JP2011007293A - 揺動型減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の寸法の小型化を図ることができるとともに、潤滑油の温度上昇及び駆動損失を抑制することができる揺動型減速機を提供する。
【解決手段】クランク軸用歯車１９は、クランク軸２０に固定されるとともに、外周に形成された歯１９ａを介して駆動力が伝達されてクランク軸２０を回転させる。クランク軸用歯車１９は、軸方向において他の部材（３７、２４）に対して空隙を介して対向する両側面に、凹み形成された凹所（１９ｂ、１９ｃ）が設けられている
【選択図】 図２

Description

本発明は、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揺動回転するとともに、キャリアに回転自在に保持されたクランク軸にクランク軸用歯車が固定された揺動型減速機に関する。

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揺動型減速機が用いられている。このような揺動型減速機として、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揺動回転するとともに、キャリアに回転自在に保持されたクランク軸にクランク軸用歯車が固定された揺動型減速機が知られている（特許文献１を参照）。特許文献１に開示された揺動型減速機においては、外歯歯車（１６２Ａ、１６２Ｂ）が、内歯（外ピン１７２）と噛み合い、偏心体軸（１４４、１４６、１４８）として形成されたクランク軸の回転に伴い偏心して回転する。また、第１及び第２キャリア（１７６Ａ、１７６Ｂ）として形成されたキャリアに対して回転自在に保持されたクランク軸には、偏心体軸歯車（１３８、１４０、１４２）として形成されたクランク軸用歯車が一体化されて固定されている。そして、クランク軸用歯車には、ギア、電動軸、ピニオン及びセンタ歯車を経て入力されるモータからの駆動力が、その外周に形成された歯を介して伝達され、これにより、クランク軸が回転する。また、このクランク軸用歯車は、軸方向における両側面おいて、他の部材である外歯歯車に対して狭い空隙を介して近接した状態で対向している。

特開２００９−４１６２３号公報（第４−５頁、第１−４図）

特許文献１に開示された揺動型減速機においては、クランク軸用歯車が、軸方向における両側面おいて、他の部材に対して狭い空隙を介して近接した状態で対向している。このため、他の部材との空隙を大きく確保した場合に比して、揺動型減速機の寸法を軸方向に短くすることができる。しかしながら、クランク軸用歯車の側面と他の部材との間の空隙の間隔が小さいため、この狭い空隙において流動するケース内の潤滑油の流体摩擦抵抗が大きくなってしまうという問題がある。潤滑油の流体摩擦抵抗が大きくなると、潤滑油の温度上昇を招いてしまうとともに、揺動型減速機としての駆動損失も招くことになる。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、クランク軸にクランク軸用歯車が固定された揺動型減速機において、軸方向の寸法の小型化を図ることができるとともに、潤滑油の温度上昇及び駆動損失を抑制することができる揺動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発明に係る揺動型減速機は、ケースと、前記ケースの内周に配置された複数の内歯と、前記ケースに収納されるとともに前記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、駆動力が伝達されて回転することで前記外歯歯車を偏心させて揺動回転させるクランク軸と、前記クランク軸の一端側及び他端側を回転自在に保持するキャリアと、前記クランク軸に固定されるとともに、外周に形成された歯を介して駆動力が伝達されて前記クランク軸を回転させるクランク軸用歯車と、を備えている。そして、第１発明に係る揺動型減速機は
、前記クランク軸用歯車は、軸方向において他の部材に対して空隙を介して対向する両側面のうちの少なくとも一方の側面に、凹み形成された凹所が設けられていることを特徴とする。

この発明によると、クランク軸用歯車には、軸方向において他の部材に対して空隙を介して対向する両側面のうちの少なくとも一方の側面に、凹み形成された凹所が設けられている。このため、クランク軸用歯車の側面を他の部材に対して近接させた状態で配置して揺動型減速機の寸法を軸方向に短くした場合であっても、クランク軸用歯車の側面に凹み形成された凹所において、ケース内に充填された潤滑油が滑らかに流動する領域が確保されることになる。このため、クランク軸用歯車の側面と他の部材との間の空隙において流動する潤滑油の流体摩擦抵抗を低減することができる。これにより、流体摩擦に起因する潤滑油の温度上昇を抑制でき、更に、流体摩擦損失によって揺動減速機としての駆動損失を招いてしまうことも抑制することができる。

従って、本発明によると、クランク軸にクランク軸用歯車が固定された揺動型減速機において、軸方向の寸法の小型化を図ることができるとともに、潤滑油の温度上昇及び駆動損失を抑制することができる。

第２発明に係る揺動型減速機は、第１発明の揺動型減速機において、前記凹所は、前記クランク軸用歯車の径方向において、前記クランク軸が貫通する内周側の部分に形成されていることを特徴とする。

この発明によると、凹所がクランク軸用歯車の内周側の部分に形成される。このため、クランク軸用歯車の外周に形成された歯の軸方向における厚みである歯幅の寸法を減少させることなく、潤滑油の流体摩擦抵抗を低減できる凹所を設けることができる。これにより、流体摩擦抵抗の低減を実現するとともに、揺動型減速機における軸方向の寸法が限られた領域においてクランク軸用歯車の歯幅寸法をより大きく確保して剛性を向上させることができ、クランク軸用歯車の寿命の向上を図ることができる。従って、軸方向の寸法の小型化を図ることができるとともに、潤滑油の温度上昇及び駆動損失を抑制することができ、更に、クランク軸用歯車の寿命の向上も図ることができる、揺動型減速機を得ることができる。

第３発明に係る揺動型減速機は、第２発明の揺動型減速機において、前記凹所は、前記クランク軸用歯車の径方向における内周側の部分において周方向の全域に亘って形成されていることを特徴とする。

この発明によると、凹所がクランク軸用歯車の内周側の部分の周方向全域に亘って形成されている。このため、クランク軸用歯車の歯幅寸法を減少させることのない内周側の部分において、効率よく大きな凹所を形成でき、潤滑油の流体摩擦の更なる低減を図ることができる。

第４発明に係る揺動型減速機は、第２発明又は第３発明の揺動型減速機において、前記クランク軸用歯車は前記クランク軸の一端側に固定され、前記クランク軸用歯車において、前記他の部材としての前記キャリアに対向する側面に形成された前記凹所が、軸方向において前記キャリアの端部の縁部分に対向する箇所よりも前記キャリアの径方向における外側まで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、クランク軸用歯車においてキャリアに対向する側面に形成された凹所が、キャリアよりもその径方向の外側まで延びるように形成されている。このため、キャリアの端部の縁部分とクランク軸用歯車との間において、キャリアの径方向外側に向か
って又はキャリアの径方向内側に向かって潤滑油が流動する際の流体摩擦が効率よく低減されることになる。

第５発明に係る揺動型減速機は、第２発明乃至第４発明のいずれかの揺動型減速機において、前記凹所において前記クランク軸用歯車の径方向における外周側に配置された周縁部分には、前記クランク軸用歯車の軸方向に対して斜めに傾斜したテーパ状の曲面として形成されたテーパ状面が設けられていることを特徴とする。

この発明によると、凹所における外周側の周縁部分にテーパ状面が設けられるため、凹所の周縁部分において流動する潤滑油がテーパ状面に沿って滑らかに流動することになり、流体摩擦抵抗を更に低減することができる。

第６発明に係る揺動型減速機は、第２発明乃至第５発明のいずれかの揺動型減速機において、前記クランク軸用歯車は、前記クランク軸の一端側に対してスプライン結合部を介して固定され、前記クランク軸用歯車の内周側の部分において、前記凹所は、前記スプライン結合部に隣接する位置に達する深さまで凹み形成されていることを特徴とする。

この発明によると、スプライン結合部を介してクランク軸の一端側に固定されるクランク軸用歯車において、クランク軸用歯車の歯幅寸法を減少させることのない内周側の部分に、スプライン結合部に隣接する位置まで達する深さの凹所が形成される。このため、クランク軸用歯車の内周側においてスプライン結合部を除く領域に効率よく大きな凹所を形成でき、潤滑油の流体摩擦の更なる低減を図ることができる。

第７発明に係る揺動型減速機は、第１発明乃至第６発明のいずれかの揺動型減速機において、前記凹所は、前記クランク軸用歯車の軸方向における両側面に形成されていることを特徴とする。

この発明によると、凹所がクランク軸用歯車の両側面のいずれにも設けられるため、各側面とそれぞれに対向する他の部材との間で潤滑油が滑らかに流動することになり、流体摩擦抵抗を更に低減することができる。

本発明によると、クランク軸にクランク軸用歯車が固定された揺動型減速機において、軸方向の寸法の小型化を図ることができるとともに、潤滑油の温度上昇及び駆動損失を抑制することができる揺動型減速機を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る揺動型減速機の断面図である。 図１に示す揺動型減速機における減速部及びその近傍を拡大して示す断面図である。 図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図２に示す揺動型減速機におけるクランク軸用歯車を示す平面図及び断面図である。 比較実験で用いた揺動型減速機における従来の構成に対応するクランク軸用歯車を示す平面図及び断面図である。 図４に示すクランク軸用歯車の断面と図５に示すクランク軸用歯車の断面とを対比して示す図である。 図１に示す揺動型減速機と従来の構成の揺動型減速機とについて運転開始後における油温の変化を運転開始時間との関係で示す図である。 図１に示す揺動型減速機と従来の構成の揺動型減速機とについて運転開始後における入力モータトルクの変化を油温との関係で示す図である。

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揺動型減速機は、建設機械、風車、産業用ロボット、種々の工作機械等の各種産業用機械、各種車両、等において広く適用することができる。即ち、本実施形態に係る揺動型減速機は、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揺動回転するとともに、キャリアに回転自在に保持されたクランク軸にクランク軸用歯車が固定された揺動型減速機に関して、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揺動型減速機１を正面から見た断面図である。図１に示す揺動型減速機１は、例えば、クローラ車両として構成された建設機械においてクローラが設けられる下位体の上部に配置される上位体を旋回させる旋回機構に設けられる減速機として用いられる。そして、揺動型減速機１は、ケース１１、入力軸１２、減速部１３、出力軸１４、ピン内歯１５、一対の主軸受１６、ピニオン１７等を備え、上側に配置されるモータ（図示せず）から入力された回転を減速して伝達して出力するよう構成されている。

図１に示すように、揺動型減速機１は、入力側である一端側（図中の上側）においてケース１１に対して図示しないモータが取り付けられ、出力側である他端側（図中の下側）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に出力用のピニオン１７が取り付けられる。そして、この揺動型減速機１においては、モータから入力された回転駆動力をケース１１内に配置された減速部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１７に出力する。例えば、揺動型減速機１が建設機械における旋回機構の減速機として用いられる場合には、揺動型減速機１は、建設機械の上位体側に配置されて、ピニオン１７が建設機械の下位体側に固定された歯車と噛み合うように設置される。そして、モータからの駆動力に伴って揺動型減速機１が作動してピニオン１７が回転することで、建設機械における上位体が下位体に対して旋回する。尚、以下の説明においては、揺動型減速機１において、モータが配置される入力側を一端側として、出力軸１４が配置される出力側を他端側として説明する。

図１に示すように、揺動型減速機１のケース１１は、筒状の第１ケース部１１ａと第１ケース部１１ａの一端側に配置される第２ケース部１１ｂとで構成され、これらの縁部同士がボルト（図示せず）で連結されている。ケース１１の内部には、減速部１３等が収納され、入力軸１２、減速部１３、及び出力軸１４は、揺動型減速機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。ケース１１は、一端側（第２ケース部１１ｂの端部側）には前述のように図示しないモータが固定され、他端側（第１ケース部１１ａの端部側）が開口形成されている。尚、ケース１１の内部は外部に対してシール部材によって密封されており、この密封されたケース１１の内部には潤滑油が充填されている。

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、本実施形態における内歯を構成するピン内歯１５（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）として形成されている。そして、ピン内歯１５は、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２２の外歯４７と噛み合うように構成されている。

図１に示すように、入力軸１２は、モータからの出力がその一端側に入力される軸状の部材として設けられ、回転中心線Ｐ上に配置されている。また、入力軸１２の他端側には
、減速部１３における入力ギア１８が連結されている。

図３は、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。尚、図３においては、ケース１１及び主軸受１６については、図示を省略している。図１乃至図３に示すように、減速部１３は、入力ギア１８、クランク軸用歯車１９、クランク軸２０、キャリア２１、外歯歯車２２、クランク軸軸受（２６、２７）、ブレーキ機構３５等を備えて構成されている。入力ギア１８は、軸状の歯車部材として設けられ、入力軸１２と同心上の回転中心線Ｐ上に配置されている。入力ギア１８には、その他端側において、後述のクランク軸用歯車１９に噛み合う歯車部分がスプライン結合部を介して取り付けられている。これにより、入力ギア１８は、入力軸１２を介して伝達されたモータからの回転駆動力をクランク軸用歯車１９に入力するように構成されている。

図４は、クランク軸用歯車１９を示す平面図（図４（ａ））及びそのＢ−Ｂ線矢視断面図（図４（ｂ））である。図１乃至図４に示すように、クランク軸用歯車１９は、スパーギアとして構成されており、その外周に形成された歯１０ａが入力ギア１８の歯車部分と噛み合うように入力ギア１８の周囲に複数（本実施形態では３つ）配置され、入力ギア１８に対して揺動型減速機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。このクランク軸用歯車１９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２０の一端側に対してスプライン結合部を介して固定されている。これにより、クランク軸用歯車１９は、外周に形成された歯１９ａを介して駆動力が伝達されてクランク軸２０を回転させるように構成されている。

また、クランク軸用歯車１９は、その軸方向（即ち、クランク軸２０の軸方向と同一の方向）において他の部材に対して空隙を介して対向する両側面に、凹み形成された凹所（１９ｂ、１９ｃ）がそれぞれ設けられている。凹所１９ｂは、クランク軸用歯車１９において、後述するブレーキ機構３５の保持部材３７に対向する側面である一端側の側面に形成されている。凹所１９ｃは、後述するキャリア２１の端部キャリア２４に対向する側面である他端側の側面に形成されている。尚、本実施形態においては、ブレーキ機構３５の保持部材３７及びキャリア２１の端部キャリア２４が、クランク軸用歯車１９の一端側及び他端側の各側面がそれぞれ軸方向において空隙を介して対向する他の部材を構成している。

上述した各凹所（１９ｂ、１９ｃ）は、クランク軸用歯車１９の径方向において、クランク軸２０が貫通する内周側の部分にそれぞれ形成されている。これらの凹所（１９ａ、１９ｂ）は、クランク軸用歯車１９の径方向における内周側の部分において周方向の全域に亘って形成されている。そして、クランク軸用歯車１９の内周側の部分において、各凹所（１９ｂ、１９ｃ）は、クランク軸２０とのスプライン結合部に隣接する深さまで凹み形成されている（図２、図４（ｂ）参照）。また、各凹所（１９ｂ、１９ｃ）においてクランク軸用歯車１９の径方向における外周側に配置された周縁部分には、クランク軸用歯車２０の軸方向に対して斜めに傾斜するとともに外側に向けて広がったテーパ状の曲面として形成されたテーパ状面１９ｄがそれぞれ設けられている。尚、本実施形態では、各テーパ状面１９ｄは、各凹所（１９ｂ、１９ｃ）の周縁部分の内側で円錐曲面の一部を構成する周方向に延びる面として形成されている。尚、凹所１９ｃについては、クランク軸用歯車１９の軸方向においてキャリア２１の端部キャリア２４の端部の縁部分２４ａに対向する箇所よりも径方向における外側まで延びるように形成されている（図２参照）。

図１及び図２に示すクランク軸２０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２０（図１及び図２では、断面でなく外形を図示）は、外歯歯車２２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、一端側に配置された入力軸１２からの駆動力が入力ギア１８及びクランク軸用歯車１９を介して伝達されて回転することで外歯歯車２２を偏心させて揺動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２０は、自らの回転（自転）に伴う外歯歯車２２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２０には、第１偏心部２０ａ、第２偏心部２０ｂ、第１軸部２０ｃ、第２軸部２０ｄが形成され、一端側から、第１軸部２０ｃ、第１偏心部２０ａ、第２偏心部２０ｂ、第２軸部２０ｄの順番で設けられている。第１偏心部２０ａ及び第２偏心部２０ｂ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２０の回転中心線Ｑ（図２において一点鎖線で図示）に対して偏心するように設けられている。第１偏心部２０ａ及び第２偏心部２０ｂは、外歯歯車２２のクランク用孔３０に配置されている。

クランク軸２０の一端側に設けられた第１軸部２０ｃは、第１クランク軸軸受２６の後述の円筒ころ軸受３１を介してキャリア２１に対して回転自在に保持されている。クランク軸２０の他端側に設けられた第２軸部２０ｄは、第２クランク軸軸受２７の後述の円筒ころ軸受３３を介してキャリア２１に対して回転自在に保持されている。また、第１軸部２０ｃには、第１クランク軸軸受２６から一端側に突出するように位置するその端部側において、前述したように、クランク軸用歯車１９がスプライン結合部を介して固定されている。

第１クランク軸軸受２６は、円筒ころ軸受（又はニードルころ軸受）３１とスラスト軸受３２とを備えて構成され、クランク軸２０の一端側をキャリア２１の後述する端部キャリア２４に対して回転自在に保持する軸受機構として設けられている。また、第２クランク軸軸受２７は、円筒ころ軸受３３とスラスト軸受３４とを備えて構成され、クランク軸２０の他端側をキャリア２１の後述する基部キャリア２３に対して回転自在に保持する軸受機構として設けられている。尚、スラスト軸受（３２、３４）は、リング状に形成されて重ねられた状態で配置された３枚のプレート部材として構成されている。また、本実施形態では、クランク軸２０を回転自在に支持する軸受として円筒ころ軸受（３１、３３）が用いられるものを例示しているが、この通りでなくてもよく、例えば、テーパころ軸受が用いられるものであってもよい。

図１及び図２に示すブレーキ機構３５は、クランク軸２０の第１軸部２０ｃの一端側に配置され、クランク軸２０の回転動作を停止させる際にクランク軸２０の一端側の端部に制動力を付与する機構として設けられている。このブレーキ機構３５は、摩擦板３６、保持部材３７、ピストン部材３８、バネ３９等を備えて構成されている。摩擦板３６は、複数枚並んで配置され、クランク軸２０の一端側の端部に対して軸方向の相対変位が可能で径方向の相対変位が拘束された状態でスプライン結合部を介して連結されている。保持部材３７は、キャリア２１の端部キャリア２４の一端側に固定されるとともに、摩擦板３６を保持する部材として設けられている。ピストン部材３８は、第１ケース部１１ｂの内壁との間で油圧室を区画しており、この油圧室から圧油が排出された状態では、バネ３９の付勢力で付勢されて他端側に変位して複数の摩擦板３６を押圧して摩擦力を発生させる。これにより、ブレーキ機構３５において、クランク軸２０に制動力が付与される。一方、上記油圧室に圧油が供給されることで、ピストン部材３８がバネ３９の付勢力に抗して一端側に変位する。これにより、ブレーキ機構３５において、制動力が解除されるよう構成されている。

図１及び図２に示すキャリア２１は、基部キャリア２３と、端部キャリア２４と、支柱２５とを備えて構成されている。基部キャリア２３は、その他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２３に固定されている）。基部キャリア２３は、その一端側にクランク保持穴４０が形成され、このクランク保持穴４０によって各クランク軸２０の他端側をその第２軸部２０ｄにて第２クランク軸軸受２７を介して回転自在に保持している。クランク保持穴４０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。

端部キャリア２４は、支柱２５を介して基部キャリア２３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２４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２０の一端側の第１軸部２０ｃが配置される貫通孔としてクランク貫通孔４１が形成されている。このクランク貫通孔４１において、クランク軸２０の一端側がその第１軸部２０ｃにて第１クランク軸軸受２６を介して回転自在に保持されている。

支柱２５は、基部キャリア２３と端部キャリア２４との間に配置され、基部キャリア２３と端部キャリア２４とを連結する柱状部分として設けられている。支柱２５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２５とクランク軸２０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２５は、基部キャリア２３に一体に形成され、基部キャリア２３の一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２５には、端部キャリア２４に形成された貫通孔に向かって開口するとともに軸方向に沿って延び、支柱ピン４２が圧入される支柱ピン穴４３が形成されている。支柱ピン４２が端部キャリア２４の一端側から支柱ピン穴４３に亘って圧入されることで、基部キャリア２３及び端部キャリア２４の周方向の位置が合わされる。また、各支柱２５には、端部キャリア２４に形成された貫通孔に向かって開口するとともに軸方向に沿って延び、支柱ボルト４４が挿入される支柱ボルト穴４５が形成されている。支柱ボルト穴４５の内周には、雌ネジ部分が形成され、支柱ボルト４４の他端側には、雄ネジ部分として形成されたネジ部が設けられている。支柱ボルト４４は、端部キャリア２４を貫通するよう配置されるとともにそのネジ部が支柱ボルト穴４５の雌ネジ部分と螺合することで、端部キャリア２４と基部キャリア２３とを支柱２５を介して結合するように構成されている。

図１及び図２に示す一対の主軸受１６は、主軸受１６ａと主軸受１６ｂとを備え、キャリア２１及び出力軸１４をケース１１に対して回転自在に保持するように構成されている。主軸受１６ａは、端部キャリア２４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。一方、主軸受１６ｂは、基部キャリア２３及び出力軸１４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自動調心ころ軸受として構成されている。

図１及び図２に示す外歯歯車２２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２２ａと第２外歯歯車２２ｂとで構成されている。第１外歯歯車２２ａ及び第２外歯歯車２２ｂにはそれぞれ、クランク軸２０が貫通するクランク用孔３０、及び、支柱２５が貫通する支柱貫通孔４６が形成されている。第１外歯歯車２２ａ及び第２外歯歯車２２ｂ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４６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２２（２２ａ、２２ｂ）のクランク用孔３０は、円形孔として形成され、クランク軸２０に対応して外歯歯車２２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４６は、支柱２５の断面形状に対応した孔として形成され、支柱２５に対応して外歯歯車２２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４６は、外歯歯車２２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４６には、支柱２５が遊嵌状態で貫通している。

また、第１外歯歯車２２ａ及び第２外歯歯車２２ｂのそれぞれの外周には、ピン内歯１５に噛み合う外歯４７が設けられている。尚、第１外歯歯車２２ａ及び第２外歯歯車２２ｂの外歯４７の歯数は、ピン内歯１５の歯数よりも１個又は複数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２０が回転するごとに、噛み合う外歯４７とピン内歯１５との噛み合いがずれ、外歯歯車２２（２２ａ、２２ｂ）が偏心して揺動回転するように構成されている。

また、外歯歯車２２は、クランク用孔３０において外歯用軸受（４８、４９）を介してクランク軸２０を回転自在に保持している。外歯用軸受４８は第１偏心部２０ａを第１外歯歯車２２ａに対して、外歯用軸受４９は第２偏心部２０ｂを第２外歯歯車２２ｂに対して、それぞれ回転自在に保持している。これらの外歯用軸受（４８、４９）は、円筒ころ軸受（又はニードルころ軸受）として構成されている。

次に、上述した揺動型減速機１の作動について説明する。揺動型減速機１は、図示しないモータの運転が行われることにより作動する。モータの運転が開始されると、入力軸１２を介して駆動される入力ギア１８が回転する。入力ギア１８が回転すると、入力ギア１８に噛み合う各クランク軸用歯車１９が回転し、各クランク軸用歯車１９が固定された各クランク軸２０とともに第１及び第２偏心部（２０ａ、２０ｂ）が回転する。この回転に伴って、第１及び第２偏心部（２０ａ、２０ｂ）から外歯歯車２２（２２ａ、２２ｂ）に対して荷重が作用し、外歯歯車２２（２２ａ、２２ｂ）がピン内歯１５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２２（２２ａ、２２ｂ）の揺動回転に伴って、外歯歯車２２（２２ａ、２２ｂ）に対して回転保持されたクランク軸２０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２０の公転動作により、クランク軸２０を回転自在に保持するキャリア２１とともに、出力軸１４が回転し、大きなトルクがピニオン１７から出力されることになる。また、上記の作動中においては、クランク軸用歯車１９の両側面の各凹所（１９ｂ、１９ｃ）を通過しながら潤滑油が循環することになる。

以上説明した揺動形減速機１によると、クランク軸用歯車１９には、軸方向において他の部材（３７、２４）に対して空隙を介して対向する両側面に、凹み形成された凹所（１９ｂ、１９ｃ）が設けられている。このため、クランク軸用歯車１９の側面を他の部材（３７、２４）に対して近接させた状態で配置して揺動型減速機１の寸法を軸方向に短くした場合であっても、クランク軸用歯車１９の側面に凹み形成された凹所（１９ｂ、１９ｃ）において、ケース１１内に充填された潤滑油が滑らかに流動する領域が確保されることになる。このため、クランク軸用歯車１９の側面と他の部材（３７、２４）との間の空隙において流動する潤滑油の流体摩擦抵抗を低減することができる。これにより、流体摩擦に起因する潤滑油の温度上昇を抑制でき、更に、流体摩擦損失によって揺動減速機１としての駆動損失を招いてしまうことも抑制することができる。また、凹所１９ｃは、端部キャリア２４のクランク貫通孔４１を介して第１クランク軸軸受２６にも対向するように配置されているため、第１クランク軸軸受２６に対しても潤滑油が流動し易くなり、第１クランク軸軸受２６において、潤滑性が向上して焼付きの発生を防止することができる。

従って、本実施形態によると、クランク軸２０にクランク軸用歯車１９が固定された揺動型減速機１において、軸方向の寸法の小型化（短軸化）を図ることができるとともに、潤滑油の温度上昇及び駆動損失を抑制することができる。

また、揺動型減速機１によると、凹所（１９ｂ、１９ｃ）がクランク軸用歯車１９の内周側の部分に形成される。このため、クランク軸用歯車１９の外周に形成された歯１９ａの軸方向における厚みである歯幅の寸法を減少させることなく、潤滑油の流体摩擦抵抗を
低減できる凹所（１９ｂ、１９ｃ）を設けることができる。これにより、流体摩擦抵抗の低減を実現するとともに、揺動型減速機１における軸方向の寸法が限られた領域においてクランク軸用歯車１９の歯幅寸法をより大きく確保して剛性を向上させることができ、クランク軸用歯車１９の寿命の向上を図ることができる。従って、軸方向の寸法の小型化を図ることができるとともに、潤滑油の温度上昇及び駆動損失を抑制することができ、更に、クランク軸用歯車１９の寿命の向上も図ることができる、揺動型減速機１を得ることができる。

また、揺動型減速機１によると、凹所（１９ｂ、１９ｃ）がクランク軸用歯車１９の内周側の部分の周方向全域に亘って形成されている。このため、クランク軸用歯車１９の歯幅寸法を減少させることのない内周側の部分において、効率よく大きな凹所（１９ｂ、１９ｃ）を形成でき、潤滑油の流体摩擦の更なる低減を図ることができる。

また、揺動型減速機１によると、クランク軸用歯車１９においてキャリア２１に対向する側面に形成された凹所１９ｃが、キャリア２１よりもその径方向の外側まで延びるように形成されている。このため、キャリア２１の端部キャリア２４の端部の縁部分２４ａとクランク軸用歯車１９との間において、キャリア２１の径方向外側に向かって又はキャリア２１の径方向内側に向かって潤滑油が流動する際の流体摩擦が効率よく低減されることになる。

また、揺動型減速機１によると、凹所（１９ｂ、１９ｃ）における外周側の周縁部分にテーパ状面１９ｄがそれぞれ設けられるため、凹所（１９ｂ、１９ｃ）の周縁部分において流動する潤滑油がテーパ状面１９ｄに沿って滑らかに流動することになり、流体摩擦抵抗を更に低減することができる。

また、揺動型減速機１によると、スプライン結合部を介してクランク軸２０の一端側に固定されるクランク軸用歯車１９において、クランク軸用歯車１９の歯幅寸法を減少させることのない内周側の部分に、スプライン結合部に隣接する位置まで達する深さの凹所（１９ｂ、１９ｃ）が形成される。このため、クランク軸用歯車１９の内周側においてスプライン結合部を除く領域に効率よく大きな凹所（１９ｂ、１９ｃ）を形成でき、潤滑油の流体摩擦の更なる低減を図ることができる。

また、揺動型減速機１によると、凹所（１９ｂ、１９ｃ）がクランク軸用歯車１９の両側面のいずれにも設けられるため、各側面とそれぞれに対向する他の部材（３７、２４）との間で潤滑油が滑らかに流動することになり、流体摩擦抵抗を更に低減することができる。

ここで、本発明に係る揺動型減速機１の効果を検証するために行った実験結果について説明する。この実験においては、上述した構成のクランク軸用歯車１９がクランク軸２０の一端側に設けられた揺動型減速機１と、従来の構成に対応したクランク軸用歯車がクランク軸の一端側に設けられた比較用の従来の揺動型減速機とについて、運転を所定時間（６０分）行った。そして、この実験では、この運転中において、ケース１１内の潤滑油の温度である油温の変化と入力トルクの変化とを調査することで、本発明の効果の確認を行った。尚、従来の揺動型減速機については、クランク軸用歯車以外の構成要素は、揺動型減速機１と同様とした。また、油温（単位：℃）については、クランク軸用歯車の近傍に設置した温度センサによって測定し、運転開始時間からの変化を調査した。

図５は、比較用の従来の揺動型減速機に設けたクランク軸用歯車５０を示す平面図（図５（ａ））とそのＣ−Ｃ線矢視断面図（図５（ｂ））である。また、図６は、図４（ｂ）に示すクランク軸用歯車１９の断面と図５（ｂ）に示すクランク軸用歯車５０の断面とを
対比して示す図である。従来の構成に対応するクランク軸用歯車５０は、スパーギアとして構成され、外周に歯５０ａが形成されている。このクランク軸用歯車５０は、クランク軸の一端側に対してスプライン結合部を介して固定される。尚、クランク軸用歯車５０の内周側の部分には、貫通するクランク軸における段状の部分やクランク軸を固定するための固定用の部材と当接する段部（５０ｂ、５０ｃ）が形成されている。しかし、クランク軸用歯車５０は、軸方向において他の部材に対して空隙を介して対向する両側面の部分には、凹所は設けられていない構成となっている。また、図６に示すように、クランク軸用歯車１９の歯１９ａの軸方向における厚みである歯幅寸法Ｗ１（図中において両端矢印で図示）は、クランク軸用歯車５０の歯５０ａの軸方向における厚みである歯幅寸法Ｗ２（図中において両端矢印で図示）よりも大きくなるように設定されている。これにより、クランク軸用歯車１９は、クランク軸用歯車５０よりも剛性が大きくて噛み合う歯幅が長く、寿命の向上が図られるように構成されている。また、揺動型減速機１においては、クランク軸用歯車１９に他の部材（３７、２４）が近接して配置されており、クランク軸用歯車５０が設けられた従来の揺動型減速機に比して、軸方向寸法の小型化も図られている。

図７及び図８は、上述した実験結果を示す図である。図７は、揺動型減速機１及び従来の揺動型減速機のそれぞれについての運転開始後における油温の変化を運転開始時間との関係で示す図である。一方、図８は、揺動型減速機１及び従来の揺動型減速機のそれぞれについての運転開始後における入力モータトルクの変化を油温との関係で示す図である。尚、図７及び図８においては、揺動型減速機１についてのデータを黒い菱形で示しており、従来の揺動型減速機についてのデータを黒い丸で示している。図７に示すように、揺動型減速機１によると、従来の揺動型減速機に比して、油温の上昇を抑制できており、運転開始から６０分のタイミングにおいて４．３℃も油温も低減できることが確認できた。また、図８に示すように、揺動型減速機１によると、従来の揺動型減速機に比して、入力モータトルクを低減して駆動損失の抑制を図れており、油温が５０℃のタイミングにおいて入力モータトルクを１０％も低減できることが確認できた。従って、本発明によると、クランク軸にクランク軸用歯車が固定された揺動型減速機において、軸方向の寸法の小型化を図ることができるとともに、潤滑油の温度上昇及び駆動損失を抑制することができる。

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、次のように変更して実施することができる。

（１）本実施形態では、クランク軸用歯車の両側面に凹所が形成されている場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、いずれか一方の側面に凹所が形成されているクランク軸用歯車を実施してもよい。また、凹所の位置や形状については、種々変更して実施してもよい。

（２）本実施形態では、クランク軸用歯車がスパーギアとして構成されている場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、例えば、ヘリカルギアであってもよい。また、クランク軸用歯車は、クランク軸の一端側に固定されているものに限らず、他の位置に固定されているものであってもよい。

（３）また、クランク軸やキャリア等については、種々形態を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揺動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、基部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、２つでなく
てもよい。

本発明は、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揺動回転するとともに、キャリアに回転自在に保持されたクランク軸にクランク軸用歯車が固定された揺動型減速機として、広く適用することができるものである。

１ 揺動型減速機
１１ ケース
１５ ピン内歯（内歯）
１９ クランク軸用歯車
１９ａ 歯
１９ｂ、１９ｃ 凹所
２０ クランク軸
２１ キャリア
２２、２２ａ、２２ｂ 外歯歯車
３０ クランク用孔

Claims (3)

1. ケースと、
   前記ケースの内周に配置された複数の内歯と、
   前記ケースに収納されるとともに前記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、駆動力が伝達されて回転することで前記外歯歯車を偏心させて揺動回転させるクランク軸と、
   前記クランク軸の一端側及び他端側を回転自在に保持するキャリアと、
   前記クランク軸に固定されるとともに、外周に形成された歯を介して駆動力が伝達されて前記クランク軸を回転させるクランク軸用歯車と、
   を備えた揺動型減速機であって、
   前記クランク軸用歯車は、軸方向において他の部材に対して空隙を介して対向する両側面のうちの少なくとも一方の側面に、凹み形成された凹所が設けられていることを特徴とする、揺動型減速機。
2. 請求項１に記載の揺動型減速機であって、
   前記凹所は、前記クランク軸用歯車の径方向において、前記クランク軸が貫通する内周側の部分に形成されていることを特徴とする、揺動型減速機。
3. 請求項２に記載の揺動型減速機であって、
   前記凹所は、前記クランク軸用歯車の径方向における内周側の部分において周方向の全域に亘って形成されていることを特徴とする、揺動型減速機。

Images