JP2023184669A - 歯車ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤの歯幅を小さくすることが可能な歯車ユニットを提供する。【解決手段】歯車ユニット１００は、駆動源に接続される第１の歯車１と、第１の歯車１と噛合う第２の歯車２と、第１の歯車１と噛合う第３の歯車３と、第２の歯車２及び第３の歯車３と噛合う第４の歯車４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、歯車ユニット、特に減速機に使用可能な歯車ユニットに関するものである。

従来より、駆動力を伝達する装置、例えば、モータからの入力を伝達するために減速機に設けられた歯車機構が知られている。

このような歯車機構として、特許文献１には、内歯が形成された内歯部材と、該内歯部材との共軸関係を保ちながら該内歯部材に回転自在に保持された回転部材と、前記内歯と噛合う外歯が形成された外歯歯車と、モータからの回転を入力し前記外歯歯車を偏心揺動させるクランク軸とを有する減速機が開示されている。モータの駆動軸とクランク軸との間には歯車ユニットが設けられている。この歯車ユニットは、モータの駆動軸の回転をクランク軸まで伝達する。

特許第４６５８０８８号公報

このような減速機では、歯車ユニットに含まれるギヤに掛かる負荷が高い。ギヤの耐久性を向上させるためにはギヤの歯幅を大きくすることが必要となる。しかしながら、ギヤの歯幅を大きくすると、減速機のサイズが歯幅の方向に厚くならざるを得ないという問題がある。

本発明の目的の一つは、ギヤの歯幅を小さくすることが可能な歯車ユニットを提供することである。本発明のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る歯車ユニットは、駆動源に接続される第１の歯車と、第１の歯車と噛合う第２の歯車と、第１の歯車と噛合う第３の歯車と、第２の歯車及び第３の歯車と噛合う第４の歯車と、を備える。

本発明の一実施形態に係る歯車ユニットにおいて、第４の歯車は、その中心部分に穴を備え、第４の歯車の径は、第２の歯車の径及び第３の歯車の径より大きくてもよい。

本発明の一実施形態に係る歯車ユニットは、第４の歯車を回転自在に支える支持部を有し、第４の歯車の回転軸方向において、支持部の端面位置と、第４の歯車の端面位置とは略同一であってもよい。

本発明の一実施形態に係る歯車ユニットにおいて、第４の歯車は、複数の歯車を含む歯車群と噛合い、第４の歯車の周方向において、歯車群のうちのの２つの歯車の間に、第２の歯車及び第３の歯車が配置されてもよい。

本発明の一実施形態に係る減速機は、上記の歯車ユニットと、歯車ユニットからの入力を減速して出力する減速部とを備える。

本発明の一実施形態によれば、ギヤの歯幅を小さくすることが可能な歯車ユニットが提供される。

本発明の一実施形態の歯車ユニットの概略図である。 本発明の一実施形態に係る歯車ユニットを含む減速機の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る歯車ユニットを含む偏心揺動減速機を示す断面図である。 図３のＡ－Ａ線に沿った断面を概略的に示す図である。 従来の歯車ユニットの概略図である。 従来の歯車ユニットを含む減速機の概略断面図である。 本発明の他の実施形態の歯車ユニットの概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２を参照して本発明の一実施形態に係る歯車ユニット１００について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る歯車ユニット１００の概略図である。図２は、本発明の一実施形態に係る歯車ユニット１００を含む減速機の概略断面図である。図示の歯車ユニット１００は、モータ等の駆動源（不図示）に接続される第１の歯車（インプットギヤ）１と、該第１の歯車１と噛合う第２の歯車（アイドラーギヤ）２と、第１の歯車１と噛合う第３の歯車（アイドラーギヤ）３と、第２の歯車２及び該第３の歯車３と噛合う第４の歯車（センターギヤ）４と、を備える。

また、図示の歯車ユニット１００の第４の歯車（センターギヤ）４の径は、第２の歯車２の径及び第３の歯車３の径よりも大きく構成されている。第４の歯車４の中心部分には、円形状の穴９が形成されている。穴９は、第４の歯車４の回転軸方向に沿って延びている。図示の実施形態では、穴９は、第４の歯車４を回転軸方向に貫通する貫通穴である。また、歯車ユニット１００は、第４の歯車４を回転自在に支える支持部１０（図２参照）を有している。支持部１０は、例えば、第４の歯車４に設けられた穴９に嵌合する円柱状の部材である。支持部１０は、例えばベアリング１２等を介して、キャリア１１に対して回転可能に取り付けられている。第４の歯車４の回転軸方向において、支持部１０の外側の端面位置と、第４の歯車４の外側の端面位置とは略同一である。

歯車ユニット１００は、複数の歯車を含む歯車群１０を更に有する。図示の実施形態では、歯車群１０は、第５の歯車（スパーギヤ）５、第６の歯車（スパーギヤ）６、及び第７の歯車（スパーギヤ）７の３つの歯車を含む。歯車群１０に含まれる歯車の数は特に限定されない。図示の歯車ユニット１００の第４の歯車４は、歯車群１０の第５の歯車（スパーギヤ）５、第６の歯車（スパーギヤ）６、及び第７の歯車（スパーギヤ）７とそれぞれ噛合っている。第４の歯車４の周方向において、第２の歯車２及び第３の歯車３は、歯車群１０に含まれる２つの歯車の間に配置されている。図示の実施形態では、歯車群１０の第５の歯車（スパーギヤ）５と、第６の歯車（スパーギヤ）６との間に、第２の歯車２及び第３の歯車３が配置されている。このような構成により、駆動源に接続された第１の歯車（インプットギヤ）１からのトルクは、第２の歯車２及び第３の歯車３を介して第４の歯車４に伝達され、第４の歯車４から歯車群１０の各歯車（第５の歯車５、第６の歯車６、及び第７の歯車７）に分散される。第１の歯車１からの動力は、第２の歯車２と第３の歯車３とに分散されて第４の歯車４に伝達されるので、第４の歯車４の１箇所に負荷が集中すること抑制できる。したがって、歯車ユニット１００に含まれる歯車の歯幅を小さくすることができる。

なお、図示の歯車ユニット１００において、第２の歯車２と、第３の歯車３とが同一平面上に配置されるよう構成してもよい。また、図示の歯車ユニット１００において、第２の歯車２と第３の歯車３は、第１の歯車１と第４の歯車４の中心を結ぶ線を基準にして対称となるよう配置されるよう構成してもよい。また、第２の歯車２と第３の歯車３とは、同一形状・寸法としてもよい。

次に、図３及び図４を参照して、本発明の一実施形態に係る歯車ユニット１００を含んで構成された偏心揺動減速機１１０の構成について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る歯車ユニット１００を含む偏心揺動減速機を示す断面図である。図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った断面を概略的に示す図である。

図３及び図４に示されるように、偏心揺動減速機１１０は、駆動源からのトルクを伝達する歯車ユニット１００と、歯車ユニット１００からの入力を減速して出力する減速部２００と、を備えている。駆動源が生成したトルクは、歯車ユニット１００の第１の歯車（インプットギヤ）から入力され、第２の歯車（アイドラーギヤ）及び第３の歯車（アイドラーギヤ）を介して第４の歯車（センターギヤ）２２０に伝達される。そして、第４の歯車（センターギヤ）２２０に伝達されたトルクは、当該第４の歯車２２０と噛合うスパーギヤ８１０を含む歯車群に含まれるに伝達される。この結果、駆動源（モータ）が生成したトルクは、減速部へ伝達される。なお、スパーギヤ８１０として、他の種類の歯車部品が用いられてもよい。本実施形態の原理は、スパーギヤ８１０として用いられる特定の種類の歯車部品に限定されない。

減速部２００は、外筒５００と、キャリア６００と、歯車部７００と、３つの駆動機構８００（図３では、３つの駆動機構８００のうちの１つが示されている）と、２つの主軸受９００と、を備える。

外筒５００は、略円筒状のケース５１０と、複数の内歯ピン５２０と、を含む。ケース５１０は、キャリア６００、歯車部７００及び駆動機構８００が収容される円筒状の内部空間を規定する。ケース５１０の内側には、複数の内歯ピン５２０が設けられている。内歯ピン５２０のそれぞれは、回転中心軸ＲＣＸの延出方向に延びる円柱状の部材である。内歯ピン５２０のおそれぞれは、その半周面がケース５１０の内壁から回転中心軸ＲＣＸに向けて突出するように、ケース５１０の内壁に形成された溝部に嵌入される。複数の内歯ピン５２０は、ケース５１０の内周面に沿って略一定間隔で環状に並べられ、内歯環を形成する。すなわち、本実施形態において、後述する歯車部７００の第１揺動歯車７１０及び第２揺動歯車７２０と噛合う内歯は、複数の内歯ピン５２０によって構成される。

キャリア６００は、基部６１０と、第２キャリア部材６２０と、を含む。基部６１０は、第２キャリア部材６２０と減速機用アーム６との間に配置される。キャリア６００は、全体的に、円筒状である。キャリア６００は、外筒５００に対して相対回転可能に設けられている。図示の実施形態では、キャリア６００は、外筒５００内で回転中心軸ＲＣＸ周りに回転する。

基部６１０は、第１キャリア部材６１１（図３を参照）と、３つのシャフト部６１２（図４を参照）と、を含む。３つのシャフト部６１２のそれぞれは、第１キャリア部材６１１から第２キャリア部材６２０に向けて延びる。第２キャリア部材６２０は、３つのシャフト部６１２それぞれの先端面に接続される。３つのシャフト部６１２のそれぞれは、第１キャリア部材６１１と第２キャリア部材６２０との間に配置された歯車部７００を貫通し、第２キャリア部材６２０に接続される。第２キャリア部材６２０は、リーマボルト、位置決めピンや他の態様によって、３つのシャフト部６１２それぞれの先端面に接続されてもよい。

歯車部７００は、第１揺動歯車７１０と、第２揺動歯車７２０と、を含む。第１揺動歯車７１０は、第１キャリア部材６１１と第２揺動歯車７２０との間に配置される。第２揺動歯車７２０は、第２キャリア部材６２０と第１揺動歯車７１０との間に配置される。第１揺動歯車７１０及び第２揺動歯車７２０の複数の外歯の一部は、複数の内歯ピン５２０によって形成された内歯環と噛み合う。

駆動機構８００は、クランク軸８２０と、２つのジャーナル軸受８３０と、２つのクランク軸受８４０と、を含む。クランク軸８２０は、第１ジャーナル８２１と、第２ジャーナル８２２と、第１偏心部８２３と、第２偏心部８２４と、を含む。第１ジャーナル８２１は、キャリア６００の第１キャリア部材６１１によって取り囲まれる。第２ジャーナル８２２は、キャリア６００の第２キャリア部材６２０によって取り囲まれる。２つのジャーナル軸受８３０のうちの一方は、第１ジャーナル８２１と第１キャリア部材６１１との間に配置される。２つのジャーナル軸受８３０のうちの他方は、第２ジャーナル８２２と第２キャリア部材６２０との間に配置される。

スパーギヤ８１０は、第２ジャーナル８２２に取り付けられており、スパーギヤ８１０が回転するとクランク軸８２０も回転する。これにより、第１偏心部８２３及び第２偏心部８２４は、偏心回転する。この間、クランク軸受８４０を介して第１偏心部８２３に接続された第１揺動歯車７１０は、複数の内歯ピン５２０と噛み合いながら、外筒５００内で周回移動することができる。同様に、クランク軸受８４０を介して第２偏心部８２４に接続された第２揺動歯車７２０は、複数の内歯ピン５２０と噛み合いながら、外筒５００内で周回移動することができる。この結果、第１揺動歯車７１０及び第２揺動歯車７２０のそれぞれは、外筒５００内で、揺動回転を行うことができる。

この揺動回転の間、回転中心軸ＲＣＸに沿った方向から見て、第１揺動歯車７１０の中心軸ＣＸ１、及び第２揺動歯車７２０の中心軸ＣＸ２のそれぞれは、キャリア６００の回転中心軸ＲＣＸ周りを周回する。中心軸ＣＸ１，ＣＸ２は、キャリア６００の回転中心軸ＲＣＸと略平行に延びる軸である。第２揺動歯車７２０の中心軸ＣＸ２と、第１揺動歯車７１０の中心軸ＣＸ１とは、互いに異なる位相でキャリア６００の回転中心軸ＲＣＸ周りを周回してもよいし、略同一の位相でキャリア６００の回転中心軸ＲＣＸ周りを周回してもよい。また、第１揺動歯車７１０及び第２揺動歯車７２０は、キャリア６００の３つのシャフト部６１２に接触し、キャリア６００を回転中心軸ＲＣＸ周りに回転させる。したがって、第１揺動歯車７１０及び第２揺動歯車７２０は、内歯ピン５２０に噛み合いながら、ケース５１０内を周回移動する。

図示の偏心揺動減速機１１０における減速比は、スパーギヤ８１０と第４の歯車（センターギヤ）２２０とによって決定される第１減速比、及び、内歯環と歯車部７００とによって決定される第２減速比によって定められる。図示の実施形態において、第１減速比は、第２減速比より小さくてもよい。

次に、図５及び図６に示される従来の歯車ユニット１００´と比較しながら、本発明の一実施形態に係る歯車ユニット１００の効果について説明する。図５及び図６に示されるように、従来の歯車ユニット１００´では、駆動源（モータ）からの入力をインプットギヤ１´が受け、当該インプットギヤ１´からアイドラーギヤ２´を介して、センターギヤ３´にトルクが伝達される。そして、センターギヤ３´からスパーギヤ４´、５´、６´を介して、駆動源からの入力が減速機１２０´に伝達される。しかしながら、歯車ユニット１００´の構成においては、インプットギヤ１´からの入力は、アイドラーギヤ２´のみを介してセンターギヤ３´に伝達されるため、インプットギヤ１´とアイドラーギア２´とが噛合う位置、及び、アイドラーギア２´とセンターギヤ３´とが噛合う位置において負荷が集中する。このため、耐久性の観点から歯車ユニット１００´に含まれる歯車の歯幅を大きくする必要があり、その結果、歯幅の方向における減速機１２０´のサイズの小型化が困難となる。

これに対し、本発明の一実施形態に係る歯車ユニット１００は、第１の歯車（インプットギヤ）１と、該第１の歯車１と噛合う第２の歯車（アイドラーギヤ）２と、第１の歯車１と噛合う第３の歯車（アイドラーギヤ）３と、第２の歯車２及び該第３の歯車３と噛合う第４の歯車（センターギヤ）４と、を備える。すなわち、本発明の一実施形態に係る歯車ユニット１００では、第１の歯車（インプットギヤ）１からのトルクは、第２の歯車２及び第３の歯車３を介して第４の歯車４に伝達される。第１の歯車１からの動力は、第２の歯車２と第３の歯車３とに分散されて第４の歯車４に伝達されるので、第４の歯車４の１箇所に負荷が集中することを抑制できる。したがって、歯車ユニット１００に含まれる歯車の歯幅を小さくすることができる。また、歯幅の方向における減速機１２０のサイズの小型化を図ることが可能である。

次に、図７を参照して、本発明の他の実施形態に係る歯車ユニット１００Ａについて説明する。図７に示されるように、本発明の他の実施形態に係る歯車ユニット１００Ａは、歯車ユニット１００と同様に、駆動源（モータ）に接続される第１の歯車（インプットギヤ）１Ａと、該第１の歯車１Ａと噛合う第２の歯車（アイドラーギヤ）２Ａと、第４の歯車（センターギヤ）４Ａと、歯車群１０Ａとを備えている。歯車群１０Ａは、第５の歯車（スパーギヤ）５Ａと、第６の歯車（スパーギヤ）６Ａと、第７の歯車（スパーギヤ）７Ａと、を含む。本発明の他の実施形態に係る歯車ユニット１００Ａは、第３の歯車を有しておらず、第１の歯車（インプットギヤ）１Ａが第２の歯車（アイドラーギヤ）２Ａ及び第７の歯車（スパーギヤ）７Ａと噛合っている点で、歯車ユニット１００と相違している。すなわち、歯車ユニット１００Ａにおける第７の歯車７Ａは、歯車ユニット１００における第３の歯車３及び第７の歯車７の機能を兼ねた歯車に相当する。

歯車ユニット１００Ａにおいても、第１の歯車１からの動力は、第２の歯車２と第７の歯車７とに分散されて第４の歯車４に伝達されるので、第４の歯車４の１箇所に負荷が集中することを抑制できる。したがって、歯車ユニット１００Ａに含まれる歯車の歯幅を小さくすることができる。また、歯幅の方向における減速機のサイズの小型化を図ることが可能である。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。上述の様々な実施形態は、上記に説明したものに限定されず、減速機を含む様々な伝達装置に適用可能である。上述の様々な実施形態のうち１つに関連して説明された様々な特徴のうち一部が、他のもう１つの実施形態に関連して説明された伝達装置に適用されてもよい。

１ 第１の歯車
２，８１０ 第２の歯車
３ 第３の歯車
４，２２０ 第４の歯車
５ 第５の歯車
６ 第６の歯車
７ 第７の歯車
９ 穴
１０ 歯車群
１００，１００Ａ 歯車ユニット
１１０，１２０ 減速機
２００ 減速部

Claims (5)

1. 駆動源に接続される第１の歯車と、
   前記第１の歯車と噛合う第２の歯車と、
   前記第１の歯車と噛合う第３の歯車と、
   前記第２の歯車及び前記第３の歯車と噛合う第４の歯車と、を備えたことを特徴とする歯車ユニット。
2. 前記第４の歯車は、その中心部分に穴を備え、
   前記第４の歯車の径は、前記第２の歯車の径及び前記第３の歯車の径よりも大きい、請求項１に記載の歯車ユニット。
3. 前記第４の歯車を回転自在に支える支持部を有し、
   前記第４の歯車の回転軸方向において、前記支持部端面位置と、前記第４の歯車の端面位置とは略同一である、請求項１又は２に記載の歯車ユニット。
4. 前記第４の歯車は、複数の歯車を含む歯車群と噛合い、
   前記第４の歯車の周方向において、前記歯車群のうちの２つの歯車の間に、前記第２の歯車及び前記第３の歯車が配置された、請求項１又は２に記載の歯車ユニット。
5. 請求項１～４の何れか一項に記載の歯車ユニットと、
   前記歯車ユニットからの入力を減速して出力する減速部と、を備える減速機。