JPH07301288A - インタ−ナルギヤのない遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遊星歯車装置は必ずインタ−ナルギヤ（外殻
内歯歯車）を持つ。インタ−ナルギヤは大きい部材であ
るので、製造コストが高い。またインタ−ナルギヤのあ
る遊星歯車装置は、減速比の範囲が狭い。インタ−ナル
ギヤが遊星歯車と高い噛み合い率によって噛み合うので
騒音も大きい。騒音が低くバックラッシュも少なくでき
る遊星歯車装置を提供することが目的である。 【構成】 二つの太陽歯車と二組みの遊星歯車を噛み合
わせる。二組みの遊星歯車が互いに同一回転する。遊星
歯車はキャリヤによって回転自在に支持する。二つの太
陽歯車とキャリヤが独立の回転体になる。いずれかを固
定し残りの二つを回転力の入力と出力にする。インタ−
ナルギヤがないにも拘らず減速、増速に利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、インタ−ナルギヤの
ない遊星歯車装置に関する。遊星歯車装置というのは、
中心の太陽歯車、これに噛み合う複数の遊星歯車、これ
に噛み合うインタ−ナルギヤ、遊星歯車を回転自在に支
持するキャリヤとより成る。インタ−ナルギヤを固定し
ておき、太陽歯車を回転させる。減速された回転をキャ
リヤから取り出すことができる。減速装置として広く利
用される。またキャリヤを回転させ、太陽歯車から増速
回転を取り出すこともできる。太陽歯車に噛み合う複数
の遊星歯車が遊星運動するので遊星歯車装置と呼ぶ。

【０００２】

【従来の技術】遊星歯車装置は、対称性が良いので減速
装置、増速装置としてさまざまの用途に利用される。太
陽歯車、遊星歯車、インタ−ナルギヤの歯数をＳ、Ｐ、
Ｉとする。太陽歯車、キャリヤ、インタ−ナルギヤの回
転角速度をｓ、ｃ、ｉとすると、左回り回転を正と定義
して次の一般式が成り立つ。

【０００３】ｓＳ＋ｉＩ＝ｃ（Ｓ＋Ｉ） （１）

【０００４】最も普通の使い方は、インタ−ナルギヤを
固定し（ｉ＝０）、太陽歯車を回転させるものである。
キャリヤが減速回転する。減速比Ｒは、

【０００５】Ｒ＝ｃ／ｓ＝Ｓ／（Ｓ＋Ｉ） （２）

【０００６】によって与えられる。回転方向は同一であ
る。太陽歯車が右回りであると、キャリヤも右回りであ
る。増速に使う時はインタ−ナルギヤを固定し、キャリ
ヤを回転させる。太陽歯車から増速した出力を取り出
す。増速比は（２）の逆数によって与えられる。遊星歯
車は３枚、４枚の場合がある。４枚の場合は最小の減速
比は１／６の程度である。３枚の遊星歯車の場合でも最
小の減速比は１／７の程度である。これより小さい減速
比のものを作ることは難しい。もっと大きい減速比を得
ようとすると、２段あるいは３段の遊星歯車装置を直列
に連結しなければならない。複数の遊星歯車装置を連結
すると、これらの減速比の積が全体としての減速比にな
る。例えば１／３０の減速を得ようとすると、減速比が
１／５と１／６の二つの遊星歯車装置を連結する。珍し
い使い方であるが、キャリヤを固定して（ｃ＝０）、イ
ンタ−ナルギヤから出力を取り出す場合もある。この場
合の減速比Ｒは

【０００７】Ｒ＝ｓ／ｉ＝−Ｉ／Ｓ （３） である。負号が付くので、回転方向が逆転する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は長年遊星歯
車装置の設計、製造に携わっている。遊星歯車装置には
固有の欠点があることに気付いている。太陽歯車、遊星
歯車、外殻内歯歯車（インタ−ナルギヤ）は互いに噛み
合うから、モジュ−ルと圧力角は等しい。しかし太陽歯
車と遊星歯車は外歯歯車であり、インタ−ナルギヤは内
歯歯車である。外歯と、内歯は同じモジュ−ル、圧力角
といっても歯の形状が異なる。外歯と内歯の噛み合い
は、噛み合い率が高いので、動力伝達効率が高い。そう
考えられている。

【０００９】しかし本発明者はそれだけではない、と思
う。そうではない。外歯と内歯の噛み合いは、噛み合い
率が高いだけに接触面積が広く、ために高い騒音を発生
するのである。遊星歯車装置においては、歯車同志の噛
み合いから騒音が出る。これは当たり前である。Ｍ個の
遊星歯車を持つ遊星歯車装置では、太陽歯車と遊星歯車
の噛み合い点がＭ個あり、遊星歯車と外殻内歯歯車の噛
み合い点もＭ個ある。前者は外歯同志に噛み合い、後者
は外歯と内歯の噛み合いである。噛み合いの態様が違
う。外−外の噛み合いは、噛み合い率が低く、接触面積
が狭い。外−内の噛み合いは、噛み合い率が高く、接触
面積が広い。ために後者の噛み合いの方が滑らかで騒音
の発生も少ないと思われている。

【００１０】ここで噛み合い率というのは、同時に接触
している歯の数の平均値を意味する。歯車の噛み合い点
は、二つの歯車の基礎円に引いた接線である作用線上に
存在する。噛み合い点は、作用線の上を動いて行く。そ
れ故、歯車の歯先円と歯底円が作用線を切った線分の長
さを（モジュ−ル×π）で割った値が噛み合い率であ
る。しかし、と本発明者は考える。もしも歯車の製作に
狂いがなく、誤差が皆無であれば、理論通りの噛み合い
率が得られるだろう。騒音も低いかもしれない。実際に
は歯車寸法には誤差がある。歯面の形成において厳密に
インボリュ−トになっていない、歯面が軸に平行でな
い、圧力角が狂っているなど、様々な誤差がある。ため
に噛み合い率が高いといっても実際に２枚の歯が同時に
噛み合うことは少ない。内−外の噛み合いは接触面積が
広いために誤差の影響も大きく現われる。また接触面積
が広いから接触の始めに音が出る。

【００１１】さらに各歯車の軸からの距離に関しては、
太陽歯車を中心にして位置決めするから、インタ−ナル
ギヤの歯の位置の狂いが最も大きくなる。このために歯
の間にバックラッシュを広く取ることが多い。歯車の噛
み合いにおいて歯面は転がり接触し、滑りはない筈であ
る。しかし実際には歯面の間に滑りが起こる。バックラ
ッシュを大きくとるためでもあるしインタ−ナルギヤの
位置が正しくないからでもある。滑りがあると、大きく
トルク伝達を減殺する。騒音も甚だしくなる。こういう
わけで、本発明者は、斯界の常識に反し、騒音の主要な
原因は内−外の噛み合いである遊星歯車とインタ−ナル
ギヤの噛み合いにあると考えるに至った。また伝達効率
を制限するのも遊星歯車とインタ−ナルギヤの噛み合い
であると思う。

【００１２】もう一つは製造コストの問題である。イン
タ−ナルギヤは最も大きい歯車であるから製造コストが
最も高い。インタ−ナルギヤの存在が遊星歯車装置の製
造コストを押し上げているということができよう。先に
も述べているが、遊星歯車装置の欠点は可能な減速比の
範囲が狭いということである。３枚遊星歯車装置でも実
際に有効な減速比の範囲は１／４〜１／６である。一段
でもっと大きく減速したいという場合が幾らでもある。
反対に減速比をもっと１に近付けたいという場合もあ
る。このような広範な減速比要求に従来の遊星歯車装置
は応えることができない。

【００１３】本発明は、これらの問題を克服することを
目的とする。つまり歯車同志の噛み合いが滑らかであり
騒音が少ない遊星歯車装置を提供することが本発明の第
１の目的である。製造コストを引き下げることのできる
安価な遊星歯車装置を提供することが第２の目的であ
る。減速比の範囲を広くし１段で所望の減速比を与える
ことのできる遊星歯車装置を提供することが本発明の第
３の目的である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の遊星歯車装置
は、中心にある第１太陽歯車と、第１太陽歯車の周囲に
あってこれに噛み合う複数個の第１遊星歯車と、第１遊
星歯車と同数で第１遊星歯車と軸を共通にし第１遊星歯
車の側方に一体に結合されている第２遊星歯車と、第１
太陽歯車の側方にあって第２遊星歯車に噛み合い第１太
陽歯車に対して相対回転自在の第２太陽歯車と、一体で
ある第１遊星歯車と第２遊星歯車を遊星軸によって回転
自在に支持するキャリヤとより成ることを特徴とする。

【００１５】直径の違う遊星歯車が２種類あり、これが
軸方向に固結され、共にキャリヤによって回転自在に支
持される。太陽歯車も２種類あり、それぞれの遊星歯車
に噛み合っている。第１太陽歯車、第２太陽歯車、キャ
リヤが３つの回転体になる。３つの回転体の内どれか一
つを固定し、他の二つを回転力の入力と出力に接続する
と、減速器あるいは増速器として用いることができる。
本発明の装置には、インタ−ナルギヤ（外殻内歯歯車）
がない。従って遊星歯車は中心側で太陽歯車に噛み合う
だけである。外側においてインタ−ナルギヤと噛み合う
ということはない。

【００１６】

【作用】遊星歯車の外周部にインタ−ナルギヤを持たな
い。インタ−ナルギヤと遊星歯車の噛み合いは内歯と外
歯の噛み合いで、これが騒音を発生する主要な原因であ
る。本発明はインタ−ナルギヤを省くので、遊星歯車と
インタ−ナルギヤの噛み合いによる騒音の発生がない。
噛み合い率の高い歯車の組合せから、かえって大きい騒
音が出るものである。本発明はこの点で騒音を減少させ
る上で極めて効果的である。

【００１７】インタ−ナルギヤは大型の部品で製造コス
トも高い。これを省くことができるから製作コストを削
減することができる。また減速比の範囲も広くできる。
減速比の範囲を広く、細かく決めることができる。これ
は簡単には理解できない。本発明の場合自由に決められ
るパラメ−タは３つあり、従来の遊星歯車装置は自由パ
ラメ−タ２つしかない。パラメ−タが一つ多いから自由
度が高い。これは当然である。しかし減速比とパラメ−
タの関係は容易には分からないので以下に詳しく説明す
る。

【００１８】第１太陽歯車の歯数をＳ₁ 、第１遊星歯車
の歯数をＰ₁ 、第２太陽歯車の歯数をＳ₂ 、第２遊星歯
車の歯数をＰ₂ とする。第１太陽歯車の回転角速度を
ｓ、遊星歯車の自転回転角速度をｐ、キャリヤの回転角
速度をｃ、第２太陽歯車の回転角速度をｒとする。回転
に関して例えば左回りを正とする。キャリヤに固定した
座標を基準にした回転角速度を”’”を付けて表す。つ
まりキャリヤを固定した座標で、第１太陽歯車の回転角
速度をｓ’、遊星歯車の自転回転角速度をｐ’、第２太
陽歯車の回転角速度をｒ’とする。

【００１９】ｓ’Ｓ₁ ＝−ｐ’Ｐ₁ （４） ｒ’Ｓ₂ ＝−ｐ’Ｐ₂ （５）

【００２０】が成り立つ。負号が付くのは外歯同志の噛
み合わせであり、回転方向が反対になるからである。
（４）、（５）から、

【００２１】 ｒ’＝ｓ’（Ｓ₁ Ｐ₂ ／Ｓ₂ Ｐ₁ ） （６）

【００２２】静止座標系でみた第１太陽歯車、キャリ
ヤ、第２太陽歯車の回転角速度をｓ、ｃ、ｒとキャリヤ
に固定した回転座標での回転角速度の関係は、

【００２３】ｓ’＝ｓ−ｃ ｒ’＝ｒ−ｃ （７） によって与えられる。

【００２４】 ｒ−ｃ＝（ｓ−ｃ）（Ｓ₁ Ｐ₂ ／Ｓ₂ Ｐ₁ ） （８） あるいは、

【００２５】 Ｓ₂ Ｐ₁ ｒ＝Ｓ₁ Ｐ₂ ｓ＋（Ｓ₂ Ｐ₁ −Ｓ₁ Ｐ₂ ）ｃ （９）

【００２６】これが本発明の遊星歯車装置の回転速度の
関係を与える基本式である。これは未だ全ての条件を表
していない。第１歯車系、第２歯車系のモジュ−ルをｍ
₁ 、ｍ₂ とすると、太陽歯車、遊星歯車の半径の和が等
しいので、

【００２７】 ｍ₁ （Ｓ₁ ＋Ｐ₁ ）＝ｍ₂ （Ｓ₂ ＋Ｐ₂ ） （１０） という拘束条件がある。もしもモジュ−ルが等しい（ｍ
₁ ＝ｍ₂ ）とすると、

【００２８】Ｓ₁ ＋Ｐ₁ ＝Ｓ₂ ＋Ｐ₂ （１１）

【００２９】４つの歯車があり、一つの拘束条件がある
ので、３つの独立のパラメ−タがある。しかしこれら３
つのパラメ−タも全く自由に与えられる訳ではない。モ
ジュ−ルが等しいと仮定して（１１）が成り立つので、
Ｓ₁ ＜Ｓ₂ 、Ｐ₁ ＞Ｐ₂ と仮定する。すると（９）のｃ
の係数（Ｓ₂ Ｐ₁ −Ｓ₁ Ｐ₂ ）は正である。Ｐ₂ とＳ₂
の大きさに関してはＰ₂ の最小値が存在する。歯車を形
成できるためには、ある程度の歯数が必要である。例え
ば１０枚とか１２枚という最小値がある。

【００３０】Ｐ₁ とＳ₁ の関係に関しては、Ｓ₁ が歯車
であるということから同様に１０枚とか１２枚以上とい
う制限がある。もう一つの条件がある。隣接する遊星歯
車が接触しないという条件である。これは遊星歯車の数
による。３枚の場合は、Ｐ₁／Ｓ₁ の最大値が３の程度
である。４枚の場合はＰ₁ ／Ｓ₁ 最大値が２．５の程度
である。（９）式から３つの異なるモ−ドの変速が可能
になる。

【００３１】キャリヤを固定する（ｃ＝０）場合 Ｓ₂ Ｐ₁ ｒ＝Ｓ₁ Ｐ₂ ｓ （１２）

【００３２】第１太陽歯車と第２太陽歯車が入力、出力
軸になる。減速比Ｒ₁ は Ｒ₁ ＝ｒ／ｓ＝Ｓ₁ Ｐ₂ ／Ｓ₂ Ｐ₁ （１３）

【００３３】これは、第１歯車系の歯数比Ｓ₁ ／Ｐ₁
は、かなり大きい最小値がある。しかし第２歯車系の歯
数比Ｓ₂ ／Ｐ₂ はやはり最小値があるが、第１歯車系の
歯数比の最小値よりも小さい。このために、減速比は１
／６．５程度にまで小さくできる。しかもこれは回転方
向が変わらない。

【００３４】第２太陽歯車を固定する（ｒ＝０）場合 ０＝Ｓ₁ Ｐ₂ ｓ＋（Ｓ₂ Ｐ₁ −Ｓ₁ Ｐ₂ ）ｃ （１４）

【００３５】第１太陽歯車とキャリヤが入力、出力軸に
なる。減速比Ｒ₂ は Ｒ₂ ＝ｃ／ｓ＝−Ｓ₁ Ｐ₂ ／（Ｓ₂ Ｐ₁ −Ｓ₁ Ｐ₂ ） （１５）

【００３６】である。負号が付くので反対方向の出力が
得られるということが分かる。減速比の最小値は前記の
Ｒ₁より大きい。減速比の最小は１／５．５の程度であ
る。しかしこの場合、反対にキャリヤを入力軸に、第１
太陽歯車を出力軸に選ぶこともできる。この場合の減速
比は、Ｒ₂ の逆数になる。これは（Ｓ₂ Ｐ₁ −Ｓ₁Ｐ
₂ ）を小さくすることにより、かなり小さい値にするこ
とができる。

【００３７】 Ｒ₂ ^-1＝−（Ｓ₂ Ｐ₁ −Ｓ₁ Ｐ₂ ）／Ｓ₁ Ｐ₂ （１６）

【００３８】第１太陽歯車を固定する（ｓ＝０）場合 Ｓ₂ Ｐ₁ ｒ＝（Ｓ₂ Ｐ₁ −Ｓ₁ Ｐ₂ ）ｃ （１７）

【００３９】第２太陽歯車と、キャリヤが入力、出力軸
になる。減速比Ｒ₃ は、 Ｒ₃ ＝ｒ／ｃ＝（Ｓ₂ Ｐ₁ −Ｓ₁ Ｐ₂ ）／Ｓ₂ Ｐ₁ （１８）

【００４０】である。回転方向は同方向になる。これは
キャリヤを入力に、第２太陽歯車を出力にした場合に減
速器になる。、の場合と異なり、の場合は分子に
引算が入るので、減速比を小さくすることができる。Ｓ
₂ Ｐ₁ とＳ₁ Ｐ₂ を近い値に設定することにより、減速
比を幾らでも小さくできる筈である。実際には、Ｓ₁ ＋
Ｐ₁ ＝Ｓ₂ ＋Ｐ₂ という拘束条件があり、任意の整数に
設定できるわけではない。

【００４１】しかし従来の遊星歯車装置よりも歯数に関
する拘束条件が緩くなっている。従来の遊星歯車装置の
場合は遊星歯車の外側にインタ−ナルギヤが噛み合って
いるから、噛み合いを可能にするために、太陽歯車、遊
星歯車、インタ−ナルギヤの歯数Ｓ、Ｐ、Ｉの間に（無
転位）Ｓ＋２Ｐ＝Ｉという条件の他に倍数条件がある。
これは当業者には経験的に朧気に知られていることであ
る。しかしどうしてそうなのかはっきりした理由がわか
っていないように見える。歯車の教科書にも記載がない
ようである。それ故ここで簡単に説明する。

【００４２】遊星歯車が３枚の場合について説明しよ
う。太陽歯車が３の倍数、インタ−ナルギヤ（外殻内歯
歯車）が３の倍数であれば、Ｓ＋２Ｐ＝Ｉでさえあれ
ば、３種類の歯車が噛み合うことができる。３回の回転
対称性があり、中心軸廻りに１２０度回転させると元の
噛み合いに一致することができる。いずれの歯車も３の
倍数であれば問題ない。そこで従来は遊星歯車が３枚の
場合は、全ての歯車の歯数を３の倍数に決定していた。
遊星歯車が４枚の場合は、全ての歯車の歯数を４の倍数
に決めていた。これは例外がないと思う（無転位の場
合）。倍数条件というのはこのようなことである。

【００４３】しかしこれは厳密な幾何学的考察に基づい
ていない。３枚遊星歯車の場合に、歯数を３の倍数にす
るのは十分条件であり、必要十分条件ではないのであ
る。３枚遊星歯車の場合についての考察を続ける。もし
も太陽歯車が３Ｍ＋１の場合を考える。３の倍数より１
多いのである。遊星歯車と太陽歯車の噛み合い点をＸ、
Ｙ、Ｚとする。太陽歯車における位相の違いが３つの点
に配分されなければならない。Ｘ点での噛み合い点が０
枚目の歯であるとする。Ｙ点での噛み合い点はＭ＋１／
３枚目になる、Ｘ点での噛み合いは２Ｍ＋２／３にな
る。噛み合い点の円周に沿う距離がＭ＋１／３枚分であ
る。

【００４４】遊星歯車は軸の反対側においてインタ−ナ
ルギヤ（外殻内歯歯車）と噛み合う。遊星歯車から見
た、太陽歯車と外殻内歯歯車の動きは反対向きである。
太陽歯車と遊星歯車の噛み合いの点Ｘ、Ｙ、Ｚの、遊星
軸の反対側の遊星歯車と外殻内歯歯車の噛み合い点を
Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’とする。Ｘ’の整数歯数からの位相の
ずれを０とする。Ｙ’での整数歯数からの位相のずれは
−１／３である。Ｚ’での整数端数からの位相のずれは
−２／３であり、Ｘ’に戻った時の位相のずれが−１枚
となる。結局、インタ−ナルギヤは３の倍数より一つ少
ない３Ｋ−１でなければならないという訳である。つま
りＸ’点で０枚目の歯、Ｙ’点でＫ−１／３，Ｚ’点で
２Ｋ−２／３、Ｘ’点で３Ｋ−１となる。

【００４５】このように簡単な幾何学的考察により、も
しも太陽歯車の歯数が３の倍数より１多い場合は、イン
タ−ナルギヤの歯数が３の倍数よりも１少ない必要があ
る。反対に太陽歯車の歯数が３の倍数より１少ない時
は、外殻内歯歯車の歯数が３の倍数より１多い必要があ
る。つまり、遊星歯車の数が３枚の場合は太陽歯車の歯
数Ｓと外殻内歯歯車Ｉの歯数の合計が３の倍数でなけれ
ばならない。遊星歯車の数が４枚の場合は太陽歯車の歯
数Ｓと、外殻内歯歯車の歯数Ｉの合計が４の倍数でなけ
ればならない。

【００４６】 （１）遊星歯車が３個の場合、 Ｓ＋Ｉ＝（３の倍数） （１９） （２）遊星歯車が４個の場合、 Ｓ＋Ｉ＝（４の倍数） （２０）

【００４７】という拘束条件がある。厳密にはこうなの
である。しかし先に述べたように、現在でも３枚遊星歯
車の場合は、Ｓ、Ｐ、Ｉ共に３の倍数でなければならな
いと斯界で堅く信じられている。４枚遊星歯車の場合
は、Ｓ、Ｐ、Ｉ共に４の倍数でなければならないと信じ
られている。これを仮に倍数条件と呼ぼう。しかもＳ＋
２Ｐ＝Ｉという条件もある。このような条件があるの
で、歯数選択の自由度が極めて狭かったのである。

【００４８】例えば４枚遊星歯車の場合、Ｉ＝７６と仮
定すると、（Ｓ，Ｐ）＝（１２，３２）、（２０，２
８）、（２８，２４）、（３６，２０）、（４４，１
６）、（５２，１２）の６通りの組合せしかできない。
減速比も６通りしかない。ところが本発明はインタ−ナ
ルギヤがないのでこのような倍数条件が全く存在しな
い。先程のように、Ｓ₁ ＋Ｐ₁ ＝Ｓ₂ ＋Ｐ₂ （モジュ−
ルが同じ）という条件があるだけで、ＳとＰが３の倍数
とか４の倍数という条件が全く課されないのである。太
陽歯車の歯数が３の倍数より１多い場合、遊星歯車の歯
数は３の倍数でもよいし、３の倍数より１大きくても良
い、１小さくても良い。Ｓ、Ｐの選択自由度が極めて大
きくなる。インタ−ナルギヤをなくしたのでこのように
歯数選択自由度が大きくなる。

【００４９】そうすると前記の３つのモ−ド、、
において減速比を広範に変化させることが可能である。
とは減速比の下限が決まるのでそれ以下にはならな
いが、この範囲でも歯数選択自由度が高いのでより細か
く減速比を変えることができる。これは機械設計にとっ
て極めて好都合である。さらにモ−ドの場合は分子に
差（Ｓ₂ Ｐ₁ −Ｓ₁ Ｐ₂ ）がある。これを小さくするこ
とにより減速比を極めて小さい値にすることができる。
倍数条件が課されないので極めて有利である。倍数条件
については後に再び説明しよう。例えば、Ｓ₂ ＝Ｐ₁ ＝
２６、Ｓ₁ ＝Ｐ₂ ＝２５とすると、の場合の減速比Ｒ
３は、０．０７５になる。１／１３程度の減速を得るこ
とができるのである。３つのモ−ドの減速比Ｒ₁ 、Ｒ
₂ 、Ｒ₃ の間には次の積法則が成り立つ。

【００５０】 Ｒ₂ Ｒ₃ ＝−Ｒ₁ （２１）

【００５１】

【実施例】以下実施例を示す図面によって本発明を説明
する。図１は本発明の遊星歯車装置の正面図、図２は背
面図である。図３は中央縦断右側面図である。図４は図
３の４−４断面図、図５は図３の５−５断面図である。
この遊星歯車装置は、太陽軸１、中間筒体２、キャリヤ
３と、これらの機構に設けられる歯車等からなる。キャ
リヤ３は２枚の円板３ａ、３ｂを組み合わせたものであ
る。太陽軸１、中間筒体２、キャリヤ３が回転の入力
部、出力部、固定部になる。

【００５２】太陽軸１の先端には第１太陽歯車４が一体
形成されている。中間筒体２は、太陽軸１と同心に設け
られる。中間筒体２の先端には第２太陽歯車５が一体形
成されている。第１太陽歯車４には３つの第１遊星歯車
６が噛み合っている。第２太陽歯車５には第２遊星歯車
７が噛み合っている。遊星歯車６と遊星歯車７は一体形
成されている。２種類の遊星歯車６、７は同一の回転を
する。二つの太陽歯車と二つの遊星歯車とを組み合わ
せ、二つの遊星歯車を一体化したところに本発明の遊星
歯車装置の特徴がある。遊星歯車６、７は始めから一つ
の金属塊から歯切りをして作っても良いし、二つの歯車
を切ってこれらを一体に組み合わせても良い。

【００５３】後に述べるように、特別の歯数でない場合
は、二つの遊星歯車を別に作り後で組み合わせる必要が
ある。鉄、アルミ合金、亜鉛、プラスチックなど材料は
任意である。２種類の遊星歯車６、７は一体回転する
が、遊星軸８によってキャリヤ３に回転自在に支持され
る。同心状に配置される太陽軸１と中間筒体２との間に
は、軸受９、軸受１０が取り付けられる。軸受９、１０
は、中間筒体２の内壁に切り欠いた内周溝に取り付けら
れる。二つの軸受９、１０により中間筒体２が太陽軸１
の周りを自在に回転できる。スナップリング１１が軸受
９を抜け止めしている。

【００５４】中間筒体２の外周と、副キャリヤ板３ｂと
の間には、軸受１２が設けられる。軸受１２は副キャリ
ヤ板３ｂの溝に嵌合している。軸受１２のために、中間
筒体２に対してキャリヤ３が自在に回転することができ
る。つまり３つの回転体である太陽軸１、中間筒体２、
キャリヤ３は軸受９、１０、１２によって、同心位置に
相互回転自在に支持される。回転自由度を持つ３つの部
材があるが、これは従来の遊星歯車装置とは違う。イン
タ−ナルギヤに対応するものが存在しない。インタ−ナ
ルギヤ（外殻内歯歯車）の代わりに、太陽歯車に当たる
ものが２つあるのである。太陽歯車として第１太陽歯車
４、第２太陽歯車５があり、これらが相対回転自在にな
っている。また歯数の自由度にしても、本発明は３つあ
り、従来のものは２つしかない。

【００５５】キャリヤ３は主キャリヤ板３ａと副キャリ
ヤ板３ｂの組合せであるが、主キャリヤ板３ｂの前面に
トルクを取り出すためのキャリヤ穴１３が穿たれる。キ
ャリヤ穴は、スプライン、セレ−ション、Ｄ穴、キ−付
き穴などなんらかの廻り止め機構を持つ。この穴はキ−
溝１４が切り欠いてある。主キャリヤ板３ａはこの穴の
背後にデイスク部１５を持つ。デイスク部１５の中央に
位置決め穴１６が穿孔される。

【００５６】太陽軸１の太陽歯車４よりさらに先に太陽
軸突部１７が形成されている。太陽軸突部１７を、主キ
ャリヤ板３ａの中央の位置決め穴１６に差し込んであ
る。これは太陽軸１の位置決めのための穴と突起であ
る。太陽軸１は二つの軸受９、１０によって回転自在に
支持されるが、位置決め穴１６、太陽軸突部１７の組合
せによっても支持される。３点で回転可能に支持され
る。この位置決め穴１６と突部１７は組立の際に、キャ
リヤ板３ａに対する太陽軸１の位置を決めるためにも有
用である。主キャリヤ板３ａのリング状の隆起１８は穴
１３に差し込まれた軸を保持すると共に、キャリヤ３の
強度を増進する。

【００５７】キャリヤ３の主キャリヤ板３ａ、副キャリ
ヤ板３ｂの内側には止め穴１９、２０が形成されてい
る。これに遊星軸８の両端を差し込んである。遊星軸８
は止め穴１９、２０に固定される。遊星軸８と遊星歯車
６、７の間に玉軸受を設けてもよいが、この例では軸８
に歯車穴が滑り接触している。歯車穴と軸面が滑り軸受
けになっている。キャリヤ穴１３の縁は面取り２１して
ある。この例では、主、副キャリヤ板３ａ、３ｂはアル
ミを切削して作ってある。この他に鋼製のキャリヤ板を
ボルトで組み合わせても良い。あるいはプラスチック成
形品によってキャリヤを作ることもできる。

【００５８】副キャリヤ板３ｂの内面には、遊星歯車の
数と等しい数の台形隆起部２２が形成される。台形隆起
部２２には高さの方向に長い雌螺子穴２３が穿孔され
る。主キャリヤ板３ａには、通し穴２４が穿たれてい
る。これにボルト２５を通し、副キャリヤ板３ｂの雌螺
子穴２３に螺子込むようになっている。台形隆起部２２
の高さが、第１遊星歯車６、第２遊星歯車７の合計の厚
みにほぼ等しい。ために、遊星歯車６、７の軸方向の動
きが禁止される。太陽軸１の外端にはキ−溝２６が形成
される。これは廻り止めのためである。モ−タやその他
の回転機構あるいは減速機構が太陽軸１に接続される。

【００５９】この例では、第１太陽歯車の歯数Ｓ₁ ＝１
５、第１遊星歯車の歯数Ｐ₁ ＝３６、第２太陽歯車の歯
数Ｓ₂ ＝３６、第２遊星歯車の歯数Ｐ₂ ＝１５になって
いる。キャリヤを固定したのモ−ドでの減速比Ｒ₁ 、
第２太陽歯車を固定したモ−ドでの減速比Ｒ₂ 、第１
太陽歯車を固定したモ−ドでの減速比Ｒ₃ は次のよう
になる。

【００６０】 Ｒ₁ ＝０．１７３６１１ （２２） Ｒ₂ ＝−０．２１００８４ （２３） Ｒ₃ ＝０．８２６３８８ （２４）

【００６１】以上に述べた例は、以前として倍数条件
（歯数が３の倍数）を満足するものである。本発明は倍
数条件の限定がないということを先に説明した。しかし
実をいうと、より複雑な条件がある。本発明の本質は結
局のところ、歯数の違う二組みの遊星歯車を一体に組み
合わせて、これにより変速させるというところにある。
遊星歯車の歯数Ｐ₁ 、Ｐ₂ が違うので、第１遊星歯車の
歯に対する、第２遊星歯車の歯の位相が違う。これは分
かりにくい事柄である。Ｐ₁ とＰ₂ に公約数がない場
合、つまりＰ₁ とＰ₂ が互いに素である場合、位相差が
全て違ってくる。Ｐ₁ ＝ｍ、Ｐ₂ ＝ｎとする。

【００６２】第１遊星歯車の第０番目（ｍ番目）の歯
と、第２遊星歯車の第０番目（ｎ番目）の歯の位相が合
致していたとする。ｍ＞ｎであるから、ｉ番目の第１遊
星歯車の歯にはｉｎ／ｍ枚目の第２遊星歯車の歯が対応
する。記号［…］を…を越えない整数を意味するものと
する。歯の位相Ｈ_i とここでいうのは、ｉｎ／ｍ−［ｉ
ｎ／ｍ］のことである。通常の位相はこれに２πを掛け
たものであるが、ここでは２πを掛けずそのままの差を
考える。

【００６３】Ｈ₁ ＝ｎ／ｍ−［ｎ／ｍ］ （２５） Ｈ₂ ＝２ｎ／ｍ−［２ｎ／ｍ］（２６） Ｈ_i ＝ｉｎ／ｍ−［ｉｎ／ｍ］（２７）

【００６４】などである。互いに素でない場合は、最大
公約数Ｇで割った数に等しい、位相の違うものができ
る。第１太陽歯車が３の倍数に１を加えたものである場
合、第２太陽歯車も３の倍数に１を加えたものでないと
いけないようにも思えるが、そうではない。第１遊星歯
車と第２遊星歯車の位相が始めから決まっておらず、始
め両者の位相が自由であるとする。つまり第１、第２遊
星歯車を結合しなければ位相が決まらず自由である。す
ると、この装置を組あげることができる。組立た後で、
３組の第１、第２遊星歯車の関係を固定するとすればど
のような歯数の場合でも組立られる。

【００６５】第１太陽歯車が３の倍数の場合、第２太陽
歯車は３の倍数、３の倍数＋１、３の倍数−１のいずれ
でも組立ることができる。第１太陽歯車が３の倍数＋１
の場合でも第２太陽歯車の歯数は３つのどの場合でも可
能である。確かにそうなのであるが、この場合、遊星歯
車同志の位相の差は組立られた後で固定するというふう
になる。従来の遊星歯車装置（３枚遊星歯車として）の
場合、噛み合い点が６つあり、本発明の場合も噛み合い
点が６つある。従来の遊星歯車装置の場合、遊星歯車が
二つ組み合わせたものではなく、遊星歯車の直径方向に
太陽歯車と外殻内歯歯車の噛み合い点があるので、先程
のＳ＋Ｉ＝３の倍数、という拘束条件が課されたのであ
る。

【００６６】本発明の場合も噛み合い点が６つあり、外
殻内歯歯車の代わりに第２太陽歯車があるので、そのよ
うな拘束条件が存在するはずである。しかし、第１、第
２遊星歯車の間の位相を始めに自由にしておけば、本発
明の装置を組立ることができる。３つの自由度があるか
らである。このためにＳ＋Ｉ＝３の倍数、という条件が
なくなるのである。遊星歯車相互の位相差の自由度は、
実は一つあれば良い。この場合２つの遊星歯車を軸に入
れた後、第３組の位相差の自由な遊星歯車を軸に入れ、
位相を決めた後に、第３組遊星歯車を固定する。

【００６７】従って、本発明の場合、遊星歯車をどの向
きに入れても同じという訳ではない。決まった方向が存
在する。この点でより難しい条件がある。しかし、遊星
歯車相互の位相差を事後的に決められるとすれば、倍数
条件（Ｓ、Ｐが３の倍数）や、Ｓ＋Ｉ＝３の倍数、とい
うような条件がない。Ｓ₁ ＝２６、Ｓ₂ ＝２７のような
組合せも可能である。このようなことは従来の遊星歯車
装置の常識からは考えられないことである。

【００６８】

【発明の効果】インタ−ナルギヤ（外殻内歯歯車）がな
いので、歯車相互の動きが滑らかである。騒音の発生も
少ない。低騒音の減速歯車装置を作ることができる。イ
ンタ−ナルギヤがないので、歯車相互の位置決めをより
精密に行なうことができる。ためにバックラッシュをよ
り小さくできる。最も大きい部材であるインタ−ナルギ
ヤがないので部品コストを下げることができる。インタ
−ナルギヤは直径も大きくて最も高価額の部材であっ
て、これを省くことによりコスト削減できる。さらに、
インタ−ナルギヤがないので、減速比の範囲をより広
く、しかも細かく取ることができる。減速機として利用
する場合、可能な減速比の範囲が広くしかも細かく決め
られるというのは極めて有利である。入力、出力の関係
の自由度が高い。太陽軸を右回り回転させると、右回り
回転出力を取り出すこともできるし、左回り回転も取り
出すこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る遊星歯車装置の正面図。

【図２】同じ遊星歯車装置の背面図。

【図３】同じ遊星歯車装置の中央縦断面図。

【図４】図３における４−４断面図。

【図５】図３における５−５断面図。

【符号の説明】

１ 太陽軸 ２ 中間筒体 ３ キャリヤ ３ａ 主キャリヤ板 ３ｂ 副キャリヤ板 ４ 第１太陽歯車 ５ 第２太陽歯車 ６ 第１遊星歯車 ７ 第２遊星歯車 ８ 遊星軸 ９ 軸受 １０ 軸受 １１ スナップリング １２ 軸受 １３ キャリヤ穴 １４ キ−溝 １５ デイスク部 １６ 位置決め穴 １７ 太陽軸突部 １８ リング状の隆起 １９ 遊星軸止め穴 ２０ 遊星軸止め穴 ２１ 面取り ２２ 台形隆起部 ２３ 螺子穴 ２４ 通し穴 ２５ ボルト ２６ キ−溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心にある第１太陽歯車と、第１太陽歯
   車の周囲にあってこれに噛み合う複数個の第１遊星歯車
   と、第１遊星歯車と同数で第１遊星歯車と軸を共通にし
   第１遊星歯車の側方に一体に結合されている第２遊星歯
   車と、第１太陽歯車の側方にあって第２遊星歯車に噛み
   合い第１太陽歯車に対して相対回転自在の第２太陽歯車
   と、一体である第１遊星歯車と第２遊星歯車を遊星軸に
   よって回転自在に支持するキャリヤとより成ることを特
   徴とするインタ−ナルギヤのない遊星歯車装置。
2. 【請求項２】 軸方向に延びる太陽軸の先端に第１太陽
   歯車が一体形成され、太陽軸の廻りに同心円状に設けら
   れた中間筒体の先端に第２太陽歯車が形成されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のインタ−ナルギヤのな
   い遊星歯車装置。