JP2021014868A - ローラ式差動減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星ローラ式差動減速装置において、速度比を安定させる技術を提供する。【解決手段】ローラ式差動減速装置は、第１リングと、出力部材に連結される第２リングと、第１，第２転動体を含む第３リングと、第１外周面、第２外周面および第３外周面を有し、第１外周面が第１リングの内周面に接触し、第２外周面が第２リングの内周面に接触する、複数の遊星ローラと、複数の遊星ローラを、中心軸線を中心として回転可能に周方向に支持するキャリアと、第２転動体を第１転動体へ向けて付勢する付勢機構とを備える。第３外周面および第１転動体の外周面は、軸方向一方側に向かって径方向内側に傾斜する面で接触しており、第３外周面および第２転動体の外周面は、軸方向他方側に向かって径方向内側に傾斜する面で接触している。【選択図】図１

Description

この発明は、ローラ式差動減速装置に関する。

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る。遊星ローラ式の動力伝達装置は、遊星歯車式の動力伝達装置に比べ、振動、騒音及びバックラッシュが少ない。

遊星ローラ式の動力伝達装置は、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場合がある。この種の動力伝達装置は、例えば、太陽ローラ、インターナルリング、複数の遊星ローラおよびキャリアを備える。複数の遊星ローラは、キャリアにより、遊星軸部材を介して回転可能に支持される。電動モータの回転力が入力軸に入力されることによって、太陽ローラ、各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（例えば、実開平０３−１１８３４８号公報）。

実開平０３−１１８３４８号公報に記載の減速モータ機構は、モータと、中心ローラと、該中心ローラに接触して回転しながら公転する３個の従動ローラと、これら従動ローラを支持する従動ローラ支持部材と、該従動ローラに軸方向入力側から接触するテーパ面を内周側に設けたローラ転動受けリングと、ローラ転動受けリングと対向的に従動ローラに軸方向出力側から接触するテーパ面を内周側に設けたフランジ部材と、該フランジ部材を出力側から軸方向に加圧する加圧手段とを備える。加圧手段は、フランジ部材をローラ転動受けリング側に付勢し、各従動ローラを加圧リング及びフランジ部材内周の対向的なテーパ面に確実に接触させるとともに、各従動ローラを中心ローラ側に付勢する。

この減速モータ機構では、ローラ転動受けリング内周のテーパ面とフランジ部材の周縁内周のテーパ面とが、軸方向に対して異なる角度で傾斜している。このため、従動ローラにおける、ローラ転動受けリングとフランジ部材との各接触位置の間に、径方向の差（径差）が生じる。中心ローラの回転によって、従動ローラが自転しながら中心ローラのまわりを公転する際に、この径差に応じた回転が、フランジ部材に生じる。減速モータ機構は、このフランジ部材の回転を取り出す差動式の動力伝達装置として構成されている。
実開平０３−１１８３４８号公報

しかしながら、従来の減速モータ機構では、ローラ転動受けリングおよびフランジ部材が従動ローラとテーパ面で接触するため、これらの接触位置で滑りが発生しやすい。仮に、滑りが発生した場合、回転速度が変動する可能性があり、この速度の変動によって、安定した速度比を得ることが困難となるおそれがあった。また、各テーパ面の軸方向に対する傾きを大きくすると、従動ローラを軸方向両側から押圧する力が弱まることでさらに滑りが発生しやすくなり、これによって、速度比が安定しなくなるおそれがある。

本発明の目的は、遊星ローラ式差動減速装置において、速度比を安定させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するため、第１態様は、ローラ式差動減速装置であって、ケーシングと、中心軸線を中心として回転可能に前記ケーシングに支持される入力部材と、前記中心軸線を中心として回転可能に前記ケーシングに支持される出力部材と、前記ケーシングに収容され、前記ケーシングに対して周方向の移動が制限される円環状の内周面を有する第１リングと、前記ケーシングに収容されるとともに前記出力部材に連結されており、円環状の内周面を有する第２リングと、筒状の第１転動体、および、筒状であって前記第１転動体の軸方向一方側に配置される第２転動体を含む第３リングと、前記中心軸線と平行な遊星軸、並びに、前記遊星軸のまわりに配された筒状の第１外周面、第２外周面および第３外周面を有し、前記第１外周面が前記第１リングの内周面に接触し、前記第２外周面が前記第２リングの内周面に接触する、複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラの前記遊星軸を介して、前記複数の遊星ローラを、前記中心軸線を中心として回転可能に周方向に支持するキャリアと、前記第１転動体および前記第２転動体の間に前記第３外周面を間に挟んで、前記第１転動体および前記第２転動体のうち、少なくとも一方を、他方へ付勢する付勢機構と、を備え、前記第３外周面は、前記第１外周面および前記第２外周面よりも大きい外径を有し、前記第３外周面および前記第１転動体の外周面のうち、少なくとも一方は、他方に対して、前記中心軸線の軸方向一方側に向かって径方向内側に傾斜する面で接触しており、前記第３外周面および前記第２転動体の外周面のうち、少なくとも一方は、他方に対して、前記中心軸線の軸方向他方側に向かって径方向内側に傾斜する面で接触している。

第１態様のローラ式差動減速装置によると、第３リングの第１，第２転動体が、付勢機構からの付勢力によって、軸方向両側から遊星ローラの第３外周面を挟み込んで保持する。このとき、遊星ローラの第３外周面および第１転動体の外周面のうち、少なくとも一方は、他方に対して、中心軸線の軸方向一方側に向かって径方向内側に傾斜する面で接触しており、遊星ローラの第３外周面および第２転動体の外周面のうち、少なくとも一方は、他方に対して、中心軸線の軸方向他方側に向かって径方向内側に傾斜する面で接触している。このため、第１転動体および第２転動体によって、遊星ローラを径方向外側へ付勢することができる。したがって、遊星ローラの第１外周面および第２外周面を、第１リングおよび第２リングの各内周面に押し当てることができる。仮に、第１，第２転動体と遊星ローラ間で滑りが生じたとしても、第１，第２転動体は減速比の変動にほとんど寄与しない部材であるため、速度比を安定させることができる。

図１は、第１実施形態に係るローラ式差動減速装置の縦断面図である。 図２は、第１実施形態に係るキャリアの正面図および背面図である。 図３は、第１実施形態に係るキャリアに取り付けられた遊星ローラを示す図である。 図４は、第２実施形態のローラ式差動減速装置の縦断面図である。 図５は、第３実施形態のローラ式差動減速装置の縦断面図である。 図６は、第４実施形態のローラ式差動減速装置の縦断面図である。 図７は、第５実施形態のローラ式差動減速装置の縦断面図である。 図８は、第６実施形態のローラ式差動減速装置の縦断面図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。

＜１． 第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るローラ式差動減速装置１の縦断面図である。図１およびそれ以降の各図においては、軸方向に延びる中心軸線ＡＸ１、軸方向一方側を指す矢印Ｚ１、および軸方向他方側を指す矢印Ｚ２が付されている場合がある。以下の説明では、中心軸線ＡＸ１に直交する方向を径方向とし、当該径方向において中心軸線ＡＸ１に近づく方向を径方向内側とし、径方向において中心軸線ＡＸ１から離れる方向を径方向外側とする。さらに、中心軸線ＡＸ１を中心とする回転方向を周方向とする。

ローラ式差動減速装置１は、ケーシング１０、入力部材２０、出力部材３０、第１リング４０、第２リング５０、第３リング６０、６つの遊星ローラ７０、キャリア７５、および付勢機構８０を備える。

ケーシング１０は、軸方向に延びる筒状の部材である。より詳細には、ケーシング１０は、第１筒部１１、第２筒部１２および第３筒部１３を有する。第２筒部１２は、第１筒部１１の軸方向一方側の端部に連結され、第３筒部１３は、第１筒部１１の軸方向他方側の端部に連結される。第２筒部１２および第３筒部１３は、第１筒部１１よりも小径である。第１リング４０、第２リング５０、第３リング６０、遊星ローラ７０、キャリア７５および付勢機構８０は、ケーシング１０の第１筒部１１の内側に配置される。

入力部材２０は、中心軸線ＡＸ１を中心として回転可能にケーシング１０に軸支される。入力部材２０の軸方向一方側の部分は、ケーシング１０の第２筒部１２の軸方向一方側端部の開口から、第２筒部１２の外側に露出する。入力部材２０は、第２筒部１２の内側に設けられたボール軸受１２１を介して、第２筒部１２に軸支される。

入力部材２０は、外部からの入力を受け付ける棒状の入力シャフト２１を含む。ローラ式差動減速装置１は、入力シャフト２１を介して入力を受けるため、エンジン、モータ、水車および風車などの各種動力源を利用することができる。

出力部材３０は、中心軸線ＡＸ１を中心として回転可能にケーシング１０に支持される。詳細には、出力部材３０は、減速後の回転運動を外部に出力する棒状の出力シャフト３１、および、出力シャフト３１の軸方向一方側から径方向外側へ広がるフランジ部３３を含む。フランジ部３３は、第１筒部１１の径方向内側に位置する。

出力部材３０の出力シャフト３１の軸方向他方側の部分は、第３筒部１３の軸方向他方側端部に設けられた開口部から第３筒部１３の外側に露出する。出力部材３０は、第３筒部１３の内側に設けられた２つのボール軸受１３１を介して、第３筒部１３に軸支される。２つのボール軸受１３１は、第３筒部の内側において、軸方向に間隔をあけて配置される。

入力シャフト２１の軸方向他方側の先端部は、出力シャフト３１の軸方向一方側端部に設けられた凹部内に、滑り軸受３１１を介して、軸支される。これにより、入力部材２０および出力部材３０は、相対回転可能であってかつ同軸上に連結される。ローラ式差動減速装置１は、出力シャフト３１を介して、減速後の回転運動を出力することができるため、種々の相手機械装置に適用することができる。

第１リング４０は、ケーシング１０における第１筒部１１の内側であって、かつ、第２リング５０の軸方向一方側に配される。第１リング４０は、ケーシング１０に対して、周方向の移動が制限される円環状の内周面４１を有する。第１リング４０は、第１筒部１１の内面に固定されることにより、周方向の回転が抑制される。

第２リング５０は、ケーシング１０における第１筒部１１の内側に配置される環状の部材である。第２リング５０は、円環状の内周面５１を有する。第２リング５０の内周面５１の径は、第１リング４０の内周面４１の径よりも、小さい。第２リング５０の他方側端部は、径方向と平行に配される円環板状のフランジ部３３に連結されており、当該フランジ部３３が出力部材３０の出力シャフト３１の軸方向他方側端部に連結される。このため、第２リング５０は、フランジ部３３を含む出力部材３０とともに、中心軸線ＡＸ１を中心として一体的に回転する。

第３リング６０は、軸方向に配列される筒状の第１転動体６１および第２転動体６２を含む。本例では、第１，第２転動体６１，６２は、入力部材２０の入力シャフト２１に連結されており、入力部材２０とともに中心軸線ＡＸ１を中心に回転する。

第１転動体６１の筒状の外周面は、軸方向一方側に向かって外径が小さくなる第１傾斜面６１１を有する。第１傾斜面６１１は、第１転動体６１の外周面において、軸方向一方側に向かって径方向内側に傾斜する面である。

第２転動体６２の筒状の外周面は、軸方向他方側に向かって外径が小さくなる第２傾斜面６２１を有する。第２傾斜面６２１は、第２転動体６２の外周面において、軸方向他方側に向かって径方向内側に傾斜する面である。

本例では、第１，第２傾斜面６１１，６２１は、軸方向に対して、一定の傾きを有するが、これは必須ではない。第１，第２傾斜面６１１，６２１は、例えば、段階的に傾きが変化する部分であってもよく、さらには、連続的に傾きが変化することによってなめらかに湾曲する部分であってもよい。

第１転動体６１は、入力シャフト２１に固定される。なお、第１転動体６１および入力部材２０は、別体であってもよいし、単一の部材として構成されてもよい。第２転動体６２は、入力シャフト２１に対して、相対的に回転することが抑制され、かつ、軸方向への移動が可能とされている。本例では、入力部材２０および第２転動体６２が、キー６２３を介して、相対回転不能、かつ軸方向に摺動可能に連結されている。

６つの遊星ローラ７０は、それぞれ、中心軸線ＡＸ１と平行な遊星軸７０Ｘ、並びに、遊星軸７０Ｘのまわりに配された筒状の第１外周面７１、第２外周面７２および第３外周面７３を有する。第１外周面７１は、第３外周面７３の軸方向一方側に配置され、第２外周面７２は、第３外周面７３の軸方向他方側に配置される。なお、遊星ローラ７０の個数は、６個に限定されるものではなく、２個以上６個未満であってもよいし、６個より多くてもよい。

第１外周面７１および第２外周面７２は、遊星軸７０Ｘを中心とする円筒状である。ただし、遊星軸７０Ｘを中心とする第２外周面７２の外径は、遊星軸７０Ｘを中心とする第１外周面７１の外径よりも小さい。

遊星ローラ７０の第１外周面７１は、第１リング４０の内周面４１に接触する。また、遊星ローラ７０の第２外周面７２は、第２リング５０の内周面５１に接触する。本例では、第１，第２外周面７１，７２、および、内周面４１，５１は、いずれも、中心軸線ＡＸ１に平行である。このため、遊星ローラ７０と、第１リング４０または第２リング５０とは、中心軸線ＡＸ１に平行な面どうしで接触する。

第３外周面７３の外径は、第１外周面７１および第２外周面７２の外径よりも大きい。第３外周面７３は、軸方向一方側に向かって外径が大きくなる第１接触面７３１、および、軸方向他方側に向かって外径が大きくなる第２接触面７３２を含む。

第１接触面７３１と第２接触面７３２との間は、軸方向に平行な円筒状の中間面７３３で連結される。第１接触面７３１は中間面７３３の軸方向他方側に配置され、第２接触面７３２は中間面７３３の軸方向一方側に配置される。

図１に示すように、第３外周面７３は、中心軸線ＡＸ１の軸方向一方側に向かって径方向内側に傾斜する面で、第１転動体６１の第１傾斜面６１１に接触している。この第３外周面７３における第１傾斜面６１１に接触している面は、第３外周面７３における、最も径方向内側に位置する部分であり、かつ、中心軸線ＡＸ１に沿う切断面において、軸方向一方側に向かって径方向内側に傾斜する部分である。

図１に示すように、第３外周面７３は、中心軸線ＡＸ１の軸方向他方側に向かって径方向内側に傾斜する面で、第２転動体６２の第２傾斜面６２１に接触している。この第３外周面における第２傾斜面６２１に接触している面は、第３外周面７３における、最も径方向内側に位置する部分であり、かつ、中心軸線ＡＸ１に沿う切断面において、軸方向他方側に向かって径方向内側に傾斜する部分である。

本例では、第１，第２接触面７３１，７３２は、軸方向に対して、一定の傾きを有するが、これは必須ではない。第１，第２接触面７３１，７３２は、例えば、段階的に傾きが変化する部分であってもよく、さらには、連続的に傾きが変化することによってなめらかに湾曲する部分であってもよい。

遊星ローラ７０の第３外周面７３は、第１接触面７３１にて第１転動体６１の第１傾斜面６１１に接触するとともに、第２接触面７３２にて第２転動体６２の第２傾斜面６２１に接触する。

図２は、第１実施形態に係るキャリア７５の正面図および背面図である。図３は、第１実施形態に係るキャリア７５に取り付けられた遊星ローラ７０を示す図である。キャリア７５は、各遊星ローラ７０の遊星軸７０Ｘを支持することによって、６つの遊星ローラ７０を、周方向において等間隔に配した状態で、支持する。これにより、遊星ローラ７０は、遊星軸７０Ｘを中心とする回転（自転）が可能であるとともに、キャリア７５とともに、中心軸線ＡＸ１を中心とする回転（公転）が可能となっている。

キャリア７５は、軸方向に間隔をあけて配置される２つの円環板状の円環部７５１と、当該２つの円環部７５１を連結する連結部７５２とを含む。２つの円環部７５１のうち、軸方向他方側の円環部７５１の中心部は、ボール軸受７５３を介して、入力部材２０（入力シャフト２１）に連結される。これにより、キャリア７５は、入力部材２０に対して自由に回転可能である。

２つの円環部７５１は、それぞれ、各遊星ローラ７０の遊星軸７０Ｘの軸方向一方側および軸方向他方側の端部を支持する。詳細には、キャリア７５の２つの円環部７５１には、６つのスリット７６が設けられる。６つのスリット７６は、径方向へ放射状に延びる隙間である。これらスリット７６は、周方向において等間隔に設けられる。スリット７６は、円環部７５１の外周部から径方向内側へ延びるとともに、各円環部７５１を軸方向へ貫通する切欠き状の孔である。

各スリット７６の内側には、軸ブロック７７が１つずつ配置される。遊星ローラ７０の遊星軸７０Ｘの両端部それぞれが、軸ブロック７７を介して２つの円環部７５１に支持されることにより、遊星ローラ７０がキャリア７５に支持される。

軸ブロック７７は、各スリット７６の内面によって周方向への変位が規制される一方、各スリット７６の内面に沿う径方向への変位が可能である。このため、各遊星ローラ７０は、キャリア７５によって、周方向への変位は規制されるものの、径方向へ変位可能に支持される。

ローラ式差動減速装置１では、入力部材２０から出力部材３０への動力伝達は、第１リング４０および第２リング５０を介して行われるが、キャリア７５は、この動力伝達には直接寄与しない空転部材である。

付勢機構８０は、第１転動体６１および第２転動体６２のうち、少なくとも一方を、他方へ付勢する。図１に示す付勢機構８０は、圧縮コイルばね８１と、ナット８１１とを含む。ナット８１１は、ケーシング１０における第２筒部１２の内側に配置され、入力部材２０の外周面から径方向外方に突出する円環状の部材である。ナット８１１は、入力部材２０の外周面に設けられたねじ溝に螺合する。ナット８１１を回転させることによって、ナット８１１は、入力部材２０に対して軸方向へ変位する。

圧縮コイルばね８１の径方向内側には、入力部材２０が挿入される。また、圧縮コイルばね８１は、ナット８１１と第２転動体６２の間に、自然長よりも短い状態で配置される。このため、圧縮コイルばね８１は、第２転動体６２に対し、軸方向他方側へ向けた押圧力を加える。このため、第２転動体６２は、圧縮コイルばね８１からの押圧力を受けて、第１転動体６１へ向けて付勢される。ナット８１１を軸方向へ変位させることにより、圧縮コイルばね８１の圧縮量を調整することができる。これにより、第２転動体６２に作用する付勢力を調整することができる。

なお、圧縮コイルばね８１の軸方向一方側端部は、ナット８１１の軸方向他方側端面に固定されてもよい。また、圧縮コイルばね８１の他方側端部は、第２転動体６２の軸方向一方側端面に固定されてもよい。

このように、本実施形態では、第１転動体６１および第２転動体６２を互いに近づける方向の付勢を圧縮コイルばね８１によって行う。これにより、付勢機構８０の軸方向寸法を小さくすることができる。

ローラ式差動減速装置１において、入力部材２０が外部の動力源によって回転すると、第３リング６０（第１，第２転動体６１，６２）が回転する。すると、第３リング６０の外周面（第１，第２傾斜面６１１，６２１）に接触する６つの遊星ローラ７０が、転がり摩擦（転がり抵抗）によって、各遊星軸７０Ｘを中心に第３リング６０の回転方向とは逆の向きに回転（自転）する。６つの遊星ローラ７０は、キャリア７５によって連結されていることにより、中心軸線ＡＸ１を中心にして第３リング６０の回転方向と同じ向きに回転（公転）する。これによって、各遊星ローラ７０の第２外周面７２に接触する第２リング５０は、転がり摩擦の作用で、中心軸線ＡＸ１を中心に回転する。この第２リング５０の回転数は、入力部材２０の回転数よりも減速された回転数である。そして、第２リング５０の回転運動が、フランジ部３３を介して出力部材３０（出力シャフト３１）に伝達される。このように、ローラ式差動減速装置１によると、遊星ローラ機構による減速、および、遊星ローラ７０を介する差動機構による減速を利用することによって、大きな速度比（減速比）を得ることができる。

本例では、遊星ローラ７０において、第２外周面７２の外径は、第１外周面７１の外径よりも小さく、第２リング５０の内周面５１の内径は、第１リング４０の内周面４１の外径よりも小さい。このため、遊星ローラ７０が公転することによる、第２外周面７２の中心軸線ＡＸ１まわりの回転半径は、第１外周面７１の中心軸線ＡＸ１周りの回転半径よりも小さくなる。すなわち、遊星ローラ７０と、第１，第２リング４０，５０との各接触位置は、径方向の差（径差）を有しており、ローラ式差動減速装置１は、この径差に応じた速度比の回転を出力する。本例の場合、入力部材２０を回転させると、第２リング５０が入力部材２０と同じ向きに回転する。すなわち、出力部材３０が、入力部材２０と同じ向きに回転する。

なお、第２外周面７２の外径を、第１外周面７１の外径よりも大きくしてもよい。この場合、第２リング５０の内周面５１の内径を、第１リング４０の内周面４１の内径よりも大きくするとよい。この場合、入力部材２０を回転させると、第２リング５０および出力部材３０が、入力部材２０とは逆の向きに回転する。

ローラ式差動減速装置１によると、第３リング６０の第１，第２転動体６１，６２が、付勢機構８０からの付勢力によって、軸方向両側から遊星ローラ７０の第３外周面７３を挟み込んで保持する。このとき、遊星ローラ７０と第１転動体６１、および、遊星ローラ７０と第２転動体６２が、軸方向に対して傾斜する面どうしで接触する。このため、第３リング６０によって、遊星ローラ７０を径方向外側へ押圧することができる。すなわち、遊星ローラ７０を径方向外側へ付勢することができる。この作用により、遊星ローラ７０の第１，第２外周面７１，７２それぞれを、第１リング４０および第２リング５０それぞれの内周面へ強固に接触させることができる。これにより、遊星ローラ７０と、第１，第２および第３リング４０，５０，６０との各間で、転がり摩擦を有効に作用させることができる。仮に、第１，第２転動体６１，６２と遊星ローラ７０と間で滑りが生じたとしても、第１，第２転動体６１，６２は減速比にほとんど寄与しない部材であるため、ローラ式差動減速装置１の速度比を安定させることができる。

本実施形態では、第１転動体６１の外周面および遊星ローラ７０の第３外周面７３の双方が、軸方向一方側に向かって径方向内側に傾斜する面（第１傾斜面６１１および第１接触面７３１）で互いに接触している。しかしながら、これは必須ではなく、第３外周面７３および第１転動体６１の外周面のうち、どちらか一方のみが傾斜する面を有していてもよい。これと同様に、第２転動体６２の外周面および遊星ローラ７０の第３外周面７３の双方が、軸方向他方側へ向かって径方向内側に傾斜する面（第２傾斜面６２１および第２接触面７３２）で互いに接触している。しかしながら、これは必須ではなく、第３外周面７３および第２転動体６２の外周面のうち、どちらか一方のみが傾斜する面を有していてもよい。いずれの場合であっても、第１，第２転動体６１，６２によって遊星ローラ７０を径方向外側へ付勢することができる。したがって、遊星ローラ７０の第１，第２外周面７１，７２を、第１，第２リング４０，５０それぞれの内周面４１，５１に押し当てることができる。このため、遊星ローラ７０と、第１，第２および第３リング４０，５０，６０との各間で、有効に転がり摩擦を作用させることができる。

遊星ローラ７０と、第１リング４０および第２リング５０とは、中心軸線ＡＸ１に平行な面（第１，第２外周面７１，７２と、内周面４１，５１）で接触する。これにより、遊星ローラ７０と、第１，第２リング４０，５０との各間の滑りを軽減することができる。第１，第２リング４０，５０と第１，第２外周面７１，７２との接触位置は、速度比に寄与するため、これらを安定に接触させることによって、ローラ式差動減速装置１の速度比（減速比）を安定させることができる。

なお、第１，第２外周面７１，７２および内周面４１，５１が、中心軸線ＡＸ１と平行であることは必須ではない。しかしながら、速度比を安定させる観点から、これらは中心軸線ＡＸ１と平行であることが好ましい。

各遊星ローラ７０は、キャリア７５によって、径方向へ変位することが可能に保持される。このため、複数の遊星ローラ７０を介して、付勢機構８０の付勢力を第１リング４０および第２リング５０に作用させることができる。

第３リング６０である第１，第２転動体６１，６２は、入力部材２０に連結されている。このように、第３リング６０が入力部材２０に連結されるため、遊星ローラ７０の公転速度が遅くなる。遊星ローラ７０の遠心力を考慮した場合、入力回転速度を大きくすることができる。

＜２． 第２実施形態＞
図４は、第２実施形態のローラ式差動減速装置１Ａの縦断面図である。ローラ式差動減速装置１Ａは、例えば、電動機９０を備える点、および、圧縮コイルばね８１の代わりに皿ばね８２を有する付勢機構８０Ａを備える点で、ローラ式差動減速装置１（図１参照）と相違する。

皿ばね８２は、ナット８１１と第２転動体６２との間に配置されており、第２転動体６２を第１転動体６１へ向けて付勢する。このように、第２転動体６２の付勢を皿ばね８２によって行うため、付勢機構８０の軸方向寸法を小さくすることができる。したがって、ローラ式差動減速装置１Ａの軸方向寸法を小さくすることができる。

電動機９０は、ケーシング１０Ａにおける第２筒部１２Ａの内側に配置される。第２筒部１２Ａは、電動機９０を収容するために、第１実施形態の第２筒部１２（図１参照）の内径よりも大きい。電動機９０は、第２筒部１２Ａの内側面に固定されるステータ９１、および、入力部材２０に連結されるロータ９２を有する。

ステータ９１は、駆動用コイルと、インシュレータを介して駆動用コイルが巻回される複数の突極を有するステータコアとを備える。ステータコアの突極は、径方向内側に向かって突出し、突極の先端面は、ロータ９２が備えるマグネットに対向する。

ローラ式差動減速装置１Ａの駆動時には、ステータ９１の駆動用コイルに駆動電流が供給される。すると、駆動用コイルとマグネットとの間に生じる回転磁界により、周方向のトルクが発生する。当該トルクによって、ステータ９１に対してロータ９２および入力部材２０が、中心軸線ＡＸ１を中心として回転する。電動機９０によって入力部材２０が回転すると、遊星ローラ機構および差動機構により、入力部材２０の回転が減速されて、出力部材３０に伝達される。

ローラ式差動減速装置１Ａによると、ケーシング１０Ａの内側に電動機９０が設けられるため、軸継手を介さずに、減速機構と電動機９０とを連結することができる。この場合、部品点数を減らすことができるとともに、電動機付きの減速装置の装置寸法を小さくすることができる。

電動機９０は、ロータ９２がステータ９１の径方向内側に配置される、いわゆるインナーロータ型のモータである。この場合、ロータがステータの径方向外側に配置される場合と比較して、ロータ９２の慣性を小さくすることができる。このため、ロータ９２の回転速度を頻繁に変化させたときの、制御応答性を向上することができる。

＜３． 第３実施形態＞
図５は、第３実施形態のローラ式差動減速装置１Ｂの縦断面図である。ローラ式差動減速装置１Ｂでは、キャリア７５が入力部材２０に連結され、キャリア７５が入力部材２０とともに、中心軸線ＡＸ１を中心に回転する。詳細には、キャリア７５の軸方向一方側の円環部７５１が、入力部材２０の入力シャフト２１に連結される。

第３リング６０の第１，第２転動体６１，６２は、中間軸６３の中間部に設けられており、中間軸６３の両端部は、入力部材２０および出力部材３０それぞれに軸支される。詳細には、中間軸６３の軸方向一方側端部は、入力部材２０の軸方向他方側端に設けられた凹部内に、滑り軸受２１１を介して、軸支される。また、中間軸６３の軸方向他方側端部は、出力部材３０の軸方向一方側端部の凹部内に、滑り軸受３１１を介して、軸支される。このため、中間軸６３、入力部材２０および出力部材３０は、互いに相対回転可能に軸支される。

第１転動体６１は、中間軸６３に対して、軸方向に移動可能に連結される。第２転動体６２は、中間軸６３に固定される。ローラ式差動減速装置１Ｂは、中間軸６３に螺合されたナット８１１および皿ばね８２を含む付勢機構８０Ａを備える。ナット８１１は、第１転動体６１よりも軸方向他方側に配置され、皿ばね８２は、ナット８１１と第１転動体６１の間に配置される。

皿ばね８２が第１転動体６１を軸方向一方側の第２転動体６２へ向けて押圧すると、第１，第２転動体６１，６２それぞれの第１，第２傾斜面６１１，６２１が、各遊星ローラ７０における第３外周面７３の第１，第２接触面７３１，７３２を径方向外側へ付勢する。これによって、各遊星ローラ７０の第１，第２外周面７１，７２それぞれを、第１，第２リング４０，５０それぞれの内周面４１，５１に強固に押し当てることができる。

ローラ式差動減速装置１Ｂでは、第３リング６０は、押圧力を生じさせるための付勢力を発生させるものであり、動力伝達には関与しない。第３リング６０は、入力部材２０の回転速度が大きい場合、起動時の与圧として作用する部材として機能し、入力部材２０の回転速度が小さい場合、必要な押圧力を与える部材として機能する。

ローラ式差動減速装置１Ｂの場合、キャリア７５の回転数の増加に応じて、遊星ローラ７０の公転速度が増大する。このため、遊星ローラ７０が、第１リング４０および第２リング５０を遠心力の作用で押圧する力を増大させることができる。また、この場合、付勢機構８０Ａの付勢力を、駆動開始時に転動面が滑りを起こさない程度の比較的弱い力とすることができる。

＜４． 第４実施形態＞
図６は、第４実施形態のローラ式差動減速装置１Ｃの縦断面図である。ローラ式差動減速装置１Ｃは、例えば、調圧カム８３を含む付勢機構８０Ｂを備える点で、ローラ式差動減速装置１（図１参照）と相違する。

調圧カム８３は、ナット８１１と第２転動体６２との間に配置される。調圧カム８３は、周方向に沿って設けられた複数のフェースカムで構成されており、各フェースカムは、径方向視においてＶ字状の断面を有するＶ溝である。第２転動体６２の軸方向一方側端面にも、調圧カム８３の各Ｖ溝に対向する位置にＶ溝が形成される。また、軸方向に対向する、調圧カム８３のＶ溝と第２転動体６２のＶ溝との間には、ボールが配置される。

入力部材２０に負荷が作用すると、Ｖ溝の底部に配されたボールが、Ｖ溝を乗り上げ、第２転動体６２が軸方向他方側へ変位する。この変位量に応じて、第２転動体６２が第１転動体６１へ負荷に比例した付勢力で付勢される。調圧カム８３は、キー結合を介して、入力部材２０に連結される。また、第２転動体６２は入力部材２０に対して規制されない。

ローラ式差動減速装置１Ｃでは、第１転動体６１および第２転動体６２の付勢が調圧カム８３によって行われるため、付勢機構８０Ｂの軸方向寸法を小さくすることができる。また、調圧カム８３は、負荷に比例した付勢力を発生させることができるので、ローラ式差動減速装置１Ｃの寿命は、ばねに比べて伸びる。

＜５． 第５実施形態＞
図７は、第５実施形態のローラ式差動減速装置１Ｄの縦断面図である。ローラ式差動減速装置１Ｄでは、ローラ式差動減速装置１（図１参照）と同様に、第３リング６０（第１，第２転動体６１，６２）が、入力部材２０に連結される。

ローラ式差動減速装置１Ｄのケーシング１０Ｂは、第１筒部１１Ｂ、および、第１筒部１１Ｂの軸方向一方側に連結される第２筒部１２Ｂを含む。第１筒部１１Ｂの内側には、第３リング６０、複数の遊星ローラ７０、キャリア７５などが配置され、第２筒部１２Ｂの内側には、電動機９０Ａが配置される。

ローラ式差動減速装置１Ｄは、中心軸線ＡＸ１上に配置される棒状の支持軸１５を備える。ケーシング１０Ｂは、支持軸１５によって非回転状態に支持される。詳細には、支持軸１５は、ケーシング１０Ｂの中央に挿通されており、ケーシング１０Ｂの軸方向一方側端部が、キー結合を介して支持軸１５に連結される。

電動機９０Ａは、アキシャルギャップモータであり、ロータ部９２Ａがステータ９１Ａの軸方向両側に１つずつ配置される。アキシャルギャップモータの場合、インナーロータ型モータ（図４参照）またはアウターロータ型モータ（後述する図８参照）の場合と比較して、軸方向寸法を小さくすることができるとともに、高トルクかつ高応答性を得ることができる。

ステータ９１Ａは、円環状であり、ケーシング１０Ｂの第２筒部１２Ｂの内面に固定される。また、ロータ９２Ａは、ステータ９１Ａと軸方向に対向する板状の部材である。ロータ９２Ａにおけるステータ９１Ａに対向する面に、マグネット９２３が設けられる。２つのロータ９２Ａは、軸方向へ延びる中空の筒部９２５で連結される。筒部９２５の外周面は、ボール軸受９１１を介して、ステータ９１Ａの径方向内側に軸支される。

筒状部９２５の軸方向他方側端部には、第２転動体６２Ａが設けられる。本例では、筒状部９２５および第２転動体６２Ａは、連続した１つの部材として構成されるが、これらは別体であってもよい。第２転動体６２Ａの軸方向他方側端部の外周面は、軸方向他方側に向かって外径が小さくなる第２傾斜面６２１である。当該第２傾斜面６２１は、遊星ローラ７０の第２接触面７３２に接触する。

入力部材２０Ａは、支持軸１５が挿通される略円筒状の部材である。入力部材２０Ａは、第２転動体６２Ａを有する筒状部９２５の径方向内側に配置される。第２転動体６２Ａは、キー結合を介して、入力部材２０Ａに連結される。このため、入力部材２０Ａおよびロータ９２Ａは、一体的に回転するとともに、ロータ９２Ａは入力部材２０Ａに対して軸方向に変位可能である。また、入力部材２０Ａには、第１傾斜面６１１を有する第１転動体６１が設けられる。本例では、第１転動体６１および入力部材２０Ａは、連続する１つの部材として構成されるが、これらは別体であってもよい。

ローラ式差動減速装置１Ｄは、圧縮コイルばね８１を有する付勢機構８０を備える。圧縮コイルばね８１は、ロータ９２Ａの筒状部９２５の径方向内側に配置されており、入力部材２０Ａに螺合されたナット８１１と、第２転動体６２Ａとの間に配置される。圧縮コイルばね８１が第２転動体６２Ａを軸方向他方側へ押圧することによって、第２転動体６２Ａが軸方向他方側の第１転動体６１へ向けて付勢される。この作用によって、第１，第２転動体６１，６２Ａの第１，第２傾斜面６１１，６２１が、遊星ローラ７０を軸方向の両側から挟み込むとともに、遊星ローラ７０を径方向外側へ付勢する。

出力部材３０Ａは、フランジ部３３１および筒部３３３を有する。フランジ部３３１は、ケーシング１０Ｂにおける第１筒部１１Ｂの軸方向他方側の端部よりも大きい外径を有する円環板状である。フランジ部３３１は、第２リング５０に連結される。筒部３３３は、当該フランジ部３３１の径方向外側端部から軸方向一方側へ延びる円筒状である。フランジ部３３１の内周面は、ボール軸受１３３を介して、支持軸１５の外周面に軸支される。ケーシング１０Ｂの第１筒部１１Ｂは、筒部３３３の径方向内側に配置される。すなわち、筒部３３３は、第１筒部１１Ｂと径方向に重なる。筒部３３３の内周面は、２つのボール軸受１３５を介して第１筒部１１Ｂの外周面に連結される。

ローラ式差動減速装置１Ｄは、車輪３５を備える。出力部材３０Ａの筒部３３３が車輪３５の内側に挿入されることによって、車輪３５が出力部材３０Ａに連結される。このため、ケーシング１０Ｂは、車輪３５の径方向内側に収容される。電動機９０Ａの駆動によって入力部材２０が回転すると、出力部材３０Ａとともに、車輪３５が、減速された回転速度で、中心軸線ＡＸ１を中心にして回転する。

ローラ式差動減速装置１Ｄによれば、車輪３５を駆動する駆動系を収容するケーシング１０Ｂが、車輪３５の内部に配置される。このため、車輪付減速機の装置寸法を小さくすることができる。

＜６． 第６実施形態＞
図８は、第６実施形態のローラ式差動減速装置１Ｅの縦断面図である。ローラ式差動減速装置１Ｅは、例えば、アウターロータ型の電動機９０Ｂを備える点で、インナーロータ型の電動機９０Ａを備えるローラ式差動減速装置１Ａ（図４参照）と相違する。電動機９０Ｂは、ケーシング１０Ｃの第２筒部１２Ｃの内側に配置される。また、ロータ９２は、第２筒部１２Ｃの径方向内側に固定されたステータ９１よりも径方向外側に配置される。ロータ９２は、入力部材２０の入力シャフト２１に、キー結合を介して連結される。入力シャフト２１は、ボール軸受１２１を介してケーシング１０Ｃの第２筒部１２Ｃに軸支される。

アウターロータ型モータである電動機９０Ｂは、インナーロータ型モータ（図４参照）である電動機９０Ａと比較して、ロータ９２の慣性が大きくなる。このため、高トルクで安定した回転力を得ることができる。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

本発明は、ローラ式差動減速装置に利用することができる。

１，１Ａ〜１Ｅ ローラ式差動減速装置
１０，１０Ａ〜１０Ｃ ケーシング
１５ 支持軸
２０，２０Ａ 入力部材
２０Ａ 入力部材
２１ 入力シャフト
３０，３０Ａ 出力部材
３１ 出力シャフト
３５ 車輪
４０ 第１リング
４１ 内周面
５０ 第２リング
５１ 内周面
６０ 第３リング
６１ 第１転動体
６１１ 第１傾斜面
６２，６２Ａ 第２転動体
６２１ 第２傾斜面
７０ 遊星ローラ
７０Ｘ 遊星軸
７１ 第１外周面
７２ 第２外周面
７３ 第３外周面
７３１ 第１接触面
７３２ 第２接触面
７５ キャリア
７６ スリット
７７ 軸ブロック
８０ 付勢機構
８１ 圧縮コイルばね
８２ 皿ばね
８３ 調圧カム
９０，９０Ａ，９０Ｂ 電動機
９１，９１Ａ ステータ
９２，９２Ａ ロータ
ＡＸ１ 中心軸線

Claims (19)

1. ローラ式差動減速装置であって、
   ケーシングと、
   中心軸線を中心として回転可能に前記ケーシングに支持される入力部材と、
   前記中心軸線を中心として回転可能に前記ケーシングに支持される出力部材と、
   前記ケーシングに収容され、前記ケーシングに対して周方向の移動が制限される円環状の内周面を有する第１リングと、
   前記ケーシングに収容されるとともに前記出力部材に連結されており、円環状の内周面を有する第２リングと、
   筒状の第１転動体、および、筒状であって前記第１転動体の軸方向一方側に配置される第２転動体を含む第３リングと、
   前記中心軸線と平行な遊星軸、並びに、前記遊星軸のまわりに配された筒状の第１外周面、第２外周面および第３外周面を有し、前記第１外周面が前記第１リングの内周面に接触し、前記第２外周面が前記第２リングの内周面に接触する、複数の遊星ローラと、
   前記複数の遊星ローラの前記遊星軸を介して、前記複数の遊星ローラを、前記中心軸線を中心として回転可能に周方向に支持するキャリアと、
   前記第１転動体および前記第２転動体の間に前記第３外周面を間に挟んで、前記第１転動体および前記第２転動体のうち、少なくとも一方を、他方へ付勢する付勢機構と、
   を備え、
   前記第３外周面は、前記第１外周面および前記第２外周面よりも大きい外径を有し、
   前記第３外周面および前記第１転動体の外周面のうち、少なくとも一方は、他方に対して、前記中心軸線の軸方向一方側に向かって径方向内側に傾斜する面で接触しており、
   前記第３外周面および前記第２転動体の外周面のうち、少なくとも一方は、他方に対して、前記中心軸線の軸方向他方側に向かって径方向内側に傾斜する面で接触している、ローラ式差動減速装置。
   
2. 請求項１のローラ式差動減速装置であって、
   前記第１転動体の外周面は、軸方向一方側に向かって外径が小さくなる第１傾斜面を含み、
   前記第２転動体の外周面は、軸方向他方側に向かって外径が小さくなる第２傾斜面を含み、
   前記第１傾斜面および前記第２傾斜面が、前記第３外周面に接触する、ローラ式差動減速装置。
   
3. 請求項１または請求項２のローラ式差動減速装置であって、
   前記第３外周面は、
   軸方向一方側に向かって外径が大きくなるとともに、前記第１転動体の外周面に接触する第１接触面と、
   軸方向他方側に向かって外径が大きくなるとともに、前記第２転動体の外周面に接触する第２接触面と、
   を含むローラ式差動減速装置。
   
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
   第１外周面および第２外周面が、前記中心軸線と平行な円筒状である、ローラ式差動減速装置。
   
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
   前記付勢機構が、圧縮コイルばねを含む、ローラ式差動減速装置。
   
6. 請求項１から請求項４のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
   前記付勢機構が、皿ばねを含む、ローラ式差動減速装置。
   
7. 請求項１から請求項４のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
   前記付勢機構が、調圧カムを含む、ローラ式差動減速装置。
   
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
   前記キャリアが、径方向に放射状に延びるスリット、および、前記スリット内に配置される軸ブロックを有し、
   前記遊星ローラの前記遊星軸が、前記軸ブロックを介して前記キャリアに支持される、ローラ式差動減速装置。
   
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
   前記第３リングが、前記入力部材に連結される、ローラ式差動減速装置。
   
10. 請求項１から請求項８のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
    前記キャリアが、前記入力部材に連結される、ローラ式差動減速装置。
    
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
    前記入力部材が、入力シャフト、を含む、ローラ式差動減速装置。
    
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
    前記出力部材が、出力シャフト、を含む、ローラ式差動減速装置。
    
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
    前記ケーシングに固定されるステータ、および、前記入力部材に連結されるロータを有する電動機、
    をさらに備える、ローラ式差動減速装置。
    
14. 請求項１３のローラ式差動減速装置であって、
    前記ロータが、前記ステータよりも径方向内側に配置されるインナーロータである、ローラ式差動減速装置。
    
15. 請求項１３のローラ式差動減速装置であって、
    前記ロータが、前記ステータよりも径方向外側に配置されるアウターロータである、ローラ式差動減速装置。
    
16. 請求項１３のローラ式差動減速装置であって、
    前記電動機が、前記ロータが前記ステータの軸方向両側に配置される、アキシャルギャップモータである、ローラ式差動減速装置。
    
17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
    前記出力部材に連結される車輪、
    をさらに備える、ローラ式差動減速装置。
    
18. 請求項１７のローラ式差動減速装置であって、
    前記ケーシングが、前記車輪の径方向内側に収容される、ローラ式差動減速装置。
    
19. 請求項１から請求項１８までのいずれか１項のローラ式差動減速装置であって、
    前記中心軸線上に配置される支持軸、
    をさらに備え、
    前記ケーシングが、前記支持軸に支持される、ローラ式差動減速装置。

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