JP2012193793A - Friction roller type reduction gear and electric vehicle drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば電気自動車の駆動系に組み込んだ状態で、電動モータから駆動輪にトルクを伝達する、摩擦ローラ式減速機の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a friction roller type speed reducer that transmits torque from an electric motor to driving wheels in a state where the electric motor is incorporated in a driving system of an electric vehicle, for example.
近年普及し始めている電気自動車の利便性を向上させるべく、充電1回当りの走行可能距離を長くする為に、電動モータの効率を向上させる事が重要である。この効率を向上させるには、高速回転する小型の電動モータを使用し、この電動モータの出力軸の回転を減速してから駆動輪に伝達する事が効果がある。この場合に使用する減速機のうち、少なくとも前記電動モータの出力軸に直接繋がる第一段目の減速機は、運転速度が非常に速くなるので、運転時の振動及び騒音を抑える為に、摩擦ローラ式減速機を使用する事が考えられる。この様な場合に使用可能な摩擦ローラ式減速機として、例えば特許文献1〜3に記載されたものが知られている。このうちの特許文献3に記載された従来構造に就いて、図10〜12により説明する。
In order to improve the convenience of electric vehicles that have begun to spread in recent years, it is important to improve the efficiency of the electric motor in order to increase the travelable distance per charge. In order to improve this efficiency, it is effective to use a small electric motor that rotates at high speed, and to reduce the rotation of the output shaft of this electric motor before transmitting it to the drive wheels. Of the speed reducers used in this case, at least the first stage speed reducer directly connected to the output shaft of the electric motor has a very high operating speed, so friction and noise during operation can be reduced. It is conceivable to use a roller speed reducer. As a friction roller type speed reducer that can be used in such a case, for example, those described in
この摩擦ローラ式減速機1は、入力軸2と、出力軸3と、太陽ローラ4と、環状ローラ5と、それぞれが中間ローラである複数個の遊星ローラ6、6と、ローディングカム装置7とを備える。
このうちの太陽ローラ4は、軸方向に分割された1対の太陽ローラ素子8a、8bを前記入力軸2の周囲に、互いの先端面同士の間に隙間を介在させた状態で互いに同心に、且つ、このうちの太陽ローラ素子8aを、前記入力軸2に対する相対回転を可能に配置して成る。前記両太陽ローラ素子8a、8bの外周面は、それぞれの先端面に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した傾斜面であって、これら両傾斜面を転がり接触面としている。従ってこの転がり接触面の外径は、軸方向中間部で小さく、両端部に向かうに従って大きくなる。
The friction
Among these, the
又、前記環状ローラ5は、全体を円環状としたもので、前記太陽ローラ4の周囲にこの太陽ローラ4と同心に配置した状態で、図示しないハウジング等の固定の部分に支持固定している。又、前記環状ローラ5の内周面は、軸方向中央部に向かうに従って内径が大きくなる方向に傾斜した転がり接触面としている。
又、前記各遊星ローラ6、6は、前記太陽ローラ4の外周面と前記環状ローラ5の内周面との間の環状空間9の円周方向複数箇所に配置している。前記各遊星ローラ6、6は、それぞれが前記入力軸2及び前記出力軸3と平行に配置された、自転軸である遊星軸10、10の周囲に、ラジアルニードル軸受を介して、回転自在に支持している。これら各遊星軸10、10の基端部は、前記出力軸3の基端部に結合固定されたキャリア11に、支持固定されている。前記各遊星ローラ6、6の外周面は、母線形状が部分円弧状の凸曲面で、それぞれ前記太陽ローラ4の外周面と前記環状ローラ5の内周面とに転がり接触している。
The
The
更に、前記ローディングカム装置7は、一方の太陽ローラ素子8aと、前記入力軸2との間に設けている。この為に、この入力軸2の中間部に、止め輪12により支え環13を係止し、この支え環13と前記一方の太陽ローラ素子8aとの間に、この支え環13の側から順番に、皿ばね14と、カム板15と、それぞれが転動体である複数個の玉16、16とを設けている。そして、互いに対向する、前記一方の太陽ローラ素子8aの基端面と前記カム板15の片側面との、それぞれ円周方向複数箇所ずつに、被駆動側カム面17、17と駆動側カム面18、18とを設けている。これら各カム面17、18はそれぞれ、軸方向に関する深さが円周方向に関して中央部で最も深く、同じく両端部に向かうに従って漸次浅くなる形状を有する。
Further, the loading cam device 7 is provided between one
この様なローディングカム装置7は、前記入力軸2が停止している状態では、前記各玉16、16が、図12の(A)に示す様に、前記各カム面17、18の最も深くなった部分に位置する。この状態では、前記皿ばね14の弾力により、前記一方の太陽ローラ素子8aを前記他方の太陽ローラ素子8bに向け押圧する。これに対して、前記入力軸2が回転すると、前記各玉16、16が、図12の(B)に示す様に、前記各カム面17、18の浅くなった部分に移動する。そして、前記一方の太陽ローラ素子8aと前記カム板15との間隔を拡げ、前記一方の太陽ローラ素子8aを前記他方の太陽ローラ素子8bに向け押圧する。この結果、この一方の太陽ローラ素子8aは前記他方の太陽ローラ素子8bに向け、前記皿ばね14の弾力と、前記各カム面17、18に対して前記各玉16、16が乗り上げる事により発生する推力とのうちの大きな方の力で押圧されつつ、回転駆動される。
In such a loading cam device 7, when the
上述の様な摩擦ローラ式減速機1の運転時には、前記ローディングカム装置7が発生する軸方向の推力により、前記両太陽ローラ素子8a、8bの間隔が縮まる。そして、これら両太陽ローラ素子8a、8bにより構成される前記太陽ローラ4の外周面と、前記各遊星ローラ6、6の外周面との転がり接触部の面圧が上昇する。この面圧上昇に伴ってこれら各遊星ローラ6、6が、前記太陽ローラ4及び前記環状ローラ5の径方向に関して外方に押される。すると、この環状ローラ5の内周面と前記各遊星ローラ6、6の外周面との転がり接触部の面圧も上昇する。この結果、前記入力軸2と前記出力軸3との間に存在する、動力伝達に供されるべき、それぞれがトラクション部である複数の転がり接触部の面圧が、これら両軸2、3同士の間で伝達すべきトルクの大きさに応じて上昇する。
During operation of the friction roller
この状態で前記入力軸2を回転させると、この回転が、前記太陽ローラ4から前記各遊星ローラ6、6に伝わり、これら各遊星ローラ6、6がこの太陽ローラ4の周囲で、自転しつつ公転する。これら各遊星ローラ6、6の公転運動は、前記キャリア11を介して前記出力軸3により取り出せる。前記各トラクション部の面圧は、前記両軸2、3同士の間で伝達すべきトルクの大きさに応じた適正なものとなり、前記各トラクション部で過大な滑りが発生したり、或いは、これら各トラクション部の面圧が過大になる事に伴う転がり抵抗が徒に増大する事を防止できる。
When the
上述の様な従来の摩擦ローラ式減速機1は、小型・軽量化と、起動時に於ける前記各トラクション部の面圧確保の効率化と、耐久性確保とを並立させる事が難しい。
先ず、小型・軽量化が難しい理由は、前記ローディングカム装置7と、予圧付与の為の皿ばね14とを、何れも前記入力軸2の周囲に、軸方向に関して互いに直列に配置した事による。この皿ばね14、及び、この皿ばね14を支持する為の止め輪12及び支え環13を、前記ローディングカム装置7と直列に配置した事で軸方向寸法が嵩み、小型・軽量化の面から不利になる。
In the conventional friction roller
First, the reason why it is difficult to reduce the size and weight is that the loading cam device 7 and the
又、面圧確保の効率化の面から不利になるのは、前記予圧付与の為の皿ばね14と前記各トラクション部との間に存在する可動部が多く、摩擦ロスによる効率低下を生じる為である。特に、前記皿ばね14の弾力により前記カム板15を前記入力軸2に対し、これら両部材15、2同士の間に存在するスプライン係合部の摩擦抵抗に抗して軸方向に移動させる為に要する摩擦抵抗による損失が大きくなる。この為、前記各トラクション部に必要とする面圧を付与する為に前記皿ばね14に要求される弾力が大きくなり、低コスト化、小型・軽量化の面から不利になる。
Further, it is disadvantageous from the viewpoint of improving the surface pressure securing efficiency because there are many movable parts existing between the
更に、耐久性確保が難しい理由は、前記皿ばね14がへたり易く、へたった場合には、前記摩擦ローラ式減速機1の起動時に、前記各トラクション部で過大な滑りが発生する為である。即ち、金属ばねの分野で広く知られている様に、前記皿ばね14を完全に平板状にまで押し潰す状態で繰り返し使用すると、この皿ばね14の耐久性を確保しにくい。具体的には、比較的短期間の間にこの皿ばね14の弾性が低下し(へたり)、前記入力軸2に加えられるトルクが小さい状態で、前記各トラクション部の面圧を十分に確保できなくなり、これら各トラクション部で過大な滑りが発生し易くなる。
Furthermore, the reason why it is difficult to ensure the durability is that the
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、小型・軽量化、並びに、起動時に於ける前記各トラクション部の面圧確保の効率化を図り易く、しかも、耐久性を十分に確保し易いローディングカム装置を備えた摩擦ローラ式減速機、及び、この摩擦ローラ式減速機を組み込んだ電気自動車用駆動装置を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention makes it easy to reduce the size and weight, and to ensure the efficiency of securing the surface pressure of each traction part at the time of start-up, and to ensure sufficient durability. The present invention has been invented to realize a friction roller type speed reducer provided with a cam device and a drive device for an electric vehicle incorporating the friction roller type speed reducer.
本発明の摩擦ローラ式減速機及び電気自動車用駆動装置のうち、請求項1に記載した摩擦ローラ式減速機は、前述した従来から知られている摩擦ローラ式減速機と同様に、入力軸と、出力軸と、太陽ローラと、環状ローラと、複数個の中間ローラと、ローディングカム装置とを備える。
特に、本発明の摩擦ローラ式減速機に於いては、前記各中間ローラを、それぞれがこれら各中間ローラの軸方向片半部を構成する、1対ずつの中間ローラ素子により構成している。又、これら各中間ローラ毎に1対ずつの中間ローラ素子同士の間に弾性部材を挟持して、前記各中間ローラに軸方向寸法を増大させる方向の弾力を付与している。そして、前記各ローラの周面同士の転がり接触部であるトラクション部の面圧を確保する為の予圧を付与している。
Of the friction roller type speed reducer and the electric vehicle drive device according to the present invention, the friction roller type speed reducer described in
In particular, in the friction roller type speed reducer according to the present invention, each of the intermediate rollers is constituted by a pair of intermediate roller elements, each of which constitutes one half of the axial direction of each of the intermediate rollers. Further, an elastic member is sandwiched between a pair of intermediate roller elements for each of the intermediate rollers, and elasticity is applied to each of the intermediate rollers in a direction that increases the axial dimension. And the preload for ensuring the surface pressure of the traction part which is a rolling contact part of the surrounding surfaces of each said roller is provided.
又、請求項6に記載した電気自動車用駆動装置は、電動モータと、この電動モータの出力軸と共に回転する入力軸を有する摩擦ローラ式減速機と、入力側伝達軸と出力側伝達軸との間の減速比を、少なくとも高低の2段階に変換可能な変速装置と、この変速装置の出力側伝達軸の回転を駆動輪に伝達する為の回転伝達装置とを備える。
特に、本発明の電気自動車用駆動装置に於いては、前記摩擦ローラ式減速機が上述の様な本発明の摩擦ローラ式減速機である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a drive device for an electric vehicle comprising: an electric motor; a friction roller type speed reducer having an input shaft that rotates together with an output shaft of the electric motor; and an input side transmission shaft and an output side transmission shaft. A transmission capable of converting the reduction ratio between the two to at least two stages of high and low, and a rotation transmission device for transmitting the rotation of the output side transmission shaft of the transmission to the drive wheels.
In particular, in the electric vehicle drive device of the present invention, the friction roller type speed reducer is the friction roller type speed reducer of the present invention as described above.
上述の様に構成する本発明の摩擦ローラ式減速機によれば、小型・軽量化、並びに、起動時に於ける前記各トラクション部の面圧確保の効率化を図り易く、しかも、耐久性を十分に確保し易い。従って、必要とする耐久性を確保しつつ、小型で、しかも優れた伝達効率を有する摩擦ローラ式減速機を実現できる。そして、例えばこの摩擦ローラ式減速機を電気自動車用駆動装置に組み込んだ場合に、高効率の駆動装置を実現して、充電1回当りの走行可能距離を長くできる。 According to the friction roller type speed reducer of the present invention configured as described above, it is easy to achieve a reduction in size and weight, and efficiency in securing the surface pressure of each of the traction portions at the time of start-up, and sufficient durability. Easy to secure. Therefore, it is possible to realize a friction roller type reduction gear that is small and has excellent transmission efficiency while ensuring the required durability. For example, when this friction roller type speed reducer is incorporated in a drive device for an electric vehicle, a highly efficient drive device can be realized and the travelable distance per charge can be increased.
[実施の形態の第1例]
図1〜4は、請求項1〜3に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。図1に示す様に、本例の摩擦ローラ式減速機1aは、入力軸2aにより太陽ローラ4aを回転駆動し、この太陽ローラ4aの回転を、複数個の中間ローラ19、19を介して環状ローラ5aに伝達し、この環状ローラ5aの回転を出力軸3aから取り出す様にしている。前記各中間ローラ19、19は、それぞれの中心部に設けた自転軸20、20を中心として自転するのみで、前記太陽ローラ4aの周囲で公転する事はない。この太陽ローラ4aは、互いに同じ形状を有する1対の太陽ローラ素子8c、8cを互いに同心に組み合わせて成り、これら両太陽ローラ素子8c、8cを軸方向両側から挟む位置に、1対のローディングカム装置7a、7aを設置している。更に、前記各中間ローラ19、19は、それぞれがこれら各中間ローラ19、19の軸方向片半部を構成する、1対ずつの中間ローラ素子21、21により構成している。そして、前記各中間ローラ19、19毎に1対ずつの中間ローラ素子21、21同士の間に、弾性部材である皿ばね22、22を挟持して、前記各中間ローラ19、19に軸方向寸法を増大させる方向の弾力を付与している。これら各部は、軸方向中間部の径が大きく、両端部の径が小さくなった、段付円筒状のハウジング24内に収納している。以下、これら各部の具体的構成に就いて説明する。
[First example of embodiment]
1-4 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to
先ず、前記入力軸2aの基半部(図1の右半部)は前記ハウジング24の入力側小径円筒部25の内側に、多列玉軸受ユニット26により、前記出力軸3aは同じく出力側小径円筒部27の内側に複列玉軸受ユニット28により、それぞれ回転自在に支持している。又、この複列玉軸受ユニット28を構成する1対の玉軸受同士の間にラビリンスシール29を設けて、外部空間側に配置される前記出力軸3a側から前記ハウジング24内に異物が入り込まない様にしている。前記入力軸2aと前記出力軸3aとは互いに同心に配置されており、このうちの入力軸2aの先端部を、この出力軸3aの基端面中央部に形成した円形凹部30の内側に、玉軸受31により支持している。この構成により、前記入力軸2aと前記出力軸3aとの相対回転の自在性を確保しつつ、この入力軸2aの先半部(図1の左半部)の支持剛性(特にラジアル剛性)を確保している。
First, the base half of the
前記両太陽ローラ素子8c、8cは、前記入力軸2aの先半部の周囲に、この入力軸2aと同心に、且つ、この入力軸2aに対する相対回転を可能に、且つ、互いの先端面(互いに対向する面)同士の間に隙間を介在させた状態で配置している。即ち、本例の場合には、前記両太陽ローラ素子8c、8cが、何れも可動太陽ローラ素子である。又、前記両ローディングカム装置7a、7aを構成する1対のカム板15a、15aは、前記入力軸2aの中間部と先端部との2箇所位置で、前記両太陽ローラ素子8c、8cを軸方向両側から挟む位置に外嵌固定して、前記入力軸2aと同期して回転する様にしている。そして、互いに対向する、前記両太陽ローラ素子8c、8cの基端面と前記両カム板15a、15aの片側面との、それぞれ円周方向複数箇所ずつに、被駆動側カム面17、17と駆動側カム面18、18とを設けている。これら各カム面17、18の形状に就いては、基本的には、前述した従来構造の場合と同様で構わないが、要求される性能に応じて適宜異ならせる事は自由である。何れにしても前記各カム面17、18は、軸方向に関する深さが円周方向に関して漸次変化するもので、円周方向中央部で最も深く、同じく両端部に向かうに従って浅くなる。
The two
尚、前記両太陽ローラ素子8c、8cの外周面のうち、前記各中間ローラ19、19の外周面と転がり接触する部分は、先端面に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した部分円すい状凸面となっており、前記両太陽ローラ素子8c、8cの基端部外周面にそれぞれ外向フランジ状の鍔部32、32を、全周に亙り形成している。そして、これら両鍔部32、32を含む、前記両太陽ローラ素子8c、8cの基端面に、それぞれ前記各被駆動側カム面17、17を形成している。そして、これら各被駆動側カム面17、17と、前記両カム板15a、15aに形成した、前記各駆動側カム面18、18との間にそれぞれ玉16、16を挟持して、前記両ローディングカム装置7a、7aを構成している。
Of the outer peripheral surfaces of the
一方、前記各中間ローラ19、19は、これら各中間ローラ19、19毎に1対ずつの中間ローラ素子21、21を前記各自転軸20、20の周囲に、軸方向の変位を可能に外嵌すると共に、これら両中間ローラ素子21、21同士の間に前記各皿ばね22、22を挟持して成る。これら各中間ローラ素子21、21の内周面と前記各自転軸20、20の外周面とは、スプライン係合等の非円形係合により、軸方向の変位を可能に、且つ、同期した回転を自在に組み合わせている。又、前記両中間ローラ素子21、21の軸方向両側面のうち、互いに対向する側面である内側面のうちの外径側端部を除く部分に円形凹部23、23を、全周に亙って形成している。これら各円形凹部23、23は、前記各皿ばね22、22を収納できる径方向寸法及び深さ寸法を有する。本例の場合、これら各皿ばね22、22はそれぞれ、傾斜方向が互いに異なる1対の素板を重ね合わせて成るが、前記各円形凹部23、23の内径はこれら各素板の外径よりも少しだけ大きい。又、これら各円形凹部23、23の深さ寸法は、これら各素板の自由状態での軸方向寸法よりも小さいが、これら各素板の板厚よりも大きい。
On the other hand, each of the
又、前記各中間ローラ素子21、21の外周面は、軸方向内端寄り部分が単なる円筒面であり、中間部乃至軸方向外端寄り部分が、外端面に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい状凸面である。この部分円すい状凸面の傾斜角度は、前記両太陽ローラ素子8c、8cの外周面を構成する部分円すい状凸面の傾斜角度と一致させている。従って、前記太陽ローラ4aの外周面と、前記各中間ローラ19、19の外周面とは互いに線接触し、これら各周面同士の転がり接触部である、各トラクション部の接触面積を確保できる。それぞれが上述の様な構成を有する、前記各中間ローラ19、19は、前記各皿ばね22、22の弾力により、軸方向に関する厚さ寸法を大きくする方向の弾力を付与されており、この弾力に基づいて、後述する様に、前記各ローラ4a、5a、19の周面同士の転がり接触部である、前記各トラクション部の面圧を確保する為の予圧を付与する様にしている。前記各皿ばね22、22の弾力に基づく、前記各トラクション部の面圧確保は効率良く行える為、これら各皿ばね22、22の弾力を徒に大きくしなくても、この面圧を十分に確保できる。又、これら各皿ばね22、22は、前記各中間ローラ素子21、21同士の間部分に収められる為、予圧付与の為の構造をコンパクトにできて、前記摩擦ローラ式減速機1aの小型・軽量化を図り易くできる。
Further, the outer peripheral surface of each of the
又、前記各中間ローラ19、19は、前記環状ローラ5aの内周面と前記太陽ローラ4aとの間の環状空間9a内に、前記各自転軸20、20を中心とする回転(自転)を自在とする事に加えて、前記環状ローラ5a及び前記太陽ローラ4aの径方向に関する若干の変位を可能に設置している。この為に、前記ハウジング24の大径円筒部33の軸方向片側を塞ぐ端板34の内側面に、支持フレーム35を支持固定している。この支持フレーム35はこの端板34を含んで構成されるもので、遊星歯車機構を構成するキャリアの如き構造を有する。即ち、前記端板34と支持板36とを、前記各中間ローラ19、19の軸方向両側に配置し、これら両板34、36同士を、円周方向に関して前記各中間ローラ19、19同士の間部分に設置したステーにより結合固定している。
The
そして、前記両板34、36の互いに対向する部分に、それぞれガイドブロック37、37を支持固定している。これら各ガイドブロック37、37の内側面には、それぞれ前記環状ローラ5a及び前記太陽ローラ4aの径方向に長いガイド長孔38、38を形成している。一方、前記各自転軸20、20の端部には、それぞれ単列深溝型の玉軸受39、39を、それぞれの内輪をこれら各自転軸20、20の端部に締り嵌めで外嵌する事により支持している。又、前記各玉軸受39、39を構成する外輪の外径は、前記各ガイド長孔38、38の幅寸法よりも僅かに(例えば十数μm〜数十μm)小さい。従って、前記各自転軸20、20は前記支持フレーム35に対し、円周方向に関するがたつきが殆どない状態で、前記環状ローラ5a及び前記太陽ローラ4aの径方向に関する若干の変位を可能に支持されている。
Guide blocks 37 and 37 are supported and fixed to the opposing portions of the
更に、前記環状ローラ5aは、前記ハウジング24の軸方向中間部に設けた大径円筒部33の内径側で前記太陽ローラ4aの周囲部分に、この太陽ローラ4aと同心に配置している。本例の場合には、前記環状ローラ5aの内周面は、軸方向に関して内径が変化しない円筒面としている。従って、この環状ローラ5aの内周面と、前記各中間ローラ19、19の中間部外周面とも線接触し、これら各周面同士の転がり接触部である各トラクション部の接触面積の確保を図れる。又、前記環状ローラ5aと前記出力軸3aの基端部とを、断面L字形の連結部40により連結している。
Further, the
上述の様に構成する本例の摩擦ローラ式減速機1aは、次の様に作用して、前記入力軸2aから前記出力軸3aに動力を、減速すると同時にトルクを増大させつつ伝達する。
即ち、電動モータにより前記入力軸2aを回転駆動すると、この入力軸2aに外嵌した前記両カム板15a、15aが回転する。そして、前記両太陽ローラ素子8c、8cにより構成される前記太陽ローラ4aの回転が、前記各中間ローラ19、19を介して前記環状ローラ5aに伝わり、前記出力軸3aから取り出される。尚、前記摩擦ローラ式減速機1aの運転時に、前記ハウジング24内には、トラクションオイルを循環させる為、前記各ローラ4a、19、5aの周面同士の転がり接触部(トラクション部)には、トラクションオイルの薄膜が存在する状態となる。又、前記各中間ローラ19、19は、それぞれ前記各皿ばね22、22により、軸方向に関する厚さ寸法を増大させる方向の弾力が付与されており、この弾力により、前記各中間ローラ19、19の外周面のうちの部分円すい状凸面部分と、前記太陽ローラ4aの外周面である、部分円すい状凸面とが、くさび状に係合する。そして、この係合に基づいて、前記各中間ローラ19、19の外周面と前記太陽ローラ4aの外周面との転がり接触部の面圧が上昇すると同時に、これら各中間ローラ19、19が、前記環状ローラ5aの内周面に向け、この環状ローラ5aの径方向外方に変位する。この結果、この環状ローラ5aの内周面と前記各中間ローラ19、19の外周面との転がり接触部の面圧も上昇する。
The friction roller type speed reducer 1a of the present example configured as described above operates as follows to transmit power from the
That is, when the
従って、これら各ローラ4a、19、5aの周面同士の転がり接触部であるトラクション部では、前記摩擦ローラ式減速機1aの起動直後から過大な滑りを発生する事なく、トルクの伝達を行える。又、この摩擦ローラ式減速機1aが起動した後は、前記両ローディングカム装置7a、7aを構成する前記各玉16、16が前記各カム面17、18の浅い側に移動し(乗り上げ)、前記両ローディングカム装置7a、7aの軸方向に関する厚さ寸法が増大する。この結果、前記各トラクション部の面圧がより一層増大し、前記入力軸2aから前記出力軸3aに伝達するトルクが大きくなった場合でも、前記各トラクション部で、過大な滑りを発生する事なく、このトルクを伝達できる。これら各トラクション部の面圧は、前記入力軸2aと前記出力軸3aとの間で伝達すべきトルクに応じた適正な値、具体的には必要最小限の値に適切な安全率を乗じた値に、自動的に調整される。この結果、前記両軸2a、3a同士の間で伝達されるトルクの変動に拘らず、前記各トラクション部で過大な滑りが発生したり、逆に、これら各トラクション部の転がり抵抗が徒に大きくなる事を防止できて、前記摩擦ローラ式減速機1aの伝達効率を良好にできる。
Therefore, in the traction portion which is a rolling contact portion between the peripheral surfaces of these
前記摩擦ローラ式減速機1aを起動したり、或いは、この摩擦ローラ式減速機1aで伝達するトルクが変動したりする際には、前記両太陽ローラ素子8c、8cにより構成される前記太陽ローラ4a、並びに、前記各中間ローラ19、19が軸方向に僅かに変位する可能性がある。本例の場合、これら各中間ローラ19、19の外周面と転がり接触する、前記環状ローラ5aの内周面は、軸方向に関して内径が変化しない、単なる円筒面である。又、前記各玉軸受39、39を係合させた、前記各ガイド長孔38、38は、前記軸方向変位を許容可能な程度の深さを有する。従って、前記各中間ローラ19、19の軸方向変位は円滑に行われ、これら各中間ローラ19、19の自転軸20、20が傾斜したりする事はない。
When the friction roller type speed reducer 1a is started or the torque transmitted by the friction roller type speed reducer 1a varies, the
尚、上述の様に、これら各トラクション部の面圧を確保乃至は上昇させる過程で、前記各中間ローラ19、19が、前記環状ローラ5a及び前記太陽ローラ4aの径方向外方に変位する。例えば、図3の(A)に示す様に、前記各玉16、16が前記各カム面17、18の底部に存在して、前記両ローディングカム装置7a、7aの軸方向厚さが最も小さくなった状態から前記摩擦ローラ式減速機1aが起動すると、前記各玉16、16と前記各カム面17、18との係合に基づき、図3の(B)に示す様に、前記両ローディングカム装置7a、7aの軸方向厚さが増大する。又、この過程で、前記各中間ローラ19、19の厚さ寸法が減少する。即ち、前記各皿ばね22、22を圧縮してから、これら各中間ローラ19、19が径方向外方に変位する。何れにしても、前記両太陽ローラ素子8c、8cが、前記摩擦ローラ式減速機1aの径方向に関して、前記各中間ローラ19の内側に食い込み、これら各中間ローラ19を、この径方向に関して外方に押す。本例の場合、前述の図1、2、4に示す様に、これら各中間ローラ19、19の両端部を支持する各玉軸受39、39の外輪が前記各ガイド長孔38、38の内側面と転がり接触している為、前記各中間ローラ19、19が前記径方向外方に、円滑に変位する。そして、前記各トラクション部の面圧が不均一になる事を防止する。本例の構造は、この面からも、これら各トラクション部の面圧を適正にして、前記摩擦ローラ式減速機1aの伝達効率を良好にできる。
As described above, the
又、本例の場合には、上述した様に、前記両ローディングカム装置7a、7aが発生する押圧力が増大する過程で、前記各中間ローラ19、19を構成する、前記各中間ローラ素子21、21同士の間隔が縮まり、前記各皿ばね22、22が押し潰される。但し、これら各皿ばね22、22は、前記各円形凹部23、23内に配置されている為、これら各皿ばね22、22が完全に押し潰される以前に、前記各中間ローラ素子21、21の内側面の外径側端部同士が当接する。即ち、前記両ローディングカム装置7a、7aが発生する押圧力が最大になった状態でも、前記各皿ばね22、22が完全に押し潰される事はない。この結果、前記摩擦ローラ式減速機1aの運転状態の如何に拘らず、前記各皿ばね22、22に無理な力が加わる事はないので、長期間に亙る使用に拘らず、これら各皿ばね22、22の弾性が低下する(へたる)事はなく、前記耐久性の確保を図れる。
尚、前記各円形凹部23、23は、請求項3に記載した要件さえ満たせば、前記各中間ローラ19、19を構成する1対の中間ローラ素子21、21のうち、一方の中間ローラ素子21、21にのみ形成しても良い。但し、図示の構造によれば、部品の種類を少なくできる。
In the case of this example, as described above, the
Each of the
[実施の形態の第2例]
図5は、請求項1、2、4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、各中間ローラ19aを構成する中間ローラ素子21a、21a同士の間に挟持する弾性部材を、これら各中間ローラ19a毎に複数個ずつの圧縮コイルばね40、40としている。この為に、前記各中間ローラ19a毎に1対ずつの中間ローラ素子21a、21aの軸方向両側面のうち、互いに対向する側面である内側面の径方向中間部の円周方向等間隔の複数箇所(例えば6〜10箇所程度)で互いに整合する部分に、それぞれが断面円形で有底の凹孔41、41を形成している。これら各凹孔41、41の内径は前記各圧縮コイルばね40、40の外径よりも少しだけ大きく、深さは、これら各圧縮コイルばね40、40の自由状態での全長の1/2よりも小さく、これら各圧縮コイルばね40、40を押し潰し切った状態での全長の1/2よりも大きい。従って、これら各圧縮コイルばね40、40は、それぞれの両端寄り部分を前記各凹孔41、41内に挿入できる。そして、これら各圧縮コイルばね40、40の両端寄り部分をこれら各凹孔41、41内に挿入し、更にこれら各圧縮コイルばね40、40の両端面をこれら各凹孔41、41の奥端面に突き当てた状態で、前記各中間ローラ素子21a、21a同士の間に、互いに離れる方向の弾力が付与される。尚、上記各凹孔41、41の深さは総て同じであり、前記各圧縮コイルばね40、40の、軸方向長さを含む仕様は、総て同じである。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 5 shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to
上述の様な本例の構造の場合も、前述した実施の形態の第1例と同様に、小型・軽量化、並びに、起動時に於ける前記各トラクション部の面圧確保の効率化を図り易く、しかも、耐久性を十分に確保し易い。
予圧付与の為の弾性部材が、皿ばね22(図1〜2参照)から圧縮コイルばね40、40に変わった以外の構成及び作用に関しては、前記実施の形態の第1例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
In the case of the structure of this example as described above, as in the first example of the above-described embodiment, it is easy to reduce the size and weight, and to improve the efficiency of securing the surface pressure of each traction part at the time of startup. Moreover, it is easy to ensure sufficient durability.
Since the elastic member for applying the preload is the same as the first example of the above-described embodiment except for the change from the disc spring 22 (see FIGS. 1 and 2) to the compression coil springs 40 and 40. The illustration and description regarding the equivalent parts are omitted.
[実施の形態の第3例]
図6は、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、ローディングカム装置7aを、太陽ローラ4bの軸方向片側にのみ設けている。この為に、この太陽ローラ4bを構成する1対の太陽ローラ素子8c、8dのうちの一方(図6の右方)の太陽ローラ素子8cのみを、入力軸2bに対して相対回転を可能に支持し、他方(図6の左方)の太陽ローラ素子8dは、この入力軸2bに対し支持固定している。この様な本例の場合、押圧力の確保の面からは不利であるが、軸方向寸法の短縮化を図れる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第1例或いは上述した実施の形態の第2例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
[Third example of embodiment]
FIG. 6 shows a third example of the embodiment of the present invention. In the case of this example, the
Since the configuration and operation of other parts are the same as those in the first example of the above-described embodiment or the second example of the above-described embodiment, overlapping illustration and description are omitted.
[実施の形態の第4例]
図7は、請求項1〜3、5に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合には、摩擦ローラ式減速機1bの入力軸2cを、電動モータ42の出力軸43自体としている。即ち、これら入力軸2cと出力軸43とを、互いに同心に、且つ一体に構成している。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第1例と同様であるから、重複する説明は省略する。
[Fourth Example of Embodiment]
FIG. 7 shows a fourth example of an embodiment of the present invention corresponding to
Since the configuration and operation of the other parts are the same as those in the first example of the above-described embodiment, redundant description is omitted.
[実施の形態の第5例]
図8は、請求項6に対応する、本発明の実施の形態の第5例として、摩擦ローラ式減速機を組み込んだ、電気自動車用駆動装置を示している。この電気自動車用駆動装置は、電動モータ42aと、摩擦ローラ式減速機1cと、変速装置44と、回転伝達装置45とを備える。この摩擦ローラ式減速機1cに関しては、例えば、前述の図1に示した第1例と同様の構造のものを使用し、この摩擦ローラ式減速機1cの入力軸2aと、前記電動モータ42aの出力軸43aとを互いに同心に配置して、トルクの伝達を可能に接続する。又、前記摩擦ローラ式減速機1cの出力軸(図示省略)を、前記変速装置44の入力側伝達軸46と同心に配置して、トルク伝達可能に接続する。
[Fifth Example of Embodiment]
FIG. 8 shows a drive device for an electric vehicle incorporating a friction roller type speed reducer as a fifth example of the embodiment of the present invention corresponding to claim 6. This electric vehicle drive device includes an
本例の場合に前記変速装置44は、前記入力側伝達軸46と出力側伝達軸47との間に、減速比が互いに異なる、1対の歯車伝達機構48a、48bを設けて成る。そして、1対のクラッチ機構49a、49bの切り換えにより、何れか一方の歯車伝達機構48a(48b)のみを、動力の伝達を可能な状態として、前記入力側伝達軸46と前記出力側伝達軸47との間の減速比を、高低の2段階に変換可能としている。
更に、前記回転伝達装置45は、複数の歯車を組み合わせた、一般的な歯車伝達機構であり、前記出力側伝達軸47の回転をデファレンシャルギヤ50の入力部に伝達し、左右1対の駆動輪を回転駆動する様に構成している。
In this example, the
The
上述の様な本例の電気自動車用駆動装置の構造によれば、電気エネルギの効率的利用の為、前記電動モータ42aとして、小型且つ高回転型(例えば最高回転速度が3万min-1程度)のものを使用しても、運転時の振動及び騒音を抑えられる。即ち、第一段の減速機として、前記摩擦ローラ式減速機1cを使用しているので、高速回転部分での振動の発生を抑えられる。それぞれが歯車伝達機構である、前記変速装置44及び回転伝達装置45の回転速度は、一般的なガソリンエンジンを搭載した自動車の変速装置部分の運転速度と同程度(最高で数千min-1程度)に抑えられるので、何れの部分でも、不快な振動や騒音が発生する事はない。
According to the structure of the driving apparatus for an electric vehicle of the present example as described above, the
更に本例の場合には、前記変速装置44を設ける事で、車両の走行速度と加速度との関係を、ガソリンエンジンを搭載した自動車に近い、滑らかなものにできる。この点に就いて、図9を参照しつつ説明する。例えば、前記電動モータ42aの出力軸43aと前記デファレンシャルギヤ50の入力部との間部分に、減速比の大きな動力伝達装置を設けた場合、電気自動車の加速度(G)と走行速度(km/h)との関係は、図9の実線aの左半部と鎖線bとを連続させた様になる。即ち、低速時の加速性能は優れているが、高速走行ができなくなる。これに対して、前記間部分に減速比の小さな動力伝達装置を設けた場合、前記関係は、図9の鎖線cと実線aの右半部とを連続させた様になる。即ち、高速走行は可能になるが、低速時の加速性能が損なわれる。これに対して、本例の様に前記変速装置44を設け、車速に応じてこの変速装置44の減速比を変えれば、前記実線aの左半部と右半部とを連続させた如き特性を得られる。この特性は、図9に破線dで示した、同等の出力を有するガソリンエンジン車とほぼ同等であり、加速性能及び高速性能に関して、ガソリンエンジン車と同等の性能を得られる事が分かる。
Further, in the case of this example, by providing the
本発明の特徴は、太陽ローラと、リングローラと、複数個の中間ローラとから構成する摩擦ローラ式減速機で、入力軸が停止した状態でも、これら各ローラの周面同士の転がり接触部に必要な与圧を付与する為の構造にある。前記太陽ローラを前記入力軸と共に回転させる事は必須であるが、出力軸と共に回転するローラは、必ずしも環状ローラである必要はない。即ち、前述の図10に示した様な、遊星ローラ式の摩擦ローラ式減速機で、本発明を実施する事もできる。この場合には、各中間ローラを、太陽ローラの周囲で自転しつつ公転する遊星ローラとし、これら各遊星ローラを支持しているキャリアに、出力軸の基端部を結合する。 A feature of the present invention is a friction roller type speed reducer composed of a sun roller, a ring roller, and a plurality of intermediate rollers. Even when the input shaft is stopped, the rolling contact portions between the peripheral surfaces of these rollers are provided. It is in the structure to give the necessary pressurization. Although it is essential to rotate the sun roller with the input shaft, the roller rotating with the output shaft is not necessarily an annular roller. That is, the present invention can be implemented by a planetary roller type friction roller type reduction gear as shown in FIG. In this case, each intermediate roller is a planetary roller that revolves around the sun roller and revolves, and the base end of the output shaft is coupled to the carrier that supports each planetary roller.
更に、本発明のうちの電気自動車用駆動装置に関する発明を実施する場合に、摩擦ローラ式減速機と回転伝達装置との間に組み込む変速装置の種類は問わない。図示の構造の他に、遊星歯車式の変速装置を採用する事もできる。更には、ベルト式若しくはトロイダル式の無段変速装置を採用する事もできる。無段変速装置を採用すれば、前述の図9に示した様な、車両の走行速度と加速度との関係を、より理想に近い、滑らかなものにできる。 Furthermore, when implementing the invention relating to the electric vehicle drive device of the present invention, the type of the transmission device incorporated between the friction roller type reduction gear and the rotation transmission device is not limited. In addition to the illustrated structure, a planetary gear type transmission can also be employed. Furthermore, a belt-type or toroidal-type continuously variable transmission can be employed. If the continuously variable transmission is employed, the relationship between the traveling speed and acceleration of the vehicle as shown in FIG. 9 described above can be made smoother and closer to ideal.
1、1a、1b、1c 摩擦ローラ式減速機
2、2a、2b、2c 入力軸
3、3a 出力軸
4、4a、4b 太陽ローラ
5、5a 環状ローラ
6 遊星ローラ
7、7a ローディングカム装置
8a、8b、8c、8d 太陽ローラ素子
9、9a 環状空間
10 遊星軸
11 キャリア
12 止め輪
13 支え環
14 皿ばね
15、15a カム板
16 玉
17 被駆動側カム面
18 駆動側カム面
19、19a 中間ローラ
20 自転軸
21、21a 中間ローラ素子
22 皿ばね
23 円形凹部
24 ハウジング
25 入力側小径円筒部
26 多列玉軸受ユニット
27 出力側小径円筒部
28 複列玉軸受ユニット
29 ラビリンスシール
30 円形凹部
31 玉軸受
32 鍔部
33 大径円筒部
34 端板
35 支持フレーム
36 支持板
37 ガイドブロック
38 ガイド長孔
39 玉軸受
40 圧縮コイルばね
41 凹孔
42、42a 電動モータ
43、43a 出力軸
44 変速装置
45 回転伝達装置
46 入力側伝達軸
47 出力側伝達軸
48a、48b 歯車伝達機構
49a、49b クラッチ機構
50 デファレンシャルギヤ
1, 1a, 1b, 1c Friction roller
Claims (6)
このうちの太陽ローラは、軸方向に分割された1対の太陽ローラ素子を前記入力軸の周囲に、互いの先端面同士の間に隙間を介在させた状態で互いに同心に、且つ、この入力軸に対する相対回転を可能に配置して成るもので、前記両太陽ローラ素子の外周面は、それぞれの先端面に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した傾斜面であって、これら両傾斜面を転がり接触面としており、
前記環状ローラは、前記太陽ローラの周囲にこの太陽ローラと同心に配置されたもので、内周面を転がり接触面としており、
前記各中間ローラは、前記太陽ローラの外周面と前記環状ローラの内周面との間の環状空間の円周方向複数箇所に、それぞれが前記入力軸と平行に配置された自転軸を中心とする回転自在に支持された状態で、それぞれの外周面を前記太陽ローラの外周面と前記環状ローラの内周面とに転がり接触させており、
前記ローディングカム装置は、前記両太陽ローラ素子のうちの少なくとも一方の太陽ローラ素子である可動太陽ローラ素子と前記入力軸との間に設けられて、この入力軸の回転に伴ってこの可動太陽ローラ素子を相手方の太陽ローラ素子に向けて軸方向に押圧しつつ回転させるものであって、この可動太陽ローラ素子の基端面の円周方向複数箇所に設けられた被駆動側カム面と、前記入力軸の一部に固定されてこの入力軸と共に回転するカム板のうちで前記可動太陽ローラ素子の基端面に対向する片側面の円周方向複数箇所に設けられた駆動側カム面との間に転動体を挟持して成るもので、これら各駆動側カム面及び前記各被駆動側カム面はそれぞれ、軸方向に関する深さが円周方向に関して漸次変化して端部に向かうに従って浅くなる形状を有するものであり、
前記環状ローラと前記各自転軸を支持した部材とのうちの一方部材を固定し、他方の部材を前記出力軸に結合して、この他方の部材によりこの出力軸を回転駆動自在とした摩擦ローラ式減速機に於いて、
前記各中間ローラを、それぞれがこれら各中間ローラの軸方向片半部を構成する、1対ずつの中間ローラ素子により構成すると共に、これら各中間ローラ毎に1対ずつの中間ローラ素子同士の間に弾性部材を挟持して、前記各中間ローラに軸方向寸法を増大させる方向の弾力を付与し、前記各ローラの周面同士の転がり接触部の面圧を確保する為の予圧を付与している事を特徴とする摩擦ローラ式減速機。 An input shaft, an output shaft, a sun roller, an annular roller, a plurality of intermediate rollers, and a loading cam device;
Of these, the sun rollers are concentric to each other with a pair of sun roller elements divided in the axial direction around the input shaft, with a gap between the tip surfaces of the elements. The outer peripheral surfaces of the two sun roller elements are inclined surfaces that are inclined in a direction in which the outer diameter decreases toward the respective front end surfaces, and these two inclined surfaces are arranged. Rolling contact surface,
The annular roller is arranged concentrically with the sun roller around the sun roller, and has an inner peripheral surface as a rolling contact surface.
Each of the intermediate rollers is centered on a rotation shaft disposed in parallel with the input shaft at a plurality of locations in the circumferential direction of the annular space between the outer peripheral surface of the sun roller and the inner peripheral surface of the annular roller. In a state of being rotatably supported, each outer peripheral surface is in rolling contact with the outer peripheral surface of the sun roller and the inner peripheral surface of the annular roller,
The loading cam device is provided between a movable sun roller element, which is at least one of the sun roller elements, and the input shaft, and the movable sun roller is rotated along with the rotation of the input shaft. The element is rotated while being pressed in the axial direction toward the other sun roller element, and the driven cam surface provided at a plurality of circumferential directions on the base end face of the movable sun roller element, and the input Of the cam plate that is fixed to a part of the shaft and rotates together with the input shaft, between the drive side cam surfaces provided at a plurality of circumferential positions on one side facing the base end surface of the movable sun roller element. Each of the driving cam surfaces and the driven cam surfaces has a shape in which the depth in the axial direction gradually changes in the circumferential direction and becomes shallower toward the end portion. Are those having,
A friction roller that fixes one member of the annular roller and the member that supports the rotation shafts, and connects the other member to the output shaft so that the output shaft can be driven to rotate by the other member. In the type reducer,
Each of the intermediate rollers is constituted by a pair of intermediate roller elements, each of which constitutes one half of the axial direction of each of the intermediate rollers, and between each pair of intermediate roller elements for each of the intermediate rollers. An elastic member is sandwiched between the rollers, and elastic force in the direction of increasing the axial dimension is applied to each of the intermediate rollers, and a preload is applied to ensure the surface pressure of the rolling contact portion between the peripheral surfaces of the rollers. Friction roller speed reducer characterized by
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