CN109838508B - 行星齿轮装置及行星齿轮装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在外壳与轮架的线膨胀系数不同的情况下，即使环境温度发生变化，也能够容易得到所需的轴承特性的技术。本发明的行星齿轮装置具备：外壳，设置有内齿轮；外齿轮，与内齿轮啮合；轮架，配置在外齿轮的轴向侧部；及主轴承，配置在外壳与轮架之间，其中，主轴承是施加有预负荷的类型的轴承，外壳与轮架由线膨胀系数互不相同的材料制成，在由外壳、轮架及主轴承构成的轮架单元中，在将外壳相对于轮架开始旋转时施加于主轴承的滚动体的荷载设为滚动体启动荷载(Fbrg)的情况下，轮架单元构成为，在‑10℃～50℃的温度范围(Ra)内的滚动体启动荷载(Fbrg)落在3.0kgf～25.0kgf的容许范围(Rb)内。

Description

行星齿轮装置及行星齿轮装置的制造方法

本申请主张基于2017年11月27日申请的日本专利申请第2017-226510号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种行星齿轮装置及行星齿轮装置的制造方法。

背景技术

在专利文献1中公开有一种行星齿轮装置，其具备：外壳，设置有内齿轮；外齿轮，与内齿轮啮合；轮架，配置在外齿轮的轴向侧部；及主轴承，配置在外壳与轮架之间。该行星齿轮装置中，由铁系材料制成外齿轮，由线膨胀系数大于外齿轮的线膨胀系数的铝合金制成外壳。

专利文献1：日本特开2014-9808号公报

为了得到所需的轴承特性，有时向主轴承施加预负荷。在此，所需的轴承特性例如是指主轴承的转矩刚性。

并且，外壳和轮架有时使用线膨胀系数互不相同的材料制成。此时，若齿轮装置的周围的环境温度发生变化，则外壳与轮架的基于温度变化的体积变化量不同，使得施加于主轴承的预负荷发生变化，有可能无法得到所需的轴承特性。专利文献1的齿轮装置并没有采取针对这种问题的措施，期待对其进行改善。

发明内容

本发明的一种方式是鉴于这种情况而完成的，其目的之一在于提供一种，在外壳与轮架的线膨胀系数不同的情况下，即使环境温度发生变化，也能够容易得到所需的轴承特性的技术。

本发明的一种实施方式涉及一种行星齿轮装置，其具备：外壳，其设置有内齿轮；外齿轮，其与所述内齿轮啮合；轮架，其配置在所述外齿轮的轴向侧部；及主轴承，其配置在所述外壳与所述轮架之间，其中，所述主轴承是施加有预负荷的类型的轴承，所述外壳与所述轮架由线膨胀系数互不相同的材料制成，在由所述外壳、所述轮架及所述主轴承构成的轮架单元中，在讲所述外壳相对于所述轮架开始旋转时施加于所述主轴承的滚动体的荷载设为滚动体启动荷载的情况下，所述轮架单元构成为，在-10℃～50℃的温度范围内的所述滚动体启动荷载落在3kgf～25kgf的容许范围内。

根据本发明，在外壳与轮架的线膨胀系数不同的情况下，即使环境温度发生变化，也容易得到所需的轴承特性。

附图说明

图1是表示第1实施方式的行星齿轮装置的侧面剖视图。

图2是表示第1实施方式的轮架单元的一部分的放大图。

图3是表示轮架单元的单元温度与滚动体启动荷载之间的关系的图表。

图4是表示轴向收缩量与滚动体启动荷载之间的关系的图。

图5是表示第2实施方式的行星齿轮装置的侧面剖视图。

图中：10-行星齿轮装置，14-外齿轮，16-内齿轮，18、20-轮架，22-外壳，24、26-主轴承，28-收缩量调整部件，42-滚动体，52-轮架单元。

具体实施方式

以下，在实施方式及变形例中，对相同的构成要件标注相同的符号，并省略重复说明。并且，在各附图中，为了便于说明，适当省略构成要件的一部分，并且适当放大或缩小表示构成要件的尺寸。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式的行星齿轮装置10的侧面剖视图。本实施方式的行星齿轮装置10是通过使与内齿轮啮合的外齿轮摆动从而使内齿轮及外齿轮中的一个齿轮自转，并从输出部件向被驱动装置输出所产生的运动成分的偏心摆动型齿轮装置。

行星齿轮装置10主要具备输入轴12、外齿轮14、内齿轮16、轮架18、轮架20、外壳22、主轴承24、主轴承26及收缩量调整部件28。以下，将沿着内齿轮16的中心轴线La的方向称为“轴向”，将以该中心轴线La为中心的圆的圆周方向及半径方向分别称为“周向”及“径向”。并且，以下，为方便起见，将轴向上的一侧(图中右侧)称为输入侧，将轴向上的另一侧(图中左侧)称为输入相反侧。

输入轴12通过从驱动装置(未图示)输入过来的旋转动力而围绕旋转中心线进行旋转。本实施方式的行星齿轮装置10是输入轴12的旋转中心线与内齿轮16的中心轴线La设置在同一轴线上的中心曲柄式行星齿轮装置。驱动装置例如为马达、齿轮马达、引擎等。

本实施方式的输入轴12是具有用于使外齿轮14摆动的多个偏心部12a的曲轴。偏心部12a的轴心相对于输入轴12的旋转中心线偏心。在本实施方式中，设置有两个偏心部12a，相邻的偏心部12a的偏心相位差为180°。

外齿轮14分别对应于多个偏心部12a而独立设置。外齿轮14经由偏心轴承30旋转自如地支承于对应的偏心部12a。在外齿轮14上形成有供销部件32贯穿的销孔14a。在销部件32与销孔14a之间设置有间隙，其成为用于吸收外齿轮14的摆动成分的游隙。销部件32与销孔14a的内壁面局部接触。

内齿轮16与外齿轮14啮合。本实施方式的内齿轮16具有支承于外壳22的内周部并且构成内齿轮16的内齿的多个外销16a。在本实施方式中，内齿轮16的内齿数(外销16a的数量)比外齿轮14的外齿数多一个。

外壳22整体呈筒状，并且在外壳22的内周部设置有内齿轮16。在外壳22的外周部设置有圆环状的凸缘部22a。凸缘部22a相对于内齿轮16与外齿轮14的啮合部位设置在径向外侧。在凸缘部22a，沿周向隔着间隔形成有能够拧入螺纹部件的内螺纹孔22b。

轮架18、20配置在外齿轮14的轴向侧部。轮架18、20包括配置在外齿轮14的输入侧的侧部的输入侧轮架18以及配置在外齿轮14的输入相反侧的侧部的输入相反侧轮架20。轮架18、20呈圆盘状，其经由输入轴轴承34将输入轴12支承为旋转自如。

输入侧轮架18和输入相反侧轮架20通过销部件32而连结在一起。销部件32在从外齿轮14的轴心沿径向偏移的位置上沿轴向贯穿多个外齿轮14。本实施方式的销部件32设置成与输入相反侧轮架20相同的部件的一部分，但是，也可以与轮架18、20分体设置。围绕内齿轮16的中心轴线La隔着间隔设置有多个销部件32。

在本实施方式的销部件32上形成有在轴向上的端面开口的内螺纹孔32a。在输入侧轮架18形成有带有阶梯的插穿孔38，螺纹部件36从输入侧轮架18的与销部件32相反的一侧插入于该插穿孔38。通过将螺纹部件36拧入内螺孔32a中，将销部件32固定在输入侧轮架18。另外，在本实施方式的输入侧轮架18上形成有供销部件32的前端部插入的销孔40。

以下，将向被驱动装置输出旋转动力的部件称为输出部件，将固定在用于支承行星齿轮装置10的外部部件的部件称为被固定部件。在本实施方式中，输出部件是外壳22，被固定部件是输入相反侧轮架20。输出部件经由主轴承24、26而旋转自如地支承在被固定部件。

图2是表示主轴承24、26及其周围结构的一部分的放大图。主轴承24、26包括配置在输入侧轮架18与外壳22之间的输入侧主轴承24以及配置在输入相反侧轮架20与外壳22之间的输入相反侧主轴承26。在本实施方式中，一对主轴承24、26以所谓的背对背组合的状态配置，而且各自的作用线Lw(后述)相对于主轴承24、26在向径向外侧偏移的位置彼此交叉。

本实施方式的主轴承24、26除了具备多个滚动体42之外，还具备保持器44。沿周向隔着间隔设置有多个滚动体42。本实施方式的滚动体42是球体。保持器44保持多个滚动体42的相对位置，并且将多个滚动体42支承为旋转自如。

本实施方式的主轴承24、26具备外圈48，在外圈48设置有供滚动体42滚动的外侧滚动面46，但是，并不具备设置有供滚动体42滚动的内侧滚动面50的内圈。取而代之，内侧滚动面50设置在轮架18、20的外周面。外侧滚动面46设置在滚动体42的径向外侧，内侧滚动面50设置在滚动体42的径向内侧。外圈48通过过盈配合、过渡配合等配合而与外壳22一体化。

主轴承24、26是施加有预负荷Fp的类型的轴承。可以说主轴承24、26是需要调节预负荷Fp的类型的轴承。在本实施方式中，作为这一类型的轴承，例示了角接触球轴承。除此之外，作为这一类型的轴承还可举出后述的圆锥滚子轴承、角接触滚子轴承等滚动轴承。施加预负荷Fp主要是为了确保主轴承24、26的转矩刚性等轴承特性。

预负荷Fp沿着作用于滚动体42的荷载的作用线Lw的方向施加。在滚动体42为球体的情况下，该作用线Lw成为连接滚动体42与内侧滚动面50的接触点和滚动体42与外侧滚动面46的接触点的直线。本实施方式的主轴承24、26的作用线Lw相对于与轴向正交的正交面倾斜，作用线Lw相对于该正交面所呈的接触角θ超过0度。在本实施方式中，接触角θ在40°～55°的范围内，优选在45°～55°的范围内。

收缩量调整部件28用于调节主轴承24、26的预负荷Fp。将主轴承24、26的内部间隙变成零之后滚动体42沿着上述作用线Lw的方向收缩的量(缩短的量)设为收缩量，并将收缩量的轴向分量设为轴向收缩量。通过使用收缩量调整部件28来调整轴向收缩量从而调节主轴承24、26的预负荷Fp。

收缩量调整部件28与外壳22及轮架18、20分体设置。本实施方式的收缩量调整部件28是与主轴承24、26的构成组件分体构成的板状的垫片，并且通过改变其厚度来调整轴向收缩量。本实施方式的收缩量调整部件28配置在销部件32的轴向上的端面与输入侧轮架18之间。在将收缩量调整部件28配置在该部位的情况下，越使收缩量调整部件28的厚度变薄，越能够增加轴向收缩量。

外壳22及轮架18、20分别由线膨胀系数[1/K]互不相同的材料制成。在本实施方式中，外壳22由铝系材料制成，输入侧轮架18及输入相反侧轮架20则由铁系材料制成。例如，铝系材料的线膨胀系数为20×10^-6～25×10^-6[1/K]，铁系材料的线膨胀系数为10×10^-6～15×10^-6[1/K]。外壳22由线膨胀系数大于轮架18、20的材料的线膨胀系数的材料制成。另外，在本实施方式中，主轴承24、26的构成组件(本例子中为滚动体42及外圈48)也由与轮架18、20相同的铁系材料制成。详细而言，轮架18、主轴承24、26的构成组件由轴承钢制成，轮架20由在JIS的SCM420中规定的铬钼钢制成。

下面，对上述行星齿轮装置10的动作进行说明。若旋转动力从驱动装置传递到输入轴12，则输入轴12的偏心部12a围绕穿过输入轴12的旋转中心线进行旋转，该偏心部12a使外齿轮14摆动。此时，外齿轮14以自身的轴心围绕输入轴12的旋转中心线进行旋转的方式进行摆动。若外齿轮14进行摆动，则外齿轮14与内齿轮16的啮合位置依次偏移。其结果，输入轴12每旋转一次，外齿轮14及内齿轮16中的一方自传相当于外齿轮14与内齿轮16的齿数差的量。

在像本实施方式那样外壳22为输出部件且输入相反侧轮架20固定在外部部件的情况下，内齿轮16自转。另一方面，在输入相反侧轮架20为输出部件且外壳22固定在外部部件的情况下，外齿轮14自转。输入轴12的旋转以对应于外齿轮14与内齿轮16的齿数差的减速比进行减速，并从输出部件输出至被驱动装置。

在此，在本实施方式的行星齿轮装置10中，为了管理施加于滚动体42的预负荷Fp，使用轮架单元52的滚动体启动荷载Fbrg。该轮架单元52是指：由外壳22、轮架18、轮架20、主轴承24及主轴承26构成的单元。图2是表示轮架单元52的一部分的侧面剖视图。轮架单元52除了包括连结轮架18与轮架20的销部件32及螺纹部件36之外，还包括收缩量调整部件28。轮架单元52是除去了上述轮架单元52的构成组件以外的行星齿轮装置10的构成组件的组件，其不包括输入轴12、外齿轮14、输入轴轴承34、油封(未图示)等。轮架单元52可以通过拆卸行星齿轮装置10并拆除了上述输入轴12及外齿轮14等之后组合轮架单元52的构成组件而得到。

滚动体启动荷载Fbrg是指：在该轮架单元52中，外壳22相对于一对轮架18、20开始旋转时施加于主轴承24、26的滚动体42上的荷载。该滚动体启动荷载Fbrg与施加于主轴承24、26的滚动体42上的预负荷Fp之间具有正的相关关系。因此，通过使用该滚动体启动荷载Fbrg，能够管理施加于滚动体42的预负荷Fp。

图3是表示轮架单元52的温度(即，单元温度Tu)与滚动体启动荷载Fbrg之间的关系的图表。在此，本实施方式的轮架单元52的特征在于，在-10℃～50℃的温度范围Ra内的滚动体启动荷载Fbrg落在规定的容许范围Rb内。在此，“在-10℃～50℃的温度范围Ra内”表示：在-10℃～50℃的温度范围Ra内的任意温度均满足所述条件。

该-10℃～50℃的温度范围Ra确定为在使用行星齿轮装置10要满足的使用环境温度范围内使用行星齿轮装置10时行星齿轮装置10的构成组件达到的温度范围。在此，可以认为环境温度范围为-10℃～40℃的范围。并且可以认为，在该环境温度范围下使用时，行星齿轮装置10的构成组件受到内齿轮16与外齿轮14的啮合部位、主轴承24及主轴承26的滚动面46及滚动面50发热的影响而被加热到环境温度以上。因此，在此的温度范围Ra设定为上述环境温度范围的上限值加上预先能够想到的最大加热温度(10℃)后的-10℃～50℃的温度范围。

滚动体启动荷载Fbrg的容许范围Rb设定为3kgf～25kgf。若滚动体启动荷载Fbrg小于3kgf，则会受到尺寸公差等偏差的影响，可能会成为预负荷几乎或者完全未施加于主轴承24、26的状态。此时，有可能会无法得到所需的转矩刚性。若滚动体启动荷载超过25kgf，则施加于主轴承24、26的预负荷会变得过大，有可能会导致主轴承24、26的寿命下降，从而无法得到所需的寿命。若将滚动体启动荷载Fbrg的容许范围Rb设定为3kgf～25kgf，则即使受到偏差的影响，主轴承24、26也能够成为施加有预负荷的状态，并且能够稳定地得到所需的转矩刚性。并且，能够避免过大的预负荷施加于主轴承24、26，从而能够确保主轴承24、26的所需的寿命。

在主轴承24、26为角接触球轴承的情况下，滚动体启动荷载Fbrg的优选的容许范围Rc设定在3kgf～15kgf。在主轴承24、26为其滚动体42与滚动面46、50点接触的角接触球轴承的情况下，相比滚动体42与滚动面46、50线接触的滚子轴承，滚动面46、50与滚动体42的接触部位受到更大的荷载。因此，在主轴承24、26为角接触球轴承的情况下，从避免主轴承24、26的寿命下降的观点出发，与后述的滚子轴承相比，优选将应施加于主轴承24、26的预负荷设为更小。从该观点出发，将容许范围的上限值设定为15kgf。优选的容许范围Rc的下限值的理由与前述相同。

在图3中示出了表示从特定的轮架单元52测得的单元温度Tu与滚动体启动荷载Fbrg之间的关系的温度-荷载特性C1。如此，轮架单元52的温度-荷载特性C1具有特定的相关关系。在本例子中示出了滚动体启动荷载Fbrg随着单元温度Tu的增加而减小的负的相关关系的例子。因此，要想满足在上述温度范围Ra内使滚动体启动荷载落在容许范围Rb内的荷载条件，只要使轮架单元52的该温度范围的最小值和最大值下的滚动体启动荷载落在容许范围Rb即可。换言之，轮架单元52只要构成为如下即可：-10℃下的滚动体启动荷载Fbrg在容许范围Rb内，并且50℃下的滚动体启动荷载Fbrg也在容许范围Rb内。

作为满足上述荷载条件的结构，第一，有通过收缩量调整部件28来调整轴向收缩量的方法。例如，在单元温度Tu与滚动体启动荷载之间具有负的相关关系的情况下，若-10℃下的滚动体启动荷载Fbrg超过容许范围Rb的上限值，则以使轴向收缩量减小的方式进行调整从而使滚动体启动荷载Fbrg减小。并且，若50℃下的滚动体启动荷载Fbrg低于容许范围Rb的下限值，则以轴向收缩量增加的方式进行调整从而使滚动体启动荷载Fbrg增加。在使用该调整方法的情况下，就图3的例子而言，在整个温度范围内，温度-荷载特性C1的滚动体启动荷载Fbrg单调递减。

并且，作为满足上述荷载条件的结构，第二，有调整对轮架单元52的温度-荷载特性的倾斜度带来影响的外壳22及轮架18、20的线膨胀系数、轮架单元52的尺寸条件的方法。在此的温度-荷载特性的倾斜度是指，相对于单元温度Tu的变化的滚动体启动荷载Fbrg的变化率。这些线膨胀系数、尺寸条件等参数与温度-荷载特性的倾斜度之间的关系将后述。例如，若-10℃及50℃中的任一个温度或两个温度下的滚动体启动荷载Fbrg在容许范围Rb外，则以使其滚动体启动荷载Fbrg落在容许范围Rb内的方式调整上述参数从而减小温度-荷载特性的倾斜度。

在使用了第一种调整方法的情况下，存在如下有点：无需调整外壳22及轮架18、20的材料、尺寸即可容易调整滚动体启动荷载Fbrg。在使用了第二种调整方法的情况下，存在如下有点：即使在通过调整轴向收缩量也无法满足上述荷载条件的情况下，通过温度-荷载特性的倾斜度的调整能够满足上述荷载条件。

如上所述，本实施方式的轮架单元52构成为，考虑到环境温度的变化而使滚动体启动荷载Fbrg落在容许范围Rb内。因此，在外壳22和轮架18、20的线膨胀系数不同的情况下，即使环境温度发生变化，也容易确保主轴承24、26的转矩刚性等所需的轴承特性。

接着，对滚动体启动荷载Fbrg的测定方法进行说明。首先，使用轮架单元52并在限制一对轮架18、20旋转的状态下，测量外壳22相对于一对轮架18、20开始旋转时施加于外壳22的规定测量部位的外壳启动荷载Fm[kgf]。该测量部位为通过拧入于外壳22的内螺纹孔22b中而固定在外壳22的螺纹部件54的头部54a(参考图1)。使用推拉力计来测量外壳启动荷载Fm。将推拉力计安装于固定在外壳22的螺纹部件54的头部54a，并且朝向以内齿轮16的中心轴线La为中心且通过螺纹部件54的头部54a的圆的切线方向拉拽。将开始拉拽推拉力计起到外壳22开始旋转为止的期间的由推拉力计测量的最大拉伸荷载设为外壳启动荷载Fm的测量值。

将主轴承24、26的滚动体42的节圆直径的一半的值设为Rbrg[m]。将从内齿轮16的中心轴线La至外壳启动荷载Fm的测量部位为止的径向距离设为Rm[m]。此时，利用外壳启动荷载Fm的测量值和下式(A)来换算出施加于滚动体42的节圆通过部位上的荷载Fbrg，并将该换算值Fbrg设为滚动体启动荷载Fbrg的测定值。

Fbrg＝Fm×(Rm/Rbrg)……(A)

在测定滚动体启动荷载Fbrg时，通过加热或冷却改变轮架单元52的温度，以使轮架单元52的外壳22的温度和轮架18、20的温度成为相同程度的温度。接着，将轮架18、20的规定测温部位的温度测定值相对于外壳22的规定测温部位的温度测定值成为±1℃的范围内时的外壳22的温度测定值用作单元温度Tu的测定值。在此的外壳22的测温部位为相对于内齿轮16的与外齿轮14的啮合的部位位于径向最外侧的外壳22的外周面22c。并且，轮架18、20的测温部位为轮架18、20的轴向上的端面。通过将接触式温度计接触于这些测温部位，测定测温部位的温度。

另外，在测定滚动体启动荷载Fbrg时，也可以将通过下述步骤得到的温度测定值用作单元温度Tu的测定值。首先，将轮架单元52配置在保持为规定温度的密闭空间，并将其保持使轮架单元52的外壳22及轮架18、20的温度成为密闭空间的温度的充分的规定的保持时间。由此，外壳22及轮架18、20的温度成为与密闭空间的温度相同程度的温度，因此可以将此时的密闭空间的温度测定值用作单元温度Tu的测定值。

接着，对为了容易满足上述荷载条件而想出的滚动体启动荷载Fbrg的管理范围Rma(参考图3)的设定方法进行说明。在该方法中，求出下述两个参数，并利用该两个参数来求出温度-荷载特性的倾斜度，根据该温度-荷载特性的倾斜度来设定管理范围Rma作为能够使滚动体启动荷载Fbrg落入的范围。该两个参数为，单元温度Tu的每单位量(例如，1℃)的轴向收缩量的变化量以及相对于轴向收缩量的变化的滚动体启动荷载Fbrg的变化率。

首先，对单元温度Tu的每单位量的轴向收缩量的变化量进行说明。其可以通过接下来要说明的式计算出。

参考图2。将限制主轴承24、26沿轴向位移的外壳22的与主轴承24、26接触的接触部位设为外壳22的轴向位移限制部位56。将限制主轴承24、26沿轴向位移的轮架18、20的与主轴承24、26接触的接触部位设为轮架18、20的轴向位移限制部位58。在本实施方式中，外壳22的轴向位移限制部位56设置于外壳22的沿轴向与主轴承24、26的外圈48对置的部位上。并且，在本实施方式中，轮架18、20的轴向位移限制部位58是轮架18、20的内侧滚动面50的与滚动体42接触的接触点。

将分别与主轴承24及主轴承26相对应的外壳22的轴向位移限制部位56之间的轴向距离设为Lo。将单元温度Tu仅变化ΔT时的外壳22的轴向距离Lo的变化量设为外壳22的轴向膨胀量δLo。此时，δLo表示为下式(1)。另外，ΔT是单元温度Tu从规定的基准温度的变化量[℃]，αo是外壳22的线膨胀系数[1/K]。

δLo＝Lo×αo×ΔT……(1)

将分别与主轴承24、26相对应的轮架18、20的轴向位移限制部位58之间的轴向距离设为Li。将单元温度Tu仅变化ΔT时的轮架18、20的轴向距离Li的变化量设为轮架18、20的轴向膨胀量δLi。此时，δLi表示为下式(2)。另外，αi是轮架18、20的线膨胀系数[1/K]。

δLi＝Li×αi×ΔT……(2)

外壳22的轴向膨胀量δLo与轮架18、20的轴向膨胀量δLi之差δL基于上述式而表示为下式(3)。可以认为：外壳22的轴向膨胀量δLo越大于轮架18、20的轴向膨胀量δLi，则该差δL变得越大，相应地，滚动体42的轴向收缩量变大。

δL＝δLo-δLi……(3)

将限制主轴承24、26沿径向位移的外壳22的与主轴承24、26接触的接触部位设为外壳22的径向位移限制部位60。将限制主轴承24、26沿径向位移的轮架18、20的与主轴承24、26接触的接触部位设为轮架18、20的径向位移限制部位62。在本实施方式中，外壳22的径向位移限制部位60设置于外壳22的内周面的沿径向与主轴承24、26的外圈48对置的部位上。在本实施方式中，轮架18、20的径向位移限制部位62是轮架18、20的内侧滚动面50的与滚动体42接触的接触点。

将外壳22的径向位移限制部位60的径向尺寸设为Do(也参考图1)。将单元温度Tu仅变化ΔT时的外壳22的径向尺寸Do的变化量设为外壳22的径向膨胀量δDo。此时，δDo表示为下式(4)。

δDo＝Do×αo×ΔT……(4)

将轮架18、20的径向位移限制部位62的径向尺寸设为Di(也参考图1)。将单元温度Tu仅变化ΔT时的轮架18、20的径向尺寸Di的变化量设为轮架18、20的径向膨胀量δDi。此时，δDi表示为下式(5)。

δDi＝Di×αi×ΔT……(5)

外壳22的径向膨胀量δDo与轮架18、20的径向膨胀量δDi之差δD基于上述式而表示为下式(6)。

δD＝δDo-δDi……(6)

将主轴承24、26的收缩量的径向分量称为径向收缩量。假设径向收缩量变化相当于外壳22与轮架18、20的径向膨胀量之差δD的量的情况下主轴承24、26的接触角θ在该变化的前后不发生变化。此时，主轴承24、26的轴向收缩量变化主轴承24、26的接触角θ的正切值(tanθ)和径向收缩量δD的乘积的量。若将该外壳22和轮架18、20的径向膨胀量之差δD所引起的轴向膨胀量的变化量设为δ’L，则该δ’L表示为下式(7)。之所以对δD标注负的符号，是因为考虑到，在外壳22及轮架18、20的温度上升的情况下，轴向膨胀量之差δL会引起使滚动体42沿轴向收缩，另一方面，径向膨胀量之差δD则会引起使滚动体42沿轴向松动。

δ’L＝-δD×tanθ……(7)

单元温度Tu仅变化ΔT时的轴向收缩量的变化量δL_total基于上述外壳22与轮架18、20的轴向膨胀量之差δL及径向膨胀量之差δD所引起的轴向膨胀量的变化量δ’L表示为下式(8)。

δL_total＝δL+δ’L……(8)

δL_total基于式(1)～(8)表示为下式(9)。如此，可以通过使用了外壳22及轮架18、20的线膨胀系数αo、αi、主轴承24、26的接触角θ、一对主轴承24、26的轴向距离Lo、Li、主轴承24、26的径向尺寸Do、Di、单元温度Tu从基准温度的变化量ΔT的关系式来表示轴向收缩量的变化量δL_total。在将该变化量ΔT设为单元温度Tu的单位量(例如，1℃)的情况下，下述式(9)表示单元温度Tu的每单位量的轴向收缩量的变化量δL_total。

δL_total＝ΔT×{(Lo×αo-Li×αi)-(Do×αo-Di×αi)×tanθ}……(9)

接着，对相对于轴向收缩量的变化的滚动体启动荷载Fbrg的变化率进行说明。以下，对通过实验方法求出该变化率的例子进行说明，但是也可以通过分析方法等求出该变化率。

首先，使用预先准备好的轮架单元52并在改变轴向收缩量的多个条件下，测定滚动体启动荷载Fbrg。轴向收缩量可以使用收缩量调整部件28来进行调整。在本实施方式中，通过改变收缩量调整部件28的厚度来调整轴向收缩量。滚动体启动荷载的测定方法如上所述。即，在改变轴向收缩量的多个条件下测量外壳启动荷载Fm，并根据该测量值获取多个条件下的滚动体启动荷载Fbrg的测定值。在图4中，以圆形记号标出了滚动体启动荷载Fbrg的测定结果。

接着，使用多个滚动体启动荷载Fbrg的测定值，并且利用回归分析等分析方法，计算出表示轴向收缩量L与滚动体启动荷载Fbrg之间的关系的关系式。在本实施方式中，通过最小二乘法等从多个测定值中求出回归直线Lr(Fbrg＝a×L+b截距b为常数)作为这种关系式的一例。该关系式的倾斜度表示相对于轴向收缩量的变化的滚动体启动荷载的变化率dFbrg/dL。在像本例子那样计算出回归直线Lr作为关系式的情况下，由该回归直线Lr的倾斜度a(常数)来表示该变化率dFbrg/dL。

通过以上内容，得到单元温度Tu的每单位量的轴向收缩量的变化量δL_total及相对于轴向收缩量的变化的滚动体启动荷载的变化率dFbrg/dL。通过使用这些参数，得到如下式(10)所示的表示相对于单元温度Tu的变化的滚动体启动荷载Fbrg的变化率ΔFbrg的关系式。该变化率ΔFbrg是根据δL_total和dFbrg/dL来计算出的。可以利用上述αo、αi、θ、Lo、Li、Do、Di来表示该关系式。该比例表示上述温度-荷载特性的倾斜度。

ΔFbrg＝(dFbrg/dL)×δL_total……(10)

接着，参考图3，对使用了该温度-荷载特性的倾斜度ΔFbrg的滚动体启动荷载Fbrg的管理范围Rma的设定方法进行说明。该管理范围Rma设定为按照上述温度-荷载特性的倾斜度ΔFbrg而伴随单元温度Tu的变化而增减的管理上限值Rmax与管理下限值Rmin之间的滚动体启动荷载Fbrg的范围。该管理范围Rma设定成在-10℃～50℃的温度范围Ra内落在上述滚动体启动荷载Fbrg的容许范围Rb内。管理范围Rma的从管理上限值Rmax至管理下限值Rmin为止的宽度(即，管理宽度Rw)例如设定在2～5kgf。

本发明人为了确认利用如此设定的管理范围Rma是否能够高精度地预测温度-荷载特性的倾斜度，进行了下述实验研究。首先，使用预先准备好的轮架单元52，并利用上述式(10)来求出相对于单元温度的变化的滚动体启动荷载Fbrg的变化率ΔFbrg，设定了图示的管理范围Rma。

接着，使用相同的轮架单元52，并在改变该轮架单元52的单元温度Tu的多个条件下测定了滚动体启动荷载Fbrg。图中的温度-荷载特性C1上的标记表示滚动体启动荷载Fbrg的测定值。由此可知，根据上述的滚动体启动荷载Fbrg的变化率ΔFbrg而设定的管理范围Rma的管理上限值Rmax和管理下限值Rmin之间的倾斜度与该多个测定值所表示的温度-荷载特性C1的倾斜度大致一致。由此可知，通过使用根据上述滚动体启动荷载Fbrg的变化率ΔFbrg而设定的管理范围Rma，能够高精度地预测温度-荷载特性。

以下，对使用该管理范围Rma而制造行星齿轮装置10的方法进行说明。首先，根据上述滚动体启动荷载Fbrg的变化率ΔFbrg，设定管理范围Rma作为认为在-10℃～50℃的温度范围Ra内能够落在规定的滚动体启动荷载Fbrg的容许范围Rb内的范围。在设定该管理范围Rma时，根据欲组装于行星齿轮装置10的轮架单元52在规定的基准温度时的位置关系而设定上述αo、αi、Lo、Li、Do、Di。本实施方式中的基准温度为室温，更加具体而言为20℃。

该管理范围Rma设定为通过在整个温度范围增减管理范围Rma的滚动体启动荷载Fbrg或者增减管理宽度Rw从而满足在上述温度范围Ra内落在滚动体启动荷载Fbrg的容许范围Rb内这一荷载条件。若使用该方法也无法满足上述荷载条件，则可以设定为还通过调整对温度-荷载特性的倾斜度带来影响的参数(αo、αi等)来满足上述荷载条件。

接着，使用欲组装于行星齿轮装置10的轮架单元52，在基准温度下测定轮架单元52的滚动体启动荷载Fbrg，并判定该测定值在基准温度下是否在管理范围内。当滚动体启动荷载Fbrg的测定值在基准温度下在管理范围Rma之外时，拆卸轮架单元52并调整轴向收缩量。另一方面，当滚动体启动荷载Fbrg的测定值在基准温度下在管理范围Rma内时，将此时的轴向收缩量确定为适当收缩量。即，重复进行滚动体启动荷载Fbrg的测定及轴向收缩量的调整，直至滚动体启动荷载Fbrg的测定值在基准温度下落在管理范围Rma内为止。

在滚动体启动荷载Fbrg的测定值未落在该基准温度下的管理范围Rma内时，通过基于收缩量调整部件28的轴向收缩量的调整来调整滚动体启动荷载Fbrg。例如，在滚动体启动荷载Fbrg低于管理下限值Rmin的情况下，以使轴向收缩量增加的方式进行调整，从而使基准温度下的滚动体启动荷载Fbrg增加。并且，在滚动体启动荷载Fbrg超过管理上限值Rmax的情况下，以使轴向收缩量减小的方式进行调整，从而使基准温度下的滚动体启动荷载Fbrg减小。不管在哪种情况下，均要拆卸轮架单元52，并将已有的收缩量调整部件28更换为厚度不同的其他的收缩量调整部件28后重新组装轮架单元52，然后进行上述的滚动体启动荷载Fbrg的测定。

接着，以主轴承24、26的轴向收缩量成为适当收缩量的方式组装行星齿轮装置10。此时，拆卸用于测定滚动体启动荷载Fbrg的轮架单元52之后，将该拆卸的轮架单元52的构成组件和输入轴12、外齿轮14等行星齿轮装置10的其他构成组件进行组合，从而组装行星齿轮装置10。此时，为了将主轴承24、26的轴向收缩量设为适当收缩量，将基于收缩量调整部件28的轴向收缩量的调整量设为与得到适当收缩量时的条件相同。由此，能够将-10℃～50℃的温度范围Ra内的滚动体启动荷载Fbrg稳定地控制在容许范围Rb内。

另外，根据轮架单元52受到尺寸公差等的影响其滚动体启动荷载Fbrg存在偏差，因此为了不受该偏差的影响即可得到所需的轴承特性，在确定了适当收缩量之后组装行星齿轮装置10。

以下，对为了满足上述荷载条件的第二调整方法进行补充。如式(9)及(10)所示，外壳22及轮架18、20的线膨胀系数αo及αi、主轴承24、26的接触角θ、一对主轴承24、26的轴向距离Lo及Li、主轴承24、26的径向尺寸Do及Di对轮架单元52的温度-荷载特性的倾斜度带来影响。因此，通过调整及设定这些尺寸条件而调整轮架单元52的温度-荷载特性的倾斜度，能够使滚动体启动荷载Fbrg在-10℃～50℃的温度范围Ra内落在容许范围Rb内。

(第2实施方式)

图5是表示第2实施方式的行星齿轮装置10的侧面剖视图。在第1实施方式中，对行星齿轮装置为中心曲柄型式的偏心摆动型齿轮装置的例子进行了说明。本实施方式中的行星齿轮装置是所谓的分配式的偏心摆动型齿轮装置。

本实施方式与第1实施方式的不同点主要在于，本实施方式的行星齿轮装置10具备多个输入齿轮70，并且输入轴12、主轴承24、26的结构不同。

多个输入齿轮70配置在内齿轮16的中心轴线La的周围。在图5中仅示出了一个输入齿轮70。输入齿轮70设置成被插穿于其中央部的输入轴12支承且能够与输入轴12一体地旋转。输入齿轮70与设置在内齿轮16的中心轴线La上的旋转轴(未图示)的外齿部啮合。旋转动力从未图示的驱动装置传递至旋转轴，通过该旋转轴的旋转，输入齿轮70与输入轴12一体地旋转。

本实施方式的输入轴12在从内齿轮16的中心轴线La偏移的位置上沿周向隔着间隔配置有多个(例如，3根)。在图5中仅示出了一个输入轴12。

本实施方式的主轴承24、26是圆锥滚子轴承，即滚子轴承。本实施方式的滚动体42是圆锥状的滚子。在像本实施方式那样主轴承24、26为滚子轴承的情况下，主轴承24、26通常除了具备设置有外侧滚动面46的外圈48之外，还具备设置有内侧滚动面50的内圈72。在滚动体42为滚子的情况下，上述的作用线Lw是指：在沿着内齿轮16的中心轴线La剖切的剖切面上，穿过滚子的自转轴向上的中央且与自转轴线Lb正交的直线。

以下，对上述行星齿轮装置10的动作进行说明。若旋转动力从驱动装置传递至旋转轴，则旋转动力从旋转轴分配到多个输入齿轮70，各个输入齿轮70以相同的相位进行旋转。若各个输入齿轮70旋转，则输入轴12的偏心部12a围绕穿过输入轴12的旋转中心线进行旋转，该偏心部12a使外齿轮14摆动。与第1实施方式相同，若外齿轮14摆动，则外齿轮14与内齿轮16的啮合位置依次偏移，外齿轮14及内齿轮16中的一个自转。输入轴12的旋转以对应于外齿轮14与内齿轮16的齿数差的减速比进行减速，并从输出部件输出至被驱动装置。

在像本实施方式那样主轴承24、26为滚子轴承的情况下，滚动体启动荷载Fbrg的优选的容许范围设定在5kgf～25kgf。在滚子轴承的情况下，若小于5kgf，则主轴承24、26的预负荷成为不够充分，反而会导致主轴承24、26的寿命下降，或者有可能会导致转矩刚性的下降。与前述相同，基于与主轴承24、26的寿命之间的关系来设定容许范围的上限值。

在第1实施方式中，对主轴承24、26不具备内圈的例子进行了说明。在本实施方式中，主轴承24、26具备内圈72。此时，轮架18、20的轴向位移限制部位58设置于轮架18、20的沿轴向与主轴承24、26的内圈72对置的部位上。轮架18、20的径向位移限制部位62设置于轮架18、20的外周面的沿径向与主轴承24、26的内圈72对置的部位上。并且，伴随于此，上述的Di、Li的位置也与第1实施方式不同。其他的参数则与第1实施方式相同。

以上，对本发明的实施方式的例子进行了详细说明。上述实施方式均只是实施本发明时的具体例。实施方式的内容并不限定本发明的技术范围，在不脱离权利要求书中规定的发明的思想的范围内，能够进行构成要件的变更、追加、删除等多种设计变更。在上述实施方式中，针对能够进行这种设计变更的内容，附加了“实施方式的”、“在实施方式中”等标记而进行了说明，但是，这并不意味着没有这种标记的内容就不允许设计变更。并且，在附图的截面上标注的阴影线并不用于限定标注有阴影线的对象的材质。

以上，对行星齿轮装置10为偏心摆动型齿轮装置的例子进行了说明，但是，其种类并不受特别限定。例如，也可以使用简单行星齿轮装置等。

在实施方式中，对输出部件是外壳22，并且轮架18、20固定在外部部件的例子进行了说明。除此之外，输出部件也可以是轮架18、20，并且外壳22固定在外部部件上。

外壳22和轮架18、20只要由线膨胀系数互不相同的材料制成即可，其具体材料并不受特别限定。例如，可以将其中一个的材料设为树脂系的材料，将另一个的材料设为金属系的材料。并且，也可以将两个的材料均设为铁系的材料并使材料的含碳量不同从而使线膨胀系数不同。并且，在本实施方式中，对外壳22由线膨胀系数大于轮架18、20的线膨胀系数的材料制成的例子进行了说明，但是，也可以由线膨胀系数小于轮架18、20的线膨胀系数的材料制作外壳22。

在第1实施方式中，对主轴承24、26具备外圈48的例子进行了说明，但是，主轴承24、26也可以不具备外圈48。此时，滚动体42的外侧滚动面46设置在外壳22的内周面。此时，外壳22的轴向位移限制部位56及径向位移限制部位60成为外壳22的外侧滚动面46的与滚动体42接触的接触点。

以上，对收缩量调整部件28与主轴承24、26的构成组件分体的例子进行了说明，但是，也可以由主轴承24、26的构成组件构成收缩量调整部件28。例如，在由主轴承24、26的外圈48构成收缩量调整部件28的情况下，通过改变成为外圈的厚度的轴向尺寸而调整轴向收缩量。并且，在收缩量调整部件28为垫片的情况下，其配置位置并不受特别限定。

在实施方式中，对将管理范围Rma设定为能够将-10℃～50℃的温度范围Ra内的滚动体启动荷载Fbrg控制在容许范围Rb的范围时利用滚动体启动荷载Fbrg的变化率ΔFbrg的例子进行了说明。除此之外，也可以不使用滚动体启动荷载Fbrg的变化率ΔFbrg，而是通过实验等来求出满足该条件的基准温度下的滚动体启动荷载的范围，并将该求出的范围设定为管理范围Rma。

Claims (8)

1.一种行星齿轮装置，其具备：

外壳，其设置有内齿轮；

外齿轮，其与所述内齿轮啮合；

轮架，其配置在所述外齿轮的轴向侧部；及

主轴承，其配置在所述外壳与所述轮架之间，

所述行星齿轮装置的特征在于，

所述主轴承是施加有预负荷的类型的轴承，

所述外壳与所述轮架由线膨胀系数互不相同的材料制成，

在由所述外壳、所述轮架及所述主轴承构成的轮架单元中，在将所述外壳相对于所述轮架开始旋转时施加于所述主轴承的滚动体上的荷载设为滚动体启动荷载的情况下，

所述轮架单元构成为，在-10℃～50℃的温度范围内的所述滚动体启动荷载落在3kgf～25kgf的容许范围内。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮装置，其特征在于，

在将所述滚动体沿着作用于所述滚动体的荷载的作用线的方向收缩的量设为收缩量、将所述收缩量的轴向分量设为轴向收缩量的情况下，

所述行星齿轮装置具备与所述外壳及所述轮架分体设置且能够调整所述轴向收缩量的收缩量调整部件，

在所述轮架单元中，利用所述收缩量调整部件来调整轴向收缩量，以使所述温度范围内的所述滚动体启动荷载落在所述容许范围内。

3.根据权利要求1或2所述的行星齿轮装置，其特征在于，

所述轮架包括配置在所述外齿轮的轴向两侧部的一对轮架，

所述主轴承包括配置在所述一对轮架与所述外壳之间的一对主轴承，

在所述轮架单元中，所述外壳及所述轮架的线膨胀系数、所述主轴承的接触角、所述一对主轴承的轴向距离以及所述主轴承的径向尺寸设定为，使所述温度范围内的所述滚动体启动荷载落在所述容许范围内。

4.根据权利要求1或2所述的行星齿轮装置，其特征在于，

所述主轴承是角接触球轴承，

所述容许范围设定在3kgf～15kgf。

5.根据权利要求1或2所述的行星齿轮装置，其特征在于，

所述主轴承是圆锥滚子轴承，

所述容许范围设定在5kgf～25kgf。

6.一种行星齿轮装置的制造方法，所述行星齿轮装置具备：

外壳，其设置有内齿轮；

外齿轮，其与所述内齿轮啮合；

轮架，其配置在所述外齿轮的轴向侧部；及

主轴承，其配置在所述外壳与所述轮架之间，

所述行星齿轮装置的制造方法的特征在于，

所述主轴承是施加有预负荷的类型的轴承，

所述外壳与所述轮架由线膨胀系数互不相同的材料制成，

在由所述外壳、所述轮架及所述主轴承构成的轮架单元中，在将所述外壳相对于所述轮架开始旋转时施加于所述主轴承的滚动体上的荷载设为滚动体启动荷载、将所述滚动体沿着作用于所述滚动体的荷载的作用线的方向收缩的量设为收缩量、将所述收缩量的轴向分量设为轴向收缩量的情况下，

所述制造方法包括如下步骤：

在规定的基准温度下测定所述轮架单元的滚动体启动荷载，并且调整轴向收缩量直至其测定值落在预先设定的管理范围内，并将落在该管理范围内时的轴向收缩量确定为适当收缩量；及

以使所述主轴承的轴向收缩量成为适当收缩量的方式组装所述行星齿轮装置，

其中，所述管理范围设定为能够使-10℃～50℃的温度范围内的所述滚动体启动荷载落在3kgf～25kgf的容许范围内的范围。

7.根据权利要求6所述的行星齿轮装置的制造方法，其特征在于，

所述管理范围设定为按照相对于预先求出的所述轮架单元的单元温度的变化的所述滚动体启动荷载的变化率而伴随所述轮架单元的单元温度的变化而增减的管理上限值与管理下限值之间的范围，

所述变化率根据预先求出的所述单元温度的每单位量的轴向收缩量的变化量以及相对于预先求出的所述轴向收缩量的变化的所述滚动体启动荷载的变化率来计算出。

8.根据权利要求7所述的行星齿轮装置的制造方法，其特征在于，

所述轮架包括配置在所述外齿轮的轴向两侧部的一对轮架，

所述主轴承包括配置在所述一对轮架与所述外壳之间的一对主轴承，

所述单元温度的每单位量的轴向收缩量的变化量根据所述外壳及所述轮架的线膨胀系数、所述主轴承的接触角、所述一对主轴承的轴向距离以及所述主轴承的径向尺寸来计算出。

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