JPH0777256A - 差動ローラ減速機および減速機付きモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 体積の小さい汎用の差動ローラ減速機および
減速機付きモータを提供する。 【構成】 モータＭのシャフトを入力軸４として利用
し、モータブラケット１のシャフト側に入力軸４と同心
状に固定筒２を取りつけ、入力軸４の根元側にアイドラ
筒５を回転自在に設けると共に、アイドラ筒５と固定筒
２の内面の間に第１アイドラローラ６を介在させる。第
１アイドラローラ６の先端側に同心状に固定連結した第
２アイドラローラ１４を入力軸４の先端側に回転力を受
けるように当接させ、その第２アイドラローラ１４の外
側に、出力筒１６を転動するように被せ、第２アイドラ
ローラ１４の自転と公転の差を出力する減速機およびそ
れをモータＭに組み込んだ減速機付きモータの構成。 【効果】 歯車式減速機に比して騒音の発生を抑えるこ
とができ、小型化が図れる。しかも汎用に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は差動ローラ減速機および
減速機付きモータに関する。さらに詳しくは、建設機械
のエンジンコントローラなどのモータアクチュエータの
減速機、あるいは他の産業機械などに用いられる小型の
減速機および減速機付きモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型でかつ高減速比が得られる減
速機として、遊星歯車式減速機が知られている。またそ
の変形として、ファーガソンズパラドックスタイプの減
速機も知られている。それらのギヤ式の減速機は、主と
してモータのシャフトに取りつけられる太陽ギヤ、その
周囲に設けられる遊星ギヤ、その外側に設けられる内歯
リングギヤから構成されている。そのため減速比および
全体の寸法は歯数および歯車のモジュールにより制約さ
れることになり、減速比を高くしたり小型軽量化を図る
にはおのずと限界がある。

【０００３】そのため一層の小型・軽量化および高減速
比化を目指して摩擦ローラを回転要素として採用した摩
擦ローラ式の減速機が提案されている（たとえば特開昭
６０−２２０２５３号公報、特開平１−１６４８５３号
公報、実開平４−１３８５３号公報参照）。それらの減
速機はいずれも減速比が高く、相当の小型化も達成され
ているので、ロボットのアームの駆動などに用いるには
都合がよい。しかし２か所から入力を行う形式のため、
摩擦ローラなどの加工に極めて高い精度が要求される。
そのためたとえば建設機械のエンジンコントロール用の
モータアクチュエータのような汎用機械の減速機として
採用する場合は、ローラの精度維持が困難で、しかも高
価過ぎて実用的でない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本出願人は、図
４および図５に示す１か所から入力するタイプの差動ロ
ーラ減速機を開発した。この差動ローラ減速機１０１
は、従来の差動歯車式減速機の歯車をローラに変更した
ものであり、モータＭのブラケット１０２にネジ１０３
で取りつけられる固定筒１０４と、モータのシャフトか
らなる入力軸１０５と固定筒１０４との間に介在される
第１アイドラローラ１０６と、入力軸１０５の先端側に
回転自在に設けられるアイドラ筒１０７と、第１アイド
ラローラ１０６の一端に同心状に固定され、アイドラ筒
と当接する第２アイドラローラ１０８と、第２アイドラ
ローラ１０８の外側に設けられる出力筒１０９と、キャ
リア１１０とから構成される。

【０００５】このものは図５に示すように、入力軸１０
５が矢印Ａ方向に回転すると、第１アイドラローラ１０
６が逆方向（矢印Ｂ方向）に自転し、固定筒１０４から
受ける反力で矢印Ｃ方向に公転する。そのとき第２アイ
ドラローラ１０８も第１アイドラローラ１０６と同じ回
転数で自転および公転する。したがって第２アイドラロ
ーラ１０８と当接している出力筒１０９からは、それら
の自転と公転の差に対応する回転数で、矢印Ｄ方向の減
速した回転出力を取り出すことができる。

【０００６】しかし前記差動歯車式減速機をそのままロ
ーラ式に変更した差動ローラ減速機１０１は、ギヤの噛
み合い音が歯車式のものに比して相当低減しているが、
体積はほぼ同じである。そのため使用しようとしている
機器によっては組み込みにくく、全体の体積も大きくな
る。本発明は、１か所入力の差動ローラ減速機の体積を
さらに減少させ、減速機付きのモータとして種々の機械
に組み込み易くすることを技術課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の差動ローラ減速
機は、（ａ）モータのシャフトからなる入力軸と同心状
に設けられる固定筒と、（ｂ）入力軸の根元部に回転自
在に嵌合されるアイドラ筒と、（ｃ）固定筒の内面とア
イドラ筒の外面との間に、それらの両面上を転動するよ
うに介在される複数の第１アイドラローラと、（ｄ）そ
れらの第１アイドラローラの先端側に同心状に固定さ
れ、入力軸の先端側の外面上を転動する複数の第２アイ
ドラローラと、（ｅ）前記第１および第２アイドラロー
ラの結合体を、自転を許し、かつ入力軸の軸心廻りに公
転するように保持するキャリアと、（ｆ）第２アイドラ
ローラの外周と当接する内周面を備え、入力軸廻りに回
転自在に設けられる出力筒とからなることを構成上の特
徴としている。

【０００８】前記固定筒はモータブラケットのシャフト
側に固定するのが好ましく、前記キャリアは、第１アイ
ドラローラの根元を回転自在に支持する孔と入力軸に回
転自在に嵌合する孔とを備えたプレートから構成するの
が好ましい。本発明の減速機付きモータは、モータのシ
ャフトの側に前記差動ローラ減速機を設けたことを特徴
としている。

【０００９】

【作用】入力軸が回転すると、第２アイドラローラが逆
方向に自転しようとする。同時に第２アイドラローラの
一端に結合されている第１アイドラローラも同方向に自
転しようとする。しかし第１アイドラローラは固定筒の
内面に当接しているので、その反作用として第１および
第２アイドラローラは共に入力軸とは逆方向に公転する
ことになる。そのとき第１アイドラローラの内側の面は
入力軸に回転自在に嵌合しているアイドラ筒に当接して
いるので、自転および公転が妨げられず、しかも入力軸
側へ倒れ込まないように第１アイドラローラを支持する
ことができる。そして第１アイドラローラと第２アイド
ラローラの直径差および固定筒と出力筒の内径差に基づ
いて、第２アイドラローラの外側に当接している出力筒
から減速した回転運動を取り出すことができる。

【００１０】

【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明の減速機お
よびそれを用いた減速機付きモータを説明する。図１は
本発明の減速機の一実施例を示す縦断面図、図２および
図３はそれぞれ図１のＩＩ−ＩＩ線断面図および図１の
ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【００１１】図１において、Ｍはモータであり、そのモ
ータＭのモータブラケット１のシャフト側にリング状の
固定筒２がネジ３により固定されている。ここでモータ
Ｍのシャフト４はそれ自体減速機の入力軸を構成してい
るので、以下、シャフト４を入力軸という。入力軸４と
前記固定筒２とは同心状に配列されている。入力軸４の
根元部には、細長い筒状のアイドラ筒５が回転自在に嵌
合されている。そしてアイドラ筒５と固定筒２の内面７
の間には、比較的細い第１アイドラローラ６が介在され
ている。なお本実施例においては、固定筒２の内面７
は、第１アイドラローラ６と当接する寸法精度の高い案
内領域７ａと、モータＭの軸受けなどが入っている段部
８と嵌合する嵌合領域７ｂの２段にされている。

【００１２】さらに入力軸４の周囲には、固定筒２の自
由端面１０と摺接するキャリア１１が回転自在に取りつ
けられている。キャリア１１は入力軸４と嵌合する中心
孔１２と、第１アイドラローラ６を回転自在に支持する
アイドラ支持孔１３とを備えたプレートの形態を呈して
いる。キャリア１１の外側には、第１アイドラローラ６
の一端に同心状に一体に結合された第２アイドラローラ
１４が設けられている。第２アイドラローラ１４はキャ
リア１１に保持されながら入力軸４上を転動し、第１ア
イドラローラ６との直径差に基づく段部の端面１５はキ
ャリア１１の外側（入力軸４の先端側）の面と摺接す
る。第２アイドラローラ１４の周囲には、カップ状の出
力筒１６が、第２アイドラローラ１４と当接するように
設けられている。なお第１アイドラローラ６の径および
固定筒２の内径を小さくしたので、ネジ３は外部から取
りつけることができる（図４参照）。また固定筒２には
前記ネジ３の頭部が沈むように、ザグリ部１７が形成さ
れている。

【００１３】前記第１および第２アイドラローラ６、１
４、固定筒２、キャリア１１、出力筒６およびアイドラ
筒５は、すべりを防止するために互いに直径方向に締め
つけて当接させることにより伝達効率を高める必要があ
る。そのため耐摩耗性および強度、とくに面圧強度の高
い材料から形成するのが好ましい。そのような材料とし
て、たとえばＳ４５Ｃ〜Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼鋼材で、
Ｈ_R Ｃ２５〜３０のものなどがあげられる。図２および
図３に示すように、第１および第２アイドラローラ６、
１４は通常１８０°の間隔で２個一対の状態で配列する
が、１２０°の間隔で３個設けたり、それ以上設けるよ
うにしてもよい。

【００１４】上記のごとく構成される減速機において、
モータＭが図２の矢印Ａ方向に回転し、入力軸４が同方
向に回転すると、その入力軸４に当接している第２アイ
ドラローラ１４および第１アイドラローラ６の結合体が
矢印Ｂ方向に自転する。しかし図３に示すように、第１
アイドラローラ６は固定筒２の内面７ａに当接してその
上を転動するので、結合体全体として入力軸４廻りに矢
印Ｃ方向に公転することになる。キャリア１１はそのよ
うな第１および第２アイドラローラ６、１４の自転およ
び公転が安定して行われるように、アイドラローラの結
合体を支持し、かつ複数本のアイドラローラ同士の間隔
を保持する働きをする。

【００１５】このようにして第２アイドラローラ１４は
自転しつつ公転するので、その外側に当接している出力
筒１６は図２に示すように矢印Ｄ方向に、各ローラおよ
び筒などの外径ないし内径の比率に応じた減速比で回転
する。たとえば入力軸４の直径をｄ１、第１アイドラロ
ーラ６の直径をｄ２、固定筒２の内面７ａの内径をｄ
３、第２アイドラローラ１４の直径をｄ４、出力筒１６
の内径をｄ５とすると、滑りがないと仮定した場合の理
論上の減速比ｎは、遊星歯車式減速機と同じく、次式で
計算される。

【００１６】

【数１】

【００１７】なお上式の第１項は第１アイドラローラ
（直径ｄ2 ）の１公転当たりの出力筒（直径ｄ5 ）のズ
レ量であり、第２項は第１アイドラローラ（直径ｄ2)の
公転数の逆数を示す。さらに具体的な実施例として、た
とえば図１の場合で、 入力軸 ｄ１＝２．３mm 第１アイドラローラ ｄ２＝２．５mm 固定筒 ｄ３＝９．３mm 第２アイドラローラ ｄ４＝４．５mm 出力筒 ｄ５＝１１．３mm とすれば、理論上の減速比ｎは１０．４８となる。ただ
し実際には各ローラや筒の摩擦に滑りが生ずるので、歪
率を考慮に入れ、その９９％程度の減速比となる。

【００１８】前記アイドラ筒５は第１アイドラローラ６
が入力軸４の方向に傾かないように規制する働きをす
る。すなわち上記の減速機では、モータＭのシャフトそ
れ自体を入力軸４として利用しており、しかも入力軸４
の先端側に第２アイドラローラ１４を当接させて固定筒
２と軸方向に離れた位置を入力位置としている。そのた
めわずかな偏心があっても入力軸４が大きく振られるこ
とになる。本発明の減速機では、そのような振れをでき
るだけ少なくするため、入力軸４の根元部にアイドラ筒
５を設けて第１アイドラローラ６の入力軸４の向きへ偏
りを防止しているのである。またそれぞれのアイドラロ
ーラ６、１４は適切な摩擦力を与えるため、直径方向に
締めつける。さらに図１の減速機では、キャリア１１を
固定筒２の自由端面１０に摺動自在に当接させ、第２ア
イドラローラ１４の段部の端面１５に当接させると共
に、出力筒１６の端面１６ａをキャリア１１に当接させ
ている。そのため全体の偏りを一層防止し、回転の同心
性を向上させることができる。

【００１９】さらに図１の減速機では、キャリア１１を
円板状に構成し、それに形成した中心孔１２とアイドラ
支持孔１３孔に入力軸４および第１アイドラローラ６を
係合させているので、すべての部材を軸方向に挿入する
という簡単な作業だけで組みつけることができ、同時に
アイドラ筒５の抜け止めも行うことができる利点があ
る。しかしキャリア１１の形状は、それに限定されるも
のではなく、他の形状にすることもできる。

【００２０】なお図１の減速機では、外径を抑えながら
剛性を高くするために出力筒１６として有底筒状の部材
を用いている。しかし両端開放の筒体など、他の形態を
採用することもできる。また前記実施例においては固定
筒２の案内領域７ａを嵌合領域７ｂより小径にしている
が、第１アイドラローラ６と干渉させないようにすれ
ば、同径にしてもよく、逆に案内領域７ａの内径を大き
くしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明の差動ローラ減速機は、入力軸と
してモータのシャフトをそのまま利用し、その先端側に
入力側のアイドラローラを当接させているので、従来の
差動歯車式減速機や、それをそのままローラ減速機に転
用した減速機に比して、体積比で約２／３程度までコン
パクトにすることができる。しかもローラを減速回転要
素として用いているので、騒音も大幅に低減させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の減速機の一実施例を示す縦断面図であ
る。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】従来の歯車式減速機をローラ式減速機に転用し
た場合の一例を示す縦断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【符号の説明】

Ｍ モータ ２ 固定筒 ４ 入力軸 ５ アイドラ筒 ６ 第１アイドラローラ １１ キャリア １４ 第２アイドラローラ １６ 出力筒

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）モータのシャフトからなる入力軸
   と同心状に設けられる固定筒と、（ｂ）入力軸の根元部
   に回転自在に嵌合されるアイドラ筒と、（ｃ）固定筒の
   内面とアイドラ筒の外面との間に、それらの両面上を転
   動するように介在される複数の第１アイドラローラと、
   （ｄ）それらの第１アイドラローラの先端側に同心状に
   固定され、入力軸の先端側の外面上を転動する複数の第
   ２アイドラローラと、（ｅ）前記第１および第２アイド
   ラローラの結合体を、自転を許し、かつ入力軸の軸心廻
   りに公転するように保持するキャリアと、（ｆ）第２ア
   イドラローラの外周と当接する内周面を備え、入力軸廻
   りに回転自在に設けられる出力筒とからなる差動ローラ
   減速機。
2. 【請求項２】 前記固定筒がモータブラケットのシャフ
   ト側に固定されている請求項１記載の減速機。
3. 【請求項３】 前記キャリアが、第１アイドラローラの
   根元を回転自在に支持する孔と入力軸に回転自在に嵌合
   する孔とを備えたプレートからなる請求項１記載の減速
   機。
4. 【請求項４】 モータと、そのシャフト側に設けられる
   請求項２記載の減速機とからなる減速機付きモータ。