JP2008038941A

JP2008038941A - 偏心揺動歯車装置

Info

Publication number: JP2008038941A
Application number: JP2006210682A
Authority: JP
Inventors: Seiji Minegishi; 清次峯岸
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】偏心揺動歯車装置における、偏心体軸と外ピン（内歯歯車）との正確な位置決めを可能とする。
【解決手段】偏心体１０６が備わる偏心体軸１０４と、偏心体１０６によって揺動回転する外歯歯車１１０と、外歯歯車１１０との噛合部が外ピン１１６で構成される内歯歯車と、を有する偏心揺動歯車装置ＨＳ１００において、外歯歯車１１０の軸方向の一方側に当該歯車装置の出力軸１３０、他方側に出力軸１３０と等速で回転するキャリア体１２２を備え、偏心体軸１０４の半径方向の位置を、当該偏心体軸１０４を支持する偏心体軸用軸受１３２及びキャリア体１２２を介して、外ピン１１６で規制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏心体が備わる偏心体軸と、該偏心体によって揺動回転する歯車揺動体と、該歯車揺動体との噛合部がピン状部材で構成されるピン歯車と、を有する偏心揺動歯車装置に関する。

従来、図１３に示す偏心揺動歯車装置ＨＳ１が公知である（特許文献１参照）。又、図１４に示す偏心揺動歯車装置ＨＳ２が公知である（特許文献２参照）。なお、両歯車装置ＨＳ１、ＨＳ２における同一又は類似する部分には、同一の符号を付して以下説明する。

いずれの歯車装置ＨＳ１、ＨＳ２も、偏心体３が備わる偏心体軸１と、該偏心体３によって揺動回転する外歯歯車（歯車揺動体）５と、該外歯歯車５との噛合部が外ピン（ピン状部材）１１で構成される内歯歯車（ピン歯車）８を有して構成されている。偏心体３は、偏心体用軸受４を介して外歯歯車５に嵌合している。外歯歯車５の内ピン孔１０には内ピン７が遊嵌している。この内ピン７は、軸方向の一方側が出力軸（低速軸）２と一体形成されたフランジ体２５で支持されており、他方側が、該出力軸と等速で回転するキャリア体２４で支持されている。なお、外歯歯車５の歯の数と、外ピン１１の数とは、僅少の差を有するように構成されている。

又、歯車装置ＨＳ１、ＨＳ２ではいずれも、偏心体軸（入力軸、高速軸）１が２つの軸受１９、２０によって支持されている。このうち、入力側（反出力軸２側）の軸受１９は、カバー１４によって支持されている。又、このカバー１４は、ボルトによって当該歯車装置のケーシングを兼用する内歯歯車８の本体に連結固定され、インロウにより位置決めされている。

このような構成によって、（入力軸と一体的に回転する）偏心体軸１の回転を、揺動回転する外歯歯車５の自転成分として（減速して）取り出すことが可能となっている。

特公平１−５０７７８号公報特公平５−２６０５３号公報

上記で説明した歯車装置ＨＳ１、ＨＳ２のような構成では、偏心体軸（入力軸、高速軸）１と外ピン１１（内歯歯車８）との位置決め（芯出し）が難しいという問題がある。

偏心体軸１は、外歯歯車５を外ピン１１に対して正確に噛合させるために、外ピン１１に対して運転時常に正確に位置決め（芯出し）されている必要がある。これに対して、外歯歯車５は、偏心体軸１に組み付けられる偏心体３を基準として組み付けがなされている。一方、外ピン１１は内歯歯車８の本体を基準に組み付けられている。更に、偏心体軸１と外ピン１１とを直接的に連結する部材も存在していない。その結果、運転時、大きな荷重が作用すると、偏心体軸１に対する外ピン１１の相対位置が変化してしまい、外歯歯車５と外ピン１１との噛合が適切に行なわれなくなる可能性がある。

本発明は、このような問題点を解決するべくなされたものであって、偏心体軸と外ピン（内歯歯車）との正確な位置決め、即ち、歯車揺動体とピン状部材との正確な位置決めを実現するべくなされたものである。

本発明は、偏心体が備わる偏心体軸と、該偏心体によって揺動回転する歯車揺動体と、該歯車揺動体との噛合部がピン状部材で構成されるピン歯車と、を有する偏心揺動歯車装置において、前記歯車揺動体の軸方向の一方側に当該歯車装置の低速軸、他方側に前記低速軸と等速で回転するキャリア体を備え、前記偏心体軸の半径方向の位置が、当該偏心体軸を支持する偏心体軸用軸受及び前記キャリア体を介して、前記ピン状部材で規制される構成とすることで、上記課題を解決するものである。

このように本発明では、偏心体軸の半径方向の位置決めを、当該偏心体軸に備わる軸受とキャリア体（歯車揺動体の反低速軸側に配置されるキャリア体）を介してピン状部材に当接させることによって実現している。このような構成により、万が一、運転時の負荷等によって偏心体軸のピン状部材に対する相対位置が変化しようとした場合でも、偏心体軸は、偏心体軸用軸受、キャリア体を介してピン状部材に支持されているため、全体が同期して変化し、一度決めた芯出しの位置（ピン状部材と偏心体軸の相対位置関係）が大きくずれてしまうことはない。

又、上記構成に加えて、前記ピン状部材における前記キャリア体の位置規制部分にローラを備えるように構成すれば、キャリア体がピン状部材に当接しつつ回転することで生じる摩擦損失を効果的に低減させることが可能となる。

本発明を適用することにより、簡易な構成で、偏心体軸と外ピン（内歯歯車）との正確な位置決め、即ち、歯車揺動体とピン状部材との正確な位置決めが実現する。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例である歯車装置ＨＳ１００を備えたギアドモータＧＭ１００の断面図である。図２は、図１における矢示II-II線に沿う断面図である。図３は、図１におけるＡ部拡大図である。

ギアドモータＧＭ１００は、偏心揺動型の遊星歯車装置（以下単に「歯車装置」という場合がある。）ＨＳ１００と、動力源となるモータＭ１００とから構成される。モータＭ１００の中心には、モータ軸１０２が備わっている。モータＭ１００と歯車装置ＨＳ１００とは、モータＭ１００のフロントカバー１０１を介してボルト１４０によって連結固定されている。又、このフロントカバー１０１から、モータ軸１０２の先端が突出している。

モータ軸１０２の先端は、ピニオン１０２Ａが直切り形成されており、所謂「スプライン軸」を構成している。又、歯車装置ＨＳ１００の略中心には偏心体軸１０４が備わっている。この偏心体軸１０４の一端（モータＭ１００側端部）にも、ピニオン１０４Ａが直切り形成されており、所謂「スプライン軸」を構成している。これらの両ピニオン１０２Ａ、１０４Ａは、継手１０３によって一体的に回転可能に連結されている。

偏心体軸１０４は、軸受１３２、１３４で回転可能に支持されると共に、両軸受１３２、１３４の軸方向中間に、偏心体１０６を備えている。この偏心体１０６は、キー１０５によって偏心体軸１０４と一体的に回転可能に連結されている。偏心体１０６は、偏心体用軸受１０８を介して外歯歯車１１０の中心孔１１０Ｃに嵌合している。又、外歯歯車１１０は、これと同時に、外ピン（ピン状部材：内歯歯車の「歯」に相当する）１１６に噛合している。この外歯歯車１１０の噛合は、外ピン１１６に備わる外ローラ１１８を介してなされている。又、外歯歯車１１０に形成されている歯の数と、外ピン１１６の数とは、僅少の差（１乃至４程度）を有するように構成されている。本実施形態においてはこのように、内歯歯車の「歯」の部分が独立したピン状の部材で構成された所謂「ピン歯車」であり、内歯歯車本体１２０と外ピン１１６とで、内歯歯車を構成している。又、外ピン１１６における外歯歯車１１０の噛合部分と、外ピン１１６におけるキャリア体１２２の位置規制部分（後述）との間（図３矢示α部）は、内歯歯車本体１２０によって直接支持されている。

外歯歯車１１０には、複数の内ピン孔１１０Ｕが設けられており、当該内ピン孔１１０Ｕに内ピン１１２及び内ローラ１１４が遊嵌している。内ピン１１２の軸方向一方側（モータＭ１００側）は、キャリア体１２２に嵌合することによって支持されている。このキャリア体１２２は、円盤状に形成されており、自身の外周面が外ピン１１６に当接することによって位置規制がなされている。当該当接は、外ピン１１６に備わるキャリアローラ１１９を介してなされている。このキャリアローラ１１９の外径は、前述した外ローラ１１８の外径と同一とされている。一方、キャリア体１２２の内周面は、偏心体軸１０４に備わる軸受（偏心体軸用軸受）１３２に当接している。

内ピン１１２の他方側（反モータＭ１００側）は、出力軸フランジ１２４に嵌合することによって支持されている。この出力軸フランジ１２４は、出力軸１３０の一部が半径方向外側へと広がるように一体的に形成されている。出力軸フランジ１２４と偏心体軸１０４との間には、軸受１３４が配置され、両者が自由に回転可能に構成されている。又、出力軸１３０は、大容量の軸受１３６によってフロントケーシング１４２に対して回転可能に支持されている。フロントケーシング１４２には、ボルト１４５によってフロントカバー１４４が連結固定されている。このフロントケーシング１４２とフロントカバー１４４との間に、止め輪１５０が挟持される態様で配置されており、当該止め輪１５０が、軸受１３６の外輪に設けられた凹部に嵌入することによって、当該軸受１３６の軸方向の移動を規制している。なお、符号１４６はカラーであり、符号１４８はオイルシールである。

次に、ギアドモータＧＭ１００の作用について説明する。

モータＭ１００が通電され、モータ軸１０２が回転すると、モータ軸１０２の先端に形成されたピニオン１０２Ａ、継手１０３、（偏心体軸１０４に形成された）ピニオン１０４Ａによって偏心体軸１０４を回転させる。この偏心体軸１０４の回転は、キー１０５を介して偏心体１０６へと伝達される。偏心体１０６の偏心回転は、偏心体用軸受１０８を介して外歯歯車１１０を揺動回転させる。このとき、外歯歯車１１０は、外ピン１１６と噛合しているため、殆ど揺動のみを行なうことになる。又、前述したように、外歯歯車１１０に形成されている歯の数と、外ピン１１６の数とは、僅少の差を有するように構成されているため、外歯歯車１１０が１回揺動回転する毎に、当該歯数差分だけ外歯歯車１１０が自転（内歯歯車に対する相対回転）する。この自転成分は、内ローラ１１４及び内ピン１１２によってキャリア体１２２に取り出され、出力軸フランジ１２４を介して出力軸１３０へと出力される。このとき、外歯歯車１１０の揺動成分は、外歯歯車１１０の内ピン孔１１０Ｕに遊嵌する内ローラ１１４及び内ピン１１２によってキャンセルされ、自転成分のみが取り出されることになる。又、出力軸１３０は、大容量の軸受１３６によってフロントケーシング１４２に対して回転可能に支持されているため、出力軸１３０に大きな荷重が作用した場合でも、フロントケーシング１４２からの支持状況に変化はない。

歯車装置ＨＳ１００では、偏心体軸１０４の半径方向の位置決めを、偏心体軸１０４を支持する軸受（偏心体軸用軸受）１３２とキャリア体１２２を介して、外ピン（ピン状部材）１１６に対する当接によって実現している。換言すれば、外ピン１１６（外ローラ１１８）が「軸受のころ」に相当し、又、キャリア体１２２が「軸受の内輪」に相当する非常に大径の（事実上の）軸受を構成されており、この大径の軸受によって偏心体軸１０４が支持されている。その結果、全体を精度良く余裕をもって支持することが可能であると共に、万が一、運転時の負荷等によって偏心体軸１０４の外ピン１１６に対する相対位置が変化しようとした場合でも、全体が同期して変化し、一度決めた芯出しの位置が大きくずれてしまうことはない。特に、偏心体軸用軸受１３２と、（キャリア体と外ピン１１６の位置規制部分に配置される）キャリアローラ１１９との軸方向位置が同一、即ち、同一平面上（図１矢示II-II線：図２を参照）に配置されていることから、より直接的に全体が同期して変化することができる。

又、キャリア体１２２と外ピン１１６との位置規制部分には、キャリアローラ１１９が配置されている（図３参照）。その結果、運転時にキャリア体１２２が回転しても、当該キャリアローラ１１９が外ピン１１６に対して滑らかに摺動回転することで、外ピン１１６と内歯歯車本体１２０との間に発生する「滑り接触から生じる摩擦損失」を低減することが可能となっている。

更に、歯車装置ＨＳ１００では、外歯歯車１１０と外ピン１１６との噛合部分にも外ローラ１１８が配置されている（図３参照）。その結果、運転時に外歯歯車１１０が揺動回転しても、当該外ローラ１１８が外ピン１１６に対して滑らかに摺動回転することで、外ピン１１６と内歯歯車本体１２０との間に発生する「滑り接触から生じる摩擦損失」を低減することが可能となっている。

又、歯車装置ＨＳ１００では、出力軸１３０を回転支持する軸受１３６の軸方向の移動が、止め輪１５０によって規制されている。その結果、運転時、出力軸１３０に大きなスラスト荷重が掛かった場合でも、歯車装置内部の各部の軸方向位置、特に、フランジ体１２４の軸方向位置がずれてしまうことはない。

又、外ピン１１６における外歯歯車１１０の噛合部分と、外ピン１１６におけるキャリア体１２２の位置規制部分（後述）との間（図３矢示α部）は、内歯歯車本体１２０によって直接支持されているため、運転時、外ピン１１６に対して大きな負荷が掛かった場合でも、外ピン１１６が撓んでしまうことはない。勿論このような構成が必須のものではなく、図５に示すように僅かに隙間Ｇを設け、負荷を柔軟に受け止める構成とすることも可能である。

又、歯車装置ＨＳ１００では、複数存在する全ての外ピン１１６に対してキャリアローラ１１９が配置されている（図２参照）。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下の説明においては前述したギアドモータＧＭ１００（歯車装置ＨＳ１００）と同一又は類似する部分については、数字下２桁が同一の符号を付するに留め、重複した構成及び作用の説明は省略する。又、図４乃至図７では、外ピン周辺部のみを示すこととし、他の共通する部分の図示は省略している。

図４に示す実施形態においては、外ピン２１６における外歯歯車２１０との噛合部分に配置された外ローラ２１８の直径Ｄ２と、外ピン２１６におけるキャリア体２２２の位置規制部分に配置されるキャリアローラ２１９の直径Ｄ１とが異なる構成とされている。外歯歯車２１０の外ピン２１６に対する噛合態様と、キャリア体２２２の外ピン２１６に対する当接態様は当然に異なるため、各部位において、最適な設計を可能とするためである。ここでは、キャリアローラ２１９の直径Ｄ１が、外ローラ２１８の直径Ｄ２よりも大きくなる構成とされているが、設計によってはその逆でも良い。又、ローラの素材自体が異なる構成としても良い。又、キャリアローラ２１９を一部の外ピン１１６にのみ配置することで、コストを抑えることが可能である。例えば、１つ毎に配置したり、２つ毎に配置すれば、準備するローラはそれぞれ１／２、１／３の量で足りる（図１２参照：但し後述する振り分けタイプの歯車装置の例）。特に本実施形態のように、キャリアローラ２１９の直径Ｄ１を、外ローラ２１８の直径Ｄ２よりも大きくなる構成とした場合には、径の大きなローラを配置することによって、同一径のピッチ円上に配置可能な外ピンの数が制限を受けるが（即ち、ピンとピンの間隔が詰まってしまうことにより配置できるピンの数が少なくなる）、一部の外ピンにのみキャリアローラを配置することによって、外ピン数及びキャリアローラの外径の設計自由度を確保することができる。

又、図６に示す実施形態においては、キャリア体４２２の外周面に、キャリアローラの長さ（軸方向長さ）Ｌと同程度の間隔で、一周にわたってキャリアフランジ４２２Ａが形成されている。これにより、当該部分でキャリア体４２２にスラスト方向の荷重が掛かった場合でも、当該キャリアフランジ４２２、キャリアローラ４１９、内歯歯車本体４２０を介して受け止められるため、歯車装置内部の各部の位置がずれてしまうことはない。

又、図７に示す実施形態においては、外ピン５１６における外歯歯車５１０との噛合部分に配置された外ローラ５１８と、外ピン５１６におけるキャリア体５２２の位置規制部分に配置されるキャリアローラ５１９とが一体的に（１本として）構成されている。このように構成すれば、組み付け時の手間が簡略化できると共に、部品点数が減少し、低コストで実現できる。

次に、図８乃至図１１に示すギアドモータＧＭ２００について説明する。

このギアドモータＧＭ２００は、本発明を、所謂「振り分けタイプ」の偏心揺動歯車装置ＨＳ２００に適用した実施形態である。なお、ここでも、前述したギアドモータＧＭ１００（歯車装置ＨＳ１００）と同一又は類似する部分については数字下２桁が同一の符号を付するに留め、重複した構成及び作用の説明は省略する。

モータＭ２００のモータ軸６０２の先端には、ピニオン６０２Ａが直切り形成されている。このモータ軸６０２の先端に形成されたピニオン６０２Ａは、振り分け歯車６８０と噛合している。この振り分け歯車６８０は、約１２０°位相を異ならせて合計３つ配置されている（図１１参照）。振り分け歯車６８０は、偏心体軸６０４に固定されており、モータ軸６０２から伝達された回転を、偏心体軸６０４へと伝達可能とされている。この偏心体軸６０４は、キャリア体６２２に対して偏心体軸用軸受６３２によって回転可能に支持されている。又、出力軸フランジ６２４に対して、偏心体軸用軸受６３４によって回転可能に支持されている。又、偏心体軸６０４には、偏心体６０６が一体的に回転可能に形成されており、偏心体用軸受６０８を介して外歯歯車６１０を揺動回転させることが可能となっている。

又、歯車装置ＨＳ２００では、外ピン６１６におけるキャリア体６２２の位置規制部分にはキャリアローラ６１９が配置されているが、外ピン６１６における外歯歯車６１０との噛合部分には外ローラが配置されていない。このような構成とすれば、部品点数を抑えることができ、コスト低減を図ることが可能である。

モータ軸６０２が回転すると、その回転はピニオン６０２Ａによって３つの振り分け歯車６８０へと伝達される。更に偏心体軸６０４を介して偏心体６０６を偏心回転させ、外歯歯車６１０を揺動回転させる。

なお、上記の説明では全て、歯車揺動体が外歯歯車の例として説明しているが、内歯歯車が揺動するタイプの歯車装置に本発明を適用してもよい。

本発明は、偏心揺動型の歯車装置（但し歯車の変形を前提としたものは除く）に幅広く適用することができる。

本発明の実施形態の一例である歯車装置を備えたギアドモータの断面図図１における矢示II-II線に沿う断面図図１におけるＡ部拡大図本発明の第２の実施形態を示す図であって、図３相当図本発明の第３の実施形態を示す図であって、図３相当図本発明の第４の実施形態を示す図であって、図３相当図本発明の第５の実施形態を示す図であって、図３相当図本発明を振り分け型の偏心揺動歯車装置に適用した実施形態を示す断面図図８における矢示IX-IX線に沿う断面図図８における矢示X-X線に沿う断面図（一部図示略）図８における矢示XI-XI線に沿う断面図（一部図示略）ローラの配置例を示す図であって、図１０相当図（一部図示略）特許文献１に記載される歯車装置（ＨＳ１）特許文献２に記載される歯車装置（ＨＳ２）

符号の説明

ＧＭ１００…ギアドモータ
ＨＳ１００…偏心揺動歯車装置
Ｍ１００…モータ
１０１…モータフロントカバー
１０２…モータ軸
１０３…継手
１０４…偏心体軸
１０５…キー
１０６…偏心体
１０８…偏心体用軸受
１１０…外歯歯車
１１０Ｃ…中心孔
１１０Ｕ…内ピン孔
１１２…内ピン
１１４…内ローラ
１１６…外ピン（ピン状部材）
１１８…外ローラ
１１９…キャリアローラ
１２０…内歯歯車本体
１２２…キャリア体
１２４…出力軸フランジ
１３０…出力軸
１３２、１３４、１３６…軸受
１４０、１４５…ボルト
１４２…フロントケーシング
１４４…歯車装置フロントカバー
１４６…カラー
１４８…オイルシール
１５０…止め輪
１７０…Ｏリング

Claims

偏心体が備わる偏心体軸と、該偏心体によって揺動回転する歯車揺動体と、該歯車揺動体との噛合部がピン状部材で構成されるピン歯車と、を有する偏心揺動歯車装置において、
前記歯車揺動体の軸方向の一方側に当該歯車装置の低速軸、他方側に前記低速軸と等速で回転するキャリア体を備え、
前記偏心体軸の半径方向の位置が、当該偏心体軸を支持する偏心体軸用軸受及び前記キャリア体を介して、前記ピン状部材で規制されている
ことを特徴とする偏心揺動歯車装置。
請求項１において、
少なくとも、前記ピン状部材における前記歯車揺動体の噛合部分と、前記ピン状部材における前記キャリア体の位置規制部分との間が、前記ピン歯車の歯車本体によって直接支持されている
ことを特徴とする偏心揺動歯車装置。
請求項１又は２において、
前記ピン状部材における前記歯車揺動体の噛合部分と、前記ピン状部材における前記キャリア体の位置規制部分の少なくとも一方にローラが備わっている
ことを特徴とする偏心揺動歯車装置。
請求項３において、
前記ローラが、全ての前記ピン状部材のうち、一部のピン状部材にのみ備わっている
ことを特徴とする偏心揺動歯車装置。
請求項３又は４において、
前記ピン状部材における前記歯車揺動体の噛合部分と、前記ピン状部材における前記キャリア体の位置規制部分の両方にローラが備わっており、
前記ピン状部材における前記歯車揺動体の噛合部分に位置する第１ローラと、前記ピン状部材における前記キャリア体の位置規制部分に位置する第２ローラは、外径寸法が異なっている
ことを特徴とする偏心揺動歯車装置。
請求項３乃至５のいずれかにおいて、
前記偏心体軸用軸受と、前記キャリア体を位置規制する前記ローラの軸方向位置が同一である
ことを特徴とする偏心揺動歯車装置。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記低速軸に生じるスラスト荷重は、前記低速軸を軸支する軸受を介して、当該歯車装置のケーシングに受け止められる
ことを特徴とする偏心揺動歯車装置。