JP2011231931A - 揺動内接噛合型遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源を接続した状態においても大きな占有空間を必要とせず、特に、軸方向の長さを短縮でき、大径のホローシャフトを形成可能な揺動内接噛合型遊星歯車装置を得る。
【解決手段】内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂが外歯歯車１１８に対して揺動回転することにより入力軸１０４の回転を減速し、出力軸としての外歯歯車１１８より減速出力を取り出す揺動内接噛合型遊星歯車装置１００において、内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂよりも半径方向外側位置に、外歯歯車１１８と並行に配置された中間軸１０８と、該中間軸１０８と前記入力軸１０４とを直交連結する直交歯車セット１０６とを備え、該入力軸１０４からの動力を、前記中間軸１０８を介して内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂに半径方向外側から入力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、揺動内接噛合型遊星歯車装置及び該装置を有するギヤドモータに関する。

揺動内接噛合型遊星歯車装置は、外歯歯車と該外歯歯車と僅少の歯数差を有する内歯歯車とを有し、該外歯歯車と内歯歯車の一方が他方に対して揺動することにより入力軸の回転を減速し、出力軸より減速出力を取り出すもので、大トルクの伝達が可能であり且つ大減速比が得られるという利点があるので、種々の減速機分野で使用されている。

例えば、外歯歯車の周りで該外歯歯車と僅少の歯数差を有する内歯歯車を揺動回転させることにより、入力軸の回転を減速して出力部材から取り出す内歯揺動型の内接噛合遊星歯車装置が、特許文献１に開示されている。

図３、図４を用いて同歯車装置の一例を説明する。

図において、１はケーシングであり、互いにボルトやピン等の締結部材（図示略）を締結孔２に挿入することにより結合される第１支持ブロック１Ａと第２支持ブロック１Ｂとを有する。５は入力軸で、入力軸５の端部にはピニオン６が設けられ、ピニオン６は、入力軸５の周りに等角度に配設された複数の伝動歯車７と噛合している。

ケーシング１には、３本の偏心体軸１０が、円周方向に等角度間隔（１２０度間隔）で設けられている。この偏心体軸１０は、軸方向両端を軸受８、９によって回転自在に支持され且つ軸方向中間部に偏心体１０Ａ、１０Ｂを有する。前記伝動歯車７は各偏心体軸１０の端部に結合されており、入力軸５の回転を受けて該伝動歯車７が回転することにより、各偏心体軸１０が回転するようになっている。

各偏心体軸１０は、ケーシング１内に収容された２枚の内歯揺動体１２Ａ、１２Ｂの偏心体孔１１Ａ、１１Ｂをそれぞれ貫通しており、各偏心体軸１０の軸方向に隣接した２段の偏心体１０Ａ、１０Ｂの外周と、内歯揺動体１２Ａ、１２Ｂの貫通孔の内周との間にはころ１４Ａ、１４Ｂが設けられている。

一方、ケーシング１内の中心部には、出力軸２０の端部に一体化された外歯歯車２１が配されており、外歯歯車２１の外歯２３に、内歯揺動体１２Ａ、１２Ｂのピンからなる内歯１３が噛合している。外歯歯車２１の外歯２３と内歯揺動体１２Ａ、１２Ｂの内歯１３の歯数差は僅少（例えば１〜４程度）に設定されている。

この歯車装置は次のように動作する。

入力軸５の回転は、ピニオン６を介して伝動歯車７に与えられ、伝動歯車７によって偏心体軸１０が回転させられる。偏心体軸１０の回転により偏心体１０Ａ、１０Ｂが回転すると、該偏心体１０Ａ、１０Ｂの回転によって内歯揺動体１２Ａ、１２Ｂが揺動回転する。この場合、内歯揺動体１２Ａ、１２Ｂの１回の揺動回転によって、該内歯揺動体１２Ａ、１２Ｂと噛合する外歯歯車２１はその歯数差だけ位相がずれるので、その位相差に相当する自転成分が外歯歯車２１の（減速）回転となり、出力軸２０から減速出力が取り出される。

なお、この種の揺動内接噛合型遊星歯車装置としては、このような内歯歯車を揺動させる内歯揺動型のほかに、外歯歯車の方を揺動させる外歯揺動型の遊星歯車装置も知られており、広く利用されている。

外歯歯車を揺動させるタイプの場合、外歯歯車を揺動回転させるための偏心体を入力軸の外周に（該入力軸軸と同軸に）設けるようにしたタイプと、複数の偏心体軸を外歯歯車を貫通して備え、入力軸の回転を該複数の偏心体軸に振り分けて伝達することにより全偏心体軸を同位相で回転させるタイプとがある（例えば技術文献２等多数）。

特許第２６０７９３７号公報 特許第２５６１２２７号公報

しかしながら、これら従来公知の歯車装置では、入力軸が出力軸と同軸に配置されていたため、該入力軸に駆動源（例えばモータ）が接続された場合に、軸方向の長さが長くなり、また、元々歯車装置自体が半径方向にかなりの寸法を有していることから、結局、半径方向及び軸方向の双方において大きな占有空間（収容空間）を必要としていた。そのため、用途や設置状況によっては、相手機械（被駆動機械）への据付が困難になることがあり、また、ギヤドモータ等の形で在庫として保管したり、運搬したりする場合に、一個当たりの専有体積が大きくなるという問題もあった。

また、歯車装置全体を貫通するホローシャフトを有するように設計しようとした場合、入力軸に接続されるモータ等の駆動源をも貫通孔とするのは困難であるため、専ら（アイドルギヤ等を介在させることにより）駆動源の軸心を入力軸の軸心からずらすという構成が利用されてきた。しかしながら、この場合、当該軸心をずらすためのアイドルギヤを介在させる必要があるため、軸方向長がより長くなるという問題が発生していた。

更に、敢えてホローシャフトにしたとしても、高速で回転する入力軸の内部に空間を形成することになることから、例えばワイヤハーネスや冷却水用のパイプ等を空間内に配置するには、該入力軸の内周との間に別途軸受等で回転しないように保持した防護パイプを配備する必要があり、この面でも大きな空間を確保するのが難しく、またコストも上昇するという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、駆動源を接続した状態においても大きな占有空間を必要とせず、特に、軸方向の長さを短縮でき、また同時に、歯車装置全体を貫通する大径のホローシャフトを支障なく、且つ容易に形成することのできる揺動内接噛合型遊星歯車装置及び該装置を有するギヤドモータを提供することその課題としている。

本発明は、外歯歯車と該外歯歯車と僅少の歯数差を有する内歯歯車とを有し、該外歯歯車または内歯歯車のいずれか一方が他方に対して揺動回転することにより入力軸の回転を減速し、出力軸より減速出力を取り出す揺動内接噛合型遊星歯車装置において、前記内歯歯車よりも半径方向外側位置に、前記出力軸と並行に配置された中間軸と、該中間軸と前記入力軸とを直交連結する直交歯車とを備え、該入力軸からの動力を、前記中間軸を介して前記揺動回転する歯車側に入力することによって、上記課題を解決したものである。

本発明によれば、歯車装置の入力軸（駆動源の出力軸）を内歯歯車の外周側で且つ出力軸と直角の方向に配置できる。そのため、該歯車装置の中央部に貫通孔を形成する場合であっても、入力軸や駆動源についてはホローシャフトとする必要がないため、大径のホローシャフトを容易に形成することができる。特に、駆動源だけでなく（高速で回転する）入力軸もホロー構造とする必要がないため、歯車装置の中心部に形成される空間の内壁の回転速度を非常に遅くでき、別途防護パイプ等を配置する必要もない。そのため、より大きな空間をより低コストで確保することができるようになる。

さらに、本発明に係る構成によれば、歯車装置の反相手機械側に「駆動源自体が存在しない」ため、駆動源を含めた装置全体の軸方向長をほぼ歯車装置の軸方向の寸法内に収めることができる。この点で、単に駆動源を入力軸と直角に配置し、駆動源の縦横の寸法差の分だけ軸方向長を短縮するという従来公知の構造と比べて優れる。また、駆動源を一体化したときの占有空間に無駄が少ないため、在庫、あるいは運搬時の一個当たりの専有体積を減少させることもできる。

なお、本発明は、後述するように、内歯揺動型及び外歯揺動型のいずれの内接噛合遊星歯車装置にも適用可能である。

また、本発明は、出力軸が当該揺動内接噛合方遊星歯車装置全体を軸方向に貫通するホローシャフトとされている構成を採用するのが好ましい。これにより、大径で且つ防護パイプ等の付設を要しないホローシャフト構造を実現することができる。

本発明によれば、駆動源を接続した状態においても大きな占有空間を必要とせず、特に、軸方向の長さを短縮でき、また同時に、遊星歯車装置全体を貫通する大径のホローシャフトを支障なく、且つ容易に形成することができるという優れた効果が得られる。

本発明の実施形態の例に係る内歯揺動型内接噛合遊星歯車装置の側断面を示した図 （Ａ）は図１の右側面図、（Ｂ）は別の角度からモータを取付ける例を示す（Ａ）相当の側面図 従来の内歯揺動型内接噛合遊星歯車装置の側断面を示した図 図４におけるIV−IV線に沿う断面を示した図

以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態の例に係る揺動内接噛合型の遊星歯車装置１００を示した図である。

この遊星歯車装置１００は、本体ケーシング１０２、入力軸１０４、直交歯車セット１０６、後に詳述する中間軸１０８、伝動外歯歯車１１０、偏心体軸駆動用の歯車１１２、該偏心体軸駆動用の歯車１１２によって駆動される３本の偏心体軸１１４（１１４Ａ〜１１４Ｃ）、２つの内歯揺動体（内歯歯車）１１６Ａ、１１６Ｂ、及び出力軸としての機能を兼用する外歯歯車１１８によって主に構成されている。

即ち、この遊星歯車装置１００は、内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂを揺動回転させるための複数の偏心体軸１１４を内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂを貫通して３本備え、入力軸１０４の回転を該複数の偏心体軸１１４Ａ〜１１４Ｃに振り分けて伝達することにより全偏心体軸１１４Ａ〜１１４Ｃを同位相で回転させるものである。

減速機構自体の基本構成は図３、図４を用いて既に説明した従来例と同様である。該従来例と大きく異なるのは入力軸１０４から偏心体軸１１４Ａ〜１１４Ｃまでの動力伝達構造及び歯車装置全体のケーシング構造である。そのため、以下この点について詳細に説明する。

前記本体ケーシング１０２は、図１において左右に配置された、２つの第１、第２ケーシング１０２Ａ、１０２Ｂによって構成されている。この第１、第２ケーシング１０２Ａ、１０２Ｂには、図２に示されるように、これらを貫通するように複数のボルト孔１０２Ａ１、１０２Ｂ１がそれぞれ形成されている。該第１、第２ケーシング１０２Ａ、１０２Ｂは、互いにボルト１０３によって結合可能な構造となっている。なお、図２の（Ａ）は図１の右側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）とは別の角度からモータＭを取付ける例をそれぞれ示している。

この本体ケーシング１０２には、前記入力軸１０４が図１において縦向き、即ち外歯歯車（出力軸）と直交する方向に配置され、軸受１２０、１２２により回転自在に支持されている。入力軸１０４の一端側（図の上側）には、ハイポイドピニオン（直交ピニオン）１０４Ａが形成されており、他端にはモータＭの出力軸（図示略）が挿入される挿入口１０４Ｂが形成されている。

本体ケーシング１０２には、入力軸１０４ほかに、内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂよりも半径方向外側位置に、外歯歯車（出力軸）１１８と平行に前記中間軸１０８が配置され、テーパーローラベアリング１２４、１２４によって回転自在に支持されている。中間軸１０８には前記ハイポイドピニオン１０４Ａと噛合して直交歯車セット１０６を構成するハイポイドギヤ（直交ギヤ）１２８が組み込まれており、さらに、中間ピニオン１３０が組み込まれている。

一方、外歯歯車（出力軸）１１８の外周には、軸受１３２を介してリング状の前記伝動外歯歯車１１０が該外歯歯車１１８と同軸に配置されている。この伝動外歯歯車１１０には、前記中間ピニオン１０８及び３本の偏心体軸１１４にそれぞれ組み込まれた偏心体軸駆動用の歯車１１２が同時に噛合している。即ち、伝動外歯歯車１１０は、前記中間ピニオン１３０を介して中間軸１０８と連結されると共に、偏心体軸駆動用の歯車１１２を介して全偏心体軸１１４のそれぞれとも連結されていることになる。

３本の偏心体軸１１４は、同一の円周上で等間隔に配置され（図２参照）、それぞれテーパーローラベアリング１３６、１３６によって両持ち支持されている。各偏心体軸１１４とも内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂの偏心体孔１１６Ａ１、１１６Ｂ１を軸方向に貫通している。各偏心体軸１１４には偏心体１４０Ａ、１４０Ｂが一体に組み込まれており、３本の偏心体軸１１４が同位相で同時に同方向に回転できように各偏心体軸１１４の偏心体１４０Ａ、１４０Ｂの位相が揃えられている。また、２枚の内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂはこの偏心体１４０Ａ、１４０Ｂとの摺動により、それぞれ互いに１８０°の位相差を保ちながら揺動回転可能である。なお、図の符号１１９は、当該２枚の内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂの軸方向の移動規制を行うための差し輪である。

内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂには、ホローシャフトタイプの出力軸兼用の外歯歯車１１８が内接している。外歯歯車１１８は配管や配線等を貫通可能な貫通孔１１８Ｄを有する略円筒形状の部材からなり、テーパーローラベアリング１４２、１４２を介してケーシング本体１０２に回転自在に支持されている。

外歯歯車１１８の外歯は外ピン１１８Ｐが図示せぬ溝に回転自在に組み込まれた構造になっている。外ピン１１８Ｐの数（外歯の歯数）は、内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂの内歯の歯数より僅かだけ小さい（僅少の歯数差）。この外歯歯車１１８は、本体１１８Ａ、端部部材１１８Ｂ、１１８Ｃの３つの部材からなる。これは、端部部材１１８Ｂ、１１８Ｃの段部１１８Ｂ１、１１８Ｃ１によって前記テーパーローラベアリング１４２、１４２の組込み及びその軸方向の位置決めを可能とするためである。

次にこの遊星歯車装置１００の作用を説明する。

モータＭの図示せぬモータ軸の回転によって入力軸１０４が回転すると、この回転は、ハイポイドピニオン１０４Ａ及びハイポイドギヤ１２８を介してその回転方向が直交方向に変換されると共に初段の減速が行われ、中間軸１０８に伝達される。中間軸１０８が回転すると、該中間軸１０８に組み込まれた中間ピニオン１３０が回転し、更にこれと噛合している伝動外歯歯車１１０が回転する。

伝動外歯歯車１１０には同時に偏心体軸駆動用の歯車１１２が噛合しているため、該伝動外歯歯車１１０の回転によりこれらの歯車１１２が回転する。その結果、３本の偏心体軸１１４Ａ〜１１４Ｃが同位相で回転し、これにより２つの内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂがそれぞれの位相を１８０°に保った状態で外歯歯車１１８の周りを揺動回転する。内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂは、その自転が拘束されているため、該内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂの１回の揺動回転によって、該内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂと噛合する外歯歯車１１０はその歯数差だけ位相がずれ、その位相差に相当する自転成分が外歯歯車１１８の回転となり、出力が外部へ取り出される。

ここで、本発明の実施形態の例に係る遊星歯車装置１００によれば、内歯揺動体１１６Ａ、１１６Ｂよりも半径方向外側位置に、外歯歯車（出力軸）１１８と平行に前記中間軸１０８を配置し、入力軸１０４の回転を、一度中間軸１０８で受けた後に揺動体側に入力するようにしている。そのため、入力軸（及びモータＭ）１０４を、従来のように歯車装置１００の軸方向サイドにではなく、半径方向サイドに配置することができるようになる。この結果、駆動源を含めた装置全体（ギヤドモータ）の軸方向長さを、ほぼ遊星歯車装置１００自体の軸方向長さ内に収めることができ、該軸方向長さを大幅に短縮できる。また、ギヤドモータとして在庫を保管したり、運搬したりする場合においても無駄な空間が少なく、且つ扱いやすい。

更に、遊星歯車装置１００の軸方向サイドに入力軸も駆動源も存在しないことから、外歯歯車１１８を、歯車装置１００を貫通する大径のホローシャフトとすることができている。外歯歯車１１８は出力軸を兼ねるものであり、その回転は極めて低速であるため、該外歯歯車１１８の内側に別体の防護パイプ等を付設することなく、ワイヤハーネスや冷却水パイプ等をそのまま配置することができる。

なお、上記実施形態においては、入力軸１０４として、モータ軸の挿入口１０４Ｂを有する構造のものが使用されているが、モータのモータ軸の先端に直接直交ピニオンを形成し、これを入力軸として兼用する構造であってもよい。

また、直交ピニオン及び直交ギヤのセットは、上記実施形態においてはハイポイドピニオン及びハイポイドギヤのセットが利用されていたが、ベベルピニオン及びベベルギヤ等の他の構造に係る直交ピニオン及び直交ギヤのセットを用いても構わない。

さらに、本発明は、外歯歯車が揺動するタイプの揺動内接噛合型遊星歯車装置にも適用可能である。この場合、３本の偏心体軸によって揺動回転させられるのが内歯歯車ではなく外歯歯車となり、キャリヤを介して該外歯歯車の自転成分を取り出すことになる。しかしながら、この場合でも、モータから入力軸〜中間軸〜伝動外歯歯車〜偏心体軸駆動用の歯車〜３本の偏心体軸に至る構成については、上記実施形態にて説明した構造と全く同様の構成とすることができる。

１００…内歯揺動型内接噛合遊星歯車装置
１０２…本体ケーシング
１０２Ａ、１０２Ｂ…第１、第２ケーシング
１０４…入力軸
１０４Ａ…ハイポイドピニオン（直交ピニオン）
１０６…直交歯車セット
１０８…中間軸
１１０…伝動外歯歯車
１１２…偏心体軸歯車
１１６Ａ、１１６Ｂ…内歯揺動体（内歯歯車）
１１８…外歯歯車
１２８…ハイポイドギヤ（直交ギヤ）

Claims (4)

1. 外歯歯車と該外歯歯車と僅少の歯数差を有する内歯歯車とを有し、該外歯歯車または内歯歯車のいずれか一方が他方に対して揺動回転することにより入力軸の回転を減速し、出力軸より減速出力を取り出す揺動内接噛合型遊星歯車装置において、
   前記内歯歯車よりも半径方向外側位置に、前記出力軸と並行に配置された中間軸と、
   該中間軸と前記入力軸とを直交連結する直交歯車とを備え、
   該入力軸からの動力を、前記中間軸を介して前記揺動回転する歯車側に入力する
   ことを特徴とする揺動内接噛合型遊星歯車装置。
2. 請求項１において、
   揺動内接噛合型遊星歯車装置が、前記内歯歯車を揺動回転させるための複数の偏心体軸を該内歯歯車を貫通して備え、前記外歯歯車の周りで前記内歯歯車を揺動回転させる内歯揺動型内接噛合遊星歯車装置であり、
   前記複数の偏心体軸にそれぞれ組み込まれた偏心体軸駆動用の歯車と、該偏心体軸駆動用の歯車の全てと同時に噛合する伝動外歯歯車と、を備え、且つ
   前記中間軸を介して該伝動外歯歯車に動力を伝達する構成とされた
   ことを特徴とする揺動内接噛合型遊星歯車装置。
3. 請求項１において、
   揺動内接噛合型遊星歯車装置が、前記外歯歯車を揺動回転させるための複数の偏心体軸を該外歯歯車を貫通して備え、前記内歯歯車の内側で前記外歯歯車を揺動回転させる外歯揺動型内接噛合遊星歯車装置であり、
   前記複数の偏心体軸にそれぞれ組み込まれた偏心体軸駆動用の歯車と、該偏心体軸駆動用の歯車の全てと同時に噛合する伝動外歯歯車と、を備え、且つ
   前記中間軸を介して該伝動外歯歯車に動力を伝達する構成とされた
   ことを特徴とする揺動内接噛合型遊星歯車装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記出力軸が当該揺動内接噛合型遊星歯車装置全体を軸方向に貫通するホローシャフトとされている
   ことを特徴とする揺動内接噛合型遊星歯車装置。

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