JP2010196718A - 転動ボール式二段低変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】差動滑りが生じなくて出力軸に回転むらやトルクむらが発生せず、正確で円滑な減速運動となる転動ボール式二段低変速装置を提供する。
【解決手段】ハイポ条溝部６（８）とエピ条溝部７（９）の波数間に成り立つ実験式を導いたもので、第１波数ｚ１＞第２波数ｚ２、第３波数ｚ３＞第４波数ｚ４であり、第１波数ｚ１−第２波数ｚ２＝２、第３波数ｚ３−第４波数ｚ４＝２であり、かつ 第３波数ｚ３＝ｎ×（第２波数ｚ２）×１／２となるように設定している（ｎ：整数）。これにより、実用的に有益な使用範囲で、差動滑りが生じなくて出力軸１６に回転むらやトルクむらが発生せず、正確で円滑な減速運動が得られる。また、全体の厚みが小さくてコンパクトであり、バックラッシュがなくて伝達効率が高く、低騒音で大きなトルク伝達容量を確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エピ条溝部あるいはハイポ条溝部を有する固定板と出力板との間に転動ボールを仲立ちにして偏心板を配置し、低減速比が得られるように構成した転動ボール式二段低変速装置に関する。

一般の転動ボール式差動変速装置では一段減速であり、減速比を例えば１／３に設定すると、サイクロイド系の周溝の最多歯数の組み合わせは、ハイポサイクロイド曲線に沿う周溝の歯数８個で、エピサイクロイド曲線に沿う周溝の歯数が６個となる。ハイポサイクロイド曲線の周溝の全長とエピサイクロイド曲線に沿う周溝の全長は理論的には等しいので、一歯当たり８対６の比率で長さの差異が周差として生じる。

減速比を低く設定すれば、周差が大きくなり、設定する減速比が高くなるにつれて周差が小さくなる関係にある。転動ボールは、一歯当たりの長さが異なる周溝を転がるので、転動ボールは周溝に対して差動滑りを発生する。
このため、出力軸に回転むらやトルクむらが発生し、正確で円滑な減速運動が得られず、すべり摩擦による発熱も多量となり伝達効率が低下する。

特許文献１、２によれば、一枚の偏心板の表裏両面にサイクロイド系曲線の案内溝を形成し、偏心板の両側にサイクロイド系曲線の案内溝を有する固定板と出力板とを対向状態に設けたボール減速機構が提案されている。

特許文献１の転動ボール式差動減速機では、サイクロイド系の環状歯部を有する左右のプレート間に中間プレートを配置し、各プレートの環状歯部間に転動ボールを介在させているものがある。入力軸の回転により、中間プレートが転動ボールを仲立ちにして揺動回転を行い、左プレートを介して出力軸に減速回転が伝達されるようになっている。

特許文献２のボール式変速装置では、サイクロイド系の案内溝を有する第一動力板と第三動力板との間に第二動力板がボールを仲立ちにして並列配置されている。クランク軸の回転により、第二動力板を偏心回転させて第三動力板から減速回転を取り出すように構成されている。

特開２００６−０７７８３３号公報 特開２００３−１７２４１９号公報

しかしながら、特許文献１、２の変速装置で減速を成功した例は皆無である。不成功の理由は機構学的理論により証明されている。各歯数を任意に組み合わせることはできても、円滑な回転伝達が不能となるものである。一つの入力軸の偏心運動で発生する二つのトロコイド回転運動の間に位相のずれという不整合が生じることが原因と考えられる。

本発明は、試行錯誤の末にサイクロイド系曲線の波数間に成り立つ実験式を実用的に有益な範囲に導いたもので、その目的は全体の厚みが小さくてコンパクトになり、バックラッシュがなくて伝達効率が高く、低騒音で大きなトルク伝達容量を確保でき、差動滑りが生じなくて出力軸に回転むらやトルクむらが発生せず、正確で円滑な減速運動が得られる転動ボール式二段低変速装置を提供することにある。

（請求項１について）
請求項１の転動ボール式二段低変速装置では、第１波数ないし第４波数はいずれも整数であり、第１波数は第２波数よりも大で、第３波数は第４波数よりも大に設定され、第１波数と第２波数との差および第３波数と第４波数との差はともに２であり、第３波数は第２波数の半分の整数倍になっている。
偏心軸の入力回転時、偏心板が偏心回転して転動ボールが固定板のハイポ条溝部と偏心板のエピ条溝部とに沿って転動することにより第１段目の減速が行われる。転動ボールが偏心板のハイポ条溝部と出力板のエピ条溝部とに沿って転動することにより第２段目の減速が行われる。

試行錯誤の末に波数間に成り立つ実験式を導いたもので、第１波数＞第２波数、第３波数＞第４波数であり、第１波数−第２波数＝２、第３波数−第４波数＝２であり、かつ 第３波数＝ｎ×（第２波数）×１／２となるように設定している（ｎ：整数）。
この結果、実用的に有益な使用範囲で、差動滑りが生じなくて出力軸に回転むらやトルクむらが発生せず、正確で円滑な減速運動が得られる。

この場合、全体の厚みが小さくてコンパクトであり、バックラッシュがなくて伝達効率が高く、低騒音で大きなトルク伝達容量を確保できることは勿論である。
とりわけ、第１波数と第２波数との周差、および第３波数と第４波数との周差を極力小さくするように組み合わせることにより、低減速域でも高減速域と同等の正確さで円滑な減速回転が得られるものである。

（請求項２について）
請求項２の転動ボール式二段低変速装置では、第１波数ないし第４波数はいずれも整数であり、第２波数は第１波数よりも大で、第４波数は第３波数よりも大に設定され、第２波数と第１波数との差および第４波数と第３波数との差はともに２であり、第３波数は第２波数の半分の整数倍になっている。
偏心軸の入力回転時、偏心板が偏心回転して転動ボールが固定板のエピ条溝部と偏心板のハイポ条溝部とに沿って転動することにより第１段目の減速が行われる。転動ボールが偏心板のエピ条溝部と出力板のハイポ条溝部とに沿って転動することにより第２段目の減速が行われる。

請求項１と同様に、試行錯誤の末に波数間に成り立つ実験式を導いたもので、第２波数＞第１波数、第４波数＞第３波数であり、第２波数−第１波数＝２、第４波数−第３波数＝２であり、かつ 第３波数＝ｎ×（第２波数）×１／２となるように設定している（ｎ：整数）。

この結果、請求項１と同様に実用的な使用範囲内で、差動滑りが生じなくて出力軸に回転むらやトルクむらが発生せず、正確で円滑な減速運動が得られる。
この場合、全体の厚みが小さくてコンパクトであり、バックラッシュがなくて伝達効率が高く、低騒音で大きなトルク伝達容量を確保できることは勿論である。

（請求項３について）
固定板は、本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項３において、減速比を変更したい場合、固定板の本体板に対して円盤部を別のものと交換すればよい。円盤部の交換で済むため、固定板の全体を造り直すものと比較してコスト的に有利となる。

（請求項４について）
偏心板は、エピ条溝部を含む本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項４において、減速比を変更したい場合、偏心板の本体板に対して円盤部を別のものと交換すればよい。円盤部の交換で済むため、偏心板の全体を造り直すものと比較してコスト的に有利となる。

（請求項５について）
出力板は、本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項５において、減速比を変更したい場合、出力板の本体板に対して円盤部を別のものと交換すればよい。円盤部の交換で済むため、出力板の全体を造り直すものと比較してコスト的に有利となる。

（請求項６について）
固定板は、本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
偏心板は、エピ条溝部を含む本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項６において、減速比を変更したい場合、固定板および偏心板の各本体板に対して円盤部を別のものと交換すればよい。円盤部の交換で済むため、固定板および偏心板の全体を造り直すものと比較してコスト的に有利となる。

（請求項７について）
固定板は、本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
出力板は、本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項７において、減速比を変更したい場合、固定板および出力板の各本体板に対して円盤部を別のものと交換すればよい。円盤部の交換で済むため、固定板および出力板の全体を造り直すものと比較してコスト的に有利となる。

（請求項８について）
偏心板は、エピ条溝部を含む本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
出力板は、本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項８において、減速比を変更したい場合、偏心板および出力板の各本体板に対して円盤部を別のものと交換すればよい。円盤部の交換で済むため、偏心板および出力板の全体を造り直すものと比較してコスト的に有利となる。

（請求項９について）
固定板は、本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
偏心板は、エピ条溝部を含む本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
出力板は本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項８において、減速比を変更したい場合、固定板、偏心板および出力板の各本体板に対して円盤部を別のものと交換すればよい。円盤部の交換で済むため、固定板、偏心板および出力板の全体を造り直すものと比較してコスト的に有利となる。

（請求項１０について）
固定板は、本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項１０においては、請求項３と同様な効果が得られる。

（請求項１１について）
偏心板は、ハイポ条溝部を含む本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項１１においては、請求項４と同様な効果が得られる。

（請求項１２について）
出力板は、本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項１２においては、請求項５と同様な効果が得られる。

（請求項１３について）
固定板は、本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
偏心板は、ハイポ条溝部を含む本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項１３においては、請求項６と同様な効果が得られる。

（請求項１４について）
固定板は、本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
出力板は本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項１４においては、請求項７と同様な効果が得られる。

（請求項１５について）
偏心板は、ハイポ条溝部を含む本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
出力板は本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項１５においては、請求項８と同様な効果が得られる。

（請求項１６について）
固定板は、本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
偏心板は、ハイポ条溝部を含む本体板とエピ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
出力板は本体板とハイポ条溝部を含み本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、円盤部は異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられている。
請求項１６においては、請求項９と同様な効果が得られる。

（請求項１７について）
第１波数をｚ１、第２波数をｚ２、第３波数をｚ３および第４波数をｚ４とすると、減速比は｛１−（ｚ１×ｚ３／ｚ２×ｚ４）｝で表される。
このため、例えば、ｚ１を１６個、ｚ２を１４個、ｚ３を１４個およびｚ４を１２個とすると、減速比は｛１−（１６×１４／１４×１２）｝＝−１／３となり、回転方向が入力とは逆の出力が得られる。

転動ボール式二段低変速装置の縦断面図である（実施例１）。 偏心軸、固定板、偏心板および出力板の分解斜視図である（実施例１）。 （ａ）は転動ボール式二段低変速装置の等価モデルの模式図、（ｂ）はハイポ条溝部とエピ条溝部との間で減速回転伝達が行われる原理を示す模式的である（実施例１）。 転動ボール式二段低変速装置の等価モデルの模式図である（実施例２）。 固定板、偏心板、出力板、本体板および円盤部の分解斜視図である（実施例３）。 固定板、偏心板および出力板、本体板および円盤部の分解斜視図である（実施例４）。

本発明の転動ボール式二段低変速装置では、試行錯誤の末に波数間に成り立つ実験式を導いたもので、実用的に有益な範囲で、差動滑りが生じなくて出力軸に回転むらやトルクむらが発生せず、正確で円滑な減速運動が得られる。とりわけ、第１波数と第２波数との周差、および第３波数と第４波数との周差を極力小さくするように組み合わせることにより、低減速域でも高減速域と同等の正確さで円滑な減速回転が得られるものである。

図１ないし図３に基づいて本発明の実施例１を説明する。
図１は転動ボール式二段低変速装置１を示し、筒状のハウジング２は、径大部２ａと径小部２ｂから成り、径大部２ａ内に固定板３、偏心板４および出力板５が互いに近接する状態に並列配置されている。

固定板３の一面部には、ハイポ条溝部６が形成され、偏心板４のハイポ条溝部６に対向する一表面部には、エピ条溝部７が形成され、他表面部にはハイポ条溝部８が形成されている。出力板５のハイポ条溝部８に対向する一表面部にはエピ条溝部９が形成されている。

固定板３のハイポ条溝部６から偏心板４のエピ条溝部７にかけては、例えば軟鉄鋼から成る複数の第１転動ボール１０が当接状態に配置されている。偏心板４のハイポ条溝部８から出力板５のエピ条溝部９にかけては、例えば軟鉄鋼から成る複数の第２転動ボール１１が当接状態に挟持されている。
ハウジング２内には、固定板３、偏心板４および出力板５に対して直角方向に偏心軸１２が配されている。偏心軸１２は、入力軸部１２ａ、第１段筒部１２ｂ、偏心錘１２ｃ、偏心部１２ｄ、第２段筒部１２ｅおよび連結端部１２ｆから成る。

偏心軸１２の第１段筒部１２ｂは、第１玉軸受１３を介して固定板３の中心部に回転可能に支持され、偏心部１２ｄは第２玉軸受１４を介して偏心板４の中心部を回転可能に支持している。第２段筒部１２ｅは、第３玉軸受１５を介して出力板５の中心部を回転可能に支持し、連結端部１２ｆは出力板５の中心部に連結固定されている。

出力板５の他表面部の中心部から出力軸１６が径小部２ｂの外方に向けて延出形成されている。出力軸１６は、第４玉軸受１７を介して径小部２ｂに回転可能に支持されている。径小部２ｂと径大部２ａとの境界を段部２ｃとし、段部２ｃの近傍と出力板５の外周縁部５ａとの間には、第５玉軸受１８を挟持状態に設けている。
偏心軸１２と出力軸１６とは同軸関係にあり、偏心部１２ｄの偏心量は、固定板３および出力板５に対する偏心板４の偏心量Ｅに等しい。

図２は、固定板３、偏心板４および出力板５の構成を模式的に示したもので、固定板３のハイポ条溝部６は第１波数ｚ１を有し、基礎円（図示せず）に沿ってハイポサイクロイド曲線により周方向に形成されている。偏心板４におけるエピ条溝部７は第２波数ｚ２を有し、基礎円に沿ってエピサイクロイド曲線により周方向に形成され、ハイポ条溝部８は第３波数ｚ３を有し、基礎円に沿ってハイポサイクロイド曲線により周方向に形成されている。出力板５のエピ条溝部９は第４波数ｚ４を有し、基礎円に沿ってエピサイクロイド曲線により周方向に形成されている。
なお、作図の便宜上、偏心軸１２は固定板３、偏心板４および出力板５に対して縮小した状態に示している。

ハイポ条溝部６の第１波数ｚ１、エピ条溝部７の第２波数ｚ２、ハイポ条溝部８の第３波数ｚ３およびエピ条溝部９の第４波数ｚ４に成り立つ関係について、試行錯誤の末に下記の実験式Ａ、Ｂ、Ｃを導いた。
Ａ：第１波数ｚ１＞第２波数ｚ２、第３波数ｚ３＞第４波数ｚ４
Ｂ：第１波数ｚ１−第２波数ｚ２＝２、第３波数ｚ３−第４波数ｚ４＝２
Ｃ：第３波数ｚ３＝ｎ×（第２波数ｚ２）×１／２（ｎ：整数）

例えば、第１段目の減速に、第１波数ｚ１＝２４、第２波数ｚ２＝２２という組み合わせを設定した場合、第２波数ｚ２を２２個とする偏心板４は、減速比の計算により、１−（２４／２２）＝−１／１１が得られる。偏心板４には、入力軸部１２ａの一回転により一公転が与えられ、−１／１１に自転するトロコイド運動が確定する。
偏心板４に設定された第３波数ｚ３は、第２波数ｚ２に位相的に矛盾なく整合するためには、１１という数字に必ず関係付けられた波数でなければならない。

長年にわたる試作実験を繰り返した結果、第３波数ｚ３は１１の整数倍であれば、矛盾なく整合することが判明した。例えば、第３波数ｚ３として１１、２２、３３、４４などが挙げられる。
次に第４波数ｚ４を設定する。第３波数ｚ３−第４波数ｚ４＝２であり、低減速比を得るには、第１段目の減速で出力された回転方向に加算するように減速する必要がある。大円と小円との組み合わせの差動減速理論によれば、第３波数ｚ３＞第４波数ｚ４となる。これにより、第４波数ｚ４＝第３波数ｚ３−２の関係が得られる。

第１段目の減速で設定した波数とともに、第２段目の減速での波数を設定すると、下記のようになる。
第１波数ｚ１＝２４、２４、２４
第２波数ｚ２＝２２、２２、２２
第３波数ｚ３＝１１、２２、３３
第４波数ｚ４＝ ９、２０、３１

図３（ａ）は、転動ボール式二段低変速装置１の等価モデルを示し、偏心軸１２に矢印Ｋ１方向に回転入力が与えられると、偏心部１２ｄにより偏心板４が偏心回転運動を行う。この際、第１転動ボール１０が固定板３のハイポ条溝部６および偏心板４のエピ条溝部７に沿って転動することにより偏心板４に対する第１段目の減速が行われる。

偏心板４の偏心回転運動に伴い、第２転動ボール１１が偏心板４のハイポ条溝部８および出力板５のエピ条溝部９に沿って転動することにより出力板５に対する第２段目の減速が行われる。出力板５は、矢印Ｋ２で示すように、矢印Ｋ１とは逆方向に回転し、その回転を出力軸１６に伝達する。

ちなみに、第１波数ｚ１を１６個、第２波数ｚ２を１４個、第３波数ｚ３を１４個および第４波数ｚ４を１２個とすると、減速比は｛１−（１６×１４／１４×１２）｝＝−１／３となり、入力回転とは逆方向の回転出力が得られる。

図３（ｂ）は、ハイポ条溝部６（８）とエピ条溝部７（９）との間で減速回転伝達が行われる原理を模式的に示す。偏心板４の固定板３および出力板５に対する偏心量Ｅは、ハイポ条溝部６（８）の基礎円Ｐ１（中心Ｏ１）とエピ条溝部７（９）の基礎円Ｐ２（中心Ｏ２）とのずれにより表される。

複数個の噛合点Ｒは、第１転動ボール１０あるいは第２転動ボール１１がハイポ条溝部６（８）とエピ条溝部７（９）とに噛み合う位置を示している。噛合点Ｒでは、ハイポ条溝部６（８）からエピ条溝部７（９）への回転伝達が行われ、中心をＯｐとして噛合点Ｒを外周に位置させたピッチ円Ｐｏを形成している。エピ条溝部７（９）の転がり円を二重丸ｈ１で示し、ハイポ条溝部６（８）の転がり円を二重丸ｈ２で示している。

上記構成では、試行錯誤の末に導かれた実験式Ａ、Ｂ、Ｃにより、実用的な使用範囲内で、差動滑りが生じなくて出力軸１６に回転むらやトルクむらが発生せず、正確で円滑な減速運動が得られる。
この場合、全体の厚みが小さくてコンパクトであり、バックラッシュがなくて伝達効率が高く、低騒音で大きなトルク伝達容量を確保できることは勿論である。
とりわけ、第１波数ｚ１と第２波数ｚ２との周差、および第３波数ｚ３と第４波数ｚ４との周差を極力小さくするように組み合わせることにより、低減速域でも高減速域と同等の正確さで円滑な減速回転が得られるものである。

図４は本発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、エピ条溝部７（９）とハイポ条溝部６（８）の形成箇所を逆にしたことである。
すなわち、固定板３のエピ条溝部２０は第１波数ｚ１を有し、基礎円（図示せず）に沿ってエピサイクロイド曲線により周方向に形成されている。

偏心板４におけるハイポ条溝部２１は第２波数ｚ２を有し、基礎円に沿ってハイポサイクロイド曲線により周方向に形成され、エピ条溝部２２は第３波数ｚ３を有し、基礎円に沿ってエピサイクロイド曲線により周方向に形成されている。出力板５のハイポ条溝部２３は第４波数ｚ４を有し、基礎円に沿ってハイポサイクロイド曲線により周方向に形成されている。

エピ条溝部２０の第１波数ｚ１、ハイポ条溝部２１の第２波数ｚ２、エピ条溝部２２の第３波数ｚ３およびハイポ条溝部２３の第４波数ｚ４に成り立つ関係について、試行錯誤の末に下記の実験式を導いた。
Ａ１：第２波数ｚ２＞第１波数ｚ１、第４波数ｚ４＞第３波数ｚ３
Ｂ１：第２波数ｚ２−第１波数ｚ１＝２、第４波数ｚ４−第３波数ｚ３＝２
Ｃ１：第３波数ｚ３＝ｎ×（第２波数ｚ２）×１／２（ｎ：整数）
この実験式Ａ１、Ｂ１、Ｃ１に基づいてエピ条溝部２０（２２）およびハイポ条溝部２１（２３）を設定することにより実施例１と同様な効果が得られる。

図５は本発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、エピ条溝部７（９）およびハイポ条溝部６（８）の形成部分を他のエピ条溝部やハイポ条溝部と交換可能に設けたことである。
固定板３は、本体板３Ａとハイポ条溝部６を形成した円盤部３Ｂとから成り、本体板３Ａは円盤部３Ｂに対応する凹陥部３ａを形成している。円盤部３Ｂの外周側面部には、雄ねじ部３ｂが形成され、凹陥部３ａの内周側面部には、雄ねじ部３ｂに対応する雌ねじ部３ｃが形成されている。

円盤部３Ｂは、雄ねじ部３ｂを雌ねじ部３ｃに対して螺進退操作することにより本体板３Ａに着脱可能に設けられている。雌ねじ部３ｃに対する雄ねじ部３ｂの螺合方向は、円盤部３Ｂが減速作動時に偏心板４から回転力を受ける方向に合致している。
異なる波数のハイポ条溝部を形成した複数の円盤部を用意しておくことにより、減速比を変更する場合、円盤部３Ｂを別の円盤部と交換することで所望の減速比を得ることができるようになる。

偏心板４は、ハイポ条溝部８を有する本体板４Ａとエピ条溝部７を形成した円盤部４Ｂとから成り、本体板４Ａは、ハイポ条溝部８の反対側に円盤部４Ｂに対応する凹陥部４ａを形成している。円盤部４Ｂの外周側面部には、雄ねじ部４ｂが形成され、凹陥部４ａの内周側面部には、雄ねじ部４ｂに対応する雌ねじ部４ｃが形成されている。

円盤部４Ｂは、雄ねじ部４ｂを雌ねじ部４ｃに対して螺進退操作することにより本体板４Ａに着脱可能に設けられている。雌ねじ部４ｃに対する雄ねじ部４ｂの螺合方向は、円盤部４Ｂが減速作動時に回転する方向とは逆に設定されている。
異なる波数のエピ条溝部を形成した複数の円盤部を用意しておくことにより、減速比を変更する場合、円盤部３Ｂを他の円盤部と交換することで所望の減速比を得ることができるようになる。

出力板５は、本体板５Ａとエピ条溝部９を形成した円盤部５Ｂとから成り、本体板５Ａは、円盤部５Ｂに対応する凹陥部５ａを形成している。円盤部５Ｂの外周側面部には、雄ねじ部５ｂが形成され、凹陥部５ａの内周側面部には、雄ねじ部５ｂに対応する雌ねじ部５ｃが形成されている。

円盤部５Ｂは、雄ねじ部５ｂを雌ねじ部５ｃに対して螺進退操作することにより本体板５Ａに着脱可能に設けられている。雌ねじ部５ｃに対する雄ねじ部５ｂの螺合方向は、円盤部５Ｂが減速作動時に偏心板４から受ける回転方向に合致している。
異なる波数のエピ条溝部を形成した複数の円盤部を用意しておくことにより、減速比を変更する場合、円盤部５Ｂを他の円盤部と交換することにより所望の減速比を得ることができる。

なお、固定板３、偏心板４および出力板５を本体板３Ａ（４Ａ、５Ａ）と円盤部３Ｂ（４Ｂ、５Ｂ）とから構成したが、固定板３、偏心板４および出力板５のうちいずれか、あるいは任意の組み合わせだけを本体板と円盤部とにより構成してもよい。

図６は本発明の実施例４を示す。実施例４が実施例３と異なるところは、雄ねじ部（３ｂ、４ｂ、５ｂ）と雌ねじ部（３ｃ、４ｃ、５ｃ）の代わりに窪み部と突部を設けたことである。
固定板３における本体板３Ａに設けた凹陥部３ａの開口周縁部には、切欠きによる複数の窪み部３ｄが軸方向に等角度間隔に形成されている。円盤部３Ｂの外周側面部には、窪み部３ｄに対応する突部３ｅが一体に形成されている。円盤部３Ｂは、突部３ｅを窪み部３ｄに係脱させることにより本体板３Ａに対して着脱可能になっている。

偏心板４における本体板３Ａに設けた凹陥部４ａの開口周縁部には、切欠きによる複数の窪み部４ｄが軸方向に等角度間隔に形成されている。円盤部４Ｂの外周側面部には、窪み部４ｄに対応する突部４ｅが一体に形成されている。円盤部４Ｂは、突部４ｅを窪み部４ｄに係脱させることにより本体板４Ａに対して着脱可能になっている。

出力板５における本体板５Ａに設けた凹陥部５ａの開口周縁部には、切欠きによる複数の窪み部５ｄが軸方向に等角度間隔に形成されている。円盤部５Ｂの外周側面部には、窪み部５ｄに対応する突部５ｅが一体に形成されている。円盤部５Ｂは、突部５ｅを窪み部５ｄに係脱させることにより本体板５Ａに対して着脱可能になっている。
なお、上記とは逆に、窪み部は円盤部に形成して突部は本体板に設けるようにしてもよい。このように構成しても、実施例３と同様な効果が得られる。

〔変形例〕
（ａ）エピ条溝部７、９およびハイポ条溝部６、８の内面は、傾斜面状やゴシック壁状または断面略Ｖ字壁状であってもよい。
（ｂ）実施例３、４における本体板と円盤部は、実施例２の固定板、偏心板および出力板に適用してもよい。
（ｃ）第１波数Ｚ１ないし第４波数Ｚ４は、使用状況や必要な減速域に応じて所望に変更することができる。

本発明の転動ボール式二段低変速装置では、試行錯誤の末に波数間に成り立つ実験式を導いたもので、実用的な使用範囲内で、差動滑りが生じなくて出力軸に回転むらやトルクむらが発生せず、正確で円滑な減速運動が得られる。このため、減速機としての高い性能や効率化を求める需要者の増加に伴い、関連部品の流通を介して機械産業一般へ適用することができる。

１ 転動ボール式二段低変速装置
３ 固定板
３Ａ、４Ａ、５Ａ 本体板
３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ 円盤部
３ａ、４ａ、５ａ 凹陥部
３ｂ、４ｂ、５ｂ 雄ねじ部
３ｃ、４ｃ、５ｃ 雌ねじ部
３ｄ、４ｄ、５ｄ 窪み部
３ｅ、４ｅ、５ｅ 突部
４ 偏心板
４ｆ、４ｇ 円形孔
４ｈ 第３転動ボール
４Ｃ 第１偏心板
４Ｄ 第２偏心板
５ 出力板
６、８、２１、２３ ハイポ条溝部
７、９、２０、２２ エピ条溝部
１０ 第１転動ボール
１１ 第２転動ボール
１２ 偏心軸
ｚ１ 第１波数
ｚ２ 第２波数
ｚ３ 第３波数
ｚ４ 第４波数
Ｈ 整動機構
Ｅ、ｅ１、ｅ２、ｅ３ 偏心量

Claims (17)

1. 第１波数を有するハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に形成されたハイポ条溝部を一表面部に設けた固定板と、
   一表面部に前記固定板の前記ハイポ条溝部に対向する第２波数を有するエピサイクロイド曲線に沿って周方向に形成されたエピ条溝部を設け、他表面部に第３波数を有するハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に形成されたハイポ条溝部を設けた偏心板と、
   前記偏心板の前記ハイポ条溝部に対向する第４波数を有するエピサイクロイド曲線に沿って周方向に形成されたエピ条溝部を一表面部に設けた出力板と、
   前記偏心板を前記固定板と前記出力板との間に配置した状態で、一端部が前記固定板の中心部を挿通し、中間の偏心部が前記偏心板を偏心回転可能に挿通支持し、他端部が前記出力板の中心部に取り付けられた偏心軸と、
   前記固定板のハイポ条溝部と前記偏心板の前記エピ条溝部とに滑動可能に当接挟持されるとともに、前記偏心板の前記ハイポ条溝部と前記出力板の前記エピ条溝部とに滑動可能に当接挟持された転動ボールとを備え、
   前記第１波数ないし前記第４波数はいずれも整数であり、前記第１波数は前記第２波数よりも大で、前記第３波数は前記第４波数よりも大に設定され、前記第１波数と前記第２波数との差および前記第３波数と前記第４波数との差はともに２であり、前記第３波数は前記第２波数の半分の整数倍になっており、
   前記偏心軸の入力回転時、前記偏心板が偏心回転して前記転動ボールが前記固定板の前記ハイポ条溝部と前記偏心板の前記エピ条溝部とに沿って転動することにより第１段目の減速が行われ、前記偏心板の前記ハイポ条溝部と前記出力板の前記エピ条溝部とに沿って転動することにより第２段目の減速が行われるようにした転動ボール式二段低変速装置。
2. 第１波数を有するエピポサイクロイド曲線に沿って周方向に形成されたエピ条溝部を一表面部に設けた固定板と、
   一表面部に前記固定板の前記エピ条溝部に対向する第２波数を有するハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に形成されたハイポ条溝部を設け、他表面部に第３波数を有するエピサイクロイド曲線に沿って周方向に形成されたエピ条溝部を設けた偏心板と、
   前記偏心板の前記エピ条溝部に対向する第４波数を有するハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に形成されたハイポ条溝部を一表面部に設けた出力板と、
   前記偏心板を前記固定板と前記出力板との間に配置した状態で、一端部が前記固定板の中心部を挿通し、中間の偏心部が前記偏心板を偏心回転可能に挿通支持し、他端部が前記出力板の中心部に取り付けられた偏心軸と、
   前記固定板のエピ条溝部と前記偏心板の前記ハイポ条溝部とに滑動可能に当接挟持されるとともに、前記偏心板の前記エピ条溝部と前記出力板の前記ハイポ条溝部とに滑動可能に当接挟持された転動ボールとを備え、
   前記第１波数ないし前記第４波数はいずれも整数であり、前記第２波数は前記第１波数よりも大で、前記第４波数は前記第３波数よりも大に設定され、前記第２波数と前記第１波数との差および前記第４波数と前記第３波数との差はともに２であり、前記第３波数は前記第２波数の半分の整数倍になっており、
   前記偏心軸の入力回転時、前記偏心板が偏心回転して前記転動ボールが前記固定板の前記エピ条溝部と前記偏心板の前記ハイポ条溝部とに沿って転動することにより第１段目の減速が行われ、前記偏心板の前記エピ条溝部と前記出力板の前記ハイポ条溝部とに沿って転動することにより第２段目の減速が行われるようにした転動ボール式二段低変速装置。
3. 前記固定板は、本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転動ボール式二段低変速装置。
4. 前記偏心板は、前記エピ条溝部を含む本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転動ボール式二段低変速装置。
5. 前記出力板は、本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転動ボール式二段低変速装置。
6. 前記固定板は、本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記偏心板は、前記エピ条溝部を含む本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転動ボール式二段低変速装置。
7. 前記固定板は、本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記出力板は本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転動ボール式二段低変速装置。
8. 前記偏心板は、前記エピ条溝部を含む本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記出力板は本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転動ボール式二段低変速装置。
9. 前記固定板は、本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記偏心板は、前記エピ条溝部を含む本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記出力板は本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転動ボール式二段低変速装置。
10. 前記固定板は、本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の転動ボール式二段低変速装置。
11. 前記偏心板は、前記ハイポ条溝部を含む本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の転動ボール式二段低変速装置。
12. 前記出力板は、本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の転動ボール式二段低変速装置。
13. 前記固定板は、本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記偏心板は、前記ハイポ条溝部を含む本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の転動ボール式二段低変速装置。
14. 前記固定板は、本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記出力板は本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の転動ボール式二段低変速装置。
15. 前記偏心板は、前記ハイポ条溝部を含む本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記出力板は本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の転動ボール式二段低変速装置。
16. 前記固定板は、本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記偏心板は、前記ハイポ条溝部を含む本体板と前記エピ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられており、前記出力板は本体板と前記ハイポ条溝部を含み前記本体板に着脱可能に設けられた円盤部とからなり、前記円盤部は前記円盤部と異なる波数を有する別の円盤部と交換可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の転動ボール式二段低変速装置。
17. 前記第１波数をｚ１、前記第２波数をｚ２、前記第３波数をｚ３および前記第４波数をｚ４とすると、減速比は｛１−（ｚ１×ｚ３／ｚ２×ｚ４）｝で表されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の転動ボール式二段低変速装置。

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