摆动内啮合型行星齿轮装置及其耐久性提高方法 【技术领域】
本发明涉及摆动内啮合型行星齿轮装置及其耐久性提高方法，这种装置具有这样的变换机构，即、通过具有次摆线齿形的齿轮和具有圆弧齿形的齿轮之间的摆动内啮合，与齿轮之间的啮合相关、将滑动接触变换成转动接触。
背景技术
以前，已知有多种将电动机等的输入旋转、经减速或加速之后传递给对方构件的动力传递装置。其中，一种使用具有次摆线齿形的齿轮和具有圆弧齿形的齿轮的动力传递装置也是早已知道。这种动力传递装置有两种情形，即、使具有次摆线齿形的外齿轮与具有圆弧齿形(销)的内齿轮进行摆动内啮合的场合、和使具有次摆线齿形的内齿轮与具有圆弧齿形(销)的外齿轮进行摆动内啮合的场合。虽然在该动力传递装置中，具有次摆线齿形的齿轮和具有圆弧齿形的齿轮是通过转动接触来传递动力，但是该齿形的结构容易同时发生滑动。因此，在具有次摆线齿形的齿轮和具有圆弧齿形的齿轮之间进行润滑时，需使用与专门在通过滑动接触进行动力传递的、具有渐开线齿形地齿轮中使用的润滑脂不同的特殊润滑脂。
以前，作为适用于上述次摆线齿形和圆弧齿形中的润滑脂，例如使用了专利专利文献1记载的润滑脂(阿尔巴尼亚RA，日本昭和贝壳石油株式会社制)。其理由是，阿尔巴尼亚RA(日本昭和贝壳石油株式会社制)与其他润滑脂相比较能延续使用约2～10倍的时间，即使在次摆线齿形和圆弧齿形的齿轮部分长时间使用，也不会出现妨碍动作那样程度的损伤。
专利文献1：
日本专利公报特开2001-17344号
本发明人对上述润滑脂进行了长寿命化原因的详细研究，发现了作为防锈剂添加的亚硝酸钠，还具有防锈剂以外的、使该次摆线齿形和圆弧齿形的部分寿命增加的效果。
但是，据说亚硝酸钠与某种化学物质起反应而生成有致癌性的亚硝酸胺，所以有可能在不久的将来，以欧洲为中心的一些国家对它的使用要进行严格地限制。此外，亚硝酸钠本身就有毒性，譬如在日本，在水质污染防止法中的排水限制项目中列出，此外，有的自治体作为从特定单位排放到公共下水道或流域下水道中的下水的水质基准、设定了亚硝酸钠等亚硝酸性氮的上限。因此，从公众卫生和环境保护的观点出发，不希望使用上述的含有亚硝酸钠的润滑脂。
【发明内容】
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而作出的，其目的是提供一种使用次摆线齿形的齿轮和圆弧齿形的齿轮的动力传递装置及其耐久性提高方法，即使不使用添加了亚硝酸钠的润滑脂，也能维持长寿命和高效率。
本发明人为了达到上述目的重复地进行了精心的研究，结果发现，即使不使用含亚硝酸钠的润滑脂，如果使用含有由特定成分调制的化学物质、且具有特定性质的润滑脂，也能使具有次摆线齿形的齿轮和具有圆弧齿形的齿轮的寿命增加，由此作出了本发明。
即、本发明的动力传递装置是摆动内啮合型行星齿轮装置，包括：外齿轮；以及内齿轮，与所述外齿轮的齿数差很小；通过该外齿轮或内齿轮的任意一方相对于另一方进行摆动旋转，对输入轴的旋转进行减速，并且由输出轴取出减速输出，其中，上述外齿轮和上述内齿轮中的一方的齿形是次摆线齿形、另一方的齿形是圆弧齿形；在上述外齿轮和上述内齿轮之间充填着至少含有基油和增稠剂的润滑脂，上述基油在温度100℃时的动黏度不小于10mm2/s，上述增稠剂是由己二酸合成的锂复合物。
由于该摆动内啮合型行星齿轮装置具有这样的结构，因而能达到与使用含亚硝酸钠的润滑脂时相同程度或比其还长的长寿命。虽然它的作用不很清楚，但认为一个主要的原因是，高温下动黏度较高的基油能在次摆线齿形的表面上形成足够厚的膜，因而有保护该齿形表面不被氧化等的作用；将己二酸作为原料的锂复合物，利用其特有的纤维状结构对该基油进行了保护，所以，即使在齿轮彼此之间的接触和进一步的摩擦的作用下，仍然能保持基油的高黏度性，即仍然能保持基油的足够厚的膜。而且，其作用还不限于这些。
本发明的摆动内啮合型行星齿轮装置，当基油在温度40℃时的动黏度不小于50mm2/s时能连续地进行更长时间的运转；当基油在温度40℃时的动黏度不小于100mm2/s时能进一步连续地进行更长时间的运转。
本发明的摆动内啮合型行星齿轮装置的耐久性试验方法，所述摆动内啮合型行星齿轮装置包括：外齿轮；以及内齿轮，与所述外齿轮的齿数差很小；通过该外齿轮或内齿轮的任意一方相对于另一方进行摆动旋转，对输入轴的旋转进行减速，并且由输出轴取出减速输出，其中，在所述摆动内啮合型行星齿轮装置中，上述外齿轮和上述内齿轮中的一方的齿形是次摆线齿形、另一方的齿形是圆弧齿形；在所述摆动内啮合型行星齿轮装置的上述外齿轮和上述内齿轮之间充填着至少含有基油和增稠剂的润滑脂，上述基油在温度100℃时的动黏度不小于10mm2/s，上述增稠剂是由己二酸合成的锂复合物。
而且，该摆动内啮合型行星齿轮装置的耐久性试验方法，希望使用在温度40℃时的动黏度不小于50mm2/s的基油；最好使用在温度40℃时的动黏度不小于100mm2/s的基油。
【附图说明】
图1是表示本发明的摆动内啮合型行星齿轮装置的一部分的侧面剖视图。
图2是沿图1的摆动内啮合型行星齿轮装置的II-II线的剖视图。
【具体实施方式】
下面，参照附图详细说明本发明的最佳实施方式。图1是表示本发明的摆动内啮合型行星齿轮装置的一部分的侧面剖视图。图2是沿图1的摆动内啮合型行星齿轮装置的II-II线的剖视图。
中空的偏心体轴3通过键(图中没有表示)和键槽4固定在输入旋转轴1上，在该偏心体轴3上设有2个偏心体31、32，2个外齿轮51、52通过滚柱6、相位错开180°地分别与偏心体31、32嵌合，该外齿轮51、52在它的外周上具有次摆线齿形构成的外齿7。内齿轮8还兼用作外侧的壳体，在本实施例中是被固定的，该内齿轮8具有由与外齿轮51、52的外齿7啮合的外销9构成的圆弧齿形，也可作成在该外销9上设置外滚子的结构。在上述外齿轮51、52上设有内销孔10，内销11游隙嵌合在该内销孔10中，内滚筒12游隙嵌合在该内销11的外周上，该内销11的一端紧密嵌合在内销保持凸缘13上，内销保持凸缘13与输出旋转轴2成一体地形成。在此，可以省略内滚筒12。
该摆动内啮合型行星齿轮装置中，输入旋转轴1转动1圈，则偏心体31、32转动1圈，但是，由于外齿轮51、52的自转受到内销孔10和内销11的约束，所以使该外齿轮51、52以特定的摆动半径进行摆动旋转。因此，在外齿轮51、52的齿数和外销9的数量(内齿轮8的齿数)相差1个的场合下，当输入旋转轴1旋转1圈时，外齿轮51、52的外齿7和作为内齿轮8的内齿的外销9的啮合移动(偏移)1个齿。
而且，由这种啮合移动的原因，在该外齿7和外销9之间不仅发生转动接触还发生滑动接触。
输入旋转轴1的1圈被减速成外齿轮51、52的1/齿数，并通过内销11将该旋转传递给输出旋转轴2。
本实施方式的摆动内啮合型行星齿轮装置的特征在于，在外齿轮51、52和内齿轮8之间(形成圆弧齿形的外销9和形成次摆线齿形的外齿7之间)填充着至少含有基油和增稠剂的润滑脂14，上述增稠剂含有锂复合物，作为该增稠剂原料的二元酸是己二酸，上述基油在100℃时的动黏度是10mm2/s以上。
这里，所谓润滑脂主要是指将增稠剂混合到基油中而得到的固体状或半固体状的润滑剂。
而且，如果基油是通常的润滑脂中所含的就可以使用，不特别限定其种类，但该润滑脂在100℃时的动黏度必需是10mm2/s以上。这是考虑到，摆动内啮合型行星齿轮装置的齿轮接触部分在动作时，由于齿面之间的摩擦等使温度上升到约93℃，如果在温度100℃附近的动黏度过低时，难以在齿形表面上形成一定厚度的膜。因此，当使用100℃时的动黏度不满10mm2/s的基油时，就不能实现摆动内啮合型行星齿轮装置的长寿命化。而且，该基油在40℃时的动黏度希望是50mm2/s以上，最好是100mm2/s以上。
作为本发明的基油的具体例子，可例举出下列在100℃时的动黏度是10mm2/s以上的基油，譬如石蜡系列和环烷系列的矿物油、合成烃油、苯基醚、聚乙二醇、二元酸酯、多元醇酯、硅油和氟化油等合成油，以及植物油等生分解性油。
增稠剂被认为具有在基油中构成三维的纤维状结构、并通过在该纤维状结构的间隙中保有基油使润滑脂形成固体或半固体状的作用。可采用下列物质作为添加到润滑脂中的增稠剂，通常采用锂皂、锂复合物、钙皂、钙复合物、铝复合物、尿素系列化合物等，但本发明的摆动内啮合型行星齿轮装置中必须使用锂复合物。由于使用锂复合物以外的增稠剂，该摆动内啮合型行星齿轮装置就会在比较短的运转时间内受到齿面点状腐蚀等损伤而妨碍动作，因此不能达到所要求的长寿命。
通常，锂复合物是使氢氧化锂同脂肪酸与二元酸的混合物起反应而制得。本发明中的锂复合物的必要条件是，作为原料中的二元酸使用己二酸。由于即使将己二酸以外的二元酸，例如将丁二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸等用作原料而合成锂复合物，使用含有该锂复合物的润滑脂的摆动内啮合型行星齿轮装置，会在比较短的时间内发生齿面点状腐蚀而不能动作，因而还是不能达到本发明的目的。
锂复合物的生成中所用的脂肪酸，只要是迄今使用于锂复合物合成的，则没有特别的限定，可将其用作原料。
本发明的摆动内啮合型行星齿轮装置，还可以在润滑脂中适当含有通常使用的其他添加剂。作为其他添加剂，例如有氧化防止剂、分散剂、耐摩剂、防锈剂、耐特压添加剂等。
虽然亚硝酸钠可被添加到本发明的润滑脂中，但从如上所述的公共卫生和环境保护的观点看，最好不添加。
虽然对上述润滑脂中各种添加物的所含比例没有特别的限定，但是，根据基油与增稠剂的相乘效果，为了进一步实现长寿命化和高效率化，最好含有的基油为80～85％质量比、增稠剂为10～15％质量比、其他添加剂为5～10％质量比。
在本实施方式中，虽然将润滑脂14至少充填到内齿轮8和外齿轮51、52之间，但是，也可以充填到这以外的摆动内啮合型行星齿轮装置内部的空隙部中，例如可以充填到外壳和输出旋转轴2之间的空隙部或各个轴承等中。进一步，还可以用润滑脂14将摆动内啮合型行星齿轮装置的全部空隙部充满。
由于本发明的摆动内啮合型行星齿轮装置如上所述地构成，因此，即使不将亚硝酸钠添加到润滑脂中，也能实现长寿命、高效率的维持。
本实施方式的摆动内啮合型行星齿轮装置的耐久性提高方法的特征在于，将上述的润滑脂14充填到内齿轮8和外齿轮51、52之间。这样，与以前已知的将润滑油等充填到该部分的结构相比较，能使外销9或外齿7相互接触部分的摩损和破损较大地减轻，能实现外齿轮51、52和内齿轮8的长寿命化，进而能较大地提高该摆动内啮合型行星齿轮装置本身的耐久性。
在该耐久性提高方法中，除了将润滑脂14充填到外销9和由次摆线齿形形成的外齿7之间的空隙部以外，还可以充填到例如外壳和输出旋转轴2之间的空隙部或各个轴承等中。进一步，还可以用润滑脂14将摆动内啮合型行星齿轮装置内部的全部空隙部都充满。这样，该耐久性提高方法，不但能增加各个齿轮的寿命，而且还有提高轴承等摩擦部分或接触部分的耐久性的倾向，结果能进一步实现该摆动内啮合型行星齿轮装置本体的长寿命化。
而且，在该耐久性提高方法中，由于润滑脂14的动黏度比较高，所以，从存在于该摆动内啮合型行星齿轮装置外壳的间隙中漏出的泄漏量，与以前的润滑脂相比有减少的倾向，从这个观点出发，也能提高该摆动内啮合型行星齿轮装置的耐久性。
此外、该润滑脂14的泄漏量，最好由计测仪器或分析仪器加以确认，该测量仪器是设置在外壳上的水准仪等仪器，上述分析仪器设置在用于回收从该摆动内啮合型行星齿轮装置流出的废液或废油的容器等构件上、且检测己二酸等特定成分的浓度。这样，就能适当地补充润滑脂14，还能进一步提高该摆动内啮合型行星齿轮装置的耐久性。
下面，用实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不局限于这些实施例。
(实施例1)
在本实施例的摆动内啮合型行星齿轮装置中，润滑脂以外的构件，本申请人使用了市售的回旋(Cyclo：注册商标)减速器。将埃克森美孚(エクソンモビ ル)有限公司制造的调和润滑脂(テンプレツクス)N2作为构成本发明的润滑脂，用在该回旋(注册商标)减速器的外齿轮的次摆线齿形和内齿轮的外销之间。该润滑脂如表1所示，原料中作为增稠剂含有使用己二酸的锂复合物，而且还含有在100℃时的动黏度(JIS K2283，以下相同)为11.9mm2/s、在40℃时的动黏度(JIS K2283，以下相同)为111mm2/s的基油。在实施例和任一个比较例中，基油都使用石蜡系列的矿物油。
在表1中，所谓基油黏度是指基油的动黏度，单位是mm2/s。
(比较例1)
在任意一个比较例中，润滑脂以外的构件，本申请人都使用了市售的回旋(注册商标)减速器。而且，在任意一个比较例中，都使用市售的润滑脂，采用不含有本发明的任何特定特征的润滑脂。
在比较例1中，在该回旋(注册商标)减速器的外齿轮的次摆线齿形和内齿轮的外销之间，含有作为增稠剂的锂复合物，该锂复合物将己二酸作为原料使用，与构成本发明的润滑脂相比较，采用的是基油的动黏度在100℃时是6.155mm2/s、在40℃时是38.64mm2/s的动黏度较低的润滑脂。
(比较例2)
在比较例2中，在该回旋(注册商标)减速器的外齿轮的次摆线齿形和内齿轮的外销之间含有作为增稠剂的锂复合物，该锂复合物将己二酸作为原料使用，并采用基油的动黏度在100℃时和40℃时都比构成本发明的润滑脂低的润滑脂。
表1： 实施例1 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4 比较例5 比较例6 比较例7 增稠剂 锂复合物 锂复合物 锂复合物 锂复合物 锂皂 锂皂 锂皂 锂皂 二元酸 己二酸 己二酸 壬二酸 己二酸以外 的二元酸 --- --- --- --- 基油粘度@40℃ 111 38.64 46.2 110 130 38.64 38.64 130 基油粘度@100℃ 11.9 6.155 6.6 12 12.2 6.155 6.155 12 添加剂 氧化防止剂 氧化防止剂 氧化防止剂 氧化防止剂 氧化防止剂 氧化防止剂 氧化防止剂 氧化防止剂 --- 分散剂 --- 防锈剂 分散剂 分散剂 分散剂 防锈剂 --- 防锈剂 --- --- 耐磨耗剂 防锈剂 防锈剂 --- --- 环烷酸 --- --- 油性剂 特殊硫磺系耐 特压添加剂 特殊硫黄系耐 特压添加剂 --- --- 硼酸钠 --- --- --- 环烷酸 --- --- 连续运转时间(小时) 2000以上 800 380 700 300 250 230 700
(比较例3)
在比较例3中，虽然在该回旋(注册商标)减速器的外齿轮的次摆线齿形和内齿轮的外销之间采用了如下的润滑脂：即基油在100℃时和40℃时的任一个动黏度都在本发明的范围内，但增稠剂是将己二酸以外的二元酸作为原料而使用的锂复合物。
(比较例4～7)
在比较例4～7中，在该回旋(注册商标)减速器的外齿轮的次摆线齿形和内齿轮的外销之间，采用增稠剂是锂皂的润滑脂。
〔长期运转耐久性试验〕
在常温和设定用于评价试验的相同负荷条件(规定扭矩、转数、负荷方法、负荷装置)下，进行上述实施例1和比较例1～7的摆动内啮合型行星齿轮装置的长期运转耐久性试验。
在以前的摆动内啮合型行星齿轮装置的齿轮的齿形部分使用的润滑脂中，只有采用添加了本发明人发现具有耐久性的亚硝酸钠的润滑脂(阿尔巴尼亚润滑脂RA，日本昭和贝壳石油株式会社制)的摆动内啮合型行星齿轮装置，在上述运转条件下能连续运转约2000小时以上。因此，在本耐久性试验中，也将在上述运转条件下能够连续运转约2000小时以上作为具有耐久性、即长寿命的判断标准。
表1表示其结果。实施例1的摆动内啮合型行星齿轮装置即使连续运转2000小时以上，也没发现齿轮的齿面上有能导致不能连续运转的损伤。而与此相比，任意一个比较例的摆动内啮合型行星齿轮装置都不能连续运转2000小时，连续运转比其一半的约1000小时还短的时间，齿面就发生齿面损伤(点状腐蚀)和/或轴承断裂，从而不能运转。
虽然本说明书没有详细地记载，但已经对那些采用将锂皂作为增稠剂使用、并添加多种多样添加剂的润滑脂的35种摆动内啮合型行星齿轮装置，也进行了同样的耐久性试验，可是进行3～800小时的运转就产生齿面损伤等，任意一种都不能进行2000小时的连续运转。
而且对实施例1的摆动内啮合型行星齿轮装置进行了变更减速比之后的效率试验，其结果，得到与采用上述添加亚硝酸钠的润滑脂(阿尔巴尼亚润滑脂RA，日本昭和贝壳石油株式会社制)的摆动内啮合型行星齿轮装置同等的效果。
如上所述，本发明的摆动内啮合型行星齿轮装置，即使不采用添加了亚硝酸钠的润滑脂，也是长寿命的，而且能保持高效率地进行动作。因此，从环境保护的观点看，是一种以前没有过的摆动内啮合型行星齿轮装置。