JP2021139417A - 撓み噛合い式歯車装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、シムの変形を抑制することを目的とする。
前記起振体軸を支持する軸受と、前記軸受の外輪を支持する支持部材と、前記支持部材と前記外輪との間に配置されるスペーサ及びシムと、を有し、
前記支持部材は、前記外輪の外周と対向する外輪配置面と、前記外輪の軸方向端面と対向する軸方向規制面と、を有し、
前記スペーサは、前記シムよりも前記軸方向規制面側に配置され、前記シムよりも軸方向幅が大きく、軸方向から見て前記シムと重なる面積が前記軸方向規制面よりも大きい構成とした。
図1は、本発明に係る撓み噛合い式歯車装置1を示す断面図である。
この図に示すように、撓み噛合い式歯車装置1は、筒型の撓み噛合い式歯車装置であり、起振体軸10、外歯歯車11、第1内歯歯車31G及び第2内歯歯車32G、起振体軸受12、ケーシング33、第1軸受ハウジング34、第2軸受ハウジング35を備える。
なお、以下の説明では、回転軸O1に沿った方向を「軸方向」、回転軸O1に垂直な方向を「径方向」、回転軸O1を中心とする回転方向を「周方向」という。また、軸方向のうち、外部の被駆動部材と連結されて減速された運動を当該被駆動部材に出力する側(図中の左側)を「出力側」といい、出力側とは反対側であって回転運動が入力される側(図中の右側)を「入力側」という。
このうち、第1内歯歯車31Gは、第1内歯歯車部材31の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。一方、第2内歯歯車32Gは、第2内歯歯車部材32の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。
起振体軸受12は、外歯歯車11の内側に嵌入される外輪12aと、複数の転動体(コロ)12bと、複数の転動体12bを保持する保持器12cとを有する。
複数の転動体12bは、第1内歯歯車31Gの径方向内方に配置され、周方向に並ぶ第1群の転動体12bと、第2内歯歯車32Gの径方向内方に配置され、周方向に並ぶ第2群の転動体12bとを有する。これらの転動体12bは、起振体10Aの外周面と外輪12aの内周面とを転走面として転動する。外輪12aは、複数の転動体12bの配列に対応して同形状のものが軸方向に二つ並んで設けられている。なお、起振体軸受12は、起振体10Aとは別体の内輪を有してもよい。
また、第1軸受ハウジング34は、特に限定はされないが、軽量化等の目的で、アルミニウムや樹脂等で構成されている。これらの素材は、鉄鋼系素材からなる入力側軸受36の外輪36aよりも線膨張係数が大きい。
また。第2軸受ハウジング35は、特に限定はされないが、軽量化等の目的で、アルミニウムや樹脂等で構成されている。これらの素材は、鉄鋼系素材からなる出力側軸受37の外輪37aよりも線膨張係数が大きい。
オイルシール43は、軸方向の入力側の端部で、起振体軸10の軸部10Bと第1軸受ハウジング34との間に配置され、入力側への潤滑剤の流出を抑制する。オイルシール44は、軸方向の出力側の端部で、起振体軸10の軸部10Cと第2軸受ハウジング35との間に配置され、出力側への潤滑剤の流出を抑制する。オイルシール45は、ケーシング33と第2内歯歯車部材32との間に配置され、この部分からの潤滑剤の流出を抑制する。
Oリング46,47,48は、第1内歯歯車部材31と第1軸受ハウジング34との間、第1内歯歯車部材31とケーシング33との間、第2内歯歯車部材32と第2軸受ハウジング35との間にそれぞれ設けられ、これらの間で潤滑剤が移動することを抑制する。
図2は、図1のA部の拡大図である。
この図に示すように、第2軸受ハウジング35の内周部であって当該第2軸受ハウジング35と出力側軸受37の間には、入力側軸受36と出力側軸受37の間の軸方向距離を調整するためのシム61及びスペーサ62が配置されている。
具体的には、第2軸受ハウジング35の内周部は、出力側軸受37の外輪37aの外周と対向する外輪配置面35aと、外輪配置面35aよりも出力側かつ小径であってオイルシール44の外周と対向するシール配置面35bと、外輪配置面35a及びシール配置面35bの間を連結する段付き面35cとを有している。
段付き面35cは、軸方向に垂直な円環状の平面であり、外輪37aの出力側の軸方向端面と対向して、当該外輪37a(出力側軸受37)の軸方向の移動を規制する軸方向規制面となっている。
また、外輪配置面35aのうち出力側の端部(段付き面35cとの連結部)には、ヌスミ(凹部)35dが形成されている。なお、ヌスミ35dに代えて、段付き面35cにまで及ぶ逃げ加工やR加工等を施してもよい。ただし、ヌスミ35dの方が、段付き面35cの面積(スペーサ62との接触面積)を大きく確保しやすい点で、より好ましい。
このうち、シム61は、例えばステンレス鋼(SUS材)や炭素工具鋼(SK材)などで構成され、薄い円環板状に形成されている。シム61は、スペーサ62と略同一の外径と、スペーサ62よりも小さい内径とを有しており、スペーサ62の略全面と接触している。
一方、スペーサ62は、例えばシム61と同様にステンレス鋼や炭素工具鋼などで構成されて円環板状に形成され、シム61よりも段付き面35c側(出力側)に配置されて当該段付き面35cと当接する。スペーサ62は、外輪配置面35aよりもやや小さい外径と、シール配置面35bよりも小さい内径とを有しており、段付き面35cの略全面と接触している。また、スペーサ62は、外周側のヌスミ35d内に脱落することのないよう、ヌスミ35dよりも大きい所定の軸方向幅(厚さ)に形成されている。
また、スペーサ62の径方向の形状・大きさは、軸方向から見てシム61と重なる面積が段付き面35cよりも大きくなるものであればよい。すなわち、軸方向から見てスペーサ62とシム61との重なる面積が、軸方向から見て段付き面35cとシム61との重なる面積よりも大きければよい。これにより、シム61がスペーサ62を介さずに段付き面35cと直接接触する場合に比べ、シム61の接触面積を増やしてシム61の面圧を低減できる。さらに、スペーサ62は、このような形状であれば円環状に限定されない。
実際のシム61の厚さは、組立時において、軸受間距離L1が所定の長さとなるように、各部の軸方向寸法を実際に計測して決定される。
これにより、入力側軸受36と出力側軸受37の間の軸受間距離L1を適切な値に調整できる。ひいては、外歯歯車11を回転自在とするための軸方向隙間(遊び)を適切に確保できるとともに、起振体軸10の軸方向の移動を好適に抑制できる。
続いて、撓み噛合い式歯車装置1の減速動作について説明する。
モータ等の駆動源により起振体軸10の回転駆動が行われると、起振体10Aの運動が外歯歯車11に伝わる。このとき、外歯歯車11は、起振体10Aの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、長軸部分と短軸部分とを有する楕円形状に撓んでいる。さらに、外歯歯車11は、固定された第1内歯歯車31Gと長軸部分で噛合っている。このため、外歯歯車11は起振体10Aと同じ回転速度で回転することはなく、外歯歯車11の内側で起振体10Aが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、外歯歯車11は長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体軸10の回転周期に比例する。
これにより、シム61を段付き面35cに直接接触させる場合に比べ、シム61よりも変形しにくいスペーサ62を用いてシム61の面圧を低減できる。したがって、シム61にアキシャル荷重(例えば、主軸受38のミスアライメントや外歯歯車11のトルクによる捩れ変形などに起因する誘起アキシャル荷重)が作用した場合であっても、シム61の変形(摩耗、損傷、破断を含む)を抑制し、シム61での調整による適切な軸受間距離L1を好適に維持できる。
以上のように、本実施形態によれば、第2軸受ハウジング35と出力側軸受37の外輪37aとの間にスペーサ62とシム61が配置されている。スペーサ62は、シム61よりも第2軸受ハウジング35の段付き面35c側に配置され、シム61よりも軸方向幅が大きく、軸方向から見てシム61と重なる面積が段付き面35cよりも大きい。
これにより、シム61を段付き面35cに直接接触させる場合に比べ、シム61よりも変形しにくいスペーサ62を用いてシム61の面圧を低減できる。したがって、シム61にアキシャル荷重が作用した場合であっても、シム61の変形を抑制することができる。
そのため、出力部材である第2軸受ハウジング35にラジアル荷重が作用することで、主軸受38にミスアライメントが生じ、起振体軸10を支持している出力側軸受37にもラジアル荷重が作用してクリープ(軸受ハウジングに対して外輪が相対回転する現象)が発生するおそれがあるところ、本実施形態では外輪37aが第2軸受ハウジング35に締まり嵌めされているため、クリープの発生を抑制できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。
例えば、上記実施形態では、スペーサ62及びシム61を出力側軸受37に対して配置したが、スペーサ62及びシム61は、入力側軸受36及び出力側軸受37のいずれか一方のみに配置されればよい。つまり、スペーサ62及びシム61は、出力側軸受37と第2軸受ハウジング35との間に代えて、入力側軸受36とこれを支持する第1軸受ハウジング34との間に配置してもよい。
この場合には、各部の形状を軸方向に反転させつつ、出力側軸受37に配置する場合と同様に構成すればよい。具体的には、図3に示すように、第1軸受ハウジング34の内周部を、入力側軸受36の外輪36aの外周と対向する外輪配置面34aと、外輪配置面34aよりも入力側かつ小径であってオイルシール43の外周と対向するシール配置面34bと、外輪配置面34a及びシール配置面34bの間を連結する段付き面34cとを有する形状とする。外輪配置面34aのうち入力側の端部(段付き面34cとの連結部)には、ヌスミ(凹部)34dを形成する。そして、スペーサ62及びシム61を、第1軸受ハウジング34の段付き面34cと、入力側軸受36の外輪36aとの間に、入力側からこの順に重ねて配置すればよい。その他の構成は、上記実施形態の出力側軸受37に配置する場合と同様に構成すればよい。
このように、スペーサ62及びシム61を入力側軸受36に配置する場合でも、上記実施形態の出力側軸受37に配置した場合と同様の効果が得られる。また、スペーサ62及びシム61は、入力側軸受36及び出力側軸受37の両方に配置されてもよい。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
10 起振体軸
10A 起振体
11 外歯歯車
31 第1内歯歯車部材
31G 第1内歯歯車
32 第2内歯歯車部材
32G 第2内歯歯車
34 第1軸受ハウジング(支持部材)
34a 外輪配置面
34c 段付き面(軸方向規制面)
34d ヌスミ(凹部)
35 第2軸受ハウジング(支持部材)
35a 外輪配置面
35c 段付き面(軸方向規制面)
35d ヌスミ(凹部)
36 入力側軸受
36a 外輪
37 出力側軸受
37a 外輪
38 主軸受
61 シム
62 スペーサ
L1 軸受間距離
O1 回転軸
Claims (5)
- 起振体を有する起振体軸と、前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、前記外歯歯車と噛合う内歯歯車と、を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体軸を支持する軸受と、前記軸受の外輪を支持する支持部材と、前記支持部材と前記外輪との間に配置されるスペーサ及びシムと、を有し、
前記支持部材は、前記外輪の外周と対向する外輪配置面と、前記外輪の軸方向端面と対向する軸方向規制面と、を有し、
前記スペーサは、前記シムよりも前記軸方向規制面側に配置され、前記シムよりも軸方向幅が大きく、軸方向から見て前記シムと重なる面積が前記軸方向規制面よりも大きい、
撓み噛合い式歯車装置。 - 前記支持部材は、前記外輪配置面のうち前記軸方向規制面側の端部に凹部を有し、
前記スペーサは、前記凹部よりも軸方向幅が大きい、
請求項1に記載の撓み噛合い式歯車装置。 - 前記軸受として、入力側軸受及び出力側軸受を有し、
前記スペーサ及び前記シムは、前記入力側軸受及び前記出力側軸受のいずれか一方のみに配置される、
請求項1又は請求項2に記載の撓み噛合い式歯車装置。 - 前記支持部材は、前記外輪よりも線膨張係数が大きい素材で構成される、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の撓み噛合い式歯車装置。 - 前記支持部材は、減速された回転を出力する出力部材であり、
前記支持部材の外周側には、当該支持部材を支持する主軸受が配置され、
前記外輪は、締まり嵌めにより前記支持部材に嵌合される、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撓み噛合い式歯車装置。
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