特開 2022-28232 差動減速機及びクランクシャフト

(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】P2022028232

(43)【公開日】2022-02-16

(54)【発明の名称】差動減速機及びクランクシャフト

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20220208BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020131531

(22)【出願日】2020-08-03

(71)【出願人】

【識別番号】591218307

【氏名又は名称】株式会社ニッセイ

(74)【代理人】

【識別番号】100078721

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 喜樹

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 光明

【テーマコード（参考）】

3J027

【Ｆターム（参考）】

3J027FA20

3J027FB32

3J027GA01

3J027GB03

3J027GC03

3J027GC22

3J027GD03

3J027GD08

3J027GD12

(57)【要約】

【課題】加工コストを低減することができる差動減速機及びクランクシャフトを提供することを目的とする。
【解決手段】内歯歯車４と、内歯歯車４と同軸で内歯歯車４に貫通するように配置されており、中心軸Ｃ０に対して偏心する偏心部２２を有している入力軸６と、偏心部２２に外装され、内歯歯車４に内接して噛み合う外歯歯車３と、を備える差動減速機において、入力軸６の一方の端面２４ａには、偏心部２２の偏心方向側に偏った位置に複数の貫通孔２６が形成されており、端面２４ａにおいて貫通孔２６を避ける位置に複数のボルト穴２５が形成されており、貫通孔２６の内径Ｄ１は、ボルト穴２５の下穴の内径Ｄ２と等しくなっている。このため、貫通孔２６とボルト穴２５の下穴とを同じ工具で加工でき、加工コストを低減できる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内歯歯車と、
前記内歯歯車と同軸で前記内歯歯車に貫通するように配置されており、自身の中心軸である入力中心軸に対して偏心する偏心部を有している入力軸と、
前記偏心部に外装され、前記内歯歯車に内接して噛み合う外歯歯車と、
を備えており、
前記入力軸の少なくとも一方の端面には、前記偏心部の偏心方向側に偏った位置に複数の肉抜き穴が形成されており、
前記端面における前記肉抜き穴を避ける位置に複数のボルト穴が形成されており、
前記肉抜き穴の内径は、前記ボルト穴の下穴の内径と等しい
ことを特徴とする差動減速機。

【請求項2】

前記肉抜き穴は、前記入力軸を前記入力中心軸方向に貫通している
ことを特徴とする請求項１に記載の差動減速機。

【請求項3】

偏心部を有するクランクシャフトであって、
前記クランクシャフトの少なくとも一方の端面には、前記偏心部の偏心方向側に偏った位置に複数の肉抜き穴が形成されており、
前記端面における前記肉抜き穴を避ける位置に複数のボルト穴が形成されており、
前記肉抜き穴の内径は、前記ボルト穴の下穴の内径と等しい
ことを特徴とするクランクシャフト。

【請求項4】

前記肉抜き穴は、前記クランクシャフトを軸方向に貫通している
ことを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工コストを低減することができる差動減速機及びクランクシャフトに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１には、クランクシャフトを支持する支持部の端面に肉抜き部として複数の貫通孔を形成することで、回転バランスの偏りを改善した差動減速機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－４５９６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の差動減速機のように肉抜きとして貫通孔を設ける場合、従来は、なるべく大きい孔を設けて偏心側の重量を減らすことで、回転バランスの偏りを効率良く改善することが普通であった。しかしながら、特許文献１に開示されたような肉抜きの形状では、加工の手間がかかっていた。

【0005】

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、回転バランス取り構造を低コストで実現できる差動減速機及びクランクシャフトを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的を達成するために、請求項１記載の差動減速機は、内歯歯車と、前記内歯歯車と同軸で前記内歯歯車に貫通するように配置されており、自身の中心軸である入力中心軸に対して偏心する偏心部を有している入力軸と、前記偏心部に外装され、前記内歯歯車に内接して噛み合う外歯歯車と、を備えており、前記入力軸の少なくとも一方の端面には、前記偏心部の偏心方向側に偏った位置に複数の肉抜き穴が形成されており、前記端面における前記肉抜き穴を避ける位置に複数のボルト穴が形成されており、前記肉抜き穴の内径は、前記ボルト穴の下穴の内径と等しいことを特徴とするものである。
また、請求項２記載の差動減速機は、請求項１に記載の差動減速機であって、更に、前記肉抜き穴は、前記入力軸を前記入力中心軸方向に貫通していることを特徴とするものである。
また、請求項３記載のクランクシャフトは、偏心部を有するクランクシャフトであって、前記クランクシャフトの少なくとも一方の端面には、前記偏心部の偏心方向側に偏った位置に複数の肉抜き穴が形成されており、前記端面における前記肉抜き穴を避ける位置に複数のボルト穴が形成されており、前記肉抜き穴の内径は、前記ボルト穴の下穴の内径と等しいことを特徴とするものである。
また、請求項４記載のクランクシャフトは、請求項３に記載のクランクシャフトであって、更に、前記肉抜き穴は、前記クランクシャフトを軸方向に貫通していることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

請求項１記載の差動減速機によれば、肉抜き穴を加工する際に、ボルト穴の下穴を加工する際の工具と同じものを使用できる。このため、入力軸の加工時の工具交換の回数を減らし、加工コストを下げることができる。従来は、差動減速機の回転バランス取りの効果を高めるために、肉抜き穴をなるべく大きく加工することが当たり前であったが、本発明では肉抜き穴を敢えて大きくしないという発想の転換により、加工コストの低減を実現できる。
また、請求項２記載の差動減速機によれば、肉抜き穴を貫通させることで、回転バランスをより改善することができる。
また、請求項３記載のクランクシャフトによれば、肉抜き穴を加工する際に、ボルト穴の下穴を加工する際の工具と同じものを使用できる。このため、クランクシャフトの加工時の工具交換の回数を減らし、加工コストを下げることができる。従来は、クランクシャフトの回転バランス取りの効果を高めるために、肉抜き穴をなるべく大きく加工することが当たり前であったが、本発明では肉抜き穴を敢えて大きくしないという発想の転換により、加工コストの低減を実現できる。
また、請求項４記載のクランクシャフトによれば、肉抜き穴を貫通させることで、回転バランスをより改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態における差動減速機の中央縦断面図である。

【図2】本発明の実施形態における差動減速機の分解斜視図である。

【図3】入力軸を軸方向から見た図である。

【図4】図１のＡ―Ａ線に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である差動減速機１の中央縦断面図である。図２は、本発明の実施形態である差動減速機１の分解斜視図である。本発明の差動減速機１は、例えば産業用ロボットの関節部分などに使用される。

【0010】

差動減速機１は、外歯歯車３が内歯歯車４と噛み合いながら偏心回転する偏心搖動型の減速機である。差動減速機１は、外歯歯車３と、内歯歯車４と、ケース５と、入力軸６とを備えている。

【0011】

ケース５は、円筒状の主ケース７と、主ケース７における入力側（図１の右側）に配置され、外形が主ケース７と略同一である当てプレート８と、当てプレート８を挟んで主ケース７とは反対側に配置され、外形が主ケース７及び当てプレート８と略同一のケースカバー９とから成り、主ケース７、当てプレート８、及びケースカバー９は、ケースカバー９側から当てプレート８を貫通して主ケース７に螺合される複数のボルト１０，１０・・により一体に結合されている。主ケース７は、内周面にクロスローラ１１の軌道面が形成されている。つまり主ケース７はクロスローラベアリング１２の外輪も兼ねている。また、主ケース７、当てプレート８、及びケースカバー９には、複数のボルト１０，１０・・を避けた位置に、複数の貫通孔１３が形成されている。

【0012】

主ケース７の径方向内側には、円筒状の内歯歯車４が配置されている。外歯歯車３は、内歯歯車４の歯数よりも僅かに少ない歯数を有しており、内歯歯車４に偏心位置で内接している。内歯歯車４は、外周面にクロスローラ１１の軌道面が形成されており、クロスローラ１１を介して、主ケース７に対して回転可能に軸支されている。クロスローラ１１は、中心軸Ｃ０に垂直な方向から見て、内歯歯車４の径方向外側に、内歯と重なる位置に配置されている。つまり内歯歯車４は、クロスローラベアリング１２の内輪も兼ねている。内歯歯車４において、出力側（図１の左側）の端面には、複数のボルト穴１４が形成されている。ケース５（貫通孔１３）または内歯歯車４（ボルト穴１４）のどちらか一方を固定側とし、他方を出力側として相手側装置と連結される。内歯歯車４の内周面において、ボルト穴１４側の部分には内歯が形成されず、円盤状のベアリングハウジング１５が圧入により固定されている。

【0013】

外歯歯車３の内側には、中空筒状の入力軸６が配置されている。入力軸６は、配線や駆動軸等を通すために、中心軸Ｃ０を中心とする円形の中空部１６が設けられた円筒状とされている。入力軸６の中心軸Ｃ０は、内歯歯車４の軸線と同軸である。

【0014】

入力軸６の両端には、ボールベアリング２０が配置されるための支持部２１がそれぞれ形成されている。入力軸６は、２個のボールベアリング２０，２０を介して、ケースカバー９及びベアリングハウジング１５の内周面に回転可能に軸支されている。入力軸６における各支持部２１，２１の間には、中心軸Ｃ０から偏心量δ１だけオフセットした偏心軸Ｃ１を中心として、支持部２１よりも外径が大きい円筒面を有する偏心部２２が形成されている。

【0015】

偏心部２２の径方向外側には、円周方向に全周に亘って配設される横断面円形状の複数のニードルローラ２３を介して、１枚の外歯歯車３が回転可能に支持されている。全てのニードルローラ２３を総合して、外歯歯車３を支持するニードルベアリングが形成されている。つまり偏心部２２は、ニードルベアリングの内輪としての軌道面を兼ねている。各ニードルローラ２３は、中心軸Ｃ０と同じ方向を向いており、各ニードルローラ２３の軸方向の長さは、偏心部２２の軸方向の長さと略同一である。各ニードルローラ２３の軸方向への移動は、ボールベアリング２０の外輪の側面により規制されている。

【0016】

入力軸６の入力側の端面２４ａには、複数のボルト穴２５が形成されている。図３は、入力軸６のみを入力側の端面２４ａから見た図である。ボルト穴２５は円周状に等間隔で４箇所形成され、駆動軸（図示略）を連結可能な形状となっている。

【0017】

また、入力軸６には、入力側の端面２４ａから出力側の端面２４ｂにかけて複数の円形の貫通孔２６が形成されている。各貫通孔２６は円形であり、中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向側（図３の上側）の部分に、ボルト穴２５を避ける位置に８箇所形成されている。貫通孔２６は、中心軸Ｃ０に対して偏心部２２の偏心方向とは反対側（図３の下側）には形成されていない。貫通孔２６は支持部２１及び偏心部２２の内部を貫通している。貫通孔２６は肉抜き部としての機能を果たし、差動減速機１の駆動時において、入力軸６及び外歯歯車３の偏心に起因する回転バランスの偏りを改善することができる。

【0018】

貫通孔２６の内径Ｄ１は、ボルト穴２５の下穴の内径Ｄ２と等しい。本実施形態では、ボルト穴２５のサイズはＭ３であり、貫通孔２６の内径Ｄ１及びボルト穴２５の下穴の内径Ｄ２は、いずれも２．５ｍｍである。

【0019】

図４は、図１のＡ―Ａ線に沿った断面図であり、差動減速機１からケースカバー９を取り除いた状態を示している。

【0020】

外歯歯車３における入力側の側面には、２個の当てブロック３０ａ，３０ｂが、外歯歯車３と一体に形成されている。各当てブロック３０ａ，３０ｂには、各々両側の側面に第１摺動部３１ａ，３１ｂが形成されている。各当てブロック３０ａ，３０ｂは、第１摺動部３１ａ，３１ｂが各々互いに平行になるように形成されている。

【0021】

当てプレート８の径方向内側には、変換部材３２が配置されている。変換部材３２は板状であり、厚さは当てプレート８よりも僅かに厚くなっている。変換部材３２は円盤状であり、内周側において互いに１８０度対称な位置に形成された２つの切り欠き３３ａ，３３ｂと、外周側において互いに１８０度対称な位置に形成された２つの切り欠き３３ｃ，３３ｄとを備えている。一方の対になる切り欠き３３ａ，３３ｂは、それぞれ両側の側面に平行な第２摺動部３４ａ，３４ｂを有している。また、他方の対になる切り欠き３３ｃ，３３ｄは、それぞれ両側の側面に平行な第３摺動部３４ｃ，３４ｄを有している。一方の対になる切り欠き３３ａ，３３ｂと、他方の対になる切り欠き３３ｃ，３３ｄとは、第２摺動部３４ａ，３４ｂと第３摺動部３４ｃ，３４ｄとが直交するように形成されている。第１摺動部３１ａ，３１ｂと第２摺動部３４ａ，３４ｂとの間には、横断面円形状の第１ニードルローラ３５ａが各２個ずつ配置されており、一方の対になる切り欠き３３ａ，３３ｂは、第１ニードルローラ３５ａを介して当てブロック３０ａ，３０ｂの第１摺動部３１ａ，３１ｂと摺動可能である。変換部材３２は、第１ニードルローラ３５ａによって外歯歯車３に対して第２摺動部３４ａ，３４ｂの方向（図４の横方向）に摺動可能である。

【0022】

当てプレート８の内周面には、変換部材３２よりも大きな開口部３６が形成され、開口部３６の内周面には、第３摺動部３４ｃ，３４ｄと平行に対向する第４摺動部３７ａ，３７ｂを備えた突部３８ａ，３８ｂが、内周方向に向かって形成されている。第３摺動部３４ｃ，３４ｄと第４摺動部３７ａ，３７ｂとの間には、第１ニードルローラ３５ａと同形状の第２ニードルローラ３５ｂが各２個ずつ配置されている。変換部材３２は、第２ニードルローラ３５ｂを介して当てプレート８に対して第３摺動部３４ｃ，３４ｄの方向（図４の縦方向）に摺動可能である。

【0023】

主ケース７と内歯歯車４との間でクロスローラベアリング１２の出力側には、オイルシール４０が配置されている。当てプレート８における出力側の端面には、開口部３６よりも径方向外側に、全周に亘って凹溝４１が形成されており、該凹溝４１にはＯリング４２が配置されている。また、ケースカバー９における出力側の端面には、全周に亘って凹溝４３が形成されており、該凹溝４３にはＯリング４４が配置されている。

【0024】

以上のように構成された差動減速機１において、図示しない駆動原の動力によって入力軸６が回転することで、偏心部２２が偏心運動し、外歯歯車３が内歯歯車４に内接した状態で偏心及び自転運動する。このため、各当てブロック３０ａ，３０ｂも偏心及び自転運動するが、各当てブロック３０ａ，３０ｂは変換部材３２に対して第２摺動部３４ａ，３４ｂの方向（横方向）に摺動するように配置されており、かつ変換部材３２は当てプレート８に対して第３摺動部３４ｃ，３４ｄの方向（縦方向）に摺動するように配置されているため、各摺動部が摺動しながら動力が伝達されることによって、変換部材３２を介して外歯歯車３の自転成分のみが取り出され、内歯歯車４がケース５に対して相対的に回転する。つまり変換部材３２は、外歯歯車３の偏心回転運動を、中心軸Ｃ０を中心とした回転運動に変換する、いわゆる自在継手と同様の機能を果たしている。また、当てプレート８は、外歯歯車３の遊星運動から内歯歯車４と相対的に回転する回転運動を取り出すキャリアの機能を果たしている。このとき、差動減速機１内に充填された潤滑剤は、オイルシール４０，Ｏリング４２，及びＯリング４４によって封止されている。

【0025】

このように、上記実施形態によれば、貫通孔２６の内径Ｄ１とボルト穴２５の下穴の内径Ｄ２とが等しいため、貫通孔２６とボルト穴２５の下穴とを同じ工具で加工することができる。このため、入力軸６の加工時の工具交換の回数を減らし、加工コストを下げることができる。

【0026】

また、貫通孔２６は、入力軸６の一方の端面２４ａから他方の端面２４ｂに向けて貫通している。このため、より回転バランスを改善することができる。

【0027】

以上のように、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態に加えうる変更の例について説明する。

【0028】

例えば、本実施形態では入力軸６は中空形状であり、中心軸Ｃ０を中心とする円形の中空部１６が設けられた円筒状とされているが、中空部は円形である必要はなく、配線や駆動軸等を通すために必要な形状であればよい。また、中空部には段差等が設けられていてもよい。また、ボルト穴２５は、一方の端面２４ａだけでなく、他方の端面２４ｂにも設けられていてもよい。また、本実施形態では第１摺動部３１ａ，３１ｂと第２摺動部３４ａ，３４ｂとの間には、第１ニードルローラ３５ａが配置されており、第３摺動部３４ｃ，３４ｄと第４摺動部３７ａ，３７ｂとの間には、第２ニードルローラ３５ｂが配置されているが、ニードルローラの代わりに滑り軸受を配置しても良い。また、本実施形態では肉抜き穴として貫通孔２６を設けたが、貫通孔ではなく止まり穴であってもよい。また、止まり穴は両側の端面２４ａ，２４ｂに設けられていてもよい。また、肉抜き穴は、ボルト穴２５とは反対側の端面２４ｂに、ボルト穴２５と同軸で設けられていてもよい。

【0029】

［本発明と実施形態との構成の対応関係］
本実施形態の入力軸６は、本発明のクランクシャフトの一例である。本実施形態の貫通孔２６は、本発明の肉抜き穴の一例である。本実施形態の中心軸Ｃ０は、本発明の入力中心軸の一例である。

【符号の説明】

【0030】

１ 差動減速機
３ 外歯歯車
４ 内歯歯車
６ 入力軸
２０ ボールベアリング
２２ 偏心部
２４ａ，２４ｂ 端面
２５ ボルト穴
２６ 貫通孔
Ｃ０ 中心軸
Ｃ１ 偏心軸
Ｄ１ 貫通孔の内径
Ｄ２ ボルト穴の下穴の内径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】