JP6120618B2 - Planetary gear device - Google Patents
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Description
本発明は、遊星ギヤ装置に関する。 The present invention relates to a planetary gear device.
自動車関連部品等の各種の部品においては、軽量化が強く求められている。これは、遊星ギヤ装置においても同じである。特許文献1〜3には、樹脂を利用した遊星ギヤ装置について記載されている。 There is a strong demand for weight reduction in various parts such as automobile-related parts. The same applies to the planetary gear device. Patent Documents 1 to 3 describe planetary gear devices using resin.
従来の遊星ギヤ装置は、強度確保が優先され、主要部品は金属製の焼結部品が使われていた。この場合、強度や耐久性は確保できるが、重量を軽量化する上では問題があった。このような背景において、本発明は、必要な強度を確保しつつ、軽量化が可能な遊星ギヤ装置を提供することを目的とする。 In conventional planetary gear devices, priority is given to securing strength, and metal sintered parts are used as the main parts. In this case, strength and durability can be ensured, but there is a problem in reducing the weight. In such a background, an object of the present invention is to provide a planetary gear device that can be reduced in weight while ensuring necessary strength.
請求項1に記載の発明は、駆動側から出力側に向けて直列に接続され、前記駆動側から前記出力側に伝達する回転を減速する複数段の遊星歯車機構ユニットを備えた遊星ギヤ装置であって、前記複数の遊星歯車機構ユニットは、前記出力側に配置された第1の遊星歯車機構ユニットと前記駆動側に配置された第N(Nは2以上の自然数)の遊星歯車機構ユニットとを含み、前記複数の遊星歯車機構ユニットのそれぞれは、金属からなる円筒状のフレームの内側に配置された固定内歯車および太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車を回転自在に支持するとともに前記フレームの内側で回転可能なキャリアとを備え、前記第1の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車が金属により構成されており、前記固定内歯車の前記第1の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車に噛み合う第1の内歯車が金属により構成されており、前記第Nの遊星歯車機構ユニットの遊星歯車が樹脂により構成されており、前記固定内歯車の前記第Nの遊星歯車機構ユニットの遊星歯車に噛み合う第Nの内歯車が樹脂により構成されており、前記第Nの内歯車は、前記フレームの内周部に内径を拡径して形成された収容部に収容された状態で該フレームに固定されていることを特徴とする遊星ギヤ装置である。 The invention according to claim 1 is a planetary gear device including a planetary gear mechanism unit that is connected in series from the drive side to the output side and decelerates the rotation transmitted from the drive side to the output side. there, the plurality of planetary gear mechanisms unit, the N which is arranged on the first planetary gear mechanism unit and the drive-side arranged on the output side (N is a natural number of 2 or more) and a planetary gear mechanism unit Each of the plurality of planetary gear mechanism units includes a plurality of planetary gears meshed with a fixed internal gear and a sun gear disposed inside a cylindrical frame made of metal, and the plurality of planetary gears are rotatable. And a carrier that is rotatable inside the frame, and the planetary gear of the first planetary gear mechanism unit is made of metal, and the first planetary gear of the fixed internal gear is First internal gear meshing with the planetary gear of the gear mechanism unit is constituted by a metal, a planetary gear of the planetary gear mechanism unit of the second N is constituted by a resin, the planet of the first N of the fixed internal gear The Nth internal gear meshing with the planetary gear of the gear mechanism unit is made of resin , and the Nth internal gear is accommodated in an accommodating portion formed by expanding the inner diameter of the inner peripheral portion of the frame. The planetary gear device is characterized in that the planetary gear device is fixed to the frame in a closed state .
本発明は、直列に複数の遊星歯車機構ユニットが接続され、入力側の回転が段数を経る毎に順次減速されて、出力側に現れる形態を基本とする。ここで、出力側に配置された第1の遊星歯車機構ユニットというのは、遊星ギヤ装置の出力軸を駆動する遊星歯車機構ユニットである。駆動側に配置された第N(Nは2以上の自然数)の遊星歯車機構ユニットというのは、モータ等の駆動源によって駆動される遊星歯車機構ユニットである。各遊星歯車機構ユニットは、前段の遊星歯車機構ユニットの太陽歯車の回転を自身の遊星歯車で受け、その際に生じるキャリアの回転を出力とする。キャリアの回転は、第1の遊星歯車機構ユニットの場合、キャリアの中心に固定された出力軸の回転として出力され、それ以外の遊星歯車機構ユニットの場合は、キャリアの中心に固定され、後段の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車に噛み合った太陽ギヤの回転として出力される。 The present invention is basically based on a configuration in which a plurality of planetary gear mechanism units are connected in series, and the input side rotation is sequentially decelerated each time the number of stages passes and appears on the output side. Here, the first planetary gear mechanism unit disposed on the output side is a planetary gear mechanism unit that drives the output shaft of the planetary gear device. The N-th (N is a natural number of 2 or more) planetary gear mechanism unit arranged on the drive side is a planetary gear mechanism unit driven by a drive source such as a motor. Each planetary gear mechanism unit receives the rotation of the sun gear of the preceding planetary gear mechanism unit by its planetary gear, and outputs the rotation of the carrier generated at that time. In the case of the first planetary gear mechanism unit, the rotation of the carrier is output as the rotation of the output shaft fixed to the center of the carrier, and in the case of other planetary gear mechanism units, the rotation of the carrier is fixed to the center of the carrier. Output as rotation of the sun gear meshed with the planetary gear of the planetary gear mechanism unit.
請求項1に記載の発明によれば、最も負荷が加わる出力側に配置された第1の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車およびこの遊星歯車に噛み合う固定内歯車を金属製とすることで、強度を確保している。また、負荷の軽い駆動側に配置された第N(Nは2以上の自然数)の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車およびこの遊星歯車に噛み合う固定内歯車を樹脂製とすることで、重量の軽量化を得ている。駆動側は、負荷が軽いので、強度は出力側程要求されない。このため、遊星歯車と固定内歯車を樹脂で構成することができる。 According to the first aspect of the present invention, the planetary gear of the first planetary gear mechanism unit arranged on the output side to which the load is most applied and the fixed internal gear meshing with the planetary gear are made of metal, thereby increasing the strength. Secured. Further, the planetary gear of the Nth (N is a natural number of 2 or more) planetary gear mechanism unit arranged on the lightly loaded drive side and the fixed internal gear meshing with the planetary gear are made of resin, thereby reducing the weight. Have gained. Since the drive side is lightly loaded, the strength is not required as much as the output side. For this reason, the planetary gear and the fixed internal gear can be made of resin.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記Nが3以上であり、前記第1の遊星歯車機構ユニットに軸方向で隣接する第2の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車が金属により構成されていることを特徴とする。請求項2に記載の発明によれば、出力側に次いで2番目に強度が要求される第2の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車を金属製とすることで、更に高強度を確保できる。 A second aspect of the present invention is the planetary gear of the second planetary gear mechanism unit according to the first aspect, wherein the N is 3 or more and is adjacent to the first planetary gear mechanism unit in the axial direction. Is made of metal. According to the second aspect of the present invention, the planetary gear of the second planetary gear mechanism unit, which requires the second strength next to the output side, is made of metal, so that higher strength can be secured.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記第Nの内歯車が前記フレームと一体成形されていることを特徴とする。請求項3に記載の発明によれば、簡素化された工程により、金属製の部分と樹脂製の部分とが一体化された構造の固定内歯車が得られる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the Nth internal gear is integrally formed with the frame. According to the third aspect of the present invention, a fixed internal gear having a structure in which a metal portion and a resin portion are integrated is obtained by a simplified process.
本発明によれば、必要な強度を確保しつつ、軽量化が可能な遊星ギヤ装置が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a planetary gear device that can be reduced in weight while ensuring necessary strength.
(構成)
図1は、実施形態の遊星ギヤ装置の分解斜視図である。図2は、実施形態のフレーム部の分解斜視図である。なお、図2には、図1におけるフランジ部3eを備えていないバージョンの例が示されている。
(Constitution)
FIG. 1 is an exploded perspective view of the planetary gear device of the embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view of the frame portion of the embodiment. FIG. 2 shows an example of a version that does not include the
図1には、遊星ギヤ装置1が示されている。遊星ギヤ装置1は、回転しない固定部材となるフレーム部2を備えている。フレーム部2は、焼結金属製であり、図2に示すように金属製の焼結製内歯車(第1の内歯車)3と樹脂製の樹脂製内歯車(第Nの内歯車)4を有している。焼結製内歯車3と樹脂製内歯車4は、略筒形状を有し、その内周面に歯部3aと4aが設けられている。ここで、歯部3aは、焼結金属で構成され、歯部4aは、樹脂により構成されている。フレーム部2の内側の焼結製内歯車3が設けられていない部分には、樹脂製内歯車4を収容する収容部3bが設けられている。収容部3bは、内径が拡径されることで形成されている。収容部3bには、樹脂製内歯車4が焼結製内歯車3に対して回転しない状態で収容され、固定されている。ここで、歯部3aと4aとは、材質は異なるが同じ形状を有している。
FIG. 1 shows a planetary gear device 1. The planetary gear device 1 includes a
この例では、焼結製内歯車3をインサート材とした樹脂を原料とした射出成形により、樹脂性内歯車4が形成され、焼結製内歯車3と樹脂製内歯車4が一体化された構造が得られている。樹脂製内歯車4が焼結製内歯車3に対して回転しないようにする構造としては、接着剤による固定構造や溝と軌条の組み合わせにより、回転が生じないようにする構造等が挙げられる。また、焼結製内歯車3を別に作製し、それを別に用意したフレーム部2に挿入する構造も可能である。
In this example, a resinous internal gear 4 is formed by injection molding using a resin made from a sintered internal gear 3 as an insert material, and the sintered internal gear 3 and the resin internal gear 4 are integrated. The structure is obtained. Examples of the structure that prevents the resin internal gear 4 from rotating with respect to the sintered internal gear 3 include a fixing structure using an adhesive and a structure that prevents rotation by a combination of a groove and a rail. Further, a structure in which the sintered internal gear 3 is separately manufactured and inserted into the separately prepared
フレーム部2の外周側には、3箇所のボス部3cが設けられ、各ボス部3cには、軸方向に貫通したボルト孔3dが設けられている。また、フレーム部2には、3箇所のフランジ部3eが設けられ、各フランジ部3eには、ボルト孔3fが設けられている。ボルト孔3dを用いて、ボルトによりフレーム部2がモータ等の駆動装置(図示省略)に固定される。
Three
樹脂性内歯車4を収容部3bに収めた状態のフレーム部2の内部には、4段の遊星歯車機構ユニット10,20,30,40が軸方向に並んだ状態で直列に接続されて収められている。遊星歯車機構ユニット10は、出力軸11、出力軸11が中心に固定された円板形状のキャリア12、キャリア12の同一円周上の等間隔な位置(120°の角度位置)に回転自在な状態で支持された3つの遊星歯車13を備えている。3つある遊星歯車13は、金属製(焼結材)であり、焼結製内歯車3の内側の歯部3aに噛み合っている。
The four-stage planetary
遊星歯車機構ユニット20は、出力軸11と同軸の位置に配置された太陽歯車21、太陽歯車21が中心に固定された円板形状のキャリア22、キャリア22の同一円周上の等間隔な位置(120°の角度位置)に回転自在な状態で支持された3つの遊星歯車23を備えている。太陽歯車21は、金属製(焼結材)であり、3つある遊星歯車23は、樹脂製である。3つの遊星歯車23は、樹脂性内歯車4の内側の歯部4aに噛み合っている。また、太陽歯車21は、後段の遊星歯車機構ユニット10の3つの遊星歯車13の中心の位置にあり、3つの遊星歯車13のそれぞれに噛み合っている。
The planetary
遊星歯車機構ユニット30は、出力軸11と同軸の位置に配置された太陽歯車31、太陽歯車31が中心に固定された円板形状のキャリア32、キャリア32の同一円周上の等間隔な位置(120°の角度位置)に回転自在な状態で支持された3つの遊星歯車33を備えている。太陽歯車31は、金属製(焼結材)であり、3つある遊星歯車33は、樹脂製である。3つの遊星歯車33は、樹脂性内歯車4の内側の歯部4aに噛み合っている。また、太陽歯車31は、3つの遊星歯車23の中心の位置にあり、3つの遊星歯車23のそれぞれに噛み合っている。
The planetary
遊星歯車機構ユニット40は、太陽歯車41、太陽歯車41が中心に固定された円板形状のキャリア42、キャリア42の同一円周上の等間隔な位置(120°の角度位置)に回転自在な状態で支持された3つの遊星歯車43を備えている。太陽歯車41は、金属製(焼結材)であり、3つある遊星歯車43は樹脂製である。3つの遊星歯車43は、樹脂性内歯車4の内側の歯部4aに噛み合っている。また、太陽歯車41は、3つの遊星歯車33の中心の位置にあり、3つの遊星歯車33のそれぞれに噛み合っている。
The planetary gear mechanism unit 40 is freely rotatable to a
3つの遊星歯車43の中心の位置には、太陽歯車6が配置されている。太陽歯車6は、3つの遊星歯車43のそれぞれに噛み合っている。太陽歯車6は、図示しないモータの駆動軸(回転シャフト)に固定されている。
The sun gear 6 is disposed at the center position of the three
(動作)
図示しないモータが回転すると、太陽歯車6が回転し、それに従い太陽歯車6に噛み合った遊星歯車43が回転(自転)する。遊星歯車43は、歯部4aに噛み合っているので、遊星歯車43が回転(自転)すると、それに伴い遊星歯車43は、太陽歯車6の回転軸を回転中心として公転運動を行う。この遊星歯車43の公転に伴いキャリア42が回転する。ここで、一般的な遊星ギヤ機構の原理により、太陽歯車6の回転に対して、キャリア42の回転は減速されたものとなる。
(Operation)
When a motor (not shown) rotates, the sun gear 6 rotates, and the
キャリア42が回転すると、太陽歯車41が回転し、それに噛み合った遊星歯車33が回転し、上述した場合と同様な原理により、キャリア32が回転する。この際、更に減速が行われる。
When the carrier 42 rotates, the
そして、キャリア32が回転すると、太陽歯車31が回転し、それに噛み合った遊星歯車23が回転し、上述した場合と同様な原理により、キャリア22が回転する。この際、更に減速が行われる。
When the
キャリア22が回転すると、太陽歯車21が回転し、それに噛み合った遊星歯車13が回転し、上述した場合と同様な原理により、出力軸11が固定されたキャリア12が回転し、同時に出力軸11が回転する。この際、更に減速が行われる。こうして、太陽歯車6が駆動されて回転することで、4段に渡り減速が行われて、出力軸11が減速された状態で回転する。最終的な減速比は各段の減速比の積となるが、減速されるにつれて各段のギヤにかかるトルク(負荷)は増大していき、出力軸で最大になる。
When the
(優位性)
以上述べたように、遊星ギヤ装置1は、出力側に配置された遊星歯車機構ユニット10と駆動側に配置された遊星歯車機構ユニット40とを含み、遊星歯車機構ユニット10〜40のそれぞれは、固定内歯車3a,4aおよび太陽歯車21,31,41,6に噛み合う遊星歯車13,23,33,43と、遊星歯車13,23,33,43を回動自在に支持するとともに回転可能なキャリア12,22,32,42を備え、遊星歯車13およびそれに噛み合う歯部3aが金属により構成され、他の遊星歯車23,33,43およびそれに噛み合う歯部4aが樹脂により構成されている。
(Superiority)
As described above, the planetary gear device 1 includes the planetary
この構造によれば、4段ある遊星歯車機構ユニット10〜40の各遊星歯車において、最も負荷が加わるのは、最も出力側にある遊星歯車13であり、以下遊星歯車23→33→43となるにつれて加わる負荷は段階的に軽くなる。これは、遊星歯車13〜43に接触する固定内歯車3a,4aにおいても同じである。そこで、本実施形態では、強い負荷が加わる遊星歯車13および固定内歯車3aを金属製として耐久性を確保し、相対的に弱い負荷が加わる遊星歯車23,33,43および固定内歯車4aを樹脂製として、その部分を軽量化している。こうして、必要な強度を確保しつつ、遊星ギヤ装置の軽量化を実現している。
According to this structure, in the planetary gears of the four-stage planetary
(その他)
要求される強度に応じて、1段目の遊星歯車13に加えて、2段目の遊星歯車23を金属製としてもよい。この場合、固定内歯車3aを軸方向で延長し、遊星歯車23が噛み合う固定内歯車を金属製とする。この場合、遊星歯車23およびそれに噛み合う固定内歯車を樹脂製とした場合に比較して、重量は増加するが、耐久性は増大する。そして、全ての遊星歯車および固定内歯車を金属製とした場合に比較して、軽量化される。
(Other)
Depending on the required strength, the second stage
上記の例示では、遊星歯車機構ユニットが4段の場合の例を示したが、駆動側に比較して出力側が減速される2段以上の構成に本発明を適用できる。また、駆動側に比較して出力側が減速される3段以上の構成において、出力側から数えて複数段における遊星歯車と固定内歯車を金属製とし、残りの遊星歯車と固定内歯車を樹脂製とすることで、強度と軽量化のバランスを追及することもできる。また、駆動源は、モータに限定されない。また、1段における遊星歯車の数は、3つに限定されず、2つや4つ、あるいはそれ以上の場合も可能である。 In the above illustration, an example in which the planetary gear mechanism unit has four stages is shown, but the present invention can be applied to a structure having two or more stages in which the output side is decelerated compared to the drive side. Further, in a configuration of three or more stages where the output side is decelerated compared to the drive side, the planetary gears and fixed internal gears in a plurality of stages counted from the output side are made of metal, and the remaining planetary gears and fixed internal gears are made of resin. By doing so, the balance between strength and weight reduction can be pursued. Further, the drive source is not limited to a motor. Further, the number of planetary gears in one stage is not limited to three, and two, four, or more cases are possible.
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 The aspect of the present invention is not limited to the individual embodiments described above, and includes various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present invention are not limited to the contents described above. That is, various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
本発明は、遊星ギヤ装置に利用することができる。 The present invention can be used for a planetary gear device.
1…遊星ギヤ装置、2…フレーム部、3…焼結製内歯車、3a…歯部、3b…収容部、3c…ボス部、3d…ボルト孔、3e…フランジ部、3f…ボルト孔、4…樹脂製内歯車、4a…歯部、6…太陽歯車、10…遊星歯車機構ユニット、11…出力軸、12…キャリア、13…遊星歯車、20…遊星歯車機構ユニット、21…太陽ギヤ、22…キャリア、23…遊星歯車、30…遊星歯車機構ユニット、31…太陽ギヤ、32…キャリア、33…遊星歯車、40…遊星歯車機構ユニット、41…太陽ギヤ、42…キャリア、43…遊星歯車。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Planetary gear apparatus, 2 ... Frame part, 3 ... Sintered internal gear, 3a ... Tooth part, 3b ... Accommodating part, 3c ... Boss part, 3d ... Bolt hole, 3e ... Flange part, 3f ... Bolt hole, 4 ... resin internal gear, 4a ... tooth, 6 ... sun gear, 10 ... planetary gear mechanism unit, 11 ... output shaft, 12 ... carrier, 13 ... planetary gear, 20 ... planetary gear mechanism unit, 21 ... sun gear, 22 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Carrier, 23 ... Planetary gear, 30 ... Planetary gear mechanism unit, 31 ... Sun gear, 32 ... Carrier, 33 ... Planetary gear, 40 ... Planetary gear mechanism unit, 41 ... Sun gear, 42 ... Carrier, 43 ... Planetary gear.
Claims (3)
前記複数の遊星歯車機構ユニットは、前記出力側に配置された第1の遊星歯車機構ユニットと前記駆動側に配置された第N(Nは2以上の自然数)の遊星歯車機構ユニットとを含み、
前記複数の遊星歯車機構ユニットのそれぞれは、金属からなる円筒状のフレームの内側に配置された固定内歯車および太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車を回転自在に支持するとともに前記フレームの内側で回転可能なキャリアとを備え、
前記第1の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車が金属により構成されており、
前記固定内歯車の前記第1の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車に噛み合う第1の内歯車が金属により構成されており、
前記第Nの遊星歯車機構ユニットの遊星歯車が樹脂により構成されており、
前記固定内歯車の前記第Nの遊星歯車機構ユニットの遊星歯車に噛み合う第Nの内歯車が樹脂により構成されており、
前記第Nの内歯車は、前記フレームの内周部に内径を拡径して形成された収容部に収容された状態で該フレームに固定されていることを特徴とする遊星ギヤ装置。 A planetary gear device comprising a plurality of planetary gear mechanism units connected in series from the drive side to the output side and decelerating the rotation transmitted from the drive side to the output side ,
Said plurality of planetary gear mechanisms unit, the N which is arranged on the first planetary gear mechanism unit and the drive-side arranged on the output side (N is a natural number of 2 or more) and a planetary gear mechanism unit,
Each of the plurality of planetary gear mechanism units rotatably supports the plurality of planetary gears meshed with a fixed internal gear and a sun gear disposed inside a cylindrical frame made of metal, and the plurality of planetary gears. A carrier rotatable inside the frame,
The planetary gear of the first planetary gear mechanism unit is made of metal,
The first internal gear meshing with the planetary gear of the first planetary gear mechanism unit of the fixed internal gear is made of metal,
The planetary gear of the Nth planetary gear mechanism unit is made of resin,
The Nth internal gear meshing with the planetary gear of the Nth planetary gear mechanism unit of the fixed internal gear is made of resin ;
The planetary gear device, wherein the Nth internal gear is fixed to the frame in a state of being housed in a housing portion formed by expanding the inner diameter of the inner circumferential portion of the frame .
前記第1の遊星歯車機構ユニットに軸方向で隣接する第2の遊星歯車機構ユニットの遊星歯車が金属により構成されていることを特徴とする請求項1に記載の遊星ギヤ装置。 N is 3 or more,
2. The planetary gear device according to claim 1, wherein the planetary gear of the second planetary gear mechanism unit axially adjacent to the first planetary gear mechanism unit is made of metal.
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