JP2000205351A

JP2000205351A - コリオリ運動歯車装置

Info

Publication number: JP2000205351A
Application number: JP10364421A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kamimura; 一郎上村
Original assignee: Namu Co Ltd Japan
Current assignee: Namu Co Ltd Japan
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】コリオリ運動歯車装置の、構成部品の寸法設
定の自由度を高める。【解決手段】入力軸１の傾斜部１ａに対し回転体３を
軸支するための軸受８の、外輪に相当する部分を、回転
体３の一部３ａとして構成する。軸受８のその他の部分
である内輪８ａ、玉８ｂ、スぺーサ８ｃについては、別
体の軸受と同様の構造を有する。軸受８の外輪を、回転
体３の一部３ａとして形成することによって、入力軸１
の傾斜部１ａと回転体３との間に介在する部品の点数を
削減することができる。そして、単体としての外輪をな
くした分だけ、回転体３に形成される第２歯車Ａ₂ 、第
３歯車Ａ₃ 、および、入力軸１、傾斜部１ａの寸法設定
の自由度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリ運動歯車
装置の改良および応用に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者はバックラッシの設定が不要で
かつ大減速比を得る事が可能な変速装置を発明し、特公
平7-56324 号公報にその詳細を開示している。この変速
装置は、内部に用いられている歯車がいわゆるコリオリ
運動をすることから、以下の説明ではコリオリ運動歯車
装置と称す。

【０００３】図７には、本発明者によるコリオリ運動歯
車装置の要部断面が示されている。コリオリ運動歯車装
置は、入力軸１と出力軸２との間を、第１〜第４歯車Ａ
₁ 〜Ａ₄ で連結し、これらの歯車によって減速を行うも
のである。この第１〜第４歯車は傘歯車である。第１歯
車Ａ₁ はハウジング６に一体的に固定されている。ま
た、第２歯車Ａ₂ および第３歯車Ａ₃ は１つの回転体３
に設けられ、回転体３は入力軸１の傾斜部１ａで軸支さ
れている。このように回転体３を傾斜支持すると、入力
軸１の回転に伴って回転体３にコリオリ運動を発生させ
ることができる。また、各歯車の歯にコロ４およびコロ
との内接面５を用い、歯同士のかみ合い時に生ずる摺動
をコロ４の回転で吸収している。したがって、バックラ
ッシの設定をなくし、かつ、歯同士に意図的に予圧を付
与しても、歯同士のかみ合いによる発熱を回避すること
が可能となる。この手法によると、入力軸１の回転運動
が出力軸２に伝達される際に、第１、第２歯車Ａ₁ ，Ａ
₂ と、第３、第４歯車Ａ₃ ，Ａ₄ とで、２段階の減速作
用を受けることになる。したがって、上記コリオリ運動
歯車装置を、例えばアクチュエータの減速機に用いれ
ば、小型、高精度かつ大出力のアクチュエータを得るこ
とができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記コリオリ運動歯車
装置は、回転体３を入力軸１の傾斜部１ａに対し、回転
自在に設ける必要がある。従来は、摩擦抵抗の削減と耐
久性の向上という要求を満足する必要性から、傾斜部１
ａに対する回転体３の軸受としてボールベアリング、ロ
ーラベアリング、クロスローラベアリング（クロスロー
ラベアリングについては、本発明者は特願平8-358651号
明細書に開示している。）を用いている。すなわち、回
転体３にはこれらの軸受を配置するためのスペースが必
要となっている。このことが、回転体３に形成される第
２歯車Ａ₂ 、第３歯車Ａ₃ 、および、入力軸１、傾斜部
１ａの寸法設定の自由度を損ない、時にはコリオリ運動
歯車の適用範囲を狭めることもあった。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、コリオリ運動歯車装置の構成部品の寸法設定の自
由度を高め、コリオリ運動歯車装置の適用範囲を広げる
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の請求項１に係る手段は、ハウジングに固定さ
れた歯数ｎ₁ の第１歯車と、出力軸に取付けられた歯数
ｎ₄ の第４歯車と、入力軸との各軸芯を一致させて配置
し、歯数ｎ₂ の第２歯車および歯数ｎ₃ の第３歯車を一
体に設けた回転体を、第２歯車が第１歯車と噛み合い、
第３歯車が第４歯車と噛み合うように前記入力軸の傾斜
部で軸支し、前記第１、第２歯車の各ピッチ円を通る共
通球面の中心点と、前記第３、第４の歯車の各ピッチ円
を通る共通球面の中心点とが一致する点を原点とするＸ
Ｙ座標のＸ軸上に前記入力軸の軸芯を配置し、かつ、第
１、第２歯車の噛み合い点と第４、第３歯車の噛み合い
点とを該ＸＹ座標の同一象限若しくは異なる象限上に置
いてなるコリオリ運動歯車装置であって、前記各歯車の
少なくとも１つと前記入力軸との間に軸受を介在させ、
該軸受の外輪又は内輪の少なくとも一方を、前記各歯車
又は前記入力軸と一体形成したことを特徴とする。

【０００７】上記構成によると、前記軸受の外輪を前記
各歯車と一体に形成（本説明では「一体形成」ともい
う）し、又は、前記軸受の内輪を前記入力軸と一体形成
することにより、前記入力軸と前記各歯車との間に介在
する部品の点数を削減する。また、一体形成された部分
の機械加工、熱処理等を一工程で行う。

【０００８】また、本発明の請求項２に係るコリオリ運
動歯車装置においては、前記入力軸の傾斜部に対し前記
回転体を軸支する軸受の外輪と、前記回転体とを一体形
成する。すなわち、前記入力軸の傾斜部に対し前記回転
体を軸支する軸受の外輪を、前記回転体の一部として形
成することにより、前記入力軸の傾斜部と前記回転体と
の間に介在する部品の点数を削減する。

【０００９】さらに、本発明の請求項３に係るコリオリ
運動歯車装置においては、前記入力軸の傾斜部に対し前
記回転体を軸支する軸受の内輪と、前記入力軸の傾斜部
とを一体形成したことを特徴とする。すなわち、前記入
力軸の傾斜部に対し前記回転体を軸支する軸受の内輪
を、前記傾斜部の一部として形成することにより、前記
入力軸と前記回転体との間に介在する部品の点数を削減
する。

【００１０】また、本発明の請求項４に係るコリオリ運
動歯車装置は、前記軸受として４点接触玉軸受を用い
る。４点接触玉軸受は、例えば複列アンギュラ玉軸受に
比して、部品点数、コスト等の点で有利である。

【００１１】また、本発明の請求項５に係るコリオリ運
動歯車装置は、前記出力軸が前記ハウジングを覆うアウ
ターハウジングを駆動するようになっている。したがっ
て、駆動する部材の回転軸に、本発明に係るコリオリ運
動歯車装置を配置して、該駆動する部材と当該コリオリ
運動歯車装置の一体化を図ることができる。

【００１２】さらに、本発明の請求項６に係るコリオリ
運動歯車装置は、前記入力軸を中空軸としている。した
がって、コリオリ運動歯車装置を貫通するようにして、
他の部材を配置することが可能となる。

【００１３】また、本発明の請求項７に係るコリオリ運
動歯車装置は、前記ハウジングに前記入力軸を駆動する
モータが内蔵されていることを特徴とするものである。
したがって、アクチュエータとしての機能を備えるコリ
オリ運動歯車装置とすることができる。

【００１４】加えて、本発明の請求項８に係るコリオリ
運動歯車装置は、自動車用インホイールモータとして用
いられるものとする。そして、コリオリ運動歯車装置が
大減速比を得られることを利用して、小型軽量のモータ
を用い、車両のバネ下重量等の軽減を図る。

【００１５】また、本発明の請求項９に係るコリオリ運
動歯車装置は、二輪車用インホイールモータとして用い
られるものとする。そして、コリオリ運動歯車装置が大
減速比を得られることを利用して、小型軽量のモータを
用い、電動スクーターや電動補助動力付自転車等への適
用を図る。

【００１６】さらに、本発明の請求項１０に係るコリオ
リ運動歯車装置は、コンベヤ用ドライブプーリとして用
いられるものとする。この場合には、コリオリ運動歯車
装置が小型でありながら大減速比を得られることを利用
して、ドライブプーリの外周径の拡大を抑え、低速高ト
ルクの運転が可能なドライブプーリを構成する。また、
動力源であるモータ、減速装置を全てドライブプーリ内
に納めることにより、コンベヤ装置を設置するための占
用容積を小さく抑える。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１８】まず、本発明の構成の一部をなすコリオリ
運動歯車装置について、図７、図８、図９に基づき以下
に説明する。図７に示すように、コリオリ運動歯車装置
は、歯数の異なる４つの歯車として、第１〜第４歯車Ａ
₁ 〜Ａ₄ を有している。各歯車は傘歯車である。このう
ち第１歯車Ａ₁ は、ハウジング６に一体的に固定され、
回転をしない固定歯車である。第２歯車Ａ₂ 、第３歯車
Ａ₃ は、入力軸１によって軸支される回転体３に形成さ
れている。また、第４歯車Ａ₄ は出力軸２に設けられ、
ハウジング６により回転自在に支持されている。そし
て、第１歯車Ａ₁と第２歯車Ａ₂ 、第３歯車Ａ₃ と第４
歯車Ａ₄ とが夫々噛み合っている。

【００１９】回転体３は、入力軸１の軸線に対して所定
の角度をなす傾斜部１ａによって支持されている。入力
軸１自体も、ハウジング６によって回動自在に支持され
ている。入力軸１が回転すると、傾斜部１ａが首を振る
ような運動をし、これに軸支される回転体３は、あたか
も停止寸前のこまのように首振り運動をする。この回転
体３の動きをコリオリ運動という。そして、回転体３は
コリオリ運動をすることにより、第２歯車Ａ₂ を第１歯
車Ａ₁ に、また、第３歯車Ａ₃ を第４歯車Ａ₄に夫々噛
み合わせていく（図８（ａ），（ｂ）参照）。すると、
第２歯車Ａ₂ は、１周期のコリオリ運動（入力軸１の１
回転）当り、第１歯車Ａ₁ との歯数差に相当する分だけ
第１歯車Ａ₁ に対して回転する。すなわち、第１歯車Ａ
₁ と、第２歯車Ａ₂ との間で、１段階の減速がなされ
る。

【００２０】ここで、第１歯車Ａ₁ の歯数を 100、第２
歯車Ａ₂ の歯数を 101とした場合を考える。入力軸１が
１回正回転すると、第１歯車Ａ₁ に対して第２歯車Ａ₂
は1/100 だけ正回転する。また、第１歯車Ａ₁ の歯数を
100、第２歯車Ａ₂ の歯数を99とすると、第１歯車Ａ₁
に対して第２歯車Ａ₂ は1/100 だけ逆回転する。第２歯
車Ａ₂ の運動は、第３歯車Ａ₃ に直接伝わり、第３歯車
Ａ₃ と第４歯車Ａ₄ との間でも、同様の噛み合いを行
う。よって、第３歯車Ａ₃ と第４歯車Ａ₄ との間でも、
１段階の減速がなされる。すなわち、入力軸１の回転運
動が出力軸２に伝達される際に、第１、第２歯車Ａ₁ ，
Ａ₂ と、第３、第４歯車Ａ₃ ，Ａ₄ とで、２段階の減速
作用を受けることになる。

【００２１】上記コリオリ運動歯車装置の減速比をＲ
（入力軸１が１回転したときの出力軸２の回転数）とす
ると、Ｒ＝１−（ｎ₄ ×ｎ₂ ）／（ｎ₃ ×ｎ₁ ） ……（ｉ）ここで、ｎ₁ ：第１歯車Ａ₁ の歯数ｎ₂ ：第２歯車Ａ₂ の歯数ｎ₃ ：第３歯車Ａ₃ の歯数ｎ₄ ：第４歯車Ａ₄ の歯数で求めることができる。ここで、ｎ₁ ＝ 999，ｎ₂ ＝10
00，ｎ₃ ＝1001，ｎ₄ ＝1000とすると、減速比Ｒ＝1/ 1
00万（正回転）となる。このように、コリオリ運動歯車
装置は、僅か４枚の歯車で大きな減速比を得ることがで
きるものである。しかも、効率η≧0.9 が可能となる。

【００２２】また、第２歯車Ａ₂ 、第３歯車Ａ₃ がコリ
オリ運動をしながら、第１歯車Ａ₁、第４歯車Ａ₄ と噛
み合う際には、各噛み合い面には摺動を生ずる。この摺
動により発生する騒音、振動および発熱による焼き付き
を防止する為に、図７および図９に示すように、各歯車
の歯には、コロ４およびコロとの内接面５を採用してい
る。具体的には、図９に示すように第１歯車Ａ₁ （第４
歯車Ａ₄ ）に形成されたコロとの内接面５にコロ４を浮
遊支持し、半円筒状の凸歯を形成している。また、第２
歯車Ａ₂ （第３歯車Ａ₃ ）にもコロとの内接面５を形成
し、半円溝状の凹歯を形成する。そして、回転体３が矢
印Ｂで示す方向にコリオリ運動を行うと、第２歯車Ａ₂
（第３歯車Ａ₃ ）は矢印Ｃで示す方向に移動し、各凹歯
と凸歯とを噛み合わせていく。そして、各凹歯と凸歯と
の間に生ずる摺動を、コロ４の回転で吸収している。
（以上、NIKKEI MECHANICAL 1996.10.28 no.492 第12項
から第13項より一部抜粋。）したがって、バックラッシ
の設定を不要とするばかりか、各歯車間に予圧を付与し
て、精密な噛み合わせを行うことができる。

【００２３】尚、前述のごとく、第１歯車Ａ₁ の歯数と
第２歯車Ａ₂ の歯数差が１の場合には、コリオリ運動が
１周期進むと、第１歯車Ａ₁ と第２歯車Ａ₂ との間で、
噛み合う歯は１つずれる。また、同歯数差が２の場合
は、コリオリ運動が１周期進むと、第１歯車Ａ₁ と第２
歯車Ａ₂ との間で、噛み合う歯は２つずれる。同様にし
て、歯数差がｎの場合には、噛み合う歯はｎ個ずれるこ
とになる。このことは、第３、第４歯車Ａ₃ ，Ａ₄ の関
係においても同じである。

【００２４】続いて、図７に示すコリオリ運動歯車装置
の歯形を求める手法について、以下に説明する。ここ
で、図７に示すコリオリ運動歯車装置の各傘歯車の歯形
を求める手法を示す展開図を図10に、その要部拡大図を
図11に示す。尚、各傘歯車Ａ₁，Ａ₂ ，Ａ₃ ，Ａ₄ は摸
式的にピッチ円錐で示している。

【００２５】ここでは、第１傘歯車Ａ₁ 、第２傘歯車Ａ
₂ の各ピッチ円を通る共通球面Cir1と、第３傘歯車Ａ
₃ 、第４傘歯車Ａ₄ の各ピッチ円を通る共通球面Cir2と
を考える。そして、各共通球面の中心点を一致させ、該
一致点を点Ｏとする。さらに、点Ｏを原点とするＸＹ座
標を考える。このＸＹ座標のＸ軸上に入力軸１（図７）
の軸芯を配置する。また、第１、第２傘歯車Ａ₁ ，Ａ₂
の噛み合い点をＣ₁ 、第３、第４傘歯車Ａ₃ ，Ａ₄ の噛
み合い点をＣ₂ とする。そして、噛み合い点Ｃ₁，Ｃ₂
を、第１象限と第３象限若しくは第２象限と第４象限に
置く。

【００２６】また、入力軸１の軸芯方向と傾斜部１ａ
（図７）とがなす角度をθ、第１歯車Ａ₁ の背円錐とピ
ッチ円錐の中心線とでなす角度をθ₁ 、第２傘歯車Ａ₂
の背円錐とピッチ円錐の中心線とでなす角度をθ₂ とす
ると、θ₁ ＋θ₂ ＝θである。なお、θ₁ ，θ₂ のいず
れか一方の角度を零とすることも可能であり、この場合
は、前記角度を零とした方の傘歯車が冠歯車となる。同
様にして、第３、第４傘歯車Ａ₃ ，Ａ₄ の背円錐と各ピ
ッチ円錐の中心線とでなす角度は、第３傘歯車Ａ ₃ はθ
₃ 、第４傘歯車Ａ₄ はθ₄ かつθ₃ ＋θ₄ ＝θである。

【００２７】また、第１〜第４傘歯車の歯数を夫々ｎ
₁ ，ｎ₂ ，ｎ₃ ，ｎ₄ かつｎ₁ ，ｎ₂の値、ｎ₃ ，ｎ₄
の値は互いに異なるものとする。ここで、第１〜第４傘
歯車Ａ ₁ 〜Ａ₄ の各ピッチ円錐の頂点Ｏ₁ ，Ｏ₂ ，Ｏ
₃ ，Ｏ₄ から、各背円錐の頂点Ｄ ₁ ，Ｄ₂ ，Ｄ₃ ，Ｄ₄
までの距離Ｄ₁ Ｏ₁ ，Ｄ₂ Ｏ₂ ，Ｄ₃ Ｏ₃ ，Ｄ₄ Ｏ₄
を、ピッチ円半径とする円筒歯車ＥＲ₁ ，ＥＲ₂ ，ＥＲ
₃ ，ＥＲ₄ を考える。そして、このピッチ円上に形成さ
れるインボリュート歯形若しくは任意の歯形を想定し、
これを第１〜第４傘歯車Ａ₁ 〜Ａ₄ の相当円筒歯車とす
る。ここで、該相当円筒歯車の相当歯数をＺ₁ ，Ｚ₂ ，
Ｚ₃ ，Ｚ₄ とすると、Ｚ₁ ＝ｎ₁ ／Ｓｉｎθ₁ ……（ii）Ｚ₂ ＝ｎ₂ ／Ｓｉｎθ₂ ……（iii ）Ｚ₃ ＝ｎ₃ ／Ｓｉｎθ₃ ……（iv）Ｚ₄ ＝ｎ₄ ／Ｓｉｎθ₄ ……（ｖ）と表すことができる。

【００２８】上記式（ii），（iii ）で得られる関係を
有する相当円筒歯車において、インボリュート歯形若し
くは任意歯形を創成するカッターで、第１傘歯車Ａ₁ に
等高歯の歯形を創成し（なお、等高歯を創成すれば、必
然的に等歯厚歯にもなる）、さらに、第２傘歯車Ａ₂ に
該歯形を転写する。第３、第４傘歯車Ａ₃ ，Ａ₄ も同様
にして形成する。さらに、前記等高歯の歯形にかえて、
コロとの内接面５を形成すると、図７に示すものと同様
の歯形を得ることができる。図７は歯形としてコロ４お
よびコロとの内接面５を用いた場合を示している。な
お、ここで用いられるコロには、円筒コロ、針状コロの
いずれをも含むものとする。

【００２９】以上のごとく、図７に示すコリオリ運動歯
車装置は、第１、第２傘歯車Ａ₁ ，Ａ₂ の噛み合い点Ｃ
₁ と、第３、第４傘歯車Ａ₃ ，Ａ₄ の噛み合い点とＣ₂
を第１象限と第３象限若しくは第２象限と第４象限に置
いた場合、すなわち互いに異なる象限上に置いた場合を
示したものであるが、この噛み合い点Ｃ₁ ，Ｃ₂ を、互
いに同一象限上に置くことも可能である。

【００３０】図12には、図７に示すコリオリ運動歯車装
置の変形例として、前記噛み合い点Ｃ₁ ，Ｃ₂ を互いに
同一象限上に置いた場合の、歯車装置の要部断面図を示
している。尚、図12においては、図７に示すコリオリ運
動歯車装置と相違する部分のみを示している。また、図
７に示す実施の形態と、同一部分若しくは相当する部分
については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。

【００３１】図12に示すように、第１傘歯車Ａ₁ はハウ
ジングの一部分（符号６で示す）に固定されている。ま
た、第４傘歯車Ａ₄ は出力軸２に取付けられている。回
転体３に設けられた第２、第３傘歯車Ａ₂ ，Ａ₃ は、回
転体３の同一軸方向面（図12では回転体３の左側面）に
設けられている。入力軸１は出力軸２を中空として入力
軸１をその内部に貫通させている。また、入力軸１も中
空として、その中空内部を貫通路１ｂとして構成してい
る。

【００３２】図13には、図12に示すコリオリ運動歯車装
置の展開図を示している。図13は、図７に示すコリオリ
運動歯車装置の相当円筒歯車への展開図を示す図11に相
当するものである。なお、図12に示すコリオリ運動歯車
装置の歯形を求める手法は、図７に示すコリオリ運動歯
車装置と同様であり、図10に相当する展開図の全体図
と、歯形を求める手法の詳細な説明は省略する。図13か
ら明らかなように、図12のコリオリ運動歯車装置は、第
１、第２傘歯車Ａ₁ ，Ａ₂ の噛み合い点Ｃ₁ と、第３、
第４傘歯車Ａ₃ ，Ａ₄ の噛み合い点Ｃ₂ の双方が、前記
ＸＹ座標の第２象限（若しくは第３象限）に、すなわち
同一象限上にある。

【００３３】図12に示すコリオリ運動歯車装置は、第１
〜第４傘歯車を回転体３の同一軸方向面に置くことによ
り、図７に示すコリオリ運動歯車装置に対して、歯車装
置の軸方向寸法を減少させることが可能となる。また、
入力軸１と同一方向に延びるように出力軸２を配置する
ことが容易となる。よって、４つの歯車のみによって大
減速比を得ることが可能なコリオリ運動歯車装置の適用
範囲を広げることができるという利点がある。また、図
７、図12に示すコリオリ運動歯車装置共に、はすば歯車
として構成することも可能である。この、はすば歯車へ
の応用については、本発明者は、特願平9-65410 号明細
書にその詳細を開示している。

【００３４】以上のごとく、コリオリ運動歯車装置は、
各傘歯車Ａ₁ 〜Ａ₄ の相当円筒歯車に基づき歯車の歯形
を決定することにより、該相当円筒歯車よりもピッチ円
径の小さな各傘歯車Ａ₁ 〜Ａ₄ によって、相当円筒歯車
の噛み合い歯数と同等の噛み合い歯数を得ることができ
る。したがって、コリオリ運動歯車装置はその大きさの
割に大きなトルクを伝達することが可能であり、例えば
電動モータを動力源とするアクチュエータに使用すれ
ば、小型、高精度かつ大出力のアクチュエータを構成す
ることができる。

【００３５】さて、図１には、本発明の実施の形態に係
るコリオリ運動歯車装置を用いた減速機を示している。
入力軸１は中空モータ等の動力源によって駆動されるも
のである。この場合には、入力軸１の傾斜部１ａに対し
回転体３を軸支するための軸受として、複列外向きアン
ギュラ玉軸受８（以下単に「軸受」という）を使用して
いる。そして、軸受８の外輪に相当する部分を、回転体
３の一部３ａとして構成している。また、軸受８の一方
の内輪についても、入力軸１の傾斜部の一部１ｃとして
構成している。軸受８のその他の部分であるもう一方の
内輪８ａ、玉８ｂ、スぺーサ８ｃ等については、別体の
軸受と同様の構造を有する。

【００３６】なお、図１の例では、第１歯車Ａ₁ と入力
軸１を軸支する軸受10の外輪とを一体形成している。ま
た、第４歯車Ａ₄ と入力軸１を軸支する軸受11の外輪と
を一体形成している。これらの一体形成された部材は、
ボルト等（図示省略）によって、夫々ハウジング６、出
力軸２に固定される。さらに、出力軸２をハウジング６
に対して軸支する軸受９の内輪も、出力軸２と一体形成
している。

【００３７】本発明の実施の形態により得られる作用効
果は、以下の通りである。まず、軸受８の外輪を、回転
体３の一部３ａとして形成することによって、入力軸１
の傾斜部１ａと回転体３との間に介在する部品の点数を
削減することができる。そして、単体としての外輪がな
くなった分だけ、回転体３に形成される第２歯車Ａ₂、
第３歯車Ａ₃ 、および、入力軸１、傾斜部１ａの寸法設
定の自由度が高まる。すると、例えば図２に示すよう
に、入力軸１、出力軸２の夫々を中空とし、貫通路１
ｂ，２ｂを設けた場合に、各歯車の直径を拡大すること
なく貫通路１ｂ，２ｂの径のみを拡大することが可能と
なる。したがって、従来より大径の部材をこの貫通路１
ｂ，２ｂに挿通させることも可能となる。

【００３８】また、従来は、回転体３と軸受の外輪とが
別個の部品であったために、歯車の歯面の研削と、軸受
の外輪の研削とは当然に別々の工程として行われていた
が、この工程を同一工程で行うことも可能となる。熱処
理工程においても同様のことが言える。さらに、軸受８
の外輪を、回転体３の一部３ａとして形成することによ
り、この部分における組立精度のばらつきという問題が
なくなり、より高精度のコリオリ運動歯車装置を容易に
供給することが可能となる。加えて、軸受８の内輪の一
部を入力軸の傾斜部１ａの一部１ｃとして形成すること
によっても、同様の作用効果を得ることができる。

【００３９】さらに、第１歯車Ａ₁ と入力軸１を軸支す
る軸受10の外輪とを一体形成し、第４歯車Ａ₄ と入力軸
１を軸支する軸受11の外輪とを一体形成することによ
り、回転体３の場合と同様に、寸法設定の自由度を高め
ることができる。また、第１歯車Ａ₁ 及び軸受10の外
輪、第４歯車Ａ₄ の歯面及び軸受11の外輪に対し、研
削、熱処理等の工程を一工程で行うことができる。さら
に、図１の例では、出力軸２をハウジング６に対して軸
支する軸受９の内輪を出力軸２と一体形成することによ
り、この部分においても軸受８と同様の作用効果を得る
ことができる。

【００４０】さて、図３には図12、図13で説明したよう
に、第１、第２傘歯車Ａ₁ ，Ａ₂ の噛み合い点と、第
３、第４傘歯車Ａ₃ ，Ａ₄ の噛み合い点の双方が、図13
に示すＸＹ座標の同一象限上にあるコリオリ運動歯車装
置に、本発明の実施の形態を応用した場合を示してい
る。この場合には、入力軸１と出力軸２とを同軸状に軸
支する軸受12の内輪を、入力軸１の一部分１ｄとして一
体形成している。この図３に示す応用例においても、図
１の例と同様の作用効果を得ることができる。

【００４１】なお、上記実施の形態では、軸受８の外輪
に相当する部分を回転体３の一部３ａとして形成し、内
輪については一部分を入力軸の傾斜部１ａの一部１ｃと
して形成した場合について説明したが、内輪と外輪との
関係を逆転させても、同様の作用効果を得ることができ
る。この場合には、軸受８は複列内向きアンギュラ玉軸
受となる。さらに、軸受８としてローラベアリング、ク
ロスローラベアリング等を用い、その外輪を回転体３と
一体に、または、内輪を入力軸１の傾斜部１ａと一体に
形成することによっても、同様の作用効果を得ることが
できる。

【００４２】続いて、図４〜図６を参照しながら本発明
の実施の形態に係るコリオリ運動歯車装置の応用例の説
明をする。図１〜図３で説明した実施の形態と同一部
分、若しくは相当する部分については、同一符号で示し
詳しい説明は省略する。

【００４３】図４には、本発明の実施の形態に係るコリ
オリ運動歯車装置を、減速装置として備える自動車用イ
ンホイールモータを示している。ハウジング６の内部に
は、図１で説明したコリオリ運動歯車装置とほぼ同一の
構成を有するコリオリ運動歯車装置を備える。このコリ
オリ運動歯車装置の入力軸１は、同一のハウジング６内
に設けられたモータ13によって回転駆動される。また、
出力軸２はハブ14に連結されている。よって、モータ13
の駆動力はコリオリ運動歯車装置によって減速された
後、ハブ14を介してホイール15に伝達される。前述のご
とく、コリオリ運動歯車装置自体の構造は図１に示した
ものとほぼ同一であるので、詳細な説明は省略する。

【００４４】ハウジング６には、ナックル６ａ，６ｂが
一体的に形成されており、図示しないサスペンションア
ーム等によって、図示のインホイールモータ全体が、自
動車のいわゆる「バネ下」に置かれることになる。な
お、ハブ14は、ハウジング６に一体的に形成された車軸
管６ｃに対して複列アンギュラ玉軸受16を介して軸支さ
れており、いわゆる「全浮動式」と同様の車軸形式を有
している。したがって、コリオリ運動歯車の出力軸２
は、駆動力によるねじりモーメントのみを受け、ホイー
ル15にかかる上下方向、前後方向および車幅方向荷重に
よる曲げモーメントは、ハウジング６の車軸管６ｃによ
って受けるようになっている。なお、符号17で示す部分
は、モータ13の回転速度を検出するエンコーダである。

【００４５】以上のごとく、本発明の実施の形態に係る
コリオリ運動歯車装置を用いて、自動車用インホイール
モータを構成すると、以下のような作用効果を得ること
ができる。従来のインホイールモータとの比較をした場
合、従来は減速装置に遊星歯車機構が用いられていたた
め、それによって得られる減速比は１／５〜１／９が限
度であった。このため、動力源には大型かつ大重量の高
トルク型モータを用いる必要があった。本発明の実施の
形態に係るコリオリ運動歯車装置をインホイールモータ
の減速機に用いた場合には、高効率を維持しながら１／
15〜１／30程度の減速比を容易に得ることが可能であ
る。したがって、モータ13に小型軽量の高回転型モータ
を用いることが可能となる。前述のごとく、図４のイン
ホイールモータは、自動車のバネ下に置かれるものであ
り、モータの軽量化はバネ下重量の軽減に非常に効果的
である。よって、インホイールモータに本発明の実施の
形態に係るコリオリ運動歯車装置を用いることにより、
電気自動車の操縦性、快適性等の向上を図ることができ
る。また、消費電力の低減を図り、電気自動車の走行距
離を延ばすことも可能となる。その他、図１に示すコリ
オリ運動歯車と同様の作用効果については、ここでの説
明を省略する。

【００４６】図５には、図４に示すインホイールモータ
の応用例を示している。なお、図４と同一の構造につい
ては、一部図示を省略している。図５に示すインホイー
ルモータの特徴部分は、ベアリング26，27，28に４点接
触玉軸受を用い、かつ、第１〜第４傘歯車Ａ₁ 〜Ａ₄ を
これら軸受と一体に形成することにより、部品点数の減
少による軽量化、小型化、コスト削減等を図った点であ
る。なお、符号29はニードルローラベアリングであり、
符号30は、アンギュラ玉軸受である。さらに、ベアリン
グ28と一体に形成された第１傘歯車Ａ₁ を、ハウジング
６に対し予圧リング31，32を介して支持することによ
り、第２〜第４傘歯車Ａ₂ 〜Ａ₄ に対して予圧を付与し
ている。

【００４７】また、図６には、本発明の実施の形態に係
るコリオリ運動歯車装置を、減速装置として備える自転
車用インホイールモータを示している。この適用例の場
合には、ハウジング６は円盤状をなす部分（仮に６Ｌと
する）と、筒状をなす部分（仮に６Ｒとする）からな
り、６Ｌ，６Ｒの夫々が、自転車のフレーム18等に対し
回転不能に支持されている。そして、図２で説明したコ
リオリ運動歯車装置とほぼ同一の構成を有するコリオリ
運動歯車装置を備える。ハウジング６の一方の部分６Ｒ
には、モータ13が設けられている。このモータ13は、回
転軸13ａを中空軸とした、いわゆる「中空モータ」であ
る。また、コリオリ運動歯車装置の入力軸１も、中空軸
となっている。そして、回転軸13ａの貫通路13ｂおよび
入力軸１の貫通路１ｂには、アクスルシャフト19を挿通
し、アクスルシャフト19の両端部をフレーム18に対し回
転不能に固定している。

【００４８】さらに、回転体３を軸支する軸受20に４点
接触玉軸受を用いることにより、例えば複列アンギュラ
玉軸受を用いる場合に比して、部品点数の減少による軽
量化、コスト削減等を図ることが可能となる。軸受20の
外輪には、第２歯車Ａ₂ 、第３歯車Ａ₃ を直接的に形成
している。

【００４９】出力軸２は、入力軸１と同軸状に、ハウジ
ング６に対し回転自在に支持されている。さらに、ハウ
ジング６の半径方向外側には、ハウジング６を覆うアウ
ターハウジング21が設けられている。アウターハウジン
グ21は円筒状をなし、アンギュラ玉軸受22，23を介し
て、ハウジング６Ｌ，６Ｒに対し回転自在に支持されて
いる。そして、出力軸２によって、アウターハウジング
21を駆動することが可能となっている。すなわち、当該
自転車用インホイールモータは、いわゆる「アウターロ
ータギアードモータ」の構成を有するものである。アウ
ターハウジング21の外周部分には、円盤状のフランジ21
ａが形成され、図示しないリムを固定するための穴21ｂ
が複数設けられている。なお、出力軸２からアウターハ
ウジング21への動力伝達機構として、一方向クラッチ24
を用いている。各部に用いられているベアリングについ
ては、必要に応じて他の形式のものに変更することが可
能であり、例えば、符号25で示すニードルローラベアリ
ングを四点接触玉軸受に交換すれば、入力軸１の軸方向
の位置決めをこのベアリング25のみによって行うことも
可能となる。また、より高速回転に耐えるものとなる。

【００５０】以上のごとく、本発明の実施の形態に係る
コリオリ運動歯車装置を用いて、自転車用インホイール
モータを構成すると、車輪のスポークを支えるハブ内に
モータ、減速装置等の動力機構を納めることが可能とな
り、例えば、電動補助動力付自転車の動力伝達機構の小
型、軽量化を図ることができる。また、回転体３を軸支
する軸受20を４点接触玉軸受とすることにより、例えば
複列アンギュラ玉軸受を用いる場合に比して、部品点数
の減少による軽量化、コスト削減等を図ることが可能と
なる。また、消費電力の軽減を図り、１回の充電で補助
動力を得られる距離を延ばすことができる。よって、電
動補助動力付自転車の普及を促進することができる。そ
の他、図２に示すコリオリ運動歯車と同様の作用効果に
ついては、ここでの説明を省略する。

【００５１】なお、図６に示すアウターハウジング21を
備えるインホイールモータを、自動車用インホイールモ
ータとして用いることも可能である。この場合、インホ
イールモータをホイールの中心部分に一体化することが
可能となる。また、産業用ロボットのアームの関節部分
に適用すれば、ロボットアーム駆動用のアクチュエータ
を構成することも可能となる。

【００５２】さらに、図６に示すアウターハウジング21
を備えるインホイールモータを、ベルトコンベヤ用ドラ
イブプーリとして用いることも可能である。この場合に
は、ベルトの延長に伴うベルト厚の増大に対応し、ドラ
イブプーリの外径を拡大する場合にも、コリオリ運動歯
車装置が大減速比を得られることを利用して、所望の低
速運転が可能なベルトコンベヤを構成することができ
る。

【００５３】ベルトコンベヤは、コンベヤ端部での荷の
投げ出しを抑える場合には、低速での運転が望まれる。
ベルトコンベヤを低速運転するということは、すなわち
ベルトの送り速度を低速に抑えるということである。し
かしながら、前述のごとくドライブプーリの外径を増加
させると、ドライブプーリの周長を延ばすことになり、
一回転当りのベルトの送り量の増加（送り速度の増加）
を来すこととなる。したがって、ドライブプーリの外径
の増加に伴い、より大きな減速比を得ることが可能な減
速装置が必要不可欠となる。そこで、コリオリ運動歯車
装置をドライブプーリの減速装置として用いれば、ドラ
イブプーリ内に当該減速装置を納めつつ、所望の減速比
を得ることが可能となる。しかも、前述のごとくコリオ
リ運動歯車装置は高効率（η≧0.9 ）であることから発
熱も少なく抑えられ、長時間の運転にも適したものとな
る。

【００５４】従来においても、動力源であるモータ、減
速装置をドライブプーリの外に配置すれば、所望の減速
比を得て低速運転を行うことが可能であった。また、変
速装置の効率が低いことによる発熱の問題も、減速装置
をドライブプーリの外に配置すれば解決することが可能
であった。しかしながら、この構成ではモータ、減速装
置がベルトケースからはみ出し、コンベヤ装置を設置す
るための占用容積がおのずと大きくなる。よって、コン
ベヤを建造物内部に納める場合を考えても、建造物内の
機械設備室を狭くすることにより点検スペースの確保が
困難となり、また、搬送経路のレイアウトも制限される
等の不具合を生ずるものであった。加えて、コンベヤ装
置の重量増加にもつながることから、コンベヤの設置コ
ストも増加するものであった。また、従来の遊星歯車対
等を備えるモータ内蔵ドライブプーリは、変速装置の減
速比が小さく低速運転に不向きであると共に、変速装置
の効率が低いことから発熱量も多く、運転時間が制限さ
れるものであった。

【００５５】この点、本発明の実施の形態に係るベルト
コンベヤ用ドライブプーリは、上記問題点を全て解決す
ることが可能となる。なお、ドライブプーリとしての使
用はベルトコンベヤに限定されるものではなく、バケッ
トエレベータ等にも用いることができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。まず、本発明の請求項１に係る
コリオリ運動歯車装置によると、前記入力軸と前記各歯
車との間に介在する部品の点数を削減することによっ
て、前記入力軸および前記回転体の寸法設定の自由度を
広げることが可能となる。よって、コリオリ運動歯車装
置の適用範囲をさらに拡大することができる。また、組
立工数の減少や、組立精度の向上を図り、高精度のコリ
オリ運動歯車装置をより安定供給することができる。ま
た、一体形成された部分の機械加工、熱処理等を一工程
で行うことができるので、コリオリ運動歯車の加工コス
トの低減を図ることも可能となる。

【００５７】また、本発明の請求項２に係るコリオリ運
動歯車装置によると、前記入力軸の傾斜部に対し前記回
転体を軸支する軸受の外輪を、前記回転体の一部として
形成することにより、本発明の請求項１に係るコリオリ
運動歯車の効果を得ることができる。さらに、本発明の
請求項３に係るコリオリ運動歯車装置によっても、同様
の効果を得ることができる。

【００５８】また、本発明の請求項４に係るコリオリ運
動歯車装置によると、小型軽量化を促進し、かつ、低コ
ストのコリオリ運動歯車装置を提供することが可能とな
る。加えて、本発明の請求項５に係るコリオリ運動歯車
装置によると、コリオリ運動歯車装置の適用範囲をさら
に広げることが可能となる。本発明の請求項６に係るコ
リオリ運動歯車装置によっても、、コリオリ運動歯車装
置の適用範囲をさらに広げることが可能となる。

【００５９】さらに、本発明の請求項７に係るコリオリ
運動歯車装置によると、アクチュエータとしての機能を
備えるコリオリ運動歯車装置とすることになり、小型、
軽量かつ低コストのアクチュエータを提供することが可
能となる。

【００６０】また、本発明の請求項８に係るコリオリ運
動歯車装置によると、電気自動車の操縦性、快適性等の
向上と、走行距離の増大図ることができる。さらに、本
発明の請求項９に係るコリオリ運動歯車装置によると、
電動スクーターや電動補助動力付自転車用の動力源の小
型軽量化や、電力消費量の低減による走行距離の増大を
図ることが可能となる。加えて、本発明の請求項１０に
係るコリオリ運動歯車装置によると、所望の運転速度を
得ることが可能なコンベヤ装置を提供することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るコリオリ運動歯車装
置の断面図である。

【図２】図１の応用例を示すコリオリ運動歯車装置の要
部断面図である。

【図３】図１の更なる応用例を示すコリオリ運動歯車装
置の要部断面図である。

【図４】本発明の実施の形態に係るコリオリ運動歯車装
置を、自動車のインホイールモータに使用した場合を示
す断面図である。

【図５】図４に示すインホイールモータの応用例を示す
断面図である。

【図６】本発明の実施の形態に係るコリオリ運動歯車装
置を、自転車のインホイールモータに使用した場合を示
す断面図である。

【図７】コリオリ運動歯車装置の概略断面図である。

【図８】図７に示すコリオリ運動歯車装置の作動の様子
を示す概略断面図である。

【図９】図７に示すコリオリ運動歯車装置の作動の様子
を示す概略正面図である。

【図１０】図９に示すコリオリ運動歯車装置の、相当円
筒歯車への展開図である。

【図１１】図１０の要部拡大図である。

【図１２】図１１に示すコリオリ運動歯車装置の応用例
を示す要部断面図である。

【図１３】図１２に示すコリオリ運動歯車装置の、相当
円筒歯車への展開図である。

【符号の説明】

１入力軸１ａ傾斜部１ｃ内輪２出力軸３回転体３ａ外輪６ハウジング８軸受

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングに固定された歯数ｎ₁ の第１
歯車と、出力軸に取付けられた歯数ｎ₄ の第４歯車と、
入力軸との各軸芯を一致させて配置し、歯数ｎ₂ の第２
歯車および歯数ｎ₃ の第３歯車を一体に設けた回転体
を、第２歯車が第１歯車と噛み合い、第３歯車が第４歯
車と噛み合うように前記入力軸の傾斜部で軸支し、前記
第１、第２歯車の各ピッチ円を通る共通球面の中心点
と、前記第３、第４の歯車の各ピッチ円を通る共通球面
の中心点とが一致する点を原点とするＸＹ座標のＸ軸上
に前記入力軸の軸芯を配置し、かつ、第１、第２歯車の
噛み合い点と第４、第３歯車の噛み合い点とを該ＸＹ座
標の同一象限若しくは異なる象限上に置いてなるコリオ
リ運動歯車装置であって、前記各歯車の少なくとも１つ
と前記入力軸との間に軸受を介在させ、該軸受の外輪又
は内輪の少なくとも一方を、前記各歯車又は前記入力軸
と一体形成したことを特徴とするコリオリ運動歯車装
置。
【請求項２】前記入力軸の傾斜部に対し前記回転体を
軸支する軸受の外輪と、前記回転体とを一体形成したこ
とを特徴とする請求項１記載のコリオリ運動歯車装置。
【請求項３】前記入力軸の傾斜部に対し前記回転体を
軸支する軸受の内輪と、前記入力軸の傾斜部とを一体形
成したことを特徴とする請求項１又は２記載のコリオリ
運動歯車装置。
【請求項４】前記軸受が４点接触玉軸受であることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のコリ
オリ運動歯車装置。
【請求項５】前記出力軸が前記ハウジングを覆うアウ
ターハウジングを駆動することを特徴とする請求項１な
いし４のいずれか１項記載のコリオリ運動歯車装置。
【請求項６】前記入力軸が中空軸であることを特徴と
する請求項１ないし５のいずれか１項記載のコリオリ運
動歯車装置。
【請求項７】前記ハウジングに前記入力軸を駆動する
モータが内蔵されていることを特徴とする請求項請求項
１ないし６のいずれか１項記載のコリオリ運動歯車装
置。
【請求項８】自動車用インホイールモータとして用い
られることを特徴とする請求項７記載のコリオリ運動歯
車装置。
【請求項９】二輪車用インホイールモータとして用い
られることを特徴とする請求項７記載のコリオリ運動歯
車装置。
【請求項１０】コンベヤ用ドライブプーリとして用い
られることを特徴とする請求項７記載のコリオリ運動歯
車装置。