JPH11280854A - 内接噛合遊星歯車構造の変速システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被駆動部（第２の相手部材）と減速部Ｒの軸
方向長の合計を短縮させると共に、被駆動部の設計自由
度を向上させる。 【解決手段】 減速部Ｒ内に内ピン（あるいはキャリア
ピン）の機能を兼用した出力ボルト３３２（あるいはキ
ャリアボルト３１６）を駆動部（第１の相手部材）Ｍの
存在する側から外歯歯車３０５を貫通して、被駆動部
（第２の相手部材）Ｓの回転部材Ｓ1 に形成したタップ
穴３３８に螺合させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、減速機、あるいは
増速機、特に、小型で高出力が要請される減速機あるい
は増速機に適用するのに好適な、内接噛合遊星歯車構造
の変速システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速軸と、該高速軸に設けた偏心
体を介して、この高速軸に対して偏心回転可能な状態で
取付けられた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内
歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみを
伝達する手段を介して連結された低速軸と、を備えた内
接噛合遊星歯車構造が広く知られている。

【０００３】この構造の従来例を図５及び図６に示す。
この従来例は、前記高速軸を入力軸１、低速軸を出力軸
２とすると共に、内歯歯車を固定することによって上記
構造を「減速機」に適用したものである。

【０００４】入力軸１には所定位相差（この例では１８
０°）をもって偏心体３a 、３b が嵌合されている。な
お、偏心体３a と３b は一体化されている。それぞれの
偏心体３a 、３b には軸受４a 、４b を介して２枚の外
歯歯車５a 、５b が取付けられている。この外歯歯車５
a 、５b には内ローラ孔６が複数個設けられ、内ピン７
及び内ローラ８が嵌合されている。

【０００５】外歯歯車を２枚（複列）にしているのは、
主に伝達容量の増大、強度の維持、回転バランスの保持
を図るためである。

【０００６】前記外歯歯車５a 、５b の外周にはトロコ
イド歯形や円弧歯形等の外歯９が設けられている。この
外歯９はケーシング１２に固定された内歯歯車１０と内
接噛合している。内歯歯車１０の内歯は具体的には外ピ
ン１１が外ピン孔１３に遊嵌され、回転し易く保持され
た構造とされている。

【０００７】前記外歯歯車５a 、５b を貫通する内ピン
７は、出力軸２のフランジ部１４に固着又は嵌入されて
いる。

【０００８】入力軸１が１回転すると偏心体３a 、３b
が１回転する。この偏心体３a 、３b の１回転により、
外歯歯車５a 、５b も入力軸１の周りで揺動回転を行お
うとするが、内歯歯車１０によってその自転が拘束され
るため、外歯歯車５a 、５bは、この内歯歯車１０に内
接しながらほとんど揺動のみを行うことになる。

【０００９】今、例えば外歯歯車５a 、５b の歯数を
Ｎ、内歯歯車１０の歯数をＮ＋１とした場合、その歯数
差は１である。そのため、入力軸１の１回転毎に外歯歯
車５a、５b はケーシング１２に固定された内歯歯車１
０に対して１歯分だけずれる（自転する）ことになる。
これは入力軸１の１回転が外歯歯車の−１／Ｎの回転に
減速されたことを意味する。

【００１０】この外歯歯車５a 、５b の回転は内ローラ
孔６及び内ピン７の隙間によってその揺動成分が吸収さ
れ、自転成分のみが該内ピン７を介して出力軸２へと伝
達される。

【００１１】この結果、結局減速比−１／Ｎの減速が達
成される。

【００１２】なお、この従来例では、当該内接噛合遊星
歯車構造の内歯歯車を固定し、高速軸を入力軸、低速軸
を出力軸としていたが、これらの入出力を逆転させるこ
とにより増速機を構成することも可能である。

【００１３】ところで、前述したように、内ピン７に
は、内ローラ孔６a 、６b とで構成される等速度内歯車
機構の一方の要素である円弧歯形を形成するという機能
と、外歯歯車５a 、５b の自転による回転力を出力軸２
に伝達するキャリア体としての機能とがあるが、特にこ
のうちの前者の機能を良好に確保するためには、内ピン
７の外周で自由に回転することのできる内ローラ８の存
在が必須であった。この内ローラ８は、その機能上硬質
の素材でその外周及び内周の双方を同軸に且つ精度良く
加工する必要があったため、コスト高になり易いという
問題があった。

【００１４】又、図５から明らかなように、減速機構部
分で生じる荷重変動や出力軸２に作用する相手機械から
の外部ラジアル荷重を、出力軸２を支える一対の軸受１
５a、１５b によって支持していたため、支持の安定性
を増大させるためには、一般に図５のＹ区間を長く、且
つＸ区間をできるだけ短くすることが必要であった。

【００１５】ところが、Ｘ区間を短くすることは困難で
あるため、必然的にＹ区間を長くしなければならず、結
果として減速機の軸方向長さが長くなってしまうという
問題があった。

【００１６】そこで、このような問題に鑑み、特開平５
−４４７９２号公報では、本出願人により、図３、４の
ようにしたものが提案されている。

【００１７】図３、４の構造を説明する。

【００１８】そこで、このような問題に鑑み、特開平５
−４４７９２号公報では、本出願人により、図３、４の
ようにしたものが提案されている。

【００１９】図３、４の構造を説明する。

【００２０】以下の説明においては、図３、４に示すも
のは図５、６の構成と同一又は類似の部分については下
２桁が同一の番号を付し、詳細な説明は省略し、異なる
ところのみを説明する。この構造は、出力軸（低速軸）
１０２をフランジ部（第１低速軸）１１４Ａと支持リン
グ（第２低速軸）１１４Ｂとに分割している。

【００２１】即ち、出力軸１０２のフランジ部（第１低
速軸）１１４Ａにキャリアピン１１６を貫通すると共
に、該キャリアピン１１６の一端部に止め輪１２４を配
置し、又、他端部にねじ部１２７を設け、フランジ部１
１４Ａ、スペーサ１２５、及び支持リング（第２低速
軸）１１４Ｂを、この止め輪１２４とねじ部１２７に螺
合するナット１２８とによって強く挟み込むことによ
り、分割された第１、第２低速軸であるフランジ部１１
４Ａと支持リング１１４Ｂを一体化するようにしてい
る。

【００２２】フランジ部１１４Ａ、キャリアピン１１
６、及び支持リング１１４Ｂは、一対の軸受１１５ａ、
１１５ｂによってケーシング１１２に両持ち支持されて
いる。

【００２３】図３及び図５に示すような構造では、出力
軸２、１０２を相手機械（第２の相手部材）の（被）回
転部材に連結することによって動力を伝達する。

【００２４】ところで、図７において、Ｍはモータ（第
１の相手部材）、Ｒは内接噛合遊星歯車構造の減速部、
Ｓは被駆動部（第２の相手部材）を示している。

【００２５】図７の（Ａ）に示される例では、モータＭ
のモータ軸（回転部材）Ｍ1 、減速部Ｒの高速軸Ｒ1
は、例えば図３に示されるように、いわゆるギヤドモー
タとして初めから合体した状態とされ、減速部Ｒの低速
軸Ｒ2 と被駆動部Ｓの入力軸（回転部材）Ｓ1 を一般的
なカップリングＣによって連結している。この連結構造
は最も一般的な連結構造に相当するが、被駆動部Ｓと減
速部Ｒとの合計の軸方向長Ｌが長くなり、コンパクト性
に欠ける。

【００２６】そこで、連結部をできるだけ短くする方法
として、図７（Ｂ）のようにする方法が考えられる。こ
の方法は、減速部Ｒの低速軸Ｒ2 と被駆動部Ｓの入力軸
Ｓ1とを共に平面的に形成し、低速軸Ｒ2 のフランジＲ3
を介して両者を連結したものである。これにより、軸
方向長Ｌ1 はカップリングＣが省略された分短くでき
る。

【００２７】しかしながら、この連結方法は、被駆動部
Ｓの回転部材Ｓ1 の径Ｄ１が減速部Ｒの低速軸Ｒ2 の径
Ｄ２より大きいときは有効であるが、小さいときには採
用することができない。そのため、従来は図７（Ｃ）に
示されるように、被駆動部Ｓの一部又は全部を貫通する
ボルトＳ2 （あるいはＳ2´）を該被駆動部Ｓの側から
減速部Ｒの低速軸Ｒ2 に形成したタップ穴Ｔに螺合する
ことにより、両者を連結するようにしていた。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は図７（Ｃ）の斜線部Ｈ1 に他の部材があったときに
は採用することができず、又、図７（Ｃ）の下側のよう
に、被駆動部Ｓの側に薄いフランジＳ3 を形成できない
ときには種々の不具合が発生した。

【００２９】即ち、被駆動部ＳはボルトＳ2 を貫通させ
る部分を形成する必要があることから、その設計自由度
が著しく制限されてしまい、又、被駆動部Ｓの被貫通部
の厚さあるいは奥行きの長さに見合った長さのボルトＳ
2 、Ｓ2´を選択する必要があり、特に同図の下側のよ
うに奥行きが長かった場合には、ボルトＳ2´の長さも
それに応じて長くなってしまい、固定がそれだけ不安定
になるという不具合があったものである。又、特殊なボ
ルトＳ2´を使用した場合には、コスト的に高くなるだ
けでなく、例えばボルトＳ2´の交換の際には取り寄せ
に時間がかかるという不具合も生じた。

【００３０】更には、斜線部Ｈ1 の他、Ｈ2 の部分にも
他の部材があったときには、そもそも連結自体が不可能
になるという問題もあった。

【００３１】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、被駆動部の設計の自由度を大幅に向上
させ、更に部品点数の削減及び低コスト化を図ると共
に、減速部と第２の相手部材の合計の軸方向長を短くす
ることのできる内接噛合遊星歯車構造の変速システムを
提供することをその課題としている。

【００３２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、第１の相手部材の回転部材と連結される高速軸と、
高速軸に設けた偏心体を介してこの高速軸に対して偏心
回転可能な状態で取り付けられた外歯歯車と、該外歯歯
車が内接噛合する内歯歯車と、前記外歯歯車に、該外歯
歯車の自転成分のみを伝達する手段を介して連結される
と共に、前記第１の相手部材に対し外歯歯車を挟んで反
対側に配置される第２の相手部材の回転部材と連結され
る低速軸と、を備え、且つ、前記自転成分のみを伝達す
る手段として、外歯歯車に形成した内ピン孔に前記低速
軸と連結された内ピンが遊嵌する構成を採用した内接噛
合遊星歯車構造の変速システムにおいて、前記第２の相
手部材と前記低速軸との連結構造として、互いに平面に
形成した連結面同士を密着する構造を採用すると共に、
第２の相手部材側の前記連結面にタップ穴を形成し、前
記内ピンの機能を兼用可能なボルトを、前記第１の相手
部材の存在する側から前記内ピン孔を貫通して前記タッ
プ穴に螺合させることにより、低速軸と第２の相手部材
との連結を行うことにより、上記課題を解決させること
ができる。

【００３３】請求項２に記載の発明は、第１の相手部材
の回転部材と連結される高速軸と、高速軸に設けた偏心
体を介してこの高速軸に対して偏心回転可能な状態で取
り付けられた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内
歯歯車と、前記外歯歯車に、該外歯歯車の自転成分のみ
を伝達する手段を介して連結されると共に、前記第１の
相手部材に対し外歯歯車を挟んで反対側に配置される第
２の相手部材の回転部材と連結される低速軸と、を備
え、且つ、前記低速軸が、前記外歯歯車を挟んで第１、
第２低速軸に分割して配置されると共に、該分割配置さ
れた第１、第２低速軸が外歯歯車を貫通して配置された
キャリアピンによって連結されている内接噛合遊星歯車
構造の変速システムにおいて、前記第２の相手部材と前
記低速軸との連結構造として、互いに平面に形成した連
結面同士を密着する構造を採用すると共に、第２の相手
部材側の前記連結面にタップ穴を形成し、前記キャリア
ピンの機能を兼用可能なボルトを、前記第１の相手部材
の存在する側から前記外歯歯車を貫通して前記タップ穴
に螺合させることにより、低速軸と第２の相手部材との
連結を行うことにより、同様に上記課題を解決したもの
である。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。

【００３５】図１は、本発明に係る変速システムを表わ
す断面図である。又、図２は図１の紙面左側から見た側
面図である。

【００３６】まず、図１に基づいて本実施形態の内接噛
合遊星歯車構造の変速システムについて説明する。

【００３７】本実施形態に係る変速システムは、駆動部
（第１の相手部材）Ｍ、減速部Ｒ、被駆動部（第２の相
手部材）Ｓの３つのパーツから構成されている。減速部
Ｒの高速軸（回転部材）３０１と駆動部Ｍのモータ軸
（回転部材）Ｍ1 は、いわゆるギヤドモータとして例え
ば図３に示されるように、初めから一体化された形で設
計されている。

【００３８】従って、ここでは減速部Ｒから説明する。

【００３９】モータ軸Ｍ1 と一体的に連結された高速軸
３０１は、該高速軸３０１と一体の偏心体３０３ａ、３
０３ｂ、３０３ｃを介して、この高速軸３０１に対して
偏心可能な状態で取り付けられた３枚の外歯歯車３０５
ａ、３０５ｂ、３０５ｃに動力を伝達する。又、外歯歯
車３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ（以後、これらをまと
めて単に外歯歯車３０５という）は、それぞれ内歯歯車
３１０と内接噛合している。内歯歯車３１０の内歯は外
ピン３１１で構成されている。又、外歯歯車３０５には
該外歯歯車３０５の自転成分のみを伝達するため、及び
出力ボルト３３２を貫通させるために、従来の内ローラ
孔（内ローラがない場合には内ピン孔）に相当する貫通
孔３０６が設けられている。この貫通孔３０６に内ロー
ラ３０８が組み込まれている。

【００４０】即ち、従来この内ローラ孔（内ピン孔）に
は内ピンが挿入されていたが、本実施形態では、従来該
内ピンが挿入されていたスペースに出力ボルト３３２が
挿入されているものである。よって、この出力ボルト３
３２が内ピンの役割を果たすため、本実施形態では、特
に従来のような内ピンは用意されていない。

【００４１】低速軸は図３に示したタイプと同様に、出
力フランジ（第１低速軸）３１４Ａと支持リング（第２
低速軸）３１４Ｂとに分割されており、キャリアボルト
３１６により連結されている。

【００４２】キャリアボルト３１６には、そのほぼ中央
にパイプ状のスペーサ３２５が嵌入（圧入）されてい
る。又、フランジ部３１４Ａ、支持リング３１４Ｂは、
スペーサ３２５の端部に当接している。このようにし
て、一対の軸受３１５ａ、３１５ｂにより減速機構を両
持ち支持するような構造とすることによって、このスペ
ーサ３２５の機能によりフランジ部３１４Ａ及び支持リ
ング３１４Ｂの距離は必ず一定に維持され、しかも３本
ある全てのキャリアボルト３１６の部分において同一の
距離を容易に確保するようにしている。

【００４３】なお、出力ボルト３３２用の孔（あるいは
ねじ孔）３３２ａ、３３２ｂは、キャリアボルト３１６
用の孔（あるいはねじ孔）３１６ａ、３１６ｂと同一に
してある。このようにすることにより、加工工数を削減
することができると同時に、出力ボルト３３２及びキャ
リアボルト３１６の太さを同一にすることができ、部品
管理がし易くなるというメリットが得られる。

【００４４】ここで、この実施形態においては、減速部
Ｒのフランジ部３１４Ａの被駆動部Ｓ側の連結面Ｒａと
被駆動部Ｓの回転部材Ｓ1 の減速部Ｒ側の連結面Ｓａと
が、互いに平面で形成され、両者を密着して連結する構
造を採用している。なお、図の符号３５０はインロウ部
である。

【００４５】被駆動部Ｓの回転部材Ｓ1 側の連結面Ｓａ
には複数（図示の例では９個：出力ボルト３３２の位置
に対応）のタップ穴３３８が形成してあり、このタップ
穴３３８に内ピン兼用の出力ボルト３３２を駆動部Ｍの
側から内ローラ３０８（内ピン孔）を貫通させて螺合さ
せる。この螺合により、被駆動部Ｓの回転部材Ｓ1 と減
速部Ｒのフランジ部３１４Ａとが連結される。

【００４６】次に本実施形態の作用について説明する。

【００４７】モータ軸Ｍ1 と連結された高速軸３０１の
回転によって、外歯歯車３０５が偏心体３０３により共
に揺動回転をする。内歯歯車３１０の内歯に相当する外
ピン３１１と外歯歯車３０５との噛合いを介して、高速
軸３０１の回転は外歯歯車３０５の揺動回転に変換さ
れ、この揺動回転の自転成分（減速された回転）が外歯
歯車３０５から内ピン兼用の出力ボルト３３２を介して
フランジ部３１４Ａに伝達される。又、出力ボルト３３
２を介して支持リング３１４Ｂに伝達された動力もキャ
リアボルト３１６を介してやはりフランジ部３１４Ａに
伝達される。フランジ部３１４Ａに伝達された動力は、
同じ出力ボルト３３２、及びタップ穴３３８の螺合部分
を介して被駆動部Ｓの回転部材Ｓ1 に伝達される。

【００４８】このようにすることで、被駆動部Ｓに従来
は必須であったボルトＳ2 用の貫通孔を形成する必要が
なくなり、該被駆動部Ｓの設計自由度を飛躍的に高める
ことができる。

【００４９】なお、フランジ部３１４Ａと回転部材Ｓ1
との伝達トルクは、フランジ部３１４Ａと回転部材Ｓ1
の両面の（締付力）×（摩擦係数）で表わされるため、
伝達すべき容量を考慮して出力ボルト３３２の径や本数
を設計すればよい。

【００５０】なお、本実施形態では、出力ボルト３３２
を回転部材Ｓ1 のタップ穴３３８と螺合させるようにし
ていたが、これに代え、該回転部材Ｓ1 にキャリアボル
ト３１６がそのまま螺合できるようにタップ穴を形成
し、そのタップ穴にキャリアボルト３１６を螺合させる
ようにしてもよい。その場合には、このキャリアボルト
３１６はキャリアピンの機能を兼ねることになる（請求
項２）。

【００５１】キャリアボルト３１６を連結に使う場合、
該キャリアボルト３１６は（内ピンの機能は有せず）外
歯歯車３０５から動力を受けける必要がないものである
ため、高速軸３０１との平行度が内ピンほどには要求さ
れないという利点が得られる。即ち、被駆動部Ｓのタッ
プ穴と連結を行った場合、ときに高速軸３０１との平行
度が若干狂ってしまうことが考えられるが、この点キャ
リアボルト３１６で連結する方が出力ボルト３３２で連
結するより悪影響の発生する度合いが小さくて済む場合
がある。

【００５２】なお、当然に出力ボルト３３２とキャリア
ボルト３１６の両方を回転部材Ｓ1に形成したタップ穴
に螺合させてもよい。この場合には、出力ボルト３３２
は内ピンの機能を、キャリアボルト３１６はキャリアピ
ンの機能をそれぞれ兼用することになる（請求項１＋
２）。

【００５３】更に、本実施形態では、キャリアボルト３
１６によって両持ち支持される構造の減速部Ｒを採用し
ていたが、本発明では特にこの構成に限定されるもので
はなく、例えば図５に示されるような片持ち構造の減速
部でも、ケーシング１２の外側（図５では右側）から内
ピン７兼用の出力ボルトを貫通させるようにすれば十分
に適用可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
内ピン（あるいはキャリアピン）の機能を兼ねたボルト
を用いて連結することにより、第２の相手部材の設計の
自由度を大幅に向上させ、更には部品点数の削減及び低
コスト化を図ると共に、減速部及び第２の相手部材の軸
方向長の合計を短くすることができるという優れた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる内接噛合遊星歯車構造の変速シ
ステムを表わす断面図

【図２】図１における紙面左側から見た側面図

【図３】従来の実施形態に係わる断面図

【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図

【図５】従来の実施形態に係る断面図

【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図

【図７】従来の内接噛合遊星歯車構造の変速システムを
表わす概略構成図

【符号の説明】

３０１…高速軸 ３０３…偏心体 ３０５（３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ）…外歯歯車 ３１０…内歯歯車 ３１１…外ピン ３１４Ａ…フランジ部 ３１４Ｂ…支持リング ３１６…キャリアボルト ３１７…支持リング ３３８…タップ穴 Ｒ…減速部 Ｓ…被駆動部 Ｍ…駆動部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の相手部材の回転部材と連結される高
   速軸と、 高速軸に設けた偏心体を介してこの高速軸に対して偏心
   回転可能な状態で取り付けられた外歯歯車と、 該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、 前記外歯歯車に、該外歯歯車の自転成分のみを伝達する
   手段を介して連結されると共に、前記第１の相手部材に
   対し外歯歯車を挟んで反対側に配置される第２の相手部
   材の回転部材と連結される低速軸と、を備え、且つ、 前記自転成分のみを伝達する手段として、外歯歯車に形
   成した内ピン孔に前記低速軸と連結された内ピンが遊嵌
   する構成を採用した内接噛合遊星歯車構造の変速システ
   ムにおいて、 前記第２の相手部材と前記低速軸との連結構造として、
   互いに平面に形成した連結面同士を密着する構造を採用
   すると共に、 第２の相手部材側の前記連結面にタップ穴を形成し、 前記内ピンの機能を兼用可能なボルトを、前記第１の相
   手部材の存在する側から前記内ピン孔を貫通して前記タ
   ップ穴に螺合させることにより、低速軸と第２の相手部
   材との連結を行うことを特徴とする内接噛合遊星歯車構
   造の変速システム。
2. 【請求項２】第１の相手部材の回転部材と連結される高
   速軸と、 高速軸に設けた偏心体を介してこの高速軸に対して偏心
   回転可能な状態で取り付けられた外歯歯車と、 該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、 前記外歯歯車に、該外歯歯車の自転成分のみを伝達する
   手段を介して連結されると共に、前記第１の相手部材に
   対し外歯歯車を挟んで反対側に配置される第２の相手部
   材の回転部材と連結される低速軸と、を備え、且つ、 前記低速軸が、前記外歯歯車を挟んで第１、第２低速軸
   に分割して配置されると共に、該分割配置された第１、
   第２低速軸が外歯歯車を貫通して配置されたキャリアピ
   ンによって連結されている内接噛合遊星歯車構造の変速
   システムにおいて、 前記第２の相手部材と前記低速軸との連結構造として、
   互いに平面に形成した連結面同士を密着する構造を採用
   すると共に、 第２の相手部材側の前記連結面にタップ穴を形成し、 前記キャリアピンの機能を兼用可能なボルトを、前記第
   １の相手部材の存在する側から前記外歯歯車を貫通して
   前記タップ穴に螺合させることにより、低速軸と第２の
   相手部材との連結を行うことを特徴とする内接噛合遊星
   歯車構造の変速システム。