JP2005009614A - 遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小バックラッシで、高モーメント容量の遊星歯車装置を提案すること。
【解決手段】遊星歯車装置１は、円筒状ハウジング６に薄肉弾性内歯車からなる内歯車２が取り付けられ、この内側に同心状態に配置されているキャリア５は入力側テーパローラベアリング７および出力側テーパローラベアリング８を介して両持ち状態で円筒状ハウジング６の内周面に回転自在の状態で支持されている。キャリア５の円筒状部分５ｂの内部に同心状態で配置されている太陽歯車３は軸直角方向に浮動状態で組み込まれている。内歯車２の弾性変形と太陽歯車３の移動によって、歯車２、３、４の組み付け誤差、製造誤差などに起因する片当たりが自動的に解消され、小バックラッシの噛み合いが形成される。また、テーパローラベアリング７、８を用いることにより、遊星歯車装置１のモーメント容量を高めることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックラッシが小さく、しかも、高モーメント容量が要求される用途に適した遊星歯車装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小バックラッシの遊星歯車装置としては、例えば、下記の特許文献に記載されたものが知られている。この特許文献に記載されている遊星歯車装置では、内歯車として薄肉弾性内歯車を備え、バックラッシ調整機構無しで、当該薄肉弾性内歯車の弾性変形によりバックラッシを３〜１分に詰めている。
【０００３】
【特許文献】
特開２０００−１７９６２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献に開示されている構成の遊星歯車装置は、小型コンパクトに構成でき、しかもバックラッシが小さく、トルク容量が大きいという利点がある。
【０００５】
しかしながら、高モーメント容量を要求される場合には容量不足になることがある。
【０００６】
本発明の課題は、バックラッシが小さく、しかも高モーメント容量の遊星歯車装置を提案することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の遊星歯車装置は、内歯車と、前記内歯車の内側に同心状態に配置した太陽歯車と、前記内歯車および前記太陽歯車に噛み合っている遊星歯車と、前記遊星歯車を回転自在の状態で支持しているキャリアと、前記の各歯車およびキャリアが内蔵されているハウジングと、前記内歯車に対して装置軸線方向の両側に位置するように、前記ハウジングの内周面に取り付けた入力側テーパローラベアリングおよび出力側テーパローラベアリングとを有している。
【０００８】
また、前記キャリアは、出力側の円盤状端板部分と、この円盤状端板部分から入力側に延びている円筒状部分とを備えており、前記円盤状端板部分が前記出力側テーパローラを介して前記ハウジングの内周面に回転自在の状態で支持され、前記円筒状部分の入力側の部分が前記入力側テーパローラベアリングを介して前記ハウジングの内周面に回転自在の状態で支持されている。さらに、前記円筒状部分には、入力側から前記太陽歯車が同心状態に挿入されている。
【０００９】
これに加えて、前記内歯車は半径方向に弾性変位可能な薄肉弾性内歯車とされ、前記太陽歯車は軸直角方向に浮動状態で組み込まれていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の遊星歯車装置では、内歯車が薄肉弾性内歯車からなり、太陽歯車が浮動状態で組み込まれているので、各歯車の組み付け誤差などが発生しても、内歯車の弾性変形および太陽歯車の半径方向への移動によって、噛み合い誤差が解消され、バックラッシを小さくする場合に発生する荷重の不等配および回転むらを軽減できる。また、主軸受として、入力側および出力側にテーパローラベアリングを配置し、これらによってキャリアを両持ち状態で支持してあるので、遊星歯車装置のモーメント容量を高めることができる。よって、高モーメント容量の小バックラッシ遊星歯車装置を実現できる。
【００１１】
ここで、前記内歯車を、前記ハウジングに固定された円環状フランジと、この円環状フランジから出力側に延びている薄肉円筒部分と、この薄肉円筒部分の内周面に形成した内歯とを備えた構成とすることができる。この場合には、前記薄肉円筒部分の外周面と前記ハウジングの内周面の間に、当該薄肉円筒部分の半径方向外側への弾性変形を許容するための円環状隙間を形成しておけばよい。
【００１２】
前記ハウジングを、入力側円筒状ハウジングと出力側円筒状ハウジングを備えた構成とすることができ、この場合には、これらの間に前記内歯車の前記円環状フランジを挟んだ状態で、これら三部材を同軸状態で締結固定すればよい。
【００１３】
次に、遊星歯車装置の出力側の構成として、前記ハウジングの出力側の端面に同軸状態に固定した円環状フランジと、前記キャリアの前記円環状端板部分の出力側の端面に同軸状態で連結固定した出力部材と、前記円環状フランジと前記出力部材の間に配置したオイルシールとを備えたものとすることができる。
【００１４】
この場合、前記出力部材として、円柱状の出力軸、ピニオンあるいは円盤状フランジを用いることができる。
【００１５】
また、前記円環状フランジと前記出力部材の間に、外部から異物が侵入することを防止するためのシールを配置すれば、出力側を異物侵入防止仕様の構成とすることができる。
【００１６】
次に、本発明の遊星歯車装置を二段遊星歯車装置として用いる場合には、前記キャリアの前記円筒状部分の入力側の内部に、前段遊星歯車機構を組み込めばよい。前記前段遊星歯車機構は、前記円筒状部分の内周面に形成した前段内歯車と、前記太陽歯車の入力側の端から同軸状態に延びている軸部に取り付けた前段キャリアと、前記前段キャリアによって回転自在の状態で支持されている前段遊星歯車と、前記太陽歯車の軸部の入力側に同軸状態に配置された前段太陽歯車とを備えた構成とし、前記前段太陽歯車を軸直角方向に浮動状態で組み込むことが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した遊星歯車装置の実施の形態を説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明を適用した実施の形態１に係る一段減速型の遊星歯車装置を示す縦断面図である。遊星歯車装置１は、内歯車２と、この内歯車２の内側に同心状態に配置した太陽歯車３と、内歯車２および太陽歯車３に噛み合っている複数個の遊星歯車４と、各遊星歯車４を回転自在の状態で支持しているキャリア５と、これらの各部品が内蔵されているハウジング６を有している。キャリア５は、ハウジング６の内周面に取り付けた入力側テーパローラベアリング７および出力側テーパローラベアリング８を介して、回転自在の状態でハウジング６の内周面に支持されている。太陽歯車３はその入力側において同軸状態に配置されているカップリング機構９に連結されており、当該カップリング機構９を介してモータ出力軸などの回転入力軸（図示せず）に連結される。また、キャリア５の出力側の端面には同軸状態で出力部材としての出力側ピニオン１０が固定ボルト１１によって固定されている。
【００１９】
各部分の構成を詳細に説明する。まず、ハウジング６は、入力側円筒状ハウジング６ａと出力側円筒状ハウジング６ｂとを備えており、これらの間に内歯車２が挟まれている。内歯車２は半径方向に弾性変位可能な薄肉弾性内歯車であり、円環状フランジ２ａと、この円環状フランジ２ａの出力側の端面の内周縁部分から同軸状態で出力側に延びている薄肉円筒部分２ｂと、この薄肉円筒部分２ｂの内周面に形成した内歯２ｃとを備えた構成とされている。入力側円筒状ハウジング６ａと出力側円筒状ハウジング６ｂとは、これらの間に内歯車２の円環状フランジ２ａを挟んだ状態で、複数本の締結ボルト１２によって締結固定されている。なお、出力側円筒状ハウジング６ｂの外周面には外方に突出したフランジ６ｃが形成されており、ここには固定側部材（図示せず）に当該円筒状ハウジング６を固定するために用いるねじ穴６ｄが形成されている。
【００２０】
内歯車２の薄肉円筒部分２ｂは、出力側円筒状ハウジング６ｂの内周面に沿って延びており、当該薄肉円筒部分２ａの外周面と円筒状ハウジング６ｂの内周面の間に、当該薄肉円筒部分２ａの半径方向外側への弾性変形を許容するための円環状隙間６ｅが形成されている。
【００２１】
ハウジング６の内部に同心状態に配置されているキャリア５は、出力側の円盤状端板部分５ａと、この円盤状端板部分５ａから入力側に向けて装置軸線１ａの方向に向けて同軸状態で延びている円筒状部分５ｂとを備えている。円盤状端板部分５ａが出力側テーパローラベアリング８を介して円筒状ハウジング６の内周面に回転自在の状態で支持され、円筒状部分５ｂの入力側の部分が入力側テーパローラベアリング７を介して筒状ハウジング６の内周面に回転自在の状態で支持されている。
【００２２】
キャリア５の円筒状部分５ｂには、その入力側から太陽歯車３が同心状態に挿入されている。太陽歯車３は、外歯形成部分３ａと、この外歯形成部分３ａの入力側の端から入力側に同軸状態で延びている軸部３ｂとを備えており、軸部３ｂは、入力側に同軸状態に組み込まれているカップリング機構９に連結固定されている。太陽歯車３はカップリング機構９によって片持ち状態で支持されているのみであり、その外歯形成部分３ａは半径方向、すなわち軸直角方向（装置軸線１ａに直交する方向）に浮動状態とされている。
【００２３】
キャリアの円筒状部分５ｂにおける太陽歯車３の外歯形成部分３ａに対峙している部分には、円周方向に向けて一定の角度間隔で遊星歯車装着スペースが形成されている。各遊星歯車装着スペースには、円環状端板部分５ａと円筒状部分５ｂの間に架け渡した遊星軸４ａに、回転自在の状態で遊星歯車４が支持されている。各遊星歯車４は太陽歯車３および内歯車２に噛み合っている。
【００２４】
次に、遊星歯車装置１の出力側の構成を説明する。出力側円筒状ハウジング６ｂの出力側の端面には、同軸状態で円環状フランジ１３が固定ボルト１４によって固定されている。この円環状フランジ１３の中心穴１３ａには、オイルシール１５を介して出力側ピニオン１０の軸部１０ａが貫通している。この軸部１０ａは、キャリア５の円環状端板部分５ａに嵌め込まれており、この状態で、締結ボルト１１によってキャリア５に連結固定されている。
【００２５】
一方、遊星歯車装置１の入力側に配置されているカップリング機構９は、その出力側の端部には前述のように太陽歯車３が連結固定されており、その入力側の部分は円筒状とされ、ここに、モータ回転軸などの回転入力部材が連結固定される。円筒状ハウジング６ｂの内周面からは内方に円環状フランジ６ｆが突出しており、この円環状フランジ６ｆの内周面とカップリング機構９の外周面の間にはオイルシール１６が装着されている。
【００２６】
この構成の遊星歯車装置１では、内歯車２が薄肉弾性内歯車からなり、太陽歯車３が浮動状態で組み込まれているので、各歯車２、３、４の組み付け誤差などが発生しても、内歯車２の弾性変形および太陽歯車３の径方向への移動によって、噛み合い誤差が解消され、小バックラッシの噛み合い状態が自動的に形成される。また、主軸受として、入力側および出力側にテーパローラベアリング７、８を配置し、これらによってキャリア５を両持ち状態で支持してあるので、遊星歯車装置１のモーメント容量を高めることができる。
【００２７】
なお、図２に示すように、出力側の仕様としては各種の形態を採用できる。図２（ａ）の仕様は、円筒状ハウジング６ｂの端面に円環状フランジ１３Ａを固定し、この内側にはオイルシール１５を介して円盤状の出力側フランジ２１を回転自在の状態で配置してある。この出力側フランジ２１を、締結ボルト２２によってキャリア５の出力側端面に連結固定してある。
【００２８】
図２（ｂ）の仕様は、図２（ａ）においてオイルシール１５の出力側（外側）に、外部から異物が侵入することを防止するためのシール２３を装着した、出力側異物侵入防止仕様である。図２（ｃ）の仕様は、出力側フランジ２１の代わりに、出力側フランジ部分２４ａから同軸状態に出力軸部２４ｂが突出している構成の出力部材２４が取り付けられたものである。
【００２９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る二段減速型の遊星歯車装置を示す縦断面図である。遊星歯車装置３０は前段遊星歯車機構４０と後段遊星歯車機構５０を備えた二段遊星歯車装置であり、後段遊星歯車機構５０は図１の遊星歯車装置１と実質的に同一構造であり、出力部材が図２（ｃ）に示す軸付き仕様になっている。
【００３０】
前段遊星歯車機構４０は、キャリア５の円筒状部分５ｂにおける入力側の内部に組み込まれており、円筒状部分５ｂの内周面に形成した前段内歯車４１と、太陽歯車３の入力側の軸部３ｂの外周に同軸状態にはめ込まれている円環状の前段キャリア４２と、前段キャリア４２によって回転自在の状態で支持されている複数の前段遊星歯車４３と、太陽歯車軸部３ｂの入力側に同軸状態に配置された前段太陽歯車４４とを備えている。各前段遊星歯車４３は前段太陽歯車４４および前段内歯車４１に噛み合っている。前段太陽歯車４４の入力側の軸部４４ａはカップリング９Ａに連結固定されている。本例においても、太陽歯車３および前段太陽歯車４４は、共に軸直角方向に浮動状態で組み込まれている。
【００３１】
この構成の遊星歯車装置３０においても、図１の遊星歯車装置１と同様に、後段側の内歯車２が薄肉弾性内歯車とされ、後段側および前段側の太陽歯車３および４４が径方向に移動可能な浮動状態で組み込まれている。したがって、歯車２、３、４、４１、４３、４４の組み付け誤差、製造誤差などによって、噛み合いが片当たり状態になったとしても、内歯車２の弾性変形および太陽歯車３、４４の移動によって、各歯車の噛み合い状態が適切な状態に調整される。よってバックラッシを小さくすることができる。また、主軸受けとして一対のテーパローラベアリング７、８を用いているので、高モーメント容量の遊星歯車装置を実現できる。
【００３２】
なお、遊星歯車装置３０においても、その出力部材の仕様として、図１、図２（ａ）および（ｂ）に示すものを採用できることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の遊星歯車装置では、その内歯車を薄肉弾性内歯車とし、太陽歯車を軸直角方向（径方向）に浮動状態で組み込み、しかも、主軸受けとして一対のテーパローラベアリングを採用している。したがって、本発明によれば、小バックラッシで、しかも、高モーメント容量の遊星歯車装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る遊星歯車装置の縦断面図である。
【図２】図１の遊星歯車装置の出力側の仕様例を示す部分縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る遊星歯車装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 遊星歯車装置
２ 内歯車
２ａ 円環状フランジ
２ｂ 薄肉円筒部分
２ｃ 内歯
３ 太陽歯車
３ａ 軸部
４ 遊星歯車
５ キャリア
５ａ 円盤状端板部分
５ｂ 円筒状部分
６ 円筒状ハウジング
６ａ 入力側円筒状ハウジング
６ｂ 出力側円筒状ハウジング
６ｅ 円環状隙間
７、８ テーパローラベアリング
９、９Ａ カップリング
１０ ピニオン
１３、１３Ａ 円環状フランジ
２１ 円盤状出力フランジ
２３ 外部からの異物侵入を防止するためのシール
２４ 出力部材
３０ 遊星歯車装置
４０ 前段遊星歯車機構
４１ 前段内歯車
４２ 前段キャリア
４３ 前段遊星歯車
４４ 前段太陽歯車
５０ 後段遊星歯車機構

Claims (7)

1. 内歯車と、
   前記内歯車の内側に同心状態に配置した太陽歯車と、
   前記内歯車および前記太陽歯車に噛み合っている遊星歯車と、
   前記遊星歯車を回転自在の状態で支持しているキャリアと、
   前記の各歯車およびキャリアが内蔵されているハウジングと、
   前記内歯車に対して装置軸線方向の両側に位置するように、前記ハウジングの内周面に取り付けた入力側テーパローラベアリングおよび出力側テーパローラベアリングとを有し、
   前記キャリアは、出力側の円盤状端板部分と、この円盤状端板部分から入力側に延びている円筒状部分とを備えており、
   前記キャリアは、前記円盤状端板部分が前記出力側テーパローラを介して前記ハウジングの内周面に回転自在の状態で支持され、前記円筒状部分の入力側の部分が前記入力側テーパローラベアリングを介して前記ハウジングの内周面に回転自在の状態で支持され、前記円筒状部分には、入力側から前記太陽歯車が同心状態に挿入されており、
   前記内歯車は、半径方向に弾性変位可能な薄肉弾性内歯車であり、
   前記太陽歯車は軸直角方向に浮動状態で組み込まれている遊星歯車装置。
2. 請求項１において、
   前記内歯車は、前記ハウジングに固定された円環状フランジと、この円環状フランジから出力側に延びている薄肉円筒部分と、この薄肉円筒部分の内周面に形成した内歯とを備え、前記薄肉円筒部分の外周面と前記筒状ハウジングの内周面の間には、当該薄肉円筒部分の半径方向外側への弾性変形を許容するための円環状隙間が形成されている遊星歯車装置。
3. 請求項２において、
   前記ハウジングは、入力側円筒状ハウジングと出力側円筒状ハウジングを備えており、これらの間に前記内歯車の前記円環状フランジが挟まれた状態で、これら三部材が同軸状態で締結固定されている遊星歯車装置。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
   前記ハウジングの出力側の端面に同軸状態に固定した円環状フランジと、
   前記キャリアの前記円環状端板部分の出力側の端面に同軸状態で連結固定した出力部材と、
   前記円環状フランジと前記出力部材の間に配置したオイルシールとを有している遊星歯車装置。
5. 請求項４において、
   前記出力部材は、円柱状の出力軸、ピニオンあるいは円盤状フランジである遊星歯車装置。
6. 請求項５において、
   前記円環状フランジと前記出力部材の間に配置された、外部からの異物侵入を防止するためのシールを有している遊星歯車装置。
7. 請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
   前記キャリアの前記円筒状部分の入力側の内部には、前段遊星歯車機構が組み込まれており、
   前記前段遊星歯車機構は、
   前記円筒状部分の内周面に形成した前段内歯車と、
   前記太陽歯車の入力側の端から同軸状態に延びている軸部に取り付けた前段キャリアと、
   前記前段キャリアによって回転自在の状態で支持されている前段遊星歯車と、
   前記太陽歯車の軸部の入力側に同軸状態に配置された前段太陽歯車とを有しており、
   前記前段太陽歯車は軸直角方向に浮動状態で組み込まれている遊星歯車装置。

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