(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-27
(45)【発行日】2023-02-06
(54)【発明の名称】遊星減速装置
(51)【国際特許分類】
F16H 1/28 20060101AFI20230130BHJP
F16H 1/46 20060101ALI20230130BHJP
【ＦＩ】
F16H1/28
F16H1/46
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021534516
(86)(22)【出願日】2019-07-25
(86)【国際出願番号】 JP2019029233
(87)【国際公開番号】W WO2021014647
(87)【国際公開日】2021-01-28
【審査請求日】2021-11-02
(73)【特許権者】
【識別番号】390040051
【氏名又は名称】株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ
(74)【代理人】
【識別番号】100090170
【弁理士】
【氏名又は名称】横沢 志郎
(72)【発明者】
【氏名】磯部 弘平
(72)【発明者】
【氏名】高橋 研太
【審査官】鷲巣 直哉
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－３０７９０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２０１４２５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｈ １／２８
Ｆ１６Ｈ １／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項3】
筒状の装置ハウジングと、前記装置ハウジングに組み込まれた前段遊星減速機構および後段遊星減速機構とを備えており、前記後段遊星減速機構は、
前記装置ハウジングに固定され、あるいは、前記装置ハウジングに一体形成された後段内歯車と、
前記後段内歯車の内側に同軸に配置され、前記前段遊星減速機構の出力要素である前段遊星キャリアに同軸に連結固定されている後段太陽歯車と、
前記後段内歯車および前記後段太陽歯車のそれぞれにかみ合っている後段遊星歯車と、
前記後段遊星歯車を回転自在の状態で支持し、後段キャリア軸受を介して前記装置ハウジングによって回転自在の状態で支持されている後段遊星キャリアと、
前記前段遊星キャリアを支持している第１軸受と、
前記後段太陽歯車を支持している第２軸受と、
前記第２軸受に対して、中心軸線に沿って前記第１軸受に向かう方向に予圧を与えている予圧機構と、
を有しており、
前記後段内歯車、前記後段太陽歯車および前記後段遊星歯車は、それぞれ、ハスバ歯車であり、
前記第１軸受は、前記前段遊星キャリアを、前記装置ハウジングに対して、回転自在の状態で支持しているラジアル軸受またはスラスト軸受であり、
前記第２軸受は、前記後段太陽歯車を、前記後段遊星キャリアに対して、回転自在の状態で支持しているラジアル軸受またはスラスト軸受であり、
前記予圧機構は、前記後段遊星キャリアに固定され、前記中心軸線の方向の定まった位置において前記第２軸受に予圧を与えている定位置予圧部材を備えており、
前記定位置予圧部材は、前記後段遊星キャリアにねじ込み固定された止めネジである遊星減速装置。
【請求項5】
前記後段遊星キャリアは、前記後段太陽歯車に対峙するキャリア端面と、
前記キャリア端面の中心部分に形成され、前記後段太陽歯車の側に開口し、前記中心軸線の方向に所定の深さを有する円形凹部と、
前記中心軸線の方向に貫通して円形凹部の底面に開口するネジ穴と
を備えており、
前記後段太陽歯車は、前記円形凹部に同軸状態で突入している軸端部を備えており、
前記第２軸受は、前記円形凹部の内部において前記軸端部に取り付けられており、
前記予圧機構は、押圧板を備えており、
前記押圧板は、前記円形凹部の内部において、前記第２軸受に隣接し、前記中心軸線の方向に移動可能な状態で装着されており、
前記ネジ穴にねじ込み固定された前記止めネジによって、前記押圧板は前記第２軸受に押し付けられている請求項３に記載の遊星減速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハスバ歯車を用いた遊星減速装置に関し、更に詳しくは、遊星歯車とのかみ合いによって生じるスラスト力に起因する太陽歯車の変位を抑止する機構を備えた遊星減速装置に関する。
【背景技術】
【0002】
遊星減速装置として、太陽歯車、遊星歯車および内歯車にハスバ歯車を用いたハスバ歯車式の遊星減速装置が知られている。この種の遊星減速装置では、ハスバ歯車同士のかみ合いによって、それらの中心軸線に沿った方向にスラスト力が発生する。太陽歯車と遊星歯車の間に生じるスラスト力によって、太陽歯車が遊星歯車に対して相対的に軸線方向に相対変位すると、回転運動が正確に伝達されず、入出力回転の間の角度誤差が増加してしまう。
【0003】
太陽歯車の軸線方向の変位を抑制するために、例えば、軸受によって太陽歯車を固定することが考えられる。この場合には、軸受の内部隙間が、太陽歯車の軸線方向の変位量として表れるので、角度誤差を無くすことが困難である。
【0004】
太陽歯車の軸線方向の変位を無くすために、特許文献１に記載のハスバ遊星歯車減速機においては、前段遊星キャリアを、その中心軸線方向の両側から一対のスラスト軸受によって挟み、スラスト軸受に対してバネ部材によって予圧を与えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００５－２９１４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
２個のスラスト軸受で前段遊星キャリアを軸線方向の両側から挟み込む構造の場合には、軸線方向に前段遊星キャリアおよび２個のスラスト軸受が配列されるので、軸線方向の寸法が増加する。軸線方向の設置スペースに余裕がない場合等には適していない。
【0007】
本発明の目的は、太陽歯車の軸線方向の移動を抑止するための簡単かつコンパクトな構造の機構が組み込まれたハスバ歯車式の遊星減速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の遊星減速装置は、筒状の装置ハウジングと、この装置ハウジングに組み込まれた前段遊星減速機構および後段遊星減速機構とを備えている。後段遊星減速機構は：装置ハウジングに固定され、あるいは、装置ハウジングに一体形成された後段内歯車と；後段内歯車の内側に同軸に配置され、前段遊星減速機構の出力要素である前段遊星キャリアに同軸に連結固定されている後段太陽歯車と；後段内歯車および後段太陽歯車のそれぞれにかみ合っている後段遊星歯車と；後段遊星歯車を回転自在の状態で支持し、後段キャリア軸受を介して装置ハウジングによって回転自在の状態で支持されている後段遊星キャリアと；前段遊星キャリアを支持している第１軸受と；後段太陽歯車を支持している第２軸受と；第２軸受に対して、中心軸線に沿って第１軸受に向かう方向に予圧を与えている予圧機構とを有している。後段内歯車、後段太陽歯車および後段遊星歯車は、それぞれ、ハスバ歯車である。第１軸受は、前段遊星キャリアを、装置ハウジングに対して、回転自在の状態で支持しているラジアル軸受またはスラスト軸受である。第２軸受は、後段太陽歯車を、後段遊星キャリアに対して、回転自在の状態で支持しているラジアル軸受またはスラスト軸受である。予圧機構は、後段遊星キャリアに固定され、中心軸線の方向の定まった位置において第２軸受に予圧を与えている定位置予圧部材を備えている。
【0009】
本発明の遊星減速装置では、装置ハウジングに取り付けたラジアル軸受またはスラスト軸受からなる第１軸受と、後段遊星キャリアに取り付けた第２軸受とによって、中心軸線の方向の両側から、前段遊星キャリアに連結されている太陽歯車が支持された状態が形成される。また、定位置予圧を第２軸受の側から与えて、軸受内部隙間を無くした状態で、太陽歯車を第１、第２軸受の間に所定の予圧力で挟み込んでいる。
【0010】
２組のスラスト軸受で中心軸線の方向の両側から前段遊星キャリアを挟み込む従来構成の場合に比べて、軸線方向の寸法増加を抑制できる。また、定位置予圧を行うことで、負荷時の太陽歯車に作用するスラスト力の増減に影響されずに、太陽歯車の中心軸線の方向の変位を確実に防止できる。
【0011】
本発明において、第２軸受として、後段太陽歯車を中心軸線に沿った方向から回転自在の状態で支持しているスラスト軸受を用いることができる。また、定位置予圧部材として、後段遊星キャリアにねじ込み固定されて、中心軸線の方向における定まった位置において第２軸受に予圧を与える止めネジを用いることができる。止めネジを用いる場合には、止めネジの緩み止め機構を備えていることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】本発明を適用した遊星減速装置の一例を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本発明を適用した遊星減速装置の実施の形態を説明する。なお、以下の説明は、本発明を実施の形態に限定することを意図したものではない。
【0014】
図１Ａは、本発明を適用した実施の形態に係るハスバ歯車式の遊星減速装置の概略縦断面図である。遊星減速装置１は、構成歯車のそれぞれに、ハスバ歯車を用いている。また、遊星減速装置１は二段減速装置であり、前段遊星減速機構１０と後段遊星減速機構２０とを備えている。前段遊星減速機構１０は、前段太陽歯車１１と、前段遊星歯車１２と、前段遊星キャリア１３と、前段内歯車１４とを備えている。後段遊星減速機構２０は、後段太陽歯車２１と、後段遊星歯車２２と、後段遊星キャリア２３と、後段内歯車２４とを備えている。
【0015】
例えば、前段内歯車１４および後段内歯車２４はそれぞれ固定側の歯車である。前段太陽歯車１１は外部から回転が入力される回転入力要素である。前段遊星キャリア１３は前段遊星減速機構１０を介して減速された回転を、後段遊星減速機構２０の後段太陽歯車２１に伝達する。後段遊星キャリア２３は、後段遊星減速機構２０を介して減速された回転を外部に出力する減速回転出力要素である。
【0016】
遊星減速装置１は、筒状の装置ハウジング２を備えている。装置ハウジング２は、その外周面に形成した取付けフランジ２ａを介して、不図示の固定側部材に固定される。装置ハウジング２の内部には、中心軸線１ａの方向に、前段遊星減速機構１０および後段遊星減速機構２０が同軸に組み込まれている。装置ハウジング２において、前段遊星減速機構１０の側の端を入力端ＩＮ、後段遊星減速機構２０の側の端を出力端ＯＵＴと呼ぶものとする。
【0017】
詳細に説明すると、装置ハウジング２の内部における入力端ＩＮの側には、同心状態で、前段太陽歯車１１が配置されている。前段太陽歯車１１を同心状に取り囲む装置ハウジング２の内周面部分には、前段内歯車１４が形成されている。前段遊星キャリア１３は、前段太陽歯車１１に対して出力端ＯＵＴの側に位置する円盤部１３ａと、円盤部１３ａの外周縁から入力端ＩＮの側に延びる円筒部１３ｂと、円盤部１３ａに固定された１本あるいは複数本の前段遊星軸１３ｃとを備えている。前段遊星軸１３ｃは円盤部１３ａから入力端ＩＮの側に向けて中心軸線１ａに平行な方向に延びている。前段遊星軸１３ｃには、前段遊星歯車１２が回転自在の状態で支持されている。前段遊星歯車１２は、前段太陽歯車１１および前段内歯車１４にそれぞれかみ合っている。前段遊星キャリア１３の円筒部１３ｂにおいて、各前段遊星歯車１２に対応する部分が開口部となっている。
【0018】
前段遊星キャリア１３は、第１軸受であるラジアル軸受１５を介して、装置ハウジング２に対して回転自在の状態で支持されている。前段遊星キャリア１３の円筒部１３ｂの先端縁部は円環状部分１３ｄとなっている。円環状部分１３ｄの円形外周面と、これに対峙する装置ハウジング２の内周面部分２ｂとの間に、ラジアル軸受１５、例えば深溝玉軸受が装着されている。ラジアル軸受１５は、円環状部分１３ｄに形成した円環状段面１３ｅと、装置ハウジング２の内周面部分２ｂに形成した円環状段面２ｃとによって、その中心軸線１ａの方向から挟まれている。ラジアル軸受１５は、深溝玉軸受に限定されることなく、アンギュラ玉軸受、円筒コロ軸受、円すいコロ軸受、スラスト玉軸受、スラストコロ軸受でもよい。
【0019】
後段遊星減速機構２０の後段太陽歯車２１は、前段遊星キャリア１３の円盤部１３ａに同軸に固定されており、ここから、出力端ＯＵＴの側に延びている。後段太陽歯車２１を同心状に取り囲む装置ハウジング２の内周面部分に後段内歯車２４が形成されている。後段太陽歯車２１の出力端ＯＵＴの側には、同軸に、後段遊星キャリア２３が配置されている。後段遊星キャリア２３は、円盤状本体部２３ａと、この円盤状本体部２３ａに固定された1本あるいは複数本の後段遊星軸２３ｂとを備えている。後段遊星軸２３ｂは、円盤状本体部２３ａから入力端ＩＮの側に向けて延びている。後段遊星軸２３ｂには、後段遊星歯車２２が回転自在の状態で支持されている。後段遊星歯車２２は、後段太陽歯車２１および後段内歯車２４にそれぞれかみ合っている。
【0020】
また、後段遊星キャリア２３は、後段キャリア軸受２５を介して、装置ハウジング２に対して回転自在の状態で支持されている。後段遊星キャリア２３の円盤状本体部２３ａの円形外周面には内輪装着溝２３ｃが形成されており、これに対峙する装置ハウジング２の内周面部分には外輪装着溝２ｄが形成されている。これらの間に、後段キャリア軸受２５が装着されている。本例の後段キャリア軸受２５は深溝玉軸受である。後段キャリア軸受２５も、深溝玉軸受に限定されることなく、アンギュラ玉軸受、円筒コロ軸受、円すいコロ軸受でもよい。
【0021】
ここで、後段太陽歯車２１は第２の軸受であるスラスト軸受３０によって支持されている。スラスト軸受３０は、中心軸線１ａの方向において、後段太陽歯車２１と後段遊星キャリア２３との間に装着されている。スラスト軸受３０を介して、後段太陽歯車２１は、中心軸線１ａに沿った方向（スラスト方向）から、後段遊星キャリア２３によって、回転自在の状態で支持されている。本例のスラスト軸受３０は円筒コロ軸受である。スラスト軸受３０は、円筒コロ軸受に限定されることなく、スラスト玉軸受、スラスト方向に荷重を受けるボール等の転動体または滑り軸受でもよい。
【0022】
また、後段遊星キャリア２３には予圧機構４０が装着されている。予圧機構４０によって、スラスト軸受３０には、中心軸線１ａに沿って後段太陽歯車２１に向かう方向に予圧が与えられている。本例の予圧機構４０は、止めネジ４１および押圧板４２を備えている。止めネジ４１は、中心軸線１ａの方向における定まった位置において、スラスト軸受３０に対して、押圧板４２を介して、予圧を与える定位置予圧部材である。
【0023】
詳細に説明すると、後段太陽歯車２１は、後段遊星キャリア２３の円盤状本体部２３ａの一方のキャリア端面２３ｄに対峙する歯車端面２１ａを備えている。歯車端面２１ａの中心部分には小径の軸端部２１ｂが形成されている。軸端部２１ｂは、歯車端面２１ａから、同軸状態で、キャリア端面２３ｄの側に突出している。後段遊星キャリア２３の円盤状本体部２３ａのキャリア端面２３ｄには、その中心部分に、後段太陽歯車２１の側に開口し、中心軸線１ａの方向に一定の深さを有する円形凹部２３ｅが形成されている。後段太陽歯車２１の軸端部２１ｂは、後段遊星キャリア２３の円形凹部２３ｅに同軸に挿入されている。
【0024】
後段遊星キャリア２３の円盤状本体部２３ａには、その中心部分を中心軸線１ａの方向に貫通して延びるネジ穴２３ｆが形成されている。ネジ穴２３ｆの一端は円形凹部２３ｅの底面に開口し、他端は円盤状本体部２３ａの他方の端面２３ｇに開口している。
【0025】
円形凹部２３ｅには、円盤状の押圧板４２が中心軸線１ａの方向にスライド可能な状態で装着されている。また、小径の軸端部２１ｂに取り付けたスラスト軸受３０が、歯車端面２１ａと押圧板４２との間に挟まれた状態で装着されている。ネジ穴２３ｆには端面２３ｇの側から止めネジ４１がねじ込み固定されている。止めネジ４１の先端面は押圧板４２に当接している。止めネジ４１によって、押圧板４２はスラスト軸受３０に押し付けられ、スラスト軸受３０には所定の予圧が与えられている。
【0026】
本例では１本の止めネジ４１を中心軸線１ａ上に配置しているが、複数本の止めネジ４１を、中心軸線１ａを中心とする円周方向に配置してもよい。また、止めネジ４１の緩み止め機構を配置することが望ましい。例えば、図１Ｂに示すように、後段遊星キャリア２３の円盤状本体部２３ａに、ネジ穴２３ｆに対して斜め方向から別のネジ穴２３１を開ける。このネジ穴２３１に、緩み止め用のネジ２３２をねじ込み、これを止めネジ４１に係合させる。なお、止めネジ４１の代わりに、ピン等の定位置予圧部材を、後段遊星キャリア２３の円盤状本体部２３ａに対して、圧入、接着、溶接、または、これらの組み合わせによって、固定してもよい。
【0027】
以上説明したように、遊星減速装置１では、前段遊星キャリア１３に連結固定されている後段太陽歯車２１は、入力端ＩＮの側において、ラジアル軸受１５（第１軸受）を介して、装置ハウジング２によって支持されており、出力端ＯＵＴの側において、スラスト軸受３０（第２軸受）を介して、中心軸線１ａに沿った方向であるスラスト方向から、後段遊星キャリア２３によって支持されている。後段遊星キャリア２３は、後段キャリア軸受２５を介して、装置ハウジング２によって支持されている。また、止めネジ４１によって、スラスト軸受３０には、中心軸線１ａの方向に所定の予圧が加わっている。この構成により、後段太陽歯車２１は、中心軸線１ａの方向（スラスト方向）への移動が拘束された状態で、後段遊星歯車２２とかみ合っている。よって、入出力回転の間の角度誤差の発生を抑制できる。
【0028】
スラスト軸受３０および予圧機構４０は、後段遊星キャリア２３に形成した円形凹部２３ｅに組み込まれている。遊星減速装置１の中心軸線１ａの方向の寸法増加を招くことなく、後段太陽歯車２１をスラスト方向から支持できる。また、止めネジ４１による定位置予圧機構を用いて後段太陽歯車２１の変位を抑止している。ワッシャ等のバネ部材を用いた定圧予圧機構を用いる場合に比べて、支持剛性が高く、後段太陽歯車２１の中心軸線１ａの方向（スラスト方向）の位置安定性に優れている。
【0029】
なお、遊星減速装置１では、第１軸受として、スラスト軸受３０を用いて後段太陽歯車２１を支持している。第１軸受として、スラスト軸受３０の代わりに、ラジアル軸受を用いることもできる。
【0030】
例えば、図２に示す遊星減速装置１Ａは、後段太陽歯車２１の軸端部２１ｂと、後段遊星キャリア２３の円形凹部２３ｅの円形内周面との間に装着したラジアル玉軸受３０Ａを備えている。ラジアル玉軸受３０Ａは、円形凹部２３ｅの円形内周面に沿って中心軸線１ａの方向にスライド可能である。止めネジ４１と押圧板４２Ａを備えた予圧機構４０Ａによって、ラジアル玉軸受３０Ａの外輪に対して予圧を与えている。これによりラジアル玉軸受３０Ａ等の内部隙間が除去され、後段太陽歯車２１と後段遊星歯車２２とは、中心軸線１ａの方向への相対変位が拘束された状態でかみ合っている。なお、遊星減速装置１Ａにおける他の部分の構成は図１に示す遊星減速装置１と同一であるので、対応する部位には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
【図1A】
【図1B】
【図2】