(57)【要約】【課題】２個の内接式遊星歯車を設けた変速装置において、一方の遊星歯車を内歯歯車としてハウジングとの間に案内機構を設置し、円滑な回転伝達を行う。【解決手段】第１回転軸２に固着した偏心部材２１に、２個の遊星歯車を有する遊星歯車体４を嵌め込んで装着し、第１遊星歯車ｐ１とハウジング１に固定の固定リング歯車ｒ１に噛み合わせて第１内接式遊星歯車機構を構成するとともに、第２遊星歯車ｐ２は、径の大きな内歯歯車として第２回転軸の中心歯車ｃ２と噛み合わせる。ケーシング１のシールド板には円形断面のスペーサ５を嵌め込んだ環状部材６を設置し、スペーサ５に偏心した挿入孔を形成して遊星歯車体４の端面の突起を挿入する。遊星歯車体４は、環状部材６等の案内機構にガイドされて遊星運動を円滑に行うので、この変速装置を増速機とする場合でも安定した作動が達成できる。【選択図】図１
2020060243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定されたハウジングと、共通の中心軸の回りに回転する第１回転軸及び第２回転軸とを備え、前記ハウジングの内部空間に第１内接式遊星歯車機構と第２内接式遊星歯車機構とを軸方向に並列して設置し、前記第１回転軸と前記第２回転軸との間で変速して回転を伝達する変速装置であって、
前記第１回転軸には、前記中心軸から偏心した位置を中心とする円形断面の偏心部材が一体的に固着され、
前記偏心部材には、前記第１内接式遊星歯車機構の第１遊星歯車と前記第２内接式遊星歯車機構の第２遊星歯車とを有する遊星歯車体が回転可能に嵌め込まれ、前記第１遊星歯車が外歯歯車として形成されるとともに前記第２遊星歯車が内歯歯車として形成され、
前記第１内接式遊星歯車機構には、前記ハウジングに固定されて前記第１遊星歯車と噛み合う固定リング歯車が設置され、前記第２内接式遊星歯車機構には、前記第２回転軸と連結された中心歯車が、前記第２遊星歯車と噛み合う外歯歯車として前記第２遊星歯車の内部に設置され、さらに、
前記ハウジングと前記遊星歯車体との間には、前記遊星歯車体の前記共通の中心軸の回りにおける遊星運動を案内する案内機構が設置されていることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
前記案内機構が、共通の中心軸の回りに回転可能に前記ハウジングに嵌め込まれ、内周と外周とが同心円の環状部材と、前記環状部材に設けた複数の円形凹所内に嵌め込まれ、偏心した挿入孔が形成された円形断面のスペーサとを備えており、
前記遊星歯車体の端面には、前記挿入孔に挿入される円形断面の突起が形成されている請求項１に記載の変速装置。
【請求項３】
前記案内機構が、前記ハウジングの内周面と前記遊星歯車体の前記第２遊星歯車の部分の外周面との間に設置され、内周と外周とが偏心したリング状の中間輪である請求項１に記載の変速装置。
【請求項４】
前記中間輪の外周面と前記ハウジングの内周面との間、及び、前記中間輪の内周面と前記遊星歯車体の外周面との間には、それぞれ転動部材が設置されている請求項３に記載の変速装置。
【請求項５】
前記遊星歯車体が円板状の中間壁を有し、前記中間壁の一方の面には前記第１遊星歯車が設けられ、他方の面には前記第２遊星歯車を形成した周壁が設けられるとともに、前記中間壁の他方の面には、前記中心歯車の一方の軸方向端面が当接しており、
前記中心歯車の他方の軸方向端面が前記ハウジングの内部空間の一方側の面に当接し、前記第１遊星歯車の端面が前記ハウジングの内部空間の反対側の面に当接する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の変速装置。
【請求項６】
前記第１遊星歯車、前記第２遊星歯車、前記固定リング歯車及び前記中心歯車が、トロコイド歯形の歯車である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機や増速機など、内接式遊星歯車機構を用いて入力軸の回転数を変速して出力軸に伝達する変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械部品あるいは作業機器等を回転駆動する回転伝達系統では、駆動する機器の特性に合わせるよう、回転数や回転方向を変更するための変速装置が常套的に使用される。変速装置は、ギヤードモーターに組み込まれてモーターの回転数を減速する減速機のように、入力軸の回転数を減速して出力軸に伝達する減速機として使用するものが多いけれども、駆動する機器によっては、入力軸の回転数を増速する増速機が使用される。例えば、建物のドアを開閉する際などの衝撃吸収に用いられるオイルダンパでは、回転速度の増加に応じて衝撃吸収に必要な抵抗トルクが増大するため、増速機を使用して回転数を増加することが望ましい。
【０００３】
変速装置には、太陽歯車、その周囲を公転しながら自転する遊星歯車、及び遊星歯車の外方に噛み合うリング歯車（内歯歯車）の３個の歯車を組み合わせた遊星歯車機構を利用する変速装置がある。遊星歯車機構を利用する変速装置として、２組の遊星歯車機構を組み合わせて入力軸・出力軸間の変速比を大きくする変速装置が知られており、下記の特許文献１又は特許文献２に示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の遊星歯車式変速装置（減速機）を図８により説明する。
変速装置全体の断面図である図８（ａ）に示すとおり、この遊星歯車式変速装置は、左方の縦断面図で右側の第１遊星歯車機構と左側の第２遊星歯車機構とを軸方向に組み合わせて設置したものである。第１遊星歯車機構は、入力軸ＩＳに連なる太陽歯車ＳＧと、太陽歯車ＳＧの周囲を公転しながら自転する第１遊星歯車ＰＧ１と、第１遊星歯車ＰＧ１に噛み合う内歯を形成した第１リング歯車ＲＧ１とを備えており、第１リング歯車ＲＧ１は回転不能に固定される。第２遊星歯車機構は、第２遊星歯車ＰＧ２と、その外方に噛み合う第２リング歯車ＲＧ２とを備え、第２リング歯車ＲＧ２が出力軸ＯＳに連結される。
第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２とは一体的に結合されて遊星歯車体ＰＢをなしており、キャリアＣＡの支持軸ＳＳに軸支されて同一回転数で回転する。キャリアＣＡの斜視図である図８（ｂ）にも示すとおり、キャリアＣＡは、２枚の円板ＤＫを３本の支柱ＰＬで結合して構成され、支柱ＰＬの間に、支持軸ＳＳを中心として回転可能な３個の遊星歯車体ＰＢが配置される。
【０００５】
入力軸ＩＳが回転すると、第１遊星歯車ＰＧ１が固定の第１リング歯車Ｒ１に沿って公転（キャリアＣＡの回転）しながら自転し、第２遊星歯車ＰＧ２も同一回転数で公転及び自転を行う。第２遊星歯車ＰＧ２の公転及び自転は、これに噛み合う第２リング歯車Ｒ２を回転させ、出力軸ＯＳが回転することとなる。出力軸ＯＳと入力軸ＩＳとの回転数の比である変速比は、太陽歯車ＳＧ、第１リング歯車ＲＧ１、第２リング歯車ＲＧ２等の歯数によって決定されるが、第１リング歯車ＲＧ１と第２リング歯車ＲＧ２との歯数差を小さく設定した場合には、入力軸ＩＳの回転が大きく減速されて出力軸ＯＳに伝達される。
【０００６】
図８に示す遊星歯車式変速装置は、第１遊星歯車機構として太陽歯車、遊星歯車及びリング歯車を有する機構を用いているが、特許文献２には、太陽歯車を省いてリング歯車に内接しながら遊星運動を行う単一の遊星歯車のみを有する遊星歯車機構、いわゆる内接式遊星歯車機構を２個組み合わせた減速機が開示されている。特許文献２の減速機は、図９に示すとおり、共通の中心軸を有する入力軸ＩＳと出力軸ＯＳを備え、入力軸ＩＳには、中心軸から偏心している偏心軸ＥＳが固着される。偏心軸ＥＳには、一体結合された第１遊星歯車ＰＧ１と第２遊星歯車ＰＧ２とを有する遊星歯車体ＰＢが回転可能に嵌め込まれている。
両方の遊星歯車は、入出力軸の中心軸を内部に含む相対的に径の大きい歯車（歯形はハイポサイクロイド）であって、それぞれ１個ずつ配置されており、第１遊星歯車ＰＧ１が固定の第１リング歯車ＲＧ１に噛み合って第１内接式遊星歯車機構を構成し、第２遊星歯車ＰＧ２が出力軸ＯＳに連結された第２リング歯車ＲＧ２と噛み合って第２内接式遊星歯車機構を構成する。この減速機においても、図８の遊星歯車式減速機と同様に、入力軸ＩＳの回転が減速されて出力軸ＯＳに伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４３２２４号公報
【特許文献２】特許第４３２９９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図８に示す変速装置（減速機）は、入力軸ＩＳに太陽歯車ＳＧを固着し、その外側に複数個の遊星歯車体ＰＢを配置して相互に噛み合わせ、さらに、遊星歯車体ＰＢの外側にリング歯車ＲＧ１、ＲＧ２を噛み合わせており、この変速装置は、全体の径が大きくなる傾向にある。装置を小型化しようとすると、個々の遊星歯車や太陽歯車の外径が小さくなって、そこに形成される歯の大きさ（モジュール）を小さくせざるを得ない。歯車の歯が小さい場合には、入出力軸間の伝達トルクが増大したときに、噛み合わせが順番に行われない歯飛びが起きたり、歯が破損したりする恐れがある。
図９に示す回転伝達装置では、リング歯車ＲＧ１、ＲＧ２に対してそれぞれ単一の遊星歯車（ＰＧ１、ＰＧ２）を内接するよう配置しているため、遊星歯車の径と歯のモジュールとを大きな値とすることが可能であり、入力軸から出力軸に伝達するトルクを増大することができる。しかし、単一の遊星歯車体が偏心して回転するので、アンバランスに起因し、回転伝達中に振動が生じやすく、軸の傾きや振れによるいわゆるスリコギ運動（歳差運動）が生じることもある。振動などを防止するようハウジング等の固定部材を回転可能に保持するのは、遊星歯車体が公転しながら自転するため、困難である。
【０００９】
また、遊星歯車式変速装置等の歯車を用いた変速装置は、入力軸と出力軸とを交代することにより減速機としても増速機としても使用可能である。一般的に言えば、変速装置は第１回転軸と第２回転軸とを備え、その一方が入力軸としてモーター等の駆動側に連結され、他方が出力軸として被駆動側の機器に連結される。
ただし、変速装置においては入力軸と出力軸のトルクが回転数に反比例することから、増速機として使用する場合は、出力側の負荷トルクが入力側に増幅して作用する。そのため、出力軸側に振動等に起因して摩擦抵抗が発生したときはそれが増幅して入力軸に大きなトルクが作用し、円滑な回転が阻害されたり出力軸への回転伝達が不能となったりする事態が生じる。
【００１０】
本発明の課題は、内接式遊星歯車機構を用いて歯のモジュールが大きく高トルクの伝達が可能な変速装置を構成するとともに、遊星歯車の安定した作動を可能として、増速機として用いた場合でも円滑な回転伝達を行わせ、上述の問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題に鑑み、本発明は、第１回転軸に固着した偏心部材に２個の遊星歯車を有する遊星歯車体を嵌め込んで２組の内接式遊星歯車機構を構成した変速装置において、遊星歯車体の遊星歯車の一つを内歯歯車として第２回転軸に固着した外歯歯車を噛み合わせるとともに、遊星歯車体とハウジングとの間に案内機構を設置して、遊星歯車体にスムースな遊星運動を行わせ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と、共通の中心軸の回りに回転する第１回転軸及び第２回転軸とを備え、前記ハウジングの内部に第１内接式遊星歯車機構と第２内接式遊星歯車機構とを軸方向に並列して設置し、前記第１回転軸と前記第２回転軸との間で変速して回転を伝達する変速装置であって、
前記第１回転軸には、前記中心軸から偏心した位置を中心とする円形断面の偏心部材が一体的に固着され、
前記偏心部材には、前記第１内接式遊星歯車機構の第１遊星歯車と前記第２内接式遊星歯車機構の第２遊星歯車とを有する遊星歯車体が回転可能に嵌め込まれ、前記第１遊星歯車が外歯歯車として形成されるとともに前記第２遊星歯車が内歯歯車として形成され、
前記第１内接式遊星歯車機構には、前記ハウジングに固定されて前記第１遊星歯車と噛み合う固定リング歯車が設置され、前記第２内接式遊星歯車機構には、前記第２回転軸と連結された中心歯車が、前記第２遊星歯車と噛み合う外歯歯車として前記第２遊星歯車の内部に設置され、さらに、
前記ハウジングと前記遊星歯車体との間には、前記遊星歯車体の前記共通の中心軸の回りにおける遊星運動を案内する案内機構が設置されている」
ことを特徴とする変速装置となっている。
【００１２】
遊星歯車体の遊星運動を案内する前記案内機構としては、内周と外周とが同心円の環状部材を共通の中心軸の回りに回転可能に前記ハウジングに嵌め込んで前記環状部材に複数の円形凹所を設け、前記円形凹所には円形断面のスペーサを嵌め込んで前記スペーサに偏心した挿入孔を形成し、この挿入孔に、前記遊星歯車体の端面に形成した円形断面の突起を挿入するようにして構成することができる。
また、前記案内機構として、内周と外周とが偏心したリング状の中間輪を、前記ハウジングの内周面と前記遊星歯車体の前記第２遊星歯車の部分の外周面との間に設置した構成とすることができる。この構成とした場合には、前記中間輪の外周面と前記ハウジングの内周面との間、及び、前記中間輪の内周面と前記遊星歯車体の外周面との間に、それぞれ転動部材を設置するのが好ましい。
【００１３】
遊星歯車体をハウジング内に収容するための構成として、前記遊星歯車体が円板状の中間壁を有していて、前記中間壁の一方の面には前記第１遊星歯車が設けられ、他方の面には前記第２遊星歯車を形成した周壁が設けられるとともに、前記中間壁の他方の面に、前記第２回転軸に固着した前記中心歯車の一方の軸方向端面が当接する構造とし、さらに、前記中心歯車の他方の軸方向端面が前記ハウジングの内部空間の一方側の面に当接し、前記第１遊星歯車の端面が前記ハウジングの内部空間の反対側の面に当接するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の変速装置は、２組の内接式遊星歯車機構を組み合わせた基本構造を備える回転伝達装置であって、第１回転軸に固着した偏心部材に単一の遊星歯車体が回転可能に嵌め込まれており、この遊星歯車体に軸方向に並列して設けた２個の遊星歯車が、それぞれの遊星歯車機構の遊星歯車を構成する。２組の内接式遊星歯車機構では、中心側に置かれた外歯歯車が周囲の内歯歯車（リング歯車）と噛み合って相対的に回転するが、内接式遊星歯車であるので外歯歯車の直径を内歯歯車の半径を超える大きな径とすることが可能である。そのため、遊星歯車等に形成される歯のモジュールを大きくすることが可能となり、第１回転軸と第２回転軸との間で大きなトルクを伝達できる。
【００１５】
ここで、本発明においては、第１内接式遊星歯車機構の第１遊星歯車がハウジングに固定の固定リング歯車と噛み合う外歯歯車として形成され、第２内接式遊星歯車機構では、内歯歯車として形成された第２遊星歯車が、第２回転軸と連結された外歯歯車である中心歯車と噛み合うとともに、遊星歯車体とハウジングとの間には、遊星歯車体の遊星運動を案内する案内機構が設置されている。案内機構は、後述の図１の実施例のように環状部材とスペーサとを備えたものとして、又は、図５の実施例のように内周と外周とが偏心した中間輪を備えたものとして構成することができる。
つまり、本発明の遊星歯車体は、第２遊星歯車が外歯歯車を囲むリング状の内歯歯車となっているのでその径が大きく、また、遊星歯車体が、直接、ハウジング内部空間の内面に対向する状態となり、遊星運動をガイドする案内機構をハウジングとの間に設置することが容易となる。そして、案内機構を設置することにより、遊星歯車体が、固定されたハウジングに保持されて両端を支持されながら遊星運動を行うこととなり、遊星歯車体の軸と第１回転軸又は第２回転軸との相対的な傾き、あるいは回転中の振動やスリコギ運動を防止することができる。したがって、本発明の変速装置を増速機として使用する場合であっても、振動等に伴う摩擦抵抗の増大はなく、円滑な回転伝達が可能となる。
【００１６】
本発明の変速装置においては、第１回転軸の回転数Ｎ１と第２回転軸の回転数Ｎ２とのとの比である変速比（Ｎ２／Ｎ１）は、次式で表される。
Ｎ２／Ｎ１＝１−（Ｚｒ１・Ｚｐ２／Ｚｐ１・Ｚｃ２）  ：式１
ここで、
Ｚｒ１：第１内接式遊星歯車機構における、固定された固定リング歯車の歯数
Ｚｐ１：第１内接式遊星歯車機構における、第１遊星歯車の歯数
Ｚｐ２：第２内接式遊星歯車機構における、第２遊星歯車の歯数
Ｚｃ２：第２内接式遊星歯車機構における、第２回転軸に連結の中心歯車の歯数
本発明の変速装置では、上記の歯車の歯数を変更することにより変速比を適宜設定することが可能であるが、第１、第２内接式遊星歯車機構の外歯歯車の歯数がこれを囲む内歯歯車の歯数よりも小さく、Ｚｒ１＞Ｚｐ１、Ｚｐ２＞Ｚｃ２であることから、変速比は負の値となる。つまり、本発明の変速装置は、回転方向を反転させる反転装置でもあって、変速しながら逆転させる回転伝達用の機器として好適に用いることができる。
【００１７】
本発明の変速装置の一実施態様として、「遊星歯車体が円板状の中間壁を有し、中間壁の一方の面には第１遊星歯車が設けられ、他方の面には第２遊星歯車を形成した周壁が設けられるとともに、中間壁の他方の面に、第２回転軸に固着した中心歯車の一方の軸方向端面が当接しており、さらに、中心歯車の他方の軸方向端面がハウジングの内部空間の一方側の面に当接し、第１遊星歯車の端面がハウジングの内部空間の反対側の面に当接する」ように構成した場合には、遊星歯車体の中間壁が、第１遊星歯車及び中心歯車を介してハウジングの内部空間の両側の面に当接し、遊星歯車体が軸方向に位置決めされる。そのため、遊星歯車体の軸の傾きや軸方向の移動を確実に阻止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の変速装置の第１実施例を示す図である。
【図２】図１の変速装置におけるケーシング等の分解・組立図である。
【図３】図１の変速装置における遊星歯車体等の回転部品の分解・組立図である。
【図４】図１の変速装置における案内機構の分解・組立図である。
【図５】本発明の変速装置の第２実施例を示す図である。
【図６】図５の変速装置における遊星歯車体等の回転部品の分解・組立図である。
【図７】図５の変速装置における案内機構の分解・組立図である。
【図８】従来の変速装置の一例を示す図である。
【図９】従来の変速装置の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の変速装置について説明する。まず、本発明の第１実施例の変速装置の全体構造を図１に示し、ハウジングの分解・組立図を図２に、変速装置の主要回転部品である第１、第２回転軸、遊星歯車体の分解・組立図を図３に、案内機構の分解・組立図を図４に示す。
【００２０】
図１の上段中央の縦断面図に示すように（各部品を単品で示す図２〜図４も参照）、第１実施例の変速装置は、固定のハウジング１の中心部に第１回転軸２及び第２回転軸３をそれぞれ配置した構造であって、第１、第２回転軸は共通の中心軸ｏの回りを回転する。この変速装置をギヤードモーターの減速機として使用するときは、第１回転軸２が入力側となって駆動モーターに、第２回転軸３が出力側となって被駆動機器に接続される。これに対し、増速機として使用するときは、第２回転軸３が入力側に、第１回転軸２が出力側に接続される。
【００２１】
ハウジング１は、カップ状のハウジング本体１１とその開放端を封鎖するシールド板１２とからなる固定部材である（図２も参照）。ハウジング本体１１には、遊星歯車体４を収容する段付きの内部空間１Ｓが形成され、内部空間１Ｓの小径部の内周面には、第１内接式遊星歯車機構の固定リング歯車ｒ１である内歯が形成されている。第１回転軸２が固定ハウジング本体１１の端部を貫通する部位と、第２回転軸３がシールド板１２を貫通する部位には、それぞれボールベアリングＢＲが置かれている。また、シールド板１２の内部空間１Ｓ側の端面には、遊星歯車体４の遊星運動を案内する後述の環状部材６を嵌め込むための環状溝１２Ｇが形成されている。
【００２２】
第１回転軸２は、中心軸ｏから偏心量ｅだけ偏心した位置ｏ´を中心とする円形断面の偏心部材２１を備えており（図３も参照）、偏心部材２１は、第１回転軸２と一体的に形成されて固着される。この偏心部材２１には、遊星歯車体４がボールベアリングＢＲを介して軸支されている。第１回転軸２には、駆動側又は被駆動側の機器の接続するための、断面に直線部を有する内孔が設けてある（第２回転軸３も同様）。
遊星歯車体４は、円板状の中間壁４１を有しており、中間壁４１の一方の面の、偏心部材２１用のボールベアリングＢＲの外方に外歯歯車である第１遊星歯車ｐ１が設けられ、他方の面には、円板状の中間壁４１の周縁に周壁４２が形成されるとともに、周壁４２の内面に内歯歯車である第２遊星歯車ｐ２が設けられる。偏心部材２１に遊星歯車体４が嵌め込まれた状態で第１回転軸２がハウジング１内に配置されたときは、図１の断面Ａ−Ａに示すとおり、第１遊星歯車ｐ１が固定リング歯車ｒ１と噛み合って第１内接式遊星歯車機構を構成することとなる。
【００２３】
第２回転軸３は、一体的に形成されて連結された中心歯車ｃ２を備えている。第２回転軸３がハウジング１内に配置され、偏心部材２１に嵌め込まれた遊星歯車体４と組み合されたときは、図１の断面Ｂ−Ｂに示すとおり、内歯歯車である遊星歯車体４の第２遊星歯車ｐ２が中心歯車ｃ２と噛み合って第２内接式遊星歯車機構を構成する。第１内接式遊星歯車機構及び第２内接式遊星歯車機構を構成する各歯車は、この実施例では、トロコイド歯形の歯車となっている。歯形として多く用いられるインボリュート歯形の場合は、内接式遊星歯車機構において内歯歯車と外歯歯車の歯数差が小さいと干渉を起こす恐れがあるが、トロコイド歯形を採用することにより干渉を回避することができる。
【００２４】
第２回転軸３の中心歯車ｃ２がハウジング１内に配置されたときは、中心歯車ｃ２の一方の軸方向端面ｃ２Ｒが、遊星歯車体４の中間壁４２における第２遊星歯車ｐ２側の面４２Ｌに当接し、他方の軸方向端面ｃ２Ｌが、ハウジング１の内部空間１Ｓの第２回転軸３側の面１ＳＬ（シールド板１２の面）に当接する。遊星歯車体４の第１遊星歯車ｐ１側の端面４Ｒは、ハウジング１の内部空間の１Ｓの反対側の面１ＳＲに当接するので、遊星歯車体４は、中心歯車ｃ２を介して軸方向に位置決めされる。
また、第１回転軸２の偏心部材２１には、中心軸ｏと同心の延長軸２２が第２回転軸３側に延びるように形成してあり（図３も参照）、延長軸２２は、中心歯車ｃ２にボールベアリングＢＲを介して軸受される。これにより、第１回転軸２と第２回転軸３との相対的な傾きや振動の発生が防止される。
【００２５】
そして、遊星歯車体４の遊星運動を案内する案内機構が遊星歯車体４とハウジング１との間に設置される。図１の第１実施例の変速装置では、案内機構は、遊星歯車体４の軸方向の一端を支持するスペーサと、スペーサが嵌め込まれた環状部材とを備えている。
図３に示すように、遊星歯車体４の周壁４２の一端４Ｌ（シールド板１２側の端部）には、円形断面の６個の突起４３が形成されている。突起４３は、図４に示すとおり、円形断面のスペーサ５に設けられた挿入孔５１に挿入される。挿入孔５１は、円形断面のスペーサ５に偏心して形成されていて、その偏心量は、第１回転軸２に固着された偏心部材２１の偏心量ｅに等しい。スペーサ５は、内周と外周とが同心円の環状部材６に設けられた６個の孔に嵌め込まれ、この環状部材６が、ハウジング１のシールド板１２に形成された環状溝１２Ｇに嵌め込まれて、共通の中心軸ｏの回りに回転可能となっている（図１の上段中央の縦断面図及び断面Ｃ−Ｃも参照）。
【００２６】
次に、図１の第１実施例の変速装置の作動について説明する。本発明の変速装置は、上述したように増速機としても好適なものであるが、ここでは、分かり易いように減速機として作動させる場合について説明する。
モーター等の駆動源により第１回転軸２が、例えば、時計方向に回転したときは、第１回転軸２の偏心部材２１に軸支された遊星歯車体４が中心軸ｏの回りを公転し、遊星歯車体４の第１遊星歯車ｐ１が、ハウジング１の固定リング歯車ｒ１と噛み合って反時計方向に自転しながら、固定リング歯車ｒ１に内接して移動する（第１内接式遊星歯車機構）。内歯歯車である遊星歯車体４の第２遊星歯車ｐ２は、第１遊星歯車ｐ１と同一の回転数で公転及び自転を行い、第２回転軸３に固着された中心歯車ｃ２を回転させることとなる（第２内接式遊星歯車機構）。
【００２７】
第１回転軸２と第２回転軸３との間に偏心して置かれる遊星歯車体４は、その中心が中心軸ｏの回りを公転しつつ自転する遊星運動を行う。この遊星運動を案内する案内機構として、図１の実施例の遊星歯車体４には６個の突起４３が形成されており、突起４３が偏心状態で挿入される円形断面のスペーサ５が、中心軸ｏの回りに回転可能な環状部材６の円穴に嵌め込まれている。これによって、遊星歯車体４は、公転と自転が許容される状態でその一端がハウジング１に支持されるため、遊星歯車体４の軸と第１回転軸２又は第２回転軸３との相対的な傾き、あるいは回転中の振動を防止できる。
なお、図１等の第１実施例の案内機構では、環状部材６の円穴にスペーサ５を介して遊星歯車体４の突起４３を支持しているが、円形断面の突起４３が摺接しながら公転する径の小さい円穴を環状部材６に設け、スペーサ５を省略することも可能である。
【００２８】
図１の第１実施例の変速装置では、遊星歯車機構を構成する各歯車の歯数は、固定リング歯車の歯数Ｚｒ１：４１、第１遊星歯車（外歯歯車）の歯数Ｚｐ１：４０、第２遊星歯車（内歯歯車）の歯数Ｚｐ２：４１、第２回転軸に連結の中心歯車の歯数Ｚｃ２：４０、と設定されている。各内接式遊星歯車機構における内歯歯車と外歯歯車との歯数差は１であるが、各歯車の歯形はトロコイドであるので、内歯歯車と外歯歯車とを噛み合わせたときに干渉を起こすことはない。
上記のように歯数が設定された第１実施例の変速装置において、第１回転軸２の回転数Ｎ１と第２回転軸３の回転数Ｎ２の比である変速比は、式１により、
Ｎ２／Ｎ１＝−８１／１６００≒−１／２０
と計算される。つまり、第１実施例の変速装置は、第１回転軸を入力、第２回転軸を出力として減速機とした場合には、回転数を約１／２０に減速しながら回転方向を反転させる減速機となり、逆に、第２回転軸を入力、第１回転軸を出力とした場合は、２０倍に増速して反転させる増速機となって、大きな変速比を実現することが可能である。
【００２９】
次いで、本発明の第２実施例の変速装置について図５乃至図７によって説明する。図５に第２実施例のものの全体構造を示し、図６には主要回転部品である第１、第２回転軸、遊星歯車体の分解・組立図、図７には案内機構の分解・組立図を示す。第２実施例の変速装置は、第１実施例のものと基本的には同じであって、主な相違点は、遊星歯車体の遊星運動を案内する案内機構にある。そのため、図５〜図７では、第１実施例の図１〜図４の部品等に対応するものについては、同一の符号を付している。
【００３０】
図５の上段中央の縦断面図に示すように、第２実施例の変速装置は、第１実施例のものと同様に、固定のハウジング１の中心部に第１回転軸２及び第２回転軸３をそれぞれ配置した構造であって、第１、第２回転軸は共通の中心軸ｏの回りを回転する。図６に示すとおり、第１回転軸２に固着された偏心量ｅの偏心部材２１には、ボールベアリングを介して遊星歯車体４が軸支されており、外歯歯車である遊星歯車体４の第１遊星歯車ｐ１が、ハウジング１に形成された固定リング歯車ｒ１と噛み合って第１内接式遊星歯車機構を構成する（図５の断面Ａ−Ａ）。内歯歯車である遊星歯車体４の第２遊星歯車ｐ２は、第２回転軸に固着された中心歯車ｃ２と噛み合って第２内接式遊星歯車機構を構成する（図５の断面Ｂ−Ｂ）。
【００３１】
内接式遊星歯車機構の各歯車の歯数は、第１遊星歯車Ｚｐ１：４０、固定リング歯車Ｚｒ１：４１、第２遊星歯車Ｚｐ２：４１、中心歯車Ｚｃ２：４０となっている。第２実施例の変速装置は、変速装置としての基本的な機能については第１実施例のものと同じであり、第１回転軸と第２回転軸との間の変速比は約−１／２０（減速機の場合）である。
【００３２】
上述の構成は第１実施例と変わりはないが、第２実施例の変速装置では、遊星歯車体４の遊星運動を案内する案内機構が、遊星歯車体４の外周を取り巻く中間輪７としてハウジング１との間に設置される（図５の断面Ｂ−Ｂ）。
図７に示すように、第２実施例の案内機構における中間輪７は、内周と外周とが偏心したリング状の部材であって、その偏心量は、遊星歯車体４の中心軸ｏからの偏心量であるｅに等しい。中間輪７の外周と内周には、転動部材であるボール８がリテーナ８１に組み込まれて設置されており、これらの部材がハウジング１に取り付けられたときは、図５の断面Ｂ−Ｂに示すとおり、ハウジング１と遊星歯車体４との間隙が案内機構によって埋められることとなる。第２実施例の変速装置では、案内機構がハウジング１と遊星歯車体４との間に置かれるため、遊星歯車体４の端面には第１実施例のような突起は設けられておらず、また、シールド板１２には円周溝は設けられていない。
【００３３】
第２実施例の中間輪７は、その内周が外周に対してｅだけ偏心していて、中間輪７が回転すると内周の中心が半径ｅの円周上を移動し、遊星歯車体４の遊星運動を案内する。遊星歯車体４とハウジング１との周方向の間隙は、中間輪７（及び内方と外方に配置されたボール８）によって埋められ、遊星歯車体４は、これらの部材に支持されて公転及び自転を行うので、振動等の発生を防止して安定的な作動を実現できる。図６の実施例では、中間輪７の内方と外方にボール８が配置されているが、中間輪７の内周面及び外周面と対向するハウジング１等の面との間の潤滑性が十分であれば、内方と外方のボール８を省略することができる。
【００３４】
以上詳述したように、本発明は、２個の遊星歯車を有する遊星歯車体を用いて第１回転軸と第２回転軸との間で回転伝達を行う変速装置において、遊星歯車体の遊星歯車の一つを内歯歯車として一方の回転軸に固着した外歯歯車を噛み合わせるとともに、遊星歯車体とハウジングとの間に案内機構を設置して、遊星歯車体にスムースな遊星運動を行わせるようにしたものである。
上記の実施例では、内接式遊星歯車機構の内歯歯車の歯数を４１、外歯歯車の歯数を４０とし歯数差を１としているが、歯数や歯数差を変更して変速装置の変速比の設定を変えることができるのは言うまでもない。歯数差が大きいときは、歯車の歯形を実施例のトロコイド歯形に変えてインボリュート歯形を採用することができる。また、各歯車を遊星歯車体等に直接形成しているが、歯車部分を別体で製作して部品に組み付けるなど、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。
【符号の説明】
【００３５】
１：ハウジング
２：第１回転軸
２１：偏心部材
３：第２回転軸
４：遊星歯車体
４１：中間壁
４２；周壁
５：スペーサ（第１実施例の案内機構の）
６：環状部材（第１実施例の案内機構の）
７：中間輪（第２実施例の案内機構の）
ｒ１：固定リング歯車（第１内接式遊星歯車機構の）
ｐ１：第１遊星歯車（第１内接式遊星歯車機構の）
ｐ２：第２遊星歯車（第２内接式遊星歯車機構の）
ｃ２：中心歯車（第２内接式遊星歯車機構の）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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