JP5445961B2

JP5445961B2 - 減速装置

Info

Publication number: JP5445961B2
Application number: JP2010097774A
Authority: JP
Inventors: 光司佐藤; 幸治秋吉
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-04-21
Also published as: JP2011226583A

Description

この発明は、内歯車の内周に形成された内歯にローラを噛合させて入力軸の回転を出力軸に減速して伝達するローラ式の減速装置に関する。

この種のローラ式減速装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。図９および図１０は、その特許文献１に記載されたローラ式減速装置を示す。このローラ式減速装置においては、入力軸４０と出力軸４１を軸端部が対向する同軸上の配置とし、その両軸４０、４１の軸端部を覆うハウジング４２によって複数の内歯４３ａを内周に有する内歯車４３を支持し、上記入力軸４０の軸端部には内歯車４３内において回転可能な偏心円板４４を設け、上記出力軸４１の軸端部には、内歯車４３と偏心円板４４の外径面に圧入された軸受４５間に配置されるケージ４６を設け、そのケージ４６に複数のポケット４７を形成し、そのポケット４７のそれぞれ内部に上記軸受４５の外輪４５ａ外径面に沿って転動可能なローラ４８を収容している。

上記の構成からなる減速装置においては、入力軸４０が回転すると、偏心円板４４の回転により、ローラ４８が内歯車４３の内歯４３ａに順次噛合し、その入力軸４０の１回転当たりに、内歯４３ａの歯数に応じて出力軸４１が入力軸４０の回転に対して減速されて回転する。

なお、円滑な回転が得られるようにするため、内歯４３ａの歯形を、複数のローラ４８の全てが内歯４３に接触するような形状とするため、出力軸４１の回転角が内歯車４３の一ピッチ分の範囲において、偏心円板４４の回転によって出力軸４１が回転し、その時、ローラ４８の中心が描く軌跡と平行する曲線のうちローラ４８の外側にある曲線を一歯分とする歯形としている。

特開昭６２−９３５６５号公報

上記のようなローラ式減速装置において、ローラ４８と内歯４３ａの接触部およびローラ４８と軸受４５の外輪４５ａ外径面の接触部の面圧が高くなると、ローラ接触部で損傷が生じ易くなり、減速装置が短寿命となる。したがって、減速装置の長寿命化を図るには、ローラ接触部での面圧を低減させる必要が生じる。

上記ローラ接触部の面圧を低減させるには、ローラ４８の軸方向長さを長くすることが有効である。

この場合、ローラ４８の軸方向長さに応じて、ポケット４７の軸方向長さを長くする必要がある。ここで、ポケット４７の形成は、鍛造やプレスによる打抜き加工が採用される。その加工法の採用においては、ポケット打抜き用金型の強度の確保のため、図１０に示すように、ポケット４７の奥側の端面４７ａからケージ４６の閉塞端面４６ａ側に所定幅寸法の円筒状の平坦部５０を確保しておく必要がある。ａは、平坦部５０の幅寸法を示す。

ところで、上記従来の減速装置におけるケージ４６においては、図１０に示すように、その内径面と閉塞端面４６ａの交差部に曲率半径ｒの円弧面５１を設けているため、平坦部５０の確保のためには、円弧面５１の曲率半径ｒを小さく必要がある。しかし、円弧面５１の曲率半径ｒを小さくすると、ポケット４７の打抜きが困難となるため、上記曲率半径ｒをあまり小さくすることができず、また、曲率半径ｒが大きいと、軸受４５の外輪４５ａの側面の外周部が円弧面５１に緩衝してしまうため、その外輪４５ａの側面とケージ４６の閉塞端面４６ａ間にある程度の大きさの隙間５２を確保する必要が生じ、ケージ４６の軸方向長さをそのままにして、ポケット４７の軸方向長さ、すなわち、ローラ４８の軸方向長さを長くすることができないという問題があった。なお、同図で示すｂは、隙間５２の軸方向長さを示す。

この発明の課題は、ケージの軸方向長さを拡大することなくローラ長さを長くすることができるようにして、寿命の向上を図ることができるようにした減速装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、固定の配置とされるハウジングと、そのハウジングに支持され、内周に複数の内歯が設けられた内歯車と、その内歯車と同軸上の配置とされ、前記内歯車の内側に位置する軸端部に偏心円板が設けられた入力軸と、その入力軸と同軸上に配置され、軸端部に前記内歯車内において回転可能な閉塞端を有するケージが設けられた出力軸と、前記ケージに形成されたポケット内に収容されて前記偏心円板の外径面に沿って転動可能なローラとからなり、前記入力軸の１回転あたりに、内歯の歯数とローラの数の数差に応じて出力軸を減速回転させるようにした減速装置において、前記ケージの内径面と閉塞端面の交差部に環状の凹部を形成した構成を採用したのである。

上記のように、ケージの内径面と閉塞端面の交差部に環状の凹部を形成することにより、ポケットの奥側の端面からケージの閉塞端面側にポケット打抜き用金型の強度確保のための所定幅寸法の円筒状の平坦部を確保することができ、ケージの軸方向長さを拡大することなくポケットの軸方向長さの拡大を図ることができる。そして、そのポケットの軸方向長さの拡大により、ローラの軸方向長さの拡大を図ることができるため、ローラ接触部の面圧を低減することができ、減速装置の長寿命化を図ることができる。

ここで、凹部の形成は、切削によるものであってもよいが、鍛造による形成とすると、加工が容易であり、コストの低減を図ることができる。

また、内歯車の固定に際し、その内歯車をハウジングに圧入する方法を採用すると、内歯車とハウジングの同軸度にズレが生じた場合に、内歯車の内周円上の一部でローラが内歯に強く接触する等の現象が生じ、その部分の面圧が過大となって短寿命となり、また、回転ムラが発生する等の問題が生じる。

そこで、ハウジングの内径面に内歯車を調心可能に支持することにより、上記の問題点を解決することができる。内歯車を調心可能に支持する手段として、ハウジングの内径面に内歯車をスプライン嵌合し、そのスプラインによる嵌合面間に弾性部材を設け、その弾性部材の弾性変形によりハウジングと内歯車の同軸度のズレを吸収する構成や、内歯車に一端面から他端面に貫通する複数のボルト挿入孔を形成し、そのボルト挿入孔に挿入されてハウジングの端面に形成されたねじ孔にねじ込まれるボルトによって内歯車を支持し、そのボルトとボルト挿入孔間に弾性部材を組込み、その弾性部材の弾性変形によりハウジングと内歯車の同軸度のズレを吸収する構成を採用することができる。

この発明に係る減速装置において、内歯の面粗度をＲａ１．６以下とすると、内歯の摩耗防止に効果を挙げることができる。

この発明は、上記のように、ケージの内径面と閉塞端面の交差部に環状の凹部を形成したことにより、ケージの軸方向長さを拡大することなくポケットの軸方向長さの拡大を図ることができるので、ローラを長くすることが可能となり、ローラ接触部での面圧低下によって、長寿命化を図ることができる。

この発明に係る減速装置の第１の実施の形態を示す縦断正面図図１のII−II線に沿った断面図図１に示すケージの凹部形成部位を拡大して示す断面図この発明に係る減速装置の第２の実施の形態を示す縦断正面図図４のV-V線に沿った断面図この発明に係る減速装置の第３の実施の形態を示す縦断正面図図６のVII-VII線に沿った断面図摩耗耐久試験の結果を示すグラフ従来の減速装置を示す縦断正面図図９に示す減速装置の一部を拡大して示す断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１乃至図３は、この発明に係る減速装置の第１の実施の形態を示す。図示のように、ハウジング１は、円筒状をなしている。ハウジング１は、軸方向に２分割されて第１分割ハウジング１ａと第２分割ハウジング１ｂが設けられている。

第１分割ハウジング１ａと第２分割ハウジング１ｂは、図示省略したボルトの締め付けにより結合一体化され、その突合せ側端部の内径面には、第１分割ハウジング１ａと第２分割ハウジング１ｂとに跨って大径凹部２が形成されている。

大径凹部２内には内歯車３が圧入され、その内歯車３の内周に複数の内歯４が設けられている。

第１分割ハウジング１ａの開口端部には端板５が設けられ、その端板５の中央部に形成された軸挿入孔６に入力軸７が挿入されている。入力軸７は、軸挿入孔６内に組込まれた軸受８により回転自在に支持されて、内歯車３と同軸上の配置とされ、上記ハウジング１ｂ内に位置する軸端部には内歯車３内において回転可能な２枚の偏心円板９が軸方向に間隔をおいて設けられている。

２枚の偏心円板９は、円筒状外径面の中心Ｏ_１が入力軸７の軸心Ｏ_０に対して偏心している。図２に示すδは、その偏心量を示している。また、２枚の偏心円板９は、円筒状外径面の中心Ｏ_１が周方向に１８０°位置がずれている。その２枚の偏心円板９のそれぞれの外径面に軸受１０が取付けられている。

第２分割ハウジング１ｂの内側には出力軸１１が挿入され、その出力軸１１は第２分割ハウジング１ｂの開口端部内に組込まれた軸受１２により回転自在に支持されて、入力軸７と同軸上の配置とされている。

出力軸１１の上記入力軸７と対向する軸端部にはケージ１３が設けられ、そのケージ１３は偏心円板９上の軸受１０と内歯車３の対向部間に配置されている。ケージ１３は、閉塞端を有し、その閉塞端面１４の中央部に形成された小径孔部１５内に入力軸７の軸端部を受ける軸受１６が組込まれ、その軸受１６が入力軸７の軸端部を支持する状態において、上記閉塞端面１４とこれに対向する軸受１０の側面間に微小な間隙１７が形成されている。図３のｌは間隙１７の大きさを示す。

ケージ１３には、周方向に等間隔に並ぶ複数のポケット１８が、複列に形成され、各列のポケット１８は、２枚の偏心円板９のそれぞれに取付けられた軸受１０と対向する位置に形成されており、一方の列のポケット１８と他方の列のポケット１８は周方向に半ピッチ位置がずれている。

複列のポケット１８には、ローラ１９が径方向に移動自在に収容されている。

ローラ１９は、内歯車３の内歯４に対して噛合可能とされ、そのローラ１９が噛合する内歯４は、前述の特許文献１に記載されているように、出力軸１１の回転角が内歯車３の内歯４の一ピッチ分の範囲において、ローラ１９の中心が描く軌跡と平行する曲線のうちローラ１９の外側にある曲線を一歯分とする歯形としている。

図３に示すように、ケージ１３には、その内径面２０と閉塞端面１４の交差部に環状の凹部２１が形成されている。その凹部２１の形成に際して、ここでは、鍛造により形成しているが、切削によって形成してもよい。

第１の実施の形態で示す減速装置は上記の構造からなり、入力軸７が回転すると、偏心円板９の回転により、ローラ１９が内歯車３の内歯４に順次噛合し、その入力軸７の１回転当たりに、内歯４の歯数とローラ１９の数の数差分だけ、出力軸１１が入力軸７の回転方向と逆方向に回転する。

第１の実施の形態で示すように、ケージ１３の閉塞端面１４と内径面２０の交差部に環状の凹部２１を形成することにより、ケージ１３の閉塞端側に設けられたポケット１８においては、そのポケット１８の奥側の端面１８ａからケージ１３の閉塞端面１４側にポケット打抜き用金型の強度確保のための所定幅寸法の円筒状の平坦部２２を確保することができる。

このため、ケージ１３の軸方向長さを拡大することなくポケット１８の軸方向長さの拡大を図ることができる。そして、そのポケット１８の軸方向長さの拡大によってローラ１９の軸方向長さの拡大を図ることができるため、ローラ１８の接触部の面圧を低減することができ、減速装置の長寿命化を図ることができる。図３に示すｃは、平坦部２２の軸方向長さを示す。

ここで、第１に実施の形態で示す減速装置のように、内歯車３をハウジング１に圧入する取付方法を採用する場合において、ハウジング１と内歯車３の同軸度にズレが生じると、内歯車３の内周円上の一部でローラ１９が内歯４に強く接触する等の現象が生じ、その部分の面圧が過大となって短寿命となり、また、回転ムラが発生する等の問題が生じる。

そのような問題点を解決するため、図４および図５に示す第２の実施の形態においては、ハウジング１に形成された大径凹部２と内歯車３の嵌合を、内歯車３の外径面に形成された軸方向の歯２４と大径凹部２の内径面に形成された軸方向溝２５の嵌め合いによるスプライン２３の嵌合とし、そのスプライン２３による嵌合面間に弾性部材２６を設けて、ハウジング１に対して内歯車３を調心可能な支持としている。

上記のように、大径凹部２と内歯車３の嵌合をスプライン２３の嵌合とし、そのスプライン２３による嵌合面間に弾性部材２６を設けることにより、その弾性部材２６の弾性変形によりハウジング１と内歯車３の同軸度のズレを吸収することができるので、一部の内歯４の損傷を防止することができ、また、回転ムラが生じるのを防止することができる。

また、一部の内歯４と回転ムラの防止するという課題解決のため、図６および図７に示す第３の実施の形態では、ハウジング１を、ハウジング本体３１と端板３２とに分割し、ハウジング本体３１の端部に大径凹部３３を形成し、その大径凹部３３に内歯車３を組込んでいる。

そして、端板３２の外周部に複数の軸方向孔３４を周方向に間隔をおいて形成し、その軸方向孔３４に挿入したボルト３５を内歯車３に設けられた軸方向のボルト挿入孔３６に挿入し、そのボルト３５の先端部に形成された小径のねじ軸３５ａを大径凹部３３の閉塞端面に形成されたねじ孔３７にねじ係合して、ボルト３５に締付けにより内歯車３を支持し、上記ボルト３５とボルト挿入孔３６間に筒状の弾性部材３８を組込んでいる。

上記のように、ボルト３５とボルト挿入孔３６間に弾性部材３８を組込むことにより、第２の実施の形態で示す減速装置と同様に、弾性部材３８の弾性変形によりハウジング１と内歯車３の同軸度のズレを吸収することができるので、一部の内歯４の損傷を防止することができ、また、回転ムラが生じるのを防止することができる。

ここで、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態のいずれの実施の形態も、入力軸７の回転を出力軸１１に減速して伝達する回転伝達時、ローラ１９は内歯４の表面と接触する状態を保持して隣接する内歯４に移動するため、内歯４の面粗度が大きい場合、その内歯４が摩耗し易い。

その面粗度をＲａ１．６以下とした内歯４と、Ｒａ１．６を超える内歯４の２種類の内歯車３を用意して、摩耗耐久試験をしたところ、図８に示す試験結果を得た。

上記の摩耗耐久試験結果から明らかなように、内歯４の面粗度をＲａ１．６以下とすることにより、内歯４の摩耗量が大幅に減少することが判明した、そこで、実施の形態では、内歯４の面粗度をＲａ１．６以下として、耐摩耗性の向上を図るようにしている。

なお、各実施の形態では、入力軸７に２枚の偏心円板９を設けたものを示したが、偏心円板９の数は２枚に限定されるものではない。例えば、１枚の偏心円板９を入力軸７に設けるようにしてもよい。

１ハウジング
３内歯車
４内歯
７入力軸
９偏心円板
１１出力軸
１３ケージ
１４閉塞端面
１８ポケット
１９ローラ
２０内径面
２１凹部
２３スプライン
２６弾性部材
３５ボルト
３６ボルト挿入孔
３７ねじ孔
３８弾性部材

Claims

固定の配置とされるハウジングと、そのハウジングに支持され、内周に複数の内歯が設けられた内歯車と、その内歯車と同軸上の配置とされ、前記内歯車の内側に位置する軸端部に偏心円板が設けられた入力軸と、その入力軸と同軸上に配置され、軸端部に前記内歯車内において回転可能な閉塞端を有するケージが設けられた出力軸と、前記ケージに形成されたポケット内に収容されて前記偏心円板の外径面に沿って転動可能なローラとからなり、前記入力軸の１回転あたりに、内歯の歯数とローラの数の数差に応じて出力軸を減速回転させるようにした減速装置において、
前記ケージの内径面と閉塞端面の交差部に環状の凹部を形成したことを特徴とする減速装置。
前記凹部が、鍛造によって形成された請求項１に記載の減速装置。
前記内歯車が、前記ハウジングの内径面に調心可能に支持された請求項１又は２に記載の減速装置。
前記内歯車を調心可能に支持する手段が、前記ハウジングの内径面に内歯車をスプライン嵌合し、そのスプラインによる嵌合面間に弾性部材を設けた構成からなる請求項３に記載の減速装置。
前記内歯車を調心可能に支持する手段が、前記内歯車に一端面から他端面に貫通する複数のボルト挿入孔を形成し、そのボルト挿入孔に挿入されてハウジングの端面に形成されたねじ孔にねじ込まれるボルトよって内歯車を支持し、そのボルトとボルト挿入孔間に弾性部材を組込んだ構成からなる請求項３に記載の減速装置。
前記内歯の面粗度が、Ｒａ１．６以下とされた請求項１乃至５のいずれかの項に記載の減速装置。