(57)【要約】【課題】駆動歯車を自転させることなく、入力軸の回転を高い減速比で出力できる減速機を提供する。【解決手段】減速機１は、内歯が周設され第一軸１１ｐ周りに回転可能な第一歯車１１と、第一歯車に内接して噛合する外歯が前記内歯より少ない歯数周設された第二歯車２１と、第二歯車に設けられた複数の軸受２６にそれぞれ支持され、それぞれの中心軸２７ｐから同一方向に同一の偏心量だけ偏心した入力軸部２８の回転に伴いそれぞれ偏心回転する複数の偏心体２７と、複数の入力軸部を同期して回転させる同期回転機構３０とを具備し、前記偏心量は、第一歯車及び第二歯車それぞれのかみあいピッチ円直径の差の二分の一に等しい。【選択図】図１
2010203570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯が周設され第一軸周りに回転可能な第一歯車と、
該第一歯車に内接して噛合する外歯が前記内歯より少ない歯数周設された第二歯車と、
該第二歯車に設けられた複数の軸受にそれぞれ支持され、それぞれの中心軸から同一方向に同一の偏心量だけ偏心した入力軸部の回転に伴いそれぞれ偏心回転する複数の偏心体と、
複数の前記入力軸部を同期して回転させる同期回転機構とを具備し、
前記偏心量は、前記第一歯車及び前記第二歯車それぞれのかみあいピッチ円直径の差の二分の一に等しい
ことを特徴とする減速機。
【請求項２】
内歯が周設された第一歯車と、
該第一歯車に内接して噛合する外歯が前記内歯より少ない歯数周設され、第二軸周りに回転可能な第二歯車と、
前記第一歯車に設けられた複数の軸受にそれぞれ支持され、それぞれの中心軸から同一方向に同一の偏心量だけ偏心した入力軸部の回転に伴いそれぞれ偏心回転する複数の偏心体と、
複数の前記入力軸部を同期して回転させる同期回転機構とを具備し、
前記偏心量は、前記第一歯車及び前記第二歯車それぞれのかみあいピッチ円直径の差の二分の一に等しい
ことを特徴とする減速機。
【請求項３】
前記同期回転機構は、
複数の前記入力軸部とそれぞれ一体的に回転自在であって歯数が等しい複数の平歯車と、
複数の前記平歯車の全てと同時に噛合する単一の駆動平歯車とを具備する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の減速機。
【請求項４】
前記同期回転機構は、
複数の前記入力軸部とそれぞれ一体的に回転自在な複数のウォームホイールと、
複数の前記ウォームホイールの全てと同時に噛合し、前記ウォームホイールの全てを同一方向に同一角度回転させる向き及び間隔でねじ山が形成された単一のウォームとを具備する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸の回転速度を歯車によって減少させて出力する減速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高い減速比の得られる減速機として、従来、ハイポサイクロイド減速機が用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。これは、図１０（特許文献１の図２）に示すように、内歯車１０１と、内歯車１０１とは歯数が異なると共に入力軸１１０に対して偏心して回転する外歯車１０２とから主に構成されるものであり、入力軸１１０の回転に伴って外歯車１０２は内歯車１０１と噛み合いながら公転すると共に、内歯車１０１との歯数差分だけ公転方向とは反対方向に自転する。従って、外歯車１０２の自転運動を取り出して出力することにより、（Ｎ１−Ｎ２）／Ｎ２（Ｎ１は内歯車の歯数、Ｎ２は外歯車の歯数）という高い減速比で出力軸を減速回転させ、高トルクの動力を伝達することができる。
【０００３】
ここで、外歯車１０２の自転運動を取り出す機構として、特許文献１の減速機では、外歯車１０２において偏心軸と同心の円周上に複数設けられたピン孔１０４と、出力軸と一体的に回転する円板１０５において出力軸と同心の円周上に複数突設されているピン１０３とが用いられている。ピン孔１０４にピン１０３を遊嵌させることにより、外歯車１０２の公転及び自転に伴いピン孔１０４内をピン１０３が内接しながら転動し、ピン孔１０４内の空隙で公転運動が吸収されると共に、ピン１０３とピン孔１０４の内周面との接触によって、外歯車１０２の自転運動が出力軸に伝達される。一方、特許文献２の減速機では、外歯車から複数のピンが突設され、出力軸と一体的に回転する出力盤にピン孔が複数設けられており、上記と同様にピンとピン孔の内周面との接触によって、外歯車の自転運動が出力軸に伝達される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、従来の減速機では、公転しつつ自転する外歯車から自転運動のみを取り出すために、複数のピンと複数のピン孔を用いており、構成が複雑であった。また、ピンとピン孔の位置やピン孔の径を適切なものとするためには、高い加工精度が必要であった。本発明者は、従来の減速機は、駆動歯車である外歯車を自転させているが故に、上記の問題点を招いていると考えた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、駆動歯車を自転させることなく、入力軸の回転を高い減速比で出力できる減速機の提供を、課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明にかかる減速機は、「内歯が周設され第一軸周りに回転可能な第一歯車と、該第一歯車に内接して噛合する外歯が前記内歯より少ない歯数周設された第二歯車と、該第二歯車に設けられた複数の軸受にそれぞれ支持され、それぞれの中心軸から同一方向に同一の偏心量だけ偏心した入力軸部の回転に伴いそれぞれ偏心回転する複数の偏心体と、複数の前記入力軸部を同期して回転させる同期回転機構とを具備し、前記偏心量は、前記第一歯車及び前記第二歯車それぞれのかみあいピッチ円直径の差の二分の一に等しい」ものである。
【０００７】
「かみあいピッチ円直径」の語は、ＪＩＳ  Ｂ  ０１０２：１９９９による。
【０００８】
上記構成により、偏心体のそれぞれは、入力軸部の回転に伴い軸受内で回転する。そして、偏心体は第二歯車に対して複数が設けられており、複数の偏心体は同期して回転させられると共に、何れの偏心体も同一方向に同一の偏心量だけ偏心して回転するため、第二歯車は自転することなく、第二歯車における全ての点が偏心量を半径とする円を描くように運動する。そして、偏心量が第一歯車のかみあいピッチ円直径と第二歯車のかみあいピッチ円直径との差の二分の一に等しく、かつ、第一歯車と第二歯車の歯数は異なっているため、上記のような第二歯車の運動に伴い第一歯車は第二歯車と噛合い、歯数差に相当する角度分だけ送られて、第一軸周りに回転する。
【０００９】
従って、本発明によれば、駆動歯車としての第二歯車を自転させることなく、入力軸部の回転速度を減少させて第一歯車を回転させ、出力軸としての第一軸に動力を伝達することができる。すなわち、本発明では、入力軸部の回転を減速して出力するために、従来のハイポサイクロイド減速機のように駆動歯車の自転運動を取り出すためのピンとピン孔のような構成を要さず、極めて簡易な構成であり、容易に加工することができる。加えて、従来のハイポサイクロイド減速機に比べて極めて簡易な構成でありながら、ハイポサイクロイド減速機と同様に内歯車と外歯車との噛合により減速する構成であるため、高い減速比で入力軸部の回転を出力することができる。なお、入力軸部の回転速度を減じて出力することができるだけではなく、入力軸部の回転角度を減じて微小な角度の回転として出力することができることはもちろんである。
【００１０】
本発明にかかる減速機は、「内歯が周設された第一歯車と、該第一歯車に内接して噛合する外歯が前記内歯より少ない歯数周設され、第二軸周りに回転可能な第二歯車と、前記第一歯車に設けられた複数の軸受にそれぞれ支持され、それぞれの中心軸から同一方向に同一の偏心量だけ偏心した入力軸部の回転に伴いそれぞれ偏心回転する複数の偏心体と、複数の前記入力軸部を同期して回転させる同期回転機構とを具備し、前記偏心量は、前記第一歯車及び前記第二歯車それぞれのかみあいピッチ円直径の差の二分の一に等しい」ものとすることができる。
【００１１】
上述の減速機では、第二歯車が駆動歯車であったが、本発明では第一歯車が駆動歯車となり、第一歯車に入力された回転が減速されて第二歯車から出力される。そして、上述の減速機と同様の原理で、駆動歯車としての第一歯車は自転することなく、第一歯車における全ての点が偏心量を半径とする円を描くように運動し、第二歯車は第一歯車と噛合いながら、歯数差に相当する角度分だけ送られ、第二軸周りに回転する。
【００１２】
従って、上記構成の本発明によれば、上述の減速機と同様に、駆動歯車を自転させないことにより、簡易な構成で加工が容易でありながら、入力軸部の回転を高い減速比で出力することができる減速機を実現することができる。
【００１３】
本発明にかかる減速機は、上記構成において、「前記同期回転機構は、複数の前記入力軸部とそれぞれ一体的に回転自在であって歯数が等しい複数の平歯車と、複数の前記平歯車の全てと同時に噛合する単一の駆動平歯車とを具備する」ものとすることができる。
【００１４】
上記構成により、本発明によれば、複数の平歯車と、これらの平歯車の全てと噛合する単一の駆動平歯車という簡易な構成により、複数の入力軸部を同期して回転させることができる。
【００１５】
本発明にかかる減速機は、上記構成において、「前記同期回転機構は、複数の前記入力軸部とそれぞれ一体的に回転自在な複数のウォームホイールと、複数の前記ウォームホイールの全てと同時に噛合し、前記ウォームホイールの全てを同一方向に同一角度回転させる向き及び間隔でねじ山が形成された単一のウォームとを具備する」ものとすることもできる。
【００１６】
「単一のウォーム」で「複数のウォームホイールの全てを同一方向に回転させる」構成としては、複数のウォームホイールを同一線上に並設し、これらのウォームホイールに対して同じ側にウォームを設ける構成や、隣接するウォームホイールの間にウォームを配し、それぞれのウォームホイールに接する部分のウォームのねじ山の向きを交互に逆向きとする構成を例示することができる。また、ウォームホイールの歯数と、そのウォームホイールに噛合する部分のウォームのねじ山の間隔を対応させることにより、「単一のウォーム」で「複数のウォームホイールの全てを同一角度回転させる」ことができる。
【００１７】
駆動平歯車を用いて、入力軸部と一体的に回転する複数の平歯車を同期して回転させる場合、駆動平歯車の回転軸は入力軸部と平行になる。これに対し、入力軸部と一体的に回転する複数のウォームホイールをウォームで回転させる場合は、ウォームの回転軸は入力軸部と交差する。これにより、上記構成の本発明は、入力軸部の軸方向にスペースの制限がある場合に適している。また、ウォームの回転を入力軸部に伝達する段階でも、回転速度を大きく減速することができるため、減速機全体として減速比をより大きなものとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の効果として、駆動歯車を自転させることなく、入力軸の回転を高い減速比で出力できる減速機を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態である減速機の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の減速機の構成を簡略化して示す図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】第二歯車の運動を説明する図である。
【図６】第二歯車の運動を拡大して説明する図である。
【図７】第一歯車が回転した状態を図１におけるＢ−Ｂ線断面に相当する断面で示した断面図である。
【図８】他の実施形態の減速機の構成を簡略化して示す図である。
【図９】同期回転機構の他の構成を例示する図である。
【図１０】従来のハイポサイクロイド減速機の構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態である減速機について、図１乃至図７に基づいて説明する。
【００２１】
本実施形態の減速機１は、内歯が周設され第一軸１１ｐ周りに回転可能な第一歯車１１と、第一歯車１１に内接して噛合する外歯が内歯より少ない歯数周設された第二歯車２１と、第二歯車２１に設けられた複数の軸受２６にそれぞれ支持され、それぞれの中心軸２７ｐから同一方向に同一の偏心量ｒだけ偏心した入力軸部２８の回転に伴いそれぞれ偏心回転する複数の偏心体２７と、複数の入力軸部２８を同期して回転させる同期回転機構３０とを具備し、偏心量ｒは、第一歯車１１及び第二歯車２１それぞれのかみあいピッチ円直径の差Ｒの二分の一に等しいものである。また、本実施形態の同期回転機構３０は、複数の入力軸部２８とそれぞれ一体的に回転自在であって歯数が等しい複数の平歯車３１と、複数の平歯車３１の全てと同時に噛合する単一の駆動平歯車３３とを具備している。
【００２２】
より詳細に説明すると、第一歯車１１は第一プレート１０に歯形がくり抜かれた態様で形成されており、３０枚の内歯が設けられている。一方、第二歯車２１は第一歯車１１と同一の厚さで２９枚の外歯が形成されており、第二プレート２０上に取り付けられて一体化されている。また、第一プレート１０において第一歯車１１の外周縁には図示しないボルト孔が複数穿設されており、これらのボルト孔と図示しないボルトとの螺合によって、円板状の保持プレート４０が第一プレート１０に留め付けられることにより、第一歯車１１と第二歯車２１とが噛合した状態が保持されている。
【００２３】
偏心体２７は第一歯車１１及び第二歯車２１と同一の厚さの円板状で、本実施形態では二つが設けられている。また、第二歯車２１には偏心体２７を支持する軸受２６として、偏心体２７より僅かに径の大きな円形の貫通孔が、第二歯車２１の中心軸２１ｐに対して対称に設けられている。また、一つの偏心体２７は一つの入力軸部２８の回転によって偏心回転させられる構成とされており、入力軸部２８は偏心体２７より小径の円柱状で、第二プレート２０に回転自在に挿通されている。そして、入力軸部２８の一端が偏心体２７に嵌め込まれることにより、入力軸部２８と偏心体２７とが一体化されている。なお、入力軸部２８は、偏心体２７に嵌め込まれる部分で長軸方向に沿って切り欠かれており、偏心体２７との接合状態が良好なものとなっている。
【００２４】
ここで、入力軸部２８の中心軸２８ｐが偏心体２７の中心軸２７ｐに対して偏心している偏心量ｒは、図２に示すように、第一歯車１１のかみあいピッチ円直径と第二歯車２１のかみあいピッチ円直径との差Ｒの二分の一に等しく設定されている。従って、第一歯車１１の内歯に第二歯車２１の外歯が噛合した状態で、第一歯車１１の中心軸（第一軸）１１ｐと第二歯車２１の中心軸２１ｐも偏心量ｒだけずれている。
【００２５】
入力軸部２８において偏心体２７に嵌め込まれた端部とは反対側の端部は、平歯車３１に嵌め込まれて一体化されており、平歯車３１は入力軸部２８の中心軸２８ｐを回転中心として、入力軸部２８と一体的に回転する。また、二つの入力軸部２８に対してそれぞれ設けられた二つの平歯車３１は、同径で歯数が等しく設定されている。そして、図１におけるＡ−Ａ線断面図を図３に示すように、二つの平歯車３１の間には、駆動軸部３５の中心軸３５ｐ周りに回転する駆動平歯車３３が、二つの平歯車３１の双方と噛合するように設けられている。
【００２６】
ここで、二つの平歯車３１は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図を図４に示すように、それぞれの中心、すなわち入力軸部２８の中心が、偏心体２７の中心に対して偏心している方向が同一方向となるように、駆動平歯車３３と噛合されている。なお、駆動軸部３５には、円板状のハンドル３９が駆動軸部３５と縦断面Ｔ字形を形成するように取り付けられており、ハンドル３９の回転に伴い駆動軸部３５を介して駆動平歯車３３が回転する。
【００２７】
本実施形態では駆動軸部３５は円筒状であり、その内部にはハンドル３９の回転に伴っては回転することがない固定軸部４１が挿通されている。この固定軸部４１は延設されて、第一プレート１０、第二歯車２１、及び保持プレート４０にそれぞれ穿設されている貫通孔に挿通された上で、ナット４４によって保持プレート４０に留め付けられており、本実施形態では固定軸部４１の中心軸４１ｐが第一歯車１１の中心軸である第一軸１１ｐと一致する構成となっている。なお、固定軸部４１を挿通させるために第二歯車２１に設けられた貫通孔２５の径は、偏心体２７の偏心回転に伴う第二歯車２１の運動に際して、固定軸部４１が第二歯車２１と干渉しない大きさに設定されている（図５参照）。
【００２８】
次に、上記構成の減速機１の動作について説明する。まず、ハンドル３９を時計回りまたは反時計周りに回転させる。以下では、ハンドル３９を時計回りに回転させた場合を例にとり説明するが、反時計回りに回転させた場合は逆向きの動作となる。ハンドル３９の回転に伴い、駆動平歯車３３が時計回りに回転すると、二つの平歯車３１は同期して反時計回りに回転する。これにより、二つの入力軸部２８は同期して反時計回りに回転し、二つの偏心体２７はそれぞれの入力軸部２８と一体的に、第二歯車２１に設けられた軸受２６内で回転する。
【００２９】
従って、第二歯車２１は偏心体２７の偏心回転に伴って運動するが、偏心体２７は複数が設けられているため、図５に示すように、第二歯車２１は自転することがない。ここで、図５（ａ）〜図５（ｄ）は入力軸部２８が一回転するときの第二歯車２１の運動を図示しており、それぞれの図においては、入力軸部２８が９０度回転する前の状態を一点鎖線で示し、後の状態を実線で示している。このような第二歯車２１の運動は、図６に拡大して示すように、第二歯車２１における全ての点が、偏心量ｒを半径とする円Ｍを描くように運動するものである。なお、図５及び図６では、第二歯車２１の運動を明確に図示するために、第一歯車１１は図示していない。
【００３０】
そして、偏心量ｒは、第一歯車１１及び第二歯車２１それぞれのかみあいピッチ円直径の差Ｒの二分の一に設定されているため、上記のような第二歯車２１の運動に伴い、第一歯車１１は第二歯車２１と噛合しながら送られて、第一軸１１ｐを回転中心として時計回りに回転する。本実施形態では第一歯車１１と第二歯車２１の歯数の差が１であるため、入力軸が一回転すると、図７に示すように、第一歯車１１は第二歯車２１に対して歯一枚分回転する。なお、図７は、図１におけるＢ−Ｂ線断面に相当する断面を図示している。
【００３１】
従って、本実施形態の減速機１によれば、偏心体２７を同期して回転させることにより、駆動歯車である第二歯車２１を自転させることなく、第二歯車２１に対して第一歯車１１を回転させることができ、ひいては、第一プレート１０と第二プレート２０とを、出力軸である第一軸１１ｐ周りに相対的に回転させることができる。すなわち、内歯車に噛合する外歯車を自転させつつ公転させていた従来のハイポサイクロイド減速機とは異なり、駆動歯車の自転運動を取り出すピンとピン孔という複雑な構成を必要としない簡易な構成であり、自転しない第二歯車２１との噛合による第一歯車１１の回転を、そのまま第二プレート２０に対する第一プレート１０の相対的な回転として、効率的に出力することができる。そして、本実施形態では第一歯車１１と第二歯車２１の歯数差は１であるため、入力軸部２８に入力される回転の速度を、最大の減速比で減速して出力することができる。
【００３２】
上記では、外歯が形成された第二歯車２１が駆動歯車であって内歯が形成された第一歯車１１から減速された回転が出力される場合を例示したが、図８に示すように、第一歯車１１が駆動歯車であって、第一歯車１１に入力された回転が減速されて第二歯車２１から出力される減速機２とすることもできる。すなわち、減速機２は、内歯が周設された第一歯車１１と、第一歯車１１に内接して噛合する外歯が内歯より少ない歯数周設され、第二軸２１ｐ周りに回転可能な第二歯車２１と、第一歯車１１に設けられた複数の軸受にそれぞれ支持され、それぞれの中心軸から同一方向に同一の偏心量ｒだけ偏心した入力軸部２８の回転に伴いそれぞれ偏心回転する複数の偏心体２７と、複数の入力軸部２８を同期して回転させる同期回転機構とを具備し、偏心量ｒは、第一歯車１１及び第二歯車２１それぞれのかみあいピッチ円直径の差Ｒの二分の一に等しいものである。
【００３３】
更に、上記では、同期回転機構として、複数の入力軸部２８とそれぞれ一体的に回転する複数の平歯車３１と、全ての平歯車３１と同時に噛合する駆動平歯車３３を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、図９（ａ）〜(ｃ)に示すように、複数の入力軸部とそれぞれ一体的に回転自在な複数のウォームホイールと、複数のウォームホイールの全てと同時に噛合すると共に、ウォームホイールの全てを同一方向に同一角度回転させる向き及び間隔でねじ山が形成された単一のウォームを備える同期回転機構５０ａ，５０ｂ，５０ｃを用いることができる。このようにウォームを用いる場合は、入力軸部に交差する方向から入力軸部を回転駆動することができるため、入力軸部の軸方向のスペースに制限がある場合に適している。
【００３４】
ここで、図９（ａ）の同期回転機構５０ａは、二つのウォームホイール５１ａ，５１ｂの間にウォーム５５が設けられ、ウォーム５５には、ウォームホイール５１ａと噛合する部分とウォームホイール５１ｂと噛合する部分とで、逆向きのねじ山が形成されている例である。また、図９（ｂ）の同期回転機構５０ｂは、二つのウォームホイール５１ａ，５１ｂに対して同じ側にウォーム５６が設けられている場合であり、ウォームホイールが三以上であっても同一線上に並設されていれば、同様の構成とすることができる。一方、三以上のウォームホイールが同一線上にない場合であっても、図９（ｃ）の同期回転機構５０ｃのように、隣接するウォームホイール５２の間にウォーム５７を通し、ウォーム５７において隣接するウォームホイール５２に接触する部分のねじ山を逆向きとすることにより、単一のウォーム５７で複数のウォームホイール５２を同期して回転させることができる。なお、複数のウォームホイールのそれぞれが噛合する部分で、ウォームのねじ山の間隔をウォームホイールの歯と対応させていれば、複数のウォームホイールの歯数は同じであっても異なっていても構わない。
【００３５】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００３６】
例えば、上記では、偏心体が二つ設けられる場合を例示したが、これに限定されず、同期して回転させる偏心体が複数であれば、駆動歯車を自転させることなく、第一歯車と第二歯車とを相対的に回転させることができる。加えて、上記の減速機１では二つの偏心体２７が第二歯車の中心軸２１ｐに対して対称に設けられる場合を例示したがこれに限定されない。しかしながら、このように偏心体が二つであれば、第二歯車を自転させない最小の構成であって極めて簡易であると共に、複数の偏心体が第二歯車の中心軸に対して対称に設けられていれば、偏心体の回転に際してバランスが良く好適である。
【００３７】
また、上記では、入力軸部２８が偏心体２７と別体であり、入力軸部２８の一端が偏心体２７に嵌め込まれて一体化されている場合を例示したが、これに限定されるものではなく、入力軸部と偏心体とを一体的に形成することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１，２  減速機
１１  第一歯車
１１ｐ  第一軸
２１  第二歯車
２１ｐ  第二軸
２６  軸受
２７  偏心体
２８  入力軸部
３０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ  同期回転機構
３１  平歯車
３３  駆動平歯車
５１ａ，５１ｂ，５２  ウォームホイール
５５，５６，５７  ウォーム
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２００１−２１２１２４号公報
【特許文献２】特開２０００−１２０８１０号公報
【図１】
2010203570.tif 000003
【図２】
2010203570.tif 000004
【図３】
2010203570.tif 000005
【図４】
2010203570.tif 000006
【図５】
2010203570.tif 000007
【図６】
2010203570.tif 000008
【図７】
2010203570.tif 000009
【図８】
2010203570.tif 000010
【図９】
2010203570.tif 000011
【図１０】
2010203570.tif 000012