JP2009287634A - 歯車伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏心揺動型の歯車伝動装置において、装置内の潤滑剤を循環させることができる技術を提供する。
【解決手段】歯車伝動装置１００は、内歯歯車３０と、内歯歯車３０に噛み合いながら偏心回転する外歯歯車３を備えている。内歯歯車３０には、内歯歯車３０の歯の谷から内歯歯車３０の外側に通じている潤滑剤用孔４０が形成されている。内歯歯車３０の外側に、潤滑剤通路４２が設けられている。潤滑剤通路４２は、潤滑剤用孔４０に通じている。外歯歯車３の偏心回転に伴って、内歯歯車３０と外歯歯車３に囲まれた空隙が狭くなる側では潤滑剤が潤滑剤通路４２に押し出され、内歯歯車３０と外歯歯車３に囲まれた空隙が広くなる側では潤滑剤が潤滑剤通路４２から吸い込まれる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内歯歯車と、内歯歯車に噛み合いながら偏心回転する外歯歯車を備える歯車伝動装置に関する。

歯車伝動装置の内部は、一般的に潤滑剤で満たされている。歯車の磨耗粉が滞留しないように、あるいは、潤滑剤が高温にならないように、歯車伝動装置内を潤滑剤が循環することが好ましい。さらに、歯車伝動装置は、専用のポンプを備えることなく、潤滑剤を循環させる機構を備えていることが好ましい。例えば特許文献１に、専用のポンプを備えることなく、潤滑剤を循環させることができる歯車伝動装置が開示されている。特許文献１に開示された歯車伝動装置は、歯車とともに回転する潤滑剤に作用する遠心力によって、潤滑剤を歯車の径方向の外側へ移動させる。すなわち、この歯車伝動装置は、潤滑剤を循環させるための力として遠心力を利用する。

特開２００１−２２７６２３号公報

潤滑剤を循環させる力として遠心力を利用する場合、その力は歯車の回転速度に依存する。従って、歯車が低速で回転する歯車伝動装置の場合、潤滑剤を循環させる力として遠心力を利用することは得策でない。歯車伝動装置の種類の一つに、内歯歯車と、内歯歯車に噛み合いながら偏心回転する外歯歯車を備える偏心揺動型の歯車伝動装置が知られている。偏心揺動型の歯車伝動装置の場合、外歯歯車は内歯歯車に対して低速で自転するので、潤滑剤に作用する遠心力が小さく、潤滑剤を充分に循環させることができない。
本明細書は、偏心揺動型の歯車伝動装置に特有の構造に着目し、遠心力とは異なる力を利用して潤滑剤を循環させることができる歯車伝動装置を開示する。

本明細書に開示する歯車伝動装置は、内周に内歯が形成されている内歯歯車と、内歯歯車に噛み合いながら内歯歯車の軸線の周りを偏心回転する外歯歯車とを備えている。すなわち、本明細書で開示する歯車伝動装置は、偏心揺動型の歯車伝動装置である。
本明細書に開示する歯車伝動装置は、内歯歯車の歯の谷から内歯歯車の外側に通じている潤滑剤用孔が内歯歯車に少なくとも１つ形成されているとともに、潤滑剤用孔に通じている潤滑剤通路が内歯歯車の外側に設けられていることを特徴とする。なお、潤滑剤用孔は、外歯歯車の外周面に対向する位置で内歯歯車に形成されている。また、本明細書でいう「内歯歯車の歯の谷」とは、隣接する内歯と内歯の間の部分を意味する。

内歯歯車と外歯歯車の間の空隙は潤滑剤で満たされている。外歯歯車は内歯歯車に噛み合いながら偏心回転するので、その偏心回転に伴って、外歯歯車と内歯歯車が深く噛み合う位置が、内歯歯車の軸線の周りを移動する。すなわち、外歯歯車の偏心回転に伴って、外歯歯車と内歯歯車の間の空隙は狭くなったり広くなったりする。外歯歯車と内歯歯車の間の空隙が狭くなるにつれて、外歯歯車と内歯歯車の間の潤滑剤が、潤滑剤用孔を通じて内歯歯車の内側から内歯歯車の外側に押し出される。押し出された潤滑剤は、潤滑剤通路によって内歯歯車の内側に戻される。

上記の歯車伝動装置は、外歯歯車の偏心回転に伴って外歯歯車と内歯歯車の間の空隙が狭くなったり広くなったりするという、偏心揺動型の歯車伝動装置に固有のメカニズムを利用して潤滑剤を循環させる。上記の歯車伝動装置は、遠心力を利用することなく潤滑剤を循環させることができる。

複数の潤滑剤用孔が形成されており、潤滑剤通路が複数の潤滑剤用孔に連通していることが好ましい。１つの潤滑剤用孔から押し出された潤滑剤が、潤滑剤通路を通って、他の潤滑剤用孔から外歯歯車と内歯歯車の間に戻される。潤滑剤通路はさらに、内歯歯車の外周を一巡していることが好ましい。外歯歯車と内歯歯車の間の空隙は、一方で狭くなるにつれて他方で広くなる。空隙が広くなる側では、潤滑剤通路内の潤滑剤を、潤滑剤用孔を通じて空隙内に吸い込む力が発生する。潤滑剤は、一方で空隙から押し出されながら、他方で空隙内に吸い込まれる。内歯歯車の外周を一巡している潤滑剤通路を備える歯車伝動装置は、潤滑剤を効率よく循環させることができる。

本明細書に開示する歯車伝動装置は、次の技術的特徴を有することも好適である。
歯車伝動装置は、内歯歯車の軸線の両側に互い違いに偏心している複数の外歯歯車を備えている。そして、夫々の外歯歯車の外周面に対向している複数の潤滑剤用孔が内歯歯車の軸線に沿って並んでいる。潤滑剤用孔の内側開口部が、外歯歯車の外周面に対向している。潤滑剤通路が、一方の外歯歯車の外周面に対向している潤滑剤用孔と、他方の外歯歯車の外周面に対向している潤滑剤用孔を連通している。一方の外歯歯車の外周面に対向している潤滑剤用孔において空隙が狭くなるときに、他方の外歯歯車の外周面に対向している潤滑剤用孔において空隙が広くなる。従って、上記の技術的特徴を有する歯車伝動装置でも、潤滑剤は、一方で空隙から押し出されながら、他方で空隙内に吸い込まれる。

潤滑剤中には、歯車の磨耗によって生じた金属粉が含まれている。そのため、潤滑剤通路に磁石が配置されていることが好ましい。内歯歯車と外歯歯車の磨耗によって生じた金属粉は、内歯歯車の歯の谷に形成された潤滑剤用孔を通じて潤滑剤通路に移動し、磁石に吸着される。内歯歯車と外歯歯車の磨耗によって生じた金属粉が潤滑剤から除去される。

歯車伝動装置が駆動すると、歯車同士の摩擦によって、潤滑剤の温度が上昇する。潤滑剤の温度が上昇すると、潤滑剤の粘度が低下して、歯車等の部品表面の油膜が切れることがある。そのため、潤滑剤通路に潤滑剤を冷却する構造（冷却装置）を取り付ければ、部品表面の油膜が切れることを抑制することができる。

本明細書で開示される歯車伝動装置は、歯車の回転にともなう遠心力を利用することなく、歯車伝動装置内の潤滑剤を循環させることができる。

（第１実施形態）
図１、２を参照し、歯車伝動装置１００について説明する。図１は、歯車伝動装置１００の断面図を示す。図２は、図１のII−II線に沿った断面図を示す。
図１、２に示すように、歯車伝動装置１００は、内周に複数の内歯ピン２９が配置されているケース３０と、ケース３０の内側に配置されている外歯歯車３を備えている。複数の内歯ピン２９が、ケース３０の内周に一巡して配置されており、ケース３０とともに内歯歯車を形成している。以下の説明では、内歯ピン２９とケース３０を併せて、内歯歯車３０と呼ぶことがある。ケース３０の内周面において、隣接する内歯ピン２９の間の領域が、内歯歯車３０の歯の谷に相当する。なお、詳細は後述するが、外歯歯車３は、内歯歯車３０の軸線ＣＬ１の周りを偏心回転する。外歯歯車３の歯数と内歯歯車３０の歯数（内歯ピン２９の数）が異なるので、外歯歯車３が内歯歯車３０と噛み合いながら軸線ＣＬ１の周りを偏心回転すると、外歯歯車３が内歯歯車３０に対して相対的に回転する。ケース３０内には潤滑剤（潤滑油）が封入されている。外歯歯車３と内歯歯車３０の間の空隙５０（図２を参照）は、潤滑剤で満たされている。

内歯歯車３０には、隣接する内歯ピン２９の間（内歯歯車３０の歯の谷）から内歯歯車３０の外側に通じている潤滑剤用孔４０が複数形成されている。歯車伝動装置１００では、内歯歯車３０の歯の谷の全てに、潤滑剤用孔４０が形成されている（図２を参照）。図１に示すように、潤滑剤用孔４０は、外歯歯車３の外周面に対向する位置で内歯歯車３０に形成されている。換言すると、潤滑剤用孔４０の内側開口部が、外歯歯車３の外周面に対向している。
内歯歯車３０の外周にリング部材４８が配置されている。リング部材４８の内周面に一巡する溝４２が形成されている。図２に示すように、溝４２と内歯歯車３０の外周面によって、内歯歯車３０の外周を一巡する通路が形成される。以下の説明では、溝４２を潤滑剤通路４２と呼ぶ。
リング部材４８には磁石４６が取り付けられている。磁石４６の一面は、潤滑剤通路４２に面している。なお、潤滑剤用孔４０の内部と潤滑剤通路４２の内部も潤滑剤で満たされている。

歯車伝動装置１００の動作について説明する。
図１に示すように、基部３２に、ケース（内歯歯車）３０とモータ３６が固定されている。一対のアンギュラ玉軸受２６によって、キャリア２２がケース３０に支持されている。キャリア２２とケース３０は相対的に回転することができる。キャリア２２の柱状部２０が外歯歯車３の貫通孔１６に遊嵌しているので、キャリア２２と外歯歯車３は、一体となって内歯歯車３０に対して相対的に回転する（図２も参照）。キャリア２２に、被回転部材２が固定されている。歯車伝動装置１００は、基部３２に対して被回転部材２を相対的に回転させることができる。

一対の円錐ころ軸受１０によって、クランクシャフト３８がキャリア２２に支持されている。クランクシャフト３８は、軸線ＣＬ１に沿って延びている。クランクシャフト３８に、偏心体６と平歯車１２が固定されている。平歯車１２は、モータ３６の出力軸に固定されている出力歯車１４に噛み合っている。偏心体６は、針状ころ軸受４を介して、外歯歯車３の貫通孔８に嵌合している。モータ３６の出力軸が回転すると、出力歯車１４と平歯車１２を介して、クランクシャフト３８が回転する。クランクシャフト３８が回転すると、偏心体６の偏心回転に伴って、外歯歯車３が内歯歯車３０の軸線ＣＬ１の周りを偏心回転する。上記したように、外歯歯車３の歯数と内歯歯車３０の歯数が異なるので、外歯歯車３が軸線ＣＬ１の周りを偏心回転すると、その歯数差に相当する角度だけ、外歯歯車３が内歯歯車３０に対して回転する。外歯歯車３とともにキャリア２２が内歯歯車３０に対して回転する。すなわち、歯車伝動装置１００は、偏心揺動型の減速装置である。

図１に示すように、歯車伝動装置１００は、２つの外歯歯車３を備えている。夫々の外歯歯車３が、軸線ＣＬ１の両側に互い違いに偏心している。換言すると、夫々の外歯歯車３が、軸線ＣＬ１を挟んで互いに反対方向に偏心している。夫々の外歯歯車３の中心が軸線ＣＬ１を挟んで互いに反対方向に位置するので、歯車伝動装置１００の回転バランスを安定にすることができる。

上記したように、外歯歯車３が軸線ＣＬ１の周りを偏心回転するので、外歯歯車３と内歯歯車３０の間の空隙５０は広くなったり、狭くなったりする。図３と図４に、図２の部分拡大図を示す。図３と図４は、ひとつの潤滑剤用孔４０ａと、この潤滑剤用孔４０ａの内側に形成されている部分的空隙５０ａを示す。部分的空隙５０ａは、潤滑剤用孔４０ａの両側の内歯２９ａと２９ｂ、及び外歯歯車３の外周面によって区画された空隙を意味する。図３は、部分的空隙５０ａが広いときを示し、図４は、部分的空隙５０ａが狭いときを示す。
図３、４に示すように、部分的空隙５０ａ、潤滑剤用孔４０ａ、及び潤滑剤通路４２は、潤滑剤Ｗで満たされている。外歯歯車３が偏心回転すると、その偏心回転に伴って部分的空隙５０ａが狭くなる。部分的空隙５０ａが狭くなることによって、図４の矢印が示すように、部分的空隙５０ａを満たしている潤滑剤Ｗが潤滑剤用孔４０ａを通じて内歯歯車３０の外側に押し出される。
他方、部分的空隙５０ａが狭くなるにつれて、外歯歯車３の軸線ＣＬ１を挟んで反対側では部分的空隙が広くなる。部分的空隙が広くなる側では、潤滑剤用孔４０を通じて潤滑剤Ｗが部分的空隙へ吸い込まれる。すなわち、潤滑剤Ｗは、部分的空隙（内歯歯車３０の内歯２９と外歯歯車３の外周面に囲まれた空隙）が狭くなる側で部分的空隙から潤滑剤通路４２へ押し出され、部分的空隙が広くなる側で潤滑剤通路４２から部分的空隙へ吸い込まれる。このように歯車伝動装置１００は、外歯歯車３が内歯歯車３０の内側を偏心回転するメカニズムを利用して潤滑剤を循環させる。

上記したように、ケース（内歯歯車）３０内には潤滑剤が封入されている。ケース３０と基部３２の間にＯリング３４が配置されており、ケース３０とキャリア２２の間にオイルシール２４が配置されている。Ｏリング３４とオイルシール２４が、潤滑剤がケース３０の外に漏れることを防止している。ケース３０内の潤滑剤は、潤滑剤用孔４０からのみケース３０の外に移動する。ケース３０とリング部材４８の間にＯリング２８が配置されている。Ｏリング２８が、潤滑剤通路４２から潤滑剤が漏れることを防止している。

歯車伝動装置１００が駆動すると、歯車が磨耗して潤滑剤中に金属粉が混入することがある。特に、外歯歯車３と内歯歯車３０の間には大きな力が作用するので、金属粉が発生しやすい。その金属粉によって、オイルシール２４のシール性能が劣化したり、歯車同士の磨耗が進んだりする。また、金属粉が軸受内に侵入すると、軸受が破損することもある。そのため、潤滑剤は定期的に交換する必要がある。歯車伝動装置１００では、リング部材４８に磁石４６が配置されているので、内歯歯車３０の内側から潤滑剤通路４２に押し出された潤滑剤中の金属粉は、磁石４６に吸着される。そして、金属粉が取り除かれた潤滑剤が、潤滑剤通路４２から内歯歯車３０の内側に戻される。歯車伝動装置１００は、潤滑剤通路４２に磁石４６を配置することによって、潤滑剤の交換頻度を少なくすることできる。

上記したように、歯車伝動装置１００では、磁石４６によって潤滑剤に含まれている磨耗粉を取り除く。磁石４６は、潤滑剤通路４２の壁面に埋め込まれており、その一面が潤滑剤通路４２に面している。従って、磁石４６が流路を狭めることがない。
また、外歯歯車３の偏心回転に伴って、潤滑剤は潤滑剤通路４２を往復する場合がある。磁石４６は、潤滑剤に含まれる金属粉を吸着し、潤滑剤が往復しても金属粉が再び内歯歯車３０の内側へ戻ることを防止する。

（第２実施形態）
図５、６を参照し、歯車伝動装置２００について説明する。以下では、歯車伝動装置１００と同じ部品には同じ符号を付すことにより、それらの説明を省略する。
図５に示すように、歯車伝動装置２００では、潤滑剤通路２４２が、外歯歯車３ａの外周面に対向している潤滑剤用孔２４０ａと、外歯歯車３ｂの外周面に対向している潤滑剤用孔２４０ｂを連通している。潤滑剤用孔２４０ａと潤滑剤用孔２４０ｂは、軸線ＣＬ１方向に沿って並んでいる。なお、歯車伝動装置２００でも、外歯歯車３ａと外歯歯車３ｂが、軸線ＣＬ１を挟んで互いに反対方向に偏心している。また、潤滑剤用孔２４０ａの内側開口部は外歯歯車３ａの外周面に対向しており、潤滑剤用孔２４０ｂの内側開口部は外歯歯車３ｂの外周面に対向している。
歯車伝動装置２００では、外歯歯車３ａと外歯歯車３ｂが互い違いに偏心している。そのため、潤滑剤用孔２４０ａに面している部分的空隙（外歯歯車３ａと内歯歯車２３０の間の空隙）が広がっていくときは、潤滑剤用孔２４０ｂに面している部分的空隙（外歯歯車３ｂと内歯歯車２３０の間の空隙）が狭くなっていく。反対に、潤滑剤用孔２４０ａに面している部分的空隙が狭くなっていくときは、潤滑剤用孔２４０ｂに面している部分的空隙が広がっていく。外歯歯車３ａと内歯歯車２３０の間の空隙から潤滑剤用孔２４０ａを通じて潤滑剤通路２４２に押し出された潤滑剤は、潤滑剤用孔２４０ｂを通じて外歯歯車３ｂと内歯歯車２３０の間の空隙に吸い込まれる。
リング部材２４８に磁石２４６が取り付けられており、磁石２４６が潤滑剤通路２４２に面しているので、潤滑剤に含まれている金属粉を取り除くことができる。なお、磁石２４６は、潤滑剤通路２４２の壁面に埋め込まれている。

図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図を示す。図６に示すように、歯車伝動装置２００では、内歯歯車２３０の歯の谷の１つにだけ潤滑剤用孔２４０ａと２４０ｂが形成されている（図５も参照）。そのため、内歯歯車２３０の形状を、歯車伝動装置１００の内歯歯車３０の形状よりも簡単にすることができる。内歯歯車２３０を容易に加工することができる。
なお、歯車伝動装置１００のように、内歯歯車２３０の歯の谷の全てに潤滑剤用孔２４０ａ、２４０ｂを形成してもよい。その場合、リング部材２４８に、軸線ＣＬ１方向に沿って並んでいる潤滑剤用孔２４０ａと潤滑剤用孔２４０ｂの夫々を連通する潤滑剤通路を形成する。換言すると、リング部材２４８に、軸線ＣＬ１方向に沿って複数の溝を形成する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

上記実施形態では、リング部材に磁石を取り付けることにより、潤滑剤中の金属粉を取り除いている。
また、潤滑剤通路内の潤滑剤を冷却する構造（例えば冷却フィン等）を、リング部材に取り付けてもよい。このようにすれば、潤滑剤通路内の潤滑剤を冷やすことができ、潤滑剤の粘度低下による油膜切れを抑制することができる。

また、潤滑剤通路に窪みを設け、その窪みの底面に磁石を配置することも好適である。そのような構成は、磁石に吸着された金属粉を窪みに留めることができ、吸着された金属粉によって潤滑剤通路の流路抵抗が増大することを防止できる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

第１実施形態の歯車伝動装置の断面図を示す。 図１のII−II線に沿った断面図を示す。 部分的空隙が広いときの図２の部分拡大図を示す。 部分的空隙が狭いときの図２の部分拡大図を示す。 第２実施形態の歯車伝動装置の断面図を示す。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図を示す。

符号の説明

３：外歯歯車
３０：内歯歯車
４０：潤滑剤用孔
４２：潤滑剤通路
４６：磁石
１００：歯車伝動装置

Claims (6)

1. 内歯歯車と、内歯歯車に噛み合いながら偏心回転する外歯歯車とを備えている歯車伝動装置であって、
   内歯歯車の歯の谷から内歯歯車の外側に通じている潤滑剤用孔が少なくとも１つ形成されており、
   潤滑剤用孔に通じている潤滑剤通路が内歯歯車の外側に設けられていることを特徴とする歯車伝動装置。
2. 複数の潤滑剤用孔が形成されており、潤滑剤通路が複数の潤滑剤用孔に連通していることを特徴とする請求項１に記載の歯車伝動装置。
3. 潤滑剤通路が内歯歯車の外周を一巡していることを特徴とする請求項２に記載の歯車伝動装置。
4. 内歯歯車の軸線の両側に互い違いに偏心している複数の外歯歯車を備えており、
   夫々の外歯歯車の外周面に対向している複数の潤滑剤用孔が内歯歯車の軸線に沿って並んでおり、
   潤滑剤通路が、一方の外歯歯車の外周面に対向している潤滑剤用孔と、他方の外歯歯車の外周面に対向している潤滑剤用孔を連通していることを特徴とする請求項２に記載の歯車伝動装置。
5. 潤滑剤通路に磁石が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の歯車伝動装置。
6. 潤滑剤通路に冷却装置が配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の歯車伝動装置。

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