JP6833428B2 - 減速機 - Google Patents

Description

本発明は、太陽歯車、複数の遊星歯車及びキャリアを備える遊星歯車機構によって入力軸の回転を減速しつつ回転ケーシングを回転駆動する遊星歯車減速機に関する。

例えば特許文献１が開示する遊星歯車減速機では、油圧モータからの回転駆動力が入力軸に伝達され、入力軸とともに太陽歯車が回転し、遊星歯車が太陽歯車の周りで公転運動する。この遊星歯車の公転運動に伴ってキャリア及び第２太陽歯車が回転し、第２太陽歯車の回転によって第２遊星歯車が回転し、第２遊星歯車と係合する回転ケーシングが回転駆動される。

また、この特許文献１の遊星歯車減速機では、キャリアによって複数の遊星歯車が一方側から回転自在に保持されつつ、複数の遊星歯車の他方側に配置されたプレートがキャリアの軸に連結されている。プレートはキャリアのスラスト方向の荷重を受けるように構成されており、キャリアの剛性がプレートによって向上させられている。

特開２００７−７１２７３号公報

特許文献１が開示する遊星歯車減速機では、キャリアの軸が凸部として設けられる一方で、プレートにはその凸部が嵌合可能な孔が設けられている。このようにキャリアの各軸の端部には凸部が形成されるため、キャリアの形状が複雑になり、特に鋳物によってキャリアを構成する場合には、凸部及びその周辺領域の加工には非常に手間がかかる。また、キャリアの軸の凸部をプレートの孔に適切に嵌合させるには、その凸部及び孔の面状態だけではなく、その凸部及び孔の周辺領域の面状態も高精度に仕上げる必要があるが、そのような仕上げ加工は複雑で手間がかかり、コストも高くなる。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で互いに連結可能なキャリア及びプレートを安価に製造できる減速機を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、固定ケーシングにより、ケーシング用軸受を介して回転軸線を中心に回転自在に保持される回転ケーシングと、回転ケーシングの内周に設けられている内歯と、回転自在に設けられ、回転駆動力を発生させる駆動源に対して連結される入力軸と、入力軸に連結される太陽歯車と、太陽歯車と内歯との間に配置される複数の遊星歯車と、回転軸線が延在する軸方向に関して複数の遊星歯車の一方側に配置されるベース部と、軸方向に関して一方側から他方側に向かってベース部から延在する複数の支持軸であって、歯車用軸受を介して複数の遊星歯車のそれぞれを回転自在に保持する複数の支持軸と、を有するキャリアと、軸方向に関して複数の遊星歯車の他方側に配置され、複数の支持軸に連結されるプレートと、を備える減速機であって、複数の支持軸の各々は、凹部を有し、プレートは、複数の支持軸の凹部のそれぞれと係合する複数の突起部を有する減速機に関する。

プレートには複数の孔部が形成され、複数の孔部の各々からは複数の突起部のうちの対応突起部が延在し、複数の孔部の各々は、対応突起部の形状に対応する形状を有してもよい。

複数の突起部の各々は、軸方向と垂直な径方向の幅よりも、軸方向及び径方向の各々と垂直な周方向の幅の方が大きい断面を有していてもよい。

複数の突起部の各々は矩形状の断面を有し、複数の突起部は、回転軸線を中心とした回転対称となる位置に配置されてもよい。

複数の突起部の各々は、係合する凹部の側壁部を押圧していてもよい。

複数の突起部の各々は、軸方向と垂直な径方向の外側に向かって張り出すように延在する張り出し部を有し、張り出し部の各々は、係合する凹部の内側に配置され、凹部の側壁部を押圧していてもよい。

凹部の各々は、複数の支持軸の各々に形成された開口部によって構成されていてもよい。

凹部の各々は、複数の支持軸の各々に形成された切り欠き部によって構成されていてもよい。

本発明によれば、キャリアの各支持軸が凹部を有し、プレートが各凹部と係合する突起部を有する。そのため、簡素な構成で互いに連結可能なキャリア及びプレートを安価に提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る遊星歯車減速機を示す断面図である。 図２は、第１実施形態に係る遊星歯車、プレート及び回転ケーシングの平面図である。 図３は、支持軸に形成される凹部の一例を示す平面図である。 図４は、支持軸に形成される凹部の他の例を示す平面図である。 図５は、１つの突起部のみを示す斜視図である。 図６は、突起部の一例の断面状態を示す図である。 図７は、第２実施形態に係る遊星歯車減速機を示す断面図である。 図８は、第２実施形態に係る遊星歯車、プレート及び回転ケーシングの平面図である。 図９は、第２実施形態に係る１つの突起部の断面状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面に示される要素には、理解を容易にするために、サイズ及び縮尺等が実際のそれらと異なって示されている要素が含まれうる。

以下に説明する遊星歯車減速機では、プレートに設けた凸部を、キャリアの軸に設けた凹部に嵌合させることにより、遊星歯車の移動が規制されている。キャリアの軸に凸部を形成する加工に比べ、キャリアの軸に凹部を形成する加工の方が格段に簡単である。したがって、下述の遊星歯車減速機によれば、簡素な構成で互いに連結可能なキャリア及びプレートを安価に提供することができる。

なお以下の遊星歯車減速機は、典型的には建設機械が備える走行用装置における減速機として使用可能であるが、他の用途に適用されてもよく、その用途は特に限定されない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る遊星歯車減速機１を示す断面図である。

遊星歯車減速機１は、図示しない建設機械に搭載されており、この建設機械を走行させるための油圧モータ１０（詳細な図示は省略）が内部に配設された固定ケーシング１１に対して取り付けられている。この遊星歯車減速機１は、回転ケーシング１２、内歯１３、入力軸１４、第１太陽歯車１５、第１遊星歯車１６、キャリア１７、プレート１８、第２太陽歯車１９及び第２遊星歯車２０を備える。そして遊星歯車減速機１は、油圧モータ１０で発生する回転駆動力を減速して伝達し、最終的に回転ケーシング１２を回転駆動することで、回転ケーシング１２に設けられたフランジ部３０に取り付けられた図示しないスプロケットを介して図示しない被駆動部を駆動する。なお油圧モータ１０の構成は特に限定されず、典型的には斜板式のピストンポンプを油圧モータ１０として利用することができる。

遊星歯車減速機１における回転ケーシング１２は、基本的に中空円筒状の構造を有し、その一方の側の開口部から固定ケーシング１１の端部が挿入されている。回転ケーシング１２の他方の側の開口部は、蓋体２１によって塞がれている。回転ケーシング１２は、固定ケーシング１１により、ケーシング用軸受２８（２８ａ、２８ｂ）を介して回転軸線Ａを中心に回転自在に保持されている。すなわち、回転ケーシング１２の内周に形成された突状部３１が固定ケーシング１１の外周に取り付けられた２つのケーシング用軸受２８ａ、２８ｂの間で挟持され、回転ケーシング１２は、ケーシング用軸受２８ａ、２８ｂを介して固定ケーシング１１に回転自在に保持されている。回転ケーシング１２の内周には内歯１３が設けられており、内歯１３は後述の第１遊星歯車１６や第２遊星歯車２０と噛合する。なお内歯１３は、回転ケーシング１２と一体として形成されていてもよいし、別体として形成され回転ケーシング１２に対して固定的に取り付けられていてもよい。

入力軸１４は、回転自在に設けられ、回転ケーシング１２内の中心に配置されており、回転駆動力を発生させる駆動源である油圧モータ１０に対して連結されている。

第１太陽歯車１５は、入力軸１４の端部に連結されており、複数の第１遊星歯車１６と噛合する。複数の第１遊星歯車１６の各々は、第１太陽歯車１５と内歯１３との間に配置されており、第１太陽歯車１５及び内歯１３のいずれにも噛合している。各第１遊星歯車１６は、第１太陽歯車１５の自転に伴って回転駆動され、第１太陽歯車１５の周りを公転する。

図２は、第１実施形態に係る第１遊星歯車１６、プレート１８及び回転ケーシング１２の平面図である。本実施形態では、３つの第１遊星歯車１６が周方向Ｄｃに均等角度（すなわち１２０度）ずれて配置されている。

キャリア１７は、図１に示すように、第１遊星歯車１６を保持する遊星枠を構成しており、複数の第１遊星歯車１６の各々を、一方側から片持ち状態で歯車用軸受２３を介して回転自在に保持している。すなわちキャリア１７は、ベース部３５及び複数の支持軸２９を有する。ベース部３５は、回転軸線Ａが延在する軸方向Ｄａに関して複数の第１遊星歯車１６の一方側（すなわち図１の左側）に配置されている。複数の支持軸２９は、軸方向Ｄａに関して一方側から他方側に向かって、ベース部３５から延在しており、歯車用軸受２３を介して複数の第１遊星歯車１６のそれぞれを回転自在に保持する。複数の支持軸２９は、キャリア１７の外周部において周方向Ｄｃに均等角度（すなわち１２０度）ずれて配置されている。そして複数の支持軸２９は、それぞれ対応の第１遊星歯車１６を貫通するように設けられており、他方側端部においてプレート１８と連結する。

複数の支持軸２９の各々は凹部６０を有する。すなわち各支持軸２９のプレート１８側の端部には、プレート１８と連結するための凹部６０が形成されている。プレート１８に形成される対応の突起部（以下「対応突起部」とも称する）６１と凹部６０とが適切に係合することができるのであれば、凹部６０の形状は特に限定されない。例えば図３に示すように、各支持軸２９に形成された穴状の開口部６３によって各凹部６０が構成されてもよいし、図４に示すように、各支持軸２９の一部切り欠かれることにより形成された切り欠き部６４によって各凹部６０が構成されてもよい。

また、図１に示すキャリア１７の平板状のベース部３５の径方向中心部には中空部分が形成されており、この中空部分には、第２太陽歯車１９の端部とスプライン結合される内歯部分３７が周方向Ｄｃに形成されている。

第２太陽歯車１９は円筒形状に形成されており、第２太陽歯車１９の内側には入力軸１４が挿入され、第２太陽歯車１９の外周には外歯が形成されている。この外歯には、キャリア１７の内歯部分３７がスプライン結合されるとともに、複数（３つ）の第２遊星歯車２０が噛合している。３つの第２遊星歯車２０は、それぞれ、固定ケーシング１１の端面において周方向Ｄｃに均等位置の３箇所に設けられている突設軸部３４によって、回転自在に支持されている。

プレート１８は、軸方向Ｄａに関して複数の第１遊星歯車１６の他方側（図１の右側）に配置されており、複数の支持軸２９に連結されている。すなわちプレート１８は、複数の支持軸２９の凹部６０のそれぞれと係合する複数の突起部６１を有し、各凹部６０に対応突起部６１が係合することによって、プレート１８が各支持軸２９の端部（すなわちキャリア１７）に対して連結されている。複数の突起部６１は、回転軸線Ａを中心とした回転対称となる位置に配置されている。本実施形態では、図２に示すように３つの突起部６１が設けられており、３つの突起部６１は３回対称となる位置に、すなわち周方向Ｄｃに均等角度（すなわち１２０度）ずれて配置されている。このように支持軸２９及び突起部６１を介してキャリア１７及びプレート１８が連結されており、プレート１８はキャリア１７のスラスト方向の荷重を保持する。なおプレート１８には、その中心に第１太陽歯車１５との干渉を防止するための中心孔が形成されている。

図５は、１つの突起部６１のみを示す斜視図である。プレート１８には複数の孔部６２（本実施形態では３つの孔部６２）が形成されている。複数の孔部６２の各々からは、対応突起部６１が延在する。各孔部６２は、対応突起部６１の形状に対応する形状を有する。各突起部６１は、プレート１８の一部がプレス加工等により折り曲げられることによって形成されており、各孔部６２は対応突起部６１が存在していたスペースによって構成される。そのため、各孔部６２の形状は対応突起部６１の形状と一致する。

図６は、突起部６１の一例の断面状態を示す図である。各突起部６１の形状は、対応の凹部６０と適切に係合することができるのであれば特に限定されないが、典型的には、図６に示すような矩形状の断面を有する。特に、プレート１８と支持軸２９（すなわちキャリア１７）との連結強度を向上させる観点から、各突起部６１は、軸方向Ｄａと垂直な径方向Ｄｒの幅Ｌｒよりも、軸方向Ｄａ及び径方向Ｄｒの各々と垂直な周方向Ｄｃの幅Ｌｃの方が大きい断面を有していてもよい。各第１遊星歯車１６は周方向Ｄｃに公転するためプレート１８及び支持軸２９は各第１遊星歯車１６から周方向Ｄｃに力を受ける。そのため、各突起部６１の周方向Ｄｃの幅を大きくして、周方向Ｄｃに関する強度を増大させることが、各第１遊星歯車１６の公転時におけるプレート１８と支持軸２９との連結強度を向上させる観点からは好ましい。また各突起部６１は、プレート１８の平坦部に対して傾斜して設けられてもよい。各突起部６１の形状弾性を利用して、各凹部６０の側壁部に対応突起部６１を押圧させた状態で配置することにより、各支持軸２９に対するプレート１８の連結強度を増大することができる。

なおプレート１８は、図１に示すように各凹部６０に各突起部６１が係合した状態で、回転ケーシング１２の端部に取り付けられている蓋体２１に設けられた複数の押圧部２２によって押圧されることで、スラスト方向の荷重を適切に受けることができる。

次に、遊星歯車減速機１の作動について説明する。

固定ケーシング１１内に配設された油圧モータ１０が回転すると、その回転駆動力が、モータ出力軸とともに回転するように連結された入力軸１４へと伝達される。そして、入力軸１４の回転とともに第１太陽歯車１５が回転して、この第１太陽歯車１５に噛合している第１遊星歯車１６が内歯１３と噛合しながら第１太陽歯車１５の周りで公転運動を行う。この第１遊星歯車１６の公転運動に伴ってキャリア１７が回転し、キャリア１７の内歯部分とスプライン結合された第２太陽歯車１９が回転する。この第２太陽歯車１９が回転することで、固定ケーシング１１の各突設軸部３４に回転自在に支持された各第２遊星歯車２０が回転し、これにより、第２遊星歯車２０と内歯１３との噛合を介して、回転ケーシング１２が回転駆動される。

以上説明した遊星歯車減速機１によれば、プレート１８がキャリア１７に連結されてキャリア１７の剛性が高められるため、第１遊星歯車１６を適切に回転可能に保持することができる。

特に、キャリア１７に凹部６０を形成する一方でプレート１８に突起部６１を形成し、凹部６０と突起部６１との係合が利用されてキャリア１７及びプレート１８が連結される。このように本実施形態の遊星歯車減速機１によれば、簡素な構成で互いに連結可能なキャリア１７及びプレート１８を提供することができる。とりわけ、鋳物で構成されることが多いキャリア１７では、凹部を形成する加工は、凸部を形成する加工よりも格段に容易に実施可能である。一方、金属で構成されることが多いプレート１８において、一部分をプレス加工等により折り曲げて突起部６１を形成することは極めて簡単に実施可能である。したがって本実施形態の遊星歯車減速機１によれば、キャリア１７における凹部６０の形成加工及びプレート１８における突起部６１の形成加工を簡単に行うことができ、精度良く安価に各凹部６０及び各突起部６１を形成することができる。

［第２実施形態］
本実施形態において、上述の第１実施形態と同一又は類似の要素には第１実施形態と同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。

図７は、第２実施形態に係る遊星歯車減速機１を示す断面図である。図８は、第２実施形態に係る第１遊星歯車１６、プレート１８及び回転ケーシング１２の平面図である。図９は、第２実施形態に係る１つの突起部６１の断面状態を概略的に示す図である。

本実施形態のプレート１８は、その外周部から径方向Ｄｒに向かって突出するようにして設けられた複数（３つ）の突起部６１を有する。３つの突起部６１は、周方向Ｄｃに均等角度（すなわち１２０度）ずれて配置されている。

各突起部６１は、図９に示すように、プレート１８の平坦部６５からほぼ垂直方向に延在する立設部６６と、立設部６６の先端部から径方向Ｄｒの外側に向かって張り出すように延在する張り出し部６７とを有する。各張り出し部６７は、係合する凹部６０の内側に撓んだ状態で配置され、凹部６０の側壁部を押圧している。本実施形態の張り出し部６７は、係合する凹部６０の外側壁部（図９の符合「Ｂ」参照）及び内側壁部（図９の符合「Ｃ」参照）の両方を押圧しており、プレート１８が支持軸２９（キャリア１７）に対して強固に固定されている。

本実施形態のように、突起部６１が、プレート１８の平坦部６５から外側に向かって張り出すように設けられている場合にも、プレート１８を支持軸２９（キャリア１７）に対して適切に固定することができる。特に、撓んだ状態の張り出し部６７を凹部６０の側壁部に接触させることにより、張り出し部６７の弾性力を利用して、プレート１８を支持軸２９（キャリア１７）に対して強固に固定することができる。

また図８に示すように、プレート１８によって覆われる各第１遊星歯車１６の範囲が上述の第１実施形態と比べて小さくなり、各支持軸２９の一部範囲が露出される。そのため、循環される作動油（潤滑油）を、より効率良く歯車用軸受２３に供給することができる。

本発明は、上述の実施形態及び変形例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が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

例えば、上述の第２実施形態の突起部６１は、凹部６０の外側壁部（図９の符合「Ｂ」参照）及び内側壁部（図９の符合「Ｃ」参照）の両方に接触しているが、これらの側壁部のいずれか一方のみと接触していてもよい。また、プレート１８の平坦部６５が支持軸２９と適切に接触し、各支持軸２９が平坦部６５によって適切に支持されている場合には、突起部６１は必ずしも凹部６０の壁部（側壁部及び底壁部を含む）に接触している必要はない。

１ 遊星歯車減速機
１０ 油圧モータ
１１ 固定ケーシング
１２ 回転ケーシング
１３ 内歯
１４ 入力軸
１５ 太陽歯車
１６ 第１遊星歯車
１７ キャリア
１８ プレート
１９ 第２太陽歯車
２０ 第２遊星歯車
２１ 蓋体
２２ 押圧部
２３ 歯車用軸受
２８ ケーシング用軸受
２９ 支持軸
３０ フランジ部
３１ 突状部
３４ 突設軸部
３５ ベース部
３７ 内歯部分
６０ 凹部
６１ 突起部
６２ 孔部
６３ 開口部
６４ 切り欠き部
６５ 平坦部
６６ 立設部
６７ 張り出し部
Ａ 回転軸線
Ｄａ 軸方向
Ｄｒ 径方向
Ｄｃ 周方向

Claims (8)

1. 固定ケーシングにより、ケーシング用軸受を介して回転軸線を中心に回転自在に保持される回転ケーシングと、
   前記回転ケーシングの内周に設けられている内歯と、
   回転自在に設けられ、回転駆動力を発生させる駆動源に対して連結される入力軸と、
   前記入力軸に連結される太陽歯車と、
   前記太陽歯車と前記内歯との間に配置される複数の遊星歯車と、
   前記回転軸線が延在する軸方向に関して前記複数の遊星歯車の一方側に配置されるベース部と、前記軸方向に関して前記一方側から他方側に向かって前記ベース部から延在する複数の支持軸であって、歯車用軸受を介して前記複数の遊星歯車のそれぞれを回転自在に保持する複数の支持軸と、を有するキャリアと、
   前記軸方向に関して前記複数の遊星歯車の前記他方側に配置され、前記複数の支持軸に連結されるプレートと、
   を備える減速機であって、
   前記複数の支持軸の各々は、凹部を有し、
   前記プレートは、前記複数の支持軸の前記凹部のそれぞれと係合する複数の突起部を有し、
   前記プレートには複数の孔部が形成され、
   前記複数の孔部の各々からは前記複数の突起部のうちの対応突起部が延在し、
   前記複数の孔部の各々は、前記対応突起部の形状に対応する形状を有する減速機。
2. 固定ケーシングにより、ケーシング用軸受を介して回転軸線を中心に回転自在に保持される回転ケーシングと、
   前記回転ケーシングの内周に設けられている内歯と、
   回転自在に設けられ、回転駆動力を発生させる駆動源に対して連結される入力軸と、 前記入力軸に連結される太陽歯車と、
   前記太陽歯車と前記内歯との間に配置される複数の遊星歯車と、
   前記回転軸線が延在する軸方向に関して前記複数の遊星歯車の一方側に配置されるベース部と、前記軸方向に関して前記一方側から他方側に向かって前記ベース部から延在する複数の支持軸であって、歯車用軸受を介して前記複数の遊星歯車のそれぞれを回転自在に保持する複数の支持軸と、を有するキャリアと、
   前記軸方向に関して前記複数の遊星歯車の前記他方側に配置され、前記複数の支持軸に連結されるプレートと、
   を備える減速機であって、
   前記複数の支持軸の各々は、凹部を有し、
   前記プレートは、前記複数の支持軸の前記凹部のそれぞれと係合する複数の突起部を有し、
   前記複数の突起部の各々は、前記軸方向と垂直な径方向の幅よりも、前記軸方向及び前記径方向の各々と垂直な周方向の幅の方が大きい断面を有する減速機。
3. 固定ケーシングにより、ケーシング用軸受を介して回転軸線を中心に回転自在に保持される回転ケーシングと、
   前記回転ケーシングの内周に設けられている内歯と、
   回転自在に設けられ、回転駆動力を発生させる駆動源に対して連結される入力軸と、 前記入力軸に連結される太陽歯車と、
   前記太陽歯車と前記内歯との間に配置される複数の遊星歯車と、
   前記回転軸線が延在する軸方向に関して前記複数の遊星歯車の一方側に配置されるベース部と、前記軸方向に関して前記一方側から他方側に向かって前記ベース部から延在する複数の支持軸であって、歯車用軸受を介して前記複数の遊星歯車のそれぞれを回転自在に保持する複数の支持軸と、を有するキャリアと、
   前記軸方向に関して前記複数の遊星歯車の前記他方側に配置され、前記複数の支持軸に連結されるプレートと、
   を備える減速機であって、
   前記複数の支持軸の各々は、凹部を有し、
   前記プレートは、前記複数の支持軸の前記凹部のそれぞれと係合する複数の突起部を有し、
   前記複数の突起部の各々は矩形状の断面を有する減速機。
4. 固定ケーシングにより、ケーシング用軸受を介して回転軸線を中心に回転自在に保持される回転ケーシングと、
   前記回転ケーシングの内周に設けられている内歯と、
   回転自在に設けられ、回転駆動力を発生させる駆動源に対して連結される入力軸と、 前記入力軸に連結される太陽歯車と、
   前記太陽歯車と前記内歯との間に配置される複数の遊星歯車と、
   前記回転軸線が延在する軸方向に関して前記複数の遊星歯車の一方側に配置されるベース部と、前記軸方向に関して前記一方側から他方側に向かって前記ベース部から延在する複数の支持軸であって、歯車用軸受を介して前記複数の遊星歯車のそれぞれを回転自在に保持する複数の支持軸と、を有するキャリアと、
   前記軸方向に関して前記複数の遊星歯車の前記他方側に配置され、前記複数の支持軸に連結されるプレートと、
   を備える減速機であって、
   前記複数の支持軸の各々は、凹部を有し、
   前記プレートは、前記複数の支持軸の前記凹部のそれぞれと係合する複数の突起部を有し、
   前記凹部の各々は、前記複数の支持軸の各々に形成された切り欠き部によって構成されている減速機。
5. 前記複数の突起部は、前記回転軸線を中心とした回転対称となる位置に配置されている請求項３に記載の減速機。
6. 前記複数の突起部の各々は、係合する前記凹部の側壁部を押圧している請求項１〜５のいずれか一項に記載の減速機。
7. 前記複数の突起部の各々は、前記軸方向と垂直な径方向の外側に向かって張り出すように延在する張り出し部を有し、
   前記張り出し部の各々は、係合する前記凹部の内側に配置され、前記凹部の前記側壁部を押圧している請求項６に記載の減速機。
8. 前記凹部の各々は、前記複数の支持軸の各々に形成された開口部によって構成されている請求項１〜３及び５のいずれか一項に記載の減速機。

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