JP2010038362A - 減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速装置の出力軸に入力された逆入力トルクが入力軸に伝達されることを阻止する。
【解決手段】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に固定される内歯歯車１４とが同軸状に配置され、入力軸１２に設けた偏心円板１７と内歯歯車１４との間にローラ２１がローラ保持器２２で転動可能に保持される。ケーシング１１と出力軸１３との間に複数形成された楔形空間２５内に一対の係合子２６を係合子保持器２８でケーシング１１および出力軸１３に係脱可能に保持するロック手段と、係合子保持器２８をローラ保持器２２と一体回転するように接続し、入力軸１２に入力トルクが作用したときに、係合子保持器２８が一対の係合子２６のいずれか一方を、楔形空間２５の広大側へ押圧しケーシング１１および出力軸１３との係合を解除するロック解除手段とが、入力軸１２と出力軸１３との間に設けられる。
【選択図】図１

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

特開昭６２−９３５６５号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第１実施形態の減速装置を示す断面図 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図 第１実施形態の減速装置の要部を示す斜視図 第２実施形態の減速装置を示す断面図 図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図 第２実施形態の減速装置の要部を示す斜視図 同上の出力軸のロック状態を示す拡大断面図 同上の出力軸のロック解除状態を示す拡大断面図 従来の減速装置を示す断面図 図１０のＤ−Ｄ線に沿った断面図 図１の偏心円板の外周に装着した深溝玉軸受近傍の拡大断面図 （ａ）は図１２の深溝玉軸受の各玉の中心を通る円筒面に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）に示す深溝玉軸受の回転時の状態を示す凹部の内側面近傍の拡大断面図 （ａ）は図１３の深溝玉軸受の変形例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示す深溝玉軸受の回転時の状態を示す凹部の内面の突起近傍の拡大断面図 （ａ）は図１３の深溝玉軸受の変形例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示す深溝玉軸受の回転時の状態を示す凹部の内面の貫通孔近傍の拡大断面図 （ａ）は図１３の深溝玉軸受の変形例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示す深溝玉軸受の回転時の状態を示す凹部の内側面近傍の拡大断面図

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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

Claims (14)

1. 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、前記ケーシング(１１)に固定される内歯歯車(１４)とを同軸状に配置し、前記入力軸(１２)に設けた偏心円板(１７)の外周に装着した玉軸受（１８）と前記内歯歯車(１４)との間にローラ(２１)を配し、これらの各ローラ(２１)を前記出力軸(１３)と一体回転するローラ保持器(２２)で転動可能に保持し、前記ローラ保持器(２２)を介して前記入力軸(１２)の回転を前記出力軸(１３)に伝達する減速装置において、
   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。
2. 前記ロック手段は、前記ケーシング(１１)と前記出力軸(１３)との間に周方向の両方向に狭くなる楔形空間(２５)を複数形成し、その各楔形空間(２５)内に一対の係合子(２６)を係合子保持器(２８)で前記ケーシング(１１)および前記出力軸(１３)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(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。
3. 前記係合子保持器(２８)を前記ローラ保持器(２２)と一体に形成したことを特徴とする請求項２に記載の減速装置。
4. 前記一対の係合子(２６)の間に弾性部材(２７)を配置し、この弾性部材(２７)で両側の係合子(２６)をそれぞれ前記楔形空間(２５)の狭小側へ押圧して前記ケーシング(１１)および前記出力軸(１３)に係合させる方向に付勢することを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の減速装置。
5. 前記係合子保持器(２８)を前記ローラ保持器(２２)とプレス加工により一体に形成したことを特徴とする請求項３に記載の減速装置。
6. 前記係合子(２６)がスプラグまたはローラであることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の減速装置。
7. 前記ロック手段は、前記ケーシング(１１)内周の前記出力軸(１３)外周と対向する位置にコイルばね(３３)を嵌め込み、前記出力軸(１３)に前記コイルばね(３３)の両端部に係合可能な係合部(３５)を設け、前記出力軸(１３)に逆入力トルクが作用したときに、前記出力軸(１３)の係合部(３５)が、前記コイルばね(３３)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(３３)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(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。
8. 前記ローラ保持器(２２)の突起(３４)により押圧される前記コイルばね(３３)の端部が、前記出力軸(１３)の係合部(３５)に係合可能に設けられ、前記突起(３４)が前記コイルばね(３３)の端部を介して前記出力軸(１３)の係合部(３５)を押圧することを特徴とする請求項７に記載の減速装置。
9. 前記突起(３４)を備えたローラ保持器(２２)がプレス加工により前記出力軸(１３)と別体に形成されたことを特徴とする請求項７または８に記載の減速装置。
10. 前記偏心円板(１７)の外周の玉軸受（１８）の玉（５２）を保持する保持器（５３）は、複数の平面で形成された内面（５５）をもつ凹部（５６）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（５４，５４）からなり、一方の前記環状保持板（５４）の凹部（５６）の開口側と他方の前記環状保持板（５４）の凹部（５６）の開口側を対向させてその凹部（５６）間に断面多角形状のポケット（５７）を形成し、そのポケット（５７）に前記玉（５２）を収容した請求項１〜９のいずれかに記載の減速装置。
11. 前記偏心円板(１７)の外周の玉軸受の玉（５２）を保持する保持器（５３）は、球面状の内面（５９）をもつ凹部（６０）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（５４，５４）からなり、一方の前記環状保持板（５４）の凹部（６０）の開口側と他方の前記環状保持板（５４）の凹部（６０）の開口側を対向させてその凹部（６０）間に前記玉（５２）を収容するポケット（６１）を形成し、前記凹部（６０）の内面（５９）に前記玉（５２）と点接触する突起（６２）を形成した請求項１〜９のいずれかに記載の減速装置。
12. 前記偏心円板(１７)の外周の玉軸受の玉（５２）を保持する保持器（５３）は、周方向に一定の間隔をおいて凹部（６０）を形成した２枚の環状保持板（５４，５４）からなり、一方の前記環状保持板（５４）の凹部（６０）の開口側と他方の前記環状保持板（５４）の凹部（６０）の開口側を対向させてその凹部（６０，６０）間に前記玉（５２）を収容するポケット（６１）を形成し、前記玉軸受の回転時に前記凹部（６０）の内面（５９）の前記玉（５２）が接触しない部位のうち、前記玉（５２）が接触する部位から前記玉（５２）の進行方向とは反対方向に寄った部位に貫通孔（６３）を形成した請求項１〜９のいずれかに記載の減速装置。
13. 前記貫通孔（６３）が、前記玉（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前記各凹部（６０）にそれぞれ２箇所ずつ形成されている請求項１２に記載の減速装置。
14. 前記環状保持板（５４）の凹部（５６，６０）の内面（５５，５９）に低摩擦皮膜（５８）を形成した請求項１０〜１３のいずれかに記載の減速装置。

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