JP5899850B2 - 摩擦ローラ式減速機 - Google Patents
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Description
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5〜7により説明する。
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。即ち、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。
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、支持フレームであるキャリア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。
(1) ローディングカム装置7の効率が必ずしも良くない。具体的には、押圧力の確保とストロークの確保とを両立させる面から不利である。より具体的には、仮に前記入力軸2のトルク伝達方向が一定である場合でも、前記皿ばね14の弾力を押圧力の確保に有効利用できる設計を行えない。
(2) 耐久性確保が難しく、長期間に亙って安定した性能を維持しにくい。具体的には、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。
これら(1)(2)の様な問題が発生する理由に就いて、以下に説明する。
以上に述べた様な問題{前記(1)(2)の様な問題}を解消できる摩擦ローラ式減速機として本発明者等は先に、図8〜15に示す様な摩擦ローラ式減速機1aを発明した。
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が回転し、前記両太陽ローラ素子8c、8cが、前記各玉16、16と前記各カム面17、18との係合に基づき、互いに近づく方向に押圧されつつ、前記入力軸2aと同方向に同じ速度で回転する。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。前記摩擦ローラ式減速機1aの運転時に、前記ハウジング内には、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、これら各トラクション部の面圧は、前記各圧縮コイルばね39、39の弾力に基づいて発生するカム部押圧力により、前記摩擦ローラ式減速機1aの起動の瞬間から或る程度確保される。従って、この起動の瞬間から、前記各トラクション部で過大な滑りを発生させる事なく、動力伝達が開始される。
特に、本発明の摩擦ローラ式減速機の場合には、前記入力軸の外周面の一部で、前記両ローディングカム装置を構成する両カム板のうちの一方のカム板の他側面から突出した部分に設けられて、この一方のカム板の他側面を当接させた段差面と、前記入力軸の外周面の一部で、前記両カム板のうちの他方のカム板の他側面から突出した部分に螺着すると共に、その側面を前記他方のカム板の他側面に当接させたローディングナットと、前記入力軸に対するこのローディングナットの軸方向に関する螺着位置を規制する為の螺着位置規制手段とを備える。
これに対し、請求項2に記載した発明の場合には、前記螺着位置規制手段を、前記入力軸の外周面の一部で前記他方のカム板の片側面から突出した位置に設けられて、この他方のカム板の片側面を当接させる第二の段差面としている。
又、本発明の技術的範囲からは外れるが、前記螺着位置規制手段を、前記入力軸の外周面の一部で前記他方のカム板の他側面から突出した位置に設けられて、前記ローディングナットの側面の内径側部分を当接させる第二の段差面とする事もできる。この場合、前記他方のカム板の他側面には、前記ローディングナットの側面の外径側部分を当接させる。
図1〜2は、請求項1に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の特徴は、使用状態での1対のカム板15a、15a同士の間隔が適正値になる様にすべく、組立作業を行う際に、入力軸2aに対するローディングナット28の軸方向に関する螺着位置を、適切な位置にする事を容易にする為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図7〜15に示した先発明の構造の場合と同様である。この為、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、並びに、前述した先発明の構造で説明しなかった部分を中心に説明する。
図3は、請求項2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、入力軸2bの外周面の一部で他方(図3に於ける左方)のカム板15aの片側面から突出した部分に、螺着位置規制手段である、第二の段差面42を設けている。そして、この第二の段差面42に前記他方のカム板15aの片側面の内周部分を当接させると共に、この他方のカム板15aの他側面にローディングナット28の側面を当接させる事により、前記入力軸2bに対するこの他方のカム板15aの軸方向の位置決めを図っている。特に、本例の場合には、図3に示す状態、即ち、上述の様に入力軸2bに対する他方のカム板15aの軸方向の位置決めを図ると共に、一方(図3に於ける右方)のカム板15aの他側面を段差面26に当接させた状態で、これら両カム板15a、15a同士の間隔が適正値となる様に、前記第二の段差面42の形成位置を規制している。又、本例の場合、前記入力軸2b(及び前記ローディングナット28)から前記他方のカム板15aへのトルク伝達は、主として、前記入力軸2bに対する前記ローディングナット28の締め付け力によって確保される、前記他方のカム板15aの片側面と前記第二の段差面42との当接部に作用する摩擦力によって行う。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
図4は、本発明に関連する参考例の1例を示している。本参考例の場合には、1対のカム板15b、15cの軸方向厚さを、上述した実施の形態の第1〜2例の場合よりも大きくしている。そして、これら両カム板15b、15cの内周面の一端部(図4に於ける左端部)に設けた雌スプライン部43a、43bと、入力軸2cの外周面のうちで、これら両雌スプライン部43a、43bと整合する部分に設けた雄スプライン部44a、44bとを、それぞれスプライン係合させている。これにより、これら各スプライン係合部を介して、前記入力軸2cから前記両カム板15b、15cへのトルク伝達を行える様にしている。又、それぞれが円筒面である、前記両カム板15b、15cの内周面の中間部乃至他端部(図4に於ける右端部)と、前記入力軸2cの外周面の一部とを、たつきなく嵌合させる事により、この入力軸2cに対する前記両カム板15b、15cの同心性を確保している。
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例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
又、本発明及び上述した参考例の構造を実施する場合には、ローディングカム装置の構成各部に関して、凹部を形成する面と、受ピン等の受部材を突設する面とを、図示の例とは逆にする事もできる。即ち、太陽ローラ素子の基端面側に受部材を突設し、カム板の片側面側に凹部を形成して、この凹部内に圧縮コイルばねを設置する事もできる。或いは、予圧付与の為の弾性部材として、圧縮コイルばね以外のものを使用する事もできる。例えば、太陽ローラ素子の基端面とカム板の片側面とに突設した係止ピンに、引っ張りばねの両端部を係止する事もできる。又は、太陽ローラ素子の基端面とカム板の片側面とに形成した係止孔に、捩りコイルばねの両端部を係止する事もできる。要は、カム板を外嵌固定した入力軸が停止している状態で、このカム板と太陽ローラ素子とを円周方向に関して相対変位させる方向の弾力を付与できるものであれば良い。更には、1対の太陽ローラ素子同士を直接近付ける方向に付勢するばねや、各中間ローラを1対の中間ローラ素子に2分割し、これら両中間ローラ素子同士を、互いに離れる方向に付勢するものでも良い。要は、ローディングカム装置を構成するカム板と太陽ローラ素子との間でトルク伝達が行われない状態でも、各トラクション部に予圧を付与できるものであれば良い。
2、2a〜2c 入力軸
3、3a 出力軸
4、4a 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〜8c 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〜15c カム板
16 玉
17 被駆動側カム面
18 駆動側カム面
19 中間ローラ
20 自転軸
21 入力側軸受ケース
22 出力側軸受ケース
23 複列玉軸受ユニット
24 複列玉軸受ユニット
25 連結部
26 段差面
27 雄ねじ部
28、28a ローディングナット
29 キャリア
30 揺動腕
31 連結板部
32 柱部
33 揺動支持軸
34 保持部
35 玉軸受
36 鍔部
37 凹部
38 受ピン
39 圧縮コイルばね
40 スリーブ
41 凹部
42、42a 第二の段差面
43a、43b 雌スプライン部
44a、44b 雄スプライン部
45a、45b スタッド
Claims (2)
- 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、1対のローディングカム装置と、弾性部材とを備え、
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回転及び軸方向変位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設けられていて、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、
前記両ローディングカム装置は、前記太陽ローラを軸方向両側から挟む2箇所位置に設けられていて、前記入力軸の回転に伴って、前記両太陽ローラ素子同士を互いに近付く方向に押圧しつつ回転させる為、これら両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、前記入力軸の周囲にこの入力軸に対する軸方向変位及び回転を阻止された状態で配置されたカム板の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、それぞれ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、
前記弾性部材は、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の部材を、前記太陽ローラを中心とする回転を阻止した状態とし、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すると共に、
前記入力軸の外周面の一部で、前記両カム板のうちの一方のカム板の他側面から突出した部分に設けられて、この一方のカム板の他側面を当接させた段差面と、前記入力軸の外周面の一部で、前記両カム板のうちの他方のカム板の他側面から突出した部分に螺着すると共に、その側面を前記他方のカム板の他側面に当接させたローディングナットと、前記入力軸に対するこのローディングナットの軸方向に関する螺着位置を規制する為の螺着位置規制手段とを備えており、
前記螺着位置規制手段が、前記両太陽ローラ素子の内径側で前記入力軸に外嵌されると共に、前記両カム板により軸方向両側から挟持されたスリーブである
摩擦ローラ式減速機。 - 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、1対のローディングカム装置と、弾性部材とを備え、
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回転及び軸方向変位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設けられていて、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、
前記両ローディングカム装置は、前記太陽ローラを軸方向両側から挟む2箇所位置に設けられていて、前記入力軸の回転に伴って、前記両太陽ローラ素子同士を互いに近付く方向に押圧しつつ回転させる為、これら両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、前記入力軸の周囲にこの入力軸に対する軸方向変位及び回転を阻止された状態で配置されたカム板の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、それぞれ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、
前記弾性部材は、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の部材を、前記太陽ローラを中心とする回転を阻止した状態とし、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すると共に、
前記入力軸の外周面の一部で、前記両カム板のうちの一方のカム板の他側面から突出した部分に設けられて、この一方のカム板の他側面を当接させた段差面と、前記入力軸の外周面の一部で、前記両カム板のうちの他方のカム板の他側面から突出した部分に螺着すると共に、その側面を前記他方のカム板の他側面に当接させたローディングナットと、前記入力軸に対するこのローディングナットの軸方向に関する螺着位置を規制する為の螺着位置規制手段とを備えており、
前記螺着位置規制手段が、前記入力軸の外周面の一部で前記他方のカム板の片側面から突出した位置に設けられて、この他方のカム板の片側面を当接させた第二の段差面である
摩擦ローラ式減速機。
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