遊星歯車装置

遊星歯車列(遊星歯車装置とも呼ばれる) は、2 つの歯車が取り付けられた歯車減速機構で、一方の歯車 (「遊星」) の中心がもう一方の歯車 (「太陽」) の中心の周りを回転します。キャリアは 2 つの歯車の中心を接続し、回転して遊星歯車を太陽歯車の周りを運びます。遊星歯車と太陽歯車は、ピッチ円が滑ることなく回転するように噛み合います。太陽歯車が固定されている場合、遊星歯車のピッチ円上の点は、エピサイクロイド曲線を描きます。

遊星歯車列は、遊星歯車が外歯車リング（リングギアとも呼ばれる）のピッチ円の内側を転がるように組み立てることができる。太陽歯車とリングギアの両方に噛み合う遊星歯車のこのような組み立ては、遊星歯車列と呼ばれる。^{[1] [2]}遊星キャリア、リングギア、または太陽歯車のいずれかのコンポーネントを固定するように選択することで、3つの異なるギア比を実現できる。^[3]

遊星歯車装置または遊星歯車装置は、中心の太陽歯車または太陽車を中心に回転する1つ以上の外歯車または遊星歯車またはピニオンで構成される歯車システムです。^{[4] [5]}通常、遊星歯車は可動アームまたはキャリアに取り付けられ、それ自体が太陽歯車に対して回転する場合があります。遊星歯車システムでは、遊星歯車とかみ合う外側のリングギアまたは環状部も使用されます。 遊星歯車（またはエピサイクリックギア）は通常、単純遊星歯車または複合遊星歯車に分類されます。単純遊星歯車には、1つの太陽、1つのリング、1つのキャリア、および1つの遊星セットがあります。複合遊星歯車には、かみ合った惑星（各遊星列に少なくとも2つ以上の惑星がかみ合っている）、段付き惑星（各遊星列の2つの惑星の間にシャフト接続がある）、および多段構造（システムに2つ以上の遊星セットが含まれている）の3種類の構造の1つ以上が含まれます。複合遊星歯車は、単純な遊星歯車と比較して、減速比が大きく、トルク対重量比が高く、構成がより柔軟であるなどの利点がある。^[6]

通常、すべての歯車の軸は平行ですが、鉛筆削りや差動装置などの特殊なケースでは、ベベルギアの要素を導入して、軸を斜めに配置することができます（以下を参照）。さらに、太陽軸、遊星キャリア軸、リング軸は通常、同軸です。

太陽、キャリア、および互いに噛み合う 2 つの惑星で構成される遊星歯車装置も利用できます。1 つの惑星は太陽歯車と噛み合い、もう 1 つの惑星はリング ギアと噛み合います。この場合、キャリアが固定されていると、リング ギアは太陽歯車と同じ方向に回転するため、標準的な遊星歯車装置と比較して方向が逆になります。

紀元前500年頃、ギリシャ人は円軌道上を移動する円周円の概念を発明しました。この理論により、クラウディオス・プトレマイオスは紀元148年に『アルマゲスト』の中で、空を横切る惑星の軌道を概算することができました。紀元前80年頃のアンティキティラ島の機械には、天空を通過する月の楕円軌道にほぼ一致し、その軌道の9年歳差運動さえも修正できる歯車がありました。^[7]（ギリシャ人は、自分たちが見た運動を楕円運動ではなく、周転円運動と解釈しました。）

紀元後 2 世紀の論文『数学統語論』（別名アルマゲスト）で、クラウディウス・プトレマイオスは、回転する従円と周転円を使って周転円歯車列を形成し、惑星の運動を予測しました。太陽、月、および 5 つの惑星（水星、金星、火星、木星、土星）の天空を横切る動きを正確に予測するには、各惑星が周転円歯車列の惑星歯車上の点によって描かれた軌道をたどると仮定しました。この曲線はエピトロコイドと呼ばれます。^[要出典]

紀元前 80 年頃のアンティキティラ島の機械では、月の軌道が楕円形であることや、軌道の遠心歳差運動を考慮して月の位置を表示する装置が使用されていました。向かい合った 2 つの歯車がわずかに異なる中心の周りを回転し、一方が他方を駆動しますが、歯が噛み合うのではなく、2 つ目の歯車のスロットにピンが挿入されます。スロットが 2 つ目の歯車を駆動すると、駆動半径が変わり、駆動される歯車が 1 回転するごとに加速したり減速したりします。^[要出典]

セントオールバンズ修道院のイギリス人院長リチャード・オブ・ウォーリングフォードは、 14世紀に天文時計の遊星歯車装置について記述した。 ^[8] 1588年、イタリアの軍事技術者アゴスティーノ・ラメッリは、本の正しい向きを保つために2段階の遊星歯車を備えた遊星歯車装置を備えた垂直に回転する本立てであるブックホイールを発明した。 ^{[8] [9]}

フランスの数学者で技術者のデザルグは、  1650年頃に外転サイクロイド歯を持つ最初の風車を設計し、建設した。^[10]

遊星歯車の歯が太陽歯車とリング歯車の両方と適切に噛み合うためには、遊星歯車が等間隔に配置されていると仮定して、次の式を満たす必要があります。 ${\displaystyle n_{\text{p}}}$

${\displaystyle {\frac {N_{\text{s}}+N_{\text{r}}}{n_{\text{p}}}}=A}$

どこ

${\displaystyle N_{\text{s}},N_{\text{r}}}$はそれぞれ太陽歯車とリングギアの歯数であり、

${\displaystyle n_{\text{p}}}$アセンブリ内の遊星歯車の数であり、

${\displaystyle A}$整数である

非等角の遊星歯車を備えた非対称キャリア フレームを作成する場合、たとえば、システム内に何らかの機械的振動を作成する場合は、上記の式が「仮想歯車」に準拠するように歯付けを行う必要があります。たとえば、キャリア フレームに 0°、50°、120°、および 230° 間隔の遊星歯車を含める場合は、実際の遊星歯車は 4 つではなく、実際には 36 個の遊星歯車 (10° 等角) があるものとして計算します。

遊星歯車装置のギア比は、入力回転を出力回転に変換する方法が複数あるため、やや直感的ではありません。遊星歯車装置の 4 つの基本コンポーネントは次のとおりです。

• 太陽歯車：中央の歯車
• キャリアフレーム：1つまたは複数の遊星歯車を対称的に分離して保持し、すべて太陽歯車と噛み合う
• 遊星歯車：通常は太陽歯車と外輪歯車の間に噛み合う、すべて同じサイズの2～4個の周辺歯車。
• リングギア、ムーンギア、アニュラスギア、または環状ギア：遊星歯車とかみ合う内側を向いた歯を持つ外輪

単純な遊星歯車セットの全体的なギア比は、それぞれ太陽と惑星、惑星とリングの相互作用を表す 次の2つの式^[1]を使用して計算できます。

${\displaystyle {\begin{aligned}N_{\text{s}}\,\omega _{\text{s}}+N_{\text{p}}\,\omega _{\text{p}}-\left(N_{\text{s}}+N_{\text{p}}\,\right)\,\omega _{\text{c}}&=0\\N_{\text{r}}\,\omega _{\text{r}}-N_{\text{p}}\,\omega _{\text{p}}-\left(N_{\text{r}}-N_{\text{p}}\right)\,\omega _{\text{c}}&=0\end{aligned}}}$

どこ

${\displaystyle \omega _{\text{r}},\omega _{\text{s}},\omega _{\text{p}},\omega _{\text{c}}}$はそれぞれリングギア、サンギア、プラネタリギア、キャリアフレームの角速度であり、 はそれぞれリングギア、サンギア、各プラネタリギアの歯数です。${\displaystyle N_{\text{r}},N_{\text{s}},N_{\text{p}}}$

そこから次のことが分かります。

${\displaystyle N_{\text{s}}\,\omega _{\text{s}}+N_{\text{r}}\,\omega _{\text{r}}=(N_{\text{s}}+N_{\text{r}})\,\omega _{\text{c}}}$

${\displaystyle \omega _{\text{s}}={\frac {\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}\,\omega _{\text{c}}-{\frac {\,N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}\omega _{\text{r}}}$

${\displaystyle \omega _{\text{r}}={\frac {\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}{N_{\text{r}}}}\,\omega _{\text{c}}-{\frac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{r}}}}\,\omega _{\text{s}}}$

${\displaystyle \omega _{\text{c}}={\frac {N_{\text{s}}}{\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}}\,\omega _{\text{s}}+{\frac {N_{\text{r}}}{\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}}\,\omega _{\text{r}}}$

そして

${\displaystyle -{\frac {\,N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}={\frac {\,\omega _{\text{s}}-\omega _{\text{c}}\,}{\omega _{\text{r}}-\omega _{\text{c}}}}}$

^[11]多くの遊星歯車機構では 、これら3つの基本構成要素のうち1つが固定されており（したがって、固定されている歯車に合わせて設定されている）、残りの2つの構成要素のうち1つは入力であり、システムに動力を供給し、最後の構成要素は出力であり、システムから動力を受け取る。入力回転と出力回転の比は、各歯車の歯数と、どの構成要素が固定されているかによって決まる。 ${\displaystyle \omega _{\text{r}}\neq \omega _{\text{c}}~.}$${\displaystyle \omega _{\text{...}}=0}$

あるいは、各ギアの歯の数が関係を満たす特殊なケースでは、方程式は次のように書き直すことができます。 ${\displaystyle \,N_{\text{r}}=N_{\text{s}}+2\,N_{\text{p}}\;,}$

${\displaystyle n\,\omega _{\text{s}}+(2+n)\,\omega _{\text{r}}-2(1+n)\,\omega _{\text{c}}=0}$

どこ

${\displaystyle n={\tfrac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{p}}}}\;}$太陽と惑星のギア比です。

これらの関係は、ハイブリッド車のトランスミッションなど、2つのコンポーネントが入力として使用され、3番目のコンポーネントが2つの入力に対する出力を提供するシステムを含む、あらゆるエピサイクリックシステムの解析に使用できます。^[12]

ある配置では、遊星キャリア（上図の緑）は固定され、太陽歯車（黄色）が入力として使用されます。その場合、遊星歯車は、各歯車の歯の数によって決まる速度で、自身の軸を中心に回転します（つまり、スピンします）。太陽歯車に歯があり、各遊星歯車に歯がある場合、比率は次のようになります。たとえば、太陽歯車に 24 個の歯があり、各遊星歯車に 16 個の歯がある場合、比率は次のようになります。⁠−${\displaystyle \,N_{\text{s}}\,}$${\displaystyle \,N_{\text{p}}\,}$${\displaystyle -{\tfrac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{p}}}}\;.}$+24/ 16 ⁠、または⁠−+3/ 2 ⁠ ; これは、太陽歯車が 時計回りに1回転すると、各遊星歯車がその軸を中心に 反時計回りに 1.5 回転することを意味します。

遊星歯車の回転は、リングギア（図には示されていません）をギア比に対応する速度で駆動します。リングギアに歯がある場合、遊星歯車が1回転するごとにリングが交互に回転します。たとえば、リングギアに64個の歯があり、遊星に16個の歯がある場合、遊星歯車が時計回りに1回転すると、⁠${\displaystyle \,N_{\text{r}}\,}$${\displaystyle \,{\tfrac {\,N_{\text{p}}\,}{N_{\text{r}}}}\,}$16/ 64 ⁠、または⁠1/ 4 ⁠リングギアを時計回りに回転させます。このケースを上記のケースから拡張すると、次のようになります。

• 太陽歯車が1回転すると惑星も1回転する${\displaystyle \,-{\tfrac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{p}}}}\,}$
• 遊星歯車が1回転するとリングギアも1回転する。${\displaystyle \,{\tfrac {\,N_{\text{p}}\,}{N_{\text{r}}}}\,}$

したがって、遊星キャリアがロックされていると、太陽歯車が 1 回転するとリング歯車も回転します。 ${\displaystyle \;-{\tfrac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{r}}}}\;}$

リングギアを固定して、入力を遊星ギアキャリアに供給し、出力回転を太陽ギアから生成することもできます。この構成では、ギア比が増加し、${\displaystyle \;1+{\tfrac {\,N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}={\tfrac {\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}~.}$

リング ギアが固定され、太陽ギアが入力として使用される場合、遊星キャリアが出力になります。この場合のギア比は となり、これは とも表記されます。これは、遊星歯車列で達成可能な最低のギア比です。このタイプのギアは、駆動輪に高いトルクを供給するためにトラクターや建設機械で使用されることがあります。 ${\displaystyle \,1/\left(1+{\tfrac {\,N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}\right)={\tfrac {N_{\text{s}}}{\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}}\;,}$${\displaystyle \;N_{\text{s}}:N_{\text{s}}+N_{\text{r}}~.}$

自転車のハブギアでは、太陽は通常は固定されており、車軸にキーで固定されているか、車軸に直接機械加工されています。遊星ギアキャリアが入力として使用されます。この場合、ギア比は単に次のように表されます。遊星ギアの歯の数は関係ありません。 ${\displaystyle {\tfrac {\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}{N_{\text{r}}}}~.}$

上記の式から、太陽、リング、キャリアの加速度も次のように導き出せます。

${\displaystyle \alpha _{\text{s}}={\frac {{\text{N}}_{\text{s}}+{\text{N}}_{\text{r}}}{{\text{N}}_{\text{s}}}}\alpha _{\text{c}}-{\frac {{\text{N}}_{\text{r}}}{{\text{N}}_{\text{s}}}}\alpha _{\text{r}}}$

${\displaystyle \alpha _{\text{r}}={\frac {{\text{N}}_{\text{s}}+{\text{N}}_{\text{r}}}{{\text{N}}_{\text{r}}}}\alpha _{\text{c}}-{\frac {{\text{N}}_{\text{s}}}{{\text{N}}_{\text{r}}}}\alpha _{\text{s}}}$

${\displaystyle \alpha _{\text{c}}={\frac {{\text{N}}_{\text{s}}}{{\text{N}}_{\text{s}}+{\text{N}}_{\text{r}}}}\alpha _{\text{s}}+{\frac {{\text{N}}_{\text{r}}}{{\text{N}}_{\text{s}}+{\text{N}}_{\text{r}}}}\alpha _{\text{r}}}$

遊星歯車では、3 番目の速度を決定するために 2 つの速度を知る必要があります。ただし、定常状態では、他の 2 つのトルクを決定するために 1 つのトルクだけを知る必要があります。トルクを決定する方程式は次のとおりです。

${\displaystyle \tau _{r}=\tau _{s}{\frac {N_{r}}{N_{s}}}}$

${\displaystyle \tau _{r}=-\tau _{c}{\frac {N_{r}}{N_{r}+N_{s}}}}$

${\displaystyle \tau _{c}=-\tau _{r}{\frac {N_{r}+N_{s}}{N_{r}}}}$

${\displaystyle \tau _{c}=-\tau _{s}{\frac {N_{r}+N_{s}}{N_{s}}}}$

${\displaystyle \tau _{s}=\tau _{r}{\frac {N_{s}}{N_{r}}}}$

${\displaystyle \tau _{s}=-\tau _{c}{\frac {N_{s}}{N_{r}+N_{s}}}}$

ここで、— リング（環状部）のトルク、— 太陽のトルク、— キャリアのトルク。 これら 3 つはすべて、メカニズムに適用されるトルク（入力トルク）です。 出力トルクは、入力トルクの逆の符号を持ちます。 これらのトルク比は、エネルギー保存の法則を使用して導き出すことができます。 単一ステージに適用すると、この式は次のように表されます。 ${\displaystyle \tau _{r}}$${\displaystyle \tau _{s}}$${\displaystyle \tau _{c}}$

${\displaystyle \tau _{r}\omega _{r}+\tau _{c}\omega _{c}+\tau _{s}\omega _{s}=0}$

ギアが加速している場合、または摩擦を考慮する場合は、これらの方程式を変更する必要があります。

遊星歯車列で利用可能なさまざまな速度比を決定するための便利なアプローチは、キャ​​リアが固定されているときの歯車列の速度比を考慮することから始まります。これは固定キャリア列比として知られています。^[2]

太陽歯車とリング歯車と噛み合う遊星歯車を支持するキャリアによって形成される単純な遊星歯車列の場合、固定キャリア列比は、固定キャリア上の太陽歯車、遊星歯車、リング歯車によって形成される歯車列の速度比として計算されます。これは次のように表されます。

${\displaystyle R={\frac {\omega _{s}}{\omega _{r}}}=-{\frac {N_{r}}{N_{s}}}.}$

この計算では、遊星歯車はアイドラーギアです。

回転キャリアを備えた遊星歯車列の基本式は、太陽歯車、遊星歯車、リング歯車の角速度がキャリア角速度に対して計算された場合、この式が正しいことを認識することによって得られます。これは、

${\displaystyle R={\frac {\omega _{s}-\omega _{c}}{\omega _{r}-\omega _{c}}}.}$

この式は、さまざまな条件下での単純な遊星歯車列の速度比を決定する簡単な方法を提供します。

1. キャリアは固定され、ω _c =0、

${\displaystyle {\frac {\omega _{s}}{\omega _{r}}}=R,\quad {\mbox{so}}\quad {\frac {\omega _{s}}{\omega _{r}}}=-{\frac {N_{r}}{N_{s}}}.}$

2. リングギアは固定され、ω _r =0、

${\displaystyle {\frac {\omega _{s}-\omega _{c}}{-\omega _{c}}}=R,\quad {\mbox{or}}\quad {\frac {\omega _{s}}{\omega _{c}}}=1-R,\quad {\mbox{so}}\quad {\frac {\omega _{s}}{\omega _{c}}}=1+{\frac {N_{r}}{N_{s}}}.}$

3. 太陽歯車は固定され、ω _s =0、

${\displaystyle {\frac {-\omega _{c}}{\omega _{r}-\omega _{c}}}=R,\quad {\mbox{or}}\quad {\frac {\omega _{r}}{\omega _{c}}}=1-{\frac {1}{R}},\quad {\mbox{so}}\quad {\frac {\omega _{r}}{\omega _{c}}}=1+{\frac {N_{s}}{N_{r}}}.}$

単純な遊星歯車列で利用可能な各速度比は、バンド ブレーキを使用してキャリア、サン ギア、またはリング ギアを必要に応じて保持および解放することによって得られます。これが、自動変速機の基本構造となります。

スパーギア差動装置は、遊星歯車が噛み合うように単一のキャリアに組み立てられた 2 つの同一の同軸遊星歯車列で構成されています。これにより、固定キャリア列比R  = −1 の遊星歯車列が形成されます。

この場合、遊星歯車列の基本式は次のようになる。

${\displaystyle {\frac {\omega _{s}-\omega _{c}}{\omega _{r}-\omega _{c}}}=-1,}$

または

${\displaystyle \omega _{c}={\frac {1}{2}}(\omega _{s}+\omega _{r}).}$

したがって、平歯車差動装置のキャリアの角速度は、サンギアとリングギアの角速度の平均になります。

平歯車差動装置について議論する際に、リングギアという用語を使用すると、2つの遊星歯車列の太陽歯車を区別するのに便利です。リングギアは通常、ほとんどのアプリケーションで固定されています。この配置により、優れた減速能力が得られるためです。2番目の太陽歯車は、単純な遊星歯車列のリングギアと同じ目的を果たしますが、リングギアに典型的な内部ギアメイトは明らかにありません。^[1]

一部の遊星歯車列では、互いに噛み合う 2 つの遊星歯車が使用されています。これらの遊星歯車の 1 つは太陽歯車と噛み合い、もう 1 つはリング歯車と噛み合います。これにより、遊星歯車によって異なる比率が生成され、また、遊星キャリアが静止しているときに太陽歯車がリング歯車と同じ方向に回転するようになります。基本方程式は次のようになります。

${\displaystyle (R-1)\omega _{\text{c}}=R\omega _{\text{r}}-\omega _{\text{s}}}$

どこ${\displaystyle R=-N_{\text{r}}/N_{\text{s}}}$

その結果は次のようになります:

${\displaystyle \omega _{\text{r}}=\omega _{\text{s}}(1/R)}$キャリアがロックされているとき、

${\displaystyle \omega _{\text{r}}=\omega _{\text{c}}(R-1)/R}$太陽がロックされると、

${\displaystyle \omega _{\text{s}}=-\omega _{\text{c}}(R-1)}$リングギアがロックされているとき。

「複合遊星歯車」は一般的な概念であり、次の 3 種類の構造のうち 1 つ以上を含む遊星歯車を指します:噛み合い遊星(各遊星列に少なくとも 2 つ以上の遊星が噛み合っている)、段付き遊星(各遊星列の 2 つの遊星間にシャフト接続がある)、および多段構造(システムに 2 つ以上の遊星セットが含まれている)。

一部の設計では、共通シャフトの両端に 2 つの異なるサイズのギアを備えた「段付き遊星」が使用されています。小さい方の端は太陽歯車にかみ合い、大きい方の端はリング ギアにかみ合います。全体のパッケージ サイズが制限されている場合、ギア比のより小さなステップ変更を実現するために、この方法が必要になることがあります。複合遊星には「タイミング マーク」(専門用語では「相対ギア メッシュ位相」) があります。複合遊星歯車の組み立て条件は、単純な遊星歯車よりも制限が厳しく、^[13]互いに対して正しい初期方向で組み立てる必要があります。そうしないと、歯が遊星の反対側の端にある太陽歯車とリング ギアに同時にかみ合わず、非常に不安定な動作と短い寿命につながります。2015 年には、デルフト工科大学で「段付き遊星」設計のトラクション ベースのバリエーションが開発されました。 ^[14]これは、段付き遊星要素の圧縮を利用してトルク伝達を実現します。トラクション要素を使用すると、「タイミング マーク」が不要になり、通常見られる制限的な組み立て条件もなくなります。複合遊星歯車は、同等またはより小さな容積で、より大きな伝達比を簡単に実現できます。たとえば、歯の比率が 2:1 の複合遊星歯車と 50T リング ギアは、100T リング ギアと同じ効果が得られますが、実際の直径は半分になります。

より多くの遊星ギアと太陽ギアのユニットを同じハウジング内に直列に配置することで (最初のステージの出力シャフトが次のステージの入力シャフトになる)、より大きな (またはより小さな) ギア比を実現できます。ほとんどのオートマチック トランスミッションはこのように動作します。場合によっては、複数のステージが同じリング ギアを共有することさえあります。リング ギアはトランスミッションの長さに合わせて延長することも、より小型のギアボックスのケースの構造部品にすることもできます。

第二次世界大戦中、小型で非常に高い減速比が求められる携帯型レーダー装置用に、特殊なエピサイクリック ギアが開発されました。この装置には、他のギアの半分の厚さの外側リング ギアが 2 つありました。この 2 つのリング ギアのうち 1 つは固定されており、もう 1 つよりも歯が 1 つ少なくなりました。そのため、「太陽」ギアを数回回転させると、「遊星」ギアが 1 回転し、回転リング ギアがサイクロイド ドライブのように歯 1 つ分回転します。^[要出典]

システムの複数のメンバーが出力として機能することができます。たとえば、入力はリングギアに接続され、太陽ギアは出力に接続され、遊星キャリアはトルクコンバータを介して出力に接続されます。遊星キャリアが静止しているときに太陽ギアをリングギアと同じ方向に回転させるために、太陽ギアと遊星の間にアイドラーギアが使用されます。入力速度が低い場合、出力に負荷がかかるため、太陽は静止し、遊星キャリアはリングギアの方向に回転します。十分に高い負荷が与えられると、トルクコンバータのタービンは静止したままになり、エネルギーが消散し、トルクコンバータポンプが滑ります。入力速度が負荷を克服するために増加すると、コンバータタービンは出力シャフトを回転させます。トルクコンバータ自体が遊星キャリアの負荷であるため、太陽ギアに力が加わります。遊星キャリアと太陽ギアの両方がシステムからエネルギーを抽出し、それを出力シャフトに適用します。^[15]

遊星歯車列は、標準的な平行軸歯車列と比較して高い出力密度を提供します。体積の削減、複数の運動学的組み合わせ、純粋なねじり反応、および同軸シャフトを提供します。欠点としては、高いベアリング負荷、一定の潤滑要件、アクセスのしにくさ、および設計の複雑さが挙げられます。^{[16] [17]}

遊星歯車列の効率損失は、通常、1 段あたり約 3% です。このタイプの効率により、入力されるエネルギーの大部分 (約 97%) がギアボックス内での機械的損失で無駄になるのではなく、ギアボックスを介して伝達されます。

遊星歯車列の負荷は複数の遊星間で共有されるため、トルク能力が大幅に向上します。システム内の遊星の数が多いほど、負荷能力が大きくなり、トルク密度が高くなります。

遊星歯車列は、質量の均等な分散と回転剛性の向上により安定性も提供します。遊星歯車列の歯車に放射状に加えられたトルクは、歯車の歯に横方向の圧力をかけることなく、歯車によって放射状に伝達されます。

典型的なアプリケーションでは、駆動力は太陽歯車に接続されます。次に、太陽歯車は、外部ギアリングに組み立てられた遊星歯車を駆動して作動させます。遊星歯車システム全体が、自身の軸を中心に、外部ギアリングに沿って回転し、遊星キャリアに接続された出力シャフトが減速の目的を達成します。同じリングギア内で動作できる多段ギアと遊星歯車を 2 倍にすることで、より高い減速比を実現できます。

遊星歯車構造の運動方法は、従来の平行歯車とは異なります。従来の歯車は、2 つの歯車間の少数の接触点を利用して駆動力を伝達します。この場合、すべての負荷が少数の接触面に集中するため、歯車は急速に摩耗し、時には割れることがあります。しかし、遊星減速機には、中心軸の周りに負荷を均等に分散できる、より広い面積を持つ複数の歯車接触面があります。複数の歯車面が、瞬間的な衝撃負荷を含む負荷を均等に共有するため、高トルクによる損傷に対する耐性が高まります。また、トルクの伝達による横方向の力は遊星キャリア ベアリングのみに大きく作用し、ラジアル力は互いに反対でバランスが取れており、軸方向の力はヘリカル ギアを使用する場合にのみ発生するため、ハウジングとベアリング部品も高負荷による損傷を受ける可能性が低くなります。

遊星ギアは、いくつかの理由から3D プリントで人気を博しています。遊星ギア ボックスは、小型で軽量なパッケージで大きなギア比を提供できます。ステッピング モーターの動きを減速してより正確な 3D プリントを得るために、このようなギアボックスを取り付ける人もいます。

ギアダウン モーターは、3D プリンターで同じ出力動作を生成するために、より遠く、より速く回転する必要があります。これは、より遅い動作速度によって相殺されなければ有利です。ステッピング モーターがより遠くに回転する必要がある場合、プリンターを所定の距離移動させるのにより多くのステップを実行する必要があります。したがって、ギアダウン ステッピング モーターは、ギアボックスのない同じステッピング モーターよりも最小ステップ サイズが小さくなります。ギアダウンにより一方向動作の精度が向上しますが、システムにバックラッシュが追加され、絶対的な位置決め精度が低下します。

3D プリントされた遊星歯車システムの一般的な用途の 1 つは、子供向けのおもちゃです。^[要出典]ヘリンボーン ギアは3D プリントしやすいため、子供たちにギアの仕組みを教えるために、動くヘリンボーン 遊星歯車システムを 3D プリントすることが非常に人気になっています。ヘリンボーン ギアの利点は、リングから落ちず、取り付けプレートが不要なため、可動部品がはっきりと見えることです。

ウィキメディア・コモンズには、遊星歯車に関連するメディアがあります。

• 設計用運動学モデル デジタル ライブラリ (KMODDL)、コーネル大学で実際に動作している数百の機械システム モデルの動画と写真。
• 「SVG での遊星歯車アニメーション」
• 「遊星歯車機構のアニメーション」
• 「動力分割装置」
• 「インタラクティブ プラネタリー ギアセット チュートリアル」
• プリウス ギアボックス
• 遊星ギアボックス
• 遊星歯車機構を分析するためのショートカット 2021-02-25 にWayback Machineでアーカイブ