JP2010096319A - 歯車伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さなサイズの歯車伝動装置を実現する。
【解決手段】歯車伝動装置１００は、内歯歯車１２が偏心回転する偏心揺動型である。内歯歯車１２の外周に窪み６２が形成されている。モータ２は、内歯歯車１２の外側でケース１８に固定されている。モータ２の一部は、内歯歯車１２の窪み６２内に張り出すようにケース１８に固定されている。モータ２の外周がケース１８の径方向の外側に大きくはみ出さないので、モータ２と歯車伝動装置１００を合わせたモータ付歯車伝動装置のサイズを小さくすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、歯車伝動装置に関する。特に、内歯歯車が偏心回転する偏心揺動型の歯車伝動装置に関する。

特許文献１に、ケースに支持されている外歯歯車と、外歯歯車に噛み合いながら偏心回転する内歯歯車を備える歯車伝動装置が開示されている。内歯歯車には係合孔が形成されており、その係合孔がクランクシャフトの偏心体に係合している。モータのトルクは、クランクシャフトに伝達される。クランクシャフトが回転すると、内歯歯車が偏心回転し、外歯歯車がケースに対して回転する。

特開平２−１０７８４６号公報

特許文献１の歯車伝動装置は、その軸線方向に歯車伝動装置とモータを直列に配置するようになっている。そのため、歯車伝動装置とモータを合わせた装置の全長が長くなる。本明細書では、歯車伝動装置とモータを合わせた装置を、単に「歯車伝動装置」と称する場合がある。あるいは、歯車伝動装置とモータを合わせた装置を、「モータ付歯車伝動装置」と称する場合がある。モータ付歯車伝動装置の全長は短い方が好ましい。単純にモータを歯車伝動装置の径方向の外側に配置しても、モータ付歯車伝動装置の径方向の長さが長くなる。モータ付歯車伝動装置の径方向の長さも短い方が好ましい。なお、歯車伝動装置の「径方向」とは、歯車伝動装置の軸線方向に直交する方向を意味する。本明細書は、モータの配置を工夫し、全長が短く、径方向の長さも短い歯車伝動装置を実現する技術を開示する。

内歯歯車が偏心回転するタイプの歯車伝動装置では、特許文献１に示されているように、内歯歯車の外周の形状が円形でない。内歯歯車は、クランクシャフトの偏心体に係合する係合孔のスペースを確保するため、径方向の厚みが一部分において厚くなっている。係合孔を形成しない部分では、内歯歯車の径方向の厚みが薄くなっている。別言すると、内歯歯車の外周は、窪みを有している。特許文献１の歯車伝動装置では、その外周の窪み部分に、ケース内壁が張り出している。ケース内壁が張り出した部分には、ケースを固定するためのボルト孔等が形成されている。発明者は、内歯歯車の外周の形状に着目した。発明者は、モータの少なくとも一部分が内歯歯車の外周の窪み部分に位置するようにモータを配置することによって、モータを含めた歯車伝動装置のサイズを小さくすることに成功した。

本明細書が開示する技術は、内歯歯車が偏心回転する偏心揺動型の歯車伝動装置に具現化することができる。その歯車伝動装置は、ケースと外歯歯車と内歯歯車とクランクシャフトを備える。外歯歯車は、ケースに回転可能に支持されている。クランクシャフトは、ケースに回転可能に支持されているとともに、偏心体と入力歯車を備えている。クランクシャフトの入力歯車には、モータのトルクが伝達される。内歯歯車には、歯車伝動装置の軸線に沿って係合孔が形成されており、その係合孔にクランクシャフトの偏心体が係合している。内歯歯車は、外歯歯車と噛み合っている。クランクシャフトが回転すると、内歯歯車は、外歯歯車と噛み合いながら偏心回転する。また、内歯歯車の外周には、窪みが形成されている。そして、モータの少なくとも一部分がその窪み内に張り出すように、内歯歯車の外側でケースに固定されている。

上記した歯車伝動装置は、モータの少なくとも一部分を、内歯歯車の窪み内に位置させている。そのため、歯車伝動装置の軸線方向に、歯車伝動装置とモータを直列に配置する必要がない。モータ付歯車伝動装置の全長を短くすることができる。また、モータを歯車伝動装置の径方向の外側に配置する形態と比べ、モータ付歯車伝動装置の径方向の長さを短くすることができる。すなわち、上記した歯車伝動装置は、従来の歯車伝動装置に比べ、モータを含めた装置のサイズを小さくすることができる。

本明細書で開示する歯車伝動装置では、モータの軸線が、内歯歯車の窪み内に位置することが好ましい。この場合、モータの直径（径方向の長さ）の半分以上が、内歯歯車の窪み内に位置する。そのため、歯車伝動装置の径方向において、モータ付歯車伝動装置のサイズを十分に小さくすることができる。

小型のモータを使用すれば、モータ付歯車伝動装置のサイズを小さくすることができる。しかしながら、小型のモータでは必要なトルクが得られないことがある。そのため、モータ付歯車伝動装置は、複数のクランクシャフトと複数のモータを備えていることが好ましい。複数のモータを備えていれば、小型のモータを使用しても必要なトルクを得ることができる。また、複数のクランクシャフトを備えていれば、内歯歯車を安定して偏心回転させることができる。なお、モータの数とクランクシャフトの数は等しくなくてもよい。複数のモータが１つのクランクシャフトにトルクを伝達していてもよい。また、モータのトルクが伝達されないクランクシャフトが存在してもよい。この場合、モータのトルクが伝達されないクランクシャフトは、内歯歯車の偏心回転に伴って従属的に回転する。

本明細書で開示する歯車伝動装置では、クランクシャフトの数がモータの数に等しく、夫々のモータが夫々のクランクシャフトにトルクを伝達することが特に好ましい。全てのクランクシャフトに、モータのトルクを均等に伝達することができる。歯車伝動装置の回転バランスが向上する。

本明細書で開示する歯車伝動装置では、モータの軸線方向の長さが、歯車伝動装置の軸線方向の長さ以下であることが好ましい。歯車伝動装置の軸線方向の両端の内側に、モータを配置することができる。モータ付歯車伝動装置の軸線方向の長さを、歯車伝動装置の軸線方向の長さと等しくすることができる。

本明細書が開示する技術は、歯車伝動装置とモータを合わせた装置のサイズを、従来の装置よりも小さくすることができる。

実施例で説明する歯車伝動装置の特徴を列記する。
（特徴１）モータの外周が、歯車伝動装置のケースの内側に位置している。別言すると、歯車装置のケースがモータを覆っている。
（特徴２）内歯歯車を囲んでいるケース内周に窪みが形成されている。クランクシャフトは、その一部分がケースの窪み内に位置するように配置されている。

図１と図２に、歯車伝動装置１００の断面図を示す。図１は歯車伝動装置１００の軸線５０に沿った断面図を示し、図２は歯車伝動装置１００の軸線５０に直交する面の断面図を示す。なお、図２は図１のII-II線に沿った断面図であり、図１は図２のI-I線に沿った断面図である。図３は、歯車伝動装置１００を、図１の矢印III方向から観察した外観図を示す。なお、図２の符号６０は、後述する内歯歯車１２の中心を示している。

図１に示すように、歯車伝動装置１００は、ケース１８とキャリア８と外歯歯車１０とクランクシャフト１４と内歯歯車１２を備えている。キャリア８は、一対の円錐ころ軸受６によって、ケース１８に回転可能に支持されている。外歯歯車１０は、キャリア８に固定されている。そのため、外歯歯車１０は、ケース１８に回転可能に支持されているといえる。クランクシャフト１４は、深溝玉軸受１６と円筒ころ軸受２０によって、ケース１８に回転可能に支持されている。クランクシャフト１４には、偏心体２２と入力歯車２６が固定されている。ケース１８には、モータ２が固定されている。

図２に示すように、内歯歯車１２には、周方向に複数の係合孔６６が形成されている。係合孔６６には、針状ころ軸受２４を介して偏心体２２が係合している。上記したように、偏心体２２はクランクシャフト１４に固定されており、その偏心体２２が係合孔６６に係合している。そのため、内歯歯車１２は、クランクシャフト１４を介してケース１８に支持されているということができる。

内歯歯車１２の径方向の厚みは一定ではない。内歯歯車１２は、偏心体２２と係合する係合孔６６のスペースを確保するために、径方向の複数個所（本実施例では３箇所）が厚く形成されている。すなわち、内歯歯車１２の外周の一部分は、径方向の複数個所が外側に突出している。係合孔６６は、内歯歯車１２の周方向に略等間隔に形成されている。係合孔６６には、偏心体２２が係合している。なお、偏心体２２はクランクシャフト１４に固定されているので、クランクシャフト１４が、内歯歯車１２の周方向に略等間隔に配置されているということもできる。内歯歯車１２の係合孔６６が形成されていない部分は、径方向の厚みが薄く形成されている。図２の符号６４は、内歯歯車１２の径方向の厚みが一定である場合、すなわち、内歯歯車１２の外周が円形の場合の仮想外周線を示す。仮想外周線６４を内歯歯車１２の本来の外周と捉えると、実際の内歯歯車１２の外周の一部は、内歯歯車の中心６０側に窪んでいる。内歯歯車１２の仮想外周線６４と内歯歯車１２の実際の外周で囲まれた範囲は、内歯歯車１２の外周の窪み６２と捉えることができる。なお、内歯歯車１２の内周面に、複数の内歯ピン２８が取付けられている。内歯ピン２８は外歯歯車１０と噛み合っている。

モータ２の一部分は、内歯歯車１２の窪み６２内に位置している。より正確には、モータ２の軸線５２が、内歯歯車１２の窪み６２内に位置している。別言すると、モータ２が、内歯歯車１２の外側から窪み６２内に張り出している。なお、歯車伝動装置１００では、モータ２の外周の全てが、ケース１８の内側に位置している。すなわち、モータ２の外周はケース１８に覆われている。そのため、モータ２を歯車伝動装置１００に取り付けたときに、モータ付歯車伝動装置の外径が、歯車伝動装置１００の外径に等しくなる。別言すると、モータ付歯車伝動装置の径方向の長さは、歯車伝動装置１００の径方向の長さと等しい。また、図１に示すように、モータ２の軸線５２方向の長さは、歯車伝動装置１００の軸線５０方向の長さＬ１００よりも短い。そして、モータ２は、歯車伝動装置１００の軸線５０方向の両端の間に配置されている。そのため、モータ付歯車伝動装置の軸線５０方向の長さは、歯車伝動装置１００の軸線５０方向の長さと等しい。歯車伝動装置１００は、従来の歯車伝動装置よりも、モータ付歯車伝動装置のサイズを小さくすることができる。

ケース１８の内周面に、複数の窪み６８が形成されている。係合孔６６が形成されている部分の内歯歯車１２は、窪み６８内に位置している。別言すると、ケース１８の窪み６８内に、クランクシャフト１４（図１を参照）の一部分が位置している。すなわち、内歯歯車１２の仮想外周線６４が、ケース１８とオーバーラップしている。ケース１８に窪み６８が形成されていない場合、仮想外周線６４の外側にケース１８を位置させる必要がある。この場合、歯車伝動装置１００の径方向の長さが長くなってしまう。ケース１８に窪み６８が形成されており、その窪み６８内に内歯歯車１２の一部分が位置しているので、歯車伝動装置１００の径方向の長さを非常に小さくすることができる。

歯車伝動装置１００の動作を説明する。図２に示すように、クランクシャフト１４に固定されている偏心体２２が、係合孔６６に係合している。そのため、クランクシャフト１４が回転すると、偏心体２２が偏心回転し、内歯歯車１２が軸線５０の周りを偏心回転する。内歯歯車１２の歯数（内歯ピン２８の数）は、外歯歯車１０の外歯の数と異なる。そのため、内歯歯車１２が偏心回転すると、外歯歯車１０と内歯歯車１２が相対的に回転する。上記したように、外歯歯車１０とキャリア８が固定されており、内歯歯車１２はケース１８に支持されている。そのため、クランクシャフト１４が回転すると、キャリア８がケース１８に対して相対的に回転する。

歯車伝動装置１００の他の特徴について説明する。図３に示すように、モータ２の出力シャフト３０に固定されている出力歯車３２の夫々が、クランクシャフト１４の入力歯車２６に噛み合っている。複数のクランクシャフト１４の夫々に、同じ大きさのトルクが伝達される。上記したように、クランクシャフト１４は、内歯歯車１２の周方向に略等間隔に配置されている。そのため、内歯歯車１２は、バランス良く回転する。

上記実施例では、複数の入力歯車２６の夫々に、夫々のモータ２の出力歯車３２が噛み合っている。そのような構成に代えて、１つの入力歯車２６に２つ以上の出力歯車３２が噛み合っていてもよい。その場合、クランクシャフト１４に大きなトルクを伝達することができる。

また、入力歯車２６は、少なくとも１つのクランクシャフト１４に固定されていればよい。この場合、入力歯車２６が固定されているクランクシャフト１４にだけ、モータ２のトルクを伝達する。入力歯車２６の数を少なくすることができるので、歯車伝動装置の部品数を少なくすることができる。

上記の説明では、窪み６２に着目して内歯歯車１２の外周形状を表現した。内歯歯車１２の外周形状は、窪み６２に代えて、係合孔６６のスペースを確保するための突出部に着目して表現することもできる。実施例の歯車伝動装置１００の特徴は、突出部に着目して次のように表現してもよい。内歯歯車１２には、係合孔６６を確保するための突出部が外周に沿って複数形成されている。モータ２は、その一部が内歯歯車１２の周方向に沿って突出部とオーバーラップするように、ケース１８に固定されている。

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。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。

歯車伝動装置の軸線方向に沿った断面図を示す。 図１のII−II線に沿った断面図を示す。 歯車伝動装置を図１の矢印IIIから観察した図を示す。

符号の説明

２：モータ
８：キャリア
１０：外歯歯車
１２：内歯歯車
１４：クランクシャフト
１８：ケース
５２：モータの軸線
６２：内歯歯車の外周の窪み
１００：歯車伝動装置

Claims (5)

1. 内歯歯車が偏心回転する偏心揺動型の歯車伝動装置であり、
   内歯歯車の外周に窪みが形成されており、モータの一部がその窪み内に張り出すように内歯歯車の外側でケースに固定されていることを特徴とする歯車伝動装置。
2. モータの軸線が、前記窪み内に位置することを特徴とする請求項１に記載の歯車伝動装置。
3. 内歯歯車を偏心回転させるための複数のクランクシャフトと、複数のモータを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車伝動装置。
4. クランクシャフトの数がモータの数に等しく、
   夫々のモータが夫々のクランクシャフトにトルクを伝達することを特徴とする請求項３に記載の歯車伝動装置。
5. モータの軸線方向の長さが、歯車伝動装置の軸線方向の長さ以下であ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。

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