JP3850203B2

JP3850203B2 - 偏心揺動型減速機

Info

Publication number: JP3850203B2
Application number: JP2000202030A
Authority: JP
Inventors: 修野原
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2020-07-04
Also published as: JP2002021947A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピニオンを偏心回転させて減速を行う偏心揺動型減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のピニオンを用いた偏心揺動型減速機としては、例えば、内周に内歯を有する円筒体と、円筒体内に収納され、外周に前記内歯に噛み合い歯数が該内歯より若干少ない外歯を有するとともに、軸方向に並列配置された２個のピニオンと、これらピニオンを軸方向に貫通するとともに、周方向に等角度離れた３本の柱部を有するキャリアと、隣接する柱部間において周方向に互いに等角度離れながらそれぞれ配置されるとともに、両端部がキャリアに回転可能に支持される一方で、中央部がピニオンに挿入され、回転することでピニオンを偏心回転させる３本のクランク軸とを備え、前記ピニオンの偏心回転を外、内歯で減速することで円筒体またはキャリアを低速回転させるようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の偏心揺動型減速機にあっては、２個のピニオンに周方向に等角度離れた奇数である３本のクランク軸がそれぞれ貫通しているため、これらピニオンに形成されたクランク軸用の貫通孔とピニオンの外歯との周方向相対位置関係が両者で異なり、この結果、減速機の組み立て時に一方のピニオンを他方のピニオンの装着位置に代わりに装着しようとしても、これを行うことができない。
【０００４】
このため、２個のピニオンはそれぞれ専用の外歯車として製作しなければならず、この結果、減速機全体が高価となり、また、装着位置に合致する種類のピニオンの選びながら組立作業を行わねばならず、組立作業が面倒になってしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明は、安価で組立作業も簡単とすることができる偏心揺動型減速機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、内周に内歯を有する円筒体と、円筒体内に収納され、外周に前記内歯に噛み合い歯数が該内歯より若干少ない外歯を有するとともに、軸方向に並列配置された複数のピニオンと、これらピニオンを軸方向に貫通するとともに、周方向に離れた複数の柱部を有するキャリアと、隣接する柱部間に周方向に互いに等角度離れながらそれぞれ配置されるとともに、両端部がキャリアに回転可能に支持される一方で、中央部がピニオンに挿入され、回転することでピニオンを偏心回転させるクランク軸とを備え、前記ピニオンの偏心回転を外、内歯で減速することで円筒体またはキャリアを低速回転させるようにした偏心揺動型減速機において、前記クランク軸を４本以上の偶数本とする一方、前記クランク軸のうち、周方向に最も離れた２本のクランク軸にのみ従動外歯車を取付けるとともに、前記キャリアの中心部に配置された入力軸に駆動外歯車を設け、これら従動外歯車に駆動外歯車を噛み合わせることで、該駆動外歯車から従動外歯車を介してクランク軸に回転駆動力を伝達することにより達成することができる。
【０００７】
前述のようにクランク軸を４本以上の偶数本とすれば、クランク軸用の貫通孔とピニオンの外歯との周方向相対位置関係がいずれのピニオンにおいても同一となり、この結果、ピニオンの種類を気にすることなく製作および組立を行うことができ、製作費を安価と、また、組立作業も簡単とすることができる。
【０００８】
しかも、クランク軸、キャリアの柱部が共に３本から４本以上の偶数本となると、ピニオンに設けられた柱部用の遊嵌孔より半径方向外側に形成されているピニオンのブリッジ長さが短くなって、ピニオンの強度が向上するとともに、減速機の駆動部、支持部の強度が向上し、これにより、出力トルクを向上させることもできる。
【０００９】
また、駆動外歯車を小径と、従動外歯車を大径とすることができるため、回転駆動力をより大幅に減速することができる。
【００１０】
以下、偏心揺動型減速機について説明する。
図１、２、３において、11は、図示していない土木建設機械の走行フレームに固定された固定ケーシングであり、この固定ケーシング11内には収納室12が形成され、この収納室12には前記固定ケーシング11に回転可能に支持された回転軸13を有する斜板式油圧モータ14が収納されている。15は円筒状のシリンダブロックであり、このシリンダブロック15には前記回転軸13が挿入されてスプライン結合されている。前記シリンダブロック15に形成された複数のシリンダ穴16にはプランジャ17がそれぞれ摺動可能に挿入され、これらプランジャ17の先端にはシュー18が連結されている。
【００１１】
19はシリンダブロック15と固定ケーシング11との間に介装されたタイミングプレートであり、このタイミングプレート19に形成された一対の給排孔19ａは固定ケーシング11に形成された図示していない一対の給排通路と前記シリンダ穴16とを連結する。また、これら給排通路は図示していない切換弁を介してポンプおよびタンクに接続され、前記切換弁が切り換えられることにより、いずれか一方が供給側、残り他方が排出側となる。
【００１２】
20はシリンダブロック15の他側に配置された略リング状の斜板であり、この斜板20の一端面には傾斜面20ａが形成され、この傾斜面20ａには前記シュー18が摺接している。また、斜板20の他端面には２個の平坦面が形成されるとともに、これらの境界上には支点部材21が配置されており、これにより、前記斜板20は支点部材21を中心として２つの傾転位置の間を傾転することができる。
【００１３】
ここで、この斜板20の傾転は、固定ケーシング11のシリンダ室22に圧油を給排し、このシリンダ室22に収納されているピストン23を軸方向に移動させることで行う。そして、このような斜板20の傾転によりシリンダブロック15内のプランジャ17のストロークが二段階に変更され、これにより、回転軸13の回転数が二段に変化して幅広い回転数制御が行われる。
【００１４】
24はキャリア25を有する偏心揺動型減速機であり、このキャリア25の一側端に設けられた端板部は前記固定ケーシング11の他端部と一体である。前記キャリア25は一側の端板部（固定ケーシング11）から他側に向かって軸方向に延びる複数の柱部26を有し、これらの柱部26は４本以上の偶数本、ここでは４本だけ設けられるとともに、周方向に等角度離れて配置されている。また、前記キャリア25は端板部27を有し、この端板部27は前記柱部26の他端にボルト28によって取付けられている。
【００１５】
31は固定ケーシング11およびキャリア25の端板部27に軸受30を介して回転可能に支持された略円筒状の円筒体であり、この円筒体31には前記土木建設機械の駆動輪が連結されている。32は前記円筒体31の他端に固定された円盤状のカバーであり、このカバー32は円筒体31の他端開口を閉止する。また、前記円筒体31の内周には内歯としての内歯ピン33が偶数個設けられ、これらの内歯ピン33は軸方向に延びるとともに、周方向に等角度離れて配置されている
【００１６】
前記キャリア25の中心部には前記回転軸13と同軸の入力軸36が配置され、この入力軸36の一端部が挿入された円筒状の継手部材37には回転軸13の他端部が挿入されている。そして、これら継手部材37と回転軸13、入力軸36とは互いにスプライン結合により連結されており、この結果、入力軸36は継手部材37を介して伝達された回転軸13の回転駆動力を受けて回転する。
【００１７】
38は前記入力軸36の他端に一体的に設けられた駆動外歯車であり、この駆動外歯車38の外歯38ａには４個の従動外歯車39の外歯39ａと噛み合っている。ここで、前記従動外歯車39は駆動外歯車38より大径であり、この結果、これら駆動、従動外歯車38、39により入力軸36の回転が減速される。また、これら４個の従動外歯車39は前記駆動外歯車38を半径方向外側から囲むとともに、周方向に等角度離れて配置されている。
【００１８】
前記円筒体31内には複数、ここでは２個のピニオン40、41が収納され、これらピニオン40、41は軸方向に並列配置されている。これらピニオン40、41は外周に内歯ピン33の歯数より若干、ここでは１枚だけ歯数の少ない外歯40ａ、41ａをそれぞれ有し、これら外歯40ａ、41ａの数はいずれも奇数である。
【００１９】
そして、これら隣接するピニオン40、41は相互に 180度だけ位相がずれた状態で円筒体31の内歯ピン33に噛み合っている。例えば、ピニオン40の上端の外歯40ａが上端の内歯ピン33に最も深く噛み合っているときには、ピニオン41の下端の外歯41ａが下端の内歯ピン33に最も深く噛み合っているのである。この結果、ピニオン40、41における対称性が高くなり、しかも、これらピニオン40、41の最深噛み合い部に 180度離れて生じた力は、後述のようにクランク軸が偶数本であるため、これらクランク軸に対称に作用し、これにより、減速機24の強度が向上する。
【００２０】
これらピニオン40、41には前記柱部26と同数（４個）の周方向に等角度離れた遊嵌孔44、45がそれぞれ形成され、これらのピニオン40、41の遊嵌孔44、45には前記キャリア25の柱部26がそれぞれ遊嵌状態で軸方向に貫通している。ここで、前述のような遊嵌孔は従来においては３個形成されていたため、該遊嵌孔より半径方向外側に形成されているピニオンのブリッジの長さが長くなり、これにより、変形が容易となってピニオンの強度が低かったが、この実施形態のように遊嵌孔44、45を４個形成すると、前述のブリッジ42の長さＬが短くなり、ピニオン40、41の強度が向上する。
【００２１】
また、前記ピニオン40、41には周方向に等角度離れた貫通孔46、47がそれぞれ形成され、これらの貫通孔46、47は４個以上の偶数個、ここでは４個だけ形成されている。そして、これら貫通孔46、47は隣接する２つの遊嵌孔44、45の周方向中間点上に配置されている。
【００２２】
50は４本以上の偶数本、ここでは前記貫通孔46、46と同数である４本のクランク軸であり、これらクランク軸50の一端部は端板部（固定ケーシング11）に、また、その他端部は端板部27に軸受49を介してそれぞれ回転可能に支持されている。各クランク軸50はその軸方向中央部にクランク軸50の中心軸から等角度だけ偏心した２個の偏心部51、52を有し、これら偏心部51、52は周方向に 180度だけ位相がずれている。また、これら偏心部51、52はピニオン40、41の貫通孔46、47内にころ軸受53をそれぞれ介装した状態で挿入されている。
【００２３】
また、前記クランク軸50の他端にはそれぞれ前記従動外歯車39がスプライン結合されているが、このようにクランク軸50の全てに従動外歯車39を取付けるとともに、これら従動外歯車39に１個の駆動外歯車38を噛み合わせるようにすれば、駆動外歯車38に噛み合っている従動外歯車39の数が多くなり、これにより、大きな回転トルクを伝達することができる。
【００２４】
そして、前述の入力軸36に付与された駆動回転が駆動、従動外歯車38、39により減速されてクランク軸50に伝達され、これらクランク軸50が中心軸回りに回転すると、偏心部51、52は貫通孔46、47内において偏心回転し、ピニオン40、41を 180度だけ位相をずらした状態で偏心回転（公転）させる。このとき、内歯ピン33の数と外歯40ａ、41ａの数とが若干異なっている（ここでは外歯40ａ、41ａの数が内歯ピン33の数より１枚だけ少ない）ので、円筒体31はピニオン40、41の偏心回転により低速で回転する。
【００２５】
ここで、柱部26、クランク軸50を従来の３本から、この実施形態のように４本とすると、減速機24の駆動部、支持部の強度が向上し、これにより、同一容積の設計で出力トルクを25％程度向上させることができる。また、前述のようにピニオン40、41が 180度の位相差で噛み合い、しかも、クランク軸50が偶数の４本であると、ピニオン40、41における対称性が高くなってクランク軸50に作用する荷重分担がほぼ均等となり、これにより、減速機24の強度が向上する。
【００２６】
次に、偏心揺動型減速機の作用について説明する。
タイミングプレート19の給排孔19ａを通じてポンプからの圧油がいずれかのシリンダ穴16に供給されると、該シリンダ穴16内のプランジャ17は斜板20に向かって突出して傾斜面20ａを押圧するが、このときプランジャ17の先端はシュー18を介して傾斜面20ａに係合しているので、押圧力の周方向分力がプランジャ17に作用し、これにより、シュー18は傾斜面20ａ上を摺動し、回転軸13、入力軸36を駆動回転させる。
【００２７】
この入力軸36の回転は駆動外歯車38、従動外歯車39により減速された後、クランク軸50に伝達されるが、これらのクランク軸50に伝達された回転駆動力は前記のようにピニオン40、41を円筒体31内において偏心公転運動させる。これにより、入力軸36の回転は大幅に減速されて円筒体31に伝達される。
【００２８】
ここで、前述のようにクランク軸50を４本以上の偶数本とすれば、貫通孔46、47とピニオン40、41の外歯40ａ、41ａとの周方向相対位置関係が両ピニオン40、41において同一となる。この結果、両方のピニオン40、41をひっくり返しながら交換しても、両ピニオン40、41は元の状態と同一となる。この結果、ピニオン40、41を共に、その種類を気にすることなく製作および組立を行うことができ、製作費が安価となり、また、組立作業も簡単とすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の第１実施形態を説明する。この実施形態においては、図４に示すように、クランク軸50のうち、周方向に最も離れた２本のクランク軸、ここではクランク軸50が４本であるため、対向する一対のクランク軸50にのみ従動外歯車55を取付けるとともに、これら２個の従動外歯車55に駆動外歯車56を噛み合わせるようにしている。このようにすれば、前述のものより、周囲の空間が広くなり、この結果、従動外歯車55同士の干渉を気にすることなく、駆動外歯車56を小径と、一方、従動外歯車55を大径とすることができる。これにより、回転駆動力をより大幅に減速することができる。なお、他の構成、作用は前記偏心揺動型減速機と同様である。
【００３０】
なお、前述の実施形態においては、クランク軸50を４本設けたが、この発明においては６本設けるようにしてもよい。また、前述の実施形態においては、円筒体31を回転可能とするとともに、キャリア25を固定し、クランク軸50に入力された回転をピニオン40、41により減速して円筒体31に出力するようにしたが、この発明においては、円筒体を固定するとともにキャリアを回転可能とし、クランク軸に入力された回転をピニオンにより減速してキャリアに出力するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、偏心揺動型減速機を安価とするとともに、組立作業を簡単とすることができ、さらに、出力トルクを向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏心揺動型減速機を示す正面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】この発明の第１実施形態を示す図３と同様の断面図である。
【符号の説明】
24…偏心揺動型減速機 25…キャリア
26…柱部 31…円筒体
33…内歯 38…駆動外歯車
39…従動外歯車 40、41…ピニオン
40ａ、41ａ…外歯 50…クランク軸

Claims

内周に内歯を有する円筒体と、円筒体内に収納され、外周に前記内歯に噛み合い歯数が該内歯より若干少ない外歯を有するとともに、軸方向に並列配置された複数のピニオンと、これらピニオンを軸方向に貫通するとともに、周方向に離れた複数の柱部を有するキャリアと、隣接する柱部間に周方向に互いに等角度離れながらそれぞれ配置されるとともに、両端部がキャリアに回転可能に支持される一方で、中央部がピニオンに挿入され、回転することでピニオンを偏心回転させるクランク軸とを備え、前記ピニオンの偏心回転を外、内歯で減速することで円筒体またはキャリアを低速回転させるようにした偏心揺動型減速機において、前記クランク軸を４本以上の偶数本とする一方、前記クランク軸のうち、周方向に最も離れた２本のクランク軸にのみ従動外歯車を取付けるとともに、前記キャリアの中心部に配置された入力軸に駆動外歯車を設け、これら従動外歯車に駆動外歯車を噛み合わせることで、該駆動外歯車から従動外歯車を介してクランク軸に回転駆動力を伝達するようにしたことを特徴とする偏心揺動型減速機。