变速器和致动器的制作方法

本发明涉及变速器和致动器。

背景技术：

在日本公开公报第2005-308131号公报中公开了如下的杯型波动齿轮装置，该杯型波动齿轮装置具有：刚性内齿轮；杯形状的挠性外齿轮，其以同轴状态配置在该杯型波动齿轮装置的内侧；以及椭圆形轮廓的波动发生器，其嵌入于该杯型波动齿轮装置的内侧。该杯型波动齿轮装置中的波动发生器具有：凸轮板，其呈椭圆形轮廓；插头，该凸轮板以同轴状态固定于该插头；以及波形轴承，其安装于凸轮板的外周面。在插头的中心形成有能够供输入轴嵌入固定的轴孔。

当将输入轴压入于插头的轴孔中时，有可能输入轴的外周形状转印到插头而使插头的外周部变形。由于挠性外齿轮根据插头的外周部的形状而变形，因此当插头的外周部变形时，有可能刚性内齿轮与挠性外齿轮的啮合精度恶化。

技术实现要素：

本发明的一个方式的变速器具有：第一轴，其能够绕以在一个方向上延伸的中心轴线为中心的周向旋转；第二轴，其能够绕周向旋转并且在所述中心轴线所延伸的轴向上与所述第一轴并列配置；外壳，其在内部收纳有具有内齿部的内齿轮；环状的外齿轮，其具有与所述内齿部部分地啮合的外齿部并且该外齿轮与所述第二轴连接；凸轮，其具有收纳所述第一轴的一部分的连接孔，该凸轮与所述第一轴一体地旋转；以及轴承，其配置在所述外齿轮的内周面与所述凸轮的外周面之间，所述凸轮在所述连接孔的内周面上具有沿以所述中心轴线为中心的径向凹陷的凹部，所述凹部的至少一部分与所述外齿部在径向上对置。

本发明的一个方式的致动器具有所述变速器和与所述第一轴或所述第二轴连接的旋转电力机械。

根据本发明，能够抑制凸轮的变形，从而能够抑制内齿轮与外齿轮的啮合精度的恶化。

参照附图并通过以下对优选实施方式的详细的说明，本发明的上述以及其他的要素、特征、步骤、特点和优点将会变得更加清楚。

附图说明

图1是示出实施方式的致动器的外观结构的立体图。

图2是实施方式的致动器的侧视剖视图。

图3是示出凸轮的外形的一例的立体图。

图4是示出外齿轮的外形的一例的立体图。

图5是示出内齿轮的外形的一例的立体图。

图6是示出实施方式的减速器的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。

图7是示出实施方式的减速器的第一变形例的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。

图8是示出实施方式的减速器的第二变形例的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。

图9是示出实施方式的减速器的第三变形例的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。

图10是示出实施方式的减速器的第四变形例的第一轴的结构的分解立体图。

图11是示出实施方式的减速器的第五变形例的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。

图12是示出挠性联轴器的结构的一例的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的详细进行说明。

【1.致动器的整体结构】

图1是示出本实施方式的致动器的外观结构的立体图，图2是本实施方式的致动器的侧视剖视图。如图1和图2所示，致动器100具有马达(旋转电力机械)200和减速器(变速器)300。另外，旋转电力机械不限于马达，也可以是发电机，也可以是既作为马达也作为发电机而发挥功能的电动发电机。另外，变速器不限于减速器，也可以是增速器。

【2.马达的结构】

参照图2对马达200的结构进行说明。马达200对作为旋转轴线的第一轴110进行旋转驱动。马达200具有固定于第一轴110的转子210和包围转子210的圆环状的定子220。在该例子中，转子210是励磁，定子220是电枢。另外，也可以是，转子210是电枢，定子220是励磁。在以下的说明中，将第一轴110的中心轴线111的轴向也称为“x方向”，将以中心轴线111为中心的周向也称为“θ方向”，将以中心轴线111为中心的径向也称为“r方向”。

转子210具有圆筒状的轭211、固定于轭211的外周面的永磁铁212。在轭211中收纳有第一轴110的x方向的一部分，轭211固定于第一轴110。在轭211的外周设置有永磁铁212。永磁铁212是被磁化成s极和n极在θ方向上交替排列并且其间隔为等间隔的环形磁铁。永磁铁212的一个磁极定位在r方向外侧的面、即与定子220对置的面。

定子220具有铁芯221和多个线圈222。铁芯221是软磁性体，具有多个齿224。多个齿224在θ方向上等间隔地排列。各齿224朝向中心轴线111在r方向上延伸。线圈222的数量与齿224的数量相同。

线圈222的数量、即槽数与永磁铁212的数量、即极数不同。例如，在三相马达的情况下，槽数为3的倍数。另外，极数为偶数。

马达200还具有壳体230和罩240。壳体230具有筒部231和板状的盖部232。筒部231在内部具有圆柱状的空间，筒部231的一端、在图2的例子中是x方向的端部被盖部232封闭。壳体230收纳转子210和定子220。

壳体230的筒部231的内径为与铁芯221的外形大致相同的大小，例如通过粘接剂将铁芯221固定在筒部231的内周面。由此，在壳体230的内周面固定有定子220。盖部232在r方向中心部具有圆形的孔233。孔233的直径比第一轴110大，第一轴110贯通孔233。在孔233的周围安装有圆环状的轴承234，轴承234将第一轴110支承为能够旋转。

壳体230的外形在沿x方向观察时是组合了半圆和矩形的形状。即，壳体230在沿x方向观察时具有半圆的半圆部235和矩形的凸缘部236。半圆部235的半圆的外形为与内周面同心的圆。即，半圆部235的外形是以第一轴110的中心轴线为中心的半圆的圆弧面。另一方面，凸缘部236具有两个在r方向上延伸的直角的角部237，在各个角部237上通过螺栓与减速器300连结。

罩240是直径比壳体230的圆形的开口稍大的圆板。罩240固定于壳体230的开口，并封闭开口。在罩240的r方向中心部设置有圆形的孔241，在该孔241中安装有圆环状的轴承242。轴承242将第一轴110支承为能够旋转。

在上述那样的结构的马达200中，当对作为电枢的定子220的各线圈222施加电流时，因电磁感应作用使第一轴110向θ方向旋转。

【3.减速器的结构】

参照图2，对减速器300的结构进行说明。减速器300是从第一轴110向作为在x方向上延伸的旋转轴线的第二轴120变速地传递旋转的波动齿轮装置。减速器300具有外壳301、内齿轮302、外齿轮303以及波动发生器310。

第一轴110从罩240沿x方向延伸，在第一轴110的一端连接有波动发生器310。波动发生器310具有凸轮304和挠性轴承305。

在第一轴110的一端部固定有凸轮304。图3是示出凸轮304的外形的立体图。凸轮304具有在x方向上并列的小径部341和大径部342。小径部341和大径部342的外形是以第一轴110的中心轴线111为中心的圆形，大径部342的外径比小径部341的外径大。大径部342配置在比小径部341靠近马达200的位置。在大径部342的外周部设置有椭圆状的缺口部343，在该缺口部343安装有挠性轴承305(参照图2)。

在凸轮304的r方向中央设置有连接孔344。在连接孔344中收纳有第一轴110的一端，第一轴110的一端固定于连接孔344(参照图2)。由此，凸轮304与第一轴110一体地向θ方向旋转。

图4是示出外齿轮303的外形的立体图。外齿轮303是x方向的一端闭合而另一端开口的杯状的外齿轮。即，外齿轮303具有圆筒部331和圆板状的盖部332，盖部332封闭圆筒部331的一端。圆筒部331是碳钢等金属的薄的圆筒，具有挠性。圆筒部331在另一端、即靠近马达200的端部的外周具有外齿部333。

第二轴120从盖部332的x方向的两面中的与设置有圆筒部331的面相反的一侧的面的r方向中心沿x方向延伸。外齿轮303与第一轴110配置在同轴上，第二轴120与第一轴110在同轴上并列(参照图2)。第二轴120固定于圆筒部331，与圆筒部331一体地向θ方向旋转。

参照图2。凸轮304收纳在外齿轮303的圆筒部331。挠性轴承305配置在外齿轮303的圆筒部331的内周面与凸轮304的缺口部343(外周面)之间。由此，外齿轮303和凸轮304能够向θ方向相对地旋转。挠性轴承305具有：外圈部件351和内圈部件352，它们具有挠性；以及多个球353，它们收纳在该外圈部件351和内圈部件352之间，该挠性轴承305能够在r方向上变形。

凸轮304是碳钢等金属制的块，具有高的刚性。因此，安装在凸轮304上的挠性轴承305嵌合在凸轮304的缺口部343的外周面而变形为椭圆形。另外，由于外齿轮303的内周面与挠性轴承305接触，因此外齿轮303的圆筒部331嵌入于挠性轴承305的外周面而变形成椭圆形。

外壳301与马达200的壳体230相同地在沿x方向观察时具有组合了半圆和矩形的形状(参照图1)。即，外壳301在沿x方向观察时具有半圆的半圆部311和矩形的凸缘部312。半圆部311的直径与壳体230的半圆部235的直径相同，凸缘部312具有两个在r方向上延伸的直角的角部313。外壳301的凸缘部312的形状和壳体230的凸缘部236的形状彼此适合，凸缘部312和凸缘部236通过螺栓而彼此固定。

另外，如图2所示，外壳301在内部具有圆形剖面的空间，在该空间内收纳内齿轮302。图5是示出内齿轮302的外形的一例的立体图。内齿轮302的形状为圆环状，被压入于外壳301的内部空间，外壳301和内齿轮302彼此固定。在内齿轮302的内周设置有内齿部321。

参照图2。在内齿轮302的内侧配置有外齿轮303。外齿轮303像上述那样在沿x方向观察时变形成椭圆形。因此，外齿轮303的外齿部333中的长轴部分的齿与内齿轮302的内齿部321啮合，外齿部333中的短轴部分的齿与内齿部321分离。

内齿轮302的内齿部321的齿数与外齿轮303的外齿部333的齿数不同。例如，在将n设为正的整数时，内齿部321的齿数比外齿部333的齿数多2n。当第一轴110旋转时，凸轮304与第一轴110一体地旋转。随着凸轮304的旋转，外齿轮303弹性变形，椭圆形的长轴旋转。由此，外齿部333与内齿部321的啮合位置在θ方向上移动。即，波动发生器310以使内齿轮302与外齿轮303的啮合位置在θ方向上变化的方式根据第一轴110的旋转使外齿轮303变形。当第一轴110旋转1圈时，根据内齿部321与外齿部333的齿数的差使外齿轮303向θ方向旋转。由此，第一轴110的旋转被变速并被传递到第二轴120。

在外壳301上安装有轴承306，轴承306将第二轴120支承为能够绕中心轴线111旋转。另外，在第二轴120上，以与轴承306在x方向上并列的方式安装有垫圈307和圆板状的板部件308。

【4.齿轮机构的构造】

图6是示出本实施方式的减速器的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。凸轮304具有在x方向上延伸的连接孔344，在连接孔344中收纳有第一轴110的一端。在凸轮304的连接孔344的内周面上设置有向r方向凹陷的凹部345。凹部345在凸轮304的连接孔344的内周面的θ方向整周范围内设置成圆环状。

在图6中示出了凹部345的一例。在该例子中，凹部345设置在凸轮304的x方向两端之间。即，凹部345设置在连接孔344的x方向中间部分。更详细地说，凹部345设置在凸轮304的大径部342。

凹部345与外齿轮303的外齿部333在r方向上对置。更详细地说，在图6所示的例子中，凹部345与外齿部333的一部分在r方向上对置。即，外齿部333位于从凹部345的位置沿r方向延伸的直线上。换言之，凹部345在x方向上的范围与外齿部333在x方向上的范围重合。

收纳第一轴110之前的连接孔344的直径比第一轴110的直径稍小。第一轴110压入于这样的尺寸的连接孔344中，第一轴110与凸轮304连接。在圧入第一轴110时，有可能第一轴110的外周形状被转印到凸轮304而使凸轮304的外周形状稍微变形。但是，在凹部345在x方向上的范围内，凸轮304与第一轴110不接触，防止了第一轴的外周形状被转印到凸轮304。因此，在凹部345在x方向上的范围内，抑制了凸轮304的外周形状的变形。

在凹部345与外齿部333之间设置有挠性轴承305。即，挠性轴承305与凹部345和外齿部333分别在r方向上对置。因此，在抑制了凸轮304的外周形状的变形的部分设置有挠性轴承305，外齿部333经由挠性轴承305而以适于凸轮304的外周形状的方式变形成椭圆形。因此，抑制了第一轴110的外周形状给外齿部333的形状带来的影响，从而抑制了内齿轮302与外齿轮303的啮合精度的恶化。

凹部345的深度、即在r方向上的长度为凸轮304的与挠性轴承305接合的接合部位、即设置有缺口部343的部位的r方向的最大厚度的一半以下。由此，凸轮304的设置有凹部345的部分的r方向的厚度不会变得过小，而能够确保凸轮304的机械强度。

【5.变形例】

以下，对本实施方式的减速器的变形例进行说明。

【5-1.第一变形例】

图7是示出实施方式的减速器的第一变形例的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。在本例中，在外齿轮303中，外齿部333从开口端在x方向上以隔开距离的方式设置。另外，在凸轮304中，凹部345设置在小径部341和大径部342的x方向的范围。凹部345的一部分与整个外齿部333在r方向上对置。即，外齿部333在x方向上的范围包含于凹部345在x方向上的范围。

由此，由第一轴110导致的凸轮304的外周变形不会给整个外齿部333的形状带来影响。因此，能够进一步抑制内齿轮302与外齿轮303的啮合恶化。

【5-2.第二变形例】

图8是示出实施方式的减速器的第二变形例的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。在本例中，在外齿轮303中，外齿部333设置在开口端部。另外，在凸轮304中，凹部345设置在从连接孔344的x方向的中途部位至大径部342侧的端部346的范围。即，凹部345在凸轮304的大径部342侧的端部346开口。第一轴110在包含端部346的范围内在x方向上延伸。

由此，在到设置有凹部345的凸轮304的大径部342侧的一端为止的范围内，第一轴110与凸轮304不接触，从而能够进一步抑制凸轮304的外周形状的变形。另外，由于连接孔344在凸轮304的大径部342侧的一端较大地开口，因此第一轴110与凸轮304的连接变得容易。

【5-3.第三变形例】

图9是示出实施方式的减速器的第三变形例的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。在本例中，在凸轮304的连接孔344的内周面设置有在x方向上并列的多个凹部345。各凹部345与外齿部333在r方向上对置。

由此，能够进一步抑制凸轮304的外周形状的变形。另外，由于连接孔344中的与第一轴110的接触部分较少，因此第一轴110与凸轮304的连接变得容易。

【5-4.第四变形例】

图10是示出实施方式的减速器的第四变形例的第一轴的结构的分解立体图。本例中的第一轴110具有第一轴部141、第二轴部142以及挠性联轴器143。第一轴部141的一端收纳于凸轮304的连接孔344中而与凸轮304连接。第二轴部142固定于马达200的转子210中的轭211。挠性联轴器143连结第一轴部141和第二轴部142。

挠性联轴器143是具有第一部件144、第二部件145以及第三部件146的十字滑块联轴器，将两个轴连结成能够允许旋转中心错开而进行旋转。第一部件144是圆板状的部件，在一个面上与第一轴部141的端面连接，在另一个面上具有r方向上较长的键144a。第二部件145是直径与第一部件144相同的圆板状的部件，在一个面上具有r方向上较长的键槽145a。第二部件145配置成其一个面与第一部件144的另一个面相面对，键144a与键槽145a嵌合。键槽145a的宽度比键144a的宽度稍大，第一部件144和第二部件145能够沿着键144a在r方向上相对地滑动。

另外，第二部件145在另一个面上具有r方向上较长的键槽145b。键槽145b延伸的方向与键槽145a延伸的方向垂直。第三部件146是圆板状的部件，在一个面上具有r方向上较长的键146b。第三部件146配置成其一个面与第二部件145的另一个面相面对，键槽145b与键146b嵌合。键槽145b的宽度比键146b的宽度稍大，第二部件145和第三部件146能够沿着键146b在r方向上相对地滑动。第三部件146在另一个面上与第二轴部142的端面连接。

通过上述那样的结构，即使在第一轴部141与第二轴部142之间产生了旋转中心的错开，第一部件144、第二部件145以及第三部件146彼此在r方向上滑动而吸收旋转中心的错开，在第一轴部141和第二轴部142之间传递旋转。由此，不要求第一轴部141与第二轴部142的高精度的旋转中心对准，而提高了组装作业性。另外，挠性联轴器143不限于十字滑块联轴器，也可以是弹簧式挠性联轴器等其他构造的挠性联轴器。

【5-5.第五变形例】

图11是示出实施方式的减速器的第五变形例的齿轮机构的结构的局部放大侧视剖视图。在本例中，第一轴110具有轴体110a以及设置于轴体110a的一端部的挠性联轴器153。

挠性联轴器153是具有第一部件154、第二部件155以及第三部件156的十字滑块联轴器，将第一轴110和凸轮354连结成能够允许旋转中心错开而进行旋转。图12是示出挠性联轴器153的结构的分解立体图。第一部件154是圆环状的部件，在中心具有连接孔157。在连接孔157中压入有轴体110a的一端部。另外，第一部件154在一个面上具有r方向上较长的键154a。

第二部件155是圆环状的部件。第二部件155的外径与第一部件154的外径相同，内径比第一部件154的内径稍大。即，第二部件155具有比轴体110a的直径大的孔158(参照图11)。另外，第二部件155在一个面上具有r方向上较长的键槽155a。第二部件155配置成其一个面与第一部件154的一个面相面对，键154a与键槽155a嵌合。键槽155a的宽度比键154a的宽度稍大，第二部件155能够相对于第一部件154沿着键154a在内周面与第一轴110不发生干涉的范围内在r方向上滑动。

另外，第二部件155在另一个面上具有r方向上较长的键槽155b。键槽155b延伸的方向与键槽155a延伸的方向垂直。

第三部件156是具有大径部160和小径部161的环状部件，具有直径比第一轴110的直径大的圆形的孔159(参照图11)。大径部160和小径部161均为圆环状，大径部160的外径比小径部161的外径大。孔159设置成贯通大径部160和小径部161这两者。另外，第三部件156在大径部160的端面具有键156a。第三部件156配置成其大径部160的端面与第二部件155的另一个面相面对，键156a与键槽155b嵌合。键槽155b的宽度比键156a的宽度稍大，第二部件155和第三部件156能够沿着键槽155b在内周面与第一轴110不发生干涉的范围内在r方向上相对地滑动。

如图11所示，凸轮354的外形为椭圆的环状，具有圆形的连接孔355。凸轮354具有在x方向上并列的小径部356和大径部357。小径部356和大径部357的外形为以第一轴110的中心轴线111为中心的圆形，大径部357的外径比小径部356的外径大。大径部357配置在比小径部356靠近马达200的位置。在大径部357的外周部设置有椭圆状的缺口部359，在该缺口部359安装有挠性轴承305。凸轮354配置成其小径部356侧的端面与第三部件156的大径部160的端面接触，在连接孔355中收纳有小径部161。在凸轮354的连接孔355的内周面设置有向r方向凹陷的凹部358。凹部358在凸轮354的连接孔355的内周面的θ方向整周范围内设置成圆环状。

在图11中示出了凹部358的一例。在该例子中，凹部358设置在凸轮354的x方向两端之间。即，凹部358设置在连接孔355的x方向中间部分。更详细地说，凹部358设置在与凸轮354的缺口部359的至少一部分在r方向上重叠的位置。

凹部358与外齿轮303的外齿部333在r方向上对置。更详细地说，在图11所示的例子中，凹部358与外齿部333的一部分在r方向上对置。即，外齿部333位于从凹部358的位置沿r方向延伸的直线上。换言之，凹部358在x方向上的范围与外齿部333在x方向上的范围重合。

收纳第三部件156的小径部161之前的连接孔355的直径比小径部161的外径稍小。小径部161压入于连接孔355中，第三部件156与凸轮354连接。在压入小径部161时，有可能小径部161的外周形状被转印到凸轮354而使凸轮354的外周形状稍微变形。但是，在凹部358在x方向上的范围内，凸轮354与小径部161不接触，防止了小径部161的外周形状被转印到凸轮354。因此，在凹部358在x方向上的范围内，抑制了凸轮354的外周形状的变形。

在凹部358与外齿部333之间设置有挠性轴承305。即，挠性轴承305与凹部358和外齿部333分别在r方向上对置。因此，在抑制了凸轮354的外周形状的变形的部分设置有挠性轴承305，外齿部333经由挠性轴承305而与凸轮354的外周形状对应地变形成椭圆形。因此，抑制了小径部161的外周形状给外齿部333的形状带来的影响，从而抑制了内齿轮302与外齿轮303的啮合精度的恶化。

凹部358的深度、即在r方向上的长度为凸轮354的与挠性轴承305接合的接合部位、即设置有大径部357的部位的r方向的最大厚度的一半以下。由此，凸轮354的设置有凹部358的部分的r方向的厚度不会变得过小，而能够确保凸轮354的机械强度。

通过上述那样的结构，即使在第一轴110与凸轮354之间产生了旋转中心的错开，第一部件154、第二部件155以及第三部件156彼此在r方向上滑动而吸收旋转中心的错开，在第一轴110和凸轮354之间传递旋转。由此，不要求第一轴110与凸轮354的高精度的旋转中心对准，而提高了组装作业性。另外，挠性联轴器153不限于十字滑块联轴器，也可以是弹簧式挠性联轴器等其他构造的挠性联轴器。

【5-6.其他变形例】

在上述的实施方式中，对在作为旋转电力机械的一例的马达200上连接有第一轴110的结构的致动器100进行了说明。但是，致动器不限于该结构。也可以在第一轴110上连接有作为旋转电力机械的另一例的发电机。另外，也可以在马达、发电机、或者电动发电机那样的旋转电力机械上连接有第二轴120。

【6.补充说明】

另外，本次公开的实施方式在所有方面应该被认为是例示的而并不是限制性的。本发明的范围由权利要求书表示，意味着包含有与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。