齿轮装置的制作方法

齿轮装置
1.本技术主张基于2020年11月26日申请的日本专利申请第2020-195859号的优先权。该日本技术的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
2.本发明涉及一种齿轮装置。


背景技术：

3.专利文献1中记载了具有中空的筒状部件的正交轴减速机。该正交轴减速机具有：第1减速部，具有中空的输入轴；第2减速部，以与输入轴的轴线正交的轴线为中心；筒状部件，以同轴方式贯穿输入轴；及框体，容纳这些减速部。该筒状部件以悬臂状态固定于框体。
4.专利文献1：日本特开2019-167966号公报
5.在装置中设置有筒状部件的齿轮装置中，根据筒状部件的重量，齿轮装置整体会变重。专利文献1中记载的减速机在装置整体的轻型化的观点上尚有改善的余地。


技术实现要素：

6.鉴于这种课题，本发明的目的在于提供一种有利于装置整体的轻型化的齿轮装置。
7.为了解决上述课题，本发明的一种实施方式提供一种齿轮装置，其中心部设为空心结构，所述齿轮装置具有：筒状部件，构成空心部；及外侧部件，以在其与筒状部件之间具有间隙的方式配置在筒状部件的径向外侧。筒状部件的比重小于外侧部件的比重，筒状部件的线膨胀系数小于外侧部件的线膨胀系数。
8.另外，以上构成要件的任意组合或将本发明的构成要件或表述在方法、系统等之间相互置换的方式也作为本发明的实施方式而有效。
9.根据本发明，能够提供一种有利于装置整体的轻型化的齿轮装置。
附图说明
10.图1是表示第1实施方式所涉及的齿轮装置的整体结构的剖视图。
11.图2是放大表示图1的齿轮装置的主要部分的剖视图。
12.图3是表示第2实施方式所涉及的齿轮装置的整体结构的剖视图。
13.图4是放大表示图3的齿轮装置的主要部分的剖视图。
14.图5是表示第3实施方式所涉及的齿轮装置的整体结构的剖视图。
15.图中：16-第1减速机，18-第2减速机，22-输出部件，22a-第1内周面部，22b-第2内周面部，32-外侧部件，34-输入轴，34a-中空部，44-外齿轮，48-内齿轮，53-内销，54-第1轮架，56-第2轮架，81-主体部，81a-第1外周面部，81b-第2外周面部，82-筒状部件，82a-中空部，82b-凸缘部，83-抵接部，86-轴承，88-油封，88d-唇部，100-齿轮装置。
具体实施方式
16.以下，参考各附图对本发明的优选实施方式进行说明。在实施方式及变形例中，对相同或等同的构成要件和部件标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，为了便于理解，在各附图中，适当放大或缩小表示各部件的尺寸。并且，在各附图中，省略了对实施方式的说明并不重要的部件的一部分。
17.并且，包括第1、第2等编号的术语用于说明各种构成要件，但是该术语仅用于将一个构成要件区别于其他构成要件的目的，构成要件并不受该术语的限定。
18.[第1实施方式]
[0019]
以下，参考图1及图2，对本发明的第1实施方式所涉及的齿轮装置100的结构进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的齿轮装置100的整体结构的剖视图。图2是放大表示图1的主要部分的剖视图。
[0020]
本实施方式的齿轮装置100是中心部设为空心结构的齿轮装置，其具有：筒状部件82，构成空心部；及外侧部件32，以在其与筒状部件82之间具有间隙的方式配置在筒状部件82的径向外侧。外侧部件32是指与筒状部件82隔着间隙配置的部件，其并不受限定。外侧部件32可以围绕筒状部件82进行旋转，也可以不进行旋转。该例子中的外侧部件32包括后述的输入轴34和输出部件22。外侧部件32也可以包括后述的外齿轮44、46。包括电力电缆或信号电缆在内的多条电气配线穿过筒状部件82的中空部82a。除了电气配线以外，用于供给空气的空气配管也穿过中空部82a。筒状部件82有时还被称为中心管。
[0021]
首先，对齿轮装置100的整体结构进行说明。齿轮装置100具备：第1减速机16，接受来自马达(未图示)的驱动力并进行初级减速；及第2减速机18，接受第1减速机16的输出并进行后级减速。第2减速机18驱动输出部件22以使其相对于外侧壳体20进行相对旋转。
[0022]
(第1减速机)
[0023]
第1减速机16是正交减速机，其具备与马达一体地旋转的小齿轮部件24和齿轮部件26。小齿轮部件24经由一对轴承28、30旋转自如地支承于外侧壳体20。在小齿轮部件24的与马达相反一侧的端部，通过直切方式形成有小锥齿轮部24a。
[0024]
齿轮部件26在轴向上的与第2减速机相反的一侧具备与该小锥齿轮部24a啮合的锥齿轮部26a。齿轮部件26经由螺栓b1连结于第2减速机18的输入轴34的端部。
[0025]
(第2减速机)
[0026]
参考图1，对第2减速机18进行说明。本实施方式的第2减速机18是偏心摆动型行星齿轮减速机。以下，将沿着后述第2减速机18内齿轮48的中心轴线la的方向称为“轴向”，将以该中心轴线la为中心的圆的圆周向称为“周向”，将半径方向称为“径向”。并且，以下，为了方便起见，将轴向上的一侧(图中左侧)称为输入侧，将轴向上的另一侧(图中右侧)称为输入相反侧。
[0027]
第2减速机18的输入轴34是沿着中心轴线la配置并且具有中空部34a的空心轴。在输入轴34的外周，一体地形成有两个偏心体36、38，输入轴34兼作偏心体轴。各偏心体36、38的轴心彼此以180度的相位差偏心。在偏心体36、38的外周，经由滚子轴承40、42组装有外齿轮44、46。外齿轮44、46与内齿轮48内啮合。
[0028]
该例子中的内齿轮48由与内侧壳体50一体化的内齿轮主体48a及旋转自如地支承于内齿轮主体48a并构成内齿轮48的内齿的外销48b构成。外齿轮44、46的齿数设为比内齿
轮48的齿数(外销48b的根数)稍少(该例子中仅少1个)。在外齿轮44、46上形成有内销孔44a、46a，套有套管52的内销53贯穿该内销孔44a、46a。内销孔44a、46a的内径大于套管52的外径，在外齿轮44、46偏心摆动时，套管52始终与内销孔44a、46a接触。
[0029]
在外齿轮44、46的轴向两侧分别设置有第1轮架54及第2轮架56，其分别经由角接触滚子轴承58、60旋转自如地支承于内侧壳体50。内销53通过压入而固定于该第1轮架54及第2轮架56。
[0030]
在外齿轮44、46上形成有轮架销孔44b、46b，轮架销62贯穿该轮架销孔44b、46b。轮架销62相对于轮架销孔44b、46b具有间隙地游嵌。轮架销62的螺纹部62a拧入第1轮架54中，并且与螺母64螺合。通过该结构，轮架销62与第1轮架54及第2轮架56连结并一体化。
[0031]
输入轴34经由一对密封球轴承(输入轴承)66、68旋转自如地支承于第1轮架54及第2轮架56。一对密封球轴承66、68各自的外圈66a、68a抵接于第1轮架54及第2轮架56的阶梯部54a、56a。并且，各自的内圈66b、68b经由环70、72抵接于形成在输入轴34上的阶梯部34c、34b。环70、72作为用于对滚子轴承40、42进行定位的定位环而发挥作用。因此，第2减速机18的输入轴34在轴向上的移动经由一对密封球轴承66、68而被第1轮架54及第2轮架56限制，并且输入轴34经由一对密封球轴承66、68而被第1轮架54、第2轮架56支承为能够沿圆周方向旋转。
[0032]
内侧壳体50经由螺栓b2与外侧壳体20连结在一起。并且，第2轮架56经由螺栓b4与输出部件22连结在一起。另外，输出部件22利用螺栓孔78与被驱动装置(未图示)连结在一起。输出部件22在径向中央具有贯穿孔22h，其整体形成为环状。
[0033]
接着，对齿轮部件26及输入轴34附近的结构进行说明。在输入轴34的端部，经由螺栓b1设置有齿轮部件26。在齿轮部件26的外周形成有与小齿轮部件24的小锥齿轮部24a啮合的锥齿轮部26a。在齿轮部件26上配置有支承齿轮部件26的内侧轴承80。内侧轴承80的外圈80a夹在形成于齿轮部件26上的阶梯部26c与嵌入于该齿轮部件26的挡圈90之间。内侧轴承80的内圈80b与筒状部件82的阶梯部82c抵接。筒状部件82嵌入于内侧轴承80的内周。
[0034]
筒状部件82具有中空部82a，并且筒状部件82沿轴向贯穿第2减速机18的径向中央。筒状部件82在输入侧的端部具有凸缘部82b，筒状部件82在该凸缘部82b的外周附近经由螺栓b3固定于外侧壳体20并与其一体化。筒状部件82贯穿第2减速机18并插入到输出部件22的贯穿孔22h内。筒状部件82在输出部件22的贯穿孔22h内被轴承86支承。筒状部件82的输入侧的端部经由螺栓b3固定于外侧壳体20，而输入相反侧的端部则经由轴承86旋转自如地支承于输出部件22。
[0035]
在筒状部件82的输入相反侧的末端部配置有密封筒状部件82与输出部件22之间的油封88。如上所述，输出部件22包含在外侧部件中。
[0036]
参考图2，对本实施方式的特征性结构进行说明。在具有筒状部件82的齿轮装置100中，根据筒状部件82的重量，装置整体会变重。若齿轮装置100变重，则可搭载齿轮装置100的设备的范围会受限。因此，可以考虑由比重小的材料形成筒状部件82。然而，若筒状部件82的线膨胀系数大于外侧部件32的线膨胀系数，则在温度上升时两者之间的间隙会变小，两者彼此接触的可能性会提高。也可以考虑在两者之间设置大间隙，但是，这样一来，齿轮装置100也会相应地变大。
[0037]
因此，在本实施方式中，筒状部件82的比重小于外侧部件32的比重，筒状部件82的
线膨胀系数小于外侧部件32的线膨胀系数。外侧部件32(即，输出部件22及输入轴34)例如可以由碳钢或不锈钢等铁系金属制成。此时，筒状部件82可以由比重及线膨胀系数小于铁系金属的比重及线膨胀系数的碳纤维增强塑料(cfrp：carbon fiber reinforced plastics)等树脂材料或钛等轻金属(比重为4到5以下的金属)制成。
[0038]
参考图2，对油封88进行说明。油封88配置在内侧的筒状部件82与外侧的输出部件22之间。油封88具有内嵌于输出部件22的环部88b、抵接于筒状部件82的唇部88d及连接环部88b与唇部88d的连接部88c。通过使唇部88d抵接于筒状部件82，油封88密封筒状部件82与输出部件22之间的间隙。当输出部件22进行旋转时，油封88与输出部件22一体地旋转。此时，唇部88d相对于筒状部件82滑动旋转。油封88与轴承86彼此相邻，并且在轴向上排列配置。彼此相邻并不只限于直接相邻，还包括彼此之间存在空间或其他部件的情况。
[0039]
在与唇部88d抵接的部分的表面粗糙度大(表面的凹凸大)的情况下，唇部88d的磨损会加快，会导致寿命缩短。另一方面，若将筒状部件82整体的表面粗糙度加工成较小，则加工工时会增加，在成本方面不利。因此，本实施方式的筒状部件82具有主体部81及与油封88的唇部88d抵接的抵接部83，抵接部83构成为其表面粗糙度小于主体部81的表面粗糙度。通过将主体部81与抵接部83设为不同部分(分体部件)，能够抑制筒状部件82的成本上升的同时能够减小抵接部83的表面粗糙度。在此，作为表示表面粗糙度的指标，例如可以使用算术平均粗糙度ra。
[0040]
若抵接部83软，则滑动阻力会增加，会变得容易磨损。另一方面，若使筒状部件82整体变硬，则加工工时会增加，在成本方面不利。因此，本实施方式的抵接部83构成为硬度高于主体部81的硬度。此时，能够抑制筒状部件82的成本上升的同时能够减少抵接部83的磨损。并且，抵接部83的比重可以是主体部81的比重以上，也可以小于主体部81的比重。抵接部83的线膨胀系数可以是外侧部件32的线膨胀系数以上，也可以小于外侧部件32的线膨胀系数。本实施方式的抵接部83由铁系金属制成。
[0041]
抵接部83的形状并不受限，但是，本实施方式的抵接部83是薄壁的管状部件。抵接部83的轴向宽度设定为与唇部88d抵接的轴向范围加上余量的大小。
[0042]
如上所述，在抵接部83的输入侧相邻配置有轴承86。若主体部81的与抵接部83嵌合的第1外周面部81a的外径dg1大于主体部81的与轴承86嵌合的第2外周面部81b的外径dg2，则抵接部83的定位变得困难。因此，在本实施方式中，第1外周面部81a的外径dg1设为小于第2外周面部81b的外径dg2。抵接部83基于第1外周面部81a与第2外周面部81b的外径差来进行定位。
[0043]
参考图1，对齿轮装置100的动作进行说明。若马达进行旋转导致第1减速机16的小齿轮部件24进行旋转，则形成在小齿轮部件24的端部的小锥齿轮部24a一体地旋转。若小锥齿轮部24a旋转，则小锥齿轮部24a和锥齿轮部26a啮合的齿轮部件26与输入轴34一体地旋转。
[0044]
若偏心体36、38随着输入轴34的旋转而旋转，则偏心体36、38经由滚子轴承40、42使外齿轮44、46进行摆动的同时与内齿轮48内啮合。外齿轮44、46的齿数设为比内齿轮48的齿数(外销的根数)少一个，因此，输入轴34每旋转一次使得外齿轮44、46每摆动一次，外齿轮44、46以其相位相对于内齿轮48沿圆周方向错开一个齿的量的方式自转。外齿轮44、46的自转成分经由内销孔44a、46a与套管52及内销53的抵接而传递到第1轮架54及第2轮架56。
[0045]
第1轮架54及第2轮架56经由内销53及轮架销62牢固地连结在一起，因此，其相对于内侧壳体50进行相对旋转。外侧壳体20经由螺栓b2固定于内侧壳体50，输出部件22经由螺栓b4固定于第2轮架56。第1轮架54及第2轮架56相对于内侧壳体50进行旋转，由此输出部件22相对于外侧壳体20进行相对旋转。若输出部件22进行旋转，则与输出部件22连结在一起的被驱动装置与输出部件22一体地旋转。
[0046]
接着，对齿轮装置100的特征进行说明。筒状部件82的比重小于外侧部件32(输出部件22)的比重，筒状部件82的线膨胀系数小于外侧部件32(输出部件22)的线膨胀系数，因此有利于轻型化。并且，即使温度上升，两者之间的间隙也得到确保，能够减少两者彼此接触的可能性。
[0047]
以下，对本发明的第2实施方式及第3实施方式进行说明。在第2实施方式及第3实施方式的附图及说明中，对与第1实施方式相同或等同的构成要件和部件标注相同的符号。适当地省略与第1实施方式重复的说明，重点对与第1实施方式不同的结构进行说明。因此，第2实施方式及第3实施方式中的与第1实施方式相同或等同的构成要件和部件沿用第1实施方式的说明。
[0048]
[第2实施方式]
[0049]
以下，参考图3和图4，对本发明的第2实施方式所涉及的齿轮装置100的结构进行说明。图3是表示本实施方式所涉及的齿轮装置100的整体结构的剖视图。图4是放大表示图3的主要部分的剖视图。
[0050]
第2实施方式与第1实施方式的不同点在于，筒状部件82不具有抵接部83，油封88的唇部88d设置于输出部件22(外侧部件32)侧，其他结构则相同。因此，主要对油封88的结构进行说明。如图4所示，本实施方式的油封88具有外嵌于筒状部件82的环部88b、抵接于输出部件22的唇部88d及连接环部88b与唇部88d的连接部88c。
[0051]
通过使唇部88d抵接于输出部件22，本实施方式的油封88密封筒状部件82与输出部件22之间的间隙。当输出部件22进行旋转时，油封88不进行旋转，输出部件22相对于唇部88d滑动旋转。通过将唇部88d配置于径向外侧，唇部88d不易受到将筒状部件82的材料设为比重小于外侧部件32的材料的影响。例如，在筒状部件82为树脂且输出部件22为铁系金属的情况下，能够防止出现硬度不足引起的不良情况。并且，能够抑制筒状部件82的成本上升的同时能够减小抵接于唇部88d的输出部件22的表面粗糙度。
[0052]
从确保油封88的密封性的观点出发，优选与唇部88d抵接的部分的周向长度小。因此，在本实施方式中，输出部件22(外侧部件32)的与唇部88d抵接的第1内周面部22a的内径dn1小于输出部件22的与轴承86嵌合的第2内周面部22b的内径dn2。此时，由于与唇部88d抵接的部分的周向长度变小，因此容易确保密封性。
[0053]
本实施方式能够实现与第1实施方式相同的作用和效果。
[0054]
[第3实施方式]
[0055]
参考图5，对本发明的第3实施方式所涉及的齿轮装置100的结构进行说明。图5是表示本实施方式所涉及的齿轮装置100的整体结构的剖视图。第3实施方式与第1实施方式的不同点在于，油封88的唇部88d设置于输出部件22(外侧部件32)侧，在筒状部件82上设置有喇叭状部82e，齿轮部件26的锥齿轮部26a偏靠输入相反侧配置，而其他结构则相同。因此，对这些结构进行说明。
[0056]
如图5所示，本实施方式的油封88具有外嵌于抵接部83的环部88b、抵接于输出部件22的唇部88d及连接环部88b与唇部88d的连接部88c。
[0057]
通过使唇部88d抵接于输出部件22，本实施方式的油封88密封筒状部件82与输出部件22之间的间隙。当输出部件22进行旋转时，油封88不进行旋转，输出部件22相对于唇部88d滑动旋转。
[0058]
如图5所示，筒状部件82的喇叭状部82e从内侧轴承80的输入侧朝向凸缘部82b逐渐扩径并与凸缘部82b连接。喇叭状部82e的曲率半径大于第1实施方式的凸缘部82b的内周侧的连接部的曲率半径。
[0059]
如图5所示，由于齿轮部件26的锥齿轮部26a偏靠输入相反侧配置，因此能够实现装置的小型化及筒状部件82的输入侧的大中空直径化。并且，由于将内侧轴承80配置于螺栓b1的头部附近，因此，即使在螺栓b1松动的情况下，也可以防止螺栓b1掉落。并且，由于将内侧轴承80的外圈80a用作锥齿轮部26a的锁扣部，因此与设置专用部件的情况相比，在成本方面更有利。并且，由于在锥齿轮部26a的输入相反侧设置有空间，因此从角接触滚子轴承58排出的润滑剂会导向第2减速机18的内部方向。
[0060]
在本实施方式中，筒状部件82具有落在外侧部件32的径向内侧的容纳部82s和从外侧部件32朝向轴向突出的突出部82g，突出部82g的内径大于容纳部82s的内径。在该例子中，突出部82g包括喇叭状部82e。突出部82g的最大内径大于外侧部件32的内径。突出部82g的最大内径大于支承外侧部件32的外周的输入轴承66、68的外径。并且，在本实施方式中，突出部82g的内径大于角接触滚子轴承58的内径或第1轮架54的外径。由于筒状部件82的突出部82g的内径大于容纳部82s的内径，因此能够更大地使用突出部82g的内径侧的空间。
[0061]
本实施方式也能够实现与第1实施方式相同的作用和效果。而且，根据本实施方式，不仅能够维持锥齿轮部26a周边的强度，还能够缩短装置的轴向长度，从而能够实现轻型化。
[0062]
以上，对本发明的实施方式的例子进行了详细说明。上述实施方式只不过是表示用于实施本发明的具体例。实施方式的内容并不用于限定本发明的技术范围，在不脱离权利要求书中规定的发明思想的范围内，可以进行构成要件的变更、追加、删除等多种设计变更。在上述实施方式中，关于可以进行这种设计变更的内容，附加“实施方式的”“实施方式中”等标记进行了说明，但并不意味着没有这种标记的内容就不允许进行设计变更。并且，在附图的截面上附加的阴影线并不限定附加有阴影线的对象的材质。
[0063]
以下，对变形例进行说明。在变形例的附图及说明中，对与实施方式相同或等同的构成要件和部件标注相同的符号。适当地省略与实施方式重复的说明，重点对与实施方式不同的结构进行说明。
[0064]
[变形例]
[0065]
在第1实施方式的说明中示出了具备第1减速机16的例子，但是本发明并不只限于此。例如，也可以不具备第1减速机16而从马达向第2减速机18直接传递旋转。
[0066]
在第1实施方式的说明中示出了第2减速机18是中心曲柄式偏心摆动型减速装置的例子，但是本发明并不只限于此。第2减速机18只要是中心部为空心结构的齿轮装置即可，减速机构的类型不受特别限定。例如，也可以是在从中心偏移的位置上配置有多个曲轴的所谓的分配式的偏心摆动型减速装置、挠曲啮合式减速装置、简单行星减速装置等。并
且，也可以是偏心体使内齿轮(摆动齿轮)摆动的内齿摆动型的偏心摆动型减速装置。
[0067]
在实施方式的说明中示出了外齿轮的数量为两个的例子，但是外齿轮的数量也可以是一个或三个以上。
[0068]
在实施方式的说明中，作为用于连接第1轮架54与第2轮架56的销部件，示出了具备有助于外齿轮44、46的驱动力传递的内销53及与驱动力传递无关的轮架销62的例子，但是并非必须具备轮架销62。
[0069]
上述各变形例也能够发挥与上述实施方式相同的作用效果。
[0070]
上述实施方式的构成要件和变形例的任意组合也作为本发明的实施方式而有效。通过组合而产生的新的实施方式兼具被组合的实施方式及变形例各自的效果。