JPH06137393A - 磁石式差動型ボール遊星減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼球の摩擦力の維持、管理が容易で、構造が
簡単であり、減速比の変更が容易な磁石式差動型のボー
ル遊星減速装置を提供する。 【構成】 駆動軸１に、鉄製の駆動円盤２を固着し、そ
の両側に第１及び第２の磁石３，４を固着する。円盤２
の両側に、第１及び第２の鋼球６，８列を環状に配置
し、同時公転べくリテーナ７で保持する。駆動軸１を固
定部材９に支持し、これと共通軸心上に相対回転自在に
従動軸１３を支持する。固定部材９は、軸受筒１１、調
整リング１２、外方接触リング１３、内方接触リング１
４を備える。鋼球８列に転動自在に接する鉄製の従動円
盤１４を軸１３に固着する。内方接触リング１４と外方
接触リング１３との軸線方向の相対移動に伴う鋼球６と
の接点Ｐ１，Ｐ２の移動で、減速比を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁力による鋼球と鉄製
円盤との摩擦力を利用したボール遊星減速装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】古くから用いられている歯車式の遊星減
速装置は、給油の必要性や騒音の発生の他、性能的にも
多くの問題があり、これまで種々の改良が検討されてき
ている。その一つとして、ローラの摩擦を利用したもの
が提案されているが、ローラの圧接構造、摩耗等の問題
のために実用に至っていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、鋼
球の摩擦力の維持、管理が容易で、構造が簡単であり、
小型化が可能であると共に、減速比の変更が容易な磁石
式のボール遊星減速装置を提供することを課題としてい
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決するため、駆動軸１に、鉄製の駆動円盤２を
固着すると共に、この駆動円盤２の両側面に環状の鋼球
転動面を設け、また駆動円盤２の両側に位置して第１及
び第２の環状の磁石３，４を、互いに同極を軸線方向に
対向させて固着し、かつ駆動円盤２の両側に、転動自在
に第１及び第２の鋼球６，８列を環状に配置し、これら
を互いに軸周りに同時公転するようにリテーナ７で保持
し、駆動軸１を駆動円盤２に対向する固定部材９に回転
自在に支持し、この固定部材９に第１の鋼球６列に半径
方向に離れて転動自在に接する内側転動面と外側転動面
とを設け、駆動軸１と共通軸心上に相対回転自在に従動
軸２０を配置し、この従動軸２０には、駆動円盤２に対
向して第２の鋼球８列に転動自在に接する転動面を備え
た鉄製の従動円盤２１を固着する。そして、一方には、
第１の磁石３−固定部材９−第１の鋼球６−駆動円盤２
−第１の磁石３の磁気回路を形成し、他方には第２の磁
石４−従動円盤２１−第２の鋼球８−駆動円盤２−第２
の磁石４の磁気回路を形成する。

【０００５】固定部材９には、駆動軸１を支持する軸受
筒１１と、この軸受筒１１に軸線方向に進退自在に螺合
された調整リング１２と、この調整リング１２と共に軸
線方向に進退自在に軸受筒１１に嵌め込まれ、第１の鋼
球６列との外側転動面を有する外方接触リング１３と、
軸受筒１１に軸方向に移動自在に嵌め込まれ、かつ第１
の鋼球６列側に付勢され、第１の鋼球６列との内側転動
面を有する内方接触リング１４とを具備させ、第１の鋼
球６と固定部材９の内外側転動面との半径方向に離れた
２つの接点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線と共通軸心との交点
が、第１の鋼球６の中心Ｏから共通軸心へ降ろした垂線
の交点ＰＯと一致するように設定し、リテーナ７は、第
１の鋼球６の半径方向の移動を許容しつつこれを保持す
るように構成し、内方接触リング１４と外方接触リング
１３との軸線方向の相対移動に伴う第１の鋼球６との接
点の移動により、減速比を変更可能にして磁石式差動型
ボール遊星減速装置を構成した。

【０００６】

【作用】本発明の磁石式差動型ボール遊星減速装置にお
いては、駆動軸１が回転すると、駆動円盤２に接する第
１の鋼球６は、自転しつつ固定部材９の内側及び外側の
２つの環状の転動面上を転動し、駆動軸１と同一方向に
公転する。同じく第２の鋼球８は、リテーナ７を介して
第１の鋼球６と同時に公転しつつ、従動円盤２１の環状
の転動面上を第１の鋼球６と反対方向に自転し、従動円
盤２１を回転させる。しかして、第１の鋼球６は、一端
側において駆動円盤２の転動面に接し、他端側において
固定部材９の内側及び外側の転動面に接する。また、第
２の鋼球８は、一端側において駆動円盤２の転動面に接
し、他端側において従動円盤２１の転動面に接する。そ
して、鋼球６と鋼球８との差動により、駆動軸１に対し
て従動軸２０は減速回転する。内方接触リング１４と外
方接触リング１３との軸線方向の相対移動に伴う第１の
鋼球６との接点Ｐ１，Ｐ２の移動により、減速比を変更
する。

【０００７】

【実施例】図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明に係る減速装置の縦断正面図、図２は本発
明に係る減速装置の一部の縦断正面図、図３は本発明に
係る減速装置の他の一部の縦断正面図、図４はリテーナ
の左側面図、図５はリテーナの右側面図である。

【０００８】図１ないし図３において、駆動軸１には、
鉄製の駆動円盤２が固着されると共に、この駆動円盤２
の両側に位置して第１及び第２の環状の磁石３，４が互
いに同極を軸線方向に対向させて固着されている。磁気
絶縁製の筒５は、駆動軸１の外周に固着され、駆動軸１
と駆動円盤２又は磁石３，４との間を磁気的に絶縁して
いる。そして、筒５の外周に駆動円盤２、磁石３，４が
固着されている。

【０００９】第１の鋼球６は、駆動円盤２の一方の側面
に転動自在に環状に列を成して配置され、互いに軸周り
に同時公転するようにリテーナ７により保持されてい
る。第２の鋼球８は、第１の鋼球６と同径で、複数が駆
動円盤２の他方の側面に転動自在に環状に列を成して配
置され、第１の鋼球６と同時に公転するようにリテーナ
７により保持されている。

【００１０】固定部材９は、この減速装置の設置される
場所に相対回転しないように固定され、駆動軸１を回転
自在に支持しており、駆動円盤２に対向して第１の鋼球
６に転動自在に接している。固定部材９は、端板１０
と、これにねじ止めされた軸受筒１１、軸受筒１１に螺
合された調整リング１２、軸受筒１１に軸方向に移動自
在に嵌め込まれた外方接触リング１３及び内方接触リン
グ１４から成る。

【００１１】軸受筒１１は、一端においてねじ１５によ
り端板１０に固定され、他端側において駆動軸１を回転
自在に支持している。軸受筒１１の外周には、その一端
側から所定長さだけねじ１１ａが形成されている。

【００１２】調整リング１２は、内周にねじ１２ａを有
し、これが軸受筒１１のねじ１１ａに螺合しており、そ
の捩じ込み寸法により軸線方向の位置を変更することが
できる。

【００１３】外方接触リング１３は、軸受筒１１の外周
に嵌め込まれ、調整リング１２に従って、軸線方向に移
動できるようにキー１６で結合されている。即ち、外方
接触リング１３は、その一端側の縁に固着された係合リ
ング１７を介して調整リング１２に相対回転自在に連結
されている。係合リング１７は、調整リング１２に形成
された環状溝１２ｂに相対回転自在に嵌め込まれ、突縁
１７ａが係合溝１２ｃに係合して軸線方向に抜け止めさ
れている。外方接触リング１３は、他側の外縁に、軸線
方向に環状に延出するリブ１３ａを備えており、このリ
ブ１３ａの先端側内周縁が接点Ｐ１において、第１の鋼
球６に接している。

【００１４】内方接触リング１４は、軸受筒１１の外周
に嵌め込まれ、鋼球６の移動に従って、軸線方向に移動
できるようにキー１６で結合されており、外方接触リン
グ１３との間に介設されたばね１８により鋼球６に接近
する方向に付勢されている。そして、内方接触リング１
４は、リブ１３ａより軸心側に位置する転動面１４ａ上
の接点Ｐ２において、第１の鋼球６に接している。従っ
て、第１の鋼球６は、リブ１３ａと転動面１４ａの内外
２ヵ所において転動自在に接触し、両者間に形成される
凹所１９に落ち込んでいる。転動面２４は、接触リング
１４の軸線方向の位置に拘らず、鋼球６との接点Ｐ１，
Ｐ２を結ぶ直線と駆動軸１の軸心との交点Ｐ０が、鋼球
６の中心Ｏから駆動軸１の軸心へ降ろした垂線の交点に
一致するように設定されている。

【００１５】リテーナ７の一方の保持部７ａは、図４に
示すように、第１の鋼球６の保持位置を半径方向に変化
させることができるように、軸心に向かうＵ字状の保持
凹所７ｂを備えている。リテーナ７の他方の保持部７ｂ
は、図５に示すように、第２の鋼球８を環状に当間隔で
保持する円形の保持孔７ｄを備えている。

【００１６】従動軸２０は、駆動軸１と同一軸心上に、
相対回転自在に端板２３に支持されている。従動軸２０
には、駆動円盤２に対向して鉄製従動円盤２１が固着さ
れている。従動円盤２１は、第２の鋼球８に転動自在に
接する転動面を備えている。従動円盤２１の鋼球転動面
には、内外二重の同心円状のリブ２１ａ，２１ｂが突設
され、これらリブ２１ａ，２１ｂの間に環状凹所２２が
形成されている。そして、この環状凹所２２内に鋼球８
が落ち込んでいる。リブ２１ａ，２１ｂは互いに突出高
さが異なり、夫々接点Ｐ１’，Ｐ２’において鋼球８に
接している。鋼球８が何れのリブ２１ａ，２１ｂに対し
ても滑ることなく転動するように、接点Ｐ１，Ｐ２を結
ぶ直線と駆動軸１の軸心との交点Ｐ０’が、鋼球８の中
心Ｏ’から駆動軸１の軸心へ降ろした垂線の交点に一致
するように設定されている。

【００１７】しかして、一方には第１の磁石３−固定部
材９−第１の鋼球６−駆動円盤２−第１の磁石３とつな
がる磁気回路が形成され、他方には第２の磁石４−従動
円盤２１−第２の鋼球８−駆動円盤２−第２の磁石４と
つながる磁気回路が形成される。このように形成された
磁気回路による磁力は強力で、固定部材９及び従動円盤
２１を吸着し、それらとの間の押圧力と磁気摩擦力とに
よる複合摩擦力で、確実に回転を伝達する。

【００１８】以上のように構成された減速装置におい
て、第１の鋼球６列による減速比η1と、第２の鋼球８
列による減速比η2との和、η1＋η2がこの減速装置の
減速比ηとなる。即ち、ηは下式により得られる。

【００１９】

【数１】

【００２０】調整リング１２の軸線方向の移動により、
外方接触リング１３を軸線方向に移動させ、これに伴っ
て内方接触リング１４を軸線方向に移動させ、鋼球６に
対する接点を変化させることで、減速比を変更すること
ができる。

【００２１】そして、この実施例の場合には、以下のよ
うな特徴がある。（１）極めて硬く精度が高く低廉なベ
アリング用の鋼製ボールを鋼球として用いることができ
るので、構造が簡単で高性能のものが作れる。（２）給
油の必要がなく、低騒音である。（３）負荷が設計上の
許容伝達力以上になると、円盤と鋼球との間に滑りが生
じるので、過負荷による故障のおそれがない。（４）鋼
球が落ち込む凹所の幅だけで減速比を自由に決定するこ
とができる。（５）小形の磁石による強力な磁力のみで
鋼球の回転伝達力を確保しているので、小形、軽量化が
易しい。

【００２２】なお、本発明は図示の実施例に限定される
ものではなく、例えば第１の鋼球６と第２の鋼球８とは
同一直径である必要がないし、それらの数、またそれら
の配置半径も適宜選択することができる。また、内方接
触リング１４は、磁石３により鋼球６に接近する方向に
付勢することができ、この場合には、ばね１８は不要で
ある。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、駆動
軸１に、鉄製の駆動円盤２を固着すると共に、この駆動
円盤２の両側面に環状の鋼球転動面を設け、また駆動円
盤２の両側に位置して第１及び第２の環状の磁石３，４
を、互いに同極を軸線方向に対向させて固着し、かつ駆
動円盤２の両側に、転動自在に第１及び第２の鋼球６，
８列を環状に配置し、これらを互いに軸周りに同時公転
するようにリテーナ７で保持し、駆動軸１を駆動円盤２
に対向する固定部材９に回転自在に支持し、この固定部
材９に第１の鋼球６列に半径方向に離れて転動自在に接
する内側転動面と外側転動面とを設け、駆動軸１と共通
軸心上に相対回転自在に従動軸２０を配置し、この従動
軸２０には、駆動円盤２に対向して第２の鋼球８列に転
動自在に接する鋼球転動面を備えた鉄製の従動円盤２１
を固着し、一方には、第１の磁石３−固定部材９−第１
の鋼球６−駆動円盤２−第１の磁石３の磁気回路を形成
し、他方には第２の磁石４−従動円盤２１−第２の鋼球
８−駆動円盤２−第２の磁石４の磁気回路を形成し、固
定部材９には、駆動軸１を支持する軸受筒１１と、この
軸受筒１１に軸線方向に進退自在に螺合された調整リン
グ１２と、この調整リング１２と共に軸線方向に進退自
在に軸受筒１１に嵌め込まれ第１の鋼球６列との外側転
動面を有する外方接触リング１３と、軸受筒１１に軸方
向に移動自在に嵌め込まれかつ第１の鋼球６列側に付勢
され第１の鋼球６列との内側転動面を有する内方接触リ
ング１４とを具備させ、第１の鋼球６と固定部材９の内
外側転動面との半径方向に離れた２つの接点Ｐ１，Ｐ２
を結ぶ直線と共通軸心との交点が、第１の鋼球６の中心
Ｏから共通軸心へ降ろした垂線の交点ＰＯと一致するよ
うに設定し、リテーナは、第１の鋼球６の半径方向の移
動を許容しつつこれを保持するように構成し、内方接触
リング１４と外方接触リング１３との軸線方向の相対移
動に伴う第１の鋼球６との接点の移動により、減速比を
変更可能にして磁石式差動型ボール遊星減速装置を構成
したため、給油の必要がなく、鋼球の摩擦力の維持、管
理が容易で、構造が簡単であり、小型化が可能であると
共に、減速比を無段階に変更することができるボール遊
星減速装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の減速装置の縦断正面図で
ある。

【図２】本発明に係る減速装置の一部の縦断正面図であ
る。

【図３】本発明に係る減速装置の他の一部の縦断正面図
である。

【図４】リテーナの左側面図である。

【図５】リテーナの右側面図である。

【符号の説明】

１ 駆動軸 ２ 駆動円盤 ３ 第１の磁石 ４ 第２の磁石 ６ 第１の鋼球 ７ リテーナ ８ 第２の鋼球 ９ 固定部材 １１ 軸受筒 １２ 調整リング １３ 外方接触リング １４ 内方接触リング １８ ばね ２０ 従動軸 ２１ 従動円盤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側面に環状の鋼球転動面を備えた鉄製
   の駆動円盤が固着されると共に、この駆動円盤の両側に
   位置して第１及び第２の環状の磁石が互いに同極を軸線
   方向に対向させて固着された駆動軸と、 前記駆動円盤の両側に転動自在に環状に配置され、互い
   に軸周りに同時公転するようにリテーナにより保持され
   た第１及び第２の鋼球列と、 前記駆動軸を回転自在に支持し、前記駆動円盤に対向し
   て前記第１の鋼球列に半径方向に離れて転動自在に接す
   る内側転動面と外側転動面とを備えた固定部材と、 前記駆動円盤に対向して前記第２の鋼球列に転動自在に
   接する鋼球転動面を備えた鉄製の従動円盤が固着され、
   前記駆動軸と共通軸心上に相対回転自在に配置された従
   動軸とを具備し、 前記第１の磁石−固定部材−第１の鋼球−駆動円盤−第
   １の磁石の磁気回路と、前記第２の磁石−従動円盤−第
   ２の鋼球−駆動円盤−第２の磁石の磁気回路が形成さ
   れ、 前記固定部材が、前記駆動軸を支持する軸受筒と、この
   軸受筒に軸線方向に進退自在に螺合された調整リング
   と、この調整リングと共に軸線方向に進退自在に前記軸
   受筒に嵌め込まれ前記第１の鋼球列との外側転動面を有
   する外方接触リングと、前記軸受筒に軸方向に移動自在
   に嵌め込まれかつ前記第１の鋼球列側に付勢され第１の
   鋼球列との内側転動面を有する内方接触リングとを具備
   し、 前記第１の鋼球と前記固定部材の内外側転動面との半径
   方向に離れた２つの接点を結ぶ直線と前記共通軸心との
   交点が、第１の鋼球の中心から前記共通軸心へ降ろした
   垂線の交点と一致するように設定され、 前記リテーナが、前記第１の鋼球の半径方向の移動を許
   容しつつ第１の鋼球を保持するように構成され、 前記外方接触リングと内方接触リングとの軸線方向の相
   対移動に伴う前記第１の鋼球との接点の移動により、減
   速比が変更可能に構成されていることを特徴とする磁石
   式差動型ボール遊星減速装置。
2. 【請求項２】 前記内方接触リングが、ばねにより前記
   第１の鋼球列側に付勢されていることを特徴とする請求
   項１に記載の磁石式差動型ボール遊星減速装置。
3. 【請求項３】 前記内方接触リングが、前記磁石の磁力
   により前記第１の鋼球列側に付勢されていることを特徴
   とする請求項１に記載の磁石式差動型ボール遊星減速装
   置。