JP2013253667A - 歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸部材に複数の歯車が軸方向に隣り合うように軸受を介して取り付けられた歯車装置において、隣り合う歯車の間隔をより小さくするとともに、隣り合う歯車の側面が接触することを防止することができる歯車装置を提供する。
【解決手段】軸部材１０に複数の歯車４０Ａ、４０Ｂが取り付けられた歯車装置１において、それぞれの歯車４０Ａ、４０Ｂは、それぞれの軸受３０Ａ、３０Ｂを介して軸部材１０に取り付けられているとともに、軸ＺＣ方向に所定の隙間を開けて隣り合うように取り付けられており、それぞれの歯車４０Ａ、４０Ｂにおける隣り合う歯車と対向する歯車対向面には、互いに反発するように極性が配置された磁石７０Ａ、７０Ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の歯車が軸方向に隣り合うように配置された歯車装置に関する。

従来、入力軸部材に、位相をずらせた複数の偏心体を隣り合うように設け、それぞれの偏心体の外周にそれぞれの外歯歯車を嵌め込んだ減速装置が知られている（例えば特許文献１）。それぞれの外歯歯車は、対応する偏心体の外周で揺動回転しながら内歯歯車に噛合っている。
ここで、減速の様子について図６の模式図を用いて説明する。
図６に示す内歯式遊星歯車減速機は、入力軸部材１１０、偏心体１２０、軸受１３０、外歯歯車１４０（遊星歯車）、内歯歯車１５０と、を有している。なお、内歯歯車１５０は固定された歯車である。
例えば入力軸部材１１０には、軸ＺＣ回りの右回転の力が入力される。入力軸部材１１０には偏心体１２０が取り付けられており、入力軸部材１１０は偏心体１２０を軸ＺＣ回りに右回りに公転させる。
外歯歯車１４０は、軸受１３０を介して偏心体１２０に取り付けられており、偏心体１２０が右回りに公転すると、内歯歯車１５０の内歯に噛合いながら、右回りに公転するとともに左回りに自転する。
ここで偏心体１２０の右回りの公転の角速度＝ω１、外歯歯車１４０の左回りの自転の角速度＝ω２、外歯歯車１４０の外歯数＝Ｐ、内歯歯車１５０の内歯数＝Ｓとすると、減速比は以下の（式１）にて求めることができる。
減速比＝ω２／ω１＝１−Ｐ／Ｓ （式１）
そして、外歯歯車の自転回転から出力回転を取り出すことで、入力軸部材に入力した回転に対して減速した回転を得ることができる。
また特許文献２には、駆動側の歯車の歯面と、被駆動側の歯車の歯面に、互いに反発させて歯面同士が接触しないように構成した磁気歯車が開示されている。

特開２０１０−２１６５５８号公報 特開平３−１０７６５８号公報

特許文献１に記載された従来技術では、軸方向に隣り合うように配置された外歯歯車は、位相をずらせた偏心体によって、それぞれが公転しながら自転しており、それぞれの軸受を介して偏心体に嵌め込まれている。従って、軸受のガタの分だけ軸方向のガタつきがある。また、減速装置の小型化の要望に応じて、外歯歯車の軸方向の間隔は非常に小さく設定されている。外歯歯車の軸方向の間隔をあまり小さく設定すると、軸受のガタによる外歯歯車の軸方向の移動により、隣り合う外歯歯車の側面が接触して摩耗、異音、寿命の低下等が発生する可能性がある。
また、特許文献２に記載された従来技術では、歯面に磁石を設けて噛合いの歯面が接触しないようにしているが、特許文献１に記載の発明に特許文献２に記載の発明を適用して外歯歯車の歯面と内歯歯車の歯面に磁石を設けても、隣り合う外歯歯車の側面の接触を避けることができない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、軸部材に複数の歯車が軸方向に隣り合うように軸受を介して取り付けられた歯車装置において、隣り合う歯車の間隔をより小さくするとともに、隣り合う歯車の側面が接触することを防止することができる歯車装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る歯車装置は次の手段をとる。
本発明の第１発明は、軸部材に複数の歯車が取り付けられた歯車装置において、それぞれの歯車は、それぞれの軸受を介して前記軸部材に取り付けられているとともに、軸方向に所定の隙間を開けて隣り合うように取り付けられており、それぞれの歯車における隣り合う歯車と対向する歯車対向面には、互いに反発するように極性が配置された磁石が設けられている。

この第１の発明によれば、それぞれの歯車における隣り合う歯車と対向する側面である歯車対向面に、互いに反発する極性が配置された磁石が設けられている。
これにより、隣り合う歯車の間隔をより小さくしても、磁石の反発力を利用して、隣り合う歯車の側面が接触することを防止することができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る歯車装置であって、それぞれの歯車における前記歯車対向面には、軸方向に凹状となる歯車凹部が形成されており、前記歯車凹部に、前記軸部材を貫通させる貫通孔が設けられたリング状の前記磁石が固定されている。

この第２の発明によれば、歯車の側面（歯車対向面）に、より容易に、且つより適切に磁石を取り付けることができる。

歯車装置１の全体構造を説明する分解斜視図である。 歯車装置１を入力軸部材１０の軸方向から見た図である。 歯車装置１の軸方向断面図である。 歯車４０Ａ（４０Ｂ）の歯車凹部４３Ａ（４３Ｂ）にリング状の永久磁石７０Ａ（７０Ｂ）を組み付ける様子を説明する断面図及び斜視図である。 軸方向に隣り合うように４個の歯車（４０Ａ〜４０Ｄ）を設けた歯車装置２の例を説明する軸方向断面図である。 内歯式遊星歯車減速機の模式図の例を説明する図である。

以下に本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
●［歯車装置１の全体構造（図１〜図３）］
以下、図１〜図４を用いて、軸方向に隣り合うように２個の歯車４０Ａ、４０Ｂを有する内歯式遊星歯車減速機を歯車装置１の例として説明する。
図１に示すように、歯車装置１は、入力軸部材１０、偏心体２０Ａ、２０Ｂ、軸受３０Ａ、３０Ｂ、歯車４０Ａ、４０Ｂ（遊星歯車であり、外歯歯車）、歯車５０（内歯歯車）、出力軸部材６０等にて構成されている。

入力軸部材１０は、軸ＺＣ回りに回転し、入力回転を歯車４０Ａ、４０Ｂに伝達する。
偏心体２０Ａ、２０Ｂは、位相をずらせて軸ＺＣ方向に隣り合うように配置されて入力軸部材１０に固定され、歯車４０Ａ、４０Ｂのそれぞれを軸ＺＣに対して偏心した位置に位置決めする。
歯車４０Ａは、軸受３０Ａを介して偏心体２０Ａに取り付けられる外歯歯車であるとともに遊星歯車であり、歯車４０Ｂは、軸受３０Ｂを介して偏心体２０Ｂに取り付けられる外歯歯車であるとともに遊星歯車である。また、歯車４０Ａ、４０Ｂには、軸受３０Ａ、３０Ｂ（偏心体２０Ａ、２０Ｂ）を嵌め込む貫通孔４１Ａ、４１Ｂ、及び出力軸部材６０のピン６２を挿通するピン孔４２Ａ、４２Ｂが形成されている。そして、歯車４０Ａ、４０Ｂは、入力軸部材１０を軸ＺＣ回りに回転させると、歯車５０の内歯に噛合って自転しながら軸ＺＣ回りに公転する。
歯車５０は、回転することなく固定された内歯歯車である。
出力軸部材６０は、ベース６１、ピン６２を有し、ピン６２は、歯車４０Ａ、４０Ｂに形成されたピン孔４２Ａ、４２Ｂに挿通されて、歯車４０Ａ、４０Ｂの自転回転を出力回転として取り出す。

図２は、歯車装置１に、入力軸部材１０、偏心体２０Ａ、２０Ｂ、軸受３０Ａ、３０Ｂ、歯車４０Ａ、４０Ｂ、歯車５０、出力軸部材６０を組み付けて入力軸部材１０の側の軸ＺＣ方向から、歯車装置１を見た場合の図である。
例えば、入力軸部材１０を軸ＺＣ回りに右回りに１回転させると、偏心体２０Ｂは軸ＺＣ回りに右回りに１回転公転し、偏心体２０Ｂとともに歯車４０Ｂは歯車５０の内歯に噛合いながら軸ＺＣ回りに右回りに１回転公転してもとの位置に戻る。ここで歯車４０Ｂの外歯数＝Ｐ、歯車５０の内歯数＝Ｓとすると（Ｐ＜Ｓ）、歯車４０Ｂは、１回転の公転にてもとの位置に戻ったとき、左回りに１−Ｐ／Ｓだけ自転している。すなわち、この１−Ｐ／Ｓが減速比となる。

図３は、歯車装置１の軸方向断面図を示しており、図４は、歯車４０Ａ（４０Ｂ）の歯車凹部４３Ａ（４３Ｂ）にリング状の永久磁石７０Ａ（７０Ｂ）を組み付ける様子を説明する断面図及び斜視図である。図３に示すように、歯車４０Ａと歯車４０Ｂは、軸ＺＣ方向に所定の間隔Ｄ１をあけて配置されている。
また、図３及び図４に示すように、歯車４０Ａにおける隣り合う歯車４０Ｂに対向する面である歯車対向面の歯車凹部４３Ａには、永久磁石７０Ａ（磁石に相当）が接着等にて取り付けられている。また、歯車４０Ｂにおける隣り合う歯車４０Ａに対向する面である歯車対向面の歯車凹部４３Ｂには、永久磁石７０Ｂ（磁石に相当）が接着等にて取り付けられている。
なお、永久磁石７０Ａ（７０Ｂ）は、薄板のリング状であり、歯車４０Ａ（４０Ｂ）の貫通孔４１Ａ（４１Ｂ）に合わせて貫通孔７１Ａ（７１Ｂ）が形成されており、歯車４０Ａ（４０Ｂ）のピン孔４２Ａ（４２Ｂ）に合わせてピン孔７２Ａ（７２Ｂ）が形成されている。
そして、永久磁石７０Ａと永久磁石７０Ｂは、対向する側が互いに反発する極性となるように取り付けられており、図３の例では、対向する側が、どちらもＮ極となるように取り付けられている。もちろん、対向する側がどちらもＳ極となるように、永久磁石７０Ａ、７０Ｂを歯車４０Ａ、４０Ｂの歯車凹部４３Ａ、４３Ｂに取り付けてもよい。

●［その他の例（図５）］
図１〜図４にて説明した歯車装置１では、軸方向に隣り合う歯車が２個の場合の例について説明したが、軸方向に隣り合う歯車の数は２個に限定されるものではない。例えば図５の例に示す歯車装置２の軸方向断面図では、軸方向に隣り合う歯車が４個の場合の例を示している。なお、図５の例では、出力軸部材６０、歯車５０（内歯歯車）等の記載を省略している。

歯車４０Ａにおいて、軸方向に隣り合う歯車４０Ｂと対向する歯車対向面（右側面）には、歯車４０Ｂに対向する側がＮ極となるように永久磁石７０Ａ（磁石に相当）が取り付けられている。
歯車４０Ｂにおいて、軸方向に隣り合う歯車４０Ａと対向する歯車対向面（左側面）には、歯車４０Ａに対向する側がＮ極となるように永久磁石７０ＢＬ（磁石に相当）が取り付けられている。
また、歯車４０Ｂにおいて、軸方向に隣り合う歯車４０Ｃと対向する歯車対向面（右側面）には、歯車４０Ｃに対向する側がＮ極となるように永久磁石７０ＢＲ（磁石に相当）が取り付けられている。
歯車４０Ｃにおいて、軸方向に隣り合う歯車４０Ｂと対向する歯車対向面（左側面）には、歯車４０Ｂに対向する側がＮ極となるように永久磁石７０ＣＬ（磁石に相当）が取り付けられている。
また、歯車４０Ｃにおいて、軸方向に隣り合う歯車４０Ｄと対向する歯車対向面（右側面）には、歯車４０Ｄに対向する側がＮ極となるように永久磁石７０ＣＲ（磁石に相当）が取り付けられている。
そして、歯車４０Ｄにおいて、軸方向に隣り合う歯車４０Ｃと対向する歯車対向面（左側面）には、歯車４０Ｃに対向する側がＮ極となるように永久磁石７０Ｄ（磁石に相当）が取り付けられている。
もちろん、各永久磁石を、互いにＳ極が対向するように取り付けてもよい。

以上、本実施の形態にて説明した歯車装置では、例えば図３に示す軸方向断面図において、軸受３０Ａ（３０Ｂ）の軸ＺＣ方向のガタ等によって、歯車４０Ａ（４０Ｂ）が軸ＺＣ方向に移動して歯車４０Ｂ（４０Ａ）に近接した場合であっても、永久磁石７０Ａ、７０Ｂの反発力によって、歯車４０Ａの側面と歯車４０Ｂの側面とが接触することを防止できる。同様に、図５に示す軸方向断面図において、軸受３０Ａ〜３０Ｄの軸ＺＣ方向のガタ等によって、歯車４０Ａ〜４０Ｄが軸ＺＣ方向に移動して隣り合う歯車に近接した場合であっても、永久磁石７０Ａと７０ＢＬ、７０ＢＲと７０ＣＬ、７０ＣＲと７０Ｄの、互いの反発力によって、互いの側面（歯車対向面）が接触することを防止できる。
従って、歯車装置１の小型化等によって隣り合う歯車４０Ａ、４０Ｂの間隔Ｄ１（図３参照）をより小さくしても、歯車４０Ａの側面（歯車対向面）と歯車４０Ｂの側面（歯車対向面）とが接触することを適切に防止できる。
これにより、歯車装置の小型化と、隣り合う歯車同士の接触による摩耗、異音、寿命の低下等の防止と、を両立させることができる。

本発明の歯車装置は、本実施の形態で説明した構造、構成、形状、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また本実施の形態では、歯車装置の例として内歯式遊星歯車減速機の例を説明したが、内歯式遊星歯車減速機に限定されず、サイクロ減速機等、複数の歯車が軸受を介して軸方向に隣り合うように取り付けられている種々の歯車装置に適用することができる。

１、２ 歯車装置
１０ 入力軸部材
２０Ａ〜２０Ｄ 偏心体
３０Ａ〜３０Ｄ 軸受
４０Ａ〜４０Ｄ 歯車（遊星歯車であり、外歯歯車）
４１Ａ、４１Ｂ 貫通孔
４２Ａ、４２Ｂ ピン孔
４３Ａ、４３Ｂ 歯車凹部
５０ 歯車（内歯歯車）
６０ 出力軸部材
６１ ベース
６２ ピン
７０Ａ、７０Ｂ 永久磁石（磁石）
７０ＢＬ、７０ＢＲ、７０ＣＬ、７０ＣＲ、７０Ｄ 永久磁石（磁石）
７１Ａ、７１Ｂ 貫通孔
７２Ａ、７２Ｂ ピン孔
ＺＣ 軸

Claims (2)

1. 軸部材に複数の歯車が取り付けられた歯車装置において、
   それぞれの歯車は、それぞれの軸受を介して前記軸部材に取り付けられているとともに、軸方向に所定の隙間を開けて隣り合うように取り付けられており、
   それぞれの歯車における隣り合う歯車と対向する歯車対向面には、互いに反発するように極性が配置された磁石が設けられている、
   歯車装置。
2. 請求項１に記載の歯車装置であって、
   それぞれの歯車における前記歯車対向面には、軸方向に凹状となる歯車凹部が形成されており、
   前記歯車凹部に、前記軸部材を貫通させる貫通孔が設けられたリング状の前記磁石が固定されている、
   歯車装置。
   
   

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