特開 2017-214947 歯車減速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-214947(P2017-214947A)

(43)【公開日】2017年12月7日

(54)【発明の名称】歯車減速機

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20171110BHJP

【ＦＩ】

   F16H1/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-107191(P2016-107191)

(22)【出願日】2016年5月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000107147

【氏名又は名称】日本電産シンポ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】岡村 暉久夫

(72)【発明者】

【氏名】井上 仁

【テーマコード（参考）】

3J027

【Ｆターム（参考）】

3J027FA37

3J027FA50

3J027FB31

3J027FB32

3J027FB40

3J027GB03

3J027GC03

3J027GC24

3J027GC26

3J027GD04

3J027GD08

3J027GD12

3J027GE01

3J027GE06

3J027GE07

3J027GE12

3J027GE23

3J027GE29

(57)【要約】      （修正有）

【課題】偏心揺動型の歯車減速機において、キャリアピンを安定的に支持し、キャリアピンに働く回転モーメントによる撓みを抑える。
【解決手段】歯車減速機１は、回転軸９０を中心に入力回転数で回転運動する入力シャフト１１と、入力回転数よりも低い出力回転数で回転運動する出力部と、入力シャフトの外周部に固定する偏心体１３と、外周に複数の外歯を備える複数の外歯歯車２０と、外歯歯車を入力シャフトに対し回転可能に支持する複数の偏心体軸受３０と、外歯と噛み合う複数の内歯を備える内歯歯車４０と、軸方向に延びる複数のキャリアピン５０と、複数の外歯歯車の軸方向の間に配置されるキャリア６０と、キャリアと入力シャフトとの径方向の間に配置し、キャリアを入力シャフトに対し回転可能に支持するキャリア軸受３３と、出力部とともに回転するフランジ７０とを有する。複数のキャリアピンはキャリア及びフランジ、か、外歯歯車に固定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

偏心揺動型の歯車減速機であって、
前後に延びる回転軸を中心に、入力回転数で回転運動する入力シャフトと、
前記入力シャフトよりも後方に配置され、前記回転軸を中心に、前記入力回転数よりも低い、出力回転数で回転運動する出力部と、
前記入力シャフトの外周部に固定される偏心体と、
前記入力シャフトの径方向外側に配置され、外周に複数の外歯を備える複数の外歯歯車と、
前記偏心体の外周部に固定され、前記外歯歯車を前記入力シャフトに対して回転可能に支持する、複数の偏心体軸受と、
前記外歯と噛み合う複数の内歯を備える内歯歯車と、
軸方向に延びる複数のキャリアピンと、
複数の前記外歯歯車の軸方向の間に配置されるキャリアと、
前記キャリアと前記入力シャフトとの径方向の間に配置され、前記キャリアを前記入力シャフトに対して回転可能に支持するキャリア軸受と、
前記出力部とともに回転するフランジと、
を有し、
複数の前記キャリアピンは、前記キャリアおよび前記フランジ、または、前記外歯歯車に固定される歯車減速機。

【請求項2】

請求項１に記載の歯車減速機であって、
前記外歯歯車は、複数のピン孔を有し、
複数の前記キャリアピンは、前記ピン孔を貫通して、前記キャリアおよび前記フランジに固定される歯車減速機。

【請求項3】

請求項１に記載の歯車減速機であって、
複数の前記キャリアピンは、前記外歯歯車に固定される歯車減速機。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の歯車減速機であって、
複数の前記外歯歯車の中心と、前記回転軸とを結ぶ直線によって形成される、前記回転軸を中心とする角度θは、前記外歯歯車の数をＮ１として、θ＝３６０°／Ｎ１の関係を満たす歯車減速機。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の歯車減速機であって、
前記外歯歯車の数は三つ以上であり、
前記外歯歯車の数Ｎ１と、前記キャリアの数Ｎ２とは、Ｎ２＝Ｎ１−１の関係を満たす歯車減速機。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の歯車減速機であって、
前記キャリア軸受の内周面は、前記偏心体軸受の内周面よりも、径方向外側に位置する歯車減速機。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の歯車減速機であって、
前記入力シャフトの後方の端部は、前記出力部と軸受を介して接続される歯車減速機。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の歯車減速機であって、
前記キャリアピンおよび前記外歯歯車の前方側の面の少なくとも一部を覆う蓋部と、
前記入力シャフトの径方向外側に配置され、前記入力シャフトとともに回転するロータマグネットと、
前記蓋部に固定され、前記ロータマグネットと径方向に重なる電機子と、
をさらに有する歯車減速機。

【請求項9】

請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の歯車減速機であって、
前記入力シャフトの前方に配置され、前記回転軸を中心に回転する入力軸と、
前記入力軸の回転数を、前記入力回転数に減速させる減速機と、
をさらに有する歯車減速機。

【請求項10】

請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の歯車減速機であって、
前記キャリアと、複数の前記キャリアピンとが、単一の部材である歯車減速機。

【請求項11】

請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の歯車減速機であって、
前記偏心体は、単体の部材から構成され、
前記複数の外歯歯車と、前記入力軸との径方向の間に、前記偏心体が各々配置される歯車減速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯車減速機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、遊星歯車機構を用いた偏心揺動型の歯車減速機が知られている。このような歯車減速機は、内歯歯車に外歯歯車を内接して噛合わせ、外歯歯車と回転自在に支持された偏心体である入力軸により外歯歯車を揺動させる。これにより、外歯歯車は、入力軸を中心に公転しつつ自転する。そして、外歯歯車の自転運動を出力軸に伝達されることで、入力軸の回転が減速され出力軸に出力される。

【0003】

従来の歯車減速機は、例えば、特公平５−２６０５３号公報に記載されている。当該文献に記載の歯車減速機は、偏心体が備わる入力軸と、偏心体によって揺動回転する外歯歯車と、外歯歯車との噛合部が外ピンで構成される内歯歯車により構成されている。偏心体は、軸受を介して外歯歯車に嵌合している。外歯歯車の内ピン孔には内ピンが遊嵌される。内ピンの軸方向の一方側は、出力軸と一体形成されたフランジに支持されている。また、内ピンの軸方向の他方側は、支持リングに支持されている。そして、外歯歯車の外歯の数は、内歯歯車の内歯である外ピンの数よりも少なくなっている。

【0004】

また、当該文献に記載の歯車減速機では、入力軸が二つの軸受によって支持されている。このうち、入力側の軸受は、カバーによって支持されている。また、カバーは、歯車減速機のケーシングを構成する内歯歯車の本体に固定されている。これにより、入力軸の回転を、揺動回転する外歯歯車の自転成分として、減速して出力軸に出力できる旨が記載されている。

【0005】

【特許文献1】特公平５−２６０５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、当該文献に記載の歯車減速機では、キャリアピンである内ピンの一方側の端部は出力側のフランジに固定され、他方の端部は入力側に配置された支持リングに固定されている。このため、二つの外歯歯車が軸方向に離れて互いに逆位相で揺動することにより、外歯歯車を支持するキャリアピンに回転軸と垂直な方向の回転モーメントが発生する。当該回転モーメントが発生すると、キャリアピンに撓みが生じる。その結果、歯車減速機の効率の低下や、動作時のガタツキ、キャリアピンの磨耗等につながる虞がある。

【0007】

特に、歯車減速機の小型化や軽量化を考慮すると、内ピンを細くしたり、キャリアピンの材料に樹脂等を用いることが想定される。そうすると、キャリアピンの剛性が低下することにより、回転モーメントによるキャリアピンの撓みの影響はより大きくなることが懸念される。

【0008】

本発明の目的は、偏心揺動型の歯車減速機において、キャリアピンを安定的に支持し、キャリアピンに働く回転モーメントによる撓みを抑えることができる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願の例示的な第１発明は、偏心揺動型の歯車減速機であって、前後に延びる回転軸を中心に、入力回転数で回転運動する入力シャフトと、前記入力シャフトよりも後方に配置され、前記回転軸を中心に、前記入力回転数よりも低い、出力回転数で回転運動する出力部と、前記入力シャフトの外周部に固定される偏心体と、前記入力シャフトの径方向外側に配置され、外周に複数の外歯を備える複数の外歯歯車と、前記偏心体の外周部に固定され、前記外歯歯車を前記入力シャフトに対して回転可能に支持する、複数の偏心体軸受と、前記外歯と噛み合う複数の内歯を備える内歯歯車と、軸方向に延びる複数のキャリアピンと、複数の前記外歯歯車の軸方向の間に配置されるキャリアと、前記キャリアと前記入力シャフトとの径方向の間に配置され、前記キャリアを前記入力シャフトに対して回転可能に支持するキャリア軸受と、前記出力部とともに回転するフランジと、を有し、複数の前記キャリアピンは、前記キャリアおよび前記フランジに固定される。

【発明の効果】

【0010】

本願の例示的な第１発明によれば、複数のキャリアピンは、隣接する外歯歯車の間に配置されるキャリアによって支持される。このため、外歯歯車の回転運動に伴いキャリアピンに作用するモーメントは小さくなる。その結果、外歯歯車の揺動運動を安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態に係る歯車減速機の縦断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る歯車減速機の横断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る歯車減速機の横断面図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る歯車減速機の横断面図である。

【図5】図５は、変形例に係る歯車減速機の縦断面図である。

【図6】図６は、変形例に係る歯車減速機の横断面図である。

【図7】図７は、変形例に係る歯車減速機の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、回転軸と平行な方向を「軸方向」、回転軸に直交する方向を「径方向」、回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は、略平行な方向も含む。また、上記の「直交する方向」は、略直交する方向も含む。また、以下では、図１の入力シャフト側を「軸方向前方」、図１の出力シャフト側を「軸方向後方」と、それぞれ称する。ただし、これらの方向の定義により、本発明に係る歯車減速機の使用時の向きを限定する意図はない。

【0013】

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る歯車減速機１を、回転軸９０を含む平面で切断した縦断面図である。図２および図３は、図１中のＡ−Ａ位置から見た歯車減速機１の横断面図である。図４は、図１中のＢ−Ｂ位置から見た歯車減速機１の横断面図である。

【0014】

この歯車減速機１は、内接遊星式の減速機であって、第１回転数（入力回転数）の回転運動を第１回転数よりも低い第２回転数（出力回転数）の回転運動に変換する、偏心揺動型の歯車減速機である。歯車減速機１は、例えば、ロボット、工作機、Ｘ−Ｙテーブル、材料の切断装置、コンベアライン、ターンテーブル、圧延ローラなどの駆動機構に、組み込まれて使用される。ただし、本発明の減速機は、他の用途に使用されるものであってもよい。

【0015】

図１に示すように、本実施形態の歯車減速機１は、入力シャフト１１、出力シャフト１２、偏心体１３、複数の外歯歯車２０、複数の偏心体軸受３０、内歯歯車４０、複数のキャリアピン５０、キャリア６０、キャリア軸受３３、およびフランジ７０を有する。

【0016】

入力シャフト１１は、外部から入力される回転数である第１回転数で回転する円柱状の部材である。入力シャフト１１は、回転軸９０に沿って配置されている。入力シャフト１１の軸方向前方の端部は、直接または他の動力伝達機構を介して、駆動源であるモータに接続される。モータを駆動させると、回転軸９０を中心として、入力シャフト１１が第１回転数で回転する。

【0017】

入力シャフト１１の外周部には、偏心体１３が固定されている。偏心体１３は、第１偏心部１３１および第１偏心部１３１よりも軸方向後方に位置する第２偏心部１３２を有する。第１偏心部１３１は、回転軸９０から外れた位置で回転軸９０と平行に延びる第１回転軸９１を中心とする、円筒状の外周面を有する。第２偏心部１３２も、回転軸９０から外れた位置で回転軸９０と平行に延びる第２回転軸９２を中心とする、円筒状の外周面を有する。第１回転軸９１と第２回転軸９２とは、回転軸９０を挟んで互いに反対側に位置する。すなわち、第１回転軸９１と第２回転軸９２とは、軸方向から見て、回転軸９０を中心とした回転対称となるように位置する。また、入力シャフト１１が回転すると、第１回転軸９１および第２回転軸９２の位置も、回転軸９０を中心として回転する。

【0018】

出力シャフト１２は、回転軸９０を中心に第２回転数で回転運動する出力部である。出力シャフト１２は、回転軸９０に沿って、入力シャフト１１より軸方向後方に配置される円柱状の部材である。

【0019】

外歯歯車２０は、入力シャフト１１の径方向外側に配置される。本実施形態では、歯車減速機１は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２の二つの外歯歯車２０を有する。

【0020】

偏心体軸受３０は、偏心体１３の外周部に固定され、外歯歯車２０を入力シャフト１１に対して回転可能に支持する。本実施形態の偏心体軸受３０には、球体を介して外歯歯車２０と偏心体１３とを回転させるボールベアリングが、使用されている。

【0021】

第１外歯歯車２１は、第１偏心部１３１の外周面に、偏心体軸受３０を介して、取り付けられている。したがって、第１外歯歯車２１は、第１偏心部１３１の第１回転軸９１を中心として、回転自在に支持される。第２外歯歯車２２は、第１外歯歯車２１よりも軸方向後方において、第２偏心部１３２の外周面に、偏心体軸受３０を介して、取り付けられている。したがって、第２外歯歯車２２は、第２偏心部１３２の第２回転軸９２を中心として、回転自在に支持される。

【0022】

図２中に拡大して示したように、第１外歯歯車２１は、その外周部に、径方向外側へ向けて突出する複数の外歯２３を有する。また、隣り合う外歯２３の間には、径方向内側へ向けて凹む外歯間溝２４が設けられている。外歯２３と外歯間溝２４とは、第１回転軸９１を中心として、周方向に交互に並んでいる。また、第２外歯歯車２２も、第１外歯歯車２１と同じように、外周部に複数の外歯２３と複数の外歯間溝２４とを有する。

【0023】

また、図１および図２に示すように、第１外歯歯車２１は、複数（図２の例では８つ）のピン孔２５を有する。複数のピン孔２５は、第１回転軸９１を中心として、周方向に等間隔に並んでいる。各ピン孔２５は、外歯２３および外歯間溝２４よりも径方向内側において、第１外歯歯車２１を軸方向に貫通する。また、第２外歯歯車２２も、第１外歯歯車２１と同じように、複数のピン孔２５を有する。

【0024】

内歯歯車４０は、外歯歯車２０の径方向外側に配置される略円筒状の部材である。図１に示すように、本実施形態の歯車減速機１は、内歯歯車４０の軸方向後方端部から、径方向内側に延びる後蓋部４１を有する。内歯歯車４０の軸方向後面の少なくとも一部は、後蓋部４１により覆われる。また、本実施形態の歯車減速機１は、内歯歯車４０の軸方向前方端部に固定された前蓋部４２を有する。内歯歯車４０の軸方向前面の少なくとも一部は、前蓋部４２により覆われる。そして、入力シャフト１１と前蓋部４２との間には、軸受３１が介在する。これにより、入力シャフト１１は、前蓋部４２に対して回転自在に支持される。なお、内歯歯車４０および後蓋部４１は、単一部材により構成されてもよく、別部材であってもよい。

【0025】

図２中に拡大して示したように、内歯歯車４０は、その内周部に、径方向内側へ向けて突出する複数の内歯４３を有する。また、隣り合う内歯４３の間には、径方向外側へ向けて凹む内歯間溝４４が設けられている。内歯４３と内歯間溝４４とは、回転軸９０を中心として、周方向に交互に並んでいる。

【0026】

各外歯歯車２１，２２の複数の外歯２３と、内歯歯車４０の複数の内歯４３とは、互いに噛み合う。すなわち、歯車減速機１の動作時には、内歯歯車４０の内歯間溝４４に各外歯歯車２１，２２の外歯２３が嵌り、各外歯歯車２１，２２の外歯間溝２４に内歯歯車４０の内歯４３が嵌りながら、各外歯歯車２１，２２が回転する。なお、内歯４３は、内歯歯車４０とは別部材であってもよい。すなわち、内歯歯車は、円環状の部材の内周部に別部材の内歯を設けることで、構成されてもよい。

【0027】

第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２は、入力シャフト１１の動力によって回転軸９０の周りを公転しながら、内歯歯車４０の内歯４３と噛み合うことによって自転する。ここで、内歯歯車４０が有する内歯４３の数は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２の各々が有する外歯２３の数よりも、多い。このため、各外歯歯車２１，２２の１公転ごとに、内歯歯車４０の同じ位置の内歯４３に噛み合う外歯２３の位置がずれる。これにより、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２が、入力シャフト１１の回転方向とは逆の方向へ、第１回転数よりも低い第２回転数で自転する。したがって、各外歯歯車２１，２２のピン孔２５の位置も、第２回転数で回転する。

【0028】

第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２の各々が有する外歯２３の数をＮとし、内歯歯車４０が有する内歯４３の数をＭとすると、歯車減速機１の減速比Ｐは、Ｐ＝（第１回転数）／（第２回転数）＝Ｎ／（Ｍ−Ｎ）となる。図２の例では、Ｎ＝５８，Ｍ＝６０なので、この例における減速比は、Ｐ＝２９である。すなわち、第２回転数は、第１回転数の１／２９の回転数となる。ただし、本発明における減速機構の減速比は、他の値であってもよい。

【0029】

図３は、図１中のＡ−Ａ位置から見た歯車減速機１の横断面図に、理解容易のために、第２外歯歯車２２を破線で追加した図である。図３中に拡大して示したように、θは、第１外歯歯車２１の中心である第１回転軸９１と回転軸９０とを結ぶ直線と、第２外歯歯車２２の中心である第２回転軸９２と回転軸９０とを結ぶ直線と、によって形成される回転軸９０を中心とする角度である。本実施形態では、外歯歯車２０の数をＮ１として、θ＝３６０°／Ｎ１の関係が満たされる。すなわち、本実施形態では、外歯歯車２０の数は二つであるため、Ｎ１＝２となり、θ＝１８０°となる。また、外歯歯車２０の数が、例えば、三つであれば、Ｎ１＝３となり、θ＝１２０°となる。

【0030】

フランジ７０は、回転軸９０に対して垂直に配置された、円環状の部位である。フランジ７０は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２よりも、軸方向後方に配置されている。本実施形態では、フランジ７０と出力シャフト１２とが、単一の部材で形成されている。このため、フランジ７０は、出力シャフト１２とともに回転軸９０を中心に回転する。ただし、フランジ７０と出力シャフト１２とは、互いに固定された別部材であってもよい。

【0031】

フランジ７０の中心付近には、軸方向後方に凹む凹部７１が設けられている。入力シャフト１１の軸方向後方の端部は、凹部７１内に配置される。そして、フランジ７０と入力シャフト１１との間には、軸受３２が介在する。これにより、フランジ７０は、入力シャフト１１に対して、相対的に回転自在に支持される。また、入力シャフト１１を軸受３２によって支持することで、入力シャフト１１の回転を安定させることができる。その結果、偏心体１３および外歯歯車２０の回転を安定化し、キャリアピン５０に作用するモーメントを小さくすることができる。

【0032】

また、フランジ７０には、複数のキャリアピン５０を圧入するための複数（本実施形態では８つ）の被圧入孔７２が、設けられている。複数の被圧入孔７２は、回転軸９０を中心として、周方向に等間隔に並んでいる。各被圧入孔７２は、フランジ７０を軸方向に貫通する。

【0033】

キャリア６０は、回転軸９０に対して垂直に配置された、円環状の部材である。キャリア６０は、第１外歯歯車２１と第２外歯歯車２２との軸方向の間に配置されている。そして、キャリア６０と入力シャフト１１との径方向の間には、キャリア軸受３３が介在する。これにより、キャリア６０は、入力シャフト１１に対して、相対的に回転自在に支持される。

【0034】

本実施形態のキャリア軸受３３には、球体を介して外歯歯車２０と偏心体１３とを回転させるボールベアリングが、使用されている。また、本実施形態では、キャリア軸受３３の内周面は、偏心体軸受３０の内周面よりも、径方向外側に位置する。これにより、キャリア軸受３３を軸方向から容易に組み込むことができる。その結果、歯車減速機を容易に組立てることができる。

【0035】

図１および図４に示すように、本実施形態のキャリア６０は、複数のキャリアピン５０を挿入するための、複数（本実施形態では８つ）の固定用孔６１が設けられている。複数の固定用孔６１は、回転軸９０を中心として、周方向に等間隔に並んでいる。固定用孔６１は、キャリア６０を軸方向に貫通する。

【0036】

複数のキャリアピン５０は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２の複数のピン孔２５を貫通して、軸方向に延びる円柱状の部材である。図２に示すように、各ピン孔２５を構成する面と、キャリアピン５０の外周面との間には、隙間５４が介在する。第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２が減速後の第２回転数で自転すると、当該動力が隙間５４を介して各キャリアピン５０に伝達する。

【0037】

複数のキャリアピン５０の軸方向後方の端部は、フランジ７０の被圧入孔７２に挿入される。また、複数のキャリアピン５０は、キャリア６０の固定用孔６１に圧入されることで、キャリア６０とも固定される。このため、複数のキャリアピン５０、フランジ７０、キャリア６０、および出力シャフト１２は、回転軸９０を中心として、第２回転数で回転する。なお、キャリア６０および複数のキャリアピン５０は、別部材であってもよく、単一部材であってもよい。キャリア６０および複数のキャリアピン５０が単一部材であれば、歯車減速機を構成するための部品点数を低減することができる。

【0038】

このように、本実施形態のキャリアピン５０は、キャリア６０およびフランジ７０に固定される。すなわち、複数のキャリアピン５０は、第１外歯歯車２１および第２外歯歯車２２の間に配置されるキャリア６０によって支持される。このため、外歯歯車２０の回転運動に伴いキャリアピン５０に作用するモーメントを低減でき、キャリアピン５０の撓みを抑制できる。その結果、外歯歯車の揺動運動を安定化でき、歯車減速機の効率の低下や、動作時のガタツキ、キャリアピンの磨耗等を抑えることができる。

【0039】

特に、歯車減速機１の軽量化を考慮して、キャリアピン５０を軽量な材料により構成する場合、キャリアピン５０の剛性が低下することが想定される。しかしながら、本実施形態の歯車減速機１では、キャリアピン５０をキャリア６０で支持することで、キャリアピン５０に作用するモーメントを抑制できる。その結果、キャリアピン５０に樹脂材料等の剛性の低い材料を適用でき、歯車減速機１の軽量化を実現することができる。

【0040】

＜２．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。以下では、種々の変形例について、上記の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0041】

図５は、変形例に係る歯車減速機１Ａを、回転軸９０Ａを含む平面で切断した縦断面図である。図６は、図５中のＣ−Ｃ位置から見た歯車減速機１Ａの横断面図である。この歯車減速機１Ａは、モータの駆動力により入力シャフト１１Ａに付与された第１回転数の回転運動を、第１回転数よりも低い第２回転数の回転運動に変換する、偏心揺動型の歯車減速機である。歯車減速機１Ａは、蓋部４２Ａおよびモータ８０Ａをさらに有する。

【0042】

蓋部４２Ａは、円板部４２１Ａと円環部４２２Ａとを有する。円板部４２１Ａは、内歯歯車４０Ａの軸方向前方側の端部付近から径方向内側に延びる。円板部４２１Ａは、キャリアピン５０Ａおよび外歯歯車２０Ａの軸方向前面の少なくとも一部を覆う。円環部４２２Ａは、円板部４２１Ａの外周部から軸方向前方へ向けて、回転軸９０を中心とする円筒状に延びる。

【0043】

モータ８０Ａは、ロータマグネット８１Ａおよび電機子８２Ａを有する。ロータマグネット８１Ａは、円板部４２１Ａよりも軸方向前方で、入力シャフト１１Ａの径方向外側に配置される。本実施形態では、ロータマグネット８１Ａは入力シャフト１１Ａの外周面に固定された接続部８１１Ａを介して、入力シャフト１１Ａに固定されている。ただし、ロータマグネット８１Ａは、入力シャフト１１Ａの外周面に直接固定されるものであってもよい。ロータマグネット８１Ａは、入力シャフト１１Ａとともに回転軸９０Ａを中心に回転する。

【0044】

電機子８２Ａは、円環部４２２Ａの内周部に固定され、ロータマグネット８１Ａと径方向に重なる。モータ８０Ａの駆動時には、図示を省略した外部電源から、電機子８２Ａに駆動電流が供給される。これにより、電機子８２Ａに磁束が生じる。そして、電機子８２Ａとロータマグネット８１Ａとの間の磁束が及ぼす作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、回転軸９０Ａを中心として入力シャフト１１Ａが第１回転数で回転する。このようにすれば、モータを歯車減速機に組み込むことができ、歯車減速機を小型化できる。

【0045】

なお、図５のモータ８０Ａは、ロータマグネット８１Ａが電機子８２Ａの径方向の内側に配置された、いわゆるインナーロータ型のモータである。しかしながら、モータは、ロータマグネットが、電機子の径方向の外側に配置された、いわゆるアウターロータ側のモータであってもよい。この場合、電機子は円環部の外周部に固定され、ロータマグネットは、接続部を介して、電機子の径方向外側面と対向するように配置されればよい。

【0046】

また、図５および図６に示すように、本実施形態の複数のキャリアピン５０Ａは、外歯歯車２０Ａのピン孔２５Ａに固定されている。そして、第１外歯歯車２１Ａに固定されているキャリアピン５０Ａと、第２外歯歯車２２Ａに固定されているキャリアピン５０Ａとは、別部材となっている。これにより、キャリアピン５０Ａの軸方向の長さを抑えることができ、歯車減速機を軽量化することができる。なお、本実施形態の複数のキャリアピンおよび外歯歯車は、単一部材により構成されてもよい。これにより、部品点数を減らして、歯車減速機を小型化および軽量化できる。

【0047】

また、図５に示すように、複数のキャリアピン５０Ａは、フランジ７０Ａを軸方向に貫通する貫通孔７２Ａおよびキャリア６０Ａを軸方向に貫通する貫通孔６１Ａの内部に、隙間５４Ａを介して配置される。このような構造であっても、歯車減速機を構成することができる。

【0048】

また、本実施形態の偏心体１３Ａは、複数の部材から構成される。そして、複数の偏心体１３Ａは、複数の外歯歯車２０Ａと、入力シャフト１１Ａとの径方向の間に各々配置される。このようにすれば、入力シャフト１１Ａと、外歯歯車２０Ａとの間にのみ、偏心体１３Ａを配置することができる。したがって、偏心体の軸方向の幅を低減できる。その結果、歯車減速機をより小型化および軽量化できる。

【0049】

図７は、他の変形例に係る歯車減速機１Ｂを、回転軸９０Ｂを含む平面で切断した縦断面図である。この歯車減速機１Ｂは、入力軸１１Ｃの回転運動を減速機１Ｃによって減速させて、第１回転数として入力シャフト１１Ｂに伝達する複合減速機である。歯車減速機１Ｂは、入力軸１１Ｃおよび減速機１Ｃをさらに有する。

【0050】

入力軸１１Ｃは、入力シャフト１１Ｂの前方に配置され、回転軸９０Ｂに沿って延びる円柱状の部材である。入力軸１１Ｃの軸方向前方の端部は、直接または他の動力伝達機構を介して、駆動源であるモータに接続される。モータを駆動させると、回転軸９０Ｂを中心として入力軸１１Ｃが回転する。

【0051】

減速機１Ｃは、入力軸１１Ｃの回転運動を、ボール部材１５Ｃの自転運動および公転運動に変換して、入力シャフト１１Ｂに伝達する減速機である。ただし、減速機１Ｃは、内接遊星式等の他の方式を用いるものであってもよい。本実施形態の減速機１Ｃは、蓋部４２Ｃ、ボール部材１５Ｃ、固定リング１６Ｃ、可動リング１７Ｃ、ばね部材１８Ｃ、およびキャリア部材１９Ｃを有する。

【0052】

蓋部４２Ｃは、円環部４２２Ｂの軸方向後端部付近から径方向内側に延びる部材である。減速機１Ｃの各構成部品および入力軸１１Ｃの一部は、円環部４２２Ｂおよび蓋部４２Ｃの内部に収容される。ボール部材１５Ｃは、入力軸１１Ｃの外周部に配置される球状部材である。ボール部材１５Ｃは、入力軸１１Ｃの外周部で、自転しつつ回転軸９０Ｂを中心に公転する。

【0053】

固定リング１６Ｃおよび可動リング１７Ｃは、円環部４２２Ｂの内周部に配置された円環状の部材である。固定リング１６Ｃは、円環部４２２Ｂの内周部に固定される。可動リング１７Ｃは、固定リング１６Ｃよりも軸方向前方に配置される。可動リング１７Ｃは、軸方向に移動可能となっている。

【0054】

ばね部材１８Ｃは、可動リング１７Ｃを軸方向後方へ加圧する部材である。ばね部材１８Ｃは、軸方向に伸縮する円環状の部材である。ばね部材１８Ｃは、蓋部４２Ｃと可動リング１７Ｃとの間に、自然長よりも軸方向に圧縮された状態で配置される。このため、ばね部材１８Ｃの反発力によって、可動リング１７Ｃが、軸方向後方へ加圧される。固定リング１６Ｃおよび可動リング１７Ｃは、ボール部材１５Ｃの外周面と接触する。このため、可動リング１７Ｃが軸方向前方へ加圧されると、ボール部材１５Ｃは径方向内側に向けて押圧力を受ける。

【0055】

キャリア部材１９Ｃは、入力シャフト１１Ｂと固定され、ボール部材１５Ｃの公転に伴い、回転軸９０Ｂを中心に回転する。ボール部材１５Ｃが減速後の回転数で公転すると、それに伴い、キャリア部材１９Ｃも、回転軸９０を中心として、減速後の回転数で回転する。また、キャリア部材１９Ｃが回転すると、キャリア部材１９Ｃに固定された入力シャフト１１Ｂも、回転軸９０Ｂを中心として、減速後の回転数で回転する。これにより、入力軸１１Ｃの回転運動は、入力軸１１Ｃの回転数よりも低い回転数の回転運動に変換されて、第１回転数として入力シャフト１１Ｂに出力される。このように、複合減速機を構成することで、歯車減速機の振動や騒音を低減することができる。

【0056】

また、上記の実施形態では、歯車減速機の有する外歯歯車の数は二つであった。しかしながら、歯車減速機の有する外歯歯車２０の数は三つ以上であってもよい。そして、外歯歯車の数Ｎ１と、キャリアの数Ｎ２とは、Ｎ２＝Ｎ１−１の関係を満たせばよい。これにより、外歯歯車の数が三つ以上ある場合であっても、キャリアピンを隣接する外歯歯車の間に配置されたキャリアによって支持できる。また、外歯歯車の数が三つ以上設けることで、キャリアピンに作用するモーメントをより小さくできる。なお、外歯歯車の数が三つ以上ある場合であっても、それぞれの外歯歯車の中心は、軸方向から見て、回転軸を中心とした回転対称となるように位置する。

【0057】

また、上記の実施形態では、各軸受には、ボールベアリングが使用されていた。しかしながら、各軸受には、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。

【0058】

また、上記の実施形態では、出力部は出力シャフトにより構成されていた。しかしながら、出力部は、例えば、回転軸を中心に回転する円板部等であってもよく、出力シャフト以外によって構成されてもよい。

【0059】

また、歯車減速機の細部の形状については、本願の各図に示された形状と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明は、歯車減速機に利用できる。

【符号の説明】

【0061】

１，１Ａ，１Ｂ 歯車減速機
１Ｃ 減速機
１１，１１Ａ，１１Ｂ 入力シャフト
１１Ｃ 入力軸
１２，１２Ａ 出力シャフト
１３，１３Ａ 偏心体
１５Ｃ ボール部材
１６Ｃ 固定リング
１７Ｃ 可動リング
１８Ｃ ばね部材
１９Ｃ キャリア部材
２０，２０Ａ 外歯歯車
２１，２１Ａ 第１外歯歯車
２２，２２Ａ 第２外歯歯車
２３ 外歯
２４ 外歯間溝
２５，２５Ａ ピン孔
３０ 偏心体軸受
３１，３２ 軸受
３３ キャリア軸受
４０，４０Ａ 内歯歯車
４１ 後蓋部
４２，４２Ａ，４２Ｃ 蓋部
４２１Ａ 円板部
４２２Ａ，４２２Ｂ 円環部
４３ 内歯
４４ 内歯間溝
５０，５０Ａ キャリアピン
５４，５４Ａ 隙間
６０，６０Ａ キャリア
６１ 固定用孔
６１Ａ 貫通孔
７０，７０Ａ フランジ
７１ 凹部
７２ 被圧入孔
７２Ａ 貫通孔
８０Ａ モータ
８１Ａ ロータマグネット
８２Ａ 電機子
９０，９０Ａ，９０Ｂ 回転軸
９１ 第１回転軸
９２ 第２回転軸
１３１ 第１偏心部
１３２ 第２偏心部
８１１Ａ 接続部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】