JP2017125597A - 歯車伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で潤滑性を向上することができる歯車伝達装置を提供する。【解決手段】波動歯車伝達装置１が、内周に内歯２１を有する内歯車２と、外周に外歯３３を有する外歯車３とを備える。内歯２１の歯底円半径Ｒｆ１とピッチ円半径Ｒｐとの差分（Ｒｆ１−Ｒｐ）に相当する内歯２１の歯元たけＨｆ１が、外歯３３の歯先円半径Ｒａ２とピッチ円半径Ｒｐとの差分（Ｒａ２−Ｒｐ）に相当する外歯３３の歯先たけＨａ２よりも、所定量ｅ以上大きくされている（Ｈｆ１−Ｈａ２≧ｅ）。内歯２１の歯底２１ｂと外歯３３の歯先３３ａとの間に、潤滑剤溜まりＪが形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、歯車伝達装置に関する。

内歯を有する内歯車と外歯を有する外歯車とを噛み合わせる歯車伝達装置において、潤滑性を向上する技術が種々提案されている。
例えば、特許文献１では、内歯車の歯溝に、潤滑剤を溜める溝が形成されている。
また、特許文献２では、ケースの内周面の第１窪みに挿入されたピンによって、内歯が形成され、ケースの内周面において、隣接する内歯間に、潤滑剤を保持する第２窪みが形成されている。

特表２００５−５１７１３９号公報 特開２０１１−１４０９８１号公報

しかしながら、溝や窪みを形成するため、構造が複雑である。
本発明の目的は、簡単な構造で潤滑性を向上することができる歯車伝達装置を提供することである。

請求項１の発明は、内周に複数の内歯（２１）を有する内歯車（２）と、外周に複数の外歯（３３）を有する外歯車（３）と、を備え、前記内歯の歯底円半径（Ｒｆ１）とピッチ円半径（Ｒｐ）との差分に相当する前記内歯の歯元たけ（Ｈｆ１）が、前記外歯の歯先円半径（Ｒａ２）とピッチ円半径との差分に相当する前記外歯の歯先たけ（Ｈａ２）よりも、所定量（ｅ）以上大きくされて、前記内歯の歯底と前記外歯の歯先との間に、潤滑剤溜まり（Ｊ）が形成されている歯車伝達装置（１）を提供する。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項２の発明は、内周に複数の内歯（２１Ｑ）を有する内歯車（２Ｑ）と、外周に複数の外歯（３３Ｑ）を有する外歯車（３Ｑ）と、を備え、前記外歯の歯底円半径（Ｒｆ２）とピッチ円半径との差分に相当する前記外歯の歯元たけ（Ｈｆ２）が、前記内歯の歯先円半径（Ｒａ１）とピッチ円半径との差分に相当する前記内歯の歯先たけ（Ｈａ１）よりも、所定量（ｅＱ）以上大きくされて、前記外歯の歯底と前記内歯の歯先との間に、潤滑剤溜まり（ＪＱ）が形成されている歯車伝達装置（１Ｑ）を提供する。

請求項３のように、前記所定量以上は、モジュールをｍとして、０．２５ｍ以上であってもよい。
請求項４のように、前記内歯車は剛性内歯車であり、前記外歯車は可撓性外歯車であり、前記可撓性外歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯車を楕円状に撓めて前記剛性内歯車に対して部分的に噛合させて噛合位置を周方向に移動させる波動発生器（４）を備えていてもよい。

請求項１の発明では、内歯の歯元たけを外歯の歯先たけよりも所定量以上大きくする簡単な構造で、内歯の歯底と外歯の歯先との間に潤滑剤溜まりを形成して潤滑性を向上することができる。
請求項２の発明では、外歯の歯元たけを内歯の歯先たけよりも所定量以上大きくする簡単な構造で、歯底と内歯の歯先との間に潤滑剤溜まりを形成して潤滑性を向上することができる。

請求項３の発明では、潤滑剤溜まりとして十分な容量が確保される。
請求項４の発明では、摩耗を発生し易い傾向のある波動歯車伝達において、前記潤滑剤溜まりからの潤滑剤供給により、摩耗発生を抑制することができる。

本発明の第１実施形態の歯車伝達装置としての波動歯車伝達装置の概略断面図である。 第１実施形態において、波動歯車伝達装置の要部の模式図であり、可撓性外歯車が楕円形に撓まされて剛性内歯車と噛み合う状態を示している。 （ａ）は、第１実施形態において、噛み合い状態の内歯および外歯の模式的側面図であり、（ｂ）は、第１実施形態の内歯の概略図であり、（ｃ）は、第１実施形態の外歯の概略図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態において、噛み合い状態の内歯および外歯の模式的側面図であり、（ｂ）は、第２実施形態の内歯の概略図であり、（ｃ）は、第２実施形態の外歯の概略図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の歯車伝達装置としての波動歯車伝達装置の概略断面図である。図１に示すように、波動歯車伝達装置１は、剛性内歯車２と、可撓性外歯車３と、波動発生器４と、入力軸５と、第１端部材６と、第２端部材７と、第１軸受８と、第２軸受９と、クロスローラベアリング１０とを備えている。

入力軸５は、モータの出力軸等の回転源に接続固定される。また、第１端部材６は、当該第１端部材６に対して回転負荷を提供する第１負荷部材（図示せず）に接続固定される。第１端部材６は、波動歯車伝達装置１の出力部材を構成する。第２端部材７は、当該第２端部材７に対して固定負荷を提供する第２負荷部材（図示せず）に接続固定される。第２負荷部材は、第２端部材７を回転しないように拘束する。波動歯車伝達装置１は、減速機または増速機に用いられる。

第１端部材６および第２端部材７は、装置軸線１ａの方向に離隔して配置されている。第１端部材６および第２端部材７は環状の部材であり、第１端部材６および第２端部材７の中心軸線は、装置軸線１ａに一致している。
入力軸５は、第１端部材６および第２端部材７の中心を、装置軸線１ａの方向に向けて貫通するように延びている。入力軸５は、第１端部材６および第２端部材７の内周面６ａ，７ａによって、それぞれ、第１軸受８および第２軸受９を介して、回転可能に支持されている。第１軸受８および第２軸受９は、例えば玉軸受からなる。

剛性内歯車２と、可撓性外歯車３と、波動発生器４と、クロスローラベアリング１０とは、装置軸線１ａの方向に関して、第１端部材６と第２端部材７との間に挟まれている。クロスローラベアリング１０は、外輪１１と、内輪１２と、ローラ１３とを含む。
剛性内歯車２は、装置軸線１ａの方向に関して、第２端部材７とクロスローラベアリング１０の内輪１２との間に配置されている。第２端部材７と剛性内歯車２と内輪１２とが、固定ねじ１４によって一体回転可能に連結されている。固定ねじ１４は、第２端部材７の円周方向に一定の間隔で複数本設けられる。剛性内歯車２は、内周面２ａに複数の内歯２１を形成している。

可撓性外歯車３は、胴部３１と、連結壁３２とを含む。胴部３１は、円筒状をなし、装置軸線１ａの方向（軸方向Ｘ）に関して、第１端部３１１と第２端部３１２とを有している。第１端部３１１は、第１端部材６に対向している。第２端部３１２は、第２端部材７に対向している。
胴部３１の外周３１ａには、剛性内歯車２の内側に配置されて、剛性内歯車２の内歯２１に噛み合い可能な外歯３３が形成されている。

連結壁３２は、胴部３１の第１端部３１１から径方向外方に延びる環状板からなる。連結壁３２は、その外周縁に、環状のボス部３４を形成している。すなわち、可撓性外歯車３は、シルクハット状をなしている。
連結壁３２のボス部３４は、装置軸線１ａの方向に関して、クロスローラベアリング１０の外輪１１と第１端部材６との間に挟まれている。第１端部材６と可撓性外歯車３と外輪１１とが、固定ねじ１５によって一体回転可能に連結されている。固定ねじ１５は、第１端部材６の円周方向に一定の間隔で複数本設けられる。

入力軸５の外周面５ａおよび第１端部材６の内周面６ａの間は、入力軸５と第１端部材６の相対回転を許容するオイルシール１６によって封止されている。入力軸５の外周面５ａと第２端部材７の内周面７ａとの間は、入力軸５と第２端部材７の相対回転を許容するオイルシール１７によって封止されている。クロスローラベアリング１０の外輪１１と内輪１２との間は、外輪１１と内輪１２との相対回転を許容するオイルシール１８によって封止されている。

オイルシール１６〜１８によって、波動歯車伝達装置１の内部が密封されている。波動歯車伝達装置１の内部には、グリース等の潤滑剤が充填されている。
図１および模式図である図２に示すように、波動発生器４は、ベアリング４１と、楕円カム４２とを含む。ベアリング４１は、可撓性を有している。楕円カム４２は、ベアリング４１の内周側に配置されている。楕円カム４２は、ベアリング４１を外周側に弾性変形させる。

ベアリング４１は、内輪４３と、外輪４４と、ボール４５と、リテーナ（図示せず）とを含む。内輪４３および外輪４４は、可撓性を有している。ボール４５は、内輪４３と外輪４４の間に、自転及び公転可能に挟持されている。
前記リテーナは、ボール４５を互いに離隔して保持するようになっている。ベアリング４１は、楕円カム４２が設けられていない状態では真円形状になっている。

楕円カム４２は、入力軸５の外周面５ａに一体に形成されている。楕円カム４２は、入力軸５の外周面５ａにねじ止め等により固定されるものであってもよい。
楕円カム４２の長径は、ベアリング４１の内輪４３の内径より大きく設定され、楕円カム４２の短径は、内輪４３の内径より小さく設定されている。このため、楕円カム４２が内輪４３の内周側に配置されることにより、長径部の２箇所で内輪４３を外周側に押圧して内輪４３を楕円形に弾性変形させる。楕円カム４２が回転することに伴って長径部が回転し、弾性変形した内輪４３は、楕円カム４２と一体回転する。

外輪４４は、可撓性外歯車３の内周側に固定されており、可撓性外歯車３と一体回転する。内輪４３と外輪４４とは独立して回転可能であるので、内輪４３は楕円カム４２の回転と一体回転し、外輪４４は内輪４３により楕円形に撓められる。
これにより、波動発生器４は、可撓性外歯車３を略楕円形に撓ませると共に、その長径部の２箇所で部分的に剛性内歯車２と可撓性外歯車３とを係合させる。

すなわち、波動発生器４は、可撓性外歯車３の径方向反対側の２箇所を外周側に向けて押圧し楕円形に弾性変形させることにより、長径部の外歯３３を内歯２１に噛合させる。そして、波動発生器４は、可撓性外歯車３と剛性内歯車２との噛み合わせ位置を周方向に移動することにより、可撓性外歯車３と剛性内歯車２とを差動させる。
モータの出力軸等の回転源（図示せず）に連結された入力軸５が高速回転すると、楕円形状の波動発生器４によって楕円形状に撓められて円周方向の２か所で内歯２１に噛み合っている外歯３３の噛合部分は円周方向に移動する。外歯３３と内歯２１の歯数は異なっているので、歯数差に応じた相対回転がこれらの外歯３３と内歯２１の間に発生する。この回転は、入力回転数に比べて大幅に減速されたものとなる。その減速回転が、前記負荷部材に接続された第１端部材６（出力部材）から出力されて、負荷部材（図示せず）に伝達される。

図３（ａ）は、噛み合い状態の内歯２１および外歯３３の模式的側面図である。図３（ｂ）は、内歯２１の概略図であり、図３（ｃ）は外歯３３の概略図である。
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、内歯２１の歯元たけＨｆ１が、外歯３３の歯先たけＨａ２よりも所定量ｅ以上大きくされている。すなわち、下記の関係式（１）が成立している。

Ｈｆ１−Ｈａ２≧ｅ …（１）
これにより、図３（ａ）に示すように、内歯２１の歯底２１ｂと外歯３３の歯先３３ａとの間に、潤滑剤溜まりＪが形成されている。
所定量ｅは、モジュールをｍとして０．２５×ｍとされている（ｅ＝０．２５×ｍ）。したがって、下記の関係式（２）が成立している。

Ｈｆ１−Ｈａ２≧０．２５×ｍ …（２）
ここで、内歯２１の歯元たけＨｆ１は、内歯２１の歯底円半径Ｒｆ１とピッチ円半径Ｒｐとの差分に相当する。すなわち、下記の関係式（３）が成立している。
Ｈｆ１＝Ｒｆ１−Ｒｐ …（３）
また、外歯３３の歯先たけＨａ２は、外歯３３の歯先円半径Ｒａ２とピッチ円半径Ｒｐとの差分に相当する。すなわち、下記の関係式（４）が成立している。

Ｈａ２＝Ｒａ２−Ｒｐ …（４）
本実施形態では、内歯２１の歯元たけＨｆ１を外歯３３の歯先たけＨａ２よりも所定量ｅ以上大きくする簡単な構造で、内歯２１の歯底２１ｂと外歯３３の歯先３３ａとの間に潤滑剤溜まりＪを形成して潤滑性を向上することができる。
また、モジュールをｍとして、内歯２１の歯元たけＨｆ１が、外歯３３の歯先たけＨａ２よりも、所定量ｅ（ｅ＝０．２５×ｍ）以上大きくされているので、潤滑剤溜まりＪとして十分な容量が確保される。

また、摩耗を発生し易い傾向のある波動歯車伝達において、潤滑剤溜まりＪから噛み合い領域への潤滑剤供給により、摩耗発生を抑制することができる。
（第２実施形態）
図４（ａ）は、本発明の第２実施形態の波動歯車伝達装置１Ｑにおいて、噛み合い状態の剛性内歯車２Ｑの内歯２１Ｑおよび可撓性外歯車３Ｑの外歯３３Ｑの模式的側面図である。図４（ｂ）は、内歯２１Ｑの概略図であり、図４（ｃ）は外歯３３Ｑの概略図である。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、外歯３３Ｑの歯元たけＨｆ２が、内歯２１Ｑの歯先たけＨａ１よりも所定量ｅＱ以上大きくされている。すなわち、下記の関係式（１）が成立している。
Ｈｆ２−Ｈａ１≧ｅＱ …（５）
これにより、図４（ａ）に示すように、外歯３３Ｑの歯底３３Ｑｂと内歯２１Ｑの歯先２１Ｑａとの間に、潤滑剤溜まりＪが形成されている。

所定量ｅＱは、モジュールをｍとして０．２５×ｍとされている（ｅＱ＝０．２５×ｍ）。したがって、下記の関係式（６）が成立している。
Ｈｆ２−Ｈａ１≧０．２５×ｍ …（６）
ここで、内歯２１Ｑの歯先たけＨａ１は、内歯２１Ｑの歯先円半径Ｒａ１とピッチ円半径Ｒｐとの差分に相当する。すなわち、下記の関係式（７）が成立している。

Ｈａ１＝Ｒｐ−Ｒａ１ …（７）
また、外歯３３Ｑの歯元たけＨｆ２は、外歯３３Ｑの歯底円半径Ｒｆ２とピッチ円半径Ｒｐとの差分に相当する。すなわち、下記の関係式（８）が成立している。
Ｈｆ２＝Ｒｐ−Ｒｆ２ …（８）
本実施形態では、外歯３３Ｑの歯元たけＨｆ２を内歯２１Ｑの歯先たけＨａ１よりも所定量ｅＱ以上大きくする簡単な構造で、外歯３３Ｑの歯底３３Ｑｂと内歯２１Ｑの歯先２１Ｑａとの間に潤滑剤溜まりＪＱを形成して潤滑性を向上することができる。

また、モジュールをｍとして、外歯３３Ｑの歯元たけＨｆ２が、内歯２１Ｑの歯先たけＨａ１よりも、所定量ｅＱ（ｅＱ＝０．２５×ｍ）以上大きくされているので、潤滑剤溜まりＪＱとして十分な容量が確保される。
また、摩耗を発生し易い傾向のある波動歯車伝達において、潤滑剤溜まりＪＱからの潤滑剤供給により、摩耗発生を抑制することができる。

本発明は各前記実施形態に限定されるものではなく、本発明は、波動歯車以外で内歯と外歯を有する歯車伝達装置に適用することができる。その他、本発明は、特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１；１Ｑ…波動歯車伝達装置、２；２Ｑ…剛性内歯車、３；３Ｑ…可撓性外歯車、４…波動発生器、２１；２１Ｑ…内歯、２１ｂ…歯底、２１Ｑａ…歯先、３３；３３Ｑ…外歯、３３ａ…歯先、３３Ｑｂ…歯底、Ｊ；ＪＱ…潤滑剤溜まり、Ｈａ１…（内歯の）歯先たけ、Ｈａ２…（外歯の）歯先たけ、Ｈｆ１…（内歯の）歯元たけ、Ｈｆ２…（外歯の）歯元たけ、Ｒａ１…（内歯の）歯先円半径、Ｒａ２…（外歯の）歯先円半径、Ｒｆ１…（内歯の）歯底円半径、Ｒｆ２…（外歯の）歯底円半径、Ｒｐ…ピッチ円半径、ｅ；ｅＱ…所定量

Claims (4)

1. 内周に複数の内歯を有する内歯車と、
   外周に複数の外歯を有する外歯車と、を備え、
   前記内歯の歯底円半径とピッチ円半径との差分に相当する前記内歯の歯元たけが、前記外歯の歯先円半径とピッチ円半径との差分に相当する前記外歯の歯先たけよりも、所定量以上大きくされて、前記内歯の歯底と前記外歯の歯先との間に、潤滑剤溜まりが形成されている歯車伝達装置。
2. 内周に複数の内歯を有する内歯車と、
   外周に複数の外歯を有する外歯車と、を備え、
   前記外歯の歯底円半径とピッチ円半径との差分に相当する前記外歯の歯元たけが、前記内歯の歯先円半径とピッチ円半径との差分に相当する前記内歯の歯先たけよりも、所定量以上大きくされて、前記外歯の歯底と前記内歯の歯先との間に、潤滑剤溜まりが形成されている歯車伝達装置。
3. 請求項１または２において、前記所定量以上は、モジュールをｍとして、０．２５ｍ以上である歯車伝達装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項において、前記内歯車は剛性内歯車であり、
   前記外歯車は可撓性外歯車であり、
   前記可撓性外歯車の内側に配置され、前記可撓性外歯車を楕円状に撓めて前記剛性内歯車に対して部分的に噛合させて噛合位置を周方向に移動させる波動発生器を備える歯車伝達装置。

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