同じ４にした場合、位相差は９０度で１歯分、１８０度で２歯分（即ち零）、２７０度で３歯分、３６０度で４歯分となり、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２の間に位相差は必要としない。
【００５０】
このように、この実施の形態にあっては、プラネタリギヤＰＧを同一の２個のギヤに分割して構成し、それらを歯数差ΔＺおよびプラネタリギヤＰＧの個数ｎに応じて決定される位相差をもって同軸上に配置することで、異なる歯数を有する２個のリングギヤのそれぞれに噛合させるように構成したので、歯数差ΔＺをプラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値に設定することができるため、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができると共に、より大きな減速比を得ることができる。また、大きなコストアップを招くことがない。
【００５１】
さらに、歯数差ΔＺを、プラネタリギヤＰＧの個数ｎよりも小さい値、より具体的には１とすることができるため、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００５２】
次いで、図７から図９を参照し、この発明の第２の実施の形態に係る遊星歯車減速機について説明する。
【００５３】図７は、この発明の第２の実施の形態に係る遊星歯車減速機のうち、プラネタリギヤ軸を示す平面図である。
【００５４】
この実施の形態にあっては、図７に示すように、プラネタリギヤ軸１４を、固定側プラネタリギヤＰＧ１が固定される第１のプラネタリギヤ軸１４１と、従動側プラネタリギヤＰＧ２が固定される第２のプラネタリギヤ軸１４２の二つに分割するようにした。
【００５５】
第１および第２のプラネタリギヤ軸１４１，１４２は、図８に良く示すように、それらの当接面１４１Ａ，１４２Ａに回転軸中心から外周に向けて放射状に延びる複数個の凸部１４１Ｂ，１４２Ｂが形成される。また、その中心（即ち前記した回転軸中心１４ｃ）にはボルト孔（雌ねじ）１４１Ｄ，１４２Ｄが穿設され、よって第１および第２のプラネタリギヤ軸１４１，１４２は、当接面に形成された凸部１４１Ｂ，１４２Ｂを噛合させつつ前記ボルト孔１４１Ｄ，１４２Ｄにボルト（図示せず）挿通させることにより、図７に示すように連結される。図７は、前記したθａ、即ち位相差零の場合を示す。
【００５６】
ここで、凸部（およびそれに対応する凹部）１４１Ｂ，１４２Ｂは、その間隔が５度、即ち前記した基準位相差となるように形成される。これにより、凸部１４１Ｂ，１４２Ｂを所定の数だけずらして噛合させることにより、第１のプラネタリギヤ軸１４１上に配置された固定側プラネタリギヤ用キー３２と、第２のプラネタリギヤ軸１４２上に配置された従動側プラネタリギヤ用キー３４との間に前記した所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄを設けることができる。即ち、所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄに応じ、噛合する凸部１４１Ｂ，１４２Ｂを変更することにより、１種類の軸で、複数の所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄのそれぞれに対応させることができるため、コストアップをより一層抑制することができる。図９に、上記θａから凸部１４１Ｂ，１４２Ｂの噛合を１つずらした状態、即ち位相差５度のθｂを例に挙げて示す。
【００５７】
尚、従前の実施の形態と同様な他の構成については、図示および説明を省略する。
【００５８】
以上の如く、この発明の第１および第２の実施の形態に係る遊星歯車減速機においては、入力軸１２に固定されたサンギヤＳＧと、前記サンギヤＳＧに噛合する複数個（４個）のプラネタリギヤＰＧと、前記プラネタリギヤＰＧの軸方向において一端で噛合する固定リングギヤＲＧ１と、出力軸に固定されると共に、前記プラネタリギヤＰＧの軸方向において他端で噛合する、前記固定リングギヤＲＧ１よりも歯数が少ない従動リングギヤＲＧ２とからなる遊星歯車減速機（より詳しくは３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機）１０において、前記複数個のプラネタリギヤＰＧの少なくとも１個は、前記固定リングギヤＲＧ１に噛合する固定側プラネタリギヤＰＧ１と、前記従動リングギヤＲＧ２に噛合する、前記固定側プラネタリギヤＰＧ１と歯数が同一の従動側プラネタリギヤＰＧ２（より具体的には第１から第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａ，ＰＧ２ｂ，ＰＧ２ｃ，ＰＧ２ｄ）に分割されて構成されると共に、前記固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２が、所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄをもって同軸上（プラネタリギヤ軸１４上）に配置されるように構成した。
【００５９】
また、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺは、前記プラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値であるように構成した。
【００６０】
また、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺは、前記プラネタリギヤＰＧの個数ｎよりも小さい値であるように構成した。
【００６１】
また、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺが１であるように構成した。
【００６２】
また、前記所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄは、前記プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃと前記プラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺを乗算し、さらに前記プラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値（基準位相差）の整数倍に相当する値であるように構成した。
【００６３】
また、第２の実施の形態にあっては、前記プラネタリギヤＰＧが固定されるプラネタリギヤ軸１４を、前記固定側プラネタリギヤＰＧ１が固定される第１のプラネタリギヤ軸１４１と、前記従動側プラネタリギヤＰＧ２が固定される第２のプラネタリギヤ軸１４２とに分割すると共に、前記第１のプラネタリギヤ軸１４１と第２のプラネタリギヤ軸１４２を、前記プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃと前記プラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺを乗算し、さらに前記プラネタリギヤＰＧの個数ｎで除して得た値（基準位相差）に相当する間隔をもってするように構成した。
【００６４】
尚、上記において、所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄをそれぞれ零度、５度、１０度、１５度としたが、零度、−５度、−１０度、−１５度であっても良いことは言うまでもない。また、θａ，θｂ，θｃ，θｄは、それぞれ零度、５０度（あるいは４０度）、１９０度（あるいは１７０度）、２８５度（あるいは２５５度）であっても、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２の絶対的な位相差は変化しない。さらに、上記の実施の形態にあっては、プラネタリギヤＰＧの歯数ＺＰＧが偶数であるので、例えばθｂは１８５度や１７５度であっても構わない。
【００６５】
また、プラネタリギヤ軸１４に、固定側プラネタリギヤ用キー３２を嵌合するためのキー溝を４個、等間隔に形成すると共に、それら４個のキー溝のそれぞれから所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄだけ回転した位置に、前記した第１から第４の従動側プラネタリギヤ用キー３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを嵌合するためのキー溝を形成し、よって任意の位相差をもつキー溝の組み合わせを選択的に使用することで、プラネタリギヤ軸１４を共通化させるようにしても良い。
【００６６】
また、上記において、プラネタリギヤＰＧを４個としたが、それに限られるものではなく、３個以下でも５個以上でも良い。
【００６７】
また、プラネタリギヤＰＧの軸１４の両端を２個のキャリア１６で保持するようにしたが、それに限られるものではなく、例えば図１０に示すように、プラネタリギヤ軸１４の中間付近を１個のキャリア１６で保持するようにしても良い。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、複数個のプラネタリギヤの少なくとも１個は、固定リングギヤに噛合する固定側プラネタリギヤと、従動リングギヤに噛合する、前記固定側プラネタリギヤと歯数が同一の従動側プラネタリギヤに分割されて構成されると共に、前記固定側プラネタリギヤと従動側プラネタリギヤが、所定の位相差をもって同軸上に配置されるように構成したので、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができると共に、より大きな減速比を得ることができる。また、プラネタリギヤを同一のギヤに分割して構成することから、大きなコストアップを招くことがない。
【００６９】
請求項２項にあっては、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が、プラネタリギヤの個数の非整数倍に相当する値であるように構成したので、減速比の設定の自由度を向上させることができる。
【００７０】
請求項３項にあっては、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が、プラネタリギヤの個数よりも小さい値であるように構成したので、より大きな減速比を得ることができる。
【００７１】
請求項４項にあっては、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が１であるように構成したので、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００７２】
請求項５項にあっては、２個に分割したプラネタリギヤの位相差が、プラネタリギヤの回転軸中心とプラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に前記歯数差を乗算し、さらにプラネタリギヤの個数で除した値の整数倍に相当する値であるように構成したので、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００７３】
請求項６項にあっては、プラネタリギヤが固定されるプラネタリギヤ軸を、固定側プラネタリギヤが固定される第１のプラネタリギヤ軸と、従動側プラネタリギヤが固定される第２のプラネタリギヤ軸とに分割すると共に、前記第１のプラネタリギヤ軸と第２のプラネタリギヤ軸を、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除して得た値に相当する間隔をもって連結するように構成したので、１種類の軸で複数の所定の位相差に対応させることができ、よってコストアップをより一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係る遊星歯車減速機を示す説明図である。
【図２】図１に示す遊星歯車減速機の各ギヤを入力軸側から見た平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ 線で切断した遊星歯車減速機の断面図である。
【図４】図１に示す遊星歯車減速機の構成を模式的に示すスケルトン図である。
【図５】図１に示す遊星歯車減速機の各ギヤの諸元を示す表である。
【図６】図１に示す遊星歯車減速機の各ギヤ従動リングギヤ側から見た平面図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態に係る遊星歯車減速機のうち、プラネタリギヤ軸を示す平面図である。
【図８】図７に示すプラネタリギヤ軸の一片を示す斜視図である。
【図９】この発明の第２の実施の形態に係るプラネタリギヤ軸を示す、図７と同様な平面図である。
【図１０】図１に示す遊星歯車減速機の別の形態を模式的に示す、図４と同様なスケルトン図である。
【図１１】従来技術に係る遊星歯車減速機を模式的に示すスケルトン図である。
【符号の説明】
１０ 遊星歯車減速機
１２ 入力軸
１４ プラネタリギヤ軸
１４ｃ プラネタリギヤの回転軸中心
ＳＧ サンギヤ
ＰＧ プラネタリギヤ
ＰＧ１ 固定側プラネタリギヤ
ＰＧ２ 従動側プラネタリギヤ
ＲＧ１ 固定リングギヤ
ＲＧ２ 従動リングギヤ
【産業上の利用分野】
本発明は遊星歯車減速機に関し、より詳しくは、３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、小型で減速比の大きな歯車減速機として、図１１に示すような遊星歯車減速機、より詳しくは３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機が提案されている。図示の如く、３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機１００は、入力軸１０２に固定されたサンギヤＳＧと、サンギヤＳＧの周囲に等間隔に配置されてサンギヤＳＧに噛合する複数個のプラネタリギヤＰＧ（１個のみ示す）と、プラネタリギヤの軸方向において一端で噛合する固定リングギヤＲＧ１と、出力軸に固定されると共に、プラネタリギヤＰＧの軸方向において他端で噛合する、前記固定リングギヤＲＧ１よりも歯数が少ない従動リングギヤＲＧ２とからなる。
【０００３】
３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機の減速比Ｕは、以下の式によって導き出される。
Ｕ＝（１＋ＺＲＧ２ ／ＺＳＧ）／（１−ＺＲＧ２ ／ＺＲＧ１ ）
ここで、Ｚは添字で示される各歯車の歯数である。
【０００４】
上式から分かるように、３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機にあっては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差を調整する、即ち、上式の分母の大きさを変更することによって減速比を設定することができる。また、歯数差が小さいほど（分母が小さいほど）大きな減速比を得ることができる。しかしながら、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺには、以下のような条件がある。
ΔＺ＝ＺＲＧ１ −ＺＲＧ２ ＝α・ｎ
ここで、ＺＲＧ１ は固定リングギヤＲＧ１の歯数、ＺＲＧ２ は従動リングギヤＲＧ２の歯数、αは整数、ｎはプラネタリギヤＰＧの個数である。
【０００５】
このように、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺには制約がある、即ち、プラネタリギヤの個数の整数倍としなければならないため、減速比の設定の自由度は必ずしも高くなかった。特に、減速比を大きくして駆動出力を向上させる場合には、応力の集中を避けるためにプラネタリギヤＰＧの個数ｎを増やすことが望ましいが、個数ｎを増やすと、それに応じて歯数差が大きくなるため、減速比が小さくなるといった不具合があった。
【０００６】
このため、例えば特開２０００−２７４４９５号公報記載の技術にあっては、遊星歯車減速機の前段にさらに歯車減速機を設けることで、減速比の設定の自由度を向上させることを提案している。また、特開２００１−９０７９２号公報記載の技術にあっては、プラネタリギヤを固定リングギヤに噛合する大歯車と、従動リングギヤに噛合する小歯車とから構成し、減速比を向上させることを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開２０００−２７４４９５号公報記載の技術にあっては、構成要素が増加することから、減速機の大型化や比較的大きなコストアップを招く恐れがあった。また、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差をプラネタリギヤの個数の整数倍以外の値に設定することができないという不具合を解消するには至らず、減速比の設定の自由度および減速比の増大化の点で改善の余地を残していた。特開２００１−９０７９２号公報記載の技術にあっても、同様に固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差をプラネタリギヤの個数の整数倍以外の値、より具体的にはプラネタリギヤの個数よりの小さい値に設定することができないと共に、プラネタリギヤを歯数の異なる大小のギヤによって構成することから、比較的大きなコストアップを招く恐れがあり、改善の余地を残していた。
【０００８】
従って、この発明の目的は上記した課題を解消し、コストアップを招くことがなく、減速比の設定の自由度を向上させると共に、より大きな減速比を得ることができるようにした遊星歯車減速機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１項においては、入力軸に固定されたサンギヤと、前記サンギヤに噛合する複数個のプラネタリギヤと、前記プラネタリギヤの軸方向において一端で噛合する固定リングギヤと、出力軸に固定されると共に、前記プラネタリギヤの軸方向において他端で噛合する、前記固定リングギヤよりも歯数が少ない従動リングギヤとからなる遊星歯車減速機において、前記複数個のプラネタリギヤの少なくとも１個は、前記固定リングギヤに噛合する固定側プラネタリギヤと、前記従動リングギヤに噛合する、前記固定側プラネタリギヤと歯数が同一の従動側プラネタリギヤに分割されて構成されると共に、前記固定側プラネタリギヤと従動側プラネタリギヤが、所定の位相差をもって同軸上に配置されるように構成した。
【００１０】
複数個のプラネタリギヤの少なくとも１個は、固定リングギヤに噛合する固定側プラネタリギヤと、従動リングギヤに噛合する、前記固定側プラネタリギヤと歯数が同一の従動側プラネタリギヤに分割されて構成されると共に、前記固定側プラネタリギヤと従動側プラネタリギヤが、所定の位相差をもって同軸上に配置されるように構成した、具体的には、プラネタリギヤを同一の２個のギヤに分割して構成し、それらを、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差と、プラネタリギヤの個数に応じて決定される所定の位相差をもって同軸上に配置することで、異なる歯数を有する２個のリングギヤのそれぞれに噛合させるように構成したので、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができると共に、より大きな減速比を得ることができる。また、プラネタリギヤを同一のギヤに分割して構成することから、大きなコストアップを招くことがない。
【００１１】
また、請求項２項にあっては、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差は、前記プラネタリギヤの個数の非整数倍に相当する値であるように構成した。
【００１２】
固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が、プラネタリギヤの個数の非整数倍に相当する値であるように構成したので、減速比の設定の自由度を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項３項にあっては、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差は、前記プラネタリギヤの個数よりも小さい値であるように構成した。
【００１４】
固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が、プラネタリギヤの個数よりも小さい値であるように構成したので、より大きな減速比を得ることができる。
【００１５】
また、請求項４項にあっては、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差が１であるように構成した。
【００１６】
固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が１であるように構成したので、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００１７】
また、請求項５項にあっては、前記所定の位相差は、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に前記歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除した値の整数倍に相当する値であるように構成した。
【００１８】
２個に分割したプラネタリギヤの位相差が、プラネタリギヤの回転軸中心とプラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に前記歯数差を乗算し、さらにプラネタリギヤの個数で除した値の整数倍に相当する値であるように構成したので、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００１９】
また、請求項６項にあっては、前記プラネタリギヤが固定されるプラネタリギヤ軸を、前記固定側プラネタリギヤが固定される第１のプラネタリギヤ軸と、前記従動側プラネタリギヤが固定される第２のプラネタリギヤ軸とに分割すると共に、前記第１のプラネタリギヤ軸と第２のプラネタリギヤ軸を、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除して得た値に相当する間隔をもって連結するように構成した。
【００２０】
プラネタリギヤが固定されるプラネタリギヤ軸を、固定側プラネタリギヤが固定される第１のプラネタリギヤ軸と、従動側プラネタリギヤが固定される第２のプラネタリギヤ軸とに分割すると共に、前記第１のプラネタリギヤ軸と第２のプラネタリギヤ軸を、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除して得た値に相当する間隔をもって連結するように構成したので、１種類の軸で複数の所定の位相差に対応させることができ、よってコストアップをより一層抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照してこの発明の一つの実施の形態に係る遊星歯車減速機を説明する。
【００２２】
図１はこの実施の形態に係る遊星歯車減速機を示す説明図である。尚、同図において、２個のリングギヤの一部を切断して遊星歯車減速機の内部構造を表している。
【００２３】
図１に示すように、遊星歯車減速機（より詳しくは３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機）１０は、入力軸１２に固定されるサンギヤ（太陽歯車）ＳＧと、サンギヤＳＧに噛合する複数個（この実施の形態にあっては４個）のプラネタリギヤ（遊星歯車）ＰＧと、プラネタリギヤＰＧに噛合する固定リングギヤ（内歯車）ＲＧ１および従動リングギヤ（内歯車）ＲＧ２を備える。入力軸１２は、電動モータ（図示せず）などのアクチュエータに接続される。
【００２４】
４個のプラネタリギヤＰＧは、４本のプラネタリギヤ軸１４上に固定されると共に、プラネタリギヤ軸１４の両端がキャリア（十字状部材）１６に固定されることにより、サンギヤＳＧの周囲に等間隔（９０度間隔）に配置される。尚、キャリア１６の中心には、入力軸１２が回転自在に接続される。また、固定リングギヤＲＧ１は、ボルト１８を介してベース２０に固定される。従動リングギヤＲＧ２は、固定リングギヤＲＧ１と反対側の端部がフランジ状に形成されると共に、そこにボルト孔２２を備え、図示しないボルトによって直接あるいは出力軸を介して被駆動部材（例えばロボットの関節など）に固定される。
【００２５】
図２は、図１に示す遊星歯車減速機１０の各ギヤを入力軸１２側から見た平面図である。尚、同図において、ベース２０などのギヤ以外の部材は図示を省略する。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ 線で切断した遊星歯車減速機１０の断面図である。
【００２６】
図１および図３に示すように、プラネタリギヤＰＧは、プラネタリギヤ軸１４方向において、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２に分割されて構成される。
【００２７】
図１および図３を参照して具体的に説明すると、入力軸１２上にサンギヤ用キー３０を介して固定されたサンギヤＳＧの周囲には、キャリア１６を介してプラネタリギヤ軸１４が配置される。プラネタリギヤ軸１４上の軸方向において一端には固定側プラネタリギヤ用キー３２を介して固定側プラネタリギヤＰＧ１が固定され、固定側プラネタリギヤＰＧ１は、その外周に固定された固定リングギヤＲＧ１に噛合する。
【００２８】
また、プラネタリギヤ軸１４上の軸方向において他端（固定側プラネタリギヤＰＧ１と隣接する位置）には、従動側プラネタリギヤ用キー３４を介して従動側プラネタリギヤＰＧ２が固定される。従動側プラネタリギヤＰＧ２は、その外周に回転自在に配置された従動リングギヤＲＧ２のみに噛合し、サンギヤＳＧとは噛合しない。図４に、上記の構成を模式的に示す。
【００２９】
以上のように構成することで、入力軸１２の回転は従動リングギヤＲＧ２に伝達され、図示しない出力軸あるいは被駆動部材を回転駆動する。具体的には、入力軸１２の回転がサンギヤＳＧを介して固定側プラネタリギヤＰＧ１に伝達されることにより、固定側プラネタリギヤＰＧ１は回転（自転）しながらサンギヤＳＧの周囲を回転（公転）する。また、固定側プラネタリギヤＰＧ１の回転（自転と公転）は、同軸上に固定された従動側プラネタリギヤＰＧ２を介して従動リングギヤＲＧ２に伝達され、従動リングギヤＲＧ２は、従動側プラネタリギヤＰＧ２の回転（自転と公転）が伝達されることにより、減速されて回転する。尚、固定側プラネタリギヤＰＧ１に噛合する固定リングギヤＲＧ１は、前記したようにベース２０に固定されていることから、回転角度変位は生じない。
【００３０】
図５に、各ギヤの諸元を示す。図示のように、各ギヤのＰＣＤ（ピッチ円直径。単位〔ｍｍ〕）は、サンギヤＳＧが１６、固定側プラネタリギヤＰＧ１および従動側プラネタリギヤＰＧ２が１８、固定リングギヤＲＧ１および従動リングギヤＲＧ２が５２である。各ギヤのモジュールｍは１であるため、サンギヤＳＧの歯数ＺＳＧは１６、固定側プラネタリギヤＰＧ１および従動側プラネタリギヤＰＧ２の歯数ＺＰＧ１ ，ＺＰＧ２ は共に１８である。尚、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２は、具体的には同一の歯車である。また、固定リングギヤＲＧ１の歯数ＺＲＧ１ は５２であるが、従動リングギヤＲＧ２は歯数ＺＲＧ２ を５１とし、＋０．５だけ転位させた。即ち、歯数差ΔＺ（ＺＲＧ１ −ＺＲＧ２ ）は１である。
【００３１】
従って、この実施の形態に係る遊星歯車減速機１０の減速比Ｕは、
【００３２】
ところで、上述した如く、３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機にあっては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺに以下のような条件がある。
ΔＺ＝ＺＲＧ１ −ＺＲＧ２ ＝α・ｎ
【００３３】
即ち、歯数差ΔＺは、プラネタリギヤＰＧの個数ｎの整数（α）倍でなければならない。しかしながら、この実施の形態にあっては、プラネタリギヤＰＧの個数ｎが４なのに対し、歯数差ΔＺは１であり、上の条件は成り立たない。
【００３４】
以下、この理由について説明する。この実施に形態に係る遊星歯車減速機１０にあっては、図２に良く示すように、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２を、所定の位相差をもってプラネタリギヤ軸１４上に固定するようにした。
【００３５】
所定の位相差とは、具体的には、プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃとプラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに、歯数差ΔＺを乗算し、さらにプラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値の整数倍に相当する値とした。この実施の形態にあっては、プラネタリギヤＰＧの歯数ＺＰＧは１８であることから、図２に示す如くθは２０度となる。また、歯数差ΔＺは１、プラネタリギヤＰＧの個数ｎは４であることから、所定の位相差は５度の整数倍に相当する値となる。尚、以下において、整数倍する前の角度（即ち５度）を「基準位相差」という。
【００３６】
図６は、図１に示す遊星歯車減速機１０の各ギヤを従動リングギヤＲＧ２側から見た平面図、即ち、図２を従動側プラネタリギヤＰＧ２側から見た平面図である。尚、同図において、４個の従動側プラネタリギヤＰＧ２および従動側プラネタリギヤ用キー３４のそれぞれに、紙面上方から時計回りに符合ａ，ｂ，ｃ，ｄを付して示す。また、ベース２０などのギヤ以外の部材、ならびに従動リングギヤＲＧ２のフランジ状の部分の図示を省略する。
【００３７】
図示の如く、紙面上方の第１の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａは、固定側プラネタリギヤＰＧ１との位相差θａが零度、即ち基準位相差の零倍（あるいは基準位相差の４倍の２０度）とされる。換言すれば、第１の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａを固定するための第１の従動側プラネタリギヤ用キー３４ａと固定側プラネタリギヤＰＧ１を固定するための固定側プラネタリギヤ用キー３２（図２に示す）が同一直線上に形成される。前記したように、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２は同一のギヤを使用していることから、それらを固定するためのキーが同一直線上に形成されれば、各ギヤに位相差は生じない。
【００３８】
これに対し、紙面右方の第２の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｂを固定するための第２の従動側プラネタリギヤ用キー３４ｂは、固定側プラネタリギヤ用キー３２に対して時計回りに５度回転した位置に設けられる。これにより、第２の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｂは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、５度（即ち基準位相差の１倍。換言すれば１／４歯分）の位相差θｂをもってプラネタリギヤ軸１４上に固定される。
【００３９】
また、紙面下方の第３の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｃを固定するための第３の従動側プラネタリギヤ用キー３４ｃは、固定側プラネタリギヤ用キー３２に対して時計回りに１０度回転した位置に設けられる。これにより、第３の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｃは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、１０度（即ち基準位相差の２倍。換言すれば２／４歯分）の位相差θｃをもってプラネタリギヤ軸１４上に固定される。
【００４０】
さらに、紙面左方の第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｄを固定するための第４の従動側プラネタリギヤ用キー３４ｄは、固定側プラネタリギヤＰＧ１を固定するための固定側プラネタリギヤ用キー３２に対して時計回りに１５度回転した位置に設けられる。これにより、第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｄは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、１５度（即ち基準位相差の３倍。換言すれば３／４歯分）の位相差θｄをもってプラネタリギヤ軸１４上に固定される。
【００４１】
ここで、図２および図６に示すように、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の任意の歯（即ち、第１の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａと噛合する歯。あるいは歯底）同士の位相差を零（平面視において重なりあわせる）にすると、前記した位相差零の任意の歯から時計回りにおいて９０度に位置する歯（あるいは歯底）、即ち、第２の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｂと噛合する歯においては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の位相差は１／４歯分となる。
【００４２】
また、前記任意の歯から時計回りにおいて１８０度に位置する歯（あるいは歯底）、即ち、第３の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｃと噛合する歯においては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の位相差は２／４歯分となる。
【００４３】
さらに、前記任意の歯から時計回りにおいて２７０度に位置する歯（あるいは歯底）、即ち、第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ｄと噛合する歯においては、固定リングギヤＲＧ１と従動リングギヤＲＧ２の位相差は３／４歯分となる。また、時計回りにおいてさらに９０度進んだ３６０度の位置においては、位相差は４／４歯分、即ち１歯分となり、実質的に位相差は零となって前記した位相差零の任意の歯に一致する。
【００４４】
従って、歯数差ΔＺが１のときは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃとプラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θをプラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値（基準位相差）の整数倍に相当する値の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄをもって第１から第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａ，ＰＧ２ｂ，ＰＧ２ｃ，ＰＧ２ｄを配置することで、同一のギヤを用いながら、異なる歯数を有する２個のリングギヤのそれぞれに噛合させることができる。
【００４５】
さらには、歯数差ΔＺを、プラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値、具体的には、個数ｎよりも小さい値、より具体的には１とすることができ、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができると共に、より大きな減速比を得ることができる。また、プラネタリギヤを同一のギヤに分割して構成することから、コストアップを招くことがない。
【００４６】
尚、歯数差ΔＺが２のときは、位相差は９０度で１／２歯分、１８０度で２／２歯分（即ち零）、２７０度で３／２歯分、３６０度で４／２歯分（即ち零）となる。
【００４７】
従って、歯数差ΔＺが２以上のときは、固定側プラネタリギヤＰＧ１に対し、プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃとプラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに歯数差ΔＺを乗算し、さらにプラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値の整数倍に相当する値の位相差をもって各従動側プラネタリギヤＰＧ２を配置することで、同一のギヤを用いながら、異なる歯数を有する２個のリングギヤのそれぞれに噛合させることができる。
【００４８】
ここで、歯数差ΔＺは、プラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値であり、かつ、プラネタリギヤＰＧの個数ｎよりも大きい値に設定しても良い。この場合においても、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２の位相差を上記に基づいて適宜設定することにより、歯数の異なる２個のリングギヤのそれぞれに噛合させることができるため、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができる。
【００４９】
尚、上記において、歯数差ΔＺをプラネタリギヤＰＧの個数ｎと同じ４にした場合、位相差は９０度で１歯分、１８０度で２歯分（即ち零）、２７０度で３歯分、３６０度で４歯分となり、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２の間に位相差は必要としない。
【００５０】
このように、この実施の形態にあっては、プラネタリギヤＰＧを同一の２個のギヤに分割して構成し、それらを歯数差ΔＺおよびプラネタリギヤＰＧの個数ｎに応じて決定される位相差をもって同軸上に配置することで、異なる歯数を有する２個のリングギヤのそれぞれに噛合させるように構成したので、歯数差ΔＺをプラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値に設定することができるため、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができると共に、より大きな減速比を得ることができる。また、大きなコストアップを招くことがない。
【００５１】
さらに、歯数差ΔＺを、プラネタリギヤＰＧの個数ｎよりも小さい値、より具体的には１とすることができるため、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００５２】
次いで、図７から図９を参照し、この発明の第２の実施の形態に係る遊星歯車減速機について説明する。
【００５３】図７は、この発明の第２の実施の形態に係る遊星歯車減速機のうち、プラネタリギヤ軸を示す平面図である。
【００５４】
この実施の形態にあっては、図７に示すように、プラネタリギヤ軸１４を、固定側プラネタリギヤＰＧ１が固定される第１のプラネタリギヤ軸１４１と、従動側プラネタリギヤＰＧ２が固定される第２のプラネタリギヤ軸１４２の二つに分割するようにした。
【００５５】
第１および第２のプラネタリギヤ軸１４１，１４２は、図８に良く示すように、それらの当接面１４１Ａ，１４２Ａに回転軸中心から外周に向けて放射状に延びる複数個の凸部１４１Ｂ，１４２Ｂが形成される。また、その中心（即ち前記した回転軸中心１４ｃ）にはボルト孔（雌ねじ）１４１Ｄ，１４２Ｄが穿設され、よって第１および第２のプラネタリギヤ軸１４１，１４２は、当接面に形成された凸部１４１Ｂ，１４２Ｂを噛合させつつ前記ボルト孔１４１Ｄ，１４２Ｄにボルト（図示せず）挿通させることにより、図７に示すように連結される。図７は、前記したθａ、即ち位相差零の場合を示す。
【００５６】
ここで、凸部（およびそれに対応する凹部）１４１Ｂ，１４２Ｂは、その間隔が５度、即ち前記した基準位相差となるように形成される。これにより、凸部１４１Ｂ，１４２Ｂを所定の数だけずらして噛合させることにより、第１のプラネタリギヤ軸１４１上に配置された固定側プラネタリギヤ用キー３２と、第２のプラネタリギヤ軸１４２上に配置された従動側プラネタリギヤ用キー３４との間に前記した所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄを設けることができる。即ち、所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄに応じ、噛合する凸部１４１Ｂ，１４２Ｂを変更することにより、１種類の軸で、複数の所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄのそれぞれに対応させることができるため、コストアップをより一層抑制することができる。図９に、上記θａから凸部１４１Ｂ，１４２Ｂの噛合を１つずらした状態、即ち位相差５度のθｂを例に挙げて示す。
【００５７】
尚、従前の実施の形態と同様な他の構成については、図示および説明を省略する。
【００５８】
以上の如く、この発明の第１および第２の実施の形態に係る遊星歯車減速機においては、入力軸１２に固定されたサンギヤＳＧと、前記サンギヤＳＧに噛合する複数個（４個）のプラネタリギヤＰＧと、前記プラネタリギヤＰＧの軸方向において一端で噛合する固定リングギヤＲＧ１と、出力軸に固定されると共に、前記プラネタリギヤＰＧの軸方向において他端で噛合する、前記固定リングギヤＲＧ１よりも歯数が少ない従動リングギヤＲＧ２とからなる遊星歯車減速機（より詳しくは３Ｋ型の不思議遊星歯車減速機）１０において、前記複数個のプラネタリギヤＰＧの少なくとも１個は、前記固定リングギヤＲＧ１に噛合する固定側プラネタリギヤＰＧ１と、前記従動リングギヤＲＧ２に噛合する、前記固定側プラネタリギヤＰＧ１と歯数が同一の従動側プラネタリギヤＰＧ２（より具体的には第１から第４の従動側プラネタリギヤＰＧ２ａ，ＰＧ２ｂ，ＰＧ２ｃ，ＰＧ２ｄ）に分割されて構成されると共に、前記固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２が、所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄをもって同軸上（プラネタリギヤ軸１４上）に配置されるように構成した。
【００５９】
また、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺは、前記プラネタリギヤＰＧの個数ｎの非整数倍に相当する値であるように構成した。
【００６０】
また、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺは、前記プラネタリギヤＰＧの個数ｎよりも小さい値であるように構成した。
【００６１】
また、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺが１であるように構成した。
【００６２】
また、前記所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄは、前記プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃと前記プラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺを乗算し、さらに前記プラネタリギヤＰＧの個数ｎで除した値（基準位相差）の整数倍に相当する値であるように構成した。
【００６３】
また、第２の実施の形態にあっては、前記プラネタリギヤＰＧが固定されるプラネタリギヤ軸１４を、前記固定側プラネタリギヤＰＧ１が固定される第１のプラネタリギヤ軸１４１と、前記従動側プラネタリギヤＰＧ２が固定される第２のプラネタリギヤ軸１４２とに分割すると共に、前記第１のプラネタリギヤ軸１４１と第２のプラネタリギヤ軸１４２を、前記プラネタリギヤＰＧの回転軸中心１４ｃと前記プラネタリギヤＰＧの隣接する歯のなす角度θに、前記固定リングギヤＲＧ１と前記従動リングギヤＲＧ２の歯数差ΔＺを乗算し、さらに前記プラネタリギヤＰＧの個数ｎで除して得た値（基準位相差）に相当する間隔をもってするように構成した。
【００６４】
尚、上記において、所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄをそれぞれ零度、５度、１０度、１５度としたが、零度、−５度、−１０度、−１５度であっても良いことは言うまでもない。また、θａ，θｂ，θｃ，θｄは、それぞれ零度、５０度（あるいは４０度）、１９０度（あるいは１７０度）、２８５度（あるいは２５５度）であっても、固定側プラネタリギヤＰＧ１と従動側プラネタリギヤＰＧ２の絶対的な位相差は変化しない。さらに、上記の実施の形態にあっては、プラネタリギヤＰＧの歯数ＺＰＧが偶数であるので、例えばθｂは１８５度や１７５度であっても構わない。
【００６５】
また、プラネタリギヤ軸１４に、固定側プラネタリギヤ用キー３２を嵌合するためのキー溝を４個、等間隔に形成すると共に、それら４個のキー溝のそれぞれから所定の位相差θａ，θｂ，θｃ，θｄだけ回転した位置に、前記した第１から第４の従動側プラネタリギヤ用キー３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを嵌合するためのキー溝を形成し、よって任意の位相差をもつキー溝の組み合わせを選択的に使用することで、プラネタリギヤ軸１４を共通化させるようにしても良い。
【００６６】
また、上記において、プラネタリギヤＰＧを４個としたが、それに限られるものではなく、３個以下でも５個以上でも良い。
【００６７】
また、プラネタリギヤＰＧの軸１４の両端を２個のキャリア１６で保持するようにしたが、それに限られるものではなく、例えば図１０に示すように、プラネタリギヤ軸１４の中間付近を１個のキャリア１６で保持するようにしても良い。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、複数個のプラネタリギヤの少なくとも１個は、固定リングギヤに噛合する固定側プラネタリギヤと、従動リングギヤに噛合する、前記固定側プラネタリギヤと歯数が同一の従動側プラネタリギヤに分割されて構成されると共に、前記固定側プラネタリギヤと従動側プラネタリギヤが、所定の位相差をもって同軸上に配置されるように構成したので、歯数差の設定の自由度が向上し、減速比の設定の自由度を向上させることができると共に、より大きな減速比を得ることができる。また、プラネタリギヤを同一のギヤに分割して構成することから、大きなコストアップを招くことがない。
【００６９】
請求項２項にあっては、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が、プラネタリギヤの個数の非整数倍に相当する値であるように構成したので、減速比の設定の自由度を向上させることができる。
【００７０】
請求項３項にあっては、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が、プラネタリギヤの個数よりも小さい値であるように構成したので、より大きな減速比を得ることができる。
【００７１】
請求項４項にあっては、固定リングギヤと従動リングギヤの歯数差が１であるように構成したので、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００７２】
請求項５項にあっては、２個に分割したプラネタリギヤの位相差が、プラネタリギヤの回転軸中心とプラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に前記歯数差を乗算し、さらにプラネタリギヤの個数で除した値の整数倍に相当する値であるように構成したので、より一層大きな減速比を得ることができる。
【００７３】
請求項６項にあっては、プラネタリギヤが固定されるプラネタリギヤ軸を、固定側プラネタリギヤが固定される第１のプラネタリギヤ軸と、従動側プラネタリギヤが固定される第２のプラネタリギヤ軸とに分割すると共に、前記第１のプラネタリギヤ軸と第２のプラネタリギヤ軸を、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除して得た値に相当する間隔をもって連結するように構成したので、１種類の軸で複数の所定の位相差に対応させることができ、よってコストアップをより一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係る遊星歯車減速機を示す説明図である。
【図２】図１に示す遊星歯車減速機の各ギヤを入力軸側から見た平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ 線で切断した遊星歯車減速機の断面図である。
【図４】図１に示す遊星歯車減速機の構成を模式的に示すスケルトン図である。
【図５】図１に示す遊星歯車減速機の各ギヤの諸元を示す表である。
【図６】図１に示す遊星歯車減速機の各ギヤ従動リングギヤ側から見た平面図である。
【図７】この発明の第２の実施の形態に係る遊星歯車減速機のうち、プラネタリギヤ軸を示す平面図である。
【図８】図７に示すプラネタリギヤ軸の一片を示す斜視図である。
【図９】この発明の第２の実施の形態に係るプラネタリギヤ軸を示す、図７と同様な平面図である。
【図１０】図１に示す遊星歯車減速機の別の形態を模式的に示す、図４と同様なスケルトン図である。
【図１１】従来技術に係る遊星歯車減速機を模式的に示すスケルトン図である。
【符号の説明】
１０ 遊星歯車減速機
１２ 入力軸
１４ プラネタリギヤ軸
１４ｃ プラネタリギヤの回転軸中心
ＳＧ サンギヤ
ＰＧ プラネタリギヤ
ＰＧ１ 固定側プラネタリギヤ
ＰＧ２ 従動側プラネタリギヤ
ＲＧ１ 固定リングギヤ
ＲＧ２ 従動リングギヤ
Claims (6)
- 入力軸に固定されたサンギヤと、前記サンギヤに噛合する複数個のプラネタリギヤと、前記プラネタリギヤの軸方向において一端で噛合する固定リングギヤと、出力軸に固定されると共に、前記プラネタリギヤの軸方向において他端で噛合する、前記固定リングギヤよりも歯数が少ない従動リングギヤとからなる遊星歯車減速機において、前記複数個のプラネタリギヤの少なくとも１個は、前記固定リングギヤに噛合する固定側プラネタリギヤと、前記従動リングギヤに噛合する、前記固定側プラネタリギヤと歯数が同一の従動側プラネタリギヤに分割されて構成されると共に、前記固定側プラネタリギヤと従動側プラネタリギヤが、所定の位相差をもって同軸上に配置されることを特徴とする遊星歯車減速機。
- 前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差は、前記プラネタリギヤの個数の非整数倍に相当する値であることを特徴とする請求項１項記載の遊星歯車減速機。
- 前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差は、前記プラネタリギヤの個数よりも小さい値であることを特徴とする請求項１項または２項記載の遊星歯車減速機。
- 前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差が１であることを特徴とする請求項１項から３項のいずれかに記載の遊星歯車減速機。
- 前記所定の位相差は、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除した値の整数倍に相当する値であることを特徴とする請求項１項から４項のいずれかに記載の遊星歯車減速機。
- 前記プラネタリギヤが固定されるプラネタリギヤ軸を、前記固定側プラネタリギヤが固定される第１のプラネタリギヤ軸と、前記従動側プラネタリギヤが固定される第２のプラネタリギヤ軸とに分割すると共に、前記第１のプラネタリギヤ軸と第２のプラネタリギヤ軸を、前記プラネタリギヤの回転軸中心と前記プラネタリギヤの隣接する歯のなす角度に、前記固定リングギヤと前記従動リングギヤの歯数差を乗算し、さらに前記プラネタリギヤの個数で除して得た値に相当する間隔をもって連結することを特徴とする請求項１項から５項のいずれかに記載の遊星歯車減速機。
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