JP2013221570A - Speed change gear drive and actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遊星歯車機構を備えた変速歯車装置および該変速歯車装置を備えたアクチュエータに関するものである。 The present invention relates to a transmission gear device including a planetary gear mechanism and an actuator including the transmission gear device.
変速歯車装置は、モータなど駆動源により入力される回転を変速する減速装置または増速装置として用いられている。このような変速歯車装置として、例えば、特許文献1には、遊星歯車機構を利用した減速装置が開示されている。この減速装置では、入出力軸線方向に配列された2つの環状部材(揺動部材)を軸部材の周りに公転させ、環状部材に形成された外歯歯車とハウジングに形成された当該外歯歯車に噛み合う内歯歯車との歯数差に応じた環状部材の自転成分を出力している。
The transmission gear device is used as a speed reduction device or a speed increase device that shifts rotation input by a drive source such as a motor. As such a transmission gear device, for example,
ここで、従来の変速歯車装置では、特許文献1の減速装置のように、2つの環状部材は、環状部材に対し入出力軸線方向両側に配置された軸受により支承されている。このため、軸受には、軸受からの入出力軸線方向の距離が異なる2つの環状部材の公転により発生するモーメントが常に掛かることになる。このため、軸受の寿命の面で改善の余地がある。
Here, in the conventional transmission gear device, like the reduction gear of
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、環状部材を支持する軸受に発生するモーメントを低減する変速歯車装置および該変速歯車装置を備えたアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a transmission gear device that reduces a moment generated in a bearing that supports an annular member, and an actuator including the transmission gear device. .
(請求項1)本発明に係る変速歯車装置は、入出力軸線を中心とした軸部材に相対回転可能に外嵌され、前記入出力軸線を中心とした筒状部材に相対回転可能に収容され、前記入出力軸線に対して偏心した偏心軸線を中心とし、内歯を有する内歯歯車と該内歯に噛合可能な外歯を有し前記内歯歯車と歯数が異なる外歯歯車とにより、前記軸部材または前記筒状部材に対して噛み合う環状部材を備え、前記環状部材は、前記入出力軸線方向に少なくとも3つ配列され、少なくとも1つの前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相は、他の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相と異なるように配置されている。 (1) A transmission gear device according to the present invention is externally fitted to a shaft member centered on an input / output axis so as to be relatively rotatable, and is accommodated in a cylindrical member centered on the input / output axis so as to be relatively rotatable. An internal gear having an internal tooth centered on an eccentric axis that is eccentric with respect to the input / output axis, and an external gear having external teeth that can mesh with the internal tooth and having a different number of teeth from the internal gear. An annular member that meshes with the shaft member or the cylindrical member, and the annular members are arranged in the input / output axis direction, and the input / output axis reference of the eccentric center of the at least one annular member is provided. Are arranged so as to be different from the phase of the input / output axis reference at the eccentric center of the other annular member.
(請求項2)また、前記少なくとも1つの環状部材は、前記他の環状部材と質量が異なるように形成されているようにしてもよい。 (Claim 2) The at least one annular member may be formed so as to have a mass different from that of the other annular member.
(請求項3)また、前記環状部材は、前記入出力軸線方向に3つ配列され、中央の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相が両側の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相と異なるように配置されているようにしてもよい。 (Claim 3) Further, the three annular members are arranged in the input / output axis direction, and the phase of the eccentric center of the annular member at the center is based on the input / output axis reference phase before the eccentric centers of the annular members on both sides. You may make it arrange | position so that it may differ from the phase of a writing output axis line reference | standard.
(請求項4)また、中心が前記入出力軸線に対して偏心した収容孔が形成された前記筒状部材と、前記収容孔に相対回転可能に収容され、前記内歯歯車が内周面に形成された前記環状部材と、前記外歯歯車が外周面に形成された前記軸部材と、を備えるようにしてもよい。 (Claim 4) Further, the cylindrical member in which a housing hole whose center is eccentric with respect to the input / output axis is formed, and the housing gear is housed so as to be relatively rotatable, and the internal gear is disposed on the inner circumferential surface. You may make it provide the said annular member formed, and the said shaft member by which the said external gear was formed in the outer peripheral surface.
(請求項5)また、中心が前記入出力軸線に対して偏心した偏心外周面が形成された前記軸部材と、前記偏心外周面に相対回転可能に支持され、前記外歯歯車が外周面に形成された前記環状部材と、前記内歯歯車が内周面に形成された前記筒状部材と、を備えるようにしてもよい。 (Claim 5) Further, the shaft member having an eccentric outer peripheral surface whose center is eccentric with respect to the input / output axis, and the eccentric outer peripheral surface are supported so as to be relatively rotatable, and the external gear is mounted on the outer peripheral surface. You may make it provide the said cyclic | annular member formed and the said cylindrical member in which the said internal gear formed in the internal peripheral surface.
(請求項6)本発明に係るアクチュエータは、円筒形状のロータと、前記ロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータと、前記ロータの径方向内側に対向して配置された請求項1から3の何れか一項に記載の変速歯車装置と、を備えたアクチュエータであって、前記変速歯車装置は、中心が前記入出力軸線に対して偏心した収容孔が形成された前記筒状部材と、前記収容孔に相対回転可能に収容され、前記内歯歯車が内周面に形成された前記環状部材と、前記外歯歯車が外周面に形成された前記軸部材と、を備える。
(Claim 6) An actuator according to the present invention is arranged so as to face a cylindrical rotor, a cylindrical stator arranged opposite to the outer side in the radial direction of the rotor, and an inner side in the radial direction of the rotor. A transmission gear device according to any one of
(請求項1)本発明によれば、入出力軸線方向に少なくとも3つ配列されている環状部材において、各環状部材の偏心中心の入出力軸線基準の位相を調整することにより、各環状部材の公転により発生する軸受に掛かるモーメントを相殺させることができる。これにより、軸受の寿命を延ばすことが可能となり、変速歯車装置の出力特性を良好に保つことができる。 (Claim 1) According to the present invention, in the annular members arranged in at least three in the input / output axis direction, by adjusting the phase of the input / output axis reference at the eccentric center of each annular member, It is possible to cancel the moment applied to the bearing caused by the revolution. As a result, the life of the bearing can be extended, and the output characteristics of the transmission gear device can be kept good.
(請求項2)また、各環状部材の質量を調整することにより、各環状部材の公転により発生する軸受に掛かるモーメントを相殺させることができる。これにより、簡易且つ低コストで変速歯車装置を構成することができる。 (Claim 2) Further, by adjusting the mass of each annular member, the moment applied to the bearing caused by the revolution of each annular member can be offset. As a result, the transmission gear device can be configured easily and at low cost.
(請求項3)また、環状部材を3つ配列すればよく、小型且つシンプルな変速歯車装置を構成することができる。 (Claim 3) Further, it is only necessary to arrange three annular members, and a small and simple transmission gear device can be configured.
(請求項4)筒状部材に駆動力を入力して回転させると、筒状部材の収容孔に収容された環状部材が、筒状部材の回転に伴って入出力軸線の周りを公転することになる。ここで、環状部材の自転を規制することにより、環状部材の内歯歯車と噛み合う外歯歯車が形成された軸部材が、両歯車の歯数差に基づく回転数で入出力軸線の周りに回転されて駆動力を出力する。このように変速歯車装置は、自転を規制された状態で公転する環状部材の公転成分を変速して出力することで高い変速比を得ることができる。 (Claim 4) When the cylindrical member is rotated by inputting a driving force, the annular member accommodated in the accommodation hole of the cylindrical member revolves around the input / output axis along with the rotation of the cylindrical member. become. Here, by restricting the rotation of the annular member, the shaft member formed with the external gear meshing with the internal gear of the annular member rotates around the input / output axis at a rotational speed based on the difference in the number of teeth of both gears. To output the driving force. Thus, the transmission gear device can obtain a high gear ratio by shifting and outputting the revolution component of the annular member that revolves in a state where rotation is restricted.
また、筒状部材に駆動力を入力して回転させると、筒状部材の収容孔に収容された環状部材が、筒状部材の回転に伴って入出力軸線の周りを公転することになる。ここで、軸部材を回転不能にすることにより、環状部材は両歯車の歯数差に基づく回転数で自転して駆動力を出力する。このように変速歯車装置は、自転しながら公転する環状部材の自転成分のみを変速して出力することで高い変速比を得ることができる。 When the cylindrical member is rotated by inputting a driving force, the annular member accommodated in the accommodation hole of the cylindrical member revolves around the input / output axis along with the rotation of the cylindrical member. Here, by making the shaft member non-rotatable, the annular member rotates at a rotational speed based on the difference in the number of teeth of both gears and outputs a driving force. As described above, the transmission gear device can obtain a high gear ratio by shifting and outputting only the rotation component of the annular member that revolves while rotating.
(請求項5)軸部材に駆動力を入力して回転させると、筒状部材の内歯歯車と噛み合う外歯歯車が形成された環状部材が、両歯車の歯数差に基づく回転数で入出力軸線の周りを自転しながら公転する。変速歯車装置は、自転しながら公転する環状部材の自転成分のみを変速して出力することで高い変速比を得ることができる。 (Claim 5) When the driving force is input to the shaft member and rotated, the annular member formed with the external gear meshing with the internal gear of the cylindrical member enters at a rotational speed based on the difference in the number of teeth of both gears. Revolves while rotating around the output axis. The transmission gear device can obtain a high gear ratio by shifting and outputting only the rotation component of the annular member that revolves while rotating.
また、軸部材に駆動力を入力して回転させると、筒状部材の内歯歯車と噛み合う外歯歯車が形成された環状部材が、両歯車の歯数差に基づく回転数で入出力軸線の周りを自転しながら公転する。ここで、環状部材の自転を規制することにより、筒状部材は両歯車の歯数差に基づく回転数で入出力軸線の周りに回転されて駆動力を出力する。このように変速歯車装置は、自転を規制された状態で公転する環状部材の公転成分を変速して出力することで高い変速比を得ることができる。 Further, when the driving force is input to the shaft member and rotated, the annular member formed with the external gear meshing with the internal gear of the cylindrical member is rotated at the rotational speed based on the difference in the number of teeth of the two gears. Revolve while spinning around. Here, by restricting the rotation of the annular member, the cylindrical member is rotated around the input / output axis at a rotational speed based on the difference in the number of teeth of both gears, and outputs a driving force. Thus, the transmission gear device can obtain a high gear ratio by shifting and outputting the revolution component of the annular member that revolves in a state where rotation is restricted.
(請求項6)変速歯車装置は、ロータの径方向内側に対向して配置されている。これにより、アクチュエータの入出力軸線線方向の長さを短く構成することができ、例えば、インホイールモータに容易に適用することができる。 (Claim 6) The transmission gear device is arranged to face the inner side in the radial direction of the rotor. Thereby, the length of the actuator in the input / output axis direction can be reduced, and can be easily applied to, for example, an in-wheel motor.
以下、本発明の変速歯車装置を備えたアクチュエータを具体化した実施形態について図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which an actuator provided with a transmission gear device of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.
<1.第一実施形態>
(1−1.アクチュエータの構成)
本発明の変速歯車装置を備えたアクチュエータの第一の実施形態について、図1および図2を参照して説明する。ここで、本実施形態におけるアクチュエータ1は、車両のホイールWHに内蔵されるインホイールモータ等に適用可能である。そして、詳細は後述するが、変速歯車装置は、円盤部材60がハウジングH1(H2)に対して相対回転不能な状態で配置されることにより第一、第二、第三環状部材30,40,50の自転を規制し、第一、第二、第三環状部材30,40,50の公転成分を変速して歯車軸70から出力する減速装置2である。なお、図2において、内歯歯車31,41,51および外歯歯車71の噛み合いの状態を表すように、各歯車の一部のみを示している。そのため、本実施形態で例示される歯数とは異なる。
<1. First embodiment>
(1-1. Structure of actuator)
A first embodiment of an actuator provided with a transmission gear device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, the
アクチュエータ1は、ハウジングH1と、減速装置2と、モータ3とを備えて構成される。ハウジングH1は、減速装置2およびモータ3を収容するケースである。アクチュエータ1においては、モータ3の回転駆動力が減速装置2に伝達されて減速される。
The
モータ3は、円筒形状のロータR1と、ロータR1の径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータS1とを備える。ロータR1は、例えば、ロータヨークと磁石とを備えて構成される。また、ステータS1は、ステータコアと当該ステータコアに巻回されたコイルとを備えて構成される。 The motor 3 includes a cylindrical rotor R1 and a cylindrical stator S1 disposed to face the outer side in the radial direction of the rotor R1. The rotor R1 includes, for example, a rotor yoke and a magnet. The stator S1 includes a stator core and a coil wound around the stator core.
減速装置2は、主として、歯車機構10と、出力軸部材12とから構成される。歯車機構10は、外輪20(本発明の「筒状部材」に相当する)と、第一環状部材30と、第二環状部材40と、第三環状部材50と、円盤部材60と、歯車軸70(本発明の「軸部材」に相当する)と、ピン81と、軸受91,92等とから構成される。
The
出力軸部材12は、歯車機構10により減速された回転を出力する出力軸である。この出力軸部材12は、減速装置2の回転中心に配置され、図1の右側の端部が車両のホイールWHに連結されている。また、出力軸部材12は、外周両側に配置された軸受93,94によりハウジングH1内において入出力軸線Loの周りに回転可能に支承されている。
The
外輪20は、円筒状に形成され、外周にロータR1が嵌合され、モータ3の回転駆動力を入力する入力部材である。外輪20は、内周両側に配置された軸受91,92によりハウジングH1内において入出力軸線Loを中心に回転可能に支承されている。外輪20における軸受91,92間の内周面には、中央に第一収容孔21、該第一収容孔21の両側に第二収容孔22および第三収容孔23が形成されている。第一収容孔21は、入出力軸線Loから所定の距離だけ偏心した第一偏心軸Laを中心とする円筒状の内周面により形成されている。同様に、第二収容孔22および第三収容孔23は、入出力軸線Loから所定の距離だけ偏心し、且つ第一偏心軸Laとは異なる第二偏心軸Lbを中心とする円筒状の内周面により形成されている。
The
また、第一収容孔21と第二収容孔22および第三収容孔23とは、入出力軸線Loに対する偏心方向が互いに逆方向となるように形成されている。つまり、第一収容孔21の第一偏心軸Laと第二収容孔22および第三収容孔23の第二偏心軸Lbとは、入出力軸線Loを中心とした回転方向に180(deg)間隔となるように形成されている。また、本実施形態において第一収容孔21、第二収容孔22および第三収容孔23は、外輪20の内周面に直接的に形成するものとしたが、外輪20の内周面にそれぞれ嵌め込んで固定される別部材によって構成されるものとしてもよい。
The
第一環状部材30は、歯車軸70が貫通した状態で外輪20の内部に配置される遊星歯車である。この第一環状部材30は、第一軸受95を介して外輪20の第一収容孔21に収容され、外輪20に対して相対回転可能な状態で支持されている。つまり、第一収容孔21は、第一環状部材30の中心が入出力軸線Loから所定の距離となる位置に第一環状部材30を収容している。このような構成により、入出力軸線Loに対する第一環状部材30の第一偏心軸Laの距離が一定に維持され、第一環状部材30は外輪20の回転に伴って公転運動することになる。
The first
また、第一環状部材30は、内周面に第一内歯歯車31が形成され、第一環状部材30の両端面を入出力軸線Lo方向に貫通する挿入孔32が形成されている。挿入孔32は、円盤部材60に嵌入されたピン81が挿入されるピン孔である。本実施形態において、図2に示すように、6箇所に形成された挿入孔32が第一環状部材30の周方向に等間隔となるように配置されている。また、挿入孔32の形状は、第一環状部材30が入出力軸線Loの周りを公転した場合に、第一環状部材30に対するピン81の軌跡の外接円と同一となるように形成されている。より詳細には、挿入孔32の内径は、転がり軸受82を含むピン81の直径と、第一環状部材30の偏心量(入出力軸線Loと第一偏心軸Laの離間距離)との和にほぼ等しくなるように設定されている。
The first
第二環状部材40および第三環状部材50は、歯車軸70が貫通した状態で外輪20の内部に配置される遊星歯車である。第二環状部材40および第三環状部材50は、第二軸受96および第三軸受97を介して外輪20の第二収容孔22および第三収容孔23にそれぞれ収容され、外輪20に対して相対回転可能な状態で支持されている。つまり、第二収容孔22および第三収容孔23は、第二環状部材40および第三環状部材50の各中心が入出力軸線Loから所定の距離となる位置に第二環状部材40および第三環状部材50をそれぞれ収容している。このような構成により、入出力軸線Loに対する第二環状部材40および第三環状部材50の第二偏心軸Lbの距離が一定に維持され、第二環状部材40および第三環状部材50は外輪20の回転に伴って公転運動することになる。
The second
また、第二環状部材40および第三環状部材50は、内周面に第二内歯歯車41および第三内歯歯車51がそれぞれ形成され、第二環状部材40および第三環状部材50の両端面を入出力軸線Lo方向に貫通する挿入孔42,52がそれぞれ形成されている。挿入孔42,52は、円盤部材60に嵌入されたピン81が挿入されるピン孔である。本実施形態において、図2に示すように、6箇所に形成された挿入孔42,52が第二環状部材40および第三環状部材50の周方向に等間隔となるようにそれぞれ配置されている。また、挿入孔42,52の形状は、第二環状部材40および第三環状部材50が入出力軸線Loの周りを公転した場合に、第二環状部材40および第三環状部材50に対するピン81の軌跡の外接円と同一となるように形成されている。より詳細には、挿入孔42,52の内径は、転がり軸受82を含むピン81の直径と、第二環状部材40および第三環状部材50の偏心量(入出力軸線Loと第二偏心軸Laの離間距離)との和にほぼ等しくなるように設定されている。
Further, the second
上述の第一環状部材30、第二環状部材40および第三環状部材50は、同一の材質で同一の径に形成されているが、第一環状部材30の入出力軸線Lo方向の厚さは、第二環状部材40および第三環状部材50の入出力軸線Lo方向の厚さの2倍となるように形成されている。すなわち、第一環状部材30の質量は、第二環状部材40および第三環状部材50の質量の2倍となるように形成されている。そして、第一環状部材30、第二環状部材40および第三環状部材50は、隣り合う環状部材の中心間距離が同一となるように歯車軸70が貫通した状態で外輪20の内部に配置されている。また、第一収容孔21の第一偏心軸Laと第二収容孔22および第三収容孔23の第二偏心軸Lbとは、入出力軸線Loを中心とした回転方向に180(deg)間隔となるように形成されている。従って、これらに収容される第一環状部材30と第二環状部材40および第三環状部材50は、外輪20が回転した際に、それぞれの自転軸(第一偏心軸Laおよび第二偏心軸Lb)が入出力軸線Loに対称な位置を常に維持された状態で入出力軸線Loの周りを公転することになる。
The first
円盤部材60は、入出力軸線Loの軸方向において第三環状部材50と並んで配置されている。そして、円盤部材60は、ハウジングH1に対して相対回転不能なようにハウジングH1に固定されている。円盤部材60の図1の左側の端面60aには、図2に示すように、6本の円柱状のピン81の図1の右側の端部が円盤部材60の周方向に等間隔となるように圧入または隙間嵌めにより固定されている。そして、円盤部材60は、円筒状の内周面60bが形成され、この内周面60bの内側に設けられた軸受94を介して出力軸部材12を回転可能に支持している。
The
各ピン81は、円盤部材60の端面60aからハウジングH1の図1の左壁に向かって入出力軸線Loの軸方向に突設されている。そして、各ピン61の図1の左側の端部は、ハウジングH1に穿設された6本のピン61と同数のピン孔に圧入または隙間嵌めにより連結されている。各ピン81は、円筒状の転がり軸受82を回転可能な状態で外挿している。各ピン81は、第一、第二、第三環状部材30,40,50の各挿入孔32,42,52に挿入される。そして、転がり軸受82が各挿入孔32,42,52とピン61との間に介在し、転がり軸受82の外周面の一部分が各挿入孔32,42,52の内周面と当接する。このように、ピン81は、転がり軸受82を介して各挿入孔32,42,52と係合している。
Each
このような構成からなる円盤部材60は、外輪20の回転に伴い第一、第二、第三環状部材30,40,50が公転運動すると、第一、第二、第三環状部材30,40,50の各挿入孔32,42,52の内周面からピン81および転がり軸受82を介して負荷を受ける。各挿入孔32,42,52に対する転がり軸受82を含むピン81の外径の寸法関係に基づいて、第一、第二、第三環状部材30,40,50の公転運動のうち自転成分が円盤部材60に伝達される。ここで、本実施形態において、円盤部材60がハウジングH1に固定されていることから、第一、第二、第三環状部材30,40,50は自転を規制されることになる。このように、ピン81および挿入孔32,42,52は、公転運動する第一、第二、第三環状部材30,40,50の自転成分を円盤部材60に伝達する伝達機構を構成している。
When the first, second, and third
歯車軸70は、軸状に形成され、外歯歯車71を有する太陽歯車であって、入出力軸線Loを中心に回転可能な状態で外輪20の内部に配置されている。この歯車軸70は、出力軸部材12が嵌入され、駆動力を出力する出力部材である。外歯歯車71は、歯車軸70の外周面に形成され、第一、第二、第三環状部材30,40,50の内周側を貫通し、内歯歯車31,41,51と噛み合っている。また、歯車軸70の外歯歯車71の歯数は、第一、第二、第三内歯歯車31,41,51の歯数よりも少なくなるように設定されるとともに、第一、第二、第三環状部材30,40,50が入出力軸線Loに対して偏心して配置されていることから、外歯歯車71は、その一部のみが第一、第二、第三内歯歯車31,41,51と噛み合っている。
The
(1−2.アクチュエータの動作)
次に、アクチュエータ1の動作について説明する。先ず、モータ3を作動させると、モータ3のロータR1とともに外輪20が入出力軸線Lo回りに回転する。この回転に伴って、外輪20に形成された第一、第二、第三収容孔23,24,25にそれぞれ収容された第一、第二、第三環状部材30,40,50が、外輪20の回転に伴い入出力軸線Loの周りを公転する。
(1-2. Actuator operation)
Next, the operation of the
ここで、公転運動する第一、第二、第三環状部材30,40,50の各挿入孔32,42,52は、円盤部材60のピン81が挿入され、転がり軸受82を介してピン81と係合している。第一環状部材30は、円盤部材60がハウジングH1に固定されているため、ピン81により第一偏心軸Laの周りに自転することを規制されることになる。つまり、第一環状部材30は、外輪20の回転に伴い、第一偏心軸Laに対して配置された位相を維持した状態で、入出力軸線Loの周りを公転することになる。第二、第三環状部材40,50は、円盤部材60がハウジングH1に固定されているため、ピン81により第二、第三偏心軸Lbの周りに自転することを規制されることになる。つまり、第二、第三環状部材40,50は、外輪20の回転に伴い、第二、第三偏心軸Lbに対して配置された位相を維持した状態で、入出力軸線Loの周りを公転することになる。
Here, in the insertion holes 32, 42, 52 of the first, second, and third
また、第一、第二、第三環状部材30,40,50の第一、第二、第三内歯歯車31,41,51は、噛み合う歯車軸70の外歯歯車71と歯数が異なるため、周方向の一部のみが外歯歯車71と噛み合っている。そして、上述したように第一、第二、第三環状部材30,40,50が入出力軸線Loの周りを公転すると、歯車軸70は、第一、第二、第三内歯歯車31,41,51と外歯歯車71の歯数差に基づく回転数で自転する。このように、本実施形態の減速装置1では、第一、第二、第三環状部材30,40,50の自転成分と連動する円盤部材60がハウジングH1に固定されているため、各部材は自転を規制される。そして、第一、第二、第三環状部材30,40,50の公転成分が内歯歯車31,41,51と外歯歯車71の歯数差に基づいて減速され、歯車軸70と連結された出力軸部材12から駆動力が出力される。
The first, second, and third
ここで、図3に示すように、外輪20は、第一、第二、第三収容孔23,24,25により第一、第二、第三環状部材30,40,50を回転可能に支持している。よって、外輪20を支承する軸受91には、第一、第二、第三環状部材30,40,50の公転により発生するモーメントが掛かることになる。しかし、第一、第二、第三環状部材30,40,50は、第一環状部材30の入出力軸線Lo方向の厚さ2aが第二、第三環状部材40,50の入出力軸線Lo方向の各厚さaの2倍になるようにそれぞれ形成されている。そして、同一材質で同一径に形成されているため、第一環状部材30の質量2wは第二、第三環状部材40,50の質量wの2倍になるように形成されている。また、第一収容孔21と第二収容孔22および第三収容孔23とは、入出力軸線Loを中心とした回転方向に180(deg)間隔となるように形成されている。よって、第一環状部材30の偏心中心(入出力軸線La)の入出力軸線Lo基準の位相は、第二、第三環状部材40,50の偏心中心(入出力軸線Lb)の入出力軸線Lo基準の位相と180(deg)ずれているので、第一環状部材30の公転により発生するモーメントの方向は、第二、第三環状部材40,50の公転により発生するモーメントの方向と逆方向になる。
Here, as shown in FIG. 3, the
ここで、軸受91の入出力軸線Lo方向の厚さをdとし、軸受91、第一、第二、第三環状部材30,40,50の入出力軸線Lo方向の配置間隔を無視すると、軸受91から第一、第二、第三環状部材30,40,50までの入出力軸線Lo方向の中心間距離は、それぞれ(d/2+a/2),(d/2+2a),(d/2+7a/2)となり、第一、第二、第三環状部材30,40,50の公転により発生するモーメントは、第二、第三環状部材40,50によるモーメントの方向をマイナスとすると、それぞれ2w(d/2+2a),−w(d/2+a/2),−w(d/2+7a/2)となる。そして、これらのモーメントを加算すると相殺され、軸受91にはモーメントは掛らなくなるので、軸受91の寿命を延ばすことが可能となり、減速装置2(アクチュエータ1)の出力特性を良好に保つことができる。
Here, if the thickness of the bearing 91 in the input / output axis Lo direction is d and the arrangement interval of the
また、減速装置2は、第一、第二、第三環状部材30,40,50の挿入孔32,42,52と、円盤部材60のピン81とにより、第一、第二、第三環状部材30,40,50の自転成分と円盤部材60を連動させる伝達機構を構成している。この伝達機構は、第二、第三環状部材30,40,50が入出力軸線Loの周りを公転すると、第二、第三環状部材30,40,50の公転成分を許容するとともに、第二、第三環状部材30,40,50の自転を規制する。これにより、減速装置2は、伝達機構により、第二、第三環状部材30,40,50の自転成分のみを円盤部材60に伝達し、歯車機構10をより確実に動作させることができる。
Further, the
また、減速装置2は、第二、第三環状部材30,40,50という複数の環状部材を備えることから、第一、第二、第三内歯歯車31,41,51を有する第一、第二、第三環状部材30,40,50と、第一、第二、第三内歯歯車31,41,51と噛み合う外歯歯車71を有する歯車軸70との間で、駆動力を伝達する際の負荷を分散させることができる。従って、減速装置2は、機械的に伝達可能な最大駆動力を向上させることができる。
Moreover, since the
<1−3.第一実施形態の変形態様>
第一実施形態の減速装置2は、歯車軸70(軸部材)を出力部材としたのに対して、第一実施形態の変形態様は、歯車軸70(軸部材)がハウジングH1に対して相対回転不能な状態で配置され、自転しながら公転する第一、第二、第三環状部材30,40,50の自転成分のみを変速して円盤部材60から出力する点で異なる構成となっている。なお、その他の構成については、第一実施形態と実質的に同一である。このような構成においても、第一実施形態の減速装置2と同様の効果を奏する。
<1-3. Modification of First Embodiment>
The
<2.第二実施形態>
(2−1.アクチュエータの構成)
本発明の変速歯車装置を備えたアクチュエータの第二の実施形態について、図4を参照して説明する。ここで、本実施形態におけるアクチュエータ6は、車両のホイールに内蔵されるインホイールモータ等に適用可能である。そして、詳細は後述するが、変速歯車装置は、外輪120がハウジングH2に対して相対回転不能な状態で配置され、自転しながら公転する第一、第二、第三環状部材130,140,150の自転成分のみを変速して円盤部材160から出力する減速装置7である。
<2. Second embodiment>
(2-1. Structure of actuator)
A second embodiment of the actuator provided with the transmission gear device of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the
アクチュエータ6は、ハウジングH2と、減速装置7と、モータ8とを備えて構成される。ハウジングH2は、減速装置7およびモータ8を収容するケースである。アクチュエータ6においては、モータ8の回転駆動力が減速装置7に伝達されて減速される。
The
モータ8は、円筒形状のロータR2と、ロータR2の径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータS2とを備える。円筒形状のロータR2は、例えば、ロータヨークと磁石とを備えて構成されている。また、ステータS2は、ステータコアと当該ステータコアに巻回されたコイルとを備えて構成される。
The
減速装置7は、主として、歯車機構11から構成される。歯車機構11は、外輪120(本発明の「筒状部材」に相当する)と、第一環状部材130と、第二環状部材140と、第三環状部材150と、円盤部材160と、入力軸部材170(本発明の「軸部材」に相当する)と、ピン180と、軸受191,192とから構成される。
The
外輪120は、円筒状に形成され、内周に内歯歯車121が形成され、入出力軸線Loを中心とした歯車である。外輪120は、ハウジングH2の円筒状部分に嵌入されている。
The
入力軸部材170は、ハウジングH2の円形孔に嵌挿された軸受192によって、入出力軸線Loを中心にハウジングH2に対して回転可能に支承されている。そして、入力軸部材170は、モータ8のロータR2を嵌合することにより、ロータR2と一体的に固定される。つまり、入力軸部材170は、ロータR2の回転駆動力の入力を受ける。この入力軸部材170は、基端側(図4の右側)から順に、基端部171と、ロータ嵌合部172と、第三偏心体部175と、第一偏心体部173と、第二偏心体部174と、先端部176とを備え、これらが一体的に成形されている。
The
基端部171は、入出力軸線Loを中心軸とする円筒状または円柱状に形成されている。先端部176は、入力軸部材170の先端側(図4の左側)、すなわち、円盤部材160側に設けられている。この先端部176は、基端部171と同様に、入出力軸線Loを中心軸とする円筒状または円柱状に形成されている。この先端部176の外周面には軸受191が配置され、先端部176は円盤部材160を相対回転可能に支承している。
The
ロータ嵌合部172は、入出力軸線Loを中心軸とする円筒状または円柱状に形成されている。ロータ嵌合部172の外径は、基端部171の外径より大径に形成されている。ロータ嵌合部172の外周面には、入力軸部材170と別体に形成されたロータR2を外周面に圧入により嵌合する。
The rotor
第一偏心体部173は、入出力軸線Loに対して偏心した第一偏心軸線Laを中心とした円形外周面を有している。この第一偏心体部173の外径は、本実施形態においては、基端部171の外径よりも大きく設定されている。第一偏心体部173は、軸方向において、外輪120の軸方向中央に位置するように形成されている。
The first
第二偏心体部174および第三偏心体部175は、第一偏心体部173の入出力軸線Lo方向両側にそれぞれ形成されている。第二偏心体部174および第三偏心体部175は、入出力軸線Loに対して偏心した第二偏心軸線Lbを中心とした円形外周面を有している。第二偏心体部174および第三偏心体部175は、第一偏心体部173と同一径に形成されている。第二偏心軸線Lbは、入出力軸線Loに対して第一偏心軸線Laとは位相を180°ずれた方向に、第一偏心軸線Laの偏心量と同量偏心している。第二偏心体部174および第三偏心体部175は、軸方向において、外輪120の軸方向両側に位置するように形成されている。従って、入力軸部材170が入出力軸線Lo回りに回転すると、入力軸部材170の第一、第二、第三偏心体部173,174,175が、入出力軸線Lo回りに公転することになる。
The second
円盤部材160は、ハウジングH2に嵌挿された軸受(図示せず)および入力軸部材170の先端部172の外周面に嵌挿された軸受191によって、ハウジングH2および入力軸部材170に対して、入出力軸線Lo回りに回転可能に支承されている。この円盤部材160は、入力軸部材170よりも図1の左側に位置し、フランジ部161と、軸部162とを備えている。フランジ部161は、中央に円形孔がある円盤状に形成されており、フランジ部161の内周面が軸受191を介して入力軸部材170の先端部176に回転可能に支承されている。また、フランジ部161の図4の右端面には、入出力軸線Loを中心とした周方向に等間隔に複数の円形凹部161aが形成されている。つまり、それぞれの円形凹部161aの円形中心位置は、入出力軸線Loを中心とした同一円上に位置する。軸部162は、フランジ部161の図4の左端面にフランジ部161と同軸上に一体的に形成されている。この軸部162は、入出力軸線Loを中心とした円筒状または円柱状に形成されている。
The
第一環状部材130は、中央に円形孔がある円盤状に形成されている。第一環状部材130の内周面が、入力軸部材170の第一偏心体部173の外周側に、第一軸受195を介して嵌挿されている。つまり、第一環状部材130は、第一偏心体部173に対して、第一偏心軸線Laを中心に回転可能に支持されている。そして、第一偏心体部173が入出力軸線Loに対して偏心しているため、第一環状部材130は、ハウジングH2内において、入出力軸線Lo回りに公転すると共に第一偏心軸線La回りに自転するように設けられている。
The first
この第一環状部材130は、外周面に第一外歯歯車131が形成されている。つまり、第一環状部材130は、第一偏心軸線Laを中心とした遊星歯車である。従って、第一外歯歯車131のピッチ円の中心位置は、第一偏心軸線Laに一致する。第一環状部材130の軸方向幅は、外輪120の軸方向幅の半分に形成されている。そして、第一環状部材130は、外輪120の内歯歯車121の軸方向中央に噛合する。また、この第一環状部材130のピッチ円直径は、外輪120のピッチ円直径よりも、第一偏心軸線Laの入出力軸線Loに対する偏心量の分、小さく設定されている。従って、第一環状部材130は、外輪120の内歯歯車121の一部分に内接して噛合する関係となる。つまり、第一環状部材130は、外輪120の内歯歯車121に噛合しながら外輪120に対して相対的に回転することになる。
As for this 1st
さらに、第一環状部材130の径方向中央には、第一偏心軸線Laを中心とした周方向に等間隔に円形貫通孔132が複数形成されている。つまり、それぞれの円形貫通孔132の円形中心位置は、第一偏心軸線Laを中心とした同一円上に位置する。また、円形貫通孔132は、円盤部材160のフランジ部161に形成された円形凹部161aと同数形成されている。円形貫通孔132の内径は、円盤部材160のフランジ部161に形成された円形凹部161aの内径よりも大きく形成されている。そして、入出力軸線Loの軸方向から見た場合に、それぞれの円形貫通孔132は、円盤部材160のフランジ部161に形成されたそれぞれに対応する円形凹部161aの全体を視認できるような位置および形状に形成されている。
Further, a plurality of circular through
第二環状部材140および第三環状部材150は、中央に円形孔がある円盤状にそれぞれ形成されている。第二環状部材140および第三環状部材150の内周面が、入力軸部材170の第二偏心体部174の外周側および第三偏心体部175の外周側に、第二軸受96および第三軸受97を介してそれぞれ嵌挿されている。つまり、第二環状部材140および第三環状部材150は、第二偏心体部174および第三偏心体部175に対して、第二偏心軸線Lbを中心に回転可能に支持されている。そして、第二偏心体部174および第三偏心体部175が入出力軸線Loに対して偏心しているため、第二環状部材140および第三環状部材150は、ハウジングH2内において、入出力軸線Lo回りに公転すると共に第二偏心軸線Lb回りに自転するように設けられている。
The second
第二環状部材140および第三環状部材150は、外周面に第二外歯歯車141および第三外歯歯車151がそれぞれ形成されている。つまり、第二環状部材140および第三環状部材150は、第二偏心軸線Lbを中心とした遊星歯車である。従って、第二外歯歯車141および第三外歯歯車151のピッチ円の中心位置は、第二偏心軸線Lbに一致する。第二環状部材140および第三環状部材150は、外輪120の軸方向幅の四分の一にそれぞれ形成されている。そして、第二環状部材140および第三環状部材150は、第一環状部材130の軸方向両側に配置され、外輪120の内歯歯車121の軸方向両側に噛合する。また、第二外歯歯車141および第三外歯歯車151のピッチ円直径は、外輪120のピッチ円直径よりも、第二偏心軸線Lbの入出力軸線Loに対する偏心量の分、小さく設定されている。従って、第二環状部材140および第三環状部材150は、外輪120の内歯歯車121の一部分に内接して噛合する関係となる。つまり、第二環状部材140および第三環状部材150は、外輪120の内歯歯車121に噛合しながら外輪120に対して相対的に回転することになる。
A second
さらに、第二外歯本体141の径方向中央および第三外歯本体151の径方向中央には、第二偏心軸線Lbを中心とした周方向に等間隔に円形貫通孔142,152がそれぞれ複数形成されている。つまり、それぞれの円形貫通孔142,152の円形中心位置は、第二偏心軸線Lbを中心とした同一円上に位置する。また、円形貫通孔142,152は、円盤部材160のフランジ部161に形成された円形凹部161aと同数形成されている。円形貫通孔142,152の内径は、円盤部材160のフランジ部161に形成された円形凹部161aの外径よりも大きく形成されている。そして、入出力軸線Loの軸方向から見た場合に、それぞれの円形貫通孔142,152は、円盤部材160のフランジ部161に形成されたそれぞれに対応する円形凹部161aの全体を視認できるような位置および形状に形成されている。
Furthermore, a plurality of circular through
上述の第一環状部材130、第二環状部材140および第三環状部材150は、同一の材質で同一の径に形成されているが、第一環状部材130の入出力軸線Lo方向の厚さは、第二環状部材140および第三環状部材150の入出力軸線Lo方向の厚さの2倍となるように形成されている。すなわち、第一環状部材130の質量は、第二環状部材140および第三環状部材150の質量の2倍となるように形成されている。そして、第一環状部材130、第二環状部材140および第三環状部材150は、隣り合う環状部材の中心間距離が同一となるように入力軸部材170が貫通した状態で外輪120の内部に配置されている。また、第一偏心体部173と第二偏心体部174および第三偏心体部175とは、入出力軸線Loを中心とした回転方向に180(deg)間隔となるように形成されている。従って、これらに嵌入される第一環状部材130と第二環状部材140および第三環状部材150とは、入力軸部材170が回転した際に、それぞれの自転軸(第一偏心軸Laおよび第二偏心軸Lb)が入出力軸線Loに対称な位置を常に維持された状態で入出力軸線Loの周りを公転することになる。
The first
複数のピン181は、円柱状に形成され、各ピン181の外周には、円筒状のすべり軸受182が嵌挿される。各ピン181は、円盤部材160のフランジ部161に形成される円形凹部161aに嵌合され、フランジ部161の図4の右端面から軸方向に突設されている。そして、各ピン181は、第一、第二、第三外歯本体131,141,151に形成される円形貫通孔132,142,152を貫通している。また、すべり軸受182の外径は、円形貫通孔132,142,152の内径よりも小さく設定されている。すべり軸受182の外周面の一部が、円形貫通孔132,142,152の内周面の一部に当接している。入力軸部材170の回転に伴って、すべり軸受182と円形貫通孔132,142,152との接触部位が移動する。
The plurality of
(2−2.アクチュエータの動作)
次に、アクチュエータ6の動作について説明する。先ず、モータ8を作動させると、モータ3のロータR1に連結されている入力軸部材170が入出力軸線Lo回りに回転する。この回転に伴って、第一、第二、第三偏心体部173,174,175は、入出力軸線Lo回りに公転する。すると、第一環状部材130が第一偏心体部173の公転に伴って、入出力軸線Lo回りに公転する。このとき、第一環状部材130は、外輪120の内歯歯車121に噛合することによって、第一外歯132と内歯歯車121との歯数差に対応する分、第一偏心軸線La回りに自転する。一方、第二、第三偏心体部174,175の公転に伴って、第二、第三環状部材140,150が入出力軸線Lo回りに公転する。このとき、第二、第三環状部材140,150は、内歯歯車121に噛合することによって、第二、第三外歯142,152と内歯歯車121との歯数差に対応する分、第二、第三偏心軸線Lb回りに自転する。
(2-2. Actuator operation)
Next, the operation of the
ここで、第一、第二、第三外歯本体131,141,151の円形貫通孔132,141a,151aには、ピン181が貫通されている。そして、すべり軸受182が円形貫通孔132,141a,151aの内周面にすべり接触している。従って、第一、第二、第三環状部材130,140,150がハウジング10に対して相対回転する際に、第一、第二、第三環状部材130,140,150の第一偏心軸線La、第二偏心軸線Lb回りの自転の成分が円盤部材160に伝達され駆動力が出力される。以上のような構成のアクチュエータ6においても、第一実施形態のアクチュエータ1と同様の効果を得ることができる。
Here, the
<2−3.第二実施形態の変形態様>
第二実施形態の減速装置7は、円盤部材160を出力部材としたのに対して、第二実施形態の変形態様は、円盤部材160がハウジングH2に対して相対回転不能な状態で配置されることにより第一、第二、第三環状部材130,140,150の自転を規制し、第一、第二、第三環状部材130,140,150の公転成分を変速して外輪120から出力する点で異なる構成となっている。なお、その他の構成については、第二実施形態と実質的に同一である。このような構成においても、第二実施形態のアクチュエータ6と同様の効果を奏する。
<2-3. Modification of Second Embodiment>
While the
<その他>
以上、本発明の変速歯車装置について、環状部材30,40,50または130,140,150を3つ備える構成としたが、4つ以上であっても同様の効果を奏する。また、変速歯車装置は、減速装置2,6として説明した。その他に、入力部材および出力部材の入出力の関係を逆方向とすることにより、本発明の変速歯車装置を適用した増速装置とすることもできる。つまり、減速装置2においては、入力部材を外輪20とし、出力部材を歯車軸70としたが、入力部材を歯車軸70とし、出力部材を外輪20とすることにより増速装置とすることができる。また、減速装置6においては、入力部材を軸部材120とし、出力部材を円盤部材160としたが、入力部材を円盤部材160とし、出力部材を軸部材120とすることにより増速装置とすることができる。
<Others>
As described above, the transmission gear device of the present invention is configured to include the three
1,6:アクチュエータ、 2,7:減速装置(変速歯車装置)、 3,8:モータ
10,11:歯車機構、 12:出力軸部材
20,120:外輪(筒状部材)、 21:第一収容孔、 22:第二収容孔、 23:第三収容孔、 121:内歯歯車
30,130:第一環状部材、 31:第一内歯歯車、 32:挿入孔、 131:第一外歯歯車、 132:円形貫通孔
40,140:第二環状部材、 41:第二内歯歯車、 42:挿入孔、 141:第二外歯歯車、 142:円形貫通孔
50,150:第三環状部材、 51:第三内歯歯車、 52:挿入孔、 151:第三外歯歯車、 152:円形貫通孔
60,160:円盤部材、 161:フランジ部
70:歯車軸(軸部材)、 71:外歯歯車
81,181:ピン、 82,182:転がり軸受
91,92,191,192:軸受
170:入力軸部材(軸部材)、 173:第一偏心体部、 174:第二偏心体部、 175:第三偏心体部
Lo:入出力軸線、 La:第一偏心軸、 Lb:第二偏心軸
H1,H2:ハウジング、 R1,R2:ロータ、 S1,S2:ステータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,6: Actuator, 2,7: Reduction gear (transmission gear device), 3,8: Motor 10, 11: Gear mechanism, 12: Output shaft member 20,120: Outer ring (tubular member), 21: First Housing hole 22: Second housing hole 23: Third housing hole 121: Internal gear 30, 130: First annular member 31: First internal gear 32: Insertion hole 131: First external tooth Gear: 132: Circular through hole 40, 140: Second annular member, 41: Second internal gear, 42: Insertion hole, 141: Second external gear, 142: Circular through hole 50, 150: Third annular member , 51: third internal gear, 52: insertion hole, 151: third external gear, 152: circular through hole 60, 160: disk member, 161: flange portion 70: gear shaft (shaft member), 71: outer Toothed gear 81,181: Pin, 82,182: Rolling bearing 91, 2,191,192: Bearing 170: Input shaft member (shaft member), 173: First eccentric body part, 174: Second eccentric body part, 175: Third eccentric body part Lo: Input / output axis line, La: First Eccentric shaft, Lb: Second eccentric shaft H1, H2: Housing, R1, R2: Rotor, S1, S2: Stator
Claims (6)
前記環状部材は、前記入出力軸線方向に少なくとも3つ配列され、少なくとも1つの前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相は、他の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相と異なるように配置されている変速歯車装置。 Centered on an eccentric axis that is fitted on a shaft member centered on the input / output axis so as to be relatively rotatable and is accommodated on a cylindrical member centered on the input / output axis so as to be relatively rotatable. An annular gear meshing with the shaft member or the cylindrical member by an internal gear having internal teeth and an external gear having external teeth that can mesh with the internal teeth and having a different number of teeth from the internal gear Comprising a member,
The annular member is arranged in at least three in the input / output axis direction, and the phase of the input / output axis reference of the eccentric center of at least one of the annular members is the input / output axis reference of the eccentric center of the other annular member. A transmission gear device arranged to be different from the phase of the gear.
前記少なくとも1つの環状部材は、前記他の環状部材と質量が異なるように形成されている変速歯車装置。 In claim 1,
The transmission gear device, wherein the at least one annular member has a mass different from that of the other annular member.
前記環状部材は、前記入出力軸線方向に3つ配列され、中央の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相が両側の前記環状部材の偏心中心の前記入出力軸線基準の位相と異なるように配置されている変速歯車装置。 In claim 1 or 2,
Three annular members are arranged in the input / output axis direction, and the phase of the input / output axis reference at the eccentric center of the annular member at the center is the phase of the input / output axis reference at the eccentric center of the annular member on both sides Transmission gear devices arranged differently.
中心が前記入出力軸線に対して偏心した収容孔が形成された前記筒状部材と、
前記収容孔に相対回転可能に収容され、前記内歯歯車が内周面に形成された前記環状部材と、
前記外歯歯車が外周面に形成された前記軸部材と、を備える変速歯車装置。 In any one of Claims 1-3,
The cylindrical member in which the accommodation hole whose center is eccentric with respect to the input / output axis is formed;
The annular member accommodated in the accommodation hole so as to be relatively rotatable, and the internal gear formed on an inner peripheral surface;
A transmission gear device comprising: the shaft member in which the external gear is formed on an outer peripheral surface.
中心が前記入出力軸線に対して偏心した偏心外周面が形成された前記軸部材と、
前記偏心外周面に相対回転可能に支持され、前記外歯歯車が外周面に形成された前記環状部材と、
前記内歯歯車が内周面に形成された前記筒状部材と、を備える変速歯車装置。 In any one of Claims 1-3,
The shaft member formed with an eccentric outer peripheral surface whose center is eccentric with respect to the input / output axis; and
The annular member supported on the eccentric outer peripheral surface so as to be relatively rotatable, and the external gear is formed on the outer peripheral surface;
A transmission gear device comprising: the cylindrical member formed on the inner peripheral surface of the internal gear.
前記ロータの径方向外側に対向して配置された円筒形状のステータと、
前記ロータの径方向内側に対向して配置された請求項1から3の何れか一項に記載の変速歯車装置と、を備えたアクチュエータであって、
前記変速歯車装置は、
中心が前記入出力軸線に対して偏心した収容孔が形成された前記筒状部材と、
前記収容孔に相対回転可能に収容され、前記内歯歯車が内周面に形成された前記環状部材と、
前記外歯歯車が外周面に形成された前記軸部材と、を備えるアクチュエータ。 A cylindrical rotor;
A cylindrical stator disposed facing the radially outer side of the rotor;
A transmission gear device according to any one of claims 1 to 3 disposed opposite to the radially inner side of the rotor,
The transmission gear device includes:
The cylindrical member in which the accommodation hole whose center is eccentric with respect to the input / output axis is formed;
The annular member accommodated in the accommodation hole so as to be relatively rotatable, and the internal gear formed on an inner peripheral surface;
An actuator comprising: the shaft member on which an external gear is formed on an outer peripheral surface.
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