JPH03121335A - 遊星歯車装置タイミング駆動ユニツト - 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】

この発明は外殻内歯歯車を回転、停止可能に支持できる
ようにした遊星歯車装置のタイミング駆動ユニットに関
する。

【従来の技術】

遊星歯車装置は減速機あるいは増速機として使われる。 入力軸と出力軸とが同一直線上にあるという利点がある
。３〜４個の遊星歯車を用いるので、トルクの分配が均
等になされて、伝達効率が良い。 減速機として使う場合、太陽歯車が入力軸に接続され、
キャリヤに出力軸が接続される。外殻内歯歯車は固定さ
れている。 この場合、太陽歯車、遊星歯車、外殻内歯歯車の歯数を
ＳＳＰ、　Ｉとすると、減速比ＲはＲ＝　　１＋　−Ｃ
１） によって与えられる。 このように多くの場合、外殻内歯歯車が固定されており
、単純な減速機として使われる。 極めて限定された用途であるが、外殻内歯歯車を回転さ
せ、減速比を連続可変シーシたものもある。 外殻内歯歯車の外側にも歯車を切っておき、これに別の
歯車Ｔを噛みあわせる。太陽歯車、外殻内歯歯車が入力
を与える歯車になり、キャリヤから可変減速された出力
がとりだされる。 太陽歯車、外殻内歯歯車、キャリヤの角速度をΩｓ１Ω
１１堝とすると、これらの間にはＳΩ５−１−ＩΩ１＝
（Ｓ＋１）Ωｃ（２）という関係がある。太陽歯車と、
キャリヤの回転角速度の間には一定の関係がなくなり、
外殻内歯歯車の回転Ωｉによって、キャリヤの回転珈を
増減する事ができる。 外殻内歯歯車に噛み合う平歯車Ｔの歯数をＴとすると、
これの角速度をΩｔとして、 工Ω１＝＝−ＴΩｔ （３） であるので、 ＳΩｓ−ＴΩｔ　　＝　　（Ｓ＋Ｉ　）ｎＣ（４）とな
る。これは歯車Ｔの運動により、キャリヤの回転庚が変
わるという事を意味している。 Ωｔを連続的に変える事シーより、減速比を可変にする
事ができる。 このような場合、外殻内歯歯車は積極的に回転し、キャ
リヤの回転数を加減していることになる。 外殻内歯歯車が回転するので、これも軸受によって支持
されなければならない。軸受の支持面は、外殻内歯歯車
の外歯よりも半径の小さい円筒面となっている。支持円
筒面の中間に、これらより突出した外歯歯車が切っであ
る。 減速比可変遊星歯車装置の他に外殻内歯歯車が回転でき
るようにしたものがある。それは衝撃力を吸収するため
のものである。外殻内歯歯車がケーシングに対して弾性
的に支持されている。たとえばケーシングの突起、外殻
内歯歯車の突起が互いに嵌合しているが、これらの突起
の間にゴムやプラスチックを充填したものがある。出力
軸に過大な力が加わった時外殻内歯歯車がケーシングに
対して僅かに回転する事により、衝撃力を緩和する。 このような衝撃力吸収を目的とする場合、外殻内歯歯車
は軸受で支持する必要はなく、外面に外歯歯車を持たな
い。 このように、外殻内歯歯車も回転できるようにした機構
は存在したが、いずれにしても、外殻内歯歯車が自由回
転するという事はない。減速比可変装置の場合は、外殻
内歯歯車の回転数は外部から明確に制御されている。 衝撃力吸収機構の場合、外殻内歯歯車は殆んど回転しな
い。回転角は９０°以内で多くの場合１０’以下でよい
。

【発明が解決しようとする課題】

外殻内歯歯車が回転できるようにした遊星歯車装置はい
ずれにしても、キャリヤに減速したトルク出力を与えよ
うとするものであった。 ある時はキャリヤシζトルク出力を与え、ある時はキャ
リヤに出力を与えないというような遊星歯車装置は存在
しなかった。 本発明は、このような遊星歯車装置を与えようとするも
のであり、減速機とカップリング機構とを結合したよう
な新規の機構を提供する。つまり、本発明の機構は動力
伝達からいえば、伝達状態と遮断状態とをとる事ができ
、これら２状態の間を任意の時刻に遷移できるようにし
たものである。 伝達状態というのは、キャリヤに一定の比で減速された
出力が伝達されるという状態である。 遮断状態というのは、キャリヤにトルクが伝わらない状
態で、太陽歯車とキャリヤとの動力伝達が遮断された状
態である。

【課題を解決するための手段】

本発明の遊星歯車装置タイミング駆動ユニットは、太陽
歯車と、これを囲みこれに噛合する適数の遊星歯車と、
遊星歯車を囲みこれに噛合する外殻内歯歯車と、遊星歯
車を遊星軸によって回転可能に支持するキャリヤとを含
み、外殻内歯歯車は外周部の両側に平滑な円筒面である
滑り外周面を有し、外殻内歯歯車の外周部の中間は凹部
となっていてここにタイミング歯形が刻まれており、外
殻内歯歯車の滑り外周面が軸受機構により回転自在に支
持され、タイミング歯形によってストツバ機構が外殻内
歯歯車を停止させることができるようにした事を特徴と
するものである。

【作　用】

この遊星歯車装置は、２つの状態を取る事ができる。し
かも、任意の時刻に２の状態の間を遷移する事ができる
。 ひとつは動力を伝達する伝達状態である。これはストッ
パ機構が、外殻内歯歯車のタイミング歯形に噛み合って
、これを停止させている状態である。外殻内歯歯車が停
止している（Ω１＝０）ので、通常の遊星歯車装置と全
（同じであって、キャリヤに減速された出力が現われる
。 （２）式でΩｉ＝０とおいて、減速比Ｒが（１）式のよ
うに となる。これは外殻内歯歯車が停止しているからである
。通常の遊星歯車は、ケーシングの全体で、太陽歯車、
キャリヤからの反力を受けるわけであるが、本発明の場
合は、外殻内歯歯車の全トルクΣがストッパ機構にかか
る。これは である。ただしトルクは右廻りを正というように決める
。ＴｓとＴｃは符号が反対で となるわけである。トルクの比も当然この比に等しい。 太陽歯車のトルクをＴｓ１キャリヤのトルクをＴｃとす
ると、トルクの比Ｓは の関係がある。 （７）式から、キャリヤのトルクよりも少し小さいトル
クが局部的にストッパ機構にかかるということが分る。 この遊星歯車装置のとることができるもうひとつの状態
は、出力にトルクが現われない遮断状態である。これは
ストッパ機構がタイミング歯形から離れているため、外
殻内歯歯車が自由回転している状態なのである。 太陽歯車、外殻内歯歯車、キャリヤに外部から働＜トル
クをＴｓ１Σ、Ｔｃとすると、これらの和が常に零であ
るので、 Ｔｓ＋Σ＋’ｒｃ＝　　Ｏ（１０） である。外殻内歯歯車が自由回転できるという事は、外
部から働くトルクがＯということであり、Σ　＝　０ （ＩＩ） という条件で表現される。 トルクに角速度を乗じたものが、単位時間内になされる
仕事である。この遊星歯車に対してなされる全仕事はＯ
であるので常に次式が成立する。 ＴｓΩ８＋ΣΩｉ　＋Ｔ、Ｑ。＝　　０　　　　　０２
機構学的方程式（２）と、力学的方程式α０）、エネル
ギー的方程式（１２）を連立し、もうひとつ条件を与え
ると、角速度やトルクの比が分る。通常の遊星歯車装置
の場合（伝達状態）、Ωｉ＝０と置いて、これらの比を
求め、（５）、（６）、（８）、（９）などの結果を得
ることができる。 しかし、本発明で実現している遮断状態では０１）のよ
うに条件が与えられるので、比率が明確に決まらない。 ００を入れると、（２）、（１０）、（１２）はＳＱｓ
十工Ωｉ　＝　　（Ｓ＋Ｉ）Ω。（＋３＋Ｔｓ　−１−
Ｔｏ　＝　　０ ０・υ ＴｓΩｓ＋　ＴｃＱｃ　＝　０ （１つ という式になる。これを解くと ’ｒｓ＝＝　　−’ｒｃ Ω。　＝　Ω８　＝Ωｉ となるのであるが、これは遊星歯車装置の全体が１個の
まとまりとして回転している状態を現わす。 これは実際にはありえない事で、ギヤの抵抗が極めて大
きい極限を示す。実際にはΣ＝Ｏであれば、Ｔｓ＝０、
Ｔｃ＝０となり、（２）式だけが残り、ＳΩ、−）−Ｉ
Ω１＝（Ｓ＋Ｉ）Ω。　　　（１８）が運動方程式とな
る。これはΩＳを決めても、Ω１１ΩＣが決まらないと
いう事である。　そしてトルクは伝達されないｏ　（”
ｓ−Ｏｐ　Ｔｃ　＝　Ｏ）遮断状態では、キャリヤの出
力トルクはＯである。当然太陽歯車の入力トルクもＯで
ある。

【実施例】

第１図は本発明のタイミング駆動ユニットの全体図。第
２図は遊星歯車装置のみの縦断面図である。 中心の太陽歯車１は、３〜４個のこれを囲む遊星歯車２
に噛合っている。遊星歯車２はこれを囲む外殻内歯歯車
３に噛み合っている。 遊星歯車２は遊星軸５によって、キャリヤ４に回転自在
に支持される。キャリヤ４は、円形のキャリヤ上盤４ａ
とキャリヤ副盤４ｂとを組合わせたものである。 遊星歯車２は、両側にある遊星円板６．６と中央にある
遊星ギヤ部７とを組合わせたものである。 遊星円板６．６の外側の円板の直径は、遊星ギヤ部７の
歯先円の直径より太きい。 遊星円板６．６のボス部には軸方向に軸通し穴２１が穿
孔されている。ここに遊星軸５が挿通されている。 遊星ギヤ部７の裏面は遊星円板６．６のボス部によって
支持される。これらの間には隙間がある。 遊星軸５の両端は、キャリト上盤、副盤４ａ　、４ｂの
内面に穿たれた軸止め穴１６．１６に嵌込まれている。 キャリヤ上盤４ａ、副盤４ｂは、隣接する遊星軸５．５
の中間の位置に於て、その内面に隆起部１０．１１を有
する。 隆起部１０にはさらに細い円柱形の突起部１２、が形成
されている。 隆起部１１には、ソケット穴１３が穿っである。 キャリヤ上盤４ａの突起部１２を、キャリヤ副盤４ｂの
ソケット穴１３に差入れ、外部に突出した部分をかしめ
ることにより、キャリヤ上盤４ａｓ副盤４ｂを一体に結
合する。 太陽歯車１は円筒形状の部材で、軸方向に大きい太陽軸
孔１５が穿たれている。ここは回転軸を通すことができ
るようにしである。 また、円筒の一部は、キャリヤ副盤４ｂの開口１７より
、軸方向に外側へ延びている。外側に延びた円筒の太陽
歯車１の外周にはインボリュートスプライン１８が刻ん
である。これが太陽歯車１を同軸する入力軸に結合する
部分である。 キャリヤ上盤４ａの中央には、出力軸をとりつけるため
のキャリヤ軸孔１４が穿たれている。キャリヤ軸孔１４
の内面には適当な廻りとめ機構が形成される。この例で
はインボリュートセレーション１９が形成されている。 遊星歯車２の構造に対応して、外殻内歯歯車３も、３つ
の構成からなっている。中央に外殻ギヤ部２２がある。 これは遊星ギヤ部７と噛み合い、同じ幅をもっている。 外殻ギヤ部２２の両側には、外殻円筒部２３．２４があ
る。これは外殻ギヤ部２２の歯底円より大きい直径の内
円筒面である。 遊星円板６．６は、外殻円筒部２３．２４に転勤接触す
る。 さて本発明に於ては、外殻内歯歯車３の外周の形状に特
徴がある。 この外周も３つの部分からなっている。両側には平滑な
滑り外周面２５．２６がある。中間は、滑り外周面２５
．２６より直径の狭い中間凹部２７となっている。中間
凹部２７には多数のタイミング歯形２８が刻んである。 これはインボリュート山形であってもよいし、単純な三
角形断面の歯形であってもよい。 外殻内歯歯車３は、外周の中間が凹部となっているため
、プラスチック製であるとしても一部材で作る事ができ
ない。そこで例えば第３図、第４図に示すような部材を
組み合わせる。 主リング３６と副リング３７よりなる。主リング３６は
、プラスチック、アルミ、焼結合金などで作ることがで
き、る。副リング３７も同様である。 主リング３６は円筒状で内周面に、外殻ギヤ部２２、外
殻円筒部２３．２４が形成されている。外周面には中間
凹部２７に当る部分があって、ここにタイミング歯形２
８が刻んである。一方の端には滑り外周面２６が設けで
ある。 他方の端にはタイミング歯形２８の歯底円よりも小さい
直径の段部３８があり、ここにスプライン歯形３９が軸
方向に切っである。 副リング３７は、より幅の狭い円環であって、他方の滑
り外周面２５が外周に形成しである。内周面４０には、
内向きのスプライン歯形４１が軸方向に切っである。 主リング３６のスプライン歯形３９に副リング３７のス
プライン歯形４１を緊密に嵌合する事により、一体化し
た外殻内歯歯車３を構成する事ができる。 第１図において、外殻内歯歯車３が、軸受機構３０によ
り回転自在に支持されている状態を示す。 軸受機構３０は、外殻内歯歯車３の滑り外周面２５．２
６が入るような円筒形の空洞である内円筒面３１を有す
る。 内円筒面３１の内周にミ滑り外周面２５．２６が滑り接
触している。軸受機構３０は側方当り面３２を有し、こ
れによって外殻内歯歯車の滑り外周面２５の側方を支持
している。 軸受機構３０の一部には、半径方向に導入口３３が穿た
れている。ストッパ機構３５が導入口３３において半径
方向に進退可能に設けられる。ストッパ機構３５が進退
する機構は、ソレノイド、カム機構、リンク機構など任
意である。 ストッパ機構３５の先端は止め歯４２となっている。こ
れはタイミング歯形２８の谷部の断面と同じ断面形状を
した１枚又は数枚の歯である。 ストッパ機構３５を前進させると、止め歯４２は、タイ
ミング歯形２８の谷に嵌りこむ。すると外殻内歯歯車３
は回転しすくする。これが伝達状態である。キャリヤに
は減速されたトルク出力が現われる。 ストッパ機構３５を後退させると、止め歯４２はタイミ
ング歯形２８の谷から離脱する。すると外殻内歯歯車は
自由に回転するようになる。これが遮断状態である。ト
ルクは伝達されない。 太陽歯車１は焼結合金、亜鉛、アルミ、プラスチックで
作ることができる。遊星円板６は、プラスチック、焼結
合金、鋼などで作る事ができる。 遊星ギヤ部７もプラスチック、焼結合金などで作られる
。 キャリヤ４は、プラスチック、焼結合金、アルミ、亜鉛
、鋼などで作られる。 ストッパ機構３５の進退で遮断状態と伝達状態とを瞬間
的に切り換えることができる。それは外殻内歯歯車３の
中間凹部２７の全面にタイミング歯形２８が刻んである
からである。

【発明の効果】

外殻内歯歯車を自由に回転させトルクを伝えない遮断状
態と、外殻内歯歯車を固定してトルクを伝達する伝達状
態との２つの状態をとる事のできる遊星歯車装置を提供
することができる。 つまり、ある時はキャリヤに出力トルクを与え、ある時
は出力トルクを与えないようにする。減速機とカップリ
ング機構とを結合したような機構である。カップリング
機構の場合は、カップリングを着脱させるために軸を軸
方向に移動させなければならない。しかし、本発明では
、軸を動かす必要がなく、ストッパ機構３５を半径方向
に進退させるだけでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遊星歯車装置タイミング駆動ユニット
の全体図。 第２図は遊星歯車装置の部分のみの縦断面図。 第３図は外殻内歯歯車の主リングの一部縦断正面図。 第４図は外殻内歯歯車の副リングの一部縦断正面図。 １・・・・・・太陽歯車 ２・・・・・・遊星歯車 ３・・・・・・外殻内歯歯車 ４・・・・・・キャリヤ ５・・・・・・遊星軸 ６・・・・・・遊星円板 ７・・・・・・ １０・・・・・・ １１・・・・・・ １２・・・・・・ １３・・・・・・ １４・・・・・・ １５・・・・・・ １６・・・・・・ １７・・・・・・ １８・・・・・・ １９・・・・・・ ２１・・・・・・ ２２・・・・・・ ２３．２４・・・・・・ ２５．２６・・・・・・ ２７・・・・・・ ２８・・・・・・ ３０・・・・・・ ３１・・・・・・ ３２・・・・・・ 遊星ギヤ部 隆起部 隆起部 突起部 ソケット穴 キャリヤ軸孔 太陽軸孔 軸止め穴 開　　　口 インボリュートスプライン インボリュートセレーション 軸通し穴 外殻ギヤ部 外殻円筒部 滑り外周面 中間凹部 タイミング歯形 軸受機構 内円筒面 側方当り面 ３３・・・・・・ ３５・・・・・・ ３６・・・・・・ ３７・・・・・・ ３８・・・・・・ ３９・・・・・・ ４０・・・・・・ ４１・・・・・・ ４２・・・・・・ 導入口 ストツバ機構 主リング 副リング 段　　　部 スプライン歯形 円筒面 スプライン歯形 止め歯 発　　明　者 井 学

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽歯車と、これを囲みこれに噛合する適数の遊星歯車
   と、遊星歯車を囲みこれに噛合する外殻内歯歯車と、遊
   星歯車を遊星軸によつて回転可能に支持するキャリヤと
   を含み、外殻内歯歯車は外周部の両側に平滑な円筒面で
   ある滑り外周面を有し、外殻内歯歯車の外周部の中間は
   凹部となつていてここにタイミング歯形が刻まれており
   、外殻内歯歯車の滑り外周面が軸受機構により回転自在
   に支持され、タイミング歯形によつてストッパ機構が外
   殻内歯歯車を停止させることができるようにした事を特
   徴とする遊星歯車装置タイミング駆動ユニット。