(57)【要約】【課題】高減速比を実現すると共に高精度かつ高効率を達成できるような複合遊星歯車機構を提供する。【解決手段】２つの遊星歯車機構１，２を備える。第１遊星歯車機構１は、入力軸３に中心が結合した第１太陽歯車ＳＧ１と、複数の第１遊星歯車ＰＧ１と、静止フレームに固定されている第１外輪歯車ＯＧ１とから構成されている。第２遊星歯車機構２は、第１太陽歯車ＳＧ１と同軸かつ一体的に構成された第２太陽歯車ＳＧ２と、複数の第２遊星歯車ＰＧ２と、中心に出力軸４が固定されている第２外輪歯車ＯＧ２とから構成されている。また、第１遊星歯車ＰＧ１を回転可能に支持するための第１遊星支持軸５と、第２遊星歯車ＰＧ２を回転可能に支持するための第２遊星支持軸６とが、独立して共用キャリア９に設けられている。
2012060137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの遊星歯車機構を備えた複合遊星歯車機構であって、
複数の第１遊星歯車を有する第１遊星歯車機構と、
複数の第２遊星歯車を有する第２遊星歯車機構と、
前記複数の第１遊星歯車と前記複数の第２遊星歯車とに連結された単一のキャリアと、を備え、
前記キャリアに、前記第１遊星歯車を回転可能に支持するための第１支持軸と、前記第２遊星歯車を回転可能に支持するための第２支持軸とが、独立して設けられている
ことを特徴とする複合遊星歯車機構。
【請求項２】
前記第１支持軸及び前記第２支持軸は、
径方向及び円周方向のうち少なくとも一方向において互いに異なる位置となるように、前記キャリア上に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の複合遊星歯車機構。
【請求項３】
前記第１遊星歯車は、
前記第１支持軸を回転可能に軸支する第１軸受を中心部に有し、
前記第２遊星歯車は、
前記第２支持軸を回転可能に軸支する第２軸受を中心部に有している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の複合遊星歯車機構。
【請求項４】
前記第１遊星歯車機構は、
第１太陽歯車及び第１外輪歯車を有しており、
前記第２遊星歯車機構は、
第２太陽歯車及び第２外輪歯車を有しており、
前記第１太陽歯車及び前記第２太陽歯車は、
入力軸に対し同軸且つ一体的に固定されており、
前記第１外輪歯車は、
静止フレームに固定されており、
前記第２外輪歯車は、
出力軸に固定されている
ことを特徴とする請求項３に記載の複合遊星歯車機構。
【請求項５】
前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構の両方が、同軸条件、組立条件及び隣接条件を全て満たすように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合遊星歯車機構。
【請求項６】
２つの遊星歯車機構を備え、各遊星歯車機構における太陽歯車の回転、遊星歯車の公転、外輪歯車の回転からなる６つの回転要素のうち、２つの前記回転要素同士を連結することにより、全体として４つの前記回転要素を有する複合遊星歯車機構であって、
前記２つの遊星歯車機構の両方が、同軸条件、組立条件及び隣接条件を全て満たすように構成されている
ことを特徴とする複合遊星歯車機構。
【請求項７】
前記２つの遊星歯車機構として、
第１太陽歯車、複数の第１遊星歯車、第１外輪歯車及び第１キャリアを有する第１遊星歯車機構と、
第２太陽歯車、複数の第２遊星歯車、第２外輪歯車及び第２キャリアを有する第２遊星歯車機構と、を備え、
前記第１太陽歯車と前記第２太陽歯車は、
入力軸に対し同軸且つ一体的に固定されており、
前記第１キャリアは、
静止フレームに固定されており、
前記第１外輪歯車と前記第２外輪歯車は、
同軸且つ一体的に構成されると共に、前記入力軸に対し回転可能に設けられており、
前記第２キャリアは、
出力軸に固定されている
ことを特徴とする請求項６に記載の複合遊星歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、複数の遊星歯車機構を備えた複合遊星歯車機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の遊星歯車機構を備えた複合遊星歯車機構は、単体の遊星歯車機構では実現できない高回転比（高減速比又は高増速比）を実現できるため、種々の分野で用いられている。複合遊星歯車機構の従来技術としては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載のものが知られている。【０００３】
特許文献１に記載の複合遊星歯車機構では、２つの遊星歯車機構が連結されており、各遊星歯車機構の太陽歯車同士及び対応する２つの遊星歯車同士が共に同軸かつ一体的に構成されている。また特許文献２に記載の複合遊星歯車機構では、同様に２つの遊星歯車機構が連結されており、一方の遊星歯車機構において複数の遊星歯車が非軸対称に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／０１７９３５公報
【特許文献２】特開２００８−２７５１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に遊星歯車機構において、高精度かつ高効率でトルク伝達を行うには、以下の２つ条件を満たす必要がある。
（ｉ）同軸条件：外輪歯車の歯数が太陽歯車の歯数と遊星歯車の歯数の２倍との和に等しい。
（ｉｉ）組立条件：外輪歯車の歯数と太陽歯車の歯数との和が遊星歯車の数の整数倍となる。【０００６】
上記従来技術の複合遊星歯車機構は、複合遊星歯車機構を構成する２つの遊星歯車機構が共に上記同軸条件及び組立条件の両方を満たすものではなく、遊星歯車機構としては不完全なものであった。そのため、高回転比を実現できても、高精度かつ高効率を達成できるとは言えなかった。【０００７】
本発明は、高回転比を実現すると共に、高精度及び高効率を達成することができる複合遊星歯車機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、少なくとも２つの遊星歯車機構を備えた複合遊星歯車機構であって、複数の第１遊星歯車を有する第１遊星歯車機構と、複数の第２遊星歯車を有する第２遊星歯車機構と、前記複数の第１遊星歯車と前記複数の第２遊星歯車とに連結された単一のキャリアと、を備え、前記キャリアに、前記第１遊星歯車を回転可能に支持するための第１支持軸と、前記第２遊星歯車を回転可能に支持するための第２支持軸とが、独立して設けられている複合遊星歯車機構が適用される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高減速比を実現すると共に、高精度かつ高効率を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る複合遊星歯車機構のスケルトン図である。
【図２】同実施形態に係る複合遊星歯車機構の概略構成を表す正面図である。
【図３】第２実施形態に係る複合遊星歯車機構のスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施の形態について図を参照して説明する。なお、同一の構成については同一の符号を付することにより、重複説明を適宜省略する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、第１実施形態に係る複合遊星歯車機構の構成について説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る複合遊星歯車機構１００は、第１遊星歯車機構１及び第２遊星歯車機構２の２つの遊星歯車機構を備えている。
【００１３】
第１遊星歯車機構１は、第１太陽歯車ＳＧ１と、内歯車である第１外輪歯車ＯＧ１と、第１太陽歯車ＳＧ１及び第１外輪歯車ＯＧ１と噛み合って自転しながら公転する複数の第１遊星歯車ＰＧ１とを有している。また、第１太陽歯車ＳＧ１の中心に入力軸３が固定されている。そして、第１外輪歯車ＯＧ１は静止フレームに固定されている。
【００１４】
第２遊星歯車機構２は、第１太陽歯車ＳＧ１と同軸かつ一体的に構成された第２太陽歯車ＳＧ２と、内歯車である第２外輪歯車ＯＧ２と、第２太陽歯車ＳＧ２及び第２外輪歯車ＯＧ２と噛み合って自転しながら公転する複数の第２遊星歯車ＰＧ２とを有している。また、第２外輪歯車ＯＧ２の中心に出力軸４が固定されている。
【００１５】
また、第１遊星歯車機構１と第２遊星歯車機構２とは、複数の第１遊星歯車ＰＧ１と複数の第２遊星歯車ＰＧ２とに連結された共用キャリア９を共有する。この共用キャリア９には、第１遊星歯車ＰＧ１を回転可能に支持するための第１遊星支持軸５と、第２遊星歯車ＰＧ２を回転可能に支持するための第２遊星支持軸６とが設けられている。具体的には、第１遊星支持軸５は共用キャリア９の第１遊星歯車機構１側の面に、第２遊星支持軸６は共用キャリア９の第２遊星歯車機構２側の面に、それぞれ独立して設けられている。また、共用キャリア９の中心部には、入力軸３を回転可能に軸支する軸受１０が設けられている。この軸受１０に入力軸３が挿通固定されることで、共用キャリア９は入力軸３に対し回転可能に設けられている。
【００１６】
第１遊星歯車ＰＧ１は、第１遊星支持軸５を回転可能に軸支する第１軸受１１を中心部に有しており、第２遊星歯車ＰＧ２は、第２遊星支持軸６を回転可能に軸支する第２軸受１２を中心部に有している。第１遊星支持軸５及び第２遊星支持軸６が第１軸受１０及び第２軸受１１にそれぞれ挿通固定されることで、第１遊星歯車ＰＧ１及び第２遊星歯車ＰＧ２は、共用キャリア９と共に公転しつつ、第１遊星支持軸５及び第２遊星支持軸６に対して回転（自転）可能となっている。
【００１７】
第１遊星支持軸５及び第２遊星支持軸６は、径方向及び円周方向のうち少なくとも一方向において互いに異なる位置となるように、共用キャリア９上に配置されている。例えば図１及び図２に示す例では、図２中上側に位置する（図１に図示されている）第１遊星支持軸５及び第２遊星支持軸６は、円周方向の位置は同じであるが径方向の位置が異なるように配置されており、その他の第１遊星支持軸５及び第２遊星支持軸６は、径方向及び円周方向の両方向において異なる位置に配置されている。これにより、第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２を、径方向及び円周方向のうち少なくとも一方向において互いに異なる位置に配置することができる。この結果、第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２とを共用キャリア９上の適宜の位置に自在に配置することが可能となり、第１遊星歯車機構１と第２遊星歯車機構２で遊星歯車の数を異ならせることも可能である。例えば図１及び図２に示す例では、第１遊星歯車機構１は３つの第１遊星歯車ＰＧ１を有し、第２遊星歯車機構２は４つの第２遊星歯車ＰＧ２を有している。
【００１８】
以上において、共用キャリア９は特許請求の範囲に記載のキャリアに相当し、第１遊星支持軸５及び第２遊星支持軸６は第１支持軸及び第２支持軸に相当する。
【００１９】
以上のように、本実施形態の複合遊星歯車機構１００は、各遊星歯車機構１，２における太陽歯車ＳＧ１，ＳＧ２の回転、遊星歯車ＰＧ１，ＰＧ２の公転、外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２の回転からなる６つの回転要素のうち、太陽歯車ＳＧ１，ＳＧ２の一体化及び共用キャリア９により、２つの回転要素同士が連結された結果、全体として４つの回転要素を備えた複合遊星歯車機構として構成されている。このような構成により高減速比、高精度及び高効率を得ることができる理由を、以下に説明する。
【００２０】
単独の遊星歯車機構は、外輪歯車とキャリアとの回転速度の差と、太陽歯車とキャリアとの回転速度の差との比が、太陽歯車と外輪歯車との歯数比の負値と等しい性質を有する。
【００２１】
第１遊星歯車機構１において、第１太陽歯車ＳＧ１、第１遊星歯車ＰＧ１及び第１外輪歯車ＯＧ１の歯数をそれぞれＺＳ１，ＺＰ１，ＺＯ１とし、回転速度をそれぞれωＳ１，ωＰ１，ωＯ１とする。第２遊星歯車機構２において、第２太陽歯車ＳＧ２、第２遊星歯車ＰＧ２及び第２外輪歯車ＯＧ２の歯数をそれぞれＺＳ２，ＺＰ２，ＺＯ２とし、回転速度をそれぞれωＳ２，ωＰ２，ωＯ２とする。また、共用キャリア９の回転速度をωＣとすると、上記性質により、式（１）及び式（２）のような速度関係が得られる。
（ωＯ１−ωＣ）／（ωＳ１−ωＣ）＝−ＺＳ１／ＺＯ１          …（１）
（ωＯ２−ωＣ）／（ωＳ２−ωＣ）＝−ＺＳ２／ＺＯ２          …（２）
【００２２】
ここで、第１外輪歯車ＯＧ１は静止フレームに固定されているため、ωＯ１＝０となる。また、第１太陽歯車ＳＧ１と第２太陽歯車ＳＧ２とは一体化されてしかもそれらの回転軸が入力軸３になっているため、ωＳ１＝ωＳ２＝ωｉｎが成り立つ。ただし、ωｉｎは入力軸３の回転速度である。よって、式（１）及び式（２）はそれぞれ式（３）及び式（４）となる。
−ωＣ／（ωｉｎ−ωＣ）＝−ＺＳ１／ＺＯ１           …（３）
（ωＯ２−ωＣ）／（ωｉｎ−ωＣ）＝−ＺＳ２／ＺＯ２          …（４）
【００２３】
式（３）より、式（５）が得られる。
ωＣ＝ωｉｎ・ＺＳ１／（ＺＳ１＋ＺＯ１）         …（５）
【００２４】
式（５）を式（４）に代入し、整理すると、式（６）となる。
【００２５】
【数１】
2012060137.tif 000003
…（６）
【００２６】
また、第２外輪歯車ＯＧ２の回転軸が出力軸になっていて、出力軸の回転速度をωｏｕｔとすると、減速比Ｕは式（７）のように表すことができる。
【００２７】
【数２】
2012060137.tif 000004
…（７）
【００２８】
式（７）より、第１太陽歯車ＳＧ１と第１外輪歯車ＯＧ１との歯数比が第２太陽歯車ＳＧ２と第２外輪歯車ＯＧ２との歯数比に十分近づけるように各歯車の歯数を設定すると、減速比Ｕを０に近づけることができる。すなわち、高減速比を達成することができる。
【００２９】
一方、高精度かつ高効率を実現するためには、遊星歯車機構の同軸条件を満たす必要がある。同軸条件とは、外輪歯車の歯数が太陽歯車の歯数と遊星歯車の歯数の２倍との和に等しいことをいう。第１遊星歯車機構１及び第２遊星歯車機構２の各々について同軸条件を式にすると、式（８）及び式（９）のようになる。
ＺＯ１＝ＺＳ１＋２ＺＰ１                              …（８）
ＺＯ２＝ＺＳ２＋２ＺＰ２                              …（９）
【００３０】
また、高精度かつ高効率を実現するためには、遊星歯車機構の組立条件を満たす必要がある。組立条件とは、外輪歯車の歯数と太陽歯車の歯数との和が遊星歯車の数の整数倍となることをいう。第１遊星歯車機構１及び第２遊星歯車機構２の各々について組立条件を式にすると、式（１０）及び式（１１）のようになる。
ＺＳ１＋ＺＯ１＝Ｎ１ｎ１                              …（１０）
ＺＳ２＋ＺＯ２＝Ｎ２ｎ２                              …（１１）
但し、Ｎ１，Ｎ２はそれぞれ第１遊星歯車機構１及び第２遊星歯車機構２における遊星歯車ＰＧ１，ＰＧ２の数である。また、ｎ１，ｎ２は自然数である。
【００３１】
さらに、隣同士の遊星歯車がぶつかって干渉しないようにするため、式（１２）及び式（１３）に示す隣接条件を満たさなければならない。
ＺＰ１＋２＜２（ＺＳ１＋ＺＰ１）ｓｉｎ（π／Ｎ１）     …（１２）
ＺＰ２＋２＜２（ＺＳ２＋ＺＰ２）ｓｉｎ（π／Ｎ２）     …（１３）
【００３２】
ここで、本実施形態の複合遊星歯車機構１００においては、前述した構成によって第１遊星歯車機構１と第２遊星歯車機構２との間に拘束条件が全くない。このため、ＺＯ１，ＺＳ１，ＺＰ１，Ｎ１，ＺＯ２，ＺＳ２，ＺＰ２，Ｎ２の８個の未定数を適宜に選択することによって、式（８）〜式（１３）の６つの条件をすべて満たす上で、高減速比を実現することが容易に可能である。
【００３３】
次に、上記ＺＯ１，ＺＳ１，ＺＰ１，Ｎ１，ＺＯ２，ＺＳ２，ＺＰ２，Ｎ２の８個の未定数の具体例について説明する。
【００３４】
式（８）〜式（１３）の同軸条件、組立条件及び隣接条件を満たす上で一定範囲の減速比を実現できる未定数の組み合わせは無数にある。そこで本願発明者等は、有限数の解が得られるように、遊星歯車の数の最小値をＮｍ、最大値をＮＭとし、また歯車の最小歯数をＺｍ、太陽歯車と外輪歯車との歯数の和の最大値をＺＭとし、また減速比の絶対値の最小値をＵｍ、最大値をＵＭとして、それぞれについて数値範囲を適宜に限定した上で、式（７）〜式（１３）に基づいてプログラムを作成しシミュレーションを行った。
【００３５】
例えばＮｍ＝３，ＮＭ＝４，Ｚｍ＝５，ＮＭ＝４０，Ｕｍ＝１／１０５，ＵＭ＝１／９５とすると、表１のような１２パターンの組み合わせが得られた。
【００３６】
【表１】
2012060137.tif 000005
【００３７】
表１の結果に示すように、複合遊星歯車機構１００では、第１遊星歯車機構１及び第２遊星歯車機構２の両方が同軸条件、組立条件及び隣接条件を全て満たしつつ、高減速比を実現できることが分かる。また、各歯車の歯数が比較的少ないにもかかわらず、高減速比を実現できるので、複合遊星歯車機構１００はコンパクトに構成できると言える。
【００３８】
また、例えばＮｍ＝３，ＮＭ＝６，Ｚｍ＝１８，ＮＭ＝８５，Ｕｍ＝１／１０５，ＵＭ＝１／９５とすると、表２のような１２パターンの組み合わせが得られた。
【００３９】
【表２】
2012060137.tif 000006
【００４０】
表２に示すパターンによっても、複合遊星歯車機構１００では、第１遊星歯車機構１及び第２遊星歯車機構２の両方が同軸条件、組立条件及び隣接条件を全て満たしつつ、高減速比を実現できる。また、表２のパターン１〜３，１１を比較すると、第１遊星歯車機構１又は第２遊星歯車機構２における遊星歯車の数のみを異ならせて同じ減速比を実現できることが分かる。すなわち、複合遊星歯車機構１００では、高減速比を維持しつつ遊星歯車の数を増加して高トルク伝動を実現することができる。
【００４１】
以上説明した本実施形態に係る複合遊星歯車機構１００は、第１遊星歯車機構１と、第２遊星歯車機構２と、共用キャリア９とを備えている。そして、共用キャリア９に、第１遊星歯車ＰＧ１を回転可能に支持するための第１遊星支持軸５と、第２遊星歯車ＰＧ２を回転可能に支持するための第２遊星支持軸６とが、独立して設けられている。このような構成により、第１遊星支持軸５と第２遊星支持軸６を共用キャリア９上の適宜の位置に配置することで、第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２とを互いに拘束することなく配置することができる。これにより、上述したＺＯ１，ＺＳ１，ＺＰ１，Ｎ１，ＺＯ２，ＺＳ２，ＺＰ２，Ｎ２の８個の未定数を適宜に選択することによって、第１遊星歯車機構１及び第２遊星歯車機構２の両方が、同軸条件、組立条件及び隣接条件を全て満たしつつ、高減速比を実現することができる。
【００４２】
また、本実施形態では特に、第１遊星支持軸５と第２遊星支持軸６を、径方向及び円周方向のうち少なくとも一方向において互いに異なる位置となるように共用キャリア９上に配置する。これにより、第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２を、径方向及び周方向の少なくとも一方向において互いに異なる位置に配置することができる。これにより、第１遊星歯車機構１と第２遊星歯車機構２とで遊星歯車の数を異ならせること等も可能となり、設計自由度を大幅に大きくすることができる。
【００４３】
また、本実施形態では特に、第１遊星歯車ＰＧ１及び第２遊星歯車ＰＧ２がそれぞれ中心部に第１軸受１１及び第２軸受１２を有する構造としたことで、共用キャリア９上の適宜の位置に配置した第１遊星支持軸５と第２遊星支持軸６に対し、第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２を回転（自転）可能に連結することができる。これにより、第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２とを互いに拘束することなく配置した構造を実現することができる。
【００４４】
＜第２実施形態＞
次に、図３を参照しつつ、第２実施形態に係る複合遊星歯車機構について説明する。第２実施形態に係る複合遊星歯車機構２００は、２つの遊星歯車機構のキャリアが共用される代わりに２つの遊星歯車機構の外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２が一体化され、また、第１外輪歯車ＯＧ１の代わりに第１キャリア７が静止フレームに固定され、そして、第２外輪歯車ＯＧ２の代わりに第２キャリア８の中心が出力軸４に固定される点で、第１実施形態に係る複合遊星歯車機構１００と異なる。なお、その他は同様に構成されている。以下では、説明の便宜上重複説明を適宜省略し、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４５】
図３に示すように、本実施形態に係る複合遊星歯車機構２００は、第１遊星歯車機構２１及び第２遊星歯車機構２２の２つの遊星歯車機構を備えている。これら第１及び第２遊星歯車機構２１，２２の外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２が同軸且つ一体的に構成されると共に、その中心部には、入力軸３を回転可能に軸支する軸受１０が設けられている。この軸受１０に入力軸３が挿通固定されることで、一体化された外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２は入力軸３に対し回転可能に設けられている。
【００４６】
このように、本実施形態の複合遊星歯車機構２００は、各遊星歯車機構２１，２２における太陽歯車ＳＧ１，ＳＧ２の回転、遊星歯車ＰＧ１，ＰＧ２の公転、外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２の回転からなる６つの回転要素のうち、太陽歯車ＳＧ１，ＳＧ２の一体化及び外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２の一体化により、２つの回転要素同士が連結された結果、全体として４つの回転要素を備えた複合遊星歯車機構として構成されている。次に、このような構成により高減速比、高精度及び高効率を得ることができる理由を説明する。
【００４７】
第１キャリア７及び第２キャリア８の回転速度をそれぞれωＣ１及びωＣ２とすると、前述した遊星歯車機構の性質により、式（１４）及び式（１５）のような速度関係が得られる。
（ωＯ１−ωＣ１）／（ωＳ１−ωＣ１）＝−ＺＳ１／ＺＯ１      …（１４）
（ωＯ２−ωＣ２）／（ωＳ２−ωＣ２）＝−ＺＳ２／ＺＯ２      …（１５）
【００４８】
第１キャリア７が静止フレームに固定されているため、ωＣ１＝０となる。また、第１外輪歯車ＯＧ１と第２外輪歯車ＯＧ２とが一体化されているため、ωＯ１＝ωＯ２＝ωＯとなる。また、第１実施形態と同様に、第１太陽歯車ＳＧ１と第２太陽歯車ＳＧ２とは一体化され、且つそれらの回転軸が入力軸３となっているため、ωＳ１＝ωＳ２＝ωｉｎが成り立つ。但し、ωｉｎは入力軸３の回転速度である。よって、式（１４）及び式（１５）はそれぞれ式（１６）及び式（１７）となる。
ωＯ／ωｉｎ＝−ＺＳ１／ＺＯ１                           …（１６）
（ωＯ−ωＣ２）／（ωｉｎ−ωＣ２）＝−ＺＳ２／ＺＯ２      …（１７）
【００４９】
式（１６）より、式（１８）が得られる。
ωＯ＝−ωｉｎ・ＺＳ１／ＺＯ１                           …（１８）
【００５０】
式（１８）を式（１７）に代入し、整理すると、式（１９）となる。
【００５１】
【数３】
2012060137.tif 000007
…（１９）
【００５２】
また、第２キャリア８の回転軸が出力軸４になっているため、減速比Ｕは式（２０）のように表すことができる。
【００５３】
【数４】
2012060137.tif 000008
…（２０）
【００５４】
式（７）と式（２０）を比較すると、本実施形態に係る複合遊星歯車機構２００の減速比は、第１実施形態に係る複合遊星歯車機構１００の減速比と符号のみが異なり、大きさは同じである。したがって、高減速比を実現できる。また上記構成により、複合遊星歯車機構２００は、第１実施形態と同様に、第１遊星歯車機構２１と第２遊星歯車機構２２との間に拘束条件が全くない。したがって、ＺＯ１，ＺＳ１，ＺＰ１，Ｎ１，ＺＯ２，ＺＳ２，ＺＰ２，Ｎ２の８個の未定数を適宜に選択することによって、２つの遊星歯車機構２１，２２を共に同軸条件、組立条件及び隣接条件を満たすように構成することができる。このようにして構成した複合遊星歯車機構の減速比は表１および表２に示されたパターンにおいて、減速比Ｕの符号を反転したものが適用される。
【００５５】
さらに、本実施形態に係る複合遊星歯車機構２００によれば、２段の外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２が一体化されることにより、複合遊星歯車機構２００の円周方向に異物進入を防ぐためのカバーを別途設置する必要がなくなるため、装置全体を簡素化することができる。
【００５６】
なお、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【００５７】
以上、２つの実施形態について説明したが、これらの実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００５８】
例えば、上記２つの実施形態では、２つの遊星歯車機構のモジュール及び太陽歯車の歯数が各々異なる場合を一例として説明したが、これに限らず、２段の遊星歯車機構のモジュール及び太陽歯車の歯数が同じであるように構成することも可能である。この場合、２つの遊星歯車と同時に噛み合うような太陽歯車を１つのみ設ければ良い。
【００５９】
また、上記第１実施形態では、第１遊星支持軸５と第２遊星支持軸６が、径方向及び円周方向のうち少なくとも一方向において互いに異なる位置となる場合を一例として説明したが、これに限らない。例えば、第１遊星歯車機構１の遊星歯車の数Ｎ１と第２遊星歯車機構２の遊星歯車の数Ｎ２とが等しい場合に、第１遊星歯車機構１のモジュールｍ１と第２遊星歯車機構２のモジュールｍ２とが式（２１）を満たすように決められると、第１遊星支持軸５と第２遊星支持軸６とが径方向及び円周方向において同一位置となる。この場合、第１遊星支持軸５と第２遊星支持軸６とを同軸かつ一体的に構成することができる。
ｍ１（ＺＳ１＋ＺＰ１）＝ｍ２（ＺＳ２＋ＺＰ２）           …（２１）
【００６０】
また、上記第２実施形態では、２つの外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２を一体化した場合を一例として説明したが、これに限らない。例えば、構成第１外輪歯車ＯＧ１の歯数ＺＯ１と第２外輪歯車ＯＧ２の歯数ＺＯ２とが等しい場合に、第１遊星歯車機構２１のモジュールｍ１と第２遊星歯車機構２２のモジュールｍ２とが等しくなるように決められると、２つの遊星歯車と同時に噛み合うような外輪歯車を１つのみ設ければ良い。
【００６１】
また、上記第１実施形態では、太陽歯車ＳＧ１，ＳＧ２の一体化及び共用キャリア９により、太陽歯車ＳＧ１，ＳＧ２の回転、及び、遊星歯車ＰＧ１，ＰＧ２の公転に係る２つの回転要素を連結する場合を説明し、上記第２実施形態では、太陽歯車ＳＧ１，ＳＧ２の一体化及び外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２の一体化により、太陽歯車ＳＧ１，ＳＧ２の回転、及び、外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２の回転に係る２つの回転要素を連結する場合を説明したが、これに限らない。例えば、太陽歯車ＳＧ１，ＳＧ２を切り離し、共用キャリア９及び外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２の一体化により、遊星歯車ＰＧ１，ＰＧ２の公転、及び、外輪歯車ＯＧ１，ＯＧ２の回転に係る２つの回転要素を連結する構成としてもよい。
【００６２】
また以上では、全体として４つの回転要素を備えた複合遊星歯車機構において、第１実施形態では、太陽歯車を入力、第１外輪歯車を固定、第２外輪歯車を出力に割り当て、第２実施形態では、太陽歯車を入力、第１遊星歯車を固定、第２遊星歯車を出力に割り当てた構成としたが、これらの入力、固定、出力の割り当てを適宜変更してもよい。例えば、以上では複合遊星歯車機構を減速装置として用いる場合を一例として説明したが、入力と出力の割り当てを入れ換えることで、増速装置とすることができる。
【００６３】
また以上では、複合遊星歯車機構が２つの遊星歯車機構を備える場合を一例として説明したが、３つ以上の遊星歯車機構を備えていても良い。
【００６４】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００６５】
１              第１遊星歯車機構
２              第２遊星歯車機構
３              入力軸
４              出力軸
５              第１遊星支持軸（第１支持軸）
６              第２遊星支持軸（第２支持軸）
７              第１キャリア
８              第２キャリア
９              共用キャリア（キャリア）
１１            第１軸受
１２            第２軸受
２１            第１遊星歯車機構
２２            第２遊星歯車機構
１００          複合遊星歯車機構
２００          複合遊星歯車機構
ＳＧ１          第１太陽歯車
ＳＧ２          第２太陽歯車
ＰＧ１          第１遊星歯車
ＰＧ２          第２遊星歯車
ＯＧ１          第１外輪歯車
ＯＧ２          第２外輪歯車
【図１】
2012060137.tif 000009
【図２】
2012060137.tif 000010
【図３】
2012060137.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月29日(2013.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの遊星歯車機構を備えた複合遊星歯車機構であって、
複数の第１遊星歯車を有する第１遊星歯車機構と、
複数の第２遊星歯車を有する第２遊星歯車機構と、
前記複数の第１遊星歯車と前記複数の第２遊星歯車とに連結された単一のキャリアと、を備え、
前記キャリアに、前記第１遊星歯車を回転可能に支持するための第１支持軸と、前記第２遊星歯車を回転可能に支持するための第２支持軸とが、独立して設けられており、
前記第１支持軸及び前記第２支持軸は、
径方向及び円周方向のうち少なくとも一方向において互いに異なる位置となるように、前記キャリア上に配置されており、
前記第１遊星歯車機構の前記第１遊星歯車の数と、第２遊星歯車機構の前記第２遊星歯車の数とが、互いに異なる数である
ことを特徴とする複合遊星歯車機構。
【請求項２】
前記第１遊星歯車は、
前記第１支持軸を回転可能に軸支する第１軸受を中心部に有し、
前記第２遊星歯車は、
前記第２支持軸を回転可能に軸支する第２軸受を中心部に有している
ことを特徴とする請求項１に記載の複合遊星歯車機構。
【請求項３】
前記第１遊星歯車機構は、
第１太陽歯車及び第１外輪歯車を有しており、
前記第２遊星歯車機構は、
第２太陽歯車及び第２外輪歯車を有しており、
前記第１太陽歯車及び前記第２太陽歯車は、
入力軸に対し同軸且つ一体的に固定されており、
前記第１外輪歯車は、
静止フレームに固定されており、
前記第２外輪歯車は、
出力軸に固定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の複合遊星歯車機構。
【請求項４】
前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構の両方が、同軸条件、組立条件及び隣接条件を全て満たすように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合遊星歯車機構。
【請求項５】
第１太陽歯車、複数の第１遊星歯車、第１外輪歯車、及び第１キャリアを有する第１遊星歯車機構と、
第２太陽歯車、複数の第２遊星歯車、第２外輪歯車、及び第２キャリアを有する第２遊星歯車機構と、を備えた複合遊星歯車機構であって、
前記第１太陽歯車と前記第２太陽歯車は、
入力軸に対し同軸且つ一体的に固定されており、
前記第１キャリアは、
静止フレームに固定されるとともに、前記第１遊星歯車を回転可能に支持するための第１支持軸を有しており、
前記第１外輪歯車と前記第２外輪歯車は、
同軸且つ一体的に構成されると共に、前記入力軸に対し回転可能に設けられており、
前記第２キャリアは、
出力軸に固定されるとともに、前記第２遊星歯車を回転可能に支持するための第２支持軸を有しており、
前記第１支持軸及び前記第２支持軸は、
径方向において互いに異なる位置となるように、前記第１キャリア及び前記第２キャリア上にそれぞれ配置されている
ことを特徴とする複合遊星歯車機構。
【請求項６】
前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構のそれぞれは、
太陽歯車の回転、遊星歯車の公転、外輪歯車の回転からなる６つの回転要素のうち、２つの前記回転要素同士を連結することにより、全体として４つの前記回転要素を有しており、
前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構の両方が、同軸条件、組立条件及び隣接条件を全て満たすように構成されている
ことを特徴とする複合遊星歯車機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、少なくとも２つの遊星歯車機構を備えた複合遊星歯車機構であって、複数の第１遊星歯車を有する第１遊星歯車機構と、複数の第２遊星歯車を有する第２遊星歯車機構と、前記複数の第１遊星歯車と前記複数の第２遊星歯車とに連結された単一のキャリアと、を備え、前記キャリアに、前記第１遊星歯車を回転可能に支持するための第１支持軸と、前記第２遊星歯車を回転可能に支持するための第２支持軸とが、独立して設けられており、前記第１支持軸及び前記第２支持軸は、径方向及び円周方向のうち少なくとも一方向において互いに異なる位置となるように、前記キャリア上に配置されており、前記第１遊星歯車機構の前記第１遊星歯車の数と、第２遊星歯車機構の前記第２遊星歯車の数とが、互いに異なる数である複合遊星歯車機構が適用される。
上記課題を解決するため、本発明の別の観点によれば、第１太陽歯車、複数の第１遊星歯車、第１外輪歯車、及び第１キャリアを有する第１遊星歯車機構と、第２太陽歯車、複数の第２遊星歯車、第２外輪歯車、及び第２キャリアを有する第２遊星歯車機構と、を備えた複合遊星歯車機構であって、前記第１太陽歯車と前記第２太陽歯車は、入力軸に対し同軸且つ一体的に固定されており、前記第１キャリアは、静止フレームに固定されるとともに、前記第１遊星歯車を回転可能に支持するための第１支持軸を有しており、前記第１外輪歯車と前記第２外輪歯車は、同軸且つ一体的に構成されると共に、前記入力軸に対し回転可能に設けられており、前記第２キャリアは、出力軸に固定されるとともに、前記第２遊星歯車を回転可能に支持するための第２支持軸を有しており、前記第１支持軸及び前記第２支持軸は、径方向において互いに異なる位置となるように、前記第１キャリア及び前記第２キャリア上にそれぞれ配置されている複合遊星歯車機構が適用される。
【国際調査報告】
2012060137.tif 000012
2012060137.tif 000013
2012060137.tif 000014
2012060137.tif 000015