WO2009081793A1

WO2009081793A1 - 減速機

Info

Publication number: WO2009081793A1
Application number: PCT/JP2008/072836
Authority: WO
Inventors: Akira Yamamoto; Mitsuhiro Tamura; Yoshitaka Shizu; Masato Ikegami
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2009-07-02
Also published as: DE112008003469T5; CN101868648B; DE112008003469B4; TW200946798A; KR20100057688A; KR101107995B1; TWI369456B; CN101868648A

Abstract

　入力軸と入力軸に設けられた偏心体とを有する減速機において、構造的な特徴を持たせることで入力軸の回転により発生する熱を効率よく放熱可能とする。入力軸１０２に設けられた第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂを備え、第１、第２外歯歯車１０８、１１０と内歯歯車１２２との相対回転を出力として取出す減速機１００であって、入力軸１０２が中空部１０２Ａを有し、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂが該入力軸１０２と一体的に形成されると共に、入力軸１０２の第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの形成されている軸方向位置に、凹部１０２Ｂが全周に亘って設けられ、且つ凹部１０２Ｂの切り込み稜線１０２Ｂ１、１０２Ｂ２が、入力軸１０２の軸心Ｏと直角の面に対して傾斜している。

Description

減速機

　本出願は、２００７年１２月２１日に出願された日本国特許出願第２００７－３３０７４３号と、２００８年６月２４日に出願された日本国特許出願第２００８－１６４７６３号と、に基づく優先権を主張する。それらの出願のすべての内容はこの明細書中に参照により援用されている。

　本発明は、放熱構造を有する減速機及びその入力軸の製造方法に関する。

　従来、入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体の外側に設けられた外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車とを備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転を出力として取出す減速機が知られている（例えば、特許文献特開２００１－１８７９４５号公報参照）。このような減速機では、入力軸が回転すると、入力軸に設けられた偏心体が、該入力軸と一体となって回転する。すると、偏心体の外側に設けられた外歯歯車が、その内側に設けられた偏心体軸受を介して揺動運動を行うこととなる。そして、揺動運動する外歯歯車が内歯歯車と内接噛合して、その内歯歯車との噛合により発生する外歯歯車と内歯歯車との相対回転が出力される。

　この種の減速機の分野においても小型化・高出力化が進んでいる。

　上述したような減速機の場合、各部の摺動や噛合により熱が発生する。発熱の問題は、この種の減速機においては高速で回転する入力軸とそこに設けられた偏心体の付近に最も過酷に集中することとなる。そして、この発熱は、減速機の耐久性に大きく影響し、該減速機の小型化、高出力化の障害となる。

　本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、入力軸と入力軸に設けられた偏心体とを有する減速機において、構造的な特徴を持たせることで入力軸の回転により発生する熱を効率よく放熱可能とすることをその目的としている。

　本発明は、入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体の半径方向外側に設けられた外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車とを備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転を出力として取出す減速機であって、前記入力軸が、その半径方向中央部に中空部を有し、前記偏心体が該入力軸と一体的に形成され、該入力軸の前記中空部側であって、前記偏心体の形成されている軸方向位置を含む軸方向位置に、凹部が全周に亘って設けられ、該凹部の切り込み稜線が、前記入力軸の軸心と直角の面に対して傾斜していることにより、上記課題を解決するものである。

　このような構成を採用した結果、凹部のないときに比べて、入力軸の中空部側の偏心体付近の表面積がより増加する。このため、熱抵抗を下げることが可能となり、中空部における放熱効果が増大する。

　又、凹部を形成することで、入力軸と偏心体とで構成される部分の金属量が少なくなるため、その分凹部付近での放熱効果をより増大させることができると共に、軽量化も実現できる。

　又、本発明では、この効果を最大限に引き出すために、敢えて偏心体を入力軸と一体形成し、その結果、肉厚化した部分に、前記凹部を形成するようにしている。そのため、強度を低下させることなく、深い凹部を形成でき、大きな放熱効果及び重量軽減効果を発揮させることができる。

　更に、本発明に係る凹部は、その切り込み稜線が入力軸の軸線に対して傾斜するように設定されるため、加工が容易であり、且つ、（傾斜された稜線とされている分）より大きな放熱面積を簡易に確保することができる。また、凹部の底面の端部付近が「鈍角」となるため、応力の集中も緩和できる。

　本発明は、中空部を有する入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体の半径方向外側に設けられた外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車とを備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転を出力として取出す減速機の前記入力軸の製造方法において、前記入力軸の前記中空部側であって、前記偏心体の形成されている軸方向位置を含む軸方向位置に凹部を全周に亘って形成するに当たり、該入力軸の中空部の内径を前記凹部の端部に相当する位置から軸方向に沿って徐々に増大させることによって該凹部の第１切り込み稜線を形成する第１切り込み稜線形成工程を備えたことを特徴とする減速機の入力軸の製造方法と捉えることもできる。

　又、入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体の半径方向外側に設けられた外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車とを備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転を出力として取出す減速機であって、前記入力軸が、その軸心部分に中空部を有して前記偏心体と一体形成されており、前記入力軸の前記中空部側であって、前記偏心体の形成されている軸方向位置に、該偏心体の幅よりも広い凹部が全周に亘って設けることでも、上記課題を解決できる。

　即ち、このような構成を採用した結果、凹部のないときに比べて、入力軸の中空部側の偏心体付近の表面積がより増加する。このため、熱抵抗を下げることが可能となり、中空部における放熱効果が増大する。

　又、凹部を形成することで、入力軸の金属量が少なくなるので、その分の熱容量を下げることができるため、凹部付近での放熱効果を更に増大させることができ、軽量化も実現できる。

　又、本発明では、この効果を最大限に引き出すために、敢えて偏心体を入力軸と一体形成し、その結果、肉厚化した部分に、前記凹部を形成するようにしている。偏心体を、キー、あるいはスプライン等を利用して入力軸に組込む構造の場合、偏心体の装着部分は、当該キー、あるいはスプライン等の存在によりむしろ強度が低下し、十分な深さの凹部を形成できない。本発明では、偏心体の分だけ肉厚となっている部分に凹部を形成できるので、強度を低下させることなく、深い凹部を形成でき、大きな放熱効果及び重量軽減効果を発揮させることができる。

　又、深い凹部が、中空部側において全周に亘って偏心体の幅よりも広く設けられているので、入力軸と偏心体とで構成される部分の金属量が少なくなり、減速機自体を軽くすることが可能である。

　又、偏心体の両側に、入力軸を支持する軸受が設けられ、該軸受の外側の少なくとも一方に、軸心から軸受までの距離に比べ、軸心から短い距離で入力軸に当接するシール部材が設けられている場合には、シール部材の半径を小さくすることができ、シール性能を向上させることができる。そして、軸受で支持される入力軸の軸径に比べて軸受の外側の入力軸の軸径を小さくできるので、重量軽減の効果も有する。

　なお、凹部に、より熱伝導率の高い部材を積極的に配置したときは、入力軸と偏心体とで構成される部分の熱容量が少ないので、入力軸と偏心体とで構成される部分の熱を迅速に奪うことが可能となる場合がある。

　本発明によれば、偏心体を有する減速機において、入力軸の回転により偏心体付近に発生する熱を効率よく放熱することが可能となる。

本発明の第１実施形態の一例に係る減速機の要部拡大断面図同全体断面図本発明の第２実施形態に係る減速機の側断面図図３の減速機に扁平モータを適用した場合の一例を示す図本発明の第３実施形態に係る減速機の側断面図本発明の第４実施形態に係るモータ一体型の減速機の側断面図図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う偏心体の断面図

　以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

　図２は本発明の第１実施形態の一例に係る減速機の側断面図、図１は図２の要部拡大図である。

　減速機１００は、入力軸１０２と、該入力軸１０２に一体に設けられた第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂと、該第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの半径方向外側に設けられた第１、第２外歯歯車１０８、１１０と、該第１、第２外歯歯車１０８、１１０と内接噛合する内歯歯車１２２とを備える。入力軸１０２は、内径Ｄ１の中空部１０２Ａを有しており、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの形成された軸方向位置に対応して凹部１０２Ｂが形成されている。以下詳述する。

　入力軸１０２は、第２偏心体１０４Ｂの付近に配置された軸受１４２と図示せぬモータ内に配置した軸受とによって回転自在に支持されている。

　第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの外周は、それぞれ約１８０°位相が異なるように入力軸１０２の軸心Ｏに対して偏心している。第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの外周には、第１、第２偏心体軸受（ころ）１０６Ａ、１０６Ｂを介して前記第１、第２外歯歯車１０８、１１０が嵌合している。第１、第２外歯歯車１０８、１１０は、内歯歯車１２２に内接噛合している。

　内歯歯車１２２の内歯は、円柱状の外ピン１１６で構成されている。内歯歯車１２２の歯の数（外ピン１１６の数）は第１、第２外歯歯車１０８、１１０の歯の数より僅かだけ（１乃至３程度）多い。

　第１、第２外歯歯車１０８、１１０には複数の内ピン孔１０８Ａ、１１０Ａが軸方向に設けられている。内ピン孔１０８Ａ、１１０Ａには内ローラ１１４を介して内ピン１１２が遊嵌されている。また、第１、第２外歯歯車１０８、１１０の軸方向両側には、第１、第２フランジ１１８、１２４が配置されている。第１フランジ１１８からは前記内ピン１１２が、片持ち状態で一体的に突出形成されている。

　第１フランジ１１８の半径方向最も外側には、枠体１２０がボルト１２７（図１ではボルト孔のみ表示）によって連結固定されている。枠体１２０は、減速機１００のケーシングを兼ねる。枠体１２０と内歯歯車１２２は、クロスローラ軸受１２８を介して相対的に回転可能である。一方、第２フランジ１２４は、軸受１４２を介して入力軸１０２を回転可能に支持している。第２フランジ１２４は、ボルト１２６を介して内歯歯車１２２と一体的に連結固定されている。

　なお、図の符号１３０、１４４、１４６は、第１～第３シール部材、符号１４８はＯリングをそれぞれ示している。これら第１～第３シール部材１３０、１４４、１４６及びＯリング１４８によって減速機１００の内部が密閉されている。この減速機１００は、例えば、図示しない扁平モータを入力軸１０２に搭載して結合することによって、例えばロボットの関節駆動用として用いられる。本発明では組み合わせるモータの種類は特に限定されないため、モータ部分の図示及び詳細な説明は省略する。

　ここで入力軸１０２に形成した凹部１０２Ｂについて詳細に説明する。

　入力軸１０２には、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂが一体に形成されている。入力軸１０２の第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂと軸方向に隣接した部位は、肉厚とされ（例えば直径ｄ１）、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの形成されている軸方向位置に対応して凹部１０２Ｂを形成されていても十分な強度が確保されている。

　入力軸１０２の中空部１０２Ａ側には、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの形成されている軸方向位置に対応して、凹部１０２Ｂが全周に亘って形成されている。凹部１０２Ｂの形成深さはΔＤである。すなわち、凹部１０２Ｂが設けられた部分の入力軸１０２の内径Ｄ２は、凹部１０２Ｂの設けられていない部分の入力軸１０２の内径Ｄ１よりも深さΔＤの２倍分だけ大である（２・ΔＤ＝Ｄ２－Ｄ１）。

　凹部１０２Ｂの一方の端部Ｐ１から他方の端部Ｐ４までの幅Ｑ１は、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの一方の端部Ｐ５から他方の端部Ｐ６までの幅ｑの２倍を超えるほどに十分広い。凹部１０２Ｂの底面１０２Ｂｂ（最も深い部分）の一方の端部Ｐ２から他方の端部Ｐ３までの幅Ｑ２でさえ、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの前記幅ｑよりは広い。また、凹部１０２Ｂの底面１０２Ｂｂの一方の端部Ｐ２から他方の端部Ｐ３までの軸方向位置は、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの一方の端部Ｐ５から他方の端部Ｐ６までの軸方向位置を完全に包含している。即ち、入力軸１０２上において、凹部１０２Ｂの底面１０２Ｂｂが存在する（形成されている）軸方向範囲Ｑ２は、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの形成されている軸方向範囲ｑを含んでいる。

　凹部１０２Ｂを形成している第１、第２切り込み稜線１０２Ｂ１、１０２Ｂ２は入力軸１０２の軸心Ｏと直角の面に対して傾斜している。即ち、第１、第２切り込み稜線１０２Ｂ１、１０２Ｂ２の切り込み角度α１、α２は、入力軸１０２の軸心Ｏに対して９０度未満の角度に設定されている。この実施形態では、第１、第２切り込み稜線１０２Ｂ１、１０２Ｂ２の具体的な切り込み角度α１、α２は、双方ともほぼ３０度（４５度以下の浅い切り込み角度）とされている。換言するならば、該凹部１０２Ｂの軸心Ｏを含む断面の形状はこの実施形態では「傾斜の緩い等脚台形」である。ただし、切り込み角度α１、α２は、必ずしも同一にする必要はなく、例えば入力軸の外周形状を考慮して非同一としてもよい。同様に、２つの切り込み稜線は、必ずしも２つとも入力軸の軸心と直角の面に対して傾斜している必要はなく、例えば、一方の側の切り込み稜線については、入力軸の軸心と直角（９０度）とされていても良い。

　次に、減速機１００の作用について説明する。

　入力軸１０２に対して扁平モータ等からの動力が伝達されると、当該入力軸１０２に一体形成されている第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂが偏心回転する。この第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの偏心した回転は、第１、第２偏心体軸受１０６Ａ、１０６Ｂを介して第１、第２外歯歯車１０８、１１０へと伝達され、第１、第２外歯歯車１０８、１１０が軸心Ｏに対して揺動を始める。一方で、この第１、第２外歯歯車１０８、１１０の内ピン孔１０８Ａ、１１０Ａには、第１フランジ１１８及び枠体１２０と共に固定状態にある内ピン１１２が挿入されている。そのため、第１、第２外歯歯車１０８、１１０はその自転が規制され、揺動のみを行う。また、内歯歯車１２２の外ピン１１６の数（内歯の数）は第１、第２外歯歯車１０８、１１０の歯の数はより僅かだけ多く設定されているため、内歯歯車１２２は第１、第２外歯歯車１０８、１１０が１回揺動する毎に当該歯数差分だけ自転（第１、第２外歯歯車１０８、１１０に対して相対回転）する。内歯歯車１２２の自転は、該内歯歯車１２２とボルト１２６を介して一体回転する第２フランジ１２４を介して取り出される。

　なお、本実施形態において、第２フランジ１２４が固定するように設計した場合は、入力軸１０２の回転が減速された上で第１フランジ１１８（即ち、枠体１２０）の回転として出力される。

　ここで、入力軸１０２の回転により、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂ、第１、第２偏心体軸受１０６Ａ、１０６Ｂ、及び第１、第２外歯歯車１０８、１１０の間で摩擦による熱が発生する。しかし、この熱は、凹部１０２Ｂの存在によって放熱表面積が増加していることと相まって、中空部１０２Ａ側に円滑に放出される。

　特に、本実施形態では、凹部１０２Ｂの形成（加工）が極めて容易である。即ち、凹部１０２の第１切り込み稜線１０２Ｂ１を形成（加工）するには、例えば、凹部１０２Ｂの一方の端部Ｐ１（凹部の一方側の端部に相当する位置）から軸方向に沿って内径をＤ１からＤ２にまで徐々に増大させることにより（例えば図示せぬ切削バイトを軸方向に移動させながら入力軸１０２の半径方向外側に徐々に動かすことにより）第１切り込み稜線１０２Ｂ１（凹部１０２Ｂのもう一方の端部Ｐ２側から切削する場合は第２切り込み稜線１０２Ｂ２）を形成できる（第１切り込み稜線形成工程）。ここで、一度半径方向の動きを止めて軸方向にのみ移動させれば、内径Ｄ２が一定の底面１０２Ｂｂを形成できる（凹部底面形成工程）。更にその後、増大した内径Ｄ２を徐々に減少させて増大前の内径Ｄ１に戻せば（再び切削バイトを軸方向に移動させながら半径方向内側に戻せば）第２切り込み稜線１０２Ｂ２（端部Ｐ２側から切削する場合は第１切り込み稜線１０２Ｂ１）を形成できる（第２切り込み稜線形成工程）。これにより（傾斜された稜線とされている分）より大きな放熱面積を極めて簡易に形成・確保することができる。

　なお、凹部１０２Ｂは、中空部１０２Ａの形成と同時に形成しても良く、中空部１０２Ａを形成した後に凹部１０２Ｂのみを別途形成しても良い。

　また、第１、第２切り込み稜線１０２Ｂ１、１０２Ｂ２が入力軸１０２の軸心Ｏと直角の面に対して傾斜しているため、凹部１０２Ｂの底面１０２Ｂｂと第１、第２切り込み稜線１０２Ｂ１、１０２Ｂ２は、「鈍角」で交差しており、底面１０２Ｂｂの端部Ｐ２、Ｐ３付近での応力集中を避けることもできる。

　又、本実施形態では、偏心体１０４を入力軸１０２と一体形成し、その結果、肉厚化した部分に、凹部１０２Ｂを形成している。例えば偏心体を、キー、あるいはスプライン等を利用して入力軸に組込む構造の場合には、入力軸の偏心体の装着部分は、当該キー、あるいはスプライン等の存在により強度が低下し、十分な深さの凹部を形成できない。それに対して、本実施形態では、偏心体１０４の分だけ肉厚となっている部分に凹部１０２Ｂを形成できるので、強度を低下させることなく、深い凹部１０２Ｂを形成でき、大きな放熱効果及び重量軽減効果を発揮させることができる。又、凹部１０２Ｂが深い分、減速機１００自体をより軽くすることが可能であり、入力軸１０２が軽いので軌道効率を高めることもできる。

　更に、本実施形態では、凹部１０２Ｂの底面（最も深い部分）１０２Ｂｂの端部Ｐ２、Ｐ３が、それぞれ第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂの端部Ｐ５、端部Ｐ６の軸方向位置を完全に包含する位置に形成されているため、第１、第２偏心体１０４Ａ、１０４Ｂ付近に発生する熱を効率的に凹部１０２Ｂ側に解放することができる。

　なお、本発明では、凹部１０２Ｂに、より熱伝導率の高い部材を積極的に配置したり、塗布したりして、輻射される熱を増大させることを禁止するものではない。これにより、単なる凹部としておくよりも、更に効率的に、熱を放出できる場合がある。

　前述したように、本実施形態においては、凹部１０２Ｂの軸心を含む断面の形状が等脚台形とされていたが、本発明はこれに限定されるものではない。切り込み稜線の切り込み角度は、必ずしも等しい必要はなく、値も３０度に限定されない。但し、高い放熱効率、加工の容易性、及び応力集中の低減を同時に実現するには、凹部の切り込み稜線は、好ましくは、双方とも軸心に対して４５度以下の切り込み角度に傾斜した角度としておくのが望ましい。これにより、一層放熱効率が高く、応力集中の少ない凹部を、より簡易に形成することができる。

　なお、本実施形態においては、剛体の外歯歯車が揺動する内接揺動噛合型遊星歯車減速機を対象としていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外歯歯車が撓むことによって内歯歯車との相対回転を取り出す、いわゆる「撓み噛み合い式の遊星減速機」にも適用できる。この場合は、外歯歯車を撓ませるために用いられる楕円体及びその楕円外周部などをそれぞれ、本発明の偏心体とみなすことができる。

　次に、本発明の第２、第３実施形態の一例について詳細に説明する。なお、以下の実施形態においては、第１実施形態と異なる用語を用いる場合がある。

　図３は本発明の第２実施形態に係る減速機の側断面図、図４は図３に示す減速機に扁平モータを適用した場合の一例を示す図である。これらを用いて、第２実施形態の説明をする。

　最初に、減速機２００の構成について説明する。

　減速機２００は、図３に示す如く、入力軸２０２と、該入力軸２０２に設けられた第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂと、該第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂの半径方向外側に設けられた第１、第２外歯歯車２０８、２１０と、該第１、第２外歯歯車２０８、２１０と内接噛合する内歯歯車２２２とを備える。

　前記入力軸２０２は、シール部材２４４の外側において軸径ｄｄ１であり、軸心Ｏ部分に中空部２０２Ａ（内径ＤＤ１）を有している。そして、入力軸２０２は、軸径ｄｄ１よりわずかに太い軸径の部分でシール部材２４４、２４６と当接している。第１軸受２４０と第２軸受２４２との間の入力軸２０２の外周にはバルジ部２０４が設けられている（第１軸受２４０、第２軸受２４２の部分において軸径ｄｄ２）。入力軸２０２とバルジ部２０４とは一体形成されている。このため、図３に示す如く、バルジ部２０４の軸径ｄｄ２は、入力軸２０２の軸径ｄｄ１よりも大となる関係を有する（ｄｄ２＞ｄｄ１）。なお、バルジ部２０４の外周に第１、第２軸受２４０、２４２が設けられるため、入力軸２０２は軸心Ｏを中心に回転可能とされている。

　前記バルジ部２０４の外周には、第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂが、それぞれ約１８０°位相が異なるように形成されて、第１、第２偏心体軸受２０６Ａ、２０６Ｂと当接している。第１、第２偏心体軸受２０６Ａ、２０６Ｂは内輪、外輪を有しておらず、転動体（ころ）自身であり、その転動体が直接第１、第２外歯歯車２０８、２１０と第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂに当接している。

　入力軸２０２、より具体的には、入力軸２０２の中空部２２０Ａ側であって、バルジ部２０４の形成されている軸方向位置には、第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂの合計の幅ｑｑよりも広い単一の凹部２０２Ｂ（段差Ｓで幅ＱＱ）が、全周に亘って設けられている。すなわち、凹部２０２Ｂが設けられた部分の入力軸２０２の内径ＤＤ２は、凹部２０２Ｂの設けられていない部分の入力軸２０２の内径ＤＤ１よりも大となる関係を有する（ＤＤ２＞ＤＤ１）。

　このように、入力軸２０２とバルジ部２０４とが一体形成されているので、段差Ｓである深い凹部２０２Ｂを入力軸２０２に形成することができる。このため、バルジ部２０４部分の肉厚（ｄｄ２―ＤＤ２）／２と、バルジ部２０４の設けられていない部分の入力軸２０２の肉厚（ｄｄ１－ＤＤ１）／２とを同等にするといった、肉厚関係の設計調整が自在である。そして、軽量化しつつ回転負荷に応じて、減速機２００が、使用上十分な強度を保持することを可能としている。

　前記第１、第２外歯歯車２０８、２１０は、２つの同一の形状の歯車から構成することができ、第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂの外側に設けられている。そして、中心孔２０８Ｂ、２１０Ｂにて第１、第２偏心体軸受２０６Ａ、２０６Ｂと当接すると同時に、外ピン２１６を内歯とする内歯歯車２２２に内接噛合している。第１、第２外歯歯車２０８、２１０には複数の内ピン孔２０８Ａ、２１０Ａが設けられ、該内ピン孔２０８Ａ、２１０Ａに内ローラ２１４を介して内ピン２１２が遊嵌されている。この内ピン２１２は、円盤形状の第１フランジ２１８と一体的に形成されている。このため、内ピン２１２が第１フランジ２１８に片持ち状態でも、減速機２００全体を薄型にしつつ、減速機２００が高い剛性を保つことを可能としている。

　前記第１フランジ２１８は、第１軸受２４０を介してバルジ部２０４を支持して、入力軸２０２を回転可能にしている。また、この第１フランジ２１８に対して、第１、第２外歯歯車２０８、２１０を挟んで反対側に円盤形状の第２フランジ２２４が配置されている。バルジ部２０４は、第２軸受２４２を介して、該第２フランジ２２４に回転自在に支持されている。すなわち、第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂの両側に、バルジ部２０４を支持する第１軸受２４０と第２軸受２４２とが設けられている。なお、第２フランジ２２４は、ボルト２２６を介して内歯歯車２２２と一体的に連結固定されている。図面上は現れていないが、第１、第２外歯歯車２０８、２１０の歯の数と、外ピン２１６（内歯歯車２２２の内歯）との数には僅少の差（１乃至３程度）が設けられている。

　第１フランジ２１８の半径方向最も外側には、内歯歯車２２２を覆い囲む態様で、ケーシングを兼ねた枠体２２０がボルト２２７によって第１フランジ２１８に連結固定されている。また、当該枠体２２０と内歯歯車２２２とは、クロスローラ軸受２２８を介して相対的に回転可能に支持されている。即ち、クロスローラ軸受２２８を中心に見れば、この枠体２２０がクロスローラ軸受２２８の外輪として機能し、一方、内歯歯車２２２がこのクロスローラ軸受２２８の内輪として機能するような構成とされている。

　前記内歯歯車２２２と枠体２２０との間には、第１シール部材２３０が配置されている。また、第１フランジ２１８と入力軸２０２の間であって、第１軸受２４０の外側（図３において右側）には、第２シール部材２４４が配置されている。また、第２フランジ２２４と入力軸２０２の間であって、第２軸受２４２の外側（図３において左側）には、第３シール部材２４６が配置されている。また、第１フランジ２１８と枠体２２０との連結部分にはＯリング２４８が配置されている。これら第１～第３シール部材２３０、２４４、２４６及びＯリング２４８によって減速機２００の内部が密閉されている。

　なお、上述してきた如く、第１軸受２４０、第２軸受２４２は、バルジ部２０４を支持している。それに対して、第２、第３シール部材２４４、２４６は、第１軸受２４０、第２軸受２４２の外側において、バルジ部２０４が設けられていない位置の入力軸２０２に当接している。すなわち、第２、第３シール部材２４４、２４６は、軸心Ｏから第１軸受２４０、第２軸受２４２までの距離に比べ、軸心Ｏから短い距離で入力軸２０２に当接している。このため、第２、第３シール部材２４４、２４６の半径は小さくて済むことから入力軸２０２周りでシールする長さは、バルジ部２０４周りでシールする場合に比べて短くなり、結果的にシール性能を向上させることができる。そして、入力軸２０２の軸径ｄｄ１が小さい分だけ、重量を軽減することが可能となる。

　なお、減速機２００の内部には、潤滑剤としてのグリースやギアオイル（図示しない）が収容されている。なお、収容される潤滑剤は、減速機２００の運転時において少なくとも一部が流動化する種類の潤滑剤であればよく、常温において必ずしも液体の潤滑剤に限られるものではない。

　前記減速機２００に、例えば、扁平モータを適用した場合の一例を、図４を用いて説明する。

　扁平モータ２５０は、入力軸２０２に設けられ、電磁コイル２５４を有するステータ２５２と、磁石２５８を有するロータ２５６と、を備える。

　前記ステータ２５２は、モータケーシング２６２と一体形成され、半径方向（軸心と直交する方向）において、磁石２５８と所定の間隔で対峙している。ステータ２５２に設けられた電磁コイル２５４は軸方向にスペースを占有しやすい。このため、扁平モータ２５０が減速機２００に接続されたときに、電磁コイル２５４を収納可能な溝部２１８Ａが第１フランジ２１８の表面に形成されている。前記ロータ２５６は、スプライン２６０を介して入力軸２０２に取り付けられ、ロータ２５６の外周に磁石２５８が配置される。

　扁平モータ２５０は、モータケーシング２６２をエンドカバー２６４で挟み込んで、ボルト２２７で減速機２００と一体的に固定することができる。なお、レゾルバ２６６は、磁気センサの一種であり、入力軸２０２に取り付けられて、扁平モータ２５０の回転を検出するために用いられる（若しくはエンコーダ等の光学式センサを用いることもできる）。

　次に、減速機２００の作用について説明する。

　入力軸２０２に対して動力源（図示しない）、若しくは図４で示した扁平モータ２５０からの動力（回転力）が伝達されると、当該入力軸２０２に一体形成されているバルジ部２０４の第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂが偏心回転する。この第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂの偏心した回転は、第１、第２偏心体軸受２０６Ａ、２０６Ｂを介して第１、第２外歯歯車２０８、２１０へと伝達される。即ち、第１、第２外歯歯車２０８、２１０が軸心Ｏに対して揺動を始める。一方で、この第１、第２外歯歯車２０８、２１０には固定された内ピン２１２が挿入されているため自転が規制され、第１、第２外歯歯車２０８、２１０は揺動のみを行うこととなる。また、前述したとおり、この第１、第２外歯歯車２０８、２１０の歯の数と内歯歯車２２２の外ピン２１６の数との間には僅少の差（歯数差）が設けられているため、内歯歯車２２２は第１、第２外歯歯車２０８、２１０が１回揺動回転する毎に当該歯数差分だけ自転（第１、第２外歯歯車２０８，２１０に対して相対回転）することとなる。なお、第１、第２外歯歯車２０８、２１０の揺動成分は、第１、第２外歯歯車２０８、２１０と内ピン２１２及び内ローラ２１４との遊嵌によって吸収される。内歯歯車２２２の自転は、第１フランジ２１８に連結固定されている枠体２２０との間に配置されているクロスローラ軸受２２８によってスムースに行われ、該内歯歯車２２２とボルト２２６を介して一体回転する第２フランジ２２４を介して取り出される。

　なお、本実施形態において、第２フランジ２２４が固定されている場合は、入力軸２０２の回転が減速された上で第１フランジ２１８（即ち、枠体２２０）の回転として出力される。

　入力軸２０２の回転により、第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂ、第１、第２偏心体軸受２０６Ａ、２０６Ｂ、及び第１、第２外歯歯車２０８、２１０の間で摩擦による熱が発生するが、この熱は、中空部２０２Ａ側の凹部２０２Ｂに円滑に放出される。このとき、入力軸２０２の回転により、中空部２０２Ａ側において、空気の強制対流がなされる。そのため、凹部２０２Ｂの存在によって放熱表面積が増加していることと相まって、中空部２０２Ａにおける放熱効果が一層増大する。

　又、凹部２０２Ｂを形成することで、入力軸２０２の金属量が少なくなるので、その分の熱容量を下げることができる。そして、バルジ部２０４の中空部２０２Ａ側に、第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂの合計の幅ｑｑよりも広い凹部２０２Ｂ（段差Ｓで幅ＱＱ）が存在することにより、バルジ部２０４に集中する熱は円滑に中空部２０２Ａに放出される。そして、凹部２０２Ｂがないときに比べて、入力軸２０２の回転により、凹部２０２Ｂ付近での放熱効果を更に増大させることができる。

　又、本実施形態では、バルジ部２０４を入力軸２０２と一体形成し、その結果、肉厚化した部分に、凹部２０２Ｂを形成している。バルジ部２０４を、キー、あるいはスプライン等を利用して入力軸２０２に組込む構造の場合には、入力軸２０２のバルジ部２０４の装着部分は、当該キー、あるいはスプライン等の存在によりむしろ強度が低下し、十分な深さの凹部２０２Ｂを形成できない。それに対して、本実施形態では、バルジ部２０４の分だけ肉厚となっている部分に凹部２０２Ｂを形成できるので、強度を低下させることなく、深い凹部２０２Ｂを形成でき、大きな放熱効果及び重量軽減効果を発揮させることができる。

　又、深い凹部２０２Ｂが、中空部２０２Ａ側において全周に亘って第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂの合計した幅ｑｑよりも広く（軸方向に長く）設けられているので、入力軸２０２とバルジ部２０４とで構成される部分の金属量が少なくなり、減速機２００自体を軽くすることが可能である。

　又、第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂの両側に、バルジ部２０４を支持する第１軸受２４０、第２軸受２４２が設けられている。そして、第１軸受２４０、第２軸受２４２の更に外側に、軸心Ｏから第１軸受２４０、第２軸受２４２までの距離に比べ、軸心Ｏから短い距離で入力軸２０２に当接する第２、第３シール部材２４４、２４６が設けられている。このため、第２、第３シール部材２４４、２４６の半径を小さくすることができるのでシールする距離が短く、シール性能を向上させることができる。そして、バルジ部２０４の軸径ｄｄ２に比べて入力軸２０２の軸径ｄｄ１を小さくできるので、重量軽減の効果も有する。

　なお、凹部２０２Ｂに、より熱伝導率の高い部材を積極的に配置したときは、入力軸２０２とバルジ部２０４とで構成される部分の熱容量が少ないので、入力軸２０２とバルジ部２０４とで構成される部分の熱を迅速に奪うことが可能となる。例えば、入力軸２０２、バルジ部２０４の金属がステンレスであれば、前記部材として、銅や鉄などの熱伝導率のより高い金属を用いることができる。又、例えば、グラファイトシートを用いた場合には、その熱伝導率の異方性により、軸方向に高効率に熱を伝導することができ、バルジ部２０４の放熱を極めて効果的に行うことができる。その他、例えば、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を凹部２０２Ｂに直接形成して、高効率で放熱を実現することもできる。

　すなわち、入力軸２０２と入力軸２０２に設けられたバルジ部２０４を有する減速機２００において、入力軸２０２の回転により発生する熱を効率よく放熱することが可能となる。

　本実施形態においては、凹部２０２Ｂは図３の形態（入力軸２０２の中空部２０２Ａ側に単一な凹形状）で設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。図５に示す本発明の第３実施形態の減速機２０１の如く、凹部２０２Ｃが複数の溝を有して、その溝がスパイラル状に設けられていてもよい。この場合には、多数の溝により、中空部２０２Ａ側の熱抵抗がより低くなり、放熱と急速冷却が容易になされる。更に、入力軸２０２の回転により、中空部２０２Ａに存在する冷却媒体となる空気を一方向へ積極的に導くので、より放熱効果を増大させることができる。なお、このような効果は、前記溝が中空部２０２Ａにおいて、連続的に、あるいは断続的（冷却ファンのように中空部２０２Ａの周方向に規則的に設けられた場合も含む）に、設けてあっても顕著な効果を示すものである。

　又、第２、第３実施形態においては、凹部２０２Ｂの幅ＱＱは第１、第２偏心体２０４Ａ、２０４Ｂの合計の幅ｑｑよりも大きいが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、凹部２０２Ｂの幅が１つの偏心体の幅以上であってもよい。その場合においても、その放熱や軽量化などにおいて、相応の本発明の効果を有するからである。あるいは、偏心体が、３つ以上であれば、凹部の幅がその合計の偏心体の幅以上であってもよい。

　又、第２、第３実施形態においては、第２、第３シール部材２４４、２４６が、いずれも軸心Ｏから第１軸受２４０、第２軸受２４２までの距離に比べ、軸心Ｏから短い距離で入力軸２０２に当接していたが、本発明はこれに限定されるものではない。いずれか１つのシール部材が上記条件を満たせばよい。

　又、第２、第３実施形態においては、図３～５に示すような内接揺動噛合型遊星歯車減速機を対象としていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外歯歯車が撓むことによって内歯歯車との相対回転を取り出す、いわゆる「撓み噛み合い式の遊星減速機」にも適用でき、そこで外歯歯車を撓ませるために用いられるウェーブジェネレータのような楕円体及びその楕円外周部などもそれぞれ、本発明のバルジ部及び偏心部とみなすことができる。

　第２、第３実施形態の凹部２０２Ｂに、例えば、カーボンブラックなどを含む塗料を塗布して、輻射される熱を増大させて、より放熱効果を顕著にすることもできる。

　次に、本発明の第４実施形態の一例について説明する。

　図６は本発明の第４実施形態に係るモータ一体型の減速機の側断面図、図７は図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う偏心体の断面図である。これらを用いて、第４実施形態を説明する。

　最初に、モータ一体型の減速機３００の構成について説明する。

　モータ一体型の減速機３００は、図６に示す如く、軸心Ｏ付近にロータとステータからなるモータが配置されたものであり、その減速機部分の構成は、図３に示した第２実施形態とほぼ同一である。そのため、主にモータを構成するロータ及びステータについて説明を行い、他の部分については図６中で対応部位に、図３で示す構成要素の符号と下２桁が同一の符号を付すにとどめ、説明を省略する。

　前記ロータは、図６、図７に示す如く、バルジ部３０４と一体形成された入力軸３０２自体で構成され、その凹部３０２Ｂの周方向等間隔に複数の磁石３５８を配置することで実現される。磁石３５８としては、例えばフェライト磁石（ステンレスに比べ、比重が軽く、比熱が小さく、熱伝導率が高い）を用いることができる。ロータは、磁石３５８の厚みＴを段差Ｓよりも薄く形成して凹部３０２Ｂに配置することで、熱抵抗を低くすることができる。又、図７に示す如く、磁石３５８が、凹部３０２Ｂの周方向等間隔に隙間Ｌを開けて配置されるため、その隙間Ｌの部分における熱抵抗は、第２実施形態で示したように小さい。そのため、ロータ全体においても、熱抵抗は低く、且つ熱容量を少なくすることができる。更に、ロータの比熱を小さく、そして重量を軽くすることができる。

　前記ステータは、図６に示す如く、第１フランジ３１８に一体形成された突起部３１８Ａを中空部３０２Ａに配置して、そこに複数の電磁コイル３５４を取り付けることで構成することができる。このような構成により、電磁コイル３５４に流す電流を制御することで、ロータである入力軸３０２を回転させることができる。

　なお、第２フランジ３２４は、軸心Ｏに開口を有さないので、モータへのごみなどの流入を防止することができる。

　次に、モータ一体型の減速機３００の作用について説明する。ここで、減速機部分の作用については、第２実施形態の減速機とほぼ同一であるので省略し、入力軸３０２における放熱について説明する。

　入力軸３０２（ロータ）の回転により、第１、第２偏心体３０４Ａ、３０４Ｂ、第１、第２偏心体軸受３０６Ａ，３０６Ｂ、及び第１、第２外歯歯車３０８、３１０の間で摩擦による熱が発生するが、この熱は、凹部３０２Ｂに円滑に放出される。このとき、入力軸３０２（ロータ）の回転により、中空部３０２Ａ側において、空気の強制対流がなされる。中空部３０２Ａ側に配置された磁石３５８の厚みＴは段差Ｓよりも薄いので、凹部３０２Ｂのない状態に比べて、磁石３５８の部分での熱抵抗を小さくすることができる。更に、磁石３５８は、間隔Ｌを空けて凹部３０２Ｂに配置されているので、間隔Ｌにおける熱抵抗は低い。このため、入力軸３０２（ロータ）全体として熱抵抗を下げることが可能となり、中空部３０２Ａにおける放熱効果が一層増大する。

　又、複数の磁石３５８を配置しても、磁石３５８は凹部３０２Ｂを全て埋め尽くしていないため、熱容量を下げることができる。そして、中空部３０２Ａ側に、第１、第２偏心体３０４Ａ、３０４Ｂの合計の幅ｑｑよりも広い凹部３０２Ｂ（段差Ｓで幅ＱＱ）が存在することにより、バルジ部３０４に集中する熱は円滑に中空部３０２Ａ側に放出される。そして、凹部３０２Ｂがないときに比べて、入力軸３０２の回転により、凹部３０２Ｂや磁石３５８の配置された場所での放熱効果を更に増大させることができる。

　又、モータを減速機部分の中空部に配置したので、モータ一体型の減速機３００は、モータを外付けする場合に比べて、小型で、且つ軽量の減速機付モータを実現することができる。そのため、小型で、高出力が要求されるロボットハンドなどの分野等に適用を容易にすることができる。そして、その際に、モータは減速機内部に密封された状態となるので、モータの外力による損傷や汚れ等を防止することができる。

　本実施形態においては、磁石３５８をフェライト磁石としていたが、本発明はこれに限定されるものではない。

　又、本実施形態では、ロータに磁石３５８を用いて凹部３０２Ｂに磁石３５８を配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、凹部３０２Ｂに電磁コイル３５４を設けてもよい。又、凹部３０２Ｂに、ロータ構成要素のうちの少なくとも一部を備えているだけでもよい。

　尚、上記実施形態において、入力軸と偏心体とは一体形成されているが、本発明はその形成方法を特に限定するものではなく、鋳造や切削加工でも良いし、プレス加工等であってもよい。

　その加工方法の１つとして、具体的に、入力軸となる円管を偏心体の外形形状に成形された金型にセットし、その円管に超高圧の液体を充填すると同時に両側から圧縮し、一挙に偏心体を形成する、いわゆるバルジ成形を用いてもよい。この方法（ハイドロフォーミングとも称する）は、液体の圧力の制御により、各種合金（炭素鋼、ステンレス、アルミニウム、銅等）の円管を短い工数で、形状を安定して成形することができる。

産業上の利用の可能性

　本発明は、偏心体と一体形成されると共に、その半径方向中央部に中空部を有する入力軸を備えた減速機に適用することができる。

Claims

　入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体の半径方向外側に設けられた外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車とを備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転を出力として取出す減速機であって、
　前記入力軸が、その半径方向中央部に中空部を有し、
　前記偏心体が該入力軸と一体的に形成され、
　該入力軸の前記中空部側であって、前記偏心体の形成されている軸方向位置を含む軸方向位置に、凹部が全周に亘って設けられ、
　該凹部の切り込み稜線が、前記入力軸の軸心と直角の面に対して傾斜している
　ことを特徴とする減速機。
　請求項１において、
　前記凹部の両側の切り込み稜線の切り込み角度が、前記入力軸の軸心に対して４５度以下の角度に設定されている
　ことを特徴とする減速機。
　請求項１または２において、
　前記入力軸上において、前記凹部の最も深い部分が形成されている軸方向範囲が、前記偏心体の形成されている軸方向範囲を含む
　ことを特徴とする減速機。
　中空部を有する入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体の半径方向外側に設けられた外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車とを備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転を出力として取出す減速機の前記入力軸の製造方法において、
　前記入力軸の前記中空部側であって、前記偏心体の形成されている軸方向位置を含む軸方向位置に凹部を全周に亘って形成するに当たり、該入力軸の中空部の内径を前記凹部の一方側の端部に相当する位置から軸方向に沿って徐々に増大させることによって該凹部の第１切り込み稜線を形成する第１切り込み稜線形成工程を備えた
　ことを特徴とする減速機の入力軸の製造方法。
　請求項４において、更に、
　前記第１切り込み稜線形成工程によって前記凹部の第１切り込み稜線を形成後に、前記軸方向に沿った内径の増大を中止し、軸方向に沿って徐々に減少させることにより、該凹部の第２切り込み稜線を形成する第２切り込み稜線形成工程を備えた
　ことを特徴とする減速機の入力軸の製造方法。
　請求項５において、更に
　前記第１切り込み稜線形成工程と前記第２切り込み稜線形成工程との間に、軸方向に沿って内径が一定の部分を確保する凹部底面形成工程を備えた
　ことを特徴とする減速機の入力軸の製造方法。
　入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体の半径方向外側に設けられた外歯歯車と、該外歯歯車と内接噛合する内歯歯車とを備え、該外歯歯車と内歯歯車との相対回転を出力として取出す減速機であって、
　前記入力軸が、その軸心部分に中空部を有して前記偏心体と一体形成されており、
　前記入力軸の前記中空部側であって、前記偏心体の形成されている軸方向位置に、該偏心体の幅よりも広い凹部が全周に亘って設けられている
　ことを特徴とする減速機。
　請求項７において、
　前記偏心体が複数設けられている場合には、前記凹部がそれら複数の偏心体の合計の幅よりも広く設けられている
　ことを特徴とする減速機。
　請求項７又は８において、
　前記偏心体の両側に、前記入力軸を支持する軸受が設けられ、
　該軸受の外側の少なくとも一方に、前記軸心から該軸受までの距離に比べ、該軸心から短い距離で前記入力軸に当接するシール部材が設けられている
　ことを特徴とする減速機。
　請求項７乃至９のいずれかに記載された減速機にモータを一体化したモータ一体型の減速機であって、
　前記凹部に前記モータのロータの少なくとも一部を配置し、前記中空部に前記モータのステータを配置したことを特徴とするモータ一体型の減速機。