CN111677817A - 齿轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减轻施加于定位销的弯曲应力的齿轮装置。齿轮装置(100)具有：外齿轮(14)；内齿轮(16)；第1轮架(18)，配置于外齿轮的轴向上的一侧；第2轮架(20)，配置于外齿轮的轴向上的另一侧且与第1轮架连结在一起；及定位销(36)，用于定位第1轮架与第2轮架的连结位置。第1轮架具有供定位销插入的第1定位销孔(18a)。第2轮架具有供定位销插入的第2定位销孔(20a)。第1定位销孔在开口部周缘(18e)具有第1倒角部。第2定位销孔在开口部周缘(20e)具有第2倒角部。在将第1倒角部的轴向尺寸设为H1且将第2倒角部的轴向尺寸设为H2时，H1与H2之和为0.9mm以下。

Description

齿轮装置

本申请主张基于2019年3月11日申请的日本专利申请第2019-044057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

本发明涉及一种齿轮装置。

背景技术

本申请人在专利文献1(图9)中公开了一种偏心摆动型齿轮装置。该齿轮装置具备：输出凸缘，输出外齿轮的自转成分；及对置凸缘，配置在外齿轮的与输出凸缘相反的一侧。对置凸缘经由轮架销及轮架螺栓与输出凸缘连结在一起。并且，为了严格地保持对置凸缘与输出凸缘之间的位置关系，将定位销压入于两个凸缘中。

专利文献1：日本特开2017-048889号公报

关于具有彼此连结的两个凸缘的齿轮装置，本发明人获得了以下见解。

齿轮装置期待传递负荷增大且小型化。若传递负荷增大，则较大的扭矩会施加于在轴向上彼此连结的两个凸缘之间，弯曲应力会施加到压入于两个凸缘的定位销。该弯曲应力在启动或停止齿轮装置时增加。若反复施加有较大的弯曲应力，则定位销会产生疲劳而折损。对此，可以考虑加粗定位销，但此时，不利于小型化。

基于这些问题，本发明人认识到从减轻施加于定位销的弯曲应力的观点考虑，齿轮装置具有改善的余地。

发明内容

本发明是鉴于这种课题而完成的，其目的在于提供一种能够减轻施加于定位销的弯曲应力的齿轮装置。

为了解决上述课题，本发明的一种实施方式的齿轮装置具有：外齿轮；内齿轮；第1轮架，配置于外齿轮的轴向上的一侧；第2轮架，配置于外齿轮的轴向上的另一侧且与第1轮架连结在一起；及定位销，用于定位第1轮架与第2轮架的连结位置，在该齿轮装置中，第1轮架具有供定位销插入的第1定位销孔。第2轮架具有供定位销插入的第2定位销孔。第1定位销孔在开口部周缘具有第1倒角部。第2定位销孔在开口部周缘具有第2倒角部。在将第1倒角部的轴向尺寸设为H1且将第2倒角部的轴向尺寸设为H2的情况下，H1与H2之和为0.9mm以下。

另外，以上构成要件的任意组合或将本发明的构成要件及表述在方法、系统等之间相互替换的方式也作为本发明的方式而有效。

根据本发明，提供一种能够减轻施加于定位销的弯曲应力的齿轮装置。

附图说明

图1为表示实施方式所涉及的齿轮装置的侧视剖视图。

图2为放大表示图1的齿轮装置的定位销孔的周边的放大图。

图3为表示定位销孔的倒角尺寸与弯曲应力之间的关系的示意图。

图4为表示定位销孔的倒角尺寸与弯曲应力之间的关系的另一示意图。

图5为表示定位销孔的倒角尺寸与耐久性之间的关系的曲线图。

图中：14-外齿轮，16-内齿轮，18-第1轮架，18a-第1定位销孔，18e-开口部周缘，18f-第1倒角部，20-第2轮架，20a-第2定位销孔，20e-开口部周缘，20f-第2倒角部，36-定位销，40-螺栓，40-连结螺栓，100-齿轮装置，H1、H2-轴向尺寸。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行说明。在实施方式及变形例中，对相同或相等的构成要件及部件标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，为了便于理解，适当放大或缩小示出各附图中的部件的尺寸。并且，在各附图中，省略了对实施方式的说明中并不重要的部件的一部分。

并且，包括第1、第2等序数的术语用于说明各种构成要件，但该术语仅用于将一个构成要件区别于其他构成要件的目的，该术语并不用于限定构成要件。

[实施方式]

以下，参考附图对本发明的实施方式所涉及的齿轮装置100的结构进行说明。图1为表示齿轮装置100的侧视剖视图。本实施方式的齿轮装置100为所谓的分配式的偏心摆动型减速装置。该齿轮装置100构成为，通过使与内齿轮啮合的外齿轮摆动，使内齿轮及外齿轮中的一个齿轮自转，并将所产生的自转成分从输出部件输出至被驱动部件。

齿轮装置100主要具备：输入齿轮70；曲轴12；外齿轮14；内齿轮16；轮架18、20；外壳22；及主轴承24、26。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，以下为了方便起见，将轴向上的一侧(图中右侧)称为输入侧，将另一侧(图中左侧)称为输入相反侧。

(输入齿轮)

输入齿轮70围绕内齿轮16的中心轴线La配设有三个。三个输入齿轮70在从中心轴线La偏移的位置相隔120°等间隔配置。图1中仅示出了一个输入齿轮70。曲轴12分别对应于三个输入齿轮70而设置有三个。曲轴12插通于输入齿轮70的中央部，并支承输入齿轮70。在曲轴12的轴向上的两侧设置有一对曲轴轴承34。曲轴12设置成能够与输入齿轮70一体地旋转。三个输入齿轮70与设置于中心轴线La上的旋转轴(未图示)的外齿部(未图示)啮合。旋转动力从未图示的驱动装置传递至该旋转轴，并且通过该旋转轴的旋转，输入齿轮70与曲轴12一体地旋转。驱动装置例如为马达、齿轮马达、引擎等。

(曲轴)

本实施方式的曲轴12为具有用于使外齿轮14摆动的多个偏心部12a的偏心体轴。偏心部12a的轴芯相对于曲轴12的旋转中心线偏心。本实施方式中设置有两个偏心部12a，相邻的偏心部12a的偏心相位彼此错开180°。

曲轴12的输入侧经由曲轴轴承34支承于第2轮架20，其输入相反侧经由曲轴轴承34支承于第1轮架18。输入相反侧的曲轴轴承34嵌入并支承于第1轮架18的曲轴孔18h中，输入侧的曲轴轴承34嵌入并支承于第2轮架20的曲轴孔20h中。即，曲轴12旋转自如地支承于第1轮架18及第2轮架20。曲轴轴承34的结构并不受特别限制，在该例子中采用了具有圆筒状的滚动体的滚子轴承。

(内齿轮)

内齿轮16与外齿轮14啮合。本实施方式的内齿轮16具有：内齿轮主体16a，与外壳22一体化；及外销17，配置于沿周向隔着间隔形成于该内齿轮主体16a的多个销槽中。外销17为旋转自如地支承于内齿轮主体16a的圆筒状的销部件。外销17可以是空心部件，但在本实施方式中为实心部件。外销17构成内齿轮16的内齿。内齿轮16的外销17的个数(内齿的个数)比外齿轮14的外齿个数稍多(该例子中仅多出1个)。

(外齿轮)

外齿轮14分别对应于各个偏心部12a而设置。外齿轮14经由偏心滚子32旋转自如地支承于对应的偏心部12a。在外齿轮14的从其轴心偏移的位置，隔着规定间隔形成有三个轴孔14p及三个摆动孔14j。

轴孔14p在相同的半径方向位置上彼此隔着120°间隔设置。轴孔14p沿轴向贯穿，轴部18s插通于其中。轴孔14p形成为比轴部18s的外径大，其具有不与轴部18s接触的大小。

摆动孔14j在相同的半径方向位置上彼此隔着120°间隔设置。摆动孔14j沿轴向贯穿，曲轴12的偏心部12a插通于其中。摆动孔14j形成为比偏心部12a的外径大，在摆动孔14j与偏心部12a之间存在多个偏心滚子32。多个偏心滚子32围绕偏心部12a的周围大致等间隔排列，并将偏心部12a的偏心运动顺畅地传递至摆动孔14j。

外齿轮14设置有沿轴向贯穿的中央孔14h。在外齿轮14的外周形成有波形的齿，该齿与内齿轮16接触并移动，由此外齿轮14能够在以中心轴为法线的面内进行摆动。

(轮架)

轮架18、20配置于外齿轮14的轴向侧部。齿轮18、20包括配置于外齿轮14的输入相反侧的侧部的第1轮架18及配置于外齿轮14的输入侧的侧部的第2轮架20。以下，将第1轮架18和第2轮架20统称为“轮架”。轮架经由第1主轴承24及第2主轴承26而旋转自如地支承于外壳22。轮架整体呈空心的圆盘状或圆筒状。轮架经由曲轴轴承34将曲轴12支承为旋转自如。

第1轮架18具有形成于第1轮架18的径向中央的中央孔18k。第2轮架20具有形成于第2轮架20的径向中央的中央孔20k。第1轮架18与第2轮架20经由轴部18s连结在一起。

(轴部)

接着，对轴部18s进行说明。轴部18s为从第1轮架18朝向第2轮架20沿轴向延伸的柱状的部分，其与第1轮架18形成为一体。在从外齿轮14(第1轮架18)的轴芯偏移的位置设置有多个(本实施方式中为三个)轴部18s。轴部18s以在其与贯穿形成于外齿轮14的轴孔14p之间留有间隙的状态插通于该轴孔14p中。

轴部18s的端部与第2轮架20的输入相反侧的端面接触，并且固定于第2轮架20。齿轮装置100具有用于定位第1轮架18与第2轮架20的连结位置的定位销36及连结第1轮架18与第2轮架20的连结螺栓40。在将轴部18s固定于第2轮架20上时，通过定位销36进行定位，并通过连结螺栓40进行固定。

定位销36与连结螺栓40沿周向分开配置。定位销36配置于比连结螺栓40更靠径向内侧位置。此时，通过将连结螺栓40配置于径向外侧，能够增大连结螺栓40的节圆直径，从而能够提高第1轮架18与第2轮架20的连结强度。通过提高它们之间的连结强度，能够缓和施加于定位销36的弯曲应力。关于施加于定位销36的弯曲应力，将在后面叙述。

轴部18s作为对第1轮架18与第2轮架20之间的连结作出贡献的连结部而发挥作用。第1轮架18的轴部18s具有供定位销36插入的第1定位销孔18a，第2轮架20具有供定位销36插入的第2定位销孔20a。以下，将第1定位销孔18a和第2定位销孔20a统称为“定位销孔”。

作为一例，定位销36为在两端部实施了倒角的圆柱状的销，可以将其长度的大致二分之一压入于第1轮架18的第1定位销孔18a中。压入后剩余的一半定位销36被定位且压入于第2轮架20的第2定位销孔20a中。关于定位销孔，将在后面进行详细叙述。

(外壳)

外壳22整体呈空心的筒状，在其内周部设置有内齿轮16。在外壳22的外周部设置有凸缘22f。在凸缘22f设置有贯穿孔22h和螺纹孔22j。这些孔用于连结外壳22与外部部件或被驱动装置。

在外壳22设置有容纳第1主轴承24的外圈的凹部22m及容纳第2主轴承26的外圈的凹部22n。外壳22与轮架构成为，通过第1主轴承24和第2主轴承26能够相对旋转。

(主轴承)

主轴承24、26包括配置于第1轮架18与外壳22之间的第1主轴承24及配置于第2轮架20与外壳22之间的第2主轴承26。本实施方式的主轴承24、26具备多个滚动体28及保持架(未图示)。多个滚动体28沿周向隔着间隔设置。本实施方式的滚动体28为球体。保持架保持多个滚动体28的相对位置并且将多个滚动体28支承为旋转自如。主轴承24、26可以是滚子轴承，也可以是交叉滚子轴承。

本实施方式的主轴承24、26具备具有滚动体28的滚动面的外圈30，但是不具备内圈。主轴承24、26的内侧滚动面设置在轮架18、20的外周面从而代替内圈。外圈30通过间隙配合、过盈配合或过渡配合等嵌合而固定于外壳22。在第1轮架18与外壳22之间设置有油封22s。油封22s配置于第1主轴承24的输入相反侧。

第1轮架18与外壳22中的一个作为向被驱动装置输出旋转动力的输出部件而发挥作用，另一个则作为固定于用于支承齿轮装置100的外部部件的被固定部件而发挥作用。例如，在将第1轮架18作为输出部件并将外壳22作为被固定部件的情况下，可以将被驱动装置的输入轴连结于第1轮架18的中央孔18k。

接着，参考图2～图5，对第1轮架18与第2轮架20的连结结构进行说明。图2为放大表示定位销孔的周边的放大图。该图放大表示了图1中的圆圈E所指部分，并且省略了定位销36。第1定位销孔18a在开口部周缘18e具有第1倒角部18f，第2定位销孔20a在开口部周缘20e具有第2倒角部20f。以下，将第1倒角部18f和第2倒角部20f统称为“倒角部”。第1倒角部18f的轴向尺寸设为H1，第2倒角部20f的轴向尺寸设为H2。以下，有时将轴向尺寸H1、H2统称为“倒角尺寸”。

本发明人对具有在轴向上连结的第1轮架18和第2轮架20的齿轮装置100进行了研究，其结果获得了以下见解。

图3及图4为表示定位销孔的倒角尺寸与施加于定位销36的弯曲应力Sb之间的关系的示意图。图3表示倒角尺寸小的情况，图4表示倒角尺寸大的情况。若第1轮架18加速或减速，则第2轮架20追随其稍微延后加速或减速。如此，若第2轮架20追随第1轮架18而进行加减速，则在它们之间会产生扭曲，弯曲应力Sb会施加于定位销36。即，在启动或停止齿轮装置100时，弯曲应力Sb施加于定位销36。若反复施加有大的弯曲应力Sb，则定位销36可能会产生疲劳而折损。

根据研究结果可知，弯曲应力Sb根据定位销孔的倒角尺寸不同而不同。即，如图3及图4所示，施加于定位销36的弯曲应力Sb在倒角尺寸较小时变小，在倒角尺寸较大时则变大，定位销36的耐久性基于该差异而变化。

根据该见解，本发明人对定位销孔的倒角尺寸与定位销36的耐久性之间的关系进行了研究。图5为表示定位销孔的倒角尺寸与耐久性之间的关系的曲线图。该曲线图表示在施加试验用负荷转矩(例如，允许负荷转矩)的状态下反复启动或停止齿轮装置100的ON-OFF试验中的定位销36折损为止的反复循环次数(以下，称为“允许循环次数”)。该曲线图的横轴表示定位销孔的轴向尺寸H1与H2之和Hw，纵轴表示产生折损为止的反复循环次数。

从该曲线图可知，轴向尺寸H1与H2之和Hw为0.9mm时，允许循环次数为12000次，而在和Hw为1.0mm时，允许循环次数则为5250次，减小到了一半以下。并且，和Hw为0.8mm时的允许循环次数为14532次，和Hw为0.7mm时的允许循环次数为15250次，其与和Hw为0.9mm时差不多。即，在和Hw为0.9mm以下时，允许循环次数趋于停滞在15000次左右。另外，从容易进行倒角部的加工的观点考虑，和Hw可以为0.1mm以上，优选为0.3mm以上。

并且，如图5所示，和Hw为1.1mm时的允许循环次数为4500次，其与和Hw为1.0mm时差不多。即，在和Hw为1.0mm以上时，允许循环次数趋于停滞在5000次左右。基于这些情况可知，在和Hw为0.9mm以下时，与和Hw为1.0mm以上时相比，定位销36的耐久性更高。

而且，本发明人针对将轴向尺寸H1、H2中的一个设为大且将另一个设为小的组合，进行了与上述相同的ON-OFF试验。其结果确认到，不管轴向尺寸H1、H2的大小组合如何，与上述相同地，在和Hw为0.9mm以下时，与和Hw为1.0mm以上时相比，定位销36的耐久性更高。即，只要和Hw为0.9mm以下即可，轴向尺寸H1、H2可以任意设定。这是因为，弯曲应力以倒角的一个角部为支点并将另一个角部为作用点而施加于定位销36，因此，若这些角部之间的距离(＝和Hw)相同，则弯曲应力的大小几乎不变。

作为一例，可以通过钻孔加工或铣床加工等机械加工而形成定位销孔的倒角部。若倒角部的轴向尺寸H1、H2变大，则该加工的加工时间会随之延长。因此，可以将轴向尺寸H1设为0.45mm以下，并将轴向尺寸H2设为0.45mm以下。此时，与轴向尺寸大的结构相比，能够缩短加工时间。

本发明人进一步对不同大小的齿轮装置A、B、C进行了与上述相同的ON-OFF试验。齿轮装置A、B、C具有与本实施方式相同的结构，并且关于允许负荷转矩，齿轮装置B为齿轮装置A的5倍，齿轮装置C为齿轮装置A的20倍。并且，关于定位销的直径，齿轮装置B为齿轮装置A的1.4倍，齿轮装置C为齿轮装置A的2倍。

从该试验结果确认到，关于齿轮装置A、B、C，也与上述相同，在和Hw为0.9mm以下时，与和Hw为1.0mm以上时相比，定位销的耐久性更高。如此，不管齿轮装置的大小如何均可获得相同的结果的原因在于，随着齿轮装置变大，允许负荷转矩与定位销的直径也一起变大，因此这些变大导致影响相互抵消。因此，在大小不同的齿轮装置中也能够适用相同大小的倒角部。

接着，参考图2对倒角部的倾斜角进行说明。若第1倒角部18f及第2倒角部20f与轴向所成的角度θ1、θ2过小，则压入定位销36时容易产生卡住。并且，若角度θ1、θ2过大，则倒角部的作为引导部的功能受损，会导致压入变得困难。由此，在本实施方式中，将角度θ1、θ2设定在30°～60°的范围内。若设定在该范围，则能够抑制压入时的卡住并且能够实现实用的生产率。

接着，对如上构成的齿轮装置100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，使得各输入齿轮70以相同的相位进行旋转。若各输入齿轮70进行旋转，曲轴12的偏心部12a围绕穿过曲轴12的旋转中心线而进行旋转，该偏心部12a经由偏心滚子32使外齿轮14摆动。若外齿轮14摆动，则外齿轮14与内齿轮16的外销17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中的一个齿轮自转相当于外齿轮14的齿数与内齿轮16的外销17数之差的量。在本实施方式中，外齿轮14进行自转，第1轮架18输出减速后的旋转。

以上，对本发明的实施方式的例子进行了详细说明。上述实施方式只不过是用于实施本发明的具体例。实施方式的内容并不用于限定本发明的技术范围，在不脱离技术方案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、删除等很多设计变更。在上述实施方式中，关于能够进行这种设计变更的内容，附加了“实施方式的”及“实施方式中”等语句进行了说明，但这并不表示没有这种语句的内容就不允许进行设计变更。并且，在附图的截面标注的阴影线并不限定标注有阴影线的对象的材质。

以下，对变形例进行说明。在变形例的附图及说明中，对与实施方式相同或相等的构成要件及部件标注相同的符号。适当省略与实施方式重复的说明，并重点对与实施方式不同的结构进行说明。

[变形例]

在实施方式的说明中示出了齿轮装置100为分配式的偏心摆动型减速装置的例子，但本发明并不只限于此。例如，齿轮装置100可以是曲轴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的偏心摆动型减速装置，也可以是简单行星齿轮装置等具有不同结构的齿轮装置。

在实施方式的说明中，曲轴12及输入齿轮70的个数为三个，但是，本发明并不只限于此。曲轴12及输入齿轮70的个数也可以是一个、两个或四个以上。

在实施方式的说明中，示出了具备两个外齿轮14的例子，但是本发明并不只限于此。也可以具备三个以上的外齿轮14。例如，可以在曲轴上设置相位彼此错开120°的三个偏心部12a并且设置被该三个偏心部12a摆动的三个外齿轮14。并且，外齿轮14也可以设置有一个。

在实施方式的说明中，示出了第2主轴承26及第1主轴承24不具有内圈的例子，但是本发明并不只限于此。第2主轴承26与第1主轴承24中的一个或两个可以是具有内圈的轴承。

上述各变形例也具有与上述实施方式相同的作用效果。

上述实施方式和变形例的任意组合也作为本发明的实施方式而有效。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的各实施方式及变形例各自的效果。

Claims (4)

1.一种齿轮装置，其具有：外齿轮；内齿轮；第1轮架，配置于所述外齿轮的轴向上的一侧；第2轮架，配置于所述外齿轮的轴向上的另一侧且与所述第1轮架连结在一起；及定位销，用于定位所述第1轮架与所述第2轮架的连结位置，所述齿轮装置的特征在于，

所述第1轮架具有供所述定位销插入的第1定位销孔，

所述第2轮架具有供所述定位销插入的第2定位销孔，

所述第1定位销孔在开口部周缘具有第1倒角部，

所述第2定位销孔在开口部周缘具有第2倒角部，

在将所述第1倒角部的轴向尺寸设为H1且将所述第2倒角部的轴向尺寸设为H2的情况下，H1与H2之和为0.9mm以下。

2.根据权利要求1所述的齿轮装置，其特征在于，

所述轴向尺寸H1为0.45mm以下，所述轴向尺寸H2为0.45mm以下。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮装置，其特征在于，

所述第1倒角部及第2倒角部与轴向所成的角度在30°～60°范围内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮装置，其特征在于，

还具有连结螺栓，用于连结所述第1轮架与所述第2轮架，

所述定位销配置在比所述连结螺栓更靠径向内侧位置。

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