JPH0596598U - ボール式2段減速機 - Google Patents

ボール式2段減速機

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JPH0596598U
JPH0596598U JP4263592U JP4263592U JPH0596598U JP H0596598 U JPH0596598 U JP H0596598U JP 4263592 U JP4263592 U JP 4263592U JP 4263592 U JP4263592 U JP 4263592U JP H0596598 U JPH0596598 U JP H0596598U
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JP
Japan
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deceleration
ball
groove
deceleration ball
eccentric
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JP4263592U
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English (en)
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暁弘 細川
均 大原
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Tsubakimoto Chain Co
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Tsubakimoto Chain Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボールを用いて回転速度を2段階に減速する
ための減速機の提供。 【構成】 減速機30は、入、出力軸32,33を間隔
をおいて突き合わせるようにして回転自在に軸支するケ
ーシング31と、入力軸32に偏心して回転自在に支持
された偏心円板34と、この偏心円板34の両面に形成
され偏心円板34の中心を中心とする波状のエピトロコ
イド曲線の第1、第2溝41,42と、入力軸32を中
心とする円上でケーシング31に第1溝41の波の数よ
り多く形成され第1減速ボール51を受け入れる第1減
速ボール受け61と、出力軸33を中心とする円上で出
力軸33に第2溝42の波の数より多く形成され第2減
速ボール52を受け入れる第2減速ボール受け62とを
有している。第1溝41と第1減速ボール受け61は第
1減速ボール51を挟持して第1段減速機構101を構
成し、第2溝42と第2減速ボール受け62は第2減速
ボール62を挟持して第2減速機構102を構成してい
る。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、ボールを用いた減速機、特に、回転速度を2段階に減速するための 減速機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、減速機として、図9、図10に示すように、ボールを動力伝達素子に用 いた減速機がある。 この減速機20は、偏心距離eのカム21を有する駆動軸22と、オルダム継 手のようなボール式オルダム機構23と、ハイポ(内転)サイクロイド曲線の溝 24が形成されカム21に支持されたリング状の偏心板25と、このハイポサイ クロイド曲線の波の数より偶数だけ波の数が少ないエピ(外転)サイクロイド曲 線の溝26が形成された従動円板27と、従動円板27と一体の従動軸28とで 構成されている。偏心板25と従動円板27は、ボール29を介して対向してい る。
【0003】 駆動軸22を回転させると、偏心板25は、オルダム機構23によって自転が 規制された状態で、カム21によって半径eの円を描きながら公転する。即ち、 偏心板25は、偏心運動をする。偏心板25が溝24の波の数だけ公転すると、 従動円板27は、溝26とボール29によって、前記波の数の差だけ自転させら れる。
【0004】 なお、ハイポサイクロイド曲線とは、図11に示すように、半径Rの基準円F とRg=R+e(但し、eは前記偏心距離であり正の値である。)の関係を有す る半径Rgの円RGに沿って半径eの円を内転動させて得られる曲線HSのこと である。 エピサイクロイド曲線とは、図12に示すように、半径Rの基準円FとRh= R−e(但し、eは上記偏心距離であり正の値である。)の関係を有する半径R hの円RHに沿って半径eの円を外転動させて得られる曲線ESのことである。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】
ところが、このような差動減速機は、高減速比を得ようとすると、偏心板25 の波の数を多くし、従動円板27の波の数との差を大きくしなければならない。 このため、次のような問題点を有している。 (1) 波の数の差が大きくなると溝内でボールが転がりにくくなり、出力軸の円 滑な回転が得られない。 (2) 偏心板の波の数を多くするにともなって、偏心板の外径が大きくなり、減 速比に限界がある。 (3) 偏心板の波の数が多くなると加工時間が長くなりコスト高になりがちであ る。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本考案は、入力軸と出力軸とを間隔をおいて突き合わせるようにして回転自在 に軸支するケーシングと、前記入力軸に偏心して回転自在支持された偏心円板と 、前記偏心円板の両面に形成され前記偏心円板の中心を中心とする波状のエピト ロコイド曲線の第1、第2溝と、前記入力軸を中心とする円上で前記ケーシング に前記第1溝の波の数より多く形成され第1減速ボールを受け入れる第1減速ボ ール受けと、前記出力軸を中心とする円上で前記出力軸に前記第2溝の波の数よ り多く形成され第2減速ボールを受け入れる第2減速ボール受けとを有し、前記 第1溝と前記第1減速ボール受けとで前記第1減速ボールを挟持し、前記第2溝 と前記第2減速ボール受けとで前記第2減速ボールを挟持した減速機により、前 記の課題を解決した。
【0007】
【作用】
減速機は、第1溝、第1減速ボール、第1減速ボール受けとによって第1段減 速を行い、第2溝、第2減速ボール、第2減速ボール受けとによって第2段減速 を行なうようになっている。 入力軸の角速度をω1、第1溝の波の数をZa、第1減速ボールの数をZb、 第2溝の波の数をZc、第2減速ボールの数をZd、入力軸に対する偏心円板の 偏心量をeとする。又、Za<Zb、Zc<Zdの関係に設定されている。
【0008】 ケーシングを固定し、入力軸を仮に右回転させると偏心円板は、半径eの円を 描きながら右に公転する。 さらに、右回転する偏心円板上の第1溝と固定の第1減速ボール受けとに第1 減速ボールが噛み合っているため、偏心円板は{ω1・[(Za−Zb)/Za ]}=ω2の角速度で自転もさせられる。第1段における減速比は[Za/(Z a−Zb)]である。 この場合、Za<Zbであるからω2の符号はマイナス(−)になる。−の符 号は逆方向への回転を意味する。 即ち、偏心円板は、ω1の角速度で右方向に公転しながら角速度ω1より遅い ω2の角速度で左方向に自転する。
【0009】 偏心円板は上記公転運動と自転運動をしながら、第2溝によって第2減速ボー ルを介して第2減速ボール受けが形成された出力軸を回転させる。 偏心円板に対する出力軸の減速比、すなわち、第2段における減速比は、[Z d・(Za−Zb)/(Za・Zd−Zb・Zc)]である。 入力軸に対する出力軸の減速比、すなわち、減速機の減速比は、第1段におけ る減速比と第2段における減速比の積から求まる。
【0010】 従って、最終的に減速機としての減速比は、[Za・Zd/(Za・Zd−Z b・Zc)]となる。この場合、得られた減速比の値の符号が負のとき、出力軸 は入力軸に対して反対方向への回転を意味し、正のとき入力軸と同じ方向への回 転を意味する。 又、出力軸は入力軸に対して{ω1・[(Za・Zd−Zb・Zc)/Za・ Zd]}=ω3の角速度で回転させられる。
【0011】
【実施例】
以下、本考案の実施例を図1乃至図8に基づいて説明する。 ボール式2段減速機30は、主に、ケーシング31と、入力軸32と、出力軸 33と、第1、第2溝41,42が形成された偏心円板34と、第1、第2減速 ボール51,52と、第1、第2減速ボール受け61,62とで構成されている 。
【0012】 ケーシング31(図1参照)は、間隔をおいて突き合わせるようにして入力軸 32と出力軸33とを回転自在に軸支している。入力軸32の先端と出力軸33 の先端は、ボールベアリング35を介して互いに連結されている。 ケーシング31の入力軸側内面には、第1減速ボール51を受け入れる半球形 状の凹部からなる第1減速ボール受け61が複数(図2参照)形成されている。
【0013】 入力軸32(図1参照)には、偏心円板34が取付けられる偏心軸部36が形 成されている。 偏心軸部36は、入力軸32と出力軸33の共通の中心線CLから距離Kだけ 偏心している。
【0014】 偏心円板34はボールベアリング37を介して偏心軸部36に回転自在に設け られている。 偏心円板34の両側面には、後述する図5に示すような波状をしたエピトロコ イド曲線の第1、第2溝41,42が形成されている。
【0015】 出力軸33は、ボールベアリング38と、テーパローラベアリング39とによ ってケーシング31に軸承されている。出力軸33には、出力円板40が一体に 形成されている。 テーパローラベアリング39の外輪391は、ケーシング31内にねじ込まれ たリング状のナット70によって押圧されている。又、内輪392は出力軸33 の太径部71に接触している。 出力円板40には、第2減速ボール52を受け入れる半球形状の凹部からなる 第2減速ボール受け62(図3参照)が複数形成されている。
【0016】 第1減速ボール51は、第2減速ボール52よりも大径である。 第1減速ボール51は、第1溝41と第1減速ボール受け61とに挟持され、 第1減速ボール受け61から抜け出ることなく第1減速ボール受け61内で回転 するようになっている。 第2減速ボール52は、第2溝42と第2減速ボール受け62とに挟持され、 第2減速ボール受け62から抜け出ることなく第1減速ボール受け62内で回転 するようになっている。
【0017】 第1、第2減速ボール51,52が接触するエピトロコイド曲線状の第1、第 2溝41,42は、半径Rmの基礎円M(図4参照)上を転がる半径Rnの創成 円板N上の点Pの軌跡を基準にして形成された円環波状の溝である。点Pは、創 成円板Nの中心Onから偏心量Kだけ離れた位置にある点である。 創成円板Nの中心Onの軌跡が第1、第2溝41,42のピッチ円81,82 (図5参照)に相当する。 基礎円Mの半径Rmの大きさを替えることによって、異なる半径の第1、第2 溝41,42のピッチ円81,82が得られる。
【0018】 第1溝41のピッチ円81(図5参照)の半径Raは、第2溝42のピッチ円 82の半径Rcより小さく(Ra<Rc)設定されている。 基礎円Mの中心点Omは、第1、第2溝41,42のピッチ円81,82の中 心点Oa,Ocでもある。 すなわち、第1、第2溝41,42のピッチ円81,82(図5参照)は同心 円である。第1、第2溝41,42のピッチ円81,82の中心点Oa,Ocは 偏心円板34の中心OKと一致している。
【0019】 第1、第2減速ボール受け61,62の配設円91,92の中心Ob,Odは 、入出力軸32,33の中心線CL上にある。 第1減速ボール受け61の配設円91の半径Rb(図2参照)は、第1溝41 のピッチ円81の半径Raと同じ(Rb=Ra)である。 第2減速ボール52の受けの配設円92の半径Rd(図3参照)は、第2溝4 2のピッチ円82の半径Rc(図5参照)と同じ(Rc=Rd)である。
【0020】 第1溝41の波の数をZa、第1減速ボール受け61及び第1減速ボール51 の数をZb、第2溝42の波の数をZc、第2減速ボール受け62及び第2減速 ボール52の数をZdとすると、Za<Zb、Zc<Zdの関係にある。 実施例では、Za=6、Zb=7、Zc=20、Zd=21である。 これ等、第1、第2溝41,42の波、第1、第2減速ボール受け61,62 は、等間隔であることは勿論である。 以上の構成の内、第1溝41(図1参照)、第1減速ボール51、第1減速ボ ール受け61は第1段減速機構101を構成し、第2溝42、第2減速ボール5 2、第2減速ボール受け62は第2段減速機構102を構成している。
【0021】 次に動作を説明する。 主に、3つの第1減速ボール511,513,516(図5乃至図8参照)と 、この各第1減速ボール511,513,516に対応する第1溝41の波状部 分の頭部431,433,435と谷部441,443,445との動きに注目 して説明する。説明の便宜上、図5乃至図8における第1、第2溝41,42、 第1、第2減速ボール51,52等は、全部同じ図面に図示してある。
【0022】 ケーシング31を固定した状態で、図5の状態から、図6の状態へ、入力軸3 2、偏心軸部36を右方向へ60度回転させると、各第1減速ボール51が第1 減速ボール受け61内に納まって移動できないようになっているため、偏心円板 34は、入力軸32に対して半径Kの円を描きながら右に60度公転し且つ左へ 約6度自転させられる。
【0023】 この自転は次のようにして行なわれる。 偏心軸部36の右回転によって、偏心円板34は、右方向に公転し、3番目の 第1減速ボール513に接近し、且つ、1番目と6番目の第1減速ボール511 ,516から離れる。このため、偏心円板34と一体の第1溝41も同様な移動 をし、3番目の谷部443が3番目の第1減速ボール513に接近し、且つ、5 番目、1番目の谷部445,441が6番目と1番目の第1減速ボール516, 511から遠ざかる。このとき、第1溝41は移動に伴って各第1減速ボール5 1に押し返され、偏心円板34に左方向への回転力を生じさせる。
【0024】 偏心円板34の左方向への回転によって、図6に示すように、3番目の第1減 速ボール513が、3番目の谷部443に接近し、且つ、5番目、1番目の頭部 435,431が、6番目、1番目の第1減速ボール516,511に接近する 。 このようにして、図7、図8に示すように、偏心円板34は、偏心軸部36の 回転に伴って右方向に公転しながら、左方向に自転させられる。
【0025】 このときの、第1段減速機構101の減速比は[Za/(Za−Zb)]であ る。 又、入力軸32の角速度をω1とすると、偏心円板34の角速度ω2は{ω1 ・[(Za−Zb)/Za]}である。 実施例では、Za=6、Zb=7であるから、減速比は、[6/(6−7)] =−6となる。又、入力軸32が1回転する間に、偏心円板34は[(6−7) /6]=−(1/6)回転することになる。−の符号は逆方向への回転を意味す る。 従って、入力軸32が右に60度、120度、240回転した場合、図6、図 7、図8に示すように、偏心円板34は右に60度、120度、240度公転し ながら左に10度、20度、40度自転することになる。
【0026】 この偏心円板34の右方向への公転運動と左方向への自転運動は、第2段減速 機構102によって出力軸33に対しても行なわれる。 しかし、出力軸33は第2減速ボール受け62、第2減速ボール52、第2溝 42を介して偏心円板34に圧接されているため、偏心円板34の公転運動と自 転運動は、そのまま出力軸33に伝達されず、第2溝42の波形状によって自転 運動のみ出力軸33に伝達される。
【0027】 偏心円板34に対する出力軸32の減速比、すなわち、第2段減速機構102 の減速比は、[Zd・(Za−Zb)/(Za・Zd−Zb・Zc)]である。 実施例では、Za=6、Zb=7、Zc=20、Zd=21であるから、減速 比は、[21・(6−7)/(6・21−7・20)]=1,5になる。 従って、出力軸32は偏心円板34に対して1,5の減速比で偏心円板34と 同じ方向に回転する。
【0028】 又、入力軸32に対する出力軸33の減速比、すなわち、減速機30の減速比 は、第1段減速機構101の減速比(−6)と第2段減速機構102の減速比( 1,5)の積[(−6)・(1,5)]から、(−9)と求まる。 或いは、減速機30の減速比は、[Za・Zd/(Za・Zd−Zb・Zc) ]の式からも[(6・21)/(6・21−7・20)]=−9と求まる。 又、出力軸33の角速度ω3は{ω1・[(Za・Zd−Zb・Zc)/Za ・Zd]}であるから、実施例で入力軸32が1回転する間に、出力軸33は[ (6・21−7・20)/(6・21)]=−(1/9)回転することになる。 得られた値の符号が負のとき、出力軸33は、入力軸32に対して反対方向へ の回転を意味し、正のとき入力軸32と同じ方向への回転を意味する。
【0029】 従って、入力軸32が右に60度、120度、240度回転した場合、図6、 図7、図8に示すように、出力軸33は約6.667度、13.333度、26 .667度左に回転することになる。
【0030】 仮に、Zc、Zdはそのままの20,21にし、Za、Zbを19,20に変 更した場合、第1段減速機構101の減速比は、[19/(19−20)]=− 19となり、第2段減速機構102の減速比は、[20・(19−20)/(1 9・20−20・20)]=21となる。 従って、減速機30としての減速比は、−19・21=−399となり、第1 、第2溝と、第1、第2減速ボールとの数如何によっては、大きな減速比が得ら れる。 なお、減速機30の減速比は、別の計算式の[Za・Zd/(Za・Zd−Z b・Zc)]からも、[(19・21)/(19・21−20・20)]=−3 99と求まる。
【0031】 長期間の使用による各部の摩耗によって第1、第2減速ボール51,52に遊 びが生じた場合、ナット71を締め込むことによって、その遊びを除去し、減速 機30の伝達効率を一定に保持するように調整することができる。 なお、以上の説明では、ケーシング31を固定した状態で出力軸33から回転 力を取出すようになっているが、出力軸33を固定し、ケーシング31から回転 力を取出すようにしてもよい。
【0032】
【考案の効果】
本考案のボール式2段減速機は、2段減速機構になっているため、次の効果を 奏する。 (1) 減速ボールと溝の波の数を調整することによって、従来の減速機と異なっ て、低減速比から高減速比まで幅広い減速比を得ることができる。 (2) 高減速比の構造にしても、エピサイトロコイド曲線の溝の波の数を多くす る必要がなく、溝加工が容易になり、生産コストを低減させることができる。 (3) 少ない溝の波の数で高減速比を得ることができるため、偏心円板の直径を 小さくし、減速機全体をコンパクトにすることができる。 (4) 溝とボールは、全周に渡って噛み合っているため、高い伝達能力を有し、 衝撃に強く、且つ、剛性の高い減速機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案のボール式2段減速機の入出力軸に沿っ
た断面図である。
【図2】第1減速ボール受けの配列を示す図である。
【図3】第2減速ボール受けの配列を示す図である。
【図4】エピトロコイド曲線の作図説明図である。
【図5】図1において左側から見た偏心円板の動作説明
図である。
【図6】図1において左側から見た偏心円板の動作説明
図であり、入力軸が60度回転した状態の図である。
【図7】図1において左側から見た偏心円板の動作説明
図であり、入力軸が120度回転した状態の図である。
【図8】図1において左側から見た偏心円板の動作説明
図であり、入力軸が240度回転した状態の図である。
【図9】従来の減速機の入出力軸に沿った断面図であ
る。
【図10】図9の減速機の偏心板と従動円板の斜視図で
ある。
【図11】ハイポサイクロイド曲線の図である。
【図12】エピサイクロイド曲線の図である。
【符号の説明】
OK 偏心円板の中心 30 ボール式2段減速機 31 ケーシング 32 入力軸 33 出力軸 34 偏心円板 41 第1溝 42 第2溝 51 第1減速ボール 52 第2減速ボール 61 第1減速ボール受け 62 第2減速ボール受け 81 第1溝のピッチ円 82 第2溝のピッチ円 91 第1減速ボール受けと第1減速ボールの配設円 92 第2減速ボール受けと第2減速ボールの配設円

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力軸と出力軸とを間隔をおいて突き合
    わせるようにして回転自在に軸支するケーシングと、前
    記入力軸に偏心して回転自在に支持された偏心円板と、
    前記偏心円板の両面に形成され前記偏心円板の中心を中
    心とする波状のエピトロコイド曲線の第1、第2溝と、
    前記入力軸を中心とする円上で前記ケーシングに前記第
    1溝の波の数より多く形成され第1減速ボールを受け入
    れる第1減速ボール受けと、前記出力軸を中心とする円
    上で前記出力軸に前記第2溝の波の数より多く形成され
    第2減速ボールを受け入れる第2減速ボール受けとを有
    し、前記第1溝と前記第1減速ボール受けとで前記第1
    減速ボールを挟持し、前記第2溝と前記第2減速ボール
    受けとで前記第2減速ボールを挟持したことを特徴とす
    る、ボール式2段減速機。
JP4263592U 1992-05-29 1992-05-29 ボール式2段減速機 Pending JPH0596598U (ja)

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