JP6941936B2

JP6941936B2 - 減速装置

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Publication number: JP6941936B2
Application number: JP2016236080A
Authority: JP
Inventors: 安藤　学; 学安藤; 真司吉田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2036-12-05
Also published as: CN108150613B; KR20180064288A; CN108150613A; DE102017128635A1; KR102381750B1; JP2018091427A

Description

本発明は、減速装置に関する。

産業用ロボットのアームの関節部等に用いられる減速装置が知られている（例えば特許文献１）。この減速装置は、内歯歯車と外歯歯車の相対回転が、ケーシングとキャリヤ部材の相対回転として取り出される。このため、ケーシングとキャリヤ部材は、「主軸受」と称される径の大きい、すなわち負荷容量の大きい軸受を介して相対回転可能に構成される。

特開２００９−２５０２７９号公報

例えば産業用ロボットのアームなど、減速装置が組み込まれる産業機械によっては、あるいは産業機械の用途によっては、産業機械側から減速装置の主軸受に大きなモーメント荷重が加わるので、減速装置の主軸受には、モーメント荷重に対する高い耐性、すなわち大きなモーメント剛性が要求される。

一方で、減速装置にはさらなる小型化が求められている。小型化を実現するための手法のひとつとして、主軸受にクロスローラ軸受を採用することがある。クロスローラ軸受を採用した場合、内部予圧を与えることで高いモーメント剛性を得ることができるが、ころが滑りながら移動する特性上、内部予圧を与えると回転トルクが飛躍的に高くなるとともに寿命も短くなるため好ましくない。したがって、大きなモーメント剛性を確保することはそれほど単純ではない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型でありながらも主軸受のモーメント剛性が比較的高い減速装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の減速装置は、ケーシングと、ケーシングに設けられた内歯歯車と、内歯歯車と噛合う外歯歯車と、外歯歯車の自転成分または公転成分と同期するキャリヤ部材と、ケーシングとキャリヤ部材との間に配置された主軸受と、を備えた減速装置であって、主軸受は、ケーシングおよびキャリヤ部材の一方に設けられた外輪と、ケーシングおよびキャリヤ部材の他方に設けられた内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のテーパころと、を有する。複数のテーパころは、第１テーパころと、第１テーパころとは異なる転走面を転走する第２テーパころと、が周方向に交互に配置され、内歯歯車と外歯歯車の噛合い部の少なくとも一部が、外輪における第１テーパころの転走面と内輪における第１テーパころの転走面の同一平面上における延長線の交点である第１交点と、外輪における第２テーパころの転走面と内輪における第２テーパころの転走面の同一平面上における延長線の交点である第２交点との間に位置する。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、小型でありながらも主軸受のモーメント剛性が比較的高い減速装置を提供できる。

第１の実施の形態に係る減速装置を示す断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、主軸受を示す拡大断面図である。第２の実施の形態に係る減速装置を示す断面図である。第３の実施の形態に係る減速装置を示す断面図である。第４の実施の形態に係る減速装置を示す断面図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る減速装置１００を示す断面図である。減速装置１００は、センタークランクタイプの偏心揺動型の減速装置である。減速装置１００は、例えば産業用ロボットのアームを構成する根本側の第１アームと先端側の第２アームとの関節部に用いられる。減速装置１００は、第１アーム内に組み込まれるモータの回転を減速して第２アームに出力することにより、第２アームを第１アームに対して相対回転させる。

減速装置１００は、入力軸２と、偏心体４、６、８と、ころ１０、１２、１４と、外歯歯車１６、１８、２０と、第１キャリヤ部材２６と、第２キャリヤ部材２８と、ケーシング３６と、主軸受３８と、内歯歯車４０と、を備える。

入力軸２は、例えばモータ等の回転駆動源に接続され、減速装置１００（内歯歯車４０）の回転軸Ｒを中心に回転する。入力軸２には、入力軸２と軸心のずれた３つの偏心体４、６、８が一体に形成されている。３つの偏心体４、６、８は、互いに１２０度の位相差を有して偏心している。なお、偏心体４、６、８は、入力軸２と別体で構成された上で、キー等によって入力軸２に固定されたものであってもよい。

各偏心体４、６、８の外周にはそれぞれ、ころ１０、１２、１４を介して、３枚の外歯歯車１６、１８、２０が揺動可能に外嵌されている。外歯歯車１６、１８、２０にはそれぞれ、軸心からオフセットした位置に複数のオフセット貫通孔１６ａ、１８ａ、２０ａが形成されている。複数のオフセット貫通孔１６ａ、１８ａ、２０ａは、周方向に等間隔に形成されている。

オフセット貫通孔１６ａ、１８ａ、２０ａには、内ピン２２および内ピン２２に外嵌された内ローラ２４が軸方向に貫通される。内ローラ２４とオフセット貫通孔１６ａ、１８ａ、２０ａとの間には、最大で偏心体４、６、８の偏心量の２倍に相当する隙間が確保されている。内ローラ２４は、外周面２４ａが外歯歯車１６、１８、２０のオフセット貫通孔１６ａ、１８ａ、２０ａと摺動可能に当接するとともに、内周面２４ｂが内ピン２２の外周面２２ａと摺動可能に当接している。

第１キャリヤ部材２６は、外歯歯車１６、１８、２０の軸方向一方側（図１では右側）に配置されている。第１キャリヤ部材２６は、ボルト３０により内ピン２２と締結されている。第２キャリヤ部材２８は、外歯歯車１６、１８、２０の軸方向他方側（図１では左側）に配置されている。本実施の形態では、第２キャリヤ部材２８は、内ピン２２と一体に形成される。したがって、第１キャリヤ部材２６と第２キャリヤ部材２８とは、内ピン２２を介して連結されている。

第１キャリヤ部材２６と入力軸２との間に軸受３２が配置され、第２キャリヤ部材２８と入力軸２との間に軸受３４が配置される。第１キャリヤ部材２６および第２キャリヤ部材２８は、軸受３２、３４を介して入力軸２を回転自在に支持する。

ケーシング３６は、略円筒状の部材であり、外歯歯車１６、１８、２０、第１キャリヤ部材２６および第２キャリヤ部材２８を環囲する。ケーシング３６と第２キャリヤ部材２８との間には、主軸受３８が配置される。ケーシング３６と第２キャリヤ部材２８は、主軸受３８を介して相対回転可能に構成される。

内歯歯車４０は、ケーシング３６の内周面に形成されている。内歯歯車４０は、外歯歯車１６、１８、２０と内接噛合する。内歯歯車４０は、ケーシング３６の内周面に形成された等間隔のピン溝に円柱状の外ピンを嵌め込むことで構成される。なお、内歯歯車４０をケーシング３６の内周面に一体形成してもよい。内歯歯車４０の内歯の歯数は、外歯歯車１６、１８、２０の外歯の歯数よりも僅かに（例えば１だけ）多くされている。

ケーシング３６と第２キャリヤ部材２８との間には、オイルシール８２が設けられる。これにより、減速装置１００の内部が封止され、減速装置１００内の潤滑剤が漏れるのが抑止される。

図２（ａ）〜（ｃ）は、主軸受３８を示す拡大断面図である。図２（ａ）は、テーパころ４６の表示を省略した断面図であり、図２（ｂ）は第１テーパころを含む断面図であり、図２（ｃ）は第２テーパころを含む断面図である。図１に加えて図２を参照する。

主軸受３８は、外輪４２と、内輪４４と、複数のテーパころ４６と、を含む。外輪４２は、ケーシング３６の内周面に固定される。外輪４２は、内周面に、回転軸Ｒを環囲するよう設けられる転走面４２ａ、４２ｂを有する。転走面４２ａは軸方向において第１キャリヤ部材側（図２では右側）に位置し、転走面４２ｂは軸方向において第２キャリヤ部材側（図２では左側）に位置する。転走面４２ａと転走面４２ｂとは、回転軸Ｒを環囲する環状のＶ溝を形成する。

内輪４４は、第２キャリヤ部材２８の外周面に固定される。内輪４４は、外周面に、回転軸Ｒを環囲するよう設けられる転走面４４ａ、４４ｂを有する。転走面４４ａは軸方向において第１キャリヤ部材側に位置し、転走面４４ｂは軸方向において第２キャリヤ部材側に位置する。転走面４４ａと転走面４４ｂとは、回転軸Ｒを環囲する環状のＶ溝を形成する。

転走面４２ａと転走面４４ｂは、回転軸Ｒを含む平面において、転走面４４ａに向かうほど互いに近づくよう構成される。転走面４２ａと転走面４４ｂは特に、回転軸Ｒを含む平面において、転走面４２ａの延長線Ｌ１と転走面４４ｂの延長線Ｌ２とが、回転軸Ｒ上またはその近傍で交わるよう形成される。以下、延長線Ｌ１と延長線Ｌ２の交点を第１交点Ｐ１と呼ぶ。

転走面４２ｂと転走面４４ａは、回転軸Ｒを含む平面において、転走面４４ｂに向かうほど互いに近づくよう構成される。転走面４２ｂと転走面４４ａは特に、回転軸Ｒを含む平面において、転走面４２ｂの延長線Ｌ３と転走面４４ａの延長線Ｌ４とが、回転軸Ｒ上またはその近傍で交わるよう形成される。以下、延長線Ｌ３と延長線Ｌ４の交点を第２交点Ｐ２と呼ぶ。

さらには、軸方向位置について、内歯歯車４０と、外歯歯車１６、１８、２０との噛み合い位置の少なくとも一部が、第１交点Ｐ１との第２交点Ｐ２との間に位置するよう構成される。好ましくは、図１に示すように、外輪４２および内輪４４は、軸方向位置について、内歯歯車４０と、外歯歯車１６、１８、２０との噛み合い位置の全体が、第１交点Ｐ１との第２交点Ｐ２との間に位置するよう構成される。

また、軸方向位置について、外歯歯車１６、１８、２０と内ローラ２４との接触位置の少なくとも一部が、好ましくはその全部が、第１交点Ｐ１との第２交点Ｐ２との間に位置するよう構成される。

また、本実施の形態では、軸方向位置について、軸受３２、３４およびオイルシール８２が、第１交点Ｐ１との第２交点Ｐ２との間に位置するよう構成される。

複数のテーパころ４６はそれぞれ、略円錐台形状を有する。複数のテーパころ４６は、転走面４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂの間に配置される。具体的には、複数のテーパころ４６は、図２（ｂ）のごとく上底側端面（面積が狭い方の端面）４６ａが内輪４４の転走面４４ａと対向するテーパころ４６（以下、「第１テーパころ」と呼ぶ）と、図２（ｃ）のごとく上底側端面４６ａが内輪４４の転走面４４ｂと対向するテーパころ４６（以下、「第２テーパころ」と呼ぶ）とが、転走面４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂの間に、周方向に交互に並ぶよう配置される。第１テーパころは、転走面４２ａと転走面４４ｂを転走し、第２テーパころは、転走面４２ｂと内輪４４の転走面４４ａを転走する。

以上のように構成された減速装置１００の動作を説明する。ここでは、外歯歯車１６、１８、２０と内歯歯車４０との歯数差が１である場合を例に説明する。

入力軸２が回転すると、入力軸２と一体に形成された偏心体４、６、８が回転し、ころ１０、１２、１４を介して外歯歯車１６、１８、２０が揺動する。この揺動により、外歯歯車１６、１８、２０と内歯歯車４０の噛合位置が順次ずれてゆく現象が生じる。

外歯歯車１６、１８、２０の歯数は、内歯歯車４０の歯数よりも１だけ少ないため、外歯歯車１６、１８、２０は、入力軸２が１回回転するごとに、１歯分（すなわち歯数差に相当する分）だけ内歯歯車４０に対して位相がずれる（自転する）ことになる。この自転成分は、外歯歯車１６、１８、２０のオフセット貫通孔１６ａ、１８ａ、２０ａと内ローラ２４との摺動、および内ローラ２４の内周面２４ｂと内ピン２２の外周面２２ａとの摺動を介して内ピン２２に伝達され、内ピン２２と一体に形成された第２キャリヤ部材２８が１／（内歯歯車の歯数）に減速された回転速度にてケーシング３６に対して相対回転する。したがって、ケーシング３６が固定されている場合は第２キャリヤ部材２８が回転し、第２キャリヤ部材２８が固定されている場合はケーシング３６が回転する。

以上説明した第１の実施の形態に係る減速装置１００によれば、主軸受３８は、従来のクロスローラ軸受とは異なり、テーパころ４６が円錐台形状を有する。この場合、テーパころ４６は、外輪４２と内輪４４との間を転がりながら移動する。そのため、主軸受３８に内部予圧を与えても回転トルクが飛躍的に高くなったり、すべりによる著しい寿命低下の問題は生じない。したがって、主軸受３８に内部予圧を与えることができ、モーメント剛性を高めることができる。つまり、小型でありながらも主軸受のモーメント剛性の高い減速装置１００を実現できる。

また、減速装置１００によれば、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２の間に、内歯歯車４０と外歯歯車１６、１８、２０との噛み合い部の少なくとも一部が位置する。また、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２の間に、外歯歯車１６、１８、２０と内ローラ２４との接触位置の少なくとも一部が位置する。ここで、第１交点Ｐ１および第２交点Ｐ２は、モーメント荷重の作用点であり、軸方向について、それらの間にモーメント荷重の影響を大きく受ける出力の取り出し部分が位置するようにすることで、モーメント荷重が噛み合いに与える影響を最小限に抑えることができる。

また、減速装置１００によれば、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２の間に軸受３２、３４が位置する。また、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２の間にオイルシール８２が位置する。これにより、モーメント荷重が軸受３２、３４やオイルシール８２に与える影響を最小限に抑えることができる

（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態に係る減速装置２００を示す断面図である。減速装置２００は、振り分けタイプの偏心揺動型の減速装置である。

減速装置２００は、入力軸１０２と、偏心体１０４、１０６と、ころ１１０、１１２と、外歯歯車１１６、１１８と、第１キャリヤ部材１２６と、第２キャリヤ部材１２８と、ケーシング１３６と、主軸受１３８と、内歯歯車１４０と、偏心体軸歯車１５０と、偏心体軸１５２と、を備える。

偏心体軸１５２は、減速装置２００（内歯歯車１４０）の回転軸Ｒの周りに等間隔に複数（例えば３本）設けられる。各偏心体軸１５２は、入力軸１０２と平行に配置される。

入力軸１０２は、例えばモータ等の回転駆動源に接続され、回転軸Ｒを中心に回転する。入力軸１０２の先端には、入力ピニオン１０２ａが形成されており、偏心体軸１５２と同数の偏心体軸歯車１５０が入力ピニオン１０２ａに噛合している。複数の偏心体軸歯車１５０はそれぞれ、対応する偏心体軸１５２の端部に形成されたスプライン１５２ａとスプライン結合されるとともに、止め輪（不図示）によって軸方向の移動が規制されている。

偏心体軸１５２には、偏心体軸１５２と軸心のずれた２つの偏心体１０４、１０６が一体に形成されている。２つの偏心体１０４、１０６は、互いに１８０度の位相差を有して偏心している。複数（例えば３本）の偏心体軸１５２は、それぞれの偏心体１０４、１０６の偏心方向が互いに一致するように組み付けられる。なお、偏心体１０４、１０６は、偏心体軸１５２と別体で構成された上で、キー等によって偏心体軸１５２に固定されたものであってもよい。

各偏心体１０４、１０６の外周にはそれぞれ、ころ１１０、１１２を介して、２枚の外歯歯車１１６、１１８が揺動可能に外嵌されている。外歯歯車１１６、１１８にはそれぞれ、軸心からオフセットした位置に、複数の第１貫通孔１１６ａ、１１８ａと複数の第２貫通孔１１６ｂ、１１８ｂが形成されている。複数の第１貫通孔１１６ａ、１１８ａは、周方向に等間隔に形成されており、偏心体軸１５２が貫通する。第２貫通孔１１６ｂ、１１８ｂは、周方向に等間隔に形成されており、第２キャリヤ部材１２８の凸部１２８ａ（後述）が貫通する。

第１キャリヤ部材１２６は、略円板形状を有し、外歯歯車１１６、１１８の軸方向一方側（図３では右側）に配置されている。第２キャリヤ部材１２８は、外歯歯車１１６、１１８の軸方向他方側（図３では左側）に配置されている。

第２キャリヤ部材１２８には、外歯歯車１１６、１１８の第２貫通孔１１６ｂ、１１８ｂに隙間を有した状態で挿通され、第１キャリヤ部材１２６側に向けて軸方向に延びる複数の凸部（柱部）１２８ａが周方向に等間隔に設けられている。第１キャリヤ部材１２６と第２キャリヤ部材１２８の凸部１２８ａの先端部は、ボルト１３０により締結される。これにより、第１キャリヤ部材１２６と第２キャリヤ部材１２８は、一体的に回転する。

第１キャリヤ部材１２６と偏心体軸１５２との間に軸受１３２が配置され、第２キャリヤ部材１２８と入力軸２との間に軸受１３４が配置される。第１キャリヤ部材１２６および第２キャリヤ部材１２８は、軸受１３２、１３４を介して、偏心体軸１５２を回転自在に支持する。

ケーシング１３６は、略円筒状の部材であり、外歯歯車１１６、１１８、第１キャリヤ部材１２６および第２キャリヤ部材１２８を環囲する。ケーシング１３６と第２キャリヤ部材１２８との間には、主軸受１３８が配置される。ケーシング３６と第２キャリヤ部材１２８は、主軸受１３８を介して相対回転可能に構成される。

内歯歯車１４０は、ケーシング１３６の内周面に形成されている。内歯歯車１４０は、外歯歯車１１６、１１８と内接噛合する。内歯歯車１４０は、ケーシング１３６の内周面に形成された等間隔のピン溝に円柱状の外ピンを嵌め込むことで構成される。なお、内歯歯車１４０をケーシング１３６の内周面に一体形成してもよい。内歯歯車１４０の内歯の歯数は、外歯歯車１１６、１１８の外歯の歯数よりも僅かに（例えば１だけ）多くされている。

ケーシング１３６と第２キャリヤ部材１２８との間にオイルシール１８２が設けられ、第２キャリヤ部材１２８と入力軸１０２との間にオイルシール１８４が設けられる。これにより、減速装置２００の内部が封止され、減速装置２００内の潤滑剤が漏れるのが抑止される。

主軸受１３８は、外輪１４２と、内輪１４４と、複数のテーパころ１４６と、を含む。外輪１４２、内輪１４４、テーパころ１４６はそれぞれ、外輪４２、内輪４４、テーパころ４６と同様に構成される。

本実施の形態では、軸方向位置について、内歯歯車１４０と、外歯歯車１１６、１１８との噛み合い位置の少なくとも一部が、好ましくは噛み合い位置の全部が、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間に位置するよう構成される。また、軸方向位置について、外歯歯車１１６と、第２キャリヤ部材１２８の凸部１２８ａとの接触位置の少なくとも一部、好ましくは全部が、第１交点Ｐ１との第２交点Ｐ２との間に位置するよう構成される。また、軸方向位置について、入力軸１０２の入力軸１０２と偏心体軸歯車１５０との噛み合い位置の少なくとも一部が、好ましくは噛み合い位置の全部が、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間に位置するよう構成される。また、外輪１４２および内輪１４４は、軸方向位置について、軸受１３２、１３４およびオイルシール１８２、１８４が、第１交点Ｐ１との第２交点Ｐ２との間に位置するよう形成される。

以上のように構成された減速装置２００の動作を説明する。ここでは、外歯歯車１１６、１１８と内歯歯車１４０との歯数差が１である場合を例に説明する。

入力軸１０２が回転すると、入力軸１０２の入力ピニオン１０２ａに噛合している複数の偏心体軸歯車１５０が回転（自転）し、複数の偏心体軸歯車１５０のそれぞれに連結されている偏心体軸１５２が回転（自転）する。

偏心体軸１５２が回転すると、入力軸２と一体に形成された偏心体１０４、１０６が回転し、ころ１１０、１１２を介して外歯歯車１１６、１１８が揺動する。この揺動により、外歯歯車１１６、１１８と内歯歯車１４０の噛合位置が順次ずれてゆく現象が生じる。

外歯歯車１１６、１１８の歯数は、内歯歯車１４０の歯数よりも１だけ少ないため、外歯歯車１１６、１１８は、偏心体軸１５２が１回回転するごとに、１歯分（すなわち歯数差に相当する分）だけ内歯歯車１４０に対して位相がずれる（自転する）ことになる。この結果、偏心体軸１５２が回転軸Ｒの周りを公転し、偏心体軸１５２を支持している第１キャリヤ部材１２６、第２キャリヤ部材１２８がケーシング１３６に対して相対的に回転する。したがって、ケーシング１３６が固定されている場合は第２キャリヤ部材１２８が回転し、第２キャリヤ部材１２８が固定されている場合はケーシング１３６が回転する。

以上説明した第２の実施の形態に係る減速装置２００によれば、第１の実施の形態に係る減速装置１００と同様に、主軸受１３８に内部予圧を与えることができ、モーメント剛性を高めることができる。つまり、小型でありながらも主軸受のモーメント剛性の高い減速装置２００を実現できる。

また、減速装置２００によれば、第１の実施の形態に係る減速装置１００と同様に、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間にモーメント荷重の影響を大きく受ける出力の取り出し部分が位置するようにすることで、モーメント荷重が噛み合いに与える影響を最小限に抑えることができる。

また、減速装置２００によれば、第１の実施の形態に係る減速装置１００と同様に、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間に軸受やオイルシールが位置するようにすることで、モーメント荷重がこれらに与える影響を最小限に抑えることができる。

（第３の実施の形態）
図４は、第３の実施の形態に係る減速装置３００を示す断面図である。減速装置３００は、フラットタイプの撓み噛合い式の減速装置である。

減速装置３００は、波動発生器２６０と、外歯歯車２１６と、内歯歯車２４０と、キャリヤ部材２２６と、ケーシング２３６と、主軸受２３８と、第１軸受ハウジング２７２と、第２軸受ハウジング２７４と、を備える。

波動発生器２６０は、入力軸２０２と、複数の第１転動体２６２ａと、複数の第２転動体２６２ｂと、第１保持器２６４ａと、第２保持器２６４ｂと、第１外輪部材２６６ａと、第２外輪部材２６６ｂとを含む。入力軸２０２は、例えばモータ等の回転駆動源に接続され、減速装置３００（内歯歯車２４０）の回転軸Ｒを中心に回転する。入力軸２０２には、回転軸Ｒに直交する断面が略楕円形状である起振体２０２ａが一体に形成されている。

複数の第１転動体２６２ａはそれぞれ、略円柱形状を有し、軸方向が回転軸Ｒ方向と略平行な方向を向いた状態で周方向に間隔を空けて設けられる。第１転動体２６２ａは、第１保持器２６４ａにより転動自在に保持され、起振体２０２ａの外周面２０２ｂを転走する。第２転動体２６２ｂは、第１転動体２６２ａと同様に構成される。複数の第２転動体２６２ｂは、第１保持器２６４ａと軸方向に並ぶように配置された第２保持器２６４ｂにより転動自在に保持され、起振体２０２ａの外周面２０２ｂを転走する。以降では、第１転動体２６２ａと第２転動体２６２ｂとをまとめて「転動体２６２」とも呼ぶ。また、第１保持器２６４ａと第２保持器２６４ｂとをまとめて「保持器２６４」とも呼ぶ

第１外輪部材２６６ａは、複数の第１転動体２６２ａを環囲する。第１外輪部材２６６ａは、可撓性を有し、複数の第１転動体２６２ａを介して起振体２０２ａにより楕円状に撓められる。第１外輪部材２６６ａは、起振体２０２ａ（すなわち入力軸２０２）が回転すると、起振体２０２ａの形状に合わせて連続的に変形する。第２外輪部材２６６ｂは、第１外輪部材２６６ａと同様に構成される。第２外輪部材２６６ｂは、第１外輪部材２６６ａとは別体として形成される。なお、第２外輪部材２６６ｂは、第１外輪部材２６６ａと一体に形成されてもよい。以降では、第１外輪部材２６６ａと第２外輪部材２６６ｂとをまとめて「外輪部材２６６」とも呼ぶ。

外歯歯車２１６は、可撓性を有する環状の部材であり、その内側には起振体２０２ａ、転動体２６２および外輪部材２６６が嵌まる。これにより、外歯歯車２１６は、楕円状に撓められる。外歯歯車２１６は、起振体２０２ａが回転すると、起振体２０２ａの形状に合わせて連続的に変形する。外歯歯車２１６は、第１外歯部２１６ａと、第２外歯部２１６ｂと、基材２１６ｃと、を含む。第１外歯部２１６ａと第２外歯部２１６ｂとは単一の基材である基材２１６ｃに形成されており、同歯数である。

内歯歯車２４０は、剛性を有する環状の部材である。内歯歯車２４０の第１内歯部２４０ａは、楕円状に撓められた外歯歯車２１６の第１外歯部２１６ａを環囲し、起振体２０２ａの長軸近傍の所定領域で第１外歯部２１６ａと噛み合う。第１内歯部２４０ａは、第１外歯部２１６ａよりも多くの歯を有する。

キャリヤ部材２２６は、剛性を有する円筒状の部材である。本実施の形態では、キャリヤ部材２２６の内周面に第２内歯部２２６ａが形成されている。キャリヤ部材２２６の第２内歯部２２６ａは、楕円状に撓められた外歯歯車２１６の第２外歯部２１６ｂを環囲し、起振体２０２ａの長軸方向の２領域で第２外歯部２１６ｂと噛み合う。第２内歯部２２６ａは、第２外歯部２１６ｂと同数の歯を有する。したがって、キャリヤ部材２２６は、第２外歯部２１６ｂひいては外歯歯車２１６の自転と同期して回転する。

ケーシング２３６は、略円筒状の部材であり、キャリヤ部材２２６を環囲する。ケーシング２３６には、内歯歯車２４０がインロー嵌合により連結されて一体化される。ケーシング２３６とキャリヤ部材２２６は、主軸受２３８を介して相対回転可能に構成される。

第１軸受ハウジング２７２は、環状の部材であり、入力軸２０２を環囲する。同様に、第２軸受ハウジング２７４は、環状の部材であり、入力軸２０２を環囲する。第１軸受ハウジング２７２と第２軸受ハウジング２７４とは、外歯歯車２１６および内歯歯車２４０を軸方向に挟むよう配置される。第１軸受ハウジング２７２は、インロー嵌合により内歯歯車２４０に連結される。第２軸受ハウジング２７４は、インロー嵌合によりキャリヤ部材２２６に連結される。

第１軸受ハウジング２７２には軸受２３２が組み込まれ、第２軸受ハウジング２７４には軸受２３４が組み込まれている。そして、第１軸受ハウジング２７２および第２軸受ハウジング２７４は、軸受２３２、２３４を介して、入力軸２０２を回転自在に支持する。

入力軸２０２と第１軸受ハウジング２７２の間にはオイルシール２８２が配置され、ケーシング２３６とキャリヤ部材２２６との間にはオイルシール２８４が配置され、第２軸受ハウジング２７４と入力軸２０２との間にはオイルシール２８６が配置される。また、第１軸受ハウジング２７２と内歯歯車２４０の間にはＯリング２８８が配置され、内歯歯車２４０とケーシング２３６との間にはＯリング２９０が配置され、キャリヤ部材２２６と第２軸受ハウジング２７４との間にはＯリング２９２が配置される。これらにより、減速装置３００内の潤滑剤が漏れるのを抑止できる。

主軸受２３８は、外輪２４２と、内輪２４４と、複数のテーパころ２４６と、を含む。本実施の形態では、外輪２４２は、ケーシング２３６の内周面側にケーシング２３６と一体に形成され、内輪２４４は、キャリヤ部材２２６の外周面にキャリヤ部材２２６と一体に形成される。外輪２４２、内輪２４４、テーパころ２４６はそれぞれ、外輪４２、内輪４４、テーパころ４６と同様に構成される。

本実施の形態では、軸方向位置について、内歯歯車２４０の第１内歯部２４０ａおよびキャリヤ部材２２６の第２内歯部２２６ａと、外歯歯車２１６との噛み合い位置の少なくとも一部が、好ましくは噛み合い位置の全部が、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間に位置するよう構成される。また、軸方向位置について、軸受２３２、２３４、オイルシール２８２、２８４、２８６が、第１交点Ｐ１との第２交点Ｐ２との間に位置するよう構成される。

以上のように構成された減速装置３００の動作を説明する。ここでは、第１外歯部２１６ａの歯数が１００、第２外歯部２１６ｂの歯数が１００、第１内歯部２４０ａの歯数が１０２、第２内歯部２２６ａの歯数が１００の場合を例に説明する。また、内歯歯車２４０および第１軸受ハウジング２７２が固定状態にある場合を例に説明する。

第１外歯部２１６ａが楕円形状の長軸方向の２箇所で第１内歯部２４０ａと噛み合っている状態で、入力軸２０２が回転すると、これに伴って第１外歯部２１６ａと第１内歯部２４０ａとの噛み合い位置も周方向に移動する。第１外歯部２１６ａと第１内歯部２４０ａとは歯数が異なるため、この際、第１内歯部２４０ａに対して第１外歯部２１６ａが相対的に回転する。内歯歯車２４０および第１軸受ハウジング２７２が固定状態にあるため、第１外歯部２１６ａは、歯数差に相当する分だけ自転することになる。つまり、入力軸２０２の回転が大幅に減速されて第１外歯部２１６ａに出力される。その減速比は以下のようになる。
減速比＝（第１外歯部２１６ａの歯数−第１内歯部２４０ａの歯数）／第１外歯部２１６ａの歯数
＝（１００−１０２）／１００
＝−１／５０

第２外歯部２１６ｂは、第１外歯部２１６ａと一体的に形成されているため、第１外歯部２１６ａと一体に回転する。第２外歯部２１６ｂと第２内歯部２２６ａは歯数が同一であるため、相対回転は発生せず、第２外歯部２１６ｂと第２内歯部８ａとは一体に回転する。このため、第１外歯部２１６ａの自転と同一の回転が第２内歯部２２６ａすなわちキャリヤ部材２２６に出力される。結果として、キャリヤ部材２２６からは入力軸２０２の回転を−１／５０に減速した出力を取り出すことができる。

以上説明した第３の実施の形態に係る減速装置３００によれば、第１の実施の形態に係る減速装置１００と同様に、主軸受２３８に内部予圧を与えることができ、モーメント剛性を高めることができる。つまり、小型でありながらも主軸受のモーメント剛性の高い減速装置３００を実現できる。

また、減速装置３００によれば、第１の実施の形態に係る減速装置１００と同様に、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間にモーメント荷重の影響を大きく受ける出力の取り出し部分が位置するようにすることで、モーメント荷重が噛み合いに与える影響を最小限に抑えることができる。

また、減速装置３００によれば、第１の実施の形態に係る減速装置１００と同様に、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間に軸受やオイルシールやＯリングが位置するようにすることで、モーメント荷重がこれらに与える影響を最小限に抑えることができる。

（第４の実施の形態）
図５は、第４の実施の形態に係る減速装置４００を示す断面図である。減速装置４００は、シルクハットタイプの撓み噛合い式の減速装置である。

減速装置４００は、波動発生器３６０と、外歯歯車３１６と、内歯歯車３４０と、キャリヤ部材３２６と、ケーシング３３６と、主軸受３３８と、第１軸受ハウジング３７２と、第２軸受ハウジング３７４と、を備える。

波動発生器３６０は、入力軸３０２と、内輪部材３６８と、複数の転動体３６２と、外輪部材３６６とを含む。入力軸３０２は、例えばモータ等の回転駆動源に接続され、減速装置４００（内歯歯車３４０）の回転軸Ｒを中心に回転する。入力軸３０２には、回転軸Ｒに直交する断面が略楕円形状である起振体３０２ａが一体に形成されている。

内輪部材３６８は、環状の部材であり、起振体３０２ａに外嵌する。内輪部材３６８は特に、接着または圧入により起振体３０２ａに固定され、起振体３０２ａと一体に回転する。内輪部材３６８の外周面３６８ａは、転動体３６２が転走する転走面として機能する。なお、内輪部材３６８は、起振体３０２ａと一体に形成されてもよい。

複数の転動体３６２はそれぞれ、略球形状を有し、周方向に間隔を空けて設けられる。転動体３６２は、不図示の保持器により転動自在に保持される。

外輪部材３６６は、複数の転動体３６２を環囲する。外輪部材３６６は、可撓性を有し、複数の転動体３６２を介して起振体３０２ａにより楕円状に撓められる。外輪部材３６６は、起振体３０２ａ（すなわち入力軸３０２）が回転すると、起振体３０２ａの形状に合わせて連続的に変形する。

外歯歯車３１６は、可撓性を有するシルクハット形状の部材であり、円筒状の胴部３１６ｄと、胴部３１６ｄの軸方向一方側（図５では右側）の外周に設けられる外歯部３１６ａと、胴部３１６ｄの軸方向他端側（図５では左側）の端部から径方向外側に突出する張出部３１６ｅと、を含む。胴部３１６ｄには、起振体３０２ａ、転動体３６２および外輪部材３６６が嵌まる。これにより、胴部３１６ｄおよび外歯部３１６ａは、楕円状に撓められる。胴部３１６ｄおよび外歯部３１６ａは、起振体３０２ａが回転すると、起振体３０２ａの形状に合わせて連続的に変形する。

内歯歯車３４０は、剛性を有する環状の部材である。内歯歯車３４０の内歯部３４０ａは、楕円状に撓められた外歯歯車３１６の外歯部３１６ａを環囲し、起振体３０２ａの長軸近傍の所定領域で外歯部３１６ａと噛み合う。内歯部３４０ａは、外歯部３１６ａよりも多くの歯を有する。

ケーシング３３６は、略円筒状の部材であり、外歯歯車３１６の胴部３１６ｄの軸方向他方側を環囲する。ケーシング３３６には、内歯歯車３４０がインロー嵌合により連結されて一体化される。

キャリヤ部材３２６は、剛性を有する円筒状の部材であり、ケーシング３３６を環囲する。キャリヤ部材３２６は、不図示のボルトにより、第２軸受ハウジング３７４とともに外歯歯車３１６の張出部３１６ｅに固定される。したがって、キャリヤ部材３２６は、外歯歯車３１６との自転と同期して回転する。

ケーシング３３６とキャリヤ部材３２６とは、主軸受３３８を介して相対回転可能に構成される。

第１軸受ハウジング３７２は、環状の部材であり、入力軸３０２を環囲する。同様に、第２軸受ハウジング３７４は、環状の部材であり、入力軸３０２を環囲する。第１軸受ハウジング３７２と第２軸受ハウジング３７４とは、外歯歯車３１６および内歯歯車３４０を軸方向に挟むよう配置される。第１軸受ハウジング３７２は、インロー嵌合により内歯歯車３４０に連結される。また、第２軸受ハウジング３７４は、上述のように不図示のボルトにより、外歯歯車３１６の張出部３１６ｅに固定される。

第１軸受ハウジング３７２には軸受３３２が組み込まれ、第２軸受ハウジング３７４には軸受３３４が組み込まれている。そして、第１軸受ハウジング３７２および第２軸受ハウジング３７４は、軸受３３２、３３４を介して、入力軸３０２を回転自在に支持する。

入力軸３０２と第１軸受ハウジング３７２の間にはオイルシール３８２が配置され、キャリヤ部材３２６とケーシング３３６との間にはオイルシール３８４が配置され、第２軸受ハウジング３７４と入力軸３０２との間にはオイルシール３８６が配置される。これらにより、減速装置４００内の潤滑剤が漏れるのを抑止できる。

主軸受３３８は、外輪３４２と、内輪３４４と、複数のテーパころ３４６と、を含む。本実施の形態では、外輪３４２は、キャリヤ部材３２６の内周面側にキャリヤ部材３２６と一体に形成され、内輪３４４は、ケーシング３３６の外周側にケーシング３３６と一体に形成される。外輪３４２、内輪３４４、テーパころ３４６はそれぞれ、外輪４２、内輪４４、テーパころ４６と同様に構成される。

本実施の形態では、外輪３４２および内輪３４４は、軸方向位置について、内歯歯車３４０の内歯部３４０ａと、外歯歯車３１６の外歯部３１６ａとの噛み合い位置の少なくとも一部が、好ましくは噛み合い位置の全部が、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間に位置するよう形成される。また、外輪３４２および内輪３４４は、軸方向位置について、軸受３３２、３３４、オイルシール３８２、３８４、３８６が、第１交点Ｐ１との第２交点Ｐ２との間に位置するよう形成される。

以上のように構成された減速装置４００の動作を説明する。ここでは、外歯部３１６ａの歯数が１００、内歯部３４０ａの歯数が１０２の場合を例に説明する。また、内歯歯車３４０および第１軸受ハウジング３７２が固定状態にある場合を例に説明する。

外歯部３１６ａが楕円形状の長軸方向の２箇所で内歯部３４０ａと噛み合っている状態で、入力軸３０２が回転すると、これに伴って外歯部３１６ａと内歯部３４０ａとの噛み合い位置も周方向に移動する。外歯部３１６ａと内歯部３４０ａとは歯数が異なるため、この際、内歯部３４０ａに対して外歯部３１６ａが相対的に回転する。内歯歯車３４０および第１軸受ハウジング３７２が固定状態にあるため、外歯部３１６ａひいては外歯歯車３１６は、歯数差に相当する分だけ自転することになる。キャリヤ部材３２６は、外歯歯車３１６と連結されているため、外歯歯車３１６の自転と同一の回転がキャリヤ部材３２６に出力される。結果として、キャリヤ部材３２６からは入力軸３０２の回転が大幅に減速されてキャリヤ部材３２６に出力される。

以上説明した第４の実施の形態に係る減速装置４００によれば、第１の実施の形態に係る減速装置１００と同様に、主軸受３３８に内部予圧を与えることができ、モーメント剛性を高めることができる。つまり、小型でありながらも主軸受のモーメント剛性の高い減速装置３００を実現できる。

また、減速装置４００によれば、第１の実施の形態に係る減速装置１００と同様に、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間にモーメント荷重の影響を大きく受ける出力の取り出し部分が位置するようにすることで、モーメント荷重が噛み合いに与える影響を最小限に抑えることができる。

また、減速装置４００によれば、第１の実施の形態に係る減速装置１００と同様に、軸方向位置について、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間に軸受やオイルシールが位置するようにすることで、モーメント荷重がこれらに与える影響を最小限に抑えることができる。

以上、実施の形態に係る減速装置について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下変形例を示す。

（変形例１）
第３の実施の形態では、２つの内歯部（第１内歯部２４０ａ、第２内歯部２２６ａ）を有し、外歯歯車２１６が筒型であるフラット型の撓み噛合い式の減速装置について説明した。また第４の実施の形態では、１つの内歯部３４０ａを有し、外歯歯車３１６がシルクハット形状であるシルクハットタイプの撓み噛合い式の減速装置について説明した。しかしながら、これに限られず、第１〜４の実施の形態の技術思想は、内歯歯車が１つで外歯歯車がカップ形状であるカップタイプの撓み噛合い式の減速装置についても適用できる。

また、実施の形態では特に言及しなかったが、第１〜４の実施の形態の技術思想は、単純遊星歯車機構を用いた減速装置についても適用できる。

上述した実施の形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

また、請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施の形態および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連係によって実現されることも当業者には理解されるところである。例えば、請求項に記載のカム軸とカム軸受は、第１の実施の形態に記載の偏心体４、６、８が一体形成された入力軸２と軸受３２、３４によって実現されてもよく、第２の実施の形態に記載の偏心体１０４、１０６が一体形成された偏心体軸１５２と軸受１３２、１３４によって実現されてもよく、第３の実施の形態に記載の起振体２０２ａが一体に形成された入力軸２０２と軸受２３２、２３４によって実現されてもよく、第４の実施の形態に記載の起振体３０２ａが一体に形成された入力軸３０２と軸受３３２、３３４によって実現されてもよい。

また例えば、請求項に記載の駆動歯車と入力歯車は、第２の実施の形態の入力軸１０２に形成された入力ピニオン１０２ａと偏心体軸歯車１５０によって実現されてもよい。

１６，１８，２０外歯歯車、３６ケーシング、３８主軸受、４０内歯歯車、４２外輪、４２ａ，４２ｂ転走面、４４内輪、４４ａ，４４ｂ転走面、４６テーパころ、１００減速装置。

Claims

ケーシングと、前記ケーシングに設けられた内歯歯車と、前記内歯歯車と噛合う外歯歯車と、前記外歯歯車の自転成分または公転成分と同期するキャリヤ部材と、前記ケーシングと前記キャリヤ部材との間に配置された主軸受と、を備えた減速装置であって、
前記主軸受は、前記ケーシングおよび前記キャリヤ部材の一方に設けられた外輪と、前記ケーシングおよび前記キャリヤ部材の他方に設けられた内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される複数のテーパころと、を有し、
前記複数のテーパころは、第１テーパころと、前記第１テーパころとは異なる転走面を転走する第２テーパころと、が周方向に交互に配置され、
前記内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い部の少なくとも一部が、前記外輪における前記第１テーパころの転走面と前記内輪における前記第１テーパころの転走面の同一平面上における延長線の交点である第１交点と、前記外輪における前記第２テーパころの転走面と前記内輪における前記第２テーパころの転走面の同一平面上における延長線の交点である第２交点との間に位置することを特徴とする減速装置。
前記内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い部の全体が、前記第１交点と前記第２交点との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
前記外歯歯車を揺動させるカム軸を支持するカム軸受が、前記第１交点と前記第２交点の間に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の減速装置。
前記カム軸に設けられた駆動歯車と入力歯車の噛合い部が、第１交点と第２交点の間に位置することを特徴とする請求項３に記載の減速装置。
当該減速装置の内部を封止するオイルシールが、前記第１交点と前記第２交点の間に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の減速装置。