WO2017109876A1 - 減速機 - Google Patents

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WO2017109876A1
WO2017109876A1 PCT/JP2015/085933 JP2015085933W WO2017109876A1 WO 2017109876 A1 WO2017109876 A1 WO 2017109876A1 JP 2015085933 W JP2015085933 W JP 2015085933W WO 2017109876 A1 WO2017109876 A1 WO 2017109876A1
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WO
WIPO (PCT)
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input shaft
rolling element
swing plate
bevel gear
center axis
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/085933
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
美千広 亀田
Original Assignee
日鍛バルブ株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日鍛バルブ株式会社 filed Critical 日鍛バルブ株式会社
Priority to JP2017557570A priority Critical patent/JP6352558B2/ja
Priority to PCT/JP2015/085933 priority patent/WO2017109876A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear

Definitions

  • the present invention provides a reduction gear that is formed small in the radial direction of the input shaft and the output shaft.
  • Patent Document 1 discloses a variable valve timing device having a speed reduction mechanism 10 constituted by a first speed reduction mechanism 20 and a second speed reduction mechanism 30.
  • the speed reduction mechanism 10 decelerates the rotation of the output shaft 4 of the electric motor 3 (input shaft of the speed reduction mechanism 10) and transmits it to the camshaft 1 (output shaft of the speed reduction mechanism 10) connected by spline, and is fixed to the housing 5.
  • the camshaft 1 is rotated relative to the sprocket 2.
  • the eccentric shaft portion 22 becomes the output shaft 4. It rotates eccentrically around the rotation center axis.
  • the plurality of rollers 24 receive torque from the ball bearings 11 of the eccentric shaft portion 22, respectively, and thereby the teeth of the first internal gear 23. It rolls along 23a (assuming the number of teeth of the first internal gear 23 is na).
  • the plurality of rollers 24 pushes the cage part 26 through the pockets 25 while rolling by one tooth of the teeth 23 a, and the first intermediate shaft 27 integrated with the cage part 26 (the output of the first reduction mechanism 20).
  • the shaft is rotated about 1 / na around the rotation center axis of the output shaft 4.
  • the first reduction mechanism 20 includes a second reduction mechanism 30 having the same configuration as the first reduction mechanism 20 having the first intermediate shaft 27 as the second input shaft 31 and the second intermediate shaft 37 as the output shaft. Connected.
  • the second speed reduction mechanism 30 when the eccentric shaft portion 32 of the second input shaft 31 (first intermediate shaft 27) rotates eccentrically once, the plurality of rollers 34 become the teeth 33 a (tentatively the second second gear 33) of the second internal gear 33.
  • the speed reduction mechanism 10 of Patent Document 1 connects the first speed reduction mechanism 20 and the second speed reduction mechanism 30 in series, thereby making one rotation of the output shaft 4 of the electric motor 3 with respect to the housing 5 and the sprocket 2 the camshaft 1. 1 / na ⁇ 1 / nb rotation is transmitted after being decelerated.
  • Reducers that are formed large in the radial direction of the input shaft and output shaft have a problem in that they cannot be placed in a device that does not have a sufficient space in the radial direction of the reducer.
  • the present invention provides a speed reducer that achieves a desired speed reduction ratio while being formed small in the radial direction of an input shaft and an output shaft.
  • a case an input shaft that is rotatably supported by the case, and an output shaft that is rotatably supported by the case and coaxial with the input shaft and disposed so as to be relatively rotatable.
  • a reduction mechanism that decelerates the rotation of the input shaft and transmits it to the output shaft, wherein the reduction mechanism is provided in the circumferential direction of the swing plate and the outer periphery of the input shaft, A tilt bearing for rotatably supporting the swing plate about a second rotation center axis inclined with respect to the first rotation center axis of the shaft; and the input shaft in a state of facing the surface of the swing plate
  • a base plate which is rotatably supported by the input shaft and integrated with the output shaft, and the surface of the swing plate or the base plate so as to be convex in the axial direction of the first rotation center axis 3 or more provided on one of them And a common divisor other than 1 with respect to n provided on the surface of the swing plate or on the
  • a plurality of support members having a plurality of support grooves of at most n ⁇ 1, and a plurality of the support members inserted into the plurality of support grooves and sandwiched between the bevel gear and the rolling element support portions, respectively.
  • a rolling element group composed of a plurality of rolling elements of a maximum of n ⁇ 1, which is equal to or less than the number of grooves and does not have a common divisor other than 1 for n.
  • the plurality of rolling elements push the base plate while rolling by one tooth of the bevel gear, and the output shaft integrated with the base plate rotates 1 / n relative to the input shaft around the first rotation center axis.
  • the reduction gear of the present application realizes the reduction ratio n.
  • the rolling element that reciprocally swings in the axial direction instead of the radial direction of the input shaft and the radial direction realizes a reduction gear having a reduction ratio n.
  • the speed reduction mechanism has a second speed reduction mechanism, and the second speed reduction mechanism is fixed to the case and faces the back surface of the swing plate and the input shaft.
  • a second base plate disposed coaxially and rotatably holding the input shaft; and a rear surface of the swing plate or the second base plate so as to be convex in the axial direction of the first rotation center axis.
  • a second rolling element support portion having a plurality of second support grooves of a maximum of n that do not have a common divisor other than 1, and inserted into the plurality of second support grooves, respectively.
  • a second rolling element group consisting of a plurality of rolling elements of at most n + 1, which is equal to or less than the plurality of support grooves and does not have a common divisor other than 1 for n. .
  • the swinging plate rotatably supported by the tilt bearing in an inclined state has an intersection between the first rotation center axis and the second rotation center axis. It swings back and forth in the axial direction of the first rotation center axis about the center.
  • the swing plate reciprocally swings once in the axial direction of the first rotation center axis by rotating the input shaft once, the second rolling elements respectively held in the second support grooves are rotated in the first direction. While rolling along the teeth of the bevel gear having an uneven shape along the central axis, it reciprocates in the axial direction instead of in the radial direction of the input shaft.
  • each of the plurality of second rolling elements rolls by one tooth of the second bevel gear and moves the swing plate to the second rotation center via the support groove. Push around the axis to rotate the rocking plate 1 / (n + 1) relative to the case.
  • the speed reducer of the present application is provided with a pair of speed reduction mechanisms in series on the back and front of the rocking plate, and transmits one rotation of the input shaft to the case by decelerating to 1 / na ⁇ 1 / nb rotation of the output shaft.
  • n ⁇ (n + 1) is realized.
  • the rolling element that reciprocates in the axial direction instead of the radial direction of the input shaft and the radial direction realizes a reduction gear having a large reduction ratio n ⁇ (n + 1).
  • the plurality of rolling elements are each formed into a tapered roller shape or a tapered roller shape.
  • the inclined bearing is a rolling bearing.
  • the swing plate and the rolling element support portion are integrated.
  • the speed reducer of the present application since a plurality of rolling elements swing in the axial direction of the input shaft and the output shaft, in addition to being formed small in the radial direction, a desired reduction ratio according to the number of teeth n is realized. In addition, it can be placed in a device that does not have a space in the radial direction of the speed reducer.
  • a desired large speed reduction ratio according to the number of teeth n and the number of teeth n + 1 is realized while forming the speed reducer small in the radial direction.
  • the life of each rolling element, the teeth of the bevel tooth portion, the swing plate, and the base plate is improved by reducing wear.
  • the rigidity and life of the speed reducer are improved by reducing the surface pressure.
  • the cost can be reduced by reducing the number of mechanical parts.
  • A Axial direction sectional view about the 1st example of a reduction gear.
  • B A sectional view in the axial direction of the speed reducer when the input shaft is rotated 180 degrees. Explanatory drawing regarding arrangement
  • A Arrangement explanatory drawing of each tooth of a rolling element group and a bevel gear in an initial position.
  • B Arrangement explanatory drawing of each tooth of a rolling element group and bevel gears when an input shaft is rotated 180 degrees.
  • A Axial direction sectional view about the 2nd example of a reduction gear.
  • B A sectional view in the axial direction of the speed reducer when the input shaft is rotated 180 degrees.
  • the speed reducer 40 of the first embodiment includes a case 41, an input shaft 42, an output shaft 43, and a speed reduction mechanism 44.
  • the case 41 includes a case main body 41a, an input shaft support portion 41b, a back cover 41c, and a plurality of male screws 41d.
  • the case body 41a is integrally provided with a front plate 41f at the front end of the cylindrical portion 41e, and has a flange portion 41g on the outer periphery of the rear end.
  • a circular hole 41h is provided in the center of the front plate 41f.
  • the input shaft support portion 41b is a plate-like member having a circular hole 41i in the center, and is fixed inside the front plate 41f by a plurality of male screws 41d.
  • the back cover 41c is formed in a disk shape and has a circular hole 41j in the center.
  • the back cover 41c is fixed to the flange portion 41g with a plurality of male screws 41k in a state where an input shaft 42, an output shaft 43 and a speed reduction mechanism 44, which will be described later, are housed inside the case body 41a.
  • the cylindrical portion 41e, the circular hole 41i, the circular hole 41h, and the circular hole 41j are arranged coaxially with a first rotation center axis L1 of the input shaft 42 described later.
  • the input shaft 42 has a shape in which the first shaft portion 42a, the second shaft portion 42b, the inclined bearing 46, and the third shaft portion 42c are integrated in order from the front along the first rotation center axis L1.
  • a through-hole 42d is provided at the center of the input shaft 42, and a drive source (such as an electromagnetic clutch mechanism or a motor) (not shown) is driven on the outer periphery of the cylindrical first shaft portion 42a or inside the through-hole 42d.
  • the shaft is fixed from the front.
  • the second shaft portion 42b is formed in a cylindrical shape having a larger outer diameter than the first shaft portion, and the third shaft portion 42c is set in a cylindrical shape having a smaller outer diameter than the first shaft portion.
  • the input shaft 42 is rotatably held around the first rotation center axis L1 in a circular hole 41i of the input shaft support portion 41b of the case 41 by a rolling bearing 42e (such as a ball bearing or a roller bearing).
  • the inclined bearing 46 includes a bearing body 46a and a support portion 46b.
  • the support portion 46b has a cylindrical shape centered on a second rotation center axis L2 inclined at an angle ⁇ with respect to the first rotation center axis L1, and a bearing body 46a that is a rolling bearing is fixed to the outer periphery.
  • the speed reduction mechanism 44 includes a swing plate 45, an inclined bearing 46, a base plate 47, a bevel gear 48, a rolling element support portion 49, and a rolling element group 50.
  • the base plate 47 shown in FIG. 1A is formed in a disc shape and has a circular hole 47a in the center.
  • the output shaft 43 is fixed to the base plate 47.
  • the output shaft 43 has a shape in which the cylindrical portion 43b is coaxially integrated with the rear surface of the disc portion 43a, and a circular hole 43c is provided at the center of each.
  • the circular hole 43c and the circular hole 47a have inner diameters larger than the outer diameter of the third shaft portion 42c of the input shaft 42, respectively.
  • the output shaft 43 is screwed to the rear surface 47 c of the base plate 47 by a plurality of male screws 43 d (partially omitted in FIG. 1) so as to be coaxial with the base plate 47.
  • the base plate 47 and the output shaft 43 are both arranged coaxially with the first rotation center axis L1 of the input shaft 42 and are rotatably supported by the third shaft portion 42c of the input shaft 42 via the rolling bearing 47b. . Further, the disc portion 43a of the output shaft 43 is rotatably held inside the flange portion 41g of the case 41 via the rolling bearing 43e.
  • FIG. 2 shows a virtual view of only the base plate 47 and the rolling element group 50 viewed from the front to the rear (see the direction of the arrow S1 in FIG. 1A).
  • a bevel gear 48 having the number of teeth n of 3 or more (in the first embodiment, the number of teeth is 6 as an example, but the number of teeth is not limited to 6) is provided.
  • Reference numerals 48a to 48f denote six teeth of the bevel gear 48 having a convex shape toward the front.
  • the swing plate 45 shown in FIG. 1 (a) is formed in a disk shape with metal, resin, or the like, provided with a disk-shaped rolling element support portion 49 on the front surface (rear surface) 45a, and on the back surface (front surface) 45b.
  • a disc-shaped bearing holding portion 45c is provided.
  • the rocking plate 45 is provided with a circular hole 45d having the same inner diameter as the outer diameter of the bearing body 46a of the inclined bearing 46 at the center.
  • the rocking plate 45 is fitted in the circular hole 45d with the bearing body 46a, and is supported by the inclined bearing 46 of the input shaft 42 so as to be rotatable around the second rotation central axis L2.
  • the rolling element support portion 49 and the bearing holding portion 45c each have a circular hole 49f and a circular hole 45e that are smaller in inner diameter than the circular hole 45d and are coaxial with the circular hole 45d.
  • the swing plate 45 is moved in the direction of the second rotation center axis L2 with respect to the bearing body 46a. Prevent it from coming off.
  • the rolling element support portion 49 and the bearing holding portion 45c may be formed as separate members as in this embodiment and integrated with the swing plate 45 by bonding or the like, or may be integrally formed with the swing plate 45. good.
  • the support portion 46b is a sliding bearing without providing the bearing body 46a formed of a rolling bearing, and the swing plate 45 and the rolling element support portion 49 are directly rotated to the support portion 46b. It may be supported as possible.
  • the rolling element support portion 49 includes a plurality of support grooves (49a to 49e) that form recesses and projections on the rear side along the second rotation center axis L2, and prevents the rolling element from coming out radially outward of the rolling element support portion 49. It has a projection 49g for preventing it.
  • the plurality of support grooves extend in the radial direction from the center of the circular hole 49f and are formed at equal intervals in the circumferential direction, and have a maximum n ⁇ 1 that does not have a common divisor other than 1 with respect to the number of teeth n of the bevel gear 48. Individually formed. In the first embodiment, as an example, five support grooves (49a to 49e) are provided in the rolling element support portion 49.
  • a plurality of rolling elements (50a to 50e) indicated by two-dot chain lines in FIG. 2 are inserted and held.
  • the plurality of rolling elements (50a to 50e) are each formed in a tapered roller shape or a tapered roller shape as in this embodiment, and constitute a rolling element group 50.
  • the plurality of rolling elements (50a to 50e) are provided in a maximum number of n-1 which is equal to or less than the number of the support grooves (49a to 49e) and does not have a common divisor other than 1 for n. It is done.
  • n-1 which is equal to or less than the number of the support grooves (49a to 49e) and does not have a common divisor other than 1 for n. It is done.
  • the same number of five rolling elements (50a to 50e) as the support grooves (49a to 49e) are provided. As shown in FIGS. 1 (a) and 2, respectively, the rolling elements (50a to 50e) are sandwiched between the bevel gear 48 and the rolling element support portion 49, and are in contact with the six teeth (48a to 48f). Roll.
  • FIG. 3A and 3B are virtual views for explaining the operation of the swing plate 45, the bevel gear 48, and the rolling element group 50.
  • the bevel gear 48 in FIG. Assuming that the teeth (48a to 48f) and the rolling elements (50a to 50e) are linearly arranged on the basis of the position of the rolling element 50a, viewed from above (FIG. 1 (a) and see arrow view S2 of FIG. 2)
  • FIG. Reference numeral 49h indicates a curve indicating the positional relationship of the bottom of the rolling element support 49 with respect to the teeth (48a to 48f) and the rolling elements (50a to 50e).
  • the bottom of the rolling element support 49 presses the rolling elements (50a to 50e) held in the support grooves (49a to 49e) at equal intervals against the teeth (48a to 48f).
  • the swing plate 45 and the rolling element support 49 do not rotate relative to the case 41 even when the support 46b rotates around the first rotation center axis L1, and the first rotation center axis and It swings back and forth along the first rotation center axis L1 about the intersection O1 of the second rotation center axis.
  • the swing plate 45 and the rolling element support 49 disposed at the rearmost end of the swing at the initial position are centered on the intersection O1. It swings in the direction of D1, that is, from the rear to the front and moves to the foremost end of the swing in FIG. Further, when the input shaft 42 shown in FIG. 1B is rotated 180 degrees, the swing plate 45 and the rolling element support 49 swing around the intersection O1 in the direction D2, that is, from the foremost end to the end of the swing.
  • the rolling elements (50a to 50e) of FIG. 3 (a) are moved by the bottom 49h of the rolling element support part 49 that moves to the right while maintaining the sinusoidal curve shape of FIG. 3 (a). It is pressed against the teeth (48a to 48f).
  • the rolling element 50a is positioned at the rearmost end of the swing at the initial position
  • the rolling element 50c is positioned at the foremost end of the swing at the initial position.
  • the rolling elements (50a to 50e) reciprocate back and forth respectively while rotating in the same direction as the input shaft 42 along the teeth (48a to 48f).
  • the rolling elements (50a to 50e) rotate the output shaft 43 relative to the input shaft 42 by one pitch of each tooth (48a to 48f) in the rotation direction of the input shaft 42.
  • the speed reducer 40 of the first embodiment realizes a reduction ratio n by decelerating and transmitting one rotation of the input shaft 42 to 1 / n rotation of the output shaft, where n is the number of teeth of the bevel gear. To do. Since the bevel gear 48 of the present embodiment has 6 teeth, the speed reducer 40 achieves a reduction ratio of 6.
  • the bevel gear 48 is formed on the base plate 47 and the support grooves (49a to 49e) are provided on the swing plate 45. Conversely, the bevel gear 48 is mounted on the swing plate 45. A rolling element support 49 having support grooves (49a to 49e) facing the bevel gears may be provided on the base plate.
  • the speed reduction mechanism 44 is provided with the second speed reduction mechanism 52, and the input shaft support portion 41 b of the case 41 is used as the second base plate 57.
  • the speed reducer 56 of the second embodiment shown in FIGS. 4A and 4B the speed reduction mechanism 44 is provided with the second speed reduction mechanism 52, and the input shaft support portion 41 b of the case 41 is used as the second base plate 57.
  • the bearing holding portion 45c of the swing plate 45 to the second rolling element support portion 59 it has the same configuration as the speed reducer 40 of the first embodiment.
  • the speed reducer 56 of the second embodiment includes the swing plate 45, the inclined bearing 46, the base plate 47, the bevel gear 48, the rolling element support portion 49, and the rolling element group 50 of the first embodiment.
  • a second speed reduction mechanism 52 shown in FIG. The speed reduction mechanism 44 'in which the speed reduction mechanisms (51, 52) are arranged in series is configured.
  • the second speed reduction mechanism 52 shown in FIG. 4A includes a swing plate 45, an inclined bearing 46, a second base plate 57, a second bevel gear 58, a second rolling element support portion 59, and a second rolling element. It has a moving body group 60.
  • the second base plate 57 is fixed inside the front plate 41f of the case 41 of the second embodiment.
  • the second base plate 57 is formed in a disc shape, has a circular hole 57a in the center, and is fixed to the front plate 41f by a plurality of male screws 41d.
  • the circular hole 57 a is arranged coaxially with the circular hole 41 h of the case 41.
  • the input shaft 42 is rotatably held around the first rotation center axis L1 in a circular hole 57a of the second base plate 57 fixed to the case 41 by a rolling bearing 42e (such as a ball bearing or a roller bearing).
  • FIG. 5 shows a virtual view of only the second base plate 57 and the second rolling element group 60 as viewed from the rear to the front (see the direction of arrow S3 in FIG. 4A).
  • a second bevel gear 58 having the number of teeth n + 1 (n is the number of teeth of the bevel gear 48 of the first reduction mechanism 51) having three or more teeth is provided.
  • the number of teeth of the second bevel gear 58 is set to 7 based on the number of teeth of the bevel gear 48 set to 6 as an example, but the number of teeth is not limited to 7.
  • Reference numerals 58a to 58g denote seven teeth of the second bevel gear 58 having a convex shape toward the rear.
  • the back surface (front surface) 45b of the rocking plate 45 of the second embodiment is not the bearing holding portion 45c of the first embodiment but the disk shape shown in FIG. 4 (a).
  • a second rolling element support 59 is provided.
  • the second rolling element support portion 59 is formed of metal, resin, or the like, similar to the swing plate 45.
  • the second rolling element support portion 59 may be formed as a separate member as in this embodiment and integrated with the swing plate 45 by adhesion or the like, or may be integrally formed with the swing plate 45.
  • a circular hole 59g having an inner diameter smaller than the circular hole 45d of the swing plate 45 and coaxial with the circular hole 45d is provided at the center of the second rolling element support portion 59.
  • the rolling element support 49 and the second rolling element support 59 are integrated with the front and back of the swing plate 45 with the outer periphery thereof being flush with the outer periphery of the swing plate 45, thereby sandwiching the bearing body 46 a. By doing so, the rocking plate 45 is prevented from coming off in the direction of the second rotation center axis L2 with respect to the bearing body 46a.
  • the second rolling element support portion 59 has a plurality of support grooves (59a to 59f) that form irregularities on the rear side along the second rotation center axis L2 of the inclined bearing 46 inclined with respect to the first rotation center axis L1. ) And a protrusion 59h for preventing the rolling element from coming out radially outward of the rolling element support 49.
  • the plurality of support grooves extend radially from the center of the circular hole 59g, are formed at equal intervals in the circumferential direction, and have no common divisor other than 1 with respect to the number of teeth n + 1 of the second bevel gear 58. At most n pieces are formed.
  • six support grooves (59a to 59f) are provided in the second rolling element support portion 59.
  • a plurality of rolling elements (60a to 60f) indicated by two-dot chain lines in FIG. 5 are respectively inserted and held.
  • the plurality of rolling elements (60a to 60f) are each formed in a tapered roller shape or a tapered roller shape as in this embodiment, and constitute a second rolling element group 60.
  • the plurality of rolling elements (60a to 60f) are provided in the maximum number n that is not more than the same number as the plurality of support grooves (59a to 59f) and does not have a common divisor other than 1 for n.
  • n the maximum number
  • rolling elements having the same number as the support grooves (59a to 59f) are provided as an example.
  • the rolling elements (60a to 60f) are sandwiched between the second bevel gear 58 and the second rolling element support portion 59 as shown in FIGS. 4 (a) and 5, respectively, and have seven teeth (58a). Rolling for ⁇ 58g).
  • FIG. 6A and 6B are virtual views for explaining the operation of the swing plate 45, the second bevel gear 58, and the second rolling element group 60.
  • FIG. The second bevel gear 58 is cut at the position of the cutting line II-II, and the teeth (58a to 58g) and the rolling elements (60a to 60f) are arranged in a straight line with reference to the position of the rolling element 60a.
  • FIG. 6 is a virtual diagram viewed from above (see FIG. 4A and the arrow S4 in FIG. 5).
  • Reference numeral 59i indicates a curve indicating the positional relationship of the bottom of the second rolling element support portion 59 with respect to the teeth (58a to 58g) and the rolling elements (60a to 60f).
  • the bottom of the second rolling element support portion 59 presses the rolling elements (60a to 60f) held in the support grooves (59a to 59f) at equal intervals against the teeth (58a to 58g).
  • the swing plate 45, the rolling element support part 49, and the second rolling element support part 59 are moved to the first time when the support part 46b rotates halfway (180 ° rotation) around the first rotation center axis L1 together with the input shaft 42.
  • the support portion 46b is rotated halfway by swinging from the rear end position, which is the initial position, to the front end position in FIG. 4 (b) around the intersection O1 of the moving center axis and the second rotation center axis, FIG. It swings to the rear end position which is the initial position of (a). That is, the rolling element support 49 and the second rolling element support 59 swing back and forth once along the first rotation center axis L1 when the input shaft 42 rotates once.
  • the second rolling element support portion 59 When the input shaft 42 shown in FIG. 4A is rotated halfway (180 °), the second rolling element support portion 59 is moved from the rear end position, which is the initial position, to the front end position shown in FIG. 4B.
  • the rolling elements (60b to 60d) in the second rolling element group 60 receive a force directed forward (Fr direction) from the bottom 59i of the second rolling element support part 59. Since the second bevel gear 58 is fixed to the case 41, the rolling elements (60b to 60d) in FIG. 4 (a) pass through the second support grooves (59b to 59d) in FIG. 4 (a).
  • the second rolling element support portion 59 is pushed leftward (Le direction) by a half pitch of each tooth (58a to 58g).
  • the second rolling element support portion 59 moves from the rear end position to the front end position (initial stage) in FIG. 4A.
  • the rolling elements (60a, 60e, 60f) in the second rolling element group 60 receive a force toward the front (Fr direction) from the bottom 59i of the second rolling element support part 59.
  • the rolling elements (60a, 60e, 60f) in FIG. 4 (b) connect the second rolling element support part 59 in FIG. 4 (b) to the teeth (second teeth) via the second support grooves (60a, 60e, 60f). 58a-58g) is pushed further to the left (Le direction) by a half pitch.
  • the second rolling element support 59, the swing plate 45, and the rolling element support 49 are in the rotational direction of the input shaft 42 by a half pitch of each tooth (58a to 58g) with respect to the input shaft 42. On the other hand, it rotates relative to the opposite direction.
  • the rolling elements (60a to 60f) reciprocate back and forth once, whereby the second rolling element support 59, the swing plate 45, and the rolling element support 49 are connected to the input shaft 42.
  • the second bevel gear is rotated relative to the rotation direction of the input shaft 42 by one pitch of each tooth (58a to 58g).
  • the speed reducer 56 of the second embodiment sets the number of teeth of the bevel gear 48 of the first speed reduction mechanism 51 to n and the number of teeth of the second bevel gear 58 of the second speed reduction mechanism 52 to n + 1, Assuming that the moving plate 45 and the rolling element support 49 are output shafts, one rotation of the input shaft 42 is decelerated and transmitted as 1 / (n + 1) rotation of the output shaft (swing plate 45 and rolling element support 49).
  • the reduction gear has a reduction ratio n + 1. Since the second bevel gear 58 of the second embodiment has seven teeth, the second reduction mechanism 52 realizes a reduction mechanism with a reduction ratio of 7.
  • the first reduction mechanism 51 includes a rocking plate 45, an inclined bearing 46, a base plate 47, a bevel gear 48 having n teeth, a rolling element support portion 49, and a rolling element group 50.
  • 6 speed reduction mechanism is realized. Therefore, the rolling elements (50a to 50e) of the first speed reduction mechanism 51 have a force in the front-rear direction from the swinging plate 45 that has made one rotation of the input shaft and swung back and forth without rotating relative to the case 41. In response, the output shaft 43 is rotated 1 / n with respect to the input shaft 42 in the rotational direction of the input shaft.
  • the second speed reduction mechanism 52 moves the swing plate 45 and the rolling element support 49 to the case 41 and the input shaft 42 in the direction opposite to the rotation direction of the input shaft 1 / (n + 1).
  • the speed reducer 56 of the second embodiment has a configuration in which the first speed reduction mechanism 51 having the speed reduction ratio n and the second speed reduction mechanism 52 having the speed reduction ratio n + 1 are arranged in series. , N (n + 1), and a reduction gear having a large reduction ratio proportional to the number of teeth n of the bevel gear 48 and the number of teeth n + 1 of the second bevel gear 58 is obtained.
  • the second bevel gear 58 is formed in the second base plate 57 and the second support grooves (59a to 59f) are provided in the swing plate 45.
  • a second bevel gear 58 is provided on the surface of the swing plate 45, and a second rolling element support portion 59 having second support grooves (59a to 59f) facing the second bevel gear 58 is provided in the second It may be provided on the base plate 57.
  • the support portion 46b is a sliding bearing without providing the bearing body 46a composed of a rolling bearing, and the swing plate 45, the rolling element support portion 49, and the second rolling element support portion. 59 may be directly supported by the support portion 46b so as to be rotatable.
  • the swing plate 45 and the plurality of rolling elements are in the axial direction of the input shaft 42 and the output shaft 43, that is, the direction along the first rotation center axis L1. Since the size of the speed reducer 40 including the case 41 can be reduced in the radial direction while realizing a desired reduction ratio based on the number of teeth n, there is a margin in the radial direction of the speed reducer.
  • the speed reducer 40 can be installed in a device that does not have an arrangement space inside.
  • the second speed reduction mechanism 56 in addition to the first speed reducing mechanism 51, includes the rolling elements (60a to 60f) that swing in the direction along the first rotation center axis L1.
  • the speed reduction mechanism 52 in series on the front and back of the rocking plate 45, the number of teeth n of the bevel gear 48 and the number of teeth n + 1 of the second bevel gear 58 are not increased in the radial direction. A reduction gear with a large reduction ratio in proportion to is realized.

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Abstract

入力軸(４２)及び出力軸(４３)の径方向に小さく形成しつつ所望の減速比を実現した減速機の提供。入力軸(４２)の回転を出力軸(４３)に伝達する減速機構(４４)をケース(４１)に備えた減速機(４０)において、入力軸(４２)に設けられ、入力軸(４２)の第１回動中心軸線(Ｌ１)に対して傾斜した第２回動中心軸線(Ｌ２)回りに揺動板(４５)を回動可能に支持する傾斜軸受(４６)と、入力軸(４２に回動可能に配置された出力軸(４３)と一体のベースプレート(４７)と、揺動板(４５)またはベースプレート(４７)の一方に設けられた歯数ｎ≧３の傘歯車(４８)と、もう一方に設けられた、ｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ－１個の複数の支持溝を有する転動体支持部(４９)と、各支持溝に挿入され、複数の支持溝と同数以下でありｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ－１個の複数の転動体からなる転動体群(５０)と、を備えた。

Description

減速機
　本発明は、入力軸及び出力軸の径方向に小さく形成された減速機を提供するものである。
　特許文献１には、第１減速機構２０と第２減速機構３０によって構成された減速機構１０を有する可変バルブタイミング装置が開示されている。減速機構１０は、電動モーター３の出力軸４（減速機構１０の入力軸）の回転を減速してスプライン接続されたカムシャフト１（減速機構１０の出力軸）に伝達し、ハウジング５に固定されたスプロケット２に対してカムシャフト１を相対回転させる。
　具体的には、電動モーター３の出力軸４に一体化された第１入力軸２１（第１減速機構２０の入力軸）がハウジング５に対して相対回転すると、偏心軸部２２が出力軸４の回動中心軸周りに偏心回動する。偏心軸部２２が出力軸４の回動中心軸周りに１回偏心回転すると、複数のローラ２４が、それぞれ偏心軸部２２の球軸受１１からトルクを受けることにより、第１内歯車２３の歯２３ａ（仮に第１内歯車２３の歯数をｎａとする）に沿って転がる。複数のローラ２４は、歯２３ａの１歯分だけ転がりつつ、ポケット２５を介して保持器部２６を押し、保持器部２６に一体化された第１中間軸２７（第１減速機構２０の出力軸）を出力軸４の回動中心軸線周りに１／ｎａ回転させる。
　また、第１減速機構２０には、第１中間軸２７を第２入力軸３１とし、第２中間軸３７を出力軸とした第１減速機構２０と同様の構成を有する第２減速機構３０が連結される。第２減速機構３０においては、第２入力軸３１（第１中間軸２７）の偏心軸部３２が１回偏心回転すると、複数のローラ３４が、第２内歯車３３の歯３３ａ（仮に第２内歯車３３の歯数をｎｂとする）に沿って１歯分転がることにより、ポケット３５を介して保持器部３６の第２中間軸３７及び第２中間軸にスプライン結合されたカムシャフト１を１／ｎｂ回転させる。その結果、特許文献１の減速機構１０は、第１減速機構２０と第２減速機構３０を直列に連結することによってハウジング５及びスプロケット２に対する電動モーター３の出力軸４の一回転をカムシャフト１の１／ｎａ×１／ｎｂ回転に減速して伝達している。
特開２０１０－２４２５９５号
　特許文献１の第１内歯車２３の歯２３ａ及び第２内歯車３３の歯３３ａの凹凸は、共に第１及び第２内歯車（２３，３３）の半径方向に形成されているため、第１減速機構２０のローラ２４と、第２減速機構３０のローラ３４は、それぞれ歯２３ａ及び歯３３ａに沿って回転する際に前記半径方向の内向きまたは外向きに往復揺動する。そのため、特許文献１の減速機構１０においては、ローラ２４及び３４を半径方向に揺動させる空間を確保するためにハウジング５の径を大きく形成する必要があった。
　入力軸及び出力軸の径方向に大きく形成された減速機は、減速機の径方向に余裕のある配置空間を内側に持たない装置に当該減速機を配置出来ない点で問題がある。
　上記課題に鑑み、本願発明は、入力軸及び出力軸の径方向に小さく形成しつつ所望の減速比を実現した減速機を提供するものである。
　本願の減速機において、ケースと、前記ケースによって回動可能に支持された入力軸と、前記ケースによって回動可能に支持され、かつ前記入力軸と同軸かつ相対回動可能に配置された出力軸と、前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に伝達する減速機構と、有する減速機において、前記減速機構は、揺動板と、前記入力軸の外周の周方向に設けられ、前記入力軸の第１回動中心軸線に対して傾斜した第２回動中心軸線回りに前記揺動板を回動可能に支持する傾斜軸受と、前記揺動板の表面に対向した状態で前記入力軸と同軸に配置され、入力軸によって回動可能に支持され、かつ出力軸に一体化されたベースプレートと、第１回動中心軸線の軸方向に凸となるように前記揺動板の表面またはベースプレートのうち一方に設けられた３以上の歯数からなる歯数ｎの傘歯車と、前記揺動板の表面またはベースプレートのうち前記傘歯車を設けられていないもう一方に設けられた、ｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ－１個の複数の支持溝を有する転動体支持部と、前記複数の支持溝にそれぞれ挿入され、前記傘歯車と前記転動体支持部との間に挟持される、複数の前記支持溝と同数以下の個数でありｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ－１個の複数の転動体からなる転動体群と、を備えるように構成した。
　（作用）入力軸がケースに対して相対回転すると、傾斜した状態で傾斜軸受に回動可能に支持された揺動板は、ケースに対して相対回動せず、第１回動中心軸線と第２回動中心軸線との交点を中心に第１回動中心軸線の軸方向に往復揺動する。入力軸が１回転することで揺動板が第１回動中心軸線の軸方向に１回往復揺動すると、転動体支持部の複数の支持溝にそれぞれ保持された転動体は、第１回動中心軸線に沿って凹凸形状を有する傘歯車の歯に沿って転がりつつ、入力軸の径方向では無く軸方向に往復揺動する。複数の転動体は、それぞれ傘歯車の１歯分だけ転がりつつ、ベースプレートを押し、ベースプレートに一体化された出力軸を第１回動中心軸線周りに入力軸に対して相対的に１／ｎ回転させ、本願の減速機は、減速比ｎを実現する。
　つまり、入力軸及び径方向の径方向では無く軸方向に往復揺動する転動体が、減速比ｎの減速機を実現する。
　更に本願の減速機において、　前記減速機構は、第２の減速機構を有し、前記第２の減速機構は、前記ケースに固定され、前記揺動板の裏面に対向した状態で前記入力軸と同軸に配置され、かつ前記入力軸を回動可能に保持する第２のベースプレートと、第１回動中心軸線の軸方向に凸となるように前記揺動板の裏面または前記第２のベースプレートのうち一方に設けられた歯数ｎ＋１の第２の傘歯車と、前記揺動板の裏面または前記第２のベースプレートのうち前記第２の傘歯車を設けられていないもう一方に設けられた、ｎ＋１に対して１以外の公約数を有さない最大ｎ個の複数の第２の支持溝を有する第２の転動体支持部と、複数の前記第２の支持溝にそれぞれ挿入され、前記第２の傘歯車と前記第２の転動体支持部との間に挟持される、複数の前記支持溝と同数以下の個数でありｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ＋１個の複数の転動体からなる第２の転動体群と、を備えるようにした。
　（作用）入力軸がケースに対して相対回転すると、傾斜した状態で傾斜軸受に回動可能に支持された揺動板は、第１回動中心軸線と第２回動中心軸線との交点を中心に第１回動中心軸線の軸方向に往復揺動する。入力軸が１回転することで揺動板が第１回動中心軸線の軸方向に１回往復揺動すると、第２の支持溝にそれぞれ保持された第２の転動体は、第１回動中心軸線に沿って凹凸形状を有する傘歯車の歯に沿って転がりつつ、入力軸の径方向では無く軸方向に往復揺動する。第２のベースプレートがケースに固定されているため、複数の第２の転動体は、それぞれ第２の傘歯車の１歯分だけ転がりつつ、支持溝を介して揺動板を第２回動中心軸線回りに押し、揺動板をケースに対して相対的に１／（ｎ＋１）回転させる。その結果、本願の減速機は、揺動板の裏と表に一対の減速機構を直列に設け、ケースに対する入力軸の一回転を出力軸の１／ｎａ×１／ｎｂ回転に減速して伝達することにより、大減速比ｎ×（ｎ＋１）を実現する。
　つまり、入力軸及び径方向の径方向では無く軸方向に往復揺動する転動体が、大減速比ｎ×（ｎ＋１）となる減速機を実現する。
　更に本願の減速機において、前記複数の転動体をそれぞれ円錐台ころ形状または円錐ころ形状に形成した。
　（作用）揺動板、ベースプレート及び傘歯車の歯に対する転動体の接触面積が、大きくなるため、揺動板、ベースプレート、傘歯車の歯及び転動体に発生する面圧が低減され、減速機の剛性、寿命向上に寄与する。
　更に本願の減速機において、前記傾斜軸受を転がり軸受とした。
　（作用）傾斜軸受と揺動板との間に発生する摩擦力が低減される。
　更に本願の減速機において、前記揺動板と転動体支持部を一体とした。
　（作用）減速機に必要な機構部品の点数が削減される。
　本願の減速機によれば、複数の転動体が入力軸及び出力軸の軸方向に揺動するため、径方向に小さく形成されることに加え、歯数ｎに応じた所望の減速比が実現され、減速機の径方向に余裕のある配置空間を内側に持たない装置にも配置出来る。
　本願の減速機によれば、減速機を径方向に小さく形成しつつ、歯数ｎと歯数ｎ＋１に応じた所望の大減速比が実現される。
　本願の減速機によれば、摩耗の低減により、各転動体、傘歯部の歯、揺動板及びベースプレートの寿命が向上する。
　本願の減速機によれば、面圧の低減により、減速機の剛性と寿命が向上する。
　本願の減速機によれば、機構部品点数の削減により、原価低減が図れる。
（ａ）減速機の第１実施例に関する軸方向断面図。（ｂ）入力軸を１８０度回動させた際の減速機の軸方向断面図。 ベースプレート上の転動体群の配置に関する説明図。 （ａ）初期位置における転動体群及び傘歯車の各歯の配置説明図。（ｂ）入力軸を１８０度回動させた際の転動体群及び傘歯車の各歯の配置説明図。 （ａ）減速機の第２実施例に関する軸方向断面図。（ｂ）入力軸を１８０度回動させた際の減速機の軸方向断面図。 第２ベースプレート上の第２の転動体群の配置に関する説明図。 （ａ）初期位置における第２の転動体群及び傘歯車の各歯の配置説明図。（ｂ）入力軸を１８０度回動させた際の第２の転動体群及び傘歯車の各歯の配置説明図。
　図１から図３により第１実施例の減速機の構成と動作を説明する。図１から図６においては、それぞれ減速機の前方をＦｒ、後方をＲｅ、上方をＵｐ、下方をＬｗとして説明する。
　図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す通り、第１実施例の減速機４０は、ケース４１、入力軸４２、出力軸４３及び減速機構４４を有する。
　図１（ａ）に示す通り、ケース４１は、ケース本体４１ａ、入力軸支持部４１ｂ、裏蓋４１ｃ及び複数の雄ねじ４１ｄを有する。ケース本体４１ａは、円筒部４１ｅの前端に前板４１ｆを一体に備え、後端の外周にフランジ部４１ｇを有する。前板４１ｆの中央には円孔４１ｈが設けられる。また、入力軸支持部４１ｂは、中央に円孔４１ｉを備えた板状部材であり、複数の雄ねじ４１ｄによって前板４１ｆの内側に固定される。裏蓋４１ｃは、円板状に形成され、中央に円孔４１ｊを有する。また裏蓋４１ｃは、後述する入力軸４２、出力軸４３及び減速機構４４をケース本体４１ａの内側に収納した状態でフランジ部４１ｇに複数の雄ねじ４１ｋで固定される。また、円筒部４１ｅ、円孔４１ｉ、円孔４１ｈ及び円孔４１ｊは、それぞれ後述する入力軸４２の第１回動中心軸線Ｌ１と同軸に配置される。
　入力軸４２は、第１回動中心軸線Ｌ１に沿って前方から順番に第１軸部４２ａ、第２軸部４２ｂ、傾斜軸受４６及び第３軸部４２ｃを一体化した形状を有する。入力軸４２の中央には、貫通円孔４２ｄが設けられ、円筒形の第１軸部４２ａの外周または貫通円孔４２ｄの内側には、図示しない駆動源（電磁クラッチ機構やモーター等）の駆動軸が前方から固定される。第２軸部４２ｂは、第１軸部より外径の大きな円筒形状に形成され、第３軸部４２ｃは、第１軸部より外径の小さな円筒形状に径瀬される。入力軸４２は、転がり軸受４２ｅ（球軸受やころ軸受け等）によってケース４１の入力軸支持部４１ｂの円孔４１ｉ内に第１回動中心軸線Ｌ１を中心として回動可能に保持される。
　図１（ａ）に示す通り、傾斜軸受４６は、軸受本体４６ａと、支持部４６ｂによって構成される。支持部４６ｂは、第１回動中心軸線Ｌ１に対して角度θ傾斜した第２回動中心軸線Ｌ２を中心とする円筒形状を有し、外周に転がり軸受である軸受本体４６ａを固定される。
　また、減速機構４４は、揺動板４５、傾斜軸受４６、ベースプレート４７、傘歯車４８、転動体支持部４９及び転動体群５０を有する。
　図１（ａ）に示すベースプレート４７は、円板形状に形成され、中央に円孔４７ａを有する。また、ベースプレート４７には、出力軸４３が固定される。出力軸４３は、円板部４３ａの後面に円筒部４３ｂを同軸に一体化した形状を有し、それぞれの中央には、円孔４３ｃが設けられる。円孔４３ｃ及び円孔４７ａは、それぞれ入力軸４２の第３軸部４２ｃの外径よりも大きな内径を有する。また、出力軸４３は、ベースプレート４７と同軸になるように複数の雄ねじ４３ｄ（図１においては、一部を省略している）によって円板部４３ａをベースプレート４７の後面４７ｃにネジ止めされる。ベースプレート４７と出力軸４３は、共に入力軸４２の第１回動中心軸線Ｌ１と同軸に配置され、かつ転がり軸受４７ｂを介して入力軸４２の第３軸部４２ｃに回動可能に支持される。更に出力軸４３の円板部４３ａは、転がり軸受４３ｅを介してケース４１のフランジ部４１ｇの内側に回動可能に保持される。
　尚、図２は、ベースプレート４７と転動体群５０のみを前方から後方に向けて見た（図１（ａ）の矢視Ｓ１方向を参照）仮想図を示す。ベースプレート４７の前面には、３以上の歯数からなる歯数ｎ（第１実施例では、一例として歯数を６としているが、歯数は６に限られない）の傘歯車４８が設けられる。符号４８ａ～４８ｆは、前方に向けて凸形状を有する傘歯車４８の６つの歯を示す。
　図１（ａ）に示す揺動板４５は、金属や樹脂等で円板形状に形成され、表面（後面）４５ａに円板形状の転動体支持部４９を設けられ、裏面（前面）４５ｂに円板形状の軸受保持部４５ｃを設けられる。揺動板４５は、傾斜軸受４６の軸受本体４６ａの外径と同じ内径の円孔４５ｄを中央に備える。揺動板４５は、軸受本体４６ａを円孔４５ｄに嵌め合わされ、入力軸４２の傾斜軸受４６によって第２回動中心軸線Ｌ２周りに回動可能に支持される。
　また、転動体支持部４９及び軸受保持部４５ｃは、それぞれ円孔４５ｄよりも内径が小さく、円孔４５ｄと同軸となる円孔４９ｆ及び円孔４５ｅを有し、各外周を揺動板４５の外周と面一にした状態で揺動板４５の表裏に一体化されることによって軸受本体４６ａを挟持することにより、揺動板４５を軸受本体４６ａに対して第２回動中心軸線Ｌ２方向に抜け止めする。尚、転動体支持部４９及び軸受保持部４５ｃは、本実施例のように別部材として形成されて揺動板４５に接着等で一体化される他、揺動板４５とともに一体成形されても良い。尚、第１実施例の減速機４０においては、転がり軸受からなる軸受本体４６ａを設けずに支持部４６ｂを滑り軸受とし、揺動板４５及び転動体支持部４９を直接支持部４６ｂに回動可能に支持させても良い。
　転動体支持部４９は、第２回動中心軸線Ｌ２に沿って後方に凹凸を形成する複数の支持溝（４９ａ～４９ｅ）と、転動体が転動体支持部４９の半径方向外側に抜けないようにする抜止用の突起４９ｇを有する。複数の支持溝は、円孔４９ｆの中心から放射方向に伸びかつ周方向に等間隔で形成され、かつ傘歯車４８の歯数ｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ－１個形成される。第１実施例では、一例として５本の支持溝（４９ａ～４９ｅ）を転動体支持部４９に設けている。
　５つの転動体支持溝（４９ａ～４９ｅ）には、それぞれ図２の二点鎖線部分に示す複数の転動体（５０ａ～５０ｅ）が挿入され、かつ保持されている。複数の転動体（５０ａ～５０ｅ）は、それぞれ本実施例のような円錐台ころ形状または円錐ころ形状に形成され、転動体群５０を構成する。また、複数の転動体（５０ａ～５０ｅ）は、複数の支持溝（４９ａ～４９ｅ）と同数以下の個数であり、かつｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ－１個設けられる。第１実施例においては、図２に示すように一例として支持溝（４９ａ～４９ｅ）と同数の５つの転動体（５０ａ～５０ｅ）を設けている。転動体（５０ａ～５０ｅ）は、それぞれ図１（ａ）及び図２に示す通り、傘歯車４８と、転動体支持部４９との間に挟持され、６つの歯（４８ａ～４８ｆ）に対して転動する。
　尚、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、揺動板４５、傘歯車４８及び転動体群５０の動作を説明するための仮想図であり、図２の傘歯車４８を切断線Ｉ－Ｉの位置で切断し、転動体５０ａの位置を基準として直線状に歯（４８ａ～４８ｆ）と転動体（５０ａ～５０ｅ）を直線状に並べたものと仮定して上方から見た（図１（ａ）及び図２の矢視Ｓ２を参照）仮想図である。符号４９ｈは、歯（４８ａ～４８ｆ）及び転動体（５０ａ～５０ｅ）に対する転動体支持部４９の底部の位置関係を示す曲線を示す。転動体支持部４９の底部は、等間隔で支持溝（４９ａ～４９ｅ）に保持された転動体（５０ａ～５０ｅ）を歯（４８ａ～４８ｆ）に押し付ける。
　次に図１から図３により、第１実施例の減速機４０の動作を説明する。図１（ａ）に示す入力軸４２が回動すると、傾斜軸受４６の第２回動中心軸線Ｌ２及びこの軸線Ｌ２に平行な支持部４６ｂは、第１回動中心軸線Ｌ１に対して角度θを保ったまま第１回動中心軸線Ｌ１の周りを回動する。揺動板４５及び転動体支持部４９は、転がり軸受である軸受本体４６ａを介して支持部４６ｂに対して相対回動可能に取り付けられている。従って、揺動板４５及び転動体支持部４９は、支持部４６ｂが第１回動中心軸線Ｌ１周りに回動してもケース４１に対して相対回動せず、第１回動中心軸線及び第２回動中心軸線の交点Ｏ１を中心として第１回動中心軸線Ｌ１に沿って往復揺動する。
　具体的には、図１（ａ）に示す入力軸４２が１８０度回転すると、初期位置において揺動の最後端に配置された揺動板４５及び転動体支持部４９は、交点Ｏ１を中心としてＤ１の方向、つまり後方から前方に揺動して図１（ｂ）の揺動の最前端まで移動する。更に図１（ｂ）に示す入力軸４２が１８０度回転すると、揺動板４５及び転動体支持部４９は、交点Ｏ１を中心としてＤ２の方向、つまり揺動の最前端から最後端に揺動して図１（ａ）の初期位置に戻る。即ち、第１実施例の揺動板４５及び転動体支持部４９は、入力軸１回転につき前後に一往復揺動する。
　その際、図３（ａ）の転動体（５０ａ～５０ｅ）は、図３（ａ）の正弦波曲線形状を保ちつつ右方向に移動するような動作をする転動体支持部４９の底部４９ｈによって歯（４８ａ～４８ｆ）に押圧される。図３（ａ）において、転動体５０ａは、初期位置において揺動の最後端に位置し、転動体５０ｃは、初期位置において揺動の最前端に位置する。入力軸４２が１８０度、つまり半回転すると、底部４９ｈは、正弦波曲線形状の半位相分だけ右方向に移動し、転動体（５０ｂ、５０ｃ）を後方（Ｒｅ方向）に押圧し、転動体５０ｃは、図３（ａ）に示す揺動の最前端の位置から図３（ｂ）に示す最後端位置まで移動する。その際、図３（ａ）の転動体（５０ｂ、５０ｃ）は、それぞれ歯（４８ｂ、４８ｃ）を左側から右方向（Ｒｅ方向）に押圧することにより、図３（ｂ）に示すように各歯（４８ａ～４８ｆ）を各歯の半ピッチ分だけ右側に移動させる。その結果、入力軸４２を半回転させると、傘歯車４８に一体化された出力軸４３は、各歯（４８ａ～４８ｆ）の半ピッチ分だけ入力軸４２に対して相対回転する。
　また図３（ｂ）の状態において入力軸４２が更に１８０度、つまり半回転すると、底部４９ｈは、更に正弦波曲線形状の半位相分だけ右方向に移動し、転動体（５０ｄ、５０ｅ、５０ａ）を後方（Ｒｅ方向）に押圧し、転動体５０ａは、図３（ｂ）に示す揺動の最前端の位置から図３（ａ）に示す最後端位置（初期位置）まで戻る。その際、転動体（５０ｄ、５０ｅ、５０ａ）は、それぞれ歯（４８ｄ、４８ｅ、４８ｆ）を左側から右方向（Ｒｅ方向）に押圧することにより、傘歯車４８を更に各歯（４８ａ～４８ｆ）の半ピッチ分だけ入力軸４２に対して相対回転させる。
　入力軸４２が一回転すると、転動体（５０ａ～５０ｅ）が歯（４８ａ～４８ｆ）に沿って入力軸４２と同方向に回転しつつ、それぞれ前後に一往復する。その結果、転動体（５０ａ～５０ｅ）は、出力軸４３を入力軸４２に対し、入力軸４２の回転方向に各歯（４８ａ～４８ｆ）の１ピッチ分だけ相対回動させる。つまり、第１実施例の減速機４０は、傘歯車の歯数をｎとすると、入力軸４２の１回転を出力軸の１／ｎ回転に減速して伝達することにより、減速比ｎを実現する。本実施例の傘歯車４８は、歯数６であるため、減速機４０は、減速比６を実現する。
　尚、第１実施例の減速機４０においては、傘歯車４８をベースプレート４７に形成するとともに支持溝（４９ａ～４９ｅ）を揺動板４５に設けたが、逆に傘歯車４８を揺動板４５の表面に設け、傘歯車に対向する支持溝（４９ａ～４９ｅ）を有する転動体支持部４９をベースプレートに設けても良い。
　次に図４から図６により第２実施例の減速機の構成と動作を説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す第２実施例の減速機５６は、減速機構４４に第２の減速機構５２を設け、ケース４１の入力軸支持部４１ｂを第２のベースプレート５７に変更し、揺動板４５の軸受保持部４５ｃを第２の転動体支持部５９に変更した他、第１実施例の減速機４０と共通の構成を有する。
　具体的には、第２実施例の減速機５６は、第１実施例の揺動板４５、傾斜軸受４６、ベースプレート４７、傘歯車４８、転動体支持部４９及び転動体群５０によって揺動板４５の表面４５ａ側に構成される第１の減速機構５１に加え、更に揺動板４５の裏面４５ｂ側に図４（ａ）に示す第２の減速機構５２を追加し、第１及び第２の減速機構（５１，５２）を直列に並べた減速機構４４’を構成したものである。
　図４（ａ）に示す第２の減速機構５２は、揺動板４５、傾斜軸受４６、第２のベースプレート５７、第２の傘歯車５８、第２の転動体支持部５９及び第２の転動体群６０を有する。
　図４（ａ）に示すように第２実施例のケース４１の前板４１ｆの内側には、第１実施例の入力軸支持部４１ｂではなく、第２のベースプレート５７が固定される。第２のベースプレート５７は、円板形状に形成され、中央に円孔５７ａを有し、複数の雄ねじ４１ｄによって前板４１ｆに固定される。その際、円孔５７ａは、ケース４１の円孔４１ｈと同軸に配置される。入力軸４２は、転がり軸受４２ｅ（球軸受やころ軸受け等）によってケース４１に固定された第２のベースプレート５７の円孔５７ａ内に第１回動中心軸線Ｌ１を中心として回動可能に保持される。
　尚、図５は、第２のベースプレート５７と第２の転動体群６０のみを後方から前方に向けて見た（図４（ａ）の矢視Ｓ３方向を参照）仮想図を示す。第２のベースプレート５７の後面には、３以上の歯数からなる歯数ｎ＋１（ｎは、第１の減速機構５１の傘歯車４８の歯数）の第２の傘歯車５８が設けられる。尚、第２実施例では、一例として傘歯車４８の歯数を６としたことに基づいて第２の傘歯車５８の歯数を７としているが、歯数は７に限られない。符号５８ａ～５８ｇは、後方に向けて凸形状を有する第２の傘歯車５８の７つの歯を示す。
　図４（ａ）に示すように第２実施例の揺動板４５の裏面（前面）４５ｂには、第１実施例の軸受保持部４５ｃではなく、図４（ａ）に示す円板形状の第２の転動体支持部５９が設けられる。第２の転動体支持部５９は、揺動板４５と同様に金属や樹脂等で形成される。第２の転動体支持部５９は、本実施例のように別部材として形成されて揺動板４５に接着等で一体化される他、揺動板４５とともに一体成形されても良い。また、第２の転動体支持部５９の中央には、揺動板４５の円孔４５ｄよりも内径が小さく、円孔４５ｄと同軸となる円孔５９ｇが設けられる。転動体支持部４９及び第２の転動体支持部５９は、各外周を揺動板４５の外周と面一にした状態で揺動板４５の表裏に一体化されることによって軸受本体４６ａを挟持することにより、揺動板４５を軸受本体４６ａに対して第２回動中心軸線Ｌ２方向に抜け止めする。
　第２の転動体支持部５９は、第１回動中心軸線Ｌ１に対して傾斜する傾斜軸受４６の第２回動中心軸線Ｌ２に沿って後方に凹凸を形成する複数の支持溝（５９ａ～５９ｆ）と、転動体が転動体支持部４９の半径方向外側に抜けないようにする抜止用の突起５９ｈを有する。複数の支持溝は、円孔５９ｇの中心から放射方向に伸び、かつ周方向に等間隔で形成され、かつ第２の傘歯車５８の歯数ｎ＋１に対して１以外の公約数を有さない最大ｎ個形成される。第１実施例では、一例として６本の支持溝（５９ａ～５９ｆ）を第２の転動体支持部５９に設けている。
　６つの転動体支持溝（５９ａ～５９ｆ）には、それぞれ図５の二点鎖線部分に示す複数の転動体（６０ａ～６０ｆ）が挿入され、かつ保持されている。複数の転動体（６０ａ～６０ｆ）は、それぞれ本実施例のような円錐台ころ形状または円錐ころ形状に形成され、第２の転動体群６０を構成する。また、複数の転動体（６０ａ～６０ｆ）は、複数の支持溝（５９ａ～５９ｆ）と同数以下の個数であり、かつｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ個設けられる。第２実施例においては、図４に示すように一例として支持溝（５９ａ～５９ｆ）と同数の６つの転動体（６０ａ～６０ｆ）を設けている。転動体（６０ａ～６０ｆ）は、それぞれ図４（ａ）及び図５に示す通り、第２の傘歯車５８と、第２の転動体支持部５９との間に挟持され、７つの歯（５８ａ～５８ｇ）に対して転動する。
　尚、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、揺動板４５、第２の傘歯車５８及び第２の転動体群６０の動作を説明するための仮想図であり、図４の第２の傘歯車５８を切断線II－IIの位置で切断し、転動体６０ａの位置を基準として直線状に歯（５８ａ～５８ｇ）と転動体（６０ａ～６０ｆ）を直線状に並べたものと仮定して上方から見た（図４（ａ）及び図５の矢視Ｓ４を参照）仮想図である。符号５９ｉは、歯（５８ａ～５８ｇ）及び転動体（６０ａ～６０ｆ）に対する第２の転動体支持部５９の底部の位置関係を示す曲線を示す。第２の転動体支持部５９の底部は、等間隔で支持溝（５９ａ～５９ｆ）に保持された転動体（６０ａ～６０ｆ）を歯（５８ａ～５８ｇ）に押し付ける。
　次に図４から図６により、第４実施例の減速機５６の動作を説明する。図４（ａ）に示す入力軸４２が回動すると、傾斜軸受４６の第２回動中心軸線Ｌ２及びこの軸線Ｌ２に平行な支持部４６ｂは、第１回動中心軸線Ｌ１に対して角度θを保ったまま第１回動中心軸線Ｌ１の周りを回動する。揺動板４５、転動体支持部４９及び第２の転動体支持部５９は、転がり軸受である軸受本体４６ａを介して支持部４６ｂに対して相対回動可能に取り付けられる。揺動板４５、転動体支持部４９及び第２の転動体支持部５９は、支持部４６ｂが入力軸４２と共に第１回動中心軸線Ｌ１周りに半回転（１８０°回転）すると、第１回動中心軸線及び第２回動中心軸線の交点Ｏ１を中心として初期位置である後端部位置から図４（ｂ）の前端部位置まで揺動し、更に支持部４６ｂが半回転すると、図４（ａ）の初期位置である後端部位置まで揺動する。即ち、転動体支持部４９及び第２の転動体支持部５９は、入力軸４２が１回転すると、第１回動中心軸線Ｌ１に沿って１回往復揺動する。
　図４（ａ）に示す入力軸４２が半回転（１８０°回転）することにより、第２の転動体支持部５９が初期位置である後端部位置から図４（ｂ）の前端部位置まで揺動すると、第２の転動体群６０のうち転動体（６０ｂ～６０ｄ）は、第２の転動体支持部５９の底部５９ｉから前方（Ｆｒ方向）に向けた力を受ける。第２の傘歯車５８は、ケース４１に固定されているため、図４（ａ）の転動体（６０ｂ～６０ｄ）は、第２の支持溝（５９ｂ～５９ｄ）を介して図４（ａ）の第２の転動体支持部５９を各歯（５８ａ～５８ｇ）の半ピッチ分だけ左方向（Ｌｅ方向）に押す。その結果、入力軸４２を半回転させると、一体化された第２のベースプレート５７、揺動板４５及び転動体支持部４９は、入力軸４２に対し、各歯（５８ａ～５８ｇ）の半ピッチ分だけ入力軸４２の回転方向に対して逆向きに相対回転する。
　また、図４（ｂ）に示す入力軸４２が更に半回転（１８０°回転）することにより、第２の転動体支持部５９が後端部位置から図４（ａ）の前端部位置（初期位置）まで戻ると、第２の転動体群６０のうち転動体（６０ａ、６０ｅ、６０ｆ）は、第２の転動体支持部５９の底部５９ｉから前方（Ｆｒ方向）に向けた力を受ける。図４（ｂ）の転動体（６０ａ、６０ｅ、６０ｆ）は、第２の支持溝（６０ａ、６０ｅ、６０ｆ）を介して図４（ｂ）の第２の転動体支持部５９を各歯（５８ａ～５８ｇ）の半ピッチ分だけ更に左方向（Ｌｅ方向）に押す。その結果、第２の転動体支持部５９、揺動板４５及び転動体支持部４９は、入力軸４２に対して、各歯（５８ａ～５８ｇ）の半ピッチ分だけ入力軸４２の回転方向に対して更に逆向きに相対回転する。
　つまり、入力軸４２が一回転すると、転動体（６０ａ～６０ｆ）がそれぞれ前後に一往復することにより、第２の転動体支持部５９、揺動板４５及び転動体支持部４９を入力軸４２に対して第２の傘歯車の各歯（５８ａ～５８ｇ）の１ピッチ分だけ、入力軸４２の回転方向に対して逆向きに相対回動させる。つまり、第２実施例の減速機５６は、第１の減速機構５１の傘歯車４８の歯数をｎとし、第２の減速機構５２の第２の傘歯車５８の歯数をｎ＋１とし、揺動板４５及び転動体支持部４９を出力軸と仮定すると、入力軸４２の１回転を出力軸（揺動板４５及び転動体支持部４９）の１／（ｎ＋１）回転として減速して伝達する減速比ｎ＋１の減速機となる。第２実施例の第２の傘歯車５８は、歯数７であるため、第２の減速機構５２は、減速比７の減速機構を実現する。
　尚、第１の減速機構５１は、第１実施例と同様に揺動板４５、傾斜軸受４６、ベースプレート４７、歯数ｎの傘歯車４８、転動体支持部４９及び転動体群５０によって減速比６の減速機構を実現する。従って、第１の減速機構５１の転動体（５０ａ～５０ｅ）は、入力軸が１回転し、ケース４１に対して相対回動することなく一往復揺動した揺動板４５から前後方向の力を受けた場合、出力軸４３を入力軸４２に対し、入力軸の回転方向に１／ｎ回転させる。しかし、第２実施例においては、第２の減速機構５２が揺動板４５及び転動体支持部４９をケース４１及び入力軸４２に対し、入力軸の回転方向と逆向きに１／（ｎ＋１）回転させるため、第１の減速機構５１の歯（４８ａ～４８ｆ）に対する転動体（５０ａ～５０ｅ）の転動距離を減じさせる。その結果、第２実施例の減速機５６は、減速比ｎの第１の減速機構５１と減速比ｎ＋１の第２の減速機構５２を直列して配置した構成となり、減速機５６の減速比は、ｎ（ｎ＋１）となり、傘歯車４８の歯数ｎと第２の傘歯車５８の歯数ｎ＋１に比例した大減速比を有する減速機となる。
　尚、第２実施例の減速機５６においては、第２の傘歯車５８を第２のベースプレート５７に形成するとともに第２の支持溝（５９ａ～５９ｆ）を揺動板４５に設けたが、逆に第２の傘歯車５８を揺動板４５の表面に設け、第２の傘歯車５８に対向する第２の支持溝（５９ａ～５９ｆ）を有する第２の転動体支持部５９を第２のベースプレート５７に設けても良い。また、第２実施例の減速機５６においては、転がり軸受からなる軸受本体４６ａを設けずに支持部４６ｂを滑り軸受とし、揺動板４５、転動体支持部４９及び第２の転動体支持部５９を直接支持部４６ｂに回動可能に支持させても良い。
　第１実施例の減速機４０によれば、揺動板４５及び複数の転動体（５０ａ～５０ｅ）が入力軸４２及び出力軸４３の軸方向、つまり第１回動中心軸線Ｌ１に沿った方向に揺動するため、歯数ｎに基づいた所望の減速比を実現しつつ、ケース４１を含めた減速機４０の大きさを径方向に小さく形成出来るため、減速機の径方向に余裕のある配置空間を内側に持たない装置に減速機４０を設置出来る。
　また、第２実施例の減速機５６によれば、第１の減速機構５１に加え、第１回動中心軸線Ｌ１に沿った方向に揺動する転動体（６０ａ～６０ｆ）を有する第２の減速機構５２を揺動板４５の表裏に直列的に設けたことにより、減速機の大きさを径方向に拡大することなく傘歯車４８の歯数ｎと第２の傘歯車５８の歯数ｎ＋１に比例した大減速比の減速機が実現される。
４０　　　　　　　　減速機
４１　　　　　　　　ケース
４２　　　　　　　　入力軸
４３　　　　　　　　出力軸
４４、４４’　　　　減速機構
４５　　　　　　　　揺動板
４５ａ　　　　　　　揺動板の表面
４５ｂ　　　　　　　揺動板の裏面
４６　　　　　　　　傾斜軸受
４７　　　　　　　　ベースプレート
４８　　　　　　　　傘歯車
４９　　　　　　　　転動体支持部
４９ａ～４９ｅ　　　支持溝
５０　　　　　　　　転動体群
５０ａ～５０ｅ　　　転動体
５１　　　　　　　　第１の減速機構
５２　　　　　　　　第２の減速機構
５６　　　　　　　　減速機
５７　　　　　　　　第２のベースプレート
５８　　　　　　　　第２の傘歯車
５９　　　　　　　　第２の転動体支持部
５９ａ～５９ｆ　　　第２の支持溝
６０　　　　　　　　第２の転動体群
６０ａ～６０ｆ　　　転動体
Ｌ１　　　　　　　　第１回動中心軸線
Ｌ２　　　　　　　　第２回動中心軸線
 
 

Claims (5)

  1. 　ケースと、
    　前記ケースによって回動可能に支持された入力軸と、
    　前記ケースによって回動可能に支持され、かつ前記入力軸と同軸かつ相対回動可能に配置された出力軸と、
    　前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に伝達する減速機構と、
    を有する減速機において、
    　前記減速機構は、
    　揺動板と、
    　前記入力軸の外周の周方向に設けられ、前記入力軸の第１回動中心軸線に対して傾斜した第２回動中心軸線回りに前記揺動板を回動可能に支持する傾斜軸受と、
    　前記揺動板の表面に対向した状態で前記入力軸と同軸に配置され、入力軸によって回動可能に支持され、かつ出力軸に一体化されたベースプレートと、
    　第１回動中心軸線の軸方向に凸となるように前記揺動板の表面またはベースプレートのうち一方に設けられた３以上の歯数からなる歯数ｎの傘歯車と、
    　前記揺動板の表面またはベースプレートのうち前記傘歯車を設けられていないもう一方に設けられた、ｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ－１個の複数の支持溝を有する転動体支持部と、
    　前記複数の支持溝にそれぞれ挿入され、前記傘歯車と前記転動体支持部との間に挟持される、複数の前記支持溝と同数以下の個数でありｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ－１個の複数の転動体からなる転動体群と、
    　を備えたことを特徴とする、減速機。
  2. 　前記減速機構は、第２の減速機構を有し、
    　前記第２の減速機構は、
    　前記ケースに固定され、前記揺動板の裏面に対向した状態で前記入力軸と同軸に配置され、かつ前記入力軸を回動可能に保持する第２のベースプレートと、
    　第１回動中心軸線の軸方向に凸となるように前記揺動板の裏面または前記第２のベースプレートのうち一方に設けられた歯数ｎ＋１の第２の傘歯車と、
    　前記揺動板の裏面または前記第２のベースプレートのうち前記第２の傘歯車を設けられていないもう一方に設けられた、ｎ＋１に対して１以外の公約数を有さない最大ｎ個の複数の第２の支持溝を有する第２の転動体支持部と、
    　複数の前記第２の支持溝にそれぞれ挿入され、前記第２の傘歯車と前記第２の転動体支持部との間に挟持される、複数の前記支持溝と同数以下の個数でありｎに対して１以外の公約数を有さない最大ｎ＋１個の複数の転動体からなる第２の転動体群と、
    　を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の減速機。
  3. 　前記複数の転動体は、それぞれ円錐台ころ形状または円錐ころ形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の減速機
  4. 　前記傾斜軸受が転がり軸受であることを特徴とする、請求項１または２に記載の減速機。
  5. 　前記揺動板と転動体支持部が一体である、請求項１または２に記載の減速機。
     
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