JP6606328B2 - 減速機構および減速機付き駆動装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、減速機構および減速機付き駆動装置に関する。

モータ等の減速機として、多段式の遊星歯車機構が用いられる場合がある。多段式の遊星歯車機構の各段は、入力側の回転軸と一体に設けられた太陽歯車と、太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車を回転自在に支持し、出力側の回転軸と一体に設けられた遊星キャリアと、を備えている。

遊星歯車は、遊星キャリアに設けられた支持軸部に回転自在に支持されている。遊星歯車は、遊星歯車が支持軸部の軸方向に沿って遊星キャリアから離間する方向に移動するのを拘束する必要がある。このため、支持軸部にＣ字状のリング等の固定部材を設けたり、位置決めプレートやアキシャルプレートを設けたりしている。

しかし、固定部材、位置決めプレート、アキシャルプレート等を備えることによって、減速機を構成する部品の点数が増える。部品点数の増加は、減速機の組み立ての手間および製作コストの増加に繋がる可能性があった。
また、多段式の遊星歯車機構においては、固定部材、位置決めプレート、アキシャルプレート等を設けるスペースを確保することによって、遊星歯車機構の小型化が妨げられる可能性があった。

特開平８−２４７２２３号公報 特開２００２−２４２９９９号公報

本発明が解決しようとする課題は、遊星歯車機構の部品点数の削減および小型化を図ることができる減速機構、減速機付き駆動装置を提供することである。

実施形態の減速機構は、遊星歯車機構を、遊星歯車の軸方向に沿って複数持つ。遊星歯車機構は、太陽歯車、複数の遊星歯車、遊星キャリア、移動規制部を持つ。太陽歯車は、入力側の回転軸と一体に回転する。複数の遊星歯車は、太陽歯車と噛み合い、太陽歯車の回転によって太陽歯車の外周部を公転する。遊星キャリアは、複数の遊星歯車をそれぞれ回転自在に支持する支持軸部を持つ。遊星キャリアは、太陽歯車の中心軸まわりに回転自在である。軸方向において互いに隣り合う遊星歯車機構のうち、一方の遊星歯車機構の遊星キャリアにおいて、遊星歯車に対向する側の表面に、遊星キャリアの周方向に連続し、遊星歯車から離間する側に凹んだ凹溝が形成される。移動規制部は、凹溝の内周側および外周側の少なくとも一方に、遊星キャリアに一体に形成されているとともに遊星キャリアの周方向に連続するリング状に形成される。移動規制部は、軸方向において互いに隣り合う遊星歯車機構のうち、他方の遊星歯車機構の遊星歯車の軸方向への移動を規制する。凹溝に、他方の遊星歯車機構における支持軸部の先端部が入り込まれる。他方の遊星歯車機構における各支持軸部には、移動規制部と遊星歯車との隙間に、軸方向に沿って移動可能で、支持軸部の先端部の外周部に沿って環状のスラストプレートがそれぞれに設けられている。

実施形態の減速機付きモータを示す断面図。 実施形態の減速機構を示す断面図。

以下、実施形態の減速機構および減速機付き駆動装置を、図面を参照して説明する。

図１は、減速機付き駆動装置である減速機付きモータ１の中心軸線に沿った断面図である。図２は、減速機付きモータ１の減速機構３の断面図である。
図１に示すように、減速機付きモータ１は、モータ２と、モータ２の出力軸に連結された減速機構３と、を備えている。

モータ２は、筒状のハウジング４と、固定子５と、回転子６と、を備えたいわゆる電動モータである。
ハウジング４は、ハウジング本体７と、蓋体８と、を備えている。

ハウジング本体７は、有底筒状で、筒状部７ｃと、筒状部７ｃの一端側を閉塞する閉塞板部７ｄと、を一体に備えている。閉塞板部７ｄの外周部には、外周側に拡径したフランジ部７ｆが一体に形成されている。

蓋体８は、筒状部７ｃの他端側を閉塞する。ハウジング本体７の閉塞板部７ｄと蓋体８には、それぞれ軸受９Ａ，９Ｂを有した回転軸挿通孔７ｈ、８ｈが貫通形成されている。

固定子５は、円筒状をなし、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりすることにより形成された固定子鉄心１０と、固定子鉄心１０に巻き回されたコイル（図示無し）と、を備えている。このような固定子５は、ハウジング４内に固定されている。

回転子６は、回転軸１１と、回転子鉄心１２と、を備えている。
回転軸１１は、回転軸挿通孔７ｈ、８ｈ内に挿通され、固定子５の径方向中央に、固定子５の中心軸と同軸上に配置されている。回転軸１１は、その両端部が軸受９Ａ，９Ｂによってハウジング４に回転自在に支持されている。この回転軸１１は、その一端１１ａが減速機構３側に突出するよう設けられている。

回転子鉄心１２は、略円筒状で、回転軸１１に外嵌固定されている。この回転子鉄心１２は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりすることにより形成される。回転子鉄心１２は、その外周面が、固定子鉄心１０の内周面に対して微少な隙間を介して対向している。

図２に示すように、減速機構３は、ケース３０と、ケース３０内に設けられた複数段の遊星減速部（遊星歯車機構）３１と、を備えている。この実施形態において、減速機構３は、複数段の遊星減速部３１として、例えば２段の遊星減速部（遊星歯車機構）３１Ａ，３１Ｂを備えている。

ケース３０は、有底筒状で、筒状部３０ａと、筒状部３０ａの一端を閉塞する閉塞板部３０ｂと、を一体に備えている。筒状部３０ａは、モータ２側の端部が、ハウジング本体７のフランジ部７ｆに突き合わされ、ボルト３２により一体に連結されている。これにより、ハウジング本体７の閉塞板部７ｄから突出した回転軸１１の一端１１ａが、ケース３０内に位置している。

また、ケース３０の筒状部３０ａの内周面には、円筒状をなし、その内周面にギヤ歯４０ｇを有したリングギヤ４０が設けられている。

１段目の遊星減速部３１Ａは、太陽歯車３３と、遊星歯車３４と、遊星キャリア３５と、を備えている。
太陽歯車３３は、回転軸１１の一端１１ａに一体に設けられている。太陽歯車３３は、その外周部にギヤ歯３３ｇを備えている。

遊星歯車３４は、太陽歯車３３の外周部に配置されている。遊星歯車３４は、その外周部に、太陽歯車３３のギヤ歯３３ｇに噛み合うギヤ歯３４ｇを備えている。また、遊星歯車３４のギヤ歯３４ｇは、外周側に位置するリングギヤ４０のギヤ歯４０ｇに噛み合っている。さらに、遊星歯車３４は、中央部に回転軸１１と平行な方向に貫通する支持孔３４ｈが形成されている。

遊星キャリア３５は、遊星歯車３４とは別体に設けられている。遊星キャリア３５は、中央部に開口部３５ｈを有した円環状をなし、開口部３５ｈの内周面にはギヤ歯３５ｇが形成されている。
また、遊星キャリア３５において太陽歯車３３に近接する側には、開口部３５ｈの外周側に凹部３５ａが形成されている。この凹部３５ａには、円板状のスラストプレート３６が収容されている。

遊星キャリア３５の外周部には、遊星歯車３４を回転自在に支持する支持軸部３７が突出形成されている。支持軸部３７の先端部３７ａは、遊星歯車３４の支持孔３４ｈを貫通し、遊星歯車３４よりも突出している。支持軸部３７の先端部３７ａには、周方向に連続するリング溝が形成され、このリング溝に、遊星歯車３４の支持孔３４ｈよりも大きな外径を有した平面視Ｃ字状の止め輪３８が装着されている。この止め輪３８により、遊星歯車３４は、支持軸部３７の軸方向に沿って、遊星キャリア３５から離間する方向への移動が規制される。また、止め輪３８と遊星歯車３４との間には、環状のスラストプレート３９が設けられている。

遊星キャリア３５において、２段目の遊星減速部３１Ｂに臨む側には、回転軸１１の中心軸を中心として周方向に連続する環状の凹溝５０が形成されている。そして、凹溝５０に対し、遊星キャリア３５の内周側と外周側の表面が、２段目の遊星減速部３１Ｂにおける後述の遊星歯車４４の移動を規制する移動規制部５１Ａ，５１Ｂとされている。

２段目の遊星減速部３１Ｂは、出力軸４２と、太陽歯車４３と、遊星歯車４４と、遊星キャリア４５と、を備えている。

出力軸４２は、回転軸１１と同軸上に配置されている。図１に示すように、出力軸４２は、ケース３０の閉塞板部３０ｂに形成された軸挿通孔３０ｈを通して、一端４２ａがケース３０の外部に突出している。図２に示すように、この出力軸４２は、軸受４１Ａ，４１Ｂを介して中心軸周りに回転自在に設けられている。

太陽歯車４３は、出力軸４２の他端側に設けられ、モータ２側に突出した軸部４２ｓに回動自在に設けられている。太陽歯車４３は、その外周部に、１段目の遊星減速部３１Ａにおける遊星キャリア３５のギヤ歯３５ｇに噛み合うギヤ歯４３ｇを備えている。これにより、太陽歯車４３は、１段目の遊星減速部３１Ａの遊星キャリア３５と一体に回転する。

遊星歯車４４は、太陽歯車４３の外周部に配置されている。遊星歯車４４は、その外周部に、太陽歯車４３のギヤ歯４３ｇに噛み合うギヤ歯４４ｇを備えている。また、遊星歯車４４のギヤ歯４４ｇは、外周側に位置するリングギヤ４０のギヤ歯４０ｇに噛み合っている。さらに、遊星歯車４４は、中央部に回転軸１１と平行な方向に貫通する支持孔４４ｈが形成されている。

遊星キャリア４５は、遊星歯車４４とは別体に設けられている。遊星キャリア４５は、中央部に開口部４５ｈを有した円環状をなし、開口部４５ｈの内周面にはギヤ歯４５ｇが形成されている。ギヤ歯４５ｇは、出力軸４２の外周面に形成されたギヤ歯４２ｇに噛み合っている。これにより、遊星キャリア４５は、出力軸４２と一体に回転する。

遊星キャリア４５の外周部には、遊星歯車４４の個数に対応するように、複数（例えば、３つ）の凹部４５ａが形成されている。凹部４５ａには、遊星歯車４４を回転自在に支持する円柱状の支持軸部４７が挿入され、イモネジ４８により遊星キャリア４５に固定されている。支持軸部４７は、遊星キャリア４５から遊星キャリア３５側に向けて突出するよう設けられている。支持軸部４７の先端部４７ａは、遊星歯車４４の支持孔４４ｈを貫通し、遊星歯車４４よりも僅かに突出し、１段目の遊星減速部３１Ａの遊星キャリア３５に形成された凹溝５０内に入り込んでいる。

遊星歯車４４の支持孔４４ｈから上方に突出した支持軸部４７の先端部４７ａの外周部には、環状のスラストプレート４９が設けられている。このスラストプレート４９は、遊星歯車４４と、１段目の遊星減速部３１Ａの遊星キャリア３５との間に介在している。これにより、遊星キャリア３５の凹溝５０の内周側および外周側の移動規制部５１Ａ、５１Ｂが、スラストプレート４９を介して遊星歯車４４に対向するようになっている。これら移動規制部５１Ａ、５１Ｂにより、遊星歯車４４の遊星キャリア３５側への移動が規制される。なお、移動規制部５１Ａ、５１Ｂと遊星歯車４４との間の隙間Ｃは、スラストプレート４９を介在させた状態で僅かにガタが生じる程度に設定されている。

支持軸部４７には、潤滑油流路部４７ｊが形成されている。より具体的には、潤滑油流路部４７ｊは、支持軸部４７の先端部４７ａと支持軸部４７の外周面４７ｋとを連通するように形成されている。これにより、遊星減速部３１に満たされた潤滑油を、１段目の遊星減速部３１Ａの遊星キャリア３５に形成されている凹溝５０と２段目の遊星減速部３１Ｂの支持軸部４７との間、および２段目の遊星減速部３１Ｂの支持軸部４７と遊星歯車４４との間に、万遍なく行き渡る。

このような減速機付きモータ１は、モータ２の固定子５に通電すると、固定子５で発生する磁界によって、回転子６が回転する。この回転力が回転軸１１の一端１１ａから、減速機構３の１段目の遊星減速部３１Ａに入力される。回転軸１１と一体に太陽歯車３３が回転すると、太陽歯車３３と噛み合う遊星歯車３４が支持軸部３７回りに回転しながら、太陽歯車３３の外周部を旋回する。このような太陽歯車３３を中心とした遊星歯車３４の公転により、遊星キャリア３５がその中心軸周りに回転する。

また、遊星キャリア３５とともに、遊星キャリア３５のギヤ歯３５ｇに噛み合う２段目の遊星減速部３１Ｂの太陽歯車４３が回転する。太陽歯車４３が回転すると、太陽歯車４３と噛み合う遊星歯車４４が、支持軸部４７回りに回転しながら、太陽歯車４３の外周部を旋回する。このような太陽歯車４３を中心とした遊星歯車４４の公転により、遊星キャリア４５および出力軸４２がその中心軸回りに回転する。
このようにして、２段の遊星減速部３１Ａ、３１Ｂにより、モータ２の回転軸１１の回転が減速され、出力軸４２が回転駆動される。

ここで、１段目の遊星減速部３１Ａの遊星キャリア３５には、移動規制部５１Ａ，５１Ｂが一体成形されている。このため、２段目の遊星減速部３１Ｂにおける遊星歯車４４が支持軸部４７からの抜け方向に移動しようとすると、遊星歯車４４がスラストプレート４９を介して移動規制部５１Ａ，５１Ｂに当接する。この結果、遊星歯車４４は、殆どガタつくことなく回転（公転）する。

このように、上述の実施形態では、軸方向において互いに隣り合う遊星減速部３１Ａ，３１Ｂにおいて、一方の遊星減速部３１Ａの遊星キャリア３５に、他方の遊星減速部３１Ｂの遊星歯車４４の軸方向への移動を規制する移動規制部５１Ａ，５１Ｂが設けられている。このため、遊星歯車４４を支持する支持軸部４７に、遊星歯車４４の脱落を防止する固定部材を設ける必要がない。これにより、減速機構３および減速機付きモータ１を構成する部品点数を抑え、組立の手間および製作コストの低減を図ることができる。

また、遊星歯車４４と遊星キャリア３５（移動規制部５１Ａ，５１Ｂ）との隙間Ｃを最小限に抑えることができるため、減速機構３および減速機付きモータ１を小型化することが可能となる。
さらに、移動規制部５１Ａ，５１Ｂは、遊星キャリア３５に一体に形成されている。このため、部品点数を増加させることなく移動規制部５１Ａ，５１Ｂを形成することができる。

また、移動規制部５１Ａ，５１Ｂは、遊星キャリア３５の周方向に連続するリング状に形成されている。このため、遊星歯車４４が太陽歯車４３の周囲を旋回するときに、全周にわたって遊星歯車４４の軸方向への移動を規制することができる。

また、移動規制部５１Ａ，５１Ｂは、遊星キャリア３５において遊星歯車４４に対向する側の表面に、遊星キャリア３５の周方向に連続し、遊星歯車４４から離間する側に凹んだ凹溝５０が形成され、移動規制部５１Ａ，５１Ｂは、凹溝５０の内周側および外周側に形成されている。これにより、凹溝５０の内周側および外周側に、周方向に連続する移動規制部５１Ａ，５１Ｂを容易に形成することができる。

さらに、遊星歯車４４を回転自在に支持する支持軸部４７の先端部が、凹溝５０に対向して配置されている。このため、遊星歯車４４と遊星キャリア３５との間に介在させるスラストプレート４９を支持するために、遊星歯車４４から突出した支持軸部４７の先端部４７ａを、凹溝５０内に収容することができる。これにより、スラストプレート４９を確実に支持しつつ、遊星歯車４４と遊星キャリア３５との隙間Ｃを最小限とすることができる。

また、支持軸部４７には、支持軸部４７の先端部４７ａと支持軸部４７の外周面４７ｋとを連通する潤滑油流路部４７ｊが形成されている。これにより、遊星減速部３１に満たされた潤滑油を、１段目の遊星減速部３１Ａの遊星キャリア３５に形成されている凹溝５０と２段目の遊星減速部３１Ｂの支持軸部４７との間、および２段目の遊星減速部３１Ｂの支持軸部４７と遊星歯車４４との間に、万遍なく行き渡らせることができる。すなわち、遊星歯車４４と遊星キャリア３５との間、および支持軸部４７と遊星歯車４４との間の潤滑を図ることができる。遊星歯車４４は、遊星キャリア３５に対して相対的に回転するため、これらの間の潤滑を図ることで、遊星歯車４４や遊星キャリア３５の摩耗や温度上昇を抑えることができる。

また、軸方向において互いに隣り合う遊星減速部３１Ａ，３１Ｂのうち、一方の遊星減速部３１Ａの遊星キャリア３５と、他方の遊星減速部３１Ｂの遊星歯車４４との間にスラストプレート４９を設けた。このため、遊星歯車４４が遊星キャリア３５側に移動するのを規制しつつ、遊星歯車４４が遊星キャリア３５に直接接触するのを抑えることができる。

なお、上述の実施形態では、２段の遊星減速部３１Ａ、３１Ｂを備えるようにしたが、これに限らない。３段以上の遊星減速部を備える構成としてもよい。
また、上述の実施形態では、モータ２は、筒状のハウジング４と、固定子５と、回転子６と、を備えたいわゆる電動モータである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、モータ２に代わって油圧モータ、水圧モータ、原動機等、さまざまな駆動源を採用することができる。そして、この駆動源の出力軸に減速機構３が連結されていればよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、遊星キャリア３５に、遊星歯車４４の軸方向への移動を規制する移動規制部５１Ａ，５１Ｂを持つことにより、減速機構３および減速機付きモータ１を構成する部品点数を抑え、組立の手間および製作コストの低減を図ることができる。また、遊星歯車４４と遊星キャリア３５との隙間Ｃを最小限に抑え、減速機構３および減速機付きモータ１を小型化することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…減速機付きモータ（減速機付き駆動装置）、２…モータ（駆動源）、３…減速機構、
３１Ａ，３１Ｂ…遊星減速部（遊星歯車機構）、３３…太陽歯車、３４…遊星歯車、３５
…遊星キャリア、４３…太陽歯車、４４…遊星歯車、４５…遊星キャリア、４７…支持軸
部、４７ａ…先端部、４７ｋ…外周面、４９…スラストプレート、５０…凹溝、５１Ａ，
５１Ｂ…移動規制部

Claims (3)

1. 太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合い、前記太陽歯車の回転によって前記太陽歯車の外周部を公転する複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車をそれぞれ回転自在に支持する支持軸部を有し、かつ前記太陽歯車の中心軸まわりに回転自在な遊星キャリアと、を備えた遊星歯車機構が、前記遊星歯車の軸方向に沿って複数配置され、
   前記軸方向において互いに隣り合う前記遊星歯車機構のうち、一方の前記遊星歯車機構の前記遊星キャリアにおいて、他方の前記遊星歯車機構の前記遊星歯車に対向する側の表面に、前記遊星キャリアの周方向に連続し、前記遊星歯車から離間する側に凹んだ凹溝が形成され、
   前記凹溝の内周側および外周側の少なくとも一方に、前記遊星キャリアに一体に形成されているとともに前記遊星キャリアの周方向に連続するリング状に形成され、前記軸方向において互いに隣り合う前記遊星歯車機構のうち、他方の前記遊星歯車機構の前記遊星歯車の前記軸方向への移動を規制する移動規制部が設けられ、
   前記凹溝に、前記他方の前記遊星歯車機構における前記支持軸部の先端部が入り込まれ、
   前記他方の前記遊星歯車機構における各前記支持軸部には、前記移動規制部と前記遊星歯車との隙間に、前記軸方向に沿って移動可能で、前記支持軸部の前記先端部の外周部に沿って環状のスラストプレートがそれぞれに設けられている
   減速機構。
2. 前記支持軸部に、該支持軸部の外周面と前記先端部とを連通し、潤滑油が通流される潤滑油流路部が形成されている請求項１に記載の減速機構。
3. 請求項１又は請求項２に記載の減速機構と、
   前記減速機構に駆動力を伝達する駆動源と、を備えた減速機付き駆動装置。

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