JP2014062590A - 減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】減速比が大きく、低騒音で回転方向の切り替えもスムーズに行える減速機を提供する。
【解決手段】入力軸１の外周に嵌合固定される入力輪３と入力軸１が回転自在に挿通される制御輪４との間に、入力軸１の径方向に延びる複数の中間軸６ａを配し、これらの各中間軸６ａの外周に回転自在に取り付けたこま７を入力輪３および制御輪４と転接させ、入力軸１が回転したときに、反転機構５で制御輪４を入力軸１と逆方向に回転させ、入力輪３と制御輪４の回転数の差により、各こま７が自転しながら中間軸６ａと一体に入力軸１のまわりに公転し、その公転を中間軸６ａを介して出力軸２に伝達する構成とすることにより、大きな減速比が得られるようにするとともに、回転伝達をトラクションドライブ方式とし、低騒音で回転方向の切り替えもスムーズに行えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機に関する。

プリンタや複写機、ファクシミリ等の事務機では、一般に、駆動部のコンパクト化のために高速回転の小型モータを使用しているので、そのモータと被駆動部との間に組み込む減速機としては、減速比が大きく、低騒音で回転伝達に遅れのないものが求められる。

これに対し、特許文献１では、同軸上で互いに反対方向に回転駆動される２つの入力軸にそれぞれ傘歯車を対向させて設け、これらの対向する２つの傘歯車に入力軸と直交する軸の回りに回転するピニオン傘歯車を遊合させて、２つの入力軸の回転数の差でピニオン傘歯車を入力軸のまわりに公転させ、このピニオン傘歯車の公転を出力軸に伝達することにより、大きな減速比が得られるようにした差動傘歯車減速機構が提案されている。

特開２００６−１６２０２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された減速機構は、その回転伝達に歯車を使用しているため、歯車の噛み合いによる騒音が大きくなりやすく、特に事務機等の静粛性を求められる装置に採用しにくい。また、入力軸の回転方向を切り替えたときに、互いに噛み合っている歯車間のバックラッシュに起因する出力軸への回転伝達遅れが大きくなりやすいという問題もある。

そこで、本発明の課題は、減速比が大きく、低騒音で回転方向の切り替えもスムーズに行える減速機を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明の減速機は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸の外周に嵌合固定される入力輪と、前記入力軸が回転自在に挿通される制御輪と、前記入力輪と制御輪の間の軸方向位置で入力軸の径方向に延びる複数の中間軸と、前記各中間軸の外周に回転自在に取り付けられ、中間軸を挟んで対向する位置で前記入力輪および制御輪と転接するこまとを備え、前記入力軸が回転したときに、前記入力輪と制御輪の回転数の差により、前記各こまが自転しながら中間軸と一体に入力軸のまわりに公転し、その公転を中間軸を介して出力軸に伝達する構成とした。

すなわち、入力輪と制御輪の差動回転を利用して、その両輪の間に設けたこまを自転させながら入力軸のまわりに公転させ、その公転を出力軸に伝達することにより、前述の差動傘歯車減速機構と同様に大きな減速比が得られるようにするとともに、こまと入力輪および制御輪との回転伝達をトラクションドライブ方式とし、歯車を用いないようにすることにより、低騒音で回転方向の切り替えもスムーズに行えるようにしたのである。

ここで、前記制御輪は、前記入力軸が回転したときに入力軸と逆方向に回転するものとすることができる。その場合は、前記入力軸と制御輪との間に、入力軸の回転を逆方向に変えて制御輪に伝達する反転機構を設けるとよい。そして、前記反転機構の具体的な構成としては、前記入力軸の外周面と前記制御輪の内周面の両方と転接し、入力軸まわりの公転を拘束された状態で自転する転動体を設けたものを採用することができる。

あるいは、前記制御輪を固定されたものとすることもできる。その場合は、出力軸の回転数が入力軸の回転数の１／２に限定されるが、減速機全体の構造が簡単になる。

前記こまは、前記中間軸に取り付けられた押付部材で前記入力輪および制御輪に押し付けることにより、入力輪および制御輪との間に確実にトラクションが生じるようにすることができ、前記入力軸の周方向に等間隔で配することにより、トラクションを有効に負荷することができる。

また、前記出力軸は、入力軸と同一軸心上に配することが望ましい。

本発明の減速機は、上述したように、入力輪と制御輪の差動回転によりその両輪の間に設けたこまを自転させながら入力軸のまわりに公転させ、その公転を出力軸に伝達するようにし、そのころと入力輪および制御輪との回転伝達をトラクションドライブ方式としたものであるから、大きな減速比が得られるうえ、歯車で回転伝達を行うものに比べて、低騒音で回転方向の切り替えもスムーズに行うことができる。

第１実施形態の減速機の縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 第２実施形態の減速機の縦断正面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は第１の実施形態を示す。この実施形態の減速機は、図１に示すように、同一軸心上に配される入力軸１および出力軸２と、入力軸１の外周に嵌合固定される入力輪３と、一端に外環部４ａを他端にボス部４ｂを有し、入力軸１が回転自在に挿通される制御輪４と、入力軸１の回転を逆方向に変えて制御輪４に伝達する反転機構５と、入力輪３と制御輪４の間の軸方向位置で入力軸１の径方向に延びる２本の中間軸６ａを有する回転伝達部材６と、各中間軸６ａの外周に回転自在に取り付けられ、中間軸６ａを挟んで対向する位置で入力輪３および制御輪４と転接するこま７とで基本的に構成されている。

前記反転機構５は、図１および図２に示すように、入力軸１の外周に嵌合固定される制御入力輪８と、制御入力輪８と制御輪４との間に配される複数の転動体としてのローラ９と、各ローラ９の一端側を回転自在に支持する二列の軸受１０と、各軸受１０が嵌め込まれる凹部１１ａを有し、入力軸１が挿通される静止部材１１とで構成される。そして、各ローラ９の他端側を制御入力輪８の外周面と制御輪４の外環部４ａの内周面の両方と転接させて、ローラ９と制御入力輪８および制御輪４との間にトラクションが生じるようにしている。これにより、入力軸１が制御入力輪８と一体に回転したときに、制御入力輪８を介して入力軸１の回転を伝達されたローラ９が、軸受１０を介して静止部材１１に入力軸１まわりの公転を拘束された状態で自転して、制御輪４を入力軸１と逆の方向に異なる回転数で回転させるようになっている。

前記入力輪３および制御入力輪８の入力軸１への固定は、それぞれ入力軸１を径方向に貫通するピン１２を、入力輪３および制御入力輪８の他端面に形成した凹部に嵌合させている。なお、入力輪や制御入力輪を入力軸と一体に形成して、その入力軸の外周面を直接こまやローラと転接させることもできる。一方、出力軸２、制御輪４および静止部材１１は、それぞれ軸受１３を介して入力軸１が回転自在に挿通する状態で組み込まれている。そして、出力軸２と静止部材１１が、入力軸１両端部の外周の環状溝に嵌め込まれた止め輪１４に抜け止めされている。

前記回転伝達部材６は、図１および図３に示すように、前記２本の中間軸６ａと、入力軸１の径方向に延びる２本の回転伝達軸６ｂとを、入力軸１の外周に回転自在に嵌め込まれる筒部６ｃの外周面から周方向に交互に９０度間隔で突出させたものである。

この回転伝達部材６の各中間軸６ａは、外周に前記こま７が軸受１５を介して回転自在に取り付けられており、先端部には押付部材としてのナット１６がねじ結合されている。そして、このナット１６を締め付けることにより、軸受１５を介してナット１６に押されたこま７が、その入力軸１中心側端面の外周部に形成された転接面７ａを、入力輪３の外周面および制御輪４のボス部４ｂの外周面に押し付けられ、入力輪３および制御輪４との間に確実にトラクションを生じるようになっている。ここで、２つのこま７は、入力軸１の中心を挟んで対向するように配されているので、トラクションを有効に負荷することができる。なお、中間軸およびこまの数を増やすこともできるが、その場合もトラクションを有効に負荷するため、入力軸の周方向に等間隔で配することが望ましい。

一方、各回転伝達軸６ｂは、その先端部が出力軸２の一端面の外周部から突出する環状の係合部２ａの切欠き２ｂに嵌め込まれ、回転伝達部材６の入力軸１まわりの回転を出力軸２に伝達するようになっている。なお、出力軸２の係合部２ａには、中間軸６ａおよびナット１６との干渉を避けるための切欠き２ｃも設けられている。

この減速機は、上記の構成であり、入力軸１が回転したときに、反転機構５で制御輪４を入力軸１と逆方向に異なる回転数で回転させ、入力軸１と一体に回転する入力輪３と制御輪４の回転数の差により、入力輪３および制御輪４と転接するこま７を自転させながら入力軸１と同方向に公転させて、その公転を回転伝達部材６の中間軸６ａおよび回転伝達軸６ｂを介して出力軸２に伝達するようになっている。

したがって、入力輪３と制御輪４の差動回転を利用して、大きな減速比を得ることができる。なお、その減速比は、反転機構５の制御入力輪８の外径、制御輪外環部４ａの内径、ローラ９直径、および同寸法となる入力輪３と制御輪ボス部４ｂの外径を適宜設定することによって変更することができる。

しかも、その回転伝達は、反転機構５も含めてトラクションドライブ方式とし、歯車を用いないようにしたので、従来の傘歯車機構を有するもののような歯車噛み合い時の騒音や、互いに噛み合っている歯車間のバックラッシュもない。したがって、騒音が小さく、事務機等の静粛性を求められる装置に組み込むのに適しているし、入力軸１の回転方向を切り替えたときの出力軸２への回転伝達遅れも小さい。

また、回転伝達のためのトラクションを発生させる力はすべてラジアル方向に作用するため、これらの力によってスラスト力が発生するおそれがなく、構造が簡素化できるという利点もある。

なお、上述した実施形態では、入力軸１まわりの公転を拘束された状態で自転する反転機構５の転動体を、軸受１０に回転自在に支持されたローラ９としたが、例えば、静止部材に固定された保持器に回転自在に保持されたボール等とすることもできる。

図４は第２の実施形態を示す。この実施形態は、第１実施形態の反転機構５をなくし、一端の外環部４ａをなくした制御輪４を図示省略した静止部材に固定したものである。その他の部分の構成は第１実施形態と同じである。

この第２実施形態では、出力軸２の回転数が入力軸１の回転数の１／２（減速比が２）に限定されるが、減速機全体の構造が第１実施形態よりも簡単になる。

１ 入力軸
２ 出力軸
２ａ 係合部
２ｂ、２ｃ 切欠き
３ 入力輪
４ 制御輪
４ａ 外環部
４ｂ ボス部
５ 反転機構
６ 回転伝達部材
６ａ 中間軸
６ｂ 回転伝達軸
６ｃ 筒部
７ こま
７ａ 転接面
８ 制御入力輪
９ ローラ（転動体）
１１ 静止部材
１６ ナット（押付部材）

Claims (8)

1. 入力軸と、出力軸と、前記入力軸の外周に嵌合固定される入力輪と、前記入力軸が回転自在に挿通される制御輪と、前記入力輪と制御輪の間の軸方向位置で入力軸の径方向に延びる複数の中間軸と、前記各中間軸の外周に回転自在に取り付けられ、中間軸を挟んで対向する位置で前記入力輪および制御輪と転接するこまとを備え、前記入力軸が回転したときに、前記入力輪と制御輪の回転数の差により、前記各こまが自転しながら中間軸と一体に入力軸のまわりに公転し、その公転を中間軸を介して出力軸に伝達する減速機。
2. 前記制御輪が、前記入力軸が回転したときに入力軸と逆方向に回転するものであることを特徴とする請求項１に記載の減速機。
3. 前記入力軸と制御輪との間に、入力軸の回転を逆方向に変えて制御輪に伝達する反転機構を設けたことを特徴とする請求項２に記載の減速機。
4. 前記反転機構が、前記入力軸の外周面と前記制御輪の内周面の両方と転接し、入力軸まわりの公転を拘束された状態で自転する転動体を設けたものであることを特徴とする請求項３に記載の減速機。
5. 前記制御輪が固定されたものであることを特徴とする請求項１に記載の減速機。
6. 前記こまが、前記中間軸に取り付けられた押付部材で前記入力輪および制御輪に押し付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の減速機。
7. 前記こまが、前記入力軸の周方向に等間隔で配されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の減速機。
8. 前記出力軸を入力軸と同一軸心上に配したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の減速機。

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