(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１太陽歯車、第１内歯歯車、前記第１太陽歯車と第１内歯歯車の間でそれぞれに噛み合わされた複数の第１遊星歯車、及び前記複数の第１遊星歯車の自転軸を互いに連結して複数の第１遊星歯車の公転を取り出す第１キャリアを備えた第１遊星歯車装置と、
第２太陽歯車、第２内歯歯車、前記第２太陽歯車と第２内歯歯車の間でそれぞれに噛み合わされた複数の第２遊星歯車、及び前記複数の第２遊星歯車の自転軸を互いに連結して複数の第２遊星歯車の公転を取り出す第２キャリアを備え、前記第１太陽歯車と第１内歯歯車の歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２内歯歯車の歯数比を有し、前記第１遊星歯車装置と同じ中心軸線上に配置された第２遊星歯車装置とで構成され、
前記第１キャリアと第２キャリアは前記第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の間で互いに公転軸を合わせて連結し、更に第１キャリアは第２遊星歯車装置側とは反対側に入力軸を取り出し、前記第１内歯歯車と第２内歯歯車を連結してフリーとし、前記第１太陽歯車を固定し、更に前記第２太陽歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする減速装置。
【請求項２】
請求項１記載の減速装置に於いて、第１太陽歯車の歯数をＺ11、第１遊星歯車の歯数をＺ12、第１内歯歯車歯数をＺ13、第２太陽歯車の歯数をＺ21、第２遊星歯車の歯数をＺ22、第２内歯歯車の歯数をＺ23とするとき、前記入力軸の入力回転Ａと出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ａ）は、
【数１】
0003897205.tif 000010
であることを特徴とする減速装置。
【請求項３】
第１太陽歯車、第１内歯歯車、前記第１太陽歯車と第１内歯歯車の間でそれぞれに噛み合わされた複数の第１遊星歯車、及び前記複数の第１遊星歯車の自転軸を互いに連結して複数の第１遊星歯車の公転を取り出す第１キャリアを備えた第１遊星歯車装置と、
第２太陽歯車、第２内歯歯車、前記第２太陽歯車と第２内歯歯車の間でそれぞれに噛み合わされた複数の第２遊星歯車、及び前記複数の第２遊星歯車の自転軸を互いに連結して複数の第２遊星歯車の公転を取り出す第２キャリアを備え、前記第１太陽歯車と第１内歯歯車の歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２内歯歯車の歯数比を有し、前記第１遊星歯車装置と同じ中心軸線上に配置された第２遊星歯車装置とで構成され、
前記第１内歯歯車と第２内歯歯車を連結して入力軸を取り出し、前記第１キャリアと第２キャリアは前記第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の間で互いに公転軸を合わせて連結してフリーとし、前記第１太陽歯車を固定し、更に前記第２太陽歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする減速装置。
【請求項４】
請求項３記載の減速装置に於いて、第１太陽歯車の歯数をＺ11、第１遊星歯車の歯数をＺ12、第１内歯歯車歯数をＺ13、第２太陽歯車の歯数をＺ21、第２遊星歯車の歯数をＺ22、第２内歯歯車の歯数をＺ23とするとき、前記入力軸の入力回転Ｂと出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ｂ）は、
【数２】
0003897205.tif 000011
であることを特徴とする減速装置。
【請求項５】
第１太陽歯車、第１内歯歯車、前記第１太陽歯車と第１内歯歯車の間でそれぞれに噛み合わされた複数の第１遊星歯車、及び前記複数の第１遊星歯車の自転軸を互いに連結して複数の第１遊星歯車の公転を取り出す第１キャリアを備えた第１遊星歯車装置と、
第２太陽歯車、第２内歯歯車、前記第２太陽歯車と第２内歯歯車の間でそれぞれに噛み合わされた複数の第２遊星歯車、及び前記複数の第２遊星歯車の自転軸を互いに連結して複数の第２遊星歯車の公転を取り出す第２キャリアを備え、前記第１太陽歯車と第１内歯歯車の歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２内歯歯車の歯数比を有し、前記第１遊星歯車装置と同じ中心軸線上に配置された第２遊星歯車装置とで構成され、
前記第１キャリアと第２キャリアは前記第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の間で互いに公転軸を合わせて連結し、更に第１キャリアは第２遊星歯車装置側とは反対側に入力軸を取り出し、前記第１太陽歯車と前記第２太陽歯車を連結してフリーとし、前記第１内歯歯車を固定し、更に前記第２内歯歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする減速装置。
【請求項６】
請求項５記載の減速装置に於いて、第１太陽歯車の歯数をＺ11、第１遊星歯車の歯数をＺ12、第１内歯歯車歯数をＺ13、第２太陽歯車の歯数をＺ21、第２遊星歯車の歯数をＺ22、第２内歯歯車の歯数をＺ23とするとき、前記入力軸の入力回転Ａと出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ａ）は、
【数３】
0003897205.tif 000012
であることを特徴とする減速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダブル遊星歯車装置を利用して大きな減速比を得るようにした減速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、１／１００を超える大きな減速比を得るための減速装置としては、例えば図５のようなハーモニックドライブ装置が知られている。
図５（Ａ）において、ハーモニックドライブ装置は、ウェーブ・ジェネレータ１０１、フレクスプライン１０２及びサーキュラ・スプライン１０３で構成される。ウェーブ・ジェネレータ１０１は、楕円形カムの外周に、薄肉のボールベアリングが嵌められ、全体が楕円形をしている。フレクスプライン１０２は薄型のカップ状をした金属弾性体であり、カップの開口部外周にギアが刻まれている。
【０００３】
更にサーキュラ・スプライン１０３は剛体リングであり、内周にフレクスプライン１０２と同じ大きさのギアが刻まれており、フレクスプライン１０２より歯数が２枚多くなっている。フレクスプライン１０２は、ウェーブ・ジェネレータ１０１によって楕円状態に撓められ、楕円の長軸の部分でサーキャラ・スプライン１０３とギアが噛み合い、短軸部分でギアが完全に離れた状態となる。
【０００４】
図５（Ａ）においてサーキュラ・スプライン１０３を固定し、図５（Ｂ）のように、ウェーブ・ジェネレータ１０１に入力回転を伝達して時計方向へ回すと、フレクスプライン１０２は弾性変形し、サーキュラ・スプライン１０３とのギアの噛合い位置が順次移動する。
図５（Ｃ）のように、ウェーブ・シェネレータ１０１が１回転すると、フレクススプランイ１０２はサーキュラ・スプラン１０３より歯数が２枚少ないため、ウェーブ・ジェネレータ１０１の回転方向とは逆の反時計方向に歯数差２枚でだけ移動し、このフレクスプライン１０２の動きが出力として取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のハーモニックドライブ装置にあっては、特殊な形状の部品を必要とするために高価であり、また原理的に減速比が１／２００程度が限界であるという問題があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、ダブル遊星歯車の利用によって数百分の１から数千分の１といった高減速比が容易に得られるコスト的に安価な減速装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この目的を達成するため本発明の減速装置は次のように構成する。まず本発明の減速装置は、第１太陽歯車、第１内歯歯車、第１太陽歯車と第１内歯歯車の間でそれぞれに噛み合わされた複数の第１遊星歯車、及び複数の第１遊星歯車の自転軸を互いに連結して複数の第１遊星歯車の公転を取り出す第１キャリアを備えた第１遊星歯車装置と、第２太陽歯車、第２内歯歯車、第２太陽歯車と第２内歯歯車の間でそれぞれに噛み合わされた複数の第２遊星歯車、及び複数の第２遊星歯車の自転軸を互いに連結して複数の第２遊星歯車の公転を取り出す第２キャリアを備え、第１太陽歯車と第１内歯歯車の歯数比とは異なる第２太陽歯車と第２内歯歯車の歯数比を有し、第１遊星歯車装置と同じ中心軸線上に配置された第２遊星歯車装置とで構成される。
【０００７】
このような第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を備えたダブル遊星歯車につき、本願の第１発明にあっては、第１キャリアと第２キャリアは第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の間で互いに公転軸を合わせて連結し、更に第１キャリアは第２遊星歯車装置側とは反対側に入力軸を取り出し、第１内歯歯車と第２内歯歯車を連結してフリーとし、第１太陽歯車を固定し、更に第２太陽歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする。
【０００８】
この第１発明につき、第１太陽歯車の歯数をＺ11、第１遊星歯車の歯数をＺ12、第１内歯歯車の歯数をＺ13、第２太陽歯車の歯数をＺ21、第２遊星歯車の歯数をＺ22、第２内歯歯車の歯数をＺ23とするとき、入力軸の入力回転Ａと出力軸の出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ａ）は、
【０００９】
【数４】
0003897205.tif 000002
【００１０】
で与えられる。この場合、右辺分母が歯数の乗算により大きな値をとり、右辺分子は歯数乗算結果の差となるため、より小さな値をとり、入力回転Ａに対する出力回転Ｃの減速比（Ｃ／Ａ）は、数百分の１から数千分の１の減速比を実現できる。本願の第２発明は、第１発明と同じ第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を備えたダブル遊星歯車につき、第１内歯歯車と第２内歯歯車を連結して入力軸を取り出し、第１キャリアと第２キャリアは第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の間で互いに公転軸を合わせて連結してフリーとし、第１太陽歯車を固定し、更に第２太陽歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする。
【００１１】
この場合の入力軸の入力回転Ｂと出力軸の出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ｂ）は、
【００１２】
【数５】
0003897205.tif 000003
【００１３】
で与えられる。
この場合、右辺分母が歯数の乗算により大きな値をとり、右辺分子は歯数乗算結果の差となるため、より小さな値をとり、入力回転Ａに対する出力回転Ｃの減速比（Ｃ／Ａ）は、数百分の１から数千分の１の減速比を実現できる。
本願の第３発明は、第１発明と同じ第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を備えたダブル遊星歯車装置につき、第１内歯歯車と第２内歯歯車を連結して入力軸を取り出し、第１太陽歯車と第２太陽歯車を連結してフリーとし、第１キャリアを固定し、更に第２遊星歯車の第２キャリアから出力軸を取り出したことを特徴とする。
【００１４】
この場合の入力軸の入力回転Ｂと出力軸の出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ｂ）は、
【００１５】
【数６】
0003897205.tif 000004
【００１６】
で与えられる。この場合も、右辺分母が歯数の乗算により大きな値をとり、右辺分子は歯数乗算結果の差となるため、より小さな値をとり、入力回転Ｂに対する出力回転Ｃの減速比（Ｃ／Ｂ）は、数百分の１から数千分の１の減速比を実現できる。本願の第３発明は、第１発明と同じ第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置を備えたダブル遊星歯車につき、第１キャリアと第２キャリアは第１遊星歯車装置と第２遊星歯車装置の間で互いに公転軸を合わせて連結し、更に第１キャリアは第２遊星歯車装置側とは反対側に入力軸を取り出し、第１太陽歯車と前記第２太陽歯車を連結してフリーとし、第１内歯歯車を固定し、更に第２内歯歯車から出力軸を取り出したことを特徴とする。
【００１７】
この場合の入力軸の入力回転Ａと出力軸の出力回転Ｃとの減速比（Ｃ／Ａ）は、
【００１８】
【数７】
0003897205.tif 000005
【００１９】
で与えられる。
この場合も、右辺分母が歯数の乗算により大きな値をとり、右辺分子は歯数乗算結果の差となるため、より小さな値をとり、入力回転Ａに対する出力回転Ｃの減速比（Ｃ／Ａ）は、数百分の１から数千分の１の減速比を実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本願第１発明に対応した第１実施形態による減速装置のギアトレインの説明図である。
図１において、本発明の減速装置は第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０を同一中心軸線上に配置している。第１遊星歯車装置１０は、第１太陽歯車１１、第１太陽歯車１１の周囲を自転しながら公転する第１遊星歯車１２、第１遊星歯車１２の外側に噛み合わされた第１内歯歯車１３、更に第１遊星歯車１２を回転自在（自転）に軸支してその交転を取り出す第１キャリア１４を構成される。
【００２１】
第２遊星歯車装置２０も、第２太陽歯車２１、第２遊星歯車２２、第２内歯歯車２３及び第２キャリア２４で構成される。
更に第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０との間には、第１太陽歯車１１と第１内歯歯車１３の歯数比（Ｚ11／Ｚ13）と第２太陽歯車２１と第２内歯歯車２３の歯数比（Ｚ21／Ｚ23）とが異なるように歯車の歯数が決められている。  このような第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０について、図１の第１実施形態にあっては、まず第１キャリア１４と第２キャリア２４を連結し、ここから左側に入力軸１を取り出している。また第１内歯歯車１３と第２内歯歯車２３も連結され、これらはフリー状態となっている。更に第１太陽歯車１１は固定され、第２太陽歯車２１からは出力軸２が取り出されている。
【００２２】
ここで図１のように、第１太陽歯車１１の歯数をＺ11、第１遊星歯車１２の歯数をＺ12、第１内歯歯車１３の歯数をＺ13、第２太陽歯車２１の歯数をＺ21、第２遊星歯車２２の歯数をＺ22、更に第２内歯歯車２３の歯数をＺ23とすると、入力軸１の入力回転Ａと出力軸２の出力回転Ｃとの比で与えられる減速比（Ｃ／Ａ）は次のようになる。
【００２３】
【数８】
0003897205.tif 000006
【００２４】
この（１）式の右辺から明らかなように、分子は第１太陽歯車１１と第２内歯歯車２３の歯数の乗算値（Ｚ11・Ｚ23）と第１内歯歯車１３と第２太陽歯車２１の歯数の乗算値（Ｚ13・Ｚ21）の差となることから、例えば１０以下の小さな値をとる。これに対し分母は第１内歯歯車１３と第２太陽歯車２１の歯数の乗算値（Ｚ13・Ｚ21）であり、数百オーダの大きな値となる。
【００２５】
この結果、例えば入力軸１に入力回転Ａ＝１０００ｒｐｍを入力すると、出力軸２には（１）式より逆回りに１０００分の１以上に減速された出力回転Ｃを得ることができる。
ここで図１の実施形態の具体的な数値例を挙げると次のようになる。例えば
Ｚ11＝４１
Ｚ12＝３４
Ｚ13＝１０９
Ｚ21＝３５
Ｚ22＝２９
Ｚ23＝９３
とした場合、減速比Ｃ／Ａ＝＋（１／１９０７．５）となる。また
Ｚ11＝５１
Ｚ12＝２３
Ｚ13＝９７
Ｚ21＝３１
Ｚ22＝１４
Ｚ23＝５９
とした場合、減速比Ｃ／Ａ＝−（１／１５０３．５）となる。
【００２６】
図２は、本願の第２発明に対応した減速装置の第２実施形態のギアトレインの説明図である。この第２実施形態にあっても、図１の第１実施形態と同様、第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０を同じ中心軸線上に配置している。このような第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０について第２実施形態にあっては、まず第１内歯歯車１３と第２内歯歯車２３を連結し、これについて左側に入力軸１を取り出している。
【００２７】
また第１キャリア１４と第２キャリア２４が連結され、これらはフリー状態となっている。更に第１太陽歯車１１が固定され、第２太陽歯車２１からは出力軸２が取り出されている。このような第２実施形態における入力軸１の入力回転をＢ、出力軸２の出力回転をＣとすると、減速比（Ｃ／Ｂ）は次式で与えられる。
【００２８】
【数９】
0003897205.tif 000007
【００２９】
この（２）式の右辺から明らかなように、分子は図１の第１実施形態と同様、第１太陽歯車１１と第２内歯歯車２３の歯数の乗算値（Ｚ11・Ｚ23）から第１内歯歯車１３と第２太陽歯車２１の歯数の乗算値（Ｚ13・Ｚ21）を差し引いた値であり、１０以下の十分に小さな値となる。
これに対し分母は第１太陽歯車１１と第１内歯歯車１３の歯数の和（Ｚ11＋Ｚ13）に第２太陽歯車２１の歯数Ｚ２１を乗じた値であり、十分に大きな値をとることができる。その結果、減速比（Ｃ／Ｂ）は数百分の１から１０００分の１を越える十分に大きな減速比とすることができる。
【００３０】
図３は本願の第３発明に対応した減速装置の第３実施形態のギアトレインの説明図である。この第３実施形態にあっても、図１の実施形態と同様、第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０を同じ軸心線上に配列している。これに対し第３実施形態にあっては、まず第１内歯歯車１３と第２内歯歯車２３を連結して左側に入力軸１を取り出している。
【００３１】
また第１太陽歯車１１と第２太陽歯車２１を連結し、これらはフリー状態としている。更に第１キャリア１４は固定され、第２キャリア２４から出力軸２を取り出している。この図３の第３実施形態における入力軸１の入力回転Ｂと出力軸２の出力回転Ｃとの比で与えられる減速比（Ｃ／Ｂ）は次式で与えられる。
【００３２】
【数１０】
0003897205.tif 000008
【００３３】
この（３）式の右辺から明らかなように、分子は図１及び図２の各実施形態と同様、第１太陽歯車１１と第２内歯歯車２３の歯数の乗算値（Ｚ11・Ｚ23）から第１内歯歯車１３と第２太陽歯車２１の歯数の乗算値（Ｚ13・Ｚ21）を差し引いた値であり、十分に小さな値となる。
これに対し分母は第２太陽歯車２１と第２内歯歯車２３の歯数の和（Ｚ21＋Ｚ23）に第１太陽歯車１１の歯数Ｚ11を乗じた値であり、分子に対し十分に大きな値となる。このため、（３）式で与えられる減速比（Ｃ／Ｂ）は数百分の１から１０００分の１を越える十分大きな減速比とすることができる。また図３の第３実施形態にあっては、入力軸１に対する入力回転Ｂと減速後の出力軸２の出力回転Ｃの回転方向は同一方向となっている。
【００３４】
図４は本願の第４発明に対応した減速装置の第４実施形態のギアトレインの説明図である。この第４実施形態にあっても、図１の実施形態と同様、第１遊星歯車装置１０と第２遊星歯車装置２０を同じ軸心線上に配列している。これに対し第４実施形態にあっては、まず第１キャリア１４と第２キャリア２４を連結して左側に入力軸１を取り出している。
【００３５】
また第１太陽歯車１１と第２太陽歯車２１を連結し、これらはフリー状態としている。更に第１内歯歯車１３は固定され、第２内歯歯車２３から出力軸２を取り出している。この図４の第４実施形態における入力軸１の入力回転Ａと出力軸２の出力回転Ｃとの比で与えられる減速比（Ｃ／Ａ）は次式で与えられる。
【００３６】
【数１１】
0003897205.tif 000009
【００３７】
この（４）式の右辺から明らかなように、分母は図１から図３の各実施形態と同様、第１内歯歯車１１と第２内歯歯車２３の歯数の乗算値（Ｚ11・Ｚ23）から第１太陽歯車１３と第２太陽歯車２１の歯数の乗算値（Ｚ13・Ｚ21）を差し引いた値であり、十分に小さな値となる。
これに対し分母は第１太陽歯車１１の歯数Ｚ11に第２内歯歯車２３の歯数を乗じた値であり、分子に対して十分に大きな値となる。このため、（４）式で与えられる減速比（Ｃ／Ａ）は数百分の１から１０００分の１を越える十分大きな減速比とすることができる。
【００３８】
尚、上記の実施形態は、入力回転を減速して出力する減速装置を例にとっているが、図１〜図３における入力軸１と出力軸２の関係を逆にすれば、増速装置として利用できることはもちろんである。
また、上記の実施形態を説明する図においては、原理図であるために第１遊星歯車１２と第２遊星歯車２２を２つずつ示しているが、２つに限らず任意の数でよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、太陽歯車と内歯歯車との互いの歯数比が異なる第１及び第２の遊星歯車装置を同一中心軸上に配置し、２つの遊星歯車装置の内歯歯車同士は連結し、太陽歯車同士とキャリア同士についてはいずれか１つを選んで連結し、連結した組について入力軸を取り出し、連結していない組について一方を固定、他方から出力軸を取り出す構成としたことで、入力回転に対し数百から数千といった極めて高い減速比を得ることができる。
【００４０】
また遊星歯車装置であることから、小型で高トルクが実現できる。更に、必要に応じて入力回転と出力回転の方向を歯数の選択によって変えることも可能である。
更に、入力軸と出力軸が同一軸心上に配置されるため、減速装置としての製造、組立、取付等に適している。更に平歯車の組合せであることから、従来の特殊な部品を用いたハーモニックドライブ装置に比べ、低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるギアトレインの説明図
【図２】本発明の第２実施形態によるギアトレインの説明図
【図３】本発明の第３実施形態によるギアトレインの説明図
【図４】本発明の第４実施形態によるギアトレインの説明図
【図５】従来のハーモニックドライブ装置の説明図
【符号の説明】
１：入力軸
２：出力軸
１０：第１遊星歯車装置
１１：第１太陽歯車
１２：第１遊星歯車
１３：第１内歯歯車
１４：第１キャリア
２０：第２遊星歯車装置
２１：第２太陽歯車
２２：第２遊星歯車
２３：第２内歯歯車
２４：第２キャリア
【図１】
0003897205.tif 000013
【図２】
0003897205.tif 000014
【図３】
0003897205.tif 000015
【図４】
0003897205.tif 000016
【図５】
0003897205.tif 000017