JP2021028536A - 差動減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリアピンの抜け止め部材が配置されるザグリ部分の加工範囲を小さくすることができる差動減速機に関するものである。【解決手段】内歯歯車と、ケーシング内において軸受１６を介して回転可能に支持される第１キャリア部材４ａと、ケーシング内に配置される第２キャリア部材と、第１キャリア部材４ａと第２キャリア部材との間に配置され、内歯歯車に内接して噛み合う外歯歯車と、第１キャリア部材４ａと第２キャリア部材とを一体的に結合する複数のピン２５と、を備える差動減速機において、第１キャリア部材４ａには、複数のピン２５がそれぞれ配置される複数のピン孔２７と、ピン２５を抜け止めする抜け止め部材２８が配置されるザグリ穴２９とが形成されている。ザグリ穴２９の軸線Ｏ４とピン孔２７の軸線Ｏ３とが、中心軸の方向から見たときに所定の方向にずれていることにより、ザグリ穴２９の内径を小さくすることができる。【選択図】 図３

Description

本発明は、偏心搖動型の差動減速機に関し、特にキャリアピンの抜け止め構造に関する。

従来、特許文献１には、偏心揺動型の遊星歯車装置が開示されている。この遊星歯車装置は、外歯歯車、内歯歯車、およびキャリヤを備えている。キャリヤには、外歯歯車を貫通するキャリヤピン（柱部材）が連結されている。キャリヤは、円板状の大径部と、大径部の負荷側に一体的に形成された小径部とを有し、キャリヤピンは大径部の負荷側に突出している。突出部には係止溝が形成されており、係止溝にはキャリヤピンの抜けを防止するスナップリング（抜け止め部材）が配置されている。また、キャリヤの負荷側の端面には、円径の凹部がキャリヤピン貫通孔と同軸に形成されており、スナップリングは凹部と当接している。

特開２０１６−１９４３２４号公報

しかしながら、上記の円径の凹部（ザグリ）は、スナップリングを配置する作業上、スナップリングよりも大きめに形成する必要があり、ザグリ部分の加工範囲が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ザグリ部分の加工範囲を小さくすることができる差動減速機を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１記載の差動減速機は、内歯歯車を有するケーシングと、前記ケーシング内において軸受を介して中心軸を中心に回転可能に支持される第１キャリア部材と、前記ケーシング内に配置される第２キャリア部材と、前記第１キャリア部材と前記第２キャリア部材との間に配置され、前記内歯歯車に内接して噛み合っており、複数の貫通孔を有している外歯歯車と、前記貫通孔にそれぞれ遊挿され、前記第１キャリア部材と前記第２キャリア部材とを一体的に結合する複数のピンと、を備えており、前記第１キャリア部材には、前記複数のピンがそれぞれ配置される複数のピン孔と、前記ピンを抜け止めする抜け止め部材が配置されるザグリ穴とが形成され、前記中心軸の方向から見たときに、前記ザグリ穴の軸線は、前記ピン孔の軸線に対して、所定の方向にずれていることを特徴とするものである。

また、請求項２記載の差動減速機は、請求項１に記載の差動減速機であって、更に、前記抜け止め部材は、円周上１箇所に切割り部を有する止め輪であり、前記止め輪は、前記切割り部が前記所定の方向に向かうように配置されていることを特徴とするものである。

また、請求項３記載の差動減速機は、請求項１または２に記載の差動減速機であって、更に、前記所定の方向は、前記中心軸に向かう方向であることを特徴とするものである。

また、請求項４記載の差動減速機は、請求項１または２に記載の差動減速機であって、更に、前記所定の方向は、前記中心軸を中心とした円周方向であることを特徴とするものである。

請求項１記載の差動減速機によれば、ピン孔の軸線と、抜け止め部材が配置されるザグリ穴の軸線とがずれているため、抜け止め部材の形状に合せて最小限のザグリ穴を形成するだけで済む。このため、ザグリ穴を小さくすることができる。

また、請求項２記載の差動減速機によれば、抜け止め部材の向きが固定されるため、差動減速機の組み付け作業性が向上する。

また、請求項３記載の差動減速機によれば、ザグリ穴に対してピンを径方向外側に寄せることができるので、差動減速機のトルク特性が向上する。

また、請求項４記載の差動減速機によれば、ピン孔の軸線に対してザグリ穴の軸線を円周方向にずらすことで、ザグリ穴を小さくしつつ、ザグリ穴の径方向内側及び径方向外側の肉厚を確保することができる。

第１実施形態に係る差動減速機の中央縦断面図である。 図１におけるニードルベアリング及びその付近の一部拡大図である。 図１におけるピン及びその付近の一部拡大図である。 図１の差動減速機を出力側から見た図（左側面図）である。 図４における止め輪及びその付近の一部拡大図である。 第１キャリア部材にピンを圧入する際の状態を示す説明図である。 第２キャリア部材の断面図である。 第２実施形態に係る差動減速機の止め輪及びその付近の一部拡大図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態である差動減速機１Ａの中央縦断面図である。

差動減速機１Ａは、第１外歯歯車２ａと、第２外歯歯車２ｂと、ケーシング３と、キャリア４と、入力軸５とを備えている。ケーシング３は、内周面に内歯歯車６を一体に設けた円筒状の中ケース７と、中ケース７における軸方向の一方（出力側、図１の左側）に配置される円筒状の外ケース８と、他方（入力側、図１の右側）に配置される円盤状のケースカバー９とから成り、中ケース７、外ケース８、及びケースカバー９は、ケースカバー９側から中ケース７を貫通して外ケース８に螺合される複数のボルト１０により一体に結合されている。ケーシング３における中ケース７と外ケース８との間には、シールのためのＯリング１１が挟まれている。また、中ケース７とケースカバー９との間には、シールのためのＯリング１２が挟まれている。外ケース８はクロスローラベアリング１３の外輪も兼ねているため熱処理が施されており、硬度が高くなっている。外ケース８における出力側の側面には、複数のボルト穴１４が形成され、該ボルト穴１４を利用して、相手側装置の固定部と連結される。

キャリア４は、第１キャリア部材４ａと第２キャリア部材４ｂとで構成されている。第１キャリア部材４ａは、外ケース８の内側にクロスローラベアリング１３を介して回転可能に軸支されている。第１キャリア部材４ａはクロスローラベアリング１３の内輪も兼ねているため熱処理が施されており、硬度が高くなっている。一方、第２キャリア部材４ｂには熱処理は施されていない。第１キャリア部材４ａにおける軸方向の出力側の側面には、複数のボルト穴１５が形成され、該ボルト穴１５を利用して、相手側装置の被駆動部と連結される。

ケーシング３の内側には、２個のボールベアリング１６，１６を介して、中空筒状の入力軸５が、内歯歯車６の軸線と同軸で、第１キャリア部材４ａ、第２キャリア部材４ｂ、及びケースカバー９に回転可能に軸支されている。入力軸５において、ボールベアリング１６，１６の間には、軸方向の出力側から順に第１偏心部１７ａ及び第２偏心部１７ｂが隣接して形成されている。第１偏心部１７ａと第２偏心部１７ｂとは、外径及び偏心量δ１が互いに等しく、偏心方向が互いに１８０度異なる位相となっている。入力軸５における軸方向の入力側の端部には、中心軸に垂直な方向に複数のボルト穴１８が形成されている。

第１偏心部１７ａには、全周に亘って配設される円柱状の複数のころ２０，２０・・からなる第１ニードルベアリング２１ａが設けられている。第２偏心部１７ｂには、第１ニードルベアリング２１ａと同形状の第２ニードルベアリング２１ｂが設けられている。第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂは、中心に貫通穴２３が形成され、それぞれの貫通穴２３の内周面に、第１ニードルベアリング２１ａ及び第２ニードルベアリング２１ｂが配置されている。第１ニードルベアリング２１ａを介して、第１偏心部１７ａには第１外歯歯車２ａが回転可能に外装され、第２ニードルベアリング２１ｂを介して、第２偏心部１７ｂには第２外歯歯車２ｂが回転可能に外装されている。

第１キャリア部材４ａにおける軸方向の入力側には、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂが配置され、第１キャリア部材４ａと第２キャリア部材４ｂとで、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂを挟むようになっている。第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂは、内歯歯車６の歯数よりも僅かに少ない歯数を有して内歯歯車６に偏心位置で内接している。第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂは、それぞれ形状が同じ歯車であり、入力軸５の軸線である入力中心軸Ｏ１からそれぞれ互いに１８０度異なる方向に偏心量δ１だけオフセットした軸線Ｏ２を中心に配置されている。第１外歯歯車２ａと第２外歯歯車２ｂとは、僅かな隙間をあけて互いに摺動するようになっている。第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂには、熱処理が施されており、表面硬度が高くなっている。

第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂには、軸線Ｏ２を中心とした同心円上に、複数の円形のピン孔２４が、周方向に等間隔で形成されて、このピン孔２４に、入力中心軸Ｏ１を中心とした同心円上で当該軸線と平行に架設される外径Ｄ１のピン２５がそれぞれ遊挿されている。このピン２５の両端は、第１キャリア部材４ａ及び第２キャリア部材４ｂに設けられた孔に圧入され、ピン２５によって第１キャリア部材４ａ及び第２キャリア部材４ｂは一体に回転可能となっている。ピン２５の外周には筒状のメタル２６が外装され、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂのピン孔２４の内周面には、メタル２６が接触している。

外ケース８と第１キャリア部材４ａとの間でクロスローラベアリング１３の外側には、オイルシール４１が配置されている。また、第１キャリア部材４ａと入力軸５との間でボールベアリング１６の外側には、オイルシール４２が配置されている。また、ケースカバー９と入力軸５との間でボールベアリング１６の外側には、オイルシール４３が配置されている。Ｏリング１１、Ｏリング１２、オイルシール４１、オイルシール４２、及びオイルシール４３により、差動減速機１Ａの内部空間が封止されている。

図２は、図１のＡ部拡大図であり、第１ニードルベアリング２１ａ、第２ニードルベアリング２１ｂ、及びその付近を詳細に説明した図である。第１ニードルベアリング２１ａと第１外歯歯車２ａとは、入力中心軸Ｏ１に垂直な方向より見て、第１ニードルベアリング２１ａのころ２０の長さ方向の中心Ｂ１と第１外歯歯車２ａの厚さ方向の中心Ｃ１とがずれた位置になるように配置されている。また、第２ニードルベアリング２１ｂと第２外歯歯車２ｂとは、同じく入力中心軸Ｏ１に垂直な方向より見て、第２ニードルベアリング２１ｂのころ２０の長さ方向の中心Ｂ２と第２外歯歯車２ｂの厚さ方向の中心Ｃ２とが、ずれた位置になるように配置されている。

第１外歯歯車２ａの厚さ方向の中心Ｃ１と第２外歯歯車２ｂの厚さ方向の中心Ｃ２との距離Ｌ１よりも、第１ニードルベアリング２１ａの長さ方向の中心Ｂ１と第２ニードルベアリング２１ｂの長さ方向の中心Ｂ２との距離Ｌ２のほうが長い（Ｌ１＜Ｌ２）。つまり、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂに対して、第１ニードルベアリング２１ａ及び第２ニードルベアリング２１ｂは、入力中心軸Ｏ１方向の外側寄りにそれぞれ配置されるようになっている。また、第１外歯歯車２ａの厚さ方向の中心Ｃ１と第１ニードルベアリング２１ａのころ２０の長さ方向の中心Ｂ１とのずれ量Ｌ５と、第２外歯歯車２ｂの厚さ方向の中心Ｃ２と第２ニードルベアリング２１ｂのころ２０の長さ方向の中心Ｂ２とのずれ量Ｌ６とが等しい（Ｌ５＝Ｌ６）。

図３は、図１のＢ部拡大図であり、ピン２５及びその付近を詳細に説明した図である。第１キャリア部材４ａには、ピン２５の一端が圧入されるピン孔２７が形成されており、ピン孔２７は、入力中心軸Ｏ１方向における出力側から順に、ピン２５の軸方向の移動を規制する止め輪２８が配置されるザグリ穴２９、ピン２５の外径Ｄ１よりもわずかに大きい内径Ｄ３でピン２５に対して非接触の内周面を有する逃がし部３０（Ｄ１＜Ｄ３）、及びピン２５の外径Ｄ１よりも小さい内径Ｄ２の内周面を有する第１圧入部３１が形成されている（Ｄ１＞Ｄ２）。第１圧入部３１とピン２５との締め代は、Ｄ１−Ｄ２である。

ピン２５の出力側の一端の外周には、溝３２が形成されており、溝３２には、止め輪２８が配置されている。止め輪２８がザグリ穴２９の底面に当接することにより、ピン２５の入力側への移動が規制される。図４は、図１の差動減速機１Ａを出力側から見た図（左側面図）であり、図５は、図４のＣ部拡大図である。ザグリ穴２９は円型であり、ザグリ穴２９の軸線Ｏ４はピン孔２７の軸線Ｏ３よりも径方向内側になるように形成されている。止め輪２８は、切割り部３３を入力中心軸Ｏ１に向かう方向Ａ１に向けて配置されている。

尚、本実施形態では、ピン２５は、第１キャリア部材４ａにおける出力側から圧入することが好ましい。図６は、第１キャリア部材４ａにピン２５を圧入する際の状態を示す説明図である。このように圧入することで、逃がし部３０が、ピン２５圧入時の案内として機能する。また、逃がし部３０の軸方向の長さＬ４は、ピン２５の外径Ｄ１よりも長くなっている（Ｌ４＞Ｄ１）。

図７は、第２キャリア部材４ｂの断面図である。第２キャリア部材４ｂには、ピン２５の入力側の一端が圧入される第２圧入部３４が形成されている。第２圧入部３４の内径Ｄ４は、ピン２５の外径Ｄ１よりは小さいが、第１圧入部３１の内径Ｄ２よりは大きくなっている（Ｄ２＜Ｄ４＜Ｄ１）。第２圧入部３４とピン２５との締め代はＤ１−Ｄ４であり、第１圧入部３１とピン２５との締め代のほうが、第２圧入部２４とピン２５との締め代のよりも大きい（Ｄ１−Ｄ２＞Ｄ１−Ｄ４）。つまり、第１圧入部３１におけるピン２５の圧入荷重Ｆａのほうが、第２圧入部３４におけるピン２５の圧入荷重Ｆｂよりも大きい（Ｆａ＞Ｆｂ）。

以上のように構成された差動減速機１Ａにおいて、図示しないモータによって入力軸５が回転することで、第１偏心部１７ａ及び第２偏心部１７ｂがそれぞれ対称的に偏心運動し、第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂが内歯歯車６に内接した状態で偏心及び自転運動する。このため、各ピン孔２４も偏心及び自転運動するが、各ピン孔２４はメタル２６を含むピン２５よりも大径に形成されているので、各ピン２５はピン孔２４に内接した状態で相対的に偏心運動して偏心成分を吸収し、各ピン２５からは自転成分のみが取り出される。よって、ピン２５を介して第１キャリア部材４ａ及び第２キャリア部材４ｂが同期回転し、第１キャリア部材４ａに設けられた出力部から相手側装置に回転が伝達される。このとき、差動減速機１Ａ内に充填された潤滑剤は、オイルシール４１、オイルシール４２、オイルシール４３、Ｏリング１１、及びＯリング１２によって封止される。

また、入力軸５が回転する際、第１偏心部１７ａは第１ニードルベアリング２１ａを介して第１外歯歯車２ａを押すため、第１ニードルベアリング２１ａは第１外歯歯車２ａから反力を受ける。このとき、第１ニードルベアリング２１ａのころ２０の長さ方向の中心Ｂ１と、第１外歯歯車２ａの厚さ方向の中心Ｃ１とが、入力中心軸Ｏ１に垂直な方向から見てずれているため、第１外歯歯車２ａには転倒モーメントと、転倒モーメントに起因するスラスト力（入力中心軸Ｏ１方向の力）が発生する。第１外歯歯車２ａには、第２外歯歯車２ｂ側に押される方向のスラスト力Ｆ１が発生する。

また、第２偏心部１７ｂは第２ニードルベアリング２１ｂを介して第２外歯歯車２ｂを押すため、第２ニードルベアリング２１ｂは第２外歯歯車２ｂから反力を受ける。このとき、第２ニードルベアリング２１ｂのころ２０の長さ方向の中心Ｂ２と、第２外歯歯車２ｂの厚さ方向の中心Ｃ２とが、入力中心軸Ｏ１に垂直な方向から見てずれているため、第２外歯歯車２ｂには転倒モーメントと、転倒モーメントに起因するスラスト力が発生する。第２外歯歯車２ｂには、第１外歯歯車２ａ側に押される方向のスラスト力Ｆ２が発生する。

このように、上記形態の差動減速機１Ａによれば、ピン孔２７の軸線Ｏ３と、止め輪２８が配置されるザグリ穴２９の軸線Ｏ４とがずれているため、止め輪２８の形状に合せて最小限のザグリ穴２９を形成するだけで済む。このため、ザグリ穴２９の大きさを小さくすることができる。

また、止め輪２８の向きはザグリ穴２９に合わせて所定の方向Ａ１に向けて固定されるため、差動減速機１Ａの組み付け時における止め輪２８の組み付け作業性が向上する。

また、止め輪２８の向きは全て入力中心軸Ｏ１に向かう方向になっているため、ピン孔２７に対してザグリ穴２９は径方向内側寄りになっている。このため、オイルシール４１の内径も小さくすることができ、オイルシール４１における損失が低減する。また、逆の見方をするならば、ザグリ穴２９に対してピン孔２７及びピン２５を径方向外側寄りに配置することができ、差動減速機１Ａのトルク特性が向上するとも言える。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図８を参照して説明する。図８は、第２実施形態における差動減速機１Ｂの止め輪及びその付近の一部拡大図であり、第１実施形態の図５に対応した図である。第２実施形態では、ザグリ穴３９の形状と、止め輪２８の向きが、第１実施形態とは異なる。尚、上記を除く差動減速機１Ｂの構成と動作とについては、上述の第１実施形態と同様なので、詳細な説明は省略する。

ザグリ穴３９は円型であり、ザグリ穴３９の軸線Ｏ５はピン孔２７の軸線Ｏ３に対して入力中心軸Ｏ１を中心とする円周方向Ａ２にずれている。止め輪２８は、切割り部３３が入力中心軸Ｏ１を中心とする円周方向Ａ２に向かうように配置されている。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得る。上記形態の差動減速機１Ｂによれば、ピン孔２７の軸線Ｏ３に対してザグリ穴３９の軸線Ｏ５が入力中心軸Ｏ１を中心とする円周方向Ａ２にずれているため、止め輪２８の形状に合せて最小限のザグリ穴３９を形成するだけで済み、ザグリ穴３９の径方向内側の肉厚（ザグリ穴３９とオイルシール４２が配置される部分との間の肉厚）及び径方向外側の肉厚（ザグリ穴３９とオイルシール４１が配置される部分との間の肉厚）を確保することができる。

［変形例］
本実施形態では、ザグリ穴は円型であったが、本実施形態の変形例においては、ザグリ穴は長穴でも良く、または楕円でも良い。ザグリ穴が長穴であっても楕円であっても長径と短径との交点をザグリ穴の軸線とすることで、本実施形態と同様の効果を奏する。

［本発明と実施形態との構成の対応関係］
本実施形態の第１外歯歯車２ａ及び第２外歯歯車２ｂは、本発明の外歯歯車の一例である。本実施形態のクロスローラベアリング１３は、本発明の軸受けの一例である。本実施形態の止め輪２８は、本発明の抜け止め部材の一例である。本実施形態の入力中心軸Ｏ１は、本発明の中心軸の一例である。

１Ａ、１Ｂ 差動減速機
２ａ 第１外歯歯車
２ｂ 第２外歯歯車
３ ケーシング
４ａ 第１キャリア部材
４ｂ 第２キャリア部材
６ 内歯歯車
１３ クロスローラベアリング
２３ 貫通孔
２４ ピン孔
２５ ピン
２８ 止め輪
２９、３９ ザグリ穴
３３ 切割り部
Ｏ１ 入力中心軸
Ｏ３ ピン孔の軸線
Ｏ４、Ｏ５ ザグリ穴の軸線
Ａ１、Ａ２ 所定の方向

Claims (4)

1. 内歯歯車を有するケーシングと、
   前記ケーシング内において軸受を介して中心軸を中心に回転可能に支持される第１キャリア部材と、
   前記ケーシング内に配置される第２キャリア部材と、
   前記第１キャリア部材と前記第２キャリア部材との間に配置され、前記内歯歯車に内接して噛み合っており、複数の貫通孔を有している外歯歯車と、
   前記貫通孔にそれぞれ遊挿され、前記第１キャリア部材と前記第２キャリア部材とを一体的に結合する複数のピンと、
   を備えており、
   前記第１キャリア部材には、前記複数のピンがそれぞれ配置される複数のピン孔と、前記ピンを抜け止めする抜け止め部材が配置されるザグリ穴とが形成され、
   前記中心軸の方向から見たときに、前記ザグリ穴の軸線は、前記ピン孔の軸線に対して、所定の方向にずれている
   ことを特徴とする差動減速機。
2. 前記抜け止め部材は、円周上１箇所に切割り部を有する止め輪であり、
   前記止め輪は、前記切割り部が前記所定の方向に向かうように配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の差動減速機。
3. 前記所定の方向は、前記中心軸に向かう方向である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の差動減速機。
4. 前記所定の方向は、前記中心軸を中心とした円周方向である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の差動減速機。