(57)【要約】【課題】  ハーモニックドライブ減速機の減速比の拡大と製造コストの低減を行い、減速比が簡単に変更できる構造にするとともに、過負荷に対する安全機能を得る。【解決手段】  ハーモニックドライブ減速機のウェーブジェネレータの機能を、入力軸４の外径に置かれた２個のローラ５の外接円側に、その外接円径Ｄｃよりも小さい内径Ｄｉを持つ撓み歯車３を嵌合し、入力軸４の回転によって撓み歯車３を連続的に撓み変形させることで代替する。撓み歯車３の幅面に複数個の凹凸３ｄを設け、出力軸７の一端に設けたフランジ部７ａの外周の凹凸部７ｃと噛み合わせて滑らかなトルクの伝達を図る。ハウジング２の内径部分の内歯歯車２ａを内歯歯車２０として独立させ、それをハウジング２に対して弾性部材８を介して緊縛力を与えて嵌合し、過負荷が加わった時にその部分にすべりを生じさせて歯車に加わる過負荷に対する安全機能とする。【選択図】  図２
2005054981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径側に内歯歯車を備えたサーキュラスプラインと、このサーキュラスプラインよりも歯数の少ない外歯歯車を持つフレックススプラインと、このフレックススプラインを略楕円形状に変形させるための遊星ローラ機構とを備えたハーモニックドライブ減速機であって、前記遊星ローラ機構は入力軸の外周に配置される２個のローラと、このローラの回転軸を前記入力軸と平行に保持するとともに、該ローラを回転方向に略等分保持する保持器とを有し、前記フレックススプラインは、その内径が２個のローラの外接円に嵌合されることによって、略楕円形状となることを特徴とするハーモニックドライブ減速機。
【請求項２】
前記サーキュラスプラインが設けられるハウジングの内径側には弾性部材を介してリング状の内歯歯車を嵌合し、過負荷時には前記リング状の内歯歯車自身が回転方向にすべるトルクリミッタ機能を合わせ持つことを特徴とする請求項１記載のハーモニックドライブ減速機。
【請求項３】
前記サーキュラスプラインの回転力を取り出すための出力軸を支持している玉軸受の残留ラジアルすきまが、負のすきまに設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のハーモニックドライブ減速機。
【請求項４】
内径側に内歯歯車を備えたサーキュラスプラインと、このサーキュラスプラインよりも歯数の少ない外歯歯車を持つフレックススプラインと、このフレックススプラインを略楕円形状に変形させるための遊星歯車機構とを備えたハーモニックドライブ減速機であって、前記フレックススプラインは内径側にも歯車が加工され、前記遊星歯車機構は歯車が加工された太陽軸の外周に２個の遊星歯車を持ち、該遊星歯車に前記フレックススプラインの内径側の歯車が噛み合い、この噛み合いによって該フレックススプライン自身が略楕円形状となることを特徴としたハーモニックドライブ減速機。
【請求項５】
前記サーキュラスプラインが設けられるべきハウジングの内径側には弾性部材を介してリング状の内歯歯車を嵌合し、過負荷時にはリング状内歯歯車自身が回転方向にすべるトルクリミッタ機能を合わせ持つことを特徴とした請求項４記載のハーモニックドライブ減速機。
【請求項６】
駆動モータの出力軸が請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載のハーモニックドライブ減速機の入力軸となることを特徴とするハーモニックドライブ減速機付きモータ。
【請求項７】
請求項６のハーモニックドライブ減速機付きモータを自動車パワーシートおよび自動車パワーウインドの駆動用として利用する駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハーモニックドライブ減速機、該減速機付きモータおよび駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
入力軸と出力軸が同軸上にあって、ラジアル剛性の大きいサーキュラスプラインの内径側に内歯歯車を設け、ラジアル剛性の小さいカップ状をしたフレックススプラインの開口部側の外径面に外歯歯車を設け、ウェーブジェネレータと呼ばれる部品でこのフレックススプラインの外歯歯車部分を連続的に楕円変形させながらその長径部分の外歯歯車を内歯歯車に噛み合わせ、両者の歯数の差を減速機構として利用するハーモニックドライブ減速機の基本構造は米国特許第２９０６１４３号に始まる。
【０００３】
この減速機に関する改良案や他の構造の減速機との複合構造も種々考案されているが、そのほとんどがそれぞれの基本構造を踏襲したうえでの高剛性や高精度あるいは軽量化を目的としたものである。例えば特開２００１−３０４３５２記載のものではフレックススプラインの改良を、特開平８−６６８７４記載のものでは遊星歯車減速機と組み合わせたボルト締め付け機の軽量化を目的としている。
【０００４】
特開２００１−３０４３５２においては、フレックススプラインの形状に関する改良であり、カップ部とフランジ部の間にＵ字型の溝を入れて、カップ部の柔軟さを得ながらフランジ部の出力軸部分への確実な取り付けを実現している（当該公報の段落００１５参照）。
【０００５】
また、特開平８−６６８７４においては、ハーモニックドライブ減速機のサーキュラスプラインやフレックススプラインを遊星歯車減速機の太陽歯車や遊星歯車と連結して装置全体としての軽量化を図っている（当該公報の段落０００７参照）。
【０００６】
ハーモニックドライブ減速機の減速機構は、サーキュラスプライン内に設けられた内歯歯車の歯数Ｚｃとサーキュラスプラインよりも少ない歯数を持つフレックススプラインの外歯歯車の歯数Ｚｆとの差による回転差を利用したものである。ハーモニックドライブ機構の減速比ＤはＤ＝（Ｚｃ−Ｚｆ）／Ｚｆによってのみ決定されるので、その減速比は歯車の設計上ある程度の制限を受け、その減速比は最大でも１／３００程度に限られる。１／３００以上の減速比を得るにはハーモニックドライブ減速機を２段に連結するとか他の減速機と組み合わせる必要があった。
【０００７】
また、ハーモニックドライブ減速機はその減速比を変更するために少なくともフレックススプラインに加工される外歯歯車の歯数を変更しなければならない。その結果フレックススプラインを楕円形状に変形させるためのウェーブジェネレータの寸法形状も変更しなければならないと言う制約がある。すなわち、減速比を変更するにはこの減速機の重要な基本構造部品の形状変更が必要と言う不便さを持っている。図１２のハーモニックドライブ減速機機構の基本構造を示す。
【０００８】
さらに、ハーモニックドライブ減速機の基本構造はサーキュラスプラインに噛み合っているフレックススプラインに生じた回転トルクを出力する構造であるため、過負荷が加わった時に歯車が破損する場合がある。従って、過負荷が加わる恐れの多い玩具などに使用する場合には、減速機自身を保護するために別途安全機能部品を組み合わせる必要があった。
【特許文献１】米国特許第２９０６１４３号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４３５２号公報
【特許文献３】特開平８−６６８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ハーモニックドライブ減速機は入力軸と出力軸が同軸上にあると言う大きな利点を持つうえに高剛性で高精度且つ長寿命であるので市場での信頼性は高い。しかし、高い信頼性を要求しない玩具とか使用頻度が低い自動車内装機器のような新たな市場の要求に対しては過剰な品質や性能であり、高コストの製品でもある。
【００１０】
ハーモニックドライブ減速機の高コストの原因はウェーブジェネレータを構成する楕円カムや超薄肉玉軸受の部品価格が高いためである。本発明はこのウェーブジェネレータの改良によって大きな減速比を得るとともに、低コストで使用頻度が低いとか、簡単に減速比を変更したいなどの新たな市場の要求に対応するものである。
【００１１】
また、ハーモニックドライブ減速機は過負荷に対する安全機能がないので、過負荷で使用される危険がある玩具などの用途には別途安全機能部品を組み合わせる必要があった。
【００１２】
そこで、本発明は従来のハーモニックドライブ減速機の基本構造３部品のうちのウェーブジェネレータに着目し、その機能を新たに考案した遊星ローラ減速機構で代替することで、小型で且つ低コストの減速機を得ることと、一部の部品を交換するのみで減速比を簡単に変更出来るようにするとともに、用途によっては簡単な部品の追加で過負荷に対する安全機能を内蔵することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を達成するため、本発明による減速機は従来のハーモニックドライブ減速機のウェーブジェネレータの機能を、ローラと保持器と撓み歯車の利用による遊星ローラ機構で代替するとともに、必要によってはサーキュラスプラインを加工するハウジング内径部にリング状の内歯歯車と弾性部材を組み合わせたトルクリミッタ部分を内蔵して、過負荷時における歯車の破損を防ぐ方法を採用したのである。
また、本発明のハーモニックドライブ減速機の入力軸を駆動モータの出力軸と一体化する減速機付きモータおよび駆動システムとして小型・低コスト化を図った。
【００１４】
入力軸の外径に保持器によって回転方向に等分保持した２個のローラを置き、この２個のローラの外接円径よりも内径が小さい撓み歯車を嵌合して、その撓み歯車自身を略楕円変形させる。この構成が従来のハーモニックドライブ減速機のウェーブジェネレータとフレックススプラインの組み合わせに相当する。撓み歯車は入力軸の回転によって公転するローラに対応しながら撓み変形を繰り返すので、ここで新たな減速機としての機能（遊星ローラ減速機と称する）が得られる。撓み歯車自身は遊星ローラ減速機の固定歯車に相当するものであるが、該撓み歯車はローラの公転に従って撓み変形を繰り返すので、従来のハーモニックドライブ減速機のウェーブジェネレータによって楕円変形するフレックススプラインとしての機能を持つ。
【００１５】
過負荷時の安全機能を得るために、ハウジング内径に加工されるサーキュラスプラインをリング状内歯歯車として独立部品とし、該リング状内歯歯車とハウジング内径との間に弾性部材を介在させ、過負荷時に回転方向にすべるトルクリミッタ機能を内蔵させる。
【００１６】
撓み歯車の一方の幅面には軸方向に伸びた複数個の凹凸を設けて、この凹凸と出力軸に設けたフランジ外径部の凹凸とを噛み合わせて、撓み歯車に生じた回転トルクを出力軸に伝達させる。
【００１７】
減速機付きモータとして小型で低コストな製品とするために、本発明の減速機の入力軸をモータの出力軸と一体化して、構成部品の低減を図る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来のハーモニックドライブ減速機のウェーブジェネレータを構成している楕円カムや超薄肉玉軸受などの高価な部品を、入力軸とローラと保持器の組み合わせで代替するとともに、入力軸とローラの直径比率を変更するのみで減速機全体としての減速比を簡単に変更できる。なお、本発明による減速機の減速比は遊星ローラ減速機の部分の減速比とハーモニックドライブ減速機の部分の減速比との積になるから、大きな減速比が簡単に得られる。さらに、ハウジング内径とリング状内歯歯車間に弾性部材を介在したトルクリミッタ機能を内蔵できるので、過負荷に対する安全機能も得ることが出来る。
また、減速機付きモータとした場合には小型で低コストな製品とすることが出来る。
【００１９】
本発明による減速機は最少で僅か８個の部品で他の機器に取り付け可能な小型で低コスト且つ大きな減速比を持つ完成された減速機として構成することが出来る。したがって、従来構造のハーモニックドライブ減速機では対応できなかった新たな市場要求に対応することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明による減速機では、入力軸の外径側に置かれたローラが入力軸の回転にしたがって公転し、その公転周期で撓み歯車が撓み変形を繰り返す。撓み歯車は従来のハーモニックドライブ減速機のフレックススプラインの機能を兼用するので部品点数が削減出来る。最終の減速比は遊星ローラ減速機の部分での減速比とハーモニックドライブ減速機の部分での減速比の積になるので大きな減速比が得られる。また、減速機付きモータとして製品化する場合には、モータ軸をそのまま減速機の入力軸として兼用することによって、部品の兼用によるコスト削減と小型・軽量化が図れる。
【００２１】
図１および図２に示すように、本発明のハーモニックドライブ減速機１は、内径側に内歯歯車２ａを備えたサーキュラスプライン２と、このサーキュラスプライン２よりもモジュールが同じで歯数の少ない外歯歯車を持つフレックススプライン３と、このフレックススプライン３を略楕円形状に変形させるための後述する遊星ローラ機構５０の部分により構成される。
本発明におけるサーキュラスプライン２ａはハウジング２の内径部に一体加工されものであり、以後ハウジング内径部の内歯歯車２ａと称する。同様に、フレックススプライン３は外径に外歯歯車を持つ薄肉のリング形状であり、以後撓み歯車３と称する。また、遊星ローラ機構の部分とは撓み歯車３を略楕円形状に変形させるためのものであって、入力軸４の第二外径部４ａと二個のローラ５および保持器６で構成される。
なお、本発明による減速機は前述の遊星ローラ減速機構の部分と従来のハーモニックドライブ減速機の部分および撓み歯車３の回転を出力軸７に伝達するための両者の凹凸による噛み合い部を一体構造としたものである。
【００２２】
また、図１、図２の構造に加えて図３のように固定側部材であるハウジング２の内径側に設けられる内歯歯車２ａをリング状の内歯歯車２０として独立させ、その内歯歯車２０をハウジング２の内径にばねなどの弾性部材８によって緊縛力を与えて嵌合し、過負荷時にその嵌合部分にすべり現象を生じさせて歯車の破損を防ぐトルクリミッタ機能を内蔵した減速機として構成することも出来る。
【００２３】
入力軸４は長手方向の中央部に第２の外径部４ａを持つ棒状であり、撓み歯車３の内径側に配置される。その先端は出力軸７のフランジ部７ａ側の中心に設けられたパイロット穴７ｂに対して小さなラジアルすきまで嵌合して、出力軸７との同軸性を保つ。長手方向の中央部はカバー９の軸受部９ａに対して小さなラジアルすきまで案内されてラジアル荷重を支持する。
【００２４】
また、入力軸４の軸方向の移動はこの第二外径部４ａとの段差を利用して、カバー９の軸受部９ａとその第一フランジ部９ｂの肩部および出力軸７のパイロット穴７ｂの肩部とによって規制される。段差が小さい場合にはカラーやスナップリングの追加によって段差を得る。
【００２５】
入力軸４の第二外径部４ａにはローラ５が２個置かれ、このローラ５は保持器６によってその回転軸が入力軸４の回転軸と平行で且つ、回転方向に対して略等間隔に保持される。  
保持器６の内径６ａは入力軸４の第二外径部４ａに対して若干のラジアルすきまで案内されており、ローラ５に対してもそのポケット部６ｂの内径はローラ５の外径よりも若干大きく設定される。
【００２６】
図２に示す遊星ローラ機構５０は、図４に示すように入力軸４の第二外径部４ａに略等間隔で接している２個のローラ５の外接円径Ｄｃに対して、それよりも小さい内径Ｄｉを持つ撓み歯車３が嵌合される。この嵌合によって、撓み歯車３の内径は自然状態における真円形から略楕円形状に変形する。その結果、ローラ５は入力軸４の第二外径部４ａに対して撓み歯車３の変形の程度に応じた反力で接触する。この接触力によって、ローラ５は入力軸４の回転に従って摩擦駆動される。
【００２７】
この遊星ローラ減速機構において、図５に示すように入力軸４の第二外径部４ａの外径をｄｏ、ローラ５の外径をｄｗとして、入力軸４がＮｒｐｍで回転したと仮定すれば、ローラ５の公転数Ｎｃは  Ｎｃ＝Ｎ×ｄｏ／（２（ｄｏ＋ｄｗ））で表される。ローラ５の公転数Ｎｃは前式に示すように入力軸の回転数Ｎの１／２以下になるので、ここで減速機能が生じる。その結果、撓み歯車３の自転を制止したと仮定すれば、撓み歯車３はローラ５の公転数Ｎｃの周期で連続的に撓み変形を繰り返すことになる。
【００２８】
これは、従来のハーモニックドライブ減速機において、ウェーブジェネレータの回転によってフレックススプラインが撓み変形を繰り返すのと同じ動きになる。但し、本発明が従来のハーモニックドライブ減速機と違う点は、従来のハーモニックドライブ減速機では入力軸の回転は同時にウェーブジェネレータの回転であり、その回転周期でフレックススプラインが撓み変形を繰り返すのに対し、本発明ではローラ５の公転数Ｎｃで撓み歯車３が撓み変形を繰り返す。
【００２９】
この遊星ローラ減速機構の特徴は、図５においてローラ５の外接円径Ｄｃを一定に保つ事を条件に入力軸４の第二外径部４ａの外径寸法ｄｏとローラ５の外径寸法ｄｗの比率を変更するだけで、入力軸４の回転数Ｎに対するローラ５の公転数Ｎｃを簡単に変更できることである。したがって、ハーモニックドライブ減速機の部分の重要な部品として兼用される撓み歯車３は寸法形状を変更することなく、図５および下記のように両者の寸法比率のみを変更することによって入力軸４の回転数Ｎに対するローラ５の公転数Ｎｃを簡単に変更できる。
第二外径部外径ｄｏ：ローラ外径ｄｗ  入力軸回転数  ローラ公転数Ｎｃ  減速比
１          ：      １              Ｎ        ０．２５０Ｎ    １／４
１          ：      ２              Ｎ        ０．１６７Ｎ    １／６
１          ：      ３              Ｎ        ０．１２５Ｎ    １／８
【００３０】
略楕円形状に連続的に変形する撓み歯車３の外歯歯車３ａの長径部分はハウジング２の内径部分に設けられた内歯歯車２ａに対して嵌合される。この組み合わせは従来のハーモニックドライブ減速機と同じになる。
【００３１】
この状態ではハウジング２の内歯歯車２ａは回転しないので、入力軸４がＮｒｐｍで回転するとローラ５はＮｃｒｐｍで公転する。この結果、撓み歯車３の外歯歯車３ａはハウジング２の内歯歯車２ａに対して噛み合い位置を変えながら歯数の差にしたがってゆっくりと回転する。撓み歯車３の回転数Ｎｈは、ハウジング２の内歯歯車２ａの歯数Ｚｃと撓み歯車３の外歯歯車３ａの歯数Ｚｆとの差によってのみ決定され、Ｎｈは  Ｎｈ＝Ｎｃ（Ｚｃ−Ｚｆ）／Ｚｆで表される。
【００３２】
本発明のハーモニックドライブ減速機の部分におけるハウジング２に加工される内歯歯車２ａや撓み歯車３の外歯歯車３ａの歯数は最大６００枚程度で両者の歯数の差は２〜４枚を使用するので、この部分だけでも大きな減速比が得られる。例えば、ハウジング２の内歯歯車２ａの歯数Ｚｃを６０２枚とし、撓み歯車３の外歯歯車３ａの歯数Ｚｆを６００枚とすれば、その減速比は１／３００となる。これに遊星ローラ減速機構の部分での減速比を１／８とすれば、本減速機の減速比は両者の積になるので１／２，４００という大きな減速比が得られる。
【００３３】
保持器６はローラ５を入力軸４の第二外径部４ａの外周に略等間隔に保持し、その回転軸を入力軸４の回転軸と平行に保持するものであり、その内径部６ａは入力軸４の第二外径部４ａに対して若干のラジアルすきまをもって案内される。ローラ５は保持器６のポケット６ｂに挿入されて周方向に略等間隔で保持されるが、軸方向にはカバー９の第二フランジ部９ｃと出力軸７のフランジ部分７ａとの間に若干のすきまを有する。
【００３４】
撓み歯車３は軸方向に凹凸を持たない側の幅面３ｂがカバー９の第二フランジ部９ｃと、凹凸を持つ側の凹凸の底面３ｃが出力軸７のフランジ部７ａの凸部との間で若干のすきまを持って軸方向の動きが規制される。なお、ラジアル方向にはハウジング２の内歯歯車２ａとの噛み合いおよびローラ５との嵌合によって案内される。
【００３５】
撓み歯車３は、図２に示すような軸方向に伸びた複数個の凹凸３ｄを持ち、出力部材である出力軸７のフランジ部７ａの外径部分に設けられた複数個の凹凸７ｂと回転方向に小さなすきまを有して嵌合している。
【００３６】
この撓み歯車３の凹凸３ｄとフランジ外径部の凹凸７ｃの噛み合い構造によって、撓み変形をしながら回転している撓み歯車３の回転力を滑らかに出力軸７に伝達することが可能になる。この噛み合い構造を採用したことによって、従来のハーモニックドライブ減速機でのフレックススプラインのような幅寸法の大きいカップ形状を必要としなくなった。
【００３７】
出力軸７のフランジ部７ａの反対側には他の機器に回転力を供給するためのキー溝部７ｄが設けられた出力部を持ち、そのキー溝部７ｄとフランジ部７ａの長手方向の中間部には第二外径部７ｅが設けられ、この第二外径部７ｅには玉軸受１０の内輪１０ａが締まり嵌めで嵌合される。また、玉軸受の外輪１０ｂはハウジング２の第一フランジ部２ｂから軸方向に伸びたリング部２ｃの内径側にすきま嵌めや締まり嵌めで嵌合される。なお、玉軸受外輪１０ｂをより強固に固定するため、ハウジング２のリング部２ｃの内径部の入り口部分２ｄを一部分玉軸受外輪１０ｂ側に折り返すような加締めによる固定も採用できる。さらに玉軸受外輪１０ｂがリング部２ｃの底部２ｅから抜け出るのを防止するために、第２のフランジ部２ｆが設けられる。なお、出力軸の第二外径部７ｅは必要によってはキー溝などが加工された出力部の外径と同じ寸法になっても良い。
【００３８】
本減速機を他の機器に固定するために、ハウジング７には第三のフランジ２ｇがハウジング２の外径側に設けられ、そのフランジ２ｇには複数個の取り付け穴２ｈが設けられる。なお、ハウジング２のフランジ部２ｇの機能をカバー９に代替させ、カバー９の外径を大きくして取り付け穴２ｈをカバー９に設けても良い。
【００３９】
また、必要に応じてハウジング２の内径部の内歯歯車２ａをリング状の内歯歯車２０として独立させ、図３に示すようにハウジング２の内径にばねなどの弾性部材８を介して緊縛力を与えて嵌合する。これは弾性部材８をハウジング内径部とリング状の内歯歯車２０の外径との間に入れることによる緊縛力によって生ずる摩擦力を利用して、歯車に過負荷が加わった時に内歯歯車２０自身がハウジング２に対して回転方向にすべって歯車の破損を防止することを目的としたものである。
【００４０】
図１および図２では取り付け穴２ｈは４個所を示しているが、この個数は目的によって変更することができる。また、図１ではハウジング２とカバー９の固定はハウジング２から突出したピン部１１の加締めで示しているが、両者の固定は別に用意したピンやねじ止めあるいは溶接や接着などの方法を使用しても良い。なお、ハウジング２の外径部を円形にして他の機器の穴に入れて使用する場合にはハウジング２の回り止め防止のためにハウジング外径部にキー溝やスプライン形状などの凹凸部を設けてもよい。
【００４１】
図１および図３において入力軸４の軸受はすべり軸受を、出力軸７の軸受は玉軸受を、パイロット穴７ｂの部分は滑り軸受で表示しているが、本減速機の使用条件や要求寿命によっては含油軸受や針状ころ軸受など最適なものを選択出来る。
【００４２】
なお、図１や図３に示すように出力軸７の支持軸受として玉軸受１０を使用する場合には、出力軸７の角振れを小さくする目的で、実用状態における玉軸受１０の残留ラジアルすきまを負にするとか、玉軸受の内輪や外輪の転道面の鋼球に対する溝曲率比を小さくするとか、モーメント荷重に強い軸受構造である三点接触や四点接触玉軸受を使うことが出来る。
【００４３】
撓み歯車３の撓み剛性を大きくするために、図８のように撓み歯車本体３１に対してその内径部に金属環３２を一体成型や圧入組立てあるいは加締め組立てすることも出来る。
また、本減速機の組み立て性を良くするために、幅面の凹凸を両側に設けて裏表の方向性のない形状としても良い。
【００４４】
遊星ローラ減速機構での変速比を変更する場合、入力軸４はローラ５と接する第二外径部４ａの外径ｄｏとローラ５の外径ｄｗの比率のみを変更する方が、減速機全体としての製造コストを抑えることが出来るので、図６に示すように入力軸４を入力軸本体４１と入力スリーブ４２の圧入固定やキー止めした組立て構造にすることも出来る。また、第二外径部４ａが入力軸４の外径と同じ寸法になった場合には、段付き部の効果を得るためにスナップリングなどの軸方向に移動しない部品を組み付けることも出来る。
【００４５】
同じように、出力軸７を図７に示すように出力軸本体７１と出力フランジ７２の組立て構造としても良い。なお、キー部分７ｄは図１、図２および図３のようなキー溝形状だけでなくキー溝なしやノックピン穴あるいはスプラインなどを加工しても良い。
【００４６】
ローラ５は中実形状で図示しているが、本減速機として必要な部分はその外径と幅のみであるから、中心部にくぼみを持った形状やカップ形状あるいは中空ローラの形状であっても良い。特に減速機寸法が大きいとか、入力軸４の回転数Ｎが大きい場合には、遠心力の低減効果があるので中空ローラの使用は有効である。
【００４７】
ハウジング２の内径部に設けられた内歯歯車２ａもその歯車部分を独立した内歯歯車２０して製造した後にハウジング２に圧入やキー止めなどをした組立構造とすることも出来る。
【００４８】
トルクリミッタ機能を内蔵させるときの内歯歯車２０は、ラジアル方向への撓み剛性を大きくするために、図９のように歯車本体２１の外径に金属製の外環２２を一体成型や圧入あるいは加締めなどによる組立て構造とすることも出来る。
【００４９】
本発明による遊星ローラ減速機構の部分は、負荷や潤滑条件の変化などによってローラ５の公転数Ｎｃは若干のすべりを伴なうので計算値よりも小さくなる傾向がある。。すべりゼロでの正確な減速比が必要な場合には、入力軸４の第二外径部４ａの外径と撓み歯車３の内径およびローラ５の外径にそれぞれ歯車を設け、これらを噛み合わせた遊星歯車減速機とすればよい。この場合の減速比Ｄｚは、第二外径部歯車の歯数をＺ２、撓み歯車３の内径部の歯車の歯数をＺ６、ローラ４の歯車の歯数をＺ４すれば下記で表される。
Ｄｚ＝１／（Ｚ２／Ｚ６＋１）
【００５０】
自動車内装機器や玩具などの駆動モータはその電源が直流であるので、モータも直流モータが使用される。小型の直流モータは必然的に数千ｒｐｍの高速回転になるので、モータの出力軸がそのまま本減速機の入力軸として利用できることはきわめて有利である。図１０に小型モータ１０１と一体化した本発明の減速機１の例を示す。この図１０ではモータ１０１の出力軸１０２にスリーブ１０３を嵌合して、図６に示す組み立て式入力軸としている。このような構造にすれば、本発明による減速機の入力軸と入力軸側のラジアル軸受が不要になる。図１０では減速機付きモータを他の機器に取り付けるための取り付け台１０４も示している。
【００５１】
図１１は本減速機１をカップリング２０１でスライド用ねじ２０２と連結した自動車パワーシートの駆動源として利用した時のイメージ図である。従来のウォームギヤ式減速機３０１を使用する方式に対して小型化されるとともに、取り付け関係の容易さがおおきな利点となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
現在の市場における安価で信頼性のある減速機としてはウォーム減速機が知られている。しかし、この減速機は入力軸と出力軸が直交しているので、機器への取り付けにおいて大きなスペースの確保が必要となる欠点を持つうえに回転力の伝達効率も悪い。
本発明の減速機はこの欠点がないうえに小型で大きな減速比が得られる。また、大きな減速比を持つにもかかわらず発生する騒音が小さいので、新たな機械要素としての利用価値が多い。たとえば、自動車パワーシートなどの駆動用モータや玩具用の減速機やロボットの関節部分などには最適であり、新たな市場要求に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明にかかる減速機の軸方向の断面図である。
【図２】上記減速機のうち、主要部分の投影図である。
【図３】上記減速機にトルクリミッタ機能を加えた軸方向の断面図である。
【図４】遊星ローラ減速機構部の入力軸とローラおよび撓み歯車の組み合わせイメージ図である。
【図５】遊星ローラ減速機構部で減速比を変更するイメージ図である。
【図６】二部品の組立て構造による入力軸の図である。
【図７】二部品の組立て構造による出力軸の図である。
【図８】金属環で補強した撓み歯車の図である。
【図９】金属環で補強した内歯歯車の図である。
【図１０】減速機とモータを一体にしたイメージ図である。
【図１１】自動車パワーシートの駆動用減速機付きモータのイメージ図である。
【図１２】従来のハーモニックドライブ減速機の基本部品の構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    減速機
２    ハウジング
２ａ  ハウジング内径部の内歯歯車
２ｂ  ハウジングの第一フランジ部
２ｃ  ハウジングのリング部
２ｄ  ハウジングのリング部内径の入り口
２ｅ  ハウジングのリング部内径の底部
２ｆ  ハウジングの第二フランジ部
２ｇ  ハウジングの第三フランジ部
２ｈ  ハウジングの取付け穴
３    撓み歯車
３ａ  撓み歯車の外歯歯車
３ｂ  撓み歯車の幅面
３ｃ  撓み歯車の凹凸部の底面
３ｄ  撓み歯車の凹凸部
４    入力軸
４ａ  入力軸の第二外径部
５    ローラ
６    保持器
６ａ  保持器の内径部
６ｂ  保持器のポケット部
７    出力軸
７ａ  出力軸のフランジ部
７ｂ  出力軸のパイロット穴
７ｃ  出力軸フランジ部外径の凹凸 
７ｄ  出力軸のキー部分
７ｅ  出力軸の第二外径部
８    弾性部材
９    カバー
９ａ  カバーの軸受部
９ｂ  カバーの第一フランジ部
９ｃ  カバーの第二フランジ部
１０  玉軸受
１０ａ  玉軸受の内輪
１０ｂ  玉軸受の外輪
１１  ハウジングのピン部
２０  リング状内歯歯車
２１  内歯歯車本体
２２  内歯歯車用外環
３１  撓み歯車本体
３２  撓み歯車用金属環
４１  入力軸本体
４２  入力軸用スリーブ
７１  出力軸本体
７２  出力軸用フランジ
１０１  直流モータ
１０２  直流モータの出力軸
１０３  直流モータの出力軸用スリーブ
１０４  モータ取り付け台
２０１  スライド用ねじ
２０２  カップリング
３０１  ウォーム減速機
Ｄ    減速比
Ｄｃ  ローラの外接円寸法
Ｄｉ  撓み歯車の内径寸法
ｄｏ  入力軸第二外径部外径寸法
ｄｗ  ローラ外径寸法
ｄｏ’  減速比変更後の入力軸第二外径部外径寸法
ｄｗ’  減速比変更後のローラ外径寸法
Ｎｃ’  ローラの公転数
Ｎ    入力軸の回転数
Ｎｈ  撓み歯車の回転数
Ｚｃ  ハウジング内径部内歯歯車の歯数
Ｚｆ  撓み歯車の外歯歯車の歯数
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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