JP2008089126A - 単純遊星歯車装置及びそのシリーズ - Google Patents

Abstract

【課題】単純遊星歯車装置において、減速比が異なっても、共通のキャリア体を使用可能とする。
【解決手段】太陽歯車１２２と、太陽歯車１２２に噛合して該太陽歯車１２２の周りを公転する遊星歯車１２４と、遊星歯車１２４が内接噛合する内歯歯車１３４と、遊星歯車１２４を回転可能に支持する遊星歯車ピン１２６と、遊星歯車ピン１２６と連結して遊星歯車１２４の公転成分と同期して回転するキャリア体１３０と、を備えた単純遊星歯車装置１１２であって、キャリア体１３０の前記連結部分が、太陽歯車１２２の半径方向と平行に延在して形成されたガイド溝１４２、１４４を備え、遊星歯車ピン１２６がガイド溝１４２、１４４に嵌合して遊星歯車１２４の公転方向への移動が規制され且つ前記半径方向に摺動可能に構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽歯車と、該太陽歯車に噛合する遊星歯車と、該遊星歯車が内接噛合する内歯歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車ピンと、該遊星歯車ピンと連結して前記遊星歯車の公転成分と同期するキャリア体と、を備えた単純遊星歯車装置及びそのシリーズに関する。

単純遊星歯車機構は、太陽歯車と、該太陽歯車に噛合する遊星歯車と、該遊星歯車が内接噛合する内歯歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車ピンと連結して前記遊星歯車の公転成分と同期するキャリア体とを備える。この単純遊星歯車機構は、入出力が同心であること、伝達効率が良いこと等から様々な用途に広く利用されている。

例えば、図４に示す単純遊星歯車装置１２が公知となっている（特許文献１参照）。

この遊星歯車装置１２は、動力源であるモータのモータ軸（図示しない）の回転を、入力軸１８で受け、減速し、キャリア３０を介して出力軸３２へと伝達可能とされている。

市場においては、減速比の多様化が求められていることもあり、このような遊星歯車装置１２においても、種々の減速比（変速比）を予め用意しておく必要性が生じる。このような場合、図５に示すように内歯歯車３４は装置全体の低コスト性等を維持するために共通として、太陽歯車２２や遊星歯車２４の大きさを適宜変更して、減速比のバリエーションを構成している。なお、このように太陽歯車２２や遊星歯車２４の大きさを適宜変更して減速比のバリエーションを揃えようとすると、それに伴い遊星歯車ピン２６の軌道（公転軌道）も、揃える減速比毎に異なってしまう（図５、Ｃ１〜Ｃ３参照）。その結果、必然的にキャリア３０も減速比ごとにそれぞれ用意する必要がある。

特開２００２−１８８６９３号公報

従来例のような方法で、遊星歯車装置を種々の減速比に適用させるべく構成しようとすれば、総部品点数が増大することを意味し、これに伴い総在庫量が増大し、又、一ロット部品当たりの製作数が減少するため、部品コストが増大する。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、遊星歯車装置において、キャリアの共通化を実現すること及びキャリアを共通とした異なる変速比の遊星歯車装置のシリーズを提供することをその課題としている。

本発明は、太陽歯車と、該太陽歯車に噛合する遊星歯車と、該遊星歯車が内接噛合する内歯歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車ピンと、該遊星歯車ピンと連結して前記遊星歯車の公転成分と同期するキャリア体と、を備えた単純遊星歯車装置であって、前記キャリア体と前記遊星歯車ピンとの連結部分が、前記太陽歯車の半径方向と平行に延在して形成されたガイド部を備え、前記遊星歯車ピンが、当該ガイド部に嵌合して前記遊星歯車の公転方向への移動が規制され且つ前記半径方向に摺動可能として構成することにより、上記課題を解決したものである。

このような構成を採用することによって、キャリア体に形成されたガイド部に沿って、遊星歯車ピンの半径方向の位置を自由に変えることができる。即ち、減速比（変速比）に応じて組み合わせる太陽歯車や遊星歯車の大きさを変えた場合でも、その組み合わせに応じて最適な位置（半径方向の位置）に遊星歯車ピンを移動させることができる。その結果、減速比（変速比）が異なっても、共通のキャリア体を利用することが可能となる。

本発明により、キャリア体の共用化を図ることができるため、総部品点数の減少、総在庫量の減少、一ロット当たりの製作数の増大による部品コストの減少が図れる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例であるギアドモータＧＭ１１０の断面図である。

ギアドモータＧＭ１１０は、モータ１１４と、（単純）遊星歯車装置１１２とから構成されている。モータ１１４と遊星歯車装置１１２とは、継カバー１４０を介して一体的に連結されている。

モータ１１４の回転を出力するモータ軸１１６は、自身の先端部分が遊星歯車装置１１２の入力軸１１８に備わる挿入孔１１８Ａに挿入されている。モータ軸１１６が挿入された状態で、ねじ穴１１９にボルト（図示略）を螺合し締め付けることで、入力軸１１８とモータ軸１１６とが摩擦締結可能とされている。

入力軸１１８は、軸受１２０によって、継カバー１４０から回転可能に支持されている。又、入力軸１１８には、前述した挿入孔１１８Ａの軸方向反対側に別の挿入孔１１８Ｂが形成されており、当該挿入孔１１８Ｂに太陽歯車１２２が圧入されている。

太陽歯車１２２は、相互に約１２０°位相がずれた状態で配置された３つの遊星歯車１２４（図１では１つしか現れていない）と噛合している。

この遊星歯車１２４は遊星歯車ピン１２６によって回転自在に支持されている。遊星歯車ピン１２６は自身の両端部でキャリア体１３０と連結している。一旦側がキャリア体１３０の本体プレート１３０Ａ（後述）に、他端側がキャリア体１３０の押さえプレート１３０Ｃ（後述）に連結している。なお、この遊星歯車ピン１２６とキャリア体１３０との連結部分の構造については後に詳しく説明する。

キャリア体１３０は、軸受１４４・１４６を介してケーシング１３８に回転可能に支持されており、厚い円板状の本体プレート１３０Ａと、この本体プレート１３０Ａに立設され前述した３個の遊星歯車１２４の間に位置決めされた３本の支柱１３０Ｂと、この支柱１３０Ｂの端面に形成されたボルト孔１３６にボルト１４２を介して連結される押えプレート１３０Ｃと、から構成される。なお、本実施形態では、本体プレート１３０Ａと３つの支柱１３０Ｂとは一体形成されている。更に、本体プレート１３０Ａには出力軸１３２が一体化され、当該キャリア体１３０の回転が出力軸１３２の回転として取り出される構成とされている。

３つの遊星歯車１２４は、内歯歯車１３４に内接噛合している。この内歯歯車１３４は、本実施形態ではケーシング１３８と一体的に形成されている。ケーシング１３８は取付孔１３８Ａを介して図示せぬ外部の固定部材に固定される。

なお、太陽歯車１２２の軸心と出力軸１３２の軸心とは共にＲｏであり一致している。

次に、遊星歯車ピン１２６とキャリア体１３０との連結部分の構造について図２及び図３を参照しつつ説明する。

図２は、キャリア体１３０（押えプレート１３０Ｃは除く）、出力軸１３２、遊星歯車ピン１２６のみを取り出した斜視図である。図３は、図２における矢示III方向からみた正面図である。

キャリア体１３０を構成する本体プレート１３０Ａの反出力軸１３２側には、半径方向に均等に配置された３つのガイド溝（ガイド部）１４２が形成されている。３つのガイド溝１４２は全て同じ幅Ｗ１で形成されている。このガイド溝１４２は、太陽歯車１２２（図２及び図３においては図示していない）の軸心Ｒｏを基準として半径方向と平行に形成されている。即ち、この３つのガイド溝１４２は、軸心Ｒｏ及び当該ガイド溝１４２の幅Ｗ１の中心を通る仮想線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がそれぞれ１２０°の角度を形成するように構成されている。

一方、遊星歯車ピン１２６の両端には、前述のガイド溝１４２に嵌合可能な凸部１２６が形成されている。即ち、１本の遊星歯車ピン１２６に２つの凸部１２６Ａが形成されている。又、この凸部１２６Ａには、それぞれ半径方向（太陽歯車１２２の軸心Ｒｏを基準とした半径方向）と平行な２つの平行面１２６Ｂ、１２６Ｃを有しており、当該平行面１２６Ｂ、１２６Ｃがガイド溝１４２の側面（壁面）に面で接触可能とされている。このように遊星歯車ピン１２６からキャリア体１３０に対しての力（遊星歯車１２４の公転成分）の伝達を面接触により行なっているため、大容量の伝達が可能である。又、凸部１２６Ａの幅Ｗ２は、ガイド溝１４２の幅Ｗ１よりも極僅かに小さく構成されており、当該ガイド溝１４２内を、凸部１２６がガイド溝１４２に沿って自由に移動することが可能とされている。なお、当該装置内部には、潤滑剤が封入されており、ガイド溝１４２と凸部１２６Ａとの嵌合部分には、封入された潤滑剤が浸潤している。その結果、当該潤滑剤により、ガイド溝に沿ったスライドがスムースに行なわれる。

又、ガイド溝１４２内に凸部１２６が嵌合することによって、遊星歯車ピン１２６の公転方向（遊星歯車１２４の公転方向）の位置はガイド溝１４２によって規制され、公転方向のガタが生じることもない。

又、キャリア体１３０を構成する押えプレート１３０Ｃ側においても、上記同様のガイド溝１４２が形成されており（図１参照）、当該ガイド溝１４２に遊星歯車ピン１２６の他端側の凸部１２６Ａが嵌合して連結している。

なお、本発明においては連結部を具体的にどのようにして形成するかについては特に限定されず、種々の構成が採用できる。例えば、ガイド溝が軸方向に貫通した長穴として構成されていてもよい。又、遊星歯車ピンとキャリア体との凹凸関係が逆に構成されていてもよい。即ち、遊星歯車ピンの端面側に溝が形成され、キャリア体側に対応する凸部が形成されていても同様の効果を発揮し得る。

次に、遊星歯車装置１１２を備えるギアドモータＧＭ１１０の作用について説明する。

モータ１１４に通電されるとモータ軸１１６が回転し、これに伴い入力軸１１８及び太陽歯車１２２も回転する。この太陽歯車１２２の回転は、噛合する遊星歯車１２４を回転させる。遊星歯車１２４は、太陽歯車１２２に噛合すると同時に内歯歯車１３４とも噛合しているため、太陽歯車１２２の周囲を自転しながらゆっくりと公転することとなる。このゆっくりとした公転成分が遊星歯車ピン１２６及びキャリア体１３０を介して取り出されることによって、入力されたモータ軸１１６の回転が減速され、出力軸１３２へと出力される。

このときの減速比は、（太陽歯車１２２の歯の数＋内歯歯車１３４の歯の数）／（太陽歯車１２２の歯の数）となり、これら両歯車１２２、１３４の歯数比を調整することで、減速比を調整することが可能である。

例えば、より大きな減速比を得るためには、太陽歯車１２２は小さく、そしてその歯数を少なくし、それを補うべく遊星歯車１２４を大きくする必要がある。この構成の変化に伴って遊星歯車１２４を支持する遊星歯車ピン１２６の位置（半径方向の位置）がより内側（太陽歯車１２２側）へと移動する。

一方、より小さな減速比を得るためには、太陽歯車１２２は大きく、そしてその歯数を多くし、それを補うべく遊星歯車１２４を小さくする必要がある。この構成の変化に伴って遊星歯車１２４を支持する遊星歯車ピン１２６の位置（半径方向の位置）がより外側（内歯歯車１３４側）へと移動する。

従来は、この変化によって遊星歯車ピン１２６を支えるキャリア体１３０を複数用意せざるを得ず、必然的に部品点数が増大することとなっていた（本実施形態のように出力軸１３２が一体形成されている場合、特に顕著である）。しかし、本発明を適用することで減速比（変速比）をある一定の範囲内で変化させた場合においても、遊星歯車ピン１２６が半径方向にスライドすることによって、単一のキャリア体１３０を使用することが可能となる（キャリア体の共用化、共通化）。

又、上記実施形態の場合は、遊星歯車ピン１２６とキャリア体１３０との連結部分の構造（即ち、遊星歯車ピン１２６が、キャリア体に半径方向に延在して形成されたガイド溝内を移動可能な構造）によって、結果的に自動調心機能が発揮される。この機能により、例えば運転中においても、リアルタイムでその時の内歯歯車１３４、遊星歯車１２４、太陽歯車１２２の三者のトルク関係（半径方向のトルク関係）がバランスした状態に保たれるという利点が得られる。従って、ここで太陽歯車１２２をフロート状態（その軸心が減速機の軸心Ｒｏに対して微少に変化し得る状態：例えばスプラインによる結合状態）で組み込むようにした場合には、全ての遊星歯車１２４における半径方向のトルク関係が相互にバランスした状態がリアルタイムで維持されることになる。特に、遊星歯車１２４の個数が本実施形態のように３個とされていた場合には、理論上全ての遊星歯車１２４における半径方向のトルク関係が常に完全にバランスした状態で運転することができ、用途によっては極めて大きなメリットとなり得る。

逆に、一度最適な状況に組み込みが完了した場合に、この自動調心機能（即ち、遊星歯車ピンが、キャリア体に半径方向に延在して形成されたガイド溝内を移動すること）を敢えて無効にするべく、遊星歯車ピンをキャリア体に対して固定できるような構成としても良い。このようにすれば、例えば高速回転させるような用途に使用する場合に、微少な製造ばらつきがあっても円滑な回転・支持が可能となる。

このように本発明を適用することで、変速比が異なる単純遊星歯車装置のシリーズ内で、キャリア体（更には内歯歯車）を共用することが可能となる。その結果、総部品点数の減少、総在庫量の減少、一ロット当たりの製作数の増大による部品コストの減少が期待できる。

更に、副次的な効果として、バックラッシを低減することも可能となる。即ち、遊星歯車ピンが半径方向にスライドすることができることから、例えば、大きさが僅かに異なる複数の太陽歯車の中から、適切な大きさの太陽歯車を選択して組み込むことによって、半径方向のバックラッシを調整・低減することができる。

本発明は、実施形態として示したギアドモータをはじめ、広く変速装置として利用することができる。

本発明の実施形態の一例であるギアドモータＧＭ１１０の縦断面図 キャリア体、出力軸、遊星歯車ピンのみを取り出した斜視図 図２における矢示III方向からみた正面図 特許文献１記載の遊星歯車装置と略同様の遊星歯車装置を備えたギアドモータＧＭ１０の断面図 減速比が大きい場合（Ａ）、減速比が中程度の場合（Ｂ）、減速比が小さい場合（Ｃ）の内歯歯車、太陽歯車、遊星歯車の関係を示した図

符号の説明

ＧＭ１１０…ギアドモータ
Ｓ１…単純遊星歯車機構
１１２…遊星歯車装置
１１８…入力軸
１２２…太陽歯車
１２４…遊星歯車
１２６…遊星歯車ピン
１３０…キャリア体
１３０Ａ…本体プレート
１３０Ｂ…支柱
１３０Ｃ…押えプレート
１３４…内歯歯車
１３８…ケーシング
１４０…継カバー
１４２、１４４…ガイド溝（ガイド部）
Ｒｏ…出力軸の軸心

Claims (5)

1. 太陽歯車と、該太陽歯車に噛合する遊星歯車と、該遊星歯車が内接噛合する内歯歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車ピンと、該遊星歯車ピンと連結して前記遊星歯車の公転成分と同期するキャリア体と、を備えた単純遊星歯車装置であって、
   前記キャリア体と前記遊星歯車ピンとの連結部分が、前記太陽歯車の半径方向と平行に延在して形成されたガイド部を備え、
   前記遊星歯車ピンが、当該ガイド部に嵌合して前記遊星歯車の公転方向への移動が規制され且つ前記半径方向に摺動可能とされている
   ことを特徴とする単純遊星歯車装置。
2. 請求項１において、
   前記遊星歯車の前記半径方向の位置が、前記太陽歯車と前記内歯歯車との噛合により規制されている
   ことを特徴とする単純遊星歯車装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記遊星歯車ピンの前記ガイド部への嵌合部分が、前記半径方向と平行な面を有し前記ガイド部に面で接触している
   ことを特徴とする単純遊星歯車装置。
4. 太陽歯車と、該太陽歯車に噛合する遊星歯車と、該遊星歯車が内接噛合する内歯歯車と、前記遊星歯車を回転可能に支持する遊星歯車ピンと、該遊星歯車ピンと連結して前記遊星歯車の公転成分と同期するキャリア体と、を備えた単純遊星歯車装置の変速比が異なるシリーズであって、
   前記キャリア体と前記遊星歯車ピンとの連結部分が、前記太陽歯車の半径方向と平行に延在して形成されたガイド部を備え、且つ、前記遊星歯車ピンが、当該ガイド部に嵌合して前記遊星歯車の公転方向への移動が規制され且つ前記半径方向に摺動可能とされていることによって、
   変速比を異ならせつつ、前記キャリア体を共用部品として利用する
   ことを特徴とする単純遊星歯車装置の変速比が異なるシリーズ。
5. 請求項４において、
   更に、前記内歯歯車を共用部品として利用する
   ことを特徴とする単純遊星歯車装置の変速比が異なるシリーズ。

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