JP2002276749A

JP2002276749A - 電動式駆動装置

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Publication number: JP2002276749A
Application number: JP2001080431A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Otaki; 大滝　　亮一
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP5044871B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、出力軸２９の回転数及び回転
角度を厳密に規制できる構造を実現する。【解決手段】エンコーダ１２とセンサ１３とから成る
回転速度検出装置を備えた電動サーボモータ１の回転駆
動軸４の回転を、摩擦ローラ式変速機２の中心ローラ１
４に伝達する。そして、この中心ローラ１４の回転を、
ガイドローラ２１ａ及びウェッジローラを含む中間ロー
ラを介して外輪２７に伝達し、出力軸２９より取り出
す。このウェッジローラの作用により、上記電動サーボ
モータ１からこの出力軸２９に伝達する動力の大きさに
拘らず、トラクション部の滑り率を一定にできて、上記
課題を解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る電動式駆動装
置は、各種巻上装置、工作機械の主軸駆動装置、半導体
製造装置のターンテーブル用駆動装置、電動自動車のホ
イールインモータ等の様に、被駆動部を、その駆動量
（回転数）を規制しつつ回転駆動する場合に利用する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】各種機械
装置の回転部分（被駆動部分）を、電動モータの出力を
減速機により減速すると共にトルクを増大させて回転駆
動する事が一般的に行なわれている。上記減速機として
従来一般的には、遊星歯車機構等の歯車式減速機を使用
していた。この様な歯車式減速機を使用する場合に、被
駆動部分の変位量（回転数、回転角度）を正確に規制す
る、言い換えれば正確なサーボを行なう為には、減速機
の出力軸の回転を検出し、この回転を電動サーボモータ
にフィードバックさせる必要がある。

【０００３】この理由は、一般的な歯車式減速機の場
合、歯車同士の噛み合いに基づき、回転伝達に伴って角
速度が微妙に変化する為、入力軸の角速度が一定であっ
ても、出力軸の角速度が微妙に変化する為である。この
為、上記歯車式減速機の出力軸により回転駆動される被
駆動部材の位置決めを厳密に行なわせる為には、この被
駆動部材と直結した上記出力軸側に回転検出器を設置
し、この回転検出器の検出信号により、上記入力軸を回
転駆動する為の電動サーボモータの制御を行なう必要が
ある。

【０００４】ところが、減速機の出力軸側に回転検出器
を設置する事は、設置スペースが限られている場合が多
く、仮に設置できても設置作業が面倒になる場合が多
い。しかも、歯車同士の噛み合いに基づく、上記歯車式
減速機の出力軸の回転角速度の微変動を修正する場合、
制御系でハンチングを起こし易くなる。

【０００５】そこで、減速機として、入力軸から出力軸
に回転力を、角速度の変動なく伝達できる摩擦式変速機
を使用し、電動サーボモータを制御する為の回転検出器
を、この電動サーボモータ側に設置する事が考えられ
る。但し、単に減速機として摩擦式変速機を使用し、電
動サーボモータの側に回転検出器を設置しただけでは、
被駆動部材の位置決めを正確に行なえない可能性があ
る。この理由は、単純な摩擦式変速機の場合には、伝達
すべき動力の変動に伴うトラクション係数の変動が摩擦
による動力伝達部（トラクション部）の滑り率の変動に
結び付く、言い換えれば伝達すべき動力が変動すると滑
り率が変動する為である。

【０００６】即ち、摩擦式変速機の場合には、このトラ
クション部で伝達される動力（トラクション力）Ｆ_T
と、このトラクション部の面圧を確保する為の押し付け
力Ｎとは、トラクション係数μに比例する（Ｆ_T ＝μ・
Ｎ）。トラクション部の接触面圧が一定である一般的な
摩擦式変速機の場合には、このうちの押し付け力Ｎが一
定であるから、上記トラクション力Ｆ_T は、図１０
（Ａ）に示す様に、トラクション係数μに比例する。従
って、仮に上記トラクション部での滑り率Ｓがこのトラ
クション係数μに比例すると仮定すれば、この滑り率Ｓ
は、図１０（Ｂ）に示す様に、上記トラクション力Ｆ_T
に比例して変化してしまう。この様にトラクション力Ｆ
_T の変化に対応して滑り率Ｓが変化すると、上記電動サ
ーボモータ側の回転数をいくら厳密に規制しても、被駆
動部材の変位量を厳密に規制する事はできない。

【０００７】これに対して、図１１（Ａ）に示す様に、
トラクション部の面圧を確保する為の押し付け力Ｎをト
ラクション力Ｆ_T に比例して変化させれば、図１１
（Ｂ）に示す様に、このトラクション力Ｆ_T の変動に拘
らず、滑り率Ｓを一定にできる。そして、この滑り率Ｓ
を一定にすれば、上記電動サーボモータ側の回転数を厳
密に規制する事により、被駆動部材の変位量を厳密に規
制できる様になる。本発明の電動式駆動装置は、この様
な事情に鑑みて発明したものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電動式駆動装置
は、電動サーボモータと、互いに転がり接触する複数の
伝達部材同士の間で駆動力を伝達すると共に、これら各
伝達部材の転がり接触部の直径の比に応じた変速比で変
速を行なう摩擦式変速機とを備える。この摩擦式変速機
は、伝達する駆動力に応じた押し付け力を発生して上記
各伝達部材の転がり接触部同士の当接部であるトラクシ
ョン部の面圧を変化させる押圧機構を内蔵したものであ
る。そして、上記電動サーボモータ側にのみ、回転検出
手段を設けている。

【０００９】

【作用】上述の様に構成する本発明の電動式駆動装置に
よれば、押圧機構の働きにより、トラクション力の変動
に拘らず摩擦式変速機のトラクション部の滑り率を一定
にできて、電動サーボモータ側にのみ回転検出手段を設
けただけで、上記摩擦式変速機の出力軸の回転数並びに
回転角度を厳密に規制できる。この為、簡単な構成で小
型・軽量、且つ低コストで実現できる構造で、各種機械
装置の駆動を高精度で行なえる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１〜４は、請求項１〜２に対応
する、本発明の実施の形態の第１例を示している。この
電動式駆動装置は、電動サーボモータ１とウェッジロー
ラ型の摩擦ローラ式変速機２とを、回転力の伝達方向に
関して互いに直列に配置して成る。これら電動サーボモ
ータ１及び摩擦ローラ式変速機２は、単一の基板３を挟
んで軸方向両側に設けられており、上記電動サーボモー
タ１の回転駆動軸４の回転力を上記摩擦ローラ式変速機
２により減速してから、この摩擦ローラ式変速機２の出
力軸２９を通じて取り出し自在としている。

【００１１】上記電動サーボモータ１を構成するステー
タ６は、全体を円筒状に構成されており、その軸方向両
端部を１対の支持環７、８に突き当てている。このうち
の一方（図１の右方）の支持環７は、上記基板３の片面
（図１の左面）外径寄り部分に結合固定している。又、
他方（図１の左方）の支持環８は、複数本のボルト９に
より上記一方の支持環７に結合して、これら両支持環
７、８同士の間で、上記ステータ６を軸方向両側から挟
持している。この状態で、このステータ６及び上記他方
の支持環８が、上記基板３に対し固定される。上記回転
駆動軸４の中間部両端寄り部分は、それぞれが深溝型或
はアンギュラ型の玉軸受である、１対の転がり軸受１０
ａ、１０ｂにより、上記基板３及び他方の支持環８の中
央部に、回転自在に支持している。

【００１２】又、上記回転駆動軸４の中間部で上記１対
の転がり軸受１０ａ、１０ｂ同士の間部分には、ロータ
１１を外嵌固定し、上記ステータ６への通電に基づくこ
のロータ１１の回転に伴って、上記回転駆動軸４を回転
駆動自在としている。又、この回転駆動軸４の基端部
（図１の左端部）で上記転がり軸受１０ａから突出した
部分にエンコーダ１２を固定すると共に、上記他方の支
持環８に支持固定したセンサ１３の検出部をこのエンコ
ーダ１２に対向させて、上記回転駆動軸４の回転量（回
転数及び回転角度）を検出する為の回転検出手段を構成
している。更に、上記回転駆動軸４の先端部（図１の右
端部）は小径にして、前記摩擦ローラ式変速機２の中心
ローラ１４としての機能を持たせている。この為に、上
記回転駆動軸４の先端部で上記転がり軸受１０ｂから突
出した部分は、上記基板３の他面（図１の右面）よりも
軸方向に突出させている。

【００１３】一方、上記摩擦ローラ式変速機２を構成す
る為、上記基板３の他面には、変速機ケース１５を結合
固定している。上記中心ローラ１４は、この変速機ケー
ス１５内の略中央部に挿入されている。尚、この中心ロ
ーラ１４を挿通する為に上記基板３に形成した通孔１６
は、この基板３の略中央部で、上記変速機ケース１５の
中心から少しだけ外れた位置となる部分に設けている。
又、上記変速機ケース１５の内側で上記中心ローラ１４
の周囲部分には、３本の枢軸１７ａ、１７ｂ、１７ｃ
を、それぞれこの中心ローラ１４と平行に配置してい
る。即ち、これら各枢軸１７ａ、１７ｂ、１７ｃの一端
部（図１の左端部）を上記基板３に支持すると共に、他
端部（図１の右端部）を連結板１８に支持している。

【００１４】尚、これら各枢軸１７ａ、１７ｂ、１７ｃ
のうち、図２の上部中央並びに下部右側に位置する２本
の枢軸１７ａ、１７ｂは、その両端部を上記基板３及び
連結板１８に形成した嵌合孔１９、１９に圧入固定して
いる。従って、これら両枢軸１７ａ、１７ｂが、上記変
速機ケース１５内で円周方向或は直径方向に変位する事
はない。これに対して、図２の下部左側に位置する残り
１本の枢軸１７ｃは、両端部を上記基板３及び連結板１
８に対し、上記変速機ケース１５の円周方向及び直径方
向に関して若干の変位自在に支持している。この為に、
上記基板３及び連結板１８の一部で上記枢軸１７ｃの両
端部に整合する部分には、この枢軸１７ｃの外径よりも
大きな幅及び長さを有する支持孔２０、２０を形成し、
これら各支持孔２０、２０に、上記枢軸１７ｃの両端部
を緩く係合させている。

【００１５】そして、これら各枢軸１７ａ、１７ｂ、１
７ｃの中間部周囲に、それぞれが中間ローラであるガイ
ドローラ２１ａ、２１ｂ及びウェッジローラ２２を、そ
れぞれラジアルニードル軸受２３により、回転自在に支
持している。尚、上記連結板１８の片面（図１の左面）
の一部で上記ガイドローラ２１ａ、２１ｂ及びウェッジ
ローラ２２から外れた位置には突部２４、２４を形成し
ている。そして、これら各突部２４、２４の先端面（図
１の左端面）を上記基板３の内面（上記ガイドローラ２
１ａ、２１ｂ及びウェッジローラ２２を設置した空間側
の面で、図１の右面）の一部に突き当てた状態で、連結
ボルト２５、２５により上記連結板１８を、上記基板３
に連結固定している。又、上記ガイドローラ２１ａ、２
１ｂ及びウェッジローラ２２の軸方向両端面と上記連結
板１８及び基板３との間には、それぞれワッシャ２６、
２６を設けて、これら各ローラ２１ａ、２１ｂ、２２の
回転が円滑に行なわれる様にしている。

【００１６】又、上記変速機ケース１５の内側で上記ガ
イドローラ２１ａ、２１ｂ及びウェッジローラ２２を囲
む部分には、円筒状の外輪２７を設けている。そして、
この外輪２７の内周面と、上記ガイドローラ２１ａ、２
１ｂ及びウェッジローラ２２の外周面とを、当接自在と
している。又、上記変速機ケース１５の中央部に設けた
円筒状の支持筒部２８の内側に出力軸２９を、それぞれ
が深溝型或はアンギュラ型の玉軸受である、１対の転が
り軸受３０ａ、３０ｂにより、回転自在に支持してい
る。そして、上記出力軸２９の基端部と上記外輪２７と
を、この出力軸２９の基端部に固設した連結板３１を介
して、回転力の伝達自在に、径方向に関する若干の相対
変位自在に連結している。この為に、上記外輪２７の片
端部（図１の右端部）の円周方向複数個所に形成した切
り欠き３２、３２と上記連結板３１の外周縁部に突設し
た突片３３、３３とを係合させている。そして、上記外
輪２７の端部内周面に係止した止め輪３４により、上記
各突片３３、３３が上記各切り欠き３２、３２から抜け
出る事を防止している。

【００１７】又、上記各ガイドローラ２１ａ、２１ｂ及
びウェッジローラ２２の外周面は、それぞれ前記中心ロ
ーラ１４の外周面と、上記外輪２７の内周面とに当接さ
せている。上記中心ローラ１４の中心と上記出力軸２９
及び外輪２７の中心とは互いに偏心している。即ち、前
述の様に、上記中心ローラ１４を挿通する通孔１６は、
上記変速機ケース１５の中心から少しだけ外れた位置に
設けているのに対して、上記出力軸２９を挿通する支持
筒部２８は、上記変速機ケース１５の中心に設けてい
る。又、この支持筒部２８の内側に回転自在に支持した
出力軸２９と外輪２７とは、互いに実質的に同心であ
る。従って、上記中心ローラ１４と上記外輪２７及び出
力軸２９とは、上記通孔１６の変速機ケース１５の中心
からのずれ量δ（図１参照）分だけ、互いに偏心してい
る。そして、上記中心ローラ１４の外周面と上記外輪２
７の内周面との間に存在して上記ガイドローラ２１ａ、
２１ｂ及びウェッジローラ２２が設けられた環状空間３
５の直径方向に関する幅寸法が、上記δ分の偏心量に見
合う分だけ、円周方向に関して不同になっている。

【００１８】この様に、上記環状空間３５の幅寸法を円
周方向に関して不同にした分、上記ガイドローラ２１
ａ、２１ｂ及びウェッジローラ２２の外径を異ならせて
いる。即ち、上記外輪２７に対し中心ローラ１４が偏心
している側（図１〜２の下側）に位置するガイドローラ
２１ｂ及びウェッジローラ２２の径を、互いに同じとす
ると共に比較的小径にしている。これに対して、上記外
輪２７に対し中心ローラ１４が偏心しているのと反対側
（図１〜２の上側）に位置するガイドローラ２１ａの径
を、上記ガイドローラ２１ｂ及びウェッジローラ２２よ
りも大きくしている。そして、これら３個の、それぞれ
が中間ローラであるガイドローラ２１ａ、２１ｂ及びウ
ェッジローラ２２の外周面を、上記中心ローラ１４の外
周面及び上記外輪２７の内周面に当接させている。

【００１９】尚、それぞれが中間ローラである、上記２
個のガイドローラ２１ａ、２１ｂ及び１個のウェッジロ
ーラ２２のうち、両ガイドローラ２１ａ、２１ｂを支持
した枢軸１７ａ、１７ｂは、前述の様に、上記変速機ケ
ース１５内に固定している。これに対して、ウェッジロ
ーラ２２を支持した枢軸１７ｃは、やはり前述した様に
上記変速機ケース１５内に、円周方向及び直径方向に関
する若干の変位を自在に支持している。従って、上記ウ
ェッジローラ２２も、上記変速機ケース１５内で円周方
向及び直径方向に関して若干の変位自在である。そし
て、前記基板３及び連結板１８のシリンダ孔３６、３６
内に装着した圧縮コイルばね３７、３７等の弾性材によ
り、上記ウェッジローラ２２を支持した枢軸１７ｃを、
この枢軸１７ｃに回転自在に支持したウェッジローラ２
２を前記環状空間３５の幅の狭い部分に向け移動させる
べく、弾性的に押圧している。図示の例では、上記圧縮
コイルばね３７、３７により、それぞれの先端部（図２
の右下端部）に外向フランジ状の鍔部３８を形成した押
圧ピン３９、３９を押圧し、これら両押圧ピン３９、３
９により、上記枢軸１７ｃの両端部を同方向に押圧して
いる。

【００２０】前述の様な電動サーボモータ１と、上述の
様な摩擦ローラ式変速機２とを組み合わせた、本例の電
動式駆動装置の場合、前記エンコーダ１２とセンサ１３
とから成る回転検出手段により上記電動サーボモータ１
の回転駆動軸４の回転量を厳密に規制すれば、上記摩擦
ローラ式変速機２の出力軸２９の回転量を厳密に規制で
きる。

【００２１】先ず、上記出力軸２９を回転させる場合に
は、上記電動サーボモータ１のステータ６に通電し、こ
の電動サーボモータ１の回転駆動軸４を回転させる。こ
の結果、この回転駆動軸４と一体に設けた前記中心ロー
ラ１４が、図２、４の反時計方向に回転する。この中心
ローラ１４の回転は、この中心ローラ１４の外周面と、
ガイドローラ２１ａ、２１ｂ及びウェッジローラ２２の
外周面との当接部である、各内径側当接部４０、４０を
介して、上記各ガイドローラ２１ａ、２１ｂ及びウェッ
ジローラ２２に伝わる。更に、これらガイドローラ２１
ａ、２１ｂ及びウェッジローラ２２の回転は、これら各
ローラ２１ａ、２１ｂ、２２の外周面と前記外輪２７の
内周面との当接部である、各外径側当接部４１、４１を
介して、上記外輪２７に伝わる。そして、この外輪２７
に結合した前記出力軸２９が、上記中心ローラ１４とは
逆方向に回転駆動される。

【００２２】上記回転駆動軸４より上記出力軸２９を回
転駆動すべく、上記中心ローラ１４が図２、４の反時計
方向に回転すると、上記ウェッジローラ２２が、この中
心ローラ１４から加わる力と前記各圧縮コイルばね３７
の弾力とにより、上記環状空間３５内で、この環状空間
３５の幅の狭い部分（図２、４の下側中央部分）に向け
移動する。この結果、上記ウェッジローラ２２の外周面
が、上記中心ローラ１４の外周面と上記外輪２７の内周
面とを強く押圧する。そして、このウェッジローラ２２
の外周面と上記中心ローラ１４の外周面との当接部であ
る内径側当接部４０、及び、上記ウェッジローラ２２の
外周面と上記外輪２７の内周面との当接部である外径側
当接部４１の当接圧が高くなる。

【００２３】上記ウェッジローラ２２に関する内径側、
外径側両当接部４０、４１の当接圧が高くなると、上記
中心ローラ１４と外輪２７とのうちの少なくとも一方の
部材が、組み付け隙間、或は弾性変形等に基づき、それ
ぞれの直径方向に関して僅かに変位する。この結果、残
り２個の中間ローラであるガイドローラ２１ａ、２１ｂ
の外周面と上記中心ローラ１４の外周面との当接部であ
る２個所の内径側当接部４０、４０、及びこれらガイド
ローラ２１ａ、２１ｂの外周面と上記外輪２７の内周面
との当接部である２個所の外径側当接部４１、４１の当
接圧が高くなる。そして、上記外輪２７及び上記出力軸
２９が、図２、４の時計方向に回転する。尚、この状態
では、上記ウェッジローラ２２を支持した前記枢軸１７
ｃと、前記各押圧ピン３９、３９の先端部に形成した鍔
部３８、３８とが離隔しても差し支えない。

【００２４】上記ウェッジローラ２２を、上記環状空間
３５内でこの環状空間３５の幅の狭い部分に向け移動さ
せようとする力は、上記中心ローラ１４から上記外輪２
７に伝達するトルクの大きさに応じて変化する。即ち、
上記中心ローラ１４の駆動トルクが大きくなる程、上記
ウェッジローラ２２を上記環状空間３５の幅の狭い部分
に向け移動させようとする力が大きくなる。そして、こ
の力が大きくなる程、上記各内径側、外径側両当接部４
０、４１の当接圧が大きくなる。逆に言えば、上記駆動
トルクが小さい場合には、これら各内径側、外径側両当
接部４０、４１の当接圧が小さい。この為、上記各内径
側、外径側両当接部４０、４１の当接圧を、前記回転駆
動軸４と前記出力軸２９との間で伝達すべきトルクの大
きさに応じた適正値にできて、摩擦ローラ式変速機の伝
達効率を高くできる。

【００２５】言い換えれば、それぞれがトラクション部
である、上記各内径側、外径側両当接部４０、４１の当
接圧を、これら各当接部４０、４１で伝達するトラクシ
ョン力に応じて高くできる為、上記回転駆動軸４から上
記出力軸２９に伝達する力の大きさの変動に拘らず、上
記各当接部４０、４１での滑り率Ｓを一定に（例えば、
常にゼロに）できる。この為、前述した様に、前記エン
コーダ１２とセンサ１３とから成る回転検出手段により
上記電動サーボモータ１の回転駆動軸４の回転量を厳密
に規制すれば、上記摩擦ローラ式変速機２の出力軸２９
の回転量を厳密に規制できる。

【００２６】尚、図示の例では、摩擦ローラ式変速機２
を構成する３個の中間ローラのうち、２個の中間ローラ
をガイドローラ２１ａ、２１ｂとし、残り１個の中間ロ
ーラをウェッジローラ２２としている為、上記摩擦ロー
ラ式変速機２が一方向の回転のみ伝達する。これに対し
て、図２の構造で、小径のガイドローラ２１ｂ部分に位
置する中間ローラもウェッジローラとし、このウェッジ
ローラを、環状空間３５の円周方向に関して、図２に示
したウェッジローラ２２と反対方向に弾性的に押圧すれ
ば、両方向の回転力を伝達自在な、ウェッジローラ型の
摩擦ローラ式変速機を得られる。そして、この様な両方
向の回転力の伝達自在な摩擦ローラ式変速機を組み込め
ば、電動サーボモータ１の両方向の回転を摩擦ローラ式
変速機２の出力軸２９に伝達自在な電動式駆動装置を実
現できる。

【００２７】次に、図５〜９は、請求項１、３に対応す
る、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の
場合には、上述した第１例の構造に組み込んだものと同
様の電動サーボモータ１により、交差軸型摩擦式変速機
４２の入力側ローラ４３を回転駆動し、この交差軸型摩
擦式変速機４２の出力軸２９ａを回転駆動する様にして
いる。この出力軸２９ａの基半部（図５の上半部）は変
速機ケース１５ａ内に、それぞれが深溝型或はアンギュ
ラ型の玉軸受である、１対の転がり軸受４４ａ、４４ｂ
により、回転自在に支持している。そして、上記電動サ
ーボモータ１の回転駆動力を交差軸型摩擦式変速機４２
により減速してから、上記出力軸２９ａに伝達する様に
構成している。

【００２８】上記交差軸型摩擦式変速機４２は、上記出
力軸２９ａの基半部周囲で上記変速機ケース１５ａの内
側部分に設けている。上記交差軸型摩擦式変速機４２を
構成する為に上記変速機ケース１５ａの側方（図５の左
方）に結合固定した上記電動サーボモータ１の回転駆動
軸４の先端部に上記入力側ローラ４３を、この回転駆動
軸４と同心に固設している。この入力側ローラ４３は、
上記変速機ケース１５ａ内に挿入された状態で、上記回
転駆動軸４を支承している１対の転がり軸受１０ａ、１
０ｂにより、回転自在に支持されている。この様に上記
入力側ローラ４３と上記出力軸２９ａとを上記変速機ケ
ース１５ａに支持した状態で、これら入力側ローラ４３
の中心軸αと出力軸２９ａの中心軸βとは、この出力軸
２９ａの中心軸β上の点Ｏ部分で交差する。又、上記入
力側ローラ４３は、先端部に向かう程外径が細くなる先
細の円すい台状に形成したもので、この入力側ローラ４
３の外周面の母線の延長線は、上記出力軸２９ａの中心
軸β上の点Ｏ部分で交差する。

【００２９】一方、上記出力軸２９ａの中間部で上記変
速機ケース１５ａ内に位置する部分の周囲にカラー４５
を、ボールスプライン４６を介して、上記出力軸２９に
対する軸方向の変位並びに同期した回転自在に支持して
いる。そして、上記カラー４５の周囲に、出力側ディス
ク４７と、ローディングカム装置４８と、アイドルディ
スク４９とを設けている。このうちの出力側ディスク４
７は上記カラー４５の中間部周囲に、ラジアルニードル
軸受或は滑り軸受等の軸受５０を介して、このカラー４
５に対する回転及び軸方向の変位自在に支持している。
又、上記ローディングカム装置４８を構成する為に、上
記カラー４５の一端部（図５の上端部）外周面に、カム
板部５１を、このカラー４５と一体の外向フランジ状に
設けている。

【００３０】又、上記アイドルディスク４９を支持する
為に、上記カラー４５の他端部（図５の下端部）に内輪
５２を外嵌し、更に抑えナット５３により、この内輪５
２の緩み止めを図っている。尚、この抑えナット５３の
締め付けトルクは、上記ローディングカム装置４８及び
次述する玉軸受５４に付与する予圧を適正にすべく、規
制している。そして、上記内輪５２に形成した内輪軌道
と上記アイドルディスク４９に形成した外輪軌道との間
に複数個の玉を設けて上記玉軸受５４を構成し、このア
イドルディスク４９を上記カラー４５の周囲に、回転自
在に支持している。

【００３１】そして、上記アイドルディスク４９と上記
カム板部５１との間に、上記ローディングカム装置４８
を構成する為の、鋼球或はセラミック球等の複数個（例
えば４個）のボール５５、５５と、上記出力側ディスク
４７とを、上記カム板部５１の側から順に、上記カラー
４５の軸方向に関して互いに直列に設けている。そし
て、互いに対向する、上記出力側ディスク４７の片面
（図５の上面）と上記カム板部５１の片面（図５の下
面）とには、それぞれ円周方向に亙る凹凸であるカム面
５６ａ、５６ｂを設けている。

【００３２】本例の場合、これら両カム面５６ａ、５６
ｂは、上記各ボール５５、５５を転動自在に係合させる
ボール溝の底面に形成している。この為に、上記出力側
ディスク４７の片面と上記カム板部５１の片面との互い
に整合する部分に、これら出力側ディスク４７及びカム
板部５１の直径方向に関する断面形状が円弧形で、全体
が円環状のボール溝５７ａ、５７ｂを形成している。こ
れら両ボール溝５７ａ、５７ｂは、上記出力側ディスク
４７及び上記カム板部５１と同心で且つ互いに同径であ
る。上記各カム面５６ａ、５６ｂは、図６〜９に示す様
に、上記両ボール溝５７ａ、５７ｂの底面の、上記出力
側ディスク４７及び上記カム板部５１の軸方向（図５の
上下方向、図７、８の左右方向）に関する位置を、円周
方向に亙って異ならせて成る。

【００３３】即ち、上記各ボール溝５７ａ、５７ｂの円
周方向等間隔の複数位置（図示の例では４個所位置）
を、これら各ボール溝５７ａ、５７ｂが浅くなった凸部
５８、５８とし、円周方向に隣り合う凸部５８、５８同
士の中間位置を、上記各ボール溝５７ａ、５７ｂが深く
なった凹部５９、５９としている。そして、これら各凹
部５９、５９と上記各凸部５８、５８とを、それぞれ傾
斜面６０、６０により連続させている。尚、これら各凹
部５９、５９の形状は、上記断面形状だけでなく円周方
向に関する形状も円弧形として、上記各ボール５５、５
５が、上記各凹部５９、５９を中心に、上記各ボール溝
５７ａ、５７ｂに沿って滑らかに転動できる様にしてい
る。尚、これら各ボール溝５７ａ、５７ｂの上記断面形
状の曲率半径は、上記各ボール５５、５５の直径の５
０．５〜５５％程度の範囲内で、前記ローディングカム
装置４８により伝達すべきトルクに応じて決定（トルク
が大きい程５０％に近く）する。何れにしても、上記各
ボール溝５７ａ、５７ｂの断面形状の曲率半径は、上記
各ボール５５、５５の転動面の曲率半径よりも僅かに大
きくしている。

【００３４】そして、上述の様な上記両カム面５６ａ、
５６ｂ同士の間に、上記各ボール５５、５５を転動自在
に挟持している。尚、特にこれら各ボール５５、５５を
保持する為の保持器等は設けていない。この様な構成に
より、上記出力側ディスク４７の回転に伴って、この出
力側ディスク４７を上記カム板部５１から離れる方向に
押圧しつつ、上記カラー４５と出力側ディスク４７との
間で回転力の伝達を行なわせる、前記ローディングカム
装置４８を構成している。尚、上記各カム面５６ａ、５
６ｂの円周方向に亙る形状は、上記各凸部５８、５８の
頂部に平坦面を持たず、傾斜方向が互いに逆である傾斜
面６０、６０を、交互に配置する事が好ましい。この理
由は、頂部に平坦面が存在した場合、上記ローディング
カム装置４８に過大なトルクが入力し、上記ボール５
５、５５が頂部の平坦面に乗り上げると、このトルクが
消滅した後も、これら各ボール５５、５５がそのまま頂
部の平坦面に残る可能性が生じる為である。

【００３５】又、上記出力側ディスク４７の他面（図５
の下面）は、円すい凸面としている。この出力側ディス
ク４７の他面の母線は、前記入力側ローラ４３の外周面
の母線と実質的に平行にして、これら出力側ディスク４
７の他面の母線と入力側ローラ４３の外周面の母線と
が、これら両母線のほぼ全長に亙り、互いに均一に当接
する様にしている。尚、上記両面のうち、一方の母線形
状を直線とし、他方の母線形状を、中央部が凸となる方
向に僅かに湾曲した、大きな曲率半径を有する曲線（ク
ラウニング形状）とすれば、上記両面同士の当接部にエ
ッジロ−ドを生じさせる事なく、安定した当接状態を実
現できる為、好ましい。

【００３６】又、前記カラー４５の他端部（図５の下端
部）外周面には前記アイドルディスク４９を、前記玉軸
受５４により、上記カラー４５と同心に、且つ、このカ
ラー４５に対する相対回転を自在に支持している。そし
て、上記アイドルディスク４９の片面（図５の上面）
を、バックアップ面としている。このバックアップ面
は、上記入力側ローラ４３の外周面との当接部がこの外
周面と平行な円すい凸面とし、上記出力側ディスク４７
の他面と反対側部分で上記入力側ローラ４３の外周面の
母線と、この母線のほぼ全長に亙り均一に当接する様に
している。尚、上記アイドルディスク４９の片面と上記
入力側ローラ４３の外周面とのうちの一方の母線形状
も、エッジロードが発生しない様に、大きな曲率半径を
有する曲線（クラウニング形状）とする事が好ましい。
従って、好ましくは、上記入力側ローラ４３の外周面の
母線形状を、上記曲線とする。

【００３７】更に、上記出力側ディスク４７及び上記ア
イドルディスク４９に関して、上記入力側ローラ４３と
直径方向反対側には、アイドルローラ６１を配置してい
る。このアイドルローラ６１は、前記変速機ケース１５
ａに回転のみ自在に支持されており、その先端部でこの
変速機ケース１５ａの内面から突出した部分を、上記入
力側ローラ４３の外周面と同形状の、円すい凸面状とし
ている。この様なアイドルローラ６１は、この円すい凸
面状の外周面を上記出力側ディスク４７の他面と上記ア
イドルディスク４９の片面とに当接させた状態で、これ
ら出力側ディスク４７とアイドルディスク４９との間に
挟持している。

【００３８】上述の様に構成する交差軸型摩擦式変速機
４２を組み込んだ、本例の電動式駆動装置は、次の様な
機能により、前記電動モータ１のステータ６への通電に
基づき、前記出力軸２９ａを回転駆動する。即ち、この
ステータ６への通電に基づいて、上記電動サーボモータ
１の回転駆動軸４の先端部に固設した上記入力側ローラ
４３が回転すると、この入力側ローラ４３の外周面と出
力側ディスク４７の他面との摩擦係合に基づき、この出
力側ディスク４７が回転する。そして、この出力側ディ
スク４７の回転が、前記ローディングカム装置４８を介
して前記カラー４５に伝わり、更にこのカラー４５の回
転が、前記ボールスプライン４６を介して上記出力軸２
９ａに伝わる。上記入力側ローラ４３の外周面と出力側
ディスク４７の他面とは、前記玉軸受５４を構成する内
輪５２を抑え付けた抑えナット５３の緊締に基づく予圧
付与により、始めから或る程度の当接圧で当接してい
る。従って、上記入力側ローラ４３から出力軸２９ａへ
の回転力の伝達は、始めから滑る事なく、効率良く行な
える。

【００３９】この様に上記入力側ローラ４３から出力軸
２９ａに回転力を伝達する際、上記ローディングカム装
置４８は、前記各ボール５５、５５と前記各カム面５６
ａ、５６ｂとの押し付け合いに基づいてこの回転力を伝
達すると同時に、上記出力側ディスク４７を上記入力側
ローラ４３に向けて押し付ける。この様に出力側ディス
ク４７を上記入力側ローラ４３に向けて押し付ける荷重
は、上記入力側ローラ４３から出力軸２９ａに伝達する
トルクが大きくなる程大きくなる。従って、上記ローデ
ィングカム装置４８を構成する前記各カム面５６ａ、５
６ｂの形状、特に前記各傾斜面６０、６０の傾斜角度を
工夫すれば、上記入力側ローラ４３の外周面と出力側デ
ィスク４７の他面との当接圧を適正値にして、上記入力
側ローラ４３から出力軸２９ａへの回転力の伝達を効率
良く行なわせる事ができる。

【００４０】この様な本例の場合、出力側ディスク４７
から出力軸２９ａへの回転力の伝達を、ローディングカ
ム装置４８を介して行なうので、上記入力側ローラ４３
の外周面と出力側ディスク４７の他面との当接部（トラ
クション部）で滑りが生じない場合でも、上記入力側ロ
ーラ４３と上記出力軸２９ａとの回転を完全に同期させ
る事はできない。即ち、上記出力側ディスク４７と前記
カラー４５との間で、上記ローディングカム装置４８の
作動に伴うずれが生じる事は避けられない。但し、上記
入力側ローラ４３を多数回回転させた場合に於けるずれ
は、上記ローディングカム装置４８の存在に拘らず、大
きくなる事はない。即ち、本例の構造によれば、エンコ
ーダ１２とセンサ１３とから成る回転検出手段により前
記電動サーボモータ１の回転駆動軸４の回転量を厳密に
規制すれば、上記ローディングカム装置４８の作動に基
づくずれを除き、前記交差型摩擦変速機４２の出力軸２
９ａの回転量を厳密に規制できる。従って、本例の構造
は、電動自動車のホイールインモータの様に、上記入力
側ローラ４３を多数回回転させる様な用途に適してい
る。尚、ローディングカム装置を、回転駆動軸４と入力
側ローラ４３との間に設ければ、このローディングカム
装置の作動に基づくずれを、より（減速比分だけ）小さ
くする事も可能となる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、小型且つ軽量で、しかも被駆動部材の変位
量を正確に規制できる電動式駆動装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】図２の拡大Ｂ−Ｂ断面図。

【図４】ウェッジローラを備えた摩擦ローラ式変速機の
機能を説明する為、図２と同方向から見た模式図。

【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。

【図６】出力側ディスクを取り出して図５の上方から見
た図。

【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。

【図８】同Ｄ−Ｄ断面図。

【図９】カム面とボールとの係合状態を説明する為、カ
ム面を展開した状態で示す模式図。

【図１０】摩擦式変速機で押し付け力を一定とした場合
に、トラクション力の変化がトラクション係数及び滑り
率に及ぼす影響を説明する為の線図。

【図１１】摩擦式変速機で押し付け力を伝達する動力に
比例して増大させた場合に、トラクション力の変化が滑
り率に及ぼす影響を説明する為の線図。

【符号の説明】

１電動サーボモータ２摩擦ローラ式変速機３基板４回転駆動軸６ステータ７支持環８支持環９ボルト１０ａ、１０ｂ転がり軸受１１ロータ１２エンコーダ１３センサ１４中心ローラ１５、１５ａ変速機ケース１６通孔１７ａ、１７ｂ、１７ｃ枢軸１８連結板１９嵌合孔２０支持孔２１ａ、２１ｂガイドローラ２２ウェッジローラ２３ラジアルニードル軸受２４突部２５連結ボルト２６ワッシャ２７外輪２８支持筒部２９、２９ａ出力軸３０ａ、３０ｂ転がり軸受３１連結板３２切り欠き３３突片３４止め輪３５環状空間３６シリンダ孔３７圧縮コイルばね３８鍔部３９押圧ピン４０内径側当接部４１外径側当接部４２交差軸型摩擦変速機４３入力側ローラ４４ａ、４４ｂ転がり軸受４５カラー４６ボールスプライン４７出力側ディスク４８ローディングカム装置４９アイドルディスク５０軸受５１カム板部５２内輪５３抑えナット５４玉軸受５５ボール５６ａ、５６ｂカム面５７ａ、５７ｂボール溝５８凸部５９凹部６０傾斜面６１アイドルローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動サーボモータと、互いに転がり接触
する複数の伝達部材同士の間で駆動力を伝達すると共
に、これら各伝達部材の転がり接触部の直径の比に応じ
た変速比で変速を行なう摩擦式変速機とを備え、この摩
擦式変速機は、伝達する駆動力に応じた押し付け力を発
生して上記各伝達部材の転がり接触部同士の当接部であ
るトラクション部の面圧を変化させる押圧機構を内蔵し
たものであり、上記電動サーボモータ側にのみ回転検出
手段を設けている電動式駆動装置。
【請求項２】摩擦式変速機は、ウェッジローラを備え
た摩擦ローラ式変速機であり、このウェッジローラが押
圧機構を構成する、請求項１に記載した電動式駆動装
置。
【請求項３】摩擦式変速機は、入力軸と同心に設けて
この入力軸と共に回転する入力側ローラの円すい凸面状
の外周面と、その中心軸の方向をこの入力軸の中心軸と
交差する方向に配置した出力軸と同心に設けてこの出力
軸と共に回転する出力側ディスクの円すい凸面状の側面
とを摩擦係合させる交差軸型摩擦式変速機であり、押圧
機構は、上記出力軸と上記出力側ディスクとの間、又は
上記入力軸と上記入力側ローラとの間に設けられたロー
ディングカム装置である、請求項１に記載した電動式駆
動装置。