JP2016102535A - 摩擦減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸に大きなトルクを負荷させることができる摩擦減速機を提供する。
【解決手段】摩擦減速機１は、筒状のケーシング２と、ケーシング内で軸方向に配列された２以上の減速装置３と、中心軸Ｊ回りに回転する入力軸４及び出力軸５と、減速装置を軸方向に加圧する加圧装置６とを有する。減速装置は、太陽転動体３１と、太陽転動体の転動面及びケーシングの内周面に接触する２以上の遊星転動体３２と、遊星転動体を回転可能に支持するキャリア３３とを有する。第１段の減速装置の太陽転動体は入力軸に連結される。第ｎ段の減速装置（ｎは２以上の整数）の太陽転動体は、第（ｎ−１）段の減速装置のキャリアに連結される。最終段の減速装置のキャリアは、出力軸に連結される。太陽転動体の転動面は、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される。第ｎ段の減速装置の転動面が中心軸に対してなす角度は、第（ｎ−１）段の減速装置よりも小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、摩擦減速機に係り、更に詳しくは、筒状のケーシング内に２以上の減速装置が配列された摩擦減速機に関する。

精密機器、ＯＡ周辺機器などの機械装置には、小型モータの回転出力を所望の角速度域まで減速して動力を伝達しなければならない箇所が少なくない。例えば、ブラインド又はカーテンを開閉駆動する装置には、小型で軽量な電動モータを利用するために、多段式の減速機が用いられる。多段式の減速機は、筒状のケーシング内に複数の減速装置が配列された減速機であり、電動モータの回転力を減速して出力する（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の遊星歯車減速機は、３段の遊星歯車ユニットＰ１〜Ｐ３がハウジングケース１内に収納された減速機である。遊星歯車ユニットＰ１〜Ｐ３は、太陽歯車９、遊星歯車５及び遊星キャリア４により構成され、同軸状に一列に配列される。ハウジングケース１の内周面には、３段の遊星歯車ユニットＰ１〜Ｐ３に共通の内歯が形成される。

特開２０００−６５１６５号公報

上述した様な従来の多段式減速機では、高速回転する入力軸側と低速回転する出力軸側とで伝達トルクが大きく異なるにもかかわらず、各段の減速装置が同一の形状及びサイズの歯車により構成される。減速装置を介して伝達されるトルクは、後段ほど大きくなることから、出力側の減速装置が破損するのを防ぐために、入力軸を介して入力するトルクを制限する必要がある。このため、従来の多段式減速機では、出力軸に大きなトルクを負荷させることができなかった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、出力軸に大きなトルクを負荷させることができる摩擦減速機を提供することを目的とする。

本発明による摩擦減速機は、上下方向に延びる中心軸に沿って延びる筒状のケーシングと、前記ケーシング内において軸方向に配列された２以上の減速装置と、前記中心軸を中心として回転する入力軸及び出力軸と、前記ケーシングに対し、前記減速装置を軸方向に加圧する加圧装置とにより構成される。前記減速装置は、前記中心軸を中心として回転する太陽転動体と、前記太陽転動体の径方向外側に配置され、前記太陽転動体の転動面及び前記ケーシングの内周面に接触する２以上の遊星転動体と、前記遊星転動体を回転可能に支持するとともに、前記中心軸を中心として回転するキャリアとを有する。第１段の減速装置の前記太陽転動体は、前記入力軸に直接的又は間接的に連結される。ｎを２以上の整数として、第ｎ段の減速装置の前記太陽転動体は、第（ｎ−１）段の減速装置の前記キャリアに連結される。最終段の減速装置の前記キャリアは、前記出力軸に直接的又は間接的に連結される。前記太陽転動体の転動面は、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される。そして、第ｎ段の減速装置における前記転動面の母線が前記中心軸に対してなす角度は、第（ｎ−１）段の減速装置よりも小さい。

減速装置の太陽転動体は、転動面が出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成されるため、加圧装置により減速装置を中心軸方向に加圧することにより、転動面の母線が中心軸に対してなす角度に応じた垂直抗力を遊星転動体に付加することができる。また、第ｎ段の減速装置は、前記なす角度が第（ｎ−１）段の減速装置よりも小さい。このため、第ｎ段の減速装置は、太陽転動体が遊星転動体により大きい垂直抗力を付加することになり、第（ｎ−１）段の減速装置よりも大きいトルクを伝達することができる。

本発明による摩擦減速機は、後段の減速装置ほど大きいトルクを伝達することができるため、出力軸に大きなトルクを負荷させることができる。

図１は、実施の形態１による摩擦減速機１の断面図である。 図２は、第ｎ段の減速装置Ｄ_ｎ及び第（ｎ−１）段の減速装置Ｄ_ｎ−１を示した図である。 図３は、第ｋ段の減速装置Ｄ_ｋの遊星転動体３２を示した図である。 図４は、実施の形態２による摩擦減速機１の断面図である。 図５は、実施の形態３による摩擦減速機１の断面図である。 図６は、実施の形態４による摩擦減速機１の断面図である。 図７は、実施の形態５による摩擦減速機１の断面図である。 図８は、実施の形態６による摩擦減速機１の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本明細書では、便宜上、中心軸の方向を上下方向として説明するが、本発明による摩擦減速機の使用時における姿勢を限定するものではない。また、本明細書では、中心軸の方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と呼ぶ。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による摩擦減速機１の一構成例を示した断面図であり、中心軸Ｊを含む平面により摩擦減速機１を切断した場合の切断面が示されている。この図には、紙面の上側を出力側とし、下側を入力側として、摩擦減速機１が描画されている。また、図１の中心軸Ｊよりも左側には、減速装置３、加圧装置６、スラスト軸受７、環状部材８、軸受９及び１０が破断せずに描画されている。

摩擦減速機１は、電動モータ（図示せず）から得られる回転運動を減速して出力する多段式の減速機であり、ケーシング２と、２以上の減速装置３と、中心軸Ｊを中心として回転する入力軸４及び出力軸５と、加圧装置６、スラスト軸受７、環状部材８、軸受９及び１０とにより構成される。

中心軸Ｊは、減速装置３、入力軸４及び出力軸５の回転中心軸であり、上下方向に延びる直線により表される。各減速装置３は、摩擦力を利用してトルクを伝達する減速装置であり、ケーシング２内において軸方向に配列される。例えば、Ｍを３以上の整数として、摩擦減速機１は、Ｍ段の減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍにより構成される。

＜ケーシング２＞
ケーシング２は、中心軸Ｊに沿って延びる筒状のハウジングである。例えば、ケーシング２は、有蓋円筒形状の部材であり、円筒部２１、蓋板部２２及び底板部２３により構成される。円筒部２１の内周面２１１は、中心軸Ｊを中心軸とする円筒面により構成される。

蓋板部２２は、円筒部２１の出力側の端部から径方向内方へ延び、出力軸５を取り囲む円環形状の板部材により構成される。蓋板部２２の内周面２２１の径方向内側には、軸受１０が配置される。

底板部２３は、入力軸４を取り囲む円環形状の板部材により構成され、円筒部２１の入力側の端部に配置される。この底板部２３は、外周面にねじ山が形成され、円筒部２１の内周面に螺合させることにより、円筒部２１に固定される。底板部２３の内周面２３１の径方向内側には、軸受９が配置される。

＜入力軸４・出力軸５＞
入力軸４は、電動モータのロータ又はシャフトに直接的又は間接的に連結される駆動側回転軸である。例えば、入力軸４は、電動モータのシャフトに固定される。或いは、入力軸４は、歯車などの動力伝達装置を介して電動モータのシャフトに連結される。出力軸５は、負荷に連結される負荷側回転軸である。相対的に入力軸４が高速回転するのに対し、出力軸５は低速回転する。

軸受９は、入力軸４を底板部２３に対して回転可能に支持する入力側軸受である。軸受１０は、出力軸５を蓋板部２２に対して回転可能に支持する出力側軸受である。例えば、軸受９及び１０は、いずれも中心軸Ｊを中心軸とする玉軸受により構成される。軸受９は、底板部２３に対し、出力側から内周面２３１に嵌め込むことによって固定される。軸受１０は、蓋板部２２に対し、入力側から内周面２２１に嵌め込むことによって固定される。

＜減速装置３＞
減速装置３は、中心軸Ｊを中心として回転する太陽転動体３１と、太陽転動体３１の転動面とケーシング２の内周面２１１とに接触する２以上の遊星転動体３２と、キャリア３３と、２以上のキャリアピン３４とにより構成される。例えば、３つの遊星転動体３２が、中心軸Ｊを中心とする同一円周上に概ね等間隔で配置される。

＜太陽転動体３１＞
太陽転動体３１は、中心軸Ｊに対して傾斜した外周面を転動面として有する回転部材である。太陽転動体３１の転動面は、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される。この太陽転動体３１は、中心軸Ｊを中心軸とする円錐台形状の部材により構成され、前記円錐面は、中心軸Ｊ上に頂点を有する直円錐の側面の一部である。

＜遊星転動体３２＞
遊星転動体３２は、キャリア３３に対する回転中心軸に対して傾斜した外周面を転動面として有する回転部材であり、太陽転動体３１の径方向外側に配置される。遊星転動体３２は、太陽転動体３１から付加される摩擦力により、キャリア３３に対して自転し、ケーシング２の円筒部２１から付加される摩擦力により、中心軸Ｊを中心として太陽転動体３１の周りを公転する。

＜キャリア３３＞
キャリア３３は、遊星転動体３２を回転可能に支持するとともに、中心軸Ｊを中心として回転する支持部材である。このキャリア３３は、中心軸に対して傾斜した回転中心軸を中心として遊星転動体３２を回転可能に支持する。

キャリアピン３４は、入力側の端部が遊星転動体３２を貫通し、出力側の端部がキャリア３３内に配置された棒状部材である。各遊星転動体３２は、キャリアピン３４を介してキャリア３３に回転可能に支持される。

このキャリアピン３４は、出力側の端部がキャリア３３に固定される。遊星転動体３２は、キャリアピン３４を中心として回転する。例えば、遊星転動体３２の内周面とキャリアピン３４との間に滑り軸受、針状ころ軸受又はライナーが配置される。

第１段の減速装置Ｄ_１の太陽転動体３１は、入力軸４に直接的又は間接的に連結される。例えば、減速装置Ｄ_１の太陽転動体３１は、入力軸４に固定される。最終段の減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３は、出力軸５に直接的又は間接的に連結される。例えば、減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３は、加圧装置６を介して出力軸５に連結される。

また、ｎを２以上Ｍ以下の任意の整数として、第ｎ段の減速装置Ｄ_ｎの太陽転動体３１は、第（ｎ−１）段の減速装置Ｄ_ｎ−１のキャリア３３に連結される。例えば、減速装置Ｄ_ｎの太陽転動体３１は、減速装置Ｄ_ｎ−１のキャリア３３と一体的に形成される。減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍは、いずれも金属製の部材により構成される。また、ケーシング２内には、潤滑剤が充填される。潤滑剤は、転動体間にトルクを伝達するための摩擦力を発生させ、また、各部材の摩耗を防ぎ、各部材を冷却するのに使用される。

＜加圧装置６＞
加圧装置６は、ケーシング２に対し、減速装置３を軸方向に加圧する圧力付加装置である。この加圧装置６は、トルクを伝達するとともに伝達トルクに応じた中心軸Ｊの方向の荷重を発生させるフェースカムにより構成される。例えば、加圧装置６は、出力軸５を取り囲む入力側カムリング６１及び出力側カムリング６３と、入力側カムリング６１及び出力側カムリング６３間に配置される複数の球状の転動体６２とにより構成される。

入力側カムリング６１は、中心軸Ｊを中心とする円周に沿って軸方向の凹凸を有する帯状の側面が形成された環状部材であり、最終段の減速装置Ｄ_Ｍにおけるキャリア３３に連結される。一方、出力側カムリング６３は、中心軸Ｊを中心とする円周に沿って軸方向の凹凸を有する帯状の側面が形成された環状部材であり、出力軸５に連結される。入力側カムリング６１及び出力側カムリング６３は、帯状側面を互いに対向させて配置される。

入力側カムリング６１は、減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３の一部を内周面に嵌め込むことによって、当該キャリア３３に固定される。減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３は、出力軸５に対し、回転可能であるとともに軸方向に移動可能である。

出力軸５には、回り止めピン６４が固定されている。回り止めピン６４は、先端部が出力軸５の外周面から突出し、出力側カムリング６３の内周面に形成された軸方向に延びるピン溝６５内に収容される。出力側カムリング６３は、回り止めピン６４により、出力軸５に対する回転が制限される。この出力側カムリング６３は、出力側側面が軸受１０の内輪と接触することにより、ケーシング２に対する軸方向への移動が制限される。

入力側カムリング６１は、減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３からトルクが付加されれば、周方向に対して傾斜した方向の垂直抗力を転動体６２に付加する。出力側カムリング６３は、転動体６２から付加される荷重の周方向成分により回転する。一方、この加圧装置６は、前記垂直抗力の軸方向成分により、減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３を軸方向入力側へ押圧する。

ケーシング２の円筒部２１が遊星転動体３２に付加する垂直抗力は、径方向内向きであり、軸方向成分を有しない。このため、加圧装置６により減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３に付加された軸方向の荷重Ｆは、他の減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍ−１のキャリア３３にも均等に付加される。

＜スラスト軸受７＞
スラスト軸受７は、ケーシング２に対し、加圧装置６による軸方向の荷重Ｆを受け止めるための軸受であり、第１段の減速装置Ｄ_１の太陽転動体３１を底板部２３に対して回転可能に支持する。例えば、スラスト軸受７は、入力軸４を取り囲む環状の軌道板と、軌道板間に配置される複数の球状の転動体と、転動体を保持する保持部材とにより構成される。環状部材８は、スラスト軸受７と底板部２３との間に配置されるワッシャーである。

図２は、図１の摩擦減速機１の一部を拡大して示した説明図であり、第ｎ段の減速装置Ｄ_ｎと第（ｎ−１）段の減速装置Ｄ_ｎ−１とが示されている。この図では、中心軸Ｊを水平に倒した状態で減速装置Ｄ_ｎ及びＤ_ｎ−１が描画されている。

第ｎ段の減速装置Ｄ_ｎの太陽転動体３１は、転動面３１１の母線が中心軸Ｊに対してなす角度θ_ｎが、第（ｎ−１）段の減速装置Ｄ_ｎ−１よりも小さい。すなわち、減速装置Ｄ_ｎの太陽転動体３１のなす角度θ_ｎと減速装置Ｄ_ｎ−１の太陽転動体３１のなす角度θ_ｎ−１とは、θ_ｎ＜θ_ｎ−１を満たしている。

ケーシング２の内周面２１１が軸方向に延びる円筒面であることから、ｋを１以上Ｍ以下の任意の整数として、キャリア３３に対する遊星転動体３２の回転中心軸Ｊ_ｋは、中心軸Ｊに対して傾斜している。すなわち、キャリアピン３４は、中心軸Ｊに対して傾斜させて配置される。

第ｎ段の減速装置Ｄ_ｎのキャリアピン３４は、中心軸Ｊに対してなす角度φ_ｎが、第（ｎ−１）段の減速装置Ｄ_ｎ−１よりも小さい。すなわち、減速装置Ｄ_ｎの遊星転動体３２の回転中心軸Ｊ_ｎが中心軸Ｊに対してなす角度φ_ｎと、減速装置Ｄ_ｎ−１の遊星転動体３２の回転中心軸Ｊ_ｎ−１が中心軸Ｊに対してなす角度φ_ｎ−１とは、φ_ｎ＜φ_ｎ−１を満たしている。この様に構成することにより、以下の段落００３９に示すように、減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍの外径形状をコントロールし易くすることができる。

遊星転動体３２は、太陽転動体３１の転動面３１１と接触する出力側転動面３２２と、ケーシング２の内周面２１１と接触する入力側転動面３２１とを有する。出力側転動面３２２は、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される。一方、入力側転動面３２１は、入力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される。

入力側転動面３２１及び出力側転動面３２２は、いずれもキャリア３３に対する遊星転動体３２の回転中心軸上に頂点を有する直円錐の側面の一部である。また、遊星転動体３２は、入力側転動面３２１を構成する円錐面の底面と出力側転動面３２２を構成する円錐面の底面とを対向させ、両円錐を一体化した形状である。

第ｎ段の減速装置Ｄ_ｎの遊星転動体３２は、太陽転動体３１と接触する出力側転動面３２２の幅ＴＲ_ｎが、第（ｎ−１）段の減速装置Ｄ_ｎ−１の遊星転動体３２よりも大きい。すなわち、減速装置Ｄ_ｎの遊星転動体３２の出力側転動面３２２と減速装置Ｄ_ｎ−１の遊星転動体３２の出力側転動面３２２とは、ＴＲ_ｎ＞ＴＲ_ｎ−１を満たしている。出力側転動面３２２の幅ＴＲ_ｎは、円錐面の母線方向の長さである。

ケーシング２の内周面２１１と接触する入力側転動面３２１の幅ＴＦ_ｎについても、出力側転動面３２２の幅ＴＲ_ｎと同様である。すなわち、減速装置Ｄ_ｎの遊星転動体３２の入力側転動面３２１と減速装置Ｄ_ｎ−１の遊星転動体３２の入力側転動面３２１とは、ＴＦ_ｎ＞ＴＦ_ｎ−１を満たしている。入力側転動面３２１の幅ＴＦ_ｎは、円錐面の母線方向の長さである。また、入力側転動面３２１の幅ＴＦ_ｋは、出力側転動面３２２の幅ＴＲ_ｋよりも小さい。

図３は、図１の摩擦減速機１の一部を拡大して示した説明図であり、第ｋ段の減速装置Ｄ_ｋの遊星転動体３２が示されている。この図では、中心軸Ｊを水平に倒した状態で減速装置Ｄ_ｋが描画されている。

第ｋ段の減速装置Ｄ_ｋの遊星転動体３２には、加圧装置６による軸方向の荷重Ｆが減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍに共通であることから、なす角度θ_ｋに応じた垂直抗力Ｑ_ｋが太陽転動体３１から付加される。また、第ｎ段の減速装置Ｄ_ｎは、なす角度θ_ｎが第（ｎ−１）段の減速装置Ｄ_ｎ−１よりも小さいため、減速装置Ｄ_ｎの遊星転動体３２には、減速装置Ｄ_ｎ−１よりも大きい垂直抗力Ｑ_ｎが付加される。

第ｋ段の減速装置Ｄ_ｋの遊星転動体３２には、垂直抗力Ｑ_ｋと垂直抗力Ｐ_ｋとが付加される。垂直抗力Ｑ_ｋは、太陽転動体３１から遊星転動体３２の出力側転動面３２２に付加される法線力である。一方、垂直抗力Ｐ_ｋは、ケーシング２の円筒部２１から遊星転動体３２の入力側転動面３２１に付加される法線力である。

この摩擦減速機１では、垂直抗力Ｐ_ｋの作用線と垂直抗力Ｑ_ｋの作用線とのいずれか一方又は両方が、キャリア３３に対する遊星転動体３２の回転中心軸Ｊ_ｋと遊星転動体３２の内部において交差する。特に、垂直抗力Ｑ_ｋの作用線と垂直抗力Ｐ_ｋの作用線とが、回転中心軸Ｊ_ｋ上において交差するように、遊星転動体３２を構成することが望ましい。

本実施の形態による摩擦減速機１を構成する各部品は、上述した通りである。以下では、これらの部品相互の関係や、それによって生じる作用効果について詳しく説明する。

（１）負荷トルクの増加
本実施の形態による摩擦減速機１では、太陽転動体３１の転動面３１１が出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成されるため、加圧装置６により減速装置Ｄ_ｋを軸方向に加圧することにより、転動面３１１の母線が中心軸Ｊに対してなす角度θ_ｋに応じた垂直抗力Ｑ_ｋを遊星転動体３２に付加することができる。

また、第ｎ段の減速装置Ｄ_ｎは、なす角度θ_ｎが第（ｎ−１）段の減速装置Ｄ_ｎ−１よりも小さい。このため、第ｎ段の減速装置Ｄ_ｎは、太陽転動体３１が遊星転動体３２により大きい垂直抗力Ｑ_ｎを付加することになり、第（ｎ−１）段の減速装置Ｄ_ｎ−１よりも大きいトルクを伝達することができる。従って、摩擦減速機１は、出力軸５に大きなトルクを負荷させることができる。

（２）騒音・振動の低減
本実施の形態による摩擦減速機１では、各減速装置３が摩擦力を利用してトルクを伝達するため、歯車式の減速機に比べ、バックラッシに起因する振動及び騒音を低減させることができる。

また、摩擦減速機１では、遊星転動体３２がキャリアピン３４を中心として回転する。このため、摩擦減速機１は、歯車式の減速装置に比べ、遊星転動体３２のガタツキ及び振動を抑制することができる。

（３）負荷トルクに応じた加圧
本実施の形態による摩擦減速機１では、加圧装置６が伝達トルクに応じた軸方向の荷重Ｆを発生させるフェースカムにより構成される。このため、摩擦減速機１は、出力側の大きい伝達トルクを利用して減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍを加圧することができる。

（４）耐久性の向上
本実施の形態による摩擦減速機１では、入力側から出力側にかけて伝達トルクが大きくなるほど、遊星転動体３２の出力側転動面３２２の幅ＴＲ_ｋが大きくなる。このため、摩擦減速機１は、各減速装置３において、太陽転動体３１と遊星転動体３２との間の接触面圧を一定に保つことができる。従って、出力側の減速装置３が摩耗などによって寿命が短くなるのを防止することができ、摩擦減速機１の耐久性を向上させることができる。

（５）ケーシングの簡素化
本実施の形態による摩擦減速機１では、ケーシング２の内周面２１１が円筒面により構成され、遊星転動体３２が回転中心軸Ｊ_ｋに対して傾斜した入力側転動面３２１及び出力側転動面３２２により構成される。このため、摩擦減速機１は、ケーシング２の構成を複雑にすることなく、ケーシング２内に多段の減速装置３を配置することができる。

（６）伝達損失の低減
本実施の形態による摩擦減速機１では、垂直抗力Ｐ_ｋの作用線と垂直抗力Ｑ_ｋの作用線とが回転中心軸Ｊ_ｋ上において交差することから、遊星転動体３２に付加される垂直抗力Ｐ_ｋ及びＱ_ｋに起因するモーメントが相殺される。このため、摩擦減速機１は、遊星転動体３２を軸支する部材に余計な負荷がかかるのを防止することができ、伝達損失が低減する。

また、摩擦減速機１では、遊星転動体３２がキャリアピン３４を中心として回転する。このため、摩擦減速機１は、キャリアピン３４を遊星転動体３２に固定する場合に比べ、キャリアピン３４やキャリア３３に余計な負荷がかかるのを防止することができ、伝達損失が低減する。

（７）摩擦減速機１の小型化
本実施の形態による摩擦減速機１では、出力側の減速装置３が入力側の減速装置３と同程度のサイズであっても大きいトルクを伝達することができる。このため、摩擦減速機１を小型化することができる。

また、摩擦減速機１では、入力側転動面３２１の幅ＴＦ_ｋが出力側転動面３２２の幅ＴＲ_ｋよりも小さい。ケーシング２の内周面２１１との接触範囲は、太陽転動体３１との接触範囲に比べ、周方向に広い。このため、入力側転動面３２１は、軸方向の幅ＴＦ_ｋが出力側転動面３２２よりも小さくても、出力側転動面３２２と同程度の接触面圧を得ることができる。このため、摩擦減速機１は、遊星転動体３２の軸方向のサイズを小型化することができる。

なお、本実施の形態では、加圧装置６が出力側に配置される場合の例について説明したが、本発明は、加圧装置６の配置をこれに限定するものではない。例えば、加圧装置６は、入力側に配置しても良い。

実施の形態２．
実施の形態１では、減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍがいずれも金属製の部材により構成される場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、ｓを１以上（Ｍ−１）以下の整数として、第ｓ段の減速装置Ｄｓまで、遊星転動体３２がエンジニアリングプラスチックにより構成される場合について説明する。

図４は、本発明の実施の形態２による摩擦減速機１の一構成例を示した断面図であり、中心軸Ｊを含む平面により摩擦減速機１を切断した場合の切断面が示されている。この摩擦減速機１は、図１の摩擦減速機１と比較すれば、ケーシング２内に隔壁１１が設けられ、第１段の減速装置Ｄ_１の遊星転動体３２がエンジニアリングプラスチックにより構成される点で異なる。

エンジニアリングプラスチックは、機械的強度に優れ、耐熱性、耐摩耗性などの特定の機能を強化した樹脂である。エンジニアリングプラスチックは、金属に比べて摩擦係数が大きいため、潤滑剤がなくても大きなトルクを伝達することができる。第２段以降の減速装置Ｄ_２〜Ｄ_Ｍの遊星転動体３２は、金属製の部材により構成される。

隔壁１１は、潤滑剤が前段側へ移動しないようにケーシング２内の空間を分割するための仕切部材であり、Ｏリング１１１、側板１１２及びオイルシール１１３により構成される。隔壁１１は、減速装置Ｄ_１と減速装置Ｄ_２との間に配置され、ケーシング２内に充填された潤滑剤が減速装置Ｄ_１側へ移動するのを防止する。

側板１１２は、円筒部２１の内周面２１１から径方向内方へ延びる環状の部材である。Ｏリング１１１は、円筒部２１の内周面２１１と側板１１２の外周面との間に配置されるシール部材である。オイルシール１１３は、連結部３５の外周面と側板１１２の内周面との間に配置されるシール部材である。連結部３５は、減速装置Ｄ_２の太陽転動体３１と減速装置Ｄ_１のキャリア３３とを連結する円筒状の部分である。

本実施の形態による摩擦減速機１では、第１段の減速装置Ｄ_１に潤滑剤が必要でなくなる。このため、摩擦減速機１は、同じ負荷トルクに対して垂直抗力Ｑを小さくすることができるので、転がり抵抗が小さくなり、伝達損失を低減させることができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、ケーシング２が軸方向に概ね等径である場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、径が軸方向の途中で変化しているケーシング２内に２以上の減速装置３を配置する場合について説明する。

図５は、本発明の実施の形態３による摩擦減速機１の一構成例を示した断面図であり、中心軸Ｊを含む平面により摩擦減速機１を切断した場合の切断面が示されている。この摩擦減速機１は、図１の摩擦減速機１と比較すれば、ケーシング２の円筒部２１が第２段の減速装置Ｄ_２と第１段の減速装置Ｄ_１との間において縮径している点で異なる。

ケーシング２の円筒部２１は、互いに径が異なる大径部２１３及び小径部２１２により構成される。大径部２１３は、小径部２１２よりも内径が大きい。減速装置Ｄ_１は、小径部２１２の径方向内側に配置される。第２段以降の減速装置Ｄ_２〜Ｄ_Ｍは、大径部２１３の径方向内側に配置され、サイズが大型化されている。

本実施の形態による摩擦減速機１では、内径が変化したケーシング２を用いることにより、後段の減速装置３を大型化することができる。減速装置３のサイズが大きくなれば、より大きいトルクを伝達することができることから、この摩擦減速機１は、出力軸５により大きなトルクを負荷させることができる。

実施の形態１〜３では、ケーシング２に対して減速装置３を軸方向に加圧する加圧装置がフェースカムにより構成される場合の例について説明した。これに対し、以下の実施の形態４及び５では、弾性体の付勢力を利用して減速装置３を軸方向に加圧する場合について説明する。また、実施の形態６では、電動モータの磁気バイアスを利用して減速装置３を軸方向に加圧する場合について説明する。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４による摩擦減速機１の一構成例を示した断面図であり、中心軸Ｊを含む平面により摩擦減速機１を切断した場合の切断面が示されている。この摩擦減速機１は、図１の摩擦減速機１と比較すれば、加圧装置がコイルばね１２により構成され、ケーシング２の円筒部２１が中心軸Ｊに対して傾斜した内周面２１４を有し、さらに、最終段の減速装置Ｄ_Ｍの遊星転動体３２がキャリア３３に対する回転中心軸に平行な転動面を有している点で異なる。

コイルばね１２は、第１段の減速装置Ｄ_１の太陽転動体３１を軸方向出力側へ付勢することにより、ケーシング２に対し、第２段以降の減速装置Ｄ_２〜Ｄ_Ｍを軸方向に加圧する加圧装置である。このコイルばね１２は、変形量に応じた中心軸Ｊの方向の付勢力を発生させる弾性体であり、入力軸４を取り囲むつる巻ばねにより構成される。コイルばね１２は、減速装置Ｄ_１の太陽転動体３１と軸受９との間に配置される。

円筒部２１の内周面２１４は、最終段の減速装置Ｄ_Ｍにおける遊星転動体３２の転動面と接触する内周面であり、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される。すなわち、内周面２１４は、中心軸Ｊを中心軸とし、中心軸Ｊ上に頂点を有する直円錐の側面の一部により構成される。

最終段の減速装置Ｄ_Ｍの遊星転動体３２は、キャリア３３に対する回転中心軸に平行な外周面を転動面として有し、この転動面が太陽転動体３１と接触するとともに、円筒部２１の内周面２１４と接触する。すなわち、減速装置Ｄ_Ｍの遊星転動体３２の転動面は、キャリア３３に対する回転中心軸を中心軸とする円筒面により構成される。

減速装置Ｄ_Ｍの遊星転動体３２のキャリア３３に対する回転中心軸が中心軸Ｊに対してなす角度は、減速装置Ｄ_Ｍの太陽転動体３１の母線が中心軸Ｊに対してなす角度と一致する。従って、円筒部２１の内周面２１４と減速装置Ｄ_Ｍの太陽転動体３１の転動面とは、互いに平行である。

最終段以外の減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍ−１の遊星転動体３２は、キャリア３３に対する回転中心軸に対して傾斜した外周面を転動面として有する。また、最終段の減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３は、キー又はセレーションを介して出力軸５に結合される。すなわち、減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３は、出力軸５に対して、周方向への回転が制限される一方、軸方向に移動可能である。

本実施の形態による摩擦減速機１では、ケーシング２に対して減速装置３を軸方向に加圧する加圧装置を簡素化することができる。また、加圧装置により減速装置３に付加された荷重は、ケーシング２が最終段の減速装置Ｄ_Ｍと接触する内周面２１４において受け止められる。このため、摩擦減速機１は、出力軸５や出力軸５を支持する軸受１０に中心軸Ｊの方向の荷重が作用するのを抑制することができ、伝達損失が低減する。

なお、本実施の形態では、ケーシング２に対して減速装置３を軸方向に加圧する加圧装置がコイルばね１２により構成される場合の例について説明したが、本発明は、加圧装置をこれに限定するものではない。例えば、摩擦減速機１は、コイルばね１２に代えて、皿ばね又は板ばねを用いて減速装置３を軸方向に付勢し、或いは、ゴムの弾性力を利用して減速装置３を軸方向に付勢するような構成であっても良い。

また、本実施の形態では、コイルばね１２が入力側に配置される場合の例について説明したが、本発明は、コイルばねなどの弾性体の配置をこれに限定するものではない。例えば、摩擦減速機１は、弾性体を出力側に配置し、最終段の減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３を軸方向入力側へ付勢するような構成であっても良い。

実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５による摩擦減速機１の一構成例を示した断面図であり、中心軸Ｊを含む平面により摩擦減速機１を切断した場合の切断面が示されている。この摩擦減速機１は、図１の摩擦減速機１と比較すれば、加圧装置１３が環状部材１３１及びコイルばね１３２により構成され、最終段の減速装置Ｄ_Ｍの遊星転動体３２がキャリア３３に対する回転中心軸に平行な転動面を有している点で異なる。

環状部材１３１は、減速装置Ｄ_Ｍの遊星転動体３２を外囲し、中心軸Ｊに対して傾斜した内周面１３３を有するインターナルリングである。環状部材１３１の内周面１３３は、減速装置Ｄ_Ｍにおける遊星転動体３２の転動面と接触する内周面であり、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される。すなわち、内周面１３３は、中心軸Ｊを中心軸とし、中心軸Ｊ上に頂点を有する直円錐の側面の一部により構成される。

環状部材１３１の内周面１３３と減速装置Ｄ_Ｍの太陽転動体３１の転動面とは、互いに平行である。この環状部材１３１は、ケーシング２の円筒部２１内に収容され、軸方向に移動可能である。また、環状部材１３１は、スプライン又はキーなどの回り止め部材により、ケーシング２に対する回転が制限される。

コイルばね１３２は、環状部材１３１を軸方向入力側へ付勢することにより、ケーシング２に対し、減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍを軸方向に加圧する。このコイルばね１３２は、変形量に応じた中心軸Ｊの方向の付勢力を発生させる弾性体であり、減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３を取り囲むつる巻ばねにより構成される。コイルばね１３２は、ケーシング２の蓋板部２２と環状部材１３１との間に配置される。

最終段の減速装置Ｄ_Ｍの遊星転動体３２は、キャリア３３に対する回転中心軸に平行な外周面を転動面として有し、この転動面が太陽転動体３１と接触するとともに、環状部材１３１の内周面１３３と接触する。最終段以外の減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍ−１の遊星転動体３２は、キャリア３３に対する回転中心軸に対して傾斜した外周面を転動面として有する。また、最終段の減速装置Ｄ_Ｍのキャリア３３は、出力軸５に固定される。

本実施の形態による摩擦減速機１では、図６の摩擦減速機１に比べ、より大きな荷重Ｆを生じさせることができるので、大きな負荷トルクを伝達することができる。

実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態６による摩擦減速機１の一構成例を示した断面図であり、中心軸Ｊを含む平面により摩擦減速機１を切断した場合の切断面が示されている。この摩擦減速機１は、図１の摩擦減速機１と比較すれば、加圧装置が軸方向の磁気バイアスを発生させる電動モータ１４により構成され、ケーシング２の円筒部２１が中心軸Ｊに対して傾斜した内周面２１４を有し、さらに、最終段の減速装置Ｄ_Ｍの遊星転動体３２がキャリア３３に対する回転中心軸に平行な転動面を有している点で異なる。

電動モータ１４は、シャフト１４１、ロータ１４２、ステータ１４３及びハウジング１４４により構成されるインナーロータ型の電動機である。ロータ１４２は、シャフト１４１に固定され、シャフト１４１とともに中心軸Ｊを中心として回転する。ステータ１４３は、ロータ１４２を外囲し、ハウジング１４４に固定される。

ハウジング１４４は、シャフト１４１、ロータ１４２、ステータ１４３、ハウジング１４４及びラジアル軸受１４５を収容する。ラジアル軸受１４５は、径方向の荷重を受け止めるための軸受であり、シャフト１４１をハウジング１４４に対して回転可能に支持する。このラジアル軸受１４５は、ロータ１４２よりも下側に配置される。シャフト１４１は、ラジアル軸受１４５に対して軸方向に移動可能である。

電動モータ１４は、ハウジング１４４の上端部をケーシング２の円筒部２１の内周面２１１内に嵌め込むことにより、ケーシング２に取り付けられる。従って、ステータ１４３は、ハウジング１４４を介してケーシング２に固定される。入力軸４は、シャフト１４１に直接的又は間接的に連結される。例えば、入力軸４は、シャフト１４１と一体的に形成される。ロータ１４２は、入力軸４に連結される。

この電動モータ１４では、ロータ１４２がステータ１４３に対し、中心軸Ｊの方向における減速装置Ｄ_１〜Ｄ_Ｍとは反対側へずらして配置される。すなわち、この電動モータ１４では、ロータ１４２の軸方向における中央部がステータ１４３の軸方向における中央部よりも軸方向下方に位置する。このため、電動モータ１４は、ステータ１４３からロータ１４２に作用する電磁力であって、軸方向上方へ向く成分を磁気バイアスとして有する電磁力を発生させる。磁気バイアスは、ロータ１４２の中心軸Ｊの方向の位置に応じて変化する。このため、電動モータ１４は、ロータ１４２の中心軸Ｊの方向の位置に応じた軸方向の磁気バイアスを発生させることになる。

本実施の形態による摩擦減速機１では、電動モータ１４の磁気バイアスを利用して減速装置３を軸方向に加圧するため、加圧装置を別途設けなくても良い。

なお、実施の形態１〜６では、減速装置Ｄ_ｎの太陽転動体３１が減速装置Ｄ_ｎ−１のキャリア３３と一体的に形成される場合の例について説明したが、本発明は、減速装置Ｄ_ｋの構成をこれに限定するものではない。例えば、減速装置Ｄ_ｎの太陽転動体３１を減速装置Ｄ_ｎ−１のキャリア３３とは別部材により形成し、減速装置Ｄ_ｎの太陽転動体３１と減速装置Ｄ_ｎ−１のキャリア３３とを連結するような構成であっても良い。

また、実施の形態１〜６では、摩擦減速機１が３段以上の減速装置３により構成される場合の例について説明したが、本発明は、摩擦減速機１が２段の減速装置３により構成されるものにも適用することができる。また、本発明は、最終段の減速装置Ｄ_Ｍよりも後段に遊星歯車式の減速装置を有する摩擦減速機にも適用することができる。

１ 摩擦減速機
２ ケーシング
２１ 円筒部
２１１，２１４ 内周面
２２ 蓋板部
２３ 底板部
３，Ｄ_ｋ，Ｄ_１〜Ｄ_Ｍ 減速装置
３１ 太陽転動体
３２ 遊星転動体
３２１ 入力側転動面
３２２ 出力側転動面
３３ キャリア
３４ キャリアピン
３５ 連結部
４ 入力軸
５ 出力軸
６ 加圧装置
６１ 入力側カムリング
６２ 転動体
６３ 出力側カムリング
６４ 回り止めピン
６５ ピン溝
７ スラスト軸受
８ 環状部材
９，１０ 軸受
１１ 隔壁
１１１ Ｏリング
１１２ 側板
１１３ オイルシール
１２ コイルばね
１３ 加圧装置
１３１ 環状部材
１３２ コイルばね
１４ 電動モータ
１４１ シャフト
１４２ ロータ
１４３ ステータ
１４４ ハウジング
１４５ ラジアル軸受
Ｊ 中心軸
Ｊ_ｋ，Ｊ_ｎ 遊星転動体３２の回転中心軸
Ｐ_ｋ，Ｑ_ｋ 垂直抗力

Claims (13)

1. 上下方向に延びる中心軸に沿って延びる筒状のケーシングと、
   前記ケーシング内において軸方向に配列された２以上の減速装置と、
   前記中心軸を中心として回転する入力軸及び出力軸と、
   前記ケーシングに対し、前記減速装置を軸方向に加圧する加圧装置とを有し、
   前記減速装置は、
   前記中心軸を中心として回転する太陽転動体と、
   前記太陽転動体の径方向外側に配置され、前記太陽転動体の転動面及び前記ケーシングの内周面に接触する２以上の遊星転動体と、
   前記遊星転動体を回転可能に支持するとともに、前記中心軸を中心として回転するキャリアとを有し、
   第１段の減速装置の前記太陽転動体は、前記入力軸に直接的又は間接的に連結され、
   第ｎ段の減速装置（ｎは２以上の整数）の前記太陽転動体は、第（ｎ−１）段の減速装置の前記キャリアに連結され、
   最終段の減速装置の前記キャリアは、前記出力軸に直接的又は間接的に連結され、
   前記太陽転動体の転動面は、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成され、
   第ｎ段の減速装置における前記転動面の母線が前記中心軸に対してなす角度が、第（ｎ−１）段の減速装置よりも小さいことを特徴とする摩擦減速機。
2. 第ｎ段の減速装置の前記遊星転動体は、前記太陽転動体と接触する転動面の母線方向の幅が第（ｎ−１）段の減速装置の前記遊星転動体よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の摩擦減速機。
3. 少なくとも最終段以外の減速装置の前記遊星転動体は、前記太陽転動体の転動面と接触する出力側転動面と、前記ケーシングの内周面と接触する入力側転動面とを有し、
   前記出力側転動面は、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成され、
   前記入力側転動面は、入力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦減速機。
4. 前記出力側転動面に前記太陽転動体から付加される垂直抗力の作用線と前記入力側転動面に前記ケーシングから付加される垂直抗力の作用線とのいずれか一方又は両方は、前記キャリアに対する前記遊星転動体の回転中心軸と前記遊星転動体内において交差することを特徴とする請求項３に記載の摩擦減速機。
5. 前記出力側転動面に前記太陽転動体から付加される垂直抗力の作用線と前記入力側転動面に前記ケーシングから付加される垂直抗力の作用線とが、前記キャリアに対する前記遊星転動体の回転中心軸上において交差することを特徴とする請求項４に記載の摩擦減速機。
6. 前記減速装置は、出力側の端部が前記キャリア内に配置され、入力側の端部が前記遊星転動体を貫通する２以上のキャリアピンを有し、
   前記キャリアピンは、前記中心軸に対して傾斜させて配置され、
   第ｎ段の減速装置の前記キャリアピンは、前記中心軸に対してなす角度が、第（ｎ−１）段の減速装置よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の摩擦減速機。
7. 前記キャリアピンは、出力側の端部が前記キャリアに固定され、
   前記遊星転動体は、前記キャリアピンを中心として回転することを特徴とする請求項６に記載の摩擦減速機。
8. 前記ケーシングは、最終段の減速装置における前記遊星転動体の転動面と接触する内周面であって、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される内周面を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の摩擦減速機。
9. 前記加圧装置は、トルクを伝達するとともに伝達トルクに応じた前記中心軸方向の荷重を発生させるフェースカムにより構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の摩擦減速機。
10. 前記加圧装置は、入力側カムリングが最終段の減速装置における前記キャリアに連結され、出力側カムリングが前記出力軸に連結されることを特徴とする請求項９に記載の摩擦減速機。
11. 前記加圧装置は、変形量に応じた前記中心軸方向の付勢力を発生させる弾性体により構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の摩擦減速機。
12. ステータが前記ケーシングに直接的又は間接的に固定され、ロータが前記入力軸に連結された電動モータを有し、
    前記ロータは、前記ステータの軸方向の中央部に対して、軸方向の中央部を軸方向における前記減速装置とは反対側へずらして配置され、
    前記加圧装置は、前記ロータの前記中心軸方向の位置に応じた前記中心軸方向の磁気バイアスを発生させる前記電動モータにより構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の摩擦減速機。
13. 最終段の減速装置における前記遊星転動体の転動面と接触する内周面であって、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される内周面を有する環状部材を有し、
    前記加圧装置は、前記環状部材を前記中心軸方向の入力側へ付勢する付勢部材により構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の摩擦減速機。

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