JP2017129210A - 遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率の向上、製造コストの低下、及び設計自由度の向上を図ることが可能な遊星歯車装置を提供する。【解決手段】第１太陽歯車と、第１太陽歯車と同軸に配設された第２太陽歯車と、第１太陽歯車の周囲に配設されて第１太陽歯車に噛み合う第１遊星歯車と、第２太陽歯車の周囲に配設されて第２太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車とを備えた遊星歯車装置である。第１遊星歯車と第２遊星歯車とが同軸に設けられる遊星歯車構造体を構成する。第１太陽歯車および第２太陽歯車と同軸に配設された支持部材を介して、遊星歯車構造体を回転自在に支持する。第１太陽歯車と第２太陽歯車とのいずれか一方を回転不能に固定されるとともに、他方を可動側として回転可能とした。【選択図】図１

Description

本発明は、遊星歯車装置に関する。

遊星歯車装置は、入力軸と出力軸を同一軸上に配置でき、また複数の遊星歯車で構成されるため、その容積比に対して大きなトルクを伝達することができ、減速装置、増速装置として様々な用途に利用される。

遊星歯車装置は、一般には、太陽歯車と、複数の遊星歯車と、内歯歯車と、複数の遊星歯車を太陽歯車の周囲に回転自在に支持するキャリアからなる。そして、一般的な使われ方は、内歯歯車を固定し、太陽歯車を回転させ（＝入力）、キャリアから減速した回転を取り出す（＝出力）方法である。

その場合の減速比Ｒ（＝１／速度比、速度比＝出力回転速度／入力回転速度）は、太陽歯車の歯数をＺ_Sとし、遊星歯車の歯数をＺ_Pとし、内歯歯車の歯数をＺ_Iとした場合に、次の数１で示される。なお、遊星歯車の数にもよるが、最大の減速比は１０程度となる。

ところで、遊星歯車装置は、前記したように、一般的には、太陽歯車、遊星歯車、内歯歯車、キャリアからなり、その自由度は、太陽歯車、内歯歯車、キャリアの３要素がある。この際、太陽歯車を入力要素として回転することにより第１要素（自由度）を制限し、内歯歯車を固定（回転速度＝ゼロ）とし第２要素（自由度）を制限することで、第３要素（自由度）であるキャリアの回転運動を制限している。

この場合、太陽歯車（歯数Ｚ_S）、内歯歯車（Ｚ_I）、キャリアの回転速度をそれぞれ。Ｓ、Ｉ，Ｃとすると、前記数１の式は次の数２となり、回転速度Ｉをゼロした場合に、次の数３の式となる。

ところで、高減速比を得る第１の方法として、遊星歯車装置を複数個並べ、直列につなぐ（１段目の出力を２段目の入力へ、２段目の出力を３段目の入力へ・・・）ことにより、各遊星歯車装置の減速比Ｒを積算した減速比Ｒｎ（＝Ｒ１×Ｒ２×・・）を得ることができる。

また、高減速比を得る第２の方法として、３Ｋ型不思議遊星歯車装置（特許文献１）がある。この３Ｋ型不思議遊星歯車は、１個の太陽歯車と、複数の遊星歯車と、二つの内歯歯車と、複数の遊星歯車を太陽歯車の周囲に回転自在に支持するキャリアからなる。この場合、二つの内歯歯車は互いに異なる歯数Ｚ_C、Ｚ_Dを有し、一方は固定され、もう一方は出力として可動し、共通の遊星歯車とかみ合う。

その減速比Ｒは、太陽歯車の歯数をＺ_Aとし、遊星歯車の歯数をＺ_Bとし、固定された内歯歯車の歯数をＺ_Cとし、出力側（可動側）の内歯歯車の歯数をＺ_Dとしたときに、次の数４で示される。Ｚ_Cとの歯数差が小さいほど減速比を大きくとることができる。

さらに他の高減速比を得る第３の方法として、前記３Ｋ型遊星歯車装置に対して内歯歯車のない遊星歯車装置（特許文献２）がある。この場合、中心にある第１太陽歯車と、第１太陽歯車の周囲にあってこれにかみ合う複数個の第１遊星歯車と、第１遊星歯車に一体に結合されている第２遊星歯車と、第２遊星歯車とかみ合い第１太陽歯車に対して相対回転自在な第２太陽歯車と、第１遊星歯車と第２遊星歯車を遊星軸によって回転自在に支持するキャリアとを備える。この場合、第２遊星歯車は、第１遊星歯車と同数で第１遊星歯車と軸を共有にしている。

すなわち、特許文献２の遊星歯車装置では、第１遊星歯車と第２遊星歯車とは一体に連結され、第１遊星歯車は第１太陽歯車と、第２遊星歯車は第２太陽歯車とそれぞれかみ合い、例えば第１太陽歯車を固定した場合、太陽歯車はキャリアからの回転（＝入力）を減速して出力する。

その減速比Ｒは、第１太陽歯車の歯数をＺ_S1とし、第２太陽歯車の歯数をＺ_S2とし、第１遊星歯車の歯数をＺ_P1とし、第２遊星歯車の歯数をＺ_P2とすると、次の数５で求めることができる。

このため、Ｚ_S1／Ｚ_P1とＺ_S2／Ｚ_P2の歯数差が小さいほど減速比を大きくとることができる。

特開２０００−２７４４９５号公報 特開平７−３０１２８８号公報

前記第１の方法では、遊星歯車装置を複数個直列につなげることにより、装置全体または軸方向の寸法が大きくなる。また、歯車の数が増えることによりかみ合いによる振動、騒音が大きくなる。さらには、内歯歯車はサイズが大きく、製造コストが高くなる欠点もある。

前記第２の方法では、一つの遊星歯車に歯数が異なる二つの内歯歯車を同心にかみ合わせるため、歯車を転位させる必要があり、振動や騒音が発生しやすい。また、歯車の転位量には限界があり、所望の減速比を設定しにくく、伝達効率（＝出力／入力）が悪いものであり、さらには、内歯歯車はサイズが大きく、製造コストが高くなる欠点もある。

前記第３の方法では、減速比を大きくするためには遊星歯車の歯数Ｚ_P1とＺ_P2の歯数差を小さくする必要がある。仮に歯数の大小の関係がＺ_P1＞Ｚ_P2の遊星歯車をホブ盤で歯切りをする場合、Ｚ_P2の歯先円直径とＺ_P1の歯元円直径が干渉してしまい製作ができず、結果として減速比の設計自由度が制限される。なお、製造上の問題や、各歯車とのかみ合い位相による設計自由度の制限を回避する方法として、特許文献２に記載されているように、一対の遊星歯車を軸に入れた後に一体に連結する方法がある。しかしながら、この場合、部品点数の増加や組立工数の増加を回避することはできず、製造コストが高くなる。また、内歯歯車がないため、太陽歯車と遊星歯車のかみ合い力やキャリア回転による遠心力で遊星歯車が径方向に広がり、歯車間の軸間距離がずれ、かみ合い効率の低下や振動、騒音の発生、および歯車強度の低下につながる。

このように、従来のこの種の遊星歯車装置では、効率の低下、製造コストが高い、及び設計自由度が低い等の課題がある。

そこで、本発明では、効率の向上、製造コストの低下、及び設計自由度の向上を図ることが可能な遊星歯車装置を提供する。

本発明の遊星歯車装置は、第１太陽歯車と、第１太陽歯車と同軸に配設された第２太陽歯車と、第１太陽歯車の周囲に配設されて第１太陽歯車に噛み合う第１遊星歯車と、第２太陽歯車の周囲に配設されて第２太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車とを備えた遊星歯車装置であって、第１遊星歯車と第２遊星歯車とは同軸に設けられる遊星歯車構造体を構成し、この遊星歯車構造体を複数個有し、かつ、前記第１太陽歯車および第２太陽歯車と同軸に配設された支持部材を介して、第１遊星歯車と第２遊星歯車とが一体化されてなる前記遊星歯車構造体を回転自在に支持し、さらに、前記第１太陽歯車と第２太陽歯車とのいずれか一方を回転不能に固定するとともに、他方を可動側として回転可能としたものである。

本発明によれば、支持部材に回転駆動力が入力された場合、一体に連結した第１遊星歯車と第２遊星歯車は、第１太陽歯車または第２太陽歯車が回転不能に固定されているため、自転しながら第１・第２太陽歯車の周囲を公転する。ここで、例えば、第１太陽歯車が固定され、第２太陽歯車が回転自在に支持されていることとすると、前記支持部材に入力された回転駆動力は、第１太陽歯車と第１・第２遊星歯車を介して第２太陽歯車に出力される。

この場合、モジュールが同じで、第１太陽歯車と第２太陽歯車の歯数が異なり、さらに第１遊星歯車と第２遊星歯車の歯数が異なり、第１遊星歯車と第２遊星歯車が一体に連結されている場合、支持部材に回転駆動力が入力されると、差動原理が生じ、回転自在に支持されている第２太陽歯車から出力を得ることができる。差動原理とは、三つの要素（自由度）がある機構において、二つの要素の運動（自由度）を制御することにより、残りの一つの要素の運動（自由度）を制御する方法である。このため、第１太陽歯車と第２太陽歯車の歯数の差を小さくし、第１遊星歯車と第２遊星歯車の歯数の差を小さくするほど、高減速比を得ることができる。このように、本発明では、従来において必要としていた内歯歯車を設けることなく、入力される回転を増速、または減速する遊星歯車装置を安定して構成できる。なお、一般には遊星歯車や、エンジンからの出力をタイヤに伝達する役割を果たすデファレンシャルギアにその差動原理が用いられ、差動歯車として広く知られている。

また、第１太陽歯車と第２太陽歯車のピッチ円直径（＝歯数×モジュール）が同じで、さらに第１遊星歯車と第２遊星歯車のピッチ円直径が同じの場合、出力はされない。この場合、差動原理において、第１歯車機構（第１太陽歯車と第１遊星歯車）と第２歯車機構（第２太陽歯車と第２遊星歯車）の差が「ゼロ」になるためである。

第１太陽歯車と第２太陽歯車と遊星歯車構造体と支持部材とが収納されるケースを備え、このケースは円筒状の胴部を有し、第１遊星歯車と第２遊星歯車は、外径面が第１・第２遊星歯車も歯先円直径よりも大径なローラ部を介して同一直線上に一列状に一体的に配設されて、このローラ部が、前記胴部の内径面、又はこの内径面に付設される案内部材に案内されて回転するように構成することができる。

このように、案内部材を設けることによって、第１・第２遊星歯車が受ける径方向に広がる力を抑えることができる。この案内部材として軸受で構成することができる。このように、軸受で構成すると、ケースとローラ部とのすべりを少なくできる。

前記遊星歯車構造体は、粉末冶金一体成形品又は鍛造一体成形品であるのが好ましい。粉末冶金一体成形品とは、粉末冶金法で成型したものであり、鍛造一体成形品とは、鍛造で成型したものである。ここで、粉末冶金法とは、原料金属粉末を所定の組成で混合し、型に入れプレスして、固めたもの(成形体)を高温の焼成炉に入れて焼き固める(焼結させる)工法である。鍛造とは金属素材を打撃・加圧することで、目的の形状を造ることである。この遊星歯車構造体は、製造時において、金型の上型と下型とで、ローラ部で分割することができる。

本発明では、内歯歯車を必要としないので、コンパクト化を図ることができ、しかも、サイズが大きい内歯歯車を有しないため、入力される回転を増速、または減速する遊星歯車装置を安価に構成できる。

案内部材を設けることによって、第１・第２遊星歯車が受ける径方向に広がる力を抑えることができる。これによって、第１・第２遊星歯車と第１・第２太陽歯車の歯車間距離を高精度に保つことができ、伝達効率の低下を防止できる。また、ケースとローラ部とのすべりを少なくでき、遊星歯車装置の効率を低下させることなく歯面のかみ合い損失を低減することができる。

また、第１・第２遊星歯車を一体に連結して製造する際、第１遊星歯車と第２遊星歯車の間に各遊星歯車の歯先円直径より大径で同軸なローラ部を設けることにより、鍛造や粉末冶金法などのプレス成型法で遊星歯車を安価に製造できる。

また、遊星歯車構造体は、製造時において、金型の上型と下型とで、ローラ部で分割することができるので、例えば上型で第１遊星歯車を、下型で第２遊星歯車をそれぞれ成形できる。仮に第１・第２遊星歯車のピッチ円直径の大小の関係が第１遊星歯車＞第２遊星歯車であって、第１遊星歯車の歯元円直径と第２遊星歯車の歯先円直径が重なっていても、第１・第２遊星歯車を一体に連結して製造することができるため、減速比の設計自由度を制限すること無く遊星歯車装置を設計できる。

本発明の遊星歯車装置の断面図である。 図１の遊星歯車装置の一部断面で示す斜視図である。 図１のII-II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 図１のIV−IV線断面図である。 遊星歯車構造体の斜視図である。 遊星歯車構造体の第２遊星歯車の端面から見た端面図である。 遊星歯車構造体の成型用の金型の断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１と図２とは本発明に係る遊星歯車装置を示している。この遊星歯車装置は、駆動源に接続される入力軸１と、この入力軸１と同一軸心上に配設される出力軸２と、第１太陽歯車３と、第１太陽歯車３と同軸に配設された第２太陽歯車４と、第１太陽歯車３の周囲に配設されて第１太陽歯車３に噛み合う第１遊星歯車５と、第２太陽歯車４の周囲に配設されて第２太陽歯車４に噛み合う第２遊星歯車６とを備える。なお、入力軸１としては、この駆動用モータＭの出力軸乃至この出力軸に一体連結される軸部材で構成することができる。

出力軸２と第２太陽歯車４とは、一つの出力軸構成品８にて構成している。すなわち、出力軸構成品８は、小径の第１部９ａとこの第１部９ａよりも大径の第２部９ｂとからなる構成品本体９と、この構成品本体９の第２部９ｂの反第１部側の外鍔部１０と、この外鍔部１０から反本体側へ突出する端部軸部１１とからなる。そして、この外鍔部１０の外周面に凹凸歯１２が形成されている。このため、外鍔部１０でもって第２太陽歯車４を構成する。

小径の第１部９ａにて構成される出力軸２が、ケース１３に回転自在に枢支されている。すなわち、ケース１３は、円筒状胴部１３ａと、この円筒状胴部１３ａの前方開口部を塞ぐ前壁部１３ｂとを有する。そして、第１部９ａが軸受１５を介して前壁部１３ｂに枢支される。軸受１５は、外径面に軌道面が形成された内輪１５ａと、内径面に軌道面が形成された外輪１５ｂと、内輪１５ａと外輪１５ｂとの間に転動自在に配される転動体（ボール）１５ｃとからなる。

この場合、前壁部１３ｂには、小径部１６ａと中径部１６ｂと大径部１６ｃとからなる貫孔１６が設けられ、この中径部１６ｂに前記軸受１５が内嵌されている。すなわち、軸受１５の内輪１５ａが第１部９ａに外嵌され、軸受１５の外輪１５ｂが中径部１６ｂに内嵌される。なお、第１部９ａには軸受１５の抜け止めを構成する止め輪１７が装着されている。

第１太陽歯車３は、第１太陽歯車３を構成する短円筒部２０ａと、この短円筒部２０ａから連設部２０ｂを介して連設される鍔部２０ｃとからなる第１太陽歯車構成品２０からなり、短円筒部２０ａの外径面に凹凸歯２１が形成されている。そして、鍔部２０ｃが貫孔１６の大径部１６ｃに嵌着されている。このため、この第１太陽歯車３は、ケース１３に固定されることになっている。この際、鍔部２０ｃの外端面に軸受１５の内輪１５ａの内端面（モータ側端面）が圧接し、第１太陽歯車構成品２０の内径面と構成品本体９の第２部９ｂと外径面との間には隙間が設けられている。

第２太陽歯車４はケース１３と支持部材３０とで支持される。支持部材３０は、一対のキャリア２２Ａ、２２Ｂと、これらのキャリア２２Ａ、２２Ｂを連結するキャリア軸２２Ｃとからなる。第１キャリア２２Ａは、円盤形状の本体部２２ａと、この本体部２２ａのモータ側の端面中心部からモータ側へ突出する短円筒形状の軸部２２ｂとからなる。そして、この軸部２２ｂが入力軸１に外嵌固定されている。また、モータＭのケーシング２３の入力軸１が突出される端面２３ａに凹部２４が設けられ、この凹部２４に軸受２５が嵌着されている。この軸受２５は、外径面に軌道面が形成された内輪２５ａと、内径面に軌道面が形成された外輪２５ｂと、内輪２５ａと外輪２５ｂとの間に転動自在に配される転動体（ボール）２５ｃとからなる。

凹部２４の内径面には切欠部２６が設けられ、軸受２５の内輪２５ａがキャリア２２Ａの軸部２２ｂに外嵌され、軸受２５の外輪２５ｂが切欠部２６に内嵌されている。また、キャリア２２Ａの本体部２２ａには中心孔２７が設けられ、この中心孔２７は、反モータ側に開口する本体部２７ａと、この本体部２７ａと軸部２２ｂとを連設するテーパ部２７ｂとからなる。そして、この本体部２７ａに軸受２８が内嵌されている。

軸受２８は、外径面に軌道面が形成された内輪２８ａと、内径面に軌道面が形成された外輪２８ｂと、内輪２８ａと外輪２８ｂとの間に転動自在に配される転動体（ボール）２８ｃとからなる。この場合、軸受２８の内輪２８ａが構成品本体９の端部軸部１１に外嵌され、軸受２８の外輪２８ｂが中心孔２７の本体部２７ａに内嵌されている。

支持部材３０の第２キャリア２２Ｂは、平板リング体からなり、その中心孔３１は、前記第１太陽歯車構成品２０の連設部２０ｂに遊嵌状に嵌合されている。また、第１キャリア２２Ａと第２キャリア２２Ｂとを連結するキャリア軸２２Ｃは、軸本体３２ａと、この軸本体３２ａの両端面から突出する小径の端部軸３２ｂ、３２ｃとからなる。そして、一方の端部軸３２ｂが、第１キャリア２２Ａに支持され、他方の端部軸３２ｃが第２キャリア２２Ｂに支持される。

キャリア軸２２Ｃは、構成品本体９と平行に配設されて、図２〜図５に示すように、周方向に沿って１２０°ピッチで３本有し、各キャリア軸２２Ｃには、遊星歯車構造体５０が外嵌されている。遊星歯車構造体５０は、図６に示すように、第１遊星歯車５と、第２遊星歯車６と、この第１遊星歯車５と第２遊星歯車６との間のローラ部７とが、同一直線上に一列状に一体的に配設されてなるものである。なお、図７は、遊星歯車構造体５０の第２遊星歯車６の端面から見た端面図である。

第１遊星歯車５の歯先円直径Ｄ５_K（図３参照）を第２遊星歯車６の歯先円直径Ｄ６_K（図５参照）よりも大きくしている。また、ローラ部７の円筒面状の外径面の直径Ｄ（図４参照）を第１遊星歯車５の歯先円直径Ｄ５_K及び第２遊星歯車６の歯先円直径Ｄ６_Kよりも大きくしている。この場合、遊星歯車構造体５０はその軸心、つまりキャリア軸２２Ｃ廻りに回転自在となっている。

第１太陽歯車３と第１遊星歯車５とが噛合し、第２太陽歯車４と第２遊星歯車６とが噛合する。このため、第１太陽歯車３の歯先円直径Ｄ３_K（図３参照）を第２太陽歯車４の歯先円直径Ｄ４_K（図５参照）よりも小さくしている。

そして、ケース１３の胴部１３ａの内径面には案内部材３５が付設されている。案内部材３５は、円環体（内輪）３６と、この円環体３６と胴部１３ａとの間に配設される針状ころ３７と、この針状ころ３７を保持する保持器３８とを備えたニードル軸受３９にて構成できる。

前記のように構成された遊星歯車装置では、キャリア２２Ａ、２２Ｂは第１・第２太陽歯車３，４と同軸に配置され、第１・第２遊星歯車５，６はキャリア軸２２Ｃによって第１・第２太陽歯車３，４の周囲に複数個配置される。つまり、第１．第２遊星歯車５，６は、キャリア２２Ａ、２２Ｂとキャリア軸２２Ｃ（＝支持部材３０）によって前記太陽歯車３、４の周囲を自転しながら公転することができる。また、第１・第２遊星歯車５，６およびローラ部７は一体に連結され、第１遊星歯車５は第１太陽歯車３と、第２遊星歯車６は第２太陽歯車４とかみ合うことにより、回転駆動力を伝達することができる。すなわち、ローラ部７は、ケース１３の胴部１３ａの内径面には案内部材３５と接触し、転がりながら、遊星歯車５，６の自転および公転をサポート（補助）する。また、キャリア２２Ａ、２２Ｂは、モータＭからの回転駆動力を伝達する入力軸１と連結される。

このため、モータＭからの回転駆動力が、入力軸１を介してキャリア２２Ａ、２２Ｂに伝達され、キャリア２２Ａ、２２Ｂは回転する。キャリア２２Ａ、２２Ｂが回転することによりキャリア軸２２Ｃで支持され一体に連結されている第１・第２遊星歯車５，６は、同速度で第１・第２太陽歯車３，４の周囲を自転しながら公転する。この場合、第１遊星歯車５は第１太陽歯車３とかみ合い、第２遊星歯車６は第２太陽歯車４とかみ合っており、第１太陽歯車３はケース１３と一体に連結され、回転できないよう拘束支持されているため、回転自在に支持されている第２太陽歯車４から回転駆動力が出力される。

第１太陽歯車３、第２太陽歯車４、第１遊星歯車５、及び第２遊星歯車６の歯数を、それぞれＺ_S1、Ｚ_S2、Ｚ_P1、Ｚ_P2とし、全ての歯車のモジュールを等しい値とすると、その速度比（＝出力回転速度／入力回転速度＝第２太陽歯車の回転速度／キャリアの回転速度）は次の数６の式にて求められる。

数６から明らかなように、Ｚ_S1／Ｚ_P1とＺ_S2／Ｚ_P2を近い値に設定することにより、速度比を小さく（＝減速比を大きく）することができる。またＺ_S2／Ｚ_P2よりＺ_S1／Ｚ_P1を大きい値になるよう設計すれば、速度比は負の値となり、入力軸の回転方向に対して逆向きの回転方向の回転駆動力を出力することができる。

この実施形態では、全ての歯車のモジュールを等しい値としたが、それに限定されるものではない。第１太陽歯車３と、第１太陽歯車３とかみ合う第１遊星歯車５のモジュールをｍ１、第２太陽歯車４と、第２太陽歯車４とかみ合う第２遊星歯車６のモジュールをｍ２とし、ピッチ円直径＝モジュール×歯数の関係を数６の式に代入すれば、モジュールが異なる場合でも速度比を求めることができる。

また遊星歯車装置の成立条件として、第１太陽歯車３と第１遊星歯車５の軸間距離と、第２太陽歯車４と第２遊星歯車６の軸間距離が等しくなければならないが、第１太陽歯車３と第２太陽歯車４、もしくは第１遊星歯車５と第２遊星歯車６のモジュールが異なる場合、軸間距離を同じ値にできない場合がある。その場合は、歯車を転位させることで双方の軸間距離を等しくすることができる。

ところで、前記実施形態の遊星歯車装置では、三つの自由度に相当する要素は、第１太陽歯車３、第２太陽歯車４、及び支持部材（キャリア２２Ａ，２２Ｂ＋キャリア軸２２Ｃ）３０であり、各要素を含む機構、つまり、第１太陽歯車３と第１遊星歯車５とからなる機構を第１歯車機構Ｍ１とし、第２太陽歯車４と第２遊星歯車６からなる機構を第２歯車機構Ｍ２とし、支持部材３０からなる機構をキャリア機構Ｍ３とし、第１歯車機構Ｍ１、第２歯車機構Ｍ２の速度比をそれぞれＡ、Ｂとし、第１歯車機構Ｍ１、第２歯車機構Ｍ２、及びキャリア機構Ｍ３の回転速度をα、β、γとすると、次の数７の等式が成り立つ。

ここで、第１歯車機構Ｍ１、第２歯車機構Ｍ２の速度比Ａ，Ｂは、Ｚ_S1／Ｚ_P1、Ｚ_S2／Ｚ_P2であり、これらを前記数７の式に代入すると、本発明に係る遊星歯車装置の各要素の回転速度の関係を表す次の数８の式を得ることができる。

前記実施形態では第１太陽歯車３を固定（回転速度＝ゼロ）しているため、この実施形態の減速比Ｒは、回転速度α＝ゼロとすることで求められ、次の数９で表すことができる。

この数９からわかるように、第１太陽歯車３と第２太陽歯車４の歯数の差を小さくし、さらに第１遊星歯車５と第２遊星歯車６の歯数の差を小さくするほど、高減速比を得ることができる。また、第１太陽歯車３と第２太陽歯車４のピッチ円直径（＝歯数×モジュール）が同じで、さらに第１遊星歯車５と第２遊星歯車６のピッチ円直径が同じの場合、（４）式の分母がゼロとなり、減速比Ｒは∞となるため、入力側の回転速度が幾ら大きくても出力側が回転することはない。

本発明によれば、支持部材３０に回転駆動力が入力された場合、一体に連結した第１遊星歯車５と第２遊星歯車６は、第１太陽歯車３または第２太陽歯車４が回転不能に固定されているため、自転しながら第１・第２太陽歯車３，４の周囲を公転する。ここで、例えば、実施形態のように、第１太陽歯車３が固定され、第２太陽歯車４が回転自在に支持されていることとすると、前記支持部材３０に入力された回転駆動力は、第１太陽歯車３と第１・第２遊星歯車５，６を介して第２太陽歯車４に出力される。

この場合、モジュールが同じで、第１太陽歯車３と第２太陽歯車４の歯数が異なり、さらに第１遊星歯車５と第２遊星歯車６の歯数が異なり、第１遊星歯車５と第２遊星歯車６が一体に連結されている場合、支持部材３０に回転駆動力が入力されると、差動原理が生じ、回転自在に支持されている第２太陽歯車４から出力を得ることができる。差動原理とは、三つの要素（自由度）がある機構において、二つの要素の運動（自由度）を制御することにより、残りの一つの要素の運動（自由度）を制御する方法である。このため、第１太陽歯車３と第２太陽歯車４の歯数の差を小さくし、第１遊星歯車５と第２遊星歯車６の歯数の差を小さくするほど、高減速比を得ることができる。このように、本発明では、従来において必要としていた内歯歯車を設けることなく、入力される回転を増速、または減速する遊星歯車装置を安定して構成できる。

このように、この遊星歯車装置では、内歯歯車を必要としないので、コンパクト化を図ることができ、しかも、サイズが大きい内歯歯車を有しないため、入力される回転を増速、または減速する遊星歯車装置を安価に構成できる。

また、第１太陽歯車３と第２太陽歯車４のピッチ円直径（＝歯数×モジュール）が同じで、さらに第１遊星歯車５と第２遊星歯車６のピッチ円直径が同じの場合、出力はされない。この場合、差動原理において、第１歯車機構Ｍ１（第１太陽歯車３と第１遊星歯車５）と第２歯車機構Ｍ２（第２太陽歯車４と第２遊星歯車６）の差が「ゼロ」になるためである。

ところで、遊星歯車５、６は、太陽歯車３，４の周囲に支持部材３０によって回転自在に支持されているが、太陽歯車３，４とのかみ合い力および支持部材３０の回転駆動力による遠心力により、遊星歯車５、６は径方向外側に広がろうとする。しかしながら、この実施形態の遊星歯車装置では、ローラ部７が、ケース１３の内径面に設けられた案内部材３５と接触して転がることにより、遊星歯車５，６が受ける径方向に広がる力を抑えることができる。これによって、太陽歯車３，４と遊星歯車５，６の軸間距離を一定に保ったまま回転駆動力を伝達することができる。すなわち、第１・第２遊星歯車５，６と第１・第２太陽歯車３，４の歯車間距離を高精度に保つことができ、伝達効率の低下を防止できる。この案内部材３５として軸受（ニードル軸受３９）で構成することができる。このように、軸受で構成すると、ケース１３とローラ部７とのすべりを少なくでき、遊星歯車装置の効率を低下させることなく歯面のかみ合い損失を低減することができる。

前記実施形態では、太陽歯車３，４および遊星歯車５，６は、いずれもインボリュート歯車で構成されている。インボリュート歯車同士の運動はピッチ円のころがり運動であり、ピッチ点（歯車同士の回転中心を結んだ線とピッチ円との交点）ではすべりはゼロであるため、純ころがり運動となるが、歯車同士のかみ合い点が歯末または歯元に向かうにつれすべりは増大する。一般に遊星歯車装置の伝達効率は、歯面のかみ合い損失が大きくなるほど低下するため、歯面のかみ合い損失を少なくするためには、歯車間の軸間距離を高精度に保つことが重要である。しかし本発明の遊星歯車装置は、第１・第２遊星歯車５，６の周囲に内歯歯車がないため、第１・第２太陽歯車３，４と第１・第２遊星歯車５，６とのかみ合い力や、支持部材３０の回転による遠心力で第１・第２遊星歯車５，６は径方向に広がる力を受け、第１・第２太陽歯車３，４と第１・第２遊星歯車５，６の軸間距離を高精度に保つことができない可能性がある。

そこで、前記実施形態では、第１・第２遊星歯車５，６の歯先円直径より大径で同軸なローラ部７と、ケース１３内径面に設けられた案内部材３５とを接触させることにより、第１・第２遊星歯車５，６が受ける径方向に広がる力を抑えることができ、軸間距離を高精度に保つことができる。

案内部材３５を軸受（図例ではニードル軸受）で構成すれば、ケース１３とローラ部７のすべりをほぼゼロにすることができるため、遊星歯車装置の伝達効率を低下させることなく歯面のかみ合い効率を向上させることができる。

なお、実施形態では、案内部材３５を軸受と記載したが、軸受に限るものではない。前記ローラ部７は第１・第２遊星歯車５，６と一体に連結されており、第１・第２太陽歯車５，６の周囲を自転しながら公転している。よって前記ローラ部７とケース１３内径面を直接接触させても、第１・第２遊星歯車５，６が径方向に広がる力を抑えることができ、軸間距離を高精度に保つことができる。

軸受の転動体３７と保持器３８を無くし、内輪（円環体）３６でローラ部７と接触させてもよい。このような場合、案内部材３５がケース１３内径面と接触しないため、第１・第２遊星歯車５，６が径方向に広がる力をケース１３で抑えることはできないが、ローラ部７より外周にリング状の支持部材３０を配置できるため、ケース１３の代わりに第１・第２遊星歯車５，６が径方向に広がる力を抑え、軸間距離を高精度に保つことができ、本発明の遊星歯車装置の伝達効率が低下することを防ぐことができる。

前記したように、本発明の遊星歯車装置の速度比を小さく（＝減速比を大きく）するためには、Ｚ_S1／Ｚ_P1とＺ_S2／Ｚ_P2を近い値に設定すればよく、第１遊星歯車５と第２遊星歯車６のピッチ円直径を近い値にすればよい。所望の減速比を得るために第１遊星歯車５と第２遊星歯車６のピッチ円直径を近づけた場合、大歯車側の歯元円直径と小歯車側の歯先円直径が重なり、歯切りができず、製造できない場合がある。また、本実施形態のように、ピッチ円直径が第１遊星歯車５の方が第２遊星歯車６より大きく、第１遊星歯車５の歯元円直径より第２遊星歯車６の歯先円直径のほうが大きい場合、小歯車側（＝第２遊星歯車６）の歯を歯切りする際、加工工具と大歯車側（＝第１遊星歯車５）の歯が接触する。この場合、加工工具の逃げ部を設け、加工工具と大歯車側の歯との干渉を避ける方法がある。しかしながら、遊星歯車装置の軸長が長くなってしまう問題がある。

前記製造上の問題を回避する方法として、第１遊星歯車と第２遊星歯車を別々に製造し、後で一体に連結する方法がある。しかしながら、この場合、部品点数の増加による製造コストの向上や、組立工数の増加といった問題があり、現実的な解決方法とは言えない。

歯車などの複雑な形状を安価に製造する方法として、鍛造や粉末冶金法などの成型法がある。これは予め部品の形をした金型を製作し、材料に金型を押し付けることにより所望の部品形状を得る加工方法である。このように、二つの歯車を一体に連結して製造する方法として前記成型法（鍛造や粉末冶金法）は有効な手段であるが、大歯車側の歯元円直径と小歯車側の歯先円直径が重なっている場合は、金型も複雑となり成型法でも製造は困難である。

そこで、本発明では、ローラ部７を第１遊星歯車５と第２遊星歯車６の間に同軸に設けることにより、鍛造や粉末冶金法等の成型法にて、遊星歯車５と遊星歯車６を上型と下型のそれぞれで製造できる。すなわち、粉末冶金法や鍛造等の成型法によって遊星歯車５，６とローラ部７を一体化した遊星歯車構造体５０を図８に示す金型装置４０にて製造することができる。なお、粉末冶金一体成形品とは、粉末冶金法で成型したものであり、鍛造一体成形品とは、鍛造で成型したものである。ここで、粉末冶金法とは、原料金属粉末を所定の組成で混合し、型に入れプレスして、固めたもの(成形体)を高温の焼成炉に入れて焼き固める(焼結させる)工法である。鍛造とは金属素材を打撃・加圧することで、目的の形状を造ることである。これらの成型法は公知公用の技術である。

具体的には、図８に示す金型装置４０は、上型４１と下型４２とを備え、この金型装置４０で材料をプレスすることになる。この成型法では、上型４１と下型４２をローラ部７で分割することになる。

ローラ部７で第１遊星歯車５側の上型４１と第２遊星歯車６側の下型４２が分離されているため、大歯車側の歯元円直径と小歯車側の歯先円直径が重なっていても、問題なく第１・第２星歯車５，６およびローラ部７を一体に連結して安価に製造することができる。また上型４１と下型４２を分割できるため、第１・第２遊星歯車５，６のモジュールや歯数が異なっていても一体に連結して製造することができる。さらに、どちらか一方の歯車の仕様を変更しても、歯車の仕様を変更した金型だけ再製作すればいいため、安価且つ容易に本遊星歯車装置の仕様、速度比を変更することが可能である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、前記実施形態では、駆動源を駆動用モータＭとしていたが、駆動源としては、駆動用モータに限らずエンジンなどの動力でも可能である。前実施形態では、第１太陽歯車３を固定し、第２太陽歯車４を回転可能としていたが、逆に、第２太陽歯車４を固定し、第１太陽歯車３を回転可能としてもよい。

３ 第１太陽歯車
４ 第２太陽歯車
５ 第１遊星歯車
６ 第２遊星歯車
７ ローラ部
１３ ケース
１３ａ 円筒状胴部
３０ 支持部材
３９ ニードル軸受
５０ 遊星歯車構造体
Ａ，Ｂ 速度比

Claims (4)

1. 第１太陽歯車と、第１太陽歯車と同軸に配設された第２太陽歯車と、第１太陽歯車の周囲に配設されて第１太陽歯車に噛み合う第１遊星歯車と、第２太陽歯車の周囲に配設されて第２太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車とを備えた遊星歯車装置であって、
   第１遊星歯車と第２遊星歯車とは同軸に設けられる遊星歯車構造体を構成し、この遊星歯車構造体を複数個有し、かつ、前記第１太陽歯車および第２太陽歯車と同軸に配設された支持部材を介して、第１遊星歯車と第２遊星歯車とが一体化されてなる前記遊星歯車構造体を回転自在に支持し、さらに、前記第１太陽歯車と第２太陽歯車とのいずれか一方を回転不能に固定するとともに、他方を可動側として回転可能としたことを特徴とする遊星歯車装置。
2. 第１太陽歯車と第２太陽歯車と遊星歯車構造体と支持部材とが収納されるケースを備え、このケースは円筒状の胴部を有し、第１遊星歯車と第２遊星歯車は、外径面が第１・第２遊星歯車も歯先円直径よりも大径なローラ部を介して同一直線上に一列状に一体的に配設されて、このローラ部が、前記胴部の内径面、又はこの内径面に付設される案内部材に案内されて回転することを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
3. 前記案内部材が軸受であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の遊星歯車装置。
4. 前記遊星歯車構造体は、粉末冶金一体成形品又は鍛造一体成形品であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。

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