JPS61290261A - 非円形歯車を用いた遊星差動歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ード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シ、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った。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った。

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。また一
方歯車は従来円形歯車（ピッチ線の形状が円形の歯車）
がもっばら用いられておシ。

非円形歯車も考えられないこともなかったが、だ内歯車
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。従ってだ内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
か得られなかった。

また、最近になってコンピュータの発達に伴なってだ内
歯車以外の非円形歯車の設計や加工も実用上可能となっ
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回設計自動化工学
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、揺動回転などの運動を得る
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頁以降膠照）。すなわちこ
の試みによる従来の遊星差動歯車装置は、第８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
偏心しかつキャリヤｂによって連結保持された１個の遊
星軸Ｃに、遊星歯車ｄが回転自在に軸支され、遊星歯車
ｄは主動側歯車ｅと従動側歯車ｒとが一体に形成されて
おり、主動側歯車Ｃは固定歯車ｇと、また従動側歯車ｆ
は出力歯車りと噛合され、出力歯車りにはケースに軸支
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すなわち遊星歯車ｄは１個だけ入力軸ａに対して偏
心して設けられているため、入力軸ａと共に回転する部
分の重心も偏心して重力バランスが取れないのみならず
、遊星歯車ｄの歯面に作用する力もキャリヤｂを介して
入力軸ａに偏心して作用するから、入力軸ａには大きな
曲げモーメントが作用し、この入力軸ａから遊星軸Ｃに
かけての寸法が大きくなシ、さらに入力軸ａを支承する
軸受も大きくなり、同様理由により出力軸ｊにも曲げモ
ーメントが作用し、それにつれて歯車装置全体が大形大
重量となる欠点をまぬかれず、実用化のためにはこれら
の欠点を解消する必要があった。

（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いて、特に入力軸などに大きな応
力が作用して、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図を主として参照して説明する。

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に固設されたキャ
リヤ４によってその一端側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ている。そして主動側歯車７
は（例えばケーシング３と一体に固設された）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に回転自在に軸ズされた）出力軸１１が一
体に設けられている。

そして主動側歯車７と固定歯車９およびまたは従動歯車
８と出力歯車１０とは、そのピッチ線が回転対称な形状
を有する非円形に形成される。そして遊星軸５は前記の
対称の数（例えば第２図のように固定歯車９のピッチ線
が９０の場合２）だけ入力軸２に対して対称の位置に設
けられ、徒って遊星歯車６も各遊星軸５に設けられてい
るものである。

（作用） 次に前記の手段による作用につき説明する。モードルな
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、各遊星
歯車６もそれによって等速公転する。同時にこの公転に
よって各主動（Ｉｌｌ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。このとき各主動側歯車７と
固定歯車９とは例えば第２図に示すような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１０とは円形歯車であると
すれば、各従動側歯車８の前記の不等速回転は、入力軸
２の等速回転に対して減速されて出力歯車１０を介して
出力軸１１に伝達される。

なおこの場合入力軸２の回転角度ｅと出力軸１１０回転
角度Φとの関係は、第３図のように、回転角度θがｅ！
で回転角度Φの変化の１サイクルが終了する。そして今
ｉ＝２π／θ鵞とした場合、ｉ≧２でかつｉが自然数と
なるときは、回転角度ｅが零から２πの間に回転角度Φ
の変化はｉサイクルとなり、この場合遊星歯車６はｉ個
対称に設けうるものである。

（実施例） 以下にはこの発明の第１実施例を第４図を主として参照
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
よシなる。

入力軸２は前蓋３ｂにボールベアリング１３によって貫
通して軸支され、さらにオイルシー／Ｌ／　１４が嵌装
されて貫通個所の油洩れを防止している。

キャリヤ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とにわたっ
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
って回転自在に軸支されている。ま九出力軸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シ、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の一部外周には円筒部分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によって回転自在に支承される。

キャリヤ４と回転体１２とにわたって２個の遊星軸５の
一端側５ａと他端＠５ｂとがそれぞれナラ）５ｄによっ
て連結固定されて、遊星軸５が対称に支持されている。

これら遊星軸５には遊星歯車６がローラベアリング１５
によって回転自在に軸支されており、遊星歯車６の主動
（１１１１車７と固定歯車９とは例えば第２図に図示し
たようなピッチ線７ａおよび９Ｃを有する非円形歯車と
して形成され、噛合されている。

一方出力軸１１には出力歯車１０が固設されており、各
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。

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
形歯車の回転対称なピッチ線としては、前記のように一
例として第２図に主動側歯車７のピッチ線７ａおよび固
定歯車９のピッチ線９Ｃを示した。このような形状のピ
ッ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ｅに対応する出力軸１１の回転
角度Φの関係は第３図に糸すように１回転角度ｅ１にお
いて回転角度Φはへに至り、その後回転角度ｅ２に至る
迄回転角度ΦはΦｉを保つ。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、
前記のｉ≧２でかつｉが自然数であるという条件の範囲
内において、回転角度Φの変化の１サイクルの形態が、
揺動や揺動回転を行なうようなピッチ線の形状とした非
円形歯車としてもよい。

また主動側歯車７と固定歯車９とのピッチ線７ｂ、９ｄ
の形状を、第５図のようにすれば、この場合はｉ　＝３
となり、遊星軸５すなわち遊星歯車６は入力軸２に対し
て３個を対称に設けうる。

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、これを反対にして
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６図を参照しつつ説明す
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、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によって支承されてお９、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は、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１〇−出
力軸１１と伝達されるときに、出力軸１１を支承する構
成上トρり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、人出カ何とも同一側にあることを
要求される場合に藝都合である。

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２実施例の変形を示す第７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。

げ）前記のように遊星軸５をキャリヤ４と回転体１２と
で両端支持すれば、遊星軸５に作用する応力を軽減させ
うるが、これをキャリヤ４のみで片持支持するようにし
てもよい。

（ロ）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７図参照）。

？→　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。

に）キャリヤ４および回転体１２は、回転バヲンヌが良
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、遊星軸すなわち遊星歯車を入力軸に対称に複数
個設けたものであるから、下記する多くの効果を奏する
ものである。

（〜　特に変動荷重が作用する遊星軸や遊星歯車を複数
個対称に設けたから、これらの変動荷重は複数個に分割
され、各遊星軸や遊星歯車の形状を小さくすることが可
能であり、また入力軸まわシの重量バクンスも取ること
が出来るのみならず、各遊星軸には各遊星歯車から同一
の反力を受けるから、入力軸だけでなく惰力軸および固
定歯車共ねじりモーメントは受けるものの、曲げモーメ
ントを受けることがなく、軸受も含めて各部の寸法を小
とすることができ、実用性に富む装置を提供しうる。さ
らにこれに伴なって各部の歪も少なくなり、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、非円形歯車の１組のみでは得られないような出
力軸の回転角の各種の変動が得られ、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って、出力軸の
１回転中における繰シ返えし数（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。

０　遊星差動歯車装置自体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、七ルフロッキング
機能をも有する。さらに入出力軸を−直線−ヒに支持で
きて使用にも便利である。

ｑ　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、カムヤ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
り、第２図はこの発明における非円形歯車の１例のピッ
チ線図、第３図はこの非円形歯車を使用したときの入力
出力角度線図である。第４図はこの発明の第１実施例の
詳細構造を示す縦断側面図、第５図はこの発明における
他の非円形歯車のピッチ線図、第６図はこの発明の第２
実施例の詳細構造を示す縦断側面図、第７図はその変形
を示す概略図である。第８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・・・キャリヤ、５・・・遊Ｊｕ軸、５
Ｂ・・・一端側、６・・・遊星歯車、７・・・主動（ｍ
ｌ歯車、８・・・従動側歯車、９・・・固定歯車、７ｔ
ｈ、７ｂ、９ａ、９ｄ・−・ピッチ線、１０・・・出力
歯車、１１・・・出力軸。 ］ 第３図 １−　遊星差動歯車装置 ２−　人カ鞠 ４−−キャリヤ ５−　遊星釉 ５ａ−−−一端側 ６−一一湛！歯率 ７−　主動側會車 Ｓ　＋＋＋　ｖ−勤側童率 ９−　固定歯車 ９ｃｍ＝　（固定歯車のンヒ０丹線 ｔｏ−Ｗ２７ｆｒ車 １１−　　出力軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力軸に固設されたキャリヤによってその一端側
   が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
   体に設けられた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側歯車およ
   びまたは従動側歯車と出力歯車とはそのピッチ線の形状
   が回転対称である非円形歯車に形成されると共に、前記
   遊星軸は前記対称の数だけ前記入力軸に対して対称の位
   置に設けら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. （２）前記入力軸と出力軸とは相互に同芯に、かついず
   れか一方の軸は中空孔を設けて筒状とし、他方の軸はこ
   の中空孔内を貫通させている、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。