JPS5930938B2 - 遊星歯車装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ギヤの両側にピッチ円に等しい円板、リン
グを添加した構造の遊星歯車装置に関し、特に遊星歯車
のギヤ部と円板とが独立に、遊星軸に支持されているも
のに関する。

遊星歯車装置に於て、遊星歯車及び外殻内歯歯車の両側
に、そのピッチ円と同じ直径の円板、リングを設けたも
のは既に知られている（特公昭５４−１７１１１）。

第６図に、このような遊星歯車装置の断面図を示す。

これは、太陽歯車３１、遊星歯車３２、外殻内歯歯車３
３、遊星歯車を軸支するキャリヤ３４等よりなる。

遊星歯車３２は、撓み易くリング状の遊星ギヤ３６と、
この両側にあって、内方へ膨出した環状切欠きによって
遊星ギヤ３６を支持するピッチ円径の遊星円板３７とよ
りなる。

外殻内歯歯車３３は、中央の外殻ギヤ３８と、この両側
に設けられたピッチ円内径の外殻リング３９とよりなる
。

遊星円板３７は、外殻リング３９上をピッチ円に沿って
転動する。

遠心力等、半径方向の力は遊星円板３７から外殻リング
３９へ伝達され、キャリヤの偏心運動を防ぐ事ができる
。

トルクは遊星ギヤ３６、遊星軸３５、外殻ギヤ３８を通
じて伝達される。

ギヤの噛合いによって半径方向の力を受けるのではない
から、ギヤの寸法精度、キャリヤの分割精度の要求は厳
しくない。

こうして、遊星歯車装置の固有の難点とされた噛合条件
の厳格な整合性の要求を緩和する事ができる。

しかし、この構造に於て、遊星ギヤ３６は遊星軸３５と
接触せず、遊星円板３７の内方へ膨出したボス部（環状
切欠き）４０によって支持されている。

ギヤをできるだけ不拘束とし、歯厚を減じ、歯先を撓み
易くして、整合条件を実現しやすくするためである。

本発明者は、遊星ギヤが間接的に支持されるこのような
遊星歯車装置にはなお欠点のある事に気づいた。

このような装置は、噛み合いが滑らかで、発熱も少い筈
なのに、運転中かなり発熱する場合もある。

長時間使用すると遊星ギヤの裏面、つまり円板３７の内
力膨出ボス部４０と接触する部分の磨耗が著しい、とい
う欠点もあった。

本発明者は、遊星ギヤと遊星円板の接触部の磨耗の原因
について考えた。

理想的には、遊星円板は遊星ギヤのピッチ円に等しい大
きさを持ち、外殻リングは外殻ギヤのピッチ円に等しい
内径を持ち、全ての遊星円板は、常に外殻リングに接触
している筈である。

従って、遊星円板と遊星ギヤとは常に同一速度で回転し
、両者の間にすべりを全く生じない事になる。

しかし、リング、円板は真円ではなく、寸法誤差がある
し、温度による膨縮を顧慮しなければならない。

両者が、円滑に転動するためには、間にクリヤランスを
とっておかなくてはならない。

遊星円板は、ピッチ円より僅かに小さく、外殻リングは
外殻内歯歯車のピッチ円より僅かに太きくしなければな
ら、フい。

また遊星軸３５と、遊星円板３７の通孔４１との間にも
クリヤランスを設ける。

遊星歯車３２を構成するギヤ３６と、円板３７に関し、
ギヤ３６の回転についてはギヤ同士の噛み合いであるの
で正確である。

しかし、円板３７の回転には不確実性が伴う。

円板３７をギヤ３６と等速度で回転させる力は、円板３
７と外殻リング３９の接触摩擦力Ｆ１と、円板３７とギ
ヤ３６との接触摩擦力Ｆ２とに起因する。

一力、円板３７の回転を抑制する力も存在する。

それは、遊星軸３５と通孔４１における摩擦力、及びキ
ャリヤ内壁との摩擦力Ｆ３である。

回転摩擦力（Ｆ１＋Ｆ２）が、制動摩擦力Ｆ３より太き
ければ、円板はギヤとともに同速度で回転する。

（Ｆ１＋Ｆ２）が制動摩擦力Ｆ３より小さければ、円板
３７は遊昇軸３５とキャリヤによって拘束さね１回転し
ない。

但し、ここで摩擦力といっているのは摩擦力モーメント
の事で、簡単のためにこう略記する。

常に Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３ ・・・・・（１）で
あれば良いが、これらは摩擦力であるから変動が激しく
、伺時もこうなるのではない。

円板、外殻リング、遊星軸などの間には、クリヤランス
があるため、遊星円板の全てが常に外殻リング３９と接
触しているわけではない。

外殻リングと殖隔している円板についてはＦｌ−０とな
る。

このような時Ｆ１＋Ｆ２＜Ｆ３ ・・
・・・・（２）となり易い。

すると円板は遊星軸にはりついて回らず、円板とギヤの
接触面で滑りが起こり、発熱し、接触面が摩耗する。

不都合な事に、外殻リング・円板間のＦｌは、遊星軸に
加わる力と無関係であるが、Ｆ２ 、 Ｆ３は遊星軸と
円板との間の垂直抗力ｆ１つまり伝達トルクＴに比例す
る。

これはかなり太きい。遊星軸と円板、円板とギヤとの間
の摩擦係数をμ、μ′とすると、摩擦力Ｆ２ 、Ｆ３は
、Ｆ２＝μｆ ・・・・・・（３）
Ｆ３＝μｆ ・・・・・・（４）
と書ける。

外殻リング・円板間摩擦力Ｆ１はｆに比例しないから、
もしもμ〉μ′であれば、制動摩擦力Ｆ３の優越する可
能性が大きくなる。

キャリヤ伝達トルクＴは、遊星歯車の数をＮ１遊星軸心
と太陽歯車軸心の距離をＲとしてＴ＝ＮｆＲ・・・・・
・（５） によって垂直抗力ｆと関係づけられる。

伝達トルクＴが増大すれば、ますます、遊星円板と遊星
ギヤとの間の滑り、発熱が著しくなるわけである。

滑り面に加わる摩擦力は（３）式に示すようにトルクに
比例し、これが摩擦仕事に比例するからである。

それでは、円板とギヤとの結合を密にすれば良いように
みえる。

こうするとμ′〉μとなるし、円板・ギヤ摩擦力Ｆ２が
大きくなって不等式（２）は常に満たされるからである
。

しかし、円板とギヤとを一体化させたものは、摩擦制動
力が生じ好ましくない。

円板は遊星歯車のピッチ円より僅かに小さく、外殻リン
グは外殻ギヤのピッチ円より僅かに太きい。

円板が外殻ギヤに接して転動すれば、遊星ギヤより幾分
早く回らなければならない。

しかし、円板とギヤが緊密に一体化されていると、独立
に回転できないから、これは遊星ギヤに対する制動力と
して働くことになるわけである。

この制動力は遊星歯車装置全体の動力伝達効率を低下さ
せる。

結局、最も望ましいものは、遊星歯車を構成する遊星円
板と遊星ギヤとが独立して回転できるよう組合わされ、
その間の摩擦力Ｆ２は小さく、円板と遊星軸との間の摩
擦力Ｆ３も小さいものがよいわけである。

本発明はこのような要求に応えてなされたものである。

本発明は、遊星ギヤ部も遊星円板も、ともに単純な円板
形状であって、独立に遊星軸によって支持されており、
遊星ギヤ部に加わる力ｆが遊星円板には全くかからず、
遊星軸・遊星円板間の摩擦力は少なくて、円板・ギヤ間
の摩擦力も僅かで、発熱、摩耗のない遊興歯車装置を与
える。

以下、実施例を示す図面によって、本発明の構成、作用
及び効果を詳しく説明する。

第１図は本発明の実施例Ｉこ係る遊星歯車装置の一部切
欠き正面図、第２図は一部切欠き背面図、第３図は第１
図中のＸＯＹ断面図である。

この遊星歯車装置は、中心の太陽歯車１と、これを囲み
かつ噛み合う複数個の遊星歯車２と、最外殻にあって遊
星歯車２に噛み合う外殻内歯歯車３と、遊星歯車を軸支
するキャリヤ４とよりなる。

遊星歯車２は、歯を設けた中央外周部の遊星ギヤ６と、
遊星ギヤ６とキャリヤ４に固設された過昇軸５との間に
介設された内周部のギヤ受はリング７と、遊星ギヤ６の
両側に設けられ遊星ギヤ６のピッチ円に等しい外径を有
する遊星円板８とよりなる。

遊星ギヤ６及びギヤ受はリング７と、遊星円板８，８と
は全く独立に遊星軸５により回転自在に支持される。

外殻内歯歯車３は、歯を設けた中央の外殻ギヤ９と、こ
れの両側に設けられ外殻ギヤ９のピッチ円に等しい内径
の外殻リング１０とよりなる。

ただし、遊星円板８、外殻リング１０は遊星ギヤ６、外
殻ギヤ９のピッチ円に等しい外径、内径を持つというが
、もちろん適当なりリヤランスをとらなければならない
。

キャリヤ４は、遊星歯車２を両側から、遊星軸５によっ
て軸支するので、遊星歯車の両側に円板状のＡキャリヤ
１１とＢキャリヤ１２とを一体組合せてなる。

太陽歯車１、キャリヤ４の中心には、太陽軸孔１３、キ
ャリヤ軸孔１４が廻り止め形状に形成されている（スプ
ライン、セレーション、キー構、Ｄ字型孔など）。

ここに入出力軸（図示せず）を取付ける。

Ａキャリヤ１１とＢキャリヤ１２は、この例では、Ａ隆
起部１５とＢ隆起部１６を予め形成しておき、Ａ隆起部
１５の突起１７を、Ｂ隆起部１６の嵌込孔１８に嵌込み
、接着剤１９で固定しである。

突起１７を延長して、外側で溶着しても良い。これはキ
ャリヤがプラスチックの場合であるが、金属の場合は、
リベット、ボルト等でＡ、Ｂキャリヤを一体結合する。

外殻内歯歯車３の周囲１こは機器のケーシング（図示せ
ず）１こ固定する為の取付孔２０．・・・・・・が穿孔
しである。

第４図は遊星歯車２のみの分解拡大断面図である。

遊星ギヤ６は半径方向には薄いリング状歯車であって、
太陽歯車１と外殻ギヤ９に噛合し両者からｆ／２ずつの
力を受け、ｆの力として遊星軸５に伝達する。

キャリヤ４に伝わるトルクは、このように遊星ギヤ６に
よって担われるが、半径方向力は遊星ギヤ６には掛から
ない。

ギヤ受はリング７は遊星ギヤ６と同じ幅Ｗを有し、遊星
軸５と遊星ギヤ６との間に配された緩衝用部材である。

遊星ギヤの厚みＱ、ギヤ受はリング７の厚みＲ、ギヤ受
はリングのギヤ通孔２１の内半径Ｕの和がピッチ半径Ｐ
である。

もちろん、遊星ギヤとギヤ受はリングの間、ギヤ受はリ
ングと遊星軸の間には適当なりリヤランスを設けておか
なければならない。

ギヤ受はリングはプラスチックとする事もできる。

遊星円板８は単純な円板であって、外径は、遊星ギヤの
ピッチ円径に等しい。

中心には内半径■の円板通孔２２が穿孔しである。

遊星軸５は、ギヤ受はリング７を介して遊星ギヤ６を、
及び直接遊星円板８を軸支するが、遊星ギヤ６、ギヤ受
はリング７と遊星円板８は相互に結合されておらず、独
立しており、自由接触面２３を境に相対回転する事がで
きる。

以上の構成に於て、その作用、効果を説明する。

この遊星歯車装置は、外殻内歯歯車を固定し、太陽軸子
−キャリヤ軸孔に入力軸、出力軸を連結すれば、減速機
或は増速機として使用できる。

外殻内歯歯車を回転させる事も可能である。

遊星ギヤ６と、遊星円板８は、独立して太陽軸５に軸支
されているから、トルクを伝達する遊星ギヤ６と遠心力
やキャリヤの半径方向のフレを抑制する遊星円板８の機
能が全く分離される。

遊星円板８と外殻リング１０が外接して、半径方向のキ
ャリヤのフレを抑え、遊星ギヤの歯先が過度の圧力で外
殻ギヤに噛込むのを防止する。

従って、動力伝達効率は高く、ギヤ間の接触による発熱
、振動も少い。

ギヤの摩損も僅かである。遊星円板８と、遊星軸５との
間に加わる軸・円板摩擦力Ｆ３は小さい。

ギヤ６と円板８とは自由接触面２３を介して軽く接して
いるだけであるから、ギヤに加わるトルクＴに起因する
垂直抗力ｆが円板・軸間に作用しないのである。

（３） 、 （４）式が成立たず、円板・ギヤ摩擦力Ｆ
２は殆んど０である。

軸・円板摩擦力Ｆ３も、円板・外殻リング摩擦力Ｆ１よ
り小さい。

円板は自由に回転する事ができ、Ｆ２．Ｆ３はＦｌより
小さいので、外殻リング上を転動して自転する。

従って、円板と遊星ギヤの間には相対回転速度のズレが
殆んどない。

しかも、円板と遊星ギヤ間にスラスト力が働かないので
、回転速度に差があっても、これによって摩擦損失が生
ずる事はない。

発熱、振動は少なく、長年使用しても円板、ギヤ側面は
摩耗しない。

第５図はこのような遊星ギヤ、遊星円板と遊星軸、太陽
歯車、外殻内歯歯車間の力の配分を示す略図である。

遊星ギヤ６は太陽歯車、外殻内歯歯車からの力ｆ／２を
受けて、力の方向へず札遊星軸との間に摩擦力Ｆ４を生
ずる。

遊星円板８は、ギヤからの力を受けず、遊星軸５とほぼ
同心位置を保ちながら回転する。

遊星円板の通孔の内半径■を、ギヤ受はリングの内半径
Ｕより僅かに小さくしておくので、円板の作用はより強
く発揮さ札キャリヤの分割誤差、歯車の寸法誤差などの
影響を除く事ができる。

これらの誤差があるとき、キャリヤの回転中心は、外殻
内歯歯車の中心とはズしており、前者は後者の周囲を小
さい半径で円運動する。

もしも、遊星円板８゜８がなければ、噛み合いのバラン
スがとれていないので、局所的に深い噛込みの部分や浅
い部分ができて、抵抗が太きい。

過昇円板８，８があるのでギヤの回転中心の軌跡は、円
板８，８と外殻リング１０のみで決まってしまう。

Ｕ＞Ｖであるので、遊星円板８の回転軌跡が規定されて
いても、ギヤ受はリング７は遊星円板８に対してズレる
ことかでき、噛合いの不整合は、中心のズレによって吸
収され、遊星歯車に加わるトルクは常に均等分配される
。

遊星ギヤとギヤ受はリングが別体になっており、クリヤ
ランスがあるので、キャリヤの分割誤差があっても、ト
ルクは均等化される。

このように有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る遊星歯車装置の一部切欠
き正面図。 第２図は同じものの一部切欠き背面図。 第３図は第１図中のＸＯＹ断面図。第４図は遊星歯車の
みの分解拡大断面図。 第５図は本発明の構成における遊星歯車の力関係を示す
略図。 第６図は公知例を示す遊星歯車装置の断面図。第７図は
第６図の公知の装置に於る遊星歯車の力関係を示す略図
。 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・・・・・・遊星ギヤ、７・
・・・・・ギヤ受はリング、８・・・・・・遊星円板、
９・・・・・・外殻ギヤ、１０・・・・・・外殻リング
、２１・・・・・・ギヤ通孔、２２・・・・・・円板通
孔、２３・・・・・・自由接触面、Ｆｌ・・・・・・遊
星円板と外殻リング間の摩擦力、Ｆ２・・・・・・遊星
円板と遊星ギヤ間の摩擦力、Ｆ３・・・・・・遊星円板
と遊星軸間の摩擦力、ｆ・・・・・・遊星ギヤと遊星歯
車との間に生じる垂直抗力、Ｔ・・・・・・キャリヤに
生ずるトルク、Ｎ・・・・・・遊星歯車の数。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 太陽歯車１と、これを囲みこれに噛合う適数個の遊
   星歯車２と、遊星歯車２を囲みこれに噛合する外殻内歯
   歯車３と、遊星歯車２、・・・を遊星軸５、・・・によ
   って軸支するキャリヤ４とを含む遊星歯車装置に於て、
   遊星歯車２は、歯を設けた中央外周部の遊星ギヤ６と、
   これに対しクリアランスを持って内周に嵌り込んだ中央
   内周部のギヤ受はリング７と遊星ギヤ６及びギヤ受はリ
   ング７の両側に遊星ギヤ６及びギヤ受はリング７ど独立
   に設けられピッチ円に等しい外径を有する遊星円板８と
   よりなり、外殻内歯歯車３は歯を設けた外殻ギヤ９と、
   外殻ギヤ９の両側に設けられたピッチ円に等しい内径の
   外殻リング１０とより成り、遊星円板８の通孔２２の内
   半径■が、ギヤ受はリング７の通孔２１の内半径Ｕより
   も小さい事を特徴とする遊星歯車装置。