WO2021171951A1 - 伝動装置 - Google Patents

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WO2021171951A1
WO2021171951A1 PCT/JP2021/004132 JP2021004132W WO2021171951A1 WO 2021171951 A1 WO2021171951 A1 WO 2021171951A1 JP 2021004132 W JP2021004132 W JP 2021004132W WO 2021171951 A1 WO2021171951 A1 WO 2021171951A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
guide
ring portion
gear
internal gear
transmission device
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/004132
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
彬 保田
工藤 憲一
Original Assignee
セイコーインスツル株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by セイコーインスツル株式会社 filed Critical セイコーインスツル株式会社
Publication of WO2021171951A1 publication Critical patent/WO2021171951A1/ja

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear

Definitions

  • the present invention relates to a transmission device.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-029475 filed in Japan on February 25, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a speed reducer that reduces the rotation speed of the output shaft of the motor and outputs the speed.
  • a speed reducer is capable of decelerating the rotation speed of an output shaft by using a plurality of gears and outputting torque inversely proportional to the deceleration.
  • a speed reducer of this type for example, in Patent Document 1 below, a speed reducer using an external gear that rotates eccentrically with the rotation of the input shaft is known.
  • the speed reducer described in Patent Document 1 includes an input shaft, an eccentric body that rotates by rotation of the input shaft, an external gear that is attached to the eccentric body and can rotate eccentrically, and an external gear that is fixed to a casing and has an external gear. It includes an internal gear that meshes internally and an output shaft that is connected to the external gear via a spline means that extracts and transmits only the rotation component of the external gear.
  • the external gear is arranged inside the internal gear in a state of being meshed with the internal gear, and is rotatable around an eccentric axis eccentric with respect to the central axis of the internal gear.
  • the number of teeth of the external gear is formed one tooth less than the number of teeth of the internal gear.
  • the conventional speed reducer has a structure in which the external gears arranged inside the internal gears fixed to the casing are eccentrically rotated so as to swing. Therefore, it is necessary to provide a spline means or the like for extracting only the rotation component of the external gear between the external gear and the output shaft. Therefore, a space for providing a spline means or the like is required, and it is difficult to reduce the size and thickness of the speed reducer. In addition, the provision of spline means and the like complicates the configuration and increases the number of parts. Therefore, it is difficult to reduce the cost with the conventional speed reducer, and the maintainability is likely to be lowered.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a transmission device that can be easily miniaturized and thinned, and can lead to cost reduction and improvement of maintainability. That is.
  • the transmission device is arranged around an input shaft that rotates about an axis by the transmitted power and an eccentric axis that is eccentric to the axis, and also rotates the input shaft.
  • An internal gear having a plurality of internal teeth which operates in association with the gear and is arranged at intervals in the circumferential direction around the eccentric axis, is arranged so as to face the internal gear on one side in the axial direction.
  • an external gear that is rotatably arranged around the axis and has a plurality of external teeth that can mesh with the plurality of internal teeth, and rotates around the axis as the external gear rotates.
  • the internal gear when the input shaft is rotated around the axis by the transmitted power, the internal gear exhibits an eccentric rotation around the axis along with the rotation of the input shaft.
  • the rotation of the internal gear is restrained by the guide member fixed by the fixing plate.
  • the guide member can guide the internal gear so as to cause an eccentric swing around the axis from the eccentric rotation around the axis, and can control the behavior of the internal gear.
  • the internal gear can be eccentrically swung with respect to the external gear so that the internal teeth sequentially get over the external teeth in the circumferential direction while inscribed the plurality of external teeth with respect to the plurality of internal teeth. Therefore, every time the internal tooth gets over the external tooth due to the eccentric swing of the internal gear, the external tooth can be pressed in the circumferential direction through the internal tooth, and the external gear and the output shaft are rotated around the axis. Can be done.
  • the power transmitted to the input shaft is transmitted to the internal gear to eccentrically swing the internal gear, and thereby the external tooth is pressed in the circumferential direction via the internal tooth to transmit the power to the external gear.
  • the external gear and the output shaft can be rotated around the axis.
  • the output shaft can be rotated while decelerating or increasing the speed with respect to the rotation of the input shaft.
  • the internal gear side is eccentrically swung, so the external gear can be simply rotated around the axis. Therefore, for example, it is not necessary to take out only the rotation component of the external gear, and the power can be directly transmitted from the external gear to the output shaft to rotate the output shaft around the axis. Therefore, it is possible to obtain a simple structure in which the number of parts is suppressed, and it is possible to reduce the size and thickness of the entire transmission device. In addition to that, it can lead to cost reduction and improvement of maintainability.
  • the internal gear is provided with the internal teeth and is arranged so as to face the fixed plate and the gear body that surrounds the external gear from the outside in the radial direction, and the gear body is located on the outer peripheral edge side.
  • the formed internal gear plate and the accommodating recess formed in the internal gear plate so as to open at least toward the fixed plate side may be provided.
  • the guide member may be arranged in the accommodating recess and may be provided with a guide portion that can be inscribed with respect to the inner wall surface of the accommodating recess.
  • the guide portion may be arranged in the accommodating recess so as to be eccentric with respect to the center line of the accommodating recess by the amount of eccentricity between the axis and the eccentric axis.
  • the guide portion arranged in the accommodating recess is eccentric with respect to the center line of the accommodating recess by the amount of eccentricity between the axis and the eccentric axis. Therefore, even if the internal gear behaves as if it rotates eccentrically with the rotation of the input shaft, the inner wall surface of the accommodating recess and the guide portion come into contact with each other, so that the rotation of the internal gear can be appropriately restrained. ..
  • the internal gear can be eccentrically swung while the guide portion is inscribed with respect to the inner wall surface of the accommodating recess. Therefore, the internal gear can be eccentrically swung as if it rotates eccentrically around the guide portion while guiding the movement of the internal gear using the guide portion.
  • the eccentric swing can be performed while guiding the movement of the internal gear by using the guide portion. Therefore, the internal gear can be eccentrically swung in a stable state with less rattling, and power can be efficiently transmitted from the input shaft to the output shaft.
  • the guide portion surrounds the shaft portion fixed to the fixing plate, the guide inner ring portion arranged so as to surround the shaft portion from the outside in the radial direction, and the guide inner ring portion from the outside in the radial direction.
  • a guide outer ring portion arranged in such a manner and a plurality of guide ball portions rotatably held between the guide inner ring portion and the guide outer ring portion may be provided.
  • the guide outer ring portion may be inscribed with respect to the inner wall surface of the accommodating recess.
  • the guide portion itself can function as a ball bearing, and the guide outer ring portion can be inscribed on the inner wall surface of the accommodating recess. Therefore, the guide outer ring portion can be inscribed in the inner wall surface of the accommodating recess while rotating around the shaft portion according to the movement of the internal gear. Therefore, instead of sliding the inner wall surface of the accommodating recess with respect to the guide outer ring portion, the guide outer ring portion can be smoothly moved by using the rotation (rolling). As a result, the frictional resistance between the guide portion and the accommodating recess can be reduced, and the power loss can be reduced. Therefore, the power transmission efficiency can be improved, and the power can be efficiently transmitted from the input shaft to the output shaft without waste.
  • the internal tooth may have a circular outer shape in a plan view seen from the eccentric axis direction and may have a rotating body that can rotate.
  • the internal teeth have a rotating body that can rotate
  • the internal gear is moved with respect to the external gear so that the rolling body sequentially rides over the external teeth in the circumferential direction while rotating the rolling body. It can be eccentrically swung. Therefore, the frictional resistance between the internal gear and the external gear can be reduced, and the power loss can be reduced. Therefore, the power transmission efficiency can be improved, and the power can be efficiently transmitted from the input shaft to the output shaft without waste.
  • the rolling element may be a ball.
  • the rolling element is a ball
  • the ball and the external teeth can be brought into point contact with each other, and the frictional resistance between the internal gear and the external gear can be further effectively reduced. Therefore, the power transmission efficiency can be further improved.
  • the external teeth may be formed in a tooth profile along a trochoidal curve.
  • the external teeth have a so-called trochoidal tooth profile
  • the external teeth and the internal teeth can be kept in constant contact with each other, and the external gear can be kept in contact with the internal gear from the internal gear side. It is easy to efficiently transmit power to the side.
  • An input inner ring portion that is integrally combined with the input shaft and is arranged around the eccentric axis, and an input outer ring that is arranged so as to surround the input inner ring portion from the outside in the radial direction.
  • a plurality of input balls that are rotatably held between the input inner ring portion and the input outer ring portion may be provided.
  • the internal gear may be integrally combined with the input outer ring portion.
  • the input shaft and the internal gear can be combined via a ball bearing composed of an input inner ring portion, an input outer ring portion, and an input ball. Therefore, the assemblability of the transmission device can be improved, and the internal gear can be smoothly eccentrically swung with the rotation of the input shaft.
  • the output shaft may be integrally formed with the external gear.
  • FIG. 5 is a perspective view of the internal gear shown in FIG. 5 as viewed from below. It is a perspective view which shows the state which removed the ring plate from the state shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing an operating state in which the internal gear swings eccentrically in the counterclockwise direction from the state shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing an operating state in which the internal gear further eccentrically swings counterclockwise from the state shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing an operating state in which the internal gear further eccentrically swings counterclockwise from the state shown in FIG.
  • FIG. 5 is a figure which shows the relationship between the internal tooth and the external tooth at the time of eccentric swing of an internal gear. It is a figure which shows the deformation example of the external tooth in the external gear.
  • the speed reducer (transmission device according to the present invention) 1 of the present embodiment includes an input shaft 2, an internal gear 4 having a plurality of internal teeth 3, and a plurality of external teeth 5. It mainly includes an external gear 6, an output shaft 7, and a casing 8.
  • the input shaft 2 and the output shaft 7 are arranged so that their respective central axes are located on a common common axis.
  • this common axis is referred to as a rotation axis (axis according to the present invention) O1
  • the direction intersecting the rotation axis O1 in a plan view from the direction of the rotation axis O1 is referred to as a radial direction, and is around the rotation axis O1.
  • the direction of rotation is called the circumferential direction.
  • the direction along the rotation axis O1 is called the vertical direction. Of the vertical directions, the direction from the input shaft 2 to the output shaft 7 is referred to as upward, and the opposite direction is referred to as downward.
  • the casing 8 includes an upper fixing plate 10 and a lower fixing plate (fixing plate according to the present invention) 11 that are integrally combined with each other in a state of being arranged so as to face each other with a predetermined distance in the vertical direction.
  • the upper fixing plate 10 is formed in a square shape in a plan view having a constant thickness.
  • the outer shape of the upper fixing plate 10 is not limited to a square shape in a plan view, and may be, for example, a circular shape in a plan view, an ellipse shape, a polygonal shape, or the like.
  • a through hole 15 is formed in the central portion of the upper fixing plate 10 so as to penetrate the upper fixing plate 10 in the vertical direction.
  • the through hole 15 is arranged coaxially with the rotation axis O1 and is formed in a circular shape in a plan view.
  • a pair of corners arranged diagonally across the rotation axis O1 have connecting holes (not shown) penetrating the upper fixing plate 10 in the vertical direction. It is formed. Of the four corners (four corners) of the upper fixing plate 10, the remaining pair of corners are formed with positioning holes 16 that penetrate the upper fixing plate 10 in the vertical direction.
  • the upper fixing plate 10 is formed with a plurality of support holes 17 arranged at equal intervals in the circumferential direction about the rotation axis O1.
  • the support hole 17 is formed so as to penetrate the upper fixing plate 10 in the vertical direction and is formed in a circular shape in a plan view.
  • four support holes 17 are formed with an interval of 90 degrees about the rotation axis O1.
  • the number of support holes 17 is not limited to this case.
  • the lower fixing plate 11 has the same configuration as the upper fixing plate 10 described above. Therefore, the lower fixing plate 11 is designated by the same reference numerals with respect to the same components as the upper fixing plate 10, and detailed description thereof will be omitted.
  • the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11 By forming the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11 in the same configuration in this way, one fixing plate can be used as both the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11, so that the configuration can be simplified. can.
  • the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11 do not have to have the same configuration, and for example, the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11 may have different outer shapes, outer sizes, different thicknesses, and the like.
  • the four support holes 17 need only be formed on the lower fixing plate 11 and need not be formed on the upper fixing plate 10.
  • first spacers 18 and a pair of second spacers 19 are arranged between the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11 configured as described above. ..
  • the first spacer 18 is formed in a columnar shape having a predetermined length in the vertical direction, and is arranged between the communication hole in the upper fixing plate 10 and the communication hole in the lower fixing plate 11.
  • the first spacer 18 has screw holes 18a formed on the upper end surface and the lower end surface (see FIG. 3).
  • the second spacer 19 is formed in a columnar shape having the same length as the first spacer 18 in the vertical direction.
  • the second spacer 19 is arranged between the positioning hole 16 in the upper fixing plate 10 and the positioning hole 16 in the lower fixing plate 11.
  • An upper positioning pin 19a is formed on the upper end surface of the second spacer 19 so as to project upward and to be inserted into the positioning hole 16 in the upper fixing plate 10.
  • a lower positioning pin (not shown) is formed on the lower end surface of the second spacer 19 so as to project downward and to be inserted into the positioning hole 16 in the lower fixing plate 11.
  • the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11 are first spaced apart by the lengths of the first spacer 18 and the second spacer 19 in the vertical direction. It is combined via the spacer 18 and the second spacer 19.
  • a pair of connecting screws 20 are screwed into the screw holes 18a of the first spacer 18 from above through the communication holes of the upper fixing plate 10.
  • a pair of connecting screws 20 are screwed into the screw holes 18a of the first spacer 18 from below through the communication holes of the lower fixing plate 11.
  • the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11 are integrally combined via the first spacer 18 and the second spacer 19.
  • the internal gear 4 and the external gear 6 are arranged inside the casing 8 configured as described above, that is, between the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11.
  • the casing 8 of the present embodiment has a configuration in which the periphery of the internal gear 4 and the external gear 6 is open, but the present invention is not limited to this case.
  • a side wall panel or the like that surrounds the internal gear 4 and the external gear 6 from the outside in the radial direction may be attached between the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11.
  • the input shaft 2 is arranged along the vertical direction and is rotatably arranged around the rotation axis O1 by the power (torque) transmitted from the outside.
  • the input shaft 2 is formed in a hollow cylindrical shape, but the present invention is not limited to this case, and the input shaft 2 may be formed in a solid shape.
  • the input shaft 2 is arranged so that the upper end portion enters the through hole 15 from below the lower fixing plate 11. At this time, the upper end portion of the input shaft 2 is not in contact with the through hole 15.
  • a fitting hole 2a that is recessed downward is formed on the upper end surface of the input shaft 2.
  • the fitting hole 2a is formed in a circular shape in a plan view centering on the eccentric axis O2 eccentric in the radial direction from the rotation axis O1.
  • the direction that intersects the eccentric axis O2 in a plan view from the eccentric axis O2 direction is called the radial direction
  • the direction that orbits around the eccentric axis O2 is called the circumferential direction.
  • the eccentric axis O2 is used as a reference when simply referring to "diameter direction and circumferential direction”.
  • the internal gear 4 is arranged between the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11 as described above. Specifically, the internal gear 4 is arranged closer to the lower fixing plate 11 than the external gear 6. As a result, the external gear 6 is arranged on the upper side (that is, one side in the rotation axis O1 direction) with respect to the internal gear 4. The lower fixing plate 11 is arranged on the lower side (that is, the other side in the rotation axis O1 direction) with respect to the internal gear 4.
  • the internal gear 4 is arranged about the eccentric axis O2.
  • the internal gear 4 has a plurality of internal teeth 3 that operate with the rotation of the input shaft 2 and are arranged at intervals in the circumferential direction that orbits around the eccentric axis O2. This will be described in detail below.
  • the internal gear 4 is arranged so as to face the lower fixed plate 11 in the vertical direction.
  • the internal gear 4 includes an internal gear plate 30 having an external shape formed into a circular shape in a plan view, and an annular gear wall portion (an annular gear wall portion) protruding upward from the outer peripheral edge portion of the internal gear plate 30 over the entire circumference thereof.
  • the gear body) 31 according to the present invention is provided.
  • the internal gear plate 30 has an outer diameter size so as to fit inside the first spacer 18 and the second spacer 19 and to secure a predetermined gap between the first spacer 18 and the second spacer 19. Is stipulated.
  • the internal gear plate 30 is formed to have a sufficient thickness so as to have appropriate rigidity (mechanical strength). In the illustrated example, the internal gear plate 30 is formed to be slightly thicker than the thickness of the upper fixing plate 10 and the lower fixing plate 11.
  • a fitting recess 32 (see FIG. 2) recessed downward from the upper surface is formed coaxially with the eccentric axis O2.
  • the fitting recess 32 is formed in a circular shape in a plan view, and is formed, for example, with an inner diameter larger than the diameter of the input shaft 2.
  • the internal gear plate 30 is formed with a housing recess 33 that penetrates the internal gear plate 30 in the vertical direction.
  • the accommodating recess 33 does not have to penetrate the internal gear plate 30 in the vertical direction, and may be opened at least toward the lower fixing plate 11.
  • the accommodating recesses 33 are formed in a circular shape in a plan view having a predetermined inner diameter, and a plurality of accommodating recesses 33 are formed at equal intervals in the circumferential direction about the eccentric axis O2. In the illustrated example, four accommodating recesses 33 are formed with an interval of 90 degrees about the eccentric axis O2.
  • the accommodating recess 33 is formed so as to be arranged above each of the four support holes 17 formed in the lower fixing plate 11. Specifically, the accommodating recess 33 is formed so that each support hole 17 is located inside each accommodating recess 33 in a plan view of the internal gear plate 30.
  • the number of accommodating recesses 33 is not limited to four, and may be one or a plurality other than four as long as it corresponds to the number of support holes 17.
  • the internal gear plate 30 is formed with a plurality of lightening recesses 35 that are recessed downward in portions other than the fitting recess 32 and the housing recess 33 described above.
  • the lightening recess 35 is not essential and may not be formed, but when the internal gear plate 30 has a sufficient thickness, it is preferably formed from the viewpoint of weight reduction.
  • the shape and number of the lightening recesses 35 may be appropriately changed, or may be formed so as to penetrate the internal gear plate 30 in the vertical direction.
  • the gear wall portion 31 is formed so as to project upward from the upper surface of the internal gear plate 30 along the outer peripheral edge portion of the internal gear plate 30. As a result, the gear wall portion 31 surrounds the external gear 6 from the outside in the radial direction.
  • a bulging portion 36 that bulges outward in the radial direction is formed.
  • the bulging portion 36 is formed so as to extend in the vertical direction with a length extending from the upper end surface of the gear wall portion 31 to the lower surface of the internal gear plate 30.
  • the bulging portion 36 is formed so as to bulge in a semicircular shape toward the outside in the radial direction in a plan view of the internal gear plate 30.
  • a screw hole 36a opened upward is formed in the bulging portion 36.
  • a plurality of the bulging portions 36 configured in this way are formed at equal intervals in the circumferential direction about the eccentric axis O2. Specifically, four bulging portions 36 are formed. However, the number of bulging portions 36 is not limited to four, and may be changed as appropriate.
  • the internal tooth 3 has a circular outer shape in a plan view of the internal gear plate 30, and has a ball 37 as a rotating body that can rotate. Further, the internal teeth 3 are located on both sides of the ball accommodating portion 38 formed so as to be recessed from the inner peripheral surface of the gear wall portion 31 in the radial direction and the ball accommodating portion 38 in the circumferential direction, and the gears. It includes a holding claw 39 that projects from the inside of the wall portion 31 toward the inside in the radial direction and holds the ball 37 so as to be rollable.
  • the ball 37 is housed in the ball accommodating portion 38 in a state of being placed on the upper surface of the internal gear plate 30, and is rotatably held by the holding claw 39 without protruding inward in the radial direction.
  • the ball 37 protrudes inward in the radial direction from the holding claw 39, and is capable of contacting and engaging with the external teeth 5 of the external gear 6.
  • the outer peripheral surface connecting the outer peripheral surface of the ball 37 and the outer peripheral surface of the holding claw 39 that holds the ball 37 from both sides in the circumferential direction has a smooth tooth shape protruding inward in the radial direction. ..
  • the internal teeth 3 having the balls 37 configured as described above are formed so that the number of teeth is 17 (that is, the number of balls 37 is 17). Therefore, the internal teeth 3 are arranged at an angle of approximately 21 degrees about the eccentric axis O2.
  • a ring plate 40 is superposed on the gear wall portion 31 from above.
  • the ring plate 40 is arranged coaxially with the eccentric axis O2 and is formed in a ring shape having the same diameter as the outer diameter of the gear wall portion 31.
  • the ring plate 40 is formed with a flange portion that projects outward from the outer peripheral edge portion in the radial direction and that overlaps with the bulging portion 36 of the internal gear 4.
  • the ring plate 40 is integrally combined with the gear wall portion 31 so as to cover the ball 37 from above by a connecting screw 41 screwed into the screw hole 36a of the bulging portion 36 via the flange portion. ..
  • each ball 37 is restricted from coming out of the ball accommodating portion 38 upward by the ring plate 40.
  • the internal gear 4 configured as described above is integrally formed by, for example, machining of a metal material, die cutting, injection molding of a synthetic resin material, or the like.
  • the central bearing 50 is integrally combined with the upper end portion of the input shaft 2.
  • the central bearing 50 includes an input inner ring portion 51 arranged around the eccentric axis O2, an input outer ring portion 52 that surrounds the input inner ring portion 51 from the outside in the radial direction, an input inner ring portion 51, and an input outer ring portion. It includes a plurality of input balls 53 that are rotatably held between the 52 and the 52.
  • the input inner ring portion 51 includes a first inner ring portion 55 that is combined with the upper end portion of the input shaft 2, and a second inner ring portion 56 that overlaps the first inner ring portion 55 from above.
  • the first inner ring portion 55 includes a fitting shaft portion 57 that is tightly fitted inside a fitting hole 2a formed on the upper end surface of the input shaft 2, and a fitting shaft portion 57 that is radially outside from the upper end portion of the fitting shaft portion 57. It includes an annular flange portion 58 formed so as to extend toward.
  • the fitting shaft portion 57 is arranged coaxially with the eccentric axis O2 and slightly protrudes above the fitting hole 2a.
  • the upper end surface of the fitting shaft portion 57 is a flat surface.
  • a screw hole 57a opened upward is formed in the fitting shaft portion 57 coaxially with the eccentric axis O2.
  • a first inner rolling surface 58a is formed on the outer peripheral surface of the flange portion 58 over the entire circumference.
  • the first inner rolling surface 58a is formed in a vertical cross-sectional view taper shape that extends inward in the radial direction from the outer peripheral surface of the flange portion 58 upward. As a result, the first inner rolling surface 58a is formed so as to face outward in the radial direction and diagonally upward.
  • the second inner ring portion 56 is a disk plate that overlaps the upper end surface of the fitting shaft portion 57, and is arranged coaxially with the eccentric axis O2.
  • a second inner rolling surface 56a is formed on the outer peripheral surface of the second inner ring portion 56 over the entire circumference.
  • the second inner rolling surface 56a is formed in a vertical cross-sectional view taper shape that extends inward in the radial direction from the outer peripheral surface of the second inner ring portion 56 downward. As a result, the second inner rolling surface 56a is formed so as to face outward in the radial direction and diagonally downward.
  • the second inner ring portion 56 configured in this way is combined with the first inner ring portion 55 by a connecting screw 59 screwed into the screw hole 57a.
  • the input inner ring portion 51 composed of the first inner ring portion 55 and the second inner ring portion 56 combined with each other is fitted to the input shaft 2 by the fitting shaft portion 57 being tightly fitted inside the fitting hole 2a. On the other hand, they are combined integrally.
  • first inner rolling surface 58a and the second inner rolling surface 56a provide a V-shaped inner annular groove 60 in a vertical cross-sectional view with an opening angle of approximately 90 degrees on the outer peripheral surface side of the input inner ring portion 51. It is formed so as to be recessed inward in the radial direction.
  • the input outer ring portion 52 includes a first outer ring portion 65 that surrounds the first inner ring portion 55 from the outside in the radial direction, and a second outer ring portion 66 that surrounds the second inner ring portion 56 from the outside in the radial direction.
  • the first outer ring portion 65 is formed in a ring shape coaxially with the eccentric axis O2, and is integrally formed so that the outer peripheral edge portion is connected to the inside of the fitting recess 32.
  • the present invention is not limited to this case, and the first outer ring portion 65 may be tightly fitted inside the fitting recess 32.
  • a first outer rolling surface 65a is formed on the inner peripheral surface of the first outer ring portion 65 over the entire circumference.
  • the first outer rolling surface 65a is formed in a vertical cross-sectional view taper shape that extends outward in the radial direction from the inner peripheral surface of the first outer ring portion 65 toward the upper side. As a result, the first outer rolling surface 65a is formed so as to face inward in the radial direction and diagonally upward.
  • the second outer ring portion 66 is formed in a ring shape coaxially arranged with the eccentric axis O2, and is tightly fitted inside the fitting recess 32.
  • a second outer rolling surface 66a is formed on the inner peripheral surface of the second outer ring portion 66 over the entire circumference.
  • the second outer rolling surface 66a is formed in a vertical cross-sectional view taper shape extending outward in the radial direction from the inner peripheral surface of the second outer ring portion 66 downward. As a result, the second outer rolling surface 66a is formed so as to face inward in the radial direction and diagonally downward.
  • the input outer ring portion 52 and the internal gear 4 configured as described above are integrally combined. Due to the first outer rolling surface 65a and the second outer rolling surface 66a, a V-shaped outer annular groove 61 in a vertical cross-sectional view having an opening angle of approximately 90 degrees is formed on the inner peripheral surface side of the input outer ring portion 52. It is formed so as to be recessed outward in the radial direction. Therefore, an annular space is defined between the inner annular groove 60 and the outer annular groove 61 described above.
  • the input balls 53 are housed in the annular space at intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of input balls 53 are arranged in the annular space in a state of being positioned in the circumferential direction by the retainer (retainer) 53a.
  • the present invention is not limited to this case, and for example, the input balls 53 may be arranged in the annular space so as to be arranged in the circumferential direction in a state where the input balls 53 are in contact with each other without a gap. That is, a full ball configuration in which the input balls 53 are arranged without gaps over the entire circumference in the annular space may be used.
  • the plurality of input balls 53 include a first inner rolling surface 58a and a second inner rolling surface 56a formed on the input inner ring portion 51 side, and a first outer rolling surface formed on the input outer ring portion 52 side. It is held so that it can roll in a state of being in contact with the moving surface 65a and the second outer rolling surface 66a (four-point contact state).
  • the power transmitted to the input shaft 2 can be transmitted to the internal gear 4 via the central bearing 50. It is possible.
  • the external gear 6 is arranged closer to the upper fixing plate 10 than the internal gear 4, and is arranged inside the gear wall portion 31 of the internal gear 4.
  • the external gear 6 is arranged coaxially with the rotation axis O1.
  • the external gear 6 is rotatable around the rotation axis O1 and has a plurality of external teeth 5 that are inscribed and meshed with the plurality of internal teeth 3.
  • a fitting hole 6a that penetrates the external gear 6 in the vertical direction is formed coaxially with the axis.
  • the plurality of external teeth 5 are arranged at equal intervals in the circumferential direction with the rotation axis O1 as the center, and are arranged so as to have a number of teeth different from the number of internal teeth 3 (17 teeth).
  • the outer teeth 5 are arranged so as to have 16 teeth, which is one less than the internal teeth 3. Therefore, the external teeth 5 are arranged at an angle of approximately 22.5 degrees about the rotation axis O1.
  • the external tooth 5 of the present embodiment has a tooth profile along a trochoidal curve, that is, a so-called trochoidal tooth profile.
  • the output shaft 7 is arranged along the vertical direction and is rotatably arranged around the rotation axis O1.
  • the output shaft 7 is formed in a hollow cylindrical shape, but the present invention is not limited to this case, and the output shaft 7 may be formed in a solid shape.
  • the output shaft 7 is arranged so as to enter the through hole 15 from above the upper fixing plate 10. At this time, the output shaft 7 is not in contact with the through hole 15. The lower end of the output shaft 7 is tightly fitted inside the fitting hole 6a formed in the external gear 6. As a result, the output shaft 7 is integrally combined with the external gear 6, and can rotate around the rotation axis O1 as the external gear 6 rotates.
  • the movement (behavior) of the internal gear 4 is controlled by the guide member 70 as shown in FIGS. 2, 5 to 7.
  • the guide member 70 is fixed to the lower fixing plate 11 and plays a role of restraining the rotation of the internal gear 4 and guiding the internal gear 4 so as to eccentrically swing around the rotation axis O1 by the restraint. This will be described in detail below.
  • the guide member 70 is provided according to the number of the support holes 17 formed in the lower fixing plate 11 and the accommodating recesses 33 formed in the internal gear 4. Therefore, in this embodiment, four guide members 70 are provided. Since all of the four guide members 70 have the same configuration, one guide member 70 will be described in detail, and the remaining guide members 70 will have the same reference numerals to the common constituent members. The explanation is omitted.
  • the guide member 70 includes a guide portion 71 held by a support hole 17 so as to stand up from the lower fixing plate 11 upward.
  • the guide portion 71 is accommodated in the accommodating recess 33 by entering the accommodating recess 33 in the internal gear 4 from below, and can be inscribed with respect to the inner wall surface of the accommodating recess 33. Therefore, the four guide portions 71 are arranged at 90-degree angles about the rotation axis O1 and are accommodated in the four accommodating recesses 33, respectively.
  • the guide portion 71 is arranged in the accommodating recess 33 so as to be eccentric with respect to the center line O3 of the accommodating recess 33 by the amount of eccentricity H between the rotation axis O1 and the eccentric axis O2. Has been done. Further, the direction in which the eccentric axis O2 is eccentric with respect to the rotation axis O1 and the direction in which the center line O4 of the guide portion 71 is eccentric with respect to the center line O3 of the accommodating recess 33 are in the same direction.
  • the guide portion 71 is held by the lower fixing plate 11.
  • the guide portion 71 is a guide fixed to the shaft portion 72 held in the support hole 17 and the shaft portion 72 so as to surround the shaft portion 72 from the outside in the radial direction.
  • the lower end of the shaft portion 72 is tightly fitted inside the support hole 17. As a result, the entire guide member 70 is fixed to the lower fixing plate 11.
  • the shaft portion 72 may be fitted inside the support hole 17 so as to rotate.
  • the upper end portion of the shaft portion 72 enters the accommodating recess 33 from below.
  • the guide inner ring portion 73 is fixed to the upper end portion of the shaft portion 72.
  • An inner rolling surface 73a on which the guide ball 75 rolls is formed on the outer peripheral surface of the guide inner ring portion 73.
  • the guide outer ring portion 74 further surrounds the first guide outer ring portion 76 that surrounds the guide inner ring portion 73 from the outside in the radial direction and the first guide outer ring portion 76 from the outer side in the radial direction, and with respect to the first guide outer ring portion 76. It includes a second guide outer ring portion 77 that is integrally combined. An outer rolling surface 76a on which the guide ball 75 rolls is formed on the inner peripheral surface of the first guide outer ring portion 76.
  • the guide balls 75 are housed in an annular space formed between the guide inner ring portion 73 and the first guide outer ring portion 76 at intervals in the circumferential direction, and the inner rolling surface 73a and the outer rolling surface 73a. It is in contact with 76a.
  • the plurality of guide balls 75 are arranged in the annular space in a state of being positioned in the circumferential direction by a retainer (retainer) (not shown).
  • the present invention is not limited to this case, and for example, the guide balls 75 may be arranged in the annular space so as to be arranged in the circumferential direction in a state where the guide balls 75 are in contact with each other without a gap. That is, a full ball configuration in which the guide balls 75 are arranged without gaps over the entire circumference in the annular space may be used.
  • a plurality of ball holding holes 77a recessed inward in the radial direction are formed at equal intervals over the entire circumference.
  • contact balls 78 that can come into contact with the inner wall surface of the accommodating recess 33 are rotatably held.
  • the guide outer ring portion 74 is integrally combined with a regulation ring 79 that regulates the contact ball 78 from coming out upward from the ball holding hole 77a.
  • the guide member 70 configured as described above can be inscribed with respect to the inner wall surface of the accommodating recess 33 via the contact ball 78.
  • the rotation of the internal gear 4 can be restrained by using the four guide members 70 fixed to the lower fixing plate 11, and the internal gear 4 is eccentrically swung around the rotation axis O1. It is possible to guide and control the movement.
  • the guide portion 71 arranged in the accommodating recess 33 is eccentric with respect to the center line O3 of the accommodating recess 33 by the amount of eccentricity H between the rotation axis O1 and the eccentric axis O2 (FIG. 6). Therefore, even if the internal gear 4 behaves as if it rotates eccentrically around the rotation axis O1 as the input shaft 2 rotates, the inner wall surface of the accommodating recess 33 and the guide portion 71 are inscribed, so that the internal gear 4 It is possible to properly restrain the rotation of.
  • the internal gear 4 can be eccentrically swung while the guide portion 71 is inscribed in the inner wall surface of the accommodating recess 33.
  • the internal gear 4 is eccentrically swung in the counterclockwise direction as if it were eccentrically rotated around the guide portion 71, as shown by the arrow K2. be able to.
  • the internal gear 4 can be eccentrically swung. More specifically, when the inner wall surface of the accommodating recess 33 and the guide portion 71 are inscribed in the first inscribed region P1, the internal gear 4 swings eccentrically around the rotation axis O1 in the counterclockwise direction. As shown in FIG. 13, the inner wall surface of the accommodating recess 33 and the guide portion 71 are inscribed in the second inscribed region P2.
  • the second inscribed region P2 is located on the counterclockwise side of the first inscribed region P1 along the inner wall surface of the accommodating recess 33.
  • the inner wall surface of the accommodating recess 33 and the guide portion 71 are inscribed in the third inscribed region P3.
  • the third inscribed region P3 is located on the counterclockwise side of the second inscribed region P2 along the inner wall surface of the accommodating recess 33.
  • the inner wall surface of the accommodating recess 33 and the guide portion 71 are inscribed in the fourth inscribed region P4.
  • the fourth inscribed region P4 is located on the counterclockwise side of the first inscribed region P1 along the inner wall surface of the accommodating recess 33.
  • the internal gear 4 performs eccentric swing so as to sequentially repeat the states shown in FIGS. 12 to 15. Then, each time the internal tooth 3 gets over the external tooth 5 due to the eccentric swing of the internal gear 4, the external tooth 5 can be pressed in the circumferential direction via the internal tooth 3 as shown by an arrow F shown in FIG.
  • the external gear 6 can be rotated around the rotation axis O1 in the clockwise direction (arrow K2 direction) opposite to that of the internal gear 4.
  • the arrow F is directed from the center point of the ball 37 constituting the internal tooth 3 toward the contact point between the ball 37 and the external tooth 5.
  • the power transmitted to the input shaft 2 is transmitted to the internal gear 4 to eccentrically swing the internal gear 4, whereby the external teeth 5 are pressed in the circumferential direction via the internal teeth 3 to be external.
  • Power can be transmitted to the gear 6.
  • the external gear 6 and the output shaft 7 can be rotated clockwise around the rotation axis O1.
  • the external gear 6 is decelerated (decelerated) by the angle difference of the number of teeth. It is possible to make a ratio of 1/16).
  • the output shaft 7 can be rotated while being decelerated with respect to the rotation of the input shaft 2.
  • the speed reducer 1 of the present embodiment eccentrically swings the internal gear 4 side. Therefore, the external gear 6 should be a simple rotation operation that rotates around the rotation axis O1. Can be done. Therefore, for example, it is not necessary to take out only the rotation component of the external gear 6, and the power can be directly transmitted from the external gear 6 to the output shaft 7 to rotate the output shaft 7 around the rotation axis O1. Therefore, it is possible to make a simple structure in which the number of parts is suppressed, and it is possible to reduce the size and thickness of the entire speed reducer 1. In addition to that, it can lead to cost reduction and improvement of maintainability.
  • the speed reducer 1 of the present embodiment it is easy to reduce the size and thickness, and it is possible to reduce the cost and improve the maintainability.
  • the speed reducer 1 can be easily made smaller and thinner, it can be suitably used for small parts in various fields.
  • the speed reducer 1 is used for various devices (for example, industrial robots, robot arms, robot hands, medical support devices that support patient movements, home appliances, AV devices, etc.) that move small movable parts. It can be preferably used.
  • the guide portion 71 can be used to guide the movement of the internal gear 4 while swinging eccentrically. Therefore, according to the speed reducer 1, the internal gear 4 can be eccentrically swung in a stable state with less rattling, and power can be efficiently transmitted from the input shaft 2 to the output shaft 7.
  • the guide portion 71 itself can function as a ball bearing, and the guide outer ring portion 74 can be inscribed on the inner wall surface of the accommodating recess 33. Therefore, the guide outer ring portion 74 can be brought into contact with the inner wall surface of the accommodating recess 33 while rotating around the shaft portion 72 according to the movement of the internal gear 4. Therefore, instead of sliding the inner wall surface of the accommodating recess 33 with respect to the guide outer ring portion 74, the guide outer ring portion 74 can be smoothly moved by using the rotation (rolling). As a result, the frictional resistance between the guide portion 71 and the accommodating recess 33 can be reduced, and the power loss can be reduced. Therefore, the power transmission efficiency can be improved, and the power can be efficiently transmitted from the input shaft 2 to the output shaft 7 without waste.
  • the contact ball 78 is further rotatably held by the guide outer ring portion 74, and can be inscribed on the inner wall surface of the accommodating recess 33 via the contact ball 78. Therefore, the above-mentioned action and effect can be more effectively achieved.
  • the internal gear 4 is changed to the external gear so that the ball 37 sequentially rides over the external tooth 5 in the circumferential direction while rotating the ball 37 as shown in FIG. It can be eccentrically swung with respect to 6. Therefore, the frictional resistance between the internal gear 4 and the external gear 6 can be reduced, and the power loss can be reduced. Therefore, the power transmission efficiency can be improved, and the power can be efficiently transmitted from the input shaft 2 to the output shaft 7 without waste.
  • the balls 37 and the external teeth 5 can be brought into point contact with each other, the frictional resistance between the internal gear 4 and the external gear 6 can be effectively reduced.
  • the external tooth 5 has a so-called trochoidal tooth profile, it is possible to maintain a state in which the external tooth 5 and the internal tooth 3 are in constant contact with each other when the internal gear 4 swings eccentrically, and the internal gear 4 can be viewed from the side. It is easy to efficiently transmit power to the external gear 6 side.
  • the input shaft 2 and the internal gear 4 can be combined via the central bearing 50 composed of the input inner ring portion 51, the input outer ring portion 52, and the input ball 53, the assembling property is improved.
  • the internal gear 4 can be smoothly eccentrically swung with the rotation of the input shaft 2.
  • the present invention is not limited to this case, and the reduction ratio may be changed as appropriate.
  • the relationship between the number of internal teeth 3 and the number of external teeth 5 may be appropriately changed according to the reduction ratio.
  • a part of the internal teeth 3 is a ball 37, but the ball 37 is not limited to the ball 37, and a columnar pin may be used as a rolling element, for example.
  • the internal teeth 3 may be configured to have, for example, a trochoidal tooth profile without using a rolling element. Even in these cases, the same effects as those in the above embodiment can be achieved.
  • the guide portion 71 may be formed of a slide bearing in which the outer ring portion is slidably supported around the shaft portion 72, and the outer ring portion may be inscribed with respect to the inner wall surface of the accommodating recess 33. Even in this case, the same effect can be achieved. In particular, it is effective when the size of the accommodating recess 33 is reduced. Therefore, it is effective when further downsizing the internal gear 4.
  • the guide portion 71 itself may be a columnar pin or the like. Even in this case, since the outer peripheral surface of the pin can be inscribed with respect to the inner wall surface of the accommodating recess 33, the same effect can be achieved. In particular, it is effective when the internal gear 4 is to be further miniaturized.
  • the first inner ring portion 55 of the central bearing 50 and the input shaft 2 may be integrally formed, or the output shaft 7 and the external gear 6 may be integrally formed. In these cases, it is easy to further reduce the size and thickness of the speed reducer 1. Furthermore, the central bearing 50 is not essential and may not be provided. In this case, the internal gear 4 may be directly combined with the input shaft 2 in a state of being eccentric with respect to the input shaft 2.
  • the tooth tip 5a side and the tooth bottom 5b side of the external tooth 5 are the balls 37. It may affect the movement of.
  • the tooth tip 5a side and the tooth bottom 5b side of the external tooth 5 are shaved by cutting or the like.
  • a notched curved surface 5c may be formed.
  • Rotation axis (axis) O2 ... Eccentric axis 1 ... Reducer (transmission device) 2 ... Input shaft 3 ; Internal tooth 4 ... Internal gear 5 ... External tooth 6 ... External gear 7 ... Output shaft 11 ... Lower fixed plate (fixed plate) 30 ... Internal gear plate 31 ... Gear wall (gear body) 33 ... Containment recess 37 ... Ball 51 ... Input inner ring 52 ... Input outer ring 53 ... Input ball 70 ... Guide member 71 ... Guide 72 ... Shaft 73 ... Guide inner ring 74 ... Guide outer ring 75 ... Guide ball

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

伝動装置(1)は、軸線(O1)回りに回転する入力軸と、軸線に対して偏心した偏心軸線(O2)を中心として配置されると共に、入力軸の回転に伴って作動し、且つ偏心軸線回りを周回する周方向に間隔をあけて配置された複数の内歯(3)を有する内歯車(4)と、軸線回りに回転可能に配置され、且つ複数の内歯に対して噛み合い可能な複数の外歯(5)を有する外歯車(6)と、外歯車の回転に伴って軸線回りに回転する出力軸と、内歯車の自転を拘束することで、軸線を中心として偏心揺動するように内歯車を案内する案内部材(70)とを備える。外歯は内歯の歯数とは異なる歯数とされている。

Description

伝動装置
 本発明は、伝動装置に関する。
 本願は、2020年2月25日に日本に出願された特願2020-029475号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来から、伝達された動力を伝達する伝動装置として、モータの出力軸の回転速度を減速して出力する減速機が知られている。一般的に減速機は、複数の歯車を用いることで出力軸の回転速度を減速していると共に、減速に対して反比例したトルクを出力することが可能とされている。この種の減速機として、例えば下記特許文献1には、入力軸の回転に伴って偏心回転する外歯歯車を利用した減速機が知られている。
 特許文献1に記載の減速機は、入力軸と、入力軸の回転によって回転する偏心体と、偏心体に取り付けられ、偏心回転可能な外歯歯車と、ケーシングに固定されると共に外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、外歯歯車の自転成分のみを取出して伝達するスプライン手段を介して外歯歯車に連結された出力軸とを備えている。
 外歯歯車は、内歯歯車に噛み合った状態で内歯歯車の内側に配置されると共に、内歯歯車の中心軸線に対して偏心した偏心軸線回りに回転可能とされている。外歯歯車の歯数は、内歯歯車の歯数よりも1歯分少なく形成されている。
 特許文献1に記載の減速機によれば、入力軸が回転すると、その回転力が偏心体を介し外歯歯車に伝わる。外歯歯車は、内歯歯車との噛み合いによって自転が拘束されている。そのため、外歯歯車は内歯歯車に内接しながら、偏心軸線回りを揺動するように偏心回転する。この際、外歯歯車は、該外歯歯車の歯数と内歯歯車の歯数との関係によって減速した状態で偏心回転する。そして、スプライン手段によって外歯歯車の自転成分のみを取り出して出力軸に伝えることができるので、出力軸を減速した状態で回転させることができる。
特許第2686337号公報
 しかしながら、上記従来の減速機では、ケーシングに固定された内歯歯車の内側に配置された外歯歯車を揺動するように偏心回転させる構造となっている。そのため、外歯歯車と出力軸との間に、外歯歯車の自転成分のみを取り出すためのスプライン手段等を設ける必要がある。そのため、スプライン手段等を設けるためのスペースが必要となってしまい、減速機の小型化及び薄型化を図ることが難しい。また、スプライン手段等を設けることによって構成が複雑化するうえ、部品点数が増えてしまう。従って、従来の減速機では低コスト化を図ることが難しいうえ、メンテナンス性も低下し易い。
 本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、小型化及び薄型化を図り易く、低コスト化及びメンテナンス性の向上化にも繋げることができる伝動装置を提供することである。
(1)本発明の一態様の伝動装置は、伝達された動力によって軸線回りに回転する入力軸と、前記軸線に対して偏心した偏心軸線を中心として配置されると共に、前記入力軸の回転に伴って作動し、且つ前記偏心軸線回りを周回する周方向に間隔をあけて配置された複数の内歯を有する内歯車と、前記内歯車に対して前記軸線方向の一方側で向かい合うように配置されると共に、前記軸線回りに回転可能に配置され、且つ複数の前記内歯に対して噛み合い可能な複数の外歯を有する外歯車と、前記外歯車の回転に伴って前記軸線回りに回転する出力軸と、前記内歯車に対して前記軸線方向の他方側で向かい合うように配置された固定プレートに固定され、前記内歯車の自転を拘束することで、前記軸線を中心として偏心揺動するように前記内歯車を案内する案内部材と、を備える。前記外歯は、前記内歯の歯数とは異なる歯数とされている。
 本発明の一態様の伝動装置によれば、伝達された動力によって入力軸を軸線回りに回転させると、内歯車が入力軸の回転に伴って軸線回りを偏心回転するような挙動を示す。ところが、内歯車は、固定プレートによって固定された案内部材によって自転が拘束されている。これによって案内部材は、軸線回りの偏心回転から、軸線を中心とした偏心揺動となるように内歯車を案内することができ、内歯車の挙動を制御することができる。これにより、複数の内歯に対して複数の外歯を内接させながら、内歯が外歯を周方向に順次乗り越えるように、外歯車に対して内歯車を偏心揺動させることができる。そのため、内歯車の偏心揺動に伴って内歯が外歯を乗り越えるたびに、内歯を介して外歯を周方向に押圧することができ、外歯車及び出力軸を軸線回りに回転させることができる。
 このように、入力軸に伝達された動力を内歯車に伝えることで内歯車を偏心揺動させ、これによって内歯を介して外歯を周方向に押圧することで外歯車に動力を伝えることができる。その結果、外歯車及び出力軸を軸線回りに回転させることができる。特に、外歯の歯数と内歯の歯数とが異なっているので、歯数の角度差分だけ外歯車を減速或いは増速することが可能である。これにより、入力軸の回転に対して、出力軸を減速或いは増速させながら回転させることができる。
 さらに従来の減速機等とは異なり、内歯車側を偏心揺動させるので、外歯車については軸線回りを回転する単純な回転動作にすることができる。従って、例えば外歯車の自転成分のみを取り出す等といったことが不要となり、外歯車から直接的に出力軸に動力を伝えて、出力軸を軸線回りに回転させることができる。従って、部品点数を抑制したシンプルな構造にすることができ、伝動装置全体の小型化及び薄型化を図ることができる。それに加えて、低コスト化及びメンテナンス性の向上化にも繋げることができる。
(2)前記内歯車は、前記内歯が設けられ、前記外歯車を径方向の外側から囲む歯車本体と、前記固定プレートに対して向かい合うように配置され、外周縁部側に前記歯車本体が形成された内歯車プレートと、少なくとも前記固定プレート側に開口するように、前記内歯車プレートに形成された収容凹部と、を備えても良い。前記案内部材は、前記収容凹部内に配置されると共に、前記収容凹部の内壁面に対して内接可能なガイド部を備えても良い。前記ガイド部は、前記収容凹部の中心線に対して、前記軸線と前記偏心軸線との間の偏心量分だけ偏心するように前記収容凹部内に配置されても良い。
 この場合には、収容凹部内に配置されたガイド部が、収容凹部の中心線に対して、軸線と偏心軸線との間の偏心量分だけ偏心している。従って、入力軸の回転に伴って内歯車が偏心回転するような挙動を示したとしても、収容凹部の内壁面とガイド部とが当接するので、内歯車の自転を適切に拘束することがきる。それに加え、収容凹部の内壁面に対してガイド部を内接させながら、内歯車を偏心揺動させることができる。そのため、ガイド部を利用して内歯車の動きを案内しながら、あたかもガイド部の周りを偏心回転するように、内歯車を偏心揺動させることができる。
 このように、ガイド部を利用して内歯車の動きを案内しながら偏心揺動させることができる。従って、内歯車をがたつき少なく安定させた状態で偏心揺動させることができ、入力軸から出力軸に動力を効率良く伝えることができる。
(3)前記ガイド部は、前記固定プレートに固定された軸部と、前記軸部を径方向の外側から囲むように配置されたガイド内輪部と、前記ガイド内輪部を径方向の外側から囲むように配置されたガイド外輪部と、前記ガイド内輪部と前記ガイド外輪部との間に転動可能に保持された複数のガイドボール部と、を備えても良い。前記ガイド外輪部が、前記収容凹部の内壁面に対して内接しても良い。
 この場合には、ガイド部自体をボールベアリングとして機能させることができ、収容凹部の内壁面にガイド外輪部を内接させることができる。そのため、内歯車の動きに応じて、ガイド外輪部を軸部回りに回転させながら収容凹部の内壁面に内接させることができる。従って、ガイド外輪部に対して収容凹部の内壁面を滑らせるのではなく、ガイド外輪部の回転(転がり)を利用して、滑らかに移動させることができる。これにより、ガイド部と収容凹部との間の摩擦抵抗を低減することができ、動力ロスを少なくすることができる。従って、動力伝達効率を向上することができ、入力軸から出力軸に動力を無駄なく効率良く伝えることができる。
(4)前記内歯は、前記偏心軸線方向から見た平面視で円形の外形を有し、且つ自転可能な転動体を有しても良い。
 この場合には、内歯が自転可能な転動体を有しているので、転動体を自転させながら、該転動体が外歯を周方向に順次乗り越えるように、内歯車を外歯車に対して偏心揺動させることができる。そのため、内歯車と外歯車との間の摩擦抵抗を低減することができ、動力ロスを少なくすることができる。従って、動力伝達効率を向上することができ、入力軸から出力軸に動力を無駄なく効率良く伝えることができる。
(5)前記転動体は、ボールでも良い。
 この場合には、転動体をボールとしているので、該ボールと外歯とを点接触させることができ、内歯車と外歯車との間の摩擦抵抗をさらに効果的に低減することができる。従って、動力伝達効率をさらに向上することができる。
(6)前記外歯は、トロコイド曲線に沿った歯形で形成されても良い。
 この場合には、外歯が、いわゆるトロコイド歯形とされているので、内歯車の偏心揺動時、外歯と内歯とを常時接触させた状態にすることができ、内歯車側から外歯車側に動力を効率良く伝達し易い。
(7)前記入力軸に対して一体に組み合わされると共に、前記偏心軸線を中心として配置された入力用内輪部と、前記入力用内輪部を径方向の外側から囲むように配置された入力用外輪部と、前記入力用内輪部と前記入力用外輪部との間に転動可能に保持された複数の入力用ボールと、を備えても良い。前記内歯車は、前記入力用外輪部に対して一体に組み合わされても良い。
 この場合には、入力用内輪部、入力用外輪部及び入力用ボールによって構成されるボールベアリングを介して、入力軸と内歯車とを組み合わせることができる。従って、伝動装置の組立性を向上することができると共に、入力軸の回転に伴って内歯車を滑らかに偏心揺動させることができる。
(8)前記出力軸は、前記外歯車に対して一体的に形成されても良い。
 この場合には、出力軸と外歯車とを一体化できるので、伝動装置のさらなる小型化及び薄型化を図り易い。
 本発明の一態様によれば、小型化及び薄型化を図り易く、低コスト化及びメンテナンス性の向上化にも繋げることができる伝動装置とすることができる。
本発明に係る減速機(伝動装置)の実施形態を示す外観斜視図である。 図1に示すA-A線に沿った減速機の縦断面図である。 図1に示す状態から上方固定プレートを取り外した状態を示す斜視図である。 図2に示す入力軸を上端部側から見た斜視図である。 図3に示す内歯車を上方側から見た斜視図である。 図5に示す内歯車の平面図である。 図5に示す内歯車を下方側から見た斜視図である。 図3に示す状態からリングプレートを取り外した状態を示す斜視図である。 図3に示す状態からリングプレートを取り外した状態を示す平面図である。 図2に示す案内部材の斜視図である。 図10に示すB-B線に沿った案内部材の縦断面図である。 図6に示す内歯車の偏心揺動の作動状態を示す平面図である。 図12に示す状態から内歯車が反時計方向に偏心揺動した作動状態を示す平面図である。 図13に示す状態から内歯車がさらに反時計方向に偏心揺動した作動状態を示す平面図である。 図14に示す状態から内歯車がさらに反時計方向に偏心揺動した作動状態を示す平面図である。 内歯車の偏心揺動時における内歯と外歯との関係を示す図である。 外歯車における外歯の変形例を示す図である。
 以下、本発明の一態様に係る伝動装置の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、伝動装置を、減速比が1/16とされた減速機に適用した場合を例に挙げて説明する。
 図1及び図2に示すように、本実施形態の減速機(本発明に係る伝動装置)1は、入力軸2と、複数の内歯3を有する内歯車4と、複数の外歯5を有する外歯車6と、出力軸7と、ケーシング8と、を主に備えている。
 入力軸2及び出力軸7は、それぞれの中心軸線が共通した共通軸上に位置するように配置されている。本実施形態では、この共通軸を回転軸線(本発明に係る軸線)O1といい、回転軸線O1方向から見た平面視で回転軸線O1に交差する方向を径方向といい、回転軸線O1回りに周回する方向を周方向という。さらに、回転軸線O1に沿う方向を上下方向という。上下方向のうち、入力軸2から出力軸7に向かう方向を上方といい、その反対方向を下方という。
(ケーシング)
 はじめにケーシング8について説明する。
 ケーシング8は、上下方向に所定の距離をあけて対向配置された状態で、互いに一体的に組み合わされた上方固定プレート10及び下方固定プレート(本発明に係る固定プレート)11を備えている。
 上方固定プレート10は、一定の厚みを有する平面視正方形状に形成されている。ただし、上方固定プレート10の外形形状は、平面視正方形状に限定されるものではなく、例えば平面視円形状、楕円状或いは多角形状等とされていても構わない。
 上方固定プレート10の中央部には、該上方固定プレート10を上下方向に貫通する貫通孔15が形成されている。貫通孔15は、回転軸線O1と同軸に配置され、平面視円形状に形成されている。
 上方固定プレート10の4つの角部(四隅)のうち、回転軸線O1を挟んで対角上に並ぶ一対の角部には、該上方固定プレート10を上下方向に貫通する図示しない連結孔がそれぞれ形成されている。上方固定プレート10の4つの角部(四隅)のうち、残りの一対の角部には、該上方固定プレート10を上下方向に貫通する位置決め孔16がそれぞれ形成されている。
 上方固定プレート10には、回転軸線O1を中心として周方向に等間隔をあけて配置された複数の支持孔17が形成されている。
 支持孔17は、上方固定プレート10を上下方向に貫通するように形成されていると共に、平面視円形状に形成されている。図示の例では、支持孔17は回転軸線O1を中心として90度の間隔をあけて4つ形成されている。ただし、支持孔17の数は、この場合に限定されるものではない。
 下方固定プレート11は、上述した上方固定プレート10と同一の構成とされている。そのため、下方固定プレート11については、上方固定プレート10と同一の構成要素に関して同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 このように上方固定プレート10及び下方固定プレート11を同一の構成とすることで、一枚の固定プレートを、上方固定プレート10又は下方固定プレート11として兼用できるので、構成の簡略化を図ることができる。
 ただし、上方固定プレート10及び下方固定プレート11を同一の構成とする必要はなく、例えば、上方固定プレート10及び下方固定プレート11を異なる外形形状、外形サイズ、異なる厚さ等としても構わない。
 特に、4つの支持孔17に関しては、下方固定プレート11に形成されていれば良く、上方固定プレート10に形成されている必要はない。
 図1~図3に示すように、上述のように構成された上方固定プレート10と下方固定プレート11との間には、一対の第1スペーサ18及び一対の第2スペーサ19が配置されている。
 第1スペーサ18は、上下方向に所定の長さを有する円柱状に形成され、上方固定プレート10における連通孔と、下方固定プレート11における連通孔との間に配置されている。第1スペーサ18は、上端面及び下端面にねじ孔18aが形成されている(図3参照)。
 第2スペーサ19は、上下方向に第1スペーサ18と同じ長さを有する円柱状に形成されている。第2スペーサ19は、上方固定プレート10における位置決め孔16と、下方固定プレート11における位置決め孔16との間に配置されている。第2スペーサ19の上端面には、上方に向けて突出すると共に、上方固定プレート10における位置決め孔16内に挿通される上方位置決めピン19aが形成されている。第2スペーサ19の下端面には、下方に向けて突出すると共に、下方固定プレート11における位置決め孔16内に挿通される図示しない下方位置決めピンが形成されている。
 これにより、上方固定プレート10及び下方固定プレート11は、図1及び図2に示すように、第1スペーサ18及び第2スペーサ19の長さ分だけ上下方向に間隔をあけた状態で、第1スペーサ18及び第2スペーサ19を介して組み合わされている。
 上方固定プレート10の連通孔を通じて一対の連結ねじ20が第1スペーサ18のねじ孔18aに上方から螺着されている。下方固定プレート11の連通孔を通じて一対の連結ねじ20が第1スペーサ18のねじ孔18aに下方から螺着されている。これにより、上方固定プレート10及び下方固定プレート11は、第1スペーサ18及び第2スペーサ19を介して一体に組み合わされている。
 上述のように構成されたケーシング8の内側、すなわち上方固定プレート10と下方固定プレート11との間に、内歯車4及び外歯車6が配置されている。
 なお、本実施形態のケーシング8は、内歯車4及び外歯車6の周囲を開放した構成としているが、この場合に限定されるものではない。例えば内歯車4及び外歯車6を径方向の外側から囲む側壁パネル等を、上方固定プレート10と下方固定プレート11との間に取り付けても構わない。
(入力軸)
 図2に示すように、入力軸2は、上下方向に沿って配置され、外部から伝達された動力(トルク)によって回転軸線O1回りに回転可能に配置されている。なお、図示の例では、入力軸2は、中空の円筒状に形成されているが、この場合に限定されるものではなく、中実に形成されていても構わない。
 入力軸2は、下方固定プレート11の下方から、貫通孔15内に上端部が入り込むように配置されている。この際、入力軸2の上端部は、貫通孔15に対して非接触とされている。入力軸2の上端面には、図2及び図4に示すように下方に向けて凹む嵌合孔2aが形成されている。嵌合孔2aは、回転軸線O1から径方向に偏心した偏心軸線O2を中心として平面視円形状に形成されている。
 なお、偏心軸線O2方向から見た平面視で偏心軸線O2に交差する方向を径方向といい、偏心軸線O2回りに周回する方向を周方向という。特に、偏心軸線O2を中心に配置された構成部材の説明において、単に「径方向、周方向」という場合には、偏心軸線O2を基準としている。
(内歯車)
 図1及び図2に示すように、内歯車4は、先に述べたように上方固定プレート10と下方固定プレート11との間に配置されている。具体的に内歯車4は、外歯車6よりも下方固定プレート11寄りに配置されている。これにより、外歯車6は内歯車4に対して上方側(すなわち回転軸線O1方向の一方側)に配置されている。下方固定プレート11は内歯車4に対して下方側(すなわち回転軸線O1方向の他方側)に配置されている。
 内歯車4は、図2、図5~図7に示すように、偏心軸線O2を中心として配置されている。内歯車4は、入力軸2の回転に伴って作動し、且つ偏心軸線O2回りを周回する周方向に間隔をあけて配置された複数の内歯3を有している。
 以下に詳細に説明する。
 内歯車4は、下方固定プレート11に対して上下方向に対向するように配置されている。内歯車4は、外形形状が平面視円形状に形成された内歯車プレート30と、内歯車プレート30の外周縁部から、その全周に亘って上方に向けて突出した環状の歯車壁部(本発明に係る歯車本体)31と、を備えている。
 内歯車プレート30は、第1スペーサ18及び第2スペーサ19の内側に収まると共に、第1スペーサ18及び第2スペーサ19との間に所定の隙間が確保される大きさとなるように、外径サイズが規定されている。
 内歯車プレート30は、適切な剛性(機械的強度)を有するように十分な厚みで形成されている。図示の例では、内歯車プレート30は、上方固定プレート10及び下方固定プレート11の厚さよりも僅かに肉厚に形成されている。
 内歯車プレート30の中央部には、上面から下方に向けて凹んだ嵌合凹部32(図2参照)が偏心軸線O2と同軸上に形成されている。嵌合凹部32は、平面視円形状に形成され、例えば入力軸2の直径よりも大きい内径で形成されている。
 さらに内歯車プレート30には、該内歯車プレート30を上下方向に貫通する収容凹部33が形成されている。なお、収容凹部33は、内歯車プレート30を上下方向に貫通する必要はなく、少なくとも下方固定プレート11側に開口していれば構わない。
 収容凹部33は、所定の内径を有する平面視円形状に形成され、偏心軸線O2を中心として周方向に等間隔をあけて複数形成されている。図示の例では、収容凹部33は、偏心軸線O2を中心として90度の間隔をあけて4つ形成されている。
 特に収容凹部33は、下方固定プレート11に形成された4つの支持孔17の上方にそれぞれ配置されるように形成されている。具体的に収容凹部33は、内歯車プレート30の平面視において、各収容凹部33の内側に各支持孔17が位置するように形成されている。なお、収容凹部33の数は4つに限定されるものではなく、支持孔17の数に対応していれば、1つでも構わないし、4つ以外の複数であっても構わない。
 さらに内歯車プレート30には、上述した嵌合凹部32及び収容凹部33の以外の部分に、下方に向けて凹む複数の肉抜き凹部35が形成されている。
 なお、肉抜き凹部35は必須なものではなく、形成しなくても構わないが、内歯車プレート30が十分な厚みを有している場合には、重量軽減の観点から形成することが好ましい。肉抜き凹部35の形状や数は、適宜変更して構わないし、内歯車プレート30を上下方向に貫通するように形成しても構わない。
 歯車壁部31は、内歯車プレート30の外周縁部に沿って、該内歯車プレート30の上面から上方に向かって突出するように形成されている。これにより、歯車壁部31は、外歯車6を径方向の外側から囲んでいる。
 歯車壁部31の外周面側には、径方向の外側に向けて膨らんだ膨出部36が形成されている。膨出部36は、歯車壁部31の上端面から内歯車プレート30の下面に至る長さで上下方向に延びるように形成されている。膨出部36は、内歯車プレート30の平面視で、径方向の外側に向けて半円状に膨らむように形成されている。膨出部36には、上方に開口したねじ孔36aが形成されている。
 このように構成された膨出部36は、偏心軸線O2を中心として周方向に等間隔をあけて複数形成されている。具体的に膨出部36は4つ形成されている。ただし、膨出部36の数は4つに限定されるものではなく、適宜変更して構わない。
 歯車壁部31の内周面側には、該歯車壁部31の全周に亘って、偏心軸線O2回りを周回する周方向に等間隔をあけて配置された複数の内歯3が形成されている。
 内歯3は、内歯車プレート30の平面視で、円形の外形を有し、且つ自転可能な転動体としてボール37を有している。
 さらに内歯3は、歯車壁部31の内周面から径方向の外側に向けて窪むように形成されたボール収容部38と、ボール収容部38を挟んだ周方向の両側に位置すると共に、歯車壁部31の内側から径方向の内側に向けて突出してボール37を転動可能に保持する保持爪39と、を備えている。
 ボール37は、内歯車プレート30の上面に載置された状態でボール収容部38内に収容され、径方向の内側に飛び出すことなく保持爪39によって転動可能に保持されている。ボール37は、保持爪39よりも径方向の内側に向けて突出しており、外歯車6の外歯5に対して接触すると共に噛み合い可能とされている。
 なお、ボール37の外周面と、ボール37を周方向の両側から保持する保持爪39の外周面とを繋いだ外形線は、径方向の内側に向けて突出した滑らかな歯形状となっている。
 上述のように構成されたボール37を具備する内歯3は、歯数が17歯(すなわちボール37の数17個)となるように形成されている。従って内歯3は、偏心軸線O2を中心として略21度の角度毎に配置されている。
 図2及び図3に示すように、歯車壁部31には上方からリングプレート40が重ね合わされている。
 リングプレート40は、偏心軸線O2と同軸に配置され、歯車壁部31の外径と同径のリング状に形成されている。リングプレート40には、外周縁部から径方向の外側に向けて突出すると共に、内歯車4の膨出部36に対して重なる鍔部が形成されている。リングプレート40は、鍔部を介して膨出部36のねじ孔36aに螺着された連結ねじ41によって、ボール37を上方から覆うように歯車壁部31に対して一体的に組み合わされている。これにより、各ボール37は、リングプレート40によってボール収容部38から上方に抜け出ることが規制されている。
 上述のように構成された内歯車4は、ボール37を除いて、例えば金属材料の削り出し加工、型抜き加工或いは合成樹脂材料の射出成形等によって、一体的に形成されている。
(中央ベアリング)
 上述のように構成された内歯車4は、図2に示すように、中央ベアリング50を介して入力軸2に組み合わされている。
 中央ベアリング50は、入力軸2の上端部に一体に組み合わされている。中央ベアリング50は、偏心軸線O2を中心に配置された入力用内輪部51と、入力用内輪部51を径方向の外側から囲む入力用外輪部52と、入力用内輪部51と入力用外輪部52との間に転動可能に保持された複数の入力用ボール53と、を備えている。
 入力用内輪部51は、入力軸2の上端部に組み合わされる第1内輪部55と、第1内輪部55に対して上方から重なる第2内輪部56と、を備えている。
 第1内輪部55は、入力軸2の上端面に形成された嵌合孔2aの内側に密に嵌合される嵌合軸部57と、嵌合軸部57の上端部から径方向の外側に向けて延びるように形成された環状のフランジ部58と、を備えている。
 嵌合軸部57は、偏心軸線O2と同軸に配置され、嵌合孔2aよりも上方に僅かに突出している。嵌合軸部57の上端面は平坦面とされている。嵌合軸部57には、上方に開口したねじ孔57aが偏心軸線O2と同軸に形成されている。
 フランジ部58の外周面には、全周に亘って第1内側転動面58aが形成されている。第1内側転動面58aは、フランジ部58の外周面から上方に向かうにしたがって径方向内側に向けて延びた縦断面視テーパ状に形成されている。これにより、第1内側転動面58aは、径方向外側を向き、且つ斜め上方を向くように形成されている。
 第2内輪部56は、嵌合軸部57の上端面に重なる円板プレートとされ、偏心軸線O2と同軸に配置されている。第2内輪部56の外周面には、全周に亘って第2内側転動面56aが形成されている。第2内側転動面56aは、第2内輪部56の外周面から下方に向かうにしたがって径方向内側に向けて延びた縦断面視テーパ状に形成されている。これにより、第2内側転動面56aは、径方向外側を向き、且つ斜め下方を向くように形成されている。
 このように構成された第2内輪部56は、ねじ孔57aに螺着された連結ねじ59によって第1内輪部55に対して組み合わされている。互いに組み合わされた第1内輪部55及び第2内輪部56からなる入力用内輪部51は、嵌合軸部57が嵌合孔2aの内側に密に嵌合されることで、入力軸2に対して一体的に組み合わされている。
 さらに第1内側転動面58a及び第2内側転動面56aによって、入力用内輪部51の外周面側には開き角が略90度とされた縦断面視V字状の内側環状溝60が径方向内側に向けて窪むように形成されている。
 入力用外輪部52は、第1内輪部55を径方向の外側から囲む第1外輪部65と、第2内輪部56を径方向の外側から囲む第2外輪部66と、を備えている。
 第1外輪部65は、偏心軸線O2と同軸に配置されたリング状に形成されていると共に、外周縁部が嵌合凹部32の内側に繋がるように一体的に形成されている。ただし、この場合に限定されるものではなく、第1外輪部65は、嵌合凹部32の内側に密に嵌合されても構わない。
 第1外輪部65の内周面には、全周に亘って第1外側転動面65aが形成されている。第1外側転動面65aは、第1外輪部65の内周面から上方に向かうにしたがって径方向外側に向けて延びた縦断面視テーパ状に形成されている。これにより、第1外側転動面65aは、径方向内側を向き、且つ斜め上方を向くように形成されている。
 第2外輪部66は、偏心軸線O2と同軸に配置されたリング状に形成されていると共に、嵌合凹部32の内側に密に嵌合されている。
 第2外輪部66の内周面には、全周に亘って第2外側転動面66aが形成されている。第2外側転動面66aは、第2外輪部66の内周面から下方に向かうにしたがって径方向外側に向けて延びた縦断面視テーパ状に形成されている。これにより、第2外側転動面66aは、径方向内側を向き、且つ斜め下方を向くように形成されている。
 上述のように構成された入力用外輪部52と内歯車4とは一体的に組み合わされている。第1外側転動面65a及び第2外側転動面66aによって、入力用外輪部52の内周面側には開き角が略90度とされた縦断面視V字状の外側環状溝61が径方向外側に向けて窪むように形成されている。従って、上述した内側環状溝60と外側環状溝61との間には、環状空間が画成されている。
 入力用ボール53は、上記環状空間内に周方向に間隔をあけて収容されている。本実施形態では、複数の入力用ボール53は、リテーナ(保持器)53aによって周方向の位置決めがされた状態で環状空間内に配列されている。
 ただし、この場合に限定されるものではなく、例えば各入力用ボール53同士が隙間なく接触し合った状態で周方向に並ぶように環状空間内に配列しても構わない。すなわち、環状空間内の全周に亘って入力用ボール53を隙間なく配列したフルボール構成としても構わない。
 さらに複数の入力用ボール53は、入力用内輪部51側に形成された第1内側転動面58a及び第2内側転動面56aと、入力用外輪部52側に形成された第1外側転動面65a及び第2外側転動面66aとに対してそれぞれ接触した状態(4点接触状態)で転動可能に保持されている。
 上述のように構成された中央ベアリング50を介して入力軸2と内歯車4とが組み合わされているので、入力軸2に伝わった動力を、中央ベアリング50を介して内歯車4に伝えることが可能とされている。
(外歯車)
 図2図8及び図9に示すように、外歯車6は、内歯車4よりも上方固定プレート10寄りに配置され、内歯車4における歯車壁部31の内側に配置されている。
 外歯車6は、回転軸線O1と同軸上に配置されている。外歯車6は、回転軸線O1回りに回転可能とされ、複数の内歯3に対して内接すると共に噛み合い可能な複数の外歯5を有している。外歯車6の中心部には、外歯車6を上下方向に貫通する嵌合孔6aが軸線と同軸上に形成されている。
 複数の外歯5は、回転軸線O1を中心として、周方向に等間隔をあけて配置され、内歯3の歯数(17歯)とは異なる歯数となるように配列されている。具体的に外歯5は、内歯3よりも歯数が1つ少ない16歯となるように配列されている。従って外歯5は、回転軸線O1を中心として略22.5度の角度毎に配置されている。
 さらに本実施形態の外歯5は、トロコイド曲線に沿った歯形、いわゆるトロコイド歯形とされている。これにより、複数の内歯3におけるボール37と、複数の外歯5とを常時接触させることが可能とされている。
(出力軸)
 図2及び図8に示すように、出力軸7は、上下方向に沿って配置され、回転軸線O1回りに回転可能に配置されている。なお、図示の例では、出力軸7は、中空の円筒状に形成されているが、この場合に限定されるものではなく、中実に形成されていても構わない。
 出力軸7は、上方固定プレート10の上方から、貫通孔15内に入り込むように配置されている。この際、出力軸7は、貫通孔15に対して非接触とされている。出力軸7の下端部は、外歯車6に形成された嵌合孔6aの内側に密に嵌合されている。これにより、出力軸7は、外歯車6に対して一体的に組み合わされ、外歯車6の回転に伴って回転軸線O1回りを回転可能とされている。
(案内部材)
 上述のように構成された減速機1において、図2、図5~図7に示すように、内歯車4は案内部材70によって動き(挙動)が制御されている。案内部材70は、下方固定プレート11に固定され、内歯車4の自転を拘束すると共に、該拘束によって回転軸線O1を中心として偏心揺動するように内歯車4を案内する役割を果たしている。
 以下に詳細に説明する。
 案内部材70は、下方固定プレート11に形成された支持孔17、及び内歯車4に形成された収容凹部33の数に対応して設けられている。従って、本実施形態では、案内部材70は4つ設けられている。なお、4つの案内部材70は、いずれも同一構成とされているため、1つの案内部材70について詳細に説明し、残りの案内部材70については共通の構成部材に同一の符号を付し、その説明を省略する。
 案内部材70は、下方固定プレート11から上方に向けて起立するように、支持孔17によって保持されたガイド部71を備えている。ガイド部71は、内歯車4における収容凹部33内に下方から入り込むことで、収容凹部33内に収容されていると共に、収容凹部33の内壁面に対して内接可能とされている。
 従って、4つのガイド部71は、回転軸線O1を中心として90度の角度毎に配列され、4つの収容凹部33内にそれぞれ収容されている。
 特にガイド部71は、図6に示すように、収容凹部33の中心線O3に対して、回転軸線O1と偏心軸線O2との間の偏心量H分だけ偏心するように収容凹部33内に配置されている。さらに、回転軸線O1に対して偏心軸線O2が偏心している方向と、収容凹部33の中心線O3に対してガイド部71の中心線O4が偏心している方向と、が同じ方向となるように、ガイド部71は下方固定プレート11に保持されている。
 図2、図10及び図11に示すように、ガイド部71は、支持孔17に保持された軸部72と、軸部72を径方向の外側から囲むように軸部72に固定されたガイド内輪部73と、ガイド内輪部73を径方向の外側から囲むガイド外輪部74と、ガイド内輪部73とガイド外輪部74との間に転動可能に配置された複数のガイドボール75と、を備えている。
 軸部72は、下端部が支持孔17の内側に密に嵌合されている。これにより、案内部材70の全体は下方固定プレート11に固定されている。なお、軸部72を支持孔17の内側に自転可能に嵌合しても構わない。軸部72の上端部は、収容凹部33内に下方から入り込んでいる。
 ガイド内輪部73は、軸部72における上端部に固定されている。ガイド内輪部73の外周面には、ガイドボール75が転動する内側転動面73aが形成されている。
 ガイド外輪部74は、ガイド内輪部73を径方向の外側から囲む第1ガイド外輪部76と、第1ガイド外輪部76をさらに径方向の外側から囲むと共に、第1ガイド外輪部76に対して一体的に組み合わされた第2ガイド外輪部77を備えている。第1ガイド外輪部76の内周面には、ガイドボール75が転動する外側転動面76aが形成されている。
 ガイドボール75は、ガイド内輪部73と第1ガイド外輪部76との間に形成された環状空間内に周方向に間隔をあけて収容されていると共に、内側転動面73a及び外側転動面76aに接触している。なお、複数のガイドボール75は、図示しないリテーナ(保持器)によって周方向の位置決めがされた状態で環状空間内に配列されている。
 ただし、この場合に限定されるものではなく、例えば各ガイドボール75同士が隙間なく接触し合った状態で周方向に並ぶように環状空間内に配列しても構わない。すなわち、環状空間内の全周に亘ってガイドボール75を隙間なく配列したフルボール構成としても構わない。
 さらに第2ガイド外輪部77の外周面側には、径方向の内側に向かって窪むボール保持孔77aが全周に亘って等間隔をあけて複数形成されている。これら複数のボール保持孔77aには、収容凹部33の内壁面に対して当接可能な接触ボール78が転動可能に保持されている。
 なお、ガイド外輪部74には、ボール保持孔77aから接触ボール78が上方に抜け出ることを規制する規制リング79が一体に組み合わされている。
 上述のように構成された案内部材70は、接触ボール78を介して収容凹部33の内壁面に対して内接可能とされている。
 これにより、下方固定プレート11に固定された4つの案内部材70を利用して、内歯車4の自転を拘束することができると共に、回転軸線O1を中心として偏心揺動するように内歯車4を案内して、その動きを制御することが可能となる。
(減速機の作用)
 次に、上述のように構成された減速機1を作動させる場合について説明する。
 この場合には、例えば外部の駆動源(例えばステッピングモータ等)からの動力が、図2に示す入力軸2に伝達されると、該入力軸2が回転軸線O1回りを回転する。これにより、入力軸2に伝わった回転力を、中央ベアリング50(入力用内輪部51、入力用ボール53及び入力用外輪部52)を介して内歯車4に伝えることができる。そのため、内歯車4は、入力軸2の回転に伴って、例えば図12に示す矢印K1の如く反時計方向に回転軸線O1回りを偏心回転するような挙動を示す。
 ところが、内歯車4は、下方固定プレート11によって固定された案内部材70によって自転が拘束されている。これによって内歯車4は、回転軸線O1回りの偏心回転から、回転軸線O1を中心とした偏心揺動となるように動作が制御される。
 具体的には、収容凹部33内に配置されたガイド部71が、収容凹部33の中心線O3に対して、回転軸線O1と偏心軸線O2との間の偏心量H分だけ偏心している(図6参照)。従って、入力軸2の回転に伴って内歯車4が回転軸線O1回りに偏心回転するような挙動を示したとしても、収容凹部33の内壁面とガイド部71とが内接するので、内歯車4の自転を適切に拘束することがきる。それに加え、収容凹部33の内壁面に対してガイド部71を内接させながら、内歯車4を偏心揺動させることができる。そのため、ガイド部71を利用して内歯車4の動きを案内しながら、あたかもガイド部71の周りを偏心回転するように、内歯車4を矢印K2に示す如く、反時計方向に偏心揺動させることができる。
 これにより、図12に示すように、複数の内歯3に対して複数の外歯5を内接させながら、内歯3が外歯5を周方向に順次乗り越えるように、外歯車6に対して内歯車4を偏心揺動させることができる。
 より具体的には、収容凹部33における内壁面とガイド部71とが第1内接領域P1で内接している場合、反時計方向に内歯車4が回転軸線O1を中心として偏心揺動すると、図13に示すように、収容凹部33における内壁面とガイド部71とが第2内接領域P2で内接する関係となる。なお、第2内接領域P2は、収容凹部33の内壁面に沿って第1内接領域P1よりも反時計方向側に位置する。
 次いで、反時計方向に向けて内歯車4がさらに偏心揺動すると、図14に示すように、収容凹部33における内壁面とガイド部71とが第3内接領域P3で内接する関係となる。なお、第3内接領域P3は、収容凹部33の内壁面に沿って第2内接領域P2よりも反時計方向側に位置する。
 次いで、反時計方向に向けて内歯車4がさらに偏心揺動すると、図15に示すように、収容凹部33における内壁面とガイド部71とが第4内接領域P4で内接する関係となる。なお、第4内接領域P4は、収容凹部33の内壁面に沿って第1内接領域P1よりも反時計方向側に位置する。
 このように、内歯車4は、図12~図15に示す状態を順に繰り返すような偏心揺動を行う。そして、内歯車4の偏心揺動に伴って内歯3が外歯5を乗り越えるたびに、図16に示す矢印Fの如く、内歯3を介して外歯5を周方向に押圧することができ、外歯車6を内歯車4とは反対の時計方向(矢印K2方向)に向けて回転軸線O1回りに回転させることができる。なお、矢印Fは、内歯3を構成するボール37の中心点から、ボール37と外歯5との接点に向かっている。
 上述したように、入力軸2に伝達された動力を内歯車4に伝えることで内歯車4を偏心揺動させ、これによって内歯3を介して外歯5を周方向に押圧することで外歯車6に動力を伝えることができる。その結果、図12に示すように、外歯車6及び出力軸7を時計方向に向けて回転軸線O1回りに回転させることができる。
 特に、外歯5の歯数(16歯)と内歯3の歯数(16歯、すなわちボール37が16個)とが異なっているので、歯数の角度差分だけ外歯車6を減速(減速比1/16)することが可能である。これにより、入力軸2の回転に対して、出力軸7を減速させながら回転させることができる。
 特に、本実施形態の減速機1は、従来の減速機等とは異なり、内歯車4側を偏心揺動させるので、外歯車6については回転軸線O1回りを回転する単純な回転動作にすることができる。従って、例えば外歯車6の自転成分のみを取り出す等といったことが不要となり、外歯車6から直接的に出力軸7に動力を伝えて、出力軸7を回転軸線O1回りに回転させることができる。
 従って、部品点数を抑制したシンプルな構造にすることができ、減速機1全体の小型化及び薄型化を図ることができる。それに加えて、低コスト化及びメンテナンス性の向上化にも繋げることができる。
 以上説明したように、本実施形態の減速機1によれば、小型化及び薄型化を図り易く、低コスト化及びメンテナンス性の向上化にも繋げることができる。
 特に、減速機1を小型化及び薄型化し易いので、各種の分野における小型部品に好適に利用することができる。例えば、小型の可動部を可動させるような各種機器(例えば産業用ロボット、ロボットアーム、ロボットハンド、患者の動作をサポートする医療用サポート機器、家電機器、AV機器等)等に、減速機1を好適に利用することができる。
 さらに本実施形態の減速機1によれば、ガイド部71を利用して内歯車4の動きを案内しながら偏心揺動させることができる。従って、減速機1によれば、内歯車4をがたつき少なく安定させた状態で偏心揺動させることができ、入力軸2から出力軸7に動力を効率良く伝えることができる。
 特に、ガイド部71自体をボールベアリングとして機能させることができ、収容凹部33の内壁面にガイド外輪部74を内接させることができる。そのため、内歯車4の動きに応じて、ガイド外輪部74を軸部72回りに回転させながら収容凹部33の内壁面に接触させることができる。従って、ガイド外輪部74に対して収容凹部33の内壁面を滑らせるのではなく、ガイド外輪部74の回転(転がり)を利用して、滑らかに移動させることができる。これにより、ガイド部71と収容凹部33との間の摩擦抵抗を低減することができ、動力ロスを少なくすることができる。従って、動力伝達効率を向上することができ、入力軸2から出力軸7に動力を無駄なく効率良く伝えることができる。
 それに加え、本実施形態ではガイド外輪部74に接触ボール78がさらに転動可能に保持されており、この接触ボール78を介して収容凹部33の内壁面に内接させることができる。従って、上述した作用効果を一層効果的に奏功することができる。
 さらに、内歯3がボール37を有しているので、図16に示すようにボール37を自転させながら、該ボール37が外歯5を周方向に順次乗り越えるように、内歯車4を外歯車6に対して偏心揺動させることができる。そのため、内歯車4と外歯車6との間の摩擦抵抗を低減することができ、動力ロスを少なくすることができる。従って、動力伝達効率を向上することができ、入力軸2から出力軸7に動力を無駄なく効率良く伝えることができる。
 特に、ボール37と外歯5とを点接触させることができるので、内歯車4と外歯車6との間の摩擦抵抗を効果的に低減することができる。
 さらに、外歯5がいわゆるトロコイド歯形とされているので、内歯車4の偏心揺動時、外歯5と内歯3とを常時接触させた状態を維持することができ、内歯車4側から外歯車6側に動力を効率良く伝達し易い。
 さらに、入力用内輪部51、入力用外輪部52及び入力用ボール53によって構成される中央ベアリング50を介して、入力軸2と内歯車4とを組み合わせることができるので、組立性を向上することができると共に、入力軸2の回転に伴って内歯車4を滑らかに偏心揺動させることができる。
 以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例には、例えば当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものなどが含まれる。
 例えば、上記実施形態では、減速比を1/16とした場合を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではなく、減速比は適宜変更して構わない。この場合には、減速比に応じて、内歯3の歯数と外歯5の歯数との関係を適宜変更すれば良い。
 さらに上記実施形態では、内歯3を構成する一部をボール37としたが、ボール37に限定されるものではなく、例えば円柱状のピンを転動体として利用しても構わない。さらには、転動体を利用せずに例えばトロコイド歯形となるように内歯3を構成しても構わない。これらの場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
 さらに上記実施形態では、案内部材70を構成するガイド部71として、ガイド内輪部73、ガイド外輪部74及びガイドボール75を備えるボールベアリング構造を採用したが、この場合に限定されるものではない。
 例えば、ガイド部71を、外輪部が軸部72回りに滑り支持される滑り軸受で構成し、外輪部を収容凹部33の内壁面に対して内接させても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏功することができる。特に、収容凹部33のサイズを小さくした場合には有効となる。従って、内歯車4のさらなる小型化を図る場合には有効である。
 さらには、ガイド部71自体を例えば円柱状のピン等としても構わない。この場合であっても、ピンの外周面を収容凹部33の内壁面に対して内接させることができるので、同様の作用効果を奏功することができる。特に、内歯車4のより一層の小型化を図る場合には有効である。
 さらに上記実施形態において、中央ベアリング50における第1内輪部55と入力軸2とを一体に形成しても構わないし、出力軸7と外歯車6とを一体的に形成しても構わない。これらの場合には、減速機1のさらなる小型化及び薄型化を図り易い。
 さらには、中央ベアリング50は必須なものではなく、具備しなくても構わない。この場合には、入力軸2に対して偏心した状態で、入力軸2に内歯車4を直接的に組み合わせても構わない。
 さらに上記実施形態において、図16に示すように、内歯車4の偏心揺動に伴って、内歯3を構成するボール37が外歯5を周方向に押圧する際、外歯5のうち歯先5a側及び歯底5b側を除いた部分の領域にボール37が接触している場合に、外歯5を効率良く周方向に押圧することができ、動力伝達に大きく寄与する。
 その逆に、外歯5の歯先5a側及び歯底5b側にボール37が接触している場合には、外歯5を周方向に効率良く押圧することが難しく、動力伝達には余り寄与しない。それに加え、外歯車6と内歯車4との組み合わせ誤差等によって、例えば内歯車4と外歯車6との位相がずれた場合には、外歯5の歯先5a側及び歯底5b側がボール37の動きに影響を与えてしまう可能性がある。
 そこで、図17に示すように、外歯5の歯先5a側及び歯底5b側(すなわち周方向に隣り合う外歯5同士の間に位置する歯溝部分)を切削等によって削り加工し、切り欠き曲面5cを形成しても構わない。これにより、内歯3から外歯5への動力伝達を阻害することなく、外歯車6と内歯車4との組み合わせ誤差等に影響されずにボール37を滑らかに移動させることが可能となる。
 本発明によれば、小型化及び薄型化を図り易く、低コスト化及びメンテナンス性の向上化にも繋げることができる伝動装置とすることができる。
 O1…回転軸線(軸線)
 O2…偏心軸線
 1…減速機(伝動装置)
 2…入力軸
 3…内歯
 4…内歯車
 5…外歯
 6…外歯車
 7…出力軸
 11…下方固定プレート(固定プレート)
 30…内歯車プレート
 31…歯車壁部(歯車本体)
 33…収容凹部
 37…ボール
 51…入力用内輪部
 52…入力用外輪部
 53…入力用ボール
 70…案内部材
 71…ガイド部
 72…軸部
 73…ガイド内輪部
 74…ガイド外輪部
 75…ガイドボール

Claims (8)

  1.  伝達された動力によって軸線回りに回転する入力軸と、
     前記軸線に対して偏心した偏心軸線を中心として配置されると共に、前記入力軸の回転に伴って作動し、且つ前記偏心軸線回りを周回する周方向に間隔をあけて配置された複数の内歯を有する内歯車と、
     前記内歯車に対して前記軸線方向の一方側で向かい合うように配置されると共に、前記軸線回りに回転可能に配置され、且つ複数の前記内歯に対して噛み合い可能な複数の外歯を有する外歯車と、
     前記外歯車の回転に伴って前記軸線回りに回転する出力軸と、
     前記内歯車に対して前記軸線方向の他方側で向かい合うように配置された固定プレートに固定され、前記内歯車の自転を拘束することで、前記軸線を中心として偏心揺動するように前記内歯車を案内する案内部材と、を備え、
     前記外歯は、前記内歯の歯数とは異なる歯数とされていることを特徴とする伝動装置。
  2.  請求項1に記載の伝動装置において、
     前記内歯車は、
      前記内歯が設けられ、前記外歯車を径方向の外側から囲む歯車本体と、
      前記固定プレートに対して向かい合うように配置され、外周縁部側に前記歯車本体が形成された内歯車プレートと、
      少なくとも前記固定プレート側に開口するように、前記内歯車プレートに形成された収容凹部と、を備え、
     前記案内部材は、前記収容凹部内に配置されると共に、前記収容凹部の内壁面に対して内接可能なガイド部を備え、
     前記ガイド部は、前記収容凹部の中心線に対して、前記軸線と前記偏心軸線との間の偏心量分だけ偏心するように前記収容凹部内に配置されている、伝動装置。
  3.  請求項2に記載の伝動装置において、
     前記ガイド部は、
      前記固定プレートに固定された軸部と、
      前記軸部を径方向の外側から囲むように配置されたガイド内輪部と、
      前記ガイド内輪部を径方向の外側から囲むように配置されたガイド外輪部と、
      前記ガイド内輪部と前記ガイド外輪部との間に転動可能に保持された複数のガイドボール部と、を備え、
     前記ガイド外輪部が、前記収容凹部の内壁面に対して内接する、伝動装置。
  4.  請求項1から3のいずれか1項に記載の伝動装置において、
     前記内歯は、前記偏心軸線方向から見た平面視で円形の外形を有し、且つ自転可能な転動体を有している、伝動装置。
  5.  請求項4に記載の伝動装置において、
     前記転動体は、ボールである、伝動装置。
  6.  請求項1から5のいずれか1項に記載の伝動装置において、
     前記外歯は、トロコイド曲線に沿った歯形で形成されている、伝動装置。
  7.  請求項1から6のいずれか1項に記載の伝動装置において、
     前記入力軸に対して一体に組み合わされると共に、前記偏心軸線を中心として配置された入力用内輪部と、
     前記入力用内輪部を径方向の外側から囲むように配置された入力用外輪部と、
     前記入力用内輪部と前記入力用外輪部との間に転動可能に保持された複数の入力用ボールと、を備え、
     前記内歯車は、前記入力用外輪部に対して一体に組み合わされている、伝動装置。
  8.  請求項1から7のいずれか1項に記載の伝動装置において、
     前記出力軸は、前記外歯車に対して一体的に形成されている、伝動装置。
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