(57)【要約】【課題】径方向への大型化を抑えながらも、より高減速を得ることができる遊星歯車減速機を提供する。【解決手段】太陽歯車部１３ｂと、太陽歯車部１３ｂと同軸の内歯車１５ａが形成されたリングギヤ１５と、太陽歯車部１３ｂに噛合する大径ギヤ部４３及び該大径ギヤ部４３の歯数よりも少ない歯数で内歯車１５ａに噛合する小径ギヤ部４４を有する３つ以上の遊星歯車４１、並びに各遊星歯車４１の軸４２の一側端部を支持するキャリアプレート４５を備えたキャリア１４と、各遊星歯車４１の軸４２の他側端部を支持するハウジング１１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽歯車と、
前記太陽歯車と同軸の内歯車が形成されたリングギヤと、
前記太陽歯車に噛合する大径ギヤ部及び該大径ギヤ部の歯数よりも少ない歯数で前記内歯車に噛合する小径ギヤ部を有する３つ以上の遊星歯車、並びに前記各遊星歯車の軸の一側端部を支持するキャリアプレートを備えたキャリアと、
前記各遊星歯車の前記軸の他側端部を支持する支持部材と、を備えた、遊星歯車減速機。
【請求項２】
請求項１に記載の遊星歯車減速機において、
前記太陽歯車、前記リングギヤ及び前記キャリアをそれぞれ入力軸、出力軸及び固定軸に設定した、遊星歯車減速機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の遊星歯車減速機において、
筐体をなすハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記支持部材として兼用された、遊星歯車減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車減速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、１段で大きな減速比（以下、「高減速」という）の得られる遊星歯車減速機が知られている（例えば特許文献１など）。この遊星歯車減速機は、太陽歯車と、内歯車（リングギヤ）と、太陽歯車及び内歯車間でそれらに噛合する複数の遊星歯車を有するキャリアとを備えて構成される。そして、例えば太陽歯車、内歯車及びキャリアをそれぞれ入力軸、固定軸及び出力軸に設定することで高減速が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】中国実用新案公告第２０２００６７３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、遊星歯車減速機は、太陽歯車の歯数Ｚｓに対する内歯車の歯数Ｚｒの比の値（＝Ｚｒ／Ｚｓ）が大きいほど高減速が得られる。この場合、内歯車に噛合する遊星歯車の直径（ギヤ径）を大きくすればよい。しかしながら、通常、遊星歯車減速機は、回転伝達の安定化のために遊星歯車を３つ以上備えることが一般的であり、各遊星歯車の直径を大きくしていくと、隣り合う遊星歯車同士が干渉して動作不能に陥ることが知られている。このため、高減速の実現には、内歯車の直径を大きくする必要があり、遊星歯車減速機全体として径方向への大型化を余儀なくされる。
【０００５】
本発明の目的は、径方向への大型化を抑えながらも、より高減速を得ることができる遊星歯車減速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する遊星歯車減速機は、太陽歯車と、前記太陽歯車と同軸の内歯車が形成されたリングギヤと、前記太陽歯車に噛合する大径ギヤ部及び該大径ギヤ部の歯数よりも少ない歯数で前記内歯車に噛合する小径ギヤ部を有する３つ以上の遊星歯車、並びに前記各遊星歯車の軸の一側端部を支持するキャリアプレートを備えたキャリアと、前記各遊星歯車の前記軸の他側端部を支持する支持部材と、を備える。
【０００７】
この構成によれば、減速において、前記太陽歯車の歯数に対する前記内歯車の歯数の比の値に応じた減速分に、前記小径ギヤ部の歯数に対する前記大径ギヤ部の歯数の比の値に応じた減速分を累積でき、より高減速を得ることができる。一方、前記リングギヤの前記内歯車は、前記小径ギヤ部において前記各遊星歯車に噛合すればよいため、前記リングギヤ、ひいては遊星歯車減速機全体としての径方向への大型化を抑制できる。また、前記各遊星歯車の前記軸は、前記キャリアプレート及び前記支持部材による両持ち支持になることで、前記各遊星歯車の前記軸が傾くことを抑制できる。
【０００８】
上記遊星歯車減速機について、前記太陽歯車、前記リングギヤ及び前記キャリアをそれぞれ入力軸、出力軸及び固定軸に設定することが好ましい。
この構成によれば、前記キャリアが固定軸に設定されることで、前記各遊星歯車の軸が固定される分、該遊星歯車の軸の支持をより安定化できる。
【０００９】
上記遊星歯車減速機について、筐体をなすハウジングを備え、前記ハウジングは、前記支持部材として兼用されることが好ましい。
この構成によれば、前記支持部材を別設する必要性がなくなることで、部品点数を削減できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、径方向への大型化を抑えながらも、より高減速を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】遊星歯車減速機の一実施形態についてその構造を示す分解斜視図。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、同実施形態の遊星歯車減速機についてその構造を示す正面図及び側面図。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図。
【図４】遊星歯車減速機の変形形態についてその構造を示す分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、遊星歯車減速機の一実施形態について説明する。
図１、図２（ａ）、（ｂ）及び図３に示すように、遊星歯車減速機１の筐体をなす支持部材としてのハウジング１１は、一方向（図１において斜め右下方向）に中心線Ｏ１の延びる有蓋略円筒状のウォームハウジング部１１ａを有するとともに、中心線Ｏ１に直交する一方向（図１において斜め左下方向）に沿って中心線Ｏ２の延びる有底略円筒状のホイールハウジング部１１ｂを有する。ホイールハウジング部１１ｂは、その内径がウォームハウジング部１１ａの内径よりも大きく設定されている。そして、ウォームハウジング部１１ａ及びホイールハウジング部１１ｂは、互いに重なる外周部同士が切り欠かれることで互いに連通している。また、ハウジング１１は、ホイールハウジング部１１ｂと同心でその開口端に接続された有底略円筒状のギヤハウジング部１１ｃを有する。ギヤハウジング部１１ｃは、その内径がホイールハウジング部１１ｂの内径よりも大きく設定されている。なお、ハウジング１１には、ホイールハウジング部１１ｂの底部中央を貫通する略円形の軸受孔１１ｄが形成されるとともに、ギヤハウジング部１１ｃの底部において中心線Ｏ２を中心とする周方向に延びる略円環状のガイド溝１１ｅが形成されている。
【００１３】
ウォームハウジング部１１ａには、中心線Ｏ１に沿って軸線の延びるウォーム１２が回転自在に収容されている。このウォーム１２は、モータ（図示略）の回転軸に駆動連結されており、該モータにより回転駆動される。ホイールハウジング部１１ｂには、中心線Ｏ２に沿って軸線の延びる入力ギヤ１３が回転自在に収容されている。すなわち、入力ギヤ１３は、ウォーム１２に噛合してホイールハウジング部１１ｂ内に収容されるウォームホイール部１３ａを有するとともに、該ウォームホイール部１３ａと同心でギヤハウジング部１１ｃ側に先端部を突出させる太陽歯車としての太陽歯車部１３ｂを有する。また、入力ギヤ１３は、ウォームホイール部１３ａの中央から軸受孔１１ｄに向かって突出してこれに軸支される略円柱状の軸部１３ｃを有する。これにより、入力ギヤ１３は、ホイールハウジング部１１ｂにおいて中心線Ｏ２に沿って延びる軸線の周りに回転自在となっている。そして、ウォーム１２が回転すると、その回転がウォームホイール部１３ａとの間で減速されて入力ギヤ１３に伝達される。
【００１４】
ギヤハウジング部１１ｃには、中心線Ｏ２に沿って軸線の延びるキャリア１４が回転自在に収容されている。すなわち、キャリア１４は、中心線Ｏ２に平行に延びる複数（４つ）の軸線の周りにそれぞれ回転自在な複数（４つ）の遊星歯車４１を備えるとともに、それら遊星歯車４１を軸支するキャリアプレート４５を備える。複数の遊星歯車４１は、中心線Ｏ２を中心に等角度（９０°）間隔に配置されている。そして、各遊星歯車４１は、太陽歯車部１３ｂに噛合してギヤハウジング部１１ｃ内に収容される大径ギヤ部４３を有するとともに、該大径ギヤ部４３と同心でギヤハウジング部１１ｃから先端部を突出させる小径ギヤ部４４を有する。大径ギヤ部４３の歯数は、小径ギヤ部４４の歯数よりも大きく設定されている。また、各遊星歯車４１の軸４２は、大径ギヤ部４３の中央からガイド溝１１ｅに向かって突出してこれに挿入される他側端部としての略円柱状の軸部４２ａを有するとともに、該軸部４２ａと同心で小径ギヤ部４４の中央から突出する一側端部としての略円柱状の軸部４２ｂを有する。
【００１５】
一方、キャリアプレート４５は、中心線Ｏ２と同心の略円盤状の支持部４５ａを有するとともに、該支持部４５ａと同心でその中央から突出する略円柱状の連結部４５ｂを有する。そして、支持部４５ａには、複数の軸部４２ｂと同心で開口する複数（４つ）の円形の軸受孔４５ｃが形成されている。キャリアプレート４５は、各軸受孔４５ｃを貫通する軸部４２ｂの先端部が拡径されるように圧潰されることで、遊星歯車４１を軸線方向に移動不能に軸支する。これにより、各遊星歯車４１がギヤハウジング部１１ｃにおいて軸部４２ａ，４２ｂの周りに自転可能であるとともにガイド溝１１ｅに沿って公転可能であることで、キャリアプレート４５（キャリア１４）は中心線Ｏ２に沿って延びる軸線の周りに回転自在となる。なお、キャリアプレート４５（キャリア１４）は、連結部４５ｂにおいて適宜の駆動対象（図示略）に連結されている。
【００１６】
また、ギヤハウジング部１１ｃには、中心線Ｏ２に沿って軸線の延びる略円環状のリングギヤ１５が回転不能に収容されている。従って、リングギヤ１５の外径は、ギヤハウジング部１１ｃの内径よりも小さく設定されている。このリングギヤ１５の内周部には、複数の遊星歯車４１の小径ギヤ部４４に噛合する内歯車１５ａが形成されている。
【００１７】
つまり、本実施形態では、太陽歯車部１３ｂ（入力ギヤ１３）、キャリア１４及びリングギヤ１５をそれぞれ入力軸、出力軸及び固定軸に設定している。これは、汎用の遊星歯車減速機において最大の高減速が得られる設定となっている。そして、前述のように太陽歯車部１３ｂ（入力ギヤ１３）が回転すると、大径ギヤ部４３及び小径ギヤ部４４において太陽歯車部１３ｂ及び内歯車１５ａにそれぞれ噛合する各遊星歯車４１が軸部４２ａ，４２ｂの周りに自転しつつキャリアプレート４５と共に中心線Ｏ２の周りを公転する。これにより、太陽歯車部１３ｂの回転が減速されてキャリアプレート４５に伝達される。
【００１８】
以上により、モータの回転が十分に減速されてキャリアプレート４５に伝達される。そして、連結部４５ｂにおいてキャリアプレート４５に連結された前述の駆動対象が十分なトルクで駆動される。
【００１９】
次に、本実施形態の作用とともに、その効果について説明する。なお、太陽歯車部１３ｂの歯数、内歯車１５ａの歯数、大径ギヤ部４３の歯数及び小径ギヤ部４４の歯数をそれぞれＺｓ、Ｚｒ、Ｚｐ１及びＺｐ２で表している。大径ギヤ部４３の歯数Ｚｐ１の方が小径ギヤ部４４の歯数Ｚｐ２よりも大きく設定されていることは既述のとおりである。
【００２０】
（１）本実施形態では、減速において、太陽歯車部１３ｂの歯数Ｚｓに対する内歯車１５ａの歯数Ｚｒの比の値（＝Ｚｒ／Ｚｓ）に応じた減速分に、小径ギヤ部４４の歯数Ｚｐ２に対する大径ギヤ部４３の歯数Ｚｐ１の比の値（＝Ｚｐ１／Ｚｐ２）に応じた減速分を累積でき、より高減速を得ることができる。
【００２１】
具体的には、太陽歯車部１３ｂ、キャリア１４及びリングギヤ１５がそれぞれ入力軸、出力軸及び固定軸に設定されていることで、太陽歯車部１３ｂに対するキャリア１４の速度比Ｓｒは下式のように表される。
【００２２】
速度比Ｓｒ＝１／（１＋（Ｚｒ／Ｚｓ）×（Ｚｐ１／Ｚｐ２））
従って、仮に歯数Ｚｓに対する歯数Ｚｒの比の値（＝Ｚｒ／Ｚｓ）が一定であれば、歯数Ｚｐ２に対する歯数Ｚｐ１の比の値（＝Ｚｐ１／Ｚｐ２）の分だけ高減速になることが確認される。
【００２３】
一方、リングギヤ１５の内歯車１５ａは、小径ギヤ部４４において各遊星歯車４１に噛合すればよいため、リングギヤ１５、ひいては遊星歯車減速機１全体としての径方向への大型化を抑制できる。
【００２４】
つまり、各遊星歯車４１自体で減速できることで、仮に内歯車１５ａの直径（リングギヤ１５の外径）が同等であったとしてもより高減速を得ることができる。そして、軸線（中心線Ｏ２）周りに要する遊星歯車減速機１の配置スペースが縮小される分、配置の自由度をより向上できる。
【００２５】
（２）本実施形態では、各遊星歯車４１の軸４２（軸部４２ａ，４２ｂ）は、キャリアプレート４５（軸受孔４５ｃ）及びハウジング１１（ガイド溝１１ｅ）による両持ち支持になることで、各遊星歯車４１の軸４２が傾くことを抑制できる。特に、各遊星歯車４１は、太陽歯車部１３ｂに噛合する大径ギヤ部４３及び内歯車１５ａに噛合する小径ギヤ部４４において、即ち軸線方向に互いにずれた２位置においてその径方向に互いに逆向きの荷重が加わることで、軸４２を傾けようとする力のモーメントが発生することになるが、このような力のモーメントによる影響を緩和できる。
【００２６】
（３）本実施形態では、キャリア１４の備える遊星歯車４１の個数が「３」以上（本実施形態では「４」）であることで、より安定した回転伝達を実現できる。
（４）本実施形態では、ハウジング１１を、各遊星歯車４１の軸４２（軸部４２ａ）を支持する支持部材として兼用したことで、例えば支持部材を別設する場合に比べて部品点数を削減できる。
【００２７】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図４示すように、各遊星歯車４１の軸４２（軸部４２ａ）を支持する支持部材１５０をハウジング１１と別設にしてもよい。この支持部材１５０は、中心線Ｏ２と同心の略円盤状に成形されており、支持部材１５０には、その中央を貫通する略円形の透孔１５０ａが形成されるとともに、中心線Ｏ２を中心とする周方向に延びる略円環状のガイド溝１５０ｂが形成されている。そして、透孔１５０ａには、ウォーム１２に準じたウォーム１１２に噛合するウォームホイール部１１３ａを有する入力ギヤ１３に準じた入力ギヤ１１３の太陽歯車部１１３ｂが回転自在に挿通される。透孔１５０ａを貫通する太陽歯車部１１３ｂの先端部は、各遊星歯車４１の大径ギヤ部４３に噛合する。一方、ガイド溝１５０ｂには、各遊星歯車４１の軸部４２ａが挿入される。なお、各遊星歯車４１の軸部４２ｂは、キャリアプレート４５に準じたキャリアプレート１４５の支持部１４５ａに軸支される。つまり、各遊星歯車４１の軸４２（軸部４２ａ，４２ｂ）は、キャリアプレート１４５及び支持部材１５０（ガイド溝１５０ｂ）による両持ち支持になる。従って、このように変更をしても前記実施形態の（１）〜（３）と同様の効果が得られる。
【００２８】
・前記実施形態において、キャリア１４の備える遊星歯車４１の個数は、「３」以上であれば任意である。ただし、遊星歯車４１の個数は「５」以下にすることが好ましい。
・前記実施形態において、ウォーム１２，１１２及びウォームホイール部１３ａ，１１３ａによる減速構造を省略してもよい。この場合、例えばモータによって入力ギヤ１３，１１３を直に回転駆動するようにしてもよい。
【００２９】
・前記実施形態において、太陽歯車部１３ｂ，１１３ｂ及び大径ギヤ部４３の歯車諸元と、内歯車１５ａ及び小径ギヤ部４４の歯車諸元とが、互いに同等に設定されていてもよい。
【００３０】
・前記実施形態において、太陽歯車部１３ｂ，１１３ｂ及び大径ギヤ部４３の歯車諸元と、内歯車１５ａ及び小径ギヤ部４４の歯車諸元とが、互いに異なるように設定されていてもよい。この場合、太陽歯車部１３ｂ，１１３ｂ及び大径ギヤ部４３間の回転伝達、並びに内歯車１５ａ及び小径ギヤ部４４間の回転伝達の各々に求められる要求仕様に合わせて歯車諸元（例えば平歯・はす歯、モジュール等）を設定できる。特に、必要強度に応じた細やかなモジュールの設定を行うことで、いっそうの高減速を得ることができる。
【００３１】
・前記実施形態において、太陽歯車部１３ｂ，１１３ｂ、キャリア１４及びリングギヤ１５をそれぞれ入力軸、固定軸及び出力軸に設定してもよい。この場合、太陽歯車部１３ｂ，１１３ｂに対するリングギヤ１５の速度比Ｓｒ１は下式のように表される。
【００３２】
速度比Ｓｒ＝−１／（（Ｚｒ／Ｚｓ）×（Ｚｐ１／Ｚｐ２））
従って、この場合であっても、歯数Ｚｐ２に対する歯数Ｚｐ１の比の値（＝Ｚｐ１／Ｚｐ２）の分だけ高減速になることが確認される。特に、キャリア１４が固定軸に設定されることで、各遊星歯車４１の軸４２が固定される分、該遊星歯車の軸４２の支持をより安定化できる。そして、各遊星歯車４１（キャリア１４）を介した回転伝達に伴う減速作動をより安定化できる。
【００３３】
なお、支持部材１５０は、ガイド溝１５０ｂに代えて、各遊星歯車４１の軸部４２ａが対向する円形の軸受凹部で軸４２を軸支してもよい。あるいは、遊星歯車４１及び支持部材１５０と、軸部及び軸受凹部との配置関係は互いに逆であってもよい。
【００３４】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）上記遊星歯車減速機において、
前記太陽歯車及び前記大径ギヤ部の歯車諸元と、前記内歯車及び前記小径ギヤ部の歯車諸元とが互いに異なるように設定された、遊星歯車減速機。
【００３５】
この構成によれば、前記太陽歯車及び前記大径ギヤ部間の回転伝達、並びに前記内歯車及び前記小径ギヤ部間の回転伝達の各々に求められる要求仕様に合わせて歯車諸元（例えば平歯・はす歯、モジュール等）を設定できる。特に、必要強度に応じた細やかなモジュールの設定を行うことで、いっそうの高減速を得ることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…遊星歯車減速機、１１…ハウジング（筐体、支持部材）、１３…入力ギヤ、１３ｂ…太陽歯車部（太陽歯車）、１４…キャリア、１５…リングギヤ、１５ａ…内歯車、４１…遊星歯車、４２…軸、４２ａ，４２ｂ…軸部（端部）、４３…大径ギヤ部、４４…小径ギヤ部、４５，１４５…キャリアプレート、１５０…支持部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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