JP7380979B2 - 電動機付き変速機および台車駆動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、電動機付き変速機と、電動機付き変速機を有する台車駆動ユニットとに関する。

従来、工場の生産ライン、病院、およびオフィス等のさまざまな場所において、資材等の被搬送物を搬送する無人搬送台車が知られている。無人搬送台車は、電動機から得られる回転運動を、減速機を用いて減速しつつ出力トルクを増加させてタイヤを回転させることによって、台車を移動させる。従来の無人搬送台車に用いられる減速機については、例えば、特開２０１６－７０２８５号公報に記載されている。
特開２０１６－７０２８５号公報

特開２０１６－７０２８５号公報の減速装置は、太陽ローラと、遊星ローラと、キャリアピンと、転動部材と、ケーシング部材と、ホイール部材と、軸受とを有する。太陽ローラは、電動モータのシャフトに形成される。遊星ローラは、太陽ローラの径方向の外方に配置されて、太陽ローラと接触することによって回転が伝達される。キャリアピンは、遊星ローラを回転自在に支持する。転動部材は、遊星ローラを外囲しつつ遊星ローラと接触することによって遊星ローラおよびキャリアピンを減速後の回転数で回転させる。ケーシング部材は、太陽ローラおよび遊星ローラを外囲しつつ転動部材を支持する。ホイール部材は、キャリアピンを支持しつつ回転中心軸を中心として回転する。軸受は、ケーシング部材に対してホイール部材を回転可能に支持する。タイヤは、ホイール部材の外周面に保持される。

しかしながら、当該公報の減速装置においては、タイヤの径方向内側においてそれぞれ軸方向に延びる、ホイール部材とケーシング部材との二重構造に加え、ケーシング部材に対してホイール部材を回転可能に支持するための軸受が設けられるため、軸方向および径方向の寸法を確保する必要があり、小型化が難しい。また、部品点数が増加し、装置の製造コストが増大する虞がある。さらに、タイヤおよびホイール部材に加え、遊星ローラが回転中心軸を中心として公転して複雑に回転するため、静音特性が低下する虞がある。

本発明の目的は、無人搬送台車に用いられる変速機において、小型化を可能とし、部品点数を抑えてコストを削減し、さらに静音特性に優れた構造を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、静止部、および前記静止部に対して中心軸を中心として回転する回転軸を有する電動機と、前記電動機から得られる回転運動を変速させながら伝達する変速機と、を有する電動機付き変速機であって、前記変速機は、前記中心軸を中心として軸方向に円筒状に拡がる外周面を有し、かつ、前記変速機の外周部の少なくとも一部を形成するケーシングと、前記電動機から得られる動力により回転する入力部の周囲に固定され、前記入力部とともに前記中心軸を中心として回転する太陽ローラと、前記太陽ローラの周囲に配置され、それぞれ前記太陽ローラに接触することによって自転軸を中心として自転する複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラを、第１軸受を介して自転可能に支持するキャリアと、前記遊星ローラの少なくとも一部よりも径方向外側において前記中心軸を中心として円環状に拡がり、前記ケーシングに間接的に固定されるリングと、を有し、前記複数の遊星ローラは、それぞれ前記リングと接触し、前記キャリアは、前記電動機の静止部に直接的または間接的に固定され、前記リングおよび前記ケーシングは、前記複数の遊星ローラの自転に伴い、変速後の回転数で前記中心軸を中心として回転し、前記変速機は、内部に潤滑オイルが充填されており、前記第１軸受は、前記中心軸の径方向外側において厚み方向に貫通する貫通孔であって、前記潤滑オイルが進入する軸受貫通孔を有する。
本願の例示的な第２発明は、静止部および前記静止部に対して中心軸を中心として回転する回転軸を有する電動機と、前記電動機から得られる回転運動を変速させながら伝達する変速機と、を有する電動機付き変速機であって、前記変速機は、前記中心軸を中心として軸方向に円筒状に拡がる外周面を有し、かつ、前記変速機の外周部の少なくとも一部を形成するケーシングと、前記電動機から得られる動力により回転する入力部の周囲に固定され、前記入力部とともに前記中心軸を中心として回転する太陽ローラと、前記太陽ローラの周囲に配置され、それぞれ前記太陽ローラに接触することによって自転軸を中心として自転する複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラを、第１軸受を介して自転可能に支持するキャリアと、前記遊星ローラの少なくとも一部よりも径方向外側において前記中心軸を中心として円環状に拡がり、前記ケーシングに間接的に固定されるリングと、を有し、前記複数の遊星ローラは、それぞれ前記リングと接触し、前記キャリアは、前記電動機の前記静止部に直接的または間接的に固定され、前記リングおよび前記ケーシングは、前記複数の遊星ローラの自転に伴い、変速後の回転数で前記中心軸を中心として回転し、前記変速機は、内部に潤滑オイルが充填されており、前記ケーシングの内周面から径方向内側へ向けて突出するリブをさらに有し、前記リブは、前記中心軸回りに複数配置されており、前記潤滑オイルを攪拌する。

本願の例示的な第１発明によれば、複数の遊星ローラは、電動機の静止部に固定されるキャリアに自転可能に支持される。また、複数の遊星ローラに接触するリングと、リングが固定されたケーシングとが、中心軸を中心として変速後の回転数で回転する。さらに、ケーシングは、変速機の外周部の少なくとも一部を形成する。これにより、小型化を可能とし、部品点数を抑えてコストを削減し、さらに静音特性に優れた構造を提供できる。

図１は、第１実施形態に係る台車駆動ユニットの縦断面図である。 図２は、第１実施形態に係る台車駆動ユニットの横断面図である。 図３は、第１実施形態に係る台車駆動ユニットの部分縦断面図である。 図４は、第１実施形態に係る遊星ローラ、キャリア、およびブロック軸受を径方向外側から見た図である。 図５は、第１実施形態に係る台車駆動ユニットの横断面図である。 図６は、第２実施形態に係る台車駆動ユニットの縦断面図である。 図７は、変形例に係る台車駆動ユニットの部分縦断面図である。 図８は、変形例に係る遊星ローラ、キャリア、およびブロック軸受を径方向外側から見た図である。 図９は、変形例に係る台車駆動ユニットの縦断面図である。

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、減速機の中心軸と平行な方向を「軸方向」、減速機の中心軸に直交する方向を「径方向」、減速機の中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、図１，図３，図４，図６，図７，図８，図９において、軸方向を左右方向とし、右側を「軸方向一方側」、左側を「軸方向他方側」として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この左右方向の定義により、本発明に係る台車駆動ユニットの使用時の向きを限定する意図はない。また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

＜１．第１実施形態＞
以下では、本発明の第１実施形態に係る台車駆動ユニット１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る台車駆動ユニット１の縦断面図である。図２は、図１のＡ－Ａ位置から見たときの台車駆動ユニット１の横断面図である。

本発明の台車駆動ユニット１は、例えば、工場の生産ライン、病院、およびオフィス等のさまざまな場所において、資材および部品等の被搬送物が載置された台車フレーム５を移動させる無人搬送台車である。図１に示すとおり、台車駆動ユニット１は、電動機２と変速機とが接続された電動機付き変速機、タイヤ４、および台車フレーム５を有する。台車駆動ユニット１は、電動機２から得られる回転運動を、変速機を用いて変速させながら伝達し、タイヤ４を回転させることによって、台車フレーム５を移動させる。また、電動機２は、ステータを含む静止部と、静止部に対して水平方向（図１における左右方向）に延びる中心軸２０を中心として回転する回転部とを有する。当該回転部の一部である回転軸２１は、台車フレーム５を軸方向に貫通して、台車フレーム５の外部に露出する。なお、本実施形態の変速機は、電動機２から得られる回転運動を減速させて出力トルクを増加させる減速機３である。以下では、電動機２の中心軸２０と、減速機３の中心軸９とは、互いに一致するものとする。

続いて、減速機３の詳細な構成について説明する。図１および図２に示すように、減速機３は、入力部３１、太陽ローラ３２、複数の遊星ローラ３３、キャリア３４、ブロック軸受３５、ケーシング３６、支持軸受３７、リング３８、第１押圧部材３９、第２押圧部材４０、およびリブ４１を有する。

入力部３１は、水平方向（図１における左右方向）に延びる中心軸９を中心として軸方向に円柱状に延びる部材である。入力部３１は、軸方向一方側に位置する軸継手２２に電動機２の回転軸２１を挿入してネジ（図示省略）を締め付けることで、当該回転軸２１と軸継手２２を介して軸方向に接続される。これにより、入力部３１は、電動機２から得られる動力によって、回転軸２１とともに、中心軸９を中心として減速前の回転数Ｎ１で回転する。このように、回転軸挿入用の軸継手２２を用いることにより、入力部３１を、さまざまな種類の電動機２と接続することができる。また、別途継手部品が不要になり、軸方向の寸法を抑制できる。なお、軸継手２２を用いずに回転軸２１と入力部３１とを一体構造として形成してもよい。

太陽ローラ３２は、中心軸９と同軸に配置された円筒状の部材である。太陽ローラ３２は、入力部３１の周囲に固定される。したがって、太陽ローラ３２は、入力部３１とともに中心軸９を中心として減速前の回転数Ｎ１で回転する。なお、入力部３１と太陽ローラ３２とは、単一部材から形成されてもよい。また、太陽ローラ３２の軸方向一方側の端部付近の外周面と、キャリア３４の内周面との径方向の間には、オイルシール３２１が配置されている。これにより、後述のとおり減速機３の内部に充填された潤滑オイルが、軸継手２２の付近の空間を介して減速機３の外部に漏れることが抑制される。なお、オイルシール３２１は、キャリア３４に対する太陽ローラ３２の回転を妨げない。

複数の遊星ローラ３３は、太陽ローラ３２の周囲において、それぞれ中心軸９と平行な自転軸９０に沿って配置される。図２に示すとおり、本実施形態では、３つの遊星ローラ３３が、中心軸９を中心として互いに周方向に１２０度の間隔を空けて配置されている。ただし、遊星ローラ３３の数は、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。遊星ローラ３３は、それぞれ、大径部３３１と、小径部３３２と、柱部３３３とを有する。大径部３３１と、小径部３３２と、柱部３３３とは、一繋がりに形成される。さらに、大径部３３１と、小径部３３２と、柱部３３３とは、それぞれ軸方向に見て自転軸９０の周囲において同軸上で真円形状に拡がる。

大径部３３１は、各遊星ローラ３３における軸方向の中央部に位置する。大径部３３１の外径は、小径部３３２の外径および柱部３３３の外径よりも大きい。大径部３３１の一部は、各遊星ローラ３３のうち最も径方向内側に位置し、太陽ローラ３２の外周面に接触して摩擦力を受ける。ここで、詳細を後述するとおり、３つの遊星ローラ３３を保持するキャリア３４は、中心軸９を中心として回転しない。これにより、大径部３３１を含む遊星ローラ３３は、当該摩擦力によって、それぞれ自転軸９０を中心として、太陽ローラ３２の回転方向とは逆方向に回転数Ｎ２で自転する。

図３は、第１実施形態に係る台車駆動ユニット１の部分縦断面図である。図３に示すとおり、小径部３３２は、第１小径部６１と第２小径部６２とを含む。第１小径部６１は、大径部３３１の軸方向一方側に隣接する。また、第１小径部６１は、軸方向一方側へ向かうにつれて縮径する円錐台状の立体形状を有する。第２小径部６２は、大径部３３１の軸方向他方側に隣接する。また、第２小径部６２は、軸方向他方側へ向かうにつれて縮径する円錐台状の立体形状を有する。さらに、第２小径部６２は、外周面においてリング３８と接触する接触面６２０を有する。ただし、第１小径部６１の外周面においてリング３８と接触する接触面６２０が形成されてもよい。

柱部３３３は、第１柱部６３と第２柱部６４とを含む。第１柱部６３は、第１小径部６１の軸方向一方側に隣接し、自転軸９０に沿って軸方向一方側に延びる。第２柱部６４は、第２小径部６２の軸方向他方側に隣接し、自転軸９０に沿って軸方向他方側に延びる。

キャリア３４は、中心軸９の周囲かつ太陽ローラ３２の径方向外側において、複数の遊星ローラ３３を支持する部材である。キャリア３４の軸方向一方側の端部は、台車フレーム５にネジ止め、溶着、接着等により直接的に固定される。台車フレーム５には、電動機２の静止部を含む筐体が固定される。これにより、キャリア３４は、中心軸９を中心として回転することなく静止している。なお、キャリア３４は、台車フレーム５を介さず、電動機２の筐体に直接的に固定されてもよい。また、キャリア３４は、別部材を介して、台車フレーム５に間接的に固定されてもよい。

図４は、第１実施形態に係る遊星ローラ３３、キャリア３４、およびブロック軸受３５を径方向外側から見た図である。図４に示すとおり、キャリア３４は、互いに軸方向に離間した２箇所（第１位置Ｐ１，第２位置Ｐ２）において、それぞれ外周面から径方向内側へ切欠き状に凹む（径方向に平行に延びる）スリットを有する。スリットは、３つの第１スリット３４１と３つの第２スリット３４２とを含む。３つの第１スリット３４１は、軸方向の第１位置Ｐ１において、中心軸９を中心として互いに周方向に１２０度の間隔を空けて設けられている。また、３つの第１スリット３４１は、３つの遊星ローラ３３の第１柱部６３の少なくとも一部とそれぞれ重なる。３つの第２スリット３４２は、第１位置Ｐ１よりも軸方向他方側に位置する第２位置Ｐ２において、中心軸９を中心として互いに周方向に１２０度の間隔を空けて設けられている。また、３つの第２スリット３４２は、３つの遊星ローラ３３の第２柱部６４の少なくとも一部とそれぞれ重なる。

３つの第１スリット３４１には、それぞれブロック軸受３５（第１ブロック軸受３５１）が配置される。第１ブロック軸受３５１は、遊星ローラ３３の第１柱部６３を、自転軸９０を中心として回転可能に支持する。３つの第２スリット３４２には、それぞれブロック軸受３５（第２ブロック軸受３５２）が配置される。第２ブロック軸受３５２は、遊星ローラ３３の第２柱部６４を、自転軸９０を中心として回転可能に支持する。第１ブロック軸受３５１および第２ブロック軸受３５２には、例えば、略立方体形状の外形を有する滑り軸受が用いられる。減速機３の製造時には、第１ブロック軸受３５１が、第１スリット３４１に沿って径方向に移動可能に配置される。同時に、第２ブロック軸受３５２が、第２スリット３４２に沿って径方向に移動可能に配置される。これにより、３つの遊星ローラ３３は、径方向に僅かに移動可能な状態で、それぞれブロック軸受３５を介してキャリア３４に自転可能に支持される。なお、第１ブロック軸受３５１および第２ブロック軸受３５２には、滑り軸受に代えて、ボールベアリング等の他方式の軸受が用いられてもよい。

さらに、第１ブロック軸受３５１および第２ブロック軸受３５２は、それぞれ軸受貫通孔３５０を有する。軸受貫通孔３５０は、中心軸９の径方向外側において、第１ブロック軸受３５１および第２ブロック軸受３５２を、厚み方向に貫通する。減速機３の製造時には、各部材を組み立てた後、減速機３の内部に潤滑オイルが充填される。この際、遊星ローラ３３の外周面から潤滑オイルを塗布すると、軸受貫通孔３５０に潤滑オイルが進入し、遊星ローラ３３の柱部３３３とブロック軸受３５との間（自転軸９０の周囲）に潤滑オイルが拡がり易くなる。この結果、遊星ローラ３３を、キャリア３４に対して、ブロック軸受３５を介して、より滑らかに自転させることができる。

ケーシング３６は、入力部３１、太陽ローラ３２、複数の遊星ローラ３３、キャリア３４の軸方向一方側の端部付近を除く部位、ブロック軸受３５、支持軸受３７、リング３８、第１押圧部材３９、第２押圧部材４０、およびリブ４１を内部に収容する部材である。ケーシング３６は、中心軸９を中心として軸方向に円筒状に拡がる外周面を有する。ケーシング３６は、減速機３の外周部の少なくとも一部を形成する。図３に示すとおり、ケーシング３６は、カップ状の第１ケーシング３６１と、板状の第２ケーシング３６２とを含む。第１ケーシング３６１は、第２ケーシング３６２よりも軸方向一方側に位置する。減速機３の製造時には、例えば、第１ケーシング３６１の内部において、各部品を組み付けた後、第１ケーシング３６１の軸方向他方側の開口を、第２ケーシング３６２により覆う。そして、ネジ３６３を用いて第１ケーシング３６１と第２ケーシング３６２とを軸方向に固定する。これにより、容易に減速機３全体を組み立てることができる。ただし、ケーシング３６の構成は、これに限定されない。

図１に示すとおり、ケーシング３６の内周面には、互いに軸方向に離間した２つの支持軸受３７が配置されている。支持軸受３７は、第１支持軸受３７１と第２支持軸受３７２とを含む。第１支持軸受３７１は、第２支持軸受３７２よりも軸方向一方側に位置する。また、第１支持軸受３７１と、第２支持軸受３７２とは、同等の構造を有する。図３に示すとおり、支持軸受３７は、内輪９１と、複数のボール９２と、外輪９３とを有する。内輪９１は、キャリア３４の外周面に固定される。複数のボール９２は、内輪９１と外輪９３との間に介在する。外輪９３は、ケーシング３６の内周面に固定される。これにより、ケーシング３６は、キャリア３４に対して、支持軸受３７を介して、中心軸９を中心として回転可能に支持される。このように、支持軸受３７には、ボールベアリングが用いられる。ただし、ボールベアリングに代えて、ローラベアリング等の他方式の軸受が用いられてもよい。また、支持軸受３７の個数は、２つには限定されない。

図５は、図１のＢ－Ｂ位置から見たときの台車駆動ユニット１の横断面図である。図１、図３、および図５に示すとおり、リング３８は、遊星ローラ３３の第２小径部６２の少なくとも一部よりも径方向外側において、中心軸９を中心として円環状に拡がる。リング３８の周方向の少なくとも１箇所には、リング貫通孔３８０が設けられている。リング貫通孔３８０は、リング３８を軸方向に貫通する貫通孔である。リング貫通孔３８０には、第２ケーシング３６２から軸方向に延びる固定ピン３６８が挿入される。これにより、第２ケーシング３６２に対するリング３８の周方向の相対回転が阻止される。すなわち、リング３８は、固定ピン３６８を用いて、第２ケーシング３６２に周方向に間接的に固定される。なお、リング３８は、固定ピン３６８に沿って、軸方向に僅かに移動可能である。

リング３８の内周面は、遊星ローラ３３の第２小径部６２の接触面６２０と接触して摩擦力を受ける。これにより、リング３８およびケーシング３６は、当該摩擦力によって、中心軸９を中心として回転する。ここで、上述のとおり、３つの遊星ローラ３３は、それぞれ自転軸９０を中心として、太陽ローラ３２の回転方向とは逆方向に回転数Ｎ２で自転する。このため、リング３８およびケーシング３６は、３つの遊星ローラ３３の自転に伴い、３つの遊星ローラ３３の自転方向と同じ方向、すなわち、太陽ローラ３２の回転方向とは逆方向に、変速後の回転数Ｎ３で回転する。

第１押圧部材３９は、リング３８の周方向の少なくとも一部の軸方向他方側において、中心軸９に沿って延びる弾性体である。第１押圧部材３９には、例えば、コイルばね、板ばね、またはゴム等が用いられる。第１押圧部材３９の軸方向他方側の端部は、第２ケーシング３６２に直接的に固定される。ただし、第１押圧部材３９の軸方向他方側の端部は、別部材を介して第２ケーシング３６２に間接的に固定されてもよい。また、第１押圧部材３９の軸方向一方側の端部は、リング３８に接触する。このため、リング３８には、第１押圧部材３９から、軸方向一方側へ向かう付勢力が与えられる。ここで、上述のとおり、リング３８と接触する遊星ローラ３３の第２小径部６２は、軸方向他方側へ向かうにつれて縮径する（軸方向一方側へ向かうにつれて拡径する）円錐台状の立体形状を有する。このため、リング３８が第２小径部６２の接触面６２０によりしっかりと接触するとともに、遊星ローラ３３は、リング３８から受ける付勢力によって、径方向内側へ押圧される。その結果、遊星ローラ３３が太陽ローラ３２にしっかりと接触する。

ただし、リング３８および第１押圧部材３９の構成は、これに限定されない。例えば、リング３８は、遊星ローラ３３の第１小径部６１の少なくとも一部よりも径方向外側において、中心軸９を中心として円環状に拡がるように配置されてもよい。そして、第１押圧部材３９は、リング３８の周方向の少なくとも一部の軸方向一方側において、中心軸９に沿って延びるように配置されてもよい。そして、第１押圧部材３９の軸方向一方側の端部は、第１ケーシング３６１に直接的または間接的に固定され、第１押圧部材３９の軸方向他方側の端部は、リング３８に接触してもよい。このような構成でも、リング３８に第１押圧部材３９から軸方向他方側へ向かう付勢力が与えられることにより、リング３８が第１小径部６１の接触面によりしっかりと接触するとともに、遊星ローラ３３を太陽ローラ３２にしっかりと接触させることができる。

第２押圧部材４０は、遊星ローラ３３の大径部３３１の軸方向一方側、かつ、第１小径部６１の少なくとも一部よりも径方向外側に位置する。第２押圧部材４０は、固定リング４０１、可動リング４０２、および球体４０３を有する。固定リング４０１および可動リング４０２は、それぞれ中心軸９を中心として円環状に拡がる。また、固定リング４０１は、可動リング４０２よりも軸方向一方側に位置する。固定リング４０１は、第１ケーシング３６１に固定される。そして、可動リング４０２は、固定リング４０１を介して、第１ケーシング３６１に間接的に固定される。

第２押圧部材４０は、中心軸９を中心とする回転トルクを軸方向他方側へ向かう力に変換する調圧カムにより構成される。具体的には、第２押圧部材４０は、中心軸９を中心とする回転トルクを受けると、固定リング４０１および可動リング４０２の周方向に設けられた複数の傾斜面に、球体４０３が乗り上げる。これにより、固定リング４０１に対して可動リング４０２が、軸方向他方側に押圧される。ここで、固定リング４０１が第１ケーシング３６１に固定された状態で、可動リング４０２の内周面は、第１小径部６１に接触する。そして、このように可動リング４０２が軸方向他方側に押圧されることにより、可動リング４０２が第１小径部６１の接触面によりしっかりと接触するとともに、第１小径部６１に第２押圧部材４０から軸方向他方側へ向かう付勢力が回転トルクに比例して与えられる。

ここで、上述のとおり、可動リング４０２と接触する遊星ローラ３３の第１小径部６１は、軸方向一方側へ向かうにつれて縮径する（軸方向他方側へ向かうにつれて拡径する）円錐台状の立体形状を有する。このため、可動リング４０２から受ける付勢力によって、遊星ローラ３３は、径方向内側へ押圧される。その結果、遊星ローラ３３が太陽ローラ３２にしっかりと接触する。ただし、第２押圧部材４０の構成は、これには限定されない。例えば、第２押圧部材４０は、遊星ローラ３３の大径部３３１の軸方向他方側、かつ、第２小径部６２の少なくとも一部よりも径方向外側において、中心軸９を中心として円環状に拡がるように配置されてもよい。そして、可動リング４０２の内周面は、遊星ローラ３３の第２小径部６２に接触してもよい。さらに、減速機３は、複数の第１押圧部材３９または複数の第２押圧部材４０を有してもよい。また、減速機３は、第１押圧部材３９および第２押圧部材４０のいずれか一方のみを有してもよい。

図２および図５に示すとおり、リブ４１は、ケーシング３６の内周面から径方向内側へ向けて突出する。台車駆動ユニット１の使用時には、ケーシング３６およびリング３８とともに、リブ４１が、中心軸９を中心として回転する。これにより、減速機３の内部に充填された潤滑オイルが攪拌され、ケーシング３６内部に拡がり易くなる。なお、本実施形態では、８つのリブ４１が設けられている。ただし、リブ４１の数は、７つ以下であってもよく、９つ以上であってもよい。

上述のとおり、台車駆動ユニット１の使用時には、まず、入力部３１および太陽ローラ３２が、中心軸９を中心として回転数Ｎ１で回転する。そうすると、３つの遊星ローラ３３は、それぞれ、大径部３３１と太陽ローラ３２との間の摩擦力によって、自転軸９０を中心として回転数Ｎ２で自転する。この遊星ローラ３３の自転の回転数Ｎ２は、「太陽ローラ３２の外径Ｄ１」と「遊星ローラ３３の大径部３３１の外径Ｄ２」とを用いて、「Ｎ２＝Ｎ１×Ｄ１／Ｄ２」の計算式で算出される。

３つの遊星ローラ３３がそれぞれ自転すると、リング３８およびケーシング３６は、リング３８と３つの遊星ローラ３３の第２小径部６２との間の摩擦力によって、中心軸９を中心として回転数Ｎ３で回転する。このリング３８およびケーシング３６の回転数Ｎ３は、「第２小径部６２の外径Ｄ３」と「リング３８の内径Ｄ４」とを用いて、「Ｎ３＝Ｎ２×Ｄ３／Ｄ４」の計算式で算出される。さらに、以上より、減速機３の減速比「Ｎ３／Ｎ１」は、「Ｎ３／Ｎ１＝（Ｄ１×Ｄ３）／（Ｄ２×Ｄ４）」の計算式で算出される。ここで、上述のとおり、遊星ローラ３３は、大径部３３１と第２小径部６２とを有する。本実施形態では、「第２小径部６２の外径Ｄ３」は、「大径部３３１の外径Ｄ２」よりも小さい。これにより、減速機３の減速比「Ｎ３／Ｎ１」がより小さくなるため、回転運動をより減速させることができるとともに、より高い出力トルクを得ることができる。

さらに、ケーシング３６の外周面には、タイヤ４が直接的に固定されている。台車駆動ユニット１の使用時には、ケーシング３６ともに、タイヤ４が中心軸９を中心として変速後の回転数Ｎ３で回転する。これにより、台車フレーム５が、水平方向（図１における手前または奥行き方向）に移動する。なお、タイヤ４は、ケーシング３６の外周面に別部材を介して間接的に固定されてもよい。

上述のとおり、本実施形態の台車駆動ユニット１は、遊星ローラ３３の回転（自転）に伴って中心軸９を中心として回転するケーシング３６自体の外周面にタイヤ４が固定される構成を有する。このため、従来構造である、遊星ローラを保持しつつ遊星ローラの回転に伴って回転するキャリアピンとは別に、さらにタイヤを保持するホイール部材を有する場合と比べて、台車駆動ユニット１全体を軸方向および径方向に小型化することができる。また、部品点数を抑え、台車駆動ユニット１の製造コストを削減することができる。さらに、本実施形態の台車駆動ユニット１においては、３つの遊星ローラ３３は、それぞれ自転軸９０を中心として自転するのみであり、中心軸９の周りを回転（公転）しない。このため、台車駆動ユニット１における回転要素が限られるため、静音特性を向上することができる。この結果、病院またはオフィス等の、より高い静音特性が求められる場所においても、台車駆動ユニット１を活用することができる。

＜２．第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る台車駆動ユニット１Ｂの縦断面図である。なお、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同等の部分については、重複説明を省略する。

図６に示すとおり、台車駆動ユニット１Ｂは、電動機２Ｂと減速機３Ｂとが接続された電動機付き変速機、タイヤ４Ｂ、台車フレーム５Ｂ、およびホイール７Ｂを有する。減速機３Ｂは、入力部３１Ｂ、太陽ローラ３２Ｂ、複数の遊星ローラ３３Ｂ、キャリア３４Ｂ、ブロック軸受３５Ｂ、ケーシング３６Ｂ、支持軸受３７Ｂ、リング３８Ｂ、第１押圧部材３９Ｂ、第２押圧部材４０Ｂ、およびリブを有する。太陽ローラ３２Ｂ、複数の遊星ローラ３３Ｂ、キャリア３４Ｂ、ブロック軸受３５Ｂ、ケーシング３６Ｂ、支持軸受３７Ｂ、リング３８Ｂ、第１押圧部材３９Ｂ、第２押圧部材４０Ｂ、およびリブについては、第１実施形態の太陽ローラ３２、複数の遊星ローラ３３、キャリア３４、ブロック軸受３５、ケーシング３６、支持軸受３７、リング３８、第１押圧部材３９、第２押圧部材４０、およびリブ４１と同等の構成を有するため、重複説明を省略する。

入力部３１Ｂは、中心軸９Ｂを中心として軸方向に円柱状に延びる部材である。本実施形態の入力部３１Ｂは、支持軸受３１１Ｂを介して、キャリア３４Ｂに対して回転可能に軸支される。支持軸受３１１Ｂには、例えば、ボールベアリングが用いられる。ただし、ボールベアリングに代えて、ローラベアリング、すべり軸受等の他方式の軸受が用いられてもよい。

ホイール７Ｂは、タイヤ支持部７１Ｂと接続部７２Ｂとを有する。タイヤ支持部７１Ｂは、ケーシング３６Ｂの径方向外側において、中心軸９Ｂを中心として軸方向に円筒状に拡がる外周面を有する。ケーシング３６Ｂおよびリング３８Ｂは、タイヤ支持部７１Ｂの径方向内側に配置される。タイヤ支持部７１Ｂの外周面には、タイヤ４Ｂが固定される。接続部７２Ｂは、タイヤ支持部７１Ｂの軸方向他方側の端部から径方向内側に拡がる部位である。接続部７２Ｂの径方向内側の端部を含む一部は、ケーシング３６Ｂにネジ止め等により接続される。なお、ホイール７Ｂとケーシング３６Ｂとは単一部材から形成されてもよい。これにより、台車駆動ユニット１Ｂの部品点数を抑え、製造コストを削減することができる。

台車駆動ユニット１Ｂの使用時には、ケーシング３６Ｂともに、ホイール７Ｂおよびタイヤ４Ｂが中心軸９Ｂを中心として回転する。これにより、台車フレーム５Ｂが、水平方向（図６における手前または奥行き方向）に移動する。このようにホイール７Ｂを設けることにより、台車駆動ユニット１Ｂの使用場所または使用方法に合わせて、タイヤ４Ｂの径を自由に選択することができる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されない。

図７は、一変形例に係る台車駆動ユニット１Ｃの部分縦断面図である。図７の例では、遊星ローラ３３Ｃは、それぞれ、大径部３３１Ｃと、小径部３３２Ｃと、柱部３３３Ｃとを有する。小径部３３２Ｃは、第１小径部６１Ｃと第２小径部６２Ｃとを含む。また、第１小径部６１Ｃは、軸方向一方側へ向かうにつれて縮径する円錐台状の立体形状を有する。また、第１小径部６１Ｃの軸方向他方側の端部の外径は、大径部３３１Ｃの軸方向一方側の端部の外径と略同一である。第２小径部６２Ｃは、軸方向他方側へ向かうにつれて縮径する円錐台状の立体形状を有する。また、第２小径部６２Ｃの軸方向一方側の端部の外径は、大径部３３１Ｃの軸方向他方側の端部の外径と略同一である。ここで、第１実施形態と同様に、減速機３Ｃの減速比は、「大径部３３１Ｃの外径Ｄ２」と、「第２小径部６２Ｃの外径Ｄ３」とを用いて算出される。本変形例のように、「大径部３３１Ｃの外径Ｄ２」と「第２小径部６２Ｃの外径Ｄ３」との比率を変更することにより、さまざまな減速比を得ることができる。

図８は、他の変形例に係る遊星ローラ３３Ｄ、キャリア３４Ｄ、およびブロック軸受３５Ｄを径方向外側から見た図である。図８の例では、ブロック軸受３５Ｄは、第１ブロック軸受３５１Ｄと第２ブロック軸受３５２Ｄとを含む。第１ブロック軸受３５１Ｄは、第２ブロック軸受３５２Ｄよりも軸方向一方側に位置する。また、第１ブロック軸受３５１Ｄおよび第２ブロック軸受３５２Ｄは、軸受貫通スリット３５０Ｄを有する。軸受貫通スリット３５０Ｄは、第１ブロック軸受３５１Ｄおよび第２ブロック軸受３５２Ｄを、それぞれ軸方向全体に亘って厚み方向に貫通するスリット状の貫通孔である。減速機の製造時に、遊星ローラ３３Ｄの外周面から潤滑オイルを塗布すると、軸受貫通スリット３５０Ｄに潤滑オイルが進入し、遊星ローラ３３Ｄとブロック軸受３５Ｄとの間（自転軸９０Ｄの周囲）に潤滑オイルが拡がり易くなる。この結果、遊星ローラ３３Ｄを、キャリア３４Ｄに対して、ブロック軸受３５Ｄを介して、より滑らかに自転させることができる。

図９は、他の変形例に係る台車駆動ユニット１Ｅの縦断面図である。図９の例では、キャリア３４Ｅの軸方向一方側の端部は、取り付け板８１Ｅを介して、電動機２Ｅの筐体にネジ８２Ｅを用いて固定される。キャリア３４Ｅの軸方向他方側の端部は、台車フレーム５Ｅにネジ８３Ｅを用いて固定される。さらに、本変形例の台車フレーム５Ｅは、タイヤ４Ｅを含む減速機３Ｅの軸方向他方側の一部および上側を覆う。このため、台車フレーム５Ｅに載置される資材および部品等の被搬送物または作業員等が、タイヤ４Ｅを含む減速機３Ｅに接触することを抑制できる。

また、電動機付き変速機を含む台車駆動ユニットの細部の形状については、本願の各図に示された形状と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、電動機付き変速機と、電動機付き変速機を有する台車駆動ユニットとに利用できる。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ 台車駆動ユニット
２，２Ｂ，２Ｅ 電動機
３，３Ｂ，３Ｃ，３Ｅ 減速機
４，４Ｂ，４Ｅ タイヤ
５，５Ｂ，５Ｅ 台車フレーム
７Ｂ ホイール
９，９Ｂ 中心軸
２０ 中心軸
２１ 回転軸
２２ 軸継手
３１，３１Ｂ 入力部
３２，３２Ｂ 太陽ローラ
３３，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ 遊星ローラ
３４，３４Ｂ，３４Ｄ，３４Ｅ キャリア
３５，３５Ｂ，３５Ｄ ブロック軸受
３６，３６Ｂ，３６Ｄ ケーシング
３７，３７Ｂ 支持軸受
３８，３８Ｂ リング
３９，３９Ｂ 第１押圧部材
４０，４０Ｂ 第２押圧部材
４１ リブ
６１，６１Ｃ 第１小径部
６２，６２Ｃ 第２小径部
６３ 第１柱部
６４ 第２柱部
９０，９０Ｄ 自転軸
３３１，３３１Ｃ 大径部
３３２，３３２Ｃ 小径部
３３３，３３３Ｃ 柱部
３４１ 第１スリット
３４２ 第２スリット
３５１，３５１Ｄ 第１ブロック軸受
３５２，３５２Ｄ 第２ブロック軸受
３５０ 軸受貫通孔
３５０Ｄ 軸受貫通スリット
３６８ 固定ピン
４０１ 固定リング
４０２ 可動リング
４０３ 球体
６２０ 接触面

Claims (15)

1. 静止部および前記静止部に対して中心軸を中心として回転する回転軸を有する電動機と、
   前記電動機から得られる回転運動を変速させながら伝達する変速機と、
   を有する電動機付き変速機であって、
   前記変速機は、
   前記中心軸を中心として軸方向に円筒状に拡がる外周面を有し、かつ、前記変速機の外周部の少なくとも一部を形成するケーシングと、
   前記電動機から得られる動力により回転する入力部の周囲に固定され、前記入力部とともに前記中心軸を中心として回転する太陽ローラと、
   前記太陽ローラの周囲に配置され、それぞれ前記太陽ローラに接触することによって自転軸を中心として自転する複数の遊星ローラと、
   前記複数の遊星ローラを、第１軸受を介して自転可能に支持するキャリアと、
   前記遊星ローラの少なくとも一部よりも径方向外側において前記中心軸を中心として円環状に拡がり、前記ケーシングに間接的に固定されるリングと、
   を有し、
   前記複数の遊星ローラは、それぞれ前記リングと接触し、
   前記キャリアは、前記電動機の前記静止部に直接的または間接的に固定され、
   前記リングおよび前記ケーシングは、前記複数の遊星ローラの自転に伴い、変速後の回転数で前記中心軸を中心として回転し、
   前記変速機は、内部に潤滑オイルが充填されており、
   前記第１軸受は、前記中心軸の径方向外側において厚み方向に貫通する貫通孔であって、前記潤滑オイルが進入する軸受貫通孔を有する、電動機付き変速機。
2. 請求項１に記載の電動機付き変速機であって、
   前記ケーシングの内周面から径方向内側へ向けて突出するリブをさらに有する、電動機付き変速機。
3. 静止部および前記静止部に対して中心軸を中心として回転する回転軸を有する電動機と、
   前記電動機から得られる回転運動を変速させながら伝達する変速機と、
   を有する電動機付き変速機であって、
   前記変速機は、
   前記中心軸を中心として軸方向に円筒状に拡がる外周面を有し、かつ、前記変速機の外周部の少なくとも一部を形成するケーシングと、
   前記電動機から得られる動力により回転する入力部の周囲に固定され、前記入力部とともに前記中心軸を中心として回転する太陽ローラと、
   前記太陽ローラの周囲に配置され、それぞれ前記太陽ローラに接触することによって自転軸を中心として自転する複数の遊星ローラと、
   前記複数の遊星ローラを、第１軸受を介して自転可能に支持するキャリアと、
   前記遊星ローラの少なくとも一部よりも径方向外側において前記中心軸を中心として円環状に拡がり、前記ケーシングに間接的に固定されるリングと、
   を有し、
   前記複数の遊星ローラは、それぞれ前記リングと接触し、
   前記キャリアは、前記電動機の前記静止部に直接的または間接的に固定され、
   前記リングおよび前記ケーシングは、前記複数の遊星ローラの自転に伴い、変速後の回転数で前記中心軸を中心として回転し、
   前記変速機は、内部に潤滑オイルが充填されており、
   前記ケーシングの内周面から径方向内側へ向けて突出するリブをさらに有し、
   前記リブは、前記中心軸回りに複数配置されており、前記潤滑オイルを攪拌する、電動機付き変速機。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電動機付き変速機であって、
   前記自転軸は前記中心軸と平行に配置され、
   前記複数の遊星ローラは、それぞれ
   前記太陽ローラに接触する大径部と、
   前記大径部の軸方向一方側において前記リングと接触する接触面を有する小径部と、
   を有し、
   前記小径部は、軸方向一方側へ向かうにつれて縮径する円錐台状であり、
   前記変速機は、
   前記リングに、軸方向他方側へ向かう力を与えて、前記リングを前記接触面に接触させる押圧部材
   をさらに有する、電動機付き変速機。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電動機付き変速機であって、
   前記キャリアは、径方向に延びるスリット
   を有し、
   前記第１軸受は、前記スリットに沿って径方向に移動可能である、電動機付き変速機。
6. 請求項４に記載の電動機付き変速機であって、
   前記押圧部材は、軸方向一方側の端部が前記ケーシングに直接的または間接的に固定され、軸方向他方側の端部が前記リングに接触する弾性体である、電動機付き変速機。
7. 請求項４に記載の電動機付き変速機であって、
   前記押圧部材は、前記リングの軸方向一方側において前記中心軸を中心として円環状に拡がり、前記中心軸を中心とする回転トルクを軸方向他方側へ向かう力に変換する調圧カムにより構成される、電動機付き変速機。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の電動機付き変速機であって、
   前記リングは、前記ケーシングの内周面に固定される、電動機付き変速機。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の電動機付き変速機であって、
   前記入力部は、前記電動機の回転軸と軸継手を介して軸方向に接続される、電動機付き変速機。
10. 請求項９に記載の電動機付き変速機であって、
    前記入力部は、前記入力部の軸方向一方側に位置する前記回転軸を挿入する前記軸継手を介して軸方向に接続される、電動機付き変速機。
11. 請求項４に記載の電動機付き変速機であって、
    前記大径部は、前記自転軸を中心として延びる円柱状であり、
    前記小径部の軸方向他方側の端部の外径は、前記大径部の軸方向一方側の端部の外径と略同一である、電動機付き変速機。
12. 台車フレームを駆動する台車駆動ユニットであって、
    請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の電動機付き変速機と、
    前記ケーシングの外周面に直接的または間接的に固定され、少なくとも一部が前記台車フレームよりも下側に位置し、前記ケーシングとともに前記中心軸を中心として回転するタイヤと、
    を有し、
    前記台車フレームは前記キャリアに直接的または間接的に固定される、台車駆動ユニット。
13. 請求項１２に記載の台車駆動ユニットであって、
    前記ケーシングに接続され、かつ、前記ケーシングの径方向外側において前記中心軸を中心として軸方向に円筒状に拡がる外周面を有するホイール
    をさらに有し、
    前記タイヤは、前記ホイールの外周面に固定される、台車駆動ユニット。
14. 請求項１３に記載の台車駆動ユニットであって、
    前記リングは、前記ホイールの径方向内側に配置される、台車駆動ユニット。
15. 請求項１３または請求項１４に記載の台車駆動ユニットであって、
    前記ホイールと前記ケーシングとは単一部材から形成される、台車駆動ユニット。

Images