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公開番号2021085509
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210603
出願番号2019217182
出願日20191129
発明の名称遊星歯車装置
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人
主分類F16H 1/28 20060101AFI20210507BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】効率と寿命とを両立する。
【解決手段】遊星歯車装置2は、第1内歯車120及び第1遊星歯車130,140,150,160を構成するはすば歯車の軸線x方向に対する傾く方向、及び第2内歯車220及び第2遊星歯車230,240,250,260を構成するはすば歯車の軸線x方向に対する傾く方向が同一である。第1内歯車120及び第1遊星歯車130,140,150,160を構成するはすば歯車のねじれ角及び第2内歯車220及び前記第2遊星歯車230,240,250,260を構成するはすば歯車のねじれ角は、第1内歯車120及び第1遊星歯車130,140,150,160と第2内歯車220及び第2遊星歯車230,240,250,260それぞれの軸線x方向に働く力に基づいて定められている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
第1内歯車と、
前記第1内歯車と軸線方向に離間して設けられている第2内歯車と、
前記第1内歯車に噛み合う複数の第1遊星歯車、及び、前記第2内歯車に噛み合う複数の第2遊星歯車を有し、一組の前記第1遊星歯車及び前記第2遊星歯車が一体となって回転するように軸線方向に連結されている複数の遊星歯車ユニットと、
を備える遊星歯車装置であり、
前記第1内歯車、前記第1遊星歯車、前記第2内歯車、及び、前記第2遊星歯車は、軸線方向に対して所定のねじれ角を有するはすば歯車によって構成され、
前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車を構成するはすば歯車の軸線方向に対する傾く方向、及び前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車を構成するはすば歯車の軸線方向に対する傾く方向が同一であり、
前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角及び前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角は、異なっていて、
前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角及び前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角は、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車と前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車それぞれの軸線方向に働く力に基づいて定められている、
遊星歯車装置。
続きを表示(約 220 文字)【請求項2】
前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車は、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車と歯数が異なっていて、
前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角及び前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角は、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車と前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車それぞれの軸線方向に働く力が等しくなるように定められている、
請求項1に記載の遊星歯車装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、遊星歯車装置に関する。
続きを表示(約 7,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、モータ等の駆動源の出力軸の回転速度を減速するために減速機が用いられている。減速機としては例えば、太陽歯車、内歯車、及び、太陽歯車と内歯車との間に設けられている遊星歯車を同軸上に複数段備える複合遊星歯車装置が知られている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2002−221259号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、遊星歯車装置において、歯車から発する騒音を低減するために、はすば歯車が用いられている。
【0005】
しかしながら、はすば歯車は、動力を伝達する際に、軸線方向(スラスト方向)に分力が生じる。このため、はすば歯車を用いる遊星歯車装置は、遊星歯車に生じるスラスト方向の分力により、遊星歯車の端面及びその受け面である内歯車の端面に摩擦が生じていた。従来のはすば歯車を用いる遊星歯車装置では、この摩擦により効率の低下する場合や、あるいは歯車が摩耗して耐久性の低下につながる場合があり、上記スラスト方向の分力を低減することが求められていた。
【0006】
本発明は、上述の課題を一例とするものであり、効率と寿命とを両立することができる遊星歯車装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明に係る遊星歯車装置は、第1内歯車と、前記第1内歯車と軸線方向に離間して設けられている第2内歯車と、前記第1内歯車に噛み合う複数の第1遊星歯車、及び、前記第2内歯車に噛み合う複数の第2遊星歯車を有し、一組の前記第1遊星歯車及び前記第2遊星歯車が一体となって回転するように軸線方向に連結されている複数の遊星歯車ユニットと、を備え、前記第1内歯車、前記第1遊星歯車、前記第2内歯車、及び、前記第2遊星歯車は、軸線方向に対して所定のねじれ角を有するはすば歯車によって構成され、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車を構成するはすば歯車の軸線方向に対する傾く方向、及び前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車を構成するはすば歯車の軸線方向に対する傾く方向が同一であり、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角及び前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角は、異なっていて、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角及び前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角は、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車と前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車それぞれの軸線方向に働く力に基づいて定められている。
【0008】
本発明の一態様に係る遊星歯車装置において、前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車は、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車と歯数が異なっていて、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角及び前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車を構成するはすば歯車のねじれ角は、前記第1内歯車及び前記第1遊星歯車と前記第2内歯車及び前記第2遊星歯車それぞれの軸線方向に働く力が等しくなるように定められている。
【0009】
本発明に係る遊星歯車装置によれば、効率と寿命とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本発明の実施の形態に係る遊星歯車装置を備える駆動装置の構成を概略的に示す斜視図である。
遊星歯車装置の構成を概略的に示す軸線方向に沿った断面図である。
図1に示す遊星歯車装置のA−A断面図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える太陽歯車、遊星歯車ユニット、第1内歯車、及び第2内歯車を示すためのA−A断面図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える第1遊星歯車と第1内歯車とを示すための平面図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える第2遊星歯車と第2内歯車とを示すための平面図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える太陽歯車、遊星歯車ユニット、及びキャリアを示すための側面図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える遊星歯車ユニットを示すための側面図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える第1遊星歯車及び第2遊星歯車に加わる分力を示すための模式図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える太陽歯車、第2内歯車、及び、第2遊星歯車の回転方向と第2遊星歯車に加わる分力を示すための模式図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える遊星歯車ユニットに加わる分力、及び、遊星歯車ユニットと遊星歯車軸部との摩擦面を示すための模式図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える遊星歯車に加わる分力を示すための模式図である。
図1に示す遊星歯車装置が備える遊星歯車ユニットに加わる力を示すための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態に係る遊星歯車装置について図面を参照しながら説明する。
【0012】
図1は、本発明の実施の形態に係る遊星歯車装置2を備える駆動装置1の構成を概略的に示す斜視図である。図1に示すように、駆動装置1は、本発明の実施の形態に係る遊星歯車装置2と、駆動源としてのモータ3とを有している。
【0013】
[遊星歯車装置の構成]
次に、駆動装置1が備える本実施の形態に係る遊星歯車装置2の構成を説明する。
【0014】
図2は、遊星歯車装置2の構成を概略的に示す軸線方向に沿った断面図である。また、図3は、遊星歯車装置2のA−A断面図である。
【0015】
以下、説明の便宜上、遊星歯車装置2において、出力側(図2の矢印a方向側)を外側とし、入力側(図2の矢印b方向側)を内側とする。また、説明の便宜上、遊星歯車装置2や駆動装置1の各構成について、遊星歯車装置2及び駆動装置1における入力軸20の軸線xに基づいて説明する。遊星歯車装置2を構成している歯車は、単体においてそれぞれ軸線を有している。
【0016】
図2及び図3に示すように、本実施の形態に係る遊星歯車装置2は、第1内歯車120と、第1内歯車120と軸線x方向に離間して設けられている第2内歯車220と、第1内歯車120に噛み合う複数の第1遊星歯車130,140,150,160、及び、第2内歯車220に噛み合う複数の第2遊星歯車230,240,250,260を有し、一組の第1遊星歯車130,140,150,160及び第2遊星歯車230,240,250,260が一体となって回転するように軸線x方向に連結されている複数の遊星歯車ユニット310,320,330,340と、を備える遊星歯車装置である。第1内歯車120、第1遊星歯車130,140,150,160、第2内歯車220、及び、第2遊星歯車230,240,250,260は、軸線x方向に対して所定のねじれ角を有するはすば歯車によって構成されている。第1内歯車120及び第1遊星歯車130,140,150,160を構成するはすば歯車の軸線x方向に対する傾く方向、及び第2内歯車220及び第2遊星歯車230,240,250,260を構成するはすば歯車の軸線x方向に対する傾く方向が同一である。第1内歯車120及び第1遊星歯車130,140,150,160を構成するはすば歯車のねじれ角及び第2内歯車220及び前記第2遊星歯車230,240,250,260を構成するはすば歯車のねじれ角は、異なっている。第1内歯車120及び第1遊星歯車130,140,150,160を構成するはすば歯車のねじれ角及び第2内歯車220及び第2遊星歯車230,240,250,260を構成するはすば歯車のねじれ角は、第1内歯車120及び第1遊星歯車130,140,150,160と第2内歯車220及び第2遊星歯車230,240,250,260それぞれの軸線x方向に働く力に基づいて定められている。以下、遊星歯車装置2の構成及び動作を具体的に説明する。
【0017】
筐体部10は、遊星歯車装置2の入力側(内側b)を覆う入力側筐体11と、遊星歯車装置2の出力側(外側a)を覆う出力側筐体12とを有している。入力側筐体11は、入力軸20の一部など、遊星歯車装置2の構成要素のうち、モータ3に近い入力側に配置されている構成要素を収容している。入力側筐体11は、軸線x方向において入力側の端部に入力軸20の入力端部21を露出させることができるように入力側開口部13が設けられている。出力側筐体12は、出力部40、及び、第2内歯車220など、遊星歯車装置2の構成要素のうち、軸線x方向においてモータ3とは反対側の出力側に配置されている構成要素を収容している。出力側筐体12は、軸線x方向において出力側の端部に出力部40の出力端部41を露出させることができるように出力側開口部14が設けられている。
【0018】
筐体部10は、入力側筐体11と出力側筐体12とを突き合わせて接合することで、遊星歯車装置2の構成要素を収容する。筐体部10は、軸線x方向において、入力側筐体11と出力側筐体12との間に、第1内歯車120の径方向外側に設けられている挟持リブ121が挟持されている。筐体部10は、挟持リブ121を挟んで入力側筐体11と出力側筐体12とを突き合わせて接合することで、筐体部10が第1内歯車120の固定部材として機能する。
【0019】
入力軸20は、筐体部10の入力側筐体11内部において軸線xに一致または略一致するように配置されている。入力軸20は、入力端部21がモータ3の回転軸(不図示)と共働して回転可能に接続されることで、モータ3からの回転力が入力される。入力軸20は、例えば、径方向内側の軸中心に空洞部22が設けられている中空軸である。なお、入力軸20は、中空軸に限定されず、空洞部を有しない中実の軸であってもよい。入力軸20は、径方向外側に太陽歯車110が形成されている。
【0020】
図4は、遊星歯車装置2が備える太陽歯車110、遊星歯車ユニット310,320,330,340、第1内歯車120、及び第2内歯車220を示すためのA−A断面図である。
【0021】
図4に示すように、遊星歯車装置2は、太陽歯車110と、複数段の遊星歯車を有する遊星歯車ユニット310,320,330,340と、複数段の内歯車により構成されている、3K型の複合遊星歯車機構である。複数段の遊星歯車は、具体的には、例えば、第1遊星歯車130,140,150,160及び第2遊星歯車230,240,250,260である。また、複数段の内歯車は、具体的には、例えば、第1内歯車120及び第2内歯車220である。なお、本実施の形態において、遊星歯車機構の段数は、遊星歯車装置2の例に限定されない。また、本実施の形態において、遊星歯車機構は、太陽歯車を有していない、2K−H型などの複合遊星歯車機構であってもよい。
【0022】
上述したように、太陽歯車110、第1内歯車120、第1遊星歯車130,140,150,160、第2内歯車220、及び、第2遊星歯車230,240,250,260は、いずれも軸線x方向に対して所定のねじれ角β1,β2を有するはすば歯車によって構成される。以下の説明において、遊星歯車装置2における入力側の歯車である、第1内歯車120、第1遊星歯車130,140,150,160を複数段の遊星歯車機構のうち第1段の遊星歯車機構(以下、「第1遊星歯車機構100」。)ともいう。また、以下の説明において、第2内歯車220、第2遊星歯車230,240,250,260を複数段の遊星歯車機構のうち第2段の遊星歯車機構(以下、「第2遊星歯車機構200」。)ともいう。
【0023】
太陽歯車110は、入力軸20の径方向外側に形成されている。太陽歯車110は、遊星歯車ユニット310,320,330,340を構成している第1遊星歯車130,140,150,160と噛み合う。このため、太陽歯車110は、ねじれ角β1のほか、モジュール、圧力角などの歯車の基本的な仕様である諸元が第1内歯車120及び第1遊星歯車130,140,150,160と共通しているはすば歯車である。
【0024】
図5は、遊星歯車装置2が備える第1遊星歯車130,140,150,160と第1内歯車120とを示すための平面図である。
【0025】
図2乃至図5に示すように、第1内歯車120は、入力軸20の径方向外側に設けられている。第1内歯車120は、径方向内側に設けられている第1内歯車本体122が太陽歯車110及び第1遊星歯車130,140,150,160に面し、第1遊星歯車130,140,150,160と噛み合う。このため、第1内歯車120は、第1内歯車本体122に、ねじれ角β1のほか、モジュール、圧力角などの歯車の基本的な仕様である諸元が太陽歯車110及び第1遊星歯車130,140,150,160と共通しているはすば歯車が構成されている。第1内歯車120は、上述したように径方向外側に設けられている挟持リブ121が筐体部10に挟持されていることにより、筐体部10に固定されている。
【0026】
図6は、遊星歯車装置2が備える第2遊星歯車230,240,250,260と第2内歯車220とを示すための平面図である。
【0027】
図2乃至図4、及び図6に示すように、第2内歯車220は、入力軸20の径方向外側であり、かつ、第1内歯車120に対して軸線x方向において出力側に設けられている。第2内歯車220は、第2遊星歯車230,240,250,260に面し、第2遊星歯車230,240,250,260と噛み合う。このため、第2内歯車220は、径方向内側に、ねじれ角β2のほか、モジュール、圧力角などの歯車の基本的な仕様である諸元が第2遊星歯車230,240,250,260と共通しているはすば歯車である第2内歯車本体221が構成されている。第2内歯車220は、第2内歯車本体221の出力側に、第2内歯車軸部222が構成されている。第2内歯車220は、出力側筐体12に取り付けられている軸受50に支持されている。第2内歯車220は、軸受50に支持されていることにより、第2遊星歯車230,240,250,260から伝達される回転力に応じて回転可能に構成されている。第2内歯車220は、軸線xの位置に中空軸である入力軸20との間で軸線x方向において連通している貫通孔を構成するために、軸線xを中心として環状の孔部223が設けられている。
【0028】
図7は、遊星歯車装置2が備える太陽歯車110、遊星歯車ユニット310,320,330,340、及びキャリア170,270を示すための側面図である。また、図8は、遊星歯車装置2が備える遊星歯車ユニット310,320,330,340を示すための側面図である。
【0029】
図7及び図8に示すように、複数の遊星歯車ユニット310,320,330,340は、軸線xに平行な軸を軸線として、太陽歯車110の径方向外側かつ第1内歯車120の径方向内側に配置されている。複数の遊星歯車ユニット310,320,330,340は、それぞれ軸線x方向において入力側に第1遊星歯車130,140,150,160が構成されている。第1遊星歯車130,140,150,160は、太陽歯車110、及び、第1内歯車120の双方と噛み合う。このため、第1遊星歯車130,140,150,160は、ねじれ角β1のほか、モジュール、圧力角などの歯車の基本的な仕様である諸元が太陽歯車110及び第1内歯車120と共通しているはすば歯車が構成されている。なお、遊星歯車ユニット310,320,330,340は、第1遊星歯車130,140,150,160の歯の位置と、第2遊星歯車230,240,250,260との歯の位置との周方向における角度の差(位相差)は、特に限定されない。また、遊星歯車ユニット310,320,330,340は、いずれのユニットも第1遊星歯車130,140,150,160と第2遊星歯車230,240,250,260との間に設計上の位相差がなくてもよい。
【0030】
また、遊星歯車ユニット310,320,330,340は、それぞれ軸線x方向において出力側に第2遊星歯車230,240,250,260が構成されている。第2遊星歯車230,240,250,260は、第2内歯車220と噛み合う。このため、第2遊星歯車230,240,250,260は、ねじれ角β2のほか、モジュール、圧力角などの歯車の基本的な仕様である諸元が第2内歯車220と共通しているはすば歯車が構成されている。
(【0031】以降は省略されています)

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