JP2008261457A

JP2008261457A - 歯車装置及びその組付方法

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Publication number: JP2008261457A
Application number: JP2007105997A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hiei; 淳比叡; Kimimasa Murayama; 公正村山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-10-30

Abstract

【課題】遊星歯車及び差動ギヤからなる回転直動変換装置において組付けを容易にする。
【解決手段】サンシャフト２、プラネタリシャフト３、ナット４及びフロントリングギヤ５からなるフロント側歯車機構ユニットＳ１をフロント側治具２０にセットする。リアサンギヤ１２、リアプラネタリギヤ１６及びリアリングギヤ６からなるリア側歯車機構ユニットＳ２をリア側治具２１にセットする。フロント側及びリア側治具２０、２１を前進させて、サンシャフト２の小径部１１、プラネタリシャフト３の軸部１７及びナット４をリアサンギヤ１２、リアプラネタリギヤ１６及びリアリングギヤ６にそれぞれ圧入する。フロント側歯車機構ユニットＳ１とリア側歯車機構ユニットＳ２とを別々にサブアセンブリすることにより、それぞれの各歯車の位置決め及び位相合わせを容易に行うことができ、また、圧入時には、位相合わせが不要なので、結合を容易に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、遊星歯車等の複数の歯車によって構成された歯車装置及びその組付方法に関するものである。

例えば特許文献１に記載されているように、減速機構を組込んだ回転−直動変換装置において、遊星歯車とネジ機構を組み合わせることによって、小型で大きな減速比を得ると共に高精度の位置決めを実現することができることが知られている。
特開２００３−２５０２４６号公報

しかしながら、このように遊星歯車及びネジ機構等を組み合わせて大きな減速比を得るようにした回転−直動変換装置を組付ける場合、多数のギヤの位相を合わせながら組付ける必要があり、また、高精度化によって各部品間の遊びが小さくなっているため、多数の工程及び高度の組付技能が必要であり、量産が困難で製造コストがかかるという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、多数の歯車によって構成されていながら容易に組付けることが可能な歯車装置及びその組付方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る歯車装置は、複数の歯車を噛合わせて一の歯車機構ユニット及び他の歯車機構ユニットをそれぞれ構成し、前記一の歯車機構ユニットの複数の回転軸と、該複数の回転軸に対応する前記他の歯車機構ユニットの複数の回転軸とを結合手段よって互いに結合したことを特徴とする。
また、本発明に係る歯車装置の組付方法は、複数の歯車を噛合わせて一の歯車機構ユニット及び他の歯車機構ユニットをそれぞれサブアセンブリし、前記一の歯車機構ユニットの複数の回転軸と、該複数の回転軸に対応する前記他の歯車機構ユニットの複数の回転軸とを互いに結合することを特徴とする。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の（１）乃至（９）の内容が請求項１乃至９にそれぞれ対応する。

（１）複数の歯車を噛合わせて一の歯車機構ユニット及び他の歯車機構ユニットをそれぞれ構成し、前記一の歯車機構ユニットの複数の回転軸と、該複数の回転軸に対応する前記他の歯車機構ユニットの複数の回転軸とを結合手段よって互いに結合したことを特徴とする歯車装置。
この構成により、一の歯車機構ユニットと、他の歯車ユニットと別々に組付けることにより、各ユニット毎に歯車の位置決め及び位相合わせを行うことができるので、これらを容易に組付けることができ、また、各ユニットの複数の回転軸どうしを互いに結合することによって歯車装置を容易に組付けることができる。ここで、歯車機構ユニットは、複数の歯車を噛合わせて構成されたものであり、遊星歯車機構、差動歯車機構、その他の歯車機構が含まれる。また、結合手段は、例えば、スプライン結合や非円形断面を有する軸の嵌合のように回転方向の位相に依存するもの、及び、円形断面を有する軸の嵌合のように回転方向の位相に依存しないものの両方が含まれる。

（２）上記（１）の構成において、前記結合手段は、前記回転軸の位相に依存せずに結合可能な結合手段であることを特徴とする歯車装置。
この構成により、回転軸どうしを位相にかかわらず結合することができるので、結合を容易に行うことができる。ここで、回転軸の位相に依存せずに結合可能な結合手段は、例えば円形断面の軸と穴との圧入、接着又は溶着等とすることができる。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記一の歯車機構ユニット及び前記他の歯車機構ユニットは、遊星歯車機構であることを特徴とする歯車装置。
この構成により、各遊星歯車機構毎に歯車の位置決め及び位相合わせを行うことができ、歯車装置の組付を容易に行うことができる。

（４）上記（３）の構成において、前記一の歯車機構ユニット及び前記他の歯車機構ユニットは、サンギヤの周囲に複数のプラネタリギヤが噛合い、該複数のプラネタリギヤの周囲にリングギヤが噛合う遊星歯車機構であり、それぞれのサンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤの回転軸を前記結合手段によって互いに結合したことを特徴とする歯車装置。
この構成により、各ユニット毎にサンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤを容易に組み付けることができ、これらの回転軸を互いに結合することによって、歯車装置の組付を容易に行うことができる。

（５）上記（４）の構成において、前記一の歯車機構ユニットは、前記サンギヤの回転軸の外周にウォーム部が形成され、前記複数のプラネタリギヤの回転軸の外周に前記サンギヤのウォーム部に噛合うウォーム部が形成され、前記リングギヤの回転軸の内周に前記複数のプラネタリギヤのウォーム部に噛合うウォーム部が形成されており、前記一及び他の歯車機構ユニットの前記サンギヤと前記リングギヤとの相対回転運動をこれらの回転軸の軸方向の直線運動に変換することを特徴とする歯車装置。
この構成により、サンギヤとリングギヤとを相対回転させると、プラネタリギヤが自転しながら公転し、また、各ウォーム部が噛合いながら回転することによって、大きな減速比を得ると共に回転運動を直線運動に変換することができる。

（６）複数の歯車を噛合わせて一の歯車機構ユニット及び他の歯車機構ユニットをそれぞれサブアセンブリし、前記一の歯車機構ユニットの複数の回転軸と、該複数の回転軸に対応する前記他の歯車機構ユニットの複数の回転軸とを互いに結合することを特徴とする歯車装置の組付方法。
この構成により、一の歯車機構ユニットと、他の歯車ユニットと別々に組付けることにより、各ユニット毎に歯車の位置決め及び位相合わせを行うことができるので、これらを容易に組付けることができ、また、各ユニットの複数の回転軸どうしを互いに結合することによって歯車装置を容易に組付けることができる。このとき、結合手段は、例えば、スプライン結合や非円形断面を有する軸の嵌合のように回転方向の位相に依存するもの、及び、円形断面を有する軸の嵌合のように回転方向の位相に依存しないものの両方が含まれる。

（７）上記（６）の構成において、前記回転軸をその回転方向の位相に依存せずに結合可能な結合手段によって結合することを特徴とする歯車装置の組付方法。
この構成により、回転軸どうしを位相にかかわらず結合することができるので、容易に結合させることができる。ここで、回転軸の位相に依存せずに結合可能な結合手段としては、例えば円形断面の軸と穴との圧入、接着、溶着等とすることができる。

（８）上記（６）又は（７）の構成において、前記一の歯車機構ユニット及び前記他の歯車機構ユニットは、遊星歯車機構であることを特徴とする歯車装置の組付方法。
この構成により、各遊星歯車機構毎に歯車の位置決め及び位相合わせを行うことができ、歯車装置の組付を容易に行うことができる。

（９）上記（８）の構成において、前記一の歯車機構ユニット及び前記他の歯車機構ユニットは、サンギヤの周囲に複数のプラネタリギヤが噛合い、該複数のプラネタリギヤの周囲にリングギヤが噛合う遊星歯車機構であり、それぞれのサンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤを前記結合手段によって互いに結合することを特徴とする歯車装置の組付方法。
この構成により、各ユニット毎にサンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤを容易に組み付けることができ、これらの回転軸を互いに結合することによって、歯車装置の組付を容易に行うことができる。

本発明に係る歯車装置及びその製造方法によれば、一の歯車機構ユニットと、他の歯車ユニットと別々に組付けることにより、各ユニット毎に歯車の位置決め及び位相合わせを行うことができるので、これらを容易に組付けることができ、また、各ユニットの複数の回転軸どうしを互いに結合することによって歯車装置を容易に組付けることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、本実施形態に係る回転−直動変換装置１（歯車装置）は、遊星歯車と差動ネジとを組み合わせたものであり、サンシャフト２と、このサンシャフト２の周囲に配置された複数のプラネタリシャフト３（図示のものでは９本であるが、２つのみ図示されている）と、これらのプラネタリシャフト３の周囲を囲むように設けられた円筒状のナット４と、ナット４内に両端側からそれぞれ圧入されたフロントリングギヤ５及びリアリングギヤ６と、ナット４の両端部にそれぞれ取付けられたフロントエンドキャップ７及びリアエンドキャップ８とを備えている。

サンシャフト２は、ナット４内に挿入された一端部がリアエンドキャップ８によって回転可能かつ軸方向に摺動可能に支持され、他端側がフロントエンドキャップ７に回転可能かつ軸方向に摺動可能に挿通されて外部へ延出されている。ナット４内に挿入されたサンシャフト２の外周にはウォーム部９が形成されている。ウォーム部９のフロントエンドキャップ７側には、フロントサンギヤ１０（平歯車）が一体に形成され、リアエンドキャップ８側に形成された小径部１１（回転軸、円形断面）がリング状のリアサンギヤ１２（平歯車）の圧入穴１２Ａ（円形断面）に圧入、固定されている。ナット４の外部へ延出されたサンシャフト２の他端側にはスプライン１３が形成され、先端部には外周溝を有する連結部１４が形成されている。

プラネタリシャフト３には、サンシャフト２のウォーム部９、フロントサンギヤ１０
及びリアサンギヤ１１にそれぞれ噛合うウォーム部１４、フロントプラネタリギヤ１５（平歯車）及びリアプラネタリギヤ１６（平歯車）が設けられている。ここで、ウォーム部１４及びフロントプラネタリギヤ１５は、プラネタリシャフト３に一体に形成されているのに対して、リアプラネタリギヤ１６は、円筒状の別部材であり、その圧入穴１６Ａ（円形断面）にプラネタリシャフト３の端部に形成された軸部１７（回転軸、円形断面）が圧入（結合手段）によって、固定されている。プラネタリシャフト３は、サンシャフト２の周囲に等間隔で９本配置されている。

ナット４には、内周にプラネタリシャフト３のウォーム部１４に噛合うウォーム部１８が形成されている。また、ナット４のウォーム部１８の両側には、それぞれプラネタリシャフト３のフロントプラネタリギヤ１５及びリアプラネタリギヤ１６にそれぞれ噛合う内歯（平歯車）を有するフロントリングギヤ５及びリアリングギヤ６が圧入（結合手段）によって固定されている。ナット４の両端部には、フロントエンドキャップ７及びリアエンドキャップ８が取付けられている。

そして、サンシャフト２のフロントサンギヤ１０及びリアサンギヤ１２とプラネタリシャフト３のフロントプラネタリギヤ１５及びリアプラネタリギヤ１６とフロントリングギヤ５及びリアリングギヤ６との噛合い（歯数）による減速比と、サンシャフト２のウォーム部９とプラネタリシャフト３のウォーム部１４とナット４の内周のウォーム部１８との噛合い（ピッチ円直径）による減速比とが一致するように各部の形状及び寸法が設定されている。これにより、サンシャフト２をナット４に対して回転させると、その周囲をプラネタリシャフト３が自転しながら公転し、これらのウォーム部９、１４及び１８の噛合いによってサンシャフト２がナット４に対して軸方向に移動する。このとき、これらのギヤ及びウォーム部の噛合いによって、大きな減速比を得ると共にバックラッシュを最小限にして精密な位置決めを行うことができる。

次に、回転−直動変換装置１の組付方法について図１、図２及び図４乃至図６を参照して説明する。
図４（Ａ）に示すように、適当な治具を用いて、リアサンギヤ１２が圧入される前のサンシャフト２の周囲に、リアプラネタリギヤ１６が圧入される前の９本のプラネタリシャフト３をウォーム部９及びフロントプラネタリギヤ１５を噛合わせながら等間隔で配置する。次に、図４（Ｂ）に示すように、サンシャフト２の周囲に配置された９本のプラネタリシャフト３にフロントリングギヤ５をフロントプラネタリギヤ１５に噛合わせながら挿入する。噛合わされた状態のフロントサンギヤ１０、フロントプラネタリギヤ１５及びフロントリングギヤ５のＡ−Ａ線による縦断面を図５に示す。なお、図５では、９本のプラネタリシャフト３のうちの２本のみが図示されている。そして、図４（Ｃ）に示すように、サンシャフト２の周囲に配置された９本のプラネタリシャフト３に、その一端側（図４において左側）からナット４をねじ込み、このねじ込みの後、フロントリングギヤ５をナット４に圧入して固定する。このようにして、サンシャフト２、プラネタリシャフト３、ナット４及びフロントリングギヤ５によって構成されるフロント側歯車機構ユニットＳ１（歯車機構ユニット）をサブアセンブリする。

次に、図１に示すように、フロント側治具２０にフロント側歯車機構ユニットＳ１をセットする。また、リア側治具２１に、リアリングギヤ６、リアサンギヤ１２及びリアプラネタリギヤ１６を互いに噛合わせながらセットして、これらによって構成されるリア側歯車機構ユニットＳ２（歯車機構ユニット）をサブアセンブリする。なお、予めサブアセンブリされたフロント側歯車機構ユニットＳ１をフロント側治具２０にセットする代わりに、フロント側治具２０上でフロント側歯車機構ユニットＳ１を組み付けるようにしてもよい。

リア側治具２１は、リアサンギヤ１２とリアリングギヤ６とを同心円上に保持する内側のサンギヤ位置決め部２２及び外側のリングギヤ位置決め部２３が設けられ、これらの間に９つのリアプラネタリギヤ１６をリアサンギヤ１２及びリアリングギヤ６と同心のピッチ円上に等間隔で保持するプラネタリギヤ位置決め穴２４が設けられている。リア側治具２１にセットされたリアリングギヤ６、リアサンギヤ１２及びリアプラネタリギヤ１６の平面視を図６に示す。なお、図６では、９つのリアプラネタリギヤ１６のうちの１つのみが図示されている。

このように、回転−直動変換装置１をフロント側歯車機構ユニットＳ１と、リア側歯車機構ユニットＳ２とに分けて、これらを別々にサブアセンブリすることにより、それぞれの各歯車の位置決め及び位相合わせを容易に行うことができる。

フロント側治具２０及びリア側治具２１は、互いに対向させて進退動可能に設けられ、これらにセットされたフロント側歯車機構ユニットＳ１のサンシャフト２の小径部１１及び９本のプラネタリシャフト３の軸部１７及びナット４に、サンギヤ位置決め部２２にセットされたリアサンギヤ１２、９つリアプラネタリギヤ１６及びリアリングギヤ６をそれぞれ圧入できるようになっている。リア側治具２１には案内ピン２５が取付けられ、フロント側治具２１には、案内ピン２５を案内する案内穴２６が設けられている。

そして、図２に示すように、フロント側治具２０及びリア側治具２１を前進させて、フロント側歯車機構ユニットＳ１のサンシャフト２の小径部１１及び９本のプラネタリシャフト３の軸部１７及びナット４に、それぞれリアサンギヤ１２、９つリアプラネタリギヤ１６及びリアリングギヤ６を圧入する。

このとき、フロント側及びリア側治具２０、２１によってフロント側及びリア側歯車機構ユニットＳ１、Ｓ２のいずれか一方又は両方の歯車の位相を固定するようにしてもよいが、フロント側歯車機構ユニットＳ１のサンシャフト２の小径部１１及び９本のプラネタリシャフト３の軸部１７及びナット４と、リアサンギヤ１２、９つリアプラネタリギヤ１６及びリアリングギヤ６とは、円形断面の圧入によって互いに結合されるので、これらはその位相を合せることなく結合させることができる。そして、フロント側歯車機構ユニットＳ１及びリア側歯車機構ユニットＳ２は、それぞれ予め各歯車が噛合わされた状態でサブアセンブリされているので、結合時に位相がずれることがなく、容易に結合させることができる。また、圧入時にフロント側及びリア側歯車機構ユニットＳ１、Ｓ２の位相を調整することによって、回転−直動変換機構１のバックラッシュを調整することも可能である。

このようにして結合されたフロント側歯車機構ユニットＳ１及びリア側歯車機構ユニットＳ２をフロント側治具２０及びリア側治具２１から取外し、フロントエンドキャップ７及びリアエンドキャップ８を取付けることによって回転−直動変換装置１を組付けることができる。

本発明の一実施形態に係る回転−直動変換装置のフロント側及びリア側歯車機構ユニットをフロント側及びリア側治具にそれぞれセットした状態を示す縦断面図である。図１に示すフロント側及びリア側歯車機構ユニットを互いに結合した状態を示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る回転−直動変換装置の縦断面図である。図１に示すフロント側歯車機構ユニットの組付工程を示す図である。図４（Ｂ）のＡ−Ａ線による縦断面図である。図１に示すリア側サブアセンブリの平面視を示す図である。

符号の説明

１回転−直動変換装置、５フロントリングギヤ、６リアリングギヤ、１０フロントサンギヤ、１１小径部（回転軸）、１５フロントプラネタリギヤ、１６リアプラネタリギヤ、１７軸部（回転軸）、Ｓ１フロント側歯車機構ユニット、Ｓ２リア側歯車機構ユニット

Claims

複数の歯車を噛合わせて一の歯車機構ユニット及び他の歯車機構ユニットをそれぞれ構成し、前記一の歯車機構ユニットの複数の回転軸と、該複数の回転軸に対応する前記他の歯車機構ユニットの複数の回転軸とを結合手段よって互いに結合したことを特徴とする歯車装置。
前記結合手段は、前記回転軸の位相に依存せずに結合可能な結合手段であることを特徴とする請求項１に記載の歯車装置。
前記一の歯車機構ユニット及び前記他の歯車機構ユニットは、遊星歯車機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車装置。
前記一の歯車機構ユニット及び前記他の歯車機構ユニットは、サンギヤの周囲に複数のプラネタリギヤが噛合い、該複数のプラネタリギヤの周囲にリングギヤが噛合う遊星歯車機構であり、それぞれのサンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤの回転軸を前記結合手段によって互いに結合したことを特徴とする請求項３に記載の歯車装置。
前記一の歯車機構ユニットは、前記サンギヤの回転軸の外周にウォーム部が形成され、前記複数のプラネタリギヤの回転軸の外周に前記サンギヤのウォーム部に噛合うウォーム部が形成され、前記リングギヤの回転軸の内周に前記複数のプラネタリギヤのウォーム部に噛合うウォーム部が形成されており、前記一及び他の歯車機構ユニットの前記サンギヤと前記リングギヤとの相対回転運動をこれらの回転軸の軸方向の直線運動に変換することを特徴とする請求項４に記載の歯車装置。
複数の歯車を噛合わせて一の歯車機構ユニット及び他の歯車機構ユニットをそれぞれサブアセンブリし、前記一の歯車機構ユニットの複数の回転軸と、該複数の回転軸に対応する前記他の歯車機構ユニットの複数の回転軸とを互いに結合することを特徴とする歯車装置の組付方法。
前記回転軸をその回転方向の位相に依存せずに結合可能な結合手段によって結合することを特徴とする請求項６に記載の歯車装置の組付方法。
前記一の歯車機構ユニット及び前記他の歯車機構ユニットは、遊星歯車機構であることを特徴とする請求項６又は７に記載の歯車装置の組付方法。
前記一の歯車機構ユニット及び前記他の歯車機構ユニットは、サンギヤの周囲に複数のプラネタリギヤが噛合い、該複数のプラネタリギヤの周囲にリングギヤが噛合う遊星歯車機構であり、それぞれのサンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤを前記結合手段によって互いに結合することを特徴とする請求項８に記載の歯車装置の組付方法。