JP2012246946A

JP2012246946A - 揺動差分減速機

Info

Publication number: JP2012246946A
Application number: JP2011116915A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Koseki; 光弘小関
Original assignee: TOWAPARTS Inc
Current assignee: TOWAPARTS Inc
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】本発明は、小型かつシンプルな構成で、高い減速比を得ることを目的とするものである。
【解決手段】揺動歯車体８は、軸線Ｃ２を中心として揺動軸部３ｃに対して回転可能である。揺動歯車体８の外周部には、入力側内歯車２と噛み合う入力側外歯車９と、出力側内歯車６と噛み合う出力側外歯車１０とが形成されている。入力側外歯車９は、入力軸部３ａを中心としたクランク軸３の回転により入力側内歯車２と噛み合いながら入力側内歯車２の内側を揺動（公転）される。出力側外歯車１０は、入力側外歯車９と一体に回転されて、出力側内歯車６と噛み合いながら出力側内歯車６の内側を揺動（公転）される。入力側内歯車２の歯数と出力側内歯車６の歯数との差が、入力側外歯車９の歯数と出力側外歯車１０の歯数との差に等しくなっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、シンプルな構成で高い減速比を得ることができる揺動差分減速機に関するものである。

従来のベルト式遊星差動減速装置では、入力軸に回転力を与えることにより、入力軸がクランク軸とともに回転され、第１の歯付きベルトを介して第１の歯付き遊星プーリ及び第２の歯付き遊星プーリが入力軸及び出力軸の回りに公転される。このとき、入力側歯付きプーリと第１の歯付き遊星プーリとの歯数差により、第１の歯付き遊星プーリに差動自転が付与され、この自転が第２の歯付き遊星プーリの自転数となる。また、第２の歯付き遊星プーリの自転及び第２の歯付き遊星プーリと出力側歯付きプーリとの歯数差に基づく合成回転が、第２の歯付きベルトを介して出力側歯付きプーリに発生する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２４５２５６号公報

上記のような従来のベルト式遊星差動減速装置では、遊星プーリの公転軌道の径が大きく、装置全体が大型化する。また、ベルトを用いているため、十分な強度を確保することが難しく、出力が制限され実用的ではない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、小型かつシンプルな構成で、高い減速比を得ることができる揺動差分減速機を提供することを目的とする。

この発明に係る揺動差分減速機は、ボディに設けられた入力側内歯車、入力側内歯車と同軸の入力軸部と、入力軸部に対してオフセットされた揺動軸部とを有するクランク軸、揺動軸部に回転可能に設けられ、入力軸部を中心としたクランク軸の回転により入力側内歯車と噛み合いながら入力側内歯車の内側を揺動される入力側外歯車、入力軸部と同軸に配置されている出力軸、出力軸に設けられ、かつ入力側内歯車と同軸に配置されており、出力軸と一体に回転される出力側内歯車、及び入力側外歯車と同軸に配置されており、入力側外歯車と一体に回転されて、出力側内歯車と噛み合いながら出力側内歯車の内側を揺動される出力側外歯車を備え、入力側内歯車の歯数と出力側内歯車の歯数とは異なっており、入力側外歯車の歯数と出力側外歯車の歯数とは異なっており、入力側内歯車の歯数と出力側内歯車の歯数との差が、入力側外歯車の歯数と前記出力側外歯車の歯数との差に等しくなっている。

この発明の揺動差分減速機は、歯数の異なる４種の歯車の組み合わせによる小型かつシンプルな構成により、高い減速比を得ることができる。

この発明の実施の形態１による揺動差分減速機の断面図である。図１の揺動差分減速機を一部破断して示す斜視図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図１の揺動差分減速機のギヤ機構を示す構成図である。図１の揺動差分減速機による減速比及び減速倍率の設定例を示す説明図である。この発明の実施の形態２による揺動差分減速機の入力側内歯車と入力側外歯車との配置を示す構成図である。実施の形態２の揺動差分減速機のギヤ機構を示す構成図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による揺動差分減速機の断面図、図２は図１の揺動差分減速機を一部破断して示す斜視図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

図において、ボディ（ハウジング）１は、ボディ円板部１ａと、ボディ円板部１ａの外周部から軸方向一側へ突出したボディ円筒部１ｂとを有している。ボディ円板部１ａの中心には、断面円形の入力軸挿通孔１ｃが設けられている。ボディ円筒部１ｂのボディ円板部１ａ側端部の内周面には、入力側内歯車２が形成されている。入力側内歯車２は、ボディ１に一体加工されている。

ボディ１内には、クランク軸３が設けられている。クランク軸３は、第１及び第２の軸端部を有している。クランク軸３の第１の軸端部には、駆動源、例えばモータ（図示せず）の回転が入力される断面円形の入力軸部３ａが設けられている。入力軸部３ａは、入力側内歯車２と同軸に配置されている。クランク軸３の第２の軸端部には、断面円形の延長軸部３ｂが設けられている。延長軸部３ｂは、入力軸部３ａと同軸に配置されている。

クランク軸３の中間部には、入力軸部３ａに対してオフセットされた断面円形の揺動軸部（オフセット軸部）３ｃが設けられている。揺動軸部３ｃの軸線Ｃ２は、入力軸部３ａの軸線Ｃ１と平行であり、軸線Ｃ１に対して入力軸部３ａの径方向へ所定量だけオフセットされている。

入力軸部３ａの軸端部は、入力軸挿通孔１ｃを貫通してボディ１外へ突出している。また、入力軸部３ａの軸端部の中心には、モータのピニオンが噛み合う入力内歯車３ｄが設けられている。クランク軸３は、モータの駆動力により、ボディ１に対して軸線Ｃ１を中心として回転される。このとき、揺動軸部３ｃ（即ち、軸線Ｃ２）は、軸線Ｃ１を中心とした円周上を変位（公転）される。

出力軸４は、入力軸部３ａと同軸に配置されている。出力軸４は、出力軸本体４ａと、出力軸本体４ａの軸端部から径方向外側に突出した円板状のフランジ部４ｂと、フランジ部４ｂの外周部から軸方向へ突出した出力軸円筒部４ｃとを有している。

出力軸円筒部４ｃの外周面は、ボディ円筒部１ｂの内周面に接している。これにより、出力軸円筒部４ｃは、ボディ円筒部１ｂ内に回転可能に保持されている。出力軸本体４ａの軸端部には、断面円形の凹部４ｄが設けられている。凹部４ｄには、延長軸部３ｂが挿入され回転可能に保持されている。

ボディ円筒部１ｂのボディ円板部１ａとは反対側の軸端部には、出力軸保持部材５が固定されている。出力軸保持部材５の中心には、出力軸挿通孔５ａが設けられている。出力軸挿通孔５ａには、出力軸本体４ａが挿通され回転可能に保持されている。また、出力軸保持部材５は、ボディ円筒部１ｂの開口を塞ぐカバーを兼ねている。

出力軸円筒部４ｃの内周面には、出力側内歯車６が形成されている。出力側内歯車６は、出力軸４に一体加工されている。

揺動軸部３ｃの外周部には、軸受７を介して円筒状の揺動歯車体８が装着されている。揺動歯車体８は、軸線Ｃ２を中心として揺動軸部３ｃに対して回転可能である。揺動歯車体８の外周部には、入力側内歯車２と噛み合う入力側外歯車９と、出力側内歯車６と噛み合う出力側外歯車１０とが形成されている。即ち、入力側外歯車９及び出力側外歯車１０は、揺動歯車体８に一体加工されている。

入力側外歯車９の径は、入力側内歯車２の径よりも小さい。入力側外歯車９は、入力軸部３ａを中心としたクランク軸３の回転により入力側内歯車２と噛み合いながら入力側内歯車２の内側を揺動（公転）される。即ち、入力側外歯車９は、入力側内歯車２の歯上を転動されながら、軸線Ｃ２を中心として回転されていく。

出力側外歯車１０の径は、出力側内歯車６の径よりも小さい。出力側外歯車１０は、入力側外歯車９と一体に回転されて、出力側内歯車６と噛み合いながら出力側内歯車６の内側を揺動（公転）される。即ち、出力側外歯車１０は、出力側内歯車６の歯上を転動されながら、軸線Ｃ２を中心として回転されていく。

図４は図１の揺動差分減速機のギヤ機構を示す構成図である。図４に示すようなギヤの組み合わせを成立させるため、次のような規制が設定されている。即ち、入力側内歯車２の歯数Ａｚと出力側内歯車６の歯数Ｃｚとは異なっている（Ａｚ≠Ｃｚ）。この例では、歯数Ｃｚが歯数Ａｚよりも小さくなっている（Ｃｚ＜Ａｚ）。

また、入力側外歯車９の歯数Ｂｚ（Ｂｚ＜Ａｚ）と出力側外歯車１０の歯数Ｄｚ（Ｄｚ＜Ｃｚ）とは異なっている。この例では、歯数Ｄｚが歯数Ｂｚよりも小さくなっている（Ｄｚ＜Ｂｚ）。

さらに、入力側内歯車２の歯数Ａｚと出力側内歯車６の歯数Ｃｚとの差が、入力側外歯車９の歯数Ｂｚと出力側外歯車１０の歯数Ｄｚとの差に等しくなっている（Ａｚ−Ｃｚ＝Ｂｚ−Ｄｚ）。このため、Ｃｚ＝Ａｚ−（Ｂｚ−Ｄｚ）、Ｄｚ＝Ｂｚ−（Ａｚ−Ｃｚ）である。

実際に歯数Ａｚ〜Ｄｚを選択する際には、入力側内歯車２の歯数Ａｚ及び出力側内歯車６の歯数Ｃｚとして、必要な減速比に応じて任意の歯数を選択することができる。また、入力側外歯車９の歯数Ｂｚとして、円滑な回転が望める歯数を選択することができる。そして、出力側外歯車１０の歯数Ｄｚとして、クランク軸３のオフセットを考慮して上記の関係が成立するような歯数を選択することができる。

このような揺動差分減速機では、入力軸部３ａから出力軸４に回転を伝達するギヤ機構が２段で構成されており、１段目で発生するギヤモーションと２段目で発生するギヤモーションとの差分が出力される。このときの減速比は、１−｛（Ａｚ×Ｄｚ）／（Ｂｚ×Ｃｚ）｝となる。

図５は図１の揺動差分減速機による減速比及び減速倍率の設定例を示す説明図である。このように、歯数の異なる４つの歯車２，６，９，１０の組み合わせによる小型かつシンプルな構成により、コストを抑えつつ、高い減速比を得ることができる。また、２段のギヤ構成により、入出力を同軸とすることができ、高い出力にも耐える十分な強度を確保することができる。さらに、バックラッシュを十分に低減することもできる。

また、入力側外歯車９及び出力側外歯車１０を共通の揺動歯車体８に一体加工したので、部品点数をさらに削減することができるとともに、バックラッシュをさらに低減することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。入力側内歯車２の歯数Ａｚと入力側外歯車９の歯数Ｂｚとの差を大きくする場合、例えば図６に示すように、歯数が等しい２個以上（図６では３個）の入力側外歯車９を用いてもよい。このような構成を実現するため、実施の形態２では、遊星ギヤ機構から太陽ギヤをなくした機構を利用する。

図７は実施の形態２の揺動差分減速機のギヤ機構を示す構成図であり、図７では、入力側外歯車９及び出力側外歯車１０を１組のみ示している。このような構成では、遊星ギヤ機構の遊星ギヤが入力側外歯車９として機能し、プラネタリボディがクランク軸３として機能する。また、各入力側外歯車９には、入力側外歯車９と一体に回転する出力側外歯車１０が設けられている。歯数Ａｚ〜Ｄｚの条件は、実施の形態１と同様である。

このような構成によっても、歯数の異なる４種の歯車による小型かつシンプルな構成により、高い減速比を得ることができる。

なお、上記の例では、出力側内歯車６の歯数Ｃｚを入力側内歯車２の歯数Ａｚよりも小さくしたが、出力側内歯車６の歯数Ｃｚを入力側内歯車２の歯数Ａｚよりも大きくしてもよい（Ｃｚ＞Ａｚ）。
また、揺動軸部３ｃの偏心による軸線Ｃ１周りの重量バランスを補正するため、クランク軸３にバランサ（図示せず）を装着してもよい。例えば図１の構成では、クランク軸３と揺動歯車体８との間の空間を利用してバランサを配置することができる。

１ボディ、２入力側外歯車、３クランク軸、３ａ入力軸部、３ｃ揺動軸部、４出力軸、６出力側内歯車、９入力側外歯車、１０出力側外歯車。

Claims

ボディに設けられた入力側内歯車、
前記入力側内歯車と同軸の入力軸部と、前記入力軸部に対してオフセットされた揺動軸部とを有するクランク軸、
前記揺動軸部に回転可能に設けられ、前記入力軸部を中心とした前記クランク軸の回転により前記入力側内歯車と噛み合いながら前記入力側内歯車の内側を揺動される入力側外歯車、
前記入力軸部と同軸に配置されている出力軸、
前記出力軸に設けられ、かつ前記入力側内歯車と同軸に配置されており、前記出力軸と一体に回転される出力側内歯車、及び
前記入力側外歯車と同軸に配置されており、前記入力側外歯車と一体に回転されて、前記出力側内歯車と噛み合いながら前記出力側内歯車の内側を揺動される出力側外歯車
を備え、
前記入力側内歯車の歯数と前記出力側内歯車の歯数とは異なっており、
前記入力側外歯車の歯数と前記出力側外歯車の歯数とは異なっており、
前記入力側内歯車の歯数と前記出力側内歯車の歯数との差が、前記入力側外歯車の歯数と前記出力側外歯車の歯数との差に等しくなっていることを特徴とする揺動差分減速機。
前記揺動軸部に回転可能に設けられた揺動歯車体をさらに備え、
前記入力側外歯車及び前記出力側外歯車は、前記揺動歯車体に一体加工されていることを特徴とする請求項１記載の揺動差分減速機。