JP2021102976A - 遊星ローラ式動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寿命を向上させることができる遊星ローラ式動力伝達装置を提供する。【解決手段】固定輪２と、固定輪２の径方向の内側において固定輪２と同心状に配置された太陽軸３と、固定輪２と太陽軸３との間に設けられ固定輪２と太陽軸３とに圧接される複数の遊星ローラ４と、固定輪２の内周面２ａに沿った遊星ローラ４の公転に連動して回転するキャリア５と、を備えている遊星ローラ式動力伝達装置であって、少なくとも１つの遊星ローラ４の外周面に接触しかつ遊星ローラ４の外周面に付着した摩耗粉を取り除くワイパー部材２９を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、遊星ローラ式動力伝達装置に関する。

特許文献１には、固定輪と、この固定輪の内側において当該固定輪と同心状に配置された太陽軸と、この太陽軸と固定輪とに所定の締め代をもって圧接される複数の遊星ローラと、各遊星ローラの公転により回転するキャリアと、を備えた遊星ローラ式動力伝達装置が開示されている。この遊星ローラ式動力伝達装置の遊星ローラは、キャリアに設けられた支持軸にすべり軸受を介して回転自在に取り付けられている。太陽軸に入力された回転動力は、太陽軸と遊星ローラとの間及び遊星ローラと固定輪との間の摩擦によってキャリアに伝達され、キャリアと一体の出力軸から減速された状態で出力される。

特開２０１７−１５２３１号公報

上記のような動力伝達装置においては、遊星ローラと、太陽軸及び固定輪とが相互に圧接されるため、これらの接触面において摩耗が発生し易くなる。この摩耗によって太陽軸と遊星ローラとの締め代及び遊星ローラと固定輪との締め代が減少すると、トルクの伝達効率が悪化し、遊星ローラ式動力伝達装置の寿命が短くなる。また、摩耗によって生じた摩耗粉が接触面に付着すると、その摩耗粉が接触面を削ることによるアブレシブ摩耗が発生し、より摩耗が促進される可能性があるため、遊星ローラ式動力伝達装置の寿命がより短くなるおそれがある。

本発明は、寿命を向上させ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。

（１） 本発明の遊星ローラ式動力伝達装置は、固定輪と、前記固定輪の径方向の内側において前記固定輪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設けられ前記固定輪と前記太陽軸とに圧接される複数の遊星ローラと、前記固定輪の内周面に沿った前記遊星ローラの公転に連動して回転するキャリアと、を備えている遊星ローラ式動力伝達装置であって、少なくとも１つの前記遊星ローラの外周面に接触しかつ前記遊星ローラの外周面に付着した摩耗粉を取り除くワイパー部材を備えている。

以上の構成を有する遊星ローラ式動力伝達装置は、少なくとも１つの遊星ローラの外周面に接触しかつ遊星ローラの外周面に付着した摩耗粉を取り除くワイパー部材を備えているので、当該遊星ローラに付着した摩耗粉に起因するアブレシブ摩耗を抑制し、遊星ローラ式動力伝達装置の寿命を向上させることができる。

（２） 好ましくは、前記ワイパー部材がその表面における一定の位置で前記遊星ローラの外周面に接触する。
例えば、ワイパー部材が遊星ローラの自転に伴って回転（自転）し、遊星ローラへの接触位置が変動する場合、遊星ローラとワイパー部材との間に生じる摩擦力が小さくなり、遊星ローラに付着した摩耗粉を除去する作用が小さくなる。上記のように、ワイパー部材がその表面における一定の位置で遊星ローラの外周面に接触する場合、自転する遊星ローラの外周面上をワイパー部材が滑り、遊星ローラの外周面に付着した摩耗粉をワイパー部材で擦り取ることができる。そのため、ワイパー部材によって摩耗粉を効率よく取り除くことができる。

（３） 好ましくは、前記ワイパー部材が、前記遊星ローラの外周面に接触する接触面を有し、前記接触面に溝が形成されている。
このような構成によって、遊星ローラから取り除いた摩耗粉を溝を介して排出するか又は溝内に蓄積することができ、ワイパー部材の接触面に摩耗粉が残存するのを抑制することができる。

（４） 好ましくは、前記ワイパー部材は、非多孔質材料により形成されている。
ワイパー部材が、多孔質材料により形成されていると、遊星ローラから取り除かれた摩耗粉がワイパー部材内の小孔に入り込み、その摩耗粉によって遊星ローラを摩耗させるアブレシブ摩耗が生じる可能性がある。ワイパー部材を非多孔性材料により形成することで、取り除いた摩耗粉がワイパー部材に付着したまま残存するのを抑制し、アブレシブ摩耗の発生を抑制することができる。

本発明によれば、遊星ローラ式動力伝達装置の寿命を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る遊星ローラ式動力伝達装置の縦断面図である。 図１に示される遊星ローラ式動力伝達装置のＢ−Ｂ線断面図である。 ワイパー部材を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるワイパー部材を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態におけるワイパー部材を示す断面図、（ｂ）は、ワイパー部材の斜視図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施形態におけるワイパー部材を示す断面図、（ｂ）は、ワイパー部材の側面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の遊星ローラ式動力伝達装置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。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る遊星ローラ式動力伝達装置１の縦断面図である。図２は、図１に示される遊星ローラ式動力伝達装置１のＢ−Ｂ線断面図である。
遊星ローラ式動力伝達装置１は、モータの高速回転を減速して出力する装置である。遊星ローラ式動力伝達装置１は、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６と、ワイパー部材２９とを備えている。

固定輪２は、図２に示すように、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いる。ブラケット８の内部には、太陽軸３及び支持プレート６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よりもわずかに径内方向に突出している。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る。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。

モータ軸１１の先端部には、ネジ１２によって円筒形状のカップリング１３が固定されている。カップリング１３は、大径部１３ａと小径部１３ｂとを備えている。大径部１３ａの外径は、小径部１３ｂの外径よりも大きい。大径部１３ａと小径部１３ｂとの境界には、段部１３ｃが形成されている。大径部１３ａの内径は、小径部１３ｂの内径よりも大きい。大径部１３ａの孔１４内には、モータ軸１１が挿入されている。小径部１３ｂの孔１５内には、太陽軸３の一端が圧入されている。太陽軸３は、固定輪２の径方向の内側において固定輪２と同心状に配置されている。

図１及び図２に示すように、遊星ローラ４は、固定輪２と太陽軸３との間に配置されている。本実施形態では、３つの遊星ローラ４が固定輪２の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。遊星ローラ４は、所定の締め代をもって太陽軸３に圧接している。遊星ローラ４は、所定の締め代をもって固定輪２に圧接している。

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いる。キャリア５の外周部には、孔１６が形成されている。孔１６には、支持軸１７の軸方向一方側の端部が圧入されている。支持軸１７は円柱体である。支持軸１７の軸方向他方側（図２において右側）の一部は、キャリア５から軸方向他方側に突出している。キャリア５から突出する支持軸１７の一部は、すべり軸受１８を介して遊星ローラ４の孔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４ａと、支持軸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の軸方向他方側の端部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１に示すように、モータ軸１１の回転によって太陽軸３が回転すると、太陽軸３に圧接している複数の遊星ローラ４が摩擦によって支持軸１７の周りを自転する。この遊星ローラ４の自転により、固定輪２の内周面２ａ上を摩擦によって遊星ローラ４が公転する。遊星ローラ４に連結されたキャリア５は、遊星ローラ４の公転に伴って回転し、その回転が出力軸２０から出力される。以上によって、太陽軸３の回転が減速された状態で出力軸２０から出力される。

図２に示すように、ブラケット８及びカバー２１内には、太陽軸３、遊星ローラ４、及び固定輪２の摩擦による焼き付きを防止するために、潤滑剤が充填されている。この潤滑剤には、トラクショングリースと呼ばれるものが用いられ、遊星ローラ４と、太陽軸３及び固定輪２との間に油膜を形成し、これらの部材の間で回転力を伝え、スリップが生じるのを抑制している。

支持プレート６は、遊星ローラ４よりも軸方向他方側（モータ側）に配置されている。支持プレート６は、中央に孔（中央孔）２７が形成された本体６ａと、孔２７の内周縁から軸方向他方側に向けて軸方向に沿って延設された円筒部６ｂとを備えている。支持プレート６の軸方向一方側の面の周縁部には、複数のワイパー部材２９が設けられている。

支持プレート６の円筒部６ｂは、カップリング１３の小径部１３ｂの径方向外方に隙間をあけて配置されている。支持プレート６は、太陽軸３と一体回転するカップリング１３に対して相対回転可能である。支持プレート６は、カップリング１３の段部１３ｃと、遊星ローラ４とで軸方向の移動が規制されている。

図３は、遊星ローラ４とワイパー部材２９とを示す断面図である。
図１〜図３に示すように、ワイパー部材２９は、支持プレート６から軸方向一方側に突出している。ワイパー部材２９は、周方向に隣り合う遊星ローラ４の各間に配置されている。本実施形態では、３個の遊星ローラ４の間に、３個のワイパー部材２９が設けられている。

本実施形態のワイパー部材２９は、合成樹脂材料によって円柱形状に形成されている。ワイパー部材２９を形成する合成樹脂材料としては、ポリアミド、ポリアセタール等を挙げることができる。ワイパー部材２９は、内部に微小な孔を有していない非多孔質材料により形成されている。ワイパー部材２９は、支持プレート６と一体に形成されている。ただし、ワイパー部材２９は、支持プレート６とは別体に形成されて支持プレート６に固定されていてもよい。

上述したように、太陽軸３に入力された回転動力は、太陽軸３と遊星ローラ４との間及び遊星ローラ４と固定輪２との間の摩擦によってキャリア５に伝達されるため、太陽軸３、遊星ローラ４、及び固定輪２の相互の接触面において摩耗が発生する。この摩耗によって太陽軸３と遊星ローラ４との締め代及び遊星ローラ４と固定輪２との締め代が減少すると、回転動力の伝達効率が悪化し、遊星ローラ式動力伝達装置１の寿命が短くなる。また、摩耗によって生じた摩耗粉が接触面に付着すると、その摩耗粉が接触面を削るアブレシブ摩耗が発生し、より摩耗が促進される可能性があり、遊星ローラ式動力伝達装置１の寿命がより短くなる原因となる。

図３に示すように、太陽軸３の回転によって遊星ローラ４が矢印ａ方向に自転し、さらに遊星ローラ４が固定輪２の内周面２ａ上を矢印ｂ方向に公転すると、遊星ローラ４の外周面がワイパー部材２９に接触する。この接触により、遊星ローラ４の外周面に付着した摩耗粉がワイパー部材２９によって取り除かれる。そのため、上述したようなアブレシブ摩耗を抑制することができ、遊星ローラ式動力伝達装置１の寿命を向上させることができる。

ワイパー部材２９は、支持プレート６と一体に形成されているので、自転する遊星ローラ４に接触したとしても自身の回転（自転）は規制される。そのため、ワイパー部材２９は、その外周面（表面）における一定の位置２９ａで遊星ローラ４の外周面に接触し、遊星ローラ４の外周面に接触したまま当該外周面上を滑りながら移動する。したがって、ワイパー部材２９自身が自転する場合に比べて遊星ローラ４の外周面に対する摩擦力を高めることができ、摩耗粉を効率よく取り除くことができる。

ワイパー部材２９は、円柱形状に形成され、遊星ローラ４に接触する面２９ａが円弧状に湾曲しているので、例えば遊星ローラ４の外周面にワイパー部材２９の外周面が引っ掛かって過度の抵抗を与えてしまうようなことがなく、遊星ローラ４の回転トルクの増大を抑制することができる。

［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態における遊星ローラ４とワイパー部材３９とを示す断面図である。
本実施形態のワイパー部材３９は、側面視で略台形のブロック状に形成されている。ワイパー部材３９は、遊星ローラ４の外周面に沿って円弧状に形成された接触面３９ａを有する。この接触面３９ａは、略全体が遊星ローラ４の外周面に接触する。ワイパー部材３９は、周方向の両側に接触面３９ａを有しており、遊星ローラ４は、固定輪２の周方向のいずれに公転したとしても、ワイパー部材３９の接触面３９ａに接触することができる。

遊星ローラ４が公転すると、その外周面がワイパー部材３９の接触面３９ａに接触し、ワイパー部材３９も遊星ローラ４とともに公転する。そして、遊星ローラ４の外周面に付着した摩耗粉は、遊星ローラ４の自転によって接触面３９ａで擦り取られ、遊星ローラ４から取り除かれる。したがって、本変形例のワイパー部材３９も、上記実施形態のワイパー部材２９と同様の作用効果を奏する。

また、本変形例のワイパー部材３９は、上記第１の実施形態のワイパー部材２９よりも広い面積で遊星ローラ４に接触するため、遊星ローラ４から摩耗粉を取り除く効果を高めることができる。

［第３の実施形態］
図５（ａ）は、本発明の第３の実施形態における遊星ローラ４とワイパー部材４９を示す断面図、（ｂ）は、ワイパー部材４９の斜視図である。
図５に示すワイパー部材４９は、支持プレート６（図２参照）に設けられた軸２８に回転自在に取り付けられた円筒形状のローラからなる。軸２８は、支持プレート６に一体に形成されている。軸２８は、遊星ローラ４を支持する支持軸１７と平行に配置されている。ワイパー部材４９の外周面４９ａには、複数の溝４９ｂが形成されている。各溝４９ｂは、軸２８の軸心方向に沿って延びている。

遊星ローラ４が矢印ｂ方向に公転することによってワイパー部材４９に接触すると、遊星ローラ４の矢印ａ方向の自転に伴ってワイパー部材４９も矢印ｃ方向に回転（自転）する。遊星ローラ４の外周面に付着した摩耗粉は、ワイパー部材４９が接触することによって取り除かれる。ワイパー部材４９の外周面４９ａには、溝４９ｂが形成されているので、遊星ローラ４の外周面から取り除かれた摩耗粉を溝４９ｂ内に入り込ませることができる。そして、溝４９ｂ内に入り込ませた摩耗粉は、溝４９ｂ内を通ってワイパー部材４９の外部に排出されるか、又は、溝４９ｂ内に蓄積される。そのため、ワイパー部材４９の外周面４９ａに摩耗粉が付着したまま残存してしまうことが少なくなり、ワイパー部材４９による摩耗粉の除去作用の低下を抑制し、ワイパー部材４９に付着した摩耗粉によるアブレシブ摩耗を抑制することができる。

ワイパー部材４９の外周面４９ａと溝４９ｂとの境界には、角部４９ｃが形成される。この角部４９ｃは、遊星ローラ４に付着した摩耗粉を掻き落とすように作用し、摩耗粉を取り除く効果を高めることができる。

［第４の実施形態］
図６（ａ）は、本発明の第４の実施形態における遊星ローラ４及びワイパー部材５９を示す断面図、（ｂ）は、ワイパー部材５９の斜視図である。
本実施形態のワイパー部材５９は、第３の実施形態と同様に円筒形状に形成され、支持プレート６の軸２８に回転自在に設けられている。また、ワイパー部材５９の外周面５９ａには、溝５９ｂが形成されている。

本実施形態の溝５９ｂは、ワイパー部材５９の周方向に延びつつ、軸方向にも延びる螺旋状に形成されている。本実施形態においても、遊星ローラ４の外周面から取り除かれた摩耗粉を溝５９ｂ内に入り込ませることができる。そして、溝５９ｂ内に入り込ませた摩耗粉は、溝５９ｂ内を通ってワイパー部材５９の外部に排出されるか、又は、溝５９ｂ内に蓄積される。そのため、ワイパー部材５９の外周面５９ａに摩耗粉が付着したまま残存してしまうことが少なくなり、ワイパー部材５９による摩耗粉の除去作用の低下を抑制し、ワイパー部材５９に付着した摩耗粉によるアブレシブ摩耗を抑制することができる。

また、ワイパー部材５９の外周面５９ａと溝５９ｂとの境界には、角部５９ｃが形成される。この角部５９ｃは、遊星ローラ４に付着した摩耗粉を掻き落とすように作用し、摩耗粉を取り除く効果を高めることができる。

図５に示すワイパー部材４９の場合、溝４９ｂが軸２８の軸心方向に沿って延びているので、遊星ローラ４がワイパー部材４９の外周面４９ａに接触する状態と、遊星ローラ４が溝４９ｂ上にある状態とが交互に発生し、遊星ローラ４が角部４９ｃを乗り越えるときにガタツキや衝撃が生じ、遊星ローラ４のスムーズな回転が阻害される可能性がある。この点、本実施形態のワイパー部材５９は、溝５９ｂが螺旋状に形成されるので、遊星ローラ４は常に外周面５９ａに接触する状態となり、遊星ローラ４をスムーズに回転させることができる。

［その他の実施形態］
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、上記実施形態の遊星ローラ式動力伝達装置１では、３個の遊星ローラ４に対応して３個のワイパー部材が設けられていたが、少なくとも１つの遊星ローラ４に対応してワイパー部材が設けられていればよい。この場合、ワイパー部材が設けられていない遊星ローラ４に対応して潤滑油を含浸させた従来公知の含油部材（例えば、特許文献１の含油ローラ）を設け、この含油部材を遊星ローラ４に接触させることにより遊星ローラ４の潤滑を行ってもよい。また、このような含油部材は、ワイパー部材とともに複数の遊星ローラ４の各間に設けられていてもよい。なお、含油部材は、例えば焼結樹脂又は焼結金属等の多孔質材料により形成され、内部の小孔に潤滑油を含浸させたものを用いることができる。

第３及び第４実施形態で説明したような溝４９ｂ、５９ｂを有するワイパー部材４９，５９は、焼結樹脂又は焼結金属等の多孔性材料からなる含油部材により構成することも可能である。含油部材には多数の小孔が形成されるため、遊星ローラ４に付着した摩耗粉を取り除こうとすると摩耗粉で小孔が目詰まりし、潤滑を行えなくなったり目詰まりした摩耗粉によってアブレシブ摩耗が発生したりする可能性があり、そのままではワイパー部材として不適である。しかし、このような含油部材に溝４９ｂ，５９ｂを形成することによって、溝４９ｂ，５９ｂ内に摩耗粉を入り込ませ、摩耗粉の排出を促進したり摩耗粉を溝４９ｂ，５９ｂ内で蓄積したりすることができるので、含油部材であってもワイパー部材としての使用が可能となる。また、含油部材の小孔が摩耗粉で目詰まりしても、溝４９ｂ，５９ｂの内部からしみ出した潤滑油を遊星ローラ４に供給することが可能となるので、潤滑性能も維持することができる。

第１の実施形態や第２の実施形態で説明したような自転しない形態のワイパー部材２９，３９においても、遊星ローラ４との接触面に溝を形成してもよい。
上記実施形態の支持プレート６は、軸方向においてキャリア５との間に遊星ローラ４に挟むように配置されていたが、キャリア５と遊星ローラ４との間に配置されていてもよい。

上記各実施形態のワイパー部材は、支持プレート６に設けられていたが、支持プレート６以外のもの、例えば、キャリア５に設けられていてもよい。
上記実施形態では、３つの遊星ローラ４が太陽軸３の周りに配置されているが、遊星ローラ４の数は、本発明においてとくに限定されるものではなく、例えば４つ以上の遊星ローラ４を太陽軸３の周りに配置することもできる。

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、２９：ワイパー部材、３９：ワイパー部材、４９：ワイパー部材、４９ａ：外周面、４９ｂ：溝、５９：ワイパー部材、５９ａ：外周面、５９ｂ：溝

Claims (4)

1. 固定輪と、前記固定輪の径方向の内側において前記固定輪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設けられ前記固定輪と前記太陽軸とに圧接される複数の遊星ローラと、前記固定輪の内周面に沿った前記遊星ローラの公転に連動して回転するキャリアと、を備えている遊星ローラ式動力伝達装置であって、
   少なくとも１つの前記遊星ローラの外周面に接触しかつ前記遊星ローラの外周面に付着した摩耗粉を取り除くワイパー部材を備えている、遊星ローラ式動力伝達装置。
2. 前記ワイパー部材が、その表面における一定の位置で前記遊星ローラの外周面に接触する、請求項１に記載の遊星ローラ式動力伝達装置。
3. 前記ワイパー部材が、前記遊星ローラの外周面に接触する接触面を有し、前記接触面に溝が形成されている、請求項１又は２に記載の遊星ローラ式動力伝達装置。
4. 前記ワイパー部材は、非多孔質材料により形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の遊星ローラ式動力伝達装置。

Images