JPS61290262A - 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極モ
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速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、また滑り率が大きく、機械効
率が悪いという欠点もちった。

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
っ の等角速度入園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円
歯車以外の非円形歯車の設計や加工も実用上可能となっ
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回設計自動化工学
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１１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、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シ、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ｄ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。例えば出力軸ｊは出力歯
車りの取付個所にと外部の回転取出端部ｍとの距離は、
遊星歯車ｄの軸方向の長さよりさらに長くなる。そして
遊星歯車ｄは主動側歯車ｅと従動側歯車ｆとを直列に一
体に形成したものであるから相当の長さとなり、出力軸
ｊの長さは必然的に長くならざるを得ない、このため、
出方軸ｊに作用する脈動する負荷による曲げモーメント
やねじれ角も大きくなり、その軸径が大となり、これに
伴なって歯車装置全体も大形大重量とならざるを得なか
った。そのため実用化にはこのような欠点を解消する必
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出力 を用いた遊星差動歯車装置における豐慢軸に大きな変動
荷重が作用して、さらに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図を主として参照して説明する。

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、その一端側５８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）シて遊星軸５が
設けられており、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１ｏ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にその内側端が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。一方入力軸２と出力軸
１１のいずれが一方に中空孔（例えば入力軸２に中空孔
２Ｂ）が穿設されて筒状をなし、これに対して同芯に他
方が貫通され、外部に突出している。

さらに主動側歯車７と固定歯車９幹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のまわり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との噛合により図矢示の
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減速されて出力歯車１０を介し
て出力軸１１に伝達される。

令弟２図のように主動側歯車７と固定歯車９とのピッチ
線が７ａおよび９Ｃとすれば、入力軸２０回転角度θに
対する出力軸１１の回転角度Φの変化は第３図のように
揺動となる。すなわち、回転角度θ１のときに回転角度
Φは最大のΦｌとなり、回転角度θ茸で回転角度Φは元
に戻る。またさらに例えば主動歯車７と固定歯車９との
ピッチ線が第４図のように７ｂおよび９ｄとすれば、ｅ
−Φ曲線は第５図のようになり、出力軸１１は揺動回転
する。すなわち回転角度ｅ２のときに回転角度ΦはΦｉ
の極大となり、回転角度へて回転角度ΦはΦ１から若干
戻されてΦ雪となる。

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６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蓋３ｂおよび後蓋３
Ｃよシなる。

入力軸２は前、ｔ３ｂ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およびポールベアリング１３によって回転自在に軸支
されている。さらに人力軸２はその中心に中空孔２ａを
穿設して筒状とし、これに出力軸１１を貫通させて、ロ
ーラベアリング１５によって支承され、さらにオイルシ
ー／Ｉ／１４によってこの貫通個所の油止めが施こされ
ており、ケーシング３の前蓋３ｂ（ｌ！ｌｌｌに両軸２
および１１が共に突出している。

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
り、円盤状の回転体１２がこの円筒部分９ｂ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、入力軸２に対称
の２個所に遊星軸５がその一端ｍ１５ａと他端側５６と
がそれぞれナツト５Ｃによって連結して固定されて、各
遊星軸５が両端支持されている。

これらの遊星軸５には遊星歯車６がローラベアリング１
５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が固設されており、こ
の出力歯車１０と遊星歯車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。

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７図に示したように、固
定歯車９のピッチ線９ｅの形状および主動側歯車７のピ
ッチＭ７Ｃの形状が回転対称のものが使用しうる。この
ときの入力軸２の回転角度ｅに対する出力軸１１の回転
角度Φは、第８図に示すように回転角度ｅ１において回
転角度ΦはΦ１に至り、その後回転角度ｅ、に至る迄回
転角度ΦはΦ１に保つ。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。またこのときの回転角度ｅ２はπである。ここ
で前記のピッチ線の回転対称の意味をさらに説明すれば
、回転角度Φの変化の１サイクルが完了するときの回転
角度ｅ、で２πを除した値、すなわち２π／ｅ、をｉと
したとき、ｉ≧２でかつｉが自然数である場合回転角度
ｅが零から２πの間で、回転角度Φの変動をｉ周期繰り
返すもので、ピッチ線形も回転対称となる。このような
場合、遊星歯車６をｉ個設けて、第１実施例を実施しう
るものである。このように遊星歯車６を複数個設ける利
点は、入力軸２の回転バランスが良好となると共に、各
遊星歯車に荷重が分散される点にある。

なお遊星歯車６が１個の場合は、前記のｉの価にかかわ
りなく、非円形歯車のピッチ線の形状は例えば第２図、
第４図図示の形状でも使用しうる。

次にこの発明の第２５１ｉ！施例を概略図である第９図
を主として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、遊星歯車６を１個のみとし、出力歯車
１０を第１実施例の外歯歯車に対して内歯歯車とした。

また主動側歯車７と固定歯車９とは円形歯車とし、従動
側歯車８と出力歯車１０とを非円形歯車とした。また遊
星軸５はキャリヤ４にのみ連結されており、片持支持と
した。さらに出力軸１１に中空孔１１Ｂを設けて筒状と
し、これに入力軸２を貫通させた。またこの実施例にお
ける非円形歯車のピッチ線の形状は、第１０図に示すよ
うな８Ｂ、１０ａとすれば、出力軸１１の回転角度Φは
、前記の第３図に準じた揺動となる。

この実施例のように遊星歯車６が１個の場合は、前記の
ように非円形歯車についての前記の門の値に制限は無い
。

この実施例では低回転速度側の出力軸１１を筒状とした
から、入力軸２より大きなトルりが出力軸１１に作用す
るのに対して、強度上有利である。

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）固定歯車９も内歯歯車としてもよい。

（ロ）主動側歯車７と固定歯車９、および従動側歯車８
と出力歯車１０の両組合せ共、非円形歯車としてもよい
。

（ハ）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。

に）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、出力軸を入口軸と同芯にかつ一方を筒状とし、
他方がこの内部を貫通するようにしたから、下記する多
くの効果を有するものである。

（６）低回転速度で大きな変動荷重が作用する出力軸を
、入力軸と同じ側に取シ出すようにしたため、出力軸の
出力歯車取付位置と外端部との距離が短くなり、出力軸
に作用する曲げモーメントやねじれ角が小となり、強度
上有利であり、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り、伝達効率や回転精度も向上
する。

さらに歯車装置の同一の側に入出力軸があることを要求
される場合１ｃ対応しうる。

０　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
シ返えし数（割り出し数）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。

（Ｃ１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。

０　伝達手段として歯車のみを使用しているため、滑り
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１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の構造を示す縦断側面
概略図である。第２図および第４図はこの発明に使用し
うる非円形歯車のピッチ線図、第３図および第５図はこ
れらの非円形歯車を使用したときの入力軸回転角度と出
力軸回転角度との対応曲線図である。第６図ないし第８
図はこの発明の第１実施例を示し第６図は縦断側面図、
第７図は非円形歯車のピッチ線図、第８図は入力軸回転
角度と出力軸回転角度との対応曲線図である。第９図お
よび第１０図はこの発明の第２実施例を示し、第９図は
縦断側面概略図、第１０図は非円形歯車のピッチ線図で
ある。また第１１図は従来の遊星差動歯車装置の縦断側
面概略図である。 １・・・遊星差動歯車装置、２・・・入力軸、２ａ・・
・中空孔、３・・・ケーシング、４・・・キャリヤ、５
・・・遊星軸、５ａ・・・一端側、６・・・遊星歯車、
７・・・主動側歯車、訃・・従動側歯車、９・・・固定
歯車、１ｏ・・・出力歯車、１１・・・出力軸、ｌｌａ
・・・中空孔。

Claims (1)

【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、
   前記入力軸と出力軸とは相互に同芯に、かついずれか一
   方の軸は中空孔を設けて筒状とし、他方の軸がこの中空
   孔内を貫通し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。