JP2004092780A

JP2004092780A - Power transmission for valve driving

Info

Publication number: JP2004092780A
Application number: JP2002254804A
Authority: JP
Inventors: Seiji Minegishi; 峯岸　清次; Atsushi Tamenaga; 為永　淳; Kazuhiro Aoki; 青木　和弘; Yasuo Minae; 薬袋　泰夫
Original assignee: Kitz Corp; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kitz Corp; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP4249447B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make compact a whole power transmission especially in the axial direction while realizing reinforcement of the supporting rigidity and weight reduction of each gear mechanism for a parallel shaft gear mechanism as well as an inner gearing planetary gear mechanism. <P>SOLUTION: The first gear 130 of the parallel shaft gear mechanism 112 and a bearing section 194 of a rotating shaft 190 that rotatably supports the second pinion 134 are arranged in a range L of the axial direction where the internal gear 148 exists and in the outside position of the radial direction of the internal gear 148, in a casing 170 accommodating the inner gearing planetary gear mechanism 114. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平行軸歯車機構と僅少の歯数差を有する外歯歯車及び内歯歯車を有する内接噛合遊星歯車機構とを備えたバルブ駆動用の動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平行軸歯車機構と僅少の歯数差を有する外歯歯車及び内歯歯車を有する内接噛合遊星歯車機構とを備えた動力伝達装置は、小型で大きな減速比を得ることができ、又、装置全体のトータル減速比の設定・変更が比較的容易である。そのため、バルブの開閉の用途において広く使用されている。
【０００３】
図９に特開２００２−１１５７４８号公報で開示されている駆動装置を示す。この駆動装置Ｐ１は、この種の動力伝達装置Ｇ１にモータ１０を組み合わせたものである。動力伝達装置Ｇ１は平行軸歯車機構１２及び内接噛合遊星歯車機構１４を備える。
【０００４】
駆動装置Ｐ１のケーシング１６は、２枚のプレート１８、２０によって３つのブロックＢ１〜Ｂ３に分離されている。第１のブロックＢ１は主にモータ１０やその制御装置（補機）２４を、第２のブロックＢ２は主に平行軸歯車機構１２を、第３のブロックＢ３は主に内接噛合遊星歯車機構１４を、それぞれ収容している。
【０００５】
モータ１０の出力軸（平行軸歯車機構１２の入力軸）２６には、平行軸歯車機構１２の第１ピニオン２８が設けられている。
【０００６】
平行軸歯車機構１２は、該第１ピニオン２８及び第１ギヤ３０からなる１段目減速機構３２と、第２ピニオン３４及び第２ギヤ（出力ギヤ）３６からなる２段目減速機構３８とを備える。
【０００７】
内接噛合遊星歯車機構１４は、該第２ギヤ３６が組み込まれた入力軸４０、該入力軸４０と一体化された偏心体４２、該偏心体４２の外周で揺動回転自在に組み込まれた外歯歯車４６、該外歯歯車４６の外歯の歯数より１だけ多い歯数の内歯を有する（僅少の歯数差を有する）内歯歯車４８をその構成要素として有する。出力軸５０は、外歯歯車４６の自転成分のみを伝達するキャリヤ５２を介して該外歯歯車４６と連結されている。又、該出力軸５０の先端には、手動時にスパナ等の図示せぬ棒状物を挿入するための貫通孔５０Ａが形成されている。
【０００８】
なお、内歯歯車４８及び外歯歯車４６の歯形には、いわゆるインボリュート歯形が採用されている。
【０００９】
簡単に作用を説明すると、モータ１０の出力軸（平行軸歯車機構１２の入力軸）２６の回転は、２段の平行軸歯車機構１２によって減速され、第２ギヤ３６を介して内接噛合遊星歯車機構１４の入力軸４０に伝達される。該入力軸４０が回転すると、これと一体の偏心体４２を介して外歯歯車４６が内歯歯車４８に内接しながら揺動回転し、この結果、外歯歯車４６は該入力軸４０の１回転毎に内歯歯車４８と外歯歯車４６の歯数差に相当する分だけゆっくりと自転する。そのため、この外歯歯車４６の自転成分相当の回転をキャリヤ５２を介して出力軸５０から取り出すことにより、１段で大きな減速比を得ることができる。このタイプは一般に「揺動回転型」と称されている。出力軸５０には図示せぬバルブの弁棒が連結される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開２００２−１１５７４８号公報で開示されている装置は、各減速機構のそれぞれの配置については特に吟味されていなかったため、無駄なスペースが大きく、又、装置全体の剛性も必ずしも高くないと思われる。
【００１１】
又、平行軸歯車機構及び内接噛合遊星歯車機構を収容する各ブロックが、それぞれプレートによって分離された状態で順に並べられているので、必然的に軸方向の長さが長くなり易く、また、プレートが存在する分、重量も重くなり易かった。
【００１２】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、従来特に吟味されることなく配置されていた平行軸歯車機構と内接噛合遊星歯車機構を合理的に融合させた構造で配置し、各歯車機構の支持剛性の強化及び軽量化を実現すると共に、特に装置全体の軸方向のコンパクト化を実現することをその課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケーシング内に、平行軸歯車機構と、僅少の歯数差を有する外歯歯車及び内歯歯車を備えた内接噛合遊星歯車機構と、を収容したバルブ駆動用の動力伝達装置において、前記平行軸歯車機構の歯車の回転を支持する軸受部の少なくとも１つを、前記内接噛合遊星歯車機構を収容しているケーシングにおける、前記内歯歯車が存在する軸方向の幅内で且つ該内歯歯車の半径方向外側の領域に配置したことにより、上記課題を解決したものである。
【００１４】
本発明においては、「内接噛合遊星歯車機構を収容しているケーシングにおける、前記内歯歯車が存在する軸方向の範囲内で且つ該内歯歯車の半径方向外側の位置（以下単に内歯歯車の外周と言う）」に平行軸歯車機構の歯車の回転を支持する軸受部（の少なくとも１つ）を配置するようにしている。
【００１５】
この結果、平行軸歯車機構の当該軸受部は、動力伝達装置のケーシング中で（最も重量のある部材である）内歯歯車を支持している高剛性の部位に支持されることになり、高い支持剛性を得ることができる。
【００１６】
又、平行軸歯車機構を収容している空間と内接噛合遊星歯車機構を収容している空間を１つのブロックに融合させることができるようになるため、（従来のプレート２０に相当する）プレートを配置する必要がなくなり、重量をより軽減できる。
【００１７】
更に、当該軸受部が内接噛合遊星歯車機構の主要部とほぼ同一の平面上に組み込まれることになるため、それだけ動力伝達装置全体の軸方向長を短縮できる。
【００１８】
なお、平行軸歯車機構のある特定の軸受部の「一部のみ」が前記「内歯歯車の外周」に存在する場合も、本発明相応の効果を得ることができる。従って、特定の軸受部の「一部のみ」が前記「内歯歯車の外周」に存在する場合も、「内歯歯車の外周に軸受部を配置」という概念に含まれるものとする。
【００１９】
本発明の具体的なバリエーションとして、前記ケーシングが前記内歯歯車の本体を兼用しているような構成とした場合には、事実上内歯歯車自体に平行軸歯車機構の軸受部が配置されることになり、半径方向のコンパクト化も実現できるようになると共に、一層軽量化できる。
【００２０】
又、前記内歯歯車の歯形を、半円状の溝と、該溝に回転自在に係入されたローラ状のピンで構成した場合には、該溝とピンが凸と凹の接触となるので耐久性上優れている。又、ケースよりもピンを硬くした場合、例えば重量のある内歯歯車の本体については、アルミニウム系の金属を用いて軽量化を図るとともに、高い強度の要求される歯形部分についてのみケーシングよりも高い硬度を有する素材を用いるようにした場合、軽量化と高耐久性を両立させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係るバルブ駆動用の動力伝達装置Ｇ２が適用されている駆動装置を示す展開断面図である。なお、この図１は、各歯車の噛合状態等の表示を優先して適宜半径方向に展開して図示しているため、該図１における半径方向の位置（座標）は、現実の縦断面とは必ずしも一致していない。図２は図１の右方向から見た側面図、図３は内接噛合遊星歯車機構の構成を示す要部断面図、図４は図１の左方向から見た側面図である。
【００２３】
動力伝達装置Ｇ２は、モータ１１０と共に用いられ、その減速機構として平行軸歯車機構１１２及び内接噛合遊星歯車機構１１４を備える。
【００２４】
モータ１１０のモータ軸１２６は、平行軸歯車機構１１４の入力軸を兼用している。即ち、モータ軸１２６には該平行軸歯車機構１１４の第１ピニオン１２８が歯切り形成されている。
【００２５】
平行軸歯車機構１１２は、この第１ピニオン１２８、及び該第１ピニオン１２８と噛合する第１ギヤ１３０からなる１段目減速機構１３２と、該１段目減速機構１３２の第１ギヤ１３０と共に回転する第２ピニオン１３４、及びこの第２ピニオン１３４と噛合する第２ギヤ（出力ギヤ）１３６からなる２段目減速機構１３８とを備える。なお、第１ギヤ１３０及び第２ピニオン１３４を支持している回転軸１９０の近傍の構成については後に詳述する。
【００２６】
２段目減速機構１３８の第２ギヤ１３６は、内接噛合遊星歯車機構１１４の入力軸１４０の外周に組み込まれ、該入力軸１４０と一体回転可能である。
【００２７】
前記内接噛合遊星歯車機構１１４は、当該入力軸１４０、該入力軸１４０と一体化された偏心体１４２、ベアリング１４４を介して該偏心体１４２の外周で揺動回転自在に組み込まれた外歯歯車１４６、該外歯歯車１４６の外歯の歯数より１だけ多い歯数の内歯を有する（僅少の歯数差を有する）内歯歯車１４８をその構成要素として有する。外歯歯車１４６は、複数の内ピン孔１４６Ａを有し、該内ピン孔１４６Ａにキャリヤ１５２と一体化された内ピン１５２Ａが遊嵌している。キャリヤ１５２は出力軸１５０と連結（圧入）されており、これにより外歯歯車１４６の自転成分のみがキャリヤ１５２を介して出力軸１５０に伝達される構成となっている。出力軸１５０には、図示せぬ被駆動機械の一部が係入可能な有底の穴１５０Ａが形成されており、該被駆動機械の一部が出力軸１５０と動力伝達可能に連結される。
【００２８】
次に、回転軸１９０の近傍の構成を含め、本動力伝達装置Ｇ２の各部材の配置構成について詳細に説明する。
【００２９】
動力伝達装置Ｇ２のケーシング１７０は、矩形状の本体部１７４と、該本体部１７４から被駆動機械側（バルブ側）へ突出したほぼ正方形の突出部１７２を一体的に備え、アルミニウム系の軽量素材又は鋳物によって形成されている。モータ１１０はこの本体部１７４の端部１７４Ｃに取り付けられている。
【００３０】
ケーシング１７０における前記突出部１７２は、ボルト穴１７２Ａ又は１７２Ｂを介して当該動力伝達装置Ｇ２をバルブ等の被駆動機械に取り付けるための取付面１７２Ｃを備え、又、内接噛合遊星歯車機構１１４の出力軸１５０の端部を回転自在に収容・支持するための中空孔１７２Ｄを備える。
【００３１】
一方、ケーシング１７０の本体部１７４は、平行軸歯車機構１１２及び内接噛合遊星歯車機構１１４を単一の空間に収容している。なお、前述したように、図１は展開断面図であり、本体部１７４のフランジ部１７４Ａ、１７４Ｂは、実際は出力軸１５０の軸心Ｏ１からほぼ同一半径の円周上に存在する。従来のプレート２０に相当するプレートは特に設けられていない。
【００３２】
本体部１７４の外周は内歯歯車１４８の本体を兼用している。該内歯歯車１４８の内歯は、ケーシング１７０自体（アルミニウム系の軽量素材又は鋳物素材）よりも高い硬度を有するローラ状のピン１４８Ａを、断面が半円状の溝１４８Ｂ内に回転自在に組み込むことによって形成されている。なお、これに伴って、外歯歯車１４６の歯形はトロコイド系の曲線を基調とした歯形が採用されている。
【００３３】
本体部１７４の内周１７４Ｄには、前記キャリヤ１５２の外周が摺動自在に組み込まれている。キャリヤ１５２の内周は、出力軸１５０の中央部１５０Ｂが圧入されており、キャリヤ１５２の回転が出力軸１５０に伝達可能となっている。出力軸１５０は、基本的に突出部１７２の中空孔１７２Ｄ及びキャリヤ１５２を介して本体部１７４の内周側１７４Ｄによって支持されている。また、出力軸１５０は内接噛合遊星歯車機構１１４の（偏心体１４２が一体化された）入力軸１４０を貫通して平行軸歯車機構１１２側に延長されており、ニードルベアリング１８０を介して入力軸１４０と相互に支持し合っている。
【００３４】
一方、本体部１７４の一端側にはプレート１８２がボルト１８６を介して取り付けられている。平行軸歯車機構１１２の前記第１ギヤ１３０及び第２ピニオン１３４が装着された回転軸１９０の軸受部１９２、１９４は、このプレート１８２及び本体部１７４の前記フランジ部１７４Ｂにそれぞれ配置されている。
【００３５】
軸受部１９２、１９４のうち、本体部１７４側の軸受部１９４は、内歯歯車１４８の外周、即ち、内歯歯車１４８が存在する軸方向の範囲Ｌ内（図１参照）で且つ該内歯歯車１４８の半径方向外側の位置に配置されている（図６参照）。この位置は、半径方向の肉厚も厚く、ケーシング１７０の中で最も高い強度を確保し得る位置に相当する。なお、図６は、図２と図３の位置関係を示すために両図を合成したものである。
【００３６】
再び図１を参照して、この結果、入力軸１４０、外歯歯車１４６、内歯歯車１４８等を含む内接噛合遊星歯車機構１１４の主要部と該軸受部１９４は軸方向座標がほぼ同一の平面内に配置されることになる。
【００３７】
なお、プレート１８２の図１の右側には広い空間Ｓが確保されており、この空間Ｓにエンコーダ等のモータを制御するための補機（コントロール装置等）を組み込むことができる。
【００３８】
また、図２、図５に示されるように、平行軸歯車機構１１２の第２ギヤ１３６には、前述の第２ピニオン１３４が噛合するとともに、手動ピニオン１６０が同時に噛合している。ここで図５は図２における点Ａ−Ｂ断面である。モータ１１０の交換時或いはその電気系統に不備が発生したようなときには、この手動ピニオン１６０を支持している手動軸１６２を回転させることにより、該第２ギヤ１３６を回転させることができる。
【００３９】
なお、図の符号１９５は止め輪、１９６はスペーサ、１９７は外カバーである。
【００４０】
次に、この動力伝達装置の作用を説明する。
【００４１】
モータ軸１１０が回転すると、平行軸歯車機構１１２の第１ピニオン１２８、第１ギヤ１３０、及び第２ピニオン１３４、第２ギヤ１３６を介して２段階の減速が行われ、該第２ギヤ１３６の内周側で係合している内接噛合遊星歯車機構１１４の入力軸１４０が回転する。この結果該入力軸１４０と一体化されている偏心体１４２を介して外歯歯車１４６が内歯歯車１４８に内接しながら揺動回転し、外歯歯車１４６は入力軸１４０の１回転毎に内歯歯車１４８と外歯歯車１４６の僅少の歯数差（この例では１）に相当する分だけゆっくりと自転する。この外歯歯車１４６の運動は、内ピン孔１４６Ａ及び内ピン１５２Ａの遊嵌によってその揺動成分が吸収され、自転成分のみがキャリヤ１５２を介して出力軸１５０に伝達される。出力軸１５０の回転は、有底の穴１５０Ａ内に係入されている図示せぬ被駆動機械へと更に伝達される。
【００４２】
なお、僅少の歯数差を有する外歯歯車及び内歯歯車を備えた内接噛合遊星歯車機構としては、この他に「撓み噛み合い型」、あるいは「差動歯車型」等のタイプが公知である。いずれも１段で大きな減速比を得ることができる。
【００４３】
ここで、平行軸歯車機構１１２の第１ギヤ１３０及び第２ピニオン１３４を回転自在に支持する回転軸１９０の軸受部１９４が、内歯歯車１４８の外周に配置されていることから、該軸受部１９４が極めて安定した状態で支持されることになり、回転軸１９０を円滑に回転させることができる。
【００４４】
また、該軸受部１９４が外歯歯車１４６、内歯歯車１４８を含む内接噛合遊星歯車機構１１４の主要部の存在する平面とほぼ同一の平面に配置されることになるため、動力伝達装置Ｇ２全体の軸方向長をそれだけ短縮できる。
【００４５】
さらに、従来必要とされていたプレート２０等の配置を省略することができるようになるため、それだけ軽量化でき、またその分動力伝達装置Ｇ２の軸方向長を更に短縮できる。
【００４６】
また、ケーシング１７０の本体部１７４の外周が内歯歯車１４８の本体を兼用しているため、部品点数を削減でき、さらに、内歯歯車１４８を含めケーシング全体がアルミニウム系の軽量素材で形成されているため、この点でも軽量化が図られている。一方、それにも拘わらず、内歯歯車１４８の歯形をその本体よりも高い硬度を有するローラ状のピン１４８Ａで構成しているため、特に外歯歯車１４６との噛合に関して高い耐久性を得ることができる。なお、内歯歯車１４８のピン１４８Ａと溝１４８Ｂとの接触に関しては、凸と凹との接触とになるため、耐久性上優れている。
【００４７】
出力軸１５０は、ケーシング１７０の突出部１７２の中空孔１７２Ａ及び（キャリヤ１５２を介して）本体部１７４の内周１７４Ｄによって安定支持されており、且つ、ニードルベアリング１８０を介して軸方向に長い入力軸１４０と嵌合している。そのため、図１におけるケーシング１７０の出力軸１５０の右側端が出力軸に対して解放され、該出力軸の右端側が特にケーシング１７０によって軸受支持されていなくても出力軸の安定した支持及び回転が可能である。また、見方を変えると、この構成により、出力軸１５０をケーシング１７０に支持するための（右端側の）軸受を省略でき、その分コストの低減及び軸方向の短縮が可能となっている。
【００４８】
さらに、何らかの理由でモータによる駆動ができないときは、図５に示されるように、平行軸歯車機構１１２の第２ギヤ１３６と噛合している手動ギヤ１６０を手動軸１６２を介して回転させることにより、該第２ギヤ１３６を回転させることができる。この結果、内接噛合遊星歯車機構１１４を介している分、極めて軽い操作で被駆動機械を手動で駆動することができる。
【００４９】
図７に、本発明の他の実施形態の適用例を示す。この動力伝達装置Ｇ３では、平行軸歯車機構２１２の構成として、実質的に第３ピニオン２２８及び第４ギヤ２３６によって構成される１段のみの減速機構を採用し、該第３ピニオン２２８と第４ギヤ２３６との間をアイドルギヤ２３１によって連結したものである。アイドルギヤ２３１を支持している回転軸２９０の軸受部２９４が、内歯歯車２４８の「外周」に配置されている。
【００５０】
さらに、図８に示した動力伝達装置Ｇ４では、平行軸歯車機構３１２を実質的に第５ピニオン３２８と内接噛合遊星歯車機構３１４の入力軸３４０の外周に歯切りした第６ギヤ３３６とによって構成される一段のみの減速機構を採用し、該第５ピニオン３２８と第６ギヤ３３６との間を大径のアイドルギヤ３３１によって連結したものである。アイドルギヤ３３１を支持している回転軸３９０の軸受部３９４が、内歯歯車３４８の「外周」に配置されている。
【００５１】
図７、図８の例とも、その他の構成は基本的に既に説明した実施形態のそれと同一である。
【００５２】
このような変形により、複雑且つ歯形の変更に伴う治工具類の手当てが高コストな内接噛合遊星歯車機構の側についてはほとんど設計変更を行わず、低コストな平行軸歯車機構の方のみを変更することによって動力伝達装置のトータルの減速比を容易に調整することができる。
【００５３】
また、いずれの実施形態の場合も、平行軸歯車機構１１２、２１２、３１２の回転軸１９０、２９０、３９０を内歯歯車１４８、２４８、３４８の「外周」に配置するようにしてあるため、上述したような作用を全く同様に得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、平行軸歯車機構と内接噛合遊星歯車機構を合理的に融合させた構造で配置し、各歯車機構の支持剛性の強化及び軽量化を実現できると共に、特に装置全体の軸方向のコンパクト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された動力伝達装置の実施形態の適用例を示す駆動装置の展開縦断面図
【図２】図１の右方向から見た側面図
【図３】内接噛合遊星歯車機構の構成を示す要部断面図
【図４】図１の左方向から見た側面図
【図５】図３における点Ａ−Ｂ断面図
【図６】図２と図３の合成図
【図７】本発明の他の実施形態の適用例を示す図１相当の縦断面図
【図８】本発明の更に他の実施形態の適用例を示す図１相当の縦断面図
【図９】従来の動力伝達装置の適用例を示す図１相当の縦断面図
【符号の説明】
１１０…モータ
１１２…平行軸歯車機構
１１４…内接噛合遊星歯車機構
１２８…第１ピニオン
１３０…第１ギヤ
１３２…１段目減速機構
１３４…第２ピニオン
１３６…第２ギヤ（出力ギヤ）
１３８…２段目減速機構
１４０…内接噛合遊星歯車機構の入力軸
１４２…偏心体
１４４…ベアリング
１４６…外歯歯車
１４８…内歯歯車
１５０…出力軸
１５２…キャリヤ
１６０…手動ピニオン
１６２…手動軸
１７０…ケーシング
１７２…突出部
１７４…本体部
１９０…回転軸
１９４、１９６…軸受部
Ｌ…内歯歯車が存在する軸方向の範囲[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power transmission device for driving a valve, comprising a parallel shaft gear mechanism and an internally meshing planetary gear mechanism having an external gear and an internal gear having a small difference in the number of teeth.
[0002]
[Prior art]
A power transmission device equipped with a parallel shaft gear mechanism and an internally meshing planetary gear mechanism having an external gear and an internal gear having a small difference in the number of teeth can obtain a large reduction ratio with a small size. It is relatively easy to set and change the overall total reduction ratio. Therefore, they are widely used for opening and closing valves.
[0003]
FIG. 9 shows a driving device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-115748. This drive device P1 is a combination of this type of power transmission device G1 and a motor 10. The power transmission device G1 includes a parallel shaft gear mechanism 12 and an internal meshing planetary gear mechanism 14.
[0004]
The casing 16 of the driving device P1 is separated into three blocks B1 to B3 by two plates 18 and 20. The first block B1 mainly includes the motor 10 and its control device (accessory) 24, the second block B2 mainly includes the parallel shaft gear mechanism 12, and the third block B3 includes mainly the internal meshing planetary gear mechanism. 14 are housed respectively.
[0005]
A first pinion 28 of the parallel shaft gear mechanism 12 is provided on an output shaft 26 of the motor 10 (input shaft of the parallel shaft gear mechanism 12).
[0006]
The parallel shaft gear mechanism 12 includes a first-stage reduction mechanism 32 including the first pinion 28 and the first gear 30 and a second-stage reduction mechanism 38 including the second pinion 34 and the second gear (output gear) 36. Prepare.
[0007]
The internal meshing planetary gear mechanism 14 is incorporated into the input shaft 40 in which the second gear 36 is incorporated, an eccentric body 42 integrated with the input shaft 40, and swingably rotatable around the outer periphery of the eccentric body 42. An external gear 46 and an internal gear 48 having an internal tooth having a number of teeth one greater than the number of external teeth of the external gear 46 (with a slight difference in the number of teeth) are included as its constituent elements. The output shaft 50 is connected to the external gear 46 via a carrier 52 that transmits only the rotation component of the external gear 46. Further, a through hole 50A for inserting a bar-like object (not shown) such as a spanner at the time of manual operation is formed at the tip of the output shaft 50.
[0008]
Note that a so-called involute tooth profile is adopted as the tooth profile of the internal gear 48 and the external gear 46.
[0009]
Briefly explaining the operation, the rotation of the output shaft 26 of the motor 10 (the input shaft of the parallel shaft gear mechanism 12) is reduced by the two-stage parallel shaft gear mechanism 12, and is inscribed through the second gear 36. The power is transmitted to the input shaft 40 of the gear mechanism 14. When the input shaft 40 rotates, the external gear 46 swings while being in contact with the internal gear 48 via the eccentric body 42 integrated therewith. As a result, the external gear 46 Each time it rotates, it rotates slowly by an amount corresponding to the difference in the number of teeth between the internal gear 48 and the external gear 46. Therefore, by taking out the rotation corresponding to the rotation component of the external gear 46 from the output shaft 50 via the carrier 52, a large reduction ratio can be obtained in one stage. This type is generally called “oscillating rotation type”. The output shaft 50 is connected to a valve stem of a valve (not shown).
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-115748, since the arrangement of each speed reduction mechanism has not been particularly examined, wasteful space is large and the rigidity of the entire device is not necessarily high. I think that the.
[0011]
Further, since the respective blocks accommodating the parallel shaft gear mechanism and the internal meshing planetary gear mechanism are sequentially arranged in a state separated by the plate, the length in the axial direction is inevitably easily increased, and Because of the presence of the plate, the weight was likely to be heavy.
[0012]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and has a structure in which a parallel shaft gear mechanism and an internally meshing planetary gear mechanism, which have been conventionally arranged without particular examination, are rationally fused. It is an object of the present invention to realize the enhancement of support rigidity and weight reduction of each gear mechanism, and to realize the downsizing of the entire apparatus in the axial direction in particular.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a power transmission device for driving a valve, in which a parallel shaft gear mechanism and an internally meshing planetary gear mechanism having an external gear and an internal gear having a small difference in the number of teeth are accommodated in a casing. At least one of the bearing portions for supporting the rotation of the gear of the parallel shaft gear mechanism is provided within a casing in which the internally meshing planetary gear mechanism is accommodated, within an axial width where the internal gear is present, and The above problem has been solved by arranging the internal gear in a radially outer region of the internal gear.
[0014]
In the present invention, "a position in the casing accommodating the internal meshing planetary gear mechanism in the axial direction where the internal gear exists and at the radially outer position of the internal gear (hereinafter simply referred to as the internal gear"). (At least one of them) that supports the rotation of the gear of the parallel shaft gear mechanism.
[0015]
As a result, the bearing portion of the parallel shaft gear mechanism is supported by a high rigidity portion that supports the internal gear (which is the heaviest member) in the casing of the power transmission device. Support rigidity can be obtained.
[0016]
Further, since the space accommodating the parallel shaft gear mechanism and the space accommodating the internal meshing planetary gear mechanism can be integrated into one block, the plate (corresponding to the conventional plate 20) can be formed. It is not necessary to dispose, and the weight can be further reduced.
[0017]
Further, since the bearing portion is incorporated on substantially the same plane as the main portion of the internal meshing planetary gear mechanism, the axial length of the entire power transmission device can be shortened accordingly.
[0018]
It should be noted that the effect corresponding to the present invention can also be obtained when "only a part" of a specific bearing portion of the parallel shaft gear mechanism exists on the "outer periphery of the internal gear". Therefore, the case where “only a part” of the specific bearing portion exists on the “outer periphery of the internal gear” also is included in the concept of “disposing the bearing portion on the outer periphery of the internal gear”.
[0019]
As a specific variation of the present invention, when the casing also serves as the body of the internal gear, the bearing portion of the parallel shaft gear mechanism is disposed on the internal gear itself. As a result, the compactness in the radial direction can be realized, and the weight can be further reduced.
[0020]
Further, when the tooth profile of the internal gear is constituted by a semicircular groove and a roller-like pin rotatably engaged in the groove, the groove and the pin are in convex and concave contact. It is excellent in durability. When the pin is made harder than the case, for example, for a heavy internal gear body, aluminum-based metal is used to reduce the weight, and only the tooth profile portion requiring high strength is higher than the casing. When a material having hardness is used, both weight reduction and high durability can be achieved.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is an exploded cross-sectional view showing a driving device to which a power transmission device G2 for driving a valve according to an embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, since the display of the meshing state of the gears and the like is preferentially developed in the radial direction, the position (coordinates) in the radial direction in FIG. Do not always match. FIG. 2 is a side view as viewed from the right in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing the configuration of the internal meshing planetary gear mechanism, and FIG. 4 is a side view as viewed from the left in FIG.
[0023]
The power transmission device G2 is used together with the motor 110, and includes a parallel shaft gear mechanism 112 and an internally meshing planetary gear mechanism 114 as its reduction mechanism.
[0024]
The motor shaft 126 of the motor 110 also serves as the input shaft of the parallel shaft gear mechanism 114. That is, the first pinion 128 of the parallel shaft gear mechanism 114 is formed on the motor shaft 126 by gear cutting.
[0025]
The parallel shaft gear mechanism 112 rotates together with the first pinion 128, a first-stage reduction mechanism 132 including the first gear 130 meshing with the first pinion 128, and the first gear 130 of the first-stage reduction mechanism 132. And a second-stage speed reduction mechanism 138 including a second gear (output gear) 136 meshing with the second pinion 134. The configuration near the rotation shaft 190 supporting the first gear 130 and the second pinion 134 will be described later in detail.
[0026]
The second gear 136 of the second-stage reduction mechanism 138 is mounted on the outer periphery of the input shaft 140 of the internally meshing planetary gear mechanism 114, and can rotate integrally with the input shaft 140.
[0027]
The internal meshing planetary gear mechanism 114 includes an external shaft that is swingably and rotatably mounted on an outer periphery of the eccentric body 142 via the input shaft 140, an eccentric body 142 integrated with the input shaft 140, and a bearing 144. The gear 146 includes, as its constituent elements, an internal gear 148 having internal teeth of one more than the external teeth of the external gear 146 (with a slight difference in the number of teeth). The external gear 146 has a plurality of inner pin holes 146A, and the inner pins 152A integrated with the carrier 152 are loosely fitted in the inner pin holes 146A. The carrier 152 is connected (press-fitted) to the output shaft 150, so that only the rotation component of the external gear 146 is transmitted to the output shaft 150 via the carrier 152. The output shaft 150 has a bottomed hole 150A into which a part of a driven machine (not shown) can be engaged, and a part of the driven machine is connected to the output shaft 150 so as to be able to transmit power. .
[0028]
Next, the arrangement configuration of each member of the power transmission device G2, including the configuration near the rotation shaft 190, will be described in detail.
[0029]
The casing 170 of the power transmission device G2 integrally includes a rectangular main body 174 and a substantially square protrusion 172 protruding from the main body 174 toward the driven machine side (valve side). Or it is formed by casting. The motor 110 is attached to an end 174C of the main body 174.
[0030]
The protruding portion 172 of the casing 170 has a mounting surface 172C for mounting the power transmission device G2 to a driven machine such as a valve via a bolt hole 172A or 172B. The output of the internally meshing planetary gear mechanism 114 is provided. A hollow hole 172D for rotatably housing and supporting the end of the shaft 150 is provided.
[0031]
On the other hand, the main body 174 of the casing 170 accommodates the parallel shaft gear mechanism 112 and the internal meshing planetary gear mechanism 114 in a single space. As described above, FIG. 1 is an exploded cross-sectional view, and the flange portions 174A and 174B of the main body 174 actually exist on a circumference having substantially the same radius from the axis O1 of the output shaft 150. A plate corresponding to the conventional plate 20 is not particularly provided.
[0032]
The outer periphery of the main body 174 also serves as the main body of the internal gear 148. The internal teeth of the internal gear 148 rotatably incorporate a roller-shaped pin 148A having a higher hardness than the casing 170 itself (aluminum-based lightweight material or cast material) into a groove 148B having a semicircular cross section. It is formed by. Accordingly, the tooth profile of the external gear 146 is adopted based on a trochoidal curve.
[0033]
An outer periphery of the carrier 152 is slidably incorporated in an inner periphery 174D of the main body 174. A central portion 150 </ b> B of the output shaft 150 is press-fitted into the inner periphery of the carrier 152, and rotation of the carrier 152 can be transmitted to the output shaft 150. The output shaft 150 is basically supported by the inner peripheral side 174D of the main body 174 via the hollow hole 172D of the protrusion 172 and the carrier 152. The output shaft 150 extends through the input shaft 140 (in which the eccentric body 142 is integrated) of the internally meshing planetary gear mechanism 114 toward the parallel shaft gear mechanism 112, and is input through the needle bearing 180. Mutually supporting the shaft 140.
[0034]
On the other hand, a plate 182 is attached to one end of the main body 174 via bolts 186. The bearings 192, 194 of the rotary shaft 190 of the parallel shaft gear mechanism 112, on which the first gear 130 and the second pinion 134 are mounted, are disposed on the plate 182 and the flange 174B of the main body 174, respectively.
[0035]
Of the bearings 192, 194, the bearing 194 on the main body 174 side is located on the outer periphery of the internal gear 148, that is, within the axial range L where the internal gear 148 exists (see FIG. 1) and the internal gear. It is arranged at a position radially outward of the gear 148 (see FIG. 6). This position has a large thickness in the radial direction, and corresponds to a position where the highest strength can be secured in the casing 170. FIG. 6 is a combination of FIGS. 2 and 3 to show the positional relationship between FIGS.
[0036]
Referring back to FIG. 1, as a result, the main part of the internally meshing planetary gear mechanism 114 including the input shaft 140, the external gear 146, the internal gear 148 and the like and the bearing 194 have substantially the same axial coordinates. They will be arranged in a plane.
[0037]
A wide space S is secured on the right side of the plate 182 in FIG. 1, and an auxiliary device (a control device or the like) for controlling a motor such as an encoder can be incorporated in the space S.
[0038]
As shown in FIGS. 2 and 5, the second gear 136 of the parallel shaft gear mechanism 112 meshes with the above-described second pinion 134 and the manual pinion 160 simultaneously. Here, FIG. 5 is a cross section taken along a line AB in FIG. When the motor 110 is replaced or when the electric system thereof is defective, the second gear 136 can be rotated by rotating the manual shaft 162 supporting the manual pinion 160.
[0039]
In the figures, reference numeral 195 denotes a retaining ring, 196 denotes a spacer, and 197 denotes an outer cover.
[0040]
Next, the operation of the power transmission device will be described.
[0041]
When the motor shaft 110 rotates, a two-stage reduction is performed via the first pinion 128, the first gear 130, the second pinion 134, and the second gear 136 of the parallel shaft gear mechanism 112, and the second gear 136 The input shaft 140 of the internal meshing planetary gear mechanism 114 engaged on the inner peripheral side rotates. As a result, the external gear 146 swings while being in contact with the internal gear 148 via the eccentric body 142 integrated with the input shaft 140, and the external gear 146 rotates internally every one rotation of the input shaft 140. It rotates slowly by an amount corresponding to a small difference in the number of teeth (1 in this example) between the tooth gear 148 and the external gear 146. The motion of the external gear 146 is absorbed by the loose fit of the inner pin hole 146A and the inner pin 152A, and only the rotation component is transmitted to the output shaft 150 via the carrier 152. The rotation of the output shaft 150 is further transmitted to a driven machine (not shown) which is engaged in the bottomed hole 150A.
[0042]
In addition, as an internally meshing planetary gear mechanism having an external gear and an internal gear having a small difference in the number of teeth, other types such as a "flexible mesh type" or a "differential gear type" are known. is there. In any case, a large reduction ratio can be obtained in one stage.
[0043]
Here, since the bearing 194 of the rotating shaft 190 that rotatably supports the first gear 130 and the second pinion 134 of the parallel shaft gear mechanism 112 is disposed on the outer periphery of the internal gear 148, the bearing 194 is supported in an extremely stable state, and the rotating shaft 190 can be smoothly rotated.
[0044]
In addition, since the bearing portion 194 is disposed on a substantially same plane as a plane where a main portion of the internal meshing planetary gear mechanism 114 including the external gear 146 and the internal gear 148 exists, the power transmission device G2 The overall axial length can be reduced accordingly.
[0045]
Further, since the arrangement of the plate 20 and the like which has been conventionally required can be omitted, the weight can be reduced accordingly, and the axial length of the power transmission device G2 can be further reduced accordingly.
[0046]
Further, since the outer periphery of the main body portion 174 of the casing 170 also serves as the main body of the internal gear 148, the number of parts can be reduced, and the entire casing including the internal gear 148 is formed of a lightweight aluminum-based material. As a result, weight reduction has also been achieved in this regard. On the other hand, in spite of this, since the tooth profile of the internal gear 148 is constituted by the roller-shaped pin 148A having a higher hardness than that of the main body, it is possible to obtain high durability especially with respect to meshing with the external gear 146. it can. In addition, the contact between the pin 148A of the internal gear 148 and the groove 148B is a contact between the protrusion and the recess, so that the durability is excellent.
[0047]
The output shaft 150 is stably supported by the hollow hole 172A of the protrusion 172 of the casing 170 and the inner periphery 174D of the main body 174 (via the carrier 152), and has a long input in the axial direction via the needle bearing 180. The shaft 140 is fitted. Therefore, the right end of the output shaft 150 of the casing 170 in FIG. 1 is released from the output shaft, and the output shaft can be stably supported and rotated even if the right end of the output shaft is not particularly supported by the casing 170. It is. From a different point of view, with this configuration, a bearing (right end side) for supporting the output shaft 150 on the casing 170 can be omitted, and the cost and the axial direction can be reduced accordingly.
[0048]
Further, when the motor cannot be driven for some reason, by rotating the manual gear 160 meshing with the second gear 136 of the parallel shaft gear mechanism 112 via the manual shaft 162 as shown in FIG. , The second gear 136 can be rotated. As a result, the driven machine can be manually driven with an extremely light operation by the amount of the intermeshing planetary gear mechanism 114.
[0049]
FIG. 7 shows an application example of another embodiment of the present invention. In the power transmission device G3, as the configuration of the parallel shaft gear mechanism 212, a single-stage speed reduction mechanism substantially composed of a third pinion 228 and a fourth gear 236 is adopted, and the third pinion 228 and the fourth The gear 236 is connected to an idle gear 231. The bearing 294 of the rotating shaft 290 supporting the idle gear 231 is arranged on the “outer circumference” of the internal gear 248.
[0050]
Further, in the power transmission device G4 shown in FIG. 8, the parallel shaft gear mechanism 312 is substantially formed by the fifth pinion 328 and the sixth gear 336 formed by cutting the outer circumference of the input shaft 340 of the internal meshing planetary gear mechanism 314. In this embodiment, a single-stage speed reduction mechanism is used, and the fifth pinion 328 and the sixth gear 336 are connected by a large-diameter idle gear 331. The bearing 394 of the rotating shaft 390 that supports the idle gear 331 is arranged on the “outer circumference” of the internal gear 348.
[0051]
In the examples of FIGS. 7 and 8, other configurations are basically the same as those of the embodiment described above.
[0052]
Due to such deformation, the cost of the jigs and tools associated with the change of the tooth shape is complicated and the design of the high-cost internal meshing planetary gear mechanism is hardly changed, and only the low-cost parallel shaft gear mechanism is used. By changing, the total reduction ratio of the power transmission device can be easily adjusted.
[0053]
In each of the embodiments, the rotating shafts 190, 290, and 390 of the parallel shaft gear mechanisms 112, 212, and 312 are arranged on the “outer circumference” of the internal gears 148, 248, and 348. The same effect as described above can be obtained.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, the parallel shaft gear mechanism and the internal meshing planetary gear mechanism are arranged in a structure that is rationally fused, and the support rigidity and weight reduction of each gear mechanism can be realized, and in particular, the shaft of the entire apparatus can be realized. It is possible to realize compactness in the direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a developed longitudinal sectional view of a drive device showing an application example of an embodiment of a power transmission device to which the present invention is applied. FIG. 2 is a side view as viewed from the right in FIG. 1 FIG. FIG. 4 is a side view of the gear mechanism shown in FIG. 1 as viewed from the left. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a line AB in FIG. 3. FIG. 6 is a composite view of FIG. 2 and FIG. 7 is a longitudinal sectional view corresponding to FIG. 1 showing an application example of another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a longitudinal sectional view equivalent to FIG. 1 showing an application example of still another embodiment of the present invention. Longitudinal sectional view corresponding to FIG. 1 showing an application example of a conventional power transmission device.
110 motor 112 parallel shaft gear mechanism 114 internal mesh planetary gear mechanism 128 first pinion 130 first gear 132 first stage reduction mechanism 134 second pinion 136 second gear (output gear)
138 second stage reduction mechanism 140 input shaft 142 of the internal meshing planetary gear mechanism eccentric body 144 bearing 146 external gear 148 internal gear 150 output shaft 152 carrier 160 manual pinion 162 manual shaft 170: Casing 172: Projection 174: Body 190: Rotating shafts 194, 196: Bearing L: Range in the axial direction where the internal gear is present

Claims

In a power transmission device for driving a valve including a parallel shaft gear mechanism and an internal meshing planetary gear mechanism including an external gear and an internal gear having a small difference in the number of teeth,
At least one of the bearing portions supporting the rotation of the gear of the parallel shaft gear mechanism,
In the casing accommodating the internal meshing planetary gear mechanism, the internal gear is disposed within a range in the axial direction where the internal gear is present and at a position radially outside the internal gear. Power transmission device.

In claim 1,
A power transmission device for driving a valve, wherein the casing also serves as a main body of the internal gear.

The valve driving power according to claim 1 or 2, wherein the tooth profile of the internal gear comprises a semicircular groove and a roller-like pin rotatably engaged in the groove. Transmission device.

4. The power transmission device for driving a valve according to claim 3, wherein the hardness of the material of the pin is higher than the hardness of the material of the body of the internal gear.