| 【発明の名称】 |
遊星歯車変速装置及び電動機 |
| 【発明者】 |
【氏名】孝橋 保郎
【氏名】弓山 茂
|
| 【要約】 |
【課題】高強度を有すると共に、製造の容易な遊星歯車変速装置及びこれを用いた電動機を提供することにある。
【解決手段】遊星歯車変速装置１１は、互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車１８及び外歯車１９と、これら内歯車１８と外歯車１９との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車２０と、この遊星歯車２０を回転自在に保持する遊星保持体４ｂとを有している。遊星歯車２０は、遊星保持体が回転自在保持するための中心穴２０ａと外周歯形２０ｂを設けた中空円筒形状であり、遊星保持体側の端部外周歯形側に鍔テーパ部２０ｃを備えている。また、内歯車１８は、内周部に歯形１８ｂを設けた中空円筒形状であり、反遊星保持体側の内周歯形側に鍔テーパ部１８ｃを備えている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する遊星歯車変速装置において、上記遊星歯車は、上記遊星保持体が回転自在保持するための中心穴と外周歯形を設けた中空円筒形状であり、遊星保持体側の端部外周歯形側に鍔テーパ部を備えることを特徴とする遊星歯車変速装置。
【請求項２】互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する遊星歯車変速装置において、上記内歯車は、内周部に歯形を設けた中空円筒形状であり、反遊星保持体側の内周歯形側に鍔テーパ部を備えることを特徴とする遊星歯車変速装置。
【請求項３】互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する遊星歯車変速装置において、上記遊星歯車は、遊星保持体側の端部外周歯形側に鍔テーパ部を備え、反遊星保持体側の端部外周歯形側にだれテーパ形状部を備え、上記内歯車は、反遊星保持体側の内周歯形側に鍔テーパ部を備え、遊星保持体側の内周歯形側にだれテーパ形状部を備え、上記遊星歯車の鍔テーパ部を上記内歯車のだれテーパ形状部に対向させ、上記遊星歯車のだれテーパ形状部を上記内歯車の鍔テーパ部に対向させた上で、上記遊星歯車の外周歯形が上記内歯車の内周歯形と噛み合うことを特徴とする遊星歯車変速装置。
【請求項４】回転軸と、この回転軸とともに回転する回転子と、この回転子の外周側に設けられた固定子と、上記回転軸の回転を変速して伝達する変速機とを有し、上記変速機は、互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する電動機において、上記遊星歯車は、上記遊星保持体が回転自在保持するための中心穴と外周歯形を設けた中空円筒形状であり、遊星保持体側の端部外周歯形側に鍔テーパ部を備えることを特徴とする電動機。
【請求項５】回転軸と、この回転軸とともに回転する回転子と、この回転子の外周側に設けられた固定子と、上記回転軸の回転を変速して伝達する変速機とを有し、上記変速機は、互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する電動機において、上記内歯車は、内周部に歯形を設けた中空円筒形状であり、反遊星保持体側の内周歯形側に鍔テーパ部を備えることを特徴とする電動機。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遊星歯車変速装置及びこの遊星歯車変速装置を用いた電動機に係り、特に、自動車用スタータなどに用いるに好適な遊星歯車変速装置及び電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動車用スタータにおいては、小型のモータを用いる一方で、駆動トルクを大きくするために、モータの回転駆動力を減速して伝達する変速装置を用いている。従来の自動車用スタータにおいて用いられる変速装置としては、通常の歯車機構を用いた２軸式のものと、遊星歯車を用いた同軸式のものが知られているが、近年では、小型軽量化が可能な遊星歯車変速装置を用いた自動車用スタータが広く用いられるようになっている。
【０００３】一般に、遊星歯車変速装置は、外歯車（太陽歯車），内歯車，遊星歯車から構成されているが、従来の遊星歯車としては焼結品が用いられている。また、例えば、特開平１０ー２０５４２２号公報に記載されているように、遊星歯車を、歯部を有する外側円筒部と、軸に支承される内側円筒部と、両円筒部を連結する連結板部とから構成し、外側円筒部と内側円筒部との間に中空空間を設けて断面を略コ字状になるようにして成形するものも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焼結品や特開平１０ー２０５４２２号公報に記載されているような遊星歯車では、歯数を小さくしようとすると、強度不足が発生し易いという問題があった。即ち、最近の自動車用スタータに用いられる遊星歯車変速装置の減速比は、例えば、６．０程度である。それに対して、従来から用いられている２軸式の変速装置の減速比は、２．５〜４．０程度である。
【０００５】遊星歯車変速装置における減速比は、内歯車の歯数（Ｚ内）と、太陽歯車（外歯車）の歯数（Ｚ太）から、減速比＝（Ｚ内）／（Ｚ太）＋１として求められる。ここで、遊星歯車変速装置の減速比を、２軸式並に低くしようとするためには、内歯車の歯数（Ｚ内）を小さくすることが必要となる。
【０００６】また、内歯車の歯数（Ｚ内）と、太陽歯車の歯数（Ｚ太）と、遊星歯車の歯数（Ｚ遊）の関係は、（Ｚ内）＝（Ｚ太）＋２×（Ｚ遊）
で表されることから、内歯車の歯数（Ｚ内）を小さくするためには、遊星歯車の歯数（Ｚ遊）を小さくする必要がある。
【０００７】一般に、遊星歯車は軸受等によって支承されているため、遊星歯車の歯数を小さくするために、遊星歯車の外径を小さくすると、遊星歯車の中心穴径と外周歯底径間の肉厚が薄くなる。遊星歯車が焼結品の場合には、この肉厚が薄くなると、強度不足が発生し易いという問題があった。
【０００８】また、特開平１０ー２０５４２２号公報に記載されているような遊星歯車においては、外側円筒部と内側円筒部との間に中空空間を設けて断面を略コ字状になるように成形する場合、略コ字状断面の角部は応力集中形状であり、駆動時に曲げ荷重がかかるため、強度が低下して、断面角部が疲労破壊するという問題があった。また、遊星歯車は、絞り加工により成形しているため、反連結板部側端面が平面となるように歯車成形できないため、後加工が必要となり、製造工程が煩雑化するという問題もあった。
【０００９】本発明の目的は、高強度を有すると共に、製造の容易な遊星歯車変速装置及びこれを用いた電動機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成するために、本発明は、互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する遊星歯車変速装置において、上記遊星歯車は、上記遊星保持体が回転自在保持するための中心穴と外周歯形を設けた中空円筒形状であり、遊星保持体側の端部外周歯形側に鍔テーパ部を備えるようにしたものである。かかる構成により、遊星歯車は一体構造であるとともに鍔テーパ部付き形状であるので高強度にできるとともに、中空円筒ブランクからの１回冷間押し出し成形仕上げが可能となるため、製造が容易に行えるものとなる。
【００１１】（２）上記目的を達成するために、本発明は、互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する遊星歯車変速装置において、上記内歯車は、内周部に歯形を設けた中空円筒形状であり、反遊星保持体側の内周歯形側に鍔テーパ部を備えるようにしたものである。かかる構成により、内歯車は一体構造であるとともに鍔テーパ部付き形状であるので高強度にできるとともに、中空円筒ブランクからの１回冷間押し出し成形仕上げが可能となるため、製造が容易に行えるものとなる。
【００１２】（３）上記目的を達成するために、本発明は、互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する遊星歯車変速装置において、上記遊星歯車は、遊星保持体側の端部外周歯形側に鍔テーパ部を備え、反遊星保持体側の端部外周歯形側にだれテーパ形状部を備え、上記内歯車は、反遊星保持体側の内周歯形側に鍔テーパ部を備え、遊星保持体側の内周歯形側にだれテーパ形状部を備え、上記遊星歯車の鍔テーパ部を上記内歯車のだれテーパ形状部に対向させ、上記遊星歯車のだれテーパ形状部を上記内歯車の鍔テーパ部に対向させた上で、上記遊星歯車の外周歯形が上記内歯車の内周歯形と噛み合うようにしたものである。かかる構成により、遊星歯車及び内歯車は一体構造であるとともに鍔テーパ部付き形状であるので高強度にできるとともに、中空円筒ブランクからの１回冷間押し出し成形仕上げが可能となるため、製造が容易に行え、さらに、鍔テーパ部形状であることにより、遊星歯車と内歯車の噛み合い長の大きな短縮化を避け得るものとなる。
【００１３】（４）上記目的を達成するために、本発明は、回転軸と、この回転軸とともに回転する回転子と、この回転子の外周側に設けられた固定子と、上記回転軸の回転を変速して伝達する変速機とを有し、上記変速機は、互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する電動機において、上記遊星歯車は、上記遊星保持体が回転自在保持するための中心穴と外周歯形を設けた中空円筒形状であり、遊星保持体側の端部外周歯形側に鍔テーパ部を備えるようにしたものである。かかる構成により、遊星歯車は一体構造であるとともに鍔テーパ部付き形状であるので高強度にできるとともに、中空円筒ブランクからの１回冷間押し出し成形仕上げが可能となるため、製造が容易に行えるものとなる。
【００１４】（５）上記目的を達成するために、本発明は、回転軸と、この回転軸とともに回転する回転子と、この回転子の外周側に設けられた固定子と、上記回転軸の回転を変速して伝達する変速機とを有し、上記変速機は、互いに軸心が同一であり，太陽歯車を構成する内歯車及び外歯車と、これら内歯車と外歯車との間で内歯車及び外歯車に噛み合いつつ回転する遊星歯車と、この遊星歯車を回転自在に保持する遊星保持体とを有する電動機において、上記内歯車は、内周部に歯形を設けた中空円筒形状であり、反遊星保持体側の内周歯形側に鍔テーパ部を備えるようにしたものである。かかる構成により、内歯車は一体構造であるとともに鍔テーパ部付き形状であるので高強度にできるとともに、中空円筒ブランクからの１回冷間押し出し成形仕上げが可能となるため、製造が容易に行えるものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態による電動機の構成について説明する。なお、本実施形態は、遊星歯車変速装置を自動車用スタータに適用したものである。最初に、図１を用いて、本実施形態による電動機の全体構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態による電動機の全体構成を示す縦断面図である。
【００１６】スタータ１は、減速機付き電動部２と、ピニオン３と、従動軸（ピニオンシャフト）４と、オーバーランニングクラッチ５と、シフトレバー６と、電磁スイッチ部７とを有している。
【００１７】減速機付き電動部２は、回転軸（アーマチャシャフト）８と、回転子（アーマチャ）９と、固定子（ステータ）１０と、遊星歯車変速装置１１と、整流子（コンミテータ）１２と、ブラシ１３とを備えている。アーマチャ９は、アーマチャシャフト８とともに回転する。ステータ１０は、アーマチャ９の外周側に設けられている。遊星歯車変速装置１１は、アーマチャシャフト８の回転を所定の歯車比で変速して伝達する。コンミテータ１２は、アーマチャ９に電気的に接続されている。ブラシ１３は、コンミテータ１２に摺動接触して電流を供給する。
【００１８】遊星歯車変速装置１１は、内歯車１８と、外歯車１９と、複数の遊星歯車２０とから構成されている。遊星歯車２０は、例えば、３個用いられている。遊星歯車２０は、軸受２１を介して、遊星保持体４ｂに回転自在に保持されている。外歯車１９は、アーマチャシャフト８と一体的に構成されている。内歯車１８の一方の端部は、センタプレート２６によって保持され、他方の端部は、ゴム製のカバー２２を介してセンタブラケット２７によって保持されている。なお、遊星歯車変速装置１１の詳細構成については、図２を用いて後述する。
【００１９】ピニオン３は、通常はギアケース２３内に保持されている。ピニオン３が、矢印Ａ方向に移動すると、図示しないエンジンのリングギヤに噛み合って、スタータ１の駆動力をエンジンに伝達する。ピニオン３は、クラッチスリーブ１７と軸受２８を介してピニオンシャフト４に支持されている。ピニオンシャフト４は、軸受２４を介してセンタブラケット２７に回転自在に保持されている。オーバーランニングクラッチ５は、ピニオンシャフト４に形成されたヘリカルスプライン４ａを介してピニオンシャフト４と係合するクラッチスリーブ１７及びピニオン３のクラッチインナ部３ｂと、ローラ２９とにより構成されている。シフトレバー６は、オーバーランニングクラッチ５及びピニオン３のリングギヤへの係脱を行うものである。電磁スイッチ部７は、シフトレバー６を動作させる。
【００２０】電磁スイッチ部７は、コイルケース１４と、プランジャ１５と、トーションバネ１６とを備えている。コイルケース１４は、図示しない電磁コイルを内包している。プランジャ１５は、コイルケース１４内の電磁コイルの電磁力により吸引される。トーションバネ１６は、一端がコイルケース１４内で固定されており、シフトレバー６は、その回動支点をこのトーションバネ１６に支持されている。
【００２１】次に、本実施形態による電動機の動作について説明する。図示しないキースイッチがＯＮになると、電磁スイッチ部７の電磁コイルが通電されて電磁力が発生し、プランジャ１５が図中左方向（矢印Ｂ方向）に吸引される。プランジャ１５がＢ方向に移動すると、シフトレバー６を介して、オーバーランニングクラッチ５及びピニオン３が、ヘリカルスプライン４ａの作用で回転しつつ、軸方向（矢印Ａ方向）に押し出され、図示しないリングギヤに噛み合うことになる。
【００２２】一方、電磁スイッチ部７に内臓されている可動接点（図示せず）がプランジャ１５に押されて導通状態になり、バッテリ（図示せず）からのバッテリ電流がブラシ１３及びコンミテータ１２を介してアーマチャ９のアーマチャコイル９ａへと通電される。これにより、アーマチャ９に電磁力が発生し、永久磁石を配したステータ１０との磁力相互作用により、アーマチャ９及びアーマチャシャフト８が回転し、この回転が遊星歯車変速装置１１、ピニオンシャフト４、及びピニオン３を介してリングギヤに伝達され、エンジンが始動する。
【００２３】次に、図２を用いて、本実施形態による電動機に用いる遊星歯車変速装置１１の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による電動機に用いる遊星歯車変速装置の構成を示す要部断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００２４】遊星歯車変速装置１１は、内歯車１８と、外歯車１９と、複数の遊星歯車２０とから構成されている。内歯車１８及び外歯車１９は、互いに軸心が同一であり、太陽歯車を構成する。複数の遊星歯車２０は、内歯車１８及び外歯車１９との間で内歯車１８及び外歯車１９に噛み合いつつ回転する。遊星歯車２０は、例えば、３個用いられている。
【００２５】遊星歯車２０は、軸受２１を介して、遊星歯車軸４ｃに回転自在に保持されている。遊星歯車軸４ｃは、ピニオンシャフト４の一部に構成される遊星保持体４ｂに固定されている。遊星歯車２０は、中心穴２０ａと、外周歯形部２０ｂと、鍔テーパ部２０ｃと、だれテーパ形状部２０ｄとを備えており、その詳細については、図３を用いて後述する。
【００２６】外歯車１９は、アーマチャシャフト８と一体的に構成されている。アーマチャシャフト８の端部は、軸受２５を介して、ピニオンシャフト４に回転自在に保持されている。外歯車１９は、軸部１９ａと、外周歯形部１９ｂと、鍔テーパ部１９ｃと、だれテーパ形状部１９ｄとを備えており、その詳細については、図５を用いて後述する。
【００２７】内歯車１８の一方の端部は、センタプレート２６によって保持され、他方の端部は、ゴム製のカバー２２を介してセンタブラケット２７によって保持されている。内歯車１８は、外周部１８ａと、内周歯形部１８ｂと、鍔テーパ部１８ｃと、だれテーパ形状部１８ｄと、複数の突起部１８ｅを備えており、その詳細については、図４を用いて後述する。
【００２８】ここで、図３を用いて、本実施形態による電動機の遊星歯車変速装置に用いる遊星歯車２０の構成について説明する。図３は、本発明の一実施形態による電動機の遊星歯車変速装置に用いる遊星歯車の構成を示す斜視図である。なお、図２と同一符号は同一部分を示している。
【００２９】図２において説明したように、遊星歯車２０は、中心穴２０ａと、外周歯形部２０ｂと、鍔テーパ部２０ｃと、だれテーパ形状部２０ｄとを備えている。中心穴２０ａは、図２に示したように、その内部に軸受２１が取り付けられ、遊星歯車２０を遊星歯車軸４ｃに回転自在に保持するために用いられる。外周歯形部２０ｂは、歯車の歯形を形成するとともに、中心穴２０ａと共に中空円筒形状を形成する。鍔テーパ部２０ｃは、外周歯形部２０ｂの片側端部に形成されているものであり、複数の外周歯形部２０ｂの端部を連結する鍔状であるとともに、複数の外周歯形部２０ｂの間の部分はテーパ状になっている。だれテーパ形状部２０ｄは、外周歯形部２０ｂの他端側に形成されているものであり、各外周歯形部２０ｂの端部がテーパ状になっている。
【００３０】次に、図４を用いて、本実施形態による電動機の遊星歯車変速装置に用いる内歯車１８の構成について説明する。図４は、本発明の一実施形態による電動機の遊星歯車変速装置に用いる内歯車の構成を示す斜視図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００３１】内歯車１８は、外周部１８ａと、内周歯形部１８ｂと、鍔テーパ部１８ｃと、だれテーパ形状部１８ｄと、突起部１８ｅを備えている。外周部１８ａは、内周歯形１８ａと共に中空円筒形状を形成するとともに、複数の突起部１８ｅが形成されている。内周歯形部１８ａは、歯車の歯形を形成する。鍔テーパ部１８ｃは、内周歯形部１８ｂの片側端部に形成されているものであり、複数の内周歯形部１８ｂの端部を連結する鍔状であるとともに、複数の内周歯形部１８ｂの間の部分はテーパ状になっている。だれテーパ形状部１８ｄは、内周歯形部１８ｂの他端側に形成されているものであり、各内周歯形部１８ｂの端部がテーパ状になっている。突起部１８ｅは、外周部１８ａに複数個凸状に形成されており、センタブラケット２７の内周側に形成されている凹部と係合して、内歯車１８の回転を阻止する。
【００３２】次に、図５を用いて、本実施形態による電動機の遊星歯車変速装置に用いる外歯車１９の構成について説明する。図５は、本発明の一実施形態による電動機の遊星歯車変速装置に用いる外歯車の構成を示す斜視図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００３３】外歯車１９は、アーマチャシャフト８と一体的に形成されており、軸部１９ａと、外周歯形部１９ｂと、鍔テーパ部１９ｃと、だれテーパ形状部１９ｄとを備えている。軸部１９ａは、図２に示したように、軸受２５を介して、ピニオンシャフト４に回転自在に保持される。外周歯形部１９ｂは、歯車の歯形を形成する。鍔テーパ部１９ｃは、外周歯形部１９ｂの片側端部に形成されているものであり、複数の外周歯形部１９ｂの端部を連結する鍔状であるとともに、複数の外周歯形部１９ｂの間の部分はテーパ状になっている。だれテーパ形状部１９ｄは、外周歯形部１９ｂの他端側に形成されているものであり、各外周歯形部１９ｂの端部がテーパ状になっている。
【００３４】ここで、再び、図２を用いて、遊星歯車２０と内歯車１８と外歯車１９の噛み合い関係について説明する。外歯車１９の外周歯形部１９ｂは、遊星歯車２０の外周歯形部２０ｂと噛み合う。また、このとき、外歯車１９の鍔テーパ部１９ｃは、遊星歯車２０のだれテーパ形状部２０ｄと対向しており、外歯車１９のだれテーパ形状部１９ｄは、遊星歯車２０の鍔テーパ部２０ｃと対向している。
【００３５】さらに、遊星歯車２０の外周歯形部２０ｂは、内歯車１８の内周歯形部１８ｂと噛み合う。また、このとき遊星歯車２０の鍔テーパ部２０ｃは、内歯車１８のだれテーパ形状部１８ｄと対向しており、遊星歯車２０のだれテーパ形状部２０ｄは、内歯車１８の鍔テーパ部１８ｃと対向している。
【００３６】次に、図６を用いて、本実施形態による電動機の遊星歯車変速装置に用いる遊星歯車の製造方法について説明する。図６は、本発明の一実施形態による電動機の遊星歯車変速装置に用いる遊星歯車の製造時の押し出し加工工程の説明図である。
【００３７】最初に、押し出し加工装置の構成について説明する。図６（ａ）に示すように、押し出し加工装置は、オガタ３１と、メガタ３２と、メピン３３とから構成され、中空円筒ブランク３０を押し出し加工することにより、遊星歯車を製造する。中空円筒ブランク３０の材料としては、例えば、低炭素鋼を用いる。
【００３８】オガタ３１は、突起軸３１ａと、押圧部３１ｂと、外周部３１ｃとから構成されている。突起軸３１ａは、オガタ３１の先端に設けられている。押圧部３１ｂは、外周部３１ｃと突起軸３１ａとの間に設けられており、中空円筒ブランク３０を押圧する。外周部３１ｃは、メガタ３２の大径の穴３２ｃと嵌合するものである。
【００３９】メガタ３２は、内周歯形３２ａと、テーパ部３２ｂと、大径の穴３２ｃと、小径の穴３２ｄと、底部３２ｅとから構成されている。大径の穴３２ｃは、オガタ３１の外周部３１ｃと嵌合する穴径を有している。小径の穴３２ｄは、底部３２ｅにメピン３３を挿入するためのものである。テーパ部３２ｂは、大径の穴３２ｃと内周歯形３２ａとの間に位置している。メピン３３は、オガタ３１の突起軸３１ａを支持するための挿入穴３３ａを備えている。
【００４０】次に、押し出し加工工程について説明する。最初に、図６（ａ）に示すように、メガタ３２の小径の穴３２ｄにメピン３３を配置し、また、大径の穴３２ｃ内に中空円筒ブランク３０を配置する。
【００４１】次に、図６（ｂ）に示すように、オガタ３１の突起軸３１ａを中空円筒ブランク３０中心穴に通過後、メピン３３の穴３３ａに挿入すると共に、オガタ３１の外周部３１ｃをメガタ３２の大径の穴３２ｃに挿入しつつ、オガタ３１の押圧部３１ｂにて中空円筒ブランク３０をメガタ３２の内周歯形３２ａと底部３２ｅとオガタ３１の突起軸３１ａとによって形成される空間に押し込む。
【００４２】オガタ３１の押圧部３１ｂの押し込みにより、中空円筒ブランク３０の外周部には、メガタ３２の内周歯形３２ａとテーパ部３２ｂ及び大径の穴３２ｃを転写して外周歯形部２０ｂと鍔テーパ部２０ｃが形成される。また、同時に、中空円筒ブランク３０の内周部には、オガタ３１の突起軸３１ａの円筒外周を転写して中心穴２０ａが形成され、鍔テーパ部２０ｃ側端面は中空円筒ブランク３０にオガタ３１の押圧部３１ｂを転写して形成される。
【００４３】このように中空円筒ブランク３０には、中心穴２０ａ、外周歯形部２０ｂ、鍔テーパ部２０ｃ及び鍔テーパ部２０ｃ側端面が同時に形成され、遊星歯車２０は中空円筒ブランク３０からの１回押し出し成形仕上げが可能となるので、中心穴２０ａに対する歯車精度及び鍔テーパ部２０ｃ側端面の直角精度を高く成形できる。また、押し出し成形であるため、遊星歯車２０の鍔テーパ部２０ｃと反対側の端面の外周歯形部２０ｂは、だれによる自然テーパ形状部２０ｄとなる。さらに、遊星歯車２０は一体構造である上に、鍔テーパ部２０ｃ付き形状であるので高強度高剛性にできる。さらに、上述した金型構造では、金型合わせ面が、円筒面または平面だけで成立つので、高精度な型合わせができ、バリ無しの１回押し出し成形仕上げが可能である。
【００４４】なお、上述の例では、中空円筒ブランク３０の材質を低炭素鋼としたが、アルミニウム等所望の強度を有し、押し出し成形可能な材質は全て使用可能である。また、内歯車１８と、アーマチャシャフト８の外周歯車１９についても歯形片端に鍔テーパ部があるので、同様にそれぞれバリ無しの１回押し出し成形仕上げができる。また、歯車の種類としては平歯車に限らず、はすば歯車等にも適用可能である。
【００４５】以上説明したように、本実施形態によれば、遊星歯車２０は、一体構造である上に鍔テーパ部２０ｃが付いた形状であるので高強度高剛性にできる。従って、遊星歯車の歯数を小さくできるので、遊星歯車変速装置の減速比を小さくすることができる。また、遊星歯車２０は、遊星保持体４ｂが回転自在保持するための中心穴２０ａと外周歯形部２０ｂを設けた中空円筒形状でかつ遊星保持体側の端部外周歯形側に鍔テーパ部２０ｃを設けた形状としているので、高靭性材質中空円筒ブランク３０からの１回冷間押し出し成形仕上げが可能となり、後加工も不要であるため、容易に製造することができる。さらに、１回冷間押し出し成形仕上げが可能であるため、中心穴２０ａに対する歯車精度及び中心穴２０ａに対する鍔テーパ部２０ｃの側端面の直角精度を高く成形できる。また、押し出し成形であるため、遊星歯車２０の反鍔テーパ部側端面外周歯形は、だれによる自然テーパ形状部２０ｄとすることができる。なお、さらに、強度剛性を向上させるために、遊星歯車を底付き形状とすることも可能であり、特に、遊星歯車の歯底径と中心穴の差が小さい時に有効である。
【００４６】従って、遊星歯車保持体４ｂより垂直に突出する遊星歯車軸４ｃを、軸受２１等を介して遊星歯車２０の中心穴２０ａに挿入し、中心穴２０ａに対し高い精度の直角度となるように成形した遊星歯車２０の鍔テーパ部２０ｃの側端面と遊星歯車保持体面の接触は円滑にできる。さらに、遊星歯車保持体４ｂと共に遊星歯車２０を挟持するセンタープレート２６に接する側の遊星歯車の端面は中高形状にできるため、センタープレート２６との接触も円滑で、遊星歯車２０、内歯車１８および外歯車１９を相互円滑に噛み合わせることができる。
【００４７】さらに、遊星歯車２０に噛み合うアーマチャシャフト８の外歯車１９も押し出し成形することにより、２つの歯車とも押し出し成形となり、歯車押し出し成形塑性流動円滑化の目的で歯車成形メガタに設けるテーパ形状により形成される一方の最終歯形成形部の鍔テーパ部の形状を、他方の歯車端面外周歯形のだれにより形成せれる中高自然テーパ形状と組み合わせることができる。そのため、遊星歯車２０の一端を鍔テーパ部付き形状にすることによる外歯車１９との噛み合い長の大きな短縮化を避けることができ、円滑な歯車噛み合いを維持できる。
【００４８】また、遊星歯車２０と同様に、内歯車１８を、内周部に歯形を設けた中空円筒形状で、かつ反遊星保持体側の内周歯形側に鍔テーパ部１８ｃを設けた形状とすることにより、内歯車１８も、中空ブランクからの１回冷間押し出し成形仕上げが可能となり、内歯車１８の鍔テーパ部１８ｃの側端面及び外径に対する歯車精度を高く成形できる。また、押し出し成形であるため、内歯車１８の反鍔テーパ部側の端面内周歯形はだれによる自然テーパ形状１８ｄとなる。さらに、内歯車は一体構造である上に鍔テーパ部付き形状であるので高剛性にできる。なお、さらに、剛性を高めるために、内歯車を底付き形状とすることも可能であり、特に、内歯車の歯底径と外径の差が小さい時に有効である。
【００４９】さらに、内歯車１８に噛み合う遊星歯車２０も押し出し成形することにより、２つの歯車とも押し出し成形となり、歯車押し出し成形塑性流動円滑化の目的で歯車成形メガタに設けるテーパ形状により形成される一方の最終歯形成形部の鍔テーパ部形状を、他方の歯車端面の外周歯形のだれにより形成せれる中高自然テーパ形状と組み合わせることができる。そのため、内歯車の一端を鍔テーパ部付き形状にすることによる遊星歯車との噛み合い長の大きな短縮化を避けることができ、円滑な歯車噛み合いを維持できる。また、上記遊星歯車２０や内歯車１８の歯形は、冷間押し出し加工によって成形されているので加工硬化しており、使用条件によっては、改めて焼き入れ等の硬化処理をする必要も無いものである。
【００５０】なお、以上の説明では、本発明は、動車用スタータに備えられる遊星歯車変速装置に適用しているが、これに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の装置、例えば、電動工具等に適用可能であり、同様の効果を得ることができるものである。また、遊星歯車変速装置としては、上述した例のような減速装置だけでなく、増速装置にも適用できるものである。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、遊星歯車変速装置及びこれを用いた電動機を、高強度を有すると共に、製造の容易なものとすることができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
|
| 【出願日】 |
平成１１年１０月２０日（１９９９．１０．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７８１６
【弁理士】
【氏名又は名称】春日 讓
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−１１６０８９（Ｐ２００１−１１６０８９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２７日（２００１．４．２７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９８１９７ |
|