JP2020051571A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体を介して軸方向に回転トルクを伝達する動力伝達装置において、装置全体の小型化を図る。【解決手段】減速装置１は、複数のローラ４と、複数のローラ４が挿通された複数の第１ポケット１３を有する入力部材１０（第１部材）と、入力部材１０の軸方向両側に設けられ、複数のローラ４の軸方向両端が係合する転動体係合溝１６を有する一対の固定部材５（第２部材）と、入力部材１０と一対の固定部材５との軸方向間にそれぞれ設けられ、複数のローラ４が挿通された複数の第２ポケット１７を有する一対の出力部材３１，３２（第３部材）とを備える。複数の第１ポケット１３は、回転中心Ｘから偏心した曲率中心を有する円に沿って形成される。転動体係合溝１６は、回転中心Ｘ上に曲率中心を有するピッチ円に対して交互に交差する波状曲線に沿って形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、入力回転部に入力された回転を、同軸に配された出力回転部に所定の変速比で伝達する動力伝達装置に関する。

例えば特許文献１には、図９に示すように、ボール係合溝１１１が形成された入力板１１０及びボール係合溝１２１が形成された出力板１２０を軸方向に対向させて配置し、両ボール係合溝１１１，１２１に係合させたボール１３０を介して、入力板１１０から出力板１２０に回転トルクを伝達する減速装置が示されている。

具体的に、この減速装置は、共通の回転中心Ｘ周りに回転自在に設けられた入力板１１０及び出力板１２０と、これらの間に介在した複数のボール１３０と、ハウジング１６０に固定された保持器１４０とを備える。入力板１１０に設けられた第１のボール係合溝１１１は円形に形成され、出力板１２０に設けられた第２のボール係合溝１２１は波形に形成される（図１０参照）。入力板１１０は、入力軸１７０の外周に偏心カム１８０を介して取り付けられ、これにより、円形の第１のボール係合溝１１１の曲率中心Ｏ１は、回転中心Ｘから偏心量ａだけ偏心している。入力軸１７０が回転すると、入力板１１０が回転中心Ｘ周りに振れ回り半径ａで公転し、これに伴って第１のボール係合溝１１１に係合したボール１３０が、保持器１４０に設けられたポケット１４１内で半径方向に往復動する。このボール１３０と波形の第２のボール係合溝１２１との接触力の回転方向の分力により、出力板１２０が回転する。

例えば、入力軸１７０の回転に伴って、入力板１１０の中心線Ｏ１が図１０に示す位置から矢印方向に公転すると、回転中心Ｘよりも上方に位置するボール１３０（Ａ）が波形の第２のボール係合溝１２１の外径側部分に押しつけられ、回転中心Ｘよりも下方に位置するボール１３０（Ｂ）が波形の第２のボール係合溝１２１の内径側部分に押しつけられる。このときのボール１３０から第２のボール係合溝１２１に付与される接触力の回転方向の分力Ｆ（矢印参照）により、出力板１２０が回転する。このように、上記の減速装置では、複数のボール１３０のうち、回転中心Ｘよりも上側のボール１３０（Ａ）のみでなく、回転中心Ｘよりも下側のボール１３０（Ｂ）もトルク伝達に寄与するため、負荷容量の増大や振動軽減を図ることができる。

特開２０１８−０２１６０２号公報

しかし、上記の減速装置では、図１１に示すように、ボール１３０と各ボール係合溝１１１，１２１とがアキシャル方向に対して傾斜した角度で接触するため、入力板１１０及び出力板１２０がボール１３０から受ける接触力Ｆ３’，Ｆ４’（ボール１３０に加わる接触力Ｆ３，Ｆ４の反力）は、ラジアル方向成分Ｆ３ａ’，Ｆ４ａ’及びアキシャル方向成分Ｆ３ｂ’，Ｆ４ｂ’を有する。このため、入力板１１０を支持する軸受１５１，１５２及び出力板１２０を支持する軸受１５３，１５４には、ラジアル・アキシャル両方向の荷重を受けられるものを使用する必要がある。このような軸受としては、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受が一般的であるが、これらの軸受は、ラジアル方向の許容不可と比べてアキシャル方向の許容不可が小さいため、ラジアル・アキシャル両方向の荷重に耐え得るものを選定しようとすると、軸受サイズが大きくなり、結果として減速装置全体のサイズが大きくなってしまう。

以上の事情から、本発明は、転動体を介して軸方向に回転トルクを伝達する動力伝達装置において、装置全体の小型化を図ることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、入力回転部に入力された回転を、同軸に配された出力回転部に所定の変速比で伝達する動力伝達装置であって、複数のローラと、前記複数のローラが挿通された複数の第１ポケットを有する第１部材と、前記第１部材の軸方向両側に設けられ、それぞれ前記複数のローラが係合する転動体係合溝を有する一対の第２部材と、前記第１部材と前記一対の第２部材との軸方向間にそれぞれ設けられ、前記複数のローラが挿通された複数の第２ポケットを有する一対の第３部材とを備え、前記複数の第１ポケットが、前記入力回転部及び前記出力回転部の回転中心から偏心した曲率中心を有する円に沿って形成され、前記転動体係合溝が、前記回転中心上に曲率中心を有するピッチ円に対して交互に交差する波状曲線に沿って形成され、前記第１部材、前記一対の第２部材、及び前記一対の第３部材のうちの何れかが前記入力回転部に設けられ、前記第１部材、前記一対の第２部材、及び前記一対の第３部材のうちの他の何れかが前記出力回転部に設けられた動力伝達装置を提供する。

このように、本発明では、トルクを伝達する転動体として、ボールではなく、筒状の外周面を有するローラ（例えば、円筒ころ）を使用した。この場合、ローラと各部材との間には、アキシャル方向の荷重はほとんど生じないため、ローラから接触力を受ける入力部材及び出力部材を支持する軸受は、ラジアル荷重のみを支持するもので足りる。このように、軸受に加わる荷重がラジアル方向に限定されることで、耐久力を維持しつつ軸受を小型化できると共に、軸受内部におけるトルク損失を低減することができる。

しかし、上記のようにトルクを伝達する転動体としてローラを用いる場合、ローラの外周面の軸方向複数箇所に各部材が接触して異なる方向の接触力が加わるため、ローラにモーメントが加わり、ローラが倒れる（中心線が軸方向に対して傾斜する）恐れがある。そこで、本発明では、第１部材を中心として、その軸方向両側に一対の第３部材及び一対の第２部材を軸方向で対称に配置し、各ローラを、第１部材の第１ポケット及び一対の第３部材の第２ポケットに挿通すると共に、各ローラの軸方向両端を一対の第２部材の転動体係合溝に係合させた。これにより、第１ポケット、第２ポケット、及び転動体係合溝からローラに付与される接触力が軸方向対称となるため、ローラに加わるモーメントが相殺され、ローラの倒れを回避してトルクをスムーズに伝達することができる。

上記の動力伝達装置は、例えば、第１部材を入力回転部に設け、一対の第３部材を出力回転部に設け、一対の第２部材を固定部材とすることができる。このように、第２部材を固定部材とすることで、ローラと第２の転動体係合溝との間に発生する接触力を固定部材で支持することができるため、この接触力を支持するための大型の軸受が不要となる。また、第３部材を出力回転部に設けることで、ローラと出力回転部の第２ポケットとの間に周方向（回転方向）の接触力のみが生じるため、第３部材を支持する軸受に加わる負荷が軽減されて、軸受サイズを縮小することができると共に、軸受内部におけるトルク損失を低減することができる。

この場合、出力回転部に設けられた一対の第３部材を一体に回転可能とすれば、入力回転部に設けられた第１部材からローラを介して軸方向両側に分かれて伝達された動力を、再び合成して出力することができる。また、一対の第３部材を一体化することで、各第３部材に設けられた第２ポケットの相対位置（位相）が固定されるため、これらの第２ポケットにローラを挿通することでローラの倒れを確実に防止できる。

上記の動力伝達装置では、ローラの外周面と、第１部材の第１ポケット、一対の第３部材の第２ポケット、及び一対の第２部材の転動体係合溝の３要素のうちの少なくとも１要素との接触部に摩擦低減部材（例えば、ニードル軸受又は滑り軸受）を設けることが好ましい。このように、ローラと各要素とを摩擦低減部材を介して接触させることで、これらを直接接触させる場合と比べて、接触部の摩擦損失が大幅に低減されるため、トルクの伝達効率がさらに高められる。

以上のように、軸方向に回転トルクを伝達する転動体としてローラを用いることで、入力回転部及び出力回転部を支持する軸受を小型化して装置全体を小型化すると共に、軸受内部におけるトルク損失を低減してトルク伝達効率を高めることができる。また、第１部材の軸方向両側に一対の第２部材及び一対の第３部材を軸方向対称に配置することで、ローラの倒れを防止し、トルクを効率的に伝達することができる。

本発明の一実施形態に係る減速装置の断面図である。 入力部材（第１部材）の正面図である。 固定部材（第２部材）の正面図である。 出力部材（第３部材）の正面図である。 図４のＶ部の拡大図である。 入力部材、出力部材、固定部材、及びローラを模式的に示す分解斜視図である。 ローラに加わる接触力を示す正面図である。 図１の減速装置の拡大図である。 従来の減速装置の断面図である。 図９の減速装置の出力板及びボールの正面図である。 図９の減速装置の拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係る動力伝達装置としての減速装置１は、図１に示すように、入力回転部２と、出力回転部３と、転動体としてのローラ４と、固定部材５と、これらを収容するハウジング６とを主に備える。図示例では、ハウジング６が、入力側（図１では左側）に設けられた第１ハウジング部材６ａと、出力側（図１では右側）に設けられた第２ハウジング部材６ｂとで構成される。両ハウジング部材６ａ，６ｂは、ボルト２３等の適宜の手段により固定される。入力回転部２と出力回転部３とは同軸に配置され、共通の回転中心Ｘを有する。固定部材５は、ハウジング６に固定されている。

入力回転部２は、入力軸７、偏心カム部８、転がり軸受９および入力部材１０を有する。入力軸７は、ハウジング６に対して回転中心Ｘ周りに回転自在とされる。本実施形態では、入力軸７が、出力回転部３の内周面との間に装着された複数の転がり軸受１１によって、ハウジング６に対して回転自在に支持されている。図示例では、偏心カム部８の軸方向両側に、軸受１１がそれぞれ２個ずつ設けられる。入力軸７の外周面と第１ハウジング部材６ａの内周面との間には、ハウジング６内に充填されたグリース又は油の漏れだしを防止するためのシール部材２１が設けられる。偏心カム部８は入力軸７の外周に設けられ、図示例では入力軸７と一体に設けられている。偏心カム部８の円筒形外周面８ａの中心線Ｏ１は、回転中心Ｘに対して偏心量ａだけ半径方向に偏心している。入力部材１０は略円盤状を成し、入力部材１０の中心線は、偏心カム部８の円筒形外周面８ａの中心線Ｏ１と一致している。偏心カム部８の円筒形外周面８ａと入力部材１０の内周面との間には、転がり軸受９が装着される。これにより、入力部材１０が偏心カム部８に対して相対回転自在とされる。

固定部材５は、入力部材１０の軸方向両側に設けられる。固定部材５は環状を成し、図示例では両固定部材５が同一材料で同一形状に形成される。各固定部材５は、適宜の手段によりハウジング６に固定される。図示例では、固定部材５のハウジング６に対する周方向移動を規制する規制部材２４が設けられる。規制部材２４は、各ハウジング部材６ａ，６ｂの内周面及び各固定部材５の外周面に設けられたキー溝に装着され、これらと周方向で係合することで、固定部材５のハウジング６に対する周方向移動を規制している。

入力部材１０と各固定部材５とは、所定の間隔で軸方向に並べて配置される。入力部材１０には、入力部材１０を軸方向に貫通する複数の第１ポケット１３が形成される。各固定部材５の軸方向内側（入力部材１０と対向する側）の面には、転動体係合溝１６が形成される。すなわち、本実施形態では、第１ポケット１３を有する第１部材が入力部材１０として入力回転部２に設けられ、転動体係合溝１６を有する一対の第２部材が固定部材５とされる。

この減速装置１では、トルクを伝達する転動体として、筒状の外周面を有するローラ４が使用される。図示例では、ローラ４として、円筒状の外周面を有する円筒ころが使用される。ローラ４は、入力部材１０の第１ポケット１３に挿通され、軸方向両端が固定部材５の転動体係合溝１６に係合する。ローラ４は、自身の中心線周りに自転しながら転動体係合溝１６内を転走する。

図２に示すように、入力部材１０に設けられた複数の第１ポケット１３は、周方向等間隔に配置される。複数の第１ポケット１３の軌道中心線Ｌ１は、中心線Ｏ１を中心とした半径ｒの円に沿って形成される。第１ポケット１３の軌道中心線Ｌ１の曲率中心は、偏心カム部８の円筒形外周面８ａおよび入力部材１０の中心線Ｏ１と一致する。すなわち、軌道中心線Ｌ１の曲率中心（すなわち中心線Ｏ１）は、入力回転部２の回転中心Ｘに対して偏心量ａだけ偏心している。各第１ポケット１３の半径方向幅は、ローラ４の外径と略同等（僅かに大きい寸法）とされ、各第１ポケット１３の周方向長さは、ローラ４の外径よりも大きくなっている。これにより、各ローラ４が、第１ポケット１３内で、周方向（軌道中心線Ｌ１に沿う方向）に移動可能な状態で所定の半径方向位置に保持される。図示例では、入力部材１０に形成される第１ポケット１３が、ローラ４と同じ数だけ設けられている。ただし、第１ポケット１３の数はこれに限らず、例えば、ローラ４よりも少ない数とし、１個の第１ポケット１３に複数のローラ４を挿通してもよい。尚、第１ポケット１３の軌道中心線Ｌ１とは、第１ポケット１３内でローラ４を移動させたときのローラ４の中心線の軌跡を意味する。

図３に示すように、固定部材５に形成された転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２は、回転中心Ｘ上に曲率中心を有する基準ピッチ円Ｃに対して一定のピッチで交互に交差する波状曲線で形成される。すなわち、転動体係合溝１６は、回転中心Ｘとの距離Ｒが基準ピッチ円半径ＰＣＲに対して増減変動する波状曲線に沿って形成される。本実施形態では、軌道中心線Ｌ２を構成する波状曲線に、回転中心Ｘとの距離Ｒが基準ピッチ円半径ＰＣＲより大きい山部が１０個、回転中心Ｘとの距離Ｒが基準ピッチ円半径ＰＣＲより小さい谷部が１０個設けられる。各固定部材５に形成される転動体係合溝１６は、同じ形状を有し、山部及び谷部の位相が一致するように配される。尚、転動体係合溝１６の軌道中心線とは、転動体係合溝１６に沿ってローラ４を移動させたときのローラ４の中心線の軌跡を意味する。

転動体係合溝１６は、ローラ４が嵌合する断面形状を有し、図示例では断面矩形を成している（図１参照）。転動体係合溝１６の溝幅は、ローラ４の外径と略同じ（僅かに大径）とされる。転動体係合溝１６の底面とローラ４の端面との間には、軸方向隙間が形成される。ローラ４の軸方向端面が何れかの転動体係合溝１６の底面に当接することで、ローラ４のそれ以上の軸方向移動が規制される。

図１に示すように、出力回転部３は、入力部材１０の軸方向一方側（図中左側）に設けられた第１出力部材３１と、入力部材１０の軸方向他方側（図中右側）に設けられた第２出力部材３２と、第１出力部材３１と第２出力部材３２とを連結する連結部材３３とを有する。第１出力部材３１は、円筒状の軸部３１ａと、軸部３１ａから外径側に延びる円盤部３１ｂとを有する。第２出力部材３２は、出力軸として機能する軸部３２ａと、軸部３２ａから外径側に延びる円盤部３２ｂとを有する。第２出力部材３２の軸部３２ａは、円筒部３２ａ１と、円筒部３２ａ１の開口部を閉塞する蓋部３２ａ２とを有する。蓋部３２ａ２には、減速された回転を伝達すべき他の部材を連結するための連結部が設けられる。図示例では、第１出力部材３１の軸部３１ａ及び円盤部３１ｂが一体成形され、第２出力部材３２の軸部３２ａ及び円盤部３２ｂが一体成形される。

出力回転部３は、ハウジング６に対して回転中心Ｘ周りに回転自在とされる。本実施形態では、第１出力部材３１の円盤部３１ｂの外径端と第２出力部材３２の円盤部３２ｂの外径端とが連結部材３３で連結され、これにより両出力部材３１，３２が一体に回転可能とされる。出力回転部３は、第１出力部材３１の軸部３１ａの外周面と軸方向一方側の固定部材５の内周面との間に装着された転がり軸受１４と、第２出力部材３２の軸部３２ａの外周面と軸方向他方側の固定部材５の内周面との間に装着された転がり軸受１５とで、ハウジング６に対して一体に回転自在に支持されている。第２出力部材３２の軸部３２ａの外周面と第２ハウジング部材６ｂの内周面との間には、ハウジング６内に充填されたグリース又は油の漏れだしを防止するためのシール部材２２が設けられる。

第１出力部材３１の円盤部３１ｂ及び第２出力部材３２の円盤部３２ｂは、それぞれ入力部材１０と固定部材５との軸方向間に設けられる。両出力部材３１，３２の円盤部３１ｂ，３２ｂには、これらを軸方向に貫通する複数の第２ポケット１７が形成される。すなわち、本実施形態では、第２ポケット１７を有する一対の第３部材が出力部材３１，３２として出力回転部３に設けられる。第２ポケット１７は、図４に示すように、回転中心Ｘを中心に径方向に放射状に延びる長穴である。第２ポケット１７は、同一円周上に周方向等間隔に形成される。両出力部材３１，３２に設けられた第２ポケット１７は、軸方向と直交する面内で同じ位置（すなわち、同じ半径方向位置及び位相）に設けられる。各出力部材３１，３２に形成される第２ポケット１７の個数（すなわち、ローラ４の個数）は、軌道中心線Ｌ２の波状曲線の山部又は谷部の個数（１０個）より１個多い１１個である。

図５に示すように、ローラ４は、各第２ポケット１７内で、基準ピッチ円Ｃに対して半径方向に所定量ｍの範囲で移動することができる。本実施形態では、各第２ポケット１７の周壁に、周方向に対向する一対の平行な平坦面１７ａが設けられ、この平坦面１７ａの周方向間隔が、ローラ４の外径と略同等（僅かに大径）とされる。これにより、各ローラ４が、第２ポケット１７内で、半径方向移動可能な状態で所定の周方向位置に保持される。

図６に示すように、入力回転部２の入力部材１０と出力回転部３の両出力部材３１，３２とは共通の回転中心Ｘを有し、この回転中心Ｘ上に両固定部材５の軸心が配置されている。入力部材１０の中心軸Ｏ１（すなわち、第１ポケット１３の軌道中心線Ｌ１の曲率中心）は、回転中心Ｘに対して偏心量ａだけ偏心している。ローラ４は、入力部材１０の第１ポケット１３、及び、各出力部材３１，３２の各第２ポケット１７に挿通されて軸方向両側に突出した状態となり、この突出部分（軸方向両端）が各固定部材５の転動体係合溝１６に係合する（図１参照）。尚、図６では、各部材を模式的に示している。

本実施形態の減速装置１では、転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の山部の個数が１０個（谷部の個数も同様に１０個）で、ローラ４の個数が１１個であるので、次式により求められる減速比ｉは１／１１となる。
減速比ｉ＝（ローラ個数−山部の個数）／ローラの個数
なお、山部の個数はローラの個数±１とされ、減速比ｉがマイナスの値となる場合は、入力回転部２の回転方向に対して出力回転部３の回転方向が逆であることを意味する。

転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の形状は、入力回転部２から出力回転部３に減速された回転運動が同期回転で伝達されるように設定される。具体的に、減速装置１の減速比をｉとしたとき、入力軸７の回転角θにおいて、出力回転部３が回転角ｉθの状態で、第１ポケット１３に係合したローラ４が転動体係合溝１６に係合してトルクを伝達するように、転動体係合溝１６の形状が設定される。詳しくは、入力回転部２及び出力回転部３の回転中心Ｘと転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２との距離Ｒが下記の式（１）を満たすように、転動体係合溝１６の形状が設定される。
Ｒ＝ａ・ｃｏｓ（ψ／ｉ）＋√｛ｒ^２−（ａ・ｓｉｎ（ψ／ｉ））^２｝・・・（１）
但し、
Ｒ：回転中心Ｘと転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２との距離
ａ：回転中心Ｘに対する第１ポケット１３の軌道中心線Ｌ１の中心Ｏ１の偏心量
ｉ：減速比
ψ：出力回転部３の回転角
ｒ：第１ポケット１３の軌道中心線Ｌ１の半径

入力部材１０、両出力部材３１，３２、及び両固定部材５のうち、少なくともローラ４と接触する第１ポケット１３の周壁、第２ポケット１７の周壁、及び転動体係合溝１６の側壁は、ローラ４との表面硬度差による摩耗を低減するために、ローラ４の表面と同程度の表面硬度を付与することが好ましい。例えば、第１ポケット１３の側壁、第２ポケット１７の周壁、及び転動体係合溝１６の側壁の表面硬度を、ＨＲＣ５０〜６０の範囲内とすることが好ましい。具体的には、入力部材１０、出力部材３１，３２、及び固定部材５を、Ｓ４５ＣやＳ５０Ｃなどの機械構造用炭素鋼や、ＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０などの機械構造用合金鋼を用いて形成し、これに全体熱処理又は浸炭熱処理を行うことで、上記の表面硬度を得ることができる。あるいは、上記の各部材を、ＳＵＪ２などの軸受鋼を用いて形成し、これに全体熱処理又は高周波熱処理を行うことでも、上記の表面硬度を得ることができる。

次に、本実施形態の減速装置１の動作を要約して説明する。図１に示す入力回転部２の入力軸７を回転させると、入力部材１０が、回転中心Ｘを中心に振れ回り半径ａで公転運動を行う。その際、入力部材１０は、入力軸７に設けられた偏心カム部８に対して回転自在であるので、自転運動をほとんど行わない。これにより、第１ポケット１３とローラ４との間の相対的な摩擦量が低減され、回転トルクの伝達効率が高められる。

入力部材１０が公転運動を行うと、円形の第１ポケット１３に係合する各ローラ４が、固定部材５に形成された転動体係合溝１６に沿って移動する。詳しくは、入力部材１０の中心線Ｏ１が図４に示す位置から矢印方向に公転すると、図７に示すように、入力部材１０に形成された第１ポケット１３と係合して、各ローラ４に略上向きの接触力Ｆ１が作用する。このローラ４の軸方向両端が、転動体係合溝１６と係合することで、転動体係合溝１６にローラ４との接触力Ｆ２’が作用すると同時に、ローラ４に、転動体係合溝１６との接触による接触力Ｆ２が作用する。この接触力Ｆ２の周方向成分Ｆ２ａにより、ローラ４が転動体係合溝１６に沿って周方向に移動する。このローラ４が、出力回転部３の第２ポケット１７と周方向に係合し、これにより生じる接触力Ｆ３’が、出力回転部３を入力軸７と同方向に回転させる力として作用する（図４参照）。

出力回転部３を回転させる力（すなわち、ローラ４から各出力部材３１，３２の第２ポケット１７に作用する接触力Ｆ３’≒ローラ４が転動体係合溝１６から受ける接触力Ｆ２の周方向成分Ｆ２ａ）は、ローラ４と波形の転動体係合溝１６との接触状態によって変化するため、各々のローラ４の位置によって大きさが異なる（図４参照）。ローラ４は、入力回転部２及び出力回転部３の回転中心Ｘを中心として配置されているため、出力回転部３を回転させる力は、回転中心Ｘを中心に分布される。具体的に、波形の転動体係合溝１６のうち、山部の頂部と谷部の頂部との中央付近（回転中心Ｘを中心としたピッチ円に対する傾斜角度が大きい部位）に接触する図中上下両端のローラ４は、出力回転部３を回転させる力が大きく、波形の転動体係合溝１６の山部の頂部又は谷部の頂部付近（回転中心Ｘを中心としたピッチ円に対する傾斜角度が小さい部位）に接触する図中左右両端のローラ４は、出力回転部３を回転させる力が小さい。

上記のように、トルクを伝達する転動体としてローラ４を使用することで、図８に示すように、ローラ４と各部材（入力部材１０、出力部材３１，３２、及び固定部材５）との間にアキシャル方向の荷重がほとんど発生しない。特に、本実施形態のように転動体として円筒ころを使用すれば、ローラ４と各部材間のアキシャル方向の荷重が０になる。これにより、入力部材１０を支持する軸受９，１１や、出力部材３１，３２を支持する軸受１４，１５に加わる荷重がラジアル方向のみとなるため、ラジアル・アキシャル両方向の荷重が加わる場合と比べて、軸受を小型化することができ、ひいては減速装置１全体を小型化することができる。また、上記の軸受に加わる荷重がラジアル方向に限定されることで、これらの軸受の内部におけるトルク損失が小さくなるため、回転トルクの伝達効率が高められる。

また、上記の減速装置１では、入力部材１０を中心として、一対の固定部材５及び一対の出力部材３１、３２を軸方向対称に配置し、各ローラ４を、入力部材１０の第１ポケット１３及び出力部材３１，３２の第２ポケット１７に挿通すると共に、各ローラ４の軸方向両端を両固定部材５の転動体係合溝１６に係合させている。トルク伝達時には、ローラ４の軸方向中央に入力部材１０の第１ポケット１３との接触力Ｆ１が作用し、その軸方向両側に、両出力部材３１，３２の第２ポケット１７との接触力Ｆ３（図７参照）、及び、両固定部材５の転動体係合溝１６との接触力Ｆ２が作用する。このように、ローラ４に対して各部材との接触力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が軸方向対称に作用することで、ローラ４に加わるモーメントが相殺されるため、ローラ４の倒れを防止してトルクをスムーズに伝達することができる。特に、本実施形態では、連結部材３３により一体化された一対の出力部材３１，３２の第２ポケット１７に各ローラ４を挿通することで、各ローラ４の軸方向２箇所が同じ位相に配された第２ポケット１７で常に同じ周方向位置に保持されるため、ローラ４の周方向の倒れを確実に防止できる。

上記の減速装置１において、ローラ４と、第１ポケット１３、転動体係合溝１６、及び第２ポケット１７の３要素のうちの少なくとも１要素との接触部に、ニードル軸受や滑り軸受（例えば焼結含油軸受）などの摩擦低減部材を設ければ、これらの接触部における摩擦損失が大幅に低減され、トルクの伝達効率が向上する。特に、ローラ４と、上記の３要素のうちの２要素との接触部に摩擦低減部材を設ければ、残りの１要素との接触が転がり接触となるため、トルクの伝達効率の向上効果が高まる。本実施形態では、図８に示すように、ローラ４の外周面のうち、第１ポケット１３と接触する軸方向領域、及び、各第２ポケット１７と接触する軸方向領域に、それぞれ摩擦低減部材３０を設けている。尚、摩擦低減部材３０を設ける箇所は上記に限定されず、ローラ４と上記３要素の全てとの接触部に摩擦低減部材３０を設けてもよい。また、摩擦低減部材が特に必要なければ、ローラ４と上記３要素の全てとを直接接触させてもよい。

上記の減速装置１では、ローラ４から転動体係合溝１６に作用する接触力Ｆ２’が、ハウジング６に固定された固定部材５で支持されるため、この接触力Ｆ２’を支持する大型の軸受が不要となる。また、ローラ４が、半径方向に往復動しながら第２ポケット１７と回転方向で係合することで、ローラ４から出力回転部３に回転方向の接触力Ｆ３’のみが加わる。このように、接触力Ｆ３’の方向が回転方向に限定されることで、出力回転部３を支持する軸受１４，１５を小型化して減速装置１の小型化が図られると共に、軸受内部におけるトルク損失が低減され、減速装置１のトルク伝達効率が高められる。

上記のように、トルク伝達時には、各出力部材３１，３２の円盤部３１ｂ，３２ｂのうち、第２ポケット１７間に設けられた柱部に、ローラ４との接触による周方向の接触力Ｆ３’が加わる（図７参照）。従って、円盤部３１ｂ，３２ｂの第２ポケット１７間に設けられた柱部が、ローラ４から受ける接触力Ｆ３’により損傷することが懸念される。特に、減速比を大きくするために第２ポケット１７の数（すなわちローラ４の数）を多くすると、第２ポケット１７間の柱部の周方向幅が細くなるため、ローラ４との接触力Ｆ３’により柱部が損傷する懸念が高まる。

この点に関し、本実施形態では、図４に示すように、回転中心Ｘよりも上側のローラ４だけでなく、回転中心Ｘよりも下側のローラ４にも第２ポケット１７との接触力Ｆ３’が作用し、トルク伝達に寄与する。このため、例えば回転中心Ｘよりも上側のローラ４だけでトルク伝達を行う場合と比べて、各ローラ４から円盤部３１ｂ，３２ｂに加わる接触力Ｆ３’が分散されるため、円盤部３１ｂ，３２ｂの各柱部に加わる荷重が軽減される。特に、本実施形態では、入力部材１０の両側に一対の出力部材３１，３２を設けることで、ローラ４と出力部材３１，３２との接触点が増えるため、各接触点における荷重をさらに軽減できる。さらに、本実施形態では、上述のように、円盤部３１ｂ，３２ｂの材料選択や熱処理により、第２ポケット１７の周壁の表面硬度をＨＲＣ５０以上まで高めている。以上により、各出力部材３１，３２の第２ポケット１７間の柱部の耐久性が高められ、あるいは、柱部の耐久性を維持しながら負荷容量を高めることができる。

こうして、入力回転部２の入力軸７に入力された回転が、ローラ４を介して出力回転部３に伝達される。その際、入力回転部２及び出力回転部３の回転中心Ｘと転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２との距離Ｒが上記の式（１）を満たすように、転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２が設計されていることで、出力回転部３は入力軸７に対して減速された回転数で常に同期して回転する。

本発明の実施形態は上記に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。

上記の実施形態では、入力部材１０を入力軸７に対して回転自在としたが、入力部材１０と入力軸７とを一体に回転する構成としてもよい。また、上記の実施形態では、入力軸７と偏心カム部８とを一体形成した構成を例示したが、これに限らず、入力軸７と偏心カム部８とを別体に形成し、入力軸７の外周面に偏心カム部８を固定してもよい。

また、上記の実施形態では、第１出力部材３１の軸部３１ａ及び円盤部３１ｂや、第２出力部材３２の軸部３２ａ及び円盤部３２ｂをそれぞれ一体形成しているが、これらの部材を別体に形成してもよい。また、第１出力部材３１と第２出力部材３２とを同一材料で同一形状に形成すれば、これらの製作コストを低減できる。

また、上記の実施形態では、第１出力部材３１と第２出力部材３２とを連結部材３３により連結した場合を示したが、これに限らず、例えば、両出力部材３１，３２を一体形成したり、これらを溶接により一体化したりしてもよい。また、両出力部材３１，３２は、必ずしも連結する必要はなく、これらをそれぞれ独立して回転可能としてもよい。

また、上記実施形態では、減速比ｉの大きさが１／１１の減速装置１に本発明を適用した場合を例示したが、これに限らず、本発明は、例えば１／５〜１／５０の範囲内の任意の大きさの減速比を有する減速装置に好適に適用することができる。この場合は、減速比ｉに応じて、転動体係合溝の軌道中心線の波状曲線の山部／谷部の数や、固定部材のポケットおよびローラの数を適宜設定すればよい。

また、上記の実施形態では、第１ポケット１３を有する第１部材を入力部材１０、波形の転動体係合溝１６を有する第２部材を固定部材５、第２ポケット１７を有する第３部材を出力部材３１，３２とした場合を示したが、これに限らず、使用者の要求仕様や使用環境等によって、第１部材、第２部材、及び第３部材を、入力回転部、固定部材、及び出力回転部のそれぞれに適宜割り当てることで、動力伝達形態を任意に変更することができる。

１ 減速装置（動力伝達装置）
２ 入力回転部
３ 出力回転部
４ ローラ
５ 固定部材（第２部材）
６ ハウジング
７ 入力軸
８ 偏心カム部
１０ 入力部材（第１部材）
１３ 第１ポケット
１６ 転動体係合溝
１７ 第２ポケット
３０ 摩擦低減部材
３１，３２ 出力部材（第３部材）
３３ 連結部材
Ｆ１，Ｆ１’ ローラと第１の転動体係合溝との接触力
Ｆ２，Ｆ２’ ローラと第２の転動体係合溝との接触力
Ｆ３，Ｆ３’ ローラとポケットとの接触力
Ｌ１ 第１の転動体係合溝の軌道中心線
Ｌ２ 第２の転動体係合溝の軌道中心線
Ｏ１ 第１の転動体係合溝の軌道中心線の曲率中心（入力部材の中心線）
Ｘ 入力回転部及び出力回転部の回転中心

Claims (4)

1. 入力回転部に入力された回転を、同軸に配された出力回転部に所定の変速比で伝達する動力伝達装置であって、
   複数のローラと、前記複数のローラが挿通された複数の第１ポケットを有する第１部材と、前記第１部材の軸方向両側に設けられ、それぞれ前記複数のローラが係合する転動体係合溝を有する一対の第２部材と、前記第１部材と前記一対の第２部材との軸方向間にそれぞれ設けられ、前記複数のローラが挿通された複数の第２ポケットを有する一対の第３部材とを備え、
   前記複数の第１ポケットが、前記入力回転部及び前記出力回転部の回転中心から偏心した曲率中心を有する円に沿って形成され、前記転動体係合溝が、前記回転中心上に曲率中心を有するピッチ円に対して交互に交差する波状曲線に沿って形成され、
   前記第１部材、前記一対の第２部材、及び前記一対の第３部材のうちの何れかが前記入力回転部に設けられ、前記第１部材、前記一対の第２部材、及び前記一対の第３部材のうちの他の何れかが前記出力回転部に設けられた動力伝達装置。
2. 前記第１部材を前記入力回転部に設け、前記一対の第３部材を前記出力回転部に設け、前記一対の第２部材を固定部材とした請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記一対の第３部材を一体に回転可能とした請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記ローラの外周面と、前記第１部材の第１ポケット、前記一対の第３部材の第２ポケット、及び前記一対の第２部材の転動体係合溝の３要素のうちの少なくとも１要素との接触部に摩擦低減部材を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
   

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