JP2014029203A - 遊星歯車機構を利用する高変速比の減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定のリング歯車と回転するリング歯車とを有する２個の遊星歯車機構を組み合わせた減速機において、歯車の噛み合いを円滑化して効率的な動力伝達を達成する。
【解決手段】ハウジング１の中心に太陽歯車ＳＧを形成した太陽歯車軸２を設置し、太陽歯車ＳＧと固定リング歯車ＲＧｆとからなる第１遊星歯車機構と、太陽歯車ＳＧと回転リング歯車ＲＧｒからなる第２遊星歯車機構とにより、太陽歯車軸２と回転リング歯車ＲＧｒを入出力部とする減速機を構成する。両方の遊星歯車機構におけるリング歯車は異なる歯数に設定されており、それぞれのリング歯車と噛み合う遊星歯車ＰＧ１、ＰＧ２は、別々の歯車としてキャリア４の両側の面に支持される。歯数の異なる２個のリング歯車にあわせて、別々の遊星歯車を噛み合わせることができるので、円滑な歯車の噛み合いが行われ、減速機における動力伝達損失が低減することとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力軸と出力軸との間の動力伝達状態を変更する変速装置、特に、太陽歯車及びリング歯車の間に遊星歯車を配置した遊星歯車機構を利用する、変速比が大きく、かつ、円滑な作動が可能な減速機に関するものである。

機械部品あるいは作業機器等を回転駆動する動力伝達系では、駆動する機器の特性に合わせるよう、回転速度やトルクを変更するための変速装置が常套的に使用される。最近は様々な分野で動力を用いた自動操作が進展し、複写機等のＯＡ機器においては、非常に小型のモーターを駆動源として各種の機器を駆動することが多い。小さいモーターは高速回転、低トルクであるため、こうした場合には、回転速度等を調整する小型の減速機がしばしば動力伝達系に介在される。また、部品組み立てロボット、半導体検査装置などでは、高精度の位置の割り出しを目的として、高減速比の減速機が使用されている。

変速装置としては、異なる径のプーリを用いるベルト伝動装置等の摩擦伝動式のものもあるが、一般的には歯車式変速装置が用いられ、その中には、遊星歯車機構を利用する遊星歯車式変速装置がある。遊星歯車機構は、中心に太陽歯車（サンギヤ）を設けるとともに、その周りに内歯歯車であるリング歯車（リングギヤ）を設け、太陽歯車とリング歯車との間に、両方の歯車と噛み合う複数の遊星歯車（プラネタリギヤ）を配置したものである。複数の遊星歯車は、これを担持するキャリア（リテーナとも呼ばれる）に取り付けられて軸支される。キャリアは、太陽歯車及びリング歯車と同心の回転軸を中心として回転可能に構成されており、キャリアが回転したときは、遊星歯車は、リング歯車の内側を公転しながら自転する遊星運動を行う。
この遊星歯車式変速装置は、各歯車やキャリアを入出力要素として自由に選択できるとともに、入力軸と出力軸が同心状に配置されるので、動力伝達装置の配置設計が容易であり、また、複数の遊星歯車機構を組み合わせて変速比を増大することも容易である。

遊星歯車機構を用いて非常に変速比の大きい減速機を構成するものとして、固定のリング歯車と回転するリング歯車とをそれぞれ有する２個の遊星歯車機構を組み合わせ、両方のリング歯車の歯数にわずかの差を持たせる減速機（以下「差動型遊星歯車減速機」という。）が知られており、一例として特開昭５５−１００４４５号公報に開示されている。この公報の差動型遊星歯車減速機では、図８に示すように、入力軸ＩＳに固着された太陽歯車ＳＧの周囲に、これと噛み合う複数の遊星歯車ＰＧを配置する。図８（ａ）の縦断面図に示すとおり、遊星歯車ＰＧは軸方向に比較的長い歯車であって、その外周に配置された固定リング歯車ＲＧｆと回転リング歯車ＲＧｒの両方に噛み合うことにより、固定リング歯車ＲＧｆを有する第１遊星歯車機構と回転リング歯車ＲＧｒを有する第２遊星歯車機構とを構成する。回転リング歯車ＲＧｒは出力軸ＯＳに固定されて回転可能であり、また、遊星歯車ＰＧは支持軸ＳＳに嵌め込まれ、この支持軸ＳＳの両端は、入出力軸に対して回転自在に支持された２個のキャリアＣＲにボールベアリングを介して嵌め込まれている。

入力軸ＩＳの太陽歯車ＳＧが回転すると、遊星歯車ＰＧは、反対方向に自転すると同時に、固定リング歯車ＲＧｆから反力を受けながら、その中心が固定リング歯車ＲＧｆに沿って公転する。遊星歯車ＰＧを軸支するキャリアＣＲは、これに連れ回る形で太陽歯車ＳＧと同一方向に回転する。差動型遊星歯車減速機の遊星歯車ＰＧは、出力軸ＯＳに固定された回転リング歯車ＲＧｒと噛み合っていて、両方のリング歯車の歯数にはわずかの差が存在するので、遊星歯車ＰＧが太陽歯車ＳＧの周りを１回公転（キャリアＣＲが１回転）すると、回転リング歯車ＲＧｒが歯数の差だけ回転駆動されることとなる。そして、差動型遊星歯車減速機における変速比、つまり、入力軸ＩＳの回転数ｎＩＳと出力軸ＯＳの回転数ｎＯＳとの比は、次式で表される。
ｎＩＳ／ｎＯＳ＝（１＋（ＺＲＧｆ／ＺＳＧ））／（１−（ＺＲＧｆ／ＺＲＧｒ））
ＺＳＧ：太陽歯車ＳＧの歯数
ＺＲＧｆ：固定リング歯車ＲＧｆの歯数
ＺＲＧｒ：回転リング歯車ＲＧｒの歯数

この式から明らかなように、両リング歯車の歯数差がわずかである場合には変速比が非常に大きな値となり、減速比が大きく、それに対応して出力軸のトルクが増大する減速機を構成することが可能となる。前述の公報の差動型遊星歯車減速機では、遊星歯車が両方のリング歯車と噛み合う軸方向に長い一体の歯車であるけれども、特許第４３６５０７０号公報には、固定リング歯車及び回転リング歯車と噛み合う遊星歯車を別々の歯車（ただし、歯数は同じ）として、両方の遊星歯車を歯車の支持軸に固着する差動型遊星歯車減速機が開示されている。こうした差動型遊星歯車減速機は、太陽歯車と回転リング歯車とが動力伝達の入出力部となる変速装置を構成している。

特開昭５５−１００４４５号公報 特許第４３６５０７０号公報

前述のとおり、差動型遊星歯車減速機では、比較的簡素な構造により減速比が非常に大きな減速機を実現することができる。しかし、従来の差動型遊星歯車減速機においては、歯数が異なる固定リング歯車と回転リング歯車の両方に対して遊星歯車を噛み合わせる関係上、次の問題点が生じる。
固定リング歯車と回転リング歯車とのピッチ円直径を同一とした場合には、両歯車の歯数が異なるため、歯車のモジュールの値を同一とすることができない。したがって、遊星歯車のモジュールの値に両方のリング歯車のモジュールをそのまま一致させるのは不可能であって、転位歯車の使用が必要となる等、差動型遊星歯車減速機に採用できる固定リング歯車や回転リング歯車等の自由度が制限される。これに起因して、歯車の噛み合い部分の摩擦損失が増大し、減速機の動力伝達損失が増大する場合がある。

また、固定リング歯車と回転リング歯車の各々の歯は、円周方向に少しずつずれて配置されることとなり、ずれによる各歯の位相差は、両方のリング歯車の歯数の差を固定リング歯車の歯数で除した値となる。そのため、共通の遊星歯車を両方のリング歯車に噛み合わせるように構成するときは、円周方向に配置する遊星歯車の個数について、その個数の整数倍を両方のリング歯車の歯数の差と等しくするという制限を受ける。例えば、減速比をできるだけ大きくするように歯数の差を１とすると、１個の遊星歯車しか配置することができず、減速機の動力伝達量の減少や動力伝達の際の回転バランスの悪化などの問題を招く（ちなみに、上記特許文献２に記載の発明は、特殊な構造の遊星歯車を用いて円周方向に配置できる遊星歯車の個数を増やす点をポイントとしている）。
本発明の課題は、遊星歯車機構を利用する高変速比の変速装置において、各歯車の採用の自由度を増加して噛み合いによる摩擦抵抗を低減し、かつ、前述の従来の差動型遊星歯車減速機の問題点を解決することにある。

上記の課題に鑑み、本発明は、固定リング歯車と回転リング歯車とをそれぞれ有する２個の遊星歯車機構を組み合わせた減速機において、遊星歯車を、固定リング歯車と噛み合う第１遊星歯車と回転リング歯車と噛み合う第２遊星歯車とに分けて、キャリアの反対側にそれぞれ軸支するようにしたものである。すなわち、本発明は、
「固定されたハウジングの中心に設置され、太陽歯車が形成された太陽歯車軸と、前記太陽歯車軸の太陽歯車及びその周囲に設けられた回転不能の固定リング歯車を有する第１遊星歯車機構と、前記太陽歯車軸の太陽歯車及びその周囲に設けられた回転可能の回転リング歯車を有する第２遊星歯車機構とを備えており、
前記第１遊星歯車機構と前記第２遊星歯車機構とにおいて、リング歯車及び太陽歯車の少なくとも一方の歯車に歯数差が設けられ、前記太陽歯車軸及び前記回転リング歯車が動力伝達の入出力部となる減速機であって、
前記第１遊星歯車機構の太陽歯車と前記固定リング歯車との間には、それらの歯車と噛み合う複数の第１遊星歯車が設置されるとともに、前記第２遊星歯車機構の太陽歯車と前記回転リング歯車との間には、それらの歯車と噛み合う複数の第２遊星歯車が設置されており、かつ、
前記第１遊星歯車機構と前記第２遊星歯車機構との間には、両側に支持軸を設けた円板状のキャリアが設置されて、前記第１遊星歯車が前記キャリアの一方側の支持軸に回転可能に嵌め込まれ、前記第２遊星歯車が前記キャリアの他方側の支持軸に回転可能に嵌め込まれている」
ことを特徴とする減速機となっている。

請求項２に記載のように、前記太陽歯車軸に単一の太陽歯車を形成し、前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とがともにその太陽歯車と噛み合うようにすることができる。

本発明の遊星歯車については、請求項３に記載のように、前記第１遊星歯車の歯数と前記第２遊星歯車の歯数とが異なるように設定することができる。また、請求項４に記載のように、前記第２遊星歯車の軸方向長さを前記第１遊星歯車の軸方向長さよりも長くすることが好ましい。請求項５に記載のように、前記第１遊星歯車及び第２遊星歯車を、転がりベアリングを介して前記キャリアの支持軸に嵌め込むようにすることもできる。

請求項６に記載のように、前記回転リング歯車を、円周壁と端板とを備えるカップ状の回転部材の円周壁の内部に形成し、かつ、前記太陽歯車軸の端部に小径軸部を形成して、その小径軸部が前記回転部材の端板と当接するように構成することが好ましい。

また、請求項７に記載のように、前記ハウジングは、円周壁と端板とを備えるカップ状の固定部材であって、その円周壁の内部には、前記固定リング歯車が形成される小径部と前記回転リング歯車を収容する大径部とが設けられる構成とすることが好ましい。

本発明の減速機は、固定のハウジングの中心に、太陽歯車を形成した太陽歯車軸を設置し、太陽歯車及び回転不能の固定リング歯車からなる第１遊星歯車機構と、太陽歯車及び回転可能の回転リング歯車からなる第２遊星歯車機構とを組み合わせ、第１遊星歯車機構と前記第２遊星歯車機構とにおいて、リング歯車及び太陽歯車の少なくとも一方の歯車に歯数差が設けられた基本的構造を備えており、この点では、リング歯車に歯数差を設ける図８に示す従来の差動型遊星歯車減速機と変わりはない。しかし、本発明の減速機においては、固定リング歯車と噛み合う第１遊星歯車機構の第１遊星歯車と、回転リング歯車と噛み合う第２遊星歯車機構の第２遊星歯車とが別々の歯車である。そして、固定リング歯車と回転リング歯車との間には円板状のキャリアが設置されており、第１遊星歯車がキャリアの一方側の面の支持軸に、第２遊星歯車がキャリアの他方側の面の支持軸にそれぞれ回転可能に嵌め込まれている。

本発明の減速機では、入出力軸間で高変速比の変速を行わせるよう、例えば、固定リング歯車の歯数と回転リング歯車の歯数とをわずかに異ならせている。このため、両方のリング歯車としてモジュールが同一の標準歯車を用いた場合には、ピッチ円直径が両方のリング歯車において少し異なる結果となる。
ここで、本発明の減速機の遊星歯車は、キャリアに支持される第１遊星歯車と第２遊星歯車とが別々の歯車であって、それぞれ異なる回転数で回転可能であるとともに、第１遊星歯車と第２遊星歯車として、歯数やピッチ円直径の異なる歯車を採用することが可能である。また、円板状のキャリアに設けられる支持軸の径方向位置を変更すると、第１遊星歯車と太陽歯車の中心間の距離を、第２遊星歯車と太陽歯車の中心間の距離と変えることもできる。したがって、固定リング歯車や回転リング歯車に噛み合う遊星歯車を選択する自由度が大幅に増大し、例えば、噛み合い部分の摩擦の少なく円滑な動力伝達が可能な歯車を採用すると、減速機における動力伝達損失が低減することとなる。固定リング歯車と回転リング歯車とのピッチ円直径を異ならせて、太陽歯車及び遊星歯車を含めた全ての歯車のモジュールを同一とすること、あるいは、第１遊星歯車の歯数と第２遊星歯車の歯数とを異なるように設定し（請求項３の発明）、遊星歯車とリング歯車とを円滑に噛み合わせることも容易にできる。

第１遊星歯車と第２遊星歯車を別々としていることから、本発明の減速機では、第１、第２遊星歯車機構におけるリング歯車に歯数差を設定する以外に、太陽歯車軸に２個の歯車を形成することにより、太陽歯車についても歯数差を設けること可能となる。このときには、太陽歯車のみに歯数差を設定して固定リング歯車と回転リング歯車の歯数を同数としてもよいし、太陽歯車とリング歯車との双方に歯数差を設定してもよい。このように、本発明の減速機においては、個々の遊星歯車機構における変速比設定の自由度がさらに拡大し、減速機全体の変速比を変更したり出力軸の回転方向を切り換えたりすることが容易となる。

また、本発明の減速機では、第１遊星歯車と第２遊星歯車とが独立して固定リング歯車と回転リング歯車とに噛み合うため、円周方向に配置する遊星歯車の個数は、従来の差動型遊星歯車減速機のように、その個数の整数倍を両方のリング歯車の歯数の差と等しくするという制約を受けない。伝達する動力伝達量の大きさ、振動や騒音の防止のための回転バランスなどを考慮して、適切な数の遊星歯車を配置することが可能であって、各種のサイズの減速機を容易に構成することが可能となる。

本発明の減速機の変速比は、以下のように計算することができる。
一般に遊星歯車機構においては、太陽歯車の回転数ｎＳＧ、リング歯車の回転数ｎＲＧ及びキャリアの回転数ｎＣＲの間に次の関係がある。
ｎＲＧ＋γ・ｎＳＧ＝（１＋γ）ｎＣＲ
γ＝ＺＳＧ／ＺＲＧ ＺＳＧ：太陽歯車の歯数、ＺＲＧ：リング歯車の歯数
変速比は、太陽歯車の回転数ｎＳＧと第２遊星歯車機構の回転リング歯車の回転数ｎＲＧｒとの比である。本発明の減速機の第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構では、太陽歯車の歯数が異なる場合があり（ただし、回転数は同一）、共通のキャリアの回転数ｎＣＲは、固定リング歯車ＲＧｆを備えた第１遊星歯車機構により決定される。したがって、本発明の減速機の変速比は次式で表される。
ｎＳＧ／ｎＲＧｒ＝（１＋γ１）／（γ１−γ２）
γ１＝ＺＳＧ１／ＺＲＧｆ ＺＳＧ１：第１遊星歯車機構の太陽歯車の歯数
γ２＝ＺＳＧ２／ＺＲＧｒ ＺＳＧ２：第２遊星歯車機構の太陽歯車の歯数
つまり、（γ１−γ２）の値を小さくすると変速比が非常に大きな値となり、また、遊星歯車の歯数や回転数は、全体の変速比には影響しない。

請求項２の発明は、太陽歯車軸に単一の太陽歯車を形成し、第１遊星歯車と第２遊星歯車とがともにその太陽歯車と噛み合うようにしたものであり、これによると、太陽歯車軸の製造が容易となる。このときは、両方の遊星歯車機構における太陽歯車の歯数が同一であって（ＺＳＧ１＝ＺＳＧ２）、この減速機の変速比は、前掲の差動型遊星歯車減速機の変速比と一致する。

請求項４の発明は、回転リング歯車と噛み合う第２遊星歯車の軸方向長さを、固定リング歯車と噛み合う第１遊星歯車の軸方向長さよりも長くしたものである。本発明の減速機では、太陽歯車軸が高回転数で、回転リング歯車が低回転数で回転するが、トルクは回転数に反比例するので回転リング歯車の方が非常に大きくなる。第２遊星歯車の軸方向長さを第１遊星歯車の軸方向長さよりも長くしたときは、それぞれの遊星歯車の噛み合い部に作用する面圧を均一化することができる。また、請求項５の発明は、第１遊星歯車及び第２遊星歯車を、転がりベアリングを介してキャリアの支持軸に嵌め込むもので、これにより、遊星歯車と支持軸との間の摩擦抵抗が大幅に低減する。

請求項６の発明は、回転リング歯車を、円周壁と端板とを備えるカップ状の回転部材の円周壁の内部に形成し、かつ、太陽歯車軸の端部に小径軸部を形成して、その小径軸部と回転部材の端板とを当接するものである。回転リング歯車を形成した回転部材と太陽歯車軸とは、減速機の入出力部となる部分であり、これらを当接すると、中間に介在される遊星歯車やキャリアのための軸方向の空間が確保され、ハウジングとの圧接に起因する摩擦抵抗の増加が防止される。また、太陽歯車軸の小径軸部を回転部材の端板に当接しているので、太陽歯車軸と回転リング歯車との間に存在する大きな回転数差にかかわらず、当接部分の摩擦損失を極めて小量なものに抑えることが可能となる。

請求項７の発明のように、ハウジングを、円周壁と端板とを備えるカップ状の固定部材として、その円周壁の内部に、固定リング歯車が形成される小径部と回転リング歯車を収容する大径部とを設けたときは、本発明の減速機の全体的な構造を簡素化し、小型でコンパクトな減速機を得ることができる。

本発明の減速機の第１実施例の全体的な構造を示す図である。 図１の減速機の作動を説明する図である。 図１の減速機におけるハウジング等の静止部品を単品で示す図である。 図１の減速機における入出力部材を単品で示す図である。 図１の減速機における遊星歯車及びキャリアを単品で示す図である。 図１の減速機の変形例を示す図である。 本発明の減速機の第２実施例の全体的な構造を示す図である。 従来の差動型遊星歯車減速機の構造を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の減速機について説明する。まず、第１及び第２遊星歯車機構の太陽歯車として同一歯数の歯車を用いる、第１実施例の減速機の全体的な構造を図１に示し、その作動の説明図を図２に示す。また、図３乃至図５は、第１実施例の減速機を構成する部品を単体で示すものである。
図１の中央の縦断面図に示すように、本発明の第１実施例の減速機は、固定されたハウジング１内において右方に配置される第１遊星歯車機構Ｍ１（断面矢視Ｂ−Ｂ）と、左方に配置される第２遊星歯車機構Ｍ２（断面矢視Ａ−Ａ）とを組み合わせたものである。ハウジング１の中心には太陽歯車軸２が設置してあり、それに形成された太陽歯車ＳＧは軸方向に長い単一の歯車であって、第１及び第２遊星歯車機構に共通（同一歯数）の太陽歯車となっている。

断面矢視Ｂ−Ｂに示すとおり、第１遊星歯車機構Ｍ１では、太陽歯車ＳＧの周りに４個の第１遊星歯車ＰＧ１が配置され、第１遊星歯車ＰＧ１は、ハウジング１に形成された固定リング歯車ＲＧｆと噛み合う。また、断面矢視Ａ−Ａに示すとおり、第２遊星歯車機構Ｍ２においては、太陽歯車ＳＧの周りに３個の第２遊星歯車ＰＧ２が配置されており、この第２遊星歯車ＰＧ２は、ハウジング１に収容される回転部材３の内面に形成された回転リング歯車ＲＧｒと噛み合っている。回転部材３の中心部には、動力伝達用の軸である回転リング歯車連結軸３１が固着してあり、その連結軸３１は、シールドのためハウジング１の端部に嵌め込まれた蓋板５を貫通している。

固定リング歯車ＲＧｆと回転リング歯車ＲＧｒとの間には、両側の面に遊星歯車の支持軸を立設した円板状のキャリア４が配置される。図５に示すように、キャリア４の中央には太陽歯車軸２の貫通する中央孔４１が設けられ、そして、第１遊星歯車ＰＧ１がキャリア４の一方側の面に立設した４本の支持軸４Ｐ１に回転可能に嵌め込まれ、第２遊星歯車ＰＧ２がキャリア４の他方側の面に立設した３本の支持軸４Ｐ２に回転可能に嵌め込まれている。回転リング歯車ＲＧｒと噛み合う第２遊星歯車ＰＧ２の軸方向の長さは、固定リング歯車ＲＧｆと噛み合う第１遊星歯車ＰＧ１のそれよりも長い。各々の歯車は、サイクロイドを基本とした歯型曲線を有するサイクロイド歯車となっている。

第１実施例の減速機を動力伝達系において作動させるときは、図２に示すように、太陽歯車軸２を入力軸として、例えばモーター等で矢印方向に回転する。太陽歯車ＳＧは、まず、第１遊星歯車ＰＧ１を反対方向に自転させて固定リング歯車ＲＧｆに沿って遊星運動を行わせ（断面矢視Ｂ−Ｂ）、キャリア４を太陽歯車ＳＧの周りに公転させる。太陽歯車ＳＧは第２遊星歯車機構の第２遊星歯車ＰＧ２とも噛み合っており、第２遊星歯車機構Ｍ２においては、太陽歯車ＳＧの回転がキャリア４の公転によりいわば相殺される形となるが（断面矢視Ａ−Ａ）、回転リング歯車ＲＧｒの歯数が固定リング歯車ＲＧｆの歯数とわずかに異なっているので、歯数の差に基づいて回転リング歯車ＲＧｒが低速で回転する。この低速の回転が回転リング歯車連結軸３１により出力され、従動側の機器等を駆動する。

遊星歯車機構を構成する各歯車の歯数は、図２（図１）の第１実施例においては、太陽歯車ＳＧが１２、固定リング歯車ＲＧｆと回転リング歯車ＲＧｒとがそれぞれ４４、４２であり、両リング歯車の歯数の差が２に設定されている。太陽歯車ＳＧの回転数と回転リング歯車ＲＧｒの回転数との比である変速比は、前述の式により−９８となる。つまり、この歯数を有する減速機では、回転リング歯車ＲＧｒ及びその連結軸３１が、太陽歯車ＳＧの回転数の１／９８に減速されて反対方向に回転し（図２の断面矢視Ａ−Ａの白抜き矢印参照）、これに反比例してトルクが増大する。

図１の第１実施例における減速機では、固定リング歯車ＲＧｆの歯数が回転リング歯車ＲＧｒよりも２だけ大きいことに伴い、固定リング歯車ＲＧｆのピッチ円直径の寸法が回転リング歯車ＲＧｒのそれよりも少しばかり大きく設定されている。そして、固定リング歯車ＲＧｆと噛み合う第１遊星歯車ＰＧ１の歯数を１６、回転リング歯車ＲＧｒと噛み合う第２遊星歯車ＰＧ２の歯数を１５とし、両方の遊星歯車のピッチ円直径、及び両方の遊星歯車における太陽歯車との中心間距離（支持軸４Ｐ１の径方向位置と支持軸４Ｐ２の径方向位置）をわずかに異ならせている。これによって、太陽歯車、遊星歯車及び両方のリング歯車の全ての歯車におけるモジュールの値を同一とすることが可能となり、各歯車の噛み合いを均一として円滑な動力伝達を行わせることができる。
なお、第１実施例のものでは、第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２のモジュールを同一としているが、転位歯車を採用して各歯車間のピッチ円中心間の距離を調整することもできる。

そして、第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２とは別々の歯車であって、キャリア４に対しても独立に回転する。そのため、固定リング歯車ＲＧｆと回転リング歯車ＲＧｒの歯数の間に相違が存在しても、円周方向に配置する遊星歯車の個数については、図８の従来の差動型遊星歯車減速機のような制約を受けることがない。図１の第１実施例では、第１遊星歯車ＰＧ１として４個、第２遊星歯車ＰＧ２として３個の歯車を円周方向に配置しているけれども、この個数は、減速機の大きさやトルク伝達量あるいは回転バランス等を考慮して適宜定めることが可能である。また、回転数が減速される回転リング歯車ＲＧｒ側ではトルクが増大することとなるので、回転リング歯車ＲＧｒと噛み合う第２遊星歯車ＰＧ２の軸方向長さを第１遊星歯車ＰＧ１よりも長くし、それぞれの遊星歯車の噛み合い部における面圧の均一化を図っている。

図３の静止部品の単品図に示されるように、ハウジング１は、円周壁１１と端板１２とを備えるカップ状の固定部材であって、その円周壁１１の内部には、固定リング歯車ＲＧｆが形成される小径部１１Ａと回転リング歯車ＲＧｒを収容する大径部１１Ｂとが設けられる。また、端板１２には、これを貫通する太陽歯車軸２を軸受するように中央孔が形成されるとともに、端板１２の内面には、太陽歯車軸２の段差部２１（図４）が当接して軸方向の位置決めが行われている。

図４の入出力部品の単品図に示されるように、回転部材３は、回転リング歯車連結軸３１を取り付けた端板３２と回転リング歯車ＲＧｒを形成した円周壁３３とを備えるカップ状の部材となっている。また、太陽歯車軸２の先端には小径軸部２２が設けられており、図１の縦断面図に示すとおり、小径軸部２２が端板３２の内面に当接している。
太陽歯車軸２は、段差部２１がハウジング１と当接して軸方向に位置決めされているので、太陽歯車軸２の先端を回転部材３に当接させると、回転部材３のハウジング１に対する位置決めが行われる。その結果、中間に介在される第１、第２遊星歯車やキャリア４のための軸方向の空間が確保され、回転する歯車等とハウジング１とが圧接されることによる摩擦抵抗の増加が防止される。

また、回転部材３と太陽歯車軸２とは、太陽歯車軸２の先端に設けた断面積の小さい小径軸部２２により互いに当接するので、太陽歯車ＳＧと回転リング歯車ＲＧｒとの間に存在する大きな回転数差にかかわらず、当接部分の摩擦抵抗を極めて小量なものに抑えることができる。ちなみに、図５に示すとおり、第１遊星歯車ＰＧ１及び第２遊星歯車ＰＧ２の両端にも円環状の突出部が形成されており、断面積の小さいこの突出部をキャリア４等に当接するようにして、遊星歯車の接触面における摩擦抵抗の低減が図っている。

第１及び第２遊星歯車と、それらが嵌め込まれるキャリア４の支持軸との間の摩擦抵抗を減少するため、図６の変形例に示すように、遊星歯車と支持軸との間に転がりベアリングを介在させることができる。転がりベアリングとしては、図に示すボールベアリングＢＲの外に、軸方向に長い円柱状のころを使用するニードルベアリングを配置してもよい。転がりベアリングを介在させると、減速機の作動中に発生するキャリア４の支持軸の傾きや搖動が、転がりベアリングにより吸収され、この面からも遊星歯車と太陽歯車及びリング歯車との間の摩擦抵抗の増大が防止できる。

次いで、第１及び第２遊星歯車機構の太陽歯車として異なる歯数の歯車を用いる、第２実施例の減速機について図７により説明する。
図７の第２実施例の減速機は、ハウジング１に形成された固定リング歯車ＲＧｆと噛み合う４個の第１遊星歯車ＰＧ１が配置された第１遊星歯車機構Ｍ１（断面矢視Ｂ−Ｂ）と、回転部材３の内面に形成された回転リング歯車ＲＧｒと噛み合う３個の第２遊星歯車ＰＧ２が配置された第２遊星歯車機構Ｍ２（断面矢視Ａ−Ａ）とを組み合わせたものである点においては、図１の第１実施例の減速機と同様である。しかし、太陽歯車軸２の太陽歯車として、歯数の相違する第１太陽歯車ＳＧ１と第２太陽歯車ＳＧ２とが形成されており、それぞれが第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構の太陽歯車となっている。図７では、第１太陽歯車ＳＧ１と第２太陽歯車ＳＧ２を同一の軸に形成しているけれども、別々の軸に設けた太陽歯車を結合して太陽歯車軸２を形成してもよい。

第２実施例の減速機における各歯車の歯数は、第１遊星歯車機構の第１太陽歯車ＳＧ１が１４、固定リング歯車ＲＧｆが４６、第１遊星歯車ＰＧ１が１６であり、第２遊星歯車機構の第２太陽歯車ＳＧ２が１２、回転リング歯車ＲＧｒが４２、第２遊星歯車ＰＧ２が１５である。そして、本発明の減速機の変速比を示す前述の式により、第２実施例の減速機の変速比は７０となるが、（γ１−γ２）の値が正であるので、第１実施例の減速機とは異なり、動力伝達の入出力部材である太陽歯車軸２と回転リング歯車ＲＧｒとの回転方向は同一となる。

以上詳述したように、本発明は、歯数の異なる固定リング歯車と回転リング歯車とをそれぞれ有する２個の遊星歯車機構を組み合わせた減速機において、各々の遊星歯車機構の遊星歯車を分けて、キャリアの反対側に軸支するようにし、変速装置として円滑な作動を可能としたものである。上記の実施例では、回転リング歯車のピッチ円直径を固定リング歯車よりも小さくしているが、逆に大きくして回転リング歯車の歯数のほうを多くしてもよく、回転リング歯車と固定リング歯車との歯数を同一として太陽歯車の歯数を異ならせてもよい。また、固定リング歯車や回転リング歯車の歯車部分を別体で製作して部品に組み付ける、各歯車の歯型曲線としてインボリュート歯形その他特殊形状歯型を採用するなど、上記実施例に対し各種の変形が可能であるのは明らかである。

１ ハウジング
１１ 円周壁
１２ 端板
２ 太陽歯車軸
３ 回転部材
３１ 回転リング歯車連結軸
３２ 端板
３３ 円周壁
４ キャリア
４Ｐ１、４Ｐ２ 支持軸（遊星歯車の）
ＳＧ 太陽歯車
ＰＧ１、ＰＧ２ 第１遊星歯車、第２遊星歯車
ＲＧｆ 固定リング歯車
ＲＧｒ 回転リング歯車

Claims (7)

1. 固定されたハウジングの中心に設置され、太陽歯車が形成された太陽歯車軸と、前記太陽歯車軸の太陽歯車及びその周囲に設けられた回転不能の固定リング歯車を有する第１遊星歯車機構と、前記太陽歯車軸の太陽歯車及びその周囲に設けられた回転可能の回転リング歯車を有する第２遊星歯車機構とを備えており、
   前記第１遊星歯車機構と前記第２遊星歯車機構とにおいて、リング歯車及び太陽歯車の少なくとも一方の歯車に歯数差が設けられ、前記太陽歯車軸及び前記回転リング歯車が動力伝達の入出力部となる減速機であって、
   前記第１遊星歯車機構の太陽歯車と前記固定リング歯車との間には、それらの歯車と噛み合う複数の第１遊星歯車が設置されるとともに、前記第２遊星歯車機構の太陽歯車と前記回転リング歯車との間には、それらの歯車と噛み合う複数の第２遊星歯車が設置されており、かつ、
   前記第１遊星歯車機構と前記第２遊星歯車機構との間には、両側に支持軸を設けた円板状のキャリアが設置されて、前記第１遊星歯車が前記キャリアの一方側の支持軸に回転可能に嵌め込まれ、前記第２遊星歯車が前記キャリアの他方側の支持軸に回転可能に嵌め込まれていることを特徴とする減速機。
2. 前記太陽歯車軸には単一の太陽歯車が形成されており、前記第１遊星歯車と前記第２遊星歯車とがともにその太陽歯車と噛み合う請求項１に記載の減速機。
3. 前記第１遊星歯車の歯数と前記第２遊星歯車の歯数とが異なるように設定された請求項１又は請求項２に記載の減速機。
4. 前記第２遊星歯車の軸方向長さが前記第１遊星歯車の軸方向長さよりも長い請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の減速機。
5. 前記第１遊星歯車及び第２遊星歯車は、転がりベアリングを介して前記キャリアの支持軸に嵌め込まれている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の減速機。
6. 前記回転リング歯車は、円周壁と端板とを備えるカップ状の回転部材の円周壁の内部に形成され、かつ、前記太陽歯車軸の端部に小径軸部が形成されており、その小径軸部が前記回転部材の端板と当接する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の減速機。
7. 前記ハウジングは、円周壁と端板とを備えるカップ状の固定部材であって、その円周壁の内部には、前記固定リング歯車が形成される小径部と前記回転リング歯車を収容する大径部とが設けられる請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の減速機。

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