(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸と、該第１軸の回転によって回転する偏心体と、該偏心体を介して第１軸に対して偏心回転可能な状態で組み込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合し、その内歯としての外ピンを有する内歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみを伝達する手段を介して連結された第２軸と、
を備えた内接噛合遊星歯車構造の増減速機において、
前記内歯歯車の前記外ピンを支持する部分に、軸方向の長さ及び径方向の長さの異なる複数種の外ピンを、選択的に収納・支持可能な段差部を形成したこと
を特徴とする内接噛合遊星歯車構造の増減速機。
【請求項２】
請求項１において、
前記段差が、径の太い外ピンの方が、径の細い外ピンより半径方向内周側に収納されるように形成されている
ことを特徴とする内接噛合遊星歯車構造の増減速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１軸と、該第１軸の回転によって回転する偏心体と、該偏心体を介して第１軸に対して偏心回転可能な状態で組み込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合し、その内歯としての外ピンを有する内歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみを伝達する手段を介して連結された第２軸と、を備えた内接噛合遊星歯車構造の増減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、第１軸と、該第１軸の回転によって回転する偏心体と、該偏心体を介して第１軸に対して偏心回転可能な状態で組込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみを伝達する手段を介して連結された第２軸と、を備えた内接噛合遊星歯車構造が広く知られている。
【０００３】
この構造の従来例を図４に示す。なお、図７は図４におけるVII −VII 線に沿う断面図である。この従来技術は、前記第１軸を入力軸、第２軸を出力軸とすると共に、内歯歯車を固定することによって上記構造を「減速機」に適用したものである。
【０００４】
入力軸１には所定位相差（この例では１８０°）をもって偏心体３ａ、３ｂが嵌合されている。なお、偏心体３ａと３ｂは一体化されている。それぞれの偏心体３ａ、３ｂには軸受４ａ、４ｂを介して２枚の外歯歯車５ａ、５ｂが取付けられている。この外歯歯車５ａ、５ｂには内ローラ孔６が複数個設けられ、内ピン７及び内ローラ８が挿入されている。
【０００５】
内ピン７を内ローラ８で被覆するようにしたのは、動作時の滑りを分散（内ピン７及び外歯歯車５ａ、５ｂの滑りを、内ピン７と内ローラ８の滑り及び内ローラ８と外歯歯車５ａ、５ｂの滑りに分散）させるためである。
【０００６】
前記外歯歯車５ａ、５ｂを貫通する内ピン７及び内ローラ８は、出力軸２のフランジ部に固着又は嵌入されている。
【０００７】
外歯歯車を２枚（複列）にしているのは、主に伝達容量の増大、強度の維持、回転バランスの保持を図るためである。
【０００８】
前記外歯歯車５ａ、５ｂの外周には、トロコイド歯形や円弧歯形等の外歯９ａ、９ｂが設けられている。この外歯９ａ、９ｂはボルト１８とナット１６によって連結される入力軸１側の第１ケーシング１２と出力側の第２ケーシング１４に固定された内歯歯車１０と内接噛合している。なお、ケーシングと内歯歯車が初めから一体化され、内歯歯車の外周がそのままケーシングを兼ねるように設計されることもある。
【０００９】
内歯歯車１０の内歯は具体的には外ピン１１によって構成されている。外ピン１１は外ピン孔１３に遊嵌され、回転し易く保持されている。
【００１０】
この減速機の作用を簡単に説明する。入力軸１が１回転すると偏心体３ａ、３ｂが１回転する。偏心体３ａ、３ｂが１回転すると、外歯歯車５ａ、５ｂも入力軸１の周りで揺動・回転を行おうとする。しかしながら、内歯歯車１０によってその自転が拘束されるため、外歯歯車５ａ、５ｂは、この内歯歯車１０に内接しながらほとんど揺動のみを行うことになる。
【００１１】
今、例えば外歯歯車５ａ、５ｂの歯数をＮ、内歯歯車１０の歯数をＮ＋１とした場合、その歯数差は１である。そのため、入力軸１の１回転毎に外歯歯車５ａ、５ｂはケーシング１２に固定された内歯歯車１０に対して１歯分だけずれる（自転する）ことになる。これは、入力軸１の回転が外歯歯車の−１／Ｎの回転に減速されたことを意味する。なお、マイナスの符号は逆回転を意味している。
【００１２】
この外歯歯車５ａ、５ｂの回転は、内ローラ孔６及び内ローラ８の隙間によってその揺動成分が吸収され、自転成分のみが内ローラ８内の内ピン７を介して出力軸２へと伝達される。この結果、結局減速比−Ｎの減速が達成される。
【００１３】
従って、この内接噛合遊星歯車構造の減速機と例えばモータとを組合わせることにより、僅か１段の減速機構で大きな減速比のギヤドモータを得ることができる。
【００１４】
なお、この従来技術では、当該内接噛合遊星歯車構造の内歯歯車を固定し、第１軸を入力軸、第２軸を出力軸としていたが、第２軸を固定し、第１軸を入力軸、内歯歯車を出力軸とすることによっても減速機を構成可能である。更に、これらの入出力を逆転させることにより増速機を構成することも可能である。
【００１５】
又、この従来技術では第１軸の外周に直接偏心体を組込んでいたが、第１軸を平歯車を介して、「３本の第１軸」に分散し、この分散した第１軸にそれぞれ偏心体を組込み、該偏心体を介して外歯歯車を揺動回転させるタイプのものも公知である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の内接噛合遊星歯車構造の増減速機では、減速比を変更する際に以下のような問題があった。
【００１７】
第１の問題として、減速比を変更する場合には、当然に、外ピン１１の個数、及び、サイズ（太さ）を変える必要があり、それに応じて内歯歯車１０及び外歯歯車５ａ、５ｂを減速比毎に別途用意する必要があり、部品点数が多くなって、管理が大変であった。又、内歯歯車１０は部材自体が大きいため（該内歯歯車がケーシング兼用の場合は特に）、減速比ごとに、外ピン孔の異なる種類を用意するというのは在庫コスト的にも高くつき、保管スペースも広くとってしまっていた。
【００１８】
第２の問題としては以下のことがあげられる。
【００１９】
例えば低減速比を得たいときには、一般に外ピン１１の本数を減らすと共に、太くさせる必要がある。しかしながら、内歯歯車１０の外径を変えずに外ピン１１を大きくしようとすると、内歯歯車１０自体の半径方向の肉厚が外ピン孔の部分で非常に薄くなることから剛性の確保が難しくなるという問題がある。つまり、内歯歯車１０の外径を変えずにという制限が無ければ（内歯歯車１０の外径を大きくすれば）、さらに太い外ピン１１を設置することも可能であるが、内歯歯車１０の外径を一定の（大きくしない）ままでは、外ピン１１の太さの設定に限界があり、従って、入力軸１から出力軸２への許容伝達能力を増大させるには、外ピン１１の材質を変更するか内歯歯車（あるいはこれと一体のケーシング）の半径方向の肉厚を厚く確保する以外になく、内径側に肉厚を増大するのは難しいことから、外径が大型化せざるを得ないという状態となっていた。
【００２０】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであって、複数の減速比を達成可能としながら、部品点数の削減、外ピンの曲げ強度及び面圧強度の向上、それに伴う回転トルクの許容伝達能力の向上を図り、なお且つ全体の小型化を維持することのできる内接噛合遊星歯車構造の増減速機を提供することをその課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、第１軸と、該第１軸の回転によって回転する偏心体と、該偏心体を介して第１軸に対して偏心回転可能な状態で組み込まれた外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合し、その内歯としての外ピンを有する内歯歯車と、前記外歯歯車に該外歯歯車の自転成分のみを伝達する手段を介して連結された第２軸と、を備えた内接噛合遊星歯車構造の増減速機において、前記内歯歯車の前記外ピンを支持する部分に、軸方向の長さ及び径方向の長さの異なる複数種の外ピンを、選択的に収納・支持可能な段差部を形成したことにより、上記課題を解決したものである。
【００２２】
請求項２の発明は、前記段差が、径の太い外ピンの方が、径の細い外ピンより半径方向内周側に収納されるように形成されていることにより、同様に上記課題を解決したものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
本発明は、「従来技術」で説明した図４の内接噛合遊星歯車構造の増減速機のそれに対し、外ピンの収容構造、即ち図４の矢印II付近以外は全く同様である。よって重複説明は省略する。
【００２５】
ここで、本実施形態を説明する前に、従来技術と本実施形態との比較対照のため簡単に図２（Ａ）について先ず説明する。
【００２６】
図２（Ａ）は従来技術の第１、２ケーシング１２、１４、外歯歯車５ａ、５ｂ、外ピン１１を表した図４の矢印II部分の拡大図である。
【００２７】
図２（Ａ）では軸方向の長さ（以後、横幅という）ｌ、径方向の長さ（以後、太さという）ｄの外ピン１１が、外ピン横幅ｌより長い横幅ｌ0 （ｌ0 ＞ｌ）の外ピン孔１３内に遊嵌されている（外ピン１１はｌ0 −ｌだけの軸方向に動作可能な余裕空間がある）。ここで、仮に減速比を変更したり伝達許容能力を変更したりするために、外ピン１１の太さｄ又は横幅ｌのどちらか一方でも変更させると、それに応じて第１、２ケーシング１２、１４、及び内歯歯車１０のいずれをも変更しなければならなかった。
【００２８】
しかも、もし内歯歯車１０の外径寸法Ｄを不変に維持、即ち、第１、第２ケーシング１２、１４を不変に維持しようとした場合には、内歯歯車１０の外ピン孔１３の存在する部分の肉厚ｈを確保するため、及び第１、第２ケーシング１２、１４の円環状の突起部１５、１７の位置が不変となるため、外ピン１１の太さｄの変更可能な範囲は極めて限定された。
【００２９】
そのため、本実施形態では、第１、第２ケーシング１２ａ、１４ａを不変としながら（太さ、及び横幅の大きく異なる）複数の種類の外ピンに対応することのできるような構造を実現させるため、図２（Ｂ）ような構造を採用している。
【００３０】
図２（Ｂ）において、従来外ピン１１が外歯歯車５ａ、５ｂと接していた（入力軸１、出力軸２の軸心側）の面を１１c とし、その面１１c の両端部における第１、２ケーシング１２ａ、１４ａのコーナ部をＡ、Ｂとする。本実施形態では、そのコーナ部Ａ、Ｂに対し互いに外歯歯車５ａ、５ｂ側にｍ１だけ外ピン１１の軸方向中心側に入ったＣ、Ｄのところから、入力軸１（あるいは出力軸２）の軸心方向に掘り下げる状態にして深さｎの溝２１を形成し、結果として段差部２０ａ、２０ｂを設けるようにしている。
【００３１】
換言すると、外ピンの横幅ｌからｍ１×２を差し引いた長さｔと入力軸１（及び出力軸２）の軸心方向への長さｎの突出部Ｐ（ｔ×ｎ）を形成するようにする。
【００３２】
このような段差部２０ａ、２０ｂ（突出部Ｐ）を形成することによって、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、太いサイズの外ピンＪと従来型と同じ細いサイズの外ピンＳのように、それぞれ太さと横幅の異なる外ピンが、それぞれ第１、２ケーシング１２ａ、１４ａの形状そのものを変更せずにそのまま選択的に設置可能となる。なお、外ピンＪにした場合の外歯歯車は、当然に外ピンの太さに応じた外歯歯車５ａ′、５ｂ′に変更するようにする。また、図３（Ａ）、（Ｂ）は、この段差部２０ａ、２０ｂを形成させた状態で、それぞれ太い外ピンＪと細い外ピンＳを設置した場合の全体構成を表す断面図であり、図６は図３（Ａ）のVI−VI線に沿う断面図である。
【００３３】
なお、この段差部２０ａ、２０ｂを形成する際に、本実施形態では第１、２ケーシング１２ａ、１４ａのコーナ部Ａ、Ｂからそれぞれ長さｍ１のところから行ったが、この長さｍ１は当然に、外ピンＳと外歯歯車５ａ′、５ｂ′の外歯９ａ′、９ｂ′とが互いに噛合可能な長さに設定しなければならない。つまり、ｍ１を大きくとりすぎて段差部２０ａ、２０ｂ間の突出部Ｐの軸方向長を大きくし過ぎてしまうと、外ピンが外歯９ａ′、９ｂ′と噛合しなくなってしまうため、これを考慮してｍ１を設定しなくてはならない。又、第１、２ケーシング１２ａ、１４ａのコーナ部Ａ、Ｂからのそれぞれ長さｍ１は同一にしたが、外ピンＳと外歯９ａ′、９ｂ′とが互いに確実に噛合すれば、ケーシング１２ａ、１４ａの形状等の要請より、特に同一でなくてもよい場合がある。
【００３４】
又、この実施形態では段差部２０ａ、２０ｂを太い外ピンＪと細い外ピンＳの２種類のみが設置できるように形成したが、図５に示すように、段差部２０ａ、２０ｂの他に、さらに第１、２ケーシング１２ｂ、１４ｂのコーナ部Ａ、Ｂからそれぞれ長さｍ２、ｍ３、・・・のように複数の段差部２０ａ２、２０ｂ２・２０ａ３、２０ｂ３、・・・を設けるようにしても良い。なお、この場合も外ピンの太さに応じた外歯歯車５ａ´´、５ｂ´´を選択するようにする。
【００３５】
このようにすることで、太さ（種類）の異なる外ピンを収納できるバリエーションがさらに広がる。
【００３６】
又、収納する外ピンが大きくても、該外ピンはより半径方向内周側に収納されるため、内歯歯車１０の外径を大きくしないで済み、従って、内歯歯車１０の剛性を損なうことなく、今までよりも太さの太い外ピンを選択・収納でき、外ピンの曲げ強度及び面圧強度を上げることができる。それに伴い、減速機の全体外形を大きくすることなく回転トルクの許容伝達容量を向上ができ、さらに設計自由度の向上も達成でき、減速比毎に用意する部品、特にケーシングのような大型部品の種類を低減できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明によれば内歯歯車の外ピンを支持する部分に、軸方向の長さ、及び径方向の長さの異なる複数種の外ピンを、選択的に収納・支持可能な段差部を形成したことにより、減速機の外形を大きくすることなく外ピンの曲げ強度及び面圧強度を上げることができ、それに伴い、回転トルクの許容伝達容量を向上ができる。又、設計自由度の向上も実現できる、減速比毎に用意する部品の種類を低減できるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の要部を表わす図
【図２】図４におけるII部付近に相当する拡大図
【図３】本実施形態を適用した場合の全体構成を表わす図
【図４】従来の技術及び本実施形態の全体構成を表わす図
【図５】本発明の他の実施形態を表す図２（Ｂ）に相当する拡大図
【図６】図３（Ａ）におけるVI−VI線に沿う断面図
【図７】図４におけるVII −VII 線に沿う断面図
【符号の説明】
１…入力軸
２…出力軸
５ａ、５ｂ、５ａ′、５ｂ′、５ａ´´、５ｂ´´…外歯歯車
６ａ、６ｂ…内ローラ
９ａ、９ｂ…外歯
１０…内歯歯車
１２、１２ａ、１２ｂ…第１ケーシング
１４、１４ａ、１４ｂ…第２ケーシング
２０ａ、２０ｂ…段差部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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