JPH0571601A - 正逆転可能な無段減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】軸力の伝達手段として歯車だけを使用すること
により、高トルクの伝達が可能で、減速比に係わらず伝
達効率のよい正逆転可能な無段減速機を提供する。 【構成】遊星歯車減速機構の太陽歯車ａに入力軸ａ’を
固定し、遊星歯車ｃの公転軸に出力軸ｄを連結すると共
に、内歯車ｂが形成された内歯ホイール１９の外周に伝
達歯車ｆを形成し、この伝達歯車ｆと噛み合う制御歯車
ｅに制御軸ｅ’を固定し、この制御軸ｅ’の回転数を制
御して内歯車ｂの回転数を変更して、前記遊星歯車ｃの
公転速度及び出力軸ｄの回転数を変更してその減速比を
変更する構造とした

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータ等の回転数を無段
階に減速する無段減速機に関するものであり、特に出力
軸の回転方向を正転させたり逆転させたりすることので
きる正逆転可能な無段減速機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の正逆転可能な無段減速機として
は本出願人が先に提案した特開平１−２３４６３７号公
報に記載されるものがある。この無段減速機では、図４
に示す通り入力軸ａ’が回転されるとその先端に固定さ
れた太陽歯車ａが回転されると共に、該入力軸ａ’の軸
線方向に摺動自在に取付けられた第１ドライブリングＡ
が回転され、それに圧接している円錐形状のドライブコ
ーンＢが回転され、該ドライブコーンＢの円錐面Ｅに圧
接している第２ドライブリングＦと共に内歯車ｂが回転
され、この太陽歯車ａと内歯車ｂとにより自転しながら
公転する遊星歯車ｃの公転軸に連結された出力軸ｄが回
転され、この回転伝達の途中で遊星歯車減速機の原理に
より入力軸ａ’の回転数が減速されて出力軸ｄが回転さ
れる。

【０００３】更にこの無段減速機では、前記第１ドライ
ブリングＡを入力軸ａ’の軸線方向に移動させることに
より該第１ドライブリングＡとドライブコーンＢとの圧
接点を該ドライブコーンＢの円錐面Ｅの稜線方向に移動
させ、これによりドライブコーンＢの回転数が変化して
前記第２ドライブリングＦ及び内歯車ｂの回転数が変化
し、従って遊星歯車ｃの公転速度が変化するために出力
軸ｄの回転数が変化して減速比が変化する。このとき、
例えば太陽歯車ａより内歯車ｂの回転数が大きいときの
遊星歯車ｃの公転方向及び出力軸ｄの回転方向が正であ
るとすると、前記第１ドライブリングＡを移動させるこ
とにより太陽歯車ａより内歯車ｂの回転数が小さくなる
と遊星歯車ｃの公転方向及び出力軸ｄの回転方向は逆転
する。

【０００４】この無段減速機によれば、入力軸を回転す
るためのモータ等の駆動源が単一でよいため、構造が簡
潔になり、小型化が可能であるという利点がある。ま
た、第１ドライブリングを僅かに移動させるだけで減速
比を大きく変化させることができるという利点もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の無段減速機によれば、第２ドライブリングＦ及び内歯
車ｂを回転させるための軸力伝達手段が摩擦力だけに依
存しているため、入力軸ａ’の軸力が大きい場合には滑
りが発生し易く、高トルクの伝達が困難である。また、
摩擦力によりトルクを伝達するものであるため、減速比
が大きい場合には軸力伝達効率が極端に低下し、例えば
減速比１／１０００では伝達効率が２０％以下に低下し
てしまう。

【０００６】更に第１ドライブリングＡを僅かに移動さ
せただけで減速比が大きく変化するので、逆に減速比を
小さく変化させるとか微調整するとかのように、減速比
の細かな変更を行うためには該第１ドライブリングＡを
移動させる移動機構として高精度なものが要求され、そ
のため該移動機構の構造が複雑になったり高価なものに
なったりする。

【０００７】本発明はかかる諸問題を解決すべく開発さ
れたものであり、高トルクの伝達が可能で、減速比に係
わらず伝達効率が高く、しかも構造が簡潔で廉価な正逆
転可能な無段減速機を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の正逆転可能な無
段減速機は、遊星歯車減速機構を用いた無段減速機にお
いて、太陽歯車に連結された軸と、内歯車に連結された
軸と、遊星歯車に連結された軸とを設け、これらの軸の
うちいずれか一つの軸を入力軸とし、残りの軸のうち一
方を出力軸、他方を回転数可変な制御軸としたことを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明の正逆転可能な無段減速機では、遊星歯
車減速機構の太陽歯車に連結された軸と、内歯車に連結
された軸と、遊星歯車に連結された軸とを設け、これら
の軸のうちいずれか一つの軸を入力軸とし、残りの軸の
うち一方を出力軸、他方を回転数可変な制御軸とするも
のであるので、例えば前記太陽歯車に連結された軸を入
力軸とし、前記遊星歯車に連結された軸を出力軸とし、
前記内歯車に連結された軸を制御軸として、この制御軸
の回転数を制御することにより該制御軸により回転され
る内歯車の回転数を、入力軸により回転される太陽歯車
の回転数とは個別に制御することができ、これにより内
歯車と太陽歯車とに噛み合って自転しながら公転する遊
星歯車及びそれに連結されている出力軸の減速比を無段
階に変更することができる。このとき、例えば太陽歯車
より内歯車の回転数が大きいときの遊星歯車の公転方向
及び出力軸の回転方向が正であるとすると、例えば前記
制御軸の回転数を減少させることにより太陽歯車より内
歯車の回転数が小さくなると遊星歯車の公転方向及び出
力軸の回転方向は逆転する。この無段減速機では夫々の
軸に連結された歯車を摩擦力により回転させる必要がな
いので、これらの軸と歯車とをリジッドに或いは歯車を
介して連結することにより、軸力が大きい場合にもその
伝達効率が極めて高くなり、減速比が大きい場合にも伝
達効率は低下しない。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の正逆転可能な無段減速機の一
実施例であり、以下図に基づいて本発明を詳述する。同
図に示すケーシング１０は側方に開口部を有する筐体１
１と、該開口部を閉塞するように被せられた蓋体１２と
から構成されている。

【００１１】前記ケーシング１０の筐体１１の側面中央
部には二個のベアリング１３，１４を介して入力軸ａ’
が回転自在に取付けられている。このうち外側のベアリ
ング１４はキャップ１５により位置決めされている。前
記入力軸ａ’の内側先方に形成されたセレーション部１
６には太陽歯車ａが固定されている。そして入力軸ａ’
のうち、前記太陽歯車ａと筐体１１との間には二個のベ
アリング１７，１８を介して内歯ホイール１９が回転自
在に取付けられている。

【００１２】この内歯ホイール１９の筐体側外周部には
伝達歯車ｆが形成されている。また内歯ホイール１９の
蓋体側外周部からはコの字状の内歯車ｂが、前記太陽歯
車ａの外側に所定間隔離れるようにして延設されてい
る。一方、前記ケーシング１０の蓋体１２の中央部に
は、前記入力軸ａ’の軸線上に出力軸ｄが二個のベアリ
ング２０，２１を介して回転自在に取付けられている。
そして前記と同様外側のベアリング２１はキャップ２２
により位置決めされている。

【００１３】また、出力軸ｄの内側先端には断面円形の
凹陥部２３が形成され、該凹陥部２３と入力軸ａ’の内
側先端部２４とにはベアリング２５が介在され、両軸
ａ’，ｄが互いに回転自在なるよう連結されている。前
記出力軸ｄの内側先端部外周には腕部ｇが延設され、該
腕部ｇの外側先端部からケーシング１０の内側に向けて
回転軸２６が突設されている。この回転軸２６の内側先
端部には二個のベアリング２７，２８を介して遊星歯車
ｃが回転自在に取付けられており、該遊星歯車ｃは前記
太陽歯車ａと内歯車ｂとの両者に噛み合って自転可能
で、且つ前記出力軸ｄを中心として太陽歯車ａの周囲を
公転自在なるようにしてある。

【００１４】そして本発明では前記ケーシング１０の筐
体１１の側面上部に二個のベアリング２９，３０を介し
て制御軸ｅ’が回転自在なるよう取付けられており、こ
の制御軸ｅ’の内側先端部に形成されているセレーショ
ン部３１には前記伝達歯車ｆに噛み合う制御歯車ｅが固
定されている。ちなみに前記二個のベアリングのうち外
側のベアリング３０は前記と同様にしてキャップ３２に
より位置決めされている。

【００１５】次にこの実施例の正逆転可能な無段減速機
の作用について図２、図３に基づいて説明する。まず、
遊星歯車機構の減速比を算出するために、重ね合わせ法
により各歯車の回転数を求める。簡単のために図３のよ
うに、入力軸をａ’、太陽歯車をａ（回転数Ｎａ，ピッ
チ円直径Ｄａ）、内歯車をｂ（回転数Ｎｂ，ピッチ円直
径Ｄｂ）、遊星歯車をｃ（回転数Ｎｃ，ピッチ円直径Ｄ
ｃ）、出力軸ｄ（回転数Ｎｄ）とすると、各歯車の回転
数は下記表１のように求められる。

【００１６】

【表１】

【００１７】この表１から遊星歯車機構における内歯車
ｂの回転数Ｎｂは下記１式で与えられる。 Ｎｂ＝Ｎｄ−（Ｎａ−Ｎｄ）Ｄａ／Ｄｂ ……… (1) 前記１式より遊星歯車機構における出力軸ｄの回転数Ｎ
ｄは下記２式で与えられる。

【００１８】 Ｎｄ＝（Ｎｂ＋Ｎａ・Ｄａ／Ｄｂ）／（１＋Ｄａ／Ｄｂ） ……… (2) 一方、本発明の無段減速機を原理図化した図２におい
て、制御軸をｅ’、制御歯車をｅ（回転数Ｎｅ，ピッチ
円直径Ｄｅ）、伝達歯車をｆ（回転数Ｎｆ，ピッチ円直
径Ｄｆ）とすると、伝達歯車ｆの回転数Ｎｆは下記３式
で与えられる。 Ｎｆ＝Ｎｅ・Ｄｅ／Ｄｆ ……… (3) ところが伝達歯車ｆと内歯車ｂとは一体に回転するの
で、Ｎｆ＝Ｎｂであるから、本発明の無段減速機におけ
る出力軸ｄの回転数Ｎｄは下記４式で与えられる。

【００１９】 Ｎｄ＝（Ｎｅ・Ｄｅ／Ｄｆ＋Ｎａ・Ｄａ／Ｄｂ）／（１＋Ｄａ／Ｄｂ） ……… (4) ここで実際に例えば前記太陽歯車ａのピッチ円直径Ｄａ
を３０ｍｍ、内歯車ｂのピッチ円直径Ｄｂを１００ｍ
ｍ、遊星歯車ｃのピッチ円直径Ｄｃを３５ｍｍ、制御歯
車ｅのピッチ円直径Ｄｅを３０ｍｍ、伝達歯車ｆのピッ
チ円直径Ｄｆを１００ｍｍ、入力軸ａ’及び太陽歯車ａ
の回転数Ｎａを１５００ｒｐｍ、制御軸ｅ’及び制御歯
車ｅの回転数Ｎｅをｘｒｐｍ、出力軸ｄの回転数Ｎｄを
ｙｒｐｍとすると、前記４式より出力軸ｄの回転数Ｎ
ｄ：ｙｒｐｍは下記５式により求められる。

【００２０】 ｙ＝（30/100・ｘ＋1500・30/100）／（１＋30/100） ＝０．２３ｘ＋３４６ ……… (5) 従って例えば、ｘ＝−１５００ｒｐｍであればｙ＝１ｒ
ｐｍとなり、ｘ＝−１５０４ｒｐｍであればｙ≒０ｒｐ
ｍとなり、ｘ＝−１５０９ｒｐｍであればｙ＝−１ｒｐ
ｍとなる。この回転数の正負は入力軸ａの回転方向を正
として、それと同方向に回転する場合が正、逆方向に回
転する場合が負で表される。

【００２１】このように本発明の無段減速機によれば、
制御軸及び制御歯車の回転数を変更することにより容易
に出力軸の減速比及びその回転方向を変更することがで
きる。しかも軸力の伝達手段が歯車であるため、滑りが
発生することもなく、高軸力、高減速比でも効率よく伝
達することができる。なお、上記実施例では太陽歯車が
固定された軸を入力軸とし、遊星歯車に連結された軸を
出力軸とし、内歯車に伝達歯車、制御歯車を介して連結
された軸を制御軸としたが、本発明においてこれらの軸
のうちいずれを入力軸とし、残りの軸の一方を出力軸と
し、他方を制御軸とするかは特に限定されるものではな
く、例えば遊星歯車に連結された軸を入力軸とし、内歯
車に連結された軸を出力軸とし、太陽歯車が固定された
軸を制御軸としても、夫々の軸の回転数を正確に算出す
れば正逆転可能な無段減速機として使用することができ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の正逆転可能
な無段減速機によれば、遊星歯車減速機構の太陽歯車
と、内歯車と、遊星歯車との夫々に軸を連結し、それら
の軸のうちいずれかの軸を回転数可変な制御軸としたた
め、この制御軸の回転数を制御することにより、制御軸
により回転される歯車の回転数を、入力軸により回転さ
れる歯車の回転数と個別に制御することができ、これに
より出力軸に連結された歯車の回転数を変更して出力軸
の減速比を無段階に且つ正確に変更することができ、微
調整が可能で、しかも入力軸により回転される歯車と制
御軸により回転される歯車との回転数差から出力軸の回
転方向を正逆転変更することができる。そして、このよ
うな構造にすることにより軸力の伝達手段を全て歯車に
よるものとすることができるので、軸力が大きい場合に
もその伝達効率は極めて高く、減速比が大きい場合にも
伝達効率が低下することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無段減速機の一実施例を示す一部断面
正面図である。

【図２】本発明の無段減速機の減速比を算出するための
説明図である。

【図３】遊星歯車減速機構における各歯車の回転数を算
出するための説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は
正面図である。

【図４】従来の無段減速機の一例を示す一部断面正面図
である。

【符号の説明】

ａ’は入力軸 ａは太陽歯車 ｂは内歯車 ｃは遊星歯車 ｄは出力軸 ｅ’は制御軸 ｅは制御歯車 ｆは伝達歯車 １９は内歯ホイール

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】このように本発明の無段減速機によれば、
制御軸及び制御歯車の回転数を変更することにより容易
に出力軸の減速比及びその回転方向を変更することがで
きる。しかも軸力の伝達手段が歯車であるため、滑りが
発生することもなく、高軸力、高減速比でも効率よく伝
達することができる。なお、上記実施例では太陽歯車が
固定された軸を入力軸とし、遊星歯車に凍結された軸を
出力軸とし、内歯車に伝達歯車、制御歯車を介して連結
された軸を制御軸としたが、本発明においてこれらの軸
のうちいずれを入力軸とし、残りの軸の一方を出力軸と
し、他方を制御軸とするかは特に限定されるものではな
く、例えば遊星歯車に連結された軸を入力軸とし、内歯
車に連結された軸を出力軸とし、太陽歯車が固定された
軸を制御軸としても、夫々の軸の回転数を正確に算出す
れば正逆転可能な無段減速機として使用することができ
る。いうまでもなく、通常の減速機同様本発明になる減
速機も、用途に応じて単純に入力軸と出力軸とを入れ替
えて用いるだけで、減速比が１より小さいものと１より
大きいものの使い分けが可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遊星歯車減速機構を用いた無段減速機に
   おいて、太陽歯車に連結された軸と、内歯車に連結され
   た軸と、遊星歯車に連結された軸とを設け、これらの軸
   のうちいずれか一つの軸を入力軸とし、残りの軸のうち
   一方を出力軸、他方を回転数可変な制御軸としたことを
   特徴とする正逆転可能な無段減速機。