JP2010038362A - Reduction gear - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速装置に関するものである。 The present invention relates to a speed reducer that decelerates rotation of an input shaft and transmits it to an output shaft.
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。 Generally, a reduction device is known as a device that decelerates the rotation of an input shaft that receives a driving force from a driving source such as a DC motor, transmits the rotation to an output shaft, and drives a counterpart machine connected to the output shaft.
このような減速装置としては、例えば、図10に示すようなケーシング41に回転可能に支持される入力軸42および出力軸43と、ケーシング41内に固定される内歯歯車44とが同軸状に配置され、入力軸42に設けられた偏心円板45の外周に装着した玉軸受48と内歯歯車44との間に、複数のローラ46が転動可能に配置されたものがある(特許文献1参照)。
As such a speed reducer, for example, an
偏心円板45と内歯歯車44との間のローラ46は、図11に示すように、その数が内歯歯車44の歯数よりも少なく、ローラ保持器47により偏心円板45の外周に設けた玉軸受48に接触するように周方向に間隔をおいて保持され、出力軸43とローラ保持器47とが一体構造となっている。
As shown in FIG. 11, the number of
入力軸42を一方向に1回転させると、偏心円板45が入力軸42の軸心周りを同方向に公転運動し、各ローラ46は内歯歯車44の歯に対して他方向に1歯(ひと歯)分だけ公転する。ローラ46の公転により、ローラ保持器47を介して出力軸43に、内歯歯車44の歯数に応じた減速比の回転が伝達される。
When the
また、上記の玉軸受48の玉を保持する保持器は、球面状の内面をもつ凹部を周方向に一定の間隔をおいて形成した2枚の環状保持板からなり、一方の前記環状保持板の凹部の開口側と他方の前記環状保持板の凹部の開口側を対向させてその凹部間に前記玉を収容するポケットを形成している。ここで、凹部の内面は球面状であり、玉の表面と面接触している。 The cage for holding the balls of the ball bearing 48 includes two annular holding plates in which concave portions having a spherical inner surface are formed at regular intervals in the circumferential direction. And the opening side of the concave portion of the other annular holding plate is opposed to each other, and a pocket for accommodating the balls is formed between the concave portions. Here, the inner surface of the recess is spherical and is in surface contact with the surface of the ball.
しかし、入力軸に接続される駆動源が、例えば、DCモータである場合、何らかの要因で出力軸に負荷が掛かり、出力軸に逆入力トルクが作用したとき、従来の減速装置では、その逆入力トルクが入力軸に伝達され、入力軸を介してDCモータの回転軸が回転させられる。このため、回転軸が回転しないように、DCモータは常時通電させて、入力トルクを作用させておく必要がある。 However, when the drive source connected to the input shaft is, for example, a DC motor, when a load is applied to the output shaft for some reason and a reverse input torque acts on the output shaft, Torque is transmitted to the input shaft, and the rotating shaft of the DC motor is rotated through the input shaft. For this reason, it is necessary to keep the DC motor energized and to apply the input torque so that the rotating shaft does not rotate.
また、逆入力トルクの入力軸への伝達を阻止する目的で、出力軸の位置を保持させる場合、入力軸側のDCモータの回転軸を回転させない状態で連続的に通電する必要がある。この場合、DCモータ内の温度が上昇し、焼き付きを起こすことがあった。 Further, when the position of the output shaft is held for the purpose of preventing transmission of reverse input torque to the input shaft, it is necessary to energize continuously without rotating the rotating shaft of the DC motor on the input shaft side. In this case, the temperature in the DC motor may increase and burn-in may occur.
この発明の課題は、出力軸に作用した逆入力トルクが入力軸に伝達されることを阻止することである。 An object of the present invention is to prevent the reverse input torque that has acted on the output shaft from being transmitted to the input shaft.
前記課題を解決するために、この発明は、ケーシングに回転可能に支持される入力軸および出力軸と、前記ケーシングに固定される内歯歯車とを同軸状に配置し、前記入力軸に設けた偏心円板の外周に装着した玉軸受と前記内歯歯車との間にローラを配し、これらの各ローラを前記出力軸と一体回転するローラ保持器で転動可能に保持し、前記ローラ保持器を介して前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達する減速装置において、前記入力軸と前記出力軸との間に、前記出力軸に作用する逆入力トルクに対して前記出力軸を前記ケーシングにロックするロック手段と、前記入力軸に作用する入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段とを設けたのである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an input shaft and an output shaft that are rotatably supported by a casing, and an internal gear fixed to the casing in a coaxial manner, and is provided on the input shaft. A roller is arranged between the ball bearing mounted on the outer periphery of the eccentric disc and the internal gear, and each of these rollers is rotatably held by a roller cage that rotates integrally with the output shaft. In the speed reducer for transmitting the rotation of the input shaft to the output shaft via a compressor, the casing is connected between the input shaft and the output shaft with respect to the reverse input torque acting on the output shaft. And a lock release means for releasing the lock state by the lock means with respect to the input torque acting on the input shaft.
入力軸と出力軸との間に、ロック手段およびロック解除手段を設けたので、出力軸に負荷が掛かり、出力軸に逆入力トルクが作用した際に、出力軸がロック手段によりケーシングに対してロックし、入力軸への伝達を阻止することが可能となる。一方、入力軸からの入力トルクに対してはロック解除手段によりロック状態が解除され、入力トルクが出力軸に伝達される。 Since the locking means and unlocking means are provided between the input shaft and the output shaft, when the load is applied to the output shaft and reverse input torque is applied to the output shaft, the output shaft is moved against the casing by the locking means. It is possible to lock and prevent transmission to the input shaft. On the other hand, the input torque from the input shaft is released by the lock release means, and the input torque is transmitted to the output shaft.
この構成において、前記ロック手段は、前記ケーシングと前記出力軸との間に周方向の両方向に狭くなる楔形空間を複数形成し、その各楔形空間内に一対の係合子を係合子保持器で前記ケーシングおよび前記出力軸に係脱可能に保持するものであり、前記ロック解除手段は、前記係合子保持器を前記ローラ保持器と一体に回転するように接続し、前記入力軸に入力トルクが作用したときに、前記係合子保持器が前記一対の係合子のいずれか一方を、前記楔形空間の広大側へ押圧して、前記ケーシングおよび前記出力軸との係合を解除するようにしたものである構成を採用することができる。 In this configuration, the locking means forms a plurality of wedge-shaped spaces narrowing in both circumferential directions between the casing and the output shaft, and a pair of engagement elements in the respective wedge-shaped spaces by the engagement holders. The lock release means is connected to the casing and the output shaft in a detachable manner, and the unlocking means connects the engagement holder so as to rotate integrally with the roller holder, and an input torque acts on the input shaft. The engagement cage retainer presses one of the pair of engagement elements toward the wide side of the wedge-shaped space to release the engagement with the casing and the output shaft. A configuration can be employed.
このロック手段では、逆入力トルクが作用した出力軸の回転で、楔形空間内の一対の係合子のうち回転方向後方の係合子が楔効果により出力軸およびケーシングに食い込むように係合する。この係合により出力軸がケーシングに対してロックし、出力軸に作用した逆入力トルクが入力軸に伝達されるのを確実に阻止することができる。 In this locking means, the rotation of the output shaft to which reverse input torque has been applied causes the engagement member at the rear in the rotation direction of the pair of engagement elements in the wedge-shaped space to engage with the output shaft and the casing by the wedge effect. By this engagement, the output shaft is locked with respect to the casing, and it is possible to reliably prevent the reverse input torque applied to the output shaft from being transmitted to the input shaft.
一方、ロック解除手段では、係合子保持器がローラ保持器と一体に回転するように接続されているので、ローラ保持器の回転に伴って係合子保持器が回転する。回転する係合子保持器が、一対の係合子のうち回転方向後方の係合子を楔形空間の広大側へ押圧し、係合子による係合状態が解除される。 On the other hand, in the lock release means, since the engaging cage retainer is connected to rotate integrally with the roller retaining device, the engaging retainer rotates as the roller retainer rotates. The rotating engagement holder retainer presses the engagement element rearward in the rotation direction of the pair of engagement elements toward the wide side of the wedge-shaped space, and the engagement state by the engagement element is released.
また、入力軸の回転を出力軸に伝達する手段としては、従来の減速装置のように出力軸とローラ保持器とを一体構造とすることもできるが、例えば、係合子保持器をローラ保持器と一体に形成してもよい。 Further, as a means for transmitting the rotation of the input shaft to the output shaft, the output shaft and the roller holder can be integrated with each other as in a conventional speed reducer. And may be formed integrally.
ローラ保持器と係合子保持器とを一体に形成すると、その一体の保持器を介して入力軸の回転を伝達する出力軸は、従来の減速装置の出力軸のように、ローラ保持器と一体構造とするための複雑な加工が不要となる。このため、加工コストが抑えられ、減速装置の製造コストが抑えられる。 When the roller retainer and the engagement retainer are integrally formed, the output shaft that transmits the rotation of the input shaft through the integral retainer is integrated with the roller retainer like the output shaft of the conventional speed reducer. Complex processing to make the structure is not necessary. For this reason, a processing cost is suppressed and the manufacturing cost of the reduction gear is suppressed.
さらに、前記一対の係合子の間に弾性部材を配置し、この弾性部材で両側の係合子をそれぞれ前記楔形空間の狭小側へ押圧して前記ケーシングおよび前記出力軸に係合させる方向に付勢する構成を採用してもよい。 Furthermore, an elastic member is disposed between the pair of engaging elements, and the elastic members are used to press the engaging elements on both sides toward the narrow side of the wedge-shaped space so as to be engaged with the casing and the output shaft. You may employ | adopt the structure to do.
一対の係合子の間に配置した弾性部材は、その弾性力によって、両側の係合子をケーシングおよび出力軸に係合させる方向、すなわち、楔形空間の狭くなる方向に押し付ける。このため、出力軸が回転すると、ケーシングに対して直ちにロックし、ケーシングへの出力軸のロック機能が安定する。 The elastic member disposed between the pair of engaging elements presses the engaging elements on both sides in the direction in which the engaging elements on both sides are engaged with the casing and the output shaft, that is, the direction in which the wedge-shaped space is narrowed. For this reason, when the output shaft rotates, it immediately locks against the casing, and the function of locking the output shaft to the casing is stabilized.
前記係合子保持器を前記ローラ保持器と一体に形成する手法として、切削加工や、鍛造、鋳造などにより形成することができるが、例えば、プレス加工により係合子保持器をローラ保持器と一体に形成すると、その一体保持器を安価に製造することができ、減速装置の製造コストをさらに抑えることができる。 As a method for forming the engagement cage integrally with the roller cage, it can be formed by cutting, forging, casting, etc. For example, the engagement cage can be integrated with the roller cage by pressing. If formed, the integrated cage can be manufactured at low cost, and the manufacturing cost of the reduction gear can be further reduced.
さらに、逆入力トルクに対して出力軸を確実にロックするために、出力軸およびケーシングに係合する前記係合子をスプラグまたはローラとする構成としてもよい。 Furthermore, in order to securely lock the output shaft against the reverse input torque, the engagement element that engages with the output shaft and the casing may be a sprag or a roller.
また、この発明に係る減速装置のロック手段は、前記ケーシング内周の前記出力軸外周と対向する位置にコイルばねを嵌め込み、前記出力軸に前記コイルばねの両端部に係合可能な係合部を設け、前記出力軸に逆入力トルクが作用したときに、前記出力軸の係合部が、前記コイルばねの両端部のいずれか一方の端部に係合してそのコイルばねを拡径させる向きに押圧するものであり、前記ロック解除手段は、前記ローラ保持器に軸方向に突出する突起を設け、前記入力軸に入力トルクが作用したときに、前記突起で前記コイルばねの両端部のいずれか一方の端部を押圧してそのコイルばねを縮径させるものである構成を採用することができる。 Further, the locking means of the speed reducer according to the present invention includes an engaging portion that fits a coil spring at a position facing the outer periphery of the output shaft on the inner periphery of the casing, and is engageable with both ends of the coil spring on the output shaft. When the reverse input torque is applied to the output shaft, the engaging portion of the output shaft engages with either one of the ends of the coil spring to expand the diameter of the coil spring. The lock releasing means is provided with a protrusion protruding in the axial direction on the roller holder, and when the input torque is applied to the input shaft, the protrusion is provided at both ends of the coil spring. The structure which presses any one edge part and shrinks the diameter of the coil spring is employable.
このロック手段によると、逆入力トルクが作用し出力軸が回転しようとすると、その係合部はコイルばねのいずれか一方の端部に係合して、コイルばねが拡径する方向に押圧する。押圧により拡径したコイルばねとケーシング内周面との間で摩擦抵抗が発生し、出力軸がケーシングに対してロックされるため、逆入力トルクの作用した出力軸の回転を阻止することができる。 According to this locking means, when the reverse input torque acts and the output shaft tries to rotate, the engaging portion engages with one end of the coil spring and presses the coil spring in the direction of expanding the diameter. . A frictional resistance is generated between the coil spring whose diameter is increased by pressing and the inner peripheral surface of the casing, and the output shaft is locked with respect to the casing. Therefore, the rotation of the output shaft on which the reverse input torque acts can be prevented. .
一方、このロック解除手段では、入力軸の回転によりローラ保持器が回転すると、突起がコイルばねの両端部のうちいずれか一方の端部に係合する。コイルばねの端部に係合した突起が、コイルばねを縮径させる向きに押圧して、コイルばねの拡径によるケーシングと出力軸とのロック状態を解除する。 On the other hand, in this lock release means, when the roller holder is rotated by the rotation of the input shaft, the protrusion is engaged with one of the two ends of the coil spring. The protrusion engaged with the end of the coil spring presses the coil spring in a direction to reduce the diameter of the coil spring, and releases the locked state between the casing and the output shaft due to the diameter expansion of the coil spring.
前記構成において、前記ローラ保持器の突起により押圧される前記コイルばねの端部が、前記出力軸の係合部に係合可能に設けられ、前記突起が前記コイルばねの端部を介して前記出力軸の係合部を押圧するようにしてもよい。 In the above configuration, an end portion of the coil spring pressed by the protrusion of the roller retainer is provided so as to be engageable with an engaging portion of the output shaft, and the protrusion is disposed through the end portion of the coil spring. You may make it press the engaging part of an output shaft.
このようにすると、出力軸のロック解除を行うローラ保持器の突起により、コイルばねの端部を介して入力トルクの出力軸への伝達が行われるので、入力トルクの出力軸への伝達のための別部材が不要となり、部品点数が増加しない。その結果、減速装置の構造が簡単となり、製造コストを抑えることができる。 In this case, the input torque is transmitted to the output shaft through the end of the coil spring by the protrusion of the roller cage that unlocks the output shaft. No separate member is required, and the number of parts does not increase. As a result, the structure of the speed reducer is simplified, and the manufacturing cost can be suppressed.
前記突起を備えたローラ保持器がプレス加工により前記出力軸と別体に形成された構成とすると、その突起を介して入力軸の回転を伝達する出力軸は、従来の減速装置の出力軸のように、ローラ保持器と一体構造とするための複雑な加工が不要となる。このため、加工コストが抑えられ、減速装置の製造コストが抑えられる。
また、プレス加工により突起を備えたローラ保持器を形成することで、そのローラ保持器を安価に製造することができ、減速装置の製造コストをさらに抑えることができる。
When the roller cage having the protrusion is formed separately from the output shaft by pressing, the output shaft that transmits the rotation of the input shaft through the protrusion is the output shaft of the conventional reduction gear. Thus, the complicated process for making it integral structure with a roller holder | retainer becomes unnecessary. For this reason, a processing cost is suppressed and the manufacturing cost of the reduction gear is suppressed.
In addition, by forming the roller holder with the protrusions by press working, the roller holder can be manufactured at low cost, and the manufacturing cost of the reduction gear can be further suppressed.
また、この発明の発明者は、上記減速装置を解析し、その結果、上記減速装置のトルクの伝達効率を効果的に向上させるためには、偏心円板の外周の玉軸受の回転トルクを低減することが非常に重要であることを見出した。 Further, the inventor of the present invention analyzes the speed reducer, and as a result, in order to effectively improve the torque transmission efficiency of the speed reducer, the rotational torque of the ball bearing on the outer periphery of the eccentric disk is reduced. I found it very important.
偏心円板の外周の玉軸受の低トルク化が重要である理由は、次のように考えられる。偏心円板は、その回転中心が円の中心からずれたところにあるので、そのずれによって生じる遠心力が偏心円板の外周の玉軸受にも同じように生じ、この結果、上記玉軸受の保持器と玉の間の摩擦が大きくなり、上記玉軸受の回転トルクが大きくなりやすいからである。 The reason why it is important to reduce the torque of the ball bearings on the outer periphery of the eccentric disk is considered as follows. Since the eccentric disk is located at the center of rotation deviated from the center of the circle, the centrifugal force generated by the deviation is generated in the same manner in the ball bearings on the outer periphery of the eccentric disk. This is because the friction between the bowl and the ball increases, and the rotational torque of the ball bearing tends to increase.
この玉軸受の回転トルクを低減するには、例えば、以下の構成を玉軸受に採用すればよい。 In order to reduce the rotational torque of the ball bearing, for example, the following configuration may be adopted for the ball bearing.
前記偏心円板の外周の玉軸受の玉を保持する保持器として、複数の平面で形成された内面をもつ凹部を周方向に一定の間隔をおいて形成した2枚の環状保持板からなるものを採用し、一方の前記環状保持板の凹部の開口側と他方の前記環状保持板の凹部の開口側を対向させてその凹部間に断面多角形状のポケットを形成し、そのポケットに前記玉を収容する。このようにすると、凹部の内面と玉とが点接触するので、保持器と玉の間で生じる摩擦が小さくなり、偏心円板の回転中心のずれによる遠心力を受けても、回転トルクが大きくなりにくい。 As a cage for holding the balls of the ball bearings on the outer periphery of the eccentric disk, it is composed of two annular holding plates in which concave portions having inner surfaces formed by a plurality of planes are formed at regular intervals in the circumferential direction. The opening side of the concave portion of one annular holding plate and the opening side of the concave portion of the other annular holding plate are opposed to each other to form a pocket having a polygonal cross section between the concave portions, and the ball is placed in the pocket. Accommodate. In this way, since the inner surface of the recess and the ball are in point contact, the friction generated between the cage and the ball is reduced, and the rotational torque is increased even when subjected to centrifugal force due to the deviation of the rotation center of the eccentric disk. Hard to become.
また、上記保持器として、球面状の内面をもつ凹部を周方向に一定の間隔をおいて形成した2枚の環状保持板からなるものを採用し、一方の前記環状保持板の凹部の開口側と他方の前記環状保持板の凹部の開口側を対向させてその凹部間に前記玉を収容するポケットを形成し、前記凹部の内面に前記玉と点接触する突起を形成してもよい。このようにすると、突起と玉とが点接触するので、保持器と玉の間で生じる摩擦が小さくなり、偏心円板の回転中心のずれによる遠心力を受けても、回転トルクが大きくなりにくい。 Further, as the cage, a cage comprising two annular holding plates in which concave portions having a spherical inner surface are formed at regular intervals in the circumferential direction, and the opening side of the concave portion of one of the annular holding plates is adopted. A pocket for accommodating the ball may be formed between the concave portions of the other annular holding plate facing each other, and a protrusion that makes point contact with the ball may be formed on the inner surface of the concave portion. In this way, since the protrusion and the ball are in point contact, the friction generated between the cage and the ball is reduced, and even if the centrifugal force due to the deviation of the rotation center of the eccentric disc is received, the rotational torque is not easily increased. .
また、上記保持器として、周方向に一定の間隔をおいて凹部を形成した2枚の環状保持板からなるものを採用し、一方の前記環状保持板の凹部の開口側と他方の前記環状保持板の凹部の開口側を対向させてその凹部間に前記玉を収容するポケットを形成し、前記玉軸受の回転時に前記凹部の内面の前記玉が接触しない部位のうち、前記玉が接触する部位から前記玉の進行方向とは反対方向に寄った部位に貫通孔を形成してもよい。 Further, as the above-mentioned cage, one comprising two annular holding plates formed with concave portions at a constant interval in the circumferential direction is adopted, and the opening side of the concave portion of one of the annular holding plates and the other annular holding plate are adopted. The part which the ball contacts in the part where the opening side of the concave part of the plate is made to face and the pocket for accommodating the ball is formed between the concave parts, and the ball on the inner surface of the concave part does not contact when the ball bearing rotates. A through-hole may be formed at a site that is in a direction opposite to the traveling direction of the balls.
ところで、凹部の内面の玉が接触する部位から玉の進行方向とは反対方向に寄った部位には、玉の自転による遠心力によって潤滑剤が溜まりやすく、潤滑剤の粘性抵抗による玉軸受の回転トルクが大きくなりやすい。そこで、上記貫通孔を形成すると、凹部の内面と玉の間に溜まった潤滑剤が玉の自転による遠心力によって貫通孔から押し出され、潤滑剤の粘性抵抗が抑えられるので、偏心円板の回転中心のずれによる遠心力を受けても、玉軸受の回転トルクが大きくなりにくい。 By the way, lubricant tends to accumulate due to the centrifugal force caused by the rotation of the ball from the part that contacts the ball on the inner surface of the recess to the direction opposite to the traveling direction of the ball, and the ball bearing rotates due to the viscous resistance of the lubricant. The torque tends to increase. Therefore, when the through hole is formed, the lubricant accumulated between the inner surface of the recess and the ball is pushed out of the through hole by the centrifugal force caused by the rotation of the ball, and the viscous resistance of the lubricant is suppressed. The rotational torque of the ball bearing is less likely to increase even when subjected to centrifugal force due to the center deviation.
前記貫通孔は、前記玉の進行方向前側と進行方向後側とで対称となるように前記各凹部にそれぞれ2箇所ずつ形成すると好ましい。このようにすると、前記偏心円板が時計回りと反時計回りのいずれに回転した場合でも、凹部の内面の玉が接触する部位から玉の進行方向とは反対方向に寄った部位に貫通孔があり、凹部の内面と玉の間に溜まった潤滑剤が玉の自転による遠心力によって貫通孔から効果的に排出される。 It is preferable that two through holes are formed in each of the recesses so as to be symmetrical on the front side and the rear side in the traveling direction of the balls. In this way, regardless of whether the eccentric disk rotates clockwise or counterclockwise, a through-hole is formed at a portion that is in a direction opposite to the traveling direction of the ball from a portion that contacts the ball on the inner surface of the recess. Yes, the lubricant accumulated between the inner surface of the recess and the ball is effectively discharged from the through hole by the centrifugal force caused by the rotation of the ball.
前記環状保持板の凹部の内面に低摩擦皮膜を形成すると、その低摩擦皮膜により、保持器と玉との間の摩擦がさらに低減されるので、玉軸受の回転トルクをさらに低減することができる。 When a low friction film is formed on the inner surface of the concave portion of the annular holding plate, the friction between the cage and the ball is further reduced by the low friction film, so that the rotational torque of the ball bearing can be further reduced. .
この発明の減速装置は、出力軸と入力軸との間にロック手段とロック解除手段を設けたので、逆入力トルクの入力軸への伝達が阻止され、入力軸に接続される駆動源が逆入力トルクによる負荷を受けず、この負荷に抗して駆動源を連続的に駆動する必要がなくなる。 In the speed reducer according to the present invention, since the lock means and the lock release means are provided between the output shaft and the input shaft, transmission of reverse input torque to the input shaft is prevented, and the drive source connected to the input shaft is reversed. There is no need to continuously drive the drive source against the load due to the input torque.
以下、この発明の第1実施形態を図1〜図4に示す。この実施形態の減速装置は、図1に示すように、円筒状をなすケーシング11に回転可能に支持される入力軸12および出力軸13と、ケーシング11に固定された内歯歯車14とが同軸状に配置されたものである。
1 to 4 show a first embodiment of the present invention. In the reduction gear of this embodiment, as shown in FIG. 1, an
ケーシング11は、軸方向に分割された円筒体を、図示しないボルトなどの公知の手段により嵌め合わせたものであり、その両端部において入力軸12および出力軸13がそれぞれ回転可能に支持されている。
The
入力軸12は、ケーシング11の一端部および出力軸13の大径部13bにおいて軸受15、16により回転可能に支持されている。入力軸12の軸受15、16の間に一対の偏心円板17、17が軸方向2箇所に入力軸12と一体に設けられる。両偏心円板17は、その各偏心円板17の円の中心が入力軸12の軸心からずれた位置にあり、一方の偏心円板17の円の中心と他方の偏心円板17の円の中心との間に入力軸12の軸心を挟むように偏心している。各偏心円板17の外周には、深溝玉軸受18が圧入固定により装着されている。
The
内歯歯車14は、図2に示すように、ケーシング11内に固定され、一対の偏心円板17の深溝玉軸受18の外周に、入力軸12に対して同軸状に配置されている。内歯歯車14の内周部には歯19が周方向に定ピッチで形成され、各歯19間の歯溝が断面曲線形状となっている。
As shown in FIG. 2, the
この内歯歯車14と両偏心円板17の深溝玉軸受18との間には、複数のローラ21が、円筒状のローラ保持器22により周方向定ピッチに保持されている。内歯歯車14の歯数、ローラの数の関係は、実験、実操業により決定された減速比に基づいて設定される。
A plurality of
ローラ保持器22には、各ローラ21を転動可能に収容するポケット23が周方向に形成され、形成されたポケット23群が前記ピッチに対して半ピッチずれた状態で軸方向に2列に並んで形成されている(図4参照)。
The
出力軸13は、図1に示すように、その一端部(入力軸12に臨む端部)に小径部13aと、その小径部13aよりも先端側に位置する大径部13bとが一体に形成され、小径部13aにおいてケーシング11の他端部の軸方向2箇所で軸受24により回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 1, the
出力軸13の大径部13bは円筒状をなし、その内周部に設けられた軸受16で入力軸12の他端部を回転可能に支持している。大径部13bには軸方向の貫通孔13dが設けられ、貫通孔13dにスイッチピン20が小径部13a側に一部突き出すように嵌合している。
The large-
出力軸13の大径部13bの外周部には、図3に示すように、カム面13cが周方向4箇所に等間隔に形成されている。このカム面13cは平面状をなし、ケーシング11と出力軸13の大径部13bとの間に周方向の両方向に向かって次第に狭くなる楔形空間25を形成する。なお、楔形空間25はケーシング11の内周部にカム面13cを設けることにより形成してもよい。
As shown in FIG. 3, cam surfaces 13 c are formed at equal intervals in four circumferential directions on the outer peripheral portion of the large-
各楔形空間25内に係合子としての一対のローラ26が弾性部材である板ばね27を挟んだ状態でケーシング11および出力軸13の大径部13bと係脱可能に配置される。板ばね27がその両側のローラ26を楔形空間25の狭くなった側(狭小側)に押圧して、ケーシング11および出力軸13の大径部13bと係合させる方向に付勢するようになっている。
In each wedge-shaped
出力軸13の大径部13bとケーシング11との間には、円筒状の係合子保持器28が配置される。この係合子保持器28はロック解除手段を構成し、楔形空間25に対応した位置にポケット29が形成され、ポケット29内にそのポケット29の周方向の内壁に対してすき間をもって一対のローラ26を収容している。
A
なお、逆入力トルクに対して出力軸13を確実にロックするために係合子としての一対のローラ26の代わりに、一対のスプラグを用いることができる。すなわち、複数対のスプラグを係合子保持器28で出力軸13とケーシング11の間に傾動可能に保持し、出力軸13が回転した際、一対のスプラグのうちのいずれか一方が出力軸13およびケーシング11に係合するようにしてもよい。
Note that a pair of sprags can be used in place of the pair of
ローラ保持器22と係合子保持器28とが、図4に示すように、プレス加工により同軸状に一体化した一体保持器30として形成される。一体保持器30をプレス加工により形成することで、係合子保持器28がローラ保持器22と一体に回転可能となり、部品点数が減るとともに、製造コストを抑えることができる。
As shown in FIG. 4, the
一体保持器30の係合子保持器28側の他端部には、径方向内向きのフランジ31が形成され、フランジ31は径方向外向きの切り欠き溝32を有する。切り欠き溝32に出力軸13に嵌合したスイッチピン20が係合している(図1参照)。
A radially
出力軸13は、スイッチピン20を介して一体保持器30に係合するので、従来の減速装置の出力軸のように、ローラ保持器と一体構造とするための複雑な加工が不要となり、その加工コストを抑えることができる。
Since the
偏心円板17の外周の深溝玉軸受18は、図12に示すように、内輪50と、外輪51と、内輪50と外輪51の間に組み込まれた複数の玉52と、その玉52を保持する保持器53とからなる。保持器53は、鋼板のプレス成形によって円周方向に波形が繰り返される波形環状に形成された2枚の環状保持板54,54からなる。各環状保持板54には、図13(a)に示すように、連続する3つの平面で形成された内面55をもつ凹部56が周方向に一定の間隔をおいて設けられている。
As shown in FIG. 12, the deep
凹部56の内面55は、内底面55aと、内底面55aに対して鈍角をなす2つの内側面55b,55bとからなる。この両環状保持板54は、一方の環状保持板54の凹部56の開口側と他方の環状保持板54の凹部56の開口側とが対向した状態で結合したときに、各凹部56の位置に半径方向に貫通する六角筒を形成し、対向する凹部56,56間に断面六角形状のポケット57を形成するようになっている。ポケット57には玉52が収容されている。
The
ポケット57は、凹部56,56間で対向する内底面55a,55aが平行となっており、その内底面55a,55a間の距離が玉52の直径よりも大きくなっている。対向する一方の凹部56の内側面55bは、他方の凹部56の内側面55b,55bのうち玉52の中心を間に挟む位置にある内側面55bと平行となっており、その内側面55b,55b間の距離が玉52の直径よりも大きくなっている。玉52は、図13(b)に示すように、深溝玉軸受18が回転したときに凹部56の内側面55bの中央部分に接触する。
In the
また、環状保持板54の表面全体には低摩擦皮膜58が形成されており、この低摩擦皮膜58が、保持器53と玉52との間の摩擦を低減するようになっている。低摩擦皮膜58は、窒化ホウ素膜などのセラッミクス膜、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜、窒化炭素膜、およびPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)膜などを挙げることができる。低摩擦皮膜58は、凹部56の内面55にのみ形成してもよい。
Further, a
以上の構成からなる減速装置について、その動作について説明する。 The operation of the speed reducer having the above configuration will be described.
入力軸12および出力軸13に入力トルク(逆入力トルク)が負荷されていない状態では、図3に示すように、一対のローラ26が板ばね27によって互いに周方向反対向きにそれぞれ押圧され、楔形空間25の狭小側の出力軸13およびケーシング11(狭小部)に係合している。
In a state where input torque (reverse input torque) is not applied to the
この係合状態では、例えば、出力軸13に時計回りの逆入力トルクが入力されると、反時計方向(回転方向後方)のローラ26がその方向の楔形空間25の狭小部に係合して、出力軸13がケーシング11に対して時計方向にロックされる。
In this engaged state, for example, when a clockwise reverse input torque is input to the
また、出力軸13に反時計方向の逆入力トルクが入力されると、時計方向(回転方向後方)のローラ26がその方向の楔形空間25の狭小部に係合して、出力軸13がケーシング11に対して反時計方向にロックされる。このように、逆入力トルクが作用した出力軸13は、楔形空間25内に一対のローラ26を係合子保持器28で保持するロック手段によって正逆両回転方向にロックされる。
Further, when counterclockwise reverse input torque is input to the
一方、入力軸12に時計回りの入力トルクが入力されて、各偏心円板17が入力軸12の軸心周りに1回転すると、ローラ21が内歯歯車14の歯19間の歯溝に噛み合うように自転しながらローラ保持器22とともに歯19の1歯(ひと歯)分だけ反時計回りに公転する。
On the other hand, when a clockwise input torque is input to the
このローラ21の公転に伴い、ローラ保持器22が反時計回りに回転する。ローラ保持器22の回転は、入力軸12の回転に対して内歯歯車14の歯19の数に応じた減速比の回転となる。
As the
ローラ保持器22の回転により、ローラ保持器22に一体に形成された係合子保持器28が反時計回りに回転する。この係合子保持器28が回転すると、楔形空間25内の時計方向(回転方向後方)のローラ26は、板ばね27の弾性力に抗して係合子保持器28のポケット29の周方向内壁に押圧される。
By the rotation of the
ロック解除手段である係合子保持器28の押圧により、時計方向(回転方向後方)のローラ26がその方向の楔形空間25の狭小側での係合状態から離脱し、出力軸13のロック状態が解除される。このとき、反時計方向(回転方向前方)のローラ26は、その方向の楔形空間25の狭小側では係合せず、出力軸13は反時計方向に回転可能となる。
Due to the pressing of the
ここで、回転可能となった出力軸13は、図1に示すように、大径部13bに固定されたスイッチピン20が係合子保持器28の切り欠き溝32と係合している。このため、入力軸12がさらに時計方向に回転すると、ローラ保持器22と係合子保持器28とからなる一体保持器30を介して、出力軸13が反時計方向に上記減速比に基づいて回転する。入力軸12に反時計方向の入力トルクが入力された場合は、上記とは逆の動作で出力軸13が時計方向に回転する。
Here, as shown in FIG. 1, in the
このように、入力軸12からの正逆両回転方向の入力トルクは、一体保持器30を介して、出力軸13に伝達され、出力軸13が正逆反対方向の両回転方向に回転する。なお、入力軸12からの入力トルクがなくなると、一対のローラ26は板ばね27の弾性復元力によって、図3に示す位置に復帰する。
In this way, the input torque in the forward and reverse rotational directions from the
ここで、入力軸12からの入力トルクによって偏心円板17が回転するとき、偏心円板17は、その回転中心が円の中心からずれたところにあるので、そのずれによって生じる遠心力が偏心円板17の外周の深溝玉軸受18にも同じように生じる。この結果、深溝玉軸受18は、他の軸受15,16,24と比べて、保持器53と玉52の間の摩擦が大きくなりやすい。
Here, when the
しかし、この減速装置の深溝玉軸受18は、保持器53の凹部56の内面55が複数の平面で形成されており、凹部56の内面55と玉52とが点接触するので、保持器53と玉52の間で生じる摩擦が小さく、回転トルクが小さい。そのため、この減速装置は、入力軸12から出力軸13に伝達されるトルクの伝達効率が高い。保持器53のポケット57の形状は、この実施形態に限られず、断面八角形状などの断面多角形状としてもよい。ここで、断面とは、各玉52の中心を通る円筒面に沿った断面をいう。
However, in the deep
また、この減速装置の深溝玉軸受18は、凹部56の内面55に低摩擦皮膜58が形成されているので、保持器53と玉52の間で生じる摩擦が小さい。そのため、この減速装置は、入力軸12から出力軸13に伝達されるトルクの伝達効率が高い。
Further, the deep
上記実施形態では、入力軸12から出力軸13に伝達されるトルクの伝達効率を高めるために、凹部56の内面55を玉52と点接触する平面で形成した深溝玉軸受18を用いた減速装置を例に挙げて説明したが、図14(a)に示す深溝玉軸受を偏心円板17の外周に装着した減速装置を採用してもよい。以下、第1実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
In the above-described embodiment, in order to increase the transmission efficiency of torque transmitted from the
各環状保持板54には、球面状の内面59をもつ凹部60が周方向に一定の間隔をおいて形成されている。この両環状保持板54は、一方の環状保持板54の凹部60の開口側と他方の環状保持板54の凹部60の開口側を対向させた状態で結合されており、結合した状態で凹部60,60間に形成されるポケット61に玉52を収容している。
In each annular holding
凹部60の内面59には、玉52が接触する突起62が形成されている。この突起62は、図14(b)に示すように、半球状に形成されており、玉52の表面と点接触するようになっている。また、突起62は、各凹部60に2箇所ずつ形成されており、この2箇所の突起62,62は、凹部60の最も深い位置を周方向に挟んで対称となるように配置されている。これにより、深溝玉軸受が時計回りに回転する場合と反時計回りに回転する場合のいずれの場合にも、玉52の進行方向前側に突起62があり、玉52が突起62に接触するようになっている。凹部60の内面59には、第1実施形態と同様の低摩擦皮膜58が形成されている。
On the
凹部60の内面59は、図14(a)に示すように、その最も深い位置から凹部60の開口縁に近づくにつれてポケット61の中心Cから凹部60の内面59までの距離が次第に大きくなるような球面状に形成されている。内面59は、ポケット61の中心Cから凹部60の内面59までの距離が一定の球面状に形成してもよい。
As shown in FIG. 14A, the
この深溝玉軸受は、保持器53の凹部60の内面59に玉52と点接触する突起62を有するので、第1実施形態と同様、保持器53と玉52の間で生じる摩擦が小さく、偏心円板17の回転中心のずれによる遠心力を受けても、回転トルクが大きくなりにくい。
Since this deep groove ball bearing has a
また、図15(a)に示す深溝玉軸受を採用してもよい。この深溝玉軸受は、図14に示す深溝玉軸受と同様、凹部60の内面59が凹部60の最も深い位置から凹部60の開口縁に近づくにつれてポケット61の中心Cからの距離が次第に大きくなる球面状に形成されており、図15(b)に示すように、深溝玉軸受の回転時、凹部60の内面59の最も深い位置から周方向にずれた位置に玉52が接触するようになっている。
Moreover, you may employ | adopt the deep groove ball bearing shown to Fig.15 (a). This deep groove ball bearing is a spherical surface in which the distance from the center C of the
凹部60の内面59には、深溝玉軸受の回転時に玉52が接触しない部位のうち、玉52が接触する部位から玉52の進行方向とは反対方向に寄った部位、すなわち、凹部60の内面59の最も深い側に寄った部位に貫通孔63が形成されている。貫通孔63は、図15(a)に示すように、各凹部60にそれぞれ2箇所ずつ形成されており、その2つの貫通孔63,63が凹部60の内面59の最も深い位置を間に挟んで、玉52の進行方向前側と進行方向後側とで対称となるように配置されている。凹部60の内面59には、第1実施形態と同様の低摩擦皮膜58が形成されている。
The
ところで、深溝玉軸受が回転するとき、凹部60の内面59と玉52の間に潤滑剤が溜まることがある。特に、凹部60の内面59の玉52が接触する部位から玉52の進行方向とは反対方向に寄った部位には、玉52の自転による遠心力によって、潤滑剤が溜まりやすく、その潤滑剤の粘性抵抗により深溝玉軸受の回転トルクが大きくなるおそれがある。
By the way, when the deep groove ball bearing rotates, lubricant may accumulate between the
しかし、この深溝玉軸受は、凹部60の内面59の玉52が接触する部位から玉52の進行方向とは反対方向に寄った部位に貫通孔63が形成されているので、凹部60の内面59と玉52の間に溜まった潤滑剤が、玉52の自転による遠心力によって貫通孔63から押し出され、効果的に排出される。そのため、偏心円板17の回転中心のずれによる遠心力を受けても、回転トルクが大きくなりにくい。
However, in this deep groove ball bearing, since the through
また、この深溝玉軸受は、各凹部60の2つの貫通孔63,63が玉52の進行方向前側と進行方向後側とで対称となるように配置されているので、時計回りと反時計回りのいずれに回転した場合でも、凹部60の内面59の玉52が接触する部位から玉52の進行方向とは反対方向に寄った部位に貫通孔63があり、凹部60の内面59と玉52の間に溜まった潤滑剤が貫通孔63から効果的に排出される。
Further, this deep groove ball bearing is arranged so that the two through
また、図16(a)に示すように、断面多角形状のポケット57を採用する場合も、そのポケット57を形成する凹部56の内面55に貫通孔64を形成することができる。この深溝玉軸受は、図13に示す深溝玉軸受18と同様、凹部56の内面55が内底面55aと、2つの内側面55b,55bとからなり、深溝玉軸受が回転したときに、図16(b)に示すように、内側面55bの中央部分に玉52が接触するようになっている。
Further, as shown in FIG. 16A, when a
貫通孔64は、凹部56の内側面55bの玉52が接触しない部位のうち、玉52が接触する部位から玉52の進行方向とは反対方向に寄った部位、すなわち、凹部56の内底面55a側に寄った部位に形成されている。また、図16(a)に示すように、貫通孔64は、各内側面55bに1箇所ずつ形成されており、その貫通孔64が内底面55aを間に挟んで、玉52の進行方向前側と進行方向後側とで対称となるように配置されている。凹部56の内面55には、第1実施形態と同様の低摩擦皮膜58が形成されている。
The through
この深溝玉軸受は、凹部56の内面55と玉52の間に溜まった潤滑剤が、玉52の自転による遠心力によって貫通孔64から押し出されるので、潤滑剤の粘性抵抗が抑えられる。そのため、偏心円板17の回転中心のずれによる遠心力を受けても、回転トルクが大きくなりにくい。
In this deep groove ball bearing, since the lubricant accumulated between the
この実施形態において、内歯歯車14の歯数とローラ21の本数の関係によっては、入力軸12に時計回りに入力トルクが入力された際、ローラ21が時計回りに公転する場合がある。この場合では、上述と同様の動作によって、入力軸12からの正逆両回転方向の入力トルクは、一体保持器30を介して、出力軸13に伝達され、出力軸13が正逆両回転方向に回転する。
In this embodiment, depending on the relationship between the number of teeth of the
この発明の第2実施形態を図5〜図9に示す。
この実施形態の減速装置は、出力軸13と入力軸12との間に設けた、出力軸13に作用する逆入力トルクに対して出力軸13をケーシング11にロックするロック手段と、入力軸12に作用する入力トルクに対してロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段が前述の第1実施形態と相違する。その他の構成は第1実施形態と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いて、その説明を省略する。
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS.
The speed reducer according to this embodiment includes a lock unit that is provided between the
この実施形態は、図5および図6に示すように、ケーシング11と出力軸13の大径部13bとの間にコイルばね33が配置される。このコイルばね33は、自然状態でケーシング11の内周部に接触するように嵌められ、その両端部33a、33bが径方向内向きに突出している。また、コイルばね33は両端部33a、33bが周方向内向きに押圧されると縮径し、周方向外向きに押圧されると拡径するようにケーシング11に嵌められている。
In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, a
出力軸13の大径部13bの外周部には、図6および図7に示すように、軸方向の溝35が形成され、この溝35の両溝壁がコイルばね33の両端部33a、33bよりも周方向外側に位置している。出力軸13の回転によって、一方の溝壁35aは、コイルばね33の端部33aに、他方の溝壁35bはコイルばね33の端部33bに係合可能である係合部とされる。
As shown in FIGS. 6 and 7, an
コイルばね33の両端部33a、33bの周方向の間にはローラ保持器22と一体にプレス加工により形成された突起34が配置され、ローラ保持器22の回転によって、突起34がコイルばね33の両端部33a、33bのいずれか一方に係合可能となっている。
Between the circumferential directions of both
この実施形態において、上述のロック手段は、コイルばね33と、出力軸13の係合部としての溝壁35a、35bとから構成され、出力軸13の回転により、その溝壁35a(35b)がコイルばね33の端部33a(33b)に係合してそのコイルばね33を拡径させる向きに押圧する(図8参照)。
In this embodiment, the locking means described above is composed of a
この押圧によって、拡径したコイルばね33とケーシング11の内周面との間で摩擦抵抗が発生し、ケーシング11に対して出力軸13がロックされる。このように、逆入力トルクが入力された出力軸13は、ロック手段によって正逆両回転方向にロックされるので、その逆入力トルクが入力軸12に伝達されない。
By this pressing, a frictional resistance is generated between the
一方、入力軸12に入力トルクが入力されて時計回りに回転すると、上述の第1実施形態と同様にして、ローラ保持器22が反時計回りに回転する。ローラ保持器22の回転で、ロック解除手段である突起34が、コイルばね33の端部33aに係合し、そのコイルばね33を縮径させる向きに押圧する(図9参照)。
On the other hand, when input torque is input to the
この押圧によって、コイルばね33が縮径し、前記ロック手段による出力軸13とケーシング11とのロック状態が解除される。入力軸12がさらに時計方向に回転され、その回転に伴いローラ保持器22が反時計回りに回転すると、突起34に係合したコイルばね33の端部33aが出力軸13の溝壁35aに係合し、入力軸12の回転が出力軸13に伝達される。入力軸12に反時計方向の入力トルクが入力された場合は、上記とは逆の動作で出力軸13が時計方向に回転する。
By this pressing, the diameter of the
このようにして、この実施形態において、入力軸12からの正逆両回転方向の入力トルクは、ローラ保持器22を介して出力軸13に伝達され、出力軸13が正逆反対方向の両回転方向に回転する。
Thus, in this embodiment, the input torque in the forward and reverse rotational directions from the
11 ケーシング
12 入力軸
13 出力軸
13a 小径部
13b 大径部
13c カム面
13d 貫通孔
14 内歯歯車
15 軸受
16 軸受
17 偏心円板
18 深溝玉軸受
19 歯
20 スイッチピン
21 ローラ
22 ローラ保持器
23 ポケット
24 軸受
25 楔形空間
26 ローラ
27 板ばね
28 係合子保持器
29 ポケット
30 一体保持器
31 フランジ
32 切り欠き溝
33 コイルばね
33a 端部
33b 端部
34 突起
35 溝
35a 溝壁
35b 溝壁
46 ローラ
47 ローラ保持器
52 玉
53 保持器
54 環状保持板
55 内面
56 凹部
57 ポケット
58 低摩擦皮膜
59 内面
60 凹部
61 ポケット
62 突起
63 貫通孔
11
Claims (14)
前記入力軸(12)と前記出力軸(13)との間に、前記出力軸(13)に作用する逆入力トルクに対して前記出力軸(13)を前記ケーシング(11)にロックするロック手段と、前記入力軸(12)に作用する入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段とを設けたことを特徴とする減速装置。 An input shaft (12) and an output shaft (13) rotatably supported by the casing (11) and an internal gear (14) fixed to the casing (11) are coaxially arranged, and the input shaft A roller (21) is arranged between a ball bearing (18) mounted on the outer periphery of an eccentric disk (17) provided on (12) and the internal gear (14), and each of these rollers (21) is arranged. The roller holder (22) that rotates integrally with the output shaft (13) is rotatably held, and the rotation of the input shaft (12) is transferred to the output shaft (13) via the roller holder (22). In the transmission speed reducer,
Locking means for locking the output shaft (13) to the casing (11) against reverse input torque acting on the output shaft (13) between the input shaft (12) and the output shaft (13). And a lock release means for releasing the locked state by the lock means for the input torque acting on the input shaft (12).
前記ロック解除手段は、前記係合子保持器(28)を前記ローラ保持器(22)と一体に回転するように接続し、前記入力軸(12)に入力トルクが作用したときに、前記係合子保持器(28)が前記一対の係合子(26)のいずれか一方を、前記楔形空間(25)の広大側へ押圧して、前記ケーシング(11)および前記出力軸(13)との係合を解除するようにしたものであることを特徴とする請求項1に記載の減速装置。 The locking means forms a plurality of wedge-shaped spaces (25) narrowing in both circumferential directions between the casing (11) and the output shaft (13), and a pair of engagements in each wedge-shaped space (25). The coupling (26) is detachably held on the casing (11) and the output shaft (13) by an engagement holder (28),
The unlocking means connects the engagement holder (28) so as to rotate integrally with the roller holder (22), and when the input torque acts on the input shaft (12), the engagement piece The retainer (28) presses one of the pair of engagement elements (26) toward the wide side of the wedge-shaped space (25) to engage the casing (11) and the output shaft (13). The speed reducer according to claim 1, wherein the speed reducer is released.
前記ロック解除手段は、前記ローラ保持器(22)に軸方向に突出する突起(34)を設け、前記入力軸(12)に入力トルクが作用したときに、前記突起(34)で前記コイルばね(33)の両端部のいずれか一方の端部を押圧してそのコイルばね(33)を縮径させるものであることを特徴とする請求項1に記載の減速装置。 The locking means is configured to fit a coil spring (33) at a position facing the outer periphery of the output shaft (13) on the inner periphery of the casing (11), and to the output shaft (13) at both ends of the coil spring (33). An engaging portion (35) that can be engaged is provided, and when a reverse input torque is applied to the output shaft (13), the engaging portion (35) of the output shaft (13) is moved to the coil spring (33). Engaging either one of the two ends of the coil spring and pressing the coil spring (33) in the direction of expanding the diameter,
The unlocking means is provided with a protrusion (34) protruding in the axial direction on the roller holder (22), and when the input torque is applied to the input shaft (12), the protrusion (34) causes the coil spring to 2. The speed reducer according to claim 1, wherein either one of both end portions of (33) is pressed to reduce the diameter of the coil spring (33).
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