JP2015155729A

JP2015155729A - 遊星減速機

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Publication number: JP2015155729A
Application number: JP2014031146A
Authority: JP
Inventors: 田村　光拡; Hikarikaku Tamura; 光拡田村; 誠環; Makoto Tamaki
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: JP6175380B2

Abstract

【課題】ピン部材をフランジ体に対して安定して固定をすることを可能とする。【解決手段】遊星歯車１２、１４と、遊星歯車１２、１４の軸方向Ｏ１側部に配置されるフランジ体４２Ａと、遊星歯車１２、１４を貫通するピン部材４０と、を有し、ピン部材４０がフランジ体４２Ａの圧入穴４２ＡＡに圧入される遊星減速機Ｇ１において、ピン部材４０は、圧入穴４２ＡＡに圧入される圧入部４０Ａと、圧入部４０Ａよりも端部側に設けられ、圧入部４０Ａよりも大径の大径部４０Ｃと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、遊星減速機に関する。

例えば、特許文献１に遊星減速機が開示されている。この遊星減速機は、遊星歯車と、遊星歯車の軸方向側部に配置されるフランジ体、とを備える。そのフランジ体の圧入穴にはピン部材が圧入され、そのピン部材は遊星歯車を貫通している。

特開２０１３−１９４８６９公報

この種の遊星減速機にあっては、圧入穴の加工精度によっては、圧入状態が緩み、ピン部材がフランジ体に対して動いてしまうおそれがあった。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、ピン部材をフランジ体に対して安定した固定が可能な遊星減速機を提供することをその課題としている。

本発明は、遊星歯車と、該遊星歯車の軸方向側部に配置されるフランジ体と、該遊星歯車を貫通するピン部材と、を有し、該ピン部材が該フランジ体の圧入穴に圧入される遊星減速機において、前記ピン部材が、前記圧入穴に圧入される圧入部と、該圧入部よりも端部側に設けられ、該圧入部よりも大径の大径部と、を有することにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、ピン部材が、圧入穴に圧入される圧入部と、圧入部よりも端部側に設けられ、圧入部よりも大径の大径部と、を有するようにしている。このため、圧入の際にピン部材の大径部で圧入穴の内周面の凹凸を平坦化でき、その平坦化された内周面で圧入部の外周面との実質的な接触面積を増大させることが可能となる。

本発明によれば、ピン部材をフランジ体に対して安定して固定することができる。

本発明の実施形態の一例に係る遊星減速機の要部を示す拡大断面図図１のフランジ体とピン部材とを示す拡大断面図ピン部材を示す拡大断面図（図１のピン部材の一部（Ａ）、変形例のピン部材の一部（Ｂ）、別の変形例のピン部材の一部（Ｃ）、図１のピン部材全体（Ｄ））図１の遊星減速機が適用されているギヤモータの主要部分の断面図図４の矢視Ｖ−Ｖ線に沿う断面図本発明の他の実施形態の一例に係るフランジ体とピン部材とを示す拡大断面図（ピン部材がフランジ体から突出していない構成（Ａ）、ピン部材の肩部までがフランジ体から突出している構成（Ｂ））

以下、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、図４、図５に、本発明の実施形態の一例に係る遊星減速機が適用されたギヤモータを示す。

このギヤモータＧＭ１は、図４に示す如く、モータＭ１と遊星減速機Ｇ１とを一体的に連結したものである。遊星減速機Ｇ１は、遊星歯車１２、１４と、遊星歯車１２、１４の軸方向Ｏ１側部に配置されるフランジ体４２Ａと、遊星歯車１２、１４が揺動しながら内接する内歯歯車１６と、を備えている。そのフランジ体４２Ａの圧入穴４２ＡＡにはピン部材４０が圧入され、ピン部材４０は遊星歯車１２、１４を貫通している。フランジ体４２Ａは、出力軸４２と一体化され、遊星歯車１２、１４と内歯歯車１６との相対回転を出力として取り出すことができる。

モータＭ１のモータ軸１８は、図４に示す如く、遊星減速機Ｇ１の入力軸２０を兼ねている。入力軸２０には、キー２１を介して筒状部材２５が嵌合されている。図１に示されるように、筒状部材２５には、所定位相差（この例では１８０度）にて２個の偏心体２２、２４が成形されている。各偏心体２２、２４の軸心は、入力軸２０の軸心Ｏ１に対してそれぞれδｅだけ偏心している。それぞれの偏心体２２、２４には、ころ軸受２６、２８を介して遊星歯車１２、１４が外嵌されている。

各遊星歯車１２、１４には、中心からオフセットした位置に貫通孔３４、３６が複数（この例では８個：図５参照）それぞれ成形されている。貫通孔３４、３６には、内ローラ３８が被せられたピン部材４０が挿入されている。

内ローラ３８の外径ｄ１は、貫通孔３４、３６の内径Ｄ１よりも偏心量δｅの２倍だけ小さい（２・δｅに相当する隙間Ｓ１が存在する）。ピン部材４０に内ローラ３８を被せるようにしたのは、本来のピン部材４０と遊星歯車１２、１４との滑りを、「ピン部材４０と内ローラ３８の内周との間」および「内ローラ３８の外周と貫通孔３４、３６との間」に分散することにより、より円滑な摺動特性を得るためである。

内ローラ３８は、遊星歯車１２、１４の貫通孔３４、３６内に挿入され、該貫通孔３４、３６の内周に接触しているため、遊星歯車１２、１４の自転成分と同期した動きをする。

ピン部材４０は、内ローラ３８とともに遊星歯車１２、１４の貫通孔３４、３６内に挿入されている。そして、ピン部材４０は、フランジ体４２Ａに固定されている。ピン部材４０の構成については後に詳述する。

フランジ体４２Ａは、出力軸４２と一体とされている。そして、フランジ体４２Ａには、ピン部材４０が圧入される圧入穴４２ＡＡが、中心からオフセットした位置に複数（この例では８個）設けられている。

なお、遊星歯車１２、１４を２枚設けているのは、主に、伝達容量の増大、および偏心位相を変えることによる回転バランスの保持を図るためである。遊星歯車１２、１４の外周にはトロコイド歯形の外歯１２Ａ、１４Ａが設けられている。

内歯歯車１６は、この実施形態ではケーシング５０と一体化されて固定状態にある内歯歯車本体１６Ａと、該内歯歯車本体１６Ａに支持される内歯と、で構成される。内歯は外ローラ１６Ｃであり、外ピン１６Ｂを介して回転自在に内歯歯車本体１６Ａに支持されている。

この実施形態では、遊星歯車１２、１４の外歯の数は、「２１」であり、内歯歯車１６の内歯の数（外ピン１６Ｂおよび外ローラ１６Ｃの本数）は、「２２」である。即ち、遊星歯車１２、１４の外歯の数は、内歯歯車１６の内歯の数よりも僅かだけ（この例では１だけ）少ない。

ここで、ピン部材４０の構成の具体的な説明に入る前に、本実施形態の理解をより容易にするために、図１、図４、図５を用いて、この遊星減速機Ｇ１の動力伝達系の作用を簡単に説明しておく。

モータＭ１のモータ軸１８の回転により該モータ軸１８と一体化された入力軸２０が１回回転すると、該入力軸２０と連結されている筒状部材２５に成形されている偏心体２２、２４が１回回転する。偏心体２２、２４が回転すると、ころ軸受２６、２８を介して遊星歯車１２、１４が内歯歯車１６に内接噛合しながら揺動する。

遊星歯車１２、１４と内歯歯車１６は、歯数差が「１」であるため、遊星歯車１２、１
４は、入力軸２０が１回回転する毎に、固定状態にある内歯歯車１６に対して歯数差「１
」に相当する分だけ円周方向の位相がずれる（自転する）。この自転成分が貫通孔３４、
３６内に挿入された内ローラ３８およびピン部材４０を介してフランジ体４２Ａに伝達される。この結果、フランジ体４２Ａと一体化された出力軸４２が減速比「１／２１」の減速された速度で回転する。なお、遊星歯車１２、１４の揺動成分は、内ローラ３８と貫通孔３４、３６との間の隙間Ｓ１によって吸収される。

このように、内ローラ３８（ピン部材４０）と貫通孔３４、３６は、遊星歯車１２、１４が揺動するときの自転成分を取り出すために、強い力（大きな荷重）で押圧し合いながら摺動している。そのため、ピン部材４０はフランジ体４２Ａに対して（軸方向Ｏに）動くことなく、フランジ体４２Ａの圧入穴４２ＡＡに固定されている必要がある。実際に、ピン部材４０の圧入前においては、フランジ体４２Ａの圧入穴４２ＡＡの内径Ｒ０（図２）よりもピン部材４０の圧入部４０Ａの外径Ｒ１（図３（Ａ））が大きくされている（Ｒ０＜Ｒ１）。

ここで、ピン部材４０は、相応の太さの線材が切断され熱処理が行われ、その熱処理した線材の外周面の研削加工を行うことで仕上げ成形される。つまり、ピン部材４０の加工工程では、寸法精度の向上や粗さの低減を行うことが容易である。これに対して、フランジ体４２Ａの圧入穴４２ＡＡの加工は中ぐり加工などの切削加工でなされる。つまり、圧入穴４２ＡＡの加工工程では、寸法精度の向上や粗さの低減を行うことが容易ではない。即ち、圧入穴４２ＡＡの加工精度はピン部材４０の加工精度に比べて低く、圧入穴４２ＡＡの内周面４２ＡＡＡの粗さはピン部材４０の外周面の粗さよりも大きくされている。言い換えれば、圧入穴４２ＡＡの内周面４２ＡＡＡの凹凸は、ピン部材４０の外周面の凹凸と比べて大きい。このため、ピン部材４０の外周面に接触可能となる圧入穴４２ＡＡの内周面４２ＡＡＡの実質的な面積が少なくなっている。そこで、圧入穴４２ＡＡの内周面４２ＡＡＡの凹凸を少なくするように、圧入穴４２ＡＡの内周面４２ＡＡＡの粗さの大きい部分を平坦化加工することが望ましい。しかし、更なる平坦化加工はそもそも困難であり、且つ遊星減速機Ｇ１の高コスト化の原因ともなってしまう。このため、本実施形態は、フランジ体４２Ａの圧入穴４２ＡＡの加工処理やピン部材４０の加工処理を変えることなく、ピン部材４０の形状を以下に示すような構成としている。

ピン部材４０は、図２に示す如く、圧入穴４２ＡＡに圧入される圧入部４０Ａと、圧入部４０Ａよりも端部側に設けられ、圧入部４０Ａよりも大径の大径部４０Ｃと、を有する構成とされている。なお、大径部４０Ｃは、軸方向Ｏで一部でも圧入部４０Ａよりも大径の部分があればよい。さらに、ピン部材４０は、図３（Ａ）に示す如く、大径部４０Ｃと圧入部４０Ａの間の肩部４０Ｂと、ピン部材４０の端部にくる面取りがなされた面取り部４０Ｄと、を有する。なお、図２、図３（Ａ）〜（Ｄ）で、大径部の部分は、斜線領域で示されている。

圧入部４０Ａは、圧入されていない状態で外径Ｒ１とされている。そして、この外径Ｒ１は、圧入穴４２ＡＡの圧入されていない状態の内径Ｒ０よりも大きくされている（Ｒ１＞Ｒ０）。

大径部４０Ｃは、図３（Ａ）に示す如く、軸方向Ｏに一定の外径Ｒ２を備え、外径Ｒ１よりも大きくされている（Ｒ２＞Ｒ１）。なお、大径部４０Ｃの外径Ｒ２は、大径部４０Ｃが圧入穴４２ＡＡを通過した後にも、圧入穴４２ＡＡの内径Ｒ０が圧入部４０Ａの外径Ｒ１よりも小さくなるように設定されている。換言すれば、大径部４０Ｃが圧入穴４２ＡＡを通過しても、圧入穴４２ＡＡの内周が塑性変形しないようにされている。具体的には、本実施形態では、大径部４０Ｃの外径Ｒ２は、圧入部４０Ａの外径Ｒ１よりも数μｍ〜十数μｍ程度で大きくされている。また、本実施形態では、大径部４０Ｃの外周面は軸方向Ｏに平行とされている。そして、大径部４０Ｃは、フランジ体４２Ａの遊星歯車１２、１４と反対側の面４２ＡＢから突出している。

なお、軸方向Ｏで、圧入部４０Ａと大径部４０Ｃとの間の段差部分が肩部４０Ｂとなる。また、本実施形態では、大径部４０Ｃに隣接してピン部材４０の端部に、面取り部４０Ｄが設けられている。面取り部４０Ｄの外周面は、軸方向Ｏに沿ってなだらかに、大径部４０Ｃの外径Ｒ２からピン部材４０の端部側に向かって圧入穴４２ＡＡの内径Ｒ０以下に外径が小さくなるように傾斜している。つまり、ピン部材４０の端面４０Ｅの外径Ｒ３は圧入穴４２ＡＡの内径Ｒ０よりも小さくされている（Ｒ３＜Ｒ０）。

ピン部材４０が上記のような構成であるため、圧入穴４２ＡＡにピン部材４０を圧入した際には、次のような作用が生じる。

フランジ体４２Ａの遊星歯車１２、１４の側の面４２ＡＣから、ピン部材４０の面取り部４０Ｄの挿入を開始する。すると、圧入部４０Ａに先立って大径部４０Ｃが圧入穴４２ＡＡを通過する。この大径部４０Ｃの通過により、圧入穴４２ＡＡの内周面４２ＡＡＡの凸部を大径部４０Ｃの外周面で潰し、当該内周面４２ＡＡＡの凹凸を平坦化させることができる。即ち、大径部４０Ｃの通過により、圧入穴４２ＡＡの内周面４２ＡＡＡの凹凸を低減でき、当該内周面４２ＡＡＡの形状寸法の安定化と粗さとを改善することが可能となる。これにより、圧入穴４２ＡＡの平坦化された内周面４２ＡＡＡで圧入部４０Ａの外周面との実質的な接触面積を増大させることが可能となる。同時に、大径部４０Ｃの外径Ｒ２は、大径部４０Ｃが圧入穴４２ＡＡを通過した後にも、圧入穴４２ＡＡの内径Ｒ０が圧入部４０Ａの外径Ｒ１よりも小さくなるように設定されている。即ち、大径部４０Ｃの通過により一旦は圧入穴４２ＡＡの内周面４２ＡＡＡは拡がるものの、その内周面４２ＡＡＡの拡がりは弾性変形の範囲内となる。このため、大径部４０Ｃの通過後には圧入穴４２ＡＡは元の内径Ｒ０に戻ろうとする。つまり、大径部４０Ｃが圧入穴４２ＡＡを通過しても、ピン部材４０をフランジ体４２Ａに対し、締まり嵌めによって固定することが可能となる。

また、本実施形態では、圧入後において、大径部４０Ｃがフランジ体４２Ａの遊星歯車１２、１４と反対側の面４２ＡＢから突出している。このため、圧入穴４２ＡＡから圧入部４０Ａへ軸方向Ｏで均等な締め付け力を与えることができる。

即ち、本実施形態によれば、ピン部材４０をフランジ体４２Ａに対して安定した固定をすることができる。

なお、本発明では、ピン部材の具体的形状は、特に上記例に限定されない。図３（Ｂ）、（Ｃ）に、ピン部材の具体的形状の変形例を示す。

図３（Ｂ）に示される変形例では、大径部４０ＣＡの外周面は、軸方向Ｏで、圧入部４０ＡＡからピン部材４０の端部側に向かって、一旦ゆるやかに外径Ｒ１から外径Ｒ２に増加しその後ゆるやかに傾斜して外径Ｒ２１まで小さくされている（Ｒ２１＜Ｒ１）。即ち、大径部４０ＣＡの形状は軸方向Ｏにおいて径方向外側に向かう凸形状とされ、大径部４０ＣＡの外周面は曲面とされている。そして、大径部４０ＣＡは、軸方向Ｏで一部のみが圧入部４０ＡＡよりも大径とされた形状である。なお、本実施形態においては、肩部４０ＢＡは大径部４０ＣＡの外周面の外径Ｒ１から外径Ｒ２に増加する部分となる。その他の構成は、上記実施形態と同様であるので、符号の英文字部分を同一として説明を省略する。

この変形例では、大径部４０ＣＡの外周面は曲面とされて、加えて大径部４０ＣＡの外周面がピン部材４０の端部側に向かって外径が小さくなるように傾斜している。このため、大径部４０ＣＡの圧入穴４２ＡＡへの圧入を容易に行うことが可能となり、且つ大径部４０ＣＡの通過を円滑に行うことが可能となる。

加えて、仮に、大径部４０ＣＡの移動を、遊星歯車１２、１４側からフランジ体４２Ａ側への通過から、逆向き（フランジ体４２Ａ側から遊星歯車１２、１４側に）の通過に変えても、肩部４０ＢＡの外周面も曲面である。このため、大径部４０ＣＡのどちらの方向への移動でも圧入穴４２ＡＡの内周面４２ＡＡＡとのかじりを回避することができる。

図３（Ｃ）に示される別の変形例では、大径部４０ＣＢの外周面は、軸方向Ｏで、圧入部４０ＡＢからピン部材４０の端部側に向かって、外径はゆるやかに外径Ｒ２から外径Ｒ３まで小さくなるように傾斜している。即ち、ピン部材４０の端面４０ＥＢ近傍までの大径部４０ＣＢの外周面が曲面とされている。つまり、大径部４０ＣＢは、軸方向Ｏで一部のみが圧入部４０ＡＢよりも大径とされた形状である。なお、本実施形態においては、肩部４０ＢＢは大径部４０ＣＢと圧入部４０ＡＢとの段差部分である。その他の構成は、上記実施形態と同様であるので、符号の英文字部分を同一として説明を省略する。

この変形例では、大径部４０ＣＢの外周面はピン部材４０の端部（端面４０ＥＢ近傍）まで曲面とされているので、大径部４０ＣＢの通過を、より円滑に行うことが可能である。

また、上記実施形態では、いずれもピン部材に内ローラが被せられた構成例が示されていた。ピン部材に内ローラが被せられている場合、（ピン部材が直接遊星歯車の貫通孔と摺動する構成と比べて）摺動面での負荷を小さくすることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、ピン部材が直接遊星歯車の貫通孔と摺動するタイプの減速機においても適用可能である。

また、上記実施形態では、遊星歯車が２枚組み込まれた構成を有していたが、本発明に係る遊星減速機は、遊星歯車の数が２枚に限定されるものではなく、１枚であっても、また３枚以上であってもよい。

さらに、上記実施形態では、内歯歯車が固定され、ピン部材が遊星歯車の貫通孔に挿入されつつ、該遊星歯車の自転と同期して公転する例が示されていたが、本発明はこれに限定されず、遊星歯車の自転成分と同期するピン部材が貫通孔を介して遊星歯車の自転を拘束し、内歯歯車が出力部材として回転するいわゆる枠回転タイプの遊星減速機にも適用可能である。

また、上記実施形態では、遊星減速機は遊星歯車が偏心揺動する偏心揺動型であったが、本発明はこれに限定されず、遊星減速機は遊星歯車が太陽歯車と噛合う単純遊星型であってもよい。この場合には、フランジ体に圧入されたピン部材は、遊星歯車を貫通して遊星歯車を回転自在に支持する。また、ピン部材は、遊星歯車の公転と同期することとなる。

また、上記実施形態では、大径部４０Ｃがフランジ体４２Ａの遊星歯車１２、１４と反対側の面４２ＡＢから突出していたが、本発明はこれに限定されない。

例えば、図６（Ａ）に示す他の実施形態の如くであってもよい。この実施形態では、軸方向Ｏにおいて、フランジ体４３Ａの遊星歯車の反対側の面４３ＡＢとピン部材３９の端面３９Ｅとがほぼ面一となり、大径部３９Ｃがフランジ体４３Ａの圧入穴４３ＡＡの内部に留まる構成である。つまり、大径部３９Ｃ自体が、圧入部３９Ａの一部を構成している。この場合には、ピン部材３９がフランジ体４３Ａから突出しないため、遊星減速機Ｇ１の軸方向Ｏ１への大型化を回避することができる。なお、その他の構成は、上記実施形態と同様であるので、符号の英文字部分を同一として説明を省略する。

あるいは、図６（Ｂ）に示す更に他の実施形態の如くであってもよい。この実施形態では、大径部４１Ｃがフランジ体４４Ａの遊星歯車と反対側の面４４ＡＢから突出している。しかし、大径部４１Ｃと圧入部４１Ａの間の肩部４１Ｂは、フランジ体４４Ａの遊星歯車と反対側の面４４ＡＢと当接している。つまり、大径部４１Ｃと圧入部４１Ａの間の肩部４１Ｂがフランジ体４４Ａに係合する構成である。この場合には、肩部４１Ｂは、フランジ体４４Ａに対してのピン部材４１の遊星歯車側へ移動を規制可能となる。このため、より一層のピン部材４１のフランジ体４４Ａに対するぬけ防止が可能となる。なお、その他の構成は、上記実施形態と同様であるので、符号の英文字部分を同一として説明を省略する。

また、上記実施形態では、ピン部材の大径部の外径が、大径部が圧入穴を通過した後にも、フランジ体の圧入穴の内径が圧入部の外径よりも小さくなるように設定されていたが、本発明はこれに限定されない。

本発明は、偏心揺動型や単純遊星型の遊星歯車を備える遊星減速機に対して広く適用可能である。

１２、１４…遊星歯車
１６…内歯歯車
２２、２４…偏心体
３４、３６…貫通孔
３８…内ローラ
３９、４０、４１…ピン部材
３９Ａ、４０Ａ、４０ＡＡ、４０ＡＢ、４１Ａ…圧入部
３９Ｃ、４０Ｃ、４０ＣＡ、４０ＣＢ、４１Ｃ…大径部
３９Ｄ、４０Ｄ、４０ＤＡ、４０ＤＢ、４１Ｄ…面取り部
３９Ｅ、４０Ｅ、４０ＥＡ、４０ＥＢ、４１Ｅ…端面
４０Ｂ、４０ＢＡ、４０ＢＢ、４１Ｂ…肩部
４２…出力軸
４２Ａ、４３Ａ、４４Ａ…フランジ体
４２ＡＡ、４３ＡＡ、４４ＡＡ…圧入穴
４２ＡＡＡ、４３ＡＡＡ、４４ＡＡＡ…内周面
４２ＡＢ、４２ＡＣ、４３ＡＢ、４４ＡＢ…面
Ｇ１…遊星減速機

Claims

遊星歯車と、該遊星歯車の軸方向側部に配置されるフランジ体と、該遊星歯車を貫通するピン部材と、を有し、該ピン部材が該フランジ体の圧入穴に圧入される遊星減速機において、
前記ピン部材は、前記圧入穴に圧入される圧入部と、該圧入部よりも端部側に設けられ、該圧入部よりも大径の大径部と、を有する
ことを特徴とする遊星減速機。
請求項１において、
前記大径部は、前記フランジ体の前記遊星歯車と反対側の面から突出する
ことを特徴とする遊星減速機。
請求項２において、
前記大径部と前記圧入部の間の肩部が前記フランジ体に係合する
ことを特徴とする遊星減速機。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記大径部の外径は、該大径部が前記圧入穴を通過した後にも、該圧入穴の内径が前記圧入部の外径よりも小さくなるように設定される
ことを特徴とする遊星減速機。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記大径部の外周面は、前記ピン部材の端部側に向かって外径が小さくなるように傾斜している
ことを特徴とする遊星減速機。
請求項５において、
前記大径部の外周面は曲面とされている
ことを特徴とする遊星減速機。