CN105805147B - 齿轮轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一能够抑制产生变形或破损的齿轮轴。恒星齿轮轴(12)具备齿轮部(68)、与输入轴连结且直径大于齿轮部(68)的直径的连结轴部(72)以及位于齿轮部(68)与连结轴部(72)之间的连接部(70)。连接部(70)形成为随着从齿轮部(68)侧朝向连结轴部(72)侧外径逐渐变大。连接部(70)尤其形成为外径以曲线状变化。在齿轮部(68)与连接部(70)的边界部(74)中的连接部(70)的切线(70f)与轴向平行。

Description

齿轮轴

本申请主张基于2015年1月21日申请的日本专利申请第2015-009684号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种齿轮轴。

背景技术

已知有一种通过齿轮机构将驱动马达的旋转传递至被驱动部的传递机构。例如，已知有传递机构具备：齿轮轴，接受驱动马达的旋转来进行旋转；行星齿轮，与齿轮轴的齿轮部啮合；内齿轮，与行星齿轮内啮合；行星销，将行星齿轮支承为能够旋转；以及轮架体，支承行星销且与行星齿轮的公转成分同步(参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开2011-52788号公报

专利文献1中记载的传递机构的齿轮轴具备齿轮部、与其他轴连结且直径大于齿轮部的直径的连结轴部以及位于齿轮部与连结轴部之间的连接部。齿轮部与连接部以相同直径形成，因此在连接部与连结轴部的边界形成有阶梯部。由此，应力容易集中与齿轮轴的直径急剧变化的部分，并且通过该应力容易产生变形或破损。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制产生变形或破损的齿轮轴。

为了解决上述问题，本发明的一种实施方式的齿轮轴具备齿轮部、与其他轴连结且直径大于齿轮部的直径的连结轴部以及位于齿轮部与连结轴部之间的连接部，其中，连接部形成为随着从齿轮部侧朝向连结轴部侧外径逐渐变大。

根据该实施方式，在齿轮部与连接部的边界、在连接部与连结轴部的边界不会形成阶梯部。

另外，以上的构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表现在方法、装置、系统等之间相互置换的方式也作为本发明的方式有效。

根据本发明，提供一种能够抑制产生变形或破损的齿轮轴。

附图说明

图1是实施方式所涉及的简单行星齿轮减速机10的剖视图。

图2是放大表示图1的恒星齿轮轴的周边的放大剖视图。

图3是齿轮部与连接部的边界部中的恒星齿轮轴的剖视图。

图中：10-简单行星齿轮减速机，12-恒星齿轮轴，28-输入轴，68-齿轮轴，70-连接部，72-连结轴部，74-边界部。

具体实施方式

以下，对各附图中的相同或同等的构成要件、部件，标注相同的符号，适当省略重复说明。并且，为了便于理解，适当放大、缩小表示各附图中的部件的尺寸。并且，各附图中，省略表示对实施方式的说明中不重要的部件的一部分。

图1是表示实施方式所涉及的简单行星齿轮减速机10的剖视图。简单行星齿轮减速机10具备：恒星齿轮轴12；输入轴28，连接于恒星齿轮轴12；多个行星齿轮14，与恒星齿轮轴12啮合；内齿轮16，与行星齿轮14内啮合；行星销18，将行星齿轮14支承为能够旋转；轮架体20，支承行星销18；轴承22、24；外壳26，经由轴承22、24将轮架体20支承为能够旋转；轴承64；以及罩76，经由轴承64将输入轴28支承为能够旋转。

恒星齿轮轴12以旋转轴R为中心延伸。恒星齿轮轴12的一端压入于形成在输入轴28的以旋转轴R为中心的压入孔28a。恒星齿轮轴12的另一端上形成有齿轮，并与行星齿轮14啮合。由于恒星齿轮轴12与输入轴28为分体结构，因此可以在输入轴28不变的情况下通过将恒星齿轮轴12改变为齿轮齿数或节圆直径不同的恒星齿轮来改变减速比。关于恒星齿轮轴12的结构在图2中进行详细说明。在输入轴28的与恒星齿轮轴相反的一侧形成有以旋转轴R为中心的插入孔28b。插入孔28b中插入有马达轴(未图示)或前级减速机的输出轴。

多个行星齿轮14配置在恒星齿轮轴12的外周，并且自转的同时绕恒星齿轮轴12公转。行星齿轮14经由行星轴承30支承于行星销18。行星轴承30将滚针在轴向上即与旋转轴R平行的方向上分割为二并以满装滚子状态配置而成。由此，能够降低恒星齿轮轴12与行星齿轮14啮合时的滚针的一端接触。而且，由于滚针以没有保持器的满装滚子状态使用，因此能够将较大的转矩传递至行星销18。

内齿轮16设置于外壳26的内周侧。包括与行星齿轮14啮合的齿部在内的内齿轮16与外壳26形成为一体。另外，内齿轮16也可以与外壳26分体形成，并通过螺钉等固定于外壳26。

行星销18支承于轮架体20。行星销18与轮架体20分体形成，但也可以使行星销18与轮架体20形成为一体。

轮架体20包括轮架体主体32、连结于轮架体主体32的轮架体板34。轮架体主体32通过螺栓36紧固于轮架体板34上。在轮架体主体32、轮架体板34分别形成有压入孔32a、34a。行星销18的端部分别压入于压入孔32a、34a。因此，轮架体20经由行星销18输出行星齿轮14的公转成分，并与行星齿轮14同步旋转。根据减速比可以改变压入孔32a、34a的形成位置。

在轮架体主体32的与输入轴相反的一侧一体地设置有凸缘形状的输出轴38。在输出轴38的端面设置有多个螺栓孔40，通过使螺栓(未图示)连结于该螺栓孔40，连接对象机械的被驱动轴。另外，输出轴38也可以设为使轴部件从轮架体主体32的中央突出的形状。为了密封简单行星齿轮减速机10的内外，在输出轴38与外壳26之间配置有油封66。

轴承22、24配置在轮架体20的半径方向外侧，将轮架体20支承为能够旋转。轴承22、24例如为角接触球轴承，且分别具备球42、44和外圈46、48。轴承22、24的内圈与轮架体20形成为一体。即，轴承22、24的内圈轨道面形成于轮架体20的外周面50、52。因此，与内圈与轮架体分体设置的情况相比，无需加大外壳26的外形，就能够确保行星销18与轴承22、24之间的轮架体20的部分32b、34b的壁厚并且能够加大行星销18的直径。因此，无需使简单行星齿轮减速机10本身大型化，就能够提高输出转矩。并且，由于轴承22、24的内圈与轮架体20形成为一体，因此能够减少部件件数。

并且，轴承22、24以在轴向上夹着内齿轮16而彼此分开方式配置。轴承22、24尤其以背对背组合方式配置。因此，能够支承高径向荷载和高轴向荷载。

罩76包括第1罩54和第2罩56。第1罩54通过螺栓58紧固于外壳26。第2罩56通过螺栓60紧固于第1罩54的与外壳26相反的一侧。在第1罩54与输入轴28之间设置有油封62。在第1罩54的内侧配置有轴承64，第1罩54经由轴承64将输入轴28支承为能够旋转。轴承64通过第1罩54和第2罩56在轴向上被夹持并固定。

图2是放大表示图1的恒星齿轮轴12的周边的放大剖视图。图3是齿轮部68与连接部70的边界部74中的恒星齿轮轴12的剖视图。恒星齿轮轴12包括齿轮部68、连接部70以及连结轴部72。齿轮部68、连接部70以及连结轴部72由单一的部件形成为一体。齿轮部68在径向上与行星齿轮14对置，并与行星齿轮14啮合。连结轴部72形成为圆柱状或者圆筒状。连结轴部72压入于输入轴28的压入孔28a，并连结于输入轴28。

在此，要求在不增加行星齿轮的级数的情况下，即在不加大简单行星齿轮减速机10本身大小的情况下实现例如1/10的大减速比。并且，为了缩减部件件数，要求内齿轮16通用于所有减速比。这种情况下，为了实现大减速比，需要缩小齿轮部68的直径。另一方面，若减小包括齿轮部68在内的恒星齿轮轴12整体的直径，则在需要获得大转矩时，会导致在连结轴部72上产生大应力。并且，为了确保连结轴部72与压入孔28a的足够的结合强度，优选连结轴部72的直径较大。由此，连结轴部72形成为直径大于齿轮部68的直径。

连接部70位于齿轮部68与连结轴部72之间。连接部70形成为随着从齿轮部68侧朝向连结轴部72侧直径变大的锥形。在实施方式中，连接部70形成为随着从齿轮部68侧朝向连结轴部72侧外径以曲线状变化。即，连接部70形成为包括旋转轴R的截面中的外周面70a(后述的峰部70c的外周面70a)的剖面形状为曲线形状。

在连接部70形成有与齿轮部68的齿槽68a连续的槽部70b以及与齿轮部68的齿部68b连续的峰部70c。在作为恒星齿轮轴12的外径开始变化的部分的齿轮部68与连接部70的边界部74，齿槽68a的底部68c的直径与槽部70b的底部70d的直径相同，齿槽68a与槽部70b圆滑地连续。并且，在边界部74，齿部68b的顶部68d的直径与峰部70c的顶部70e的直径相同，且齿部68b和峰部70c圆滑地连续。

并且，在边界部74，包括旋转轴R的剖面中的外周面70a的切线70f与轴向平行(即，与恒星齿轮轴12的旋转轴R平行)。换言之，包括旋转轴R的剖面中的外周面70a的剖面形状在边界部74成为曲率半径无限大的无界限地接近直线的曲线形状。

以下，对上述结构的简单行星齿轮减速机10的动作进行说明。

例如，恒星齿轮轴12通过未图示的马达的旋转经由输入轴28而旋转。则，恒星齿轮轴12的齿轮部68与行星齿轮14啮合，行星齿轮14自转的同时绕恒星齿轮轴12公转。由于与行星齿轮14内啮合的内齿轮16处于固定状态，因此，行星齿轮14的公转成分从轮架体20输出。轮架体20使安装在输出轴38的对象机械的被驱动轴旋转。

根据以上说明的实施方式所涉及的简单行星齿轮减速机10的恒星齿轮轴12，连接部70形成为随着从齿轮部68侧朝向连结轴部72侧外径逐渐变大，并连接于齿轮部68和连结轴部72。因此，在齿轮部68与连接部70的边界部74、连接部70与连结轴部72的边界部上不会形成阶梯部。由此，抑制应力集中在这些边界部上，并抑制在恒星齿轮轴12产生变形或破损。

并且，根据实施方式所涉及的简单行星齿轮减速机10的恒星齿轮轴12，压入于输入轴28的压入孔28a的连结轴部72形成为直径大于齿轮部68的直径，并且，连接部70形成为随着从齿轮部68侧朝向连结轴部72侧外径逐渐变大。因此，边界部74不与压入孔28a的周面接触。虽然应力容易集中到恒星齿轮轴12的直径开始变化的部分(即边界部74)，但是由于边界部74不与压入孔28a的周面接触，因此因压入而产生的应力很难到达边界部74。即，抑制应力集中到边界部74，抑制恒星齿轮轴12产生变形或破损。

并且，根据实施方式所涉及的简单行星齿轮减速机10的恒星齿轮轴12，在连接部70形成有与齿轮部68的齿槽68a连续的槽部70b以及与齿轮部68的齿部68b连续的峰部70c，在齿轮部68与连接部70的边界部74，齿槽68a的底部68c的直径与槽部70b的底部70d的直径相同，且齿部68b的顶部68d的直径与峰部70c的顶部70e的直径相同。在此，若连接部70不具有与齿轮部68的齿槽68a连续的槽部70b或与齿轮部68的齿部68b连续的峰部70c，则在齿轮部68与连接部70的边界部74会形成阶梯，存在应力集中的可能性。相对于此，根据实施方式所涉及的简单行星齿轮减速机10的恒星齿轮轴12，如上所述，在连接部70形成有与齿轮部68的齿槽68a连续的槽部70b以及与齿轮部68的齿部68b连续的峰部70c。其结果，在边界部74不会形成阶段部，抑制应力集中到边界部74，并抑制恒星齿轮轴12产生变形或破损。

以上，对实施方式所涉及的简单行星齿轮减速机的结构和动作进行了说明。但该实施方式为示例，本领域技术人员应当理解，其各构成要件的组合可以存在各种变形例，并且这样的变形例也属于本发明的范围。

(变形例1)

在实施方式中，对连接部70形成为随着从齿轮部68侧朝向连结轴部72侧外径以曲线状变化情况，即，对连接部70形成为在包括旋转轴R的剖面上的外周面70a的剖面形状为曲线形状的情况进行了说明，但并不限于此。连接部70也可以形成为随着从齿轮部68侧朝向连结轴部72侧外径以直线状变化。即，连接部70可以形成为在包括旋转轴R的剖面上的外周面70a的剖面形状为直线形状。

(变形例2)

虽然未在实施方式中特别提及，但连接部70的外径可以随着从齿轮部68侧朝向连结轴部72侧单调递增，或者还可以包括外径暂时减小的部分。

(变形例3)

在实施方式中，对外壳被固定并且输出轴设置于轮架体的情况进行了说明，但并不限于此。简单行星齿轮减速机10也可以为轮架体被固定而外壳旋转并获得输出的所谓框架旋转型减速机。

(变形例4)

本实施方式的技术构思的应用并不限于简单行星齿轮减速机10的恒星齿轮轴12，只要是具有齿轮部、连结轴部以及连接部的齿轮轴，均能够应用本实施方式的技术构思。

上述实施方式以及变形的任意组合也作为本发明的实施方式而有用。通过组合产生的新的实施方式兼具所组合的实施方式以及变形例各自的效果。

Claims (5)

1.一种减速机，其特征在于，具备：

恒星齿轮轴，其包括齿轮部、与输入轴连结且直径大于所述齿轮部的直径的连结轴部、位于所述齿轮部与所述连结轴部之间的连接部；

行星齿轮，与所述齿轮部啮合；及

轮架体，将所述行星齿轮支承为能够旋转，

所述连接部具有随着从所述齿轮部侧朝向所述连结轴部侧外径逐渐变大的扩径部，

在所述连接部形成有槽部和峰部，所述槽部与所述齿轮部的齿槽连续，所述峰部与所述齿轮部的齿部连续，

所述扩径部的至少一部分在径向上与所述轮架体及所述输入轴重叠，

所述槽部与所述峰部存在于所述扩径部的轴向上的整个长度，

在所述扩径部中，所述峰部的外径从所述齿轮部侧朝向所述连结轴部侧逐渐变大。

2.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于，

所述连接部形成为外径以曲线状变化。

3.根据权利要求2所述的减速机，其特征在于，

在所述齿轮部与所述连接部的边界，所述连接部的曲线的切线与轴向平行。

4.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于，

在所述齿轮部与所述连接部的边界，所述齿槽的底部的直径与所述槽部的底部的直径相同，所述齿部的顶部的直径与所述峰部的顶部的直径相同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的减速机，其特征在于，

所述连结轴部通过压入连结于输入轴。

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