JP6322877B2

JP6322877B2 - 遊星ローラ式差動摩擦伝動装置

Info

Publication number: JP6322877B2
Application number: JP2014009328A
Authority: JP
Inventors: 野口　猛; 猛野口
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2034-01-22
Also published as: JP2015137699A

Description

本発明は、遊星ローラ式摩擦伝動装置の外輪を回転させることにより、入出力の減速又は増速比を変更可能な遊星ローラ式差動摩擦伝動装置の外輪の支持構造に関する。

従来、例えば、特許文献１に示すように、太陽ローラ軸の外周面と環状の外輪の内周面との間に複数の遊星ローラを圧接状態で介在させ、遊星ローラを等分割して支持するキャリア軸を有する遊星ローラ式摩擦伝動（増速または減速）装置が知られている。キャリア軸を入力軸とし、太陽ローラ軸を出力軸とした場合は、増速機となる。また、太陽ローラ軸を入力軸としキャリア軸を出力軸とした場合は減速機となる。この遊星ローラ式摩擦伝動装置は、部品点数が少なく、騒音も小さく、高い減速や増速比を得られる。しかし、このものでは、変速比を変更することはできない。

一方、かかる遊星ローラ式摩擦伝動装置の外輪を回転させることにより変速比を変更することが知られている。例えば、特許文献２においては、外輪をプーリーや歯車駆動により回転させることにより、変速比を制御できるようにしている。しかし、プーリーや歯車駆動により、外輪が変形あるいは傾くと、遊星ローラに片当たりが生じる等して、遊星ローラの焼き付きや損傷が発生する。

そこで、特許文献３においては、外輪（リングローラ）を外周から保持する軸受を凹球面軸受として形成し、さらに、軸受中心を太陽ローラの中心と一致させる。これにより、外輪に力が作用しても、内周側に遊星ローラや太陽ローラを保持する外輪全体が一体的に軸受中心周りに逃げることができる。さらには、歯車継手を介そうし、外輪に作用した力を吸収している。これにより片あたり等を防止している。

特開２００５−０２４０７８号公報特開平７−０８３３００号公報特開平１０−１６９７３７号公報

しかし、特許文献２，３の太陽ローラはニードルベアリング、軸を介してキャリア軸としているので、部品点数が多く、小型化ができない。また、増速機として使用した場合にさらなる高速化が困難である。そこで、特許文献２，３のものに対して、完全ローラタイプといえる特許文献１の遊星ローラ及びポケットキャリア軸を設けるようにすればよい。しかし、外輪（リングローラ）の外周にアンギュラ軸受等を配置することは、小型化に反する。また、外輪が揺動すると、ほぼ軸方向に直線で圧接接触する摩擦ローラ間と干渉して、高速化を困難とし、接触部に損傷を生じやすくなる。このため特許文献３では、両端に歯車継手を設け干渉を逃がしている。このため構造が複雑で、さらに高速化が困難になるという問題があった。

本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、より簡単な構造で高速化、小型化が容易な遊星ローラ式差動摩擦伝動を提供することである。

本発明においては、太陽ローラ軸の外周面と環状の外輪の内周面との間に複数の遊星ローラを圧接状態で介在させ、前記遊星ローラを等分割して支持するキャリア軸と、を有し、前記キャリア軸の駆動力を前記遊星ローラの公転自転によって前記太陽ローラ軸に伝達したり、前記太陽ローラ軸の駆動力を前記遊星ローラの公転自転によって前記キャリア軸に伝達し、さらに前記外輪を回転可能とし、前記キャリア軸と前記太陽ローラ軸間の変速比を変化可能にされた遊星ローラ式差動摩擦伝動装置であって、前記環状の外輪の両側面を支持するスラスト軸受が設けられている遊星ローラ式差動摩擦伝動装置を提供することにより前述した課題を解決した。

即ち、特許文献３のような外輪の支持軸受を揺動可能なアンギュラ軸受に対し、本発明では、スラスト軸受で外輪の両側面を支持することにより、軸方向の移動を極小とし、揺動をさせないようにした。なお、外輪の外周にラジアル軸受を併用してもよい。

また、前記遊星ローラは円筒状であり、前記キャリア軸のポケットに軸方向に移動可能に、かつ回転方向に位置決め保持され、前記環状の外輪の内周面両側に鍔部が設けられ、前記遊星ローラが鍔部間に嵌合して回転するようにした。これにより、軸方向の位置決めをおこなう。また、ローラを含む各部品が軽量化される。

さらに、前記環状の外輪の外周に外歯歯車を形成し、前記外歯歯車と噛み合う変速用歯車と、前記変速用歯車を駆動する駆動モータと、を設けた。これにより、容易に変速可能となる。

また、前記キャリア軸の反遊星ローラ側外周にはキャリア外歯歯車が設けられ、前記キャリア外歯歯車に噛み合う入力または出力歯車軸が設けられ、前記キャリア軸を貫通して前記太陽ローラ軸が軸支されるようにした。太陽ローラ軸を両軸支持とした。

本発明においては、遊星ローラ式差動摩擦伝動装置の環状の外輪の両側面をスラスト軸受支持し、軸方向の移動を極小とし、揺動をさせないようにしたので、摩擦接触回転する摩擦ローラ間の軸方向の摩擦接触部の傾きがない。これにより、スムースな回転が得られ、高速化をはかれる。また、外輪外周に軸受を設けないでスラスト軸受、あるいはスラストアンギュラ軸受等を用いれば小型化できる。また、歯車継手も不要で、構造も簡単である。

また、軸方向移動が小さく、ローラを含む各部品が軽量化されるので、より高速化ができ、構造も簡単なものとなった。さらに、外輪の外周に外歯歯車を形成し、変速用歯車、駆動モータを設け、容易に変速可能としたので、従来と同様の差動摩擦伝動装置とすることもできる。

また、キャリアにキャリア外歯歯車を設け、軸心をずらせて入出力軸を配置し、キャリア軸を貫通して太陽ローラ軸を両持支持としたので、太陽ローラ軸が安定し、さらなる高速化が可能である。

本発明の実施の形態を示す遊星ローラ式差動摩擦伝動装置の縦断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明の他の実施の形態を示す遊星ローラ式差動摩擦伝動装置の縦断面図である。図３のＢ−Ｂ線断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の遊星ローラ式差動摩擦伝動装置の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、摩擦ローラ機構及び差動機構を示している。図１，２に示すように、遊星ローラ式差動摩擦伝動装置１は、入力または出力軸となる太陽ローラ軸２が本体３に設けられた軸受４ａに片持ち軸支されている。なお、太陽ローラ軸の片持ち構造については、一般的なものであるので、図示及び説明を省略する。この太陽ローラ軸２の外周面２ａの周りに３個の円筒状の遊星ローラ５が等分に配置されている。さらに、遊星ローラ５の外周５ａを囲む環状の内周面６ａを有する外輪６が設けられている。太陽ローラ軸の外周面２ａ、遊星ローラの外周５ａ、外輪の内周面６ａは圧接状態で互いにころがり回転するようにされている。

３個の遊星ローラ５を等分割支持するキャリア軸７が設けられている。キャリア軸７には、軸方向に貫通する切り欠き凹面７ａからなる３か所のポケット７ｂが設けられている。ポケット７ｂの切り欠き凹面７ａは遊星ローラの外周５ａとはほぼ同径とされ、微小隙間を有するようにされている。ポケット７ｂ内を遊星ローラ５がすべり回転（自転）する。キャリア軸７は本体３に設けられた軸受４ｂ，４ｂに回転自在に軸支されている。また、軸受４ｂの両側に設けられたスナップリング８ａ，８ｂ等により軸方向に移動できないようにされている。

外輪６の内周面６ａの両サイドには軸方向に延びる鍔部６ｂ，６ｃが設けられている。また、鍔部６ｂ，６ｃ間に遊星ローラ５の軸方向両端が微小隙間をもって嵌合するようにされ、遊星ローラの軸方向移動を規制している。キャリア軸７の駆動力を遊星ローラ５の公転自転によって太陽ローラ軸２に伝達したり、太陽ローラ軸の駆動力を遊星ローラの公転自転によってキャリア軸に伝達することができる。かかる作動については従来と同様である。

外輪６の両側面６ｄ，６ｅにはそれぞれスラスト軸受９，９を介して本体３に軸支されている。これにより外輪６は軸方向の移動を規制されかつ回転可能にされている。スラスト軸受９は、深溝型の玉軸受であり、スラスト方向の荷重を軸支するとともに、ラジアル方向には若干のずれを伴いながらラジアル方向の軽荷重を受けるようにされている。さらに外輪６の外周には、外歯歯車１０が設けられている。

外輪６の下方に外輪の外歯歯車１０と噛み合う変速用外歯車１１ａを有する変速（差動）用歯車軸１１が設けられ、軸受４ｃ，４ｄで回転自在に軸支されている。変速用歯車軸１１は変速用駆動モータ１２の出力軸を兼ねており、変速用駆動モータ１２は本体３に固定されている。

かかる構成の遊星ローラ式差動摩擦伝動装置において、キャリア軸７を図示しない駆動装置により回転させると、外輪の内周面６ａを摩擦回転する遊星ローラ５の公転自転によって太陽ローラ軸２を増速回転する。このとき、変速用駆動モータ１２を駆動させることにより、増速比を変化させることができる。かかる作動については従来と同様である。

本実施の形態においては、回転可能にされた外輪６の両側をスラスト軸受９，９で軸支し、外輪の鍔部６ｂ，６ｃ、筒状（中空）遊星ローラ５を介して軸方向への移動及び揺動を規制しているので、増速によるより高い高速化を可能とした。さらには、軽量化、構造の簡素化により、遊星ローラ式差動摩擦伝動装置の小型軽量、高速化を可能とした。

次に本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図３は本発明の他の実施の形態を示す遊星ローラ式差動摩擦伝動装置の断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図であり、入力軸の前段の減速機構を示している。なお、前述したと同様な部分については、符号及び説明の一部又は全部を省略する。他の実施の形態の遊星ローラ式差動摩擦伝動装置１′は、前述したキャリア軸７の前段に歯車増速機を設けたものである。図３，４に示すように、キャリア軸７′の反遊星ローラ（図３で見て左）側外周にキャリア外歯歯車１３が設けられている。さらに、キャリア外歯歯車１３に噛み合い歯数の多い外歯車１４ａを有する入力歯車軸１４が設けられ、入力歯車軸の回転をさらに増速できるようにされている。入力歯車軸１４は本体３に軸受１７，１７により回転自在に軸支されている。入力歯車軸１４には、図示しない駆動部から回転力が伝達される。

キャリア軸７′には貫通穴１５が設けられている。太陽ローラ軸２′の反出力（図３で見て左）側がこの貫通穴１５を貫通して延出し、軸受１６を介して本体３に軸支されている。太陽ローラ軸２′は軸受４ａと軸受１６により、両持支持される。これにより、太陽ローラ軸２′を安定化させながら増速段数を増し高速化を可能とした。

なお、差動機構の変速用駆動軸の駆動を変速機用駆動モータとしたが、発電機や、その他のものでもよい。また、外輪の外周に外歯歯車を設け、歯車駆動としたが、プーリー駆動等でもよい。また、前段の増速比を一段としたが、２段以上でもよいことはいうまでもない。

１、１′ 遊星ローラ式差動摩擦伝動装置
２、２′ 太陽ローラ軸
２ａ太陽ローラ軸の外周
５遊星ローラ
５ａ遊星ローラの外周
６外輪
６ａ外輪の内周面
６ｂ、６ｃ鍔部
６ｄ、６ｅ外輪の両側面
７、７′ キャリア軸
７ｂキャリア軸のポケット
９スラスト軸受
１０外輪の外歯歯車
１１ａ変速用歯車
１２駆動モータ
１３キャリア外歯歯車
１４入力または出力歯車軸

Claims

太陽ローラ軸の外周面と環状の外輪の内周面との間に複数の遊星ローラを圧接状態で介在させ、前記遊星ローラを等分割して支持するキャリア軸と、を有し、前記キャリア軸の駆動力を前記遊星ローラの公転自転によって前記太陽ローラ軸に伝達したり、前記太陽ローラ軸の駆動力を前記遊星ローラの公転自転によって前記キャリア軸に伝達し、さらに前記外輪を回転可能とし、前記キャリア軸と前記太陽ローラ軸間の変速比を変化可能にされた遊星ローラ式差動摩擦伝動装置であって、
前記環状の外輪の両側面を支持するスラスト軸受が設けられており、
前記遊星ローラは円筒状であり、前記キャリア軸のポケットに軸方向に移動可能に、かつ回転方向に位置決め保持され、前記環状の外輪の内周面両側に鍔部が設けられ、前記遊星ローラが鍔部間に嵌合して回転するようにされていることを特徴とする遊星ローラ式差動摩擦伝動装置。