JP2013002601A

JP2013002601A - ウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置

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Publication number: JP2013002601A
Application number: JP2011136695A
Authority: JP
Inventors: Zhao-Dian Liu; 招典劉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】特にウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置を提供する。
【解決手段】同軸上に位置する２つの太陽歯車１０、２０と、該２つの太陽歯車１０、２０にそれぞれ噛合されると共に、同軸上に位置する２つの遊星歯車３０、４０と、遊星フレーム５０とを有し、その内、該２つの遊星歯車３０、４０は連動し合い、該太陽歯車１０の歯数はＮ１であると共に、該太陽歯車２０の歯数はＮ４であり、該遊星歯車３０の歯数はＮ２であり、該遊星歯車４０の歯数はＮ３であり、また、該２つの太陽歯車１０、２０及び２つの遊星歯車３０、４０における２組の中の１組は、同じ歯数の歯車が選ばれると共に、他の１組には、歯数の差が２つ以内である歯車が選ばれ、該２つの遊星歯車３０、４０は、該遊星フレーム５０に設けられるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、特にウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置に関するものである。

エピサイクリック歯車列の減速装置は通常、遊星歯車装置を変形させた構造であり、その遊星歯車装置は、歯数を選ぶ制限が多いことから、既存のウォームギア減速機構のように多様な減速比を備えることができないので、使用上、不便なところがよくあった。

さらに、他の一種類の遊星歯車からなる減速装置を有し、該減速装置は主に、対応する２組の太陽歯車及び遊星歯車を備え、その減速装置は、同じ軸距離に応じるために、同じのモジュールを有する歯車を選ぶことから、各太陽歯車と遊星歯車との歯数が異なりになった。そこで、既有の減速装置の達成した減速比は、既定の制限を有し、高減速比に達成するのが不可能である。

特開平９−１９１０６号公報

上述したように、既存のエピサイクリック歯車列の減速装置は、既定の制限を有することから、高減速比を達成することができないという欠点があった。

本発明に係るウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置は、同軸上に位置する２つの太陽歯車１０、２０と、該２つの太陽歯車１０、２０にそれぞれ噛合されると共に、同軸上に位置する２つの遊星歯車３０、４０と、遊星フレーム５０とを有し、その内、該２つの遊星歯車３０、４０は、連動し合い、該太陽歯車１０の歯数はＮ１であると共に、該太陽歯車２０の歯数はＮ４であり、該遊星歯車３０の歯数はＮ２であり、該遊星歯車４０の歯数はＮ３であり、また、該２つの太陽歯車１０、２０及び２つの遊星歯車３０、４０における２組の中の１組は、同じの歯数の歯車が選ばれると共に、他の１組には、歯数の差が２つ以内である歯車が選ばれ、該２つの遊星歯車３０、４０は、該遊星フレーム５０に設けられる。

前記２つの太陽歯車１０、２０は、固定太陽歯車１０と、従動太陽歯車２０とを含み、該固定太陽歯車１０は、回転しない固定状態である。

前記対応する２組の太陽歯車１０、２０と遊星歯車３０、４０は、異なるモジュールであってもよい。

前記２つの遊星歯車３０、４０は、同軸上に位置するように遊星フレーム５０に設置され、同軸回転するものである。

前記対応する２組の太陽歯車１０、２０と遊星歯車３０、４０は、同じのモジュールであってもよい。

前記２つの遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂは、それぞれ異なる軸に設置され、また、該２つの遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂを連動により同期回転させるために、それらの間に伝動機関８０が設置されても構わない。

前記２つの遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂの間に連動装置８２、８２Ａが設置されても構わない。

前記２つの太陽歯車１０、２０は、平歯車であってもよい。

前記２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄは、内歯車であってもよい。

前記２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄは内歯車であり、前記遊星フレーム５０Ｄは、該２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄの間に設置されると共に、前記遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄは、回転可能に遊星フレーム５０Ｄに設置され、
変速装置はさらに、クラッチ９０と、連動歯車９６とを有し、その内、該クラッチ９０は回転棒９１を備え、該回転棒９１にそれぞれ、前記１つの太陽歯車１０Ｄ及び遊星フレーム５０Ｄと対応する太陽止めカム９２及びフレーム止めカム９４が設置され、それら太陽止めカム９２、及びフレーム止めカム９４はそれぞれ、非同時に、対応する太陽歯車１０Ｄ又は遊星フレーム５０Ｄに当接され、一方、該連動歯車９６は、同軸のように該太陽止めカム９２と対応する太陽歯車１０Ｄに設置されると共に、太陽歯車１０Ｄに噛合された前記遊星歯車３０Ｄに噛合される。

本発明に係るウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置は、太陽歯車と遊星歯車との歯数の設計によって、ウォームギア減速機構のように多様な減速比を備える共に、動力源の入力方向を変わると増速装置が形成され、そこで、その機構の実用性又は機能性が高め、また、平歯車の伝動効率は、９５−９７％であって、ウオームギアの７０−８０％より高いことから、エネルギーの節約することができる。

本発明に係る第一実施例の部分側面断面図である。本発明に係る第二実施例の部分側面断面図である。本発明に係る第三実施例の部分拡大断面図である。本発明に係る第四実施例の部分拡大断面図である。本発明に係る第五実施例の部分側面断面図である。本発明に係る第六実施例の減速操作時の部分側面断面図である。本発明に係る第六実施例の増速操作時の部分側面断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の適切な実施の形態を詳細に説明する。

本発明は主に、ウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置を提供するものであり、図１に示す本発明に係る変速装置は、エピサイクリック歯車列の変速装置であり、主に４つの歯車から構成され、その内、２つの太陽歯車１０、２０は、同軸上に打ちするように組み立てられ、２つの遊星歯車３０、４０はそれぞれ、該２つの太陽歯車１０、２０に噛合されると共に、該２つの太陽歯車１０、２０と２つの遊星歯車３０、４０とは、互いに連動するものである。

前記太陽歯車１０の歯数はＮ１であり、前記太陽歯車２０の歯数はＮ４であり、前記遊星歯車３０の歯数はＮ２であり、前記遊星歯車４０の歯数はＮ３である。また、前記２つの太陽歯車１０、２０及び２つの遊星歯車３０、４０における２組の中の１組は、同じ歯数の歯車が選ばれると共に、他の１組には、歯数の差が２つ以内である歯車が選ばれ、例えば、その２つの太陽歯車１０、２０は、同じ歯数の歯車から組み立てられると共に、その２つの遊星歯車３０、４０は、１つ或いは２つの歯数の差を有する歯車から組み立てられ、また、それらは反対の構成であっても構わない。

また、前記２つの太陽歯車１０、２０は、固定太陽歯車１０と、従動太陽歯車２０とを含み、その固定太陽歯車１０は、回転しない固定状態であり、螺栓などのファスナーを介して殻体に固定されてもよく、止めピンが固定太陽歯車１０を固定するための皿状体を通って殻体に挿設されてもよく、それによれば、その固定太陽歯車１０を、殻体に対して回転しないように固定することができる。尚、前記固定太陽歯車１０と、従動太陽歯車２０は、平歯車であってもよく、傘歯車であってもよい。

前記固定太陽歯車１０に回転可能に入力軸６０が挿設されると共に、該入力軸６０の一端が遊星フレーム５０に挿設され、該遊星フレーム５０は円盤状を呈し、該入力軸６０と連動して同期回転する。また、前記従動太陽歯車２０は、連動により同期回転可能に出力軸７０に設置されると共に、前記２つの遊星歯車３０、４０の間の同軸上に、それら遊星歯車３０、４０と同期回転する遊星フレーム５０に設けられる。

さらに、前記２組の対応する太陽歯車１０、２０と遊星歯車３０、４０とは、同一のモジュールであってもよく、異なるモジュールであってもよい。例えば、その２つの遊星歯車３０、４０に同じの歯数のものを選択した場合、この歯数はＮ２＝Ｎ３＝１４であり、また、その２つの太陽歯車１０、２０に、歯数の差が１つのものを選択した場合、この歯数はＮ１＝２９、Ｎ４＝３０である。更に、前記従動太陽歯車２０と対応する遊星歯車４０とのモジュールは４を選択することができ、この時、該従動太陽歯車２０と、対応する遊星歯車４０との中心距離は、４*（Ｎ３+Ｎ４）/２＝８８（ｍｍ）とし、一方、前記固定太陽歯車１０と、対応する遊星歯車３０とのモジュールは、４.０９３０２を選択でき、この時、それらの中心距離は、４.０９３０２*（Ｎ１+Ｎ２）/２＝８８（ｍｍ）であり、その２組の歯車の中心距離は同一であることから、２つの遊星歯車３０、４０は、同軸上にしっかりと設置されるので、安定的に且つスムーズに動力を伝えることができる。

図２、図３又は図４に示す実施例においては、固定太陽歯車１０と、対応する遊星歯車３０Ａ、３０Ｂの間の軸距離と、従動太陽歯車２０と、対応する遊星歯車４０Ａ、４０Ｂの間の軸距離との距離の差が１/２の歯車モジュールになり、即ち、該遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂは、それぞれ異なる軸に設置され、そこで、図２に示すようなチェーン、チェーンホイールなどの伝動機関８０、或いは、図３及び図４に示すような連動装置８２、８２Ａによって、その２つの遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂを連動させて同期回転させる。尚、本発明における２組の対応した太陽歯車１０、２０と遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂとは、同じのモジュールの歯車を選択しても構わない。また、前記伝動機関８０は、図に示すようなチェーンホイール又はチェーンであってもよく、プーリーやベルトなどのようなものを用いることにより、異なる軸を有する２つの遊星歯車３０Ａ、４０Ａを同期回転させてもよく、一方、前記連動装置８２、８２Ａは、電子式又は機械式であってもよく、その内、該電子式連動装置８２は、ワイヤレスのデジタル駆動システムであり、機械式連動装置８２Ａは、自由継ぎ手、チューブ継ぎ手、ボールジョイントなどの撓性連結器であり、２つの遊星歯車３０Ｂ、４０Ｂと同期回転するものであればよい。なお、本発明は、その２組の太陽歯車１０、２０と遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂとの歯車モジュールが同一であるか否かに関係なく、目標の減速比を達成できるものであれば如何なるものでもよい。

前記動力源が入力軸６０に伝わると、該入力軸６０が遊星フレーム５０に連動して回転すると共に、該遊星フレーム５０がその２つの遊星歯車３０、４０に連動して、それらと一緒にその２つの太陽歯車１０、２０を中心として回転し、更に、該２つの遊星歯車３０、４０がそれぞれ、その２つの太陽歯車１０、２０に噛合されるので、太陽歯車１０、２０に対して回転する。尚、その２つの遊星歯車３０、４０において、同じ歯数の歯車、例えば、Ｎ２＝Ｎ３＝１４を選択した場合、その２つの太陽歯車１０、２０には、歯数の差が１つの歯車が選択され、例えば、Ｎ１＝２９、Ｎ４＝３０を選択した場合には、入力軸６０が１回転すると、遊星フレーム５０も入力軸６０に連動して１回転すると共に、その２つの遊星歯車３０、４０も遊星フレーム５０と同時に、太陽歯車１０、２０を中心として１回転する。その２つの遊星歯車３０、４０は、同じの歯数を有すると共に、その２つの太陽歯車１０、２０は、１つの歯数の差を有することから、遊星歯車４０は、従動太陽歯車２０を中心として１回転すると、その２つの太陽歯車１０、２０の歯数の差によって、従動太陽歯車２０を１歯に推進することができ、遊星歯車４０が２回転すると、太陽歯車２０を２歯に推進する、このように回転し続くと、（１-（Ｎ1*Ｎ３/Ｎ２*Ｎ4））＝（１-（２９*１４/１４*３０））＝１/３０との減速比に達成する。

若しかして、その２つの太陽歯車１０、２０は、同じの歯数とし、その２つの遊星歯車３０、４０は、１つの歯数差とすれば、（１-（Ｎ１*Ｎ３/Ｎ２*Ｎ４））との減速比に達成する減速装置を提供する。

また、もとの出力軸７０を入力軸として、もとの入力軸６０を出力軸とする場合、動力源が出力軸７０側から出力軸７０へ伝わると、動力を出力する軸６０の回転数が動力を入力する軸７０の回転数より多くなるので、増速装置が構成される。

図５に示すように、本発明における太陽歯車１０Ｃ、２０Ｃは、図に示すような歯車としてもよいと共に、２つの遊星歯車３０Ｃ、４０Ｃの歯数を１４とし、固定太陽歯車１０Ｃの歯数を５７とし、従動太陽歯車２０Ｃの歯数を５８とし、減速装置の減速比を（１-Ｎ１*Ｎ３/Ｎ２*Ｎ４）＝１/５８とすると、様々な減速の必要に応じて、歯車の歯数を調整することができる。

図６に示すように、本発明における第六実施例は、２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄと、２つの遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄと、遊星フレーム５０Ｄと、クラッチ９０と、連動歯車９６とを有し、その内、該２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄは内歯車であって、同軸において互いに対応するものであり、該２つの遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄはそれぞれ、該太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄに噛合され、互いに連動するものであり、該２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄと２つの遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄにおける２組の中の１組は、同じ歯数の歯車が選択され、他の１組は、歯数の差が２つ以内である歯車が選択される。

前記遊星フレーム５０Ｄは、前記太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄの間に設置されると共に、前記遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄは、回転可能に該遊星フレーム５０Ｄに設置される。尚、前記遊星フレーム５０Ｄは、太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄと同軸に設置されても構わない。

前記クラッチ９０は回転棒９１を有し、該回転棒９１にそれぞれ、太陽歯車１０Ｄ及び遊星フレーム５０Ｄと対応する太陽止めカム９２及びフレーム止めカム９４が設置され、それら太陽止めカム９２及びフレーム止めカム９４はそれぞれ、非同時に、対応する太陽歯車１０Ｄ又は遊星フレーム５０Ｄに当接される。即ち、図６に示すように、前記太陽止めカム９２が、対応する太陽歯車１０Ｄに当接される時、フレーム止めカム９４は遊星フレーム５０Ｄから離間し、或いは、図７に示すように、前記フレーム止めカム９４が遊星フレーム５０Ｄに当接される時、太陽止めカム９２は、対応する太陽歯車１０Ｄから離間し、その後、太陽止めカム９２が当接することにより、太陽歯車１０Ｄを固定して回転を停止させることから、太陽歯車１０Ｄは、固定太陽歯車１０Ｄとし、他方の太陽歯車２０Ｄには、従動太陽歯車２０Ｄとする。

また、前記連動歯車９６は、歯数がＮ５であり、該太陽歯車１０Ｄと同軸に取り付けられた遊星歯車３０Ｄに噛合され、且つ入力軸６０Ｄに結合され、該入力軸６０は、回転可能に遊星フレーム５０Ｄに組み合わされ、従動太陽歯車２０Ｄは、出力軸７０に結合される。

この場合、動力源が入力軸６０Ｄ側から入力軸６０Ｄへ伝わると、該入力軸６０Ｄが連動歯車９６と連動して回転すると共に、該連動歯車９６に噛合された遊星歯車３０Ｄもそれに連動して自転し、それと同時に他の遊星歯車４０Ｄも連動して同期自転する。この時、固定太陽歯車１０Ｄは、太陽止めカム９２に当接されて不回転状態となることから、前記遊星歯車３０Ｄは、自転しながら固定太陽歯車１０Ｄを中心として公転することもでき、さらに、遊星フレーム５０Ｄと遊星歯車４０Ｄとが連動して一緒に公転すると、２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄと２つの遊星歯車３０、４０との歯数の設計により、減速比が（１-（Ｎ１*Ｎ３/Ｎ２*４））*Ｎ５/（Ｎ１+Ｎ５）となる減速装置が構成される。

例えば、固定太陽歯車１０Ｄの歯数が５７であり、太陽歯車２０Ｄの歯数が５８であり、その２つの遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄの歯数が１４の場合は、その減速装置の減速比が（１-（Ｎ１*Ｎ３/Ｎ２*Ｎ４））*Ｎ５/（Ｎ１+Ｎ５）＝１/５８*２９/８６＝１/１７２となる。

前記回転棒９１によって、フレーム止めカム９４を回転させて遊星フレーム５０Ｄに当接させると共に、太陽止めカム９２を回転させて固定太陽歯車１０Ｄから離間させると、図７に示すように、太陽歯車１０Ｄが回転可能な状態となり、これによれば、動力源を出力軸７０Ｄ側から入力すると、従動太陽歯車２０Ｄが連動して回転すると共に、従動太陽歯車２０Ｄに噛合された遊星歯車３０Ｄも連動し、それに他方の遊星歯車４０Ｄが連動して同期回転する。

また、前記遊星フレーム５０Ｄがフレーム止めカム９４に当接されると、該遊星フレーム５０Ｄは、回転しない固定状態に維持され、この時、２つの遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄは、自転しかしなく公転することはない。さらに、それら遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄの回転により、連動歯車９６が回転し、この時、従動太陽歯車２０Ｄと、２つの遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄと、連動歯車９６との対応歯数によって、増速効果を提供する。例えば、従動太陽歯車２０Ｄの歯数が５８であり、２つの遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄの歯数が１４であり、連動歯車９６の歯数（Ｎ５）が２９の場合には、増速比はＮ４*Ｎ２/（Ｎ３*Ｎ５）＝５８*１４/（１４*２９）＝２、即ち、２倍の増速効果を得ることができる。

また、この構成によれば、クラッチ９０の切り替えによって、減速或いは増速作業を速く簡単に行うことができるので、操作上の利便性や実用性を高めることができる。

上述したように、本発明におけるウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置は、太陽歯車と遊星歯車との歯数の設計によって、変速装置がウォームギア減速機構のように多様な減速比の設計配置を備えると共に、動力源の入力方向が変わると増速装置が形成され、そこで、その機構の実用性又は機能性が高め、また、平歯車の伝動効率は、９５−９７％であり、ウォームギアの７０−８０％より高いことから、エネルギーを節約することができる。

１０、１０Ｃ、１０Ｄ固定太陽歯車
２０、２０Ｃ、２０Ｄ従動太陽歯車
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ遊星歯車
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ遊星歯車

Claims

同軸上に位置する２つの太陽歯車１０、２０と、該２つの太陽歯車１０、２０にそれぞれ噛合されると共に、同軸上に位置する２つの遊星歯車３０、４０と、遊星フレーム５０とを有し、その内、該２つの遊星歯車３０、４０は連動し合い、該太陽歯車１０の歯数はＮ１であると共に、該太陽歯車２０の歯数はＮ４であり、該遊星歯車３０の歯数はＮ２であり、該遊星歯車４０の歯数はＮ３であり、また、該２つの太陽歯車１０、２０及び２つの遊星歯車３０、４０における２組の中の１組は、同じ歯数の歯車が選ばれると共に、他の１組には、歯数の差が２つ以内である歯車が選ばれ、該２つの遊星歯車３０、４０は、該遊星フレーム５０に設けられることを特徴とするウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。
前記２つの太陽歯車１０、２０は、固定太陽歯車１０と、従動太陽歯車２０とを含み、該固定太陽歯車１０は、回転しない固定状態であることを特徴とする請求項１に記載のウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。
前記対応する２組の太陽歯車１０、２０と遊星歯車３０、４０は、異なるモジュールであることを特徴とする請求項１又は２に記載のウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。
前記２つの遊星歯車３０、４０は、同軸上に位置するように遊星フレーム５０に設置され、同軸回転することを特徴とする請求項３に記載のウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。
前記２組の対応する太陽歯車１０、２０と遊星歯車３０、４０は、同じモジュールであることを特徴とする請求項１又は２に記載のウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。
前記２つの遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂは、それぞれ異なる軸に設置され、また、該２つの遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂを連動により同期回転させるために、それらの間に伝動機関８０が設置されることを特徴とする請求項５に記載のウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。
前記２つの遊星歯車３０Ａ、４０Ａ、３０Ｂ、４０Ｂの間に連動装置８２、８２Ａが設置されることを特徴とする請求項５に記載のウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。
前記２つの太陽歯車１０、２０は、平歯車であることを特徴とする請求項１又は２に記載のウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。
前記２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄは、内歯車であることを特徴とする請求項１又は２に記載のウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。
前記２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄは内歯車であり、前記遊星フレーム５０Ｄは、該２つの太陽歯車１０Ｄ、２０Ｄの間に設置されると共に、前記遊星歯車３０Ｄ、４０Ｄは、回転可能に該遊星フレーム５０Ｄに設置され、
変速装置はさらに、クラッチ９０と、連動歯車９６とを有し、その内、該クラッチ９０は回転棒９１を備え、該回転棒９１にそれぞれ、前記１つの太陽歯車１０Ｄ及び遊星フレーム５０Ｄと対応する太陽止めカム９２及びフレーム止めカム９４が設置され、それら太陽止めカム９２及びフレーム止めカム９４はそれぞれ、非同時に、対応する太陽歯車１０Ｄ又は遊星フレーム５０Ｄに当接され、一方、該連動歯車９６は、同軸のように該太陽止めカム９２と対応する太陽歯車１０Ｄに設置されると共に、該太陽歯車１０Ｄに噛合された前記遊星歯車３０Ｄに噛合されることを特徴とする請求項１に記載のウォームギア減速機構の減速比を備えるエピサイクリック歯車列の変速装置。