(57)【要約】【課題】入力軸の回転に伴う重量バランスを保ち、径方向寸法をコンパクトに形成した減速装置を提供する。【解決手段】ハウジング１内に回転可能に保持され、内周部にガイド周溝６が形成された円筒部７を有する入力軸２と、円筒部７内に回転可能に配置され、連続蛇行溝８が外周部に形成された出力軸３と、ガイド周溝６及び連続蛇行溝８に転動可能に係合する複数のボール４と、ハウジング１に固定され、ボール４を保持するポケット５ａが周方向３箇所に均等に配置された円筒状の保持器５とを備える。入力軸２の回転により、ガイド周溝６に係合した状態で、軸方向位置が一周期で変動するボール４は、連続蛇行溝８に係合する状態で、連続蛇行溝８の四周期のうち、一周期分だけ軸方向位置が変動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に回転可能に保持され、ガイド周溝が内周部に沿って形成された円筒部を有する入力軸と、前記入力軸と同軸状となるように前記円筒部内に回転可能に配置され、連続蛇行溝が外周部に沿って形成された出力軸と、前記円筒部のガイド周溝及び前記出力軸の連続蛇行溝に転動可能に係合される複数のボールと、前記ハウジングに固定され、前記ボールを軸方向に転動可能に保持するポケットが周方向等間隔に複数配置された保持器とを備え、
前記ガイド周溝は、前記円筒部の一周当たり、所定のストロークの範囲内で軸方向位置が一周期で変動するものであり、前記連続蛇行溝は、前記出力軸の一周当たり、前記ストロークの範囲内で軸方向位置が複数周期で変動するものであり、前記ポケットは、前記ストロークの範囲内で前記ボールを軸方向に転動可能に保持するものであり、
前記入力軸の回転により、前記ガイド周溝に係合した状態で、軸方向位置が一周期で変動する前記ボールは、前記連続蛇行溝に係合する状態で、その連続蛇行溝の複数周期のうち一周期分だけ軸方向位置が変動するものとした減速装置。
【請求項２】
前記保持器は、前記連続蛇行溝の周期の数よりも一つ異なる数の前記ポケットを有する請求項１に記載された減速装置。
【請求項３】
前記ガイド周溝及び連続蛇行溝は、その溝壁面が溝幅中央の軌跡に対して直交する平面において、前記ボールの表面の曲率半径よりも大きい断面円弧状をなす請求項１または２に記載された減速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力軸の円筒部内に形成されたガイド周溝と、円筒部内に配置される出力軸に形成された連続蛇行溝とにボールを係合し、そのボールを保持器のポケットにより軸方向に変動可能に保持して、ボールを介して、入力軸の回転を出力軸に減速して伝達する減速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＤＣモータ等の駆動源から駆動力を受けた入力軸の回転を減速して出力軸に伝達し、出力軸に接続した相手機械を駆動する装置として、減速装置が知られている。
【０００３】
このような減速装置は、例えば、可変バルブタイミング装置の減速機構として使用され、入力軸と出力軸を軸端部が対向する同軸状に配置し、その両軸の軸端部を覆うハウジングによって複数の曲線形内歯を内周に有する内歯車を支持し、前記入力軸の軸端部に、内歯車内において回転可能な偏心円板を設け、前記出力軸の前記入力軸と対向する軸端部に、前記内歯車と前記偏心円板との間で回転可能に配置される保持器部を設けたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された減速装置は、その保持器部には偏心円板と対向する部位に上記内歯より少ない数の複数のポケットを周方向に等間隔に形成し、そのポケットのそれぞれ内部に上記偏心円板の外径面に沿って転動して内歯車の内歯に順次噛合されるローラを収容している。
【０００５】
このような減速装置において、入力軸が回転すると、偏心円板の回転により、ローラが内歯車の内歯に順次噛合し、その入力軸の１回転当たりに、ローラが内歯の一歯分だけ周方向に位置がずれ、出力軸が入力軸に対して減速して回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０５９８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された減速装置では、入力軸は偏心円板を有しているので、その偏心円板の偏心側部分に肉盛りとしての凸部を形成したり、偏心部分と反対側部分に肉抜きとしての凹部を形成したりして、入力軸の回転時において、回転に伴う重量バランスを保ち、入力軸の振動発生を防止する必要がある。
【０００８】
また、入力軸に対する偏心円板の偏心量、ローラの径方向の変位量あるいは、内歯車の内歯の間の径方向の深さを確保する必要から、減速装置の径方向寸法が大きくなることがあった。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、入力軸の回転に伴う重量バランスを保ち、径方向寸法をコンパクトに形成した減速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するために、この発明に係る減速装置は、ハウジング内に回転可能に保持され、ガイド周溝が内周部に沿って形成された円筒部を有する入力軸と、前記入力軸と同軸状となるように前記円筒部内に回転可能に配置され、連続蛇行溝が外周部に沿って形成された出力軸と、前記円筒部のガイド周溝及び前記出力軸の連続蛇行溝に転動可能に係合される複数のボールと、前記ハウジングに固定され、前記ボールを軸方向に転動可能に保持するポケットが周方向等間隔に複数配置された保持器とを備え、
前記ガイド周溝は、前記円筒部の一周当たり所定のストロークの範囲内で軸方向位置が一周期で変動するものであり、前記連続蛇行溝は、前記出力軸の一周当たり前記ストロークの範囲内で軸方向位置が複数周期で変動するものであり、前記保持器は、前記連続蛇行溝の周期の数よりも一つ異なる数の前記ポケットを有し、前記ポケットは、前記ストロークの範囲内で前記ボールを軸方向に転動可能に保持するものであり、前記入力軸の回転により、前記ガイド周溝に係合した状態で軸方向位置が一周期で変動する前記ボールは、前記連続蛇行溝に係合する状態で、その連続蛇行溝の複数周期のうち一周期分だけ軸方向位置が変動するものとした構成を採用することができる。
【００１１】
この構成によると、入力軸の円筒部には、内周部に沿って軸方向位置が一周期で変動するガイド周溝が形成されており、出力軸には、軸方向位置が複数周期で変動する連続蛇行溝が外周部に沿って形成されている。入力軸は、偏心部材を備えていないため、入力軸の円筒部及び出力軸は、回転に伴う径方向の重量バランスが良好に保たれる。
【００１２】
また、入力軸は偏心する部材を備えておらず、ボールは出力軸の連続蛇行溝内で軸方向位置を変動させているので、径方向寸法が大きくなることがない。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、この発明は、入力軸の円筒部に軸方向位置が一周期で変動するガイド周溝が形成され、出力軸に軸方向位置が複数周期で変動する連続蛇行溝が外周部に沿って形成されているので、入力軸の円筒部及び出力軸は、回転に伴う径方向の重量バランスが良好に保たれ、入力軸の回転時、入力軸の振動発生を防止することができる。
【００１４】
また、入力軸が偏心する部材を有しておらず、ボールが入力軸の円筒部のガイド周溝と、出力軸の連続蛇行溝とに係合する状態で、軸方向位置を変動させているので、必要以上に径方向寸法が大きくならず、径方向寸法をコンパクトに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の第一の実施形態に係る減速装置の縦断正面図
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線における断面図
【図３】（ａ）入力軸の回転前の状態を示す縦断正面図、（ｂ）入力軸の回転中の状態を示す縦断正面図、（ｃ）入力軸の回転後の状態を示す縦断正面図
【図４】出力軸の連続蛇行溝を示す展開図
【図５】この発明の第二の実施形態に係る減速装置の縦断側面図
【図６】同上の出力軸の連続蛇行溝を示す展開図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の減速装置に係る第一の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１から図４に示すように、この発明の減速装置は、ハウジング１内に回転可能に保持され、内周部にガイド周溝６が形成された円筒部７を有する入力軸２と、入力軸２と同軸状となるように円筒部７内に回転可能に配置され、連続蛇行溝８が外周部に沿って形成された出力軸３と、ガイド周溝６及び連続蛇行溝８に転動可能に係合する複数のボール４と、ハウジング１に固定され、ボール４を保持する複数のポケット５ａを有する円筒状の保持器５とを備える。
【００１７】
ハウジング１は、一端が閉塞する円筒状をなし、開放端を閉塞する蓋部材９を有している。ハウジング１の閉塞端１ａの中央に貫通孔１ｂが形成され、貫通孔１ｂの内周部に嵌め合わされた軸受１０により、入力軸２の大径部２ａが回転可能に支持されている。
【００１８】
ハウジング１の蓋部材９は、中央に貫通孔９ａが形成され、貫通孔９ａの内周部に嵌め合わされた軸受１１により、出力軸３が回転可能に支持されている。ハウジング１の開放端と蓋部材９との間に保持器５のフランジ部５ｂが挟まれた状態で、ボルト１３の締め付けにより、結合一体化されている。
【００１９】
入力軸２は、軸端部寄りに形成される大径部２ａと、大径部２ａから軸端部に向かって形成される円筒部７とを有する。大径部２ａ及び円筒部７は、入力軸２に対して同軸状に一体に形成されている。
【００２０】
入力軸２は、大径部２ａにおいて、ハウジング１の貫通孔１ｂに嵌め合わされた軸受１０により、円筒部７内において、出力軸３の小径部３ａに嵌め合わされた軸受１２により、回転可能に支持されている。
【００２１】
円筒部７は、その内周部に沿ってガイド周溝６が形成される。ガイド周溝６は、円筒部７の一周当たりに、軸方向位置が所定のストロークｓの範囲内で一回往復するように形成されている。
【００２２】
すなわち、図４に示すように、ガイド周溝６は、その溝幅中央の軌跡Ｔ１が一周となる３６０°（２π）で一周期とし、振幅をｓ／２とする正弦曲線となるように形成されている（図４中の二点鎖線参照）。
【００２３】
また、ガイド周溝６は、その溝壁面がガイド周溝６の溝幅中央の軌跡Ｔ１に対して直交する平面において、ボール４の表面よりも曲率半径が大きい断面円弧状をなしている。
【００２４】
出力軸３は、入力軸２の円筒部７内に径方向に間隔をおいて配置される。出力軸３は、軸端部に一体形成される小径部３ａと、軸端部と反対側に一体形成される軸体部３ｂとを有する。
【００２５】
また、出力軸３は、小径部３ａにおいて入力軸２の円筒部７内に嵌め合わせた軸受１２により、軸体部３ｂにおいて蓋部材９の貫通孔９ａ内に嵌め合わせた軸受１１により、入力軸２と同軸状に回転可能に支持される。
【００２６】
出力軸３は、その外周部に周方向に沿って形成され、軸方向位置が蛇行するように変動する連続蛇行溝８を有する。連続蛇行溝８は、図１に示すように、出力軸３の軸端部（軸方向一方）に向かって周方向一方に向かって形成される第一溝部８ａと、出力軸３の軸端部から離れる方向（軸方向他方）へ向かって周方向一方に向かって形成される第二溝部８ｂと、第一溝部８ａ及び第二溝部８ｂを連結する湾曲溝部８ｃとを有する。
【００２７】
連続蛇行溝８は、出力軸３の一周当たり軸方向位置が前記ストロークｓの範囲内で四回往復するように形成されている。すなわち、図４に示すように、連続蛇行溝８は、一周となる３６０°（２π）で四周期（９０°（π／２）で一周期）とし、振幅をｓ／２とする正弦曲線となるように形成されている（図４中の一点鎖線参照）。
【００２８】
また、連続蛇行溝８は、その溝壁面が溝幅中央の軌跡Ｔ２に対して直交する平面において、ボール４の表面よりも曲率半径が大きい断面円弧状をなしている。
【００２９】
出力軸３の軸端部側の連続蛇行溝８での湾曲溝部８ｃのうち、一つの湾曲溝部８ｃの溝幅中央の軌跡Ｔ２と、入力軸２のガイド周溝６のうち、最も出力軸３の軸端部側に位置する溝部分の溝幅中央の軌跡Ｔ１とは、軸方向位置が合致する状態となっている（図４中の０°の位置参照）。
【００３０】
入力軸２の円筒部７と出力軸３との間に保持器５が配置されている。保持器５は、円筒状に形成され、周方向の三箇所に均等に配置されたポケット５ａと、軸端部に形成された径方向外向きのフランジ部５ｂとを有する。
【００３１】
フランジ部５ｂがハウジング１の開放端と蓋部材９との間に挟まれた状態で、ボルト１３の締め付けにより、結合一体化されている。これにより、保持器５はハウジング１に対して回転不能に固定される。
【００３２】
保持器５は、図２に示すように、その内径面と外径面との間にボール４のピッチ円径（ＰＣＤ）が位置する状態で、ポケット５ａ内にボール４が保持される。
【００３３】
保持器５のポケット５ａは、図３に示すように、軸方向に形成された長孔である。それぞれのポケット５ａには、円筒部７のガイド周溝６及び出力軸３の連続蛇行溝８に嵌り合うボール４が保持される。
【００３４】
保持器５のポケット５ａは、出力軸３の一周当たりの連続蛇行溝８の周期の数（図１の場合は四周期）に対して一つ異なる数、本実施形態では一つ少ない数に設けられる（図２の場合は三個）。
【００３５】
図４に示すように、保持器５のポケット５ａは、出力軸３に対して、円筒部７のガイド周溝の溝幅中央の軌跡Ｔ１と、連続蛇行溝８の溝幅中央の軌跡Ｔ２との交点のうち、周方向位置が、０°、１２０°及び２４０°となる三箇所に均等に配置される。
【００３６】
ポケット５ａの軸方向の長さは、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、円筒部７のガイド周溝６及び出力軸３の連続蛇行溝８に嵌り合うボール４が上述したストロークｓの範囲内で軸方向に移動可能な長さに設定される。
【００３７】
この実施形態で示す減速装置は上記の構成からなり、この減速装置の作用を、図面に基づいて、説明する。
【００３８】
まず、出力軸３側から軸方向に見て、入力軸２が時計回りに回転すると、円筒部７が同方向に回転し、円筒部７のガイド周溝６の軸方向位置が出力軸３の軸体部３ｂ側に変動する（図３（ａ）、（ｂ）参照）。
【００３９】
このとき、例えば、保持器５のポケット５ａのうち、上記１２０°の位置のポケット５ａ内のボール４は、ガイド周溝６に係合しているので、ガイド周溝６の軸方向位置の変動に伴い、出力軸３の軸端部側に移動する（図４中の白抜き矢印Ａ参照）。
【００４０】
上記ボール４の移動により、そのボール４が連続蛇行溝８の第二溝部８ｂのうち、時計回り側（進行方向側）の溝内壁を押し付ける（図４中の矢印Ｂ参照）。このボール４の押し付けにより、出力軸３は時計回りに回転する。
【００４１】
また、保持器５のポケット５ａのうち、上記２４０°の位置のポケット５ａ内のボール４においては、ガイド周溝６の軸方向位置の変動に伴い、出力軸３の軸体部３ｂ側に移動する（図４中の白抜き矢印Ｃ参照）。
【００４２】
そして、ボール４が連続蛇行溝８の第一溝部８ａのうち、時計回り方向（進行方向）側の溝内壁を押し付け（図４中の矢印Ｄ参照）、このボール４の押し付けにより、出力軸３は時計回りに回転する。
【００４３】
以上のように、保持器５のポケット５ａ内のボール４の押し付けにより、出力軸３は時計回りに、すなわち、入力軸２と同方向に回転する。
【００４４】
続いて、入力軸２が時計回りに一回転し、円筒部７に形成されたガイド周溝６の軸方向位置がストロークｓの範囲内で一往復する。そして、ガイド周溝６に係合するボール４も、軸方向位置がそれぞれのポケット５ａ内において、ストロークｓの範囲内で軸方向位置が一往復する。
【００４５】
ここで、出力軸３の連続蛇行溝８は、図４に示すように、出力軸３の外周部の一周当たり、軸方向位置が四周期で変動する。このため、連続蛇行溝８に係合するボール４が、ストロークｓの範囲内で軸方向位置が一往復すると、出力軸３が一周期分となる四分の一回転する。
【００４６】
このように、入力軸２が時計回りに一回転すると、出力軸３が同方向に四分の一回転し、入力軸２と出力軸３との減速比は、出力軸３の連続蛇行溝８の周期の数と等しくなる。
【００４７】
また、実施形態の減速装置は、入力軸２が偏心する部材を有していないため、入力軸２及び出力軸３は、回転に伴う径方向の重量バランスが良好に保たれ、入力軸２の回転時、入力軸２の振動発生を防止することができる。
【００４８】
さらに、入力軸２が偏心する部材を有しておらず、ボール４が入力軸２の円筒部７のガイド周溝６と、出力軸３の連続蛇行溝８とに係合する状態で、軸方向位置を変動させている。このため、必要以上に径方向寸法が大きくならず、径方向寸法をコンパクトに形成することができる。
【００４９】
なお、ガイド周溝６は、その溝壁面が溝幅中央の軌跡Ｔ１に対して直交する平面において、ボール４の表面と曲率半径が同じ断面円弧状をなしてもよい。ボール４の表面よりも曲率半径が大きい断面円弧状をなしていると、ボール４の転動がスムーズとなって好ましい。
【００５０】
また、連続蛇行溝８のうち、第一溝部８ａ、第二溝部８ｂは、その溝壁面が溝幅中央の軌跡Ｔ２に対して直交する平面において、ボール４の表面と曲率半径が同じ断面円弧状をなしてもよい。
【００５１】
次に、この発明の第二の実施形態を図面に基づいて説明する。
この実施形態では、図５に示すように、保持器５のポケット５ａが、出力軸３の一周当たりの連続蛇行溝８の周期の数（図１の場合は四周期）に対して一つ多い数である五箇所に設けられる点で、上述した第一の実施形態と相違する。その他の構成において、第一の実施形態と同じ構成と考えられるものは、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００５２】
この実施形態に係る減速装置では、図６に示すように、保持器５のポケット５ａは、出力軸３に対して、円筒部７のガイド周溝の溝幅中央の軌跡Ｔ１と、連続蛇行溝８の溝幅中央の軌跡Ｔ２との交差点のうち、周方向位置が、０°、７２°、１４４°、２１６°及び２８８°となる五箇所に均等に配置される。
【００５３】
この実施形態の減速装置では、出力軸３側から軸方向に見て、入力軸２が時計回りに回転すると、円筒部７が同方向に回転し、円筒部７のガイド周溝６の軸方向位置が出力軸３の軸体部３ｂ側に変動する。
【００５４】
このとき、例えば、保持器５のポケット５ａのうち、上記７２°の位置のポケット５ａ内のボール４は、ガイド周溝６に係合しているので、ガイド周溝６の軸方向位置の変動に伴い、出力軸３の軸端部側に移動する（図６中の白抜き矢印Ｅ参照）。
【００５５】
ボール４の移動により、そのボール４が連続蛇行溝８の第一溝部８ａのうち、反時計回り側（逆方向側）の溝内壁を押し付ける（図６中の矢印Ｆ参照）。このボール４の押し付けにより、出力軸３は反時計回りに回転する。
【００５６】
また、保持器５のポケット５ａのうち、上記１４４°の位置のポケット５ａ内のボール４においては、ガイド周溝６の軸方向位置の変動に伴い、出力軸３の軸体部３ｂ側に移動する（図６中の白抜き矢印Ｇ参照）。
【００５７】
そして、ボール４が連続蛇行溝８の湾曲溝部８ｃのうち、反時計回り方向（逆方向）側の溝内壁を押し付け、（図６中の矢印Ｈ参照）。このボール４の押し付けにより、出力軸３は反時計回りに回転する。
【００５８】
さらに、保持器５のポケット５ａのうち、残りの上記０°、２１６°、または２８８°の位置のポケット５ａ内のボール４も、ガイド周溝６の軸方向位置の変動に伴って、軸方向に移動し、連続蛇行溝８の反時計回り方向（逆方向）側の溝内壁を押し付ける。
【００５９】
以上のように、第二の実施形態の減速装置では、保持器５のポケット５ａ内のボール４の押し付けにより、出力軸３は反時計回りに回転し、入力軸２に対して反対方向に回転する。
【符号の説明】
【００６０】
１  ハウジング
１ａ  閉塞端
１ｂ  貫通孔
２  入力軸
２ａ  大径部
３  出力軸
３ａ  小径部
３ｂ  軸体部
４  ボール
５  保持器
５ａ  ポケット
５ｂ  フランジ部
６  ガイド周溝
７  円筒部
８  連続蛇行溝
８ａ  第一溝部
８ｂ  第二溝部
８ｃ  湾曲溝部
９  蓋部材
９ａ  貫通孔
１０、１１、１２  軸受
１３  ボルト
ｓ  ストローク
Ｔ１、Ｔ２  軌跡
Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ  白抜き矢印
Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ  矢印
【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】
2017053225.tif 000008