JP2004116670A - 遊星ローラ式変速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】振動および騒音レベルが低く、しかも接触部に低負荷トルクから高負荷トルクまでの広範囲にわたって適正な法線力が得られる電気自動車用に好適な遊星ローラ式変速機を提供する。
【解決手段】アウターリング４１と、太陽軸４２に設けられた２つのサンローラＡ（４３Ａ）およびサンローラＢ（４３Ｂ）とを同軸上に配置すると共に、アウターリング４１とサンローラＡ（４３Ａ），サンローラＢ（４３Ｂ）との間に、複数の遊星ローラ４４をキャリア４７によって円周方向等間隔に自転可能、かつ公転可能に取り付け、サンローラＡおよびサンローラＢと、遊星ローラ４４とを接触角を持って圧接させ、サンローラＢ（４３Ｂ）とサンローラＢ用軸方向移動移動規制手段であるスペーサＢ（５７）との間に、皿バネ５８を設けて、トルクカム５２による軸方向加圧力に、皿バネ５８による軸方向加圧力を付加した。
【選択図】 図１
【解決手段】アウターリング４１と、太陽軸４２に設けられた２つのサンローラＡ（４３Ａ）およびサンローラＢ（４３Ｂ）とを同軸上に配置すると共に、アウターリング４１とサンローラＡ（４３Ａ），サンローラＢ（４３Ｂ）との間に、複数の遊星ローラ４４をキャリア４７によって円周方向等間隔に自転可能、かつ公転可能に取り付け、サンローラＡおよびサンローラＢと、遊星ローラ４４とを接触角を持って圧接させ、サンローラＢ（４３Ｂ）とサンローラＢ用軸方向移動移動規制手段であるスペーサＢ（５７）との間に、皿バネ５８を設けて、トルクカム５２による軸方向加圧力に、皿バネ５８による軸方向加圧力を付加した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、遊星ローラ式変速機に関し、特に電気自動車用減速機として好適な遊星ローラ式変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクションドライブは摩擦伝動装置の一種であり、滑らかな表面を有する２面間に形成される油膜を介して動力が伝達される。そのため歯車式伝動装置よりも低振動・低騒音での運転が可能であるという特長を有する。
【０００３】
一定な変速比を持つトラクションドライブの代表的なものに、図９に示すような遊星ローラ式変速機がある。この装置は、その軸心が一致するように配置された固定輪１とサンローラ２と、その固定輪１とサンローラ２との間に形成される空間に配置される複数の遊星ローラ３と、その遊星ローラ３を回転自在に保持するキャリア４とで構成される。前記固定輪１はハウジング５の内面に固定されている。サンローラ２とキャリア４の軸部６は、ハウジング５に軸受７，８を介して回転自在に支持されている。キャリア４は、軸部６と一体のフランジ９を有するキャリア本体１０と、このキャリア本体１０のフランジ９の円周等間隔位置に穿設された遊星ローラ支持軸圧入用の孔１１と、この孔１１に圧入された遊星ローラ支持軸１２とを有する。この遊星ローラ支持軸１２に対し、遊星ローラ３が遊星ローラ支持軸受１３を介して円周方向等間隔に配置され、かつ回転自在に支持される。前述のように、固定輪１はその回転が拘束されるようハウジング５に固定されているので、サンローラ２とキャリア４の間で動力が伝達される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
トラクションドライブでは、動力伝達に必要な法線力を各接触部に作用させる必要がある。この法線力が不十分な場合、接触部において過大なすべりが生じ、焼付き等の損傷に至る。図９に示す遊星ローラ式変速機では、焼き嵌め方式で組み立てることにより、各接触において必要な法線力を発生させている。焼き嵌め方式とは、固定輪１の内径寸法、および、サンローラ２と遊星ローラ３の外径寸法によって設定されるしめ代以上に固定輪１を加熱膨張させて遊星ローラ式変速機を組み立てる方式であり、組立後、固定輪１は冷却のため収縮し、その結果各接触部に一定な法線力が作用することになる。焼き嵌めによる法線力発生方式は、動力伝達部材のみで法線力を得ているため部品点数が少なく、構造が簡単であるという長所を有する。
【０００５】
焼き嵌め方式のように接触部に一定の法線力を作用させる加圧方式では、最大負荷に合わせてその法線力が設定される。そのため、低負荷時には法線力が過剰となり、伝達効率および転動疲労寿命が悪化する。このような伝達効率と疲労寿命の低下をなるべく小さくするには、負荷トルクに応じて接触部の法線力を可変できる加圧機構を設けることが有効である。可変加圧機構を設けることにより、接触面に過剰な法線力が発生することを抑えることができ、低負荷トルク時の伝達効率向上および変速機の寿命延長が可能である。
【０００６】
可変加圧機構を有する遊星ローラ式変速機の一例を図１０に示す。この遊星ローラ式変速機では、アウターリング２１と２つのサンローラＡ（２２Ａ），サンローラＢ（２２Ｂ）とを同軸上に配置し、アウターリング２１と２つのサンローラＡ（２２Ａ），Ｂ（２２Ｂ）との間に、複数の遊星ロー２３をキャリア２４によって円周方向等間隔に自転および公転自在に配置している。アウターリング２１と遊星ローラ２３、および遊星ロー２３とサンローラＡ（２２Ａ），サンローラＢ（２２Ｂ）との接触において、入出力軸心に対してある接触角を有するよう各部材が成形されている。さらに、サンローラＡ（２２Ａ）は太陽軸２５に対して回転自在に設けられる。
【０００７】
太陽軸２５はキーやスプライン等の動力伝動手段を介して入力軸２６から動力が伝達される。サンローラＡ（２２Ａ）と太陽軸２５間の動力はカムリング２７を介して伝達される。カムリング２７と太陽軸２５間の動力は、キーまたはスプライン等によって伝達される。また、カムリング２７とサンローラＡ（２２Ａ）にはカム面が対向して形成され、そのカム面間には転動体（鋼球）２８が設けられて、トルクカム２９が構成されている。カムリング２７とサンローラＡ（２２Ａ）間の動力はこのトルクカム２９により伝達される。動力伝達時にはトルクカム２９により、伝達トルクに応じた軸方向力がサンローラＡ（２２Ａ）に作用し、さらにサンローラＡ（２２Ａ）と遊星ローラ２３間に法線力が作用する。
【０００８】
サンローラＢ（２２Ｂ）は、太陽軸２４に対し軸方向の移動を拘束され、キーまたはスプライン等によって動力伝達可能なように設けられている。２つのサンローラＡ（２２Ａ）およびサンローラＢ（２２Ｂ）が軸方向に移動が規制される構造のため、サンローラＡ（２２Ａ）と遊星ローラ２３間に作用する法線力と同じ法線力が、サンローラＢ（２２Ｂ）と遊星ローラ２３間にも作用する。
【０００９】
なお、キャリア２４は出力軸３０と、フランジ３１とを一体に構成したキャリア本体３２を有し、フランジ３１の円周方向等間隔に設けたキャリアスロット３３に、遊星ローラ２３の回転支持軸３４を支持して、前述のとおり、遊星ローラ２３を自転可能、かつ太陽軸２５回りの公転可能に構成されている。
【００１０】
上記の通り、図１０に示す遊星ローラ式変速機では、サンローラ２２とカムリング２７に対向して設けられたカム面および転動体２８によって構成されるトルクカム２９によって発生する軸方向力のみによって、各接触部に作用する法線力が決定される（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
実開平４−１９９３７号公報（第２頁第１行−第１６行、第５図、第６図）
【特許文献２】
米国特許第３，４７５，９９３号明細書および図面（第２欄第２９行−第３欄第３６行、図２）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
（１）電気自動車用減速機に関して
近年の環境問題に対する解決策の一つとして、電気自動車（ＥＶ）が有望視されているが、化石燃料車と比較して走行可能距離が短い等の課題を有している。したがって、電気自動車の実用化には、駆動系の効率向上および車両軽量化などが重要な技術課題であり、そのための手段の一つとして、モータの小型軽量化が挙げられる。一般に、モータは最高回転数を高く設計することにより、モータ重量を低減できる。
【００１３】
モータ回転数を上昇させることにより、従来の歯車式減速機では振動および騒音レベルが上昇する問題が生じる。歯車歯面の加工精度を高めることで振動および騒音レベルをある程度低下させることができるが、コストが大きく増大する。
【００１４】
一方、図９に示したような遊星ローラ式変速機は、滑らかな表面を有する２面間に形成される油膜を介して動力が伝達される摩擦伝動装置の一種であり、歯車式変速機に比較して、振動および騒音レベルが低いという特長を有するが、２面間の法線力が一定であるため、高負荷トルク時に伝達効率が高くなるように法線力を設定した場合は、低負荷トルク時では、接触面に過剰な法線力が発生するため、低負荷トルク時の伝達効率が低下するのみならず、過大な法線力によって接触面の摩耗が増大し変速機が短寿命となるので、電気自動車用減速機としての使用には難がある。
【００１５】
（２）可変加圧式遊星ローラ変速機に関して
図１０に示す可変加圧式遊星ローラ変速機においては、アウターリング２１と遊星ローラ２３、および遊星ローラ２３とサンローラＡ（２２Ａ），サンローラＢ（２２Ｂ）の滑らかな２面間に形成される油膜を介して動力が伝達されるので、振動および騒音レベルが低いという特長を有するのみならず、高負荷トルク時と低負荷トルク時とで、トルクカム２９により接触部に作用する法線力が変化するので、広い負荷トルク範囲にわたって法線力を適正値にできる特長がある。
【００１６】
このように、２面間に形成される油膜を介して動力が伝達されるトラクションドライブにおいては、２面間に形成される油膜のせん断特性が重要である。油膜のせん断特性は、面圧や温度などによって影響を受けるため、動力伝達容量の指標となるトラクション係数は運転条件によって変化する。図１１に代表的トラクションドライブ用潤滑油（サントトラック５０）のトラクション係数μの面圧依存性を示す。ある程度面圧が高ければトラクション係数はほぼ一定であるが、低面圧領域では面圧の低下に伴い、トラクション係数は大きく低下する。
【００１７】
図１０に示す遊星ローラ式変速機では、サンローラ２２Ａとカムリング２７に対向して設けられたカム面および鋼球等の転動体２８から構成されるトルクカム２９によって発生する軸方向力のみによって、各接触部に作用する法線力が決定される。そのため、サンローラ２２Ａとカムリング２７間に伝達するトルクが小さい低負荷条件では、十分なトラクション係数が得られるだけの面圧が発生せず、その結果、過大すべり（グロススリップ）が生じやすくなるか、グロススリップが生じないまでも比較的大きいすべりが生じるなどの現象により、磨耗等の不具合が生じて機能が損なわれる。
【００１８】
組み立てる際に、各部材の弾性変形によって決まる与圧を設定することも可能であるが、以下のような問題が生じる。
▲１▼適切な与圧を設定するためには、各部材の製作精度を厳しく管理することが必要となる。
▲２▼トルクカム部にも与圧がかかり、この加圧機構の円滑な作動が阻害される。
【００１９】
したがって、本発明の主たる目的は、遊星ローラ式変速機において、上記の２つの問題点を解決した遊星ローラ式変速機を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載された遊星ローラ式変速機は、上記課題を解決するために、太陽軸、キャリア、外周面に転走面を有する２つのサンローラＡ、サンローラＢおよび内周面に転走面を有するアウターリングが同軸上に配置され、サンローラＡ，サンローラＢとアウターリング間の空間には複数の遊星ローラが配置され、この遊星ローラは遊星ローラ支持軸を圧入一体化されたキャリアによって円周方向等間隔に回転自在に配置され、サンローラＡおよびサンローラＢの転走面は太陽軸軸心に対してある接触角で遊星ローラ転走面と圧接し、サンローラＢと太陽軸とを一体で回転させる手段によりサンローラＢと太陽軸との間で動力を伝達させ、太陽軸と一体に回転するカムリングが太陽軸と同軸上に設けられ、サンローラＡとカムリングにはカム面が対向して形成され、このカム面同士の直接の噛み合いによって、またはカム面間に設けられた転動体を介してサンローラＡとカムリング間に動力が伝達され、太陽軸に設けられた軸方向移動規制手段によりサンローラＢとカムディスクの軸方向移動が規制される遊星ローラ式変速機において、前記サンローラＢとサンローラ用軸方向移動規制手段の間、または前記カムリングとカムリング用軸方向移動規制手段の間の少なくともどちらか一方に、サンローラＢまたはカムディスクを軸方向に加圧する弾性部材を設け、この弾性部材によって加圧されるサンローラＢまたはカムディスクは軸方向移動が可能な手段により太陽軸と一体に回転することを特徴とするものである。
【００２１】
上記構成の遊星ローラ式変速機によれば、サンローラＢとサンローラ用軸方向移動規制手段の間、または前記カムリングとカムリング用軸方向移動規制手段の間の少なくともどちらか一方に、サンローラＢまたはカムディスクを軸方向に加圧する弾性部材を設け、この弾性部材によって加圧されるサンローラＢまたはカムディスクは軸方向移動が可能な手段により太陽軸と一体に回転するようにしたので、トルクカムによって発生する軸方向力だけではなく、さらにバネによる加圧力が付加されることによって、伝達される負荷トルクによって接触面に作用する法線力が変化して、広い範囲にわたって適正な法線力が得られるようになり、電気自動車用減速機として使用可能になる。
【００２２】
本発明の請求項２に記載されたモータ用変速機は、モータ動力によって駆動する自動車において、請求項１に記載の構造を有する遊星ローラ式変速機によって構成されることを特徴とするものである。
【００２３】
上記構成のモータ用変速機によれば、モータ動力によって駆動される電気自動車や、モータ動力およびガソリンエンジン動力に切り換え駆動されるハイブリッド自動車において、遊星ローラ式変速機をモータ用変速機として使用することができ、振動および騒音レベルが低く、しかも、広い負荷トルク範囲にわたって接触面に適正な法線力が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の遊星ローラ式変速機の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
課題▲１▼に関して
図１は本発明の第１実施形態に係る遊星ローラ式変速機４０の断面図を示す。図１に示す遊星ローラ式変速機４０は、内周面に転走面を有するアウターリング４１と、入力軸である太陽軸４２と、この太陽軸４２に同軸上に取り付けられた外周面に転走面を有する２つのサンローラＡ（４３Ａ）およびサンローラＢ（４３Ｂ）とを有する。アウターリング４１と２つのサンローラＡ，Ｂ（４３Ａ，４３Ｂ）間の空間には複数の遊星ローラ４４が、軸受４５を介して遊星ローラ支持軸４６を圧入一体化されたキャリア４７によって円周方向等間隔に自転および公転可能に配置される。
【００２６】
上記各構成要素の各回転半径を下記のように定義する。
Ｒｏ ：太陽軸４２の軸心からアウターリング４１と遊星ローラ４４との接触部までの距離
Ｒｓ ：太陽軸４２の軸心からサンローラＡ，Ｂ（４３Ａ，４３Ｂ）と遊星ローラ４４との接触部までの距離
Ｒｐ１ ：遊星ローラ支持軸４６の軸心からアウターリング４１と遊星ローラ４４との接触部までの距離
Ｒｐ２ ：遊星ローラ支持軸４６の軸心からサンローラＡ，Ｂ（４３Ａ，４３Ｂ）と遊星ローラ４４との接触部までの距離
【００２７】
上記の定義により、サンローラ回転数Ｎｓ、アウターリング回転数Ｎ。およびキャリア回転数Ｎｃの間には次式（１）の関係が成立する。
【００２８】
【式１】
【００２９】
上式（１）において、Ａは次式（２）で与えられる。
【式２】
【００３０】
上式（２）において、Ｒ０は、図１から明らかなように、次式（３）で与えられる。
【式３】
【００３１】
上記の式（１），式（２）および式（３）から、例えば、アウターリング４１を固定して、サンローラＡ（４３Ａ），サンローラＢ（４３Ｂ）と、キャリア４７間で動力を伝達させる場合、次式（４）となる。
【００３２】
【式４】
【００３３】
アウターリング４１は、太陽軸４２の軸心に対して角度αとなる接触角で遊星ローラ４４と圧接する。サンローラＡ（４３Ａ）、サンローラＢ（４３Ｂ）は、太陽軸４２の軸心に対して角度βとなる接触角で遊星ローラ４４と圧接する。２つのサンローラＡ（４３Ａ），サンローラＢ（４３Ｂ）のうち、一方のサンローラＡ（４３Ａ）は、太陽軸４２の外径寸法よりも大きな内径寸法の孔４８を有し、太陽軸４２に対して回転自在になっている。他方のサンローラＢ（４３Ｂ）は、スプライン４９によって太陽軸４２との間で直接に動力が伝達される。
【００３４】
前記一方のサンローラＡ（４３Ａ）と太陽軸４２間の動力は、カムリング５０を介して伝達される。サンローラＡ（４３Ａ）とカムリング５０にはカム面が対向して形成され、このカム面間には転動体（鋼球など）５１が設けられて、トルクカム５２が構成されている。さらにカムリング５０と太陽軸４２間の動力はスプライン５３によって伝達される。
【００３５】
カムリング５０のカム面とは反対側には、スペーサＡ（５４）が配置され、このスペーサＡ（５４）が止め輪５５によって太陽軸４２に固定されており、カムリング５０が太陽軸４２の軸方向（図示右方）に移動するのを阻止している。また、太陽軸４２の先端部には、ナット５６，スペーサＢ（５７）および皿バネ５８が配置されており、サンローラＢ（４３Ｂ）をサンローラＡ（４３Ａ）側に向かって付勢する軸方向加圧力が作用している。このような構成によって、サンローラＡ（４３Ａ）とカムリング５０に形成されたカム面および転動体５１によって構成されるトルクカム５２によって動力が伝達される際に、伝達トルクに応じた軸方向力が発生する。
【００３６】
このトルクカム５２の機構を図２（Ａ）、図２（Ｂ）および図３に示す。図２（Ａ）に示すように、サンローラＡ（４３Ａ）およびカムリング５０には、対向するようにカム面５２ａ，５２ｂが形成される。さらに、これらカム面５２ａ，５２ｂ間には、前述のように、鋼球等の転動体５１が設けられる。トルクカム５２にトルクが伝達されると、図３から明らかなように、転動体５１がカム面５２ａ，５２ｂに沿って円周方向に移動する。すると、図２（Ｂ）に示すように、伝達トルクによって作用する円周方向力Ｆｔと、カム面角度によって決まる軸方向力Ｆａが発生する。
【００３７】
図１に示すように、スペーサＡ（５４），スペーサＢ（５７）や止め輪５５、ナット５６によってカムリング５０とサンローラＢ（４３Ｂ）の軸方向移動が拘束されるため、トルクカム５２によってサンローラＡ（４３Ａ）に作用する軸方向力Ｆａと同じ大きさの軸方向力ＦａがサンローラＢ（４３Ｂ）にも作用する。これらの軸方向力Ｆａの作用により、動力伝達に必要な法線力が各トラクション接触部に作用する。
【００３８】
さらに、図１に示す変速機４０では、サンローラＢ（４３Ｂ）とスペーサＢ（５７）間に弾性部材の一例として皿バネ５８が設けられている。なお、図４に示す遊星ローラ式変速機４０Ａのように、皿バネ５８はカムリング５０とスペーサＡ（５４）間に設けても良い。この皿バネ５８の設置箇所によって、サンローラ４３Ｂに作用する軸方向荷重が異なる。図１に示すように、サンローラＢ（４３Ｂ）とスペーサＢ（５７）間に皿バネ５８を設けた場合は、図５（Ａ）に示すように、サンローラ４３に作用する軸方向加圧力Ｆａ＊は、バネ荷重Ｆｓとトルクカム５２による軸方向荷重Ｆａのうち大きい方の値となる。一方、図４に示すように、カムリング５０とスペーサＡ（５４）間に皿バネ５８を設けた場合は、図５（Ｂ）に示すように、軸方向加圧力Ｆａ＊＝Ｆｓ＋Ｆａとなる。いずれの設置方法とも、皿バネ５８による低負荷領域での加圧力の増大により、安定した運転が可能となる。
【００３９】
なお、図１，図４において、キャリア４７は、出力軸５９と、フランジ６０と、このフランジ６０の円周方向等間隔に設けられた遊星ローラ支持軸４６用の孔６１とを有し、この孔６１に遊星ローラ支持軸４６が圧入されて、遊星ローラ４４を、軸受４５を介して遊星ローラ支持軸４６回りに自転可能に支持すると共に、太陽軸４２の回りに公転可能に支持している。
【００４０】
図１および図４に示す変速機では、弾性部材として皿バネを用いているが、コイルバネ等の他のバネ、または樹脂材料で形成された環状部材でも良い。
【００４１】
図１および図４に示す変速機４０，４０Ａでは、スペーサＡ（５４），スペーサＢ（５７）や止め輪５５、ナット５６によって、カムリング５０とサンローラＢ（４３Ｂ）の軸方向移動が拘束される構造であるが、例えば、太陽軸４２と一体に成形された鍔部など、他の軸方向規制手段でもよい。また、図１および図４に示す変速機４０，４０Ａでは、アウターリング４１と遊星ローラ４４は２ヶ所で接しているが、図６に示す遊星ローラ式変速機４０Ｂのように、１ケ所Ｐで接する構造でも良い。さらに、図１および図４では、サンローラＢ（４３Ｂ）と太陽軸４２、およびカムリング５０と太陽軸４２間の動力伝達は、それぞれスプライン４９，５３によって行われる構造であるが、キーなどのトルク伝達手段を用いてもよい。さらにまた、図１，図４，図６に示す変速機４０，４０Ａ，４０Ｂでは、サンローラＡ（４３Ａ）とカムリング５０のカム面５２ａ，５２ｂ間に転動体５１として鋼球を設けているが、転動体５１としてローラを設けても良い。また、カム面５２ａ，５２ｂ間に転動体５１を設けずに、２つのカム面同士が直接噛み合うことが可能な構造を有するトルクカム（フェイスカム）でも良い。
【００４２】
課題▲２▼に関して
高回転型モータを電気自動車に採用する場合、高回転運転においても振動・騒音レベルが低く、かつ、伝達効率の高い減速機が必要である。自動車は原動機の負荷として、部分負荷から全負荷状態にわたる広範囲の条件で運転される。運転時間としては、全負荷状態よりも部分負荷状態での運転時間の方が長いため、モータ用変速機には部分負荷時の伝達効率が高いことが要求される。
【００４３】
前述の可変加圧式遊星ローラ変速機４０，４０Ａ，４０Ｂを電気自動車用変速機に採用することで、歯車式変速機よりも高速回転時における振動・騒音レベルを低くすることができる。また、本発明の変速機は、皿バネ５８によってトルクカム５２に軸方向加圧力を付与しているので、伝達トルクの大きさに応じた加圧力が作用するため、部分負荷時においても高い伝達効率を得ることができる。
【００４４】
本発明の遊星ローラ式変速機をモータ用減速機として用いた電気自動車の駆動系レイアウトの一例を図７に示す。図７の駆動系レイアウトにおいて、７０はモータで回転軸７１を有する。７２はモータ７０の回転軸７１と入力軸（太陽軸４２）が結合されている本発明の遊星ローラ式変速機よりなるモータ用減速機、７３は前記遊星ローラ式変速機（減速機）４０Ｃの出力軸６０とトランスミッション７４との間に設けられたクラッチ、７５はデファレンシャル、７６はアクスルシャフト、７７は車輪である
【００４５】
図８にモータ用減速機７２として可変加圧機構を有する遊星ローラ式変速機４０Ｃをモータ７０と共に、ハウジング８０内に組み込んだ装置の実施例を示す。図８のモータ７０は回転軸７１の両端部が、軸受８１，８２を介してハウジング８０に回転自在に支持されており、固定子７０１がハウジング８０に固定されると共に、回転子７０２が回転軸７１に固定されている。
【００４６】
遊星ローラ式変速機４０Ｃは、アウターリング４１をボルト６２によってハウジング８０に固定し、太陽軸４２をモータ７０の回転軸７１の先端部（図示左方）に設けた座繰り孔内に挿入し、太陽軸４２とモータ７０の回転軸７１との動力伝達手段としてスプライン６３を採用している。また、キャリア４７の出力軸５９が、軸受６４を介してハウジング８０に回転自在に支持されている。さらに、サンローラＢ（４３Ｂ）と太陽軸４２間の動力伝達手段としてボールスプライン６５を採用している。その他の細部については、図１，図６に示す変速機４０，４０Ｂと同様であるため、その説明を省略する。
【００４７】
図８の装置において、モータ７０を駆動すると、回転軸７１の回転によって、モータ用減速機７２（変速機４０Ｃ）の太陽軸４２が、動力伝動手段であるスプライン６３を介して回転させられ、カムリング５０，トルクカム５２を介してサンローラＡ（４３Ａ）が回転すると共に、動力伝動手段であるボールスプライン６５を介してサンローラＢ（４３Ｂ）が回転する。このサンローラＡ（４３Ａ）およびサンローラＢ（４３Ｂ）が回転することによって、遊星ローラ４４が自転および公転して、キャリア４７が回転し、出力軸５９が減速回転する。
【００４８】
したがって、図８の装置によれば、トラクションドライブであるため、歯車式減速機に比較して振動および騒音レベルが低く、しかも、太陽軸４２とサンローラＡ（４３Ａ）との動力伝達手段であるトルクカム５２および皿バネ５８による軸方向力よって、低負荷トルクから高負荷トルクまでの広範囲にわたって、接触部に適正な大きさ法線力が作用するので、自動車用減速機として優れた動作が得られる。また、モータ７０と減速機４０Ｃとを同一のハウジング８０内に収容したので、全体を小型・軽量化できる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、遊星ローラ式変速機において、サンローラＢとサンローラ用軸方向移動規制手段の間、または前記カムリングとカムリング用軸方向移動規制手段の間の少なくともどちらか一方に、サンローラＢまたはカムディスクを軸方向に加圧する弾性部材を設け、この弾性部材によって加圧されるサンローラＢまたはカムディスクは軸方向移動が可能な手段により太陽軸と一体に回転することを特徴とするものであるから、電気自動車用減速機に好適な遊星ローラ式変速機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図２】（Ａ）は図１の遊星ローラ式変速機におけるトルクカムの要部拡大断面図、
（Ｂ）は（Ａ）のトルクカムにおける負荷時の要部拡大断面図である。
【図３】図２のトルクカムを構成するカム面を有するサンローラまたはカムリングの対向面の正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るサンローラＢとスペーサＢとの間に皿バネを設けた遊星ローラ式変速機におけるトルク−軸方向加圧力特性図、
（Ｂ）は本発明の第２実施形態に係るカムリングとスペーサＡとの間に皿バネを設けた遊星ローラ式変速機におけるトルク−軸方向加圧力特性図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図７】本発明の遊星ローラ式変速機を減速機として適用した電気自動車の駆動系レイアウト図である。
【図８】本発明のモータと遊星ローラ式変速機とを同一ハウジング内に組み込んだ電気自動車駆動部の断面図である。
【図９】従来の遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図１０】従来の可変加圧機構を有する遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図１１】代表的なトラクションドライブ用潤滑油の面圧−トラクション係数特性図である。
【符号の説明】
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 遊星ローラ式変速機
４１ アウターリング
４２ 太陽軸（入力軸）
４３Ａ サンローラＡ
４３Ｂ サンローラＢ
４４ 遊星ローラ
４６ 遊星ローラ支持軸
４７ キャリア
５０ カムリング
５１ 転動体
５２ 動力伝達手段（トルクカム）
５２ａ，５２ｂ カム面
５４ スペーサＡ
５５ カムリング用軸方向移動規制手段（止め輪）
５６ サンローラＢ用軸方向移動規制手段（ナット）
５７ スペーサＢ
５８ 弾性部材（皿バネ）
５９ 出力軸
６０ フランジ
６４，８１，８２ 軸受
７０ モータ
７１ モータの回転軸
７２ モータ用減速機
８０ ハウジング
【発明の属する技術分野】
この発明は、遊星ローラ式変速機に関し、特に電気自動車用減速機として好適な遊星ローラ式変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクションドライブは摩擦伝動装置の一種であり、滑らかな表面を有する２面間に形成される油膜を介して動力が伝達される。そのため歯車式伝動装置よりも低振動・低騒音での運転が可能であるという特長を有する。
【０００３】
一定な変速比を持つトラクションドライブの代表的なものに、図９に示すような遊星ローラ式変速機がある。この装置は、その軸心が一致するように配置された固定輪１とサンローラ２と、その固定輪１とサンローラ２との間に形成される空間に配置される複数の遊星ローラ３と、その遊星ローラ３を回転自在に保持するキャリア４とで構成される。前記固定輪１はハウジング５の内面に固定されている。サンローラ２とキャリア４の軸部６は、ハウジング５に軸受７，８を介して回転自在に支持されている。キャリア４は、軸部６と一体のフランジ９を有するキャリア本体１０と、このキャリア本体１０のフランジ９の円周等間隔位置に穿設された遊星ローラ支持軸圧入用の孔１１と、この孔１１に圧入された遊星ローラ支持軸１２とを有する。この遊星ローラ支持軸１２に対し、遊星ローラ３が遊星ローラ支持軸受１３を介して円周方向等間隔に配置され、かつ回転自在に支持される。前述のように、固定輪１はその回転が拘束されるようハウジング５に固定されているので、サンローラ２とキャリア４の間で動力が伝達される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
トラクションドライブでは、動力伝達に必要な法線力を各接触部に作用させる必要がある。この法線力が不十分な場合、接触部において過大なすべりが生じ、焼付き等の損傷に至る。図９に示す遊星ローラ式変速機では、焼き嵌め方式で組み立てることにより、各接触において必要な法線力を発生させている。焼き嵌め方式とは、固定輪１の内径寸法、および、サンローラ２と遊星ローラ３の外径寸法によって設定されるしめ代以上に固定輪１を加熱膨張させて遊星ローラ式変速機を組み立てる方式であり、組立後、固定輪１は冷却のため収縮し、その結果各接触部に一定な法線力が作用することになる。焼き嵌めによる法線力発生方式は、動力伝達部材のみで法線力を得ているため部品点数が少なく、構造が簡単であるという長所を有する。
【０００５】
焼き嵌め方式のように接触部に一定の法線力を作用させる加圧方式では、最大負荷に合わせてその法線力が設定される。そのため、低負荷時には法線力が過剰となり、伝達効率および転動疲労寿命が悪化する。このような伝達効率と疲労寿命の低下をなるべく小さくするには、負荷トルクに応じて接触部の法線力を可変できる加圧機構を設けることが有効である。可変加圧機構を設けることにより、接触面に過剰な法線力が発生することを抑えることができ、低負荷トルク時の伝達効率向上および変速機の寿命延長が可能である。
【０００６】
可変加圧機構を有する遊星ローラ式変速機の一例を図１０に示す。この遊星ローラ式変速機では、アウターリング２１と２つのサンローラＡ（２２Ａ），サンローラＢ（２２Ｂ）とを同軸上に配置し、アウターリング２１と２つのサンローラＡ（２２Ａ），Ｂ（２２Ｂ）との間に、複数の遊星ロー２３をキャリア２４によって円周方向等間隔に自転および公転自在に配置している。アウターリング２１と遊星ローラ２３、および遊星ロー２３とサンローラＡ（２２Ａ），サンローラＢ（２２Ｂ）との接触において、入出力軸心に対してある接触角を有するよう各部材が成形されている。さらに、サンローラＡ（２２Ａ）は太陽軸２５に対して回転自在に設けられる。
【０００７】
太陽軸２５はキーやスプライン等の動力伝動手段を介して入力軸２６から動力が伝達される。サンローラＡ（２２Ａ）と太陽軸２５間の動力はカムリング２７を介して伝達される。カムリング２７と太陽軸２５間の動力は、キーまたはスプライン等によって伝達される。また、カムリング２７とサンローラＡ（２２Ａ）にはカム面が対向して形成され、そのカム面間には転動体（鋼球）２８が設けられて、トルクカム２９が構成されている。カムリング２７とサンローラＡ（２２Ａ）間の動力はこのトルクカム２９により伝達される。動力伝達時にはトルクカム２９により、伝達トルクに応じた軸方向力がサンローラＡ（２２Ａ）に作用し、さらにサンローラＡ（２２Ａ）と遊星ローラ２３間に法線力が作用する。
【０００８】
サンローラＢ（２２Ｂ）は、太陽軸２４に対し軸方向の移動を拘束され、キーまたはスプライン等によって動力伝達可能なように設けられている。２つのサンローラＡ（２２Ａ）およびサンローラＢ（２２Ｂ）が軸方向に移動が規制される構造のため、サンローラＡ（２２Ａ）と遊星ローラ２３間に作用する法線力と同じ法線力が、サンローラＢ（２２Ｂ）と遊星ローラ２３間にも作用する。
【０００９】
なお、キャリア２４は出力軸３０と、フランジ３１とを一体に構成したキャリア本体３２を有し、フランジ３１の円周方向等間隔に設けたキャリアスロット３３に、遊星ローラ２３の回転支持軸３４を支持して、前述のとおり、遊星ローラ２３を自転可能、かつ太陽軸２５回りの公転可能に構成されている。
【００１０】
上記の通り、図１０に示す遊星ローラ式変速機では、サンローラ２２とカムリング２７に対向して設けられたカム面および転動体２８によって構成されるトルクカム２９によって発生する軸方向力のみによって、各接触部に作用する法線力が決定される（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
実開平４−１９９３７号公報（第２頁第１行−第１６行、第５図、第６図）
【特許文献２】
米国特許第３，４７５，９９３号明細書および図面（第２欄第２９行−第３欄第３６行、図２）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
（１）電気自動車用減速機に関して
近年の環境問題に対する解決策の一つとして、電気自動車（ＥＶ）が有望視されているが、化石燃料車と比較して走行可能距離が短い等の課題を有している。したがって、電気自動車の実用化には、駆動系の効率向上および車両軽量化などが重要な技術課題であり、そのための手段の一つとして、モータの小型軽量化が挙げられる。一般に、モータは最高回転数を高く設計することにより、モータ重量を低減できる。
【００１３】
モータ回転数を上昇させることにより、従来の歯車式減速機では振動および騒音レベルが上昇する問題が生じる。歯車歯面の加工精度を高めることで振動および騒音レベルをある程度低下させることができるが、コストが大きく増大する。
【００１４】
一方、図９に示したような遊星ローラ式変速機は、滑らかな表面を有する２面間に形成される油膜を介して動力が伝達される摩擦伝動装置の一種であり、歯車式変速機に比較して、振動および騒音レベルが低いという特長を有するが、２面間の法線力が一定であるため、高負荷トルク時に伝達効率が高くなるように法線力を設定した場合は、低負荷トルク時では、接触面に過剰な法線力が発生するため、低負荷トルク時の伝達効率が低下するのみならず、過大な法線力によって接触面の摩耗が増大し変速機が短寿命となるので、電気自動車用減速機としての使用には難がある。
【００１５】
（２）可変加圧式遊星ローラ変速機に関して
図１０に示す可変加圧式遊星ローラ変速機においては、アウターリング２１と遊星ローラ２３、および遊星ローラ２３とサンローラＡ（２２Ａ），サンローラＢ（２２Ｂ）の滑らかな２面間に形成される油膜を介して動力が伝達されるので、振動および騒音レベルが低いという特長を有するのみならず、高負荷トルク時と低負荷トルク時とで、トルクカム２９により接触部に作用する法線力が変化するので、広い負荷トルク範囲にわたって法線力を適正値にできる特長がある。
【００１６】
このように、２面間に形成される油膜を介して動力が伝達されるトラクションドライブにおいては、２面間に形成される油膜のせん断特性が重要である。油膜のせん断特性は、面圧や温度などによって影響を受けるため、動力伝達容量の指標となるトラクション係数は運転条件によって変化する。図１１に代表的トラクションドライブ用潤滑油（サントトラック５０）のトラクション係数μの面圧依存性を示す。ある程度面圧が高ければトラクション係数はほぼ一定であるが、低面圧領域では面圧の低下に伴い、トラクション係数は大きく低下する。
【００１７】
図１０に示す遊星ローラ式変速機では、サンローラ２２Ａとカムリング２７に対向して設けられたカム面および鋼球等の転動体２８から構成されるトルクカム２９によって発生する軸方向力のみによって、各接触部に作用する法線力が決定される。そのため、サンローラ２２Ａとカムリング２７間に伝達するトルクが小さい低負荷条件では、十分なトラクション係数が得られるだけの面圧が発生せず、その結果、過大すべり（グロススリップ）が生じやすくなるか、グロススリップが生じないまでも比較的大きいすべりが生じるなどの現象により、磨耗等の不具合が生じて機能が損なわれる。
【００１８】
組み立てる際に、各部材の弾性変形によって決まる与圧を設定することも可能であるが、以下のような問題が生じる。
▲１▼適切な与圧を設定するためには、各部材の製作精度を厳しく管理することが必要となる。
▲２▼トルクカム部にも与圧がかかり、この加圧機構の円滑な作動が阻害される。
【００１９】
したがって、本発明の主たる目的は、遊星ローラ式変速機において、上記の２つの問題点を解決した遊星ローラ式変速機を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載された遊星ローラ式変速機は、上記課題を解決するために、太陽軸、キャリア、外周面に転走面を有する２つのサンローラＡ、サンローラＢおよび内周面に転走面を有するアウターリングが同軸上に配置され、サンローラＡ，サンローラＢとアウターリング間の空間には複数の遊星ローラが配置され、この遊星ローラは遊星ローラ支持軸を圧入一体化されたキャリアによって円周方向等間隔に回転自在に配置され、サンローラＡおよびサンローラＢの転走面は太陽軸軸心に対してある接触角で遊星ローラ転走面と圧接し、サンローラＢと太陽軸とを一体で回転させる手段によりサンローラＢと太陽軸との間で動力を伝達させ、太陽軸と一体に回転するカムリングが太陽軸と同軸上に設けられ、サンローラＡとカムリングにはカム面が対向して形成され、このカム面同士の直接の噛み合いによって、またはカム面間に設けられた転動体を介してサンローラＡとカムリング間に動力が伝達され、太陽軸に設けられた軸方向移動規制手段によりサンローラＢとカムディスクの軸方向移動が規制される遊星ローラ式変速機において、前記サンローラＢとサンローラ用軸方向移動規制手段の間、または前記カムリングとカムリング用軸方向移動規制手段の間の少なくともどちらか一方に、サンローラＢまたはカムディスクを軸方向に加圧する弾性部材を設け、この弾性部材によって加圧されるサンローラＢまたはカムディスクは軸方向移動が可能な手段により太陽軸と一体に回転することを特徴とするものである。
【００２１】
上記構成の遊星ローラ式変速機によれば、サンローラＢとサンローラ用軸方向移動規制手段の間、または前記カムリングとカムリング用軸方向移動規制手段の間の少なくともどちらか一方に、サンローラＢまたはカムディスクを軸方向に加圧する弾性部材を設け、この弾性部材によって加圧されるサンローラＢまたはカムディスクは軸方向移動が可能な手段により太陽軸と一体に回転するようにしたので、トルクカムによって発生する軸方向力だけではなく、さらにバネによる加圧力が付加されることによって、伝達される負荷トルクによって接触面に作用する法線力が変化して、広い範囲にわたって適正な法線力が得られるようになり、電気自動車用減速機として使用可能になる。
【００２２】
本発明の請求項２に記載されたモータ用変速機は、モータ動力によって駆動する自動車において、請求項１に記載の構造を有する遊星ローラ式変速機によって構成されることを特徴とするものである。
【００２３】
上記構成のモータ用変速機によれば、モータ動力によって駆動される電気自動車や、モータ動力およびガソリンエンジン動力に切り換え駆動されるハイブリッド自動車において、遊星ローラ式変速機をモータ用変速機として使用することができ、振動および騒音レベルが低く、しかも、広い負荷トルク範囲にわたって接触面に適正な法線力が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の遊星ローラ式変速機の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
課題▲１▼に関して
図１は本発明の第１実施形態に係る遊星ローラ式変速機４０の断面図を示す。図１に示す遊星ローラ式変速機４０は、内周面に転走面を有するアウターリング４１と、入力軸である太陽軸４２と、この太陽軸４２に同軸上に取り付けられた外周面に転走面を有する２つのサンローラＡ（４３Ａ）およびサンローラＢ（４３Ｂ）とを有する。アウターリング４１と２つのサンローラＡ，Ｂ（４３Ａ，４３Ｂ）間の空間には複数の遊星ローラ４４が、軸受４５を介して遊星ローラ支持軸４６を圧入一体化されたキャリア４７によって円周方向等間隔に自転および公転可能に配置される。
【００２６】
上記各構成要素の各回転半径を下記のように定義する。
Ｒｏ ：太陽軸４２の軸心からアウターリング４１と遊星ローラ４４との接触部までの距離
Ｒｓ ：太陽軸４２の軸心からサンローラＡ，Ｂ（４３Ａ，４３Ｂ）と遊星ローラ４４との接触部までの距離
Ｒｐ１ ：遊星ローラ支持軸４６の軸心からアウターリング４１と遊星ローラ４４との接触部までの距離
Ｒｐ２ ：遊星ローラ支持軸４６の軸心からサンローラＡ，Ｂ（４３Ａ，４３Ｂ）と遊星ローラ４４との接触部までの距離
【００２７】
上記の定義により、サンローラ回転数Ｎｓ、アウターリング回転数Ｎ。およびキャリア回転数Ｎｃの間には次式（１）の関係が成立する。
【００２８】
【式１】
上式（１）において、Ａは次式（２）で与えられる。
【式２】
上式（２）において、Ｒ０は、図１から明らかなように、次式（３）で与えられる。
【式３】
上記の式（１），式（２）および式（３）から、例えば、アウターリング４１を固定して、サンローラＡ（４３Ａ），サンローラＢ（４３Ｂ）と、キャリア４７間で動力を伝達させる場合、次式（４）となる。
【００３２】
【式４】
アウターリング４１は、太陽軸４２の軸心に対して角度αとなる接触角で遊星ローラ４４と圧接する。サンローラＡ（４３Ａ）、サンローラＢ（４３Ｂ）は、太陽軸４２の軸心に対して角度βとなる接触角で遊星ローラ４４と圧接する。２つのサンローラＡ（４３Ａ），サンローラＢ（４３Ｂ）のうち、一方のサンローラＡ（４３Ａ）は、太陽軸４２の外径寸法よりも大きな内径寸法の孔４８を有し、太陽軸４２に対して回転自在になっている。他方のサンローラＢ（４３Ｂ）は、スプライン４９によって太陽軸４２との間で直接に動力が伝達される。
【００３４】
前記一方のサンローラＡ（４３Ａ）と太陽軸４２間の動力は、カムリング５０を介して伝達される。サンローラＡ（４３Ａ）とカムリング５０にはカム面が対向して形成され、このカム面間には転動体（鋼球など）５１が設けられて、トルクカム５２が構成されている。さらにカムリング５０と太陽軸４２間の動力はスプライン５３によって伝達される。
【００３５】
カムリング５０のカム面とは反対側には、スペーサＡ（５４）が配置され、このスペーサＡ（５４）が止め輪５５によって太陽軸４２に固定されており、カムリング５０が太陽軸４２の軸方向（図示右方）に移動するのを阻止している。また、太陽軸４２の先端部には、ナット５６，スペーサＢ（５７）および皿バネ５８が配置されており、サンローラＢ（４３Ｂ）をサンローラＡ（４３Ａ）側に向かって付勢する軸方向加圧力が作用している。このような構成によって、サンローラＡ（４３Ａ）とカムリング５０に形成されたカム面および転動体５１によって構成されるトルクカム５２によって動力が伝達される際に、伝達トルクに応じた軸方向力が発生する。
【００３６】
このトルクカム５２の機構を図２（Ａ）、図２（Ｂ）および図３に示す。図２（Ａ）に示すように、サンローラＡ（４３Ａ）およびカムリング５０には、対向するようにカム面５２ａ，５２ｂが形成される。さらに、これらカム面５２ａ，５２ｂ間には、前述のように、鋼球等の転動体５１が設けられる。トルクカム５２にトルクが伝達されると、図３から明らかなように、転動体５１がカム面５２ａ，５２ｂに沿って円周方向に移動する。すると、図２（Ｂ）に示すように、伝達トルクによって作用する円周方向力Ｆｔと、カム面角度によって決まる軸方向力Ｆａが発生する。
【００３７】
図１に示すように、スペーサＡ（５４），スペーサＢ（５７）や止め輪５５、ナット５６によってカムリング５０とサンローラＢ（４３Ｂ）の軸方向移動が拘束されるため、トルクカム５２によってサンローラＡ（４３Ａ）に作用する軸方向力Ｆａと同じ大きさの軸方向力ＦａがサンローラＢ（４３Ｂ）にも作用する。これらの軸方向力Ｆａの作用により、動力伝達に必要な法線力が各トラクション接触部に作用する。
【００３８】
さらに、図１に示す変速機４０では、サンローラＢ（４３Ｂ）とスペーサＢ（５７）間に弾性部材の一例として皿バネ５８が設けられている。なお、図４に示す遊星ローラ式変速機４０Ａのように、皿バネ５８はカムリング５０とスペーサＡ（５４）間に設けても良い。この皿バネ５８の設置箇所によって、サンローラ４３Ｂに作用する軸方向荷重が異なる。図１に示すように、サンローラＢ（４３Ｂ）とスペーサＢ（５７）間に皿バネ５８を設けた場合は、図５（Ａ）に示すように、サンローラ４３に作用する軸方向加圧力Ｆａ＊は、バネ荷重Ｆｓとトルクカム５２による軸方向荷重Ｆａのうち大きい方の値となる。一方、図４に示すように、カムリング５０とスペーサＡ（５４）間に皿バネ５８を設けた場合は、図５（Ｂ）に示すように、軸方向加圧力Ｆａ＊＝Ｆｓ＋Ｆａとなる。いずれの設置方法とも、皿バネ５８による低負荷領域での加圧力の増大により、安定した運転が可能となる。
【００３９】
なお、図１，図４において、キャリア４７は、出力軸５９と、フランジ６０と、このフランジ６０の円周方向等間隔に設けられた遊星ローラ支持軸４６用の孔６１とを有し、この孔６１に遊星ローラ支持軸４６が圧入されて、遊星ローラ４４を、軸受４５を介して遊星ローラ支持軸４６回りに自転可能に支持すると共に、太陽軸４２の回りに公転可能に支持している。
【００４０】
図１および図４に示す変速機では、弾性部材として皿バネを用いているが、コイルバネ等の他のバネ、または樹脂材料で形成された環状部材でも良い。
【００４１】
図１および図４に示す変速機４０，４０Ａでは、スペーサＡ（５４），スペーサＢ（５７）や止め輪５５、ナット５６によって、カムリング５０とサンローラＢ（４３Ｂ）の軸方向移動が拘束される構造であるが、例えば、太陽軸４２と一体に成形された鍔部など、他の軸方向規制手段でもよい。また、図１および図４に示す変速機４０，４０Ａでは、アウターリング４１と遊星ローラ４４は２ヶ所で接しているが、図６に示す遊星ローラ式変速機４０Ｂのように、１ケ所Ｐで接する構造でも良い。さらに、図１および図４では、サンローラＢ（４３Ｂ）と太陽軸４２、およびカムリング５０と太陽軸４２間の動力伝達は、それぞれスプライン４９，５３によって行われる構造であるが、キーなどのトルク伝達手段を用いてもよい。さらにまた、図１，図４，図６に示す変速機４０，４０Ａ，４０Ｂでは、サンローラＡ（４３Ａ）とカムリング５０のカム面５２ａ，５２ｂ間に転動体５１として鋼球を設けているが、転動体５１としてローラを設けても良い。また、カム面５２ａ，５２ｂ間に転動体５１を設けずに、２つのカム面同士が直接噛み合うことが可能な構造を有するトルクカム（フェイスカム）でも良い。
【００４２】
課題▲２▼に関して
高回転型モータを電気自動車に採用する場合、高回転運転においても振動・騒音レベルが低く、かつ、伝達効率の高い減速機が必要である。自動車は原動機の負荷として、部分負荷から全負荷状態にわたる広範囲の条件で運転される。運転時間としては、全負荷状態よりも部分負荷状態での運転時間の方が長いため、モータ用変速機には部分負荷時の伝達効率が高いことが要求される。
【００４３】
前述の可変加圧式遊星ローラ変速機４０，４０Ａ，４０Ｂを電気自動車用変速機に採用することで、歯車式変速機よりも高速回転時における振動・騒音レベルを低くすることができる。また、本発明の変速機は、皿バネ５８によってトルクカム５２に軸方向加圧力を付与しているので、伝達トルクの大きさに応じた加圧力が作用するため、部分負荷時においても高い伝達効率を得ることができる。
【００４４】
本発明の遊星ローラ式変速機をモータ用減速機として用いた電気自動車の駆動系レイアウトの一例を図７に示す。図７の駆動系レイアウトにおいて、７０はモータで回転軸７１を有する。７２はモータ７０の回転軸７１と入力軸（太陽軸４２）が結合されている本発明の遊星ローラ式変速機よりなるモータ用減速機、７３は前記遊星ローラ式変速機（減速機）４０Ｃの出力軸６０とトランスミッション７４との間に設けられたクラッチ、７５はデファレンシャル、７６はアクスルシャフト、７７は車輪である
【００４５】
図８にモータ用減速機７２として可変加圧機構を有する遊星ローラ式変速機４０Ｃをモータ７０と共に、ハウジング８０内に組み込んだ装置の実施例を示す。図８のモータ７０は回転軸７１の両端部が、軸受８１，８２を介してハウジング８０に回転自在に支持されており、固定子７０１がハウジング８０に固定されると共に、回転子７０２が回転軸７１に固定されている。
【００４６】
遊星ローラ式変速機４０Ｃは、アウターリング４１をボルト６２によってハウジング８０に固定し、太陽軸４２をモータ７０の回転軸７１の先端部（図示左方）に設けた座繰り孔内に挿入し、太陽軸４２とモータ７０の回転軸７１との動力伝達手段としてスプライン６３を採用している。また、キャリア４７の出力軸５９が、軸受６４を介してハウジング８０に回転自在に支持されている。さらに、サンローラＢ（４３Ｂ）と太陽軸４２間の動力伝達手段としてボールスプライン６５を採用している。その他の細部については、図１，図６に示す変速機４０，４０Ｂと同様であるため、その説明を省略する。
【００４７】
図８の装置において、モータ７０を駆動すると、回転軸７１の回転によって、モータ用減速機７２（変速機４０Ｃ）の太陽軸４２が、動力伝動手段であるスプライン６３を介して回転させられ、カムリング５０，トルクカム５２を介してサンローラＡ（４３Ａ）が回転すると共に、動力伝動手段であるボールスプライン６５を介してサンローラＢ（４３Ｂ）が回転する。このサンローラＡ（４３Ａ）およびサンローラＢ（４３Ｂ）が回転することによって、遊星ローラ４４が自転および公転して、キャリア４７が回転し、出力軸５９が減速回転する。
【００４８】
したがって、図８の装置によれば、トラクションドライブであるため、歯車式減速機に比較して振動および騒音レベルが低く、しかも、太陽軸４２とサンローラＡ（４３Ａ）との動力伝達手段であるトルクカム５２および皿バネ５８による軸方向力よって、低負荷トルクから高負荷トルクまでの広範囲にわたって、接触部に適正な大きさ法線力が作用するので、自動車用減速機として優れた動作が得られる。また、モータ７０と減速機４０Ｃとを同一のハウジング８０内に収容したので、全体を小型・軽量化できる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、遊星ローラ式変速機において、サンローラＢとサンローラ用軸方向移動規制手段の間、または前記カムリングとカムリング用軸方向移動規制手段の間の少なくともどちらか一方に、サンローラＢまたはカムディスクを軸方向に加圧する弾性部材を設け、この弾性部材によって加圧されるサンローラＢまたはカムディスクは軸方向移動が可能な手段により太陽軸と一体に回転することを特徴とするものであるから、電気自動車用減速機に好適な遊星ローラ式変速機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図２】（Ａ）は図１の遊星ローラ式変速機におけるトルクカムの要部拡大断面図、
（Ｂ）は（Ａ）のトルクカムにおける負荷時の要部拡大断面図である。
【図３】図２のトルクカムを構成するカム面を有するサンローラまたはカムリングの対向面の正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るサンローラＢとスペーサＢとの間に皿バネを設けた遊星ローラ式変速機におけるトルク−軸方向加圧力特性図、
（Ｂ）は本発明の第２実施形態に係るカムリングとスペーサＡとの間に皿バネを設けた遊星ローラ式変速機におけるトルク−軸方向加圧力特性図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図７】本発明の遊星ローラ式変速機を減速機として適用した電気自動車の駆動系レイアウト図である。
【図８】本発明のモータと遊星ローラ式変速機とを同一ハウジング内に組み込んだ電気自動車駆動部の断面図である。
【図９】従来の遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図１０】従来の可変加圧機構を有する遊星ローラ式変速機の断面図である。
【図１１】代表的なトラクションドライブ用潤滑油の面圧−トラクション係数特性図である。
【符号の説明】
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 遊星ローラ式変速機
４１ アウターリング
４２ 太陽軸（入力軸）
４３Ａ サンローラＡ
４３Ｂ サンローラＢ
４４ 遊星ローラ
４６ 遊星ローラ支持軸
４７ キャリア
５０ カムリング
５１ 転動体
５２ 動力伝達手段（トルクカム）
５２ａ，５２ｂ カム面
５４ スペーサＡ
５５ カムリング用軸方向移動規制手段（止め輪）
５６ サンローラＢ用軸方向移動規制手段（ナット）
５７ スペーサＢ
５８ 弾性部材（皿バネ）
５９ 出力軸
６０ フランジ
６４，８１，８２ 軸受
７０ モータ
７１ モータの回転軸
７２ モータ用減速機
８０ ハウジング
Claims (2)
- 太陽軸、キャリア、外周面に転走面を有する２つのサンローラＡ、サンローラＢおよび内周面に転走面を有するアウターリングが同軸上に配置され、サンローラＡ，サンローラＢとアウターリング間の空間には複数の遊星ローラが配置され、この遊星ローラは遊星ローラ支持軸を圧入一体化されたキャリアによって円周方向等間隔に回転自在に配置され、サンローラＡおよびサンローラＢの転走面は太陽軸軸心に対してある接触角で遊星ローラ転走面と圧接し、サンローラＢと太陽軸とを一体で回転させる手段によりサンローラＢと太陽軸との間で動力を伝達させ、太陽軸と一体に回転するカムリングが太陽軸と同軸上に設けられ、サンローラＡとカムリングにはカム面が対向して形成され、このカム面同士の直接の噛み合いによって、またはカム面間に設けられた転動体を介してサンローラＡとカムリング間に動力が伝達され、太陽軸に設けられた軸方向移動規制手段によりサンローラＢとカムディスクの軸方向移動が規制される遊星ローラ式変速機において、
前記サンローラＢとサンローラ用軸方向移動規制手段の間、または前記カムリングとカムリング用軸方向移動規制手段の間の少なくともどちらか一方に、サンローラＢまたはカムディスクを軸方向に加圧する弾性部材を設け、この弾性部材によって加圧されるサンローラまたはカムディスクは軸方向移動が可能な手段により太陽軸と一体に回転することを特徴とする遊星ローラ式変速機。 - モータ動力によって駆動する自動車において、請求項１に記載の構造を有する遊星ローラ式変速機によって構成されることを特徴とするモータ用変速機。
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