JPH11270636A

JPH11270636A - 平行軸歯車減速機

Info

Publication number: JPH11270636A
Application number: JP10071950A
Authority: JP
Inventors: Toru Hagiwara; 徹萩原; Hirokatsu Hirai; 啓勝平井
Original assignee: UEDA HAGURUMA KK; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: UEDA HAGURUMA KK; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-10-05
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: JP4056614B2

Abstract

(57)【要約】【課題】平行軸歯車減速機の出力軸に組込まれた最終
段歯車（出力軸歯車）に噛合う複数のピニオン歯車の各
々の荷重配分を均等にする。【解決手段】入力軸１０２に第１歯車１０６及び第２
歯車１０８を組込み、これを双方ともはすば歯車とする
と共に、互いに捩じれ方向が逆になるようにする。入力
軸１０２は軸方向にスライド可能とされ、第１歯車１０
６側に伝達されるトルクｔ1 に起因して発生する軸方向
分力（移動力）Ｆ1 と、第２歯車１０８側に伝達される
トルクｔ2 に起因して発生する軸方向分力（移動力）Ｆ
2 とのバランスにより、入力軸１０２の軸方向位置が決
定され、両者が等しくなった状態で安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力軸の回転トル
クを２つの系統に分配し、その分配された回転トルクを
出力軸に同時に合流・伝達する構成とされた平行軸歯車
減速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、入力軸と出力軸が平行に組込まれ
た平行軸歯車減速機において、入力軸から出力軸へ回転
トルクを伝達する方法や装置について、種々の提案がな
されている。

【０００３】図５の（ａ）、（ｂ）に、従来公知の平行
軸歯車減速機Ｒ１、Ｒ２を示す。

【０００４】まず、図５の（ａ）について説明する。

【０００５】平行軸歯車減速機Ｒ１は、モータ（図示せ
ず）から回転を受ける入力軸２と、最終的に減速された
回転を出力する出力軸（第４軸）４を備えている。

【０００６】この平行軸歯車減速機Ｒ１では、その入力
軸２に回転トルクが入力されると、該回転は先ず第１歯
車２０と噛合う第２歯車１０に伝達され、更に該第２歯
車１０が組込まれた歯車軸（第２軸）６上にある第３歯
車１２を介して、該第３歯車１２と噛合う第４歯車１４
に伝達される。又、その後第４歯車１４と同一の歯車軸
（第３軸）８の第５歯車１６から、それと噛合う第６歯
車２２へと伝達され、最終的に出力軸４に伝達される。

【０００７】なお、図５の（ｂ）の平行軸歯車減速機Ｒ
２は出力軸が中空軸５となっているが、基本構造はほぼ
図５（ａ）と同様である。

【０００８】この平行軸歯車減速機Ｒ１、Ｒ２では、１
つの歯車に１の歯車が噛合う構造となっているため、特
に大きな回転トルク（高負荷）を伝達させたい場合に
は、それぞれの軸を太くさせ、更に、各歯車（第１〜第
６歯車）を大きくする必要がある。しかし、需要者のニ
ーズでは、特に設置スペースの限られたところで使用さ
れることも多く、この場合、各軸、各歯車を大きくする
ことは難しい。つまり、小型で且つ高能力が望まれてる
場合は、入力軸２と出力軸４（５）の軸芯距離を短く
し、且つ、高負荷に耐えられることが必要である。

【０００９】そのため、１つの歯車に対し複数の歯車が
噛合うようにさせて、回転トルクを分配して出力軸に伝
達させる代表的な減速機として、図６で示すような減速
部を有する遊星歯車減速機Ｒ３が知られている。この遊
星歯車減速機Ｒ３は、サンピニオン２４のまわりにプラ
ネタリギヤ２６を複数有するもので、回転トルク（負
荷）伝達容量を比較的容易に上げることが可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すような減速部を有する遊星歯車減速機Ｒ３は、周知
の如く、図示せぬ入力軸と出力軸とが同心であるため、
回転トルクを入力軸から高さの異なる出力軸へ伝達した
いときには結局、別途に平行軸減速部が必要となってし
まい、構造も複雑でコストも上昇する。

【００１１】そのため、入力軸の回転トルクを、例えば
２個の歯車対で受けてそれぞれ別々の系統（第１軸、第
２軸）に分配し、それを出力軸に合流・伝達させる構成
を平行軸歯車減速機自体で達成するという方法が考えら
れる。

【００１２】即ち、入力軸に第１歯車及び第２歯車の２
つの歯車を組込み、一方、入力軸と平行に第１軸及び第
２軸の２つの軸を設けて、これに第３、第４歯車を組込
み、それぞれ第１、第２歯車と噛合いさせる。これによ
って、入力軸に入ってきた回転トルクを第１歯車→第３
歯車（第１軸）の系統と、第２歯車→第４歯車（第２
軸）の系統に分配するのである。第１軸と第２軸に分配
された回転トルクは、第１軸、第２軸上にそれぞれ組込
まれた第５、第６歯車と出力軸上に組込まれた出力軸歯
車との噛合いにより、出力軸上に同時に合流・伝達され
る。

【００１３】しかしながら、このような構成の減速構造
を採用した場合、特に第５、第６歯車がそれぞれ出力軸
歯車と噛合する強さが組込み誤差等によって若干でも異
なると、それぞれの系統に分配される回転トルク（荷重
配分）自体が均等でなくなってしまい、甚だしいとき
は、一方の側の系統ばかりに動力が伝達され、他方側の
系統は各歯車のバックラッシの範囲でただ回っているだ
けという状態となってしまうこともある。

【００１４】このように、各歯車から出力軸歯車への伝
達トルク（以後、噛合いの強さという）が異なると、当
然に、一番強く出力軸歯車に噛合っている歯車にかかる
負担のみが大きくなり、その結果、その歯車での消耗が
大きくなるばかりでなく、減速機全体での許容伝達容量
も（２系統とした）本来の容量を達成できないことにな
る。

【００１５】又、歯車同士は複雑に噛合っており、又、
高速・高負荷で回転しているものであるため、この噛合
いの強さの検出自体が難しいことと相俟って、該荷重配
分の不均等を解消するのは、現実には困難であるという
のが実状であった。

【００１６】又、たとえ各歯車及び軸の剛性確保や加工
精度や組立精度の向上、あるいは組立時の部品の選択・
組付調整等により、該荷重配分の不均等をある程度解消
したとしても、時間の経過と共に再度不均等が生じるこ
とも多かった。

【００１７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、基本的に構造が簡素な平行軸
歯車減速機をベースとし、入力軸の回転トルクを複数の
系統に分配して伝達し、最後に出力軸に合流・伝達する
構成を採用しながら、各系統での伝達容量（荷重配分）
を自動的に均等化し、それぞれの系統のそれぞれの歯車
が均等に動力伝達を行い、もって一部の歯車のみに過負
荷の状態を形成することなく、減速機全体での伝達容量
を高く確保することのできる平行軸歯車減速機を提供す
ることをその課題としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力軸と、該
入力軸と平行に組込まれた出力軸と、前記入力軸を歯車
軸とする第１歯車及び第２歯車と、前記第１歯車と噛合
する第３歯車の歯車軸であって、前記入力軸と平行な第
１軸と、前記第２歯車と噛合する第４歯車の歯車軸であ
って、前記入力軸と平行な第２軸と、を備え、前記第１
軸と前記第２軸の回転を前記出力軸に同時に伝達する構
成とされた平行軸歯車減速機において、前記第１〜第４
歯車にはすば歯車を用いると共に、前記入力軸に対し、
前記第１歯車と第２歯車のはすばの捩じれの方向を逆に
して組込み、且つ、第３歯車と第４歯車をそれぞれ第１
歯車及び第２歯車と噛合うようにそれぞれの歯車軸に組
込み、前記第１歯車と前記第３歯車との軸方向の相対位
置、あるいは前記第２歯車と前記第４歯車との軸方向の
相対位置の少なくとも一方を変位可能としたことによ
り、上記課題を解決したものである。

【００１９】なお、本発明は、前記第１軸と第２軸の回
転を出力軸に同時に伝達するための具体的な歯車構成と
しては、これを平歯車で構成してもよく、又、はすば歯
車で構成してもよい。

【００２０】又、後述するように前記第３歯車及び第４
歯車のうちの少なくとも一方を軸方向にスライド可能と
しておくと、一部の軸受のみに過度のスラスト力がかか
るのを防止できるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明に係る平行軸歯車減速機の
噛合構造を概略的に示した平面図である。図２は、図１
を紙面右側から見た矢印II視図である。又、図３は、図
１のIII 部におけるはすば歯車のねじれの様子をわかり
やすく示すため、図１の紙面の右手前側から見た斜視図
である。

【００２３】まず、図１を用いて本発明の第１実施形態
を説明する。

【００２４】この平行軸歯車減速機は、入力軸１０２
と、該入力軸１０２と平行に組込まれた出力軸１０４
と、入力軸１０２を歯車軸とする第１歯車１０６及び第
２歯車１０８と、第１歯車１０６と噛合する第３歯車１
１４の歯車軸であって、入力軸１０２と平行な第１軸１
１０と、第２歯車１０８と噛合する第４歯車１１８の歯
車軸であって入力軸１０２と平行な第２軸１１２とを備
える。

【００２５】前記第１軸１１０及び第２軸１１２には、
それぞれ第５歯車１１６及び第６歯車１２０が組込まれ
ている。又、出力軸１０４には第５歯車１１６及び第６
歯車１２０と同時に噛合う（最終段歯車である）第７歯
車（出力軸歯車）１２２が組込まれている。

【００２６】即ち、この平行軸歯車減速機では、入力軸
１０２に入力されてきた回転トルクが第１歯車１０６→
第３歯車１１４→第１軸１１０→第５歯車１１６の第１
系統Ｌ1 と、第２歯車１０８→第４歯車１１８→第２軸
１１２→第６歯車１２０の第２系統Ｌ2 に分配して伝達
され、第１系統Ｌ1 の第５歯車１１６及び第２系統Ｌ2
の第６歯車１２０が（１個の）出力軸歯車１２２と異な
る位置Ｐ1 、Ｐ2 で噛合することにより、この分配して
伝達された回転トルクが出力軸１０４に合流・伝達され
る構成とされている。

【００２７】ここで、この第１実施形態では、第１〜第
７歯車に全てはすば歯車を用い、第１歯車１０６と第２
歯車１０８は互いに捩じれの向きが平面から見て逆向き
になるように組込んである。即ち、入力軸１０２に対
し、第１歯車１０６及び第３歯車１１４のセットのはす
ば歯車の捩じれの方向と、第２歯車１０８及び第４歯車
１１８のセットのはすば歯車の捩じれの方向とが、平面
から見て互いに逆向きになるように設定されているもの
である。なお、第１歯車１０６及び第２歯車１０８のは
すばのねじれ角θは同一に設定してある。

【００２８】又、入力軸１０２、出力軸１０４、第１軸
１１０、及び第２軸１１２は、それぞれ回転自在になる
ように軸受（図示せず）に支えられる構造となっている
が、入力軸１０２以外は軸方向に対してスライド不能と
され、入力軸１０２のみが軸方向に対してスライド可能
な構造とされている。なお、入力軸１０２を軸方向に対
してスライド可能とする構造については、特に限定され
るものではなく、公知の軸受構造が適宜に採用できる。

【００２９】なお、図１、図３に示されるように、第５
歯車１１６と第６歯車１２０は第７歯車（出力軸歯車）
１２２と同時に噛合するものであるため、当然に同一の
捩じれ方向とされる。

【００３０】次に、この第１実施形態の作用を説明す
る。

【００３１】第５歯車１１６と第７歯車１２２とが噛合
するトルクをＴ1 、第６歯車１２０と第７歯車１２２と
が噛合するトルクをＴ2 とした場合の第７歯車１２２の
受ける合計トルクをＴとすると、次式が成立する。

【００３２】Ｔ＝Ｔ1 ＋Ｔ2 …（１）

【００３３】ここで、Ｔ1 は第１系統Ｌ1 を経由して第
７歯車１２２に伝達されるトルクに相当し、Ｔ2 は第２
系統Ｌ2 を経由して第７歯車１２２に伝達されるトルク
に相当する。言うまでもなく、それぞれの系統Ｌ1 、Ｌ
2 に入力軸１０２からの回転トルクが１／２ずつ分配さ
れるのが理想であるが、前述したように、歯車の加工誤
差、あるいは組立誤差等があると、必ずしも１／２ずつ
（均等）の分配が実現せず、一方のみが大きくなるとい
う状態が発生する。この場合、第７歯車１２２の受け取
る合計トルクＴは不変であるため、結局いずれか一方が
少なくなった分、他方が過負荷状態に陥ることになる。

【００３４】なお、入力軸１０２から第１歯車１０６に
伝達されるトルクをｔ1 、第２歯車１０８に伝達される
トルクをｔ2 、その合計をｔとした場合、当然に次式が
成立する。

【００３５】Ｔ／ｔ＝一定 …（２）Ｔ1 ／ｔ1 ＝Ｔ2 ／ｔ2 ＝一定 …（３）

【００３６】ここで、今仮に噛合いの強さのばらつきに
より、第１系統Ｌ1 の伝達トルクの方が大きくなり、Ｔ
1 ＞Ｔ2 になったと仮定する。この場合、上記各関係に
より、当然にｔ1 ＞ｔ2 の関係が成立していることにな
る。

【００３７】一方、はすば歯車の噛合いによって動力が
伝達される場合、はすばの捩じれ角（傾き）θに応じ、
伝達されるトルクに比例した軸方向分力が噛合点に発生
する。この第１実施形態の場合、第１系統Ｌ1 において
は、出力軸１０４及び第１軸１１０は軸方向に固定され
ているため、入力軸１０２が該軸方向分力の反作用によ
り、図の矢印方向Ｘに移動力Ｆ1 を受ける。

【００３８】同様に、入力軸１０２と第２歯車１０８と
の間における動力伝達の際に発生する軸方向分力の反作
用を受け、入力軸１０２は図の矢印Ｙの方向に移動力Ｆ
2 を受ける。はすばの捩じれ角はθは第１歯車１０６と
第２歯車１０８とで同一に設定されているため、移動力
Ｆ1 は伝達トルクｔ1 に比例し、移動力Ｆ2 は伝達トル
クｔ2 に比例する。従って、今ｔ1 ＞ｔ2 であれば、Ｆ
1 ＞Ｆ2 となり、入力軸１０２は移動力Ｆ1 によって矢
印Ｘの方向に移動（スライド）する。

【００３９】入力軸１０２が移動力Ｆ1 の矢印Ｘの方向
に移動すると、第３歯車１１４は軸方向に固定されてい
るため、第１歯車１０６と第３歯車１１４との噛合い
（の強さ）がそれだけ弛められることになる。噛合いが
弛められると当然にそこで伝達されるトルクｔ1 も弱め
られる。逆に、第２系統Ｌ2 側では、入力軸１０２が移
動力Ｆ1 の矢印Ｘ方向に移動することにより、第２歯車
１０８と第４歯車１１８との噛合が強められ、ここでの
伝達トルクｔ2 が増大する。即ち、この結果、移動力Ｆ
1 が弱められると相対的に、移動力Ｆ2 が強められるこ
とにより、入力軸１０２は移動力Ｆ1 とＦ2 がちょうど
等しくなった位置、即ちｔ1 とｔ2 が等しくなった位置
（Ｔ1 とＴ2 が等しくなった位置）に自動的に収束する
ことになる。

【００４０】なお、第２系統Ｌ2 側の伝達力ｔ2 の方が
大きくなった場合には、Ｆ2 ＞Ｆ1となるため、前述し
た作用と全く対称的な動きを見せ、やはりＦ1 ＝Ｆ2
（ｔ1＝ｔ2 、Ｔ1 ＝Ｔ2 ）となった位置に収束する。

【００４１】このようにして、第５歯車１１６及び第６
歯車１２０のどちらか一方が第７歯車（出力軸歯車）１
２２との噛合いにおいて、その伝達トルクＴ1 又はＴ2
が他方Ｔ2 又はＴ1 より大きくなったときには、入力軸
１０２がスライドし、最終的に必ずＴ1 ＝Ｔ2 となるよ
うな位置にまでスライドし、安定するようになる。

【００４２】なお、第５歯車１１６及び第６歯車１２０
が第７歯車１２２との噛合いにおいて、その噛合力が強
くなったり弱くなったりする、いわゆるハンチング現象
に関しては、歯車と歯車の噛合いの際には必ず摩擦が存
在するため、入力軸１０２のスライド抵抗を総伝達力に
対して適正に設定することにより、支障のない範囲に収
めることができる。

【００４３】以上の結果、第１系統Ｌ1 と第２系統Ｌ2
は結果として伝達トルクｔ1 、ｔ2、あるいはＴ1 、Ｔ2
が均等に配分され、各系統Ｌ1 、Ｌ2 の歯車にも均等
な負荷がかかるようになり、歯車の耐久性を向上させる
ことができ、又、摩擦による動力損失や騒音に関しても
これらを最小限に抑えることができるようになる。

【００４４】なお、この第１実施形態では、全ての歯車
をはすば歯車で構成していたが、第５〜第７歯車に関し
ては特にはすば歯車である必要はなく、例えば平歯車で
も同様な効果が得られる。

【００４５】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。

【００４６】この第２実施形態は、基本的に第１実施形
態と同様な構成を有するが（全ての歯車がはすば歯
車）、第３歯車の軸受の負担を軽くするために、第１軸
の構造を改良したものである。

【００４７】即ち、全ての歯車がはすば歯車で構成され
た場合、第１系統においては、はすばの向きの関係上、
第５歯車１１６と第７歯車１２２との噛合によって第１
軸１１０上に発生する軸方向分力Ｆ3 と、第１歯車１０
６及び第３歯車１１４との噛合によって第１軸１１０上
に発生する軸方向分力Ｆ4 （Ｆ1 と大きさが同じで向き
が反対）との向きが同一になるため、第３歯車１１４の
軸受２００に非常に大きなスラスト方向の負担がかか
る。

【００４８】そこで、図４に示すように第１軸２１０の
段差部２１２と、ボルト２０４によって第１軸２１０に
固定したプレート２０２とにより、軸受２０６を挟み込
み、この軸受２０６をハウジング側の段差部２０８で受
け止めることにより、第５歯車１１６と第７歯車１２２
との噛合によって第１軸２１０上に発生する軸方向分力
Ｆ3 が軸受２００にかからないようにしている。

【００４９】即ち、第３歯車１１４はスプライン２１６
を介して第１軸２１０上に組込まれているため、第３歯
車１１４には、該第３歯車１１４と第１歯車１０６との
噛合によって発生する軸方向分力Ｆ4 のみがかかること
になり、この分力Ｆ4 のみを軸受２００が受け止めれば
よいことになる。この結果、先の第１実施形態では（特
に対策が施されていなかったため）第３歯車側の軸受に
第５歯車１１６と第７歯車１２２の噛合によって発生す
る軸方向分力Ｆ3 と、第１歯車１０６と第３歯車１１４
との噛合によって発生する軸方向分力Ｆ4 との双方がか
かっていたのに対し、後者Ｆ4 のみがかかるようになる
ため、それだけ負担が軽減される。

【００５０】なお、第２系統Ｌ2 の側は、はすば歯車の
捩じれの方向により第４歯車１１８からかかるスラスト
荷重の方向と、第６歯車１２０からかかるスラスト荷重
の方向が逆になるため、特定の軸受に大きなスラスト荷
重が発生することはない。従って、この第２系統Ｌ2 の
方は特に第２実施形態のような対処をする必要はない
が、同様の構成をとることを特に禁止するものではな
い。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
出力軸に組込まれた最終段歯車（出力軸歯車）に噛合う
各々の歯車からの回転トルク（噛合いの強さ）を、自動
的に均等化することができ、ある特定の１つの歯車に負
担をかけることなく、それぞれの歯車が本来持つ伝達許
容能力を十分に発揮させ、結果的に小型化、軽量化を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る平行軸歯車減速機
の歯車及び軸の噛合構造を示す概略平面図

【図２】図１の矢印II視図

【図３】上記実施形態における第７歯車（出力軸歯車）
とそれに噛合う第５歯車、第６歯車を示した斜視図

【図４】本発明の第２実施形態に係る第１軸付近の支持
構造を示す断面図

【図５】従来公知の平行軸歯車減速機を示した断面図

【図６】従来公知の遊星歯車減速機を示した断面図

【符号の説明】

１０２…入力軸１０４…出力軸１０６…第１歯車１０８…第２歯車１１４…第３歯車１１８…第４歯車１１６…第５歯車１２０…第６歯車１２２…第７歯車（出力軸歯車）１１０…第１軸１１２…第２軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸と、該入力軸と平行に組込まれた出
力軸と、前記入力軸を歯車軸とする第１歯車及び第２歯
車と、前記第１歯車と噛合する第３歯車の歯車軸であっ
て、前記入力軸と平行な第１軸と、前記第２歯車と噛合する第４歯車の歯車軸であって、前
記入力軸と平行な第２軸と、を備え、前記第１軸と前記
第２軸の回転を前記出力軸に同時に伝達する構成とされ
た平行軸歯車減速機において、前記第１〜第４歯車にはすば歯車を用いると共に、前記入力軸に対し、前記第１歯車と第２歯車のはすばの
捩じれの方向を逆にして組込み、且つ、第３歯車と第４
歯車をそれぞれ第１歯車及び第２歯車と噛合うようにそ
れぞれの歯車軸に組込み、前記第１歯車と前記第３歯車との軸方向の相対位置、あ
るいは前記第２歯車と前記第４歯車との軸方向の相対位
置の少なくとも一方を変位可能としたことを特徴とする
平行軸歯車減速機。
【請求項２】請求項１において、前記第１軸と第２軸の回転を出力軸に同時に伝達するた
めの歯車構成として、該第１軸及び第２軸にそれぞれ組
込まれ、出力軸と噛合いしている平歯車を用いることを
特徴とする平行軸歯車減速機。
【請求項３】請求項１おいて、前記第１軸と第２軸の回転を出力軸に同時に伝達するた
めの歯車構成として、該第１軸及び第２軸にそれぞれ組
込まれ、出力軸と噛合いしているはすば歯車を用いるこ
とを特徴とする平行軸歯車減速機。
【請求項４】請求項３において、前記第３歯車及び第４
歯車のうち、少なくとも一方を、第１軸又は第２軸上で
スライド可能としたことを特徴とする平行軸歯車減速
機。