JP2010025325A - 偏心型減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】クランク軸が基部キャリア及び端部キャリアに対してクランク軸軸受を介して回転自在に保持される偏心型減速機において、偏心型減速機の径方向の寸法を小型化する。
【解決手段】第１クランク軸軸受３４は、クランク軸２３の一端側を基部キャリア２５に対して回転自在に保持する。第２クランク軸軸受３５は、クランク軸２３の他端側を端部キャリア２６に対して回転自在に保持する。第１クランク軸軸受３４及び第２クランク軸軸受３５のうち少なくとも第２クランク軸軸受３５が、直径寸法よりも軸方向寸法の方が大きい円筒ころ部材を有する円筒ころ軸受として形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ピン内歯に噛み合う外歯歯車がクランク軸の回転に伴い偏心して回転するとともに、クランク軸が基部キャリア及び端部キャリアに対してクランク軸軸受を介して回転自在に保持される偏心型減速機に関する。

各種産業用機械等においては、大きい減速比を実現可能な減速機として偏心型減速機が用いられている。このような偏心型減速機として、ピン内歯に噛み合う外歯歯車がクランク軸の回転に伴い偏心して回転するとともに、クランク軸が基部キャリア及び端部キャリアに対してクランク軸軸受を介して回転自在に保持される偏心型減速機が知られている（特許文献１を参照）。特許文献１に開示された偏心型減速機においては、クランク軸（４８）の一端側が、基部キャリア（基部（３５））に対して第１クランク軸軸受（クランク軸受（５７））を介して回転自在に保持されている。また、クランク軸（４８）の他端側が、端部キャリア（端板部（３６））に対して第２クランク軸軸受（クランク軸受（５６））を介して回転自在に保持されている。そして、第１クランク軸軸受及び第２クランク軸軸受は、円錐ころ軸受として形成されている。

特開２００７−８５５２４号公報（第５−６頁、第１図）

特許文献１に開示された偏心型減速機では、クランク軸を回転自在に保持する第１及び第２クランク軸軸受が、円錐ころ部材がクランク軸の軸方向に対して斜めに配置された円錐ころ軸受として形成されているため、その外径寸法が大型化し易い。このため、偏心型減速機をその回転中心線に対して垂直な方向である径方向において小型化しようとした場合、第１及び第２クランク軸軸受の外径寸法が制約となってしまうという問題がある。そして、特許文献１の偏心型減速機では、その回転中心線の方向である軸方向の寸法を短くする観点から、第２クランク軸軸受の径方向の外側に、端部キャリアをケース（外側ケース（１２））に対して回転自在に保持する主軸受（軸受（３２））が配置されている。このため、第２クランク軸軸受の大径化に伴って主軸受の大径化も招いてしまい、偏心型減速機の径方向の寸法が大型化してしまうことになる。また、偏心型減速機の長寿命化や強度向上を図る場合には、その仕様の変更に対応させるようにクランク軸の軸径寸法を適宜大きくすることが必要となる。この場合、クランク軸の軸径寸法の変更に伴って、第１及び第２クランク軸軸受の外径寸法も変更されることになる。しかしながら、特許文献１に開示の偏心型減速機では、上述のように、第１及び第２クランク軸軸受が円錐ころ軸受であることからこの第１及び第２クランク軸軸受の外径寸法が肥大化し易く、偏心型減速機の径方向の寸法が大型化してしまい易いという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、クランク軸が基部キャリア及び端部キャリアに対してクランク軸軸受を介して回転自在に保持される偏心型減速機において、偏心型減速機の径方向の寸法を小型化することができる、偏心型減速機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための第１発明に係る偏心型減速機は、ケースと、前記ケースの内周に配置され、ピン状の部材として形成された複数のピン内歯と、前記ケースに収納されるとともに前記ピン内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた外歯歯車と、前記外歯歯車に形成されたクランク用孔を貫通し、回転することで前記外歯歯車を偏心させて回転させるクランク軸と、前記クランク軸の一端側を回転自在に保持する第１クランク軸軸受と、前記クランク軸の他端側を回転自在に保持する第２クランク軸軸受と、前記クランク軸の一端側を前記第１クランク軸軸受を介して保持する基部キャリアと、前記クランク軸の他端側を前記第２クランク軸軸受を介して保持する端部キャリアと、前記基部キャリアと前記端部キャリアとの間に配置され、前記基部キャリアと前記端部キャリアとを連結する支柱と、前記基部キャリアに固定され、ピニオンが取り付けられる出力軸と、を備え、前記第１クランク軸軸受及び前記第２クランク軸軸受のうち少なくとも前記第２クランク軸軸受が、直径寸法よりも軸方向寸法の方が大きい円筒ころ部材を有する円筒ころ軸受として形成されていることを特徴とする。

この発明によると、クランク軸を回転自在に保持する第１及び第２クランク軸軸受のうち少なくとも第２クランク軸軸受が円筒ころ軸受として形成されている。このため、クランク軸の軸方向と平行に配置される円筒ころ部材を有する円筒ころ軸受によってクランク軸が回転自在に保持されることになり、少なくとも第２クランク軸軸受の外径寸法の肥大化を抑制することができる。これにより、第２クランク軸軸受の外径寸法による制約が大幅に緩和され、偏心型減速機の径方向の寸法の小型化を図ることができる。さらに、円筒ころ部材は、直径寸法よりも軸方向寸法が大きくなるように形成されており、軸方向に長くすることで転動時の接触面積を増大させるように構成されている。このため、円筒ころ軸受として形成されたクランク軸軸受において、十分な負荷容量を確保することができる。そして、本発明の構成によると、従来に比して大幅に第２クランク軸軸受の外径寸法の小型化を図ることができるため、第２クランク軸軸受の径方向の外側に、端部キャリアをケースに対して回転自在に保持する主軸受が配置されていても、この主軸受の外径寸法の小型化も図ることができる。これにより、偏心型減速機の径方向の寸法の小型化を図ることができる。また、偏心型減速機の長寿命化や強度向上を図る際にクランク軸の軸径寸法を大きくする場合であっても、クランク軸軸受の外径寸法が肥大化して偏心型減速機の径方向の寸法が大型化してしまうことも抑制できる。尚、第１クランク軸軸受も円筒ころ軸受として形成することで、第１クランク軸軸受の外径寸法の小型化も図ることができる。これにより、第１クランク軸軸受を介してクランク軸の一端側を保持する基部キャリアが大径化することで偏心型減速機が大径化してしまうことを抑制できる。

従って、本発明によると、クランク軸が基部キャリア及び端部キャリアに対してクランク軸軸受を介して回転自在に保持される偏心型減速機において、偏心型減速機の径方向の寸法を小型化することができる。

第２発明に係る偏心型減速機は、第１発明の偏心型減速機において、前記端部キャリアを前記ケースに対して回転自在に保持する主軸受が備えられ、前記第２クランク軸軸受と前記主軸受とが、前記クランク軸の軸方向と垂直な方向において重なって配置されていることを特徴とする。

この発明によると、第２クランク軸軸受と主軸受とがクランク軸の軸方向と垂直な方向において重なって配置されているため、第２クランク軸軸受の外径寸法の小型化に伴って主軸受の外径寸法も確実に小型化することができる。そして、第２クランク軸軸受に対応する位置に主軸受が配置されるため、偏心型減速機の軸方向の寸法が大きくなってしまうことも抑制できる。

前述の目的を達成するための第３発明に係る偏心型減速機は、ケースと、前記ケースの内周に配置され、ピン状の部材として形成された複数のピン内歯と、前記ケースに収納されるとともに前記ピン内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた外歯歯車と、前記外歯歯車に形成されたクランク用孔を貫通し、回転することで前記外歯歯車を偏心させて回転させるクランク軸と、前記クランク軸の一端側を回転自在に保持する第１クランク軸軸受と、前記クランク軸の他端側を回転自在に保持する第２クランク軸軸受と、前記クランク軸の一端側を前記第１クランク軸軸受を介して保持する基部キャリアと、前記クランク軸の他端側を前記第２クランク軸軸受を介して保持する端部キャリアと、前記基部キャリアと前記端部キャリアとの間に配置され、前記基部キャリアと前記端部キャリアとを連結する支柱と、前記基部キャリアに固定され、ピニオンが取り付けられる出力軸と、を備え、前記第１クランク軸軸受及び前記第２クランク軸軸受のうち少なくとも前記第２クランク軸軸受が円筒ころ軸受として形成され、前記第１クランク軸軸受及び前記第２クランク軸軸受のうち少なくとも前記第２クランク軸軸受において、円筒ころ部材が前記クランク軸の外周に対して摺動するように接して配置されていることを特徴とする。

この発明によると、少なくとも第２クランク軸軸受が円筒ころ軸受として形成され、第２クランク軸軸受の円筒ころ部材がクランク軸の外周に摺接するように配置されている。このため、円筒ころ軸受として形成されるとともに内輪が不要となることで外径寸法の小型化が図られた第２クランク軸軸受を介してクランク軸を回転自在に保持することができる。これにより、第２クランク軸軸受の外径寸法による制約が大幅に緩和され、偏心型減速機の径方向の寸法の小型化を図ることができる。さらに、内輪が不要となることで、第２クランク軸軸受における部品点数の低減を図ることができるとともに、第２クランク軸軸受の配置スペースの小スペース化を図ることができる。また、第１クランク軸軸受においても、クランク軸の外周に円筒ころ部材が摺接する円筒ころ軸受として構成されることで、同様に、偏心型減速機の径方向の寸法の小型化を図ることができるとともに、部品点数の低減と配置スペースの小スペース化を図ることができる。

第４発明に係る偏心型減速機は、第１発明乃至第３発明のいずれかの偏心型減速機において、前記ケースにおける他端側の開口部を覆うように前記ケースにボルトを介して締結されるカバーが備えられ、前記ケースの外周は、前記クランク軸の軸方向と垂直な方向において前記第１クランク軸軸受に対して重なる位置から、前記クランク軸の軸方向と垂直な方向において前記第２クランク軸軸受に対して重なる位置を経て、前記開口部に至る位置までに亘って、前記クランク軸の軸方向と平行な方向に直線状に延びるように形成されていることを特徴とする。

この発明によると、ケースの外周が、第１クランク軸軸受に対応する位置から第２クランク軸軸受に対応する位置を経て他端側の開口部に至る位置までに亘ってクランク軸の軸方向と平行に直線状に延びるように形成されている。そして、第２クランク軸軸受が小型の円筒ころ軸受として形成されることで、第２クランク軸軸受に対応する位置におけるケースの径寸法の小型化が図られているため、ケースの開口部を覆うカバーをケースに締結するボルトが配置される部分を外側に段状に拡径する部分としてケースに設ける必要がない。尚、主軸受が第２クランク軸軸受に対応する位置に配置される場合であっても、主軸受の外径寸法の小型化が図られているため、同様に、上記のボルトが配置される部分を段状に拡径する部分としてケースに設ける必要がない。従って、第２クランク軸軸受に対応する位置で段状に拡径する部分が無い円筒状の小型のケースを実現することができ、ケースの小型化が図れるとともに、ケースとなる鋳物素材の製作も容易に行うことができる。

第５発明に係る偏心型減速機は、第１発明乃至第４発明のいずれかの偏心型減速機において、前記第２クランク軸軸受の一端側の前記クランク軸の軸方向における位置が前記クランク軸に形成された段部によって直接規定され、前記第２クランク軸軸受の他端側の前記クランク軸の軸方向における位置が前記端部キャリアによって直接規定されることを特徴とする。

この発明によると、第２クランク軸軸受のクランク軸の軸方向における位置について、一端側の位置はクランク軸の段部によって直接規定され、他端側の位置は端部キャリアによって直接規定される。このため、第２クランク軸軸受において、クランク軸の軸方向の位置を規定するための規定部材を省略できる分、クランク軸の長さを軸方向に短くすることができる。また、円筒ころ部材を保持するための保持器を設ける必要がない。これにより、第２クランク軸軸受における円筒ころ部材の数を増やし、円筒ころ部材の充填率を増大させることができる。尚、円筒ころ軸受として形成された第１クランク軸軸受の一端側のクランク軸の軸方向における位置が基部キャリアによって直接規定され、第１クランク軸軸受の他端側のクランク軸の軸方向における位置がクランク軸に形成された段部によって直接規定される偏心型減速機を構成することもできる。これによると、第１クランク軸軸受においても、同様に、規定部材を省略できる分、クランク軸の長さを軸方向に短くすることができる。また、円筒ころ部材を保持する保持器を設ける必要がなく、円筒ころ部材の数を増やし円筒ころ部材の充填率を増大させることができる。

本発明によると、クランク軸が基部キャリア及び端部キャリアに対してクランク軸軸受を介して回転自在に保持される偏心型減速機において、偏心型減速機の径方向の寸法を小型化することができる。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る偏心型減速機は、産業用ロボットや種々の工作機械等の各種産業用機械や建設機械等において広く適用することができる。尚、例えば、風車においては、近年、ブレード（羽根）の直径が大きくなる傾向にあることから、風向きに合わせて風車のナセルを旋回させるための首振り用の駆動装置であるヨー（Ｙａｗ）駆動装置として、寸法の大型化を抑制しつつ且つ高出力仕様の（負荷容量の大きな）減速機が要求される状況にある。このため、本実施形態に係る偏心型減速機は、風車用ヨー駆動装置として用いられると好適である。また、この例に限らず、ピン内歯に噛み合う外歯歯車がクランク軸の回転に伴い偏心して回転するとともに、クランク軸が基部キャリア及び端部キャリアに対してクランク軸軸受を介して回転自在に保持される偏心型減速機に関して、広く適用することができるものである。

図１は、本発明の一実施の形態に係る偏心型減速機１を示す正面図であり、一部切欠き断面を含む図である。偏心型減速機１は、例えば、風車のナセルを旋回させる風車用ヨー駆動装置として用いられ、上側に配置されるモータ１００（図１では一部のみを図示）から入力された回転を減速して伝達して出力する。そして、偏心型減速機１は、ケース１１、カバー１２、減速部１３、出力軸１４、入力ギア１５、ピン内歯２２等を備えて構成されている。

図１に示すように、偏心型減速機１は、下側に配置された一端側においてケース１１から突出するように位置する出力軸１４（図１において破線で図示）にピニオン１０１が取り付けられ、上側に配置された他端側においてカバー１２に対してモータ１００が取り付けられる。尚、図１では、ピニオン１０１を模式的に示している。そして、偏心型減速機１においては、上側に配置されたモータ１００から入力された回転力をカバー１２及びケース１１内に配置された前段側の遊星歯車機構（図示せず）及び後段側の減速部１３を介して減速して伝達して出力軸１４に取り付けられたピニオン１０１に出力する。偏心型減速機１が風車用ヨー駆動装置として用いられる場合には、偏心型減速機１は、ピニオン１０１が風車のタワーの上部に固定された歯車と噛み合うように配置される。そして、モータ１００からの駆動力に伴って偏心型減速機１が作動してピニオン１０１が回転することで、風車のナセルが旋回する。尚、以下の説明においては、偏心型減速機１にて、出力軸１４が配置される下側である出力側を一端側として、モータ１００が配置される上側である入力側を他端側として説明する。

図１に示すように、ケース１１は、両端部が開口した筒状に形成されており、一端側の開口部からは出力軸１４が突出し、他端側の開口部はカバー１２により覆われている。そして、ケース１１は、内周に複数のピン内歯２２が配置され、内部には減速部１３等が配置されている。尚、入力ギア１５、減速部１３、及び出力軸１４は、偏心型減速機１の回転中心線Ｐ（図１において一点鎖線で図示）の方向である軸方向に沿って直列に配置されている。また、ケース１１は、その一端側において、径方向にフランジ状に広がるよう形成されて据付け用のボルトが取り付けられるハブ１１ａが設けられている。そして、ケース１１におけるハブ１１ａよりも他端側の部分であって他端側の開口部に至る部分までの外周が、段状に拡径した部分が無く直線状に延びる円筒部分として形成されている。尚、このように構成されることで、ケース１１の外周は、後述のクランク軸２３の軸方向と垂直な方向において後述の第１クランク軸軸受３４に対して重なる位置から、クランク軸２３の軸方向と垂直な方向において後述の第２クランク軸軸受３５に対して重なる位置を経て、他端側の開口部に至る位置までに亘って、クランク軸２３の軸方向と平行な方向に直線状に延びるように形成されている。

図２は、図１における減速部１３及びその近傍を拡大して示す断面図である。図１及び図２に示すように、ピン内歯２２は、複数設けられており、ケース部１１の内周に形成されたピン溝５２に嵌め込まれて取り付けられた状態でケース１１の内周に配置されている。ピン内歯２２（図１及び図２では断面でなく外形を図示）は、ピン状の部材（丸棒状の部材）として形成され、その長手方向が回転中心線Ｐと平行に位置するように配置されるとともに、ケース１１の内周において周方向に沿って等間隔で配列され、後述する外歯歯車２８の外歯３１と噛み合うように構成されている。

図１及び図２に示すように、カバー１２は、ケース１１の他端側の開口部を覆う蓋状の部材として形成されており、一端側に向かって段状に縮径する外形となるように形成された筒状体として設けられている。カバー１２の一端側はカバー１２の周方向に沿って配置される複数のボルト３８を介してケース１１に締結され、カバー１２の他端側にはモータ１００が取り付けられている。尚、カバー１２の一端側の縁部１２ａは、フランジ状に外方に向かって小さく張り出すように形成されている。そして、この縁部１２ａに挿通されるボルト３８がケース１１の他端側の端部に螺合することによって、カバー１２とケース１１とが締結される。

図１及び図２に示すように、入力ギア１５は、軸状の歯車部材として設けられ、回転中心線Ｐ上に配置されている。尚、モータ１００の回転軸（図示せず）と入力ギア１５との間には遊星歯車機構（図示せず）が設けられており、この遊星歯車機構を介して入力ギア１５にモータ１００からの回転駆動力が伝達される。入力ギア１５には、その一端側には後述するスパーギア４９に噛み合う歯車部分が形成され、これにより、入力ギア１５は、遊星歯車機構を介して減速して伝達されたモータ１００からの回転駆動力をスパーギア４９に入力するように構成されている。

図１及び図２に示すように、減速部１３は、スパーギア４９、クランク軸２３、基部キャリア２５、端部キャリア２６、支柱２７、外歯歯車２８、第１クランク軸軸受３４、第２クランク軸軸受３５等を備えて構成されている。スパーギア４９は、入力ギア１５の歯車部分と噛み合うように入力ギア１５の周囲に複数個（本実施形態では３個）配置されており、入力ギア１５に対して偏心型減速機１の径方向（回転中心線Ｐに対して垂直な方向）に位置している。スパーギア４９は、中央部分に貫通孔が形成され、この貫通孔においてクランク軸２３の他端側に対してスプライン結合により固定されている。

図１及び図２に示すクランク軸２３は、回転中心線Ｐを中心とした周方向に沿った均等角度の位置に複数（本実施形態では３つ）配置されており、その軸方向が回転中心線Ｐと平行になるように配置されている。各クランク軸２３（図１及び図２では、断面でなく外形を図示）は、外歯歯車２８に形成されたクランク用孔３０をそれぞれ貫通するように配置されており、回転することで外歯歯車２８を偏心させて回転させる軸部材として設けられている。そして、クランク軸２３は、自らの回転（自転）に伴う外歯歯車２８の回転とともに、公転動作を行うことになる。

また、クランク軸２３には、第１偏心部２３ａ、第２偏心部２３ｂ、第３偏心部２３ｃ、第１軸部２３ｄ、及び第２軸部２３ｅが形成され、一端側から、第１軸部２３ｄ、第１偏心部２３ａ、第２偏心部２３ｂ、第３偏心部２３ｃ、第２軸部２３ｅの順番で直列に設けられている。第１偏心部２３ａ、第２偏心部２３ｂ、及び第３偏心部２３ｃは、軸方向と垂直な断面が円形断面となるように形成され、それぞれの中心位置がクランク軸２３の回転中心線に対して偏心するように設けられている。第１偏心部２３ａ、第２偏心部２３ｂ、及び第３偏心部２３ｃは、外歯歯車２８のクランク用孔３０に配置されている。

クランク軸２３の一端側に設けられた第１軸部２３ｄは、第１クランク軸軸受３４を介して基部キャリア２５に対して回転自在に保持されている。クランク軸２３の他端側に設けられた第２軸部２３ｅは、第２クランク軸軸受３５を介して端部キャリア２６に対して回転自在に保持されている。また、第２軸部２３ｅには、第２クランク軸軸受３５から他端側に突出するように位置するその端部において、前述したように、スパーギア４９が固定されている。そして、第２軸部２３ｅには、直角を成すように形成された段状の部分が形成され、この直角の段状の部分でスパーギア４９の一端側の端面と当接してスパーギア４９を支持している。これにより、第２軸部２３ｅにおいて、軸方向に直線状に延びて第２クランク軸軸受３５が配置される部分を限られたスペースにおいてより長く効率よく確保することができるように構成されている。尚、クランク軸２３は、高硬度化を図るために焼き入れ処理が施されている。このため、クランク軸２３において、第１クランク軸軸受３４が配置される第１軸部２３ｄの外周、及び第２クランク軸軸受３５が配置される第２軸部２３ｅの外周は、高硬度化処理が施されていることになる。

図２によく示すように、第１クランク軸軸受３４は、円筒ころ軸受として形成され、前述のように、クランク軸２３の一端側の第１軸部２３ｄを基部キャリア２５に対して回転自在に保持している。この第１クランク軸軸受３４は、内輪が備えられておらず、複数の円筒ころ部材３４ａと外輪３４ｂとを備えて構成されている。尚、本実施形態において、「円筒ころ軸受」の概念には、ニードルころ部材と称されることもある円筒ころ部材を有してニードルころ軸受と称されることもある円筒ころ軸受も含まれるものである。円筒ころ部材３４ａは、その直径寸法よりも軸方向寸法の方が大きくなるように（例えば、直径寸法の２倍から５倍程度の軸方向寸法となるように）形成され、長さの長い円筒ころ部材として構成されている。これにより、円筒ころ部材３４ａの転動時の接触面積を軸方向に増大させて、第１クランク軸軸受３４としての十分な負荷容量が確保されるように構成されている。また、円筒ころ部材３４ａは、その軸方向がクランク軸２３の軸方向と平行に配置され、クランク軸２３の第１軸部２３ｄの外周に対して摺動するように接して配置されている。円筒ころ部材３４ａを外側から支持する外輪３４ｂは、基部キャリア２５に形成されたクランク保持穴５０に嵌め込まれて取り付けられている。尚、第１クランク軸軸受３４の一端側のクランク軸２３の軸方向における位置は、外輪３４ｂにおいて、基部キャリア２５によって直接に規定されている。また、第１クランク軸軸受３４の他端側のクランク軸２３の軸方向における位置は、円筒ころ部材３４ａにおいて、クランク軸２３の第１偏心部２３ａの一端側に形成された段部によって直接に規定されている。

図２によく示すように、第２クランク軸軸受３５は、円筒ころ軸受として形成され、前述のように、クランク軸２３の他端側の第２軸部２３ｅを端部キャリア２６に対して回転自在に保持している。この第２クランク軸軸受３５は、内輪が備えられておらず、複数の円筒ころ部材３５ａと外輪３５ｂとを備えて構成されている。円筒ころ部材３５ａは、その直径寸法よりも軸方向寸法の方が大きくなるように（例えば、直径寸法の２倍から５倍程度の軸方向寸法となるように）形成され、長さの長い円筒ころ部材として構成されている。これにより、円筒ころ部材３５ａの転動時の接触面積を軸方向に増大させて、第２クランク軸軸受３５としての十分な負荷容量が確保されるように構成されている。また、円筒ころ部材３５ａは、その軸方向がクランク軸２３の軸方向と平行に配置され、クランク軸２３の第２軸部２３ｅの外周に対して摺動するように接して配置されている。円筒ころ部材３５ａを外側から支持する外輪３５ｂは、端部キャリア２６に形成されたクランク貫通孔４３に取り付けられている。尚、第２クランク軸軸受３５の一端側のクランク軸２３の軸方向における位置は、円筒ころ部材３５ａにおいて、クランク軸２３の第３偏心部２３ｃの他端側に形成された段部によって直接に規定されている。また、第２クランク軸軸受３５の他端側のクランク軸２３の軸方向における位置は、外輪３５ｂにおいて、端部キャリア２６によって止め輪として形成された規定部材３６を介して規定されている。この規定部材３６は、端部キャリア２６のクランク貫通孔４３に周方向に沿って形成された溝に嵌め込まれて取り付けられ、外輪３５ｂの他端側と係合している。

図１及び図２に示す外歯歯車２８は、平行に配置された状態でケース１１内に収納される第１外歯歯車２８ａと第２外歯歯車２８ｂと第３外歯歯車２８ｃとで構成されている。第１外歯歯車２８ａ、第２外歯歯車２８ｂ、及び第３外歯歯車２８ｃにはそれぞれ、クランク軸２３が貫通するクランク用孔３０、及び、支柱２７が貫通する支柱貫通孔４８が形成されている。第１外歯歯車２８ａ、第２外歯歯車２８ｂ、及び第３外歯歯車２８ｃは、回転中心線Ｐと平行な方向において、クランク用孔３０及び支柱貫通孔４８の位置がそれぞれ対応するように配置されている。外歯歯車２８（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）のクランク用孔３０は、円形孔として形成され、クランク軸２３に対応して外歯歯車２８の周方向に沿って均等角度の位置に複数（本実施形態では３つ）配置されている。また、支柱貫通孔４８は、支柱２７の断面形状に対応した孔として形成され、支柱２７に対応して外歯歯車２８の周方向に沿った均等角度の位置に複数（本実施形態では３つ）配置されている。また、支柱貫通孔４８は、外歯歯車２８の周方向において、クランク用孔３０と交互に形成されている。尚、支柱貫通孔４８には、支柱２７が遊嵌状態で貫通している。

また、第１外歯歯車２８ａ、第２外歯歯車２８ｂ、及び第３外歯歯車２８ｃのそれぞれの外周には、ピン内歯２２に噛み合う外歯３１が設けられている。本実施形態では、第１外歯歯車２８ａ、第２外歯歯車２８ｂ、及び第３外歯歯車２８ｃの外歯３１の歯数は、ピン内歯２２の歯数よりも１個少なくなるように設けられている。このため、クランク軸２３が回転するごとに、噛み合う外歯３１とピン内歯２２との噛み合いがずれ、外歯歯車２８（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）が偏心して揺動回転するように構成されている。尚、外歯３１とピン内歯２２との歯数差は、複数個であってもよい。

また、外歯歯車２８は、クランク用孔３０において外歯用軸受（５３、５４、５５）を介してクランク軸２３を回転自在に保持している。外歯用軸受５３は第１偏心部２３ａを第１外歯歯車２８ａに対して、外歯用軸受５４は第２偏心部２３ｂを第２外歯歯車２８ｂに対して、外歯用軸受５５は第３偏心部２３ｃを第３外歯歯車２８ｃに対して、それぞれ回転自在に保持している。尚、外歯用軸受（５３、５４、５５）は、円筒ころ部材（ニードルころ部材と称されることもあるころ部材も含む）として構成される複数のころ部材をそれぞれ備えて構成されている。

図１及び図２に示す基部キャリア２５は、その一端側において出力軸１４が一体に形成されてケース１１内に配置されている（出力軸１４は一体に形成されることで基部キャリア２５に固定されている）。基部キャリア２５は、その他端側にクランク保持穴５０が形成され、このクランク保持穴５０によって各クランク軸２３の一端側をその第１軸部２３ｄにて第１クランク軸軸受３４を介して回転自在に保持している。クランク保持穴５０は、回転中心線Ｐを中心とした周方向に沿った均等角度の位置に形成されている。また、基部キャリア２５は、その外周側において、図示しない軸受を介してケース部１１の内周側に対して回転自在に保持されている。

図１及び図２に示す端部キャリア２６は、支柱２７を介して基部キャリア２５と連結され、円板状の部材として設けられている。端部キャリア２６には、回転中心線Ｐを中心とした周方向に沿った均等角度の位置にクランク軸２３の他端側の第２軸部２３ｅが配置される貫通孔としてクランク貫通孔４３が形成されている。このクランク貫通孔４３において、クランク軸２３の他端側がその第２軸部２３ｅにて第２クランク軸軸受３５を介して回転自在に保持されている。

図１及び図２に示す主軸受３７は、端部キャリア２６をその外周側においてケース１１の内周側に対して回転自在に保持する玉軸受として構成されている。この主軸受３７は、その一端側がケース１１の他端側に係合し、その他端側が端部キャリア２６の他端側においてフランジ状に張り出した縁部２６ａに係合した状態で配置されている。また、主軸受３７は、クランク軸２３の軸方向と垂直な方向において、第２クランク軸軸受３５ａと重なって配置されている。

図１及び図２に示す支柱２７は、基部キャリア２５と端部キャリア２６との間に配置され、基部キャリア２５と端部キャリア２６とを連結する柱状部分として設けられている。支柱２７は、回転中心線Ｐを中心とした周方向に沿った均等角度の位置に複数（本実施形態では３つ）配置され、その軸方向が回転中心線Ｐと平行となるように配置されている。尚、支柱２７とクランク軸２３とは、回転中心線Ｐを中心とした周方向に沿って交互に配置されている。各支柱２７は、基部キャリア２５に一体に形成され、基部キャリア２５の他端側において突出するように設けられている。そして、各支柱２７には、端部キャリア２６の他端側に開口して支柱２７へと延び、支柱ピン４０（破線で図示）が圧入される支柱ピン穴５１（破線で図示）が形成されている。支柱ピン４０が支柱ピン穴５１に圧入されることで、基部キャリア２５及び端部キャリア２６の周方向の位置が合わされる。また、各支柱２７には、端部キャリア２６の他端側に開口して基部キャリア２５まで延び、支柱ボルト２９が挿入される支柱ボルト穴４７が形成されている。支柱ボルト穴４７の奥側には、雌ネジ部分が形成されている。支柱ボルト２９は、雄ネジ部分として形成されたネジ部が一端側に設けられ、締め付け用の六角穴が設けられた頭部が他端側に設けられている。支柱ボルト２９は、そのネジ部が支柱ボルト穴４７の雌ネジ部分と螺合することで、端部キャリア２６と基部キャリア２５とを支柱２７を介して結合するように構成されている。

次に、上述した偏心型減速機１の作動について説明する。偏心型減速機１は、モータ１００の運転が行われることにより作動する。モータ１００の運転が開始されると、図示しない遊星歯車機構を介して駆動される入力ギア１５が回転する。入力ギア１５が回転すると、入力ギア１５に噛み合う各スパーギア４９が回転し、各スパーギア４９が固定された各クランク軸２３とともに第１乃至第３偏心部（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）が回転する。この回転に伴って、第１乃至第３偏心部（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）から外歯歯車２８（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）に対して荷重が作用し、外歯歯車２８（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）がピン内歯２２と噛み合いをずらしながら揺動するように偏心して回転する。そして、外歯歯車２８（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）の偏心回転に伴って、外歯歯車２８（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）に対して回転保持されたクランク軸２３が自転しながら回転中心線Ｐを中心として公転動作を行う。このクランク軸２３の公転動作により、支柱２７で連結され、クランク軸２３を第１クランク軸軸受３４及び第２クランク軸軸受３５を介して回転自在に保持する基部キャリア２５及び端部キャリア２６とともに、出力軸１４が回転し、大きなトルクがピニオン１０１から出力されることになる。

以上説明した偏心型減速機１によると、クランク軸２３を回転自在に保持する第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）が円筒ころ軸受として形成されている。このため、クランク軸２３の軸方向と平行に配置される円筒ころ部材（３４ａ、３５ａ）を有する円筒ころ軸受によってクランク軸２３が回転自在に保持されることになり、第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）の外径寸法の肥大化を抑制することができる。さらに、円筒ころ部材（３４ａ、３５ａ）は、直径寸法よりも軸方向寸法が大きくなるように形成されており、軸方向に長くすることで転動時の接触面積を増大させるように構成されている。このため、円筒ころ軸受として形成された第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）において、十分な負荷容量を確保することができる。そして、本実施形態の構成によると、従来に比して大幅に第２クランク軸軸受３５の外径寸法の小型化を図ることができるため、第２クランク軸軸受３５の径方向の外側に配置された主軸受３７の外径寸法の小型化も図ることができ、偏心型減速機１の径方向の寸法の小型化を図ることができる。尚、本実施形態では、第１クランク軸軸受３４の外径寸法の小型化を図ることもできるため、第１クランク軸軸受３４を介してクランク軸２３の一端側を保持する基部キャリア２５が大径化することで偏心型減速機１が大径化してしまうことを抑制できる。また、本実施形態では、偏心型減速機１の長寿命化や強度向上を図る際にクランク軸２３の軸径寸法を大きくする場合であっても、第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）の外径寸法が肥大化して偏心型減速機１の径方向の寸法が大型化してしまうことも抑制できる。

従って、本実施形態によると、クランク軸２３が基部キャリア２５及び端部キャリア２６に対して第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）を介して回転自在に保持される偏心型減速機１において、偏心型減速機１の径方向の寸法を小型化することができる。

また、偏心型減速機１によると、第２クランク軸軸受３５と主軸受３７とがクランク軸２３の軸方向と垂直な方向において重なって配置されているため、第２クランク軸軸受３５の外径寸法の小型化に伴って主軸受３７の外径寸法も確実に小型化することができる。そして、第２クランク軸軸受３５に対応する位置に主軸受３７が配置されるため、偏心型減速機１の軸方向の寸法が大きくなってしまうことも抑制できる。

また、偏心型減速機１によると、第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）が円筒ころ軸受として形成され、それらの円筒ころ部材（３４ａ、３５ａ）がクランク軸２３の外周に摺接するように配置されている。このため、円筒ころ軸受として形成されるとともに内輪が不要となることで外径寸法の小型化が図られた第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）を介してクランク軸２３を回転自在に保持することができる。これにより、第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）の外径寸法による制約が大幅に緩和され、偏心型減速機１の径方向の寸法の小型化を図ることができる。さらに、内輪が不要となることで、第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）における部品点数の低減を図ることができるとともに、第１及び第２クランク軸軸受（３４、３５）の配置スペースの小スペース化を図ることができる。

また、偏心型減速機１によると、ケース１１の外周が、第１クランク軸軸受３４に対応する位置から第２クランク軸軸受３５に対応する位置を経て他端側の開口部に至る位置までに亘ってクランク軸２３の軸方向と平行に直線状に延びるように形成されている。そして、第２クランク軸軸受３５が小型の円筒ころ軸受として形成されることで、第２クランク軸軸受３５に対応する位置におけるケース１１の径寸法の小型化が図られているため、ケース１１の開口部を覆うカバー１２をケース１１に締結するボルト３８が配置される部分を外側に段状に拡径する部分としてケース１１に設ける必要がない。また、本実施形態では、主軸受３７が第２クランク軸軸受３５に対応する位置に配置されているが、この場合であっても、主軸受３７の外径寸法の小型化が図られているため、ボルト３８が配置される部分を段状に拡径する部分としてケース１１に設ける必要がない。従って、第２クランク軸軸受３５に対応する位置で段状に拡径する部分が無い円筒状の小型のケース１１を実現することができ、ケース１１の小型化が図れるとともに、ケース１１となる鋳物素材の製作を容易に行うことができる。

また、偏心型減速機１によると、第２クランク軸軸受３５のクランク軸２３の軸方向における位置について、一端側の位置はクランク軸２３の段部によって直接規定され、他端側の位置は端部キャリア２６によって規定部材３６を介して規定される。このため、第２クランク軸軸受３５において、円筒ころ部材３５ａを保持するための保持器を設ける必要がない。これにより、第２クランク軸軸受３５における円筒ころ部材３５ａの数を増やし、円筒ころ部材３５ａの充填率を増大させることができる。そして、第２クランク軸軸受３５の一端側において、規定部材を省略できる分、クランク軸２３の長さを軸方向に短くすることができる。また、偏心型減速機１によると、第１クランク軸軸受３４のクランク軸２３の軸方向における位置について、一端側の位置は基部キャリア２５によって規定され、他端側の位置はクランク軸２３の段部によって規定される。このため、第１クランク軸軸受３４においても、同様に、円筒ころ部材３４ａを保持する保持器を設ける必要がなく、円筒ころ部材３４ａの数を増やし円筒ころ部材３４ａの充填率を増大させることができる。そして、規定部材を省略できる分、クランク軸２３の長さを軸方向に短くすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、クランク軸が回転中心線上に配置されたセンタクランクタイプの偏心型減速機に本発明が適用されてもよい。また、出力軸については、キャリアと一体でなくキャリアとは別部材として設けられてもよい。また、基部キャリアと端部キャリアとを連結する支柱は、基部キャリアに一体に形成されていなくてもよく、キャリアとは別部材として形成されていてもよい。また、クランク軸及び支柱の数は、本実施形態とは異なっていてもよい。また、クランク軸の偏心部の個数や外歯歯車の枚数については、３つでなくてもよい。また、第１クランク軸軸受が円筒ころ軸受として形成されていなくてもよい。また、第１及び第２クランク軸軸受において、内輪が備えられていてもよい。また、第１及び第２クランク軸軸受において、外輪が備えられておらず、円筒ころ部材が端部キャリアに対して摺動するように接して配置されているものであってもよい。

また、第１クランク軸軸受のクランク軸の軸方向における位置については、クランク軸の段部と基部キャリアとの間で規定部材を介して規定されてもよい。また、第２クランク軸軸受のクランク軸の軸方向における位置については、クランク軸の段部に対して規定部材を介して規定されてもよく、端部キャリアに対して規定部材を介さずに直接に規定されてもよい。図３は、変形例に係る偏心型減速機を説明するための図であって、第２クランク軸軸受３５とその近傍とを拡大して示す断面図である。尚、本実施形態と同様の構成要素については、図面において同一の符号を付して説明を省略する。図３に示すように、第２クランク軸軸受３５の他端側のクランク軸２３の軸方向における位置が、本実施形態のように規定部材３６を介さずに、端部キャリア２６に形成された係合用の突出部２６ｂにおいて端部キャリア２６によって直接に規定されるものであってもよい。これにより、規定部材３６を省略できる分、クランク軸の長さを軸方向に短くすることができる。

本発明は、ピン内歯に噛み合う外歯歯車がクランク軸の回転に伴い偏心して回転するとともに、クランク軸が基部キャリア及び端部キャリアに対してクランク軸軸受を介して回転自在に保持される偏心型減速機として、広く適用することができるものである。

本発明の一実施の形態における偏心型減速機の正面図であり、一部切欠き断面を含む図である。 図１に示す偏心型減速機の減速部及びその近傍を拡大して示す断面図である。 変形例に係る偏心型減速機の一部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ 偏心型減速機
１１ ケース
１４ 出力軸
２２ ピン内歯
２３ クランク軸
２５ 基部キャリア
２６ 端部キャリア
２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ 外歯歯車
３１ 外歯
３４ 第１クランク軸軸受
３５ 第２クランク軸軸受
３４ａ、３５ａ 円筒ころ部材
１０１ ピニオン

Claims (4)

1. ケースと、
   前記ケースの内周に配置され、ピン状の部材として形成された複数のピン内歯と、
   前記ケースに収納されるとともに前記ピン内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた外歯歯車と、
   前記外歯歯車に形成されたクランク用孔を貫通し、回転することで前記外歯歯車を偏心させて回転させるクランク軸と、
   前記クランク軸の一端側を回転自在に保持する第１クランク軸軸受と、
   前記クランク軸の他端側を回転自在に保持する第２クランク軸軸受と、
   前記クランク軸の一端側を前記第１クランク軸軸受を介して保持する基部キャリアと、
   前記クランク軸の他端側を前記第２クランク軸軸受を介して保持する端部キャリアと、
   前記基部キャリアと前記端部キャリアとの間に配置され、前記基部キャリアと前記端部キャリアとを連結する支柱と、
   前記基部キャリアに固定され、ピニオンが取り付けられる出力軸と、
   を備え、
   前記第１クランク軸軸受及び前記第２クランク軸軸受のうち少なくとも前記第２クランク軸軸受が、直径寸法よりも軸方向寸法の方が大きい円筒ころ部材を有する円筒ころ軸受として形成されていることを特徴とする、偏心型減速機。
2. 請求項１に記載の偏心型減速機であって、
   前記端部キャリアを前記ケースに対して回転自在に保持する主軸受が備えられ、
   前記第２クランク軸軸受と前記主軸受とが、前記クランク軸の軸方向と垂直な方向において重なって配置されていることを特徴とする、偏心型減速機。
3. ケースと、
   前記ケースの内周に配置され、ピン状の部材として形成された複数のピン内歯と、
   前記ケースに収納されるとともに前記ピン内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた外歯歯車と、
   前記外歯歯車に形成されたクランク用孔を貫通し、回転することで前記外歯歯車を偏心させて回転させるクランク軸と、
   前記クランク軸の一端側を回転自在に保持する第１クランク軸軸受と、
   前記クランク軸の他端側を回転自在に保持する第２クランク軸軸受と、
   前記クランク軸の一端側を前記第１クランク軸軸受を介して保持する基部キャリアと、
   前記クランク軸の他端側を前記第２クランク軸軸受を介して保持する端部キャリアと、
   前記基部キャリアと前記端部キャリアとの間に配置され、前記基部キャリアと前記端部キャリアとを連結する支柱と、
   前記基部キャリアに固定され、ピニオンが取り付けられる出力軸と、
   を備え、
   前記第１クランク軸軸受及び前記第２クランク軸軸受のうち少なくとも前記第２クランク軸軸受が円筒ころ軸受として形成され、
   前記第１クランク軸軸受及び前記第２クランク軸軸受のうち少なくとも前記第２クランク軸軸受において、円筒ころ部材が前記クランク軸の外周に対して摺動するように接して配置されていることを特徴とする、偏心型減速機。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の偏心型減速機であって、
   前記ケースにおける他端側の開口部を覆うように前記ケースにボルトを介して締結されるカバーが備えられ、
   前記ケースの外周は、前記クランク軸の軸方向と垂直な方向において前記第１クランク軸軸受に対して重なる位置から、前記クランク軸の軸方向と垂直な方向において前記第２クランク軸軸受に対して重なる位置を経て、前記開口部に至る位置までに亘って、前記クランク軸の軸方向と平行な方向に直線状に延びるように形成されていることを特徴とする、偏心型減速機。

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