(57)【要約】【課題】入力軸に対する出力軸の向きの自由度が２である歯車動力伝達装置を提供する。【解決手段】第１歯車対１６は、入力軸１２上の第１ピニオン２０と、中間軸２４上の第１リングギア２２により構成される。第２歯車対１８は、中間軸２４上の第２ピニオン２６と、出力軸１４上の第２リングギア２８により構成される。第１歯車対を収容する第１ケース３６は、ベース部材５２に対して入力軸回動軸線３０周りに回動可能に結合されてる。第２ケース４２は、第１ケース３６に対して中間軸回動軸線３２周りに回動可能に結合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差配置または食い違い配置された第１軸線と第２軸線の周りに回転可能にそれぞれに配置されて、互いにかみ合う第１歯車と第２歯車からなる第１歯車対であって、第１歯車が入力軸に結合されている、第１歯車対と、
交差配置または食い違い配置された第２軸線と第３軸線の周りに回転可能にそれぞれに配置され、互いにかみ合う第３歯車と第４歯車からなる第２歯車対であって、第３歯車が第２歯車と一体に回転し、第４歯車が出力軸に結合されている、第２歯車対と、
第１歯車対を収容する第１ギアケースであって、ベース部材に対して第１軸線の周りに回動可能に結合された第１ギアケースと、
第２歯車対を収容する第２ギアケースであって、第１ギアケースに対して第２軸線の周りに回動可能に結合された第２ギアケースと、
を有する、歯車動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車動力伝達装置であって、第１歯車対および第２歯車対が減速歯車対である、歯車動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の歯車動力伝達装置であって、第１歯車対と第２歯車対がフェースギアである、歯車動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の歯車動力伝達装置であって、第１ギアケースをベース部材に対して回動させる第１アクチュエータと、第２ギアケースを第１ギアケースに対して回動させる第２アクチュエータと、を有する歯車動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車伝達装置に関し、特にかみ合う歯車同士の位置関係を変化させることで、入力軸に対する出力軸の向きを変更することができる歯車動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、入力軸（１）に対する出力軸（１５）の向きを変更可能な動力伝達装置（Ａ）が示されている。入力軸（１）には傘歯車（４）が結合され、傘歯車（４）は中間軸（８）上のアイドラー傘歯車（７）とかみ合い、さらにアイドラー傘歯車（７）が出力軸（１５）に結合された出力側傘歯車（１０）とかみ合っている。入力軸（１）は、入力側ケーシング（６）に軸受を介して支持され、入力側ケーシング（６）には中間軸カバー（２０）が固定されている。また、出力軸（１５）は、出力側ケーシング（１７）に軸受を介して支持され、出力側ケーシング（１７）には中間軸カバー（２２）が固定されている。２つの中間軸カバー（２０，２２）は、互いに対向する面にスラストリング（（２１，２３）を有する。スラストリング（２１，２３）は周方向に摺動可能であり、これにより２つの中間軸カバー（２０，２２）は、中間軸（８）の軸線を中心に相対的に回動可能となっている。中間軸カバー（２０，２２）が回動することによって、出力軸（１５）が入力軸（１）に対して中間軸（８）の軸線に直交する平面内で回動できる。なお、（  ）内の符号は、下記特許文献１で用いられている符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平３−７９５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された歯車動力伝達装置においては、出力軸は、入力軸に対して１平面内のみで回動可能であり、ジョイントとしての回動の自由度は１である。本発明は、ジョイントとしての回動の自由度が２である歯車動力伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る歯車動力伝達装置は、交差配置または食い違い配置された第１軸線と第２軸線の周りに回転可能にそれぞれに配置され、互いにかみ合う第１歯車と第２歯車からなる第１歯車対と、交差配置または食い違い配置された第２軸線と第３軸線の周りに回転可能にそれぞれに配置され、互いにかみ合う第３歯車と第４歯車からなる第２歯車対とを有し、第１歯車が入力軸に結合され、第４歯車が出力軸に結合され、さらに第２歯車と第３歯車は一体に回転する。第１歯車対は第１ギアケースに収容され、第２歯車対は第２ギアケース収容される。第１ギアケースは、ベース部材に対して第１軸線周りに回動可能に結合される。第２ギアケースは、第１ギアケースに対して第２軸線周りに回動可能に結合される。
【０００６】
第１ギアケースがベース部材に対して回動可能であり、第２ギアケースが第１ギアケースに対して回動可能であることにより、出力軸の回動の自由度が２となる。
【０００７】
第１歯車対および第２歯車対を減速歯車対として構成することができる。
【０００８】
第１歯車対と第２歯車対をフェースギアとすることができる。
【０００９】
第１ギアケースをベース部材に対して回動させる第１アクチュエータと、第２ギアケースを第１ギアケースに対して回動させる第２アクチュエータとを設けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
動力伝達装置において、入力軸に対する出力軸の回動の自由度が２とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の歯車動力伝達装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１中の矢印Ａに沿った矢視図であり、入力軸回転軸線周りの回動動作の説明図である。
【図３】図１中の矢印Ｂに沿った矢視図であり、中間軸回動軸線周りの回動動作の説明図である。
【図４】食い違い歯車対を利用した歯車動力伝達装置の要部構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の歯車動力伝達装置１０を示す断面図である。歯車動力伝達装置１０は、入力軸１２と出力軸１４の間で動力伝達を行う装置であり、２つの歯車対１６，１８を介して動力伝達を行う。第１歯車対１６は、入力軸１２上に設けられて入力軸１２と一体に回転する第１ピニオン２０と、第１ピニオン２０にかみ合う第１リングギア２２とからなる。第１リングギア２２は、中間軸２４に固定され、中間軸２４と一体に回転する。第２歯車対１８は、中間軸２４上に設けられて中間軸２４と一体に回転する第２ピニオン２６と、第２ピニオン２６にかみ合う第２リングギア２８とからなる。第２リングギア２８は、出力軸１４に固定され、出力軸１４と一体に回転する。
【００１３】
入力軸１２の回転中心である入力軸回転軸線３０と、中間軸２４の回転中心である中間軸回転軸線３２は直交配置されている。また、中間軸回転軸線３２と出力軸１４の回転中心である出力軸回転軸線３４も直交配置されている。第１歯車対１６は、はすば歯車である第１ピニオン２０と、ピッチ面が平面となったかさ歯車である冠歯車の第１リングギア２２とからなるフェースギアである。第２歯車対１８も、第２ピニオン２６がはすば歯車、第２リングギア２８が冠歯車であるフェースギアである。第１および第２歯車対１６，１８は、かさ歯車で構成されてもよい。
【００１４】
第１歯車対１６は、減速歯車対であり、第１リングギア２２の回転速度は、第１ピニオン２０の回転速度より低速度である。また、第２歯車対１８も、減速歯車対であり、第２リングギア２８の回転速度は、第２ピニオン２６の回転速度より低速度である。
【００１５】
第１歯車対１６は、第１ケース３６内に収容され、第１ケース３６は、ボルトなどの締結要素で一体とされた第１ケース本体３８と第１ケースカバー４０を有する。第２歯車対１８は、第２ケース４２内に収容され、第２ケース４２は、ボルトなどの締結要素で一体化された第２ケース本体４４と第２ケースカバー４６を有する。
【００１６】
第１ケース本体３８は、第１ピニオン２０を挟んで配置される２つの入力軸軸受４８Ａ，４８Ｂを介して入力軸１２を支持している。また、第１ケース本体３８は、第１ケース軸受５０を介してベース部材５２に支持されている。ベース部材５２は、別の装置に固定され、この別の装置に対して歯車動力伝達装置１０を支持する。入力軸１２が動力源である電動機のロータに結合される場合、ベース部材５２は、電動機のケースに固定することができる。第１ケース軸受５０の中心軸線は、入力軸回転軸線３０と一致しており、これにより、第１ケース３６は、ベース部材５２に対して入力軸回転軸線３０周りに回動可能に結合されている。
【００１７】
第１ケースカバー４０には、中間軸２４が通る第１ケースカバー開口５４が設けられ、第１ケースカバー開口５４の内周に第２ケース軸受５６が固定されている。この第２ケース軸受５６を介して第２ケース本体４４が第１ケースカバー４０に支持されている。第２ケース軸受５６の中心軸線は、中間軸回転軸線３２と一致しており、これにより第２ケース４２は、第１ケース３６に対して中間軸回転軸線３２周りに回動可能に結合されている。
【００１８】
中間軸２４は、中間軸軸受５８Ａ，５８Ｂを介して第１ケース本体３８および第２ケース本体４４に支持される。さらに、出力軸１４は、出力軸軸受６０Ａ，６０Ｂを介して第２ケース本体４４および第２ケースカバー４６に支持される。
【００１９】
図１に示す状態では、入力軸１２と出力軸１４が平行に配置されている。この状態で第１ケース３６をベース部材５２に対して入力軸回転軸線３０周りに回動させると、出力軸１４は、入力軸１２と平行になったまま入力軸回転軸線３０周りを周回する。第１ケース３６の回動の角度を位相角θと記す。
【００２０】
図２は、歯車動力伝達装置１０の要部を図１に示す矢印Ａの方向に見た状態を模式的に示す図であり、位相角θを変化させたときの第１歯車対１６と第２歯車対１８の関係が示されている。実線で示される状態から入力軸回転軸線３０周りに第１ケース３６を位相角θだけ回動させると、第１リングギア２２、第２ピニオン２６、第２リングギア２８および出力軸１４が破線で示す位置に回動する。
【００２１】
また、図１に示す状態から、第２ケース４２を第１ケース３６に対して中間軸回転軸線３２周りに回動させると、入力軸１２と出力軸１４が平行でなくなる。しかし、入力軸１２と出力軸１４は交差しない。この入力軸１２と出力軸１４の関係は、入力軸１２の中心線（入力軸回転軸線３０）と出力軸１４の中心線（出力軸回転軸線３４）の共通の垂線に直交する平面に両者の中心線を正投影し、この投影された中心線の交差角（軸角）で規定される。なお、入力軸１２と出力軸１４が平行な場合は軸角は０°である。
【００２２】
図３は、歯車動力伝達装置１０の要部を図１に示す矢印Ｂの方向に見た状態を模式的に示す図であり、軸角Σを変化させたときの第１歯車対１６と第２歯車対１８の関係が示されている。実線で示される状態から中間軸回転軸線３２周りに第２ケース４２を軸角Σだけ回動させると、第２リングギア２８および出力軸１４が破線で示す位置に回動する。
【００２３】
第２ケース４２を回動させて出力軸１４に入力軸１２に対して軸角を与えた状態で第１ケース３６を回動させると、出力軸１４の向きを変化させることができる。位相角、軸角を適宜選択することで、入力軸１２に対する出力軸１４の向きを所望の向きとすることができる。つまり、出力軸１４の向きに関し、２つの自由度が与えられる。
【００２４】
歯車動力伝達装置１０は、入力軸１２に対する出力軸１４の向きを変えることができるジョイントとして機能すると同時に、第１歯車対１６および第２歯車対１８が減速歯車対を構成するため減速機としても機能する。
【００２５】
第１ケース３６の回動角（位相角）を制御するためにアクチュエータを設けることができる。例えば、第１ケース３６に、入力軸回転軸線３０が中心線となるように平歯車またははすば歯車を設け、この歯車にかみ合うピニオンを介してモータ等により第１ケース３６を回動させる。第２ケース４２の回動角（軸角）を制御するためにアクチュエータを設けることができる。例えば、第２ケース４２に、中間軸回転軸線３２が中心線となるように平歯車またははすば歯車を設け、この歯車にかみ合うピニオンを介してモータ等により第２ケース４２を回動させる。
【００２６】
第１歯車対１６および第２歯車対１８は、かみ合う２個の歯車の回転軸線が交差する歯車対であるが、回転軸線が食い違い配置されてもよく、食い違い配置されたハイポイドギアであってもよい。
【００２７】
図４は、食い違い配置の歯車対を用いた歯車動力伝達装置７０の要部構成を模式的に示す図である。歯車動力伝達装置７０は、フェースギアである第１歯車対７２および第２歯車対７４を有する。第１および第２歯車対７２，７４を収容するケース、各歯車を支持する軸受、ケースを相対的に回転させる機構等は、前述の歯車動力伝達装置１０と同様に構成することができ、図示および説明を省略する。
【００２８】
第１歯車対７２は、かみ合う第１ピニオン７６と第１リングギア７８を有し、第２歯車対７４は、かみ合う第２ピニオン８０と第２リングギア８２を有する。第１ピニオン７６は、入力軸回転軸線８４周りに回転し、第１リングギア７８と第２ピニオン８０は中間軸回転軸線８６周りに一体となって回転する。第２リングギア８２は、出力軸回転軸線８８周りに回転する。入力軸回転軸線８４と中間軸回転軸線８６、および中間軸回転軸線８６と出力軸回転軸線８８は、交差せず、食い違い配置になっている。第１リングギア７８、第２ピニオン８０および第２リングギア８２は、入力軸回転軸線８４周りに回動することができ、第２リングギア８２は、中間軸回転軸線８６周りに回動することができる。これにより、歯車動力伝達装置７０は、歯車動力伝達装置１０と同様、入力軸に対する出力軸の向きに関し２つの自由度が与えられる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  歯車動力伝達装置、１２  入力軸、１４  出力軸、１６  第１歯車対、１８  第２歯車対、２０  第１ピニオン（第１歯車）、２２  第１リングギア(第２歯車）、２４  中間軸、２６  第２ピニオン（第３歯車）、２８  第２リングギア（第４歯車）、３０  入力軸回転軸線（第１軸線）、３２  中間軸回転軸線（第２軸線）、３４  出力軸回転軸線（第３軸線）、３６  第１ケース、３８  第１ケース本体、４０  第１ケースカバー、４２  第２ケース、４４  第２ケース本体、４６  第２ケースカバー、４８Ａ，４８Ｂ  入力軸軸受、５０  第１ケース軸受、５２  ベース部材、５４  第１ケースカバー開口、５６  第２ケース軸受、５８Ａ，５８Ｂ  中間軸軸受、６０Ａ，６０Ｂ  出力軸軸受、７０  歯車動力伝達装置、７２  第１歯車対、７４  第２歯車対、７６  第１ピニオン（第１歯車）、７８  第１リングギア(第２歯車）、８０  第２ピニオン（第３歯車）、８２  第２リングギア（第４歯車）、８４  入力軸回転軸線（第１軸線）、８６  中間軸回転軸線（第２軸線）、８８  出力軸回転軸線（第３軸線）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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