JP7068788B2

JP7068788B2 - リングギア及び歯車装置

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Publication number: JP7068788B2
Application number: JP2017159085A
Authority: JP
Inventors: ニンタジン; ワーロラプ; ジュイーシン; メイリチウ
Original assignee: ジョンソンエレクトリックインターナショナルアクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: US20180051791A1; EP3296591A1; EP3296591B1; JP2018059624A; CN107763170B; US10844945B2; CN107763170A

Description

[0002] 本発明は、歯車の分野に、特にリングギア、及び遊星歯車減速装置のような歯車装置に関する。

[0003] 従来の歯車減速装置の遊星歯車列の内側リングギアを組み立てるに当たり、通常、内側リングギアを初めに組み立て、次いでフランジを接続するための取付部分が機械加工工程を使用して形成される。このような様式で組み立てた内側リングギアは、二次機械加工が必要であり、従って費用が高くなる。さらに、製作中又は組立てプロセスで偏心が生じ易く、それは、内側リングギア及びフランジが接続されれば、それらの間の同心性に影響する。

[0004] 従って、リングギアとフランジとを接続するとき、それらの同心性を改善することに対する要望がある。

[0005] 本発明の第１の態様はリングギアを提供し、リングギアは、複数の取付部分を持つ環状本体と、環状本体の内周面上に配置された複数の歯とを備え、環状本体及び歯は、粉末金属から一体に形成される。

[0006] 取付部分及び歯は、環状本体の軸方向で少なくとも部分的に重なることが好ましい。

[0007] リングギアは、環状本体の軸方向に沿って配置された第１のリングギア部分及び第２のリングギア部分を備えることが好ましい。

[0008] 第１のリングギア部分は第１の環状本体及び第１の歯を備え、第２のリングギア部分は第２の環状本体及び第２の歯を備え、第１の歯は第２の歯につながることが好ましい。

[0009] 第１の歯はねじれ歯であり、第２の歯は直線歯であることが好ましい。

[0010] 取付部分の軸方向の外端面は、歯の軸方向端面と同一平面上にあることが好ましい。

[0011] 各取付部分は、環状本体の半径方向に沿って環状本体を貫通する接続穴を定めることが好ましい。

[0012] 各取付部分は、台形のくぼんだ取付部分であり、その外側端がその内側端よりも広いことが好ましい。

[0013] 別の態様において、本発明は、リングギアと、フランジと、リングギア内に収容された遊星歯車列とを備える歯車装置を提供する。リングギアは、複数の取付部分を持つ環状本体と、環状本体の内周面に配置された複数の歯とを備える。環状本体とリングギアの歯とは、粉末金属から一体に形成され、取付部分と歯とは、環状本体の軸方向で少なくとも部分的に重なる。リングギアの環状本体の端部にフランジを取り付ける。フランジは、取付部分にそれぞれ係合された複数の係合部分を備える。

[0014] フランジは、リングギアの端部に当接するフランジ本体と、フランジ本体から延びてリングギアの内側へ挿入される接続部分とを備えることが好ましい。

[0015] 係合部分は接続部分の外周面から突出し、取付部分は歯と比べてくぼんでおり、突出した係合部分は、くぼんだ取付部分内にそれぞれ収容されることが好ましい。

[0016] 係合部分及び取付部分の各々は接続穴を定め、フランジの係合部分は、接続穴に隣接するくぼんだ領域を定め、くぼんだ領域は、リングギアの接続穴の周りのバリを収容するように構成されることが好ましい。

[0017] くぼんだ領域は溝であることが好ましい。

[0018] 各取付部分は台形であり、その軸方向の外側端がその軸方向の内側端よりも広く、係合部分が対応する取付部分に進入するのを容易にすることが好ましい。

[0019] 接続部分は、リングギアの歯の先端に接触するように構成された丸い円周面を有することが好ましい。

本発明の１つの実施形態によるリングギアを示す図である。図１のリングギアの断面図である。本発明のリングギアを使用する歯車減速装置の断面図である。遊星歯車列を除去した図３の歯車減速装置の断面図である。図３の歯車減速装置の２つのフランジを示す図である。

[0025] 以下に、本発明の実施形態が、添付図面を参照してさらに説明される。

[0026] 図１及び図２を参照して、本発明は、粉末冶金材料から作成したリングギア１００を提供する。リングギア１００の粉末冶金粒子間に狭く長い細孔が形成され、狭く長い細孔の長辺の最大サイズは、０．２ｍｍ未満である。この実施形態では、リングギア１００は、第１のリングギア部分１０及び第２のリングギア部分２０を含む複合リングギアである。第１のリングギア部分１０は、第１の環状の本体と、第１の環状本体の内側面上に形成された複数の第１の歯１１とを備える。第２のリングギア部分２０は、第２の環状本体と、第２の環状本体の内側面上に形成された複数の第２の歯２１とを備える。第１のリングギア部分１０と第２のリングギア部分２０とは一体に形成される。すなわち、第１及び第２の環状本体、並びに第１の歯１１及び第２の歯２１は、一体構造であり一体的に形成されて単一部品になる。第１のリングギア部分１０の第１の環状本体及び第２のリングギア部分２０の第２の環状本体は、リングギア１００の環状本体として協働して形成される。この実施形態では、リングギアの二段の歯１１、２１は、環状本体の内周面上に形成される。この実施形態では、第１のリングギア部分１０と第２のリングギア部分２０との組立てを省略することができ、それにより一方で、第１のリングギア１０及び第２のリングギア部分２０の二次機械加工を回避し、リングギア１００の軸方向長を縮小させ、費用を低下させることができ、他方で、部分の製造又は組立の間の誤差による偏心を回避することができ、従って第１のリングギア部分１０及び第２のリングギア部分２０の偏心を改善することができる。

[0027] リングギア１００は、密度がその理論密度の９２％未満であり、質量が１・立方ミリメートル当たり、６．０から８．０グラムであり、６．２から７．２グラムであることが好ましい。

[0028] 第１のリングギア部分１０の内周面には、第１の歯１１が一体に形成される。第２のリングギア部分２０の内周面には、第２の歯２１が一体に形成される。第１の歯１１の軸方向内側端が第２の歯２１の内側端に接続され、第１の歯１１の軸方向外側端は、リングギアの環状本体の軸方向端面と同一平面上にあり、第２の歯２１の軸方向の外端が、リングギアの環状本体の向かい側の軸方向端面と同一平面上にあることが好ましい。代わりの実施形態では、第１の歯１１の内側端及び第２の歯２１の内側端は、切り離すことができるが、代わりに、半径方向距離だけ離間し、すなわち、第１の歯１１の内側端と第２の歯２１の内側端との間に歯がない仕切り領域が形成され、仕切り領域は滑らかな内側面を有する。

[0029] この実施形態では、第１の歯１１と第２の歯２１とは、歯数が同じであり、歯厚が同じでなく、歯高が同じでない。各第１の歯１１及び／又は各第２の歯２１の断面図は、インボリュート形状であり、代わりに三角形、長方形又は台形にすることができる。

[0030] 第１の歯１１及び第２の歯２１は、歯厚及び歯高が同じにできることを理解されたい。代わりに、第１の歯１１及び第２の歯２１は、歯数が同じでなくても良い。第１のリングギア部分１０の歯の間のスロットが、第２のリングギア部分２１の歯の間のスロットに整列し、連通することができる。代わりに、第１のリングギア部分１０及び第２のリングギア部分２１のスロットは、互いに整列せず又は連通しなくても良い。

[0031] この実施形態では、第１の歯１１は、ねじれ角が１０°から３０°であり、好ましくは１９°、２０°又は２１°であるねじれ歯を有する。第２の歯２１は直線歯であり、第１の歯１１の軸方向長さは、第２の歯２１の軸方向長さよりも短い。

[0032] 第１の歯１１及び第２の歯２１は、別の様式で構成できることを理解されたい。

[0033] 例えば、第１の歯１１は直線歯でかつ第２の歯２１はねじれ歯とし、第１の歯１１及び第２の歯２１は両方ともねじれ歯であり、第１の歯１１のねじれ歯及び第２の歯２１のねじれ歯は、ねじれ角が同じであるがらせん方向が反対とし、第１の歯１１及び第２の歯２１の両方は、らせん方向が同じでかつねじれ角が異なるねじれ歯とすることができる。第１の歯１１及び第２の歯２１は、実需に応じて形成することができる。

[0034] 第１のリングギア部分１０及び第２のリングギア部分２０の両方はまた、外側リングギアにでき、すなわち２つのリングギアの歯１１、２１は、環状本体の外周面上に形成されることを理解されたい。代わりに、第１のリングギア部分１０及び第２のリングギア部分２０の一方は内側リングギアであり、他方は外側リングギアである。

[0035] 第１のリングギア部分１０及び第２のリングギア部分２０は、フランジを接続するために、さらに取付部分が一体に形成されることが好ましい。特に、第１のリングギア部分１０の内周面に、さらに複数の第１のくぼんだ取付部分１２が一体に形成される。取付部分１２は、そのまわりの第１の歯１１と比較して、半径方向にくぼんだ／落ち込んだ取付面１４を有する。第１のくぼんだ取付部分１２は、第１のリングギア部分１０の端面まで延びることが好ましい。くぼんだ取付部分１２の半径方向のくぼみ／落ち込み深さは、第１の歯１１の半径方向高さ以上である。リングギア１００の半径方向平面図では、取付面１４は、第１の歯１１の根本が位置する表面、又は表面の外部に位置する。くぼんだ取付部分１２の取付面１４に第１の歯１１を一体に形成した後、各第１のくぼんだ取付部分１２にドリルで穴を開けて、第１の貫通穴１３のような第１の接続穴１３を形成することができ、第１の貫通穴１３は、第１のリングギア部分１０の側壁を半径方向に貫通することができる。同様に、リングギア１００の他端には、第２のくぼんだ取付部分２２と、第２の貫通穴２３のような第２の接続穴２３とが形成される。第２のくぼんだ取付部分２２は、その周りの第２の歯２１と比較して半径方向にくぼんだ／落ち込んだ取付面２４を有する。くぼんだ取付部分２２のくぼみ／落ち込み深さは、第２の歯２１の半径方向高さ以上である。リングギア１００の半径方向平面図では、取付面２４は、第２の歯２１の根本が位置する表面、又は表面の外部に位置する。第１のくぼんだ取付部分１２及び第２のくぼんだ取付部分２２の各々の断面図は、フランジの組立てを容易にするために、その軸方向の外側端がその軸方向の内側端よりも広い台形状であることが好ましい。取付面１４及び２４は曲がっていることが好ましい。この実施形態では、第１のくぼんだ取付部分１２の数及び第２のくぼんだ取付部分２２の数は、両方とも４つであり、４つの第１のくぼんだ取付部分１２、及び４つの第２のくぼんだ取付部分２２は、リングギア１０の円周方向に沿ってそれぞれ一様に配置される。

[0036] 第１のリングギア部分１０及び第２のリングギア部分２０には、それぞれ、フランジを接続するために、第１のくぼんだ部分１２及び第２のくぼんだ部分２２が一体に形成され、結果としてリングギア１００の端部分には、取付用のくぼんだ部分を形成するための二次機械加工はもはや要求されず、それにより費用が下がり、二次機械加工工程中に偏心が回避され、リングギア１００及びフランジを接続するときそれらの同心性を保証し、作業効率を高める。さらに、リングギア１００の軸方向において、取付部分１２及び２２は、第１及び第２の歯１１、２１と部分的に又は完全に重なる。従って、リングギア１００の軸方向サイズが大幅に減少する。

[0037] リングギア１００は、粉末金属及び圧縮プロセスを用いて、一つの空洞を形成できることが好ましい。従って、第１のリングギア部分１０の第１の環状本体と第２のリングギア部分２０の第２の環状本体との間に接続マークがない。リングギア１０の環状本体は、その上に境界線が形成されない滑らかな外周面を有する。

[0038] 図３は、本発明のリングギア１００を使用する遊星歯車減速装置２００のような歯車装置を例示する。歯車装置２００は、リングギア１００、第１のフランジ３０、第２のフランジ４０、第１の遊星歯車列２１０、及び第２の遊星歯車列２２０を含む。第１の遊星歯車列２１０及び第２の遊星歯車列２２０は、リングギア１００内に取り付ける。第１のフランジ３０は、リングギア１００の第１のリングギア部分１０の端部分に取り付け、第２のフランジ４０は、リングギア１００の第２のリングギア部分２０の端部分に取り付ける。第１のリングギア部分１０は、その内周面に第１の歯１１を有し、第２のリングギア部分２０は、その内周面に第２の歯２１を有する。

[0039] 第１の遊星歯車列２１０は、第１の太陽歯車２１１、第１の遊星歯車セット２１２、及び第１の回転するキャリア２１３を含む。第１の遊星歯車セット２１２の各遊星歯車は、第１の太陽歯車２１１及び第１のリングギア部分１０の両方と噛み合う。そのため、第１の太陽歯車２１１が回転すれば、第１の遊星歯車セット２１２の各遊星歯車は、それ自体の軸線及び第１の太陽歯車２１１の両方の周りに回転して、第１の回転キャリア２１３を駆動して回転させる。

[0040] 第２の遊星歯車列２２０は、第２の太陽歯車２２１、第２の遊星歯車セット２２２、及び第２の回転キャリア２２３を含む。第２の太陽歯車２２１は、第１の回転キャリア２１３に固定され、第１の回転キャリア２１３と共に回転可能である。第２の遊星歯車セット２２２の各遊星歯車は、第２の太陽歯車２２１及び第２のリングギア部分２０の両方と噛み合う。第２の回転キャリア２２３は、第２のフランジ４０内に部分的に配置される。第２の太陽歯車２２１が回転すれば、第２の遊星歯車セット２２２の各遊星歯車は、それ自体の軸線及び第２の太陽歯車２２１の両方の周りに回転して、第２の回転キャリア２２３を駆動して回転させる。

[0041] 図４及び図５を参照して、第１のフランジ３０は、第１のフランジ本体３１と、第１のフランジ本体３１の一端に形成された第１の接続部分３２とを含む。第１の接続部分３２は、第１のリングギア部分１０の端部分に挿入することができる。第１の接続部分３２は環状の円周面を有することが好ましく、それは、第１のリングギア部分１０の第１の歯１１の先端に接触して、フランジ３０が第１のリングギア部分１０と同軸であることを保証するように構成されることが好ましい。第１のフランジ３０は、モータの出力軸のような駆動軸又は被駆動軸が貫通することを許すために、軸方向の第１の中心穴３１１を有する。接続部分３２の外周面上に、複数の第１の係合部分３３が形成される。第１の係合部分は、接続部分３２の外周面から突出する第１の突出ブロック３３であることが好ましい。各第１の突出ブロック３３は、第１のリングギア部分１０の１つの対応する第１のくぼんだ取付部分１２に調和する。各第１の突出ブロック３３は、第１のリングギア部分１０の対応するくぼんだ取付部分１２に係合することが好ましい。各第１の突出ブロック３３は、半径方向に延びる接続穴３４を有し、それは、対応する第１のくぼんだ取付部分１２の第１の接続穴１３と整列し、プラグピンがそこを貫通して第１のリングギア部分１０と第１のフランジ３０とを一緒に接続することを可能にする。接続穴３４は止まり穴３４であることが好ましい。

[0042] 第１の貫通穴１３は、ドリルで穴を開け又はパンチで穴を開けることができ、その結果、第１の貫通穴１３の周りにバリが形成される。この点に関し、各第１の突出ブロック３３は、止まり穴３４に隣接してくぼんだ領域を与え、バリと第１の突出ブロック３３との間の干渉を防ぐ。この実施形態では、くぼんだ領域は、止まり穴３４の両側側面に位置する垂直溝３３１である。第１のフランジ３０を第１のリングギア部分１０に接続するに当たり、第１のリングギア部分１０の第１の貫通穴１３によるバリは、垂直溝３３１内に収容することができ、ピンを穴１３及び３４に埋め込むとき、ピンのような留め具と干渉しない。

[0043] 第２のフランジ４０は、第１のフランジ３０に類似する様式で構成され、第２のフランジ本体４１と、第２のフランジ本体４１の一端に形成された第２の接続部分４２とを含む。第２のフランジ４０は、被駆動軸が貫通することを可能にするために、軸方向の第２の中心穴４１１を有する。第２の接続部分４２は、第２の突出ブロック４３のような複数の第２の係合部分がその外周面上に形成されて、環状であることが好ましい。第２の突出ブロック４３は半径方向に延びる止まり穴４４を有し、それは、１つの対応する第２のくぼんだ取付部分２２の第２の接続穴２３と整列する。各第２の突出ブロック４３には、止まり穴４４の両側側面に、垂直溝４３１のようなくぼんだ領域が形成される。第２のフランジ４０を第２のリングギア部分２０に接続するに当たり、第２のリングギア部分２０の第２の貫通穴２３によるバリは、垂直溝４３１に収容することができ、ピンを穴２３及び４４に埋め込むとき、ピンのような留め具と干渉することが回避される。第２の接続部分４２は丸い円周面を有し、それは、第２のリングギア部分２０の第２の歯２１の先端と接触し、フランジ４０が第２のリングギア部分２０と同軸になることを保証するように構成することが好ましい。

[0044] 本発明のリングギア１００の使用により、歯車減速装置２００は、軸方向サイズが縮小し、同心性が改善し、構造がより小型になる。

[0045] 代わりに、リングギア１００は、単純な／単一のリングギアにすることができ、すなわち、リングギアは、第１のリングギア部分１０のみ又は第２のリングギア部分２０のみを備える。

[0046] 本発明を１つ以上の実施形態を参照して説明したが、実施形態の上記説明は、当業者が本発明を実施又は使用することを可能にするためだけに使用される。本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく様々な修正が当業者によって可能であることを理解されたい。本明細書に例示した実施形態は、本発明の限定として解釈すべきでなく、本発明の範囲は以下の請求項を参照することによって決定される。

１０第1のリングギア部分
１１第１の歯
１２第１のくぼんだ取付部分
１３第１の貫通穴
２０第２のリングギア部分
２１第２の歯
２２第２のくぼんだ取付部分
２３第２の貫通穴
１００リングギア

Claims

リングギアであって、
複数の取付部分を持つ環状本体と、
前記環状本体の内周面上に配置された複数の歯と、を備え、
前記環状本体及び前記歯は、粉末金属から一体に形成され、
前記リングギアは、前記環状本体の軸方向に沿って配置された第１のリングギア部分及び第２のリングギア部分を備え、前記第１のリングギア部分は第１の環状本体及び第１の歯を備え、前記第２のリングギア部分は第２の環状本体及び第２の歯を備え、前記第１の歯はねじれ歯であり、前記第２の歯は直線歯であることを特徴とするリングギア。
前記取付部分及び前記歯は、前記環状本体の軸方向で少なくとも部分的に重なる、請求項１に記載のリングギア。
前記リングギアは、前記環状本体の軸方向に沿って配置された第１のリングギア部分及び第２のリングギア部分を備え、前記第１のリングギア部分は第１の環状本体及び第１の歯を備え、前記第２のリングギア部分は第２の環状本体及び第２の歯を備え、前記第１の歯は前記第２の歯につながる、請求項１に記載のリングギア。
前記取付部分の軸方向の外端面は、前記歯の軸方向端面と同一平面上にある、請求項１から３の何れかの１つに記載のリングギア。
各前記取付部分は、前記環状本体の半径方向に沿って前記環状本体を貫通する接続穴を定める、請求項１に記載のリングギア。
各前記取付部分は、台形のくぼんだ取付部分であり、その外側端がその内側端よりも広い、請求項１から５の何れかの１つに記載のリングギア。
歯車装置であって、
複数の取付部分を持つ環状本体を備えるリングギアと、
前記環状本体の内周面上に配置された複数の歯と、
前記リングギアの端部に取り付けたフランジであって、前記リングギアの前記取付部分にそれぞれ係合された複数の係合部分を備えるフランジと、
前記リングギア内に配置された遊星歯車列と、を備え、
前記環状本体と前記リングギアの前記歯とは粉末金属から一体に形成され、前記取付部分及び前記歯は、前記環状本体の軸方向で少なくとも部分的に重なり、その結果前記フランジの前記係合部分及び前記歯は、前記環状本体の軸方向において少なくとも部分的に重なっていることを特徴とする歯車装置。
前記フランジは、前記リングギアの端部に当接するフランジ本体と、前記フランジ本体から延びて前記リングギアの内側に挿入される接続部分とを備える、請求項７に記載の歯車装置。
前記係合部分は前記接続部分の外周面から突出し、前記取付部分は前記歯と比べてくぼんでおり、前記突出した係合部分は、前記くぼんだ取付部分内にそれぞれ収容される、請求項８に記載の歯車装置。
前記係合部分及び前記取付部分の各々は接続穴を定め、前記フランジの前記係合部分は、前記接続穴に隣接するくぼんだ領域を定め、前記くぼんだ領域は、前記リングギアの前記接続穴の周りのバリを収容するように構成される、請求項９に記載の歯車装置。
前記くぼんだ領域は溝である、請求項１０の歯車装置。
各前記取付部分は台形であり、その軸方向の外側端がその軸方向の内側端よりも広く、前記係合部分が対応する前記取付部分に進入するのを容易にする、請求項９に記載の歯車装置。
前記接続部分は、前記リングギアの歯の先端に接触するように構成された、丸い円周面を有する、請求項８に記載の歯車装置。