(57)【要約】【課題】  回転力を効率的に減速して伝達する。【解決手段】  回転不能に支持された固定クラウンギア１０と、固定クラウンギア１０に対し異なる数の歯を傾斜状に噛み合わせるとともにその噛み合いによる接触箇所を周方向へ変化させて回転するように支持された可動クラウンギア２０と、可動クラウンギア２０を固定クラウンギア１０へ押し付けながら前記のように回転させる押圧回転機構３０とを備え、可動クラウンギア２０の回転力を出力するようにしたクラウンギア減速機構において、押圧回転機構３０は、可動クラウンギア２０の後面に押し付けられて該後面の中心軸周りを転動するように支持された転動部材３１と、転動部材３１に対し後方側から押し付けられるとともに固定クラウンギア１０と同軸状に回転するように支持された押付ロータ３２とを備え、転動部材３１を、可動クラウンギア２０の後面で転動させながら押付ロータ３２の前面でも転動させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転不能に支持された固定クラウンギアと、該固定クラウンギアに対し異なる数の歯を傾斜状に噛み合わせるとともにその噛み合いによる接触箇所を周方向へ変化させて回転するように支持された可動クラウンギアと、該可動クラウンギアを固定クラウンギアへ押し付けながら前記のように回転させる押圧回転機構とを備え、前記可動クラウンギアの回転力を出力するようにしたクラウンギア減速機構において、
前記押圧回転機構は、前記可動クラウンギアの後面に押し付けられて該後面の中心軸周りを転動するように支持された転動部材と、前記転動部材に対し後方側から押し付けられるとともに前記固定クラウンギアと同軸状に回転するように支持された押付ロータとを備え、前記転動部材を、前記可動クラウンギアの後面で転動させながら前記押付ロータの前面でも転動させることを特徴とする請求項１記載のクラウンギア減速機構。
【請求項２】
前記転動部材を球状に形成するとともに任意方向へ回転するように支持したことを特徴とする請求項１記載のクラウンギア減速機構。
【請求項３】
前記押付ロータの前面に、前記転動部材に対し後方側から嵌り合って該転動部材の周方向への転動を案内する筒状凹部を設けたことを特徴とする請求項２記載のクラウンギア減速機構。
【請求項４】
前記転動部材を複数設けるとともに、前記可動クラウンギアと前記押付ロータとの間に、前記複数の転動部材に嵌り合ってこれら転動部材の間隔を保持するリテーナーを設けたことを特徴とする請求項２又は３記載のクラウンギア減速機構。
【請求項５】
前記固定クラウンギアは、環状に形成され、
前記可動クラウンギアは、前記固定クラウンギアに噛み合わせられる外側冠状歯車と、該外側冠状歯車よりも内周側に位置する前方向きの内側冠状歯車とを一体に具備し、前記内側冠状歯車を、その前方側の出力クラウンギアに噛み合わせており、
前記出力クラウンギアは、前記固定クラウンギア内に挿入されて該固定クラウンギアと同芯状に回転するように支持されていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項記載のクラウンギア減速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力側の回転をクラウンギアの組み合わせにより減速して出力側へ伝達するクラウンギア減速機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発明には、例えば、特許文献１に記載されるもののように、回転駆動される押し付け機構（１６）と、外部部材に固着される固定クラウンギア（２）と、固定クラウンギア（２）との歯数差が１の可動クラウンギア（１）と、可動クラウンギア（１）に可撓的に取り付けられた出力軸（３）とから成る変形クラウンギア減速機構であって、押し付け機構（１６）から付与される押し付け力によって可動クラウンギア（１）が固定クラウンギア（２）に対して傾斜して噛み合い、且つ、固定クラウンギア（２）と可動クラウンギア（１）の歯の接触位置が傾斜中心線を挟んで左右の２箇所に分散するようにしたものがある。
この従来技術では、押し付け機構（１６）として、入力軸（６）と一体に回転するアーム（８）を備え、このアーム（８）の先端部にローラ（１７）を回転自在に保持している。そして、アーム（８）に保持されるローラ（１７）を、可動クラウンギア（１）の後面（背面）に押し付けて円軌道上を転動させることで、可動クラウンギア（１）と固定クラウンギア（２）との噛み合い部分を周方向へ移動させながら可動クラウンギア（１）を歳差運動させて、可動クラウンギア（１）の回転を減速するようにしており、予圧を付与した可動クラウンギア（１）を固定クラウンギア（２）に押し付ける構造であるため、バックラッシを軽減して大きな減速比を得ることができる。
【０００３】
しかしながら、上記従来技術においても、より大きな減速比を得るためには更なる改善が求められる。また、円筒状のローラ（１７）が円軌道上を転動する構造であるため、ローラ（１７）と可動クラウンギア（１）の後面との間に滑り（特に径方向の滑り）が生じて、回転力の伝達効率が低下したり、ローラ（１７）や可動クラウンギア（１）に摩耗を生じたりするおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５１１６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来事情に鑑みてなされたものであり、その課題とする処は、回転力を効率的に減速して伝達することができるクラウンギア減速機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための一手段は、回転不能に支持された固定クラウンギアと、該固定クラウンギアに対し異なる数の歯を傾斜状に噛み合わせるとともにその噛み合いによる接触箇所を周方向へ変化させて回転するように支持された可動クラウンギアと、該可動クラウンギアを固定クラウンギアへ押し付けながら前記のように回転させる押圧回転機構とを備え、前記可動クラウンギアの回転力を出力するようにしたクラウンギア減速機構において、前記押圧回転機構は、前記可動クラウンギアの後面に押し付けられて該後面の中心軸周りを転動するように支持された転動部材と、前記転動部材に対し後方側から押し付けられるとともに前記固定クラウンギアと同軸状に回転するように支持された押付ロータとを備え、前記転動部材を、前記可動クラウンギアの後面で転動させながら前記押付ロータの前面でも転動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、以上説明したように構成されているので、回転力を効率的に減速して伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るクラウンギア減速機構の一例を示す斜視図である。
【図２】同クラウンギア減速機構の分解斜視図である。
【図３】同クラウンギア減速機構の分解側面図である。
【図４】図１の(IV)-(IV)線に沿う断面図である。
【図５】図１の(V)-(V)線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施の形態の第一の特徴は、回転不能に支持された固定クラウンギアと、該固定クラウンギアに対し異なる数の歯を傾斜状に噛み合わせるとともにその噛み合いによる接触箇所を周方向へ変化させて回転するように支持された可動クラウンギアと、該可動クラウンギアを固定クラウンギアへ押し付けながら前記のように回転させる押圧回転機構とを備え、前記可動クラウンギアの回転力を出力するようにしたクラウンギア減速機構において、前記押圧回転機構は、前記可動クラウンギアの後面に押し付けられて該後面の中心軸周りを転動するように支持された転動部材と、前記転動部材に対し後方側から押し付けられるとともに前記固定クラウンギアと同軸状に回転するように支持された押付ロータとを備え、前記転動部材を、前記可動クラウンギアの後面で転動させながら前記押付ロータの前面でも転動させることを特徴とする。
ここで、前記「転動部材」には、球状に形成された態様、及び円筒状に形成された態様等を含む。
この構成によれば、押付ロータを回転させると、転動部材が、押付ローラの前面に押圧されて該前面上を転動しながら、可動クラウンギアの後面に押圧されて該後面上でも転動する。
したがって、押付ロータの周方向の移動量に対する、可動クラウンギアの周方向の移動量が、上述した従来型の押し付け機構の約１／２程度になる。よって、押付ロータの回転量に対する出力軸の回転量を大幅に減らして、大きな減速比を得ることができる。
【００１０】
第二の特徴としては、前記転動部材を球状に形成するとともに任意方向へ回転するように支持した。
この構成によれば、転動部材が球状で任意方向へ回転するため、該転動部材が転動する際の滑りを低減して（特に径方向の滑りを効果的に低減して）、回転力の伝達効率を向上できる上、転動部材、可動クラウンギアの後面、及び押付ロータの前面等の摩耗を効果的に軽減することができる。
【００１１】
第三の特徴としては、前記押付ロータの前面に、前記転動部材に対し後方側から嵌り合って該転動部材の周方向への転動を案内する筒状凹部を設けた。
この構成によれば、筒状凹部によって転動部材の転動方向を周方向へ案内することができる。
【００１２】
第四の特徴としては、前記転動部材を複数設けるとともに、前記可動クラウンギアと前記押付ロータとの間に、前記複数の転動部材に嵌り合ってこれら転動部材の間隔を保持するリテーナーを設けた。
この構成によれば、複数の転動部材による押圧位置を、周方向において適正に保持することができる。
【００１３】
第五の特徴としては、前記固定クラウンギアは、環状に形成され、前記可動クラウンギアは、前記固定クラウンギアに噛み合わされる外側冠状歯車と、該外側冠状歯車よりも内周側に位置する前方向きの内側冠状歯車とを一体に具備し、前記内側冠状歯車を、その前方側の出力クラウンギアに噛み合わせており、前記出力クラウンギアは、前記固定クラウンギア内に挿入されて該固定クラウンギアと同芯状に回転するように支持されている。
この構成によれば、減速した回転力を効率よく出力することができる。
【実施例】
【００１４】
次に、上記特徴を有する好ましい実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
クラウンギア減速機構は、図１〜図４に示すように、回転不能に支持された固定クラウンギア１０と、該固定クラウンギア１０に対し異なる数の歯２１ａを傾斜状に噛み合わせるとともにその噛み合いによる接触箇所を周方向へ変化させて回転するように支持された可動クラウンギア２０と、該可動クラウンギア２０を固定クラウンギア１０の後面（背面）に押し付けながら回転させる押圧回転機構３０と、環状の固定クラウンギア１０の内側で可動クラウンギア２０から回転力を伝達される出力クラウンギア４０とを備え、後側に接続される入力軸５０の回転を、減速して前側に接続される出力軸６０から出力する。
【００１６】
固定クラウンギア１０は、図２に示すように、内部を中空にした略円筒状に形成され、その後端面に、後方へ突出する複数の歯１１を、全周にわたって所定のピッチで環状に配置している。各歯１１の形状は、おおまかには断面山形状であるが、可動クラウンギア２０との噛み合いが良好に行われるように適宜に設定される。
この固定クラウンギア１０は、図示しない周囲の不動部位に対し、回転不能且つ前後移動不能に固定される。
【００１７】
可動クラウンギア２０は、図２に示すように、内部を中空にした円筒状に形成され、その後端面（背面）を平坦状に形成するとともに、前端面には、固定クラウンギア１０に噛み合わせられる外側冠状歯車２１と、該外側冠状歯車２１の内周側に間隔を置いた前方向きの内側冠状歯車２２とを一体に具備する。
この可動クラウンギア２０は、前方側の固定クラウンギア１０に対し傾斜状に噛み合うとともに、後方側から押圧回転機構３０に押圧されることで保持される。すなわち、可動クラウンギア２０の外周側及び内周側には該可動クラウンギア２０を保持する部材がなく、可動クラウンギア２０は、固定クラウンギア１０に対し異なる数の歯２１ａを噛み合わせるとともに、該可動クラウンギア２０の中心線を固定クラウンギア１０の中心線に対し傾斜させた状態（図４参照）で、後方から押圧回転機構３０に押圧されることで、脱落しないように保持されている。そして、この可動クラウンギア２０は、押圧回転機構３０の転動部材３１によって押圧される位置が回転することで、固定クラウンギア１０との噛み合いによる接触箇所を周方向へ移動させて略歳差運動状に回転する。
【００１８】
外側冠状歯車２１は、前方へ突出する複数の歯２１ａを、全周にわたって所定のピッチで環状に配置している。各歯２１ａの形状は、おおまかには断面山形状であるが、固定クラウンギア１０との噛み合いが良好に行われるように適宜に設定される。これらの歯２１ａの数は、固定クラウンギア１０の歯１１の数と異なっており、図示例によれば、固定クラウンギア１０の歯１１の数よりも一つ多い。
この外側冠状歯車２１は、前述した複数の歯２１ａを、固定クラウンギア１０の複数の歯１１に対し、傾斜状に噛み合わせており、後述する押圧回転機構３０の回転により、前記噛み合いによる歯１１と歯２１ａの接触箇所を周方向へ変化させる。前記接触箇所は、本実施例によれば、バックラッシを低減する観点から３以上の複数箇所としているが、他例としては、特許文献１に記載される発明と同様に、傾斜中心線を挟むようにして左右２箇所とすることも可能である。
【００１９】
また、内側冠状歯車２２は、外側冠状歯車２１の内径よりも小さい外径に形成され、前方へ突出する複数の歯２２ａを、全周にわたって所定のピッチで環状に配置している。各歯２２ａの形状は、おおまかには断面山形状であるが、後述する出力クラウンギア４０との噛み合いが良好に行われるように適宜に設定される。
【００２０】
出力クラウンギア４０は、図２に示すように、固定クラウンギア１０の内径よりも小さい外径の略円筒状に形成され、その後端面に、後方へ突出する複数の歯４１を、全周にわたって所定のピッチで環状に配置している。各歯４１の形状は、おおまかには断面山形状であるが、可動クラウンギア２０の内側冠状歯車２２との噛み合いが良好に行われるように適宜に設定される。これら歯４１の数は、図示例によれば、内側冠状歯車２２の歯２２ａの数と同数に設定されている。
この固定クラウンギア１０は、出力軸６０の後端側に回転不能に固定される。
【００２１】
出力軸６０は、円筒状又は円柱状に形成されるとともに、固定クラウンギア１０と同芯状に配置され、図示しない軸受部材によって回転自在且つ軸方向移動不能に支持されている。したがって、出力軸６０後端側の出力クラウンギア４０は、筒状の固定クラウンギア１０の内周面との間に隙間を置いて、固定クラウンギア１０と同軸状に配置されるとともに、回転自在且つ軸方向移動不能に保持される。
【００２２】
また、押圧回転機構３０は、可動クラウンギア２０の平坦状の後面に押し付けられて該後面の中心軸周りを転動する複数の転動部材３１と、転動部材３１に対し後方側から押し付けられるとともに固定クラウンギア１０と同軸状に回転する押付ロータ３２と、可動クラウンギア２０と押付ロータ３２との間で複数の転動部材３１に嵌り合ってこれら転動部材３１の間隔を一定に保持するリテーナー３３とを備え、転動部材３１が、可動クラウンギア２０の後面に押し付けられて転動しながら押付ロータ３２の前面でも転動するように構成される。
【００２３】
転動部材３１は、硬質材料からなる球体であり、固定クラウンギア１０と同芯状の仮想円上において、周方向に間隔を置いて複数（図示例によれば二つ）配設されている。
これら転動部材３１は、その前端部が可動クラウンギア２０の後端面に押し付けられる。そして、これら転動部材３１の後端部には、押付ロータ３２前端の筒状凹部３２ａの底面が押し付けられる。
また、各転動部材３１は、リテーナー３３の径方向においては、後述するリテーナー３３の凹部３３ａ、及び筒状凹部３２ａ内周面により回転可能に抱持されている。
【００２４】
押付ロータ３２は、可動クラウンギア２０よりも外径の大きい円筒状の部材であり、その前端に筒状凹部３２ａを有するとともに、中心軸上には貫通状の嵌合孔３２ｂを有する。
【００２５】
筒状凹部３２ａは、リテーナー３３の外径よりも若干大きい内径の円筒状の凹部であり、その底面によって転動部材３１の後端部を押圧するとともに、内周面を転動部材３１に対し接触又は近接させる。前記底面は、回転軸に対して垂直な面に形成される。
【００２６】
嵌合孔３２ｂは、押付ロータ３２を前後方向へ貫通する円柱状の孔であり、その内周面には、入力軸５０が圧入嵌合される。
【００２７】
リテーナー３３は、外周に凹部３３ａを有するとともに、中心軸上に入力軸５０の外周に保持される被保持孔３３ｂを有する。このリテーナー３３は、押付ロータ３２の筒状凹部３２ａ内に、押付ロータ３２に対して回転自在となるように遊嵌される。
【００２８】
凹部３３ａは、リテーナー３３の外周側を前後方向へ貫通した切欠状に形成され、図２に示す一例では正面視略Ｕ字状に形成される。この凹部３３ａは、複数の転動部材３１に対応して、リテーナー３３周方向に複数設けられる。
この凹部３３ａのリテーナー３３周方向の幅は、転動部材３１の外径よりも若干大きく設定される。また、同凹部３３ａのリテーナー３３径方向の寸法、及びリテーナー３３の厚みは、転動部材３１の外径よりも若干小さく設定される。
したがって、各凹部３３ａは、転動部材３１を回転自在に保持するとともに、該転動部材３１の外周面を、リテーナー３３の前後端部及び外周部から突出させる。
【００２９】
被保持孔３３ｂは、入力軸５０の前端側に環状に装着され、入力軸５０の外径面で滑り回転するように、入力軸５０外径よりも若干大きく形成された貫通孔である。
なお、他例としては、被保持孔３３ｂと入力軸５０の間にボールベアリングを介在して、入力軸５０に対する回転抵抗をより軽減するようにしてもよい。
【００３０】
また、入力軸５０は、円筒状又は円柱状に形成され、押付ロータ３２と同芯状に配置され、図示しない軸受部材によって回転自在に支持されるとともに前方へ予圧が付与されている。
この入力軸５０は、押付ロータ３２に対し一体回転可能に装着される。詳細に説明すれば、入力軸５０は、押付ロータ３２の嵌合孔３２ｂに圧入嵌合されて貫通し、その前端部をリテーナー３３内へ遊挿している。なお、入力軸５０の前端は、可動クラウンギア２０内までは挿入されない。
この入力軸５０の後端側は、図示しない回転駆動源（例えば、電動モータ等）から回転力が伝達されるように、該回転駆動源の出力軸に接続されている。
また、入力軸５０に対して前方へ予圧を与える機構（図示せず）は、例えば、バネ力によって入力軸５０を前方へ付勢する機構や、空圧によって入力軸５０を前方へ付勢する機構等とすればよい。この構成によれば、予圧を適宜に設定することで、生産性の向上（位置決めが容易）、ボールの摩耗変形の軽減等の効果を奏する。
【００３１】
また、上記クラウンギア減速機構を構成する各部材の材質は、耐摩耗性や強度特性の良好な硬質材料であればよく、例えば、金属材料や硬質合成樹脂材料等が用いられる。
【００３２】
次に、上記構成のクラウンギア減速機構について、その作用効果を詳細に説明する。
図示しない回転駆動源の駆動によって、入力軸５０及び押付ロータ３２が回転すると、複数の転動部材３１が、押付ロータ３２の筒状凹部３２ａ底面に押圧されて該底面上を転動しながら、可動クラウンギア２０の後面に押圧されて該後面上でも転動する。即ち、押付ロータ３２の前面と可動クラウンギア２０の後面との間で前後方向に挟持される複数の転動部材３１が、前後両方から受ける摩擦抵抗によって転動しながら、押付ロータ３２側から可動クラウンギア２０側へとトルクが伝達する。
したがって、押付ロータ３２の周方向の移動量に対し、可動クラウンギア２０と転動部材３１の接触箇所の周方向の移動量が約１／２程度になる。
そして、転動部材３１を介してトルクを伝達された可動クラウンギア２０は、外側冠状歯車２１を、該外側冠状歯車２１よりも歯数の少ない固定クラウンギア１０に対し傾斜状に噛み合わせながら、その噛み合わせの接触箇所を周方向へ変化させて回転する。接触箇所の周方向の移動量は、押付ロータ３２の周方向の移動量に対して約１／２程度となる。これは、押付ロータ３２と可動クラウンギア２０の両方に対して転動する転動部材３１を介して、トルクが伝達されるからである。噛み合わせの接触箇所が一周すると、外側冠状歯車２１の固定クラウンギア１０との噛み合いが一歯分だけ周方向に移動し、結果として、押付ロータ３２の回転数よりも大幅に小さな回転数で可動クラウンギア２０が周方向に回転する。押付ロータ３２の周方向の移動量に対する、可動クラウンギア２０の周方向の移動量は、従来型の押し付け機構（アームに保持されるローラを介してトルクを伝達する機構）の約１／２程度となる。
より具体的に説明すれば、例えば、可動クラウンギア２０と固定クラウンギア１０の歯数の関係が、５０と４９で、滑りが無いものとした場合、従来構造では、減速比１／５０となるのに対して、本発明の構造では、減速比１／９９にすることができる。
よって、押付ロータ３２の回転量に対する出力クラウンギア４０及び出力軸６０の回転量を大幅に減らして、大きな減速比を得ることができる。
しかも、転動部材３１が球状で任意方向（回転方向及び径方向へ回転するため、該転動部材３１が転動する際の滑りを低減して（特に径方向の滑りを従来よりも効果的に低減して）、回転力の伝達効率を向上できる上、転動部材３１、可動クラウンギア２０の後面、及び押付ロータ３２の筒状凹部３２ａ底面等の摩耗を効果的に軽減することができる。
【００３３】
なお、上記実施例によれば、固定クラウンギア１０の歯１１の数を、可動クラウンギア２０の外側冠状歯車２１を構成する歯２１ａの数よりも、一つ少なくしたが、他例としては、二以上少なくした態様としてもよい。
更に他例としては、固定クラウンギア１０の歯１１の数を、可動クラウンギア２０の外側冠状歯車２１を構成する歯２１ａの数よりも多くすることも可能であり、このようにした場合には、可動クラウンギア２０が、上記実施例のものに対し逆方向へ回転することになる。
【００３４】
また、上記実施例では、二つの転動部材３１を用いたが、他例としては、転動部材３１の数を１又は３以上とすることも可能である。
【００３５】
また、上記実施例では、可動クラウンギア２０の内側冠状歯車２２の歯２２ａの数と、出力クラウンギア４０の歯４１の数とを同数としたが、他例としては、これらの数を異ならせることも可能であり、例えば、可動クラウンギア２０の内側冠状歯車２２の歯２２ａの数を、出力クラウンギア４０の歯４１の数よりも多くすれば、可動クラウンギア２０の回転数よりも出力クラウンギア４０の回転数を小さくすることができる。また、例えば、可動クラウンギア２０の内側冠状歯車２２の歯２２ａの数を、出力クラウンギア４０の歯４１の数よりも少なくすれば、可動クラウンギア２０に対し出力クラウンギア４０を逆転させることができる。
【００３６】
また、上記実施例では、転動部材３１の好ましい態様として球体を用いたが、転動部材３１の他例としては、例えば、ボールベアリング等、円筒状やローラ状の態様とすることも可能である。この態様の転動部材（図示せず）においても、可動クラウンギア２０の後面で転動させながら押付ロータ３２の前面でも転動させるように支持する。
【符号の説明】
【００３７】
１０：固定クラウンギア
２０：可動クラウンギア
２１：外側冠状歯車
２２：内側冠状歯車
３０：押圧回転機構
３１：転動部材
３２：押付ロータ
３２ａ：筒状凹部
３３：リテーナー
４０：出力クラウンギア
５０：入力軸
６０：出力軸
【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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