JP2018044578A

JP2018044578A - 摩擦伝動式減速機

Info

Publication number: JP2018044578A
Application number: JP2016178373A
Authority: JP
Inventors: 陽介百瀬; Yosuke Momose
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2018-03-22

Abstract

【課題】部品に多少のばらつきがあっても、安定した摩擦力で動力伝達できるようにする。【解決手段】摩擦伝動式減速機２０は、回転軸１１に連結して回転する入力軸２１と、入力軸２１に固定された太陽ローラ２２と、回転軸１１が軸支される筐体１２に装着されて太陽ローラ２２を覆うケース２３と、太陽ローラ２２の外周面とケース２３の内面とに摩擦接触し、太陽ローラ２２の回転によって入力軸周りを公転する遊星ローラ２４と、ケース２３に軸支された出力軸２５Ａを備えると共に、遊星ローラ２４の回転軸２４Ａを軸支する遊星キャリア２５とを備え、太陽ローラ２２は、出力軸２５Ａ側が小径となるテーパー外周面２２Ａを備え、ケース２３は、テーパー外周面２２Ａと平行のテーパー内面２３Ａを備え、ケース２３内に、入力軸２１に出力軸側に向けた予圧を与える与圧付与部材（コイルバネ）２６を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、摩擦伝動式減速機に関するものである。

モータの回転を大きく減速して出力する減速機構として、遊星歯車伝動機構が一般に知られている。小型の遊星歯車伝動機構では、サンギヤの歯数を小さくして減速比を大きくしようとしても、サンギアの歯数には制限があり、減速比の大きさにも限界がある（歯数Ｚａのサンギヤを入力、歯数Ｚｃの内歯車を固定、遊星キャリヤを出力とした場合の２Ｋ−Ｈ型遊星歯車機構の減速比は、Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｃ））。

これに対して、歯車に換えて摩擦伝動のローラを用いた摩擦伝動式の遊星減速機が知られている（下記特許文献１参照）。これによると、摩擦伝動が可能な範囲でサンローラを小径にすることができるので、小型であっても大きな減速比を得やすい構造になっている。

特開２００１−２３４９９３号公報

しかしながら、前述した従来の摩擦伝動式遊星減速機（従来技術）は、ローラ径やローラの摩擦面状態にばらつきがあると、ローラ間の摩擦力に大きく影響することになり、安定した摩擦力で動力伝達を行うことができなくなる。このため、従来技術は、安定した摩擦力を維持するためには、高い部品精度が要求されることになる。

また、従来技術は、ローラ間の摩擦力を確保するために比較的大きな弾性を有するローラ（ゴムローラ）を用いて、ローラ間を圧接状態にする必要がある。これによると、長時間の使用で摩擦面が摩耗し易く耐久性に問題が生じると共に、ローラ同士の干渉によって、組み付け作業が困難になる問題がある。更に、従来技術は、ローラ間が常時圧密状態で摩擦接触しているので、出力軸に大きなトルクが加わると、摩擦面が過剰に擦れて破損が生じ易くなる問題もある。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、摩擦伝動式の遊星減速機において、部品に多少のばらつきがあっても、安定した摩擦力で動力伝達が可能であること、耐久性や組み付け作業性を向上することができること、過負荷トルクに対しての破損を抑止できること、などが本発明の課題である。

このような課題を解決するために、本発明による摩擦伝動式減速機は、以下の構成を具備するものである。

回転軸に連結して回転する入力軸と、前記入力軸に固定された太陽ローラと、前記回転軸が軸支される筐体に装着されて前記太陽ローラを覆うケースと、前記太陽ローラの外周面と前記ケースの内面とに摩擦接触し、前記太陽ローラの回転によって前記入力軸周りを公転する遊星ローラと、前記ケースに軸支された出力軸を備えると共に、前記遊星ローラの回転軸を軸支する遊星キャリアとを備え、前記太陽ローラは、前記出力軸側が小径となるテーパー外周面を備え、前記ケースは、前記テーパー外周面と平行のテーパー内面を備え、前記ケース内に、前記入力軸に前記出力軸側に向けた予圧を与える与圧付与部材を設けることを特徴とする摩擦伝動式減速機。

本発明の実施形態に係る摩擦伝動式減速機（減速機付きモータ）の分解斜視図である。本発明の実施形態に係る摩擦伝動式減速機（減速機付きモータ）の正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１及び図２に示すように、減速機付きモータ１は、モータ１０に摩擦伝動式減速機２０を装着している。モータ１０は、回転軸１１と、回転軸１１を軸支する筐体１２を備えており、モータ１０の前部の筐体１２に、摩擦伝動式減速機２０が装着されている。

摩擦伝動式減速機２０は、入力軸２１、太陽ローラ２２、ケース２３、遊星ローラ２４、遊星キャリア２５を備えている。入力軸２１は、モータ１０の回転軸１１に連結して回転し、入力軸２１には太陽ローラ２２が同軸上に固定されている。ケース２３は、回転軸１１が軸支されるモータ１０の筐体１２に装着されて、太陽ローラ２２を覆うように配備されている。ケース２３内には、前述した入力軸２１、太陽ローラ２２、遊星ローラ２４、遊星キャリア２５が収容され、ケース２３の前部から出力軸２５Ａが突出している。

遊星ローラ２４は、太陽ローラ２２の外周面（テーパー外周面）２２Ａと、ケース２３の内面（テーパー内面）２３Ａとに摩擦接触し、太陽ローラ２２の回転によって入力軸２１周りを公転する。図示の例では、遊星ローラ２４は、太陽ローラ２２の周りに等間隔で３個配置されている。さらに遊星ローラ２４は、一定の径を有する円筒状である。遊星キャリア２５は、出力軸２５Ａを備えると共に、遊星ローラ２４の回転軸２４Ａを軸支する長孔部２５Ｂを備える。出力軸２５Ａは、ケース２３に軸受２３Ｂにて軸支され、図示の例では入力軸２１と同軸に配置されている。

そして、太陽ローラ２２は、入力軸２１側の径に対して出力軸２５Ｂ側の径が小径となっており、外周面にテーパー外周面２２Ａを備えている。これに対して、ケース２３は、太陽ローラ２２のテーパー外周面２２Ａと平行のテーパー内面２３Ａを備えている。

また、ケース２３内には、筐体１２側から反力を受けて入力軸２１に出力軸２５Ａ側に向けた予圧を与える予圧付与部材であるコイルバネ２６及びバネ受け体２７が設けられている。バネ受け体２７は、中央に入力軸２１を軸支する軸受２８が固定され、ケース２３内に摺動自在に配置されており、このバネ受け体２７と筐体１２との間に、回転軸１１周りに巻回されたコイルバネ２６が配置されている。なお、与圧付与部材は、前述した例に換えて、板バネやゴム等の弾性部材によって形成することができる。

図３は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示している（モータ１０の内部構造は記載を省略している。）。図示の例では、モータ１０の回転軸１１と摩擦伝動式減速機２０の入力軸２１とは、入力軸２１に形成されたスラスト方向の連結溝２１Ａに回転軸１１の先端部が嵌合することで連結されている。これにより、入力軸２１は、回転軸１１に対してスラスト方向に移動自在に連結されている。なお、回転軸１１と入力軸１２は、ローラやギヤを介して連結されても良い。

与圧付与部材であるコイルバネ２６は、比較的低いバネ定数を有しており、バネ受け体２７を介して入力軸２１を出力軸２５Ａ側に押圧する。これによって、太陽ローラ２２のテーパー外周面２２Ａと遊星ローラ２４の外周面、遊星ローラ２４の外周面とケース２３のテーパー内面２３Ａは常にコイルバネ２６の与圧による圧接状態になっている。図示の例では、入力軸２１の先端が出力軸２５Ａと同軸の溝２５Ｃ内配置されており、入力軸２１と出力軸２５Ａは同軸上に配置されている。但し、これは一例であって、このような軸配置には特に限定されない。

図４には、図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示している。図示の例では、遊星キャリア２５は、長孔部２５Ｂで遊星ローラ２４の回転軸２４Ａを軸支しており、この長孔部２５Ｂが回転軸２４Ａのラジアル方向に放射状に延設されている。これによって、遊星キャリア２５は、遊星ローラ２４の回転軸２４Ａをラジアル方向に移動自在に軸支している。

このような摩擦伝動式減速機２０、或いは減速機付きモータ１によると、コイルバネ２６のバネ定数を圧縮長によって与圧が変化しない程度に低くすることで、入力軸２１と太陽ローラ２２と軸受２８とバネ受け体２７とが一体になって、出力軸２５Ａ方向に向けてコイルバネ２６による一定の予圧を受けている。そして、前述したように入力軸２１がスラスト方向に移動可能に回転軸１１と連結しており、遊星ローラ２４の回転軸２４Ａはラジアル方向に移動自在に遊星キャリア２５に軸支されている。

これにより、太陽ローラ２２のテーパー外周面２２Ａと遊星ローラ２４の外周面、遊星ローラ２４の外周面とケース２３のテーパー内面２３Ａは、部品寸法に多少のばらつきがあっても、入力軸２１などが与圧によってスラスト方向に摺動し、遊星ローラ２４がラジアル方向に摺動して、常に一定の面圧で互いに接触することになり、部品ばらつきに摩擦力が影響されにくい構造になっている。これによって、摩擦伝動式減速機２０は、部品に多少のばらつきがあっても安定した摩擦力で動力伝達を行うことができる。

このような摩擦伝動式減速機２０を組み付ける際には、ケース２３のテーパー内面２３Ａ内に、遊星ローラ２４を軸支した遊星キャリア２５を組み付け、遊星ローラ２４間にテーパー外周面２２Ａを備えた太陽ローラ２２と入力軸２１を組み付けていけばよいので、テーパー状のローラ面が接触するまでは部品の干渉が起こらず、簡易な組み付けが可能になる。

また、長時間の駆動でローラ間の摩擦面が摩耗した場合にも、太陽ローラ２２のテーパー外周面２２Ａと遊星ローラ２４の外周面、遊星ローラ２４の外周面とケース２３のテーパー内面２３Ａは、予圧付与部材による与圧によって常に一定の面圧で互いの面同士が接触することになるので、摩擦力が一定に維持される。これによって、摩耗による伝動性能の劣化を抑止することができ、耐久性を向上することができる。

そして、出力軸２５Ａに大きなトルクが加わった場合には、コイルバネ２６がトルクを逃がすように働いて、ローラ間に過剰な摩擦力が作用するのを抑止することができるので、ローラ等の破損を抑止することができる。更には、太陽ローラ２２のテーパー外周面２２Ａと遊星ローラ２４の外周面、遊星ローラ２４の外周面とケース２３のテーパー内面２３Ａとを接触させることで、ローラ部材にゴムのような大きな弾性を持たせる必要性が無くなるので、弾性劣化による伝達ロスの発生や応答特性の低下が起こり難く、これによっても耐久性を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１：減速機付きモータ，
１０：モータ，１１：回転軸，１２：筐体，
２０：摩擦伝動式減速機，２１：入力軸，２１Ａ：連結溝，
２２：太陽ローラ，２２Ａ：テーパー外周面，
２３：ケース，２３Ａ：テーパー内面，２３Ｂ：軸受，
２４：遊星ローラ，２４Ａ：回転軸，
２５：遊星キャリア，２５Ａ：出力軸，２５Ｂ：長孔部，２５Ｃ：溝，
２６：コイルバネ，２７：バネ受け体，２８：軸受

Claims

回転軸に連結して回転する入力軸と、
前記入力軸に固定された太陽ローラと、
前記回転軸が軸支される筐体に装着されて前記太陽ローラを覆うケースと、
前記太陽ローラの外周面と前記ケースの内面とに摩擦接触し、前記太陽ローラの回転によって前記入力軸周りを公転する遊星ローラと、
前記ケースに軸支された出力軸を備えると共に、前記遊星ローラの回転軸を軸支する遊星キャリアとを備え、
前記太陽ローラは、前記出力軸側が小径となるテーパー外周面を備え、
前記ケースは、前記テーパー外周面と平行のテーパー内面を備え、
前記ケース内に、前記入力軸に前記出力軸側に向けた予圧を与える与圧付与部材を設けることを特徴とする摩擦伝動式減速機。
前記遊星キャリヤは、前記遊星ローラの回転軸をラジアル方向に移動自在に軸支する長孔部を備えることを特徴とする請求項１記載の摩擦伝動式減速機。
前記入力軸は、前記回転軸に対してスラスト方向に移動自在に連結されていることを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦伝動式減速機。
前記与圧付与部材は、前記回転軸周りに巻回されたコイルバネであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦伝動式減速機。
請求項１〜４のいずれか１項記載の摩擦伝動式減速機を、前記回転軸と前記筐体を備えたモータに装着したことを特徴とする減速機付きモータ。