JP4087250B2 - 遊星歯車変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は主請求項の上位概念に基づく遊星歯車変速機に関する。
【０００２】
プラネットキャリアが出力部をなし、軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によって出力側の出力軸と共に支承されるこの種の遊星歯車変速機は、大きな力と脱出トルクを出力軸に伝達するのに適している。この種の変速機は付設された電動モータと組み合わせてとりわけ自動化技術で使用され、出力軸に例えばピニオン又は歯形ベルト用ベルト車が配設される。軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対で出力軸とプラネットキャリアを支承することによって、軸受間の適当なプレストレスにより軸受のすこぶる高い剛性と精度が得られる。
【０００３】
軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対で支承する場合は、配列された２つの軸受について基本的にいわゆるＸ形配列といわゆるＯ形配列が区別される。Ｘ形配列では、転動体を貫き回転軸で互いに交わる圧力中心線は、頂点が向き合う圧力円錐を形成する。Ｏ形配列では軸受対の２つの軸受の圧力円錐の頂点が互いに反対側に向いている。
【０００４】
Ｘ形配列はたいていの場合簡単な組立、僅かな取付け場所、簡単明瞭な構造のための最良の前提を与える。なぜなら軸受を圧入するときにストップの役割をする部品の軸方向ストップ面がその後使用中に軸方向使用荷重を吸収することもできるように、アンギュラーコンタクト軸受対の２つの軸受の内輪及び外輪をそれぞれ取り付けることができるので、通常、軸受の内輪と外輪のために別の軸方向固定部材を設けかつ取り付けないでよいからである。但しＸ形配列では軸受運動上有効な軸受距離、即ち圧力円錐の頂点の間隔が２つの軸受の軸方向距離より短い。ところが高い負荷容量と剛性及び出力軸の正確な運動を得るために、原則としてなるべく大きな軸受運動上有効な軸受距離が望ましい。プラネットキャリア又は出力軸がＸ形配列の軸受対で支承された変速機は、例えば未公開のドイツ特許公開第１９９５６７８９号に示されている。Ｘ形配列の上述の性質に基づきこの変速機では配列された２つの軸受が遊星歯車平面の両側又は遊星歯車セットの両側に配置されるから、変速機の全体として短い軸方向全長が可能である。
【０００５】
これに対してＯ形配列は２つの軸受の構造上の軸方向距離より大きな、より有利な軸受運動上有効な軸受距離をもたらすから、負荷容量と剛性及び入力軸の正確な運動に関して利点が得られる。ところがＯ形配列で遊星歯車平面の両側に軸受を取り付けることは極めて問題である。なぜならこの場合は軸受を圧入するときに圧入運動の方向がその後の軸受の使用荷重の軸方向と必ず逆向きだからである。従って軸受の内輪と外輪のために遊びのない軸方向固定部材が必要であり、この部材は格納するのが面倒であり、所要の取付け場所を増大する。組立時の軸受すきま又は軸受プレストレスの正確な調整は大変手数がかかり、問題が多い。
【０００６】
欧州特許公開第０６８７８３６号はＯ形配列の軸受対で出力軸を支承した遊星歯車変速機を示す。この変速機では軸受対の２つの軸受が本来の遊星歯車変速機の軸方向出力側に互いに並列して配置されている。２つの軸受の内輪は出力軸の軸部分に隣り合って配置され、ナットで予圧され、一方、ハウジングの段付き穴の軸方向ストップ面が外輪の肩を支える。この場合出力側の区域に遊星歯車セットのほかに軸受対の２つの軸受を格納しなければならず、一方、入力軸の区域にある取付け場所は利用されないので、変速機の所要の軸方向取付け場所が全体として大きいことが欠点である。２つの軸受の軸方向間隔が小さいため、Ｏ形配列にかかわらず軸受運動上有効な軸受距離が小さい。
【０００７】
そこで本発明の根底にあるのは、Ｘ形配列で軸受を取り付けた変速機に匹敵する簡単な組立、少ない製造費及び全体として簡単明瞭な構造が得られると同時にＸ形配列より高い荷重容量と剛性、より正確な運動が得られるように、軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対の軸受を配置した遊星歯車変速機を示すという課題である。
【０００８】
この課題は、第１及び第２のアンギュラーコンタクト軸受からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によってプラネットキャリアが出力側の出力軸と共に支承される主請求項の上位概念の特徴を有する遊星歯車変速機から出発して、少なくとも第１のアンギュラーコンタクト軸受の内輪がハウジングに固定され、外輪がプラネットキャリアと共に回転し、その圧力中心線が第２のアンギュラーコンタクト軸受の反対側に向いた頂点を持つ圧力円錐を形成することによって解決される。
【０００９】
発明の有利な実施形態が従属請求項に示されている。
【００１０】
本発明に基づく遊星歯車変速機ではプラネットキャリア又は出力軸をＸ形配列の遊星歯車変速機と同様に有利に取り付けることができ、しかも軸受運動上有効な軸方向距離がはるかに大きい。
【００１１】
発明の有利な実施形態では第１のアンギュラーコンタクト軸受が遊星歯車を通る軸方向遊星歯車平面の一方の側に、第２のアンギュラーコンタクト軸受が遊星歯車平面の他方の側に配置されている。この実施形態は短い全長で極めて大きな軸受運動上有効な軸方向距離をもたらす。
【００１２】
出力軸に極めて大きな脱出トルクを吸収させる場合は、内輪がハウジングに固定され、外輪がプラネットキャリアと共に回転し、２つの圧力円錐の頂点が互いに反対側に向くように、２つの軸受を配置すればよい。こうしてＯ形配列と同様の軸受運動上の性質が得られる。
【００１３】
ところが第１のアンギュラーコンタクト軸受の内輪だけがハウジングに固定され、第２のアンギュラーコンタクト軸受の内輪はプラネットキャリアと共に回転し、外輪がハウジングに固定され、第２のアンギュラーコンタクト軸受の圧力中心線が第１のアンギュラーコンタクト軸受の方に向いた頂点を持つ圧力円錐を形成するならば、多くの場合十分である。これによって圧力円錐の平行配列が生じるから、−同じ軸受を使用すれば−軸受運動上有効な軸方向距離は軸受の実際の軸方向距離に等しい。
【００１４】
この構成の一実施形態では２つのアンギュラーコンタクト軸受の圧力円錐の頂点が遊星歯車変速機の出力側の反対側に向いており、それによって簡単な構造が得られる。代替実施形態では２つのアンギュラーコンタクト軸受の圧力円錐の頂点が遊星歯車変速機の出力側に向いており、このため好都合なことに軸受の底辺が出力軸側へ変位している。
【００１５】
プラネットキャリアはハウジングの内部で回転するから、外輪をプラネットキャリアに、内輪をハウジングに配属することを可能にする手段を設けることが必要である。アンギュラーコンタクト軸受の外輪を受けるためにプラネットキャリアが管状延長部を有し及び／又はこのアンギュラーコンタクト軸受の内輪を受けるためにハウジングが円筒形突起を有し、円筒形突起がハウジングの環状切欠部に取囲まれ、環状切欠部がこのアンギュラーコンタクト軸受及び管状延長部の少なくとも一部を収容することによって上記の手段を設けることが好ましい。
【００１６】
添付の図面に基づき発明及びその他の有利な細部を詳述する。
【００１７】
図１で２は変速機主軸４と同軸の太陽歯車を示す。太陽歯車２は太陽歯車軸６と遊転不能に結合され、太陽歯車軸６はモータフランジ１０にフランジ付けすることができる図示しない電動モータの図示しないモータ軸のためのソケット区域８を有する。遊星歯車変速機のハウジングは２つのハウジング部材１２Ａ、１２Ｂからなる。ハウジング部材１２Ｂにリングギヤ１４が内設されている。複数個の遊星歯車１６はその内の１個だけを図示したが、遊星歯車軸受２０を備えた遊星歯車軸１８に回転可能に支承される。遊星歯車軸１８又は遊星歯車１６はプラネットキャリア２２の周囲に配分して配置され、太陽歯車２及びリングギヤ１４と同時にかみ合う。プラネットキャリア２２は出力部をなし、出力軸２４と一体に形成されている。しかしプラネットキャリアと出力軸を遊転不能な曲げ剛性結合により連結することもできる。プラネットキャリア２２又は出力軸２４は第１のアンギュラーコンタクト軸受２６と第２のアンギュラーコンタクト軸受２８からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によりハウジングの内部に支承される。図示の実施形態では特に支持力の高い円錐ころ軸受が使用される。しかしアンギュラー玉軸受又は向き合い配列の深みぞ玉軸受で上記の軸受装置を構成することもできる。また円錐ころ軸受、アンギュラー玉軸受又は深みぞ玉軸受の組合わせを使用することも可能である。重要なのは、軸受対の２つの軸受を軸方向に相対して配列し得ることである。
【００１８】
変速機の内室の密封のために入力軸６と出力軸２４に軸封３８、４０が設けられている。
【００１９】
本発明によれば第１のアンギュラーコンタクト軸受２６の内輪３０はハウジング１２Ａに固定され、外輪３２はプラネットキャリア２２と共に回転する。なるべく大きな軸受運動上有効な距離を得るために、アンギュラーコンタクト軸受２６はその圧力中心線３４が第２のアンギュラーコンタクト軸受２８の反対側に向いた頂点を持つ圧力円錐を形成するように取り付けられている。
【００２０】
遊星歯車１６を通る軸方向遊星歯車平面４２の、図１で右側に第１のアンギュラーコンタクト軸受２６を、遊星歯車平面４２の他方の側に第２のアンギュラーコンタクト軸受２８を配置することによっても、大きな軸方向軸受距離が得られる。図１で第２のアンギュラーコンタクト軸受２８はＸ形配列の遊星歯車変速機と同様に取り付けられている。その場合第２のアンギュラーコンタクト軸受の内輪４４はプラネットキャリア２２及び出力軸２４と共に回転するが、外輪４６はハウジング１２Ｂに固定される。この軸受の圧力中心線４８は、頂点が第１のアンギュラーコンタクト軸受２６の方に向いた圧力円錐を形成する。
【００２１】
このようにして図示の軸受配列はＸ形配列でもＯ形配列でもなく、Ｘ形配列とＯ形配列の組合わせに相当する。圧力中心線３４、４８が形成する圧力円錐は同様に整列されているが、２つの軸受２８、２６は向き合いに配列されており、プレストレスを掛けることができる。
【００２２】
２つの圧力円錐の頂点３６、５０は出力軸２４で代表される変速機出力側の反対側に向いている。プラネットキャリア２２は第１のアンギュラーコンタクト軸受２６の外輪３２を受けるために、段部５４を備えた管状延長部５２を有する。ハウジング部材１２Ａは第１のアンギュラーコンタクト軸受２６の内輪３０を受けるために円筒形突起５６を有する。円筒形突起５６はハウジング部材１２Ａの環状切欠部５８によって取囲まれる。環状切欠部５８は第１のアンギュラーコンタクト軸受２６とプラネットキャリア２２の管状延長部５２の少なくとも一部を収容する。
【００２３】
ハウジング部材１２Ａの円筒形突起５６は変速機主軸４と同軸の穴６０を有する。穴６０は貫挿された入力軸６のための玉軸受６２を収容する。
【００２４】
組立の便宜のためにハウジングは２つのハウジング部材１２Ａ、１２Ｂで構成されており、第１のアンギュラーコンタクト軸受２６は第１のハウジング部材１２Ａに、第２のアンギュラーコンタクト軸受２８は第２のハウジング部材１２Ｂに取り付けられている。ハウジング部材１２Ａ、１２Ｂの間の密封のためにシール６４が設けられる。
【００２５】
組立の手順はＸ形配列の装置と同じである。まず第１のアンギュラーコンタクト軸受２６の内輪３０を軸方向突起５６の上にストップまで差し込む。次に、すでに外輪３２が同じくストップ５４まで圧入されたプラネットキャリアを配置する。プラネットキャリアはすでに第２のアンギュラーコンタクト軸受の内輪４４を備えており、内輪４４もやはりストップに達するまで軸受シートの上に押し込まれる。最後の組立段階でハウジング部材１２Ｂを、その中に挿入された第２のアンギュラーコンタクト軸受の外輪４６と共に配置し、図示しないねじでハウジング部材１２Ａに螺着する。この場合軸受の内輪又は外輪の軸方向端面もしくは２つのハウジング部材１２Ａ、１２Ｂの間に適当なスペーサを取り付けることによって、配列されたアンギュラーコンタクト軸受２６、２８のプレストレスを簡単に調整することができる。
【００２６】
図示の実施形態では２つの円錐ころ軸受２６、２８は同一部品である。しかし互いに異なる寸法又は形状のアンギュラーコンタクト軸受を同様に使用することも直ちに可能である。
【００２７】
変速機ハウジングにフランジ付けされ、太陽歯車を直接に又は前置の変速段を介して駆動する電動モータと組み合わせれば、出力軸２４の高い負荷のための短い構造の組立簡単な駆動装置が生じる。
【００２８】
図２は図１と同じ項目に同じ参照符号を付してあり、第２のアンギュラーコンタクト軸受２８の内輪４４もハウジング１２Ｂに固定され、外輪４６がプラネットキャリア２２と共に回転し、圧力中心線が第１のアンギュラーコンタクト軸受２６の反対側に向いた頂点を持つ圧力円錐を形成する本発明の実施形態を示す。最大の軸受運動上有効な軸受距離を得るために、２つのアンギュラーコンタクト軸受はＯ形配列で配置されており、組立とプレストレスの調整はＸ形配列の軸受を有する在来の変速機のように簡単に行うことができる。ハウジングは３つ割構造になっている。２つのアンギュラーコンタクト軸受２６、２８を収容するハウジング部材１２Ａ及び１２Ｂの間に第３のハウジング部材１２Ｃが配置され、ここにリングギヤ１４が内設されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく遊星歯車変速機の第１の実施形態の図である。
【図２】 発明に基づく遊星歯車変速機の第２の実施形態の図である。
【符号の説明】
２ 太陽歯車
４ 変速機主軸
６ 入力軸
８ ソケット
１０ フランジ
１２Ａ ハウジング部材
１２Ｂ ハウジング部材
１２Ｃ ハウジング部材
１４ リングギヤ
１６ 遊星歯車
１８ 遊星歯車軸
２０ 遊星歯車軸受
２２ プラネットキャリア
２４ 出力軸
２６ アンギュラーコンタクト軸受
２８ アンギュラーコンタクト軸受
３０ 内輪
３２ 外輪
３４ 圧力中心線
３６ 頂点
３８ 軸封
４０ 軸封
４２ 遊星歯車平面
４４ 内輪
４６ 外輪
５０ 頂点
５２ 延長部
５４ 段部
５６ 突起
５８ 切欠部
６０ 穴
６２ 玉軸受
６４ シール

Claims (12)

1. 変速機主軸（４）と同軸の回転駆動可能に支承された太陽歯車（２）と、ハウジング（１２Ｂ）に固定されたリングギヤ（１４）と、第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）及び第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によりハウジング（１２Ａ、１２Ｂ）に回転可能に支承されたプラネットキャリア（２２）とを有し、プラネットキャリア（２２）の周囲に配分されて複数個の遊星歯車（１６）が回転可能に支承され、太陽歯車（２）及びリングギヤ（１４）と同時にかみ合い、プラネットキャリア（２２）が出力部をなし、第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）と第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によって出力側の出力軸（２４）と共にハウジング（１２Ａ、１２Ｂ）の中に支承された遊星歯車変速機において、
   少なくとも第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）の内輪（３０）がハウジング（１２Ａ）に固定され、外輪（３２）がプラネットキャリア（２２）と共に回転し、その圧力中心線（３４）が第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）の反対側に向いた頂点（３６）を持つ圧力円錐を形成し、
   第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）の内輪（４４）がハウジング（１２Ｂ）に固定され、外輪（４６）がプラネットキャリア（２２）と共に回転し、その圧力中心線が第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）の反対側に向いた頂点（５０）を持つ圧力円錐を形成する、ことを特徴とする遊星歯車変速機。
2. 変速機主軸（４）と同軸の回転駆動可能に支承された太陽歯車（２）と、ハウジング（１２Ｂ）に固定されたリングギヤ（１４）と、第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）及び第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によりハウジング（１２Ａ、１２Ｂ）に回転可能に支承されたプラネットキャリア（２２）とを有し、プラネットキャリア（２２）の周囲に配分されて複数個の遊星歯車（１６）が回転可能に支承され、太陽歯車（２）及びリングギヤ（１４）と同時にかみ合い、プラネットキャリア（２２）が出力部をなし、第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）と第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によって出力側の出力軸（２４）と共にハウジング（１２Ａ、１２Ｂ）の中に支承された遊星歯車変速機において、
   少なくとも第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）の内輪（３０）がハウジング（１２Ａ）に固定され、外輪（３２）がプラネットキャリア（２２）と共に回転し、その圧力中心線（３４）が第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）の反対側に向いた頂点（３６）を持つ圧力円錐を形成し、
   第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）が遊星歯車（１６）を通る軸方向遊星歯車平面（４２）の一方の側に、第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）が遊星歯車平面（４２）の他方の側に配置され、
   第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）の内輪（４４）がハウジング（１２Ｂ）に固定され、外輪（４６）がプラネットキャリア（２２）と共に回転し、その圧力中心線が第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）の反対側に向いた頂点（５０）を持つ圧力円錐を形成する、ことを特徴とする遊星歯車変速機。
3. 変速機主軸（４）と同軸の回転駆動可能に支承された太陽歯車（２）と、ハウジング（１２Ｂ）に固定されたリングギヤ（１４）と、第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）及び第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によりハウジング（１２Ａ、１２Ｂ）に回転可能に支承されたプラネットキャリア（２２）とを有し、プラネットキャリア（２２）の周囲に配分されて複数個の遊星歯車（１６）が回転可能に支承され、太陽歯車（２）及びリングギヤ（１４）と同時にかみ合い、プラネットキャリア（２２）が出力部をなし、第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）と第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によって出力側の出力軸（２４）と共にハウジング（１２Ａ、１２Ｂ）の中に支承された遊星歯車変速機において、
   少なくとも第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）の内輪（３０）がハウジング（１２Ａ）に固定され、外輪（３２）がプラネットキャリア（２２）と共に回転し、その圧力中心線（３４）が第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）の反対側に向いた頂点（３６）を持つ圧力円錐を形成し、
   第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）の内輪（４４）がプラネットキャリア（２２）と共に回転し、外輪（４６）がハウジング（１２Ｂ）に固定され、その圧力中心線（４８）が第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）の方に向いた頂点（５０）を持つ圧力円錐を形成する、ことを特徴とする遊星歯車変速機。
4. 変速機主軸（４）と同軸の回転駆動可能に支承された太陽歯車（２）と、ハウジング（１２Ｂ）に固定されたリングギヤ（１４）と、第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）及び第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によりハウジング（１２Ａ、１２Ｂ）に回転可能に支承されたプラネットキャリア（２２）とを有し、プラネットキャリア（２２）の周囲に配分されて複数個の遊星歯車（１６）が回転可能に支承され、太陽歯車（２）及びリングギヤ（１４）と同時にかみ合い、プラネットキャリア（２２）が出力部をなし、第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）と第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）からなる軸方向配列のアンギュラーコンタクト軸受対によって出力側の出力軸（２４）と共にハウジング（１２Ａ、１２Ｂ）の中に支承された遊星歯車変速機において、
   少なくとも第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）の内輪（３０）がハウジング（１２Ａ）に固定され、外輪（３２）がプラネットキャリア（２２）と共に回転し、その圧力中心線（３４）が第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）の反対側に向いた頂点（３６）を持つ圧力円錐を形成し、
   第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）が遊星歯車（１６）を通る軸方向遊星歯車平面（４２）の一方の側に、第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）が遊星歯車平面（４２）の他方の側に配置され、
   第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）の内輪（４４）がプラネットキャリア（２２）と共に回転し、外輪（４６）がハウジング（１２Ｂ）に固定され、その圧力中心線（４８）が第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）の方に向いた頂点（５０）を持つ圧力円錐を形成する、ことを特徴とする遊星歯車変速機。
5. ２つのアンギュラーコンタクト軸受（２６、２８）の圧力円錐の頂点（３６、５０）が変速機の出力側の反対側に向いていることを特徴とする請求項３又は４に記載の遊星歯車変速機。
6. ２つのアンギュラーコンタクト軸受（２６、２８）の圧力円錐の頂点（３６、５０）が変速機の出力側の方に向いていることを特徴とする請求項３又は４に記載の遊星歯車変速機。
7. プラネットキャリア（２２）がアンギュラーコンタクト軸受（２６）の外輪（３２）を受けるために管状延長部（５２）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の遊星歯車変速機。
8. ハウジング（１２Ａ）がアンギュラーコンタクト軸受（２６）の内輪（３０）を受けるために円筒形突起（５６）を有し、円筒形突起（５６）がハウジング（１２Ａ）の環状切欠部（５８）によって取囲まれ、環状切欠部（５８）がこのアンギュラーコンタクト軸受（２６）とプラネットキャリア（２２）の管状延長部（５２）の少なくとも一部を収容することを特徴とする請求項７に記載の遊星歯車変速機。
9. 円筒形突起（５６）が変速機主軸（４）と同軸の穴（６０）を有し、穴（６０）が貫挿された入力軸（６）のための軸受（６２）を収容することを特徴とする請求項８に記載の遊星歯車変速機。
10. ハウジングが少なくとも２個のハウジング部材（１２Ａ、１２Ｂ）からなり、第１のアンギュラーコンタクト軸受（２６）が第１のハウジング部材（１２Ａ）に、第２のアンギュラーコンタクト軸受（２８）が第２のハウジング部材（１２Ｂ）に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の遊星歯車変速機。
11. 第１及び第２のアンギュラーコンタクト軸受（２６、２８）が同一部品であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の遊星歯車変速機。
12. 太陽歯車（２）が電動モータによって直接に又は前置の変速段を介して駆動され、電動モータが変速機ハウジング（１２Ａ）にフランジで取り付けられている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の遊星歯車変速機を有する駆動装置。

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