TW202018205A - 栓槽構造、減速或增速裝置、等速接頭 - Google Patents

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Abstract

本發明提供可確保外側構件與滾珠之接觸面積，並且可確保內側構件與滾珠之接觸面積之栓槽構造。栓槽構造具備有：外側構件(1)，其於內表面具有第1軌道溝(4)；內側構件(2)，其於外表面具有第2軌道溝(5)；及滾珠(3)，其以容許內側構件(2)相對於外側構件(1)傾斜之方式，被配置於第1軌道溝(4)與第2軌道溝(5)之間。第1軌道溝(4)沿著長度方向之底部(4a)呈直線狀。第2軌道溝(5)沿著長度方向之底部(5a)呈凹面之曲線狀。

Description

栓槽構造、減速或增速裝置、等速接頭
本發明關於例如被組入歲差運動式減速或增速裝置、或著作為等速接頭所使用之栓槽構造。
歲差運動式減速裝置具備有第1冠齒輪、第2冠齒輪、凸輪部、及栓槽構造(參照專利文獻1)。第1冠齒輪與第2冠齒輪相互地對向，且該等間存在有齒數差。凸輪部以第1冠齒輪嚙合於第2冠齒輪之方式使第1冠齒輪相對於第2冠齒輪傾斜，且以嚙合部位會移動之方式使第1冠齒輪進行歲差運動。若第1冠齒輪進行歲差運動，第2冠齒輪便減速相當於齒數差之量而進行旋轉。
於該歲差運動式減速裝置中，栓槽構造係作為僅容許第1冠齒輪之歲差運動且防止第1冠齒輪之旋轉之止轉件而使用。該栓槽構造具備有：外側構件(外輪)、內側構件(內輪)、滾珠、及保持滾珠之保持器。於外輪之球面狀內表面形成有第1軌道溝。於內輪之球面狀外表面形成有第2軌道溝。以內輪可傾斜之方式，於第1軌道溝與第2軌道溝之間配置有滾珠。
另一方面，等速接頭亦具備有外側構件(外輪)、內側構件(內輪)、滾珠、及保持滾珠之保持器。於外輪之球面狀內表面形成有第1軌道溝。於內輪之球面狀外表面形成有第2軌道溝。以 內輪可傾斜之方式，於第1軌道溝與第2軌道溝之間配置有滾珠。於該等速接頭中，若使內輪旋轉，外輪便進行旋轉。傳遞轉矩係經由滾珠自內輪被傳遞至外輪。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2016/140234號
然而，於習知之栓槽構造中，外輪之內表面呈球面狀，第1軌道溝沿著長度方向之底部被形成為凹面之圓弧狀。而且，內輪之外表面呈球面狀，第2軌道溝沿著長度方向之底部被形成為凸面之圓弧狀。藉由第1軌道溝與滾珠之接觸所形成之接觸橢圓之面積雖大，但由於藉由第2軌道溝與滾珠之接觸所形成接觸橢圓之面積小，因此在既定之額定負重之確保及/或小型化、輕量化上存在有課題。
因此，本發明之第1目的，係以提供可確保外側構件與滾珠之接觸面積，並且可確保內側構件與滾珠之接觸面積之栓槽構造為目的。
又，於習知之歲差運動式減速裝置中，於凸輪部與第1冠齒輪之間，以第1冠齒輪平順地歲差運動之方式介存有滾動體。於凸輪部由於形成有供滾動體滾走之滾動體滾走部，因此為了提高耐久性，凸輪部為鋼鐵製。然而，凸輪部會與輸入軸一起高速旋轉。若將凸輪部設為鋼鐵製，尤其在凸輪部之直徑較大之情形時，便存在有凸輪部之慣性會變大，而控制性降低之課題。
因此，本發明之第2目的，係以提供可減小凸輪部之慣性之歲差運動式減速或增速裝置為目的。
為了解決上述第1課題，本發明之第1態樣係一種栓槽構造，其具備有：外側構件，其於內表面具有第1軌道溝；內側構件，其於外表面具有第2軌道溝；及滾珠，其以容許上述內側構件相對於上述外側構件傾斜之方式，被配置於上述第1軌道溝與上述第2軌道溝之間；上述第1軌道溝及上述第2軌道溝中之任一者之至少一部分沿著長度方向之底部呈直線狀或凹面之曲線狀，上述第1軌道溝及上述第2軌道溝中之另一者之至少一部分沿著長度方向之底部呈凹面之曲線狀，且於上述第1軌道溝之上述至少一部分與上述第2軌道溝之上述至少一部分之間夾著上述滾珠。
為了解決上述第2課題，本發明之第2態樣係一種減速或增速裝置，其具備有：第1冠齒輪；第2冠齒輪，其與上述第1冠齒輪相對向；凸輪部，其以上述第1冠齒輪嚙合於上述第2冠齒輪之方式使上述第1冠齒輪相對於上述第2冠齒輪傾斜，且以嚙合部位會移動之方式使上述第1冠齒輪進行歲差運動，並且被連結於輸入軸或輸出軸；及滾動體，其介存於上述凸輪部與上述第1冠齒輪之間；上述凸輪部具有：第1構件，其被連結於上述輸入軸或上述輸出軸；及鋼鐵製之第2構件，其具有供上述滾動體滾走之滾動體滾走部，且無法相對於上述第1構件相對旋轉；上述第1構件之至少一部分之比重小於上述第2構件。
根據本發明之第1態樣，由於第1軌道溝及第2軌道 溝中之任一者之至少一部分沿著長度方向之底部呈直線狀或凹面之曲線狀，因此可確保藉由第1軌道溝及第2軌道溝中之任一者與滾珠之接觸所形成之接觸橢圓之面積。又，由於第1軌道溝及第2軌道溝中之另一者之至少一部分沿著長度方向之底部呈凹面之曲線狀，因此可確保藉由第1軌道溝及第2軌道溝中之另一者與滾珠之接觸所形成之接觸橢圓之面積。因此，可確保栓槽構造既定之額定負重、及/或可謀求栓槽構造之小型化、輕量化。
根據本發明之第2態樣，由於凸輪部之第1構件之至少一部分之比重小於第2構件，因此可減小凸輪部之慣性。又，由於具有滾動體滾走部之凸輪部之第2構件係鋼鐵製，因此可防止凸輪部之耐久性降低之情形。
1、37‧‧‧外輪(外側構件)
1a‧‧‧凸緣
1b‧‧‧外輪之內表面
1c、2e‧‧‧軸
2、2'、39‧‧‧內輪(內側構件)
2a‧‧‧圓盤部
2b、43a1‧‧‧安裝部
2c‧‧‧內輪之外表面
2d‧‧‧滾動軌道
3、3'、19、38‧‧‧滾珠
4、21、37a‧‧‧第1軌道溝
4a、4a'、21a‧‧‧第1軌道溝之底部
4b‧‧‧第1軌道溝之實際之底部
5、5'、22、39a‧‧‧第2軌道溝
5a、5a'、22a‧‧‧第2軌道溝之底部
5b‧‧‧第2軌道溝之實際之底部
6'‧‧‧保持器
11、31‧‧‧第1冠齒輪
12、32‧‧‧第2冠齒輪
13‧‧‧輸入部
14、44‧‧‧輸出部
15‧‧‧交叉滾子軸承之外輪
16、17、54‧‧‧軸承
18‧‧‧傾斜凸輪
20‧‧‧蓋構件
23‧‧‧防護罩
30‧‧‧歲差運動式減速裝置
31a、32a‧‧‧齒
31b、35d、35e、45a‧‧‧滾動體滾走部
33‧‧‧凸輪部
34‧‧‧凸輪部之第1構件
34a‧‧‧中空部
34b‧‧‧第1栓槽
34c‧‧‧平衡塊
35‧‧‧凸輪部之第2構件
35a‧‧‧第2構件之孔
35b‧‧‧厚壁部
35c‧‧‧薄壁部
35f‧‧‧第2栓槽
36‧‧‧栓槽構造
41‧‧‧輸入軸
42‧‧‧鍵
43‧‧‧殼體
43a‧‧‧殼體之底壁
43b‧‧‧孔
45‧‧‧座圈
46、51‧‧‧滾動體
47、52‧‧‧保持器
49‧‧‧螺栓
53‧‧‧緊固構件
55‧‧‧防塵密封
L1‧‧‧外輪之軸線
L2‧‧‧內輪之軸線
L3、L4、L5‧‧‧線
M1、M1'、M2、M2'‧‧‧接觸橢圓
O‧‧‧內輪之歲差運動中心
O1‧‧‧第2軌道溝之中心
O2‧‧‧滾珠之中心
O3‧‧‧第1軌道溝之底部之中心
P‧‧‧與內輪之軸線正交之平面
R1、R2‧‧‧圓弧
r2‧‧‧第2軌道溝之曲率半徑
r3‧‧‧第1軌道溝之曲率半徑
α1‧‧‧第1軌道溝之接觸角
α2‧‧‧第2軌道溝之接觸角
θ‧‧‧外輪與內輪之交叉角
圖1係本發明之第1實施形態之栓槽構造之剖面圖。
圖2係本實施形態之外輪之立體圖。
圖3係本實施形態之內輪之立體圖。
圖4係表示本實施形態之接觸角之圖。
圖5係習知例之栓槽構造之剖面圖。
圖6係表示習知例之栓槽構造之接觸角之圖。
圖7係本發明第1實施形態之歲差運動式減速裝置之剖面圖。
圖8係本實施形態之等速接頭之剖面圖(交叉角為0°)。
圖9係本實施形態之等速接頭之剖面圖(交叉角為θ)。
圖10係本發明第2實施形態之栓槽構造之剖面圖。
圖11係本發明第3實施形態之栓槽構造之剖面圖。
圖12係本發明第2實施形態之歲差運動式減速裝置之剖面圖。
圖13係第2實施形態之歲差運動式減速裝置之第1冠齒輪、第2冠齒輪、栓槽構造之立體圖。
圖14係第2實施形態之歲差運動式減速裝置之分解立體圖(正面側分解立體圖)。
圖15係第2實施形態之歲差運動式減速裝置之分解立體圖(背面側分解立體圖)。
圖16係第2實施形態之歲差運動式減速裝置之凸輪部之分解立體圖。
以下，參照隨附圖式，對將本發明之栓槽構造具體化之實施形態詳細地說明。但是，本發明之栓槽構造可具體化為各種形態，並非被限定於本說明書所記載之實施形態者。該實施形態係用以藉由使說明書之揭示充分而使本發明所屬技術領域中具有通常知識者可充分理解發明之範圍所提供者。
(第1實施形態)
圖1係本發明第1實施形態之栓槽構造之剖面圖。本實施形態之栓槽構造具備有作為外側構件之外輪1、作為內側構件之內輪2、及滾珠3。內輪2藉由歲差運動而傾斜。於圖1中，表示內輪2相對於外輪1傾斜角度θ之狀態(即外輪1之軸線L1與內輪2之軸線L2交叉角為θ之狀態)。內輪2相對於外輪1之傾斜係相對性者，既可使外輪1傾斜，亦可使內輪2傾斜。外輪1之軸線L1與內輪2之軸線L2，於歲差運動中心O交叉。本實施形態之栓槽構造被組入歲差運動式減速裝置，係用於容許被安裝於內輪2之 第1冠齒輪11(參照圖7)進行歲差運動。關於歲差運動式減速裝置將於後述之。
於外輪1之內表面，在圓周方向上等間隔地沿著軸向形成有複數個例如8個第1軌道溝4(參照圖2)。於內輪2之外表面，在圓周方向上等間隔地沿著軸向形成有與第1軌道溝4成對之複數個例如8個第2軌道溝5(參照圖3)。第1軌道溝4與第2軌道溝5聯合，而形成8個滾珠軌道。於各滾珠軌道皆配置有1個滾珠3。
如圖2所示，外輪1呈大致圓筒狀。於外輪1之軸向之一端部設置有用以將外輪1安裝至對象零件(歲差運動式減速裝置之殼體)之凸緣1a。外輪1之內表面1b為圓筒面。於該內表面1b形成有第1軌道溝4。
如圖4所示，於外輪1之與軸線L1正交之剖面(正確而言，在外輪1之軸線L1與內輪2之軸線L2一致之狀態下與歲差運動中心O正交之面)上，第1軌道溝4被形成為由2個圓弧R1所構成之哥德式拱形溝狀。2個圓弧R1具有大於滾珠3之半徑之曲率半徑，且於底部4a附近相交。滾珠3以接觸角α1於2個點與第1軌道溝4接觸(雖然於圖4中僅對溝4之右半部標示符號，但溝4呈左右對稱)。α1例如為30度以上且40度以下。此處，接觸角α1係線L3與線L4所成之角度，其中，線L3連結滾珠3之中心O2與第1軌道溝4之底部4a，而線L4連結滾珠3之中心O2和與第1軌道溝4之接觸點(正確而言，藉由滾珠3與第1軌道溝4之接觸所形成之接觸橢圓M1之中心)。再者，滾珠3以接觸角α1與第2軌道溝5接觸，且於第1軌道溝4實際之底部4b形成有退避部。考量到該等情形，於本發明中，將滾珠3之外端設為第1軌道溝4之底 部4a。從第1軌道溝4之底部4a至第1軌道溝4實際之底部4b之距離，遍及第1軌道溝4之長度方向為固定者。
如圖1所示，第1軌道溝4沿著外輪1之軸向呈直線狀地延伸。第1軌道溝4自外輪1之軸向之一端部至另一端部具有固定之深度。第1軌道溝4沿著長度方向之底部4a呈直線狀，且與外輪1之軸線L1平行。第1軌道溝4之接觸角α1於第1軌道溝4之長度方向上為固定者。
如圖3所示，內輪2呈大致有底短圓筒狀。於內輪2之圓盤部2a，形成有用以將內輪2安裝於對象零件之多個螺孔等安裝部2b。內輪2之外表面2c係圓筒面。於該外表面2c形成有第2軌道溝5。
如圖4所示，於內輪2之與軸線L2正交之剖面(正確而言，在外輪1之軸線L1與內輪2之軸線L2一致之狀態下與歲差運動中心O正交之面)上，第2軌道溝5形成為由2個圓弧R2所構成之哥德式拱形溝狀。2個圓弧R2具有大於滾珠3之半徑之曲率半徑，且於底部5a相交。滾珠3以接觸角α2於2個點與第2軌道溝5接觸。α2例如為55度以上且65度以下。此處，接觸角α2係線L3與線L5所成之角度，其中，線L3連結滾珠3之中心O2與第2軌道溝5之底部5a，而線L5連結滾珠3之中心O2和與第2軌道溝5之接觸點(正確而言，藉由滾珠3與第2軌道溝5之接觸所形成之接觸橢圓M2之中心)。再者，滾珠3以接觸角α2與第2軌道溝5接觸，且於第2軌道溝5實際之底部5b形成有退避部。考量到該等情形，於本發明中，將滾珠3之內端設為第2軌道溝5之底部5a。從第2軌道溝5之底部5a至第2軌道溝5實際之底部5b之距離， 遍及第2軌道溝5之長度方向為固定者。
如圖1所示，第2軌道溝5沿著長度方向之底部5a呈凹面之曲線狀，且於該實施形態中呈圓弧狀。第2軌道溝5之底部5a之中心(曲率中心)O1通過歲差運動中心O且位於與內輪2之軸線L2正交之平面P內。第2軌道溝5之曲率半徑為r2。第2軌道溝5之接觸角α2於第2軌道溝5之長度方向上為固定者。如圖1所示，由於第2軌道溝5之底部5a被形成為凹面之圓弧狀，且第1軌道溝4之底部4a呈直線狀，因此如圖4所示般，接觸橢圓M2之面積大於接觸橢圓M1之面積。
如圖1所示，第2軌道溝5之深度在內輪2之軸向之兩端部較淺，而在軸向之中間部較深。在將滾珠3放入第1軌道溝4與第2軌道溝5之間時，使內輪2大幅度地傾斜。其後，只要使內輪2之傾斜恢復，滾珠3便不會脫落。
滾珠3由鋼鐵等所構成，且呈真球狀。滾珠3於各第1軌道溝4與各第2軌道溝5之間各配置有1個。伴隨著內輪2之歲差運動，滾珠3於第1軌道溝4與第2軌道溝5之間沿著軸向進行往返運動。此時，滾珠3其位置係由第1軌道溝4及第2軌道溝5所決定。因此，於外輪1與內輪2之間不需設置用以保持滾珠3之保持器。
其次，對本實施形態之栓槽構造之作用進行說明。若將外輪1固定，內輪2便僅被容許進行歲差運動，內輪2並不會繞其軸線旋轉。另一方面，若使外輪1旋轉，其旋轉轉矩便經由滾珠3被傳遞至內輪2，而使外輪1與內輪2以等速進行旋轉。若使內輪2旋轉結果亦相同。在外輪1與內輪2之交叉角θ產生變化時， 由於滾珠3於第1軌道溝4與第2軌道溝5之間滾動，因此可容許交叉角θ之變化。
其次，對本實施形態之栓槽構造之效果(1)至(4)進行說明。
(1)於本實施形態中，內輪2之第2軌道溝5沿著長度方向之底部5a呈凹面之圓弧狀。因此，可增大接觸橢圓M2之面積。於習知例(如圖5所示，內輪2'之第2軌道溝5'沿著長度方向之底部5a'呈凸面之圓弧狀)中，由於凸面之圓弧狀之第2軌道溝5'與滾珠3'接觸，因此如圖6所示，該等之接觸橢圓M2'之面積較小，施加轉矩時之表面壓力會變高。因為該表面壓力，將導致無法提高栓槽構造之額定負重、及/或無法謀求栓槽構造之小型化、輕量化。根據本實施形態之栓槽構造，可避免發生如此之不良狀況，而可確保栓槽構造之既定之額定負重、及/或可謀求栓槽構造之小型化、輕量化。於將本實施形態之栓槽構造使用於汽車之等速接頭之情形時，栓槽構造之小型化、輕量化將會導致汽車之燃料效率的提升。
然而，於本實施形態中，由於外輪1沿著第1軌道溝4之底部4a呈直線狀，因此相較於底部4a'呈凹面之圓弧狀且接觸橢圓為M1'之習知例(參照圖5、圖6)，藉由第1軌道溝4與滾珠3之接觸所形成之接觸橢圓M1之面積會變小。然而，由於外輪1之軸線L1至第1軌道溝4之距離(即施加有轉矩時手臂之長度)較內輪2之軸線L2至第2軌道溝5之距離(即施加有轉矩時手臂之長度)長，因此栓槽構造之額定負重主要由第2軌道溝5與滾珠3之接觸橢圓M2之面積所決定。因此，接觸橢圓M1之面積之減少幾乎不會對額定負重產生影響。
(2)於本實施形態中，沿著第1軌道溝4之底部4a呈直線狀。因此，內輪2之歲差運動中心O可沿著外輪1之軸向移動。於將栓槽構造使用於歲差運動式減速裝置之情形時，由於栓槽構造會吸收齒輪之嚙合誤差，因此可放寬歲差運動式減速裝置之構成零件之公差，而提高生產性。另一方面，於將栓槽構造使用於等速接頭之情形時，可進行接頭中心之調芯，亦可使用於滑動式等速接頭。又，由於沿著第1軌道溝4之底部4a呈直線狀，因此可藉由拉床等來對第1軌道溝4進行加工，故第1軌道溝4之加工很容易。
(3)於本實施形態中，滾珠3之位置係由第1軌道溝4及第2軌道溝5所決定，不需要於外輪1與內輪2之間設置用以保持滾珠3之保持器。於習知例之栓槽構造中，為了決定滾珠3'之位置，保持器6'(參照圖5)為必需者。於習知例中，由於滾珠3'不僅受第1軌道溝4'與第2軌道溝5'之間所約束，且亦受保持器6'過度地約束，因此滾珠3'會強烈地碰撞保持器6'而損及效率。根據本實施形態，由於不設置保持器6'，因此可提高效率。又，於本實施形態中，由於不設置保持器6'，因此可容易地加以組裝。
(4)於本實施形態中，第2軌道溝5之接觸角α2大於第1軌道溝4之接觸角α1。細節將於後述之，但根據本實施形態，可使滾珠3相對於圓弧狀之第2軌道溝5之移動距離，接近滾珠3相對於直線狀之第1軌道溝4之移動距離，而可減少滾珠3之滑動。又，如上所述般第2軌道溝5之手臂之長度較第1軌道溝4之手臂之長度短，較第1軌道溝4更大之力作用於第2軌道溝5。根據本實施形態，由於第2軌道溝5之接觸角α2大於第1軌道溝4之接觸角α1，因此可得到適合承受轉矩之接觸角。
(第1實施形態之歲差運動式減速裝置)
圖7表示組入有第1實施形態之栓槽構造之本發明第1實施形態之歲差運動式減速裝置9之剖面圖。元件符號1為外輪，2為內輪，3為滾珠，13為輸入部，而14為輸出部。
外輪1構成歲差運動式減速裝置9之殼體。於內輪2固定有第1冠齒輪11。第1冠齒輪11可歲差運動地被支撐於外輪1。第2冠齒輪12與第1冠齒輪11相對向。於第1冠齒輪11之對向面及第2冠齒輪12之對向面，呈放射狀地形成有複數個齒。第1冠齒輪11之齒數與第2冠齒輪12之齒數互不相同。
第2冠齒輪12係固定於輸出部14。輸出部14可旋轉地被支撐於交叉滾子軸承之外輪15。交叉滾子軸承之外輪15係固定於第1實施形態之栓槽構造之外輪1。
輸入部13可旋轉地被支撐於軸承16、17。於輸入部13，經由鍵不可旋轉地連結有馬達等之輸入軸。於輸入部13固定有傾斜凸輪18。傾斜凸輪18使第1冠齒輪11相對於第2冠齒輪12傾斜，並使第1冠齒輪11嚙合於第2冠齒輪12。於傾斜凸輪18與第1冠齒輪11之間，可進行滾動運動地介存有多個滾珠19。於內輪2形成有供滾珠19進行滾動之滾動軌道(raceway)2d(亦參照圖3)。於傾斜凸輪18與被固定於外輪1之蓋構件20之間，亦可進行滾動運動地介存有多個滾珠29。
若藉由未圖示之馬達等使輸入部13旋轉，第1冠齒輪11便藉由傾斜凸輪18，一邊使與第2冠齒輪12之嚙合部位移動一邊進行歲差運動。第1冠齒輪11藉由栓槽構造僅被容許歲差運動，而被限制進行繞軸線之旋轉。藉由第1冠齒輪11之歲差運動， 第2冠齒輪12相對於第1冠齒輪11旋轉相當於齒數差之量，被固定於第2冠齒輪12之輸出部14進行旋轉。
再者，若將輸出部14設為輸入側，並將輸入部13設為輸出側，便可作為增速裝置而使用。
(組入有第1實施形態之栓槽構造之等速接頭)
圖8、圖9表示使用第1實施形態之栓槽構造之等速接頭之剖面圖。等速接頭具備有作為外側構件之外輪1、作為內側構件之內輪2、滾珠3、及防護罩23。圖8表示外輪1之軸線L1與內輪2之軸線L2一致之狀態，而圖9表示外輪1之軸線L1與內輪2之軸線L2以交叉角θ交叉之狀態。
外輪1係形成為有底圓筒狀。於外輪1一體地形成有軸1c。於外輪1之圓筒狀之內徑面，在圓周方向上等間隔地沿著軸向形成有複數個第1軌道溝4。第1軌道溝4之形狀由於與圖1所示者相同，因此標示相同符號並省略其說明。
內輪2係形成為圓筒狀。於內輪2經由鋸齒而連結有軸2e。於內輪2之圓筒狀之外徑面，在圓周方向上等間隔地沿著軸向形成有複數個第2軌道溝5。第2軌道溝5之形狀由於與圖1所示者相同，因此標示相同符號並省略其說明。第1軌道溝4與第2軌道溝5相互地對向，且於該等之間介存有滾珠3。
若使外輪1及內輪2之任一者旋轉，其旋轉轉矩便經由滾珠3被傳遞至外輪1及內輪2之另一者，而使外輪1與內輪2以等速進行旋轉。在外輪1與內輪2之交叉角θ產生變化時，滾珠3於第1軌道溝4與第2軌道溝5之間滾動，而容許交叉角θ之變化。
(第2實施形態之栓槽構造)
圖10表示將本發明之栓槽構造具體化之第2實施形態。第2實施形態係變更第1實施形態之第1軌道溝4與第2軌道溝5之形狀而成者。對於與第1實施形態相同之構成，標示相同符號並省略其詳細之說明。
如圖10所示，外輪1之第1軌道溝21沿著長度方向之底部21a呈凹面之曲線狀，且於該實施形態中呈圓弧狀。第1軌道溝21之底部21a之中心(曲率中心)O3通過歲差運動中心O且位於與外輪1之軸線正交之平面P內。第1軌道溝21之曲率半徑為r3。
內輪2之第2軌道溝22沿著內輪2之軸向呈直線狀地延伸。第2軌道溝22自內輪2之軸向之一端部至另一端部具有固定之深度。第2軌道溝22沿著長度方向之底部22a呈直線狀，且與內輪2之軸線L2平行。
滾珠3於各第1軌道溝21與各第2軌道溝22之間各配置有1個。隨著內輪2之歲差運動，滾珠3於第1軌道溝21與第2軌道溝22之間沿著軸向進行往返運動。滾珠3其位置由第1軌道溝21及第2軌道溝22所決定。於外輪1與內輪2之間，並未設置用以保持滾珠3之保持器。
根據第2實施形態，可發揮與第1實施形態之效果(1)至(3)相同之效果。
(第3實施形態之栓槽構造)
圖11表示將本發明之栓槽構造具體化之第3實施形態。第3實施形態係變更第1實施形態之第1軌道溝4與第2軌道 溝5之形狀而成者。對於與第1實施形態相同之構成，標示相同符號並省略其詳細之說明。
如圖11所示，外輪1之第1軌道溝21沿著長度方向之底部21a呈凹面之曲線狀，且於該實施形態中呈圓弧狀。第1軌道溝21之底部21a之中心(曲率中心)O3通過歲差運動中心O且位於與外輪1之軸線正交之平面P內。第1軌道溝21之曲率半徑為r3。
內輪2之第2軌道溝5沿著長度方向之底部5a呈凹面之曲線狀，且於該實施形態中呈圓弧狀。第2軌道溝5之底部5a之中心(曲率中心)O1通過歲差運動中心O且位於與內輪2之軸線L2正交之平面P內。第2軌道溝5之曲率半徑為r2。
滾珠3於各第1軌道溝21與各第2軌道溝5之間各配置有1個。伴隨著內輪2之歲差運動，滾珠3於第1軌道溝21與第2軌道溝5之間沿著軸向進行往返運動。滾珠3其位置由第1軌道溝21及第2軌道溝5所決定。於內輪2與外輪1之間，並未設置用以保持滾珠3之保持器。
根據第3實施形態，可發揮與第1實施形態之效果(1)、(3)相同之效果。
(第2實施形態之歲差運動式減速裝置)
圖12表示組入有本發明第1實施形態之栓槽構造之本發明第2實施形態之歲差運動式減速裝置30之剖面圖。元件符號31係第1冠齒輪，32係第2冠齒輪，33係凸輪部，而36係栓槽構造。
於凸輪部33，經由鍵42不可相對旋轉地連結有馬達 等之輸入軸41。凸輪部33使第1冠齒輪31以與第2冠齒輪32嚙合之方式傾斜。若使輸入軸41旋轉，第1冠齒輪31便藉由凸輪部33，以使嚙合部位移動之方式進行歲差運動。第2冠齒輪32不可旋轉地被固定於殼體43。伴隨著第1冠齒輪31之歲差運動，第1冠齒輪31減速相當於兩者之齒數差之量而進行旋轉。第1冠齒輪31之輸出經由栓槽構造36被傳遞至輸出部44。
圖13表示自第1冠齒輪31側觀察之第1冠齒輪31及第2冠齒輪32之立體圖。如圖13所示，第1冠齒輪31傾斜地嚙合於第2冠齒輪32。第1冠齒輪31之輸出經由栓槽構造36被傳遞至被緊固於內輪39之輸出部44。
參照圖14及圖15，對第2實施形態之歲差運動式減速裝置30之構成進行說明。殼體43呈有底圓筒狀。於殼體43之底壁43a開設有孔43b。於底壁43a形成有用以安裝至馬達等對象零件之螺紋部等的安裝部43a1。於底壁43a嵌入有環狀之座圈(race)45。於座圈45形成有供殼體43與凸輪部33之間之多個滾珠等滾動體46滾走之環狀之滾動體滾走部45a。滾動體46可旋轉地被保持於保持器47。
凸輪部33具備有被連結於輸入軸41之大致圓盤狀之第1構件34、及環狀之第2構件35。於第1構件34形成有供輸入軸41插入之大致筒狀之中空部34a。
圖16表示凸輪部33之放大圖。於第1構件34之外周，形成有由多個凹凸所構成之第1栓槽34b。各凹凸沿著第1構件34之軸向延伸。於第1構件34嵌入有用以使凸輪部33取得平衡之大致圓弧狀之平衡塊34c。第1構件34除了平衡塊34c之部分 以外例如為樹脂製。第1構件34之材質只要為比重小於鋼鐵者，並非被限定於樹脂，而亦可為鋁輕合金等之輕金屬。平衡塊34c例如為鋼鐵製。
第2構件35於以可使第1冠齒輪31傾斜之方式，沿著圓周方向隔開180°之間隔地具有厚壁部35b及薄壁部35c。如圖15所示，於第2構件35之一端面，形成有供座圈45與凸輪部33之間之多個滾珠等滾動體46滾走之環狀之滾動體滾走部35d。如圖14所示，於第2構件35之另一端面，形成有供凸輪部33與第1冠齒輪31之間之多個滾珠等滾動體51滾走之環狀之滾動體滾走部35e。滾動體51可旋轉地被保持於保持器52。第2構件35係鋼鐵製。
如圖16所示，於第2構件35形成有供第1構件34嵌入之孔35a。於孔35a之內表面形成有由多個凹凸所構成之第2栓槽35f。各凹凸沿著第2構件35之軸向延伸。若將第1構件34嵌入第2構件35之孔35a，則第1栓槽34b與第2栓槽35f卡合，便可進行轉矩傳遞。
如圖14所示，第1冠齒輪31呈大致環狀。於第1冠齒輪31之與第2冠齒輪32之對向面，呈放射狀地形成有複數個齒31a。如圖15所示，於第1冠齒輪31之與凸輪部33之對向面，形成有供滾動體51滾走之環狀之滾動體滾走部31b。
如圖15所示，第2冠齒輪32呈大致環狀。於第2冠齒輪32之與第1冠齒輪31之對向面，呈放射狀地形成有複數個齒32a。第1冠齒輪31之齒31a之數量與第2冠齒輪32之齒32a之數量互不相同。第2冠齒輪32係藉由螺栓49等之緊固構件而被緊 固於殼體43(參照圖12)。
如圖12所示，栓槽構造36具備有作為外側構件之外輪37、作為內側構件之內輪39、及滾珠38。於外輪37一體地形成有第1冠齒輪31，並且一體地形成有滾動體滾走部31b。亦即，外輪37、第1冠齒輪31及滾動體滾走部31b由相同材料所構成，並未分割。
於外輪37之內表面，形成有第1軌道溝37a(亦參照圖14、圖15)。第1軌道溝37a沿著長度方向之底部呈直線狀。於內輪39之外表面，形成有與第1軌道溝37a相對向之第2軌道溝39a(亦參照圖14、圖15)。第2軌道溝39a沿著長度方向之底部呈凹面之圓弧狀。
於內輪39，藉由螺栓等之緊固構件53緊固有輸出部44。輸出部44經由交叉滾子軸承等之軸承54可旋轉地被支撐於第2冠齒輪32。於輸出部44與第2冠齒輪32之間，安裝有閉塞該等之間隙之防塵密封55。
以下，對第1實施形態之歲差運動式減速裝置9與第2實施形態之歲差運動式減速裝置30之差異進行說明。相較於第1實施形態之歲差運動式減速裝置9，第2實施形態之歲差運動式減速裝置30被施以用來實現扁平化、小型化、輕量化之設計。
相對於第1實施形態之歲差運動式減速裝置9，在第1冠齒輪11及第2冠齒輪12之外側配置有栓槽構造1、2、3(參照圖7)，如圖12所示，第2實施形態之歲差運動式減速裝置30在栓槽構造36之外側配置有第1冠齒輪31及第2冠齒輪32。藉此，即便使歲差運動式減速裝置30扁平化並且小型化，亦可使第1冠齒 輪31及第2冠齒輪32大徑化。若使該等大徑化，藉由轉矩而作用於第1冠齒輪31及第2冠齒輪32之負載便會減小，則即便為小模組、小齒寬，亦可使用第1冠齒輪31及第2冠齒輪32。又，由於可利用小模組來得到齒數上的效益，因此亦可實現大減速比(例如100以上)。此外，若設為小模組，則鄰接之齒的干涉會變少，而可將賦予歲差運動之凸輪部33之傾斜角設計為較小，其結果，可使凸輪部33之平衡塊34c變小，而可容易取得平衡。
根據第2實施形態之歲差運動式減速裝置30，可進一步發揮以下之效果。由於栓槽構造36之外輪37之第1軌道溝37a之底部呈直線狀，因此可容易地對第1冠齒輪31及/或滾動體滾走部31b一體地加工至外輪37。外輪37、第1冠齒輪31、滾動體滾走部31b由於藉由鍛造等所加工，因此若外輪37之第1軌道溝37a之底部呈圓弧狀，便難以使該等成為一體。又，若使外輪37、第1冠齒輪31、滾動體滾走部31b成為一體，由於便不需要緊固螺栓，因此空間效率變佳，可實現使內輪39之內側之開口部變大之中空構造及扁平構造。
若使第1冠齒輪31大徑化，則使第1冠齒輪31歲差運動之凸輪部33亦大徑化。然而，若將凸輪部33之第1構件34設為例如樹脂製，則即便使凸輪部33大徑化，亦可減小凸輪部33之慣性。又，由於凸輪部33之第2構件35係鋼鐵製，因此可防止凸輪部33之耐久性降低的情形。
由於在凸輪部33之第2構件35之孔35a之內表面形成第2栓槽35f，因在第1構件34之外表面形成與第2栓槽35f卡合之第1栓槽34b，因此可於第1構件34與第2構件35之間確實 地傳遞轉矩。又，藉由將第1構件34嵌合於第2構件35之孔35a，亦可容許未對準(misalignment)。例如，於第1構件34，直接連接有馬達之軸來作為輸入軸41。即便存在有馬達之安裝誤差，亦可利用第1構件34與第2構件35之嵌合部分來吸收該安裝誤差。
第2實施形態之歲差運動式減速裝置30由於可實現扁平化、小型化、輕量化，因此適用於例如手臂型機器人等之產業用機器人以及輔助服(具有減輕貨物之搬上搬下時所產生對作業者之腰之負擔之輔助力功能的服裝)。
另一方面，若將輸出部44設為輸入側，將凸輪部33設為輸出側，並將輸出軸連結於凸輪部33，則可作為增速裝置來使用。
再者，本發明並未被限定於具體化成上述實施形態，而可於不變更本發明主旨之範圍內具體化成各種實施形態。
於上述實施形態中，雖將第1軌道溝軸向之全長形成為直線狀或凹面之圓弧狀，並將第2軌道溝軸向之全長形成為直線狀或凹面之圓弧狀，但亦可將該等之軸向之一部分形成為直線狀或凹面之圓弧狀。
於上述實施形態中，雖將第1軌道溝及/或第2軌道溝形成為凹面之圓弧狀，但亦可將該等設為克羅梭曲線、貝齊爾曲線、樣條曲線等之曲線。
於上述實施形態中，雖然第1軌道溝及第2軌道溝沿著軸向延伸，但亦可使第1軌道溝及第2軌道溝相對於軸線相互地朝反方向傾斜，並於第1軌道溝與第2軌道溝之交叉部分配置滾珠。
本說明書基於2017年8月2日申請之日本專利特願 2017-149606及2018年4月18日申請之日本專利特願2018-079781。該內容全部包含於本說明書中。
1‧‧‧外輪(外側構件)
2‧‧‧內輪(內側構件)
3‧‧‧滾珠
4‧‧‧第1軌道溝
4a‧‧‧第1軌道溝之底部
5‧‧‧第2軌道溝
5a‧‧‧第2軌道溝之底部
L1‧‧‧外輪之軸線
L2‧‧‧內輪之軸線
O‧‧‧內輪之歲差運動中心
O1‧‧‧第2軌道溝之中心
P‧‧‧與內輪之軸線正交之平面
r2‧‧‧第2軌道溝之曲率半徑
θ‧‧‧外輪與內輪之交叉角

Claims (12)

  1. 一種栓槽構造，其具備有：外側構件，其於內表面具有第1軌道溝；內側構件，其於外表面具有第2軌道溝；及滾珠，其以容許上述內側構件相對於上述外側構件傾斜之方式，被配置於上述第1軌道溝與上述第2軌道溝之間；上述第1軌道溝及上述第2軌道溝中之任一者之至少一部分沿著長度方向之底部呈直線狀或凹面之曲線狀，上述第1軌道溝及上述第2軌道溝中之另一者之至少一部分沿著長度方向之底部呈凹面之曲線狀，且於上述第1軌道溝之上述至少一部分與上述第2軌道溝之上述至少一部分之間夾著上述滾珠。
  2. 如請求項1之栓槽構造，其中，上述第1軌道溝之上述底部呈上述直線狀，上述第2軌道溝之上述底部呈上述凹面之曲線狀。
  3. 如請求項1或2之栓槽構造，其中，上述滾珠之位置由上述第1軌道溝及上述第2軌道溝所決定，於上述外側構件與上述內側構件之間，未設置有用以保持上述滾珠之保持器。
  4. 如請求項2之栓槽構造，其中，上述第2軌道溝之接觸角大於上述第1軌道溝之接觸角。
  5. 如請求項2之栓槽構造，其中，上述曲線為圓弧。
  6. 如請求項5之栓槽構造，其中， 上述第2軌道溝之中心通過上述內側構件之歲差運動中心且位於與上述內側構件之軸線正交之平面內。
  7. 一種減速或增速裝置，其特徵在於，其具備有：請求項1或2所記載之栓槽構造；第1冠齒輪；第2冠齒輪，其與上述第1冠齒輪相對向；及凸輪部，其以上述第1冠齒輪嚙合於上述第2冠齒輪之方式使上述第1冠齒輪相對於上述第2冠齒輪傾斜，且以嚙合部位會移動之方式使上述第1冠齒輪進行歲差運動。
  8. 一種等速接頭，其特徵在於，其具備有請求項1或2所記載之栓槽構造。
  9. 如請求項7之減速或增速裝置，其中，上述外側構件之上述第1軌道溝之上述底部呈上述直線狀，且於上述外側構件，一體地形成有上述第1冠齒輪、及/或一體地形成有供介存於上述凸輪部與上述第1冠齒輪之間之滾動體進行滾動之滾動體滾走部。
  10. 一種減速或增速裝置，其具備有：第1冠齒輪；第2冠齒輪，其與上述第1冠齒輪相對向；凸輪部，其以上述第1冠齒輪嚙合於上述第2冠齒輪之方式使上述第1冠齒輪相對於上述第2冠齒輪傾斜，且以嚙合部位會移動之方式使上述第1冠齒輪進行歲差運動，並且被連結於輸入軸或輸出軸；及滾動體，其介存於上述凸輪部與上述第1冠齒輪之間；上述凸輪部具有：第1構件，其被連結於上述輸入軸或上述輸出軸；及鋼鐵製之第2構件，其具有供上述滾動體滾走之滾動體滾走 部，且無法相對於上述第1構件相對旋轉；上述第1構件之至少一部分之比重小於上述第2構件。
  11. 如請求項10之減速或增速裝置，其中，上述第1構件之至少一部分係樹脂製或輕金屬製。
  12. 如請求項10或11之減速或增速裝置，其中，上述第2構件具有可供上述第1構件嵌入之孔及上述孔之內表面之第2栓槽，上述第1構件以可於與上述第2構件之間進行轉矩傳遞之方式，在其外表面具有卡合於上述第2栓槽之第1栓槽。
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