JP3559055B2 - プラネタリー減速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は入力側太陽歯車、出力シャフトと一体の遊星歯車キャリアに径方向浮動自在に取付けた遊星歯車、及び固定クラウン歯車から成る少なくとも１段を含むプラネタリー減速装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
２段または３段が普通のプラネタリー減速装置はブラインド、巻上げ雨戸またはドアの駆動に用いられる管形モーターに組込まれることが多い。遊びの存在が必要なことからこの種の減速装置では騒音が比較的大きい。
【０００３】
遊星歯車キャリアに遊星歯車を径方向浮動自在に取付けたプラネタリー歯車装置は英国特許第１０７３５３５号から公知である。この構成の目的は遊星歯車をクラウン歯車及び太陽歯車の歯面と自律的に正しく咬合させることにある。これと同タイプの歯車装置は雑誌″ＥＵＲＥＫＡ ＴＲＡＮＳＦＥＲＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ″１９９１年６月１１日刊行、第７号、第７ページにも記載されている。ここでは遊星歯車を浮動自在に取付けることによって太陽歯車とクラウン歯車の間で負荷を最適条件に配分し、歯を理想的に整合させることを意図している。
【０００４】
太陽歯車と遊星歯車との咬合角をクラウン歯車と遊星歯車との咬合角よりも小さく設定することによって遊星歯車キャリアに作用する負荷を制限するように構成したプラネタリー減速装置もスイス特許第１７４４８１号から公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの公知手段が有益な効果をもたらすことはいうまでもないが、騒音を軽減することにはならない。また、減速装置の歯の負荷容量が最適化されることにはならない。
プラネタリー減速装置の騒音を軽減するか、または負荷容量を増大するためには、咬合遊びを少なくして咬合素子の咬合率を増大させればよいことも公知である。この解決策には要求される品質及び精度の点でコストが高くつくという欠点がある。即ち、この種の減速装置ではシャフトの中心距離が短く、各シャフトが互いに独立の支持部材に取付けられるから、構成部品の形状及び寸法が極めて正確でなければならない。
【０００６】
しかも、熱膨脹を吸収するために最小限の遊びが不可欠であるから、この技術には限界がある。また、減速装置の構成部品は成形によって製造されるのが普通であり、成形後一定時間後に収縮が現われるから遊びは必然的である。この問題を解決するにはこの収縮を加速するための熱処理を施す必要がある。この種の減速装置をプラスチック材で製造することが一般的になっていることも考慮すべきであり、その場合、加湿膨潤による手直し処理を考慮しなければならない。
【０００７】
同様の目的でらせん歯伝動装置を利用することは公知であるがこのような伝動装置の不都合はすでに周知の通りである。即ち、吸収を必要とする軸方向分力の発生、効率を損なう摩擦力の発生、及び精密な製造技術とそれに伴なうコストである。
本発明は簡単な、低コストの、かつ制御し易い手段によって減速装置の騒音を軽減するだけでなく、負荷容量の増大をも実現しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の減速装置はクラウン歯車と遊星歯車の間に作用する力と、遊星歯車と太陽歯車の間に作用する力との径方向合力があらかじめ選択された方向に向けられるように咬合素子の歯を偏らせたことを特徴とする。
【０００９】
【作用及び効果】
このように構成すれば当然の結果として遊星歯車は太陽歯車に圧接するにしろクラウン歯車に圧接するにしろ、咬合素子間の咬合率は増大値を取る。
この種の減速装置の第１段において太陽歯車と遊星歯車の間に騒音が発生するのは不可避であるが、合力を太陽歯車に向けることで騒音を著しく軽減することができる。
合力を最も脆弱な素子に向ければ減速装置の負荷容量が増大する。
【００１０】
遊星歯車を浮動自在に取付けたから高い加工精度は要求されず、遊びを極めて少なくすることができる。すぐ歯の歯車を利用することができる。同じ遊星歯車キャリアに種々の遊星歯車を収容できるから、多様な減速比を、即ち、多様な減速装置を実現できる。
減速装置を複数段で構成する場合、騒音は主として高速回転する第１段で発生するから、第１段では合力を太陽歯車に向けるようにし、トルク伝達能力は最終段のトルク伝達能力によって制限されるから、少なくとも最終段については最も脆弱な素子、即ち、太陽歯車またはクラウン歯車に合力を向けるようにすればよい。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様としては、遊星歯車キャリアが２つのフランジを含むバレル状を呈し、両フランジの互いに対向する面に形成したラジアル溝に沿って遊星歯車のシャフトが摺動自在である。このような遊星歯車キャリアは手直なしで成形加工によって得ることができる。
【００１２】
【実施例】
本発明の実施例を添付図面に沿って以下に説明する。
図１及び２には円筒体３の内部に固定した固定子２内で回転する回転子１を含む管形モータの一部を示す。この円筒体３内には３段４，５，６から成るプラネタリー減速装置も組込まれており、各段は太陽歯車７を含み、３つの段に共通の管状クラウン歯車１２と咬合する３個の遊星歯車（スパイダーギヤ）８，９，１０が遊星歯車キャリア（スパイダー部材）１１内に設けられ、前記太陽歯車７の周りを回動する。クラウン歯車１２は円筒体３に固定されている。第１段４の太陽歯車７は回転子１の延長部によって形成されているが、第２段及び第３段５，６の太陽歯車７は先行段の遊星歯車キャリア１１の一部を形成する。第３段６の遊星歯車キャリア１１の延長部１３は減速装置出力シャフトを構成する。
【００１３】
各遊星歯車キャリア１１はスペーサ１６，１７，１８を介して接続された２板の平行な円板１４，１５から成るバレル状を呈し、３個の遊星歯車８，９，１０をそれぞれ収容する３つのスペースを画定する。キャリア１１は減速装置の組立てに際してクラウン歯車内への組込みを容易にするためクラウン歯車１２の歯峰と協働して遊星歯車キャリアをクラウン歯車１２のほぼ中心に位置ぎめする環状当接面１９を有する。
【００１４】
クラウン歯車１２と同様に好ましくは合成材料で形成された遊星歯車８，９，１０はそれぞれシャフト２０に回転自在に取付けてあり、シャフト２０の両端２１，２２は遊星歯車キャリアの円板１４，１５のそれぞれに刻設され、円板１４，１５の外側だけでなく内側へも開口している２条のラジアル溝２３，２４と咬合する。シャフト２０は遊星歯車８，９，１０が遊星歯車キャリア内で径方向に浮動自在となるように前記溝内で摺動自在であるが、遊星歯車とそのシャフトを相対回転させるように回転することはできない。
【００１５】
減速装置を構成する咬合素子、即ち、太陽歯車、遊星歯車及びクラウン歯車の歯は遊星歯車のそれぞれについて、クラウン歯車１２と遊星歯車の間で作用する力と、遊星歯車と太陽歯車７の間で作用する力との径方向合力が最高速で回転する第１段では太陽歯車に、第３段では最も脆弱な咬合素子、図示実施例の場合ならクラウン歯車１２に向けられるように偏らせてある。第２段については、騒音軽減と負荷容量増大のいずれを優先させるかに応じて前記合力を太陽歯車に向けても最も脆弱な咬合素子、即ち、クラウン歯車に向けてもよく、遊星歯車を浮動自在とし、合力が太陽歯車に向けられるようにすれば減速装置の騒音が軽減され、合力が最も脆弱な咬合素子、この場合にはクラウン歯車に向けられるようにすれば減速装置の負荷容量、即ち、伝動能力を増強することができる。従って、第１段４の遊星歯車は当然太陽歯車と当接する。高速回転する第１段の太陽歯車と遊星歯車の間に必然的に騒音が発生するが、遊びを少なくすることによってこの騒音が軽減される。
【００１６】
最終段６の遊星歯車は第１段とは逆にクラウン歯車１２と当接し、遊星歯車とクラウン歯車の間の咬合角は最大値となるから伝動能力、即ち、出力シャフト１３に対する負荷を増大させることができる。
【００１７】
図３は第１段４における歯車の歯の咬合圧力角α及び咬合圧力によって発生させられる力Ｐを表わす。転移歯と咬合圧力角αについては、例えばＧ．ＨＥＮＲＩＯＴの″ＴＲＡＩＴＥ ＴＨＥＯＲＩＱＵＥ ＥＴ ＰＲＡＴＩＱＵＥ ＤＥＳ ＥＮＧＲＥＮＡＧＥＳ（歯車装置の理論と実際）″に記述されており、咬合素子の総転移量が正ならば咬合圧力角αが増大し、転移量が負ならば縮小する。図３から明らかなように、角度αは遊星歯車とクラウン歯車の間の咬合圧力Ｐ１，Ｐ１′，Ｐ１″及び遊星歯車と太陽歯車の間の咬合圧力Ｐ２，Ｐ２′，Ｐ２″の方向を決定する。
【００１８】
図３の場合、遊星歯車のそれぞれについて、力Ｐ１のラジアル成分Ｒ１は力Ｐ２の成分Ｒ２よりも大きい。即ち、Ｒ１及びＲ２の合力は太陽歯車７に向けられる。同様に、Ｒ１′はＲ２′よりも大きく、Ｒ１″はＲ２″よりも大きい。
すべての歯またはこれらの歯の一部だけを偏らせることによって上記成果が得られることはいうまでもない。
【００１９】
図４は減速装置の最終段における咬合圧力角及びラジアル成分を示す。ここでもクラウン歯車１２が最も脆弱な素子であるとする。この場合、浮動自在な遊星歯車８，９，１０がクラウン歯車１２の歯に圧接するようにＲ２をＲ１よりも大きく、Ｒ１′をＲ２′よりも大きく、Ｒ２″をＲ１″よりも大きく設定する。
【００２０】
遊星歯車キャリアの他の実施例ではシャフト２０を溝によって軸方向に保持するのではなく、シャフト２０が２つの径方向スリットを介して遊星歯車キャリアの２枚の円板１４，１５を貫通し、弾性止め座金によって軸方向に保持されるようにする。
【００２１】
本発明は單一段または３段以外の複数段から成る減速装置にも応用できる。單一段減速装置の場合、騒音軽減と負荷容量増大のいずれを優先させるかによって第１段としてまたは最終段として構成される。
複数段減速装置の場合、中間段は前記効果のいずれを優先させるかに応じて第１段または最終段と同様に構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】管形電動機用３段減速装置を図２のＩ−Ｉ線において示す縦断面図。
【図２】図１のII−II線における横断面図。
【図３】減速装置の第１段における咬合圧力面及び咬合圧力を示す。
【図４】減速装置の最終段における咬合圧力角及び咬合圧力を示す。
【符号の説明】
７…太陽歯車
８，９，１０…遊星歯車
１１…キャリア
１２…クラウン歯車

Claims (7)

1. 入力側太陽歯車（７）と、出力シャフト（１３）及び固定クラウン歯車（１２）に固着される遊星歯車キャリア（１１）に径方向浮動自在に取り付けられる遊星歯車（８、９、１０）とから構成される少なくとも一段を含むプラネタリー減速装置において、クラウン歯車と遊星歯車との間に作用する圧力角が同一段のすべての遊星歯車について、当該遊星歯車と太陽歯車との間に作用する圧力角より小さいかあるいは大きく、且つ、太陽歯車から遊星歯車に作用する径方向合力および固定クラウン歯車から遊星歯車に作用する反作用があらかじめ選択した方向に向けられるように噛合素子の歯を偏らせることを特徴とするプラネタリー減速装置。
2. 前記径方向合力が太陽歯車に向けられて減速装置の騒音を軽減するように歯を偏らせたことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
3. 前記径方向合力が最も脆弱な咬合素子に向けられて減速装置の負荷容量を増大するように歯を偏らせたことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
4. 少なくとも第１段において前記合力が太陽歯車に向けられるように咬合素子の歯を偏らせ、少なくとも最終段において前記合力が最も脆弱な咬合素子に向けられるように咬合素子の歯を偏らせたことを特徴とする、それぞれが太陽歯車及び１組の遊星歯車（８，９，１０）から成る複数段（４，５，６）を含む請求項１に記載の減速装置。
5. 遊星歯車キャリア（１１）が２つのフランジ（１４，１５）を含むバレルの形状を呈し、両フランジの互いに対向する面にラジアル溝（２３，２４）が形成してあり、遊星歯車のシャフト（２０）が前記溝に沿って摺動自在としたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の減速装置。
6. 遊星歯車のシャフト（２０）が少なくともその一端に溝（２３）の側面と協働することによってシャフトが遊星歯車と一緒に回転するのを阻止する平面（２１）を有することを特徴とする請求項５に記載の減速装置。
7. 遊星歯車キャリアがクラウン歯車（１２）内にセンタリングするための円筒状支持面（１９）を有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の減速装置。

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