JP2012177415A

JP2012177415A - ハイポサイクロイド減速機

Info

Publication number: JP2012177415A
Application number: JP2011040182A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hori; 健二堀
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: JP5750936B2

Abstract

【課題】部品点数を削減することができるハイポサイクロイド減速機を提供する。
【解決手段】回転軸１２と同軸で回転駆動され該回転軸１２の軸線Ａ１に対して軸線のずれた偏心軸部１４ｂを有する軸体１４と、回転軸１２と同軸の内歯車部１６及び軸受部１７を有し固定軸をなす太陽内歯車１５と、偏心軸部１４ｂに回転自在に支持され、内歯車部１６の複数の内歯１６ａの歯数よりも少ない歯数の外歯１９ａを有して内歯車部１６と噛合する外歯車部１９及び軸受部１７に回転自在に支持される外歯車部１９と同軸の出力軸部２０を有し軸体１４の回転に伴う偏心軸部１４ｂの移動により内歯車部１６及び外歯車部１９の噛合状態を保つように軸線Ａ３を軸線Ａ１に対し傾けて公転する遊星歯車１８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイポサイクロイド減速機に関するものである。

従来、ハイポサイクロイド減速機としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この減速機は、駆動軸（１０）に駆動連結された軸体（４）と、該軸体に設けられた偏心部（４０）と、駆動軸に同軸で配置され固定軸をなす太陽内歯車（２）と、偏心部に回転自在に支持され太陽内歯車の内歯の歯数よりも少ない歯数の外歯を有して太陽内歯車と噛合する遊星歯車（３）とを備える。そして、軸体の回転に伴う偏心部の移動により、遊星歯車及び太陽内歯車の噛合状態を保ったまま遊星歯車を公転させることで、この公転時における遊星歯車の自転数として軸体の回転を減速している。

特開平５−２６３０４号公報

ところで、特許文献１のハイポサイクロイド減速機では、遊星歯車は、偏心部に添って作動するため、遊星歯車の回転を軸体に同軸になるように変換するためのオルダム板（６）及び出力部材（５）を更に備えている。すなわち、遊星歯車、オルダム板及び出力部材は、互いの径方向への相対移動を許容することで軸線の異なる回転伝達を可能にする、いわゆるオルダム継手を構成することで、出力部材において軸体と同軸の回転を実現している。

従って、このような回転伝達を実現するために別途、オルダム板及び出力部材が必要になることで、部品点数の増大を余儀なくされている。
本発明の目的は、部品点数を削減することができるハイポサイクロイド減速機を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動軸と同軸で回転駆動され、該駆動軸の軸線に対して軸線のずれた偏心部を有する軸体と、前記駆動軸と同軸の内歯車部及び軸受部を有し、固定軸をなす太陽内歯車と、前記偏心部に回転自在に支持され、前記内歯車部の複数の内歯の歯数よりも少ない歯数の外歯を有して前記内歯車部と噛合する外歯車部及び前記軸受部に回転自在に支持される前記外歯車部と同軸の出力軸部を有し、前記軸体の回転に伴う前記偏心部の移動により前記内歯車部及び前記外歯車部の噛合状態を保つように軸線を前記駆動軸の軸線に対し傾けて公転する遊星歯車とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記軸体の回転に伴い前記遊星歯車が公転する際の該遊星歯車の自転数として前記軸体の回転が減速される。このとき、前記遊星歯車の軸線は、前記軸受部において前記駆動軸の軸線に交差する。従って、前記駆動軸と略同軸となる回転を、前記軸受部の近傍で前記出力軸部から出力することができる。このように、前記遊星歯車の回転を、その出力軸部から直に出力できるため、部品点数を削減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハイポサイクロイド減速機において、前記遊星歯車の軸線は、前記軸受部の開口端において前記駆動軸の軸線に交差することを要旨とする。

同構成によれば、前記遊星歯車の軸線は、前記軸受部の前記開口端において前記駆動軸の軸線に交差するため、前記開口端の直近でいわゆる首振り運動の振れ範囲が最小となる前記出力軸部から前記遊星歯車の回転を出力することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のハイポサイクロイド減速機において、前記出力軸部の外周部に形成された嵌合部と、前記嵌合部と嵌合する嵌合凹部を有し、前記駆動軸と同軸の被動部材とを備え、前記嵌合部には、前記駆動軸の軸線に対する前記出力軸部の軸線の傾きを吸収して該出力軸部の回転を前記被動部材に伝達するテーパが形成されていることを要旨とする。

同構成によれば、前記嵌合凹部と嵌合する前記嵌合部に形成された前記テーパによる極めて簡易な構成で、前記駆動軸の軸線に対する前記出力軸部の軸線の傾きを吸収して該出力軸部の回転を前記被動部材に伝達することができる。

本発明では、部品点数を削減することができるハイポサイクロイド減速機を提供することができる。

本発明の一実施形態のハイポサイクロイド減速機を示す縦断面図。同実施形態を示す分解斜視図。（ａ）（ｂ）は、出力軸部及び被動部材の結合態様を概略的に示す縦断面図及び正面図。

図１〜図３を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明の適用例としては、例えば車両の可動グリル装置におけるシャッタ部材の駆動などに用いられる車載用減速機構などが挙げられる。

図１に示すように、例えば適宜の支持台（ブラケット、筐体など）に設置・固定される電動モータ１１は、電源から電力供給されることでその極性に応じた回転方向に駆動軸としての回転軸１２を回転させる。なお、回転軸１２の先端部は、外周部の一部が切り欠かれてなる断面略Ｄ字状のモータ側嵌合部１２ａを形成する。

回転軸１２と同軸（軸線Ａ１）に配置された回転体１３は、電動モータ１１側の縮径された段付き略円柱形状を呈しており、その軸線Ａ１に沿ってモータ側嵌合部１２ａの嵌合する略Ｄ字状の嵌合穴１３ａを形成する。なお、図２に示すように、回転体１３は、その拡径側の外周部から互いに相反する径方向に突設されたフランジ状の対の係合突部１３ｂを有する。

回転軸１２（回転体１３）と同軸に配置された軸体１４は、前記両係合突部１３ｂ間の径方向の距離と同等の直径を有する略円柱形状を呈しており、互いに相反する径方向の位置でその外周面に沿って軸線方向に平行に突設された柱状の対の係合片１４ａを有する。これら両係合片１４ａは、各係合突部１３ｂの回転軌跡を遮るように、周方向において両係合突部１３ｂ間に配置されている。そして、周方向における両係合片１４ａ間の距離は、各係合突部１３ｂの周方向の長さよりも長く設定されて、該係合突部１３ｂの所定角度範囲の相対回動が許容されている。従って、回転体１３の回転は、回転方向で対向する係合突部１３ｂ及び係合片１４ａ間の遊びの範囲内での回転体１３の空転の後に、係合突部１３ｂ及び係合片１４ａが係合することで軸体１４に伝達される。なお、図１に示すように、軸体１４は、回転軸１２等の軸線Ａ１に対してこれに平行にずれた軸線Ａ２を有する偏心部としての略円柱状の偏心軸部１４ｂを有する。

回転軸１２（回転体１３、軸体１４）と同軸に配置されて前記支持台に設置・固定される固定軸をなす略ブロック状の太陽内歯車１５は、回転軸１２と同軸の内歯車部１６及び軸受部１７を有する。これら内歯車部１６及び軸受部１７は、軸線方向において相互に連通している。内歯車部１６は、軸体１４の外径よりも大きい内径を有して該軸体１４側に開口しており、その全周に亘って複数の内歯１６ａを形成する。軸受部１７は、内歯車部１６の内径よりも小さい内径を有して軸体１４の反対側に開口する。そして、太陽内歯車１５は、内歯車部１６において、偏心軸部１４ｂを含む軸体１４の先端部を包囲する。

太陽内歯車１５には、内歯車部１６内の軸体１４によって区画される空間において、遊星歯車１８が収容されている。この遊星歯車１８は、その軸線方向において軸体１４側に向かって徐々に拡径されるとともに最大外径が内歯車部１６の内径よりも小さい略円錐台状の外歯車部１９を有する。この外歯車部１９には、その最大外径となる外周部の全周に亘って複数の外歯１９ａが形成されている。複数の外歯１９ａの歯数は、内歯車部１６の複数の内歯１６ａの歯数よりも例えば１〜２枚だけ少なく設定されている。また、外歯車部１９には、その軸線方向に軸体１４に対向する端面から凹設された円形の軸受穴１９ｂが形成されている。この軸受穴１９ｂの内径は、軸体１４の偏心軸部１４ｂの外径よりも若干大きく設定されている。外歯車部１９（遊星歯車１８）は、軸受穴１９ｂに偏心軸部１４ｂが遊挿されることで該偏心軸部１４ｂに回転自在に支持されている。そして、軸線Ａ１に対する偏心軸部１４ｂの偏心（軸線Ａ２）により、内歯車部１６及び外歯車部１９の噛合状態が保たれるように設定されている。

また、遊星歯車１８は、外歯車部１９と同軸でその尖鋭側の先端部から突設された柱状の出力軸部２０を有する。この出力軸部２０は、前記軸受部１７の内径よりも若干小さい外径を有して外歯車部１９から突出する略円柱状の軸部２０ａを有するとともに、該軸部２０ａよりも縮径されて更に突出する断面略小判状（いわゆる２面形状）の嵌合部２０ｂを有する。出力軸部２０は、軸部２０ａが軸受部１７に遊挿されることで該軸受部１７に回転自在に支持されている。このとき、嵌合部２０ｂは、軸受部１７を貫通して太陽内歯車１５の外部に突出する。

そして、遊星歯車１８は、軸受穴１９ｂにおいて偏心軸部１４ｂに軸支され、軸部２０ａにおいて軸受部１７に軸支されることで、軸線Ａ１，Ａ２に対して傾斜した軸線Ａ３を有する。この軸線Ａ３は、軸受部１７の開口端となる軸部２０ａ及び嵌合部２０ｂの境界位置で軸線Ａ１と交差するように設定されている。従って、軸体１４の回転に伴う偏心軸部１４ｂの移動により内歯車部１６及び外歯車部１９の噛合位置が回転すると、遊星歯車１８の軸線Ａ３は、軸線Ａ１との交差位置Ｐを頂点として軸線Ａ１を中心に円錐面を描くように回転する。つまり、遊星歯車１８は、その公転時に交差位置Ｐを中心に、いわゆる首振り運動をしている。

図３（ａ）（ｂ）に誇張して示すように、出力軸部２０の外周部に形成された嵌合部２０ｂには、その軸線方向で先端に向かうに従って細くなるようにテーパ２１が形成されている。このテーパ２１は、軸線Ａ３が前述の円錐面を描く回転をした際、嵌合部２０ｂの先端側において軸線Ａ１周りの回転軌跡（占有空間）が広がることを抑制するためのものである。そして、嵌合部２０ｂには、回転軸１２と同軸に配置された例えば板材からなる被動部材２５が結合されている。この被動部材２５は、嵌合部２０ｂに嵌合可能な略小判状の嵌合凹部としての嵌合孔２５ａを有する。従って、嵌合部２０ｂ（遊星歯車１８）が軸線Ａ３周りに回転すると、該嵌合部２０ｂに嵌合する被動部材２５がこれに連動して軸線Ａ１周りに回転する。この際、軸線Ａ１，Ａ３間の傾斜角度分は、嵌合孔２５ａとの間に設定されたテーパ２１によって吸収される。

次に、本実施形態の動作について説明する。
電動モータ１１への電力供給により回転軸１２を回転させると、これと一体で回転体１３が軸線Ａ１を中心に回転する。そして、回転体１３の回転は、回転方向で対向する係合突部１３ｂ及び係合片１４ａ間の遊びの範囲内で勢いが付けられた後に、係合突部１３ｂ及び係合片１４ａが係合することで軸体１４に伝達される。これにより、トルクの小さい電動モータ１１であっても、軸体１４を回転させることが可能になっている。

軸体１４が軸線Ａ１を中心に回転すると、偏心軸部１４ｂの移動により遊星歯車１８が内歯車部１６及び外歯車部１９の噛合状態を保つように軸線Ａ３を軸線Ａ１に対し傾けて公転する。そして、軸体１４の回転に伴い遊星歯車１８が公転する際の該遊星歯車の自転数として軸体１４の回転が減速される。具体的には、軸体１４が１回転するごとに、内歯１６ａ及び外歯１９ａの歯数差分だけ遊星歯車１８が自転することになり、これによって軸体１４の回転が減速される。

そして、遊星歯車１８が回転すると、出力軸部２０の嵌合部２０ｂに遊嵌された被動部材２５が軸線Ａ１を中心に回転する。これにより、軸体１４（回転体１３、回転軸１２）の回転を十分に減速した回転が得られる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、軸体１４の回転に伴い遊星歯車１８が公転する際の該遊星歯車１８の自転数として軸体１４の回転が減速される。このとき、遊星歯車１８の軸線Ａ３は、軸受部１７において軸線Ａ１に交差する。従って、回転軸１２と略同軸となる回転を、軸受部１７の近傍で出力軸部２０から出力することができる。このように、遊星歯車１８の回転を、その出力軸部２０から直に出力できるため、部品点数を削減することができ、ひいてはコストを削減することができる。

また、遊星歯車１８の回転をそれ自身で取り出すことができるため、例えば他部品と組み合わせて取り出す場合のような、それらの連結部に生じる強度不足や、組付け誤差の問題を解消することができる。

（２）本実施形態では、遊星歯車１８の軸線Ａ３は、軸受部１７の開口端において軸線Ａ１に交差するため、当該開口端の直近でいわゆる首振り運動の振れ範囲が最小となる出力軸部２０から遊星歯車１８の回転を出力することができる。

（３）本実施形態では、被動部材２５の嵌合孔２５ａと嵌合する嵌合部２０ｂに形成されたテーパ２１による極めて簡易な構成で、軸線Ａ１に対する出力軸部２０の軸線Ａ３の傾きを吸収して該出力軸部２０の回転を被動部材２５に伝達することができる。

（４）本実施形態では、差動式のハイポサイクロイド減速機により高い減速比を得ることができる。
（５）本実施形態では、回転体１３の回転を、回転方向で対向する係合突部１３ｂ及び係合片１４ａ間の遊びの範囲内で勢いを付けた後に軸体１４に伝達するようにしたことで、低出力（トルク）の電動モータ１１を採用することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、内歯１６ａ及び外歯１９ａの歯数差は、所要の減速比に合わせて任意に調整してもよい。

・前記実施形態において、被動部材２５の嵌合部２０ｂとの嵌合は、嵌合孔２５ａに相当する内壁面を有する嵌合凹部としての非貫通の穴であってもよい。
・前記実施形態において、回転体１３を割愛して、軸体１４を電動モータ１１の回転軸１２に直結又は一体化してもよい。

・前記実施形態において、偏心軸部１４ｂに相当する偏心軸体を電動モータ１１の回転軸１２に直結又は一体化してもよい。
・前記実施形態において、軸体１４に略円形の偏心部を凹設するとともに、該偏心部に軸支される略円柱状の軸部を遊星歯車１８の外歯車部１９に突設してもよい。

１２…回転軸（駆動軸）、１４…軸体、１４ｂ…偏心軸部（偏心部）、１５…太陽内歯車、１６…内歯車部、１６ａ…内歯、１７…軸受部、１８…遊星歯車、１９…外歯車部、１９ａ…外歯、２０…出力軸部、２０ｂ…嵌合部、２１…テーパ、２５…被動部材、２５ａ…嵌合孔（嵌合凹部）。

Claims

駆動軸と同軸で回転駆動され、該駆動軸の軸線に対して軸線のずれた偏心部を有する軸体と、
前記駆動軸と同軸の内歯車部及び軸受部を有し、固定軸をなす太陽内歯車と、
前記偏心部に回転自在に支持され、前記内歯車部の複数の内歯の歯数よりも少ない歯数の外歯を有して前記内歯車部と噛合する外歯車部及び前記軸受部に回転自在に支持される前記外歯車部と同軸の出力軸部を有し、前記軸体の回転に伴う前記偏心部の移動により前記内歯車部及び前記外歯車部の噛合状態を保つように軸線を前記駆動軸の軸線に対し傾けて公転する遊星歯車とを備えたことを特徴とするハイポサイクロイド減速機。
請求項１に記載のハイポサイクロイド減速機において、
前記遊星歯車の軸線は、前記軸受部の開口端において前記駆動軸の軸線に交差することを特徴とするハイポサイクロイド減速機。
請求項１又は２に記載のハイポサイクロイド減速機において、
前記出力軸部の外周部に形成された嵌合部と、
前記嵌合部と嵌合する嵌合凹部を有し、前記駆動軸と同軸の被動部材とを備え、
前記嵌合部には、前記駆動軸の軸線に対する前記出力軸部の軸線の傾きを吸収して該出力軸部の回転を前記被動部材に伝達するテーパが形成されていることを特徴とするハイポサイクロイド減速機。