JP2530312Y2 - 転動ピン式減速機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、回転速度を減速するた
めの減速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、減速機として、図１３、図１４に
示すように、ボールを用いた減速機２０がある。この減
速機２０は、外周にインボリュート歯形の外歯歯車２１
が形成され一端に出力軸２２が具えられた弾性体からな
る中空円筒２３と、内歯歯車２４が形成され中空円筒２
３を収納した剛性の大きいサーキュラスプライン２５
と、長円形状の駆動円板２６を有する入力軸２７と、駆
動円板２６と中空円筒２３との間に介在する複数のボー
ル２８とを有している。中空円筒２３内には、ボール２
８を保持しながら中空円筒２３と一体になって撓むボー
ルホルダー２９が設けられている。外歯歯車２１の歯数
は、内歯歯車２４の歯数より偶数枚少ない。入力軸２７
を回転させると、中空円筒２３は駆動円板２６によって
撓み変形しながら回転する。駆動円板２６を１回転させ
ると、外歯歯車２１は内歯歯車２４上を噛合しながら前
記偶数枚少ないところまで転動する。これによって、出
力軸２２は入力軸２７より少ない回転数で回転する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところが、このような
減速機２０は、次の問題点を有している。 (1)中空円筒２３は、撓んだ後、徐々に円形に戻る必要
があり、軸方向に長くしなければならない。 (2)中空円筒２３は、撓むため、肉厚を薄くしなければ
ならず、伝達力が肉厚によって左右される。 (3)内歯歯車２４と外歯歯車２１との歯数の差が大きい
と、中空円筒２３の撓み量が多くなる。このため、強度
面で低減速比が得られない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案は、長円形状の駆
動円板と、波状のサイクロイド曲線の曲面を内側に具え
たケーシングと、前記駆動円板の外周と前記曲面との間
に直接的又は間接的に挟まれ且つ前記曲面の波の数より
偶数個少ない転動ピンと、前記転動ピンと一体の偏心円
板と、前記偏心円板を回転自在に保持する保持孔が円上
に複数形成された従動円板とを有する減速機により、前
記の課題を解決したものである。

【０００５】

【作用】減速機は、２通りの使い方がある。第１の使い
方は、駆動円板を駆動装置に連結し、ケーシングを固定
し、従動円板を従動装置に連結して使う使い方である。
第２の使い方は、駆動円板を駆動装置に連結し、従動円
板を固定し、ケーシングを従動装置に連結して使う使い
方である。先ず、ケーシングを固定し、従動円板を従動
装置に連結して使用する場合について説明する。駆動円
板を回転させると、転動ピンは駆動円板とサイクロイド
曲線の曲面と間に直接的或いは間接的に挟まれた状態
で、曲面に沿って駆動円板の回転方向とは逆方向に転が
る。転動ピンは転がりながら一体の偏心円板を介して従
動円板を牽引し回転させる。駆動円板が１回転すると、
転動ピンは、曲面の波の数と転動ピンの数との差の波の
数だけ移動する。これによって、従動円板は、駆動円板
より遅く、且つ駆動円板とは逆方向に回転する。減速比
は、サイクロイド曲線の曲面の波の数をＺ１、転動ピン
の数をＺ２とすると、［（Ｚ１−Ｚ２）／Ｚ１］であ
る。

【０００６】次に、駆動円板を駆動装置に連結し、従動
円板を固定し、ケーシングを従動装置に連結して使用す
る場合について説明する。駆動円板を回転させると、転
動ピンは駆動円板とサイクロイド曲線の曲面と間に直接
的或いは間接的に挟まれた状態で、曲面に沿って駆動円
板の回転方向とは逆方向に転がろうとする。しかし、転
動ピンと一体の偏心円板を保持している従動円板が固定
されているため、転動ピンは転がることができない。こ
のため、転動ピンは保持孔内で自転しながら公転するこ
とになる。転動ピンが自転しながら公転すると、転動ピ
ンに接触しているサイクロイド曲線の曲面に回転力が伝
達されケーシングは従動回転する。駆動円板が１回転す
ると、ケーシングは、曲面の波の数と転動ピンの数との
差の波の数だけ回転する。これによって、ケーシング
は、駆動円板より遅く、且つ駆動円板と同一方向に回転
する。減速比は、サイクロイド曲線の曲面の波の数をＺ
１、転動ピンの数をＺ２とすると、［（Ｚ２−Ｚ１）／
Ｚ２］である。なお、（Ｚ２−Ｚ１）の値は負の値にな
るが、これは、ケーシングが駆動円板と同一方向に回転
することを示すものである。

【０００７】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。減速機４０は、公知の遊星歯車機構と同じような
機構をしており、太陽歯車に相当する駆動円板４１と、
内歯歯車に相当するハイポ（内転）サイクロイド曲線の
曲面４２を内側に具えたケーシング４３と、遊星歯車に
相当する複数の転動ピン４４と、偏心円板４５と、遊星
キャリヤに相当する従動円板４６とを有している。

【０００８】駆動円板４１は、外形が長円形になってお
り、側面に入力軸孔４７が形成されている。長円形の長
径の半径はＲｙ、短径の半径はＲｘである。又、長径と
なす角度θのところにおける半径Ｒは、 Ｒ＝［（Ｒｙ＋Ｒｘ）／２］＋［（Ｒｙ−Ｒｘ）ｃｏｓ
２θ／２］である。 即ち、駆動円板４１は上記の式で表わされる長円形状に
なっている。駆動円板４１の外周には、内リング４８と
中間ピン４９と外リング５０とが設けられている。中間
ピン４９の数は２０である。内リング４８は駆動円板４
１と一体であり、外リング５０は可撓性を有している。

【０００９】ケーシング４３は、ハイポサイクロイド曲
線の曲面４２が内側に形成されたリング５１を一体に具
えている。このハイポサイクロイド曲線は、後述する半
径Ｒｓの円５２（図４参照）を基準円とし、Ｒｃ＝Ｒｓ
＋Ｆ（但し、Ｆ＝Ｒｙ−Ｒｘである。）の関係を有する
半径Ｒｃの円（図示省略）の内側に沿って半径Ｆの円
（図示省略）を転動して得られる曲線である。ハイポサ
イクロイド曲線の波の数は２２である。

【００１０】転動ピン４４は、外リング５０と曲面４２
との間に介在している。転動ピン４４の数は、曲線の波
の数より２つ少ない２０である。転動ピン４４の両端に
は、図３に示すように、偏心距離Ｅの偏心円板４５，４
５が圧入されて一体構造になっている。転動ピン４４の
半径はＲｐ、偏心円板４５の半径はＲｑである。転動ピ
ン４４と偏心円板４５は転動子５３を構成している。転
動子５３の両端は、駆動円板４１に回転自在に設けられ
た支持板５４と、後述する従動円板４６とによって支持
されている。

【００１１】従動円板４６は、偏心円板４５を保持する
複数の貫通孔（保持孔）５５と、出力軸５６とを有して
いる。貫通孔５５は、図４に示すように、半径Ｒｓ＝
｛［（Ｒｙ＋Ｒｘ）／２］＋Ｒｐ＋Ａ｝の円上に配設さ
れている。但し、Ｒｐは転動ピン４４の半径、Ａは図２
に示すように内リング４８と外リング５０の両方の厚み
と中間ピン４９の直径との合計寸法である。又、貫通孔
５５の半径は偏心円板４５の半径Ｒｑと略々同一であ
る。支持板５４にも、同様に貫通孔５７が形成されてい
る。偏心円板５５と貫通孔５５，５７との間には、相対
回転を円滑にするためベアリング（図示省略）を設けて
もよい。

【００１２】次に動作を説明する。減速機４０は、２通
りの使い方がある。第１の使い方は、駆動円板４１を駆
動装置（図示省略）に連結し、ケーシング４３を固定
し、従動円板４６を従動装置（図示省略）に連結して使
う使い方である。第２の使い方は、駆動円板４１を駆動
装置に連結し、従動円板４６を固定し、ケーシング４３
を従動装置に連結して使う使い方である。

【００１３】先ず、ケーシング４３を固定し、従動円板
４６を従動装置に連結して使用する場合を図５乃至図１
０に基づいて説明する。なお、回転前の駆動円板４１の
長径に対応する位置にある転動ピン４４１に注目して説
明する。図５乃至図１０において、直線Ｃ１は従動円板
４６のスタート位置、直線Ｃ２は従動円板４６の回転位
置を示している。

【００１４】駆動円板４１を右回転させると、外リング
５０は左回転する（図５参照）。転動ピン４４１は外リ
ング５０とサイクロイド曲線の曲面４２と間に挟まれた
状態で、曲面４２に沿って左方向に転がる。駆動円板４
１は右回転に伴って転動ピン４４１に接触する部分が長
径の部分から短径の部分に移行する。これに伴って、転
動ピン４４１は駆動円板４１、従動円板４６の中心Ｂ
１、Ｂ２に接近し、凹状部５８から凸状部５９へと移行
する（図５乃至図１０参照）。

【００１５】駆動円板４１が略々４５度回転すると、転
動ピン４４１は凸状部５９の略々先端まで移動する（図
１０参照）。転動ピン４４１は一体の偏心円板４５１に
よって従動円板４６と支持板５４とに連結しているた
め、左方向に転がりながら、従動円板４６と支持板５４
を左方向に牽引し回転させる。転動ピン４４１が転がる
とき、偏心円板４５１は貫通孔５５内で回転する。その
後、駆動円板４１はなおも回転し、転動ピン４４１に接
触する部分が短径の部分から長径の部分に移行する（図
示省略）。これに伴って、転動ピン４４１は駆動円板４
１、従動円板４６の中心Ｂ１、Ｂ２から離れ、凸状部５
９から凹状部５８へと移行する。

【００１６】駆動円板４１が１回転すると、転動ピン４
４１は曲面４２の波の数と転動ピン４４の数との差の波
の数だけ移動する。これによって、従動円板４６は駆動
円板４１より遅く回転する。このようにして、減速機４
０は、｛［（２２−２０）／２２］＝（１／１１）｝の
減速比をもって回転力を伝達する。

【００１７】次に、駆動円板４１を駆動装置に連結し、
従動円板４６を固定し、ケーシング４３を従動装置に連
結して使用する場合について説明する。ケーシング４３
と従動装置は、ベルト機構、歯車機構（図示省略）等に
よって連結されている。駆動円板４１を回転させると、
外リング５０は逆方向に回転する。転動ピン４４は外リ
ング５０とサイクロイド曲線の曲面４２と間に挟まれた
状態で、曲面４２に沿って外リング５０と同方向に転が
ろうとする。しかし、転動ピン４４と一体の偏心円板４
５を保持している従動円板４６が固定されているため、
転動ピン４４は転がることができない。このため、転動
ピン４４は保持孔内で自転しながら公転する。この公転
の半径は上記Ｅである。転動ピン４４が自転しながら公
転すると、転動ピン４４に接触しているサイクロイド曲
線の曲面４２に回転力が伝達されケーシング４３は駆動
円板４１と同方向に回転する。

【００１８】駆動円板４１が１回転すると、ケーシング
４３は、曲面４２の波の数と転動ピン４４の数との差の
波の数だけ移動する。これによって、ケーシング４３
は、駆動円板４１より遅く、且つ駆動円板４１と同一方
向に回転する。このようにして、減速機４０は、
｛［（２０−２２）／２０］＝−（１／１０）｝の減速
比をもって回転力を伝達する。なお、値が負の値になる
が、これは、ケーシング４３が駆動円板４１と同一方向
に回転することを示す。

【００１９】次に、他の実施例の減速機について説明す
る。図１１、図１２の減速機１４０は、中間ピン１７０
以外の部分は図１乃至図３の構造と同一であるので、同
一部分には、図１乃至図３の符号の先頭に１を付して示
し、その構造の説明は省略する。この減速機１４０も、
公知の遊星歯車機構と同じような機構をしており、太陽
歯車に相当する駆動円板１４１と、内歯歯車に相当する
ハイポ（内転）サイクロイド曲線の曲面１４２を内側に
具えたケーシング１４３と、遊星歯車に相当する複数の
転動ピン１４４と、偏心円板１４５と、遊星キャリヤに
相当する従動円板１４６とを有している。駆動円板１４
１には、駆動円板１４１の長円形状に沿って複数の中間
ピン１７０が軸１７１によって回転自在に設けられてい
る。中間ピン１７０は外リング１５０の内側に接触して
いる。ハイポサイクロイド曲線の曲面４２の波の数は２
２である。又、転動ピン１４４は数は２０である。

【００２０】ケーシング１４３を固定し、従動円板１４
６を従動装置に連結した状態で、駆動円板１４１を図１
２において右方向に回転させると中間ピン１７０は右方
向に公転しながら、左方向に自転する。外リング１５０
は中間ピン１７０の自転によって左回転する。これ以後
の動作は図１乃至図１０の実施例の減速機４０の動作と
同一であるので省略する。駆動円板１４１が１回転する
と、転動ピン１４４は、サイクロイド曲線の波２つ分だ
け移動する。転動ピン１４４は回転移動しながら一体の
偏心円板１４５を介して従動円板１４６を左回転させ
る。このようにして、減速機１４０は、｛［（２２−２
０）／２２］＝（１／１１）｝の減速比をもって回転力
を伝達する。

【００２１】駆動円板１４１を駆動装置に連結し、従動
円板１４６を固定し、ケーシング１４３を従動装置に連
結して使用した場合の減速比は、｛［（２０−２２）／
２０］＝−（１／１０）｝である。なお、値が負の値に
なるが、これは、ケーシング１４３が駆動円板１４１と
同一方向に回転することを示す。

【００２２】以上の駆動円板４１，１４１は、中間ピン
４９，１７０と外リング５０，１５０を介して間接的に
転動ピン４４，１４４に接触しているが、直接接触する
ようにしてもよい。

【００２３】

【考案の効果】本考案の減速機は、次の効果を奏する。 (1)駆動円板とサイクロイド曲線の曲面との間に全部の
転動ピンが挟まれた状態で、回転力を伝達するため、減
速機全体の剛性を高くすることができる。 (2)転動ピンの転動によって回転力を伝達するため、伝
動効率を高めることができる。 (3)駆動円板とサイクロイド曲線の曲面とに全部の転動
ピンが挟まれているため、衝撃に強い構造にすることが
できる。 (4)転動ピンは駆動円板とサイクロイド曲線の曲面とに
挟まれて転がるため、振動や騒音を少なくすることがで
きる。 (5)転動ピンに滑りが殆ど生じないので摩耗が少なく、
長期間使用することができる。 (6)従来の中空円筒のように撓みながら回転力を伝達す
る部材がないため、従来より大きな伝達力を伝達するこ
とができる。 (7)従来とは異なって、撓む中空円筒と歯車を使用して
いないため、歯車の歯数による減速比の制限を受けるよ
うなことがなくなり、低い減速比を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の減速機の正面断面図である。

【図２】図１中２−２矢視断面図であり、ケーシングを
省略した図である。

【図３】転動ピンの斜視図である。

【図４】従動円板の側面図である。

【図５】動作説明図である。

【図６】動作説明図である。

【図７】動作説明図である。

【図８】動作説明図である。

【図９】動作説明図である。

【図１０】動作説明図である。

【図１１】他の実施例の減速機の正面断面図である。

【図１２】図１１中１２−１２矢視断面図であり、ケー
シングを省略した図である。

【図１３】従来の減速機の正面断面図である。

【図１４】従来の減速機において、内歯歯車と外歯歯車
との噛合状態を示す側面図である。

【符号の説明】

４０，１４０ 減速機 ４１，１４１ 駆動円板 ４２，１４２ 曲面 ４３，１４３ ケーシング ４４，１４４，４４１ 転動ピン ４５，１４５ 偏心円板 ４６，１４６ 従動円板 ５２ 円 ５５，１５５ 貫通孔（保持孔）

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 長円形状の駆動円板と、波状のサイクロ
   イド曲線の曲面を内側に具えたケーシングと、前記駆動
   円板の外周と前記曲面との間に直接的又は間接的に挟ま
   れ且つ前記曲面の波の数より偶数個少ない転動ピンと、
   前記転動ピンと一体の偏心円板と、前記偏心円板を回転
   自在に保持する保持孔が円上に複数形成された従動円板
   とを有してなる、減速機。