JP4105935B2 - 変速機 - Google Patents
変速機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4105935B2 JP4105935B2 JP2002333152A JP2002333152A JP4105935B2 JP 4105935 B2 JP4105935 B2 JP 4105935B2 JP 2002333152 A JP2002333152 A JP 2002333152A JP 2002333152 A JP2002333152 A JP 2002333152A JP 4105935 B2 JP4105935 B2 JP 4105935B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roller
- groove
- gears
- transmission
- planetary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は変速機に関し、特に軸揺動型ボール変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の変速機の一例として以下のようなものが提案されている。
【０００３】
同一軸線上に何れも回転自在に支持された２軸と、一方の軸の端部に固着された内筒と、他方の軸の端部に固着され内筒外面に臨ませた外筒と、内筒外筒の対向面で何れか一面に一方を、他面に他方を設けた、共にエンドレスの傾斜溝及び複数個のサイン波溝と、等角度軸線方向にサイン波溝の数と相異する複数個の狭長窓が穿たれ内筒外筒の隙間ヘ回転自在に挿入されたガイド筒と、ガイド筒の各狭長窓へ１個ずつ転動自在に挿入され傾斜溝及びサイン波溝に係合するボールとから構成されたカップ形ギアレス変速装置である。
【０００４】
図２２を用いて簡単に説明すると、この変速機の構造は、繰返し数の少ない外溝１０１を周方向に持つ外ローラ１００と、この外ローラ１００の外側に配置された繰返し数の多い内溝２０１を周方向に持つ内ローラ２００と、外溝１０１と内溝２０１の交差する位置に配置されたボール３００と、ボール３００の円周方向の相対位置を拘束するための櫛状のリテーナ４００とで構成される。この変速機を減速機として作用させる場合、外ローラ１００が入力軸にされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１７９５６３号公報（第１頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
今、ボール一個の接触部分に着目する。
【０００７】
図２３はリテーナ４００を固定し、内ローラ２００に負荷トルクが作用した時の接触部分（図２２に示された接触部分）の拡大模式図である。内ローラ２００に作用したトルクはボール３００に対し力ＦI （内溝圧力角αI ）で作用するものとすると、それと釣り合うように反作用としてリテーナ４００からは力ＦR （リテーナ圧力角αR ）、外ローラ１００からは力ＦS （圧力角０）がボール３００に作用することになる。
【０００８】
ここで、力ＦS は入力軸の摩擦トルク（無負荷損失）に与える影響が大きいので、設計上できる限り小さい方が望ましい。そこで、内溝２０１の圧力角とリテーナ４００の圧力角を等しくしなくてはならないが、そのためには内溝２０１を深くして内溝圧力角αI を大きくし、リテーナ４００を薄く特殊加工してリテーナ圧力角αR を小さくする必要がある。
【０００９】
しかし、ボール径、ボール数、リテーナ強度などを考慮するとその工夫にも限界がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、耐荷重性能を高めた変速機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による変速機は、外周に第１の繰返し数による第１の溝を持つ第１のローラと、該第１のローラの外周側に組み合わされ、前記第１の繰返し数と異なる第２の繰返し数による第２の溝を持つガイドローラと、前記第２の溝を内包するように前記第１のローラの外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて軸方向に延びる第３の溝を持つ第２のローラと、前記第１の溝と前記第２の溝とが交叉する位置に前記第３の溝内を揺動可能に配置された複数の転動体とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本変速機においては、前記ガイドローラは前記第２の溝を境にして分割された２つの回転部材から成り、これら２つの回転部材は、それぞれ互いに対向し合うように延びる円筒体を有してこれらの円筒体の先端の間に前記第２の溝が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の態様による変速機においては、前記２つの回転部材は、それぞれその外周あるいは内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には少なくとも１つの同じ歯数の同期用歯車が歯合しており、これらの同期用歯車の間を同期用歯車軸で連結することにより２つの回転部材が同期して回転するように構成されている。
【００１４】
本発明の第１の態様による変速機においてはまた、前記２つの回転部材は、それぞれリング形状であり、前記第１のローラも中心軸方向に関して中空にされており、該中空部の周囲において該中空部とは別の穴を前記同期用歯車軸が貫通しており、該貫通部において軸受により前記同期用歯車軸を軸支している。
【００１５】
本発明の第１の態様による変速機においては更に、前記第２の繰返し数はＫS 、前記第１の繰返し数はＫS ・ＫI で表され、前記第３の溝の数は最大でＫS （ＫI ±１）で表される。
【００１６】
本発明の第１の態様による変速機においては更に、前記ガイドローラが入力軸とされる時、前記第１のローラ、前記第２のローラの一方が固定され、他方が出力軸とされる。
【００１７】
本発明の第２の態様による変速機においては、前記２つの回転部材は、それぞれリング状であってその内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には複数の同じ歯数の遊星歯車が歯合していると共に、入力側の前記複数の遊星歯車には入力軸が連結される第１の太陽歯車が歯合しており、入力側と出力側の前記複数の遊星歯車の対応し合う２つの遊星歯車間を遊星軸で連結することにより２つの回転部材が同期して回転するように構成されている。
【００１８】
本発明の第２の態様による変速機においてはまた、複数の前記遊星軸は前記第１のローラを貫通しており、該貫通部において軸受により前記遊星軸を軸支している。
【００１９】
本発明の第２の態様による変速機においても、前記第２の繰返し数はＫS 、前記第１の繰返し数はＫS ・ＫI で表され、前記第３の溝の数は最大でＫS （ＫI ±１）で表される。
【００２０】
本発明の第２の態様による変速機においては更に、出力側の前記複数の遊星歯車にも第２の太陽歯車が歯合し、該出力側の遊星軸から出力を取り出すようにしても良い。
【００２１】
本発明の第３の態様による変速機においては、前記２つの回転部材は、それぞれリング状であってその内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には複数の同じ歯数の遊星歯車が歯合していると共に、入力側の前記複数の遊星歯車には入力軸が連結される第１の太陽歯車が歯合しており、出力側の前記複数の遊星歯車にも第２の太陽歯車が歯合し、前記第１、第２の太陽歯車の回転軸を締結し、前記出力側の遊星軸から出力を取り出すようにしても良い。
【００２２】
本発明の第２の態様による変速機においては更に、前記複数の遊星軸を入力側に延長して入力側から出力を取り出すようにしても良い。
【００２３】
上記第１、第２の態様のいずれの変速機においても、前記第１、第２の溝は、それぞれ正弦波あるいは三角波形状を持つ。
【００２４】
また、上記第１、第２の態様のいずれの変速機においても、前記第１、第２の溝は、それぞれ非対称形状を持つものでも良く、更に、前記第１、第２の溝は、それぞれその断面形状が単純円弧形状、軸受円弧形状、三角形状のいずれかとすることが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を参照して、本発明の第１の実施の形態である高荷重軸揺動型ボール減速機（以下、ボール減速機と呼ぶ）について説明する。
【００２６】
図１、図２を参照して、このボール減速機は、外周に第１の繰返し数ＫS ・ＫI （但し、ＫS 、ＫI はそれぞれ正の整数）による外ローラ溝（第１の溝）１０Ａを持つ外ローラ（第１のローラ）１０と、この外ローラ１０の外周側に組み合わされ、第１の繰返し数と異なる第２の繰返し数ＫS によるガイドローラ溝（第２の溝）２０Ａを持つガイドローラ２０と、ガイドローラ溝２０Ａを内包するようにガイドローラ２０の外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて中心軸方向に延びる内ローラ溝（第３の溝）３０Ａを持つ内ローラ（第２のローラ）３０と、外ローラ溝１０Ａとガイドローラ溝２０Ａとが交叉する位置に内ローラ溝３０Ａ内を中心軸方向に揺動可能に配置された複数のボール（転動体）４０とを含む。
【００２７】
特にガイドローラ２０は、図２に詳しく示されるように、中心軸方向に関してガイドローラ溝２０Ａを境に２分割された２つの回転体（回転部材）２０−１、２０−２から成る。回転体２０−１について言えば、リング体２１−１と、内径側に歯を形成した内歯車２２−１と、リング体２１−１から回転体２０−２側に向けて延びる円筒体２３−１とが一体に形成されて成る。同様に、回転体２０−２は、リング体２１−２と、内径側に内歯車２２−１と同数の歯を形成した内歯車２２−２と、リング体２１−２から回転体２０−１側に向けて延びる円筒体２３−２とが一体に形成されて成る。そして、円筒体２３−１と２３−２の先端側を曲線状に加工することでこれらの先端の間に第２の繰返し数ＫS を持つガイドローラ溝２０Ａが形成されるようにしている。いずれにしても、本形態では、２つの回転体２０−１、２０−２は全体としての形状が中空になるように作られている。外ローラ１０もまた、中心に所定の径の貫通穴を持つ。
【００２８】
更に、上記のような２つの回転体２０−１、２０−２によってガイドローラ溝２０Ａを形成するために、２つの回転体２０−１、２０−２は複数（ここでは３個）の同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１及び２４−２、２５−２（但し、回転体２０−２側の３個目の同期用歯車は作図上、図示されていないが、便宜上、２６−２と呼ぶこととする）により連結される。つまり、同期用歯車軸２７、２８、２９が外ローラ１０を回転可能に貫通しており、同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１は、それぞれ対応する同期用歯車２４−２、２５−２、２６−２と同期用歯車軸２７、２８、２９で連結されている。同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１は、等角度間隔をおいて内歯車２２−１と歯合し、同期用歯車２４−２、２５−２、２６−２は、等角度間隔をおいて内歯車２２−２と歯合している。このような構造により、内歯車２２−１と２２−２、つまり回転体２０−１と２０−２とは同期して回転する。同期用歯車軸２７、２８、２９は、それぞれ軸受２７ａ、２８ａ、２９ａで軸支されている。
【００２９】
ボール４０の数は、内ローラ溝３０Ａと同数であることが好ましい。そして、外ローラ１０とガイドローラ２０及び内ローラ３０は、ボール４０が外ローラ溝１０Ａ内にあると共にガイドローラ溝２０Ａ内にあり、更に内ローラ溝３０Ａ内にあって自由に転動可能であるように組み合わされる。
【００３０】
なお、図示していないが、このような構造体はケーシングに収容され、外ローラ１０、ガイドローラ２０、及び内ローラ３０のいずれも軸受などを用いて軸方向の動きが拘束される。
【００３１】
以上のようにして、２つの回転体２０−１、２０−２によって第２の繰返し数ＫS の粗いガイドローラ溝２０Ａが形成され、外ローラ１０の外周には第１の繰返し数ＫS ・ＫI の細かい外ローラ溝１０Ａが形成されている。一方、内ローラ３０には中心軸方向に最大でＫS （ＫI ±１）個の内ローラ溝３０Ａが形成されている。以降では、内ローラ溝３０Ａの数がＫS （ＫI −１）個の時を「ボール配置Ａ」、ＫS （ＫI ＋１）個の時を「ボール配置Ｂ」と定義する。
【００３２】
なお、外ローラ溝１０Ａとガイドローラ溝２０Ａの周方向の展開図は、図２２に示された内溝２０１と外溝１０１と同じであると考えて良い。また、ガイドローラ２０を入力軸とする場合、外ローラ１０、内ローラ３０の一方が円周方向に関して固定され、他方が出力軸として回転可能にされる。図２では、外ローラ１０を出力軸として利用する場合について示しており、このために外ローラ１０の回転体２０−２側には出力用の中空軸１５が設けられている。
【００３３】
次に、図３〜図６を参照して、具体的な実施例をあげて動作原理について説明する。
【００３４】
第１の実施例として第１の繰返し数が１６、第２の繰返し数が１の場合（つまり、ＫS ＝１、ＫS ・ＫI ＝ＫI ＝１６）の周方向の展開図を元に説明する。
【００３５】
ボール配置Ａで内ローラ３０の溝３０Ａの角度間隔をｎ×３６０°／｛ＫS （ＫI −１）｝（但し、ｎは正の整数）とする場合の実施例を図３、図４に示し、ボール配置Ｂで内ローラ３０の溝３０Ａの角度間隔をｎ×３６０°／｛ＫS （ＫI＋１）｝とする場合の実施例を図５、図６に示す。
【００３６】
ボール配置Ａで内ローラ３０を円周方向に関して固定する場合（図３）、入力軸であるガイドローラ２０が１／８回転、１／４回転、３／８回転、１／２回転するのに伴い、ボール４０は中心軸方向に揺動しながら外ローラ溝１０Ａ、ガイドローラ溝２０Ａを転がるため、外ローラ１０はガイドローラ２０と同方向に１／１２８回転、１／６４回転、３／１２８回転、１／３２回転する。この場合、減速比１／ｉは１／ＫI となる。
【００３７】
一方、ボール配置Ａで外ローラ１０を固定する場合（図４）は、ガイドローラ２０の（１６−１）／１２８回転、（１６−１）／６４回転、（４８−３）／１２８回転、（１６−１）／３２に対して、内ローラ３０の回転は逆回転となり、−１／１２８回転、−１／６４回転、−３／１２８回転、−１／３２回転となる。すなわち、減速比１／ｉは−１／（ＫI −１）となる。
【００３８】
次に、ボール配置Ｂで内ローラ３０を固定する場合（図５）、入力軸であるガイドローラ２０が１／８回転、１／４回転、３／８回転、１／２回転するのに伴い、外ローラ１０はガイドローラ２０と逆方向に−１／１２８回転、−１／６４回転、−３／１２８回転、−１／３２回転する。すなわち、減速比１／ｉは−１／ＫI となる。
【００３９】
一方、ボール配置Ｂで外ローラ１０を固定する場合は、図６に示す通りとなる。この場合、ガイドローラ２０の（１６＋１）／１２８回転、（１６＋１）／６４回転、（４８＋３）／１２８回転、（１６＋１）／３２回転に対して内ローラ３０の回転は同じ方向の１／１２８回転、１／６４回転、３／１２８回転、１／３２回転となる。すなわち、減速比１／ｉは１／（ＫI ＋１）となる。
【００４０】
いずれにしても、第１の実施の形態によるボール減速機は、ガイドローラ２０を入力軸とする場合、ガイドローラ２０の回転を１段で減速する１段ボール減速機として作用することになる。
【００４１】
図７は、上記の図３〜図６における外ローラ１０、ガイドローラ２０及び内ローラ３０の回転数の関係を示した図である。
【００４２】
ところで、ガイドローラ２０における同期用歯車の配置には二種類の配置形態がある。第１の配置形態は、図８（ａ）に示すように、同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１（２４−２、２５−２、２６−２）が内歯車２２−１（２２−２）と内接する配置である。これは、図１、図２に示された配置形態でもある。
【００４３】
一方、第２の配置形態は、図８（ｂ）に示すように、同期用歯車が外歯車２２−１´（２２−２´）と外接する配置である。つまり、ガイドローラ２０の回転体２０−１における内歯車２２−１に代えて、外周側に歯を持つ外歯車２２−１´を一体化した回転体２０−１´を用いる。これは、ガイドローラ２０の他方の回転体２０−２´においてもまったく同様である。なお、ここでは、４個の同期用歯車で回転体２０−１´と２０−２´との連結が行われている。
【００４４】
第１の配置形態では全体をコンパクトにすることができ、第２の配置形態によれば中空部分を大きく取ることができる。中空部分を大きく取ることができるということは、本第１の実施の形態による変速機を例えばロボットのアームのようなものを構成する場合に、中空部分を配線や配管を通すために利用できるメリットがあることを意味する。しかし、第２の配置形態の場合には、ガイドローラ２０を中空とせずに、外周側に歯を形成した軸体としても良いことは言うまでもない。この場合であっても、ガイドローラ溝２０Ａは、図２に示されたような円筒体２３−１、２３−２により形成される。
【００４５】
なお、外ローラ１０、内ローラ３０の一方を入力軸とする場合、ガイドローラ２０が出力軸となり、増速機として作用することは言うまでもない。そして、増速比は上述した減速比の逆数となる。
【００４６】
次に、図９〜図１５を参照して、本発明の第２の実施の形態である高荷重軸揺動型ボール減速機（以下、ボール減速機と呼ぶ）について説明する。
【００４７】
図９、図１０を参照して、このボール減速機は、入力軸として太陽歯車（第１の太陽歯車）５０を用い、これに歯合された複数（ここでは３個）の遊星歯車５１−１、５２−１、５３−１を介して内歯車２２−１に回転を伝達するようにした、いわば２段減速式のボール減速機である点を除けば第１の実施の形態とほぼ同じである。
【００４８】
入力軸５５は太陽歯車５０と締結されており、太陽歯車５０は３個の遊星歯車５１−１、５２−１、５３−１と内歯車２２−１とで遊星歯車対を構成している。入力軸５５と反対側に延びる太陽歯車５０の回転軸は、外ローラ１０の中心部に設けられた軸受５４で軸支されている。
【００４９】
前述したように、ガイドローラ２０における入力側の回転体２０−１には内歯車２２−１が一体化されている。入力側と反対側にも全く同じ遊星歯車対、つまり３個の遊星歯車５１−２、５２−２、５３−２と内歯車２２−２とを持つ回転体２０−２が存在し（但し、太陽歯車は存在しない）、二つの遊星歯車対の遊星歯車５１−１〜５３−１と５１−２〜５３−２は、それぞれ遊星軸５６、５７、５８によって締結され同期して回転するようになっている。これは、遊星歯車の歯数がすべて同じであることによるものであり、内歯車２２−１、２２−２及び回転体２０−１、２０−２も同期して回転するようになっている。
【００５０】
遊星軸５６、５７、５８や入力軸５５は、繰り返し数の多い外ローラ溝１０Ａを有する外ローラ１０に設けられた軸受５６ａ、５７ａ、５８ａ（入力軸５５の軸受は図示省略）にて支持されている。また、本形態では内ローラ３０を固定とし、外ローラ１０から出力を取り出すために、外ローラ１０に出力軸５９が締結されている。勿論、外ローラ１０を固定とし、内ローラ３０から出力を取り出す場合もある。ガイドローラ２０は、第１の実施の形態と同様に、繰り返し数の少ないガイドローラ溝２０Ａを有しており、複数のボール４０を挟むように構成されている。
【００５１】
図１１は、内ローラ３０を示し、第１の実施の形態における内ローラ３０とまったく同じである。つまり、内ローラ３０は、ガイドローラ溝２０Ａを内包するようにガイドローラ２０の外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて中心軸方向に延びる内ローラ溝３０Ａを持つ。
【００５２】
本第２の実施の形態の作用について説明する。
【００５３】
入力軸５５に入った入力回転は、まず遊星歯車対によって減速され、ガイドローラ２０の２つの回転体２０−１、２０−２に伝達される。内ローラ３０は、図１１に示したように、内径側に中心軸と平行な内ローラ溝３０Ａを有しているので、ガイドローラ２０の２つの回転体２０−１、２０−２が繰返し数１回分だけ同期回転することによってボール４０は押され内ローラ溝３０Ａ上を中心軸方向に１往復揺動する。ボール４０は１往復の揺動によって外ローラ１０の外ローラ溝１０Ａの繰返し数１回分だけ転がる。そして、外ローラ１０に締結された出力軸５９の回転を取り出すことによって高い減速比を得ることができる。
【００５４】
次に、図１２を参照して、減速比について説明する。入力軸５５を回転数ｎs で回転させた時、内歯車２２−１、２２−２を持つガイドローラ２０は次の数１で表される回転数ｎ3 で回転する。なお、太陽歯車５０の歯数をＺS 、各遊星歯車の歯数をＺP 、内歯車２２−１、２２−２の歯数をＺI とする。また、ガイドローラ溝２０Ａの第２の繰返し数をＫS 、外ローラ溝１０Ａの第１の繰返し数をＫS ・ＫI とし、内ローラ３０の内ローラ溝３０Ａの数を最大でＫS （ＫI ±１）個とする。
【００５５】
【数１】
【００５６】
次に、ガイドローラ２０から出力側への回転伝達は、「内ローラ固定」に相当するので出力側の回転数ｎ5 は次の数２に示す通りとなる。
【００５７】
【数２】
【００５８】
回転数ｎ5 で減速機全体を逆回転させれば出力側の回転数ｎout と太陽歯車５０の回転数ｎinは以下の数３で表される。
【００５９】
【数３】
【００６０】
なお、各部品の回転数は、ボール配置Ａ、ボール配置Ｂにおいてそれぞれ図１３、図１４に示す通りとなる。
【００６１】
よって、回転数ｎout と回転数ｎinとの比、つまり減速比１／ｉは次の数４で表される。
【００６２】
【数４】
【００６３】
この数４から得られる減速比を図１５に太陽歯車５０と遊星歯車との歯数比ＺI ／ＺS 別に示す。図１５（ａ）がボール配置Ａの場合、図１５（ｂ）がボール配置Ｂの場合である。ボール配置Ａで減速比の符号を負としているのは入出力回転が逆になることを示している。
【００６４】
図１５より本第２の実施の形態による構造がほぼ２段減速で遊星歯車対の歯数比を増やすことで外ローラ１０の外ローラ溝１０Ａの数を小さくすることが可能であることがわかる。
【００６５】
図１６を参照して、第２の実施の形態による耐荷重性能について説明する。本説明は第１の実施の形態にも当てはまる。
【００６６】
図１６に示すように、図２３で説明したリテーナ４００とガイドローラ２０とを入れ換えたような構造を取ることで内ローラ３０からの圧力角αI と外ローラ１０からの圧力角αR をほぼ等しくすることができ、耐荷重性能を向上させることができる。
【００６７】
図１７には第２の実施の形態の第１の変形例を模式図で示す。この第１の変形例では、出力側にも太陽歯車（第２の太陽歯車）５０´を設けるようにし、遊星軸５６〜５８（５６は図示省略）を出力側に延長するようにしてこれらの遊星軸５６〜５８から出力を取り出すようにしたものである。
【００６８】
また、図１８は、第２の実施の形態の第２の変形例を模式図で示す。この第２の変形例は、上記の第１の変形例における出力側に更に新たな構造を加えたものである。つまり、２つの遊星歯車対は同期が取れていれば入出力の遊星歯車同士を締結する必要は無く、図１８に示すように出力側にも太陽歯車５０´を配置して入出力の太陽歯車５０、５０´同士をそれらの回転軸で締結しても良い。出力の取出しは、第１の変形例と同様、遊星軸５６〜５８（５６は図示省略）を通して行われる。
【００６９】
図１９は、第２の実施の形態の第３の変形例を模式図で示す。この第３の変形例は、入力側に、出力を取り出すための構造を設けたものであり、遊星軸５６〜５８（５６は図示省略）を入力側に延長し、これらの回転を歯車６０に伝達して出力を取り出すようにしたものである。
【００７０】
更に言えば、第２の実施の形態における遊星歯車対は同期を取れるのであれば、歯のない歯車であるトラクションドライブであってもかまわない。
【００７１】
以上、本発明を幾つかの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限らず、以下のような変更が可能である。
【００７２】
外ローラ溝１０Ａ、ガイドローラ溝２０Ａ、特に外ローラ溝１０Ａは、図２０（ａ）に示すような正弦波形状、図２０（ｂ）に示すような三角波形状等の対称形状を持つものの他、図２０（ｃ）に示すような非対称形状を持つものでも良い。一方、外ローラ溝１０Ａの断面形状は、図２１（ａ）に示すような単純円弧形状、図２１（ｂ）に示すような軸受円弧形状、図２１（ｃ）に示すような三角形状のいずれでも良いが、特に、軸受円弧形状、三角形状の場合にはボールとの圧力角をとり易くなるという利点がある。
【００７３】
【発明の効果】
本発明による減速機によれば、耐荷重性能を高めた減速機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である軸揺動型ボール減速機をケーシングを外して示した外観図（ａ）及びその一部を破断した図（ｂ）である。
【図２】図１の分解図である。
【図３】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ａ及び内ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図４】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ａ及び外ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図５】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ｂ及び内ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図６】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ｂ及び外ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図７】図４〜図６のボール配置Ａ、Ｂのそれぞれについて、ガイドローラと内ローラ及び外ローラの回転数の関係を示した図である。
【図８】図２に示された同期用歯車の配置形態を示した図であり、図（ａ）は内歯車に内接する形態を、図（ｂ）は外歯車に外接する形態をそれぞれ示す。
【図９】本発明の第２の実施の形態である軸揺動型ボール減速機をケーシングを外して示した外観図（ａ）及びその一部を破断した図（ｂ）である。
【図１０】図９の分解図である。
【図１１】図１０に示された内ローラの一例を示した斜視図である。
【図１２】図９に示された減速機の一部断面側面図（ａ）及び各要素の関係を模式的に示した図（ｂ）である。
【図１３】図１０に示された各要素の回転数の関係をボール配置Ａの場合について示した図である。
【図１４】図１０に示された各要素の回転数の関係をボール配置Ｂの場合について示した図である。
【図１５】図１０に遊星歯車対における歯数比と減速比との関係をボール配置Ａ（ａ）及びボール配置Ｂ（ｂ）について示した図である。
【図１６】本発明の第１、第２の実施の形態による減速機における耐荷重性能を説明するためにボール及びその周辺部の関係を示した断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態による減速機の第１の変形例を模式的に示した図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態による減速機の第２の変形例を模式的に示した図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態による減速機の第３の変形例を模式的に示した図である。
【図２０】図１０に示された外ローラ溝、ガイドローラ溝のうち、特に外ローラ溝の形状を３つの例について示した図である。
【図２１】図１０に示された外ローラの溝の断面形状についていくつかの例を示した図である。
【図２２】従来のボール減速機の一例をその主要部の構成及び各ローラに形成される溝の形状について示した図である。
【図２３】図２２のボール減速機における耐荷重性能を説明するためにボール及びその周辺部の関係を示した断面図である。
【符号の説明】
１０ 外ローラ
１０Ａ 外ローラ溝
１５ 出力軸
２０ ガイドローラ
２０Ａ ガイドローラ溝
２０−１、２０−２ 回転体
２１−１、２１−２ リング体
２２−１、２２−２ 内歯車
２３−１、２３−２ 円筒体
２４−１、２５−１、２６−１、２４−２、２５−２、２６−２ 同期用歯車
２７、２８、２９ 同期用歯車軸
２７ａ、２８ａ、２９ａ、５４、５６ａ、５７ａ、５８ａ 軸受
３０ 内ローラ
３０Ａ 内ローラ溝
４０ ボール
５０ 太陽歯車
５１−１、５２−１、５３−１、５１−２、５２−２、５３−２ 遊星歯車
５５ 入力軸
５６、５７、５８ 遊星軸
５９ 出力軸
【発明の属する技術分野】
本発明は変速機に関し、特に軸揺動型ボール変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の変速機の一例として以下のようなものが提案されている。
【０００３】
同一軸線上に何れも回転自在に支持された２軸と、一方の軸の端部に固着された内筒と、他方の軸の端部に固着され内筒外面に臨ませた外筒と、内筒外筒の対向面で何れか一面に一方を、他面に他方を設けた、共にエンドレスの傾斜溝及び複数個のサイン波溝と、等角度軸線方向にサイン波溝の数と相異する複数個の狭長窓が穿たれ内筒外筒の隙間ヘ回転自在に挿入されたガイド筒と、ガイド筒の各狭長窓へ１個ずつ転動自在に挿入され傾斜溝及びサイン波溝に係合するボールとから構成されたカップ形ギアレス変速装置である。
【０００４】
図２２を用いて簡単に説明すると、この変速機の構造は、繰返し数の少ない外溝１０１を周方向に持つ外ローラ１００と、この外ローラ１００の外側に配置された繰返し数の多い内溝２０１を周方向に持つ内ローラ２００と、外溝１０１と内溝２０１の交差する位置に配置されたボール３００と、ボール３００の円周方向の相対位置を拘束するための櫛状のリテーナ４００とで構成される。この変速機を減速機として作用させる場合、外ローラ１００が入力軸にされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１７９５６３号公報（第１頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
今、ボール一個の接触部分に着目する。
【０００７】
図２３はリテーナ４００を固定し、内ローラ２００に負荷トルクが作用した時の接触部分（図２２に示された接触部分）の拡大模式図である。内ローラ２００に作用したトルクはボール３００に対し力ＦI （内溝圧力角αI ）で作用するものとすると、それと釣り合うように反作用としてリテーナ４００からは力ＦR （リテーナ圧力角αR ）、外ローラ１００からは力ＦS （圧力角０）がボール３００に作用することになる。
【０００８】
ここで、力ＦS は入力軸の摩擦トルク（無負荷損失）に与える影響が大きいので、設計上できる限り小さい方が望ましい。そこで、内溝２０１の圧力角とリテーナ４００の圧力角を等しくしなくてはならないが、そのためには内溝２０１を深くして内溝圧力角αI を大きくし、リテーナ４００を薄く特殊加工してリテーナ圧力角αR を小さくする必要がある。
【０００９】
しかし、ボール径、ボール数、リテーナ強度などを考慮するとその工夫にも限界がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、耐荷重性能を高めた変速機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による変速機は、外周に第１の繰返し数による第１の溝を持つ第１のローラと、該第１のローラの外周側に組み合わされ、前記第１の繰返し数と異なる第２の繰返し数による第２の溝を持つガイドローラと、前記第２の溝を内包するように前記第１のローラの外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて軸方向に延びる第３の溝を持つ第２のローラと、前記第１の溝と前記第２の溝とが交叉する位置に前記第３の溝内を揺動可能に配置された複数の転動体とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本変速機においては、前記ガイドローラは前記第２の溝を境にして分割された２つの回転部材から成り、これら２つの回転部材は、それぞれ互いに対向し合うように延びる円筒体を有してこれらの円筒体の先端の間に前記第２の溝が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の態様による変速機においては、前記２つの回転部材は、それぞれその外周あるいは内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には少なくとも１つの同じ歯数の同期用歯車が歯合しており、これらの同期用歯車の間を同期用歯車軸で連結することにより２つの回転部材が同期して回転するように構成されている。
【００１４】
本発明の第１の態様による変速機においてはまた、前記２つの回転部材は、それぞれリング形状であり、前記第１のローラも中心軸方向に関して中空にされており、該中空部の周囲において該中空部とは別の穴を前記同期用歯車軸が貫通しており、該貫通部において軸受により前記同期用歯車軸を軸支している。
【００１５】
本発明の第１の態様による変速機においては更に、前記第２の繰返し数はＫS 、前記第１の繰返し数はＫS ・ＫI で表され、前記第３の溝の数は最大でＫS （ＫI ±１）で表される。
【００１６】
本発明の第１の態様による変速機においては更に、前記ガイドローラが入力軸とされる時、前記第１のローラ、前記第２のローラの一方が固定され、他方が出力軸とされる。
【００１７】
本発明の第２の態様による変速機においては、前記２つの回転部材は、それぞれリング状であってその内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には複数の同じ歯数の遊星歯車が歯合していると共に、入力側の前記複数の遊星歯車には入力軸が連結される第１の太陽歯車が歯合しており、入力側と出力側の前記複数の遊星歯車の対応し合う２つの遊星歯車間を遊星軸で連結することにより２つの回転部材が同期して回転するように構成されている。
【００１８】
本発明の第２の態様による変速機においてはまた、複数の前記遊星軸は前記第１のローラを貫通しており、該貫通部において軸受により前記遊星軸を軸支している。
【００１９】
本発明の第２の態様による変速機においても、前記第２の繰返し数はＫS 、前記第１の繰返し数はＫS ・ＫI で表され、前記第３の溝の数は最大でＫS （ＫI ±１）で表される。
【００２０】
本発明の第２の態様による変速機においては更に、出力側の前記複数の遊星歯車にも第２の太陽歯車が歯合し、該出力側の遊星軸から出力を取り出すようにしても良い。
【００２１】
本発明の第３の態様による変速機においては、前記２つの回転部材は、それぞれリング状であってその内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には複数の同じ歯数の遊星歯車が歯合していると共に、入力側の前記複数の遊星歯車には入力軸が連結される第１の太陽歯車が歯合しており、出力側の前記複数の遊星歯車にも第２の太陽歯車が歯合し、前記第１、第２の太陽歯車の回転軸を締結し、前記出力側の遊星軸から出力を取り出すようにしても良い。
【００２２】
本発明の第２の態様による変速機においては更に、前記複数の遊星軸を入力側に延長して入力側から出力を取り出すようにしても良い。
【００２３】
上記第１、第２の態様のいずれの変速機においても、前記第１、第２の溝は、それぞれ正弦波あるいは三角波形状を持つ。
【００２４】
また、上記第１、第２の態様のいずれの変速機においても、前記第１、第２の溝は、それぞれ非対称形状を持つものでも良く、更に、前記第１、第２の溝は、それぞれその断面形状が単純円弧形状、軸受円弧形状、三角形状のいずれかとすることが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を参照して、本発明の第１の実施の形態である高荷重軸揺動型ボール減速機（以下、ボール減速機と呼ぶ）について説明する。
【００２６】
図１、図２を参照して、このボール減速機は、外周に第１の繰返し数ＫS ・ＫI （但し、ＫS 、ＫI はそれぞれ正の整数）による外ローラ溝（第１の溝）１０Ａを持つ外ローラ（第１のローラ）１０と、この外ローラ１０の外周側に組み合わされ、第１の繰返し数と異なる第２の繰返し数ＫS によるガイドローラ溝（第２の溝）２０Ａを持つガイドローラ２０と、ガイドローラ溝２０Ａを内包するようにガイドローラ２０の外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて中心軸方向に延びる内ローラ溝（第３の溝）３０Ａを持つ内ローラ（第２のローラ）３０と、外ローラ溝１０Ａとガイドローラ溝２０Ａとが交叉する位置に内ローラ溝３０Ａ内を中心軸方向に揺動可能に配置された複数のボール（転動体）４０とを含む。
【００２７】
特にガイドローラ２０は、図２に詳しく示されるように、中心軸方向に関してガイドローラ溝２０Ａを境に２分割された２つの回転体（回転部材）２０−１、２０−２から成る。回転体２０−１について言えば、リング体２１−１と、内径側に歯を形成した内歯車２２−１と、リング体２１−１から回転体２０−２側に向けて延びる円筒体２３−１とが一体に形成されて成る。同様に、回転体２０−２は、リング体２１−２と、内径側に内歯車２２−１と同数の歯を形成した内歯車２２−２と、リング体２１−２から回転体２０−１側に向けて延びる円筒体２３−２とが一体に形成されて成る。そして、円筒体２３−１と２３−２の先端側を曲線状に加工することでこれらの先端の間に第２の繰返し数ＫS を持つガイドローラ溝２０Ａが形成されるようにしている。いずれにしても、本形態では、２つの回転体２０−１、２０−２は全体としての形状が中空になるように作られている。外ローラ１０もまた、中心に所定の径の貫通穴を持つ。
【００２８】
更に、上記のような２つの回転体２０−１、２０−２によってガイドローラ溝２０Ａを形成するために、２つの回転体２０−１、２０−２は複数（ここでは３個）の同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１及び２４−２、２５−２（但し、回転体２０−２側の３個目の同期用歯車は作図上、図示されていないが、便宜上、２６−２と呼ぶこととする）により連結される。つまり、同期用歯車軸２７、２８、２９が外ローラ１０を回転可能に貫通しており、同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１は、それぞれ対応する同期用歯車２４−２、２５−２、２６−２と同期用歯車軸２７、２８、２９で連結されている。同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１は、等角度間隔をおいて内歯車２２−１と歯合し、同期用歯車２４−２、２５−２、２６−２は、等角度間隔をおいて内歯車２２−２と歯合している。このような構造により、内歯車２２−１と２２−２、つまり回転体２０−１と２０−２とは同期して回転する。同期用歯車軸２７、２８、２９は、それぞれ軸受２７ａ、２８ａ、２９ａで軸支されている。
【００２９】
ボール４０の数は、内ローラ溝３０Ａと同数であることが好ましい。そして、外ローラ１０とガイドローラ２０及び内ローラ３０は、ボール４０が外ローラ溝１０Ａ内にあると共にガイドローラ溝２０Ａ内にあり、更に内ローラ溝３０Ａ内にあって自由に転動可能であるように組み合わされる。
【００３０】
なお、図示していないが、このような構造体はケーシングに収容され、外ローラ１０、ガイドローラ２０、及び内ローラ３０のいずれも軸受などを用いて軸方向の動きが拘束される。
【００３１】
以上のようにして、２つの回転体２０−１、２０−２によって第２の繰返し数ＫS の粗いガイドローラ溝２０Ａが形成され、外ローラ１０の外周には第１の繰返し数ＫS ・ＫI の細かい外ローラ溝１０Ａが形成されている。一方、内ローラ３０には中心軸方向に最大でＫS （ＫI ±１）個の内ローラ溝３０Ａが形成されている。以降では、内ローラ溝３０Ａの数がＫS （ＫI −１）個の時を「ボール配置Ａ」、ＫS （ＫI ＋１）個の時を「ボール配置Ｂ」と定義する。
【００３２】
なお、外ローラ溝１０Ａとガイドローラ溝２０Ａの周方向の展開図は、図２２に示された内溝２０１と外溝１０１と同じであると考えて良い。また、ガイドローラ２０を入力軸とする場合、外ローラ１０、内ローラ３０の一方が円周方向に関して固定され、他方が出力軸として回転可能にされる。図２では、外ローラ１０を出力軸として利用する場合について示しており、このために外ローラ１０の回転体２０−２側には出力用の中空軸１５が設けられている。
【００３３】
次に、図３〜図６を参照して、具体的な実施例をあげて動作原理について説明する。
【００３４】
第１の実施例として第１の繰返し数が１６、第２の繰返し数が１の場合（つまり、ＫS ＝１、ＫS ・ＫI ＝ＫI ＝１６）の周方向の展開図を元に説明する。
【００３５】
ボール配置Ａで内ローラ３０の溝３０Ａの角度間隔をｎ×３６０°／｛ＫS （ＫI −１）｝（但し、ｎは正の整数）とする場合の実施例を図３、図４に示し、ボール配置Ｂで内ローラ３０の溝３０Ａの角度間隔をｎ×３６０°／｛ＫS （ＫI＋１）｝とする場合の実施例を図５、図６に示す。
【００３６】
ボール配置Ａで内ローラ３０を円周方向に関して固定する場合（図３）、入力軸であるガイドローラ２０が１／８回転、１／４回転、３／８回転、１／２回転するのに伴い、ボール４０は中心軸方向に揺動しながら外ローラ溝１０Ａ、ガイドローラ溝２０Ａを転がるため、外ローラ１０はガイドローラ２０と同方向に１／１２８回転、１／６４回転、３／１２８回転、１／３２回転する。この場合、減速比１／ｉは１／ＫI となる。
【００３７】
一方、ボール配置Ａで外ローラ１０を固定する場合（図４）は、ガイドローラ２０の（１６−１）／１２８回転、（１６−１）／６４回転、（４８−３）／１２８回転、（１６−１）／３２に対して、内ローラ３０の回転は逆回転となり、−１／１２８回転、−１／６４回転、−３／１２８回転、−１／３２回転となる。すなわち、減速比１／ｉは−１／（ＫI −１）となる。
【００３８】
次に、ボール配置Ｂで内ローラ３０を固定する場合（図５）、入力軸であるガイドローラ２０が１／８回転、１／４回転、３／８回転、１／２回転するのに伴い、外ローラ１０はガイドローラ２０と逆方向に−１／１２８回転、−１／６４回転、−３／１２８回転、−１／３２回転する。すなわち、減速比１／ｉは−１／ＫI となる。
【００３９】
一方、ボール配置Ｂで外ローラ１０を固定する場合は、図６に示す通りとなる。この場合、ガイドローラ２０の（１６＋１）／１２８回転、（１６＋１）／６４回転、（４８＋３）／１２８回転、（１６＋１）／３２回転に対して内ローラ３０の回転は同じ方向の１／１２８回転、１／６４回転、３／１２８回転、１／３２回転となる。すなわち、減速比１／ｉは１／（ＫI ＋１）となる。
【００４０】
いずれにしても、第１の実施の形態によるボール減速機は、ガイドローラ２０を入力軸とする場合、ガイドローラ２０の回転を１段で減速する１段ボール減速機として作用することになる。
【００４１】
図７は、上記の図３〜図６における外ローラ１０、ガイドローラ２０及び内ローラ３０の回転数の関係を示した図である。
【００４２】
ところで、ガイドローラ２０における同期用歯車の配置には二種類の配置形態がある。第１の配置形態は、図８（ａ）に示すように、同期用歯車２４−１、２５−１、２６−１（２４−２、２５−２、２６−２）が内歯車２２−１（２２−２）と内接する配置である。これは、図１、図２に示された配置形態でもある。
【００４３】
一方、第２の配置形態は、図８（ｂ）に示すように、同期用歯車が外歯車２２−１´（２２−２´）と外接する配置である。つまり、ガイドローラ２０の回転体２０−１における内歯車２２−１に代えて、外周側に歯を持つ外歯車２２−１´を一体化した回転体２０−１´を用いる。これは、ガイドローラ２０の他方の回転体２０−２´においてもまったく同様である。なお、ここでは、４個の同期用歯車で回転体２０−１´と２０−２´との連結が行われている。
【００４４】
第１の配置形態では全体をコンパクトにすることができ、第２の配置形態によれば中空部分を大きく取ることができる。中空部分を大きく取ることができるということは、本第１の実施の形態による変速機を例えばロボットのアームのようなものを構成する場合に、中空部分を配線や配管を通すために利用できるメリットがあることを意味する。しかし、第２の配置形態の場合には、ガイドローラ２０を中空とせずに、外周側に歯を形成した軸体としても良いことは言うまでもない。この場合であっても、ガイドローラ溝２０Ａは、図２に示されたような円筒体２３−１、２３−２により形成される。
【００４５】
なお、外ローラ１０、内ローラ３０の一方を入力軸とする場合、ガイドローラ２０が出力軸となり、増速機として作用することは言うまでもない。そして、増速比は上述した減速比の逆数となる。
【００４６】
次に、図９〜図１５を参照して、本発明の第２の実施の形態である高荷重軸揺動型ボール減速機（以下、ボール減速機と呼ぶ）について説明する。
【００４７】
図９、図１０を参照して、このボール減速機は、入力軸として太陽歯車（第１の太陽歯車）５０を用い、これに歯合された複数（ここでは３個）の遊星歯車５１−１、５２−１、５３−１を介して内歯車２２−１に回転を伝達するようにした、いわば２段減速式のボール減速機である点を除けば第１の実施の形態とほぼ同じである。
【００４８】
入力軸５５は太陽歯車５０と締結されており、太陽歯車５０は３個の遊星歯車５１−１、５２−１、５３−１と内歯車２２−１とで遊星歯車対を構成している。入力軸５５と反対側に延びる太陽歯車５０の回転軸は、外ローラ１０の中心部に設けられた軸受５４で軸支されている。
【００４９】
前述したように、ガイドローラ２０における入力側の回転体２０−１には内歯車２２−１が一体化されている。入力側と反対側にも全く同じ遊星歯車対、つまり３個の遊星歯車５１−２、５２−２、５３−２と内歯車２２−２とを持つ回転体２０−２が存在し（但し、太陽歯車は存在しない）、二つの遊星歯車対の遊星歯車５１−１〜５３−１と５１−２〜５３−２は、それぞれ遊星軸５６、５７、５８によって締結され同期して回転するようになっている。これは、遊星歯車の歯数がすべて同じであることによるものであり、内歯車２２−１、２２−２及び回転体２０−１、２０−２も同期して回転するようになっている。
【００５０】
遊星軸５６、５７、５８や入力軸５５は、繰り返し数の多い外ローラ溝１０Ａを有する外ローラ１０に設けられた軸受５６ａ、５７ａ、５８ａ（入力軸５５の軸受は図示省略）にて支持されている。また、本形態では内ローラ３０を固定とし、外ローラ１０から出力を取り出すために、外ローラ１０に出力軸５９が締結されている。勿論、外ローラ１０を固定とし、内ローラ３０から出力を取り出す場合もある。ガイドローラ２０は、第１の実施の形態と同様に、繰り返し数の少ないガイドローラ溝２０Ａを有しており、複数のボール４０を挟むように構成されている。
【００５１】
図１１は、内ローラ３０を示し、第１の実施の形態における内ローラ３０とまったく同じである。つまり、内ローラ３０は、ガイドローラ溝２０Ａを内包するようにガイドローラ２０の外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて中心軸方向に延びる内ローラ溝３０Ａを持つ。
【００５２】
本第２の実施の形態の作用について説明する。
【００５３】
入力軸５５に入った入力回転は、まず遊星歯車対によって減速され、ガイドローラ２０の２つの回転体２０−１、２０−２に伝達される。内ローラ３０は、図１１に示したように、内径側に中心軸と平行な内ローラ溝３０Ａを有しているので、ガイドローラ２０の２つの回転体２０−１、２０−２が繰返し数１回分だけ同期回転することによってボール４０は押され内ローラ溝３０Ａ上を中心軸方向に１往復揺動する。ボール４０は１往復の揺動によって外ローラ１０の外ローラ溝１０Ａの繰返し数１回分だけ転がる。そして、外ローラ１０に締結された出力軸５９の回転を取り出すことによって高い減速比を得ることができる。
【００５４】
次に、図１２を参照して、減速比について説明する。入力軸５５を回転数ｎs で回転させた時、内歯車２２−１、２２−２を持つガイドローラ２０は次の数１で表される回転数ｎ3 で回転する。なお、太陽歯車５０の歯数をＺS 、各遊星歯車の歯数をＺP 、内歯車２２−１、２２−２の歯数をＺI とする。また、ガイドローラ溝２０Ａの第２の繰返し数をＫS 、外ローラ溝１０Ａの第１の繰返し数をＫS ・ＫI とし、内ローラ３０の内ローラ溝３０Ａの数を最大でＫS （ＫI ±１）個とする。
【００５５】
【数１】
次に、ガイドローラ２０から出力側への回転伝達は、「内ローラ固定」に相当するので出力側の回転数ｎ5 は次の数２に示す通りとなる。
【００５７】
【数２】
回転数ｎ5 で減速機全体を逆回転させれば出力側の回転数ｎout と太陽歯車５０の回転数ｎinは以下の数３で表される。
【００５９】
【数３】
なお、各部品の回転数は、ボール配置Ａ、ボール配置Ｂにおいてそれぞれ図１３、図１４に示す通りとなる。
【００６１】
よって、回転数ｎout と回転数ｎinとの比、つまり減速比１／ｉは次の数４で表される。
【００６２】
【数４】
この数４から得られる減速比を図１５に太陽歯車５０と遊星歯車との歯数比ＺI ／ＺS 別に示す。図１５（ａ）がボール配置Ａの場合、図１５（ｂ）がボール配置Ｂの場合である。ボール配置Ａで減速比の符号を負としているのは入出力回転が逆になることを示している。
【００６４】
図１５より本第２の実施の形態による構造がほぼ２段減速で遊星歯車対の歯数比を増やすことで外ローラ１０の外ローラ溝１０Ａの数を小さくすることが可能であることがわかる。
【００６５】
図１６を参照して、第２の実施の形態による耐荷重性能について説明する。本説明は第１の実施の形態にも当てはまる。
【００６６】
図１６に示すように、図２３で説明したリテーナ４００とガイドローラ２０とを入れ換えたような構造を取ることで内ローラ３０からの圧力角αI と外ローラ１０からの圧力角αR をほぼ等しくすることができ、耐荷重性能を向上させることができる。
【００６７】
図１７には第２の実施の形態の第１の変形例を模式図で示す。この第１の変形例では、出力側にも太陽歯車（第２の太陽歯車）５０´を設けるようにし、遊星軸５６〜５８（５６は図示省略）を出力側に延長するようにしてこれらの遊星軸５６〜５８から出力を取り出すようにしたものである。
【００６８】
また、図１８は、第２の実施の形態の第２の変形例を模式図で示す。この第２の変形例は、上記の第１の変形例における出力側に更に新たな構造を加えたものである。つまり、２つの遊星歯車対は同期が取れていれば入出力の遊星歯車同士を締結する必要は無く、図１８に示すように出力側にも太陽歯車５０´を配置して入出力の太陽歯車５０、５０´同士をそれらの回転軸で締結しても良い。出力の取出しは、第１の変形例と同様、遊星軸５６〜５８（５６は図示省略）を通して行われる。
【００６９】
図１９は、第２の実施の形態の第３の変形例を模式図で示す。この第３の変形例は、入力側に、出力を取り出すための構造を設けたものであり、遊星軸５６〜５８（５６は図示省略）を入力側に延長し、これらの回転を歯車６０に伝達して出力を取り出すようにしたものである。
【００７０】
更に言えば、第２の実施の形態における遊星歯車対は同期を取れるのであれば、歯のない歯車であるトラクションドライブであってもかまわない。
【００７１】
以上、本発明を幾つかの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限らず、以下のような変更が可能である。
【００７２】
外ローラ溝１０Ａ、ガイドローラ溝２０Ａ、特に外ローラ溝１０Ａは、図２０（ａ）に示すような正弦波形状、図２０（ｂ）に示すような三角波形状等の対称形状を持つものの他、図２０（ｃ）に示すような非対称形状を持つものでも良い。一方、外ローラ溝１０Ａの断面形状は、図２１（ａ）に示すような単純円弧形状、図２１（ｂ）に示すような軸受円弧形状、図２１（ｃ）に示すような三角形状のいずれでも良いが、特に、軸受円弧形状、三角形状の場合にはボールとの圧力角をとり易くなるという利点がある。
【００７３】
【発明の効果】
本発明による減速機によれば、耐荷重性能を高めた減速機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である軸揺動型ボール減速機をケーシングを外して示した外観図（ａ）及びその一部を破断した図（ｂ）である。
【図２】図１の分解図である。
【図３】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ａ及び内ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図４】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ａ及び外ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図５】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ｂ及び内ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図６】図２に示された外ローラ溝とガイドローラ溝及びこれらの溝に保持されるボールとの位置関係と回転数の関係を、ボール配置Ｂ及び外ローラ固定の場合について説明するための図である。
【図７】図４〜図６のボール配置Ａ、Ｂのそれぞれについて、ガイドローラと内ローラ及び外ローラの回転数の関係を示した図である。
【図８】図２に示された同期用歯車の配置形態を示した図であり、図（ａ）は内歯車に内接する形態を、図（ｂ）は外歯車に外接する形態をそれぞれ示す。
【図９】本発明の第２の実施の形態である軸揺動型ボール減速機をケーシングを外して示した外観図（ａ）及びその一部を破断した図（ｂ）である。
【図１０】図９の分解図である。
【図１１】図１０に示された内ローラの一例を示した斜視図である。
【図１２】図９に示された減速機の一部断面側面図（ａ）及び各要素の関係を模式的に示した図（ｂ）である。
【図１３】図１０に示された各要素の回転数の関係をボール配置Ａの場合について示した図である。
【図１４】図１０に示された各要素の回転数の関係をボール配置Ｂの場合について示した図である。
【図１５】図１０に遊星歯車対における歯数比と減速比との関係をボール配置Ａ（ａ）及びボール配置Ｂ（ｂ）について示した図である。
【図１６】本発明の第１、第２の実施の形態による減速機における耐荷重性能を説明するためにボール及びその周辺部の関係を示した断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態による減速機の第１の変形例を模式的に示した図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態による減速機の第２の変形例を模式的に示した図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態による減速機の第３の変形例を模式的に示した図である。
【図２０】図１０に示された外ローラ溝、ガイドローラ溝のうち、特に外ローラ溝の形状を３つの例について示した図である。
【図２１】図１０に示された外ローラの溝の断面形状についていくつかの例を示した図である。
【図２２】従来のボール減速機の一例をその主要部の構成及び各ローラに形成される溝の形状について示した図である。
【図２３】図２２のボール減速機における耐荷重性能を説明するためにボール及びその周辺部の関係を示した断面図である。
【符号の説明】
１０ 外ローラ
１０Ａ 外ローラ溝
１５ 出力軸
２０ ガイドローラ
２０Ａ ガイドローラ溝
２０−１、２０−２ 回転体
２１−１、２１−２ リング体
２２−１、２２−２ 内歯車
２３−１、２３−２ 円筒体
２４−１、２５−１、２６−１、２４−２、２５−２、２６−２ 同期用歯車
２７、２８、２９ 同期用歯車軸
２７ａ、２８ａ、２９ａ、５４、５６ａ、５７ａ、５８ａ 軸受
３０ 内ローラ
３０Ａ 内ローラ溝
４０ ボール
５０ 太陽歯車
５１−１、５２−１、５３−１、５１−２、５２−２、５３−２ 遊星歯車
５５ 入力軸
５６、５７、５８ 遊星軸
５９ 出力軸
Claims (13)
- 外周に第１の繰返し数による第１の溝を持つ第１のローラと、
該第１のローラの外周側に組み合わされ、前記第１の繰返し数と異なる第２の繰返し数による第２の溝を持つガイドローラと、
前記第２の溝を内包するように前記第１のローラの外周側に組み合わされ、内径側には周方向に間隔をおいて軸方向に延びる第３の溝を持つ第２のローラと、
前記第１の溝と前記第２の溝とが交叉する位置に前記第３の溝内を揺動可能に配置された複数の転動体とを含むことを特徴とする変速機。 - 請求項１に記載の変速機において、前記ガイドローラは前記第２の溝を境にして分割された２つの回転部材からなり、これら２つの回転部材は、それぞれ互いに対向し合うように延びる円筒体を有してこれらの円筒体の先端の間に前記第２の溝が形成されていることを特徴とする変速機。
- 請求項２に記載の変速機において、前記２つの回転部材は、それぞれその外周あるいは内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には少なくとも１つの同じ歯数の同期用歯車が歯合しており、これらの同期用歯車の間を同期用歯車軸で連結することにより２つの回転部材が同期して回転するように構成されていることを特徴とする変速機。
- 請求項３に記載の変速機において、前記２つの回転部材は、それぞれリング形状であり、前記第１のローラも中心軸方向に関して中空にされており、該中空部の周囲において該中空部とは別の穴を前記同期用歯車軸が貫通しており、該貫通部において軸受により前記同期用歯車軸を軸支していることを特徴とする変速機。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の変速機において、前記第２の繰返し数はＫS 、前記第１の繰返し数はＫS ・ＫI で表され、前記第３の溝の数は最大でＫS （ＫI ±１）で表されることを特徴とする変速機。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の変速機において、前記ガイドローラが入力軸とされる時、前記第１のローラ、前記第２のローラの一方が固定され、他方が出力軸とされることを特徴とする変速機。
- 請求項２に記載の変速機において、前記２つの回転部材は、それぞれリング状であってその内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には複数の同じ歯数の遊星歯車が歯合していると共に、入力側の前記複数の遊星歯車には入力軸が連結される第１の太陽歯車が歯合しており、入力側と出力側の前記複数の遊星歯車の対応し合う２つの遊星歯車間を遊星軸で連結することにより２つの回転部材が同期して回転するように構成されていることを特徴とする変速機。
- 請求項７に記載の変速機において、複数の前記遊星軸は前記第１のローラを貫通しており、該貫通部において軸受により前記遊星軸を軸支していることを特徴とする変速機。
- 請求項７あるいは８に記載の変速機において、前記第２の繰返し数はＫS 、前記第１の繰返し数はＫS ・ＫI で表され、前記第３の溝の数は最大でＫS （ＫI ±１）で表されることを特徴とする変速機。
- 請求項７〜９のいずれかに記載の変速機において、出力側の前記複数の遊星歯車にも第２の太陽歯車が歯合しており、該出力側の遊星軸から出力を取り出すことを特徴とする変速機。
- 請求項２に記載の変速機において、前記２つの回転部材は、それぞれリング状であってその内周に同じ歯数の歯車が形成されており、それぞれの歯車には複数の同じ歯数の遊星歯車が歯合していると共に、入力側の前記複数の遊星歯車には入力軸が連結される第１の太陽歯車が歯合しており、出力側の前記複数の遊星歯車にも第２の太陽歯車が歯合していると共に、前記第１、第２の太陽歯車の回転軸を締結しており、前記出力側の遊星軸から出力を取り出すことを特徴とする変速機。
- 請求項７〜９のいずれかに記載の変速機において、前記複数の遊星軸を入力側に延長して入力側から出力を取り出すことを特徴とする変速機。
- 請求項１〜１２のいずれかに記載の変速機において、前記第１、第２の溝は、それぞれ正弦波あるいは三角波形状を持つことを特徴とする変速機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002333152A JP4105935B2 (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | 変速機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002333152A JP4105935B2 (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | 変速機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004169737A JP2004169737A (ja) | 2004-06-17 |
| JP4105935B2 true JP4105935B2 (ja) | 2008-06-25 |
Family
ID=32697941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002333152A Expired - Fee Related JP4105935B2 (ja) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | 変速機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4105935B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100224018A1 (en) * | 2005-06-20 | 2010-09-09 | Nung Jun Tae | Ball-wedge type speed reducer |
| CN107461467A (zh) * | 2016-06-03 | 2017-12-12 | 孙振东 | 一种变速装置 |
| JP2019132282A (ja) * | 2018-01-29 | 2019-08-08 | 宇部興産機械株式会社 | ラドル給湯装置及びアーム駆動制御システム |
-
2002
- 2002-11-18 JP JP2002333152A patent/JP4105935B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004169737A (ja) | 2004-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9309921B2 (en) | Internally-toothed gear unit with composite roller bearing, and wave gear device | |
| JPH05231482A (ja) | 内接噛合式遊星歯車構造を採用した増減速機シリーズ | |
| JP3186812U (ja) | 変速伝動ベアリング | |
| JP2000065162A (ja) | 減速機 | |
| RU2506477C1 (ru) | Планетарный циклоидальный редуктор с предварительной ступенью | |
| JP4105935B2 (ja) | 変速機 | |
| JP7068102B2 (ja) | ハイポサイクロイド減速機 | |
| JP4610108B2 (ja) | 揺動内接噛合遊星歯車機構、及び角度伝達誤差低減方法 | |
| JP5189423B2 (ja) | 減速装置 | |
| WO1998036189A1 (en) | Compound oscillatory roller transmission | |
| JP2017067158A (ja) | 減速機構 | |
| JPS62101943A (ja) | 減速装置 | |
| JPH082518Y2 (ja) | 内接噛合式遊星歯車機構の低速軸又は内歯歯車の支持構造 | |
| JP2007100843A (ja) | 揺動内接遊星歯車装置及びギヤドモータ | |
| JP6322876B2 (ja) | 遊星ローラ式摩擦伝動装置 | |
| JP4271345B2 (ja) | トラクションドライブ式駆動装置 | |
| JP2001193809A (ja) | 回転駆動装置及び該回転駆動装置の製造方法 | |
| JP2000249200A (ja) | 内接噛合形遊星歯車装置 | |
| JP3963586B2 (ja) | 内歯揺動型内接噛合遊星歯車装置 | |
| JP6570837B2 (ja) | 減速機 | |
| JP2020051541A (ja) | 歯車減速機 | |
| JP6322877B2 (ja) | 遊星ローラ式差動摩擦伝動装置 | |
| JPH10205588A (ja) | 増減速装置 | |
| JPS6078151A (ja) | 遊星変速機 | |
| JPS63254252A (ja) | 遊星歯車増減速機の出力側軸支持装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050117 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071012 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071017 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071210 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080305 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080328 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |