JP2021139465A - 差動減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】組み付けが簡単な差動減速機を提供することを目的とする。【解決手段】外歯歯車３の遊星運動を中心軸Ｃ０と同軸の回転運動に変換する変換部材３２と、開口部３６を有する当てプレート８と、を備える差動減速機において、外歯歯車３に設けられた当てブロック３０ａ，３０ｂと変換部材３２との間に複数の第１ニードルローラ３５ａが配置されており、当てプレート８と変換部材３２との間に複数の第２ニードルローラ３５ｂが配置されている。第１ニードルローラ３５ａ及び第２ニードルローラ３５ｂは、中心軸Ｃ０方向から見て開口部３６内に配置されているため、差動減速機１の組み付け時に開口部３６から第１ニードルローラ３５ａ及び第２ニードルローラ３５ｂを配置することができ、組み付け時の作業性が良好となる。【選択図】 図４

Description

本発明は、組み付け性を改善することができる差動減速機に関するものである。

従来、特許文献１には、内歯歯車と、内歯歯車に内接噛合し、互いに偏心方向が１８０度ずれた２つの偏心部を備えた入力軸と、各偏心部にそれぞれ配置された２つの外歯歯車と、各外歯歯車の軸方向における外側にそれぞれ配置された２つの出力体と、出力体と外歯歯車との間にそれぞれ配置された十字状の変換体とを備えた歯車伝動装置が開示されている。

それぞれの出力体は案内を備えたストッパを有しており、このストッパは変換体の横方向の案内路と摺動し、出力体の回転軸線に対して横方向に自由度を持っている。また、それぞれの外歯歯車は案内を備えたストッパを有しており、このストッパは変換体の縦方向の案内路と摺動し、出力体の回転軸線に対して縦方向に自由度を持っている。つまり変換体は、外歯歯車の偏心回転運動を出力体の軸線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、各案内路と各ストッパとの間には、円筒形の転動体（ニードルローラ）が配置されている。

特表平９−５０８９５７号公報

特許文献１の歯車伝動装置においては、各案内路と各ストッパとの間にニードルローラを配置する必要があるが、変換体は軸方向において外歯歯車と出力体との間に挟まれて配置されているため、ニードルローラも外歯歯車と出力体との間に隠れてしまい、ニードルローラを組み付ける作業が難しいという問題がある。

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、組み付け性を改善することができる差動減速機を提供することを目的とする。

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内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い、第１摺動部を有する外歯歯車と、前記外歯歯車に隣接して配置され、内周側に複数の第１ニードルローラを介して前記第１摺動部と摺動可能である第２摺動部を有し、前記外歯歯車の遊星運動を前記入力中心軸と同軸の回転運動に変換する変換部材と、複数の第２ニードルローラを介して前記変換部材の外周側に設けられた第３摺動部と摺動可能である第４摺動部、及び前記入力中心軸方向に形成された開口部を有する板部材と、を備えており、複数の前記第１ニードルローラ及び複数の前記第２ニードルローラは、前記入力中心軸方向から見て前記開口部内に配置されている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、前記板部材に固定されるケースカバーを備え、前記開口部の内周面の一部が前記第４摺動部を兼ねており、前記開口部の大きさは前記変換部材より大きいことを特徴とするものである。

また、請求項３記載の差動減速機は、請求項１または２に記載の差動減速機であって、更に、前記板部材の厚さは前記変換部材の厚さと略同一であり、前記板部材は、前記入力中心軸に垂直な方向から見て前記変換部材と重なる位置に配置されていることを特徴とするものである。

また、請求項４記載の差動減速機は、請求項１から３のいずれか１項に記載の差動減速機であって、更に、前記外歯歯車の数及び前記変換部材の数はそれぞれ各１個であることを特徴とするものである。

また、請求項５記載の差動減速機は、請求項１から４のいずれか１項に記載の差動減速機であって、更に、前記板部材に対して前記内歯歯車を回転可能に軸支する軸受を備え、前記軸受の転動体は、前記入力中心軸に垂直な方向から見て前記内歯歯車と重なる位置に配置されていることを特徴とするものである。

請求項１記載の差動減速機によれば、製造時に、外歯歯車、変換部材、及び板部材を組み付けた状態で、開口部から第１ニードルローラ及び第２ニードルローラを配置することが可能である。このため、差動減速機の組み付け時の作業性が良好となる。

また、請求項２記載の差動減速機によれば、変換部材及び板部材の組み付け順が自由である。このため、組み付け時の作業性がより良好となる。また、各摺動部と摺動部との間の隙間（ガタ）が差動減速機のバックラッシに影響するが、請求項２記載の差動減速機によれば組み付け時にこのガタを確認及び調整することが容易であるため、組み付け時の作業性がより良好となる。

また、請求項３記載の差動減速機によれば、板部材の厚さと変換部材の厚さとが略同一であり、変換部材が入力中心軸に垂直な方向から見て板部材と重なる位置に配置されている。このため、差動減速機の軸方向の厚みを薄くすることができる。

また、請求項４記載の差動減速機によれば、外歯歯車の数及び変換部材の数が各１個である。このため、差動減速機の軸方向の厚みを薄くすることができる。

また、請求項５記載の差動減速機によれば、板部材に対して内歯歯車を回転可能に軸支する軸受の転動体は、入力中心軸に垂直な方向から見て内歯歯車と重なる位置に配置される。このため、差動減速機の軸方向の厚みを薄くすることができる。

第１実施形態における差動減速機の中央縦断面図である。 第１実施形態における差動減速機の分解斜視図である。 入力軸を軸方向から見た図である。 図１のＡ―Ａ線に沿った断面図である。 第２実施形態における差動減速機を軸方向から見た正面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１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、本発明の第１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は、例えば産業用ロボットの関節部分などに使用される。

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。

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。

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。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。

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。

入力軸６の両端には、第１ボールベアリング２０ａ及び第２ボールベアリング２０ｂを支持するための支持部２１が夫々形成されている。入力軸６は、第１ボールベアリング２０ａを介してケースカバー９（ケース５）に回転可能に軸支され、また第２ボールベアリング２０ｂを介してベアリングハウジング１５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。

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、第１ボールベアリング２０ａ及び第２ボールベアリング２０ｂの外輪の側面により規制されている。

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。ボルト穴２５は、入力側の端面２４ａのみに形成されており、出力側の端面２４ｂには形成されていない。

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。

入力軸６は、中心軸Ｃ０方向における入力軸６の中心Ｃ２（入力側の端面２４ａと出力側の端面２４ｂとの中心の位置）を通り中心軸Ｃ０に垂直な直線Ｃ３に対して、ボルト穴２５を除く形状が線対称である。また、中心軸Ｃ０方向において、第１ボールベアリング２０ａの中心と偏心部２２の中心との距離Ｌ１と、第２ボールベアリング２０ｂの中心と偏心部２２の中心との距離Ｌ２とは、等しくなっている（Ｌ１＝Ｌ２）。また、中心軸Ｃ０方向における入力軸６の中心Ｃ２と、中心軸Ｃ０方向におけるケース５の中心Ｃ４とは、中心軸Ｃ０に垂直な方向から見て重なるようになっている。

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。

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。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。

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とほぼ同一である。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。

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。当てブロック３０ａ，３０ｂと、変換部材３２と、第１ニードルローラ３５ａと、第２ニードルローラ３５ｂとは、全て開口部３６の内側に配置されている。

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、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、開口部３６よりも径方向外側に、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。

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。

このように、上記形態の差動減速機１によれば、外歯歯車３、変換部材３２、及び当てプレート８を組み付けた状態で、開口部３６から第１ニードルローラ３５ａ及び第２ニードルローラ３５ｂを配置することが可能である。このため、組み付け時の作業性が良好となる。

また、当てプレート８とケースカバー９とが別体であり、かつ当てプレート８の開口部３６の大きさが変換部材３２よりも大きいため、変換部材３２または当てプレート８の組み付け順が自由である。また、組み付け時に、摺動する各案内路間のガタを確認及び調整することが容易である。このため、組み付け時の作業性がより良好となる。

また、当てプレート８の厚さと変換部材３２の厚さとが略同一であり、変換部材３２が中心軸Ｃ０に垂直な方向から見て当てプレート８と重なる位置に配置されているため、差動減速機１の軸方向の厚みを薄くすることができる。

また、外歯歯車３の数及び変換部材３２の数が各１個である。このため、差動減速機１の軸方向の厚みを薄くすることができる。

また、当てプレート８に対して内歯歯車４を回転可能に軸支するクロスローラベアリング１２は、中心軸Ｃ０方向に垂直な方向から見て内歯歯車４と重なる位置であり、内歯歯車４の径方向外方に配置されている。このため、差動減速機１の軸方向の厚みを薄くすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。図５は、第２実施形態における差動減速機２を軸方向から見た正面図であり、第１実施形態の図４に対応した図である。第２実施形態における差動減速機２の構造は、第１実施形態における差動減速機１の構造と略同じであるため、中央縦断面図は省略し、正面図のみ示している。第２実施形態では、当てプレート５０の形状が、第１実施形態とは異なる。上記を除く差動減速機２の構成と動作とについては、上述の第１実施形態と同様なので、詳細な説明は省略する。

当てプレート５０は、第１実施形態における当てプレート８とケースカバー９とが一体に形成された形状となっており、中心軸Ｃ０方向から見て第１ニードルローラ３５ａ及び第２ニードルローラ３５ｂに対応する部分に、角形の開口部５１が４箇所設けられている。該開口部５１を、樹脂等の材質の角形のカバー等（不図示）で塞ぐことで、第１ニードルローラ３５ａ及び第２ニードルローラ３５ｂの軸方向への移動を制限する。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得る。上記形態の差動減速機２によれば、外歯歯車３、変換部材３２、及び当てプレート５０を組み付けた状態で、開口部５１から第１ニードルローラ３５ａ及び第２ニードルローラ３５ｂを配置することが可能である。このため、組み付け時の作業性が良好となる。

［本発明と実施形態との構成の対応関係］
本実施形態の当てプレート８，５０は、本発明の板部材の一例である。本実施形態のクロスローラ１１は、本発明の転動体の一例である。本実施形態のクロスローラベアリング１２は、本発明の軸受の一例である。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。

１，２ 差動減速機
３ 外歯歯車
４ 内歯歯車
５ ケース
６ 入力軸
８，５０ 当てプレート
９ ケースカバー
１１ クロスローラ
１２ クロスローラベアリング
２２ 偏心部
３０ａ，３０ｂ 当てブロック
３１ａ，３１ｂ 第１摺動部
３２ 変換部材
３４ａ，３４ｂ 第２摺動部
３４ｃ，３４ｄ 第３摺動部
３５ａ 第１ニードルローラ
３５ｂ 第２ニードルローラ
３６，５１ 開口部
３７ａ，３７ｂ 第４摺動部
Ｃ０ 中心軸
Ｃ１ 偏心軸

従来、特許文献１には、内歯歯車と、互いに偏心方向が１８０度ずれた２つの偏心部を備えた入力軸と、内歯歯車に内接噛合し、各偏心部にそれぞれ配置された２つの外歯歯車と、各外歯歯車の軸方向における外側にそれぞれ配置された２つの出力体と、出力体と外歯歯車との間にそれぞれ配置された十字状の変換体とを備えた歯車伝動装置が開示されている。

Claims (5)

1. 内歯歯車と、
   前記内歯歯車と同軸で前記内歯歯車内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い、第１摺動部を有する外歯歯車と、
   前記外歯歯車に隣接して配置され、内周側に複数の第１ニードルローラを介して前記第１摺動部と摺動可能である第２摺動部を有し、前記外歯歯車の遊星運動を前記入力中心軸と同軸の回転運動に変換する変換部材と、
   複数の第２ニードルローラを介して前記変換部材の外周側に設けられた第３摺動部と摺動可能である第４摺動部、及び前記入力中心軸方向に形成された開口部を有する板部材と、
   を備えており、
   複数の前記第１ニードルローラ及び複数の前記第２ニードルローラは、前記入力中心軸方向から見て前記開口部内に配置されている
   ことを特徴とする差動減速機。
2. 前記板部材に固定されるケースカバーを備え、
   前記開口部の内周面の一部が前記第４摺動部を兼ねており、前記開口部の大きさは前記変換部材より大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の差動減速機。
3. 前記板部材の厚さは前記変換部材の厚さと略同一であり、
   前記板部材は、前記入力中心軸に垂直な方向から見て前記変換部材と重なる位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の差動減速機。
4. 前記外歯歯車の数及び前記変換部材の数はそれぞれ各１個である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の差動減速機。
5. 前記板部材に対して前記内歯歯車を回転可能に軸支する軸受を備え、
   前記軸受の転動体は、前記入力中心軸に垂直な方向から見て前記内歯歯車と重なる位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の差動減速機。

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