JP4847892B2 - 揺動内接噛合遊星歯車装置及びその偏心体軸の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、揺動内接噛合遊星歯車装置に関する。

内歯歯車の内側で外歯歯車を偏心体を介して揺動回転させることにより、該内歯歯車と外歯歯車との相対回転を該外歯歯車の軸方向両側に配置した一対のキャリヤを介して取り出す構成とされた揺動内接噛合遊星歯車装置が、例えば特許文献１において開示されている。また、この特許文献１に係る構造を改良した構造が、同じ出願人によって提案されている。図２、図３にこの改良された揺動内接噛合遊星歯車装置を示す。

この揺動内接噛合遊星歯車装置１２においては、入力軸１４に太陽歯車１６が形成されている。太陽歯車１６は、複数（この例では３個）の伝動歯車１８と同時に噛合している。

各伝動歯車１８は、複数（この例では３本）設けられた偏心体軸２０にそれぞれ組み込まれている。各偏心体軸２０には、偏心体２２（２２Ａ、２２Ｂ）が１８０度の位相で設けられている。入力軸１４が回転すると、前記伝動歯車１８によって３本の偏心体軸が駆動され、該３本の偏心体軸２０の軸方向同位置にある３つの偏心体同士２２Ａ、或いは２２Ｂがそれぞれ同位相で同一の方向に回転するようになっている。２枚の外歯歯車２４（２４Ａ、２４Ｂ）は、それぞれこれらの偏心体２２（２２Ａ、２２Ｂ）の外周に嵌合している。そのため、該２枚の外歯歯車２４Ａ、２４Ｂは、各偏心体２２Ａ、２２Ｂの動きに応じて１８０度の位相差にて偏心回転する。

偏心体２２と外歯歯車２４との嵌合は、ボールまたはころ（この例ではころ）２６を介した「転がり嵌合」とされている。外歯歯車２４は、内歯歯車２８に内接噛合している。

内歯歯車２８は、ケーシング３０と一体化されており、その内歯はころ状のピン２８Ｐによって構成されている。外歯歯車２４と内歯歯車２８は、僅少の歯数差（例えば１〜６程度の歯数差）に設定されている。

外歯歯車２４の軸方向両側には、第１、第２キャリヤ３２、３４が配置されている。第１、第２キャリヤ３２、３４は、ボルト４０及びキャリヤピン４２を介して互いに連結され、その全体が円錐ころ軸受３６、３８を介してケーシング３０に回転自在に支持されている。

前記偏心体軸２０は、前記特許文献１においては「円錐ころ軸受」によって前記第１、第２キャリヤ３２、３４に支持されていたが、この改良構造においては、ニードル（軸受）５０、５２を介して支持するようにし、特許文献１の構造に対して省スペース化及び高容量化を図っている。しかしながら、ニードル５０、５２は、その機能上、単独ではスラスト方向の反力を授受できない（位置決め機能がない）ため、偏心体軸２０の図の左端側に止め輪６０、６２を配置すると共に、図の右端側に玉軸受６４を配置し、この玉軸受６４の軸方向の動きを止め輪６６、６８によって拘束することによって偏心体軸２０の軸方向の位置を規制している。

この構成に係る揺動内接噛合遊星歯車装置１２では、入力軸１４の回転を伝動歯車１８を介して各偏心体軸２０に減速した上で伝達し、各偏心体軸２０の偏心体２２を同位相で回転させることによって外歯歯車２４を揺動させることができる。この結果、外歯歯車２４と内歯歯車２８との噛合位置が順次ずれて行く現象が発生するため、偏心体軸２０の１回転ごとに該外歯歯車２４と内歯歯車２８との間に両歯車２４、２８の歯数差に相当する相対変位を引き出すことができる。

ケーシング３０（内歯歯車２８）が固定されているときには、この相対変位を１対の第１、第２キャリヤ３２、３４側から取り出すことができ、第１、第２キャリヤ３２、３４の自転が拘束されているときには、この相対変位をケーシング３０側の回転（枠回転）として取り出すことができる。

特開２００４−１３８０９４号公報

しかしながら、このような構造の内接噛合遊星歯車装置にあっては、偏心体軸の支持をニードル軸受によって行うため、確かに（例えば特許文献１にて採用されている円錐ころ軸受に比べて）径方向の省スペース・高容量、という効果は得られるものの、当該ニードル軸受の軸方向の位置決めのために、別途玉軸受を併用しており、部品点数が多くなると共に、装置全体が軸方向に長くなるという不具合を有していた。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、部品点数が少なく、且つ軸方向に短い内接噛合遊星歯車装置を提供することその課題としている。

本発明は、内歯歯車と、該内歯歯車に揺動回転しながら内接噛合する外歯歯車と、該外歯歯車に前記揺動回転を行わせる偏心体と、該偏心体を有する偏心体軸と、前記外歯歯車の軸方向両側に配置され、前記偏心体軸を回転可能に支持する一対のキャリヤと、を備えた揺動内接噛合遊星歯車装置において、前記偏心体軸がニードル軸受で前記キャリヤに支持され、該偏心体軸に段差部が形成され、且つ該段差部と前記一対のキャリヤとの間に偏心体軸の軸方向の移動規制するスラスト受手段が配置されたことにより、上記課題を解決したものである。

偏心体軸は、ニードル軸受によって１対のキャリヤに支持されており、且つ段差部を利用してスラスト受手段を介してこの１対のキャリヤによって軸方向の移動規制がなされている。従って、半径方向の容量が高いだけでなく、偏心体軸のスラスト方向の動きに対しても確実な反力を授受することができる。

また、玉軸受の設置を省略できるようになるため、軸方向の短縮が可能となり、低コスト化も実現できる。更には、軸方向の寸法設計に余裕が出てくることから、後述するように、必要ならば、偏心体軸の端部に、該偏心体軸を加工するための回転止め用の治具装着部を形成することも可能となり、この場合には、偏心体軸の加工を１回のチャッキングで、且つ同一の加工機械で一度に加工できるようになり、加工工数及び加工時間の短縮が図れるだけでなく、偏心体軸の加工自体の精度をより高めることができるようになる。

本発明によれば、部品点数が少なく、且つ軸方向に短い設計を行うことが可能な内接噛合遊星歯車構造装置を得ることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

この揺動内接噛合遊星歯車装置１１２は、内歯歯車１２８と、該内歯歯車１２８に揺動回転しながら内接噛合する外歯歯車１２４と、該外歯歯車１２４に前記揺動回転を行わせる偏心体１２２と、該偏心体１２２を有する偏心体軸１２０と、外歯歯車１２４の軸方向両側に配置され、偏心体軸１２０を回転可能に支持する一対の第１、第２キャリヤ１３２、１３４と、を備える。

以下、より詳細に説明する。

入力軸１１４は、図示せぬモータの出力軸と連結可能である。入力軸１１４の先端には太陽歯車１１６が一体的に形成されている。太陽歯車１１６は、複数（この例では３個）の伝動歯車１１８と同時に噛合している。

各伝動歯車１１８は、複数（この例では３本）設けられた偏心体軸１２０にそれぞれ組み込まれ、３本の偏心体軸１２０を同時に駆動可能である。各偏心体軸１２０には、偏心体１２２（１２２Ａ、１２２Ｂ）が１８０度の位相で設けられている。また、３本の偏心体軸２０には、各軸の軸方向同位置にある計３個の偏心体同士１２２Ａ、或いは１２２Ｂが、それぞれ同位相で同一の方向に回転可能に組み込まれている。

２枚の外歯歯車１２４（１２４Ａ、１２４Ｂ）は、これらの偏心体１２２（１２２Ａ、１２２Ｂ）の外周にそれぞれ嵌合している。偏心体１２２と外歯歯車１２４との嵌合は、ころ１２６を介した転がり嵌合とされている。外歯歯車１２４を軸方向に２枚（１２４Ａ、１２４Ｂ）並列配置したのは、伝達容量を確保するためである。各外歯歯車１２４の軸方向間隔は、スペーサ１２５によって規定されている。外歯歯車１２４は、内歯歯車１２８に内接噛合している。

内歯歯車１２８は、ケーシング１３０と一体化されており、その内歯はころ状のピン１２８Ｐによって構成されている。外歯歯車１２４と内歯歯車１２８は、僅少の歯数差（例えば１〜６程度の歯数差）に設定されている。

外歯歯車１２４の軸方向両側には、第１、第２キャリヤ１３２、１３４が配置されている。第１、第２キャリヤ１３２、１３４は、ボルト１４０及び第２キャリヤ１３４から一体的に突出形成された連結部１３４Ａを介して互いに連結され、その全体がアンギュラ玉軸受１３６、１３８を介してケーシング１３０に回転自在に支持されている。

前記偏心体軸１２０は、ニードル１５０、１５２を介して第１、第２キャリヤ１３２、１３４に支持されている。ニードル１５０、１５２は、偏心体軸１２０が内輪、第１、第２キャリヤ１３２、１３４が外輪としてそれぞれ機能することにより、「ニードル軸受」を構成する。しかしながら、ニードル１５０、１５２は、単独ではスラスト方向の反力を授受できないため、この実施形態では偏心体軸１２０の軸方向の位置決めのために次のような構成を採用している。

即ち、偏心体軸１２０には段差部１７０、１７２が形成されている。その上で、この段差部１７０、１７２を利用して、該段差部１７０、１７２と第１、第２キャリヤ１３２、１３４との間に偏心体軸１２０の軸方向の移動規制するワッシャ（スラスト受手段）１７４、１７６を配置している。偏心体軸１２０には、もともと、偏心体１２２を形成するために該偏心体１２２のシフト方向に段差部が形成されることになるが、ここでは、シフト方向のみならず、全周に亘って（反シフト方向においても）積極的に段差部１７０、１７２を形成し、この段差部１７０、１７２の端面においてスラスト方向の反力の授受ができるようにしている。

ワッシャ１７４、１７６は、第１、第２キャリヤ１３２、１３４に当接することで段差部１７０、１７２を介して偏心体軸１２０の軸方向の位置決めを行うと共に、この間にころ１２６、伝動歯車１１８、もう一方のころ１２６を挟み込むことにより、これらの部材１２６、１１８、１２６の軸方向の位置決めをも行う。なお、ワッシャ１７４、１７６は、第１、第２のキャリヤ１３２、１３４及び段差部１７０、１７２のいずれとも相対回転可能に配置されている。

なお、図の符号１６７、１６９は、ニードル１５０、１５２の軸方向の移動を規制するニードル押さえである。また、符号１４２は、第１、第２キャリヤ１３２、１３４と相手部材（被駆動機械）とを連結するためのボルト孔、１８０は、偏心体軸１２０を加工するときにその廻り止めをするための治具（図示略）を装着するための治具装着部（この例では円形断面であるが、非円形断面でも良い）である。

次にこの揺動内接噛合遊星歯車装置１１２の作用を説明する。

入力軸１１４が回転すると、該入力軸１１４と噛合している伝導歯車１１８を介して３本の偏心体軸１２０が同時に減速回転する。その結果、それぞれの偏心体軸１２０に一体的に装着されている偏心体１２２が同位相で回転し、外歯歯車１２４が内歯歯車１２８に内接しながら揺動回転する。内歯歯車１２８はケーシング１３０と一体化され、固定された状態にあるため、偏心体軸１２０が１回転すると偏心体１２２を介して外歯歯車１２４が揺動回転し、該外歯歯車１２４と内歯歯車１２８の噛合位置が順次ずれて行く現象が発生する。

このとき、外歯歯車１２４は内歯歯車１２８よりも歯数が僅かだけ（この実施形態では１だけ）少ないため、固定状態にある内歯歯車１２８に対して歯数差に相当する分だけ位相がずれる（自転する）ことになる。そのため、偏心体軸１２０が該自転成分に相当する速度で入力軸１１４の回りを公転することになり、該偏心体軸１２０を支持している第１、第２キャリヤ１３２、１３４が当該公転速度に相当する速度で回転する。第１、第２キャリヤ１３２、１３４は、ボルト１４０及び連結部１３４Ａを介して連結されているため、第１、第２キャリヤ１３２、１３４は一体となって（１つの大きな塊となって）ゆっくりと回転し、ボルト孔１４２を介して連結される図示せぬ相手部材（被駆動機械）を駆動する。

なお、この実施形態のように、ケーシング１３０（内歯歯車１２８）が固定されているときには、外歯歯車１２４と内歯歯車１２８との相対変位を第１、第２キャリヤ１３２、１３４側から取り出すことができ、第１、第２キャリヤ１３２、１３４の自転が拘束された構成としたときは、該第１、第２キャリア１３２、１３４の自転拘束を介してこの相対変位をケーシング１３０側の回転（枠回転）として取り出すことができる。

ここで、この実施形態に係る内接噛合遊星歯車装置１１２は、外歯歯車１２４の両側に第１、第２キャリヤ１３２、１３４を有し、３本の偏心体軸１２０をこの第１、第２キャリヤ１３２、１３４によって両持ち支持しており、支持剛性が高く、外歯歯車１２４を安定した状態で揺動回転させることができる。

各偏心体軸１２０は、第１、第２キャリヤ１３２、１３４にニードル１５０、１５２を介して支持されており、各偏心体１２２と外歯歯車１２４もころ１２６を介して互いに嵌合しており、各要素は極めて円滑に回転することができ、且つ伝達容量が高い。その上、偏心体軸１２０は、第１、第２キャリヤ１３２、１３４の間でわずか２枚のワッシャ１７４、１７６によって軸方向に位置決めされており、低コストで部品点数が少なく、組み付けが容易である。

しかも、ワッシャ１７４、１７６は、偏心体軸１２０に対しても、また、第１、第２キャリヤ１３２、１３４に対しても相対回転可能に組み込まれているため、それぞれの当接面での相対回転速度を低減でき、耐久性を高く維持することができる。

また、玉軸受６４の配置を省略できるようになることから、軸方向の寸法を短縮できるようになり、その結果、偏心体軸１２０の端部に、偏心体軸１２０を加工するための回転止め用の治具装着部１８０を形成していながら、（玉軸受６４が存在しない分）むしろ装置全体の軸方向長Ｘ１を短縮できている。

以下、この治具装着部１８０の作用について説明する。

図２、図３に示した従来の揺動内接噛合遊星歯車装置１２においては、その軸方向長Ｘ０をできるだけ短くするために、治具装着部（いわゆるケレと称される周り止めを装着する部分）が形成されていなかった。このため、偏心体軸２０を加工するには、１度持ち替えた上で軸方向半分ずつを加工せざるを得ず、加工工数が多く加工時間がかかる上に偏心体を含む偏心体軸の加工精度を高く維持するのが難しいという問題があった。

しかしながら、この実施形態においては、上記作用効果により装置の軸方向寸法に設計上の余裕を持たせることができることから、偏心体軸１２０の端部に周り止め用の治具装着部１８０を形成するようにしている。この結果、偏心体１２２の外周と非偏心体部（ニードル１５０、１５２の装着される部分）の双方を、「支持ポイントＰ１、Ｐ２で偏心体軸１２０を挟んだ上で、治具装着部１８０に装着された治具にて廻り止めをする」というチャッキングを一度行なうだけで、にて同一のカム用研削盤（図示略）を用いて一度に加工することができるようになり、偏心体軸１２０を短時間で、簡易に、且つ高精度に加工できるようになった。

なお、この実施形態では、前述したように偏心体１２２と外歯歯車１２４との間にころ１２６を配置するようにしているが、この部分においても、偏心体軸１２０を支持するニードル１５０、１５２と同一仕様のニードル（ニードル軸受）を配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、軸方向長の短縮及び低コスト化を考慮して「スラスト受手段」としてワッシャを片側に１枚ずつ用いるようにしていたが、片側当たり複数枚用いるようにしてもよい。この場合に、隣り合うワッシャを互いに相対回転自在に組み込むことにより、各部材（キャリヤ、ワッシャ、段差部）間の相対回転（摩擦）をより小さくでき、より耐久性が高く、より低振動、低騒音の運転が可能になる。

また、本発明に係るスラスト受手段は、ワッシャに限定されるものではなく、例えば、軸方向の短縮の要求がそれほど強くないときには、何らかのころがり手段を有するスラスト受手段を配置するようにしてもよい。

従来、この種の内接噛合遊星歯車装置が導入されていた分野において、より低コストで軸方向長が短く、且つ安定した回転性能が得られる改良品として利用することができる。

本発明の実施形態の一例に係る内接噛合遊星歯車装置の縦断面図 従来の内接噛合遊星歯車装置の一例を示す縦断面図 図２の矢視III−III線に沿う断面図

符号の説明

１１２…揺動内接噛合遊星歯車装置
１１４…入力軸
１１６…太陽歯車
１１８…伝動歯車
１２０…偏心体軸
１２２…偏心体
１２４…外歯歯車
１２６…ころ
１２８…内歯歯車
１３０…ケーシング
１３２…第１キャリヤ
１３４…第２キャリヤ
１３６、１３８…円すいころ軸受
１４０…ボルト
１４２…ボルト孔
１５０、１５２…ニードル（軸受）
１６７、１６９…ニードル押さえ
１７０、１７２…段差部
１７４、１７６…ワッシャ
Ｐ１、Ｐ２…支持ポイント

Claims (5)

1. 内歯歯車と、該内歯歯車に揺動回転しながら内接噛合する外歯歯車と、該外歯歯車に前記揺動回転を行わせる偏心体と、該偏心体を有する偏心体軸と、前記外歯歯車の軸方向両側に配置され、前記偏心体軸を回転可能に支持する一対のキャリヤと、を備えた揺動内接噛合遊星歯車装置において、
   前記偏心体軸がニードル軸受で前記キャリヤに支持され、
   該偏心体軸に段差部が形成され、且つ
   該段差部と前記一対のキャリヤとの間に偏心体軸の軸方向の移動規制するスラスト受手段がそれぞれ配置された
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
2. 請求項１において、
   前記スラスト受手段が、ワッシャである
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
3. 請求項１または２において、
   前記スラスト受手段が、前記外歯歯車と前記偏心体との間に配置される軸受の軸方向の移動を規制する
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記偏心体軸の端部に、前記偏心体軸を加工するための回転止め用の治具装着部が形成されている
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
5. 請求項４に記載された偏心体軸に対し、
   前記治具装着部を介して偏心体軸の回転を防止した状態で、
   該偏心体軸の偏心体及び非偏心体部の双方を、同一のチャッキングにて同一のカム用研削盤を用いて加工する
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置の偏心体軸の製造方法。

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