特開 2022-190915 動力伝達装置

(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】P2022190915

(43)【公開日】2022-12-27

(54)【発明の名称】動力伝達装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/06 20060101AFI20221220BHJP

【ＦＩ】

F16H25/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021099446

(22)【出願日】2021-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(72)【発明者】

【氏名】井木 泰介

【テーマコード（参考）】

3J062

【Ｆターム（参考）】

3J062AB32

3J062AC01

3J062BA11

3J062BA15

3J062BA25

3J062BA31

3J062CC04

3J062CC34

(57)【要約】

【課題】動力伝達装置内部のバックラッシを低コストに低減させる。
【解決手段】減速装置１は、軸方向両側の側面に第１の転動体係合溝１３を有する入力部材１０と、第２の転動体係合溝１６を有する一対の固定部材５と、第１の転動体係合溝１３と第２の転動体係合溝１６に係合する複数のボール４と、複数のボール４を周方向に保持する複数のポケット１７を有する一対の出力部材３１，３２とを備える。第１の転動体係合溝１３は、回転中心Ｘから偏心した曲率中心を有する円に沿って形成される。第２の転動体係合溝１６は、回転中心Ｘ上に曲率中心を有するピッチ円に対して交互に交差する波状曲線に沿って形成される。一対の出力部材３１，３２の間に、両出力部材３１，３２に円周方向の弾性力を付与する弾性部材３５を介在させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力回転部に入力された回転を、同軸に配された出力回転部に所定の変速比で伝達する動力伝達装置であって、
軸方向両側の側面に第１の転動体係合溝を有する第１部材と、前記第１部材の軸方向両側に設けられ、それぞれ第２の転動体係合溝を有する一対の第２部材と、前記第１部材と前記一対の第２部材との軸方向間にそれぞれ設けられ、軸方向に対向する前記第１の転動体係合溝と前記第２の転動体係合溝に係合する複数のボールと、前記第１部材と前記一対の第２部材との軸方向間にそれぞれ設けられ、前記複数のボールを周方向に保持する複数のポケットを有する一対の第３部材とを備え、
前記第１の転動体係合溝と前記第２の転動体係合溝のうちの一方が、前記入力回転部及び前記出力回転部の回転中心から偏心した曲率中心を有する円に沿って形成され、前記第１の転動体係合溝と前記第２の転動体係合溝のうちの他方が、前記回転中心上に曲率中心を有するピッチ円に対して交互に交差する波状曲線に沿って形成され、
前記第１部材、前記一対の第２部材、及び前記一対の第３部材のうちの何れかが前記入力回転部に設けられ、前記第１部材、前記一対の第２部材、及び前記一対の第３部材のうちの他の何れかが前記出力回転部に設けられ、
前記一対の第３部材の間に、両第３部材に円周方向の弾性力を付与する弾性部材を介在させたことを特徴とする動力伝達装置。

【請求項2】

前記トルク伝達部の前記弾性部材の弾性力を、最大トルクを伝達する際に前記一対の第３部材の一方に対する他方の円周方向位置が変化しない大きさに設定した請求項１に記載の動力伝達装置。

【請求項3】

前記弾性部材を金属材料で形成した請求項１または２に記載の動力伝達装置。

【請求項4】

前記弾性部材を樹脂材料で形成した請求項１または２に記載の動力伝達装置。

【請求項5】

前記第１部材を回転可能に支持する軸受を有する請求項１～４の何れか１項に記載の動力伝達装置。

【請求項6】

前記第１部材を前記入力回転部に設け、前記一対の第３部材を前記出力回転部に設け、前記一対の第２部材を固定部材とした請求項１～５の何れか１項に記載の動力伝達装置。

【請求項7】

前記一対の第２部材が同一形状である請求項１～６の何れか１項に記載の動力伝達装置。

【請求項8】

前記一対の第３部材が同一形状である請求項１～７の何れか１項に記載の動力伝達装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力回転部に入力された回転を、同軸に配された出力回転部に所定の変速比で伝達する動力伝達装置に関する。

【背景技術】

【0002】

動力伝達装置の一例として、転動体を介し、軸方向に所定の変速比で回転トルクを伝達する減速装置が特許文献１に記載されている。

【0003】

図１２に示すように、この種の動力伝達装置２０１は、軸方向両側の側面に第１の転動体係合溝２１３を有する入力部材２１０と、入力部材２１０の軸方向両側に設けられ、第２の転動体係合溝２１６を有する一対の固定部材２０５と、入力部材２１０と一対の固定部材２０５との軸方向間にそれぞれ設けられ、第１の転動体係合溝２１３と第２の転動体係合溝２１６に係合する複数のボール２０４と、入力部材２１０と一対の固定部材２０５との軸方向間にそれぞれ設けられ、複数のボール２０４を周方向に保持する複数のポケット２１７が設けられた一対の出力部材２３１，２３２とを備える。一対の出力部材２３１，２３２は、連結部材２３３によって連結されている。入力部材２１０は軸受２０９を介して入力軸２０７に対して回転自在に支持される。出力部材２３１，２３２は入力軸２０７に対して軸受２１１を介して回転自在に支持されている。

【0004】

第１の転動体係合溝２１３は、回転中心Ｘから偏心量ａで偏心した曲率中心Ｏ１を有する円に沿って形成される。第２の転動体係合溝２１６は、回転中心Ｘ上に曲率中心を有するピッチ円に対して交互に交差する波状曲線に沿って形成される。

【0005】

入力軸２０７を、回転中心Ｘを中心として回転させると、入力部材２１０が、回転中心Ｘを中心に振れ回り半径ａで公転運動を行う。入力部材２１０が公転運動を行うと、円形の第１の転動体係合溝２１３に係合する各ボール２０４が、固定部材２０５に形成された波形の第２の転動体係合溝２１６に沿って移動する。このボール２０４が、出力部材２３１，２３２のポケット２１７と周方向に係合し、これにより生じる接触力が、出力部材２３１，２３２を入力軸２０７と同方向に回転させる力として作用する。この接触力によって、出力部材２３１，２３２が一定の減速比で減速されつつ回転中心Ｘを中心として回転する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－０５１５７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記減速装置２０１では、良好な応答性が求められており、良好な応答性を実現するためには、減速装置内部のバックラッシを極力少なくする必要がある。減速装置内部のバックラッシを生じる部分として、ボールとボールを円周方向に保持するポケットとの間の隙間がある。バックラッシを小さくしようとすると、ボールとポケットとの間の隙間を小さくする必要があるが、隙間を小さくするためにはボールとポケットの加工精度を高める必要があり、加工コストが高騰する。また、量産時に部品の加工精度を常に高精度に保つことは一般に困難である。その一方で、ボールとポケットの間の隙間を過度に小さくすると、加工精度のばらつきによりボールとポケットの間が負隙間となる可能性がある。ボールとポケットが負隙間で接触すると、ボールの運動が制限されるため、伝達効率の低下、振動や騒音の発生、あるいは減速装置の寿命低下等の不具合を招く。

【0008】

以上の事情から、本発明は、転動体を介して軸方向に回転トルクを伝達する動力伝達装置において、動力伝達装置内部のバックラッシを低コストに低減させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するために、本発明に係る動力伝達装置は、入力回転部に入力された回転を、同軸に配された出力回転部に所定の変速比で伝達する動力伝達装置であって、 軸方向両側の側面に第１の転動体係合溝を有する第１部材と、前記第１部材の軸方向両側に設けられ、それぞれ第２の転動体係合溝を有する一対の第２部材と、前記第１部材と前記一対の第２部材との軸方向間にそれぞれ設けられ、軸方向に対向する前記第１の転動体係合溝と前記第２の転動体係合溝に係合する複数のボールと、前記第１部材と前記一対の第２部材との軸方向間にそれぞれ設けられ、前記複数のボールを周方向に保持する複数のポケットを有する一対の第３部材とを備える。この減速装置では、 前記第１の転動体係合溝と前記第２の転動体係合溝のうちの一方が、前記入力回転部及び前記出力回転部の回転中心から偏心した曲率中心を有する円に沿って形成され、前記第１の転動体係合溝と前記第２の転動体係合溝のうちの他方が、前記回転中心上に曲率中心を有するピッチ円に対して交互に交差する波状曲線に沿って形成され、 前記第１部材、前記一対の第２部材、及び前記一対の第３部材のうちの何れかが前記入力回転部に設けられ、前記第１部材、前記一対の第２部材、及び前記一対の第３部材のうちの他の何れかが前記出力回転部に設けられる。

【0010】

この動力伝達装置において、本発明では、前記一対の第３部材の間に、両第３部材に円周方向の弾性力を付与する弾性部材を介在させている。

【0011】

これにより弾性部材の弾性力を受けた一対の第３部材が互いに逆方向に回転する。その結果、一方の第３部材のポケットに収容されたボールがポケットの円周方向両側の内面のうちの一方に押し付けられ、他方の第３部材のポケットに収容されたボールがポケットの内面の他方に押し付けられる。そのため、その後、入力回転部を正逆方向に回転させる際のバックラッシを低減することができ、その回転開始直後からタイムラグなく第３部材を同方向に回転させることが可能となる。従って、動力伝達装置の応答性を高めることができる。

【0012】

本発明では、この動力伝達装置において、前記トルク伝達部の前記弾性部材の弾性力を、最大トルクを伝達する際に前記一対の第３部材の一方に対する他方の円周方向位置が変化しない大きさに設定することができる。

【0013】

これによりボールとポケットの内面とが常時接触した状態に保持されるため、減速装置の応答性を高めることができる。

【0014】

前記弾性部材は金属材料あるいは樹脂材料で形成することができる。

【0015】

上記の動力伝達装置が第１部材を回転可能に支持する軸受を有する場合、この第１部材を回転自在に支持する軸受は、ラジアル荷重のみを支持するもので足りるため、耐久力を維持しつつ小型化することができる。また、軸受に加わる荷重の方向が限定されることで、軸受内部におけるトルク損失を低減することができる。

【0016】

上記の動力伝達装置は、例えば、第１部材を入力回転部に設け、一対の第３部材を出力回転部に設け、一対の第２部材を固定部材とすることができる。このように、第２部材を固定部材とすることで、ボールと第２の転動体係合溝との間に発生する接触力を固定部材で支持することができるため、この接触力を支持するための大型の軸受が不要となる。また、第３部材を出力回転部に設けることで、ボールと出力回転部（第３部材）のポケットとの間に周方向（回転方向）の接触力のみが生じるため、第３部材を支持する軸受に加わる負荷が軽減されて、軸受サイズを縮小することができると共に、軸受内部におけるトルク損失を低減することができる。

【0017】

上記の動力伝達装置では、第２部材や第３部材がそれぞれ一対ずつ設けられるため、部品数が増えることによるコスト増が懸念される。そこで、一対の第２部材や一対の第３部材をそれぞれ同一形状とずれば、部品を共有することで各部材の製作コストを低減できるため、部品数増によるコスト増を抑えることができる。

【発明の効果】

【0018】

以上のように、本発明によれば、第３部材の各ポケットに収容されたボールがポケットの内面に押し付けられる。そのため、その後、入力回転部を正逆方向に回転させる際のバックラッシを低減することができ、その回転開始直後からタイムラグなく第３部材を同方向に回転させることが可能となる。従って、動力伝達装置の応答性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る減速装置の断面図である。

【図2】入力部材（第１部材）の正面図である。

【図3】固定部材（第２部材）の正面図である。

【図4】出力部材（第３部材）の正面図である。

【図5】図４のＶ部の拡大図である。

【図6】入力部材、出力部材、固定部材、及びボールを模式的に示す分解斜視図である。

【図7】ボールに加わる接触力を示す正面図である。

【図8】図１の減速装置の拡大図である。

【図9】図１のＡ－Ａ線で矢視した断面図である。

【図10】（ａ）図は図１のＢ－Ｂ線で矢視した断面図であり、（ｂ）図は（ａ）図中の領域Ｓを拡大して示す断面図である。

【図11】（ａ）図は図１のＣ－Ｃ線で矢視した断面図であり、（ｂ）図は（ａ）図中の領域Ｔを拡大して示す断面図である。

【図12】従来の減速装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0021】

本発明の一実施形態に係る動力伝達装置としての減速装置１は、図１に示すように、入力回転部２と、出力回転部３と、転動体としてのボール４と、固定部材５と、これらを収容するハウジング６とを主に備える。図示例では、ハウジング６が、入力側となる軸方向一方側（図１では左側）に設けられた第１ハウジング部材６ａと、出力側となる軸方向他方側（図１では右側）に設けられた第２ハウジング部材６ｂとで構成される。両ハウジング部材６ａ，６ｂは、ボルト２３等の適宜の手段により固定される。入力回転部２と出力回転部３とは同軸に配置され、共通の回転中心Ｘを有する。固定部材５は、ハウジング６に固定されている。

【0022】

入力回転部２は、入力軸７、偏心カム部８、転がり軸受９および入力部材１０を有する。入力軸７は、ハウジング６に対して回転中心Ｘ周りに回転自在とされる。本実施形態では、出力回転部３の内周面との間に装着された複数の転がり軸受１１によって、入力軸７がハウジング６に対して回転自在に支持されている。図示例では、偏心カム部８の軸方向両側に、軸受１１がそれぞれ２個ずつ設けられる。入力軸７の外周面と第１ハウジング部材６ａの内周面との間には、ハウジング６内に充填されたグリース又は油の漏れだしを防止するためのシール部材２１が設けられる。偏心カム部８は入力軸７の外周に設けられ、図示例では入力軸７と一体に設けられている。偏心カム部８の円筒形外周面８ａの中心線Ｏ１（図９参照）は、回転中心Ｘに対して偏心量ａだけ半径方向に偏心している。入力部材１０は略円盤状を成し、入力部材１０の中心線は、偏心カム部８の円筒形外周面８ａの中心線Ｏ１と一致している。偏心カム部８の円筒形外周面８ａと入力部材１０の内周面との間には、転がり軸受９が装着される。これにより、入力部材１０が偏心カム部８に対して相対回転自在とされる。

【0023】

固定部材５は、入力部材１０の軸方向両側に設けられる。固定部材５は環状を成し、図示例では両固定部材５が同一材料で同一形状に形成される。各固定部材５は、適宜の手段によりハウジング６に固定される。図示例では、固定部材５のハウジング６に対する周方向移動を規制する規制部材２４が設けられる。規制部材２４は、各ハウジング部材６ａ，６ｂの内周面及び各固定部材５の外周面に設けられたキー溝に装着され、これらと周方向で係合することで、固定部材５のハウジング６に対する周方向移動を規制している。

【0024】

入力部材１０と各固定部材５とは、所定の間隔で軸方向に並べて配置される。入力部材１０の軸方向両側の側面には、それぞれ第１の転動体係合溝１３が形成される。各固定部材５には、それぞれ第１の転動体係合溝１３と軸方向で対向する第２の転動体係合溝１６が形成される。すなわち、本実施形態では、第１の転動体係合溝１３を有する第１部材が入力部材１０として入力回転部２に設けられ、第２の転動体係合溝１６を有する第２部材が固定部材５とされる。

【0025】

図２に示すように、入力部材１０に形成された第１の転動体係合溝１３の軌道中心線Ｌ１は、半径ｒの円形に形成される。第１の転動体係合溝１３の軌道中心線Ｌ１の曲率中心は、偏心カム部８の円筒形外周面８ａおよび入力部材１０の中心線Ｏ１と一致する。すなわち、軌道中心線Ｌ１の曲率中心（すなわち中心線Ｏ１）は、入力回転部２の回転中心Ｘに対して偏心量ａだけ偏心している。この第１の転動体係合溝１３と係合することにより、各ボール４が、周方向（軌道中心線Ｌ１に沿う方向）に移動可能な状態で所定の半径方向位置に保持される。尚、第１の転動体係合溝１３の軌道中心線Ｌ１とは、第１の転動体係合溝１３に沿ってボール４を移動させたときのボール４の中心の軌跡を意味する。

【0026】

図３に示すように、固定部材５に形成された第２の転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２は、回転中心Ｘ上に曲率中心を有する基準ピッチ円Ｃに対して一定のピッチで交互に交差する波状曲線で形成される。すなわち、第２の転動体係合溝１６は、回転中心Ｘとの距離
Ｒが基準ピッチ円半径ＰＣＲに対して増減変動する波状曲線で形成される。本実施形態では、軌道中心線Ｌ２の波状曲線に、回転中心Ｘとの距離Ｒが基準ピッチ円半径ＰＣＲより大きい山部が１０個、回転中心Ｘとの距離Ｒが基準ピッチ円半径ＰＣＲより小さい谷部が１０個設けられる。両固定部材５に形成される第２の転動体係合溝１６は、同じ形状を有し、且つ同じ位相となるように配される。尚、第２の転動体係合溝１６の軌道中心線とは、第２の転動体係合溝１６に沿ってボール４を移動させたときのボール４の中心の軌跡を意味する。

【0027】

図１に示すように、出力回転部３は、入力部材１０の軸方向一方側（図中左側）に設けられた第１出力部材３１と、入力部材１０の軸方向他方側（図中右側）に設けられた第２出力部材３２と、第１出力部材３１と第２出力部材３２との間に配置された弾性部材３５とを有する。第１出力部材３１は、円筒状の軸部３１ａと、軸部３１ａから外径側に延びる円盤部３１ｂとを有する。第２出力部材３２は、出力軸として機能する軸部３２ａと、軸部３２ａから外径側に延びる円盤部３２ｂとを有する。第２出力部材３２の軸部３２ａは、円筒部３２ａ１と、円筒部３２ａ１の開口部を閉塞する蓋部３２ａ２とを有する。蓋部３２ａ２には、減速された回転を伝達すべき他の部材を連結するための連結部が設けられる。図示例では、第１出力部材３１の軸部３１ａ及び円盤部３１ｂが一体成形され、第２出力部材３２の軸部３２ａ及び円盤部３２ｂが一体成形される。

【0028】

出力回転部３は、ハウジング６に対して回転中心Ｘ周りに回転自在とされる。本実施形態では、後で述べる弾性部材３５を介して両出力部材３１，３２が一体に回転可能とされる。具体的には、第１出力部材３１の軸部３１ａの外周面と軸方向一方側の固定部材５の内周面との間に装着された転がり軸受１４と、第２出力部材３２の軸部３２ａの外周面と軸方向他方側の固定部材５の内周面との間に装着された転がり軸受１５とで、出力回転部３がハウジング６に対して一体に回転自在に支持されている。第２出力部材３２の軸部３２ａの外周面と第２ハウジング部材６ｂの内周面との間には、ハウジング６内に充填されたグリース又は油の漏れだしを防止するためのシール部材２２が設けられる。

【0029】

第１出力部材３１の円盤部３１ｂ及び第２出力部材３２の円盤部３２ｂには、それぞれボール４を保持する複数のポケット１７が形成される。すなわち、本実施形態では、ポケット１７を有する一対の第３部材が出力部材３１，３２として出力回転部３に設けられる。ポケット１７は、図４に示すように、両出力部材３１，３２の回転中心Ｘを中心に径方向に放射状に延びる長穴で形成されている。ポケット１７は、同一円周上で周方向等間隔に形成される。本実施形態では、両出力部材３１，３２に設けられたポケット１７が、軸方向と直交する面内で同じ位置に設けられ、各ポケット１７にボール４が１個ずつ配置されている。各出力部材３１，３２に形成されるポケット１７の個数（すなわち、各出力部材３１，３２と入力部材１０との間に配されるボール４の個数）は、軌道中心線Ｌ２の波状曲線の山部又は谷部の個数（１０個）より１個多い１１個である。

【0030】

図５に示すように、ボール４は、各ポケット１７内で、基準ピッチ円Ｃを中心として半径方向に所定量ｍの範囲で移動することができる。本実施形態では、各ポケット１７の周壁に、周方向に対向する一対の平行な平坦面１７ａが設けられ、この平坦面１７ａの周方向間隔が、ボール４の外径と略同等（僅かに大径）とされる。これにより、各ボール４が、各ポケット１７により、半径方向移動可能な状態で所定の周方向位置に保持される。

【0031】

図６に示すように、入力部材１０と両出力部材３１，３２とは共通の回転中心Ｘを有し、この回転中心Ｘ上に両固定部材５の軸心が配置されている。入力部材１０の中心軸Ｏ１（すなわち、第１の転動体係合溝１３の軌道中心線Ｌ１の曲率中心）は、回転中心Ｘに対して偏心量ａだけ偏心している。各出力部材３１，３２のポケット１７内に配置されたボール４が、ポケット１７から軸方向両側に突出した状態となり、この突出部分が入力部材１０の第１の転動体係合溝１３及び固定部材５の第２の転動体係合溝１６に係合する（図１参照）。尚、図６では、概念的構成を示す図４と異なり、ポケット１７を、各出力部材３１，３２の外周面に開口していない長穴としている。

【0032】

本実施形態の減速装置１では、第２の転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の山部の個数が１０個（谷部の個数も同様に１０個）で、ボール４の個数が１１個であるので、次式により求められる減速比ｉは１／１１となる。
減速比ｉ＝（ボール個数－山部の個数）／ボールの個数
なお、山部の個数はボールの個数±１とされ、減速比ｉがマイナスの値となる場合は、入力回転部２の回転方向に対して出力回転部３の回転方向が逆であることを意味する。

【0033】

第２の転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２の形状は、入力回転部２から出力回転部３に減速された回転運動が同期回転で伝達されるように設定される。具体的に、減速装置１の減速比をｉとしたとき、入力軸７の回転角θにおいて、出力回転部３が回転角ｉθの状態で、第１の転動体係合溝１３に係合したボール４が第２の転動体係合溝１６に係合してトルクを伝達するように、第２の転動体係合溝１６の形状が設定される。詳しくは、入力回転部２及び出力回転部３の回転中心Ｘと第２の転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２との距離Ｒが下記の式（１）を満たすように、第２の転動体係合溝１６の形状が設定される。
Ｒ＝ａ・ｃｏｓ（ψ／ｉ）＋√｛ｒ²－（ａ・ｓｉｎ（ψ／ｉ））²｝・・・（１）
但し、
Ｒ：回転中心Ｘと第２の転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２との距離
ａ：回転中心Ｘに対する第１の転動体係合溝１３の軌道中心線Ｌ１の中心Ｏ１の偏心量
ｉ：減速比
ψ：出力回転部３の回転角
ｒ：第１の転動体係合溝１３の軌道中心線Ｌ１の半径

【0034】

入力部材１０、両出力部材３１，３２、及び両固定部材５のうち、少なくともボール４と接触する第１の転動体係合溝１３の側壁、第２の転動体係合溝１６の側壁、及びポケット１７の周壁は、ボール４との表面硬度差による摩耗を低減するために、ボール４の表面と同程度の表面硬度を付与することが好ましい。例えば、第１の転動体係合溝１３の側壁、第２の転動体係合溝１６の側壁、及びポケット１７の周壁の表面硬度を、ＨＲＣ５０～６０の範囲内とすることが好ましい。具体的には、入力部材１０、出力部材３１，３２、及び固定部材５を、Ｓ４５ＣやＳ５０Ｃなどの機械構造用炭素鋼や、ＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０などの機械構造用合金鋼を用いて形成し、これに全体熱処理又は浸炭熱処理を行うことで、上記の表面硬度を得ることができる。あるいは、上記の各部材を、ＳＵＪ２などの軸受鋼を用いて形成し、これに全体熱処理又は高周波熱処理を行うことでも、上記の表面硬度を得ることができる。

【0035】

次に、本実施形態の減速装置１の動作を要約して説明する。図１に示す入力回転部２の入力軸７を回転させると、入力部材１０が、回転中心Ｘを中心に振れ回り半径ａで公転運動を行う。その際、入力部材１０は、入力軸７に設けられた偏心カム部８に対して回転自在であるので、自転運動をほとんど行わない。これにより、第１の転動体係合溝１３とボール４との間の相対的な摩擦量が低減され、回転トルクの伝達効率が高められる。

【0036】

入力部材１０が公転運動を行うと、円形の第１の転動体係合溝１３に係合する各ボール４が、固定部材５に形成された第２の転動体係合溝１６に沿って移動する。詳しくは、入力部材１０の中心線Ｏ１が図４に示す位置から矢印方向に公転すると、図７に示すように、入力部材１０に形成された第１の転動体係合溝１３がボール４に係合して、各ボール４に略上向きの接触力Ｆ１が作用する。このボール４が、第２の転動体係合溝１６と係合することで、第２の転動体係合溝１６にボール４との接触力Ｆ２’が作用すると同時に、ボール４に、第２の転動体係合溝１６との接触による接触力Ｆ２が作用する。この接触力Ｆ２の周方向成分Ｆ２ａにより、ボール４が第２の転動体係合溝１６に沿って周方向に移動する。このボール４が、出力回転部３のポケット１７と周方向に係合し、これにより生じる接触力Ｆ３’が、出力回転部３を入力軸７と同方向に回転させる力として作用する（図４参照）。

【0037】

出力回転部３を回転させる力（すなわち、ボール４から各出力部材３１，３２のポケット１７に作用する接触力Ｆ３’≒ボール４が第２の転動体係合溝１６から受ける接触力Ｆ２の周方向成分Ｆ２ａ）は、ボール４と波形の第２の転動体係合溝１６との接触状態によって変化するため、各々のボール４の位置によって大きさが異なる（図４参照）。ボール４は、入力回転部２及び出力回転部３の回転中心Ｘを中心として配置されているため、出力回転部３を回転させる力は、回転中心Ｘを中心に分布される。具体的に、波形の第２の転動体係合溝１６のうち、山部の頂部と谷部の頂部との中央付近（回転中心Ｘを中心としたピッチ円に対する傾斜角度が大きい部位）に接触する図中上下両端のボール４は、出力回転部３を回転させる力が大きく、波形の第２の転動体係合溝１６の山部の頂部又は谷部の頂部付近（回転中心Ｘを中心としたピッチ円に対する傾斜角度が小さい部位）に接触する図中左右両端のボール４は、出力回転部３を回転させる力が小さい。

【0038】

上記の減速装置１では、入力部材１０を中心として、一対の固定部材５、一対の出力部材３１，３２、及び複数のボール４をそれぞれ軸方向対称に配置している。これにより、図８に示すように、入力部材１０は、軸方向両側に設けられたボール４から接触力Ｆ１’を受け、この接触力Ｆ１’のアキシャル成分Ｆ１ａ’が相殺される。これにより、入力部材１０を支持する軸受９や、入力軸７を支持する軸受１１（図１参照）にアキシャル方向の負荷が伝達されないため、軸受９，１１を小型化し、ひいては減速装置１を小型化することができる。また、軸受９，１１に加わる荷重の方向が限定されることで、軸受内部におけるトルク損失が低減され、減速装置１のトルク伝達効率が高められる。

【0039】

また、上記の減速装置１では、ボール４と第２の転動体係合溝１６との接触力Ｆ２’が、ハウジング６に固定された固定部材５で支持されるため、この接触力Ｆ２’を支持する大型の軸受が不要となる。また、ボール４が、半径方向に往復動しながらポケット１７と回転方向で係合することで、ボール４から出力回転部３に回転方向の接触力Ｆ３’のみが加わる。このように、接触力Ｆ３’の方向が回転方向に限定されることで、出力回転部３を支持する軸受１４，１５を小型化して減速装置１の小型化が図られると共に、軸受内部におけるトルク損失が低減され、減速装置１のトルク伝達効率が高められる。

【0040】

上記のように、トルク伝達時には、各出力部材３１，３２の円盤部３１ｂ，３２ｂのうち、ポケット１７間に設けられた柱部に、ボール４との接触による周方向の接触力Ｆ３’が加わる。従って、円盤部３１ｂ，３２ｂのポケット１７間に設けられた柱部が、ボール４から受ける接触力Ｆ３’により損傷することが懸念される。特に、減速比を大きくするためにポケット１７の数（すなわちボール４の数）を多くすると、ポケット１７間の柱部の周方向幅が細くなるため、ボール４との接触力Ｆ３’により柱部が損傷する懸念が高まる。

【0041】

この点に関し、本実施形態では、図４に示すように、回転中心Ｘよりも上側のボール４だけでなく、回転中心Ｘよりも下側のボール４にもポケット１７との接触力Ｆ３’が作用し、トルク伝達に寄与する。このため、例えば回転中心Ｘよりも上側のボール４だけでトルク伝達を行う場合と比べて、各ボール４から円盤部３１ｂ，３２ｂに加わる接触力Ｆ３’が分散されるため、円盤部３１ｂ，３２ｂの各柱部に加わる荷重が軽減される。特に、本実施形態では、入力部材１０の両側に出力部材３１，３２を設けることで、ボール４と出力部材３１，３２との接触点が増えるため、各接触点における荷重をさらに軽減できる。さらに、本実施形態では、上述のように、円盤部３１ｂ，３２ｂの材料選択や熱処理により、ポケット１７の周壁の表面硬度をＨＲＣ５０以上まで高めている。以上により、各出力部材３１，３２のポケット１７間の柱部の耐久性が高められ、あるいは、柱部の耐久性を維持しながら負荷容量を高めることができる。

【0042】

こうして、入力回転部２の入力軸７に入力された回転が、ボール４を介して出力回転部３に伝達される。その際、入力回転部２及び出力回転部３の回転中心Ｘと第２の転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２との距離Ｒが上記の式（１）を満たすように、第２の転動体係合溝１６の軌道中心線Ｌ２が設計されていることで、出力回転部３は入力軸７に対して減速された回転数で常に同期して回転する。

【0043】

次に、以上に述べた減速装置１における特徴的構成を説明する。

【0044】

この減速装置１では、図６に示すように、軸方向一方側の出力部材３１に、軸方向他方側の出力部材３２に向けて軸方向に突出する突出部３１ｃが設けられている。また、軸方向他方側の出力部材１２に、軸方向一方側の出力部材３１に向けて軸方向に突出する突出部３２ｃが設けられている。突出部３１ｃ，３２ｃは、円盤部３１ｂ、３２ｂの外周縁部に形成され、その内周面および外周面は円筒面状に形成されている。突出部３１ｃ、３２ｃは、円周方向で１８０°よりも僅かに狭い範囲に形成される。図９に示すように、出力部材３１，３２は、突出部３１ｃ、３２ｃの位置が円周方向で重ならないような位相で配置される。軸方向一方側の出力部材３１の突出部３１ｃの円周方向の両端面３１ｃ１は、軸方向他方側の出力部材３２の突出部３２ｃの円周方向の両端面３２ｃ１と円周方向で対向し、両端面３１ｃ１，３２ｃ１間に円周方向の隙間Ｐ，Ｑが形成される。この隙間Ｐ，Ｑは、円周方向で１８０°離れた位置に形成される。

【0045】

円周方向で対向する端面３１ｃ１，３２ｃ１間の二つの隙間Ｐ，Ｑのうち、何れか一方の隙間Ｐに圧縮状態の弾性部材３５が配置される。一対の出力部材３１，３２の間でのトルク伝達は弾性部材３５を介して行われる。弾性部材３５の材質や形態は、必要な弾性力が得られ、かつ前記トルク伝達が可能となる程度の強度を有する限り任意に選択することができる。弾性部材３５は、金属材料や樹脂材料で形成することができ、例えば金属製のばねや中実に形成された樹脂組成物等が弾性部材３５として使用可能である。

【0046】

出力部材３１，３２は、既に述べたように、軸受１１で入力回転部２に対して回転自在に支持され、軸受１４，１５で固定部材５に対して回転自在に支持されている。従って、図９の例では、弾性部材３５の弾性力を受けた出力部材３１，３２は、図中の上側の隙間Ｐの間隔が拡大し、下側の隙間Ｑが縮小する方向に回転する。これに伴い、図１０（ａ）および図１１（ａ）に示すように、軸方向一方側の出力部材３１が図中の反時計回りの方向Ｚ１に回転し、軸方向他方側の出力部材３２が図中の時計回りの方向Ｚ２に回転する。

【0047】

その結果、図１０（ｂ）に示すように、軸方向一方側の出力部材３１のポケット１７に収容されたボール４は、ポケット１７の円周方向両側の平坦面１７ａのうち、時計回り方向に位置する平坦面１７ａ１に押し付けられる。また、図１１（ｂ）に示すように、軸方向他方側の出力部材３２のポケット１７に収容されたボール４は、ポケット１７の円周方向両側の平坦面１７ａのうち、反時計回り方向に位置する平坦面１７ａ２に押し付けられる。

【0048】

これにより、ポケット１７をボール４の径よりも大きい幅で形成していても、出力部材３１，３２とボール４間のガタを正逆両回転方向でなくすことができる。そのため、その後、入力回転部２を正逆方向に回転させる際のバックラッシを低減することができ、その回転開始直後からタイムラグなく出力部材３１，３２を同方向に回転させることができる。そのため、減速装置１の応答性を高めることができ、本実施形態の減速装置１を例えばロボットアームの関節部に使用する場合にも良好な応答特性を得ることが可能となる。また、ポケット１７をボール４の径よりも大きい幅で形成しても応答性に問題を生じないため、ポケット７の加工精度を極端に高精度化する必要がない。従って、出力部材の製造コストの低廉化を図ることができる。ポケット１７をボール４の径よりも大きい幅で形成することで、加工精度のばらつきによりポケットとボールの間が負隙間となる事態を防止することができる。

【0049】

ボール４がポケット１７の平坦面１７ａ１，１７ａ２に常時押し付けられるように、弾性部材３５の弾性力は、最大トルクの伝達中に二つの出力部材３１，３２間に作用する回転方向の力よりも大きく設定するのが好ましい。言い換えれば、弾性部材３５の弾性力は、最大トルクを伝達する際に、一対の第３部材３１，３２の一方に対する他方の円周方向位置が変化しない大きさに設定するのが好ましい。

【0050】

なお、以上の説明では、弾性部材３５を圧縮させた状態で隙間Ｐに配置する場合を例示したが、弾性部材３５を伸長させた状態で隙間Ｐに配置しても、上記と同様の効果を得ることができる。

【0051】

本発明の実施形態は上記に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。

【0052】

上記の実施形態では、円形の第１の転動体係合溝１３が全周で連続している場合を示したが、これに限らず、第１の転動体係合溝１３を、例えば、円形の軌道中心線Ｌ１に沿って形成された複数（例えば転動体と同数）の円弧状の溝で構成してもよい。

【0053】

また、上記の実施形態では、入力部材１０を入力軸７に対して回転自在としたが、入力部材１０と入力軸７とを一体に回転する構成としてもよい。また、上記の実施形態では、入力軸７と偏心カム部８とを一体形成した構成を例示したが、これに限らず、入力軸７と偏心カム部８とを別体に形成し、入力軸７の外周面に偏心カム部８を固定してもよい。

【0054】

また、上記の実施形態では、第１出力部材３１の軸部３１ａ、円盤部３１ｂ、突出部３１ｃや、第２出力部材３２の軸部３２ａ、円盤部３２ｂ、突出部３２ｃをそれぞれ一体形成しているが、これらの部材を別体に形成してもよい。また、第１出力部材３１と第２出力部材３２とを同一材料で同一形状に形成すれば、これらの製作コストを低減できる。

【0055】

また、上記実施形態では、減速比ｉの大きさが１／１１の減速装置１に本発明を適用した場合を例示したが、これに限らず、本発明は、例えば１／５～１／５０の範囲内の任意の大きさの減速比を有する減速装置に好適に適用することができる。この場合は、減速比ｉに応じて、転動体係合溝の軌道中心線の波状曲線の山部／谷部の数や、固定部材のポケットおよびボールの数を適宜設定すればよい。

【0056】

また、上記の実施形態では、第１の転動体係合溝１３を有する第１部材を入力部材１０、第２の転動体係合溝１６を有する第２部材を固定部材５、ポケット１７を有する第３部材を出力部材３１，３２とした場合を示したが、これに限らず、使用者の要求仕様や使用環境等によって、第１部材、第２部材、及び第３部材を、入力回転部、固定部材、及び出力回転部のそれぞれに適宜割り当てることで、動力伝達形態を任意に変更することができる。

【符号の説明】

【0057】

１ 減速装置（動力伝達装置）
２ 入力回転部
３ 出力回転部
４ ボール
５ 固定部材（第２部材）
６ ハウジング
７ 入力軸
８ 偏心カム部
１０ 入力部材（第１部材）
１３ 第１の転動体係合溝
１６ 第２の転動体係合溝
１７ ポケット
３１，３２ 出力部材（第３部材）
３５ 弾性部材
Ｆ１，Ｆ１’ ボールと第１の転動体係合溝との接触力
Ｆ２，Ｆ２’ ボールと第２の転動体係合溝との接触力
Ｆ３，Ｆ３’ ボールとポケットとの接触力
Ｌ１ 第１の転動体係合溝の軌道中心線
Ｌ２ 第２の転動体係合溝の軌道中心線
Ｏ１ 第１の転動体係合溝の軌道中心線の曲率中心（入力部材の中心線）
Ｘ 入力回転部及び出力回転部の回転中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】