(57)【要約】【課題】遊星歯車機構の小型化促進と高減速比促進とを同時に達成できるようにしたキャリアギアの製造方法を提供する。【解決手段】本発明では、コスト低減をも可能にする冷間鍛造が利用される。先ず、板材４０の打ち抜き成形によって、中央の円形被加工部４１と、この被加工部４１から径方向に延在して被加工部４１と板材４０とを連結するアーム部４２とを成形する。その後、被加工部の上面４１ａを押圧することによって、被加工部の底面４１ｂの中央から軸部４７を押し出し成形する。その後、被加工部４１の上面側からのプレスによって、被加工部４１を押し潰して薄肉板部５０を成形するが、このとき、薄肉板部５０の上面５０ａの中央で陥没する軸受凹部５１と、軸受凹部５１の周囲において薄肉板部５０の上面５０ａから突出する複数の遊星ギア軸７と、軸部４７の位置で薄肉板部の底面５０ｂから突出する太陽ギア９とを一体的に作り出す。その後、外形抜き成形により、薄肉板部５０を円形に打ち抜いてキャリアギア８が完成する。【選択図】  図１９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星ギアを回転自在に支持する複数の遊星ギア軸を円板部の一側平面に有し、前記円板部の他側平面の中央に太陽ギアを有するキャリアギアの製造方法において、
前記キャリアギアを冷間鍛造で成形するにあたって、
板材の打ち抜きによって、中央の円形被加工部と、この被加工部から径方向に延在して前記被加工部と前記板材とを連結するアーム部とを成形する工程と、
前記被加工部の上面の押圧によって、前記被加工部の底面の中央から軸部を押し出す工程と、
前記被加工部の前記上面側からのプレスによって、前記被加工部の押し潰しによる薄肉板部と、前記薄肉板部の前記上面の中央で陥没する軸受凹部と、軸受凹部の周囲において前記薄肉板部の上面から突出する複数の前記遊星ギア軸と、前記軸部と同心をなして前記薄肉板部の底面から突出する前記太陽ギアとを一体に成形する工程と、
前記薄肉板部を前記太陽ギアを中心とした円で外形抜きする工程とを備えたことを特徴とする遊星歯車機構用キャリアギアの製造方法。
【請求項２】
前記被加工部の前記底面から前記軸部を押出成形させるにあたって、
前記被加工部の前記上面の中央を押圧して、前記被加工部の前記底面の中央に膨出部を押出成形し、その後、前記被加工部の前記上面の中央を再度押圧しながら、前記膨出部を前記軸部の形状に整えることを特徴とする請求項１記載の遊星歯車機構用キャリアギアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、小型の遊星歯車機構において多段に積層して利用するキャリアギアの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遊星歯車機構においては、減速比を大きくするためにキャリアギアを多段に複数積層させることが一般的に行われている。各キャリアギアにおいて、円板部の下面側には、遊星ギアを回転自在に支持する遊星ギア軸が複数本設けられ、円板部の上面側の中央には太陽ギアが設けられている。このようなキャリアギアの組立てに際し、先ず、部品として円板部、遊星ギア軸及び太陽ギアをそれぞれ準備する。そして、円板部の下面側に環状に配列した各差込み口内に遊星ギア軸を圧入し、円板部の上面側に設けられた中央開口内に太陽ギアを圧入して、キャリアギアの組立てがなされる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０５−１５４５９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
遊星歯車機構では、キャリアギアの段数を増やせば増やす程、高減速比を得ることができる。しかしながら、それに伴って、各キャリアギアに対する負荷も大きくなり、各部品の圧入箇所が折れ易くなる。また、遊星歯車機構の小型化を推し進めていくと、当然のこととしてキャリアギアも小型化し、キャリアギアの小型化に伴って遊星ギア軸や太陽ギアなどの各部品も小型化し、各部品の圧入箇所が折れ易くなり、強度的な問題が発生する。
【０００５】
本発明は、遊星歯車機構の小型化促進と高減速比促進とを同時に達成できるようにしたキャリアギアの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る遊星歯車機構用キャリアギアの製造方法は、遊星ギアを回転自在に支持する複数の遊星ギア軸を円板部の一側平面に有し、円板部の他側平面の中央に太陽ギアを有するキャリアギアの製造方法において、キャリアギアを冷間鍛造で成形するにあたって、板材の打ち抜きによって、中央の円形被加工部と、この被加工部から径方向に延在して被加工部と板材とを連結するアーム部とを成形する工程と、被加工部の上面の押圧によって、被加工部の底面の中央から軸部を押し出す工程と、被加工部の上面側からのプレスによって、被加工部の押し潰しによる薄肉板部と、薄肉板部の上面の中央で陥没する軸受凹部と、軸受凹部の周囲において薄肉板部の上面から突出する複数の遊星ギア軸と、軸部と同心をなして薄肉板部の底面から突出する太陽ギアとを一体に成形する工程と、薄肉板部を太陽ギアを中心とした円で外形抜きする工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
遊星歯車機構において、小型化の促進と高減速比の促進とを同時に満足させるためには、少なくともキャリアギアの強度アップが必要不可欠となる。そこで、本発明では、コスト低減をも可能にする冷間鍛造が利用される。先ず、板材の打ち抜き成形によって、中央の円形被加工部と、この被加工部から径方向に延在して被加工部と板材とを連結するアーム部とを成形する。その後、被加工部の上面を押圧することによって、被加工部の底面の中央から軸部を押し出し成形する。その後、被加工部の上面側からのプレスによって、被加工部を押し潰して薄肉板部を成形するが、このとき、薄肉板部の上面の中央で陥没する軸受凹部と、軸受凹部の周囲において薄肉板部の上面から突出する複数の遊星ギア軸と、軸部の位置で薄肉板部の底面から突出する太陽ギアとを一体的に作り出す。その後、外形抜き成形により、薄肉板部を円形に打ち抜いてキャリアギアが完成する。
【０００８】
また、被加工部の底面から軸部を押出成形させるにあたって、被加工部の上面の中央を押圧して、被加工部の底面の中央に膨出部を押出成形し、その後、被加工部の上面の中央を再度押圧しながら、膨出部を軸部の形状に整えると好適である。キャリアギアが小型の場合には当然に軸部は小型であるので、一気に軸部を成形すると、長い軸部を成形することが難しい。そこで、このような二段成形によって、所望の長さの軸部を容易にすることができ、このような成形は、小型のキャリアギアにおいて、軸部が長い場合に有利である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る遊星歯車機構用キャリアギアの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、小型のギアドモータ１を示す斜視図であり、このギアドモータ１は、遊技機器、ＡＶ機器及び医療機器等で小型の精密モータが要求される分野で利用されると共に、モータＭと減速を達成させる遊星歯車機構部Ｓとを一体化したものである。このモータＭは、コアードモータからなると共に、直径５〜１０ｍｍ程度の円筒形状の金属製モータケース（胴部）２を有している。さらに、このモータケース２の内壁面には、Ｎ，Ｓ極をもった永久磁石からなる固定子が固定され、モータケース２の内部には、鉄芯にコイルが巻かれた回転子が収容されている。この回転子の中心には、軸受で支持された駆動軸が固定され、この駆動軸は、モータケース２の前端面を貫通するように延在し、この駆動軸の先端には駆動ギア３が固定されている。更に、モータケース２内において、駆動軸の後端には整流子が固定され、この整流子には一対のブラシが摺動接触している。
【００１１】
さらに、遊星歯車機構部Ｓは、モータケース２と略同径の円筒状筐体５を有する。この筐体５の底板は、モータケース２の前端面に当接させた状態で４本の雄ねじにより固定される。この筐体５内には、４段の減速部Ｓ１〜Ｓ４が収容され、第１段目の減速部Ｓ１は、駆動ギア３及び筐体５の内歯車（図示せず）に噛合する３個の遊星ギア６と、それぞれの遊星ギア６を回転自在に支持する３本の遊星ギア軸７を有するキャリアギア８で構成され、このキャリアギア８には、次段の遊星ギア１６に噛合する太陽ギア９が一体に設けられている。
【００１２】
同様に、第２段目の減速部Ｓ２は、前段の太陽ギア９及び筐体５の内歯車（図示せず）に噛合する３個の遊星ギア１６と、それぞれの遊星ギア１６を回転自在に支持する３本の遊星ギア軸１７を有するキャリアギア１８とで構成され、このキャリアギア１８には、次段の遊星ギア２６に噛合する太陽ギア１９が一体に設けられている。
【００１３】
同様に、第３段目の減速部Ｓ３は、前段の太陽ギア１９及び筐体５の内歯車（図示せず）に噛合する３個の遊星ギア２６と、それぞれの遊星ギア２６を回転自在に支持する３本の遊星ギア軸２７を有するキャリアギア２８とで構成され、このキャリアギア２８には、次段の遊星ギア３６に噛合する太陽ギア２９が一体に設けられている。
【００１４】
さらに、第４段目の減速部Ｓ４は、前段の太陽ギア２９及び筐体５の内歯車（図示せず）に噛合する３個の遊星ギア３６と、それぞれの遊星ギア３６を回転自在に支持する３本の遊星ギア軸３７を有するキャリア３８とで構成され、このキャリア３８には、外部に露出する出力軸３９が一体的に設けられている。この出力軸３９は、筐体５に嵌め込まれる環状のラジアル軸受３３によって回転自在に保持される。
【００１５】
このような遊星歯車機構部Ｓでは、図２に示すようなキャリアギア８，１８，２８が利用され、各キャリアギア８，１８，２８は、部品の共有化を図るために同一の形状を有している。なお、遊星歯車機構部Ｓの組立てに際し、下段のキャリアギアの軸部４７が、上段のキャリアギアの軸受凹部５１内に入り込むことで、キャリアギアの段積みを可能にしている。
【００１６】
このように、キャリア８，１８，２８，３８の段数を増やせば増やす程、高減速比を得ることができる。しかしながら、それに伴って、各キャリアギア８，１８，２８に対する負荷が大きくなり、強度不足を発生させる虞がある。また、遊星歯車機構部Ｓの小型化を推し進めていくと、当然のこととしてキャリアギア８，１８，２８も小型化し、キャリアギア８，１８，２８の小型化に伴って遊星ギア軸７，１７，２７や太陽ギア９，１９，２９などの各部分も小型化し、強度不足を発生させる虞がある。よって、遊星歯車機構部Ｓの小型化の促進と高減速比の促進とを同時に満足させるためには、少なくともキャリアギア８，１８，２８の強度アップが必要不可欠となる。
【００１７】
そこで、円板部１０の直径が５〜１０ｍｍ程度の小型のキャリアギア８の強度アップを図るために、順送金型による冷間鍛造を利用したキャリアギア製造方法について以下説明する。
【００１８】
例えば、直径５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板部１０をもったキャリアギア８を製造するにあたって、厚さ３．５ｍｍ、幅２５ｍｍの細長い冷間圧延鋼板（例えばＳＰＣＣ）を先ず準備する。次に、この鋼板（板材）４０を順送金型内に送り込み、金型による「荒抜き」が行われる。金型による上下方向の打ち抜き加工により、図３及び図４に示すように、板材４０において、中央の円形被加工部４１と、この被加工部４１から径方向に延在して、被加工部４１と板材４０とを連結する３本のアーム部４２と、アーム部４２間に生じる扇状の打ち抜き部４３とを成形する。
【００１９】
その後、金型による「コイニング」を行う。上下方向のプレスにより、図５及び図６に示すように、被加工部４１の外周縁部と各アーム部４２とを薄肉（厚さ１．５ｍｍ）に成形する。これによって、所定の径の円柱状の被加工部４１を作り出す。
【００２０】
その後、金型による「仕上げ抜き」が行われる。金型による上下方向の打ち抜き加工により、図７及び図８に示すように、被加工部４１を維持したまま、３本のアーム部４２Ａを再度作り出すと同時に、後工程の「仕上げプレス」で発生する余肉部５３の発生を考慮して、扇状の打ち抜き部４３を径方向に拡大させる。
【００２１】
その後、金型による「軸部押出し」が行われる。被加工部４１の底面４１ｂから軸部４７を押出成形する軸部押出し工程は、二段階からなる。第１段階として、図９及び図１０に示すように、被加工部４１の上面４１ａの中央を陥没させるように、上面４１ａに所定圧のプレスを施して凹部４５を作り出すと、被加工部４１の底面４１ｂの中央に山形の膨出部４６が押出成形される。第２段階として、図１１〜図１３に示すように、被加工部４１の上面４１ａの中央を再度押圧しながら、下金型によって膨出部４６を円柱状の軸部４７の形状に整える。この軸部４７は、太陽ギア９から突出する回転中心軸である。
【００２２】
完成品としてのキャリアギア８が小型の場合には当然に軸部４７は小型であるので、一気に軸部４７を成形すると、長い軸部４７を成形し難い。そこで、このような二段階成形によって、所望の長さ（例えば１ｍｍ）の軸部４７を容易に成形することができ、このような成形は、小型のキャリアギア８において、軸部４７を長くすることが設計上要求される場合に有利である。
【００２３】
このような軸部４７を成形した後、金型による「仕上げプレス」が行われる。上下方向のプレスにより、図１４〜図１６に示すように、被加工部４１の上面４１ａ側からのプレスによって、被加工部４１の押し潰しによる薄肉板部（厚さ０．５ｍｍ）５０と、薄肉板部５０の上面５０ａの中央で陥没する軸受凹部５１と、軸受凹部５１の周囲において薄肉板部５０の上面５０ａから突出する複数の遊星ギア軸７と、軸部４７と同心をなして薄肉板部５０の底面５０ｂから突出する太陽ギア９とを一体に成形する。
【００２４】
この場合、アーム部４２Ａ間に余肉部５３が出現し、この余肉部５３は、「仕上げ抜き工程」で行われた扇状の打ち抜き部４３の径方向拡大によって、板材４０との衝突が回避される。拡大された打ち抜き部４３により、プレス時における素材の流れが良くなり、寸法精度を良好に保つことができる。
【００２５】
その後、金型による「外形抜き」が行われる。上下方向のプレスにより、図１７〜図１９に示すように、薄肉板部５０を太陽ギア９を中心とした直径５ｍｍの円（図１５の一点鎖線参照）で外形抜きする。これによって、直径５ｍｍの円板部１０をもった小型のキャリアギア８が、順送金型を用いた冷間鍛造で製造される。このキャリアギア８は、遊星ギア６を回転自在に支持する３本の遊星ギア軸７を円板部１０の一側平面に有すると共に、円板部１０の他側平面の中央に太陽ギア９を一体的に有している。
【００２６】
【発明の効果】
本発明による遊星歯車機構用キャリアギアは、以上のようなに製造方法によって製造されるため、次のような効果を得る。すなわち、遊星ギアを回転自在に支持する複数の遊星ギア軸を円板部の一側平面に有し、円板部の他側平面の中央に太陽ギアを有するキャリアギアの製造方法において、キャリアギアを冷間鍛造で成形するにあたって、板材の打ち抜きによって、中央の円形被加工部と、この被加工部から径方向に延在して被加工部と板材とを連結するアーム部とを成形する工程と、被加工部の上面の押圧によって、被加工部の底面の中央から軸部を押し出す工程と、被加工部の上面側からのプレスによって、被加工部の押し潰しによる薄肉板部と、薄肉板部の上面の中央で陥没する軸受凹部と、軸受凹部の周囲において薄肉板部の上面から突出する複数の遊星ギア軸と、軸部と同心をなして薄肉板部の底面から突出する太陽ギアとを一体に成形する工程と、薄肉板部を太陽ギアを中心とした円で外形抜きする工程とを備えたことにより、遊星歯車機構の小型化促進と高減速比促進とを同時に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】小型のギアドモータを示す分解斜視図である。
【図２】図１のギアドモータに適用するキャリアギアを示す斜視図である。
【図３】本発明に係るキャリアギア製造方法における第１の工程を示す斜視図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】キャリアギア製造方法における第２の工程を示す斜視図である。
【図６】図５の平面図である。
【図７】キャリアギア製造方法における第３の工程を示す斜視図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】キャリアギア製造方法における第４の工程を示す斜視図である。
【図１０】図９の断面図である。
【図１１】キャリアギア製造方法における第５の工程を示す斜視図である。
【図１２】図１１の平面図である。
【図１３】図１１の断面図である。
【図１４】キャリアギア製造方法における第６の工程を示す斜視図である。
【図１５】図１４の平面図である。
【図１６】図１４の断面図である。
【図１７】キャリアギア製造方法における第７の工程を示す斜視図である。
【図１８】図１７の平面図である。
【図１９】図１７の断面図である。
【符号の説明】
Ｓ…遊星歯車機構部、６…遊星ギア、７…遊星ギア軸、８…キャリアギア、９…太陽ギア、１０…円板部、４０…板材、４１…被加工部、４１ａ…被加工部の上面、４１ｂ…被加工部の底面、４２…アーム部、４６…膨出部、４７…軸部、５０…薄肉板部、５０ａ…薄肉板部の上面、５０ｂ…薄肉板部の底面、５１…軸受凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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