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特許7450391内歯車とハウジングとの分離構造体、遊星歯車装置、アクチュエータ
(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】2024-03-07
(45)【発行日】2024-03-15
(54)【発明の名称】内歯車とハウジングとの分離構造体、遊星歯車装置、アクチュエータ
(51)【国際特許分類】
   F16H 1/28 20060101AFI20240308BHJP
   F16H 1/46 20060101ALI20240308BHJP
   F16H 55/12 20060101ALI20240308BHJP
   H02K 7/116 20060101ALI20240308BHJP
【FI】
F16H1/28
F16H1/46
F16H55/12 Z
H02K7/116
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2020003150
(22)【出願日】2020-01-10
(65)【公開番号】P2021025650
(43)【公開日】2021-02-22
【審査請求日】2022-12-08
(31)【優先権主張番号】P 2019143338
(32)【優先日】2019-08-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000208765
【氏名又は名称】株式会社エンプラス
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100177149
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 浩義
(74)【代理人】
【識別番号】100136342
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 成美
(74)【代理人】
【識別番号】100132883
【弁理士】
【氏名又は名称】森川 泰司
(72)【発明者】
【氏名】河田 敏樹
(72)【発明者】
【氏名】石田 翔平
(72)【発明者】
【氏名】金子 拓也
【審査官】木原 裕二
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-130255(JP,A)
【文献】米国特許第04838123(US,A)
【文献】米国特許出願公開第2011/0111917(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16H 1/28
F16H 1/46
F16H 55/12
H02K 7/116
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸線方向における一方側の端面に第1当接部が形成された内歯車と、
前記内歯車を収容し、移動する前記内歯車に形成された前記第1当接部と接触することで前記内歯車の軸線方向を中心とした回転と軸線方向に直交する方向の移動を制限する第2当接部が形成されたハウジングと、を備える、
内歯車とハウジングとの分離構造体。
【請求項2】
前記内歯車は、前記ハウジングの内周面との間で隙間を設けた状態で、前記ハウジングに収容される、
請求項1に記載の内歯車とハウジングとの分離構造体。
【請求項3】
軸線方向における一方側の端面に第1当接部が形成された内歯車と、
前記内歯車を収容し、移動する前記内歯車に形成された前記第1当接部と接触することで前記内歯車の移動を制限する第2当接部が形成されたハウジングと、を備え、
前記第1当接部と前記第2当接部のうち、一方の当接部は軸線方向に沿って形成された突起であり、他方の当接部は前記突起が差し込まれた凹部である、
歯車とハウジングとの分離構造体。
【請求項4】
前記突起は、柱状体を有し、
前記柱状体の側面が前記凹部の側壁部と線接触することにより、前記内歯車の軸線方向に直交する方向の移動が制限される、
請求項3に記載の内歯車とハウジングとの分離構造体。
【請求項5】
前記突起の先端部は半球状に形成されており、
前記先端部が前記凹部の底面と接触することにより、前記内歯車の軸線方向の移動が制限される、
請求項3または4に記載の内歯車とハウジングとの分離構造体。
【請求項6】
軸線方向における一方側の端面に第1当接部が形成された内歯車と、
前記内歯車を収容し、移動する前記内歯車に形成された前記第1当接部と接触することで前記内歯車の移動を制限する第2当接部が形成されたハウジングと、を備え、
前記第1当接部と前記第2当接部のうち、一方の当接部は間隔をあけて対で形成された凸部であって周方向に複数配置されており、他方の当接部は対で形成された前記一方の当接部の間に差し込まれるように形成された凸部であって周方向に複数配置されている、
歯車とハウジングとの分離構造体。
【請求項7】
前記第1当接部と前記第2当接部とは線接触する、
請求項6に記載の内歯車とハウジングとの分離構造体。
【請求項8】
前記ハウジングは、軸線方向における前記一方側が開放された開放部を有する第1ハウジングと、前記第1ハウジングに取り付けられて前記開放部を塞ぐ第2ハウジングとを有し、
前記第2当接部は、前記第2ハウジングに形成されている、
請求項1から7のいずれか1項に記載の内歯車とハウジングとの分離構造体。
【請求項9】
請求項1から8のいずれか1項に記載の内歯車とハウジングとの分離構造体と、
前記内歯車と噛み合う1又は複数の遊星歯車と、
前記1又は複数の遊星歯車の中央に位置し、該1又は複数の遊星歯車と噛み合う太陽歯車と、
前記1又は複数の遊星歯車を回転可能に支持するキャリアと、を備える、
遊星歯車装置。
【請求項10】
請求項9に記載の遊星歯車装置と、
前記遊星歯車装置に接続され該遊星歯車装置を駆動するモータと、を備える、
アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内歯車とハウジングとの分離構造体、当該分離構造体を備えた遊星歯車装置、当該遊星歯車装置を備えたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【0002】
遊星歯車装置は、自動車、ロボットなどの様々な技術に用いられている。遊星歯車装置は複数の歯車が組み合わされて構成されているために、作動時に騒音及び振動が発生する。このような遊星歯車装置の作動時の騒音及び振動の発生を抑制するための技術が提案されている。
【0003】
このような技術を提案するものとして、特許文献1は、内歯車とハウジングとを分離した構造とし、両者の間に隙間を設けた遊星歯車装置を開示している。内歯車とハウジングとを分離した構造とすることで、内歯車からハウジングに振動が伝達しにくくなり、振動に起因する騒音が発生しにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特公平6-74835号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1の遊星歯車装置では、内歯車の外周面とハウジングの内周面とが、互いに嵌まり合う形状に形成されている。そのため、遊星歯車装置の作動中に内歯車が移動すると、内歯車の外周面とハウジングの内周面とはある程度の広がりをもった範囲で接触することになる。これにより、内歯車とハウジングとが接触している状態では、内歯車まで伝わった遊星歯車機構の振動がハウジングに伝達しやすくなり、それに伴う遊星歯車装置の騒音も発生しやすいという問題がある。
【0006】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、遊星歯車機構からの振動の伝達及び遊星歯車装置から発生する騒音を抑制することができる内歯車とハウジングとの分離構造体、当該分離構造体を備えた遊星歯車装置、当該遊星歯車装置を備えたアクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る内歯車とハウジングとの分離構造体は、軸線方向における一方側の端面に第1当接部が形成された内歯車と、前記内歯車を収容し、移動する前記内歯車に形成された前記第1当接部と接触することで前記内歯車の軸線方向を中心とした回転と軸線方向に直交する方向の移動を制限する第2当接部が形成されたハウジングと、を備える。
【0008】
前記内歯車は、前記ハウジングの内周面との間で隙間を設けた状態で、前記ハウジングに収容されてもよい。
【0009】
本発明に係る内歯車とハウジングとの分離構造体は、軸線方向における一方側の端面に第1当接部が形成された内歯車と、前記内歯車を収容し、移動する前記内歯車に形成された前記第1当接部と接触することで前記内歯車の移動を制限する第2当接部が形成されたハウジングと、を備え、前記第1当接部と前記第2当接部のうち、一方の当接部は軸線方向に沿って形成された突起であり、他方の当接部は前記突起が差し込まれた凹部であ
【0010】
前記突起は、柱状体を有し、前記柱状体の側面が前記凹部の側壁部と線接触することにより、前記内歯車の軸線方向に直交する方向の移動が制限されてもよい。
【0011】
前記突起の先端部は半球状に形成されており、前記先端部が前記凹部の底面と接触することにより、前記内歯車の軸線方向の移動が制限されてもよい。
【0012】
本発明に係る内歯車とハウジングとの分離構造体は、軸線方向における一方側の端面に第1当接部が形成された内歯車と、前記内歯車を収容し、移動する前記内歯車に形成された前記第1当接部と接触することで前記内歯車の移動を制限する第2当接部が形成されたハウジングと、を備え、前記第1当接部と前記第2当接部のうち、一方の当接部は間隔をあけて対で形成された凸部であって周方向に複数配置されており、他方の当接部は対で形成された前記一方の当接部の間に差し込まれるように形成された凸部であって周方向に複数配置されている
【0013】
前記第1当接部と前記第2当接部とは線接触してもよい。
【0014】
前記ハウジングは、軸線方向における前記一方側が開放された開放部を有する第1ハウジングと、前記第1ハウジングに取り付けられて前記開放部を塞ぐ第2ハウジングとを有し、前記第2当接部は、前記第2ハウジングに形成されてもよい。
【0015】
本発明に係る遊星歯車装置は、上記の内歯車とハウジングとの分離構造体と、前記内歯車と噛み合う1又は複数の遊星歯車と、前記1又は複数の遊星歯車の中央に位置し、該1又は複数の遊星歯車と噛み合う太陽歯車と、前記1又は複数の遊星歯車を回転可能に支持するキャリアと、を備える。
【0016】
本発明に係るアクチュエータは、上記の遊星歯車装置と、前記遊星歯車装置に接続され該遊星歯車装置を駆動するモータと、を備える。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、内歯車とハウジングとの接触範囲が従来技術よりも狭く、遊星歯車機構に起因する振動がハウジングに伝達しにくくなる。これにより、遊星歯車機構からの振動の伝達及び遊星歯車機構の振動に伴う遊星歯車装置から発生する騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】参考例に係るアクチュエータの斜視図
図2図1中の矢印AIIからみたアクチュエータの正面図
図3図2中の切断線III-IIIで切断したアクチュエータの断面図
図4】参考例に係るアクチュエータの分解斜視図
図5】参考例に係る第1ハウジングの断面図
図6】参考例に係る第1ハウジングの斜視図
図7】参考例に係る第1遊星歯車機構の斜視図
図8】参考例に係る第2遊星歯車機構の斜視図
図9】参考例に係る第1ハウジングと内歯車との関係を説明するための図
図10図9に示す第1ハウジングに形成されたストッパに着目した説明図
図11図9に示す内歯車に形成された移動制限凸部に着目した説明図
図12図9に示す内歯車が軸線周りに回転して第1ハウジングに接触した状態を説明するための図
図13図9に示す内歯車が軸線に直交する方向へ移動して第1ハウジングに接触した状態を説明するための図
図14図12中の矢印XIVからみた第1ハウジングと内歯車との接触態様を説明するための説明図
図15図11に示す移動制限凸部と移動制限凸部の他の例とを比較した概略図
図16】本発明の実施の形態1に係る内歯車の斜視図
図17図16に示す内歯車を示す図であり、(a)は図16中の矢印XVIIからみた図、(b)は(a)中の切断線B-Bで切断した断面図
図18】本発明の実施の形態1に係る第2ハウジングの斜視図
図19図18に示す第2ハウジングを示す図であり、(a)は図18中の矢印XIXからみた図、(b)は(a)中の切断線B-Bで切断した断面図
図20】本発明の実施の形態1に係る第2ハウジングと内歯車とを第1ハウジングに取り付けた様子を示した断面図
図21図19(a)に示す状態から内歯車が軸線周りに回転した状態を説明するための図
図22図19(b)に示す状態から内歯車が軸線に直交する方向に移動した状態を説明するための図
図23】本発明の実施の形態2に係る内歯車を示す図であり、(a)は-X方向側からみた図、(b)は(a)中の切断線B-Bで切断した断面図
図24】本発明の実施の形態2に係る第2ハウジングを示す図であり、(a)は+X方向側からみた図、(b)は(a)中の切断線B-Bで切断した断面図
図25】本発明の実施の形態3に係る内歯車の断面図
図26図25中の切断線XXVI-XXVIで切断した内歯車の断面図
図27図26に示す状態から内歯車が軸線周りに回転した状態を説明するための図
図28図26に示す状態から内歯車が軸線周りに回転した状態を説明するための図
図29】本発明の実施の形態4に係る内歯車の斜視図
図30】本発明の実施の形態4に係る第1ハウジングの斜視図
図31図30中の矢印XXXIからみた第1ハウジングの平面図
図32】本発明の実施の形態4に係る第1ハウジングに内歯車が収容された状態を説明するための図
図33】本発明の実施の形態5に係る第2ハウジングを+X方向側からみた図
図34】本発明の実施の形態6に係る内歯車を示す図であり、(a)は-X方向側からみた図、(b)は(a)中の切断線B-Bで切断した断面図
図35】本発明の実施の形態6に係る第2ハウジングを示す図であり、(a)は+X方向側からみた図、(b)は(a)中の切断線B-Bで切断した断面図
図36】本発明の実施の形態6に係る内歯車を第2ハウジングに取り付けた様子を示した断面図
図37図36中の切断線XXXVII-XXXVIIで切断した断面図
図38】本発明の他の実施例に係る内歯車と第1ハウジングとの接触箇所に着目した説明図
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、この発明の好適な実施の形態に係る内歯車とハウジングとの分離構造体、遊星歯車装置、アクチュエータについて、図面を参照しながら説明する。なお、図面の理解を容易にするため、各図において、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ1の軸線方向に平行なX軸と、X軸に直交するY軸及びZ軸とを有する直交座標系を図示している。
【0020】
(参考例)
(アクチュエータ1の構成)
図1及び図2に示すように、アクチュエータ1は、例えば、モータ10と、モータ10に接続された遊星歯車装置20とを備えている。
【0021】
モータ10は、例えば、図3及び図4に示すように、モータ本体11と、回転軸12とを有している。モータ10は、図示しない制御部の制御下で、回転軸12を回転させて遊星歯車装置20を駆動する。
【0022】
遊星歯車装置20は、図1に示すモータ10によって入力された回転を、所定の減速比で減速して出力歯車86aから出力する。遊星歯車装置20は、例えば、図3及び図4に示すように、第2ハウジング30及び第1ハウジング40を有するハウジング50と、ハウジング50の内部に収容された遊星歯車機構60とを備えている。
【0023】
第2ハウジング30は、例えば、モータ10を遊星歯車装置20に取り付けるための部材である。また、第2ハウジング30は、第1ハウジング40と組み合わされて内部に遊星歯車機構60を収容するための図5に示す収容空間Sを形成する。第2ハウジング30は、収容空間Sの-X方向側の開放部を覆い、遊星歯車機構60が収容空間Sから抜け出るのを防止する。第2ハウジング30の中央には、図4に示すように、モータ10の回転軸12を通すための開口30aが形成されている。開口30aに通された回転軸12は、遊星歯車機構60の後述する太陽歯車71に固定される(接続される)。第2ハウジング30は、例えば合成樹脂製で射出成形により成形される。
【0024】
第1ハウジング40は、例えば、図5及び図6に示すように、第2ハウジング30が取り付けられる側(一方側)が開放されており、この開放部から図4に示す遊星歯車機構60を収容することができる。遊星歯車機構60は、例えば、図4に示すように、軸方向に沿って配置された第1遊星歯車機構70と、第2遊星歯車機構80と、出力歯車86aとを有している。遊星歯車機構60は、モータ10によってもたらされた(入力された)回転を2段階で減速して出力歯車86aから出力する。第1ハウジング40は、例えば、図5に示すように、第1遊星歯車機構70が収容される第1部位41と、第2遊星歯車機構80が収容される第2部位42と、第2遊星歯車機構80の出力歯車86aを外部へ突出させるための第3部位43とを有している。
【0025】
第1ハウジング40の第1部位41は、例えば、図5及び図6に示すように、円筒体44と、軸線方向に沿って(軸線方向の一方側から他方側に向かって)延在するストッパ(第2凸部)45とを有している。ストッパ45は軸線方向に直交する断面で切断すると山形状の断面を有し、その形状および大きさは軸線方向に一定である。ストッパ45は、第1部位41の軸線方向における一部の範囲に形成されているが、全範囲にわたって形成されていてもよい。ストッパ45は、例えば、図9に示すように、円筒体44の内壁44aに周方向に対をなして配置されている。対のストッパ45は、例えば、円筒体44の内壁44aに等間隔に6箇所設けられている。各ストッパ45の断面形状は、例えば、図10に示すように、円筒体44の内壁44aから弧をなして徐々に立ち上がる立ち上がり部45aと、丸みを帯びた頂部45cと、立ち上がり部45aと頂部45cとを膨らみながら接続する接続部45bとを有している。なお、ストッパ45の断面の形状及び大きさは軸線方向に一定である。そのため、例えば図6から理解できるように、立ち上がり部45a、接続部45b、及び頂部45cは、軸線に平行な方向には曲りを有しない曲面である。対のストッパ45間には、後述する図9に示す内歯車74の移動制限凸部75が差し込まれることで、第1ハウジング40内における内歯車74の移動が制限される。
【0026】
第1ハウジング40の第2部位42は、例えば、図5及び図6に示すように、円筒体46と、円筒体46の内壁に形成された内歯部47とを有している。内歯部47は、例えば、軸線方向に対して角度をもって斜めに刻まれている。すなわち、内歯部47を有する第2部位42は、例えば、はすば歯車を構成している。
【0027】
第1ハウジング40の第3部位43は、例えば、円筒状をなし、図4に示す遊星歯車機構60の出力歯車86aを通すための開口43aを有している。これにより、出力歯車86aから出力するトルクを外部の機構に伝達することができる。第1ハウジング40は、例えば合成樹脂製で、射出成形により成形される。
【0028】
また、本明細書では、便宜上、図4~6における、第1ハウジング40の第2ハウジング30が取り付けられるように開放されている側を一方側(-X方向側)と呼び、その反対側である、第1ハウジング40の第3部位43の開口43aを有する側を他方側(+X方向側)と呼ぶ。しかしながら、本発明はこれに限定されず、第1ハウジング40の第3部位43の開口43aを有する側を一方側とし、第1ハウジング40の第2ハウジング30が取り付けられるように開放されている側を他方側とするように読み直して解釈してもよい。
【0029】
遊星歯車機構60は、例えば、図4に示すように、ハウジング50内に収容され、モータ10から伝達された回転を減速して出力歯車86aから出力する。遊星歯車機構60は、例えば、軸線方向に沿って配置された第1遊星歯車機構70と第2遊星歯車機構80とを有している。
【0030】
第1遊星歯車機構70は、例えば、図7に示すように、太陽歯車71と、太陽歯車71を中央にしてその周囲に配された3つ(複数)の遊星歯車72と、3つ(複数)の遊星歯車72を回転可能に支持するキャリア73と、内歯車74とを備えている。なお、図7において、斜視図の都合上2つの遊星歯車72しか図示していないが、キャリア73に隠れた奥側の位置にもう1つの遊星歯車72が設けられている。
【0031】
太陽歯車71は、外周面に太陽歯部71aが形成された外歯車であって、図4に示すモータ10の回転軸12が固定される(接続される)。これにより、モータ10が作動することにより、太陽歯車71は回転する。太陽歯部71aは、例えば、太陽歯車71の軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有している。すなわち、太陽歯車71は、例えば、はすば歯車である。
【0032】
遊星歯車72は、例えば、外周面に遊星歯部72aが形成された外歯車である。遊星歯部72aは、例えば、遊星歯車72の軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有している。すなわち、遊星歯車72は、例えば、はすば歯車である。3つ遊星歯車72は、第1遊星歯車機構70の軸を中心とした同一の円上に等間隔で配置されている。3つの遊星歯車72の間に太陽歯車71が位置しており、太陽歯部71aは、3つの遊星歯車72の遊星歯部72aのそれぞれと噛み合わされる。
【0033】
キャリア73は、例えば、円筒状に形成されており、その外周面には遊星歯車72を収容するための3つの収容開口73aが形成されている。遊星歯車72のそれぞれは、図3に示すように、収容開口73a内で軸線方向に向けられたピン76により回転可能に支持されている。遊星歯車72は、例えば、遊星歯部72aの一部をキャリア73の外周面から突出させた状態で取り付けられている。これにより、遊星歯部72aを、後述する内歯車74の内歯部74aと噛み合わせることができる。
【0034】
内歯車74には、例えば、図3及び図7に示すように、内周面に内歯部74aが形成されている。内歯部74aは、例えば、内歯車74の軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有するはすば歯車である。内歯車74の歯先円の直径は、円筒状のキャリア73の直径よりも大きい。そのため、内歯車74の内部に、遊星歯車72を保持したキャリア73が収容される。キャリア73の外周面から突出した遊星歯部72aは、内歯車74の内歯部74aと噛み合わせられる。
【0035】
また、内歯車74の外周面には、例えば、図9に示すように、第1ハウジング40の内壁44aに形成された対のストッパ45の間に入り込む移動制限凸部(第1凸部)75が形成されている。移動制限凸部75は、例えば、対のストッパ45に対応して設けられており、対のストッパ45と同様に6箇所形成されている。移動制限凸部75は、軸線方向に直交する平面で切断すると概ね三角形状の断面を有している。また移動制限凸部75は、図11に示すように、例えば、内歯車74の外周面74bから立ち上がった直線状の斜辺部75aと、両サイドから立ちあがった斜辺部75aが交差する箇所に位置する丸みを帯びた頂部75bとを有している。なお、移動制限凸部75の断面の形状及び大きさは、図7に示すように、軸線方向に一定である(軸線方向の一方側から他方側に向かって一定に延びている)ことから、移動制限凸部75の斜辺部75aは平面領域を構成している。なお、移動制限凸部75は、内歯車74の全幅にわたって形成されているが、一部の範囲のみに形成されていてもよい。
【0036】
また、内歯車74の+X方向側の端面には、図7に示すように、半球状の突起74cが形成されている。半球状の突起74cは、隣り合う移動制限凸部75の間にそれぞれ形成されており、合計6箇所に形成されている。内歯車74が図5に示す第1ハウジング40の第1部位41に収容されると、6つの突起74cの頂部は第1ハウジング40の第1部位41と第2部位42との境である段差面46a(図5、6)と接触する。この突起74cと段差面46aとの接触態様は、球面と平面との接触であることから点接触となる。一方、内歯車74の-X方向側の端面には、図2に示すように、平らな面から構成されている。内歯車74は、例えば合成樹脂製である。なお、後述するように、内歯車74は、図9に示す第1ハウジング40を形成する合成樹脂よりも低い硬度の合成樹脂から形成されている。
【0037】
図9に示すように、第1ハウジング40と、内歯車74とは物理的に分離しており、アクチュエータ1が作動していない場合、両者の間には隙間が形成されている。そのため、内歯車74は、第1ハウジング40内でフローティング状態にあり、内歯車74と第1ハウジング40との間に設けられた隙間の分だけ第1ハウジング40内における軸線方向回りの回転や、軸線方向に直交する方向への移動が許容される。そして、内歯車74に形成された移動制限凸部75が対のストッパ45に当接することで、内歯車74のそれ以上の移動が制限される。
【0038】
もう1つの遊星歯車機構である第2遊星歯車機構80は、例えば、図8に示すように、太陽歯車81と、3つの遊星歯車82と、3つの遊星歯車82を回転可能に支持するキャリア83と、出力軸86とを備えている。なお、図8においては、斜視図の都合上2つの遊星歯車82しか図示していないが、キャリア83に隠れた奥側の位置にもう1つの遊星歯車82が設けられている。
【0039】
太陽歯車81は、例えば、外周面に太陽歯部81aが形成された外歯車であって、図7に示す第1遊星歯車機構70のキャリア73に互いの軸線を一致させた状態で固定されている(接続されている)。これにより、第1遊星歯車機構70のキャリア73の回転に伴い、太陽歯車81は第1遊星歯車機構70のキャリア73の回転と同じように(同期するように、連動するように)回転する。すなわち、太陽歯車81は、第1遊星歯車機構70のキャリア73の回転に伴い、第1遊星歯車機構70のキャリア73と同じ回転方向に、第1遊星歯車機構70のキャリア73と同じ回転速度で回転する。太陽歯部81aは、例えば、太陽歯車81の軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有している。すなわち、太陽歯車81は、例えば、はすば歯車である。
【0040】
遊星歯車82は、例えば、外周面に遊星歯部82aが形成された外歯車である。遊星歯部82aは、例えば、遊星歯車82の軸に対して斜めに切られた螺旋状の歯を有している。すなわち、遊星歯車82は、例えば、はすば歯車である。3つ遊星歯車82は、例えば、第2遊星歯車機構80の軸を中心とした同一の円上に等間隔で配置されている。3つの遊星歯車82の間に太陽歯車81が位置しており、太陽歯部81aが、3つの遊星歯車82の遊星歯部82aのそれぞれと噛み合わされる。また、遊星歯車82は、図5及び図6に示す第1ハウジング40に形成された内歯部47と噛み合わされる。
【0041】
キャリア83は、例えば、遊星歯車82を保持する歯車保持部84と、出力軸86を保持する出力軸保持部85とを有している。歯車保持部84は、例えば、円筒状に形成されており、その外周面には遊星歯車82を収容するための3つの収容開口84aが形成されている。遊星歯車82のそれぞれは、図3に示すように、収容開口84a内で軸線方向に向けられたピン87により回転可能に取り付けられている。遊星歯車82は、遊星歯部82aの一部をキャリア83の外周面から突出させた状態で取り付けられている。これにより、遊星歯部82aを、第1ハウジング40に形成された内歯部47と噛み合わせることができる。また、出力軸保持部85は、図8に示すように、歯車保持部84よりも小径の円筒状に形成されており、出力軸保持部85の中央部には、出力軸86を保持するための嵌合孔85aが形成されている。
【0042】
出力軸86は、例えば、キャリア83に保持され、キャリア83とともに回転する。出力軸86は、軸にローレット形状の歯を有した出力歯車86aを有している。すなわち、出力軸86は、例えば、ローレット形状の歯を有した歯車を構成する。
【0043】
(アクチュエータ1の動作)
次に、アクチュエータ1の動作の一例について説明する。まず、図4に示すモータ10が作動すると、回転軸12が、第1方向又は第2方向に回転する。以下、回転軸12が第1方向に回転した場合について説明する。
【0044】
なお、各部材の回転方向に関する第1方向とは、各部材を図1に示す矢印AIIが示す方向からみた場合に時計回りの方向である。一方、各部材の回転方向に関する第2方向とは、各部材を図1に示す矢印AIIが示す方向からみた見た場合に反時計回りの方向である。
【0045】
回転軸12が第1方向に回転すると、回転軸12の回転に伴い、図3及び図7に示す太陽歯車71が第1方向に回転する。太陽歯車71が第1方向に回転するのに伴い、太陽歯車71と噛み合った3つの遊星歯車72がそれぞれ第2方向に回転(自転)する。また、遊星歯車72は、内歯車74と噛み合っていることから、第2方向に回転(自転)することによって、第1遊星歯車機構70の軸の周りを第1方向に回転(公転)する。遊星歯車72の回転(公転)に伴い、キャリア73は、自身の中心軸を中心に第1方向に回転(自転)する。
【0046】
このように、キャリア73が第1方向に回転すると、キャリア73に固定された図3及び図8に示す太陽歯車81が第1方向に回転する。太陽歯車81が第1方向に回転するのに伴い、太陽歯車81と噛み合った3つの遊星歯車82がそれぞれ第2方向に回転(自転)する。また、遊星歯車82は、図5及び図6に示す内歯部47と噛み合っていることから第2方向に回転(自転)することにより、第2遊星歯車機構80の中心軸の周りを第1方向に回転(公転)する。遊星歯車82の第1方向への回転(公転)に伴い、キャリア83は、自身の中心軸を中心に第1方向に回転(自転)する。そして、キャリア83の回転は、キャリア83に保持された出力軸86に伝達される。
【0047】
上記では、回転軸12が第1方向に回転した場合について説明したが、回転軸12を第2方向に回転させた場合には、各歯車の回転方向が反対になるだけで同様にアクチュエータ1の動作を説明することができる。
【0048】
上述したように、第1ハウジング40と、内歯車74とは物理的に分離されている。そして、アクチュエータ1が作動していない場合、第1ハウジング40と内歯車74との間には隙間が形成されている。そして、アクチュエータ1が作動すると、内歯車74は、設けられた隙間の分だけ第1ハウジング40内で軸線回りの回転や軸線に直交する方向への移動が許容される。例えば、内歯車74が図9に示す状態から第1方向(時計回り)に回転したとすると、やがて図12に示すように、内歯車74に形成された複数の移動制限凸部75のそれぞれが、第1ハウジング40に形成された対応するストッパ45に線接触する。これにより、内歯車74はこれ以上時計回りに回転することができなくなる。ストッパ45は対で形成されていることから、内歯車74が第2方向(反時計回り)に回転した場合であっても同様に線接触し、内歯車74の軸線回りの回転が制限される。
【0049】
また、内歯車74が、図9に示す状態から軸線に直交する方向である例えば図中上方に移動したとする。すると、図13に示すように、内歯車74に形成された図中上部の移動制限凸部75は、第1ハウジング40に形成された対のストッパ45に線接触する。これにより、内歯車74は、これ以上上方に移動することができずに、軸線に直交する方向への移動が制限される。また、このとき内歯車74の頂部75b(より具体的には、移動制限凸部75の頂部75b)は、第1ハウジング40(より具体的には、円筒体44の内壁44a)に当接(接触)していない。なお、内歯車74の軸線に直交する方向への移動の制限は、内歯車74が上方へ移動する場合に限定されるものではない。周方向に6つの移動制限凸部75と対のストッパ45とを等間隔で配置していることから、内歯車74の上下方向、左右方向、及び斜め方向といった様々な方向への移動を制限することができる。
【0050】
(効果)
上記の参考例によれば、分離した内歯車74と第1ハウジング40との構造体において、アクチュエータ1の作動中に内歯車74が移動したとしても、ストッパ45と移動制限凸部75とが線接触することで内歯車74の移動を制限することができる。図12は、内歯車74が軸回りに回転したことによって、内歯車74と第1ハウジング40とが線接触した状態を示している。このとき、対のストッパ45と移動制限凸部75とは6箇所全てで接触するが、その接触態様は同様である。そのため、図中上部で接触した1つの接触箇所について、図12の拡大図を参照しながら説明する。図に示すように、膨らんだ凸状の曲線によって図示されるストッパ45の接続部45bと、直線によって図示される移動制限凸部75の斜辺部75aとの接触箇所は、接触点P1で示すことができる。すなわち、極めて限られた範囲での接触となる。なお、第1ハウジング40の断面と内歯車74の断面とは、軸線方向に形状と大きさとが一定である。そのため、接続部45bと斜辺部75aとの接触は、軸線に平行な方向に曲りを有しない凸状の曲面と軸線に平行な平面との接触となる。これにより、図14に示す接触領域90のように、内歯車74と第1ハウジング40との接触は、X軸に平行な軸線方向に沿った線接触になる。
【0051】
また、図13は、内歯車74が軸線に直交する方向、例えば図中上方向に移動したことによって、第1ハウジング40と内歯車74とが接触した状態を示している。図13に示すように、第1ハウジング40と内歯車74との接触箇所は、接触点P2からP5で示す4箇所である。図13の拡大図に示すように、接触点P2及びP3は、膨らんだ凸状の曲線によって図示されるストッパ45の接続部45bと、直線によって図示される移動制限凸部75の斜辺部75aとの接触箇所である。上記と同様に、このような接触箇所は、軸線に平行な方向に曲りを有しない凸状の曲面と軸線に平行な平面との接触となるため、両者は線接触する。また、接触点P4及びP5におけるストッパ45と移動制限凸部75との接触も、凸状の曲面と平面との接触となることから、線接触になる。
【0052】
このように、表面に凸状の曲面を有する山形状のストッパ45を対で配置し、その間に平面状の斜面を有する三角形状の移動制限凸部75を差し込む構成とすることで、内歯車74が軸線回りに回転した場合であっても、軸線に直交する方向に移動した場合であっても、内歯車74の外周面と第1ハウジング40の内周面との接触を線接触にとどめることができる。このように線接触で接触した内歯車74の外周面と第1ハウジング40の内周面との接触面積は小さいため、動作する内歯車74からの振動は第1ハウジング40へ伝達しにくくなる。これにより、第1遊星歯車機構70から伝達されて発生する第1ハウジング40の振動が抑制されるため、第1遊星歯車機構70に起因する振動に伴う遊星歯車装置20から発生する騒音を抑制することができる。
【0053】
なお、本明細書中で記載した「線接触」とは、接触部分が線形状をなしている接触状態のことであり、単に、各々の断面において接触点となる一点のみで示されてしまうような接触状態だけを表すのではなく、図14に示すような、接触領域90における幅Wが長さLに対して十分に小さいと認められる態様の接触状態も含まれるものとする。また、本明細書中で記載した「線接触」とは、さらに、接触領域90における幅Wが軸線方向に沿って仮想線を引いたときに線形状をなすように散在して接触する(まばらに接触する)接触状態も含むものとする。また、本明細書中で記載した「線接触」とは、さらに、接触領域90における幅Wが、軸線方向ではなく、斜線を描くように線形状をなしている接触状態も含むものとする。また、本明細書中で記載した「線接触」とは、さらに、接触領域90における幅Wが、軸線方向ではなく、斜線を描く方向に沿って仮想線を引いたときに線形状をなすように散在して接触する(まばらに接触する)接触状態も含むものとする。
【0054】
また、内歯車74の+X方向側の端面に半球状の突起74cを形成し、突起74cを第1ハウジング40の段差面46a(図5、6)に接触させている。この突起74cと段差面46aとの接触態様は点接触という限られた範囲での接触にとどめることができる。これにより動作する内歯車74からの振動を第1ハウジング40へ伝達しにくくすることができる。
【0055】
また、図11に示すように、軸線に直交する平面で切断した移動制限凸部75の断面を三角形状とし、先細となった頂部75bを外側に向ける構成とすることにより、射出成形時の内歯車74の型抜けを良好なものとすることができる。これにより、歩留りを向上させることができる。
【0056】
また、図15に示すように、移動制限凸部75を軸線方向に直交する平面で切断した断面の両サイドには直線状の斜辺部75aが形成されている。また図15には、移動制限凸部75の比較例として、両サイドが膨らんだ形状の移動制限凸部100を二点鎖線で図示している。両者を比較すると、移動制限凸部75の断面積は、ハッチングが施された領域の面積分だけ移動制限凸部100の断面積よりも小さい。これにより、上記の参考例では内歯車74を軽量化することができるためモータ10にかかる負荷を軽減することができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。また、動作する内歯車74を軽量化できるため、上記の参考例では内歯車74が第1ハウジング40に接触した際の衝撃を小さくする(抑制する)ことができ、そのため第1ハウジングの振動も小さくする(抑制する)ことができる。
【0057】
また、内歯車74は、第1ハウジング40を形成する合成樹脂よりも低硬度の合成樹脂から形成されている。内歯車74及び第1ハウジング40を形成する合成樹脂としては、機械的強度、耐摩耗性、耐熱性等の観点から、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックを使用すること好ましい。これらの合成樹脂としては、例えば、超高分子ポリエチレン(UHPE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などが挙げられる。
【0058】
内歯車74及び第1ハウジング40を形成する合成樹脂は、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。本発明の効果を奏する範囲において適宜選択することができる。
【0059】
上記合成樹脂のなかで、内歯車74を形成するのに適した比較的柔らかい合成樹脂としては、例えば、超高分子ポリエチレン(UHPE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)を使用することが望ましい。また、第1ハウジング40を形成するのに適した比較的硬い合成樹脂としては、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンサルファイト(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)を使用することが望ましい。また、内歯車74及び第1ハウジング40を形成する合成樹脂材料(材料)に関して主成分が同じ合成樹脂材料を用いる場合には、合成樹脂の密度等を変えて、第1ハウジング40を形成する合成樹脂の方が硬くなるようにすることが望ましい。
【0060】
このように、内歯車74を第1ハウジング40よりも低硬度の合成樹脂から形成することで、参考例では、内歯車74が第1ハウジング40に接触した際の衝撃を和らげることができ、第1ハウジング40に生じる振動をより小さくする(抑制する)ことができる。それにより参考例では、第1ハウジング40の振動に起因する騒音をより小さくする(抑制する)ことができ、さらに内歯車74と第1ハウジング40とが衝突した際の音も小さくする(抑制する)ことができる。ひいては、第1遊星歯車機構70に起因する振動に伴う遊星歯車装置20から発生する騒音を抑制することができる。
【0061】
また、参考例では、ハウジングと内歯車とを分離させた構成を、低速で回転する2段目の遊星歯車機構には適用せずに、高速で回転する1段目の遊星歯車機構のみに適用している。つまり、参考例では、振動や騒音が大きくなりやすい高速で回転する機構には、内歯車をフローティングさせた構成を採用し、比較的振動や騒音が大きくなりにくい低速で回転する機構には、内歯が形成されたハウジング構造を採用している。これにより、参考例では、遊星歯車機構に起因する遊星歯車装置の振動及び騒音を抑制するとともに、遊星歯車装置の必要以上の部品点数の増大や、組み立て作業や組み立てコストの増大を防ぐことができる。ひいては、遊星歯車装置の製造コストの低減を図ることができる。このように、遊星歯車機構の回転態様に応じて、適宜、構成の異なる2つの機構を採用でき、両機構を併存させることができる。
【0062】
次に、本発明の実施の形態について説明するが、上記の参考例と共通する構成も多い。そこで、以下の実施の形態の説明では、異なる構成を中心に説明するものとし、共通する構成については図面にて同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【0063】
(実施の形態1)
上記の参考例では、内歯車74の移動を制限するために、内歯車74の外周面に形成した凸部と第1ハウジング40の内周面に形成した凸部とを接触させていたが、接触させる箇所については任意に設定することができ、上記の参考例に限定されない。本発明の実施の形態1は、内歯車の端面に形成した突起と第2ハウジングに形成された凹部とを接触させて、内歯車の移動を制限している。
【0064】
図16に示すように、本実施の形態に係る内歯車274の外周面274aは、参考例で説明した移動制限凸部75(図7)が形成されておらず、表面に凹凸が形成されていない曲面から構成されている。そのため、本実施の形態では、移動制限凸部に対応して配置していた図6に示す対のストッパ45は省略することができる。これにより、内歯車274は、第1ハウジング40の内周面との間で隙間を設けた状態で第1ハウジング40内に収容される。
【0065】
内歯車274の+X方向側の端面274bには、図7に示す内歯車74と同様に、6つの半球状の突起74cが形成されている。半球状に形成された突起74cの頂部は、図20に示すように、第1ハウジング40の第1部位41と第2部位42との境にある段差面46aと点接触する。一方、内歯車274の-X方向側の端面274cには、図17に示すように、4つの突起275が内歯車274の中心を基準に等角度の間隔で配置されている。4つの突起275は、図17(b)に示すように、端面274cから突出量h1だけ突出している。突起275は、円柱体の端面に半球体が接続した形状を有しており、これにより半球体の半径よりも大きい突出量h1を確保している。
【0066】
第1ハウジング40(図20)と組み合わされる本実施の形態に係る第2ハウジング230は、図18に示すように、中央にモータ10の回転軸12(図4)が挿通される開口230aが形成されている。第2ハウジング230の+X軸方向側の端面230bは、リング状に形成されており、その中心(軸線の位置)から半径方向に沿って形成された4つの凹部231を有している。周方向に隣接する凹部231が形成された方向は、互いに直交する関係にある。すなわち4つの凹部231は、第2ハウジング230の中心(軸線の位置)に交点を一致させた十字と重なるように形成された溝である。
【0067】
凹部231の寸法は、図18に示すように、幅w1、深さd1である。ここで、凹部231の深さd1は、図17に示す突起275の突出量h1よりも浅い。また、凹部231の幅w1は、図17に示す突起275の径よりも広い。例えば、凹部231の幅w1は、突起275の径のおよそ1.2倍程度である。図20に示すように、内歯車274は、4つの突起275をそれぞれ対応する凹部231に挿入した状態で、第2ハウジング230と第1ハウジング40とからなるハウジングに収容される。凹部231の幅w1は、突起275の径よりも広いことから、図19(a)に示すように、凹部231に差し込まれた突起275の周囲には隙間が形成される。
【0068】
内歯車274がハウジングに収容された状態で+X方向側に移動すると、図20に示すように、内歯車274に形成された突起74cの頂部が第1ハウジング40の段差面46aに点接触して、それ以上の内歯車274の移動が制限される。このように、内歯車274が+X方向側に移動すると、突起74cと段差面46aとの点接触という狭い範囲での接触により、内歯車274の+X方向側への移動が制限される。
【0069】
一方、内歯車274がハウジングに収容された状態で-X方向側に移動すると、図19(b)に示すように、内歯車274に形成された突起275の頂部が、第2ハウジング230に形成された凹部231の底面231aに接触する。これにより、内歯車274の-X軸方向側への移動が制限される。上述したように、突起275は先端に半球状に形成されていることから、突起275の頂部と凹部231の底面231aとの接触は点接触となる。また、凹部231の深さd1(図18)を、突起275の突出量h1(図17(b))よりも浅くしていることから、突起275の頂部が凹部231の底面231aに接触した状態にあるとき、第2ハウジング230の端面230bと内歯車274の端面274cとを離間させることができる。これにより、-X方向側に移動した内歯車274は、突起275と凹部231の底面231aとの点接触という狭い範囲での接触のみにより、内歯車274の-X方向側への移動が制限される。
【0070】
このように、内歯車274が軸線方向に沿って移動したとしても、点接触という狭い範囲での接触で移動を制限できる。そのため、動作する内歯車274からの振動が第2ハウジング230及び第1ハウジング40へ伝達しにくくすることができる。
【0071】
また、内歯車274が、図19(a)に示す状態から軸線方向を中心として時計回りに回転したとする。すると、図21に示すように、4つ全ての突起275の側面は、凹部231の側壁部231bと接触点P6で接触し、内歯車274のそれ以上の回転が制限される。この接触点P6は、円で図示される突起275と直線で図示される凹部231の側壁部231bとの接触となるため、極めて限られた範囲での接触となる。また、突起275の一部を構成する円柱体と凹部231の側壁部231bとは、軸線方向(図面に垂直な方向)に連続している。このことから、突起275と凹部231との接触態様を、軸線方向に沿った線接触とすることができる。なお、内歯車274が、図19(a)に示す状態から軸線方向を中心として反時計回りに回転した場合も、同様に、突起275と凹部231との接触態様を線接触とすることができる。
【0072】
また、内歯車274が、図19(a)に示す状態から軸線に直交する方向、例えば図中上方向に移動したとする。すると、図22に示すように、2つの突起275の側面が、凹部231の側壁部231bと接触点P7で接触し、内歯車274のそれ以上の軸線に直交する方向への移動が制限される。この接触点P7は、円で図示される突起275と直線で図示される凹部231の側壁部231bとの接触となるため、極めて限られた範囲での接触となる。また、突起275の一部を構成する円柱体と凹部231の側壁部231bとは、軸線方向(図面に垂直な方向)に連続している。このことから、突起275と凹部231との接触態様を、軸線方向に沿った線接触とすることができる。なお、内歯車274が、図19(a)に示す状態から図中下方向に移動した場合も同様に、突起275と凹部231との接触態様を線接触とすることができる。
【0073】
このように、内歯車274が、軸線方向を中心として時計回りに回転したとしても、軸線方向に直交する方向に移動したとしても、突起275と凹部231との接触態様を線接触という狭い範囲に限定することができる。これにより、内歯車274からの振動が第2ハウジング230へ伝達しにくくすることができる。このように、内歯車274の-X方向側の端面274cには、第1当接部としての突起275が形成されている。また、第2ハウジング230の+X方向側の端面230bには、第2当接部として4つの凹部231が形成されている。
【0074】
また、内歯車274の移動を制限する凹部231を、ハウジングの大部分の大きさを占める第1ハウジング40(図20)ではなく、ハウジングの端部を構成する第2ハウジング230に形成している。これにより、内歯車274とハウジングとの接触面積を小さくすることができる。また、第2ハウジング230は、第1ハウジング40の開放部を覆うキャップ部として機能していることから、第1ハウジング40(図20)に振動が伝わりにくい。これにより、遊星歯車装置20(図4)から発生する騒音を抑制することができる。
【0075】
(実施の形態2)
上記実施の形態1では、内歯車274に形成した突起275と、第2ハウジング230に形成した凹部231とを線接触させることで、内歯車274の移動を制限した。一方、本実施の形態2では、突起を形成する箇所と凹部を形成する箇所とを入れ替え、内歯車に凹部を形成し、第2ハウジングに突起を形成している。
【0076】
本実施の形態に係る内歯車374の外周面374aは、図23に示すように、表面に凹凸が形成されていない曲面から構成されている。内歯車374の+X方向側の端面374bには、図16に示す内歯車274と同様に、6つの半球状の突起74cが形成されている。一方、内歯車374の-X方向側の端面374cは、内歯車374の中心(軸線の位置)から半径方向に沿って形成された4つの凹部375を有している。4つの凹部375は、図19を参照しながら説明した4つの凹部231と同様に、十字と重なるように形成されている。なお、凹部375の寸法は、図23に示すように、幅w1、深さd1である。凹部375の深さd1は、図24に示す第2ハウジング330に形成された突起331の突出量h1よりも浅い。また、凹部375の幅w1は、図24に示す第2ハウジング330に形成された突起331の径よりも広い。
【0077】
第2ハウジング330は、図24に示すように、中央にモータ10の回転軸12(図4)が挿通される開口330aが形成されている。第2ハウジング330の+X軸方向側の端面330bには、4つの突起331が第2ハウジング330の中心(軸線の位置)を基準に等角度の間隔で配置されている。4つの突起331は、図24(b)に示すように、端面330bから+X軸方向に沿って突出量h1だけ突出している。突起331は、円柱体の端面に半球体が接続した形状を有しており、これにより半球体の半径よりも大きい突出量h1を確保している。
【0078】
内歯車374がハウジングに収容された状態で+X方向側に移動すると、上記実施の形態1と同様に、内歯車374に形成された突起74c(図23(b))の頂部が、第1ハウジング40の段差面46a(図20)に点接触して、それ以上の内歯車374の移動が制限される。
【0079】
一方、内歯車374がハウジングに収容された状態で-X方向側に移動すると、図24(b)に示すように、第2ハウジング330に形成された突起331が、内歯車374に形成された凹部375の底面375aに点接触して、それ以上の内歯車374の移動が制限される。
【0080】
このように、内歯車374が軸線方向に沿って移動したとしても、点接触という狭い範囲での接触で移動を制限できる。そのため、動作する内歯車374からの振動が第2ハウジング330及び第1ハウジング40へ伝達しにくくすることができる。
【0081】
また、実施の形態1と比較して突起及び凹部が形成された箇所を入れ替えただけであることから、内歯車374が、軸線方向を中心として時計回りに回転させた場合であっても、軸線方向に直交する方向に移動した場合であっても、第2ハウジング330に形成された突起331の側面と内歯車374に形成された凹部375の側壁部375bとを線接触させることで、内歯車374の移動を制限することができる。これにより、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。
【0082】
(実施の形態3)
上記の実施の形態では、突起275,331と接触する構成として、十字に重なる溝状の凹部231,375が形成されていた。しかしながら、凹部の形状は任意に設定することができ溝状に限定されるものではない。また、凹部の形成位置も上記形態のものに限定されない。次に、実施の形態3として、突起と接触する凹部の形状と位置とを上記の形態と異ならせた構成について説明する。なお、本実施形態における第2ハウジングは、図24に図示した第2ハウジング330と同じである。
【0083】
本実施の形態に係る内歯車474の外面474aは、図25,26に示すように、表面に凹凸が形成されていない曲面から構成されている。内歯車474の+X方向側の端面474bには、図16に示す内歯車274と同様に、6つの半球状の突起74cが形成されている。一方、内歯車474の-X方向側の端面474cには、図25,26に示すように、内歯車474の中心(軸線の位置)を基準に等角度の間隔で配置された4つの凹部475が形成されている。この4つの凹部475には、図24に示す第2ハウジング330に形成された突起331が挿入される。
【0084】
なお、凹部475は、図25に示すように、端面474cから深さd1を有するように形成されている。この凹部475の深さd1は、図24(b)に示す第2ハウジング330に形成された突起331の突出量h1よりも浅い。これにより、軸線方向に沿って移動した内歯車474は、突起74c及び第2ハウジング330に形成された突起331(図24)を介して、第2ハウジング230及び第1ハウジング40と点接触する。これにより、軸線方向に移動する内歯車474からの振動を、第2ハウジング230及び第1ハウジング40へ伝達しにくくすることができる。
【0085】
凹部475は、図26の拡大図で示すように、曲率の大きな概ね直線状の外縁部475aと、外縁部475aに接続し内側に凸の円弧部475bと、円弧部475bに接続し内側に凸の円弧部475cとにより区画されている。凹部475は、内歯車474の周方向に沿って幅w2を有している。この幅w2は、図23(a)に示す凹部375の幅w1よりも広い。
【0086】
内歯車474が、図26に示す状態から軸線方向を中心として時計回りに回転したとする。すると、4つの凹部475のそれぞれは、図27に示すように時計回りに回転して突起331と接触点P8で接触する。これにより、内歯車474のそれ以上の回転が制限される。この接触点P8は、図27の拡大図で示すように、円弧で図示される円弧部475bと、円で図示される突起331との接触となり、極めて限られた範囲での接触となる。なお、突起331の一部を構成する円柱体と円弧部475bとは、軸線方向(図面に垂直な方向)に連続している。このことから、突起331と凹部475との接触態様を、軸線方向に沿った線接触とすることができる。内歯車474が図26に示す状態から軸線方向を中心として反時計回りに回転した場合も、同様に、突起331と凹部475との接触態様を線接触とすることができる。
【0087】
なお、突起331が凹部475と接触する箇所は、円弧部475bであると説明した。しかしながら、内歯車474の位置が軸線方向に直交する平面内で変動することで、突起331が円弧部475cに接触することもある。この場合であっても、円弧部475cは円弧部475bと同様に円弧状に形成されたものであることから、突起331との接触を線接触とすることができる。
【0088】
また、内歯車474が、図26に示す状態から軸線に直交する方向、例えば図中下方向に移動したとする。すると、図28に示すように、図中最も上方に位置する凹部475が、突起331と接触点P9で接触し、内歯車474のそれ以上の移動が制限される。この接触点P9は、図28の拡大図で示すように、曲率の大きな概ね直線状の外縁部475aと、円で図示される突起331との接触となり、極めて限られた範囲での接触となる。なお、突起331の一部を構成する円柱体と外縁部475aとは、軸線方向(図面に垂直な方向)に連続している。このことから、突起331と凹部475との接触態様を、軸線方向に沿って連続した線接触とすることができる。なお、内歯車474が、図26に示す状態から図中上方向に移動した場合も、同様に、突起331と凹部475との接触態様を線接触とすることができる。
【0089】
このように、内歯車474が、軸線方向を中心として回転したとしても、軸線方向に直交する方向に移動したとしても、突起331と凹部475との接触態様を線接触という狭い範囲に限定することができる。これにより、上記の実施の形態と同様に遊星歯車装置20(図4)から発生する騒音を抑制することができる。
【0090】
(実施の形態4)
上記の実施の形態では、内歯車の軸線方向における一方側(第2ハウジング側)の端面に形成した当接部を、第2ハウジングに形成した当接部に接触させて、内歯車の移動を制限してきた。本実施の形態は、内歯車の軸線方向における他方側の端部に当接部を形成し、第1ハウジングに形成した当接部と接触させることで、内歯車の移動を制限する。
【0091】
図29に示すように、内歯車574の外周面574aは、上記の実施の形態と同様、表面に凹凸が形成されていない曲面から構成されている。内歯車574の+X方向側の端面574bには、6つの突起575が内歯車574の中心を基準に等角度の間隔で配置されている。6つの突起575は、図32の拡大図に示すように、端面574bから突出量h2だけ突出している。突起575は、円柱体の端面に半球体が接続した形状を有しており、これにより半球体の半径よりも大きい突出量h2を確保している。
【0092】
本実施の形態に係る第2ハウジングは、図4に示す上述した参考例の第2ハウジング30と同様である。
【0093】
図30,31に示すように、第2ハウジングと組み合わされる第1ハウジング540は、参考例の第1ハウジング40に形成されていたストッパ45(図6)を有していない。これにより、内歯車574は、第1ハウジング540内周面との間で隙間を設けた状態で第1ハウジング540内に収容される。第1ハウジング540の内部に形成された段差面546aには、凹部541が形成されている。凹部541は、軸線を基準に等角度の間隔で配置されており、図29に示す内歯車574に形成された突起575が挿入される。凹部541は、図32の拡大図に示すように、深さd2を有している。この凹部541の深さd2は、内歯車574に形成された突起575の突出量h2よりも浅い。そのため、図32の拡大図に示すように、突起575の先端が凹部541の底面に接触したとき、内歯車574の端面574bと第1ハウジング540の段差面546aとを離間した状態とすることができる。これにより、+X軸方向に移動した内歯車は、突起575の先端で第1ハウジング540と点接触する。
【0094】
また、図31に示すように、段差面546aに形成された凹部541の形状は、図26に示す内歯車474に形成した凹部475の形状と同様である。そのため、図29に示す内歯車574が、軸線方向を中心として回転したとしても、軸線方向に直交する方向に移動したとしても、突起575と凹部541との接触態様を線接触という狭い範囲に限定することができる。これにより、上記の実施の形態と同様に遊星歯車装置20(図4)から発生する騒音を抑制することができる。
【0095】
(実施の形態5)
次に、実施の形態5について図面を参照しながら説明する。実施の形態1と比較して異なる点は、図33に示すように、第2ハウジング630に形成された凹部631の両サイドに開口が形成されている点にあり、その他の構成は同様である。
【0096】
図33に示すように、開口630cは、隣接する凹部631の間に形成されており、第2ハウジング630を貫通している。開口630cは、扇形から径の小さい扇形を除いたような形状を有している。このように、凹部631の両サイドに開口630cを形成することにより、突起275が接触する凹部631の側壁部631bの剛性を低下させて、側壁部631bに弾力性を付加させることができる。これにより、突起275が凹部631の側壁部631bに接触したときの衝撃や音を吸収することができ、遊星歯車装置20(図4)から発生する振動や騒音を抑制することができる。その他の作用及び効果は、上記実施の形態と同様である。
【0097】
(実施の形態6)
次に、実施の形態6について図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係る内歯車774の外周面774aは、図34に示すように、表面に凹凸が形成されていない曲面から構成されている。内歯車774の+X方向側の端面774bには、図16に示す内歯車274と同様に、6つの半球状の突起74cが形成されている。一方、内歯車374の-X方向側の端面774cには、外縁に沿って周状に立設した周状部776と、周状部776から内側へ突出した対のストッパ775とが形成されている。対のストッパ775は、軸線を中心として等角度の間隔で6箇所設けられている。各ストッパ775の形状は、図10を参照しながら説明した参考例の対のストッパ45の形状と同様であり、山形の形状を有している。
【0098】
第2ハウジング730は、図35に示すように、中央にモータ10の回転軸12(図4)が挿通される開口730aが形成されている。第2ハウジング730の+X軸方向側の端面730bには、軸線の位置に中心が一致し、+X方向に突出したリング体736と、リング体736から外方へ突出した移動制限凸部735とが形成されている。移動制限凸部735は、軸線を中心として等角度の間隔で6箇所設けられている。移動制限凸部735は、図36,37に示すように、対のストッパ775に対応して設けられており、それぞれの移動制限凸部735は、その先端が対のストッパ775間に差し込まれている。移動制限凸部735の形状は、図11を参照しながら説明した参考例の移動制限凸部75の形状と同様であり、三角形状をなしている。
【0099】
このように、本実施の形態における対のストッパ775と移動制限凸部735との関係は、上述の参考例で説明した図9に示す対のストッパ45と移動制限凸部75との関係と同じである。そのため、内歯車774が、軸線方向を中心として回転したとしても、図12を参照しながら説明したのと同様に、対のストッパ775と移動制限凸部735とを線接触させて内歯車774の回転を制限することができる。また、内歯車774が、軸線方向に直交する方向に移動したとしても、図13を参照しながら説明したのと同様に、対のストッパ775と移動制限凸部735とを線接触させて内歯車774の移動を制限することができる。これにより、上記の実施の形態と同様に遊星歯車装置20(図4)から発生する騒音を抑制することができる。
【0100】
(変形例)
この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば実施の形態1では、内歯車274に形成された突起275と、第2ハウジング230に形成された凹部231とを、それぞれ4箇所に形成したが、これらの設置数は任意に設定することができる。例えば3箇所に設けてもよいし、4箇所よりも多い箇所数としてもよい。
【0101】
また、例えば実施の形態1では、内歯車274の一方側(-X方向側)の端面274cに凹部231と接触する突起275を形成したが、これに加えて他方側(+X方向側)の端面274bにも凹部と接触する突起を形成してもよい。この場合、新たに形成する突起と接触する凹部は、図20に示すように第1ハウジング40の段差面46aに形成することができる。このように、内歯車の両端面に、凹部と接触する突起を形成することにより、内歯車の姿勢を安定させることができる。または、内歯車274の他方側(+X方向側)の端面274bのみに、凹部と接触する突起を形成するようにしてもよい。
【0102】
また、実施の形態2においては、内歯車374の一方側(-X方向側)の端面374cに突起331と接触する凹部375を形成したが、他方側(+X方向側)の端面374bのみに凹部を形成してもよいし、一方側及び他方側の両端面374b,374cに凹部を形成してもよい。他方側の端面374bに凹部を形成する場合に、新たに形成する突起は、図20に示す第1ハウジング40の段差面46aに形成することができる。
【0103】
また、例えば実施の形態1において、凹部231と接触する突起275は、円柱体の端面に半球体を接続した形状を有していると説明したが、突起275をどのような形状とするかは任意である。例えば、円柱体の端面に円錐体を接続した形状としてもよいし、突起に必要な高さが確保できるのであれば、半球体のみの構成としてもよい。突起を半球体のみの構成とした場合、線接触する円柱体部を有しないことから、凹部231の接触を点接触とすることができる。これにより、凹部231と突起275との接触面積をより小さくすることができる。
【0104】
また、実施の形態3及び4における凹部475,541の形状は、上記の形状に限定されるものではなく、任意に設定することができる。例えば、矩形の形状としてもよいし、5角形状としてもよい。このような形状としても、円柱体を有する突起との接触を線接触とすることができる。
【0105】
また、実施の形態5における第2ハウジング630に形成された開口630cは、図33に示す形状や大きさに限定されない。例えば、複数に分割して開口を形成してもよいし、凹部631の周辺に複数の細かい穴を形成して、凹部631に弾力性を付加するようにしてしてもよい。また、このような開口は、図24に示す隣接する突起331の間に形成してもよいし、図27に示す隣接する凹部475の間に形成してもよい。
【0106】
また、実施の形態6において、第2ハウジング730に移動制限凸部735が形成され、内歯車774に対のストッパ775が形成されていたが、移動制限凸部735と対のストッパ775とを入れ替えて、第2ハウジング730に対のストッパ775を、内歯車774に移動制限凸部735を形成してもよい。また、内歯車774の-X方向側の端面に対のストッパ775を形成していたが、+X方向側の端面に対のストッパを形成してもよいし、移動制限凸部735を形成してもよい。この場合、図20に示すように第1ハウジング40の段差面46aに、移動制限凸部あるいは対のストッパを形成すればよい。
【0107】
また、実施の形態6における移動制限凸部735及び対のストッパ775の変形例として、以下に示す参考例における移動制限凸部75及び対のストッパ45の変形例を適宜適用することができる。
【0108】
上記実施の形態では、例えば、図16に示すように、参考例で説明した移動制限凸部75(図7)と対のストッパ45(図6)とが形成されていない例を示したが、本発明はこれに限定されず、参考例における移動制限凸部および対のストッパを有していてもよい。すなわち、上記実施の形態のように、軸線方向において第1当接部と第2当接部が形成されていることに加え、軸線方向と直交する方向において第1凸部と第2凸部とが形成されている形状であってもよい。
【0109】
また、上記の参考例では、第1ハウジング40に対のストッパ45を設け、内歯車74に対のストッパ45の間に差し込む移動制限凸部75を設けた。しかしながら、本発明はこれに限定されず、対のストッパ45と移動制限凸部75との設置箇所を入れ替え、第1ハウジング40の内周面に移動制限凸部75を設け、内歯車74の外周面に対のストッパ45を設ける構成を採用してもよい。
【0110】
また、対のストッパ45の断面を山形の形状とし、移動制限凸部75の断面を三角形状としたが、対のストッパの断面を三角形状とし、対のストッパの間に差し込まれる移動制限凸部の断面を山形の形状として、断面形状を入れ替えてもよい。
【0111】
また、対のストッパ45及び対応する移動制限凸部75の設置箇所の数は特に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した6箇所よりも多い設置数としてもよいし、少ない設置数としてもよい。
【0112】
また、対のストッパ45の凸状の曲面と移動制限凸部75の平面とを接触させることで、両者を線接触させていたが、他の形状のものを接触させることにより線接触を実現することもできる。次に、線接触を実現する他の実施例を、図38を参照しながら説明する。図9の拡大図で示す構成と異なる点は、移動制限凸部(第1凸部)175の断面が三角形状ではなく丸みを帯びた山形状であることである。なお、第1ハウジング40の構成は、図9の拡大図で示す構成と同様である。図38において、アクチュエータが作動していない時の内歯車174を実線で図示している。また、二点鎖線で示した内歯車174は、アクチュエータが作動することにより上方へ移動し第1ハウジング40と接触した状態にある。図38に示すように、対のストッパ45と移動制限凸部175との接触は、互いに凸状の曲面同士の接触であり、対のストッパ45と移動制限凸部175との接触点P10,P11で線接触となる。このように、本実施例では、膨らみを有する凸状の曲面同士を接触させることで、線接触を実現している。
【0113】
また、これに限定されず、第1ハウジング40が局所的に曲率の大きな凹状部を有し、内歯車74がより小さな曲率の凸状の曲面を有し、曲率の大きな凹状の曲面と、膨らみを有する凸状の曲面とを接触させることで、線接触を実現することも可能である。その他、線接触を実現するための構成自体は任意である。
【0114】
なお、上記の線接触を実現する他の実施例において、線接触する箇所の内歯車の構成と第1ハウジングの構成とを入れ替えることもできる。
【0115】
また、アクチュエータ1は、モータ10の回転を減速する減速機として、第1遊星歯車機構70と第2遊星歯車機構80との2段の遊星歯車機構を設けたが、その段数は任意に設定することができる。例えば、遊星歯車機構を3段以上設けてより減速比を高めるようにしてもよいし、1段の遊星歯車機構のみの構成としてもよい。
【0116】
また、上記実施の形態では、ハウジングと内歯車とを分離させた構成を、高速で回転する1段目の機構である第1遊星歯車機構70のみに適用し、低速で回転する2段目の機構である第2遊星歯車機構80には内周面に内歯が形成されたハウジングを備える構成を採用した。しかしながら、2段目の機構である第2遊星歯車機構80にも、ハウジングと内歯車とを分離する構成を採用して、振動及び騒音の低減を図ってもよい。
【0117】
また、上記実施の形態では、モータ10の回転を減速して出力歯車86aから出力する減速機として用いられる場合について説明したが、用途については限定されるものではない。例えば、図8に示す出力軸86が設けられている部分を入力側としてモータの回転軸を接続し、図7に示す太陽歯車71が設けられている部分を出力側として出力軸を接続してもよい。これにより、モータの回転を増速して出力する増速機として用いることができる。この場合も、図7に示す第1遊星歯車機構70がより高速で動作することから、内歯車とハウジングとを分離させた構造を採用するのが好ましい。また、図8に示す第2遊星歯車機構80にはモータの回転が直接伝達することから、内歯車とハウジングとを分離させた構造を必要に応じて採用するのが好ましい。また、ロボットや工作機械等の産業用機械、所謂コーヒーカップといった遊具に本発明を用いてもよい。
【0118】
また、種々の用途に本発明を用いるにあたり、3段以上の遊星歯車機構を設ける場合には、最も高速で動作する遊星歯車機構に内歯車とハウジングとの分離構造体を適用する。これにより、振動及び騒音の発生を効果的に低減することができる。また、最も低速で動作する遊星歯車機構は、発生させる振動及び騒音が小さいことから、内周面に内歯が形成されたハウジングを備える構成を適用する。これにより、内歯車とハウジングとを必要以上に分離構造にする必要がなくなるため、部品点数の増大や、組み立て作業や組み立てコストの増大を防ぐことができ、ひいては、生産コストを抑制することができる。
【0119】
また、上記実施の形態において、モータ10の動力を出力軸86まで伝達するために用いられる各歯車は、はすば歯車であると説明したが、他の歯車を用いてもよい。例えば平歯車を採用してもよい。これにより、はすば歯車を採用する場合と比べて、かみあわせ箇所でのがたつきが生じやすくなるが、そのような場合でも本発明の構成を採用することで遊星歯車装置の振動及び騒音を小さくする(抑制する)ことができる。
【0120】
また、内歯車とハウジングとの分離構造体は、遊星歯車装置の一部として用いられる場合について説明したが、その用途は限定されず他の歯車機構の一部として用いてもよい。
【0121】
また、上記実施の形態では、3つの遊星歯車を用いて遊星歯車装置の遊星歯車機構を実現したが、本発明はこれに限らない。本発明では、例えば、1つ、または、3つ以外の複数の遊星歯車を用いた遊星歯車機構を採用して遊星歯車装置を実現してもよい。
【0122】
また、本発明を適用した遊星歯車装置は、自動車、ロボット、産業用機械、遊具など、減速機や増速機を使用する様々な機械や装置等に適用することができる。
【0123】
また、上記実施の形態における移動規制凸部(第1凸部)と対のストッパ(第2凸部)とが軸線方向に沿って線接触することでハウジングの内部での移動が制限される構造に変えて、移動規制凸部(第1凸部)と対のストッパ(第2凸部)とが点接触することでハウジングの内部での移動が制限される構造としてもよい。より具体的には、図5における対のストッパ(第2凸部)45が、軸線方向において、間欠的に存在する形状であってもよく、図7における移動制限凸部(第1凸部)75が、軸線方向において、間欠的に存在する形状であってもよい。
【符号の説明】
【0124】
1 アクチュエータ
10 モータ
11 モータ本体
12 回転軸
20 遊星歯車装置
30 第2ハウジング
30a 開口
40 第1ハウジング
41 第1部位
42 第2部位
43 第3部位
43a 開口
44 円筒体
44a 内壁
45 ストッパ(第2凸部)
45a 立ち上がり部
45b 接続部
45c 頂部
46 円筒体
47 内歯部
50 ハウジング
60 遊星歯車機構
70 第1遊星歯車機構
71 太陽歯車
71a 太陽歯部
72 遊星歯車
72a 遊星歯部
73 キャリア
73a 収容開口
74 内歯車
74a 内歯部
74b 外周面
75 移動制限凸部(第1凸部)
75a 斜辺部
75b 頂部
75c 切欠き部
76 ピン
80 第2遊星歯車機構
81 太陽歯車
81a 太陽歯部
82 遊星歯車
82a 遊星歯部
83 キャリア
84 歯車保持部
84a 収容開口
85 出力軸保持部
85a 嵌合孔
86 出力軸
86a 出力歯車
87 ピン
90 接触領域
140 第1ハウジング
141 凹状部
174 内歯車
175 移動制限凸部(第1凸部)
230 第2ハウジング
230a 開口
230b 端面
231 凹部
231a 底面
231b 側激部
274 内歯車
274a 外周面
274b 端面
274c 端面
275 突起
330 第2ハウジング
330a 開口
330b 端面
331 突起
374 内歯車
374a 外周面
374b 端面
374c 端面
375 凹部
375a 底面
375b 側壁部
474 内歯車
474a 外面
474b 端面
474c 端面
475 凹部
475a 外縁部
475b 円弧部
475c 円弧部
540 第1ハウジング
541 凹部
546a 段差面
574 内歯車
574a 外周面
574b 端面
575 突起
630 第2ハウジング
630c 開口
631 凹部
631b 側壁部
730 第2ハウジング
730a 開口
730b 端面
735 移動制限凸部
736 リング体
774 内歯車
774a 外周面
774b 端面
774c 端面
775 ストッパ
776 周状部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
図23
図24
図25
図26
図27
図28
図29
図30
図31
図32
図33
図34
図35
図36
図37
図38