JP6506015B2 - 摩擦減速機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1による摩擦減速機1の一構成例を示した断面図であり、中心軸Jを含む平面により摩擦減速機1を切断した場合の切断面が示されている。この図には、紙面の上側を出力側とし、下側を入力側として、摩擦減速機1が描画されている。また、図1の中心軸Jよりも左側には、減速装置3、加圧装置6、スラスト軸受7、環状部材8、軸受9及び10が破断せずに描画されている。
ケーシング2は、中心軸Jに沿って延びる筒状のハウジングである。例えば、ケーシング2は、有蓋円筒形状の部材であり、円筒部21、蓋板部22及び底板部23により構成される。円筒部21の内周面211は、中心軸Jを中心軸とする円筒面により構成される。
入力軸4は、電動モータのロータ又はシャフトに直接的又は間接的に連結される駆動側回転軸である。例えば、入力軸4は、電動モータのシャフトに固定される。或いは、入力軸4は、歯車などの動力伝達装置を介して電動モータのシャフトに連結される。出力軸5は、負荷に連結される負荷側回転軸である。相対的に入力軸4が高速回転するのに対し、出力軸5は低速回転する。
減速装置3は、中心軸Jを中心として回転する太陽転動体31と、太陽転動体31の転動面とケーシング2の内周面211とに接触する2以上の遊星転動体32と、キャリア33と、2以上のキャリアピン34とにより構成される。例えば、3つの遊星転動体32が、中心軸Jを中心とする同一円周上に概ね等間隔で配置される。
太陽転動体31は、中心軸Jに対して傾斜した外周面を転動面として有する回転部材である。太陽転動体31の転動面は、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される。この太陽転動体31は、中心軸Jを中心軸とする円錐台形状の部材により構成され、前記円錐面は、中心軸J上に頂点を有する直円錐の側面の一部である。
遊星転動体32は、キャリア33に対する回転中心軸に対して傾斜した外周面を転動面として有する回転部材であり、太陽転動体31の径方向外側に配置される。遊星転動体32は、太陽転動体31から付加される摩擦力により、キャリア33に対して自転し、ケーシング2の円筒部21から付加される摩擦力により、中心軸Jを中心として太陽転動体31の周りを公転する。
キャリア33は、遊星転動体32を回転可能に支持するとともに、中心軸Jを中心として回転する支持部材である。このキャリア33は、中心軸に対して傾斜した回転中心軸を中心として遊星転動体32を回転可能に支持する。
加圧装置6は、ケーシング2に対し、減速装置3を軸方向に加圧する圧力付加装置である。この加圧装置6は、トルクを伝達するとともに伝達トルクに応じた中心軸Jの方向の荷重を発生させるフェースカムにより構成される。例えば、加圧装置6は、出力軸5を取り囲む入力側カムリング61及び出力側カムリング63と、入力側カムリング61及び出力側カムリング63間に配置される複数の球状の転動体62とにより構成される。
スラスト軸受7は、ケーシング2に対し、加圧装置6による軸方向の荷重Fを受け止めるための軸受であり、第1段の減速装置D1の太陽転動体31を底板部23に対して回転可能に支持する。例えば、スラスト軸受7は、入力軸4を取り囲む環状の軌道板と、軌道板間に配置される複数の球状の転動体と、転動体を保持する保持部材とにより構成される。環状部材8は、スラスト軸受7と底板部23との間に配置されるワッシャーである。
本実施の形態による摩擦減速機1では、太陽転動体31の転動面311が出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成されるため、加圧装置6により減速装置Dkを軸方向に加圧することにより、転動面311の母線が中心軸Jに対してなす角度θkに応じた垂直抗力Qkを遊星転動体32に付加することができる。
本実施の形態による摩擦減速機1では、各減速装置3が摩擦力を利用してトルクを伝達するため、歯車式の減速機に比べ、バックラッシに起因する振動及び騒音を低減させることができる。
本実施の形態による摩擦減速機1では、加圧装置6が伝達トルクに応じた軸方向の荷重Fを発生させるフェースカムにより構成される。このため、摩擦減速機1は、出力側の大きい伝達トルクを利用して減速装置D1〜DMを加圧することができる。
本実施の形態による摩擦減速機1では、入力側から出力側にかけて伝達トルクが大きくなるほど、遊星転動体32の出力側転動面322の幅TRkが大きくなる。このため、摩擦減速機1は、各減速装置3において、太陽転動体31と遊星転動体32との間の接触面圧を一定に保つことができる。従って、出力側の減速装置3が摩耗などによって寿命が短くなるのを防止することができ、摩擦減速機1の耐久性を向上させることができる。
本実施の形態による摩擦減速機1では、ケーシング2の内周面211が円筒面により構成され、遊星転動体32が回転中心軸Jkに対して傾斜した入力側転動面321及び出力側転動面322により構成される。このため、摩擦減速機1は、ケーシング2の構成を複雑にすることなく、ケーシング2内に多段の減速装置3を配置することができる。
本実施の形態による摩擦減速機1では、垂直抗力Pkの作用線と垂直抗力Qkの作用線とが回転中心軸Jk上において交差することから、遊星転動体32に付加される垂直抗力Pk及びQkに起因するモーメントが相殺される。このため、摩擦減速機1は、遊星転動体32を軸支する部材に余計な負荷がかかるのを防止することができ、伝達損失が低減する。
本実施の形態による摩擦減速機1では、出力側の減速装置3が入力側の減速装置3と同程度のサイズであっても大きいトルクを伝達することができる。このため、摩擦減速機1を小型化することができる。
実施の形態1では、減速装置D1〜DMがいずれも金属製の部材により構成される場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、sを1以上(M−1)以下の整数として、第s段の減速装置Dsまで、遊星転動体32がエンジニアリングプラスチックにより構成される場合について説明する。
実施の形態1では、ケーシング2が軸方向に概ね等径である場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、径が軸方向の途中で変化しているケーシング2内に2以上の減速装置3を配置する場合について説明する。
図6は、本発明の実施の形態4による摩擦減速機1の一構成例を示した断面図であり、中心軸Jを含む平面により摩擦減速機1を切断した場合の切断面が示されている。この摩擦減速機1は、図1の摩擦減速機1と比較すれば、加圧装置がコイルばね12により構成され、ケーシング2の円筒部21が中心軸Jに対して傾斜した内周面214を有し、さらに、最終段の減速装置DMの遊星転動体32がキャリア33に対する回転中心軸に平行な転動面を有している点で異なる。
図7は、本発明の実施の形態5による摩擦減速機1の一構成例を示した断面図であり、中心軸Jを含む平面により摩擦減速機1を切断した場合の切断面が示されている。この摩擦減速機1は、図1の摩擦減速機1と比較すれば、加圧装置13が環状部材131及びコイルばね132により構成され、最終段の減速装置DMの遊星転動体32がキャリア33に対する回転中心軸に平行な転動面を有している点で異なる。
図8は、本発明の実施の形態6による摩擦減速機1の一構成例を示した断面図であり、中心軸Jを含む平面により摩擦減速機1を切断した場合の切断面が示されている。この摩擦減速機1は、図1の摩擦減速機1と比較すれば、加圧装置が軸方向の磁気バイアスを発生させる電動モータ14により構成され、ケーシング2の円筒部21が中心軸Jに対して傾斜した内周面214を有し、さらに、最終段の減速装置DMの遊星転動体32がキャリア33に対する回転中心軸に平行な転動面を有している点で異なる。
2 ケーシング
21 円筒部
211,214 内周面
22 蓋板部
23 底板部
3,Dk,D1〜DM 減速装置
31 太陽転動体
32 遊星転動体
321 入力側転動面
322 出力側転動面
33 キャリア
34 キャリアピン
35 連結部
4 入力軸
5 出力軸
6 加圧装置
61 入力側カムリング
62 転動体
63 出力側カムリング
64 回り止めピン
65 ピン溝
7 スラスト軸受
8 環状部材
9,10 軸受
11 隔壁
111 Oリング
112 側板
113 オイルシール
12 コイルばね
13 加圧装置
131 環状部材
132 コイルばね
14 電動モータ
141 シャフト
142 ロータ
143 ステータ
144 ハウジング
145 ラジアル軸受
J 中心軸
Jk,Jn 遊星転動体32の回転中心軸
Pk,Qk 垂直抗力
Claims (13)
- 上下方向に延びる中心軸に沿って延びる筒状のケーシングと、前記ケーシング内において軸方向に配列された2以上の減速装置と、前記中心軸を中心として回転する入力軸及び出力軸と、前記ケーシングに対し、前記減速装置を軸方向に加圧する加圧装置とを有し、前記減速装置は、前記中心軸を中心として回転する太陽転動体と、前記太陽転動体の径方向外側に配置され、前記太陽転動体の転動面及び前記ケーシングの内周面に接触する2以上の遊星転動体と、前記遊星転動体を回転可能に支持するとともに、前記中心軸を中心として回転するキャリアとを有し、第1段の減速装置の前記太陽転動体は、前記入力軸に直接的又は間接的に連結され、第n段の減速装置(nは2以上の整数)の前記太陽転動体は、第(n−1)段の減速装置の前記キャリアに連結され、最終段の減速装置の前記キャリアは、前記出力軸に直接的又は間接的に連結され、前記太陽転動体の転動面は、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成され、第n段の減速装置における前記転動面の母線が前記中心軸に対してなす角度が、第(n−1)段の減速装置よりも小さいことを特徴とする摩擦減速機。
- 第n段の減速装置の前記遊星転動体は、前記太陽転動体と接触する転動面の母線方向の幅が第(n−1)段の減速装置の前記遊星転動体よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の摩擦減速機。
- 少なくとも最終段以外の減速装置の前記遊星転動体は、前記太陽転動体の転動面と接触する出力側転動面と、前記ケーシングの内周面と接触する入力側転動面とを有し、前記出力側転動面は、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成され、前記入力側転動面は、入力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の摩擦減速機。
- 前記出力側転動面に前記太陽転動体から付加される垂直抗力の作用線と前記入力側転動面に前記ケーシングから付加される垂直抗力の作用線とのいずれか一方又は両方は、前記キャリアに対する前記遊星転動体の回転中心軸と前記遊星転動体内において交差することを特徴とする請求項3に記載の摩擦減速機。
- 前記出力側転動面に前記太陽転動体から付加される垂直抗力の作用線と前記入力側転動面に前記ケーシングから付加される垂直抗力の作用線とが、前記キャリアに対する前記遊星転動体の回転中心軸上において交差することを特徴とする請求項4に記載の摩擦減速機。
- 前記減速装置は、出力側の端部が前記キャリア内に配置され、入力側の端部が前記遊星転動体を貫通する2以上のキャリアピンを有し、前記キャリアピンは、前記中心軸に対して傾斜させて配置され、第n段の減速装置の前記キャリアピンは、前記中心軸に対してなす角度が、第(n−1)段の減速装置よりも小さいことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の摩擦減速機。
- 前記キャリアピンは、出力側の端部が前記キャリアに固定され、前記遊星転動体は、前記キャリアピンを中心として回転することを特徴とする請求項6に記載の摩擦減速機。
- 前記ケーシングは、最終段の減速装置における前記遊星転動体の転動面と接触する内周面であって、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される内周面を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の摩擦減速機。
- 前記加圧装置は、トルクを伝達するとともに伝達トルクに応じた前記中心軸方向の荷重を発生させるフェースカムにより構成されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の摩擦減速機。
- 前記加圧装置は、入力側カムリングが最終段の減速装置における前記キャリアに連結され、出力側カムリングが前記出力軸に連結されることを特徴とする請求項9に記載の摩擦減速機。
- 前記加圧装置は、変形量に応じた前記中心軸方向の付勢力を発生させる弾性体により構成されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の摩擦減速機。
- ステータが前記ケーシングに直接的又は間接的に固定され、ロータが前記入力軸に連結された電動モータを有し、前記ロータは、前記ステータの軸方向の中央部に対して、軸方向の中央部を軸方向における前記減速装置とは反対側へずらして配置され、前記加圧装置は、前記ロータの前記中心軸方向の位置に応じた前記中心軸方向の磁気バイアスを発生させる前記電動モータにより構成されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の摩擦減速機。
- 最終段の減速装置における前記遊星転動体の転動面と接触する内周面であって、出力側に向かうにつれて縮径する円錐面により構成される内周面を有する環状部材を有し、前記加圧装置は、前記環状部材を前記中心軸方向の入力側へ付勢する付勢部材により構成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の摩擦減速機。
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