(57)【要約】【課題】搭載性に優れる減速機を提供する。【解決手段】本発明に係る減速機１は、外周面に複数の歯２ａが設けられた出力軸２と、出力軸２よりも外径側に配置され、出力軸２に対して偏心した内周面を有する偏心部材３と、出力軸２と偏心部材３との間に配置された複数のローラ６と、ローラ６を回転可能に保持する保持器７とを備え、偏心部材３が１回転するごとに、ローラ６が出力軸２の歯溝を押して出力軸２を一歯分ずつ周方向に回転させることで、出力軸２が偏心部材３に対して減速して回転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に複数の歯が設けられた出力軸と、
前記出力軸よりも外径側に配置され、前記出力軸に対して偏心した内周面を有する偏心部材と、
前記出力軸と前記偏心部材との間に配置された複数のローラと、
前記ローラを回転可能に保持する保持器とを備え、
前記偏心部材が１回転するごとに、前記ローラが前記出力軸の歯溝を押して前記出力軸を一歯分ずつ周方向に回転させることで、前記出力軸が前記偏心部材に対して減速して回転することを特徴とする減速機。
【請求項２】
外周面に複数の歯が設けられ、前記偏心部材の内径側に前記出力軸と同軸上に配置されると共に、回転しないように固定された固定軸と、
前記固定軸と前記偏心部材との間に配置された複数のローラとを備え、
前記保持器が、前記固定軸と前記偏心部材との間に配置された前記ローラと、前記出力軸と前記偏心部材との間に配置された前記ローラとを、回転可能に保持するように構成され、
前記偏心部材が１回転するごとに、前記固定軸と前記偏心部材との間に配置された前記ローラが前記固定軸に対して一歯分ずつ周方向に移動すると共に、前記出力軸と前記偏心部材との間に配置された前記ローラが前記出力軸の歯溝を押して前記出力軸を一歯分ずつ周方向に回転させることで、前記出力軸が前記偏心部材に対して減速して回転する請求項１に記載の減速機。
【請求項３】
前記偏心部材の外周面に、回転駆動部の内周面に対して係合する係合部を設けた請求項１又は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、減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両や産業ロボット等に搭載される減速機として、内歯車の内周面に形成された複数の歯に対してローラを順次係合させて入力軸の回転を出力軸に減速して伝達するローラ式の減速機が知られている。
【０００３】
一般的にこの種の減速機は、図１２に示す例のように、外周面に偏心部１００ａを有する入力軸１００と、内周面に複数の歯が形成された内歯車２００と、内歯車２００の内周面と入力軸１００の偏心部１００ａとの間に配置された複数のローラ３００と、ローラ３００を回転可能に保持する保持器４００と、保持器４００と一体に構成された出力軸５００とを備えている（特許文献１参照）。電動モータ等の駆動源から入力軸１００に駆動力が入力されて、入力軸１００が回転すると、偏心部１００ａの回転により、ローラ３００が内歯車２００の歯に順次係合し、入力軸１００が１回転するごとに、ローラ３００が一歯分ずつ周方向に移動することで、出力軸５００が入力軸１００に対して減速して回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−９３５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１２に示すような従来の構成では、電動モータを減速機に連結する場合、一般的に減速機の入力軸に対して電動モータの出力軸を直列に連結する方法が採用されている。しかしながら、このように減速機と電動モータとを連結すると、これらを連結した状態の装置全体のサイズが軸方向に大きくなってしまうため、車両や各種機器に対する搭載性に課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、搭載性に優れる減速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、外周面に複数の歯が設けられた出力軸と、出力軸よりも外径側に配置され、出力軸に対して偏心した内周面を有する偏心部材と、出力軸と偏心部材との間に配置された複数のローラと、ローラを回転可能に保持する保持器とを備え、偏心部材が１回転するごとに、ローラが出力軸の歯溝を押して出力軸を一歯分ずつ周方向に回転させることで、出力軸が偏心部材に対して減速して回転することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る減速機においては、駆動力が入力される偏心部材が出力軸よりも外径側に配置されていることで、減速機を中空モータや中空軸等の回転駆動部の内径側に配置しやすくなる。すなわち、駆動力が入力される偏心部材が出力軸よりも外径側にあることで、減速機を中空モータや中空軸等の内径側に配置した場合に、これらから減速機への駆動力伝達構造を容易に実現することができる。一方、従来の構成では、入力軸が内歯車よりも内径側に配置されているため、減速機を中空モータ内に配置して外径側の中空モータから内径側の入力軸に駆動力を入力することが困難である。このように、本願発明に係る減速機においては、内径側に出力軸を配置し、外径側に偏心部材を配置することで、外径側から駆動力を入力しやすい構成にし、減速機を中空モータや中空軸等の内径側に配置することが容易になる。その結果、従来のように駆動源に対して減速機を軸方向に直列に配置しなくてもよくなり、減速機と駆動源とを連結した際の軸方向サイズを抑えることができるので、車両や各種機器に対する搭載性が向上する。
【０００９】
さらに、本発明に係る減速機は、上記構成に加え、固定軸と、固定軸と偏心部材との間に配置された複数のローラとを備えることで、高減速比で高出力な構成を実現できる。固定軸は、外周面に複数の歯が設けられ、偏心部材の内径側に出力軸と同軸上に配置されると共に、回転しないように固定された部材である。また、固定軸と偏心部材との間に配置されたローラと、出力軸と偏心部材との間に配置されたローラとは、保持器によって回転可能に保持されている。この場合、偏心部材が１回転するごとに、固定軸と偏心部材との間に配置されたローラが固定軸に対して一歯分ずつ周方向に移動することで、保持器が偏心部材に対して減速回転する。さらに、出力軸と偏心部材との間のローラが出力軸の歯溝を押して出力軸を一歯分ずつ周方向に回転させることで、出力軸が偏心部材に対して減速回転する。このように、固定軸とローラとの間、出力軸とローラとの間で減速して回転を伝達する構成とすることで、高出力でありながら、小型の減速機を実現できるようになる。
【００１０】
偏心部材の外周面に、回転駆動部の内周面に対して係合する係合部を設けることで、減速機を中空モータや中空軸等の内径側に配置した際に、偏心部材を回転駆動部の内周面に係合させて回転駆動部と一体的に回転するように構成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、減速機を、駆動源や動力伝達部材の内径側に配置しやすくなり、搭載性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る減速機の縦断面図である。
【図２】図１に示す減速機の分解斜視図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】図１〜図３に示す減速機を電動モータ内に搭載した電動アクチュエータの縦断面図である。
【図５】図４に示す電動アクチュエータの分解斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る減速機の縦断面図である。
【図７】図６に示す減速機の分解斜視図である。
【図８】図６におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図９】図６におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１０】図６〜図９に示す減速機を電動モータ内に搭載した電動アクチュエータの縦断面図である。
【図１１】図１０に示す電動アクチュエータの分解斜視図である。
【図１２】従来の減速機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る減速機の縦断面図、図２は、図１に示す減速機の分解斜視図である。また、図３は、図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００１５】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る減速機１は、出力軸２と、出力軸２に対して偏心する偏心部材３と、偏心部材３の内周に軸受部材としての針状ころ軸受４を介して配置された円筒部材５と、円筒部材５の内周面と出力軸２との間に配置された複数のローラ６と、各ローラ６を回転可能に保持する保持器７と、これらを収容するケーシング８とを主な構成とする。
【００１６】
出力軸２は、円柱状又は円筒状の部材であり、有底筒状に形成されたケーシング８内の中央（内径側）に配置されている。出力軸２の外周面には、複数の歯２ａが周方向に等間隔に設けられ、各歯２ａの間には曲線状の歯溝２ｂ（図３参照）が形成されている。
【００１７】
偏心部材３は、その内周面が出力軸２の中心軸（回転軸）に対して径方向に距離Ｙ偏心した環状の部材である。偏心部材３は、出力軸２よりも外径側に配置され、ケーシング８内に回転可能に収容されている。
【００１８】
円筒部材５は、外周面及び内周面が全周に渡って凹凸の無い滑らかな曲面で形成された部材である。円筒部材５は、針状ころ軸受４を介して偏心部材３の内周に配置され、回転可能に支持されている。
【００１９】
複数のローラ６は、出力軸２に設けられた歯２ａ又は歯溝２ｂと円筒部材５の内周面との間に配置されている。各ローラ６は、保持器７の周方向に等間隔に形成された複数のポケット７ａに１つずつ収容され、ポケット７ａ内で径方向に移動可能に保持されている。保持器７は、円筒状に形成され、その軸方向の一端部側（図１における右端部側）がケーシング８に対して嵌合している。これにより、保持器７は、ケーシング８に対して回転しないように固定されている。
【００２０】
ここで、円筒部材５は、偏心部材３の内周面に対して針状ころ軸受４を介して配置されているため、円筒部材５の内周面も、出力軸２の中心軸に対して偏心して配置されている。従って、図３に示すように、円筒部材５の内周面上に並ぶ各ローラ６の中心軸を通る円の中心Ｑも、出力軸２の中心軸Ｏに対して径方向に距離Ｙ偏心している。このため、ローラ６は、円筒部材５の内周面上の周方向の一部（図３の下側）において出力軸２の歯溝２ｂに対して接近して係合する位置（歯溝内に入り込んだ位置）に配置され、これとは反対側の箇所（図３の上側）において出力軸２の歯溝２ｂに対して離間し係合しない位置に配置されている。
【００２１】
ローラ６の個数は、出力軸２の減速比に応じて適宜決定される。具体的には、出力軸２の減速比をｉとすると、歯２ａの数は、出力軸２の減速比ｉよりも１つ多い数（ｉ＋１）
又は１つ少ない数（ｉ−１）に設定される。また、ローラ６の個数は、出力軸２の減速比
ｉの約数に設定される。
【００２２】
続いて、本実施形態に係る減速機の動作について説明する。
【００２３】
外部から駆動力が入力されて、偏心部材３が回転すると、これに伴ってローラ６が出力軸２に対して径方向に往復運動する。この径方向の往復運動によってローラ６が出力軸２の歯溝２ｂの壁を押すことで、出力軸２が周方向の力を受けて回転する。これにより、出力軸２は、偏心部材３が１回転するごとに出力軸２の一歯分ずつ周方向に回転し、偏心部材３に対して減速して回転する。このとき、出力軸の歯数をｚとすると、偏心部材が１回転する間に、出力軸は一歯分の１／ｚ回転するので、減速比は回転数の逆数のｚとなる。
【００２４】
以下、本実施形態に係る減速機が搭載性に優れる点について説明する。
【００２５】
図４は、本実施形態に係る減速機を電動モータ内に搭載した電動アクチュエータの縦断面図、図５は、図４に示す電動アクチュエータの分解斜視図である。
【００２６】
図４及び図５に示すように、電動アクチュエータ９は、中空の電動モータ１１と、この電動モータ１１内に配置された減速機１と、これらを収容するケーシング１０とで構成される。なお、電動アクチュエータ９のケーシング１０は、図１〜図３に示す減速機１のケーシング８とは異なる。電動アクチュエータ９においては、減速機１（ケーシング８を除く）の外周に電動モータ１１を配置できるように、図１〜図３に示すケーシング８に代えて、これよりも大きい内径のケーシング１０を用いている。
【００２７】
電動モータ１１は、ケーシング１０に固定されたステータ１２と、ステータ１２の半径方向内側に隙間をもって対向する回転駆動部としてのロータ１３とを有するラジアルギャップ型の中空モータである。ステータ１２は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板から成るステータコアと、ステータコアに装着された絶縁材料から成るボビンと、ボビンに巻き回されたステータコイルとで構成されている。ロータ１３は、環状のロータコア（ロータインナ）と、ロータコアに取り付けられた複数のマグネットとで構成されている。
【００２８】
減速機１は、ステータ１２及びロータ１３から成るモータコア内に配置され、偏心部材３がロータ１３の内周面に固定されている。詳しくは、偏心部材３の外周面に、凹状の係合部３ａが複数設けられており、この係合部３ａにロータ１３の内周面に設けられた凸状の係合部１３ａが係合することで、偏心部材３がロータ１３の内周面に対して回転しないように固定されている。偏心部材３とロータ１３の各係合部３ａ，１３ａの凹凸関係はもちろん逆であってもよい。電動モータ１１が駆動し、ロータ１３が回転すると、ロータ１３と一体的に偏心部材３が回転し、上述の減速機１の動作で、出力軸２が偏心部材３に対して減速して回転する。
【００２９】
このように、本実施形態に係る減速機においては、偏心部材３をロータ１３と一体的に回転するように固定するだけで、電動モータ１１から減速機１へ駆動力を入力することが可能である。すなわち、駆動力が入力される偏心部材３が減速機１の外径側にあることで、減速機１を中空の電動モータ１１内に配置した場合に、電動モータ１１から減速機１への駆動力伝達構造を容易に実現することができる。一方、図１２に示す従来の構成では、入力軸１００が内歯車２００よりも内径側に配置されているため、減速機を中空モータ内に配置して外径側の中空モータから内径側の入力軸に駆動力を入力することが困難である。これに対して、本実施形態に係る減速機では、内径側に出力軸２を配置し、外径側に偏心部材３を配置することで、外径側から駆動力を入力しやすい構成としている。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る構成によれば、減速機を中空モータや中空軸等の回転駆動部の内径側に配置することが容易になり、従来のように駆動源に対して減速機を軸方向に直列に配置しなくてもよくなるので、減速機と駆動源とを連結した際の軸方向サイズを抑えることができる。これにより、車両や各種装置等に対する減速機の搭載性が向上する。例えば、本発明に係る減速機は、自動車のエンジンの吸気バルブと排気バルブの一方又は両方のバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置などに適用可能である。
【００３１】
図６は、本発明の他の実施形態に係る減速機の縦断面図、図７は、図６に示す減速機の分解斜視図である。また、図８は、図６におけるＢ−Ｂ線矢視断面図、図９は、図６におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【００３２】
図６〜図９に示すように、本実施形態に係る減速機１においては、周方向に並ぶ複数のローラ１５，１６が２列配置されている。これら２列のローラ１５，１６は、共通の保持器７によって回転可能に保持されている。保持器７には、複数のポケット７ｂ，７ｃが周方向に等間隔に配置されると共に軸方向に２列形成され、各ポケット７ｂ，７ｃにローラ１５，１６が１つずつ収容されている。また、各ローラ１５，１６は、ポケット７ｂ，７ｃ内で径方向に移動可能に保持されている。保持器７は、ケーシング８に対して固定されておらず、周方向に回転可能に設けられている。
【００３３】
さらに、本実施形態に係る減速機１においては、ケーシング８に対して回転しないように固定された固定軸１７が、偏心部材３の内径側に出力軸２と同軸上に配置されている。固定軸１７の外周面には複数の歯１７ａが周方向に等間隔に設けられ、各歯１７ａの間には曲線状の歯溝１７ｂ（図８参照）が形成されている。固定軸１７の歯数は、出力軸２の歯数とは異なる数に設定されている。２列のローラ１５，１６のうち、一方の列のローラ１５（以下、「第１ローラ」という。）は、固定軸１７の歯１７ａ又は歯溝１７ｂと円筒部材５の内周面との間に配置され、他方の列のローラ１６（以下、「第２ローラ」という。）は、出力軸２の歯２ａ又は歯溝２ｂと円筒部材５の内周面との間に配置されている。また、第１ローラ１５及び第２ローラ１６は、円筒部材５の内周面上を転動可能に構成されている。
【００３４】
上記実施形態と同様に、本実施形態においても、円筒部材５は、偏心部材３の内周面に対して針状ころ軸受４を介して配置されている。このため、円筒部材５の内周面は、出力軸２及び固定軸１７の中心軸に対して偏心して配置されている。従って、図８及び図９に示すように、円筒部材５の内周面上に並ぶ第１ローラ１５及び第２ローラ１６の中心軸を通る円の中心Ｑ１，Ｑ２も、固定軸１７の中心軸Ｏ１又は出力軸２の中心軸Ｏ２に対して径方向に距離Ｙ偏心している。このため、第１ローラ１５及び第２ローラ１６は、円筒部材５の内周面上の周方向の一部（図８及び図９の下側）において固定軸１７又は出力軸２の歯溝１７ｂ，２ｂに対して接近して係合する位置（歯溝内に入り込んだ位置）に配置され、これとは反対側の箇所（図８及び図９の上側）において固定軸１７又は出力軸２の歯溝１７ｂ，２ｂに対して離間し係合しない位置に配置されている。
【００３５】
各ローラ１５，１６の個数は、対向する軸（出力軸２又は固定軸１７）の減速比に応じて適宜決定される。具体的には、固定軸１７の減速比をｉ１、出力軸２の減速比をｉ２と
すると、各歯２ａ，１７ａの数は、対応する軸の減速比よりも１つ多い数（ｉ１＋１），
（ｉ２＋１）、又は１つ少ない数（ｉ１−１），（ｉ２−１）に設定される。また、各ロ
ーラ１５，１６の個数は、各減速比ｉ１，ｉ２の約数に設定される。
【００３６】
続いて、本実施形態に係る減速機の動作について説明する。
【００３７】
外部から駆動力が入力されて、偏心部材３が回転すると、これに伴って第１ローラ１５及び第２ローラ１６が出力軸２及び固定軸１７に対して径方向に往復運動する。このとき、第１ローラ１５が固定軸１７の歯溝１７ｂに沿って回転しながら隣の歯溝１７ｂへ移動することで、偏心部材３が１回転するごとに、保持器７が固定軸１７の一歯分ずつ周方向に移動する。これにより、保持器７が偏心部材３に対して減速して回転する。
【００３８】
また、保持器７が回転すると、保持器７に保持されている第２ローラ１６も回転する。これと同時に、第２ローラ１６は上記偏心部材３の回転に伴う径方向の往復運動もするので、第２ローラ１６は出力軸２の歯溝２ｂに沿って回転しながら隣の歯溝２ｂへ移動する。このとき、第２ローラ１６が歯溝２ｂの壁を押すことで、出力軸２が周方向の力を受け回転する。これにより、出力軸２は、偏心部材３が１回転するごとに、一歯分ずつ回転し、偏心部材３に対して減速して回転する。また、出力軸２は、保持器７の回転に伴って回転するので、偏心部材３の回転に伴う減速回転に加えて、保持器７の回転数分だけ回転する。このため、出力軸２の回転数は、偏心部材３の回転に伴う減速回転での回転数と、保持器７の回転数の差分の絶対値となる。
【００３９】
すなわち、固定軸１７の減速比をｉ１、出力軸２の減速比をｉ２とすると、本実施形態
に係る減速機による減速比は、下記式１によって求められる。
【００４０】
減速比＝ｉ１×ｉ２／｜ｉ１−ｉ２｜・・・式１
【００４１】
例えば、固定軸１７の減速比（ｉ１）が６０、出力軸２の減速比（ｉ２）が６３の場合
、上記式１から減速比は１２６０となる。
【００４２】
このように、本実施形態に係る減速機では、出力軸２と、固定軸１７と、これらの歯面に対向する２列のローラ１５，１６とを備え、各軸２，１７と各ローラ１５，１６との間で減速して回転を伝達する構成とすることで、大きな減速比によって高トルクを得ることが可能である。
【００４３】
また、本実施形態に係る減速機１においても、上記実施形態に係る減速機と同様に、中空モータ内に減速機を配置することが可能である。図１０に、本実施形態に係る減速機を電動モータ内に搭載した電動アクチュエータを示す。また、図１１は、図１０に示す電動アクチュエータを分解した斜視図である。
【００４４】
本実施形態に係る電動アクチュエータ９は、上記実施形態に係る電動アクチュエータ（１列のローラを備えるタイプ）の減速機を２列のローラを備える減速機に変更しただけで、その他の構成は上記実施形態に係る電動アクチュエータと同様である。従って、電動モータ１１が駆動し、ロータ１３が回転すると、ロータ１３と一体的に偏心部材３が回転し、上述の減速機１の動作で、出力軸２が偏心部材３に対して減速して回転する。
【００４５】
このように、２列のローラを備える減速機においても、駆動力が入力される部材である偏心部材３が外径側に配置されていることで、外径側から駆動力を入力しやすくなり、減速機を、中空モータや中空軸等の内径側に配置しやすくなる。これにより、駆動源に対して減速機を軸方向に直列に配置しなくてもよくなるので、減速機と駆動源とを合わせた軸方向寸法を小さくすることができ、搭載性が向上する。特に、２列のローラを備える減速機は、小型でありながら高トルクを得ることができるので、高減速比で高出力が要求される装置に好適である。
【００４６】
以上、本発明に係る減速機の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。
【符号の説明】
【００４７】
１      減速機
２      出力軸
２ａ    歯
３      偏心部材
３ａ    係合部
６      ローラ
７      保持器
１１    電動モータ
１２    ステータ
１３    ロータ
１３ａ  係合部
１５    ローラ（第１ローラ）
１６    ローラ（第２ローラ）
１７    固定軸
１７ａ  歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019011798.tif 000011
【図１０】
2019011798.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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