特開 2022-163521 減速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022163521

(43)【公開日】2022-10-26

(54)【発明の名称】減速機

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20221019BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021068513

(22)【出願日】2021-04-14

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】田代 崇

【テーマコード（参考）】

3J027

【Ｆターム（参考）】

3J027FA36

3J027FB02

3J027GB03

3J027GC03

3J027GC22

3J027GD04

3J027GD08

3J027GD12

3J027GE01

(57)【要約】

【課題】歯車の設置個数を低減可能な減速機を提供する。
【解決手段】減速機１０は、軸心に対して偏心した状態に設けられた偏心支持部３２を有する入力軸３０と、偏心支持部３２の径方向外方に配置され、外周部に複数の第一歯５５ａを有する入力歯車５０と、第一歯５５ａと噛み合う位置に配置された固定歯車２５であって、第一歯５５ａに対向する位置に並んで配置された複数の固定歯２６を有する固定歯車２５と、入力軸３０と同一軸心上に延びる出力軸７０と、入力歯車５０のトルクを出力軸７０に伝達する伝達機構８０とを備えている。伝達機構８０は、入力歯車５０において出力軸７０に対向する対向面に円形状の収容凹部８４を有する回転盤８１と、当該収容凹部の内周面に対し摺動自在な回転体８２と、回転体８２を収容凹部８４内で回転自在に軸支する支持部材８３とを備えている。支持部材８３は、収容凹部８４の中心に対して偏心した位置に配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力軸であって、前記入力軸の軸心に対して偏心した状態に設けられた偏心支持部を有する入力軸と、
前記入力軸の偏心支持部の径方向外方に配置され、外周部において周方向に並んで配置された複数の第一歯を有する入力歯車と、
前記第一歯と噛み合う位置に配置された固定歯車であって、前記第一歯に対向する位置に並んで配置された複数の固定歯を有する固定歯車と、
前記入力軸と同一軸心上に延びる出力軸と、
前記入力歯車のトルクを前記出力軸に伝達する伝達機構とを備え、
前記伝達機構は、
前記入力歯車において軸方向で前記出力軸に対向する対向面に円形状の収容凹部を有する回転盤と、
前記収容凹部内に収容され、当該収容凹部の内周面に対し摺動自在な回転体と、
前記出力軸から前記収容凹部に向けて突出し、前記回転体を前記収容凹部内で回転自在に軸支する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記収容凹部の中心に対して偏心した位置に配置されている
減速機。

【請求項2】

前記回転体は、前記収容凹部に嵌合する円形状である
請求項１に記載の減速機。

【請求項3】

前記収容凹部には、前記回転体を回転自在に保持する軸受が設けられている
請求項２に記載の減速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力される回転角を減じて出力する減速機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の歯車を備えることで、入力される回転角を減じて出力する減速機が存在する。例えば、特許文献１には、第１軸材がキャリア軸として機能し、二段歯車が外歯と内歯により一体型の遊星歯車として機能し、内歯歯車が内歯車として機能し、伝達歯車が太陽歯車として機能する、いわゆるサイクロイド減速機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－３５０３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年では、低コスト化を図るべく、精度が要求される歯車の設置個数を押さえつつも安定した減速性能を発揮できる減速機が望まれている。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、歯車の設置個数を低減可能な減速機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る減速機は、入力軸であって、入力軸の軸心に対して偏心した状態に設けられた偏心支持部を有する入力軸と、入力軸の偏心支持部の径方向外方に配置され、外周部において周方向に並んで配置された複数の第一歯を有する入力歯車と、第一歯と噛み合う位置に配置された固定歯車であって、第一歯に対向する位置に並んで配置された複数の固定歯を有する固定歯車と、入力軸と同一軸心上に延びる出力軸と、入力歯車のトルクを出力軸に伝達する伝達機構とを備え、伝達機構は、入力歯車において軸方向で出力軸に対向する対向面に円形状の収容凹部を有する回転盤と、収容凹部内に収容され、当該収容凹部の内周面に対し摺動自在な回転体と、出力軸から収容凹部に向けて突出し、回転体を収容凹部内で回転自在に軸支する支持部材とを備え、支持部材は、収容凹部の中心に対して偏心した位置に配置されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、歯車の設置個数を低減可能な減速機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態に係る減速機の外観を示す斜視図である。

【図2】実施の形態に係る減速機の構成概要を示す断面図である。

【図3】実施の形態に係る減速機の入力側から見た場合の構成概要図である。

【図4】実施の形態に係る伝達機構の概略構成を示す分解斜視図である。

【図5】実施の形態に係る入力歯車、各回転体、各支持部材及び出力軸の動作を示す模式図である。

【図6】変形例に係る減速機の構成概要を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施の形態及びその変形例について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態及び変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及び変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及び変形例おける構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0010】

また、図面は、本発明を示すために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、及び比率とは異なる場合がある。さらに、以下の実施の形態及び特許請求の範囲において、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交である、とは、当該２つの方向が完全に直交であることを意味するだけでなく、実質的に直交であること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

【0011】

（実施の形態）
以下、実施の形態に係る減速機１０の全般的な構成及び動作を説明する。図１は、実施の形態に係る減速機１０の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る減速機１０の構成概要を示す断面図である。図２では出力軸７０及び各歯車（２５、５０）が有する歯については断面ではなく側面が図示されている。また、図２において、入力軸３０及び出力軸７０のそれぞれを回転自在に支持する軸受は簡易的に図示されており、その説明は省略する。

【0012】

図３は、実施の形態に係る減速機１０の入力側から見た場合の構成概要図である。図３では、各構成要素を識別しやすいように、それぞれの構成要素にはハッチングが付されている。また、各歯車（２５、５０）が有する複数の歯については、一部のみを図示し、他の図示は省略されている。また、複数の歯のそれぞれについては簡易的に台形状の部位として図示しているが、各歯の形状に特に限定はなく、インボリュート歯形、サイクロイド歯形、または、これらを合成した歯形などであってもよい。

【0013】

減速機１０は、入力される回転角及び回転速度を減じてさせて出力する装置である。本実施の形態では、減速機１０は、入力軸３０の回転速度より小さな回転速度で出力軸７０を回転させる構造を有している。減速機１０の用途に特に限定はないが、例えば、自動車等の移動体が備えるステアリング装置におけるパワーアシスト用、または、移動体の転舵輪を転舵させる力を発生する転舵駆動用などの用途で用いられる。

【0014】

図１に示すように、減速機１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０に収容された複数の歯車（入力歯車５０及び固定歯車２５）とを備える。入力歯車５０は、軸受４０を介して入力軸３０に取り付けられている。軸受４０は、内輪部４１及び外輪部４２と、内輪部４１と外輪部４２との間に配置された複数の回転部４３とを有し、外輪部４２及び内輪部４１の一方は他方に対して回転自在に支持されている。回転部４３は、例えば球状または円柱状の金属体である。軸受４０の内輪部４１は、入力軸３０に対して偏心した状態で入力軸３０に取り付けられている。具体的には、入力軸３０は、軸線Ｌａを中心に回転する軸本体部３１と、入力軸３０の軸方向の一部において軸線Ｌａに対して偏心した状態に設けられた偏心支持部３２とを有する。より詳細には、偏心支持部３２は、軸線Ｌａの方向（本実施の形態ではＺ軸方向と一致する方向であり、以下、単に「軸方向」ともいう。）から見た場合、つまり、軸方向視において円形であり、かつ、中心軸Ｌｂ（図３参照）が軸線Ｌａから径方向に離れた位置に配置されている。偏心支持部３２の、軸線Ｌａと中心軸Ｌｂとを結ぶ直線上に位置する部分である大径部３２ａが、軸線Ｌａから径方向に最も離れた外周面を形成する部分である。図３では、大径部３２ａが、Ｙ軸方向プラス側に位置した状態が図示されている。この偏心支持部３２の外周面に、軸受４０の内輪部４１が固定されており、軸受４０の外輪部４２には、入力歯車５０が固定されている。つまり、入力軸３０が回転した場合、軸方向視における入力歯車５０の中心は、軸線Ｌａ周りに回転する。すなわち、入力歯車５０は、入力軸３０の回転に伴って公転する。

【0015】

入力歯車５０において環状の本体部５１の外周部には、周方向に並んで配置された複数の第一歯５５ａが設けられている。入力歯車５０の複数の第一歯５５ａと噛み合う位置に固定歯車２５が配置されている。固定歯車２５は、ハウジング２０に固定された歯車であり、複数の第一歯５５ａに対向する位置に並んで配置された複数の固定歯２６を有している。また、第一歯５５ａの数をＺａとし、固定歯２６の数をＺｂとした場合、Ｚａ＞Ｚｂである。上記構造において、入力軸３０の回転に伴って入力歯車５０が公転した場合、入力歯車５０の複数の第一歯５５ａの一部と固定歯車２５との噛み合い位置が、固定歯車２５の周方向で移動し、これにより、入力歯車５０は、入力軸３０とは逆向きに回転する。具体的には、図３に示すように、複数の第一歯５５ａにおける、偏心支持部３２の大径部３２ａの外側の位置を含む所定の範囲が、固定歯車２５と噛み合いながら、入力歯車５０が公転する。このような動きを行う入力歯車５０は、例えば、固定歯車２５を太陽歯車とする内接式の遊星歯車であると表現できる。

【0016】

例えば、減速機１０を軸方向の出力側（Ｚ軸方向プラス側）から見た場合に、入力軸３０が時計回りに回転した場合、複数の第一歯５５ａと固定歯車２５との噛み合い位置も時計回りに移動し、その結果、入力歯車５０は、軸受４０を中心に反時計回りに回転（自転）する。具体的には、例えばＺａ＝４１かつＺｂ＝４０である場合において、入力軸３０が時計回りに３６０°回転することで、複数の第一歯５５ａと固定歯車２５との噛み合い位置が、３６０°回転した場合を想定する。この場合、入力歯車５０は、軸受４０周りに、３６０°×（（４１－４０）／４０）＝９°だけ反時計回りに回転する。つまり、減速機１０は、入力歯車５０の回転角（回転速度）をそのまま出力するように構成した場合、減速比が１／４０の減速機として動作することができる。

【0017】

図２に示すように、本実施の形態では、減速機１０はさらに、軸線Ｌａを中心として回転するように配置された出力軸７０を備えている。出力軸７０は、軸本体７１と、第一鍔部７２と、筒部７３と、第二鍔部７４とを有している。

【0018】

軸本体７１は、入力軸３０と同一軸心上に延びる円柱部である。第一鍔部７２は、軸本体７１における出力軸７０側（Ｚ軸マイナス方向）の端部から全周にわたって径方向外方に延びる円環板状の部位である。第一鍔部７２は、軸線Ｌａに対して直交する方向に延設されている。筒部７３は、第一鍔部７２の外周縁から全周にわたって出力軸７０側に延びる筒状の部位である。筒部７３は、一対の軸受を介してハウジング２０及び入力軸３０の軸本体部３１に回転自在に保持されている。第二鍔部７４は、筒部７３における出力軸７０側の端部から全周にわたって径方向外方に延びる円環板状の部位である。第二鍔部７４は、第一鍔部７２に対して平行に延設されている。

【0019】

伝達機構８０は、入力歯車５０のトルクを出力軸７０に伝達する機構である。図４は、実施の形態に係る伝達機構８０の概略構成を示す分解斜視図である。図２及び図４に示すように、伝達機構８０は、回転盤８１と、一対の回転体８２と、一対の支持部材８３とを有している。回転盤８１は、入力歯車５０において、本体部５１の出力軸７０側の端部に設けられた、円環板状の部位である。回転盤８１において、出力軸７０の第二鍔部７４に対向する対向面には、一対の収容凹部８４が形成されている。一対の収容凹部８４は、軸線Ｌａを挟んで対向する位置に配置されている。各収容凹部８４は、平面視（Ｚ軸プラス方向から見て）円形状の凹部である。

【0020】

各回転体８２は、各収容凹部８４に収容される円板状の部材である。具体的には、各回転体８２は、各収容凹部８４の内周面に沿って回転摺動するように、当該収容凹部８４内に嵌合している。

【0021】

各支持部材８３は、各回転体８２を回転自在に軸支するピン部材である。具体的には、各支持部材８３は、出力軸７０の第二鍔部７４において、回転盤８１に対向する面に固定されており、その一端部が各収容凹部８４に向けて突出している。この突出した部分に回転体８２が回転自在に軸支されている。各支持部材８３は、平面視した場合において収容凹部８４の中心に対し偏心した位置に配置されている。このため、各収容凹部８４内では、当該収容凹部８４の中心とは異なる位置を回転中心として、各回転体８２が回転摺動するようになっている。具体的には、支持部材８３の位置と収容凹部８４の中心との偏心量は、軸線Ｌａと中心軸Ｌｂとの偏心量と同一である。ここで、偏心量とは、２点間（例えば支持部材８３の位置と収容凹部８４との中心との間、または軸線Ｌａと中心軸Ｌｂとの間）を結ぶ直線の長さである。これにより、各回転体８２は、入力歯車５０のトルクを受けると各収容凹部８４内で回転摺動（自転）しながら公転する。このとき、各支持部材８３も同様に公転する。この際、収容凹部８４内に着目すると、各支持部材８３は、当該収容凹部８４の中心から偏心した位置を中心に回転するような動きを見せるが、これは、入力歯車５０の中心が軸線Ｌａ周りに回転する動作を許容しているためである。実際には、各支持部材８３の公転の軌道は、軸線Ｌａを中心とした円周上であるので、各支持部材８３が出力軸７０に対して軸線Ｌａまわりのトルクを伝達する。これにより、出力軸７０が軸線Ｌａを中心に回転することになる。

【0022】

このときの各部の動作について図５を参照して説明する。図５は、実施の形態に係る入力歯車５０、各回転体８２、各支持部材８３及び出力軸７０の動作を示す模式図である。図５では、固定歯車２５のピッチ円を２５Ｌで示し、入力歯車５０のピッチ円を３０Ｌで示している。また、図５では、一対の収容凹部８４の中心の軌道を８４Ｌで示し、一対の支持部材８３の軌道を８３Ｌで示し、一対の支持部材８３を結ぶ線分を８３ＬＬで示している。図５では、（ａ）から（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）という順で回転が進んでいく状態を示している。図５の（ａ）～（ｅ）では、いずれも、入力歯車５０の複数の第一歯５５ａの一部と固定歯車２５との噛み合い位置が上端となっている場合を示している。この場合における入力歯車５０の中心をＬａ１としている。また、図５では、各収容凹部８４内における各回転体８２を長円８２Ｌで示している。これにより、円形状である各回転体８２の、収容凹部８４内での姿勢を表現している。具体的には、図５の（ａ）における回転体８２の姿勢を、長円８２Ｌの長手方向が図５における上下方向に沿うように表現しており、この姿勢を基準として、図５の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の回転体８２の姿勢を表現している。

【0023】

まず、入力軸３０が回転することで、図５の（ａ）に示す状態から入力歯車５０が回転し、図５の（ｂ）に示す状態になる際には、その間、各回転体８２が各収容凹部８４内で回転摺動しながら、中心Ｌａ１を中心にした軌道８４Ｌに沿って公転する。このとき、各支持部材８３は、軸線Ｌａを中心にした軌道８３Ｌに沿って公転するので、出力軸７０が軸線Ｌａを中心に回転することになる。また、各収容凹部８４内では各回転体８２が基準の姿勢から傾いた姿勢となっている。図５の（ｂ）から図５の（ｃ）への回転時や、図５の（ｃ）から図５の（ｄ）への回転時、図５の（ｄ）から図５の（ｅ）への回転時、図５の（ｅ）から図５の（ａ）への回転時においても、同様のことが言える。これらの動作によって、入力軸３０に導入された回転が、入力歯車５０、各回転体８２及び各支持部材８３を介して、出力軸７０に減速されて伝達される。つまり、減速機１０は、入力軸３０の回転角を１／４０に減じて出力することができる。すなわち、本実施の形態に係る減速機１０は、減速比が１／４０の減速機である。なお、上記の各歯数（Ｚａ、Ｚｂ）のそれぞれは例示であり、各歯数（Ｚａ、Ｚｂ）は、減速機１０の用途等から決定される減速比が得られるように、適宜決定されてもよい。

【0024】

（効果など）
以上説明したように、本実施の形態に係る減速機１０の伝達機構８０は、回転盤８１と、一対の回転体８２と、一対の支持部材８３とを有している。回転盤８１は、入力歯車５０において軸方向で出力軸７０に対向する部分に設けられ、出力軸７０に対向する対向面に円形状の収容凹部８４を有する。回転体８２は、収容凹部８４内に収容され、当該収容凹部８４の内周面に対し摺動自在となっている。支持部材８３は、出力軸７０から収容凹部８４に向けて突出し、回転体８２を収容凹部８４内で回転自在に軸支する部材であり、収容凹部８４の中心に対して偏心した位置に配置されている。

【0025】

これによれば、入力歯車５０のトルクを受けて回転体８２が収容凹部８４内で回転摺動しながら公転する。このとき、各支持部材８３も同様に公転するが、この際、各支持部材８３は、収容凹部８４内で当該収容凹部８４の中心から偏心した位置を中心に回転（自転）しながら、出力軸７０に対して軸線Ｌａまわりのトルクを伝達する。これにより、出力軸７０が軸線Ｌａを中心に回転することになる。このように、歯車ほど精度が要求されない伝達機構８０を採用することで、減速機１０に備わる歯車の設置個数を低減することができる。

【0026】

また、各回転体８２が各収容凹部８４に嵌合する円形状であるので、安定して各回転体８２を収容凹部８４内で回転摺動させることができる。したがって、効率的なトルク伝達が可能となる。

【0027】

（その他）
以上、本発明に係る減速機について、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

【0028】

例えば、上記実施の形態では、収容凹部８４内に回転体８２が直接的に嵌合している場合を例示した。しかしながら、収容凹部内には、回転体を回転自在に保持する軸受が設けられていてもよい。具体的には、図６は、変形例に係る減速機１０Ａの構成概要を示す断面図である。具体的には、図６は図２に対応する図である。以降の説明において、上記実施の形態と同等の部分においては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

【0029】

図６に示すように、減速機１０Ａの各収容凹部８４ａには、軸受９９が取り付けられている。各軸受９９は、回転体８２を回転自在に保持しており、これにより、スムーズに回転体８２を収容凹部８４ａ内で回転摺動させることができる。したがって、より効率的なトルク伝達が可能となる。

【0030】

また、上記実施の形態では、収容凹部８４及び回転体８２の組が二組設けられている場合を例示したが、収容凹部及び回転体は、何組設けられていてもよい。ただし、安定したトルク伝達性を実現するには、二組以上であることがよい。

【0031】

また、上記実施の形態では、回転体８２が平面視円形状である場合を例示した。しかしながら、収容凹部内を回転摺動できるのであれば、回転体の平面視形状は如何様でもよい。例えば、回転体の平面視形状は、楕円形状、長円形状、多角形状であってもよい。多角形状である場合には、各角部がＲ状に形成されていることがスムーズな回転摺動を実現するうえで好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明は、例えば、自動車等の移動体または産業機械等に搭載される減速機として有用である。

【符号の説明】

【0033】

１０、１０Ａ…減速機、２０…ハウジング、２５…固定歯車、２６…固定歯、３０…入力軸、３１…軸本体部、３２…偏心支持部、３２ａ…大径部、４０…軸受、４１…内輪部、４２…外輪部、４３…回転部、５０…入力歯車、５１…本体部、５５ａ…第一歯、７０…出力軸、７１…軸本体、７２…第一鍔部、７３…筒部、７４…第二鍔部、８０…伝達機構、８１…回転盤、８２…回転体、８２Ｌ…長円、８３…支持部材、８３Ｌ…軌道、８３ＬＬ…一対の支持部材を結ぶ線分、８４、８４ａ…収容凹部、８４Ｌ…軌道、９９…軸受、Ｌａ…軸線、Ｌａ１…中心、Ｌｂ…中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】