JP2011064235A - 偏心揺動型歯車装置及び偏心揺動型歯車装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増大及び構造の複雑化を抑制しつつ、ラジアル荷重の影響による偏心揺動型歯車装置の損傷を防ぐ。
【解決手段】偏心揺動型歯車装置１は、外筒２内でキャリア４を回転可能に支持するキャリア軸受け６，７を備え、キャリア軸受け６，７は、キャリア４と一体的に回転可能な内輪部６ａ，７ａと、外筒２と一体的に回転可能な外輪部６ｂ，７ｂと、内輪部６ａ，７ａと外輪部６ｂ，７ｂとの間に転動可能に配設された転動部材６ｃ，７ｃとを有し、内輪部６ａ，７ａと外輪部６ｂ，７ｂとの間には、転動部材６ｃ，７ｃが外筒２の径方向において変位可能な間隙が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏心揺動型歯車装置及び偏心揺動型歯車装置の製造方法に関するものである。

従来、クランク軸の回転に伴って外歯歯車をケーシングの内壁に設けられた内歯に噛み合わせながら揺動回転させることによりクランク軸に入力される回転から減速した出力回転を得る歯車装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示された歯車装置は、減速機に用いられており、モータから入力される回転力を減速して相手部材（クランクアーム）へ伝達するようになっている。そして、この歯車装置は、ケーシング内に当該ケーシングの軸回りに回転可能に設けられた機枠を備えており、その機枠に前記外歯歯車の回転力が付与されるようになっている。機枠の軸方向の一端部には、トルク伝達軸が機枠と同軸となるように接続されている。トルク伝達軸は、その軸方向の一部にそれ以外の部分に比べて小径に形成された小径部を有する。また、トルク伝達軸には、筒状のラジアル負荷軸が外挿されている。トルク伝達軸の機枠と反対側の端部とラジアル負荷軸の対応する端部とは、スプライン結合されており、ラジアル負荷軸には、相手部材が接続されている。これにより、トルク伝達軸からラジアル負荷軸を介して相手部材へ回転力が伝達され、それによって相手部材が駆動するようになっている。また、トルク伝達軸の外周面とラジアル負荷軸の内周面との間には、所定の隙間が形成されている領域がある。

ところで、このような歯車装置においてトルク伝達軸からラジアル負荷軸を介して相手部材へ回転力が伝達されて相手部材が駆動する際には、相手部材からラジアル負荷軸が軸方向に垂直な方向へのラジアル荷重を受けることがある。このようなラジアル荷重が前記機枠側へ伝達されれば、精密に組み合わされた歯車装置内の各部材に損傷が生じる虞がある。そこで、上記構成では、ラジアル負荷軸が受けるラジアル荷重を吸収して当該ラジアル荷重が機枠側へ伝達されるのを抑制し、歯車装置の損傷が防止されるようになっている。

具体的には、ラジアル負荷軸が相手部材からラジアル荷重を受けると、トルク伝達軸は、小径部において撓みを生じ、ラジアル負荷軸は、スプライン結合部においてトルク伝達軸に対して軸方向にスライドしながら前記隙間を利用してトルク伝達軸の撓みに追従する。これにより、前記ラジアル荷重が吸収され、トルク伝達軸から機枠側へラジアル荷重が伝達されるのが抑制される。

特開平７−１１００２３号公報

しかしながら、上記構成では、前記ラジアル荷重に起因する歯車装置の損傷を防止するために、回転力を伝達するためのトルク伝達軸と相手部材との間にラジアル負荷軸を介装する必要があり、部品点数が増大するという問題点がある。また、上記構成では、トルク伝達軸に小径部を設けたり、ラジアル負荷軸とトルク伝達軸との結合部分をスプライン構造にしたりする必要があるので、構造が複雑化するという問題点もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、部品点数の増大及び構造の複雑化を抑制しつつ、ラジアル荷重の影響による偏心揺動型歯車装置の損傷を防ぐことである。

上記目的を達成するために、本発明による偏心揺動型歯車装置は、入力回転を減速して相手部材へ伝達可能に構成された偏心揺動型歯車装置であって、内面に複数の内歯が設けられた外筒と、偏心部を有し、前記入力回転が伝達されることにより前記外筒内においてその軸回りに回転するクランク軸と、前記偏心部に取り付けられ、前記内歯に噛み合いながら前記偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する外歯歯車と、前記相手部材に接続され、前記外歯歯車の回転力を受けて前記外筒と同じ軸回りに回転するキャリアと、前記外筒内で前記キャリアを回転可能に支持するキャリア軸受けとを備え、前記キャリア軸受けは、前記キャリアと一体的に回転可能な内輪部と、前記外筒と一体的に回転可能な外輪部と、前記内輪部と前記外輪部との間に転動可能に配設された転動部材とを有し、前記内輪部と前記外輪部との間には、前記転動部材が前記外筒の径方向に変位可能な間隙が形成されている。

この偏心揺動型歯車装置では、外筒内でキャリアを回転可能に支持するキャリア軸受けにおいて、内輪部と外輪部との間に転動部材が外筒の径方向に変位可能な間隙が形成されているため、キャリアが内輪部とともに外筒の径方向に変位可能な状態となっている。このため、キャリアが相手部材で生じたラジアル荷重の影響を受けた場合、当該キャリアが外筒の径方向に変位又は揺動することが許容される。その結果、ラジアル荷重の影響による偏心揺動型歯車装置の損傷を防ぐことができる。しかも、この偏心揺動型歯車装置では、ラジアル荷重の影響による損傷を防ぐために、従来の構成のようにキャリアの回転力を伝達する伝達軸にラジアル負荷軸を装着しなくてもよいため、部品点数の増大を防ぐことができる。また、この構成では、従来の構成のように伝達軸に小径部を形成したり、伝達軸とラジアル負荷軸とのスプライン結合部を形成したりしなくてもよいので、構造が複雑化するのを防ぐことができる。従って、この構成では、部品点数の増大及び構造の複雑化を抑制しつつ、ラジアル荷重の影響による偏心揺動型歯車装置の損傷を防ぐことができる。

上記偏心揺動型歯車装置において、前記相手部材は、前記外筒の軸方向に延びるように配置される伝達軸と、前記伝達軸が貫通するように配置される外装体と、前記外装体内で前記伝達軸を回転可能に支持する伝達軸受けとを含み、前記キャリアは、前記伝達軸に結合されてその伝達軸と一体的に回転し、前記外筒は、前記外装体に固定されてもよい。

この構成では、外筒、キャリア軸受け、キャリア、外装体、伝達軸受け及び伝達軸を相互に組み付ける際に、キャリアの軸心の位置と伝達軸の軸心の位置とにずれが生じる虞がある。キャリアの軸心と伝達軸の軸心との間に位置ずれが生じた場合には、キャリアと伝達軸が一体的に回転する際に歯車装置のいずれかの部分において偏った応力が掛かる虞がある。しかし、本構成では、このような場合にキャリアが内輪部とともに外筒の径方向に変位して歯車装置に前記応力が掛かるのを防ぐことができる。その結果、そのような応力に起因する歯車装置の損傷を防ぐことができる。また、この構成では、キャリアの軸心と伝達軸の軸心とが多少位置ずれしていても、歯車装置に前記偏った応力が掛かるのを防ぐことができるので、キャリアの軸心と伝達軸の軸心との位置合わせがラフな位置合わせであってもよい。このため、歯車装置と相手部材との組み付け作業における作業性を向上することができる。

上記偏心揺動型歯車装置において、前記キャリア軸受けは、前記転動部材が球体に形成され、前記内輪部と前記外輪部が前記球体を前記外筒の径方向と軸方向の両方向において支持可能に構成されたアンギュラ玉軸受けであることが好ましい。

キャリア軸受けとして、転動部材がころであり、そのころを内輪部と外輪部が外筒の径方向と軸方向の両方向において支持可能に構成されたテーパーころ軸受けを用いることも考えられる。しかし、このテーパーころ軸受けにおいて、内輪部と外輪部との間にころが外筒の径方向に変位可能な間隙が形成されていると、キャリアの回転時に内輪部と外輪部の間でころが軸振れを生じながら回転し、ころの端部のエッジ部が内輪部又は外輪部と衝突する。その結果、ころのエッジ部に大きな応力が掛かり、当該エッジ部の損耗が激しくなる。これに対して、本構成では、キャリア軸受けにアンギュラ玉軸受けを採用しているので、転動部材が球体であり、上記のようなエッジ部を持たない。このため、転動部材が内輪部と外輪部との間でぶれながら転動して内輪部又は外輪部と衝突したとしても上記ころに比べて損耗を軽減することができる。

この場合において、前記球体は、前記内輪部と前記外輪部との間で前記外筒の径方向に変位可能な直径を有していてもよい。

このように構成すれば、アンギュラ玉軸受けであるキャリア軸受けにおいて球体が内輪部と外輪部との間で外筒の径方向に変位可能な構造を具体的に構成することができる。

上記キャリア軸受けがアンギュラ玉軸受けである構成において、前記外輪部は、前記外筒の軸方向において一方側へ向かうにつれて拡径する内周面を有し、前記内輪部は、前記外筒の軸方向において他方側へ向かうにつれて拡径する外周面を有し、当該外周面と前記外輪部の内周面との間で前記球体を挟持可能な位置から前記他方側へずれた位置に配置されていてもよい。

このように構成すれば、内輪部の外周面と外輪部の内周面との間にそれら両周面間で球体が挟持される状態での間隙よりも大きな間隙が形成される。従って、この構成によれば、アンギュラ玉軸受けであるキャリア軸受けにおいて球体が内輪部と外輪部との間で外筒の径方向に変位可能な構造を具体的に構成することができる。

本発明による偏心揺動型歯車装置の製造方法は、内面に複数の内歯が設けられた外筒と、前記外筒内に配置され、偏心部を有するクランク軸と、前記偏心部に取り付けられる外歯歯車と、相手部材に接続されるキャリアと、前記外筒内でキャリアを回転可能に支持するキャリア軸受けとを備え、前記キャリア軸受けが、内輪部と、外輪部と、それら内輪部と外輪部との間に配設される転動部材とを有し、前記クランク軸の前記偏心部の回転に伴って前記外歯歯車が前記内歯に噛み合いながら揺動回転し、その外歯歯車の回転力を受けて前記キャリアが回転する偏心揺動型歯車装置の製造方法であって、前記キャリアと前記外筒との間に前記キャリア軸受けが介装されるようにそれらキャリア、外筒及びキャリア軸受けを相互に組み付ける組み付け工程を備え、前記組み付け工程では、前記キャリア軸受けに予圧を掛けないで前記キャリア、前記外筒及び前記キャリア軸受けを組み付ける。

この偏心揺動型歯車装置の製造方法では、前記組み付け工程において、キャリア軸受けに予圧を掛けないでキャリア、外筒及びキャリア軸受けを相互に組み付けるので、組み立て後の偏心揺動型歯車装置においてキャリア軸受けの内輪部と外輪部との間に転動部材が外筒の径方向に変位可能な間隙を形成することができる。このため、キャリアが相手部材で生じたラジアル荷重の影響を受けた場合、当該キャリアが外筒の径方向に変位又は揺動することが許容される。その結果、ラジアル荷重の影響による偏心揺動型歯車装置の損傷を防ぐことができる。そして、この製造方法によれば、従来の構成のようにキャリアの回転力を伝達する伝達軸にラジアル負荷軸を装着しなくても、ラジアル荷重の影響による偏心揺動型歯車装置の損傷を防ぐことができるため、部品点数の増大を防ぐことができる。また、この製造方法によれば、従来の構成のように伝達軸に小径部を形成したり、伝達軸とラジアル負荷軸とのスプライン結合部を形成したりしなくても、ラジアル荷重の影響による偏心揺動型歯車装置の損傷を防ぐことができるため、構造が複雑化するのを防ぐことができる。従って、この製造方法では、部品点数の増大及び構造の複雑化を抑制しつつ、ラジアル荷重の影響による偏心揺動型歯車装置の損傷を防ぐことができる。

以上説明したように、本発明によれば、部品点数の増大及び構造の複雑化を抑制しつつ、ラジアル荷重の影響による偏心揺動型歯車装置の損傷を防ぐことができる。

本発明の一実施形態による偏心揺動型歯車装置の軸方向に沿った断面図である。 図１中の一側キャリア軸受け近傍の部分を拡大して示した図である。 図１中の他側キャリア軸受け近傍の部分を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態の変形例による偏心揺動型歯車装置の図３に対応する他側キャリア軸受け近傍の部分を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態による偏心揺動型歯車装置の構成について説明する。

本実施形態による偏心揺動型歯車装置１（以下、単に歯車装置１という）は、例えばロボットの旋回胴や腕関節等の旋回部または各種工作機械の旋回部に減速機として適用されるものであり、クランク軸８の偏心部８ａ，８ｂに連動して外歯歯車１４，１６が内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転することにより入力回転から減速した出力回転を得るように構成されている。そして、本実施形態の歯車装置１は、後述する相手部材１０２のうち外装体１０６に対して伝達軸受け１０８で軸回りに回転可能に支持されている伝達軸１０４に当該歯車装置１のキャリア４が接続され、このキャリア４から前記出力回転を伝達軸１０４に伝達するような構成で用いられる。

具体的には、本実施形態の歯車装置１が組み付けられる相手部材１０２は、図１に示すように、伝達軸１０４と、外装体１０６と、伝達軸受け１０８とを有する。

伝達軸１０４は、歯車装置１の後述する外筒２の軸方向に延びるように配置され、後述するように歯車装置１のキャリア４と一体的に回転する。この伝達軸１０４は、円板状の取付部１０４ａと、その取付部１０４ａから直線的に延びる軸部１０４ｂと、軸部１０４ｂの取付部１０４ａと反対側に設けられたベベルギア１０４ｃとを有する。ベベルギア１０４ｃは、図略の被駆動部材の歯車部と噛み合っており、伝達軸１０４の回転力がベベルギア１０４ｃから被駆動部材へ伝達されるようになっている。

外装体１０６は、筒状に形成されており、伝達軸１０４が貫通するように配置されている。

伝達軸受け１０８は、外装体１０６内で伝達軸１０４の軸部１０４ｂをその軸回りに回転可能に支持する。この伝達軸受け１０８は、外装体１０６内において伝達軸１０４の軸方向に離間して２つ設けられている。これら伝達軸受け１０８には、伝達軸１０４を径方向と軸方向の両方向において支持するテーパーころ軸受けが用いられている。

そして、本実施形態の歯車装置は、外筒２と、内歯ピン３と、キャリア４と、一側キャリア軸受け６と、他側キャリア軸受け７と、スペーサ７ｉと、クランク軸８と、第１クランク軸受け１０ａと、第２クランク軸受け１０ｂと、伝達歯車１２と、第１外歯歯車１４と、第２外歯歯車１６と、第１ころ軸受１８ａと、第２ころ軸受１８ｂとを備えている。

外筒２は、略円筒状に形成されている。この外筒２は、前記相手部材１０２の外装体１０６と同軸となるように配置された状態でその外装体１０６に締結される。そして、それに伴って、外筒２は、相手部材１０２の伝達軸受け１０８及び伝達軸１０４と同軸に配置される。外筒２のうち軸方向の中央部近傍の部位の内周面には、多数のピン溝２ｂが形成されている。各ピン溝２ｂは、外筒２の軸方向に延びているとともに、外筒２の内面に周方向に等間隔で設けられている。

また、外筒２は、一側キャリア軸受け６（以下、一側軸受け６という）の後述する外輪部６ｂが嵌め込まれる一側大径部２ｄと、他側キャリア軸受け７（以下、他側軸受け７という）の後述する外輪部７ｂが嵌め込まれる他側大径部２ｅとを有する。

一側大径部２ｄは、外筒２のピン溝２ｂが形成された部位に対して外筒２の軸方向の一端部側に配置されている。この一側大径部２ｄの内側に後述する外輪部６ｂが外筒２の軸方向における一端部側から他端部側へ向かって嵌め込まれる。一側大径部２ｄは、外筒２のピン溝２ｂが形成された部位の内径よりも大きな内径を有する。すなわち、一側大径部２ｄの内周面は、外筒２のピン溝２ｂが形成された部位の内周面よりも径方向外側に配置されている。この一側大径部２ｄの内周面が外輪部６ｂの外周面に当接する外周当接面２ｇ（図２参照）となっている。そして、外周当接面２ｇとピン溝２ｂが形成された部位の内周面との間には、外筒２の径方向において段差が形成されており、この外周当接面２ｇとピン溝２ｂが形成された部位の内周面との間の段差を繋ぐように一側端面当接面２ｈが設けられている。一側端面当接面２ｈは、外輪部６ｂのうち外筒２の軸方向の他端部側に配置された端面に当接する面であり、外筒２の軸方向に対して垂直に配置されている。

他側大径部２ｅは、図１に示すように、外筒２のピン溝２ｂが形成された部位に対して外筒２の軸方向の他端部側に配置されている。この他側大径部２ｅの内側に後述する外輪部７ｂが外筒２の軸方向における他端部側から一端部側へ向かって嵌め込まれる。他側大径部２ｅは、基本的に前記一側大径部２ｄと同様の構成を有しており、当該他側大径部２ｅは、外筒２のピン溝２ｂが形成された部位の内径よりも大きな内径を有する。そして、他側大径部２ｅの内周面が外輪部７ｂの外周面に当接する外周当接面２ｊ（図３参照）となっている。また、外輪部７ｂのうち外筒２の軸方向の一端部側に配置された端面に当接する他側端面当接面２ｋが、外周当接面２ｊとピン溝２ｂが形成された部位の内周面との間の段差を繋ぐように設けられており、この他側端面当接面２ｋは、外筒２の軸方向に対して垂直に配置されている。

内歯ピン３は、外筒２の各ピン溝２ｂにそれぞれ嵌め込まれている。すなわち、複数の内歯ピン３が外筒２の内面に周方向に等間隔で設けられている。なお、この内歯ピン３は、本発明の内歯の概念に含まれるものである。

キャリア４は、図１に示すように、外筒２と同軸上に配置された状態で外筒２の内側に設けられている。このキャリア４は、外歯歯車１４，１６の回転力を受けて外筒２に対して同じ軸回りに回転するようになっている。

具体的には、キャリア４は、外筒２の内側に設けられた一側軸受け６及び他側軸受け７により外筒２に対して相対回転可能に支持されている。キャリア４は、基部４ａと、端板部４ｂと、シャフト部４ｃとを備えている。

基部４ａは、略円板状に形成されており、外筒２の軸方向の一端部近傍に配置されている。基部４ａの径方向中央部には、外筒２の軸方向に貫通する中央部貫通穴４ｄが設けられている。また、基部４ａのうち中央部貫通穴４ｄの周囲の部位には、クランク軸取付穴４ｅ（以下、単に取付穴４ｅという）が設けられている。この取付穴４ｅは、図示していないが、基部４ａの周方向に等間隔で複数設けられている。

そして、基部４ａは、当該基部４ａのうち外筒２の軸方向の一端部側に位置する大径部４ｇと、その大径部４ｇに対して外筒２の軸方向の他端部側に設けられた小径部４ｈとを有する。

大径部４ｇには、前記伝達軸１０４の取付部１０４ａが同軸となるように嵌合されて締結される。これにより、キャリア４が伝達軸１０４に対して同軸に組み付けられ、それに伴って、キャリア４は、外装体１０６及び伝達軸受け１０８と同軸に配置される。

小径部４ｈには、一側軸受け６の後述する内輪部６ａが外嵌される。この小径部４ｈは、大径部４ｇの外径よりも小さい外径を有する。すなわち、小径部４ｈの外周面は、大径部４ｇの外周面よりも径方向内側に配置されている。この小径部４ｈの外周面が内輪部６ａの内周面に当接する内周当接面４ｉ（図２参照）となっている。そして、内周当接面４ｉと大径部４ｇの外周面との間には、外筒２の径方向において段差が形成されており、この内周当接面４ｉと大径部４ｇの外周面との間の段差を繋ぐように端面当接面４ｊが設けられている。端面当接面４ｊは、内輪部６ａのうち外筒２の軸方向の一端部側に配置された端面に当接する面であり、外筒２の軸方向に対して垂直に配置されている。そして、キャリア４と外筒２とが組み付けられた状態で、端面当接面４ｊと外筒２の一側端面当接面２ｈとの間の間隔は、外筒２の軸方向において一側軸受け６に予圧が掛からないような間隔に設定されている。

端板部４ｂは、略円板状に形成されており、図１に示すように外筒２の軸方向において基部４ａから離間して設けられている。この端板部４ｂは、外筒２の軸方向の他端部近傍に配置されている。端板部４ｂの径方向中央部には、外筒２の軸方向に貫通する中央部貫通穴４ｋが設けられている。また、端板部４ｂのうち中央部貫通穴４ｋの周囲の部位には、外筒２の軸方向に貫通するクランク軸取付穴４ｍ（以下、単に取付穴４ｍという）が設けられている。この取付穴４ｍは、図示していないが、端板部４ｂの周方向に等間隔で複数設けられており、各取付穴４ｍは、前記基部４ａの各取付穴４ｅと対応する位置にそれぞれ配設されている。

そして、端板部４ｂは、当該端板部４ｂのうち基部４ａと反対側の端部を構成する大径部４ｐと、その大径部４ｐに対して基部４ａ側に設けられ、大径部４ｐよりも外径の小さい小径部４ｑとを有する。この端板部４ｂの小径部４ｑの構成は、前記基部４ａの小径部４ｈの構成と基本的に同様であり、当該端板部４ｂの小径部４ｑの外周面が内輪部７ａの内周面に当接する内周当接面４ｒ（図３参照）となっている。また、内周当接面４ｒと大径部４ｐの外周面との間の段差を繋ぐように端面対向面４ｓが設けられている。この端面対向面４ｓは、内輪部７ａのうち基部４ａと反対側に配置された端面に対向するように配置されているとともに、外筒２の軸方向に対して垂直に配置されている。

シャフト部４ｃは、図１に示すように、基部４ａと端板部４ｂとを繋ぐ部分である。シャフト部４ｃは、外筒２内においてその周方向に等間隔に複数設けられている。各シャフト部４ｃは、基部４ａに一体的に設けられており、外筒２の軸方向に沿って基部４ａから端板部４ｂへ向かって延びている。そして、各シャフト部４ｃの先端部は、端板部４ｂに固定されている。

一側軸受け６は、外筒２内でキャリア４の基部４ａを外筒２の軸回りに回転可能に支持している。

具体的には、一側軸受け６は、外筒２の一側大径部２ｄと基部４ａの小径部４ｈとの間に予圧のかからない状態で設けられている。この一側軸受け６は、アンギュラ玉軸受けであり、キャリア４の回転時に基部４ａと一体的に回転可能な内輪部６ａと、外筒２と一体的に回転可能な外輪部６ｂと、内輪部６ａと外輪部６ｂとの間に転動可能に配設された複数の転動部材６ｃとを有する。

内輪部６ａは、基部４ａの小径部４ｈに外嵌されており、当該内輪部６ａの内周面は、小径部４ｈの内周当接面４ｉ（図２参照）に密接されている。内輪部６ａは、当該内輪部６ａの外周面に形成され、軸方向に垂直な断面において凹状に湾曲した湾曲面６ｅを有する。この湾曲面６ｅの断面における湾曲形状は、円弧状となっている。すなわち、湾曲面６ｅは、後述する球体の転動部材６ｃが嵌り込むことが可能な形状に形成されている。そして、湾曲面６ｅは、外筒２の軸方向における一端部側へ向かうにつれて徐々に拡径し、転動部材６ｃの外面のうち外筒２の径方向内側に位置する頂点から外筒２の前記一端部側に位置する頂点近傍までの領域を覆う一側拡径面部６ｆと、その一側拡径面部６ｆから外筒２の軸方向における他端部側へ向かって僅かに拡径する他側拡径面部６ｇとを有する。湾曲面６ｅは、このように構成されていることにより、転動部材６ｃの外面のうち外筒２の径方向内側に位置する頂点近傍から外筒２の前記一端部側に位置する頂点近傍までの領域を支持可能となっている。

外輪部６ｂは、外筒２の一側大径部２ｄに内嵌されており、当該外輪部６ｂの外周面は、一側大径部２ｄの外周当接面２ｇに密接されている。外輪部６ｂは、当該外輪部６ｂの内周面に形成され、軸方向に垂直な断面において凹状に湾曲した湾曲面６ｈを有する。この湾曲面６ｈの断面における湾曲形状は、円弧状になっている。すなわち、湾曲面６ｈは、後述する球体の転動部材６ｃが嵌り込むことが可能な形状に形成されている。そして、湾曲面６ｈは、外筒２の軸方向における他端部側へ向かうにつれて徐々に拡径しており、転動部材６ｃの外面のうち外筒２の径方向外側に位置する頂点から外筒２の前記他端部側に位置する頂点までの領域を支持可能に構成されている。

複数の転動部材６ｃは、それぞれ球体に形成されている。この球体の複数の転動部材６ｃは、内輪部６ａの湾曲面６ｅと外輪部６ｂの湾曲面６ｈとの間に周方向に並んで配設されており、両湾曲面６ｅ，６ｈにより外筒２の径方向と軸方向の両方向において支持可能となっている。そして、球体の転動部材６ｃは、内輪部６ａの湾曲面６ｅと外輪部６ｂの湾曲面６ｈとの間で外筒２の径方向において変位可能な直径を有する。すなわち、本実施形態による球体の転動部材６ｃとしては、内輪部６ａの湾曲面６ｅと外輪部６ｂの湾曲面６ｈとの間で隙間なく挟持される球体よりも小径のものが用いられている。これにより、内輪部６ａの湾曲面６ｅと外輪部６ｂの湾曲面６ｈとの間に形成された間隙は、転動部材６ｃが外筒２の径方向において変位可能な間隙となっている。このような間隙が内輪部６ａの湾曲面６ｅと外輪部６ｂの湾曲面６ｈとの間に形成されていることにより、キャリア４と内輪部６ａは一体的に径方向外側に変位可能となっている。

そして、以上のように構成された一側軸受け６では、例えばキャリア４と内輪部６ａが一体的に径方向外側に変位した場合において、その変位した側で転動部材６ｃが内輪部６ａと外輪部６ｂとの間に隙間なく挟み込まれるような状態となった場合に、その転動部材６ｃが挟み込まれた領域では基部４ａ（キャリア４）を外筒２の径方向（ラジアル方向）と軸方向（スラスト方向）の両方向において支持できるようになっている。

他側軸受け７は、外筒２内でキャリア４の端板部４ｂを外筒２の軸回りに回転可能に支持している。

具体的には、他側軸受け７は、外筒２の他側大径部２ｅと端板部４ｂの小径部４ｑとの間に予圧のかからない状態で設けられている。この他側軸受け７は、一側軸受け６と同様のアンギュラ玉軸受けであり、一側軸受け６に対して軸方向において対称的に配置されている。他側軸受け７は、一側軸受け６の内輪部６ａ、外輪部６ｂ及び転動部材６ｃと同様の内輪部７ａ、外輪部７ｂ及び転動部材７ｃを有する。そして、内輪部７ａは、前記内輪部６ａの湾曲面６ｅと同様の湾曲面７ｅを有し、外輪部７ｂは、前記内輪部６ｂの湾曲面６ｈと同様の湾曲面７ｈを有する。ただし、当該他側軸受け７の内輪部７ａの湾曲面７ｅは、一側軸受け６の内輪部６ａの湾曲面６ｅと対称的に配置されており、外輪部７ｂの湾曲面７ｈは、一側軸受け６の外輪部６ｂの湾曲面６ｈと対称的に配置されている。

内輪部７ａのうち基部４ａ（図１参照）と反対側の端面と端板部４ｂの端面対向面４ｓとの間には、スペーサ７ｉが介装されている。スペーサ７ｉは、円環状に形成されており、端板部４ｂの小径部４ｑに外嵌されている。このスペーサ７ｉとしては、当該スペーサ７ｉが内輪部７ａの基部４ａと反対側の端面と端面対向面４ｓとの間に介装された状態で、外筒２の軸方向において他側軸受け７に予圧が掛からないような厚みを有するものが用いられている。

クランク軸８は、図１に示していないが外筒２内に複数設けられている。各クランク軸８は、基部４ａの対応する取付穴４ｅと端板部４ｂの対応する取付穴４ｍにそれぞれ取り付けられている。これにより、各クランク軸８は、外筒２内で周方向に等間隔に配置されている。

具体的には、各クランク軸８の軸方向の一端部から所定長さだけ軸方向内側寄りの部位が、基部４ａの対応する取付穴４ｅ内に第１クランク軸受け１０ａを介して取り付けられている一方、各クランク軸８の軸方向の他端部が、端板部４ｂの対応する取付穴４ｍ内に第２クランク軸受け１０ｂを介して取り付けられている。すなわち、各クランク軸８は、両クランク軸受け１０ａ，１０ｂによりキャリア４に対して軸回りに回転可能に支持されている。

そして、各クランク軸８は、第１偏心部８ａと第２偏心部８ｂとを有する。第１偏心部８ａと第２偏心部８ｂは、クランク軸８のうち両クランク軸受け１０ａ，１０ｂによってそれぞれ支持された部位の間の部位に設けられ、クランク軸８の軸方向に並んで配置されている。第１偏心部８ａと第２偏心部８ｂは、それぞれクランク軸８の軸心から所定の偏心量で偏心した円柱状に形成されているとともに、相互間に所定角度の位相差を有するように配置されている。また、クランク軸８の前記一端部は、取付穴４ｅを通って端板部４ｂと反対側に延びており、その一端部に伝達歯車１２が設けられている。基部４ａの中央部貫通穴４ｄ、端板部４ｂの中央部貫通穴４ｋ、後述する両外歯歯車１４，１６の中央部貫通穴１４ｂ，１６ｂには、外筒２の軸方向へ延びる図略の入力軸が挿通されており、その入力軸の先端部に設けられた入力歯車が前記伝達歯車１２に噛み合っている。これにより、図略のモータから入力軸に伝達された回転力が入力歯車及び伝達歯車１２を介して各クランク軸８に伝達されるようになっている。

第１外歯歯車１４と第２外歯歯車１６は、外筒２内において基部４ａと端板部４ｂとの間の空間に外筒２の軸方向に並ぶように配設されている。

第１外歯歯車１４には、中央部貫通穴１４ｂと、第１偏心部取付穴１４ｃと、シャフト部挿通穴１４ｄとが設けられている。

中央部貫通穴１４ｂは、第１外歯歯車１４の径方向中央部に設けられており、この中央部貫通穴１４ｂに前記図略の入力軸が挿通されている。第１偏心部取付穴１４ｃは、第１外歯歯車１４のうち中央部貫通穴１４ｂの周囲の部位に周方向に等間隔で複数設けられている。各第１偏心部取付穴１４ｃには、第１ころ軸受１８ａを介して対応するクランク軸８の第１偏心部８ａが挿嵌されている。すなわち、第１外歯歯車１４は、各クランク軸８の第１偏心部８ａに第１ころ軸受１８ａを介して取り付けられている。第１外歯歯車１４は、第１偏心部８ａの偏心回転に連動してその外歯で内歯ピン３と噛み合いながら揺動回転する。シャフト部挿通穴１４ｄは、第１外歯歯車１４のうち中央部貫通穴１４ｂの周囲の部位であって各第１偏心部取付穴１４ｃの間の部位にそれぞれ設けられている。各シャフト部挿通穴１４ｄには、対応するシャフト部４ｃが遊びを持った状態でそれぞれ挿通されている。

第２外歯歯車１６は、第１外歯歯車１４と同様の構造を有している。具体的には、第２外歯歯車１６は、中央部貫通穴１６ｂと、第２偏心部取付穴１６ｃと、シャフト部挿通穴１６ｄとが設けられている。この第２外歯歯車１６は、各クランク軸８の第２偏心部８ｂに第２ころ軸受１８ｂを介して取り付けられている。そして、第２外歯歯車１６は、第２偏心部８ｂの偏心回転に連動してその外歯で内歯ピン３と噛み合いながら揺動回転する。また、この第２外歯歯車１６のシャフト部挿通穴１６ｄには、対応するシャフト部４ｃが遊びを持った状態でそれぞれ挿通されている。

次に、本実施形態による歯車装置１の動作について説明する。

まず、図略の駆動モータの駆動によって前記図略の入力軸が回転される。これにより、入力軸の歯車部から各伝達歯車１２を介して各クランク軸８に回転力が入力され、各クランク軸８が外筒２内でそれぞれ軸回りに回転する。

そして、各クランク軸８が回転するのに伴って各クランク軸８の第１偏心部８ａ及び第２偏心部８ｂが偏心回転する。第１偏心部８ａの偏心回転に連動して第１外歯歯車１４が内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転するとともに、第２偏心部８ｂの偏心回転に連動して第２外歯歯車１６が内歯ピン３に噛み合いながら揺動回転する。第１外歯歯車１４及び第２外歯歯車１６の回転力は、各シャフト部４ｃを通じてキャリア４に付与される。それによって、キャリア４が外筒２に対して当該外筒２の軸回りに入力軸の回転数から減速された回転数で回転する。そして、このキャリア４の回転に伴って当該キャリア４と一体的に相手部材１０２の伝達軸１０４が回転する。伝達軸１０４の回転力は、ベベルギア１０４ｃから被駆動部材の歯車部に伝達され、被駆動部材が駆動される。

なお、被駆動部材が駆動されるのに伴って、当該被駆動部材から伝達軸１０４がラジアル荷重を受け、この伝達軸１０４が受けるラジアル荷重の影響により、キャリア４が径方向に変位又は揺動する場合がある。この際、キャリア４の径方向への変位又は揺動は、一側軸受け６の内輪部６ａと外輪部６ｂとの間に形成された間隙と、他側軸受け７の内輪部７ａと外輪部７ｂとの間に形成された間隙とを利用して吸収される。

次に、本実施形態による歯車装置１の製造方法について説明する。

まず、外筒２の軸方向の一端部から一側軸受け６の外輪部６ｂを一側大径部２ｄの内側に嵌め込む。この際、外輪部６ｂが外筒２の一側端面当接面２ｈに当接するまで当該外輪部６ｂを一側大径部２ｄに挿嵌する。

一方、キャリア４の基部４ａの小径部４ｈに一側軸受け６の内輪部６ａを外嵌させる。この際、内輪部６ａが基部４ａの端面当接面４ｊに当接する位置まで当該内輪部６ａを小径部４ｈに外挿する。

そして、外輪部６ｂの湾曲面６ｈと内輪部６ａの湾曲面６ｅとの間に複数の転動部材６ｃを周方向に配置した状態でシャフト部４ｃが外筒２内に挿通されるように基部４ａと外筒２とを組み付ける。この際、一側軸受け６に外筒２の軸方向において予圧を掛けないように基部４ａと外筒２とを組み付ける。

その後、外筒２内に内歯ピン３、クランク軸８、第１クランク軸受け１０ａ、外歯歯車１４，１６及びころ軸受１８ａ，１８ｂ等の各構成部材を組み付ける。

次に、外筒２の軸方向の他端部から他側軸受け７の外輪部７ｂを他側大径部２ｅの内側に嵌め込む。この際、外輪部７ｂが外筒２の他側端面当接面２ｋに当接するまで当該外輪部７ｂを他側大径部２ｅに挿嵌する。

また、キャリア４の端板部４ｂの小径部４ｑにスペーサ７ｉを外挿し、その後、当該小径部４ｑに他側軸受け７の内輪部７ａを外嵌させる。この際、内輪部７ａによりスペーサ７ｉを端板部４ｂの端面対向面４ｓに押し付ける位置まで当該内輪部７ａを小径部４ｑに外挿する。

そして、外輪部７ｂの湾曲面７ｈと内輪部７ａの湾曲面７ｅとの間に複数の転動部材７ｃを周方向に配置した状態で端板部４ｂをシャフト部４ｃの先端部に結合させるとともに外筒２に組み付ける。この際、他側軸受け７に外筒２の軸方向において予圧を掛けないように端板部４ｂと外筒２とを組み付ける。

この後、第２ころ軸受け１０ｂを各クランク軸８と端板部４ｂの取付穴４ｍの内面との間に介装させる。

そして、最後に、外筒２を相手部材１０２の外装体１０６に同軸となるように組み付けるとともに、キャリア４の基部４ａを相手部材１０２の伝達軸１０４に同軸となるように組み付ける。この際、キャリア４と伝達軸１０２との軸心の位置合わせが行われる。

以上説明したように、本実施形態では、キャリア軸受け６，７において、内輪部６ａ，７ａと外輪部６ｂ，７ｂとの間に転動部材６ｃ，７ｃが外筒２の径方向に変位可能な間隙が形成されているため、キャリア４が内輪部６ａ，７ａとともに外筒２の径方向に変位可能な状態となっている。このため、キャリア４が伝達軸１０４を通じてラジアル荷重の影響を受けた場合、キャリア４が外筒２の径方向に変位又は揺動することが許容される。その結果、ラジアル荷重の影響による歯車装置１の損傷を防ぐことができる。しかも、本実施形態では、ラジアル荷重の影響による歯車装置１の損傷を防ぐために、キャリア４の回転力を伝達する伝達軸１０４に従来のようなラジアル負荷軸を装着しなくてもよいため、部品点数の増大を防ぐことができる。また、本実施形態では、従来の構成のように伝達軸１０４に小径部を形成したり、伝達軸１０４とラジアル負荷軸とのスプライン結合部を形成したりしなくてもよいので、構造が複雑化するのを防ぐことができる。従って、本実施形態では、部品点数の増大及び構造の複雑化を抑制しつつ、ラジアル荷重の影響による歯車装置１の損傷を防ぐことができる。

また、本実施形態では、キャリア４の軸心と伝達軸１０４の軸心との間に位置ずれが生じた場合でも、キャリア４とともに伝達軸１０４が回転する際、キャリア４がキャリア軸受け６，７の内輪部６ａ，７ａとともに外筒２の径方向に変位して歯車装置１に偏った応力が掛かるのを防ぐことができる。その結果、そのような応力に起因する歯車装置１の損傷を防ぐことができる。また、本実施形態では、キャリア４の軸心と伝達軸１０４の軸心とが多少位置ずれしていても、歯車装置１に前記偏った応力が掛かるのを防ぐことができるので、キャリア４の軸心と伝達軸１０４の軸心との位置合わせがラフな位置合わせであってもよい。このため、歯車装置１と相手部材１０２との組み付け作業における作業性を向上することができる。

また、本実施形態では、キャリア４を回転可能に支持する一側軸受け６及び他側軸受け７がアンギュラ玉軸受けである。これら軸受け６，７がテーパーころ軸受けの場合には、転動部材としてのころが内輪部と外輪部との間で軸振れしながら回転し、ころの端部のエッジ部の損耗が激しくなるが、本実施形態による軸受け６，７では、転動部材６ｃ，７ｃが球体であるので上記ころのようなエッジ部を持たず、その結果、転動部材６ｃ，７ｃが内輪部６ａ，７ａと外輪部６ｂ，７ｂとの間でぶれながら転動して内輪部６ａ，７ａ又は外輪部６ｂ，７ｂと衝突したとしても上記ころに比べて損耗を軽減することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、キャリア軸受け６，７の内輪部６ａ，７ａは、キャリア４に一体的に形成されていてもよい。具体的には、内輪部６ａがキャリア４の基部４ａに一体的に形成されていてもよく、内輪部７ａがキャリア４の端板部４ｂに一体的に形成されていてもよい。

また、キャリア軸受け６，７の外輪部６ｂ，７ｂは、外筒２に一体的に形成されていてもよい。

また、キャリア軸受け６，７は、アンギュラ玉軸受けに限らず、外筒２の径方向（ラジアル方向）と軸方向（スラスト方向）の両方向においてキャリア４を支持可能に構成し得る両方向軸受け、例えばテーパーころ軸受け等であってもよい。

また、他側軸受け７において球体の転動部材７ｃとして小径のものを用いる代わりに、外筒２の軸方向において他側軸受け７の内輪部７ａと外輪部７ｂとを互いに離間する方向へずらして配置することにより内輪部７ａと外輪部７ｂとの間に転動部材７ｃが外筒２の径方向に変位可能な間隙を形成してもよい。

具体的には、図４にこのような変形例の構成が示されている。この変形例では、外輪部７ｂの湾曲面７ｈは、外筒２の軸方向における一端部側へ向かうにつれて徐々に拡径している。この湾曲面７ｈは、本発明の外輪部の内周面の概念に含まれるものである。また、内輪部７ａの湾曲面７ｅは、外筒２の軸方向における他端部側へ向かうにつれて徐々に拡径する拡径面部７ｇを有する。この拡径面部７ｇは、本発明の内輪部の外周面の概念に含まれるものである。そして、内輪部７ａは、その拡径面部７ｇと外輪部７ｂの湾曲面７ｈとの間で球体の転動部材７ｃを挟持可能な位置から外筒２の前記他端部側へずれた位置に配置されている。具体的には、内輪部７ａと端板部４ｂの端面対向面４ｓとの間に介装されるスペーサ７ｉが上記実施形態で用いられたものよりも薄いものが用いられて内輪部７ａが外筒２の前記他端部側へ寄せられることにより、内輪部７ａが前記位置に配置されている。

このように内輪部７ａが外筒２の前記他端部側へずらされることによって、外筒２の径方向における内輪部７ａの拡径面部７ｇと外輪部７ｂの湾曲面７ｈとの間の間隙が大きくなる。その結果、球体である転動部材７ｃが内輪部７ａと外輪部７ｂとの間の間隙で外筒２の径方向に変位可能となる。

また、一側軸受け６でも同様に、転動部材６ｃに小径のものを用いる代わりに、内輪部６ａを外筒２の軸方向の一端部側へずらして配置することによって、転動部材６ｃが内輪部６ａと外輪部６ｂとの間の間隙で外筒２の径方向に変位可能な構造を構成してもよい。

また、内輪部６ａ（７ａ）と外輪部６ｂ（７ｂ）の少なくとも一方を外筒２の径方向において薄肉に形成することによって、内輪部６ａ（７ａ）と外輪部６ｂ（７ｂ）との間に転動部材６ｃ（７ｃ）が外筒２の径方向に変位可能な間隙を形成してもよい。

また、一側軸受け６側に前記スペーサ７ｉと同様のスペーサが設けられていてもよい。

また、外筒２の一側端面当接面２ｈと一側軸受け６の外輪部６ｂとの間や、外筒２の他側端面当接面２ｋと他側軸受け７の外輪部７ｂとの間にスペーサが介装されてもよい。

また、外筒２内に設けられる外歯歯車は、１枚もしくは３枚以上であってもよい。

１ 偏心揺動型歯車装置
２ 外筒
３ 内歯ピン（内歯）
４ キャリア
６ 一側キャリア軸受け（キャリア軸受け）
６ａ 内輪部
６ｂ 外輪部
６ｃ 転動部材
７ 他側キャリア軸受け（キャリア軸受け）
７ａ 内輪部
７ｂ 外輪部
７ｃ 転動部材
８ クランク軸
８ａ 第１偏心部（偏心部）
８ｂ 第２偏心部（偏心部）
１４ 第１外歯歯車（外歯歯車）
１６ 第２外歯歯車（外歯歯車）
１０２ 相手部材
１０４ 伝達軸
１０６ 外装体
１０８ 伝達軸受け

Claims (6)

1. 入力回転を減速して相手部材へ伝達可能に構成された偏心揺動型歯車装置であって、
   内面に複数の内歯が設けられた外筒と、
   偏心部を有し、前記入力回転が伝達されることにより前記外筒内においてその軸回りに回転するクランク軸と、
   前記偏心部に取り付けられ、前記内歯に噛み合いながら前記偏心部の偏心回転に連動して揺動回転する外歯歯車と、
   前記相手部材に接続され、前記外歯歯車の回転力を受けて前記外筒と同じ軸回りに回転するキャリアと、
   前記外筒内で前記キャリアを回転可能に支持するキャリア軸受けとを備え、
   前記キャリア軸受けは、前記キャリアと一体的に回転可能な内輪部と、前記外筒と一体的に回転可能な外輪部と、前記内輪部と前記外輪部との間に転動可能に配設された転動部材とを有し、
   前記内輪部と前記外輪部との間には、前記転動部材が前記外筒の径方向に変位可能な間隙が形成されている、偏心揺動型歯車装置。
2. 前記相手部材は、前記外筒の軸方向に延びるように配置される伝達軸と、前記伝達軸が貫通するように配置される外装体と、前記外装体内で前記伝達軸を回転可能に支持する伝達軸受けとを含み、
   前記キャリアは、前記伝達軸に結合されてその伝達軸と一体的に回転し、
   前記外筒は、前記外装体に固定される、請求項１に記載の偏心揺動型歯車装置。
3. 前記キャリア軸受けは、前記転動部材が球体に形成され、前記内輪部と前記外輪部が前記球体を前記外筒の径方向と軸方向の両方向において支持可能に構成されたアンギュラ玉軸受けである、請求項１又は２に記載の偏心揺動型歯車装置。
4. 前記球体は、前記内輪部と前記外輪部との間で前記外筒の径方向に変位可能な直径を有する、請求項３に記載の偏心揺動型歯車装置。
5. 前記外輪部は、前記外筒の軸方向において一方側へ向かうにつれて拡径する内周面を有し、
   前記内輪部は、前記外筒の軸方向において他方側へ向かうにつれて拡径する外周面を有し、当該外周面と前記外輪部の内周面との間で前記球体を挟持可能な位置から前記他方側へずれた位置に配置されている、請求項３に記載の偏心揺動型歯車装置。
6. 内面に複数の内歯が設けられた外筒と、前記外筒内に配置され、偏心部を有するクランク軸と、前記偏心部に取り付けられる外歯歯車と、相手部材に接続されるキャリアと、前記外筒内でキャリアを回転可能に支持するキャリア軸受けとを備え、前記キャリア軸受けが、内輪部と、外輪部と、それら内輪部と外輪部との間に配設される転動部材とを有し、前記クランク軸の前記偏心部の回転に伴って前記外歯歯車が前記内歯に噛み合いながら揺動回転し、その外歯歯車の回転力を受けて前記キャリアが回転する偏心揺動型歯車装置の製造方法であって、
   前記キャリアと前記外筒との間に前記キャリア軸受けが介装されるようにそれらキャリア、外筒及びキャリア軸受けを相互に組み付ける組み付け工程を備え、
   前記組み付け工程では、前記キャリア軸受けに予圧を掛けないで前記キャリア、前記外筒及び前記キャリア軸受けを組み付ける、偏心揺動型歯車装置の製造方法。

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