JP2022100298A - 短軸間距離・大減速比の歯車機構 - Google Patents

短軸間距離・大減速比の歯車機構 Download PDF

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Abstract

【課題】体積を効果的に縮小し、同時に減速効果を高めることができる、短軸間距離・大減速比の歯車機構を提供する。【解決手段】本発明の歯車機構は、ハウジングの軸心に伝動軸が枢設され、当該伝動軸上に太陽歯車が設置され、当該ハウジングの内側に内歯車部材が設置され、当該太陽歯車と当該内歯車部材間に遊星歯車機構が設置され、当該遊星歯車機構が太陽歯車の外囲に複数の自転可能かつ周回公転可能な二段遊星歯車が設置され、各当該二段遊星歯車が同時に太陽歯車及び内歯車部材と噛合可能な第１ギアをそれぞれ備え、かつ各当該二段遊星歯車が第１ギアと同期して回動する第２ギアを有し、また当該遊星歯車機構の外側に出力部材が被着され、当該出力部材が内側に各当該二段遊星歯車の第２ギアと噛合可能な内歯車縁部を備え、これにより、短い軸間距離の構造を形成し、かつ大きい速度比を形成でき、その減速効果を向上できる。【選択図】図４

Description

本発明は歯車機構に関する。
既存の減速機構は減速比に限界があり、より大きな減速比が必要な場合には、太陽歯車と外側の遊星歯車のギア比を大きくすることになり、減速装置全体の外径が大きくなり、出力トルクにも影響を与えることになる。このため、業界ではこの問題を解決するために多段式遊星歯車が開発されており、例えば台湾で出願された実用新案第１０２２００８０１号「遊星歯車減速機」では、ギアベース上に遊星型の第１ギアと第２ギアが設置され、そのうち第１ギアと太陽歯車及び固定された第１内歯車が噛合され、第２ギアと太陽歯車及び伝動部材が連結された第２内歯車が噛合され、そのうち第１ギアと第２ギアがそれぞれギアベース上に設置され、同時に両者が同期して太陽歯車と噛合される。第１ギアと第２ギアの両者のギア比が不正確な場合、干渉の問題が発生し、運転時に振動や騒音が引き起こされ、同時に全体の軸間距離が長くなり、また第１ギアと第２ギアを同時に太陽歯車と噛合させる必要があるため、ギア比の範囲が制限され、減速効果を効果的に高めることができない。
つまり、現有の減速機構には体積の縮小と大きな減速比を兼備できないという問題があり、同時に干渉の問題により運転時に騒音と振動が発生し、さらには歯車の摩損が引き起こされて使用寿命が短縮されてしまう。
台湾実用新案登録第１０２２００８０１号明細書
本発明の主な目的は、短い軸間距離と大きい減速比を兼ね備え、体積を効果的に縮小し、同時に減速効果を高めることができる、短軸間距離・大減速比の歯車機構を提供することにある。
本発明の別の目的は、干渉を減少し、全体の運転をより円滑にするとともに、振動と騒音を抑えることができる、短軸間距離・大減速比の歯車機構を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、全体構造をより安定させて噛合度を高め、運転時の不必要な磨損を減少し、使用寿命を延長するとともに、伝動効率を高めることができる、短軸間距離・大減速比の歯車機構を提供することにある。
以下本考案について説明する。請求項１に記載する短軸間距離・大減速比の歯車機構は、ハウジングと、伝動軸と、内歯車部材と、遊星歯車機構と、出力部材と、を含み
前記伝動軸が前記ハウジングに枢設され、前記伝動軸上に太陽歯車が設置され、
前記内歯車部材が前記ハウジングに螺着され、
前記遊星歯車機構が、相対する第１ブラケットと第２ブラケットを備え、前記第１ブラケットと前記第２ブラケットの間の前記太陽歯車の外囲に複数の二段遊星歯車が枢設され、各前記二段遊星歯車が、前記太陽歯車及び前記内歯車部材と同時に噛合可能な第１ギアと、前記第１ギアと同期して回動する第２ギアを備え、
前記出力部材が、内側に各前記二段遊星歯車の前記第２ギアと噛合可能な内歯車縁部を備え、前記出力部材の外側縁部に伝動が可能な駆動輪部が設けられる。
請求項２に記載する短軸間距離・大減速比の歯車機構は、請求項１におけるハウジングが、前記伝動軸の取り付けに用いる少なくとも１つの第１組込みチャンバを備え、かつ前記ハウジングの前端と後端を覆って第１カバーと第２カバーがそれぞれ設置され、前記伝動軸が両端にそれぞれ軸受を利用して前記ハウジングと前記第１カバーの間に枢設可能である。
請求項３に記載する短軸間距離・大減速比の歯車機構は、請求項１における伝動軸が一端に組込みセクションと連結軸部を備え、前記太陽歯車の軸心に前記組込みセクションが挿入される連結軸孔が設けられ、かつ前記連結軸孔内に前記伝動軸の前記連結軸部に同期して噛み合わされる連結軸ブロックが嵌着され、かつ固定部材を前記連結軸ブロックに挿通した後、前記伝動軸上に挿着することができる。
請求項４に記載する短軸間距離・大減速比の歯車機構は、請求項１における遊星歯車機構の前記第２ブラケットの軸心に、前記出力部材の取り付けに用いる軸管が設置され、かつ前記軸管が第３軸受を利用して前記出力部材に枢設される。
請求項５に記載する短軸間距離・大減速比の歯車機構は、請求項４における第２ブラケットの前記軸管の中心に多段取付孔が設けられ、取付軸の挿入に用いられ、前記取付軸は一端が前記太陽歯車の他端に枢設可能であり、そのうち、前記取付軸がハンドツールを挿入して操作するための通孔を有する。
請求項６に記載する短軸間距離・大減速比の歯車機構は、請求項１における遊星歯車機構の第１ブラケットと第２ブラケットの相対する表面に、相対して当接される複数の座ぐり穴付柱体が形成され、かつそれぞれに相対して螺着可能な結合部材が挿設され、前記第１ブラケット、前記第２ブラケットを相互に閉じ合わせ一体とすることができる。
請求項７に記載する短軸間距離・大減速比の歯車機構は、請求項１における第１ブラケット、前記第２ブラケット間に設有複數供安裝二段遊星歯車の取り付けに用いる複数の軸棒が設置され、かつ各該軸棒上に少なくとも１つの軸受を利用して相対する二段遊星歯車が枢設される。
請求項８に記載する短軸間距離・大減速比の歯車機構は、請求項１における出力部材の外側縁部の前記駆動輪部が、外歯車面または磨擦輪面とすることができる。
請求項９に記載する短軸間距離・大減速比の歯車機構は、請求項１乃至８のいずれかににおける遊星歯車機構の前記第１ブラケット、前記第２ブラケットの軸心が、第１軸受及び第２軸受を介して前記太陽歯車の両端にそれぞれ枢設され、前記太陽歯車、遊星歯車機構、出力部材を１つのモジュール化した同軸歯車機構とする。
本発明の立体外観図である。 本発明の大きい部分の立体分解図である。 本発明に含まれる同軸歯車機構の立体分解図である。 本発明の組立後の側面断面図である。 本発明の図４における５－５位置での断面図である。 本発明の図４における６－６位置での断面図である。
本発明の構成は、図１と図２に示すように、ハウジング１０と、ハウジング１０の軸心に設置された伝動軸１５と、ハウジング１０の内側に設けられた内歯車部材１８と、伝動軸１５及び内歯車部材１８の間に設置された同軸歯車機構２０で構成される。
本発明の好ましい実施例の詳細な構成は、図１と図２に示すように、当該ハウジング１０が、第１組込みチャンバ１１と、第２組込みチャンバ１２を備え、当該伝動軸１５が当該第１組込みチャンバ１１に枢設され、当該伝動軸１５上に同軸歯車機構２０が取り付けられ、当該第２組込みチャンバ１２が当該同軸歯車機構２０に相対して噛合される受動部材（図示しない）を設置するために用いられ、当該ハウジング１０の前端と後端を覆って第１カバー１３と第２カバー１４がそれぞれ設置され、内部の部材を保護し、当該伝動軸１５は両端にそれぞれ軸受を利用してハウジング１０と第１カバー１３の間に枢設することができ、当該伝動軸１５の当該ハウジング１０に穿通される一端に組込みセクション１６と連結軸部１７が設けられ、当該同軸歯車機構２０を取り付けて連動関係を形成するために用いられ、当該内歯車部材１８が当該ハウジング１０の第１組込みチャンバ１１内側にネジで固定され、当該同軸歯車機構２０を噛合させることができる。
当該同軸歯車機構２０の詳細な構成は、図２と図３、図４に示すように、当該同軸歯車機構２０は、太陽歯車２１と、遊星歯車機構３０と、出力部材４０を含むモジュール化した構造であり、そのうち、当該太陽歯車２１と当該伝動軸１５は一体式の構造としても、組立て式の構造としてもよく、本発明の太陽歯車２１と伝動軸１５は組立て式の構造を主な実施例としている。当該太陽歯車２１の軸心に当該伝動軸１５の組込みセクション１６が挿入される連結軸孔２２が設けられ、当該連結軸孔２２内に当該伝動軸１５の連結軸部１７に同期して噛み合わされる連結軸ブロック２３が嵌着され、かつ固定部材２４を当該連結軸ブロック２３に挿通した後、当該伝動軸１５上に挿着することができ（図４参照）、当該同軸歯車機構２０が当該太陽歯車２１を利用して当該伝動軸１５の組込みセクション１６上に選択的に取り付けられるようにするとともに、当該遊星歯車機構３０が当該太陽歯車２１両端に配置された第１軸受２５と第２軸受２７を介して当該太陽歯車２１上に枢設される。一部の実施例によれば、当該遊星歯車機構３０の第１軸受２５、第２軸受２７は、伝動軸１５の太陽歯車２１に対応する両端上に設置してもよい。また、当該太陽歯車２１が両端にそれぞれ設置された第１ブラケット３１及び第２ブラケット３５と、当該太陽歯車２１に噛合されてその周りを公転する複数の二段遊星歯車３３を備え、そのうち、第１ブラケット３１が当該第１軸受２５を介して当該太陽歯車２１の一端に設置され、第２ブラケット３５の軸心が出力部材４０の取り付けに用いる軸管３６を備え、当該軸管３６の自由端が軸受を介して第２カバー１４上に枢設され（図４）、当該第２ブラケット３５の軸管３６の中心に多段取付孔３６０が設けられ、取付軸３６１端部の挿入に用いられ、当該取付軸３６１は一端が当該第２軸受２７を介して該太陽歯車２１の他端に設置でき、当該取付軸３６１が通孔３６２を備え、ハンドツールを挿入して当該太陽歯車２１の連結軸ブロック２３の固定部材２４を操作することができ、第１ブラケット３１、第２ブラケット３５の相対する表面に、相対して当接される複数の座ぐり穴付柱体３１０、３５０が形成され、かつそれぞれに相対して螺着可能な結合部材３１１、３５１が挿設され、当該太陽歯車２１上の第１ブラケット３１、第２ブラケット３５を相互に閉じ合わせ一体とすることができ、第１ブラケット３１、第２ブラケット３５間に二段遊星歯車３３の取り付けに用いる複数の軸棒３２が設置され、かつ各該軸棒３２上にそれぞれ少なくとも１つの軸受３２１を利用して対応する二段遊星歯車３３を枢設し、各当該二段遊星歯車３３が太陽歯車２１及び内歯車部材１８と同時に噛合可能な第１ギア３３１をそれぞれ備え（図５参照）、かつ各当該二段遊星歯車３３の第１ギア３３１の一側に出力部材４０と噛合可能な第２ギア３３２が一体として形成され（図６参照）、当該同軸歯車機構２０の太陽歯車２１が二段遊星歯車３３の第１ギア３３１を同期して駆動し、各当該二段遊星歯車３３に逆方向の自転（太陽歯車２１の回動方向に対して、以下同じ）を発生させることができる。同時に固定された内歯車部材１８に規制されるため、各当該二段遊星歯車３３に太陽歯車２１に相対して遊星歯車機構３０を駆動させ、同期して同方向の公転を発生させることができる（図５参照）。さらに各当該二段遊星歯車３３の第２ギア３３２が同期して当該出力部材４０を駆動し、逆方向に回動する出力を発生することができ（図６参照）、かつ遊星歯車機構３０が前述の同方向の公転の回動を有するため、回転現象を発生し、これにより減速作用を大きくすることができる。当該出力部材４０は第３軸受４１を介して遊星歯車機構３０の第２ブラケット３５軸管３６上に枢設され、当該出力部材４０は内側に遊星歯車機構３０の二段遊星歯車３３の第２ギア３３２と噛合可能な内歯車縁部４２を備え、また当該出力部材４０の外側縁部に受動部材（図示しない）と噛合可能な駆動輪部４５が設けられ、当該駆動輪部４５は外歯車面または磨擦輪面とすることができ、本発明の出力部材４０の駆動輪部４５は外歯車面を実施例とする。
これにより、遊星歯車機構３０の各当該二段遊星歯車３３の第１ギア３３１を同期して内歯車部材１８と噛合させ、かつ一体として形成された第２ギア３３２と出力部材４０の内歯車縁部４２を直接噛合させて、短軸間距離・大減速比の歯車機構を構成することができる。
本発明の実際の動作は、図３、図４、図５に示すように、当該同軸歯車機構２０の太陽歯車２１上に遊星歯車機構３０と出力部材４０が設置されているため、当該同軸歯車機構２０をモジュール化して直接伝動軸１５上に組み込むことができ、当該同軸歯車機構２０の遊星歯車機構３０の二段遊星歯車３３の第１ギア３３１をハウジング１０上の内歯車部材１８に噛合させ、太陽歯車２１内の連結軸ブロック２３の固定部材２４を当該伝動軸１５上に固定すると、当該伝動軸１５の駆動時、当該同軸歯車機構２０の太陽歯車２１を同時に回動させ、当該太陽歯車２１が各当該二段遊星歯車３３の第１ギア３３１を介して遊星歯車機構３０を駆動することができ、当該遊星歯車機構３０の各当該二段遊星歯車３３に逆方向（太陽歯車２１の回動方向に対して、以下同じ）の自転を発生させ、同時に固定された内歯車部材１８に規制されることで、当該遊星歯車機構３０の第１ブラケット３１、第２ブラケット３５により、各当該二段遊星歯車３３に同期して太陽歯車２１に対して同じ方向に公転を発生させることができる（図５参照）。各当該二段遊星歯車３３の第２ギア３３２が出力部材４０の内歯車縁部４２と噛合されているため、同時に当該出力部材４０を駆動して逆方向に回動させることができ（図６参照）、当該遊星歯車機構３０が前述の同じ方向に公転する回動を有するため、当該遊星歯車機構３０に回転現象を発生させることができる。これにより、減速作用を大きくし、かつ出力部材４０が外側の駆動輪部４５を利用して受動部材と連接し、受動部材（図示しない）を駆動することができる。
前述の設計と説明により、本発明は同軸歯車機構２０を当該ハウジング１０の伝動軸１５上に組込み、かつ当該遊星歯車機構３０の各当該二段遊星歯車３３の第１ギア３３１を太陽歯車２１及び内歯車部材１８と同時に噛合させ、各当該二段遊星歯車３３の第２ギア３３２を単独で出力部材４０の内歯車縁部４２と噛合させることで、２つの入力と１つの出力を形成し、短い軸間距離の構造を形成し、体積を効果的に縮小できる。かつ当該遊星歯車機構３０が出力部材４０を駆動するとき、同時に逆方向に回転し、大きい速度比を形成でき、その減速効果を向上し、かつ干渉を減少して、全体の運転をより円滑にするとともに、振動と騒音を抑え、減速機構の全体の組み立て構造をより安定させ、噛合度を高めて、その使用寿命を延長することができる。
１０ ハウジング
１１ 第１組込みチャンバ
１２ 第２組込みチャンバ
１３ 第１カバー
１４ 第２カバー
１５ 伝動軸
１６ 組込みセクション
１７ 連結軸部
１８ 内歯車部材
２０ 同軸歯車機構
２１ 太陽歯車
２２ 連結軸孔
２３ 連結軸ブロック
２４ 固定部材
２５ 第１軸受
２７ 第２軸受
３０ 遊星歯車機構
３１ 第１ブラケット
３１０ 座ぐり穴付柱体
３１１ 結合部材
３２ 軸棒
３２１ 軸受
３３ 二段遊星歯車
３３１ 第１ギア
３３２ 第２ギア
３５ 第２ブラケット
３５０ 座ぐり穴付柱体
３５１ 結合部材
３６ 軸管
３６０ 多段取付孔
３６１ 取付軸
３６２ 通孔
４０ 出力部材
４１ 第３軸受
４２ 内歯車縁部
４５ 駆動輪部

Claims (9)

  1. 短軸間距離・大減速比の歯車機構であって、ハウジングと、伝動軸と、内歯車部材と、遊星歯車機構と、出力部材と、を含み、
    前記伝動軸が前記ハウジングに枢設され、前記伝動軸上に太陽歯車が設置され、
    前記内歯車部材が前記ハウジングに螺着され、
    前記遊星歯車機構が、相対する第１ブラケットと第２ブラケットを備え、前記第１ブラケットと前記第２ブラケットの間の前記太陽歯車の外囲に複数の二段遊星歯車が枢設され、各前記二段遊星歯車が、前記太陽歯車及び前記内歯車部材と同時に噛合可能な第１ギアと、前記第１ギアと同期して回動する第２ギアを備え、
    前記出力部材が、内側に各前記二段遊星歯車の前記第２ギアと噛合可能な内歯車縁部を備え、前記出力部材の外側縁部に伝動が可能な駆動輪部が設けられた、
    ことを特徴とする、短軸間距離・大減速比の歯車機構。
  2. 前記ハウジングが、前記伝動軸の取り付けに用いる少なくとも１つの第１組込みチャンバを備え、かつ前記ハウジングの前端と後端を覆って第１カバーと第２カバーがそれぞれ設置され、前記伝動軸が両端にそれぞれ軸受を利用して前記ハウジングと前記第１カバーの間に枢設可能である、ことを特徴とする、請求項１に記載の短軸間距離・大減速比の歯車機構。
  3. 前記伝動軸が一端に組込みセクションと連結軸部を備え、前記太陽歯車の軸心に前記組込みセクションが挿入される連結軸孔が設けられ、かつ前記連結軸孔内に前記伝動軸の前記連結軸部に同期して噛み合わされる連結軸ブロックが嵌着され、かつ固定部材を前記連結軸ブロックに挿通した後、前記伝動軸上に挿着することができる、ことを特徴とする、請求項１に記載の短軸間距離・大減速比の歯車機構。
  4. 前記遊星歯車機構の前記第２ブラケットの軸心に、前記出力部材の取り付けに用いる軸管が設置され、かつ前記軸管が第３軸受を利用して前記出力部材に枢設される、ことを特徴とする、請求項１に記載の短軸間距離・大減速比の歯車機構。
  5. 前記第２ブラケットの前記軸管の中心に多段取付孔が設けられ、取付軸の挿入に用いられ、前記取付軸は一端が前記太陽歯車の他端に枢設可能であり、そのうち、前記取付軸がハンドツールを挿入して操作するための通孔を有する、ことを特徴とする、請求項４に記載の短軸間距離・大減速比の歯車機構。
  6. 前記遊星歯車機構の第１ブラケットと第２ブラケットの相対する表面に、相対して当接される複数の座ぐり穴付柱体が形成され、かつそれぞれに相対して螺着可能な結合部材が挿設され、前記第１ブラケット、前記第２ブラケットを相互に閉じ合わせ一体とすることができる、ことを特徴とする、請求項１に記載の短軸間距離・大減速比の歯車機構。
  7. 前記第１ブラケット、前記第２ブラケット間に設有複數供安裝二段遊星歯車の取り付けに用いる複数の軸棒が設置され、かつ各該軸棒上に少なくとも１つの軸受を利用して相対する二段遊星歯車が枢設される、ことを特徴とする、請求項１に記載の短軸間距離・大減速比の歯車機構。
  8. 前記出力部材の外側縁部の前記駆動輪部が、外歯車面または磨擦輪面とすることができる、ことを特徴とする、請求項１に記載の短軸間距離・大減速比の歯車機構。
  9. 前記遊星歯車機構の前記第１ブラケット、前記第２ブラケットの軸心が、第１軸受及び第２軸受を介して前記太陽歯車の両端にそれぞれ枢設され、前記太陽歯車、遊星歯車機構、出力部材を１つのモジュール化した同軸歯車機構とする、ことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の短軸間距離・大減速比の歯車機構。
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