JP6729063B2 - 遊星歯車機構 - Google Patents

Description

本発明は、遊星歯車機構に関する。

複数段の遊星歯車ユニットと、その各配列に対応するそれぞれ分割したリング状の内歯車付ハウジングケースとを同心状に並列に配置し、内歯車付ハウジングケースが各遊星歯車ユニットと各段組み合わされ連結した状態で、複数段の減速段一式を、相互に離間することのできる出力軸側フランジ部と入力側エンドキャップ部で挟装し、通しボルトによりネジ止めし、多段減速機として一体に形成された遊星歯車減速機が知られている（特許文献１）。

外周に波形歯形が形成された曲線板と、曲線板の外周の波形歯形に噛合する外ピンと、減速機のケーシングの内径面に回り止めされた状態に設けられ、外ピンの両端部を支持するフランジ部を両端面に有する筒型の外ピンハウジングとを有し、外ピンハウジングを二分割された半割り体の組立てによって形成し、この半割り体を開いた状態で減速機の構成部品を組込み、減速機の構成部品を組み込んだ半割り体を閉じて、連結部材によって結合するインホイールモータ駆動装置も知られている（特許文献２）。

特開平１０−３１１３８４号公報 特開２０１５−１８３８３０号公報

本発明は、小型化、低コスト化を図ることができる遊星歯車機構を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の遊星歯車機構は、
駆動源から回転駆動力を受ける太陽歯車と、内歯歯車と、遊星歯車と、キャリアとからなる複数の遊星歯車ユニットと、
一端に前記駆動源を取り付ける取り付け部と他端に被取り付け体と締結する締結部を有し、前記内歯歯車の回転を禁止して前記遊星歯車ユニットを中心軸線方向に重ね合わせて固定する固定部材と、を備えた、
ことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の遊星歯車機構において、
前記固定部材は、前記取り付け部が設けられた円板部と、基端が前記円板部の周方向に等間隔に連結され前記中心軸線方向に延びる複数の帯部材と、前記帯部材の他端で前記円板部と相対して前記中心軸線方向と交差する方向に延びる脚部と、からなる、
ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の遊星歯車機構において、
前記円板部は、前記駆動源が有するインロー部に嵌合して位置決めされる位置決め孔を有する、

ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３に記載の遊星歯車機構において、
前記脚部は、前記中心軸線方向に突出し前記遊星歯車ユニットに設けられた係合溝に嵌まり込む係合凸部を有する、
ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２に記載の遊星歯車機構において、
前記脚部は、前記中心軸線方向に向かって突出する位置決め突起を有し、前記遊星歯車ユニットに設けられた係合穴に位置決めされる、
ことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項２ないし５のいずれか１項に記載の遊星歯車機構において、
前記帯部材は、前記内歯歯車の外周面に形成された凹形状と嵌まり合って前記内歯歯車の回転を禁止する、
ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、遊星歯車機構を小型化し、かつ、安価に構成することができる。
請求項２に記載の発明によれば、複数の遊星歯車ユニットを重ね合わせて位置決めした状態で固定することができる。
請求項３に記載の発明によれば、駆動源が有するインロー部に嵌合して位置決めされる位置決め孔を有しない構成に比して、組立て誤差を抑制することができる。
請求項４に記載の発明によれば、係合溝に嵌まり込む係合凸部を有しない構成に比して、複数の遊星歯車ユニットを重ね合わせて強固に固定することができる。
請求項５に記載の発明によれば、位置決め突起を有しない構成に比して、固定部材と遊星歯車ユニットとを容易に位置決めすることができる。
請求項６に記載の発明によれば、小型化を図りながら確実に内歯歯車を回転不能に位置決めすることができる。

（ａ）は出力軸側に視点をおいた遊星歯車機構の斜視図、（ｂ）は駆動源側に視点をおいた斜視図である。 （ａ）は遊星歯車機構の一例を示す縦断面斜視図、（ｂ）は横断面斜視図である。 出力軸側に視点をおいた遊星歯車ユニットの斜視図である。 （ａ）は固定部材の展開斜視図、（ｂ）は遊星歯車ユニットを固定する状態の固定部材を示す斜視図である。 遊星歯車機構における遊星歯車ユニットの固定を説明する斜視図である。 （ａ）は駆動源を示す斜視図、（ｂ）は駆動源が取り付けられた遊星歯車機構の斜視図である。

次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

（１）遊星歯車機構の全体構成及び動作
図１（ａ）は出力軸１６０側に視点をおいた遊星歯車機構１の斜視図、（ｂ）は駆動源側に視点をおいた斜視図、図２（ａ）は遊星歯車機構１の一例を示す縦断面模式図、（ｂ）は横断面斜視図、図３は出力軸１６０側に視点をおいた遊星歯車ユニット１００の斜視図、図４（ａ）は固定部材２００の展開斜視図、（ｂ）は遊星歯車ユニット１００を固定する状態の固定部材２００を示す斜視図である。以下、図面を参照しながら、遊星歯車機構１の全体構成及び動作を説明する。

（１．１）遊星歯車機構の全体構成
各図には、複数の遊星歯車ユニット１００を重ね合せて３段構成とした遊星歯車機構１の例が示されているが、本実施形態に係る遊星歯車機構１は必要とされる減速比に応じて複数の遊星歯車ユニット１００を重ね合わせて構成することができる。
遊星歯車機構１は、図１に示すように、中心軸線方向に重ね合わされた複数の遊星歯車ユニット１００が固定部材２００で挟み込まれた状態で固定された駆動伝達装置である。

（１．２）遊星歯車機構
図２に示すように、遊星歯車機構１は、太陽歯車１２０、内歯歯車１３０、遊星歯車１４０、キャリア１５０からなる複数の遊星歯車ユニット１００と、重ね合わされた遊星歯車ユニット１００を入力側（駆動源側）及び出力側（被取り付け体側）で保持する第１カバー体１７０、第２カバー体１８０と、重ね合わされた遊星歯車ユニット１００を第１カバー体１７０及び第２カバー体１８０を介して中心軸方向に沿って挟み込んで固定する固定部材２００と、最終段の遊星歯車ユニット１００のキャリア１５０に固定された出力軸１６０、から構成されている。

太陽歯車１２０は、遊星歯車ユニット１００の中心軸線上で駆動源としてのモータＭ（図６参照）に接続され、モータＭの駆動力をキャリア１５０に回転支持された複数の遊星歯車１４０に伝達する。

遊星歯車１４０は、図２（ｂ）に示すように、キャリア１５０の周方向の３箇所に等間隔に支持軸１４１で回転自在に支持され、これらと噛み合う太陽歯車１２０から回転駆動を受けて自転するとともに、内歯歯車１３０の内面に形成された内歯１３３に噛み合って中心軸線上でキャリア１５０とともに公転する。

内歯歯車１３０は、全体が中空部を有する円筒状の筒体１３１と、筒体１３１の内面１３２の中央部に形成された内歯１３３からなる。内歯１３３が形成された内面１３２の両側は円筒形状で、一端側にはキャリア１５０の円板部１５１の周縁部１５１ａが当接して、キャリア１５０を外側から回転支持している。

図３に示すように、内歯歯車１３０の筒体１３１は、互いに嵌まり合う凹形状１３１ａと凸形状１３１ｂからなる相補形状を有し重ね合わされたそれぞれの内歯歯車１３０同士の回転方向に位置決めされる。また、回転方向に位置決めされた状態で中心軸線方向に延びる凹形状としての係合凹部１３５（図３参照）が形成されている。

図３に示すように、最終段となる重ね合わされた遊星歯車ユニット１００の出力軸１６０側を保持する第２カバー体１８０には、後述する固定部材２００の脚部２３０が位置決めされる位置決め穴１８１と、固定部材２００の脚部２３０に形成された係合凸部２３３と嵌まり合う係合溝１８２が形成されている。

出力軸１６０は、最終段の遊星歯車ユニット１００のキャリア１５０に固定されるとともに、第２カバー体１８０で回転支持され、遊星歯車ユニット１００で減速された回転駆動力を被駆動体に伝達する。

図４に示すように、固定部材２００は、円板部２１０と、帯部材２２０と、脚部２３０からなる板状部材であり、円板部２１０には、駆動源としてのモータＭ（図６参照）が取り付けられる取り付け部としての取り付け孔２１１と、モータＭのインロー部Ｍａ（図６（ａ） 参照）に嵌合して位置決めされる位置決め孔２１２が形成されている。

帯部材２２０は、円板部２１０の外縁２１０ａを基端として周方向に等間隔に遊星歯車ユニット１００の中心軸線方向に延びるように形成され、内歯歯車１３０の筒体１３１に形成された係合凹部１３５に嵌まり合うことで重ね合わされた遊星歯車ユニット１００を回転不能に固定する。

脚部２３０は、円板部２１０と相対するように他端側で帯部材２２０の端部を中心軸線方向と交差（直交）する方向に折り曲げて形成され、中心軸線方向に向かって突出する位置決め突起２３１と、中心軸線方向に突出する係合凸部２３３を有する。
位置決め突起２３１は、被取り付け体と締結する締結部としての締結孔２３２と同軸にバーリング加工された円筒体であり、第２カバー体１８０に形成された位置決め穴１８１に嵌まり合うことで脚部２３０が第２カバー体１８０に位置決めされる。係合凸部２３３は、第２カバー体１８０に形成された係合溝１８２に係合して脚部２３０が強固に固定される。

固定部材２００は、複数の遊星歯車ユニット１００の駆動源側と出力軸１６０側を第１カバー体１７０及び第２カバー体１８０で保持した状態で、帯部材２２０で連結された円板部２１０と脚部２３０で挟み込んで固定している。

遊星歯車機構１のそれぞれの太陽歯車１２０、内歯歯車１３０、遊星歯車１４０、キャリア１５０は合成樹脂材料を用いた成形品で構成される。合成樹脂材料としては、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）又はこれらの合成樹脂にガラス繊維又は炭素繊維を添加した強化合成樹脂が挙げられる。
固定部材２００は、金属性の薄板部材を金型で打ち抜いて形成される。

（１．３）動作
固定部材２００の円板部２１０に取り付けられたモータＭの駆動で太陽歯車１２０が回転駆動されると、３つの遊星歯車１４０の各々が、自身の支持軸１４１を回転中心として自転する。また、３つの遊星歯車１４０の各々は、内歯歯車１３０の内歯１３３と噛み合っているために、中心軸線を中心として公転する。
そして、３つの遊星歯車１４０の公転が開始されると、遊星歯車１４０を支持するキャリア１５０は、内歯歯車１３０の内面１３２に当接支持されて太陽歯車１２０の回転に対し減速回転を開始する。

遊星歯車ユニット１００が、図２に示すように複数段重ね合わせて構成されている場合（図２の例では３段）には、キャリア１５０の外面に設けられ減速回転する太陽歯車１２０Ａが２段目の遊星歯車ユニット１００の入力となる。
そして、２段目の遊星歯車ユニット１００では、２段目の内歯歯車１３０と２段目の太陽歯車１２０Ａとに噛み合う２段目の遊星歯車１４０が、２段目のキャリア１５０により支持されて、自転しながら２段目の太陽歯車１２０Ａの外周を公転する。そして、公転する遊星歯車１４０を支持する２段目のキャリア１５０が減速回転する。

減速回転する２段目のキャリア１５０の外面には太陽歯車１２０Ａが設けられており、３段目の内歯歯車１３０と３段目の太陽歯車１２０Ａとに噛み合う３段目の遊星歯車１４０が、３段目のキャリア１５０により支持されて、自転しながら３段目の太陽歯車１２０Ａの外周を公転する。公転する遊星歯車１４０を支持する３段目のキャリア１５０の外面には出力軸１６０が固定され、出力軸１６０には３段に減速された回転が伝達され、被駆動体を回転駆動する。

（２）遊星歯車ユニットの固定構造
図５は遊星歯車機構１における遊星歯車ユニット１００の固定を説明する斜視図、図６（ａ）は駆動源の斜視図、（ｂ）は駆動源が取り付けられた遊星歯車機構１の斜視図である。
それぞれの遊星歯車ユニット１００同士は、それぞれの内歯歯車１３０の筒体１３１に形成された凹形状１３１ａと凸形状１３１ｂが嵌まり合って回転方向に対して位置決めされた状態で、第１カバー体１７０及と第２カバー体１８０で保持される。

固定部材２００は、図５に示すように、円板部２１０が駆動源側の第１カバー体１７０に取り付けられ、円板部２１０の外縁２１０ａに等間隔に連結された帯部材２２０を第２カバー体１８０に向かって折り曲げる（図５中 矢印参照）と、固定部材２００の帯部材２２０が内歯歯車１３０の外周面１３０ａ上に形成された係合凹部１３５に嵌まり込む。

帯部材２２０が内歯歯車１３０の係合凹部１３５に嵌まり込んだ状態で、固定部材２００の脚部２３０は、位置決め突起２３１が第２カバー体１８０の位置決め穴１８１に嵌まり合って第２カバー体１８０に位置決めされると同時に、係合凸部２３３が、第２カバー体１８０に形成された係合溝１８２に係合して脚部２３０が強固に固定される。

本実施形態に係る遊星歯車機構１は、帯部材２２０が内歯歯車１３０の係合凹部１３５に嵌まり込んで遊星歯車ユニット１００の内歯歯車１３０から径方向に突出することなく重ね合わされた遊星歯車ユニット１００を固定して、遊星歯車機構１を小型化することができる。

また、遊星歯車機構１の駆動源Ｍ側を固定する固定部材２００の円板部２１０は、位置決め孔２１２が駆動源としてのモータＭのインロー部Ｍａ（図６（ａ） 参照）に嵌合して位置決めされ、取り付け孔２１１にモータＭが直接取り付けられるために、遊星歯車機構１を小型化するとともにモータＭを金属製の固定部材２００に導通接地することができる。

遊星歯車機構１の出力軸１６０側を固定する固定部材２００の脚部２３０は、位置決め突起２３１と同軸に形成された締結孔２３２を介して被取り付け体に締結される。そのために、遊星歯車機構１を小型化するともに、遊星歯車機構１の被取り付け体への締結と固定部材２００による遊星歯車ユニット１００の固定を共通の締結部材で行い低コスト化することができる。

１・・・遊星歯車機構
１００・・・遊星歯車ユニット
１２０、１２０Ａ・・・太陽歯車
１３０・・・内歯歯車
１３０ａ・・・外周面
１３３・・・内歯
１３５・・・係合凹部（内歯歯車）
１４０・・・遊星歯車
１５０・・・キャリア
１６０・・・出力軸
１７０・・・第１カバー体
１８０・・・第２カバー体
２００・・・固定部材
２１０・・・円板部
２１１・・・取り付け孔
２１２・・・位置決め孔
２２０・・・帯部材
２３０・・・脚部
２３１・・・位置決め突起
２３２・・・締結孔
２３３・・・係合凸部
M・・・モータ

Claims (6)

1. 駆動源から回転駆動力を受ける太陽歯車と、内歯歯車と、遊星歯車と、キャリアとからなる複数の遊星歯車ユニットと、
   一端に前記駆動源を取り付ける取り付け部と他端に被取り付け体と締結する締結部を有し、前記内歯歯車の回転を禁止して前記遊星歯車ユニットを中心軸線方向に重ね合わせて固定する固定部材と、を備えた、
   ことを特徴とする遊星歯車機構。
2. 前記固定部材は、前記取り付け部が設けられた円板部と、基端が前記円板部の周方向に等間隔に連結され前記中心軸線方向に延びる複数の帯部材と、前記帯部材の他端で前記円板部と相対して前記中心軸線方向と交差する方向に延びる脚部と、からなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車機構。
3. 前記円板部は、前記駆動源が有するインロー部に嵌合して位置決めされる位置決め孔を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の遊星歯車機構。
4. 前記脚部は、前記中心軸線方向に突出し前記遊星歯車ユニットに設けられた係合溝に嵌まり込む係合凸部を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の遊星歯車機構。
5. 前記脚部は、前記中心軸線方向に向かって突出する位置決め突起を有し、前記遊星歯車ユニットに設けられた係合穴に位置決めされる、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の遊星歯車機構。
6. 前記帯部材は、前記内歯歯車の外周面に形成された凹形状と嵌まり合って前記内歯歯車の回転を禁止する、
   ことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の遊星歯車機構。

Images