JPH0330740B2 - - Google Patents

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極モート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つ
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あつ
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（ピツチ線の
形状が円形の歯車）がもつぱら用いられており、
非円形歯車も考えられないこともなかつたが、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。従つ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つ
た。

また、最近になつてコンピユータの発達に伴な
つてだ円歯車以外の非円形歯車の設計や加工も実
用上可能となつて来た（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回設計自動化光工講演会講演論文集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、揺動回転などの運転を得ることが
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ヤ
リヤｂによつ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ｈと噛合され、出力
歯車ｈ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とが一体となつた相当の軸方
向の長さを有する遊星歯車ｄを軸支するため、相
当の片持長さとなり、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つ
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
固設されたキヤリヤ４によつて、その一端側５ａ
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
ート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もそれによつて
等速公転する。同時にこの公転によつて主動側歯
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１
０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、この逆であつても、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蓋３ｂ
および後蓋３ｃよりなる。

入力軸２は前蓋３ｂにボールベアリング１３に
よつて貫通して軸支され、さらにオイルシール１
４が嵌装されて前記貫通個所の油洩れを防止して
いる。

キヤリヤ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とにわたつて入力軸２と同芯の出力軸１１
が、ローラベアリング１５およびボールベアリン
グ１３によつ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
ルシール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の一部外周には円周部分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によつて回転
自在に支承される。

キヤリヤ４と回転体１２とにわたつて１個の遊
星軸５の一端側５ａと他端側５ｂとがそれぞれナ
ツト５ｃによつて連結されて、遊星軸５が両端支
軸されている。

この遊星軸５には遊星歯車６がローラベアリン
グ１５によつ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、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。

キヤリヤ４と回転体１２とにわたつて、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、一例として第３図に主
動側歯車７のピツチ線７ａおよび固定歯車９のピ
ツチ線９ｃを示した。このような形状のピツチ線
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Θ₁において回転角度ΦはΦ₁に至り、その後
回転角度Θ₂に至る迄回転角度ΦはΦ₁を保ち、回
転角度Φの変化の１サイクルを完成する。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
ツチ線とすれば、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Θ₁で回転角度Φは最大のΦ₁となり、回転角度
Θ₂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は揺動を繰り返えす。

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のピツチ
線とすれば、回転角度ΘとΦとの関係は第８図に
示すように、回転角度Θ₁において回転角度Φは
Φ₁の極大となり、回転角度Θ₂においてΦ₂迄戻る。
すなわちこの場合は出力軸１１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図に参照しつ
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個所に遊星軸５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
形歯車のピツチ線の形状は、前記の第３図の図示
したように、ピツチ線７ａおよび９ｃが回転対称
の形状の場合（この場合Θ₂がπ）に可能である。
また第１０図に示すようにピツチ線７ｄおよび９
ｆの形状が中心に対して３個所に回転対称の場合
（Θ₂が2/3π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／Θ₂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が良好となる他、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、これに出力軸１１を貫
通させて、ローラベアリング１５によつて支承さ
れており、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、前記のように構成したこ
とにより、出力側の負荷が従動側歯車８→出力歯
車１０→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が出力軸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）。

(ロ) 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) キヤリヤ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。

(A) 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か小となり、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り、伝達効率や回転精度
も向上する。

(B) 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
よつて、出力軸の１回転中における繰り返えし
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。

(C) 遊星差動歯車装置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
ロツ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。

(D) 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、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
例を示すピツチ線図、第４図、第６図および第８
図はこれらの各例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１０図はこの実施例に使用しうる非円形歯
車のピツチ線図である。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……キヤリヤ、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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力軸に固設されたキヤリヤによつてその一
   端側か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 前記キヤ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 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 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。