JPS597062B2

JPS597062B2 - プラスチツク遊星歯車装置

Info

Publication number: JPS597062B2
Application number: JP57031118A
Authority: JP
Inventors: 重孝大出
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1984-02-16
Also published as: JPS57163753A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、主にプラスチックを使った遊星歯車装置に関
する。

遊星歯車装置は一般に、中心の太陽歯車と、この周囲に
配置された複数個の遊星歯車と、遊星歯車のさらに外周
に設けた外殻内歯歯車と、遊星歯車を軸着したキャリャ
とより成るが、その構造上加工精度の要求が極めて厳し
い。

そのため、最近では遊星歯車と外殻内歯歯車の両側１こ
それらのピッチ円に等して円板或いはリングを添架した
構造のものが使用され、加工精度の要求が著しく緩和さ
れるとともに、各歯車に作用する力も適正値に保たれる
ようになった。

その結果、素材として金属の代わりにプラスチックが使
用できるようになり、軽量、低騒音、無振動、加工容易
、安価等の好結果を得た。

しかし、遊星歯車装置に加わる力の大きさ、摩擦の度合
等は構成部分により異なるので、その素材には耐摩耗性
、耐熱性、剛性、靭性等種々の性質が要求される。

しかる（こ、これまで使用されて来たプラスチックは必
ずしもこれらの要求を満たすものではなく、特に、条件
の厳しいキャリャ、外殻内歯歯車のリング等に於では、
強度不足による破損、摩擦熱（こよる変形、軟化等を発
生するという問題があった。

本発明の目的は、これらの問題を解決し、潤滑性に優れ
、破損、変形、軟〔ヒ等のおそれがなく、しかも寸法精
度の優れたプラスチック遊星歯車装置を提供することに
ある。

本発明の妾旨は、太陽歯車と、該太陽歯車に噛合しこれ
を囲むように設けられかつ両側にピッチ円に等しい外径
の遊星円板部を備えた遊星歯車と、該遊星歯車を囲みこ
れに噛合し両側にピッチ円に等しい内径の外殻リング部
を設けた外殻内歯歯車と、遊星歯車を軸支するキャリャ
とより成る遊星歯車装置に於て、外殻リング部とキャリ
ャを、２０〜４０重量％のガラス繊維を含むポリブチレ
ンテレフタレート樹脂によって製作するとともに遊星円
板部を、エステル油を含有するポリアセクール樹脂によ
って製作したプラスチック遊星歯車装置である。

以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

本実施例は、中心の太陽歯車１と、それに噛合する遊星
歯車２，２，・・・・・・と、遊星歯車のさら１こ外側
の外殼内歯歯車３と、遊星歯車を回転対称の位置に軸着
したキャリャ等より成る。

太陽歯車１は金属製で、中央に入力軸の軸孔６が穿設さ
れている。

素材は、作用するトルクが小さければプラスチックでも
よい。

軸孔６は入力軸の廻止めのためＤ型孔となっているが、
その他スプライン、セレーション、星型、角型等でもよ
い。

遊星歯車２は太陽歯車１の外側に等間隔に４個配設され
ており、遊星ギヤ部１２と遊星円板部１３きより成る。

遊星ギヤ部１２はプラスチック製の円環状歯車で、太陽
歯車１に噛合している。

遊星円板部１３は内面中央に小径のボス部を有するプラ
スチック製円板で、前記遊星ギヤ部１２を両側から挟持
している。

その外径は遊星ギヤ部１２のピッチ円に等しく、ボス部
は遊星ギヤ部１２の内周に緩挿されている。

遊星軸５が前記遊星円板部１３を回動自在に枢着し、そ
の両端は後述のキャリャ４に支持されている。

潤滑のため、２個の遊星円板部１３，１３、遊星ギヤ部
１２及び遊星軸５に囲まれた内部空間にはグリス等の潤
滑剤を注入しておく。

遊星ギヤ部１２のプラスチック素材には殆んどすべての
エンジニアリングプラスチックを使用できる。

すなわち、ポリアセクール（ポリアルデヒド）樹脂（商
品名・・・・・・デルリン、ジュラコン、テナツク）、
ポリカーボネート樹脂（商品名・・・・・・パンライド
、ユーピロン、タフコン、レキサン）、ＡＢＳ樹脂（商
品名・・・・・・サイコラツク、カネエース、ライ２タ
ック、スタイラツク、タフレツクス、タララスチツク、
ダイヤペット、セビアン、トヨラツク）、ポリアミド樹
脂（ナイロン）等である。

遊星円板部１３のプラスチック素材には、エステル油を
含有するポリアセタール樹脂を使用する。

キャリャ４は主盤４ａと副盤４ｂとをスナップフィット
構造で結合したものである。

主盤４ａは外面中央に小径のボス部を有すをプラスチッ
ク製円板で、該ボス部の中心に出力軸の軸孔７が穿設さ
れている。

また、その内面には突起８を有し隆起した連結部１１が
同一円周上に複数個形成されている。

軸孔７は出力軸の廻止めのためスプライン、セレーショ
ン、Ｄ型孔、角型孔等とされている。

副盤４ｂはプラスチック製環状板で、その内面には嵌込
孔９を有し隆起した連結部１０が主盤４ａの連結部１１
に対応して形成されている。

主盤４ａと副盤４ｂは、遊星軸５の両端を固持して遊星
歯車２を挟持し、突起８を嵌込孔９１こ強く押し込で
（いわゆる「しまりはめ」）結合されている。

主盤４ａと副盤４ｂのプラスチック素材には、２０〜４
０重量％のガラス繊維を含むポリブチレンテレフクレー
ト（ＰＲ−ＰＢＴ）を使用する。

外殼内歯歯車３は外殼ギャ部１４とその両側に添架した
外殻リング部１５とより成る。

外殻ギャ部１４はプラスチック製の円環状内歯歯車で、
遊星歯車２を囲繞しその遊星ギヤ部１２と噛合している
。

外殻リング部１５はプラスチック製円環で、外殻ギャ部
１４を両側から挟持している。

その内周面は外殻ギャ部１４のピッチ円と同径で、した
がって遊星歯車２の遊星円板部１３の外周面に接触する
。

また、外周面は外殻ギヤ部１４の外径と同径である。

外殻内歯歯車３のプラスチック素材は、外殻ギャ部１４
には遊星歯車２の遊星ギヤ部１２と同じものを、また外
殻リング部１５にはキャリャ４の主、副盤４ａ，４ｂ
と同じものを使用する。

次に、本実施例を使用した結果について説明する。

太陽歯車１は、遊星歯車２に比して作用トルクが大きく
歯の噛合い頻度も高いのであるが、金属製としたので問
題はなかった。

遊星歯車２において、遊星ギヤ部１２は太陽歯車１、遊
星円板部１３、外殼ギャ部１４と接触するが、接触面の
相対的滑りは少ない。

これは、歯と歯は原則的に転り接触であり、遊星ギヤ部
１２のピッチ円と遊星円板部１３は同径で滑りが僅かだ
からである。

また、遊星ギヤ部１２の作用トルクは４個に分散される
ので太陽歯車１に比して小さい。

このように遊星ギヤ部１２の素材には、耐摩耗性、引張
り強さ、圧縮強さを厳しく要求されないので、前記ポリ
アセクール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、
ポリアミド樹脂等のエンジニアリングプラスチックでも
問題はなかった。

遊星円板部１３は、遊星軸５及びキャリャ４の内面とか
なり高い相対速度をもって滑り接触する。

また、遊星軸５とその軸孔との間には大きい力が働く場
合がある。

このように、遊星円板部１３の素材には、摩擦係数が小
さく、いわゆるＰＶ値（溶融限界圧力×速度）の高いも
のが適している。

使用目的によっては、前記ポリアセクール樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂でもよい
が、２０重量％のポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）の粉末或は１０重量％のＭｏＳ２の粉末を混入
したポリアセタール樹脂の方が有効であった。

しかし、例えば２エチルへキシルセバケートのようなエ
ステル油を含有するポリアセクール樹脂が最適であった
。

この素材は、摩擦係数が約０．１５で前記アセタール樹
脂の約０．３より低く、ｐｖ値も２０００ｋｇ／ｄ−Ｃ
ｒｒＬ／ｓｅｃと大きくポリアセタール樹脂の約４倍で
ある。

したがって、遊星円板部１３の発熱、摩耗は少なかった
。

キャリャ４においては、太陽歯車１に比し回転速度は遅
い代わりに、回転トルク減速比（Ｎ）倍だけ大きくなっ
ている。

この回転トルクは、遊星軸５と軸孔７との間で剪断力と
して働き、軸孔７に向って次第に大きくなるので、主盤
４ａは中心に近付く程肉厚としている。

しかし、軸孔７に形成された出力軸廻止めの突起や筋条
が従来の前記ポリアセクール樹脂、一ポリカーボネート
樹脂、ＡＢＳ樹脂製では容易に破損した。

一方、遊星円板部１３と遊星軸５との間の摩擦熱でキャ
リャ４が変形したり軟叱してはならない。

このように、キャリャ４の素材は剛性、靭性とともに耐
熱性も優れていなければならない。

ガラス繊維で複合体として強比された樹脂は強度的に優
れており、ＦＲアルキド樹脂、ＦＲナイロン（ポリアミ
ド）、ＦＲポリエチレン、ＦＲ塩化ビニル等種々存在す
るが、広く使用されているのはＰＲ不飽和ポリエステル
樹脂（いわゆるＦＲＰ）とＦＲポリカーボネート樹脂で
ある。

この両者は入手しやすく安価であるが、耐熱性に於で十
分でないこさがわかった。

また、耐熱性の良いものとしてＰＲポリエチレンテレフ
タレート（ＦＲ−ＰＥ’Ｉ’）があるが、剛性、引張り
強さの点で十分ではなく、寸法精度にも難があった。

これ（こ対し、２０〜４０％重景％のガラス繊維を含む
ポリブチレンテレフタレート（ＦＲ−ＰＢＴ）は前記キ
ャリャ４の要求を十分に満足するものであった。

ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）はテレフタル酸
とブタジエンにより合成され、融点は２２４℃で前記ポ
リエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の２４９°Ｃより
僅かに低いが、他のプラスチックに比し極めて高い。

またＰＢＴはＰＥＴより結晶比速度が速いのづ、射出成
型時に金型温度をそれ程高くせずにすむ。

そのため、製品の寸法安定性が良く、機械的性質に優れ
ている。

遊星歯車装置に於で寸法精度が良いということは重要な
ことである。

さらに吸水率も低い。かかるＰＢＴに例えば３０％重量
％のガラス繊維を含有せしめて強［ヒしたもの（３０％
ＰＲ−ＰＢＴ）は、引張り強さが１３００〜１４００ｋ
ｇ／ｃＩ？Ｌで、ポリアセクール樹脂の６００〜７００
ｋｇ／ｃＩ？ｔに比して約２倍となっている。

また、その融点が高いので熱的性質に優れ、例えば４．
６ｋｇ／ｉの荷重下での熱変形温度は２００°Ｃであっ
た。

これはＰＲ−ＰＥＴより低いが、ポリアセクール、ナイ
ロン、ポリカーボネートの同一条件での値が約１５０℃
であるのに比して甚だ優れているといえる。

したがって、ＦＲ−ＰＢＴ製のキャリャ４は、軸孔付近
の巨大な剪断力によく耐え、スプライン、セレーション
等の廻止め条溝が過大トルクのために破損することもな
かった。

外殻内歯歯車３において、外殻ギヤ部１４は滑り接触が
殆んどなく、加わる剪断力もさほど大きくない。

したがって、前記遊星ギヤ部１２と同じプラスチック素
材でも何ら問題はなかった。

外殻リング部１５は大きい遠心力を受け、時に剪断力も
加わるので、優れた引張り強さが必要とされる。

また高度の寸法精度が望まれるので、剛性は大きくなけ
ればならない。

さらに、遊星軸５の潤滑状態が不良のときにはかなり高
温になるので耐熱性も要求される。

このように外殻リング部１５の素材に要求される厳しさ
は前記キャリャ４の場合と異ならない。

したｆＪ３って、ＦＲ−ＰＢＴを使用した結果はキャリ
ャ４の場合と同様に全く満足すべきもので、遠心力によ
り破損、摩耗はなく、高温による変形、軟化もなかった
。

本発明は、上記の構成であるから、次のように優れた効
果を発揮する。

（１）従来のプラスチック製遊星歯車装置よりも、潤滑
性、強度、耐熱性、寸法精度等に於で優れているので故
障が少ない。

（２）シたがって、広い分野に於て減速機或は増速機と
して使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部切欠き正面図、第
２図は第１図の一部切欠き背面図、第３図は第１図のＩ
−１線析面図である。１・・・・・・太陽歯車、２・・・・・・遊星歯車、３
・・・・・・外殼内歯歯車、４・・・・・・キャリャ、
４ａ・・・・・・主盤、４ｂ・・・・・・副盤、５・・
・・・・遊星軸、６・・・・・・軸孔、７・・・・・・
軸孔、１２・・・・・・遊星ギヤ部、１３・・・・・・
遊星円板部、１４・・・・・・外殼ギャ部、１５・・・
・・・外殼リング部。

Claims

【特許請求の範囲】

１太陽歯車１と、該太陽歯車１に噛合しこれを囲むよ
うに設けられかつ両側にピッチ円に等しい外径の遊星円
板部１３を備えた遊星歯車２と、該遊星歯車を囲みこれ
に噛合し両側にピッチ円に等しい内径の外殻リング部１
５を設けた外殻内歯歯車３と、遊星歯車を軸支するキャ
リャ４とより成る遊星歯車装置に於で、外殻リング１５
とキャリャ４を２０〜４０重量％のガラス繊維を含むポ
リブチレンテレフクレート樹脂によって製作するととも
に、遊星円板部１３を、エステル油を含有するポリアセ
タール樹脂１こよって製作した事を特徴とするプラスチ
ック遊星歯車装置。