辊齿轮凸轮机构的制作方法

本发明涉及没有间隙、高刚性、高传递效率，并且能够高速旋转的辊齿轮凸轮机构。

背景技术：

辊齿轮凸轮机构是以凸轮为一方的轴，且利用该凸轮与沿着旋转构件的外周方向而配置的多个轴承的啮合，以凸轮的轴或旋转构件的轴作为输入轴而传递动力的机构，该凸轮以鼓形凸轮(concave globoidal cam、roller gear cam)为代表且具有螺旋形状的凸轮肋，该旋转构件作为与该凸轮正交配置的另一方的轴。凸轮肋呈锥形形状，通过操作输入轴与输出轴的轴间距离，能够在轴承与凸轮肋的接触部产生基于楔效应的预压，并消除输入输出期间的间隙。另外，由于利用轴承的滚动接触向输出轴传递输入轴的扭矩，所以能够在没有间隙的状态下顺利地旋转，并进行抑制接触部的摩擦损失的高效率的扭矩传递。

专利文件1公开了由相当于凸轮的蜗杆和相当于旋转构件的辊齿轮构成的辊齿轮式减速装置。蜗杆具有2条肋，在一方的肋的两侧面实施避让槽加工，相当于辊齿轮的相互邻接的两个轴承的辊从动件与另一方的肋的两侧面接触而成为从两侧夹住该肋的状态，但是该辊从动件与一方的肋不接触，另外，肋的厚度在蜗杆任何位置都相同。

在先技术文献

专利文件

专利文件1：日本特开2000-158293号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在以往的辊齿轮凸轮机构中，在操作输入轴和输出轴的轴间距离并给予轴承与凸轮肋的接触部预压的机构上，以凸轮中央附近为界限，轴承将进行滚动接触的凸轮肋面从一方变为另一方，由此，轴承将相对于旋转构件的旋转方向反转。因此，在以往的辊齿轮凸轮机构中，需要在凸轮中央附近设置使轴承与凸轮肋不接触的区间，并在使轴承的惯性旋转一度停止的基础上，将轴承滚动接触的凸轮肋面从一方向变为另一方，使轴承相对于旋转构件的旋转方向反转。但是，若使凸轮以高速旋转，则位于凸轮中心附近的轴承与凸轮肋成为非接触，但是在通过轴承与肋的非接触区间的期间，有可能轴承的惯性旋转不会完全结束。这样的话，在伴随惯性旋转的轴承再次与凸轮肋接触的情况下，由于相对于轴承的惯性旋转方向凸轮肋在反方向上给予驱动力，所以存在产生滑动摩擦，且在轴承、凸轮肋的接触面上引起磨损、划伤等损伤的情况，越使凸轮高速旋转这种现象变得越显著。因此，这样的辊齿轮凸轮机构存在因凸轮而阻碍高速旋转这样的问题。

在专利文件1的辊齿轮式减速装置中，由于相当于凸轮的蜗杆的各肋的厚度在蜗杆的任何位置都相同，当相当于轴承的辊从动件相对于蜗杆进入时，存在辊从动件与肋的端部碰撞而在辊从动件、肋的接触面上引起磨损、损伤这样的问题。另外，若辊从动件相对于蜗杆进入，则在蜗杆的任何旋转角度位置肋都不得不与辊从动件接触成始终给予辊从动件相同的推压，所以存在无法平滑地起动辊从动件与肋的接触，并且，在辊从动件与肋接触的期间，产生滑动摩擦，且在辊从动件、肋的接触面上引起磨损、损伤这样的问题。

因此，本发明的目的在于解决上述问题点，提供一种没有间隙、具有高刚性、高传递性，且能够高速旋转的辊齿轮凸轮机构。

用于解决课题的手段

根据本发明，上述目的由辊齿轮凸轮机构达成，该辊齿轮凸轮机构具备：凸轮，所述凸轮具有螺旋形状的凸轮肋，且能够以凸轮轴线为中心而旋转；以及旋转构件，所述旋转构件能够以与凸轮轴线正交的旋转构件轴线为中心而旋转，且沿着所述旋转构件的外周方向而配置的多个轴承中的每一个轴承能够相对于凸轮肋滚动接触，其中，由多个轴承中的相邻的两个轴承构成的第一轴承对以夹持凸轮肋的方式与凸轮肋滚动接触，在通过凸轮以凸轮轴线为中心向一个方向旋转而向旋转构件传递凸轮的输入扭矩的情况下，或者在通过旋转构件以旋转构件轴线为中心向一个方向旋转而向凸轮传递旋转构件的输入扭矩的情况下，在第一轴承对与凸轮肋滚动接触的期间，第一轴承对的各轴承以相对于旋转构件分别向相反的一个方向旋转的方式，相对于凸轮肋滚动接触。

另外，上述目的的另一点由辊齿轮凸轮机构达成：凸轮肋具有第一端部、中央部、第二端部，且凸轮肋的厚度在从第一端部到朝向中央部的范围内增加。

另外，上述目的的另一点由辊齿轮凸轮机构达成：凸轮肋的厚度在从第二端部到朝向中央部的范围内增加。

另外，上述目的的另一点由辊齿轮凸轮机构达成：由多个轴承中的相邻的两个轴承构成的第二轴承对以夹持凸轮肋的方式与凸轮肋滚动接触。

另外，上述目的的另一点由辊齿轮凸轮机构达成：凸轮在设于凸轮肋之间的凸轮槽上，具有在凸轮以所述凸轮轴线为中心而旋转的情况下与多个轴承不接触的突起部。

另外，上述目的的另一点由辊齿轮凸轮机构达成：在突起部设有槽。

另外，上述目的的另一点由辊齿轮凸轮机构达成：多个轴承中的每一个轴承是辊从动件或者凸轮从动件。

另外，上述目的的另一点由辊齿轮凸轮机构达成：多个轴承中的每一个轴承是滚动接触的轴承或者滑动接触的轴承。

发明效果

如本发明那样，具有如下效果：通过轴承对以夹持凸轮肋的方式与凸轮肋滚动接触，无需如以往的辊齿轮凸轮机构那样在凸轮中央附近设置使轴承与凸轮肋成为非接触的区间且使轴承的惯性旋转一度停止，所以能够实现不会因以往那样的原因引起轴承以及凸轮肋的相互相对的接触面的磨损、损伤，就能够高速旋转的辊齿轮凸轮机构。

另外，如本发明那样具有如下效果：通过使凸轮肋的厚度在从凸轮肋的端部到朝向中央部的范围内增加，随着凸轮的旋转，轴承与凸轮肋之间的间隙逐渐变窄，能够平滑地起动轴承与凸轮肋的滚动接触，能够抑制轴承以及凸轮肋的相互相对的接触面的磨损、损伤，且能够得到平滑的旋转。如本发明那样具有如下效果：通过两对轴承对以夹持凸轮肋的方式与凸轮肋滚动接触，始终某一对轴承对夹持凸轮肋，与凸轮的旋转角度位置、旋转构件的旋转角度位置无关地没有间隙。

需要说明的是，本发明的其它的目的、特征以及优点可以从添加附图涉及的以下的本发明的实施例的记载中明确。

附图说明

图1是从本发明的辊齿轮凸轮机构的正面观察的概略图。

图2是从本发明的辊齿轮凸轮机构的侧面观察的概略图。

图3是从表示本发明的辊齿轮凸轮机构中的凸轮肋与轴承的接触状态的正面观察的放大概略图。

图4是从表示本发明的辊齿轮凸轮机构中的凸轮肋与轴承的接触状态的上面观察的放大概略图。

图5是表示本发明的辊齿轮凸轮机构中的凸轮肋与轴承的接触状态的展开图。

图6是从本发明的另一辊齿轮凸轮机构的正面观察的概略图。

图7是本发明的再一辊齿轮凸轮机构的局部立体图。

图8是从表示本发明的再一辊齿轮凸轮机构中的凸轮肋与轴承的接触状态的正面观察的放大概略图。

图9是从本发明的又一辊齿轮凸轮机构的正面观察的概略图。

图10是从本发明的又一辊齿轮凸轮机构的侧面观察的概略图。

图11是从使本发明的辊齿轮凸轮机构的凸轮为圆筒形凸轮(cylindrical cam、barrel cam)的情况下的正面观察的概略图。

图 12是从使本发明的辊齿轮凸轮机构的凸轮为大鼓形凸轮(globoidal cam)的情况下的正面观察的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明，但是本发明并不限定于上述实施例。

参照图1～12，对本发明的辊齿轮凸轮机构的实施例进行说明。图1、2分别表示从辊齿轮凸轮机构101的正面观察的概略图以及从侧面观察的概略图。辊齿轮凸轮机构101具备:凸轮102，具有螺旋形状的凸轮肋104，能够以凸轮轴线103为中心而旋转；以及旋转构件107，能够以与凸轮轴线103正交的旋转构件轴线108为中心而旋转，且沿着旋转构件107的外周方向而配置的多个轴承109(109a、109b、…)中的每一个轴承相对于凸轮肋104能够滚动接触。凸轮轴线103、旋转构件轴线108的任一方是输入轴，另一方是输出轴，其关系也可以是相反的。多个轴承109中的每一个轴承具备轴构件、能够沿着轴构件的外周面而旋转的外轮部等，并通过将轴构件嵌合于旋转构件107等沿着旋转构件107的外周方向而配置。通过使多个轴承109中的每一个轴承与凸轮肋104之间为滚动接触，能够提高从凸轮102或者旋转构件107输入的扭矩向输出轴侧的传递效率，并且能够延长辊齿轮凸轮机构101的寿命。另外，由于多个轴承109中的每一个轴承与凸轮肋104之间是线接触，所以相对于旋转构件107的旋转方向的外力具有高的刚性。

由多个轴承109中的相邻的两个轴承109a、109b或者相邻的两个轴承109c、109d构成的轴承对以夹持凸轮肋104的方式与凸轮肋104接触。即，由第一轴承109a、第二轴承109b构成的第一轴承对以夹持一连串的凸轮肋104中的一部分104a的方式与该一部分104a接触，或者由第三轴承109c、第四轴承109d构成的第二轴承对以夹持一连串的凸轮肋104中的一部分104b的方式与该一部分104b接触。并且，在凸轮102是输入侧的情况下，通过以凸轮轴线103为中心如箭头那样向一个方向旋转，将凸轮102的输入扭矩向旋转构件107传递，旋转构件107以旋转构件轴线108为中心如箭头那样旋转。在旋转构件107是输入侧的情况下，通过以旋转构件轴线108为中心如箭头那样向一个方向旋转，将旋转构件107的输入扭矩向凸轮102传递，凸轮102以凸轮轴线103为中心如箭头那样旋转。在上述情况下，在由第一轴承109a、第二轴承109b构成的第一轴承对与凸轮肋104接触的期间，第一轴承109a、第二轴承109b如箭头所示相对于旋转构件107分别向相反方向旋转，相对于凸轮肋104滚动接触。另外，在由第三轴承109c、第四轴承109d构成的第二轴承对与凸轮肋104接触的期间，第三轴承109c、第三轴承109d如箭头所示相对于旋转构件107分别向相反方向旋转，相对于凸轮肋104滚动接触。

使用图3、4进行更为详细的说明。图3表示辊齿轮凸轮机构101一个时刻的、从表示凸轮肋104与沿着旋转构件107的外周方向而配置的各轴承109a～109e的接触状态的正面观察的放大概略图，图4表示辊齿轮凸轮机构101的与图3相同时刻的、从表示凸轮肋104与各轴承109a～109e的接触状态的上面观察的放大概略图。由多个轴承109中的相邻的第一轴承109a、第二轴承109b构成的第一轴承对夹持作为一连串的凸轮肋104中的一部分的第一凸轮肋104a，且第一轴承109a、第二轴承109b分别与第一凸轮肋104a的第一凸轮肋面105、第二凸轮肋面106接触。另外，由多个轴承109中的相邻的第三轴承109c、第四轴承109d构成的第二轴承对夹持作为一连串的凸轮肋104中的一部分的第二凸轮肋104b，且第三轴承109c、第四轴承109d分别与第二凸轮肋104b的第一凸轮肋面105、第二凸轮肋面106接触。并且，在凸轮102以凸轮轴线103为中心如箭头那样向一个方向旋转的情况下，在第一轴承对与由第一凸轮肋104a、第二凸轮肋104b、第三凸轮肋104c构成的一连串的凸轮肋104接触的期间，第一轴承109a、第二轴承109b分别一边相对于旋转构件107向相反方向旋转(在图4中，第一轴承109a沿顺时针旋转，第二轴承109b沿逆时针旋转)，一边相对于凸轮肋104滚动接触。另外，在第二轴承对与由第一凸轮肋104a、第二凸轮肋104b、第三凸轮肋104c构成的一连串的凸轮肋104接触的期间，第三轴承109c、第四轴承109d也分别一边相对于旋转构件107向相反方向旋转(在图4中，第三轴承109c沿顺时针旋转，第四轴承109d沿逆时针旋转)，一边相对于凸轮肋104滚动接触。

另外，在凸轮102以凸轮轴线103为中心向与箭头相反的方向旋转的情况下，在第一轴承对与凸轮肋104接触的期间，第一轴承109a、第二轴承109b分别一边相对于旋转构件107向相反方向旋转(这种情况下，第一轴承109a沿逆时针旋转，第二轴承109b沿顺时针旋转，且与图4为相反方向的旋转)，一边相对于凸轮肋104滚动接触。另外，在第二轴承对与凸轮肋104接触的期间，第三轴承109c、第四轴承109d也分别一边相对于旋转构件107向相反方向旋转(这种情况下，第三轴承109c沿逆时针旋转，第四轴承109d沿顺时针旋转，且与图4为相反方向的旋转)，一边相对于凸轮肋104滚动接触。

如上述那样的凸轮肋104与多个轴承109的接触状态无论在凸轮102作为输入侧使旋转构件107旋转的情况下还是在旋转构件107作为输入侧使凸轮102旋转的情况下，均为相同的状态。

如此，在凸轮102向一个方向旋转的情况下，在各轴承109a～109d与凸轮肋104接触的期间，无需使各轴承109a～109d的相对于旋转构件107的旋转停止，各轴承109a～109d相对于旋转构件107仅向一个方向旋转，所以能够实现不用引起各轴承109a～109d以及凸轮肋104相互相对的接触面的磨损、损伤，就能够高速旋转的辊齿轮凸轮机构。另外，由于第一轴承对或者第二轴承对以夹持凸轮肋104的方式与凸轮肋104接触，所以能够实现没有间隙的辊齿轮凸轮机构101。需要说明的是，相对于凸轮肋104不再接触的轴承109e可以利用惯性相对于旋转构件107旋转，也可以不旋转。

另外，图5表示在辊齿轮凸轮机构101中从表示由第一凸轮肋104a、第二凸轮肋104b、第三凸轮肋104c构成的一连串的凸轮肋104与各轴承109a～109e的接触状态的上面观察的展开图。横轴表示凸轮102的凸轮轴线103方向的位置，纵轴表示凸轮102的旋转角度。如图5所示，凸轮肋104具有第一端部(A点)、中央部(B点～E点)、第二端部(F点)，凸轮肋104的厚度也可以随着从第一端部(A点)朝向中央部(B点～E点)去而增加。利用伴随凸轮102的旋转产生的旋转构件107的旋转或者旋转构件107自身的旋转，进入到凸轮肋104的第一轴承对的第一轴承109a以及第二轴承109b在凸轮肋104的第一端部(A点)不接触(不接触区间轴承)。这是因为在第一端部(A点)的凸轮肋104的厚度比中央部(B点～E点)的凸轮肋104的厚度小。若凸轮102的旋转进一步进行，则由于随着从A点朝向B点去而凸轮肋104的厚度逐渐变大，所以第一轴承109a与第一凸轮肋面105的间隙、以及第二轴承109b与第二凸轮肋面106的间隙逐渐变小(间隙减少区间轴承)。若凸轮102的旋转进一步进行而第一轴承对到达B点，则第一轴承109a与第一凸轮肋面105的间隙、以及第二轴承109b与第二凸轮肋面106的间隙消失，成为所谓的负间隙状态(完全负间隙位置轴承)。并且，在从B点到E点的范围内，第一轴承对(109a、109b)或者第二轴承对(109c、109d)以夹持凸轮肋104的方式与凸轮肋104滚动接触(接触区间轴承)。如此，通过设置使轴承109与凸轮肋104的间隙逐渐减小的从A点开始到B点为止的间隙减少区间，能够平滑地起动轴承109与凸轮肋104的滚动接触，能够抑制轴承109以及凸轮肋104的相互相对的接触面的磨损、损伤。并且，间隙减少区间以及轴承109与凸轮肋104之间的负间隙量被确定成，一边极力抑制滑动摩擦，一边能够以最小限度的凸轮的旋转角度范围使轴承109向旋转状态转变。

而且，如图5所示，凸轮肋104的厚度也可以随着从第二端部(F点)朝向中央部(B点～E点)去而增加。如此，不只是从A点到B点，通过从F点到E点也设置使轴承109与凸轮肋104的间隙逐渐减小的间隙减少区间，在凸轮102或者旋转构件107沿任何方向旋转而相互传递扭矩的情况下，都能够平滑地起动轴承109与凸轮肋104的滚动接触，能够抑制轴承109以及凸轮肋104的相互相对的接触面的磨损、损伤。需要说明的是，在凸轮102只向一个方向旋转的情况下，也可以与其旋转相应地，在从A点到B点或者从F点到E点的凸轮肋104的端部设置使轴承109与凸轮肋104的间隙逐渐减小的间隙减少区间。

另外，也可以是第一轴承对(109a、109b)以及第二轴承对(109c、109d)以夹持凸轮肋104的方式与凸轮肋104接触。即，如图5所示，也可以在凸轮102的旋转角度中设置两对轴承对夹持凸轮肋104的重叠区间，以使第一轴承对(109a、109b)在从B点到C点的范围内分别与凸轮肋104的第一凸轮肋面105、第二凸轮肋面106接触，且第二轴承对(109c、109d)在从D点到F点的范围内分别与凸轮肋104的第一凸轮肋面105、第二凸轮肋面106接触。通过像这样设置重叠区间，在由第二轴承对(109c、109d)对凸轮肋104的夹持结束之前，开始由第一轴承对(109a、109b)对凸轮肋104的夹持，必定一对轴承对夹持着凸轮肋104，所以能够实现基于凸轮102以及旋转构件107的旋转角度位置的没有间隙的辊齿轮凸轮机构101。

图6表示从另一辊齿轮凸轮机构101的正面观察的概略图。如图6所示，凸轮102也可以在设于螺旋形状的凸轮肋104之间的凸轮槽110上，在凸轮102以凸轮轴线103为中心而旋转的情况下不与多个轴承109接触而在凸轮肋104与多个轴承109中的每一个轴承不干涉的位置具有突起部111。通过像这样凸轮102具有突起部111，在辊齿轮凸轮机构101中，能够作为配重使旋转平衡提高。

图7、8分别表示再一辊齿轮凸轮机构的局部立体图以及从表示凸轮肋与轴承的接触状态的正面观察的放大概略图。如图7、8所示，也可以在配置于凸轮槽110的凸轮肋104与多个轴承109中的每一个轴承不干涉的位置的突起部111，以相对于多个轴承109中的每一个轴承供给/保持润滑油为目的，设置槽112等那样的形状。

图9、10分别表示从又一辊齿轮凸轮机构101的正面观察的概略图以及从侧面观察的概略图。图7、8所示的辊齿轮凸轮机构101与图1、2所示的辊齿轮凸轮机构101的差异在于使凸轮肋104的螺旋形状的卷绕方向相反。通过像这样使螺旋形状卷绕方向相反，即使在图1、2以及图7、8的凸轮102以凸轮轴线103为中心沿同样的箭头方向旋转的情况下，也能够分别使旋转构件107以旋转构件轴线108为中心向相反方向旋转(旋转构件107在图1中沿逆时针旋转，在图7中沿顺时针旋转)。

多个轴承109中的每一个轴承也可以是辊从动件或者凸轮从动件。

多个轴承109中的每一个轴承具备轴构件、能够沿着轴构件的外周面而旋转的外轮部等，但是既可以是在轴构件与外轮部之间包含滚子等的滚动接触的轴承，也可以是不包含滚子等的滑动接触的轴承。需要说明的是，若在配置于凸轮槽110的凸轮肋104与多个轴承109中的每一个轴承不干涉的位置的突起部111预先设置槽112等形状，则能够从保持有润滑油的槽112相对于多个轴承109中的每一个轴承供给润滑油而进一步抑制外轮部与凸轮肋104之间的摩擦。

凸轮102并不仅限定于图1～10那样的鼓形凸轮，也可以是图11所示的圆筒形凸轮(cylindrical cam、barrel cam)113、图12所示的大鼓形凸轮(globoidal cam)114等具有螺旋形状的凸轮肋的其它的凸轮。需要说明的是，即使是圆筒形凸轮、大鼓形凸轮，动作也与上述相同。

凸轮102与旋转构件107的位置关系根据凸轮102、113、114的形状，不只是与旋转构件107外接，也可以内接。

上述记载是对特定的实施例而完成的，但是本发明并不限定于此，在本发明的原理和添加的权利要求书的范围内能够进行的各种变更以及修正对于本领域技术人员来说是显然的。

附图标记说明

101 辊齿轮凸轮机构

102 凸轮

103 凸轮轴线

104 凸轮肋

104a 第一凸轮肋

104b 第二凸轮肋

104c 第三凸轮肋

105 第一凸轮肋面

106 第二凸轮肋面

107 旋转构件

108 旋转构件轴线

109 轴承

109a 第一轴承

109b 第二轴承

109c 第三轴承

109d 第四轴承

109e 第五轴承

110 凸轮槽

111 突起部

112 槽

113 圆筒形凸轮

114 大鼓形凸轮