JP4610242B2

JP4610242B2 - 歯車と回転軸との接合構造、及びそれを用いた遊星歯車減速機

Info

Publication number: JP4610242B2
Application number: JP2004188235A
Authority: JP
Inventors: 太平坪根; 孝雄正木
Original assignee: Nidec Shimpo Corp
Current assignee: Nidec Shimpo Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: JP2006009956A

Description

本発明は、駆動源の回転駆動力を受けて回動する回転軸と歯車との接合構造に関する。

従来、駆動モータの回転駆動力を歯車機構を介して被駆動体に伝達する動力伝達機構が知られている。

例えば、駆動モータの回転駆動力を受けて回動する回転軸に接続されこの回転軸と共に回動する太陽歯車と、太陽歯車に空隙を介して同軸状に配設された内歯車と、空隙に配設され太陽歯車及び内歯車に螺合する複数の遊星歯車と、遊星歯車を回転自在に支持すると共に太陽歯車と同軸状に回転自在に支持されたキャリア（所謂、回動体である）と、を備え、内歯車を固定し、太陽歯車の回転速度を減速してキャリアに伝達する遊星歯車減速機が知られている。そして、被駆動体は、キャリアに接続されることにより、駆動モータの回転駆動力を受けて所定の動作が得られる。

また、太陽歯車を回転軸に接合するために、太陽歯車の一端から軸部を延出し、この軸部を回転軸に備えた中空穴に嵌入して固定するように構成されたものがある。この際、一般に、歯車の一端から延出した軸部の外径は、歯車の歯底径に対して小さく形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２４７２２３号公報

前述の遊星歯車減速機における太陽歯車と回転軸との接合構造は、被駆動体を動作させるための回転トルクが太陽歯車及び回転軸に伝達されるので、この回転トルクに対して十分な耐久力が要求される。

しかしながら、特許文献１に記載の太陽歯車と回転軸との接合構造によれば、回転軸の中空穴に嵌入して固定される太陽歯車の軸部が、歯車の歯底径より小さく形成されているので、過大な回転トルクが伝達された際に折損する虞があった。そして、前述の太陽歯車と回転軸との接合構造を有する動力伝達機構においては、許容回転トルクがこの軸部の径に依存し、更に大きな許容回転トルクを得ることが困難であった。

そこで、本発明は、モータの回転駆動力を受けて回動しその回転駆動力を被駆動体に伝達する際の、太陽歯車と回転軸との接合強度を向上し、大きな許容回転トルクを得ることができる太陽歯車と回転軸との接合構造、及び、これを用いた遊星歯車減速機を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、駆動源の回転駆動力を受けて回転駆動する回転軸と、該回転軸の一端側に接合される歯車と、を備えた歯車と回転軸との接合構造であって、前記歯車には、その径が歯底径より小さく形成され一端側より延出する断面が円形形状の軸部が備えられ、前記回転軸には、前記歯車側に配置されて該歯車の外径部が圧入される断面が円形形状の開口穴と該開口穴の底壁に形成され前記軸部が圧入される断面が円形形状の貫通孔が備えられると共に、前記開口穴の内壁と底壁との連結部に、円周全域に亘って内周方向に沿って形成された凹部が備えられている、

請求項１に記載の歯車と回転軸との接合構造によれば、回転軸の開口穴には歯車の外径部が圧入されているので、歯底径に対して小径の軸部のみを開口穴に嵌入する従来の接合構造に較べ、歯車と回転軸との接合強度が向上し、大きな許容回転トルクを得ることができる。

また、開口穴の内壁と底壁との連結部に、円周全域に亘って内周方向に沿って形成された凹部が備えられているので、歯車の外径部が開口穴に圧入される際に発生する切削粉がこの凹部に導かれ、開口穴の圧入部における切削粉の残留を低減でき、歯車と回転軸との回転中心を精度良く合わせることができる。さらに、歯車の軸部が回転軸に備えた貫通孔に圧入されるので、歯車と回転軸との回転中心を、一層、精度良く合わせることができる。

また、請求項１に記載の歯車と回転軸との接合構造は、請求項２に記載の発明のように、回転軸に備えられた凹部が、内壁から外径側に向かって凹となり、且つ底壁から開口穴の反対側に向かって凹となるように形成されていることにより、開口穴の圧入部における切削粉の残留を確実に低減できる。

また、請求項１又は請求項２に記載の歯車と回転軸との接合構造は、請求項３に記載の発明のように、前記歯車には、前記軸部側に位置する一端側において、歯先の外径が該軸部側に向かって縮径するように、テーパが形成されていることにより、歯車の外径部を容易に開口穴に圧入できる。

また、請求項１乃至請求項３の何れか記載の歯車と回転軸との接合構造は、請求項４に記載の発明のように、前記回転軸が、前記歯車及び軸部より硬度の低い材質で形成されていることにより、歯車が開口穴に圧入される際の歯車の損傷を低減でき、且つ、開口穴に歯車を容易に圧入できる。

また、請求項１乃至請求項４の何れか記載の歯車と回転軸との接合構造は、請求項５に記載の発明のように、前記回転軸の貫通孔の内径と歯車の軸部の外径との差は、該開口穴の内径と該歯車の外径との差よりも小さく形成され、該軸部の長さは該開口穴の深さよりも大きく形成されていることにより、歯車を回転軸に接合する際に、軸部が歯車の外径部より先に回転軸に圧入され、歯車と回転軸との回転中心を精度良く合わせることができる。

次に、請求項６に記載の発明は、駆動源の駆動力を受けて回動する駆動回転軸と、該駆動回転軸に接合され該回転軸駆動と共に回動する太陽歯車と、該太陽歯車に空隙を介して同軸状に配設された内歯車と、前記空隙に配設され前記太陽歯車及び前記内歯車に螺合する遊星歯車と、該遊星歯車を回転自在に支持すると共に太陽歯車と同軸状に回転自在に支持された回動体と、を備え、該太陽歯車の回転動作を、該遊星歯車を介して減速し、前記第一回動体に伝達する遊星歯車減速機であって、前記太陽歯車と前記駆動回転軸との接合構造は、請求項１乃至請求項５の何れか記載の、歯車と回転軸との接合構造である、ことを特徴とする。

請求項６に記載の遊星歯車減速機によれば、太陽歯車と駆動回転軸との接合構造が、請求項１乃至請求項５の何れか記載の歯車と回転軸との接合構造であるので、歯車の歯底径に対して小径の軸部のみを回転軸の開口穴に嵌入する従来の接合構造に較べ、太陽歯車と回転軸との接合強度が向上し、大きな許容回転トルクを得ることができる。

本発明の歯車と回転軸との接合構造によれば、回転軸の開口穴には歯車の外径部が圧入されるので、歯底径に対して小径の軸部を開口穴に嵌入する従来の接合構造に較べ、歯車と回転軸との接合強度が向上し、大きな許容回転トルクを得ることができる。また、開口穴の内壁と底壁との連結部に、内周方向に沿って凹部が備えられているので、歯車の外径部が開口穴に圧入される際に発生する切削粉がこの凹部に導かれ、開口穴の圧入部における切削粉の残留を低減でき、歯車と回転軸との回転中心を精度良く合わせることができる。さらに、歯車の軸部が回転軸に備えた貫通孔に圧入されるので、歯車と回転軸との回転中心を、一層、精度良く合わせることができる。

次に、本発明の歯車と回転軸との接合構造及びそれを用いた遊星歯車減速機の一実施例を、図面にもとづいて説明する。図１は本実施例の遊星歯車減速機の全体構成を表す断面図、図２は同実施例の遊星歯車減速機における、太陽歯車と回転軸との接合構造を表す断面図、図３は同実施例の太陽歯車及び回転軸の形状の詳細を表す断面図、図４（ａ）は図３におけるＰ部詳細図である。

図１に表したように、遊星歯車減速機１は、図示されない駆動モータ（所謂、駆動源である。）の駆動力を受けて回動する回転軸（所謂、本発明の請求項６に記載の駆動回転軸である。）２、回転軸２に接続され回転軸２と共に回動する太陽歯車３、太陽歯車３に空隙を介して同軸状に配設された内歯車６、前記空隙に配設され太陽歯車３及び内歯車６に螺合する遊星歯車５、遊星歯車５を連結ピン８を介して回転自在に支持すると共に太陽歯車３と同軸状に回転自在に支持されたキャリア（所謂、本発明の回動体である。）７、ケーシング９、１０、１１、歯車機構の潤滑剤をシールするためのオイルシール２５等を備えている。

回転軸２は、取付け穴２ｃとネジ孔２ｄを備え、取付け穴２ｃに駆動モータの回転軸（図示せず）が挿入され、ネジ孔２ｄを介して駆動モータの回転軸に固定される。

ケーシング１０とケーシング１１はボルト２４によって一体に固定され、ケーシング１１、内歯車６、ケーシング９は、ボルト２３によって一体に固定されている。

回転軸２は、ベアリング２６、２７を介してケーシング１０及びケーシング１１に回動自在に支持され、回動体７は、ベアリング２８、２９を介してケーシング９に回動自在に支持されている。

前述のように構成された遊星歯車減速機１は、回転軸２を介して駆動モータの回転駆動力が伝達されると、回転軸２と一体に太陽歯車３が回動し、遊星歯車５が太陽歯車３の周囲に沿って公転すると共に連結ピン８を回転軸２に自転する。そして、遊星歯車５の公転に伴って回動体７が回動する。回動体７の軸部７ａはケーシング９の外方に延出し、図示されない被駆動体に接続される。

次に、図２、図３に表したように、太陽歯車３と回転軸２との接合構造は、太陽歯車３には、その径が歯底径Ｄ５より小さく形成され一端側より延出する軸部３ｂが備えられ、回転軸２には、太陽歯車３側に配置されて太陽歯車３の外径部３ａが圧入される開口穴２ａと開口穴２ａの底壁に形成され軸部３ｂが圧入される貫通孔２ｂが備えられている。

図３に表したように、開口穴２ａの内径Ｄ４は太陽歯車３の外径部３ａの外径Ｄ２より小さく、貫通孔２ｂの内径Ｄ３は太陽歯車３の軸部３ｂの外径Ｄ１より小さく形成されている。また、貫通孔２ｂの内径Ｄ３と軸部３ｂの外径Ｄ１との差は、開口穴２ａの内径Ｄ４と太陽歯車３の外径部３ａの外径Ｄ２との差よりも小さく形成されている。また、軸部３ｂの長さＬは開口穴２ａの深さＭよりも大きく形成されている。そして、太陽歯車３を回転軸２に圧入する際に、外径部３ａの軸方向の端部３ｃが開口穴２ａに至る前に軸部３ｂの先端部が貫通孔２ｂに至る。つまり、太陽歯車３を回転軸２に圧入する際に、軸部３ｂが歯車の外径部３ａより先に回転軸２に圧入され、太陽歯車３と回転軸２との回転中心が合わせられることになる。

また、開口穴２ａの内壁と底壁との連結部には、内壁から外径側に向かって凹となり、且つ底壁から開口穴２ａの反対側に向かって凹となるように、内周方向に沿って凹部２ｈが構成されている。

太陽歯車３には、軸部３ｂ側に位置する一端側において、歯先の外径が軸部３ｂ側に向かって縮径するように、テーパ３ｔが形成されている。また、テーパ３ｔの角度αは１５°〜３０°の範囲であって、そのテーパ３ｔ部の先端の径Ｄ６は開口穴２ａの内径Ｄ４より僅かに小さく形成されている。また、軸部３ｂの先端及び貫通孔２ｂの開口端にはテーパが形成され（又は面取りが成され）、軸部３ｂを貫通孔２ｂに圧入し易いように形成されている。

回転軸２及び太陽歯車３は、鋼材を焼き入れ処理して形成され、回転軸２が太陽歯車３及び軸部３ｂより硬度が低く調質されている。詳しくは、太陽歯車３及び軸部３ｂの表面硬度がＨＲＣ（ロックウェル硬度）５５〜６０、回転軸２の開口穴２ａの表面硬度がＨＲＣ１４〜２５の範囲に調質されている。

また、回転軸２は、開口穴２ａの周囲に沿って、凸部２ｕが形成されている。これにより、図１に表した遊星歯車５の一端が、回転軸２に備えられた凸部２ｕとケーシング１１に備えられた凸部１１ｕに当接し、軸方向のズレが抑制される。

以下に、前記の構成を有する実施例の、太陽歯車３と回転軸２との接合構造、及びそれを用いた遊星歯車減速機１の作用効果を記載する。

本実施例に記載の太陽歯車３と回転軸２との接合構造によれば、回転軸２の開口穴２ａには歯車の外径部３ａが圧入されるので、歯底径Ｄ５に対して小径の軸部を開口穴２ａに嵌入する従来の接合構造に較べ、太陽歯車３と回転軸２との接合強度が向上し、大きな許容回転トルクを得ることができる。

また、本実施例に記載の太陽歯車３と回転軸２との接合構造によれば、歯車の外径部３ａが開口穴２ａに圧入される際に発生する切削粉が凹部２ｈに導かれ、開口穴２ａの圧入部における切削粉の残留を低減でき、太陽歯車３と回転軸２との回転中心を精度良く合わせることができる。さらに、太陽歯車３の軸部３ｂが回転軸２に備えた貫通孔２ｂに圧入されるので、太陽歯車３と回転軸２との回転中心を、一層、精度良く合わせることができる。

また、本実施例に記載の太陽歯車３と回転軸２との接合構造によれば、回転軸２が、太陽歯車３及びその軸部３ｂより硬度の低い材質で形成されていることにより、太陽歯車３が回転軸２に圧入される際の歯車の損傷を低減でき、且つ、太陽歯車３を回転軸２に容易に圧入できる。また、回転軸２の貫通孔２ｂの内径Ｄ３と太陽歯車３の軸部３ｂの外径Ｄ２との差は、開口穴２ａの内径Ｄ４と太陽歯車３の外径Ｄ１との差よりも小さく形成され、軸部３ｂの長さＬは開口穴２ａの深さＭよりも大きく形成されているので、太陽歯車３と回転軸２との回転中心を精度良く合わせることができる。

また、本実施例に記載の遊星歯車減速機１によれば、太陽歯車３と回転軸２との接合構造が、歯車の歯底径Ｄ５に対して小径の軸部が回転軸の開口穴２ａに圧入される従来の接合構造に較べ、太陽歯車３と回転軸２との接合強度が向上し、大きな許容回転トルクを得ることができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。

例えば、本実施例の回転軸２と太陽歯車３との接合構造において、また、開口穴２ａの内壁と底壁との連結部には、内壁から外径側に向かって凹となり、且つ底壁から開口穴２ａの反対側に向かって凹となるように、内周方向に沿って凹部２ｈを構成したが、この凹部２ｈの代わりに、図４（ｂ）に表したように、開口穴２ａの内壁から外径側に向かって凹となる凹部２ｊでも良く、図４（ｃ）に表したように、開口穴２ａ底壁から開口穴２ａの反対側に向かって凹となる凹部２ｋでも良い。

また、本発明の回転軸２と太陽歯車３との接合構造は、遊星歯車減速機１の太陽歯車３と回転軸２との接合構造にのみ限定されるものでなく、歯車を回転軸２に接合するために、歯車の一端から軸部３ｂを延出し、この軸部３ｂを回転軸２に備えた中空穴に嵌入して固定する構成を備えた動力伝達機構に適用できる。

本発明が適用された一実施例の、遊星歯車減速機の全体構成を表す断面図である。同実施例の遊星歯車減速機における、太陽歯車と回転軸との接合構造を表す断面図である。同実施例の太陽歯車及び回転軸の形状の詳細を表す断面図である。図４（ａ）は図４におけるＰ部詳細図、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、Ｐ部詳細図に表した凹部の変形例である。

１…遊星歯車減速機、２…回転軸、２ａ…開口穴、２ｂ…貫通孔、２ｃ…取付け穴、２ｄ…ネジ孔、２ｈ,２ｊ,２ｋ…凹部、２ｕ…凸部、３…太陽歯車、３ａ…外径部、３ｂ…軸部、３ｃ…端部、３ｔ…テーパ、５…遊星歯車、６…内歯車、７…キャリア（所謂、本発明の回動体である。）、７ａ…軸部、８…連結ピン、９,１０,１１…ケーシング、１１ｕ…凸部、２３、２４…ボルト、２５…オイルシール、２６，２７，２８，２９…ベアリング。

Claims

駆動源の回転駆動力を受けて回転駆動する回転軸と、該回転軸の一端側に接合される歯車と、を備えた歯車と回転軸との接合構造であって、
前記歯車には、その径が歯底径より小さく形成され一端側より延出する断面が円形形状の軸部が備えられ、
前記回転軸には、前記歯車側に配置されて該歯車の外径部が圧入される断面が円形形状の開口穴と該開口穴の底壁に形成され前記軸部が圧入される断面が円形形状の貫通孔が備えられると共に、前記開口穴の内壁と底壁との連結部に、円周全域に亘って内周方向に沿って形成された凹部が備えられている、
ことを特徴とする歯車と回転軸との接合構造。
前記凹部は、内壁から外径側に向かって凹となり、且つ底壁から開口穴の反対側に向かって凹となるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車と回転軸との接合構造。
前記歯車には、前記軸部側に位置する一端側において、歯先の外径が該軸部側に向かって縮径するように、テーパが形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車と回転軸との接合構造。
前記回転軸は、前記歯車及び軸部より硬度の低い材質で形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の歯車と回転軸との接合構造。
前記回転軸の貫通孔の内径と歯車の軸部の外径との差は、該開口穴の内径と該歯車の外径との差よりも小さく形成され、該軸部の長さは該開口穴の深さよりも大きく形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載の歯車と回転軸との接合構造。
駆動源の駆動力を受けて回動する駆動回転軸と、該駆動回転軸に接合され該駆動回転軸と共に回動する太陽歯車と、該太陽歯車に空隙を介して同軸状に配設された内歯車と、前記空隙に配設され前記太陽歯車及び前記内歯車に螺合する遊星歯車と、該遊星歯車を回転自在に支持すると共に前記太陽歯車と同軸状に回転自在に支持された回動体と、
を備え、該太陽歯車の回転動作を、該遊星歯車を介して減速し、前記回動体に伝達する遊星歯車減速機であって、
前記太陽歯車と前記駆動回転軸との接合構造は、請求項１乃至請求項５の何れか記載の、歯車と回転軸との接合構造である、
ことを特徴とする遊星歯車減速機。