JP7455687B2 - 撓み噛合い式歯車装置 - Google Patents
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Description
そして、起振体に対して回転が入力されると、起振体軸受を介して外歯歯車が変形し、外歯歯車と内歯歯車との噛合位置が起振体の回転に応じて周回移動し、これによって内歯歯車と外歯歯車との間で,その歯数差に応じた相対的な減速回転が生じ、外歯歯車又は内歯歯車から減速回転を取り出して、被駆動部材に出力を行っていた(例えば、特許文献1参照)。
そして、撓み噛合い式歯車装置は、被駆動部材側からモーメントが負荷されると、内歯歯車と外歯歯車との噛合い荷重が被駆動部材側に偏りを生じる場合がある。その場合、コロの軸方向における被駆動部材側の端部近傍において、外歯歯車との接触圧が増加し、外歯歯車に曲げ応力が生じて、損傷の原因となるおそれがあった。
起振体と、
前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、
前記起振体と前記外歯歯車の間に配置される起振体軸受と、
内歯歯車と、
を備える撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体軸受の転動体は、コロにより構成され、
前記コロの軸方向端面が、前記内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い範囲よりも被駆動部材側で、かつ前記噛み合い範囲の軸方向外側に突出している構成とした。
さらに、他の本発明は、
起振体と、
前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、
前記起振体と前記外歯歯車の間に配置される起振体軸受と、
内歯歯車と、
を備える撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体軸受の転動体は、コロにより構成され、
前記コロの軸方向端面が、前記内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い範囲よりも被駆動部材側に突出しており、
前記内歯歯車として、第1内歯歯車と、前記被駆動部材に連結される第2内歯歯車と、を有し、
前記コロの軸方向端面が、前記第2内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い範囲よりも被駆動部材側に突出している構成とした。
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は第1実施形態に係る撓み噛合い式歯車装置を示す断面図である。
以下では、図中の回転軸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。
具体的に、撓み噛合い式歯車装置1は、起振体軸10、起振体軸10により撓み変形される外歯歯車12、外歯歯車12と噛合う第1内歯歯車22g及び第2内歯歯車23g、並びに、起振体軸受15を備える。さらに、撓み噛合い式歯車装置1は、第1ケーシング22、内歯歯車部材23、第2ケーシング24、第1カバー26、第2カバー27、入力軸受31、32及び主軸受33を備える。
これら第1内歯歯車22gと第2内歯歯車23gは、軸方向に並んで設けられ、外歯歯車12と噛合している。具体的には、第1内歯歯車22g及び第2内歯歯車23gの一方が、外歯歯車12の軸方向の中央より片側の歯部に噛合し、他方が、外歯歯車12の軸方向の中央よりもう一方の片側の歯部に噛合する。第1内歯歯車22gは、第1ケーシング22の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。第2内歯歯車23gは、内歯歯車部材23の内周部の該当箇所に内歯が設けられて構成される。
転動体15Aは、外歯歯車12を介して第1内歯歯車22gの径方向内側に位置しており、複数の転動体15Aが周方向に並んで設けられて転動を行う。同様に、転動体15Bは、外歯歯車12を介して第2内歯歯車23gの径方向内側に位置しており、複数の転動体15Bが周方向に並んで設けられて転動を行う。
なお、起振体軸受15は、起振体10Aとは別体の内輪や、外歯歯車12とは別体の外輪を有してもよい。
そして、第1カバー26は、起振体軸10の一端側における外周部を覆う。
入力軸受32は、例えば内輪32a、外輪32b及び転動体32cを有する玉軸受であり、起振体軸10の軸部10Cと第2カバー27との間に配置される。第2カバー27は、入力軸受32を介して起振体軸10を回転自在に支持する。なお、入力軸受32は、玉軸受に限定されるものではなく、各種軸受を採用でき、例えばコロ軸受であってもよい。また、専用の内輪や外輪を有することなく、内輪が起振体軸10と一体的に構成されたり、外輪が第2カバー27と一体的に構成されてもよい。
また、入力軸受31、32はいずれも、内部に潤滑剤が封入されたシール付きの軸受であるが、シール付きでなくともよい。
入力軸受32のシール部42は、第2カバー27から径方向内側に向かって起振体軸10(軸部10C)の外周面近傍まで延出され、入力軸受32の軸方向外側を覆う壁面からなり、軸部10Cの外周との間に狭小な隙間を形成して、潤滑剤の移動を阻害する。
主軸受33のシール部43は、第2ケーシング24から径方向内側に向かって第2カバー27の外周面近傍まで延出され、主軸受33の軸方向外側を覆う壁面からなり、第2カバー27の外周との間に狭小な隙間を形成して、潤滑剤の移動を阻害する。また、シール部43の内側(主軸受33側)には、第2カバー27から径方向外側に突出する突起を有している。これらシール部43と突起とにより、ラビリンス構造が構成されている。
図2は第1内歯歯車22g及び第2内歯歯車23gと外歯歯車12の噛合い範囲と起振体軸受15の転動体15Bの位置関係を示した拡大断面図である。
前述した通り、起振体軸受15の各転動体15A,15Bは、コロ(ニードルを含む)により構成されている。
そして、被駆動部材56に連結された第2内歯歯車23gに対応する(軸方向について配置が重なる)転動体15Bは、その軸方向の全幅CLにおける被駆動部材56側の軸方向端面(図2における転動体15Bの左端面、換言すれば軸方向で最も被駆動部材56側に位置する部位)が第2内歯歯車23gと外歯歯車12の噛合い範囲Gb1よりも被駆動部材56側に(軸方向に)突出している。
その場合、図3の比較例の場合には、転動体15Bにおける被駆動部材56側の端部(角部付近)に外歯歯車12に対する接触圧が集中し、外歯歯車12に曲げ応力が加えられて、損傷が生じるおそれが生じる。
そして、転動体15Bの被駆動部材56側の軸方向端面は、第2内歯歯車23gの両側の面取り部23m、23mを含む範囲Gb2よりもさらに被駆動部材56側に突出している。つまり、転動体15Bの被駆動部材56側の軸方向端面は、第2内歯歯車23gの被駆動部材56側の面取り部23mの終端23msよりもさらに被駆動部材56側に突出している。ここで、面取り部23mの終端23msは、面取り部23mの内径が最大となる部位である。
これにより、第2内歯歯車23gと外歯歯車12との噛合い荷重の偏り発生時の転動体15Bにおける被駆動部材56側の端部の接触圧の集中をさらに効果的に回避することができ、損傷の発生を抑制することができる。
本実施形態においては、第2内歯歯車23gの軸方向範囲全体が、外歯歯車12の軸方向範囲内に収まっているので、第2内歯歯車23gと外歯歯車12の噛合い範囲Gb1は、第2内歯歯車23gの軸方向範囲に一致している。しかし、これに限定されるものではなく、外歯歯車12の軸方向範囲全体が第2内歯歯車23gの軸方向範囲に収まっている場合には、外歯歯車12の軸方向範囲が噛合い範囲Gb1となる。また、第2内歯歯車23gの軸方向範囲と外歯歯車12の軸方向範囲が軸方向にずれて噛合っている場合には、両者が噛合っている範囲が噛合い範囲Gb1となる。
上記構成の撓み噛合い式歯車装置1にあっては、モータ等の駆動源により起振体軸10の回転駆動が行われると、起振体10Aの運動が外歯歯車12に伝わる。このとき、外歯歯車12は、起振体10Aの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、長軸部分と短軸部分とを有する楕円形状に撓んでいる。さらに、外歯歯車12は、固定された第1内歯歯車22gと長軸部分で噛合っている。このため、外歯歯車12は、起振体10Aと同じ回転速度で回転することはなく、外歯歯車12の内側で起振体10Aが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、外歯歯車12は長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体軸10の回転周期に比例する。
上記撓み噛合い式歯車装置1では、第2内歯歯車23gに対応する起振体軸受15の転動体15Bの被駆動部材56側の軸方向端面が、第2内歯歯車23gと外歯歯車12の噛合い範囲Gb1よりも被駆動部材56側に突出している。
このため、第2内歯歯車23gと外歯歯車12との噛合い荷重が被駆動部材56側に偏りを生じた場合であっても、転動体15Bにおける被駆動部材56側の端部の接触圧の集中を回避することができ、外歯歯車12の損傷の発生を抑制することができる。
これにより、第2内歯歯車23gと外歯歯車12との噛合い荷重の被駆動部材56側への偏りの発生時の、転動体15Bの被駆動部材56側の端部の接触圧の集中をより効果的に回避することができ、外歯歯車12の損傷の発生をさらに抑制することが可能となる。
前述したように、転動体15Bは、被駆動部材56側の端面が噛合い範囲Gb1よりも被駆動部材56側に突出した配置となっているので、転動体15Bの軸方向他端面を噛合い範囲Gb1内とすることにより、軸方向について転動体15Bの大型化を抑えることができ、転動体15Bの転動時の接触面積の縮小化よって転動時の損失の低減を図ることが可能となる。
本発明の第2実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
この第2実施形態の撓み噛合い式歯車装置1は、構成の大部分が第1実施形態の撓み噛合い式歯車装置1と同一であるため、これらの異なる点のみを主に説明する。
図4及び図5に示すように、第2実施形態では、撓み噛合い式歯車装置1は、第1内歯歯車22gに対応する転動体15Aの軸方向における全範囲が第1内歯歯車22gと外歯歯車12の噛合い範囲Ga1内であって、さらに、第1内歯歯車22gの両端部の面取り部を含む範囲Ga2内に収まっている点が、前述した第1実施形態の撓み噛合い式歯車装置1と異なっている。
一方、転動体15Aは、全範囲が噛合い範囲Ga1内とすることにより、軸方向について転動体15Aの大型化を抑えることができ、転動体15Aの転動時の接触面積の縮小化により、転動時の損失の低減を図ることが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限られない。
例えば、上記各実施形態では、撓み噛合い式歯車装置1として、所謂筒型の撓み噛合い式歯車装置を示した。しかし、本発明は、これに限定されず、例えば所謂カップ型又はシルクハット型の撓み噛合い式歯車装置にも適用可能である。
これらの撓み噛合い式歯車装置は、内歯歯車を一つ有する構成となるが、当該内歯歯車または外歯歯車が被駆動部材に連結される場合、起振体軸受のコロからなる転動体の軸方向端面が、内歯歯車と外歯歯車の噛合い範囲よりも被駆動部材側に突出するように構成する。
これにより、カップ型又はシルクハット型の撓み噛合い式歯車装置の場合も、内歯歯車と外歯歯車との噛合い荷重が被駆動部材側に偏りを生じた場合に、転動体における被駆動部材側の端部の接触圧の集中を回避することができ、外歯歯車の損傷の発生を抑制することが可能となる。
10A 起振体
12 外歯歯車
15 起振体軸受
15A,15B 転動体
22 第1ケーシング
22g 第1内歯歯車
23 内歯歯車部材
23g 第2内歯歯車
24 第2ケーシング
55 外部部材
56 被駆動部材
Ga1,Gb1 噛合い範囲
Claims (5)
- 起振体と、
前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、
前記起振体と前記外歯歯車の間に配置される起振体軸受と、
内歯歯車と、
を備える撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体軸受の転動体は、コロにより構成され、
前記コロの軸方向端面が、前記内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い範囲よりも被駆動部材側で、かつ前記噛み合い範囲の軸方向外側に突出している撓み噛合い式歯車装置。 - 起振体と、
前記起振体により撓み変形する外歯歯車と、
前記起振体と前記外歯歯車の間に配置される起振体軸受と、
内歯歯車と、
を備える撓み噛合い式歯車装置であって、
前記起振体軸受の転動体は、コロにより構成され、
前記コロの軸方向端面が、前記内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い範囲よりも被駆動部材側に突出しており、
前記内歯歯車として、第1内歯歯車と、前記被駆動部材に連結される第2内歯歯車と、を有し、
前記コロの軸方向端面が、前記第2内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い範囲よりも被駆動部材側に突出している
撓み噛合い式歯車装置。 - 前記第1内歯歯車に対応するコロは、前記第1内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い範囲内に収まっている
請求項2に記載の撓み噛合い式歯車装置。 - 前記内歯歯車の内歯の軸方向端部に面取り部が設けられ、
前記コロの軸方向端面が面取り部の終端よりも前記被駆動部材側に突出している
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の撓み噛合い式歯車装置。 - 前記コロの軸方向他端面は、前記内歯歯車と前記外歯歯車の噛合い範囲内に収まっている
請求項1から4のいずれか一項に記載の撓み噛合い式歯車装置。
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