特許 7591173 動力伝達装置

(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】2024-11-19

(45)【発行日】2024-11-27

(54)【発明の名称】動力伝達装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 41/10 20060101AFI20241120BHJP

【ＦＩ】

F16D41/10

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024003311

(22)【出願日】2024-01-12

【審査請求日】2024-03-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000102784

【氏名又は名称】ＮＳＫワーナー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田村 成章

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－２６６３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１２２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１３０３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７７５１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｄ ４１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

径方向内側又は径方向外側を向く円筒面を有する固定部材と、
前記円筒面と対向する対向面を有する出力軸と、
前記円筒面と前記対向面との間に配置された少なくとも１つ以上の押圧部を有する入力軸と、
前記円筒面と前記対向面との間であり、かつ前記押圧部に対し周方向の両側に配置された一対の転動体と、
を備え、
前記対向面には、径方向に窪み、内部に前記押圧部と一対の前記転動体が収容される凹面が形成され、
前記凹面は、
底面と、
前記底面の前記周方向の端部から径方向に延在し、前記周方向を向く一対の被押圧面と、
を有し、
前記押圧部の前記周方向の面は、前記転動体を介して前記被押圧面を押圧する押圧面であり、
前記底面は、
前記凹面の前記周方向の中央部に位置し、前記円筒面との間に前記押圧部が配置される中央面と、
前記凹面の前記周方向の両端部に位置し、前記円筒面との間に前記転動体が配置される一対のカム面と、
を有し、
前記カム面は、前記中央面から前記被押圧面に近づくにつれて次第に前記円筒面との間の距離が大きくなり、
前記カム面のうち前記中央面寄りの部分は、前記円筒面との間の距離が前記転動体の径径よりも小さく、
前記カム面のうち前記被押圧面寄りの部分は、前記円筒面との間の距離が前記転動体の径よりも大きく、
前記被押圧面は、
前記径方向の一方の端部であり、前記底面と合流する基端部と、
前記径方向の他方の端部であり、前記基端部の反対側に位置する先端部と、
を有し、
前記被押圧面は、前記基端部側から前記先端部側に向かうにつれて周方向外側に配置され、周方向外側に倒れている
動力伝達装置。

【請求項2】

前記転動体を付勢する弾性体を備え、
前記弾性体は、前記被押圧面と前記転動体との間に配置され、前記転動体を前記押圧面の方に付勢する圧縮ばね、又は前記押圧面と前記転動体との間に配置され、前記転動体を前記押圧面の方に付勢する引っ張りばねである
請求項１に記載の動力伝達装置。

【請求項3】

前記出力軸は、前記円筒面の中心線と平行な軸方向を向く側面を有し、
前記側面を当接して摩擦力を発揮する摩擦部を備えている
請求項２に記載の動力伝達装置。

【請求項4】

前記円筒面の中心線を中心とし、かつ前記円筒面と前記カム面との間に挟まった状態の前記転動体の中心を通る仮想の円を第１仮想円とし、
前記押圧面は、
前記第１仮想円よりも径方向の内側に配置された内側面と、
前記第１仮想円よりも径方向の外側に配置された外側面と、
を有し、
前記外側面は、前記内側面よりも突出している
請求項１に記載の動力伝達装置。

【請求項5】

前記固定部材は、内周面が前記円筒面となっている環状の外輪部を有し、
前記出力軸は、前記外輪部の内側に配置され、外周面が前記対向面となっている内輪部を有している
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の動力伝達装置。

【請求項6】

前記固定部材は、外周面が前記円筒面となっている内輪部を有し、
前記出力軸は、内部に前記内輪部が配置され、内周面が前記対向面となっている環状の外輪部を有している
請求項１から請求項４のいずれか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】

本開示は、動力伝達装置に関する。

【背景技術】

【0002】

動力伝達装置は、モータなどで生成されたトルクを伝達する装置である。このような動力伝達装置は、例えば、産業ロボットのアーム等を駆動するために利用される。動力伝達装置は、トルクが入力される入力軸と、トルクを出力する出力軸と、を備えている。出力軸には、駆動させようとする対象物が連結され、対象物の自重等（以下、外力を称する）が入力される。仮に出力軸が回転すると、対象物の位置が保持されない。よって、出力軸の角度が保持されるようにするには、モータに指令を出し続け、対象物の位置を保持することが必要となる。一方で、特許文献１の動力伝達装置では、入力軸から出力軸にトルクを伝達することを可能にするとともに、外力が出力軸に入力した場合、出力軸の回転が規制される。

【0003】

特許文献１の動力伝達装置を詳細に説明すると、動力伝達装置は、同軸上に配置されたキヤリア（入力軸）、フランジ板、ロック解除板及び出力軸を備えている。さらに動力伝達装置は、内部に出力軸が挿入される外輪と、外輪と出力軸との間に配置された複数の円筒ころ及び弾性体と、を備えている。円筒ころは、弾性体に付勢されている。また、円筒ころは、付勢された方向に移動すると、外輪の内周面と出力軸の外周面との間に挟まる。これにより、出力軸の回転が規制される。フランジ板は、出力軸と連結している。ロック解除板が回転すると、ロック解除板が弾性体の付勢力に抗って円筒ころを押し出す。これにより、外輪と出力軸との間に円筒ころが挟まっている状態が解除され、出力軸のロックが解除する。また、キャリアが回転すると、キャリアは、凸部を介して先にロック解除板にトルクを伝達し、遅れてフランジ板にトルクを伝達する。つまり、ロック解除板が回転して出力軸のロックが解除された後、フランジ板が回転し、出力軸にトルクが伝達される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－２０６４５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１の動力伝達装置では、入力軸から出力軸に伝達されるトルクの損失（以下、トルク損失を称する）が大きい。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、トルク損失の低減を図る動力伝達装置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】

【0007】

上記の目的を達成するため、本開示の一態様に係る動力伝達装置は、径方向内側又は径方向外側を向く円筒面を有する固定部材と、前記円筒面と対向する対向面を有する出力軸と、前記円筒面と前記対向面との間に配置された少なくとも１つ以上の押圧部を有する入力軸と、前記円筒面と前記対向面との間であり、かつ前記押圧部に対し周方向の両側に配置された一対の転動体と、を備えている。前記対向面には、径方向に窪み、内部に前記押圧部と一対の前記転動体が収容される凹面が形成されている。前記凹面は、底面と、前記底面の前記周方向の端部から径方向に延在し、前記周方向を向く一対の被押圧面と、を有している。前記押圧部の前記周方向の面は、前記転動体を介して前記被押圧面を押圧する押圧面である。前記底面は、前記凹面の前記周方向の中央部に位置し、前記円筒面との間に前記押圧部が配置される中央面と、前記凹面の前記周方向の両端部に位置し、前記円筒面との間に前記転動体が配置される一対のカム面と、を有している。前記カム面は、前記中央面から前記被押圧面に近づくにつれて次第に前記円筒面との間の距離が大きくなる。前記カム面のうち前記中央面寄りの部分は、前記円筒面との間の距離が前記転動体の直径よりも小さい。前記カム面のうち前記被押圧面寄りの部分は、前記円筒面との間の距離が前記転動体の直径よりも大きい。

【発明の効果】

【0008】

本開示の動力伝達装置によれば、剛体である転動体を介して入力軸から出力軸にトルクが伝達されるため、トルク損失が低減する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態１の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図であり、詳細には図２のＩ－Ｉ線矢視断面図である。

【図2】図２は、実施形態１の動力伝達装置を軸方向に切った断面図であり、詳細には図１のＩＩ－ＩＩ線矢視断面図である。

【図3】図３は、図１の凹面を拡大した拡大図である。

【図4】図４は、実施形態１の出力軸に第１回転方向の外力が入力した場合の凹面の拡大図である。

【図5】図５は、実施形態１の出力軸に第２回転方向の外力が入力した場合の凹面の拡大図である。

【図6】図６は、実施形態１の入力軸に第１回転方向のトルクが入力した場合の凹面の拡大図である。

【図7】図７は、実施形態１の入力軸に第２回転方向のトルクが入力した場合の凹面の拡大図である。

【図8】図８は、変形例１の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図であり、詳細には、図９のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線矢視断面図である。

【図9】図９は、変形例１の動力伝達装置を軸方向に切った断面図であり、詳細には、図８のＩＸ－ＩＸ線矢視断面図である。

【図10】図１０は、変形例２の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図であり、詳細には、図１１のＸ－Ｘ線矢視断面図である。

【図11】図１１は、変形例２の動力伝達装置を軸方向に切った断面図であり、詳細には、図１０のＸＩ－ＸＩ線矢視断面図である。

【図12】図１２は、変形例２の動力伝達装置において入力軸に第１回転方向へのトルクが入力された場合の図である。

【図13】図１３は、変形例３の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図である。

【図14】図１４は、変形例４の動力伝達装置を軸方向に切った断面図である。

【図15】図１５は、図１４の矢印ＸＶの方向から視た側面図である。

【図16】図１６は、変形例５の動力伝達装置を軸方向に切った断面図である。

【図17】図１７は、変形例５の動力伝達装置の一部を拡大した拡大図である。

【図18】図１８は、変形例６の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図であり、詳細には図１９のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線矢視断面図である。

【図19】図１９は、変形例６の動力伝達装置を軸方向に切った断面図であり、詳細には図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ線矢視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示を実施するための形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明で記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0011】

（実施形態１）
図１は、実施形態１の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図であり、詳細には図２のＩ－Ｉ線矢視断面図である。図２は、実施形態１の動力伝達装置を軸方向に切った断面図であり、詳細には図１のＩＩ－ＩＩ線矢視断面図である。図３は、図１の凹面を拡大した拡大図である。

【0012】

図１に示すように、実施形態１の動力伝達装置１００は、固定部材１と、出力軸２と、入力軸３と、複数の円筒ころ（転動体）４と、を備えている。

【0013】

固定部材１は、動力伝達装置１００を他の部品に固定するための部品である。図２に示すように、固定部材１は、外輪部１０と、外輪部１０から外周側に突出する外フランジ部１１と、外輪部１０から内周側に突出する内フランジ部１２と、を有している。図１に示すように、外輪部１０は、環状に形成されている。外輪部１０の内周面１３及び外周面１４は、中心線Ｏ１を中心に円形状に形成されている。つまり、外輪部１０は円筒形状に形成されている。以下、内周面１３を円筒面と称する場合がある。また、内周面１３の中心線Ｏ１と平行な方向を軸方向と称する。また、中心線Ｏ１と直交する方向を径方向と称する。また、中心線Ｏ１を中心に回る方向を周方向と称する。

【0014】

外フランジ部１１及び内フランジ部１２は、それぞれ、外輪部１０に沿って周方向に延在し、環状となっている。外フランジ部１１には、軸方向に貫通する貫通孔１１ａが形成されている。貫通孔１１ａには、図示しないボルトの軸部が挿入される。そして、外フランジ部１１は図示しないボルトの頭部で締め付けられる。これにより、固定部材１が他の装置に固定される。

【0015】

図２に示すように、外フランジ部１１は、外輪部１０の軸方向の一端部に設けられている。内フランジ部１２は、外輪部１０の軸方向の他端部に設けられている。以下、軸方向のうち、内フランジ部１２から視て外フランジ部１１が配置される方向を第１方向Ｘ１と称し、反対方向を第２方向Ｘ２と称する。また、図１に示すように、周方向の向きに関し、第２方向Ｘ２から視た場合を基準に説明する。そして、第２方向Ｘ２から視て左回り（逆時計回り）方向を第１回転方向Ｌ１と称する。第２方向Ｘ２から視て右回り（時計回り）方向を第２回転方向Ｌ２と称する。

【0016】

図２に示すように、出力軸２は、外輪部１０の内周側に配置された環状の内輪部２０と、内輪部２０の内周側に設けられた環状の第１連結部２１と、を備えている。

【0017】

図１に示すように、内輪部２０の外周面２２は、外輪部１０の内周面１３に対向する対向面である。なお、外周面２２を対向面と称する場合がある。外周面２２の外径は、外輪部１０の内周面１３の径と略同一である。そして、内輪部２０の外周面は、外輪部１０の内周面１３に対し、周方向に摺動可能に当接している。これにより、出力軸２は、固定部材１の中心線Ｏ１と同軸上に配置され、回転自在に固定部材１に支持されている。

【0018】

内輪部２０の外周面２２には、径方向内側に窪む凹面２３が形成されている。凹面２３は、本実施形態では６つ形成されている。６つの凹面２３は、周方向に等間隔に配置されている。１つの凹面２３の内部には、入力軸３の後述する押圧部３２と、２つの円筒ころ４と、が配置されている。なお、凹面２３の詳細は後述する。

【0019】

図２に示すように、内輪部２０の第２方向Ｘ２には、内フランジ部１２が配置されている。よって、出力軸２は、固定部材１から第２方向Ｘ２に脱落しない。また、凹面２３の内部は、第２方向Ｘ２から内フランジ部１２に覆われている。よって、円筒ころ４が凹面２３の内部から第２方向Ｘ２に脱落しない。

【0020】

第１連結部２１の外径は、内フランジ部１２の内径よりも小さい。つまり、第１連結部２１は、内フランジ部１２の内周側に配置されている。第１連結部２１の内周面は、動力伝達装置１００（出力軸２）からトルクを伝達する他の部品１０１が嵌合する嵌合面となっている。

【0021】

入力軸３は、第１連結部２１の第１方向Ｘ１に配置された第２連結部３０と、第２連結部３０から径方向外側に延在する本体部３１と、本体部３１から第２方向Ｘ２に突出する複数の押圧部３２と、を有している。

【0022】

図１に示すように、第２連結部３０は、環状に形成されている。第２連結部３０の内径及び外径は、第１連結部２１と同径となっている。第２連結部３０の内周面は、動力伝達装置（入力軸）にトルクを伝達する他の部品１０２が嵌合する嵌合面となっている。

【0023】

本体部３１は、第２連結部３０の外周面に沿って周方向に延在し、環状となっている。図２に示すように、本体部３１の外径は、外輪部１０の内周面１３の径と略同一である。本体部３１の外周面は、外輪部１０の内周面１３に対して周方向に摺動可能に当接している。これにより、入力軸３は、外輪部１０の中心線Ｏ１と同軸上に配置され、回転自在に固定部材１に支持されている。

【0024】

本体部３１の第２方向Ｘ２には、出力軸２の内輪部２０が配置されている。本体部３１は、凹面２３の内部を第１方向Ｘ１から覆っている。このため、円筒ころ４は、凹面２３の内部から第１方向Ｘ１に脱落しない。外輪部１０の内周面１３であって第１方向Ｘ１の端部には、止め輪５が設けられている。止め輪５は、第１方向Ｘ１から本体部３１に当接している。よって、入力軸３及び出力軸２は、固定部材１から第１方向Ｘ１に脱落しない。

【0025】

図１に示すように押圧部３２は、軸方向から視て円弧状に形成されている。押圧部３２は、凹面２３の内部に配置されている。押圧部３２の周方向の面は、押圧面３３となっている。押圧面３３は、中心線Ｏ１から径方向に延在する仮想線Ｋ１（図３参照）に沿って延在している。また、押圧面３３に関し、押圧部３２は、第１回転方向Ｌ１を向く第１押圧面１３３と、第２回転方向Ｌ２を向く第２押圧面２３３と、の２つを有している。

【0026】

円筒ころ４は、円柱状に形成され、直径がＨ１（図１参照）となっている。円筒ころ４は、鋼材で形成され、変形難い剛体である。１つの凹面２３の内部に、２つの円筒ころ４が配置されている。また、２つの円筒ころ４は、押圧部３２の周方向の両側に分かれて配置されている。以下、押圧部３２から視て第１回転方向Ｌ１に配置された円筒ころ４を第１円筒ころ４１と称し、第２回転方向Ｌ２に配置された円筒ころ４を第２円筒ころ４２と称する。

【0027】

次に図３を参照しながら凹面２３の詳細について説明する。図３に示すように、凹面２３は、中心線Ｏ１から底面２４の周方向の中央部を通過する仮想線Ｋ２を基準に左右対称に形成されている。凹面２３は、底面２４と、２つの被押圧面２５と、を有している。

【0028】

底面２４は、底面２４のうち周方向の中央部に位置する中央面２６と、底面２４のうち周方向の端部に位置する一対のカム面２７と、を有している。なお、中央面２６から視て被押圧面２５が配置される方向を周方向外側と称する。また、被押圧面２５から視て中央面２６が配置される方向を周方向内側と称する。

【0029】

中央面２６は、円弧状に形成されている。中央面２６と外輪部１０との間には、入力軸３の押圧部３２が配置されている。

【0030】

一対のカム面２７は、中央面２６を基準として第１回転方向Ｌ１に配置された第１カム面１２７と、第２回転方向Ｌ２に配置された第２カム面２２７と、である。なお、第１カム面１２７と第２カム面２２７は、仮想線Ｋ２を基準に左右対称となっている。よって、カム面２７の説明では、第１カム面１２７を代表例として説明し、第２カム面２２７の説明を省略する。

【0031】

第１カム面１２７と外輪部１０の内周面１３との間には、第１円筒ころ４１が配置される。中心線Ｏ１からカム面２７までの径は、中央面２６から被押圧面２５に近づくにつれて次第に小さくなるように形成されている。つまり、外輪部１０の内周面１３とカム面２７との間の距離Ｈ２は、被押圧面２５に近づくにつれて次第に大きくなっている。

【0032】

また、内周面１３とカム面２７との間の距離Ｈ２は、カム面２７の周方向の中央部で、第１円筒ころ４１の直径Ｈ１（図１参照）と同じとなっている。よって、第１円筒ころ４１が中央面２６寄りに移動すると、カム面２７と内周面１３との間に第１円筒ころ４１が挟まる。一方で、第１円筒ころ４１が被押圧面２５寄りに移動すると、カム面２７と内周面１３との間に第１円筒ころ４１が挟まらずに遊嵌した状態となる。

【0033】

被押圧面２５は、底面２４の周方向の端部から径方向外側に延在している。２つの被押圧面２５は、中央面２６を基準として第１回転方向Ｌ１に配置された第１被押圧面１２５と、第２回転方向Ｌ２に配置された第２被押圧面２２５と、である。第１被押圧面１２５は、中心線Ｏ１から被押圧面２５の基端部２５ａ（底面２４の周方向の端部と合流する個所）に引いた仮想線Ｋ３を基準として、周方向外側に倒れている。なお、第２被押圧面２２５は、仮想線Ｋ２を基準に第１被押圧面１２５と左右対称であるため、第２被押圧面２２５の説明を省略する。

【0034】

図４は、実施形態１の出力軸に第１回転方向の外力が入力した場合の凹面の拡大図である。図５は、実施形態１の出力軸に第２回転方向の外力が入力した場合の凹面の拡大図である。図６は、実施形態１の入力軸に第１回転方向のトルクが入力した場合の凹面の拡大図である。図７は、実施形態１の入力軸に第２回転方向のトルクが入力した場合の凹面の拡大図である。

【0035】

次に図３から図７を参照しながら実施形態１の動力伝達装置の動作について説明する。以下の説明において、他の部品１０１（図２参照）から出力軸２に入力したトルクを外力と称し、他の部品１０２（図２参照）から入力軸３に入力したトルクと区別する。

【0036】

最初に図３に示す動力伝達装置１００の状態を説明する。図３に示すように、２つの円筒ころ４は、カム面２７のうち被押圧面２５寄りに配置されている。よって、２つの円筒ころ４は、カム面２７と内周面１３との間に挟まっておらず、遊嵌した状態となっている。よって、出力軸２は回転可能となっており、以下、この状態をニュートラル状態と称する。

【0037】

ニュートラル状態から、出力軸２に第１回転方向Ｌ１の外力が入力されると、図４に示すように、出力軸２が第１回転方向Ｌ１に回転する（図４の矢印Ａ１参照）。この結果、第１円筒ころ４１が内周面１３と第１カム面１２７の間に挟まれる。これにより、出力軸２は、第１回転方向Ｌ１への回転が規制される。

【0038】

一方で、ニュートラル状態から、出力軸２に第２回転方向Ｌ２の外力が入力されると、図５に示すように、出力軸２は第２回転方向Ｌ２に回転する（図５の矢印Ａ２参照）。この結果、第２円筒ころ４２は、内周面１３と第２カム面２２７とに挟まれる。これにより、出力軸２は、第２回転方向Ｌ２への回転が規制される。

【0039】

また、図４に示すように、出力軸２が第１回転方向Ｌ１への回転が規制された状態から、入力軸３に第１回転方向Ｌ１のトルクが入力した場合、図６に示すように、押圧部３２が第１回転方向Ｌ１に移動する（図６の矢印Ａ３を参照）。押圧部３２の第１押圧面１３３は、第１円筒ころ４１を第１回転方向Ｌ１に押圧する。そして、第１円筒ころ４１が第１回転方向Ｌ１に移動すると、内周面１３と第１カム面１２７の間に第１円筒ころ４１が挟まれた状態、つまり出力軸２が第１回転方向Ｌ１への回転が規制された状態が解除される。

【0040】

さらに押圧部３２が第１回転方向Ｌ１に移動すると、第１円筒ころ４１が第１被押圧面１２５に当接する。そして、押圧部３２は、第１円筒ころ４１を介して第１被押圧面１２５を押圧する（図６の矢印Ａ４を参照）。これにより、出力軸２に第１回転方向Ｌ１のトルクが伝達され、出力軸２が第１回転方向Ｌ１に回転する。

【0041】

一方で、図４に示すように、出力軸２が第１回転方向Ｌ１への回転が規制された状態から、入力軸３に第２回転方向Ｌ２のトルクが入力した場合、図７に示すように、押圧部３２が第２回転方向Ｌ２に移動する（図７の矢印Ａ５を参照）。そして、押圧部３２の第２押圧面２３３が第２円筒ころ４２に当接すると、押圧部３２は第２円筒ころ４２を介して第２被押圧面２２５を押圧する（図７の矢印Ａ６を参照）。これにより、出力軸２に第２回転方向Ｌ２のトルクが伝達され、出力軸２が第２回転方向Ｌ２に回転する。

【0042】

また、出力軸２が第２回転方向Ｌ２に回転し始めると、第１円筒ころ４１に対し第１カム面１２７が第２回転方向Ｌ２に移動するため、内周面１３と第１カム面１２７の間に第１円筒ころ４１が挟まった状態が解除される。

【0043】

なお、出力軸２が第１回転方向Ｌ１への回転が規制された状態から、出力軸２を第２回転方向Ｌ２に回転させる場合、上記では、図７に示すように入力軸３に第２回転方向Ｌ２のトルクを入力する例を挙げて説明しているが、本開示はこの動作例に限定されない。上記の動作方法では、押圧部３２が第２円筒ころ４２を介して第２被押圧面２２５を押圧し始めるとき、第１円筒ころ４１が内周面１３と第１カム面１２７に挟まった状態となっている。つまり、出力軸２がスムーズに回転しない可能性がある。よって、入力軸３が一旦第１回転方向Ｌ１に回転し、第１円筒ころ４１が内周面１３と第１カム面１２７に挟まった状態が解除された後、入力軸３が第２回転方向Ｌ２に回転して出力軸２にトルクを伝達するようにしてもよい。

【0044】

以上、実施形態１の動力伝達装置１００は、径方向内側を向く円筒面（内周面１３）を有する固定部材１と、円筒面と対向する対向面（外周面２２）を有する出力軸２と、円筒面と対向面との間に配置された少なくとも１つ以上の押圧部３２を有する入力軸３と、円筒面と対向面との間であり、かつ押圧部に対し周方向の両側に配置された一対の転動体（円筒ころ４）と、を備えている。対向面には、径方向に窪み、内部に押圧部３２と一対の転動体が収容される凹面２３が形成されている。凹面２３は、底面２４と、底面２４の周方向の端部から径方向に延在し、周方向を向く一対の被押圧面２５と、を有している。押圧部３２の周方向の面は、転動体を介して被押圧面２５を押圧する押圧面３３である。底面２４は、凹面２３の周方向の中央部に位置し、円筒面との間に押圧部が配置される中央面２６と、凹面２３の周方向の両側に位置し、円筒面との間に転動体が配置される一対のカム面２７と、を有している。カム面２７は、中央面２６から被押圧面２５に近づくにつれて次第に円筒面との間の距離Ｈ２が大きくなる。カム面２７のうち中央面２６寄りの部分は、距離Ｈ２が転動体の直径Ｈ１よりも小さい。カム面２７のうち被押圧面２５寄りの部分は、距離Ｈ２が転動体の直径Ｈ１よりも大きい。

【0045】

上記した実施形態１によれば、入力軸３のトルクは、剛体である円筒ころ４を介して出力軸２に伝達される。円筒ころ４は、剛体であり、トルクが作用した場合の変形量が小さい。これにより、トルク損失の低減が図れる。また、出力軸２の回転が規制されるため、出力軸２に連結された他の部品１０１（例えば産業ロボットのアーム等）の位置を保持することができる。また、出力軸の回転の規制には、モータ等の制御を必要としないため、動力伝達装置１００が備え付けられる設備の消費電力の削減を図れる。さらに、上述した特許文献１の技術によれば、出力軸と入力軸以外に、フランジ板とロック解除板を必要としているが、動力伝達装置１００では、フランジ板とロック解除板が不要である。よって、動力伝達装置１００の部品点数を削減することができる。

【0046】

以上、実施形態１について説明した。なお、実施形態１では、転動体として円筒ころを用いた例を挙げているが、本開示はボールであってもよく、特に限定されない。次に実施形態１を変形した変形例について説明する。また、以下の説明では先に説明した動力伝達装置との相違点に絞って説明する。

【0047】

（変形例１）
図８は、変形例１の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図であり、詳細には、図９のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線矢視断面図である。図９は、変形例１の動力伝達装置を軸方向に切った断面図であり、詳細には、図８のＩＸ－ＩＸ線矢視断面図である。

【0048】

図８に示すように、変形例１の動力伝達装置１００Ａは、凹面２３の数が２つとなっている点で実施形態１と相違する。このような動力伝達装置１００Ａであっても、実施形態１と同じ作用効果を生じ、トルク損失の低減を図れる。このように本開示の凹面２３の数は、実施形態１で示した６つに限定されない。つまり、本開示の動力伝達装置において、凹面２３は少なくとも１つ以上あればよく、凹面２３の数に特に制限はない。

【0049】

図９に示すように、固定部材１Ａは、軸方向に二分割された部品により構成されている点で実施形態１と相違する。詳細には、固定部材１Ａは、第１固定部材２０１と、第１固定部材２０１の第２方向Ｘ２に配置された第２固定部材２０２と、を備えている。そして、第１固定部材２０１と第２固定部材２０２は、図示しないボルトにより軸方向に締め付けられて一体化している。このように、本開示の固定部材は２つ以上の部品から構成されてもよく、実施形態１で示した形状に限定されない。

【0050】

変形例１の出力軸２Ａは、第１連結部２１（図２参照）に代えて、軸状の第１連結軸２１Ａを有している点で、実施形態１と相違している。同様に、変形例１の入力軸３Ａは、第２連結部３０（図２参照）に代えて、軸状の第２連結軸３０Ａを有している点で、実施形態１と相違している。また、第１連結軸２１Ａと第２連結軸３０Ａには、それぞれ軸方向に延在する貫通孔２０３、２０４が形成されている。貫通孔２０３、２０４には、電気配線等が配置される。このように、本開示の出力軸と入力軸は実施形態１で示した形状に限定されない。

【0051】

（変形例２）
図１０は、変形例２の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図であり、詳細には、図１１のＸ－Ｘ線矢視断面図である。図１１は、変形例２の動力伝達装置を軸方向に切った断面図であり、詳細には、図１０のＸＩ－ＸＩ線矢視断面図である。図１２は、変形例２の動力伝達装置において入力軸に第１回転方向へのトルクが入力された場合の図である。

【0052】

図１０に示すように、変形例２の動力伝達装置１００Ｂは、複数のコイルばね（弾性体）５０を有している点で、変形例１と相違する。コイルばね５０は、被押圧面２５と円筒ころ４との間に配置されている。また、コイルばね５０は、自然長よりも縮められた状態で配置されている。つまり、コイルばね５０は圧縮ばねであり、円筒ころ４はコイルばね５０により周方向の内側に向かって常時付勢されている。これによれば、出力軸２Ｂに外力が入力しなくても円筒ころ４が外輪部１０の内周面１３とカム面２７との挟まった状態となり、出力軸２Ｂの回転が規制される。なお、実施形態１では、外力により出力軸２が少し回転した後に出力軸２の回転が規制される。つまり、実施形態１では出力軸２Ｂの周方向のガタつきがある。一方で、変形例２によれば、出力軸２Ｂの周方向のガタつきが抑制される。このため、出力軸２Ｂに連結される他の部品の位置及び姿勢が保持される。

【0053】

また、図１０に示すように、変形例２の出力軸２Ｂは、穴５１が被押圧面２５に形成されている点で、変形例１の出力軸２Ａと相違する。この穴５１は、コイルばね５０の一部が収容されている。図１１に示すように、穴５１は、コイルばね５０に対応して円形状に形成されている。図１２に示すように、入力軸３Ａにトルクが入力されて押圧部３２が周方向に移動した場合、コイルばね５０は、被押圧面２５と円筒ころ４との間で圧縮荷重を受けて縮む。そして、コイルばね５０は、縮んだ状態で穴５１の中に全てが収容される。この結果、円筒ころ４が被押圧面２５に当接する。そして、円筒ころ４が被押圧面２５に当接した状態で内輪部２０が押圧され、出力軸２Ｂが回転する。以上から、トルクの伝達時、円筒ころ４と被押圧面２５の間にコイルばね５０が介在しないようになっている。

【0054】

以上、変形例２について説明したが、本開示は、コイルばね５０以外の弾性体を用いて円筒ころ４を付勢してもよい。また、変形例２では、弾性体（圧縮ばね）を被押圧面２５と円筒ころ４との間に配置した例を挙げたが、本開示は、弾性体を押圧面３３と円筒ころ４との間に配置してもよい。なお、弾性体を押圧面３３と円筒ころ４との間に配置する場合には、弾性体は、圧縮ばねでなく、円筒ころ４を押圧面３３の方に付勢する引っ張りばねを用いる必要がある。

【0055】

（変形例３）
図１３は、変形例３の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図である。図１３に示すように、変形例３の動力伝達装置１００Ｃの出力軸２Ｃは、穴５１の代わりに貫通孔５１Ｃが形成されている点で、変形例２と相違する。貫通孔５１Ｃは、被押圧面２５の背面側にある他の凹面２３の被押圧面２５を貫通している。つまり、貫通孔５１Ｃは、周方向に隣り合う凹面２３の内部同士を連通している。

【0056】

変形例３の動力伝達装置１００Ｃは、コイルばね５０に代えて長尺状のコイルばね５０Ｃを用いている点で変形例２と相違する。コイルばね５０Ｃの長さ方向の中央部が貫通孔５１Ｃに配置されている。そして、コイルばね５０Ｃの両端部は、異なる凹面２３に配置された２つの円筒ころ４を付勢している。この変形例３であっても、変形例２と同様に出力軸２Ｃの周方向のガタつきが抑制される。

【0057】

（変形例４）
図１４は、変形例４の動力伝達装置を軸方向に切った断面図である。図１５は、図１４の矢印ＸＶの方向から視た側面図である。図１４に示すように、変形例４の動力伝達装置１００Ｄは、摩擦部１６０を備えている点で、変形例２と相違する。摩擦部１６０は、出力軸２Ｂに対し当接して摩擦力を発揮する。変形例４の摩擦部１６０は、摩擦板６０と皿ばね６１とを備えている。

【0058】

摩擦板６０は、基材となるプレート６２と、プレート６２の第１方向Ｘ１の面に貼られた摩擦係数が高い摩擦材６３と、を備えている。摩擦板６０は、図１５に示すように、環状に形成されている。そして、摩擦材６３は、出力軸２Ｂの内輪部２０の第２方向Ｘ２の側面２２０に当接している。

【0059】

皿ばね６１は、第２固定部材２０２の内フランジ２０６と摩擦板６０との間に配置されている。皿ばね６１は、軸方向に付勢力を発揮する状態で組み付けられている。よって、摩擦材６３は、皿ばね６１に第１方向Ｘ１に押圧され、内輪部２０の側面２２０に対し高い摩擦力を発揮している。

【0060】

次に変形例４の動力伝達装置１００Ｄの動作について説明する。例えば入力軸３Ａに第１回転方向Ｌ１のトルクが入力された場合、押圧部３２が第１回転方向Ｌ１に移動する。そして、第１押圧面１３３が第１円筒ころ４１を押圧する。これにより、第１円筒ころ４１と第１被押圧面１２５との間にあるコイルばね５０が圧縮し、コイルばね５０の付勢力が大きくなる。

【0061】

仮に摩擦板６０が内輪部２０に押し付けられていないと、コイルばね５０の大きくなった付勢力により内輪部２０が第１回転方向Ｌ１に回転する可能性がある。つまり、第１円筒ころ４１が第１被押圧面１２５に当接しない可能性がある。一方で、変形例４によれば、摩擦板６０が内輪部２０に押し付けられているため、内輪部２０が回転し難い。つまり、コイルばね５０の付勢力が大きくなっても内輪部２０が第１回転方向Ｌ１に回転し難い。よって、第１回転方向Ｌ１に移動する第１円筒ころ４１は第１被押圧面１２５に確実に当接し、出力軸２Ａの内輪部２０にトルクが伝達される。

【0062】

以上、変形例４について説明した。なお、変形例４では、摩擦部１６０が摩擦板６０と皿ばね６１とから構成される例を挙げたが、本開示は、摩擦部１６０が摩擦板６０のみから構成されたり、皿ばね６１のみから構成されたりしてもよし、摩擦板６０と皿ばね６１以外の構成であってもよい。また、摩擦板６０を押圧する部材として、皿ばね６１を用いているが、本開示は他の弾性体であってもよい。

【0063】

（変形例５）
図１６は、変形例５の動力伝達装置を軸方向に切った断面図である。図１７は、変形例５の動力伝達装置の一部を拡大した拡大図である。変形例５の動力伝達装置１００Ｅは、押圧面３３Ｅの形状を変更している点で、変形例２と相違する。詳細には、押圧面３３Ｅは、仮想線Ｋ４の外側に配置される外側面３３１と、仮想線Ｋ４の内側に配置される内側面３３２と、を有している。なお、仮想線Ｋ４は、中心線Ｏ１を中心とする円である。また、仮想線Ｋ４は、内周面１３とカム面２７との間に挟まった状態の円筒ころ４の中心Ｏ２を通っている。

【0064】

内側面３３２は、仮想線Ｋ１（図３参照）に沿って延在している。外側面３３１は、仮想線Ｋ１（図３参照）よりも周方向内側に突出している。よって、押圧面３３Ｅのうち円筒ころ４と当接する部分は、内側面３３２ではなく、外側面３３１となっている。また、外側面３３１は、仮想線Ｋ１に対して径方向内側に傾倒している。よって、図１７に示すように、入力軸３Ａにトルクが入力され、押圧面３３Ｅが円筒ころ４を挟んで内輪部２０を押圧する場合、外側面３３１と被押圧面２５とが略平行となっている。

【0065】

ここで、図１２に示すように、実施形態１や変形例１等の押圧面３３は、仮想線Ｋ１（図３参照）に沿っている。そして、押圧面３３の押圧力Ｆ１は、被押圧面２５の法線ベクトルＦ２以外に、径方向外側を向く成分Ｆ３を含んでいる。よって、押圧部３２から内輪部２０に伝達されるトルクの損失量が大きい。一方で、変形例５によれば、押圧面３３Ｅが押圧する方向のベクトルＦは、被押圧面２５の法線ベクトルとなっている。よって、押圧部３２から内輪に伝達されるトルク損失量が極めて小さく、効率良くトルクが伝達される。

【0066】

以上、変形例５まで説明したが、上記した動力伝達装置は、外輪部１０が固定部材１により構成され、内輪部２０が出力軸２により構成されたいわゆる内カム構造を適用したものを挙げているが、本開示は、内輪部が固定部材１により構成され、外輪部が出力軸２により構成されたいわゆる外カム構造であってもよい。以下、外カム構造に適用した動力伝達装置を簡単に説明する。

【0067】

（変形例６）
図１８は、変形例６の動力伝達装置を軸方向と直交する方向に切った断面図であり、詳細には図１９のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線矢視断面図である。図１９は、変形例６の動力伝達装置を軸方向に切った断面図であり、詳細には図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ線矢視断面図である。図１８に示すように、変形例６の動力伝達装置１００Ｆは、固定部材１Ｆと、出力軸２Ｆと、入力軸３Ｆと、複数の円筒ころ４と、を備えている。なお、円筒ころ４は、実施形態１と同じため、同じ符号を付している。

【0068】

図１９に示すように、固定部材１Ｆは、内輪部１０Ｆと、外フランジ部１１Ｆと、内フランジ部１２Ｆと、を有している。図１８に示すように、内輪部１０Ｆの外周面（円筒面）１４Ｆは、中心線Ｏ１を中心に円形状に形成されている。外フランジ部１１Ｆ及び内フランジ部１２Ｆは、それぞれ内輪部１０Ｆの第２方向Ｘ２の端部に配置されている。内フランジ部１２Ｆには、貫通孔１１ａが形成されている。よって、内フランジ部１２Ｆを図示しないボルトで締め付けることで、動力伝達装置１００Ｆを他の部品に固定することができる。

【0069】

出力軸２Ｆは、外輪部２０Ｆと、フランジ１２１と、を有している。外輪部２０Ｆの外周面１２４は、動力伝達装置１００（出力軸２Ｆ）からトルクを伝達する他の部品１０１が嵌合する嵌合面となっている。フランジ１２１は、部品１０１の第１方向Ｘ１の端面が当接している。外輪部２０Ｆの内周側であって、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２の端部には、止め輪７、８が設けられている。この止め輪７、８により、固定部材１Ｆと出力軸２Ｆが軸方向に挟まれている。これにより、固定部材１Ｆと出力軸２Ｆと入力軸３Ｆが分離しないように組み立てられている。

【0070】

図１８に示すように、外輪部２０Ｆの内周面（対向面）１２２は、内輪部１０Ｆの外周面１４Ｆに対向する対向面である。外輪部２０Ｆの内周面１２２は、内輪部１０Ｆの外周面１４Ｆに対し、周方向に摺動可能に当接している。

【0071】

外輪部２０Ｆの内周面１２２には、径方向外側に窪む凹面２３Ｆが６つ形成されている。凹面２３Ｆは、底面２４Ｆと、被押圧面２５Ｆと、が形成されている。底面２４Ｆは、中央面２６Ｆと、カム面２７Ｆと、が形成されている。

【0072】

カム面２７Ｆと、内輪部１０Ｆの外周面１４Ｆとの間には、円筒ころ４が配置される。中心線Ｏ１からカム面２７Ｆまでの径は、中央面２６Ｆから被押圧面２５Ｆに近づくにつれて次第に大きくなるように形成されている。つまり、内輪部１０Ｆの外周面１４Ｆとカム面２７Ｆとの間の距離は、被押圧面２５に近づくにつれて次第に大きくなっている。よって、円筒ころ４が中央面２６Ｆ寄りに移動すると、カム面２７Ｆと外周面１３Ｆとの間に円筒ころ４が挟まる。一方で、円筒ころ４が被押圧面２５Ｆ寄りに移動すると、カム面２７Ｆと外周面１３Ｆとの間に円筒ころ４が挟まらずに遊嵌した状態となる。

【0073】

図１９に示すように、入力軸３Ｆは、第２連結部３０Ｆと、第２連結部３０Ｆから径方向外側に延在する本体部３１Ｆと、本体部３１Ｆから第２方向Ｘ２に突出する複数の押圧部３２Ｆと、を有している。第２連結部３０Ｆの内周面は、動力伝達装置（入力軸）１００Ｆにトルクを伝達する他の部品１０２が嵌合する嵌合面となっている。

【0074】

図１９に示すように、本体部３１Ｆの外周面は、外輪部２０Ｆの内周面１２２に対して周方向に摺動可能に当接している。また、本体部３１Ｆは、凹面２３Ｆの内部を第１方向Ｘ１から覆っている。このため、円筒ころ４は、凹面２３Ｆの内部から第１方向Ｘ１に脱落しない。

【0075】

図１８に示すように押圧部３２Ｆは、凹面２３Ｆの内部であり、かつ、中央面２６Ｆの内周側に配置されている。よって、入力軸３Ｆにトルクが伝達されて回転すると、押圧部３２Ｆの押圧面３３Ｆが円筒ころ４を介して被押圧面２５Ｆを押圧する。これにより外輪部２０Ｆにトルクが伝達され、出力軸２Ｆが回転する。以上、変形例６の動力伝達装置１００Ｆであっても、実施形態１と同じ作用効果を生じる。

【0076】

なお、本開示は、以下のような構成の組み合わせであってもよい。
（１）
径方向内側又は径方向外側を向く円筒面を有する固定部材と、
前記円筒面と対向する対向面を有する出力軸と、
前記円筒面と前記対向面との間に配置された少なくとも１つ以上の押圧部を有する入力軸と、
前記円筒面と前記対向面との間であり、かつ前記押圧部に対し周方向の両側に配置された一対の転動体と、
を備え、
前記対向面には、径方向に窪み、内部に前記押圧部と一対の前記転動体が収容される凹面が形成され、
前記凹面は、
底面と、
前記底面の前記周方向の端部から径方向に延在し、前記周方向を向く一対の被押圧面と、
を有し、
前記押圧部の前記周方向の面は、前記転動体を介して前記被押圧面を押圧する押圧面であり、
前記底面は、
前記凹面の前記周方向の中央部に位置し、前記円筒面との間に前記押圧部が配置される中央面と、
前記凹面の前記周方向の両端部に位置し、前記円筒面との間に前記転動体が配置される一対のカム面と、
を有し、
前記カム面は、前記中央面から前記被押圧面に近づくにつれて次第に前記円筒面との間の距離が大きくなり、
前記カム面のうち前記中央面寄りの部分は、前記円筒面との間の距離が前記転動体の直径よりも小さく、
前記カム面のうち前記被押圧面寄りの部分は、前記円筒面との間の距離が前記転動体の直径よりも大きい
動力伝達装置。
（２）
前記転動体を付勢する弾性体を備え、
前記弾性体は、前記被押圧面と前記転動体との間に配置され、前記転動体を前記押圧面の方に付勢する圧縮ばね、又は前記押圧面と前記転動体との間に配置され、前記転動体を前記押圧面の方に引っ張る引っ張りばねである
（１）に記載の動力伝達装置。
（３）
前記出力軸は、前記円筒面の中心線と平行な軸方向を向く側面を有し、
前記側面を当接して摩擦力を発揮する摩擦部を備えている
を備えている
（２）に記載の動力伝達装置。
（４）
前記円筒面の中心線を中心とし、かつ前記円筒面と前記カム面との間に挟まった状態の前記転動体の中心を通る仮想の円を第１仮想円とし、
前記押圧面は、
前記第１仮想円よりも径方向の内側に配置された内側面と、
前記第１仮想円よりも径方向の外側に配置された外側面と、
を有し、
前記外側面は、前記内側面よりも突出している
（１）から（３）のいずれか１つに記載の動力伝達装置。
（５）
前記固定部材は、内周面が前記円筒面となっている環状の外輪部を有し、
前記出力軸は、前記外輪部の内側に配置され、外周面が前記対向面となっている内輪部を有している
（１）から（４）のいずれか１つに記載の動力伝達装置。
（６）
前記固定部材は、外周面が前記円筒面となっている内輪部を有し、
前記出力軸は、内部に前記内輪部が配置され、内周面が前記対向面となっている環状の外輪部を有している
（１）から（４）のいずれか１つに記載の動力伝達装置。

【符号の説明】

【0077】

１、１Ｆ 固定部材
２、２Ｆ 出力軸
３ 入力軸
４ 円筒ころ
１０ 外輪部
１０Ｆ 内輪部
１３ 内周面（円筒面）
２０ 内輪部
２０Ｆ 外輪部
２２ 外周面（対向面）
２３、２３Ｆ 凹面
２４、２４Ｆ 底面
２５、２５Ｆ 被押圧面
２６、２６Ｆ 中央面
２７、２７Ｆ カム面
３１ 本体部
３２ 押圧部
３３ 押圧面
４１ 第１円筒ころ
４２ 第２円筒ころ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ 動力伝達装置
１２２ 内周面（対向面）
１２５ 第１被押圧面
１２７ 第１カム面
１３３ 第１押圧面
１６０ 摩擦部
２２７ 第２カム面
２２５ 第２被押圧面
２３３ 第２押圧面

【要約】

【課題】トルク損失の低減を図れる動力伝達装置を提供する。
【解決手段】動力伝達装置は、円筒面を有する固定部材と、円筒面と対向する対向面を有する出力軸と、円筒面と対向面との間に配置された押圧部を有する入力軸と、押圧部に対し周方向の両側に配置された一対の転動体を備える。対向面には、内部に押圧部と一対の転動体が収容される凹面が形成される。凹面は、底面と一対の被押圧面とを有している。押圧部の周方向の面は、転動体を介して被押圧面を押圧する押圧面である。底面は、周方向の中央部に位置する中央面と、周方向の両端部に位置する一対のカム面を有する。カム面は、中央面から被押圧面に近づくにつれて次第に円筒面との間の距離が大きい。カム面のうち中央面寄りの部分は、円筒面との間の距離が転動体の直径よりも小さく、被押圧面寄りの部分は、円筒面との間の距離が転動体の直径よりも大きい。
【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】