クラウンギア減速機構
【課題】可動クラウンギアに歳差運動を行わせるための曲げ柔性に加えて、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクを、向上させる。
【解決手段】固定クラウンギア２と、可動クラウンギア１と、可動クラウンギア１を押し付ける押付機構と、可動クラウンギア１に連結される出力軸３とを備え、押付機構の回転によって、可動クラウンギア１が歳差運動を行うように設けたクラウンギア減速機構において、出力軸３を、可動クラウンギア１に結合される結合軸部３０と、可動クラウンギア１の歳差運動に伴って弾性変形する弾性軸部３１と、出力軸部３２とを、軸方向ａに沿って連続させたものとする。
【解決手段】固定クラウンギア２と、可動クラウンギア１と、可動クラウンギア１を押し付ける押付機構と、可動クラウンギア１に連結される出力軸３とを備え、押付機構の回転によって、可動クラウンギア１が歳差運動を行うように設けたクラウンギア減速機構において、出力軸３を、可動クラウンギア１に結合される結合軸部３０と、可動クラウンギア１の歳差運動に伴って弾性変形する弾性軸部３１と、出力軸部３２とを、軸方向ａに沿って連続させたものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな減速比を実現する減速機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者らは、シンプルな構造でありながら高い減速比と低バックラッシを実現することのできる減速機構として、図１１に示す構成のクラウンギア減速機構を提案している。
【０００３】
このクラウンギア減速機構は、特許第４５１１６３５号公報でも開示しているように、外部部材に固定される固定クラウンギア２と、この固定クラウンギア２との歯数差が１である可動クラウンギア１とを備え、固定クラウンギア２に対して可動クラウンギア１を噛み合わせたものである。そして、軸まわりに回転駆動される押付機構４によって、可動クラウンギア１を固定クラウンギア２側に押し付けている。
【０００４】
このとき、可動クラウンギア１と固定クラウンギア２は、互いに噛み合った状態で可動クラウンギア１が固定クラウンギア２に対して僅かに傾き、且つ、噛み合い箇所が傾倒中心線を挟む左右２箇所に分散するように、互いの寸法形状を設定している。
【０００５】
可動クラウンギア１は、その内周部から径方向内側へと延設される４本のスポーク４０と、これらスポーク４０の先端が連結されるハブ５０とを有し、可動クラウンギア１の中心に位置するハブ５０に対して、細長い棒状の出力軸７０の端部を固定させている。つまり、可動クラウンギア１から径方向内側に延長させたスポーク４０とハブ５０を介して、可動クラウンギア１と、棒状の出力軸７０とを、可撓的に連結させている。
【０００６】
可動クラウンギア１を押し付ける押付機構４は、入力軸６０の先端部に連結されて一体に回転する押付軸５と、この押付軸５から径方向外側に延設される十字状のアーム６と、アーム６の先端部に設けた押圧体７とから成る。この押圧体７は、可動クラウンギア１の背面に押圧力を与えるものであり、転動自在な部材として例えばローラが用いられる。
【０００７】
前記構成から成るクラウンギア減速機構においては、モータ等の動力によって押付機構４を回転させることで、可動クラウンギア１が、固定クラウンギア２に対して噛み合う箇所を移動させながら、歳差運動を行う。この歳差運動に伴って各スポーク４０を弾性変形させながら、可動クラウンギア１から出力軸７０へと、軸まわりの回転が伝達される。これにより、モータ等から押付機構４に入力される回転が、出力軸７０を通じて高減速比で出力される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１１に示す従来のクラウンギア減速機構においては、可動クラウンギア１と出力軸７０とを、径方向内側に延長される薄板状のスポーク４０によって連結させている。そのため、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるための曲げ柔性は確保されやすい。しかし、このスポーク４０を用いた構造は、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクが確保されにくい構造となる。
【０００９】
これに対して、捩り剛性や許容トルクを向上させるには、各スポーク４０の幅や厚みを大きくすることや、長さを短くすることも考えられる。しかし、このようにした場合、捩り剛性や許容トルクが向上するものの、曲げ柔性が大幅に低下する。その結果、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるためのエネルギが増大し、起動トルクも増大する。
【００１０】
このように、図１１に示すようなクラウンギア減速機構において、可動クラウンギア１の歳差運動を行わせるための曲げ柔性と、捩り剛性や許容トルクとは、トレードオフの関係にあり、これらを共に向上させることが容易でなかった。
【００１１】
本発明は前記問題点に鑑みて発明したものであって、可動クラウンギアに歳差運動を行わせるための曲げ柔性に加えて、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクを向上させることを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そして、前記課題を解決するために、本発明を、下記構成を具備したクラウンギア減速機構とする。
【００１３】
本発明は、固定クラウンギアと、前記固定クラウンギアとの歯数差が１である可動クラウンギアと、前記固定クラウンギアに対して前記可動クラウンギアを分散された２箇所で噛み合うように傾けて押し付ける押付機構と、可動クラウンギアに可撓的に連結される出力軸とを備え、前記押付機構の回転によって、前記固定クラウンギアに対して噛み合う箇所を移動させながら前記可動クラウンギアが歳差運動を行うように設けたクラウンギア減速機構において、前記出力軸は、前記可動クラウンギアの内周側に結合される結合軸部と、前記可動クラウンギアの歳差運動に伴って弾性変形する弾性軸部と、出力軸部とを、軸方向に沿って連続させたものであり、前記弾性軸部は、周縁が円形状の弾性ディスクから成り、噛み合わされた前記固定クラウンギアと前記可動クラウンギアの内側に生じるスペース内に、前記弾性ディスクが配され、前記スペース内から少なくとも前記出力軸部の端部が出力側に突出するように設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記出力軸は、所定の軸部材を用いて形成したものであり、前記軸部材に、前記軸方向に距離を空けて複数のスリットを加工し、前記軸方向に並設される前記スリット間に、前記弾性ディスクを形成することが好ましい。
【００１５】
さらに、前記軸部材は、前記弾性ディスクに加えて、前記結合軸部と前記出力軸部を一体に形成するものであることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記軸部材は、前記軸方向に貫通した筒型の部材であり、前記スリットを加工することで、前記結合軸部と前記弾性ディスクと前記出力軸部とを、共に筒型に一体形成することも好ましい。
【００１７】
また、前記出力軸は、前記結合軸部と前記弾性ディスクと出力軸部とをそれぞれ別体に設け、これらを前記軸方向に沿って連結させたものであることも好ましい。
【００１８】
また、前記弾性軸部は、前記弾性ディスクを前記軸方向に沿って複数連結させたものであることも好ましい。
【００１９】
さらに、前記弾性軸部は、前記弾性ディスクよりも前記軸方向に厚く形成した連結ディスクを有し、前記連結ディスクを介して前記弾性ディスクを複数連結させたものであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１のクラウンギア減速機構の要部を示す分解斜視図である。
【図２】同上のクラウンギア減速機構の要部を示す組立斜視図である。
【図３】同上のクラウンギア減速機構の弾性軸部の側面図である。
【図４】本発明の実施形態２のクラウンギア減速機構が備える出力軸を示す斜視図である。
【図５】同上の出力軸を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態３のクラウンギア減速機構の出力軸を示す分解斜視図である。
【図７】同上の出力軸を示す組立斜視図である。
【図８】本発明の実施形態４のクラウンギア減速機構の要部を示す分解斜視図である。
【図９】同上の要部を示す破断斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態５のクラウンギア減速機構が備える出力軸を示す斜視図である。
【図１１】クラウンギア減速機構の従来例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を、添付図面に示す実施形態１〜５に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図３には、本発明の実施形態１のクラウンギア減速機構の特徴部分を示している。なお、本実施形態のクラウンギア減速機構の基本的な構成は、図１１に示す従来のクラウンギア減速機構と同様であり、その具体的な構成は特許文献１等にも開示されている。したがって、以下においては、従来のクラウンギア減速機構と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について詳述する。
【００２３】
図１、図２には、固定クラウンギア２と、この固定クラウンギア２との歯数差を１に設けた可動クラウンギア１と、可動クラウンギア１に対して可撓的に連結される出力軸３とを示している。
【００２４】
出力軸３は、軸方向ａに貫通する無底円筒状の軸部材８を用い、この軸部材８に対してワイヤ放電加工機などで複数のスリット９を形成したものである。円筒状の軸部材８から成る出力軸３は、これら複数のスリット９を介して、円筒状の結合軸部３０と、円筒状（リング状）の弾性ディスク１０を有する弾性軸部３１と、円筒状の出力軸部３２とに、区分される。即ち、この出力軸３は、共に円筒状である結合軸部３０、弾性軸部３１及び出力軸部３２を、軸方向ａに沿ってこの順で入力側から出力側へと連続するように、一体形成したものである。
【００２５】
前記の結合軸部３０は、可動クラウンギア１の内周側に固着され、可動クラウンギア１と一体に歳差運動を行うパーツである。可動クラウンギア１の入力側（図中右側）端部には、径方向内側に突出したリブ２５を全周にわたって設けており、このリブ２５に結合軸部３０の端面を当てた状態で、結合軸部３０と可動クラウンギア１を接着やレーザ溶接などで固定させる。
【００２６】
前記の弾性軸部３１は、可動クラウンギア１の歳差運動に伴って弾性変形するパーツであり、軸方向ａに距離を空けて並設されるスリット９間に、軸方向ａの厚みｔを有する弾性ディスク１０を一枚形成している（図３参照）。弾性ディスク１０は、円形状の周縁を有した中空状のディスクであり、可動クラウンギア１の傾きに伴って弾性変形を生じる。弾性ディスク１０の厚みｔは、極力小さく形成することが好ましい。
【００２７】
スリット９は、弾性ディスク１０を挟む入力側の部分に２箇所、同じく弾性ディスク１０を挟む出力側の位置に２箇所の、都合４箇所に設けている。各スリット９の寸法形状は同一であり、図３にも示すように、入力側と出力側の部分では、連結部１１となる幅ｗを残したうえで、一対のスリット９をそれぞれ円弧状に形成している。入力側の連結部１１は、結合軸部３０と弾性ディスク１０を繋ぐ部分であり、軸部材８の中心軸Ｃを挟んで向かい合う位置に、一対形成される。また、出力側の連結部１１は、弾性ディスク１０と出力軸部３２を繋ぐ部分であり、同じく中心軸Ｃを挟んで向かい合う位置に一対形成しているが、入力側の一対の連結部１１とは約１８０°だけ位置を周方向にずらしている。
【００２８】
前記の出力軸部３２は、可動クラウンギア１から軸まわりの回転が伝達されるパーツであり、結合軸部３０や弾性軸部３１（弾性ディスク１０）と内外径が同一の筒型軸として形成される。中空である出力軸部３２は、その外径を固定クラウンギア２の内径よりも僅かに小さく設けたものであり、外部部材に固定される固定クラウンギア２の内側にて、中心軸Ｃまわりに回転駆動される。
【００２９】
以上のように、本実施形態の出力軸３は、軸方向ａに連続する前記３パーツから成る。そして、出力軸３のうち少なくとも出力軸部３２の端側の部分を、固定クラウンギア２内から出力側に突出させ、この出力軸部３２を通じて軸まわりの回転が出力されるように設けている。
【００３０】
本実施形態のクラウンギア減速機構によれば、固定クラウンギア２に可動クラウンギア１を噛み合わせた状態で生じる限られたスペース内において、弾性軸部３１を成す弾性ディスク１０の外径を、極力大きく（例えば、固定クラウンギア２や可動クラウンギア１の内径と略同一となる程度に）設けることができる。そのため、変形可能な領域も極力大きくとることができ、歳差運動を可能にするための曲げ柔性が確保されやすいものとなっている。
【００３１】
また、本実施形態のクラウンギア減速機構では、このように弾性ディスク１０の外径を極力大きく設け、この弾性ディスク１０から軸方向ａに沿って一連に形成される出力軸部３２の外径も極力大きく設けることができるので、捩り剛性や許容トルクも高水準で確保される。
【００３２】
即ち、前記３パーツから成る出力軸３を具備する本実施形態のクラウンギア減速機構においては、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるための曲げ柔性に加えて、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクについても、高い水準で実現することができる。しかも、これを実現するための構造もコンパクトであり、機構全体の小型化や軽量化も達成される。
【００３３】
なお、出力軸３の材質（即ち、軸部材８の材質）としては、鋼材やプラスチックを用いることが好ましい。また、出力軸３の寸法については、例えば軸部材８として外径が４ｍｍ、内径が２．６ｍｍ程度の小型の筒部材を用い、これに０．３ｍｍ程度の幅でスリット９を設ける。スリット９間の幅ｗは、これを大きく設けるほど連結部１１の強度が向上し、その一方で、歳差運動のための曲げ柔性は低下するという傾向がある。前記条件下でｗの値を変えながらＦＥＭ解析を行ったところ、連結部１１の強度は、その周方向の幅ｗを弾性ディスク１０の厚みｔの４倍程度に設定することで十分に保たれることが分かった。
【００３４】
図４、図５には、本発明の実施形態２のクラウンギア減速機構の特徴部分を示している。なお、本実施形態の構成のうち、前述した実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について以下に詳述する。
【００３５】
本実施形態においては、出力軸３を形成するための軸部材８として、円筒形の中空部分１２と、円柱形の中実部分１３とを、軸方向ａに沿って連続させた部材を用いている。中実部分１３は、中空部分１２よりも外径が小さくなるように設けている。
【００３６】
そして、本実施形態では、実施形態１と同様のスリット９を、中空部分１２に設けている。これにより、中空の弾性ディスク１０から成る弾性軸部３１と、同じく中空の結合軸部３０とを、中空部分１２において一体物として形成している。この軸部材８においては、中空部分１２から段差を介して連続する中実部分１３が、弾性ディスク１０や結合軸部３０よりも小径に設けた中実の出力軸部３２となる。
【００３７】
図６、図７には、本発明の実施形態３のクラウンギア減速機構の特徴部分である出力軸３を示している。なお、本実施形態の構成のうち、前述した実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について以下に詳述する。
【００３８】
本実施形態においては、出力軸３を形成する結合軸部３０、弾性ディスク１０から成る弾性軸部３１、出力軸部３２の３パーツを、それぞれ別体で設けている。結合軸部３０は、円筒状に形成され、出力側をむく端面の一部を盛り上げる形で、一対の連結部１４を突設している。各連結部１４の頂面には、ネジ孔１５を形成している。
【００３９】
弾性ディスク１０は、結合軸部３０と同一の外径を有する円筒状（リング状）の部材であり、周方向に等間隔をあけた４箇所に、固定孔１６を貫通形成している。
【００４０】
出力軸部３２は、結合軸部３０や弾性ディスク１０と同一の外径を有する円筒状の部材であり、入力側をむく端面の一部を盛り上げる形で、結合軸部３０の連結部１４と同様の連結部１７を、一対突設している。各連結部１７の頂面には、ネジ孔１８を形成している。
【００４１】
これら別体として用意した結合軸部３０、弾性ディスク１０及び出力軸部３２を、ネジ具（図示せず）を用いて軸方向ａに連結固定させる。結合軸部３０と弾性ディスク１０の固定は、弾性ディスク１０の固定孔１６を通じて、結合軸部３０のネジ孔１５内にネジ具を締結させることにより行う。出力軸部３２と弾性ディスク１０の固定も同様に、弾性ディスク１０の固定孔１６を通じて、出力軸部３２のネジ孔１８内にネジ具を締結させることにより行う。
【００４２】
３パーツを組み合わせて形成した出力軸３は、スリット状の空隙１９を介して結合軸部３０、弾性ディスク１０及び出力軸部３２が円筒状に連結されたものとなり、実施形態１の場合と同様に、可動クラウンギア１の歳差運動のための曲げ柔性に加えて、捻り剛性や許容トルクも向上する。
【００４３】
なお、各部材３０，１０，３２間の固定は、本実施形態のようにネジ等の締結具を用いてもよいし、レーザ溶着により行ってもよい。また、各部材３０，１０，３２はいずれも中空（円柱状）であるが、中実の形状（円柱状）としてもよい。更に、各部材３０，１０，３２の外径を互いに相違させてもよい。
【００４４】
図８、図９には、本発明の実施形態４のクラウンギア減速機構の特徴部分である出力軸３及び可動クラウンギア１を示している。なお、本実施形態の構成のうち、前述した実施形態１や実施形態３と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について以下に詳述する。
【００４５】
本実施形態は、前述した実施形態３と同様に、出力軸３を形成する結合軸部３０、弾性ディスク１０及び出力軸部３２をまずは別体として設け、これらを軸方向ａに沿って連結固定させるものであるが、結合軸部３０は可動クラウンギア１側に一体形成しているという点において、実施形態３とは相違している。これによれば、部品点数が削減されるという利点や、強度が向上するという利点がある。
【００４６】
図１０には、本発明の実施形態５のクラウンギア減速機構の特徴部分である出力軸３を示している。なお、本実施形態の構成のうち、前述した実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について以下に詳述する。
【００４７】
本実施形態の弾性軸部３１においては、２つの弾性ディスク１０が軸方向ａに沿って連結されるように、筒型の軸部材８に多数のスリット９を形成している。具体的には、実施形態１と同様の弾性ディスク１０を形成するスリット９の組み合わせを一箇所に形成し、さらに、弾性ディスク１０の厚みｔよりも十分に大きな厚みＴ分の距離を軸方向ａに空けたうえで、もう一箇所にも形成している。この厚みＴの部分が、弾性ディスク１０間に設けた連結ディスク２０となる。
【００４８】
即ち、本実施形態の弾性軸部３１は、弾性ディスク１０よりも軸方向ａに厚く設けた連結ディスク２０を有し、この連結ディスク２０を挟んで入力側と出力側の両方に、スリット９を介して弾性ディスク１０を連結させている。
【００４９】
連結ディスク２０と両側の弾性ディスク１０とは、いずれも実施形態１と同様の一対の連結部１１によって連結される。また、出力側の弾性ディスク１０と出力軸部３２との間も、同様の連結部１１によって連結され、入力側の弾性ディスク１０と結合軸部３０との間も、やはり同様の連結部１１によって連結される。
【００５０】
クラウンギア減速機構では、出力軸３の軸方向ａの一部分を成す弾性軸部３１が、弾性変形領域内で変形することが要求される。そのため、弾性ディスク１０の形状や材質など各種条件により、１枚の弾性ディスク１０ではその変形が弾性変形領域外となるような場合には、本実施形態のように、弾性ディスク１０を複数連結させる。これにより、捩り剛性は多少犠牲になるが、各弾性ディスク１０の変形を弾性変形領域内に収めることが可能となる。
【００５１】
例えば、軸部材８の材質を鋼、外径４ｍｍ、内径２．６ｍｍとし、減速比が５０となるように設けた条件下にいて、ｔ＝０．０４ｍｍならば、歳差運動のためには２枚の弾性ディスク１０が必要となる。また、ｔ＝０．１ｍｍならば、歳差運動のためには３枚の弾性ディスク１０が必要となる。
【００５２】
そして、このように弾性ディスク１０を複数設けるに際しては、隣接する弾性ディスク１０間に連結ディスク２０を介在させることで、捩り剛性の低下が抑えられる。ＦＥＭにより計算した結果では、弾性ディスク１０間にある連結ディスク２０の厚みＴを、弾性ディスク１０の厚みｔの５倍程度に設けることが、曲げ柔性に加えて、捩り剛性や許容トルクを高水準に保つために好ましいことが分かっている。
【００５３】
本実施形態では、実施形態１の出力軸３において弾性ディスク１０を増加させた場合を示しているが、他の実施形態においても弾性ディスク１０を増加させることができる。その場合には、弾性ディスク１０間にこれよりも厚い連結ディスク２０を設けることが好ましい。
【００５４】
以上説明したように、実施形態１〜５のクラウンギア減速機構は、固定クラウンギア２と、固定クラウンギア２との歯数差が１である可動クラウンギア１と、固定クラウンギア２に対して可動クラウンギア１を２箇所で噛み合うように傾けて押し付ける押付機構４と、可動クラウンギア１に可撓的に連結される出力軸３とを備え、押付機構４の回転によって、固定クラウンギア２に対して噛み合う箇所を移動させながら可動クラウンギア１が歳差運動を行うように設けたクラウンギア減速機構である。そして、出力軸３は、可動クラウンギア１に結合される結合軸部３０と、可動クラウンギア１の歳差運動に伴って弾性変形する弾性軸部３１と、出力軸部３２とを、軸方向ａに沿って連続させたものである。
【００５５】
これにより、固定クラウンギア２に可動クラウンギア１を噛み合わせたときにこれらの内側に生じる限られたスペース内に、大径に設けた弾性軸部３１を配することが可能となる。そのため、変形可能な領域を極力大きくとることが可能となり、歳差運動を実現するための曲げ柔性が確保されやすいものとなる。さらに、この弾性軸部３１や出力軸部３２を限られたスペース内で大径に設けることが可能になることから、捩り剛性や許容トルクも確保されやすいものとなる。つまり、これらシンプルな構成によって、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるための曲げ柔性に加えて、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクを、向上させることができる。
【００５６】
また、実施形態１〜５のクラウンギア減速機構において、弾性軸部３１は、円形状の弾性ディスク１０から成る。
【００５７】
このような弾性ディスク１０を用いて弾性軸部３１を形成したことで、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるための曲げ柔性に加えて、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクを、より向上させることができる。
【００５８】
また、実施形態１，２，５のクラウンギア減速機構において、出力軸３は、所定の軸部材８を用いて形成したものであり、軸部材８に、軸方向ａに距離を空けて複数のスリット９を加工し、軸方向ａに並設されるスリット９間に、弾性ディスク１０を形成している。
【００５９】
これにより、軸部材８にスリット９を加工するという工程によって、弾性ディスク１０を形成することが可能となり、特に小型のクラウンギア減速機構を構成する際に有利となる。
【００６０】
さらに、実施形態１，２，５のクラウンギア減速機構において、軸部材８は、弾性ディスク１０に加えて、結合軸部３０と出力軸部３１を一体に形成するものである。
【００６１】
これにより、軸部材８にスリット９を加工するという工程によって、弾性ディスク１０を結合軸部３０及び出力軸部３２と一体に形成することが可能となり、特に小型のクラウンギア減速機構を構成する際に有利となる。
【００６２】
また、実施形態１，５のクラウンギア減速機構において、軸部材８は、軸方向ａに貫通した筒型の部材であり、スリット９を加工することで、結合軸部３０と弾性ディスク１０と出力軸部３２とを、共に筒型に一体形成している。
【００６３】
これにより、筒型の軸部材８にスリット９を加工するという工程によって、結合軸部３０と弾性ディスク１０と出力軸部３２とを、共に中空形状に形成することができる。そのため、出力軸３全体が中空となり、機構全体がより軽量化される。加えて、この出力軸３に可動クラウンギア１と固定クラウンギア２を組み合わせた機構全体を、中央に大きなスペースを有する筒型の機構として提供することができる。ここで、押付機構４やこれを回転させるためのモータも筒型に形成すれば、パイプ型のアクチュエータを提供することも可能となる。
【００６４】
また、実施形態３，４のクラウンギア減速機構において、出力軸３は、結合軸部３０と弾性ディスク１０と出力軸部３２とをそれぞれ別体に設け、これらを軸方向ａに沿って連結させたものである。
【００６５】
これにより、結合軸部３０、弾性ディスク１０及び出力軸部３２の材質として、それぞれに最適なものを選ぶことができる。また、弾性ディスク１０を均一の厚みで形成することが容易となる。
【００６６】
また、実施形態５のクラウンギア減速機構において、弾性軸部３１は、弾性ディスク１０を軸方向ａに沿って複数連結させたものである。
【００６７】
１枚の弾性ディスク１０ではその変形が弾性変形領域外となるような場合であっても、このように弾性ディスク１０を複数連結させて弾性軸部３１を構成することにより、各弾性ディスク１０の変形を弾性変形領域内に収めることが可能となる。
【００６８】
また、実施形態５のクラウンギア減速機構において、弾性軸部３１は、弾性ディスク１０よりも軸方向ａに厚く形成した連結ディスク２０を有し、連結ディスク２０を介して弾性ディスク１０同士を連結させたものである。
【００６９】
弾性ディスク１０を複数設けた場合に出力軸３全体の捩り剛性は低下するが、このような連結ディスク２０を弾性ディスク１０間に介在させることにより、その低下の度合いを抑えることができる。
【００７０】
以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものでない。例えば、弾性軸部３１に必要な弾性を与えるための構造も、実施形態１，２，５のようなスリット型や、実施形態３，４のようなディスク型に限らず、ベローズ型に設けることも考えられる。その他の構成についても、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな減速比を実現する減速機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者らは、シンプルな構造でありながら高い減速比と低バックラッシを実現することのできる減速機構として、図１１に示す構成のクラウンギア減速機構を提案している。
【０００３】
このクラウンギア減速機構は、特許第４５１１６３５号公報でも開示しているように、外部部材に固定される固定クラウンギア２と、この固定クラウンギア２との歯数差が１である可動クラウンギア１とを備え、固定クラウンギア２に対して可動クラウンギア１を噛み合わせたものである。そして、軸まわりに回転駆動される押付機構４によって、可動クラウンギア１を固定クラウンギア２側に押し付けている。
【０００４】
このとき、可動クラウンギア１と固定クラウンギア２は、互いに噛み合った状態で可動クラウンギア１が固定クラウンギア２に対して僅かに傾き、且つ、噛み合い箇所が傾倒中心線を挟む左右２箇所に分散するように、互いの寸法形状を設定している。
【０００５】
可動クラウンギア１は、その内周部から径方向内側へと延設される４本のスポーク４０と、これらスポーク４０の先端が連結されるハブ５０とを有し、可動クラウンギア１の中心に位置するハブ５０に対して、細長い棒状の出力軸７０の端部を固定させている。つまり、可動クラウンギア１から径方向内側に延長させたスポーク４０とハブ５０を介して、可動クラウンギア１と、棒状の出力軸７０とを、可撓的に連結させている。
【０００６】
可動クラウンギア１を押し付ける押付機構４は、入力軸６０の先端部に連結されて一体に回転する押付軸５と、この押付軸５から径方向外側に延設される十字状のアーム６と、アーム６の先端部に設けた押圧体７とから成る。この押圧体７は、可動クラウンギア１の背面に押圧力を与えるものであり、転動自在な部材として例えばローラが用いられる。
【０００７】
前記構成から成るクラウンギア減速機構においては、モータ等の動力によって押付機構４を回転させることで、可動クラウンギア１が、固定クラウンギア２に対して噛み合う箇所を移動させながら、歳差運動を行う。この歳差運動に伴って各スポーク４０を弾性変形させながら、可動クラウンギア１から出力軸７０へと、軸まわりの回転が伝達される。これにより、モータ等から押付機構４に入力される回転が、出力軸７０を通じて高減速比で出力される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１１に示す従来のクラウンギア減速機構においては、可動クラウンギア１と出力軸７０とを、径方向内側に延長される薄板状のスポーク４０によって連結させている。そのため、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるための曲げ柔性は確保されやすい。しかし、このスポーク４０を用いた構造は、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクが確保されにくい構造となる。
【０００９】
これに対して、捩り剛性や許容トルクを向上させるには、各スポーク４０の幅や厚みを大きくすることや、長さを短くすることも考えられる。しかし、このようにした場合、捩り剛性や許容トルクが向上するものの、曲げ柔性が大幅に低下する。その結果、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるためのエネルギが増大し、起動トルクも増大する。
【００１０】
このように、図１１に示すようなクラウンギア減速機構において、可動クラウンギア１の歳差運動を行わせるための曲げ柔性と、捩り剛性や許容トルクとは、トレードオフの関係にあり、これらを共に向上させることが容易でなかった。
【００１１】
本発明は前記問題点に鑑みて発明したものであって、可動クラウンギアに歳差運動を行わせるための曲げ柔性に加えて、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクを向上させることを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そして、前記課題を解決するために、本発明を、下記構成を具備したクラウンギア減速機構とする。
【００１３】
本発明は、固定クラウンギアと、前記固定クラウンギアとの歯数差が１である可動クラウンギアと、前記固定クラウンギアに対して前記可動クラウンギアを分散された２箇所で噛み合うように傾けて押し付ける押付機構と、可動クラウンギアに可撓的に連結される出力軸とを備え、前記押付機構の回転によって、前記固定クラウンギアに対して噛み合う箇所を移動させながら前記可動クラウンギアが歳差運動を行うように設けたクラウンギア減速機構において、前記出力軸は、前記可動クラウンギアの内周側に結合される結合軸部と、前記可動クラウンギアの歳差運動に伴って弾性変形する弾性軸部と、出力軸部とを、軸方向に沿って連続させたものであり、前記弾性軸部は、周縁が円形状の弾性ディスクから成り、噛み合わされた前記固定クラウンギアと前記可動クラウンギアの内側に生じるスペース内に、前記弾性ディスクが配され、前記スペース内から少なくとも前記出力軸部の端部が出力側に突出するように設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記出力軸は、所定の軸部材を用いて形成したものであり、前記軸部材に、前記軸方向に距離を空けて複数のスリットを加工し、前記軸方向に並設される前記スリット間に、前記弾性ディスクを形成することが好ましい。
【００１５】
さらに、前記軸部材は、前記弾性ディスクに加えて、前記結合軸部と前記出力軸部を一体に形成するものであることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記軸部材は、前記軸方向に貫通した筒型の部材であり、前記スリットを加工することで、前記結合軸部と前記弾性ディスクと前記出力軸部とを、共に筒型に一体形成することも好ましい。
【００１７】
また、前記出力軸は、前記結合軸部と前記弾性ディスクと出力軸部とをそれぞれ別体に設け、これらを前記軸方向に沿って連結させたものであることも好ましい。
【００１８】
また、前記弾性軸部は、前記弾性ディスクを前記軸方向に沿って複数連結させたものであることも好ましい。
【００１９】
さらに、前記弾性軸部は、前記弾性ディスクよりも前記軸方向に厚く形成した連結ディスクを有し、前記連結ディスクを介して前記弾性ディスクを複数連結させたものであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１のクラウンギア減速機構の要部を示す分解斜視図である。
【図２】同上のクラウンギア減速機構の要部を示す組立斜視図である。
【図３】同上のクラウンギア減速機構の弾性軸部の側面図である。
【図４】本発明の実施形態２のクラウンギア減速機構が備える出力軸を示す斜視図である。
【図５】同上の出力軸を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態３のクラウンギア減速機構の出力軸を示す分解斜視図である。
【図７】同上の出力軸を示す組立斜視図である。
【図８】本発明の実施形態４のクラウンギア減速機構の要部を示す分解斜視図である。
【図９】同上の要部を示す破断斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態５のクラウンギア減速機構が備える出力軸を示す斜視図である。
【図１１】クラウンギア減速機構の従来例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を、添付図面に示す実施形態１〜５に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図３には、本発明の実施形態１のクラウンギア減速機構の特徴部分を示している。なお、本実施形態のクラウンギア減速機構の基本的な構成は、図１１に示す従来のクラウンギア減速機構と同様であり、その具体的な構成は特許文献１等にも開示されている。したがって、以下においては、従来のクラウンギア減速機構と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について詳述する。
【００２３】
図１、図２には、固定クラウンギア２と、この固定クラウンギア２との歯数差を１に設けた可動クラウンギア１と、可動クラウンギア１に対して可撓的に連結される出力軸３とを示している。
【００２４】
出力軸３は、軸方向ａに貫通する無底円筒状の軸部材８を用い、この軸部材８に対してワイヤ放電加工機などで複数のスリット９を形成したものである。円筒状の軸部材８から成る出力軸３は、これら複数のスリット９を介して、円筒状の結合軸部３０と、円筒状（リング状）の弾性ディスク１０を有する弾性軸部３１と、円筒状の出力軸部３２とに、区分される。即ち、この出力軸３は、共に円筒状である結合軸部３０、弾性軸部３１及び出力軸部３２を、軸方向ａに沿ってこの順で入力側から出力側へと連続するように、一体形成したものである。
【００２５】
前記の結合軸部３０は、可動クラウンギア１の内周側に固着され、可動クラウンギア１と一体に歳差運動を行うパーツである。可動クラウンギア１の入力側（図中右側）端部には、径方向内側に突出したリブ２５を全周にわたって設けており、このリブ２５に結合軸部３０の端面を当てた状態で、結合軸部３０と可動クラウンギア１を接着やレーザ溶接などで固定させる。
【００２６】
前記の弾性軸部３１は、可動クラウンギア１の歳差運動に伴って弾性変形するパーツであり、軸方向ａに距離を空けて並設されるスリット９間に、軸方向ａの厚みｔを有する弾性ディスク１０を一枚形成している（図３参照）。弾性ディスク１０は、円形状の周縁を有した中空状のディスクであり、可動クラウンギア１の傾きに伴って弾性変形を生じる。弾性ディスク１０の厚みｔは、極力小さく形成することが好ましい。
【００２７】
スリット９は、弾性ディスク１０を挟む入力側の部分に２箇所、同じく弾性ディスク１０を挟む出力側の位置に２箇所の、都合４箇所に設けている。各スリット９の寸法形状は同一であり、図３にも示すように、入力側と出力側の部分では、連結部１１となる幅ｗを残したうえで、一対のスリット９をそれぞれ円弧状に形成している。入力側の連結部１１は、結合軸部３０と弾性ディスク１０を繋ぐ部分であり、軸部材８の中心軸Ｃを挟んで向かい合う位置に、一対形成される。また、出力側の連結部１１は、弾性ディスク１０と出力軸部３２を繋ぐ部分であり、同じく中心軸Ｃを挟んで向かい合う位置に一対形成しているが、入力側の一対の連結部１１とは約１８０°だけ位置を周方向にずらしている。
【００２８】
前記の出力軸部３２は、可動クラウンギア１から軸まわりの回転が伝達されるパーツであり、結合軸部３０や弾性軸部３１（弾性ディスク１０）と内外径が同一の筒型軸として形成される。中空である出力軸部３２は、その外径を固定クラウンギア２の内径よりも僅かに小さく設けたものであり、外部部材に固定される固定クラウンギア２の内側にて、中心軸Ｃまわりに回転駆動される。
【００２９】
以上のように、本実施形態の出力軸３は、軸方向ａに連続する前記３パーツから成る。そして、出力軸３のうち少なくとも出力軸部３２の端側の部分を、固定クラウンギア２内から出力側に突出させ、この出力軸部３２を通じて軸まわりの回転が出力されるように設けている。
【００３０】
本実施形態のクラウンギア減速機構によれば、固定クラウンギア２に可動クラウンギア１を噛み合わせた状態で生じる限られたスペース内において、弾性軸部３１を成す弾性ディスク１０の外径を、極力大きく（例えば、固定クラウンギア２や可動クラウンギア１の内径と略同一となる程度に）設けることができる。そのため、変形可能な領域も極力大きくとることができ、歳差運動を可能にするための曲げ柔性が確保されやすいものとなっている。
【００３１】
また、本実施形態のクラウンギア減速機構では、このように弾性ディスク１０の外径を極力大きく設け、この弾性ディスク１０から軸方向ａに沿って一連に形成される出力軸部３２の外径も極力大きく設けることができるので、捩り剛性や許容トルクも高水準で確保される。
【００３２】
即ち、前記３パーツから成る出力軸３を具備する本実施形態のクラウンギア減速機構においては、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるための曲げ柔性に加えて、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクについても、高い水準で実現することができる。しかも、これを実現するための構造もコンパクトであり、機構全体の小型化や軽量化も達成される。
【００３３】
なお、出力軸３の材質（即ち、軸部材８の材質）としては、鋼材やプラスチックを用いることが好ましい。また、出力軸３の寸法については、例えば軸部材８として外径が４ｍｍ、内径が２．６ｍｍ程度の小型の筒部材を用い、これに０．３ｍｍ程度の幅でスリット９を設ける。スリット９間の幅ｗは、これを大きく設けるほど連結部１１の強度が向上し、その一方で、歳差運動のための曲げ柔性は低下するという傾向がある。前記条件下でｗの値を変えながらＦＥＭ解析を行ったところ、連結部１１の強度は、その周方向の幅ｗを弾性ディスク１０の厚みｔの４倍程度に設定することで十分に保たれることが分かった。
【００３４】
図４、図５には、本発明の実施形態２のクラウンギア減速機構の特徴部分を示している。なお、本実施形態の構成のうち、前述した実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について以下に詳述する。
【００３５】
本実施形態においては、出力軸３を形成するための軸部材８として、円筒形の中空部分１２と、円柱形の中実部分１３とを、軸方向ａに沿って連続させた部材を用いている。中実部分１３は、中空部分１２よりも外径が小さくなるように設けている。
【００３６】
そして、本実施形態では、実施形態１と同様のスリット９を、中空部分１２に設けている。これにより、中空の弾性ディスク１０から成る弾性軸部３１と、同じく中空の結合軸部３０とを、中空部分１２において一体物として形成している。この軸部材８においては、中空部分１２から段差を介して連続する中実部分１３が、弾性ディスク１０や結合軸部３０よりも小径に設けた中実の出力軸部３２となる。
【００３７】
図６、図７には、本発明の実施形態３のクラウンギア減速機構の特徴部分である出力軸３を示している。なお、本実施形態の構成のうち、前述した実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について以下に詳述する。
【００３８】
本実施形態においては、出力軸３を形成する結合軸部３０、弾性ディスク１０から成る弾性軸部３１、出力軸部３２の３パーツを、それぞれ別体で設けている。結合軸部３０は、円筒状に形成され、出力側をむく端面の一部を盛り上げる形で、一対の連結部１４を突設している。各連結部１４の頂面には、ネジ孔１５を形成している。
【００３９】
弾性ディスク１０は、結合軸部３０と同一の外径を有する円筒状（リング状）の部材であり、周方向に等間隔をあけた４箇所に、固定孔１６を貫通形成している。
【００４０】
出力軸部３２は、結合軸部３０や弾性ディスク１０と同一の外径を有する円筒状の部材であり、入力側をむく端面の一部を盛り上げる形で、結合軸部３０の連結部１４と同様の連結部１７を、一対突設している。各連結部１７の頂面には、ネジ孔１８を形成している。
【００４１】
これら別体として用意した結合軸部３０、弾性ディスク１０及び出力軸部３２を、ネジ具（図示せず）を用いて軸方向ａに連結固定させる。結合軸部３０と弾性ディスク１０の固定は、弾性ディスク１０の固定孔１６を通じて、結合軸部３０のネジ孔１５内にネジ具を締結させることにより行う。出力軸部３２と弾性ディスク１０の固定も同様に、弾性ディスク１０の固定孔１６を通じて、出力軸部３２のネジ孔１８内にネジ具を締結させることにより行う。
【００４２】
３パーツを組み合わせて形成した出力軸３は、スリット状の空隙１９を介して結合軸部３０、弾性ディスク１０及び出力軸部３２が円筒状に連結されたものとなり、実施形態１の場合と同様に、可動クラウンギア１の歳差運動のための曲げ柔性に加えて、捻り剛性や許容トルクも向上する。
【００４３】
なお、各部材３０，１０，３２間の固定は、本実施形態のようにネジ等の締結具を用いてもよいし、レーザ溶着により行ってもよい。また、各部材３０，１０，３２はいずれも中空（円柱状）であるが、中実の形状（円柱状）としてもよい。更に、各部材３０，１０，３２の外径を互いに相違させてもよい。
【００４４】
図８、図９には、本発明の実施形態４のクラウンギア減速機構の特徴部分である出力軸３及び可動クラウンギア１を示している。なお、本実施形態の構成のうち、前述した実施形態１や実施形態３と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について以下に詳述する。
【００４５】
本実施形態は、前述した実施形態３と同様に、出力軸３を形成する結合軸部３０、弾性ディスク１０及び出力軸部３２をまずは別体として設け、これらを軸方向ａに沿って連結固定させるものであるが、結合軸部３０は可動クラウンギア１側に一体形成しているという点において、実施形態３とは相違している。これによれば、部品点数が削減されるという利点や、強度が向上するという利点がある。
【００４６】
図１０には、本発明の実施形態５のクラウンギア減速機構の特徴部分である出力軸３を示している。なお、本実施形態の構成のうち、前述した実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略し、本実施形態の特徴的な構成について以下に詳述する。
【００４７】
本実施形態の弾性軸部３１においては、２つの弾性ディスク１０が軸方向ａに沿って連結されるように、筒型の軸部材８に多数のスリット９を形成している。具体的には、実施形態１と同様の弾性ディスク１０を形成するスリット９の組み合わせを一箇所に形成し、さらに、弾性ディスク１０の厚みｔよりも十分に大きな厚みＴ分の距離を軸方向ａに空けたうえで、もう一箇所にも形成している。この厚みＴの部分が、弾性ディスク１０間に設けた連結ディスク２０となる。
【００４８】
即ち、本実施形態の弾性軸部３１は、弾性ディスク１０よりも軸方向ａに厚く設けた連結ディスク２０を有し、この連結ディスク２０を挟んで入力側と出力側の両方に、スリット９を介して弾性ディスク１０を連結させている。
【００４９】
連結ディスク２０と両側の弾性ディスク１０とは、いずれも実施形態１と同様の一対の連結部１１によって連結される。また、出力側の弾性ディスク１０と出力軸部３２との間も、同様の連結部１１によって連結され、入力側の弾性ディスク１０と結合軸部３０との間も、やはり同様の連結部１１によって連結される。
【００５０】
クラウンギア減速機構では、出力軸３の軸方向ａの一部分を成す弾性軸部３１が、弾性変形領域内で変形することが要求される。そのため、弾性ディスク１０の形状や材質など各種条件により、１枚の弾性ディスク１０ではその変形が弾性変形領域外となるような場合には、本実施形態のように、弾性ディスク１０を複数連結させる。これにより、捩り剛性は多少犠牲になるが、各弾性ディスク１０の変形を弾性変形領域内に収めることが可能となる。
【００５１】
例えば、軸部材８の材質を鋼、外径４ｍｍ、内径２．６ｍｍとし、減速比が５０となるように設けた条件下にいて、ｔ＝０．０４ｍｍならば、歳差運動のためには２枚の弾性ディスク１０が必要となる。また、ｔ＝０．１ｍｍならば、歳差運動のためには３枚の弾性ディスク１０が必要となる。
【００５２】
そして、このように弾性ディスク１０を複数設けるに際しては、隣接する弾性ディスク１０間に連結ディスク２０を介在させることで、捩り剛性の低下が抑えられる。ＦＥＭにより計算した結果では、弾性ディスク１０間にある連結ディスク２０の厚みＴを、弾性ディスク１０の厚みｔの５倍程度に設けることが、曲げ柔性に加えて、捩り剛性や許容トルクを高水準に保つために好ましいことが分かっている。
【００５３】
本実施形態では、実施形態１の出力軸３において弾性ディスク１０を増加させた場合を示しているが、他の実施形態においても弾性ディスク１０を増加させることができる。その場合には、弾性ディスク１０間にこれよりも厚い連結ディスク２０を設けることが好ましい。
【００５４】
以上説明したように、実施形態１〜５のクラウンギア減速機構は、固定クラウンギア２と、固定クラウンギア２との歯数差が１である可動クラウンギア１と、固定クラウンギア２に対して可動クラウンギア１を２箇所で噛み合うように傾けて押し付ける押付機構４と、可動クラウンギア１に可撓的に連結される出力軸３とを備え、押付機構４の回転によって、固定クラウンギア２に対して噛み合う箇所を移動させながら可動クラウンギア１が歳差運動を行うように設けたクラウンギア減速機構である。そして、出力軸３は、可動クラウンギア１に結合される結合軸部３０と、可動クラウンギア１の歳差運動に伴って弾性変形する弾性軸部３１と、出力軸部３２とを、軸方向ａに沿って連続させたものである。
【００５５】
これにより、固定クラウンギア２に可動クラウンギア１を噛み合わせたときにこれらの内側に生じる限られたスペース内に、大径に設けた弾性軸部３１を配することが可能となる。そのため、変形可能な領域を極力大きくとることが可能となり、歳差運動を実現するための曲げ柔性が確保されやすいものとなる。さらに、この弾性軸部３１や出力軸部３２を限られたスペース内で大径に設けることが可能になることから、捩り剛性や許容トルクも確保されやすいものとなる。つまり、これらシンプルな構成によって、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるための曲げ柔性に加えて、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクを、向上させることができる。
【００５６】
また、実施形態１〜５のクラウンギア減速機構において、弾性軸部３１は、円形状の弾性ディスク１０から成る。
【００５７】
このような弾性ディスク１０を用いて弾性軸部３１を形成したことで、可動クラウンギア１に歳差運動を行わせるための曲げ柔性に加えて、軸まわりの回転を伝達するに際しての捩り剛性や許容トルクを、より向上させることができる。
【００５８】
また、実施形態１，２，５のクラウンギア減速機構において、出力軸３は、所定の軸部材８を用いて形成したものであり、軸部材８に、軸方向ａに距離を空けて複数のスリット９を加工し、軸方向ａに並設されるスリット９間に、弾性ディスク１０を形成している。
【００５９】
これにより、軸部材８にスリット９を加工するという工程によって、弾性ディスク１０を形成することが可能となり、特に小型のクラウンギア減速機構を構成する際に有利となる。
【００６０】
さらに、実施形態１，２，５のクラウンギア減速機構において、軸部材８は、弾性ディスク１０に加えて、結合軸部３０と出力軸部３１を一体に形成するものである。
【００６１】
これにより、軸部材８にスリット９を加工するという工程によって、弾性ディスク１０を結合軸部３０及び出力軸部３２と一体に形成することが可能となり、特に小型のクラウンギア減速機構を構成する際に有利となる。
【００６２】
また、実施形態１，５のクラウンギア減速機構において、軸部材８は、軸方向ａに貫通した筒型の部材であり、スリット９を加工することで、結合軸部３０と弾性ディスク１０と出力軸部３２とを、共に筒型に一体形成している。
【００６３】
これにより、筒型の軸部材８にスリット９を加工するという工程によって、結合軸部３０と弾性ディスク１０と出力軸部３２とを、共に中空形状に形成することができる。そのため、出力軸３全体が中空となり、機構全体がより軽量化される。加えて、この出力軸３に可動クラウンギア１と固定クラウンギア２を組み合わせた機構全体を、中央に大きなスペースを有する筒型の機構として提供することができる。ここで、押付機構４やこれを回転させるためのモータも筒型に形成すれば、パイプ型のアクチュエータを提供することも可能となる。
【００６４】
また、実施形態３，４のクラウンギア減速機構において、出力軸３は、結合軸部３０と弾性ディスク１０と出力軸部３２とをそれぞれ別体に設け、これらを軸方向ａに沿って連結させたものである。
【００６５】
これにより、結合軸部３０、弾性ディスク１０及び出力軸部３２の材質として、それぞれに最適なものを選ぶことができる。また、弾性ディスク１０を均一の厚みで形成することが容易となる。
【００６６】
また、実施形態５のクラウンギア減速機構において、弾性軸部３１は、弾性ディスク１０を軸方向ａに沿って複数連結させたものである。
【００６７】
１枚の弾性ディスク１０ではその変形が弾性変形領域外となるような場合であっても、このように弾性ディスク１０を複数連結させて弾性軸部３１を構成することにより、各弾性ディスク１０の変形を弾性変形領域内に収めることが可能となる。
【００６８】
また、実施形態５のクラウンギア減速機構において、弾性軸部３１は、弾性ディスク１０よりも軸方向ａに厚く形成した連結ディスク２０を有し、連結ディスク２０を介して弾性ディスク１０同士を連結させたものである。
【００６９】
弾性ディスク１０を複数設けた場合に出力軸３全体の捩り剛性は低下するが、このような連結ディスク２０を弾性ディスク１０間に介在させることにより、その低下の度合いを抑えることができる。
【００７０】
以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものでない。例えば、弾性軸部３１に必要な弾性を与えるための構造も、実施形態１，２，５のようなスリット型や、実施形態３，４のようなディスク型に限らず、ベローズ型に設けることも考えられる。その他の構成についても、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定クラウンギアと、前記固定クラウンギアとの歯数差が１である可動クラウンギアと、前記固定クラウンギアに対して前記可動クラウンギアを分散された２箇所で噛み合うように傾けて押し付ける押付機構と、可動クラウンギアに可撓的に連結される出力軸とを備え、前記押付機構の回転によって、前記固定クラウンギアに対して噛み合う箇所を移動させながら前記可動クラウンギアが歳差運動を行うように設けたクラウンギア減速機構において、
前記出力軸は、前記可動クラウンギアの内周側に結合される結合軸部と、前記可動クラウンギアの歳差運動に伴って弾性変形する弾性軸部と、出力軸部とを、軸方向に沿って連続させたものであり、
前記弾性軸部は、周縁が円形状の弾性ディスクから成り、
噛み合わされた前記固定クラウンギアと前記可動クラウンギアの内側に生じるスペース内に、前記弾性ディスクが配され、前記スペース内から少なくとも前記出力軸部の端部が出力側に突出するように設けたことを特徴とするクラウンギア減速機構。
【請求項２】
前記出力軸は、所定の軸部材を用いて形成したものであり、前記軸部材に、前記軸方向に距離を空けて複数のスリットを加工し、前記軸方向に並設される前記スリット間に、前記弾性ディスクを形成したことを特徴とする請求項１に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項３】
前記軸部材は、前記弾性ディスクに加えて、前記結合軸部と前記出力軸部を一体に形成するものであることを特徴とする請求項２に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項４】
前記軸部材は、前記軸方向に貫通した筒型の部材であり、前記スリットを加工することで、前記結合軸部と前記弾性ディスクと前記出力軸部とを、共に筒型に一体形成したことを特徴とする請求項３に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項５】
前記出力軸は、前記結合軸部と前記弾性ディスクと出力軸部とをそれぞれ別体に設け、これらを前記軸方向に沿って連結させたものであることを特徴とする請求項１に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項６】
前記弾性軸部は、前記弾性ディスクを前記軸方向に沿って複数連結させたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項７】
前記弾性軸部は、前記弾性ディスクよりも前記軸方向に厚く形成した連結ディスクを有し、前記連結ディスクを介して前記弾性ディスク同士を連結させたものであることを特徴とする請求項６に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項１】
固定クラウンギアと、前記固定クラウンギアとの歯数差が１である可動クラウンギアと、前記固定クラウンギアに対して前記可動クラウンギアを分散された２箇所で噛み合うように傾けて押し付ける押付機構と、可動クラウンギアに可撓的に連結される出力軸とを備え、前記押付機構の回転によって、前記固定クラウンギアに対して噛み合う箇所を移動させながら前記可動クラウンギアが歳差運動を行うように設けたクラウンギア減速機構において、
前記出力軸は、前記可動クラウンギアの内周側に結合される結合軸部と、前記可動クラウンギアの歳差運動に伴って弾性変形する弾性軸部と、出力軸部とを、軸方向に沿って連続させたものであり、
前記弾性軸部は、周縁が円形状の弾性ディスクから成り、
噛み合わされた前記固定クラウンギアと前記可動クラウンギアの内側に生じるスペース内に、前記弾性ディスクが配され、前記スペース内から少なくとも前記出力軸部の端部が出力側に突出するように設けたことを特徴とするクラウンギア減速機構。
【請求項２】
前記出力軸は、所定の軸部材を用いて形成したものであり、前記軸部材に、前記軸方向に距離を空けて複数のスリットを加工し、前記軸方向に並設される前記スリット間に、前記弾性ディスクを形成したことを特徴とする請求項１に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項３】
前記軸部材は、前記弾性ディスクに加えて、前記結合軸部と前記出力軸部を一体に形成するものであることを特徴とする請求項２に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項４】
前記軸部材は、前記軸方向に貫通した筒型の部材であり、前記スリットを加工することで、前記結合軸部と前記弾性ディスクと前記出力軸部とを、共に筒型に一体形成したことを特徴とする請求項３に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項５】
前記出力軸は、前記結合軸部と前記弾性ディスクと出力軸部とをそれぞれ別体に設け、これらを前記軸方向に沿って連結させたものであることを特徴とする請求項１に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項６】
前記弾性軸部は、前記弾性ディスクを前記軸方向に沿って複数連結させたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のクラウンギア減速機構。
【請求項７】
前記弾性軸部は、前記弾性ディスクよりも前記軸方向に厚く形成した連結ディスクを有し、前記連結ディスクを介して前記弾性ディスク同士を連結させたものであることを特徴とする請求項６に記載のクラウンギア減速機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２３７４４３（Ｐ２０１２−２３７４４３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−３９５７２（Ｐ２０１２−３９５７２）
【出願日】平成２４年２月２７日（２０１２．２．２７）
【分割の表示】特願２０１２−５１０８２７（Ｐ２０１２−５１０８２７）の分割
【原出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５０５０８９６１４）国立大学法人福島大学 (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月２７日（２０１２．２．２７）
【分割の表示】特願２０１２−５１０８２７（Ｐ２０１２−５１０８２７）の分割
【原出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５０５０８９６１４）国立大学法人福島大学 (34)
【Ｆターム（参考）】
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