JP2008286299A - 遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で、固定強度を高めることができる遊星歯車装置を提供すること。
【解決手段】 ２列歯車とした内歯歯車１２₁，１２₂のうちの１つと一体構造で、かつ、外周にフランジ部４１を設けた第１のケーシング部４₁と、前記２列歯車とした内歯歯車１２₁，１２₂のうちのもう１つと一体構造で、かつ外周にフランジ部４２を設けた第２のケーシング部４₂とでケーシング本体の少なくとも一部を構成し、前記各フランジ部４１，４２には位相差微調整後に互いに留められる締結部と、取付部材に固定するための取付部とが設けられ、前記第１のケーシング部４₁のフランジ部４１と前記第２のケーシング部４₂のフランジ部４２とを微小角度回転させて適当な位相差を付与した後、締結部を介して互いに締結するとともに、取付部を介して取付部材２１に固定して、前記位相差を保持した装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バックラッシュ調整機構付の遊星歯車装置に関する。

一般に、遊星歯車装置では、歯車の噛み合いをスムーズに行うためにバックラッシュが設けられている。一方、遊星歯車装置は、回転方向が一方向ではなく、正逆回転されながら運転されることが多々ある。このため、回転方向の切り替えに際してバックラッシュ分だけ、回転量が遅れ、回転動力の伝達が不正確になる。

そこで、従来この種の遊星歯車装置では、図２に示すように２列の内歯歯車１０１，１０２と２列の遊星歯車１０３，１０４を用いて、２列の内歯歯車１０１，１０２を回転方向に歯面の位相を僅かにずらせてケーシング１０７にボルト（またはネジ）１０８とピン１０９で固定し、内歯歯車１０１，１０２における位相差によってこれに噛み合う遊星歯車１０３，１０４にも位相差を生じさせることができる。遊星歯車１０３，１０４は内歯歯車１０１，１０２と太陽歯車１０５に噛み合いながらキャリア１０６に設けられた遊星軸１０６Ａに支持されて太陽歯車１０５の周りを公転運動を行うものである。
したがって、太陽歯車１０５は一方の遊星歯車１０３に対しては右歯車で噛み合い、かつその遊星歯車１０３が内歯歯車１０１に対しては左歯車で噛み合うように設定できる。そして、太陽歯車１０５は他方の遊星歯車１０４に対しては左歯面で噛み合い、かつ、その遊星歯車１０４が内歯歯車１０２に対して右歯面で噛み合うように設定できる。

上記のような遊星歯車装置の運転において、図３（ａ）に示すように太陽歯車１０５の時計方向（Ａ方向）の動力の伝達は、歯面接触関係にある遊星歯車１０３と内歯歯車１０１の噛み合いによって行われるが、他方の遊星歯車１０４と内歯歯車１０２の噛み合いに関しては、図３（ｂ）のような歯面噛み合い関係であるため、噛み合いが行われない。
すなわち、遊星歯車１０４に関して、歯面の接触関係が回転方向に対してバックラッシュに相当する間隙ｃ´を介在した状態にし、反対側の歯面に追従回転するだけである。図３（ｂ）の太陽歯車１０５の反時計方向（Ｂ方向）の動力の伝達は、歯面接触関係にある遊星歯車１０４と内歯歯車１０２の噛み合いによって行われるが、他方の遊星歯車１０３と内歯歯車１０１の噛み合いに関しては、図３（ａ）のような歯面噛み合い関係であるため、動力の伝達が行われない。
すなわち、遊星歯車１０３に関して、歯面の接触関係が回転方向に対してバックラッシュに相当する間隙ｃを介在した状態にし、反対側の歯面に追従回転するだけである。

動力を伝達しない側の太陽歯車と内歯歯車が単に追従回転するため、回転が右回転から左回転へ、また、左回転から右回転へ切り替わるとき、内歯歯車１０１，１０２および遊星歯車１０３，１０４における位相差分だけバックラッシュが吸収される。すなわち、内歯歯車１０１，１０２および遊星歯車１０３，１０４に位相差を与えることで、遊星歯車装置におけるバックラッシュを０に至る任意のバックラッシュとすることができる（特許文献１参照）。
実公平６−３２０５

しかしながら、特許文献１のような従来の遊星歯車装置にあっては、元々別々の部品であるケーシング１０７と内歯歯車１０１，１０２とをボルト１０８で固定しており、また歯車装置自体を被動装置に取り付けるには、ケーシング１０７をボルト（図示せず）で、図示しない被動装置側の取付部材に取り付ける構造にしている（すなわち、ケーシング１０７を基準として、内歯歯車固定用のボルト１０８と歯車装置取り付け用のボルトとが並列の関係にある）ため、次のような問題があった。

被動装置動作時に、伝達トルク（外力）は、ケーシング１０７−被動装置間と、ケーシング１０７−内歯歯車１０１，１０２間に作用する。この時、何らかの理由で少しでも許容範囲を超えた伝達トルクが加わると、ケーシング１０７と被動装置間の締結部か、ケーシング１０７−内歯歯車１０１，１０２間の締結部のどちらか強度の低い方が破壊される。
それゆえ、内歯歯車１０１，１０２同士の位相差調整値を保つためには、ケーシング１０７−内歯歯車１０１，１０２間のボルト１０８による固定強度を、ケーシング１０７−被動装置間のボルトによる固定強度よりも大きくしなければならない。

しかし、内歯歯車１０１，１０２を固定するためのボルト１０８は、ケーシング１０７を被動装置に固定するためのボルトに対して内側に配置されるため、ネジの配置されるピッチ径が小さくなり、またネジ径も小さくなり、ケーシング１０７−被動装置間の固定力を上回ることが設計上困難であった。

本発明は、上記課題を解決し、簡単な構造で、固定強度を高めることができる遊星歯車装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、ケーシング本体と、キャリアの遊星軸に回転自在に支持された遊星歯車と、該遊星歯車に噛み合う内歯歯車及び太陽歯車を備え、前記内歯歯車を２列歯車とし、この２列歯車の歯面に回転方向の位相差を付与した遊星歯車装置において、前記２列歯車とした内歯歯車のうちの１つと一体構造で、かつ、外周にフランジ部を設けた第１のケーシング部と、前記２列歯車とした内歯歯車のうちのもう１つと一体構造で、かつ外周にフランジ部を設けた第２のケーシング部とで前記ケーシング本体の少なくとも一部を構成し、前記各フランジ部には位相差微調整後に互いに留められる締結部と、取付部材に固定するための取付部とが設けられ、前記第１のケーシング部のフランジ部と前記第２のケーシング部のフランジ部とを微小角度回転させて適当な位相差を付与した後、前記締結部を介して互いに締結するとともに、前記取付部を介して取付部材に固定して、前記位相差を保持したことにある。
また、本発明は、前記第１および第２のケーシング部は、それぞれ内歯歯車とフランジ部とに軸方向の段差部を形成し、これら段差部を介して互いに組み合わせて前記２列歯車を構成したことにある。
さらに、本発明は、前記第１のケーシング部は、内周面側に、半径方向の凹部を形成し、該凹部に前記遊星歯車装置のキャリアと遊星枠を支持する軸受けを配置したことにある。
またさらに、本発明は、前記フランジ部には位相差微調整後にネジ止めをするためのネジ孔と、遊星歯車装置を前記取付部に取り付けるためのボルト孔が設けられ、前記第１のケーシングのフランジ部と前記第２のケーシングのフランジ部とを微小角度回転させて適当な位相差を付与した後、前記ネジ孔にネジを螺着して前記第１のケーシングのフランジ部と前記第２のケーシングのフランジ部とを固定して前記位相差を保持し、前記ボルト孔に取付ボルトを挿通して前記取付部材に螺着して、前記位相差をより強固に保持することにある。

請求項１によると、被動装置への遊星歯車装置取付けに使用するボルト締結力をバックラッシュ調整のために、相対的に回転移動した内歯歯車の固定にも使用することで、バックラッシュ調整の解除に対する耐久力を高めることができる。
また、遊星歯車装置取付けに使用するボルト締結力をバックラッシュ調整のために相対的に回転移動した内歯歯車の固定にも使用できるので、内歯歯車固定用部材の締結力が従来に比してかなり小さくても良いため、内歯歯車固定用部材を小さくできる。また、補助ネジも不要である。そのため省スペースになり、設計の自由度も高まる。
さらに、内歯歯車間を固定する固定用部材に対して、被動装置の取付部材に遊星歯車装置を取付ける締結部材は、フランジ部を利用して固定用部材の外側に容易に配置することができ、締結部材の径を大きくすることができるため強固な構造にすることができる。
請求項２によると、前記第１のケーシング部を、それぞれ内歯歯車とフランジ部とに軸方向の段差部を形成し、これら段差部を介して互いに組み合わせているので、組み付けが確実でケーシング部の強度を向上することができる。
請求項３によると、前記第１および第２のケーシング部の内周面側に、半径方向の凹部を形成し、該凹部に前記遊星歯車装置のキャリアと遊星枠を支持する軸受けを配置したので、ケーシング部を径方向に縮小することができ、全体をコンパクトな構造にできる。
請求項４によると、第１のケーシングのフランジ部と第２のケーシングのフランジ部とを微小角度回転させて適当な位相差を付与した後、ネジ孔にネジを螺着して第１のケーシングのフランジ部と第２のケーシングのフランジ部とを固定して前記位相差を保持し、ボルト孔に取付ボルトを挿通して取付部材に螺着して、前記位相差をより強固に保持することができる。

以下、図示の実施の形態を、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は２段遊星歯車装置を示す縦断面図である。

図１において、１は入力軸で、外部モータ等により回転駆動される。入力軸１には、太陽歯車２が設けられており、この太陽歯車２が遊星歯車３に噛合している。遊星歯車３は第３のケーシング４₃に装着された内歯歯車５に噛合して、この内歯歯車５の内周面に沿って遊星運動をするものである。この遊星歯車３の遊星軸６はキャリア７に装着されており、遊星歯車３の遊星運動によってキャリア７を回転させるものである。

８は、キャリア７の軸線上に設けられた太陽歯車であり、上下２列に設けられた２列遊星歯車９₁，９₂に噛合して配置されている。これら２列遊星歯車９₁，９₂は、キャリア１３に装着された遊星軸１１に回転自在に支持されている。これら２列遊星歯車９₁，９₂は、太陽歯車８の周囲に同心状に配置された上下２列の環状の内歯歯車１２₁，１２₂に噛合して遊星運動をするものである。

前記遊星軸１１は、キャリア１０に挿通され、遊星歯車９₁，９₂の遊星運動とともにキャリア１０を回転駆動させるものである。

前記キャリア１０には、前記遊星軸１１と対称位置に、キャリア１３に向けてスペーサ部１４が延出して設けられており、このスペーサ部１４に形成されたネジ孔１４ａを介してネジ１５がキャリア１３に螺着されている。このスペーサ部１４は前記キャリア１０の円周方向に沿って一定間隔で複数箇所に設けることも可能である。スペーサ部１４は、前記キャリア１０とキャリア１３との間隔を一定間隔で保持することができる。

前記遊星歯車９₁，９₂に噛合する内歯歯車１２₁，１２₂は、前記ケーシング本体４を構成する、それぞれ第１および第２のケーシング部４₁，４₂と一体構造に形成されており、かつ、これらケーシング部４₁，４₂の外周面には、周縁に沿ってフランジ部４１，４２が突設されている。前記第１のケーシング部４₁および第２のケーシング部４₂は、それぞれ内歯歯車１２₁，１２₂とフランジ部４１，４２とに軸方向の段差部４１ａ、４１ｂ，４２ａ、４２ｂをそれぞれ形成し、これら段差部４１ｂ，４２ａを組み合わせて２列の環状の内歯歯車１２₁，１２₂を形成している。内歯歯車１２₁は、前記第１のケーシング部４₁が一体構造に形成されており、この第１のケーシング部４₁の内周面側に半径方向の凹部４１ｃを円周方向に沿って形成し、この凹部４１ｃに配置された軸受け１６を介して前記キャリア１３の外周面を回転自在に支持している。

また、内歯歯車１２₂は、第３のケーシング部４₃と、フランジ部４２を、ネジ１７を介して締結されて一体構造に形成されている。
第３のケーシング部４₃は、内歯歯車１２₂の段差部４２ｂの背面側に組みつけられており、この第３のケーシング部４₃の内周面側に半径方向の凹部４２ｃを円周方向に沿って形成し、この凹部４２ｃに軸受け１８を配置し、この軸受け１８を介して前記キャリア１０の外周面を回転自在に支持している。

前記各フランジ部４１，４２には位相差微調整後に互いに留められる締結部としてのネジ孔４１ｄ，４２ｄと、取付部材に固定するための取付部としてのボルト孔４１ｅ，４２ｅとが設けられている。
前記第１のケーシング部４₁のフランジ部４１と前記第２のケーシング部４₂のフランジ部４２とを微小角度回転させて適当な位相差を付与した後、前記ネジ孔４１ｄ，４２ｄに固定用部材としてのネジ１９を介してフランジ部４１，４２相互を締結している。
また、前記ボルト孔４１ｅ，４２ｅに締結部材としてのボルト２０を挿通して位相差を保持した状態で、図示しない被動装置の取付部材２１にナット２０ａにより螺着してフランジ部４１，４２を被動装置の取付部材２１に固定している。取付部材２１には、ボルト２０を挿通するためのボルト孔（図示せず）が形成されており、ボルト２０にナット２０ａを螺合することによって遊星歯車装置が被動装置の取付部材２１に固定されている。

次に、上記遊星歯車装置の動作を説明する。
モータ等の動力源から回転動力が入力軸１に伝達されると、入力軸１の回転は、入力軸１に装着された太陽歯車２から遊星歯車３に伝達される。
遊星歯車３は第３のケーシング４₃に装着された内歯歯車５に噛合して、この内歯歯車５の内周面に沿って遊星運動を行う。この遊星歯車３の遊星軸６はキャリア７に装着されており、キャリア７を一定の速度で回転駆動させる。キャリア７の回転とともに、キャリア７の軸線上に設けられた太陽歯車８が回転し、２列遊星歯車９₁，９₂を２列内歯歯車１２₁，１２₂に沿って公転運動させる。２列遊星歯車９₁，９₂の公転運動に伴って、遊星軸１１を太陽歯車８の周囲を回転させる。遊星軸１１の回転と共にキャリア１３を回転駆動し、キャリア１３から回転出力を取り出すことができる。

このときの作用を説明すると、２列内歯歯車１２₁，１２₂を相対的に回転させ、バックラッシュを調整された、２列遊星歯車９₁，９₂がキャリア１３から正方向、及び逆方向の伝達トルクを発生するとき、内歯歯車１２₁，１２₂間には、調整方向と反対方向の相対的な力が働き、バックラッシュの調整を解除しようとする。
一方、ネジ１９は、バックラッシュ調整後に内歯歯車１２₁，１２₂間を固定するために設けられているが、内歯歯車１２₁，１２₂のボルト孔４１ｅ，４２ｅを通して被動装置の取付部材２１にボルト２０およびナット２０ａにより取付けることにより、内歯歯車１２₁，１２₂間に加わる調整を解除しようとする力に対して大きな抵抗力を与えることができる。内歯歯車１２₁，１２₂間を固定するネジ１９に対して、被動装置の取付部材２１に遊星歯車装置を取付けるボルト２０は、フランジ部４１，４２を利用してネジ１９の外側に容易に配置することができ、ボルト径を大きくすることができるため効果が大きい。

上記実施の形態によれば以下の効果を奏することができる。
被動装置の取付部材２１に対する遊星歯車装置の取付けに使用するボルト締結力をバックラッシュ調整のために相対的に回転移動した内歯歯車１２₁，１２₂の固定にも使用することで、バックラッシュ調整の解除に対する耐久力を高めることができる。
また、遊星歯車装置取付けに使用するボルト締結力をバックラッシュ調整のために相対的に回転移動した内歯歯車１２₁，１２₂の固定にも使用できるので、内歯歯車１２₁，１２₂固定用ネジ１９の締結力は従来に比してかなり小さくても良いため、内歯歯車固定用ネジ１９を小さくできる。また、補助ネジも不要である。そのため省スペースになり、設計の自由度も高まる。
さらに、前記第１および第２のケーシング部４₁，４₂を、それぞれ内歯歯車１２₁，１２₂とフランジ部４１，４２とに軸方向の段差部４１ａ、４１ｂ，４２ａ、４２ｂを形成し、これら互いに組み合わさる段差部４１ｂ，４２ａを介して互いに組み合わせているので、組み付けが確実でケーシング部４₁，４₂の強度を向上することができる。
またさらに、前記第１および第２のケーシング部４₁，４₂の内周面側に、半径方向の凹部４１ｃ，４２ｃを形成し、該凹部４１ｃ，４２ｃに前記遊星歯車装置のキャリア１３とキャリア１０を支持する軸受け１６，１８を配置したので、ケーシング部４₁，４₂を径方向に縮小することができ、全体をコンパクトな構造にできる。
また、第１のケーシング４₁のフランジ部４１と第２のケーシング４₂のフランジ部４２とを微小角度回転させて適当な位相差を付与した後、ネジ孔４１ｄ，４２ｄにネジ１９を螺着して第１のケーシング４₁のフランジ部４１と第２のケーシング４₂のフランジ部４２とを固定して前記位相差を保持し、ボルト孔４１ｅ，４２ｅに取付ボルト２０を挿通して取付部材２１に螺着して、前記位相差をより強固に保持することができる。
さらに、内歯歯車１２₁，１２₂間を固定する締結部材としてのネジ１９に対して、被動装置の取付部材２１に遊星歯車装置を取付ける取付部材としてのボルト２０は、フランジ部４１，４２を利用してネジ１９の外側に容易に配置することができ、ボルト径を大きくすることができるため、強固な構造にすることができる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、内歯歯車１２₂は、第３のケーシング部４₃と、フランジ部４２を、ネジ１７を介して締結されて一体構造に形成しているが、内歯歯車１２₁と同様に第３のケーシング部４₃と一体成形したものを用いることもできる。また、遊星歯車装置を被動装置の取付部材２１に固定する手段として、上記実施の形態では、ボルト２０にナット２０ａを用いたが、タップによって取付部材２１に雌ネジを形成してネジ留めすることもできるなど、種々の方法で遊星歯車装置を被動装置の取付部材２１に取付けることができる。また、上記実施の形態で、ネジ１７，１９、ボルト２０などの締結手段としては、ネジあるいはボルトのいずれを用いても良く、あるいは他の締結部材を用いることもできる。等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。

本発明の実施の形態による遊星歯車装置を示す縦断面図である。 従来の遊星歯車装置を示す部分断面図である。 歯面の噛み合い状態を示し、（ａ）は太陽歯車の時計方向の動力の伝達を示す概念断面図、（ｂ）は太陽歯車の反時計方向の動力の伝達を示す概念断面図である。

符号の説明

１ 入力軸
２ 太陽歯車
３ 遊星歯車
４₁ 第１のケーシング
４₂ 第２のケーシング
４₃ 第３のケーシング
７，１０，１３ キャリア
８ 太陽歯車
９₁，９₂ 遊星歯車
１１ 遊星軸
１２₁，１２₂ 内歯歯車
４１，４２ フランジ部
４１ａ、４１ｂ，４２ａ、４２ｂ 段差部

Claims (4)

1. ケーシング本体と、キャリアの遊星軸に回転自在に支持された遊星歯車と、該遊星歯車に噛み合う内歯歯車及び太陽歯車を備え、前記内歯歯車を２列歯車とし、この２列歯車の歯面に回転方向の位相差を付与した遊星歯車装置において、
   前記２列歯車とした内歯歯車のうちの１つと一体構造で、かつ、外周にフランジ部を設けた第１のケーシング部と、前記２列歯車とした内歯歯車のうちのもう１つと一体構造で、かつ外周にフランジ部を設けた第２のケーシング部とで前記ケーシング本体の少なくとも一部を構成し、前記各フランジ部には位相差微調整後に互いに留められる締結部と、取付部材に固定するための取付部とが設けられ、前記第１のケーシング部のフランジ部と前記第２のケーシング部のフランジ部とを微小角度回転させて適当な位相差を付与した後、前記締結部を介して互いに締結するとともに、前記取付部を介して取付部材に固定して、前記位相差を保持したことを特徴とする遊星歯車装置。
2. 前記第１および第２のケーシング部は、それぞれ内歯歯車とフランジ部とに軸方向の段差部を形成し、これら段差部を介して互いに組み合わせて前記２列歯車を構成したことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
3. 前記第１のケーシング部は、内周面側に、半径方向の凹部を形成し、該凹部に前記遊星歯車装置のキャリアを支持する軸受けを配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の遊星歯車装置。
4. 前記フランジ部には位相差微調整後にネジ止めをするためのネジ孔と、遊星歯車装置を前記取付部に取り付けるためのボルト孔が設けられ、
   前記第１のケーシングのフランジ部と前記第２のケーシングのフランジ部とを微小角度回転させて適当な位相差を付与した後、前記ネジ孔にネジを螺着して前記第１のケーシングのフランジ部と前記第２のケーシングのフランジ部とを固定して前記位相差を保持し、前記ボルト孔に取付ボルトを挿通して前記取付部材に螺着して、前記位相差をより強固に保持することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。

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