JP2019078343A - 内接式遊星歯車機構を組み合わせた回転伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】2組の内接式遊星歯車機構を組み合わせた回転伝達装置において、出力軸からの逆入力を遮断することを可能とし、かつ、入力軸からの回転伝達の円滑化を図る。【解決手段】入力軸2に固着した偏心部材21に、2個の遊星歯車を有する遊星歯車体4を嵌め込んで装着し、入力側の第1遊星歯車とハウジング1に固定の固定リング歯車に噛み合わせて第1内接式遊星歯車機構を構成するとともに、出力側の第2遊星歯車と出力軸3に設けた回転リング歯車に噛み合わせて第2内接式遊星歯車機構を構成する。両方の内接式遊星歯車機構では、単一の遊星歯車が配置されるので、遊星歯車の歯の大きさを増大して大きなトルクを伴う回転伝達を円滑に行い、出力軸3からの逆入力は、遮断することができる。また、偏心部材21の先端は出力軸3の円形凹所に置かれた支持円板5に支持されており、回転伝達中の振動等が防止される。【選択図】 図1
Description
本発明は、入力軸の回転数を低減して出力軸に伝達する減速機、あるいは入力軸の回転を反転して出力軸に伝達する反転装置など、内接式遊星歯車機構を用いて入力軸と出力軸との間の動力伝達状態を変更する回転伝達装置に関する。
機械部品あるいは作業機器等を回転駆動する動力伝達系統では、駆動する機器の特性に合わせるよう、回転方向や回転数を変更するための回転伝達装置が常套的に使用される。回転伝達装置には、入出力軸間の回転数を変更する変速機、ギヤードモーターに組み込まれる減速機、入力軸の回転方向を反転させる反転装置などがあり、特殊な装置として、入力軸(駆動側)からの正・逆回転の動力を伝達するとともに、出力軸(従動側)からの動力伝達は、出力軸を回転不能として遮断する、ロックタイプ双方向クラッチと呼ばれる装置もある。ロックタイプ双方向クラッチは、例えば、本出願人の発明に係る下記の特許文献1に開示されている。
回転伝達装置の一つである変速機には、太陽歯車、その周囲を公転しながら自転する遊星歯車及び遊星歯車の外方に噛み合うリング歯車の3個の歯車を組み合わせた遊星歯車機構を利用する変速機がある。遊星歯車機構を利用する変速機として、2組の遊星歯車機構を組み合わせて入出力軸間の変速比を大きくする変速機が知られており、下記の特許文献2又は特許文献3に示されている。
特許文献2に記載の遊星歯車式変速機を図5により説明する。
変速機の全体構造の断面図である図5(a)に示すとおり、この遊星歯車式変速機は、図の右側の第1遊星歯車機構と左側の第2遊星歯車機構とを軸方向に組み合わせて設置したものである。第1遊星歯車機構は、入力軸ISに連なる太陽歯車SGと、太陽歯車SGの周囲を公転しながら自転する第1遊星歯車PG1と、遊星歯車PG1の外方に噛み合う環状の内歯を形成した第1リング歯車RG1とを備えており、第1リング歯車RG1は回転不能に固定される。第2遊星歯車機構は、第2遊星歯車PG2と、遊星歯車PG2の外方に噛み合う環状の内歯を形成した第2リング歯車RG2とを備え、第2リング歯車RG2が出力軸OSに連結される。
変速機の全体構造の断面図である図5(a)に示すとおり、この遊星歯車式変速機は、図の右側の第1遊星歯車機構と左側の第2遊星歯車機構とを軸方向に組み合わせて設置したものである。第1遊星歯車機構は、入力軸ISに連なる太陽歯車SGと、太陽歯車SGの周囲を公転しながら自転する第1遊星歯車PG1と、遊星歯車PG1の外方に噛み合う環状の内歯を形成した第1リング歯車RG1とを備えており、第1リング歯車RG1は回転不能に固定される。第2遊星歯車機構は、第2遊星歯車PG2と、遊星歯車PG2の外方に噛み合う環状の内歯を形成した第2リング歯車RG2とを備え、第2リング歯車RG2が出力軸OSに連結される。
第1遊星歯車PG1と第2遊星歯車PG2とは、一体的に結合されて遊星歯車体PBをなし、キャリアCAの支持軸SSに軸支されて同一回転数で回転する。キャリアCAの斜視図である図5(b)にも示すとおり、キャリアCAは、2枚の円板DKを3本の支柱PLで結合して構成され、支柱PLの間に、支持軸SSを中心として回転可能な3個の遊星歯車体PBが配置される。
入力軸ISが回転すると、第1遊星歯車PG1が固定の第1リング歯車R1に沿って公転(キャリアCAの回転)しながら自転し、第2遊星歯車PG2も同一回転数で公転及び自転を行う。第2遊星歯車PG2の公転及び自転は、これに噛み合う第2リング歯車R2を回転させ、出力軸OSが回転することとなる。出力軸OSと入力軸ISとの回転数の比である変速比は、太陽歯車SG、第1リング歯車RG1、第2リング歯車RG2等の歯数によって決定されるが、第1リング歯車RG1と第2リング歯車RG2との歯数差を小さく設定した場合には、入力軸ISの回転が大きく減速されて出力軸OSに伝達される。
入力軸ISが回転すると、第1遊星歯車PG1が固定の第1リング歯車R1に沿って公転(キャリアCAの回転)しながら自転し、第2遊星歯車PG2も同一回転数で公転及び自転を行う。第2遊星歯車PG2の公転及び自転は、これに噛み合う第2リング歯車R2を回転させ、出力軸OSが回転することとなる。出力軸OSと入力軸ISとの回転数の比である変速比は、太陽歯車SG、第1リング歯車RG1、第2リング歯車RG2等の歯数によって決定されるが、第1リング歯車RG1と第2リング歯車RG2との歯数差を小さく設定した場合には、入力軸ISの回転が大きく減速されて出力軸OSに伝達される。
図5に示す遊星歯車式変速機は、第1遊星歯車機構として太陽歯車、遊星歯車及びリング歯車を有する機構を用いているが、特許文献3には、太陽歯車を省いてリング歯車に内接しながら遊星運動を行う単一の遊星歯車のみを有する遊星歯車機構、いわゆる内接式遊星歯車機構を2個組み合わせた回転伝達装置が開示されている。特許文献3の回転伝達装置は、図6(a)の概略図に示すとおり、共通の中心軸の回りに回転する入力軸IS及び出力軸OSを備え、入力軸ISには、中心軸から偏心している偏心軸ESが固着される。偏心軸ESには、一体結合された第1遊星歯車PG1と第2遊星歯車PG2とを有する遊星歯車体PBが回転可能に嵌め込まれている。
両方の遊星歯車は、入出力軸の中心軸を内部に含む径の大きい歯車であって、それぞれ1個ずつ配置されており、第1遊星歯車PG1が固定の第1リング歯車RG1に噛み合って第1内接式遊星歯車機構を構成し、第2遊星歯車PG2が出力軸OSに連結された第2リング歯車RG2と噛み合って第2内接式遊星歯車機構を構成する。この回転伝達装置においても、図5の遊星歯車式変速機と同様に、入力軸ISの回転が減速されて出力軸OSに伝達される。
両方の遊星歯車は、入出力軸の中心軸を内部に含む径の大きい歯車であって、それぞれ1個ずつ配置されており、第1遊星歯車PG1が固定の第1リング歯車RG1に噛み合って第1内接式遊星歯車機構を構成し、第2遊星歯車PG2が出力軸OSに連結された第2リング歯車RG2と噛み合って第2内接式遊星歯車機構を構成する。この回転伝達装置においても、図5の遊星歯車式変速機と同様に、入力軸ISの回転が減速されて出力軸OSに伝達される。
特許文献3には、図6(a)の概略図の装置を具体化した回転伝達装置の具体例も記載されている。その具体例では、図6(b)に示すとおり、入力軸ISに偏心部EBを固着して偏心軸ESを構成し、偏心部EBに遊星歯車体PBを回転可能に装着する。入力軸ISは出力軸OSに向けて延長され、入力軸ISの先端は、出力軸OSの凹所に設けたベアリングBRに軸受されている。
なお、特許文献3には、この回転伝達装置がセルフロック機能を備えており、ロックタイプ双方向クラッチと同じく、出力軸OSから入力軸ISへの回転伝達が遮断される旨記載されている。
なお、特許文献3には、この回転伝達装置がセルフロック機能を備えており、ロックタイプ双方向クラッチと同じく、出力軸OSから入力軸ISへの回転伝達が遮断される旨記載されている。
図5に示す回転伝達装置(変速機)は、2組の遊星歯車機構を用い、入力軸ISの回転数を減速して出力軸OSに伝達するものであり、入力軸ISには比較的小径の太陽歯車SGを固着し、その外側に複数個の第1遊星歯車PG1を配置して相互に噛み合わせ、さらに、第1遊星歯車PG1の外側にリング歯車RG1の内歯を噛み合わせている。この回転伝達装置は、全体の外径が大きくなる傾向にあり、回転伝達装置を小型化しようとすると、個々の遊星歯車や太陽歯車の外径が小さくなって、そこに形成される歯の大きさ(モジュール)を小さくせざるを得ない。歯車のモジュールが小さい場合には、入力軸から出力軸に伝達するトルクが増大したときに、歯の噛み合わせが順番に行われない歯飛びが起きたり、歯が破損したりする恐れが生じる。
図6に示す回転伝達装置では、径の大きいリング歯車RG1、RG2に対してそれぞれ単一の遊星歯車(PG1、PG2)を内接するよう配置しているため、遊星歯車の径とそこに形成される歯のモジュールとを大きな値とすることが可能であり、入力軸から出力軸に伝達するトルクを増大することができる。しかし、単一の遊星歯車体が偏心して回転するので、アンバランスに起因し回転伝達中に振動等が生じやすい。図6(b)の具体例では、遊星歯車体PBを貫通して入力軸ISを延長し、その先端を出力軸OSに設けたベアリングBRに軸受して、入力軸ISの安定した回転を図っているけれども、偏心部材の偏心量が大きく遊星歯車の歯が入力軸ISの中心軸の近傍に存在するときなどは、入力軸ISを貫通して延長するのが困難となる。
本発明の課題は、内接式遊星歯車機構を用いて歯のモジュールが大きく高トルクの伝達が可能な回転伝達装置を構成するとともに、遊星歯車の径が小さい場合でも入力軸の先端を支持可能として円滑な回転伝達を行わせ、上述の問題点を解決することにある。
本発明の課題は、内接式遊星歯車機構を用いて歯のモジュールが大きく高トルクの伝達が可能な回転伝達装置を構成するとともに、遊星歯車の径が小さい場合でも入力軸の先端を支持可能として円滑な回転伝達を行わせ、上述の問題点を解決することにある。
上記の課題に鑑み、本発明は、入力軸に固着した偏心部材に2個の遊星歯車を有する遊星歯車体を嵌め込んで2組の内接式遊星歯車機構を構成した回転伝達装置において、出力軸に形成した円形凹所に支持円板を回転可能に設置し、入力軸に固着した偏心部材の先端を支持円板に挿入して支持するようにしたものである。すなわち、本発明は、
「共通の中心軸の回りに回転する入力軸及び出力軸を備え、固定されたハウジングの内部に第1内接式遊星歯車機構と第2内接式遊星歯車機構を設置した回転伝達装置であって、
前記入力軸には、前記中心軸から偏心した位置を中心とする円形の断面の偏心部材が一体的に固着され、
前記偏心部材には、単一の遊星歯車体が回転可能に嵌め込まれ、前記遊星歯車体には、前記第1内接式遊星歯車機構の第1遊星歯車と前記第2内接式遊星歯車機構の第2遊星歯車とが軸方向に並列して形成され、
前記第1内接式遊星歯車機構には、前記ハウジングに固定されて前記第1遊星歯車と噛み合う固定リング歯車が設置され、前記第2内接式遊星歯車機構には、前記出力軸と連結されて前記第2遊星歯車と噛み合う回転リング歯車が設置されており、さらに、
前記出力軸が、円板部と前記円板部の外周に接続される円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記円周壁部に前記回転リング歯車が固着されるとともに前記円板部に前記中心軸と同心の円形凹所が形成され、
前記円形凹所には円形断面の支持円板が回転可能に嵌め込まれ、かつ、前記入力軸に固着された前記偏心部材の先端が、前記支持円板に形成された円形断面の連結孔に挿入されて支持される」
ことを特徴とする回転伝達装置となっている。
「共通の中心軸の回りに回転する入力軸及び出力軸を備え、固定されたハウジングの内部に第1内接式遊星歯車機構と第2内接式遊星歯車機構を設置した回転伝達装置であって、
前記入力軸には、前記中心軸から偏心した位置を中心とする円形の断面の偏心部材が一体的に固着され、
前記偏心部材には、単一の遊星歯車体が回転可能に嵌め込まれ、前記遊星歯車体には、前記第1内接式遊星歯車機構の第1遊星歯車と前記第2内接式遊星歯車機構の第2遊星歯車とが軸方向に並列して形成され、
前記第1内接式遊星歯車機構には、前記ハウジングに固定されて前記第1遊星歯車と噛み合う固定リング歯車が設置され、前記第2内接式遊星歯車機構には、前記出力軸と連結されて前記第2遊星歯車と噛み合う回転リング歯車が設置されており、さらに、
前記出力軸が、円板部と前記円板部の外周に接続される円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記円周壁部に前記回転リング歯車が固着されるとともに前記円板部に前記中心軸と同心の円形凹所が形成され、
前記円形凹所には円形断面の支持円板が回転可能に嵌め込まれ、かつ、前記入力軸に固着された前記偏心部材の先端が、前記支持円板に形成された円形断面の連結孔に挿入されて支持される」
ことを特徴とする回転伝達装置となっている。
前記偏心部材には大径部と小径部とを形成し、前記小径部を前記支持円板の連結孔に挿入する構造としてもよい。
また、前記ハウジングは、固定円板部と前記固定円板部の外周に接続される固定円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記固定円周壁部には前記固定リング歯車が固着されるとともに、前記遊星歯車体の端面が前記固定円板部の壁面に当接する構造とすることができる。
また、前記ハウジングは、固定円板部と前記固定円板部の外周に接続される固定円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記固定円周壁部には前記固定リング歯車が固着されるとともに、前記遊星歯車体の端面が前記固定円板部の壁面に当接する構造とすることができる。
本発明の回転伝達装置は、2組の内接式遊星歯車機構を組み合わせた基本構造を備える回転伝達装置であって、入力軸に固着した偏心部材に単一の遊星歯車体が回転可能に嵌め込み、この遊星歯車体に軸方向に並列して設けた2個の遊星歯車が、それぞれの遊星歯車機構の内接式遊星歯車を構成する。2組の内接式遊星歯車機構のそれぞれの遊星歯車は、リング歯車に内接して遊星運動を行う単一の内接式遊星歯車であるので、遊星歯車の直径をリング歯車の半径を超える大きな径とすることが可能である。したがって、遊星歯車に形成される歯のモジュールを大きくすることが可能となり、入力軸から出力軸へ大きなトルクを伝達できる。
そして、本発明の回転伝達装置では、出力軸が、円板部とその外周に接続される円周壁部とを有するカップ状部材を備え、円周壁部に回転リング歯車が固着されるとともに、円板部には、出力軸の中心軸と同心の円形凹所が形成される。この円形凹所には、円形断面の支持円板が回転可能に嵌め込まれており、支持円板に形成した連結孔に、遊星歯車体を軸支する偏心部材の先端を挿入する。
このとき、入力軸等の中心軸とは偏心した位置にある偏心部材の中心は、遊星歯車体の中心と一致している。そのため、遊星歯車体に設けられた遊星歯車の歯が入力軸等の中心軸に近接している場合であっても、遊星歯車体を貫通して偏心部材を支持円板の連結孔に挿入することが容易である。
偏心部材の先を支持円板の連結孔に挿入すると、偏心部材の両端は、入力軸と支持円板とによって支持され、偏心部材に嵌め込まれた遊星歯車体は、実質的には入力軸と出力軸に両端を支持されながら遊星運動を行うこととなる。そのため、遊星歯車体の軸と入力軸又は出力軸との相対的な傾き、あるいは回転中の振動を防止することができ、また、2組の内接式遊星歯車機構において、リング歯車と遊星歯車との噛み合いを確実なものとすることができる。
このとき、入力軸等の中心軸とは偏心した位置にある偏心部材の中心は、遊星歯車体の中心と一致している。そのため、遊星歯車体に設けられた遊星歯車の歯が入力軸等の中心軸に近接している場合であっても、遊星歯車体を貫通して偏心部材を支持円板の連結孔に挿入することが容易である。
偏心部材の先を支持円板の連結孔に挿入すると、偏心部材の両端は、入力軸と支持円板とによって支持され、偏心部材に嵌め込まれた遊星歯車体は、実質的には入力軸と出力軸に両端を支持されながら遊星運動を行うこととなる。そのため、遊星歯車体の軸と入力軸又は出力軸との相対的な傾き、あるいは回転中の振動を防止することができ、また、2組の内接式遊星歯車機構において、リング歯車と遊星歯車との噛み合いを確実なものとすることができる。
本発明の回転伝達装置において、入力軸から出力軸に回転を伝達するとき、出力軸回転数Noと入力軸回転数Niとの比である変速比(No/Ni)は、次式で表される。
No/Ni=1−(Zrf・Zpo/Zrr・Zpi) :式1
ここで、
Zrf:第1内接式遊星歯車機構における、固定された固定リング歯車の歯数
Zrr:第2内接式遊星歯車機構における、出力軸に連結の回転リング歯車の歯数
Zpi:第1内接式遊星歯車機構における、入力側(第1)遊星歯車の歯数
Zpo:第2内接式遊星歯車機構における、出力側(第2)遊星歯車の歯数
本発明の回転伝達装置では、上記の歯数を変更することにより、回転伝達装置の変速比を適宜設定することが可能であって、減速比の大きい減速機として構成することが容易であり、変速比を負の値とすれば、回転方向反転装置を構成することもできる。さらに、出力軸側から回転させたときは、両方の遊星歯車に作用する力によって回転がロックされ、出力軸から入力軸への動力伝達は遮断される。このロックタイプ双方向クラッチとしての機能は、ローラの噛み込みを利用するものではなく、異音等が生じることはない。
No/Ni=1−(Zrf・Zpo/Zrr・Zpi) :式1
ここで、
Zrf:第1内接式遊星歯車機構における、固定された固定リング歯車の歯数
Zrr:第2内接式遊星歯車機構における、出力軸に連結の回転リング歯車の歯数
Zpi:第1内接式遊星歯車機構における、入力側(第1)遊星歯車の歯数
Zpo:第2内接式遊星歯車機構における、出力側(第2)遊星歯車の歯数
本発明の回転伝達装置では、上記の歯数を変更することにより、回転伝達装置の変速比を適宜設定することが可能であって、減速比の大きい減速機として構成することが容易であり、変速比を負の値とすれば、回転方向反転装置を構成することもできる。さらに、出力軸側から回転させたときは、両方の遊星歯車に作用する力によって回転がロックされ、出力軸から入力軸への動力伝達は遮断される。このロックタイプ双方向クラッチとしての機能は、ローラの噛み込みを利用するものではなく、異音等が生じることはない。
本発明の一実施態様として、偏心部材を段付き形状として大径部と小径部とを形成し、先端側の小径部を支持円板の連結孔に挿入する構造としてもよい。このときは、遊星歯車体における第1遊星歯車に比べて、出力軸側の第2遊星歯車の径が相当小さい場合であっても、遊星歯車体の各遊星歯車を確実に軸支しながら、偏心部材を支持円板に軸支させることができる。
以下、図面に基づき、本発明の回転伝達装置について説明する。まず、本発明の第1実施例の回転伝達装置の全体構造を図1に示し、その各部品の分解図を図2、図3に示す。第1実施例の回転伝達装置は、遊星歯車体の出力側(第2)遊星歯車の径が比較的小さく、遊星歯車体を軸支する偏心部材を段付き形状としたものである。
図1の上段中央の縦断面図に示すように(各部品を単品で示す図2、図3も参照)、第1実施例の回転伝達装置は、固定のハウジング1の中心部に入力軸2及び出力軸3をそれぞれ配置した構造であって、入力軸2及び出力軸3は共通の中心軸oの回りを回転し、入力軸2がモーター等の駆動側に、出力軸3が昇降装置等の従動側にそれぞれ接続される。ハウジング1は、固定円板部11と固定円周壁部12とを有するカップ状の部品であり、固定円板部11には入力軸2の貫通する穴が形成されるとともに、固定円周壁部12には固定リング歯車rfである内歯が形成される。また、ハウジング1の開口側端部は、ハウジングの一部をなす蓋体1cが圧入されてシ−ルドされている。入力軸2が固定円板部11を貫通する部位と、出力軸3が蓋体1cを貫通する部位には、それぞれボールベアリングが置かれている。
入力軸2には、中心軸oから偏心量eだけ偏心した位置o´を中心とする円形の断面の偏心部材21が一体的に固着される(図2の中段の図も参照)。第1実施例の回転伝達装置では、偏心部材21は段付き形状であって大径部21aと小径部21bとを備え、小径部21bは、大径部21aから出力軸3側に向け軸方向に延びている。
入力軸2の偏心部材21には、大径の遊星歯車piと小径の遊星歯車poとを軸方向に並列させた遊星歯車体4が軸支され、遊星歯車体4には、偏心部材21を嵌め込むための段付き形状の穴が形成されている(図2の下段の図も参照)。偏心部材21に遊星歯車体4が嵌め込まれた状態で、入力軸2がハウジング1内に配置されたときは、図1の断面A−Aに示すとおり、大径の遊星歯車piが固定円周壁部12の固定リング歯車rfと噛み合って、第1内接式遊星歯車機構を構成することとなる。
入力軸2の偏心部材21には、大径の遊星歯車piと小径の遊星歯車poとを軸方向に並列させた遊星歯車体4が軸支され、遊星歯車体4には、偏心部材21を嵌め込むための段付き形状の穴が形成されている(図2の下段の図も参照)。偏心部材21に遊星歯車体4が嵌め込まれた状態で、入力軸2がハウジング1内に配置されたときは、図1の断面A−Aに示すとおり、大径の遊星歯車piが固定円周壁部12の固定リング歯車rfと噛み合って、第1内接式遊星歯車機構を構成することとなる。
出力軸3は、一体的に形成された円板部31とその外周に接続される円周壁部32とからなるカップ状部材を備え、円周壁部32には回転リング歯車rrである内歯が形成される(図3の中段の図も参照)。出力軸3がハウジング1内に配置され、入力軸2に嵌め込まれた遊星歯車体4と組み合されたときは、図1の断面B−Bに示すとおり、遊星歯車体4の小径の遊星歯車poが円周壁部32の回転リング歯車rrと噛み合って、第2内接式遊星歯車機構を構成する。
そして、出力軸3の円板部31には中心軸oと同心の円形凹所33が形成され、この円形凹所33に円形断面の支持円板5が回転可能に嵌め込まれる。支持円板5には円形断面の連結孔51が設けられており、図3の中段の図に示すとおり、遊星歯車体4を軸支した入力軸2が出力軸3と組み合わされてハウジング1内に配置されると、入力軸2の偏心部材21における小径部21bの先端が、遊星歯車体4を貫通して支持円板5の連結孔51に挿入される(図1の断面C−Cも参照)。
そして、出力軸3の円板部31には中心軸oと同心の円形凹所33が形成され、この円形凹所33に円形断面の支持円板5が回転可能に嵌め込まれる。支持円板5には円形断面の連結孔51が設けられており、図3の中段の図に示すとおり、遊星歯車体4を軸支した入力軸2が出力軸3と組み合わされてハウジング1内に配置されると、入力軸2の偏心部材21における小径部21bの先端が、遊星歯車体4を貫通して支持円板5の連結孔51に挿入される(図1の断面C−Cも参照)。
次いで、図1の第1実施例の回転伝達装置の作動について説明する。
モーター等の駆動源により入力軸2が、例えば、時計方向に回転したときは、入力軸2の偏心部材21に軸支された遊星歯車体4が中心軸oの回りを公転し、遊星歯車体4の大径の遊星歯車piが、ハウジング1の固定リング歯車rfと噛み合って反時計方向に自転しながら、固定リング歯車rfに内接して移動する(第1内接式遊星歯車機構)。遊星歯車体4における小径の遊星歯車poは、大径の遊星歯車piと同一の回転数で公転及び自転を行い、出力軸3に固着された回転リング歯車rrを回転させることとなる(第1内接式遊星歯車機構)。
図1の第1実施例の回転伝達装置では、遊星歯車機構を構成する各歯車の歯数は、固定リング歯車の歯数Zrf:32、大径の(入力側)遊星歯車の歯数Zpi:24、小径の(出力側)遊星歯車の歯数Zpo:12、出力軸に連結の回転リング歯車の歯数Zrr:20、と設定されている。したがって、第1実施例の回転伝達装置において、入力軸2の回転数Niと出力軸3の回転数Noの比である変速比は、式1により、
No/Ni=1/5
と計算される。つまり、第1実施例の回転伝達装置は、入力軸2の回転数を1/5に減速して出力軸3に伝達する減速機となる。
モーター等の駆動源により入力軸2が、例えば、時計方向に回転したときは、入力軸2の偏心部材21に軸支された遊星歯車体4が中心軸oの回りを公転し、遊星歯車体4の大径の遊星歯車piが、ハウジング1の固定リング歯車rfと噛み合って反時計方向に自転しながら、固定リング歯車rfに内接して移動する(第1内接式遊星歯車機構)。遊星歯車体4における小径の遊星歯車poは、大径の遊星歯車piと同一の回転数で公転及び自転を行い、出力軸3に固着された回転リング歯車rrを回転させることとなる(第1内接式遊星歯車機構)。
図1の第1実施例の回転伝達装置では、遊星歯車機構を構成する各歯車の歯数は、固定リング歯車の歯数Zrf:32、大径の(入力側)遊星歯車の歯数Zpi:24、小径の(出力側)遊星歯車の歯数Zpo:12、出力軸に連結の回転リング歯車の歯数Zrr:20、と設定されている。したがって、第1実施例の回転伝達装置において、入力軸2の回転数Niと出力軸3の回転数Noの比である変速比は、式1により、
No/Ni=1/5
と計算される。つまり、第1実施例の回転伝達装置は、入力軸2の回転数を1/5に減速して出力軸3に伝達する減速機となる。
第1実施例の回転伝達装置を構成する第1内接式遊星歯車機構及び第2内接式遊星歯車機構は、大きな径のリング歯車の中で単一の遊星歯車が遊星運動を行うものである。リング歯車の中に太陽歯車と複数の遊星歯車を配置する、特許文献2のような遊星歯車装置と比較すると、遊星歯車の径及びその歯の大きさ(モジュール)をはるかに大きくすることが可能であって、入力軸から出力軸へ大きなトルクを確実に伝達することができる。
また、遊星歯車体4の嵌め込まれた入力軸2の偏心部材21は、その先端が支持円板5の連結孔51に挿入されている。この支持円板5は、出力軸3の円形凹所33に回転可能に嵌め込まれていて、入力軸2といわば一体的に回転するので、遊星歯車体4は、軸方向の両端部で支持されることとなる。そのため、遊星歯車体4が偏心して中心軸oの回りを回転したとしても、遊星歯車体4の軸心が中心軸oに対して傾いたり、入力軸と出力軸との間に軸心のずれが生じたりするような事態を防止することができ、円滑なトルク伝達を行わせることが可能となる。
また、遊星歯車体4の嵌め込まれた入力軸2の偏心部材21は、その先端が支持円板5の連結孔51に挿入されている。この支持円板5は、出力軸3の円形凹所33に回転可能に嵌め込まれていて、入力軸2といわば一体的に回転するので、遊星歯車体4は、軸方向の両端部で支持されることとなる。そのため、遊星歯車体4が偏心して中心軸oの回りを回転したとしても、遊星歯車体4の軸心が中心軸oに対して傾いたり、入力軸と出力軸との間に軸心のずれが生じたりするような事態を防止することができ、円滑なトルク伝達を行わせることが可能となる。
第1実施例の回転伝達装置において、出力軸3側から回転トルクを付与したときは、2組の内接式遊星歯車機構を用いて減速機を構成する特許文献3の回転伝達装置と同じように、遊星歯車等に働く力の相互作用等により入力軸2を回転させるトルクは発生せず、出力軸3から入力軸2への回転伝達が遮断される。つまり、第1実施例の回転伝達装置は、ロックタイプ双方向クラッチとしても機能する。
図4には、本発明の第2実施例の回転伝達装置を示す。図4は、第2実施例の回転伝達装置の全体構造を表示する、図1と同様な組立図であって、第1実施例の回転伝達装置に対応する部品については同一の符号を付している。以下では、第1実施例のものとの相違点を中心に第2実施例の回転伝達装置について説明する。
図4の上段中央の縦断面図に示すように、第2実施例の回転伝達装置では、固定のハウジング1の中心部に入力軸2及び出力軸3をそれぞれ配置してあり、入力軸2には、偏心量eだけ偏心した円形断面の偏心部材21が一体的に固着される。
こうした点は図1の第1実施例のものと変わりはないが、本発明の偏心部材21は、軸方向の全長に亘って同一円形断面の円柱状のものであり、その先端が、出力軸3の円形凹所に嵌め込んだ支持円板5の連結孔51に挿入される。そして、偏心部材21に嵌め込まれる遊星歯車体4における小径の(出力側)遊星歯車poは、その歯数Zpoが18であり、これと噛み合う回転リング歯車の歯数rrの歯数Zrrは27となっている。
こうした点は図1の第1実施例のものと変わりはないが、本発明の偏心部材21は、軸方向の全長に亘って同一円形断面の円柱状のものであり、その先端が、出力軸3の円形凹所に嵌め込んだ支持円板5の連結孔51に挿入される。そして、偏心部材21に嵌め込まれる遊星歯車体4における小径の(出力側)遊星歯車poは、その歯数Zpoが18であり、これと噛み合う回転リング歯車の歯数rrの歯数Zrrは27となっている。
つまり、第2実施例の回転伝達装置では、出力側の遊星歯車poの径が第1実施例のものと比べて大きく、こうした場合には、偏心部材21を段付き形状とする必要はない。第2実施例の回転伝達装置においては、固定リング歯車の歯数Zrfが32、大径の(入力側)遊星歯車の歯数Zpiが24と設定されている(第1実施例と同じ)ので、回転伝達装置の変速比は、式1により、
No/Ni=1/9
と計算される。つまり、第2実施例の回転伝達装置は、入力軸2の回転数を1/9に減速する減速機となる。
このように、第2実施例の回転伝達装置は、減速比が第1実施例のものとは異なるけれども、偏心部材21の先端は、出力軸3の円形凹所に嵌め込んだ支持円板5の連結孔51に挿入されているので、遊星歯車体4の支持等に関しては第1実施例のものと同等の効果が生じることとなる。
No/Ni=1/9
と計算される。つまり、第2実施例の回転伝達装置は、入力軸2の回転数を1/9に減速する減速機となる。
このように、第2実施例の回転伝達装置は、減速比が第1実施例のものとは異なるけれども、偏心部材21の先端は、出力軸3の円形凹所に嵌め込んだ支持円板5の連結孔51に挿入されているので、遊星歯車体4の支持等に関しては第1実施例のものと同等の効果が生じることとなる。
以上詳述したように、本発明は、入力軸に固着した偏心部材に2個の遊星歯車を有する遊星歯車体を嵌め込んで2組の内接式遊星歯車機構を構成した回転伝達装置において、偏心部材の先端を、出力軸に形成した円形凹所の支持円板に挿入して支持し、振動等を防止して円滑な回転伝達を図るようにしたものである。
上記の実施例では、入出力軸とハウジング等の間に転がりベアリングを介在させているけれども、こうしたベアリングを省いて構成を簡略化することが可能である。また、リング歯車等をハウジングに直接形成しているが、リング歯車等の歯車部分を別体で製作して部品に組み付けるなど、上記実施例に対し各種の変形が可能であるのは明らかである。
上記の実施例では、入出力軸とハウジング等の間に転がりベアリングを介在させているけれども、こうしたベアリングを省いて構成を簡略化することが可能である。また、リング歯車等をハウジングに直接形成しているが、リング歯車等の歯車部分を別体で製作して部品に組み付けるなど、上記実施例に対し各種の変形が可能であるのは明らかである。
1:ハウジング
2:入力軸
21:偏心部材
3:出力軸
33:円形凹所
4:遊星歯車体
5:支持円板
rf:固定された固定リング歯車
rr:出力軸に連結の回転リング歯車
pi:入力側(第1)遊星歯車
po:出力側(第2)遊星歯車
2:入力軸
21:偏心部材
3:出力軸
33:円形凹所
4:遊星歯車体
5:支持円板
rf:固定された固定リング歯車
rr:出力軸に連結の回転リング歯車
pi:入力側(第1)遊星歯車
po:出力側(第2)遊星歯車
Claims (3)
- 共通の中心軸の回りに回転する入力軸及び出力軸を備え、固定されたハウジングの内部に第1内接式遊星歯車機構と第2内接式遊星歯車機構を設置した回転伝達装置であって、
前記入力軸には、前記中心軸から偏心した位置を中心とする円形の断面の偏心部材が一体的に固着され、
前記偏心部材には、単一の遊星歯車体が回転可能に嵌め込まれ、前記遊星歯車体には、前記第1内接式遊星歯車機構の第1遊星歯車と前記第2内接式遊星歯車機構の第2遊星歯車とが軸方向に並列して形成され、
前記第1内接式遊星歯車機構には、前記ハウジングに固定されて前記第1遊星歯車と噛み合う固定リング歯車が設置され、前記第2内接式遊星歯車機構には、前記出力軸と連結されて前記第2遊星歯車と噛み合う回転リング歯車が設置されており、さらに、
前記出力軸が、円板部と前記円板部の外周に接続される円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記円周壁部に前記回転リング歯車が固着されるとともに前記円板部に前記中心軸と同心の円形凹所が形成され、
前記円形凹所には円形断面の支持円板が回転可能に嵌め込まれ、かつ、前記入力軸に固着された前記偏心部材の先端が、前記支持円板に形成された円形断面の連結孔に挿入されて支持されることを特徴とする回転伝達装置。 - 前記偏心部材には大径部と小径部が形成されており、前記小径部が前記支持円板の連結孔に挿入される請求項1に記載の回転伝達装置。
- 前記ハウジングが、固定円板部と前記固定円板部の外周に接続される固定円周壁部とが形成されたカップ状部材を備え、前記固定円周壁部には前記固定リング歯車が固着されるとともに、前記遊星歯車体の端面が前記固定円板部の壁面に当接する請求項1又は請求項2に記載の回転伝達装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017206104A JP2019078343A (ja) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 内接式遊星歯車機構を組み合わせた回転伝達装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017206104A JP2019078343A (ja) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 内接式遊星歯車機構を組み合わせた回転伝達装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019078343A true JP2019078343A (ja) | 2019-05-23 |
Family
ID=66626467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017206104A Pending JP2019078343A (ja) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 内接式遊星歯車機構を組み合わせた回転伝達装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019078343A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115789200A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-03-14 | 机器时代(北京)科技有限公司 | 锥齿行星齿轮差动减速器及应用该差动减速器的装置 |
-
2017
- 2017-10-25 JP JP2017206104A patent/JP2019078343A/ja active Pending
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