JP2012127422A - 遊星歯車機構 - Google Patents

Abstract

【課題】軸を安定して支持可能であり軸方向に小型化された遊星歯車機構を提供することを課題とする。
【解決手段】遊星歯車機構は、太陽歯車と、前記太陽歯車に噛合う複数の遊星歯車と、前記遊星歯車と噛合う内歯車と、前記複数の遊星歯車が回転可能に連結したキャリアと、前記キャリアに固定された軸と、前記軸を回転可能に支持する軸受と、を備え、前記内歯車は、内歯部、内周部を有し、前記複数の遊星歯車のそれぞれは、外歯部、外周部、を有し、前記複数の遊星歯車は、前記内歯部に前記外歯部が噛合い前記内周部に前記外周部が当接しながら、前記内周部上を転がる。
【選択図】図６

Description

本発明は、遊星歯車機構に関する。

従来から、遊星歯車機構が知られている。遊星歯車機構は、キャリアに連結された軸を回転可能に支持するために軸受が設けられている。特許文献１には、このような遊星歯車機構に関連する技術が開示されている。

特開２００３−２９９３１０号公報

遊星歯車機構を軸方向で小型化する場合、用いられる軸受の個数を減少させることや、軸方向に短い軸受を採用することにより、軸自体を短くすることが考えられる。これにより、短い軸を採用でき、遊星歯車機構の軸方向での小型化を達成できる。しかしながら、軸受の個数を減少させたり、軸方向の長さが短い軸受を採用すると、軸を安定して支持することができない恐れがある。

そこで本発明は、軸を安定して支持可能であり軸方向に小型化された遊星歯車機構を提供することを目的とする。

上記目的は、太陽歯車と、前記太陽歯車に噛合う複数の遊星歯車と、前記遊星歯車と噛合う内歯車と、前記複数の遊星歯車が回転可能に連結したキャリアと、前記キャリアに固定された軸と、前記軸を回転可能に支持する軸受と、を備え、前記内歯車は、内歯部、内周部を有し、前記複数の遊星歯車のそれぞれは、外歯部、外周部、を有し、前記複数の遊星歯車は、前記内歯部に前記外歯部が噛合い前記内周部に前記外周部が当接しながら、前記内周部上を転がる、遊星歯車機構によって達成できる。

これにより、複数の遊星歯車、内歯車は、転がり軸受として機能する。ここで、複数の遊星歯車はキャリアに回転可能に連結され、キャリアには軸が連結されている。従って、複数の遊星歯車、キャリア、軸は、一体の部材とみなすことができる。複数の遊星歯車、内歯車は、転がり軸受として機能するので、軸を直接支持する軸受の数を減らすことができ、又は軸方向の長さが短い軸受を採用できる。これにより、短い軸を採用でき、軸方向の小型化が可能となる。

本発明によれば、軸を安定して支持可能であり軸方向に小型化された遊星歯車機構を提供できる。

図１は、実施例１の遊星歯車機構Ａの斜視図である。 図２は、遊星歯車機構の断面図である。 図３Ａ、３Ｂは、遊星歯車の外観図である。 図４Ａ、４Ｂは、内歯車の外観図である。 図５は、図４ＢのＡ−Ａ断面図である。 図６Ａは、図２のＢ−Ｂ断面図であり、図６Ｂは、図２のＣ−Ｃ断面図である。 図７は、実施例２の遊星歯車機構Ａ１の断面図である。 図８Ａ〜８Ｃは、遊星歯車の説明図である。 図９Ａは、図７のＤ−Ｄ断面図であり、図９Ｂは、図７のＥ−Ｅ断面図である。

以下、複数の実施例について説明する。

図１は、実施例１の遊星歯車機構Ａの斜視図である。図２は、遊星歯車機構Ａの断面図である。遊星歯車機構Ａは、モータＭ、プリント基板Ｐ、回転軸１０、太陽歯車２０、遊星歯車３０、内歯車４０、キャリア５０、出力軸６０等を含む。プリント基板Ｐは、モータＭ内に設けられたコイル（不図示）に電力を供給するためのものである。回転軸１０は、モータＭの出力軸である。回転軸１０は、軸受Ｂ３によって回転可能に支持されている。プリント基板Ｐは、支持板１１に固定されている。回転軸１０には、太陽歯車２０が嵌合している。太陽歯車２０は、３つの遊星歯車３０と噛合っている。遊星歯車３０は、内歯車４０内に配置され内歯車４０と噛合っている。内歯車４０には、基端側に支持板１１が固定され、先端側には支持板１３が固定されている。キャリア５０は複数の遊星歯車３０に連結されている。キャリア５０は、板状である。キャリア５０には出力軸６０が連結されている。支持板１３には、出力軸６０を回転可能に支持する軸受Ｂ１が固定されている。太陽歯車２０、遊星歯車３０、内歯車４０、は合成樹脂製である。

遊星歯車機構Ａの動作について説明する。
モータＭの回転軸１０が回転することにより太陽歯車２０が回転する。これに伴い、複数の遊星歯車３０が、自転しながら太陽歯車２０周囲を公転する。複数の遊星歯車３０の公転に伴い、キャリア５０が自転する。キャリア５０の自転に伴い出力軸６０が回転する。これにより、モータＭの回転動力が減速されて出力軸６０に伝達される。尚、遊星歯車３０には支軸３８が嵌合している。支軸３８は、キャリア５０に支持されている。内歯車４０は、遊星歯車機構Ａが採用される機器に固定される。従って遊星歯車機構Ａは、プラネタリー型の遊星歯車機構である。

図３Ａ、３Ｂは、遊星歯車３０の外観図である。図４Ａ、４Ｂは、内歯車４０の外観図である。図５は、図４ＢのＡ−Ａ断面図である。図６Ａは、図２のＢ−Ｂ断面図である。図６Ｂは、図２のＣ−Ｃ断面図である。

図３Ａ、３Ｂに示すように、遊星歯車３０には、外歯部３２、外周部３４を有している。外歯部３２は、内歯車４０の内歯部４２と噛合う。外周部３４は、内歯車４０の内周部４４に当接する。外周部３４の直径Ｄ３４は、外歯部３２の歯先円直径Ｄ３２よりも小さい。外歯部３２の歯先円直径とは、外歯部３２の先端を通過する円の直径を意味する。尚、孔３７には、支軸３８が回転可能に嵌合する。図２に示すように、外歯部３２は、遊星歯車機構Ａの先端側に位置し、外周部３４は遊星歯車機構Ａの基端側に位置する。換言すれば、外歯部３２は軸受Ｂ１に近く、外周部３４は軸受Ｂ１から離れている。外周部３４は、外歯部３２のそれぞれの歯の先端が削り落とされたような形状である。遊星歯車３０は合成樹脂製であるため、製造過程で使用される型をこのような形状にすることにより、このような外歯部３２、外周部３４を有した遊星歯車３０を成形することができる。

図４Ａ、４Ｂ、５に示すように、内歯車４０には、内歯部４２、内周部４４を有している。内周部４４は、内歯部４２と異なり、歯が形成されていない。図２、５に示すように、内歯部４２は、遊星歯車機構Ａの先端側に位置し、内周部４４は、遊星歯車機構Ａの基端側に位置する。換言すれば、内歯部４２は、軸受Ｂ１に近く、内周部４４は軸受Ｂ１から離れている。図５に示すように、内周部４４の直径Ｄ４４は、内歯部４２の歯先円直径Ｄ４２よりも大きい。

図６Ａに示すように、外歯部３２と内歯部４２とが噛合うことにより、複数の遊星歯車３０は太陽歯車２０の回転に伴って太陽歯車２０回りを公転する。尚、外歯部３２は太陽歯車２０の歯部とも噛合う。図６Ａにおいては、太陽歯車２０については簡略化している。

図６Ｂに示すように、外周部３４と内周部４４とは当接している。具体的には、複数（本実施例では３つ）の遊星歯車３０は、内歯部４２に外歯部３２が噛合い内周部４４に外周部３４が当接しながら、内周部４４上を転がる。ここで、複数の遊星歯車３０はキャリア５０に回転支持され、キャリア５０には出力軸６０が連結されている。従って、複数の遊星歯車３０、キャリア５０、出力軸６０は、一体の部材とみなすことができる。これにより、複数の遊星歯車３０、内歯車４０は、転がり軸受として機能する。よって、軸受けＢ１とともに２点で安定して出力軸６０を回転支持することができる。従って、出力軸６０を直接支持する軸受の数を減らすことができ、又は軸方向の長さが短い軸受を採用できる。本実施例の遊星歯車機構Ａでは、単一の軸受Ｂ１により出力軸６０を直接支持している。遊星歯車機構Ａは、短い出力軸６０を採用しており軸方向に小型化されている。

上述したように、外歯部３２、内歯部４２は、軸受Ｂ１に近く、外周部３４、内周部４４は、軸受Ｂ１から離れている。従って、軸を直接支持する軸受Ｂ１と、ころがり軸受として機能する内周部４４及び外周部３４とは、離れている。これにより、軸受Ｂ１と、外周部３４、内周部４４との離れた２点で、複数の遊星歯車３０、キャリア５０、出力軸６０を一体として支持できる。これにより、本実施例の遊星歯車機構Ａのように出力軸６０を直接支持する単一の軸受Ｂ１しか設けられていない場合であっても、出力軸６０を安定して支持することができる。

また、内周部４４の直径Ｄ４４は、内歯部４２のかみ合いピッチ円直径Ｄ４２´に等しく、外周部３４の直径Ｄ３４は、外歯部３２のかみ合いピッチ円直径Ｄ３２´に等しい。ここで、外周部３４の直径とは、外周部３４の歯の先端を通過する円の直径である。これにより、内周部４４上を外周部３４が滑ることが抑制される。これにより、内周部４４上で外周部３４が滑ることにより遊星歯車３０の自転及び公転の抵抗となることを抑制でき、内歯車４０内での遊星歯車３０のスムーズな回転を維持できる。

上記実施例においては、外周部３４の直径Ｄ３４は、外歯部３２のかみ合いピッチ円直径Ｄ３２´に略等しく、内周部４４の直径Ｄ４４は、内歯部４２のかみ合いピッチ円直径Ｄ４２´に略等しい。しかしながら、このような構成に限定されない。例えば、外周部３４の直径Ｄ３４がかみ合いピッチ円直径Ｄ３２´よりも大きく、内周部４４の直径Ｄ４４がかみ合いピッチ円直径Ｄ４２´よりも大きくてもよい。逆に、外周部３４の直径Ｄ３４がかみ合いピッチ円直径Ｄ３２´よりも小さく、内周部４４の直径Ｄ４４がかみ合いピッチ円直径Ｄ４２´よりも小さくてもよい。

次に、実施例２の遊星歯車機構について説明する。尚、実施例１と類似の部分については類似の符号を付することにより、重複する説明を省略する。図７は、実施例２の遊星歯車機構Ａ１の断面図である。図８Ａ〜８Ｃは、遊星歯車３０ａの説明図である。図９Ａは、図７のＤ−Ｄ断面図であり、図９Ｂは、図７のＥ−Ｅ断面図である。

遊星歯車３０ａにおいては、外歯部３２ａ、外周部３４ａは互いに別部品である。外周部３４ａは、歯が形成されていない円板状であるが、円筒状であってもよい。外歯部３２ａ、外周部３４ａは、合成樹脂製である。外歯部３２ａ、外周部３４ａは、互いに同一材料により形成されているが、異なる材料により形成してもよい。外歯部３２ａ、外周部３４ａにはそれぞれ、孔３７ａ、３８ａが設けられている。孔３７ａ、３８ａには支軸３８が嵌合する。具体的には、外歯部３２ａ、外周部３４ａは、支軸３８に対して回転可能に嵌合する。

外歯部３２ａと外周部３４ａとは別部品であるので、それぞれ独立して回転可能である。従って、外周部３４ａの直径Ｄ３４ａを外歯部３２ａのかみ合いピッチ円直径Ｄ３２ａ´と一致させずに、外周部３４ａ及び外歯部３２ａの回転数（ころがり長さ）の差が生じても、外周部３４ａと外歯部３２ａがそれぞれ独立して回転できる。従って、内周部４４上を外周部３４ａが滑ることが抑えることができ、内歯車４０内での遊星歯車３０ａのスムーズな回転を維持することができる。

尚、図８Ｂに示すように、外周部３４ａの直径Ｄ３４ａは、外歯部３２ａのかみ合いピッチ円直径Ｄ３２ａ´に略等しいが、これに限定されない。なお図示しないが、これと同様に内周部４４ａの直径Ｄ４４ａは、内歯部４２ａのかみ合いピッチ円直径Ｄ４２ａ´に略等しいが、これに限定されない。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

上記実施例においてプラネタリー型の遊星歯車機構を一例として説明したが、太陽歯車が固定され内歯歯車が駆動しキャリアが従動するソーラ型の遊星歯車機構であってもよいし、又は、キャリアが固定され太陽歯車が駆動し内歯歯車が従動するスター型の遊星歯車機構であってもよい。

上記実施例において遊星歯車３０の外周部３４には、歯が形成されているが、このような形状に限定されない。例えば、外周部３４は歯が形成されていない円筒状であってもよい。

上記実施例において遊星歯車３０、３０ａ、内歯車４０は合成樹脂製であるが、これに限定されず、例えば金属製であってもよい。

Ａ、Ａ１ 遊星歯車機構
Ｂ１、Ｂ３ 軸受
Ｍ モータ
Ｐ プリント基板
１０ 回転軸
１１、１３ 支持板
２０ 太陽歯車
３０、３０ａ遊星歯車
３２、３２ａ 外歯部
３４、３４ａ 外周部
４０ 内歯車
４２ 内歯部
４４ 内周部
５０ キャリア
６０ 出力軸

Claims (6)

1. 太陽歯車と、
   前記太陽歯車に噛合う複数の遊星歯車と、
   前記遊星歯車と噛合う内歯車と、
   前記複数の遊星歯車が回転可能に連結したキャリアと、
   前記キャリアに固定された軸と、
   前記軸を回転可能に支持する軸受と、を備え、
   前記内歯車は、内歯部、内周部を有し、
   前記複数の遊星歯車のそれぞれは、外歯部、外周部、を有し、
   前記複数の遊星歯車は、前記内歯部に前記外歯部が噛合い前記内周部に前記外周部が当接しながら、前記内周部上を転がる、遊星歯車機構。
2. 前記内歯部及び外歯部は、前記軸受に近く、
   前記内周部及び外周部は、前記軸受から離れている、請求項１の遊星歯車機構。
3. 前記外歯部と前記外周部とは別部品である、請求項１又は２の遊星歯車機構。
4. 前記内周部の直径は、前記内歯部のかみ合いピッチ円直径に等しく、
   前記外周部の直径は、前記外歯部のかみ合いピッチ円直径に等しい、請求項１乃至３の何れかの遊星歯車機構。
5. 前記外周部の直径は、前記外歯部のかみ合いピッチ円直径よりも小さい、請求項１乃至３の何れかの遊星歯車機構。
6. 前記外周部の直径は、前記外歯部のかみ合いピッチ円直径よりも大きい、請求項１乃至３の何れかの遊星歯車機構。
   
   

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