JPH04370444A - 内接式遊星歯車構造 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型で高出力な減速機
あるいは増速機に適用するのに好適な内接式遊星歯車構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、第１軸と、該第１軸に偏心した状
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第２軸と、を備え
た内接式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４に示す。この従来
例は、前記第１軸を入力軸、第２軸を出力軸とすると共
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には偏心体３が嵌合されている。 この偏心体３には外歯歯車５が取付けられている。この
外歯歯車５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が嵌入されている。

【０００５】前記外歯歯車５の外周にはトロコイド系歯
形の外歯が設けられている。この外歯はケーシング１２
に固定された内歯歯車１０の内歯と内接噛合している。 前記外歯歯車５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。

【０００６】前記ケーシング１２は、２つのケーシング
を合体した構造のものであり、出力軸２側の主ケーシン
グ（第１のケーシング）１２ａと、入力軸１側の副ケー
シング（第２のケーシング）１２ｂとからなる。前者の
ケーシング１２ａは出力軸カバー、後者のケーシング１
２ｂは内カバーとも呼ばれる。

【０００７】これらケーシング１２ａ、１２ｂは互いに
向かい合わせて配置され、対向外周部間に内歯歯車１０
を挟持した状態で、ボルト１３により連結されている。 そしてこれにより、前記内歯歯車１０や外歯歯車５等で
構成される歯車構造の主たる機構部分を両側方から包囲
している。この場合の内歯歯車１０は、図５に示すよう
に単純なリング形状のもので、前記ボルト１３を通すた
めの孔１５が複数個貫通形成されている。

【０００８】次に、この構造の動作を述べる。

【０００９】入力軸１が１回転すると偏心体３が１回転
する。この偏心体３の回転により、外歯歯車５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５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。

【００１０】今、例えば外歯歯車５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５はケー
シング１２に固定された内歯歯車１０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５の−１／Ｎの回転に減速されたことを
意味する。

【００１１】この外歯歯車５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。この結果、減速比−１／Ｎの減速が達成される。

【００１２】なお、この従来例では内歯歯車を固定し、
第１軸を入力軸、第２軸を出力軸としていたが、第２軸
を固定し、内歯歯車を出力軸とすることによっても減速
機を構成可能である。更に、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、このような従来の内接歯合遊星
歯車構造を採用した増減速機にあっては、特にその内歯
歯車については、寸法的に非常に高精度が要求されるこ
と、及び表面粗さの点においても相応の品質が要求され
ること等からほとんど機械加工で作られてきたというの
が実状であった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】さて、出願人は、量産
性の向上あるいは強度の向上等の観点から、前記の構造
の歯車部品を金属粉末射出成形法によって製造すること
を考えた。

【００１５】この理由は、後に詳述するように、強度が
高いため小型で高出力が望め、低コスト化、大量生産化
が図れる可能性があるためである。

【００１６】金属粉末射出成形法とは、■まず金属粉末
（平均粒度１０μｍ程度）と有機質のバインダを混練（
加熱又は常温）して均一化した後、ペレタイザ等を用い
て造粒して成形材料とし、この成形材料を射出成形機を
用いて射出成形する；■次に成形体を加熱あるいは抽出
することで、成形体中のバインダを除去し、脱脂体を得
る；■次いで、脱脂体をガス雰囲気下で適当な温度に加
熱して、焼結体としての完成品を得る；というものであ
る。

【００１７】ところが、この粉末射出成形法で前記のリ
ング状内歯歯車１０を製造しようとした場合には、焼結
工程でかなり大きな収縮が伴なうため、歯車としての精
度、特に真円度が損なわれるという問題が生じた。

【００１８】その理由は、（１）従来の内歯歯車１０が
薄肉リング状の部品であるため、１０〜２０％もの収縮
が起こる焼結工程の結果、図６（ａ）に示すように歯車
ピッチ円Ｐが楕円になりやすいこと、（２）内歯歯車１
０の外周側にボルト通し孔が存在するため、射出成形時
に局部的な密度差を生じ、それにより不均一な焼結収縮
が生じて、図６（ｂ）に示すようにピッチ円が多角形化
してしまうこと、等が考えられる。なお、図６において
は、真円度を誇張して示してある。

【００１９】この（２）の問題に関しては、内歯歯車１
０をケーシング１２に固定する際に、ボルト孔を必要と
しない「接着剤を用いる方法」を採用することも考えら
れるが、長期耐久性、高トルク負荷時の信頼性、分解修
理等の易メンテナンス性において、ボルト固定より劣っ
てしまう恐れがあり問題がある。

【００２０】又、内歯歯車にボルト孔を設けずに、内歯
歯車の外周外側にてケーシングと内カバーとをボルトで
連結し、内歯歯車を強く挾持することによって固定する
ことも考えられるが、減速機（増速機）の外径が大きく
なり小型化・軽量化の要請に応えることができなくなる
。

【００２１】本発明は、そのような事情を考慮して、粉
末射出成形による製造上の利点等を確保しながら内歯歯
車の精度（特に真円度）の向上を図ることのできる小型
、軽量の内接式遊星歯車構造を提供し、上記課題を解決
せんとするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１軸と、該
第１軸に偏心した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
た第２軸と、前記第１軸側及び第２軸側にそれぞれ配置
され、互いに向かい合わせてボルトで連結することによ
り、前記内歯歯車と外歯歯車と自転成分伝達手段とを側
方から包囲する第１のケーシング及び第２のケーシング
と、を備えた内接式遊星歯車構造において、前記第１の
ケーシング及び第２のケーシングのいずれかと、前記内
歯歯車とが一体構造の粉末射出成形品として構成されて
おり、且つ、前記ボルトの通し孔が、前記内歯歯車の外
周位置から外れた位置に設けられた耳部に形成されてい
ることにより、上記課題を解決したものである。

【００２３】

【作用】前述したように、従来は、例えば内歯歯車を製
造する場合は、機械加工による方法が一般的であった。 しかしながら、特に小型の増減速機を製作する場合は、
このような機械加工により方法は大量生産が難しく、従
って手間とコストがかかり易いという問題があった。

【００２４】又、プレスやダイキャスト等による加工方
法は、大量生産には向くが、精度及び材料強度の面で劣
るため、高出力を得ることができないという問題を有す
る。

【００２５】又、プラスチックによる一体成形によって
これらの部材を製作した場合は、小型の増減速機として
は組立性の向上、部品点数の減少、コストダウン等の利
点が得られるものの、強度に欠けるため高出力が望めず
、又温度が高くななると使用できなくなるため連続運転
が難しいという欠点を有している。

【００２６】又、焼結方法によってこれらの部材を一体
成形した場合、小型の増減速機においては低コスト、大
量生産可能等の利点が得られるものの、焼結品は一般に
密度が低く、そのため通常の鋼材よりも強度が低いとい
う欠点を有する。この欠点を克服するためには、焼結後
熱処理の必要があり、該熱処理の際に寸法精度が悪くな
り、場合によっては機械加工の併用を余儀なくされると
いうのが実状である。又、焼結は一種のプレス成形であ
るため、同軸度あるいは真円度が悪く、そのため本発明
の対象である上記内接噛合遊星歯車構造の内歯歯車部材
のように精度の高い同軸度や真円度を要するものにあっ
てはやはり機械加工の併用が必要となる。

【００２７】更に、焼結は原料粉の平均粒度が比較的大
きいため、面粗さが悪く、例えは歯車として用いる場合
には転動疲労強度の面で少なからず問題が発生すること
が予想される。原料粉の粉径が大きいと、特に小型増減
速機に適用しようとした場合、歯形のモジュールが小さ
くなってゆき、その結果歯形形状性が悪くなるため寸法
（モジュール）の制限を受けるという問題もある。又、
ポーラス部分が切欠き作用を持つため、特に突起部の曲
げ強度が低下するという問題もある。

【００２８】又、焼結は２次元成形であること、プレス
治具の関係により多段形状が難しいこと、薄肉（１．５
ｍｍ以下）部の製作が困難なこと、及び長軸薄肉品の成
形がしにくいこと等の欠点も有している。

【００２９】そこで本発明では、小型で高出力が望め、
低コスト化及び大量生産化が可能であり、且つ、連続運
転も可能とするような粉末出射成形によって内接歯合遊
星歯車構造の、特に内歯歯車を製造するようにしたもの
である。

【００３０】ところでこの粉末出射成形を用いた場合は
、前述したように真円度が非常に悪いため、そのままで
はこのような内接噛合遊星歯車構造の内歯歯車として用
いることはできない。

【００３１】そこで、本発明においては、内歯歯車を、
該内歯歯車や外歯歯車などを包囲するケーシングと一体
的に形成するようにした。即ち、ケーシングに相当する
部分が、内歯歯車の円板状側板として機能するようにし
た。

【００３２】そのため内歯歯車に相当する部分の収縮が
ケーシング相当部の収縮と同時に進行し、歯部もこれに
追従することになり、結果的に高い真円度が得られる。

【００３３】また、内歯歯車に相当する部分の外周側に
は固定用ボルト孔が存在しない構成となっているので、
射出成形時に密度むらが生じにくくなる。したがって、
これを脱脂、焼結しても、固定用ボルト孔に起因する多
角形化現象が起こらず、高い真円度が得られる。

【００３４】又、内歯歯車の固定が、接着剤や挾持によ
ってではなくボルト止めによって実現されているため、
長期耐久性、高トルク負荷時の信頼性、分解修理等の易
メインテナンス性等が損われることもない。

【００３５】更にボルトは内歯歯車（ケーシング）の外
周から「突出した耳部」に通されているため、ケーシン
グと内カバーによって挾持したり、あるいはただ単に内
歯歯車半径方向の厚さを厚くすることによってボルト孔
の位置を歯部から離したりするのに比べ、減速機や増速
機全体の外径や重量の増大を最小限に抑えることができ
、小型化、軽量化の要請にも対応することができる。

【００３６】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を詳
細に説明する。

【００３７】図１に、本発明が適用された内接式遊星歯
車構造を備えた減速機を示す。

【００３８】図１において、符号２１は外歯歯車、２２
は内歯歯車、２３は出力軸（第２軸）、２４は入力軸（
第１軸）、２５はオルダムリングである。オルダムリン
グ２５は、外歯歯車２１の揺動成分を吸収して自転成分
のみを出力軸２３に伝達するものである。符号２６は出
力軸カバー（第２のケーシング）、２７は内カバー（第
１のケーシング）、２８はベアリングを示している。

【００３９】内カバー２６は、図２及び図３に示すよう
に、中心に入力軸２４や外歯歯車２１等の貫通する孔２
６ａを有した円板状のもので、外周部の一側面に一体的
にリング状の内歯歯車２２を有している。この一体構造
に形成された内カバー２７及び内歯歯車２２は、前述し
た金属粉末射出成形法で製造されている。

【００４０】内歯歯車２２の外周には、半径方向外方に
突出する耳部３０が円周方向に等間隔に６枚形成され、
各耳部３０にはボルト３１（図１参照）を通すための孔
３２がそれぞれ形成されている。

【００４１】この内歯歯車２２は、内カバー２７と一体
に構成されているので、内歯歯車２２に相当する部分の
収縮が、内カバー２７に相当する部分の収縮と同時に進
行し、歯部２２ａもこれに追従する。よって結果的に高
い真円度が得られる。

【００４２】また、内歯歯車２２に相当する部分の外周
側にはボルト孔が存在しないので、射出成形時に密度む
らが生じにくくなる。したがって、これを脱脂、焼結し
てもボルト孔に起因する多角形化現象が起こらず高い真
円度が得られる。

【００４３】因みに、本発明に係る手当を施していない
内歯歯車と本発明による手当を施した内歯歯車のピッチ
円の真円度を比較してみると、前者が真円度６０μｍで
あったのに対し、後者は１６μｍであった。但し、材質
ＳＵＳ３０４Ｌ、ピッチ円径φ３５ｍｍの場合である。

【００４４】このような構成の内カバー２７と出力軸カ
バー２６は、互いに向かい合わせに配置されて、ボルト
３１により確実に連結されており、内歯歯車２２を含め
て外歯歯車２１やオルダムリング２５やベアリング２８
等を包囲している。

【００４５】なお、ボルト３１は内接歯車２２の外周に
「突出して」設けられた耳部３０に通されるため、減速
機全体の外径はそれ程大きくせずに済み、その分軽量化
できている。

【００４６】図１に戻って、入力軸２４には従来と同様
に偏心部２４ａが形成されている。この偏心部２４ａに
は外歯歯車２１がベアリング２８を介して取付けられて
いる。符号２１ａは、外歯歯車２１の歯部、２１ｂはベ
アリング２８の挿入部である。外歯歯車２１の歯部２１
ａは、内歯歯車２２と噛合している。符号２２ａは該内
歯歯車２２の歯部である。

【００４７】この歯車構造においては、前述したと同様
に各部品が動作して入力軸２４に加えた回転が所定の減
速比で出力軸２３に伝達される。

【００４８】なお、前記実施例では、金属粉末の射出成
形品で内歯歯車及び内カバーを構成したが、粉末の材料
としては、粉末射出成形法が適用できるものであれば、
セラミックス、超硬合金、サーメット等でもよい。

【００４９】また、前記実施例においては、内歯歯車２
２を内カバー２７側に一体化させているが、出力軸カバ
ーと一体に構成してもよい。

【００５０】また、本発明のポイントを発展させれば、
他のリング状部材を粉末射出成形法で製造する場合にも
応用することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
長期耐久性や高トルク負荷の信頼性、易メンテナンス性
等を良好に維持しつつ、高い真円度の内歯歯車を用いた
小型、軽量の内接式遊星歯車構造を利点の多い粉末射出
成形法を用いて得ることができるようになるという優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例の断面図である。

【図２】図２は、同実施例における内歯歯車と内カバー
の一体部品の側断面図である。

【図３】図３は、同部品の正面図である。

【図４】図４は、内接式遊星歯車構造の従来例を示す側
断面図である。

【図５】図５は、同従来例における内歯歯車の構成を示
し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。

【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、従来の内歯歯車の真円
度についての説明図である。

【符号の説明】

２１…外歯歯車、 ２２…内歯歯車、 ２３…出力軸（第２軸）、 ２４…入力軸（第１軸）、 ２５…オルダムリング、 ２６…出力軸カバー（第２のケーシング）、２７…内カ
バー（第１のケーシング）、３０…耳部、 ３１…ボルト、 ３２…ボルト通し孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１軸と、該第１軸に偏心した状態で取付
   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第２軸と、前記第１軸側
   及び第２軸側にそれぞれ配置され、互いに向かい合わせ
   てボルトで連結することにより、前記内歯歯車、外歯歯
   車、自転成分伝達手段を包囲する第１のケーシング及び
   第２のケーシングと、を備えた内接式遊星歯車構造にお
   いて、前記第１のケーシング及び第２のケーシングのい
   ずれかと、前記内歯歯車とが一体構造の粉末射出成形品
   として構成されており、且つ、前記ボルトの通し孔が、
   前記内歯歯車の外周位置から外れた位置に設けられた耳
   部に形成されていることを特徴とする内接式遊星歯車構
   造。