JP4303381B2 - 遊星ローラ式摩擦伝動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽ローラ、遊星ローラ、リングローラの三者の摩擦回転により動力を伝達する遊星ローラ式摩擦伝動装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の遊星ローラ式摩擦伝動装置の一例を図５に示す。この装置は、入力軸１に連結された太陽ローラ３と、太陽ローラ３に外接する複数の遊星ローラ４と、遊星ローラ４が内接するリングローラ５と、これらローラ３、４、５の軸方向一方側に配されて各遊星ローラ４を支持するキャリア６とを備えている。
【０００３】
キャリア６は、入力軸１と同軸上に配された出力軸２に連結されている。支持ピン７はキャリア６に片持支持され各遊星ローラ４に挿入される。各遊星ローラ４の内周と支持ピン７の外周との間には、遊星ローラ４の回転を促進する内ローラ８が嵌入され、ローラ４、５、６の軸方向他方側には、リングローラ５と同心状に押さえリング９が設けられている。
【０００４】
押さえリング９は、内ローラ８及び遊星ローラ４の端面に対向することで、内ローラ８及び遊星ローラ４の軸方向移動を規制するものであり、従来では、図６に示すように、内ローラ８を完全に覆う位置まで内周縁９ａがくるように、その内径Ｒ１が設定されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記内ローラ８は、回転を促進するリングとしてニードルベアリングよりも安価にできると共に、耐久性にも優れ、且つラジアル方向やねじれ方向の外乱に対しても強い利点があるという半面、支持ピン７と遊星ローラ４との間が滑り接触となるため、性能向上のためにはこの間の潤滑を良好に維持することが要求される。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮し、安価で且つ耐久性がある内ローラを使用しながら、しかも支持ピン、内ローラ、遊星ローラの三者の滑り面に良好に潤滑油を供給することのできる遊星ローラ式摩擦伝動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の遊星ローラ式摩擦伝動装置は、太陽ローラと、該太陽ローラに外接する遊星ローラと、該遊星ローラが内接するリングローラと、これらローラの軸方向一方側に配されて前記遊星ローラを保持するキャリアとを備え、前記遊星ローラに、前記キャリアに片持支持された支持ピンが挿入され、前記遊星ローラの内周と支持ピンの外周との間に、遊星ローラの回転を促進する内ローラが嵌入され、且つ遊星ローラの軸方向他方側に、前記リングローラと同心状に配設され、前記内ローラ及び遊星ローラの端面に対向することで内ローラ及び遊星ローラの軸方向移動を規制する押さえリングが設けられた遊星ローラ式摩擦伝動装置において、前記押さえリングの内径を、該押さえリングの内周縁が、前記支持ピンの中心の公転軌跡と、内ローラの内周の太陽ローラから見た場合の最外周端との間の範囲内に位置するように設定したことにより、上記課題を解決したものである。
【０００８】
従来の構造では押さえリング９が完全に内ローラ８の端面を覆ってしまうので、装置内部に封入されている潤滑油が、支持ピン７、内ローラ８、遊星ローラ４の三者の滑り面に良好に供給されない可能性があった。
【０００９】
そこで本発明では、この点に着目し、押さえリングの内径を、少なくとも内ローラの内外周の一部が露出する一定の範囲の大きさに設定した。このような構造とすると、遊星ローラの回転に引きずられて押さえリングの外側から、内ローラの内外周の隙間に潤滑油（例えばグリース）が入り込みやすくなる。しかも、一度入り込んだ潤滑油は内ローラの内外周の隙間の半径方向外側に移動しようとするため、丁度この位置で押さえリングで内ローラの端面を覆っていることから、潤滑油は前記隙間から極めて逃げにくくなるので、支持ピン、内ローラ、遊星ローラの三者の滑り面に潤滑油を良好に保持しておくことができ、内ローラを採用しても十分な回転性能を保持することができる。
【００１０】
押さえリングは、その内径が小さいほど、内ローラや遊星ローラの位置規制能力を確実に発揮できるが、逆に内ローラや遊星ローラの端面を覆う部分が大きくなるので、潤滑油を入り込みやすくする点での性能が落ちる。そのため、位置規制能力を損なわない程度に、できるだけ内径を大きく設定するのが好ましい。そうすれば、潤滑油が内ローラの内外周の滑り面に入り込みやすくなるばかりか、内ローラや遊星ローラの各端面と押さえリング間の摩擦抵抗も減らせるので、更なる動力伝達効率のアップも図れる。
【００１２】
そこで本発明では、押さえリングの内径を、該押さえリングの内周縁が、前記支持ピンの中心の公転軌跡と、内ローラの内周の太陽ローラから見た場合の最外周端との間の範囲内に位置するように設定するようにしている。また、この装置においては、各要素の固定・入力・出力の関係として次の組み合わせがある。即ち：
１）太陽ローラを入力要素とした場合は、リングローラを固定要素、遊星キャリアを出力要素とする場合と、リングローラを出力要素、遊星キャリアを固定要素とする場合とがあり；
２）遊星キャリアを入力要素とした場合は、リングローラを固定要素、太陽ローラを出力要素とする場合と、リングローラを出力要素、太陽ローラを固定要素とする場合とがあり；
３）リングローラを入力要素とした場合は、遊星キャリアを固定要素、太陽ローラを出力要素とする場合と、遊星キャリアを出力要素、太陽ローラを固定要素とする場合とがある。
【００１３】
請求項２の発明では、リングローラを固定要素とし、遊星ローラを支持するキャリア及び太陽ローラの一方を入力要素、他方を出力要素としている。
【００１４】
このように、外周に配したリングローラを固定要素とする場合、ケーシングにリングローラを固定するだけでよいので、簡単な構造とすることができる。また、この入出力要素の選択態様は、後述するように遊星ローラの回転挙動が、内ローラの内外周の隙間に潤滑油が最も入り易く、且つ最も逃げにくい挙動となるという特徴が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１、図２に示す実施形態は、モータＭの先端部に遊星ローラ式摩擦伝動装置Ｔ／Ｄ（以下、単に符号「Ｔ／Ｄ」で略する）を一体に組み付けたもので、図１はその断面図、図２は図１のII−II矢視断面図である。
【００１７】
Ｔ／Ｄのケーシング３１は、軸線方向の前部に配された前部ケーシング３１Ａと、中央に配された円筒状の中央ケーシング３１Ｂと、モータＭ側の継ケーシング３１Ｃとからなる。継ケーシング３１Ｃは、モータＭの前部ケーシングを兼用しており、モータＭのケーシングは、この継ケーシング３１Ｃと、固定子等を内装した円筒ケーシング４１と、後面カバー４２とからなる。
【００１８】
モータ軸４５は、後端が、後面カバー４２に嵌合された軸受４３により支持され、前端側が、継ケーシング３１Ｃの貫通孔３３に嵌合された軸受３４により支持されている。そして、軸受３４より突出したモータ軸４５の前端が、Ｔ／Ｄの中心軸線に芯合わせされた状態でＴ／Ｄの内部に挿入され、Ｔ／Ｄの入力軸２１となっている。
【００１９】
Ｔ／Ｄは、ケーシング３１の中心部に配された太陽ローラ２３と、太陽ローラ２３に外接する複数（本例では４個）の遊星ローラ２４と、遊星ローラ２４が内接するリングローラ２５と、これらローラ２３、２４、２５の軸方向一方側（モータＭの取付側と反対側）に配されキャリア２６とを備えている。
【００２０】
太陽ローラ２３は、入力軸２１（モータ軸４５の前端）に対してキー５０で結合されている。又、キャリア２６は、入力軸２１と同軸上に配された出力軸２２の基端部にフランジ状に一体的に形成されている。入力軸２１は、太陽ローラ２３が嵌合された位置よりも先端側で、キャリア２６の端面凹所３５に嵌合した軸受３６により支持されており、曲げ力のかかる太陽ローラ２３の両側で、軸受３４、３６により両端支持されている。なお、太陽ローラ２３と軸受３４との間には、太陽ローラ２３の軸方向位置決めを行うスペーサ３９が挿入されている。
【００２１】
出力軸２２はキャリア２６と一体化され、先端が前部ケーシング３１Ａを貫通して外部に突出しており、前部ケーシング３１Ａの内周に嵌合した２つの軸受３７、３８により支持されている。
【００２２】
ここでは、リングローラ２５が固定要素、太陽ローラ２３が入力要素、遊星ローラ２４及びキャリア２６が出力要素となっており、リングローラ２５が円筒状の中央ケーシング３１Ｂに一体的に形成されている。又、モータＭの前部ケーシングを兼用する継ケーシング３１Ｃと、リングローラ２５を一体に有する中央ケーシング３１Ｂと、出力軸２２の貫通した前部ケーシング３１Ｃとを互いに嵌合して、貫通ボルト３２で結合することにより、Ｔ／ＤとモータＭとが一体化されている。
【００２３】
この場合、リングローラ２５を一体形成した中央ケーシング３１Ｂの両端のインロー部２５ｄと、前部ケーシング３１Ａ及び継ケーシング３１Ｃのインロー部３１ｄとをそれぞれ密に嵌合することにより、出力軸２２、リングローラ２５、入力軸２１をそれぞれ備えた３つのケーシング３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが芯合わせされている。
【００２４】
キャリア２６に片持支持された支持ピン２７は遊星ローラ２４に挿入され、各遊星ローラ２４の内周と支持ピン２７の外周との間には、遊星ローラ２４の回転を促進する全体が円筒形状の内ローラ２８が嵌入されている。この内ローラ２８としては、揺動内接噛合遊星歯車構造等で使用されている純円筒形の内ローラを採用することができる。内ローラは滑り軸受なので、ニードルベアリング（ころ軸受）よりも安価で且つ耐久性があり、ラジアル方向やねじれ方向の外乱にも強い。
【００２５】
又、前記のローラ２３、２４、２５の軸方向他方側（キャリア２６反対側）には、内ローラ２８及び遊星ローラ２４の端面に対向することで、内ローラ２８及び遊星ローラ２４の軸方向移動を規制する（抜けを防止する）押さえリング２９が、リングローラ２５と同心状に配設されている。この場合、押さえリング２９の内径Ｒ２は、少なくとも内ローラ２８の内外周の一部が露出する大きさに設定されている。この例では、Ｒ２は、押さえリング２９の内周縁２９ａが、支持ピン２７のピッチ円直径（支持ピン２７の中心の公転軌跡Ｒｐの直径）Ｄよりも大きく、且つ内ローラ２８の内周の太陽ローラ２３から見た場合の最外周端Ｐ３より小さい範囲に設定されている（後に図４を用いて詳述）。
【００２６】
なお、遊星ローラ２４とキャリア２６の端面間には遊星ローラ２４の軸方向位置決めのためのスペーサ３０が挟まれている。又、このＴ／Ｄの内部空間には、グリース等の潤滑油が過不足なく封入されている。
【００２７】
次に作用を説明する。
【００２８】
モータＭにより太陽ローラ２３を回転させると、図３に示すように、太陽ローラ２３の矢印Ｙ１方向の回転により、リングローラ２５に内接する遊星ローラ２４が矢印Ｙ２方向に回転し、遊星ローラ２４の矢印Ｙ３方向の公転が、リングローラ２５からの反力を受けながら、内ローラ２８→支持ピン２７→キャリア２６→出力軸２２の経路で減速出力として取り出される。この点は従来の遊星ローラ式摩擦伝動装置と同じである。
【００２９】
上記の動作の際に、遊星ローラ２４及び内ローラ２８の軸方向移動を規制する押さえリング２９の内径Ｒ２が、支持ピン２７のピッチ円直径Ｄよりも大きく設定されているので、遊星ローラ２４の回転に引きずられて押さえリング２９の外側から、内ローラ２８の内外周の隙間δ１、δ２に潤滑油（例えばグリース）が矢印Ｋで示すように入り込む。しかも、一度入り込んだ潤滑油は、遊星ローラ２４、内ローラ２８の回転に引きずられて半径方向外側に移動するが、押さえリング２９で内ローラ２８の外周側端面を覆っており、且つ公転トルクにより支持ピン２７の公転方向後ろ側には隙間がないので、支持ピン２７、内ローラ２８、遊星ローラ２４の三者の滑り面（隙間δ１、δ２）に潤滑油を良好に保持しておくことができる。この潤滑油の保持機能は遊星ローラ２４の回転速度、あるいは公転速度が大きくなるほど高くなるため、望ましい傾向である。この結果、滑り面の摩擦が軽減されることにより、遊星ローラ２４の回転がより円滑になって静粛性が増す。
【００３０】
なお、押さえリング２９は、その内径Ｒ２が小さいほど、内ローラ２８や遊星ローラ２４の位置規制能力を確実に発揮できるが、逆に内ローラ２８や遊星ローラ２４の端面を覆う部分が大きくなるので、内ローラ２８の内外周の滑り面に潤滑油が入り込みにくくなる。
【００３１】
そのため、本実施形態のように、位置規制能力を損なわない程度に、できるだけ内径Ｒ２を大きく設定するのが好ましい。そうすれば、潤滑油が内ローラ２８の内外周の滑り面に入り込み易くなるばかりか、内ローラ２８や遊星ローラ２４の各端面と押さえリング２９との間の摩擦抵抗も低減できるので、更なる動力伝達効率のアップも図れる。
【００３２】
図４を用いて押さえリング２９の内径Ｒ２の取り得る範囲を検討してみると、押さえリング２９の内周縁２９ａが、内ローラ２８の内周の太陽ローラ２３から見た場合の最内周端Ｐ１と、内ローラ２８の外周の太陽ローラ２３から見た場合の最外周端Ｐ２との間の範囲Ｓ１内に位置するように、押さえリング２９の内径Ｒ２を設定すれば、理論上は内ローラ２８の内外周の一部を露出させることができる。
【００３３】
しかしながら、合理的な位置規制効果及び潤滑油供給効果を上げるためには、内ローラ２８の内周を十分に露出させることができ、且つ、内ローラ２８の端面を押さえリング２９で十分に押さえることのできる余裕のある範囲Ｓ２内（Ｓ１に対してその両端部がのぞかれた範囲）において押さえリング２９の内径Ｒ２を設定するのが望ましい。
【００３４】
具体的に最も望ましい範囲は、該押さえリング２９の内周縁２９ａが、前記支持ピン２７の中心の公転軌跡Ｒｐと、内ローラ２９の内周の太陽ローラ２３から見た場合の最外周端Ｐ３との間に位置する範囲Ｓ３である。
【００３５】
このＴ／Ｄ付きモータＴ／Ｄ・Ｍは、減速機構に遊星ローラ式摩擦伝動装置を採用しているので、太陽ローラ２３、遊星ローラ２４、リングローラ２５の径を変えることにより、簡単に減速比を変えることができる。しかも、ローラの径は歯車と違って連続的に変えることができるので、無段階的に減速比を変えることができる。
【００３６】
又、このＴ／Ｄ付きモータＴ／Ｄ・Ｍは、摩擦ローラの摩擦回転によってトルクを伝えるので、高トルク伝達にはそのままでは向かないが、Ｔ／Ｄを前段の減速機とし、Ｔ／Ｄの出力側にさらに揺動内接噛合遊星歯車機構等の後段減速機を結合することにより、高トルク伝達に使えるようにすることができる。その場合は、Ｔ／Ｄを減速機ばかりでなく、モータと歯車減速機間の振動伝達を吸収する緩衝手段として機能させることもできる。つまり、歯車伝動の場合は、回転方向の振動がそのまま入出力軸間で伝達してしまうが、摩擦ローラを利用した伝動の場合は、回転方向の振動ばかりでなく軸方向の振動も摩擦接触面で逃がすことができるので、振動吸収作用を発揮することができる。したがって、その作用により、モータと歯車減速機間の共振現象を防止して、全体の低振動・低騒音化を図るようにすることもできる。この振動吸収作用については、実際には一般的な予想を遙かに超える数値が得られることか確認されている（特願平１１−１８０６４１）。
【００３７】
又、上記の説明では、押さえリング２９の材質や表面処理等には特に言及しなかったが、押さえリング２９にはテフロンコーティングや燐酸塩処理を施すのがよい。あるいは、グリース含浸プラスチックを使用して構成するのもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内ローラを採用し、且つ押さえリングの内径を内ローラの内外周の一部が露出する大きさに設定したことにより、安価で且つ耐久性を向上させながら、支持ピン、内ローラ、遊星ローラの三者の滑り面に良好に潤滑油を供給することができ、三者の相対回転を円滑に維持することができる。又、内ローラや遊星ローラを押さえる際の摩擦抵抗も減少するので、効率のアップを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態として示すトラクションドライブ（遊星ローラ式摩擦伝動装置）付きモータの断面図
【図２】図１のII−II矢視断面図
【図３】押さえリングと遊星ローラ、内ローラ、支持ピンの関係を誇張して示す、図２と同じ方向から見た拡大図
【図４】押さえリングの内径の取り得る範囲を説明するために示す、図２と同じ方向から見た拡大図
【図５】従来の遊星ローラ式摩擦伝動装置の断面図
【図６】図５のVI−VI矢視断面図
【符号の説明】
２３…太陽ローラ
２４…遊星ローラ
２５…リングローラ
２６…キャリア
２７…支持ピン
２８…内ローラ
２９…押さえリング
２９ａ…内周縁
Ｒ２…押さえリングの内径
Ｔ／Ｄ…遊星ローラ式摩擦伝動装置
Ｒｐ…支持ピンの中心の公転軌跡

Claims (2)

1. 太陽ローラと、該太陽ローラに外接する遊星ローラと、該遊星ローラが内接するリングローラと、これらローラの軸方向一方側に配されて前記遊星ローラを保持するキャリアとを備え、
   前記遊星ローラに、前記キャリアに片持支持された支持ピンが挿入され、
   前記遊星ローラの内周と支持ピンの外周との間に、遊星ローラの回転を促進する内ローラが嵌入され、且つ
   遊星ローラの軸方向他方側に、前記リングローラと同心状に配設され、前記内ローラ及び遊星ローラの端面に対向することで内ローラ及び遊星ローラの軸方向移動を規制する押さえリングが設けられた遊星ローラ式摩擦伝動装置において、
   前記押さえリングの内径を、該押さえリングの内周縁が、前記支持ピンの中心の公転軌跡と、内ローラの内周の太陽ローラから見た場合の最外周端との間の範囲内に位置するように設定したことを特徴とする遊星ローラ式摩擦伝動装置。
2. 請求項１において、
   前記リングローラがハウジングに固定され、前記遊星ローラを保持するキャリア及び太陽ローラの一方が入力側、他方が出力側とされていることを特徴とする遊星ローラ式摩擦伝動装置。

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