JP2007127156A - 遊星歯車動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工性の向上、組立性の向上、軸受の組付けの容易化と共に、キャリアのトルク伝達容量の低下を防止したキャリアを有する遊星歯車動力伝達装置を提供する。
【解決手段】入力された動力を、遊星歯車を介して減速し、相手機械へと伝達する動力伝達装置であって、前記遊星歯車の公転成分と一致した動きを為すキャリア１４２を、前記遊星歯車を挟んで位置する第１フランジ部としての入力側フランジ１３６、第２フランジ部としての出力側フランジ部１３８、及び、出力側フランジ部１３８と一体的に成形され且つ入力側フランジ部１３６と連結可能なフランジ柱部１４０として構成し、フランジ柱部１４０と入力側フランジ１３６との当接面Ｅに、両部材の硬度よりも硬質な複数の粒子を有する摩擦係数向上部材１６０を配置構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力された動力を、遊星歯車を介して減速し、相手機械へと伝達する動力伝達装置に関する。

従来、図７に示す遊星歯車装置（遊星歯車動力伝達装置）が知られている（特許文献１参照）。

遊星歯車装置１０は、動力源となるモータのモータ軸（図示しない）が挿入されるモータ軸挿入孔１１を備えた入力軸１２に、ピニオン１５が直切り成形された太陽歯車１４が一体的に回転可能に連結固定されている。この太陽歯車１４のピニオン１５には、遊星歯車１６が噛合している。この遊星歯車１６は、太陽歯車１４と噛合すると同時に、内歯１８を有する内歯歯車１９とも噛合している。遊星歯車１６は、自身を貫通するキャリアピン２６によって支持されている。このキャリアピン２６は、その一端が入力側フランジ３６に設けられたキャリアピン孔３６Ａに嵌入しており、他方が出力側フランジ３８に設けられたキャリアピン孔３８Ａに嵌入している。出力側フランジ３８と入力側フランジ３６は、遊星歯車１６の位置とは位相の異なる位置で、両フランジ３６、３８を連結するフランジ柱部４０によって一体的に（１部材として）成形されている。これら出力側フランジ３８、入力側フランジ３６及びフランジ柱部４０でキャリア（キャリア体）４２を成形している。このキャリア４２は軸受２０、２２によってケーシング２４及び内歯歯車１９に回転自在に支持されている。

ケーシング２４と内歯歯車１９とはボルト２５を介して連結されている。又、ケーシング２４と内歯歯車１９と連結カバー４４とはボルト４５によって連結固定されている。

キャリア４２における出力側フランジ３８の回転中心部分には、出力軸固定用ボルト３４によって出力軸３２が固定されている。なお、符号２８及び符号３０はオイルシールである。

次にこの遊星歯車装置１０の作用について説明する。

動力源であるモータのモータ軸が回転すると、その回転は入力軸１２に伝達され、更に入力軸１２に固定される太陽歯車１４を回転させる。この太陽歯車１４の回転は噛合する遊星歯車１６へと伝達される。又、遊星歯車１６は、太陽歯車１４に噛合すると同時に内歯歯車１９の内歯１８とも噛合しているため、太陽歯車１４の回転に伴って、太陽歯車１４の回転方向と反対方向に自転をしながら、太陽歯車１４の回転と同方向にゆっくりと公転する。この公転成分は、遊星歯車１６を貫通するキャリアピン２６介してキャリア４２へと伝達され、キャリア４２をゆっくりと回転させる。このキャリア４２のゆっくりとした回転は、キャリア４２の出力側フランジ３８部分に出力軸固定ボルト３４によって固定された出力軸３２へと伝達され、更に図示せぬ相手機械へと伝達されることになる。即ち、高速で回転する入力軸１２の回転が、遊星歯車１６を介して減速され、キャリア４２を介して出力軸３２、更には、相手機械へと伝達されている。

特開２００５−９６１４号公報

前述した遊星歯車装置１０においては、遊星歯車１６の公転成分をキャリアピン２６から受け取るキャリア４２は、入力側フランジ（第１フランジ）３６と出力側フランジ（第２フランジ）３８とが、フランジ柱部４０によって一体的に（１部材として）成形されていた。このような構成とすれば、伝達トルクの許容範囲は大きいものの、キャリア４２自体の形状が複雑となり、キャリア自身の加工性が非常に悪くなる。又、キャリアピンを介して遊星歯車１６を組み込む際の組立性も悪化する。更に、一体で成形されるキャリア４２を、軸受（高負荷容量を期待できるアンギュラ軸受、円錐ころ軸受等）を介してケーシングに固定する際に、軸受の固定（位置決め）が困難ともなる。

これらの問題を解決するために、例えば、一体で成形されるキャリア４２を分割し、いわゆる分割型のキャリアとして構成することが考えられる。具体的には、出力側フランジ３８とフランジ柱部４０とは従来例と同様に一体的に（１部材として）成形し、入力側フランジ３６の部分を別体として用意して、例えば、ボルト等で両者を固定する構成である。

しかしながら、このようにキャリアを、入力側フランジ（第１フランジ）と出力側フランジ（第２フランジ）とに分けて別体として構成し、両者をボルトで連結した場合には、このキャリアに伝達されるトルクは、両者を結合するボルトの軸力と、入力側フランジと、出力側フランジ（より正確にはフランジ柱部）との当接部分の摩擦力で保持されることになる。即ち、従来のように一体的に成形されていたものに比べて、伝達容量が劣ってしまう。

本発明は、この伝達容量の低下を防止するためになされたものであって、前述した加工性の悪化、組立性の悪化、軸受の固定性の難化を伴うことなく、伝達容量の大きなキャリアを有する遊星歯車動力伝達装置を提供することにある。

本発明は、入力された動力を、遊星歯車を介して減速し、相手機械へと伝達する遊星歯車動力伝達装置であって、前記遊星歯車の公転成分と一致した動きを為すキャリア体を備え、該キャリア体は、前記遊星歯車を挟んで位置する第１、第２フランジ部、及び、両フランジ部を連結可能なフランジ柱部とからなり、前記フランジ柱部と前記第１フランジ部との当接面、及び、前記フランジ柱部と前記第２フランジ部との当接面の少なくとも一方には、両部材の硬度よりも硬質な複数の粒子を有する摩擦係数向上部材を配置することにより、上記課題を解決するものである。

これにより、フランジ柱部とフランジ部との摩擦係数を向上させることができ、それに伴って伝達容量の低下を防止することができる。又、キャリアを一体成形ではなく複数の部材として構成しているため、キャリアを分割された複数のパーツとしてそれぞれを加工して作成することができ、一体的に成形した場合に比べて加工性が優れている。又、片方のフランジにキャリアピンを介して遊星歯車を嵌め込んだ後に、他方のフランジを嵌合させることができるため、遊星歯車を組み込む際の組立性も良好である。更には、軸受の固定においてもそれぞれ別々に位置決めして固定できるため、軸受の固定も容易に行うことが可能である。

又、本発明は、入力された動力を、遊星歯車を介して減速し、相手機械へと伝達する動力伝達装置であって、前記遊星歯車の自転成分と一致した動きを為すキャリア体を備え、該キャリア体は、前記遊星歯車を挟んで位置する第１、第２フランジ部、及び、両フランジ部を連結可能なフランジ柱部とからなり、前記フランジ柱部と前記第１フランジ部との当接面、及び、前記フランジ柱部と前記第２フランジ部との当接面の少なくとも一方には、両部材の硬度よりも硬質な複数の粒子を有する摩擦係数向上部材が配置することにより、上記課題を解決するものである。

これにより、同様に、フランジ柱部とフランジ部との摩擦係数を向上させることができ、それに伴って伝達容量の低下を防止することができる。又、キャリアを一体成形ではなく複数の部材として構成しているため、キャリアを分割された複数のパーツとしてそれぞれを加工して作成することができ、一体的に成形した場合に比べて加工性が優れている。又、片方のフランジにキャリアピンを介して遊星歯車を嵌め込んだ後に、他方のフランジを嵌合させることができるため、遊星歯車を組み込む際の組立性も良好である。更には、軸受の固定においてもそれぞれ別々に位置決めして固定できるため、軸受の固定も容易に行うことが可能である。

キャリアの加工性の向上、組立性の向上、軸受の組付けの容易化と共に、キャリアのトルク伝達容量を向上させることができる（トルク伝達容量の低下を防止できる）。

以下、添付図面を用いて本発明に係る実施形態の一例について詳細に説明する。

図１に、本発明の実施形態の一例である遊星歯車装置１１０の断面図を示す。遊星歯車装置１１０は、動力源となるモータのモータ軸（図示しない）が挿入されるモータ軸挿入孔１１１を有する入力軸１１２に、ピニオン１１５が直切り成形された太陽歯車１１４が一体的に回転可能に連結固定されている。この太陽歯車１１４のピニオン１１５には、遊星歯車１１６が噛合している。この遊星歯車１１６は、太陽歯車１１４と噛合すると同時に、内歯１１８を有する内歯歯車１１９とも噛合している。遊星歯車１１６は、自身を貫通するキャリアピン１２６によって支持されている。このキャリアピン１２６は、その一端が入力側フランジ１３６（第１フランジ）に設けられたキャリアピン孔１３６Ａに嵌入しており、他方が出力側フランジ（第２フランジ）１３８に設けられたキャリアピン孔１３８Ａに嵌入している。出力側フランジ１３８と入力側フランジ１３６は、遊星歯車１１６の位置とは位相の異なる位置で、両フランジ１３６、１３８を連結するフランジ柱部１４０を介して、フランジ連結ボルト１４１によって連結されている（詳細は後述する）。これら出力側フランジ１３８、入力側フランジ１３６及びフランジ柱部１４０でキャリア（キャリア体）１４２を成形している。このキャリア１４２は軸受１２０、１２２によってケーシング１２４及び内歯歯車１１９に回転自在に支持されている。

なお、本実施形態においては、内歯歯車１１９はケーシング１２４と一体として構成されている。又、ケーシング１２４と連結カバー１４４とはボルト１２５によって連結固定されている。出力側フランジ１３８には、出力軸１３２が一体的に成形されている。なお、符号１２８、１３０はオイルシールである。

図２は、本実施形態におけるキャリア１４２を示したものである。又、図３は図２におけるII部付近の拡大図である。

本実施形態におけるキャリア１４２は、第１フランジ部としての入力側フランジ１３６と、第２フランジ部としての出力側フランジ１３８とが、フランジ柱部１４０によって連結されている。本実施形態においては、フランジ柱部１４０は出力側フランジ１３８と一体成形されている。勿論、フランジ柱部１４０と、出力側フランジ１３８とが別体として構成されていてもよい。フランジ柱部１４０には、ボルト孔１４０Ａが備わっており、かかるボルト孔１４０Ａに螺合可能なフランジ連結ボルト１４１によって、フランジ柱部１４０と入力側フランジ１３６とが連結されている。又、フランジ柱部１４０と入力側フランジ１３６との当接面Ｅには、摩擦係数向上部材１６０が配置されている。

次に、摩擦係数向上部材１６０の構成について説明する。

図５に摩擦係数向上部材１６０の実施形態の例を示す。この摩擦係数向上部材１６０は、本実施形態では、例えば図５（Ａ）に示すように、シート形状の部材として構成されている。摩擦係数向上部材１６０は、薄いシート状の支持層１６０Ｂに、硬質粒子１６０Ａが貫通するような形で配置されている。一方、同図（Ｂ）に示すように、シート状の支持層１６０Ｂの両面に、硬質粒子１６０Ａがそれぞれ突出するように配置されていてもよい。

又、摩擦係数向上部材１６０は、フランジ柱部１４０と入力側フランジ１３６との当接面Ｅの形状に合わせて成形されている（図４参照）。更に、フランジ連結ボルト１４１が貫通可能なボルト孔１６０Ｃが成形されている。

この硬質粒子１６０Ａは、キャリア１４２の表面硬度よりも硬質の材質であれば特に限定される趣旨のものではないが、例えば、工具鋼（ＨＲＣ５６以上）を用いて構成することもできる。又、例えば、微細なダイヤモンド粒子等によって構成することも可能である。本実施形態のように、シート状の部材として構成することにより、従来から使用してきたケーシングをはじめ、軸受等も従来のもの（一体型キャリアを備えた遊星歯車装置の構成部材）を大きく設計変更することなくそのまま使用することが可能となる。

本実施形態におけるキャリア１４２（出力側フランジ１３８、入力側フランジ１３６、フランジ柱部１４０）は、例えば機械構造用炭素鋼若しくは機械構造用合金鋼を用いて製造されている。機械構造用炭素鋼を用いて製造された場合には、その表面硬度はＨＲＣ１３．８乃至２７．６程度の数値となる。又、機械構造用合金鋼を用いて製造された場合には、その表面硬度はＨＲＣ２７．６乃至３５．５程度の数値となる。一方、摩擦係数向上部材１６０を構成する硬質の粒子１６０Ａ（図５参照）の硬度は、例えばその材質が工具鋼である場合にはＨＲＣ５６以上を有している。即ち、キャリア１４２を構成する部材（本実施形態においてはフランジ柱部１４０と入力側フランジ１３６の部材）よりも硬質な粒子が両部材の当接面に介在することによって、フランジ連結ボルト１４１によって両部材が締結された際にこの硬質の粒子１６０Ａがフランジ柱部１４０又は入力側フランジ１３６側へと僅かながらもめり込んでいく。これにより、フランジ柱部１４０と入力側フランジ１３６との当接面Ｅにおける両部材の摩擦係数が向上する。換言すると、トルク伝達容量が向上することを意味する。

次にこの遊星歯車装置１１０の作用について説明する。

動力源であるモータのモータ軸が回転すると、その回転は入力軸１１２に伝達され、更に入力軸１１２に固定される太陽歯車１１４を回転させる。この太陽歯車１１４の回転は噛合する遊星歯車１１６へと伝達される。又、遊星歯車１１６は、太陽歯車１１４に噛合すると同時に内歯歯車１１９の内歯１１８とも噛合しているため、太陽歯車１１４の回転に伴って、太陽歯車１１４の回転方向と反対方向に自転をしながら、太陽歯車１１４の回転と同方向にゆっくりと公転する。この公転成分は、遊星歯車１１６を貫通するキャリアピン１２６を介してキャリア１４２へと伝達され、キャリア１４２をゆっくりと回転させる。このキャリア１４２のゆっくりとした回転は、キャリア１４２の出力側フランジ１３８部分に一体的に成形された出力軸１３２へと伝達され、更に図示せぬ相手機械へと伝達されることになる。即ち、高速で回転する入力軸１１２の回転が、遊星歯車１１６を介して減速され、キャリア１４２を介して出力軸１３２、更には、相手機械へと伝達される。

本実施形態においては、キャリア１４２は、遊星歯車１１６を挟んで位置する入力側フランジ（第１フランジ部）１３６、出力側フランジ（第２フランジ部）１３８、及び、両フランジ部を連結可能なフランジ柱部１４０とからなり、フランジ柱部１４０と入力側フランジ（第１フランジ部）１３６との当接面Ｅは、両部材の硬度よりも硬質な複数の粒子を有する摩擦係数向上部材１６０が配置されている。これにより、キャリアの加工性の向上、組立性の向上、軸受の組付けの容易化と共に、キャリアのトルク伝達容量を向上させることができる（トルク伝達容量の低下を防止できる）。

なお、背景技術で説明した例も含め、前述の説明では全て単純遊星歯車機構の減速機として説明しているが、これに限られる趣旨の物ではない。例えば、図６に示すような揺動回転する外歯歯車（遊星歯車）を有した揺動内接噛合型の遊星歯車動力伝達装置２１０であってもよく、この場合にはキャリアは揺動する遊星歯車の自転成分を取り出すことが可能な構成とされている。

遊星歯車動力伝達装置２１０は、動力源となるモータのモータ軸（図示しない）からの動力を受ける入力軸２１２に、一体的に偏心体２１５が成形されている。この偏心体２１５は、偏心体用軸受２１９を介して外歯歯車２１６に嵌合している。外歯歯車２１６は内歯歯車２１９に備わる内歯２１８と噛合している。なお、本実施形態では内歯歯車２１９はケーシング２２４と一体として成形されている。外歯歯車２１６にはキャリアピンが挿入されるキャリアピン孔２１７が成形されており、該キャリアピン孔にローラ２１８を介してキャリアピン２２６が遊嵌している。キャリアピン２２６の一端は、入力側フランジ２３６に設けられたキャリアピン孔２３６Ａに嵌合しており、他端は、出力側フランジ２３８に設けられたキャリアピン孔２３８Ａに嵌合している。又、該キャリアピン２２６とは位相の異なる位置において、入力側フランジ２３６と出力側フランジ２３８とは、フランジ柱部２４０を介して、フランジ連結ボルト２４１によって連結固定されている。本実施形態では、出力側フランジ２３８とフランジ柱部２４０とは一体的に（一部材として）成形されている。又、フランジ柱部２４０と入力側フランジ２３６との当接面にはシート状の摩擦係数向上部材２６０が配置されている。

なお、入力側フランジ２３６、出力側フランジ２３８、フランジ柱部２４０とでキャリア２４２を構成している。

次にこの動力伝達装置２１０の作用について説明する。

モータ軸からの回転が入力軸２１２に入力されると、偏心体２１５、偏心体用軸受２１９を介して、外歯歯車２１６が揺動回転する。外歯歯車２１６は内歯歯車２１９の内歯２１８と噛合しているため、その回転が規制され、（外歯歯車２１６と内歯歯車２１９の歯数差分だけ）僅かに自転しながら、殆ど揺動のみを行うことになる。この揺動成分はキャリアピン孔２１７、ローラ２１８、キャリアピン２２６との遊嵌によって吸収され、自転成分のみがキャリアピン２２６を介してキャリア２４２へと伝達される。このキャリア２４２の回転は、図示せぬ相手機械へと伝達される。

本実施形態においても、キャリア２４２は、外歯歯車（遊星歯車）２１６を挟んで位置する入力側フランジ（第１フランジ部）２３６、出力側フランジ（第２フランジ部）２３８、及び、両フランジ部を連結可能なフランジ柱部２４０とからなり、フランジ柱部２４０と入力側フランジ（第１フランジ部）２３６との当接面Ｅには、両部材の硬度よりも硬質な複数の粒子を有する摩擦係数向上部材２６０が配置されている。これにより、キャリア自体の加工性の悪化、遊星歯車の組立性の悪化、軸受の固定性の難化を伴うことなく、伝達容量の大きなキャリアを構成できる。

更に、前述した説明においては全て、１段型の減速機として説明しているがこれに限られるものではなく、２段型又はそれ以上のものであってもよい。又、説明した実施形態においてはフランジ柱部が出力側フランジと一体成形された例として説明している。しかし、これに限られるものではなく、フランジ柱部と出力側フランジとを別体として構成し、両者間にも摩擦係数向上部材を介在させて構成してもよい。

なお、遊星歯車機構は、必ずしもキャリアが出力となるわけではなく、該キャリアが固定状態に維持されることもあれば、入力部材として機能する場合もある。本発明は、これらの態様で使用される場合においても適用可能である。

本発明は、単純遊星歯車機構の減速機のみならず、遊星歯車の自転成分を出力として取り出す遊星歯車動力伝達装置として幅広く適用することが可能である。

本発明の実施形態の一例である動力伝達装置における断面図 図１におけるキャリア部分の側面図 図２における矢示II部分の拡大図 摩擦係数向上部材の正面図 （Ａ）（Ｂ）共に摩擦係数向上部材の例を示す断面図 本発明の実施形態の他の一例である動力伝達装置における断面図 特許文献１記載の遊星歯車装置（動力伝達装置）

符号の説明

１２０、１２２…軸受
１３６…入力側フランジ
１３６Ａ…キャリアピン孔
１３８…出力側フランジ
１３８Ａ…キャリアピン孔
１４０…フランジ柱部
１４０Ａ…ボルト孔
１４１…フランジ連結ボルト
１４２…キャリア
１６０…摩擦係数向上部材
１６０Ａ…硬質粒子
１６０Ｂ…支持層
１６０Ｃ…ボルト孔

Claims (4)

1. 入力された動力を、遊星歯車を介して減速し、相手機械へと伝達する動力伝達装置であって、
   前記遊星歯車の公転成分と一致した動きを為すキャリア体を備え、
   該キャリア体は、前記遊星歯車を挟んで位置する第１、第２フランジ部、及び、両フランジ部を連結可能なフランジ柱部とからなり、
   前記フランジ柱部と前記第１フランジ部との当接面、及び、前記フランジ柱部と前記第２フランジ部との当接面の少なくとも一方には、両部材の硬度よりも硬質な複数の粒子を有する摩擦係数向上部材が配置されている
   ことを特徴とする遊星歯車動力伝達装置。
2. 入力された動力を、遊星歯車を介して減速し、相手機械へと伝達する動力伝達装置であって、
   前記遊星歯車の自転成分と一致した動きを為すキャリア体を備え、
   該キャリア体は、前記遊星歯車を挟んで位置する第１、第２フランジ部、及び、両フランジ部を連結可能なフランジ柱部とからなり、
   前記フランジ柱部と前記第１フランジ部との当接面、及び、前記フランジ柱部と前記第２フランジ部との当接面の少なくとも一方には、両部材の硬度よりも硬質な複数の粒子を有する摩擦係数向上部材が配置されている
   ことを特徴とする遊星歯車動力伝達装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記フランジ柱部は、前記第１フランジ部又は前記第２フランジ部のうちいずれか一方と一体成形されている
   ことを特徴とする遊星歯車動力伝達装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記摩擦係数向上部材は、シート状に成形されている
   ことを特徴とする遊星歯車動力伝達装置。

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