JP4262353B2

JP4262353B2 - リングギヤ

Info

Publication number: JP4262353B2
Application number: JP07770299A
Authority: JP
Inventors: 正則江川
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JP2000274494A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遊星歯車構造等に使用されるリングギヤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、遊星歯車減速機においては、リングギヤとして内歯歯車が用いられており、その内歯歯車が、減速機ケーシングの一部として兼用されていることがよく見受けられる。
【０００３】
その場合、減速機全体の軽量化、低コスト化、長寿命化を追求するために、小形の減速機にあっては、ケーシングとしての役目を果たす部分にアルミダイキャスト等の軽量な材料を使い、内歯としての役目を果たす部分にダクタイル鋳鉄や炭素鋼の熱処理材等の高剛性の材料を使いたいという要請が強い。
【０００４】
ところが、両者の要請を満足するためには、異なる２部品を結合しなくてはならない。しかも、要求される精度、強度、コストを満足する有効な方法で、ケーシング部分と内歯部分の２部品を結合する必要しなければならない。
【０００５】
従来、このような２部品を結合する方法として、次のものが一般的に知られている。
【０００６】
（１）ローレット結合（特開平６−１７４０２７号公報等）
（２）圧入結合
（３）ボルト結合
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来知られている上記の方法は、いずれも欠点があり、特に遊星歯車構造のケーシング兼用の内歯歯車に適用したりするには問題があった。
【０００８】
まず、（１）の従来のローレット結合は、周方向の高い固定力を確保するという点では有効であるが、ローレット加工の精度やローレット加工部分の圧入時のくい込みのバラツキ等によって、芯出し精度の高い結合を得ることが難しく、それにより歯車の噛み合い性能への悪影響が発生するおそれがあった。
【０００９】
又、（２）の圧入結合は、芯出し精度を確保する上では有効であるが、熱変化によらず常に周方向の高い固定力を確保するには、厳しい寸法精度を確保しなければならず、寸法管理に要するコストの上昇を招くという問題があった。そこで、接着剤の併用により寸法精度を緩和する方法もあるが、そうした場合、接着剤塗布という新たな工程が付加されるので、組立作業性が悪くなる上、作業者による接着剤塗布のバラツキにより、保持力の安定性を損なうおそれがあった。
【００１０】
又、（３）のボルト結合は、ボルト通し孔の加工が必要であるので、コスト上昇を招き、更に、余分なボルトが付くことから、コンパクトに構成する上でネックになっていた。
【００１１】
本発明は、上記事情を考慮し、２つの部品の結合によってリングギヤを製造するに当たり、
（ａ）高い芯出し精度を確保することが容易にできる
（ｂ）圧入部の厳しい寸法精度を緩和することができる
（ｃ）周方向の高い結合力を安定して保証することができる
（ｄ）コストの低減が図れる
（ｅ）コンパクトな結合構造が作れる
（ｆ）結合作業が簡単に実施できる
の条件を全て満たすリングギヤの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のリングギヤは、歯切り加工した硬質材料製のリング状のギヤ本体と、該ギヤ本体よりも軟質材料で構成され且つギヤ本体を嵌合することで該ギヤ本体を保持するリング状のハウジングとに分けて構成され、前記ギヤ本体とハウジングには、互いに圧入嵌合することで両者の芯合わせをする円筒圧入部と、互いに圧入嵌合することで円周方向の固定力を発揮する粗面圧入部とが形成され、前記ハウジングにギヤ本体を嵌合することにより、前記円筒圧入部で両者が芯合わせされ、前記粗面圧入部でギヤ本体がハウジングに対し円周方向に固定され、更に、該ギヤ本体の粗面圧入部側の内周が、前記ハウジングと連結される部材によって押さえられることにより、上記課題を解決したものである。
【００１３】
このリングギヤでは、円筒圧入部で芯出し精度を確保し、凹凸等があえて形成された粗面圧入部で周方向の固定力を確保する。つまり、役割を分担させている。従って、円筒圧入部には芯出し精度を確保するためだけの圧入代（嵌合代）を確保すればよく、圧入による結合強度は期待しないので、厳しい寸法精度を緩和することができる。逆に言えば、円筒圧入部では圧入強度を期待しないので、高い精度で芯出しすることができる。又、周方向の結合力は、粗面圧入部で負担するので、周方向の高い結合力を安定して保証することができる。
【００１４】
このように、厳しい寸法精度を緩和できること、又、ボルトや接着剤を使用せずに、高い芯出し精度と高い円周方向結合力を確保しながら歯切り加工されたギヤ本体をハウジングに固定できることにより、コストの低減と、コンパクト化と、作業性の向上を図ることができる。
【００１５】
又、ギヤ本体側の粗面圧入部は、歯切りを実施する際の基準として利用することはできないが、円筒圧入部は、歯切りを実施する際の基準として利用ですることができるので、歯切り加工と粗面加工の順番はどちらを先にしてもよい。
【００１６】
なお、本発明は、ハウジングの外周にギヤ本体の内周を嵌合する場合にも適用できるが、請求項２の発明のように、リングギヤが内歯歯車であり、該リングギヤを構成するハウジングの内周に歯切り加工したギヤ本体の外周を嵌合する場合に特に有効である。
【００１７】
その場合、請求項３の発明のように、歯切り加工したギヤ本体の外周に、前記円筒圧入部よりも径大の粗面圧入部を段差を付けて形成し、該粗面圧入部に凹凸を形成するためのローレット加工を施すようにすれば、ローレット加工による粗面加工が容易にできる。
【００１８】
又、請求項４の発明のように、リングギヤが遊星歯車構造の内歯歯車であり、該リングギヤを構成するハウジングが遊星歯車構造のケーシングの一部をなすものである場合に、芯出し精度と固定力保持、コンパクト化等の利点が特に有効に機能する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は実施形態に係る内歯歯車（リングギヤ）１（の製造方法）の説明図である。この図１は要部のみを示しているが、２はリング状のハウジング、３はリング状のギヤ本体である。内歯歯車１は、ハウジング２の内周にギヤ本体３の外周を圧入嵌合することにより構成され、製作段階ではハウジング２とギヤ本体３は別々に加工されている。
【００２１】
ハウジング２は遊星歯車構造のケーシングの一部をなすものであり、ケーシングと一体にアルミダイキャスト等の軽量で安価な材料で構成されている。
【００２２】
一方、ギヤ本体３は、ハウジング２よりも硬質で剛性の高いダクタイル鋳鉄や炭素鋼の熱処理材等で構成されている。
【００２３】
このように別の材料で構成する必要性から、ハウジング２とギヤ本体３とが別部品として加工されている。
【００２４】
ギヤ本体３の外周とハウジング２の内周には、互いに圧入嵌合することでギヤ本体３とハウジング２とを芯合わせをする円筒圧入部４と、互いに圧入嵌合することで円周方向の固定力を発揮するローレット圧入部（粗面圧入部）５とが設けられている。ここで、円筒圧入部４は、ローレット圧入部５よりも圧入方向の奥側に形成されている。
【００２５】
円筒圧入部４として、ギヤ本体３の外周には円筒面４Ａが形成され、ハウジング２の内周には、ギヤ本体３側の円筒面４Ａと所定の嵌め合い公差で嵌合する円筒面４Ｂが形成されている。この場合の円筒面４Ａ、４Ｂの嵌め合い公差は、円周方向に高い圧入結合力を得る目的ではなく、圧入後の同軸度、直角度等の芯出し精度を確保する目的で設けるものであるから、圧入代は大きくとる必要はなく、又、寸法精度の確保のために鏡面化されていてもよい。
【００２６】
一方、ローレット圧入部５として、ギヤ本体３の外周には、円周方向に凹条と凸条が交互に並ぶローレット５Ａが形成され、ハウジング２の内周には、前記ローレット５Ａの凸条部分が食い込む円筒面５Ｂが形成されている。
【００２７】
この場合、円筒圧入部４よりもローレット圧入部５の方が径が大となるように段差が付けられている。これは、ギヤ本体３側のローレット圧入部５に対してローレット５Ａを加工しやすくするためである。
【００２８】
又、ギヤ本体３の内周には、内歯７が歯切り加工されている。この内歯７の加工は、ギヤ本体３側の円筒圧入部４として設けた（寸法精度の高い）円筒面４Ａを基準にして行うことができる。
【００２９】
このようにして予め別の部品としてハウジング２とギヤ本体３を加工したら、次にハウジング２に対してギヤ本体３を圧入嵌合することにより、１個の部品としての内歯歯車１を構成する。
【００３０】
その場合、まず、図１（ａ）に示すように、ハウジング２に対してギヤ本体３を矢印（ｘ）方向に挿入する。そうすると、最初に円筒圧入部４の円筒面４Ａ、４Ｂ同士が圧入嵌合し始め、ハウジング２に対してギヤ本体３の精度の高い芯合わせが行われる。次に、更にギヤ本体３を挿入すると、芯合わせされた状態で、ローレット圧入部５のギヤ本体３側のローレット５Ａの凸条部分が、ハウジング２側の円筒面５Ｂに、図２に示すように食い込みながら圧入嵌合する。
【００３１】
そして、ギヤ本体３の先端がハウジング３の内周の突当壁８に当たったところで、圧入を終了し、内歯歯車１が完成する。
【００３２】
これにより、円筒圧入部４でハウジング２とギヤ本体３とが精度良く芯合わせされ、ローレット圧入部５でギヤ本体３がハウジング２に対して円周方向に確実に固定される。
【００３３】
このように、円筒圧入部４で芯出し精度を確保し、ローレット圧入部５で周方向の固定力を確保するという役割分担をさせているので、円筒圧入部４の円筒面４Ａ、４Ｂの寸法精度を緩和しながら良好な同軸度あるいは直角度を維持でき、しかも高い組付強度を維持することができる。又、ボルトや接着剤を使用せずに、このような高い芯出し精度と高い円周方向結合力を確保することができるので、コストの低減と、コンパクト化と、作業性の向上を図ることができる。
【００３４】
なお、ローレット加工のやりやすさの点では、上記の例の方が優れているのであるが、図３の内歯歯車１１のように、円筒圧入部１４とローレット圧入部１５の間に段差を付けないでもよい。
【００３５】
図４は、以上のような内歯歯車１を含む遊星歯車減速機１００の断面図である。
【００３６】
この場合の減速機ケーシング１０１は、内歯歯車１を一体に備えた本体ケーシング１０１Ａと、継ケーシング１０１Ｂとからなる。継ケーシング１０１Ｂは、モータ２００の前端カバーを兼ねており、この継ケーシング１０１Ｂを介して、減速機１００はモータ２００と連結されている。
【００３７】
継ケーシング１０１Ｂと本体ケーシング１０１Ａは、ボルト１０３で結合されており、継ケーシング１０１Ｂに設けた嵌合突部１０４で、内歯歯車１を構成するギヤ本体３のローレット圧入部５側の内周を押さえている。
【００３８】
減速機ケーシング１０１の内部には、ピン１２１とスペーサ１２２により互いに連結された一対のキャリア１０５、１０６が、ベアリング１０７、１０８により回転自在に支持されている。両キャリア１０５、１０６の内部には、それぞれベアリング１０９、１１０が配されており、これら２つのベアリング１０９、１１０により、太陽歯車１１２を備えた入力軸１１３が支持されている。
【００３９】
入力軸１１３の一端は、モータ２００側のキャリア１０５の中央孔を貫通してモータ２００側に突出しており、継ケーシング１０１Ｂ内の軸受１１４により前端が支持されたモータ軸２０１と、スプライン付カップリング１１５を介して連結されている。
【００４０】
太陽歯車１１２の外周には複数の遊星歯車１１７が外接噛合し、各遊星歯車１１７は、減速機ケーシング１０１に一体化した内歯歯車１に内接噛合している。各遊星歯車１１７は、キャリア１０５、１０６に両端を固定した遊星ピン１１８の外周に回転可能に支持されており、遊星歯車１１７の公転がキャリア１０５、１０６を介して、出力軸１２５に取り出されるようになっている。
【００４１】
この減速機において、モータ２００の回転が、カップリング１１５を介して入力軸１１３に伝えられると、太陽歯車１１２が回転して、遊星歯車１１７が内歯歯車１に沿って公転し、遊星歯車１１７の回転（公転）が、キャリア１０５、１０６を介して、出力軸１２５に取り出される。
【００４２】
なお、上記実施形態では、ハウジング２の材質としてアルミダイキャストを例示したが、小型の減速機の場合には樹脂で構成することも可能である。
【００４３】
また、上記実施形態では、内歯歯車に本発明を適用したが、外歯歯車に本発明を適用することもできる。その場合は、ハウジングの外周に歯切り加工されたギヤ本体の内周を嵌合することになる。
【００４４】
また、粗面圧入部は、上記実施形態においてはローレット加工により実現していたが、要は凹凸のある粗い面とされていればよく、特にローレット加工面に限定されない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハウジングにギヤ本体を圧入嵌合するに際して、円筒圧入部で芯出し精度を確保し、ローレット圧入部で周方向の固定力を確保するという役割分担をさせているので、
（ａ）高い芯出し精度を確保することが容易にできる
（ｂ）圧入部の厳しい寸法精度を緩和することができる
（ｃ）周方向の高い結合力を安定して保証することができる
（ｄ）コストの低減が図れる
（ｅ）コンパクトな結合構造が作れる
（ｆ）結合作業が簡単に実施できる
等の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の説明に用いる要部拡大図
【図２】図１のII−II矢視断面図
【図３】本発明の別の実施形態の説明に用いる要部拡大図
【図４】本発明の方法によって製造した内歯歯車を含む遊星歯車減速機の断面図
【符号の説明】
１、１１…内歯歯車
２…ハウジング
３…ギヤ本体
４、１４…円筒圧入部
５、１５…ローレット圧入部
１０１…減速機ケーシング

Claims

歯切り加工した硬質材料製のリング状のギヤ本体と、該ギヤ本体よりも軟質材料で構成され且つギヤ本体を嵌合することで該ギヤ本体を保持するリング状のハウジングとに分けて構成され、
前記ギヤ本体とハウジングには、互いに圧入嵌合することで両者の芯合わせをする円筒圧入部と、互いに圧入嵌合することで円周方向の固定力を発揮する粗面圧入部とが形成され、
前記ハウジングにギヤ本体を嵌合することにより、前記円筒圧入部で両者が芯合わせされ、前記粗面圧入部でギヤ本体がハウジングに対し円周方向に固定され、
更に、該ギヤ本体の粗面圧入部側の内周が、前記ハウジングと連結される部材によって押さえられることを特徴とするリングギヤ。
請求項１において、
前記ハウジングの内周に前記歯切り切工されたギヤ本体の外周を嵌合することにより、内歯歯車として機能させることを特徴とするリングギヤ。
請求項２において、
前記ギヤ本体の外周に、前記円筒圧入部よりも径大の粗面圧入部が段差を付けて形成され、該粗面圧入部に凹凸状のローレット加工が施されたことを特徴とするリングギヤ。
請求項２又は３において、
前記ハウジングが遊星歯車構造のケーシングの一部を兼用していることを特徴とするリングギヤ。