JP2015052378A - 遊星歯車ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ユニット全体の厚さ低減やコスト削減が図られる遊星歯車ユニットを提供する。
【解決手段】太陽歯車１０の周囲に配設された複数の遊星歯車２０の回転軸２５がキャリア４０の軸受孔４３に挿入され、遊星歯車２０の公転がキャリア４０を介してキャリア４０に接続された出力軸６０に伝達される遊星歯車ユニット１において、キャリア４０の外面における軸受孔４３に対応する箇所に凸部４８をそれぞれ形成し、これら凸部４８の内部に達するように軸受孔４３を形成し、出力軸６０のフランジ６４に形成した嵌合孔６８に凸部４８を嵌合させて出力軸６０をキャリア４０に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は遊星歯車ユニットに係り、特に太陽歯車の回転が内歯車とキャリアをともに回転させるように伝達する形式の遊星歯車ユニットに関する。

入力軸の回転速度を減速するなど変化させて出力軸に伝達する減速機構に遊星歯車ユニットが用いられる場合がある（特許文献１等参照）。遊星歯車ユニットは入力軸と出力軸を同軸的に配置できたり、複数の遊星歯車で負荷を分担したりすることから装置をコンパクトに設計できるなどの利点を有し、例えばモータ動力の伝達機構に組み込まれて使用される。

図１２〜図１５は従来の遊星歯車ユニットの一例を示しており、この遊星歯車ユニットは、内歯車３０が固定、太陽歯車１０が駆動軸、キャリア４０が従動軸のプラネタリ型である。キャリア４０とキャリアカバー５０に挟まれた内歯車３０は、図示せぬ固定部に固定される。太陽歯車１０の周囲の複数の遊星歯車２０は環状の内歯車３０の内歯３１に噛合し、内歯車３０の軸方向両側の円板状のキャリア４０とキャリアカバー５０には各遊星歯車２０の回転軸２５が挿入されている。これら回転軸２５は、端部が、キャリア４０とキャリアカバー５０の互いの対向面にそれぞれ形成された軸受孔４３，５３に挿入されている。

キャリア４０の外面側には出力軸６０が配設されている。図１５に示すように、出力軸６０はフランジ６４を有し、フランジ６４の中心にはギヤ１００が形成されている。一方、キャリア４０の中心には、ギヤ１００が嵌合するギヤ孔１１０が形成されており、出力軸６０はギヤ１００をギヤ孔１１０に嵌合してキャリア４０に同軸的に接合される。

上記従来の遊星歯車ユニットによれば、太陽歯車１０に一体形成された入力軸１５にモータの駆動軸等が連結されて回転駆動され、太陽歯車１０が回転すると遊星歯車２０が自転、かつ自転方向と逆方向に公転し、遊星歯車２０の公転が回転軸２５からキャリア４０を介して出力軸６０に伝達され、出力軸６０が太陽歯車１０と同じ方向に回転する。太陽歯車１０の回転が遊星歯車２０の公転に変位する段階で太陽歯車１０の回転は所定比率で減速され、出力軸６０は太陽歯車１０よりも減速して回転する。

特開２０１２−１６３１８６号公報

上記従来の遊星歯車ユニットにおいては、全体厚さを薄くするという要求に対しキャリア４０を薄くすることが考えられるが、キャリア４０の薄化は強度不足を招く。しかも、遊星歯車２０の回転軸２５がキャリア４０から抜けないようにする上で軸受孔４３は貫通させずに止まり孔としており、このためキャリア４０には相応の厚さが必要となる。その結果、ユニット全体の厚さを低減しにくい。また、キャリア４０の中心に形成したギヤ孔１１０にギヤ１００を嵌合させて太陽歯車１０の動力を出力軸６０に伝達する構造であるため、出力軸６０への動力伝達トルクを大きくすると出力軸６０のギヤ１００にかかる負荷が大きくなり、ギヤ１００の歯が欠けるなどの損傷が生じるおそれがある。したがって負荷を低減して許容トルクを下げるか、あるいは出力軸６０やキャリア４０の強度を上げる対策を施すことになり、これはコストの増加を招く。また、ギヤ１００およびギヤ孔１１０を形成すること自体に加工費が高くかかるという欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ユニット全体の厚さを低減することができるとともに、コストを抑えることができる遊星歯車ユニットを提供することにある。

本発明の遊星歯車ユニットは、太陽歯車および該太陽歯車に噛合する複数の遊星歯車と、該遊星歯車が噛合する内歯を有する内歯車と、該内歯車の軸方向片側に配設され、前記遊星歯車の回転軸が挿入される軸受孔が内歯車側の一面に形成されており、該軸受孔に挿入された該回転軸を介して前記遊星歯車を自転可能に支持するキャリアと、前記太陽歯車を駆動する入力軸と、前記キャリアの他面側に配設され、接続手段を介して前記太陽歯車と同軸的に接続されるフランジを有する出力軸と、を備え、前記太陽歯車が回転すると前記遊星歯車が自転、かつ公転し、該遊星歯車の公転が前記キャリアを介して前記出力軸に伝達される遊星歯車ユニットであって、前記接続手段は、前記キャリアの前記他面における前記軸受孔に対応する箇所に形成された凸部と、前記出力軸の前記フランジに形成され、該凸部が嵌合する空所とを有し、前記軸受孔は、前記一面から該凸部に向けて形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、キャリアの他面の、遊星歯車の回転軸が挿入される軸受孔に対応する箇所に凸部を形成し、この凸部に向けて該軸受孔を形成することにより、キャリアの一面に形成される軸受孔の長さを確保しながらキャリアの厚さを低減することができる。したがって遊星歯車ユニット全体の厚さの低減を図ることができる。また、接続手段であるキャリアの凸部および出力軸の空所は、キャリアの中心ではなく、中心の周囲の外周側に位置している。このため、動力伝達の際にキャリアおよび出力軸にかかる負荷が、中心で伝達する場合と比べると小さくなる。これにより、相対的に強度向上が図られ、キャリアから出力軸への動力伝達トルクを大きくしてもキャリアや出力軸が損傷するといった不具合が生じにくくなり、結果として許容トルクが増加し、より大きな動力を伝達させることができる。

本発明では、前記軸受孔は、前記一面から前記凸部の内部に達して形成されている形態を含む。この形態を採用することで、軸受孔の長さを確保しながらキャリアの厚さを低減するという本発明の特長がより効果的に発揮される。

また、キャリアの凸部や出力軸の空所は、ギヤ等の複雑形状ではなく、例えば円形状等の単純形状で機能を十分果たすことができ、このため加工費を低減することができる。また、上記のようにキャリアおよび出力軸の強度が相対的に上がるため、これらキャリアや出力軸の強度を上げる必要がない。これらのことから、コストを抑えることができる。

本発明では、前記軸受孔は前記凸部内を貫通する貫通孔であってもよく、前記凸部内を貫通しない止まり孔であってもよい。本発明で言う止まり孔は、貫通して両端が開口する孔ではなく、一面側のみに開口し、奥端部が形成され塞がった状態の孔を言う。この形態では、回転軸のスラスト方向の移動を規制するスラスト軸受が構成され、回転軸を安定して支持可能となる。このため、これらの形態のうち、前記軸受孔は前記凸部内を貫通しない止まり孔の形態とすることが好ましい。

本発明によれば、ユニット全体の厚さを低減することができるとともに、コストを抑えることができる遊星歯車ユニットが提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る遊星歯車ユニットの（ａ）入力側の外面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図、（ｃ）出力側の外面図である。 図１のII−II断面図である。 一実施形態の遊星歯車ユニットにおいて太陽歯車への入力構造の一変更例を示す（ａ）入力側の外面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ断面図である。 同遊星歯車ユニットの（ａ）入力軸付きの太陽歯車と出力軸を除いた状態の側断面図、（ｂ）出力軸の側断面図である。 同遊星歯車ユニットを分解した状態の側断面図である（入力軸付きの太陽歯車と出力軸を除く）。 同遊星歯車ユニットのキャリアの外面側を示す図である。 同遊星歯車ユニットのキャリアと出力軸の斜視図である。 一実施形態の遊星歯車ユニットの変形例を示す側断面図である。 同変形例の遊星歯車ユニットの（ａ）入力軸付きの太陽歯車と出力軸を除いた状態の側断面図、（ｂ）出力軸の側断面図である。 同変形例の遊星歯車ユニットのキャリアの外面側を示す図である。 同変形例の遊星歯車ユニットのキャリアと出力軸の斜視図である。 従来の遊星歯車ユニットの一例を示す側断面図である。 図１２に示した遊星歯車ユニットの（ａ）入力軸付きの太陽歯車と出力軸を除いた状態の側断面図、（ｂ）出力軸の側断面図である。 図１２に示した遊星歯車ユニットのキャリアの外面側を示す図である。 図１２に示した遊星歯車ユニットのキャリアと出力軸の斜視図である。

以下、図１〜図７を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］遊星歯車ユニットの構成
図１は一実施形態の遊星歯車ユニット１の全体を示している。この遊星歯車ユニット１は、図１２で示したものと同様に、内歯車３０が固定、太陽歯車１０が駆動軸、キャリア４０が従動軸のプラネタリ型である。

本実施形態の遊星歯車ユニット１は、太陽歯車１０および太陽歯車１０の周囲に配設され太陽歯車１０に噛合する複数（この場合３つ、図２参照）の遊星歯車２０と、各遊星歯車２０が噛合する内歯３１を有する環状の内歯車３０と、内歯車３０の軸方向片側（図１（ｂ）で右側、以下、出力側）に配設された円板状のキャリア４０と、内歯車３０に対しキャリア４０と反対側（図１（ｂ）で左側、以下、入力側）に配設された円板状のキャリアカバー５０と、太陽歯車１０を駆動する入力軸１５と、キャリア４０に一体に接続される出力軸６０とを備えている。

太陽歯車１０は、当該遊星歯車ユニット１の軸心を形成する。太陽歯車１０には、入力側に突出する上記入力軸１５が同軸的に一体形成されている。入力軸１５はキャリアカバー５０の中心に形成された円形状の挿通孔５５から入力側に突出しており、図示せぬモータの駆動軸等が連結される。遊星歯車２０は太陽歯車１０に対し同心状、かつ周方向に等間隔に配設され、また、内歯車３０、キャリア４０、キャリアカバー５０および出力軸６０も太陽歯車１０に対し同軸的に配設されている。

なお、太陽歯車１０を回転駆動する構造としては、太陽歯車１０に一体形成した入力軸１５にモータ等の駆動軸を連結する形態に限られない。例えば図３に示すように、太陽歯車１０には入力軸１５を一体形成せず、単純な歯車の中心に貫通孔１１を有するものとし、貫通孔１１に入力軸（例えばモータで駆動される駆動軸）を挿入して入力軸の回転を太陽歯車１０に伝達するなどの形態であってもよく、当該構造は設計要求等によって適宜変更される。

図５に示すように、内歯車３０を挟むキャリア４０とキャリアカバー５０の互いの対向面である各内面４１（一面），５１には、遊星歯車２０の回転軸２５が挿入される軸受孔４３，５３が、それぞれ遊星歯車２０に対応する箇所に形成されている。回転軸２５は、遊星歯車２０の軸孔２１に貫通され、遊星歯車２５は回転軸２５を軸に回転する。キャリア４０側の軸受孔４３は均一内径であって外面（他面）４２には貫通しない止まり孔である。一方、キャリアカバー５０側の軸受孔５３は貫通しているが、外面５２側は径が窄まる円錐形状に形成されている。回転軸２５は、キャリア４０側とキャリアカバー５０側の各軸受４３，５３に端部が挿入され、キャリア４０とキャリアカバー５０とに挟まれて抜けない状態に支持されている。これら回転軸２５に、遊星歯車２０が回転可能にそれぞれ装着されている。

キャリア４０の中心には円形状の中心孔４５が形成されている。また、図２に示すように、キャリア４０の内面４１における軸受孔４３の周方向の間には、両側の遊星歯車２０と外周側の内歯車３０とに囲まれた断面三角形状のボス部４６が周方向に沿ってそれぞれ形成されており、これらボス部４６の先端面にはピン４７が形成されている。ピン４７はキャリアカバー５０に形成された固定孔５７に挿入され、固定孔５７から突出する先端部を打圧して潰し固定孔５７を塞ぐ加工がなされることにより、キャリア４０とキャリアカバー５０とが互いに固定されるようになっている。

この組み立て状態で、太陽歯車１０および各遊星歯車２０は、内歯車３０とキャリア４０およびキャリアカバー５０で囲まれる空間に収容され、各遊星歯車２０は回転軸２５を介してキャリア４０およびキャリアカバー５０で回転可能に支持され、かつ内歯車３０の内歯３１に噛合している。また、太陽歯車１０は各遊星歯車２０で囲まれる中心に配設されて各遊星歯車２０に噛合している。

キャリア４０とキャリアカバー５０に挟まれた内歯車３０は所定の固定部に固定され、キャリア４０とキャリアカバー５０は内歯車３０に対して回転可能とされる。出力軸６０は円板状のフランジ６４を介してキャリア４０に接続されている。

図４、図５および図７に示すように、キャリア４０の出力側の外面４２の中心孔４５の周囲であって、軸受孔４３に対応する箇所には、外形が円筒状の凸部４８がそれぞれ形成されている。これら凸部４８は軸受孔４３と同軸的に形成されている。図４に示すように、軸受孔４３は、内面４１から凸部４８に向けて延びており、凸部４８の中心を通って該凸部４８の内部に奥端部４４が達する状態に形成されている。回転軸２５は、軸受孔４３の奥端部４４に当接するか、あるいは近接するまで挿入される。回転軸２５が軸受孔４３の奥端部４４に当接した状態で支持された場合には、回転軸２５のスラスト方向の移動を規制するスラスト軸受が構成され、回転軸２５を安定して支持可能となる。

一方、図４〜図７に示すように、出力軸６０のフランジ６４の、キャリア４０への接合面である入力側の内面６１の中心には、キャリア４０の中心孔４５に嵌合する外形が円筒状の中心凸部６５が形成されている。そしてフランジ６４の中心凸部６５の周囲には、キャリア４０の凸部４８に嵌合する円形状の嵌合孔（空所）６８がそれぞれ貫通形成されている。出力軸６０はキャリア４０に対し、中心凸部６５を中心孔４５に嵌合し、かつ各嵌合孔６８に各凸部４８を嵌合させて、内面６１を外面４２に合わせることで、キャリア４０と一体回転可能に接続される。本実施形態では、キャリア４０の複数の凸部４８と、これら凸部４８が嵌合する出力軸６０の嵌合孔６８とにより、出力軸６０をキャリア４０に接続する接続手段が構成される。

キャリア４０の凸部４８は、フランジ６４の円形状の嵌合孔６８に対して嵌合されて係合し、キャリア４０に対してフランジ６４が回転することを防止する。キャリア４０の凸部４８の高さはフランジ６４の円形状の嵌合孔６８に対して係合できる高さであればよく、フランジ６４の厚さより低くてもかまわない。また、キャリア４０の凸部４８の高さがフランジ６４の厚さよりも大きく凸部４８がフランジ６４よりも突出する形態としてもよい。

［２］遊星歯車ユニットの動作
以上の構成を有する遊星歯車ユニット１は、入力軸１５が回転駆動されて太陽歯車１０が回転すると遊星歯車２０が自転、かつ自転方向と逆方向に太陽歯車１０の周囲を公転し、遊星歯車２０の公転が回転軸２５からキャリア４０を介して出力軸６０のフランジ６４に伝達し、出力軸６０が太陽歯車１０と同じ方向に回転する。太陽歯車１０の回転が遊星歯車２０の公転に変位する段階で太陽歯車１０の回転は所定比率で減速され、出力軸６０は太陽歯車１０よりも減速して回転する。キャリア４０の回転は、キャリア４０の複数の凸部４８が出力軸６０のフランジ６４の各嵌合孔６８に嵌合していることにより出力軸６０に伝達される。

［３］一実施形態の作用効果
上記遊星歯車ユニット１によれば、キャリア４０の外面４２の、各遊星歯車２０の回転軸２５が挿入される軸受孔４３に対応する箇所に凸部４８を形成し、この凸部４８の内部に達する状態に軸受孔４３を形成することにより、止まり孔である軸受孔４３の長さを確保しながらキャリア４０の厚さを低減することができる。したがって遊星歯車ユニット１全体の厚さの低減を図ることができる。

また、キャリア４０に対する出力軸６０の接続手段であるキャリア４０の凸部４８および出力軸６０の嵌合孔６８は、キャリア４０の中心ではなく、中心の周囲の外周側に位置している。このため、動力伝達の際にキャリア４０および出力軸６０にかかる負荷が、中心で伝達する場合と比べると小さくなる。これにより、相対的に強度向上が図られ、キャリア４０から出力軸６０への動力伝達トルクを大きくしてもキャリア４０や出力軸６０が損傷するといった不具合が生じにくくなり、結果として許容トルクが増加し、より大きな動力を伝達させることができる。さらに、凸部４８の内部に回転軸２５が挿入されることで、軸受孔４３が形成されたとは言え回転軸２５が芯材として機能し、凸部４８の強化が図られる。

また、キャリア４０の凸部４８や出力軸６０の嵌合孔６８は、ギヤ等の複雑形状ではなく、断面円形状といった単純形状であるため、加工費を低減することができる。また、上記のようにキャリア４０および出力軸６０の強度が相対的に上がるため、これらキャリア４０や出力軸６０の強度を上げる必要がない。これらのことから、コストを抑えることができる。

また、出力軸６０の中心凸部６５をキャリア４０の中心孔４５に嵌合させることで、キャリア４０と出力軸６０の互いの中心合わせが達成することができる。中心凸部６５は、旋盤加工で形成することで出力軸６０の軸心と高い精度で同心とすることができ、したがってキャリア４０に対する中心合わせも高い精度で達成される。

［４］一実施形態の変形例
図８〜図１１は、上記一実施形態における接続手段を変形させた変形例を示している。この場合、キャリア４０には断面円形状の上記凸部４８の代わりに、中心孔４５の近辺から外周縁にわたって径方向に延びる複数の凸部４９が放射状に形成されている。凸部４９は中心孔４５側の端部が半円弧状に形成され、全体外形が略Ｕ字状をなしている。そして軸受孔４３は、凸部４９内に達する状態に形成されている。一方、出力軸６０のフランジ６４には、これら凸部４９が嵌合するＵ字状の複数の切欠き（空所）６９が形成されている。

この変形例では、出力軸６０はキャリア４０に対し、中心凸部６５を中心孔４５に嵌合し、かつ各切欠き６９に各凸部４９を嵌合させることで、キャリア４０と一体回転可能に接続される。キャリア４０の複数の凸部４９と、これら凸部４９に嵌合する出力軸６０の切欠き６９とにより、出力軸６０をキャリア４０に接続する接続手段が構成される。この接続手段では、遊星歯車２０の公転で回転するキャリア４０の回転が凸部４９から出力軸６０に伝達し、出力軸６０が回転する。

［５］他の実施形態
上記実施形態は本発明の一例を示す形態であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、キャリアの凸部の形状は、上記凸部４８、４９のように外形が円形状や略Ｕ字状の他に、矩形状や、端縁を面取りした多角形状など、様々な形状が考えられる。すなわち本発明におけるキャリアの凸部の形状は、キャリアに接続される出力軸に形成される空所に対応して嵌合して係合し、キャリアの回転を出力軸に伝達できる形状であればよい。

また、上記実施形態では、キャリア４０に形成される軸受孔４３は内面４１から凸部４８（４９）に向けて延びており、かつ凸部４８（４９）の内部に達して形成されているが、本発明の軸受孔は、凸部に向けて延びてはいるが凸部４８の内部には達していない状態に形成されている場合も含む。その場合には、上記実施形態と比較すると軸受孔の長さが短くなるか、あるいは軸受孔の長さを一定にするならばキャリアの厚さが大きくなるが、凸部に向けて形成されることでキャリアの厚さを従来より低減できるという効果は確実に得られる。軸受孔の長さを確保して、なおかつキャリアの厚さを低減するという点では、上記実施形態のように凸部の内部まで軸受孔が達する形態がより効果的である。

１…遊星歯車ユニット、１０…太陽歯車、１５…入力軸、２０…遊星歯車、２５…回転軸、３０…内歯車、３１…内歯、４０…キャリア、４１…キャリアの内面（一面）、４２…キャリアの外面（他面）、４３…軸受孔、４４…奥端部、４８，４９…凸部（接続手段）、６０…出力軸、６４…フランジ、６８…嵌合孔（空所、接続手段）、６９…切欠き（空所、接続手段）。

Claims (3)

1. 太陽歯車および該太陽歯車に噛合する複数の遊星歯車と、
   該遊星歯車が噛合する内歯を有する内歯車と、
   該内歯車の軸方向片側に配設され、前記遊星歯車の回転軸が挿入される軸受孔が内歯車側の一面に形成されており、該軸受孔に挿入された該回転軸を介して前記遊星歯車を自転可能に支持するキャリアと、
   前記太陽歯車を駆動する入力軸と、
   前記キャリアの他面側に配設され、接続手段を介して前記太陽歯車と同軸的に接続されるフランジを有する出力軸と、
   を備え、
   前記太陽歯車が回転すると前記遊星歯車が自転、かつ公転し、該遊星歯車の公転が前記キャリアを介して前記出力軸に伝達される遊星歯車ユニットであって、
   前記接続手段は、前記キャリアの前記他面における前記軸受孔に対応する箇所に形成された凸部と、前記出力軸の前記フランジに形成され、該凸部が嵌合する空所とを有し、前記軸受孔は、前記一面から該凸部に向けて形成されていること
   を特徴とする遊星歯車ユニット。
2. 前記軸受孔は、前記一面から前記凸部の内部に達して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車ユニット。
3. 前記軸受孔は前記凸部内を貫通しない止まり孔であり、該軸受孔の奥端部に前記回転軸の端部が当接することを特徴とする請求項１または２に記載の遊星歯車ユニット。

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