こんにちは、ドリル・エンドミルなど切削工具の再研磨をしているツールリメイクです。
遊星歯車という歯車を知っているでしょうか？
遊星歯車の動きはとても面白く、見ていて飽きません。
そんな遊星歯車は、身近な場面でもよく利用されています。
今回は、そんな遊星歯車の仕組みや利用されている場面について紹介していきましょう。
遊星歯車機構とは
※遊星歯車機構画像
遊星歯車は、異なる3つの役割を持つギアから成り立ちます。遊星歯車の動きはこれら3つのうちどれかを固定することで、特性が変わってくるのが特徴です。
3つの歯車は
- 太陽歯車（サンギア）
- 遊星歯車（プラネタリーギア）と遊星キャリア
- 内歯車（インターナルギア）
という役割で区別されています。
太陽歯車
太陽歯車は動力側に備え付けられるギアです。
一般的にスパーギア（平歯車）やヘリカルギア（はすばギア）が用いられます。
太陽歯車は、遊星歯車機構の中で中心に位置し、太陽歯車の周りに取り付けられた複数の遊星歯車に動力を伝えます。
遊星歯車と遊星キャリア
遊星歯車は、太陽歯車の周りに取り付けられた歯車です。
一般的には一つの遊星歯車機構に2～４個の遊星歯車が用いられ、太陽歯車の動力によって自転しつつ、内歯車に噛み合いながら、太陽歯車の周りを公転します。
この公転する動きから遊星歯車と呼ばれています。
それぞれ遊星歯車の軸が遊星キャリアで連結され、遊星歯車の公転を動力として伝える出力軸が設けられます。
出力軸の回転速度は、太陽歯車の回転速度に対して大幅に減速できるのが特徴です。
内歯車
遊星歯車機構で最も外側に位置するのが内歯車です。
内歯車は基本的に固定します。内歯車が固定されていることで、遊星キャリアから出力される回転が減速されます。
この動きの関係については次の章で詳しく解説していきましょう。
遊星歯車の動きと使用されるシーン
※ATトランスミッション画像
遊星歯車の動きは非常に複雑です。
先程紹介した
- 太陽歯車（サンギア）
- 遊星歯車（プラネタリーギア）と遊星キャリア
- 内歯車（インターナルギア）
3つの部位のどれを固定するのかによっても大きく動きが変わってきます。
最も一般的なのが、内歯車を固定する手法です。
内歯車を固定した場合、太陽歯車と遊星歯車が動くことになりますが、太陽歯車の回転速度に対し、遊星キャリアの出力軸の回転速度は大幅に減速します。
この内歯車を固定する手法は一般的な減速機に幅広く用いられています。
次によく使われるのが、遊星キャリアを固定する手法です。
遊星キャリアを固定すると、太陽歯車の回転は遊星歯車に伝わりますが、遊星キャリアを固定しているため遊星歯車は公転せず、そのまま内歯車へと回転が伝達されます。
このとき、内歯車の回転は逆転をするのが大きな特徴です。
遊星キャリアを固定する手法は単体ではあまり使われませんが、内歯車を固定する手法と組み合わせることで、リミッターの役割を担ってくれます。この仕組みを利用したものが電動ドライバーのクラッチです。
遊星歯車機構は、AT車のトランスミッションにも使用されますが、上記で解説したものよりもかなり複雑な動きをします。
どのような動きになるのかを一覧にしてかんたんに解説しておきましょう。
| 太陽歯車 | 遊星キャリア | 内歯車 | |
| 減速 | 入力 | 出力 | 固定 |
| 逆転減速 | 入力 | 固定 | 出力 |
| 増速 | 固定 | 入力 | 出力 |
| 増速 | 出力 | 入力 | 固定 |
| 逆転属速 | 出力 | 固定 | 入力 |
| 減速 | 固定 | 出力 | 入力 |
| 同速 | いずれか2つを接続する | ||
| ニュートラル | いずれか1つを入力し、ほかはフリーにする | ||
まとめ
遊星歯車は、減速機や車のトランスミッション、電動ドライバーのリミッター機構まで、様々な分野で利用されています。
遊星歯車の動きは、3つの歯車のどれに動力を伝えるか、固定するかで大きく変わってくるのが特徴です。
特にトランスミッションの動きは複雑ですが、とてもおもしろいので興味のある方は是非チェックしてみてくださいね。
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