JP2017141861A - 遊星減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】外径寸法を増加させることなく、高いトルク容量を実現可能な遊星減速機を提供すること。【解決手段】二段遊星減速機１は、第１、第２遊星キャリア３１、３２が一体回転するように軸線１ａの方向に同軸に固定された構造のキャリアアセンブリ２４を備えている。第１、第２遊星キャリア３１、３２のそれぞれは同一形状の第１、第２遊星歯車２２、２３を回転自在に支持している。第１、第２遊星歯車２２、２３のそれぞれは、後段内歯車２５、後段太陽歯車２１にかみ合っており、キャリアアセンブリ２４が減速回転出力要素である。広幅の遊星歯車を用いる場合に比べて、大きなトルク容量を備えた遊星減速機を実現できる。【選択図】図１

Description

本発明は、外径に制約があり、かつ、高いトルク容量が要求される場合に適した遊星減速機に関する。

遊星歯車としては、たとえば、本発明者は特許文献１において、小バックラッシ遊星歯車装置を提案している。この装置では、遊星歯車を支持する遊星軸を両側から支持する２枚のキャリア板を備え、これらを相対的に回転させることでバックラッシ調整を行っている。

ここで、遊星減速機において、外径に制約があり、かつ、高いトルク容量を実現する場合には、歯幅を伸ばすことが一般的である。しかしながら、歯幅を伸ばすことには限界があり、歯幅をある程度以上にすると、トルク容量が上がらなくなる。これは、歯幅が伸びることにより歯筋荷重分布が均一でなくなることと、遊星軸が長くなり強度が低下するからである。

特開２００２−０３１１９６号公報

本発明の課題は、この点に鑑みて、外径寸法を増加させることなく高いトルク容量を実現可能な遊星減速機を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の遊星減速機は、
太陽歯車と、
内歯車と、
前記太陽歯車および前記内歯車に対して、これらの軸線の方向における異なる位置においてかみ合っている少なくとも第１、第２遊星歯車と、
前記第１、第２遊星歯車を支持するキャリアアセンブリと、
を有しており、
前記キャリアアセンブリは、前記第１遊星歯車を支持する第１遊星キャリアおよび前記第２遊星歯車を支持する第２遊星キャリアを備え、これら第１、第２遊星キャリアは、一体回転するように、前記軸線の方向に同軸に固定されていることを特徴としている。

本発明では、遊星キャリアによって支持された遊星歯車が軸線方向に複数配列されている。トルク容量を上げるために広い歯幅の遊星歯車を用いる場合に比べて、各遊星歯車の歯幅を長くする必要がないので、歯筋荷重分布の不均一化を防止できる。また、遊星歯車を支持する遊星軸を備えた遊星キャリアを軸線方向に多段に連結して一体化しているので、各遊星歯車を支持する遊星軸の部分を長くする必要がなく、遊星軸の強度の低下を防止できる。よって、広幅の遊星歯車を用いる場合に比べて、大きなトルク容量を備えた遊星減速機を実現できる。

本発明の遊星減速機において、たとえば、複数の前記第１遊星歯車、および、複数の前記第２遊星歯車が配置される。前記第１遊星歯車は、前記太陽歯車および前記内歯車の間において、それらの軸線の方向の第１位置において円周方向に所定の角度間隔に配置され
る。前記第２遊星歯車は、前記太陽歯車および前記内歯車の間において、それらの軸線の方向における前記第１位置とは異なる第２位置において円周方向に所定の角度間隔に配置される。

また、この場合には、前記第１遊星キャリアは、前記第１遊星歯車のそれぞれを回転自在の状態に支持している複数本の第１遊星軸のそれぞれを、前記第１遊星歯車を挟み、両側の部位で支持していることが望ましい。同様に、前記第２遊星キャリアは、前記第２遊星歯車のそれぞれを回転自在の状態で支持している複数本の第２遊星軸のそれぞれを、前記第２遊星歯車を挟み、両側の部位で支持していることが望ましい。

第１、第２遊星軸のそれぞれを、両持ち状態で支持することにより、遊星軸の支持剛性を確保できる。

たとえば、前記第１遊星キャリアを、前記第１遊星歯車を挟み前記軸線の方向の両側に位置する第１軸支持板および第２軸支持板の間に、前記第１遊星軸が前記軸線の方向に架け渡された構成とすることができる。同様に、前記第２遊星キャリアを、前記第２遊星歯車を挟み前記軸線の方向の両側に位置する第３軸支持板および第４軸支持板の間に、前記第２遊星軸が前記軸線の方向に架け渡された構成とすることができる。この場合には、前記第１、第２遊星歯車の間に位置する前記第２、第３軸支持板を相互に連結して、一体回転するキャリアアセンブリを構成できる。あるいは、これら第２、第３軸支持板として単一の共通軸支持板を配置することで、一体回転するキャリアアセンブリを構成できる。

本発明の遊星減速機において、通常は、前記第１遊星歯車の数と前記第２遊星歯車の数が同一とされ、円周方向において同一角度位置に配置される。

この場合には、第１、第２遊星歯車を支持する遊星軸を共通の軸とすることができる。すなわち、前記第２、第３軸支持板を貫通して延びている複数本の共通遊星軸を配置する。共通遊星軸のそれぞれにおいて、前記軸線の方向の前記第１位置に対応する軸部分が前記第１遊星軸として機能し、前記第２位置に対応する軸部分が前記第２遊星軸として機能する。

本発明の遊星減速機を二段減速機として用いる場合には、上記構成に加えて、前段内歯車、前段遊星キャリアによって回転自在の状態で支持されている前段遊星歯車、および前段太陽歯車を備えた前段遊星減速部を配置し、前記前段遊星キャリアを前記太陽歯車に対して同軸状態に固定すればよい。

本発明の遊星減速機は、軸線の方向に複数の遊星歯車を配置してトルク容量を高めている。軸線の方向の寸法は増加するものの、減速機外径寸法を増加させることなく、トルク容量を高めることができる。よって、本発明の遊星減速機は、外径に制約があり、かつ、高いトルク容量が要求される場合に適している。

本発明を適用した二段遊星減速機を示す概略正面図および概略縦断面図である。 図１の二段遊星減速機の部分拡大縦断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した遊星減速機の実施の形態を説明する。以下に述べる実施の形態は二段遊星減速機に関するものであるが、本発明は単段の遊星減速機にも同様に適用可能なことは勿論である。また、遊星歯車の個数、遊星キャリアの連結個
数、構造なども実施の形態に限定されるものではない。

図１（ａ）は本実施の形態に係る二段遊星減速機を示す概略正面図であり、図１（ｂ）はその概略縦断面図である。図２は図１の二段遊星減速機の部分拡大縦断面図である。二段遊星減速機１は、円筒形状の減速機ケース２を備え、その内部に、軸線１ａの方向に、前段遊星減速部１０と後段遊星減速部２０とが同軸に組み込まれている。

前段遊星減速部１０は、前段太陽歯車１１と、この外周側において同一円上に等角度間隔に配置した複数の前段遊星歯車１３を支持している前段遊星キャリア１２と、前段遊星歯車１３に対峙する減速機ケース２の円形内周面の部分に一体形成されている前段内歯車１４とを備えている。前段遊星キャリア１２は、一定厚さの軸支持円盤１５と、この軸支持円盤１５に固定されている複数本の前段遊星軸１６とを備えている。

軸支持円盤１５は、前段太陽歯車１１に対して減速機ケース２における軸線１ａの方向の内側に配置されており、前段太陽歯車１１の軸端面１１ａに一定の隙間で対峙する中心部分には円形の圧入穴１７が形成されている。軸支持円盤１５における外周側の部分には、同心円上に位置するように等角度間隔に、軸線１ａに沿った方向に延びる前段遊星軸１６の圧入軸部１６ａが圧入固定されている。各前段遊星軸１６は軸支持円盤１５から前段太陽歯車１１の側に突出しており、各前段遊星軸１６によって前段遊星歯車１３が回転自在の状態で支持されている。

後段遊星減速部２０は、減速機ケース２の内部において、前段遊星減速部１０に隣接配置されている。後段遊星減速部２０は、後段太陽歯車２１と、複数の第１遊星歯車２２と、複数の第２遊星歯車２３と、第１、第２遊星歯車２２、２３を支持しているキャリアアセンブリ２４と、後段内歯車２５とを備えている。第１遊星歯車２２と第２遊星歯車２３は同一形状であり、後段太陽歯車２１および後段内歯車２５のそれぞれにかみ合っている。

本例では、同一の遊星歯車を第１、第２遊星歯車２２、２３として用いている。歯幅の異なる遊星歯車を第１、第２遊星歯車２２、２３として用いることもできる。また、本例では、同一数（４個）の第１、第２遊星歯車２２、２３が、円周方向における同一角度位置に配置されている。一方を４個の遊星歯車、他方を２個の遊星歯車とすることも可能である。また、たとえば、３個の第１遊星歯車と３個の遊星歯車を、円周方向において、オフセットさせた状態に配置することも可能である。

後段太陽歯車２１において、その前段遊星減速部１０の側の軸端部は圧入軸部２１ａとなっている。圧入軸部２１ａは、前段遊星キャリア１２の軸支持円盤１５の圧入穴１７に圧入され、ここに固定されている。後段太陽歯車２１は軸線１ａの方向に所定の長さの歯車であり、軸線１ａの方向における前段遊星減速部１０の側の部位（第１位置）には、第１遊星歯車２２がかみ合っており、反対側の部位（第２位置）には第２遊星歯車２３がかみ合っている。後段内歯車２５も、軸線１ａの方向に所定の長さの歯車であり、第１、第２遊星歯車２２、２３の双方にかみ合っており、減速機ケース２の円形内周面の部分に一体形成されている。

ここで、本例のキャリアアセンブリ２４は、第１遊星キャリア３１および第２遊星キャリア３２が一体回転するように軸線１ａの方向に同軸に連結固定されて一体化した構造をしている。

図２に示すように、第１遊星キャリア３１は、軸線１ａの方向において、第２遊星キャリア３２に対して、前段遊星減速部１０の側に位置している。第１遊星キャリア３１は、軸線１ａの方向において第１遊星歯車２２の両側に位置する一定厚さの環状の第１、第２軸支持板４１、４２を備えている。他方の第２遊星キャリア３２も、第２遊星歯車２３の両側に位置する一定厚さの環状の第３、第４軸支持板４３、４４を備えている。本例では、第１、第２遊星歯車２２、２３の間に位置している第２、第３軸支持板４２、４３が相互に同軸に連結固定されて一体化された連結板４５とされている。第２、第３軸支持板４２、４３として、単一の環状の共通軸支持板を用いることも可能である。

これら第１〜第４軸支持板４１〜４４の外周側部分には、同一円上に位置するように等角度間隔で４本の共通遊星軸５１が貫通する状態に配置されている。共通遊星軸５１における第１、第２軸支持板４１、４２の間の第１遊星軸部分５２には、第１遊星歯車２２が回転自在の状態で支持されており、第３、第４軸支持板４３、４４の間の第２遊星軸部分５３には、第２遊星歯車２３が回転自在の状態で支持されている。このように、第１、第２遊星軸部分５２、５３は、第１〜第４軸支持板４１〜４４によって両持ち状態で支持されている。

本例の二段遊星減速機１においては、減速機ケース２が回転しないように固定される固定要素とされ、前段太陽歯車１１がモータなどから高速回転が入力される回転入力要素とされる。前段遊星減速部１０の前段遊星キャリア１２から出力される回転は後段遊星減速部２０の後段太陽歯車２１に入力され、後段遊星減速部２０で減速された後の減速回転は、キャリアアセンブリ２４における軸線１ａの方向の端に位置する第４軸支持板４４から取り出される。

二段遊星減速機１の後段遊星減速部２０では、キャリアアセンブリ２４によって、第１、第２遊星歯車２２、２３が軸線１ａの方向に配列されている。トルク容量を上げるために、第１、第２遊星歯車２２、２３に対応する広い歯幅の遊星歯車を用いる場合に比べて、各遊星歯車の歯幅を長くする必要がないので、歯筋荷重分布の不均一化を防止できる。また、第１、第２遊星歯車２２、２３を支持している第１、第２遊星軸部分５３、５３は、遊星キャリアを軸線方向に多段に連結して一体化した構成のキャリアアセンブリ２４によって、両持ち状態で支持された短い軸部分である。広い歯幅の遊星歯車を支持するために長い遊星軸を配置する場合に比べて、遊星軸の強度の低下を防止できる。

よって、広幅の遊星歯車を用いる場合に比べて、大きなトルク容量を備えた小径の遊星減速機を実現できる。

１ 二段遊星減速機
１ａ 軸線
２ 減速機ケース
１０ 前段遊星減速部
１１ 前段太陽歯車
１２ 前段遊星キャリア
１３ 前段遊星歯車
１４ 前段内歯車
１５ 軸支持円盤
１６ 前段遊星軸
１６ａ 圧入軸部
１７ 圧入穴
２０ 後段遊星減速部
２１ 後段太陽歯車
２１ａ 圧入軸部
２２ 第１遊星歯車
２３ 第２遊星歯車
２４ キャリアアセンブリ
２５ 後段内歯車
３１ 第１遊星キャリア
３２ 第２遊星キャリア
４１ 第１軸支持板
４２ 第２軸支持板
４３ 第３軸支持板
４４ 第４軸支持板
５１ 共通遊星軸
５２ 第１遊星軸部分
５３ 第２遊星軸部分

Claims (7)

1. 太陽歯車と、
   内歯車と、
   前記太陽歯車および前記内歯車に対して、これらの軸線の方向における異なる位置においてかみ合っている少なくとも第１、第２遊星歯車と、
   前記第１、第２遊星歯車を支持するキャリアアセンブリと、
   を有しており、
   前記キャリアアセンブリは、前記第１遊星歯車を支持する第１遊星キャリアおよび前記第２遊星歯車を支持する第２遊星キャリアを備え、これら第１、第２遊星キャリアは、一体回転するように、前記軸線の方向に同軸に固定されている遊星減速機。
2. 請求項１において、
   複数の前記第１遊星歯車、および、複数の前記第２遊星歯車を備えており、
   前記第１遊星歯車は、前記太陽歯車および前記内歯車の間において、前記軸線の方向の第１位置において円周方向に所定の角度間隔に配置されており、
   前記第２遊星歯車は、前記太陽歯車および前記内歯車の間において、前記軸線の方向における前記第１位置とは異なる第２位置において円周方向に所定の角度間隔に配置されており、
   前記第１遊星キャリアは、前記第１遊星歯車のそれぞれを回転自在の状態に支持している複数本の第１遊星軸のそれぞれを、前記第１遊星歯車を挟み、両側の部位で支持しており、
   前記第２遊星キャリアは、前記第２遊星歯車のそれぞれを回転自在の状態で支持している複数本の第２遊星軸のそれぞれを、前記第２遊星歯車を挟み、両側の部位で支持している遊星減速機。
3. 請求項２において、
   前記第１遊星キャリアは、前記第１遊星歯車を挟み前記軸線の方向の両側に位置する第１軸支持板および第２軸支持板を備え、前記第１、第２軸支持板の間に前記第１遊星軸が前記軸線の方向に架け渡されており、
   前記第２遊星キャリアは、前記第２遊星歯車を挟み前記軸線の方向の両側に位置する第３軸支持板および第４軸支持板を備え、これら第３、第４軸支持板の間に前記第２遊星軸が前記軸線の方向に架け渡されており、
   前記第１、第２遊星歯車の間に位置する前記第２、第３軸支持板が相互に連結されているか、あるいは、これら第２、第３軸支持板として単一の共通軸支持板が配置されている遊星減速機。
4. 請求項３において、
   前記第１遊星歯車の数と前記第２遊星歯車の数は同一であり、
   前記第１、第２遊星歯車は円周方向における同一角度位置に配置されている遊星減速機。
5. 請求項４において、
   前記第２、第３軸支持板を貫通して延びている複数本の共通遊星軸を備えており、
   前記共通遊星軸のそれぞれにおいて、前記軸線の方向の前記第１位置に対応する軸部分が前記第１遊星軸であり、前記第２位置に対応する軸部分が前記第２遊星軸である遊星減速機。
6. 請求項５において、
   前段内歯車、前段遊星キャリアによって回転自在の状態で支持されている前段遊星歯車
   、および前段太陽歯車を備えた前段遊星減速部を有しており、
   前記前段遊星キャリアは前記太陽歯車に対して同軸状態に固定されている遊星減速機。
7. 請求項６において、
   円筒状の減速機ケースを有しており、
   前記減速機ケースの円形内周面における前記軸線の方向の一方の側に前記内歯車が形成され、他方の側に前記前段内歯車が形成されている遊星減速機。

Images