JP3974674B2

JP3974674B2 - 減速装置

Info

Publication number: JP3974674B2
Application number: JP35659796A
Authority: JP
Inventors: ジョンオラ
Original assignee: ジョンオラ; カンクーンウー
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: CN1161418A; JPH09296850A; CN1086451C; US5800305A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は減速装置に係り、特に遊星ギヤと差動ギヤセットを用いて入力軸の回転速度を大きく減速させ出力軸に伝達しうるように構成した減速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の減速装置では限定された範囲内でギヤの歯数により減速されるので、大きい減速比を得るためには比例してギヤの数を増やして使用したり、また高価のサイクロイド減速装置を用いるべき不便さがあった。
また、入力軸と出力軸を同一線上に設け難く、これにより広い設置空間と多くの製作費が所要された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的は多くのギヤを増やさず構成されたギヤの歯数のみ調整して大きい減速比を求められ、高負荷でも動力伝達能力に優れ、構造も簡単な減速装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は各ギヤの歯数比による差動ギヤの自転力とキャリアの公転力との相対的な変化を一つに合わせて定められた減速比で出力しうる減速装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために本発明の構成は、フレ−ムと、前記フレ−ムに回転自在に支持され駆動力を入力され回転する入力軸１２と、前記フレ−ムに回転自在に支持され前記入力軸と同回転軸中心を有して前記入力軸の端部と互いに結合されるとともに前記入力軸から独立に回転自在に設けられた出力軸４０と、前記入力軸に一体に形成された入力線ギヤ１４と、前記フレ−ムに固定された固定ピンに回転されるように支持されるとともに前記入力線ギヤに噛合される第１差動ギヤ２８、２８’と、前記フレ−ムに固定された固定ピンに回転されるように支持されるとともに前記第１差動ギヤと噛合される第２差動ギヤ３０、３０’と、前記出力軸と前記入力線ギヤとの間の前記入力軸上に位置され同心軸に回転自在に設けられた中空軸１６と、前記中空軸に一体に形成され前記第２差動ギヤと噛合する差動線ギヤ１８と、前記出力軸の外周に回転自在に結合されるとともに前記第２差動ギヤと噛合する差動リングギヤ４６と、前記差動リングギヤと一体に回転するように形成された遊星リングギヤ４８と、前記中空軸に一体に形成され前記差動線ギヤと前記出力軸との間に位置する遊星線ギヤ２０と、前記遊星線ギヤ及び前記遊星リングギヤと同時に噛合する一つ以上の遊星ギヤ４４と、前記遊星ギヤの軸を前記出力軸と一体に結合させるキャリア３２、３４とを含めてなる。
【０００５】
また、本発明の他の構成は、フレ−ムと、前記フレ−ムに回転自在に支持され駆動力を入力される入力軸５２と、前記フレ−ムに回転自在に支持され前記入力軸と同回転軸中心を有して前記入力軸の端部と互いに結合され、前記入力軸についても独立に回転自在に設けられた出力軸８２と、前記入力軸に一体に形成された第１線ギヤ５４及び第２線ギヤ５６と、前記フレ−ムに固定された固定ピンに回転されるように支持されるとともに前記第１線ギヤに噛合される一つ以上の遊星ギヤ６４と、前記遊星ギヤと噛合するリングギヤを有するキャリア７０と、前記キャリアに固定された固定ピンに回転自在に結合されるとともに前記第２線ギヤと噛合する第１差動ギヤ７４と、前記キャリアに固定された固定ピンに回転自在に結合され前記第１差動ギヤと噛合する第２差動ギヤ７６と、出力軸に一体に形成され前記第２差動ギヤと噛合する出力リングギヤ８０とを含めてなる。ここで、第１差動ギヤと第２差動ギヤが入力軸について二つずつ対称に設けられ、遊星ギヤは２ないし５個ほどが適当である。このような構成により歯数比による自転速度と公転速度との相対的な変化により大きい減速比を得られるので伝達効率が良好であり、振動と騒音を最小化して作業能率を向上させうる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明による望ましい実施例について詳述する。
図１ないし図５に示したように、動力発生装置の駆動軸から駆動力が入力される入力軸１２を第１部分１２Ａと第２部分１２Ｂに区分して、第１部分１２Ａには入力線ギヤ１４が一体に形成され、第２部分には所定長さの中空軸１６の入力軸１２と同軸的に設けられ、線ギヤ１４の側面に近接した位置に中空軸１６の端部１７を位置させ、該中空軸１６の中間に差動線ギヤ１８が形成される。また、中空軸１６の他の一端部１７Ａに差動線ギヤ１８と一定距離に離隔された位置に遊星線ギヤ２０が一体に形成される。
【０００７】
入力軸１２はケ−スまたはフレ−ムに支持される。入力軸の入力線ギヤ１４の前方に軸受２２Ｂがケ−スまたはフレ−ム２４の固定板２２Ａに設けられる。このケ−スまたはフレ−ムは円筒形になっているもので、入力軸が貫通する反対方向の固定板２２Ｂには出力軸の軸受４０Ｂが設けられ、この軸受により出力軸４０が支持され、出力軸のケ−スの内側端部には入力軸１２のケ−スの内側端部を支持し同軸的に回転させる軸受３６Ｂが溝内に設けられている。
【０００８】
入力軸が支持される固定板２４Ａ部分に四つの固定ピン２６、２６’、２６Ａ、２６Ａ’が一定間隔に設けられ、この固定ピンの端部にはド−ナッツ形の固定リング２４Ｃが結合され固定ピンを堅固に取り付けさせる役割を果たす。
各固定ピン２６、２６’には二つの第１差動ギヤ２８、２８’がそれぞれ設けられ、他の固定ピン２６Ａ、２６Ａ’にも第２差動ギヤ３０、３０’がそれぞれ設けられる。各固定ピン２６、２６’、２６Ａ、２６Ａ’について第１、第２差動ギヤ３０、３０’が回転自在に軸受２８Ｂ、２８Ｂ’、３０Ｂ、３０Ｂ’に挿着されている。差動ギヤは凹部２８Ｃ、３０Ｃを有していて、第１差動ギヤ２８、２８’が入力線ギヤ１４と噛合し、第１差動ギヤは第２差動ギヤ３０、３０’と噛合する。入力線ギヤに噛合する第１差動ギヤ２８、２８’の後方側に第２差動ギヤ３０、３０’の前半部が噛合され、第２差動ギヤ３０、３０’の後方の内側には差動線ギヤ１８と噛合するようになっている。そして、第２差動ギヤは差動リングギヤ４６と噛合する。
【０００９】
図２に示した断面位置では実線で示されているギヤは互いに結合されている状態である。すなわち、入力線ギヤ１４と第１差動ギヤ２８、２８’が噛合されており、点線で示した第２差動ギヤ３０、３０’は入力線ギヤ１４とは噛合されない。
また、図４に示した断面位置では実線で示した差動線ギヤ１８と第２差動ギヤ３０、３０’が噛合され、同時に差動線ギヤ４６と噛合されており、第１差動ギヤは噛合されていないことがわかる。
【００１０】
次いで、入力軸１２の第２部分１２Ｂがある位置に適正な内径のキャリア３２を備え、入力軸１２を支持しつつ互いに回転自在にする軸受３６Ｂの挿入される内径部３６を有する出力軸４０と一体に形成されるキャリア３４を備え、この二つのキャリア３２、３４が共に回転し支持するように多数の固定ピン４２で二つのキャリア３２、３４を結合させる。各固定ピン４２上には遊星線ギヤ２０に噛合する遊星ギヤ４４が軸受４４Ｂにおり回転自在に挿着される。
また、第２差動ギヤ３０の外側に噛合する差動リングギヤ４６と、差動リングギヤ４６と一体に形成された遊星リングギヤ４８を備え、二つの差動ギヤ４６、４８が支持されつつ出力軸４０上で互いに回転自在に軸受４８Ｂが挿着される。
【００１１】
ここで、固定ピン２６、第１差動ギヤ２８が一組となって一側に設けられ、回転体の安定性のために入力軸についてこれと反対位置に固定ピン２６’、第１差動ギヤ２８’が一組となって設けられる。同様に、固定ピン２６Ａと第２差動ギヤ３０が一組となって第１差動ギヤ組と噛合されるように結合され、他の固定ピン２６Ａ’、第２差動ギヤ３０’組が第１差動ギヤ組と結合される。しかし、この差動ギヤ組は必ず二つが必要であるが、これは三つ、四つなど多数個が設けられるからである。
このようになされた複合的な差動ギヤ及び遊星ギヤセットは動力の回転速度を大きく減速させうる構成であって、全てのギヤが常に複合的に噛合されているので、入力される動力を各ギヤとキャリアに分類され減速し、再び一つに合わせて伝達できるので、出力軸４０の負荷による衝撃吸収は勿論、さらに大きい力を無理なく伝達しうる。
【００１２】
このように構成された減速装置の動力伝達過程と減速状態を説明すれば次のとおりである。

【００１３】
駆動軸から回転力が入力されれば入力軸１２が回転しつつこの軸に一体に形成された入力線ギヤ１４が同方向に回転され、よって入力線ギヤ１４に噛合した第１差動ギヤ２８が固定ピン２６を中心として入力線ギヤ１４の回転方向と逆方向に回転され、第１差動ギヤ２８に噛合した第２差動ギヤ３０’は１次減速され入力線ギヤ１４と同方向に回転し、第２差動ギヤ３０’に外接された差動リングギヤ４６は第２差動ギヤ３０’と同方向に回転し、内接された差動線ギヤ１８は第２差動ギヤ３０’の回転方向と逆方向に回転される。
【００１４】
ここで、入力軸１２を通して一つに入力される動力が差動リングギヤ４６と差動線ギヤ１８に分岐され伝達される状態であり、１次減速の効果が得られる。
次いで、差動線ギヤ１８と一体の遊星線ギヤ２０は差動線ギヤ１８と同方向に回転され、内接された遊星ギヤ４４を入力軸１２の方向に回転させ、また差動リングギヤ４６と一体である遊星リングギヤ４８は差動リングギヤ４６と同方向に回転され、噛合した遊星ギヤ４４を入力軸１２の方向に回転させる。この状態が前述したように分岐された二系統の動力が遊星ギヤ４４で内接と外接の状態に一つの動力として合わせてキャリア３２、３４を遊星リングギヤ４６の回転方向、すんわち入力軸１２の回転方向と同方向に回転させ、よって、キャリア３４と一体の出力軸４０をキャリア３４と同方向及び同速度で回転させる。
【００１５】
この際、入力軸１２の方向と回転しているキャリア３２、３４の公転速度が入力軸１２の回転方向と逆方向に回転している遊星線ギヤ２０の自転速度により減速される。
このように本発明は入力軸１２を通した回転力が二つに分岐され伝達され、再び一つに合わせる過程で公転速度と自転速度の差が出力軸４０を回転させる。
一方、本発明において使われるギヤの歯数を必要減速比により適宜に調整すれば、それによる出力軸の回転数が得られ、この際出力軸４０の減速比を求める公式は次の通りである。
【００１６】
【式１】

ここで、ＡＢＣＤＥは各ギヤの歯数を示す。入力線ギヤ（１４）＝Ａ、差動線ギヤ（１８）＝Ｂ、差動リングギヤ（４６）＝Ｃ、遊星線ギヤ（２０）＝Ｄ、遊星リングギヤ（４８）＝Ｅである。
各ギヤの歯数をわかれば前記公式により減速比が求められる。そして、必要に応じて出力軸４０が入力軸１２の回転方向について逆方向に回転させる必要がある場合はＢとＤを、そしてＣとＥの歯数を互いに変えて設定すれがよい。
参考に、次の表は各ギヤの歯数とそれによる減速比（出力軸の回転数：入力軸の回転数）を示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
図５及び図６は本発明の他の実施例を示す。
本例においては、機関の駆動軸から駆動力が入力される入力軸５２が設けられ、この入力軸５２は第１部分５２Ａと第２部分５２Ｂに区分され、第１部分５２Ａに第１線ギヤ５４が形成され、第２部分５２Ｂに第２線ギヤ５６が入力軸５２と一体に形成される。入力軸５２の第１線ギヤ５４の前方に入力軸５２が通過されつつその回転が自在に軸受５８Ｂを介して固定板５８を設け、第１線ギヤ５４の後方側に適正な内径を有する他の固定板６０を設け、二枚の固定板５８、６０の間に固定ピン６２を挿着させる。
【００１９】
各固定ピン６２上には第１線ギヤ５４に噛合する遊星ギヤ６４が軸受６４Ｂにより回転自在に挿着される。遊星ギヤ６４の外側にはリングギヤ６６が噛合される。このリングギヤは中空円筒部６５を有しているキャリア６７と一体に形成されたもので、またこのキャリアはキャリア７０と固定ピン７２で互いに一体に結合され共に回転され、二つの線ギヤ５４、６６の中間に設けられ、設置時中空円筒部６５と入力軸５２の回転が互いに自在に軸受６５Ｂを挿入する。
入力軸５２の端部である第２部分５２Ｂの端部にはキャリア７０を第２部分５２Ｂと回転自在に軸受３０Ｂを介して設け、リングギヤ６６とキャリア７０を共に回転させるために多数の固定ピン７２、７２Ａをリングギヤ５６とキャリア７０との間に挿着させる。
【００２０】
各固定ピン７２、７２’上には第１差動ギヤ７４、７４’がそれぞれ設けられるが、この第１差動ギヤは一定間隔の凹部７４Ｃを有して第２線ギヤ５６に噛合される。また、他の固定ピン７２Ａ、７２Ａ’上にも一定間隔の凹部７６Ｃを有しつつ第１差動ギヤ３４とサイズが同等か異なる第２差動ギヤ７６、７６’を形成する。この第２差動ギヤは第２線ギヤ５６とは噛合しない。各固定ピン７２、７２Ａについて第１、第２差動ギヤ７４、７６の回転が自在に軸受７４Ｂ、７６Ｂを設ける。
【００２１】
第１差動ギヤ７４の前半部の内側には第２線ギヤ５６が噛合され、第１差動ギヤの後方側には第２差動ギヤ７６の前半部が噛合される。図６に示した断面位置では第１差動ギヤ７４と第２差動ギヤ７６’が実線で示され噛合されていることを示しており、第１差動ギヤ７４’と第２差動ギヤ７６も噛合されているが、第２線ギヤ５６はこの位置にないので点線で示した。
第２差動ギヤ７６の後半部の外側には内径部７８を有しつつ出力軸４２と一体に形成された出力リングギヤ８０を噛合させ、この出力リングギヤ８０が入力軸５２の第２部分５２Ｂについて回転自在に内径部７８に軸受８０Ｂを挿着する。
【００２２】
ここで、固定ピン７２、第１差動ギヤ７４、凹部７４Ｃの一組が第１差動ギヤセットをなし、このセットは回転体の安定性のために二組よりなる。同様に、固定ピン７２Ａ、第２差動ギヤ７６、凹部７６Ｃが第２差動ギヤセットをなし、やはり二組よりなさせる。しかし、必ず二組に限られることではない。
出力軸８２はフレ−ム８５に軸受で結合され支持される。
このように構成された減速装置は入力される動力を各ギヤとキャリアに分配して減速し、再び一つに合わせて伝達できるので出力軸４２の負荷による衝撃吸収は勿論、さらに大きい力を無理なく伝達できるように構成される。
【００２３】
このように構成された減速装置の動力伝達過程と減速状態を次のように説明する。
動力伝達過程：
入力軸５２→第１線ギヤ５４→遊星ギヤ６４→リングギヤ６６→キャリア７０→出力リングギヤ８０及び出力軸８２
または、入力軸５２→ →第２線ギヤ５６→第１差動ギヤ７４→第２差動ギヤ７６→出力リングギヤ８０及び出力軸８２
すなわち、機関の駆動軸から回転力が入力されれば入力軸５２が回転しつつこの軸に一体に形成された第１線ギヤ５４が同方向に回転し、よって第１線ギヤ５４に噛合した遊星ギヤ６４が固定ピン６２を中心として第１線ギヤ５４の回転方向と逆方向に回転され、遊星ギヤ６４も噛合したリングギヤ６６は固定板５８、６０の停止状態により各ギヤ５４、６４、６６の歯数比により１次減速され遊星ギヤ６４と同方向に回転し、よってリングギヤ６６と一体のキャリア７０も同方向に回転される。
【００２４】
次いで、入力軸５２と一体の第２線ギヤ５６の回転によりこれに噛合した第１差動ギヤ７４は第２線ギヤ５６の回転方向と逆方向に回転し、第１差動ギヤ７４に噛合した第２差動ギヤ７６の回転は第１差動ギヤ７４の回転方向と逆方向に回転、すなわち入力軸５２の回転方向と同様に回転され、第２差動ギヤ７６に外接された出力リングギヤ８０の回転は第２差動ギヤ７６の回転方向と同方向に回転され、よって出力リングギヤ８０と同一に回転する。
言い換えれば、入力軸５２の回転方向と同方向に回転する第２差動ギヤ７６の回転、すなわち固定ピン７２Ａ上で回転する自転力を入力軸５２の回転と逆方向に回転するキャリア７０の回転、すなわち第１、第２差動ギヤ７４、７６と共に回転する公転力の影響により減速状態に出力リングギヤ８０を回転させる。
【００２５】
このように本発明は入力軸５２を通した回転力が二つに分岐され伝達されが、まず第１線ギヤ５４を通過してリングギヤ６６を一次減速してキャリア７０に伝達される一つの系統と、第２線ギヤ５６を通過して第２差動ギヤ７６に伝達されるもう一つの系統がある。
この二つの系統を通過した自転と公転の回転差が出力リングギヤ８０で合流して定められた減速比で出力軸８２を回転させる特徴のある減速装置である。
この際出力軸８２の減速比を求める公式は次の通りである。
出力軸の回転数Ｎ＝（Ｃ／Ｄ）−｛（１−Ｃ／Ｄ）｝×（Ａ／Ｂ）
ここでも、第１線ギヤ１４の歯数＝Ａ、リングギヤ（２６）の歯数＝Ｂ、第２線ギヤ（１６）の歯数＝Ｃ、出力リングギヤ（４０）の歯数＝Ｄにし、前記公式により減速比を求めると容易に減速比が求められる。
参考に、次の表は各ギヤの歯数とそれによる減速比（入力軸の回転数：出力軸の回転数）を示す。
【００２６】
【表２】

【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本減速装置の構成は駆動力を入力軸に伝達し、その回転を減速して出力軸に伝達する際別のギヤを追加しなくても構成されたギヤの歯数のみ調整して必要な減速比を求められ、構成の特性上高負荷状態でもいずれのギヤが一方に押される現象を減少させうるので耐久性に優れ、構造が単純なので製造コストの節減と伝達効率の高い長所がある。
以上のように本発明の減速装置は入力軸を通した回転力が二つに系統に分離され伝達され、出力軸に合流され定められた減速比で出力軸を回転させる特徴がある。
本発明は本実施例にのみ限られることではなく、本発明の趣旨に基づいた全ての減速器で駆動力を出力軸に減速して出力させうる装置に応用できることは勿論、本発明の範囲内で多様な修正及び変更を加えられることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減速装置の組立断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１の III−III 線断面図である。
【図４】図１のIV−IV線断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す組立断面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
１２入力軸
１２Ａ第１部分
１２Ｂ第２部分
１７、１７Ａ端部
１８差動線ギヤ
２０遊星線ギヤ
２２、２４、２６固定板
２２Ｂ、２８Ｂ、３０Ｂ、３６Ｂ、４４Ｂ、４８Ｂ軸受
２６Ａ、４２固定ピン
２８第１差動ギヤ
２８Ｃ、３０Ｃ凹部
３０第２差動ギヤ
３２、３４キャリア
３６内径部
４０出力軸
４４遊星ギヤ
４６差動リングギヤ
４８遊星リングギヤ

Claims

フレ−ムと、前記フレ−ムに回転自在に支持され駆動力を入力され回転する入力軸１２と、前記フレ−ムに回転自在に支持され前記入力軸と同回転軸中心を有して前記入力軸の端部と互いに結合されるとともに前記入力軸から独立に回転自在に設けられた出力軸４０と、前記入力軸に一体に形成された入力線ギヤ１４と、前記フレ−ムに固定された固定ピンに回転されるように支持されるとともに前記入力線ギヤに噛合される第１差動ギヤ２８、２８’と、前記フレ−ムに固定された固定ピンに回転されるように支持されるとともに前記第１差動ギヤと噛合される第２差動ギヤ３０、３０’と、前記出力軸と前記入力線ギヤとの間の前記入力軸上に位置され同心軸に回転自在に設けられた中空軸１６と、前記中空軸に一体に形成され前記第２差動ギヤと噛合する差動線ギヤ１８と、前記出力軸の外周に回転自在に結合されるとともに前記第２差動ギヤと噛合する差動リングギヤ４６と、前記差動リングギヤと一体に回転するように形成された遊星リングギヤ４８と、前記中空軸に一体に形成され前記差動線ギヤと前記出力軸との間に位置する遊星線ギヤ２０と、前記遊星線ギヤ及び前記遊星リングギヤと同時に噛合する一つ以上の遊星ギヤ４４と、前記遊星ギヤの軸を前記出力軸と一体に結合させるキャリア３２、３４とからなり、前記入力軸の回転力を出力軸に伝達する際回転数を減速させることを特徴とする減速装置。
前記第１差動ギヤと第２差動ギヤが入力軸について二つずつ対称に設けられ、前記遊星ギヤの三つが前記キャリアに設けられることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
フレ−ムと、前記フレ−ムに回転自在に支持され駆動力を入力される入力軸５２と、前記フレ−ムに回転自在に支持され前記入力軸と同回転軸中心を有して前記入力軸の端部と互いに結合され、前記入力軸についても独立に回転自在に設けられた出力軸８２と、前記入力軸に一体に形成された第１線ギヤ５４及び第２線ギヤ５６と、前記フレ−ムに固定された固定ピンに回転されるように支持されるとともに前記第１線ギヤに噛合される一つ以上の遊星ギヤ６４と、前記遊星ギヤと噛合するリングギヤを有するキャリア７０と、前記キャリアに固定された固定ピンに回転自在に結合されるとともに前記第２線ギヤと噛合する第１差動ギヤ７４と、前記キャリアに固定された固定ピンに回転自在に結合され前記第１差動ギヤと噛合する第２差動ギヤ７６と、出力軸に一体に形成され前記第２差動ギヤと噛合する出力リングギヤ８０とからなることを特徴とする減速装置。
前記第１差動ギヤと前記第２差動ギヤが入力軸について二つずつ対称に設けられ、前記遊星ギヤの二つが前記キャリアに設けられることを特徴とする請求項３に記載の減速装置。