JP6461719B2

JP6461719B2 - 伝動装置

Info

Publication number: JP6461719B2
Application number: JP2015115525A
Authority: JP
Inventors: 慎弥松岡
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-06-08
Also published as: WO2016199707A1; CN107709830A; US10288149B2; CN107709830B; JP2017002954A; DE112016002568T5; US20180149236A1

Description

本発明は、第１回転軸線上の主軸部および該第１回転軸線から偏心した第２回転軸線上の偏心軸部を有して、該偏心軸部が前記第１回転軸線周りに公転し得る偏心シャフトと、この偏心シャフトの前記偏心軸部に回転可能に支承され、該偏心シャフトの前記第１回転軸線周りの回転に連動して前記第２回転軸線周りに自転しながら前記第１回転軸線周りに公転し得る偏心体と、該偏心体の自転および公転と連動しつつ、前記第１回転軸線周りに回転し得る回転体とを備え、前記偏心シャフトの主軸部または前記回転体の何れか一方の回転が、他方に前記偏心体を介して減速または増速されて伝達される伝動装置に関する。

このような偏心シャフト、偏心体および回転体を備えるとともに、偏心シャフトの主軸部の回転が、曲線波溝と該曲線波溝によって軌道が規制される複数の中間部材とを介して、減速されて回転体に伝達される伝動装置が、下記特許文献１，２に開示されるように、既に知られている。

即ち、特許文献１では、第１回転軸線上の入力軸２（主軸部）と第２回転軸線上の偏心軸２２（偏心軸部）とで構成される偏心シャフトの偏心軸２２に、偏心回転体４（偏心体）が回転可能に支承され、この偏心回転体４外周の内側溝５１（曲線波溝）とハウジング１内周の外側溝５２（曲線波溝）とによって規定される軌道上を複数個の転動ボール５３（転動体）が移動することで、入力軸２の回転に連動して偏心回転体４が第２回転軸線周りに自転しながら第１回転軸線周りに公転し、この偏心回転体４の一側面に対向する側面に整動機構４０を配置した被動円板３２（回転体）が、偏心回転体４の自転および公転を受けて第１回転軸線周りに回転するように構成されており、特許文献２では、第１回転軸線上の入力軸部１２ａ（主軸部）と第２回転軸線上の偏心部１２ｄ（偏心軸部）とで構成される偏心軸１２（偏心シャフト）に、偏心板４（偏心体）が回転可能に支承され、この偏心板４の一側面のエピ条溝部７（曲線波溝）とそれに対向する固定板３の側面のハイポ条溝部６（曲線波溝）とによって規定される軌道上を、複数個の第１転動ボール１０（転動体）が移動することで、入力軸部１２ａの回転に連動して偏心板４が第２回転軸線周りに自転しながら第１回転軸線周りに公転し、この偏心板４の自転および公転を受けて、該偏心板４の他側面のハイポ条溝部８（曲線波溝）とそれに対向する出力板５（回転体）の側面のエピ条溝部９（曲線波溝）とによって規定される軌道上を複数個の第２転動ボール１１（転動体）が移動することで、偏心板４の自転および公転に連動して出力板５が第１回転軸線周りに回転するように構成されている。

特開平９−２６０１１号公報特許第４８１４３５１号公報

しかしながら、特許文献１の伝動装置は、入力軸２の回転を、偏心回転体４の外周に形成された曲線波溝５１と、それに対向してハウジング１の内周に形成された曲線波溝５２と、それらによって規定される軌道上を転動する転動ボール５３とで、偏心回転体４の自転および公転に変換しているので、伝動装置がこれらの曲線波溝５１，５２により径方向に大型化してしまうとともに、整動機構４０は変速を行うものでないので、変速部が１段だけとなって変速比を大きく取れない。

また、特許文献２の伝動装置は、変速部が複数段あっても、偏心板４の両側面に曲線波溝７，８を形成したり、固定板３の側面にも曲線波溝６を形成しなければならなくて、偏心板４や固定板３の肉厚を薄くできない。しかも、固定板３と偏心板４との間、および偏心板４と出力板５との間にそれぞれ転動ボール１０，１１を介在させなければならないので、伝動装置の軸方向への大型化が避けられず、また多数の転動ボール１０，１１を用いなければならないことから部品点数が増大するとともに、伝動装置全体の重量も増加してしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、部品点数の低減や軽量化を図りつつ、装置全体を大型化することなく変速部を複数段とすることのできる伝動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１回転軸線上の主軸部および該第１回転軸線から偏心した第２回転軸線上の偏心軸部を有して、前記偏心軸部が前記第１回転軸線周りに公転し得る偏心シャフトと、前記偏心軸部に回転可能に支承されて前記第２回転軸線周りに自転しながら前記第１回転軸線周りに公転し得るとともに、外周部に外歯を有する偏心体と、前記第１回転軸線上に軸心を持ち、内周壁に前記偏心体の外歯と噛み合う内歯を有するハウジングと、前記第１回転軸線周りに回転し得るとともに一側面を前記偏心体の一側面と対向させた回転体と、前記偏心体の前記一側面および前記回転体の前記一側面に各々形成された曲線波溝と、前記両曲線波溝間に挟まれてこれらの曲線波溝によって規定される軌道上を移動する複数個の転動体とを含み、前記偏心シャフトと前記偏心体と前記ハウジングとで第１の変速部が構成されるとともに、前記偏心体と前記回転体と前記複数個の転動体とで第２の変速部が構成されて、これら第１，第２の変速部により、前記偏心シャフトの主軸部または前記回転体の何れか一方の回転が減速または増速されて他方に伝達されることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴に加えて、前記偏心体の曲線波溝の波数が前記回転体の曲線波溝の波数よりも多く形成されることを第２の特徴とする。

また本発明は、第１または第２の特徴に加えて、前記偏心体の前記一側面の前記曲線波溝よりも外周側に第１の薄肉部が形成されるとともに、前記偏心体の他側面には第２の薄肉部が形成され、第１回転軸線と直交する投影面で見たときに、第２の薄肉部の面積は第１の薄肉部の面積よりも大きいことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、第１回転軸線上の主軸部および該第１回転軸線から偏心した第２回転軸線上の偏心軸部を有して、前記偏心軸部が前記第１回転軸線周りに公転し得る偏心シャフトと、前記偏心軸部に回転可能に支承されて前記第２回転軸線周りに自転しながら前記第１回転軸線周りに公転し得るとともに、外周部に外歯を有する偏心体と、前記第１回転軸線上に軸心を持ち、内周壁に前記偏心体の外歯と噛み合う内歯を有するハウジングとで第１の変速部が構成され、前記偏心体の一側面、およびそれに対向する前記回転体の一側面に各々形成された曲線波溝と、これら両曲線波溝間に挟まれてこれらの曲線波溝によって規定される軌道上を移動する複数個の転動体とで第２の変速部が構成されるので、第１，第２の変速部からなる複数の変速段を有していながらも、偏心体の曲線波溝を該偏心体の一側面のみに設ければ良く、またハウジングに曲線波溝を設ける必要もないので、これらの肉厚を薄くして伝動装置の軸方向長さを短縮できるとともにその重量を低減できる。また、第１の変速部は、各々径方向に短く突出する偏心体の外歯とハウジングの内歯とが噛み合うだけで、径方向に大きく蛇行して延びる曲線波溝同士が転動体を挟んで噛み合うものでないので、伝動装置が径方向に大型化することもない。しかも、偏心体に形成される曲線波溝は、外周部に外歯を有する偏心体の駄肉部である側面を利用して形成されるので、該駄肉部の有効活用が図れるとともに、これによっても偏心体を軽量化できる。

また、本発明の第２の特徴によれば、前記偏心体の曲線波溝の波数が前記回転体の曲線波溝の波数よりも多く形成されるので、自転および公転をするために一定以上の面積が必要とされる前記偏心体の一側面における曲線波溝の波数を、前記回転体の曲線波溝の波数よりも多くすることで、前記偏心体の一側面の更なる有効活用が図れるとともに、前記回転体を小径化できるのでこれを小型化できる。

更に、本発明の第３の特徴によれば、前記偏心体の前記一側面の前記曲線波溝よりも外周側に第１の薄肉部を形成するとともに、前記偏心体の他側面にも第２の薄肉部を形成したので、前記偏心体をこれらの薄肉部で更に軽量化できるとともに、第１回転軸線と直交する投影面で見たときに、第２の薄肉部の面積を第１の薄肉部の面積よりも大きくしたので、曲線波溝のない他側面の第２の薄肉部の前記面積を更に大きくして更なる軽量化が図れる。

本発明の第１実施形態に係る伝動装置の縦断正面図。図１の差動装置の模式図。図１の３−３矢視断面図。本発明の第１実施形態に係る伝動装置の主軸部をモータの出力軸に組み付けた第３実施形態に係る伝動装置の縦断正面図。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず、図１〜図３に基づいて、本発明の伝動装置の第１実施形態を説明する。

図１において、第１実施形態の伝動装置Ｔは、短円筒状の筒部１ａおよび該筒部１ａの軸方向両側の開放部分を塞ぐ左右一対のカバー部１ｂ，１ｃで一体に構成されたハウジング１と、このハウジング１内に収容される偏心シャフト２、偏心体３および回転体４とを備えている。

偏心シャフト２は、第１回転軸線Ｘ１周りに回転自在な主軸部２ａと、該第１回転軸線Ｘ１から偏心した第２回転軸線Ｘ２上の偏心軸部２ｂとを有していて、偏心軸部２ｂは第１回転軸線Ｘ１周りに公転可能である。

ハウジング１の一方のカバー部１ｂには、第１回転軸線Ｘ１上に軸心を持つ円筒状の第１ボス部１ｄが形成されるとともに、ハウジング１の他方のカバー部１ｃには、同じく第１回転軸線Ｘ１上に軸心を持つ円筒状の第２ボス部１ｅが形成されて、第１ボス部１ｄの内側には偏心シャフト２の主軸部２ａが第１の軸受け５を介して回転自在に支承され、第２ボス部１ｅの内側には回転体４が回転自在に支承される。また、他方のカバー部１ｃと回転体４との間にはスラストワッシャ６が配置される。

また偏心軸部２ｂには、外周部に外歯３ａを形成した前記偏心体３が第２の軸受け７を介して回転自在に支承されるとともに、第１回転軸線Ｘ１上に軸心を有する前記筒部１ａの内周壁には、偏心体３の外歯３ａと噛み合う内歯１ｆが形成されていて、偏心シャフト２を第１回転軸線Ｘ１周りに回転させると、外歯３ａを筒部１ａの内歯１ｆに噛み合わせた前記偏心体３が、第２回転軸線Ｘ２周りに自転しながら第１回転軸線Ｘ１周りに公転し、逆に偏心体３を第２回転軸線Ｘ２周りに自転させながら第１回転軸線Ｘ１周りに公転させると、偏心シャフト２が第１回転軸線Ｘ１周りに回転する。

また、偏心シャフト２の主軸部２ａには第１回転軸８がスプライン結合されるとともに、回転体４には第２回転軸９がスプライン結合されていて、外部からの回転が、これら第１，第２回転軸８，９の一方から偏心シャフト２の主軸部２ａおよび回転体４に伝達されるとともに、偏心シャフト２の主軸部２ａおよび回転体４の回転がこれら第１，第２回転軸８，９の他方から外部に伝達される。

模式図である図２と、図１の３−３矢視断面図である図３とを併せて参照して、回転体４は、それの一側面４ａを偏心体３の一側面３ｂと対向させるとともに、偏心体３の前記一側面３ｂおよび回転体４の前記一側面４ａには、各々トロコイド曲線に沿って周方向に延びる曲線波溝１０および曲線波溝１１が形成されており、これら両曲線波溝１０，１１間には、レース部材１２に保持された複数個のボール状の転動体１３が、これらの曲線波溝１０，１１に挟まれてこれらの曲線波溝１０，１１によって規定される軌道上を移動するようにして介装される。

従って、偏心体３が第２回転軸線Ｘ２周りに自転しながら第１回転軸線Ｘ１周りに公転すると両曲線波溝１０，１１の対向位置が移動し、該対向位置の移動に伴って両曲線波溝１０，１１に挟まれた転動体１３が移動および回転することで回転体４が第１回転軸線Ｘ１周りに回転し、逆に回転体４を第１回転軸線Ｘ１周りに回転させると、偏心体３が第２回転軸線Ｘ２周りに自転しながら第１回転軸線Ｘ１周りに公転する。

偏心体３の、前記一側面３ｂの曲線波溝１０よりも外周側には第１の薄肉部３ｄが形成されるとともに、偏心体３の他側面３ｃには第２の薄肉部３ｅが形成されており、第１回転軸線Ｘ１と直交する投影面で見たときに、第２の薄肉部３ｅの面積は第１の薄肉部３ｄの面積よりも大きくされている。

また本第１実施形態では、前記筒部１ａ内周壁の内歯１ｆの数が８０、それに噛み合う偏心体３外周部の外歯３ａの数が７０とされるとともに、偏心体３の前記一側面３ｂに形成される曲線波溝１０が波数６のハイポトロコイド波溝、回転体４の前記一側面４ａに形成される曲線波溝１１が波数４のエピトロコイド波溝、両波溝１０，１１間に保持される転動体１３の数が５とされていて、後述するように、第１回転軸８から入力された回転が第２回転軸９から５／７に減速された逆向きの回転となって出力される。

但し、これらの歯および曲線波溝の数は本第１実施形態に限定されるものでなく、例えば筒部１ａ内周壁の内歯１ｆの数や偏心軸部３外周部の外歯３ａの数は自由に設定できるとともに、曲線波溝１０，１１の数も、その差を２としておけば自由に設定できる。また、後述する第２実施形態のように、回転体４の一側面４ａに形成される曲線波溝１１の数を偏心体３の前記一側面３ｂに形成される曲線波溝１０の数よりも多くすることも可能である。

また更に、偏心体３の前記一側面３ｂに形成される曲線波溝１０や回転体４の一側面４ａに形成される曲線波溝１１は、特にハイポトロコイド波溝、エピトロコイド波溝に限定されるものでなく、例えば、一方をハイポサイクロイド波溝、他方をエピサイクロイド波溝とする等してもよい。

このような機構における偏心シャフトの主軸部と回転体との間の伝達比は、筒部内周壁の内歯の数をＺ１，偏心軸部外周部の外歯の数をＺ２，偏心体の一側面に形成される曲線波溝をＺ３，回転体の一側面に形成される曲線波溝をＺ４としたときに〔１−｛（Ｚ１×Ｚ３）／（Ｚ２×Ｚ４）｝〕で表されるところ、本第１実施形態では、Ｚ１＝８０，Ｚ２＝７０，Ｚ３＝６，Ｚ４＝４としているので、第１回転軸８を入力軸としたときの減速比は−５／７となって、第１回転軸８から入力された回転が、主軸部から回転体に逆向きの５／７に減速された回転となって伝達されて第２回転軸９から出力されることになる。

次に、この第１実施形態の作用について説明する。

第１回転軸線Ｘ１上の主軸部２ａおよび該第１回転軸線Ｘ１から偏心した第２回転軸線Ｘ２上の偏心軸部２ｂを有して、偏心軸部２ｂが第１回転軸線Ｘ１周りに公転し得る偏心シャフト２と、偏心軸部２ｂに回転可能に支承されて第２回転軸線Ｘ２周りに自転しながら第１回転軸線Ｘ１周りに公転し得るとともに、外周部に外歯３ａを有する偏心体３と、第１回転軸線Ｘ１上に軸心を持つ筒部１ａの内周壁に偏心体３の外歯３ａと噛み合う内歯１ｆを有するハウジング１とで、第１の変速部Ａが構成され、偏心体３の一側面３ｂに形成されたハイポトロコイド曲線からなる曲線波溝１０と、該偏心体３の前記一側面３ｂに対向する前記回転体４の一側面４ａに形成されたエピトロコイド曲線からなる曲線波溝１１と、これら両曲線波溝１０，１１間に挟まれてこれらの曲線波溝１０，１１によって規定される軌道上を移動する複数個の転動体１３とで第２の変速部Ｂが構成されるので、第１，第２の変速部Ａ，Ｂからなる複数の変速段を有していながらも、偏心体３の曲線波溝１０を該偏心体３の前記一側面３ｂのみに設ければ良く、またハウジング１の一方のカバー部１ｂに曲線波溝を設ける必要もないので、これら偏心体３およびカバー部１ｂの肉厚を薄くして伝動装置の軸方向長さを短縮できるとともにその重量を低減できる。また、第１の変速部Ａは、各々径方向に短く突出する偏心体３の外歯３ａとハウジング１の筒部１ａの内歯１ｆとが噛み合うだけで、径方向に大きく蛇行して延びる曲線波溝同士が転動体を挟んで噛み合うものでないので、伝動装置が径方向に大型化することもない。しかも、偏心体３に形成されるハイポトロコイド曲線からなる曲線波溝１０は、外周部に外歯３ａを有する偏心体３の駄肉部である側面を利用して形成されるので、該駄肉部の有効活用が図れるとともに、これによっても偏心体を軽量化できる。

また、偏心体３の前記一側面３ｂに形成されるハイポトロコイド波溝１０の波数を回転体４の前記一側面４ａに形成されるエピトロコイド波溝１１の波数よりも多くしているので、自転および公転をするために一定以上の面積が必要とされる偏心体３の前記一側面３ｂにおけるハイポトロコイド波溝１０の波数を、回転体４のエピトロコイド波溝１１の波数よりも多くできて、面積の広い偏心体３の前記一側面３ｂの更なる有効活用が図れるとともに、回転体４を小径化できてこれを小型化できる。

更に、偏心体３の前記一側面３ｂの曲線波溝１０よりも外周側に第１の薄肉部３ｄを形成するとともに、偏心体３の他側面３ｃにも第２の薄肉部３ｅを形成したので、偏心体３をこれらの薄肉部３ｄ，３ｅで更に軽量化できるとともに、第１回転軸線Ｘ１と直交する投影面で見たときに、第２の薄肉部３ｅの面積を第１の薄肉部３ｄの面積よりも大きくしたので、曲線波溝のない偏心体３の他側面３ｃにおける第２の薄肉部３ｅの前記面積を更に大きくして更なる軽量化が図れる。

次に、本発明の伝動装置の第２実施形態を説明する。

第２実施形態は、回転体４の一側面４ａに形成される曲線波溝１１の数を偏心体３の前記一側面３ｂに形成される曲線波溝１０の数よりも２だけ多くしたもの、具体的には、第１実施形態における筒部１ａ内周壁の内歯１ｆの数および偏心体３外周部の外歯３ａの数は変えずに、偏心体３の一側面３ｂに形成される曲線波溝１０を波数４のエピトロコイド波溝、回転体４の一側面４ａに形成される曲線波溝１１を波数６のハイポトロコイド波溝としたものであるが、第１実施形態との相違点はその点だけなので図示は省略する。

本第２実施形態では、Ｚ１＝８０，Ｚ２＝７０，Ｚ３＝４，Ｚ４＝６となっているので、第１回転軸８を入力軸としたときの減速比は５／２１となって、第１回転軸８から入力された回転が第２回転軸９から５／２１に減速された回転となって出力される。

次に、図４に基づいて、本発明の伝動装置の第３実施形態を説明する。

第３実施形態は、ケーシング１が駆動部であるモータＭをも覆っており、ハウジング１の一方のカバー部１ｂが、第１，第２の変速部Ａ，Ｂからなる伝動部とモータＭとを分離する隔壁１ｂとして構成されており、更に第１回転軸がモータＭの回転軸８として構成されている点で第１実施形態と相違しているだけで、その余の点においては第１実施形態と差異がない。

そして、この第３実施形態によれば、駆動部をも含む伝動装置を１つに纏めることができるので、伝動装置をコンパクトに構成することができる。

以上、本発明の第１〜第３実施形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、第１〜第３実施形態では、第１回転軸８から入力された回転を第２回転軸９から出力するように構成されているが、第２回転軸９から入力された回転を第１回転軸８から出力するように構成してもよい。

また、第１〜第３実施形態では、転動体１３を特にボール状に形成しているが、該転動体１３は、ローラ状またはピン状であってもよい。

また更に、ハウジング１の筒部１ａは、内周壁に偏心体３の外歯３ａと噛み合う内歯１ｆを形成できるものであれば、特に円筒状とする必要はない。

１・・・・ハウジング
１ｆ・・・内歯
２・・・・偏心シャフト
２ａ・・・主軸部
２ｂ・・・偏心軸部
３・・・・偏心体
３ａ・・・外歯
３ｂ・・・偏心体の一側面
３ｃ・・・偏心体の他側面
３ｄ・・・第１の薄肉部
３ｅ・・・第２の薄肉部
４・・・・回転体
４ａ・・・回転体の一側面
１０・・・・偏心体の曲線波溝
１１・・・回転体の曲線波溝
１３・・・転動体
Ａ・・・・第１の変速部
Ｂ・・・・第２の変速部
Ｘ１・・・第１回転軸線
Ｘ２・・・第２回転軸線

Claims

第１回転軸線（Ｘ１）上の主軸部（２ａ）および該第１回転軸線（Ｘ１）から偏心した第２回転軸線（Ｘ２）上の偏心軸部（２ｂ）を有して、前記偏心軸部（２ｂ）が前記第１回転軸線（Ｘ１）周りに公転し得る偏心シャフト（２）と、
前記偏心軸部（２ｂ）に回転可能に支承されて前記第２回転軸線（Ｘ２）周りに自転しながら前記第１回転軸線（Ｘ１）周りに公転し得るとともに、外周部に外歯（３ａ）を有する偏心体（３）と、
前記第１回転軸線（Ｘ１）上に軸心を持ち、内周壁に前記偏心体（３）の外歯（３ａ）と噛み合う内歯（１ｆ）を有するハウジング（１）と、
前記第１回転軸線（Ｘ１）周りに回転し得るとともに一側面（４ａ）を前記偏心体（３）の一側面（３ｂ）と対向させた回転体（４）と、
前記偏心体（３）の前記一側面（３ｂ）および前記回転体（４）の前記一側面（４ａ）に各々形成された曲線波溝（１０，１１）と、
前記両曲線波溝（１０，１１）間に挟まれてこれらの曲線波溝（１０，１１）によって規定される軌道上を移動する複数個の転動体（１３）とを含み、
前記偏心シャフト（２）と前記偏心体（３）と前記ハウジング（１）とで第１の変速部（Ａ）が構成されるとともに、前記偏心体（３）と前記回転体（４）と前記複数個の転動体（１３）とで第２の変速部（Ｂ）が構成されて、これら第１，第２の変速部（Ａ，Ｂ）により、前記偏心シャフト（２）の主軸部（２ａ）または前記回転体（４）の何れか一方の回転が減速または増速されて他方に伝達されることを特徴とする伝動装置。
前記偏心体（３）の曲線波溝（１０）の波数が前記回転体（４）の曲線波溝（１１）の波数よりも多く形成されることを特徴とする、請求項１に記載の伝動装置。
前記偏心体（３）の前記一側面（３ｂ）の前記曲線波溝（１０）よりも外周側に第１の薄肉部（３ｄ）が形成されるとともに、前記偏心体（３）の他側面（３ｃ）には第２の薄肉部（３ｅ）が形成され、第１回転軸線（Ｘ１）と直交する投影面で見たときに、第２の薄肉部（３ｅ）の面積は第１の薄肉部（３ｄ）の面積よりも大きいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の伝動装置。