JPH03181641A - 遊星歯車増減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は遊星歯車増減速機に関し、更に詳しくは外ピン
と外歯歯車とのすべりを低減することにより該すべりに
よって発生する騒音レベルを低減し、それに加えて外歯
歯車の共用化を図った遊星歯車増減速機に関する。

（従来の技術） 内接噛合形遊星歯車機構を用いた減速機は種々提案され
ている。これらの減速機の中でも内歯歯車がピン又はピ
ンとローラの組み合わせよりなる円弧歯形であり、外歯
歯車がエビトロコイド平行曲線よりなるトロコイド形歯
形であって、この外歯歯車には内ピンあるいは内ピンと
内ローラが遊嵌されており、内外両歯車を内接噛合させ
て外歯歯Ｉ１１に嵌合された偏心体によって外歯歯車を
揺動回転させ、入力回転を減速して出力する遊星歯車減
速機は「サイクロ減速機」（登録商標）として著名であ
り、この「サイクロ減速機は大トルクの伝達力ｔ′ｑ能
である上、減速比が大きいための種々の減速機構として
使用されている。

尚、減速機歯車入力側として出力側とを変換すると増速
をも行えるので、本発明ではこれらを含めて増減速機と
称するものとする。以下の説明では、減速機として説明
するが、本発明は減速機に限定されないものである。

以下に公知の「サイクロ減速機」の−例を第１２図ない
し第１４図によって説明する。

第１２図は公知の遊星歯車減速機の一例を示す断面図で
あり、第１３図は第１２図のＢ−Ｂ断面図である。

入力回転軸１が挿入連結される中空の偏心体ｌ１ＩＩ２
には偏心体３１３２が設けられている。偏心体軸２の中
空部分にはキー溝４が形成され、キー４Ａが嵌挿されて
いる。外歯歯車５．５２は偏心体３１３２にローラ６を
介して嵌合されている。外歯歯車５１．５２はその外周
にトロコイド歯形からなる外歯マを有している。また、
内歯歯車８は外側のケーシングを兼用しており、かつ内
歯歯車８は固定されている。この内歯歯車８は外歯歯車
５．５２と内接噛合する外ピン９からなる円弧歯形を有
している。外ピンクの外周には必要に応じて外ローラを
遊嵌させる構造としても良い。前記外歯歯車５１５２に
は内ピン穴１０が形成されており、内ピン穴１ｏには内
ピン１１が遊嵌されている。内ピン１１の外周には内ロ
ーラ１１／ｌ’遊嵌されており、内ピン１１は内ピン保
持７ランジ１２に密嵌されている。ここで、内ローラＩ
ＩＡは省略可能である。内ピン７ランジ１２は出力軸１
３に一体的に形成されている。

内歯歯車８はカバー１４．１５によって両側から挟持さ
れており、ボルト１６によって挟持固定されている。出
力軸１３と一方のカバー１５との間には間隔をおいて２
個の軸受け１７が設けられている。

尚、上記公知例では内歯歯車８を固定し、出力１ｄ１１
３から出力を取り出すようにしているが、その反対に、
出力軸１３を固定し、内歯歯車８の回転を出力として取
り出す構造とすることもできる。

この公知例では、入力回転軸１の１回転が偏心体３１３
□の１＠転となるが、外歯歯車５１．５２は内ピン穴１
０と内ピン１１とにより自転を拘束されており、揺動回
転させられるから、外歯歯車５Ｉ、５□の歯数と外ピン
９の本数（歯数）の差が１個の場合、入力回転ｔＩＪＪ
１の１回転により外歯歯車５．５２の外歯７と内歯歯車
８の内歯である外ピン９とが１歯だけ噛み合い変位する
（ずれる）。このため、入力回転軸１の１回転は外歯歯
車５１．５２の　１／歯数　に減速され、その回転を内
ピン１１を介して出力軸１３へ伝達させる。

第１４図は、特公昭５８−４２３８２号公報及び特公昭
５７−３６４５５号公報によって公知となったサイクロ
減速機の断面図であり、この公知のサイクロ減速機では
外歯歯車５Ｉ、５□の外歯７Ａの歯数が内歯歯車８の外
ピン９の数よりも複数個だけ少ない（図示の例では歯数
差が２）ものとなっている。

（発明が解決しようとする課題） 以上に説明した遊星歯車減速機では外歯歯車５８．５□
の外歯７と内歯歯１１１８の外ピンクとの噛合は相対的
なすべりを有する。実際には外ピン９は回転可能である
ので、内歯歯＄８は外ピン支持部と外歯７どの両液触部
ですべりを分担するが、いずれにしても外歯７と外ピン
９の噛合にすべりを持つことになる。外歯７や外ピンク
はその加工精度によって表面粗さを持っているので、そ
の結果、すべり接触部分においてどうしても騒音が発生
してしまう。

又、前記従来公知の遊星歯車減速機では、それぞれの減
速比に応じて外ピンの径を異ならせているため、内歯歯
車の部品の共用化ができず、管理コストが上昇し、かつ
組み付は時の誤作業が生じたり、加工用部品を多数必要
とするため製造コストが上昇する場合があった。

そこで、本発明の目的は、噛合における相対的なすべり
速度を低減することによって騒音を低減し、かつ相対的
なすべり速度を低減する構造の特異性を利用して外歯歯
車の部品の共用化を得んとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の特徴とする構成は、トロコイド曲線よりなる外
歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する外ピンを有する内
歯歯車とからなり、前記外歯歯車と内歯歯車とが相対的
に偏心揺動回転して噛合し、該偏心揺動回転の１回転に
所定の歯数差だけ位相がずれることによって該位相差に
相当する分だけ回転を取り出すようにした遊星歯車増減
速機において、 内歯歯車の外ピンのピッチ円半径をＡ、偏心量をＢ、外
ピンの半径をＣ１減速比を■、歯数差をＮとして、 Ｂ×Ｉ／Ａ＝０．７〜１．５ Ｃ／Ａ＝０．０２〜０．０５ ＣＸ　Ｉ　ＸＮ／Ａ＝１〜２ ここで、Ｎは３以上 としたところにある。

本発明の上記構成によって、偏心量が大きくかつ外歯の
大きさが小さく、更にはトルク伝達効率が最大点である
Ｅ点が外歯の谷側に寄った外歯歯車とすることができる
ものとなり、噛合のすべり速度を低減して騒音の低減を
得ることができるものである。

又、本発明の他の特徴とする構成は、上記構成において
、Ｃを一定とし、かつＮＸ（Ｉ＋１）を一定とすること
により、外ピンを３個以上の外歯歯車に対して共用化す
ることが可能となり、内歯歯車の製造コストを者しく低
減することを可能としたものである。

（実施例） まず、本発明を説明するに当たって、以下に″ｉ星歯車
減速機のトルク伝達の解析を説明することとする。

第１図は、外歯歯＄５と外ピン９とのトルク伝達を説明
する断面図である。

第１図を参照して、外歯歯１１１５は外ピン９と接して
おり、該外歯歯車５の中心０１は外ピン９のピッチ円Ｐ
の中心Ｏに対してＢだけ偏心している。外歯歯車５の歯
面荷重は図の矢印で示すベクトル線で表わされるように
、接触点における法線方向に作用し、図の０−０．線の
延長線上のＤ点に集中している。このとき、外歯歯ｆ１
１５の回転トルクは、このようにして発生した各歯面荷
重と各荷重ベクトルの延長線に対して中心０１から下し
た各垂線の積の総和として表される。従って、このＤ点
に作用している各歯面荷重の内、最も効率良く作用して
いるベクトル線は該垂線長さが最も長くなる、すなわち
、該０−０．延長線に直交するように作用するベクトル
であり、換言すれば、図のＥ点における噛合いによって
最も効率よくトルクが伝達されているものと言うことが
できる。また実際にはＥ点近傍は噛合荷重も大きくなる
ことが理論面、実験面で判明している。

よって、内接噛合形の遊星歯車ＩＩｉ構においては、Ｅ
点近傍の噛合によって主としてトルクが伝達されている
ものと言える。

さて、内接噛合形の遊星歯＊機構における騒音には噛合
部における外歯歯４Ｌ５と外ピン９との間の相対的なす
べりが寄与していることが判明している。

第２図は３機種について相対的なすべり速度（ＩＩＩＩ
Ｉｌ／ｓ）と騒音レベル（ｄＢ）との関係を測定した特
性線図であり、縦軸に騒音レベル（１目盛り当たりが１
０ｄＢ）をとり、横軸に相対的なすべり速度（ｒａＩＩ
ｌ／ｓ）を対数目盛りでとったものである。図からも分
かるように、３個機種共に相対的なすべり速度が低下す
ると騒音レベルが低減しており、これによって８！種の
いかんを問わず相対的なすべり速度が小さい程騒音レベ
ルが低いことが分かる。

そこで、遊星歯車機構における噛合いの相対的なすべり
を解析してみると、第３図に示すようになっている。

第３図は、偏心量が大、中、小となっている３磯種の３
！！！星歯車減速機について、縦軸に相対的なすべり速
度（１目盛り当たりが５００ｍｍ／Ｓ）をとり、横軸に
外歯歯車の外歯の谷部から山部をとった特性線図である
。（偏心量以外の諸元は一定） 図からも分かるように、相対的なすべり速度は山部側よ
りも谷部寄りの方が小さく、かつ偏心量が大きい程、噛
合上重要な役割を果たすＥ点近傍の相対的なすべり速度
が小さくなっていることが分かる。又、前記ｆ５１図の
Ｅ点は偏心量が大きい程谷部側へ転位してしすることが
分かる。

以上のことから、遊星歯車減速機における騒音を低減す
るには、偏心量を大きくすれば良いことが分かった。

ところが、単純に偏心量を大きくすると、外歯歯車の外
歯の１山の大きさが大きくなってしまい、偏心量を大き
くするにも自ずからそこには限界があった。

一方、前記第１４図に示す公知の複数の歯数差からなる
外歯歯車５１５□は、外［１７Ａの１山の大きさ（以後
歯丈と称する）が比較的小さいことが分かっている。

ここで、前記ｔｊＳ１４図の複数歯数差の外歯歯車５．
５□について説明する。

外歯歯車の歯形はエビトロコイド曲線によって形成され
ている。このようなエビトロコイド曲線は、基礎となる
円（以下、基円という）の円周上を転勤する円（以下、
転円という）の−点が描く軌跡によって得られるもので
ある。

第４図に示す外歯歯１１５Ａ、５Ｂは転円と基円とのと
の半径比が整数である場合のエビトロコイド曲線を示す
ものであり、このように転円と基円との半径比が整数の
場合には基円上を転円が始点から一周して転がると元の
位置（始点）に戻る。このようなエビトロコイド曲線か
らなる外歯歯車５Ａ、５Ｂを２個位相をずらせて重わ合
わせと、その重なり合った曲線の内、内側にある曲線部
分（図の斜線の部分）を歯形曲線とする外歯歯車５が得
られる。これが特公昭５８−４２３８２号公報に示す歯
数差２の外歯歯車の構造である。

又、第５図に示す外歯歯車の構造は、転円と基円との半
径比を整数とせず、基円の回りを転円が３回転した時に
始点（元の位置）に戻るエビトロコイドｌ１ｌｌ＃ｉを
作り、その重なり合った曲線の内政も内側の曲線（図の
斜線の部分）を歯形曲線とする外歯歯１１５を得るもの
である。これが特公昭５７−３６４５５号公報に示す歯
数差３の外歯歯車の構造である。

しかしながら、これら複数歯数差においても単純に偏心
量を大きくすると、外歯歯車５の歯丈が大きくなってし
まう。このため、実機においては組み立てが不可能とな
ってしまい、偏心量が限られた範囲内でしか使用するこ
とができなかった。更に、このように限られた範囲内の
偏心量で形成される歯形の場合、第１図に示すＥ点が山
側により、歯数差を３以上とすると、Ｅ点が山側に極端
に寄った位置となって噛合上不具合を生ずるため、実機
においては歯数差を２として使用せざるを得なかった。

このため、歯数差２の遊星歯＊ｔｑ構では未だ十分に相
対的なすべり速度を小さくすることができず、騒音の低
減には限界があった。

以上の点を踏まえ、本発明では前記公知の歯数差が複数
の外歯歯車を一歩進め、歯数差を多くとり、偏心量を大
きくし、がつ外歯及び外ピン径を小さくして相対的なす
ベリ速度を低減し、かつ前記Ｅ点が外歯の谷側へ寄るよ
うにし、以て騒音を低減した遊星歯車増減速機を得んと
するものである。

以下に、図示を参照して、順次説明する。

第６図は、従来公知の外歯歯車５の外歯７Ａの数と内歯
歯車８の外ピン９の歯数差が２の機構である。

この公知の機構において、偏心量を大きくすると、第７
図に示すように外歯７Ａの山が大きくなってしまい、組
み立てが困難となってしまう。又、外歯７Ａを多くして
多数の歯数差とすると、Ｅ点が外歯７Ａの山側に寄って
しまい、噛合に支障を米たしてしまう。

そこで、第８図に示すように、外ピンクの径を小さくす
ればＥ点が谷側に寄り、多数歯数差を形式してもＥ点は
噛合に支障のない位置を確保できる。この歯形とＥ点の
位置関係を第１１図を用いて説明する。第８図のように
、偏心量。

を大きくとり、外ピン５を小さくした時にできる歯形が
第１１図の中の２枚差と示された部分から谷側で形式さ
れる歯形でＥ点は未だ十分に谷側にある。従って、噛合
に支障のない範囲での多数歯数差を形成することができ
、この例では６枚差がその範囲の限界である。この時の
外歯歯車５と外ピン９との噛合状態を示したものが第９
図である。

以上のｖ、９図に示す遊星歯車減速機の諸元は以下の範
囲とする。

内歯歯車の外ピンのピッチ円半径をＡ、偏心量をＢ、外
ピンの半径をＣ１減速比をＩ、歯数差をＮとして、 Ｂ×Ｉ／Ａ＝０．７〜１．５ Ｃ／Ａ＝０．０２〜０．０５ ＣＸ　Ｉ　ＸＮ／Ａ＝　１〜２ Ｎは３以上 以上に説明した本発明の構造によると、第１０図に示す
ように、従来の構造による相対的なすべり速度と比べて
Ｅ点付近での相対的なすべり速度が大幅に低減する。

又、本発明の上記構成を一歩進めると、内歯歯車あるい
は外ピンを共用化できるものとなることを以下に説明す
る。

内歯歯車は枠と外ピンとからなっているが、外ピン径を
一定とすることができるように工夫すれば、外ピンを共
用化できる。

そこで、内歯歯車の外ピン９の半径をＣ１減速比を工、
歯数差をＮとして、減速比の如何に拘わらずＣを一定と
し、かつＮＸ（１＋１）を−定とすることにより、外ピ
ンをこれまでに実績のなかった３個以上の外歯歯車に対
して共用化することを可能とするものである。これによ
って、内歯歯車の製造コストを者しく低減することを可
能としたものである。

即ち、−例を上げると、外ピンの本数が６０本の場）に
、減速比が１１５９（歯数差１の場合）、減速比が１／
２９（歯数差２の場合）、減速比が１／１９（歯数差３
の場合）、減速比が１７１４（歯数差が４の場合）、減
速比が１／１１（歯数差が５の場合）、減速比が１７９
（歯数差が６の場合）、減速比が１１５（歯数差が１０
の場合）、減速比が１／４（歯数差が１２の場合）、減
速比が１７３（歯数差が１５の場合）、減速比が１／２
（歯数差が２０の場合）の１０種類の減速比において共
用化できるものとなる。

以上の説明において、本発明は図示された内接噛合形の
遊星歯車減速機に限定されるものではなく、トロコイド
曲線からなる外歯歯車と円弧歯形からなる内歯歯車との
揺動噛合による他の形式の遊星歯車減速機を含むもので
ある。

（発明の効果） 以上に説明した本発明によると、以下のような効果を奏
する。

遊星歯車増減速機における噛合の相対的なすべり速度が
低減するので、それに基づく騒音レベルの低減が得られ
るものとなる。この場合、偏心量を大きくしながら多数
の噛合が達成され、かつＥ点も外歯の谷側によっている
ので、噛合の安定性も損なわれず、かつトルクの伝達に
も支障を米たさない。

又、他の本発明によると、外歯歯車の枠や外ピンを共用
化できるので、管理コストが低減し、かつ組み付は時の
誤作業が生ない。更に、加工用部品を多数必要としない
ため製造コストの上昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、外歯歯車５と外ピン９とのトルク伝達を説明
する断面図、第２図は３Ｗ１種について相対的なすべり
速度（、、ＩＩｌ／Ｓ）と騒音レベル（ｄＢ）との関係
を測定した特性線図、第３図は、偏心量が大、中、小と
なっている３機種の遊星歯、Ｑｔ減速磯について、縦軸
に相対的なすべり速度（１目盛り当たりが５００ｍＩａ
／ｓ）をとり、横軸に外歯歯車の外歯の谷部から山部を
とった特性線図、第４図は公知の歯数差が２の外歯歯車
を示す概略図、ｔｔＳＳ図は公知の歯数差が３の外歯歯
車を示す概略図、ｔｌＩＪ６図は公知の歯数差が２の遊
星歯車減速機の噛合を示す概略図、第７図は第６図にお
いて偏心量を大きくした場合の想定図、！５８図は、第
７図において外ピン径を小さくした場合の想定図、第９
図は歯数差を６とした本発明の一実施例を示す概略図、
ＭＳ１０図は偏心量を大きくしかつ歯数差を多くした場
合の相対的なすべり速度を従来のものと比べた特性線図
、第１１図は歯数差による外歯の大きさとＥ点を示す全
図、第１２図は公知の遊星歯車減速機の一例を示す断面
図であり、第１３図は第１２図のｌ３−Ｂ断面図、＠１
４図は、他の公知のサイクロ減速機の断面図である。 ５：外歯歯車　９：外ピン 復代理人弁理士 辻 三部 第 図 第 図 第 図 第 ５ 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第１０図 第１１ 図 第１２ 図 第１３ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トロコイド曲線よりなる外歯歯車と、該外歯歯車
   と内接噛合する外ピンを有する内歯歯車とからなり、前
   記外歯歯車と内歯歯車とが相対的に偏心揺動回転して噛
   合し、該偏心揺動回転の１回転に所定の歯数差だけ位相
   がずれることによって該位相差に相当する分だけ回転を
   取り出すようにした遊星歯車増減速機において、 内歯歯車の外ピンのピッチ円半径をＡ、偏心量をＢ、外
   ピンの半径をＣ、減速比をＩ、歯数差をＮとして、 Ｂ×Ｉ／Ａ＝０．７〜１．５ Ｃ／Ａ＝０．０２〜０．０５ Ｃ×Ｉ×Ｎ／Ａ＝１〜２ としたことを特徴とする歯数差（Ｉ）が３以上の遊星歯
   車増減速機。
2. （２）トロコイド曲線よりなる外歯歯車と、該外歯歯車
   と内接噛合する外ピンを有する内歯歯車とからなり、前
   記外歯歯車と内歯歯車とが相対的に偏心揺動回転して噛
   合し、該偏心揺動回転の１回転に所定の歯数差だけ位相
   がずれることによって該位相差に相当する分だけ回転を
   取り出すようにした遊星歯車増減速機において、 内歯歯車の外ピンのピッチ円半径をＡ、偏心量をＢ、外
   ピンの半径をＣ、減速比Ｉ、歯数差をＮとして、 Ｃ＝一定 Ｎ×（Ｉ＋１）＝一定（外ピン本数一定） とし、内歯歯車を３つ以上共用化したことを特徴とする
   遊星歯車増減速機。