(57)【要約】【課題】減速機構における出力トルクの制限を目的とする。【解決手段】首振り揺動円盤式減速機構の揺動円盤５の一部の材質を鉄等の軟磁性金属リングとし  その軟磁性金属リング部を順次、永久磁石又は電磁石で吸着し圧接リング６に圧接させて首振り揺動回転させることによって減速機能させることにより、仮に出力軸側で過負荷が発生した場合には、摩擦部の接触、もしくは歯の噛み合いが磁力に打ち勝って自然に解除されるよう、球状の軸受９をもうけることで、出力トルクを制限する。【選択図】図１
2020153510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線まわりに回転する出力軸と、
前記出力軸の一部に設けられた球状軸受により支えられ  回転軸線に対して傾斜可能な中心軸線を中心とする円盤であり、該中心軸線が前記回転軸線中の１点を中心として首振り揺動運動可能であり  前記出力軸と回転軸線まわりに相対回転不能に剛接続されている軟磁性金属リングを有する揺動円盤と、
前記、回転軸線と同心円で、前記首振り運動可能な揺動円盤の一部と接触する、磁力の影響を受けない材質製の、非回転圧接リングと
前記揺動円盤の軟磁性金属リング部を前記圧接リングに磁力をもって引き付けながら  揺動首振り回転させるために回転する永久磁石、又は供給電力の切り替えにより回転磁力を発生させる複数の電磁石による回転磁力発生機構と
前記出力軸、揺動円盤、圧接リング、回転磁力発生機構を少なくとも覆うケーシングと、を備えている、
ことを特徴とする揺動円盤式減速機構。
【請求項２】
請求項１に記載の揺動円盤式減速機構において
前記回転軸線に対して揺動円盤を首振り回転可能とする球状軸受は
内輪側の一部に等間隔の出力軸回転軸線方向の複数溝を有し、
その複数溝にそれぞれ移動可能に一部が入り込んだ鋼球と  その鋼球の相互位置保持と鋼球脱落防止機能を有する保持器と、前記揺動円盤の中央部に球状軸受け外輪として圧入装着された球状軸受外輪内面の球面状の穴に、揺動円盤の回転軸線方向に掘られた鋼球が入り込む複数溝とで構成されることを特徴とする揺動円盤式減速機構。
【請求項３】
請求項２に記載の  球状軸受の鋼球及び溝へ給脂されるグリス類の飛散を防止するため揺動円盤中央部の両側面にグリス飛散防止板を設けることを特徴とする揺動円盤式減速機構。
【請求項４】
請求項１に記載の揺動円盤式減速機構において
球状軸受により前記回転軸線に対して首振り回転可能な揺動円盤は、
前記圧接リングと圧接させる片側又は両面の一部分の面を、
前記球状軸受の揺動中心点と、同じ点を頂点とする円錐面の一部と一致させることを特徴とする揺動円盤式減速機構。
【請求項５】
請求項１に記載の揺動円盤式減速機構において
前記、出力軸回転軸線と同心の円で、前記首振り運動可能な揺動円盤の一部と接触する磁力の影響を受けない材質製の非回転圧接リングは、
前記揺動円盤と圧接させる面を、
前記球状軸受の球の中心点と、同じ点を頂点とし  前記揺動円盤の円錐面とは異なる円錐面の一部と一致させることを特徴とする揺動円盤式減速機構。
【請求項６】
請求項１に記載の揺動円盤式減速機構において
前記ケーシング及び圧接リングはステンレス等、磁気の影響を受けない材質であり、圧接リングの圧接側の面にはゴム等磁気の影響を受けない材質の貼付け、又は組み込みにより揺動円盤と接触し摩擦力を一定化、もしくは相互の面に設けた凸凹の歯等を噛み合わせることを特徴とする揺動円盤式減速機構。
【請求項７】
請求項１に記載の揺動円盤式減速機構において
複数の電磁石に順次電力を供給する回転磁力発生機構は、
電磁石へ供給する電力を調整して  出力軸側での負荷変動に対し  希望する値で揺動円盤の吸着を解除することにより、所定のトルクを超えたとき出力軸への回転伝達を止められることを特徴とする揺動円盤式減速機構。
【請求項８】
請求項１に記載の揺動円盤式減速機構において
複数の電磁石に順次電力を供給する回転磁力発生機構は、
個々の電磁石へ供給する電力を一斉に  切断することにより出力軸への回転伝達遮断、
また  すべての電磁石へ一斉に電力供給することにより  出力軸への回転制動効果が出せることを特徴とする揺動円盤式減速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、磁石の吸引力により円盤を揺動首振り回転させ、固定側の非回転リングと圧接、又は双方の凸凹を噛み合わせることによって高い減速比が得られる揺動円盤式減速機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】本構造に類似する歯車式の差動歯車減速機構は、過去に数例が特許文献として開示され、一部は実際に市販されたものもある。【０００３】これらは  いずれも、入力軸の回転により首振り揺動させる歯車と、この揺動歯車に噛み合わせる非回転歯車の歯数とに差を設け  両者の歯数の差で揺動歯車が揺動しながら少しずつ自転する原理を利用して  揺動歯車の自転回転を出力軸経由で外部に取り出そうというものである。【０００４】これらの差動歯車式減速機構は大減速比が取れるというメリットがあり、理論上は減速比の逆数倍の出力トルクが出てくる。一方、減速比の高い減速機の場合  出力軸の外側で何かのトラブルが発生したとき、出力軸側に過大なトルクを与えて何らかの被害を発生させるか、もしくは出力軸が回らなくなった場合、入力軸からの自分自身のトルクにより減速機構内部の歯車の歯、出力機構、そのほかの機械要素を自損してしまう恐れがあった。【０００５】内部自損の場合、歯車の歯、出力機構その他の機械要素が破損する原因は  想定される最大のトルクに対して出力機構側の強度が不足することである。  前記のように減速比の逆数倍の力が出力側の歯車の歯等にかかり、  一般に本方式の減速機構では１／１００から１／１０００程度の減速比を想定するので  その逆数倍、１００倍から１０００倍のトルクに耐えられる歯車の歯等は極めて大きくなり、実用的ではなくなる。【０００６】それらの解決策として  歯車をやめ、摩擦車に替える方法が考えられたが  この方式の場合、デメリットとして  摩擦車同士の圧接点の位置ずれが生じると  減速比が変わってしまう恐れがあるとともに、
必要な摩擦力を得るためには  摩擦車同士を常に一定の力で押し付ける必要があり、この構造の複雑化  及びこの押し付け力の反力で軸受部の動力ロスが増える、摩擦面の摩耗劣化にともない摩擦力が減少して出力トルクが減少する等の欠点が想定され、現在にいたるまで  ほとんどの先行文献は歯車等の噛み合わせ式となっている。【０００７】過去の本方式類似の機構の多くは揺動円盤を傾けるため角度固定の斜め軸によるとか、一定の角度で斜めに回る複数の鋼球等で押すという方法であった。
このため、過大トルク発生時、歯車の歯等は逃げ場がないため過負荷による内部破損が発生することとなった。【０００８】しかし本発明では  円盤の中心点を球状軸受で支え、磁力を用いて円盤を傾けることにより、  もしも過大トルクが発生した場合には、円盤の傾きが解除され、圧接の解除、歯車の歯等の噛み合い解除等の機能を持たせることができ、内部機械要素の破損を防ぐことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２４８０４７
【特許文献１】特開２０１４−０４７７９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】まず解決しようとする課題は、摩擦車を採用する場合に必要な圧接力を簡便に得、仮に圧接ポイントがずれても減速比を変えないという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】本発明は、摩擦車を採用する場合に必要な圧接力を  永久磁石により簡便に得るとともに、仮に圧接ポイントがずれても減速比が変わらないことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】本発明の減速機は歯車等の使用による不具合事項を解消するため摩擦車を採用する場合、その摩擦車に対する圧接力を簡便な方法で与えることができるとともに仮に圧接ポイントがずれても減速比が変わらない利点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】前記摩擦車方式の問題点を解決するための発明に係る摩擦車式減速機構は
円盤を首振り揺動させるため、揺動円盤の一部の軟磁性金属部端部を吸着する回転磁力と、前記回転軸線上の一定のポイントを円の中心とする吸着面を有し首振り運動可能な揺動円盤と、ケーシング内側に回転不能に固定され、揺動円盤の揺動運動と接触するための円錐曲面を有する圧接リングと、揺動円盤の自転運動を出力軸に伝えるために出力軸に設けられた球面軸受け内輪側の一部に等間隔の出力軸回転軸線方向の複数溝を有し、その複数溝にそれぞれ移動可能に一部が入り込んだ鋼球と  その鋼球の相互位置保持と鋼球脱落防止機能を有する保持器と、前記揺動円盤の揺動中心部に球状軸受け外輪として圧入装着された外輪内面の球面状穴に揺動円盤の回転軸線方向に掘られ、前記鋼球が入り込んだ複数溝とで構成される。【００１４】当該差動摩擦車式減速機構では回転不能にケーシング内面に固定され、円錐曲面の一部を有する圧接リングに対し、回転する磁力に吸引されて揺動円盤の円周の一部が  圧接され回転する。【００１５】圧接リングの圧接点と回転軸との距離、すなわち圧接点の回転半径をＡｍｍ、揺動円盤側の圧接点と揺動中心点との距離をＢｍｍとし、Ｂ＝Ａ＋Δとしてある。【００１６】この状態で入力軸円盤を回転軸線まわりに回転させると、入力軸円盤の一部に設けられた永久磁石も回転し、それに伴って揺動円盤も円周の一部を永久磁石の磁力に吸引されて揺動首振り運動する。【００１７】圧接リング側の圧接円の円周、（２・π・Ａ）に対し
揺動円盤側の圧接円の円周は、２・π・Ｂ＝２・π・（Ａ＋Δ）  、であり  圧接ポイントの円軌道の円周の長さが異なる。そのため入力軸の一回転に対し揺動円盤側は  円周長さの差、２・π・Δ分  だけ回転が不足する。この為  揺動円盤側は一回転する前の原点位置より回転角度方向に位相差が発生し入力回転に対し揺動円盤は回転が遅れる方向に少し自転することになる。
この自転を外部に出力として取り出せば  大きな減速効果が発生する。【００１８】以上は摩擦車式方式を採用する場合をもとにして説明したが  摩擦面に歯車状の凸凹を刻む場合も基本的には同じである。
ただし出力軸が何らかの原因で回転を拘束される場合、
揺動円盤中心部が球状の軸受で自在に動くように支えられていることと、
磁力で噛み合っている  お互いの凸凹が、過負荷により自然に外れるような機能を持たせることが可能となり、歯車の歯状の凸凹部とした場合の破損を防ぐことができる。【００１９】具体的には揺動円盤が磁力で吸着された状態で入力軸も出力軸も回転していない場合において、  出力軸側を何らかの方法で強引に回そうとしたとき、球状軸受けに設けられた鋼球経由で  揺動円盤は回されようとする。この時の抵抗力は揺動円盤と圧接リングの摩擦力だけである。この摩擦力は磁石の吸着力と  圧接リングと揺動円盤の摩擦係数により決定される。ゆえに過大なトルクが  負荷されても当該減速機構は  摩擦面がスリップするだけで  内部の機械要素を破壊することはない。
この原理により出力軸へも所定のトルク以上は伝わらないことになり、当該減速機構を用いれば、例えば仮に自動ドアなどに子供が挟まってしまったとしても過大なトルクが伝わらないので重大な災害とならない利点がある。【００２０】
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】  減速機の断面構造を示した説明図である。（実施例１）
【図２】  減速機の断面構造を示した説明図である。（実施例２）
【図３】  回転軸線、圧接ポイントとの関係を図式化したものである。
【図４】  第２実施形態の減速機構の断面構造を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】以下、この発明の実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なおこの実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】図１は、本発明装置の実施例の説明図である。１はフランジ部をステンレス等、磁力の影響を受けない材質として、回転自在に支えられた入力軸、２は入力軸円盤円周の一部に設けられた永久磁石、３は入力軸円盤の一部に設けられる永久磁石２の重さと、回転時の動バランスをつりあわせるために設けられた重錘である。
永久磁石２、重錘３，の個数は複数あっても良い。【００２４】５は  揺動円盤であり、回転軸線上の球状軸受の中心点と同じポイントを頂点とする円錐面の一部と同一面として形成された吸着面を有し、首振り運動可能であり  通常、永久磁石２によって吸いつけられているが  永久磁石２と接触はせず１ｍｍ以下のわずかな空隙を保っていても良い。【００２５】圧接リング６の圧接面は、回転軸線上の球状軸受の中心点と同じポイントを頂点とし  ５の揺動円盤側とは異なる円錐面の一部と同一面として形成された圧接面を有している。
圧接リング６の材質は磁力の影響を受けず、５の揺動円盤の吸着面との所定の摩擦係数が得られるゴム等の材質でも良く、この圧接リング６を保持する７の圧接リング保持具は圧接リング６の圧縮変形等に対するストッパと永久磁石との１ｍｍ以下のわずかな空隙保持を兼ねており、磁力の影響を受けないステンレス等の材料で作成される。
圧接リング保持具７はケーシング８に非回転に取り付けられている。
ケーシング８の材質も磁力の影響を受けないアルミ、またはステンレス等の材質がのぞましい。【００２６】揺動円盤５の半径Ｂは圧接リング６の半径、Ａｍｍに対し  わずかに異なるＢ＝（Ａ＋Δ）ｍｍとしてある。このため揺動円盤５の外周が圧接リング６の外周に接触したまま  入力軸１の１回転により首ふり揺動回転するが  それぞれの円周長の差により  揺動円盤５は最初の接触位置より円周で（２・Δ・π）分  回転角度が不足することになる。【００２７】揺動円盤５の中央部は  説明を後述する球状軸受  兼  等速ジョイント９により  回転自在に支えられた出力軸１６と連結されている。この構造であるために出力軸１６を１回転させるためには揺動円盤５を
Ｎ＝（Ａ・π）／Δ）回ほど首振り揺動回転させねばならぬことになり  すなわち１／Ｎの減速比を持つ減速機構となる。【００２８】この摩擦による方式では  摩耗その他の理由により圧接点の位置が変わった場合  減速比が変化するのではないかと懸念される。
図２は仮に揺動円盤５と圧接リング６との圧接面を円錐面から平面円に変えた場合の一例である。【００２９】図３の（１）は  回転軸線、圧接ポイントとの関係を図式化したものである。
αが揺動円盤の揺動中心、βが圧接円の中心、γは両者が圧接しているポイントである。α、β、γの３点で３角形を形成している。寸法Ｂ（α〜γ）と寸法Ａ（β〜γ）の差が減速比を決定する要因である。仮に図２のごとく圧接面を回転軸線に直角な平面円とした場合、摩耗等の原因によりβとγの関係位置が変化し、当初の３角形は図３の（２）α、β、γ１、の３角形に変化し、結果として減速比が変化することになる。本発明の図１の方式では仮に摩耗等が発生した場合でも圧接点は円錐面の上を移動するだけであるので図３の（３）のごとくα、β、γ、の当初三角形はα、β１、γ１、のように同一比で拡大もしくは縮小するだけである。ゆえに当初の減速比は変わらないことになる。【００３０】このような構造でも  従来の摩擦車式減速機同様  長期間使用すれば摩耗により圧接面が徐々に減耗してくるのは否めない。しかし本発明では  圧接面が摩耗等により多少擦り減ってしまったとしても  永久磁石２により揺動円盤５は吸着されているので  従来の摩擦車式減速機と異なり  摩耗劣化による影響はほとんど無い。【００３１】前記の構造により揺動首振り運動しながら自転する揺動円盤の自転を支えるため  出力軸１６の一端９を球状化し  その表面にそって出力軸の回転軸線方向に等間隔の複数溝１１が彫られている。その各溝には移動可能に一部が入り込んだ鋼球１０と  その鋼球１０の相互位置を等間隔に保持及び落下防止する保持器１２がある。【００３２】揺動円盤５の中央部に球状軸受け外輪として圧入装着された外輪があり、その外輪内面の球面状穴に揺動円盤の回転軸線方向に掘られた複数溝１３がある。
この溝には前記の鋼球１０が入り込んでいる。【００３３】この構造は  近年、自動車の駆動輪に動力を伝えるために多用される等速ボールジョイントと同原理であるが、これには鋼球１０の転動に対してグリス等の潤滑油が必須であり、連続回転させる場合にはグリス等が外部に飛び散らないようカバーとして１４，１５を設ける。
【実施例２】
【００３４】次に、本発明に係る差動摩擦車式減速機構の第２実施形態について、図４に基づいて説明する。図４は本発明の第２実施形態としての差動摩擦車式減速機構の要部断面図である。なお図４において第１実施形態と同じ構造のものは同じ符号を付し、第１実施形態の説明と重複する説明は省略する。【００３５】本実施形態の差動摩擦車式減速機構は、揺動円盤５の周長と圧接リング６の周長の差を利用して減速させる方法において第１実施形態と基本的に同じであり、揺動円盤の自転運動を出力軸１６に伝える方法も同じである。ただ第１実施形態の原理説明では理解を容易にするために減速比  １／３０を例にした図で示しているのに対し図４ではより実態に近い減速比  １／５００の場合の例を示してある。【００３６】本実施形態が第１実施形態と異なる点は  揺動円盤５を圧接リング６に圧接するために吸引する磁石が永久磁石ではなく電磁石４であるという点である。【００３７】しかし電磁石を第１実施形態のごとく回転させると電力供給に困難が発生するので
本実施形態では３個以上の電磁石４を出力軸の回転軸線上から等距離の半径で、個々の電磁石間の間隔が同じになるようにケーシング８上に回転不能に固定配置し、それぞれに個別に電力を供給する。【００３８】上記の構造において  複数の電磁石のうちの一個にまず短時間パルス状又は台形状の電力を供給し、次に時計まわり方向の一個にパルス状又は台形状電力を与える。さらに順次、次の一個にパルス状又は台形状電力を与えるという方法をとればあたかも第１実施形態で永久磁石を回転させるのと同じ効果を発生させ揺動円盤５を回転させることができる。
回転を逆回りにするには  電磁石に半時計まわりにパルス状又は台形状電力を与える事はいうまでもなく、
回転速度を制御するためには電磁石に次々に与えるパルス状又は台形状電力の間隔を電気的に変更すればよい。【００３９】前記の磁力を回転させるという方法は既知の交流電動機等を回転させる方法と基本的に同じであるので  インバータ等の手段で  磁力の回転する速度を容易に変えることができる。【００４０】この第２実施形態の場合、すべての電磁石に与える電力を同時に遮断すれば揺動円盤５は磁力を失い空転することになり、あたかも動力伝達系に電磁クラッチを組みこみ、その電磁クラッチをＯＦＦにするのと同じ効果を得る事ができる。【００４１】又  逆にすべての電磁石に同時に電力を与えれば  揺動円盤５は揺動運動を制限され、あたかも動力伝達系に電磁ブレーキを組み込み、その電磁ブレーキをＯＮにするのと  同じ効果を得ることができる。【００４２】又、図４では揺動円盤に対して片側のみに電磁石を配置した構成を示してあるが  出力トルクを倍増させるためには揺動円盤に対して反対側の面にも電磁石を配置してもよい。【００４３】次に、第１実施形態では球状軸受の内輪側に溝を掘る構造を示してあるが第２実施形態のごとく、出力軸１６の球状軸受内輪側の一部を盛り上げ  そこに溝１１を加工することで溝の加工を容易化しても良い。【００４４】また球状軸受部の油脂飛散防止のため自動車等に用いられる類似構造の等速ジョイントの場合は，ゴム製カバー等が用いられるが本発明の第２実施形態のごとく、球状軸受に掘る複数溝１１の長さを中央部だけの部分的とし、球状面の両側残り部分を球面のままとしてそこを球状軸受の外輪機能を兼ねた部品１４、１５を設けることで  軸方向のスペースを削減し油脂の飛散を防いでも良い。
【符号の説明】
【００４５】１  入力軸
２  永久磁石
３  重錘
４  電磁石
５  揺動円盤
６  圧接リング
７  圧接リング保持具
８  ケーシング
９  球状軸受け
１０  鋼球
１１  内輪側溝
１２  保持器
１３  外輪側溝
１４  カバー
１５  カバー
１６  出力軸
【図１】
2020153510.tif 000003
【図２】
2020153510.tif 000004
【図３】
2020153510.tif 000005
【図４】
2020153510.tif 000006