JPH01158249A - オルダム継手付減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、サイクロイド遊星歯車機構とオルダム継手
とを混然一体化してなる減速装置に関する。

〔従来技術および問題点〕

モータを低速で回転させると、出力に脈動が生じ、安定
した出力が得られない、そのため、モータは高速回転せ
ざるを得す、高速回転するモータから高出力（高トルク
）の回転を得るために、減速装置が必要とされる。

減速装置の入力軸は、モータに連動され、減速比の大小
に拘らず、高速で回転される。入力軸の高速回転は、減
速装置内の歯車列を利用して減速され、出力軸に伝達さ
れる。歯車列は、ウオームとウオームホイールとの組合
せ、平歯車やかさ歯車の組合せ、遊星歯車機構から構成
される。しかし、ここで、ウオームとウオームホイール
との組合せからなる歯車列では１通常、伝達効率□が極
めて低いため、高出力が得られない一遊星歯車機構はイ
ンボリュート歯形を持つインボリュート歯車からなり、
このような遊星歯車機構、平歯車やかさ歯車の組合せ、
ウオームとウオームホイールの組合せにおいては、同時
に噛み合う歯数は２枚程度となる。そして、たった２枚
の歯で伝達トルクを受けるため、歯厚、歯幅が大きくな
らざるを得ない、ここで、ウオームとウオームホイール
の組合せを除いて、減速比は、噛み合う一組の歯車（駆
動歯車、従動歯車）の歯数比となり、大きな減速比（高
減速比）を得るためには、従動歯車を大きくしなければ
ならない、しかし、通常、従動歯車の大きさが限定され
、−組の歯車による減速は限界がある。そのため、減速
比に応じて、多数の歯車の組合わされた多段構成とされ
、高減速比の減速装置では、大型化する傾向にある。ま
た、歯車の組合せ毎に、伝達効率が低下するため、多段
構成の減速装置においては、高い伝達効率が確保できな
い、そのため、高出力を得るためには、大出力のモータ
と併用する必要がある。

最近では、マイクロモータ（小型モータ）を利用して高
出力を得たいという要請が強い、たとえば、自動車の電
動ドアミラー、ワイパー、パワーウィンドー、トラック
の幌、補助架台等の駆動において、マイクロモータを利
用して、１００　Ｋｇ−ｃｒ１以上の出力を得ることが
要求されている。この場合、出力２００ｇ−ｃ置のマイ
クロモータを使用して１００Ｋｇ−ｃ＋＋＋以上の出力
を得るためには、１２，０００ｒｐ＋ａという高速で回
転させて、１６００程度の高減速比で減速する必要があ
る。しかしながら、公知の減速装置では、このような高
減速比を得るためには、モータに比較して減速装置がか
なり大型化する。

また、ねじりモーメントが減速装置の出力軸に作用する
のに加えて、軸荷重、曲げモーメント、せん断荷重とい
った外力が、被駆動体を介して、出力軸に加えられる。

そのため、出力軸を大径とするとともに、減速装置の他
の構成部材を肉厚に構成して剛性を大きくする必要があ
る。特に、自動車のワイパー等の駆動においては、かな
り大きな外力が作用する。従って、このような用途に、
公知の減速装置を利用しようとすると、出力軸の大径化
、他の構成部材の肉厚化によって、減速装置は大型化せ
ざるを得す、小型の減速装置が利用できない。

また、公知の減速装置のウオームとウオームホイールと
の組合せ、平歯車やかさ歯車の組合せ、遊星歯車機構で
は、プラスチックから歯車を成形してもかなりの騒音が
発生する。また、同時に噛み合う歯数が少ないため、バ
ックラッシュが比較的大きい、そのため、最新の音響機
器、映像機器等の精密機器、たとえば、ＣｒＪプレーヤ
ー、ビデオカメラ、ワープロ、ＣＡＤプロッタ′−等に
公知の減速装置を組込む場合、騒音対策、バックラッシ
ュ対策が問題となっている。また、この種の精密機器で
は、小型軽量化の要請が特に強いにも拘らず、上記のよ
うに、公知の減速装置は比較的大きく、減速装置が精密
機器の小型軽量化の障害となっている。

〔発明の目的〕

この発明は、騒音、バックラッシュの発生を抑制すると
ともに、小型軽量で、減速比の高い減速装置の提供を目
的としている。

〔発明の概略〕

上記目的を達成するために、この発明によれば、ウオー
ムとウオームホイールとの組合せ、平歯車やかさ歯車の
組合せ、（インボリュート）遊星歯車機構の代りに、サ
イクロイド遊星歯車機構が採用されている。更に、オル
ダム継手が内蔵され、サイクロイド遊星歯車機構、オル
ダム継手を混然一体止して減速装置（オルダム継手付減
速装置）が構成されている。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながらこの発明の実施例について詳
細に説明する。

第１図に示すように、この発明に係る減速装置１０にお
いて、モータの駆動力は、入力軸を兼用する偏心軸１２
に伝達される。遊星歯車１４が偏心軸！２と同一方向に
同一量ｅだけ軸線１１に対して偏心して配設され、偏心
軸は遊星歯車の中央孔１Ｂに軸支されている。遊星歯車
１４の外縁に、サイクロイド歯形の外歯車１８が成形さ
れている。また、サイクロイド歯形の内歯車１９を持つ
対応する太陽歯車２０が、遊星歯車１４の回りに配設さ
れ、噛合する遊星歯車、太陽歯車からサイクロイド遊星
歯車機構２１が構成されている。ここで、遊星歯車１４
は、太陽歯車２０より一枚少ない歯数に成形される。つ
まり、遊星歯車１４の歯数を２４（Ｎ）とすれば、太陽
歯車２０の歯数は２５（Ｎ＋１）となる。

上記構成において、第１図の下方から見て、偏心軸１２
が時計方向に回転すると（以下においても、回転方向は
第１図の下方から見た場合をいう）、偏心軸との摩擦力
により、遊星歯車１４は、太陽歯車２０に噛合しながら
、偏心軸の回転に追従して、同一方向に公転する。そし
て、歯数が太陽歯車２０より１枚少ないため、遊星歯車
！４は、偏心軸１２の１回転に対して揺動しながら、１
１歯数、つまり、１／２４（１／Ｎ）回転だけ反時計方
向に自転する。

サイクロイド遊星歯車機構の遊星歯車１４の自転のみを
検出するように、オルダム継手２２が、サイクロイド遊
星歯車機構２１、出力軸２４間に介在されている。オル
ダム継手２２は円板状の中間部材２Ｂを持ち、この中間
部材を介して、遊星歯車１４の回転が出力軸に伝達可能
に構成される。そして、駆動プレートを遊星歯車１４が
、従動プレートを出力軸２４がそれぞれ兼用することに
よって、オルダム継手２２はサイクロイド遊星歯車機構
２１と混然一体止されている。つまり、９０°互に離反
した４個の長孔２８ａ〜２８ｄが、中間部材２６を貫通
して穿設され、長孔２８ａ、２８ｃに遊嵌される突起１
４ａ、１４ｃが遊星歯車１４の対向面に設けられている
。また、出力軸２４は遊星歯車サイドにフランジを持つ
フランジ付形状に形成され、長孔２１１１ｂ、２８ｄに
遊嵌される突起２４ｂ、２４ｄが、フランジの対向面に
設けられている、ここで、遊星歯車の突起１４ａ、１４
ｃと、出力軸の突起２４ｂ、２４ｄとは互に直交して位
置し、長孔２８ａ〜２８ｄは、突起１４ａ、１４ｃ　２
４ｂ、２４ｄの半径方向の摺動を許容するような半径方
向の長さを有して形成される。図示のオルダム継手２２
の形状は一例であり、これに限定されないことはいうま
でもない。

たとえば、突起１４ａ、１４ｃおよび突起２４ｂ、２４
ｄをそれぞれ一条の突起とし、対応する長孔を中間部材
２６の下面、上面にそれぞれ設けてもよい、また、中間
部材２Ｂの一面に突起を他面に長孔を設けても、中間部
材の各面に突起を設けてもよい。

このようにオルダム継手２２を介在させた上記の構成で
は、遊星歯車１４が揺動しながら回転すると、遊星歯車
１４の突起１４ａ、１４ｃは中間部材の長孔２６ａ、２
８ｃの側面を押圧し、中間部材２８は遊星歯車１４に押
圧されて一体的に反時計方向に回転する。このように、
遊星歯車１４は、オルダム継手の駆動プレートとして機
部する。このとき、中間部材２Ｂが回転しながら、半径
方向に往復動するため、遊星歯車１４の揺動は、突起１
４ａ、、１４ｃと′中間部材の長孔２８ａ’、２６ｃと
の半径方向の隙間に吸収される。そのため、遊星歯車Ｉ
４は、揺動することなく、中間部材を伴って反時計方向
に自転する。ここで、中間部材２Ｂが回転すると、中間
部材の長孔２８ｂ、２８ｄに遊嵌された出力軸の突起２
４ｂ、２４ｄが中間部材に押圧されるため、中間部材と
ともに出力軸２４も回転する。そして、出力軸２４はオ
ルダム継手の従動プレートとして機能する。結局、出力
軸２４は、入力軸を″兼ねる偏心軸１２に対して、１１
２４の回転数で逆方向に回転する。いいかえれば、出力
軸２４は減速比２４で逆転する。

サイクロイド遊星歯車機構２１では、全歯数のはｉ半分
が同時に噛み合うため、バックラッシュは少なく、騒音
も生じにくい、また、オルダム継手２２では、突起、長
孔間の円周方向の隙間は突起の摺動を確保できれば足り
、最小に設定できる。そのため１円周方向のパックラッ
シュカ弓ｉぼゼロとなり、騒音の発生も抑制される。こ
のように、この発明の減速装置１０によれば、バックラ
ッシュ、騒音が減少する。そのため、バックラッシュ、
騒音を嫌う精密機器、たとえば、ＣｒＪプレーヤー、ビ
デ才力ニラ、ワードプロセッサー（ワープロ）、ＣＡＤ
プロッターのような最新の音＠機器、映像機器等の精密
機器にもこの減速装置１０が応用でき、その応用範囲は
極めて広い。

また、多数の歯が同時に噛み合うため、−枚の歯の負担
する駆動力は小さく、歯厚、歯幅を小さくできる。歯厚
が小さいため、小さい径のもとでも歯数を多く設定でき
る。そして、減速装置の減速比が遊星歯車１４の歯数に
比例し、遊星歯車の歯数が適宜選択できるため、高減速
比が一段の減速で得られる。また、歯幅が小さいため、
薄く成形できる。このように小径で薄く成形できるため
、公知の減速装置に比較して、減速装Ｎ１０が十分に小
型軽量化でき、最新の音響機器、映像機器等の精密機器
の小型軽量化の要請に十分対応できる。

更に、多数の歯が同時に噛み合い、バックラッシュもな
いため、８ｏｚという高い伝達効率が容易に得られる。

この伝達効率は、ＢＯＸ　　（ウオーム、ウオームホイ
ールの歯車列のとき）　、　７５％　　（平歯車等の歯
車列のとき）のいずれｉりも高い、このような高伝達効
率のもとでは、大出力のモータを併用する必要もなく、
この点からも、精密機器の小型軽量化に貢献する。

また、多数の出力ピンを挿通孔に遊挿させるサイクロイ
ド遊星歯車機構の基本構成では、多数の出力ピン、挿通
孔間の位置関係を、半径方向、円周方向にそれぞれ正確
に設定する必要があり、高精度での加工が難しい、これ
に対して、出力ピン、挿通孔の代りに、オルダム継手２
２を介在したこの発明の構成では、半径方向の精度は必
要とされず１円周方向には、オルダム継手の突起、長孔
が直交しておれば足りる。そのため、構成部品の精度が
出１易く、高精度での加工が容易に行なえる、更に、出
力ピン、挿通孔を組合せた基本構成では、出力ピンの遊
嵌される挿通孔が多数形成されるため、空所が多くなり
、強度的に劣るのに対して、この発明の構成では、空所
の面積も比較的小さく、十分な強度が確保され、高寿命
化がはかられる。

なお、この発明では、オルダム継手２２が内蔵されたに
も拘らず、遊星歯車１４．出力軸２４がオルダム継手の
駆動プレート、従動プレートを兼ねているため、減速装
置１０は大型化しない。

この発明の構成では、上記のようなサイクロイド遊星歯
車機構２１、オルダム継手２２からなる組合せを、軸線
方向に単に重ねることによって、減速比１０００以上の
高減速比を持つ減速装置が容易に構成できる。そして、
このように多段減速とした構成においても、公知の構成
に比較してさほど大型化せず、小型軽量化できる。

第２図、第３図に、この発明の別実施例を示す、この実
施例では、減速装置１１０が二段減速に構成されている
点と、出力軸に被駆動体の取付けられている点を除けば
、第１図に示す実施例と基本的構成は等しい、なお、上
記実施例の対応する構成部材の参照符合に１００を加え
て、減速装置１１０の構成部材を示すとともに、−段目
の構成部材に−１を、２段目の構成部材に−２を加えて
示す。

減速装置１１０はモータ（マイクロモータ）３０ととも
にハウジング３２内に収納され、モータシャフト３４が
減速装置の入力軸を兼ねている。減速装置の偏心軸１１
２−１はモータシャフト３４に固定されるとともに、遊
星歯車１１４−１の中央孔１１Ｂ−１に軸支されている
。遊星歯車１１４−１は太陽歯車１２０−１に噛合し、
太陽歯車はハウジング内面に固定されている。一対の長
孔１２Ｅｌａ−１，１２８ｃｍ１がオルダム継手の中間
部材１２Ｂ−１に穿設されるとともに、一対の突起１２
４ｂ−１，１２４ｄ−１が長孔と９０°ｍ反して中間部
材の上面に形成されている。そして、長孔１２８ａ−１
，１２８ｃｍ１に遊嵌される一対の突起１１４ａ−１，
１１４ｃｍ１が遊星歯車１１４−１に、突起１２４ｂ−
１，１２４ｄ−１の遊嵌される一対の長孔１２８ｂ−１
、１２［１ｄ−１が出力軸＋２４−１に穿設されている
。

二次側の偏心軸１１２−２は一次側の出力軸１２４−１
と一体成形され、二次側の偏心軸から、同様の構成を介
して、二次側の出力１２４−２にモータ３ｏの駆動力が
伝達される。−次の減速によって、モータシャフト３４
の回転方向と逆方向で遊星歯車１１４−１　−の歯数（
Ｎ、）に比例した減速比の出力が一次側の出力軸１２４
−１に取り出される。そして、二次側でも同様に減速さ
れるため、結局、二次側の出力軸１２４−２に、モータ
シャフト３４と同一方向でＮ、　Ｘ　Ｎ２の減速比の出
力が得られる。ここで、、Ｎ、−Ｎｔ＝４０とすれば、
１８００という高い減速比が得られる。なお、出力軸１
２４−２は、ハウジング上端のポス３３に軸支されてい
る。参照符合３８はハウジングカバーを示す二次側の出
力軸１２４−２の上端は、第２図から明らかなように、
非円形に形成され、揺動アーム４０のような被駆動体が
出力軸の上端に取付けられ、揺動アームは、軸受４２．
４３を介して、ハウジング３２の上面、側面に支持され
ている。

揺動アーム４０がハウジング３２の上面、側面に支持さ
れた上記構成では、軸荷重、曲げモーメント、せん断荷
重、ねじりモーメントのうち、軸荷重、曲げモーメント
、せん断荷重は、揺動アームを介して、ハウジングに伝
達され、ハウジングが軸荷重等を受け持つ、そのため、
出力軸１２ト２はねじりモーメントのみを受け持つにす
ぎない、そして、軸荷重１曲げモーメント、せん断荷重
といった外力をハウジング３２が受け持つ構成では、大
きな外力が作用しても、出力軸１２４−２の負担がなく
、出力軸の破損する虞れがない、そのため、高山力が得
られるにも拘らず、出力軸１２４−２は、さほど大径に
形成されない。また、出力軸１２４−２を介して、減速
装置の構成部材である遊星歯車、太陽歯車に外力が作用
することもないため、構成部材を肉厚にする必要もない
、従って、減速装置１１０が小型、軽量に構成できる。

このように、減速装、２１ｔｔｏ、マイクロモータ３０
の組合せによって、出力軸１２４−２を大径化すること
なく、高減速比の下で、高い出力が取り出せる。そのた
め、小型軽量化された減速装置１１０に組合せることに
より、マイクロモータ３０を利用して、自動車の電動ド
アミラー、ワイパー、パワーウィンドー、幌等の駆動も
可能となる。

なお、この発明の構成では、−段の減速で９ｏｚといっ
た高い伝達効率が得られるため、二段減速しても、８Ｈ
（９０Ｘ９０）の伝達効率がなおも確保される。

上記構成の減速装置１１０にトルクリミッタ５０が装着
された応用例を第４図に示す。トルクリミッタ５０は、
ベース５２にビス止めされた支持アーム５４のような支
持体と、被駆動体である揺動アーム４０との間に設けら
れる。たとえば、トルクリミッタ５０は、摩擦板５８と
、支持アームの上端折曲片５４ａ、摩擦板間に配設され
た圧縮ばね５８とを備えて構成され、圧縮ばねは摩擦板
を揺動アーム４０の表面に押圧する。ここで、摩擦板５
８は、一体的に回転可能に出力軸１２４−２に嵌合され
る。他方、出力軸１２４−２は揺動アーム４０の取付は
孔４１に遊挿され、出力軸、揺動アームが一体的に回転
しないことはいうまでもない。

このような構成では、出力軸１２４−２と一体的に回転
する摩擦板５Ｂとの間の摩擦力によって、揺動アーム４
０に駆動力が伝達され、限定されたトルクの伝達が可能
となる。Ｆ！ｌ擦を大きくするように、摩擦板５６、揺
動アーム４０の表面に工夫を施してもよい。

第４図に示す実施例では、出力軸１２４−２は、支持ア
ーム上端折曲片５４ａまで延出しており、この構成では
、圧縮ばね５８の脱落が防止される。また、揺動アーム
４０は、ハウジング３２の上面、側面に直接支持されて
いるが、軸受を介在させてもよいなお、減速装置の構成
部材は、通常、プラスチック製とされるが、多段減速の
場合には、高トルクが作用するため、二段目以降の構成
部材をダイカスト製とすることが好ましい。

上述した実施例は、この発明を説明するためのものであ
り、この発明を何等限定するものでなく、この発明の技
術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明
に包含されることはいうまでもない。

たとえば、偏心軸は入力軸と一体に形成しても、入力軸
と別体に形成してもよい、また、第３図において、軸受
４２，４３を省略してもよい。

〔発明の効果〕

上記のように、この発明によれば、多数の歯が同時に噛
み合うため、バックラッシュは少なく、騒音も生じにく
い、また、オルダム継手においても、バックラッシュが
ほぼゼロとなり、騒音の発生が抑制される。そのため、
バックラッシュ、騒音を嫌う最新の音響機器、映像機器
等の精密機器にも応用可能な減速装置が得られる。

また、多数の歯が同時に噛み合うため、歯厚、歯幅を小
さくでき、小さい径のもとでも歯数を多く設定でき、高
減速比が一段の減速で得られる。

また、歯幅が小さいため、薄く成形できる。このように
高減速比が得られるにも拘らず、小径で薄く成形できる
ため、減速装置は十分に小型軽量化でき、最新の音響機
器、映像機器等の精密機器の小型軽量化の要請に十分対
応できる。

更に、９０％という高い伝達効率が容易に得られるため
、大出力のモータを併用することなく、高出力が得られ
、この点からも、精密機器の小型軽量化に貢献する。

また、オルダム継手を介在することによって、構成部品
が高精度で加工できるとともに、十分な強度が確保され
、高寿命化がはかられる。

そして、サイクロイド遊星歯車機構、オルダム継手の組
合せを、軸線方向に単に重ねることによって、減速比１
０００以上の高減速比を持つ減速装置が、大型化するこ
となく、容易に構成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るオルダム継手付減速装置の概
略分解斜視図、 第２図ないし第４図は、別実施例に係るオルダム継手付
減速装置の平面図、縦断面図およびトルクリミッタの装
着された応用例での一部破断の正面図である。 １０．１１０　：オルダム継手付減速装置、１１：軸心
、１２．１１２：偏心軸、１４，１１４　：遊星歯車（
オルダム継手の駆動プレー））、ｌＳ：遊星歯車の中央
孔、１８：サイクロイド外歯車、１８：サイクロイド内
歯車、２０．１２０：太陽歯車、２１：サイクロイド遊
星歯車機構、２２：オルダム継手、２４，１２４：フラ
ンジ付出力軸（オルダム継手の従動プレー））、２８：
オルダム継手の中間部材、３０：マイクロモータ、３２
：ハウジング、３４：モータシャフト、４０：揺動アー
ム（被駆動体）　、　４２，４３：軸受、５０：トルク
リミッタ、５４：支持アーム（固定体）、５８：摩擦板
、５８：圧縮ばね。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）モータの駆動力の伝達される偏心軸と；（
   ｂ）サイクロイド歯形を持ち互に噛合する遊星歯車と、
   歯数の一枚多い太陽歯車とを備え、遊星歯車は偏心軸の
   嵌合される中央孔を持ち偏心軸の回転に対応して揺動し
   つつ回転するサイクロイド遊星歯車機構と；（ｃ）遊星
   歯車サイドにフランジを持つ出力軸と；（ｄ）遊星歯車
   、出力軸のフランジの兼用する駆動プレート、被駆動プ
   レートと、遊星歯車、出力軸間に介在されて、駆動プレ
   ートから被駆動プレートに駆動力を伝達する中間部材と
   を備えたオルダム継手と； を具備するオルダム継手付減速装置。
2. （２）サイクロイド遊星歯車機構、オルダム継手はハウ
   ジング内に収納され、ハウジングから延出する出力軸に
   取付けられた被駆動体が、ハウジングの上面、側面に支
   持されて、被駆動体に作用する外力をハウジングが受け
   持つように構成された特許請求の範囲第１項記載のオル
   ダム継手付減速装置。