JP2016200275A

JP2016200275A - 減速機

Info

Publication number: JP2016200275A
Application number: JP2015216779A
Authority: JP
Inventors: 蔡清雄; Chin-Shiong Tsai
Original assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Current assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-11-04
Also published as: EP3081424B1; US20160305508A1; EP3081424A1; TW201636521A; JP5993078B1; US9625005B2; TWI548823B

Abstract

【解決手段】減速機１は、第１の伝達軸１０と、偏心輪１１と、第１のローラ組立体１２と、回転ホイール１３と、第２のローラ組立体１４と、第２の伝達軸１５とを備える。回転ホイールは、本体１３０および車軸穴１３３を有する。本体は、凸部１３１および凹部１３２を有する。凸部は、本体の外周から突出し、外歯を有する。外歯は、対応する複数の第１のローラ１２１と接する。凹部は、本体の表面内に凹状に形成され、内歯を有する。内歯は、第２のローラ組立体の複数の第２のローラ１４１と接する。【効果】４つの動作状況を有するように設計されているため、様々な減速比とすることができる【選択図】図１

Description

本発明は減速機に関し、特に、RV減速機およびハーモニックドライブ減速機の利点を兼ね備える減速機に関する。

一般的に、モーターは高速および小さいねじり力で動作する。言い換えれば、大きな負荷を駆動させることは難しい。従って、モーターに重量物を駆動させるために、減速機はモーターの回転速度を減速させ、前記ねじり力を増大させるために用いられる。

従来、減速機はロータリーベクトル（RV）減速機およびハーモニックドライブ減速機を含むいくつかのタイプに分類される。一例として、RV-Eシリーズの減速機はNabtesco製の二段減速機が挙げられる。RV-Eシリーズの減速機による減速は、平歯車による第１の減速ステージと、遊星歯車による第２の減速ステージとを含む。第１の減速ステージおよび第２の減速ステージの歯車は、金属製の部品である。RV-Eシリーズの減速機は、減速比を増大させると同時に振動や慣性を低減するために２段階の減速設計となっている。RV-Eシリーズの減速機は、高剛性と高減速比の構成によるハイエンド性能を提供し、RV-Eシリーズの減速機の回転接触子は、高効率且つ長寿命である。しかしながら、RV-Eシリーズの減速機は体積および重量が比較的大きく、部品数が大きいため、RV-Eシリーズの減速機はコストが高い。

ハーモニックドライブ減速機は、ウェーブジェネレータと、弾性体（例えば、フレックススプライン）と、剛性ギアとを備える。弾性体の弾性変形は、押付け動作によって機械式変速機の動きおよび動力を伝えるように制御される。ハーモニックドライブ減速機は、RV減速機と比べて小さく、軽く、精度が高い。しかしながら、ハーモニックドライブ減速機の弾性体の剛性は金属製の部品に比べ低いため、ハーモニックドライブ減速機は強い衝撃に耐えることができず、また歯数差による摩擦を生じさせるという問題がある。言い換えれば、ハーモニックドライブ減速機の使用寿命はより短い。また、ハーモニックドライブ減速機の入力速度は速くないため、ハーモニックドライブ減速機の減速比はより低い。

したがって、上記の欠点を克服するためのRV減速機およびハーモニックドライブ減速機の利点を兼ね備えた減速機を提供することが求められている。

本発明は、減速機を提供することを目的とする。前記減速機は、回転ホイールと、第１のローラ組立体と、第２のローラ組立体とを備える。前記回転ホイールは、凸部と、凹部とを備える。前記凸部は前記第１のローラ組立体の複数の第１のローラと接する。前記凹部は前記第２のローラ組立体の複数の第２のローラと接する。前記回転ホイールおよび関連する部品の組み合わせにより目的とする減速効果が得られる。本発明の前記減速機によって、従来のRV減速機に関する上述の問題（例えば、体積、重量が大きく、コストが高いこと）および従来のハーモニックドライブ減速機に関する上述の問題（例えば、フレックススプラインの変形と歯数差による摩擦）が解消される。

本発明の一態様によれば、減速機が提供される。前記減速機は、第１の伝達軸と、偏心輪と、第１のローラ組立体と、回転ホイールと、第２のローラ組立体と、第２の伝達軸とを備える。前記第１の伝達軸は、第１の端部および第２の端部を有する。前記偏心輪は、前記第１の伝達軸の前記第２の端部上に偏心して固定されている。前記第１のローラ組立体は、第１のホイールディスクおよび複数の第１のローラを含む。前記第１のホイールディスクは、前記第１のローラ組立体の前記第１の端部および前記第２の端部の間に配置されている。前記複数の第１のローラは、前記第１のホイールディスク上に配置されている。前記複数の第１のローラは、選択的に自転する。前記回転ホイールは、本体および車軸穴を有する。前記偏心輪は、回転可能に前記車軸穴内に配置されている。前記本体は、凸部および凹部を有する。前記凸部は、前記本体の外周から突出し、一つまたは複数の外歯を有する。前記本体の外周は対応する前記第１のローラと接している。前記凹部は、凹状に前記本体の表面内に形成されており、一つまたは複数の内歯を有する。前記第２のローラ組立体は、第２のホイールディスクおよび複数の第２のローラを含む。前記複数の第２のローラは前記第２のホイールディスク上に配置されている。前記複数の第２のローラは選択的に自転する。前記第２のローラは、対応する前記内歯と接している。前記第２の伝達軸は第３の端部および第４の端部を有する。前記第２のホイールディスクは前記第２の伝達軸の前記第３の端部上に固定されている。前記外歯の数と前記内歯の数とは異なる。前記第１のローラの数は、前記外歯の数より少なくとも１大きい。前記第２のローラの数は、前記内歯の数より少なくとも１大きい。

上述した本発明の内容は、以下に示す詳細な説明及び添付の図面を参照すると、当業者にとってより明確となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る減速機を示す概略分解図である。

図２は、本発明の一実施形態に係る減速機を示す概略分解図である。

図３は、第１の動作状況における本発明の減速機の動作の経時変化を概略的に示す。

図４は、第１の動作状況における、凸部の外歯の数が２、３、または４の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示す。

図５は、第１の動作状況における、凸部の外歯の数が５、６、または７の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示す。

図６は、第１の動作状況における、凸部の外歯の数が８、９、または１０の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示す。

図７は、第１の動作状況における、凸部の外歯の数が２０または３０の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示す。

図８は、第２の動作状況における本発明の減速機の動作の経時変化を概略的に示す。

図９は、第３の動作状況における本発明の減速機の動作の経時変化を概略的に示す。

図１０は、第３の動作状況における、凸部の外歯の数が２、３、または４の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示す。

図１１は、第３の動作状況における、凸部の外歯の数が５、６、または８の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示す。

図１２は、第４の動作状況における本発明の減速機の動作の経時変化を概略的に示す。

図１３は、第１の動作状況における、N=8 (K=1、2)の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示す。

図１４は、第１の動作状況における、N=8 (K=3、4、5)の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示す。

図１５は、第３の動作状況における、N=8 (K= -1、-2)の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示す。

図１６は、第３の動作状況における、N=8 (K= -3、-4、-5)の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示す。

図１７は、第２の動作状況における、N=8 (K= 1、2)の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示す。

図１８は、第２の動作状況における、N=8 (K= 3、4、5)の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示す。

図１９は、第４の動作状況における、N=8 (K= -1、-2)の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示す。

図２０は、第４の動作状況における、N=8 (K= -3、-4、-5)の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示す。

本発明は、以下に示す実施形態によって、より詳細に説明される。以下に示す本発明の好ましい実施形態の説明は、本発明を説明する目的のみのために示されることを注意されたい。つまり、下記に示す実施形態は、網羅的であることを意図するものではなく、また、開示された詳細な形態に限定することを意図するものでもない。

図１は、本発明の一実施形態に係る減速機を示す概略分解図である。前記減速機１は、減速機能を付与する目的で、モーター、工作機械、ロボットアーム、自動車、オートバイ、または他の動力機等に適用できる。図１に示すように、前記減速機１は、第１の伝達軸１０と、偏心輪１１と、第１のローラ組立体１２と、回転ホイール１３と、第２のローラ組立体１４と、第２の伝達軸１５と、軸受１６とを備える。

好ましくは、前記第１の伝達軸１０は金属材料または合金製のシャフトレバーであるが、これに限定されない。前記第１の伝達軸１０は、第１の端部１００および第２の端部１０１を有する。前記第１の端部１００は、モーター（図示せず）から電力入力を受信するための電源入力端である。前記偏心輪１１は、金属材料または合金製の円形のディスク構造である。また、前記偏心輪１１は、偏心穴１１０を有する。前記偏心穴１１０の幾何学中心は、前記偏心輪１１の前記幾何学中心からずれている。前記第１の伝達軸１０の前記第２の端部１０１は、前記偏心穴１１０を貫通している。従って、前記偏心輪１１は、前記第１の伝達軸１０の前記第２の端部１０１上に偏心して固定されている。前記第１の伝達軸１０の前記第１の端部１００によって受け取られた前記入力電力が前記第１の伝達軸１０の回転に変換される場合、前記偏心輪１１は前記第１の伝達軸１０の前記第２の端部１０１によって駆動される。従って、前記偏心輪１１は前記第１の伝達軸１０の車軸中心に対して偏心相対回転する。

前記第１のローラ組立体１２は、第１のホイールディスク１２０と、複数の第１のローラ１２１とを備える。前記第１のホイールディスク１２０は、金属材料または合金製の円形のディスク構造または中空円筒構造である。また、軸受（図示せず）は、前記第１のホイールディスク１２０の中心穴（図示せず）内に配置されている。前記中心穴は、前記第１のホイールディスク１２０の前記幾何学中心に位置している。前記軸受の例には、ボール軸受、ニードル軸受、または含油軸受が含まれるが、これらに限定されない。前記第１の伝達軸１０の前記第１の端部１００は、第１のホイールディスク１２０の前記中心穴内に配置されている前記軸受を貫通している。従って、前記第１の端部１００および前記第１の伝達軸１０の前記第２の端部１０１はそれぞれ、前記第１のホイールディスク１２０の異なる側に位置している。好ましくは、前記複数の第１のローラ１２１は、金属材料または合金製の円形ポストであるが、これに限定されない。また、前記複数の第１のローラ１２１は、前記第１のホイールディスク１２０の取り付け面１２２上に一定の間隔で、円周方向に離散的に配置されている。すなわち、前記複数の第１のローラ１２１および前記第１の伝達軸１０の前記第２の端部１０１は、前記第１のホイールディスク１２０の同じ側に位置している。必要に応じて、前記複数の第１のローラ１２１は、自軸を中心に回転(すなわち、自転)する。すなわち、前記複数の第１のローラ１２１は、前記取り付け面１２２の固定位置を中心に選択的に回転することができる。

前記回転ホイール１３は、金属材料または合金製である。本実施形態では、前記回転ホイール１３は、本体１３０と、車軸穴１３３とを備える。前記車軸穴１３３は、前記本体１３０の前記幾何学中心に位置する。前記軸受１６は、前記車軸穴１３３内に配置されている。前記軸受１６を通り、前記偏心輪１１は回転可能に前記車軸穴内１３３に配置されている。従って、前記偏心輪１１が回転する場合、前記回転ホイール１３は前記偏心輪１１と同期して回転する。前記本体１３０は、第１の面１３００と、第２の面１３０１とを備え、前記第１の面１３００および前記第２の面１３０１は互いに対向している。また、前記本体１３０は、凸部１３１および凹部１３２を有する。前記本体１３０の前記第１の面１３００は、前記複数の第１のローラ１２１の間に配置され、前記第１のホイールディスク１２０の前記取り付け面１２２の横に位置している。前記凸部１３１は、前記本体１３０の外周から突出している。また、前記凸部１３１は、少なくとも1つの外側歯を有する。本実施形態では、図１に示すように、前記凸部１３１は複数の外歯を有する。前記複数の外歯により、前記凸部１３１は鈍い歯の輪郭、つまり波状の輪郭や花びら形状の輪郭を有する。また、前記外歯の前記外周は、対応する複数の第１のローラ１２１と接触可能である。前記凹部１３２は、前記本体１３０の前記第２の面１３０１の中間領域に凹状に形成されている。また、前記凹部１３２は、少なくとも一つの内歯を有している。本実施形態では、図１に示すように、前記凹部１３２は複数の内歯を有する。前記複数の内歯により、前記凹部１３２は波状の輪郭または花びら形状の輪郭を有する。前記軸受１６の例には、ボール軸受、ニードル軸受、または含油軸受が含まれるが、これらに限定されない。また、前記凹部１３２および前記凸部１３１の間の領域は壁領域として定義される。

前記第２のローラ組立体１４は、第２のホイールディスク１４０と、複数の第２のローラ１４１とを備える。前記第２のホイールディスク１４０は、金属材料または合金製の円形のディスク構造である。前記第２のホイールディスク１４０は、第３の面１４００および第４の面１４０１を有し、前記第３の面１４００および前記第４の面１４０１は互いに対向している。前記第３の面１４００は、前記回転ホイール１３の前記第２の面１３０１の横に位置している。また、固定穴（図示せず）は前記第２のホイールディスク１４０の幾何学中心に位置している。好ましくは、前記複数の第２のローラ１４１は、金属材料または合金製の円形ポストであるが、これに限定されない。前記複数の第２のローラ１４１は、前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００上に一定の間隔で円周方向に離散的に配置されている。また、前記複数の第２のローラ１４１は、部分的に前記凹部１３２内に収容されており、前記回転ホイール１３の前記凹部１３２の対応する前記内歯と接する。従って、前記回転ホイール１３が前記偏心輪１１と同期して回転している場合、前記複数の第２のローラ１４１は前記凹部１３２の対応する前記内歯によって押され、回転する。必要に応じて、前記複数の第２のローラ１４１は自軸を中心に回転する。すなわち、前記複数の第２のローラ１４１は、前記第３の面１４００の固定位置を中心に選択的に回転することができる。

好ましくは、前記第２の伝達軸１５は、金属材料または合金製のシャフトレバーであるが、これに限定されない。前記第２の伝達軸１５は、第３の端部１５０および第４の端部１５１を有する。前記第２の伝達軸１５の前記第３の端部１５０は、前記第２のローラ組立体１４の前記第２のホイールディスク１４０の前記固定穴の中に固定される。従って、前記第２のローラ組立体１４の前記第２のホイールディスク１４０が回転する場合、前記第２の伝達軸１５は前記第２のホイールディスク１４０と同期して回転する。また、前記第２の伝達軸１５の前記第４の端部１５１は、電源出力端である。

本実施形態では、前記複数の第１のローラ１２１の数は、前記回転ホイール１３の前記凸部１３１の前記外歯の数より少なくとも１大きく、前記複数の第２のローラ１４１の数は、前記回転ホイール１３の前記凹部１３２の前記内歯の数より大きい。前記複数の第１のローラ１２１が前記前記取り付け面１２２の固定位置を中心に回転する場合、前記複数の第２のローラ１４１は前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心として回転しない。一方,前記複数の第２のローラ１４１が前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心に回転する場合、前記複数の第１のローラ１２１は前記前記取り付け面１２２の固定位置を中心に回転しない。また、前記凸部１３１の前記外歯の数および前記凹部１３２の前記内歯の数は異なる。図１の実施形態では、前記凸部１３１の前記外歯の数は前記凹部１３２の前記内歯の数より少なくとも１大きい。あるいは、、他の実施形態では、前記凹部１３２の前記内歯の数は前記凸部１３１の前記外歯の数より少なくとも１大きい。例えば、図２に示すように、前記凸部１３１の前記外歯の数は４であり、前記凹部１３２の前記内歯の数は５である。

前記減速機１の減速比は前記外歯の数と前記内歯の数との間の違いによって決まり、前記複数の第１のローラ１２１または前記複数の第２のローラ１４１は自転する。上記の設計概念によれば、前記減速機１は４つの動作状況を有するように設計され得る。本発明を理解するために、以下の(a)〜(c)の前提の下で説明を行う。
(a) 前記凸部１３１の前記外歯の数および前記凹部１３２の前記内歯の数の差は１である。
(b) 前記複数の第１のローラ１２１の数は、前記回転ホイール１３の前記凸部１３１の前記外歯の数より少なくとも１大きい。
(c) 前記複数の第２のローラ１４１の数は、前記回転ホイール１３の前記凹部１３２の前記内歯の数より少なくとも１大きい。
以下の図面において、点線の円は前記複数の第１のローラ１２１または前記複数の第２のローラ１４１が自転しないことを示し、実線の円は前記複数の第１のローラ１２１または前記複数の第２のローラ１４１が自転することを示している。

前記減速機１の前記第１の動作状況において、前記凸部１３１の前記外歯の数は前記凹部１３２の前記内歯の数より少なくとも１大きく、前記複数の第１のローラ１２１は前記前記取り付け面１２２の固定位置を中心として回転せず、前記複数の第２のローラ１４１は前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心として回転する。例えば、前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、前記凹部１３２の前記内歯の数は(N-1)と等しく、前記第１のローラの数１２１は(N+1)と等しく、前記複数の第２のローラ１４１の数はNと等しい。前記第１の動作状況において、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は同じである。また、前記減速機１の前記減速比はN×Nに等しく、Nは1より大きい整数である。

以下、前記第１の動作状況における前記減速機１の動作原理を、図３〜７を参照しながら説明する。図３は、第１の動作状況における本発明の減速機の動作の経時変化を概略的に示している。例えば、前記凸部１３１の前記外歯の数は4であり、前記凹部１３２の前記内歯の数は3である。図３において、隣接する2つの動作の時間間隔は、前記第１の伝達軸１０が４分の１回転する時間に等しい。外部駆動機構 (例えば、前記モーターの前記シャフトレバー)によって前記第１の伝達軸１０が駆動し、反時計回りに回転する場合、前記偏心輪１１は前記第１の伝達軸１０と同期して反時計回りに回転する。図３および以下の図面において、シンボルAは前記第１の伝達軸１０の前記車軸中心を表し、シンボルBは前記偏心輪１１の前記車軸中心を表す。前記第１の伝達軸１０が１回転すると、前記偏心輪１１は偏心回転により１回転する。前記偏心輪１１が回転自在に前記軸受１６内に配置されるため、前記偏心輪１１の前記偏心回転は前記回転ホイール１３がゆっくりと時計回りに回転するように押す力となる。また、前記複数の第１のローラ１２１が前記前記取り付け面１２２の固定位置を中心として回転しないため、前記凹部１３２の前記内歯および前記第２のローラ組立体１４の前記複数の第２のローラ１４１は互いに押し合う。このような場合には、前記複数の第２のローラ１４１は時計回りに自転し、遊星運動となるように共通の軸を中心として反時計回りに回転する。前記複数の第２のローラ１４１の前記遊星運動に対応して、前記第２のホイールディスク１４０は反時計回りに回転する。従って、前記第２の伝達軸１５は前記第２のホイールディスク１４０と同期して反時計回りに回転する。前記第２の伝達軸１５の回転に従って、外部駆動機構 (例えば、ベルトプーリーやギア)が減少した速度で駆動される。本実施形態では、前記凸部１３１の前記外歯の数は4であり、前記凹部１３２の前記内歯の数は3である。前記第１の伝達軸１０の反時計回りの４分の１回転に対応して、前記複数の第２のローラ１４１の前記遊星運動は前記第２の伝達軸１５の16分の1回転になる。従って、前記減速機１の減速比は16である。

前記第１の動作状況においては、前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、前記減速機１の減速比はN×Nである。図４は、第１の動作状況における、凸部の外歯の数が２、３、または４の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示している。前記外歯の数が2であり且つ前記内歯の数が1である場合、前記減速機１の減速比は4(すなわち、2×2=4)である。If 前記外歯の数3であり且つ前記内歯の数が2である場合、前記減速機１の減速比は9(すなわち、3×3=9)である。前記外歯の数が4であり且つ前記内歯の数3である場合、前記減速機１の減速比は16(すなわち、4×4=16)である。図５は、第１の動作状況における、凸部の外歯の数が５、６、または７の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示している。前記外歯の数が5であり且つ前記内歯の数が4である場合、前記減速機１の減速比は25(すなわち、5×5=25)である。前記外歯の数が6であり且つ前記内歯の数が5である場合、前記減速機１の減速比は36(すなわち、6×6=36)である。前記外歯の数が7であり且つ前記内歯の数が6である場合、前記減速機１の減速比は25(すなわち、7×7=49)である。図６は、第１の動作状況における、凸部の外歯の数が８、９、または１０の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示している。前記外歯の数が 8であり且つ前記内歯の数が7である場合、前記減速機１の減速比は64(すなわち、8×8=64)である。前記外歯の数が9であり且つ前記内歯の数が8である場合、前記減速機１の減速比は81(すなわち、9×9=81)である。前記外歯の数が10であり且つ前記内歯の数9である場合、前記減速機１の減速比は100(すなわち、10×10=100)である。図７は、第１の動作状況における、凸部の外歯の数が２０または３０の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示している。前記外歯の数が20であり且つ前記内歯の数が19である場合、前記減速機１の減速比は400(すなわち、20×20=400)である。前記外歯の数が30であり且つ前記内歯の数が29である場合、前記減速機１の減速比は900(すなわち、30×30=900)である。

上述のように、本発明の前記減速機１の押付け動作は、従来のハーモニックドライブ減速機と類似している。従って、RV減速機と比較して、本発明の前記減速機１はシンプルな構造を有し部品数が少ないため、組み立てが簡単でありコスト効率が良い。また、高い減速比(例えば、900)を得るために、従来のハーモニックドライブ減速機のギアの隣接する2つの歯の間の間隔は非常に小さい。従って、高い減速比を有する従来のハーモニックドライブ減速機を生産するのは難しい。言い換えれば、従来のハーモニックドライブ減速機の減速比は大きく向上させることはできない。対照的に、前記凸部１３１の前記外歯の数が30であり且つ前記凹部１３２の前記内歯の数が29である場合には、本発明の前記減速機１は減速比を900とすることができる。また、前記回転ホイール１３は生産が容易であり、前記減速機１の減速比は大きく向上させることができる。また、前記減速機１の前記凹部１３２および前記回転ホイール１３の前記凸部１３１の間の前記壁領域のため、前記減速機１の全体の剛性が向上し、強い衝撃への耐性が高まり、前記減速機１の使用寿命が延びる。従って、従来のハーモニックドライブ減速機の欠点（例えば、フレックススプラインの変形と歯数差による摩擦）は本発明により解決される。

前記減速機１の前記第2の動作状況においては、前記凸部１３１の前記外歯の数は前記凹部１３２の前記内歯の数より少なくとも１大きく、前記複数の第１のローラ１２１は前記取り付け面１２２の固定位置を中心として回転し、前記複数の第２のローラ１４１は前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心として回転しない。例えば、前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、前記凹部１３２の前記内歯の数は(N-1)であり、前記第１のローラの数１２１は(N+1)であり、前記複数の第２のローラ１４１の数はNである。前記第2の動作状況においては、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は異なる。また、前記減速機１の減速比は(N+1)×(N-1)であり、Nは1より大きい整数である。図８は、第２の動作状況における本発明の減速機の動作の経時変化を概略的に示している。例えば、前記凸部１３１の前記外歯の数は4であり、前記凹部１３２の前記内歯の数は3である。図８においては、隣接する2つの動作の時間間隔は、前記第１の伝達軸１０が４分の１回転する時間に等しい。このような場合には、前記減速機１の減速比は(4+1)×(4-1)=15である。

前記減速機１の前記第3の動作状況においては、前記凹部１３２の前記内歯の数は前記凸部１３１の前記外歯の数より少なくとも１大きく、前記複数の第１のローラ１２１は前記前記取り付け面１２２の固定位置を中心として回転せず、前記複数の第２のローラ１４１は前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心として回転する。例えば、前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、前記凹部１３２の前記内歯の数は(N+1)であり、前記第１のローラの数１２１は(N+1)であり、前記複数の第２のローラ１４１の数は(N+2)である。前記第3の動作状況においては、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は異なる。また、前記減速機１の減速比はN×(N+2)であり、Nは1より大きい整数である。図９は、第３の動作状況における本発明の減速機の動作の経時変化を概略的に示している。例えば、前記凸部１３１の前記外歯の数は4であり、前記凹部１３２の前記内歯の数は5であり。図９においては、隣接する2つの動作の時間間隔は前記第１の伝達軸１０が４分の１回転する時間に等しい。このような場合には、前記減速機１の減速比は4×(4+2)=24である。

前記第3の動作状況においては、前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、前記減速機１の減速比はN×(N+2)である。図１０は、第３の動作状況における、凸部の外歯の数が２、３、または４の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示している。例えば、前記外歯の数が2であり且つ前記内歯の数が3である場合、前記減速機１の減速比は8(すなわち、2×4=8)である。前記外歯の数が3であり且つ前記内歯の数が4である場合、前記減速機１の減速比は15(すなわち、3×5=15)である。前記外歯の数が4であり且つ前記内歯の数が5である場合、前記減速機１の減速比は24(すなわち、4×6=24)である。図１１は、第３の動作状況における、凸部の外歯の数が５、６、または８の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示している。前記外歯の数が5であり且つ前記内歯の数が6である場合、前記減速機１の減速比は35(すなわち、5×7=35)である。前記外歯の数が6であり且つ前記内歯の数が7である場合、前記減速機１の減速比は35(すなわち、6×8=48)である。前記外歯の数が8であり且つ前記内歯の数が9である場合、前記減速機１の減速比は80(すなわち、8×10=80)である。

前記減速機１の前記第４の動作状況においては、前記凹部１３２の前記内歯の数は前記凸部１３１の前記外歯の数より少なくとも１大きく、前記複数の第１のローラ１２１は前記前記取り付け面１２２の固定位置を中心として回転し、前記複数の第２のローラ１４１は前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心として回転しない。例えば、前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、前記凹部１３２の前記内歯の数は(N+1)であり、前記第１のローラの数１２１は(N+1)であり、前記複数の第２のローラ１４１の数は(N+2)である。前記第４の動作状況においては、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は同じである。また、前記減速機１の減速比は(N+1)×(N+1)であり、Nは1より大きい整数である。図１２は、第４の動作状況における本発明の減速機の動作の経時変化を概略的に示している。例えば、前記凸部１３１の前記外歯の数は4であり、前記凹部１３２の前記内歯の数は5である。図１2においては、隣接する2つの動作の時間間隔は前記第１の伝達軸１０が４分の１回転する時間に等しい。このような場合には、前記減速機１の減速比は(4+1)×(4+1)=25である。

上述のように,前記凸部１３１の前記外歯の数および前記凹部１３２の前記内歯の数の差は１である。４つの動作状況における前記減速機１のパラメータを下記の表に示す。

なお、前記凸部１３１の前記外歯の数および前記凹部１３２の前記内歯の数の差は１より大きくてもよい。数の差にかかわらず、前記減速機１は上記４つの動作状況を有するように設計され得る。従って、前記減速機１は様々な減速比とすることができる。

前記減速機１の前記第１の動作状況においては、本発明を理解するために、前記複数の第１のローラ１２１は前記取り付け面１２２の前記固定位置を中心として回転せず、前記複数の第２のローラ１４１は前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心として回転し、前記凸部１３１の前記外歯の数から前記凹部１３２の前記内歯の数を引いた差がKである、という前提で説明を行う。
このような場合には、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は同じである。前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、減速比は|N×(N-K+1)/K|であり、Nは1より大きい整数であり、(N-K)の差は1より大きい。

図１３は、第１の動作状況における、N=8 (K=1、2)の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示している。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が1(すなわち、K=1)である場合、前記減速機１の減速比は8×(8-1+1)/1=64である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が2(すなわち、K=2)である場合、前記減速機１の減速比は8×(8-2+1)/2=28である。図１４は、第１の動作状況における、N=8 (K=3、4、5)の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示している。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が3(すなわち、K=3)である場合、前記減速機１の減速比は8×(8-3+1)/3=16である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が 4(すなわち、K=4)である場合、前記減速機１の減速比は8×(8-4+1)/4=10である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が5(すなわち、K=5)である場合、前記減速機１の減速比は8×(8-5+1)/5=6.4である。

前記減速機１の前記第3の動作状況においては、本発明を理解するために、前記複数の第１のローラ１２１は前記前記取り付け面１２２の固定位置を中心として回転せず、前記複数の第２のローラ１４１は前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心として回転し、前記凸部１３１の前記外歯の数から前記凹部１３２の前記内歯の数を引いた差がKであり、Kが負である、という前提で説明を行う。
このような場合には、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は異なる。前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、減速比は|N×(N-K+1)/K|であり、Nは1より大きい整数であり、(N-K)の差は1より大きい。

図１５は、第３の動作状況における、N=8 (K= -1、-2)の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示している。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-1 (すなわち、K= -1)である場合、前記減速機１の減速比は|8×(8+1+1)/(-1)|=80である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-2 (すなわち、K= -2)である場合、前記減速機１の減速比は|8×(8+2+1)/(-2)|=44である。図１６は、第３の動作状況における、N=8 (K= -3、-4、-5)の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示している。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-3 (すなわち、K= -3)である場合、前記減速機１の減速比は|8×(8+3+1)/(-3)|=32である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-4 (すなわち、K= -4)である場合、前記減速機１の減速比は|8×(8+4+1)/(-4)|=26である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-5(すなわち、K= -5)である場合、前記減速機１の減速比は|8×(8+5+1)/(-5)|=22.4である。

前記減速機１の前記第１の動作状況または前記第3の動作状況においては、減速比は|N×(N-K+1)/K|であり、Nは1より大きい整数である。前記凸部１３１の前記外歯の数および前記凹部１３２の前記内歯の数が異なるため、Kは０でない整数である。また、(N-K)の差は１より大きい。N×(N-K+1)/Kが正である場合、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は同じである。一方、N×(N-K+1)/Kが負である場合、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は異なる。

前記減速機１の前記第2の動作状況においては、本発明を理解するために、前記複数の第１のローラ１２１は前記前記取り付け面１２２の固定位置を中心として回転し、前記複数の第２のローラ１４１前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心として回転せず、前記凸部１３１の前記外歯の数から前記凹部１３２の前記内歯の数を引いた差がKである、という前提で説明を行う。
このような場合には、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は異なる。前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、減速比は|(N+1)×(N-K)/K|であり、Nは1より大きい整数であり、(N-K)の差は1より大きい。

図１７は、第２の動作状況における、N=8 (K= 1、2)の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示しめしている。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が1(すなわち、K=1)である場合、前記減速機１の減速比は(8+1)×(8-1)/1=63である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が2(すなわち、K=2)である場合、前記減速機１の減速比は(8+1)×(8-2)/2=27である。図１８は、第２の動作状況における、N=8 (K= 3、4、5)の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示している。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が3(すなわち、K=3)である場合、前記減速機１の減速比は(8+1)×(8-3)/3=15である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が4(すなわち、K=4)である場合、前記減速機１の減速比は(8+1)×(8-4)/4=9である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が5(すなわち、K=5)である場合、前記減速機１の減速比は(8+1)×(8-5)/5=5.4である。

前記減速機１の前記第４の動作状況においては、本発明を理解するために、前記複数の第１のローラ１２１は前記前記取り付け面１２２の固定位置を中心として回転し、前記複数の第２のローラ１４１は前記第２のホイールディスク１４０の前記第３の面１４００の前記固定位置を中心として回転せず、前記凸部１３１の前記外歯の数から前記凹部１３２の前記内歯の数を引いた差がKであり、Kは負である、という前提で説明を行う。
このような場合には、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は同じである。前記凸部１３１の前記外歯の数がNである場合、減速比は|(N+1)×(N-K)/K|であり、Nは1より大きい整数であり、(N-K)の差は1より大きい。

図１９は、第４の動作状況における、N=8 (K= -1、-2)の場合における、本発明の減速機の二つの例を概略的に示している。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-1(すなわち、K= -1)である場合、前記減速機１の減速比は|(8+1)×(8+1)/(-1)|=81である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-2(すなわち、K= -2)である場合、前記減速機１の減速比は|(8+1)×(8+2)/(-2)|=45である。図２０は、第４の動作状況における、N=8 (K= -3、-4、-5)の場合における、本発明の減速機の三つの例を概略的に示している。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-3(すなわち、K= -3)である場合、前記減速機１の減速比は|(8+1)×(8+2)/(-3)|=33である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-4(すなわち、K= -4)である場合、前記減速機１の減速比は|(8+1)×(8+2)/(-4)|=27である。前記外歯の数Nが8であり且つ前記外歯の数および前記内歯の数の差が-5(すなわち、K= -5)である場合、前記減速機１の減速比は|(8+1)×(8+2)/(-5)|=23.4である。

前記減速機１の前記第2の動作状況または前記第４の動作状況においては、減速比は|(N+1)×(N-K)/K|であり、Nは１より大きい整数である。前記凸部１３１の前記外歯の数および前記凹部１３２の前記内歯の数が異なるため、Kは0ではない整数である。また、(N-K)の差は1より大きい。(N+1)×(N-K)/Kが正である場合、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は異なる。一方、(N+1)×(N-K)/Kが負である場合、前記第１の伝達軸１０の回転方向および前記第２の伝達軸１５の回転方向は同じである。

いくつかの実施形態では、前記偏心輪１１および前記第２の伝達軸１５は継手（図示せず）を介して互いに結合している。また、前記凹部１３２および前記凸部１３１の間の前記壁領域は空洞を有していてもよい。前記空洞によって、回転中の前記回転ホイール１３の動釣合いを取ることができる。また、前記第１の伝達軸１０の重量を調整または前記回転ホイール１３の偏心設計を提供することにより前記減速機の動釣合いをとってもよい。

上述の実施形態では、前記第１の伝達軸１０は前記電源入力端であり、前記第２の伝達軸１５は前記電源出力端である。なお、当業者であれば本発明の教示を保持しながら多くの修正及び変更をなし得ることに容易に気づくであろう。例えば、他の実施形態では、前記第１の伝達軸１０は前記電源出力端であり、前記第２の伝達軸１５は前記電源入力端である。このような場合には、前記減速機１は事実上加速機である。

上述のように、本発明は減速機を提供する。前記減速機は、回転ホイールと、第１のローラ組立体と、第２のローラ組立体とを備える。前記回転ホイールは、凸部および凹部を有する。前記凸部は、前記第１のローラ組立体の複数の第１のローラと接する。前記凹部は、前記第２のローラ組立体の複数の第２のローラと接する。本発明の前記減速機の押付け動作は、従来のハーモニックドライブ減速機と類似している。従って、本発明の前記減速機１はシンプルな構造を有し部品数が少ないため、組み立てが簡単でありコスト効率が良い。また、前記回転ホイールの前記凹部によって、減速機全体の体積および重量が減少される。また、前記回転ホイールの前記壁領域が前記複数の第１のローラおよび前記複数の第２のローラによって固定されるため、前記回転ホイールおよび前記複数の第１のローラおよび前記複数の第２のローラの間の間隔は効率的に制御される。また、前記壁領域によって、全体の剛性が向上し、強い衝撃への耐性が高まり、前記減速機の使用寿命が延びる。また、本発明の前記減速機は４つの動作状況を有するように設計されているため、前記減速機は様々な減速比を有するようにすることができる。すなわち、本発明の前記減速機は高い減速比を提供できる。結論として、本発明の前記減速機は、RV減速機およびハーモニックドライブ減速機の利点を兼ね備えている。

以上、本発明について、現在最も実用的且つ好ましい実施形態と考えられるものに関して説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定される必要はない。逆に、様々な改良及び類似の構成を添付の特許請求の範囲及び趣旨に含むことが意図されており、全ての改良及び類似の構成を包含するよう、最も広い解釈に従うべきである。

Claims

第１の伝達軸と、偏心輪と、第１のローラ組立体と、回転ホイールと、第２のローラ組立体と、第２の伝達軸とを備え、
前記第１の伝達軸は、第１の端部および第２の端部を有し、
前記偏心輪は、前記第１の伝達軸の前記第２の端部上に偏心して固定され、
前記第１のローラ組立体は、第１のホイールディスクおよび複数の第１のローラを有し、前記第１のホイールディスクが前記第１の端部および前記第１の伝達軸の前記第２の端部の間に配置され、前記複数の第１のローラが前記第１のホイールディスク上に配置され、前記複数の第１のローラが選択的に自転することを特徴とし、
前記回転ホイールは、本体および車軸穴を有し、前記偏心輪が回転可能に前記車軸穴内に配置され、前記本体が凸部および凹部を有し、前記凸部が前記本体の外周から突出し且つ一つまたは複数の外歯を有し、前記本体の外周が対応する複数の第１のローラと接し、前記凹部が前記本体の表面内に凹状に形成され且つ一つまたは複数の内歯を有することを特徴とし、
前記第２のローラ組立体は、第２のホイールディスクおよび複数の第２のローラを有し、前記複数の第２のローラが前記第２のホイールディスク上に配置され、前記複数の第２のローラが選択的に自転する、前記複数の第２のローラが対応する前記内歯と接することを特徴とし、
前記第２の伝達軸は、第３の端部および第４の端部を有し、前記第２のホイールディスクが前記第２の伝達軸の前記第３の端部上に固定され、
前記外歯の数および前記内歯の数が異なり、前記第１のローラの数が前記外歯の数より少なくとも１大きく、前記第２のローラの数が前記内歯の数より少なくとも１大きいことを特徴とする減速機。
前記複数の第１のローラが自転せず、前記複数の第２のローラが自転することを特徴とする、請求項１に記載の減速機。
前記外歯の数から前記内歯の数を引いた差がKである場合に、前記減速機の減速比は|N×(N-K+1)/K|であり、Nが前記外歯の数であり、Nが1より大きい整数であり、Kが０でない整数であり、(N-K)の差が１より大きいことを特徴とする、請求項２に記載の減速機。
Kが正であり、前記第１の伝達軸の回転方向および前記第２の伝達軸の回転方向が同じであることを特徴とする、請求項３に記載の減速機。
Kが負であり、前記第１の伝達軸の回転方向および前記第２の伝達軸の回転方向が異なることを特徴とする、請求項３に記載の減速機。
前記複数の第１のローラが自転し、前記複数の第２のローラが自転しないことを特徴とする、請求項１に記載の減速機。
前記外歯の数から前記内歯の数を引いた差がKであり、前記減速機の減速比が|(N+1)×(N-K)/K|であり、Nが前記外歯の数であり、N が1より大きい整数であり、Kが０でない整数であり、(N-K)の差が１より大きことを特徴とする、請求項６に記載の減速機。
Kが正であり、前記第１の伝達軸の回転方向および前記第２の伝達軸の回転方向が異なることを特徴とする、請求項７に記載の減速機。
Kが負であり、前記第１の伝達軸の回転方向および前記第２の伝達軸の回転方向が同じであることを特徴とする、請求項７に記載の減速機。
前記第１の伝達軸が電源入力端であり、前記第２の伝達軸が電源出力端であることを特徴とする、請求項１に記載の減速機。
前記減速機が、軸受をさらに備え、前記軸受が前記車軸穴内に配置され、前記軸受が前記偏心輪と一体になっていることを特徴とする、請求項１に記載の減速機。