JP2022190915A - power transmission device - Google Patents

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泰介 井木
Taisuke IGI
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Abstract

To reduce backlash in a power transmission device at low cost.SOLUTION: A speed reducer 1 comprises: an input member 10 having first rolling element engaging grooves 13 in side surfaces on both sides in an axial direction; a pair of fixing members 5 having second rolling element engaging grooves 16; a plurality of balls 4 engaged with the first rolling element engaging grooves 13 and the second rolling element engaging grooves 16; and a pair of output members 31, 32 having a plurality of pockets 17 for holding the plurality of balls 4 in a circumferential direction. The first rolling element engaging groove 13 is formed along a circle having a center of curvature eccentric from a rotation center X. The second rolling element engaging groove 16 is formed along a wavy curve that alternately intersects with a pitch circle having a center of curvature on the rotation center X. An elastic member 35 for imparting elastic force in the circumferential direction to both the output members 31, 32 is interposed between the pair of output members 31, 32.SELECTED DRAWING: Figure 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。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power transmission device that transmits rotation input to an input rotary portion to a coaxially arranged output rotary portion at a predetermined gear ratio.

動力伝達装置の一例として、転動体を介し、軸方向に所定の変速比で回転トルクを伝達する減速装置が特許文献1に記載されている。 As an example of a power transmission device, Patent Document 1 describes a speed reduction device that transmits rotational torque in an axial direction at a predetermined gear ratio via rolling elements.

図12に示すように、この種の動力伝達装置201は、軸方向両側の側面に第1の転動体係合溝213を有する入力部材210と、入力部材210の軸方向両側に設けられ、第2の転動体係合溝216を有する一対の固定部材205と、入力部材210と一対の固定部材205との軸方向間にそれぞれ設けられ、第1の転動体係合溝213と第2の転動体係合溝216に係合する複数のボール204と、入力部材210と一対の固定部材205との軸方向間にそれぞれ設けられ、複数のボール204を周方向に保持する複数のポケット217が設けられた一対の出力部材231,232とを備える。一対の出力部材231,232は、連結部材233によって連結されている。入力部材210は軸受209を介して入力軸207に対して回転自在に支持される。出力部材231,232は入力軸207に対して軸受211を介して回転自在に支持されている。 As shown in FIG. 12, this type of power transmission device 201 includes an input member 210 having first rolling element engaging grooves 213 on both sides in the axial direction; A pair of fixed members 205 having two rolling element engagement grooves 216 and an input member 210 and a pair of fixed members 205 are provided axially between the first rolling element engagement grooves 213 and the second rolling element engagement grooves. A plurality of balls 204 engaged with the moving body engaging grooves 216 and a plurality of pockets 217 are provided between the input member 210 and the pair of fixed members 205 in the axial direction to hold the plurality of balls 204 in the circumferential direction. and a pair of output members 231 and 232 that are connected to each other. A pair of output members 231 and 232 are connected by a connecting member 233 . Input member 210 is rotatably supported with respect to input shaft 207 via bearing 209 . The output members 231 and 232 are rotatably supported on the input shaft 207 via bearings 211 .

第1の転動体係合溝213は、回転中心Xから偏心量aで偏心した曲率中心O1を有する円に沿って形成される。第2の転動体係合溝216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。 The first rolling element engagement groove 213 is formed along a circle having a center of curvature O1 that is eccentric from the rotation center X by an eccentricity amount a. The second rolling element engaging grooves 216 are formed along wavy curves that alternately cross a pitch circle having a center of curvature on the rotation center X. As shown in FIG.

入力軸207を、回転中心Xを中心として回転させると、入力部材210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。入力部材210が公転運動を行うと、円形の第1の転動体係合溝213に係合する各ボール204が、固定部材205に形成された波形の第2の転動体係合溝216に沿って移動する。このボール204が、出力部材231,232のポケット217と周方向に係合し、これにより生じる接触力が、出力部材231,232を入力軸207と同方向に回転させる力として作用する。この接触力によって、出力部材231,232が一定の減速比で減速されつつ回転中心Xを中心として回転する。 When the input shaft 207 is rotated around the rotation center X, the input member 210 whirles around the rotation center X and makes a revolution motion with a radius a. When the input member 210 revolves, each ball 204 engaged with the circular first rolling element engaging groove 213 moves along the wavy second rolling element engaging groove 216 formed in the fixed member 205 . to move. The balls 204 engage with the pockets 217 of the output members 231 and 232 in the circumferential direction, and the contact force generated thereby acts as a force to rotate the output members 231 and 232 in the same direction as the input shaft 207 . This contact force causes the output members 231 and 232 to rotate about the rotation center X while being reduced in speed at a constant speed reduction ratio.

特開2020-051572号公報JP 2020-051572 A

上記減速装置201では、良好な応答性が求められており、良好な応答性を実現するためには、減速装置内部のバックラッシを極力少なくする必要がある。減速装置内部のバックラッシを生じる部分として、ボールとボールを円周方向に保持するポケットとの間の隙間がある。バックラッシを小さくしようとすると、ボールとポケットとの間の隙間を小さくする必要があるが、隙間を小さくするためにはボールとポケットの加工精度を高める必要があり、加工コストが高騰する。また、量産時に部品の加工精度を常に高精度に保つことは一般に困難である。その一方で、ボールとポケットの間の隙間を過度に小さくすると、加工精度のばらつきによりボールとポケットの間が負隙間となる可能性がある。ボールとポケットが負隙間で接触すると、ボールの運動が制限されるため、伝達効率の低下、振動や騒音の発生、あるいは減速装置の寿命低下等の不具合を招く。 The speed reducer 201 is required to have good responsiveness, and in order to achieve good responsiveness, it is necessary to reduce backlash inside the speed reducer as much as possible. A portion of the reduction gear that causes backlash is the gap between the ball and the pocket that retains the ball in the circumferential direction. In order to reduce the backlash, it is necessary to reduce the gap between the ball and the pocket, but in order to reduce the gap, it is necessary to improve the machining accuracy of the ball and the pocket, which increases the machining cost. Moreover, it is generally difficult to always maintain high machining accuracy of parts during mass production. On the other hand, if the gap between the ball and the pocket is made too small, there is a possibility that the gap between the ball and the pocket will become negative due to variations in machining accuracy. If the ball and the pocket come into contact with each other in the negative gap, the movement of the ball is restricted, which causes problems such as reduction in transmission efficiency, generation of vibration and noise, and shortening of the life of the reduction gear.

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、動力伝達装置内部のバックラッシを低コストに低減させることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to reduce the backlash inside a power transmission device at a low cost in a power transmission device that transmits rotational torque in the axial direction via rolling elements.

前記課題を解決するために、本発明に係る動力伝達装置は、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、 軸方向両側の側面に第1の転動体係合溝を有する第1部材と、前記第1部材の軸方向両側に設けられ、それぞれ第2の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、軸方向に対向する前記第1の転動体係合溝と前記第2の転動体係合溝に係合する複数のボールと、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、前記複数のボールを周方向に保持する複数のポケットを有する一対の第3部材とを備える。この減速装置では、 前記第1の転動体係合溝と前記第2の転動体係合溝のうちの一方が、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、前記第1の転動体係合溝と前記第2の転動体係合溝のうちの他方が、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る。 In order to solve the above-described problems, a power transmission device according to the present invention is a power transmission device that transmits rotation input to an input rotation portion to an output rotation portion arranged coaxially at a predetermined gear ratio, A first member having first rolling element engagement grooves on both side surfaces in the axial direction, and a pair of second members provided on both sides in the axial direction of the first member and having second rolling element engagement grooves, respectively. , which are provided between the first member and the pair of second members in the axial direction, and are engaged with the first rolling element engaging groove and the second rolling element engaging groove that are axially opposed to each other. A plurality of balls, and a pair of third members having a plurality of pockets that are provided between the first member and the pair of second members in the axial direction and hold the plurality of balls in the circumferential direction. In this speed reducer, one of the first rolling element engaging groove and the second rolling element engaging groove is a circle having a center of curvature eccentric from the rotation centers of the input rotating portion and the output rotating portion. and the other of the first rolling element engaging groove and the second rolling element engaging groove alternately intersects a pitch circle having a center of curvature on the center of rotation. any one of the first member, the pair of second members, and the pair of third members is provided to the input rotary part, and the first member and the pair of second members are formed along a curve; A member and the other one of the pair of third members are provided on the output rotary portion.

この動力伝達装置において、本発明では、前記一対の第3部材の間に、両第3部材に円周方向の弾性力を付与する弾性部材を介在させている。 In this power transmission device, according to the present invention, an elastic member is interposed between the pair of third members for applying elastic force in the circumferential direction to both the third members.

これにより弾性部材の弾性力を受けた一対の第3部材が互いに逆方向に回転する。その結果、一方の第3部材のポケットに収容されたボールがポケットの円周方向両側の内面のうちの一方に押し付けられ、他方の第3部材のポケットに収容されたボールがポケットの内面の他方に押し付けられる。そのため、その後、入力回転部を正逆方向に回転させる際のバックラッシを低減することができ、その回転開始直後からタイムラグなく第3部材を同方向に回転させることが可能となる。従って、動力伝達装置の応答性を高めることができる。 As a result, the pair of third members that receive the elastic force of the elastic members rotate in opposite directions. As a result, the ball accommodated in the pocket of one third member is pressed against one of the inner surfaces on both sides in the circumferential direction of the pocket, and the ball accommodated in the pocket of the other third member is pressed against the other inner surface of the pocket. pressed against. Therefore, it is possible to reduce the backlash when rotating the input rotating part in the forward and reverse directions after that, and it is possible to rotate the third member in the same direction immediately after the start of rotation without a time lag. Therefore, the responsiveness of the power transmission device can be enhanced.

本発明では、この動力伝達装置において、前記トルク伝達部の前記弾性部材の弾性力を、最大トルクを伝達する際に前記一対の第3部材の一方に対する他方の円周方向位置が変化しない大きさに設定することができる。 In the present invention, in this power transmission device, the elastic force of the elastic member of the torque transmission portion is set to a size that does not change the circumferential position of one of the pair of third members with respect to the other when the maximum torque is transmitted. can be set to

これによりボールとポケットの内面とが常時接触した状態に保持されるため、減速装置の応答性を高めることができる。 As a result, the ball and the inner surface of the pocket are kept in contact with each other at all times, so that the responsiveness of the reduction gear transmission can be improved.

前記弾性部材は金属材料あるいは樹脂材料で形成することができる。 The elastic member can be made of a metal material or a resin material.

上記の動力伝達装置が第1部材を回転可能に支持する軸受を有する場合、この第1部材を回転自在に支持する軸受は、ラジアル荷重のみを支持するもので足りるため、耐久力を維持しつつ小型化することができる。また、軸受に加わる荷重の方向が限定されることで、軸受内部におけるトルク損失を低減することができる。 When the power transmission device has a bearing that rotatably supports the first member, the bearing that rotatably supports the first member only needs to support a radial load. It can be made smaller. Further, by limiting the direction of the load applied to the bearing, the torque loss inside the bearing can be reduced.

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、ボールと第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、ボールと出力回転部(第3部材)の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。 In the power transmission device described above, for example, the first member may be provided at the input rotary portion, the pair of third members may be provided at the output rotary portion, and the pair of second members may be fixed members. In this way, by using the second member as the fixed member, the contact force generated between the ball and the second rolling element engagement groove can be supported by the fixed member. This eliminates the need for large bearings for Further, by providing the third member in the output rotary portion, only the contact force in the circumferential direction (rotational direction) is generated between the ball and the pocket of the output rotary portion (third member), so that the third member is supported. The load applied to the bearing is reduced, the size of the bearing can be reduced, and the torque loss inside the bearing can be reduced.

上記の動力伝達装置では、第2部材や第3部材がそれぞれ一対ずつ設けられるため、部品数が増えることによるコスト増が懸念される。そこで、一対の第2部材や一対の第3部材をそれぞれ同一形状とずれば、部品を共有することで各部材の製作コストを低減できるため、部品数増によるコスト増を抑えることができる。 In the power transmission device described above, since each pair of the second member and the third member is provided, there is concern about an increase in cost due to an increase in the number of parts. Therefore, if the pair of second members and the pair of third members are made to have the same shape, the manufacturing cost of each member can be reduced by sharing the parts, so that the cost increase due to the increase in the number of parts can be suppressed.

以上のように、本発明によれば、第3部材の各ポケットに収容されたボールがポケットの内面に押し付けられる。そのため、その後、入力回転部を正逆方向に回転させる際のバックラッシを低減することができ、その回転開始直後からタイムラグなく第3部材を同方向に回転させることが可能となる。従って、動力伝達装置の応答性を高めることができる。 As described above, according to the present invention, the balls housed in each pocket of the third member are pressed against the inner surface of the pocket. Therefore, it is possible to reduce the backlash when rotating the input rotating part in the forward and reverse directions after that, and it is possible to rotate the third member in the same direction immediately after the start of rotation without a time lag. Therefore, the responsiveness of the power transmission device can be enhanced.

本発明の一実施形態に係る減速装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a reduction gear transmission according to an embodiment of the present invention; FIG. 入力部材(第1部材)の正面図である。It is a front view of an input member (first member). 固定部材(第2部材)の正面図である。It is a front view of a fixing member (second member). 出力部材(第3部材)の正面図である。It is a front view of an output member (third member). 図4のV部の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a V portion of FIG. 4; 入力部材、出力部材、固定部材、及びボールを模式的に示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing an input member, an output member, a fixing member, and balls; ボールに加わる接触力を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing contact forces applied to a ball; 図1の減速装置の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the reduction gear of FIG. 1; 図1のA-A線で矢視した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1; (a)図は図1のB-B線で矢視した断面図であり、(b)図は(a)図中の領域Sを拡大して示す断面図である。(a) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view showing an enlarged region S in FIG. (a)図は図1のC-C線で矢視した断面図であり、(b)図は(a)図中の領域Tを拡大して示す断面図である。(a) is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view showing an enlarged region T in FIG. 1(a). 従来の減速装置の断面図である。and FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional speed reducer.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

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、転動体としてのボール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、入力側となる軸方向一方側(図1では左側)に設けられた第1ハウジング部材6aと、出力側となる軸方向他方側(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。 As shown in FIG. 1, a speed reducer 1 as a power transmission device according to an embodiment of the present invention includes an input rotary portion 2, an output rotary portion 3, balls 4 as rolling elements, a fixed member 5, It mainly includes a housing 6 that accommodates them. In the illustrated example, the housing 6 includes a first housing member 6a provided on one axial side (left side in FIG. 1) which is the input side, and a first housing member 6a provided on the other axial side (right side in FIG. 1) which is the output side. and a second housing member 6b. Both housing members 6a and 6b are fixed by appropriate means such as bolts 23 or the like. The input rotary part 2 and the output rotary part 3 are arranged coaxially and have a common center of rotation X. As shown in FIG. The fixed member 5 is fixed to the housing 6 .

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、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、入力軸7がハウジング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(図9参照)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。 The input rotary portion 2 has an input shaft 7 , an eccentric cam portion 8 , a rolling bearing 9 and an input member 10 . The input shaft 7 is rotatable around the rotation center X with respect to the housing 6 . In this embodiment, the input shaft 7 is rotatably supported with respect to the housing 6 by a plurality of rolling bearings 11 mounted between the output rotating portion 3 and the inner peripheral surface thereof. In the illustrated example, two bearings 11 are provided on each side of the eccentric cam portion 8 in the axial direction. A sealing member 21 is provided between the outer peripheral surface of the input shaft 7 and the inner peripheral surface of the first housing member 6a to prevent the grease or oil filled in the housing 6 from leaking out. The eccentric cam portion 8 is provided on the outer periphery of the input shaft 7, and is provided integrally with the input shaft 7 in the illustrated example. The center line O1 (see FIG. 9) of the cylindrical outer peripheral surface 8a of the eccentric cam portion 8 is radially eccentric with respect to the rotation center X by the amount of eccentricity a. The input member 10 has a substantially disk shape, and the center line of the input member 10 coincides with the center line O1 of the cylindrical outer peripheral surface 8a of the eccentric cam portion 8. As shown in FIG. A rolling bearing 9 is mounted between the cylindrical outer peripheral surface 8 a of the eccentric cam portion 8 and the inner peripheral surface of the input member 10 . This allows the input member 10 to rotate relative to the eccentric cam portion 8 .

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。 The fixed members 5 are provided on both axial sides of the input member 10 . The fixing member 5 has an annular shape, and in the illustrated example, both fixing members 5 are made of the same material and have the same shape. Each fixing member 5 is fixed to the housing 6 by appropriate means. In the illustrated example, a restricting member 24 is provided to restrict circumferential movement of the fixing member 5 with respect to the housing 6 . The regulating member 24 is mounted in key grooves provided on the inner peripheral surface of each housing member 6a, 6b and the outer peripheral surface of each fixing member 5, and engages with these in the circumferential direction, thereby locking the housing 6 of the fixing member 5. restricts circumferential movement relative to

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の軸方向両側の側面には、それぞれ第1の転動体係合溝13が形成される。各固定部材5には、それぞれ第1の転動体係合溝13と軸方向で対向する第2の転動体係合溝16が形成される。すなわち、本実施形態では、第1の転動体係合溝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、第2の転動体係合溝16を有する第2部材が固定部材5とされる。 The input member 10 and each fixed member 5 are arranged side by side in the axial direction at predetermined intervals. First rolling element engaging grooves 13 are formed on both side surfaces of the input member 10 in the axial direction. Each fixed member 5 is formed with a second rolling element engaging groove 16 that axially faces the first rolling element engaging groove 13 . That is, in the present embodiment, the first member having the first rolling element engaging groove 13 is provided as the input member 10 in the input rotating part 2, and the second member having the second rolling element engaging groove 16 is fixed. A member 5 is used.

図2に示すように、入力部材10に形成された第1の転動体係合溝13の軌道中心線L1は、半径rの円形に形成される。第1の転動体係合溝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。この第1の転動体係合溝13と係合することにより、各ボール4が、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。尚、第1の転動体係合溝13の軌道中心線L1とは、第1の転動体係合溝13に沿ってボール4を移動させたときのボール4の中心の軌跡を意味する。 As shown in FIG. 2, the raceway center line L1 of the first rolling element engaging groove 13 formed in the input member 10 is formed in a circular shape with a radius of r. The center of curvature of the raceway center line L1 of the first rolling element engagement groove 13 coincides with the cylindrical outer peripheral surface 8a of the eccentric cam portion 8 and the center line O1 of the input member 10 . That is, the center of curvature of the track center line L1 (that is, the center line O1) is eccentric with respect to the rotation center X of the input rotary unit 2 by the eccentricity amount a. By engaging with the first rolling element engagement groove 13, each ball 4 is held at a predetermined radial position while being movable in the circumferential direction (direction along the track center line L1). The track center line L1 of the first rolling element engagement groove 13 means the locus of the center of the ball 4 when the ball 4 is moved along the first rolling element engagement groove 13 .

図3に示すように、固定部材5に形成された第2の転動体係合溝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、第2の転動体係合溝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で形成される。本実施形態では、軌道中心線L2の波状曲線に、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。両固定部材5に形成される第2の転動体係合溝16は、同じ形状を有し、且つ同じ位相となるように配される。尚、第2の転動体係合溝16の軌道中心線とは、第2の転動体係合溝16に沿ってボール4を移動させたときのボール4の中心の軌跡を意味する。
As shown in FIG. 3, the raceway center line L2 of the second rolling element engagement groove 16 formed in the fixed member 5 rotates at a constant pitch with respect to the reference pitch circle C having the center of curvature on the rotation center X. It is formed by alternately intersecting wavy curves. That is, the second rolling element engaging groove 16 is formed by a wavy curve in which the distance R from the rotation center X fluctuates with respect to the reference pitch circle radius PCR. In this embodiment, the wavy curve of the track center line L2 has 10 crests whose distance R from the rotation center X is greater than the reference pitch circle radius PCR, and whose distance R from the rotation center X is smaller than the reference pitch circle radius PCR. Ten valleys are provided. The second rolling element engaging grooves 16 formed in both fixing members 5 have the same shape and are arranged in the same phase. The track center line of the second rolling element engaging groove 16 means the locus of the center of the ball 4 when the ball 4 is moved along the second rolling element engaging groove 16 .

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との間に配置された弾性部材35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。 As shown in FIG. 1 , the output rotary portion 3 includes a first output member 31 provided on one axial side (left side in the drawing) of the input member 10 and a first output member 31 provided on the other axial side (right side in the drawing) of the input member 10 . and an elastic member 35 arranged between the first output member 31 and the second output member 32 . The first output member 31 has a cylindrical shaft portion 31a and a disc portion 31b extending radially outward from the shaft portion 31a. The second output member 32 has a shaft portion 32a functioning as an output shaft and a disk portion 32b extending radially outward from the shaft portion 32a. The shaft portion 32a of the second output member 32 has a cylindrical portion 32a1 and a lid portion 32a2 that closes the opening of the cylindrical portion 32a1. The lid portion 32a2 is provided with a connecting portion for connecting another member to which the reduced rotation is to be transmitted. In the illustrated example, the shaft portion 31a and the disc portion 31b of the first output member 31 are integrally formed, and the shaft portion 32a and the disc portion 32b of the second output member 32 are integrally formed.

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、後で述べる弾性部材35を介して両出力部材31,32が一体に回転可能とされる。具体的には、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、出力回転部3がハウジング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。 The output rotating part 3 is rotatable around the rotation center X with respect to the housing 6 . In this embodiment, both output members 31 and 32 are integrally rotatable via an elastic member 35 which will be described later. Specifically, the rolling bearing 14 mounted between the outer peripheral surface of the shaft portion 31a of the first output member 31 and the inner peripheral surface of the fixed member 5 on one side in the axial direction, and the shaft portion of the second output member 32 The output rotating part 3 is integrally rotatably supported with respect to the housing 6 by the rolling bearing 15 mounted between the outer peripheral surface of 32a and the inner peripheral surface of the fixed member 5 on the other side in the axial direction. A sealing member 22 is provided between the outer peripheral surface of the shaft portion 32a of the second output member 32 and the inner peripheral surface of the second housing member 6b to prevent the grease or oil filled in the housing 6 from leaking out. be provided.

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には、それぞれボール4を保持する複数のポケット17が形成される。すなわち、本実施形態では、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。ポケット17は、図4に示すように、両出力部材31,32の回転中心Xを中心に径方向に放射状に延びる長穴で形成されている。ポケット17は、同一円周上で周方向等間隔に形成される。本実施形態では、両出力部材31,32に設けられたポケット17が、軸方向と直交する面内で同じ位置に設けられ、各ポケット17にボール4が1個ずつ配置されている。各出力部材31,32に形成されるポケット17の個数(すなわち、各出力部材31,32と入力部材10との間に配されるボール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。 The disk portion 31b of the first output member 31 and the disk portion 32b of the second output member 32 are formed with a plurality of pockets 17 for holding the balls 4, respectively. That is, in the present embodiment, a pair of third members having the pocket 17 are provided as the output members 31 and 32 in the output rotary section 3 . As shown in FIG. 4, the pocket 17 is formed as an elongated hole extending radially in the radial direction around the center of rotation X of both the output members 31 and 32 . The pockets 17 are formed at equal intervals in the circumferential direction on the same circumference. In this embodiment, the pockets 17 provided in both output members 31 and 32 are provided at the same position within a plane perpendicular to the axial direction, and one ball 4 is arranged in each pocket 17 . The number of pockets 17 formed in each of the output members 31, 32 (that is, the number of balls 4 arranged between each of the output members 31, 32 and the input member 10) is It is 11 pieces, which is one more than the number of portions or valleys (10 pieces).

図5に示すように、ボール4は、各ポケット17内で、基準ピッチ円Cを中心と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、ボール4の外径と略同等(僅かに大径)とされる。これにより、各ボール4が、各ポケット17により、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。 As shown in FIG. 5, the ball 4 can move within each pocket 17 in the radial direction about the reference pitch circle C within a range of a predetermined amount m. In this embodiment, the peripheral wall of each pocket 17 is provided with a pair of parallel flat surfaces 17a facing each other in the circumferential direction. diameter). Thereby, each ball 4 is held at a predetermined circumferential position by each pocket 17 in a radially movable state.

図6に示すように、入力部材10と両出力部材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の転動体係合溝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。各出力部材31,32のポケット17内に配置されたボール4が、ポケット17から軸方向両側に突出した状態となり、この突出部分が入力部材10の第1の転動体係合溝13及び固定部材5の第2の転動体係合溝16に係合する(図1参照)。尚、図6では、概念的構成を示す図4と異なり、ポケット17を、各出力部材31,32の外周面に開口していない長穴としている。 As shown in FIG. 6, the input member 10 and both the output members 31 and 32 have a common center of rotation X, and on this center of rotation X the axes of both the fixed members 5 are arranged. The central axis O1 of the input member 10 (that is, the center of curvature of the raceway center line L1 of the first rolling element engaging groove 13) is eccentric with respect to the rotation center X by the amount of eccentricity a. The balls 4 arranged in the pockets 17 of the output members 31 and 32 protrude from the pockets 17 in the axial direction. 5 is engaged with the second rolling element engaging groove 16 (see FIG. 1). 6, unlike FIG. 4 showing the conceptual configuration, the pocket 17 is an elongated hole that does not open on the outer peripheral surfaces of the output members 31 and 32. As shown in FIG.

本実施形態の減速装置1では、第2の転動体係合溝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、ボール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=(ボール個数-山部の個数)/ボールの個数
なお、山部の個数はボールの個数±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。
In the speed reducer 1 of the present embodiment, the second rolling element engaging groove 16 has 10 peaks (or 10 valleys) along the raceway center line L2, and 11 balls 4. Therefore, the speed reduction ratio i obtained by the following equation is 1/11.
Reduction ratio i = (number of balls - number of ridges) / number of balls The number of ridges is defined as the number of balls ± 1, and when the reduction ratio i is a negative value, the rotation of the input rotating part 2 It means that the rotation direction of the output rotation part 3 is opposite to the direction.

第2の転動体係合溝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の転動体係合溝13に係合したボール4が第2の転動体係合溝16に係合してトルクを伝達するように、第2の転動体係合溝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と第2の転動体係合溝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、第2の転動体係合溝16の形状が設定される。
R=a・cos(ψ/i)+√{r2-(a・sin(ψ/i))2}・・・(1)
但し、
R:回転中心Xと第2の転動体係合溝16の軌道中心線L2との距離
a:回転中心Xに対する第1の転動体係合溝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の転動体係合溝13の軌道中心線L1の半径
The shape of the raceway center line L2 of the second rolling element engagement groove 16 is set so that the decelerated rotary motion is transmitted from the input rotary part 2 to the output rotary part 3 by synchronous rotation. Specifically, when the speed reduction ratio of the speed reducer 1 is i, the output rotary portion 3 is engaged with the first rolling element engagement groove 13 at the rotation angle θ of the input shaft 7 at the rotation angle iθ. The shape of the second rolling element engaging groove 16 is set so that the ball 4 engages with the second rolling element engaging groove 16 to transmit torque. Specifically, the distance R between the rotation center X of the input rotary portion 2 and the output rotary portion 3 and the raceway center line L2 of the second rolling element engagement groove 16 satisfies the following formula (1). The shape of the rolling element engagement groove 16 is set.
R=a·cos(ψ/i)+√{r 2 −(a·sin(ψ/i)) 2 } (1)
however,
R: Distance between the rotation center X and the raceway center line L2 of the second rolling element engagement groove 16 a: Eccentricity i of the center O1 of the raceway center line L1 of the first rolling element engagement groove 13 with respect to the rotation center X : Reduction ratio ψ: Rotational angle r of the output rotating part 3: Radius of the raceway center line L1 of the first rolling element engaging groove 13

入力部材10、両出力部材31,32、及び両固定部材5のうち、少なくともボール4と接触する第1の転動体係合溝13の側壁、第2の転動体係合溝16の側壁、及びポケット17の周壁は、ボール4との表面硬度差による摩耗を低減するために、ボール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の転動体係合溝13の側壁、第2の転動体係合溝16の側壁、及びポケット17の周壁の表面硬度を、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。 Of the input member 10, both output members 31 and 32, and both fixing members 5, at least the sidewall of the first rolling element engaging groove 13 that contacts the ball 4, the sidewall of the second rolling element engaging groove 16, and It is preferable that the peripheral wall of the pocket 17 be provided with a surface hardness similar to that of the ball 4 in order to reduce wear caused by a difference in surface hardness from that of the ball 4 . For example, it is preferable to set the surface hardness of the side wall of the first rolling element engaging groove 13, the side wall of the second rolling element engaging groove 16, and the peripheral wall of the pocket 17 within the range of HRC50-60. Specifically, the input member 10, the output members 31 and 32, and the fixed member 5 are formed using carbon steel for machine structural use such as S45C or S50C, or alloy steel for machine structural use such as SCM415 or SCM420. The above-mentioned surface hardness can be obtained by performing an overall heat treatment or a carburizing heat treatment. Alternatively, the above surface hardness can be obtained by forming each of the above members using bearing steel such as SUJ2 and subjecting them to overall heat treatment or high-frequency heat treatment.

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の転動体係合溝13とボール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。 Next, the operation of the reduction gear transmission 1 of this embodiment will be summarized. When the input shaft 7 of the input rotating portion 2 shown in FIG. 1 is rotated, the input member 10 performs orbital motion around the rotation center X with a whirling radius a. At this time, since the input member 10 is rotatable with respect to the eccentric cam portion 8 provided on the input shaft 7, it hardly rotates. As a result, the relative amount of friction between the first rolling element engagement groove 13 and the ball 4 is reduced, and the rotational torque transmission efficiency is enhanced.

入力部材10が公転運動を行うと、円形の第1の転動体係合溝13に係合する各ボール4が、固定部材5に形成された第2の転動体係合溝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の転動体係合溝13がボール4に係合して、各ボール4に略上向きの接触力F1が作用する。このボール4が、第2の転動体係合溝16と係合することで、第2の転動体係合溝16にボール4との接触力F2’が作用すると同時に、ボール4に、第2の転動体係合溝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、ボール4が第2の転動体係合溝16に沿って周方向に移動する。このボール4が、出力回転部3のポケット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)。 When the input member 10 revolves, each ball 4 engaged with the circular first rolling element engaging groove 13 moves along the second rolling element engaging groove 16 formed in the fixed member 5. do. Specifically, when the center line O1 of the input member 10 revolves in the direction of the arrow from the position shown in FIG. Upon engagement, a substantially upward contact force F1 acts on each ball 4 . When the ball 4 engages with the second rolling element engaging groove 16, a contact force F2' with the ball 4 acts on the second rolling element engaging groove 16. A contact force F2 acts due to contact with the rolling element engagement groove 16 of . The ball 4 moves in the circumferential direction along the second rolling element engaging groove 16 due to the circumferential direction component F2a of the contact force F2. The ball 4 engages with the pocket 17 of the output rotary portion 3 in the circumferential direction, and the contact force F3' generated thereby acts as a force to rotate the output rotary portion 3 in the same direction as the input shaft 7 (FIG. 4). reference).

出力回転部3を回転させる力(すなわち、ボール4から各出力部材31,32のポケット17に作用する接触力F3’≒ボール4が第2の転動体係合溝16から受ける接触力F2の周方向成分F2a)は、ボール4と波形の第2の転動体係合溝16との接触状態によって変化するため、各々のボール4の位置によって大きさが異なる(図4参照)。ボール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、波形の第2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ボール4は、出力回転部3を回転させる力が大きく、波形の第2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ボール4は、出力回転部3を回転させる力が小さい。 The force that rotates the output rotating part 3 (that is, the contact force F3′ acting from the ball 4 on the pocket 17 of each output member 31, 32 ≈ contact force F2 that the ball 4 receives from the second rolling element engagement groove 16 The directional component F2a) varies depending on the contact state between the ball 4 and the wavy second rolling element engaging groove 16, so the magnitude differs depending on the position of each ball 4 (see FIG. 4). Since the balls 4 are arranged around the rotation center X of the input rotation part 2 and the output rotation part 3, the force for rotating the output rotation part 3 is distributed around the rotation center X. Specifically, in the wavy second rolling element engaging groove 16, the contact is made near the center between the peaks of the peaks and the peaks of the valleys (the portion having a large inclination angle with respect to the pitch circle centered on the rotation center X). The balls 4 at the upper and lower ends in the figure have a large force to rotate the output rotating part 3, and are located near the peaks of the ridges or the troughs of the second rolling element engaging groove 16 of the wave shape (about the center of rotation X). The ball 4 at both the left and right ends in the drawing, which contacts the portion having a small inclination angle with respect to the pitch circle, has a small force to rotate the output rotating portion 3 .

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、一対の出力部材31,32、及び複数のボール4をそれぞれ軸方向対称に配置している。これにより、図8に示すように、入力部材10は、軸方向両側に設けられたボール4から接触力F1’を受け、この接触力F1’のアキシャル成分F1a’が相殺される。これにより、入力部材10を支持する軸受9や、入力軸7を支持する軸受11(図1参照)にアキシャル方向の負荷が伝達されないため、軸受9,11を小型化し、ひいては減速装置1を小型化することができる。また、軸受9,11に加わる荷重の方向が限定されることで、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。 In the reduction gear transmission 1 described above, the pair of fixed members 5, the pair of output members 31 and 32, and the plurality of balls 4 are arranged axially symmetrically with the input member 10 as the center. As a result, as shown in FIG. 8, the input member 10 receives a contact force F1' from the balls 4 provided on both sides in the axial direction, and the axial component F1a' of this contact force F1' is canceled. As a result, the load in the axial direction is not transmitted to the bearing 9 that supports the input member 10 and the bearing 11 (see FIG. 1) that supports the input shaft 7, so the bearings 9 and 11 can be made smaller, and the reduction gear 1 can be made smaller. can be Further, by limiting the directions of the loads applied to the bearings 9 and 11, the torque loss inside the bearings is reduced, and the torque transmission efficiency of the reduction gear transmission 1 is enhanced.

また、上記の減速装置1では、ボール4と第2の転動体係合溝16との接触力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、ボール4が、半径方向に往復動しながらポケット17と回転方向で係合することで、ボール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。 Further, in the speed reducer 1 described above, the contact force F2' between the ball 4 and the second rolling element engaging groove 16 is supported by the fixed member 5 fixed to the housing 6, so that the contact force F2' is No need for large bearings to support. Further, since the ball 4 engages with the pocket 17 in the rotational direction while reciprocating in the radial direction, only the contact force F3' in the rotational direction is applied from the ball 4 to the output rotating portion 3. Since the direction of the contact force F3′ is limited to the rotational direction in this way, the bearings 14 and 15 that support the output rotating portion 3 can be miniaturized, and the reduction gear 1 can be miniaturized. A loss is reduced, and the torque transmission efficiency of the speed reducer 1 is enhanced.

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、ポケット17間に設けられた柱部に、ボール4との接触による周方向の接触力F3’が加わる。従って、円盤部31b,32bのポケット17間に設けられた柱部が、ボール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ポケット17の数(すなわちボール4の数)を多くすると、ポケット17間の柱部の周方向幅が細くなるため、ボール4との接触力F3’により柱部が損傷する懸念が高まる。 As described above, during torque transmission, a contact force F3′ in the circumferential direction due to contact with the balls 4 is applied to the pillars provided between the pockets 17 of the disk portions 31b and 32b of the respective output members 31 and 32. . Therefore, there is concern that the pillars provided between the pockets 17 of the discs 31b and 32b may be damaged by the contact force F3' received from the ball 4. FIG. In particular, if the number of pockets 17 (that is, the number of balls 4) is increased in order to increase the speed reduction ratio, the circumferential width of the pillars between the pockets 17 becomes narrower. There is a growing concern that the

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よりも上側のボール4だけでなく、回転中心Xよりも下側のボール4にもポケット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よりも上側のボール4だけでトルク伝達を行う場合と比べて、各ボール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の両側に出力部材31,32を設けることで、ボール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、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。 Regarding this point, in this embodiment, as shown in FIG. and contributes to torque transmission. Therefore, compared to the case where torque is transmitted only by the balls 4 above the rotation center X, the contact force F3′ applied from the balls 4 to the disk portions 31b and 32b is dispersed, so that the disk portions 31b and 32b are dispersed. The load applied to each column is reduced. In particular, in the present embodiment, by providing the output members 31 and 32 on both sides of the input member 10, the contact points between the ball 4 and the output members 31 and 32 are increased, so the load at each contact point can be further reduced. Furthermore, in the present embodiment, as described above, the surface hardness of the peripheral wall of the pocket 17 is increased to HRC50 or more by selecting the material for the disk portions 31b and 32b and by heat treatment. As described above, the durability of the pillars between the pockets 17 of the output members 31 and 32 can be enhanced, or the load capacity can be increased while maintaining the durability of the pillars.

こうして、入力回転部2の入力軸7に入力された回転が、ボール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と第2の転動体係合溝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、第2の転動体係合溝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。 Thus, the rotation input to the input shaft 7 of the input rotating portion 2 is transmitted to the output rotating portion 3 via the balls 4 . At that time, the second rotation is performed so that the distance R between the rotation center X of the input rotation portion 2 and the output rotation portion 3 and the raceway center line L2 of the second rolling element engagement groove 16 satisfies the above formula (1). Since the raceway center line L2 of the rolling element engaging groove 16 is designed, the output rotating part 3 always rotates in synchronization with the input shaft 7 at a reduced rotational speed.

次に、以上に述べた減速装置1における特徴的構成を説明する。 Next, a characteristic configuration of the speed reduction transmission 1 described above will be described.

この減速装置1では、図6に示すように、軸方向一方側の出力部材31に、軸方向他方側の出力部材32に向けて軸方向に突出する突出部31cが設けられている。また、軸方向他方側の出力部材12に、軸方向一方側の出力部材31に向けて軸方向に突出する突出部32cが設けられている。突出部31c,32cは、円盤部31b、32bの外周縁部に形成され、その内周面および外周面は円筒面状に形成されている。突出部31c、32cは、円周方向で180°よりも僅かに狭い範囲に形成される。図9に示すように、出力部材31,32は、突出部31c、32cの位置が円周方向で重ならないような位相で配置される。軸方向一方側の出力部材31の突出部31cの円周方向の両端面31c1は、軸方向他方側の出力部材32の突出部32cの円周方向の両端面32c1と円周方向で対向し、両端面31c1,32c1間に円周方向の隙間P,Qが形成される。この隙間P,Qは、円周方向で180°離れた位置に形成される。 In this reduction gear transmission 1, as shown in FIG. 6, the output member 31 on one side in the axial direction is provided with a protruding portion 31c that protrudes in the axial direction toward the output member 32 on the other side in the axial direction. The output member 12 on the other side in the axial direction is provided with a protruding portion 32c that protrudes in the axial direction toward the output member 31 on the one side in the axial direction. The projecting portions 31c and 32c are formed on the outer peripheral edge portions of the disk portions 31b and 32b, and the inner and outer peripheral surfaces thereof are formed in a cylindrical shape. The protrusions 31c and 32c are formed in a range slightly narrower than 180 degrees in the circumferential direction. As shown in FIG. 9, the output members 31 and 32 are arranged in a phase such that the protruding portions 31c and 32c do not overlap in the circumferential direction. Circumferential direction end faces 31c1 of the projecting portion 31c of the output member 31 on one side in the axial direction face circumferentially end faces 32c1 of the projecting portion 32c of the output member 32 on the other side in the axial direction, Circumferential gaps P and Q are formed between the end faces 31c1 and 32c1. The gaps P and Q are formed at positions separated by 180° in the circumferential direction.

円周方向で対向する端面31c1,32c1間の二つの隙間P,Qのうち、何れか一方の隙間Pに圧縮状態の弾性部材35が配置される。一対の出力部材31,32の間でのトルク伝達は弾性部材35を介して行われる。弾性部材35の材質や形態は、必要な弾性力が得られ、かつ前記トルク伝達が可能となる程度の強度を有する限り任意に選択することができる。弾性部材35は、金属材料や樹脂材料で形成することができ、例えば金属製のばねや中実に形成された樹脂組成物等が弾性部材35として使用可能である。 The elastic member 35 in a compressed state is arranged in one of the two gaps P and Q between the end faces 31c1 and 32c1 facing each other in the circumferential direction. Torque transmission between the pair of output members 31 and 32 is performed via the elastic member 35 . The material and form of the elastic member 35 can be arbitrarily selected as long as the elastic member 35 can obtain a necessary elastic force and has a strength sufficient to enable the torque transmission. The elastic member 35 can be made of a metal material or a resin material. For example, a metal spring or a solid resin composition can be used as the elastic member 35 .

出力部材31,32は、既に述べたように、軸受11で入力回転部2に対して回転自在に支持され、軸受14,15で固定部材5に対して回転自在に支持されている。従って、図9の例では、弾性部材35の弾性力を受けた出力部材31,32は、図中の上側の隙間Pの間隔が拡大し、下側の隙間Qが縮小する方向に回転する。これに伴い、図10(a)および図11(a)に示すように、軸方向一方側の出力部材31が図中の反時計回りの方向Z1に回転し、軸方向他方側の出力部材32が図中の時計回りの方向Z2に回転する。 As already described, the output members 31 and 32 are rotatably supported by the bearing 11 with respect to the input rotating portion 2 and are rotatably supported with the fixed member 5 by bearings 14 and 15 . Therefore, in the example of FIG. 9, the output members 31 and 32 that have received the elastic force of the elastic member 35 rotate in the direction in which the gap P on the upper side in the figure expands and the gap Q on the lower side narrows. Accordingly, as shown in FIGS. 10A and 11A, the output member 31 on one side in the axial direction rotates in the counterclockwise direction Z1 in the drawing, and the output member 32 on the other side in the axial direction rotates. rotates in the clockwise direction Z2 in the drawing.

その結果、図10(b)に示すように、軸方向一方側の出力部材31のポケット17に収容されたボール4は、ポケット17の円周方向両側の平坦面17aのうち、時計回り方向に位置する平坦面17a1に押し付けられる。また、図11(b)に示すように、軸方向他方側の出力部材32のポケット17に収容されたボール4は、ポケット17の円周方向両側の平坦面17aのうち、反時計回り方向に位置する平坦面17a2に押し付けられる。 As a result, as shown in FIG. 10(b), the ball 4 accommodated in the pocket 17 of the output member 31 on one side in the axial direction moves clockwise on the flat surfaces 17a on both sides of the pocket 17 in the circumferential direction. It is pressed against the located flat surface 17a1. Further, as shown in FIG. 11(b), the ball 4 accommodated in the pocket 17 of the output member 32 on the other side in the axial direction moves toward the counterclockwise direction of the flat surfaces 17a on both sides of the pocket 17 in the circumferential direction. It is pressed against the located flat surface 17a2.

これにより、ポケット17をボール4の径よりも大きい幅で形成していても、出力部材31,32とボール4間のガタを正逆両回転方向でなくすことができる。そのため、その後、入力回転部2を正逆方向に回転させる際のバックラッシを低減することができ、その回転開始直後からタイムラグなく出力部材31,32を同方向に回転させることができる。そのため、減速装置1の応答性を高めることができ、本実施形態の減速装置1を例えばロボットアームの関節部に使用する場合にも良好な応答特性を得ることが可能となる。また、ポケット17をボール4の径よりも大きい幅で形成しても応答性に問題を生じないため、ポケット7の加工精度を極端に高精度化する必要がない。従って、出力部材の製造コストの低廉化を図ることができる。ポケット17をボール4の径よりも大きい幅で形成することで、加工精度のばらつきによりポケットとボールの間が負隙間となる事態を防止することができる。 Thereby, even if the pocket 17 is formed with a width larger than the diameter of the ball 4, play between the output members 31, 32 and the ball 4 can be eliminated in both forward and reverse rotation directions. Therefore, it is possible to reduce the backlash when rotating the input rotating part 2 in the forward and reverse directions after that, and the output members 31 and 32 can be rotated in the same direction immediately after the start of rotation without a time lag. Therefore, the responsiveness of the speed reducer 1 can be enhanced, and good response characteristics can be obtained even when the speed reducer 1 of the present embodiment is used in, for example, the joints of a robot arm. Further, even if the pocket 17 is formed with a width larger than the diameter of the ball 4, there is no problem in responsiveness. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the output member. By forming the pocket 17 with a width larger than the diameter of the ball 4, it is possible to prevent a negative gap between the pocket and the ball due to variations in machining accuracy.

ボール4がポケット17の平坦面17a1,17a2に常時押し付けられるように、弾性部材35の弾性力は、最大トルクの伝達中に二つの出力部材31,32間に作用する回転方向の力よりも大きく設定するのが好ましい。言い換えれば、弾性部材35の弾性力は、最大トルクを伝達する際に、一対の第3部材31,32の一方に対する他方の円周方向位置が変化しない大きさに設定するのが好ましい。 The elastic force of the elastic member 35 is greater than the rotational force acting between the two output members 31, 32 during maximum torque transmission so that the ball 4 is always pressed against the flat surfaces 17a1, 17a2 of the pocket 17. preferably set. In other words, it is preferable to set the elastic force of the elastic member 35 to a magnitude that does not change the circumferential position of one of the pair of third members 31 and 32 with respect to the other when the maximum torque is transmitted.

なお、以上の説明では、弾性部材35を圧縮させた状態で隙間Pに配置する場合を例示したが、弾性部材35を伸長させた状態で隙間Pに配置しても、上記と同様の効果を得ることができる。 In the above description, the case where the elastic member 35 is arranged in the gap P in a compressed state has been exemplified. Obtainable.

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。 Embodiments of the present invention are not limited to the above. Other embodiments of the present invention will be described below, but descriptions of the same points as those of the above-described embodiments will be omitted.

上記の実施形態では、円形の第1の転動体係合溝13が全周で連続している場合を示したが、これに限らず、第1の転動体係合溝13を、例えば、円形の軌道中心線L1に沿って形成された複数(例えば転動体と同数)の円弧状の溝で構成してもよい。 In the above embodiment, the case where the circular first rolling element engagement groove 13 is continuous over the entire circumference was shown, but the present invention is not limited to this, and the first rolling element engagement groove 13 may be, for example, a circular A plurality of (for example, the same number as the rolling elements) arcuate grooves formed along the raceway center line L1 may be used.

また、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。 Further, in the above embodiment, the input member 10 is rotatable with respect to the input shaft 7, but the input member 10 and the input shaft 7 may be configured to rotate integrally. In the above embodiment, the input shaft 7 and the eccentric cam portion 8 are integrally formed. An eccentric cam portion 8 may be fixed to the outer peripheral surface of 7 .

また、上記の実施形態では、第1出力部材31の軸部31a、円盤部31b、突出部31cや、第2出力部材32の軸部32a、円盤部32b、突出部32c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。 Further, in the above embodiment, the shaft portion 31a, the disc portion 31b, and the projecting portion 31c of the first output member 31 and the shaft portion 32a, the disc portion 32b, and the projecting portion 32c of the second output member 32 are integrally formed. However, these members may be formed separately. Also, if the first output member 31 and the second output member 32 are formed from the same material and in the same shape, the manufacturing cost thereof can be reduced.

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ボールの数を適宜設定すればよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the speed reducer 1 having a speed reduction ratio i of 1/11 was exemplified. can be suitably applied to a speed reducer having a speed reduction ratio of any size within the range of In this case, the number of ridges/troughs of the wavy curve of the raceway center line of the rolling element engagement groove, and the number of pockets and balls of the fixing member may be appropriately set according to the reduction ratio i.

また、上記の実施形態では、第1の転動体係合溝13を有する第1部材を入力部材10、第2の転動体係合溝16を有する第2部材を固定部材5、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。 In the above embodiment, the first member having the first rolling element engaging groove 13 is the input member 10, the second member having the second rolling element engaging groove 16 is the fixing member 5, and the pocket 17 is provided. Although the output members 31 and 32 are used as the third member, the present invention is not limited to this. , the fixed member, and the output rotating portion, the power transmission mode can be arbitrarily changed.

1 減速装置(動力伝達装置)
2 入力回転部
3 出力回転部
4 ボール
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の転動体係合溝
16 第2の転動体係合溝
17 ポケット
31,32 出力部材(第3部材)
35 弾性部材
F1,F1’ ボールと第1の転動体係合溝との接触力
F2,F2’ ボールと第2の転動体係合溝との接触力
F3,F3’ ボール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
1 reduction gear (power transmission device)
2 Input rotating part 3 Output rotating part 4 Ball 5 Fixed member (second member)
6 housing 7 input shaft 8 eccentric cam portion 10 input member (first member)
13 First rolling element engagement groove 16 Second rolling element engagement groove 17 Pockets 31, 32 Output member (third member)
35 Elastic member F1, F1' Contact force between ball and first rolling element engaging groove F2, F2' Contact force between ball and second rolling element engaging groove F3, F3' Contact force between ball and pocket L1 Raceway center line of first rolling element engagement groove L2 Raceway center line of second rolling element engagement groove O1 Curvature center of raceway center line of first rolling element engagement groove (center line of input member)
X Rotation center of input rotary part and output rotary part

Claims (8)

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、
軸方向両側の側面に第1の転動体係合溝を有する第1部材と、前記第1部材の軸方向両側に設けられ、それぞれ第2の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、軸方向に対向する前記第1の転動体係合溝と前記第2の転動体係合溝に係合する複数のボールと、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、前記複数のボールを周方向に保持する複数のポケットを有する一対の第3部材とを備え、
前記第1の転動体係合溝と前記第2の転動体係合溝のうちの一方が、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、前記第1の転動体係合溝と前記第2の転動体係合溝のうちの他方が、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、
前記一対の第3部材の間に、両第3部材に円周方向の弾性力を付与する弾性部材を介在させたことを特徴とする動力伝達装置。
A power transmission device that transmits rotation input to an input rotating part to a coaxially arranged output rotating part at a predetermined gear ratio,
A first member having first rolling element engagement grooves on both side surfaces in the axial direction, and a pair of second members provided on both sides in the axial direction of the first member and having second rolling element engagement grooves, respectively. , which are provided between the first member and the pair of second members in the axial direction, and are engaged with the first rolling element engaging groove and the second rolling element engaging groove that are axially opposed to each other. a plurality of balls, and a pair of third members each provided between the first member and the pair of second members in the axial direction and having a plurality of pockets for holding the plurality of balls in the circumferential direction,
One of the first rolling element engagement groove and the second rolling element engagement groove is formed along a circle having a center of curvature eccentric from the rotation centers of the input rotary portion and the output rotary portion. , the other of the first rolling element engaging groove and the second rolling element engaging groove is formed along a wavy curve that alternately intersects a pitch circle having a center of curvature on the center of rotation. is,
Any one of the first member, the pair of second members, and the pair of third members is provided in the input rotating portion, and the first member, the pair of second members, and the pair of third members are provided. Any other of the three members is provided on the output rotary unit,
A power transmission device according to claim 1, wherein an elastic member is interposed between the pair of third members to apply elastic force in a circumferential direction to both the third members.
前記トルク伝達部の前記弾性部材の弾性力を、最大トルクを伝達する際に前記一対の第3部材の一方に対する他方の円周方向位置が変化しない大きさに設定した請求項1に記載の動力伝達装置。 2. The power according to claim 1, wherein the elastic force of said elastic member of said torque transmission portion is set to a magnitude that does not change the circumferential position of one of said pair of third members with respect to the other when said maximum torque is transmitted. transmission device. 前記弾性部材を金属材料で形成した請求項1または2に記載の動力伝達装置。 3. A power transmission device according to claim 1, wherein said elastic member is made of a metal material. 前記弾性部材を樹脂材料で形成した請求項1または2に記載の動力伝達装置。 3. A power transmission device according to claim 1, wherein said elastic member is made of a resin material. 前記第1部材を回転可能に支持する軸受を有する請求項1~4の何れか1項に記載の動力伝達装置。 The power transmission device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a bearing that rotatably supports the first member. 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1~5の何れか1項に記載の動力伝達装置。 6. The apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the first member is provided on the input rotary section, the pair of third members are provided on the output rotary section, and the pair of second members are fixed members. power transmission. 前記一対の第2部材が同一形状である請求項1~6の何れか1項に記載の動力伝達装置。 The power transmission device according to any one of claims 1 to 6, wherein the pair of second members have the same shape. 前記一対の第3部材が同一形状である請求項1~7の何れか1項に記載の動力伝達装置。 The power transmission device according to any one of claims 1 to 7, wherein the pair of third members have the same shape.
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