JP2021113598A - 減速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】歯車同士が適切に噛み合うように調整可能な減速機を提供すること。【解決手段】減速機10は、入力軸30と、軸受40と、入力歯車50と、固定歯車25と、偏心スペーサ60とを備える。入力軸30は、軸線Laに対して偏心した状態に設けられた偏心支持部32を有する。軸受40の内輪部41は、入力軸30の軸方向の一部に設けられた偏心支持部32に取り付けられている。入力歯車50は、軸受40の外輪部42に固定されており、外周部において周方向に並んで配置された複数の第一歯55aからなる第一歯部55を有する。固定歯車25は、第一歯部55と噛み合う位置に配置されており、第一歯部55に対向する位置に並んで配置された複数の固定歯26を有する。偏心スペーサ60は、軸受40の内輪部41と入力軸30の偏心支持部32との間に介在し、かつ、径方向の厚みが周方向において異なっている。【選択図】図6
Description
本発明は、入力される回転角を減じて出力する減速機に関する。
従来、複数の歯車を備えることで、入力される回転角を減じて出力する減速機が存在する。例えば、特許文献1には、駆動軸を含むモータと、モータの回転数を減速させる減速機構部とを備える直線駆動アクチュエータが開示されている。この直線駆動アクチュエータが備える減速機構部は、モータの駆動力が入力されるとともにモータの駆動軸の回転軸線に対して偏心した状態で回転される原動側ギアと、原動側ギアが有する歯数と異なる歯数を有して原動側ギアに噛み合わされ、回転軸線が前記モータの回転軸線上に配置された従動側ギアとを含む。当該減速機構部では、この原動側ギアと従動側ギアとが噛み合って回転することで、モータの単位時間当たりの回転数を減じて出力することができる。
上記従来の減速機構部のように、環状に並ぶ外向きの歯(外歯)を備える原動側ギア(第一歯車)を、環状に並ぶ内向きの歯(内歯)を備える従動側ギア(第二歯車)に内接させて噛合わせる構造を有する減速機では、外歯と内歯との噛み合いの隙間が問題となる。具体的には、内側の第一歯車は、第二歯車の軸心に対して偏心した状態で自転するとともに、第二歯車の軸心を中心に公転する。これにより、第一歯車と第二歯車との噛み合い位置は、第二歯車の周方向で変化する。このとき、外歯と内歯との噛み合いの隙間(バックラッシ)が適切ではない場合、第一歯車の回転(自転及び公転)の抵抗が高くなること、または、噛み合い位置におけるラトル音(異音)が発生すること等の問題が生じる。このような問題を生じさせないための隙間の最適値を、例えば設計時に算出した場合であっても、部品の製造時の公差などにより、実製品で第一歯車と第二歯車との最適な噛み合い状態を再現することは困難である。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、歯車同士が適切に噛み合うように調整可能な減速機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る減速機は、入力軸であって、前記入力軸の軸心に対して偏心した状態に設けられた偏心支持部を有する入力軸と、前記入力軸の偏心支持部に内輪部が取り付けられている軸受と、前記軸受の外輪部に固定され、外周部において周方向に並んで配置された複数の第一歯からなる第一歯部を有する入力歯車と、前記第一歯部と噛み合う位置に配置された固定歯車であって、前記第一歯部に対向する位置に並んで配置された複数の固定歯を有する固定歯車と、前記内輪部と前記偏心支持部との間に介在し、かつ、径方向の厚みが周方向において異なる第一偏心スペーサと、を備える。
本発明によれば、歯車同士が適切に噛み合うように調整可能な減速機を提供することができる。
以下、実施の形態及びその変形例について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態及び変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及び変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。
また、図面は、本発明を示すために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、及び比率とは異なる場合がある。さらに、以下の実施の形態及び特許請求の範囲において、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、2つの方向が平行である、とは、当該2つの方向が完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行であること、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。
(実施の形態)
[1.減速機の全般的な構成及び動作について]
以下、図1〜図4を用いて、実施の形態に係る減速機10の全般的な構成及び動作を説明する。図1は、実施の形態に係る減速機10の外観を示す斜視図である。図2は、実施の形態に係る減速機10の構成概要を示す断面図である。図2では出力軸70及び各歯車(25、50、80)が有する歯については断面ではなく側面が図示されている。また、図2において、入力軸30及び出力歯車80のそれぞれを回転自在に支持する軸受は簡易的に図示されており、その説明は省略する。図2についてのこれらの補足事項は、後述する図7にも適用される。
[1.減速機の全般的な構成及び動作について]
以下、図1〜図4を用いて、実施の形態に係る減速機10の全般的な構成及び動作を説明する。図1は、実施の形態に係る減速機10の外観を示す斜視図である。図2は、実施の形態に係る減速機10の構成概要を示す断面図である。図2では出力軸70及び各歯車(25、50、80)が有する歯については断面ではなく側面が図示されている。また、図2において、入力軸30及び出力歯車80のそれぞれを回転自在に支持する軸受は簡易的に図示されており、その説明は省略する。図2についてのこれらの補足事項は、後述する図7にも適用される。
図3は、実施の形態に係る減速機10の入力側から見た場合の構成概要図である。図4は、実施の形態に係る減速機10の出力側から見た場合の構成概要図である。図3及び図4では、各構成要素を識別しやすいように、それぞれの構成要素には、図3の断面図と同じハッチングが付されている。また、各歯車(25、50、80)が有する複数の歯については、一部のみを図示し、他の図示は省略されている。また、複数の歯のそれぞれについては簡易的に台形状の部位として図示しているが、各歯の形状に特に限定はなく、インボリュート歯形、サイクロイド歯形、または、これらを合成した歯形などであってもよい。図3及び図4に関するこれらの補足事項は、後述する図6、図8〜図10にも適用される。
減速機10は、入力される回転角及び回転速度を減じてさせて出力する装置である。本実施の形態では、減速機10は、入力軸30の回転速度より小さな回転速度で出力軸70を回転させる構造を有している。減速機10の用途に特に限定はないが、例えば、自動車等の移動体が備えるステアリング装置におけるパワーアシスト用、または、移動体の転舵輪を転舵させる力を発生する転舵駆動用などの用途で用いられる。
図1に示すように、減速機10は、ハウジング20と、ハウジング20に収容された複数の歯車(入力歯車50、出力歯車80、及び固定歯車25)とを備える。入力歯車50は、軸受40を介して入力軸30に取り付けられている。軸受40は、内輪部41及び外輪部42と、内輪部41と外輪部42との間に配置された複数の回転体43とを有し、外輪部42及び内輪部41の一方は他方に対して回転自在に支持されている。回転体43は、例えば球状または円柱状の金属体である。軸受40の内輪部41は、入力軸30に対して偏心した状態で入力軸30に取り付けられている。具体的には、入力軸30は、軸線Laを中心に回転する軸本体部31と、入力軸30の軸方向の一部において軸線Laに対して偏心した状態に設けられた偏心支持部32とを有する。より詳細には、偏心支持部32は、軸線Laの方向(本実施の形態ではZ軸方向と一致する方向であり、以下、単に「軸方向」ともいう。)から見た場合、つまり、軸方向視において円形であり、かつ、中心軸Lb(図3参照)が軸線Laから径方向に離れた位置に配置されている。偏心支持部32の、軸線Laと中心軸Lbとを結ぶ直線上に位置する部分である大径部32aが、軸線Laから径方向に最も離れた外周面を形成する部分である。図3では、大径部32aが、Y軸方向プラス側に位置した状態が図示されている。この偏心支持部32の外周面に、後述する偏心スペーサ60を介して軸受40の内輪部41が固定されており、軸受40の外輪部42には、入力歯車50が固定されている。つまり、入力軸30が回転した場合、軸方向視における入力歯車50の中心は、軸線La周りに回転する。すなわち、入力歯車50は、入力軸30の回転に伴って公転する。
入力歯車50の外周部には周方向に並んで配置された複数の第一歯55aからなる第一歯部55が設けられている。入力歯車50の第一歯部55と噛み合う位置に固定歯車25が配置されている。固定歯車25は、ハウジング20に固定された歯車であり、第一歯部55に対向する位置に並んで配置された複数の固定歯26を有している。また、第一歯部55が有する第一歯55aの数をZaとし、固定歯26の数をZbとした場合、Za>Zbである。上記構造において、入力軸30の回転に伴って入力歯車50が公転した場合、入力歯車50の第一歯部55の一部と固定歯車25との噛み合い位置が、固定歯車25の周方向で移動し、これにより、入力歯車50は、入力軸30とは逆向きに回転する。具体的には、図3に示すように、第一歯部55における、偏心支持部32の大径部32aの外側の位置を含む所定の範囲が、固定歯車25と噛み合いながら、入力歯車50が公転する。このような動きを行う入力歯車50は、例えば、固定歯車25を太陽歯車とする内接式の遊星歯車であると表現できる。
例えば、減速機10を軸方向の出力側(Z軸方向プラス側)から見た場合に、入力軸30が時計回りに回転した場合、第一歯部55と固定歯車25との噛み合い位置も時計回りに移動し、その結果、入力歯車50は、軸受40を中心に反時計回りに回転(自転)する。具体的には、例えばZa=41かつZb=40である場合において、入力軸30が時計回りに360°回転することで第一歯部55と固定歯車25との噛み合い位置が、360°回転した場合を想定する。この場合、入力歯車50は、軸受40周りに、360°×((41−40)/40)=9°だけ反時計回りに回転する。つまり、減速機10は、入力歯車50の回転角(回転速度)をそのまま出力するように構成した場合、減速比が1/40の減速機として動作することができる。
本実施の形態では、減速機10はさらに、軸線Laを中心として回転するように配置された出力軸70と、出力軸70と同軸になるように出力軸70に固定された出力歯車80とを備える。入力歯車50は、出力歯車80と噛み合う複数の第二歯56aからなる第二歯部56を有している。具体的には、出力歯車80は、出力軸70が固定された本体部81と、本体部81の外周部に設けられた第三歯部85とを有する。第三歯部85は、第二歯部56に対向する位置に並んで配置された複数の第三歯85aを有している。また、第二歯部56が有する第二歯56aの数をZcとし、第三歯部85が有する第三歯85a数をZdとした場合、Zc>Zdである。
出力歯車80は入力軸30と同軸であり、かつ、入力歯車50は、入力軸30に対して偏心した状態で回転する。従って、入力歯車50が、入力軸30の回転に伴って公転及び自転した場合、入力歯車50の第二歯部56の一部と出力歯車80との噛み合い位置が、出力歯車80の周方向で移動し、これにより、出力歯車80は、入力軸30とは逆向きに回転する。このとき、入力歯車50に内接する出力歯車80の回転角は、入力歯車50の公転による回転角と、入力歯車50の自転による回転角とを加えた値となる。
例えば、Za=41、Zb=40、Zc=42、Zd=41である場合を想定する。この場合において、上述のように、入力軸30が時計回りに360°回転した場合、入力歯車50は、軸線Laを中心に時計回りに360°公転しながら、9°だけ反時計回りに自転する。従って、入力歯車50が公転することで、第二歯部56と出力歯車80との噛み合い位置は時計回りに、360°移動し、この公転による出力歯車80の軸線La周りの回転角(反時計回り)は、R1=360°×((42−41)/41)である。さらに、入力歯車50の反時計回りの自転(9°)による、出力歯車80の軸線La周りの回転角(反時計回り)は、R2=9°×((42−41)/41)である。従って、入力軸30の時計回りの回転角が360°である場合における。出力歯車80の反時計回りの回転角は、R1+R2=369°×(1/41)=9°である。
つまり、減速機10は、入力軸30の回転角を1/40に減じて出力することができる。すなわち、本実施の形態に係る減速機10は、減速比が1/40の減速機である。なお、上記の各歯数(Za〜Zd)のそれぞれは例示であり、各歯数(Za〜Zd)は、減速機10の用途等から決定される減速比が得られるように、適宜決定されてもよい。
このような基本構成を有する減速機10において、本実施の形態ではさらに、入力歯車50の偏心量を調整するための構造を有している。これにより、入力歯車50の第一歯部55と、固定歯車25との噛み合いを適切な状態にすることができる。具体的には、図2及び図3に示すように、減速機10には、軸受40の内輪部41と入力軸30との間に介在する偏心スペーサ60が備えられている。偏心スペーサ60は、入力軸30の偏心支持部32に支持されており、つまり、入力軸30に対して偏心した状態で配置されている。さらに、偏心スペーサ60も、偏心した位置に、偏心支持部32に偏心スペーサ60を取り付けるための円形の開口部を有している。この偏心スペーサ60について、さらに図5及び図6を参照しながら詳細に説明する。
[2.偏心スペーサ構成及びその効果について]
図5は、実施の形態に係る偏心スペーサ60の外観を示す斜視図である。図6は、実施の形態に係る偏心スペーサ60による入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態の調整例を示す図である。図6では、減速機10の入力側から見た場合の入力歯車50と固定歯車25との噛み合い部分が拡大して示されている。
図5は、実施の形態に係る偏心スペーサ60の外観を示す斜視図である。図6は、実施の形態に係る偏心スペーサ60による入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態の調整例を示す図である。図6では、減速機10の入力側から見た場合の入力歯車50と固定歯車25との噛み合い部分が拡大して示されている。
本実施の形態に係る偏心スペーサ60は、第一偏心スペーサの一例であり、図6に示すように、円環状の部材である。具体的には、偏心スペーサ60の外形は、図3及び図6に示すように円形であり、かつ、偏心した位置に円形の開口部61を有している。つまり、偏心スペーサ60は、径方向の厚みが周方向において均一ではない形状に形成されている。具体的には、厚みが最も大きい厚肉部60aと、厚みが最も小さい薄肉部60bとが形成されている。つまり、厚肉部60aの厚みTaと薄肉部60bの厚みTbとはTa>Tbの関係にある。偏心スペーサ60の素材は特に限定はないが、例えば、ポリフェニレンスルファイド(PPS)もしくはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの耐熱性の高い樹脂、または、鉄またはステンレス鋼(SUS)などの金属が採用される。
このように構成された偏心スペーサ60の開口部61に、入力軸30の偏心支持部32が嵌め合わされ、偏心スペーサ60の外周面62に、軸受40の内輪部41が嵌め合わされる。この状態において、偏心スペーサ60は、偏心支持部32に対して周方向に回転可能である。従って、例えば、偏心スペーサ60の偏心支持部32に対する回転位置(位相)を、図6に示す偏心支持部32の大径部32aの外側に厚肉部60aが位置する位相にした場合、第一歯部55と固定歯車25との噛み合い部分における隙間が最も小さくなる。この隙間は例えばゼロ、あるいは負隙間とし、偏心支持部32の大径部32aの外側に厚肉部60aが位置する位相になる前に隙間がゼロになるようにしてもよい。
偏心スペーサ60を、その位相から図6における時計回りまたは反時計回りに回転させることで、偏心スペーサ60の、大径部32aの外側に位置する部分の厚みは小さくなる。そして、偏心スペーサ60の薄肉部60bが大径部32aの外側に位置した場合、第一歯部55と固定歯車25との噛み合い部分における隙間が最も大きくなる。なお、この場合においても軸線Laから偏心スペーサ60の外周面62までの距離の最大値は、軸線Laから大径部32aを通過して薄肉部60bの外側の外周面62に至るまでの距離である。すなわち、偏心支持部32の偏心量D(偏心支持部32の中心軸Lbと軸線Laとの距離、図6参照)と、厚肉部60aの厚みTa及び薄肉部60bの厚みTbの差分との関係は、D>Ta−Tbである。従って、例えば減速機10の組み立て時において、入力軸30の偏心支持部32における大径部32aを基準として、偏心スペーサ60の位相を変更することで、第一歯部55と固定歯車25との噛み合い部分における隙間の大きさを調整することができる。なお、偏心スペーサ60に、治具を挿入するための軸方向の穴(図示せず)を設けることで、当該治具を用いて位相を変更することができる。
ここで、入力軸30を回転させた場合、例えば、偏心スペーサ60の内周面と偏心支持部32の外周面とが滑り合うことで、位相の調整後の偏心スペーサ60が、偏心支持部32周りに回転することも考えられる。つまり、入力軸30の回転時において、偏心スペーサ60と内輪部41との連れ周りが発生することも考えられる。しかしながら、本実施の形態では、入力軸30の回転時における、偏心スペーサ60の内周面を偏心支持部32の外周面に対して滑らせる回転方向の力よりも、当該内周面と当該外周面との間で生じる静止摩擦力の方が大きい。つまり、この条件を満たすように、偏心スペーサ60の開口部61のサイズ、または、当該内周面または当該外周面の粗さ等が決定されている。これにより、入力軸30の回転時における偏心スペーサ60と内輪部41との連れ周りは実質的に防止される。
以上説明したように、本実施の形態に係る減速機10は、入力軸30と、軸受40と、入力歯車50と、固定歯車25と、偏心スペーサ60とを備える。入力軸30は、軸線Laに対して偏心した状態に設けられた偏心支持部32を有する。軸受40の内輪部41は、入力軸30の軸方向の一部に設けられた偏心支持部32に取り付けられている。入力歯車50は、軸受40の外輪部42に固定されており、外周部において周方向に並んで配置された複数の第一歯55aからなる第一歯部55を有する。固定歯車25は、第一歯部55と噛み合う位置に配置されており、第一歯部55に対向する位置に並んで配置された複数の固定歯26を有する。偏心スペーサ60は、軸受40の内輪部41と入力軸30の偏心支持部32との間に介在し、かつ、径方向の厚みが周方向において異なっている。
この構成によれば、本実施の形態に係る減速機10では、入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態を、偏心スペーサ60によって調整することができる。例えば、偏心スペーサ60を、入力軸30の偏心支持部32周りに回転させることで、入力歯車50の第一歯部55を、固定歯車25の固定歯26に対して近づけることができ、これにより、入力歯車50と固定歯車25との噛み合い部分における隙間(バックラッシ)を減少させることができる。その結果、入力歯車50と固定歯車25との噛み合いにおけるがたつき、または、異音の発生が抑制される。また、偏心スペーサ60の位相の変更という可逆的な作業により入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態が調整される。そのため、当該噛み合い状態の調整を行って減速機10を稼働させた後に、調整をやり直すことも可能である。このように、本実施の形態に係る減速機10によれば、歯車同士が適切に噛み合うように調整することが可能である。
また、本実施の形態に係る減速機10はさらに、入力軸30と同一軸線上(軸線La上)に配置された出力軸70と、出力軸70と同軸になるように出力軸70に固定された出力歯車80と、を備える。入力歯車50はさらに、出力歯車80と噛み合う複数の第二歯56aを有する。
このように、本実施の形態では、入力軸30の回転軸である軸線Laに対して偏心した状態で回転(自転)する入力歯車50に対し、軸線La上で出力を取り出せるように、入力軸30と同軸上にある出力軸70が配置されている。これにより、例えば、減速された回転数でかつ高トルクの出力を出力軸70に伝達することができる。従って、減速機10によれば、例えば、減速機10を備える装置のコンパクト化が可能である。
以上、実施の形態に係る減速機10について説明したが、減速機10は、図2〜図6に示す構成とは異なる構成を備えてもよい。そこで、以下に、減速機10についての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
(変形例1)
図7は、実施の形態の変形例1に係る減速機10aの構成概要を示す断面図である。図8は、実施の形態の変形例1に係る偏心スペーサ65による入力歯車50と出力歯車80との噛み合い状態の調整例を示す図である。図8では、本変形例に係る減速機10aを出力側から見た場合の入力歯車50と出力歯車80との噛み合い部分が拡大して示されている。
図7は、実施の形態の変形例1に係る減速機10aの構成概要を示す断面図である。図8は、実施の形態の変形例1に係る偏心スペーサ65による入力歯車50と出力歯車80との噛み合い状態の調整例を示す図である。図8では、本変形例に係る減速機10aを出力側から見た場合の入力歯車50と出力歯車80との噛み合い部分が拡大して示されている。
図7に示すように、本変形例に係る減速機10aは、実施の形態に係る減速機10が備える構成に加え、入力歯車50の第二歯部56と出力歯車80との噛み合い状態を調整するための偏心スペーサ65が備えられている。偏心スペーサ65は第二偏心スペーサの一例である。
具体的には、本変形例において、入力歯車50は、環状の本体部51と、環状の第二歯部56と、偏心スペーサ65とを有する。本体部51は、第二歯部56を有し、軸受40の外輪部42に取り付けられている。第二歯部56は、複数の第二歯56aを有し、本体部51に取り付けられている。偏心スペーサ65は、第二歯部56と本体部51との間に介在し、かつ、径方向の厚みが周方向において異なる形状に形成されている。
この構成において、図8に示すように、偏心スペーサ65の位相を変更させると、入力歯車50の第二歯部56と出力歯車80との噛み合い部分の内側における偏心スペーサ65の厚みが変わる。これにより、当該噛み合い部分の隙間の大きさが変わる。
すなわち、本変形例に係る減速機10aによれば、第二歯部56と出力歯車80との噛み合い部分における隙間の大きさを調整することができ、これにより、入力歯車50と出力歯車80との噛み合いにおけるがたつき、または、異音の発生が抑制される。つまり、変形例に係る減速機10aでは、入力歯車50と噛み合う固定歯車25及び出力歯車80のそれぞれにおける噛み合い状態が改善するように、噛み合い部分における隙間の大きさを調整することができる。
(変形例2)
図9は、実施の形態の変形例2に係る入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態の第1の例を示す図である。図10は、実施の形態の変形例2に係る入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態の第2の例を示す図である。図9及び図10では、本変形例に係る減速機10bを出力側から見た場合の入力歯車50と固定歯車25との噛み合い部分が拡大して示されている。
図9は、実施の形態の変形例2に係る入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態の第1の例を示す図である。図10は、実施の形態の変形例2に係る入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態の第2の例を示す図である。図9及び図10では、本変形例に係る減速機10bを出力側から見た場合の入力歯車50と固定歯車25との噛み合い部分が拡大して示されている。
図9に示すように、本変形例に係る減速機10bは、錘90を備える点に特徴を有している。具体的には、本変形例に係る偏心スペーサ60には、径方向の厚みが他よりも大きい部分に、偏心スペーサ60の密度よりも大きい密度を有する錘90が取り付けられている。なお、偏心スペーサ60の厚みが他よりも大きい部分は、例えば厚肉部60aを含む所定の範囲の部分である。図9に示す例では、偏心スペーサ60に、3つの錘90が周方向に並んで配置されている。
例えば、偏心スペーサ60が、密度が1〜2g/cm3程度の樹脂で形成されている場合、当該樹脂よりも密度の大きい金属(鉄または銅など)で形成された錘90が採用される。錘90は、例えば円柱状に形成され、図9に示すように、偏心スペーサ60に設けられた軸方向に延在する取付穴60cに埋設される。つまり、錘90は、入力軸30の回転に伴って偏心スペーサ60が回転する場合に、他の部材と干渉せず、かつ、遠心力によって偏心スペーサ60から外れない位置及び姿勢で偏心スペーサ60に取り付けられている。
このように偏心スペーサ60に錘90を取り付けた場合、例えば錘90の慣性または遠心力を利用して、偏心スペーサ60を偏心支持部32周りに回転させることができ、これにより、入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態を調整することができる。つまり、本変形例に係る減速機10bによれば、手作業で偏心スペーサ60の位相を調整するのではなく、偏心スペーサ60に作用する遠心力または慣性力により位相を調整することができでる。具体的には以下の通りである。
例えば、図9に示すように、偏心支持部32の大径部32aの回転位置に対し、時計回りにずらした位置に複数の錘90の重心(錘90群の重心)が配置されるように、偏心スペーサ60の初期回転位置を設定する。この状態では、第一歯部55と固定歯車25との噛み合い部分には、最適な値よりも大きな隙間が存在する。さらに、この状態で入力軸30を反時計回りに高速回転させる。これにより、偏心スペーサ60は、錘90群に作用する遠心力により、図10に示すように、錘90群の重心が軸線Laから遠ざかるように位相をずらす。つまり、図10に示す例では、偏心スペーサ60は、偏心支持部32に対して反時計回りに回転し、第一歯部55と固定歯車25との噛み合い部分の隙間がある程度詰まったところで、偏心支持部32に対する回転を止める。すなわち、この場合、入力歯車50と固定歯車25とが互いに噛み合いながら回転している状態で、当該隙間が調整されるため、当該隙間が、入力歯車50及び固定歯車25の噛み合い適した距離になる。このように、本変形例に係る減速機10bによれば、錘90に作用する遠心力を利用して、入力歯車50及び固定歯車25の噛み合い状態を改善させるように、偏心スペーサ60の位相を変更することができる。
また、錘90に作用する慣性力を利用して、偏心スペーサ60の位相を変更することも可能である。例えば、図9に示す状態で入力軸30を反時計回りに高速回転させ、その後、入力軸30の回転を急停止させる。これにより、錘90には、接線方向かつ反時計回りの向きの慣性力が作用する。その結果、偏心スペーサ60は、偏心支持部32に対して反時計回りに回転し、第一歯部55と固定歯車25との噛み合い部分の隙間がある程度詰まったところで、回転を止める。このように、本変形例に係る減速機10bによれば、錘90に作用する慣性力を利用して入力歯車50及び固定歯車25の噛み合い状態が改善するように、偏心スペーサ60の位相を変更することもできる。なお、錘90に作用する遠心力及び慣性力の両方を利用して偏心スペーサ60の位相を変更することも可能である。
(変形例3)
図11は、実施の形態の変形例3に係る偏心スペーサ66の外観を示す斜視図である。本変形例に係る偏心スペーサ66の基本的な形状は、図5に示す実施の形態に係る偏心スペーサ60と同じである。偏心スペーサ66は、例えば減速機10において、軸受40の内輪部41と入力軸30の偏心支持部32との間(図2参照)に配置され、位相の変更により、入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態を調整することができる。本変形例に係る偏心スペーサ66は、外周面62に弾性部材68を配置される点に特徴を有している。弾性部材68は、例えばエラストマー等の弾性材料を用いて形成される。
図11は、実施の形態の変形例3に係る偏心スペーサ66の外観を示す斜視図である。本変形例に係る偏心スペーサ66の基本的な形状は、図5に示す実施の形態に係る偏心スペーサ60と同じである。偏心スペーサ66は、例えば減速機10において、軸受40の内輪部41と入力軸30の偏心支持部32との間(図2参照)に配置され、位相の変更により、入力歯車50と固定歯車25との噛み合い状態を調整することができる。本変形例に係る偏心スペーサ66は、外周面62に弾性部材68を配置される点に特徴を有している。弾性部材68は、例えばエラストマー等の弾性材料を用いて形成される。
つまり、本変形例に係る偏心スペーサ66を備える減速機10では、偏心スペーサ66と内輪部41との間には、弾性部材68が配置されている。本変形例では、偏心スペーサ66の外周面62には、固定溝62aが形成されており、環状の弾性部材68の内周側の一部が固定溝62aに収容されることで、弾性部材68の軸方向の移動が規制されている。また、固定溝62aに一部が収容された弾性部材68の他の部分は、外周面62から径方向外側に突出し、軸受40の内輪部41に偏心スペーサ66が挿入された場合、内輪部41の内周面に当接する。
この構成によれば、例えば、偏心スペーサ66の位相を変更することで、入力歯車50の第一歯部55と固定歯車25との噛み合い部分の隙間を詰めた場合、弾性部材68による付勢力によって、第一歯部55を固定歯車25に押し当てた状態を維持することができる。これにより、例えば、第一歯部55の第一歯55aと、固定歯車25の固定歯26とが当たることによる異音の発生が抑制される。
なお、図11では、偏心スペーサ66の外周面62に、2つの弾性部材68が軸方向に離間して配置されているが、偏心スペーサ66と内輪部41との間に配置される弾性部材68の個数は1でもよく3以上でもよい。
また、弾性部材68は、偏心スペーサ66の外周面62ではなく、軸受40の内輪部41の内周面に取り付けられた状態で、軸受40と偏心スペーサ66とが組み合わされてもよい。この場合、例えば内輪部41の内周面に固定溝を設けることで、弾性部材68の軸方向の位置を規制することができる。つまり、偏心スペーサ66と内輪部41との間に弾性部材68が配置されるのであれば、組み立て時における弾性部材68の配置位置は、偏心スペーサ66及び内輪部41のいずれであってもよい。
また、弾性部材68の形状も環状には限定されない。例えば、球状の弾性部材が、偏心スペーサ66の外周面62を一周するように等間隔で並べられてもよい。また、偏心スペーサ66の全周に弾性部材が配置されることは必須ではない。例えば、偏心スペーサ66において、入力歯車50と固定歯車25との噛み合い部分の内側に位置する蓋然性が高い範囲にのみ弾性部材が配置されてもよい。つまり、偏心スペーサ66の厚肉部60a(図5参照)中心とする周方向の所定の範囲にのみ弾性部材が配置されていてもよい。この場合であっても、当該噛み合い部分において、弾性部材による付勢力によって、第一歯部55を固定歯車25に押し当てた状態を維持することができる。
(他の実施の形態)
以上、本発明に係る歯車装置について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態または変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
以上、本発明に係る歯車装置について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態または変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、変形例3に係る弾性部材68は、変形例1に係る偏心スペーサ65と第二歯部56との間(図7参照)に配置されていてもよい。これにより、弾性部材68による付勢力によって、第二歯部56を出力歯車80の第三歯部85に押し当てた状態を維持することができる。その結果、例えば、第二歯部56の第二歯56aと、第三歯部85の第三歯85aとが当たることによる異音の発生が抑制される。
また、例えば偏心スペーサ60は、完全な環状である必要はない。例えば、一部を欠いたC字状の偏心スペーサが減速機10に備えられてもよい。この場合であっても、径方向の厚みが周方向で異なるように、より具体的には、厚みが最も大きな径大部から周方向に離れるに従って厚みが小さくなるように、偏心スペーサが形成されていればよい。これにより、偏心スペーサの、偏心支持部32に対する回転位置(位相)を変更することで、第一歯部55と固定歯車25との噛み合い部分における隙間の大きさを調整することができる。
また、例えば、実施の形態に係る減速機10において、入力歯車50の回転角をそのまま出力してもよい。例えば、入力歯車50が有する第二歯56aの数Zcと、出力歯車80の第三歯85aの数Zdとを同数とすることで、入力軸30と同軸上で回転する出力軸70によって、入力歯車50の回転角をそのまま出力することができる。また、減速機10は、出力歯車80及び出力軸70を備えなくてもよい。この場合、入力歯車50とともに公転しながら自転する部材(フレキシブルなケーブル、または、自在継手で接続された複数の軸体等)を用いて、ハウジング20内において公転しながら自転する入力歯車50のトルクを取り出してもよい。
また、減速機10は、パワーステアリング装置におけるパワーアシスト用の減速機等の、移動体に搭載される減速機である必要はない。減速機10は、移動体以外の各種の機械及び装置における減速機として採用することが可能である。
また、上記の、実施の形態に係る減速機10に関する補足事項は、変形例1に係る減速機10a、及び、変形例2に係る減速機10bに適用されてもよい。
本発明は、例えば、自動車等の移動体または産業機械等に搭載される減速機として有用である。
10,10a,10b:減速機、20:ハウジング、25:固定歯車、26:固定歯、30:入力軸、31:軸本体部、32:偏心支持部、32a:大径部、40:軸受、41:内輪部、42:外輪部、43:球体、50:入力歯車、51,81:本体部、55:第一歯部、55a:第一歯、56:第二歯部、56a:第二歯、60,65,66:偏心スペーサ、60a:厚肉部、60b:薄肉部、60c:取付穴、61:開口部、62:外周面、62a:固定溝、68:弾性部材、70:出力軸、80:出力歯車、85:第三歯部、85a:第三歯、90:錘
Claims (5)
- 入力軸であって、前記入力軸の軸心に対して偏心した状態に設けられた偏心支持部を有する入力軸と、
前記入力軸の偏心支持部に内輪部が取り付けられている軸受と、
前記軸受の外輪部に固定され、外周部において周方向に並んで配置された複数の第一歯からなる第一歯部を有する入力歯車と、
前記第一歯部と噛み合う位置に配置された固定歯車であって、前記第一歯部に対向する位置に並んで配置された複数の固定歯を有する固定歯車と、
前記内輪部と前記偏心支持部との間に介在し、かつ、径方向の厚みが周方向において異なる第一偏心スペーサと、
を備える減速機。 - さらに、前記入力軸と同一軸線上に配置された出力軸と、
前記出力軸と同軸になるように前記出力軸に固定された出力歯車と、を備え、
前記入力歯車はさらに、前記出力歯車と噛み合う複数の第二歯を有する、
請求項1記載の減速機。 - 前記入力歯車は、
前記第一歯部を有し、前記軸受の前記外輪部に取り付けられた環状の本体部と、
前記複数の第二歯を有し、前記本体部に取り付けられた環状の第二歯部と、
前記第二歯部と前記本体部との間に介在し、かつ、径方向の厚みが周方向において異なる第二偏心スペーサと、
請求項2記載の減速機。 - 前記第一偏心スペーサには、径方向の厚みが他よりも大きい部分に、前記第一偏心スペーサの密度よりも大きい密度を有する錘が取り付けられている、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の減速機。 - 前記第一偏心スペーサと、前記内輪部との間には、弾性部材が配置されている、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の減速機。
Priority Applications (1)
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-
2020
- 2020-01-21 JP JP2020007257A patent/JP2021113598A/ja active Pending
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