JPH0330741B2 - - 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。また一方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８図に概略を示したように、ケース
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ｆとが一体に形成されて
おり、主動側歯車ｅは固定歯車ｇと、また従動側
歯車ｆは出力歯車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ヤリヤ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り、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、
それについ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いて、特に入力軸
などに大きな応力が作動して、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置されている。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、そのピツチ線が
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のピツチ線が９ｃの場合２）だ
け入力軸２に対して対称の位置に設けられ、従つ
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、各遊星歯車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各主動
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Θと出力軸１
１の回転角度Φとの関係は、第３図のように、回
転角度ΘがΘ₂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／Θ₂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
Θ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２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５ｄによつて連結固定されて、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とは例えば
第２図に図示したようなピツチ線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ツチ線としては、
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３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
うなピツ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とのピツチ線７
ｂ，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の付し、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１０→出力軸１
１と伝達されるときに、出力軸１１を支承する構
成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２実施例の変形
を示す第７図参照）。

この発明は前記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) 前記のように遊星軸５をキヤリヤ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、これをキヤリヤ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）。

(ハ) 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。

(ニ) 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。

(A) 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
わりの重量バラ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、入力軸だけでなく出力軸および
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。さらにこれに伴なつ
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、セ
ルフ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例のピツチ線図、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
車のピツチ線図、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……キヤリヤ、５……遊星軸、
５ａ……一端側、６……遊星歯車、７……主動側
歯車、８……従動側歯車、９……固定歯車、７
ａ，７ｂ，９ｃ，９ｄ……ピツチ線、１０……出
力歯車、１１……出力軸。

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ツチ線の
   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 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。