WO2004079224A1 - 歯車装置 - Google Patents

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WO2004079224A1
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tooth
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Kenichi Ushikoshi
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Kenichi Ushikoshi
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46—Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H2001/2881—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion comprising two axially spaced central gears, i.e. ring or sun gear, engaged by at least one common orbital gear wherein one of the central gears is forming the output
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S475/00—Planetary gear transmission systems or components
    • Y10S475/904—Particular mathematical equation

Definitions

  • the present invention relates to a gear device, and more particularly to a structure of a gear device having a planetary gear mechanism suitable for being configured as a small reduction gear.
  • reduction gears using a planetary gear mechanism are often used as a part of a drive mechanism in various types of mechanical devices because of their small size and a large reduction ratio.
  • a small reduction gear described in JP-A-2-31047.
  • This small reduction gear is mounted coaxially with a sun gear, a planetary gear that mates with the sun gear, a fixed internal gear that mates with the first gear portion of the planetary gear, and a cogwheel with the fixed internal gear.
  • a movable internal gear that is combined with the two gears.
  • the first gear portion that engages with the fixed internal gear and the second gear portion that engages with the movable gear portion are provided coaxially and adjacently in the axial direction. Is formed.
  • the first gear and the second gear of the planetary gear are generally formed with different numbers of teeth.
  • the reduction ratio can be increased without increasing the size of the mechanism.
  • the number of teeth of the sun gears on e the number of teeth z 2 of the first gear portion z physician second gear portion teeth number of planet gears, have I the number of teeth of the fixed internal gear movable If the number of teeth of the internal gear was 1 2, the reduction ratio when configured sun gear as the input unit, to constitute a movable internal gear as an output unit,
  • the sun gear Since the number of planetary gears that can be incorporated between the fixed internal gear and the movable internal gear is n 2 1, the sun gear and the planetary gear always mesh only at one place (one tooth).
  • the torque applied to the teeth becomes excessive and the load on the gears increases, which impairs durability and makes it difficult to reduce the size of the gears due to the need to increase the strength of the teeth.
  • the number n of planetary gears that can be incorporated is also 2 to 4, but the speed decreases as the difference in the number of teeth increases.
  • the ratio will drop.
  • the difference in the number of teeth between the fixed internal gear and the movable internal gear is set to 3
  • the obtained reduction ratio 2 3 1 (the value shown on the previous page) is the calculation limit. It is.
  • safety is taken into account in consideration of variations in the tooth profile due to the small size of the module, and the reduction ratio is about 100, which is about half that in many cases. Therefore, the reduction ratio of a gear device using a planetary gear mechanism is usually around 100 in many cases, and even if the tooth form is configured with a small module and it is impossible, only a reduction ratio of less than 200 can be obtained. I can't.
  • the number n of the planetary gears does not necessarily depend on the difference in the number of teeth between the fixed internal gear and the movable internal gear. It seems as if an infinitely large reduction ratio can be obtained.
  • the module of the tooth type required according to the size can be actually formed, and the strength (rigidity) required for the tooth type of the module during operation
  • the size of the gear mechanism must be small, and the backlash will be reduced by reducing the size of the gear mechanism.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, and the problem is that even if the tooth profile of each gear is set to a small module in order to reduce the size of the gear mechanism, operation and assembly are hindered.
  • the gear device that can be made smaller than before and that has a sufficient reduction ratio, it is possible to realize a configuration of a planetary gear mechanism that does not have
  • a gear device of the present invention includes: a sun gear having a number of teeth e; a first gear portion having a number of teeth zi that matches the sun gear; and a second gear portion having a number of teeth z 2.
  • N is a natural number of 2 or more) planetary gears, a fixed internal gear having the number of teeth I that mesh with the first gear portion of the planetary gear, and the second gear portion of the planetary gear and a movable internal gear having a tooth number I 2 of ⁇ in, wherein the number of teeth e, zz 2, I physician 1 2 is a multiple of all n. .
  • n is preferably 2 or 3. Since the number of the planetary gears is two or three, the cross-sectional area of the column portion extending in the axial direction of the sun gear in the carrier (or holder) that supports the planetary gears can be secured. Even if the size is reduced, the rigidity of the carrier can be prevented from lowering, and the rotation shaft of the planetary gear can be reliably supported.
  • the gear device having the structure of the present invention can reliably assemble the gear mechanism without reducing the number of planetary gears even in such a case.
  • a high reduction ratio as described above is obtained, and a small clock-size module (for example, at least one gear module is 0.1 mm or less) is used to reduce the size of the device.
  • a gear device having sufficiently practical durability and balance can be configured. In particular, it is possible to provide a device that can withstand practical use even if the speed reduction ratio is 400 or more.
  • the module of a combination of at least one of the tooth shapes of the sun gear, the planetary gear, the fixed internal gear, and the movable internal gear is 0.1 mm or less, it is easy to realize. .
  • the module size is 0.1 mm or less, there is less room for the combined state of the gears, so that the phases of the combined states of the plurality of planetary gears and the sun gear, fixed internal gear or movable internal gear match.
  • the combined state of the plurality of planetary gears is always in the same phase, so that at least one tooth-shaped module is 0.1 mm. Even in the following cases, gear assembly work can be performed reliably and easily.
  • the fixed internal gear is preferably formed integrally with an inner surface of a housing of the device.
  • the planetary gear preferably has a reference pitch circle diameter of the second gear portion smaller than a reference pitch circle diameter of the first gear portion.
  • the reference pitch circle diameter of the second gear portion is smaller than that of the first gear portion, the reference pitch circle diameter of the movable internal gear coupled to the second gear portion can be formed smaller.
  • the gear device can be further reduced in size. Will be possible.
  • the gear device of each of the above-mentioned inventions is integrally formed with a motor such as a motor and other driving sources to be configured as a driving device.
  • the gear mechanism that can be miniaturized and can realize a high reduction ratio as in the present invention is extremely effective as a small driving device incorporated in a portable (electronic) device.
  • a portable chemical solution supply device ⁇ vibration device for a mobile phone it is desirable to use the device as a portable chemical solution supply device ⁇ vibration device for a mobile phone.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a structure of an embodiment of a gear device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the shape of each gear in the embodiment in an overlapping manner.
  • FIG. 3 shows (a) the mating surface of the tooth form in the embodiment of the gear device according to the present invention, (b)
  • FIG. 4 is a diagram showing a mating surface of two conventional tooth forms having the same number or the same phase, and (c) a side view of a planetary gear in the embodiment of the gear device according to the present invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the present embodiment.
  • a small motor 11 is inserted into an opening at one end (the right end in the figure) of a cylindrical housing 10 formed by injection molding or the like, and the body of the small motor 11 holds an adhesive.
  • the adhesive is fixed to the housing 10 by pouring the adhesive into the 10a.
  • the output shaft 11 a of the small module 10 is fitted in the center hole 12 a of the input member 12.
  • the input member 12 is also formed of a resin molded body such as injection molding.
  • a sun gear 12b is formed in a body.
  • the sun gear 1 2b is combined with the planetary gear 13.
  • the planetary gear 13 includes a first gear portion 13 a that is combined with the sun gear 12 b, a second gear portion 13 b formed coaxially with the first gear portion 13 a, and a first gear portion. It has a shaft support 13c provided at the end on the 13a side and a shaft support 13d provided at the end on the second gear 13b side.
  • the first gear portion 13 a is engaged with a fixed internal gear 1 Ob formed on the inner peripheral surface of the housing 10.
  • the second gear portion 13b is adjacent to the fixed internal gear 1Ob and is connected to the movable internal gear 14a of the output member 14 arranged coaxially.
  • the gear section 13a and the gear section 13b are relatively easy to assemble when they have the same number of teeth.
  • the supported portion 13c is supported by a ring-shaped annular portion 15a of the holder 15.
  • a projecting shaft-supporting portion 13c is rotatably fitted in a fitting hole formed in the annular portion 15a.
  • the holder 15 is made of a resin molding material or the like, and has an annular ring portion 15a and a column portion 15b extending from the annular portion 15a in the axial direction of the sun gear 12b (rotation of the planetary gear 13). And a fitted portion 15c formed at the tip of the column 15b.
  • the supported portion 13 d is supported by a holder retainer 16 to which the fitted portion 15 c of the holder 15 is fitted. Specifically, the protruded shaft-supported portion 13 d is rotatably fitted into a fitting hole formed in the holder retainer 16.
  • the holder 15 and the holder retainer 16 are integrated by fitting between the mating part 15 c and the holder retainer 16, and the outer peripheral surface of the annular part 15 a of the holder 15 is housed.
  • the shaft support (a round hole in the figure) formed on the holder retainer 16 is slidably in contact with the inner peripheral surface of the shaft 10, and the shaft support 16 a is supported by the support shaft 14 b of the output member 14. I have.
  • the output member 14 has a portion provided with the movable internal gear 14 a housed in the housing 10, is rotatably guided by the inner peripheral surface of the housing 10, and is fitted to the housing 10. It is rotatably supported by the center hole of the end case 17.
  • the output gear 14 c of the output member 14 is arranged so as to protrude outward in the axial direction from the end case 17.
  • FIG. 2 shows the state of meshing of the gears when viewed in the axial direction in this embodiment.
  • the number of teeth of the first gear portion 13a of the three planetary gears is z15
  • the number of teeth of the second gear portion 13b is
  • the reduction ratio obtained according to the above equation (1) is 481.
  • are all teeth e, z have a multiple of z 2
  • FIGS. 3 (a) and 3 (c) show a cross section of an abutting portion of a tooth profile according to the present invention and a side view of a planetary gear.
  • the conventional tooth profile for example, one tooth profile 13 e and the other tooth profile 13 f are in phase, so there are many choices for machining methods to configure a gear with two tooth profiles, and it is relatively easy .
  • a member having one tooth profile and a member having another tooth profile are configured with a shaft in one hole and a shaft in one side, and are driven in to complete a planetary gear.
  • the present invention is characterized in that the number of teeth is set such that the number of both teeth is divisible by 3 or 2 or 4.
  • each gear has a multiple of 3 teeth for the following reasons.
  • the tooth shape of the sun gear and the tooth shape of the fixed internal gear are both targeted three times (rotational symmetry where the same tooth shape phase appears every 120 degrees), and the tooth shape of the planetary gear is also targeted three times.
  • the three planetary gears can be reliably incorporated in a synchronized meshing state.
  • the combined portion of the other two planetary gears and the fixed internal gear is also When the tip of the planetary gear and the root of the fixed internal gear are combined, and similarly, when the bottom of one planetary gear and the tip of the sun gear are combined, the other two planetary gears and the sun If the root of the planetary gear and the tip of the sun gear are in contact with each other even at the point of engagement with the gear, the sun gear, the first gear part of the planetary tooth falcon, and the fixed The internal gear can be incorporated.
  • the tooth forms of the sun gear and fixed internal gear associated with the three planetary gears are subject to three rotations in the direction of rotation.
  • the number of teeth must be a multiple of 3).
  • LI, L6, L9, L5, L2, L8, and L4 , L 7 and L 3 must have the same phase tooth shape, so that the tooth shape of the first gear part of the planetary gear also becomes three times in the rotational direction (ie, The number of teeth must be a multiple of 3).
  • the movable internal gear 14 a is connected to the three planetary gears 13
  • the tooth shape of the second gear portion formed coaxially with the first gear portion and the tooth shape of the movable internal gear coupled to the second gear portion must be targeted three times (that is, the tooth shape). Number must be a multiple of 3).
  • the reduction ratio is about 480, and a reduction ratio larger than that of the conventional one can be realized.
  • a reduction ratio more than doubled can be obtained.
  • Both the number of teeth of the fixed internal gear (42) and the number of teeth of the movable internal gear (51) are the same as the number of teeth of the conventional fixed internal gear (60) and the number of teeth of the movable internal gear.
  • the number of teeth is smaller than i (the number (6;! ⁇ 64 4). Therefore, if gears of the same module are used, a gear with a smaller overall outer diameter can be provided.
  • the diameter of the reference pitch circle is smaller in the second gear portion 13b than in the first gear portion 13a.
  • the movable internal gear is formed. Since the reference pitch circle diameter of the 14a is also reduced, the outer diameter can be reduced without reducing the rigidity of the output member 14, and the outer diameter of the housing 10 accommodating the output member 14 can be reduced. Therefore, the entire gear device can be further reduced in size.
  • two planetary gears are arranged at 180 degree intervals around the sun gear as two.
  • the number of teeth of the sun gear e the number of teeth of the planetary gear z l 3 z 2
  • the first gear portion and the second gear portion of the two planetary gears have the same phase with respect to the sun gear or the fixed internal gear or the movable internal gear as in the previous embodiment. Therefore, the gear can be reliably incorporated in any state for the same reason.
  • the sun gear, the first and second gear portions of the planetary gear, the fixed internal gear, and the movable internal gear are all set to multiples of the number of the planetary gears.
  • the number of teeth of all gears should be set to a multiple of four.
  • the cross-sectional area of the column extending in the axial direction of the carrier body including the holder and the holder retainer decreases. It is difficult to secure the rigidity of the body, and it is necessary to construct the carrier body from a rigid and expensive material in order to increase the rigidity of the carrier. Therefore, it is preferable that the number of the planetary gears is two or three.
  • the gear device described in each of the above embodiments can be configured as a drive source integral with the electric motor as shown in FIG. It is preferable to form the fixed internal gear integrally with the housing to reduce the number of parts.
  • the gear device of each of the above embodiments is configured as a drive device by being integrated with the electric motor such as the motor and other drive sources.
  • the driving source becomes smaller, the driving torque decreases more than the degree of miniaturization of the driving source. Therefore, when using a small driving source, the output of the driving source is increased and the output is increased. It is necessary to decelerate at the reduction ratio to secure the required torque.
  • the gear device is required to be small and capable of obtaining a high reduction ratio.
  • the gear mechanism that can be reduced in size and can realize a high reduction ratio as in the above-described embodiment is extremely effective as a small driving device incorporated in a portable (electronic) device. For example, it is desirably used as a drive device for a chemical liquid discharge pump of a low-risk type or the like in a portable chemical liquid supply device.
  • the gear device of the present invention is not limited to the illustrated example described above, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
  • a gear device capable of performing assembly work reliably and easily can be configured.
  • there is only a restriction that the number of teeth of each gear is a multiple of n, and there is no need to match the number of teeth of the first gear portion and the number of teeth of the second gear portion of the planetary gear.
  • the combination of numbers can be set more freely, and a high reduction ratio can be easily obtained.

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Description

歯車装置 技術分野
本発明は歯車装置に係り、 特に、 小型の減速機として構成する場合に好適な遊 星歯車機構を有する歯車装置の構造に関する。
明
背景技術
一般に、 遊星歯車機構を用いた減速装置書は、 小型で大きな減速比を得ることが できることから、 各種機械装置における駆動機構の一部として多く用いられてい る。 このような減速装置の一例としては、 特開平 2— 31047号公報に記載さ れた小型減速機がある。 この小型減速機は、 太陽歯車と、 この太陽歯車に嚙合す る遊星歯車と、 この遊星歯車の第 1歯車部に嚙合する固定内歯車と、 固定内歯車 と同軸に取付けられ、 遊星歯車の第 2歯車部に嚙合する可動内歯車とから構成さ れたものである。 この場合、 固定内歯車に嚙合する第 1歯車部と可動歯車部に嚙 合する第 2歯車部とは同軸且つ軸線方向に隣接して設けられ、 この公報において は相互に同じ歯数になるように形成されている。 ただし、 遊星歯車の第 1齒 部 と第 2歯車部とは一般には異なる歯数に形成される o
このような遊星歯車機構を用いた歯車装置においては、 機構の大型化を招くこ となく減速比を大きくとることができる。 例えば、 上記の機構において、 太陽歯 車の歯数を e、 遊星歯車の第 1歯車部の歯数を zい 第 2歯車部の歯数を z 2、 固定内歯車の歯数を Iい 可動内歯車の歯数を 12とした場合、 太陽歯車を入力 部として構成し、 可動内歯車を出力部として構成したときの減速比は、
r= {1+ (I ,/e)} / {1- ( z 2/z J · ( Iノエ 2)} … (1) で表される。
ここで、 上記の特閧平 2— 31047号公報に記載されているように、 = z2とし、 太陽歯車の歯数 e = 6、 固定内歯車の歯数 I i= 60、 可動歯車の歯 数 12=61とすると、 固定内歯車と可動内歯車との歯数差は 1であり、 減速比 は 6 7 1となる。 また、 他の歯数を同一とし、 可動内歯車の歯数 1 2 = 6 2とす ると、 上記歯数差は 2であり、 減速比は 3, 4 1となり、 さらに、 他の歯数を同一 とし、 可動内歯車の歯数 1 2 = 6 3とすると、 上記歯数差は 3であり、 減速比は 2 3 1、 そして、 可動内歯車の歯数 1 2 = 6 4とすると、 上記歯数差は 4であり 、 減速比は 1 7 6となる。
しかしながら、 上記のような遊星歯車の第 1歯車部の歯数 z！と第 2歯車部 z 2とが等しい遊星歯車機構を用いた歯車装置においては、 固定内歯車の歯数と可 動内歯車の歯数との差が 1である場合には、 太陽歯車と、 固定内歯車及び可動内 歯車との間に組み込み可能な遊星歯車の数は n二 1となるため、 太陽歯車と遊星 歯車とが常時 1箇所 (一つの歯同士) でのみ嚙み合うこととなるから、 歯に加わ るトルクが過大となり、 歯車への負担が大きくなるので、 耐久性に支障が出たり、 歯の強度を高める必要があるために歯車の小型化が困難になつたりするという問 題点があり、 特に小型化した場合は実用化が困難である。 また、 固定内歯車と可 動内歯車との歯数差が 2〜 4の場合には、 それぞれ組み込み可能な遊星歯車の数 nも 2〜4となるが、 上記歯数差が増加するに従って減速比は低下してしまう。 具体的には、 遊星車を 3個使用して、 固定内歯車と可動内歯車の歯数差を 3とし、 得られる減速比 2 3 1 (前頁に示した値） くらいが計算上の限界である。 更に実 際実用化するときにはモジュールが小さくなることによる歯形形状ばらつきを考 慮して、 安全性をとり、 その約半分の 1 0 0前後の減速比である場合が多い。 よ つて、 遊星歯車機構を用いた歯車装置の減速比は通常 1 0 0前後である場合が多 く、 歯型を小さなモジュールで構成して無理をしても 2 0 0未満の減速比しか得 られない。
一方、 遊星歯車の z i ^ Z sという条件を解除すれば、 遊星歯車の数 nは固定 内歯車と可動内歯車との歯数差には必ずしも依存しなくなるので、 上記式 （1 ) によれば無限に大きな減速比が得られるかのように思える。 しかし、 実際に小型 の歯車機構を構成するには、 サイズに応じて要求される歯型のモジュールが実際 に形成可能であること、 動作時における当該モジュールの歯型に必要な強度 （剛 性） が確保できること、 歯車機構が小さくなることによってバックラッシュが少 なくなるために歯車機構を組み立てる際の歯車間の位相合わせが可能であること の 3つの条件が揃わなければならない。
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、 その課題は、 歯車機構の小 型化を図るために各歯車の歯型を小さなモジュールに設定しても、 動作や組立に 支障を来たすことのない遊星歯車機構の構成を実現し、 これによつて従来よりも 小型化可能であり、 しかも、 十分な減速比を備えた歯車装置を提供することにあ
発明の開示
上記課題を解決するために本発明の歯車装置は、 歯数 eを有する太陽歯車と、 該太陽歯車に嚙合する歯数 z iを有する第 1歯車部及び歯数 z 2を有する第 2歯 車部を備えた n ( nは 2以上の自然数） 個の遊星歯車と、 該遊星歯車の前記第 1 歯車部に嚙合する歯数 Iェを有する固定内歯車と、 前記遊星歯車の前記第 2歯車 部に嚙合する歯数 I 2を有する可動内歯車とを有し、 前記歯数 e、 z z 2、 I い 1 2は全て nの倍数であることを特徴とする。 .
この発明によれば、 太陽歯車、 遊星歯車の第 1歯車部及び第 2歯車部、 固定内 歯車、 可動内歯車の歯数 e、 z z 2、 Iい 1 2が全て遊星歯車の数 n ( nは 2以上の自然数） の倍数となっていることにより、 各歯率において常に円周方向 に n等分した等分点位置における歯型の位相が相互に一致することとなるので、 装置が小型化しても （歯型のモジュールが小さくなつても）、 太陽歯車と固定内 歯車との間に n個の遊星歯車の第 1歯車部を軸線周りに等間隔に同じ嚙合状態で 組み込むことができ、 n個の遊星歯車の第 2歯車部が可動内歯車に対して同一状 態に嚙合した組立状態を確実に実現することが可能になるとともに、 遊星歯車機 構における高いバランス状態を実現できるので、 小型化しても耐久性が高く、 し かも、 確実且つ容易に組立作業を行うことができる歯車装置を構成できる。 また、 各歯車の歯数を nの倍数にするという制約があるだけであり、 遊星歯車の第 1歯 車部の歯数と第 2歯車部の歯数とを一致させる必要がないので、 歯数の組み合わ せをより自由に設定することができ、 容易に高い減速比を得ることができる。 さ らに、 遊星歯車は 2以上であるので、 単一の遊星歯車を用いる場合に比べて歯車 への負担が低減される。 本発明において、 nは 2又は 3であることが好ましい。 遊星歯車の個数が 2又 は 3であることにより、 遊星歯車を軸支するキャリア （或いはホルダ） における、 太陽歯車の軸線方向に伸びる支柱部の断面積を確保することができるので、 歯車 装置を小型化した場合でも、 キャリアの剛性低下を抑制することができ、 遊星歯 車の回転軸の支持を確実に行うことが可能になる。
本発明において、 前記太陽歯車を入力とし、 前記可動内歯車を出力とした場合 の減速比が 2 0 0以上の場合にも問題が生じない。 この発明によれば、 従来の前 述に示すように減速比を 3 0 0以上とするか、 通常、 遊星歯車の数が少なくして、 或いは、 歯車を組立可能に構成することが困難になることが多いが、 本発明の構 造を有する歯車装置では、 このような場合でも遊星歯車の数を減らさずに、 しか も、 確実に歯車機構を組立可能に構成できる。 特に、 本発明の構造では、 上記の ような高い減速比を得るとともに、 装置の小型化のために時計サイズの小さなモ ジュール (例えば少なくとも一つの歯車のモジュールが 0 . 1 mm以下) の歯型 を有する歯車を用いる場合でも、 充分実用的な耐久性及びバランスを備えた歯車 装置を構成できる。 特に、 上記減速比は 4 0 0以上であっても実用に耐えうるも のが提供できる。
本発明において、 前記太陽歯車、 前記遊星歯車、 前記固定内歯車及び前記可動 内歯車の歯型のうち少なくとも一つの歯車の組み合わせのモジュールが 0 . 1 m m以下の時でも実現し易くするものである。 通常、 モジュールが 0 . 1 mm以下 であると、 歯車の嚙合状態に余裕が少なくなるので、 複数の遊星歯車と、 太陽歯 車、 固定内歯車或いは可動内歯車との嚙合状態の位相が合致していないと、 歯車 の組み込みが不可能になる場合があるが、 本発明によれば、 常に複数の遊星歯車 について嚙合状態が同一位相となるので、 少なくとも一つの歯型のモジュールが 0 . l mm以下の場合であっても、 確実且つ容易に歯車の組立作業を行うことが できる。
本発明において、 前記固定内歯車は装置のハウジングの内面に一体に形成され ていることが好ましい。 固定内歯車をハウジングの内面に一体に形成することに より、 部品点数を削減することができるとともに、 歯車装置全体の更なる小型化 を図ることができる。 本発明において、 前記遊星歯車は前記第 1歯車部の基準ピッチ円直径よりも第 2歯車部の基準ピッチ円直径が小さいことが好ましい。 この発明によれば、 第 2 歯車部の基準ピッチ円直径が第 1歯車部よりも小さいことにより、 第 2歯車部に 啮合する可動内歯車の基準ピッチ円直径をより小さく形成することができるので、 可動内歯車がハウジングの内側に配置されている場合には特に、 また、 ハウジン グの内面に固定内歯車が一体に形成されている場合にはなおさら、 歯車装置をよ り小型化することが可能になる。
なお、 上記各発明の歯車装置は、 モー夕等の電動機その他の駆動源と一体ィ匕さ れて、 駆動装置として構成されていることが好ましい。 本発明のように小型化可 能で高い減速比を実現可能な歯車機構は、 携帯用 （電子） 機器に組み込まれる小 型の駆動装置としてきわめて有効である。 例えば、 携帯用薬液供給装置ゃ携帯電 話のバイブレー夕等として用いられることが望ましい。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る歯車装置の実施形態の構造を示す縦断面図である。
図 2は、 同実施形態における各歯車の形状を重ねて示す透視図である。
図 3は、 ( a ) 本発明に係る歯車装置の実施形態における歯型の合わせ面、 ( b
) 従来の 2つの歯型が同数或いは同位相の歯型の合わせ面、 （c ) 本発明に係る 歯車装置の実施形態における遊星歯車の側面を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
次に、 添付図面を参照して本発明に係る歯車装置の実施形態について詳細に説 明する。 図 1は本実施形態の内部構造を示す縦断面図である。 射出成形等によつ て成形された筒状のハウジング 1 0の一端 (図示右端) の開口部には小型モー夕 1 1が嵌入され、 この小型モ一夕 1 1の胴部は接着剤溜め 1 0 aに接着剤を流し 込むことによってハウジング 1 0に対して接着固定される。 小型モ一夕 1 0の出 力軸 1 1 aは入力部材 1 2の中心穴 1 2 aに嵌合している。 入力部材 1 2もまた 射出成形等の樹脂成形体等で構成されている。 入力部材 1 2の端部には太陽歯車 1 2 bがー体に形成されている。 太陽歯車 1 2 bは遊星歯車 1 3に嚙合している。 遊星歯車 1 3は、 太陽歯車 1 2 bに嚙合する第 1歯車部 1 3 aと、 この第 1歯車部 1 3 aに同軸に形成された 第 2歯車部 1 3 bと、 第 1歯車部 1 3 a側の端部に設けられた被軸支部 1 3 cと、 第 2歯車部 1 3 b側の端部に設けられた被軸支部 1 3 dとを有する。 第 1歯車部 1 3 aは、 上記ハウジング 1 0の内周面に形成された固定内歯車 1 O bに嚙合し ている。 また、 第 2歯車部 1 3 bは、 固定内歯車 1 O bに隣接し、 同軸に配置さ れた出力部材 1 4の可動内歯車 1 4 aに嚙合している。 ここで詳細になるが、 歯 車部 1 3 aと歯車部 1 3 bは同一歯数の場合は組み立てが比較的簡単であるが、 異なった歯数の場合は、 固定内歯車 1 0 bの位相と可動内歯車 1 4 a双方の位相 と、 異なる歯数を持つ遊星車の位相を合わせて組み立てができるようにしないと 組み立てができなくなるので、 後で述べるような諸条件が必要になってくる。 一方、 被軸支部 1 3 cはホルダ 1 5のリング状に形成された環状部 1 5 aに軸 支されている。 具体的には環状部 1 5 aに形成された嵌合孔に凸状の被軸支部 1 3 cが回転自在に嵌合している。 ホルダ 1 5は樹脂成形材等からなり、 環状の環 状部 1 5 aと、 この環状部 1 5 aから太陽歯車 1 2 bの軸線方向に伸びる支柱部 1 5 b (遊星歯車 1 3の回転をさまたげないよう配置される。） と、 支柱部 1 5 bの先端に形成された被嵌合部 1 5 cとを備えている。 また、 被軸支部 1 3 dは ホルダ 1 5の被嵌合部 1 5 cが嵌合されたホルダ押え 1 6に軸支されている。 具 体的には、 凸状の被軸支部 1 3 dがホルダ押え 1 6に形成された嵌合孔に回転自 在に嵌合している。
ホルダ 1 5とホルダ押え 1 6とは、 被嵌合部 1 5 cとホルダ押え 1 6との間の 嵌合によって一体化されており、 ホルダ 1 5の環状部 1 5 aの外周面はハウジン グ 1 0の内周面に摺接し、 ホルダ押え 1 6に形成された軸支部 （図示の場合には 丸孔） 1 6 aが出力部材 1 4の支軸部 1 4 bに軸支されている。
出力部材 1 4は、 可動内歯車 1 4 aの設けられた部分がハウジング 1 0内に収 容され、 ハウジング 1 0の内周面によって回転自在に案内されているとともに、 ハウジング 1 0に嵌合された端ケース 1 7の中心孔によって回転自在に軸支され ている。 また、 出力部材 1 4の出力歯車 1 4 cは、 端ケース 1 7から軸線方向へ 外側に突き出るように配置されている。 · この実施形態を軸線方向に見た場合の各歯車の嚙み合い状態を重ねて示すもの が図 2である。.本実施形態では、 太陽歯車 1 2 bの歯数を e = 9、 3つの遊星歯 車の第 1歯車部 1 3 aの歯数をそれぞれ z 1 5、 第 2歯車部 1 3 bの歯数を z2= 1 8、 固定内歯車の歯数を I i = 4 2、 可動内歯車の歯数を 12二 5 1とし ている。 このとき、 上記式 （1) に従って得られる減速比は 48 1である。 本実 施形態の場合、 上記のすべての歯車の歯数 e、 zい z 2、 Iい 12が全て 3の 倍数であり、 21と 2の差、 I と 12の差もまた 3の倍数である。 この場合、 Z l = z 2、 或いは、 1 =：^であっても構わない。 本実施形態におけ ¾歯数の 他の例を示すと、 e = 6、 z != 1 2, z 2二 1 5、 ！^ = 3 9、 12 = 48 (減 速比 480) となる。
ここで第 3図において、 遊星歯車について詳述する。 第 3図 （b) は、 従来の z l = z 2の場合の歯形がつき合わさる断面を示している。 第 3図 （a) ( c) は、 本発明になる歯形の突き合わせ部分の断面と、 遊星歯車の側面図を示す。 従 来例の歯形では、 例えば一つの歯形 1 3 eと他方の歯形 1 3 fは、 同位相である ので、 二つの歯形を持つ歯車を構成する加工方法は選択肢が多く比較的容易であ る。 例えば、 一つの歯形を持つ部材と他の歯形を持つ部材を片方に穴片方に軸を 構成し、 打ち込んで遊星歯車として完成する。 或いは射出型を作り、 型の分割は 両者の突き合わさる面で行う。 歯形全周にわたり相対位相関係は同一であり、 型 製作の突き合わせ部の精度も特には高い必要はない。 ここで本発明によるものは 歯形の歯数が異なるために、 2個の歯形の相対関係の条件ががなく、 もし 1 3 a と 1 3 bの歯数が 1 5枚 14枚などで構成されると、 第 3図 （a) において、 一 枚の歯形を一致させることは出来るが、 その他の部分での一致がない。 もしその 一致がないと、 実際上 2段からなる遊星歯車を複数個用 、る遊星歯車機構にお t、 ては、 最初の段を組んだ後に、 2段目を組もうとしても複数の遊星歯車と後から 組み込む、 内歯齒車の位相が合わなくなり、 組み立てが出来ない。
本発明では両歯数が 3或いは 2や 4などで割り切れる歯数を設定することに特 徴がある。 ここでは、 第 3図 （a) に示すように事例として、 3で割り切れる数 の歯数として z 1 = 1 2、 z 2 = 1 5の事例で示した。 図から明らかなように、 両者の歯数で合致する歯形は、 3個所ある。 このため遊星歯車を 3個使用しても、 一段目の組み立て後、 2段目の内歯歯車を組み込むことが可能となる。 また先ほ どの例で述べた, 1 5枚と 1 4枚などの歯数で構成してしまうと、 遊星歯車の加工 については位相が合わないこともあり、 両歯型を別々に加工して組み合わせるか、 また射出によって作り上げるかの選択に対して、 いずれも精密加工の度合いや、 一体化する時に位相合わせに困難を来すのであるが、 本発明の歯数設定で行うと、 全周上のどこかに 2者の歯型の一致する個所が 2個所以上必ず出てくるため、 部 品加工や位置合わせなど加工面での困難度が下がり、 実現しゃすいものとなる。 実際に時計用に匹敵する歯形で射出成形により、 1 5枚 1 2枚を作成し突き合わ せることにより、 超小型の遊星歯車を成形し、 簡単に組み込むことが出来た。 従 来はこのような超小型レベルで射出成形による、 歯数を変えた遊星歯車の製品や 部品がなかったが、 この構成ではじめて実現することが出来た。 特にこのような 超小型の遊星歯車を射出成形で製作可能にしたことは、 量産品を安価に作る上で の効果が著しい。
上記のように各歯車が 3の倍数の歯数を有しているのには以下の理由がある。 まず、 太陽歯車 1 2 bと固定内歯車 1 O bとの間に 3つの遊星歯車 1 3の第 1歯 車部 1 3 aを周回方向に均等に （すなわち 1 2 0度間隔で） 組み込む場合、 太陽 歯車の歯形状及び固定内歯車の歯形状を共に 3回対象 （1 2 0度ごとに同じ歯型 の位相が現れる回転対象性） とし、 さらに遊星歯車の歯形状もまた 3回対象とす ることによって、 3つの遊星歯車を同期した嚙み合い状態で確実に組み込むこと ができる。 すなわち、 図 2に示す線分 L 1， L 2 , L 3にそれぞれ交差する太陽 歯車と遊星歯車、 及び、 遊星歯車と固定内歯車との啮合部位は、 3つの遊星歯車 について相互に同一位相 （嚙合状態が同じ状態、 つまり、 例えば、 一つの遊星歯 車の歯先と固定内歯車の歯底とが嚙合している状態では、 他の 2つの遊星歯車と 固定内歯車との嚙合部位においても遊星歯車の歯先と固定内歯車の歯底とが嚙合 し、 同様に、 1つの遊星歯車の歯底と太陽歯車の歯先とが嚙合している状態では、 他の 2つの遊星歯車と太陽歯車との嚙合部位においても遊星歯車の歯底と太陽歯 車の歯先とが嚙合していること） となっていれば、 確実に太陽歯車、 遊星歯隼の 第 1歯車部、 及び、 固定内歯車の組み込みが可能になる。 このためには、 3つの 遊星歯車に嚙合する太陽歯車及び固定内歯車の歯型は回転方向に 3回対象 （すな わち歯数が 3の倍数） である必要があり、 また、 遊星歯車の第 1歯車部について も、 図示の L I , L 6 , L 9と、 L 5 , L 2 , L 8と、 L 4 , L 7 , L 3と交差 する歯型部分がそれぞれ同一位相の歯型形状となっていなければならないことか ら、 遊星歯車の第 1歯車部についても歯型が回転方向に 3回対象 （すなわち歯数 が 3の倍数） になっている必要がある。
さらに、 上記のようにして太陽歯車 1 2 b、 第 1歯車部 1 3 a及び固定内歯車 1 0 bを相互に組み込んだ状態で、 可動内歯車 1 4 aを 3つの遊星歯車 1 3の第 2歯車部 1 3 bの全てに組み込むには、 第 1歯車部と同軸に形成された第 2歯車 部及びこの第 2歯車部に嚙合する可動内歯車の歯型を共に 3回対象 （すなわち歯 数が 3の倍数) に形成する必要がある。 このようにすれば、 3つの遊星歯車のい ずれもが嚙合部に対して同じ位置関係にて組み込むことができるので、 如何なる 場合でも確実に歯車の組み込み作業が可能となる。 なお、 この場合に、 第 1歯車 部と第 2歯車部との歯形状が同数、 同位相に形成されている必要はない。
本実施形態では上記のように減速比は約 4 8 0となり、 従来のものよりも大き な減速比を実現できる。 特に、 上述の従来例において 3つの遊星歯車を備えた前 記具体例に記載した減速比に対して比較すると、 倍以上の減速比を得ることがで きる。 また、 固定内歯車の歯数 （4 2枚） と可動内歯車の歯数 （5 1枚） のいず れもが、 従来の固定内歯車の歯数 （6 0枚） 及び可動内歯車の i (数 （6；！〜 6 4 枚） よりも歯数が少なくなつている。 したがって、 同じモジュールの歯車を用い たとすると、 より全体の外径が小さい歯車を提供することができる。
本実施形態の遊星歯車 1 3はいずれも第 1歯車部 1 3 aよりも第 2歯車部 1 3 bの方が基準ピッチ円の直径が小さくなるように形成され、 この結果、 可動内歯 車 1 4 aの基準ピヅチ円径も小さくなるので、 出力部材 1 4の剛性を低下させる ことなく外径を小さく形成することが可能になり、 出力部材 1 4を収容するハウ ジング 1 0の外径も小さくすることができるから、 歯車装置全体をより小型化す ることができる。
次に、 上記実施形態と基本的に同一の構造を有する他の実施形態について説明 する。 この実施形態では、 2つの遊星歯車を 2つとして太陽歯車の周囲に 1 8 0 度間隔で配置する。 この場合、 太陽歯車の歯数 e、 遊星歯車の歯数 z l 3 z 2、 固定内歯車の歯数 Iい 可動内歯車の歯数 I 2の全てを 2の倍数とする。 例えば、 e = 1 2 s z ! = 1 4 s z 2 = 1 2、 I 1 = 4 0、 I 2 = 3 4とすると、 上記式 ( 1 ) に従って求めた減速比は 5 1 5 . 7となる。 この実施形態では、 2つの遊 星歯車の第 1歯車部及び第 2歯車部は、 先の実施形態と同様に、 太陽歯車若しく は固定内歯車又は可動内歯車に対して相互に同一位相にて嚙合し、 同じ理由によ つて如何なる状態でも確実に歯車の組み込みが可能となる。
上記のいずれの実施形態においても、 太陽歯車、 遊星歯車の第 1歯車部及び第 2歯車部、 固定内歯車、 可動内歯車のいずれも遊星歯車の数の倍数に設定してい る。 このようにすれば、 基本的には上述の各実施形態と同様の効果を得ることが できる。 例えば、 遊星歯車を 4つ配置した場合には全ての歯車の歯数を 4の倍数 に設定すればよい。 ただし、 歯車装置を小型化していくと、 遊星歯車の間に十分 なスペースが得られなくなり、 上記のホルダ及びホルダ押えからなるキヤリァ体 における軸線方向に伸びる支柱部の断面積が小さくなるので、 キヤリァ体の剛性 が確保しにくくなり、 また、 キヤリァの剛性を高めるために髙剛性の高価な素材 によってキャリア体を構成する必要が生ずる。 したがって、 遊星歯車の数として は 2個或いは 3個であることが好ましい。
上記の各実施形態では、 各歯車の歯数が遊星歯車の数の倍数である点の制約は あるものの、 上記の特閧平 2— 3 1 0 4 7号公報に記載されているように遊星歯 車の歯数を z z 2とする必要がないので、 各歯車の歯数の組み合わせの自由 度が増大し、 より広い範囲で歯車の設計を行うことができ、 減速比も自由に設定 することができる。 特に、 高い減速比が要求される場合でも、 機構の大型化を招 くことなく対応することができる。
上記の各実施形態において説明した歯車装置は、 図 1に示すように電動機と一 体の駆動源として構成することができる。 また、 固定内歯車をハウジングと一体 に構成することが部品点数を低減するために好ましい。
上記各実施形態の歯車装置は、 上記のモー夕等の電動機その他の駆動源と一体 化されて、 駆動装置として構成されていることが好ましい。 通常、 駆動源が小さ くなると駆動トルクは駆動源の小型化の度合い以上に低下する。 このため、 小型 の駆動源を用いる場合には、 駆動源の出力を高速化するとともにこの出力を高い 減速比で減速して所要のトルクを確保する必要がある。 この場合、 歯車装置には、 小型で且つ高い減速比を得ることのできるものが要求される。 上記実施形態のよ うに小型化可能で高い減速比を実現可能な歯車機構は、 携帯用 （電子） 機器に組 み込まれる小型の駆動装置としてきわめて有効である。 例えば、 携帯用薬液供給 装置におけるロー夕リー型等の薬液吐出ポンプの駆動装置として用いられること が望ましい。
尚、 本発明の歯車装置は、 上述の図示例にのみ限定されるものではなく、 本発 明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 以上、 説明したように本発明によれば、 組立状態を確実に実現することが可能 になるとともに、 遊星歯車機構における高いバランス状態を実現できるので、 小 型化しても耐久性が高く、 しかも、 確実且つ容易に組立作業を行うことができる 歯車装置を構成できる。 また、 各歯車の歯数を nの倍数にするという制約がある だけであり、 遊星歯車の第 1歯車部の歯数と第 2歯車部の歯数とを一致させる必 要がないので、 歯数の組み合わせをより自由に設定することができ、 容易に高い 減速比を得ることができる。 さらに、 遊星歯車は 2以上であるので、 単一の遊星 歯車を用いる場合に比べて歯車への負担が低減される。 また、 このような遊星歯 車を射出成形でも加工作成できる可能性が出たことは、 多数個使うことや安価で 大: Sに超小型製品を実現できる遊星機構としての効果が大きい。

Claims

1 . 歯数 eを有する太陽歯車と、 該太陽歯車に嚙合する歯数 z iを有する第 1歯 車部及び歯数 z 2を有する第 2歯車部を備えた n ( nは 2以上の自然数） 個の遊 星歯車と、 該遊星歯車の前記第 1歯車部に嚙合する歯数 I iを有する固定内歯車 と、 前記遊星歯車の前記第口 2歯車部に嚙合する歯数 1 2を有する可動内歯車とを 有し、 前記歯数 e、 z 1 z 2、求 I 1 1 2は全て nの倍数であることを特徴とす る歯車装置。
の
2 . 請求項 1に記載の歯車装置において、 nは 2又は 3であることを特徴とする 囲
歯車装置。
3 . 請求項 1に記載の歯車装置において、 前記太陽歯車を入力とし、 前記可動内 歯車を出力とした場合の減速比が 2 0 0以上であることを特徴とする歯車装置。
4 . 請求項 1に記載の歯車装置において、 前記太陽歯車、 前記遊星歯車、 前記固 定内歯車及び前記可動内歯車の歯型の少なくともひとつの歯車のモジュールが 0 . 1 mm以下であることを特徴とする歯車装置。
5 . 請求項 4に記載の歯車装置において、 前記太陽歯車、 前記遊星歯車、 前記固 定内歯車及び前記可動内歯車の歯型のモジュールが 0 . 1 mm以下であることを 特徴とする歯車装置。
6 . 請求項 1に記載の歯車装置において、 前記固定内歯車は装置のハウジングの 内面に一体に形成されていることを特徴とする歯車装置。
7 . 請求項 1に記載の歯車装置において、 前記遊星歯車は前記第 1歯車部の基準 ピッチ円直径よりも第 2歯車部の基準ピッチ円直径が小さいことを特徴とする歯 車装置。
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