TWI461617B

TWI461617B - transmission

Info

Publication number: TWI461617B
Application number: TW100131063A
Authority: TW
Inventors: T Yonemura
Original assignee: Nidec Shimpo Corp
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2014-11-21
Also published as: KR101321627B1; CN102434633A; JP2012047325A; CN102434633B; KR20120022063A; TW201211422A; JP5508197B2

Description

變速器

發明領域

本發明涉及減速器等變速器，特別涉及到潤滑脂洩漏的防止結構。

發明背景

在變速器中，一般向齒輪的嚙合部分注入潤滑脂。並且，為了防止該潤滑脂漏出，繞旋轉的軸設置有環狀的油封。

由於能夠通過油封堵塞軸的周圍的間隙，因此能夠穩定地防止潤滑脂洩漏。然而，由於油封與軸抵接，因此產生旋轉阻力，在機械效率方面並不優選，此外，由於油封是價格比較高的部件，因此在材料成本方面也不利。

對此，提出有具備不使用油封的潤滑脂密封結構的變速器(專利文獻1)。

在該變速器中具備下方突出軸16、輸出軸24、設於它們之間的變速機構部12、以及收納它們的殼體部件14等(標號基於該文獻)。下方突出軸16從殼體部件14向下方突出，輸出軸24從殼體部件14向上方突出，該變速器被設置成旋轉軸線朝向鉛直方向(縱置)。下方突出軸16與電動機的輸出軸30a嵌合，並與輸出軸一起被電動機的軸承支承成可自由旋轉。

並且，為了防止從變速機構部12下落、飛濺的潤滑脂從殼體部件14的下側流出，在殼體部件14與下方突出軸16之間的部分設有潤滑脂密封結構18。

詳細來說，在殼體部件14與下方突出軸16之間設定為0.5mm左右的微小尺寸(間隙部32)。在殼體部件14和下方突出軸16雙方，與該間隙部32相鄰地分別同軸地設置有向上方突出的圓環部34、36。下方突出軸16的圓環部36相對於殼體部件14的圓環部34向上方突出。

並且，在殼體部件14的圓環部34的外周側的下側部分和下方突出部的圓環部36的內周側的下側部分分別形成有潤滑脂積存部38、40。在各圓環部34、36的上表面等處形成有將潤滑脂引導至潤滑脂積存部38、40的坡面。從變速機構部12下落等的潤滑脂被圓環部34、36引導至潤滑脂積存部38、40並積存下來。

另一方面，潤滑脂是呈半固體狀的性狀的流動性較低的潤滑油。潤滑脂是非牛頓流體，其性狀根據外力的有無而變化。例如，在變速器被驅動而在潤滑脂上作用有剪切力時，潤滑脂液態化，從而流動性升高。當變速器停止而使得剪切力的作用消失時，潤滑脂的流動性降低，恢復到原始的半固體狀的性狀。

專利文獻1：日本特開2002-213621號公報

在專利文獻1的潤滑脂密封結構的情況下，由於變速器是以縱置為前提的，因此缺乏通用性。例如，在橫置變速器的情況下，潤滑脂積存部38、40也朝向橫向，變得難以儲存潤滑脂。此外，圓環部36在向潤滑脂積存部38引導潤滑脂的方面反而成為阻礙。當潤滑脂凝固在圓環部34、36與輪架20之間的間隙時，更難將潤滑脂引導至潤滑脂積存部38，因此流動性降低的潤滑脂容易沿著圓環部34、36而進入間隙部32，從而導致潤滑脂流出。此外，還存在圓環部36的加工困難的不利之處。

發明概要

因此，本發明的目的在於提供一種變速器，其結構簡單，且不使用油封就能抑制潤滑脂漏出，通用性也優秀。

為了達成上述目的，在本發明中，利用離心力使在流動性高的狀態下從變速部露出的潤滑脂飛散到繞軸線凹進去的空間中，並在所述部位凝固。

具體來說，本發明的變速器包括：第一連結部和第二連結部，所述第一連結部和第二連結部被支承成可自由旋轉；變速部，所述變速部夾設於所述第一連結部與所述第二連結部之間，且具有多個行星齒輪；以及框體，所述框體收納所述第一連結部、所述第二連結部和所述變速部，在所述變速部注入有潤滑脂。

所述第二連結部具備：經由軸承以可自由旋轉的方式支承於所述框體的旋轉體；以及與所述旋轉體同軸地設置且與所述行星齒輪卡合的太陽齒輪。並且，在所述太陽齒輪與所述軸承之間，在旋轉軸線方向上彼此分離地設置有第一限制壁部和第二限制壁部，所述第一限制壁部和所述第二限制壁部從所述框體遍及整周地朝向所述旋轉體伸出。

即，在該變速器中，變速部與第二連結部之間由第一限制壁部劃分開，行星齒輪從第一限制壁部的中央的開口向變速部側突出。並且，在旋轉軸線方向上與第一限制壁部分離地設置有第二限制壁部，因此框體的第二連結部側的區域由第一限制壁部和第二限制壁部劃分出來，形成了從半徑方向外側與旋轉體的前端部分面對的空間(環狀空間)。該環狀空間通過第一限制壁部的開口而與變速部的區域連通。

注入變速部的潤滑脂在通過變速器的驅動而流動性升高時，容易通過開口而向第二連結部側漏出。由於旋轉體高速旋轉，因此沿著旋轉體漏出的潤滑脂在越過第二限制壁部之前受到離心力而飛散到環狀空間內。在環狀空間中，由於在驅動時也沒有剪切力作用，因此積存於該處的潤滑脂凝固而靜止化。因此，能夠與變速器的朝向無關地有效地防止潤滑脂漏出。

進而，優選的是，所述旋轉體具有與所述太陽齒輪連續的小徑部以及經由臺階部與所述小徑部連續且直徑比所述小徑部大的大徑部，所述臺階部在軸向上位於第一限制壁部與第二限制壁部之間。

這樣的話，由於大徑部的離心力比小徑部的離心力大，因此能夠使沿著旋轉體漏出的潤滑脂穩定地飛散到環狀空間中。

更為具體地來說，所述變速部具備與所述旋轉體同軸地設置且被支承成可自由旋轉的輪架。所述輪架具有與旋轉軸線正交且面向所述第二連結部側的第一支承面、以及從所述第一支承面的周邊部垂直地突出的多個支承銷。所述框體具備收納所述第一連結部側的第一框體部和收納所述第二連結部側並組裝於所述第一框體部的第二框體部。

所述第一限制壁部設於所述第二框體部。在所述第一限制壁部的所述第一連結部側設置有與所述第一支承面平行的第二支承面。並且，所述行星齒輪插裝於所述支承銷，且被夾持並支承於所述第一支承面與所述第二支承面之間。

通過如此構成變速器，能夠利用第一限制壁部在輪架與框體之間夾入行星齒輪，將輪架支承成能以旋轉軸線為中心自由旋轉，能夠將各行星齒輪支承成能以旋轉軸線為中心自由公轉。因此，與將行星齒輪組裝於輪架的現有產品相比能夠使輪架的結構變得簡單，也能夠容易組裝。

進而，該變速器也可以包括與所述框體分體形成的組裝部件，並且由所述組裝部件構成所述第二限制壁部。

由於上述的環狀空間是將孔的內側鑽空的結構，因此難以一體地形成於框體。然而，如果在框體上組裝作為分體部件的組裝部件而構成第二限制壁部的話，能夠容易地形成環狀空間。

例如，在所述第二框體部形成有向與所述第一框體部相反的一側敞開的嵌入孔。所述組裝部件形成為具有與所述軸承大致相同的外徑尺寸的圓環形狀。將所述組裝部件、所述軸承以按照該順序從敞開側嵌入到所述嵌入孔內的方式安裝於所述第二框體部。並且，所述第二限制壁部的所述旋轉體側的部分從所述軸承分離。

這樣的話，僅通過將組裝部件和軸承依次嵌入並安裝於嵌入孔就能夠簡單地形成環狀空間。能夠防止在組裝部件與軸承之間產生旋轉阻力。

特別地，優選所述潤滑脂採用稠度為1以上的潤滑脂。

這樣的話，例如，無論將變速器橫置還是縱置，都能夠將積存於環狀空間的潤滑脂穩定地保持於環狀空間內。

如以上所說明的那樣，根據本發明，能夠提供一種變速器，其結構簡單，且不使用油封就能有效地抑制潤滑脂漏出，因此通用性和生產率優秀。

圖式簡單說明

第1圖是示出本實施方式的變速器的概要的立體圖。為了示出內部結構，除去了框體的一部分。

第2圖是變速器的概要剖視圖。

第3圖是用於說明變速器的一部分的組裝狀態的分解立體圖。

第4圖是示出組裝部件的概要的立體圖。

第5圖是示出變速器的主要部分的概要剖視圖。

第6圖是示出另一實施例的變速器的概要剖視圖。

具體實施方式

下面，基於附圖詳細地說明本發明的實施方式。其中，以下的說明本質上只不過是舉例示出，本發明並不限定於該應用物或該用途。

在第1和2圖中，示出了應用本發明的減速器(變速器)。該減速器由以下部件等構成：以旋轉軸線A為中心旋轉的第一連結部1和第二連結部2、夾設於它們之間的減速部3(變速部)、以及收納第一連結部1、第二連結部2和減速部3的框體4。另外，本實施方式的減速器是兩級型減速器，在變速部設有兩級的齒輪機構3a、3b。

框體4是中空圓柱塊體狀的金屬加工品，由收納第一連結部1側的第一框體部41和收納第二連結部2側的第二框體部42構成。第一框體部41和第二框體部42彼此前後對合地組裝成一體。為了說明方便，在必要時將旋轉軸線A方向的第一連結部1側說明為前，將第二連結部2側說明為後。

第一框體部41具有圓筒狀的第一周壁部41a和堵住第一周壁部41a的前側的開口的端壁部41b，在端壁部41b的中央部開設有軸孔41c。

第一連結部1具有輸出軸1a、和從輸出軸1a沿其軸向連續地設置的軸基部1b。輸出軸1a從軸孔41c向外側突出，軸基部1b經由第一軸承5以可自由旋轉的方式支承於第一框體部41。在第一連結部1與軸孔41c之間設有油封6。

減速部3由前一級的第一齒輪機構3a和後一級的第二齒輪機構3b構成。在減速部3中注入有作為潤滑油的潤滑脂(潤滑脂的詳細情況在後面另行敘述)

第一齒輪結構3a具有：中空環狀的第一輪架31，其與第一連結部1的軸基部1b一體地設置；三個第一行星齒輪32、32、32，它們沿周向均等地配置在第一輪架31的周邊部；以及環狀的第一內齒齒輪33，其配置於第一輪架31的半徑方向外側且與各第一行星齒輪32嚙合。另外，第一輪架31的基本結構與現有產品相同。

各第一行星齒輪32經由兩端被支承於第一輪架31的第一支承銷31a以可自由旋轉的方式支承於第一輪架31，從而能夠以旋轉軸線A為中心自由地公轉。各第一行星齒輪32被收納在第一輪架31的內部，並且各第一行星齒輪32的一部分從開設於第一輪架31的周面的三個部位的各個窗部31b露出到外側。第一輪架31的後端部(棱的部分)經由中間軸承7以可自由旋轉的方式支承於框體4。此外，在第一輪架31的後端部(中央的部分)形成有與旋轉軸線A正交的平滑的軸承面31c。

第一內齒齒輪33嵌入於第一框體部41並被支承成不能旋轉。並且，在第一輪架31的半徑方向內側，以與各第一行星齒輪32嚙合的方式配置有第二齒輪機構3b的第一太陽齒輪34。

亦如第3圖所示，第二齒輪機構3b除了第一太陽齒輪34之外，還具有：大致圓盤狀的第二輪架35(輪架)，其與第一太陽齒輪34設置為一體；三個第二行星齒輪36、36、36，它們沿周向均等地配置於第二輪架35的周邊部；以及環狀的第二內齒齒輪37，其配置於第二輪架35的半徑方向外側且與各第二行星齒輪36嚙合。

在第二輪架35的前側的部分設有與旋轉軸線A正交的平滑的軸承面35a。該軸承面35a其間經由環形板狀的推力軸承8a被承托於第一輪架31的軸承面31c。此外，在第二輪架35的後側的部分設有與旋轉軸線A正交的平滑的第一支承面35b。將各第二行星齒輪36單臂支承成可自由旋轉的第二支承銷35c從第一支承面35b的周邊部與第一支承面35b垂直地突出。

第二內齒齒輪37嵌入於第二框體部42並被支承成不能旋轉。在第二內齒齒輪37與第一內齒齒輪33之間夾持有中間軸承7。並且，在第二輪架35的半徑方向內側，以與各第二行星齒輪36嚙合的方式配置有第二連結部2的第二太陽齒輪38。

第二連結部2除了第二太陽齒輪38之外還具有在第二太陽齒輪38的後方與該第二太陽齒輪38設置為一體的多層圓柱狀的輸入部21(旋轉體)。具體來說，輸入部21具有與第二太陽齒輪38連續的小徑部21a、直徑比該小徑部21a大的大徑部21b、以及直徑比該大徑部21b大的支承部21c。在小徑部21a與大徑部21b之間形成了具有與旋轉軸線A大致正交的臺階面的臺階部21d。另外，臺階面也可以是從小徑部21a朝向大徑部21b傾斜的傾斜面。

在輸入部21的後端部分設有供電動機等旋轉驅動裝置的軸***並固定的軸安裝部22。輸出軸1a和軸基部1b、第一輪架31、第一內齒齒輪33、第一太陽齒輪34、第二輪架35、第二內齒齒輪37、第二太陽齒輪38、輸入部21都與旋轉軸線A同軸地配置。

如第2圖所示，第二框體部42是呈大致圓筒形狀的金屬鑄造品，並且具有：厚壁的大致圓筒狀的框體基部43：大致圓筒狀的第二周壁部44，其在框體基部43的前端部分從框體基部43的外周緣沿軸向伸出；以及圓環狀的第一限制壁部45，其從框體基部43的內周緣朝向半徑方向內側伸出。第二周壁部44與第一周壁部41a對合地固定為一體。

亦如第3圖所示，在框體基部43處的第一限制壁部45的前側，設有與第二輪架35的第一支承面35b平行的平滑的第二支承面46。即，第一限制壁部45具備支撐第二輪架35的功能。並且，將各第二行星齒輪36***在各第二支承銷35c上，隔著環形板狀的推力軸承8b利用第二支承面46承托各第二行星齒輪36。這樣，將第二輪架35和各第二行星齒輪36經由一對推力軸承8a、8b夾入於第一輪架31與第二框體部42之間。由此，第二輪架35被支承成能以旋轉軸線A為中心自由旋轉，各第二行星齒輪36被支承成能以旋轉軸A為中心自由公轉。

通過如此構成，能夠使第二輪架35的結構比現有的輪架簡單。也能夠容易地組裝，因此生產率提高了。

框體基部43的內側形成為隨著朝向後方而擴開的多級筒狀。詳細來說，在框體基部43形成有向後側敞開的圓筒狀的大徑孔部43a(嵌入孔)。大徑孔部43a的內徑被設定為與第二軸承9(軸承)的外徑大致相同。並且，與該大徑孔部43a連續且同軸地形成有直徑比該大徑孔部43a小的圓筒狀的小徑孔部43b。該小徑孔部43b的前側的底部部分由第一限制壁部45構成。小徑孔部43b通過開設於其中央部的圓形開口43c而與其前方的減速部3的區域連通。

在大徑孔部43a中從敞開側依次嵌入有第二軸承9、組裝部件50。所述第二軸承9和組裝部件50通過擋圈10以不能被拔出的方式安裝於框體基部43。並且，輸入部21的支承部21c嵌入於第二軸承9。即，在使第二太陽齒輪38從圓形開口43c向減速部3側突出的狀態下，將輸入部21經由第二軸承9以可自由旋轉的方式支承於第二框體部42。第一限制壁部45的末端與輸入部21的小徑部21a隔著微小的間隙地對置。

在第4圖中示出了組裝部件50。組裝部件50是金屬板的衝壓加工品，其形成為具有與第二軸承9大致相同的外徑尺寸的圓環形狀。組裝部件50具有：外周側的夾持部50a，其被夾持並支承於第二框體部42與第二軸承9之間；內周側的末端部50b，其位於與夾持部50a大致平行地錯開的位置；以及傾斜部50c，其與夾持部50a和末端部50b相連且位於它們之間。

組裝部件50以末端部50b和傾斜部50c(內周側的部分)從第二軸承9分離的方式組裝於框體基部43，以不與第二軸承9的輸入部21側的部分相干涉(參考第5圖)。此外，末端部50b隔著微小的間隙與輸入部21的大徑部21b對置。通過這樣，從而防止組裝部件50與第二軸承9或輸入部21接觸而產生旋轉阻力。通過將組裝部件50組裝到框體基部43上，從而構成第二限制壁部51。

通過在小徑孔部43b的前後分離地設置第一限制壁部45和第二限制壁部51，換言之，通過利用第一限制壁部45和第二限制壁部51將小徑孔部43b的前後兩側劃分出來，從而在框體基部43形成了環狀空間47，該環狀空間47通過圓形開口43c而與減速部3的區域連通，且與輸入部21的前端部分面對地向半徑方向外側呈環狀地凹進。

由於環狀空間47形成為將孔的內側鑽空的結構，因此難以一體地形成於框體基部43，不過通過在框體基部43上組裝分體部件的組裝部件50，從而能夠容易地形成環狀空間47。

另外，在減速部3與輸入部21之間一般設置有油封以防止潤滑脂洩漏。與此相對地，在本減速器中，考慮到潤滑脂的性狀，研究出即使不設置油封也能夠防止潤滑脂洩漏。

首先，通過在框體基部43形成上述的環狀空間47，能夠與減速器的設置方向無關地將從減速部3漏出的潤滑脂穩定地積存於環狀空間47，能夠有效地防止潤滑脂漏出到框體4外。

如第5圖所示(在該圖中將潤滑脂以標號G示出)，減速器被驅動，當通過剪切作用使得潤滑脂的流動性提高時，潤滑脂容易沿著輸入部21並通過圓形開口43c而漏出到第二連結部2側。並且，在潤滑脂漏出的情況下，輸入部21高速地旋轉，因此潤滑脂在越過第二限制壁部51的末端部50b之前受到離心力而飛散到形成於半徑方向外側的環狀空間47中。

在環狀空間47中，由於在驅動減速器時未作用有剪切力，因此積存在其中的潤滑脂凝固而靜止化。通過離心力的作用，能夠使潤滑脂從環狀空間47的深處起平衡良好地積存進來，能夠使潤滑脂牢牢地附著於框體基部43，從這點來說也是有利的。

通過在輸入部21形成臺階，能夠更為穩定地防止潤滑脂洩漏。具體來說，臺階部21d在軸向上位於第一限制壁部45與第二限制壁部51之間的位置。大徑部21b的離心力比小徑部21a的離心力大，因此沿著輸入部21漏出的潤滑脂能夠穩定地飛散到環狀空間47中。

優選的是，從旋轉軸線A的方向觀察，使第一限制壁部45的末端位於比大徑部21b的外周緣靠內側的位置，從而使圓形開口43c的直徑形成為小徑部21a的直徑與大徑部21b的直徑之間的尺寸。這樣的話，從圓形開口43c漏出的潤滑脂由臺階部21d的臺階面承托，因此能夠防止潤滑脂直接進入第二限制壁部51與大徑部21b之間的間隙中，能夠使潤滑脂更為穩定地飛散到環狀空間47中。

優選潤滑脂採用具有預定的性狀的潤滑脂。具體來說，優選稠度為1以上的潤滑脂，更為優選的是稠度為2以上的潤滑脂。稠度是表示潤滑脂的性狀的指標，能夠基於JIS標準(JIS K 2220)測定。稠度的數值越大，則潤滑脂呈越硬的性狀。

如果是稠度為1以上的潤滑脂的話，雖然也與潤滑脂的種類有關，但是無論使環狀空間47朝向橫向還是逆向，潤滑脂都基本不移動而靜止化，在普通的使用條件下即可穩定地保持潤滑脂。與此相對地，在潤滑脂的稠度小於1的情況下，根據潤滑脂的種類和環狀空間47的朝向的不同，存在著無法保持潤滑脂的可能。如果稠度為2以上的話，則基本能夠與潤滑脂的種類無關地在環狀空間47中穩定地保持潤滑脂。

本發明的變速器並不限定於上述的實施方式，還包含除此之外的各種結構。

如第6圖所示，也可以應用於一級型的變速器。在該情況下，無需第一輪架31等。因此，第二輪架35設置在軸基部1b上，而不是設置在第一輪架31上。其他的主要結構與上述的實施方式相同，因此對起到同樣功能的部件標以相同標號並省略其說明。

第一連結部1和第二連結部2不一定要與旋轉軸線一致。也可以通過夾設錐齒輪等而使各個旋轉軸線正交。組裝部件50也可以是塊狀的部件。

工業上的可利用性

本發明的變速器能夠應用於搭載於工業機器人、包裝機等各種工業設備的變速器。

1．．．第一連結部

1a．．．輸出軸

1b．．．軸基部

2．．．第二連結部

3．．．減速部(變速部)

3a、3b．．．齒輪機構

4．．．框體

5．．．第一軸承

6．．．油封

7．．．中間軸承

8a、8b．．．推力軸承

9．．．第二軸承(軸承)

10．．．擋圈

21．．．輸入部(旋轉體)

21a．．．小徑部

21b．．．大徑部

21c．．．支承部

21d．．．臺階部

22．．．軸安裝部

31．．．第一輪架

31a．．．第一支承銷

31b．．．窗部

31c．．．軸承面

32．．．第一行星齒輪

33．．．第一內齒齒輪

34．．．第一太陽齒輪

35．．．第二輪架

35a．．．軸承面

35b．．．第一支承面

35c．．．第二支承銷

36．．．第二行星齒輪

37．．．第二內齒齒輪

38．．．第二太陽齒輪

41．．．第一框體部

41a．．．第一周壁部

41b．．．端壁部

41c．．．軸孔

42．．．第二框體部

43．．．框體基部

43a．．．大徑孔部

43b．．．小徑孔部

43c．．．圓形開口

44．．．第二周壁部

45．．．第一限制壁部

46．．．第二支承面

47．．．環狀空間

50．．．組裝部件

50a．．．夾持部

50b．．．末端部

50c．．．傾斜部

51．．．第二限制壁部

A．．．旋轉軸線