JP2014190519A - 減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】減速機全体としての強度を向上させることを可能とする。
【解決手段】第１、第２、第３偏心体１０４、１０６、１０８と、各偏心体１０４、１０６、１０８にそれぞれ対応する第１、第２、第３外歯歯車１１６、１１８、１２０と、を有する偏心揺動型の減速機１００であって、各偏心体１０４、１０６、１０８は、１２０度の偏心位相で配置され、軸方向Ｏ両端にある第１、第３偏心体１０４、１０８の軸方向Ｏ長さＬ１、Ｌ３よりも、第１、第３偏心体１０４、１０８の内側にある第２偏心体１０６の軸方向Ｏ長さＬ２が長くされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、減速機に関する。

特許文献１に、３つの偏心体と、各偏心体に対応する３つの外歯歯車と、を有する偏心揺動型の減速機が記載されている。この減速機では、入力軸にかかるトルクを入力軸に設けられた３つの偏心体に分配させ、その分配されたトルクを各外歯歯車で均等に受ける構成となっている。

特開２００６−２６３８７８号公報

しかしながら、このような減速機では、前記トルクがかかるとそのトルクが各偏心体に均等に分配されずに偏り、特定の偏心体からそれに対応する外歯歯車にかかる荷重が他の偏心体の場合に比べて増大することが見出された。即ち、特定の偏心体にトルクが偏ることで該特定の偏心体の軸方向位置に、より大きな荷重がかかり、その軸方向位置で強度不足が生じ、結果的に減速機の寿命を短くするおそれがあった。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、減速機全体としての強度を向上させることが可能な減速機を提供することをその課題としている。

本発明は、３つ以上の偏心体と、各偏心体にそれぞれ対応する外歯歯車と、を有する偏心揺動型の減速機であって、前記３つ以上の偏心体が、３６０度／（該偏心体の数）の偏心位相で配置され、該３つ以上の偏心体のうちの軸方向両端にある２つの外側偏心体の軸方向長さよりも、該外側偏心体の内側にある内側偏心体の軸方向長さが長くされていることにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、外側偏心体の軸方向長さよりも、内側偏心体の軸方向長さが長くされている。即ち、内側偏心体の外周面積は、外側偏心体の外周面積よりも大きくされている。この結果、内側偏心体では、全ての偏心体の軸方向長さが等しくされている場合に比べ、単位面積当たりの荷重をより低減することが可能となり、内側偏心体の軸方向位置における減速機の強度不足を解消することが可能となる。

本発明によれば、減速機全体としての強度を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態の一例に係る減速機の構成を示す断面図 図１の減速機の入力軸の構成を示す断面図 図１の減速機の入力軸及び偏心体軸受の構成を示す断面図 従来技術による減速機の構成を示す断面図 図４の減速機の入力軸の構成を示す断面図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

まず、概略について以下に説明する。

減速機１００は、偏心揺動型であり、図１に示す如く、偏心体１０３と、偏心体１０３に対応する外歯歯車１１５と、を有する。ここで、偏心体１０３は３つの偏心体（第１、第２、第３偏心体１０４、１０６、１０８）を備え、各偏心体１０４、１０６、１０８は１２０度（＝３６０度／３（＝偏心体１０４、１０６、１０８の数））の偏心位相で配置されている。そして、各偏心体１０４、１０６、１０８のうちの軸方向Ｏ両端にある第１、第３偏心体（２つの外側偏心体）１０４、１０８の軸方向Ｏ長さＬ１、Ｌ３よりも、第１、第３偏心体１０４、１０８の内側にある第２偏心体（内側偏心体）１０６の軸方向Ｏ長さＬ２が長くされている（Ｌ２＞Ｌ１、Ｌ２＞Ｌ３）。

次に、減速機１００の全体構成について、図１〜図３を用いて説明する。

減速機１００は、図１に示す如く、偏心体１０３及び外歯歯車１１５以外に、入力軸１０２と、偏心体軸受１０９と、キャリヤ体１２１と、内歯歯車１３０と、を有している。

前記入力軸１０２は、図２に示す如く、軸方向Ｏの出力側に開口部１０２Ｄを有し、軸方向Ｏの入力側に図示せぬモータが係合可能な突出部１０２Ａを有する。入力軸１０２は、図１に示す如く、装置全体の径方向中央に配置され、支持部１０２Ｂ、１０２Ｃの位置で一対の軸受１３４、１３６によってキャリヤ体１２１に支持されている。一対の軸受１３４、１３６は、転動体が玉とされており、その転動体が内外輪との間に図示しない隙間（遊び）を有している。軸受１３４、１３６に挟まれる形態で、偏心体軸としても機能している入力軸１０２に、偏心体１０３が一体的に形成されている。

前記偏心体１０３は、図２に示す如く、軸方向Ｏに並ぶ３つの偏心体（第１、第２、第３偏心体）１０４、１０６、１０８を有している。各偏心体１０４、１０６、１０８の中心は、それぞれ入力軸１０２の軸心Ｏに対して同一量だけ偏心している。そして、各偏心体１０４、１０６、１０８は、互いに３６０度を均等分割した角度（１２０度＝３６０度／偏心体１０４、１０６、１０８の数）の偏心位相（等位相）で配置されている。例えば、入力軸１０２の軸心Ｏの右回り（左回りでもよい）で、一方の軸方向Ｏ外側に位置する第１偏心体１０４の最大偏心位置を基準として、その内側に位置する第２偏心体１０６の最大偏心位置が１２０度ずれ、もう一方の軸方向Ｏ外側に位置する（即ち、第２偏心体１０６を第１偏心体１０４と挟む）第３偏心体１０８の最大偏心位置が第２偏心体１０６の最大偏心位置から更に１２０度ずれた位置とされている。つまり、第１偏心体１０４の最大偏心位置は、第３偏心体１０８の最大偏心位置から更に１２０度ずれた位置とされている。

なお、図２に示す如く、各偏心体１０４、１０６、１０８の直径Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は同一とされ、入力軸１０２の支持部１０２Ｂ、１０２Ｃの直径Ｄ１、Ｄ２よりも大きくされている（Ｄ３＝Ｄ４＝Ｄ５＞Ｄ１＝Ｄ２）。また、第１偏心体１０４及び第３偏心体１０８の軸方向Ｏ長さＬ１、Ｌ３は同一とされている（Ｌ１＝Ｌ３）。そして、第２偏心体１０６の軸方向Ｏ長さＬ２は、第１偏心体１０４（第３偏心体１０８）の軸方向Ｏ長さＬ１（Ｌ３）よりも長くされている（Ｌ２＞Ｌ１＝Ｌ３）。本実施形態では、第２偏心体１０６の軸方向Ｏ長さＬ２は、第１偏心体１０４（第３偏心体１０８）の軸方向Ｏ長さＬ１（Ｌ３）の１．１〜１．３倍とされている。

前記偏心体軸受１０９は、図１、図３に示す如く、偏心体１０３の外周に配置され、偏心体１０３の偏心回転を伝える構成とされている。偏心体軸受１０９は、各偏心体１０４、１０６、１０８に対応して３つの偏心体軸受（第１、第２、第３偏心体軸受）１１０、１１２、１１４を有している。各偏心体軸受１１０、１１２、１１４はそれぞれ、内輪外輪がなく、ころ（「ころ」は「ニードル」の概念を含んでいる）と、ころの周方向位置を規制するリテーナと、を有している。このため、ころがそれぞれ直接的に、各偏心体１０４、１０６、１０８の外周に当接するようにされている。なお、第２偏心体軸受１１２のころの幅Ｌ５は、第２偏心体１０６の軸方向Ｏ長さＬ２に対応して、第１偏心体軸受１１０のころの幅Ｌ４及び第３偏心体軸受１１４のころの幅Ｌ６よりも長くされている（Ｌ５＞Ｌ４＝Ｌ６）。なお、各偏心体軸受１１０、１１２、１１４のころの幅Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６はそれぞれ、各偏心体１０４、１０６、１０８の軸方向Ｏ長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３よりもわずかに短くされている（Ｌ４＜Ｌ１、Ｌ５＜Ｌ２、Ｌ６＜Ｌ３）。

前記外歯歯車１１５は、図１に示す如く、偏心体軸受１０９を介して偏心体１０３の外周に装着されている。即ち、外歯歯車１１５は、偏心体１０３によって揺動回転する。外歯歯車１１５は、各偏心体１０４、１０６、１０８に対応して３つの外歯歯車（第１、第２、第３外歯歯車）１１６、１１８、１２０を有している。各外歯歯車１１６、１１８、１２０は、トロコイド曲線に基づく歯形とされて、単一の内歯歯車１３０と内接噛合している。各外歯歯車１１６、１１８、１２０は、同一形状とされている。つまり、各外歯歯車１１６、１１８、１２０の軸方向Ｏ長さＬ７、Ｌ８、Ｌ９は、等しくされている（Ｌ７＝Ｌ８＝Ｌ９）。このため、第２偏心体１０６と第１偏心体１０４（第３偏心体１０８）の軸方向Ｏ長さの差Ｌ２−Ｌ１（Ｌ２−Ｌ３）よりも、外歯歯車１１５のうちの、第２外歯歯車１１８と第１外歯歯車１１６（第３外歯歯車１２０）の軸方向Ｏ長さの差Ｌ８−Ｌ７（Ｌ８−Ｌ９）の方が小さくされている。各外歯歯車１１６、１１８、１２０はそれぞれ、各外歯歯車１１６、１１８、１２０を貫通する複数の内ピン孔１１６Ａ、１１８Ａ、１２０Ａを備える。各内ピン孔１１６Ａ、１１８Ａ、１２０Ａには回転可能な内ローラ１２８付きの内ピン１２４が遊嵌されている。

前記キャリヤ体１２１は、内ピン１２４と一体的に形成されている第１フランジ体１２２と、第２フランジ体１２６と、を備えている。第１フランジ体１２２と第２フランジ体１２６とは、第２フランジ体１２６側からねじ込まれたボルト１４２によって内ピン１２４を介して連結、固定されて一体化されている。第１、第２フランジ体１２２、１２６はそれぞれ、第１外歯歯車１１６の反入力側、第３外歯歯車１２０の入力側に配置されている。第１、第２フランジ体１２２、１２６は、軸受１３８、１４０によってケーシング１３２に支持されている。軸受１３８、１４０は、内輪がそれぞれ第１、第２フランジ体１２２、１２６に一体化されており、外輪が別体としてケーシング１３２の内周に支持される構成となっている。なお、この実施形態では、第１フランジ体１２２が図示せぬ相手機械に対する出力軸として機能している。また、本実施形態では、キャリヤ体１２１は第２フランジ体１２６を備えて内ピン１２４を両持ちする形態とされているが、内ピンを片持ちする形態のキャリヤ体であってもよい。

前記内歯歯車１３０は、円筒形状の内歯１３０Ａとその内歯１３０Ａを回転可能に支持する支持部１３０Ｂとを有し、支持部１３０Ｂがケーシング１３２と一体とされている。内歯歯車１３０と第１、第２、第３外歯歯車１１６、１１８、１２０との間には、僅少の歯数差が存在する。なお、ケーシング１３２と第１フランジ体１２２の間には、オイルシール１４４が配置されている。

次に、本実施形態の作用について主に図１を用いて説明する。

図示せぬモータの駆動により、入力軸１０２が回転すると、入力軸１０２の外周に設けられた偏心体１０３が入力軸１０２と一体的に偏心回転する。偏心体１０３の回転により、各偏心体１０４、１０６、１０８にそれぞれ対応する各外歯歯車１１６、１１８、１２０も入力軸１０２の周りで揺動回転しようとする。しかし、内歯歯車１３０によってその自転が拘束されているため、各外歯歯車１１６、１１８、１２０は内歯歯車１３０に接しながら殆ど揺動のみの動作を行なうことになる。このとき、内ピン孔１１６Ａ、１１８Ａ、１２０Ａ及び内ピン１２４（及び内ローラ１２８）によってその揺動成分が吸収され、この結果、固定状態にある内歯歯車１３０に対して、第１、第２、第３外歯歯車１１６、１１８、１２０が内歯歯車１３０との歯数差に相当する分だけそれぞれ相対回転する。即ち、第１、第２、第３外歯歯車１１６、１１８、１２０と内歯歯車１３０との歯数差から生じる自転成分のみがキャリヤ体１２１へと伝達される。これにより、（内歯歯車１３０と第１外歯歯車１１６（或いは第２外歯歯車１１８、第３外歯歯車１２０）の歯数差）／（外歯歯車１１６（１１８、１２０）の歯数）に相当する減速比の減速を実現することができる。減速出力は、第１フランジ体１２２側から相手機械の入力軸に対して提供される。

従来技術によれば、図４、図５に示す如く、３つの偏心体４、６、８を互いに１２０度の等しい偏心位相で配置することで、各偏心体４、６、８で、均等に入力軸２にかかるトルクを分配することを想定していた。そのため、各偏心体４、６、８の軸方向Ｏ長さｌ１、ｌ２、ｌ３をいずれも等しく（ｌ１＝ｌ２＝ｌ３）し、各偏心体４、６、８の外周には同じ軸方向Ｏ長さｌ４、ｌ５、ｌ６（ｌ４＝ｌ５＝ｌ６）の各偏心体軸受１０、１２、１４を配置するようにしていた。

しかしながら、入力軸２にトルクがかかると、入力軸２を支持する軸受３４、３６の転動体が内外輪との間に有する隙間（遊び）に従い、入力軸２が傾斜する。このとき、軸方向Ｏ両端にある第１、第３偏心体４、８では、入力軸２の傾斜により第１、第３偏心体軸受１０、１４への荷重を逃がす（低減させる）ことが可能となる。しかし、第２偏心体６は、第１、第３偏心体４、８のように傾斜することができず、当該トルクによって生じる荷重がそのまま対応する第２偏心体軸受１２にかかることとなる。さらに、第１、第３偏心体軸受１０、１４で逃げた荷重が第２偏心体軸受１２に加算される。即ち、第２偏心体６から第２偏心体軸受１２にかかる荷重が、各偏心体４、６、８で等しい１２０度の偏心位相であるにもかかわらず、実際には他の偏心体４、８の場合に比べて大きくなることを見出した。つまり、第２偏心体軸受１２には、より大きな荷重がかかり、第２偏心体軸受１２が設計で想定したよりも早期に破損するおそれがあった。

これに対して、本実施形態においては、第１、第２偏心体１０４、１０８の軸方向Ｏ長さＬ１、Ｌ３よりも、第２偏心体１０６の軸方向Ｏ長さＬ２が長くされている（Ｌ２＞Ｌ１＝Ｌ３）。即ち、第２偏心体１０６の外周面積は、第１、第３偏心体１０４、１０８の外周面積よりも大きくされている。この結果、第２偏心体１０６では、図４、図５に示す全ての偏心体４、６、８の軸方向Ｏ長さｌ１、ｌ２、ｌ３が等しくされている場合に比べ、第２偏心体軸受１１２に対する単位面積当たりの荷重をより低減することが可能となる。具体的に言えば、第２偏心体１０６に対応する第２偏心体軸受１１２のころの軸方向Ｏ長さＬ５を長くすることで、従来よりも第２偏心体軸受１１２のころに対する単位面積当たりの負荷をより低減することが可能となる。従って、第２偏心体軸受１１２のころの軸方向Ｏ長さＬ５を長くすることで、第２偏心体軸受１１２のころの強度不足を解消できるので、第２偏心体１０６の軸方向位置における減速機１００の強度不足を解消することが可能となる。

なお、本実施形態においては、第２偏心体１０６の軸方向Ｏ長さＬ２を、第１、第３偏心体１０４、１０８の軸方向Ｏ長さＬ１、Ｌ３の１．１〜１．３倍としている。このような大小関係とすることにより、本実施形態で実際に用いられる軸受１３４、１３６の径方向隙間に従って生じる第２偏心体１０６から第２外歯歯車１１８にかかる荷重の偏りによるころの早期破損を防止することができる。なお、必ずしも、第２偏心体の軸方向Ｏ長さＬ２を、第１、第３偏心体の軸方向Ｏ長さＬ１、Ｌ３の１．１〜１．３倍としなくてもよい。このような大小関係は、入力軸を支持する軸受の間隔やその軸受の種類、想定されるトルクの大きさ、偏心体の数、偏心量等によって適宜最適化することができる。

また、本実施形態においては、第２偏心体１０６と第１偏心体１０４（第３偏心体１０８）の軸方向Ｏ長さの差Ｌ２−Ｌ１（Ｌ２−Ｌ３）よりも、第２偏心体１０６に対応する第２外歯歯車１１８と第１偏心体１０４（第３偏心体１０８）に対応する第１外歯歯車１１６（第３外歯歯車１２０）の軸方向Ｏ長さの差Ｌ８−Ｌ７（Ｌ８−Ｌ９）の方が小さくされている。更には、第２偏心体１０６及び第２偏心体軸受１１２はそれぞれ、他の偏心体１０４、１０８及び他の偏心体軸受１１０、１１４よりも軸方向Ｏ長さが長くされているにもかかわらず、第２偏心体１０６及び第２偏心体軸受１１２に対応する第２外歯歯車１１８の軸方向Ｏ長さＬ８は長くならず、他の外歯歯車１１６、１２０の軸方向Ｏ長さＬ７、Ｌ９と等しくされている（各外歯歯車１１６、１１８、１２０の軸方向Ｏ長さＬ７、Ｌ８、Ｌ９が等しくされている（Ｌ８＝Ｌ７＝Ｌ９））。即ち、第１、第２、第３外歯歯車１１６、１１８、１２０は全て等しくされている。このため、回転バランスが崩れることを防止でき、入力軸１０２の回転中心のずれを防止することが可能となる。なお、必ずしも、各外歯歯車の軸方向Ｏ長さＬ７、Ｌ８、Ｌ９が等しくされていなくてよい。例えば、第２偏心体軸受のころに当接する第２外歯歯車の内周部分だけが軸方向Ｏ長さが他の外歯歯車に比べて長くされていてもよいし、第２外歯歯車全体の軸方向Ｏ長さが他の外歯歯車に比べて長くされていてもよい。更には、第２偏心体と第１偏心体（第３偏心体）の軸方向Ｏ長さの差Ｌ２―Ｌ１（Ｌ２−Ｌ３）よりも、第２偏心体に対応する第２外歯歯車と第１偏心体（第３偏心体）に対応する第１外歯歯車（第３外歯歯車）の軸方向Ｏ長さの差Ｌ８−Ｌ７（Ｌ８−Ｌ９）の方が小さくされている必要もない。なお、本実施形態においては、第２偏心体１０６と第１偏心体１０４（第３偏心体１０８）の軸方向Ｏ長さの差Ｌ２−Ｌ１（Ｌ２−Ｌ３）は、第２偏心体軸受１１２と第１偏心体軸受１１０（第３偏心体軸受１１４）の軸方向Ｏ長さの差Ｌ５−Ｌ４（Ｌ５−Ｌ６）と等しくされているが、必ずしもそのような関係でなくてよい。

従って、本実施形態においては、図４に示す減速機１の偏心体３全体の軸方向Ｏ長さを減速機１００の偏心体１０３全体の軸方向Ｏ長さと同一とすることで、減速機１００の大きさを減速機１と同一に保つことができ、減速機１００全体の強度を向上させることができる。即ち、本実施形態においては、減速機１００をコンパクトに保ちながら、従来に比べて減速機１００の長寿命化や高トルク伝達化が可能となる。

本発明について上記実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでも無い。

例えば、上記実施形態においては、３つの偏心体１０４、１０６、１０８を有する減速機１００に本発明を適用していたが、本発明はこれに限定されず、４つ以上の偏心体を有する減速機に本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態においては、内歯歯車１３０の軸心Ｏに偏心体１０３を有する軸（入力軸１０２）が配置されるセンタークランクタイプの偏心揺動型の減速機１００に本発明を適用していたが、本発明はこれに限定されず、偏心体を有する軸が内歯歯車の軸心からオフセットして複数配置される振り分けタイプの偏心揺動型の減速機にも本発明を適用することができる。

本発明は、３つ以上の偏心体と、各偏心体にそれぞれ対応する外歯歯車と、を有する偏心揺動型の減速機に広く適用できる。

１、１００…減速機
２、１０２…入力軸
３、４、６、８、１０３、１０４、１０６、１０８…偏心体
９、１０、１２、１４、１０９、１１０、１１２、１１４…偏心体軸受
１５、１６、１８、２０、１１５、１１６、１１８、１２０…外歯歯車
２２、２６、１２２、１２６…フランジ体
２４、１２４…内ピン
３０、１３０…内歯歯車
３２、１３２…ケーシング
３４、３６、１３４、１３６、１３８、１４０…軸受
１２１…キャリヤ体
１２８…内ローラ
１４２…ボルト
１４４…オイルシール

Claims (4)

1. ３つ以上の偏心体と、各偏心体にそれぞれ対応する外歯歯車と、を有する偏心揺動型の減速機であって、
   前記３つ以上の偏心体は、３６０度／（該偏心体の数）の偏心位相で配置され、
   該３つ以上の偏心体のうちの軸方向両端にある２つの外側偏心体の軸方向長さよりも、該外側偏心体の内側にある内側偏心体の軸方向長さが長くされている
   ことを特徴とする減速機。
2. 請求項１において、
   前記内側偏心体と前記外側偏心体の軸方向長さの差よりも、前記外歯歯車のうちの、該内側偏心体に対応する内側外歯歯車と該外側偏心体に対応する外側外歯歯車の軸方向長さの差の方が小さくされている
   ことを特徴とする減速機。
3. 請求項２において、
   前記外側外歯歯車と前記内側外歯歯車の軸方向長さが等しくされている
   ことを特徴とする減速機。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記内側偏心体の軸方向長さを、前記外側偏心体の軸方向長さの１．１〜１．３倍とする
   ことを特徴とする減速機。
   

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