JPH11247950A

JPH11247950A - 減速装置

Info

Publication number: JPH11247950A
Application number: JP10046526A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Tsuji; 利秀辻; Toshiaki Tonomura; 賢昭外村; Takashi Shimokawa; 傑下川
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-14
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JP3897205B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ダブル遊星歯車の利用によって数百分の１から
数千分の１といった高減速比が容易に得られる。【解決手段】第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置
２０を同じ軸心線上に配置する。第１太陽歯車１１と第
１内歯歯車１３の歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２
内歯歯車の歯数比を備える。第１キャリア１４と第２キ
ャリア２４を連結して入力軸１を取り出す。第１内歯歯
車１３と第２内歯歯車２３は連結してフリーとする。第
１太陽歯車１１は固定する。更に第２太陽歯車２１から
は出力軸２を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダブル遊星歯車装
置を利用して大きな減速比を得るようにした減速装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、１／１００を超える大きな減速比
を得るための減速装置としては、例えば図５のようなハ
ーモニックドライブ装置が知られている。図５（Ａ）に
おいて、ハーモニックドライブ装置は、ウェーブ・ジェ
ネレータ１０１、フレクスプライン１０２及びサーキュ
ラ・スプライン１０３で構成される。ウェーブ・ジェネ
レータ１０１は、楕円形カムの外周に、薄肉のボールベ
アリングが嵌められ、全体が楕円形をしている。フレク
スプライン１０２は薄型のカップ状をした金属弾性体で
あり、カップの開口部外周にギアが刻まれている。

【０００３】更にサーキュラ・スプライン１０３は剛体
リングであり、内周にフレクスプライン１０２と同じ大
きさのギアが刻まれており、フレクスプライン１０２よ
り歯数が２枚多くなっている。フレクスプライン１０２
は、ウェーブ・ジェネレータ１０１によって楕円状態に
撓められ、楕円の長軸の部分でサーキャラ・スプライン
１０３とギアが噛み合い、短軸部分でギアが完全に離れ
た状態となる。

【０００４】図５（Ａ）においてサーキュラ・スプライ
ン１０３を固定し、図５（Ｂ）のように、ウェーブ・ジ
ェネレータ１０１に入力回転を伝達して時計方向へ回す
と、フレクスプライン１０２は弾性変形し、サーキュラ
・スプライン１０３とのギアの噛合い位置が順次移動す
る。図５（Ｃ）のように、ウェーブ・シェネレータ１０
１が１回転すると、フレクススプランイ１０２はサーキ
ュラ・スプラン１０３より歯数が２枚少ないため、ウェ
ーブ・ジェネレータ１０１の回転方向とは逆の反時計方
向に歯数差２枚でだけ移動し、このフレクスプライン１
０２の動きが出力として取り出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のハーモニックドライブ装置にあっては、特殊
な形状の部品を必要とするために高価であり、また原理
的に減速比が１／２００程度が限界であるという問題が
あった。本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、ダブル遊星歯車の利用によって数百分の
１から数千分の１といった高減速比が容易に得られるコ
スト的に安価な減速装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この目的を達成するた
め本発明の減速装置は次のように構成する。まず本発明
の減速装置は、第１太陽歯車、第１内歯歯車、第１遊星
歯車、及び第１遊星歯車の自転軸から第１遊星歯車の公
転を取り出す第１キャリアを備えた第１遊星歯車装置
と、第２太陽歯車、第２内歯歯車、第２遊星歯車、及び
第２遊星歯車の自転軸から第２遊星歯車の公転を取り出
す第２キャリアを備え、第１太陽歯車と第１内歯歯車の
歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２内歯歯車の歯数比
を有し、第１遊星歯車装置と同じ中心軸線上に配置され
た第２遊星歯車装置とで構成される。

【０００７】このような第１遊星歯車装置と第２遊星歯
車装置を備えたダブル遊星歯車装置につき、本願の第１
発明にあっては、第１キャリアと第２キャリアを連結し
て入力軸を取り出し、第１内歯歯車と第２内歯歯車を連
結してフリーとし、第１太陽歯車を固定し、更に前記第
２太陽歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする。

【０００８】この第１発明につき、第１太陽歯車の歯数
をＺ11、第１遊星歯車の歯数をＺ12、第１内歯歯車の歯
数をＺ13、第２太陽歯車の歯数をＺ21、第２遊星歯車の
歯数をＺ22、第２内歯歯車の歯数をＺ23とするとき、入
力軸の入力回転Ａと出力軸の出力回転Ｃとの減速比（Ｃ
／Ａ）は、

【０００９】

【数５】

【００１０】で与えられる。この場合、右辺分母が歯数
の乗算により大きな値をとり、右辺分子は歯数乗算結果
の差となるため、より小さな値をとり、入力回転Ａに対
する出力回転Ｃの減速比（Ｃ／Ａ）は、数百分の１から
数千分の１の減速比を実現できる。本願の第２発明は、
第１発明と同じ第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を
備えたダブル遊星歯車装置につき、第１内歯歯車と第２
内歯歯車を連結して入力軸を取り出し、第１キャリアと
第２キャリアを連結してフリーとし、第１太陽歯車を固
定し、更に第２太陽歯車から出力軸を取り出したことを
特徴とする。

【００１１】この場合の入力軸の入力回転Ｂと出力軸の
出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ｂ）は、

【００１２】

【数６】

【００１３】で与えられる。この場合、右辺分母が歯数
の乗算により大きな値をとり、右辺分子は歯数乗算結果
の差となるため、より小さな値をとり、入力回転Ａに対
する出力回転Ｃの減速比（Ｃ／Ａ）は、数百分の１から
数千分の１の減速比を実現できる。本願の第３発明は、
第１発明と同じ第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を
備えたダブル遊星歯車装置につき、第１内歯歯車と第２
内歯歯車を連結して入力軸を取り出し、第１太陽歯車と
第２太陽歯車を連結してフリーとし、第１キャリアを固
定し、更に第２遊星歯車の第２キャリアから出力軸を取
り出したことを特徴とする。

【００１４】この場合の入力軸の入力回転Ｂと出力軸の
出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ｂ）は、

【００１５】

【数７】

【００１６】で与えられる。この場合も、右辺分母が歯
数の乗算により大きな値をとり、右辺分子は歯数乗算結
果の差となるため、より小さな値をとり、入力回転Ａに
対する出力回転Ｃの減速比（Ｃ／Ａ）は、数百分の１か
ら数千分の１の減速比を実現できる。本願の第４発明
は、第１発明と同じ第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装
置を備えたダブル遊星歯車装置につき、第１キャリアと
第２キャリアを連結して入力軸を取り出し、第１太陽歯
車と第２太陽歯車を連結してフリーとし、第１内歯歯車
を固定し、更に第２内歯歯車から出力軸を取り出したこ
とを特徴とする。

【００１７】この場合の入力軸の入力回転Ａと出力軸の
出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ａ）は、

【００１８】

【数８】

【００１９】で与えられる。この場合も、右辺分母が歯
数の乗算により大きな値をとり、右辺分子は歯数乗算結
果の差となるため、より小さな値をとり、入力回転Ａに
対する出力回転Ｃの減速比（Ｃ／Ａ）は、数百分の１か
ら数千分の１の減速比を実現できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本願第１発明に対応した第
１実施形態による減速装置のギアトレインの説明図であ
る。図１において、本発明の減速装置は第１遊星歯車装
置１０と第２遊星歯車装置２０を同一中心軸線上に配置
している。第１遊星歯車装置１０は、第１太陽歯車１
１、第１太陽歯車１１の周囲を自転しながら公転する第
１遊星歯車１２、第１遊星歯車１２の外側に噛み合わさ
れた第１内歯歯車１３、更に第１遊星歯車１２を回転自
在（自転）に軸支してその交転を取り出す第１キャリア
１４を構成される。

【００２１】第２遊星歯車装置２０も、第２太陽歯車２
１、第２遊星歯車２２、第２内歯歯車２３及び第２キャ
リア２４で構成される。更に第１遊星歯車装置１０と第
２遊星歯車装置２０との間には、第１太陽歯車１１と第
１内歯歯車１３の歯数比（Ｚ11／Ｚ13）と第２太陽歯車
２１と第２内歯歯車２３の歯数比（Ｚ21／Ｚ23）とが異
なるように歯車の歯数が決められている。このような
第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０につい
て、図１の第１実施形態にあっては、まず第１キャリア
１４と第２キャリア２４を連結し、ここから左側に入力
軸１を取り出している。また第１内歯歯車１３と第２内
歯歯車２３も連結され、これらはフリー状態となってい
る。更に第１太陽歯車１１は固定され、第２太陽歯車２
１からは出力軸２が取り出されている。

【００２２】ここで図１のように、第１太陽歯車１１の
歯数をＺ11、第１遊星歯車１２の歯数をＺ12、第１内歯
歯車１３の歯数をＺ13、第２太陽歯車２１の歯数をＺ2
1、第２遊星歯車２２の歯数をＺ22、更に第２内歯歯車
２３の歯数をＺ23とすると、入力軸１の入力回転Ａと出
力軸２の出力回転Ｃとの比で与えられる減速比（Ｃ／
Ａ）は次のようになる。

【００２３】

【数９】

【００２４】この（１）式の右辺から明らかなように、
分子は第１太陽歯車１１と第２内歯歯車２３の歯数の乗
算値（Ｚ11・Ｚ23）と第１内歯歯車１３と第２太陽歯車
２１の歯数の乗算値（Ｚ13・Ｚ21）の差となることか
ら、例えば１０以下の小さな値をとる。これに対し分母
は第１内歯歯車１３と第２太陽歯車２１の歯数の乗算値
（Ｚ13・Ｚ21）であり、数百オーダの大きな値となる。

【００２５】この結果、例えば入力軸１に入力回転Ａ＝
１０００ｒｐｍを入力すると、出力軸２には（１）式よ
り逆回りに１０００分の１以上に減速された出力回転Ｃ
を得ることができる。ここで図１の実施形態の具体的な
数値例を挙げると次のようになる。例えばＺ11＝４１Ｚ12＝３４Ｚ13＝１０９Ｚ21＝３５Ｚ22＝２９Ｚ23＝９３とした場合、減速比Ｃ／Ａ＝＋（１／１９０７．５）と
なる。またＺ11＝５１Ｚ12＝２３Ｚ13＝９７Ｚ21＝３１Ｚ22＝１４Ｚ23＝５９とした場合、減速比Ｃ／Ａ＝−（１／１５０３．５）と
なる。

【００２６】図２は、本願の第２発明に対応した減速装
置の第２実施形態のギアトレインの説明図である。この
第２実施形態にあっても、図１の第１実施形態と同様、
第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０を同じ中
心軸線上に配置している。このような第１遊星歯車装置
１０と第２遊星歯車装置２０について第２実施形態にあ
っては、まず第１内歯歯車１３と第２内歯歯車２３を連
結し、これについて左側に入力軸１を取り出している。

【００２７】また第１キャリア１４と第２キャリア２４
が連結され、これらはフリー状態となっている。更に第
１太陽歯車１１が固定され、第２太陽歯車２１からは出
力軸２が取り出されている。このような第２実施形態に
おける入力軸１の入力回転をＢ、出力軸２の出力回転を
Ｃとすると、減速比（Ｃ／Ｂ）は次式で与えられる。

【００２８】

【数１０】

【００２９】この（２）式の右辺から明らかなように、
分子は図１の第１実施形態と同様、第１太陽歯車１１と
第２内歯歯車２３の歯数の乗算値（Ｚ11・Ｚ23）から第
１内歯歯車１３と第２太陽歯車２１の歯数の乗算値（Ｚ
13・Ｚ21）を差し引いた値であり、１０以下の十分に小
さな値となる。これに対し分母は第１太陽歯車１１と第
１内歯歯車１３の歯数の和（Ｚ11＋Ｚ13）に第２太陽歯
車２１の歯数Ｚ２１を乗じた値であり、十分に大きな値
をとることができる。その結果、減速比（Ｃ／Ｂ）は数
百分の１から１０００分の１を越える十分に大きな減速
比とすることができる。

【００３０】図３は本願の第３発明に対応した減速装置
の第３実施形態のギアトレインの説明図である。この第
３実施形態にあっても、図１の実施形態と同様、第１遊
星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０を同じ軸心線上
に配列している。これに対し第３実施形態にあっては、
まず第１内歯歯車１３と第２内歯歯車２３を連結して左
側に入力軸１を取り出している。

【００３１】また第１太陽歯車１１と第２太陽歯車２１
を連結し、これらはフリー状態としている。更に第１キ
ャリア１４は固定され、第２キャリア２４から出力軸２
を取り出している。この図３の第３実施形態における入
力軸１の入力回転Ｂと出力軸２の出力回転Ｃとの比で与
えられる減速比（Ｃ／Ｂ）は次式で与えられる。

【００３２】

【数１１】

【００３３】この（３）式の右辺から明らかなように、
分子は図１及び図２の各実施形態と同様、第１太陽歯車
１１と第２内歯歯車２３の歯数の乗算値（Ｚ11・Ｚ23）
から第１内歯歯車１３と第２太陽歯車２１の歯数の乗算
値（Ｚ13・Ｚ21）を差し引いた値であり、十分に小さな
値となる。これに対し分母は第２太陽歯車２１と第２内
歯歯車２３の歯数の和（Ｚ21＋Ｚ23）に第１太陽歯車１
１の歯数Ｚ11を乗じた値であり、分子に対し十分に大き
な値となる。このため、（３）式で与えられる減速比
（Ｃ／Ｂ）は数百分の１から１０００分の１を越える十
分大きな減速比とすることができる。また図３の第３実
施形態にあっては、入力軸１に対する入力回転Ｂと減速
後の出力軸２の出力回転Ｃの回転方向は同一方向となっ
ている。

【００３４】図４は本願の第４発明に対応した減速装置
の第４実施形態のギアトレインの説明図である。この第
４実施形態にあっても、図１の実施形態と同様、第１遊
星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０を同じ軸心線上
に配列している。これに対し第４実施形態にあっては、
まず第１キャリア１４と第２キャリア２４を連結して左
側に入力軸１を取り出している。

【００３５】また第１太陽歯車１１と第２太陽歯車２１
を連結し、これらはフリー状態としている。更に第１内
歯歯車１３は固定され、第２内歯歯車２３から出力軸２
を取り出している。この図４の第４実施形態における入
力軸１の入力回転Ａと出力軸２の出力回転Ｃとの比で与
えられる減速比（Ｃ／Ａ）は次式で与えられる。

【００３６】

【数１２】

【００３７】この（４）式の右辺から明らかなように、
分母は図１から図３の各実施形態と同様、第１内歯歯車
１１と第２内歯歯車２３の歯数の乗算値（Ｚ11・Ｚ23）
から第１太陽歯車１３と第２太陽歯車２１の歯数の乗算
値（Ｚ13・Ｚ21）を差し引いた値であり、十分に小さな
値となる。これに対し分母は第１太陽歯車１１の歯数Ｚ
11に第２内歯歯車２３の歯数を乗じた値であり、分子に
対して十分に大きな値となる。このため、（４）式で与
えられる減速比（Ｃ／Ａ）は数百分の１から１０００分
の１を越える十分大きな減速比とすることができる。

【００３８】尚、上記の実施形態は、入力回転を減速し
て出力する減速装置を例にとっているが、図１〜図３に
おける入力軸１と出力軸２の関係を逆にすれば、増速装
置として利用できることはもちろんである。また、上記
の実施形態を説明する図においては、原理図であるため
に第１遊星歯車１２と第２遊星歯車２２を２つずつ示し
ているが、２つに限らず任意の数でよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、太陽歯車と内歯歯車との互いの歯数比が異なる第１
及び第２の遊星歯車装置を同一中心軸上に配置し、２つ
の遊星歯車装置の内歯歯車同士は連結し、太陽歯車同士
とキャリア同士についてはいずれか１つを選んで連結
し、連結した組について入力軸を取り出し、連結してい
ない組について一方を固定、他方から出力軸を取り出す
構成としたことで、入力回転に対し数百から数千といっ
た極めて高い減速比を得ることができる。

【００４０】また遊星歯車装置であることから、小型で
高トルクが実現できる。更に、必要に応じて入力回転と
出力回転の方向を歯数の選択によって変えることも可能
である。更に、入力軸と出力軸が同一軸心上に配置され
るため、減速装置としての製造、組立、取付等に適して
いる。更に平歯車の組合せであることから、従来の特殊
な部品を用いたハーモニックドライブ装置に比べ、低コ
ストで実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態によるギアトレインの説
明図

【図２】本発明の第２実施形態によるギアトレインの説
明図

【図３】本発明の第３実施形態によるギアトレインの説
明図

【図４】本発明の第４実施形態によるギアトレインの説
明図

【図５】従来のハーモニックドライブ装置の説明図

【符号の説明】

１：入力軸２：出力軸１０：第１遊星歯車装置１１：第１太陽歯車１２：第１遊星歯車１３：第１内歯歯車１４：第１キャリア２０：第２遊星歯車装置２１：第２太陽歯車２２：第２遊星歯車２３：第２内歯歯車２４：第２キャリア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１太陽歯車、第１内歯歯車、第１遊星歯
車、及び前記第１遊星歯車の自転軸から第１遊星歯車の
公転を取り出す第１キャリアを備えた第１遊星歯車装置
と、第２太陽歯車、第２内歯歯車、第２遊星歯車、及び前記
第２遊星歯車の自転軸から第２遊星歯車の公転を取り出
す第２キャリアを備え、前記第１太陽歯車と第１内歯歯
車の歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２内歯歯車の歯
数比を有し、前記第１遊星歯車装置と同じ中心軸線上に
配置された第２遊星歯車装置とで構成され、前記第１キャリアと第２キャリアを連結して入力軸を取
り出し、前記第１内歯歯車と第２内歯歯車を連結してフ
リーとし、前記第１太陽歯車を固定し、更に前記第２太
陽歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする減速装
置。
【請求項２】請求項１記載の減速装置に於いて、第１太
陽歯車の歯数をＺ11、第１遊星歯車の歯数をＺ12、第１
内歯歯車の歯数をＺ13、第２太陽歯車の歯数をＺ21、第
２遊星歯車の歯数をＺ22、第２内歯歯車の歯数をＺ23と
するとき、前記入力軸の入力回転Ａと出力軸の出力回転
Ｃとの減速比（Ｃ／Ａ）は、【数１】であることを特徴とする減速装置。
【請求項３】第１太陽歯車、第１内歯歯車、第１遊星歯
車、及び前記第１遊星歯車の自転軸から第１遊星歯車の
公転を取り出す第１キャリアを備えた第１遊星歯車装置
と、第２太陽歯車、第２内歯歯車、第２遊星歯車、及び前記
第２遊星歯車の自転軸から第２遊星歯車の公転を取り出
す第２キャリアを備え、前記第１太陽歯車と第１内歯歯
車の歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２内歯歯車の歯
数比を有し、前記第１遊星歯車装置と同じ中心軸線上に
配置された第２遊星歯車装置とで構成され、前記第１内歯歯車と第２内歯歯車を連結して入力軸を取
り出し、前記第１キャリアと第２キャリアを連結してフ
リーとし、前記第１太陽歯車を固定し、更に前記第２太
陽歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする減速装
置。
【請求項４】請求項２記載の減速装置に於いて、第１太
陽歯車の歯数をＺ11、第１遊星歯車の歯数をＺ12、第１
内歯歯車の歯数をＺ13、第２太陽歯車の歯数をＺ21、第
２遊星歯車の歯数をＺ22、第２内歯歯車の歯数をＺ23と
するとき、前記入力軸の入力回転Ｂと出力軸の出力回転
Ｃとの減速比（Ｃ／Ｂ）は、【数２】であることを特徴とする減速装置。
【請求項５】第１太陽歯車、第１内歯歯車、第１遊星歯
車、及び前記第１遊星歯車の自転軸から第１遊星歯車の
公転を取り出す第１キャリアを備えた第１遊星歯車装置
と、第２太陽歯車、第２内歯歯車、第２遊星歯車、及び前記
第２遊星歯車の自転軸から第２遊星歯車の公転を取り出
す第２キャリアを備え、前記第１太陽歯車と第１内歯歯
車の歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２内歯歯車の歯
数比を有し、前記第１遊星歯車装置と同じ中心軸線上に
配置された第２遊星歯車装置とで構成され、前記第１内歯歯車と第２内歯歯車を連結して入力軸を取
り出し、前記第１太陽歯車と第２太陽歯車を連結してフ
リーとし、前記第１遊星歯車を固定し、更に前記第２遊
星歯車の第２キャリアから出力軸を取り出したことを特
徴とする減速装置。
【請求項６】請求項５記載の減速装置に於いて、第１太
陽歯車の歯数をＺ11、第１遊星歯車の歯数をＺ12、第１
内歯歯車の歯数をＺ13、第２太陽歯車の歯数をＺ21、第
２遊星歯車の歯数をＺ22、第２内歯歯車の歯数をＺ23と
するとき、前記入力軸の入力回転Ｂと出力軸の出力回転
Ｃとの減速比（Ｃ／Ｂ）は、【数３】であることを特徴とする減速装置。
【請求項７】第１太陽歯車、第１内歯歯車、第１遊星歯
車、及び前記第１遊星歯車の自転軸から第１遊星歯車の
公転を取り出す第１キャリアを備えた第１遊星歯車装置
と、第２太陽歯車、第２内歯歯車、第２遊星歯車、及び前記
第２遊星歯車の自転軸から第２遊星歯車の公転を取り出
す第２キャリアを備え、前記第１太陽歯車と第１内歯歯
車の歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２内歯歯車の歯
数比を有し、前記第１遊星歯車装置と同じ中心軸線上に
配置された第２遊星歯車装置とで構成され、前記第１キャリアと第２キャリアを連結して入力軸を取
り出し、前記第１太陽歯車と前記第２太陽歯車を連結し
てフリーとし、前記第１内歯歯車を固定し、更に前記第
２内歯歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする減
速装置。
【請求項８】請求項７記載の減速装置に於いて、第１太
陽歯車の歯数をＺ11、第１遊星歯車の歯数をＺ12、第１
内歯歯車の歯数をＺ13、第２太陽歯車の歯数をＺ21、第
２遊星歯車の歯数Ｚ22、第２内歯歯車の歯数をＺ23とす
るときは、前記入力軸の入力回転Ａと出力軸の出力回転
Ｃとの減速比（Ｃ／Ａ）は、【数４】であることを特徴とする減速装置。