JP2017044232A - 遊星ローラ式の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スキュー現象の発生を抑制して伝達効率を向上させた遊星ローラ式の動力伝達装置を提供する。【解決手段】遊星ローラ式の動力伝達装置１は、太陽ローラ１１を有する入力軸１０、ケーシング２に固定される固定リング１２、出力軸１４に連結される可動リング１３、２以上の遊星ローラ２０及びキャリア３０を備える。キャリア３０は、２つのキャリア部材３１，３２と、これらを連結するキャリアピン３３と、キャリアピン３３により回転可能に支持されるキャリアローラ３４を有する。キャリアローラ３４は、遊星ローラ２０の外周面２１，２２に接触する接触部３４１，３４２を有し、外周面２１，２２は、周方向に隣り合う２つのキャリアローラ３４の間に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、遊星ローラ式の動力伝達装置に係り、更に詳しくは、太陽ローラの外周面とインターナルリングの内周面とに接触する２以上の遊星ローラを備える遊星ローラ式の動力伝達装置の改良に関する。

遊星ローラ式の動力伝達装置は、潤滑油を介在させた状態で遊星ローラを太陽ローラに押し当てることによって動力を伝達するトラクションドライブ装置であり、遊星歯車式の動力伝達装置に比べ、バックラッシュによる振動及び騒音が少ない。例えば、遊星ローラ式の動力伝達装置は、太陽ローラ、インターナルリング、遊星ローラ及びキャリアにより構成され、電動モータの回転出力を減速する減速機として用いられる（例えば、特許文献１及び２）。この種の動力伝達装置では、電動モータの回転力が入力軸に入力されれば、太陽ローラ、遊星ローラ及びインターナルリング間において、油膜を介したトルク伝達が行われる。

特許文献１に記載の減速機構部４は、中心ローラ６、従動ローラ７、従動ローラ支持部材１０、ローラ転動受けリング１１及びフランジ部材１３を備えた差動式減速機である。ローラ転動受けリング１１は、ハウジング３に対して周方向の移動が制限されたインターナルリングである。フランジ部材１３は、出力回転軸１２に連結されたインターナルリングである。従動ローラ７は、自転軸８を介して従動ローラ支持部材１０により回転可能に支持される。自転軸８は、従動ローラ７を貫通し、両端部が従動ローラ支持部材１０に保持される。従動ローラ７は、ローラ転動受けリング１１及びフランジ部材１３から受ける法線力により、中心ローラ６に押し付けられる。

特許文献２に記載のトラクション変速装置は、太陽ローラ５、遊星ローラ８、リング１１、軸受１２及びキャリア１３を備えた減速機である。リング１１は、ケーシング１に対して周方向の移動が制限されたインターナルリングである。キャリア１３は、低速軸１４に連結され、遊星ローラ８に外接する複数の軸受１２が取り付けられる。

実開平３−１１８３４８号公報 特開２００７−１５５０３９号公報

前述した従来の遊星ローラ式の動力伝達装置では、スキュー現象の発生により、伝達効率が低下し易いという問題があった。例えば、特許文献１の減速機構部４では、従動ローラ７を貫通する自転軸８により、従動ローラ７が回転可能に支持され、従動ローラ支持部材１０に対して周方向に移動するのが制限される。

この様な動力伝達装置では、遊星ローラ及びインターナルリングの接触部位と遊星ローラを貫通するキャリアピンとが主軸を中心として径方向に並ぶことになる。このため、遊星ローラ及び太陽ローラ間に所望のトラクションを得るには、キャリアピンと遊星ローラとの間に十分な隙間を設け、遊星ローラがインターナルリングから受ける法線力が全てキャリアピンに付加されるのを防止する必要がある。しかしながら、キャリアピンと遊星ローラとの間に隙間が設けられることによって、インターナルリングから受ける接線力に起因して、遊星ローラの自転軸が主軸に対して傾くスキュー現象が生じ易いという問題があった。スキュー現象が生じた場合、遊星ローラが太陽ローラから受ける接線力が自転軸と直交しなくなるため、トルク伝達の効率が低下する。特に、差動式減速機では、遊星ローラがインターナルリングから受ける接線力の向きが高速回転軸側と低速回転軸側とで逆向きになることから、スキュー現象が生じ易い。

なお、キャリアピンが遊星ローラに固定され、キャリアピンの両端がキャリア部材により回転可能に支持される減速機であっても、キャリアピンとキャリア部材との間に十分な隙間を設ける必要があり、遊星ローラにスキュー現象が生じ易いという問題があった。

また、特許文献２のトラクション変速装置では、キャリア１３に取り付けられた２つの軸受１２により、遊星ローラ８が回転可能に支持され、キャリア１３に対する周方向の移動が制限される。このトラクション変速装置には、遊星ローラ８を貫通するキャリアピンが存在せず、遊星ローラ８がリング１１又は太陽ローラ５から受ける法線力がキャリアピンに作用することもない。

しかしながら、特許文献２のトラクション変速装置では、遊星ローラ８を回転可能に支持する各軸受１２がキャリア１３により片持ち支持される。このため、軸受１２を支持するための支持機構の剛性が低く、遊星ローラ８がリング１１及び太陽ローラ５から受ける接線力に起因して遊星ローラ８に発生するスキュー現象を十分に抑制することはできなかった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、伝達効率を向上させた遊星ローラ式の動力伝達装置を提供することを目的とする。特に、遊星ローラに作用する接線力に起因して遊星ローラの自転軸が主軸に対して傾くスキュー現象の発生を抑制することができる遊星ローラ式の動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明による遊星ローラ式の動力伝達装置は、一方側に位置し、主軸を中心として回転可能に支持され、太陽ローラを有する第１回転軸と、ケーシング内に収容され、前記ケーシングに固定される環状の第１インターナルリングと、他方側に位置し、前記主軸を中心として回転可能に支持される第２回転軸と、前記ケーシング内に収容され、前記ケーシングに固定されるか、或いは、前記第２回転軸に連結される環状の第２インターナルリングと、前記太陽ローラの径方向外側に位置する２以上の遊星ローラと、前記遊星ローラを回転可能に支持するキャリアとを備える。前記遊星ローラは、前記第１インターナルリングの内周面に接触する第１外周面と、前記第２インターナルリングの内周面に接触する第２外周面と、前記太陽ローラの外周面に接触する第３外周面とを有する。前記第３外周面は、軸方向において第１外周面及び第２外周面間に位置する。前記キャリアは、前記遊星ローラよりも前記一方側に配置される第１キャリア部材と、前記遊星ローラよりも前記他方側に配置される第２キャリア部材と、前記第１キャリア部材及び前記第２キャリア部材を連結し、周方向に配列される２以上のキャリアピンと、前記キャリアピンによりそれぞれ回転可能に支持される２以上のキャリアローラとを有し、前記キャリアローラは、前記遊星ローラの前記第１外周面に接触する第１接触部と、前記遊星ローラの前記第２外周面に接触する第２接触部とを有する。前記第１外周面及び前記第２外周面は、いずれも周方向に隣り合う２つの前記キャリアローラの間に位置する。

遊星ローラは、第１外周面及び第２外周面が第１インターナルリング及び第２インターナルリングの内周面にそれぞれ接触することにより、これらのインターナルリングから受ける法線力によって太陽ローラに押し付けられるため、所望のトラクションを得ることができる。また、遊星ローラは、第１回転軸側及び第２回転軸側のいずれにおいても周方向に隣り合う２つのキャリアローラにより支持される。このため、この動力伝達装置では、遊星ローラ及びインターナルリングの接触部位とキャリアピンとが主軸を中心として径方向に並んでおらず、周方向の異なる位置に配置される。従って、遊星ローラ及びキャリアローラ間の隙間を小さくすることができ、第１インターナルリング及び第２インターナルリングから受ける接線力により遊星ローラの自転軸が主軸に対して傾くスキュー現象の発生を抑制することができる。また、キャリアローラを支持するキャリアピンは、第１キャリア部材及び第２キャリア部材により保持される。このため、キャリアピンが第１キャリア部材又は第２キャリア部材のいずれか一方により片持ち支持される場合に比べ、キャリアローラを支持するための支持機構の剛性を向上させることができる。

本発明による遊星ローラ式の動力伝達装置では、所望のトラクションを確保しつつ、遊星ローラに作用する接線力に起因して遊星ローラの自転軸が主軸に対して傾くスキュー現象の発生を抑制することができる。従って、本発明では、伝達効率を向上させた遊星ローラ式の動力伝達装置を提供することができる。

図１は、実施の形態１による遊星ローラ式の動力伝達装置１の断面図である。 図２は、動力伝達装置１をＡ−Ａ切断線により切断した場合の切断面を示す断面図である。 図３は、外周面２１に接触する接触部１２１の断面図である。 図４は、遊星ローラＲｐに作用する法線力Ｎ及び接線力Ｔを模式的に示した説明図である。 図５は、太陽ローラＲｓから遊星ローラＲｐに付加される接線力Ｔを模式的に示した説明図である。 図６は、周方向に隣り合う２つのキャリアローラ３４の間に位置する遊星ローラ２０に作用する法線力Ｎ及び接線力Ｔを模式的に示した説明図である。 図７は、実施の形態２による遊星ローラ式の動力伝達装置１Ａ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、主軸の方向を水平方向として説明するが、本発明による動力伝達装置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、主軸の方向を単に「軸方向」と呼び、主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。

図１は、本発明の実施の形態１による遊星ローラ式の動力伝達装置１の一構成例を示した断面図であり、主軸Ｊを含む鉛直面により動力伝達装置１を切断した場合の切断面が示されている。図１では、紙面の右側を入力側とし、左側を出力側として、差動式減速機が描画されている。また、主軸Ｊよりも上側には、遊星ローラ２０を含む断面が示される一方、主軸Ｊよりも下側には、キャリアローラ３４を含む断面が示されている。図２は、図１の動力伝達装置１をＡ−Ａ切断線により切断した場合の切断面を示す断面図である。図２には、矢印の方向から切断面を見た場合が示されている。

この動力伝達装置１は、電動モータ（図示せず）から入力される回転運動を減速して出力する減速機であり、２以上の遊星ローラ２０と、太陽ローラ１１を有する入力軸１０と、ケーシング２、軸受３〜７、固定リング１２、可動リング１３、出力軸１４及びキャリア３０とにより構成される。主軸Ｊは、入力軸１０、太陽ローラ１１、可動リング１３、出力軸１４及びキャリア３０に共通の回転中心を示す直線である。

ケーシング２は、後述する転動部材を収容する筐体であり、電動モータのハウジング等に固定される。このケーシング２は、入力側に開口を有する有底円筒状のケーシング本体２０１と、ケーシング本体２０１の開口に配置される円板状のケーシング蓋２０２とにより構成される。

ケーシング本体２０１の底部には、入力側とは反対側に突出するボス部２０４が設けられている。ボス部２０４には、出力軸１４を配置するための貫通孔が形成されている。ケーシング蓋２０２には、出力側とは反対側に突出するボス部２０３が設けられている。ボス部２０３には、入力軸１０を配置するための貫通孔が形成されている。ケーシング蓋２０２は、ケーシング本体２０１に取り付けられている。

入力軸１０は、入力側に位置し、主軸Ｊを中心として回転可能に支持され、出力軸１４に対して相対的に高速に回転する高速回転軸であり、太陽ローラ１１を有する。例えば、入力軸１０は、電動モータのシャフトに連結され、電動モータから所定の回転力が入力される。

この入力軸１０は、太陽ローラ１１よりも入力側において、ケーシング蓋２０２により、軸受３を介して回転可能に支持される。軸受３は、ボス部２０３の径方向内側に配置される。入力軸１０の太陽ローラ１１よりも出力側は、嵌合部１０１であり、後述する可動リング１３のボス部１３２に配置される軸受６に嵌合させる。

太陽ローラ１１は、軸方向に延びる外周面を有する転動部材である。この太陽ローラ１１の外周面の直径は、入力軸１０における太陽ローラ１１以外の部位の直径よりも大きい。また、太陽ローラ１１の外周面は、円筒面である。例えば、太陽ローラ１１は、入力軸１０と一体的に形成される。

固定リング１２及び可動リング１３は、いずれも遊星ローラ２０を内接させる環状の転動部材であり、ケーシング２内に収容される。固定リング１２は、ケーシング２に固定され、ケーシング２に対して周方向の移動が制限されるインターナルリングである。

この固定リング１２は、軸方向に延びる筒状体であり、出力側の端部が、遊星ローラ２０に接触する接触部１２１である。接触部１２１は、固定リング１２における他の部位よりも肉厚である。固定リング１２の入力側の端部は、入力軸１０と同軸に配置される。固定リング１２は、ケーシング本体２０１と固定リング１２との間に、入力側から軸方向に差し込まれたキー部材１２２により、周方向への回転が制限されている。

なお、固定リング１２及びケーシング２は、固定リング１２がケーシング本体２０１に固定される構成に代えて、固定リング１２がケーシング蓋２０２に固定される構成であっても良い。また、固定リング１２をケーシング２に固定する方法には、キー部材１２２を用いて固定する前述の方法以外に、ボルト、リベット等の締結部品を用いて締結する方法、接着剤を用いて接着する方法、圧入により固定する方法、溶接により接合する方法がある。固定リング１２は、この様な方法によってケーシング２に固定しても良い。また、固定リング１２及びケーシング２は、一体的に形成されるものであっても良い。

可動リング１３は、出力軸１４に連結されるインターナルリングである。この可動リング１３は、入力側に開口を有する有底筒状体であり、入力側の端部が、遊星ローラ２０に接触する接触部１３１である。接触部１３１は、可動リング１３において、底部を除く他の部位よりも肉厚である。可動リング１３の底部は、出力軸１４と同軸に配置される。

可動リング１３の底部には、入力側に突出するボス部１３２が設けられている。ボス部１３２の径方向内側には、軸受６を介して入力軸１０の嵌合部１０１が配置される。このボス部１３２は、軸受６を介して嵌合部１０１を回転可能に支持する。

動力伝達装置１では、固定リング１２及び可動リング１３が、いずれも遊星ローラ２０を径方向内方に向けて付勢する弾性部材、例えば、可撓性を有する金属弾性体により構成される。固定リング１２及び可動リング１３は、いずれも径方向に弾性変形することにより、遊星ローラ２０を径方向内方に向けて付勢するため、付勢用の部材を別途設けなくても伝達トルクを増大させることができる。

出力軸１４は、出力側に位置し、主軸Ｊを中心として回転可能に支持される低速回転軸であり、回転力を所定の負荷へ出力する。この出力軸１４は、入力軸１０と同軸に配置され、ケーシング本体２０１により、軸受４及び５を介して回転可能に支持される。また、出力軸１４は、直径が入力軸１０における太陽ローラ１１以外の部位の直径よりも大きく、電動モータの回転力により、入力軸１０と比較すれば、ケーシング２に対して相対的に低速回転する。軸受４及び５は、ボス部２０４の径方向内側に配置され、軸方向に並んでいる。例えば、軸受３〜５は、２以上の球状転動体が外輪と内輪との間に配置される玉軸受である。

遊星ローラ２０は、太陽ローラ１１の径方向外側に位置し、太陽ローラ１１、固定リング１２及び可動リング１３に接触する転動部材である。この遊星ローラ２０は、固定リング１２の内周面に接触する外周面２１と、可動リング１３の内周面に接触する外周面２２と、太陽ローラ１１の外周面に接触する外周面２３とを有する。

これらの外周面２１〜２３は、遊星ローラ２０の自転軸を中心とする周面であり、軸方向の位置が互いに異なる。外周面２１は、接触部１２１の内周面と接触する周面であり、太陽ローラ１１とは接触しない。外周面２２は、接触部１３１の内周面と接触する周面であり、太陽ローラ１１とは接触しない。

外周面２３は、軸方向において外周面２１と外周面２２との間に位置する。また、外周面２１及び２２の軸方向の幅は、外周面２３の幅よりも狭い。外周面２１及び２２の直径は、外周面２３の直径よりも小さい。さらに、この動力伝達装置１では、外周面２２の直径が外周面２１の直径よりも小さくなっており、これらの外周面間の径差を利用して大きな減速比を得ることができる。

図示した動力伝達装置１では、４つの遊星ローラ２０が周方向に等間隔に配置されている。各遊星ローラ２０は、太陽ローラ１１に外接させた状態で固定リング１２及び可動リング１３内に収容される。

キャリア３０は、遊星ローラ２０を回転可能に支持する支持部材であり、キャリア部材３１及び３２と、２以上のキャリアピン３３と、２以上のキャリアローラ３４とにより構成される。キャリア３０は、ケーシング２内に配置され、主軸Ｊを中心として回転可能である。

キャリア部材３１は、遊星ローラ２０よりも入力側に配置される円板状の保持部材であり、遊星ローラ２０の入力側の端面に対向する。キャリア部材３１には、入力軸１０を配置するための貫通孔３１１が形成されている。キャリア部材３２は、遊星ローラ２０よりも出力側に配置される円板状の保持部材であり、遊星ローラ２０の出力側の端面に対向する。キャリア部材３２には、ボス部１３２を配置するための貫通孔３２１が形成されている。

キャリアピン３３は、キャリア部材３１とキャリア部材３２とを連結する軸部材であり、軸方向に延びる形状を有する。このキャリアピン３３は、入力側端部及び出力側端部の両端部がキャリア部材３１及び３２によりそれぞれ保持される。各キャリアピン３３は、周方向に配列される。

キャリアローラ３４は、キャリアピン３３により回転可能に支持される回転部材である。各キャリアピン３３には、軸方向の位置が異なり、互いに独立して回転可能な２つのキャリアローラ３４が設けられている。一方のキャリアローラ３４が接触部３４１を有し、他方のキャリアローラ３４が接触部３４２を有する。

接触部３４１は、太陽ローラ１１よりも入力側に位置し、外周面２１に接触するキャリアローラ３４の外周面である。接触部３４１の軸方向の位置は、接触部１２１の軸方向の位置と重複する。また、接触部３４１は、軸方向から見て、太陽ローラ１１と重複するとともに、遊星ローラ２０とも重複している。この接触部３４１は、１つ又は２つの遊星ローラ２０と接触し、太陽ローラ１１及び固定リング１２とは接触しない。

接触部３４２は、太陽ローラ１１よりも出力側に位置し、外周面２２に接触するキャリアローラ３４の外周面である。接触部３４２の軸方向の位置は、可動リング１３の接触部１３１の軸方向の位置と重複する。また、接触部３４２は、軸方向から見て、太陽ローラ１１と重複するとともに、遊星ローラ２０とも重複している。この接触部３４２は、１つ又は２つの遊星ローラ２０と接触し、太陽ローラ１１及び可動リング１３とは接触しない。

外周面２１及び２２は、いずれも周方向に隣り合う２つのキャリアローラ３４の間に位置し、当該キャリアローラ３４により、自転軸を中心として回転可能に支持される。外周面２１及び２２は、主軸Ｊを中心とする周方向への移動であって、当該キャリアローラ３４に対する相対的な移動が制限される。具体的に説明すれば、遊星ローラ２０は、入力側において、周方向に隣り合う２つのキャリアローラ３４の接触部３４１の間に位置し、これらの接触部３４１によって支持される。遊星ローラ２０は、出力側において、当該２つのキャリアローラ３４の接触部３４２の間に位置し、これらの接触部３４２によって支持される。

この動力伝達装置１では、キャリアローラ３４が転がり軸受であり、キャリアピン３３に対して互いに回転可能である。例えば、キャリアローラ３４は、いずれも２以上の針状転動体が外輪と内輪との間に配置されるニードル軸受であり、キャリアピン３３に対して個別に回転させることができる。

また、キャリアピン３３は、周方向において遊星ローラ２０間にそれぞれ配置され、遊星ローラ２０とキャリアローラ３４とが周方向に交互に並んでいる。接触部３４１及び３４２は、いずれも周方向に隣り合う２つの遊星ローラ２０の間に位置する。

遊星ローラ２０は、キャリア部材３１及び３２により軸方向の移動が制限され、接触部３４１及び３４２により、自転を許容しつつキャリア３０に対する周方向の移動が制限される。

軸受７は、軸方向のスラスト荷重に対する剛性が高いスラスト軸受である。この動力伝達装置１では、軸受７が、遊星ローラ２０とキャリア部材３１との間と、遊星ローラ２０とキャリア部材３２との間とにそれぞれ配置される。

例えば、軸受７は、２以上の球状の転動体と、遊星ローラ２０の自転軸を中心として周方向に一定の間隔を空けて転動体を保持する保持器と、入力側に配置される軌道板と、出力側に配置される軌道板とにより構成され、転動体が軌道板間に配置される。遊星ローラ２０側の軌道板は、当該遊星ローラ２０内に埋め込まれている。

図３は、図１の外周面２１に接触する接触部１２１の詳細を示した断面図である。外周面２１は、軸方向に等径で延びる円筒面である。一方、この外周面２１と接触する接触部１２１の内周面１２３は、断面形状が円弧状である。

可動リング１３の接触部１３１についても、接触部１２１と同様に構成される。すなわち、外周面２２と接触する接触部１３１の内周面は、断面形状が円弧状である。また、外周面２２は、軸方向に等径で延びる円筒面である。

図４及び図５は、従来の差動式減速機を比較例として示した説明図であり、遊星ローラＲｐを貫通するキャリアピンＰｃにより、遊星ローラＲｐが支持される場合が示されている。図４は、遊星ローラＲｐに作用する法線力Ｎ及び接線力Ｔを模式的に示した説明図であり、太陽ローラＲｓ及びインターナルリングＩＲに接触する遊星ローラＲｐを主軸Ｊに直交する平面により切断した場合の切断面が示されている。図５は、太陽ローラＲｓから遊星ローラＲｐに付加される接線力Ｔを模式的に示した説明図であり、主軸Ｊを中心とする径方向外側から遊星ローラＲｐを見た場合が示されている。

遊星ローラＲｐは、キャリアピンＰｃにより、自転軸Ｊ１を中心として回転可能に支持される。この差動式減速機では、遊星ローラＲｐとインターナルリングＩＲとの接触部位と、遊星ローラＲｐを貫通するキャリアピンＰｃとが主軸Ｊを中心として径方向に並ぶ。このため、遊星ローラＲｐがインターナルリングＩＲから受ける法線力Ｎが全てキャリアピンＰｃに付加されるのを防止し、所望のトラクションを得るには、キャリアピンＰｃと遊星ローラＲｐとの間に十分な隙間Ｃ１〜Ｃ４を設ける必要があった。

隙間Ｃ１〜Ｃ４がなければ、インターナルリングＩＲの法線力Ｎは、遊星ローラＲｐを介して、キャリアピンＰｃに加えられ、当該法線力Ｎにより遊星ローラＲｐを太陽ローラＲｓに押し付けることができない。このため、キャリアピンＰｃが遊星ローラＲｐの自転軸Ｊ１を貫通する減速機では、主軸Ｊを中心とする径方向の隙間Ｃ１及びＣ２が必須であった。

太陽ローラＲｓが時計回りに回転する場合、遊星ローラＲｐは、太陽ローラＲｓから紙面右向きの接線力Ｔを受けて反時計回りに自転し、インターナルリングＩＲから紙面右向きの接線力Ｔを受けることから、主軸Ｊを中心として時計回りに公転する。太陽ローラＲｓ及びインターナルリングＩＲから受ける接線力Ｔの上限は、法線力Ｎの大きさに依存するため、所望のトラクションを得るには、隙間Ｃ１及びＣ２を設けて法線力Ｎが太陽ローラＲｓに適切に付加されるようにしなければならない。

ところが、径方向の隙間Ｃ１及びＣ２を確保すれば、径方向と交差する方向にも隙間Ｃ３及びＣ４が生じてしまう。遊星ローラＲｐの自転軸Ｊ１は、隙間Ｃ３及びＣ４の影響により、インターナルリングＩＲから受ける接線力Ｔに起因して主軸Ｊに対して傾くことがあった。例えば、遊星ローラＲｐの入力側と出力側とで隙間Ｃ３及びＣ４が反対方向に片寄ることにより、自転軸Ｊ１が主軸Ｊに対して傾斜角θだけ傾き、スキューが発生する。スキューが生じれば、遊星ローラＲｐが太陽ローラＲｓから受ける接線力Ｔが自転軸Ｊ１と直交しなくなる。このとき、接線力Ｔの垂直成分Ｔｃは、接線力Ｔよりも小さいため、トルク伝達の効率が低下する。

図６は、周方向に隣り合う２つのキャリアローラ３４の間に位置する遊星ローラ２０に作用する法線力Ｎ及び接線力Ｔを模式的に示した説明図である。図中には、太陽ローラ１１及び固定リング１２に接触する遊星ローラ２０を主軸Ｊに直交する平面により切断した場合の切断面が示されている。遊星ローラ２０は、周方向に隣り合う２つのキャリアローラ３４により、自転軸Ｊ１を中心として回転可能に支持される。

本実施の形態による動力伝達装置１では、遊星ローラ２０と固定リング１２との接触部位と、キャリアピン３３とが主軸Ｊを中心として径方向に並んでいない。このため、固定リング１２から受ける接線力Ｔによって遊星ローラ２０の自転軸Ｊ１が主軸Ｊに対して傾くスキュー現象の発生を抑制することができる。

太陽ローラ１１が時計回りに回転する場合、遊星ローラ２０は、太陽ローラ１１から紙面右向きの接線力Ｔを受けて反時計回りに自転し、固定リング１２から紙面右向きの接線力Ｔを受けることから、主軸Ｊを中心として時計回りに公転する。このとき、キャリアローラ３４は、遊星ローラ２０と接触することにより、当該遊星ローラ２０から接線力を受けて時計回りに自転する。また、キャリア３０は、キャリアローラ３４が遊星ローラ２０から受ける法線力により、時計回りに回転する。

本実施の形態による動力伝達装置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。

遊星ローラ２０は、外周面２１及び２２が固定リング１２及び可動リング１３の内周面にそれぞれ接触することにより、これらのインターナルリングから受ける法線力Ｎによって太陽ローラ１１に押し付けられるため、所望のトラクションを得ることができる。また、遊星ローラ２０は、入力側及び出力側のいずれにおいても周方向に隣り合う２つのキャリアローラ３４により支持される。このため、本実施の形態による動力伝達装置１では、固定リング１２及び可動リング１３から受ける接線力Ｔにより遊星ローラ２０の自転軸Ｊ１が主軸Ｊに対して傾くスキュー現象の発生を抑制することができる。

また、本実施の形態による動力伝達装置１では、キャリア部材３１及び３２と複数のキャリアピン３３とにより、かご状のキャリアローラ支持機構が構成される。このため、キャリアローラ３４を支持するための支持機構の剛性が向上し、伝達効率を向上させることができる。

また、遊星ローラ２０とキャリア部材３１及び３２との間に軸受７が配置される。このため、本実施の形態による動力伝達装置１では、遊星ローラ２０の軸方向への位置ずれが発生した場合であっても、軸受７が軸方向の力を受けることにより、トルク伝達の損失が抑制され、伝達効率をさらに向上させることができる。

また、固定リング１２の内周面及び可動リング１３の内周面は、断面形状が円弧状である。このため、本実施の形態による動力伝達装置１では、遊星ローラ２０の軸方向の位置が変動した場合に、固定リング１２及び可動リング１３による付勢力の変化を抑制することができ、伝達効率の低下を抑制することができる。

キャリアローラ３４は、周方向に隣り合う２つの遊星ローラ２０間のスペースに配置される。また、接触部３４１及び３４２は、軸方向から見て太陽ローラ１１と重複し、遊星ローラ２０とも重複する。このため、本実施の形態による動力伝達装置１では、径方向のサイズを小型化することができる。

また、遊星ローラ２０を貫通するキャリアピンによって遊星ローラ２０を支持する必要がないため、遊星ローラ２０の構造を簡素化することができる。さらに、キャリアローラ３４が転がり軸受であるため、キャリアローラ３４をキャリアピン３３に容易に組み付けることができ、組立工数を削減し、動力伝達装置１を安価に製造することができる。

また、接触部３４１及び３４２は、周方向に隣り合う２つの遊星ローラ２０の間に位置する。このため、入力側又は出力側において遊星ローラ２０ごとに２つのキャリアローラ３４を配置する場合に比べ、部品点数が少なく、動力伝達装置１の構造を簡素化することができる。

実施の形態１では、動力伝達装置１が差動式減速機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、出力側のインターナルリングがケーシング２Ａに固定され、キャリア部材３２Ａが出力軸１４に連結される場合について説明する。

図７は、本発明の実施の形態２による遊星ローラ式の動力伝達装置１Ａの一構成例を示した断面図であり、主軸Ｊを含む鉛直面により動力伝達装置１Ａを切断した場合の切断面が示されている。図７では、紙面の右側を入力側とし、左側を出力側として、減速機が描画されている。

この動力伝達装置１Ａは、図１の動力伝達装置１と比較すれば、固定リング１５、遊星ローラ２０Ａ及びキャリア部材３２Ａの構成が異なる。固定リング１５は、少なくとも一部がケーシング２Ａに固定され、ケーシング２Ａに対して周方向の移動が制限されるインターナルリングである。

この固定リング１５は、軸方向に延びる筒状体であり、入力側の端部が、外周面２２Ａに接触する接触部１５１である。接触部１５１は、固定リング１５における他の部位よりも肉厚である。固定リング１５の出力側の端部は、出力軸１４と同軸に配置される。固定リング１５は、ケーシング本体２０１Ａと固定リング１５との間に、出力側から軸方向に差し込まれたキー部材１５２により、周方向への回転が制限されている。

外周面２２Ａの直径は、外周面２１Ａの直径と同一である。キャリア部材３２Ａは、遊星ローラ２０Ａよりも出力側に配置される円板状の保持部材であり、遊星ローラ２０Ａの出力側の端面に対向する。このキャリア部材３２Ａは、出力軸１４に連結され、入力側に突出するボス部３２２が設けられている。ボス部３２２の径方向内側には、軸受６を介して入力軸１０の嵌合部１０１が配置される。このボス部３２２は、軸受６を介して嵌合部１０１を回転可能に支持する。

軸受７は、スラスト軸受であり、遊星ローラ２０Ａとキャリア部材３１との間と、遊星ローラ２０Ａとキャリア部材３２Ａとの間とにそれぞれ配置されている。また、軸受７のキャリア部材側の軌道板は、当該キャリア部材内に埋め込まれている。

遊星ローラ２０Ａは、外周面２１Ａ及び２２Ａが固定リング１２及び１５の内周面にそれぞれ接触することにより、これらのインターナルリングから受ける法線力Ｎによって太陽ローラ１１に押し付けられるため、所望のトラクションを得ることができる。また、遊星ローラ２０Ａは、入力側及び出力側のいずれにおいても周方向に隣り合う２つのキャリアローラ３４により支持される。このため、本実施の形態による動力伝達装置１Ａでは、固定リング１２及び１５から受ける接線力Ｔにより遊星ローラ２０Ａの自転軸Ｊ１が主軸Ｊに対して傾くスキュー現象の発生を抑制することができる。

また、遊星ローラ２０Ａとキャリア部材３１及び３２Ａとの間に軸受７が配置される。このため、本実施の形態による動力伝達装置１Ａでは、遊星ローラ２０Ａの軸方向への位置ずれが発生した場合であっても、軸受７が軸方向の力を受けることにより、トルク伝達の損失が抑制され、伝達効率をさらに向上させることができる。

なお、実施の形態２では、実施の形態１と同様に、各キャリアピン３３に独立して回転可能な２つのキャリアローラ３４を設ける構成について説明した。しかしながら、本発明は、キャリアローラ３４の構成をこれに限定するものではない。例えば、各キャリアピン３３に１つのキャリアローラ３４を設け、当該キャリアローラ３４上における軸方向の位置が異なる外周面を接触部３４１及び３４２とすることもできる。実施の形態２による動力伝達装置１Ａが２つの固定リング１２及び１５を備え、固定リング１２及び１５とそれぞれ接触する外周面２１Ａ及び２２Ａは、同一の外径を有する。このため、接触部３４１及び３４２が独立して回転する構成であることは必ずしも必要ではない。

また、実施の形態１及び２では、キャリアローラ３４が転がり軸受である場合の例について説明したが、本発明は、キャリアローラ３４の構成をこれに限定するものではない。例えば、キャリアローラ３４は、滑り軸受であっても良い。

また、実施の形態１では、外周面２２の直径が外周面２１の直径よりも小さい場合の例について説明したが、本発明は、遊星ローラ２０の構成をこれに限定するものではない。例えば、外周面２２の直径は、外周面２１の直径よりも大きくても良い。

また、実施の形態１及び２では、ケーシング２又は２Ａが電動モータのハウジング等に固定され、電動モータの回転力が入力軸１０を介して太陽ローラ１１に伝達され、出力軸１４から回転力を出力する場合の例について説明したが、本発明は、動力伝達装置１及び１Ａの使用形態をこれに限定するものではない。

例えば、入力軸１０及び出力軸１４の役割を変更し、電動モータの回転を増速して出力する増速機として動力伝達装置１又は１Ａを使用することができる。また、動力伝達装置１又は１Ａは、ケーシング２又は２Ａが、電動モータのハウジング又は変速機、増速機等の他の動力伝達装置のケーシングと一体的に形成されるような構成であっても良い。或いは、動力伝達装置１又は１Ａは、電動モータ又は他の動力伝達装置と共通の筐体をケーシング２又は２Ａとして用いるような構成であっても良い。

１，１Ａ 動力伝達装置
１０ 入力軸
１１ 太陽ローラ
１２ 固定リング
１２１ 接触部
１３ 可動リング
１３１ 接触部
１３２ ボス部
１４ 出力軸
１５ 固定リング
１５１ 接触部
２０，２０Ａ 遊星ローラ
２１〜２３，２１Ａ〜２３Ａ 外周面
３０ キャリア
３１，３２，３２Ａ キャリア部材
３３ キャリアピン
３４ キャリアローラ
３４１，３４２ 接触部
２，２Ａ ケーシング
３〜７ 軸受
Ｊ 主軸
Ｊ１，Ｊ２ 自転軸

Claims (14)

1. 一方側に位置し、主軸を中心として回転可能に支持され、太陽ローラを有する第１回転軸と、
   ケーシング内に収容され、前記ケーシングに固定される環状の第１インターナルリングと、
   他方側に位置し、前記主軸を中心として回転可能に支持される第２回転軸と、
   前記ケーシング内に収容され、前記ケーシングに固定されるか、或いは、前記第２回転軸に連結される環状の第２インターナルリングと、
   前記太陽ローラの径方向外側に位置する２以上の遊星ローラと、
   前記遊星ローラを回転可能に支持するキャリアとを備え、
   前記遊星ローラは、
   前記第１インターナルリングの内周面に接触する第１外周面と、
   前記第２インターナルリングの内周面に接触する第２外周面と、
   前記太陽ローラの外周面に接触する第３外周面とを有し、
   前記第３外周面は、軸方向において第１外周面及び第２外周面間に位置し、
   前記キャリアは、
   前記遊星ローラよりも前記一方側に配置される第１キャリア部材と、
   前記遊星ローラよりも前記他方側に配置される第２キャリア部材と、
   前記第１キャリア部材及び前記第２キャリア部材を連結し、周方向に配列される２以上のキャリアピンと、
   前記キャリアピンによりそれぞれ回転可能に支持される２以上のキャリアローラとを有し、
   前記キャリアローラは、
   前記遊星ローラの前記第１外周面に接触する第１接触部と、
   前記遊星ローラの前記第２外周面に接触する第２接触部とを有し、
   前記第１外周面及び前記第２外周面は、いずれも周方向に隣り合う２つの前記キャリアローラの間に位置することを特徴とする遊星ローラ式の動力伝達装置。
2. 前記キャリアローラの前記第１接触部及び前記第２接触部は、前記キャリアピンに対して互いに回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
3. 前記キャリアピンは、周方向において前記遊星ローラ間にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
4. 前記第１接触部及び前記第２接触部は、いずれも周方向に隣り合う２つの前記遊星ローラの間に位置することを特徴とする請求項３に記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
5. 前記遊星ローラの前記第１外周面及び前記第２外周面の直径は、前記第３外周面の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
6. 前記第１接触部及び前記第２接触部は、軸方向から見て前記遊星ローラと重複することを特徴とする請求項５に記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
7. 前記太陽ローラの外周面の直径は、前記第１回転軸における前記太陽ローラ以外の部位の直径よりも大きく、
   前記第１接触部及び前記第２接触部は、軸方向から見て前記太陽ローラと重複することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
8. 前記第２インターナルリングは、前記第２回転軸に連結され、
   前記遊星ローラの前記第２外周面の直径は、前記第１外周面の直径とは異なることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
9. 前記第２インターナルリングは、少なくとも一部が前記ケーシングに固定され、
   前記第２キャリア部材は、前記第２回転軸に連結され、
   前記第２外周面の直径は、前記第１外周面の直径と同一であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
10. 前記キャリアローラは、転がり軸受であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
11. 前記キャリアローラは、滑り軸受であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
12. 遊星ローラ式の動力伝達装置は、スラスト軸受をさらに備え、
    前記スラスト軸受は、前記遊星ローラと、前記第１キャリア部材又は前記第２キャリア部材との間に配置されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
13. 前記第１インターナルリング及び前記第２インターナルリングは、前記遊星ローラを径方向内方に向けて付勢する金属弾性体により構成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。
14. 前記遊星ローラの前記第１外周面に接触する前記第１インターナルリングの内周面と、前記遊星ローラの前記第２外周面に接触する前記第２インターナルリングの内周面とは、断面形状が円弧状であることを特徴とする請求項１３に記載の遊星ローラ式の動力伝達装置。

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