JP3419698B2 - 小バックラッシ遊星歯車装置 - Google Patents

小バックラッシ遊星歯車装置

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    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Gears, Cams (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はバックラッシが小さ
くトルク容量の高い小バックラッシ遊星歯車装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】小バックラッシ遊星歯車装置は、一般遊
星歯車装置に比べ、設計上歯車のかみあい部および遊星
歯車軸受部の隙間をつめることが必要になるが、このこ
とによって各遊星歯車への荷重等配および滑らかな回転
を維持することは容易でない。また、隙間が小さいこと
は、遊星歯車装置内の各種誤差に対する太陽歯車の軸直
角方向の補正運動に影響が及ぶものと考えられる。した
がって、各遊星歯車への荷重配分、角度伝達誤差および
太陽歯車の軸直角方向変位は小バックラッシ遊星歯車装
置の代表特性として、設計にあたり十分検討する必要が
ある。
【0003】ここで、小バックラッシ遊星歯車装置は、
内歯車のピッチ円径60mm前後のサイズが最も多く使
われている。このサイズの歯車は定格荷重と歯の曲げば
ねこわさの関係から、歯車のたわみ量が非常に小さいた
め歯車誤差および組立誤差が上述した代表特性に及ぼす
影響を歯のたわみおよび各要素の弾性により緩和させる
ことが難しくなる。
【0004】このように、小バックラッシ遊星歯車装置
においては、歯車誤差および組立誤差が、そのまま、最
終製品の各種特性に影響を及ぼすことになる。本願人
は、このような歯車誤差、組立誤差に起因するバックラ
ッシの変動を調整するための機構を、実開平4−445
45号公報等において提案している。
【0005】この公報に開示されているバックラッシ調
整機構は、4個の遊星歯車を支持しているキャリアを軸
線方向の二分割し、それぞれの分割キャリア片に2個ず
つの遊星歯車を支持させ、組立時には、双方のキャリア
片を相対的にねじることにより、歯車間のバックラッシ
を調整するものである。
【0006】このようなバックラッシ調整機構では、4
個の遊星歯車のうち2個の遊星歯車を内歯車および太陽
歯車に対してバックラッシが無い状態で噛み合わせるこ
とができるので、ロストモーションを小さくできる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなバックラッシ調整機構では、トルク伝達に寄与する
遊星歯車は、4個の遊星歯車のうちの2個の遊星歯車だ
けであるので、トルク容量が小さいという解決すべき課
題がある。
【0008】本発明の課題は、この点に鑑みて、小バッ
クラッシで、しかもトルク容量の大きい遊星歯車装置を
提案することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、内歯車と、この内側に同心状態に配置
した太陽歯車と、前記内歯車および前記太陽歯車に噛み
合っている複数の遊星歯車と、各遊星歯車を回転自在に
支持しているキャリアとを有する遊星歯車装置におい
て、前記内歯車として弾性薄肉内歯車を採用したことを
特徴としている。すなわち、前記内歯車は、装置ハウジ
ングに締結固定された環状ボスと、この環状ボスの一端
側の環状端面から片持ち状態で延びている薄肉円筒状の
胴部と、この胴部の内周面に形成された内歯とを備えて
おり、前記薄肉円筒状の胴部の弾性変形により、前記各
部品の組立誤差、歯車誤差を吸収することを特徴として
いる。
【0010】ここで、前記キャリアをクロスローラベア
リングを介して前記装置ハウジングの内周面に対して回
転自在に支持することにより、当該キャリアの支持荷重
を上げることができる。
【0011】さらに、前記太陽歯車を浮動状態となるよ
うに組み込めば、当該太陽歯車が軸直角方向に動きやす
くなり、前記各部品の組立誤差、歯車誤差を吸収する作
用が期待できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、図1を参照して、本発明
を適用した小バックラッシ遊星歯車装置の一例を説明す
る。
【0013】図1(a)は小バックラッシ遊星歯車装置
の半断面図であり、図1(b)はその出力側の端面の中
心側の部分を図1(a)の半断面の切断位置と共に示す
説明図である。
【0014】本例の小バックラッシ遊星歯車装置1は、
円筒状の装置ハウジング2の内側に組み込まれた前段遊
星歯車機構3および後段遊星歯車機構4を備えた二段遊
星歯車減速装置である。装置ハウジング2は、円筒状部
材21、22、23が装置軸線1aの方向に配列され、
これらが締結ボルト24によって締結固定された構造と
なっている。入力側に位置している円筒状部材21の内
側には、モータ等の高速回転出力源等の高速回転軸(図
示せず)を前段遊星歯車機構3に連結するためのカップ
リング機構5が組み込まれている。
【0015】前段遊星歯車機構3は、太陽歯車31と、
この太陽歯車31を取り囲む状態に同心円上に配置され
ていると共に当該太陽歯車31に噛み合っている3個の
遊星歯車32、33、34(図において遊星歯車32の
みを示す。)と、これらの遊星歯車32〜34を取り囲
んでいると共に当該遊星歯車に噛み合っている弾性薄肉
内歯車6と、遊星歯車32〜34を回転自在に支持して
いるキャリア35とを備えている。
【0016】後段遊星歯車機構4は、前段のキャリア3
5が一端に同軸状態に固定されている太陽歯車41と、
この太陽歯車41を取り囲む状態で同心円上に配置され
ていると共に当該太陽歯車41に噛み合っている3個の
遊星歯車42〜44(図においては遊星歯車42のみを
示す。)と、これらの遊星歯車42〜44を取り囲んで
いると共に当該遊星歯車に噛み合っている前段側と共通
の弾性薄肉内歯車6と、遊星歯車42〜44を回転自在
に支持しているキャリア45とを備えている。
【0017】本例の薄肉弾性内歯車6は、円環状のボス
61と、このボス61の左右の円環状端面61a、61
bの内周縁から両側にそれぞれ延びている円筒状の胴部
62、63とが一体物として形成された構造をしてい
る。この内歯車6の内周面には内歯64がその全長に亘
り形成されている。この内歯64のうち、円筒状の胴部
62およびボス61の内周面に形成されている内歯部分
が前段側の内歯車として機能し、他方の円筒状の胴部6
3の内周面における先端側の内歯部分が後段側の内歯車
として機能する。
【0018】ここで、後段側の内歯車として機能する内
歯部分が形成されている円筒状の胴部63はボス61に
比べて薄肉であり、当該ボス61の円環状端面61bの
内周縁から片持ち状態に延びている。また、当該円筒状
の胴部63と、その外側の装置ハウジング2の円筒状部
材22との間には、円筒状の胴部63のボス付け根部分
を除き、僅かな隙間が開いている。
【0019】ボス61は装置ハウジング2を構成してい
る円筒状部材21、22の間に挟まれた状態で締結ボル
ト24によってこれらの部材に締結固定されている。従
って、当該ボス61から片持ち状態で延びている円筒状
の胴部63の先端側の部分は所定量の弾性変形が可能な
状態となっている。
【0020】次に、後段側のキャリア45は、装置出力
側の端面を規定しており、その外周面45aと、装置ハ
ウジング2の側の円筒状部材23の内周面23aとの間
にはクロスローラベアリング7が構成され、当該クロス
ローラベアリング7によって、キャリア45は装置ハウ
ジング2の内周面に対して回転自在の状態で支持されて
いる。
【0021】すなわち、キャリア45の外周面側の部分
はクロスローラベアリング7の内輪として機能し、当該
外周面45aには三角形断面の軌道溝71が形成されて
いる。同様に、装置ハウジング2の円筒状部材23の内
周面側の部分はクロスローラベアリング7の外輪として
機能し、当該内周面23aにも三角形断面の軌道溝72
が形成されている。これら軌道溝71、72によって区
画形成されるクロスローラベアリングの正方形断面の環
状軌道内には、ローラ73が円周方向に向けて交互に直
交する状態で装着されている。
【0022】なお、キャリア45の外側端面45bに
は、負荷側の部材を取り付けるためのねじ孔45cが同
心円上に複数個(図示の例では8個)形成されている。
【0023】一方、本例の遊星歯車装置1においては、
その前段側および後段側の太陽歯車31、41は浮動状
態で組み込まれている。すなわち、前段側の太陽歯車3
1は、その一端がカップリング機構5に連結されている
以外は軸受け等による支持はなく、遊星歯車32〜34
に噛み合っているのみであり、従って、軸直角方向への
変位が可能である。同様に、後段側の太陽歯車41もそ
の一端が前段側のキャリア35に連結されている以外は
軸受け等による支持はなく、遊星歯車42〜44に噛み
合っているのみであり、軸直角方向への変位が可能であ
る。
【0024】このように構成した本例の遊星歯車装置1
においては、歯車誤差および組立誤差があっても、当該
誤差が、薄肉弾性内歯車6の薄肉の円筒状の胴部63の
弾性変形によって解消され、各歯車の適正な噛み合い状
態が形成され、荷重が各遊星歯車に等配される。また、
太陽歯車31、41が浮動状態で組み込まれているの
で、これらの太陽歯車の軸直角方向への変位によって
も、各歯車の適正な噛み合い状態が形成される。
【0025】従って、本例の遊星歯車装置1によれば、
歯車かみあい部、および遊星軸受けの隙間を小さくして
バックラッシを小さくする場合に発生する荷重の不等配
および回転ムラを軽減することができる。よって、トル
ク容量の大きな小バックラッシ遊星歯車装置を実現でき
る。
【0026】また、本例においては、出力部材である後
段側のキャリア45がクロスローラベアリングによって
回転自在に支持されているので、当該部分の支持強度を
高めることができる。また、内輪および外輪をそれぞれ
キャリアおよび装置ハウジングに一体形成してあるの
で、当該軸受け部分の構造を、コンパクトで廉価に構成
することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の遊星歯車
装置においては、その内歯車として、薄肉弾性内歯車を
採用し、組立誤差、製造誤差を当該内歯車の弾性変形に
よって吸収可能としてある。従って、本発明によれば、
トルク容量が大きく、ロストモーションが少ない小バッ
クラッシ遊星歯車装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明を適用した二段遊星歯車装置を
装置軸線に沿って切断した場合の半断面図であり、
(b)は当該装置の出力側端面の中心部分を図1(a)
の切断面位置と共に示す説明図である。
【符号の説明】
1 遊星歯車装置 2 装置ハウジング 21、22、23 装置ハウジングの円筒状部材 3 前段遊星歯車機構 31 太陽歯車 32〜34 遊星歯車 35 キャリア 4 後段遊星歯車 41 太陽歯車 42〜44 遊星歯車 45 キャリア 5 カップリング機構 6 薄肉弾性内歯車 61 内歯車のボス 62、63 内歯車の円筒状の胴部 64 内歯 7 クロスローラベアリング
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−50161(JP,A) 特開 昭58−68540(JP,A) 特開 平1−275960(JP,A) 特開 平2−57755(JP,A) 実開 昭52−54869(JP,U) 実開 昭52−166087(JP,U) 実開 平3−26858(JP,U) 実開 平4−31355(JP,U) 実開 平4−44545(JP,U) 特公 昭45−14442(JP,B1) 米国特許3401580(US,A) 米国特許6290625(US,B1) 独国特許出願公開19961788(DE,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 1/28 F16H 55/18

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内歯車と、この内側に同心状態に配置し
    た太陽歯車と、前記内歯車および前記太陽歯車に噛み合
    っている複数の遊星歯車と、各遊星歯車を回転自在に支
    持しているキャリアとを有する遊星歯車装置において、 前記内歯車は、装置ハウジングに締結固定された円環状
    のボスと、このボスの一端側の環状端面から片持ち状態
    で延びている薄肉円筒状の胴部と、この胴部の内周面に
    形成された内歯とを備えており、 前記薄肉円筒状の胴部の弾性変形により、前記の各部品
    の組立誤差、歯車誤差が吸収されることを特徴とする小
    バックラッシ遊星歯車装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記キャリアはクロスローラベアリングを介して前記装
    置ハウジングの内周面に対して回転自在に支持されてい
    ることを特徴とする小バックラッシ遊星歯車装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、 前記太陽歯車は浮動状態で組み込まれていることを特徴
    とする小バックラッシ遊星歯車装置。
  4. 【請求項4】 前段遊星歯車機構および後段遊星歯車機
    構を備え、 前記前段遊星歯車機構は、前段側太陽歯車と、この太陽
    歯車を取り囲む状態に同心円上に配置されていると共に
    当該太陽歯車に噛み合っている前段側遊星歯車と、この
    遊星歯車を取り囲んでいると共に当該遊星歯車に噛み合
    っている前段側内歯車と、前記遊星歯車を回転自在に支
    持している前段側キャリアとを備えており、 前記後段遊星歯車機構は、前記前段側キャリアが一端に
    同軸状態に固定されている後段太陽歯車と、この太陽歯
    車を取り囲む状態で同心円上に配置されていると共に当
    該太陽歯車に噛み合っている後段側遊星歯車と、この遊
    星歯車を取り囲んでいると共に当該遊星歯車に噛み合っ
    ている後段側内歯車と、前記後段側遊星歯車を回転自在
    に支持している後段側キャリアとを備えており、 前記前段側内歯車および前記後段側内歯車は、単一部材
    である薄肉弾性内歯車であり、当該薄肉弾性内歯車は、
    装置ハウジングに締結固定された円環状のボスと、この
    ボスの一端側の環状端面から片持ち状態で延びている円
    筒状の後段側胴部と、この胴部の内周面に形成された後
    段側内歯と、前記ボスの他端側の環状端面から延びてい
    る円筒状の前段側胴部と、前記ボスおよび当該前段側胴
    部の内周面に形成された前段側内歯とを備えており、 前記後段側胴部と前記装置ハウジングの内周面との間に
    は、当該後段側胴部の弾性変形を可能とする隙間が形成
    されていることを特徴とする小バックラッシ遊星歯車装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、 前記前段側遊星歯車機構に対して高速回転軸を連結する
    ためのカップリング機構を有していることを特徴とする
    小バックラッシ遊星歯車装置。
  6. 【請求項6】 請求項4または5において、 前記後段側遊星歯車機構の前記後段側キャリアは、負荷
    側の部材を取り付けるためのねじ孔が形成された外側端
    面を備えていることを特徴とする小バックラッシ遊星歯
    車装置。
  7. 【請求項7】 請求項4ないし6のうちのいずれかの項
    において、 前記後段側キャリアはクロスローラベアリングを介して
    前記装置ハウジングの内周面に対して回転自在に支持さ
    れていることを特徴とする小バックラッシ遊星歯車装
    置。
  8. 【請求項8】 請求項4ないし7のうちのいずれかの項
    において、 前記前段側太陽歯車および前記後段側太陽歯車は、それ
    ぞれ、浮動状態で組み込まれていることを特徴とする小
    バックラッシ遊星歯車装置。
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