JP2018194099A - 遊星ローラ式動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】支持軸からの含油ローラの離脱を防止することができる遊星ローラ式動力伝達装置を提供することを目的とする。【解決手段】遊星ローラ式動力伝達装置１は、固定輪２と、この固定輪２の径方向内側において当該固定輪２の軸心Ｏと同心状に配置された太陽軸３と、固定輪２と太陽軸３との間に圧接された状態で設けられた複数の遊星ローラ４と、各遊星ローラ４をそれぞれ回転自在に支持するとともに当該遊星ローラ４の公転に連動して回転するキャリア５と、遊星ローラ４の周面と接触可能な含油ローラ２９と、含油ローラ２９を回転自在に支持する支持軸２８が固定輪２の軸心方向の一方側へ片持ち状に突出して設けられた支持体４４とを備え、支持軸２８の軸心Ｘは、支持軸２８の基端部側よりも先端部側の方が固定輪２の軸心Ｏに近づくように傾斜している。【選択図】図３

Description

本発明は遊星ローラ式動力伝達装置に関する。さらに詳しくは、含油ローラを用いて装置内の潤滑を行う遊星ローラ式動力伝達装置に関する。

遊星歯車式の動力伝達装置に比べて回転速度ムラがなく、高精度にモータの動力を伝達することができるので、従来、プリンターの給紙機構等に遊星ローラ式動力伝達装置が用いられている。かかる遊星ローラ式の動力伝達装置では、金属製の太陽軸、遊星ローラ及び固定輪間の摩擦により動力が順次伝達されるが、金属摩擦による部材の焼き付きを防止するために潤滑剤として一般にグリースが用いられている。

しかし、装置を使用しているうちにグリースが当該装置から排除され、グリースが枯渇することがある。グリースが枯渇すると、金属摩擦が始まるので焼き付きが発生して装置の寿命が低下する。
そこで、装置の寿命を延ばすために、合成樹脂粉末とオイルとを混合してローラ状に焼き固めた含油ローラを、グリースとともに用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

遊星ローラ式動力伝達装置は、例えば図７に示すように、円環状の固定輪１０２と、この固定輪１０２と同心状に配置された太陽軸１０３と、キャリア１０５に回転自在に支持されるとともに固定輪１０２の内周面上を自転しながら固定輪１０２の軸心回りに公転する複数の遊星ローラ１０４とを有している。固定輪１０２の軸方向の両面には、遊星ローラ１０４を案内する鍔輪１１０が取り付けられている。含油ローラ１２９は、複数の遊星ローラ１０４の間にそれぞれ配置され、支持プレート１４４によって太陽軸１０３の回りを公転可能に支持されている。支持プレート１４４は、軸方向の一方側へ向けて片持ち状に突出する複数の支持軸１２８を周方向に間隔をあけて備え、各支持軸１２８に含油ローラ１２９が回転自在に取り付けられている。また、支持プレート１４４の中心には、太陽軸１０３が所定のクリアランスをもって挿入される中央孔１４６が形成されている。

特開２０１７−１５２３１号公報

太陽軸１０３は、支持プレート１４４の中央孔１４６に所定のクリアランスをもって挿入されているので、支持プレート１４４は、このクリアランスの範囲で軸心Ｏに対して傾くことがある。このとき、支持プレート１４４の径方向の一側部では、支持軸１２８の先端側が径方向外側へ向くように支持軸１２８が傾くため、遊星ローラ１０４との接触によって含油ローラ１２９には支持軸１２８から離脱する方向の力が作用する。また、支持プレート１４４の回転に伴う遠心力によっても含油ローラ１２９には支持軸１２８から離脱する方向の力が作用する。含油ローラ１２９が支持軸１２８から離脱する方向に移動すると、含油ローラ１２９が鍔輪１１０の内径側に接触したり、鍔輪１１０と遊星ローラ１０４との間で咬み込まれたりする可能性があり、キャリア１０５の回転抵抗の増大に繋がる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、支持軸からの含油ローラの離脱を防止することができる遊星ローラ式動力伝達装置を提供することを目的としている。

（１）本発明の遊星ローラ式動力伝達装置は、
固定輪と、この固定輪の径方向内側において当該固定輪の軸心と同心状に配置された太陽軸と、前記固定輪と前記太陽軸との間に圧接された状態で設けられた複数の遊星ローラと、各遊星ローラをそれぞれ回転自在に支持するとともに当該遊星ローラの公転に連動して回転するキャリアと、前記遊星ローラの外周面と接触可能な含油ローラと、前記含油ローラを回転自在に支持する支持軸が前記固定輪の軸心方向の一方側へ片持ち状に突出して設けられた支持体と、を備えている遊星ローラ式動力伝達装置であって、前記支持軸の軸心が、当該支持軸の基端部側よりも先端部側の方が前記固定輪の軸心に近づくように傾斜している。

本発明の動力伝達装置は、支持体に設けられた支持軸の軸心が、当該支持軸の基端部側よりも先端部側の方が前記固定輪の軸心に近づくように傾斜しているので、遊星ローラとの接触により、さらに、支持体の回転に伴う遠心力により、含油ローラには支持軸の基端部側へ向かう力が付与される。これにより、支持軸からの含油ローラの離脱を防止することができる。

（２）前記支持軸の先端部における外周の一部には、当該支持軸の径方向外方へ向けて突出する爪部が設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、支持軸の先端部に設けられた爪部が含油ローラに係合することによって、支持軸からの含油ローラの離脱をより確実に防止することができる。また、爪部は、支持軸の外周の一部に設けられているので、支持軸の先端側を含油ローラに挿入して含油ローラを支持軸に装着する作業を容易に行うことができる。

（３）前記爪部は、前記含油ローラが前記遊星ローラに接触する方向に向けて突出していることが好ましい。
このような構成によって、含油ローラが遊星ローラに接触することによって爪部が含油ローラに係合しやすくなり、支持軸からの含油ローラの離脱をより確実に防止することができる。

本発明の遊星ローラ式動力伝達装置によれば、支持軸からの含油ローラの離脱を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る遊星ローラ式動力伝達装置の横断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 含油ローラが設けられる支持プレートの縦断面図である。 支持プレートの斜視図である。 （ａ）は、遊星ローラと含油ローラとの接触部を拡大して示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線断面図である。 本発明の他の実施形態における支持プレートの支持軸を示す正面図である。 従来技術に係る遊星ローラ式動力伝達装置の縦断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、本発明の一実施形態に係る遊星ローラ式動力伝達装置の横断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。遊星ローラ式動力伝達装置１は、モータの回転を減速して出力する装置であり、固定輪２と、太陽軸３と、複数の遊星ローラ４と、キャリア５と、支持プレート（支持体）４４と、含油ローラ２９とを備えている。

固定輪２は、モータのハウジング７に形成されたブラケット８にボルト９で固定されている。ブラケット８は、一端側が開放された円筒形状を呈しており、その内部に太陽軸３及び支持プレート４４が配置されている。固定輪２の軸方向両側面には、遊星ローラ４をガイドするための鍔輪１０がそれぞれ配置されている。鍔輪１０の内周面１０ａは、自転及び公転する遊星ローラ４の軸方向への移動を規制するために、固定輪２の内周面２ａよりもわずかに径方向内方へ突出している。鍔輪１０は固定輪２とともにブラケット８にボルト９で固定されている。固定輪２は、例えば高炭素クロム軸受鋼等の金属で作製することができ、また、鍔輪１０は、例えば工具鋼等の金属で作製することができる。

太陽軸３は、固定輪２の軸心Ｏと同心状に配置されている。したがって、太陽軸３は、固定輪２と同じ軸心Ｏを有する。太陽軸３は、ハウジング７から突出するモータ軸４３に直接圧入されることによって固定されている。具体的に、太陽軸３は、モータ軸４３に形成された穴４５内に圧入されている。これにより、太陽軸３はモータ軸４３の回転に同期して回転する。

遊星ローラ４は、固定輪２と太陽軸３との間に圧接された状態で配置されている。本実施形態では、図１に示すように、３つの遊星ローラ４が周方向に等間隔で配置されている。遊星ローラ４は、例えば高炭素クロム軸受鋼等の金属で作製することができる。

図２に示すように、キャリア５は、遊星ローラ４の軸方向一方側（図２において左側）であって、モータとは反対側に配置されている。キャリア５は円板形状を呈しており、その外周部に形成された周孔１６にはローラ軸１７が圧入されている。ローラ軸１７は円柱体からなり、その一部が軸方向に突出するように周孔１６内に圧入されている。ローラ軸１７の先端部、すなわち軸方向に突出している側の端部はすべり軸受１８を介して遊星ローラ４の孔４ａ内に挿入されている。すべり軸受１８は、遊星ローラ４の内周面４ｂと、ローラ軸１７の外周面１７ａとの間に設けられている。キャリア５の中央孔１９には、出力軸２０の一端部２０ａが圧入されている。

ブラケット８の開口は円板形状のカバー２１により閉止されている。カバー２１は、ボルト９によって、固定輪２及び鍔輪１０とともにブラケット８に固定されている。カバー２１の中央孔２２には玉軸受２３が嵌入されている。玉軸受２３の外輪２４はカバー２１の中央孔２２内に圧入されており、ボール２５を挟んで外輪２４の内方に設けられた内輪２６内に出力軸２０が圧入されている。

図３は、含油ローラ２９が設けられる支持プレート４４の縦断面図である。図４は、支持プレート４４の斜視図である。
支持プレート４４は、遊星ローラ４よりもモータ側（図２において右側）に配置されている。支持プレート４４は、本体４４ａと、この本体４４ａの中央に形成された凸部４４ｂと、本体４４ａの外周縁から軸方向一方側（図３において左側）に突出する環状の突出壁４４ｃとを備えている。凸部４４ｂは、短円筒形状の側壁４４ｂ１と、円板状の天井壁４４ｂ２とを備えている。天井壁４４ｂ２の中央には、太陽軸３が挿入可能な中央孔４６が形成されている。

支持プレート４４の外周側には、軸方向一方側（図３において左側）に向けて片持ち状に突出する支持軸２８が設けられている。この支持軸２８に、含油ローラ２９が回転自在に支持されている。本実施形態における支持軸２８は、支持プレート４４の本体４４ａ及び突出壁４４ｃと一体に形成されている。ただし、支持プレート４４の本体４４ａ及び突出壁４４ｃとは別体の支持軸２８が当該本体４４ａ及び突出壁４４ｃに固定されていてもよい。

図３に示すように、突出壁４４ｃは、支持プレート４４の遊星ローラ４側の側面に、グリース溜り４７を形成することができる。このようなグリース溜り４７を設けることにより、装置内にグリースを留めておくことが可能となり、当該グリース溜り４７に付着したグリースを遊星ローラ４に戻すことができる。その結果、長期間に亘り遊星ローラ４と固定輪２との転動面を潤滑させることができ、動力伝達装置１の寿命低下を防止することができる。

支持プレート４４の孔４６の周縁と、太陽軸３の外周面との間には、所定の第１クリアランスＣ１ａが設けられている。また、支持プレート４４の突出壁４４ｃの外周面４４ｃ１と、鍔輪１０の内周面１０ａとの間には、所定の第３クリアランスＣ３ａが設けられている。第３クリアランスＣ３ａは、第１クリアランスＣ１ａより大きくなるように設定されている。このように設定することで、駆動時に、支持プレート４４と鍔輪１０とが接触して異音等が発生するのを防止することができる。

また、第１クリアランスＣ１ａは、固定輪２の内周面２ａと含油ローラ２９の外周面との間の所定の第２クリアランスＣ２ａ以下になるように設定されている。このため、仮に装置の組立時に芯ずれが生じたとしても、含油ローラ２９の外周が固定輪２の内周に接触するよりも先に支持プレート４４の孔４６の周縁が太陽軸３の外周面に接触する。これにより、含油ローラ２９が固定輪２に接触し、当該固定輪２と遊星ローラ４との間に含油ローラ２９が噛み込まれるのを防止することができる。第１クリアランスＣ１ａの大きさは、本発明において特に限定されるものではないが、通常は、例えば１ｍｍ以下である。

支持プレート４４は、モータ軸４３と遊星ローラ４とで軸方向の移動が制限されている。太陽軸３は、モータ軸４３に圧入により固定されることによってモータ軸４３と一体回転する。このため、太陽軸３の外周にわずかな第１クリアランスＣ１ａを介して設けられた支持プレート４４は、当該太陽軸３の外周面と接触しつつ太陽軸３の回転により当該太陽軸３に対して相対回転することが可能である。

支持プレート４４の支持軸２８には、含油ローラ２９が回転自在に設けられている。具体的には、含油ローラ２９の中心に形成された孔２９ａに支持軸２８が挿入されることによって、含油ローラ２９が支持軸２８によって回転自在に支持されている。含油ローラ２９は、例えば超高分子量ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂と、ナフテン系鉱油やシリコーンオイルのようなトラクション係数の高い潤滑油との混合物を前記各樹脂の融解温度に加熱し、冷却により固形化して得られたものを円筒形状に形成したものである。含油ローラ２９の内部の小孔には前記潤滑油が含浸されている。また、含油ローラ２９は、合成樹脂粉末と潤滑剤粉末とを加圧成形することで作製することもできる。

図１に示すように、軸心Ｏまわりの遊星ローラ４の公転で遊星ローラ４が含油ローラ２９に接触することによって、図２及び図３に示す支持プレート４４も軸心Ｏまわりに回転する。そのため、支持プレート４４は、遊星ローラ４とは異なる回転速度の太陽軸３と接触しつつ太陽軸３に対して相対回転する。含油ローラ２９は、図１に示すように、その周方向両側に配置された遊星ローラ４のうちの一方に常時接触することによって、当該遊星ローラ４にオイルを確実に供給することができる。そのため、遊星ローラ４と固定輪２の軌道面に安定してオイルを供給し、オイル不足による軌道面の焼き付けを防止することができる。その結果、動力伝達装置１の寿命を延ばすことができる。

図３に示すように、支持プレート４４の支持軸２８は、その軸心Ｘが固定輪２の軸心Ｏと平行ではなく、軸心Ｏに対して僅かに傾斜して配置されている。具体的に、支持軸２８の軸心Ｘは、支持軸２８の先端部側（図３において左側）が基端部側（図３において右側）よりも固定輪２の軸心Ｏに径方向内方へ近づくように傾斜している。つまり、支持軸２８の先端面２８ａにおける中心から軸心Ｏまでの距離ｒ１と、支持軸２８の基端面２８ｂにおける中心から軸心Ｏまでの距離ｒ２とは、ｒ１＜ｒ２の関係がある。例えば、距離ｒ１と距離ｒ２との差は、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に設定される。また、図４に示すように、支持軸２８の先端面２８ａにおけるピッチ円直径Ｄ１は、基端面２８ｂにおけるピッチ円直径Ｄ２よりも小さい寸法に設定されている。すなわち、Ｄ１＜Ｄ２に設定されている。

以上のように、支持軸２８の軸心Ｘは、支持軸２８の先端部側が基端部側よりも固定輪２の軸心Ｏに径方向内方へ近づくように傾斜しているので、遊星ローラ４との接触によって含油ローラ２９には支持軸２８の基端部側へ向かう力が作用する。また、支持プレート４４の回転に伴う遠心力によっても、含油ローラ２９には支持軸２８の基端側へ向かう力が作用する。そのため、含油ローラ２９は、支持軸２８から離脱し難くなる。

また、支持軸２８から含油ローラ２９が離脱し難いため、含油ローラ２９が消耗して外径が小さくなったとしても、含油ローラ２９が鍔輪１０の内径側に接触したり、鍔輪１０と遊星ローラ４との間に含油ローラ２９が咬み込まれたりすることもなく、含油ローラ２９がキャリア５の回転抵抗となるのを防止することができる。

図５（ａ）は、遊星ローラ４と含油ローラ２９との接触部を拡大して示す正面図、図５（ｂ）は、（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線断面図である。
支持軸２８の外径は、含油ローラ２９の孔２９ａの内径よりもやや小さく、支持軸２８の外周面２８ｃと含油ローラ２９の孔２９ａの内面との間には微小な隙間が形成されている。また、支持軸２８の先端部における外周の一部には、支持軸２８の径方向外方へ突出する爪部２８ｄが形成されている。

含油ローラ２９が遊星ローラ４に接触すると、支持軸２８は、含油ローラ２９の孔２９ａの一側部寄り（遊星ローラ４寄り）に偏って配置される。このような支持軸２８の配置に鑑み、爪部２８ｄは、含油ローラ２９が遊星ローラ４に接触する方向に向けて突出している。そのため、含油ローラ２９が支持軸２８の先端側へ移動しようとしても、爪部２８ｄが含油ローラ２９に係合し、支持軸２８からの含油ローラ２９の離脱がより確実に防止される。

また、爪部２８ｄは、支持軸２８の先端部における外周全体ではなく、外周の一部に形成されているので、含油ローラ２９の孔２９ａに支持軸２８を挿入して支持軸２８に含油ローラ２９を装着する作業を容易に行うことができる。

図６は、本発明の他の実施形態における支持プレート４４の支持軸２８を示す正面図である。この実施形態の支持軸２８は、先端部の外周に設けられた爪部２８ｄが、隣接する両側の遊星ローラ４に向けて突出するように２箇所に形成されている。そのため、モータの回転方向に応じて、含油ローラ２９がいずれの遊星ローラ４に接触した場合でも、爪部２８ｄを含油ローラ２９に係合させることができ、支持軸２８からの含油ローラ２９の離脱を確実に防止することができる。

本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、３つの遊星ローラが太陽軸の周りに配置されているが、遊星ローラの数は、本発明において特に限定されるものではなく、他の数、例えば４つの遊星ローラを太陽軸の周りに配置することもでき、この遊星ローラの数に応じて含油ローラの数も変更することができる。

１：遊星ローラ式動力伝達装置、２：固定輪、３：太陽軸、４：遊星ローラ、５：キャリア、２８：支持軸、２８ｄ：爪部、２９：含油ローラ、Ｏ：固定輪の軸心、Ｘ：支持軸の軸心

Claims (3)

1. 固定輪と、この固定輪の径方向内側において当該固定輪の軸心と同心状に配置された太陽軸と、前記固定輪と前記太陽軸との間に圧接された状態で設けられた複数の遊星ローラと、各遊星ローラをそれぞれ回転自在に支持するとともに当該遊星ローラの公転に連動して回転するキャリアと、前記遊星ローラの外周面と接触可能な含油ローラと、前記含油ローラを回転自在に支持する支持軸が前記固定輪の軸心方向の一方側へ片持ち状に突出して設けられた支持体と、を備えている遊星ローラ式動力伝達装置であって、
   前記支持軸の軸心は、当該支持軸の基端部側よりも先端部側の方が前記固定輪の軸心に近づくように傾斜している、遊星ローラ式動力伝達装置。
2. 前記支持軸の先端部における外周の一部には、当該支持軸の径方向外方へ向けて突出する爪部が設けられている、請求項１に記載の遊星ローラ式動力伝達装置。
3. 前記爪部は、前記含油ローラが前記遊星ローラに接触する方向に向けて突出している、請求項２に記載の遊星ローラ式動力伝達装置。

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