(57)【要約】【課題】トラクションドライブ方式の減速機において、トルク損失を抑えてトルク伝達効率を向上させる。【解決手段】入力軸１と回転リング３との間に、その両方と間接的に転接する自転ローラ１４および遊星ローラ２１を組み込み、入力軸１が回転したときに、自転ローラ１４の自転により回転リング３を逆方向に回転させながら、遊星ローラ２１の公転をキャリア６を介して出力軸２に伝達するようにしたトラクションドライブ方式の減速機において、自転ローラ１４を入力軸１の回転方向で転がり軸受１６を介して蓋（静止部材）８の凹状係合部８ａの内壁に転接させるとともに、遊星ローラ２１をその公転方向で転がり軸受２３を介してキャリア６の凹状係合部６ａの内壁に転接させることにより、これらの各部材間での滑りに起因する発熱を防止して、トルク損失を抑えられるようにしたのである。【選択図】図１
2013217459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸の径方向外側に配される回転リングと、前記入力軸と回転リングとの間に設けられ、入力軸まわりの公転を拘束された状態で入力軸および回転リングと転接して自転する複数の自転ローラを有する反転機構と、前記入力軸と回転リングとの間に設けられ、入力軸および回転リングと転接して自転しながら入力軸のまわりに公転する複数の遊星ローラを有する遊星機構と、前記遊星ローラを自転可能に支持し、前記出力軸に固定されるキャリアとを備え、前記入力軸が回転したときに、前記自転ローラの自転により回転リングを入力軸と逆方向に回転させ、前記遊星ローラの公転をキャリアを介して出力軸に伝達する減速機において、前記自転ローラを入力軸の回転方向で静止部材に転接させたことを特徴とする減速機。
【請求項２】
前記自転ローラの一端部の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記静止部材に設けた係合部に前記入力軸の回転方向で当接させることにより、前記自転ローラを転がり軸受を介して静止部材に転接させたことを特徴とする請求項１に記載の減速機。
【請求項３】
前記静止部材に前記入力軸と平行な突軸を複数設け、前記突軸の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記自転ローラの一端部に前記入力軸の回転方向で当接させることにより、前記自転ローラを転がり軸受を介して静止部材に転接させたことを特徴とする請求項１に記載の減速機。
【請求項４】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸の径方向外側に配される回転リングと、前記入力軸と回転リングとの間に設けられ、入力軸まわりの公転を拘束された状態で入力軸および回転リングと転接して自転する複数の自転ローラを有する反転機構と、前記入力軸と回転リングとの間に設けられ、入力軸および回転リングと転接して自転しながら入力軸のまわりに公転する複数の遊星ローラを有する遊星機構と、前記遊星ローラを自転可能に支持し、前記出力軸に固定されるキャリアとを備え、前記入力軸が回転したときに、前記自転ローラの自転により回転リングを入力軸と逆方向に回転させ、前記遊星ローラの公転をキャリアを介して出力軸に伝達する減速機において、前記遊星ローラをその公転方向でキャリアに転接させたことを特徴とする減速機。
【請求項５】
前記遊星ローラの一端部の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記キャリアに設けた係合部に遊星ローラの公転方向で当接させることにより、前記遊星ローラを転がり軸受を介してキャリアに転接させたことを特徴とする請求項４に記載の減速機。
【請求項６】
前記キャリアに前記入力軸と平行な突軸を複数設け、前記突軸の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記遊星ローラの一端部にその公転方向で当接させることにより、前記遊星ローラを転がり軸受を介してキャリアに転接させたことを特徴とする請求項４に記載の減速機。
【請求項７】
前記入力軸と回転リングの間に、前記自転ローラまたは遊星ローラを転動可能に保持する保持器を組み込んだことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の減速機。
【請求項８】
前記入力軸の一端部を前記出力軸の一端面に設けた係合穴に相対回転可能に嵌め込んだことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の減速機。
【請求項９】
前記回転リングおよび前記キャリアの外周面を覆い、前記出力軸を通す蓋部を有する外筒と、前記入力軸を通す状態で前記外筒の開放端を塞ぐ蓋とを設けたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の減速機。
【請求項１０】
前記蓋と入力軸との間に入力軸受部を設け、前記外筒の蓋部と出力軸との間に出力軸受部を設けて、その出力軸受部の近傍で前記入力軸の一端部を前記出力軸の一端面に設けた係合穴に相対回転可能に嵌め込んだことを特徴とする請求項９に記載の減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸の回転を遊星機構により減速して出力軸に伝達する減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複写機、ファクシミリ等の事務機では、一般に、駆動部のコンパクト化のために高速回転の小型モータを使用しているので、そのモータと被駆動部との間に組み込む減速機としては、コンパクトで減速比が大きいものが求められる。また、事務機はオフィスで使用されるため、事務機に組み込まれる減速機は低騒音であることも求められる。
【０００３】
これに対し、特許文献１では、入力軸と、出力軸と、入力軸の外周に設けられる軸受構造の反転機構および遊星機構（第１および第２のトラクションドライブ）と、反転機構および遊星機構の外輪と内輪の両方と転接する（外輪と内輪とで挟圧される）ボールを自転可能に保持する保持器とを備え、その内輪どうしおよび外輪どうしを接続し、反転機構の保持器を静止部材（ケーシング）に固定し、遊星機構の保持器を出力軸に固定して、入力軸が回転したときに、反転機構のボールの自転により反転機構と遊星機構の外輪を一体に入力軸と逆方向に回転させ、遊星機構のボールの公転を保持器を介して出力軸に伝達するようにした減速機（トラクションドライブ変速機）が提案されている。
【０００４】
この構成によれば、遊星機構のボールの公転が外輪の逆回転によって一部相殺され、その分出力軸の回転が遅くなるため大きな減速比が得られるし、反転機構と遊星機構が軸方向で互いに隣接するように設けられているので、コンパクト性も確保できる。しかも、反転機構と遊星機構にそれぞれの外輪と内輪の両方と転接するボールを用いたトラクションドライブ方式としたので、各機構に歯車を用いる場合に比べて騒音の少ないものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８９３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に記載された減速機は、上述したようにコンパクトで大きな減速比が得られ、しかも低騒音のものとなっているが、反転機構のボールは固定された保持器によって入力軸まわりの公転を拘束された状態で自転し、遊星機構のボールは保持器を公転方向に押し動かしながら自転するので、各機構のボールと保持器との間で滑りによる発熱が生じ、トルク損失が大きくなりやすいという問題がある。
【０００７】
また、遊星機構のボールの公転を保持器を介して出力軸に伝達しており、そのボールは一般に保持器のポケットにある程度の隙間をもって組み込まれるため、その両者間での回転伝達の遅れにより、入力軸から出力軸への回転伝達の応答が遅くなる問題もある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、トラクションドライブ方式の減速機において、トルク損失を抑えてトルク伝達効率を向上させるとともに、入力軸から出力軸への回転伝達の応答性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸の径方向外側に配される回転リングと、前記入力軸と回転リングとの間に設けられ、入力軸まわりの公転を拘束された状態で入力軸および回転リングと転接して自転する複数の自転ローラを有する反転機構と、前記入力軸と回転リングとの間に設けられ、入力軸および回転リングと転接して自転しながら入力軸のまわりに公転する複数の遊星ローラを有する遊星機構と、前記遊星ローラを自転可能に支持し、前記出力軸に固定されるキャリアとを備え、前記入力軸が回転したときに、前記自転ローラの自転により回転リングを入力軸と逆方向に回転させ、前記遊星ローラの公転をキャリアを介して出力軸に伝達する減速機において、前記自転ローラを入力軸の回転方向で静止部材に転接させる構成（第１の構成）と、前記遊星ローラをその公転方向でキャリアに転接させる構成（第２の構成）の少なくとも一方を採用した。
【００１０】
すなわち、反転機構と遊星機構をトラクションドライブ方式とした減速機において、その反転機構の自転ローラを入力軸の回転方向で静止部材に転接させたり、遊星機構の遊星ローラをその公転方向でキャリアに転接させたりすることにより、これらの各部材間での滑りに起因する発熱を防止し、トルク損失を抑えられるようにしたのである。また、第２の構成では、遊星ローラをキャリアと隙間なく組み込むことができるので、遊星ローラとキャリアの間での回転伝達の遅れをなくすことができる。
【００１１】
前記第１の構成を採用する場合は、具体的には、前記自転ローラの一端部の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記静止部材に設けた係合部に前記入力軸の回転方向で当接させることにより、前記自転ローラを転がり軸受を介して静止部材に転接させるようにするとよい。あるいは、前記静止部材に前記入力軸と平行な突軸を複数設け、前記突軸の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記自転ローラの一端部に前記入力軸の回転方向で当接させることにより、前記自転ローラを転がり軸受を介して静止部材に転接させるようにしてもよい。
【００１２】
一方、前記第２の構成を採用する場合は、具体的には、前記遊星ローラの一端部の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記キャリアに設けた係合部に遊星ローラの公転方向で当接させることにより、前記遊星ローラを転がり軸受を介してキャリアに転接させるようにするとよい。あるいは、前記キャリアに前記入力軸と平行な突軸を複数設け、前記突軸の外周に転がり軸受の内輪を嵌合固定し、前記転がり軸受の外輪を前記遊星ローラの一端部にその公転方向で当接させることにより、前記遊星ローラを転がり軸受を介してキャリアに転接させるようにしてもよい。
【００１３】
また、上記の各構成において、前記入力軸と回転リングの間に、前記自転ローラまたは遊星ローラを転動可能に保持する保持器を組み込むことにより、その自転ローラまたは遊星ローラの姿勢を正常に保ち、動作を安定させることができる。
【００１４】
さらに、前記入力軸の一端部を前記出力軸の一端面に設けた係合穴に相対回転可能に嵌め込むようにすれば、入力軸および出力軸の傾きやたわみ変形を抑えて、その回転をよりスムーズにすることができる。
【００１５】
さらに、前記回転リングおよび前記キャリアの外周面を覆い、前記出力軸を通す蓋部を有する外筒と、前記入力軸を通す状態で前記外筒の開放端を塞ぐ蓋とを設け、減速機全体をユニット化することにより、事務機等の機器への組込み性を向上させることができる。この場合には、前記蓋と入力軸との間に入力軸受部を設け、前記外筒の蓋部と出力軸との間に出力軸受部を設けて、その出力軸受部の近傍で前記入力軸の一端部を前記出力軸の一端面に設けた係合穴に相対回転可能に嵌め込むようにすれば、入力軸の支持構造が両持ち構造となるので、入力軸の傾きを確実に防止でき、減速機全体の動作を一層安定させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の減速機は、上述したように、反転機構と遊星機構をいずれもトラクションドライブ方式とし、その反転機構の自転ローラを入力軸の回転方向で静止部材に転接させたり、遊星機構の遊星ローラをその公転方向でキャリアに転接させたりしたものであるから、これらの各部材間での滑りに起因する発熱を防止することができ、その結果トルク損失を抑えてトルク伝達効率を向上させることができる。また、遊星ローラをキャリアに転接させた場合は、遊星ローラとキャリアの間での回転伝達の遅れがなくなり、入力軸から出力軸への回転伝達の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の減速機の縦断正面図
【図２】図１の分解斜視図
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図
【図４】図１のIV−IV線に沿った断面図
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図
【図６】図１のVI−VI線に沿った断面図
【図７】第２実施形態の減速機の縦断正面図
【図８】図７の分解斜視図
【図９】図７のIX−IX線に沿った断面図
【図１０】図７のＸ−Ｘ線に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図６は第１の実施形態を示す。この減速機は、図１および図２に示すように、同一軸心上に配される入力軸１および出力軸２と、入力軸１の径方向外側に配される回転リング３と、入力軸１と回転リング３との間に軸方向で互いに隣接するように設けられる反転機構４および遊星機構５と、一側面に遊星機構５と係合する複数の凹状係合部６ａを有するキャリア６と、回転リング３およびキャリア６の外周面を覆い、出力軸２を通す蓋部７ａを有する外筒７と、入力軸１を通す状態で外筒７の開放端を塞ぐ円盤状の蓋８とで基本的に構成されている。その蓋８と入力軸１との間および外筒７の蓋部７ａと出力軸２との間に、それぞれ入力軸１および出力軸２を回転自在に支持する軸受（入力軸受部および出力軸受部）９、１０が設けられている。そして、蓋８が外筒７に固定されて減速機全体がユニット化されている。
【００１９】
前記入力軸１と出力軸２は、出力軸２の軸受１０の近傍で、入力軸１の一端部が出力軸２の一端部の端面中央部に設けられた係合穴２ａに軸受１１を介して相対回転可能に嵌め込まれている。これにより、入力軸１の支持構造が両持ち構造となり、入力軸１の傾きが確実に防止されるとともに、出力軸２の傾きおよび入出力軸１、２のたわみ変形が抑えられて、入出力軸１、２がスムーズに回転し、後述する減速機全体の動作が安定するようになっている。また、出力軸２は、その一端部に前記キャリア６が一体に形成されている。なお、入出力軸１、２の他端部は、それぞれ外周面に平面部１ａ、２ｂが形成され、図示省略した入力側回転部材および出力側回転部材の断面Ｄ字状の係合穴に相対回転不能に嵌め込まれるようになっている。
【００２０】
前記回転リング３は、一端側（入力側）の内径が他端側（出力側）の内径よりも小径に形成されており、その一端側部分と入力軸１との間に前記反転機構４が設けられ、他端側部分と入力軸１との間に前記遊星機構５が設けられている。
【００２１】
前記反転機構４は、図１および図３に示すように、入力軸１の外周に嵌合固定される内輪１２と、回転リング３の一端側の内周に嵌合固定される外輪１３と、内輪１２と外輪１３との間に配される複数の自転ローラ１４と、自転ローラ１４を転動可能に保持する保持器１５とからなる軸受構造を有している。そして、その自転ローラ１４と内輪１２および外輪１３との隙間（軸受内部隙間）をなくし、自転ローラ１４を内輪１２および外輪１３と転接させて、自転ローラ１４と内外輪１２、１３との間にトラクションが生じるようにしている。
【００２２】
また、図１、図２および図４に示すように、自転ローラ１４の一端部を内輪１２および外輪１３の外側端面から突出させ、その外周に転がり軸受１６の内輪１７を嵌合固定し、この転がり軸受１６の外輪１８を蓋８の内側面に設けた複数の凹状係合部８ａの内壁に入力軸１の回転方向で当接させている。
【００２３】
そして、図１、図３および図４に示すように、入力軸１が内輪１２と一体に回転すると、内輪１２を介して入力軸１の回転を伝達された自転ローラ１４が、転がり軸受１６を介して蓋８に入力軸１まわりの公転を拘束された状態で自転して、外輪１３と一体に回転リング３を入力軸１と逆の方向に回転させる。
【００２４】
前記遊星機構５は、図１および図５に示すように、反転機構４と同様に、入力軸１の外周に嵌合固定される内輪１９と、回転リング３の他端側の内周に嵌合固定される外輪２０と、内輪１９と外輪２０との間に配される複数の遊星ローラ２１と、遊星ローラ２１を転動可能に保持する保持器２２とからなる軸受構造を有している。そして、その遊星ローラ２１と内輪１９および外輪２０との隙間（軸受内部隙間）をなくし、遊星ローラ２１を内輪１９および外輪２０と転接させて、遊星ローラ２１と内外輪１９、２０との間にトラクションが生じるようにしている。
【００２５】
また、図１、図２および図６に示すように、遊星ローラ２１の一端部を内輪１９および外輪２０の外側端面から突出させ、その外周に転がり軸受２３の内輪２４を嵌合固定し、この転がり軸受２３の外輪２５をキャリア６の内側面に設けた複数の凹状係合部６ａの内壁に遊星ローラ２１の公転方向で当接させている。
【００２６】
そして、図１、図５および図６に示すように、入力軸１が回転すると、遊星ローラ２１が入力軸１と一体の内輪１９および回転リング３と一体の外輪２０との間に生じるトラクションにより、自転しながら入力軸１のまわりに入力軸１と同方向に公転する。
【００２７】
ここで、反転機構４および遊星機構５の保持器１５、２２は、それぞれ自転ローラ１４および遊星ローラ２１の姿勢を正常に保ち、回転伝達動作を安定させる役割を果たしている。そして、各機構４、５の内輪１２、１９の外周面および外輪１３、２０の内周面は、軸方向の両端部をわずかに小径とするクラウニング処理が施されている。これにより、自転ローラ１４および遊星ローラ２１と内外輪１２、１３、１９、２０の端部との接触部分に生じる応力（エッジ応力）が低く抑えられ、各機構４、５の軸受構造の早期破損を防止することができる。
【００２８】
また、蓋８とキャリア６のそれぞれの凹状係合部８ａ、６ａは、転がり軸受１６、２３が蓋８やキャリア６の径方向に移動可能な小判型形状に形成され、各部品の製作時の寸法公差や組込み時のガタを吸収するようになっている。なお、反転機構４と遊星機構５の間には、入力軸１の外周に嵌め込まれる円板状のスペーサ２６が設けられている。
【００２９】
この減速機は、上記の構成であり、入力軸１が回転したときに、反転機構４で回転リング３を入力軸１と逆方向に回転させ、遊星機構５の遊星ローラ２１を自転させながら入力軸１と同方向に公転させて、その遊星ローラ２１の公転をキャリア６を介して出力軸２に伝達するようになっている。したがって、遊星ローラ２１の公転が回転リング３の逆回転によって一部相殺されて大きな減速比が得られるし、反転機構４と遊星機構５を軸方向で並べて設けているので、コンパクト性も確保できる。なお、減速比および出力軸２の回転方向（遊星ローラ２１の公転方向）は、反転機構４および遊星機構５の各部品の径方向寸法を適宜設定することによって変更することができる。また、その反転機構４と遊星機構５は、それぞれ入力軸１と回転リング３の両方と間接的に転接する自転ローラ１４および遊星ローラ２１を用いたトラクションドライブ方式としているので、騒音が小さく、事務機等の静粛性を求められる装置に組み込むのに適している。
【００３０】
しかも、その反転機構４の自転ローラ１４を入力軸１の回転方向で転がり軸受１６を介して蓋８に転接させるとともに、遊星機構５の遊星ローラ２１をその公転方向で転がり軸受２３を介してキャリア６に転接させているので、これらの各部材間での滑りに起因する発熱を防止でき、トルク損失が小さい。したがって、高いトルク伝達効率が得られ、高速回転入力にも対応可能である。さらに、減速機全体がユニット化されているので、事務機等の機器への組込み性に優れるという利点もある。また、遊星ローラ２１がキャリア６と隙間なく組み込まれており、その両者間での回転伝達の遅れがないので、入力軸１から出力軸２への回転伝達の応答性の点でも優れている。
【００３１】
図７乃至図１０は第２の実施形態を示す。この実施形態は、第１実施形態をベースとして、反転機構４における自転ローラ１４の蓋８への転接構造と、遊星機構５における遊星ローラ２１のキャリア６への転接構造を変更したものである。
【００３２】
この第２実施形態の反転機構４は、蓋８の内側の凹部８ｂの底面から入力軸１と平行に突出する突軸２７を複数設け、各突軸２７の外周に転がり軸受２８の内輪２９を嵌合固定し、この転がり軸受２８の外輪３０を自転ローラ１４の一端部に入力軸１の回転方向で当接させることにより、自転ローラ１４を転がり軸受２８を介して蓋８に転接させている。これと同様に、遊星機構５は、キャリア６の内側の凹部６ｂの底面から入力軸１と平行に突出する突軸３１を複数設け、各突軸３１の外周に転がり軸受３２の内輪３３を嵌合固定し、この転がり軸受３２の外輪３４を遊星ローラ２１の一端部にその公転方向で当接させることにより、遊星ローラ２１を転がり軸受３２を介してキャリア６に転接させている。その他の構成および回転伝達動作は第１実施形態と同一であるため、第１実施形態と同一の部品については、基本的に同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
この第２実施形態でも、第１実施形態と同様、自転ローラ１４は転がり軸受２８を介して蓋８に転接し、遊星ローラ２１は転がり軸受３２を介してキャリア６に転接しているので、これらの各部材間で滑りに起因する発熱が生じることはなく、高いトルク伝達効率が得られる。
【００３４】
なお、上述した各実施形態では、反転機構および遊星機構の軸受構造を構成する内輪と外輪をいずれも一つの部品としたが、その内輪を入力軸と一体に形成したり、外輪を回転リングと一体に形成したりして、自転ローラや遊星ローラが直接入力軸や回転リングと転接するようにしてもよい。
【００３５】
また、自転ローラと遊星ローラは、各実施形態のようにそれぞれ蓋およびキャリアと転接させることが望ましいが、いずれか一方のローラは蓋またはキャリアと滑り接触させることもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１  入力軸
２  出力軸
２ａ  係合穴
３  回転リング
４  反転機構
５  遊星機構
６  キャリア
６ａ  凹状係合部
７  外筒
７ａ  蓋部
８  蓋（静止部材）
８ａ  凹状係合部
１２  内輪（反転機構）
１３  外輪（反転機構）
１４  自転ローラ
１５  保持器
１６、２３、２８、３２  転がり軸受
１７、２４、２９、３３  内輪（転がり軸受）
１８、２５、３０、３４  外輪（転がり軸受）
１９  内輪（遊星機構）
２０  外輪（遊星機構）
２１  遊星ローラ
２２  保持器
２７、３１  突軸
【図１】
2013217459.tif 000003
【図２】
2013217459.tif 000004
【図３】
2013217459.tif 000005
【図４】
2013217459.tif 000006
【図５】
2013217459.tif 000007
【図６】
2013217459.tif 000008
【図７】
2013217459.tif 000009
【図８】
2013217459.tif 000010
【図９】
2013217459.tif 000011
【図１０】
2013217459.tif 000012