(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
内歯歯車と、前記内歯歯車に内接噛合する外歯歯車と、前記外歯歯車を揺動させる偏心体と、前記内歯歯車に連結されるカバー部材と、を備える偏心揺動型減速装置であって、
前記内歯歯車と前記カバー部材とは、互いが周方向に離れて配置される複数の連結部材により連結され、
前記内歯歯車は、樹脂から構成され、かつ、内周部に、各々の径方向外方に前記連結部材の配置箇所が含まれる複数の第1領域と、隣り合う2つの前記第1領域の間に各々が位置する複数の第2領域とを有し、
前記第2領域に設けられる内歯の歯丈は、前記第1領域に設けられる内歯の歯丈よりも小さい偏心揺動型減速装置。
前記複数の第1領域のうち、対応する前記連結部材の中心線と前記内歯歯車の中心軸線とを結んだ境界線に歯底が近い内歯を有する第1領域には偶数の内歯が設けられ、前記境界線に歯先が近い内歯を有する第1領域には奇数の内歯が設けられている、
請求項3記載の偏心揺動型減速装置。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0010】
(実施形態1)
図1は、本発明に係る実施形態1の偏心揺動型減速装置を示す断面図である。
図2は、
図1の内歯歯車を示す図である。
図3は、実施形態1の内歯歯車及び外歯歯車の噛合構造を示す図である。本明細書では、偏心揺動型減速装置1の回転軸O1に沿った方向を軸方向、回転軸O1から垂直な方向を径方向、回転軸O1を中心とする回転方向を周方向と定義する。
【0011】
実施形態1の偏心揺動型減速装置1は、第1偏心体12b及び第2偏心体12cを有する偏心体軸12、第1外歯歯車14、第2外歯歯車16、内歯歯車18、並びに、内ピン20bを有するキャリア体20を備える。さらに、偏心揺動型減速装置1は、第1カバー部材22、第2カバー部材24、第3カバー部材26及び軸受け31、32、34、35、37、38を備える。
【0012】
偏心体軸12は、回転軸O1が中心軸線と重なる軸部12aと、回転軸O1から偏心して設けられた第1偏心体12b及び第2偏心体12cとを有し、これらが一体的に形成された部材である。第1偏心体12b及び第2偏心体12cは、回転軸O1に垂直な断面が円形であり、偏心体軸12が回転することで互いに異なる位相で偏心回転する。なお、軸部12aに、別体に形成された第1偏心体12b及び第2偏心体12cが連結される構成としてもよい。
【0013】
第1外歯歯車14は第1偏心体12bに軸受け31を介して組み込まれ、偏心体軸12が回転することで揺動する。第2外歯歯車16は第2偏心体12cに軸受け32を介して組み込まれ、偏心体軸12が回転することで、第1外歯歯車14と異なる位相で揺動する。第1外歯歯車14には、複数の内ピン20bをそれぞれ通す複数の内ピン孔14hが互いに周方向に離間して設けられている(
図1及び
図3を参照)。同様に、第2外歯歯車16には、複数の内ピン20bをそれぞれ通す複数の内ピン孔16hが互いに周方向に離間して設けられている。各内ピン20bは、第1外歯歯車14の内ピン孔14hと、第2外歯歯車16の内ピン孔16hとに通される。第1外歯歯車14と第2外歯歯車16との間にはサシワ28が配置されて間隔が設けられている。
【0014】
内歯歯車18は、環状体の径方向内側に内歯sが設けられた歯車であり、第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16を内接噛合する。内歯歯車18は、環状体に軸方向に貫通する複数の連結部材孔hが設けられている。複数の連結部材孔hは、互いに周方向に離れて(例えば等間隔に離れて)設けられている(
図2を参照)。連結部材孔hは、例えばボルトが通されるボルト孔である。
【0015】
キャリア体20は、複数の内ピン20bと、回転軸O1が中心軸線と重なる軸部20aとが一体的に形成された部材である。キャリア体20は、内ピン20bを介して第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16の回転運動を導く。なお、キャリア体20は、内ピン20bと別体に形成され、キャリア体20に対して内ピン20bが回転可能に連結される構成としてもよい。
【0016】
第1カバー部材22は、内歯歯車18、第1外歯歯車14、第2外歯歯車16及び内ピン20bの軸方向の一方(負荷側)を覆い、第2カバー部材24はこれらの軸方向の他方(入力側)を覆う。第1カバー部材22及び第2カバー部材24は、内歯歯車18に複数の連結部材(ボルト等)Bを介して連結される。
【0017】
第1カバー部材22は、一部が軸受け34、35を介してキャリア体20の軸部20aに回転自在に組み付けられている。軸方向の一方(負荷側)において、第1カバー部材22とキャリア体20の軸部20aとの間には、軸受け34、35の一部を覆う第3カバー部材26が設けられている。第3カバー部材26はネジnaを介して第1カバー部材22に固定されている。
【0018】
第2カバー部材24は、一部が軸受け37、38を介して偏心体軸12の軸部12aに回転自在に組み付けられている。軸受け38は、第2カバー部材24のネジ孔に螺着されたプレッシャスクリューnbから圧力が加えられて固定されている。
【0019】
上記構成のうち、内歯歯車18は、樹脂から構成されている。この樹脂材料としては、FRP(Fiber-Reinforced Plastic)又はCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)などの高い強度を有する材料を適用できる。しかし、これに限られず、内歯歯車18の樹脂材料としては、単一素材である樹脂、紙ベーク材又は布ベーク材など、様々な樹脂材料を適用してもよい。
【0020】
第1偏心体12b及び第2偏心体12cを含む偏心体軸12、第1外歯歯車14、第2外歯歯車16、サシワ28、内ピン20bを含むキャリア体20、第1カバー部材22、第2カバー部材24並びに第3カバー部材26は、樹脂から構成される。これらの樹脂材料としては、FRP、CFRP、紙ベーク材、布ベーク材、単一素材である樹脂など、様々な材料を適用してもよい。また、これらの構成要素は、アルミ、アルミ合金、マグネシウム合金など、金属から構成してもよい。また、これらの構成要素は鉄より比重の低い金属から構成してもよい。
【0021】
ネジna、プレッシャスクリューnb、連結部材B、及び軸受け31、32、34、35、37、38は、金属から構成されるが、これらもFRP及びCFRP等の樹脂から構成してもよい。
【0022】
<動作説明>
上記のような構成により、偏心体軸12が回転すると第1偏心体12b及び第2偏心体12cが偏心回転し、第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16が180度の位相差で揺動される。2つの外歯歯車(第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16)があることで、伝達容量の増大及び強度の維持が図られ、第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16が互いに180度の位相差で揺動することで、偏心揺動型減速装置1の回転バランスを保つことができる。
【0023】
第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16は、内歯歯車18に内接噛合しており、内歯歯車18は第1カバー部材22及び第2カバー部材24と連結されている。このため、第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16は、偏心体軸12が1回転するごとに、内歯歯車18に対して歯数差分だけ相対回転(自転)する。ここで、内歯歯車18の歯数とは、後述する第2領域W2で間引かれた内歯も加えた歯数を意味する。第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16の自転成分は、内ピン20bを介してキャリア体20に伝達される。これらの結果、偏心体軸12の回転運動が、1/(第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16の共通の歯数)の減速比で減速されて、キャリア体20の回転として取り出すことができる。
【0024】
<内歯歯車の詳細>
内歯歯車18の内周部には、
図2に示すように、複数の第1領域W1と複数の第2領域W2とが設けられている。
【0025】
各第1領域W1は、径方向の外側に連結部材Bの配置箇所(連結部材孔h)が含まれる領域であり、各第1領域W1には所定の歯丈の内歯sが設けられている。ここで、所定の歯丈とは第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16と噛み合う歯丈を意味する。各第1領域W1は、内歯歯車18の中心軸線(回転軸O1)と、対応する1つの連結部材孔hの中心線とを結んだ直線と交差する。
【0026】
各第2領域W2は、隣り合う2つの第1領域W1の間に位置する領域であり、各第2領域W2には内歯sが設けられない。なお、本実施形態では、全ての第1領域W1に内歯sが設けられているが、連結部材孔hが多く形成される場合には、内歯sが設けられない第1領域W1が有ってもよい。また、第2領域W2には、第1領域W1の内歯sよりも小さい歯丈の内歯が設けられていてもよい。小さい歯丈の内歯とは、第1外歯歯車14又は第2外歯歯車16と噛合うことがなく、これらから接触荷重を受けない内歯を意味する。もしくは、小さい歯丈の内歯とは、第1外歯歯車14又は第2外歯歯車16と噛合ったとしても、第1領域W1の内歯sよりも接触荷重の小さい内歯を意味する。
【0027】
第1領域W1の内歯sは、仮に内歯sを同一ピッチ同一モジュール(大きさ)で内歯歯車18の内周全域に形成したときに、内歯歯車18の内周部に余りなく複数の内歯を配置できるモジュール及びピッチで形成されている。つまり、内歯歯車18のピッチ円の長さは内歯sの
ピッチ(大きさ)の整数倍となるように構成されている。
【0028】
複数の第1領域W1は、第1領域W1の内歯sが噛合い範囲に少なくとも1つ設けられるように、配置されている。具体的には、複数の第1領域W1は、略等間隔に6個設けられ、噛合い範囲は略60°である。ここで、噛合い範囲とは、仮に内歯sを同一ピッチ同一モジュールで内歯歯車18の内周全域に形成した場合に、第1外歯歯車14又は第2外歯歯車16の外歯と噛合っている内歯sがある範囲を意味し、内歯歯車18の中心角で表わされる。複数の第1領域W1の数は6つ以上であってもよい。
【0029】
更に具体的には、実施形態1の内歯歯車18は、(内歯歯車18のピッチ円の円周)÷(内歯sの
ピッチ)が、第1領域W1の数の倍数ではない。すなわち、第1領域W1の内歯sは、仮に内歯sと同一ピッチ同一モジュールで内歯歯車18の内周全域に設けた場合の仮想的な歯数「46」が、第1領域W1の数「6」の倍数ではない。
【0030】
このように倍数でない場合、複数の第1領域W1を等間隔に設けると、各第1領域W1に設けられる内歯sの配置は、複数の第1領域W1の間で非対称となる。そして、境界線L1に内歯sの歯先が近い第1領域W1と、境界線L1に内歯sの歯底が近い第1領域W1とが生じる。ここで、境界線L1とは、内歯歯車18の中心軸線(回転軸O1)と、対応する1つの連結部材孔hの中心線とを結んだ線分を意味する。このため、第1実施形態では、境界線L1に内歯sの歯底よりも内歯sの歯先が近い第1領域W1には、奇数(例えば3個)の内歯sが設けられている。また、境界線L1に内歯sの歯先よりも内歯sの歯底が近い第1領域W1には、偶数(例えば2個)の内歯sが設けられている。
【0031】
このように内歯sの数を設定することにより、偏心揺動型減速装置1が正回転したときと逆回転したときとで、内歯歯車18と第1外歯歯車14又は第2外歯歯車16との間で、対称的な噛合状態が得られる。これにより、回転方向に依存しない動作特性が実現される。
【0032】
<比較例>
図4は、比較例の偏心揺動型減速装置の噛合構造を示す図である。比較例の偏心揺動型減速装置においては、本実施形態と同様に、内歯歯車218は樹脂から構成され、連結部材孔h200を介して図示略のカバー部材にホルト等の連結部材を用いて連結されている。また、内歯歯車218には、内周部の全周に渡って内歯が設けられている。
【0033】
比較例の偏心揺動型減速装置では、偏心体軸212が回転して外歯歯車214が揺動すると、外歯歯車214と内歯歯車218とは所定の噛合い範囲G1で噛合い、かつ、この噛合い範囲G1が周方向に移動する。内歯歯車218は、金属に比べて剛性の低い樹脂製である一方、6箇所の連結部材孔h200でカバー部材に連結されている。このため、連結部材孔h200が設けられている領域W3は、連結部材により固定されるため、径方向の荷重に対して比較的に高い剛性が得られる。したがって、噛合い範囲G1の中央が領域W3にあるとき、内歯歯車218は余り変形しない。一方、連結部材孔h200が無い領域W4では、連結部材による押さえがないため、径方向の荷重に対して高い剛性が得られない。したがって、噛合い範囲G1の中央が領域W4にあるとき、内歯歯車218に全体的な歪みが生じる場合がある。このため、外歯歯車214が領域W4の内歯に接触荷重を加えたときに、内歯歯車218の歪みによりラチェッティングの可能性が生じた。
【0034】
一方、
図3に示した実施形態1の内歯歯車18では、第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16は、径方向に連結部材孔hが設けられている第1領域W1でしか内歯sと噛み合わない。このため、連結部材孔hが径方向に無い第2領域W2では、第1外歯歯車14又は第2外歯歯車16から内歯歯車18に接触荷重が発生せず、この領域に噛合い範囲が移動してきたときでも、内歯歯車18に歪みが生じにくい。また、第1領域W1に噛合い範囲があるときには、連結部材Bの固定により内歯歯車18に高い剛性が得られるため、第1外歯歯車14又は第2外歯歯車16から内歯歯車18に加えられる接触荷重により、内歯歯車18が大きく歪むことがない。これらによって、内歯歯車18と第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16とのラチェッティングの発生が抑制される。
【0035】
以上のように、実施形態1の偏心揺動型減速装置1によれば、内歯歯車18が樹脂から構成されているので、装置の顕著な軽量化を図ることができる。さらに、内歯歯車18の内周部のうち、複数の第1領域W1に内歯sが設けられ、複数の第2領域W2には内歯sが設けられていない。したがって、比較例で説明したように、内歯歯車18が樹脂から構成されていても、内歯歯車18と第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16とのラチェッティングの発生を抑制できる。
【0036】
なお、第2領域W2には、第1外歯歯車14及び2外歯歯車16と噛合わない、歯丈の低い内歯(ダミーの内歯)が設けられていても、同様の作用効果が奏される。
【0037】
さらに、実施形態1の偏心揺動型減速装置1よれば、何れかの第1領域W1に設けられている内歯sの数と、他の第1領域W1に設けられている内歯sの数とが異なる。仮に、全ての第1領域W1の内歯sの数を同数にしたとする。すると、前述したように、仮想的な歯数「46」が連結部材Bの数「6」の倍数でない場合、各連結部材Bとこれに対応する第1領域W1の内歯sとの配置関係に、回転方向に依存する非対称性が生じてしまう。例えば、1つの第1領域W1において、対応する連結部材Bの中心位置よりも時計方向に多くの内歯sが設けられ、反時計方向の内歯sが少なくなるというような非対称性が生じてしまう。この場合、偏心体軸12が正回転するときと逆回転するときとで噛合い特性に差が生じてしまう。しかし、実施形態1では、内歯sの数を全ての第1領域W1で共通としないことで、このような回転方向に依存する非対称性を低減することができる。
【0038】
具体的には、実施形態1では、対応する連結部材Bの中心線と内歯歯車18の中心軸線とを結んだ境界線L1に歯底が近い内歯sを有する第1領域W1には偶数の内歯sが設けられている。一方、境界線L1に歯先が近い内歯sを有する第1領域W1には奇数の内歯sが設けられている。このような歯数の設定により、正回転と逆回転とで対称的な噛合い特性が実現される。
【0039】
なお、複数の連結部材Bが等間隔に設けられていない場合には、仮想的な歯数「46」が連結部材Bの数「6」の倍数でない場合に限られず、各第1領域W1に設けられる内歯sの数を同一とすると、回転方向に依存する噛合い特性の非対称性が生じる場合がある。このような場合にも、或る第1領域W1の内歯sの数を適宜変更することで、回転方向に依存する噛合い特性の非対称性を低減することができる。
【0040】
さらに、実施形態1の偏心揺動型減速装置1によれば、内歯歯車18と第1外歯歯車14との噛合い範囲に対して、第1領域W1の内歯sが少なくとも1つ設けられている。同様に、内歯歯車18と第2外歯歯車16との噛合い範囲に対して、第1領域W1の内歯sが少なくとも1つ設けられている。これにより、内歯歯車18と第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16との正常な噛み合いを常に維持することができる。また、実施形態1の偏心揺動型減速装置1によれば、6つ以上の第1領域W1が設けられているので、内歯歯車18と第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16の噛み合いを安定的に維持することができる。
【0041】
(実施形態2)
図5は、本発明に係る実施形態2の偏心揺動型減速装置の内歯歯車を示す図である。
【0042】
実施形態2の偏心揺動型減速装置は、主に内歯歯車18Aの内歯sの数及び大きさが実施形態1と異なり、他の構成要素は実施形態1と同様である。以下、異なる構成要素のみを詳細に説明する。
【0043】
実施形態2の内歯歯車18Aは、実施形態1と同様に、樹脂から構成され、内周部に、複数の第1領域W1Aと複数の第2領域W2Aとが設けられている。各第1領域W1Aは、径方向の外側に連結部材Bの配置箇所が含まれる領域であり、各第1領域W1Aには第1外歯歯車14又は第2外歯歯車16と噛み合う歯丈の内歯sが設けられている。また、各第2領域W2Aは、隣り合う2つの第1領域W1Aの間に位置する領域であり、第2領域W2Aには内歯sが設けられていない。第2領域W2Aには、歯丈の低いダミーの内歯が設けられていてもよい。
【0044】
第1領域W1Aの内歯sは、仮に内歯sを同一ピッチ同一モジュール(大きさ)で内歯歯車18Aの内周全域に形成したときに、内周部に余りなく複数の内歯を配置できるモジュール及びピッチで形成されている。つまり、内歯歯車18Aのピッチ円の長さは内歯sの
ピッチの整数倍となるように設定されている。
【0045】
複数の第1領域W1Aは、第1領域W1Aの内歯sが噛合い範囲に少なくとも1つ設けられるように、配置されている。具体的には、複数の第1領域W1Aは、略等間隔に6個設けられ、噛合い範囲は略60°である。ここで、噛合い範囲とは、仮に内歯sを同一ピッチ同一モジュールで内歯歯車18Aの内周全域に形成した場合に、内歯歯車18Aと第1外歯歯車14又は第2外歯歯車16と噛合っている内歯sがある範囲を意味し、内歯歯車18Aの中心角で表わされる。複数の第1領域W1Aの数は6つ以上であってもよい。
【0046】
実施形態2の内歯歯車18Aは、(内歯歯車18Aのピッチ円の円周)÷(内歯sの
ピッチ)=48であり、第1領域W1の数「6」(連結部材Bの数「6」)の倍数である。すなわち、仮に内歯sを同一ピッチ同一モジュールで内歯歯車18Aの内周全域に設けた場合の仮想的な歯数が「48」であり、第1領域W1Aの数「6」の倍数である。
【0047】
このように倍数となる場合、複数の第1領域W1Aを等間隔に設けると、各第1領域W1Aに設けられる内歯sの配置は、複数の第1領域W1Aの間で対称的となる。このため、実施形態2では、各第1領域W1Aに設けられる内歯sの数を同一(例えば2個)としている。さらに、各第1領域W1Aに設けられる複数の内歯sは、境界線L1を中心に対称的に配置されている。すなわち、
図5に示すように、各第1領域W1Aに偶数(例えば2個又は4個等)の内歯sが設けられる場合には、境界線L1に歯底が位置するように、複数の内歯sが設けられる。他方、各第1領域W1Aに奇数(例えば1個、3個又は5個等)の内歯sを設ける場合には、境界線L1に歯先が位置するように、複数の内歯sを設ければよい。境界線L1とは、内歯歯車18Aの中心軸線(回転軸O1)と、対応する1つの連結部材孔hの中心線とを結んだ線分を意味する。
【0048】
以上のように、実施形態2の偏心揺動型歯車装置によれば、(内歯歯車18Aのピッチ円の円周)÷(内歯sの
ピッチ)が、第1領域W1Aの数(連結部材Bの数)の倍数になっている。このため、複数の第1領域W1Aが等間隔に設けられる場合に、各第1領域W1Aに設けられる内歯sの配置を、複数の第1領域W1Aの間で対称的にすることができる。したがって、1つの連結部材孔hとこれに対応する第1領域W1Aの内歯sとの配置関係を、複数の第1領域W1Aの間で等しくできる。これにより、内歯歯車18Aと第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16との噛合い特性を均一にすることができる。また、各第1領域W1Aの内歯sを境界線L1を中心に対称的に設けることで、正回転の運動と逆回転の運動とで内歯歯車18Aと第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16との噛合い特性を対称的にすることができる。
【0049】
以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、内歯歯車18、18Aの全ての連結部材孔hに対応する第1領域W1、W1Aに内歯が設けられているが、一部の第1領域W1、W1Aに内歯が設けられていなくてもよい。また、上記実施形態では、複数の連結部材孔h及び複数の第1領域W1、W1Aが周方向に等間隔に設けられている構成を示したが、これらは等間隔でなくてもよい。また、連結部材Bはボルトに限られず、ネジ、連結ピンなど、適宜変更可能である。
【0050】
また、上記実施形態では、1本の偏心体軸を減速機の軸心に配置した所謂センタークランク式の偏心揺動型減速装置を示した。しかし、本発明は、2個以上の偏心体軸が減速機の軸心からオフセットして配置された所謂振り分け型の偏心揺動型減速装置に適用してもよい。また、上記実施形態では、外歯歯車として第1外歯歯車14及び第2外歯歯車16を示したが、外歯歯車は1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。