特許 7020741 増速機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-07

(45)【発行日】2022-02-16

(54)【発明の名称】増速機構

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/32 20060101AFI20220208BHJP

   F16H 25/06 20060101ALI20220208BHJP

【ＦＩ】

F16H1/32 C

F16H25/06 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021196240

(22)【出願日】2021-12-02

【審査請求日】2021-12-09

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】521021306

【氏名又は名称】高橋エネルギー変換学研究所株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100209129

【弁理士】

【氏名又は名称】山城 正機

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 良貴

【審査官】長清 吉範

(56)【参考文献】

【文献】特許第６９８２３５３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２２１９３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６０－１７９５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０３５９５１０３（ＵＳ，Ａ）

【文献】英国特許出願公開第０２１１７４７４（ＧＢ，Ａ）

【文献】仏国特許出願公開第０３０３４４８４（ＦＲ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ １／３２

Ｆ１６Ｈ ２５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転自在に支承される入力軸に連結された略円筒形状の入力軸部材と、
前記入力軸部材の回転に伴い歳差運動を行う部材であって、入力軸の軸心に対して傾動可能に保持する傾斜保持手段を有する歳差部材と、
前記歳差部材の周面に配設された転動部材と、
出力軸に連結されるとともに周面に所定の周期を有し前記転動部材が係合する波状溝が形成された出力軸部材とを備え、
出力軸部材側から動力が伝達される、
ことを特徴とする増速機構。

【請求項2】

前記傾斜保持手段として、入力軸の軸心に対して所定の角度傾斜して配設された傾斜軸受を用い、
前記入力軸部材と前記歳差部材とを前記傾斜軸受を用いて接続した、
請求項１に記載の増速機構。

【請求項3】

前記歳差部材は、軸心周りの回転を抑止する回転抑止手段を備えた、
請求項１又は２に記載の増速機構。

【請求項4】

前記入力軸部材及び前記出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、
前記回転抑止手段として、前記歳差部材の端面に円周方向に配設された歯車部、及び、前記固定部材に備えられ前記歯車部と係合可能な歯車を用いる、
請求項３に記載の増速機構。

【請求項5】

前記入力軸部材及び前記出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、
前記回転抑止手段として、前記歳差部材の端面に円周方向に複数配設された球状溝部、及び、前記固定部材に備えられ前記球状溝部と係合可能な球状体を用いる、
請求項３に記載の増速機構。

【請求項6】

前記入力軸部材及び前記出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、
前記回転抑止手段として、前記歳差部材の端面に円周方向に複数配設された矩形溝部、及び、前記固定部材に備えられ前記矩形溝部と係合可能な軸付矩形板を用いる、
請求項３に記載の増速機構。

【請求項7】

前記入力軸部材及び前記出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、
前記回転抑止手段として、前記固定部材の周面に複数設けられた半球状の第一軸方向玉溝、前記歳差部材の周面に円周方向に複数配設された半球状の第二軸方向玉溝、円形貫通孔が穿設されたリング状の保持器、及び、前記第一軸方向玉溝、前記円形貫通孔及び前記第二軸方向玉溝に係合可能な球状部材を用いる、
請求項３に記載の増速機構。

【請求項8】

前記入力軸部材及び前記出力軸部材を回転可能に支承するとともに、内筒と外筒を有する二重円筒によって構成される固定部材をさらに備え、
前記歳差部材が内筒と外筒を有する二重円筒部材によって構成されるとともに前記固定部材の内筒と外筒の間に配設され、
前記回転抑止手段として、前記歳差部材の内筒の内側から半径方向に突出するよう設けられる円筒状の突起部、前記固定部材の内筒の外側から半径方向に突出するよう設けられる円筒状の突起部、前記歳差部材の内筒と固定部材の内筒との間に配設され十字の位置に突起部が挿入される円形孔が穿設されたリング部材を用いる、
請求項３に記載の増速機構。

【請求項9】

前記歳差部材は、中心位置を保持する中心位置保持手段を備えた、
請求項１ないし８に記載の増速機構。

【請求項10】

前記入力軸部材及び前記出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、
前記中心位置保持手段として、前記固定部材と前記入力軸部材との間に予圧が印可された状態で配設される軸受を用いる、
請求項９に記載の増速機構。

【請求項11】

前記入力軸部材及び前記出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、
前記中心位置保持手段として、前記固定部材と前記入力軸部材との間に配設される球面軸受を用いる、
請求項９に記載の増速機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの回転を負荷に伝達する減速機構や増速機構として使用される動力伝達機構に関し、特に、バックラッシュを抑制しつつ良好なバックドライバビリティを実現するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

高速で回転するモータのモータ軸から出力される低トルク高回転のエネルギーを入力とし、回転数を下げつつ高トルクのエネルギーに変換して出力するための装置として、種々の減速機構が開発されている。

【0003】

なかでも異なる歯数の歯車を組み合わせて製造された歯車式の減速機構は、動力の伝達機構として単純な構造を有しており、製造が容易なことから、古くから使用されている。

【0004】

ところで、歯車を組み合わせて製造した動力伝達機構は、組み合わされる歯車同士の歯と歯の間に多少の遊びを設けて作られるため、入力軸と出力軸との間の動力伝達においても遊びが発生する。この遊びはバックラッシュと呼ばれ、騒音や位置決め精度の低下の原因となることから、ゼロとすることが理想とされる。

【0005】

減速機構におけるバックラッシュを低減するための技術として、歯車を使用する代わりに転動体を使用したものが開発されている。転動体を使用した減速機構は、回転部材と転動体との間の摩擦力によって動力を伝達するものであり、歯車を用いた機構のように遊びを設ける必要がないことから、バックラッシュを低減することができる。

【0006】

転動体を使用してバックラッシュを低減する減速機構に関する技術としては、特許文献１や特許文献２に記載された技術が挙げられる（特許文献１、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】再公表特許第２００４／０３８２５６号

【文献】特開昭６０－１７９５６３号公報

【0008】

特許文献１に開示された発明によると、入力軸に連結され軸体の外周面に周方向に第１の繰り返し数を有する第１の溝が形成された第１の外ローラと、出力軸に連結され軸体の外周面に第２の繰り返し数を有する第２の溝が形成された第２の外ローラと、内径面に周方向に間隔をおいて軸方向に延びる複数の溝を有する円筒状の内ローラとを備え、内ローラのそれぞれの溝には、第１の溝に位置する複数のボールと第２の溝に位置する複数のボールとを備えたリテーナが軸方向に摺動可能に設けられた減速機構を用いている。

【0009】

特許文献１に開示された構造によると、モータ出力の伝達に伴う入力軸の回転に従って、第１の外ローラが回転駆動される。第１の外ローラの回転に伴い、第１の溝上の各点が第１の繰り返し数に同期した軸方向の往復運動を行うため、第１の溝上に位置する複数のボールも軸方向の往復運動を行う。第１の溝上に位置するボールが軸方向の往復運動をするため、リテーナも往復運動を行い、さらに、第２の溝上に位置する複数のボールも往復運動を行う。そして、第２の溝上に位置する複数のボールの往復運動に伴い、第２の繰り返し数を有する第２の溝が形成された第２の外ローラが回転し、バックラッシュなしで出力軸に動力を伝達することができる。このような機構によって、第１の繰り返し数が第２の繰り返し数に変換されることとなり、第１の繰り返し数と第２の繰り返し数の比に対応する減速比を有する減速機構を構成することとなる。

【0010】

また、特許文献２に開示された発明においては、軸方向に摺動するリテーナではなく、周方向に回転自在に設けられたガイド筒を用いている。そして、入力軸に連結された内筒の外周面を覆うようにガイド筒が、ガイド筒の外周面を覆うように、出力軸に連結された外筒が配置される。内筒の外周面には一周回転すると一周する傾斜溝が、外筒の内周面には複数周期のサイン波溝が、ガイド筒には軸方向に穿設された狭長溝が複数設けられる。そして、それぞれの狭長溝に転動自在に挿入された球の露出面の一方が内筒の傾斜溝に係合するとともに、他方が外筒のサイン波溝に係合する。

【0011】

特許文献２に開示された構造によると、モータ出力の伝達に伴う入力軸の回転に従って、内筒が回転駆動される。内筒の回転に伴い、傾斜溝上の各点が傾斜溝の周期に同期した軸方向の往復運動を行うため、傾斜溝に一方の面が係合する複数の球が、狭長溝に沿って軸方向の往復運動を行う。このような球の軸方向の往復運動に伴い、球の他方の面に係合するサイン波溝を介して外筒を回転駆動して、バックラッシュなしで出力軸に動力を伝達することができる。このような機構によって、傾斜溝の周期がサイン波溝の周期に変換されることとなり、傾斜溝の波数とサイン波溝の波数の比に対応する減速比を有する減速機構を構成することとなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

ところで、入力軸の回転数を十分に低い回転数の出力に変換する、いわゆる減速比の大きな減速機構の開発が望まれている。大減速比の減速機構は、例えばヒトと協働して作業を行う協働ロボットのアクチュエータに使用される。

【0013】

協働ロボットのアクチュエータに減速機構が使用された場合、アクチュエータを構成する複数の関節それぞれに高回転数の小型モータが配設され、各モータの出力をそれぞれ減速機構の入力軸に入力し、例えば１／１００などの低回転数にまで減速することで、精度の高い位置決め機構を構成することができる。

【0014】

また、協働ロボットのように、ヒトの近くで駆動される機構の場合、万が一、ヒトとの接触が起きたときに、容易に押し戻すことができることが望ましい。

【0015】

しかしながら、大減速比の減速機構を用いた場合、ヒトの力で逆方向に押し戻そうとしたとしても、減速機構がロックしてしまい押し戻すことができない。つまり、減速機を逆方向に駆動させようとしても、減速比が大きいことに起因して、動かすことができなくなってしまう。または、非常に大きな力を加えなければ押し戻すことができない。

【0016】

このように減速機構を容易に押し戻す（逆駆動させる）ことができる性能をバックドライバビリティと呼ぶが、前述のバックラッシュを低減するほど、つまり、動力伝達機構に遊びがないほど、初動のために乗り越えるべき摩擦力が大きくなるため、バックドライバビリティは低下する傾向にある。

【0017】

ここで、引用文献２に開示された技術について検討すると、入力軸に連結された内筒からの周方向の動力を狭長溝上における軸方向の動力に変換する機能と、狭長溝上における半径方向の動力をさらに被駆動部材への周方向の動力に変換する機能という、二方向への力が配分される二段階の動力の伝達を、周方向にのみ回転するガイド筒のみに担わせている。

【0018】

また、引用文献１に開示された技術について検討すると、入力軸に連結された第１の外ローラからの周方向の動力を内ローラの溝上における軸方向の動力に変換する機能と、内ローラの溝上における軸方向の動力をさらに第２の外ローラへの周方向の動力に変換する機能という、二方向への力が配分される二段階の動力の伝達を、軸方向にのみ摺動するリテーナのみに担わせている。

【0019】

このように、二方向への力が配分される二段階の動力の伝達を、一方向にのみ駆動することが可能な部材を介して行う場合、入力軸側からの動力はスムーズに伝達することはできるものの、逆駆動させようとした場合、つまり、出力軸と連結された部材側から動力を加えた場合、スムーズに動くことができず、バックドライブすることができない。

【0020】

特に、大減速比を実現するために、出力軸側の波状の溝を周期の短い細かな形状に形成した場合、二方向への動力をうまく伝達することができず、バックドライブすることが極めて困難になる。

【0021】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、バックラッシュを低減することができるとともに、大減速比であってもバックドライバビリティを確保することが可能であるという、相反する機能を有する動力伝達機構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】

【0022】

本発明の発明者らは、鋭意創作の結果、部材の中心と入出力軸の軸心との交点を中心とした首振り運動である歳差運動、いわゆる味噌摺り運動を行う部材を使用することで上記課題を解決可能であることを見出し、本発明に至った。

【0023】

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

【0024】

第１の特徴に係る増速機構は、回転自在に支承される入力軸に連結された略円筒形状の入力軸部材と、入力軸部材の回転に伴い歳差運動を行う部材であって、入力軸の軸心に対して傾動可能に保持する傾斜保持手段を有する歳差部材と、歳差部材の周面に配設された転動部材と、出力軸に連結されるとともに周面に所定の周期を有し転動部材が係合する波状溝が形成された出力軸部材とを備え、出力軸部材側から動力が伝達される。

【0025】

第１の特徴に係る発明によれば、歳差部材は入力軸の軸心に対して傾動可能に保持する傾斜保持手段を有しているため、入力軸の回転に伴い歳差部材の中心と入力軸の軸心との交点を中心とした首振り運動である歳差運動を行う。そして、歳差部材は周面に転動体を備えているため、転動部材は歳差部材の首振り運動に伴い軸方向の振動を行う。転動部材は所定の周期を有する出力軸部材の波状溝に係合するため、転動部材の軸方向の振動によって波状溝が押され、出力軸部材を回転駆動せしめる。

【0026】

ここで、出力軸側から駆動された場合、出力軸部材の回転に伴い、波状溝に係合している転動部材が軸方向に揺動されるが、転動部材が配設されている歳差部材は、歳差部材の中心と入力軸の軸心との交点を中心とした首振り運動である歳差運動を行うことができるため、入出力軸方向や周方向などの一方向だけでなく、入出力軸とそれに垂直な軸の軸周りのベクトルを受けて歳差運動することができる。そのため、出力軸側から駆動された場合でもロックすることなく逆駆動することができる。

【0027】

第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、傾斜保持手段として、入力軸の軸心に対して所定の角度傾斜して配設された傾斜軸受を用い、入力軸部材と歳差部材とを傾斜軸受を用いて接続する。

【0028】

第２の特徴に係る発明によると、傾斜保持手段として入力軸の軸心に対して所定の角度傾斜して配設された傾斜軸受を用い、入力軸部材と歳差部材とを傾斜軸受を用いて接続するため、入力軸一回転あたり一周期分の軸方向振動が得られ、その結果、入力軸一回転あたり一周期の歳差運動が得られ、大減速比でありながらバックラッシュがなくバックドライブ可能な動力伝達機構を提供することができる。

【0029】

第３の特徴に係る発明は、第１又は第２の特徴に係る発明であって、歳差部材は、軸心周りの回転を抑止する回転抑止手段を備える。

【0030】

第３の特徴に係る発明によると、歳差部材が回転抑止手段を備えることによって、歳差部材の中心と入力軸の軸心との交点を中心とした首振り運動である歳差運動を確実に取り出すことができる。

【0031】

第４の特徴に係る発明は、第３の特徴に係る発明であって、入力軸部材及び出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、回転抑止手段として、歳差部材の端面に円周方向に配設された歯車部、及び、固定部材に備えられ歯車部と係合可能な歯車を用いる。

【0032】

第４の特徴に係る発明によると、回転抑止手段として、歳差部材の端面に円周方向に配設された歯車部、及び、固定部材に備えられ歯車部と係合可能な歯車を用いるので、固定部材と歳差部材との間において近接した部位における歯車の噛み合いを利用して、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0033】

第５の特徴に係る発明は、第３の特徴に係る発明であって、入力軸部材及び出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、回転抑止手段として、歳差部材の端面に円周方向に複数配設された球状溝部、及び、固定部材に備えられ球状溝部と係合可能な球状体を用いる。

【0034】

第５の特徴に係る発明によると、回転抑止手段として、歳差部材の端面に円周方向に複数配設された球状溝部、及び、固定部材に備えられ球状溝部と係合可能な球状体を用いるので、固定部材と歳差部材との間において近接した部位における溝と部材の係合を利用して、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0035】

第６の特徴に係る発明は、第３の特徴に係る発明であって、入力軸部材及び出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、回転抑止手段として、歳差部材の端面に円周方向に複数配設された矩形溝部、及び、固定部材に備えられた矩形溝部と係合可能な軸付矩形板を用いる。

【0036】

第６の特徴に係る発明によると、回転抑止手段として、歳差部材の端面に円周方向に複数配設された矩形溝部、及び、固定部材に備えられた矩形溝部と係合可能な軸付矩形板を用いるので、固定部材と歳差部材との間において近接した部位における溝と軸付矩形板の係合を利用して、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0037】

第７の特徴に係る発明は、第３の特徴に係る発明であって、入力軸部材及び出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、回転抑止手段として、固定部材の周面に複数設けられた半球状の第一軸方向玉溝、歳差部材の周面に円周方向に複数配設された半球状の第二軸方向玉溝、円形貫通孔が穿設されたリング状の保持器、及び、第一軸方向玉溝、円形貫通孔及び第二軸方向玉溝に係合可能な球状部材を用いる。

【0038】

第７の特徴に係る発明によると、回転抑止手段として、固定部材の周面に複数設けられた半球状の第一軸方向玉溝、歳差部材の周面に円周方向に複数配設された半球状の第二軸方向玉溝、円形貫通孔が穿設されたリング状の保持器、及び、第一軸方向玉溝、円形貫通孔及び第二軸方向玉溝に係合可能な球状部材を用いるので、保持器及び球状部材が等速自在継手として機能することで、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0039】

第８の特徴に係る発明は、第３の特徴に係る発明であって、入力軸部材及び出力軸部材を回転可能に支承するとともに、内筒と外筒を有する二重円筒によって構成される固定部材をさらに備え、歳差部材が内筒と外筒を有する二重円筒部材によって構成されるとともに固定部材の内筒と外筒の間に配設され、回転抑止手段として、歳差部材の内筒の内側から半径方向に突出するよう設けられる円筒状の突起部、固定部材の内筒の外側から半径方向に突出するよう設けられる円筒状の突起部、歳差部材の内筒と固定部材の内筒との間に配設され十字の位置に突起部が挿入される円形孔が穿設されたリング部材を用いる。

【0040】

第８の特徴に係る発明によると、回転抑止手段として、歳差部材の内筒の内側から半径方向に突出するよう設けられる円筒状の突起部、固定部材の内筒の外側から半径方向に突出するよう設けられる円筒状の突起部、歳差部材の内筒と固定部材の内筒との間に配設され十字の位置に突起部が挿入される円形孔が穿設されたリング部材を用いるので、リング部材と突起部が十字型自在継手として機能することで、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0041】

第９の特徴に係る発明は、第１から第８のいずれかの特徴に係る発明であって、歳差部材は、中心位置を保持する中心位置保持手段を備える。

【0042】

第９の特徴に係る発明によると、歳差部材が中心位置を保持する中心位置保持手段を備えることで、歳差部材の中心と入力軸の軸心との交点を中心とした首振り運動である歳差運動を確実に取り出すことができる。

【0043】

第１０の特徴に係る発明は、第９の特徴に係る発明であって、入力軸部材及び出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、中心位置保持手段として、固定部材と入力軸部材との間に予圧が印可された状態で配設される軸受を用いる。

【0044】

第１０の特徴に係る発明によると、中心位置保持手段として、固定部材と入力軸部材との間に予圧が印可された状態で配設される軸受を用いるので、首振り運動を行った際にも入力軸部材が軸心に対して傾斜することがなく、歳差部材の中心を保持することができるため、歳差部材の歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【0045】

第１１の特徴に係る発明は、第９の特徴に係る発明であって、入力軸部材及び出力軸部材を回転可能に支承する固定部材をさらに備え、中心位置保持手段として、固定部材と入力軸部材との間に配設される球面軸受を用いる。

【0046】

第１１の特徴に係る発明によると、中心位置保持手段として、固定部材と入力軸部材との間に配設される球面軸受を用いるので、ラジアル方向だけでなくスラスト方向の変位も抑制しつつ、入力軸部材の回転を許容することで、歳差部材の中心を保持することができるため、歳差部材の歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【発明の効果】

【0047】

本発明によれば、バックラッシュを低減することができるとともに、大減速比であってもバックドライバビリティを確保することが可能であるという、相反する機能を有する動力伝達機構を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】図１は、第一実施形態に係る動力伝達機構１００の軸方向前側から見た分解斜視図である。

【図2】図２は、第一実施形態に係る動力伝達機構１００の軸方向後側から見た分解斜視図である。

【図3】図３は、第一実施形態に係る動力伝達機構１００の断面図である。

【図4】図４は、第一実施形態に係る動力伝達機構１００の側面図である。

【図5】図５は、第二実施形態に係る動力伝達機構２００の軸方向前側から見た分解斜視図である。

【図6】図６は、第二実施形態に係る動力伝達機構２００の軸方向後側から見た分解斜視図である。

【図7】図７は、第二実施形態に係る動力伝達機構２００の断面図である。

【図8】図８は、第二実施形態に係る動力伝達機構２００の側面図である。

【図9】図９は、第三実施形態に係る動力伝達機構３００の軸方向前側から見た分解斜視図である。

【図10】図１０は、第三実施形態に係る動力伝達機構３００の断面図である。

【図11】図１１は、第三実施形態に係る動力伝達機構３００における固定部材３１０の側面図である。

【図12】図１２は、第三実施形態に係る動力伝達機構３００における固定部材３１０及び軸付矩形板３１１の詳細を示した図であり、図１２（ａ）は、固定部材３１０及び軸付矩形板３１１の斜視図を、図１２（ｂ）は、固定部材３１０、軸付矩形板３１１及び蓋３１３の分解斜視図を、図１２（ｃ）は軸付矩形板３１１を半径方向円筒溝３１４に挿入したときの上面図を示す。

【図13】図１３は、第四実施形態に係る動力伝達機構４００の軸方向前側から見た分解斜視図である。

【図14】図１４は、第四実施形態に係る動力伝達機構４００の軸方向後側から見た分解斜視図である。

【図15】図１５は、第四実施形態に係る動力伝達機構４００の断面図である。

【図16】図１６は第四実施形態に係る動力伝達機構４００における固定部材４１０とボールＢの詳細を示す図であり、図１６（ａ）は軸に鉛直な面で切断した断面図を、図１６（ｂ）は軸を含む面で切断した断面図を示す。

【図17】図１７は第四実施形態に係る動力伝達機構４００における歳差部材４４０と保持器４９０の詳細を示す図であり、図１７（ａ）は正面図を、図１７（ｂ）は軸を含む面で切断した断面図を示す。

【図18】図１８は第四実施形態に係る動力伝達機構４００における保持器４９０の詳細を示す図であり、図１８（ａ）は正面図を、図１８（ｂ）は軸を含む面で切断した断面図を示す。

【図19】図１９は、第五実施形態に係る動力伝達機構５００の軸方向前側から見た分解斜視図である。

【図20】図２０は、第五実施形態に係る動力伝達機構５００の軸方向後側から見た分解斜視図である。

【図21】図２１は、第五実施形態に係る動力伝達機構５００の断面図である。

【図22】図２２は、第六実施形態に係る動力伝達機構６００の軸方向前側から見た分解斜視図である。

【図23】図２３は、第六実施形態に係る動力伝達機構６００の軸方向後側から見た分解斜視図である。

【図24】図２４は、第六実施形態に係る動力伝達機構６００の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

【0050】

なお、本発明において、軸方向前側とは、入出力軸の法線方向から見たときに、紙面向かって左側を指し、軸方向後側とは、同方向から見たときに、紙面向かって右側を指すものとする。

【0051】

［第一実施形態に係る動力伝達機構の構成］
図１～図４を用いて、第一実施形態に係る動力伝達機構１００の全体構成を説明する。

【0052】

図１は、第一実施形態に係る動力伝達機構１００の軸方向前側から見た分解斜視図を示したものであり、図２は、第一実施形態に係る動力伝達機構１００の軸方向後側から見た分解斜視図を示したものであり、図３は第一実施形態に係る動力伝達機構１００の断面図を示したものであり、図４は第一実施形態に係る動力伝達機構１００の側面図を示したものである。

【0053】

第一実施形態に係る動力伝達機構１００は、固定部材１１０と、図示しないモータの出力軸に連結されモータの回転動力を入力する入力軸部材１２０と、固定部材１１０に対して入力軸部材１２０を回転可能に支持する入力軸受１３０と、入力軸周りの首振り運動である歳差運動を行う歳差部材１４０と、入力軸部材１２０と歳差部材１４０との相対回転を可能にする傾斜軸受１５０と、入力軸部材１２０からの動力を所定の減速比に減速して出力として取り出す出力軸部材１６０と、出力軸部材１６０を固定部材１１０に対して回転可能に支持する出力軸受１７０と、歳差部材１４０と出力軸部材１６０との間で動力の変換を行う駆動部材１８０によって構成される。

【0054】

固定部材１１０は各部材の回転駆動を支える不動の部材であり、図示しないケーシングなどに固定される。第一実施形態に係る固定部材１１０は、軸方向に対して前後二つの前固定部材１１０ａと後固定部材１１０ｂとに分割され、前部材と後部材の間の空間に後述する歳差部材１４０が配設される。

【0055】

図１及び図２に示すように、前後それぞれの固定部材１１０は内側に孔が形成された略リング状の部材であり、半径方向外側端部には、後述する歳差部材１４０の歯車部１４１と係合する歯車１１１が、前後それぞれの固定部材１１０において向き合うように形成されている。また、後固定部材１１０ｂにおいて歯車１１１が形成される部位の内方には、前固定部材１１０ａと後固定部材１１０ｂを接続するために軸方向に延出する棒状の連結部１１２が周方向に複数配設される。

【0056】

入力軸部材１２０は固定部材１１０の孔の内側に配置され、固定部材１１０に対して軸心を中心に回転可能に支持される略円筒形状の部材であり、前後両端側の外周部には前固定部材１１０ａと後固定部材１１０ｂに対する回転を可能にする入力軸受１３０が設置されている。

【0057】

また、入力軸部材１２０において二つの入力軸受１３０が設置される位置の間の箇所に、軸心に対して所定の角度傾斜した円筒形状を呈する傾斜筒部１２１が形成されている。傾斜筒部１２１自体は円筒形状を呈しているが、軸心に対して所定の角度傾斜するよう形成されており、傾斜筒部１２１に、傾斜軸受１５０が配設される。

【0058】

入力軸受１３０は、入力軸部材１２０の軸方向前後端部側において、固定部材１１０と入力軸部材１２０との間に配置された二つのリング状の転がり軸受であり、内輪が入力軸部材１２０に、外輪が固定部材１１０に固定される。また、入力軸受１３０は、入力軸の法面に対して傾斜して配設される傾斜軸受１５０とは異なり、その転動体が入力軸の軸心に対して鉛直に配設されるよう、つまり入力軸部材１２０が入力軸の軸心周りに対称に回転することができるように配設される。

【0059】

入力軸受１３０は、固定部材１１０と入力軸部材１２０との間に予圧が印可されて配設される。入力軸受１３０に予圧が印可されることで、入力軸部材１２０は固定部材１１０に対して傾斜することなく、入力軸の軸心に回転軸を一致させた状態で回転可能に支持される。このようにすることで、後述する歳差部材１４０が首振り運動を行った際にも入力軸部材１２０が軸心に対して傾斜することがなく、歳差部材１４０の中心を保持することができるため、歳差部材１４０の歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【0060】

歳差部材１４０は、図１や図２に示されるように、内側に孔が形成された略リング状の部材であり、傾斜軸受１５０を介して入力軸部材１２０に対し相対回転可能に支持される。

【0061】

歳差部材１４０の前面及び後面における半径方向外側端部には、前固定部材１１０ａと後固定部材１１０ｂの半径方向外側端部に形成された歯車１１１と対向するように歯車部１４１が形成されている。図４に示すように、歯車部１４１は全ての歯車が常に固定部材１１０の歯車１１１と係合するものではなく、歳差運動に伴い歳差部材１４０が入出力軸に対して傾斜した際に、近接した部位の歯車のみが係合し、離間した部位の歯車は係合しない。なお、歳差部材１４０に形成される歯車部１４１の歯数と、固定部材１１０に形成される歯車１１１の歯数は、同数となるよう構成される。

【0062】

また、歯車部１４１が形成される部位と内側に形成される孔との間には、固定部材１１０の棒状の連結部１１２が貫通するための軸方向の貫通孔１４２が穿設されている。貫通孔１４２は周方向に複数穿設される。

【0063】

それぞれの貫通孔１４２には固定部材１１０の連結部１１２が貫通し、それにより、歳差部材１４０は二つのリング状の固定部材１１０ａ、１１０ｂの間に挟まれるように配設される。このとき、歳差部材１４０の歳差運動を妨げないよう、貫通孔１４２の径は連結部１１２よりも大きく設定される。

【0064】

略リング状の歳差部材１４０の周面には半径方向の挿通孔１４３が適宜の数（第一実施形態においては８つ）周方向に等しい間隔をあけて穿設されており、それぞれの挿通孔１４３には後述する駆動部材１８０が挿入されている。

【0065】

そして、図３に示すように、歳差部材１４０の内周面には傾斜軸受１５０の外輪１５２が固定されており、これにより、歳差部材１４０は傾斜軸受１５０を介して入力軸部材１２０に対し相対回転可能となるとともに、入力軸周りの首振り運動である歳差運動が可能となる。これについては後述する。

【0066】

図３に示すように、本発明における傾斜保持手段として機能する傾斜軸受１５０は、内輪１５１と外輪１５２と複数の第一転動体１５３と図示しない保持器を備えるリング状の転がり軸受によって構成される。内輪１５１は傾斜筒部１２１に固定され、外輪１５２は歳差部材１４０の内周面に固定される。傾斜軸受１５０は、軸心に対して所定の角度傾斜した傾斜筒部１２１に設置されるため、複数の第一転動体１５３が入力軸に鉛直な平面に対して所定の傾斜角をもって傾斜するよう、配設されている。つまり、傾斜軸受１５０は入力軸の軸方向に対して所定の傾斜角で傾斜して配設される。ただし、傾斜軸受１５０は入力軸の軸方向に対して傾斜して配設されるものの、その中心Ｐ１が入力軸上に位置するよう配設される。

【0067】

言い換えると、傾斜軸受１５０が備える複数の第一転動体１５３は、入力軸の周面にそれぞれ位相をずらして配設されており、このような構造から、第一転動体１５３は入力軸部材１２０の回転に伴って入力軸周りに回転しつつ、軸方向に往復運動する。

【0068】

このとき、第一実施形態においては、リング状の転がり軸受である傾斜軸受１５０が入力軸部材１２０の傾斜筒部１２１に配設されているため、傾斜軸受１５０の外輪１５２は、入力軸部材１２０の一回転あたり、軸方向に一振動数分の往復運動をするようになっている。すなわち、入力軸部材１２０が軸心周りに１／２振動数すなわち１８０°回転すると、外輪１５２は軸方向に最大量変位し、入力軸部材１２０がさらに回転を進め３６０°回転すると、外輪１５２は軸方向において元の位置に戻る。また、この第一実施形態において、外輪１５２は、入力軸部材１２０が一回転するごとに軸方向に第一振動数Ｓ１１だけ振動し、この第一振動数Ｓ１１は１である。

【0069】

出力軸部材１６０は、入力軸部材１２０からの動力を所定の減速比に減速して出力として取り出すものであり、図示しない出力軸に連結され入力及び出力軸の軸心方向に延出する略円筒形状の部材によって形成されている。出力軸部材１６０の前後両端側の内周面に出力軸受１７０の外輪が固定されるとともに、内周面に第一振動数Ｓ１１より大きい第二振動数Ｓ１２を有し後述する駆動部材１８０が係合する波状溝ＷＧ１が形成される。

【0070】

波状溝ＷＧ１は図１や図２に示すように、周方向に延在し、かつ、出力軸部材１６０の一回転あたり第二振動数Ｓ１２分だけ軸方向に振動するように刻設された、周期的な形状を有する波状の溝であり、波状溝ＷＧ１に各駆動部材１８０の端部が挿入される。

【0071】

これら、各駆動部材１８０が軸方向に振動する振動数を表す第二振動数Ｓ１２は第一振動数Ｓ１１よりも振動数が大きく形成されるものであり、入力軸部材１２０がＳ１２回転した際に出力軸部材１６０がＳ１１回転することを意味する。そのため、この場合の減速比はＳ１２／Ｓ１１として定義される。第二振動数Ｓ１２は第一振動数Ｓ１１に４の倍数を乗算して１を加えた数にすることが好ましい。

【0072】

また、波状溝ＷＧ１の振幅、つまり軸方向の最大変位は、後述する駆動部材１８０の軸方向の振れ幅の最大値と略一致するように形成される。

【0073】

出力軸受１７０は、略リング状に形成された固定部材１１０の前後部材の外周面に配設される二つの転がり軸受であり、外輪と内輪と転動体と図示しない保持器を有する。出力軸受１７０の内輪が固定部材１１０の外周面に固定され、外輪が筒状の出力軸部材１６０の内周面に固定される。

【0074】

駆動部材１８０は、前述した歳差部材１４０の周方向に沿って穿設された挿通孔１４３に挿入されるとともに、挿通孔１４３に対して軸受を介して回転可能に支持される円筒状のピンによって構成され、本発明における転動部材として機能する。

【0075】

駆動部材１８０を構成するピンの端部は挿通孔１４３から突出しており、出力軸部材１６０の内周面に形成された波状溝ＷＧ１に挿入され、歳差部材１４０の歳差運動に伴い波状溝ＷＧ１内を転動する。

【0076】

なお、第一実施形態においては、駆動部材１８０は周方向に８つ配設されており、すべての駆動部材１８０が入出力軸方向に対して略同一の平面上に配置され、すべての駆動部材１８０の端部が波状溝ＷＧ１に挿入される。また、駆動部材１８０における波状溝ＷＧ１内に挿入される部位の径は、バックラッシュ低減の観点から、波状溝ＷＧ１の溝幅と略同一に形成される。

【0077】

後述するように、歳差部材１４０は自転運動を伴わない首振り運動すなわち歳差運動を行うものであるから、それぞれの駆動部材１８０は所定の振れ幅での軸方向の振動を行う。駆動部材１８０の軸方向の振れ幅は傾斜軸受１５０の傾斜角度と入力軸の軸心からの距離に依存するが、駆動部材１８０の軸方向の振れ幅の最大値と波状溝ＷＧ１の振幅が略一致するよう設定される。

【0078】

〔動力伝達機構１００による駆動メカニズム〕
次に、図１～図４を用いて、第一実施形態に係る動力伝達機構１００による駆動メカニズムについて、減速機構として使用した場合を例に説明する。

【0079】

図示しないモータの回転に伴い入力軸部材１２０に入力軸周りの回転力が加わると、入力軸部材１２０と固定部材１１０との間に入力軸受１３０が介在しているため、入力軸部材１２０は入力軸周りに回転を開始する。入力軸部材１２０の入力軸周りの回転駆動に伴い、入力軸部材１２０に固定されているリング状の転がり軸受である傾斜軸受１５０も回転駆動される。その際、傾斜軸受１５０は入力軸に対して所定の傾斜角をもって傾斜している傾斜筒部１２１に固定されているため、傾斜軸受１５０が備える内輪１５１は単に入力軸周りに回転するだけでなく、軸方向に振動する動きを伴う。

【0080】

言い換えると、傾斜軸受１５０は入力軸に対して所定の傾斜角をもって傾斜している傾斜筒部１２１に固定されているため、入力軸部材１２０が一回転する間に、傾斜軸受１５０は軸方向に一周期分振動する。そのため、入力軸部材１２０が軸心周りに１／２周期すなわち１８０°回転した段階で、傾斜筒部１２１に固定される内輪１５１は周方向に１８０°回転しつつ軸方向に最大量変位し、入力軸部材１２０がさらに回転を進め３６０°回転すると、内輪１５１は周方向においても軸方向においても元の位置に戻る。

【0081】

この時、傾斜軸受１５０における外輪１５２の動きに着目すると、外輪１５２は略リング状に形成された歳差部材１４０の内周面に固定されており、歳差部材１４０と同じ動きをする。歳差部材１４０は傾斜軸受１５０の動きに伴って軸方向に変位しながら回転しようとするが、半径方向外側に歯車部１４１を備えており、前固定部材１１０ａと後固定部材１１０ｂに近接した部位の歯車部１４１が前固定部材１１０ａと後固定部材１１０ｂの歯車１１１と噛み合うことにより、回転することはできず、傾斜軸受１５０の中心と入力軸の軸心との交点Ｐ１を中心とした歳差運動のみが取り出される。つまり、歯車部１４１と歯車１１１が回転抑止手段として機能することで、歳差部材１４０が歳差運動を行う際にも歳差部材１４０が軸心周りに回転することなく、歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【0082】

また、入力軸受１３０が、固定部材１１０と入力軸部材１２０との間に予圧が印可されて配設されているため、入力軸部材１２０は固定部材１１０に対して傾斜することなく、入力軸の軸心に回転軸を一致させた状態で回転可能に支持される。つまり、予圧が印可された状態で配設された入力軸受１３０が中心位置保持手段として機能することで、歳差部材１４０が歳差運動を行う際にも入力軸部材１２０が軸心に対して傾斜することがなく、歳差部材１４０の中心を保持することができるため、歳差部材１４０の歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【0083】

このようにして、歳差部材１４０は入力軸周りの自転は行わず、傾斜軸受１５０の中心と入力軸の軸心との交点Ｐ１を中心として、円周周りに順次軸方向に変位する首振り運動すなわち歳差運動を行うことになる。

【0084】

そして、歳差部材１４０における複数の挿通孔１４３それぞれに円筒状の駆動部材１８０が挿入されているため、駆動部材１８０も円周周りに順次軸方向に変位する運動を行う。つまり、それぞれの駆動部材１８０は異なる位相で軸方向に振動する。

【0085】

このとき、駆動部材１８０の端部は出力軸部材１６０の内周面に設けられた波状溝ＷＧ１に挿入されており、駆動部材１８０の軸方向への変位に伴い、出力軸部材１６０が周方向に回転する。つまり、駆動部材１８０の軸方向への変位が波状溝ＷＧ１によって円周方向への変位に変換されるが、波状溝ＷＧ１の振幅は、駆動部材１８０の軸方向の振れ幅の最大値と略一致するように形成されているから、駆動部材１８０の変位がちょうど最大値となった点において波状溝ＷＧ１の波の頂点に達する。そして、駆動部材１８０の変位が最大値に達したのち逆方向に変位し始めると、波状溝ＷＧ１は駆動部材１８０からの押圧を受け、順方向に回転する。

【0086】

〔動力伝達機構１００による逆駆動のメカニズム〕
次に、第一実施形態に係る動力伝達機構１００による逆駆動のメカニズムについて説明する。

【0087】

例えば、動力伝達機構１００が協働ロボットのアクチュエータに備えられており、アクチュエータが人体に接触して停止したのち、押し戻される状況について考える。アクチュエータが人から押し戻されると、動力伝達機構１００の出力軸部材１６０側から回転動力が伝達される。

【0088】

出力軸側から回転動力が伝達されると、出力軸部材１６０と固定部材１１０との間に出力軸受１７０が介在しているため、出力軸部材１６０は出力軸周りに回転を開始しようとする。

【0089】

ここで、出力軸部材１６０の内周面には波状溝ＷＧ１が形成されており、波状溝ＷＧ１には駆動部材１８０の端部が挿入されているため、波状溝ＷＧ１に押されて駆動部材１８０が軸方向に駆動する。

【0090】

このとき、駆動部材１８０が一体となって動く歳差部材１４０は、入出力軸を中心とした首振り運動である歳差運動を行うことができるため、軸方向や周方向などの一方向だけでなく、軸方向及び周方向の両方のベクトルを受けて歳差運動することができる。言い換えると、歳差部材１４０の周面に複数配設されている駆動部材１８０のうち、一の駆動部材１８０に隣接する駆動部材１８０は独立して駆動されるのではなく、それぞれの駆動部材１８０が他の駆動部材１８０の動きに連動して動くことになる。そのため、出力軸側から駆動された場合でもロックすることなくスムーズに逆駆動することができる。

【0091】

そして、出力軸部材１６０の回転駆動に伴う波状溝ＷＧ１からの押圧により、複数配設された駆動部材１８０が順次軸方向に位相の異なる往復運動を行い、駆動部材１８０からの動力の伝達により歳差部材１４０が歳差運動を行う。

【0092】

特に、歳差部材１４０は歯車部１４１を備えているから、歳差運動を行うだけで自転運動を抑制されるため、傾斜軸受１５０を介して入力軸部材１２０に回転力が伝達される。

【0093】

仮に、歳差部材１４０が歯車部１４１による回転止めを形成していない場合、歳差部材１４０は首振り運動をしつつ回転運動を行うことになる。その場合、歳差部材１４０も回転してしまうため入力軸部材１２０に回転力を円滑に伝達することができず、逆駆動性能は低下する。

【0094】

第一実施形態に係る動力伝達機構１００においては、歳差部材１４０に歯車部１４１という回転抑止手段を設けているため、駆動部材１８０による順次の軸方向振動を自転の伴わない首振り運動として歳差部材１４０に伝達することができる。そのため、傾斜軸受１５０を介して入力軸部材１２０の回転力として取り出すことが可能となる。

【0095】

また、入力軸受１３０は予圧を印可された状態で固定部材１１０と入力軸部材１２０との間に介装されるため、歳差部材１４０が歳差運動する際に、中心位置が入力軸の軸心から外れることが抑制され、入力軸部材１２０に回転力が円滑に伝達される。

【0096】

仮に、予圧を印可された入力軸受１３０による中心位置保持手段を構成しない場合、歳差部材１４０の歳差運動に伴い、歳差部材１４０の中心位置が入力軸の軸心から外れる恐れがある。その場合、歳差部材１４０から入力軸部材１２０に回転力を円滑に伝達することができず、逆駆動性能は低下する。

【0097】

第一実施形態に係る動力伝達機構１００においては、予圧を印可した入力軸受１３０という中心位置保持手段を設けているため、駆動部材１８０による順二の軸方向振動を中心位置のずれない首振り運動として歳差部材１４０に伝達することができる。そのため、傾斜軸受１５０を介して入力軸部材１２０の回転力として取り出すことが可能となる。

【0098】

このように、回転抑止手段及び中心位置保持手段を備え入出力軸周りの首振り運動のみを行う歳差部材１４０を用いて入出力の変換を行うことで、第一実施形態に係る動力伝達機構１００のバックドライバビリティが確保される。

【0099】

［第二実施形態に係る動力伝達機構の構成］
図５～図８を用いて、第二実施形態に係る動力伝達機構２００の全体構成を説明する。第一実施形態に係る動力伝達機構１００と同様の点については説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。

【0100】

図５は、第二実施形態に係る動力伝達機構２００の軸方向前側から見た分解斜視図を示したものであり、図６は、第二実施形態に係る動力伝達機構２００の軸方向後側から見た分解斜視図を示したものであり、図７は、第二実施形態に係る動力伝達機構２００の断面図を示したものであり、図８は第二実施形態に係る動力伝達機構２００の側面図を示したものである。なお、図５においては、出力軸部材の図示を省略している。

【0101】

第二実施形態に係る動力伝達機構２００が第一実施形態に係る動力伝達機構１００と異なる点は、歳差部材２４０を構成する回転抑止手段として、球状体と球状溝部を用いる点にある。

【0102】

図５や図６に示すように、第二実施形態においては、略リング状に形成された前後それぞれの前固定部材２１０ａ及び後固定部材２１０ｂの半径方向外側端部には、歳差部材２４０の球状溝部２４１内を摺動可能な複数の球状体２１１が周方向に並べて埋設される。

【0103】

また、略リング状に形成された歳差部材２４０の前面及び後面における半径方向外側端部には、所定の深さ及び所定の径を有する球状溝部２４１が形成される。

【0104】

なお、図８に示すように、すべての球状体２１１が同時に球状溝部２４１内を摺動するものではなく、歳差部材２４０が傾斜した際に固定部材２１０と近接した部位の球状溝部２４１内に球状体２１１が挿入される。また、歳差部材２４０に形成される球状溝部２４１の数と、固定部材２１０に埋設される球状体２１１の数は、同数となるよう構成される。

【0105】

他の点においては、第一実施形態と同様である。

【0106】

このようにして、球状体２１１と球状溝部２４１によって回転抑止手段を構成することにより、歳差部材２４０の入出力軸周りの回転を抑制することができ、入出力軸周りの首振り運動つまり歳差運動のみを取り出すことができる。その結果、出力軸側から動力が伝達された場合においてもロックすることなくスムーズに逆駆動を行うことができ、第二実施形態に係る動力伝達機構２００のバックドライバビリティが確保される。

【0107】

［第三実施形態に係る動力伝達機構の構成］
図９～図１２を用いて、第三実施形態に係る動力伝達機構３００の全体構成を説明する。第一実施形態に係る動力伝達機構１００と同様の点については説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。

【0108】

図９は、第三実施形態に係る動力伝達機構３００の軸方向前側から見た分解斜視図を、図１０は、第三実施形態に係る動力伝達機構３００の断面図を、図１１は第三実施形態に係る動力伝達機構３００における固定部材３１０の側面図を、図１２は第三実施形態に係る動力伝達機構３００における固定部材３１０及び軸付矩形板３１１の詳細を示したものであり、図１２（ａ）は、固定部材３１０及び軸付矩形板３１１の斜視図を、図１２（ｂ）は、固定部材３１０、軸付矩形板３１１、蓋３１３の分解斜視図を、図１２（ｃ）は軸付矩形板３１１を半径方向円筒溝３１４に挿入したときの上面図を示す。なお、図９においては、入力軸部材及び出力軸部材は図示を省略している。

【0109】

第三実施形態に係る動力伝達機構３００が第一実施形態に係る動力伝達機構１００と異なる点は、歳差部材３４０を構成する回転抑止手段として、矩形溝部と矩形溝部に係合可能な軸付矩形板を用いる点にある。

【0110】

図９に示すように、第三実施形態においては、略リング状に形成された前後それぞれの前固定部材３１０ａ及び後固定部材３１０ｂの半径方向外側端部には、前固定部材３１０ａ及び後固定部材３１０ｂに対して回動可能に支承され歳差部材３４０の矩形溝部３４１内を摺動可能な複数の軸付矩形板３１１が備えられる。

【0111】

図１１及び図１２に示すように、それぞれの軸付矩形板３１１は、固定部材３１０の外周面において入力軸と歳差部材３４０の中心との交点Ｐ３に向けて穿設された半径方向円筒溝３１４に回動可能に挿入される軸部３１１ａと、軸部３１１ａから入力軸の軸方向に突出するように形成された矩形部３１１ｂとからなる。さらに、固定部材３１０に穿設された半径方向円筒溝３１４の上部を塞ぐ蓋３１３を設ける。

【0112】

つまり、軸付矩形板３１１の軸部３１１ａを半径方向円筒溝３１４に挿入した状態で半径方向円筒溝３１４の上部から蓋３１３を被せることで、軸付矩形板３１１は半径方向円筒溝３１４から脱落することなく、半径方向円筒溝３１４内を微小角度範囲で回転することができる。

【0113】

リング状に形成された歳差部材３４０の前面及び後面における半径方向外側端部には、所定の深さを有する矩形溝部３４１が形成される。なお、矩形溝部３４１の数と、固定部材３１０に配設される軸付矩形板３１１の数は、同数となるよう構成される。

【0114】

他の点においては、第一実施形態と同様である。

【0115】

このようにすることで、歳差部材３４０が駆動部材３８０の軸方向変位に伴い歳差運動する際において、近接した部位の矩形溝部３４１に軸付矩形板３１１の矩形部３１１ｂが順次挿入される。軸付矩形板３１１の矩形部３１１ｂは矩形溝部３４１内を摺動することはできるものの、入出力軸周りに回転することは阻止される。

【0116】

このようにして、軸付矩形板３１１と矩形溝部３４１によって回転抑止手段を構成することにより、歳差部材３４０の入出力軸周りの回転を抑制することができ、入出力軸周りの首振り運動つまり歳差運動のみを取り出すことができる。その結果、出力軸側から動力が伝達された場合においてもロックすることなくスムーズに逆駆動を行うことができ、第三実施形態に係る動力伝達機構３００のバックドライバビリティが確保される。

【0117】

［第四実施形態に係る動力伝達機構の構成］
図１３～図１８を用いて、第四実施形態に係る動力伝達機構４００の全体構成を説明する。第一実施形態に係る動力伝達機構１００と同様の点については説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。

【0118】

図１３は、第四実施形態に係る動力伝達機構４００の軸方向前側から見た分解斜視図を、図１４は、第四実施形態に係る動力伝達機構４００の軸方向後側から見た分解斜視図を、図１５は、第四実施形態に係る動力伝達機構４００の断面図を示すものである。また、図１６は第四実施形態に係る動力伝達機構４００における固定部材４１０とボールＢの詳細を示す図である。図１６（ａ）は軸に鉛直な面で切断した断面図を、図１６（ｂ）は軸を含む面で切断した断面図を示す。図１７は第四実施形態に係る動力伝達機構４００における歳差部材４４０と保持器４９０の詳細を示す図である。図１７（ａ）は正面図を、図１７（ｂ）は軸を含む面で切断した断面図を示す。図１８は第四実施形態に係る動力伝達機構４００における保持器４９０の詳細を示す図である。図１８（ａ）は正面図を、図１８（ｂ）は軸を含む面で切断した断面図を示す。なお、図１７（ａ）及び図１８（ａ）において、正面からは看取できないものの図示に重要と思われる部位については破線で構成を示している。

【0119】

第四実施形態に係る動力伝達機構４００が第一実施形態に係る動力伝達機構１００と異なる点は、中心を保持する手段及び回転抑止手段として、等速自在継手を用いる点にある。

【0120】

図１３～図１４及び図１６に示すように、固定部材４１０は軸方向に対して前後に配設された二つのリング状部材である前固定部材４１０ａ及び後固定部材４１０ｂを連結した部材であり、前固定部材４１０ａと後部材４１０ｂは部分円弧状の連結部４１１によって連結される。本実施形態においては連結部４１１は周方向に等間隔に３つ配設されている。

【0121】

連結部４１１の内周面には所定の深さ及び所定の大きさを有する第一軸方向玉溝４１１ｇが形成されている。第一軸方向玉溝４１１ｇの形状は真円状ではなく、第一軸方向玉溝４１１ｇ内を転動する球状部材Ｂが軸方向に揺動できるよう、軸方向に延出した断面半球状の形状を呈する。本実施形態においてはそれぞれの連結部４１１につき３つの第一軸方向玉溝４１１ｇが形成される。

【0122】

図１３～図１４及び図１７に示すように、歳差部材４４０は、内筒４４１と外筒４４２を有する有底二重円筒状の部材であり、内筒４４１と外筒４４２の間には後述する保持器４９０と球状部材Ｂが挿入される空隙４４０ｖが存在する。また、軸方向の前面及び後面には円周方向に延出する貫通孔４４３が備えられている。貫通孔４４３には固定部材４１０の連結部４１１が挿入され、その結果、前固定部材４１０ａ及び後固定部材４１０ｂは、歳差部材４４０を前後から挟むように連結される。貫通孔４４３は固定部材４１０における連結部４１１の形状に合わせ、部分円弧状に形成される。

【0123】

また、歳差部材４４０の内筒４４１の外周面には、球状部材Ｂの一部が挿入される半球状の第二軸方向玉溝４４０ｇが複数形成される。第二軸方向玉溝４４０ｇの形状は真円状ではなく、第二軸方向玉溝４４０ｇ内を転動する球状部材Ｂが軸方向に揺動できるよう、軸方向に延出した断面半球状の形状を呈する。第二軸方向玉溝４４０ｇを配設する円周方向の位置及び数は、固定部材４１０の第一軸方向玉溝４１１ｇを配設する位置及び数と一致する。

【0124】

また、歳差部材４４０の外筒４４２周面には、第一実施形態と同様に、駆動部材４８０を挿入可能な挿通孔４４４が形成される。

【0125】

図１３～図１４及び図１７～図１８に示すように、保持器４９０はリング状の部材であり、歳差部材４４０の内筒４４１と外筒４４２の間に形成される空隙４４０ｖに挿入される。

【0126】

保持器４９０には球状部材Ｂが挿入される複数の円形貫通孔４９０ｈが穿設される。円形貫通孔４９０ｈを配設する円周方向の位置及び数は、固定部材４１０の第一軸方向玉溝４１１ｇを配設する位置及び数と一致する。

【0127】

このような構成の固定部材４１０、歳差部材４４０及び保持器４９０を組み立てるにあたっては、歳差部材４４０の内筒４４１と外筒４４２との間に形成される空隙４４０ｖに保持器４９０を配置する。その際、保持器４９０の円形貫通孔４９０ｈと歳差部材４４０の第二円形玉溝４４０ｇの位置が一致するよう配設され、それぞれの円形貫通孔４９０ｈ及び第二軸方向玉溝４４０ｇに球状部材Ｂを配設する。

【0128】

そして、歳差部材４４０の貫通孔４４３に固定部材の連結部４１１を挿通するようにして、前後から前固定部材４１０ａと後部材４１０ｂで挟み込むようにする。

【0129】

このとき、保持器４９０に形成された円形貫通孔４９０ｈの円周方向の位置と、歳差部材４４０に形成された第二軸方向玉溝４４０ｇの位置と、固定部材４１０の連結部４１１に形成された第一軸方向玉溝４１１ｇの位置が円周方向において一致するように配置される。

【0130】

このようにして、固定部材４１０の第一軸方向玉溝４１１ｇ、歳差部材４４０の第二軸方向玉溝４４０ｇ、及び、保持器４９０の円形貫通孔４９０ｈによって各球状部材Ｂが保持される。

【0131】

他の点においては、第一実施形態と同様である。

【0132】

このようにすることで、歳差部材４４０が入力軸部材４２０の回転や駆動部材４８０の軸方向変位に伴い歳差運動する際において、円周方向に配設された球状部材Ｂが順次軸方向に変位してそれぞれの軸方向玉溝や貫通孔内を転動する。このとき、固定部材４１０は不動であるため、固定部材の第一軸方向玉溝４１１ｇの位置も不動である。そのため、球状部材Ｂは軸方向に延出して設けられた第一軸方向玉溝４１１ｇ及び第二軸方向玉溝４４０ｇ内での軸方向の転動に動きが制限され、その結果、歳差部材４４０が入出力軸周りに回転することは阻止される。

【0133】

また、このように、球状部材Ｂは軸方向にのみ転動することが可能であるため、歳差部材４４０の中心Ｐ４も、入出力軸からずれることはない。

【0134】

このようにして、固定部材４１０、歳差部材４４０及び保持器４９０を用いた等速自在継手によって、中心を保持する手段及び回転抑止手段を構成することで、歳差部材４４０の入出力軸周りの回転及び入出力軸からのずれを抑制することができ、入出力軸周りの首振り運動つまり歳差運動のみを取り出すことができる。その結果、出力軸側から動力が伝達された場合においてもロックすることなくスムーズに逆駆動を行うことができ、第四実施形態に係る動力伝達機構４００のバックドライバビリティが確保される。

【0135】

［第五実施形態に係る減動力伝達機構の構成］
図１９～図２１を用いて、第五実施形態に係る動力伝達機構５００の全体構成を説明する。第一実施形態に係る動力伝達機構１００と同様の点については説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。

【0136】

図１９は、第五実施形態に係る動力伝達機構５００の軸方向前側から見た分解斜視図を、図２０は、第五実施形態に係る動力伝達機構５００の軸方向後側から見た分解斜視図を、図２１は、第五実施形態に係る動力伝達機構５００の断面図を示すものである。

【0137】

第五実施形態に係る動力伝達機構５００が第一実施形態に係る動力伝達機構１００と異なる点は、中心を保持する手段及び回転抑止手段として、十字型自在継手を用いる点にある。

【0138】

第五実施形態に係る動力伝達機構５００は、固定部材５１０と、図示しないモータの出力軸に連結されモータの回転動力を入力する入力軸部材５２０と、入力軸受５３０と、歳差部材５４０と、傾斜軸受５５０と、駆動され出力として取り出す出力軸部材５６０と、出力軸受５７０と、駆動部材５８０と、リング部材５９０とによって構成される。

【0139】

固定部材５１０は固定内筒５１１と固定外筒５１２を備えた二重円筒部材によって構成され、固定内筒５１１の外周面から二つの突起部５９０ｐが半径方向に突出して形成される。

【0140】

入力軸部材５２０は入力軸内筒５２２と入力軸外筒５２１を備えた二重円筒部材によって構成されており、入力軸外筒５２１は入力軸に対して所定の角度傾斜して形成され傾斜筒部として機能する。

【0141】

入力軸部材５２０の入力軸内筒５２２の外周面と固定部材５１０の固定内筒５１１の内側との間には入力軸受５３０が配設され、入力軸内筒５２２は固定内筒５１１の内側に挿入され、入力軸受５３０を介して固定部材５１０に対し回転可能に支持される。

【0142】

入力軸受５３０は入力軸部材５２０の入力軸内筒５２２の外側と固定部材５１０の固定内筒５１１の内側との間に、予圧をもって配設される。

【0143】

歳差部材５４０は歳差内筒５４１と歳差外筒５４２を備えた二重円筒部材によって構成されており、図２１に示すように、歳差内筒５４１の外周面と入力軸部材５２０の入力軸外筒５１２の内周面との間に傾斜軸受５５０が配設される。歳差部材５４０は固定部材５１０の固定内筒５１１と固定外筒５１２の間に配設される。また、歳差部材５４０の歳差外筒５４２には挿通孔５４３が形成されており、それぞれの挿通孔５４３に駆動部材５８０が挿入される。

【0144】

また、歳差部材５４０における歳差内筒５４１の内周面から二つの突起部５９０ｐが半径方向に突出して形成される。

【0145】

傾斜軸受５５０は外輪５５１と内輪５５２と複数の第一転動体５５３と図示しない保持器を備えるリング状の転がり軸受によって構成される。外輪５５１は入力軸部材５２０の傾斜筒部として機能する入力軸外筒５２１に固定され、内輪５５２は歳差部材５４０の歳差内筒５４１に固定される。傾斜軸受５５０は、軸心に対して所定の角度傾斜した入力軸部材５２０の入力軸外筒５２１に設置されるため、複数の第一転動体５５３が入力軸に鉛直な平面に対して所定の傾斜角をもって傾斜するよう、配設されている。つまり、傾斜軸受５５０は入力軸の軸方向に対して所定の傾斜角で傾斜して配設される。

【0146】

このように、第五実施形態においても、リング状の転がり軸受である傾斜軸受５５０が入力軸部材５２０の傾斜筒部として機能する入力軸外筒５２１に配設されているため、傾斜軸受５５０の外輪５５１は、入力軸部材５２０の一回転あたり、周方向に一回転しつつ軸方向に一振動数分の往復運動をするとともに、内輪５５２は軸方向に一振動数分の往復運動をするようになっている。

【0147】

出力軸部材５６０は、図示しない出力軸に連結され入力及び出力軸の軸心方向に延出する筒状の部材によって形成される。出力軸部材５６０の前後両端側の外周面に出力軸受５７０の内輪が固定されるとともに、内周面に第一振動数Ｓ５１より大きい第二振動数Ｓ５２を有し後述する駆動部材５８０が係合する波状溝ＷＧ５が形成される。

【0148】

波状溝ＷＧ５は、周方向に延在し、かつ、出力軸部材５６０の一回転あたり第二振動数Ｓ５２分だけ軸方向に振動するように刻設された周期的な波状の溝であり、波状溝ＷＧ５に各駆動部材５８０の端部が挿入される。波状溝ＷＧ５の振幅は、駆動部材６８０の軸方向の振れ幅の最大値と略一致するように形成される。

【0149】

出力軸受５７０は、二重円筒状に形成された固定部材５１０の固定外筒５１２の内周面に配設される二つの転がり軸受であり、外輪と内輪と転動体と保持器を有する。出力軸受５７０の外輪が固定部材５１０の固定外筒５１２の内周面に固定され、内輪が筒状の出力軸部材５６０の外周面に固定される。

【0150】

駆動部材５８０は、歳差部材５４０の周方向に沿って穿設された挿通孔５４３に挿入されるとともに、挿通孔５４３に対して軸受を介して回転可能に支持される円筒状のピンによって構成され、本発明における転動部材として機能する。駆動部材５８０における波状溝ＷＧ５内に挿入される部位の径は、バックラッシュ低減の観点から、波状溝ＷＧ５の溝幅と略同一に形成される。

【0151】

リング部材５９０は、周方向に等間隔で四か所、十字の位置すなわち上下左右に４つの円形孔５９０ｈが穿設されたリング状の部材であり、それぞれの円形孔５９０ｈには円筒形状の突起部５９０ｐが挿入される。上下二つの突起部５９０ｐは歳差部材５４０の歳差内筒５４１の内周面から半径方向に突出するように形成され、左右二つの突起部５９０ｐは固定部材５１０の固定内筒５１１の外周面から半径方向に突出するように形成される。

【0152】

リング部材５９０の円形孔５９０ｈとそれぞれの突起部５９０ｐの間には軸受け５９０ｂが配設され、それぞれの突起部５９０ｐの軸方向に回動可能となる。

【0153】

このようにして、十字型自在継手がリング部材５９０と突起部５９０ｐによって構成される。

【0154】

リング部材５９０と突起部５９０ｐを用いた十字型自在継手を使用することで、固定部材５１０に十字型自在継手を介して接続される歳差部材５４０の中心位置が保持されるとともに、入力軸周りの回転が抑止される。
〔動力伝達機構５００による駆動メカニズム〕
次に、第五実施形態に係る動力伝達機構５００による駆動メカニズムについて説明する。

【0155】

入力軸部材５２０の傾斜筒部として機能する入力軸外筒５２１に傾斜軸受５５０が配設されているため、入力軸部材５２０の回転に伴い、傾斜軸受５５０の外輪５５１は回転しつつ軸方向に振動する。上述したように、第五実施形態においては第一振動数Ｓ５１が１であり、入力軸部材５２０が一回転する間に、外輪５５１は回転しつつ軸方向に一周期分振動する。

【0156】

この時、内輪５５２の動きに着目すると、内輪５５２は歳差部材５４０に固定されており、歳差部材５４０と同じ動きをする。歳差部材５４０は傾斜軸受５５０の動きに伴って軸方向に変位しながら回転しようとするが、歳差内筒５４１から半径方向に突出するように配設した二つの突起部５９０ｐを備えており、二つの突起部５９０ｐがリング部材５９０の孔５９０ｈに挿入されていることにより、入力軸周りの回転をすることができず、傾斜軸受５５０の中心と入力軸の軸心との交点Ｐ５を中心とした、言い換えれば四つの突起部５９０ｐとリング部材５９０によって構成される十字型自在継手を中心とした歳差運動のみが取り出される。

【0157】

このようにして、歳差部材５４０は入力軸周りの自転は行わず、十字型自在継手を中心として、円周周りに順次軸方向に変位する首振り運動すなわち歳差運動を行うことになる。

【0158】

そして、歳差部材５４０における複数の挿通孔５４３それぞれに円筒状の駆動部材５８０が挿入されているため、駆動部材５８０も円周周りに順次軸方向に変位する運動を行う。つまり、それぞれの駆動部材５８０は異なる位相で軸方向に振動する。

【0159】

このとき、駆動部材５８０の端部は出力軸部材５６０の内周面に設けられた波状溝ＷＧ５に挿入されており、駆動部材５８０の軸方向への変位に伴い、出力軸部材５６０が周方向に回転する。

【0160】

〔動力伝達機構５００による逆駆動のメカニズム〕
次に、第五実施形態に係る動力伝達機構５００による逆駆動のメカニズムについて説明する。

【0161】

出力軸側から回転動力が伝達されると、出力軸部材５６０と固定部材５１０との間に出力軸受５７０が介在しているため、出力軸部材５６０は出力軸周りに回転を開始しようとする。

【0162】

ここで、出力軸部材５６０の内周面には波状溝ＷＧ５が形成されており、波状溝ＷＧ５には駆動部材５８０の端部が挿入されているため、波状溝ＷＧ５に押されて駆動部材５８０が軸方向に駆動する。

【0163】

このとき、駆動部材５８０が一体となって動く歳差部材５４０は、入出力軸と歳差部材５４０の中心との交点Ｐ５を中心とした首振り運動である歳差運動を行うことができるため、軸方向や周方向などの一方向だけでなく、軸方向及び周方向の両方のベクトルを受けて歳差運動することができる。言い換えると、歳差部材５４０の周面に複数配設されている駆動部材５８０のうち、一の駆動部材５８０に隣接する駆動部材５８０は独立して駆動されるのではなく、それぞれの駆動部材５８０が他の駆動部材５８０の動きに連動して動くことになる。そのため、出力軸側から駆動された場合でもロックすることなくスムーズに逆駆動することができる。

【0164】

そして、出力軸部材５６０の回転駆動に伴う波状溝ＷＧ５からの押圧により、複数配設された駆動部材５８０が順次軸方向に位相の異なる往復運動を行い、駆動部材５８０からの動力の伝達により歳差部材５４０が歳差運動を行う。

【0165】

特に、歳差部材５４０はリング部材５９０の孔５９０ｈに挿入される二つの突起部５９０ｐを備えているから、歳差運動を行うだけで自転運動を抑制されるため、傾斜軸受５５０を介して入力軸部材５２０に回転力が伝達される。

【0166】

仮に、歳差部材５４０が十字型自在継手による回転止めを形成していない場合、歳差部材５４０は首振り運動をしつつ回転運動を行うことになる。その場合、歳差部材５４０も回転してしまうため入力軸部材５２０に回転力を円滑に伝達することができず、逆駆動性能は低下する。

【0167】

第五実施形態に係る動力伝達機構５００においては、歳差部材５４０に十字型自在継手という回転抑止手段を設けているため、駆動部材５８０による順次の軸方向振動を自転の伴わない首振り運動として歳差部材５４０に伝達することができる。そのため、傾斜軸受５５０を介して入力軸部材５２０の回転力として取り出すことが可能となる。

【0168】

このように、回転抑止手段を備え入出力軸周りの首振り運動のみを行う歳差部材５４０を用いて入出力の変換を行うことで、第五実施形態に係る動力伝達機構５００のバックドライバビリティが確保される。

【0169】

［第六実施形態に係る動力伝達機構の構成］
図２２～図２４を用いて、第六実施形態に係る動力伝達機構６００の全体構成を説明する。第一実施形態に係る動力伝達機構１００と同様の点については説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。

【0170】

図２２は、第六実施形態に係る動力伝達機構６００の軸方向前側から見た分解斜視図を、図２３は、第六実施形態に係る動力伝達機構６００の軸方向後側から見た分解斜視図を、図２４は、第六実施形態に係る動力伝達機構６００の断面図を示すものである。なお、図２２及び図２３においては、出力軸部材は図示を省略している。

【0171】

第六実施形態に係る動力伝達機構６００が第一実施形態に係る動力伝達機構１００と異なる点は、入力軸部材の中心位置を保持する中心位置保持手段として球面軸受６９０を用いる点にある。

【0172】

入力軸部材６２０は固定部材６１０に対して、入力軸受６３０だけでなく球面軸受６９０によって支持される。

【0173】

球面軸受６９０はラジアル方向だけでなくスラスト方向の変位も抑制しつつ、入力軸部材６２０の回転を許容することができるため、入力軸部材６２０の中心位置を保持することができる。

【0174】

そのため、傾斜して設けた傾斜軸受６５０を介して入力軸部材６２０に接続される歳差部材６４０の中心位置Ｐ６も保持されることとなる。

【0175】

なお、回転抑止手段として、固定部材６１０に円周方向に形成された歯車６１３と歳差部材６４０に形成された歯車部６４４が用いられる。

【0176】

また、傾斜を一定に保持する手段としては、入力軸部材６２０に対して傾斜して設置された傾斜軸受６５０が用いられる。さらに、第六実施形態については、後述するように、予圧が印可された状態で固定部材６１０と入力軸部材６２０との間に介装された入力軸受６３０も、傾斜を一定に保持する手段として機能する。

【0177】

このような中心位置保持手段、回転抑止手段及び傾斜保持手段を備えた第六実施形態に係る動力伝達機構６００は、固定部材６１０と、図示しないモータの出力軸に連結されモータの回転動力を入力する入力軸部材６２０と、入力軸受６３０と、歳差部材６４０と、傾斜軸受６５０と、駆動され出力として取り出す出力軸部材６６０と、出力軸受６７０と、駆動部材６８０と、球面軸受６９０とによって構成される。

【0178】

図２２及び図２３に示すように、固定部材６１０は固定内筒６１１と固定外筒６１２を備えた二重円筒部材によって構成される。また、固定内筒６１１と固定外筒６１２の間には、回転抑止手段として機能する歯車６１３が円周方向に形成される。

【0179】

入力軸部材６２０は、モータからの回転動力が伝達されるとともに入力軸に沿って配設される入力軸部６２２と、入力軸部６２２の半径方向外側に形成され入力軸に対し所定の角度傾斜する傾斜筒部６２１を備える。

【0180】

入力軸部材６２０の入力軸部６２２の外周面と固定部材６１０の固定内筒６１１の内側との間には入力軸受６３０が配設され、入力軸部６２２は固定内筒６１１の内側に挿入され、入力軸受６３０を介して固定部材６１０に対し回転可能に支持される。

【0181】

入力軸受６３０は入力軸部材６２０の入力軸部６２２の外側と固定部材６１０の固定内筒６１１の内側との間に、予圧をもって配設される。このとき、入力軸部材６２０と傾斜筒部６２１は一体となっており、予圧が印可された状態で配設された入力軸受６３０によって位置関係の変動を抑制することができるため、歳差部材６４０を一定角度を保つことができる。

【0182】

歳差部材６４０は歳差内筒６４１と歳差外筒６４２を備えた二重円筒部材によって構成されており、歳差内筒６４１の内周面と入力軸部材６２０の傾斜筒部６２１の外周面との間に傾斜軸受６５０が配設される。また、歳差部材６４０の歳差外筒６４２には挿通孔６４３が形成されており、それぞれの挿通孔６４３に駆動部材６８０が挿入される。さらに、歳差内筒６４１と歳差外筒６４２の間には、回転抑止手段として機能する歯車部６４４が形成される。

【0183】

このようにすることで、歳差部材６４０が入力軸部材６２０の回転や駆動部材６８０の軸方向変位に伴い歳差運動する際において、入力軸部材６２０は固定部材６１０に対し球面軸受６９０によって支持されているため、半径方向だけでなく軸方向の変位も制限される。そのため、入力軸部材６２０の中心が入出力軸からずれることがなく、そのため、歳差部材６４０の中心も、入出力軸からずれることはない。

【0184】

このようにして、球面軸受６９０で中心を保持する手段を構成することで、歳差部材６４０の入出力軸からのずれを抑制することができ、入出力軸周りの首振り運動つまり歳差運動のみを取り出すことができる。その結果、出力軸側から動力が伝達された場合においてもロックすることなくスムーズに逆駆動を行うことができ、第六実施形態に係る動力伝達機構６００のバックドライバビリティが確保される。

【0185】

以上、まとめると、本発明の効果は以下の通りとなる。

【0186】

本発明は、回転自在に支承される入力軸に連結された略円筒形状の入力軸部材と、入力軸部材の回転に伴い歳差運動を行う部材であって、入力軸の軸心に対して傾動可能に保持する傾斜保持手段を有する歳差部材と、歳差部材の周面に配設された転動部材と、出力軸に連結されるとともに周面に所定の周期を有し転動部材が係合する波状溝が形成された出力軸部材とを備えた動力伝達機構である。

【0187】

歳差部材は入力軸の軸心に対して傾動可能に保持する傾斜保持手段を有しているため、入力軸の回転に伴い歳差部材の中心と入力軸の軸心との交点を中心とした首振り運動である歳差運動を行う。そして、歳差部材は周面に転動部材を備えているため、転動部材は歳差部材の首振り運動に伴い軸方向の振動を行う。転動部材は所定の周期を有する出力軸部材の波状溝に係合するため、転動部材の軸方向の振動によって波状溝が押され、出力軸部材を回転駆動せしめる。

【0188】

ここで、出力軸側から駆動された場合、出力軸部材の回転に伴い、波状溝に係合している転動部材が軸方向に揺動されるが、転動部材が配設されている歳差部材は、歳差部材の中心と入力軸の軸心との交点を中心とした首振り運動である歳差運動を行うことができるため、入出力軸方向や周方向などの一方向だけでなく、入出力軸とそれに垂直な軸の軸周りのベクトルを受けて歳差運動することができる。そのため、出力軸側から駆動された場合でもロックすることなく逆駆動することができる。

【0189】

その際、傾斜保持手段として入力軸の軸心に対して所定の角度傾斜して配設された傾斜軸受を用い、入力軸部材と歳差部材とを傾斜軸受を用いて接続することで、入力軸一回転あたり一周期の軸方向振動が得られ、その結果、入力軸一回転あたり一周期の歳差運動が得られ、大減速比でありながらバックラッシュがなくバックドライブ可能な動力伝達機構を提供することができる。

【0190】

また、歳差部材が回転抑止手段を備えることによって、歳差部材の中心と入力軸の軸心との交点を中心とした首振り運動である歳差運動を確実に取り出すことができる。

【0191】

そして、回転抑止手段として、歳差部材の端面に円周方向に配設された歯車部、及び、固定部材に備えられ歯車部と係合可能な歯車を用いることで、固定部材と歳差部材との間において近接した部位における歯車の噛み合いを利用して、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0192】

また、回転抑止手段として、歳差部材の端面に円周方向に複数配設された球状溝部、及び、固定部材に備えられ球状溝部と係合可能な球状体を用いることで、固定部材と歳差部材との間において近接した部位における溝と部材の係合を利用して、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0193】

また、回転抑止手段として、歳差部材の端面に円周方向に複数配設された矩形溝部、及び、固定部材に備えられ矩形溝部と係合可能な軸付矩形板を用いることで、固定部材と歳差部材との間において近接した部位における溝と軸付矩形板の係合を利用して、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0194】

また、回転抑止手段として、固定部材の周面に複数設けられた半球状の第一軸方向玉溝、歳差部材の周面に円周方向に複数配設された半球状の第二軸方向玉溝、円形貫通孔が穿設されたリング状の保持器、及び、第一軸方向玉溝、円形貫通孔及び第二軸方向玉溝に係合可能な球状部材を用いることで、保持器及び球状部材が等速自在継手として機能し、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0195】

また、回転抑止手段として、歳差部材の内筒の内側から半径方向に突出するよう設けられる円筒状の突起部、固定部材の内筒の外側から半径方向に突出するよう設けられる円筒状の突起部、歳差部材の内筒と固定部材の内筒との間に配設され十字の位置に突起部が挿入される円形孔が穿設されたリング部材を用いることで、リング部材と突起部が十字型自在継手として機能し、歳差部材の回転を確実に抑制することができる。

【0196】

そして、歳差部材が中心位置を保持する中心位置保持手段を備えることで、歳差部材の中心と入力軸の軸心との交点を中心とした首振り運動である歳差運動を確実に取り出すことができる

【0197】

ここで、中心位置保持手段として、固定部材と入力軸部材との間に予圧が印可された状態で配設される軸受を用いることで、首振り運動を行った際にも入力軸部材が軸心に対して傾斜することがなく、歳差部材の中心を保持することができるため、歳差部材の歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【0198】

また、中心位置保持手段として、固定部材と入力軸部材との間に配設される球面軸受を用いることで、ラジアル方向だけでなくスラスト方向の変位も抑制しつつ、入力軸部材の回転を許容することができ、歳差部材の中心を保持することができるため、歳差部材の歳差運動のみを確実に取り出すことができる。

【0199】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

【0200】

例えば、必ずしも入力軸部材側から動力が伝達されるものである必要はなく、入出力関係を逆転させ、出力軸部材側から動力が伝達される増速機構とした動力伝達機構も本願発明に含み得る。

【0201】

また、本発明における転動体は、必ずしも球状部材である必要はなく、円筒ころや円錐ころなどのころも含めた転がり部材が含まれる。

【0202】

また、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換しても良い。

【0203】

さらに、本発明における軸受は、許容荷重を上げるため保持器のない従来型の総玉軸受、総ころ軸受を用いてもよい。また、傾斜軸受の軸方向許容荷重を上げるため、スラスト玉軸受あるいはスラストころ軸受を用いてもよい。もしくは、クロスローラーベアリングを用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0204】

この発明の動力伝達機構は、モータによって駆動される種々の機構全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0205】

１００ 動力伝達機構
１１０ 固定部材
１２０ 入力軸部材
１３０ 入力軸受
１４０ 歳差部材
１５０ 傾斜軸受
１６０ 出力軸部材
１７０ 出力軸受
１８０ 駆動部材（転動部材）

【要約】

【課題】バックラッシュを低減することができるとともに、大減速比であってもバックドライバビリティを確保することが可能であるという、相反する機能を有する動力伝達機構を提供する。
【解決手段】本発明の動力伝達機構は、回転自在に支承される入力軸に連結された略円筒形状の入力軸部材１２０と、入力軸部材の回転に伴い歳差運動を行う部材であって、入力軸の軸心に対して傾動可能に保持する傾斜保持手段１５０を有する歳差部材１４０と、歳差部材１４０の周面に配設された転動部材１８０と、出力軸に連結されるとともに周面に所定の周期を有し転動部材１８０が係合する波状溝ＷＧ１が形成された出力軸部材１６０とを備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

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【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】