(57)【要約】【課題】駆動時の騒音を抑制した減速装置を提供する。【解決手段】太陽歯車３０の周りに複数の遊星歯車４０が配置されたキャリアユニット２０を複数段備える減速装置１を提供する。キャリアユニットは、円盤状のキャリア２１と、太陽歯車とを含み、キャリアは、第１の面２２の中心に形成され、当段の太陽歯車の軸が差し込まれる第１の穴２４と、第１の面の周囲に形成され、当段の複数の遊星歯車のそれぞれの軸が差し込まれる複数の第２の穴２５と、第１の穴の周囲に形成され、当段の太陽歯車の端面が接し、当段の太陽歯車の軸方向の位置を決める第１のガイド面２６と、複数の第２の穴のそれぞれの周囲に形成され、当段の複数の遊星歯車のそれぞれの端面が接し、当段の複数の遊星歯車のそれぞれの軸方向の位置を、当段の複数の遊星歯車のそれぞれ歯の端が、当段の太陽歯車の歯の端と軸方向の位置がずれるように決める第２のガイド面２７とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽歯車の周りに複数の遊星歯車が配置されたキャリアユニットを複数段備える減速装置であって、
前記キャリアユニットは、中心軸の周りに回転する円盤状のキャリアと、
前記キャリアから前記中心軸に沿って形成された太陽歯車であって、次段の複数の遊星歯車と噛み合うように形成された太陽歯車とを含み、
前記キャリアは、前記複数の遊星歯車を支持する第１の面と、
前記第１の面とは反対側で、前記太陽歯車が形成された第２の面と、
前記第１の面の中心に形成され、当段の前記太陽歯車の軸が差し込まれる第１の穴と、
前記第１の面の周囲に形成され、当段の前記複数の遊星歯車のそれぞれの軸が差し込まれる複数の第２の穴と、
前記第１の穴の周囲に形成された第１のガイド面であって、前記当段の太陽歯車の端面が接し、前記当段の太陽歯車の軸方向の位置を決める第１のガイド面と、
前記複数の第２の穴のそれぞれの周囲に形成された第２のガイド面であって、前記当段の複数の遊星歯車のそれぞれの端面が接し、前記当段の複数の遊星歯車のそれぞれの軸方向の位置を、前記当段の複数の遊星歯車のそれぞれの歯の端が、前記当段の太陽歯車の歯の端と軸方向の位置がずれるように決める第２のガイド面とを含む、減速装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１のガイド面は前記第２のガイド面に対して凹んでいる、減速装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記太陽歯車は、前記歯の端が、次段のキャリアユニットの前記第１のガイド面と接しないように形成されている、減速装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記複数の遊星歯車は、前記それぞれの歯の端が前記第２のガイド面と接しないように形成されている、減速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽歯車の周りに複数の遊星歯車が配置されたキャリアユニットを複数段備える減速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、最終段の遊星歯車機構の太陽歯車、遊星歯車の寿命を延ばすことができる駆動減速装置および画像形成装置を提供することが記載されている。この駆動減速装置は、太陽歯車と、太陽歯車と同軸上で配設された内歯歯車と、内歯歯車内に円周方向で等間隔に配設され太陽歯車と内歯歯車とに噛み合う複数の遊星歯車と、遊星歯車を回転自在に支持するとともに太陽歯車や内歯歯車と同軸上で回転自在なキャリアとからなる遊星歯車機構を複数段備えている。そして、駆動伝達方向最下流に配置される最終段の遊星歯車機構の太陽歯車のピッチ円直径を、他の遊星歯車機構のピッチ円直径よりも大きくした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６３００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
簡易な構成で、駆動時の騒音を抑制した減速装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、太陽歯車の周りに複数の遊星歯車が配置されたキャリアユニットを複数段備える減速装置である。キャリアユニットは、中心軸の周りに回転する円盤状のキャリアと、キャリアから中心軸に沿って形成された太陽歯車であって、次段の複数の遊星歯車と噛み合うように形成された太陽歯車とを含む。キャリアは、複数の遊星歯車を支持する第１の面と、第１の面とは反対側で、太陽歯車が形成された第２の面と、第１の面の中心に形成され、当段の太陽歯車の軸が差し込まれる第１の穴と、第１の面の周囲に形成され、当段の複数の遊星歯車のそれぞれの軸が差し込まれる複数の第２の穴と、第１の穴の周囲に形成された第１のガイド面であって、当段の太陽歯車の端面が接し、当段の太陽歯車の軸方向の位置を決める第１のガイド面と、複数の第２の穴のそれぞれの周囲に形成された第２のガイド面であって、当段の複数の遊星歯車のそれぞれの端面が接し、当段の複数の遊星歯車のそれぞれの軸方向の位置を、当段の複数の遊星歯車のそれぞれの歯の端が、当段の太陽歯車の歯の端と軸方向の位置がずれるように決める第２のガイド面とを含む。
【０００６】
この減速装置は、当段の太陽歯車の軸を、次段のキャリアユニットの第１の面の第１の穴に差し込み、太陽歯車の端面と第１のガイド面とで太陽歯車の軸方向の位置決めをするように構成されている。したがって、中段のキャリアユニットは、前後の段のキャリアユニットによりラジアル方向およびスラスト方向に支持される。このため、回転による軸ぶれや、振動が抑制され、簡易な構成でありながら、回転にともなう騒音やノイズの発生の少ない減速装置を提供できる。さらに、次段のキャリアユニットとの接触部分は、太陽歯車の軸および端面に限定されるので、接触面積が小さく、それによる接触抵抗も小さくなるので、機械的なロスを抑制でき、ノイズの発生も抑制できる。
【０００７】
さらに、この減速装置においては、第１のガイド面および第２のガイド面により太陽歯車の歯の端と、遊星歯車の歯の端との位置が軸方向にずれるように配置される。したがって、歯車の歯の端同士が重なることがなく、歯の端同士が重なることによるノイズや振動の発生をさらに抑制できる。また、歯の端同士が接触して、歯が削れたり、接触抵抗が増加したりすることを未然に防止できる。
【０００８】
当段の複数の遊星歯車のそれぞれ歯の端が、当段の太陽歯車の歯の端と軸方向の位置がずれるように決める方法の一例は、第１のガイド面を第２のガイド面に対して凹ませることである。遊星歯車の軸が挿入される第２の穴が形成された第２のガイド面を形成するキャリアの部分の厚みを厚くできるため、第２の穴を形成しても、キャリアユニットの強度を確保しやすい。さらに、第２の穴を大きくできるため、遊星歯車の軸を太くしやすく、遊星歯車の強度を確保しやすい。
【０００９】
この減速装置の太陽歯車は、歯の端が、次段のキャリアユニットの第１のガイド面と接しないように形成されていてもよい。たとえば、太陽歯車の歯を段付き加工したり、歯の端を面取り加工することにより、太陽歯車の歯の端が、第１のガイド面と接して、歯の端や第１のガイド面が削れたり、ノイズを発生したりするのを抑制できる。
【００１０】
この減速装置の複数の遊星歯車は、それぞれの歯の端が第２のガイド面と接しないように形成されていてもよい。遊星歯車の歯を段付き加工したり、歯の端を面取り加工したりすることにより、それぞれの歯の端が、第２のガイド面と接して、それぞれの歯の端や第２のガイド面が削れたり、ノイズを発生したりするのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】減速装置の全体の概略構成を示す断面図。
【図２】キャリアユニットの構成を示す斜視図。
【図３】キャリアユニットおよび遊星歯車の構成を示す断面図。
【図４】組み合わされたキャリアユニットおよび遊星歯車の一部を拡大して示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に、減速装置の全体構成を断面図により示している。減速装置（減速機、減速ユニット）１は、太陽歯車３０の周りに複数の遊星歯車４０が配置されたキャリアユニット２０を複数段、本実施例においては３段備えた、変速装置である。この減速装置１においては、図１において、上側に配置されるモータの軸（不図示）がピニオン歯車（ピニオンギア）１５に接続され、モータの回転を、第１段の遊星歯車ユニット１１、第２段の遊星歯車ユニット１２および第３段の遊星歯車ユニット１３が上から下へとそれぞれ減速しながら伝達し、回転数が落とされ、トルクが増大した回転力が、減速装置１の下側に配置される装置などに、出力軸１６を介して出力される。なお、上下方向は説明のための便宜的なものであり、左右方向であっても、他の方向であってもよい。
【００１３】
減速装置１は、円筒状で内面の一部に内歯歯車３が形成されたハウジング（ケース）２と、ハウジング２に収納された多段の遊星歯車ユニット１０とを含む。この例は３段であり、３段の遊星歯車ユニット１１、１２および１３を含む。それぞれの遊星歯車ユニット１１、１２および１３は、内歯歯車３と噛み合う複数の遊星歯車（遊星ギア、プラネタリギア）４０と、遊星歯車４０を支持するキャリアユニット２０とを含む。多段の遊星歯車ユニット１０は、２段でもよく、４段以上であってもよい。減速装置１は、さらに、ハウジングケース２の上端に配置され、ワッシャ５を介して、第１段の遊星歯車ユニット１１の遊星歯車４０の抜けを防止するスリーブ４と、ハウジングケース２の下端に配置され、出力軸１６を回転支持する軸受７を介して第３段の遊星歯車ユニット１３の中心軸１９の方向の位置決めをするフロントキャップ６と、軸受７を中心軸１９の方向に位置決めするスラストワッシャー８およびブッシュ９とを含む。出力軸１６は最終段（３段目）のキャリアユニット２０より伸び、最終段の遊星歯車ユニット１３により回転駆動される。
【００１４】
図２に、キャリアユニット２０の構成を斜視図により示している。また、図３に、キャリアユニット２０および遊星歯車４０の構成を断面図により示している。キャリアユニット２０は、中心軸１９の周りに回転する円盤状のキャリア（プラネタリキャリア）２１と、キャリア２１の一方の面から、中心軸１９に沿って次段の複数の遊星歯車４０と噛み合うように形成された太陽歯車（太陽ギア、サンギア）３０とを含む。最終段の遊星歯車ユニット１０のキャリアユニット２０は、太陽歯車３０の代わりに出力軸１６が中心軸１９に沿って形成されている。
【００１５】
キャリア２１は、当段の複数の遊星歯車４０を支持する第１の面２２と、第１の面２２とは反対側で、次段の太陽歯車３０が形成された第２の面２３と、第１の面２２の中心に形成され、当段の太陽歯車３０の軸３１が差し込まれる第１の穴２４と、第１の面２２の周囲に形成され、当段の複数の遊星歯車４０のそれぞれの軸４１が差し込まれる複数（本例では３つ）の第２の穴２５とを含む。３つの第２の穴２５は、第１の穴２４の周囲に、同心円状に等間隔に形成されている。したがって、キャリア２１は３つの遊星歯車４０を３つの第２の穴２５でそれぞれ支持する。遊星歯車４０の数は２つでも、４つ以上であってもよく、第２の穴２５の数は、２つでも、４つ以上であってもよい。
【００１６】
キャリア２１は、さらに、第１の穴２４の周囲に、中心軸１９に沿って形成された凹部２８を有し、凹部２８の底面が第１の穴２４の周囲に形成された第１のガイド面２６となり、凹部２８に対して上方に一段高くなった周辺の面２７が、複数の第２の穴２５のそれぞれの周囲に形成された第２のガイド面２７となっている。第２のガイド面２７は、中央の凹んだ第２のガイド面２６を取り囲むように形成され、キャリア２１の周辺部は厚くなり、強度を確保しやすい構成となっている。
【００１７】
太陽歯車３０は、キャリア２１の第の２面２３の中心軸（中心軸線）１９に沿って下側に伸び、キャリア２１と一体に形成されている。太陽歯車３０は、中心軸線１９に沿った回転軸（軸、シャフト）３１と、軸３１の周囲に形成された歯３５とを含む。太陽歯車３０の軸３１の端部は２段構造となっており、第１の穴２４に挿入される突起部３２と、軸方向（スラスト方向）の位置を決める端面３３と、歯の下端３６とが、突起部３２から順番に外（周辺、半径方向）に広がるように階段状に形成されている。
【００１８】
なお、モータが接続され、モータの回転力が入力されるピニオンギア１５は、第１段の遊星歯車ユニット１１における太陽歯車として機能する。また、３段目の遊星歯車ユニット１３のキャリアユニット２０においては、キャリア２１の第２の面２３には、太陽歯車に代えて、第２の面２３の中心軸１９に沿って出力軸１６が一体として形成されている。したがって、３段目の遊星歯車４０の回転は、キャリア２１を通じて出力軸１６から出力される。
【００１９】
キャリアユニット２０は、樹脂で形成してもよく、金属などで形成してもよい。キャリアユニット２０を樹脂で形成することにより、回転によるノイズおよび振動を抑制しやすい。一方、金属などで形成することにより、耐久性が向上し、回転にともなう変形などを抑制できる。したがって、回転数の比較的高い入力側に近い段のキャリアユニット２０を樹脂製とし、大きなトルクがかかりやすい出力側のキャリアユニット２０を金属により形成する構成は好適な例の１つである。
【００２０】
遊星歯車４０は、歯車本体４２と、歯車本体４２の下面４３の中心から突き出た回転軸（ボス、シャフト、軸）４１とを含み、ボス４１は歯車本体４２と一体形成され、ボス付き遊星歯車を構成している。ボス４１を含めた遊星歯車４０の端部は２段構造となっており、第２の穴２５に挿入されるボス４１と、軸方向（スラスト方向）の位置を決める端面（下面）４３と、歯の下端４６とが、ボス４１から順番に外（周辺、半径方向）に広がるように階段状に形成されている。遊星歯車４０の上面４４も段付き加工され、歯４５の上端４７が上面４４とは面一にならないようになっている。
【００２１】
ボス４１と歯車本体４２とが一体になったボス付き遊星歯車４０であれば、遊星歯車４０の中心に穴を形成する必要がない。このため、本体４２の強度を確保しやすく、さらにボス４１の径を太くすることにより、ボス４１と本体４２との接続強度を確保することができる。
【００２２】
遊星歯車４０は、樹脂で形成してもよく、金属などで形成してもよい。樹脂で形成することにより、回転時にノイズ等の発生を抑制しやすい。一方、金属などで形成することにより、耐久性を高め、回転にともなう変形などを抑制できる。回転数の比較的高い入力側の近い段の遊星歯車４０を樹脂製とし、大きなトルクがかかりやすい出力側の遊星歯車４０を金属製とするように構成するのは好適な例の１つである。
【００２３】
図３に中間段の遊星歯車ユニットを展開して示している。図４に、組み立てられたキャリアユニット２０および遊星歯車４０の一部を拡大して断面図により示している。キャリアユニット２０の第２のガイド面２７の第２の穴２５に遊星歯車４０のボス４１が挿入され、遊星歯車４０の下面４３が第２のガイド面２７に接して軸方向（スラスト方向）の位置が決まる。当段の太陽歯車３０の歯３５が遊星歯車４０の歯４５と噛み合うように、太陽歯車３０の軸３１の突起部３２が第１のガイド面２６の中心部に形成された第１の穴２４に挿入される。
【００２４】
当段の太陽歯車３０の端面３３が、第２のガイド面２７に対して凹んだ第１のガイド面２６に接し、当段の太陽歯車３０の中心軸方向（スラスト方向）の位置が決まる。したがって、太陽歯車３０と遊星歯車４０のスラスト方向の位置は、段差がある第１のガイド面２６および第２のガイド面２７により軸方向に段差がある（面一にならない）ように決まり、太陽歯車３０の歯の下端３６の位置と、遊星歯車４０の歯の下端４６の位置とが軸方向（スラスト方向）にずれる。したがって、太陽歯車３０の歯３５の端３６と遊星歯車４０の歯４５の端４６とが接触することを防止できる。このため、太陽歯車３０の歯３５の端３６と遊星歯車４０の歯４５の端４６とが接触することによる歯欠けや、振動およびノイズの発生を抑制できる。
【００２５】
また、太陽歯車３０においては、歯の下端３６が、スラスト方向の位置決めを行う端面３３に対して段差がある構造（段付き加工）を採用している。このため、歯の端（縁）３６が第１のガイド面２６と接触せず、歯３５の端３６の摩耗や、歯３５による第１のガイド面２６の摩耗を抑制でき、経年劣化によるノイズや振動の発生を抑制できる。遊星歯車４０においても同様であり、歯の下端４６が、スラスト方向の位置決めを行う端面（下面）４３に対して段差がある構造（段付き加工）を採用することにより、歯の端（縁）４６が第２のガイド面２７と接触せず、これらの部分の摩耗を抑制でき、ノイズや振動の発生を抑制できる。
【００２６】
また、遊星歯車４０を遊星歯車４０の回転軸に直交する方向および回転軸に沿った方向に対して、位置決めできるため、遊星歯車４０は、回転時に回転軸がぶれたり、回転時に振動したりしにくい。したがって、遊星歯車４０の回転にともなう騒音の発生をさらに抑制できる。
【００２７】
さらに、遊星歯車４０の歯４５は、歯４５の下側の端４６が第２のガイド面２７と、歯４５の上側の端４７がキャリア２１の第２の面２３と、それぞれ接しないように形成されている。したがって、遊星歯車４０が回転しても、遊星歯車４０の歯４５の端４６および４７が、第２のガイド面２７および第２の面２３と接触して削れたり、ノイズを発生したりすることをさらに抑制できる。
【００２８】
この減速装置１において、例えば、太陽歯車３０の歯数を１１、ハウジング２の内歯歯車３の歯数を５５とすると、遊星歯車ユニット１０の１段当たりの減速比は、以下のようになる。
０．１６７＝１１／（１１＋５５）
この減速装置１は、３段の遊星歯車ユニット１１、１２および１３を備えている。したがって、全体の減速比は以下のようになる。
０．００４６＝０．１６７３
【００２９】
このように簡易な構成で、コンパクトでありながら、高い減速比を備えた減速装置１を提供できる。また、この減速装置１においては、キャリアユニット２０の第１のガイド面２６に形成された第１の穴２４に、当段のキャリアユニット２０の太陽歯車３０の軸３１を挿入して、太陽歯車３０の端面３３を第１のガイド面２６により太陽歯車３０の軸方向の位置決めをするとともに、キャリアユニット２０の第２のガイド面２７に形成された複数の第２の穴２５に複数の遊星歯車４０の軸４１を挿入して、遊星歯車４０の下面４３を第２のガイド面２７により遊星歯車４０の軸方向に位置決めする。また、中段の遊星歯車ユニット、例えば遊星歯車ユニット１２では、前後の段１１および１３のキャリアユニット２０により挟まれた状態で遊星歯車４０が回転する。さらに、キャリアユニット２０においては遊星歯車４０を支持するキャリア２１と太陽歯車３０とが一体構造であり、各遊星歯車４０においては、歯車本体４２と軸４１とが一体構造となっており、振動やがたつきが発生しにくく、それによるノイズも発生しにくい構成となっている。このため、キャリアユニット２０や遊星歯車４０の軸がぶれたり、振動したりすることがなく、安定して回転できる、さらに、回転を安定させることにより、ノイズの発生を抑制できる。
【００３０】
さらに、太陽歯車３０の中心軸方向の位置決めをする第１のガイド面２６を、遊星歯車４０の中心軸方向の位置決めをする第２のガイド面２７に対して、それぞれの歯の端３６および４６の位置がずれるように凹ませて構成している。このため、歯の端３６および４６同士が接触して、ノイズ等が発生するのをさらに抑制できる。
【００３１】
なお、上記においては、モータの回転数を減速する場合を例に説明したが、入力側と出力側とを入れ替えることにより、回転数を増加する変速装置としても使用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  減速装置
２０  キャリアユニット、  ２１  キャリア
２６  第１のガイド面、  ２７  第２のガイド面
３０  太陽歯車
４０  遊星歯車
【図１】
2017057993.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017057993.tif 000006