JP2015052378A - 遊星歯車ユニット - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105715746A (zh) * | 2015-05-15 | 2016-06-29 | 张秘来 | 变速行星轴传动*** |
CN109488734A (zh) * | 2017-09-13 | 2019-03-19 | 三多乐精密注塑(深圳)有限公司 | 一种行星齿轮传动机构 |
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2013
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CN109488734A (zh) * | 2017-09-13 | 2019-03-19 | 三多乐精密注塑(深圳)有限公司 | 一种行星齿轮传动机构 |
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