JP2018105335A - 減速機、この減速機を有するシートアジャスタ及びリクライニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高減速比を確保し、かつ逆転止めを成立させつつ効率のよい減速機、該減速機を有するシートアジャスタ及びリクライニング装置を提供する。【解決手段】本発明の減速機１００は、前記第１内歯歯車１０内に配置される太陽歯車３０と、前記第１内歯歯車より歯数の多い第２内歯歯車２０と、前記第１内歯歯車内に配置される１段目遊星歯車４０ａと、前記第２内歯歯車内に配置される２段目遊星歯車４０ｂとが同軸で連結されてなる少なくとも３つ以上の遊星歯車４０と、を備え、前記遊星歯車のうち少なくとも１つの前記遊星歯車は、前記１段目遊星歯車と前記２段目遊星歯車の位相が一致して形成された位相同一遊星歯車と、前記位相同一遊星歯車以外の歯車のうち、少なくとも１つは前記１段目遊星歯車の歯と前記２段目遊星歯車の歯とで位相差を有する位相差遊星歯車とを、備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、減速機、この減速機を有するシートアジャスタ及びリクライニング装置に関する。

例えば、車両用シートに使用されるパワーシートアジャスタをはじめとする製品は、モータ等の動力源の回転力を、減速機を介して所望のトルク又は回転力に調整して動作させる。モータの回転数は、一般的に数千ｒｐｍ以上であるため、適切な作動速度を実現するために、減速比の大きい減速機が特に有用となる。また、これらの製品は、モータの回転力によって動作すると同時に、シート等に負荷がかかった場合（例えば、人が座ったり、又は急ブレーキ等による意図しない力が加わったりした場合等）であっても、回転することのない逆転止め機構も重要である。

一般的に逆転止めを成立させるためには、摩擦係数によって算出される摩擦角を超えない歯車の進み角を設定する必要がある。しかし、これが減速機構の理論効率を低くする要因となる。例えば、ウォームギアとウォームホイールを用いた減速機は、逆転止めを成立させると一般に効率は５０％以下になる。

また、高減速比と逆転止めの機能を付与するものとして、タウメル機構がある。しかしタウメル機構は一方の歯車が偏心しながら動力を伝えるものであることから、揺動による作動音や作動力の周期変動が発生するという課題がある（例えば、特許文献１）。

また、同様に高減速比と逆転止めの機能を付与する機構として、不思議遊星歯車機構がある。これは共通の遊星歯車に対し、歯車の異なる２つの内歯車（一方は、転位により噛み合わせてある内歯歯車）を噛み合わせ、一方の内歯車を減速させるものである。しかしながらこの不思議遊星歯車機構は、歯当たりが均一でなく、バックラッシュが大きいという課題がある。

特開２００４−２１８６５６号公報

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、高減速比を確保し、かつ逆転止めを成立させつつ効率のよい減速機、該減速機を有するシートアジャスタ及びリクライニング装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために、以下の手段を採った。

本発明にかかる減速機は、
第１内歯歯車と、
前記第１内歯歯車内に配置される太陽歯車と、
前記第１内歯歯車より歯数の多い第２内歯歯車と、
前記第１内歯歯車内に配置される１段目遊星歯車と、前記第２内歯歯車内に配置される２段目遊星歯車とが同軸で連結されてなる少なくとも２つ以上の遊星歯車と、
を備え、
前記遊星歯車のうち少なくとも１つの前記遊星歯車は、前記１段目遊星歯車と前記２段目遊星歯車の位相が一致して形成された位相同一遊星歯車と、前記位相同一遊星歯車以外の歯車のうち、少なくとも１つは前記１段目遊星歯車の歯と前記２段目遊星歯車の歯とで位相差を有する位相差遊星歯車とを、備えていることを特徴とする。

本発明にかかる減速機によれば、高い減速比を確保することができ、かつ位相差を有する歯車を使用したことによって歯数の組み合わせの設計の自由度が高い減速機を提供することができる。また、偏心要素がないため、揺動が発生することはないため、制振性及び静音性に優れる。また、作動力の周期変動が発生することなく、一定の出力を発生させることができる。また、ウォームギアのように歯面間のすべりがほぼ発生しないため高効率な減速機とすることができる。さらに、出力軸に加えられた逆転トルクによって遊星歯車を回転させるトルクはほとんど発生せず、歯車にせん断力として加わるため歯面間の摩擦係数によらず、高い逆転止めを有するものとすることができる。

また、本発明にかかる減速機において、前記位相差遊星歯車は、次式で計算される位相差を有することを特徴とするものであってもよい。
Ｐi＝ｍ×（ｉ−１）／Ｃ（但し、Ｐiは、遊星歯車であり、Ｐ_１が位相同一遊星歯車であり、以降iは配置されている順の数を指す。Ｃは遊星歯車の数、ｍは第１内歯歯車と第２内歯歯車の歯数の差）

かかる位相差遊星歯車を使用することによって、第１内歯歯車と第２内歯歯車の両方に遊星歯車を噛合させることができる。

さらに、本発明にかかる減速機において、前記第２内歯歯車と前記第１内歯歯車との歯数の差は、遊星歯車の個数の倍数を除くものであることを特徴とするものであってもよい。

さらに、本発明にかかる減速機において、
前記第２内歯歯車の内歯は、第１内歯歯車の歯先円直径とほぼ同一の歯先円直径となるように形成されていることを特徴とするものであってもよい。

かかる構成を採用することによって、第１内歯歯車と第２内歯歯車とのピッチ円をほぼ同一にすることができ、好適な噛合を実現することができる。

さらに、本発明にかかる減速機において、
前記第２内歯歯車の歯数は、第１内歯歯車の歯数より１歯多く形成され、
前記遊星歯車は、位相同一遊星歯車と、前記１段目遊星歯車と前記２段目遊星歯車の位相が３分の１ずれて形成された位相差遊星歯車と、前記１段目遊星歯車と前記２段目遊星歯車の位相が３分の２ずれて形成された位相差遊星歯車とからなることを特徴とするものであってもよい。

かかる構成を採用することにより、効率的で良好な作動を行う減速機を提供することができる。

また、本発明は、前述した減速機を有するシートアジャスタを提供する。また、本発明は、前述した減速機を有し、前記第１内歯歯車をシートクッション側に固定し、前記第２内歯歯車をシートバック側に固定したリクライニング装置を提供する。本発明の減速機は、特にシートアジャスタ及びリクライニング装置に好適に使用することができる。

本発明にかかる減速機によれば、高い減速比を確保することができ、かつ位相差を有する歯車を使用したことによって、歯数の組み合わせの設計の自由度が高い減速機を提供することができる。

図１は、本実施形態にかかる減速機１００の斜視図である。 図２Ａは、減速機１００の第１内歯歯車１０の配置状態を示す図であり、図２Ｂは、第２内歯歯車２０の配置状態を示す図である。 図３は、本実施形態にかかる遊星歯車４０の斜視図である。 図４は、本実施形態にかかる減速機１００の歯車の噛合状態を示す模式図である。 図５は、本実施形態にかかる減速機１００を適用したシートアジャスタ及びリクライニング装置の概念図である。

以下、本発明にかかる減速機１００の実施形態について、実施例における図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる減速機１００の斜視図である。図２Ａは、減速機１００の第１内歯歯車１０の配置状態を示す図であり、図２Ｂは、第２内歯歯車２０の配置状態を示す図である。図３は、遊星歯車４０の斜視図である。図４は、減速機１００の歯車の噛合状態を示す模式図である。なお、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではない。また、各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号が付されている。

本実施形態にかかる減速機１００は、図２に示すように主として、第１内歯歯車１０と、第２内歯歯車２０と、第１内歯歯車１０内に配置される太陽歯車３０と、複数の遊星歯車４０と、を備えている。

第１内歯歯車１０は、内周側にｎ個（ｎは１０以上の整数）の歯数を有する内歯歯車である。ｎは、好ましくは３０以上、より好ましくは、５０以上であるとよい。実施例においては、第１内歯歯車１０は、固定側の内歯歯車を構成する。

第２内歯歯車２０は、出力側の歯車であり、この第２内歯歯車２０自体が回転して出力がされる。図１に示すように、出力軸８３を別途設けても構わないし、第２内歯歯車２０自体を回転される側の部材（例えば、リクライニング装置のシートバック等）に直接取り付けても良い。第２内歯歯車２０は、歯数が第１内歯歯車ｎに対してｍ個（ｍは自然数、但し、配置される遊星歯車４０の個数の倍数を除く。）多い歯数（ｎ＋ｍ）を有する。遊星歯車４０の個数の倍数を除くとは、例えば、遊星歯車４０が３個配置されている場合、第１内歯歯車１０の歯数と第２内歯歯車２０の歯数との差が３、６・・・等は除くとの意である。かかる歯数差の場合には、すべての遊星歯車４０が後述する位相同一歯車となるからである。また、ここでは、第１内歯歯車１０を固定側、第２内歯歯車２０を出力側としたが、その逆も利用可能であり、その場合は、回転方向が逆となる。

太陽歯車３０は、第１内歯歯車１０の中心に配置され、手動入力装置又はモータ等の動力源と連動した入力軸８０と連結されている。

遊星歯車４０は、第１内歯歯車１０と太陽歯車３０との間に配置される１段目遊星歯車４０ａと、第２内歯歯車２０内に配置される２段目遊星歯車４０ｂとを有する。１段目遊星歯車４０ａと２段目遊星歯車４０ｂとは、同一の歯数を有し、それぞれが同一の中心軸８１により連結されて同期して回転する。遊星歯車４０は、少なくとも２つ以上設けられる。遊星歯車４０の少なくとも１つは、図３に示すように１段目遊星歯車４１ａと２段目遊星歯車４１ｂとの位相がずれていない同一の位相を有する位相同一遊星歯車４１を有する。また、少なくとも１以上の遊星歯車４０は、１段目遊星歯車４２ａと２段目遊星歯車４２ｂの歯の位相をずらして（位相が異なる）形成された位相差遊星歯車４２を有している。なお、位相同一遊星歯車４１は、１段目遊星歯車４０ａと２段目遊星歯車４０ｂとで別々である必要はなく、一体の歯車を使用してもよい。位相差遊星歯車の位相差は以下のように計算される。
Ｐi＝ｍ×（ｉ−１）／Ｃ（但し、Ｐiは、遊星歯車であり、Ｐ_１が位相同一遊星歯車４１であり、以降iは配置されている順番を指す。Ｃは遊星歯車の数、ｍは第１内歯歯車１０と第２内歯歯車２０の歯数の差）
例えば、遊星歯車４０が３つで、第１内歯歯車１０と第２内歯歯車２０の歯数の差が１である場合は、位相同一遊星歯車４１がＰ_１、そこから順番に配置されている順に遊星歯車４２＝Ｐ_２、遊星歯車４３＝Ｐ_３、Ｃ＝３、ｍ＝１となる。よって
Ｐ_１＝１×（１−１）／３＝０／３＝０ （位相差なし）
Ｐ_２＝１×（２−１）／３＝１／３（位相差 １／３）
Ｐ_３＝１×（３−１）／３＝２／３（位相差 ２／３）
となる。
従って、遊星歯車４０は、位相同一遊星歯車４１、位相差３分の１の位相差遊星歯車４２及び位相差３分の２の位相差遊星歯車４３の組み合わせとなる。

また、例えば、遊星歯車が４つで、第１内歯歯車と第２内歯歯車の歯数の差が２である場合は、位相同一遊星歯車がＰ_１、そこから順番に配置されている順に遊星歯車＝Ｐ_２、遊星歯車＝Ｐ_３、遊星歯車＝Ｐ_４、Ｃ＝４、ｍ＝２となる。よって
Ｐ_１＝２×（１−１）／４＝０／４＝０ （位相差なし）
Ｐ_２＝２×（２−１）／４＝１／２（位相差 １／２）
Ｐ_３＝２×（３−１）／４＝１ （位相差 なし）
Ｐ_４＝２×（４−１）／４＝３／２（位相差 １／２）
となる。
従って、遊星歯車は、位相同一遊星歯車、位相差２分の１の位相差遊星歯車、位相差１の位相差遊星歯車（この場合位相差なしの遊星歯車４０となる）及び位相差２分の１の位相差遊星歯車の組み合わせとなる（図示しない）。

このような位相差を有する遊星歯車４０を組み合わせ、所定の配置をすることで、図４に示すように、１段目遊星歯車４０ａは第１内歯歯車１０に噛合した状態で、２段目遊星歯車４０ｂを第２内歯歯車２０に噛合させることができる。すなわち、１段目遊星歯車４０ａ及び２段目遊星歯車４０ｂともに内歯歯車と位相があい噛合することになる。なお、第２内歯歯車２０の歯数は第１内歯歯車１０の歯数と異なり、ピッチ円が異なるので、そのままでは正しく噛み合わない可能性があるので、ほぼ同一の歯先円直径となるように、転位歯車を使用してもよい。

以上のように構成された各構成部品は、以下のようにして組み立てられ、減速機１００とされる。図２に示すように、第１内歯歯車１０の中心に入力軸８０と連動した太陽歯車３０が中心に配置され、各遊星歯車４０の１段目遊星歯車４０ａが太陽歯車３０と第１内歯歯車１０の歯の間に均等に配置される。すなわち、遊星歯車４０が３個の場合は、図２に示すようにそれぞれ太陽歯車３０とのなす角が１２０°となるように配置される。遊星歯車４０が４個の場合は、９０°となるように配置される（図示しない。）。２段目遊星歯車４０ｂ側には、第２内歯歯車２０が２段目遊星歯車４０ｂの歯車に噛合するように取り付けられる。

こうして構成された減速機１００によれば、入力軸８０により太陽歯車３０を回転させることにより、それぞれの遊星歯車４０に回転が伝達される。このときの遊星歯車４０が第１内歯歯車１０内を回転する減速比は、太陽歯車３０の歯数：第１内歯歯車１０の歯数となる。

遊星歯車４０が第１内歯歯車１０内を１周すると、第２内歯歯車２０は、第１内歯歯車１０と第２内歯歯車２０の歯数差ｍ分だけ回転することになる。このときの減速比は、歯数差ｍ：第２内歯歯車２０の歯数となる。よって、減速機１００全体の減速比（入力軸８０の回転数：第２内歯歯車２０の回転数）は、太陽歯車３０の歯数×歯数差ｍ：第１内歯歯車１０の歯数×第２内歯歯車２０の歯数となる。

こうして作製された減速機１００は、高い減速比を有するものとすることができる。また、位相差を有する遊星歯車４０を組み合わせることによって、不思議遊星歯車と比較して第１内歯歯車の歯数と第２内歯歯車の歯数との組み合わせの自由度が高く適切な減速比を有する減速機１００を提供することができる。

また、かかる減速機１００は、タウメル機構のような偏心要素がないため、揺動がなく非常に制振性静音性に優れたものとすることができる。また、作動力の周期変動が発生せず、一定の出力を確保することができる。また、ウォームギアのように、歯面間のすべりがほぼ発生しないため高効率な減速機とすることができる。

また、第２内歯歯車２０の歯直角転位係数を調整して、良好な噛み合いを実現しているものの、完全な構成条件を満たしているものではないため、バックラッシュが起きにくいという効果を有する。

さらに、出力側に負荷がかかり逆転トルクが発生した場合は、第２内歯歯車２０を回転させる力が発生し、２段目遊星歯車４０ｂを動かそうとする力が加わるが、２段目遊星歯車４０ｂは、１段目遊星歯車４０ａと接続されており、１段目遊星歯車４０ａは固定された第１内歯歯車１０と噛合しているため回転が阻止される。第１内歯歯車１０と第２内歯歯車２０は歯先円がほぼ同一であるから、出力側に加えられた逆転トルクは、１段目遊星歯車４０ａを回転させるトルクはほとんど発生せず、１段目遊星歯車４０ａにせん断力として加わる。そのため歯面間の摩擦係数によらず、逆転止めが成立した減速機１００とすることができる。

かかる減速機１００は、図５に示すように、シートアジャスタ１１０やリクライニング装置１５０に好適に使用することができる。図５は、本発明の減速機１００をシートアジャスタ１１０として使用したリクライニング装置１５０を示すもので、シートバック１６０とシート１７０とからなる。リクライニング装置１５０は、シートアジャスタ１１０と、減速機１００の第１内歯歯車１０（図示しない）が固定されたブラケット１７２と、第２内歯歯車２０（図示しない）が固定されたブラケット１６２とからなる。ブラケット１７２はシート１７０に固定され、ブラケット１６２はシートバック１６０側に固定されている。リクライニング装置１５０は、図示しないスイッチが操作されるとブラケット１６２とブラケット１７２との相対回転角度、即ち、シートバック６０のシートクッション７０に対する角度を調整することができる。

（実施例）
本発明にかかる減速機１００の実施例について、図に沿って説明する。実施例にかかる減速機１００は、９６歯の歯数を有する第１内歯歯車１０と、２４歯の歯数を有する太陽歯車３０と、３６歯の歯数を有する遊星歯車４０と、９７歯の歯数を有する第２内歯歯車２０とを備えている。

第１内歯歯車１０には、図２に示すように、中心に太陽歯車３０があり、太陽歯車３０及び第１内歯歯車１０と噛合するように３つの遊星歯車４１、遊星歯車４２及び遊星歯車４３のそれぞれの１段目遊星歯車４１ａ、１段目遊星歯車４２ａ、１段目遊星歯車４３ａが太陽歯車３０を中心に１２０°間隔となるように等間隔に配置されている。第１内歯歯車１０は、第１内歯歯車収容ケース等に固定されており、第１内歯歯車１０自体は移動不可能に配置される。

第２内歯歯車２０には、遊星歯車４０の２段目遊星歯車４１ｂ、２段目遊星歯車４２ｂ、２段目遊星歯車４３ｂのみが配置される。２段目遊星歯車４１ｂ、４２ｂ、４３ｂは、１段目遊星歯車４１ａ、４２ａ、４３ａと同一の歯数の歯車で構成されており、それぞれ同軸の中心軸８１を有し、対応する１段目遊星歯車４０ａと２段目遊星歯車４０ｂは、同期して回転するように接続されている。

それぞれの遊星歯車は、前述した計算式のとおり、遊星歯車が３つで、第１内歯歯車１０と第２内歯歯車２０の歯数の差が１であるので、
Ｐ_１＝１×（１−１）／３＝０／３＝０ （位相差なし）
Ｐ_２＝１×（２−１）／３＝１／３（位相差 １／３）
Ｐ_３＝１×（３−１）／３＝２／３（位相差 ２／３）
となるので、遊星歯車４１（Ｐ_１）は、歯車の位相を同一となるように（歯が完全に一致するように）接続し、遊星歯車４２（Ｐ_２）は、位相差を３分の１に設定し、遊星歯車４３（Ｐ_３）は、位相差を３分の２に設定する。これにより、図４に示すように、１歯分多い９７歯の第２内歯歯車２０と２段目遊星歯車４０ｂの位相が一致することになる。しかし、第２内歯歯車２０の歯数は９７歯であるので、９６歯の第１内歯歯車１０と比較し、ピッチ円が大きいので、そのままでは正しく噛み合わない可能性がある。そこで、第２内歯歯車２０の歯又は第１内歯歯車１０の歯を歯直角に転位させ、歯先円を小さくしそれぞれの内歯歯車と同程度になるように設計してもよい。

かかる減速機１００によると、太陽歯車３０の歯数が２４歯で、第１内歯歯車１０の歯数が９６歯であるから、減速比は、２４：９６＝１：４となる。３組の遊星歯車４０が太陽歯車３０の周りを１周して元の位置に来た場合を考えると、遊星歯車４０は第１内歯歯車１０の歯数分、すなわち、９６歯と噛合したこととなる。しかし、第２内歯歯車２０は９７歯であるから、１歯分のみ第２内歯歯車２０は回転することになる。すなわち、第２内歯歯車２０の第１内歯歯車１０に対する減速比は、１：９７となる。従って、入力軸８０に対する第２内歯歯車２０の減速比は、１：３８８となり、これが減速機全体の減速比となる。

こうして作製された減速機１００は、第１内歯歯車１０と第２内歯歯車２０との歯数差が１であるにもかかわらず、遊星歯車４０がいずれにも適切に噛合しつつ回転することができ、減速比の大きい減速機を提供することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得る。

上述した実施形態で示すように、シートアジャスタに産業上利用可能である。

１０…第１内歯歯車、２０…第２内歯歯車、３０…太陽歯車、４０…遊星歯車、４０ａ…１段目遊星歯車、４０ｂ…２段目遊星歯車、４１…位相同一遊星歯車、４１ａ…１段目遊星歯車、４１ｂ…２段目遊星歯車、４２…位相差遊星歯車、４２ａ…１段目遊星歯車、４２ｂ…２段目遊星歯車、８０…入力軸、８１…中心軸、１００…減速機

Claims (7)

1. 第１内歯歯車と、
   前記第１内歯歯車内に配置される太陽歯車と、
   前記第１内歯歯車より歯数の多い第２内歯歯車と、
   前記第１内歯歯車内に配置される１段目遊星歯車と、前記第２内歯歯車内に配置される２段目遊星歯車とが同軸で連結されてなる少なくとも２つ以上の遊星歯車と、
   を備え、
   前記遊星歯車のうち少なくとも１つの前記遊星歯車は、前記１段目遊星歯車と前記２段目遊星歯車の位相が一致して形成された位相同一遊星歯車と、前記位相同一遊星歯車以外の歯車のうち、少なくとも１つは前記１段目遊星歯車の歯と前記２段目遊星歯車の歯とで位相差を有する位相差遊星歯車とを、備えていることを特徴とする減速機。
2. 前記位相差遊星歯車は、次式で計算される位相差を有することを特徴とする請求項１記載の減速機。
   Ｐi＝ｍ×（ｉ−１）／Ｃ（但し、Ｐiは、遊星歯車であり、Ｐ_１が位相同一遊星歯車であり、以降iは配置されている順の数を指す。Ｃは遊星歯車の数、ｍは第１内歯歯車と第２内歯歯車の歯数の差）
3. 前記第２内歯歯車と前記第１内歯歯車との歯数の差は、遊星歯車の個数の倍数を除くものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の減速機。
4. 前記第２内歯歯車の内歯は、前記第１内歯歯車の歯先円直径とほぼ同一の歯先円直径となるように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の減速機。
5. 前記第２内歯歯車の歯数は、前記第１内歯歯車の歯数より１歯多く形成され、
   前記遊星歯車は、位相同一遊星歯車と、前記１段目遊星歯車と前記２段目遊星歯車の位相が３分の１ずれて形成された位相差遊星歯車と、前記１段目遊星歯車と前記２段目遊星歯車の位相が３分の２ずれて形成された位相差遊星歯車とからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の減速機。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の減速機を備えたことを特徴とするシートアジャスタ。
7. 前記第１内歯歯車をシートクッション側に固定し、
   前記第２内歯歯車をシートバック側に固定した請求項１から５のいずれか１に記載の減速機を用いるリクライニング装置。
   
   

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