JPH0544791A - 内接噛合遊星歯車構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャリヤピン（キャリヤ体）１１６を備えた
内接噛合遊星歯車構造において、剛性、安定性を高める
と共に全長を短くし、その結果、特に入力軸１０１と偏
心体１０３との連結の改良を可能として部品点数の削
減、組立工数の低減を図る。 【構成】 出力軸１０２のフランジ部１１４、キャリヤ
ピン１１６、支持リング１１７を、軸受１１５a 、１１
５b によって両持ち支持し、この軸受１１５a 、１１５
b の間に減速機構部を配置する。入力軸１０１には、そ
の外周の一部を軸方向と平行にカットして横断面が略Ｄ
形のカット部分が形成してあり、このカット部分を利用
して入力軸１０１と偏心体１０３との円周方向の位置決
め（周り止め）がしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減速機、あるいは増速
機、特に、小型で低コスト化が要請される減速機あるい
は増速機に適用するのに好適な、内接噛合遊星歯車構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、第１軸と、該第１軸に設けた偏心
体を介して、この第１軸に対して偏心回転可能な状態で
取付けられた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内
歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみを
伝達する手段を介して連結された第２軸と、を備えた内
接噛合遊星歯車構造が広く知られている。

【０００３】この構造の従来例を図６及び図７に示す。
この従来例は、前記第１軸を入力軸、第２軸を出力軸と
すると共に、内歯歯車を固定することによって上記構造
を「減速機」に適用したものである。

【０００４】入力軸１には偏心体３がキー３０を介して
嵌合されている。この偏心体３には軸受４を介して外歯
歯車５が取付けられている。この外歯歯車５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
合されている。

【０００５】前記外歯歯車５の外周にはトロコイド歯形
や円弧歯形等の外歯９が設けられている。この外歯９は
ケーシング１２に固定された内歯歯車１０と内接噛合し
ている。内歯歯車１０の内歯は具体的には外ピン１１が
外ピン穴１３に遊嵌され、回転し易く保持された構造と
されている。

【０００６】前記外歯歯車５を貫通する内ピン７は、出
力軸２のフランジ部１４に固着されている。

【０００７】入力軸１が１回転すると偏心体３が１回転
する。この偏心体３の１回転により、外歯歯車５も入力
軸１の周りで揺動回転を行おうとするが、内歯歯車１０
によってその自転が拘束されるため、外歯歯車５は、こ
の内歯歯車１０に内接しながらほとんど揺動のみを行う
ことになる。

【０００８】今、例えば外歯歯車５の歯数をＮ、内歯歯
車１０の歯数をＮ＋１とした場合、その歯数差は１であ
る。そのため、入力軸１の１回転毎に外歯歯車５はケー
シング１２に固定された内歯歯車１０に対して１歯分だ
けずれる（自転する）ことになる。これは入力軸１の１
回転が外歯歯車の−１／Ｎの回転に減速されたことを意
味する。

【０００９】この外歯歯車５の回転は内ローラ孔６及び
内ピン７の隙間によってその揺動成分が吸収され、自転
成分のみが該内ピン７を介して出力軸２へと伝達され
る。

【００１０】ここにおいて、内ローラ孔６及び内ピン７
（内ローラ８）は「等速度内歯車機構」を形成してい
る。

【００１１】この結果、結局減速比−１／Ｎの減速が達
成される。

【００１２】なお、この従来例では、当該内接噛合遊星
歯車構造の内歯歯車を固定し、第１軸を入力軸、第２軸
を出力軸としていたが、第２軸を固定し、第１軸を入力
軸、内歯歯車を出力軸とすることによっても減速機を構
成可能である。更に、これらの入出力を逆転させること
により増速機を構成することも可能である。

【００１３】ところで、前述したように、内ピン７に
は、内ローラ孔６とで構成される等速度内歯車機構の一
方の要素である円弧歯形を形成するという機能と、外歯
歯車５の自転による回転力を出力軸２に伝達するキャリ
ア体としての機能とがあるが、特にこのうちの前者の機
能を良好に確保するためには、内ピン７の外周で自由に
回転することのできる内ローラ８の存在が必須であっ
た。この内ローラ８は、その機能上硬質の素材でその外
周及び内周の双方を同軸に且つ精度良く加工する必要が
あったため、コスト高になり易いという問題があった。

【００１４】そこで、この内ピン７の等速度内歯車機構
の一方の要素である円弧歯形を形成するという機能と、
外歯歯車５の自転による回転力を出力軸２に伝達するキ
ャリア体としての機能とを分離し、内ローラ８を無くし
ても該内ローラ８を有すると同様の性能を得られるよう
にしたものが提案されている（実開昭５９−１２７９５
１）。

【００１５】この構造を図８及び図９に示す。

【００１６】この構造は、外歯歯車の自転成分を伝達す
る手段として、該外歯歯車５a 、５b に設けた内ピン孔
（内ローラ孔に相当）１９a 、１９b に対して等速度内
歯車機構を構成し得る内ピン７と、該内ピン７の外歯歯
車自転成分相当の回転を受ける円環状の支持リング１７
と、出力軸２に形成したフランジ部１４から突出され、
前記支持リング１７と連結・固定されたキャリヤ体１６
とを有する。

【００１７】外歯歯車を２枚（複列）にしているのは、
主に伝達容量の増大、強度の維持、回転バランスの保持
を図るためである。なお、外歯歯車５a 、５b の偏心方
向は１８０°位相をずらしてある。

【００１８】前記内ピン７は、前記フランジ部１４と支
持リング１７とにそれぞれブッシュ１８a 、１８b を介
して回転自在に嵌入されている。即ち、この内ピン７は
キャリヤ体１６の存在により出力軸２と強固に連結され
る必要がないため、自身が回転できる構成とすることが
でき、その結果、従来の内ローラ８が省略できているも
のである。前記円環状の支持リング１７は、前記キャリ
ヤ体１６の先端部分に組込まれている。

【００１９】キャリヤ体１６は、支持リング１７の回転
力を出力軸に伝達する機能のみを有すれば良いため、外
歯歯車５a 、５b の対応部分には、揺動しても該キャリ
ヤピン１６と干渉しないだけの大きめの通し孔２０a 、
２０b が設けられている。

【００２０】なお、図８において符号１５a 、１５b は
出力軸２の軸受、２１は内ピン７の軸方向の位置決めを
するための内ピン押え板、２２は鋼板軌道輪、２３は内
ピン押えボルト、３５は入力軸の出力軸側軸受である。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の減速機は、図６、図８から明らかなように、
減速機構部分で生じる荷重変動や出力軸２に作用する相
手機械からの外部ラジアル荷重を、出力軸２を支える一
対の軸受１５a、１５b によって支持していたため、支
持の安定性を増大させるためには、一般に図６、図８の
Ｙ区間を長く、且つＸ区間をできるだけ短くすることが
必要であった。

【００２２】ところが、Ｘ区間を短くすることは困難で
あるため、必然的にＹ区間を長くしなければならず、結
果として減速機の軸方向長さが長くなってしまうという
問題があった。

【００２３】又、図８、図９に示す構造にあっては、キ
ャリヤ体１６を出力軸２と一体に形成していたため、製
造が極めて難しく、コスト高となり、内ローラ８を省略
したことによるコスト低減効果が減殺されてしまうとい
う問題もあった。

【００２４】更に、上述した２つの従来例を含めて、従
来この種の内接噛合遊星歯車構造においては、その入力
軸１と偏心体３、あるいは３a 、３b との結合は、キー
３０及びキー溝３１、３２の組合わせによって行われて
いたため、加工工数、部品点数が多くなるだけでなく、
加工自体もエンドミル加工となるため効率が悪く、量産
性が低いという問題があった。

【００２５】又、キー溝３１、３２において応力集中が
発生し易いという問題もあった。このため、入力軸１は
できる限り径を太くしたいという要請があったが、増減
速機の径方向のコンパクト性を実現するために、偏心体
の外径の拡大には強い制限があり、又、キー溝３２の肉
厚確保の要請もあるために入力軸１の径を太くするには
限界があった。

【００２６】ところで、同軸、あるいはほぼ同軸の２つ
の部材の円周方向の位置決め（いわゆる周り止め）を行
う方法として、その内側部材の外周の一部を軸方向と平
行にカットして横断面が略Ｄ形のカット部分を形成し、
このカット部分を利用して内側部材と外側部材との円周
方向の位置決めを行うようにする技術（図４参照）は、
一般的な汎用技術として公知である。

【００２７】しかしながら、このような構造をこの種の
内接噛合遊星歯車構造の入力軸１と偏心体３、３a 、３
b との円周方向の位置決め構造として採用した場合に
は、必然的に出力軸側の軸受（一般的にはコストの関係
から玉軸受が用いられる）３５が当該カット部分の平面
部に内接するような小径のものとならざるを得ないこと
から、強度上許容できないとうのが実情であった。又、
これについては、当該軸受３５の内径を入力軸１と同径
とし、カット部分に充填材を封入することも考えられる
が、外歯歯車の偏心回転や片持ちとされた出力軸の撓み
等によりラジアル方向の力が常にかかる入力軸１の軸受
の構造としては適切なものとは言えなかった。

【００２８】即ち、この「入力軸の外周の一部を軸方向
と平行にカットする方法」は強度上この種の内接噛合遊
星歯車構造に適用する構造としては採用し難いというの
が従来の実情であった。

【００２９】本発明は、このような従来の種々の問題に
鑑みてなされたものであって、剛性が高く安定性があ
り、従って第１軸の第２軸側軸受の内径を小さくするこ
とを可能とし、その結果第１軸と偏心体との連結にキー
を使用しなくても済むようにして部品点数を低減し、低
コスト化及び組立工数の低減化を図ることのできる内接
噛合遊星歯車構造を提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１軸と、該
第１軸に設けた偏心体を介してこの第１軸に対して偏心
回転可能な状態で取付けられた外歯歯車と、該外歯歯車
が内接噛合する内歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車
の自転成分のみを伝達する手段を介して連結された第２
軸と、を備え、且つ、前記自転成分を伝達する手段とし
て、前記外歯歯車に設けた内ローラ孔に対して等速度内
歯車機構を構成し得る内ピンと、該内ピンの外歯歯車自
転成分相当の回転を受ける円環状の支持リングと、前記
第２軸に形成したフランジ部から突出され、前記支持リ
ングと連結・固定されたキャリア体と、を有する内接噛
合遊星歯車構造において、前記円環状の支持リング及び
第２軸のフランジ部を、前記外歯歯車を挾んで配置する
と共に、この支持リング及びフランジ部の双方を一対の
軸受を介してケーシングに両持ち支持し、前記第１軸の
外周の一部を軸方向と平行にカットして横断面が略Ｄ形
のカット部分を形成し、このカット部分を利用して該第
１軸と前記偏心体との円周方向の位置めを行ったことに
より、上記課題を解決したものである。

【００３１】又、本発明は、請求項１において、前記第
１軸の第２軸側軸受の内径を第１軸の外径よりも若干の
み小さく設定し、僅かに残存するカット部分に充填材を
封入したことにより、同じく上記課題を解決したもので
ある。

【００３２】

【作用】本発明においては、キャリヤ体を外歯歯車を貫
通して配置して該外歯歯車を円環状の支持リング及び第
２軸のフランジ部で挾み込み、且つ、この支持リング及
びフランジ部の双方を一対の軸受を介してケーシングに
両持ち支持するようにしている。その結果、減速機構部
の剛性、特にラジアル方向に対する剛性及び安定性を格
段に向上させることができる。

【００３３】そして、この構成を採ったが故に、第２軸
側軸受の内径を小径化させることが可能となり、更に、
第１軸にその外周の一部を軸方向と平行にカットして横
断面が略Ｄ形のカット部分を形成することができるよう
になった。

【００３４】偏心体はこのカット部分を含めた入力軸の
断面と同一の孔形状とすることにより円周方向の位置決
め（周り止め）を行うことができる。

【００３５】この周り止め構造が採用できるようになっ
た結果、第１軸の外径形状及び偏心体の内径形状のカッ
ト部分の（従来の）鋭角部が鈍角へと変化し、応力集中
が起こり難くなった。又、偏心体の最小肉厚を規定して
いたキーが存在しなくなったため、第１軸の径をより大
きくすることが可能となると共に、該偏心体の外径を小
さくすることも可能となり、強度増強が実現できるほ
か、用途によっては一層の小形化を図ることができるよ
うにもなった。

【００３６】又、従来第１軸のキー溝の加工はエンドミ
ル加工とせざるを得なかったため加工能率が非常に悪く
量産性に劣っていたが、このような略Ｄ形のカット部分
を形成する場合には、多数本の入力軸を並べた上で同時
にブローチ加工できるようになり、加工能率が格段に向
上し量産性が向上した。この結果更なるコストダウンが
できるようになった。

【００３７】又、キーがない分当然に部品点数を減少さ
せることができ、組立て工数も減少した。

【００３８】なお、第１軸の第２軸側軸受の内径は、上
記両持ち支持構造により前記カット部分の平滑面より完
全に小さな径としても特に問題はないが、第１軸の外径
よりも（カット部分が僅かに残存する程度に）若干のみ
小さく設定し、この僅かに残存するカット部分に充填材
を封入するようにしてもよい（請求項２）。

【００３９】このようにすることにより、第２軸側軸受
部分の強度低下を最小に抑えることができるようにな
る。

【００４０】なお、充填材としては、樹脂、あるいは半
田等が考えられる。

【００４１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００４２】図１は、本発明にかかる内接噛合遊星歯車
構造が適用された減速機の断面図であり、図２は、その
II−II線断面図である。

【００４３】以下の説明においては、図６、７及び図
８、９に示す従来公知例の構成と同一又は類似の部分に
ついては下２桁が同一の番号を付すものとする。

【００４４】出力軸１０２のフランジ部１１４には、該
フランジ部１１４とは別部材とされたキャリヤピン（キ
ャリヤ体）１１６の一端が嵌入（圧入）されている。こ
のキャリヤピン１１６の他端には支持リング１１７が嵌
入（圧入）されており、この支持リング１１７及びキャ
リヤピン１１６によってキャリヤが構成されている。

【００４５】フランジ部１１４、キャリヤピン１１６、
及び支持リング１１７は、一対の軸受１１５a 、１１５
b によってケーシング１１２に両持ち支持されている。

【００４６】キャリヤピン１１６には、そのほぼ中央に
パイプ状のスペーサ１２５が嵌入（圧入）されている。
従って、キャリヤピン１１６の支持リング１１７、ある
いはフランジ部１１４への嵌入深さに多少のばらつきが
あったとしても、このスペーサ１２５の機能により支持
リング１１７及びフランジ部１１４の距離は必ず一定に
維持され、しかも４本ある全てのキャリヤピン１１６の
部分において同一の距離を容易に確保することができ
る。

【００４７】入力軸１０１は、図３、図４に示すよう
に、その外周の一部が軸方向と平行にカットされ、横断
面が略Ｄ形のカット部分１４０が形成されている。又、
偏心体１０３はこのカット部分１４０の形状を含めた入
力軸１０１の横断面形状と同一形状の孔部１４１を備え
ており、この孔部１４１の嵌合により入力軸１０１と偏
心体１０３との円周方向の位置決め（周り止め）がなさ
れている（図４）。

【００４８】なお、偏心体１０３の偏心方向とカット部
分の位置の関係については、強度、共用性（特に多数外
歯歯車の場合）等を考慮して決定する。

【００４９】入力軸１０１の出力軸側軸受１３５の内径
は、該入力軸１０１の内径より僅かのみ小さく形成さ
れ、残存するカット部分（図５の斜線部分）に樹脂、あ
るいは半田等の充填材１３６が封入されている。これ
は、少しでも出力軸側の軸受１３５の内径を大きく確保
すること、カット部分の存在による強度低下を避けるこ
と、及びこの部分へのごみや鉄粉の侵入を抑えることを
意図したものである。

【００５０】なお、内ピン１０７は、支持リング１１
７、及びフランジ部１１４に圧入されている。従って、
自由な回転はできなくなっている。しかしながら、内
ピン１０７の形状が単純な円柱状であるため、硬質の素
材で高精度の加工を容易にできること、一対の軸受１
１５a 、１１５b により減速機構を挾んで両持ち支持す
るような構造を採用したため、減速機全体の剛性を非常
に高めることができ、内ピン１０７を極めて安定した状
態で支持できること、更に、内ピン１０７とキャリヤ
ピン１１６とに分離する構成を取ったため、出力軸等か
ら流入するラジアル荷重をキャリヤピン１１６の方で受
け持つようになり、内ピン１０７には強いラジアル荷重
がかかったりする恐れがないため一層安定した状態で支
持できること等から、実用上内ローラを省略しても特に
問題はない。なお、内ピン１０７は「圧入」ではなく
「遊嵌」させるようにすることも可能である。

【００５１】次に、この実施例の作用を説明する。

【００５２】外歯歯車１０５が入力軸１０１の回転と共
に揺動回転し、内歯歯車１１０の内歯に相当する外ピン
１１１と外歯歯車１０５との噛合によって入力軸１０１
の回転が外歯歯車１０５の減速された回転（自転）とな
るのは、従来の公知例と全く同様である。

【００５３】この外歯歯車１０５の回転は、内ピン孔１
１９と内ピン１０７との隙間によりその揺動成分が吸収
され、自転成分のみが該内ピン１０７を介して出力軸１
０２のフランジ部１１４と支持リング１１７とに伝達さ
れる。支持リング１１７に伝達された回転力は、キャリ
ヤピン１１６を介して出力軸１０２に伝達される。

【００５４】出力軸１０２に作用する外部ラジアル荷重
は軸受１１５a と、キャリヤピン１１６及び支持リング
１１７を介して軸受１１５a とで両持ちで受止められる
ため、内ピン１０７には外部ラジアル荷重が影響しな
い。

【００５５】又、フランジ部１１４、支持リング１１７
のラジアル方向の振れがほとんどなくなることから、入
力軸１０１にかかる外部ラジアル荷重も小さくなり、そ
の結果、入力軸１０１の軸受１３５、１３６、特に出力
軸側の軸受１３５付近の強度上の負担が小さくなり、こ
の部分の入力軸１０１の小径化、即ち、軸受１３５の小
形化が可能となる。その結果、「入力軸１０１の外周の
一部を軸方向に平行にカットし、このカット部分を利用
して入力軸１０１と偏心体１０３との円周方向の位置決
めをする」ことが可能となった。この位置決め構造を採
用できたことによる利点は「作用」の項で詳述した通り
である。

【００５６】なお、本発明は外歯歯車が２枚のものにも
当然適用できる。その例を図１０に示す。但し、同一又
は類似の部分に下２桁が同一の符号を付すにとどめ詳細
な説明は省略する。

【００５７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、減
速機構部が一対の軸受によって両持ち支持されているた
め、増減速機の全長を短くすることができ、又、支持リ
ング及びキャリヤ体を備えた構成でありながら構造を非
常に簡素化でき、高精度な組み立てができる。その結果
第１軸と偏心体との連結構造を合理的に改良できるよう
になり、全体として更に高強度且つ低コスト化が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る内接噛合遊星歯車構造が
適用された減速機の断面図である。

【図２】図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】図３は、入力軸の正面図及び平面図である。

【図４】図４は、入力軸と偏心体との関係を示す断面図
である。

【図５】図５は、入力軸と偏心体、及び出力軸側軸受と
の関係を示す断面図である。

【図６】図６は、従来の内接噛合遊星歯車構造が適用さ
れた減速機を示す断面図である。

【図７】図７は、図６のVII −VII 線に沿う拡大断面図
である。

【図８】図８は、従来の内接噛合遊星歯車構造が適用さ
れた減速機の他の例を示す断面図である。

【図９】図９は、図８のIX−IX線に沿う断面図である。

【図１０】図１０は、本発明の他の実施例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１、１０１、２０１…入力軸、 ２、１０２、２０２…出力軸、 ３、１０３、２０３…偏心体、 ５、１０５、２０５…外歯歯車、 ６a 、６b …内ローラ孔、 ７、１０７、２０７…内ピン、 ８a 、８b …内ローラ、 １０、１１０、２１０…内歯歯車、 １１、１１１、２１１…外ピン、 １４、１１４、２１４…出力軸のフランジ部、 １５a 、１５b 、１１５a 、１１５b 、２１５a 、２１
５b …軸受、 １６、１１６、２１６…キャリヤピン、 １７、１１７、２１７…支持リング、 １３５、２３５…出力軸側軸受、 １４０、２４０…入力軸のカット部分、 １４１…偏心体の孔部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石垣 厚 愛知県大府市朝日町六丁目１番地 住友重 機械工業株式会社名古屋製造所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１軸と、該第１軸に設けた偏心体を介し
   てこの第１軸に対して偏心回転可能な状態で取付けられ
   た外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、
   前記外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみを伝達する手
   段を介して連結された第２軸と、を備え、且つ、前記自
   転成分を伝達する手段として、前記外歯歯車に設けた内
   ローラ孔に対して等速度内歯車機構を構成し得る内ピン
   と、該内ピンの外歯歯車自転成分相当の回転を受ける円
   環状の支持リングと、前記第２軸に形成したフランジ部
   から突出され、前記支持リングと連結・固定されたキャ
   リア体と、を有する内接噛合遊星歯車構造において、 前記円環状の支持リング及び第２軸のフランジ部を、前
   記外歯歯車を挾んで配置すると共に、この支持リング及
   びフランジ部の双方を一対の軸受を介してケーシングに
   両持ち支持し、 前記第１軸の外周の一部を軸方向と平行にカットして横
   断面が略Ｄ形のカット部分を形成し、このカット部分を
   利用して該第１軸と前記偏心体との円周方向の位置めを
   行ったことを特徴とする内接噛合遊星歯車構造。
2. 【請求項２】請求項１において、前記第１軸の第２軸側
   軸受の内径を第１軸の外径よりも若干のみ小さく設定
   し、僅かに残存するカット部分に充填材を封入したこと
   を特徴とする内接噛合遊星歯車構造。