JP7442364B2 - 潤滑性能を向上させた差動減速機 - Google Patents

Description

本発明は、差動減速機に関し、特に外歯歯車における側面の摺動抵抗を低減させることができる構造に関する。

従来、特許文献１には、偏心位相が互いに１２０度ずれた偏心部を備えた入力軸と、各偏心部にそれぞれ配置された外歯歯車とを備えた遊星歯車減速装置が開示されている。この遊星歯車減速装置によれば、各外歯歯車には、隣接する外歯歯車と対向する面において帯状（リング状）に突出する凸部が形成されており、この凸部には半径方向に切欠部が複数形成されており、潤滑剤が切欠部を通って遊星歯車減速装置の内部に導かれるようになっている。各外歯歯車は、凸部により互いに位置が規制される。つまり、各外歯歯車同士は、凸部同士が摺動するようになっている。

特開２００６－６４１２８号公報

特許文献１のような偏心搖動型の遊星歯車減速装置の構造において、各外歯歯車の凸部同士が摺動することによる摺動抵抗が大きいと、装置のエネルギー損失が大きくなってしまうため、この摺動抵抗をできるだけ小さく抑える必要がある。

本発明は、上述した状況を鑑みてなされ、その目的は、外歯歯車の側面に周方向の溝を設けることにより、外歯歯車の側面同士の摺動抵抗を低減させることができる差動減速機を提供することである。

この目的を達成するために、請求項１に記載の差動減速機は、内歯歯車と、前記内歯歯車と同軸で前記内歯歯車内に貫通するように配置されており、自身の中心軸である入力中心軸に対して偏心する第１偏心部及び第２偏心部を有している入力軸と、中心に第１貫通孔が設けられ、前記第１貫通孔の内部に設けられた第１軸受を介して前記第１偏心部に外装され、前記内歯歯車に内接して噛合する第１外歯歯車と、中心に第２貫通孔が設けられ、前記第２貫通孔の内部に設けられた第２軸受を介して前記第２偏心部に外装され、前記内歯歯車に内接して噛合し、前記第１外歯歯車と摺動するように隣接して配置される第２外歯歯車と、を含んでなる差動減速機であって、前記第１外歯歯車における前記第２外歯歯車と対向する側面には、円周方向に溝が形成され、前記第２外歯歯車には、同心円上に複数の第２ピン孔が形成されており、前記溝の少なくとも一部分は、前記入力中心軸方向から見て、前記第２軸受の一部と重なっているとともに、前記入力中心軸方向から見て、前記第２ピン孔と重なっていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の差動減速機は、請求項１に記載の差動減速機であって、更に、前記溝の少なくとも一部分は、前記第２外歯歯車の歯先面よりも径方向外側に突出していることを特徴とするものである。

請求項１に記載の差動減速機によれば、第１外歯歯車の側面に形成された溝の一部が、入力中心軸方向から見て第２軸受と重なる。このため、差動減速機の動作時に第２軸受から押し出された潤滑剤が溝に進入し、第１外歯歯車と第２外歯歯車との摺動面に供給され、摺動抵抗を低減させることができる。

また、請求項１に記載の差動減速機によれば、第１外歯歯車の側面に形成された溝の一部が、入力中心軸方向から見て第２外歯歯車に設けられた第２ピン孔と重なる。このため、溝から第２ピン孔に潤滑剤が供給され、第２ピン孔の内周面の潤滑性能を向上させることができる。

また、請求項２に記載の差動減速機によれば、第１外歯歯車の側面に形成された溝の一部が、第２外歯歯車の歯先面よりも径方向外側に突出している。このため、第１外歯歯車及び第２外歯歯車の径方向の外方からも溝に潤滑剤が供給されやすく、第１外歯歯車と第２外歯歯車との摺動抵抗を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る差動減速機の中央縦断面図である。 図１のＡ部拡大図である。 第１外歯歯車の平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である差動減速機１の中央縦断面図である。

差動減速機１は、第１外歯歯車２ａと、第２外歯歯車２ｂと、ケーシング３と、キャリア４と、入力軸５とを備えている。ケーシング３は、内周面に内歯歯車６を一体に設けた円筒状の中ケース７と、中ケース７における軸方向の一方（出力側、図１の左側）に配置される円筒状の外ケース８と、他方（入力側、図１の右側）に配置される円盤状のケースカバー９とから成り、中ケース７、外ケース８、及びケースカバー９は、ケースカバー９側から中ケース７を貫通して外ケース８に螺合される複数のボルト１０により一体に結合されている。ケーシング３における中ケース７と外ケース８との間には、シールのためのＯリング１１が挟まれている。また、中ケース７とケースカバー９との間には、シールのためのＯリング１２が挟まれている。外ケース８はクロスローラベアリング１３の外輪も兼ねている。外ケース８における出力側の端面には、複数のボルト穴１４が形成され、該ボルト穴１４を利用して、相手側装置の固定部と連結される。

キャリア４は、第１キャリア部材４ａと第２キャリア部材４ｂとで構成されている。第１キャリア部材４ａは、外ケース８の内側にクロスローラベアリング１３を介して回転可能に軸支されている。第１キャリア部材４ａはクロスローラベアリング１３の内輪も兼ねている。第１キャリア部材４ａにおける軸方向の出力側の端面には、複数のボルト穴１５が形成され、該ボルト穴１５を利用して、相手側装置の被駆動部と連結される。

ケーシング３の内側には、２個のボールベアリング１６，１６を介して、中空筒状の入力軸５が、内歯歯車６の軸線と同軸で、第１キャリア部材４ａ、第２キャリア部材４ｂ、及びケースカバー９に回転可能に軸支されている。入力軸５において、ボールベアリング１６，１６の間には、軸方向の出力側から順に第１偏心部１７ａ及び第２偏心部１７ｂが形成されている。第１偏心部１７ａと第２偏心部１７ｂとは、外径及び偏心量δ１が互いに等しく、偏心方向が互いに１８０度異なる位相となっている。入力軸５における軸方向の入力側の端面には、複数のボルト穴１８が形成されている。

第１偏心部１７ａには、全周に亘って配設される円柱状の複数のころ２０，２０・・からなる第１ニードルベアリング２１ａが設けられている。第２偏心部１７ｂにも同じく、第１ニードルベアリング２１ａと同形状の第２ニードルベアリング２１ｂが設けられている。第１外歯歯車２ａの中心には第１貫通孔２３ａが形成されており、第１貫通孔２３ａの内周面には第１ニードルベアリング２１ａが配置されている。第１外歯歯車２ａは、第１ニードルベアリング２１ａを介して第１偏心部１７ａに回転可能に外装されている。第２外歯歯車２ｂの中心には第２貫通孔２３ｂが形成されており、第２貫通孔２３ｂの内周面には第２ニードルベアリング２１ｂが配置されている。第２外歯歯車２ｂは、第２ニードルベアリング２１ｂを介して第２偏心部１７ｂに回転可能に外装されている。

第１キャリア部材４ａにおける軸方向の入力側には、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂが配置され、第１キャリア部材４ａと第２キャリア部材４ｂとで、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂを挟むようになっている。第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂは、内歯歯車６の歯数よりも僅かに少ない歯数を有して内歯歯車６に偏心位置で内接噛合している。第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂは、それぞれ形状が同じ歯車であり、入力軸５の軸線である入力中心軸Ｃ０からそれぞれ互いに１８０度異なる方向に偏心量δ１だけオフセットした軸線Ｃ１を中心に配置されている。第１外歯歯車２ａと第２外歯歯車２ｂとは、僅かな隙間をあけて互いに摺動するようになっている。

第１外歯歯車２ａには、第１外歯歯車２ａの軸線Ｃ１を中心とした同心円上に、複数の円形の第１ピン孔２４ａが、周方向に等間隔で形成されている。また、第２外歯歯車２ｂには、第２外歯歯車２ｂの軸線Ｃ１を中心とした同心円上に、複数の円形の第２ピン孔２４ｂが、周方向に等間隔で形成されている。この第１ピン孔２４ａ及び第２ピン孔２４ｂに、入力中心軸Ｃ０を中心とした同心円上で当該軸線と平行に架設されるピン２５がそれぞれ遊挿されている。ピン２５の両端は、第１キャリア部材４ａ及び第２キャリア部材４ｂに設けられた孔に圧入され、ピン２５によって第１キャリア部材４ａ及び第２キャリア部材４ｂは一体に回転可能となっている。ピン２５の出力側の端部にはボルト２６が固定されており、ボルト２６の頭部によって、ピン２５の軸方向の入力側への移動が規制されている。ピン２５の外周には筒状のメタル２７が外装され、第１ピン孔２４ａ及び第２ピン孔２４ｂの内周面には、メタル２７が接触している。

外ケース８と第１キャリア部材４ａとの間でクロスローラベアリング１３の外側には、オイルシール３１が配置されている。また、第１キャリア部材４ａと入力軸５との間でボールベアリング１６の外側には、オイルシール３２が配置されている。また、ケースカバー９と入力軸５との間でボールベアリング１６の外側には、オイルシール３３が配置されている。Ｏリング１１、Ｏリング１２、オイルシール３１、オイルシール３２、及びオイルシール３３により、差動減速機１の内部空間が封止されており、差動減速機１の内部空間には潤滑剤が充填されている。

図２は、図１のＡ部拡大図である。図３は、第１外歯歯車２ａの正面図であり、図３において溝は斜線で表現している。第１外歯歯車２ａの両側面には、第１貫通孔２３ａと第１ピン孔２４ａとの間に、円周方向に全周に亘る第１溝４１ａが、第１外歯歯車２ａと同軸で形成されている。また、同じく第１外歯歯車２ａの両側面には、第１ピン孔２４ａと第１外歯歯車２ａの歯部との間に、円周方向に全周に亘る第２溝４１ｂが、第１外歯歯車２ａと同軸で形成されている。

第２外歯歯車２ｂにも、第１外歯歯車２ａと同形状のために同様の溝が形成されている。第２外歯歯車２ｂの両側面には、第２貫通孔２３ｂと第２ピン孔２４ｂとの間に、円周方向に全周に亘る第３溝４１ｃが、第２外歯歯車２ｂと同軸で形成されている。また、同じく第２外歯歯車２ｂの両側面には、第２ピン孔２４ｂと第２外歯歯車２ｂの歯部との間に、円周方向に全周に亘る第４溝４１ｄが、第２外歯歯車２ｂと同軸で形成されている。

第１溝４１ａは、第１外歯歯車２ａの偏心側（図１の上側）において、入力中心軸Ｃ０方向から見て第２外歯歯車２ｂの第２ピン孔２４ｂと重なるようになっている。また、第１溝４１ａは、第１外歯歯車２ａの偏心側とは反対側（図１の下側）において、入力中心軸Ｃ０方向から見て第２ニードルベアリング２１ｂと重なるようになっている。

第２溝４１ｂは、第１外歯歯車２ａの偏心側（図１の上側）において、入力中心軸Ｃ０方向から見て第２外歯歯車２ｂの歯先面４２ｂよりも径方向の外方に突出している。

第３溝４１ｃは、第２外歯歯車２ｂの偏心側とは反対側（図１の上側）において、入力中心軸Ｃ０方向から見て第１ニードルベアリング２１ａと重なるようになっている。

第４溝４１ｄは、第２外歯歯車２ｂの偏心側（図１の下側）において、入力中心軸Ｃ０方向から見て第１外歯歯車２ａの歯先面４２ａよりも径方向の外方に突出している。また、第４溝４１ｄは、第２外歯歯車２ｂの偏心側とは反対側（図１の上側）において、入力中心軸Ｃ０方向から見て第１ピン孔２４ａと重なるようになっている。

第１溝４１ａ、第２溝４１ｂ、第３溝４１ｃ、及び第４溝４１ｄの大きさは、各溝の幅は約０．５ｍｍと小さいものになっており、各溝の深さ（各外歯歯車の側面から溝の底面までの軸方向深さ）は、各外歯歯車の厚さに対して１／１０以下に設定されている。このため、溝の内部に保持することができる潤滑剤の量は、差動減速機１の内部に充填される潤滑剤の全量と比較して少なくなっているが、本実施形態では第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂにはねじれの無い所謂スパーギアを採用しているため、軸方向にスラスト力は発生しない。このため、少ない潤滑剤であっても摺動による摺動抵抗の低減に効果がある。

また、第１溝４１ａ及び第２溝４１ｂは第１外歯歯車２ａと同軸で全周に亘って形成されており、第３溝４１ｃ及び第４溝４１ｄも同じく第２外歯歯車２ｂと同軸で全周に亘って形成されている。このため、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂのレース加工時に、端面の加工と同時に各溝を形成することができる。このため、加工コストを低く抑えることができる。

以上のように構成された差動減速機１において、図示しないモータによって入力軸５が回転することで、第１偏心部１７ａ及び第２偏心部１７ｂがそれぞれ対称的に偏心運動し、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂが内歯歯車６に内接した状態で偏心及び自転運動する。このとき、第１ピン孔２４ａ及び第２ピン孔２４ｂはメタル２７を含むピン２５よりも大径に形成されているので、各ピン２５は第１ピン孔２４ａ及び第２ピン孔２４ｂ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２５からは自転成分のみが取り出される。よって、ピン２５を介して第１キャリア部材４ａ及び第２キャリア部材４ｂが同期回転し、第１キャリア部材４ａに設けられた出力部から相手側装置に回転が伝達される。このとき、第１溝４１ａ、第２溝４１ｂ、第３溝４１ｃ、及び第４溝４１ｄの内部に充填された潤滑剤によって、第１外歯歯車２ａと第２外歯歯車２ｂとの間の摺動面が潤滑される。

このように、上記形態の差動減速機１によれば、第１外歯歯車２ａにおける第２外歯歯車２ｂと対向する側面には、円周方向に第１溝４１ａが形成されており、第１溝４１ａの少なくとも一部分は、入力中心軸Ｃ０方向から見て、第２ニードルベアリング２１ｂと重なっている。このため、差動減速機１の動作時に、第２ニードルベアリング２１ｂから押し出された潤滑剤が、第２外歯歯車２ｂと対向する側の第１溝４１ａに進入し、第１外歯歯車２ａと第２外歯歯車２ｂとの摺動面に供給される。このため、摺動面の摺動抵抗を低減させることができる。

また、第１溝４１ａの一部分は、入力中心軸Ｃ０方向から見て第２外歯歯車２ｂに設けられた第２ピン孔２４ｂと重なっている。このため、第１溝４１ａから第２ピン孔２４ｂに潤滑剤が供給され、第２ピン孔２４ｂの内周面の潤滑性能を向上させることができる。

また、第１外歯歯車２ａの側面に形成された第２溝４１ｂの一部分は、第２外歯歯車２ｂの歯先面４２ｂよりも径方向外側に突出している。このため、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂの径方向の外方から第２溝４１ｂに潤滑剤が供給されやすく、第１外歯歯車２ａと第２外歯歯車２ｂとの摺動面の摺動抵抗を低減させることができる。

以上のように本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態に加えうる変更の例について説明する。

例えば、本実施形態では、第１溝４１ａ、第２溝４１ｂ、第３溝４１ｃ、及び第４溝４１ｄは全周に亘って円周方向に連続して設けられているが、各溝は円周方向に不連続に設けられていてもよい。また、各溝は、各外歯歯車の片面のみに設けられていてもよい。また、本実施形態では、各外歯歯車に片面あたり２本の溝を設けたが、溝は１本のみであってもよく、３本以上であってもよい。また、一方の外歯歯車のみに設けられていてもよい。

［本発明と実施形態との構成の対応関係］
本実施形態の第１溝４１ａ及び第２溝４１ｂは、本発明の溝の一例である。本実施形態の第１ニードルベアリング２１ａは、本発明の第１軸受の一例である。本実施形態の第２ニードルベアリング２１ｂは、本発明の第２軸受の一例である。

１ 差動減速機
２ａ 第１外歯歯車
２ｂ 第２外歯歯車
４ キャリア
４ａ 第１キャリア部材
４ｂ 第２キャリア部材
５ 入力軸
６ 内歯歯車
１７ａ 第１偏心部
１７ｂ 第２偏心部
２０ ころ
２１ａ 第１ニードルベアリング
２１ｂ 第２ニードルベアリング
２３ａ 第１貫通孔
２３ｂ 第２貫通孔
２４ａ 第１ピン孔
２４ｂ 第２ピン孔
４１ａ 第１溝
４１ｂ 第２溝
４１ｃ 第３溝
４１ｄ 第４溝
４２ａ 第１外歯歯車の歯先面
４２ｂ 第２外歯歯車の歯先面
Ｃ０ 入力中心軸
Ｃ１ 偏心軸

Claims (2)

1. 内歯歯車と、
   前記内歯歯車と同軸で前記内歯歯車内に貫通するように配置されており、自身の中心軸である入力中心軸に対して偏心する第１偏心部及び第２偏心部を有している入力軸と、
   中心に第１貫通孔が設けられ、前記第１貫通孔の内部に設けられた第１軸受を介して前記第１偏心部に外装され、前記内歯歯車に内接して噛合する第１外歯歯車と、
   中心に第２貫通孔が設けられ、前記第２貫通孔の内部に設けられた第２軸受を介して前記第２偏心部に外装され、前記内歯歯車に内接して噛合し、前記第１外歯歯車と摺動するように隣接して配置される第２外歯歯車と、
   を含んでなる差動減速機であって、
   前記第１外歯歯車における前記第２外歯歯車と対向する側面には、円周方向に溝が形成され、
   前記第２外歯歯車には、同心円上に複数の第２ピン孔が形成されており、
   前記溝の少なくとも一部分は、前記入力中心軸方向から見て、前記第２軸受の一部と重なっているとともに、前記入力中心軸方向から見て、前記第２ピン孔と重なっている
   ことを特徴とする差動減速機。
2. 前記溝の少なくとも一部分は、前記第２外歯歯車の歯先面よりも径方向外側に突出している
   ことを特徴とする請求項１に記載の差動減速機。