説明

減速装置

【課題】大きな減速比を得つつ、出力軸の回転数、出力トルクを安定させること。
【解決手段】駆動源に連結され、駆動源の駆動により軸心回りに回転する駆動軸1と、駆動軸の軸心に対して偏心した位置で駆動軸に連結され、駆動軸の回転と共に駆動軸の軸心回りに回転する偏心軸2と、偏心軸に回転自在に設けられた第1の外歯歯車3と、所定位置に固定され、第1の外歯歯車に噛み合う第1の内歯歯車4と、偏心軸に回転自在に設けられ、第1の外歯歯車と偏心軸の軸心方向に並ぶように配置された第2の外歯歯車5と、第2の外歯歯車に噛み合う第2の内歯歯車6と、第2の内歯歯車に連結され、駆動軸と同軸心回りに回転する出力軸7と、を備え、第1の外歯歯車と第1の内歯歯車との歯数の差と、第2の外歯歯車と第2の内歯歯車との歯数の差を等しくした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、減速装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高速回転する駆動源の回転を低速回転する機器に伝達するために、複数の歯車が組み合わされた減速装置が用いられている。
駆動源であるモータ等の回転速度に対して比較的大きな減速比が求められる場合、小さな減速比を持つ減速装置を複数段重ねて用いると、小型化が困難である。そのため、1段で大きな減速比が得られる減速装置として、内歯歯車の内側で外歯歯車が噛み合う減速装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に記載の減速装置においては、回転軸に2つの偏心軸を設け、この偏心軸にそれぞれ遊星歯車を設け、この遊星歯車に内歯歯車が噛み合うように設けられている。2つの遊星歯車には、摺動孔が形成されており、この摺動孔に回転輪の摺動ピンが通され、回転輪には出力軸が設けられている。
このような構成をとることにより、遊星歯車が一回転すると、固定された内歯歯車と2つの遊星歯車の歯数の差だけ回転角度が進み、この回転角度の差だけ出力軸を回転させることができ、大きな減速比を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−315581号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、上記の特許文献1においては、出力軸は、遊星歯車の回転に追随して回転するため、回転軸と同軸心回りに回転することができない。そのため、出力軸の回転数、出力トルクが内歯歯車に対する遊星歯車の位置によって変動し、出力軸の回転数、出力トルクが安定しないという問題があった。また、このような問題を解決しながらも、簡易な構造で大きな減速比を得たいという要望があった。
【0005】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、大きな減速比を得ることができ、出力軸の回転数、出力トルクを安定させることができる減速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】
【0006】
本発明は、減速装置であって、
駆動源に連結され、前記駆動源の駆動により軸心回りに回転する駆動軸と、
前記駆動軸の軸心に対して偏心した位置で前記駆動軸に連結され、前記駆動軸の回転と共に前記駆動軸の軸心回りに回転する偏心軸と、
前記偏心軸に回転自在に設けられた第1の外歯歯車と、
所定位置に固定され、前記第1の外歯歯車に噛み合う第1の内歯歯車と、
前記偏心軸に回転自在に設けられ、前記第1の外歯歯車と前記偏心軸の軸心方向に並ぶように配置された第2の外歯歯車と、
前記第2の外歯歯車に噛み合う第2の内歯歯車と、
前記第2の内歯歯車に連結され、前記駆動軸と同軸心回りに回転する出力軸と、を備え、
前記第1の外歯歯車と前記第1の内歯歯車との歯数の差と、前記第2の外歯歯車と前記第2の内歯歯車との歯数の差を等しくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、大きな減速比を得ることができ、出力軸の回転数、出力トルクを安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】減速装置の分解斜視図。
【図2】減速装置による減速のメカニズムを説明するために、各歯車を軸心方向から見た模式図。
【図3】減速装置による減速のメカニズムを説明するために、各歯車を軸心に直交する側方から見た模式図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明に係る減速装置の実施形態について説明する。減速装置は、各機器において高速回転する駆動源と低速回転する機器とを連結するように設けられている。
<減速装置の構成>
図1に示すように、減速装置100は、駆動軸1と、偏心軸2と、第1の外歯歯車3と、第1の内歯歯車4と、第2の外歯歯車5と、第2の内歯歯車6と、出力軸7と、を備えている。
駆動軸1は、駆動源であるモータのモータ軸に連結され、モータの駆動により軸心回りに回転する。駆動軸1の先端には、偏心軸2を取り付けるための取付台10が設けられている。取付台10は、駆動軸1の軸心方向に直交する断面よりも大きな面を有する板材であり、一方の面に駆動軸1が取り付けられている。
偏心軸2は、取付台10の他方の面に取り付けられている。偏心軸2は、その軸心が駆動軸1の軸心に対して偏心した位置で取付台10に設けられている。これにより、駆動軸1が軸心回りに回転すると、駆動軸1の回転と共に、偏心軸2は駆動軸1の軸心回りに同方向に回転する。
【0010】
第1の外歯歯車3は、その回転軸心が偏心軸2の軸心と同軸心となるように偏心軸2に回転自在に設けられている。第1の外歯歯車3は、その外周に沿って歯数Zの歯が形成されている。
第1の内歯歯車4は、減速装置100が設けられる機器本体に固定されている。第1の内歯歯車4は、環状に形成された本体の内周に沿って歯数Zの歯が形成されている。
第1の外歯歯車3は、第1の内歯歯車4に噛み合うように配置されている。
【0011】
第2の外歯歯車5は、第1の外歯歯車3と偏心軸2の軸心方向に並ぶように偏心軸2に回転自在に設けられている。第2の外歯歯車5は、その外周に沿って歯数Zの歯が形成されている。第2の外歯歯車5は、一方の面が第1の外歯歯車3の一方の面に重なるように設置されており、第1の外歯歯車3と第2の外歯歯車5とが外見上一体となるように設けられている。
第2の内歯歯車6は、第2の外歯歯車5に噛み合うように配置されている。第2の内歯歯車6は、環状に形成された本体の内周に沿って歯数Zの歯が形成されている。第2の内歯歯車6は、第1の内歯歯車4のように機器本体に固定されておらず、駆動軸1と同軸心回りに回転することができる。第2の内歯歯車6の出力軸7側の端面には、第2の内歯歯車6と出力軸7とを接続するための接続部材6a(例えば、図1に示すような板材)が取り付けられている。
出力軸7は、第2の内歯歯車6に取り付けられた接続部材6aに接続され、第2の内歯歯車6と同軸心回りに回転する。
ここで、各歯車3,4,5,6は、第1の外歯歯車3と第1の内歯歯車4との歯数の差Z−Zと、第2の外歯歯車5と第2の内歯歯車6との歯数の差Z−Zとが等しくなるように構成されている。
【0012】
<減速のメカニズム>
次に、減速装置100による減速のメカニズムについて、例を挙げて説明する。
図2、図3に示すように、第1の外歯歯車3と第1の内歯歯車4との歯数の差Z−Zを3歯とし、第2の外歯歯車5と第2の内歯歯車6との歯数の差Z−Zを3歯とすると、Z=Z−3、Z=Z−3となる。
【0013】
ここで、歯車のモジュールをm、ピッチ円直径をD、歯数をZとすると、
D=mZ ・・・(1)
が成立することから、図2に示すように、第1の外歯歯車3の駆動軸1に対する偏心量d及び第2の外歯歯車5の駆動軸1に対する偏心量dは、
={Z×m−(Z−3)×m}/2 ・・・(2)
={Z×m−(Z−3)×m}/2 ・・・(3)
で求めることができる。
【0014】
式(2)(3)を整理すると、
=d=m×3/2 ・・・(4)
となる。
【0015】
すなわち、第1の外歯歯車3の偏心量dは、第1の外歯歯車3と第1の内歯歯車4の歯数差「3」とモジュールmで決まり、第2の外歯歯車5の偏心量dは、第2の外歯歯車5と第2の内歯歯車6の歯数差「3」とモジュールmで決まる。そのため、上記のように歯数差を3で同じにしておけば、両外歯歯車3,5の偏心量は一致し、一つの偏心軸2に設けることができ、駆動の伝達に問題は生じない。
【0016】
一方、偏心軸2が駆動軸1の軸心回りに1回転するとき、すなわち、入力となる駆動軸1が1回転するときの第1の外歯歯車3の回転数R及び第2の外歯歯車5の回転数Rは、
=Z/Z=Z/(Z−3) ・・・(5)
=Z/Z=Z/(Z−3) ・・・(6)
となる。
【0017】
ここで、第1の内歯歯車4の歯数をZ=20、第2の内歯歯車6の歯数をZ=25として、両内歯歯車4,6の歯数を変えると、両外歯歯車3,5の回転数R、Rは、
=20/(20−3)≒1.176 ・・・(7)
=25/(25−3)≒1.136 ・・・(8)
となる。
【0018】
そして、第1の内歯歯車4が固定されていることから、両外歯歯車3,5の回転数R、Rの差ΔRは、
ΔR=1.176−1.136=0.040 ・・・(9)
となる。
【0019】
この回転数の差ΔRが、偏心軸2が駆動軸1の軸心回りに1回転するときの第2の内歯歯車6の回転数となる。
【0020】
よって、この場合の減速比Sは、
S=1/0.04=25 ・・・(10)
となり、大きな減速比を実現することができる。
【0021】
<実施形態の作用効果>
このように、減速装置100によれば、駆動源の駆動により駆動軸1が軸心回りに回転すると、駆動軸1に連結された偏心軸2は、駆動軸1の軸心回りに回転する。偏心軸2が駆動軸1の軸心回りに回転すると、偏心軸2に設けられた第1の外歯歯車3及び第2の外歯歯車5もそれぞれに噛み合う各内歯歯車4,6に沿って駆動軸1の軸心回りに回転する。
第1の外歯歯車3は、第1の内歯歯車4に噛み合っているため、第1の外歯歯車3の回転により、第1の内歯歯車4を回転させようとするが、第1の内歯歯車4は固定されているため、第1の外歯歯車3は、偏心軸2の軸心回りに自転すると共に、駆動軸1の軸心回りに公転する。
【0022】
ここで、第1の外歯歯車3と第1の内歯歯車4との歯数の差と、第2の外歯歯車5と第2の内歯歯車6との歯数の差を等しくしたため、第1の外歯歯車3と第2の外歯歯車5は、駆動軸1の軸心に対して同じ偏心量となり、1つの偏心軸2に設けることができる。
さらに、第1の外歯歯車3と第2の外歯歯車5は同じ偏心軸2に設けられているため、第2の外歯歯車5は第1の外歯歯車3に追随して偏心軸2の軸心回りに自転すると共に、駆動軸1の軸心回りに公転する。第2の外歯歯車5の公転により、第2の外歯歯車5に噛み合う第2の内歯歯車6は、駆動軸1の軸心回りに回転する。第2の内歯歯車6の回転により、出力軸7は軸心回りに回転し、駆動軸1の回転速度を減速させて出力することができる。
【0023】
ここで、第1の外歯歯車3と第2の外歯歯車5は、歯数が異なるため、偏心軸2が駆動軸1の軸心回りに1回転するときの第1の外歯歯車3と第2の外歯歯車5の回転数はそれぞれ異なる。
従って、両外歯歯車3,5の回転数の差が、偏心軸2が駆動軸1の軸心回りに1回転するときの第2の内歯歯車6の回転数となる。
【0024】
これにより、出力軸7を駆動軸1と同軸心回りに回転させることができるため、出力軸7の回転数、出力トルクが第2の内歯歯車6に対する第2の外歯歯車5の位置によって変動することがなくなり、出力軸7の回転数、出力トルクを安定させることができる。
また、上記の例にも示したように、2つの外歯歯車3,5と、2つの内歯歯車4,6の組み合わせだけで、大きな減速比を実現することができる。
よって、減速装置100の小型化、軽量化を図りつつ、大きな減速比を得ることができ、部品点数の低減、コスト削減を図ることができる。
【0025】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、減速装置100は、出力軸7を駆動源に連結して入力側とし、駆動軸1を出力側として用いてもよい。この場合、回転方向が上記実施形態とは逆になる。
また、内歯歯車及び外歯歯車は、2つに限らず、3つ以上用いてもよい。
【符号の説明】
【0026】
1 駆動軸
2 偏心軸
3 第1の外歯歯車
4 第1の内歯歯車
5 第2の外歯歯車
6 第2の内歯歯車
7 出力軸
100 減速装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動源に連結され、前記駆動源の駆動により軸心回りに回転する駆動軸と、
前記駆動軸の軸心に対して偏心した位置で前記駆動軸に連結され、前記駆動軸の回転と共に前記駆動軸の軸心回りに回転する偏心軸と、
前記偏心軸に回転自在に設けられた第1の外歯歯車と、
所定位置に固定され、前記第1の外歯歯車に噛み合う第1の内歯歯車と、
前記偏心軸に回転自在に設けられ、前記第1の外歯歯車と前記偏心軸の軸心方向に並ぶように配置された第2の外歯歯車と、
前記第2の外歯歯車に噛み合う第2の内歯歯車と、
前記第2の内歯歯車に連結され、前記駆動軸と同軸心回りに回転する出力軸と、を備え、
前記第1の外歯歯車と前記第1の内歯歯車との歯数の差と、前記第2の外歯歯車と前記第2の内歯歯車との歯数の差を等しくしたことを特徴とする減速装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate


【公開番号】特開2010−196860(P2010−196860A)
【公開日】平成22年9月9日(2010.9.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−45111(P2009−45111)
【出願日】平成21年2月27日(2009.2.27)
【出願人】(000003595)株式会社ケンウッド (1,981)
【出願人】(000004329)日本ビクター株式会社 (3,896)
【Fターム(参考)】