JP3592766B2 - Planetary roller reducer with direct motor connection - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は自転車の補助駆動用のモータ直結遊星ローラ減速機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来における自転車用の補助動力として使われる伝動モータの配置と機能についての一例を図5〜図8によって説明する(特開昭58−149277号公報)と、後輪のハブ1に第1のフリーホイール2と第2のフリーホイール3を取付け、第1のフリーホイール2には駆動スプロケットである第1のギア4との間に第1のチエン5を懸架し、第2のフリーホイール3には駆動用モータ6の出力軸に取付けた第2のギヤ7との間に第2のチエン8を懸架する。
また、第1のチエン5の途中には同チエン5に掛かる張力の大きさを検出して電気量(例えば電気抵抗又は電気容量の大きさ)に変換するためのトルク検出器9を設ける。詳しくは図7及び図8に示すように、トルク検出器9の回動軸10にテンションアーム11を取付け、その両端部にフリーギヤ12,12’を枢着し、これら2つのフリーギヤに第1のチエン5を装架し、かつテンションアーム11には図7の図面上時計方向へ回動力を付勢するためのスプリング13を取付ける。このように構成することにより、搭乗者によってペダル14,クランク15、第1のギヤ4を介して伝動される踏込力に起因する第1のチエン5に掛かるテンションを、回動軸10の回動角度として検出することができる。
発進時や加速時、或いは登板時などにおいて、ペダル14を強く踏み込むと、第1のチエン5に大きなテンションが掛かり、スプリング13の弾圧力に抗してテンションアーム11が図面上反時計方向に回動し、回動軸10に連結されたポテンショメータ9の摺動子(図示せず)をそのテンションに応じた角度だけ回転させる。所要角度以上回転するとモータ6の電力が供給され、モータ6の出力軸に取付けられた第2のギヤ7が回転して第2のチエン8を介して第2のフリーホイール3を回転させ、後輪を駆動することになり、従って後輪は人力とモータとの両者の合成トルクにより駆動されることになる。
逆に言えば、同じ駆動トルクを後輪に与えるのに従来の自転車と比べれば人力による負担が軽減されることになる。一方平坦な道路の走行は軽いトルクで良いので第1のチエン5に掛かるテンションも小さくなり、テンションアーム11の回動角度も小さくなるので、モータ6への電力供給は停止され、ペダルの回転のみの力にて自転車は走行することとなる。
【0003】
このような補助動力に使われている原動機であるモータ6の構造についての一般的な従来例の1つを説明すると、図9に示したような構造のものが小型コンパクトな例として挙げられる。即ち、薄型の直流モータ21に薄型の遊星歯車減速機を直結したものである。22はモータ21の出力軸であり、この出力軸22の先端に太陽歯車22aが直接加工されている。減速機ケーシング28に取付けられた内歯歯車23、同内歯歯車23に内接噛合し、前記太陽歯車22aに外接噛合する複数の遊星歯車24と、これら遊星歯車24を各遊星歯車軸25によって軸支する遊星歯車キャリヤ26aで遊星歯車減速機構を構成している。遊星歯車キャリヤ26aは出力軸26と一体となっており、同出力軸26にスプロケットホイール27が取付けられて自転車の後輪を駆動するチエンが掛けられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように従来の補助動力モータの減速機は歯車方式なので、噛合歯車間においてバックラッシュがあり、自転車の補助動力としての使用において、モータ動力加勢時に速度変動による振動や騒音を生じ、乗り心地を悪化させた。またチエンが動力装置の出力端に巻き掛かっているので、自転車の幅と比べ動力装置のはみ出し幅が大きくなるばかりでなく、出力軸26が片持ち支持によって撓み易く左右のバランスが取り難いものであった。
このため本発明は、前記従来の課題を解決して、振動や騒音が少なく、コンパクトで耐久性に優れるモータ直結遊星ローラ減速機を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、ケーシング外周に取付けフランジ部を備え出力軸の先端に太陽ローラを形成した薄型モータと、同モータの前記フランジ部に取付けられ、内側の小径円筒部で同モータの出力軸を軸受を介して支え外側の大径円筒形状の胴部に出力用チエン挿通のための窓が穿設され同胴部の端面内周にモータ軸と同心に弾性リングまたは内ローラを嵌合する減速機ケーシングと、前記モータ出力軸先端の太陽ローラに外接し、前記弾性リングまたは内ローラに内接する複数の遊星ローラ、これら遊星ローラを回転自在に支える遊星ローラ軸及び同ローラ軸を固定して支え前記減速機ケーシングの内側の小径円筒部上において軸受を介して回転自在に支えられて減速機の出力を構成する遊星ローラキャリアとで構成されている遊星ローラ減速機構と、前記遊星ローラキャリアに取付けた出力スプロケットホイールとにより構成され、遊星ローラキャリアを支える軸受が前記太陽ローラとモータとの間に配置された出力スプロケットホイールの内側に配設されて、同軸受が前記出力スプロケットにかかるチエンの引張力を直接に受けるようにしてなるもので、これを課題解決のための手段とするものである。
また本発明は、前記モータ直結遊星ローラ減速機の出力スプロケットをチエンを介して後輪軸に 取付けられた従動スプロケットに連結したことを特徴とする補助動力機構を備えた自転車にある。
さらに本発明は、ケーシング外周に取付けフランジ部を備え出力軸の先端に太陽ローラを形成した薄型モータと、同モータの前記フランジ部に取付けられ、内側の小径円筒部で同モータの出力軸を軸受を介して支え外側の大径円筒形状の胴部には径方向位置に対称に1対の大きな窓が穿設され同胴部の端面内周にモータ軸と同心に弾性リングまたは内ローラを嵌合する減速機ケーシングと、前記モータ出力軸先端の太陽ローラに外接し、前記弾性リングまたは内ローラに内接する複数の遊星ローラ、これら遊星ローラを回転自在に支える遊星ローラ軸及び同ローラ軸を固定して支え前記減速機ケーシングの内側の小径円筒部上において軸受を介して回転自在に支えられて減速機の出力を構成する遊星ローラキャリアとで構成されている遊星ローラ減速機構と、前記遊星ローラキャリアに取付けた出力端とにより構成され、遊星ローラキャリアを支える軸受が前記太陽ローラとモータとの間に配置され、かつ前記出力端の内側に前記出力端と同心に配置してなるもので、これを課題解決のための手段とするものである。
【0006】
【作用】
以上の手段により、モータの出力軸の回転をこれに直結した高減速比遊星ローラ減速機構によって期待する出力回転まで減速し、必要なトルクを出力する。遊星ローラを使用した転がり摩擦駆動であるので振動、騒音が少ない。
薄型モータの出力軸端に太陽ローラが形成され、この太陽ローラの回転面に遊星ローラ減速機構が構成されているので、モータと減速機構の組合せ全体の軸方向の長さが短くなっている。それに加えて、遊星ローラキャリヤとして形成された減速機構出力軸部がモータと減速機構の中間に設けられ、同出力軸部に取付けられたスプロケットホイールに掛けられた出力用チエンが、前記減速機ケーシング側面の窓を通して、従動側スプロケットホイールに連掛されるので、モータ付減速機を自転車のような幅が狭い車両に取付けるときに車体の中心線に近寄せることが可能であるため、装置の収まりが良く、重量の大きなアンバランスを回避し得るものとなっている。
また遊星ローラキャリヤを支える軸受が前記出力スプロケットホイールの内側の同じ位置に重なるように配置されているので、同軸受が前記出力スプロケットにかかるチエンの引張力を直接に受持ち、従来の如き片持ちの出力軸のような曲げ応力を受けることがないので耐久性に優れる。
【0007】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面について説明すると、図1はモータ直結遊星ローラ減速機30の側面断面図、図2は図1のA−A断面を示す正面図である。
モータ直結遊星ローラ減速機30の構造を説明する。31はプリントコイル等により配線された薄い円板状電機子、永久磁石の固定子、整流ブラシ等により構成されている薄型直流モータである。モータ31の出力軸32の先端には、太陽ローラ32aが形成されている。このモータ31の外周には取付けフランジを備え、このフランジに減速機ケーシング41が取付けられている。減速機ケーシング41の内側に設けられた小径円筒部41bはモータ出力軸32を軸受50を介して支え、外側の大径円筒形状の胴部には径方向位置に対称に1対の大きな窓41a(図2)が穿設され、同胴部の配面内周に弾性リング33又はシマリバメ式内ローラ33aを嵌合する円周段部が設けられている。モータ出力軸32先端の太陽ローラ32aと、減速機ケーシング41と減速機蓋42によって締め付けられて固定されている弾性リンク33と、これに圧接する複数の遊星ローラ34と、軸受を介して遊星ローラ34を回転自在に支える遊星ローラ軸35と、ローラ軸35を固定して支える遊星ローラキャリヤ36とによって遊星ローラ減速機構が構成されている。遊星ローラキャリア36は減速機ケーシング41の内側の小径円筒部41bにおいて軸受38を介して回転自在に支えられて、減速機の出力軸となっている。遊星ローラキャリヤ36には出力スプロケットホイール37が取付けられる。この遊星ローラ減速機構の減速比1/nは、
【数1】1/n=太陽ローラの直径/(太陽ローラの直径÷弾性リング内径)
であり、出力スプロケットホイール37の出力トルクは、動力伝達の機械的損失を無視すれば、モータ出力トルクのn倍となる。
このモータ直結遊星ローラ減速機30の作用を説明する。モータの出力軸32の回転を、これに直結した遊星ローラ減速機構によって前記のように1/nに減速すると、大きな必要なトルクが得られ、また振動、騒音も少ない。
直流薄型モータ31の出力軸32端に太陽ローラ32aが形成され、この太陽ローラ32aの回転面に遊星ローラ減速機構が構成されているので、モータ31と減速機構の組合せ全体の軸方向長さがコンパクトになっている。それに加えて、出力スプロケットホイール37が取付けられた減速機構出力軸となる遊星ローラキャリヤ36の出力軸部がモータ31と減速機構の中間に設けられ、出力スプロケットホイール37に掛けられた出力用チエン39が、前記減速機ケーシング41側面の窓41aを通して、従動側スプロケットホイールに連掛されるので、自転車のような幅が狭く軽量の車両に取付けときに車体の中心線に近寄せることが可能であるため、装置として収まりが良く、重量の大きなアンバランスを回避できるものとなっている。
また遊星キャリヤ36を支えるボールベアリング等の軸受38が前記出力スプロケットホイール37の径方向の内側に同心に配置されているので、同軸受38が前記出力スプロケット37にかかるチエン39の引張力を直線に受けることができるので、従来のような片持ちの出力軸のような曲げ応力を受けることがないので、耐久性が向上すると共に芯振れ等の現象も無い。
【0008】
次に自転車にこのモータ直結遊星ローラ減速機30を取付けた例について説明すると、図3は自転車の側面図、図4は図3のB−B断面の拡大図である。
16は補助勢力付自転車、4は人力作動のクランク軸15に取付けられているスプロケットホイールである。14はクランク軸15を回すペダルである。また5は、自転車16の後輪17の軸に、ワンウェイクラッチを介して取付けられた従動スプロケットホイール2と、スプロケットホイール4とを連掛し、人力によって回されるクランク軸15のトルクを伝えるチエンである。ここまでの自転車の部品番号の表示は、従来例の自転車の動力機構で説明したときのものと、構造機能が同じであるので同符番としてある。
後輪17のタイヤを支えるリムは後輪ハブと一体の成形品で支持円板部が偏ったものを例示してある。このような構造であれば、モータ直結遊星ローラ減速機30は自転車16の構成部材の間に図に示されたように具合良く取付けることができる(タイヤのリムを支えるのが通常の多数のスポークである場合は、モータ直結減速機30をスポークに触れぬ程度まで寄せることができるが、図4に示したものよりは少し図の下側に移動し、この場合、出力スプロケットホイール37が外側へずれるため、従動スプロケットホイール45の位置も外側へ移動し、後輪のハブが多少長くなり、後輪軸の取付け幅がやや広くなる。)
減速機の出力スプロケットホイール37と、自転車の後輪軸にワンウェイクラッチを介して取付けられた従動スプロケットホイール45とは、チエン39で連掛してある。チエン5の引張り側にトルクセンサ19が設けてある。このトルクセンサ19はレバー先端のローラがバネ等により常にチエン5を上に押し上げ、チエン5が強く引張られるとローラが押されてレバーが回動してその変位を検知することにより運転時のトルクを検出する方式のものであり、運転中の自転車16が坂道等にさしかかり、人力による駆動トルクが或る数値以上になったとき、トルクセンサ19がそのトルクを検出して、図示略の電気制御回路の働きで、搭載しているバッテリ46からモータ直結遊星ローラ減速機30に電流を送り、これを駆動して人力を補助することができる。平坦な道路となり、自転車16の駆動トルクが小さくてもよくなったときには、トルクセンサ19は補助駆動への発信を止め、モータ付減速装置30は停止し、自転車16は人力で走行する。従動スプロケットホイール2と45は、後輪軸とワンウェイクラッチを介して取付けられているので、人力による運転中も、モータ付減速装置30による運転中も、また自転車が惰性で移動中も互いに干渉する虞れはない。
【0009】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く本発明は、遊星ローラ減速機を使用しているので歯車式減速機に比べて振動、騒音が少ない。そして薄型モータの出力軸端に太陽ローラが形成され、この太陽ローラの回転面に遊星ローラ減速機構が構成され、出力軸側はモータとの間の空間に配設されているので、モータと減速機構の組合せ全体の軸方向長さが短くできる。自転車の補助動力としてこのモータ付遊星ローラ減速機を使う場合、薄型モータと薄型減速機の中間に出力チエンスプロケットが配置されるので減速機は出張らず、被動側のスプロケットも著しく出張る必要は無くなり、取付けの収まりが良い。またこの減速機はチエンを中心とした対称形に構成できる。遊星キャリヤを支える軸受が前記出力スプロケットホイールの内側に同心に配置されており、同軸受が前記出力スプロケットに掛かるチエンの引張力を直接に受持ち、片持ちの出力軸のような曲げ応力を受けることがないので、軸受の負荷容量が小さくて済み、芯振れもなく耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るモータ直結遊星ローラ減速機の側面断面図である。
【図2】図1のA−A断面を示す正面図である。
【図3】図1の減速機を取付けた自転車を示す側面図である。
【図4】図3のB−B断面を示す平面拡大図である。
【図5】従来の自転車の動力機構の概要を示す側面図である。
【図6】図5の自転車の動力機構の平面図である。
【図7】図5中のトルク検出器の例を示す正面図である。
【図8】図7のトルク検出器の平面図である。
【図9】従来のモータ直結遊星歯車減速機の側面断面図である。
【符号の説明】
16 補助動力付自転車
17 後輪
19 トルクセンサ
30 モータ直結遊星ローラ減速機
31 薄型直流モータ
32 モータ出力軸
32a 太陽ローラ
33 弾性リング又は内ローラ
34 遊星ローラ
35 遊星ローラ軸
36 遊星ローラキャリア
37 出力スプロケット
38 ボールベアリング(軸受)
39 チエン
41 減速機ケーシング
41a ケーシング窓
45 従動スプロケット
50 軸受
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a planetary roller speed reducer directly connected to a motor for assisting driving of a bicycle.
[0002]
[Prior art]
An example of the arrangement and function of a conventional transmission motor used as auxiliary power for a bicycle will be described with reference to FIGS. 5 to 8 (Japanese Patent Laid-Open No. 58-149277). A wheel 2 and a second freewheel 3 are mounted, and a first chain 5 is suspended between the first freewheel 2 and a first gear 4 which is a driving sprocket. A second chain 8 is suspended between the drive shaft 6 and a second gear 7 attached to an output shaft of the drive motor 6.
In the middle of the first chain 5, a torque detector 9 for detecting the magnitude of the tension applied to the first chain 5 and converting it into an electric quantity (for example, electric resistance or electric capacity) is provided. More specifically, as shown in FIGS. 7 and 8, a tension arm 11 is attached to a rotating shaft 10 of the torque detector 9, and free gears 12 and 12 'are pivotally mounted on both ends thereof. The chain 5 is mounted, and the tension arm 11 is provided with a spring 13 for biasing the power clockwise in the drawing of FIG. With this configuration, the tension applied to the first chain 5 caused by the stepping force transmitted by the occupant via the pedal 14, the crank 15, and the first gear 4 causes the rotation of the rotation shaft 10 to rotate. It can be detected as an angle.
When the pedal 14 is depressed strongly at the time of starting, accelerating, climbing, or the like, a large tension is applied to the first chain 5, and the tension arm 11 rotates counterclockwise in the drawing against the elastic pressure of the spring 13. Then, the slider (not shown) of the potentiometer 9 connected to the rotating shaft 10 is rotated by an angle corresponding to the tension. When the motor rotates more than the required angle, the electric power of the motor 6 is supplied, the second gear 7 attached to the output shaft of the motor 6 rotates to rotate the second freewheel 3 via the second chain 8, and The wheels will be driven, and the rear wheels will be driven by the combined torque of both human power and the motor.
To put it the other way around, applying the same drive torque to the rear wheels reduces the burden on humans as compared with conventional bicycles. On the other hand, when traveling on a flat road, light torque is sufficient, so that the tension applied to the first chain 5 is reduced, and the rotation angle of the tension arm 11 is also reduced, so that the power supply to the motor 6 is stopped and only the rotation of the pedal is performed. The bicycle will run with the power of.
[0003]
One general conventional example of the structure of the motor 6, which is the prime mover used for such auxiliary power, will be described. The structure shown in FIG. 9 is a small and compact example. That is, a thin planetary gear reducer is directly connected to the thin DC motor 21. Reference numeral 22 denotes an output shaft of the motor 21, and a sun gear 22 a is directly formed on the tip of the output shaft 22. An internal gear 23 attached to a reduction gear casing 28, a plurality of planetary gears 24 internally meshed with the internal gear 23, and externally meshed with the sun gear 22 a, and these planetary gears 24 are connected by respective planetary gear shafts 25. The planetary gear carrier 26a that supports the shaft constitutes a planetary gear reduction mechanism. The planetary gear carrier 26a is integrated with the output shaft 26, and a sprocket wheel 27 is mounted on the output shaft 26, and a chain for driving the rear wheel of the bicycle is hung.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the reduction gear of the conventional auxiliary power motor is a gear system, so there is a backlash between the meshing gears, and when used as an auxiliary power for a bicycle, vibration and noise due to speed fluctuations occur when the motor power is energized. Worsened. Also, since the chain is wound around the output end of the power unit , not only does the width of the power unit protrude as compared with the width of the bicycle, but also the output shaft 26 is easily bent by the cantilever support, and it is difficult to balance left and right. there were.
Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides a motor-coupled planetary roller speed reducer that is small in vibration and noise, and excellent in durability.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention provides a thin motor having a mounting flange on the outer periphery of a casing and a sun roller formed at the end of an output shaft, and an output shaft of the motor mounted on the flange of the motor and having an inner small-diameter cylindrical portion. A window for inserting an output chain is bored in the large-diameter cylindrical body on the outside supported by bearings, and the elastic ring or inner roller is fitted concentrically with the motor shaft on the inner circumference of the end face of the body. A plurality of planetary rollers that are circumscribed to the machine casing and the sun roller at the end of the motor output shaft, and are inscribed in the elastic ring or the inner roller; a planetary roller shaft rotatably supporting these planetary rollers; A planetary roller carrier comprising a planetary roller carrier rotatably supported via bearings on a small-diameter cylindrical portion inside the speed reducer casing and constituting an output of the speed reducer; A planetary roller carrier mounted on the planetary roller carrier, and a bearing for supporting the planetary roller carrier is disposed inside the output sprocket wheel disposed between the sun roller and the motor. Is designed to directly receive the tensile force of the chain applied to the output sprocket, and this is used as means for solving the problem.
The present invention also provides a bicycle having an auxiliary power mechanism, wherein the output sprocket of the motor-coupled planetary roller speed reducer is connected to a driven sprocket mounted on a rear wheel axle via a chain.
Further, the present invention provides a thin motor having a mounting flange portion on the outer periphery of a casing and a sun roller formed at the tip of an output shaft, and a small-diameter cylindrical portion mounted on the flange portion of the motor to support the output shaft of the motor. A pair of large windows are formed symmetrically in the radial direction on the large-diameter cylindrical body on the outer side of the support, and an elastic ring or an inner roller is fitted concentrically with the motor shaft on the inner periphery of the end face of the body. A plurality of planetary rollers circumscribing the sun roller at the tip of the motor output shaft and inscribing the elastic ring or the inner roller, the planetary roller shaft that rotatably supports these planetary rollers, and the roller shaft fixed together. A planetary roller carrier rotatably supported via a bearing on the small-diameter cylindrical portion inside the speed reducer casing to constitute the output of the speed reducer. And La deceleration mechanism, said is constituted by an output end attached to the planetary roller carrier is arranged a bearing for supporting the planetary roller carrier between the sun roller and the motor, and the output terminal and concentrically within said output end And this is used as a means for solving the problem.
[0006]
[Action]
By the above means, the rotation of the output shaft of the motor is reduced to the expected output rotation by the high reduction ratio planetary roller reduction mechanism directly connected thereto, and the required torque is output. Low vibration and noise due to rolling friction drive using planetary rollers.
Since the sun roller is formed at the output shaft end of the thin motor and the planetary roller reduction mechanism is formed on the rotation surface of the sun roller, the axial length of the entire combination of the motor and the reduction mechanism is reduced. In addition, a speed reduction mechanism output shaft formed as a planetary roller carrier is provided between the motor and the speed reduction mechanism, and an output chain hung on a sprocket wheel attached to the output shaft is connected to the speed reducer casing. Since the driven sprocket wheel is linked to the driven sprocket wheel through the side window, it is possible to move closer to the center line of the vehicle when installing the motored reducer on a narrow vehicle such as a bicycle. It is possible to avoid a large imbalance in weight.
Also, since the bearing supporting the planetary roller carrier is arranged so as to overlap the same position inside the output sprocket wheel, the bearing directly receives the tensile force of the chain applied to the output sprocket, and the cantilever as in the prior art is provided. Since it does not receive bending stress unlike the output shaft, it has excellent durability.
[0007]
【Example】
FIG. 1 is a side sectional view of a planetary roller speed reducer 30 directly connected to a motor, and FIG. 2 is a front view showing an AA section of FIG.
The structure of the motor-directed planetary roller reducer 30 will be described. Reference numeral 31 denotes a thin DC motor composed of a thin disk-shaped armature, permanent magnet stators, rectifying brushes, etc., wired by printed coils or the like. A sun roller 32a is formed at the tip of the output shaft 32 of the motor 31. The outer periphery of the motor 31 is provided with a mounting flange, on which a reduction gear casing 41 is mounted. A small-diameter cylindrical portion 41b provided inside the reduction gear casing 41 supports the motor output shaft 32 via a bearing 50, and a pair of large windows 41a is provided symmetrically at a radial position on the outer large-diameter cylindrical body. (FIG. 2) is provided, and a circumferential step portion for fitting the elastic ring 33 or the shrink-fit type inner roller 33a is provided on the inner circumference of the arrangement surface of the body portion. A sun roller 32a at the end of the motor output shaft 32, an elastic link 33 fastened and fixed by a speed reducer casing 41 and a speed reducer lid 42, a plurality of planetary rollers 34 pressed against this, and planetary rollers via bearings A planetary roller shaft 35 for rotatably supporting the roller 34 and a planetary roller carrier 36 for fixing and supporting the roller shaft 35 constitute a planetary roller reduction mechanism. The planetary roller carrier 36 is rotatably supported via a bearing 38 in a small-diameter cylindrical portion 41b inside the reduction gear casing 41, and serves as an output shaft of the reduction gear. An output sprocket wheel 37 is mounted on the planetary roller carrier 36. The reduction ratio 1 / n of this planetary roller reduction mechanism is
1 / n = sun roller diameter / (sun roller diameter ÷ elastic ring inner diameter)
The output torque of the output sprocket wheel 37 is n times the motor output torque if the mechanical loss of power transmission is ignored.
The operation of the motor-directed planetary roller reducer 30 will be described. When the rotation of the output shaft 32 of the motor is reduced to 1 / n by the planetary roller reduction mechanism directly connected to the output shaft 32, a large required torque is obtained, and vibration and noise are reduced.
The sun roller 32a is formed at the end of the output shaft 32 of the DC thin motor 31, and the planetary roller reduction mechanism is formed on the rotation surface of the sun roller 32a. Therefore, the axial length of the entire combination of the motor 31 and the reduction mechanism is reduced. It is compact. In addition, the output shaft of the planetary roller carrier 36, which is the output shaft of the reduction mechanism to which the output sprocket wheel 37 is attached, is provided between the motor 31 and the reduction mechanism, and the output chain 39 that is hung on the output sprocket wheel 37. Is connected to the driven sprocket wheel through the window 41a on the side of the speed reducer casing 41, so that it can approach the center line of the vehicle body when mounted on a narrow and lightweight vehicle such as a bicycle. For this reason, the device fits well and can avoid a large imbalance in weight.
Further, since a bearing 38 such as a ball bearing for supporting the planet carrier 36 is arranged concentrically inside the radial direction of the output sprocket wheel 37, the bearing 38 linearly reduces the tensile force of the chain 39 applied to the output sprocket 37. Since it can be subjected to a bending stress unlike a conventional cantilevered output shaft, durability is improved and there is no phenomenon such as center runout.
[0008]
Next, an example in which the motor-coupled planetary roller reducer 30 is attached to a bicycle will be described. FIG. 3 is a side view of the bicycle, and FIG. 4 is an enlarged view of a cross section taken along line BB of FIG.
Reference numeral 16 denotes a bicycle with auxiliary power, and reference numeral 4 denotes a sprocket wheel mounted on the crankshaft 15 which is manually operated. 14 is a pedal for rotating the crankshaft 15. Reference numeral 5 denotes a chain that connects the driven sprocket wheel 2 and the sprocket wheel 4 attached to the shaft of the rear wheel 17 of the bicycle 16 via a one-way clutch to transmit the torque of the crankshaft 15 rotated by human power. It is. The display of the part number of the bicycle up to this point is the same as that of the conventional bicycle power mechanism because it has the same structural function.
The rim for supporting the tire of the rear wheel 17 is illustrated as a molded product integral with the rear wheel hub and having a biased support disk portion. With such a structure, the motor-coupled planetary roller speed reducer 30 can be conveniently mounted between the components of the bicycle 16 as shown in the figure (a large number of spokes normally support the rim of the tire). In the case of, the motor-directed reduction gear 30 can be brought close to the extent that it does not touch the spokes, but it moves slightly lower than that shown in FIG. 4, and in this case, the output sprocket wheel 37 moves outward. Due to the displacement, the position of the driven sprocket wheel 45 also moves outward, the hub of the rear wheel becomes slightly longer, and the mounting width of the rear wheel shaft becomes slightly wider.)
An output sprocket wheel 37 of the speed reducer and a driven sprocket wheel 45 attached to the rear wheel axle of the bicycle via a one-way clutch are linked by a chain 39. A torque sensor 19 is provided on the tension side of the chain 5. The torque sensor 19 is such that the roller at the tip of the lever always pushes the chain 5 upward by a spring or the like, and when the chain 5 is pulled strongly, the roller is pushed and the lever rotates to detect the displacement, thereby obtaining torque during operation. When the driving bicycle 16 approaches a hill or the like and the driving torque by human power becomes a certain value or more, the torque sensor 19 detects the torque, and an electric control (not shown) is performed. By the function of the circuit, an electric current is sent from the mounted battery 46 to the motor-directed planetary roller speed reducer 30, which can be driven to assist human power. When the road becomes flat and the driving torque of the bicycle 16 can be reduced, the torque sensor 19 stops transmitting to the auxiliary drive, the motor-equipped reduction gear 30 stops, and the bicycle 16 runs manually. Since the driven sprocket wheels 2 and 45 are mounted via the rear wheel axle and the one-way clutch, there is a possibility that the driven sprocket wheels 2 and 45 may interfere with each other even during operation by human power, during operation by the reduction gear device 30 with the motor, or during movement of the bicycle by inertia. Not.
[0009]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention uses a planetary roller speed reducer, and therefore has less vibration and noise than a gear type speed reducer. A sun roller is formed at the output shaft end of the thin motor, and a planetary roller reduction mechanism is formed on the rotation surface of the sun roller. Since the output shaft side is disposed in a space between the motor and the sun roller, the sun and the motor are decelerated. The axial length of the entire combination of mechanisms can be reduced. When using this planetary roller reducer with motor as auxiliary power for a bicycle, the output chain sprocket is placed between the thin motor and the thin reducer, so the reducer does not need to travel and the driven sprocket does not need to travel significantly. Eliminates and fits easily. Further, the speed reducer can be configured symmetrically around the chain. A bearing for supporting the planet carrier is disposed concentrically inside the output sprocket wheel, and the bearing directly receives the tensile force of the chain applied to the output sprocket and receives bending stress like a cantilever output shaft. Since there is no bearing, the load capacity of the bearing can be small, and the durability can be improved without the center runout.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a planetary roller speed reducer directly connected to a motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an AA cross section of FIG. 1;
FIG. 3 is a side view showing a bicycle to which the speed reducer of FIG. 1 is attached.
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a BB cross section of FIG. 3;
FIG. 5 is a side view showing an outline of a conventional bicycle power mechanism.
FIG. 6 is a plan view of the power mechanism of the bicycle of FIG. 5;
FIG. 7 is a front view showing an example of a torque detector in FIG. 5;
FIG. 8 is a plan view of the torque detector shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a side sectional view of a conventional motor-directed planetary gear reducer.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 16 Bicycle with auxiliary power 17 Rear wheel 19 Torque sensor 30 Planetary roller reducer directly connected to motor 31 Thin DC motor 32 Motor output shaft 32a Sun roller 33 Elastic ring or inner roller 34 Planetary roller 35 Planetary roller shaft 36 Planetary roller carrier 37 Output sprocket 38 Ball bearing (bearing)
39 chain 41 reduction gear casing 41a casing window 45 driven sprocket 50 bearing

Claims (3)

  1. ケーシング外周に取付けフランジ部を備え出力軸の先端に太陽ローラを形成した薄型モータと、同モータの前記フランジ部に取付けられ、内側の小径円筒部で同モータの出力軸を軸受を介して支え外側の大径円筒形状の胴部に出力用チエン挿通のための窓が穿設され同胴部の端面内周にモータ軸と同心に弾性リングまたは内ローラを嵌合する減速機ケーシングと、前記モータ出力軸先端の太陽ローラに外接し、前記弾性リングまたは内ローラに内接する複数の遊星ローラ、これら遊星ローラを回転自在に支える遊星ローラ軸及び同ローラ軸を固定して支え前記減速機ケーシングの内側の小径円筒部上において軸受を介して回転自在に支えられて減速機の出力を構成する遊星ローラキャリアとで構成されている遊星ローラ減速機構と、前記遊星ローラキャリアに取付けた出力スプロケットホイールとにより構成され、遊星ローラキャリアを支える軸受が前記太陽ローラとモータとの間に配置された出力スプロケットホイールの内側に配設されて、同軸受が前記出力スプロケットにかかるチエンの引張力を直接に受けるようにしてなるモータ直結遊星ローラ減速機。A thin motor having a mounting flange on the outer periphery of the casing and a sun roller formed at the end of the output shaft, and a small-diameter cylindrical portion mounted on the flange of the motor and supporting the output shaft of the motor via bearings with an inner small-diameter cylindrical portion. A window for inserting an output chain through a large-diameter cylindrical body portion, and a reduction gear casing in which an elastic ring or an inner roller is fitted concentrically with a motor shaft on an inner periphery of an end surface of the body portion; A plurality of planetary rollers that circumscribe the sun roller at the tip of the output shaft and inscribe the elastic ring or the inner roller, a planetary roller shaft that rotatably supports these planetary rollers, and an inside of the reduction gear casing that fixes and supports the roller shaft. A planetary roller reduction mechanism comprising a planetary roller carrier rotatably supported via a bearing on a small diameter cylindrical portion of the above to constitute an output of the reduction gear; And a bearing for supporting the planetary roller carrier is disposed inside the output sprocket wheel disposed between the sun roller and the motor, and the bearing engages the output sprocket. A planetary roller reducer directly connected to a motor that directly receives the tensile force of chain.
  2. 請求項1記載のモータ直結遊星ローラ減速機の出力スプロケットをチエンを介して後輪軸に取付けられた従動スプロケットに連結したことを特徴とする補助動力機構を備えた自転車。A bicycle equipped with an auxiliary power mechanism, wherein the output sprocket of the motor-directed planetary roller speed reducer according to claim 1 is connected to a driven sprocket mounted on a rear wheel shaft via a chain.
  3. ケーシング外周に取付けフランジ部を備え出力軸の先端に太陽ローラを形成した薄型モータと、同モータの前記フランジ部に取付けられ、内側の小径円筒部で同モータの出力軸を軸受を介して支え外側の大径円筒形状の胴部には径方向位置に対称に1対の大きな窓が穿設され同胴部の端面内周にモータ軸と同心に弾性リングまたは内ローラを嵌合する減速機ケーシングと、前記モータ出力軸先端の太陽ローラに外接し、前記弾性リングまたは内ローラに内接する複数の遊星ローラ、これら遊星ローラを回転自在に支える遊星ローラ軸及び同ローラ軸を固定して支え前記減速機ケーシングの内側の小径円筒部上において軸受を介して回転自在に支えられて減速機の出力を構成する遊星ローラキャリアとで構成されている遊星ローラ減速機構と、前記遊星ローラキャリアに取付けた出力端とにより構成され、遊星ローラキャリアを支える軸受が前記太陽ローラとモータとの間に配置され、かつ前記出力端の内側に前記出力端と同心に配置してなるモータ直結遊星ローラ減速機。A thin motor having a mounting flange on the outer periphery of the casing and a sun roller formed at the tip of the output shaft, and an output shaft of the motor mounted on the flange of the motor and supported by a small-diameter inner cylindrical portion via a bearing. A large-diameter cylindrical body is provided with a pair of large windows symmetrically in the radial direction, and a reduction gear casing in which an elastic ring or an inner roller is fitted concentrically with the motor shaft on the inner periphery of the end face of the body. A plurality of planetary rollers circumscribing the sun roller at the end of the motor output shaft, and being inscribed in the elastic ring or the inner roller, a planetary roller shaft rotatably supporting these planetary rollers, and the roller shaft fixedly supported and fixed to the roller shaft A planetary roller reduction mechanism comprising a planetary roller carrier rotatably supported via a bearing on a small-diameter cylindrical portion inside the machine casing and constituting an output of the speed reducer, Serial is constituted by an output end attached to the planetary roller carrier is arranged a bearing for supporting the planetary roller carrier between the sun roller and the motor, and formed by arranging said output end and concentrically within said output end Planetary roller reducer directly connected to the motor.
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