(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1では、微小凹部の望ましい形成態様については、特に具体的に開示されていなかったため、微小凹部形成による耐久性向上の効果は、限定的であったというのが実情である。
【0006】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、微小凹部を形成することによる耐久性の向上効果を、より高めることのできる減速装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、
外歯歯車が揺動しながら内歯歯車に内接噛合し、該内歯歯車が、円弧状の溝部を有する内歯歯車本体と、前記溝部に回転自在に組み込まれたピン状内歯部材とで構成され、前記ピン状内歯部材と前記内歯歯車本体が互いに線接触しながら摺動し、該ピン状内歯部材と内歯歯車本体の少なくとも一方の摺動面に複数の微小凹部が形成された減速装置であって、前記微小凹部は、前記
ピン状内歯部材と前記
内歯歯車本体が線接触する範囲に存在する前記微小凹部を前記線接触の接触線上に投影したときに、該接触線上に隙間なく存在するように前記一方の摺動面に形成されて
おり、前記線接触する範囲が、前記内歯歯車本体の前記溝部の底部を除く2箇所に設けられ、前記微小凹部が、それぞれの前記線接触する範囲毎に存在する前記微小凹部を前記接触線上に投影したときに、該接触線上に隙間なく存在する構成とすることにより、上記課題を解決したものである。
【0008】
本発明は、
ピン状内歯部材と
内歯歯車本体が線接触する範囲に存在する微小凹部を、該線接触の接触線上に投影したときに、微小凹部が当該接触線上に隙間なく存在するように構成している。
【0009】
ピン状内歯部材と
内歯歯車本体の接触線は、該
ピン状内歯部材と
内歯歯車本体が線接触する範囲において摺動する際に、該線接触する範囲を動いてゆくが、本発明によれば、このとき、接触線上のいずれの部分も、少なくとも一つの微小凹部を必ず通過することができる。これは、摺動の際に、接触線上のいずれかの部分が1度も微小凹部を通らないということがないことを意味し、結果として線接触する範囲を良好に潤滑することができる。
なお、本発明は、互いに線接触しながら摺動する第1部材と第2部材とを備え、前記第1部材および前記第2部材の少なくとも一方の摺動面に複数の微小凹部が形成された減速装置であって、前記微小凹部は、前記第1部材と前記第2部材が線接触する範囲に存在する前記微小凹部を前記線接触の接触線上に投影したときに、該接触線上に隙間なく存在するように前記一方の摺動面に形成されており、前記微小凹部を、前記接触線と直交する線上に投影したときに、該微小凹部が存在しない部分があることを特徴とする減速装置と捉えることもできる。
【0010】
なお、ここで、線接触する範囲とは、
ピン状内歯部材と内歯歯車本体(第1部材と第2部材
)の一部同士が接触し続け、連続的な摺動状態が実際に維持される範囲をいう。後に例を挙げて詳述する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、微小凹部を形成することによる耐久性の向上効果を、より高めることができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例に係る減速装置を詳細に説明する。
【0014】
始めに、
図2および
図3を用いて減速装置G1の動力伝達系の概略構成から説明する。
【0015】
この減速装置G1は、外歯歯車20が揺動しながら内歯歯車22に内接噛合する偏心揺動型の減速装置である。より具体的に説明すると、この減速装置G1は、図示せぬモータからの動力を受ける入力軸26を備える。入力軸26にはキー28を介して偏心体30が一体化されている。偏心体30の外周は、入力軸26の軸心O1に対して所定の偏心量だけ偏心している。偏心体30の外周にはころ32が組み込まれている。ころ32には、前記外歯歯車20のころ孔34が係合している。すなわち、外歯歯車20は、ころ32の外周で揺動回転しながら内接噛合可能に組み込まれていることになる。
【0016】
この例では、内歯歯車22は、円弧状の溝部36を有する内歯歯車本体38と、該円弧状の溝部36に回転自在に組み込まれた外ピン40(ピン状内歯部材)とで構成されている。内歯歯車本体38は、ケーシング42と一体化されている。外歯歯車20の歯数は、内歯歯車22の歯数(外ピン40の数)よりも僅かだけ(この例では1だけ)少ない。
【0017】
外歯歯車20には、貫通孔44が形成されており、該貫通孔44を内ピン46(ピン状貫通部材)が貫通している。内ピン46の外周には摺動促進部材として内ローラ48(筒状貫通部材)が被せられている。内ローラ48と貫通孔44との間には、前記偏心体30の偏心量の2倍に相当する隙間δが確保されている。内ピン46は、出力軸50と一体化されたフランジ体52に圧入・固定されている。
【0018】
この減速装置G1の動力伝達系の作用を簡単に説明すると、入力軸26が回転すると該入力軸26と一体化されている偏心体30が回転し、ころ32を介して外歯歯車20が揺動回転する。この結果、固定状態にある内歯歯車22(の外ピン40)に対する外歯歯車20の噛合位置が順次ずれてゆく現象が発生する。
【0019】
外歯歯車20の歯数は、内歯歯車22の歯数よりも1だけ少ないため、外歯歯車20は、入力軸26が1回回転するごとに、1歯分だけ内歯歯車22に対して位相がずれる(自転する)ことになる。この自転成分が、内ローラ48および内ピン46を介してフランジ体52に伝達され、該フランジ体52と一体化されている出力軸50が回転する。なお、外歯歯車20の揺動成分は、内ローラ48と外歯歯車20の貫通孔44との間に確保された隙間δによって吸収される。
【0020】
すなわち、この実施形態では、内ピン46および内ローラ48は、外歯歯車20の自転成分を取り出す機能を果たしていることになる。なお、この種の減速装置は、外歯歯車の自転を拘束し、内歯歯車(ケーシング)側から出力を取り出すこともできる(枠回転型の減速装置)。この場合、内ピンあるいは内ローラは、外歯歯車の自転を拘束する機能を果たしていることになる。
【0021】
ここで、この実施形態に係る減速装置G1において、2つの部材(第1部材および第2部材)が互いに線接触しながら摺動する部分に着目すると、例えば、偏心体30ところ32との間、ころ32と外歯歯車20(のころ孔34)との間、内ピン46と内ローラ48(の内周面48A)との間、内ローラ48と外歯歯車20(の貫通孔44)との間、外歯歯車20(の外歯)と内歯歯車22(の外ピン40)との間、外ピン40と内歯歯車本体38(の溝部36)との間等、多数存在する。
【0022】
この実施形態では、この中の内ピン46と内ローラ48(の内周面48A)との間、および、外ピン40と内歯歯車本体38(の溝部36)との間の2つの摺動部に本発明を適用している(それ以外の部分に適用してもよい)。具体的には、内ローラ48の内周面48A(摺動面)、および内歯歯車本体38の溝部36(摺動面)に微小凹部60、70、80がそれぞれ形成されている。
【0023】
先ず、内ピン46(第1部材:円弧状の外周を有する部材)と内ローラ48(第2部材:円弧状の内周を有する部材)との間の摺動部の構成から詳細に説明する。
【0024】
図1は、減速装置G1の内ローラ48の構成を示すもので、内周面48A(摺動面)に、微小凹部60が形成されている。
図1の(A)は、内ローラ48の正面図、(B)は、内ローラ48の内周面48Aを円周方向に展開した展開図、(C)は、微小凹部60を接触線X上に投影したときの投影図、(D)は、微小凹部60を接触線Xと直角の方向に投影したときの投影図をそれぞれ示している。
【0025】
ここでの「微小凹部60(60A、60B、60C、…)」は、内ローラ48自体(の内周面48A)を加工するときに加工工具によって不可避的にできる凹凸の凹部を指すものではなく、微小凹部60を形成する目的で「意図的に」形成した凹部を意味している。本実施形態では、例えば、内ローラ48の内周面48Aに「鋼球」を強く押し付ける(あるいは衝突させる)等の加工によって微小凹部60を形成している。
【0026】
微小凹部60の大きさ(径)は、この実施形態では、5μm〜20μm程度に設定している。
図1に模式的に描写されているように、各微小凹部60の形状は、必ずしも合同である必要も、相似である必要もない。すなわち形状が異なっていても、大きさが異なっていてもよい。円以外の形状であったときは、長手方向の向きも統一されている必要はない(向きはばらばらでよい)。ただし、統一されていてもよい。すなわち、例えば、同一形状および大きさの微小凹部のみで構成されていてもよい。
【0027】
この実施形態では、当該内ピン46と内ローラ48が線接触する範囲Yに存在する微小凹部60を該線接触の接触線X上に(摺動方向に)投影したときに(より具体的には、線接触する範囲Yの端部の接触線Xo上から線接触する範囲Yを見たときに)、
図1(C)に示されるように、微小凹部60が、該接触線Xo上に隙間なく存在するように内ローラ48の内周面48Aに形成されている。
【0028】
ここで「線接触する範囲Y」とは、内ピン46(第1部材)と内ローラ48(第2部材)の一部同士が接触し続け、連続的な摺動状態が実際に維持される範囲をいう。つまり、「接触」は、見かけ上のものではなく、「実際の接触」を意味する。これについては次の実施形態の説明の際に詳述する。
【0029】
この実施形態では、内ピン46と内ローラ48は、離れることなく、常にその一部同士が実際に接触し続け、連続的な摺動状態を維持しているため、「線接触する範囲Y」は、内ローラ48の内周面48Aの全周となる。
【0030】
なお、本実施形態では、
図1の(C)に示されるように、内ピン46と内ローラ48が線接触する範囲Yに存在する微小凹部60を接触線Xo上に投影したときには、微小凹部60は、該接触線Xo上に隙間なく存在しているが、
図1の(D)に示されるように、線接触する範囲Yに存在する微小凹部60を接触線Xと直角の方向(摺動方向)の端部から見たときは(全微小凹部60を投影したときは)、一部に隙間L1〜L8が存在している(微小凹部60が存在しない部分がある)。但し、この隙間L1〜L8は必須ではなく、なくてもよい。すなわち、
図1の(D)の方向で投影したときにおいても隙間なく微小凹部60が存在していても良い。
【0031】
また、
図1の描写例で明らかなように、この実施形態では、内ローラ48の軸方向中央部分(
図1の右下がりのハッチングを施した部分)Kcに形成される微小凹部60の表面積が、軸方向端部(
図1の間隔の大きな右上がりのハッチングを施した部分)Keに形成される微小凹部60の表面積よりも大きくなるように、すなわち「より密に」形成するようにしている。より具体的には、{(軸方向中央部分Kcに形成した微小凹部60の表面積)/(軸方向中央部分Kcの全表面積)}>{(軸方向端部Keに形成した微小凹部60の表面積)/(軸方向端部Keの全表面積)}となるように形成している。なお、表面積を増大するには、微小凹部60の数を増やしても、一つ一つの微小凹部60の大きさを大きくしてもよく、勿論、数を増やすと共に大きさを大きくしてもよい。
【0032】
次にこの実施形態に係る減速装置G1の内ピン46と内ローラ48との間の摺動部の作用を説明する。
【0033】
本実施形態においては、内ピン46と内ローラ48が線接触する範囲Yに存在する微小凹部60を接触線Xo上に投影したときに、微小凹部60が、該接触線Xo上に隙間なく存在している。このため、内ピン46と内ローラ48の接触線Xが線接触する範囲Yを移動してゆく際に、接触線X上の全ての軸方向位置において、必ずいずれかの微小凹部60内の潤滑剤と接触できることになる。
【0034】
理解を容易にするために、逆の例で説明するならば、今、例えば、
図1で黒く塗りつぶした微小凹部60Mと60Nが存在しなかったと仮定すると、
図1(C)での投影画面上で、該微小凹部60Mと60Nの投影されるべき部分に「隙間」が生じることになる。これは、摺動の際に、接触線X上のK1の部分が(線接触する範囲Yにおいて)1度も微小凹部60を通らないということを意味する。その結果、
図1の斜線で施した部分Kdでは、常に潤滑剤を押しのけた状態での接触が連続することになる。線接触する範囲Yの全長に亘って、潤滑剤が入り込めない部分Kdが存在すると、その部分Kdにおいて潤滑剤の保持性が低下し、潤滑剤による良好な潤滑効果が得られなくなってしまい、摩擦、摩耗が進行し易くなる。
【0035】
本実施形態では、内ピン46と内ローラ48が線接触する範囲Yにおいて、接触線Xが移動する際に、該接触線X上の全ての軸方向位置で潤滑剤の供給が少なくとも1度は行われるため、良好な潤滑を維持することができる。
【0036】
微小凹部60は、(特別な考慮なく)単に多数形成すると、内ローラ48の内周面48Aが、当該多数の微小凹部60で埋まってしまい、実際の内ピン46と内ローラ48の内周面48Aとの接触面圧が上昇して、耐久性は却って低下してしまう。そのため、従来は、実際には、微小凹部60を、むやみに多く形成することはできず、これが、耐久性の効果が「限定的なもの」に留まらざるを得なかった大きな要因となっていたと推察される。
【0037】
本実施形態によれば、従来と同等の潤滑特性を、より少ない微小凹部60の形成のみで、すなわち、接触線Xと直角の方向から見て微小凹部60を投影した場合に隙間L1〜L8が生じるほど少ない数(あるいは小さな表面積の)の微小凹部60のみで、実現することができる。したがって、その分(微小凹部60が少ない分)内ピン46と内ローラ48の接触面圧を下げることができ、耐久性をより向上させることができる。また、例えば、ぎりぎりの接触面積を確保しつつ、できるだけ多くの(大きな表面積の)微小凹部60を形成した場合には、必要な接触面圧を維持しながら、最大レベルの潤滑特性を維持することができ、結果としてこの場合も耐久性をより向上させることができる。
【0038】
更に、この実施形態では、内ローラ48の軸方向中央部分(
図1の右下がりのハッチングを施した部分)Kcに形成される微小凹部60の表面積が、軸方向端部(
図1の間隔の大きな右上がりのハッチングを施した部分)Keに形成される微小凹部60の表面積よりも大きくなるように、すなわち「より密に」形成するようにしている。
【0039】
これは、本実施形態に係る減速装置G1のように、内ピン46に内ローラ48が被せられた摺動構成にあっては、内ローラ48の軸方向中央部分Kcでは、軸方向端部Keよりも潤滑がより困難になる傾向があるためである。このように、軸方向中央部分Kcに形成する微小凹部60の表面積を軸方向端部Keに形成する微小凹部60の表面積よりも大きくすることにより、内ピン46と内ローラ48との潤滑を、軸方向の全ての位置に亘ってより均等に行うことができるようになる。
【0040】
次に、本発明の他の実施形態、すなわち本発明を内歯歯車22の内歯を構成する外ピン40(第1部材)と内歯歯車本体38(第2部材)の溝部36(摺動面)との接触部に適用した例について詳細に説明する。
【0041】
前述したように、本発明において「線接触する範囲」とは、「実際に線接触する範囲」を言う。内歯歯車22の溝部36と外ピン40の接触個所は、厳密には溝部36の全範囲に亘っているわけではなく、溝部36の一部の特定の2つの個所に分離して存在する。
【0042】
すなわち、内歯歯車22の外ピン40と内歯歯車本体38の溝部36の摺動部において、運転時において実際に外ピン40と内歯歯車本体38とが線接触する範囲は、外ピン40が外歯歯車20側から受ける荷重反力の関係で、溝部36の底部36Bから離れた位置となる(正逆回転をするので、実際は底部36Bを除くY3、Y4の2個所)。
【0043】
したがって、この実施形態では、本発明の趣旨より、溝部36のそれぞれの「線接触する範囲Y3、Y4」ごとに、該線接触する範囲Y3、Y4上に存在する微小凹部70、80を接触線X3、X4上に(摺動方向に)投影したときに、該微小凹部70、80がそれぞれの接触線X3、X4上に隙間なく存在するように形成するようにしている。
【0044】
この結果、上記実施形態と同様な作用により、正回転および逆回転のいずれの場合においても、良好な潤滑を行うことができ、耐久性をより向上させることができる。
【0045】
なお、本発明の基本趣旨からすれば、それぞれの線接触する範囲Y3、Y4毎に存在する微小凹部70、80を、それぞれの接触線X3、X4上に投影したときに、各接触線X3、X4上に隙間なく該微小凹部70、80が存在しなければならず、また、それで足りるが、本発明においては、例えば、
図5に示されるように、溝部36の底部36Bにおいても、微小凹部90を形成するようにしてもよい。そして、もし、溝部36の底部36Bにも微小凹部90を形成する場合には、該底部36Bには外ピン40が接触せず、荷重が基本的に掛からないため、微小凹部90の大きさ(表面積)は、線接触する範囲Y3、Y4において形成される前記微小凹部70、80の大きさよりも大きくしても構わない。より具体的には、{(底部36Bの微小凹部70、80の表面積)/(底部36Bの全表面積)}>{(線接触する範囲Y3、Y4の微小凹部70、80の表面積)/(線接触する範囲Y3、Y4の全表面積)}が成立するように形成して構わない。この結果、装置が停止したとき、あるいは反転したとき等において該底部36Bに存在する潤滑剤が外ピン40の表面上に滲み出て来るようになるため、さらに良好な潤滑を行うことができるようになる。
【0046】
上記実施形態では、本発明を、揺動内接噛合型の遊星歯車減速装置の摺動部に適用するようにしていたが、本発明においては、減速装置の基本構成については、特に限定されず、どのような減速機構を有する減速装置であっても、該減速装置の中に、第1部材と第2部材が、互いに線接触しながら摺動する部位があるならば、当該部位に同様に本発明を適用することができ、同様の効果が得られる。
【0047】
また、上記実施形態においては、第1部材(内ピン、外ピン)および第2部材(内ローラ、外ピン溝部)のうち、第2部材のみに微小凹部を形成するようにしていたが、第1、第2部材の両方に微小凹部を形成するようにしてもよい。