JP6976787B2 - 差動減速機 - Google Patents

Description

本発明は、内歯歯車と、内歯歯車に内接して噛合する外歯歯車とを含む内接揺動式の差動減速機に関する。

差動減速機は、内歯歯車と、内歯歯車に内接して噛合する外歯歯車とを含み、入力軸からの回転入力によって内歯歯車内で外歯歯車が偏心運動することで、両歯車間に相対回転を生じさせ、偏心運動と相対回転との回転数差による減速比で出力軸へ回転を出力するものである。例えば特許文献１には、入力軸となるクランクシャフトに２つの偏心体を形成すると共に、各偏心体に設けたころ軸受を介して２つの外歯歯車を保持させて内歯歯車に内接させる歯車伝動装置が開示されている。特にここでは、隣接する２つの外歯歯車の間に２枚のワッシャを介在させてクランクシャフトに外装し、ころ軸受の軸方向の移動を規制するようにしている。

特開２０１３−７９６８８号公報

上記従来の歯車伝動装置においては、ころ軸受の軸方向の移動を規制するワッシャを位置決めするため、ワッシャの内径をクランクシャフトの偏心体の外径と略等しく形成している。よって、ワッシャをクランクシャフトに組み付ける際に、内径が偏心体に接触して偏心体を傷つけてしまうおそれが生じる。

そこで、本発明は、ころの軸方向の移動を規制するワッシャ等の規制部を設けても、組み付け時に入力軸を傷つけるおそれが低減できる差動減速機を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内歯歯車と、内歯歯車を同軸で貫通する入力軸と、入力軸に設けられた複数の偏心部にそれぞれ設けられる複数のころと、複数のころを介して各偏心部にそれぞれ外装され、内歯歯車に内接して噛合する複数の外歯歯車と、各外歯歯車を遊挿するピンを備えた出力部と、を含んでなる差動減速機であって、各外歯歯車には、ころの軸方向への移動を規制する規制部がそれぞれ設けられて、各規制部は、偏心部の外面との間に径方向の隙間を有した状態で設けられ、各偏心部と同軸に配置されたワッシャであり、各ワッシャは、隣接する外歯歯車の端面に形成された凹部に嵌合することで、偏心部と同軸に位置決めされている一方、
外歯歯車には、ピンが遊挿する貫通孔が形成され、凹部は、外周縁が貫通孔と重なる位置に形成されて、ワッシャの外周縁には、貫通孔の位置に合わせた切欠きが形成されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、凹部の軸方向深さよりもワッシャの軸方向の厚みの方が小さいことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、入力軸には、偏心部の外径に当該偏心部の偏心量の２倍の長さを加えた寸法よりも大きい外径を備えて入力軸と同軸に形成された円盤状の肩部が設けられて、ワッシャの内径は、偏心部の外径にころの外径の２倍の長さを加えた寸法よりも小さく、且つ肩部の外径よりも大きいことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、ころとワッシャとの間には、軸方向に隙間が設けられることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの構成において、ころの軸方向の長さとワッシャの軸方向の厚みとを加えた寸法は、凹部を除いた外歯歯車の軸方向の厚みよりも小さいことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかの構成において、各偏心部は、入力軸における偏心部以外の外周面よりも凹む段差部分を有することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６の構成において、ころは、総ころであることを特徴とする。
ここで、「総ころ」とは、保持器等を有さず、ころ（ニードル）のみで形成される軸受の構成を言う。

請求項１に記載の発明によれば、外歯歯車に、偏心部の外面との間に径方向の隙間を有した状態で規制部を設けたことで、ころの軸方向の移動を規制する規制部を設けても、入力軸を傷つけることがない。
また、規制部をワッシャとして外歯歯車に形成した凹部に嵌合させて偏心部と同軸に位置決めするので、ワッシャの組み付け時に入力軸を傷つけるおそれを一層低減することができ、ワッシャを偏心部との同軸位置へ簡単に配置可能となる。
さらに、外歯歯車の凹部を、外周縁が貫通孔と重なる位置に形成して、ワッシャの外周縁に、貫通孔の位置に合わせた切欠きを形成したことで、ピンとの干渉を防止しつつ、ワッシャの面積を大きくすることができ、ころの軸方向の移動を効果的に規制できる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、凹部の軸方向深さよりもワッシャの軸方向の厚みの方を小さくしているので、ワッシャ同士が接触して負荷が増大することを抑え、差動減速機の効率を高めることができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、入力軸に、偏心部の外径より大きい肩部を設け、ワッシャの内径を、偏心部の外径にころの外径の２倍の長さを加えた寸法より小さく、且つ肩部の外径よりも大きくしたことで、ころの軸方向外側への移動を肩部により規制でき、軸方向内側への移動をワッシャにより規制できる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、ころとワッシャとの間に軸方向の隙間を設けたことで、ころとワッシャとが接触して負荷が増大することを抑え、差動減速機の効率を高めることができる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、ころの軸方向の長さとワッシャの軸方向の厚みとを加えた寸法を、凹部を除いた外歯歯車の軸方向の厚みよりも小さくしたことで、ころとワッシャとの接触やワッシャ同士の接触によって負荷が増大することを抑え、差動減速機の効率を高めることができる。
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかの効果に加えて、偏心部が段差部分を有することで、段差部分によってもころの軸方向の移動を規制できる。また、偏心部がコンパクトになることで外歯歯車の設計に余裕ができるため、剛性が確保できる外歯車の設計が可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、請求項６の効果に加えて、ころを総ころとしたことで、段差部分が大きく（偏心量が大きく）なってもころを配置することができる。

差動減速機の中央縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 ワッシャ部分の拡大図である。 高減速比となる外歯歯車を用いた場合の図１のＡ−Ａ線に相当する断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、差動減速機の一例を示す中央縦断面図である。この差動減速機１において、２はケーシングで、このケーシング２は、内側に内歯歯車４を一体に設けた円筒状の中ケース３と、中ケース３における軸方向の一方の端面（入力側、図１の右側）に配置される円盤状のケースカバー５と、他方の端面（出力側、図１の左側）に配置される円筒状の外ケース６とからなる。この中ケース３とケースカバー５と外ケース６とは、ケースカバー５側から中ケース３を貫通して外ケース６に螺合される複数のボルト７，７・・により一体に結合されている。

外ケース６の内側には、クロスローラベアリング８を介して、円盤状の出力軸９が回転可能に軸支されている。また、ケーシング２の内側には、ボールベアリング１０，１１を介して、中空筒状の入力軸１２が同軸で回転可能に軸支されている。入力側のボールベアリング１０では、外輪１０ａの軸方向入力側半分がケースカバー５に支持され、外輪１０ａの軸方向出力側半分が後述するキャリア２４に支持されている。
この入力軸１２において、ボールベアリング１０，１１が配置される軸支部１３，１３の間には、外径が互いに等しく、最大偏心側が互いに１８０度異なる位相となる一対の偏心部１４，１４が、軸方向に隣接して形成されている。各偏心部１４，１４には、全周に亘って配設される横断面円形状の複数のころとしてのニードル１６，１６・・のみからなる総ころのニードルベアリング１５が設けられて、ニードルベアリング１５を介して、互いに同じ外形の外歯歯車１７，１７がそれぞれ回転可能に外装されている。よって、各ニードル１６は、内側の偏心部１４と外側の外歯歯車１７とに直接当接している。

また、各軸支部１３と偏心部１４との間には、全周に亘って偏心部１４よりも外周側へ高く突出する円盤状の肩部１８がそれぞれ周設されている。この肩部１８は、外径Ｄが、偏心部１４の外径Ｄ１に当該偏心部１４の偏心量（内歯歯車４の中心Ｏ１（入力軸１２の軸心）からの外歯歯車１７の中心Ｏ２の偏心量）δの２倍の長さを加えた寸法よりも大きく設定されて、入力軸１２と同軸に形成されている。
この肩部１８により、全周に亘ってニードル１６の軸方向外側への移動及びボールベアリング１０，１１の軸方向内側への移動が規制される。この結果、入力軸１２の軸方向への移動も規制される。また、各偏心部１４の反偏心側には、軸支部１３の外周面よりも凹む段差部分１４ａがそれぞれ形成されている。
なお、ボールベアリング１０の外側への移動は、ケースカバー５の内周縁に設けられて外輪１０ａに外側から重なる段部１９によって規制され、ボールベアリング１１の外側への移動は、出力軸９に設けられた段部２０によって規制される。

各外歯歯車１７は、図２に示すように、内歯歯車４の歯数よりも少ない歯数を有して内歯歯車４に偏心位置で内接している。
また、各外歯歯車１７には、中心Ｏ２を中心とした同心円上に８つの円形の貫通孔２１，２１・・が、周方向に等間隔をおいて形成されて、この貫通孔２１，２１・・に、それぞれピン２２，２２・・が遊挿している。このピン２２は、出力軸９と、ケースカバー５の内側に配置される円盤状のキャリア２４との間に、内歯歯車４の軸線を中心とした同心円上で当該軸線と平行に架設される軸体で、ピン２２の外周における外歯歯車１７の遊挿部分には、筒状のメタル２３が外装されている。各ピン２２は、メタル２３の外周を、前後の外歯歯車１７，１７の貫通孔２１の内周に、互いに１８０度異なる位相で内接させている。キャリア２４は、ケースカバー５の内側でボールベアリング１０の外輪１０ａの内側半分を支持して、ピン２２を介して出力軸９と一体に回転可能となっている。ここではピン２２及びピン２２を介して連結される出力軸９が出力部となる。

そして、各外歯歯車１７における互いの対向面には、図３にも示すように、同心円形状の凹部２５がそれぞれ形成されて、各凹部２５に、規制部としてのワッシャ２６が同軸で嵌合している。この凹部２５の外周には、各貫通孔２１が重なっているため、凹部２５は、図２のように貫通孔２１の形状に合わせて外周が等間隔で円弧状に切り欠かれて貫通孔２１と連通する形状となっている。よって、ここに嵌合されるワッシャ２６の外周縁には、貫通孔２１の形状に合わせた複数の切欠き２７，２７・・が、周方向に等間隔をおいて形成されている。
このワッシャ２６は、凹部２５の軸方向深さよりも軸方向の厚みを僅かに小さく（０．１ｍｍ程度）して形成されている。これにより、対向するワッシャ２６，２６同士の接触を低減できる。

また、ワッシャ２６の内径Ｄ２は、偏心部１４の外径Ｄ１にニードル１６の外径の２倍の長さを加えた寸法よりも小さく、且つ肩部１８の外径Ｄよりも大きく設定されている。
この設定により、ワッシャ２６の内周縁は、外歯歯車１７の内側のニードル１６に、全周に亘って軸方向でオーバーラップすることになり、ニードル１６の軸方向内側（互いの対向側）への移動が規制される。そして、ワッシャ２６の内周面と偏心部１４の外周面との間には、径方向の隙間Ｓが形成される。
さらに、ここではニードル１６の軸方向の長さとワッシャ２６の軸方向の厚みとを加えた寸法は、凹部２５を除いた外歯歯車１７の軸方向の厚みよりも小さく設定されて、ニードル１６とこれに隣接するワッシャ２６との間には、軸方向に隙間が生じるようになっている。

一方、ケースカバー５の前面に突設したリング状の突条２８と入力軸１２の外周面との間には、オイルシール２９が介在されている。また、外ケース６と出力軸９との間でクロスローラベアリング８の出力側にもオイルシール３０が介在されている。さらに、出力軸９と入力軸１２との間でボールベアリング１１の出力側にもオイルシール３１が介在されている。

以上の如く構成された差動減速機１において、入力軸１２に外歯歯車１７及びニードル１６を組み付ける際、外歯歯車１７等と共にワッシャ２６を入力軸１２に外装させることになるが、ワッシャ２６の内径Ｄ２は偏心部１４の外径Ｄ１との間に隙間Ｓが生じる設定となって肩部１８の外径Ｄよりも大きいので、入力軸１２へ組み付ける際に入力軸１２の外周面に接触するおそれが非常に少なくなる。また、組み付け後は凹部２５によって径方向の移動が規制されるので、ここでも偏心部１４に接触するおそれは生じない。

そして、入力軸１２に回転入力されて入力軸１２が回転すると、前後の偏心部１４，１４がそれぞれ対称的に偏心運動を行い、各外歯歯車１７，１７を内歯歯車４に内接した状態で偏心及び自転運動させる。このため、各貫通孔２１も偏心及び自転運動するが、各貫通孔２１はメタル２３を含むピン２２よりも大径に形成されているので、各メタル２３は貫通孔２１に内接した状態で相対的に偏心運動して偏心成分を吸収し、各ピン２２からは自転成分のみが取り出される。よって、ピン２２を介して出力軸９及びキャリア２４が同期回転し、所定の減速比で出力軸９が減速された状態で回転する。

このように、上記形態の差動減速機１によれば、各外歯歯車１７には、ニードル１６の軸方向への移動を規制する規制部（ワッシャ２６）がそれぞれ設けられて、各ワッシャ２６は、偏心部１４の外面との間に径方向の隙間Ｓを有した状態で設けられているので、ニードル１６の軸方向の移動を規制するワッシャ２６を設けても、組み付け時に入力軸１２を傷つけるおそれが低減できる。
特にここでは、規制部を、各偏心部１４と同軸に配置されたワッシャ２６として、各ワッシャ２６を、隣接する外歯歯車１７の端面に形成された凹部２５に嵌合させて、偏心部１４と同軸に位置決めしているので、ワッシャ２６の組み付け時に入力軸１２を傷つけるおそれを一層低減することができ、ワッシャ２６を偏心部１４との同軸位置へ簡単に配置可能となる。

また、凹部２５の軸方向深さよりもワッシャ２６の軸方向の厚みの方を小さくしたことで、ワッシャ２６，２６同士が接触して負荷が増大することを抑え、差動減速機１の効率を高めることができる。
さらに、入力軸１２に、偏心部１４の外径Ｄ１に当該偏心部１４の偏心量δの２倍の長さを加えた寸法よりも大きい外径Ｄを備えて入力軸１２と同軸に形成された円盤状の肩部１８を設けて、ワッシャ２６の内径Ｄ２を、偏心部１４の外径Ｄ１にニードル１６の外径の２倍の長さを加えた寸法よりも小さく、且つ肩部１８の外径Ｄよりも大きくしているので、ニードル１６の軸方向外側への移動を肩部１８により規制でき、軸方向内側への移動をワッシャ２６により規制できる。

そして、ニードル１６とワッシャ２６との間には、軸方向に隙間を設けているので、ニードル１６とワッシャ２６とが接触して負荷が増大することを抑え、差動減速機１の効率を高めることができる。
また、ニードル１６の軸方向の長さとワッシャ２６の軸方向の厚みとを加えた寸法を、凹部２５を除いた外歯歯車１７の軸方向の厚みよりも小さくしているので、ニードル１６とワッシャ２６との接触やワッシャ２６同士の接触によって負荷が増大することを抑え、差動減速機１の効率を高めることができる。
さらに、外歯歯車１７には、ピン２２が遊挿する貫通孔２１が形成され、凹部２５は、外周縁が貫通孔２１と重なる位置に形成されて、ワッシャ２６の外周縁には、貫通孔２１の位置に合わせた切欠き２７が形成されているので、ピン２２及びメタル２３との干渉を防止しつつ、ワッシャ２６の面積を大きくすることができ、ニードル１６の軸方向の移動を効果的に規制できる。

加えて、各偏心部１４は、入力軸１２における偏心部１４以外の外周面である軸支部１３よりも凹む段差部分１４ａを有することで、段差部分１４ａによってもニードル１６の軸方向の移動を規制できる。また、偏心部１４がコンパクトになることで、外歯歯車１７の設計に余裕ができるため、剛性が確保できる外歯歯車１７の設計が可能となる。
また、ニードルベアリング１５を、ニードル１６のみからなる総ころとして保持器を有しないものとしているため、段差部分１４ａが大きく（偏心量が大きく）なってもニードル１６を配置することができる。

なお、上記形態では、凹部２５の外周が貫通孔２１と重なる構造となっているが、図４に示すように、偏心量δが小さくて貫通孔２１も小径となる高減速比の差動減速機１Ａであれば、貫通孔２１と重ならない凹部２５及びワッシャ２６を採用することができる。逆に、凹部及びワッシャの外周を図２よりも大きくして切欠きを深く形成することも可能である。
凹部の深さとワッシャの厚みとの関係も上記形態に限らず、ワッシャを薄くせずに凹部の深さと同じ厚みとしてもよい。ころとの隙間の設定も省略可能である。
また、ワッシャの位置決めは外歯歯車に設けた凹部により行う構造に限らず、メタル等の他の部材によってワッシャを位置決めすることも可能である。
さらに、ころの規制部としてはワッシャに限らず、外歯歯車の内周縁に一体に延設したフランジ等の構成も採用できる。
加えて、偏心部では、段差部分をなくして形成したり、総ころでなく保持器等を有するニードルベアリングを採用したりすることも可能である。

そして、上記形態では、２つの偏心部と２つの外歯歯車とを備えた差動減速機で説明しているが、本発明はこれに限らず、３つ以上の偏心部と各偏心部にころを介して外装される３つ以上の外歯歯車とを備えた差動減速機であっても、各外歯歯車にワッシャ等の規制部を設けてころの軸方向への移動を規制すると共に、各規制部と偏心部との間に隙間を設定して組み付け時の入力軸の損傷を防止することは可能である。

その他、ケーシングの構造は上記形態のような中ケースとケースカバーと外ケースとの組み合わせに限らず、部品の数を増減したり、一部材でケーシングを形成したりして差し支えない。
また、出力軸の軸受はクロスローラベアリングに限らず、ボールベアリング等の他の軸受も採用できるし、軸受の数を増やしてもよい。
さらに、入力軸や出力軸の構造も上記形態に限らず、入力軸を中空でなく中実とする等、適宜設計変更可能である。

１・・差動減速機、２・・ケーシング、３・・中ケース、４・・内歯歯車、５・・ケースカバー、６・・外ケース、７・・ボルト、８・・クロスローラベアリング、９・・出力軸、１０・・ボールベアリング、１０ａ・・外輪、１１・・ボールベアリング、１２・・入力軸、１３・・軸支部、１４・・偏心部、１４ａ・・段差部分、１５・・ニードルベアリング、１６・・ニードル、１７・・外歯歯車、１８・・肩部、２１・・貫通孔、２２・・ピン、２３・・メタル、２４・・キャリア、２５・・凹部、２６・・ワッシャ、２７・・切欠き、Ｄ・・肩部の外径、Ｄ１・・偏心部の外径、Ｄ２・・ワッシャの内径、Ｏ１・・内歯歯車の中心、Ｏ２・・外歯歯車の中心、δ・・偏心量、Ｓ・・ワッシャと偏心部との径方向の隙間。

Claims (7)

1. 内歯歯車と、
   前記内歯歯車を同軸で貫通する入力軸と、
   前記入力軸に設けられた複数の偏心部にそれぞれ設けられる複数のころと、
   前記複数のころを介して各前記偏心部にそれぞれ外装され、前記内歯歯車に内接して噛合する複数の外歯歯車と、
   各前記外歯歯車を遊挿するピンを備えた出力部と、を含んでなる差動減速機であって、
   各前記外歯歯車には、前記ころの軸方向への移動を規制する規制部がそれぞれ設けられて、
   各前記規制部は、前記偏心部の外面との間に径方向の隙間を有した状態で設けられ、各前記偏心部と同軸に配置されたワッシャであり、各前記ワッシャは、隣接する前記外歯歯車の端面に形成された凹部に嵌合することで、前記偏心部と同軸に位置決めされている一方、
   前記外歯歯車には、前記ピンが遊挿する貫通孔が形成され、前記凹部は、外周縁が前記貫通孔と重なる位置に形成されて、前記ワッシャの外周縁には、前記貫通孔の位置に合わせた切欠きが形成されていることを特徴とする差動減速機。
2. 前記凹部の軸方向深さよりも前記ワッシャの軸方向の厚みの方が小さいことを特徴とする請求項１に記載の差動減速機。
3. 前記入力軸には、前記偏心部の外径に当該偏心部の偏心量の２倍の長さを加えた寸法よりも大きい外径を備えて前記入力軸と同軸に形成された円盤状の肩部が設けられて、前記ワッシャの内径は、前記偏心部の外径に前記ころの外径の２倍の長さを加えた寸法よりも小さく、且つ前記肩部の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の差動減速機。
4. 前記ころと前記ワッシャとの間には、軸方向に隙間が設けられることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の差動減速機。
5. 前記ころの軸方向の長さと前記ワッシャの軸方向の厚みとを加えた寸法は、前記凹部を除いた前記外歯歯車の軸方向の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の差動減速機。
6. 各前記偏心部は、前記入力軸における前記偏心部以外の外周面よりも凹む段差部分を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の差動減速機。
7. 前記ころは、総ころであることを特徴とする請求項６に記載の差動減速機。

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