JPS61211560A - 遊星歯車装置の連結構造 - 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】 例技術分野 この発明は、遊星歯車装置の多段連結構造に関する。

遊星歯車装置は減速機、又は増速機として広い用途を持
っている。

入力軸と出力軸とが同−Ｕ！線上にあるので、２段、３
段と遊星歯車装置を重ねて用いる事ができる。これは長
所であるが、従来の遊星歯車は比較的損失が大きかった
ので、実際に多段連結して用いられる事は少なかった。

ところが、本発明者等の努力によって、動力伝達効率が
９５％程度のものを容易に作ることができるようになっ
た。このため、多段減速の可能性が開けた。

多段減速すれば、それぞれの減速比の積に当る減速比が
得られる。ウオームとウオームギヤに匹敵する減速比が
得られるし、エネルギーロスもウオーム系に比して少く
することができる。

ウオーム系の場合、入力と出力とがねじれているから、
扱い難いということもある。

コストの問題が解決されれば、多段遊星歯車減速機は、
ウオーム系にかわって、大減速比の要求される部位へ広
く使用されるであろう。

価格の点でも、本発明者の工夫によって、高効率、低価
格の遊星歯車装置を作ることができるようになってきた
。

遊星歯車装置の太陽歯車の歯車をＳ、遊星歯車の歯数を
Ｐ、外殻内歯歯車の歯数をＩとする。減速比をＩＡとす
ると、 によって与えられる。

遊星歯車装置の減速比は１／Ｒであるが、簡単のため、
逆数のＲを減速比と書くことにする。（１）式から明ら
かなように、Ｒは必ず２より大きい。

しかし、Ｒはあまり大きい値をとることができない。Ｒ
を大きくすると、太陽歯車が小さく、遊星歯車が大きく
なる。隣シ同士の遊星歯車が接触する直前の減速比まで
のものしか作れない。

遊星歯車の数をｎと書く。これは３か又は４である。

モジュールがＯの極限で、減速比の上限ＲｍａｘはＲｍ
ａｘ　　＝＝　□　　　　　　（２）ｌ−ｓｉｒｌ旦 によって与えられる。遊星歯車数ｎが４の時、この値は
６．８である。ｎが３の時この値は１４．９　　である
。

実際には歯があるので、Ｈの上限は、（２）式よりも小
さい。

遊星歯車数ｎが４の時、Ｒの上限は６程度である。これ
はモジュールによる。ｎが３の時、Ｒの上限は１０程度
である。

このように、遊星歯車装置の減速比は限られている。下
限も３程度であシ、実際にｎ＝２のものを作ることはで
きない。すると、ｎ＝４でＲは、３〜６、ｎ＝３でＲは
３〜１０程度にすぎない。

このように減速比の範囲が狭く限られていることが、遊
星歯車装置を使いにくくする原因のひとつであった。

しかし、多段連結すれば、減速比Ｈのとりうる範囲は著
しく広くなる。

多段連結することによる、コストアップ、効率の低下な
どの問題は本発明者達の努力によって克服されつつある
。

げ）従来技術 遊星歯車装置は、太陽歯車と、３又は４の遊星歯車と、
外殻内歯歯車と、遊星軸によって遊星歯車を軸支するキ
ャリヤとよりなっている。

太［ＩＫＫｉｄ、セレーション、スフ”−フィン、Ｄ穴
などが穿ってあって、ここに太陽シャフトを入れるよう
になっている。減速器として使う場合は、これが入力軸
である。

キャリヤにも、セレーション、スプラインなどが穿っで
ある。この廻り止め構造は、太陽歯車のものよりも堅牢
でなければならない。キャリヤにもシャフトを入れる。

減速器として使う場合、これは出力軸である。

多段連結する場合、１段目の出力軸と２段目の入力軸が
共通になる。一般にｎ段目の出力軸が、（ｎ＋１）段目
の太陽歯車に連結される。

ｎ８目の遊星歯車装置の減速比をＲｎとすると、全体の
減速比Ｒｔは、これらの積によって表わされる。

Ｒ４＝　　’ｌ’［Ｒｉ　　　　　　　　　　　　　（
８１ｉ＝＝１ 多段遊星歯車装置の場合、必ず外殻内歯歯車のピッチ円
は等しくする。

製作の便宜のため、モジューｐも同一にすることが多い
。さらに、同一の単位を使うのが便利である。減速比が
Ｒである同一の遊星歯車装置をｎ段使うと、全体の減速
比Ｒｔは、（３）の内の特殊な場合となり Ｒ４＝　　Ｒｆ４） となる。

従来の遊星歯車装置であれば、このように、多段連結す
る場合、あまり困難はなかった。歯■同士が自由に軸方
向に滑シうるからである。

汐）　歯先円板　遊星歯車装置 遊星歯車装置の効率が、従来、かなシ低いものであった
、ということはよく知られている。

これは噛合い点が多すぎて、歯先が強く噛み込むことが
あるからである。歯先干渉と本発明者は呼んでいる。

精度を上げれば良いと考えられていた。しかし、そうで
はない。遊星歯車装置の精度が理想的であるとしても、
ケーシングへの取付、入力軸、出力軸のセンターの誤差
があればなんにもならない。

歯先が相手の歯底へ強く喰い込むのがいけないのである
。バックラッシュを多くとると、これを少しは防ぐこと
ができるが、そうすると、騒音も大きくなって、磨耗も
早くなる。

そこで、歯車の片側又は両側にピッチ円に等しい円板や
リングを設けるという事がかつて提案された。実公昭８
０−１６９１８号、特公昭５４−１７１１１号、米国特
許第３．２９３．９２８号、米国特許第８．５４８．６
７３号である。

ピッチ円は確かに円板、リングの周速が一致して、理想
的のように見えた。

ピッチ円は、歯車の歯底より大きく、歯先より小さい。

ピッチ円の円板やリングを両側に付けるとすれば、かな
らず、ひとつの歯車が３つの部材からなることになる。

部品点数が従来のものの３倍になってしまう。

望ましいことではない。

また、外殻内歯歯車について重大な困難がある。

ピッチリング２枚と、中間のギヤの中心が一致せず、狂
いやすい、という事である。３つの別部材を、ケーシン
グにポルトで止める時に、中心を一致させるのが難しい
のである。

そうすると、外殻内歯歯車は円筒の母線方向の狂いを生
ずる。

そこで本発明者は、このような技術常識を捨て、歯先円
板方式の遊星歯車装置を発明しｆｃ（特願昭５６−１９
８１１８号、特開昭５８−９４８５６　、Ｓ　５８　、
６　、４公開）。

遊星歯車の両側の円板を歯先円より大きくしている。外
殻内歯歯車の両側の円筒面を歯底円よりも大きくしてい
る。しかも、円板は円筒面に接するようにする。

こうすると、歯先の歯底への強い噛込みを防ぐことがで
きる。

外殻内歯歯車は１部材でできる。プラスチック射出成形
で一挙にできる。部材の点数が減る。これはコストダウ
ンの上で有効であった。また、外殻内歯歯車のギヤ部と
円筒面の狂いが、取付の不手際などによっては生じない
、という長所もあった。

歯先円方式という仮称をつける。これは遊星歯車の両側
の円板が歯先円より大きいということである。必ずしも
歯先円に一致するのではない。

このようにすると、太陽歯車が遊星円板の周縁によって
挾まれる。太陽歯車を抜きとることができない。また遊
星歯車のみをギヤリヤに入れてセットした後、太陽歯車
を入れるということもできない。

組立て工程に於て、キャリヤに遊星軸を立て、下側の円
板と、遊星歯車のギヤリングを入れる。

この後、太陽歯車を入れてから、上側の円板を入れるよ
うにしなければならない。

歯先円方式は、このように、いったん組立てると、太陽
歯車やキャリヤを賓滑シさせて抜きとることができない
。

このような不自由さは、従来の遊星歯車（円板やリング
のない）にはなかったものである。

に）多段減速機 多段減速するのであるから、１段の減速比を大きくとろ
うとする事が多い。そうすると、太陽歯車が小さくなる
。

小さい太陽歯車にセレーション穴などを穿つと、歯車が
弱くなるし、入力軸も細くなってトルクをとることがで
きない。

そこで、太陽シャフト（入力軸）と太陽歯車とを一体化
することを考える。太陽シャフトの先端に太陽歯車を切
るのである。

こうすると、太い太陽シャフトを使うことができるし、
太陽歯車も穴を穿たないので、弱くならない。

太陽シャフトの反対側の端部に、前段のキャリヤ軸孔に
入るようなセレーションやスプラインを設けておく。

一般の遊星歯車装置に於て、キャリヤのトルクは大きい
ので、キャリヤ軸孔も太陽歯車の軸孔などより大きいの
が普通である。

そうすると、歯先円方式の遊星歯車装置を多段連結する
とすれば、第４図のような太陽シャフト５０を使わなけ
ればならない。

直径の大きい太陽歯車部５１と、キャリヤ孔差込部５２
と、これらの部分を連続するやや細い径の中間部５３と
よりなっている。

大きいトルクを伝達するため、太陽シャフト５０は単一
の部材とする。

キャリヤ孔差込部５２は、前段の遊星歯車装置のキャリ
ヤ孔に差込む部分で、スプライン、セレーションになっ
ている。

このようなアレイ型の部材を加工するのは次のようにす
る。

（１）１本の棒材から、短い棒を切り出す。

（２）中間部５３を削シ落す。

（３）両側の円形部を適当な直径に研削する。

（４）両側の円形部に太陽歯車のインボリュート歯面と
、スプライン、セレーション歯面全加工する。

これだけの工数を必要とする。極めて煩労である。コス
ト高になる。

より簡略化するため、キャリヤ軸孔をインボリュートセ
レーションとする、という改良法があシうる。そして、
太陽歯車と同じモジュール、直径、歯数の歯形とする。

こうすれば、太陽歯車と同じ歯車を切った棒材から出発
することができる。

第４図でいうと、太陽歯車部５１とキャリヤ孔差込部５
２が同形なのである。この場合、棒材を短く切って、中
間部５３を研削する、という工程がやはり必要である。

このようなアレイ型の部材は作シ難い。中間部５３は両
側より細いので、どうしても後で研削しなければならな
い。焼結やダイキャスト、鍛造などで作ることができな
い。プラスチックにして射出成形で作ることもできない
。

中間部５３が太陽歯車部５１より細くなければならない
のは、遊星歯車両側の円板が歯先円より大きいからであ
る。円板が太陽歯車部５１の内側面５４に接触するから
、中間部５３はより細くなくてはならない。

円板などを伴わない周知の遊星歯車装置を多段連結する
場合は、太陽歯車部と同一断面の単純な太陽シャフトを
用いればよい。このような難点は生じない。

（３）　　　目　　　　　的 多段連結する歯先円方式の遊星歯車装置の太陽シャフト
に関し、焼結、ダイキャスト、鍛造又はプラスチック射
出成形で作ることのできる製作容易な、太陽歯車と一体
となったシャフトを与える事を目的とする。

ψ）構　成 第１図は本発明の連結構造を持った歯先円方式の３段減
速機の例を示す断面図である。

ここでは、３つの遊星歯車装置ＡＳＢ、Ｃが示しである
。Ａが第１段、Ｂが第２段、Ｃが第３段の減速機である
。

まず共通の構造について述べる。

遊星歯車装置は、中心の太陽歯車１と、これに噛合う３
又は４の遊星歯車２．２、・・・・と、これらと噛合う
外殻内歯歯車３と、遊星軸５によって遊星歯車２．２、
・・・・を軸支し回転自在に設けられたキャリヤ４とニ
ジなっている。

通常の遊星歯車装置と異なシ、本発明は、歯先円方式の
構造を採用している。

遊星歯車２は、中間の歯車を切っであるリング状の遊星
ギヤ７と、この両側に設けられる遊星円板６．６とより
なっている。３部材よりなる歯車である。

遊星円板６は、遊星ギヤ７の裏面を支持すべき内円筒部
２１と、遊星ギヤ７の側面に接し歯先円より大きい円板
部２２とを有する回転対称の部材である。中心に軸通し
穴２４が穿たれている。

外殻内歯歯車３は、遊星ギヤ７に噛合うべき中間の外殻
ギヤ部２５と、この両側にあって、遊星円板６の円板部
２２と転動接触すべき歯底円より大きい直径の外殻円筒
部２６．２６を有し、一体に形成しである。

外殻内歯歯車３は一部材である。

遊星円板６の円板部２２は、遊星歯車２の歯先円よりＯ
〜２モジュール大きい半径を持っている。

外殻円筒部２６は外殻内歯歯車３の歯底円より０〜２モ
ジューｌし大きい半径を持っている。

第２図はひとつの遊星歯車装置の一部切欠き正面図であ
る。

キャリヤ４は、主キヤリヤ盤４ａと、副キャリヤ盤４ｂ
とを結合したものである。

隣接する遊星軸５．５の二等分線上に、凸部１０、凸部
１２が主、副キャリヤ盤４ａ、４ｂＫ形成されている。

凸部１０の上にはさらにより細い差込突部１１が形成さ
れている。副キャリヤ盤４ｂの突部１２には差込穴１３
が貫通している。差込穴１３に前記の差込穴部１１を差
込んで、表面に突出した部分をかしめである。

かしめ１４によって、主副キャリヤ盤４ａ、４ｂが一体
結合される。

キャリヤの内側面には、予め遊星軸止め穴１６が設けて
あり、遊星軸５の両端がこれらによって支持されている
。

副キャリヤ盤４ｂは中央に広い開口１７を有する。これ
は太陽シャフト（又は入力軸）を通すための開口である
。

主キヤリヤ盤４ａは中央にキャリヤ軸孔１５を有する。

これは出力軸を取シ出す部分である。セレーション、ス
プラインなどの廻り止め構造がキャリヤ軸孔１５には形
成されている。

以上の構成は、元肥の特願昭５６−１９３１１３号（特
開昭５８−９４６５６号）と同じである。

本発明は、前段のキャリヤ４と、次段の太陽歯車の連結
構造に特徴がある。

これを説明する。

連結は、第４図に示すような１体の部材を使うのではな
い。２部材を使う。それは、太陽シャフト９と、継ぎプ
ッシュ１８とよりなる。

第１図は３段減速であるから、連結部が２箇所ある。い
ずれも同じ構造である。

第３図は太陽シャフト９と継ぎプッシュ１８とより々る
連結機構の分解斜視図である。

太陽シャフト９は、先端に太陽歯車１が形成されている
。太陽歯車１より小さい直径のンヤフト部分には、スプ
ライン、セレーションなどの廻り止め凸部２０が切っで
ある。

廻り止め凸部２０の最大直径は、太陽歯車１の歯底円の
直径より小さい。このような太陽シャフト９は、焼結、
ダイキャスト、鍛造で作ることができる。中間部が細く
ならないからである。

継ぎプッシュ１８は、太陽シャフト９が小さく、キャリ
ヤ軸孔１９が大きいので、この差を埋めるための部材で
ある。

継ぎプッシュ１８の中心の穴には、廻り止め凹部１９を
設けである。ここには、太陽シャフト９の廻り止め凸部
２０が差込まれる。

継ぎプッシュ１８の外周には、やはり廻り止め（セレー
ション、スプライン）機構を切ったギヤリヤ軸孔差込部
２３が形成される。

この他により直径の広い鍔板部２７が、この例では、形
成されている。これは、主キヤリヤ盤４ａの内側へ入シ
込まないためのものである。また、継ぎプッシュ１８と
ギヤとを間違えないためにも有用である。

太陽シャフト９と継ぎプッシュ１８が強く固結（しまシ
ばめ）しているか、又は、継ぎプッシュ１８と主キヤリ
ヤ盤４ａが固結している場合は、このような鍔板部２７
は不要である。

このようにして、主キヤリヤ盤４ａのトルクが継ぎプッ
シュ１８に伝わシ、太陽シャフト９に伝達され、次段の
太陽歯車１を廻す。

継キプッシュ１８も、焼結、ダイキャスト、鍛造、プラ
スチックの場合は射出成形で作ることができる。

３段の遊星歯車Ａ、Ｂ、Ｃは、ケーシング３６の中に連
結して収容される。ケーシング３６に対して、外殻内歯
歯車が空滑シしてはならないので、ケーシング３６の内
壁に軸方向のケーシング溝３７を切っておく。遊星歯車
装置の外殻内歯歯車３の外周には廻り止め突起３８を一
体に設けておく。

廻り止め突起３８を、ケーシング溝３７へ差込んでゆく
。遊星歯車装置Ａ、Ｂ、Ｃの間には、リング状のスペー
サ４０．４０を入れる。

ケーシング３６は有底円筒形であるが、第１段目の方に
ケーシング蓋３９があシ、ケーシング３６に対しネジ止
めされている。

第１段目の遊星歯車装置Ａの太陽歯＊１′　　には、太
陽軸穴３１が穿たれる。これはスプライン、セレーショ
ンでもよいが、力があまシかからないので、Ｄ穴になっ
ている。ここに、入力軸３３を差込む。

第３段目の遊星歯車装置Ｃのキャリヤ軸孔１５には出力
軸３４を取付ける。

ギ作　用 入力軸３３を回転すると、出力軸３４に減速された回転
力が伝達される。

遊星歯車装置のキャリヤ４と、次段の太陽歯車１は、太
陽シャフト９と継ぎプッシュ１８の２部材よりなる連結
機構によって連結される。

（１）効　果 連結機構が太陽歯車１を先端に形成した太陽シャフト９
と、太陽シャフト９に対し廻り止め機構を介して結合さ
れる継ぎプッシュ１８とよりなっている。

このため、太陽シャフト９の製作が容易になる。

焼結、ダイキャスト、鍛造で作ることができる。

またプラスチック射出成形でも作シうる。

このため、コストを下げる事ができる。

装置を組立てる前に、太陽シャフト９と継ぎプッシュ１
８は一体化しておくと便利である。

この遊星歯車装置は、歯先円以上の大きさをもつ遊星ｒ
］板と、外殻円筒部とが互に接触するから、歯先干渉が
起らない。このため、動力伝達効率が良い。多段に結合
しても、出方の摩擦損失は僅がである。

【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３段連結
構造を示す縦断面図。 第２図は第１図と直角な方向の縦断面図。 第３図は連結機構の分解斜視図。 第４図は従来の連結構造一部所面図。 １．１′・・・・太陽歯車 ２・・・・・・・・遊星歯車 ３　・・・・・・・・　外殻内歯歯車 ４・・・・・・・・キャリヤ ４ａ・・・・・・・・　主キヤリヤ盤 ４ｂ・・・・・・・・　副キャリヤ盤 ５・・・・・・・・遊星軸 ６・・・・・・・・遊星円板 ７・・・・・・・・遊星ギヤ ９　・・・・・・・・　太陽シャフト １０・・・・・・・・凸　　部 １１・・・・・・・・差込突部 １２・・・・・・・・凸　部 １３・・・・・・・・差込穴 １４・・・・・・・・かしめ １５　・・・・・・・・　キャリヤ軸孔１６　・・・・
・・・・遊星軸止め穴 １７・・・・・・・・開　口 １９　・・・・・・・・　廻り止め凹部２０　・・・・
・・・・　廻り止め凸部２１　　・・・・・・・・内円
筒部 ２２・・・・・・・・円板部 ２３　・・・・・・・・　キャリヤ軸孔差込部２４　・
・・・・・・・軸通し穴 ２５　・・・・・・・・　外殻ギヤ部 ２６　・・・・・・・・外殻円筒部 ２７・・・・・・・・鍔板部 ３１　・・・・・・・・　太陽軸穴 ３３・・・・・・・・入力軸 ３４・・・・・・・・出力軸 ３６　・・・・・・・・　ケーシング ３７　・・・・・・・・　ケーシンク溝３８　・・・・
・・・・廻り止め突起 ３９　・・・・・・・・　ケーシング蓋４０　・・・・
・・・・　スペーサ 発　　明　　者　　　　　　的　　場　　秀　　恭特許
出願人　　　　マテツクス株式会社第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽歯車１と、太陽歯車１に噛合うべき適数個の遊星歯
   車２と、これに噛合する外殻内歯歯車３と、遊星歯車２
   を遊星軸５によつて軸支し回転自在に設けられたキャリ
   ヤ４とよりなり、遊星歯車２はリング状の遊星ギヤ７と
   、これの両側に設けられ遊星ギヤ７の裏面を支持する内
   円筒部２１と歯先円より大きい円板部２２を有する遊星
   円板６、６とよりなつており、外殻内歯歯車３は遊星ギ
   ヤ７に噛合う外殻ギヤ部２５とその両側に外殻ギヤ部２
   ５と一体形成されかつ遊星円板６、６の円板部２２と転
   動接触する外殻円筒部２６、２６よりなる遊星歯車装置
   Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・・を複数個連結する連結構造に於て
   、キャリヤ４のキャリヤ軸孔１５には廻り止め凹部１９
   を有する継ぎプッシュ１８を挿入し、次段の太陽歯車１
   と一体形成され外周に太陽歯車１より細い廻り止め凸部
   ２０を形の廻り止め凹部１９に挿入してある事を特徴と
   する遊星歯車装置の連結構造。