JP2632352B2

JP2632352B2 - 斜板歯車を用いた減速機及び該減速機に使用される歯

Info

Publication number: JP2632352B2
Application number: JP63073944A
Authority: JP
Inventors: 敦高橋
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH01247847A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、互いに向かい合った２枚の円板の一方を軸
線方向に対する垂直面に対して傾斜して設置し、該両円
板のスラスト面に所定の歯数差を持たせて歯を形成し、
一方の円板の１回の回転によって他方の円板が歯数差だ
け回転することを利用した斜板型減速機の改良に関し、
入力軸の軸線方向に対する垂直面に対して傾斜した斜板
歯車を独立して配置し、該斜板歯車の歯と出力軸あるい
は固定部に形成した歯とが常時多数噛合しているように
した斜板歯車を用いた減速機に関する。

（従来の技術）ラジアル方向あるいはスラスト方向に対向して設置さ
れた歯数差の異なる２個の歯車どうしを部分的に噛合さ
せ、噛合位置が一周する間に、歯数差だけの位相差が生
ずることを利用した減速機は、ハーモニックギヤ（登録
商標）やサイクロ減速機（登録商標）等の内接噛合形減
速機として、種々提案されている。

その中の一つに、斜板歯車を用いた減速機も知られて
いる（特開昭60−125443号公報参照）。この公知の斜板
歯車を用いた減速機は、スラスト面に歯が形成された斜
板歯車と、同じくスラスト面に歯が形成され、その歯数
が前記斜板歯車と所定歯数差となっている歯車とを部分
的に噛合させ、噛合位置が一周する間に歯数差に相当す
る位相差だけ一方が相対的に回転することを利用して減
速を行うものである。

以下、公知の斜板歯車を用いた減速機の一例を第17図
を参照しながら説明する。

図示の例は、入力軸の回転をケースの減速回転として
取り出す構造となっている。

入力軸61の端部には円弧継手62が設けられ、該円弧継
手62上に斜板歯車63が前記円弧継手62上を揺動可能に、
かつ回転不能に設けられている。斜板歯車63は入力軸61
の垂直面に対して傾斜して設けられ、回転ケース64の傾
斜フランジ65に軸受66を介して該傾斜フランジ65と同心
に軸支されている。回転ケース64は、固定ケース67に軸
受68を介して入力軸61と同心に軸支されている。

固定ケース67には歯69が形成されており、前記斜板歯
車63に形成された歯70と部分的に噛合している。固定ケ
ース67に形成された歯数と斜板歯車63に形成された歯数
との間には、所定の歯数差が設定されている。

入力軸61が回転すると、斜板歯車63の歯70と固定ケー
ス67の歯69との噛合位置（図示のＧ）が順次ずれて、入
力軸61の１回転により噛合位置が元の位置に戻る。

ところが、斜板歯車63の歯70の歯数と固定ケース67の
歯69の歯数との間に歯数差があるので、斜板歯車63はそ
の歯数差に相当する位相差だけズレる。このズレが斜板
歯車63の回転となり、軸受66及び傾斜フランジ65を介し
て回転ケース64に伝達され、該回転ケース64の減速回転
となって取り出されるものである。

ところで、従来の斜板歯車63に形成された歯70や固定
ケース67に形成された歯69の歯形は、共にインボリュー
ト曲線からなる歯形であった。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記従来公知の減速装置では、次のような問
題があった。

斜板歯車63の歯70と固定ケース67の歯69との同時噛合
歯数が少なく、そのため機械強度上、伝達トルクに制約
があった。

又、歯が歯車等の母材に一体形成されたものであった
ため、歯同士の噛合による摩擦損失が大きく、伝達効率
が余りよくなかった。

そこで、本発明の第１の目的は、斜板歯車や固定ケー
ス等に形成された歯の形状をトロコイド歯形、円弧歯形
又は向斜摺動歯形とし、全数の歯を同時に噛合させるこ
とにより伝達トルクを増大させんとすることにある。

又、本発明の第２の目的は、円弧歯形からなる歯の
内、凸状の円弧歯形からなる歯をピンで構成し、該ピン
からなる歯を回転させながら噛合させることにより伝達
効率を向上させんとするにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成
されている。

即ち、本発明は、入力軸の軸線方向に対する垂直面に
対して傾斜して斜板歯車が配置され、該斜板歯車は固定
部に係合しながら入力軸の１回の回転に対して１回の揺
動を行ない、該斜板歯車のスラスト面にはトロコイド歯
形、円弧歯形又は向斜揺動歯形からなる歯が形成され、
前記斜板歯車と所定歯数差のトロコイド歯形、円弧歯形
又は向斜揺動歯形の歯が出力軸の端部に形成され、該出
力軸の端部に形成された歯と前記斜板歯車に形成された
歯とが全数噛合して成り、入力軸の１回転による斜板歯
車の１回の揺動により前記所定歯数差の位相だけ出力軸
が回転し、該出力軸又は斜板歯車の回転を減速回転とし
て出力するように構成されている。

（実施例）以下に、本発明の実施例について第１図ないし第16図
を参照して説明する。

まず、第１図、第２図、第３図及び第４図を参照して
本発明の一実施例に係る減速機を説明する。

第１図に示した減速機１は、入力軸２に高速回転が入
力され、その回転が減速されて出力部である出力軸３か
ら取出されるものである。

入力軸２は、固定ケース４にラジアル軸受５を介して
回転自在に支持されている。入力軸２の端部には、傾斜
面６の形成された入力側フランジ部７が設けられてお
り、傾斜面６は入力軸２の軸方向の垂直面Ｘに対して角
度θだけ傾いている。

入力側フランジ部７の傾斜面６の中心には軸状の取付
部８が入力軸２の軸線と交差しかつ該軸線と角度θだけ
傾斜して突設され、該取付部８には、ラジアル軸受９を
介して斜板歯車10が装着されている。該斜板歯車10は入
力軸２の軸線方向の垂直面Ｘに対して角度θだけ傾いて
設けられている。前記入力側フランジ部７と固定ケース
４との間にはスラスト軸受11が介装され、斜板歯車10と
入力側フランジ部７の傾斜面６との間には、スラスト軸
受12が介装されている。

斜板歯車10の出力軸側のスラスト面には、第２図に示
すようなトロコイド曲線からなる歯13が形成されてい
る。また、斜板歯車10の外周部には半径方向に突出する
凸部14が１個（または複数個）設けられており、一方固
定ケース４には該凸部14が挿入される凹部15が形成され
ている。前記斜板歯車10の凸部14が固定ケース４の凹部
15に係合されることにより、斜板歯車10の自転が規制さ
れている。

出力部である出力軸３は入力軸２と軸線が同一となっ
ており、該出力軸３はラジアル軸受16を介して固定ケー
ス４に回転自在に支持されている。出力軸３の入力軸側
端部には出力側フランジ部17が設けられており、この出
力側フランジ部17と固定ケース４との間にはスラスト軸
受18が介装されている。出力側フランジ部17のスラスト
面は出力軸３の軸線に垂直な面となっており、該スラス
ト面には歯19が形成されている。該出力側フランジ部17
に形成されている歯19の歯数と前記斜板歯車10に形成さ
れた歯13の歯数との間には歯数差（本実施例では一歯）
が設定されている。歯19の歯形は、第２図に示すように
斜板歯車10の歯13の歯形と同様にトロコイド曲線に形成
されており、斜板歯車10と出力側フランジ部17に形成さ
れた歯18、19同士はその全数が噛合するものとなってい
る。

このように構成された本発明の一実施例になる減速機
は、次のように作用する。

入力軸２から高速回転が入力されると、入力軸２と一
体的に入力側フランジ部７が入力軸２と同速で回転す
る。一方、斜板歯車10は、その外周面に設けた凸部14が
固定ケース４の凹部15に嵌合して自転が拘束されている
ので、入力軸２の１回転に対して１回だけ軸方向に揺動
する。そして、この１回の揺動により、斜板歯車10の歯
13と出力側フランジ部17の歯19との噛合位置が順次ズレ
て一周する。従って、前記歯13と歯19との間には歯数差
があるので、入力軸２が１回転するごとに斜板歯車10と
出力側フランジ部17とはその歯数差分（本実施例では一
歯）だけ位相変位し、これが出力軸３の減速回転として
出力される。

第１図のG₁で示す歯13と歯19の噛合状態が第３図に示
されている。第３図から明らかなように、G₁の状態で
は、斜板歯車10の歯13とそれに噛合する出力側フランジ
分17の歯19とが互いの山と谷とが最も深く噛合してい
る。

一方、第１図のG₂で示す歯13と歯19との噛合状態が第
４図に示されている。G₂の状態では、斜板歯車10の歯13
と出力側フランジ部17の歯19とは互いの山が噛合（摺
接）している。

このように、前記実施例によると、斜板歯車10の歯13
とそれと噛合する出力側フランジ部17に形成された歯19
とは、ともにトロコイド曲線から形成されているため、
全部の歯が同時に噛合するものとなり、歯の噛合数を多
く確保できるものである。

さて、上記実施例になる減速機では、ラジアル軸受と
スラスト軸受とを多数用いているが、スラスト軸受とラ
ジアル軸受との両機能を合わせ持ったテーパ軸受を設け
ることにより、構造をコンパクト化し、部品点数を低減
した減速機を第５図を参照して説明する。尚、説明を簡
単化するために、第１図の構造と同等個所については同
一符号を付し、その説明を省略する。

既述の第１図に示された実施例では、入力軸２と出力
軸３とがそれぞれ固定ケース４に２個のラジアル軸受
５、16により支持されており、かつ入力軸２の入力側フ
ランジ部７、出力軸３の出力側フランジ部17と固定ケー
ス４との間にそれぞれ２個のスラスト軸受11、18が介装
されていた。

これに対して、本実施例の構造では、入力軸２と出力
軸３とが、テーパ軸受30、31で固定ケース４に支持され
ている。即ち、固定ケース４には周溝32、33が形成さ
れ、該周溝32にはテーパ軸受30の外輪30Aが嵌合され、
周溝33にはテーパ軸受31の外輪31Aが嵌合されている。
又、テーパ軸受30の内輪30Bは入力側フランジ部７と入
力軸２との接合角隅に固定され、テーパ軸受31の内輪31
Bは出力側フランジ部17と出力軸３との接合角隅に固定
されている。テーパ軸受30、31はラジアル方向の軸受と
スラスト方向の軸受との両方の機能を果たしているの
で、これによって、第１図の実施例のものと比べて軸受
の個数の点で部品点数を削減でき、かつ構造もコンパク
ト化できるものである。

次に、第６図及び第７図により、本発明の他の実施例
に係る減速機について説明する。尚、第１図、第５図の
実施例の構造と同等部分については、同一符号を付して
その説明を省略する。

この実施例では、図に示すように、斜板歯車34のスラ
スト面に歯35が形成され、固定ケース４に前記歯35と噛
合する歯36が形成されている。そして、斜板歯車34は第
１図、第５図に示すものとは異なり、揺動しながら自転
する構造となっている。

このため、第１図、第５図の実施例に示すような斜板
歯車の自転を拘束する構成は設けられておらず、第７図
に詳細に図示するような斜板歯車34と出力軸３との嵌合
構造によって斜板歯車34の自転が出力軸３の減速回転と
なって取り出されるものとなっている。

即ち、第７図を参照して斜板歯車34と出力軸３との係
合構造を説明すると、出力軸３の端部にはスプライン37
が設けられ、斜板歯車34の中心には該スプライン37が緩
み嵌合されるスプライン溝38が設けられている。このス
プライン37とスプライン溝38との嵌合は、斜板歯車34が
揺動しても外れることがないようになっている。

その作用を説明すると、入力軸２及び入力側フランジ
部７が一回転するたびに、斜板歯車34は固定ケース４の
歯36と噛合しながら１回だけ揺動し、斜板歯車34の歯35
と固定ケース４の歯36との噛合が一周すると、その歯数
差だけ斜板歯車34が変位する。この斜板歯車34の変位
を、第７図に示されているような斜板歯車34と出力軸３
との嵌合構造により出力軸３に伝達し、出力軸３の減速
回転として取り出すものである。

以上の説明では、斜板歯車、出力側フランジ部あるい
は固定ケースに形成された歯の形状として、トロコイド
曲線による歯形について説明したが、本発明の歯の形状
は上記実施例に限定されるものではない。

以下、斜板歯車と出力側フランジ部（又は固定ケー
ス）に形成された歯の他の実施例を第８図ないし第15図
を参照して説明する。

まず、第８図に示した斜板歯車39に形成された歯40で
は断面円弧状の凸状の歯形が示されており、出力側フラ
ンジ部41（又は固定ケース４）には、前記斜板歯車39の
凸状の歯40と噛合する円弧状の凹状の歯42が形成されて
いる。

この斜板歯車39の歯40と出力側フランジ部41（あるい
は固定ケース４）に形成した歯42との山と谷とが最も深
く噛合した状態が第９図に示されており、両方の歯40、
42の山どうしが噛合（摺接）している状態が第10図に示
されている。

第11図に示した歯においては、斜板歯車43にはトロコ
イド曲線からなる歯44が形成されているが、出力フラン
ジ部側45（又は固定ケース４）には半径方向に径の大き
くなる円錐状の歯46が形成されている。

第11図に示す歯44、46の山と谷とが最も深く噛合した
状態が第12図に示されており、両方の歯44、46の山どう
しが噛合（摺接）している状態が第13図に示されてい
る。

以上説明した歯の形状の他に、以下に説明するような
形状の歯を採用すると、伝達効率の向上が得られるもの
となる。

即ち、前述の実施例では歯がすべて斜板歯車、出力側
フランジ部、又は固定ケースのような母材に一体成形さ
れており、噛合はすべて滑り接触となっていた。

これに対して、第14図及び第15図に示された歯では、
凸状の歯を母材とは別体のピンとし、そのピンを母材に
形成した溝等の凹所に回転自在に装着している。この実
施例によれば、歯の噛合が摺動接触だけではなくなっ
て、ピンの回転による転がり接触も加わるで、前記滑り
接触だけの場合に比較してトルクの伝達効率を向上でき
る。

これを図によって説明すると、第14図には、先端が裁
断された円錐形のピン47を出力側フランジ部48に形成さ
れた溝49に回転自在に装着したものが例示されている。

また、第15図に示すように、ピン50を円柱形のものと
し、該ピン50を円形の溝51に回転可能に嵌合させる構造
とすると、第14図に示した円錐形のピン47に比較してピ
ン50及び溝51の成形が容易となる。

以上の説明では、斜板歯車、出力部（又は固定ケー
ス）に形成される歯の形状として、トロコイド曲線、あ
るいは円弧歯形について説明したが、本発明に適用され
る歯の形状として上記形状の他に次に説明する向斜摺動
歯形を採用することもできる。ここで、「向斜摺動歯
形」とは、次のようなものをいう。

第16図（イ）に示すように、まず空間座標Ｘ、Ｙ、Ｚ
のＸ、Ｙ平面上に半径Ｒの円Ｑを描く。円ＱとＸ軸との
交点をP₀、Ｘ軸から角度φだけ回転させた線が円Ｑと交
わる点をＰとする。次に、Ｘ、Ｙ、Ｚ空間をＹ軸を中心
として角度θだけ回転させて作られる空間座標をＸ′、
Ｙ、Ｚ′空間とする。更に、点P₀及び点ＰからＸ、Ｙ平
面へ垂線と描き、それぞれの垂線とＸ、Ｙ′平面との交
点をP₀′、Ｐ′とする。

今、PP′の距離をｌとし、このｌを円Ｑの全周に亙っ
て求める一般式は次のようになる。

ｌ＝Ｒ・cosφ・tanθ この一般式を基礎として、次の三角曲線を想定し、こ
れを「向斜摺動歯形」とする。

Ｚ＝Ｒ・cos（κ・φ）・tanθ ここで、κは整数からなる係数この曲線の一例（κ＝１）を表わすと第16図（ロ）に
示すようになる。

上記「向斜摺動歯形」は三角曲線からなる歯形と言え
る。

尚、本発明の歯には、前記以外の種々の歯形が採用可
能である。

その他、本発明の減速機は、出力軸を固定し、固定ケ
ースを減速回転させる構成も含むものである。この場合
には、斜板歯車の凸部がケースの凹部に係合し、入力軸
が回転して斜板歯車が１回だけ揺動した時に、歯数差だ
け斜板歯車が回転する。斜板歯車とケースとは係合して
いるので、該斜板歯車の回転がケースの回転となって取
り出されるものとなる。

（発明の効果）本発明では、同時噛合歯数が増加し、伝達トルクを増
大できる。

又、円弧からなる凸状の歯を回転可能に設けたピンに
よって構成しているので、歯どうしの接触が摺動接触か
ら回転接触（転がり接触）となって、トルク伝達効率を
向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の一実施例に係る減速機の縦断面図で
ある。第２図は、第１図の減速機における斜板歯車と出力側を
フランジを説明する斜視図である。第３図は、第１図の減速機における歯の山と谷とが深く
噛合した状態を示す部分展開断面図である。第４図は、第１図の減速機における歯の山どうしが噛合
（摺接）した状態を示す部分展開断面図である。第５図は、本発明に採用される軸受の他の実施例を示す
縦断面図である。第６図は、本発明の更に他の実施例を示す縦断面図であ
る。第７図は、第６図の出力軸と斜板歯車との係合構造を示
す斜視図である。第８図は、本発明に適用される円弧からなる歯を説明す
る斜視図である。第９図は、第８図に示す歯の山と谷とが深く噛合した状
態を示す部分展開断面図である。第10図は、第８図に示す歯の山どうしが噛合（摺接）し
ている状態を示す部分展開断面図である。第11図は、本発明に適用される凸円弧からなる歯とトロ
コイドからなる歯を示す斜視図である。第12図は、第11図に示す歯の山と谷とが深く噛合した状
態を示す部分展開断面図である。第13図は、第11図に示す歯の山どうしが噛合（摺接）し
ている状態を示す部分展開断面図である。第14図は、凸円弧からなる歯として、回転可能な円錐ピ
ンを用いた実施例を示す斜視図である。第15図は、凸円弧からなる歯として、回転可能な円柱ピ
ンを用いた実施例を示す斜視図である。第16図（イ）、及び第16図（ロ）は、本発明に適用され
る他の歯形としての「向斜摺動歯形」を説明する図であ
る。第17図は、従来公知の斜板歯車減速機を示す縦断面図で
ある。 1:減速機、2:入力軸、3:出力軸、4:ケース 7:入力側フランジ部、10:斜板歯車 14:凸部、15:凹部 17:出力側フランジ部 30、31:テーパ軸受、37:スプライン 38:スプライン溝、47:ピン、49:溝 50:ピン、51:溝

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸の軸線方向に対する垂直面に対して
傾斜して斜板歯車が配置され、該斜板歯車は固定部に係
合しながら入力軸の１回の回転に対して１回の揺動を行
ない、該斜板歯車のスラスト面にはトロコイド歯形、円
弧歯形又は向斜揺動歯形の歯が形成され、前記斜板歯車
と所定歯数差のトロコイド歯形、円弧歯形又は向斜揺動
歯形の歯が出力軸の端部に形成され、該出力軸の端部に
形成された歯と前記斜板歯車に形成された歯とが全数噛
合して成り、入力軸の１回転による斜板歯車の１回の揺
動により前記所定歯数差の位相だけ出力軸が回転して減
速されることを特徴とする斜板歯車を用いた減速機。
【請求項２】入力軸の軸線方向に対する垂直面に対して
傾斜して斜板歯車が配置され、該斜板歯車は出力軸と係
合しながら入力軸の１回の回転に対して１回の揺動を行
ない、該斜板歯車の端面にはトロコイド歯形、円弧歯形
又は向斜揺動歯形の歯が形成され、前記斜板歯車と所定
歯数差のトロコイド歯形、円弧歯形又は向斜揺動歯形の
歯が固定部に形成され、該固定部に形成された歯と前記
斜板歯車の歯とが全数噛合して成り、入力軸の１回転に
よる斜板歯車の１回の揺動により前記所定歯数差の位相
だけ斜板歯車が回転し、該斜板歯車と係合する出力軸が
減速回転されることを特徴とする斜板歯車を用いた減速
機。
【請求項３】特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載
の斜板歯車を用いた減速機において、円弧歯形からなる
歯のうちの凸円弧歯形からなる歯がピンからなり、前記
凸円弧歯形からなる歯が形成される斜板歯車、出力軸あ
るいは出力部の母材に円弧凹所が形成され、前記ピンが
該円弧凹所に回転可能に嵌合されてなることを特徴とす
る斜板歯車を用いた減速機に使用される歯。