(57)【要約】【解決課題】  水平方向に減速機構を延長することができる歯車機構を提供する。【解決手段】  サンギヤ１０と、サンギヤに噛み合うプラネタリギヤ１２と、内歯と外歯を備え、プラネタリギヤに前記内歯が噛み合うリングギヤ１４と、前記外歯に噛み合う第２のプラネタリギヤ１６と、少なくとも第２の内歯を備え、第２のプラネタリギヤに第２の内歯が噛み合う第２のリングギヤ１８と、を備える歯車機構である。第２のリングギヤは、第２の外歯を備え、第２のリングギヤの外歯に噛み合う第３以降のプラネタリギヤと、このプラネタリギヤにその内歯が噛み合う第３以降のリングギヤと、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンギヤと、サンギヤに噛み合うプラネタリギヤと、内歯と外歯を備え、プラネタリギヤに前記内歯が噛み合うリングギヤと、前記外歯に噛み合う第２のプラネタリギヤと、少なくとも第２の内歯を備え、第２のプラネタリギヤに第２の内歯が噛み合う第２のリングギヤと、を備えてなる歯車機構。
【請求項２】
第２のリングギヤが、第２の外歯を備えている請求項１記載の歯車機構。
【請求項３】
第２のリングギヤの外歯に噛み合う第３以降のプラネタリギヤと、このプラネタリギヤにその内歯が噛み合う第３以降のリングギヤと、を備え、第３以降のリングギヤには外歯が設けられている請求項２記載の歯車機構。
【請求項４】
請求項1乃至３の何れか１項記載の歯車機構を利用した駆動システムであって、前記サンギヤに駆動軸を連結するとともに、前記リングギヤを駆動輪のホイルにしたことを特徴とする駆動システム。
【請求項５】
前記サンギヤ及びリングギヤが楕円形状に構成されてなる請求項１乃至３の何れか１項記載の駆動システム。
【請求項６】
駆動源を、減速機構を介して負荷に連結させた伝達機構において、前記減速機構にはこの減速機構の回転運動に対する応力緩衝部材が設けられてなる伝達機構。
【請求項７】
前記減速機構が請求項１乃至４の何れか１項記載の歯車機構から構成されてなる請求項６記載の伝達機構。
【請求項８】
前記リングギヤに前記応力緩衝部材が設けられている請求項７記載の伝達機構。
【請求項９】
前記応力緩衝部材が、弾性特性が異なる複数の層から構成されてなる請求項６乃至８の何れか１項記載の伝達機構。
【請求項１０】
駆動源に連結されるロータを備えたモータにおいて、当該ロータには、その回転運動に対する応力緩衝部材が設けられているモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯車機構に係わり、特に従来の遊星歯車機構の改良を伴った歯車機構である。この歯車機構は、自動車、発電機、ロボット制御、玩具、飛行機、生活用品など種々の機械に利用される。
【背景技術】
【０００２】
従来の遊星歯車機構は、太陽歯車（中心にある歯車）、プラネタリギヤ（太陽歯車の周りにある複数の歯車）、外輪歯車（一番大きな歯車）の３つの歯車から構成されており、主に自動車の自動変速装置のような動力伝達装置に使用されている。この遊星歯車機構において、一対の互いに噛み合う歯車の一方の歯車の軸は固定され、他の歯車（プラネタリギヤ）はこれと同時にサンギヤの回りを回転するように動く。このような遊星歯車機構として、例えば、特開平７−９２８４号公報に記載のものが存在する。
【特許文献１】特開平７−９２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の遊星歯車機構においては、サンギヤからプラネタリギヤ、リングギヤに駆動力が伝達される。伝達歯車機構を増設する場合には、軸方向に減速機構が延長されなければならなかった。そこで、この発明は、水平方向に減速機構を延長することができる歯車機構を提供することを目的とするものである。本発明の他の目的は、この歯車機構を備えた負荷の駆動システムを提供することである。本発明の他の目的は、この歯車機構を駆動輪の伝達機構及びホイルへの応用である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するために、本発明は、サンギヤと、サンギヤに噛み合うプラネタリギヤと、内歯と外歯を備え、プラネタリギヤに前記内歯が噛み合うリングギヤと、前記外歯に噛み合う第２のプラネタリギヤと、少なくとも第２の内歯を備え、第２のプラネタリギヤに第２の内歯が噛み合う第２のリングギヤと、を備えてなる歯車機構であることを特徴とする。
【０００５】
本発明の好適な形態において、第２のリングギヤが、外歯を備えていることを特徴とする。また、第２のリングギヤの外歯に噛み合う第３以降のプラネタリギヤと、このプラネタリギヤにその内歯が噛み合う第３以降のリングギヤと、を備え、第３以降のリングギヤには外歯が設けられている。前記リングギヤには応力緩衝手段が設けられてなる。前記応力緩衝手段が、ばね手段或いは衝撃吸収材、例えばウレタンから構成されてなる。前記リングギヤは、前記応力吸収手段を介して接続される複数の部材から構成されてなる。応力緩衝部材は、弾性特性が異なる複数の層から構成されることもできる。
【０００６】
さらに本発明は前記歯車機構を利用した駆動システムであって、前記サンギヤに駆動軸を連結するとともに、前記リングギヤを駆動輪のホイルとしたことを特徴とする駆動システムである。さらに、前記サンギヤ及びリングギヤが楕円形状に構成されてなる駆動システムである。
【０００７】
以上説明したように、本発明によれば、リングギヤには内歯と外歯を構成し、複数のリングギヤを、プラネタリギヤ（連結ギヤ）を介して連結しているために、所定の減速比を得るために複数の歯車を連結する減速機構を構成する際に、歯車を水平方向に展開することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施の形態について説明する。図１はその模式図を示すものである。符号１０は中心軸に設けられたサンギヤ（中心軸）であり、このサンギヤの回りに、これと噛み合う第１プラネタリギヤ（連結軸）１２が３基均等に設けられている。この第１プラネタリギヤは第１リングギヤ（軌道軸）１４の内歯に噛み合っている。
【０００９】
符号１６は、第１リングギヤの外歯に噛み合う第２のプラネタリギヤであり、符号１８は、その内歯が第２のプラネタリギヤに噛み合う第２のリングギヤである。第２のプラネタリギヤ１６は第１リングギヤの回りに均等に３基設けられている。第２のプラネタリギヤは第１のプラネタリギヤとは６０度の角度差を持って配置されている。
【００１０】
第２のリングギヤ１８には外歯が形成されている。前記第１のプラネタリギヤ及び第２のプラネタリギヤは公転或いは固定できるように構成されている。第１のリングギヤ及び第２のリングギヤも回転或いは固定できるように構成されている。図１に示す例ではこれらプラネタリギヤ（連結歯車）は軸に固定され、リングギヤが回転するように構成されている。
【００１１】
図１及び図２の（１）乃至（３）に記載するように、今、サンギヤ１０が矢印方向に回転すると、第１プラネタリギヤ１２が自転し、これに応じて第１リングギヤ１４が矢印方向に回転する。第１リングギヤが回転すると、第２プラネタリギヤ１６が自転し、第２リングギヤ１８が矢印方向に回転する。
【００１２】
このように、サンギヤに第１プラネタリギヤ、第１リングギヤ、第２プラネタリギヤ・第２リングギヤ・・・・Ｎ段プラネタリギヤ・Ｎ段リングギヤを展開していくことにより、水平方向に減速歯車機構を延長することが可能となる。所定の減速比を得るように、ギヤの歯車数、Ｎ段の数値を選択すれば良い。具体的な例を示すと以下のとおりである。
中心軸１０：Ｍ１（歯数）
軌道軸１４：Ｍ２Ｉ（内歯数）、Ｍ２Ｏ（外歯数）
軌道軸１８：Ｍ３Ｉ（内歯数）
連結軸１２，１６：Ｓ１（歯数）、Ｓ２（歯数）とすると、
減速比Ｋ１＝（Ｓ１／Ｍ１）（Ｍ２Ｉ／Ｓ１）＝Ｍ２Ｉ／Ｍ１
減速比Ｋ２＝（Ｓ２／Ｍ２Ｏ）（Ｍ３Ｉ／Ｓ２）＝Ｍ３Ｉ／Ｍ２Ｏ
総減速比：Ｋ＝Ｋ１＊Ｋ２、となる。
【００１３】
即ち、
中心軸：Ｍ１＝１０
軌道軸：Ｍ２Ｉ＝６０、Ｍ２Ｏ＝４０
軌道軸：Ｍ３Ｉ＝８０
連結軸：Ｓ１＝２０、Ｓ２＝１０
減速比Ｋ１＝６０／２０＝６
減速比Ｋ２＝８０／４０＝２
総減速比：Ｋ＝１２、となる。
【００１４】
次に本発明の応用例について説明する。図３は図２の減速機構をタイヤのホイル部に設けた例を示している。（１）及び（２）ともその原理図であり、サンギヤ１０には車輛の駆動源からの駆動部４３が連結されている。第２リングギヤ１８はタイヤのホイルを構成する。第２リングギヤ１８の外周にゴム製タイヤ４０がセットされている。
【００１５】
駆動部４３からの回転力により、サンギヤ１０が回転すると、第１プラネタリギヤ・第１リングギヤ・第２プラネタリギヤを介して第２リングギヤ（ホイル）が回転する。これによって、所定の減速比で減速されて駆動部の回転がホイルまで伝達される。図４に示すように、第１リングギヤ１０及び第１プラネタリギヤ１２は楕円状に形成されても良い。サンギヤの最大半径を構成する周の部分とプラネタリギヤの最小半径を構成する周の部分とが連結するように、両ギヤが歯合している。前記ギヤが楕円で構成されていることから、プラネタリギヤに噛み合うリングギヤ１４の内周は、サインカーブの形状から構成されている。
【００１６】
図５は本発明のさらに他の実施形態を示すものである。駆動ギヤの歯と従動ギヤとの歯同士の間には隙間（バックラッシュ）が、歯の噛み合いを良好にするために適性値に設定されている。駆動ギヤが高トルクで回転し始めると、駆動ギヤの歯と従動ギヤの歯とが衝突し、伝達系にストレスを与える。そこで、この実施形態では、リングギヤにこのストレスの緩衝手段（応力緩衝手段）を設けている。
【００１７】
すなわち、リングギヤ１８を二つに１８Ａ，１８Ｂに分割し（（1）参照）、リングギヤの円周方向に３箇所均等位置に矩形領域１０２を形成し（（2）乃至（5）参照）、この領域に緩衝手段（コイルばね）１０４を収容する（（2），（3）参照）。すなわち、リングギヤの二つの半分のもの１８Ａ，１８Ｂがコイルばね１０４を介して連結していることになる。
【００１８】
今、サンギヤ側のリングギヤ１８Ａに急に矢印方向のトルクが加わった際（（2）参照）、矩形領域１０２で閉じ込められたコイルばね１０４にトルクが加わる、このトルクの影響を受けてばね１０４が縮む（（3）参照）。次いで、このばねの反発力によって外側リングギヤ半体１８Ｂがこの方向に押しやられて、回転するようになる。トルクの急激な変化がコイルばね１０４によって緩衝される。
【００１９】
この緩衝手段はコイルばね代えて、ウレタンなの弾性樹脂１０６であっても良い（（4），（5）参照）。リングギヤの半体１８Ａに加わったトルクによって弾性樹脂１０６が変形する。弾性樹脂の変形が元に戻るのに合わせてリングギヤの他の半分１８Ｂがサンギヤ１０の回転方向に押されて、二つのリングギヤが一体となって回転する。弾性樹脂１０６の変形によってトルク変動が緩衝される。
【００２０】
この実施形態によれば、回転体の回転方向の急激なトルク変動が、緩衝手段によって緩衝されるために、減速伝達機構に加わるストレスを低減することができる。
【００２１】
図６はこの緩衝手段の他の実施形態を示すものである。二つのリングギヤ１８Ａ，１８Ｂとの間に弾性樹脂のリング２００が設けられ、二つのリングを圧接させて、両方のリング間にこの弾性樹脂のリング２００を収容している（（1），（２）参照）。弾性樹脂のリングの途中の膨張部２０２は二つのリング間の矩形領域１０２に圧接されている。
【００２２】
この実施形態によれば、回転方向（周方向（（3）参照））ばかりでなく径方向に加わる二つのリングギヤ間のトルク変動を緩衝することが可能である（（4）参照）。（３）では応力（矢印に相当）が円周方向に加わるが、（４）では、応力（矢印）が径方向に加わる。（４）の方向の荷重を緩衝できることにより、車輛のホィールに応用されたときに、車両のバウンジング、ローリング等重力方向への荷重変動がギヤ部に加わるのを緩衝できる。これにより、ギヤ部の寿命低下を防ぐ。なお、（５）に示すように、矩形領域１０２に粘弾性が異なる二つの部材３００，３０２を圧入するようにしても良い。このように緩衝部材を複数の層から構成することができる。３層以上であっても良い。（６）は、（３）の場合とは逆方向にギヤが回転した場合のものである。（７）は（４）とは逆にギヤが半径方向での中心方向に圧縮された場合の動作図である。（４）はギヤに半径方向での反中心方向に力が加わった場合の図である。
【００２３】
この実施形態において説明した応力緩衝構造を、応力緩衝機能を備えた減速機構を介することなく、モータ内部のロータ部自体に用いることができる。図７は、その基本構造を示すものであり、符号７００はコイル又は永久磁石からなる駆動源であり、この駆動源から供給される回転力が回転軸７０２に供給されて回転軸が回転する。７０４はロータであり、このロータに既述の応力緩衝手段１００を設けている。
【００２４】
図８は図７の変形例であり、図８のものはロータの外周部にギヤ７０８が構成され、このギヤ部に既述の応力緩衝機構１００が設けられている。なお、本発明に係わるギヤ機構は、メムス（ＭＥＭＳ）と称される半導体微細加工技術によって、マイクロマシンの一部又は全部としても提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係わるギヤ機構の実施形態の模式図である。
【図２】ギヤ伝達の駆動方式を説明するための、ギヤ機構の平面図である。
【図３】ギヤ機構を車輛の駆動輪の駆動機構に応用した実施形態を説明する模式図である。
【図４】ギヤ形状の他の例を示す平面図である。
【図５】最外周リングギヤに応力緩衝機構を備えたギア機構の平面図である。
【図６】応力緩衝機構の他の実施形態を示すギヤ機構の平面図である。
【図７】応力緩衝機能を備えた減速機構を介することなく、モータ内部のロータ部自体に用いたモータの基本構造図である。
【図８】図７の変形例である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  中心軸に設けられたサンギヤ、１２  第１プラネタリギヤ（連結軸）、１４  第１リングギヤ（軌道軸）、１６  第２プラネタリギヤ  １８  第２リングギヤ
【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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