JPS61290260A - 非円形歯車を用いた遊星差動歯車装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は歯車装置の技術分野で利用され、特に非円形
歯車を用いた遊星差動歯車装置に関するものである。

（従来の技術） 工場設備や事務機器などにおいて、例えば汎用の４甑モ
ードルの出力軸の回転を減速手段で減速し、さらにこの
減速等速回転を揺動、−揺動回転または間欠回転などの
ような不等速回転にする必要がしばしばあり、カム機構
やゼネバ機構などの不等遣手段を介在させることが従来
から広く行なわれている。しかしこれ゛では減速手段と
不等速手段との両者を備えなければならず、据付面積が
増大するのみならず、装置が高価となるうらみがあった
。さらに従来のカム機構やゼネバ機構などでは、その得
られる不等速回転が限定され、また滑シ率が大キく、機
械効率が悪いという欠点もあった。

一方、遊星差動歯車装置は、高減速比が得られるコンパ
クトな装置として従来から広く用いられている。さらに
歯車は従来円形歯車（、ピッチ線の形状が円形の歯車）
がもっばら用いられており、非円形歯車も考えられない
こともなかったが、だ円歯車など、従来は実用上その歯
形の加工が可能なものに限られていた。従ってだ円歯車
を組み合わせて遊星差動歯車装置を製作したとしても、
その等角速度入力に対する不等角速度出力の角速度の変
化も、限られた範囲のものしか得られなかった。

また、最近になってコンピュータの発達に伴なってだ内
歯車以外の非円形歯車の設計や加工も実用土可能となっ
て来た（精機学会昭和５９年度関西地方定期学術講演会
講演論文集１０９頁以降、および第２回設計自劾化工学
講演会講演論文集３８頁以降参照）。しかしこのような
非円形歯車でも１組用いるだけでは、諸装置の自動化に
要求される間欠回転、揺動、揺動回転などの運動を得る
ことができないため、前記の遊星差動歯車装置に組み込
むことにより、自動化に有用な前記の不等速回転運動が
得られると共に、減速手段と不等速手段とを一体化しよ
うとする試みもまたなされた（日本機械学会論文集（第
３部）３９巻３１７号３９３頁以降参照）。すなわちこ
の試みによる従来の遊星差動歯車装置は、第１３図に概
略を示したように、ケースに軸支された入力軸ａに対し
て偏心しかつキャリヤｂによって片持状に連結された遊
星軸Ｃに、遊星歯車ｄが回転自在に軸支され、この遊星
歯車ｄは主動側歯車ｅと従動側歯車ｆとが一体に形成さ
れており、主動側歯車ｅは太陽歯車のひとつである固定
歯車ｇと、また従動側歯車ｆはもうひとつの太陽歯車で
ある出力歯車りと噛合され、出力歯車りにはケースに軸
支された出力軸ｊが一体に設けられ、これら歯車を非円
形歯車としたものである。このようにしてなる遊星差動
歯車装置は一応減速手段と不等速手段とを一体化したも
のとして評価しうるものであるが、一方入力軸ａが等速
回転をするのに対して、出力軸ｊが不等速回転をするた
め、出力側の各構成に加速度が作用し、入力側と出力側
との構成相互間に作動する伝達力すなわち負荷は脈動す
る。このため、従来の円形歯車を使用した遊星差動歯車
装置に比し各部の強度を高める必要がある。特に遊星軸
Ｃは、主動側歯車ｅと従動側歯車ｆとが一体となった相
当の軸方向の長さを有する遊星歯車ｄを軸支するため、
相当の片持長さとなシ、遊星軸Ｃに作用する大きな動荷
重による曲げモーメントに対応させるため、その寸法が
大型かつ大重量となる欠点を有し、実用化のためにはこ
の欠点を解消する必要があった。

（発明が解決しようとする問題点） この発明においては、前記のような非円形歯車を用いた
遊星差動歯車装置における遊星軸に大きな変動荷重が作
用して、全体が大型大重量になるという問題点を解決し
ようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決するための手段を、この発明の基本
的な要部を示す第１図を参照して説明する。

この発明の遊星差動歯車装置１は、（例えばケーシング
３に回転自在に軸支された）入力軸２に固設されたキャ
リヤ４によって、その一端（１１１５Ｂが連結され、か
つ入力軸２に対して偏心（例えば平行に隔離）して遊星
軸５が設けられておシ、この遊星軸５には遊星歯車６が
回転自在に軸支されている。遊星歯車６は主動側歯車７
と従動側歯車８とが一体に形成される。そして主動側歯
車７は（例えばケーシング３と一体に設けられた）固定
歯車９と、また従動側歯車８は出力歯車１０とそれぞれ
噛合するように配設されている。出力歯車１０には（例
えばケーシング３に回転自在に軸支された）出力軸１１
が一体に設けられている。

そして入力軸２と同芯に回転自在に回転体１２が（例え
ばケーシング３に）軸支されており、遊星軸５の他端側
５ｂはこの回転体１２に連結されている。

さらに主動側歯車７と固定歯車９およびまたは従動側歯
車８と出力歯車１０とは、非円形歯車に形成されている
。

（作用） 次に前記の手段による作用につき説明する。モードルな
どの動力手段の出力軸と連結された入力軸２は図矢示の
方向に等速回転する。それに伴ない入力軸２と一体の遊
星軸５も入力軸２のまわシに同速で等速公転し、遊星歯
車６もそれによって等速公転する。同時にこの公転によ
って主動側歯車７は固定歯車９との噛合によシ図矢示の
方向に自転する。このとき主動側歯車７と固定歯車９と
は１対の非円形歯車であるとすれば、主動側歯車７の、
すなわちこれと一体の従動側歯車８の自転は不等速とな
る。一方従動側歯車８と出力歯車１０とは円形歯車であ
るとすれば、従動側歯車８の前記の不等速回転は、入力
軸２の等速回転に対しては減速されて出力歯車１０を介
して出力軸１１に伝達される。

以上の説明では主動側歯車７と固定歯車９との組み合わ
せを非円形歯車とし、従動側歯車８と出力歯車１０との
組み合わせを円形歯車として説明したが、この逆であっ
ても、また両組み合わせ共非円形歯車としても同様の作
用をはたしうる。

（実施例） 以下にはこの発明の第１実施例を第２図ないし第８図を
参照しつつ説明する。

ケーシング３はヨーク３ａおよびその前後に油洩れを防
止して嵌合して取り付けられた前１ｔ３ｂおよび後蓋３
Ｃよりなる。

入力軸２は前蓋３ｂにボールベアリング１３によって貫
通して軸支され、さらにオイルシー／Ｌ／１４が嵌装さ
れて前記貫通個所の油洩れを防止している。

キャリヤ４はこの実施例では入力軸２と一体の円盤とし
て形成されており、その中央部分と後蓋３Ｃとにわたっ
て入力軸２と同芯の出力軸１１が、ローラベアリング１
５およびボールベアリング１３によって回転自在に軸支
されている。また出力軸１１の後蓋３Ｃに対する貫通個
所にもオイルシー／Ｉ／１４が嵌装される。

後蓋３Ｃのケース３の内側には固定歯車９が出力軸１１
と同芯に固設されており、固定歯車９の中央部分は出力
軸１１が貫通するための孔９ａが穿設される。

固定歯車９の一部外周には円筒部分９ｂが形成されてお
シ、円盤状の回転体１２がこの円筒部分つｂに対してボ
ールベアリング１３によって回転自在に支承される。

キャリヤ４と回転体１２とにわたって１個の遊星軸５の
一端側５３と他端側５ｂとがそれぞれナラ）５０によっ
て連結されて、遊星軸５が両端支持されている。

この遊星軸５には遊星歯車６がローラベアリング１５に
よって回転自在に軸支されており、遊星歯車６の主動側
歯車７と固定歯車９とは非円形歯車として形成されて噛
合される。

一方出力軸１１には出力歯車１０が固設されておシ、遊
星歯車６の従動側歯車８とは円形歯車として形成されて
噛合される。

キャリヤ４と回転体１２とにわたって、遊星軸５と対称
位置にマスバランス１６が連結して取り付けられる。

この実施例における主動側歯車７と固定歯車９との非円
形歯車としては、−例として第３図に主動側歯車７のピ
ッチ線７ａおよび固定歯車９のピッチ線９Ｃを示した。

このような形状のピッチ線になる主動側歯車７と固定歯
車９を使用した場合の、入力軸２の回転角度θに対応す
る出力軸１１の回転角度Φの関係は第４図に示すように
、回転角度θ！において回転角度ΦはΦ１に至り、その
後回転角度ｅ２に至る迄回転角度ΦはΦ１を保ち、回転
角度Φの変化の１サイクμを完成する。すなわちこの場
合は出力軸１１は間欠回転を行ない、自動機械等におけ
る割出しに利用しうる。

また主動側歯車７と固定歯車９との非円形歯車として、
第５図に示すような７ｂおよび９ｄのピッチ線とすれば
、回転角度θとΦとの関係は第６図に示すようになる。

すなわちこの場合は回転角度θ寛で回転角度゛Φは最大
のΦｌとなシ、回転角度ｅ！では回転角度Φは元に戻る
。すなわちこの場合は出力軸１１は揺動を繰シ返えす。

また両歯車７と９の別の非円形歯車の形状として、第７
図に示すような７Ｃおよび９ｅのピッチ線とすれば、回
転角度ｅとΦとの関係は第８図に示すように、回転角度
ｅ、において回転角度ΦはΦ！の極大となシ、回転角度
ｅ２においてΦ、迄戻る。すなわちこの場合は出力軸１
１は揺動回転運動をするものである。

前記の実施例では、主動側歯車７と固定歯車９との組み
合わせを非円形歯車とし、従動側歯車８と出力歯車１０
との組み合わせを円形歯車としたが、これを反対にして
歯車７と９との組み合わせを円形歯車、歯車８と１０と
の組み合わせを非円形歯車とするようにしてもよい。さ
らにこの両組み合わせ共非円形歯車としてもよい。

次にこの発明の第２実施例を第９図を参照しつつ説明す
る。ただし前記の第１実施例において説明した手段と同
一の手段は同一の符号を付し、第１実施例との相違を主
として述べる。

この実施例ではマスバランス１６を用いずに、入力軸２
に対して対称の２個所に遊雇ＩＦＩｈ５を設け、この各
遊星軸５に同一に構成した遊星歯車６を軸支する。

この場合の主動側歯車７と固定歯車９との非円形歯車の
ピッチ線の形状は、前記の第３図に図示したように、ピ
ッチ線７ａおよび９Ｃが回転対称の形状の場合（この場
合ｅ２がπ）に可能である。

また第１０図に示すようにピッチ線７ｄおよび９「の形
状が中心に対して３個所に回転対称の場合（ｅ２が名π
である場合）は、遊星歯車６を３個所対称に設けうるな
ど、要するにｉ＝２π／ｅ、としたとき、ｉ≧２であり
かつｉが自然数である場合に、この実施例が可能であり
、遊星歯車６はｉ個設けることができる。

このように遊星歯車６を複数個設けうる利点は、回転部
分の回転バランス１良好となる他、各歯車に作用する荷
重が分散され、各歯車および入力軸２などの寸法を小と
なしうるものである。

次にこの発明の第３実施例を第１１図を参照しつつ、先
の第２実施例の説明に準じて説明する。

この実施例では、入力軸２はその中心に中空孔２ａを穿
設して筒状とし、これに出方軸１１を貫通させて、ロー
ラベアリング１５によって支承されてお９、ケーシング
３の前蓋３ｂ側に両軸２および１１が共に突出している
。

この実施例においては、前記のように構成したことによ
シ、出力側の負荷が従動側歯車８−出力歯車１〇−出力
軸１１と伝達されるときに、出力軸１１を支承する構造
上トルクが作用する個所の軸長さが短く出来、強度上有
利であると同時に、入出力側とも同一側にあることを要
求される場合に好都合である。

この実施例において、出力軸１１が入力軸２の中を貫通
させるようにしたが、これを反対にして。

入力軸２が出方軸１１の中空孔１１ａの中を貫通させる
ようにしてもよい（第３実施例の変形を示す第１２図参
照）。

この発明は前記した種々の実施例以外に、さらに下記す
る変形もまた実施例に含まれる。

（イ）太陽歯車（前記の説明における固定歯車９および
出力歯車１０）は、前記のように外歯歯車とすれば、外
形寸法を小となしうるが、これを内歯歯車としてもよい
（第１２図参照）。

幹）遊星軸５は、入力軸２と平行でなく、交差するよう
に偏心させてもよい。この場合は歯車は平歯車でなく傘
歯車となる。

（ハ）　キャリヤ４および回転体１２は、回転バランス
が良好となるように円盤状としたが、これを腕状に形成
してもよい。

（発明の効果） この発明は非円形歯車を組み込んだ遊星差動歯車装置に
おいて、遊星軸が両端支持されるようにしたから、下記
する多くの効果を有するものである。

（５）特に変動荷重の作用する遊星軸が両端支持され、
遊星軸に作用する応力が小となり、遊星軸の寸法を小と
することが可能であるから、装置全体も小型にまとめる
ことができ、安価に提供可能となり、実用に供しうるも
のである。さらに各部の歪が少なくなシ、伝達効率や回
転精度も向上する。

（ロ）遊星差動歯車装置に非円形歯車を組み込んだため
に、１組の非円形歯車のみでは得られないような、出力
軸の回転変動が得られ、各種装置の自動化に供しうる。

また非円形歯車の設計によって、出力軸の１回転中にお
ける繰り返えし数（割シ出し数）を多く取ることも可能
である。また出力軸の加速度特性を良好にすることもで
きる。

（ＣＩ　　遊星差動歯車装置自体で減速作用をなさしめ
うるから、別の減速手段を要しないと共に、セルフロッ
キング機能をも有する。さらに入出力軸を一直線上に支
持できて使用にも便利である。

（至）伝達手段として歯車のみを使用しているため、滑
シ率が小であり、カムやゼネバ手段などを使用した場合
のように、伝達効率が低下することもなく、回転精度も
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本的な要部構造を示す概略図であ
る。第２図ないし第８図はこの発明の第１実施例の詳細
を示し、第２図は縦断側面図、第３図、第５図および第
７図は非円形歯車の各種の例を示すピッチ線図、第４図
、第６図および第８図はこれらの各側に対応する作用説
明図である。 第９図はこの発明の第２実施例を示す縦断側面図、第１
０図はこの実施例に使用しうる非円形歯車のピッチ線図
である。第１１図はこの発明の第３実施例を示す縦断側
面図、第１２図はその変形を示す概略図である。また第
１３図は従来の歯車装置の概略を示す概略図である。 １・・・遊星差動歯車装置、２・・・入力軸、３・・・
ケーシング、４・・・キャリヤ、５・・・遊星軸、５ａ
・・・一端側、５ｂ・・・他端側、６・・・遊星歯車、
７・・・主動側歯車、８・・・従動側歯車、９・・・固
定歯車、１０・・・出力歯車、１１・・・出力軸、１２
・・・回転体、１６・・・マスバランス。 特許出願人　財団法人機械振興協会（ほか１名）第８回
　　　　（ｇｌ軌周反

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力軸に固設されたキャリヤによってその一端側
   が連結されかつ前記入力軸に対して偏心して設けられた
   遊星軸に、遊星歯車が回転自在に軸支され、この遊星歯
   車は主動側歯車と従動側歯車とが一体に形成され、前記
   主動側歯車は固定歯車と、また従動側歯車は出力軸と一
   体の出力歯車と噛合するようにした、遊星差動歯車装置
   において、前記主動側歯車と固定歯車およびまたは従動
   側歯車と出力歯車とは非円形歯車に形成されると共に、
   前記遊星軸の他端側は前記入力軸と同芯に回転自在に軸
   支された回転体に連結されていることを特徴とする、非
   円形歯車を用いた遊星差動歯車装置。
2. （２）前記キャリヤと回転体の間には、前記遊星歯車が
   軸支される１個の遊星軸に対して対称位置にマスバラン
   スが取り付けられている、特許請求の範囲第１項記載の
   非円形歯車を用いた遊星差動歯車装置。
3. （３）前記遊星軸は前記入力軸に対称に複数個設けられ
   、これら各遊星軸に遊星歯車が軸支されている、特許請
   求の範囲第１項記載の非円形歯車を用いた遊星差動歯車
   装置。
4. （４）前記入力軸と出力軸とは相互に同芯にかつ一方を
   筒状とし他方がこの筒内を貫通している、特許請求の範
   囲第１項記載の非円形歯車を用いた遊星差動歯車装置。