JP2007147007A - 遊星歯車減速機 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンパクトな遊星歯車減速機を提供する。
【解決手段】初段歯車機構の出力歯車(初段歯車)120に連結されると共に遊星歯車を支持する遊星歯車軸130と、遊星歯車150の軸方向両側に配置され、遊星歯車軸130の公転成分と一致した動きをする第1、第2キャリア体140、141と、該第1、第2キャリア体のうち、初段歯車機構側に位置する第1キャリア体140をケーシング186に対して回転可能に支持するキャリア体用軸受146と、第2キャリア体141と一体化された出力軸170と、出力軸170をケーシング186に対して回転可能に支持する出力軸用軸受148と、を備え、且つ、出力歯車120を、キャリア体用軸受146と第1キャリア体の遊星歯車軸支持部(第1遊星歯車軸用軸受132相当部)との間に配置構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、遊星歯車減速機に関する。
従来、図7乃至図9に記載する遊星歯車減速機が知られている。なお、図7乃至図9において説明する遊星歯車減速機においては、同一又は類似する部分については同一の符号を付し説明する。
図7は、特許文献1に記載される遊星歯車減速機の断面図である。なお、ここでは、モータ10が連結されたギヤドモータとして図示されている。
図7に示す遊星歯車減速機90には、モータ10のモータ軸12に形成されたピニオン13と噛合して初段歯車機構を構成する初段歯車20が備わっている。この初段歯車20は、遊星歯車軸30と一体的に回転可能に連結されている。遊星歯車軸30には、偏心体36が一体的に形成されている。遊星歯車軸30は、第1遊星歯車軸用軸受32を介して第1キャリア体40に回転可能に支持されており、又、第2遊星歯車軸用軸受34を介して第2キャリア体41に回転可能に支持されている。第2キャリア体41は出力軸70と一体的に構成されている。偏心体36は遊星歯車50と係合しており、偏心体36が遊星歯車軸30を中心に回転することによって、遊星歯車50を揺動させることが可能となっている。この遊星歯車50は、内歯歯車の内歯60に内接噛合している。この揺動する遊星歯車50を挟み込むように、第1キャリア体40と第2キャリア体41とは、連結部材42を介して連結されている。即ち、第1キャリア体40と出力軸70とが連結部材42を介して連結されている。なお、ここでは連結部材42は第2キャリア体と一体的に形成されている。又、ボルト43によって、第1キャリア体40と第2キャリア体41とが連結固定されている。又、第1キャリア体40はキャリア体用軸受46を介してケーシングに回転可能に支持されている。一方、出力軸70と一体的に形成された第2キャリア体41は、出力軸用軸受48を介してケーシングに回転可能に支持されている(特許文献1参照)。
次に、図8に示す遊星歯車減速機91について説明する。
なお、ここでもモータ10が連結されたギヤドモータとして図示されている。
この遊星歯車減速機91は、前述した遊星歯車減速機90と略同一の構成であるが、以下の点が異なる。
第1キャリア体40をケーシングに回転自在に支持するキャリア体用軸受が存在していない。更に、遊星歯車軸30を第1キャリア体40に回転可能に支持している第1遊星歯車軸用軸受32が単なる孔として構成され、同様に、遊星歯車軸30を第2キャリア体41に対して回転可能に支持する第2遊星歯車軸用軸受34が単なる孔として構成されている点にある(特許文献2参照)。
次に、図9に示す遊星歯車減速機92について説明する。
ここに示す遊星歯車減速機92においても、前述した遊星歯車減速機90と略同一の構成であるが、以下の点が異なる。
図9に示す遊星歯車減速機92においては、初段歯車20が、遊星歯車軸30の一端を第1キャリア体40に回転可能に支持している第1遊星歯車軸用軸受32と、遊星歯車軸30の他端を第2キャリア体41に回転可能に支持している第2遊星歯車軸用軸受34との間に位置している点にある(特許文献3参照)。
特開昭56−39341号公報 実公昭61−16440号公報 特開平10−299841号公報
しかしながら、従来の遊星歯車減速機においては以下のような問題点があった。
特許文献1に記載された遊星歯車減速機90においては、第1キャリア体40及びこの第1キャリア体40と一体的に連結される出力軸70とがそれぞれキャリア体用軸受46及び出力軸用軸受48でそれぞれケーシングに回転可能に支持されており、又、これらの軸受は、キャリア体40及び出力軸70の最も径の大きい部分(フランジ外周部分)の近くにそれぞれ設けられていることから、軸受(キャリア体用軸受、出力軸用軸受)の径が大きくなってしまう。即ち、大型の軸受になれば軸受自体が高コストになると共に、市場であまり流通していないサイズであることから入手性に問題が生じる場合がある。
又、特許文献2に記載された遊星歯車減速機91においては、第1キャリア体40側を支持するキャリア体用軸受が配置されていないことから、第1キャリア体40及び第2キャリア体41と一体的に連結される出力軸70の支持剛性の点において劣る場合がある。
又、特許文献3に記載される遊星歯車減速機92においては、遊星歯車軸30を支持する第1、第2遊星歯車軸用軸受32、34における荷重のバランスの点において問題がある。即ち、遊星歯車軸30に係る遊星歯車50からの荷重については、約180°位相を異ならせて2枚の遊星歯車50を配置することによって打ち消し合わせ、問題とはならない。但し、遊星歯車軸30における第1、第2遊星歯車軸用軸受32、34の間に、初段歯車20が配置されていることによって、2枚の遊星歯車50から受ける荷重の位置からそれぞれの遊星歯車軸用軸受32、34までの距離が均等となっていないことが問題である。つまり、いくら遊星歯車からの荷重をバランスさせても、この第1、第2遊星歯車軸用軸受32、34までの距離の違いによって、両軸受32、34が受ける荷重のバランスが崩れる。仮に、両軸受32、34に係る荷重が対象となれば両軸受のサイズは共通で設計できるが、対象でない場合にはどちらか一方を大きくする必要があり、もし共通とした場合には、一方が耐久性上厳しくなる。
本発明は、これらの問題点を同時に解決するためになされたものであって、出力軸の支持剛性を高めると共に、第1キャリア体を支持するキャリア体用軸受及び第2キャリア体と一体化された出力軸を支持する出力軸用軸受をサイズの小さな軸受で構成でき、更に、遊星歯車軸を支持する2つの軸受に係る荷重をバランスさせることによって、コンパクトな遊星歯車減速機を提供することをその課題としている。
本発明は、ケーシング内に、初段歯車機構と、次段遊星歯車減速機構と、を備えた遊星歯車減速機において、前記初段歯車機構の出力歯車に連結されると共に遊星歯車を支持する遊星歯車軸と、前記遊星歯車の軸方向両側に配置され、前記遊星歯車軸の公転成分と一致した動きをする第1、第2キャリア体と、該第1、第2キャリア体のうち、前記初段歯車機構側に位置する第1キャリア体を前記ケーシングに対して回転可能に支持するキャリア体用軸受と、前記第1、第2キャリア体のうち、第2キャリア体と一体化された出力軸と、該出力軸を前記ケーシングに対して回転可能に支持する出力軸用軸受と、を備え、且つ、前記出力歯車は、前記キャリア体用軸受と前記第1キャリア体の遊星歯車軸支持部との間に配置構成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、第1、第2キャリア体及び出力軸の支持剛性が高くなり、減速機全体の剛性を高くできる。又、第1キャリア体を支持するキャリア体用軸受及び第2キャリア体と一体化された出力軸を支持する出力軸用軸受をサイズの小さな軸受で構成でき、更に、遊星歯車軸(偏心体軸)を支持する2つの軸受に係る荷重をバランスさせることが可能となる。
なお、明細書及び特許請求の範囲における「遊星歯車軸の公転成分」とは、遊星歯車減速機のケーシング(枠体)との相対的な公転成分を意味している。
本発明によれば、出力軸の支持剛性を高めると共に、第1キャリア体を支持するキャリア体用軸受及び第2キャリア体と一体化された出力軸を支持する出力軸用軸受をサイズの小さな軸受で構成でき、更に、遊星歯車軸(又は偏心体軸)を支持する2つの軸受に係る荷重をバランスさせることができ、コンパクトな遊星歯車減速機を提供できる。
以下図1乃至図4を用いた本発明に係る実施形態の一例(以下「第1の実施形態」という。)を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態の一例である揺動内接噛合型の遊星歯車減速機(以下単に、「遊星歯車減速機」という。)を備えたギヤドモータGM100の側断面図。図2は、図1で示した第1キャリア体140の単体図であって、(A)が正面図、(B)が、(A)における矢示B−B線に沿う断面図、(C)が、(B)の矢示C−C線に沿う断面図。図3は、図1における矢示III−III線に沿う断面図。図4は、図1における矢示IV−IV線に沿う断面図である。
ギヤドモータGM100は、モータ110と、遊星歯車減速機190とが、ボルト116によって連結固定されている。本実施形態におけるモータ110は、その略中央部分にモータ軸112を備えたモータである。又、冷却のためのファン114が設置されている。モータ軸112の先端には遊星歯車減速機190の初段歯車機構の一部を構成するピニオン113が直切り形成されている。
モータ110は、継カバー180を介してケーシング本体182に連結されている。又、継カバー180は、ボルト181によってケーシング本体182に連結固定されている。又、ケーシング本体182には、ボルト185によってフロントカバー184が連結固定されている。この継カバー180及びケーシング本体182及びフロントカバー184とでケーシング186を構成している。
モータ110のモータ軸112は、後述する第1キャリア体140に設けられたモータ軸挿入孔140Mに挿入されている。モータ軸112に形成されたピニオン113は、初段歯車(初段歯車機構の出力歯車)120に噛合している。なお、図1において、初段歯車120は1つしか図示されていないが、約120°位相を異ならせて合計3つの初段歯車120が存在する(図3参照)。第1キャリア体140内の初段歯車収容スペースS(詳細は後述する)に位置する初段歯車120は、遊星歯車軸(=初段歯車機構の出力軸)130と一体的に回転可能に連結固定されている。即ち、噛合するモータ軸112の回転を、初段歯車120を介してその出力軸である遊星歯車軸130へと伝達することが可能な構成とされている。
遊星歯車軸130は、初段歯車120側に位置する第1遊星歯車軸用軸受132(本実施形態においては第1キャリア体140に設けられた単なる孔として構成されている。)を介して第1キャリア体140に回転自在に支持されている。一方、出力軸170側に位置する第2遊星歯車軸用軸受134(本実施形態においては出力軸170に設けられた単なる孔として構成されている。)を介して出力軸170に回転自在に支持されている。
遊星歯車軸130には、偏心体136が一体的に形成されている。即ち、本実施形態においては、遊星歯車軸130は偏心体軸を兼ねた構成とされている。遊星歯車軸130は、遊星歯車150に形成された貫通孔を貫通して配置構成され、偏心体136が、偏心体用軸受138を介して、遊星歯車150に摺動可能に嵌合している。遊星歯車150はこれと同時にケーシング本体182に一体的に形成された内歯歯車の内歯160に噛合している。内歯歯車160は遊星歯車150と若干の歯数差(1乃至6程度の歯数差)を有している。又、遊星歯車150には、キャリアピン孔150Cが設けられ、該キャリアピン孔150Cに、第1、第2キャリア体140、141を一体的に連結する連結部材(キャリアピン)142が遊嵌している。即ち、この遊星減速機190は、遊星歯車150の軸方向両側に第1、第2キャリア体140、141を備え、前記連結部材142が、ボルト143によって、この第1、第2キャリア体140、141を一体的に連結固定している。
この全体、即ち、第1キャリア体140、キャリアピン142、第2キャリア体141の「塊」は、第2キャリア体141と一体化された出力軸170と共に、キャリア体用軸受146及び出力軸用軸受148を介してケーシング186に回転自在に両持ち支持されている。
なお、偏心体136、偏心体用軸受138、遊星歯車150、内歯160、第1、第2キャリア体140、141、キャリアピン(連結部材)142とで、次段遊星歯車減速機構を構成している。
又、出力軸用軸受148の内径が、第2キャリア体141のフランジ外周141Fよりも小さく、且つ、キャリア体用軸受146の内径が、第1キャリア体140のフランジ外周140Fよりも小さく設定されている。
なお、符号187はオイルシールである。
次に、図2を用いて前記第1キャリア体140についてより詳細に説明する。
第1キャリア体140は、モータ軸挿入孔140M及びボス140Dが形成された第1の円盤部140Aと、遊星歯車軸挿入孔140Hが形成された第2の円盤部140Cとが、柱部140Bで一体的に連結された構成とされている。この柱部140Bは、(C)に示すように120°位相を異ならせ3つ存在している。又、第2の円盤部140Cには、連結部材であるキャリアピン142が一体的に立設されている。又、第1の円盤部140Aと第2の円盤部140Cとの間であって、柱部140Bと位相の異なる位置には、初段歯車120を収容するための初段歯車収容スペースSが形成されている。なお、本実施形態においては遊星歯車軸挿入孔140Hがそのまま第1遊星歯車軸用軸受132として機能している。即ち、当該部分に別途軸受を配置することなく、遊星歯車軸挿入孔140Hを設けることによってこの孔自体を軸受(滑り軸受)として機能させているものである。勿論、後述する実施形態のように、ここに別途軸受を配置してより摺動状態を良好にしてもよい。
図1及び図2からも明らかなように、この遊星歯車減速機190においては、初段歯車(出力歯車)120は、キャリア体用軸受146と第1キャリア体140の遊星歯車軸支持部(第1遊星歯車軸用軸受132相当部)との間に配置されている。
次に、遊星歯車減速機190の作用について説明する。
動力源であるモータ110のモータ軸112が回転すると、ピニオン113を介してその動力は初段歯車120へと伝達される。初段歯車120は、遊星歯車軸(偏心体軸)130と一体的に回転可能に形成されているため、回転力が遊星歯車軸130へと伝達される。更にこの回転は偏心体136、偏心体用軸受138へと伝わり、遊星歯車150を揺動回転させる。しかしながら、遊星歯車150は、偏心体用軸受138を介して偏心体136と摺動可能に嵌合すると同時に、内歯歯車の内歯160とも噛合しているため、ほとんど揺動のみを行なうことになる。内歯歯車の内歯160の数と、遊星歯車150が有する外歯の数とは、若干の歯数差(1乃至6程度の歯数差)を有しているため、遊星歯車150が1回揺動回転する毎に、この歯数差分だけ自転することになる。この遊星歯車150の自転成分は、遊星歯車軸130を介して第1、第2キャリア体140、141に伝達され、更には出力軸170へと伝達される。即ち、第1、第2キャリア体140、141が、遊星歯車軸130の公転成分を取り出している。なお、出力軸170の回転は相手機械(図示しない)へと伝達される。
前述の構成でも説明したように、本実施形態においては、第1キャリア体140に初段歯車120を収容するスペースSを設け、更にボス140Dを形成することによって、第1キャリア体140をケーシング186に対して回転可能に支持するキャリア体用軸受146にサイズの小さな軸受を使用することが可能となっている。又、第1、第2キャリア体140、141がキャリアピン142を介して強固に一体化され、且つ、その全体が2個の軸受、即ち、キャリア体用軸受146及び出力軸用軸受148によって両持ち支持されているため、遊星歯車減速機190全体の剛性を高く維持することができる。しかも、キャリア体用軸受146及び出力軸用軸受148の双方とも、サイズの小さな軸受を使用することが可能となっている。更に、遊星歯車軸130を支持する第1、第2遊星歯車軸用軸受132、134の間に、初段歯車(出力歯車)120を配置しないことによって、遊星歯車軸130に掛かる遊星歯車150からの荷重を、両軸受132、134へとバランス良く配分することが可能となっている。結果的に、当該遊星歯車減速機190の軸方向における入力側から出力軸170側に向かって、キャリア体用軸受146、初段歯車120、第1遊星歯車軸用軸受132、遊星歯車150、第2遊星歯車軸用軸受134、第2キャリア体141、出力軸用軸受148の順に配置することによってこのような効果を発揮させることが可能となっている。
次に、図5を用いて本発明に係る他の実施形態(以下「第2の実施形態」という。)について説明する。
なお、図1乃至図4を用いて説明した遊星歯車減速機190乃至ギヤドモータGM100と同一又は類似する部分については、数字下2桁が同一の符号を付するに止め、重複した構成及び作用の説明は省略する。
この、第2の実施形態において特徴的な点は、遊星歯車軸(偏心体軸)230を第1キャリア体240に対して回転可能に支持する第1遊星歯車軸用軸受232及び、出力軸270に対して回転自在に支持している第2遊星歯車軸用軸受234とが、それぞれテーパーころ軸受として構成されている点にある。
このような構成とすることによって、遊星歯車軸230の回転をより滑らかとして、摺動ロスを低減することが可能となっている。
次に、図6を用いて本発明の係る更に他の実施形態(以下「第3の実施形態」という。)について詳細に説明する。
なお、ここでも同一又は類似する部分については数字下2桁が同一の符号を付するに止め、重複した構成及び作用の説明は省略する。
この第3の実施形態において特徴となる点は、前述した第1の実施形態及び第2の実施形態のように、揺動する遊星歯車150、250を介して減速するのではなく、単純遊星歯車機構(次段遊星歯車減速機構)によって減速している点にある。即ち、初段歯車機構の出力軸が次段遊星歯車機構の遊星歯車350と一体化された遊星歯車軸330で構成されている。
モータ軸312が回転すると、初段歯車320、遊星歯車軸330を介して遊星歯車350を回転させる。遊星歯車350は、内歯歯車の内歯360と噛合しているため、遊星歯車軸330の回転と共に、この内歯360に沿って公転する。この公転成分は、遊星歯車軸330を介して第1キャリア体340及び第2キャリア体341に取り出される。即ち、遊星歯車軸330の公転成分が、第1キャリア体340及び第2キャリア体341に取り出されている。
このような構成とすることで、全体として部品点数を抑えた遊星歯車減速機を構成することが可能となっている。
この第3の実施形態においても、第1キャリア体340に初段歯車320を収容するスペースSを設け、更にボス340Dを形成することによって、第1キャリア体340をケーシング386に支持するキャリア体用軸受346にサイズの小さな軸受を使用することが可能となっている。又、出力軸370をケーシング386に支持する出力軸用軸受348も、サイズの小さな軸受を使用することが可能となっている。更に、第1キャリア体340と第2キャリア体341とがキャリアピン342を介して一体的に連結され、その全体がキャリア体用軸受346及び出力軸用軸受348とで両持ち支持されることによって、出力軸の支持剛性も向上している。更に、遊星歯車軸330を支持する第1、第2遊星歯車軸用軸受332、334の間に、初段歯車320を配置しないことによって、遊星歯車軸330に掛かる遊星歯車350からの荷重を、両軸受332、334へとバランス良く配分することが可能となっている。結果として、当該遊星歯車減速機390の軸方向における入力側から出力軸370側に向かって、キャリア体用軸受346、初段歯車320、第1遊星歯車軸用軸受332、遊星歯車350、第2遊星歯車軸用軸受334、第2キャリア体341、出力軸用軸受348の順に配置することによってこのような効果を発揮させることが可能となっている。
本発明を適用し、コンパクトな減速機を提供することで、減速機(更にはギヤドモータ)の適用範囲を広げることが可能である。
本発明の実施形態の一例である遊星歯車減速機を備えたギヤドモータGM100の側断面図 図1で示したキャリア体140の単体図であって、(A)が正面図、(B)が(A)における矢示B−B線に沿う断面図、(C)が、(B)の矢示C−C線に沿う断面図 図1における矢示III−III線に沿う断面図 図1における矢示IV−IV線に沿う断面図 本発明の他の実施形態の一例である遊星歯車減速機290を備えたギヤドモータGM200の側断面図 本発明の更に別の実施形態の一例である遊星歯車減速機390を備えたギヤドモータGM300の側断面図 特許文献1記載の遊星歯車減速機の側断面図 特許文献2に記載される遊星歯車減速機の側断面図 特許文献3に記載される遊星歯車減速機の側断面図
符号の説明
GM100…ギヤドモータ
110…モータ
112…モータ軸
113…ピニオン
116…ボルト
120…初段歯車
130…遊星歯車軸
132…第1遊星歯車軸用軸受
134…第1遊星歯車軸用軸受
136…偏心体
138…偏心体用軸受
140…第1キャリア体
140A…第1の円盤部
140B…柱部
140C…第2の円盤部
140D…ボス
140H…遊星歯車軸挿入孔
140M…モータ軸挿入孔
141…第2キャリア体
142…連結部材(キャリアピン)
143…ボルト
146…キャリア体用軸受
148…出力軸用軸受
150…遊星歯車
150C…キャリアピン孔
160…内歯歯車
170…出力軸
180…継カバー
182…ケーシング本体
184…フロントカバー
190…遊星歯車減速機
S…初段歯車収容スペース

Claims (5)

  1. ケーシング内に、初段歯車機構と、次段遊星歯車減速機構と、を備えた遊星歯車減速機において、
    前記初段歯車機構の出力歯車に連結されると共に遊星歯車を支持する遊星歯車軸と、
    前記遊星歯車の軸方向両側に配置され、前記遊星歯車軸の公転成分と一致した動きをする第1、第2キャリア体と、
    該第1、第2キャリア体のうち、前記初段歯車機構側に位置する第1キャリア体を前記ケーシングに対して回転可能に支持するキャリア体用軸受と、
    前記第1、第2キャリア体のうち、第2キャリア体と一体化された出力軸と、
    該出力軸を前記ケーシングに対して回転可能に支持する出力軸用軸受と、を備え、且つ、
    前記出力歯車は、前記キャリア体用軸受と前記第1キャリア体の遊星歯車軸支持部との間に配置されている
    ことを特徴とする遊星歯車減速機。
  2. 請求項1において、
    前記遊星歯車軸は、前記遊星歯車機構の遊星歯車を揺動させるための偏心体と一体的に構成された遊星歯車軸を兼ねている
    ことを特徴とする遊星歯車減速機。
  3. 請求項1又は2において、更に、
    前記遊星歯車軸は、前記第1キャリア体から第1遊星歯車軸用軸受で及び前記第2キャリア体から第2遊星歯車軸用軸受で軸支されている
    ことを特徴とする遊星歯車減速機。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記出力軸用軸受の内径が、前記第2キャリア体のフランジ外周よりも小さく、且つ、
    前記第1キャリア体用軸受の内径が、前記第1キャリア体のフランジ外周よりも小さく設定されている
    ことを特徴とする遊星歯車減速機。
  5. 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
    前記第1キャリア体の内部に前記初段歯車機構が収容されている
    ことを特徴とする遊星歯車減速機。
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