JP7374764B2 - 構造体、遊星歯車装置およびアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、構造体、遊星歯車装置およびアクチュエータに関する。

遊星歯車装置は、入力された回転を減速して出力する減速機として、自動車、ロボットなどの様々な技術に用いられている。遊星歯車装置は複数の歯車が組み合わされて構成されているため、作動時に騒音及び振動が発生する。このような遊星歯車装置の作動時の騒音及び振動の発生を抑制するための技術が提案されている。

このような技術を提案するものとして、特許文献１は、内歯車とハウジングとを分離した構造とし、両者の間に隙間を設けた遊星歯車装置を開示している。内歯車とハウジングとを分離した構造とすることで、内歯車からハウジングに振動が伝達しにくくなり、振動に起因する騒音が発生しにくくなる。

特公平６－７４８３５号公報

特許文献１の遊星歯車装置では、内歯車の外周面とハウジングの内周面とが、互いに嵌まり合う形状に形成されている。そのため、遊星歯車装置の作動中に内歯車が移動すると、内歯車の外周面とハウジングの内周面とはある程度の広がりをもった範囲で接触することになる。

これにより、内歯車とハウジングとが接触している状態では、内歯車まで伝わった遊星歯車機構の振動がハウジングに伝達しやすくなり、それに伴う遊星歯車装置の騒音も発生しやすいという問題がある。

特に、各歯車を含む部品の製造誤差、或いは組付けの際の誤差等により、内歯車と噛み合う遊星歯車を支持するキャリアの中心軸がハウジングの中心軸に対して傾く等のアライメントの誤差が生じる場合の振動及び騒音の発生を抑制することが望まれている。

本発明の目的は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、歯車機構からの振動の伝達及び遊星歯車装置から発生する騒音を抑制することができる構造体、遊星歯車装置およびアクチュエータを提供することである。

本発明に係る構造体の一態様は、軸線方向に延在する外周面を有し、前記外周面に第１凸部が形成される内歯車と、前記内歯車の外周面に対向して隙間を空けて配置され、第２凸部が形成される内周面を有し、前記第１凸部と前記第２凸部とが線接触または点接触で接触することで、前記内歯車の周方向への移動を制限しつつ前記内歯車をフローティング状態で収容するハウジングと、を備え、前記外周面と前記内周面のうち少なくとも一方の周面は、径方向外方に湾曲するクラウニング状の面である。

本発明に係る遊星歯車装置の一態様は、上記構成の構造体と、前記内歯車と噛み合う１又は複数の遊星歯車と、前記１又は複数の遊星歯車の中央に位置し、前記１又は複数の遊星歯車と噛み合う太陽歯車と、前記１又は複数の遊星歯車を回転可能に支持ずるキャリアと、を備える。

本発明に係るアクチュエータの一態様は、上記構成の遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に接続され該遊星歯車装置を駆動するモータと、を備える。

本発明によれば、歯車機構からの振動の伝達及び遊星歯車装置から発生する騒音を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る構造体を有する遊星歯車装置が組み込まれたアクチュエータの軸線方向に沿った縦断面図である。 軸線方向の一方側からみた構造体の正面図である。 軸線方向の一方側からみた同構造体のハウジング本体の正面図である。 同構造体のハウジング本体の軸線方向に沿った縦断面図である。 ハウジング本体の第１ハウジング要素を示す斜視図である。 軸線方向の一方側からみた同構造体の内歯車の正面図である。 同構造体の内歯車の平面図である。 同構造体の内歯車の斜視図である。 遊星歯車装置に組み込まれた構造体の作用の説明に供する縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る構造体の変形例１の軸線方向の一方側からみた正面図である。 変形例１の構造体におけるハウジング本体の正面図である。 同ハウジング本体を示す軸線方向に沿った断面図である。 変形例１の構造体における内歯車を一方側からみた正面図である。 同内歯車を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る構造体の変形例２の正面図である。 本発明の実施の形態に係る構造体の変形例２を示す構造体の軸線方向に沿った部分断面図である。 変形例２のハウジング本体の正面図である。 変形例２のハウジング本体を示す軸線方向に沿った断面図である。 図１９Ａは、変形例２の構造体の内歯車を一方側からみた正面図であり、図１９Ｂは、同内歯車の側面図である。 本発明の実施の形態に係る構造体の変形例３を軸線方向の一方側からみた構造体の正面図である。 図２１Ａは、変形例３の構造体のハウジング本体を一方側からみた正面図であり、図２１Ｂは、同ハウジング本体の軸線方向に沿った縦断面図である。 図２２Ａは、本発明の実施の形態に係る構造体の変形例３の内歯車を軸線方向の一方側からみた正面図であり、図２２Ｂは、同２２Ａの内歯車の側面図である。 変形例４の構造体の軸線方向に沿った縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る構造体を有する遊星歯車装置が組み込まれたアクチュエータの軸線方向に沿った縦断面図である。なお、後述の実施の形態に係る遊星歯車装置及びアクチュエータは、本発明に係る遊星歯車装置及びアクチュエータの一例であり、本発明は後述の実施形態により限定されない。以下の説明では、図１において左右方向をＸ方向または軸方向といい、左方向を「＋Ｘ方向」、右方向を「－Ｘ方向」という。また、図１においてＸ軸に対して直交する方向をＹ方向または径方向といい、径方向外側を「＋Ｙ方向」、径方向内側を「－Ｙ方向」という。また、図１においてＸ軸回りの方向を周方向という。具体的には、図１のハウジング５において、ハウジング本体４の接続蓋体４１が取り付けられるように開放されている側を一方側（－Ｘ方向側）と呼び、その反対側である、ハウジング本体４の開口閉塞部５７の開口５７ａを有する側を他方側（＋Ｘ方向側）と呼ぶ。しかしながら、本発明はこれに限定されず、ハウジング本体４の開口閉塞部５７の開口５７ａを有する側を一方側とし、ハウジング本体４の接続蓋体４１が取り付けられるように開放されている側を他方側とするように読み直して解釈してもよい。

図１を参照して、実施形態１に係るアクチュエータ１、アクチュエータ１に組み込まれた遊星歯車装置３、及び遊星歯車装置３が備える構造体１０について説明する。

＜アクチュエータの構成＞
図１に示すアクチュエータ１は、例えば、自動車用の電動バックドアのアクチュエータとして使用される。但し、アクチュエータ１の用途は、特に限定されるものではない。

アクチュエータ１は、モータ（電動モータ）２と、モータ２に接続された遊星歯車装置３とを有する。

＜モータ＞
モータ２は、モータ本体２１と、回転軸２２と、を有する。モータ２は、制御部（図示省略）の制御下で作動し、回転軸２２を回転させて遊星歯車装置３を駆動する。

＜遊星歯車装置３の全体構成＞
遊星歯車装置３は、モータ２によって入力された回転を、所定の減速比で減速して出力軸８７から出力する。

遊星歯車装置３は、例えば、接続蓋体４１及びハウジング本体４を有するハウジング５と、接続蓋体４１及びハウジング本体４の内部に収容された遊星歯車機構６とを備える。遊星歯車機構６は、例えば、軸方向に沿って配置された複数の遊星歯車機構（第１遊星歯車機構７及び第２遊星歯車機構８）と、出力軸８７とを有している。

＜ハウジング５＞
ハウジング５は、本実施の形態では、遊星歯車機構６として接続された複数の遊星歯車機構７、８を、接続蓋体４１及びハウジング本体４とで収容し、複数段の減速を実現している。ハウジング５では、遊星歯車機構６は、モータ２の駆動による回転軸２２の回転を２段階で減速して出力軸８７から出力する。

＜接続蓋体４１＞
接続蓋体４１は、例えば、モータ２を遊星歯車装置３に取り付けるための部材である。また、接続蓋体４１は、ハウジング本体４と組み合わされて内部に遊星歯車機構６を収容する収容空間を形成する。接続蓋体４１の中央には、モータ２の回転軸２２を通すための開口３１ａが形成されている。開口３１ａに通された回転軸２２は、遊星歯車機構６の後述する太陽歯車７１に固定される。接続蓋体４１は、例えば合成樹脂製で射出成形により成形される。

＜ハウジング本体４＞
ハウジング本体４は、例えば、図１に示すように、接続蓋体４１が取り付けられる軸方向の一方側（－Ｘ方向側）が開放されており、この開放された部分から遊星歯車機構６を収容している。

ハウジング本体４は、第１遊星歯車機構７が収容される第１ハウジング要素４０と、第２遊星歯車機構８が収容されるとともに、第２遊星歯車機構８の出力軸８７を外部へ突出させる第２ハウジング要素５０と、を有する。なお、ハウジング本体４、具体的には、第１ハウジング要素４０及び第２ハウジング要素５０は、例えば合成樹脂製で、射出成形により成形される。

第１ハウジング要素４０は、後述する太陽歯車７１及び複数の遊星歯車７２を囲むように設けられたリング状の第１内歯車９０を収容する。第２ハウジング要素５０は、後述する太陽歯車８１及び複数の遊星歯車８２を囲むように設けられたリング状の第２内歯車部５６を有する。

第１ハウジング要素４０が本発明の構造体１０のハウジングの一例に該当する。第１ハウジング要素４０は、第１ハウジング要素４０の収容する第１遊星歯車機構７の一部として機能する第１内歯車９０とともに、構造体１０を構成する。

＜第１ハウジング要素４０＞
図２～図５を参照して、本発明の実施の形態に係る構造体１０におけるハウジングとしての第１ハウジング要素４０を説明する。図２は、軸線方向の一方側（－Ｘ方向側）からみた構造体の正面図であり、図３は、軸線方向の一方側からみた同構造体のハウジング本体の正面図である。また、図４は、ハウジング本体の軸線方向に沿った縦断面図である。また、図５は、第１ハウジング要素を示す斜視図である。

第１ハウジング要素４０は、筒状体であり、一方側（－Ｘ方向側）で開口し、他方側（Ｘ方向側）の開口端面部４０ａで第２ハウジング要素５０に連続して設けられている。本実施の形態では、第１ハウジング要素４０と第２ハウジング要素５０とは一体に形成され、互いの中空の内部は連通し、遊星歯車機構６の収容空間を構成している。

第１ハウジング要素４０は、本実施の形態では、図１から図５に示すように、第１内歯車９０の外周面９２と隙間を空けて対向する内周面４６を有する第１円筒体４４を有する。内周面４６にはストッパとして機能する第２凸部４５が形成されている。

第１ハウジング要素４０は、第２凸部４５と第１内歯車９０の第１凸部９５との接触により、第１内歯車９０を、周方向への移動を制限しつつ、フローティング状態（全方位移動可能な状態）で収容する。

第１ハウジング要素４０は、第２凸部４５と第１凸部９５との点接触または線接触で接触することにより、第１内歯車９０を、第１ハウジング要素４０の軸線に対して、第１内歯車９０の軸線が傾斜するように移動可能に支持する。例えば、第１ハウジング要素４０は、第１内歯車９０を第１円筒体４４内において、ピッチング及びヨーイングのような移動を容易に収容している。

第１円筒体４４は、第２円筒体５４と一体に設けられている。第１円筒体４４の外周面は、第２ハウジング要素５０の外周面とともにハウジング本体４の外周面を構成する。

第１円筒体４４は、第１遊星歯車機構７を構成する太陽歯車７１、遊星歯車７２、キャリア７３に加えて、第１内歯車９０を囲むように設けられている。第１円筒体４４は、太陽歯車７１、遊星歯車７２、キャリア７３及び第１内歯車９０を囲む内周面４６を有する。

第１円筒体４４の一方側の開口縁部には、接続蓋体４１に係合して固定される係合部４２が設けられている。係合部４２は、本実施の形態では、開口縁部から周方向に所定間隔を空けて突出する爪部である。爪部が、接続蓋体４１に設けられた被係合部と係合することにより、接続蓋体４１とハウジング本体４との軸方向と周方向への相対移動が制限される。

第１円筒体４４の内周面４６は、後述する第１内歯車９０が揺動可能となるように、第１内歯車９０の外周面９２に対応して設けられている。内周面４６は、第１内歯車９０の外周面９２と相対移動可能な形状である。内周面４６は、本実施の形態では、径方向外方に窪むように湾曲するクラウニング形状の面（以下、「クラウニング面」と称することもある）である。内周面４６は、軸線方向の中央部分で、径方向に窪むように形成され、内歯車９０の外周面９２と所定間隔を空けて配置されている。なお、内周面４６の形状は、内歯車９０の外周面９２との関係により規定されてもよく、詳細は後述する。内周面４６及び外周面９２の少なくとも一方は、クラウニング状に形成される。

第２凸部４５は、第１円筒体４４内で収容される第１内歯車９０の第１凸部９５と接触し、第１内歯車９０の少なくとも周方向の移動を制限する。

第２凸部４５は、本実施の形態では、内周面４６において、軸線方向に沿って（軸線方向の一方側から他方側に向かって）延在して形成されている。

第２凸部４５は、図４及び図５に示すように、径方向内側に位置する先端部が、周方向で第１凸部９５が位置する側に凸状となるように湾曲して設けられており、第１凸部９５と点接触または線接触可能に形成されている。

第２凸部４５は、本実施の形態では、図２～図４に示すように、第１円筒体４４の内周面４６の一部に周方向に対をなして配置されている。これら対の第２凸部４５間には、後述する第１内歯車９０の第１凸部９５（図６、図７及び図９参照）が差し込まれ、第２凸部４５に接触することにより、第１ハウジング要素４０内における第１内歯車９０の移動が制限される。

第２凸部４５は、本実施の形態では、それぞれ軸線方向に直交する断面で切断すると山形状の断面を有し、内周面４６からの突出高さは一定であるが、軸線方向に亘って延在する先端部を有する。この先端部は、互いの軸方向の中央部分で、周方向で対向する方向に互いに突出する凸状に形成されている。すなわち、対をなす第２凸部４５の先端部がそれぞれ、周方向で第１凸部９５が位置する側に凸状となるように湾曲しているため、第２凸部４５の先端部間の間隔は、軸方向中央部が軸方向端部よりも狭くなっている。

なお、第２凸部４５は、対でなくてもよい。また、第２凸部４５は、本実施の形態及び後述する変形例１～５において、第１ハウジング要素４０内で第１内歯車９０が移動した際に、第１内歯車９０と周方向で点接触または線接触で接触する形状であれば、どのような形状あってもよい。

＜第２ハウジング要素５０＞
第２ハウジング要素５０は、第２円筒体５４と、第２円筒体５４の内壁に形成された第２内歯車部５６とを有している。第２内歯車部５６は、例えば、軸線方向に対して角度をもって斜めに刻まれている。すなわち、第２内歯車部５６を有する第２ハウジング要素５０は、例えば、はすば歯車を構成している。

ハウジング本体４の開口閉塞部５７は、例えば、円筒状をなし、遊星歯車機構６の出力軸８７を通すための開口５７ａを有している。これにより、出力軸８７の先端に設けられた出力歯車８７ａから出力するトルクを外部の機構に伝達することができる。ハウジング本体４は、例えば合成樹脂製で、射出成形により成形される。

＜遊星歯車機構６＞
遊星歯車機構６は、図１に示すように、ハウジング本体４内に収容され、モータ２から伝達された回転を減速して出力軸８７の出力歯車８７ａから出力する。

遊星歯車機構６は、軸線方向に沿って配置された第１遊星歯車機構７と第２遊星歯車機構８とを有している。

＜第１遊星歯車機構７＞
第１遊星歯車機構７は、太陽歯車７１と、太陽歯車７１を中央にしてその周囲に配された複数の遊星歯車７２と、複数の遊星歯車７２を回転可能に支持するキャリア７３と、第１内歯車９０とを備えている。第１遊星歯車機構７は、１つ以上の遊星歯車７２を備えていればよいが、本実施の形態では、３つの遊星歯車７２を備える。

太陽歯車７１は、外周面に太陽歯部７１ａが形成された外歯車であり、モータ２の回転軸２２に接続され、回転軸２２と同軸心で回転可能である。太陽歯車７１は、モータ２の駆動により、回転する。太陽歯部７１ａは、本実施の形態では、太陽歯車７１の軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有し、本実施の形態の太陽歯車７１は、所謂、はすば歯車である。

遊星歯車７２は、外周面に遊星歯部７２ａが形成された外歯車である。複数の遊星歯車７２は、太陽歯車７１と第１内歯車９０との間に等間隔に配置され、太陽歯車７１と第１内歯車９０の双方に噛み合う。複数の遊星歯車７２は、本実施の形態では、第１遊星歯車機構７の軸を中心とした同一の円上に配置され、キャリア７３により回転可能に支持されている。遊星歯部７２ａは、本実施の形態では、遊星歯車７２の軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有し、本実施の形態の遊星歯車７２は、所謂、はすば歯車である。

遊星歯車７２はそれぞれ、太陽歯車７１の回転に基づいて、自身の中心軸（遊星軸７６）を中心に回転する。また、遊星歯車７２はそれぞれ、それ自体の回転及び第１内歯車９０との噛合に基づいて、太陽歯車７１の周りを公転する。遊星歯車７２の公転の中心軸は、太陽歯車７１の中心軸に一致してよい。

キャリア７３は、遊星歯車７２を回転可能（自転可能）に支持する。加えて、キャリア７３は、遊星歯車７２の公転に基づいて回転し、回転を第２遊星歯車機構８に伝達する。また、キャリア７３は、本実施の形態では、円筒状に形成されており、その外周面に形成された収容開口（図示省略）内に、遊星歯車７２を収容している。遊星歯車７２のそれぞれは、収容開口内で軸線方向に向けられた遊星軸７６により回転可能に支持されている。遊星歯車７２は、本実施の形態では、一部が収容開口から径方向外方に突出しており、キャリア７３の外周面から突出した状態で取り付けられている。これにより、遊星歯部７２ａは、第１内歯車９０の内歯部９１と噛み合う。

＜第１内歯車（内歯車）９０＞
図６～図８は、構造体１０としての内歯車に相当する第１内歯車９０の説明に供する図である。具体的には、図６は、軸線方向の一方側からみた構造体の内歯車の正面図であり、図７は、同構造体の内歯車の平面図であり、図８は、同構造体の内歯車の斜視図である。

第１内歯車９０は、第１内歯車９０の軸線方向に延在する内周面及び外周面９２を有する。内周面には、内歯部９１が形成されている。内歯部９１は、本実施の形態では、第１内歯車９０の軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有するはすば歯車である。なお、第１内歯車９０の歯先円の直径は、円筒状のキャリア７３の直径よりも大きく、第１内歯車９０の内部に、遊星歯車７２を保持したキャリア７３が収容される。キャリア７３の外周面から突出した遊星歯部７２ａは、第１内歯車９０の内歯部９１と噛み合わせられる。

第１内歯車９０の外周面９２は、第１ハウジング要素４０の第１円筒体４４の内周面４６の形状に対応して設けられている。

外周面９２は、本実施の形態では、第１内歯車９０の軸線方向或いはアクチュエータの出力軸線方向の中央部分を、最も径方向外方に突出するように凸状に形成されたクラウニング形状の面（クラウニング面）となっている。本実施の形態では、外周面９２は、フローティング状態を確保すべく、第１円筒体４４の内周面４６に沿って略一定間隔の隙間が空くように形成されている。すなわち、第１内歯車９０は、第１円筒体４４内において、外方に凸状のクラウニング面である外周面９２と、これに遊嵌するように、第１円筒体４４において外方に凹状のクラウニング面である内周面４６とが、隙間を空けて対向配置される。

第１内歯車９０の外周面９２には、図２、図６～図８に示すように、第１凸部９５が形成されている。第１凸部９５は、隙間において、ハウジング本体４の内周面４６に形成された対の第２凸部４５と周方向で係合する。

第１凸部９５は、本実施の形態では、対の第２凸部４５に対応して設けられており、対の第２凸部４５の間に入り込む。

第１凸部９５は、本実施の形態では、軸線方向に直交する平面で切断すると概ね三角形状の断面を有し、軸線方向に延在して設けられている。第１凸部９５は、周方向に移動した際に第２凸部４５に接触し易くするために凸状に湾曲した部位を有する。

第１凸部９５は、第１内歯車９０の外周面９２から斜めに立ち上がる斜面部９５ａと、両サイドから立ちあがった斜面部９５ａが交差する箇所に位置する丸みを帯びた頂部９５ｂとを有している。第１凸部９５の高さは、外周面９２のクラウニング形状に対応しており、第１凸部９５は、クラウニング面である外周面９２から一定の高さで突条に設けられている。第１凸部９５は、図８に示すように、斜面部９５ａにおいて軸線方向の中央部分が周方向に太くなるように形成されている。これにより、第１凸部９５が、対の第２凸部４５間に差し込まれたときに、点接触或いは線接触しやすくなる。第１内歯車９０の全幅にわたって形成されているが、一部の範囲のみに形成されていてもよい。第１内歯車９０は、例えば合成樹脂製である。なお、後述するように、第１内歯車９０は、ハウジング本体４を形成する合成樹脂よりも低い硬度の合成樹脂から形成されている。

ハウジング本体４（第１ハウジング要素４０）と、第１内歯車９０とは物理的に分離しており、アクチュエータ１が作動していない場合、両者の間には隙間が形成されている。第１内歯車９０は、隙間の分だけハウジング本体４内での移動が許容される。ハウジング本体４内において第１内歯車９０が許容される移動とは、軸線方向回り、つまり周方向の回転や、軸線方向に直交する方向への揺動が許容される。そして、第１内歯車９０に形成された第１凸部９５が対の第２凸部４５に当接することで、第１内歯車９０のそれ以上の軸周り方向への移動が制限される。

＜第２遊星歯車機構８＞
第２遊星歯車機構８は、第１遊星歯車機構７から伝達された回転を、所定の減速比で減速して、出力する。第２遊星歯車機構８は、第１遊星歯車機構７よりも軸方向における他方側（図１の左側であり、出力側）に設けられている。第２遊星歯車機構８は、ハウジング本体４の収容空間において、ハウジング本体４の第２ハウジング要素５０内、具体的には、第２内歯車部５６に対応する部分に配置されている。なお、第２遊星歯車機構８は、省略されてもよい。

第２遊星歯車機構８は、本実施の形態では、太陽歯車８１と、遊星歯車８２と、遊星歯車８２を回転可能に支持するキャリア８３と、出力軸８７とを備えている。第２遊星歯車機構８は、１つ以上の遊星歯車８２を備えていればよいが、本実施の形態では、３つの遊星歯車８２を備える。

太陽歯車８１は、外歯車であって、外周面に、太陽歯部８１ａを有する。太陽歯部８１ａは、本実施の形態では、太陽歯車８１の中心軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有しており、太陽歯車８１は、所謂、はすば歯車である。

太陽歯車８１は、本実施の形態では、第１遊星歯車機構７のキャリア７３に互いの軸線を一致させた状態で固定されている。これにより、太陽歯車８１は、第１遊星歯車機構７のキャリア７３の回転に伴い、第１遊星歯車機構７のキャリア７３の回転に連動して回転する。すなわち、太陽歯車８１は、第１遊星歯車機構７のキャリア７３の回転に伴い、第１遊星歯車機構７のキャリア７３と同じ回転方向に、第１遊星歯車機構７のキャリア７３と同じ回転速度で回転する。

遊星歯車８２は、外周面に遊星歯部が形成された外歯車である。複数の遊星歯車８２は、太陽歯車８１と第２内歯車部５６との間に等間隔に配置され、太陽歯車８１と第２内歯車部５６の双方に噛み合う。複数の遊星歯車８２は、本実施の形態では、第２遊星歯車機構８の軸を中心とした同一の円上に配置され、キャリア８３の遊星軸８６に回転可能に支持されている。遊星歯部は、本実施の形態では、遊星歯車８２の軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有し、本実施の形態の遊星歯車８２は、所謂、はすば歯車である。

遊星歯車８２はそれぞれ、太陽歯車８１の回転に基づいて、自身の中心軸（遊星軸８６）を中心に回転する。また、遊星歯車８２はそれぞれ、それ自体の回転及び第２内歯車部５６との噛合に基づいて、太陽歯車８１の周りを公転する。遊星歯車８２の公転の中心軸は、太陽歯車８１の中心軸に一致してよい。

キャリア８３は、遊星歯車８２を回転可能（自転可能）に支持する。加えて、キャリア８３は、遊星歯車８２の公転に基づいて回転し、回転を出力軸８７に伝達する。

キャリア８３は、本実施の形態では、歯車保持部８４と、出力軸８７を保持する出力保持部８５とを有する。

歯車保持部８４は、遊星歯車８２を保持するものであり、円筒状に形成されている。歯車保持部８４の外周面には、収容開口（図示省略）が形成され、収容開口内に、遊星歯車８２を収容している。遊星歯車８２のそれぞれは、収容開口内で軸線方向に向けられた遊星軸８６により回転可能に支持されている。遊星歯車８２は、本実施の形態では、一部が収容開口から径方向外方に突出しており、キャリア８３の外周面から突出した状態で取り付けられている。これにより、遊星歯部は、第２内歯車部５６の歯部と噛み合う。

出力保持部８５は、歯車保持部８４より他方側（出力側）に歯車保持部８４に連続して設けられている。出力保持部８５は、歯車保持部８４よりも小径の円筒状に形成されており、出力保持部８５の径方向における内側には、出力軸８７が固定されている。

出力軸８７は、軸状に形成され、本実施の形態では、キャリア８３に保持され、キャリア８３とともに回転する。出力軸８７は、出力側の端部の外周にローレット形状の歯を有する。これら歯は、出力軸８７の端部に出力歯車を形成している。

＜アクチュエータ１の動作＞
以下に、アクチュエータ１の動作の一例について説明する。先ず、図１に示すモータ２が作動すると、回転軸２２が、第１方向又は第２方向に回転する。以下、回転軸２２が第１方向に回転した場合について説明する。

なお、以下の説明において、各部材の回転方向に関する第１方向とは、各部材を軸方向（Ｘ及びＸ軸に平行な方向）における他方（図１における左側）から見た場合の、時計回りの方向を意味する。一方、以下の説明において、各部材の回転方向に関する第２方向は、各部材を軸方向における他方（図１における左側）から見た場合の、時計回りの方向と反対の方向を意味する。

回転軸２２が第１方向に回転すると、回転軸２２の回転に伴い、太陽歯車７１が第１方向に回転する。太陽歯車７１の回転に伴い、太陽歯車７１と噛み合った３つの遊星歯車７２がそれぞれ、自身の中心軸（遊星軸８６）を中心に、第２方向に回転（自転）する。また、遊星歯車７２は、遊星歯車７２の自転、及び、遊星歯車７２と第１内歯車９０との噛合に基づいて、太陽歯車７１の回転中心軸を中心に、第１方向に回転（公転）する。遊星歯車７２の回転（公転）に伴い、キャリア７３は、自身の中心軸（太陽歯車７１の中心軸に一致する中心軸）を中心に第１方向に回転する。

このように、キャリア７３が第１方向に回転すると、キャリア７３に固定された太陽歯車８１が第１方向に回転する。太陽歯車８１が第１方向に回転するのに伴い、太陽歯車８１と噛み合った３つの遊星歯車８２がそれぞれ第２方向に回転（自転）する。また、遊星歯車８２は、第２内歯車部５６と噛み合っていることから第２方向に回転（自転）し、この回転により、遊星歯車８２は、第２遊星歯車機構８の中心軸の周りを第１方向に回転（公転）する。遊星歯車８２の第１方向への回転（公転）に伴い、キャリア８３は、自身の中心軸を中心に第１方向に回転（自転）する。そして、キャリア８３の回転は、キャリア８３に保持された出力軸８７に伝達される。

アクチュエータ１の動作の一例として、回転軸２２が第１方向に回転した場合について説明したが、回転軸２２を第２方向に回転させた場合には、各歯車の回転方向が反対になるだけで同様にアクチュエータ１の動作を説明することができる。

上述したように、遊星歯車装置では、構造体１０において、ハウジング本体４と、第１内歯車９０とは物理的に分離されている。そして、アクチュエータ１が作動していない場合、ハウジング本体４（第１ハウジング要素）と第１内歯車９０との間には隙間が形成されている。そして、アクチュエータ１が作動すると、第１内歯車９０は、設けられた隙間の分だけハウジング本体４内でクラウニング面に沿って、軸線回りの回転や軸線に直交する方向への移動が許容される。

第１内歯車９０が、第２凸部４５と第１凸部９５とが周方向で離間した位置で、第１方向（時計回り）に回転したとすると、第１内歯車９０に形成された第１凸部９５が、ハウジング本体４に形成された対応する第２凸部４５に点接触或いは線接触する。これにより、第１内歯車９０はこれ以上時計回りに回転することができなくなるが、第１歯車９０は、その軸線が、ハウジング本体４の軸線に対して、傾き可能にハウジング本体４の第１ハウジング要素４０に保持される。なお、第２凸部４５は本実施形態では、対で形成されていることから、第１内歯車９０が第２方向（反時計回り）に回転した場合であっても同様に線接触し、第１内歯車９０の軸線回りの回転が制限されつつ、傾き可能に保持される。

図９は、遊星歯車装置３に組み込まれた構造体１０の作用の説明に供する縦断面図である。本実施の形態では、第１内歯車９０の外周面９２と第１円筒体４４の内周面４６とは双方ともクラウニング面であり、互いに抜けにくく全方向に相対移動可能となっている。

図９に示すように、本実施の形態では、モータ２が駆動して、遊星歯車機構６が作動すると、遊星歯車８２との歯合などにより、第１内歯車９０は、第１ハウジング要素４０の第１円筒体４４内で移動する。これにより、第１凸部９５が周方向で第２凸部４５に接触する。第１内歯車９０は、第１凸部９５及び第２凸部４５の点接触或いは線接触により、周方向への移動を制限されつつ、全方向に移動可能となっている。

これにより、第１内歯車９０と噛み合う遊星歯車７２を支持するキャリア７３の軸線がハウジング本体４（第１ハウジング要素４０）の軸線に対して傾く場合等のアライメントの誤差がある場合でも、傾きに対応して遊星歯車との好適な噛み合いを実現できる。よって、本実施の形態によれば、歯車どうしのアラインメント誤差に対するロバスト性の向上を図ることができ、内歯車側からの振動の伝達及び遊星歯車装置から発生する騒音を抑制することができる。

なお、第１ハウジング要素４０、ハウジング本体４を形成する合成樹脂としては、リアリレート（ＰＡＡＲ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが挙げられる。第１内歯車９０と、第１円筒体４４を含む第１ハウジング要素４０を形成する合成樹脂は、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。本発明の効果を奏する範囲において適宜選択することができる。また、第１円筒体４４と第１内歯車９０を形成する合成樹脂材料（材料）に関しては、主成分が同じ合成樹脂材料を用いて、合成樹脂の密度等を変えて、第１円筒体４４を形成する合成樹脂の方が硬くなるようにすることが望ましい。

（変形例）
この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。上記の実施形態では、第１ハウジング要素４０と第１内歯車９０とを有する構造体１０の構成において、第１ハウジング要素４０の第１円筒体４４の内周面４６と、第１円筒体４４内に収容する第１内歯車９０の外周面９２の双方をクラウニング形状の面とした。

ここで、第１ハウジング要素４０と第１内歯車９０は、第１凸部９５及び第２凸部４５の点接触或いは線接触により、第１内歯車９０を、第１ハウジング要素４０の軸線に対して、第１内歯車９０の軸線が傾斜するように移動可能に支持するものであれば、どのように構成されてもよい。

以下、図１０～図２３に構造体の変形例を示す。各変形例の説明では、ハウジング本体４及び第１内歯車９０と異なる構成について説明し、同様の構成要素については同名称同符号を付して説明は省略する。

図１０～図１４に示す変形例１としての構造体１０Ａは、構造体１０の構成において、第１ハウジング要素（ハウジング）４０の第２凸部４５と、第１内歯車９０の第１凸部９５とを逆に設けている。すなわち、対の第１凸部９５Ａ間に第２凸部４５Ａが入り込む形状となっている。

第１内歯車９０Ａは、軸線方向に延在する外周面９２Ａを有する。外周面９２Ａは、第１内歯車９０と同様に径方向外方に突出するクラウニング面であり、外周面９２Ａに、第２凸部４５と同様に構成される第１凸部９５Ａが軸線方向に延在して形成されている。

第１凸部９５Ａの先端部は、外周面９２Ａに対で設けられ、軸線方向の中央部分が周方向で互いに対向する方向に突出する凸状に形成されている。

一方、第１内歯車９０Ａを囲むように第１ハウジング要素４０Ａが配置され、第１ハウジング要素４０は、第１内歯車９０Ａの外周面９２Ａに対向して隙間を空けて配置される内周面４６Ａを有する。内周面４６Ａは、第１円筒体４４Ａに設けられ、内周面４６と同様に径方向外方に窪む凹状のクラウニング面である。内周面４６Ａは、内周面４６と同様に軸線方向に延在する第２凸部４５Ａを有する。第２凸部４５Ａは、第１凸部９５と同様に設けられたものである。変形例１における第２凸部４５Ａは、断面三角形状で軸線方向に同形状が連続するように形成される。

第１ハウジング要素４０Ａ内において、遊星歯車装置３の作動に伴い、第１内歯車９０Ａが、周方向に回転すると、対の第１凸部９５Ａ間に第２凸部４５Ａが入り込み、上述した構造体１０と同様の効果をうることができる。

また、図１５～図１９に示す変形例２の構造体１０Ｂの第１ハウジング要素４０Ｂでは、第１ハウジング要素４０の構成における対の第２凸部４５の形状を、軸線方向に互いに並行に延在する第２凸部４５Ｂとしている。第１ハウジング要素４０Ｂの第１筒状体４４Ｂの内周面４６Ｂは、軸線方向中央部が最も窪む凹状のクラウニング面である。第２凸部４５Ｂは、クラウニング面である内周面４６Ｂから同じ高さで断面同じ形状で延在するように対で設けられている。

一方、第１内歯車９０Ｂは、第１内歯車９０と比較して、外周面をクラウニング面とせず、軸線と平行な円筒状の外周面９２Ｂとしている。この外周面９２Ｂの軸線方向の中央部分には、第１凸部として、突起部９５Ｂが径方向外方に突出して設けられている。

突起部９５Ｂは、錐体であり、尖鋭形状の頭頂部を有する。突起部９５Ｂは、第１ハウジング要素４０Ｂのクラウニング面である内周面４６Ｂと接触可能となっている。

構造体１０Ｂが図１５に示す状態であっても、第１内歯車９０Ｂは、遊星歯車装置３の作動により第１内歯車９０Ｂ内を移動すると、周方向に移動して、突起部９５Ｂが対の第２凸部４５Ｂ間に入り込む等して、第２凸部４５Ｂに点接触または線接触する。変形例２の構造体１０Ｂでは、第１内歯車９０の外周面及び第１ハウジング要素４０の内周面の双方をクラウニング面にしていない。この構成において、第１ハウジング要素４０Ｂが、第１内歯車９０Ｂを、第１ハウジング要素４０Ｂの軸線に対して、第１内歯車９０Ｂの軸線が傾斜するように、移動可能に支持できる。

図２０～図２２に示す構造体の変形例３の構造体１０Ｃは、構造体１０と比較して、第１ハウジング要素（ハウジング）４０の第２凸部４５と、第１内歯車９０の第１凸部９５の形状が異なる。

第１内歯車９０Ｃは、軸線方向に延在する外周面９２Ｃを有する。外周面９２Ｃは、第１内歯車９０と同様に径方向外方に突出するクラウニング面である。外周面９２Ｃには、径方向外方に突出し、且つ、軸線方向に延在する対の第１凸部９５Ｃが形成されている。

第１凸部９５Ｃは、図２２に示すように、軸線方向のいずれの箇所でも断面三角形状で大きさが変わりなく高さを外周面９２Ｃから同じとなるように形成されている。対の第１凸部９５Ｃは、外周面９２Ｃにおいて互いに平行に設けられている。

一方、第１内歯車９０Ｃを囲むように第１ハウジング要素４０Ｃが配置され、第１ハウジング要素４０Ｃは、第１内歯車９０Ｃの外周面９２Ｃに対向して隙間を空けて配置される第１筒状体４４Ｃの内周面４６Ｃを有する。内周面４６Ｃは、内周面４６と同様に径方向外方に窪む凹状のクラウニング面であり、外周面９２Ｃに対応している。

内周面４６Ｃは、内周面４６の構成と同様に軸線方向に延在する第２凸部４５Ｃを有する。
第２凸部４５Ｃは、クラウニング面に軸線方向で延在するように設けられている。

第２凸部４５Ｃは、第１内歯車９０Ｃにおける対の第１凸部９５Ｃ間に入り込み、周方向で点接触或いは線接触する。

第２凸部４５Ｃは、図２１に示すように、軸線方向に垂直な断面が三角形状であり、つまり、断面三角形状の突条体であり、軸線方向の中央部分の幅が太くなるように形成されている。これにより、第２凸部４５Ｃは、周方向で第１凸部９５Ｃに当接する際には、まず、周方向に張り出した中央部分で当接する。

また、第２凸部４５Ｃは、対の第１凸部９５Ｃ間に入り込むと、中央部分で第１凸部９５Ｃに点接触或いは線接触する。これにより、第１内歯車９０Ｃの軸線が第１ハウジング要素４０の軸線に対して傾いた状態であっても、第１内歯車９０Ｃと、遊星歯車７２とを好適に歯合させることができ、アラインメント誤差に対するロバストネス（ロバスト性）の向上を一層はかることができる。

なお、上記実施の形態及び変形例１、３の構造体１０、１０Ａ、１０Ｃでは、第１内歯車９０、９０Ａ、９０Ｃの外周面９２、９２Ａ、９２Ｃと、第１ハウジング要素４０、４０Ａ、４０Ｃの内周面４６、４６Ａ、４６Ｃの双方をクラウニング面としている。このような構成では、互いの遊嵌度合い、つまり、隙間の大きさを調整することにより、第１ハウジング要素の収容空間への第１内歯車の径方向の移動を規制できる。

例えば、図２３に示す変形例４の構造体１０Ｄでは、第１ハウジング要素４０Ｄの内周面４６Ｄと、第１内歯車９０Ｄ（便宜上、ハッチングで示す）の外周面９２Ｄとをクラウニング面として、第１ハウジング要素４０Ｄ内に第１内歯車９０Ｄを収容している。これにより、第１内歯車９０Ｄは、双方のクラウニング面により、第１ハウジング要素４０Ｄに対して他方側（＋Ｘ側）を含む軸方向の移動が制限されることになる。なお、第１円筒体４４Ｄ、第２凸部４５Ｄ、第１凸部９５Ｄは、例えば、第１円筒体４４、第２凸部４５、第１凸部９５と同様に構成、機能を有する。

よって、例えば、第１内歯車において、Ｐで示す他方側の開口端面に、ハウジング内でハウジングの端面に当接する凸部を設ける必要が無い。なお、上述した変形例１～４の構造体１０Ａ～１０Ｄは、それぞれ、構造体１０に替えることで、遊星歯車装置３及び遊星歯車装置３が組み込まれたアクチュエータ１を実現できる。

このように構造体１０、１０Ａ～１０Ｄに示すように、第１内歯車（内歯車）の外周面と第１ハウジング要素（ハウジング）の内周面のうち少なくとも一方にクラウニング面を有する。また、外周面の第１凸部と内周面の第２凸部のうちのすくなくとも一方において、他方に周方向で接触する部分が、周方向で点接触或いは線接触で接触するように凸状の湾曲した部分で構成されるものであれば、どのような形状で構成されてもよい。この接触により、第１内歯車は、第１ハウジング要素内において周方向への移動が制限された状態で、第１内歯車の軸線が第１ハウジング要素の軸線に対して傾いた状態でも、歯車機構における第１内歯車としての機能を損なうこと無く第１ハウジング要素により収納される。

また、ハウジング本体４は、遊星歯車装置の一部として用いられる場合について説明したが、その用途は限定されず他の歯車機構の一部として用いてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。

本発明に係る遊星歯車装置及びアクチュエータは、種々の機械装置に組み込むことができる。

１ アクチュエータ
２ モータ
３ 遊星歯車装置
４ ハウジング本体
５ ハウジング
６ 遊星歯車機構
７ 第１遊星歯車機構
８ 第２遊星歯車機構
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 構造体
２１ モータ本体
２２ 回転軸
３１ａ 開口
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ 第１ハウジング要素（ハウジング）
４０ａ 開口端面部
４１ 接続蓋体
４２ 係合部
５７ａ 開口
４４、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ 第１円筒体
４５、４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ 第２凸部
４６、４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ 内周面
５０ 第２ハウジング要素
５４ 第２円筒体
５６ 第２内歯車部
５７ 開口閉塞部
７１、８１ 太陽歯車
７１ａ 太陽歯部
７２、８２ 遊星歯車
７２ａ 遊星歯部
７３、８３ キャリア
７６、８６ 遊星軸
８１ａ 太陽歯部
８４ 歯車保持部
８５ 出力保持部
８７ 出力軸
８７ａ 歯車
９０、９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ、９０Ｄ 第１内歯車（内歯車）
９１ 内歯部
９２、９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃ、９２Ｄ 外周面
９５、９５Ａ、９５Ｃ、９５Ｄ 第１凸部
９５ａ 斜辺部
９５ｂ 頂部
９５Ｂ 突起部

Claims (8)

1. 軸線方向に延在する外周面を有し、前記外周面に第１凸部が形成される内歯車と、
   前記内歯車の外周面に対向して隙間を空けて配置され、第２凸部が形成される内周面を有し、前記第１凸部と前記第２凸部とが線接触または点接触で接触することで、前記内歯車の周方向への移動を制限しつつ前記内歯車をフローティング状態で収容するハウジングと、
   を備え、
   前記外周面と前記内周面のうち少なくとも一方の周面は、径方向外方に湾曲するクラウニング状の面である、
   構造体。
2. 前記ハウジングは、前記第１凸部と前記第２凸部とが線接触または点接触で接触することにより、前記内歯車を、前記ハウジングの軸線に対して、前記内歯車の軸線が傾斜するように移動可能に支持する、
   請求項１記載の構造体。
3. 前記外周面及び前記内周面は、それぞれ径方向外方に湾曲するクラウニング状の面である、
   請求項１または２記載の構造体。
4. 前記クラウニング状の面は、径方向外方に窪む前記内周面であり、
   前記外周面の前記第１凸部は、前記内周面に沿って移動するとともに、且つ、前記第２凸部に周方向で接触するよう形成されている、
   請求項１または２記載の構造体。
5. 前記第１凸部と前記第２凸部のうち、一方の凸部は、前記軸線方向で延在し、且つ、前記軸線方向の中央部分が他方の凸部に点接触または線接触するように周方向に凸状に湾曲して設けられている、
   請求項１または２記載の構造体。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の構造体と、
   前記内歯車と噛み合う１又は複数の遊星歯車と、
   前記１又は複数の遊星歯車の中央に位置し、前記１又は複数の遊星歯車と噛み合う太陽歯車と、
   前記１又は複数の遊星歯車を回転可能に支持ずるキャリアと、を備える、
   遊星歯車装置。
7. 前記キャリアの回転に伴って回転する第２の太陽歯車と、
   前記第２の太陽歯車の周囲に配され、前記第２の太陽歯車と噛み合う１又は複数の第２の遊星歯車と、
   前記１又は複数の第２の遊星歯車を回転可能に支持する第２のキャリアと、
   前記１又は複数の第２の遊星歯車と噛み合う内歯が内周面に形成された第２のハウジングと、をさらに備え、
   前記ハウジングと前記第２のハウジングとは一体で成形されている、
   請求項６に記載の遊星歯車装置。
8. 請求項６または７に記載の遊星歯車装置と、
   前記遊星歯車装置に接続され該遊星歯車装置を駆動するモータと、を備える、
   アクチュエータ。

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