JP5878851B2

JP5878851B2 - 減速装置

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Publication number: JP5878851B2
Application number: JP2012200337A
Authority: JP
Inventors: 石塚　正幸; 正幸石塚; 稔也南雲; 芳賀　卓; 卓芳賀
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: CN103670586A; JP2014055627A; CN103670586B

Description

本発明は、減速装置に関する。

特許文献１に、外歯歯車が揺動しながら内歯歯車に内接噛合させるように構成した減速装置が開示されている。この減速装置では、外歯歯車の自転成分の取り出しを、前記外歯歯車を軸方向に貫通するピン状貫通部材によって行っている。また、この開示例では、内歯歯車は、円弧状の溝部を有する内歯歯車本体と、該円弧状の溝部に回転自在に組み込まれたピン状内歯部材とで構成されている。

このピン状内歯部材および内歯歯車本体の溝部は、運転時には、互いに線接触しながら摺動している。特許文献１では、この部分の耐久性を向上させるために、前記ピン状内歯部材の表面に多数の微小凹部を形成し、該微小凹部と内歯歯車本体の溝部との間に潤滑剤を介在させる技術を開示している。

実開平６−２８３９４号公報（図１、図３）

しかしながら、特許文献１では、微小凹部の望ましい形成態様については、特に具体的に開示されていなかったため、微小凹部形成による耐久性向上の効果は、限定的であったというのが実情である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、微小凹部を形成することによる耐久性の向上効果を、より高めることのできる減速装置を提供することをその課題としている。

本発明は、外歯歯車が揺動しながら内歯歯車に内接噛合し、該内歯歯車が、円弧状の溝部を有する内歯歯車本体と、前記溝部に回転自在に組み込まれたピン状内歯部材とで構成され、前記ピン状内歯部材と前記内歯歯車本体が互いに線接触しながら摺動し、該ピン状内歯部材と内歯歯車本体の少なくとも一方の摺動面に複数の微小凹部が形成された減速装置であって、前記微小凹部は、前記ピン状内歯部材と前記内歯歯車本体が線接触する範囲に存在する前記微小凹部を前記線接触の接触線上に投影したときに、該接触線上に隙間なく存在するように前記一方の摺動面に形成されており、前記線接触する範囲が、前記内歯歯車本体の前記溝部の底部を除く２箇所に設けられ、前記微小凹部が、それぞれの前記線接触する範囲毎に存在する前記微小凹部を前記接触線上に投影したときに、該接触線上に隙間なく存在する構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

本発明は、ピン状内歯部材と内歯歯車本体が線接触する範囲に存在する微小凹部を、該線接触の接触線上に投影したときに、微小凹部が当該接触線上に隙間なく存在するように構成している。

ピン状内歯部材と内歯歯車本体の接触線は、該ピン状内歯部材と内歯歯車本体が線接触する範囲において摺動する際に、該線接触する範囲を動いてゆくが、本発明によれば、このとき、接触線上のいずれの部分も、少なくとも一つの微小凹部を必ず通過することができる。これは、摺動の際に、接触線上のいずれかの部分が１度も微小凹部を通らないということがないことを意味し、結果として線接触する範囲を良好に潤滑することができる。
なお、本発明は、互いに線接触しながら摺動する第１部材と第２部材とを備え、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の摺動面に複数の微小凹部が形成された減速装置であって、前記微小凹部は、前記第１部材と前記第２部材が線接触する範囲に存在する前記微小凹部を前記線接触の接触線上に投影したときに、該接触線上に隙間なく存在するように前記一方の摺動面に形成されており、前記微小凹部を、前記接触線と直交する線上に投影したときに、該微小凹部が存在しない部分があることを特徴とする減速装置と捉えることもできる。

なお、ここで、線接触する範囲とは、ピン状内歯部材と内歯歯車本体（第１部材と第２部材）の一部同士が接触し続け、連続的な摺動状態が実際に維持される範囲をいう。後に例を挙げて詳述する。

本発明によれば、微小凹部を形成することによる耐久性の向上効果を、より高めることができる。

本発明の実施形態の一例に係る減速装置の要部の（Ａ）正面図、（Ｂ）円周方向の展開図、（Ｃ）接触面上に投影した微小凹部の投影図、および（Ｄ）接触線と直角の線上に投影した微小凹部の投影図上記減速装置の全体断面図図２の矢視III−III線に沿う断面図本発明の他の実施形態の一例に係る減速装置の要部の一部に投影図を含む分解斜視図図４の実施形態の変形例を示す分解斜視図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例に係る減速装置を詳細に説明する。

始めに、図２および図３を用いて減速装置Ｇ１の動力伝達系の概略構成から説明する。

この減速装置Ｇ１は、外歯歯車２０が揺動しながら内歯歯車２２に内接噛合する偏心揺動型の減速装置である。より具体的に説明すると、この減速装置Ｇ１は、図示せぬモータからの動力を受ける入力軸２６を備える。入力軸２６にはキー２８を介して偏心体３０が一体化されている。偏心体３０の外周は、入力軸２６の軸心Ｏ１に対して所定の偏心量だけ偏心している。偏心体３０の外周にはころ３２が組み込まれている。ころ３２には、前記外歯歯車２０のころ孔３４が係合している。すなわち、外歯歯車２０は、ころ３２の外周で揺動回転しながら内接噛合可能に組み込まれていることになる。

この例では、内歯歯車２２は、円弧状の溝部３６を有する内歯歯車本体３８と、該円弧状の溝部３６に回転自在に組み込まれた外ピン４０（ピン状内歯部材）とで構成されている。内歯歯車本体３８は、ケーシング４２と一体化されている。外歯歯車２０の歯数は、内歯歯車２２の歯数（外ピン４０の数）よりも僅かだけ（この例では１だけ）少ない。

外歯歯車２０には、貫通孔４４が形成されており、該貫通孔４４を内ピン４６（ピン状貫通部材）が貫通している。内ピン４６の外周には摺動促進部材として内ローラ４８（筒状貫通部材）が被せられている。内ローラ４８と貫通孔４４との間には、前記偏心体３０の偏心量の２倍に相当する隙間δが確保されている。内ピン４６は、出力軸５０と一体化されたフランジ体５２に圧入・固定されている。

この減速装置Ｇ１の動力伝達系の作用を簡単に説明すると、入力軸２６が回転すると該入力軸２６と一体化されている偏心体３０が回転し、ころ３２を介して外歯歯車２０が揺動回転する。この結果、固定状態にある内歯歯車２２（の外ピン４０）に対する外歯歯車２０の噛合位置が順次ずれてゆく現象が発生する。

外歯歯車２０の歯数は、内歯歯車２２の歯数よりも１だけ少ないため、外歯歯車２０は、入力軸２６が１回回転するごとに、１歯分だけ内歯歯車２２に対して位相がずれる（自転する）ことになる。この自転成分が、内ローラ４８および内ピン４６を介してフランジ体５２に伝達され、該フランジ体５２と一体化されている出力軸５０が回転する。なお、外歯歯車２０の揺動成分は、内ローラ４８と外歯歯車２０の貫通孔４４との間に確保された隙間δによって吸収される。

すなわち、この実施形態では、内ピン４６および内ローラ４８は、外歯歯車２０の自転成分を取り出す機能を果たしていることになる。なお、この種の減速装置は、外歯歯車の自転を拘束し、内歯歯車（ケーシング）側から出力を取り出すこともできる（枠回転型の減速装置）。この場合、内ピンあるいは内ローラは、外歯歯車の自転を拘束する機能を果たしていることになる。

ここで、この実施形態に係る減速装置Ｇ１において、２つの部材（第１部材および第２部材）が互いに線接触しながら摺動する部分に着目すると、例えば、偏心体３０ところ３２との間、ころ３２と外歯歯車２０（のころ孔３４）との間、内ピン４６と内ローラ４８（の内周面４８Ａ）との間、内ローラ４８と外歯歯車２０（の貫通孔４４）との間、外歯歯車２０（の外歯）と内歯歯車２２（の外ピン４０）との間、外ピン４０と内歯歯車本体３８（の溝部３６）との間等、多数存在する。

この実施形態では、この中の内ピン４６と内ローラ４８（の内周面４８Ａ）との間、および、外ピン４０と内歯歯車本体３８（の溝部３６）との間の２つの摺動部に本発明を適用している（それ以外の部分に適用してもよい）。具体的には、内ローラ４８の内周面４８Ａ（摺動面）、および内歯歯車本体３８の溝部３６（摺動面）に微小凹部６０、７０、８０がそれぞれ形成されている。

先ず、内ピン４６（第１部材：円弧状の外周を有する部材）と内ローラ４８（第２部材：円弧状の内周を有する部材）との間の摺動部の構成から詳細に説明する。

図１は、減速装置Ｇ１の内ローラ４８の構成を示すもので、内周面４８Ａ（摺動面）に、微小凹部６０が形成されている。図１の（Ａ）は、内ローラ４８の正面図、（Ｂ）は、内ローラ４８の内周面４８Ａを円周方向に展開した展開図、（Ｃ）は、微小凹部６０を接触線Ｘ上に投影したときの投影図、（Ｄ）は、微小凹部６０を接触線Ｘと直角の方向に投影したときの投影図をそれぞれ示している。

ここでの「微小凹部６０（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、…）」は、内ローラ４８自体（の内周面４８Ａ）を加工するときに加工工具によって不可避的にできる凹凸の凹部を指すものではなく、微小凹部６０を形成する目的で「意図的に」形成した凹部を意味している。本実施形態では、例えば、内ローラ４８の内周面４８Ａに「鋼球」を強く押し付ける（あるいは衝突させる）等の加工によって微小凹部６０を形成している。

微小凹部６０の大きさ（径）は、この実施形態では、５μｍ〜２０μｍ程度に設定している。図１に模式的に描写されているように、各微小凹部６０の形状は、必ずしも合同である必要も、相似である必要もない。すなわち形状が異なっていても、大きさが異なっていてもよい。円以外の形状であったときは、長手方向の向きも統一されている必要はない（向きはばらばらでよい）。ただし、統一されていてもよい。すなわち、例えば、同一形状および大きさの微小凹部のみで構成されていてもよい。

この実施形態では、当該内ピン４６と内ローラ４８が線接触する範囲Ｙに存在する微小凹部６０を該線接触の接触線Ｘ上に（摺動方向に）投影したときに（より具体的には、線接触する範囲Ｙの端部の接触線Ｘｏ上から線接触する範囲Ｙを見たときに）、図１（Ｃ）に示されるように、微小凹部６０が、該接触線Ｘｏ上に隙間なく存在するように内ローラ４８の内周面４８Ａに形成されている。

ここで「線接触する範囲Ｙ」とは、内ピン４６（第１部材）と内ローラ４８（第２部材）の一部同士が接触し続け、連続的な摺動状態が実際に維持される範囲をいう。つまり、「接触」は、見かけ上のものではなく、「実際の接触」を意味する。これについては次の実施形態の説明の際に詳述する。

この実施形態では、内ピン４６と内ローラ４８は、離れることなく、常にその一部同士が実際に接触し続け、連続的な摺動状態を維持しているため、「線接触する範囲Ｙ」は、内ローラ４８の内周面４８Ａの全周となる。

なお、本実施形態では、図１の（Ｃ）に示されるように、内ピン４６と内ローラ４８が線接触する範囲Ｙに存在する微小凹部６０を接触線Ｘｏ上に投影したときには、微小凹部６０は、該接触線Ｘｏ上に隙間なく存在しているが、図１の（Ｄ）に示されるように、線接触する範囲Ｙに存在する微小凹部６０を接触線Ｘと直角の方向（摺動方向）の端部から見たときは（全微小凹部６０を投影したときは）、一部に隙間Ｌ１〜Ｌ８が存在している（微小凹部６０が存在しない部分がある）。但し、この隙間Ｌ１〜Ｌ８は必須ではなく、なくてもよい。すなわち、図１の（Ｄ）の方向で投影したときにおいても隙間なく微小凹部６０が存在していても良い。

また、図１の描写例で明らかなように、この実施形態では、内ローラ４８の軸方向中央部分（図１の右下がりのハッチングを施した部分）Ｋｃに形成される微小凹部６０の表面積が、軸方向端部（図１の間隔の大きな右上がりのハッチングを施した部分）Ｋｅに形成される微小凹部６０の表面積よりも大きくなるように、すなわち「より密に」形成するようにしている。より具体的には、｛（軸方向中央部分Ｋｃに形成した微小凹部６０の表面積）／（軸方向中央部分Ｋｃの全表面積）｝＞｛（軸方向端部Ｋｅに形成した微小凹部６０の表面積）／（軸方向端部Ｋｅの全表面積）｝となるように形成している。なお、表面積を増大するには、微小凹部６０の数を増やしても、一つ一つの微小凹部６０の大きさを大きくしてもよく、勿論、数を増やすと共に大きさを大きくしてもよい。

次にこの実施形態に係る減速装置Ｇ１の内ピン４６と内ローラ４８との間の摺動部の作用を説明する。

本実施形態においては、内ピン４６と内ローラ４８が線接触する範囲Ｙに存在する微小凹部６０を接触線Ｘｏ上に投影したときに、微小凹部６０が、該接触線Ｘｏ上に隙間なく存在している。このため、内ピン４６と内ローラ４８の接触線Ｘが線接触する範囲Ｙを移動してゆく際に、接触線Ｘ上の全ての軸方向位置において、必ずいずれかの微小凹部６０内の潤滑剤と接触できることになる。

理解を容易にするために、逆の例で説明するならば、今、例えば、図１で黒く塗りつぶした微小凹部６０Ｍと６０Ｎが存在しなかったと仮定すると、図１（Ｃ）での投影画面上で、該微小凹部６０Ｍと６０Ｎの投影されるべき部分に「隙間」が生じることになる。これは、摺動の際に、接触線Ｘ上のＫ１の部分が（線接触する範囲Ｙにおいて）１度も微小凹部６０を通らないということを意味する。その結果、図１の斜線で施した部分Ｋｄでは、常に潤滑剤を押しのけた状態での接触が連続することになる。線接触する範囲Ｙの全長に亘って、潤滑剤が入り込めない部分Ｋｄが存在すると、その部分Ｋｄにおいて潤滑剤の保持性が低下し、潤滑剤による良好な潤滑効果が得られなくなってしまい、摩擦、摩耗が進行し易くなる。

本実施形態では、内ピン４６と内ローラ４８が線接触する範囲Ｙにおいて、接触線Ｘが移動する際に、該接触線Ｘ上の全ての軸方向位置で潤滑剤の供給が少なくとも１度は行われるため、良好な潤滑を維持することができる。

微小凹部６０は、（特別な考慮なく）単に多数形成すると、内ローラ４８の内周面４８Ａが、当該多数の微小凹部６０で埋まってしまい、実際の内ピン４６と内ローラ４８の内周面４８Ａとの接触面圧が上昇して、耐久性は却って低下してしまう。そのため、従来は、実際には、微小凹部６０を、むやみに多く形成することはできず、これが、耐久性の効果が「限定的なもの」に留まらざるを得なかった大きな要因となっていたと推察される。

本実施形態によれば、従来と同等の潤滑特性を、より少ない微小凹部６０の形成のみで、すなわち、接触線Ｘと直角の方向から見て微小凹部６０を投影した場合に隙間Ｌ１〜Ｌ８が生じるほど少ない数（あるいは小さな表面積の）の微小凹部６０のみで、実現することができる。したがって、その分（微小凹部６０が少ない分）内ピン４６と内ローラ４８の接触面圧を下げることができ、耐久性をより向上させることができる。また、例えば、ぎりぎりの接触面積を確保しつつ、できるだけ多くの（大きな表面積の）微小凹部６０を形成した場合には、必要な接触面圧を維持しながら、最大レベルの潤滑特性を維持することができ、結果としてこの場合も耐久性をより向上させることができる。

更に、この実施形態では、内ローラ４８の軸方向中央部分（図１の右下がりのハッチングを施した部分）Ｋｃに形成される微小凹部６０の表面積が、軸方向端部（図１の間隔の大きな右上がりのハッチングを施した部分）Ｋｅに形成される微小凹部６０の表面積よりも大きくなるように、すなわち「より密に」形成するようにしている。

これは、本実施形態に係る減速装置Ｇ１のように、内ピン４６に内ローラ４８が被せられた摺動構成にあっては、内ローラ４８の軸方向中央部分Ｋｃでは、軸方向端部Ｋｅよりも潤滑がより困難になる傾向があるためである。このように、軸方向中央部分Ｋｃに形成する微小凹部６０の表面積を軸方向端部Ｋｅに形成する微小凹部６０の表面積よりも大きくすることにより、内ピン４６と内ローラ４８との潤滑を、軸方向の全ての位置に亘ってより均等に行うことができるようになる。

次に、本発明の他の実施形態、すなわち本発明を内歯歯車２２の内歯を構成する外ピン４０（第１部材）と内歯歯車本体３８（第２部材）の溝部３６（摺動面）との接触部に適用した例について詳細に説明する。

前述したように、本発明において「線接触する範囲」とは、「実際に線接触する範囲」を言う。内歯歯車２２の溝部３６と外ピン４０の接触個所は、厳密には溝部３６の全範囲に亘っているわけではなく、溝部３６の一部の特定の２つの個所に分離して存在する。

すなわち、内歯歯車２２の外ピン４０と内歯歯車本体３８の溝部３６の摺動部において、運転時において実際に外ピン４０と内歯歯車本体３８とが線接触する範囲は、外ピン４０が外歯歯車２０側から受ける荷重反力の関係で、溝部３６の底部３６Ｂから離れた位置となる（正逆回転をするので、実際は底部３６Ｂを除くＹ３、Ｙ４の２個所）。

したがって、この実施形態では、本発明の趣旨より、溝部３６のそれぞれの「線接触する範囲Ｙ３、Ｙ４」ごとに、該線接触する範囲Ｙ３、Ｙ４上に存在する微小凹部７０、８０を接触線Ｘ３、Ｘ４上に（摺動方向に）投影したときに、該微小凹部７０、８０がそれぞれの接触線Ｘ３、Ｘ４上に隙間なく存在するように形成するようにしている。

この結果、上記実施形態と同様な作用により、正回転および逆回転のいずれの場合においても、良好な潤滑を行うことができ、耐久性をより向上させることができる。

なお、本発明の基本趣旨からすれば、それぞれの線接触する範囲Ｙ３、Ｙ４毎に存在する微小凹部７０、８０を、それぞれの接触線Ｘ３、Ｘ４上に投影したときに、各接触線Ｘ３、Ｘ４上に隙間なく該微小凹部７０、８０が存在しなければならず、また、それで足りるが、本発明においては、例えば、図５に示されるように、溝部３６の底部３６Ｂにおいても、微小凹部９０を形成するようにしてもよい。そして、もし、溝部３６の底部３６Ｂにも微小凹部９０を形成する場合には、該底部３６Ｂには外ピン４０が接触せず、荷重が基本的に掛からないため、微小凹部９０の大きさ（表面積）は、線接触する範囲Ｙ３、Ｙ４において形成される前記微小凹部７０、８０の大きさよりも大きくしても構わない。より具体的には、｛（底部３６Ｂの微小凹部７０、８０の表面積）／（底部３６Ｂの全表面積）｝＞｛（線接触する範囲Ｙ３、Ｙ４の微小凹部７０、８０の表面積）／（線接触する範囲Ｙ３、Ｙ４の全表面積）｝が成立するように形成して構わない。この結果、装置が停止したとき、あるいは反転したとき等において該底部３６Ｂに存在する潤滑剤が外ピン４０の表面上に滲み出て来るようになるため、さらに良好な潤滑を行うことができるようになる。

上記実施形態では、本発明を、揺動内接噛合型の遊星歯車減速装置の摺動部に適用するようにしていたが、本発明においては、減速装置の基本構成については、特に限定されず、どのような減速機構を有する減速装置であっても、該減速装置の中に、第１部材と第２部材が、互いに線接触しながら摺動する部位があるならば、当該部位に同様に本発明を適用することができ、同様の効果が得られる。

また、上記実施形態においては、第１部材（内ピン、外ピン）および第２部材（内ローラ、外ピン溝部）のうち、第２部材のみに微小凹部を形成するようにしていたが、第１、第２部材の両方に微小凹部を形成するようにしてもよい。

Ｇ１…減速装置
２０…外歯歯車
２２…内歯歯車
２６…入力軸
３０…偏心体
３２…ころ
３４…ころ孔
３６…溝部
３８…内歯歯車本体
４０…外ピン
４２…ケーシング
４４…貫通孔
４６…内ピン
４８…内ローラ
５０…出力軸
５２…フランジ体
６０…微小凹部

Claims

外歯歯車が揺動しながら内歯歯車に内接噛合し、該内歯歯車が、円弧状の溝部を有する内歯歯車本体と、前記溝部に回転自在に組み込まれたピン状内歯部材とで構成され、前記ピン状内歯部材と前記内歯歯車本体が互いに線接触しながら摺動し、該ピン状内歯部材と内歯歯車本体の少なくとも一方の摺動面に複数の微小凹部が形成された減速装置であって、
前記微小凹部は、前記ピン状内歯部材と前記内歯歯車本体が線接触する範囲に存在する前記微小凹部を前記線接触の接触線上に投影したときに、該接触線上に隙間なく存在するように前記一方の摺動面に形成されており、
前記線接触する範囲が、前記内歯歯車本体の前記溝部の底部を除く２箇所に設けられ、前記微小凹部が、それぞれの前記線接触する範囲毎に存在する前記微小凹部を前記接触線上に投影したときに、該接触線上に隙間なく存在する
ことを特徴とする減速装置。
請求項１において、
前記溝部の底部にも微小凹部が形成され、かつ該底部に形成された微小凹部の表面積が、前記線接触する範囲に形成された微小凹部の表面積よりも大きい
ことを特徴とする減速装置。
互いに線接触しながら摺動する第１部材と第２部材とを備え、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の摺動面に複数の微小凹部が形成された減速装置であって、
前記微小凹部は、前記第１部材と前記第２部材が線接触する範囲に存在する前記微小凹部を前記線接触の接触線上に投影したときに、該接触線上に隙間なく存在するように前記一方の摺動面に形成されており、
前記微小凹部を、前記接触線と直交する線上に投影したときに、該微小凹部が存在しない部分がある
ことを特徴とする減速装置。