JPH05187485A - 内接噛合形遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内接噛合形遊星歯車装置の外歯歯車と外ピン
との接触による摩擦抵抗を低減し、安価、かつ高性能、
長寿命の内接噛合形遊星歯車装置を得る。 【構成】 内歯歯車を油含浸材で構成し、外ピンを高硬
度鋼で構成し、外ピン穴をサイジング加工してなり、油
含浸材に含浸された潤滑油がしみだすことにより外ピン
と外ピン穴との間を潤滑すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は内接噛合形遊星歯車減速
機や内接噛合形遊星歯車モータ、内接噛合形遊星歯車ポ
ンプ等の内接噛合形遊星歯車装置に関し、更に詳しく
は、外歯がトロコイド系歯形等からなる外歯歯車と、該
外歯と噛合する外ピンよりなる内歯を有すると共に該外
ピンを保持するほぼ半円形の外ピン穴を内周面に有する
内歯歯車とよりなる内接噛合形遊星歯車装置において、
前記内歯歯車の材質、内歯歯車に形成された外ピン穴の
加工方法、外ピンの材質を規制することによって高性能
とした内接噛合形遊星歯車装置に関する。

【０００２】

【従来技術】先ず、図４、図５を参照して公知の遊星歯
車減速機の説明を行なう。遊星歯車減速機は、この公知
例のものでは入力軸１から入力される回転を減速して出
力軸２へ与えるものとなっている。

【０００３】この減速する機構は次のとおりである。入
力軸１には所定位相差(この例では１８０°)をもって偏
心体３ａ、３ｂが設けられている。夫々の偏心体３ａ、
３ｂはコロ４を介して外歯歯車５ａ、５ｂと接してい
る。外歯歯車５ａ、５ｂには内ローラ孔６が複数個設け
られ、内ピン７及び内ローラ８が嵌入されている。ここ
で、内ローラ８は省略可能である。前記外歯歯車５ａ、
５ｂの外周にはトロコイド歯形や円弧歯形などの外歯９
が設けられ、内歯歯車１０に設けられた外ピン１１と前
記外歯９とが内接噛合している。外ピン１１は外ピン穴
１３に遊嵌され回転し易く保持されている。前記内ピン
７は出力軸２のフランジ部１２に固着又は嵌入されてい
る。

【０００４】この公知例では、入力軸１の１回転が偏心
体３ａ、３ｂの１回転となるが、外歯歯車５ａ、５ｂは
内ローラ孔６と内ピン７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５ａ、５ｂの歯数と
外ピン１１の本数(歯数)の差が１個の場合、入力軸１の
１回転により外歯歯車５ａ、５ｂの外歯９と内歯歯車１
０の内歯である外ピン１１とが外歯歯車５ａ、５ｂの１
歯分だけ噛み合い変位する(ずれる)。このため、入力軸
１の１回転が外歯歯車５ａ、５ｂの １／歯数に減速さ
れ、その回転が内ピン７を介して出力軸２に伝達され
る。

【０００５】次に同じトロコイド歯形を用いた油圧式の
内接噛合形遊星歯車モータについて、図６、図７により
説明する。内接噛合形遊星歯車モータは出力機構部
ａ′、変位機構室部ｂ′及びバルブ機構部ｃ′の３つの
部分より成り、出力機構部ａ′と変位機構室部ｂ′はド
ライブ２１により回転力が伝達され、変位機構室部ｂ′
とバルブ機構部ｃ′はバルブ切換用ドライブ２２により
回転力が伝達されている。そのためにドライブ２１とバ
ルブ切換用ドライブ２２はその両端にスプライン部を有
する。さらに出力機構部ａ′は、主にその内側に内スプ
ラインを有し、変位機構室部ｂ′により発生する偏心運
動を伴う外歯歯車２３の自転をドライブ２１を介するこ
とにより偏心運動を除き、自転のみを回転力として取り
出す出力軸２４と、ハウジング２５及び出力軸２４と軸
受２６とからなり、出力を相手側に伝達すると共に外部
荷重を支持するものであり、バルブ機構部ｃ′は主にそ
の内側に内スプラインを有し、変位機構室部ｂ′により
発生する偏心運動を伴う外歯歯車２３の自転を、バルブ
切り換え用ドライブ２２を介することにより偏心運動を
除き自転のみを取り出して回転するバルブ２７と、リン
グ２８に固定され、バルブ２７との協働により圧油の流
路を切り換えるバルブプレート２９と、及びバルブハウ
ジング３０とからなり、ポンプより供給された圧油を変
位機構室ｂ′の容積変化室３１に分配供給すると共に、
戻り側の油を容積変化室３１から回収するものである。

【０００６】変位機構室ｂ′は、図７に見られるよう
に、内歯歯車３２の歯形としてローラ３３よりなる円弧
歯形を、又この内歯歯車３２に内接噛合する外歯歯車２
３の歯形としてトロコイド形歯形や円弧歯形を採用して
おり、しかも外歯歯車２３の歯数は内歯歯車３２の歯数
より一個少ない。さらに、内歯歯車中心３４と外歯歯車
中心３５とは偏心しており、外歯歯車２３と内歯歯車３
２は、その接触点により内歯歯車３２の歯数(図３、図
４の場合７個)と同数の容積変化室３１を形成してい
る。そして、バルブ機構部ｃ′を介して圧油を容積変化
室３１に送ることにより、容積変化室３１は容積変化し
て膨張及び収縮を繰り返し、外歯歯車２３が内歯歯車中
心２４の周りに自転し、圧油の圧力エネルギーを回転力
に変換する。この回転力は外歯歯車２３の内スプライン
からドライブ２１を介して出力軸２４の内スプラインに
伝達され、偏心運動を伴わない自転のみが外部に取り出
されるのである。尚、前述の説明では、内接噛合形遊星
歯車モータについて説明しているが、内接噛合形遊星歯
車モータにおいては、出力軸２４に回転動力を付与する
ことによって油圧ポンプにもなり、後述の本発明はこの
ような油圧式の内接噛合形遊星歯車ポンプも含むもので
ある。

【０００７】さて、以上に説明した内接噛合形遊星歯車
減速機あるいは内接噛合形遊星歯車モータ、内接噛合形
遊星歯車ポンプでは、内歯歯車１０、３２と外歯歯車５
ａ、５ｂ、２３が互いに内接噛合することにより動力の
伝達や個々の容積変化室３１を区画するものとなってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のような内接噛合
形遊星歯車装置においては、外ピン１１は外歯歯車５と
の噛合により生じた荷重を受けながら、外ピン穴１３に
保持されながら回転する。従って、外ピン１１と外ピン
穴１３との間の摩擦抵抗を低減させることが肝要とな
る。外ピン１１と外ピン穴１３との間の摩擦抵抗が大き
いと、部分的に滑りが生じてしまうからである。又、小
形で高出力の遊星歯車装置を得るには、高荷重の伝達を
行っても外ピン１１や外ピン穴１３の摩耗が少ないもの
としなければならないが、摩擦抵抗が大きいと摩耗が増
大してしまう。従って、前記摩擦抵抗の問題が従来の内
接噛合形遊星歯車装置の小型化の障害となっている。

【０００９】この外ピン１１と外ピン穴１３との間の摩
擦抵抗を低減させる事により、高性能(高効率)長寿命と
する方法として従来より各種の方法が提案されている
が、それぞれ問題点があった。 (１)ＵＳＰ第６２８２７３号においては、外ピン穴を燐
酸塩等による化成処理する方法が提案されている。 ところが、この方法によると、機械加工後に別の化成処
理を追加するので、コスト高となるとともに、精度の低
下はまぬがれなかった。 (２)ＵＳＰ第３４６０４８１号(特公昭４５ー３４１７
５号）及び実開昭５７ー３７１４４号では、外ピン穴を
軸受材料又は半割ブッシュにて内張りする方法が提案さ
れている。 ところが、この方法によると、外ピン穴だけの構造より
もコスト高となっている。 (３)ＵＳＰ第３５０６３８３号(特公昭４９ー４４０９
号)においては、内歯歯車を焼結金属で作るとともに、
外ピン穴１３をニッケルコーティングする方法が提案さ
れている。 ところが、この方法によっても、ニッケルコーティング
という加工工程の増加によるコスト高はまぬがれない。 (４)特開昭６２ー１３１９９０号、特開昭６２ー１３２
０６８号においては、外ピンに綾目状の微小なる凹凸を
設け、この凹部に残る化成処理被膜により潤滑油を保持
する方法が提案されている。 この方法は化成処理被膜の効果の持続性、精度の維持に
おいても効果がある方法であるが、加工工程の増加によ
るコスト高はまぬがれない。 (５)特開昭６１ー３８２４２号においては、内歯歯車の
外周部を剛性の高い金属材料、内周部をプラスチック材
料とする二層構造により、外ピン穴部分の低摩擦材料の
使用を可能とするアイデアが開示されている。 ところが、この方法においても、内歯歯車を単一素材の
材料とする方法に比較した場合には構造は複雑になり、
加工費と組立費の増加によるコスト高はまぬがれなかっ
た。

【００１０】さて、一般に内歯歯車は特公昭４５ー３４
１７号で述べられている様に、高力特性を有し、しかも
比較的高い摩擦係数を有する金属で製作されている。具
体的にはねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、アルミ鋳物、アル
ミダイカスト鋳物により鋳造法で製作される。特別に強
度上の必要がある時は軟鋼もしくはリン青銅によって製
作する場合もあった。

【００１１】従来公知の前記(１)〜(５)の方法はいずれ
も外ピンと外ピン穴が金属接触している時の摩擦係数の
低減を目的としたものであり、外ピンと外ピン穴を積極
的に流体潤滑させる工夫ではなかった。内歯歯車の外ピ
ン穴は高精度を必要とするので一般には切削加工されて
おり、加工方法としては内歯歯車の材質と、主に加工精
度に対する要求品質から種々の方法が適用されるが、歯
車モータ及び小形の遊星歯車減速機(内歯歯車の内径が
１５０ｍｍφ程度のもの)においてはブローチ加工によ
るもの、又はギヤシェーパ加工によるものが多い。

【００１２】一方、外ピン１１と外ピン穴１３の潤滑状
態に着目すれば、弾性流体潤滑理論におけるＥＨＬ油膜
厚さは高負荷、高温度の使用条件のもとにおいては１μ
ｍ未満となるので、このブローチ加工、ギヤシェーパ加
工の場合にはアラサの方がこの油膜厚さよりも大きく、
外ピン１１と外ピン穴１３とが弾性流体潤滑している状
態よりも効率、騒音、長寿命の性能の低下はまぬがれな
かった。そこでその性能低下を出来るだけ少なくする為
に前記従来公知の(１)〜(５)の方法が提案されているわ
けである。

【００１３】そこで、本発明の目的は前記それぞれの公
知技術の持つ欠点を改善し、内歯歯車と外ピンの材質を
適正に選択することにより、安価に外ピンと外ピン穴を
流体潤滑させることのできるようにした内接噛合形遊星
歯車装置を提供せんとするにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、外歯がトロコイド系歯形等からなる外歯歯車と、
前記外歯と噛合する外ピンよりなる内歯を有すると共に
該外ピンを保持するほぼ半円形の外ピン穴を内周面に有
する内歯歯車と、よりなる内接噛合形遊星歯車装置にお
いて、前記内歯歯車が油含浸材で構成されると共に、前
記外ピンが高硬度鋼で構成され、動力伝達時に外ピンが
外歯歯車からの荷重を受けながら外ピン穴に保持されて
回転を行うわせることにある。

【００１５】

【実施例】以下、図によって本発明の実施例について説
明する。図１は本発明による内歯歯車の一例を示す正面
図であり、図２は本発明による内歯歯車の部分拡大正面
図、図３は本発明の作用を説明するための図である。

【００１６】以下に説明する本実施例では、構造の点に
関しては、前記図４ないし図７に示す従来公知の内接噛
合形遊星歯車装置と同様であるから、その説明は省略
し、以下においては材質や作用についてのみ説明する。
本発明の外ピン１１に関しては、焼入鋼等の高硬度鋼と
している。又、内歯歯車１０の材質を焼結金属とし、油
含浸作用の生ずる材料としている。その他、油含浸材と
しては、メタルインジェクションモールディング材、該
メタルインジェクションモールディング材にサイジング
加工を施したもの、セラミックス等が採用可能である。
この内歯歯車１０に形成された円弧状の外ピン穴１３に
外ピン１１を嵌合して内歯歯車１０を構成しているもの
である。ここで、好ましくは、内歯歯車１０の外ピン穴
１３はサイジング加工によって形成される。

【００１７】以上のように構成された本発明の作用につ
いて、以下、図２及び図３に基づいてに説明する。外歯
歯車５ａ、５ｂ、２３が図の矢印Ｐのように回転する
と、外ピン１１が外ピン穴１３の中で図の矢印Ｑのよう
に転がり接触する。ここで、外ピン穴１３の径を外ピン
１１の径よりも大径としてあるので、外ピン１１と外ピ
ン穴１３は転がり接触のみを行い滑り接触は生じない。
この時に、外ピン穴１３の表面の多孔部分１０ａに含浸
された潤滑油が浸み出て外ピン１１と外ピン穴１３との
間の潤滑を行う。

【００１８】

【発明の効果】以上のように構成された本発明の効果を
あげると以下のとおりである。外ピンと外ピン穴の潤滑
を低コストで達成し得るものとなる上、サイジング加工
したものでは切削加工等の外ピン穴に特別な後処理を行
う必要がなくなる。外ピンを高硬度鋼で構成しているの
で、小形高出力の内接噛合形遊星歯車装置が得られるも
のとなる。流体潤滑される事により効率、騒音、寿命の
性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による内歯歯車を示す正面図で
ある。

【図２】図２は、本発明による内歯歯車の部分拡大図で
ある。

【図３】図３は、本発明の作用を説明するための図であ
る。

【図４】図４は、公知の遊星歯車減速機の縦断面図であ
る。

【図５】図５は、図４に示す公知の遊星歯車減速機の横
断面図である。

【図６】図６は、他の公知の遊星歯車モータの縦断面図
である。

【図７】図７は、図６に示す他の公知の遊星歯車モータ
の横断面図である。

【符号の説明】

１０：内歯歯車 １１：外ピン １３：外ピン穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外歯がトロコイド系歯形等からなる外歯歯
   車と、前記外歯と噛合する外ピンよりなる内歯を有する
   と共に該外ピンを保持するほぼ半円形の外ピン穴を内周
   面に有する内歯歯車と、よりなる内接噛合形遊星歯車装
   置において、 前記内歯歯車が焼結材等の油含浸材で構成されると共
   に、前記外ピンが高硬度鋼で構成され、動力伝達時に外
   ピンが外歯歯車からの荷重を受けながら外ピン穴に保持
   されて回転を行い、該外ピン穴を構成する油含浸材から
   しみだした潤滑油によって外ピンと外ピン穴とが潤滑さ
   れてなることを特徴とする内接噛合形遊星歯車装置。
2. 【請求項２】前記内歯歯車が焼結材から構成され、該内
   歯歯車の外ピン穴がサイジング加工によって形成されて
   なることを特徴とする請求項１記載の内接噛合形遊星歯
   車装置。 【０００１】