JPS5817244A - 遊星歯車装置 - 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】 この発明は、各歯車の両側に、ピッチ円に等しい外径、
内径の円板、リングを添架した遊星歯車装置に於て、遊
星歯車円板の、ギヤ当シ周面の幅（Ｗ）を、ピッチ局面
の幅（Ｄ）の１．５倍より大きくした遊星歯車装置に関
する。

遊星歯車装置は、減速器、増速器として使用される。し
かし、同時噛合点での整合性を常に満足するように精度
の高い遊星歯車を作ろうとすると、加工費が著しく上昇
して、高価になる。精度が悪いと、騒音、振動を発生し
、動力伝達効率も悪い。

歯車同士の噛合い点で、発熱、騒音を生じるのを防ぐた
め、歯車と同軸で側面に円板を取付けるようにした技術
は公知である。

例えば、米国特許第８．２９８．９２８号（１９６６年
１２月２７日発行）明細書には、外歯歯車と内歯歯車と
が噛合うトルクコンバータに於て、両歯車の両側にピッ
チ円に等しい直径の円板部、リング部を各歯車と一体に
加工成形した装置が示されている。

また、米国特許第８．５４８　、６７８号（１９７０年
１２月２２日発行）明細書には、歯車の片側に、ピッチ
円に等しい直径の摩擦車を固着一体化した平歯車、ベベ
ルギヤが示されている。これは、噛合点での歯車のバッ
クラッシュの設定が難しかったので、バックラッシュの
問題を除くため、半径方向の力を摩擦車同士で伝達しあ
うようにしたものである。

これら発明は、広く、歯車一般につき、ピッチ円板、リ
ングを歯車と一体にして両側に設けたものである。

このような技術を、遊星歯車へ応用した考案も既に知ら
れている。

実公昭８０−１６９１８号は、遊星歯車装置の工作精度
が、極めて厳しいものを要求されていたので、これを解
決するためなされた。これは、遊星歯車と、これに噛合
う、外殻内歯歯車との側方に、ピッチ円に等しい外径、
内径のコロ、円筒面を設けたものである。

こうすることによシ、工作誤差があり、寸法の不均等が
あっても、コロ、円筒面によって、誤差の影響を打消す
作用がある。

この考案は、遊星歯車とコロとが同軸上にあるが、離隔
している。半径方向の圧力は、コロ、円筒面が受けるの
で、回転が円滑になる。

しかし、この考案では、１本の遊星軸の上に離隔して遊
星歯車、コロを設けるようになっているから、遊星軸が
長くなる。装置全体としても、軸方向に大きくなシ、か
さ高くなってしまう、という欠点があった。

ピッチ円に等しい円板やリングを設ける、という構成と
は、全く異なったアプローチで、遊星歯車装置の固有の
難点を克服しようとした考案もある。これは、遊星歯車
等を弾力性に富む材質で作り、弾性変形によって、噛合
い不整合を吸収しようと、するものである。

例えば実公昭４４−２５６９２号等である。これは、遊
星車を可焼性の部材、（例ではゴム）で作っている。

しかし、可焼性部材で歯車を作ったとすると、伝達トル
りが小さく限られてしまう。また、繰返し仲、縮によシ
発熱し、疲労し易く、寿命が短い、という欠点があった
。

さらに、第３の解決法が提案された。例えば実公昭８５
−１７５８８号、特公昭８６−２２６６１号である。

これば、遊星歯車と、遊星軸とを直接組合さず、間に中
介軸を付加したもので、中介軸と遊星歯車リングとの間
に十分な間隙を設けておくものである。間隙のために、
遊星歯車リングは軸に対し、僅かに変位でき、噛合点の
不整合を緩和できるようになる。ピッチ円板、ピッチリ
ング等は必要とされていない。

このような、間隙式り遊星歯車装置は、噛合点に於ける
、力の等配分という点では未だ不十分であつだ。これは
太陽歯車や出力盤（キャリヤ）が４半径方向に成る程度
動きうるように支持されていれば、噛合点の不整合を平
均化するよう、軸の中心が動く。しかし、多くの場合、
入出力軸は、半径方向に殆んど動き得ない。従って、噛
合点で、伝達トルりは平均化しない。この点で、弾性歯
車方式に劣る。

以上、詳しく説明したように、遊星歯車の噛合点の不整
合という難点を解決する為に （１）　　ピッチ円板、リング方式 （２）弾性歯車方式 （３）間隙方式 の８つの異なる技術的思想の流れがあった。

この内、（１）と（２）の構成を組合わせた遊星歯車装
置がさらに提案され、実用化された。特公昭５４−１７
１１１号（昭和５４年６月２７日公告）に記載された遊
星歯車装置が、これに−答る。

これは、遊星歯車を単にリング状とし、両側から同心段
部を有するピッチ円板で挾み、ピッチ円板を遊星軸で軸
支する構成になっている。

外殻内歯山車の方は、両側からピッチ円に等しい内径の
ピッチリングで挟着支持されている。

半径方向の圧力は、ピッチ円板と、ピッチリングとの半
径方向の接点で受ける。回転トルクはリング状の遊星歯
車と、外殻内部歯車の間で伝達される。

しかも、遊星歯車リングが、弾性変形する為に、歯車リ
ングのリム部をできるだけ薄くし、しかも歯車リングの
裏面は大部分不拘束になるようにしている。つまシ、ピ
ッチ円板の同心段部の幅は極めて少なく、僅かな突条で
歯車リングを支持しているのである。

特許請求の範囲の記載は以下のようである。

「太陽歯車３３とかみ合う各遊星子歯車３４を、弾力性
を有するリング状に形成し、該遊星子歯車３４を二枚の
円板３５Ａ、３５Ｂの対向面に僅かに張出した同心段部
３５の外周側面に遊嵌し、該円板３５Ａ、３５Ｂは出力
軸３６に固定したキャリ雫プレート３７に軸着し、該円
板３５Ａ、３５Ｂの外径は遊星子歯車のピッチ円と等し
くし、かつケース４１に固定した環状リング４０．４０
の内径は内接歯車３９のピッチ円と等しくした事を特徴
とする遊星歯車装置。」 この発明は、歯車とピッチ円板が別体になっておシ、歯
車リングはできるだけ薄くするようにしている。これは
、歯車リングの弾性変形を容易にするためである。

リング裏面において、僅かな幅の突条でのみこれを支持
するのは、リングの軸方向における撓みを大きくするた
めであった。

第５図はこの発明に係る遊星歯車装置の断面図で、前述
の特許請求の範囲の中の参照番号は、この図面の番号に
対応させている。

この遊星歯車装置に於ては、同心段部が「僅かに」張出
しているところに最大の特徴があシ、とれによシ優れた
性能を発揮する旨、明細書に記述がある。

本発明者は、遊星歯車装置の前記の３つの改良点の内、
むしろ（１）と（３）を採用した方がよい、と考えた。

すなわち、（１）ピッチ円板、リング方式、と（３）間
隙方式とを結合したものである。

本発明者は、歯車リングが、裏面を大部分不拘束にした
ところで、軸方向に、撓むものではない、という事を知
っている。

むしろ歯車リングは、円周方向に膨縮する変形のモード
があシうる。最も大きいのが、楕円歪みである。

円周変形を強く起させるには、歯車リングと、ピッチ円
板の同心段部との間に、広い間隙のある事が望ましい。

また、遊星軸と、ピッチ円板のボス孔との間隙もある程
度広い方が良い。

このように、歯車リングと同心段部との間に間隙Ｇを、
ボス孔と遊星軸との間に間隙Ｈを、広くとっておくと、
前述の噛合点の不整合性という遊星歯車装置固有の難点
を緩和する事ができる。こう発明者は考えた。

もちろん、先述したように、間隙方式は、太陽歯車、キ
ャリヤ等が軸垂直方向に成る程度動きうるものでなけれ
ば、充分な効果を生じない。しか１し、ピッチ円板、ヒ
ーツチリングを歯車部の両側に有する遊星歯車装置に於
ては、ピッチ円板、リングによシ入出力軸のフレを抑え
られるから、軸受の負担は軽くできる。

また、入出力軸と、太陽歯車杭孔キャリヤ軸孔とを半径
方向の・僅かな移動を許すスプライン結合とする事も多
い。

こうしてみると、（１）ピッチ円板、ピッチリング方式
の遊星歯車装置は、（８）間隙方式の効果を十分発揮さ
せる為の構成を採用しやすい、という事がわかる。つま
シ、（１）と（３）とは相乗効果を生ずる。

間隙を過度に広くすると、摩擦が増加し、発熱、騒音が
かえって増える。

広い間隙Ｇが、歯車リング内面と、ピッチ円板の同心段
部との間にあると、ピッチ円板と、歯車リングの回転数
が喰い違ってくる。

つまＤ　、（１）ピッチ円板、リング方式の遊星歯車装
置は、太陽歯車、キャリヤを成る程度半径方向に動きう
るように軸支する事が多い。つまシ（１）ピッチ円板リ
ング方式は、（８）間隙方式と相乗効果を生ずる、とい
える。

逆に間隙を過度に広くすると、摩擦が増加し、発熱、騒
音がかえって増える。

ピッチ円板、リングが厳密にピッチ円直径に等しい径を
持っている理想的な場合を与える。この場合、円板と歯
車リングとの回転速度は完全に等しい。しかし、歯車リ
ング内面の直径Ｒ１と、円板の同・Ｕ段部の直径Ｒ２が
異なると、両者の周速が異なるから、すベシが常にあっ
て、摩擦損失、発熱がともなう。

周速の差△Ｖｓは、回転角速度をΩとして、△Ｖｓ　＝
Ω（Ｒ１−Ｒ２）　　　　　　（１）となる。Ωが大き
い時、周速差はかなシ大きくなる。

円板の同心段部の幅が狭いと、歯車リングの一部しか接
触しないわけであるから、歯車リング裏面の両側だけが
、局所的に著しく摩擦する事が多い。

また、ピッチ円板は、ニラ割にした方が、加工、組立に
便利である。第６図に示すような遊星歯車のニラ側構造
にすると、同心段部の幅Ｗが狭いので、円板のボス部４
２の幅Ｕも狭くなってしまう。

遊星軸４３とボス部４２内面との間隙Ｈを広くすると、
円板４４は、軸４３に対し傾き易くなシ、不安定になる
。

本発明は、このような欠点を解決するもので、ピッチ円
板のギヤ裏面の当る同心段部周面の幅Ｗを、ピッチ局面
の幅りの１．５倍よシ大きくした遊星歯車装置を与える
。すなわち Ｗ　≧　１．５Ｄ　　　　　　　（２）である。

以下実施例を示す図面によって、本発明の構成、作用及
び効果を説明する。

第１図は本発明の実施例に係る遊星歯車装置の一部切欠
き正面図、第２図は一部切欠き背面図である。第８図は
第１図中のｘＯＹ断面図である。

この遊星歯車装置は、中心の太陽歯車１と、これを囲み
回転対称の位置に設けられた適数の遊星歯車２と、遊星
歯車２の外側へこれらが内接するよう設けられた外殻内
歯歯車３と、遊星歯車２を回転対称位置に軸支するキャ
リヤ４等とよシなる。

遊星軸５は遊星歯車２を、キャリヤ４に対し回転自在に
支持するものである。遊星歯車２は、両側のピッチ円板
６．６と、真中の遊星歯車リング７とを組合わせてなる
。遊星軸５はピッチ円板６．６を貫く。

外殻内歯歯車３は、両側のピッチリング８．８と、真中
の内歯歯車リング９とよシなる。

キャリヤ４は２部材４ａ、４ｂよシなる。

主キャリヤ盤４ａ内面に凸部１０と差込突起１１を、副
キャリヤ盤４ｂ内面に凸部１２、差込穴部１３を夫々形
成しておき、差込穴部１３に差込突起１１を入れて両キ
ャリヤ盤４ａ、４ｂを合体する。

太陽歯車１の中心には廻シ止め構造の太陽歯車軸孔１４
が穿たれている。主キヤリヤ盤４ａの中心にはスプライ
ンなど廻シ止め構造のキャリヤ軸孔１５が設けられる。

ピッチ円板６．６と、ピッチリング８．８とが接触し、
互に半径力′向の力を及はし合う。

遊星歯車リング７と内歯歯車リング９とは互に噛み合い
、回転トルクを伝える。

第４図は遊星歯車の分解拡大断面図である。

ピッチ円板６は、左右で同一の部材を用いる。

ピッチ円板６のボス部１６は内側に延び、中心には、遊
星軸５の通る通し穴１７が開口している。

ボス部１６の内側には幅がＷの同心段部１８が形成され
ている。これは歯車リング７を支持するためのものであ
る。

ピッチ円板６はピッチ円直径に等しい外径で幅がＤのピ
ッチ周面１９を最外縁に設けである。同心段部１８とピ
ッチ周面１９は円筒面であるが、両者を接続する歯車当
シ面２０は軸に垂直な円板面となる。外側面２１はキャ
リヤ４の内面に対向する。

遊星歯車リング７は、外周面をなす歯先２２と、これに
直角の両側面２３．２３と裏面２４とよシ成シ、単純な
リング形状である。裏面２４の内径と、円板の同心段部
１８の外径との差を間隙Ｇとする。円板の通し穴１７の
内径と、遊星軸５の外径の差を間隙Ｈとする。

ピッチ周面の幅りと、同心段部１８の幅Ｗとは。

不等式 ％式％（２） を満足する。

遊星歯車リング７の裏面２４は、広い面積にわたって、
ピッチ円板６．６の同心段部１ｇ、１８と接触すること
ができる。

この例では、ピッチ円板６．６は同形の部材を左右に用
いた二分割形となっている。

本発明の効果を述べる。

（１）　　同心段部１８の輻Ｗが広いので、遊星歯車リ
ングの裏面と同心段部の接触面積が広くなる。

摩擦力は広い面積に分散されるから、歯車リング裏面、
同心段部の摩耗は著しく減少する。

遊星リング裏面と同心段部の接触面に働らく力と、ピッ
チ円板６、ピッチリング８０間に働く力とは、遊星軸５
がピッチ円板６の通し穴１７に及ばず力とほぼ等しいの
が望しい。ピッチ円板６、歯車リング７等に働く力が均
しｊするからである。

同心段部１８の外径は、ピッチ周面１９の外径よシ小さ
いので、不等式（２）が成立すれば、同心段部１８の受
ける単位面積あたシの摩擦力は、ピッチ局面での単位面
積力に等しいか、又はよシ小さくなる。

したがって、たとえ摩耗があっても、これは各部材に於
て均等に生じる。ゆえに遊星歯車２の構造が堅牢なもの
になる。

（２）　　もしもピッチ円板６．６をこの例のように二
ッ割シにした時、同心段部１８が広いと、当然通し穴１
７の幅Ｕも広くなる。ピッチ円板６．６は軸５に対し、
傾きにくくなシ、常に軸垂直面内を安定して回転するよ
うになる。

（８）遊星歯車リング７の裏面２４と、同心段部１８と
の間隙Ｇ１ピッチ円板６の通し穴１７と遊星軸５との間
隙Ｈをよシ広くとることができる。

これは同心段部１８の＠Ｗを広くした為、円板の回転が
安定するからである。

間隙Ｇ、Ｈを広くできると、加工精度の要求を緩和でき
、低コスト化に資する所大である。

また、遊星歯車番噛合い点の不整合を常時、均等化する
作用がある。

従来のリング、円板つき遊星歯車の場合、空隙Ｇは０．
１　ｎ以下でなければならなかった。

しかし、本発明で間隙Ｇは０．１　ｊｆｌ〜０．５ｆｆ
とする事ができる。

間隙Ｈも従来０．０５１１以下とするのがぶつ、うであ
ったが、本願の場合０．０７ｊｌｌｌ〜０．２Ｍに拡げ
る事ができる。

このように、本発明の遊星歯車装置は、従来固有の難点
とされた各噛合点の不整合性を、加工精度の厳格化を伴
う事なく解決でき、遊星歯車の回転は安定し、各部分の
摩耗は平均化して長寿命となる。有用な発明である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例に係る遊星歯車装置の一部切欠
き正面図。 第２図は一部切欠き背面図。 第３図は第１図中のＸＯＹ断面図。 第４図は遊星歯車の分解拡大断面図。 第５図は特公昭５４−１７１１１号記載の遊星歯車装置
断面図。 第６図は第５図の遊星歯車をニラ側構造にした拡大断面
図。 １・・・・・・・・・太陽歯車 ２・・・・・・・・・遊星歯車 ３・・・・・・・・・外殻内歯歯車 ４・・・・・・・・・キャリヤ ５・・・・・・・・・遊星軸 ６・・・・・・・・・ピッチ円板 ７・・・・・・・・・遊星歯車リング ８・・・・・・・・・ピッチリング ９・・・・・・・・・内歯歯車リング １６　　・・・・・・ボス部（ピッチ円板の）１７　　
・・・・・・通し穴 １８　　・・・・・・同心段部 １９　　・・・・・・ピッチ局面 ２４　　・・・・・・裏　面（歯車リングの）Ｗ・・・
・・・・・・同心段部の幅 Ｄ・・・・・・・・・ピッチ周面の幅 Ｕ・・・・・・・・・通し穴の幅 Ｇ・・・・・・・・・歯車リング裏面と同心段部の間隙 Ｈ・・・・・・・・・ピッチ円板の通し穴と遊星軸との
間隙 発明者　　　的場秀恭

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　太陽歯車１と、これに噛合する適数個の遊星
   歯車２と、これに噛合する外殻内歯歯車３と、遊星歯車
   ２を軸支し回転自在に設けられたキャリヤ４とよシなる
   遊星歯車装置に於て、遊星歯車２は、内側面に幅Ｗの同
   心段部１８を有しピッチ円に等しい外径で幅りのピッチ
   局面１９を設けたピッチ円板６．６と、ピッチ円板６．
   ６によって両側から挾まれその同心段部１８．１８によ
   って裏面２４が支持される遊星歯車リングＴとよシ成シ
   、がっ外殻内歯歯車３はピッチリング８．８とピッチリ
   ング８．８によって挾まれる内歯歯車リング９とよシ成
   シ、さらに、ピッチ円板６の同心段部１８Ｑ＠Ｗは、ピ
   ッチ周面１９の輻りの１．５倍よシ広い事・を特徴とす
   る遊星歯車装置。
2. （２）　　ピッチ円板６、・６は二分割されておシ、同
   一部材である特許請求の範囲第１項記載の遊星歯車装置
   。
3. （３）遊星歯車リング７の裏面２４とピッチ円板６の同
   心段部１８との直径方向の間隙Ｇが０．１Ｍ〜０゜５闘
   である特許請求の範囲第２項記載の遊星歯車装置。