CN110869644B - 减速器 - Google Patents

Abstract

可动冕状齿轮和固定冕状齿轮相对于中心轴线垂直或者倾斜地扩展。而且，可动冕状齿轮与固定冕状齿轮具有彼此对置的侧面齿。辊与可动冕状齿轮的周向的一部分接触。可动冕状齿轮与固定冕状齿轮通过从辊受到的按压而局部啮合。而且，伴随着输入旋转体的旋转，可动冕状齿轮与固定冕状齿轮的啮合位置以中心轴线为中心，以输入转速沿周向变化。而且，通过可动冕状齿轮与固定冕状齿轮的齿数之差，可动冕状齿轮相对于固定冕状齿轮以输出转速旋转。

Description

减速器

技术领域

本发明涉及减速器。

背景技术

近年来，正在积极地进行与人协作进行作业的小型机器人的开发。这种机器人要求极为细致的动作。因此，组装于机器人的关节部分的小型且廉价的减速器的需求上升。关于以往的减速器，例如，在日本特开2011-002084号公报中有记载。

日本特开2011-002084号公报的减速器具有环状刚性齿轮9和环状挠性齿轮5。经由具有柔软性的轴承3，通过环状挠性齿轮旋转机构2使环状挠性齿轮5呈波形变形。由此，环状挠性齿轮5仅一部分与环状刚性齿轮9啮合。

如上所述，在日本特开2011-002084的结构中，环状挠性齿轮5与环状挠性齿轮旋转机构2之间配置有具有柔软性的轴承3。因此，在日本特开2011-002084的结构中，因昂贵的轴承3而制造成本增加，并且部件数量增加，从而减速器难以小型化。而且，变形的轴承也可能成为噪音的主要原因。

发明内容

本发明的目的在于提供抑制减速器的部件数量，容易使减速器小型化的结构。

本申请的例示的一个实施方式是一种减速器，其将输入转速的旋转运动转换为比输入转速低的输出转速的旋转运动，该减速器具备：输入旋转体，其以中心轴线为中心，以输入转速旋转；输出旋转体，其以中心轴线为中心，以输出转速旋转；以及壳体，其支承输入旋转体和输出旋转体，输入旋转体包含：输入轴；臂部，其从输入轴朝向径向外侧延伸；以及辊，其以支承于臂部的旋转轴为中心旋转，输出旋转体包含：可动冕状齿轮，其相对于中心轴线垂直或者倾斜地扩展并且具有挠性，并具有以中心轴线为中心呈圆环状排列的多个第一侧面齿；以及输出轴，其从可动冕状齿轮的中央沿中心轴线延伸，壳体包含固定冕状齿轮，该固定冕状齿轮相对于中心轴线垂直或者倾斜地扩展，具有以中心轴线为中心呈圆环状排列的多个第二侧面齿，可动冕状齿轮的第一侧面齿的齿数与固定冕状齿轮的第二侧面齿的齿数不同，可动冕状齿轮的周向的一部分与辊接触，通过从辊受到的按压，固定冕状齿轮与可动冕状齿轮局部啮合，伴随着输入旋转体的旋转，可动冕状齿轮与固定冕状齿轮的啮合位置以中心轴线为中心，以输入转速沿周向变化，通过第一侧面齿与第二侧面齿的齿数之差，可动冕状齿轮相对于冕状齿轮以输出转速旋转。

根据本申请的例示的一个实施方式，通过使辊与可动冕状齿轮接触，能够使可动冕状齿轮的周向的一部分沿轴向变形，而不需要另外夹设具有柔软性的轴承。因此，抑制了减速器的部件数量，容易使减速器小型化。

由以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是减速器的纵剖视图。

图2是减速器的纵剖视图。

图3是减速器的横剖视图。

图4是壳体的横剖视图。

图5是减速器的局部纵剖视图。

图6是变形例的减速器的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。另外，在本申请中，分别将与输入旋转体和输出旋转体的中心轴线平行的方向称为“轴向”，将与中心轴线垂直的方向称为“径向”，将沿以中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。其中，上述“平行的方向”也包含大致平行的方向。而且，上述“垂直的方向”也包含大致垂直的方向。而且，以下，沿轴向分别将输入旋转体侧称为“输入侧”，将输出旋转体侧称为“输出侧”。

＜1.减速器的结构＞

图1和图2是本发明的一个实施方式的减速器1的纵剖视图。图3是减速器1的横剖视图。另外，图1示出了从图3中的A-A位置观察的减速器1的截面。图2示出了从图3中的B-B位置观察的减速器1的截面。图3示出了从图1和图2中的C-C位置观察的减速器1的截面。

该减速器1是将从外部的马达得到的输入转速的旋转运动转换为比输入转速低的输出转速的旋转运动的装置。减速器1例如组装于与人协作进行作业的小型机器人的关节部分。其中，本发明的减速器也可以用于辅助套装、轮椅、无人搬运车等其他设备。

如图1所示，本实施方式的减速器1具有输入轴10、两个臂部20、两个辊30、可动冕状齿轮40、输出轴50以及壳体60。输入轴10、两个臂部20以及两个辊30构成以中心轴线9为中心以输入转速旋转的输入旋转体81。可动冕状齿轮40和输出轴50构成以中心轴线9为中心以输出转速旋转的输出旋转体82。

输入轴10是沿中心轴线9延伸的圆柱状的部件。输入轴10插入壳体60的后述的输入孔610。而且，输入轴10经由轴承11能够旋转地支承于壳体60。轴承11例如使用球轴承。输入轴10的输入侧的端部直接或者经由其他动力传递机构与外部的马达连接。当驱动马达时，输入轴10以中心轴线9为中心，以输入转速旋转。输入轴10的输出侧的端部位于壳体60的内部。另外，输入轴10的输出侧的端部也可以经由轴承与输出轴50连接。

两个臂部20是从输入轴10朝向径向外侧延伸的部件。各个臂部20的径向内侧的端部例如通过螺钉紧固而固定于输入轴10。在驱动上述马达时，臂部20也与输入轴10一起以中心轴线9为中心，以输入转速旋转。在本实施方式中，沿径向延伸的棒状的臂部20以180°的间隔设置于输入轴10的周围。其中，臂部20的形状、数量以及周向的位置也可以与本实施方式不同。而且，臂部20也可以在周向上连接。

两个辊30是保持于臂部20的径向外侧的前端的旋转体。辊30的旋转轴31以相对于轴向和径向倾斜，并且与周向垂直的姿势被臂部20支承。辊30以旋转自如的方式安装于该旋转轴31。辊30具有以旋转轴31为中心的圆锥状的外周面32。辊30的外周面32的直径随着从输入轴10向径向外侧远离而扩大。在驱动上述马达时，辊30也与输入轴10和臂部20一起以中心轴线9为中心以输入转速旋转。

可动冕状齿轮40是能够以中心轴线9为中心旋转，并且具有挠性的齿轮。可动冕状齿轮40位于比两个辊30靠输出侧的位置。如图1和图2所示，可动冕状齿轮40具有薄板状的挠性圆板部41和多个第一侧面齿42。挠性圆板部41从输出轴50的输入侧的端部朝向径向外侧扩展。本实施方式的挠性圆板部41以中心轴线9为中心呈圆锥状扩展。而且，挠性圆板部41能够沿轴向弹性变形。多个第一侧面齿42分别从挠性圆板部41朝向输出侧(固定冕状齿轮70侧)沿轴向突出。多个第一侧面齿42以中心轴线9为中心呈圆环状排列。而且，多个第一侧面齿42在周向上以一定的间隔排列。挠性圆板部41的周向的一部分沿轴向弹性变形时，位于该周向的一部分的第一侧面齿42的位置也沿轴向移动。

在本实施方式中，可动冕状齿轮40的挠性圆板部41相对于中心轴线9倾斜地扩展。但是，挠性圆板部41也可以相对于中心轴线9垂直地扩展。

输出轴50从可动冕状齿轮40的中央朝向输出侧沿中心轴线9延伸。输出轴50具有圆筒状的外周面。输出轴50插入壳体60的后述的输出孔620。由此，输出轴50被支承为能够相对于壳体60旋转。可动冕状齿轮40以中心轴线9为中心旋转时，输出轴50也以中心轴线9为中心旋转。在本实施方式中，可动冕状齿轮40与输出轴50是一个部件。但是，也可以将可动冕状齿轮40和输出轴50作为分体部件来准备，并将它们彼此固定。

壳体60是支承输入旋转体81和输出旋转体82的箱体。壳体60具有输入侧壁部61、输出侧壁部62以及周壁部63。输入侧壁部61在比两个臂部20靠输入侧的位置相对于中心轴线9大致垂直地扩展。输入侧壁部61的中央设置有用于供输入轴10通过的输入孔610。输出侧壁部62在比可动冕状齿轮40靠输出侧的位置相对于中心轴线9大致垂直地扩展。输出侧壁部62的中央设置有用于供输出轴50通过的输出孔620。周壁部63在输入侧壁部61的外周部与输出侧壁部62的外周部之间沿轴向呈圆筒状延伸。周壁部63位于两个臂部20、两个辊30以及可动冕状齿轮40的径向外侧。

在本实施方式中，输出侧壁部62与周壁部63构成为一个部件。而且，分体部件的输入侧壁部61固定于由输出侧壁部62和周壁部63构成的杯状的部件。但是，也可以是输入侧壁部61与周壁部63构成为一个部件，输出侧壁部62是分体部件。而且，也可以是，输入侧壁部61、输出侧壁部62以及周壁部63全部是分体部件。

图4是从图1和图2中的C-C位置观察的壳体60的横剖视图。如图1、图2以及图4所示，壳体60的输出侧壁部62包含固定冕状齿轮70。固定冕状齿轮70具有固定圆板部71和多个第二侧面齿72。固定圆板部71可以相对于中心轴线9垂直地扩展，也可以相对于中心轴线9倾斜地扩展。固定圆板部71的挠性远远小于挠性圆板部41的挠性。因此，固定圆板部71实质上可视为没有挠性的刚体。多个第二侧面齿72分别从固定圆板部71朝向输入侧(可动冕状齿轮40侧)沿轴向突出。多个第二侧面齿72以中心轴线9为中心呈圆环状排列。而且，多个第二侧面齿72在周向上以一定的间隔排列。

图5是减速器1的局部纵剖视图。如图5中实线所示，上述辊30与可动冕状齿轮40的挠性圆板部41的输入侧的面的周向的一部分接触。由此，多个第一侧面齿42中的一部分的第一侧面齿42通过从辊30受到的按压而向输出侧移位。其结果，在两个辊30各自的输出侧的位置，可动冕状齿轮40与固定冕状齿轮70彼此啮合。如图5中双点划线所示，在周向的其他位置，可动冕状齿轮40与固定冕状齿轮70彼此不啮合。这样，多个第一侧面齿42与多个第二侧面齿72仅在周向的特定的部分彼此啮合。

在使用减速器1时，输入轴10以中心轴线9为中心，以输入转速旋转。这样，两个臂部20和两个辊30也与输入轴10一起以中心轴线9为中心，以输入转速旋转。两个辊30分别利用与可动冕状齿轮40之间的摩擦力以旋转轴31为中心自转，并绕中心轴线9公转。

两个辊30公转时，相应地，可动冕状齿轮40的形状发生变化。即，多个第一侧面齿42中的向输出侧移位的部分追随辊30的公转而旋转。因此，多个第一侧面齿42中的与固定冕状齿轮70的第二侧面齿72啮合的部分以中心轴线9为中心，以输入转速沿周向变化。

而且，可动冕状齿轮40的第一侧面齿42的齿数与固定冕状齿轮70的第二侧面齿72的齿数略微不同。通过该齿数之差，辊30每公转一次，与固定冕状齿轮70的相同位置的第二侧面齿72啮合的可动冕状齿轮40的第一侧面齿42的位置发生偏移。由此，可动冕状齿轮40相对于固定冕状齿轮70，以中心轴线9为中心缓慢旋转。其结果，输出轴50与可动冕状齿轮40一起缓慢旋转。这时的输出轴50的转速是比输入转速低的输出转速。

如上所述，在该减速器1中，通过使辊30与可动冕状齿轮40接触，使可动冕状齿轮40的周向的一部分沿轴向变形。辊30通过自转，能够相对于可动冕状齿轮40顺畅地移动。因此，辊30与可动冕状齿轮40之间不需要另外夹设具有柔软性的轴承。由此，能够抑制减速器1的部件数量，并且使减速器1小型化。

而且，在本实施方式中，臂部20仅存在于与辊30相同的周向位置，其他周向位置不存在臂部。因此，不需要担心可动冕状齿轮40中的向输出侧的移位量较小的部分与臂部20接触。例如，在以中心轴线9为中心从辊30离开90°的位置，不需要担心可动冕状齿轮40与臂部20接触。由此，能够进一步使减速器1小型化。而且，能够抑制驱动减速器1时的噪音。

而且，在本实施方式中，辊30的姿势相对于中心轴线9倾斜。具体而言，辊30的旋转轴31相对于轴向和径向倾斜，并且沿与周向垂直的方向延伸。这样，辊30的外周面32中的与可动冕状齿轮40接触的部分的径向的圆周速度差与相对于中心轴线9的径向的圆周速度差一致。由此，抑制了辊30与可动冕状齿轮40之间的滑动。其结果，能够降低减速器1中的能量损耗。

在这里，如图5所示，将使辊30的旋转轴31向径向内侧延长而得到的假想线称为“第一假想线V1”。而且，将使辊30的外周面32中的与可动冕状齿轮40的接触部向径向内侧延长而得到的假想线称为“第二假想线V2”。在本实施方式中，第一假想线V1与第二假想线V2在中心轴线9上交叉。这样，进一步抑制了辊30与可动冕状齿轮40之间的滑动。其结果，能够进一步降低减速器1中的能量损耗。

而且，在本实施方式中，两个辊30以180°的间隔配置于中心轴线9的周围。这样，只要沿周向等间隔地配置多个辊30，就能够抑制减速器1运行时的重心的振动。另外，减速器1所具有的辊30的数量也可以为三个以上。

而且，如图5所示，设辊30的外周面32与固定圆板部71的输入侧的面之间的轴向的距离为d1。而且，设挠性圆板部41以及第一侧面齿42的轴向的总尺寸为d2。在本实施方式中，距离d1大于尺寸d2。这样，在可动冕状齿轮40与固定冕状齿轮70啮合的位置，能够确保第一侧面齿42与第二侧面齿72之间的周向的间隙(齿隙)。由此，能够使多个第一侧面齿42与多个第二侧面齿72顺畅地啮合。其结果，能够进一步抑制减速器1运行时的噪音。

当辊30的以旋转轴31为中心的外径过小时，第一侧面齿42与第二侧面齿72啮合的齿数变少。因此，第一侧面齿42与第二侧面齿72的啮合不稳定。另一方面，当辊30的以旋转轴31为中心的外径过大时，减速器1难以小型化。因此，辊30优选具有适当的外径。辊30的以旋转轴31为中心的外径优选为可动冕状齿轮40的以中心轴线9为中心的外径的1/10倍以上且1/2倍以下。

构成减速器1的各个部件的材料例如使用铁等金属。但是，一部分部件或者全部部件也可以是树脂制成的。若使用树脂，则与使用金属的情况相比，能够使减速器1轻量化。例如，也可以使可动冕状齿轮40和固定冕状齿轮70中的至少一方是树脂制成的。这些冕状齿轮40、70的侧面齿沿轴向突出。因此，通过使用沿轴向组合的模具的注射成型，能够容易地制造冕状齿轮40、70。尤其是，如果使可动冕状齿轮40为树脂制成的，则容易得到挠性圆板部41的挠性。

＜2.变形例＞

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。

图6是一个变形例的减速器1A的纵剖视图。在图6的例子中，减速器1A的中央设置有中空轴80A。中空轴80A为圆筒状的部件，并沿中心轴线9A配置。输入轴10A的内周面与中空轴80A的外周面之间夹设有轴承12A。因此，输入轴10A与中空轴80A能够以中心轴线9A为中心彼此相对旋转。轴承12A例如使用滑动轴承。而且，中空轴80A通过螺钉51A固定于输出轴50A。因此，中空轴80A与输出轴50A一起以中心轴线9A为中心，以输出转速旋转。

臂部20A、辊30A、可动冕状齿轮40A、壳体60A以及固定冕状齿轮70A的结构与上述实施方式相同。该减速器1A仅在比输入轴10A和输出轴50A靠径向外侧的位置进行动力的传递。因此，如该图6的例子那样，能够在输入轴10A和输出轴50A的径向内侧配置中空轴80A。这样，能够有效地利用中空轴80A的径向内侧的空间。例如，能够使得用于支承减速器的支承轴90A通过中空轴80的内侧。或者，也能够使搭载有减速器1A的装置的电布线通过中空轴80A的内侧。

尤其是，在图6的例子中，中空轴80A固定于输出轴50A，而非输入轴10A。这样，中空轴80A的转速成为比输入转速低的输出转速。因此，能够抑制中空轴80A的转速。由此，更容易利用中空轴80A的径向内侧的空间。

而且，关于减速器的细节部分的形状，也可以与本申请的各个图所示的形状不同。而且，也可以在不产生矛盾的范围内适当地组合在上述实施方式或变形例中出现的各个要素。

本申请主张基于作为在2017年7月7日申请的日本申请的日本特愿2017-134057号的优先权，并引用该日本申请中记载的全部记载内容。

本发明例如能够利用于减速器。

Claims (11)

1.一种减速器，其将输入转速的旋转运动转换为比所述输入转速低的输出转速的旋转运动，

该减速器具备：

输入旋转体，其以中心轴线为中心，以所述输入转速旋转；

输出旋转体，其以所述中心轴线为中心，以所述输出转速旋转；以及

壳体，其支承所述输入旋转体和所述输出旋转体，

所述输入旋转体包含：

输入轴；

臂部，其从所述输入轴朝向径向外侧延伸；以及

辊，其包括支承于所述臂部的旋转轴和以所述旋转轴为中心的圆锥状的外周面，所述辊以支承于所述臂部的所述旋转轴为中心旋转，

所述输出旋转体包含：

可动冕状齿轮，其相对于所述中心轴线垂直或者倾斜地扩展并且具有挠性，并具有以所述中心轴线为中心呈圆环状排列的多个第一侧面齿；以及

输出轴，其从所述可动冕状齿轮的中央沿所述中心轴线延伸，

所述壳体包含固定冕状齿轮，该固定冕状齿轮相对于所述中心轴线垂直或者倾斜地扩展，具有以所述中心轴线为中心呈圆环状排列的多个第二侧面齿，

其特征在于，

所述可动冕状齿轮的所述第一侧面齿的齿数与所述固定冕状齿轮的所述第二侧面齿的齿数不同，

所述可动冕状齿轮的周向的一部分与所述辊接触，通过从所述辊受到的按压，所述固定冕状齿轮与所述可动冕状齿轮局部啮合，

伴随着所述输入旋转体的旋转，所述可动冕状齿轮与所述固定冕状齿轮的啮合位置以所述中心轴线为中心，以所述输入转速沿周向变化，

通过所述第一侧面齿与所述第二侧面齿的齿数之差，所述可动冕状齿轮相对于所述固定冕状齿轮以所述输出转速旋转，

在所述旋转轴的轴线方向上，所述辊的所述外周面比所述臂部的径向外侧的端部远离所述中心轴线。

2.根据权利要求1所述的减速器，其特征在于，

所述可动冕状齿轮以所述中心轴线为中心呈圆锥状扩展。

3.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，

所述辊的所述旋转轴沿与相对于所述中心轴线的周向垂直的方向延伸。

4.根据权利要求3所述的减速器，其特征在于，

第一假想线与第二假想线在所述中心轴线上交叉，该第一假想线是将所述辊的所述旋转轴朝向径向内侧延长而得到的，该第二假想线是将所述辊的外周面中的与所述可动冕状齿轮接触的接触部朝向径向内侧延长而得到的。

5.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，

所述输入旋转体具有多个所述辊，

多个所述辊沿周向等间隔地配置于所述中心轴线的周围。

6.根据权利要求5所述的减速器，其特征在于，

所述输入旋转体具有两个所述辊，

两个所述辊以180°的间隔配置于所述中心轴线的周围。

7.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，

在所述可动冕状齿轮与所述固定冕状齿轮啮合的位置，

在所述第一侧面齿与所述第二侧面齿之间沿周向存在间隙。

8.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，

所述辊的以所述旋转轴为中心的外径为所述可动冕状齿轮的以所述中心轴线为中心的外径的1/10倍以上且1/2倍以下。

9.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，

所述可动冕状齿轮和所述固定冕状齿轮中的至少一方是树脂制成的。

10.根据权利要求9所述的减速器，其特征在于，

至少所述可动冕状齿轮是树脂制成的。

11.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，

所述输出旋转体是包含所述可动冕状齿轮和所述输出轴的一个部件。

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