WO2019044812A1

WO2019044812A1 - 減速装置

Info

Publication number: WO2019044812A1
Application number: PCT/JP2018/031722
Authority: WO
Inventors: 泰介井木
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2019-03-07

Abstract

第１のボール係合溝が形成された入力板部を有する入力側回転部材と、第２のボール係合溝が形成された出力板部を有する出力側回転部材と、軸方向に対向する入力板部および出力板部の両ボール係合溝に係合する複数のボールと、ボールを半径方向に移動可能に保持する複数のポケットを有する保持器とを備える。保持器が回転軸に対して回転不能に設けられ、両ボール係合溝に係合するボールを介して入力側回転部材の回転が減速されて出力側回転部材に伝達される。保持器のポケットの軸方向両端部側に、第２のボール係合溝に係合することによるボールの径方向移動を許容するとともにボール抜けを規制する幅狭部を設けた。

Description

減速装置

　本発明は減速装置に関する。

　ボール係合溝を備えた入力側の第１の円板と、ボール係合溝を備えた出力側の第２の円板と、ボール係合溝に係合する複数のボールと、第１の円板と第２の円板との間に介在し、ボールを保持する保持器を備えた減速機は既に提案されている（例えば、特許文献１、２）。この形式の減速機は、小型で大きな減速比が得られるなどの点で優れている。

　特許文献１に提案された減速機は、平面の第１の基準円を一定のピッチで交錯する曲がりくねった第１の溝と前記平面の第２の基準円を一定のピッチで交錯する曲がりくねった第２の溝をそれぞれ備えた第１、第２の円板と、前記第１の円板と前記第２の円板は、第１、第２の保持器により、それぞれ保持された第１、第２の転動体を介して対向し、前記第１の保持器は固定され、前記第２の保持器は回転自在に支持されている。この減速機は、差動式であるため、大きな減速比を得ることができ、かつ小型の減速機が可能であると記載されている。

　特許文献２に提案された減速機は、ボールと係合し回転軸から一定距離偏心した円形のカム溝を有する駆動カムと、ボールと係合する花びら状のカム溝を備えた従動カムと、ボールを半径方向に移動可能に保持する溝部を有する保持器とを具備し、保持器を間に挟んで、その両側に駆動カムと従動カムとをそれぞれのカム溝を備えた面を対向させて、同一軸線周りに回転可能に連結し、ボールの動作を介して駆動カムの回転を減速して従動カムに伝達する。この減速装置は、小型で、比較的簡易な加工により低コストで製作され、減速機比６程度を得ることが可能であると記載されている。

特開昭６０－１６８９５４号公報特開平５－２０３００９号公報

近年、使用用途によっては、減速機の高い回転精度や振動抑制などが望まれる。これに対して、減速機の入力側と出力側との間の回転運動の不等速性や、これに伴う、出力側の回転速度変動、振動発生などの高次元の問題に着目し、対応が必要であるという考えに至った。ところが、特許文献１、２に記載された減速機は、小型で大きな減速比が得られるなどの面では優れたものとされるが、上記のような入力側と出力側との間の回転運動の不等速性や、これに伴う、出力側の回転速度変動、振動発生の問題については着目されてなく、また、その他の文献でも、これまでに具体的な提案はなく、これに着目したのが本発明である。

　本発明は、上記の問題に鑑み、小型で高い減速比が得られ、かつ、出力側の回転速度変動や振動の抑制を可能にし、しかも組み立て作業時等においてボールに保持器からの落下を有効に防止できて組み立て作業性に優れた減速装置を提供することを目的とする。また、ボールと保持器との接触応力を低減できて耐久性に優れた減速装置を提供することを目的とする。

　本発明の第１の減速装置は、第１のボール係合溝が形成された入力板部を有する入力側回転部材と、この入力側回転部材の回転軸と同軸に配置され、第２のボール係合溝が形成された出力板部を有する出力側回転部材と、軸方向に対向する前記入力板部および前記出力板部の両ボール係合溝に係合する複数のボールと、このボールを半径方向に移動可能に保持する複数のポケットを有する保持器とを備え、前記保持器が前記回転軸に対して回転不能に設けられ、前記両ボール係合溝に係合する前記ボールを介して前記入力側回転部材の回転が減速されて前記出力側回転部材に伝達される減速装置において、前記第２のボール係合溝の軌道中心線が波状曲線で形成され、前記減速機の減速比をｉとしたとき、前記波状曲線は、前記入力側回転部材の任意の回転角（θ）において、前記出力側回転部材が回転角（ｉθ）の状態で、前記第１のボール係合溝に係合した前記ボールが前記第２のボール係合溝に係合する形状であり、かつ、前記保持器のポケットの軸方向両端部側に、第２のボール係合溝に係合することによるボールの径方向移動を許容するとともにボール抜けを規制する幅狭部を設けたものである。

　本発明によれば、常時、入力側と出力側とが常時同期回転する。しかも、このように構成するには、溝形状を決定すればよく、構成上複雑化を招くことはない。また、保持器のポケットの軸方向両端部側にボール抜けを規制する幅狭部を設けたので、保持器のポケットにボールを組み込まれれば、ボールのポケットからの抜けを有効に防止することができる。

　前記保持器は、第１・第２部材の重ね合わせ体を備え、各第１・第２部材には、第１・第２部材が重ね合された際に前記ポケットを構成する孔部を設け、第１部材の孔部に入力板部側の幅狭部を構成するための、第１凹曲面を有し、第２部材の孔部に出力板部側の幅狭部を構成するための、第２凹曲面を有し、各ポケットに挿入されるボールを前記第１・第２部材間に介在させた状態で、重ね合わせ体を形成することによって、各ポケットにボールが隙間を有した状態で嵌入されているのが好ましい。

　このように構成すれば、ポケットに挿入されるボールを前記第１・第２部材間に介在させた状態で、重ね合わせ体を形成することによって、ボールがポケットに組み込まれた保持器を簡単に構成できる。しかも、入力板部側の幅狭部を、第１部材の第１凹曲面にて構成でき、出力板部側の幅狭部を第２部材の第２凹曲面にて構成できるので、ボールをポケットに安定して格納することができ、第２のボール係合溝に係合することによるボールの径方向移動が安定して、滑らかな減速を行うことができる。ボールと保持器の接触面を円弧化することができ、接触面積を大きくすることで接触面圧を低下させ、耐久性の向上を図ることができる。

　前記保持器のポケットは、凹曲面にて構成される幅狭部を有する本体部と、第２のボール係合溝に係合することによるボールの径方向移動範囲よりも径方向外方又は径方向内方に設けられるボール挿入部とを設けたものであってもよい。この減速装置が正常に動作している状態では、ボールがボール挿入部に位置することがなく、動作中にボールがポケットから抜け落ちることがない。しかも、ボールをボール挿入部を介してポケット内に組み込む（格納する）ことができ、組み込んだボールを本体部に位置させることによって、ボールのポケットからの抜けを有効に防止することができ、しかも、第２のボール係合溝に係合することによるボールの径方向移動が許容される。

　前記保持器のポケットの幅狭部の一部又は全部が、塑性加工によるポケットの径方向内方への隆起部にて構成することができる。また、前記保持器のポケットの一方の軸方向端部に形成される幅狭部及び他方の軸方向端部に形成される幅狭部のいずれか一方が凹曲面にて構成され、他方の一部または全部が塑性加工によるポケットの径方向内方への隆起部にて構成されるものであってもよい。

　本発明の第２の減速装置は、第１のボール係合溝が形成された入力板部を有する入力側回転部材と、この入力側回転部材の回転軸と同軸に配置され、第２のボール係合溝が形成された出力板部を有する出力側回転部材と、軸方向に対向する前記入力板部および前記出力板部の両ボール係合溝に係合する複数のボールと、このボールを半径方向に移動可能に保持する複数のポケットを有する保持器とを備え、前記保持器が前記回転軸に対して回転不能に設けられ、前記両ボール係合溝に係合する前記ボールを介して前記入力側回転部材の回転が減速されて前記出力側回転部材に伝達される減速装置において、前記第２のボール係合溝の軌道中心線が波状曲線で形成され、前記減速機の減速比をｉとしたとき、前記波状曲線は、前記入力側回転部材の任意の回転角（θ）において、前記出力側回転部材が回転角（ｉθ）の状態で、前記第１のボール係合溝に係合した前記ボールが前記第２のボール係合溝に係合する形状であり、かつ、ポケットにおける、ボールとポケットとの接触面形状を凹曲面としたものである。

　本発明によれば、常時、入力側と出力側とが常時同期回転する。しかも、このように構成するには、溝形状を決定すればよく、構成上複雑化を招くことはない。ポケットにおける、ボールとポケットとの接触面形状を凹曲面としたので、ボールと保持器のポケットとの接触は、凸球面と凹球面との接触となって、接触応力を低減することができる。

　凹曲面は、少なくとも、第２のボール係合溝に係合することによるボールの径方向の移動範囲内に設けるのが好ましい。ボールの径方向の移動範囲外においては、ボールと保持器のポケットとの間に接触が生じないので、この範囲では接触応力に関与せず、凹曲面の不必要な範囲に凹曲面を加工する必要がなく、生産性に優れる。

　ボール半径をｒ_Bとし、ポケットの凹曲面の曲率半径をｒ_Pとしたときに、ボール半径と、ポケットの凹曲面の曲率半径との比率Ｒ（ｒ_P／ｒ_B）を１．０≦Ｒ≦２．０とするのが好ましい。比率Ｒ（ｒ_P／ｒ_B）が１．０よりも小さければ、ボールとポケットの接触は、エッジ荷重になり接触面圧が高くなる。このため、比率Ｒを１．０以上とした。また、最大接触応力を転がり軸受の転走面の疲労限面圧を越えないように、比率Ｒを２．０以下とした。すなわち、比率Ｒを２．０よりも大きくし、例えば、比率Ｒを∞（平面とボールの接触）とした場合、ボールと保持器ポケットの接触応力は高くなり、耐久性の悪化など課題が生じる。したがって、各部品の材料や減速機として求められる寿命から、許容接触応力を算出し、最適な比率Ｒを決定することが好ましく、１．0≦Ｒ≦２．０で設定した。

　第１の本発明によれば、小型で高い減速比が得られ、かつ、出力側の回転速度変動や振動の抑制を可能にする減速装置を実現することができる。しかも、保持器のポケットにボールが組み込まれれば、ボールのポケットからの抜けを有効に防止することができるので、組立性の向上を図ることができるとともに、搬送中（運搬中）等にボールの抜け落ちを防止し、ボールが組み込まれないポケットが生じるのを防止でき、歩留まりが高くなる。

　第２の本発明によれば、第１の本発明と同様、小型で高い減速比が得られ、かつ、出力側の回転速度変動や振動の抑制を可能にする減速装置を実現することができる。しかも、接触応力を低減することができ、耐久性に優れたものとなる。

第１の減速装置を示す断面図である。図１の要部を示す分解斜視図である。図１に示す減速装置の入力板部と保持器と出力板部とを示す斜視図である。図１のＥ－Ｅ線で矢視した入力板部の側面図である。図４ＡのＧ－Ｇ線における入力板部の断面図である。図１のＦ－Ｆ線で矢視した出力板部の側面図である。図５ＡのＨ－Ｈ線における出力板部の断面図である。図１のＩ－Ｉ線で矢視した保持器の側面図である。図６ＡのＪ部の拡大図である。出力板部のボール係合溝とボールの配置状態を示す図である。ボール係合溝に対するボールの動きを示す図である。出力板部のボール係合溝の基準曲線を導出する模式図である。ゴシックアーチ形状のボール係合溝を有する入力板部の側面図である。図１０ＡのＧ１－Ｇ１線における入力板部の断面図である。ゴシックアーチ形状のボール係合溝を有する出力板部の側面図である。図１１ＡのＨ１－Ｈ１線における出力板部の断面図である。第２の減速装置を示す断面図である。図１２に示す減速装置の要部を示す斜視図である。図１２に示す減速装置の入力板部と保持器と出力板部とを示す斜視図である。図１２に示す減速装置の入力板部を示す側面図である。図１５ＡのＣ－Ｃ線断面図である。図１２に示す減速装置の出力板部を示す側面図である。図１６ＡのＤ－Ｄ線断面図である。図１２に示す減速装置の出力板部のボール係合溝の基準曲線を導出する模式図である。入力板部の回転角とボール１往復の軌跡との関係を示し、入力板部の溝が円形状の場合のグラフ図である。入力板部の回転角とボール１往復の軌跡との関係を示し、入力板部の溝が多角円筒形状の場合のグラフ図である。ゴシックアーチ形状のボール係合溝を有する入力板部を示す側面図である。図１９ＡのＣ１－Ｃ１線断面図である。ゴシックアーチ形状のボール係合溝を有する出力板部を示す側面図である。図２０ＡのＤ１－Ｄ１線断面図である。自転規制機構を備えた減速装置の断面図である。前記図２１に示す減速装置の要部拡大断面図である。前記図２１に示す減速装置の入力板部の入力側から見た要部簡略図である。前記図２１に示す減速装置のケースの入力側の側壁の出力側から見た要部簡略図である。ポケットに幅狭部を有する第１の保持器の側面図である。前記図２５のＡ１－Ａ１線拡大断面図である。前記図２５のＢ１－Ｂ１線拡大断面図である。ポケットに幅狭部を有する第２の保持器の斜視図である。前記図２８に示す保持器の側面図である。前記図２９のＡ２－Ａ２線拡大断面図である。前記図２９のＢ２－Ｂ２線拡大断面図である。ポケットに幅狭部を有する第３の保持器の側面図である。前記図３２のＡ３－Ａ３線拡大断面図である。ポケットに幅狭部を有する第４の保持器の側面図である。前記図３４のＡ４－Ａ４線拡大断面図である。前記図２５に示す保持を用いた減速装置の分解状態（組み立て前）の斜視図である。減速装置の組み立て方法を示すブロック図である。凹曲面を有するポケットを備えた保持器の側面図である。前記図３８のＡ５－Ａ５線拡大断面図である。

　図１～図９は第１の減速装置を示す。この減速装置１は、入力側回転部材２、出力側回転部材３、ボール４および保持器５を主な構成とし、ケース６（入力側の第１部材６ａと出力側の第２部材６ｂとが組合わされてなるケース）内に組込まれている。

　図１に示すように、入力側回転部材２は、入力軸としての回転軸７、偏心カム８、転がり軸受９および入力板部１０（１０Ａ）からなる。回転軸７の外径面に偏心カム８が嵌合されている。偏心カム８の円筒形外径面８ａの中心線Ｏ１は、回転軸７の軸心Ｘ１（すなわち、装置回転中心Ｘ）に対して偏心量ａだけ半径方向に偏心している。このため、この偏心カム８にて、入力軸である回転軸７に偏心部が構成される。偏心カム８の円筒形外径面８ａと入力板部１０Ａの円筒形内径面１０ａとの間に転がり軸受９が装着され、入力板部１０Ａは偏心カム８に回転自在に支持されている。偏心カム８の円筒形外径面８ａの中心線Ｏ１は入力板部１０Ａの中心線でもある。このため、回転軸７が回転すると入力板部１０Ａは、回転軸７の軸心Ｘ１を中心に振れ回り半径ａで公転運動を行う。回転軸７は、ケース６の第１部材６ａの内径面２１に装着された転がり軸受１１および保持器５の内径面５ａに装着された転がり軸受１２によって回転自在に支持されている。

　図１、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、入力板部１０Ａの側面１０ｂに第１のボール係合溝１３が形成されている。図４Ａは、図１のＥ－Ｅ線で矢視した入力板部１０Ａの側面図で、図４Ｂは、図４ＡのＧ－Ｇ線における入力板部１０Ａの断面図である。図４Ａ、図４Ｂでは、入力板部１０Ａの外径面の面取りや転がり軸受９が装着される内径面１０ａ（図１参照）の図示を省略している。

　図４Ａに示すように、第１のボール係合溝１３の軌道中心線Ｌ１は半径ｒの円形に形成され、第１のボール係合溝１３はトーラス面の一部からなる。軌道中心線Ｌ１の曲率中心は、偏心カム８の円筒形外径面８ａおよび入力板部１０Ａの中心線Ｏ１に位置する。曲率中心Ｏ１は回転軸７の軸心Ｘ１に対して偏心量ａだけ偏心している。第１のボール係合溝１３の軌道中心線Ｌ１上にボール４の中心Ｏｂが位置する。本明細書および特許請求の範囲において、第１のボール係合溝の軌道中心線とは、第１のボール係合溝１３に沿ってボール４を移動させたときのボール４の中心Ｏｂの軌跡を意味する。

　図１に示すように、出力側回転部材３は出力板部３０（３０Ａ）と軸部３１とからなり、出力板部３０Ａと軸部３１は一体に形成されている。軸部３１は出力軸となる。出力側回転部材３は、ケース６の第２部材６ｂの内径面２０に装着された転がり軸受１４および保持器５の段部外径面５ｂに装着された転がり軸受１５によって回転自在に支持されている。

　図１、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、出力板部３０Ａの側面２８に第２のボール係合溝１６が形成されている。図５Ａは、図１のＦ－Ｆ線で矢視した出力板部３０Ａの側面図で、図５Ｂは、図５ＡのＨ－Ｈ線における出力板部３０Ａの断面図である。図５Ａ、図５Ｂでは、出力板部３０Ａの外径面の面取りや転がり軸受１５が装着される内径面２２（図１参照）の図示を省略している。

　第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２は波状曲線で形成され、軸部３１の軸心Ｘ２と軌道中心線Ｌ２と距離Ｒは、基準ピッチ円半径ＰＣＲに対して増減変動し、本実施形態では、軌道中心線Ｌ２の波状曲線には基準ピッチ円半径ＰＣＲより大きい距離Ｒを有する山部が１０個、基準ピッチ円半径ＰＣＲより小さい距離Ｒを有する谷部が１０個で形成されている。軸部３１の軸心Ｘ２は回転軸７の軸心Ｘ１と同軸上に配置されている。第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２上にボール４の中心Ｏｂが位置する。

　第１の実施形態において、第２のボール係合溝の軌道中心線の波状曲線とは、半径ＰＣＲの基準ピッチ円に一定のピッチで交互に交差する曲線を意味する。また、第２のボール係合溝の軌道中心線とは、第２のボール係合溝１６に沿ってボール４を移動させたときのボール４の中心Ｏｂの軌跡を意味する。第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の波状曲線の詳細は後述する。

　図１に示すように、入力板部１０Ａと出力板部３０Ａの軸方向に対向する側面１０ｂ、２８間に保持器５が配置されている。保持器５にはボール４を保持するポケット１７が設けられている。保持器５の外周側に貫通孔１８が設けられ、この貫通孔１８にピン１９が嵌挿され、保持器５はケース６に回転不能に取り付けられている。これにより、保持器５に対して、入力側回転部材２の回転軸７が回転自在となる。この状態で、第２部材６ｂの貫通孔２５、保持器５の貫通孔２３に固定用ボルト２４を嵌挿し、第１部材６ａのねじ孔２６に螺合させて第１部材６ａ、第２部材６ｂおよび保持器５が締結される。

　図１、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、保持器５のポケット１７は回転軸７の軸心Ｘ１を中心に径方向に放射状に延びる長穴で形成されている。図６Ａは、図１のＩ－Ｉ線で矢視した保持器の側面図で、図６Ｂは、図６ＡのＪ部の拡大図である。図６Ａ、図６Ｂでは、図１における保持器５の外周側の貫通孔１８、２３や転がり軸受１２を装着する内径面５ａの図示を省略している。

　保持器５のポケット１７の個数は、軌道中心線Ｌ２の波状曲線の山部又は谷部の個数（１０個）より１個多い１１個であり、ポケット１７は周方向に等間隔に形成されている。各ポケット１７にボール４が１個ずつ配置されている。各ポケット１７が径方向に放射状に延びる長穴で形成されているので、各ポケット１７内のボール４は、基準ピッチ円半径ＰＣＲに対して径方向外側および径方向内側に所定量ｍの範囲で移動することができる。保持器５は回転不能に設けられており、ボール４は、保持器５のポケット１７により半径方向に移動可能に保持されている。

　この第１の減速装置１では、第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の山部の個数が１０個（谷部の個数も同様に１０個）で、ボール４の個数が１１個であるので、減速比ｉは次式により求められ、減速比ｉは－１／１０となる。
　減速比ｉ＝（山部の個数－ボール個数）／山部の個数

　すなわち、出力板部はＮ極／周の波状溝（１周当たりの山部の数Ｎ）を有し、出力板部はボールがこの波状溝に沿って移動することによって回転駆動する。このため、減速比は、ｉ＝（Ｎ－ｎ）／Ｎで表される。ここで、ｎはボールの数であり、Ｎは波状溝の極数である。ただし、ボール個数ｎは、Ｎ±１で構成されるため、減速比ｉは、ｉ＝－（±１）／Ｎとなり、プラスの場合、入力板部と出力板部が同方向に回転し、マイナスの場合、入力板部と出力板部が逆方向に回転する。

　次に、図２および図３を参照して、入力板部１０Ａ、保持器５、ボール４および出力板部３０Ａの組合せ状態を説明する。図２は、図１の要部を示す斜視図で、図３は、図２のボールを保持器のポケットに配置させた状態の概要図である。図３では、図２における入力板部１０Ａの外径面取り、軸受装着用内径面１０ａ、保持器５の外径側貫通孔１８、２３、軸受装着用内径面５ａ、出力板部３０Ａの軸受装着用内径面２２、軸部３１などの図示を省略している。

　入力側回転部材２の回転軸７の軸心Ｘ１と出力側回転部材３の軸心Ｘ２は同軸上に配置され、保持器５の軸心も軸心Ｘ１、Ｘ２と同軸上に配置されている。入力板部１０Ａの第１のボール係合溝１３の軌道中心線Ｌ１の曲率中心Ｏ１〔図４Ａ参照〕は回転軸７の軸心Ｘ１に対して偏心量ａだけ偏心している。換言すれば、入力板部１０Ａの第１のボール係合溝１３の軌道中心線Ｌ１の径方向の中心は回転軸７の軸心Ｘ１に対して偏心量ａだけ偏心している。

　図２では、ボール４が出力板部３０Ａの第２のボール係合溝１６に係合した状態で示しているが、このボール４が保持器５のポケット１７内に配置され、ポケット１７から図面手前側にボール４が突出した状態となり、ボール４が入力板部１０Ａの第１のボール係合溝１３（図１参照）に係合する。すなわち、図３に示すように、保持器５のポケット１７内のボール４の図面手前側が入力板部１０Ａの第１のボール係合溝１３（図１参照）に係合し、ボール４の図面奥側が出力板部３０Ａの第２のボール係合溝１６に係合する。

　この第１の実施形態の減速装置１の全体構成は以上のとおりである。次に、入力側回転部材に対して出力側回転部材が減速されて同期回転するボール係合溝の詳細を図７～図９に基づいて説明する。図７は出力板部の第２のボール係合溝とボールの配置状態を示す図で、図８は、図７のＫ部を拡大して第２のボール係合溝に対するボールの動きを示す図で、図９は出力板部の第２のボール係合溝の基準曲線を導出する模式図である。

　前述したように、保持器５は回転不能に設けられており、ボール４は、保持器５のポケット１７により半径方向に移動可能に保持されている。図７に示すように、ボール４は、出力板部３０Ａの第２のボール係合溝１６に対して周方向に等角度の位置で係合する。本実施形態では、ボール４の個数を１１個としたので、軸心Ｘ２と周方向に隣り合うボール４の中心Ｏｂ₀、Ｏｂ'を結ぶ直線のなす角度をαとしたとき、α＝３６０°／１１となり、全ての隣り合うボール４の間の角度αは等角度となっている。

　入力側回転部材２に対して出力側回転部材３が減速されて同期回転する状態を図８に基づいて説明する。前述したように、入力側回転部材２および出力側回転部材３の回転に対して、保持器５は回転不能に構成されている。したがって、図８に実線で示すポケット１７は周方向に移動しない。図８の水平方向の中心線は入力側回転部材２の回転軸７の回転角θが０°の位置を示す。ボール４は、ポケット１７の中で径方向の最も外側に位置している。これは、入力板部１０Ａの公転運動において、入力板部１０Ａの回転軸７の軸心Ｘ１に対する振れ回り半径ａが図８の水平方向の中心線上にあるため、入力板部１０Ａの第１のボール係合溝１３に係合するボール４がポケット１７の中で径方向の最も外側に位置する。

　回転軸７が回転角θ₁回転し、入力板部１０Ａの振れ回り半径ａの位置が回転角θ₁の位置に移動するので、入力板部１０Ａの第１のボール係合溝１３に係合するボール４はポケット１７内を径方向の内径側に移動し、ボール４の中心はＯｂ₁の位置になる。ボール４の中心がＯｂ₁の状態で、出力板部３０Ａの第２のボール係合溝１６にボール４が係合するため、換言すれば、ボール４の中心Ｏｂ₁が第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２上に位置するために、出力板部３０Ａが図８に示す回転角ｉθ₁分回転することになる。続いて、回転軸７が回転角θ₂、さらに回転角θ₃、θ₄と回転すると、上記と同様に、出力板部３０Ａは回転角ｉθ₂、ｉθ₃、ｉθ₄と回転することになる。これにより、入力側回転部材２から出力側回転部材３に減速（減速比ｉ＝－１／１０）された回転運動が伝達される。

　この第１の実施形態の減速装置１では、入力側回転部材２から出力側回転部材３に減速された上記回転運動が同期回転で伝達されることを特徴とする。これにより、高い回転精度や振動抑制を図ることができる。入力側回転部材２から出力側回転部材３に減速された回転運動が同期回転で伝達されるために、出力板部３０Ａの第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の波状曲線の形状が設定されている。

　出力板部３０Ａの第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の波状曲線の導出方法を図９に基づいて説明する。図９は第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の波状曲線を導出する模式図である。図９の水平方向の中心線は、図８の水平方向の中心線に対応し、入力側回転部材２の回転軸７の回転角θが０°の位置を示す。回転軸７の回転角θが０°のとの入力板部１０Ａの第１のボール係合溝１３の軌道中心線Ｌ１₀を破線で表記し、任意の回転角θのときの第１のボール係合溝１３の軌道中心線Ｌ１θを実線で表記している。

　入力側回転部材２の回転軸７の軸心Ｘ１に対して、入力板部１０Ａの第１のボール係合溝１３の軌道中心線Ｌ１は半径ｒの円形で、その曲率中心Ｏ１は、偏心量ａだけ偏心している。このため、回転角θが０°のときの軌道中心線Ｌ１の曲率中心はＯ１₀にあり、ボール４の中心はＯｂ₀で半径方向に最も外側に位置する。保持器５のポケット１７により、ボール４は、線ｎ１上に拘束され、半径方向に移動が可能である。そして、回転軸７が任意の回転角θになると、軌道中心線Ｌ１の曲率中心はＯ１θに移動し、ボール４の中心はＯｂθに移動する。この位置にあるボール４が出力板部３０Ａの第２のボール係合溝１６に係合する。すなわち、ボール４の中心Ｏｂθが第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２（図８参照）上に位置する関係になる。この位置関係が、回転軸７の任意の回転角θに対して、常に出力板部３０Ａの回転角がｉθであることが回転軸７と出力板部３０Ａの同期回転を成立させる。これに基づいて、回転軸７の軸心Ｘ１と第２のボール係合溝の軌道中心線Ｌ２との距離Ｒを幾何学的に求める。

　図９に示すように、回転軸７の軸心Ｘ１と第２のボール係合溝の軌道中心線Ｌ２との距離Ｒは次の数１のように表される。

　すなわち、図９からわかるように、以下の数２、数３、数４、数５、及び数６の数式が成り立つ。

　ここで、この減速装置が同期回転するため、減速比ｉ＝ψ／θが成り立つ必要がある。このため、この数６から前記数１の数式を求めることができる。

　この第１の実施形態の減速装置１の作動を要約して説明する。入力側回転部材２の回転軸７を回転させると、入力板部１０Ａは、回転軸７の軸心Ｘ１の周りに公転運動する。その際、入力板部１０Ａは、回転軸７に設けられた偏心カム８に対して回転自在であるので、入力板部１０Ａは、自転運動はほとんど行わない。これにより、保持器のポケットやボール係合溝とボールとの間の相対的な摩擦量を低減し、入力側回転部材から出力側回転部材への伝達効率を向上させることができる。

　入力板部１０Ａが公転運動を行うと、円形の軌道中心線Ｌ１からなる第１のボール係合溝１３に係合する各ボール４が、回転不能に設けられた保持器５のポケット１７に拘束され、それぞれ半径方向に移動する。

　各ボール４は、出力側回転部材３の出力板部３０Ａの第２のボール係合溝１６に係合しているので、各ボール４の半径方向の移動動作に対応して、図８に示すように、出力側回転部材３は、入力側回転部材２の回転軸７の回転が減速されて回転する。その際、出力板部３０Ａの第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の基準曲線が、図９で説明したように設定されているので、出力側回転部材３は回転軸７に対して減速された回転数で同期回転する。

　この第１の実施形態の減速装置１の作動は以上のとおりであり、小型で高い減速比が得られ、かつ、出力側の回転速度変動や振動の抑制を可能にする減速装置を実現することができる。また、円形の軌道中心線からなる第１のボール係合溝と波状曲線の軌道中心線からなる第２のボール係合溝は、全体としてボール係合溝の形状を簡素化でき、製造の容易化、低コスト化を図ることができる。

　第１のボール係合溝１３として、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、その断面形状がいわゆるゴシックアーチ形状のボール係合溝１３Ａであってもよい。この場合、図１０Ｂに示すように、ボール４は、入力板部１０Ａのボール係合溝１３Ａと２点Ｃ１２，Ｃ１３でアンギュラコンタクトする。この場合、接触点Ｃ１２，Ｃ１３が成す角度である接触角としては、例えば、３０°～４０°程度に設定できる。なお、図１０Ｂのハッチングは接触部を示している。

　また、第２のボール係合溝１６も、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、その断面形状がいわゆるゴシックアーチ形状のとされるボール係合溝１６Ａであってもよい。この場合図１１Ｂに示すように、ボール４は、出力板部３０Ａのボール係合溝１６Ａと２点Ｃ１５，Ｃ１６でアンギュラコンタクトする。この場合、接触点Ｃ１５，Ｃ１６が成す角度である接触角としては、例えば、３０°～４０°程度に設定できる。なお、図１１Ｂのハッチングは接触部を示している。

　ボール係合溝１３が図１０Ａおよび図１０Ｂに示すようなゴシックアーチ形状のボール係合溝１３Ａであったり、ボール係合溝１６が、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すようなゴシックアーチ形状のボール係合溝１６Ａであったりすれば、ボールを安定した位置配置でき、同期回転特性（等速性）を高めることができる。このため、耐久性に優れてより高品質の変速装置を提供できる。

　次に図１２～図１６は第２の減速装置を示す、この減速装置の入力板部１０（１０Ｂ）は、前記第１の実施形態の減速装置の入力板部１０Ａと相違して，図１５Ａに示すように、多角円筒形状の第１ボール係合溝１３Ｂを有するものである。また、この場合の出力板部３０（３０Ｂ）は前記第１の実施形態の減速装置の出力板部３０Ｂと同様、波形溝からなる第２ボール係合溝１６Ｂを有するものである。

　この場合も、入力板部１０Ｂが偏心カム８に外嵌されるので、ボール係合溝１３Ｂの中心は、回転軸の軸心に対して所定量ａだけ偏心している。なお、図１２～図１６は本発明に係る減速装置の他の構成は、前記第１の実施形態と同様である。このため、この他の構成については、図１等で示す第１の実施形態の減速装置と同一符号を付してそれらの説明を省略する。

　図１７は第２のボール係合溝１６Ｂの軌道中心線（基準曲線）の波状曲線を導出する模式図である。図１７の水平方向の中心線は、図８の水平方向の中心線に対応し、入力側回転部材２の回転軸７の回転角θが０°の位置を示す。回転軸７の回転角θが０°のときの入力板部１０Ｂの第１のボール係合溝１３Ｂの軌道中心線Ｌ３₀を破線で表記し、任意の回転角θのときの第１のボール係合溝１３Ｂの軌道中心線Ｌ３θを実線で表記している。

　入力側回転部材２の回転軸７の軸心Ｘ１に対して、入力板部１０Ｂの第１のボール係合溝１３Ｂの軌道中心線Ｌ３は多角形で、その中心Ｏ３は、偏心量ａだけ偏心している。このため、回転角θが０°のときの軌道中心線Ｌ３の曲率中心はＯ３₀にあり、ボール４の中心はＯｂ₀で半径方向に最も外側に位置する。保持器５のポケット１７により、ボール４は、半径方向に移動が可能である。そして、回転軸７が任意の回転角θになると、軌道中心線Ｌ３の曲率中心はＯ３θに移動し、ボール４の中心は実線で示すＬ３上に移動する。この位置にあるボール４が出力板部３０の第２のボール係合溝１６に係合する。すなわち、ボール４の中心Ｏｂθが第２のボール係合溝１６の軌道中心線Ｌ２（図８参照）上に位置する関係になる。この位置関係が、回転軸７の任意の回転角θに対して、常に出力板部３０の回転角がｉθであることが回転軸７と出力板部３０の同期回転を成立させる。これに基づいて、回転軸７の軸心Ｘ１と第２のボール係合溝１６Ｂの軌道中心線Ｌ２との距離Ｒを幾何学的に求めることができる。

　この図１２等に示す本発明に係る減速装置では、図１７に示すように、回転中心軸の軸心Ｘ１とボール４の中心との距離Ｒは次の数７のように表される。

　すなわち、図１７からわかるように、以下の数８、数９、及び数１０の数式が成り立つ。

ここで、この減速装置が同期回転するため、減速比ｉ＝ψ／θが成り立つ必要がある。このため、この数１０から前記数７の数式を求めることができる。

　ところで、第１の実施形態のように、入力板部１０の溝１３を円形溝とした場合、入力板部１０が１回転すると、ボール４は保持器５内の長穴１７（ポケット）を１往復し、出力板部３０はｉ回転する。入力板部１０の回転角ｄθ（０°≦θ≦３６０°）を４象限（０°～９０°、９０°～１８０°、１８０°～２７０°、２７０°～３６０°）に分け、各象限でのボールの動きに着目することでこの第１の減速装置と第２の減速装置との特性を確認することができる。

　入力板部１０のオフセット量が最大のときの回転角をｄθ＝０°とし、観察するボール４はｄθ＝０のとき最も回転軸から遠くにあるボールとする。保持器５に設けられた長穴１７内をボール４が１往復するときの距離のうち、入力板部１０の回転角ｄθが第１象限のときのボール４の移動距離をＬａ1(図６Ｂ参照)、第２象限のときをＬａ２(図６Ｂ参照)、第３象限のときをＬａ３(図６Ｂ参照)、第４象限のときをＬａ４(図６Ｂ参照)とし、ボール４の移動距離Ｌａ１とＬａ２（またはＬａ３とＬａ４）を比較すると、図１８Ａから明らかに第１の実施形態では相違する。

　すなわち、入力板部１０の溝１３が円形の場合、図１８Ａに示すように、Ｌａ１とＬａ２（またはＬａ３とＬａ４）の長さが異なる。これはボール４が保持器５内の長穴１７を転がる１往復の中で、ピッチ円を中心とした径方向外側の移動距離と径方向内側の移動距離が異なることを示し、入力板部１０の回転角θと出力板部３０の回転角ψの同期回転特性（ψ＝ｉθ）を満足させるために、保持器５の長穴１７内のボール４の速度変動がピッチ円を中心とした径方向外側と内側で異なることを示す。これは出力板部３０の波状溝１６を転がるボールの速度変動がピッチ円を中心とした径方向外側と内側で異なることを示し、振動や異音の発生につながる可能性がある。

　これに対して、入力板部１０の溝１３が多角形状の場合、図１８Ｂに示すように、Ｌａ１とＬａ２（またはＬａ３とＬａ４）の長さが等しくなる。これはボール４が保持器５の長穴１７内および出力板部３０の波状溝１６を転がる1周期の中で、ピッチ円を中心とした径方向外側の移動距離と径方向内側の移動距離が等しいこと（＝単振動）を示し、入力板部１０の回転角θと出力板部３０の回転角ψの同期回転特性（ψ＝ｉθ）を保ちつつ、ボールの速度変動がピッチ円を中心とした径方向外側と内側で等しいことを示す。

　このため、入力板部１０の溝１３を多角形状（多角円筒形状）とすることによって、入力板部１０と出力板部３０の同期回転特性（等速性）を高めることができる。これによって、出力側の回転速度変動や振動を極力抑えることができる。

　第２の減速装置によれば、前記第１の減速装置と同様、常時、入力側と出力側とが常時同期回転するので、出力側の回転速度変動や振動の少ない高品質の減速装置を提供できる。しかも小型化が可能で高い減速比を得ることも可能である。また、入力側と出力側と常時同期回転するように構成するに、溝形状を決定すればよく、構成上複雑化を招くことはない。特に、入力板部１０の溝形状をボール４の数と同じ数の多角円筒形状としたことによって、入力側と出力側の同期回転特性（等速性）の向上を図ることが可能となる。

　また、ボール４の数をｎとし、出力板部３０の波状溝１６の極数をＮとしたときに、減速比をｉとしたときに、ｉ＝（Ｎ－ｎ）／Ｎとなるように設定でき、小型で高い減速比を得ることができる減速装置を安定して提供できる。

　入力板部１０Ｂ及び出力板部３０Ｂを回転可能に収納するとともに保持器を固定するケース６を備え、入力板部１０Ｂが、入力軸７の偏心部に軸受を介して外嵌され、出力板部３０Ｂがケース６に軸受を介して回転自在に枢支された出力軸３１と一体化されているので、コンパクトな減速装置を形成できる。

　また、図１４～図１８Ｂに示す減速装置においても、第１のボール係合溝１３として、図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、その断面形状がいわゆるゴシックアーチ形状のボール係合溝１３Ｂであってもよい。この場合、図１９Ｂに示すように、ボール４は、入力板部１０Ａのボール係合溝１３Ｂと２点Ｃ２２，Ｃ２３でアンギュラコンタクトする。この場合、接触点Ｃ２２，Ｃ２３が成す角度である接触角としては、例えば、３０°～４０°程度に設定できる。なお、図１９Ｂのハッチングは接触部を示している。

　また、第２のボール係合溝１６も、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、その断面形状がいわゆるゴシックアーチ形状のとされるボール係合溝１６Ｂであってもよい。この場合図２０Ｂに示すように、ボール４は、出力板部３０Ａのボール係合溝１６Ｂと２点Ｃ２５，Ｃ２６でアンギュラコンタクトする。この場合、接触点Ｃ２５，Ｃ２６が成す角度である接触角としては、例えば、３０°～４０°程度に設定できる。なお、図２０Ｂのハッチングは接触部を示している。

　ボール係合溝１３が図１９Ａおよび図１９Ｂに示すようなゴシックアーチ形状のボール係合溝１３Ｂであったり、ボール係合溝１６が、図２０Ａおよび図２０Ｂに示すようなゴシックアーチ形状のボール係合溝１６Ｂであったりすれば、ボールを安定した位置配置でき、同期回転特性（等速性）を高めることができる。このため、耐久性に優れてより高品質の変速装置を提供できる。

　ところで、入力板部１０の溝１３を多角形状とした場合、入力板部１０の溝１３と保持器が有する長穴(ポケット)１７の相互位置関係特性を保つために、入力板部１０の自転を規制し公転のみ許容させるのが好ましい。このため、図２１と図２２に示すように、入力板部１０と、これに対向する固定側の壁面（この場合、ケース６の入力側の側壁の内側面６ａ１）との間に、この入力板部１０の自転を規制するとともに公転を許容する自転規制機構Ｍを設けるのが好ましい。

　自転規制機構Ｍは、入力板部１０Ｂの入力側の側面１０ｃに周方向に沿って所定ピッチで複数個（この実施形態では、図２３に示すように、４５°ピッチで８個）設けられる円環状の軌道溝５５と、入力板部１０Ｂの入力側の側面１０ｃに対向するケース６の第１部材６ａの内側面６ａ１に周方向に沿って所定ピッチで複数個（図２４に示すように、４５°ピッチで８個）設けられる円環状の軌道溝５６と、軌道溝５５とこれに対向する軌道溝５６の間に介在される転動体５７とを備える。この場合、軌道溝５５の円環中心Ｏ５と軌道溝５６の円環中心Ｏ６を偏心させている。この際、軌道溝５５の円環中心Ｏ５と軌道溝５６の円環中心Ｏ６は１８０°反対方向に偏心させるのが好ましい。軌道溝５５及び軌道溝５６の中央には、山部５５ａ、５６ａが形成され、この山部５５ａ、５６ａの軸心は円環中心Ｏ５、Ｏ６となる。

　このような自転規制機構Ｍを設ければ、入力板部１０の自転を規制するとともに公転を許容することになって、入力板部１０の溝１３と保持器５の長穴（ポケット）１７の相互位置関係性を保つことができ、安定して、振動発生を防止できる。なお、自転規制機構Ｍの軌道溝５５（５６）の数の増減も任意である。

　ところで、前記減速装置では、減速比は第２のボール係合溝１６の波数等によって決まり、ボール４が存在できる位置もこれらによって決まる。また、減速比が小さい（第２のボール係合溝１６の波数等が多い）方がボール４を多く配置できるが、ボール４が多くなるほどボール４をポケット１７に挿入する作業が増え、組み立て時に組忘れる場合が生じやすくなる。また、前記減速装置では、ボール４と保持器５のポケット１７の接触は「球」と「平面」であり、その隙間はいわゆる「すきまばめ」で管理することになる。このため、組み立てる前に、保持器５のポケット１７にボール４を挿入したとしても、ボール４がポケット１７から抜け落ちるおそれがある。

　そこで、図２５～図２７に示すようなポケット１７を有する保持器５を提案した。この保持器では、一旦、ポケット１７にボール４を組み込めば、ボール４がポケット１７から抜け落ちるのを有効に防止でき、しかも、減速装置を組み立てる前に、ボール４を保持器に組み込んだもの（保持器アセンブリ）を構成でき、組み立て時にボール４を組忘れることを回避することができる。

　保持器５は、第１部材６０Ａと第２部材６０Ｂとが重ね合わされてなる重ね合わせ体６１を備えたものである。この場合のポケット１７には、軸方向両端部側にボール抜けを規制する幅狭部６２Ａ，６２Ｂを設けている。図２７に示すように、この幅狭部６２Ａ，６２Ｂの幅寸法Ｗは、ボール４の直径Ｄｂよりも小さく設定される。

　すなわち、第１・第２部材６０Ａ、６０Ｂには、それぞれ、ポケット１７を構成するための孔部６３Ａ，６３Ｂが形成される。この場合、孔部６３Ａ，６３Ｂの内周面断面形状は、図２６と図２７に示すように、凹曲面６３Ａａ、６３Ｂａとされる。第１部材６０Ａと第２部材６０Ｂとが重ね合わされてなる重ね合わせ体６１を構成した際に、この凹曲面６３Ａａ、６３Ｂａは、ボール４との接触形状とされる。この場合、凹曲面６３Ａａ、６３Ｂａにて構成された凹円弧面６５の曲率半径をｃｒとしたときに、ボール半径≦ｃｒ≦ボール半径×２．０とするのが好ましい。このように設定することによって、ボール４とポケット１７との接触応力が低減される。

　孔部６３Ａ，６３Ｂにて構成されるポケット１７は、図６Ａと図６Ｂ等に示すもの同様、回転軸７の軸心Ｘ１を中心に径方向に放射状に延びる長穴で形成されている。このため、２のボール係合溝１６に係合することによるボール４の径方向移動を許容する。

　従って、この図２５～図２７に示すようなポケット１７を有する保持器５を用いても、前記減速装置１が発揮する作用効果を奏する。しかも、保持器５のポケット１７にボール４を組み込まれれば、ボール４のポケット１７からの抜けを有効に防止することができるので、組立性の向上を図ることができるとともに、搬送中（運搬中）等にボールの抜け落ちを防止し、ポケット４が組み込まれないポケット１７が生じるのを防止でき、歩留まりが高くなる。

　ところで、図２５～図２７に示すようなポケット１７を有する保持器５では、ポケット１７に挿入されるボール４を第１・第２部材６０Ａ，６０Ｂ間に介在させた状態で、第１・第２部材６０Ａ，６０Ｂを重ね合わせて重ね合わせ体を形成する。これによって、各ポケット１７にボール４が隙間を有した状態で嵌入されることになる。

　次に、図２８～図３１に示す保持器５は、第１部材６０Ａと第２部材６０Ｂを用いないが、ポケット１７として、ボール４との接触形状の凹円弧面６５にて構成される幅狭部６２、６２を有する本体部６７と、第２のボール係合溝１６に係合することによるボール４の径方向移動範囲（図６Ｂのｍで示す範囲）よりも径方向外方に設けられるボール挿入部６８とからなる。

　ボール４との接触形状の凹円弧面６５にて構成される幅狭部６２を有する本体部６７は、図２５～図２７に示す保持器５のポケットと同様の寸法形状とされる。また、ボール挿入部６８は、その内径寸法Ｄ２（図２９参照）がボール４の外径寸法Ｄｂ（図３１参照）よりも大きく設定され、このボール挿入部６８へのボール４の挿入が許容される。

　このため、この図２８～図３１に示す保持器５では、ポケット１７に組み込む際には、ボール挿入部６８へボール４を挿入した後、ボール４を幅狭部６２を有する本体部６７へ移動させる。これによって、ボール４のポケット１７からの抜けを有効に防止することができる。しかも、本体部６７は、図２５～図２７に示す保持器５のポケットと同様の寸法形状とされるので、本体部６７内のボール４は、第２のボール係合溝１６に係合することによるボール４の径方向移動を許容する。

なお、図２８～図３１に示す保持器５では、ボール挿入部６８を、ボール４の径方向移動範囲よりも径方向外方に設けていたが、ボール挿入部６８を、逆に、ボール４の径方向移動範囲よりも径方向内方に設けてもよい。このように設けても、ボール挿入部６８を、ボール４の径方向移動範囲よりも径方向外方に設けた場合と同様の作用効果を奏する。

　次に、図３２と図３３に示す保持器５では、ポケット１７の幅狭部６２Ａ，６２Ｂが、塑性加工によるポケット１７の径方向内方への隆起部７１，７２にて構成することができる。一方の隆起部７１は、ポケット１７の入力軸側の軸方向端部に設けられる周方向内鍔部からなり、他方の隆起部７２は、ポケット１７の出力軸側の軸方向端部に設けられる周方向内鍔部からなる。

　この場合の塑性加工とは、図３３に示すように、ポケット１７の入力軸側のポケット周縁部およびポケット１７の出力軸側のポケット周縁部に対して矢印方向の加圧力を付与するいわゆる加締め加工である。

　また、このポケット１７は、図６Ａと図６Ｂ等に示すもの同様、回転軸７の軸心Ｘ１を中心に径方向に放射状に延びる長穴で形成されている。このため、２のボール係合溝に係合することによるボールの径方向移動を許容する。しかも、隆起部７１，７２にて構成される幅狭部６２Ａ，６２Ｂによって、ボール４のポケット１７からの抜けを有効に防止することができる。

　しかも、ポケット１７にボールを挿入した後、加締め加工を行うことができるので、図２５から図２７に示す保持器５のように、重ね合わせ体６１を構成する必要がない。

　次に、図３４と図３５に示す保持器５は、ポケット１７の一方の軸方向端部に形成される幅狭部６２Ａ及び他方の軸方向端部に形成される幅狭部６２Ｂのいずれか一方が凹曲面６３Ａａにて構成され、他方が塑性加工によるポケット１７の径方向内方への隆起部７２にて構成されている。すなわち、図２７等に示すポケット１７と図３２等に示すポケット１７とを組み合わせた形状のポケット１７を有することになる。

　このため、この保持器５のポケット１７へのボール４の組み込みは、この場合、隆起部７２が形成されていない状態で、この隆起部７２が形成される側（この場合の開口部が、ボール４の外径寸法Ｄｂよりも大径となっている）からボール４を挿入する。その後、隆起部７２を加締加工にて形成する。

　また、このポケット１７は、図６Ａと図６Ｂ等に示すもの同様、回転軸７の軸心Ｘ１を中心に径方向に放射状に延びる長穴で形成されている。このため、第２のボール係合溝１６に係合することによるボール４の径方向移動を許容する。しかも、凹曲面６３Ａａおよび隆起部７２にて構成される幅狭部６２Ａ，６２Ｂによって、ボール４のポケット１７からの抜けを有効に防止することができる。

　なお、図３４と図３５では、ポケット１７の入力軸側の軸方向端部の幅狭部６２Ａを凹曲面６３Ａａにて構成し、ポケット１７の出力軸側の軸方向端部の幅狭部６２Ｂを隆起部７２にて構成していたが、ポケット１７の入力軸側の軸方向端部の幅狭部６２Ａを隆起部７１にて構成し、ポケット１７の出力軸側の軸方向端部の幅狭部６２Ｂを凹曲面６３Ｂａにて構成してもよい。

　図３６は、図２５～図２７に示すようなポケット１７を有する保持器５を用いた減速装置の分解状態（組み立て前）の斜視図である。この場合の組み立て方法を説明する。図３７の工程を行うことになる。まず、「部品のサブアセンブリ化」（ステップＳ１）→「入力側の組立」（ステップＳ２）→「保持器アセンブリの組み付け」（ステップＳ３）→「潤滑剤の注入」（ステップＳ４）→「出力側の組み付け」（ステップＳ５）→「ボルトによる連結」（ステップＳ６）を行う。

　「部品のサブアセンブリ化」とは、入力軸７と偏心カム８と軸受９とを組み付けて、入力軸アセンブリを形成する工程と、ボール４を保持器５のポケット１７に保持させる工程であり、図２５～図２７に示すような保持器５では、ボール４を第１部材６０Ａと第２部材６０Ｂとの間に介在させた後、リペットや溶接、接着剤等で第１部材６０Ａと第２部材６０Ｂとを連結する工程である。

　また、入力側の組立とは、ケース６の第１部材６ａに入力軸アセンブリを組み付けた後、入力側回転部材（入力板部）２を組み付ける工程である。保持器アセンブリの組み付けとは、入力板部２に、その第１の係合溝１３に合わせて保持器アセンブリを組み付ける工程と、保持器アセンブリを回転固定するために、固定用のピン１９を挿入する工程である。潤滑剤の注入工程とは、ボール４、保持器５のポケット１７、入力側回転部材（入力板部）２が有する溝（第１の係合溝１３）に潤滑剤を塗布する工程である。出力側の組み付けとは、出力側回転部材（出力板部）３をケース６の第２部材６ｂに組み込む工程である。ボルトの締結とは、保持器５や第２部材６ｂが有する貫通孔（連通孔）２５に固定用ボルト２４を装入する工程と、第１部材６ａが有するタップ穴２６に固定用ボルト２４を締め付ける工程である。

　このように、ポケット１７に幅狭部６２Ａ，６２Ｂを有する場合、第２のボール係合溝１６に係合することによるボール４の径方向移動を許容するので、効率の悪化を招かず、ボール４がこの幅狭部にてポケット１７から抜け落ちることを有効に防止できる。従って、運搬時に、ボール４の落下を防止するために保持器５の姿勢を気にすることがなくなり、作業効率の向上を図ることができる。

　また、ボール４と保持器５とのサブアセンブリ化（ステップＳ１）は、この工程以降の組立工程（オンライン）前のいわゆるオフラインとなる。このため、オンラインの作業者は、ボール４を複数個のポケット１７に挿入するという緻密な作業を省略でき、ボールの入れ忘れのミスの心配が無くなる。ポケットの幅狭部を、ボール４と保持器５の接触面を円弧化したものでは、接触面積を大きくすることで接触面圧を低下させ、耐久性の向上を図ることができる。

　これに対して、ポケット１７に幅狭部６２Ａ，６２Ｂを有しない場合、ポケット１７を構成する長穴の内周面（壁面）はフラット面で、かつ嵌め合いは「すきまばめ」のため、組み立て工程で、振動等によって、ボール４がポケット１７から抜け落ちるおそれがあった。このため、運搬中等においては、ボール４が落ちない姿勢をとる必要があり、運搬方法に制約が生じていた。運搬中等においては、ボール４が落ちた場合、オンラインで、再度ボール４の組み込み作業を行う必要があり、作業工程の増加を招くとともに、組み込み作業中のボール４を落下させてしまうおそれがあり、作業性に劣ることになる。なお、嵌め合いを「すきまばめ」から「しまりばめ」に変更することも可能である。このように、「しまりばめ」とすれば、ボール４の落下を防止できる。しかしながら、「しまりばめ」とすれば、保持器５の長孔（ポケット１７）の内周面（壁面）とボール４が当接し、ボール４の径方向移動を摩擦の発生により阻害することになり、減速装置の伝達効率が悪化するおそれがある。

　ところで、図１～図２４等に示す減速装置では、ボール４と保持器５のポケット１７の接触は「球」と「平面」であり、接触楕円が小さいため、接触応力が大きくなり寿命が低下する。また、接触応力が大きいため、PV値（すべり軸受の使用可能領域を判定するために用いられる状態値であり、Ｐ：面圧　Ｖ：すべり速度）が高くなり、伝達効率の低下、発熱、摩耗、振動の原因となる。

　そこで、図３８および図３９に示すように、ポケット１７における、ボール４とポケット１７との接触面形状を凹曲面８０として、接触応力の低減を図った。すなわち、ポケット１７の内周面（内周壁）の断面形状を凹曲面８０としている。この場合、凹曲面８０とする範囲は、少なくとも図３８のｈの範囲である。この範囲ｈは、第２のボール係合溝１６に係合することによるボール４の径方向移動範囲（図６Ｂに示すｍの範囲）であり、長穴の相対向する平行な一対の内面である。なお、このボール４の径方向移動範囲を超えた範囲においても、断面形状を凹曲面８０としてもよい。

　この場合、ボール半径をｒ_Bとし、ポケットの凹曲面の曲率半径をｒ_Pとしたときに、ボール半径と、ポケット１６の凹曲面８０の曲率半径との比率Ｒ１（ｒ_P／ｒ_B）を１．０≦Ｒ１≦２．０とする。このように設定することによって、ボール４とポケット１７との接触応力が低減される。

　接触応力が低減される理由は、保持器４のポケット１７の接触形状を「平面」から「凹曲面」にすることにより、弾性変形による接触面積が大きくなるためである。ポケット１７のボール４と接触する凹曲面８０の半径ｒ_Pを、ボール４の半径ｒ_Bに対して、比率Ｒ１（ｒ_P／ｒ_B）を１.０以上とすることにより、保持器５と接触面のエッジロードが過大になることを防止すると共に、弾性変形によって生ずる接触楕円の面積を大きくすることができ、接触応力を低減することができる。

　接触楕円の面積および接触応力は、ヘルツの接触理論より求めることができる。ヘルツの接触理論によれば、二物体間の球面の接触部に発生する応力は、凸球面vs凸球面　＞　凸球面vs平面　＞　凸球面vs凹球面の順に大きくなる。このため、ボール４と保持器５のポケット１７の接触を、「凸球面ｖｓ平面」から「凸球面ｖｓ凹球面」にすることにより、接触応力を低減することができる。すなわち、「凸球面ｖｓ平面」から「凸球面ｖｓ凹球面」にすることにより、ボール４と保持器５のポケット１７との弾性変形によって生ずる接触面積を大きくすることができ、接触応力を低減することができる。接触応力が低減されることにより、ＰＶ値（すべり軸受の使用可能領域を判定するために用いられる状態値であり、　Ｐ：面圧　Ｖ：すべり速度）が低下し、発熱、摩耗、及び振動を低減することができて、寿命を向上させることができる。

　また、ボール４が遊ぶことなく理論上最適な位置を保つことができるため、伝達効率が向上する。ボール４と各部品間のすきまを小さくすることができ、バックラッシュを低減できる。

　本発明では、最大接触応力を転がり軸受の転走面の疲労限面圧以下とするため、前記比率Ｒの上限を２．０以下とした。ボール４の半径と保持器５のポケット１７の凹曲面８０の半径の比率Ｒが、１．０よりも小さい場合、ボール４とポケット１７の接触は、エッジ荷重になり接触面圧が高くなる。よって比率Ｒ１は、１．０以上とすることが好ましい。また比率Ｒを２．０より大きくし、例えば比率Ｒ１を∞（平面とボールの接触）とした場合、ボール４とポケット１７の接触応力は高くなり、耐久性の悪化など課題が生じる。したがって、各部品の材料や減速機として求められる寿命から、許容接触応力を算出し、最適な比率Ｒを決定することが好ましく、１．０≦Ｒ１≦２．０で設定した。

　また、凹曲面８０をポケット１７の全周に設けてもよいが、第２のボール係合溝１６に係合することによるボール４の径方向移動範囲のみに設けるのが好ましい。ボール４の径方向の移動範囲外においては、ボール４と保持器５のポケット１７との間に接触が生じないので、この範囲では接触応力に関与せず、凹曲面８０が不必要な範囲に凹曲面８０を加工する必要がなく、生産性に優れる。

　前記各減速装置において、ポケット１７における、ボール４とポケット１７との接触面形状を凹曲面８０とすることができる。このように、各減速装置のポケット１７に凹曲面８０を形成しても、減速装置では、常時、入力側と出力側とが常時同期回転するので、小型で高い減速比が得られ、かつ、出力側の回転速度変動や振動の抑制を可能にする減速装置を実現することができる。

　以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、第１の実施形態の減速装置では、入力板部１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、回転軸７に設けられた偏心カム８に対して回転自在にした構成のものとしたが、入力板部１０と回転軸７とが一体の構成にしてもよい。また、第２の減速装置１では、回転軸７に別体の偏心カム８を嵌合させた構成を例示したが、これに限られず、回転軸と偏心カムとを一体の構成にしてもよい。さらには、入力板部１０の軸心が入力軸である回転軸７の同心軸であって、第１のボール係合溝１３の曲率中心が入力板部１０の軸心に対して所定量だけ偏心させたものであってもよい。すなわち、回転軸７に偏心部を設けることなく、形成する曲率中心が、回転軸７の軸心に対して偏心したボール係合溝１３を形成したものであってもよい。このため、第１のボール係合溝１３の曲率中心が装置回転中心Ｘに対して所定量だけ偏心させる構成に設計の自由度が大となって、装置の設計性の向上を係ることができる。

　本実施形態の減速装置１では、減速比ｉが－１／１０のものを例示したが、例えば、減速比ｉは１／５～１／２０程度で必要に応じて適宜設定することができる。この場合は、減速比ｉに応じて、ボール係合溝の軌道中心線の波状曲線の山部／谷部の個数、保持器のポケット個数およびボール個数を適宜設定すればよい。

　ボール係合溝をゴシックアーチ形状とする場合、第１のボール係合溝１３Ａと第２のボール係合溝１６Ａとのいずれかであったり、第１のボール係合溝１３Ｂと第２のボール係合溝１６Ｂとのいずれかであったりしてもよい。

　なお、図３２と図３３や図３４と図３５等に示すように、塑性加工にて形成される隆起部で幅狭部とする場合、前記実施形態では、幅狭部全部が塑性加工にて形成される隆起部にて構成していた。しかしながら、塑性加工では、一部に幅狭いでない区間（任意の部位）を形成し、この区間を介してボール４を挿入し、その後、加締加工等にてこの区間も幅狭となるように形成してもよい。

　入力軸としての回転軸に駆動力を入力するための駆動源としては、モータであってもよく、また、エンジン等の他の駆動源であってもよい。

２     入力側回転部材（入力板部）
３     出力側回転部材（出力板部）
４     ボール
７     回転軸（入力軸）
１０、１０Ａ、１０Ｂ入力板部
１３、１３Ａ、１３Ｂ第１のボール係合溝
１６、１６Ａ、１６Ｂ第２のボール係合溝
１７   ポケット
３０、３０Ａ、３０Ｂ出力板部
６０Ａ第１部材
６０Ｂ第２部材
６１   重ね合わせ体
６２、６２Ａ，６２Ｂ幅狭部
６３Ａ，６３Ｂ       孔部
６３Ａａ      凹曲面
６３Ｂａ      凹曲面
６５   凹円弧面
６７   本体部
６８   ボール挿入部
７１，７２    隆起部
８０   凹曲面

Claims

第１のボール係合溝が形成された入力板部を有する入力側回転部材と、この入力側回転部材の回転軸と同軸に配置され、第２のボール係合溝が形成された出力板部を有する出力側回転部材と、軸方向に対向する前記入力板部および前記出力板部の両ボール係合溝に係合する複数のボールと、このボールを半径方向に移動可能に保持する複数のポケットを有する保持器とを備え、前記保持器が前記回転軸に対して回転不能に設けられ、前記両ボール係合溝に係合する前記ボールを介して前記入力側回転部材の回転が減速されて前記出力側回転部材に伝達される減速装置において、
　前記第２のボール係合溝の軌道中心線が波状曲線で形成され、
　前記減速機の減速比をｉとしたとき、前記波状曲線は、前記入力側回転部材の任意の回転角（θ）において、前記出力側回転部材が回転角（ｉθ）の状態で、前記第１のボール係合溝に係合した前記ボールが前記第２のボール係合溝に係合する形状であり、かつ、前記保持器のポケットの軸方向両端部側に、第２のボール係合溝に係合することによるボールの径方向移動を許容するとともにボール抜けを規制する幅狭部を設けたことを特徴とする減速装置。
　前記保持器は、第１・第２部材の重ね合わせ体を備え、各第１・第２部材には、第１・第２部材が重ね合された際に前記ポケットを構成する孔部を設け、第１部材の孔部に入力板部側の幅狭部を構成するための、第１凹曲面を有し、第２部材の孔部に出力板部側の幅狭部を構成するための、第２凹曲面を有し、各ポケットに挿入されるボールを前記第１・第２部材間に介在させた状態で、重ね合わせ体を形成することによって、各ポケットにボールが隙間を有した状態で嵌入されていることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
　前記保持器のポケットは、凹曲面にて構成される幅狭部を有する本体部と、第２のボール係合溝に係合することによるボールの径方向移動範囲よりも径方向外方又は径方向内方に設けられるボール挿入部とを備えた設けたことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
　前記保持器のポケットの幅狭部の一部又は全部が、塑性加工によるポケットの径方向内方への隆起部にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
　前記保持器のポケットの一方の軸方向端部に形成される幅狭部及び他方の軸方向端部に形成される幅狭部のいずれか一方が凹曲面にて構成され、他方の一部または全部が塑性加工によるポケットの径方向内方への隆起部にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
　第１のボール係合溝が形成された入力板部を有する入力側回転部材と、この入力側回転部材の回転軸と同軸に配置され、第２のボール係合溝が形成された出力板部を有する出力側回転部材と、軸方向に対向する前記入力板部および前記出力板部の両ボール係合溝に係合する複数のボールと、このボールを半径方向に移動可能に保持する複数のポケットを有する保持器とを備え、前記保持器が前記回転軸に対して回転不能に設けられ、前記両ボール係合溝に係合する前記ボールを介して前記入力側回転部材の回転が減速されて前記出力側回転部材に伝達される減速装置において、
　前記第２のボール係合溝の軌道中心線が波状曲線で形成され、
　前記減速機の減速比をｉとしたとき、前記波状曲線は、前記入力側回転部材の任意の回転角（θ）において、前記出力側回転部材が回転角（ｉθ）の状態で、前記第１のボール係合溝に係合した前記ボールが前記第２のボール係合溝に係合する形状であり、かつ、前記ポケットにおける、前記ボールと前記ポケットとの接触面形状を凹曲面としたことを特徴とする減速装置。
　前記凹曲面は、少なくとも、前記第２のボール係合溝に係合することによる前記ボールの径方向の移動範囲内に設けたことを特徴とする請求項６に記載の減速装置。
　前記ボールのボール半径をｒ_Bとし、前記ポケットの凹曲面の曲率半径をｒ_Pとしたときに、前記ボール半径と、前記ポケットの凹曲面の曲率半径との比率Ｒ１（ｒ_P／ｒ_B）を１．０≦Ｒ１≦２．０としたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の減速装置。