JP2005054972A - 遊星歯車減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 リングギヤの内歯の歯幅が軸方向に長くなることなくその内歯の表面硬化処理を削減することができ、工数や構造上の制約を緩和できる。
【解決手段】 モータ１０の出力軸２０に入力軸１３が連結される。サンギヤ１４は、入力軸１３に連結され、遊星歯車機構１５は、サンギヤ１４に連動する。リングギヤ１２は、遊星歯車機構１５の最終段の遊星歯車２６と噛み合う内歯２８が内周に鋳物として形成され、ケース１１は、リングギヤ１２を回動自在に保持する。リングギヤ１２の内歯２８、及びリングギヤ１２に噛み合う遊星歯車２６の各歯３４が高歯に形成され、内歯２８と遊星歯車２６との噛み合い率が２．０以上に確保される。これにより、各歯３４に生じる面圧や曲げ応力を低減でき、内歯２８の強度確保が容易になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、サンギヤと、それに噛み合う遊星歯車機構と、遊星歯車に噛み合う内歯が内周に形成されたリングギヤと、リングギヤを回動自在に保持するケースとを備える遊星歯車減速機に関する。

従来、サンギヤと、それに噛み合う遊星歯車機構と、遊星歯車に噛み合う内歯が内周に形成されたリングギヤと、リングギヤを回動自在に保持するケースとを備える遊星歯車減速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された遊星歯車減速機は、２段からなる遊星歯車機構で構成され、その遊星歯車機構の最終段（２段目）の遊星歯車段では、３個の遊星歯車が、ケーシングに固定されるキャリアに周方向均等位置でそれぞれ回転自在に支持されている。また、最終段の遊星歯車と噛み合う内歯リングギヤ（内歯が内周に形成されたリングギヤ）は円筒状のハウジングに設けられ、当該ハウジングは、履帯と噛み合うスプロケット等が設けられる支持部材にボルトで固定されている。そして、その支持部材がケーシングに対して軸受けを介して回転自在に支持されている。

特許文献１に記載の遊星歯車減速機は、最終段の遊星歯車とリングギヤとの噛み合いにおいて最も大きな伝達荷重が発生するため、その噛み合い時にリングギヤの内歯に生じる接触面圧や曲げ応力も大きくなってしまう。そこで、リングギヤの内歯の軸方向の歯幅を長くして強度を確保する必要性が生じる。しかし、歯幅が長くなってしまうと、当該遊星歯車減速機の長さも長くなってしまい、遊星歯車減速機の配設スペースの観点から望ましくない。そのため、歯幅の長さを短く抑えるには、内歯に表面硬化処理を施すことにより強度を確保する必要がある。特許文献１に記載の遊星歯車減速機の場合は、リングギヤを円筒状のハウジングに設け、支持部材と別体に形成することで、内歯の表面硬化処理の便宜に供している。

特開平１１−２２７８９号公報（第４頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に記載の遊星歯車減速機の場合、リングギヤの内歯を軸方向に長くすることなくその強度を確保しようとすると、上述のように、強度確保のための表面硬化処理が必要となってしまい、遊星歯車減速機の製作にあたり、工数が増えるという問題があった。
さらに、表面硬化処理は高価な工程のため、表面硬化処理を行う部分はできるだけ少なくすることが好ましい。このため、リングギアと支持部とを分割して、リングギヤのみに表面硬化処理を行っており、構造上の制約が生じるという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、リングギヤの内歯に生じる面圧や曲げ応力を低減でき、リングギヤの内歯の強度確保が容易になり、リングギヤの内歯の歯幅が軸方向に長くなることなくその内歯の表面硬化処理を削減することができ、工数や構造上の制約を緩和できる遊星歯車減速機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の遊星歯車減速機は、モータの出力軸に連結される入力軸と、前記入力軸に連結されるサンギヤと、前記サンギヤに連動する１段又は２段以上の遊星歯車段を有する遊星歯車機構の遊星歯車、と噛み合う内歯が内周に形成されるリングギヤと、前記リングギヤを回動自在に保持するケースと、を備えるものに関する。
そして、本発明は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。即ち、本発明は、以下の特徴を単独で、もしくは、適宜組み合わして備えている。

上記目的を達成するための本発明の遊星歯車減速機における第１の特徴は、前記リングギヤの内歯、及び前記リングギヤに噛み合う遊星歯車の各歯を高歯に形成し、前記内歯と前記リングギヤに噛み合う遊星歯車との噛み合い率を２．０以上とし、前記リングギヤの内歯を鋳物として形成することである。

この構成によれば、リングギヤの内歯とそれに噛み合う遊星歯車の各歯を高歯に形成して噛み合い率を２．０以上にすることで、リングギヤの内歯に加わる力が常時２枚以上の歯に分散され、発生する面圧や曲げ応力を低減できる。そして、リングギヤの内歯の強度確保が容易となり、リングギヤの内歯の歯幅が軸方向に長くなることなくその内歯の表面硬化処理を削減することができ、鋳物を用いて容易にリングギヤを製作することができる。従って、遊星歯車減速機の製作工数や構造上の制約を緩和することができる。

本発明の遊星歯車減速機における第２の特徴は、複数段からなる前記遊星歯車機構における前記サンギヤと噛み合う１段目の遊星歯車の各歯を高歯に形成し、当該１段目の遊星歯車を前記サンギヤを挟んで略対向する位置に２個配置することである。

この構成によれば、１段目の遊星歯車が、略対向する位置に２個配置されるものであっても、その各歯を高歯に形成することで、各歯に生じる面圧や曲げ応力を低減できる。このため、遊星歯車の数を少なくするとともに、１段目の遊星歯車と噛み合うことでリングギヤの内歯に生じる面圧や曲げ応力も低減でき、内歯の強度確保が容易となり、その歯幅が長くなることなく表面硬化処理を削減することができる。

本発明の遊星歯車減速機における第３の特徴は、前記リングギヤの内歯と、当該内歯を保持して前記ケースに対して回動自在に支持される支持部とを鋳物として一体に形成することである。

この構成によれば、熱処理等による表面効果処理をしなくてもリングギヤの内歯の強度を確保できることで、リングギヤと支持部とを鋳物で一体に形成でき、表面硬化処理の削減とともに部品点数の削減を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る遊星歯車減速機１（以下、減速機１という）を例示する断面図である。図１に示すように、減速機１は、ケース１１を備えており、図示しないフレーム等にケース１１に設けられるフランジ部１６を介して取り付けられる。そして、減速機１は、ケース１１内に配設されて複数のピストンを備える油圧モータ１０で発生する回転駆動力を減速して伝達し、ケース１１に対して回動自在に保持されるリングギヤ１２を最終的に回転駆動する。これにより、リングギヤ１２に設けられたフランジ部１７に取り付けられる図示しないスプロケットを介して図示しない被駆動部を駆動する。

この減速機１は、ケース１１、リングギヤ１２、入力軸１３、サンギヤ１４、遊星歯車機構１５、等を備えている。

ケース１１は、フレーム等に取り付けられ、油圧モータ１０を内部に収納するとともに、リングギヤ１２を軸受け１８を介して回動自在に保持する。軸受け１８は、ケース１１の一端側（図中左側）の周囲に配設され、軸受け１８とフランジ部１６との間におけるケース１１の周囲には、シール部１９が設けられている。このシール部１９によって、ケース１１とリングギヤ１２の他端側（図中右側）との間の隙間がシールされている。また、ケース１１の一端側からは、油圧モータ１０の出力軸２０が回転自在に支持されて突設されている。また、ケース１１の一端側の端部には、後述の遊星歯車機構１５の最終段の保持部２２が取り付けられている。

リングギヤ１２は、中空円筒状に形成され、上述のように、ケース１１の一端側に回転自在に取り付けられ、図示しないスプロケット等を駆動する。リングギヤ１２の一端側には、カバー部材１２ａが取り付けられ、リングギヤ１２の内部には、遊星歯車機構１５が収納される。そして、リングギヤ１２の内周には、遊星歯車機構１５の１段目の遊星歯車２４及び最終段の遊星歯車２６と噛み合う内歯２８が形成されている。この内歯２８は、並歯ではなく高歯として形成されている。また、リングギヤ１２は、内歯２８と、この内歯２８を保持してケース１１に対して回動自在に支持される支持部２９とを備え、内歯２８と支持部２９とは、鋳物として一体に形成されている。なお、リングギヤ１２では、従来技術のようにスプロケット等に連結される支持部材と円筒状のハウジングとを別体に形成する必要が無く、スプロケット等に連結されるフランジ部１７が設けられた支持部２９と内歯２８とが一体に鋳物で形成されている。

入力軸１３は、油圧モータ１０の出力軸２０にスプライン継手２１を介して連結されている。これにより、入力軸１３は、出力軸２０とともに回転駆動される。そして、入力軸１３の一端側には、サンギヤ１４が連結され、入力軸１３とともに一体に回転するように設けられている。サンギヤ１４には、外周歯２３が形成され、遊星歯車機構１５の１段目の遊星歯車２４と噛合して駆動するようになっている。

遊星歯車機構１５は、サンギヤ１４に連動して駆動される２段の遊星歯車段を有して構成されている。即ち、１段目の遊星歯車２４、その保持枠（遊星枠）であるキャリア２５、２段目（最終段）の遊星歯車２６、遊星歯車２６の保持部２２を備えている。

図２は、図１のII−II線矢視断面図であって、リングギヤ１２、遊星歯車２４、サンギヤ１４、キャリア２５の一部（他端側の部分）を示した図である。図１、図２に示すように、１段目の遊星歯車２４は、サンギヤ１４を挟んで略対向する位置に２個配置され、各遊星歯車２４はキャリア２５にそれぞれ回転自在に保持されている。そして、各遊星歯車２４に形成された外周歯２７は、サンギヤ１４の外周歯２３と噛み合い、サンギヤ１４の回転に伴って、回転駆動される。また、遊星歯車２４の外周歯２７は、リングギヤ１２の内周に形成される内歯２８とも噛み合うように配設される。これにより、サンギヤ１４が回転すると、遊星歯車２４は、自転しながらリングギヤ１２の内周に沿って公転運動を行うことになる。また、図２に示すように、サンギヤ１４の外周歯２３、遊星歯車２４の外周歯２７、及びリングギヤ１２の内歯１２は、いずれも並歯ではなく高歯に形成されている。

キャリア２５は、図１に示すように、２個の遊星歯車２４を前後に挟む２枚の楕円状の平板などが組み合して構成されている。そして、キャリア２５は、楕円状の平板をつなぐ２個の軸部３０を備え、この軸部３０に、それぞれ遊星歯車２４が回転自在に支持される。これにより、サンギヤ１４によって駆動されて遊星歯車２４が軸部２０周りで自転しながらサンギヤ１４に対して公転を行うと、その公転運動とともに、キャリア２５もサンギヤ１４回りの回転を行うことになる。

また、キャリア２５における他端側に位置した平板の内周には、内周歯３１が形成されており、第２のサンギヤ３２と噛み合うようになっている。第２のサンギヤ３２は、入力軸１３が嵌挿されるとともにこの入力軸１３に対して回転自在に支持されている。第２のサンギヤ３２には、キャリア２５の内周歯３１と噛み合う外周歯３３が形成されている。これにより、第２のサンギヤ３２は、キャリア２５の回転に伴って回転駆動される。

最終段の遊星歯車２６は、保持部２２に設けられる軸部３５に対してそれぞれ回転自在に保持されている。遊星歯車２６は、周方向に均等配置で３個配設されている。遊星歯車２６には、外周歯３４が形成されており、外周歯３４は、第２のサンギヤ３２の外周歯３３と噛み合うとともにリングギヤ１２の内歯２８とも噛み合っている。これにより、第２のサンギヤ３２が回転すると、遊星歯車２６が軸部３５周りに回転し（遊星歯車２６は公転は行わない）、遊星歯車２６の回転によってリングギヤ１２が回転駆動される。

図３は、図１のIII線矢視位置において一部拡大して示した断面図であって、遊星歯車２６とリングギヤ１２との噛み合い状態を示す図である。図３に示すように、リングギヤ１２の内歯２８、及びリングギヤ１２に噛み合う遊星歯車２６の各歯３４は、高歯に形成されている。そして、内歯２８と遊星歯車２６とは、常時２枚以上の歯が噛み合った状態となっており、噛み合い率２．０以上が確保されている。

最後に、保持部２２は、ケース１１の一端側にスプライン結合を介して取り付けられるとともに、ケース１１に対して固定されている。そして、周方向均等配置の軸部３５を３個備え、前述のように、各軸部３５で各遊星歯車２６を回転自在に支持している。

以上説明したように、遊星歯車減速機１によると、リングギヤ１２の内歯２８とそれに噛み合う遊星歯車２６の各歯３４を高歯に形成して噛み合い率を２．０以上にすることで、リングギヤ１２の内歯２８に加わる力が常時２枚以上の歯に分散され、発生する接触面圧や曲げ応力を低減できる。このため、リングギヤ１２の内歯２８の強度確保が容易となる。内歯２８の強度確保が容易となると、強度確保のために焼き入れ等の表面硬化処理を内歯２８に対して施す必要がなくなる。また、表面硬化処理をしていなくても、内歯２８の歯幅を軸方向に長くとる必要がない。そして、鋳物を用いて容易にリングギヤ１２を製作することができる。従って、遊星歯車減速機の製作工数や構造上の制約を緩和することができる。

また、従来の遊星歯車減速機では、１段目の遊星歯車が３個以上配置されているが、遊星歯車減速機１によると、１段目の遊星歯車２４が２個であっても、その外周歯２７を高歯に形成することで、各歯に生じる面圧や曲げ応力を低減できる。このため、遊星歯車の数を少なくすることができるとともに、１段目の遊星歯車２４と噛み合うことでリングギヤ１２の内歯２８に生じる面圧や曲げ応力も低減できる。従って、内歯２８の強度確保が容易となり、内歯２８に対して焼き入れ等の表面硬化処理を施す必要がなくなり、内歯２８の歯幅が軸方向に長くなってしまうことも抑制できる。

また、遊星歯車減速機１によると、熱処理等による表面効果処理をしなくてもリングギヤ１２の内歯２８の強度を確保できるため、従来の遊星歯車減速機のように、熱処理のためリングギア１２と支持部２９を分割するという構造上の制約を受けることなく、リングギヤ１２と支持部２９とを鋳物で一体に形成できる。さらに、表面硬化処理の削減とともにリングギア１２と支持部２９を螺合するボルトを省略でき部品点数の削減を図ることができる。
また、熱処理の工程を省くことで、熱処理によるリングギアの歪がなくり、この歪に起因する内歯にかかる荷重のばらつきをなくすことができ、耐久性が向上するとともに、騒音の発生も低減できる。

また、遊星歯車減速機１では、遊星歯車機構が２段の遊星歯車段を有する場合について説明したが、３段以上の遊星歯車段を有する場合であっても、噛み合い率を２．０以上とすることで、遊星歯車減速機１と同様の作用効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。

（１）遊星歯車機構は、１段の遊星歯車段のみを有するものであってもよい。即ち、１段からなる遊星歯車機構の遊星歯車が、自転のみを行い、この遊星歯車と噛み合うことでリングギヤが回転駆動されるものであってもよい。この場合、この遊星歯車の各歯とリングギヤの内歯とを高歯に形成して噛み合い率を２．０以上とすることで、リングギヤの内歯に生じる面圧や曲げ応力を低減でき、実施形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。

（２）本実施形態においては、１段目の遊星歯車が２個配置され、最終段の遊星歯車が３個配置されているものを説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、１段目の遊星歯車が３個以上配置されるものであっても、また、最終段の遊星歯車が４個以上配置されるものであってもよい。なお、１段目の遊星歯車が３個以上配置される場合は、その外周歯は高歯に形成されていなくてもよい。

本発明の実施形態に係る遊星歯車減速機を例示する断面図である。 図１のII−II線矢視断面図であって、リングギヤ、遊星歯車、サンギヤを示した図である。 図１のIII線矢視位置において一部拡大して示した断面図であって、遊星歯車とリングギヤとの噛み合い状態を示す図である。

符号の説明

１ 遊星歯車減速機
１０ 油圧モータ
１１ ケース
１２ リングギヤ
１３ 入力軸
１４ サンギヤ
１５ 遊星歯車機構
２４ １段目の遊星歯車
２６ 最終段の遊星歯車
２８ 内歯
３４ 最終段の遊星歯車の外周歯

Claims (3)

1. モータの出力軸に連結される入力軸と、
   前記入力軸に連結されるサンギヤと、
   前記サンギヤに連動する１段又は２段以上の遊星歯車段を有する遊星歯車機構と、
   １段からなる前記遊星歯車機構の遊星歯車、又は複数段からなる前記遊星歯車機構の遊星歯車、と噛み合う内歯が内周に形成されるリングギヤと、
   前記リングギヤを回動自在に保持するケースと、
   を備える遊星歯車減速機において、
   前記リングギヤの内歯、及び前記リングギヤに噛み合う遊星歯車の各歯を高歯に形成し、前記内歯と前記リングギヤに噛み合う遊星歯車との噛み合い率を２．０以上とし、前記リングギヤの内歯を鋳物として形成することを特徴とする遊星歯車減速機。
2. 複数段からなる前記遊星歯車機構における前記サンギヤと噛み合う１段目の遊星歯車を前記サンギヤを挟んで略対向する位置に２個配置し、当該１段目の遊星歯車の各歯を高歯に形成することを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車減速機。
3. 前記リングギヤの内歯と、当該内歯を保持して前記ケースに対して回動自在に支持される支持部とを鋳物として一体に形成することを特徴とする請求項２に記載の遊星歯車減速機。
   

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