JP6221918B2 - Planetary roller traction drive device - Google Patents
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Description
本発明は、サンローラとリングローラとの間にピニオンローラが挟持された遊星ローラ式トラクションドライブ装置に関する。 The present invention relates to a planetary roller traction drive device in which a pinion roller is sandwiched between a sun roller and a ring roller.
従来、例えば特許文献1に記載されるような遊星ローラ式トラクションドライブ装置が知られている。この遊星ローラ式トラクションドライブ装置は、サンローラと一体に回転するカムリングを有し、サンローラとカムリングに対向して形成されたカム面間に設けられた転動体を介して動力が伝達されるようになっている。
Conventionally, for example, a planetary roller traction drive device as described in
トラクションドライブ機構では、ローラ間の油膜を介した接触部に押圧力(法線方向の力)を作用させることで、油膜のせん断力を利用してトルク伝達を行う。特許文献1に記載の遊星ローラ式トラクションドライブ装置では、上記したように、カム面および転動体から構成されるトルクカム機構を用いることにより、入力トルクに応じた押圧力を得るようにしている。
In the traction drive mechanism, torque is transmitted using the shear force of the oil film by applying a pressing force (force in the normal direction) to the contact portion via the oil film between the rollers. In the planetary roller traction drive device described in
ところで、上記遊星ローラ式トラクションドライブ装置では、入力トルクに対する接触部の押圧力は、トルクカム機構の設計によって一義的に決まってしまう。しかし、ローラ間で油膜を形成するトラクション油のトラクション係数は油温により変化するため、要求される押圧力はトラクション油の油温により異なる。そこで、入力トルクに応じた押圧力を得る方式では一般的に油温の高い条件、すなわち最も滑りやすい条件を想定して押圧力を設定している。このため、油温の低い条件では、接触部に押圧力が過大に加わってしまいトルク伝達が妨げられて伝達効率が低下するという問題が生じていた。 By the way, in the planetary roller traction drive device, the pressing force of the contact portion with respect to the input torque is uniquely determined by the design of the torque cam mechanism. However, since the traction coefficient of the traction oil that forms an oil film between the rollers varies depending on the oil temperature, the required pressing force varies depending on the oil temperature of the traction oil. Therefore, in the method of obtaining the pressing force according to the input torque, the pressing force is generally set on the assumption that the oil temperature is high, that is, the most slippery condition. For this reason, under conditions where the oil temperature is low, a pressing force is excessively applied to the contact portion, and torque transmission is hindered, resulting in a decrease in transmission efficiency.
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、伝達効率が向上する遊星ローラ式トラクションドライブ装置を提供することにある。 The present invention has been created in view of such a point, and an object thereof is to provide a planetary roller traction drive device with improved transmission efficiency.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
本発明の遊星ローラ式トラクションドライブ装置は、ハウジング、入力軸、サンローラ、リングローラ、ピニオンローラ、キャリア、カム機構、および軸方向距離変更手段を備えている。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
The planetary roller traction drive device of the present invention includes a housing, an input shaft, a sun roller, a ring roller, a pinion roller, a carrier, a cam mechanism, and an axial distance changing means.
入力軸は、ハウジングに回転可能に支持されている。サンローラは、入力軸に回転伝達可能に設けられ、入力軸の軸方向に対して所定角度をなすテーパ状の外壁面を有し、ハウジングに対し軸方向へ相対移動可能である。リングローラは、サンローラに対し径方向外側に設けられている環状部材であり、入力軸の軸方向に対して所定角度をなすテーパ状の内壁面を有し、ハウジングに回転方向で係合し、ハウジングに対し軸方向へ相対移動可能である。 The input shaft is rotatably supported by the housing. The sun roller is provided so as to be able to transmit rotation to the input shaft, has a tapered outer wall surface that forms a predetermined angle with respect to the axial direction of the input shaft, and is movable relative to the housing in the axial direction. Ring roller is an annular member which is provided radially outward relative to the sun roller has a tapered inner wall surface forming a predetermined angle with respect to the axial direction of the input shaft, and engaging in the direction of rotation in the housing, It can move relative to the housing in the axial direction.
ピニオンローラは、サンローラの外壁面に外接するとともにリングローラの内壁面に内接しているテーパ状の外壁面を有し、ハウジングに対し径方向へ相対移動可能である。キャリアは、ピニオンローラを当該ピニオンローラの軸心まわりに回転可能に且つサンローラまわりに公転可能に支持し、ピニオンローラの公転成分を外部へ出力する。 The pinion roller has a tapered outer wall surface circumscribing the outer wall surface of the sun roller and inscribed in the inner wall surface of the ring roller, and is movable relative to the housing in the radial direction. The carrier supports the pinion roller so that the pinion roller can rotate about the axis of the pinion roller and can revolve around the sun roller, and outputs the revolution component of the pinion roller to the outside.
カム機構は、入力軸およびサンローラ、または、ハウジングおよびリングローラを回転伝達可能に連結し、当該連結される二つの部材の一方に一体に形成されている第1カム面と、連結される二つの部材の他方に一体に形成されている第2カム面と、第1カム面と第2カム面との間に設けられている転動体とを有する。軸方向距離変更手段は、第1カム面と第2カム面の軸方向距離を変更可能である。カム機構は、第1カム面および第2カム面の一方から他方へ伝達される力の軸方向分力を軸方向距離に応じて変化させる。 The cam mechanism connects the input shaft and the sun roller, or the housing and the ring roller so as to be able to transmit the rotation, and is connected to the first cam surface formed integrally with one of the two connected members, A second cam surface formed integrally with the other member; and a rolling element provided between the first cam surface and the second cam surface. The axial distance changing means can change the axial distance between the first cam surface and the second cam surface. The cam mechanism changes the axial component of the force transmitted from one of the first cam surface and the second cam surface to the other in accordance with the axial distance.
本構成によれば、軸方向距離変更手段によって第1カム面と第2カム面との軸方向距離を変更することで、伝達トルクが入力軸に付加された際にカム面に生じる軸方向分力を、同じ伝達トルクであっても異ならせることができる。カム機構における軸方向分力は、各ローラの接触部(テーパ状の外壁面または内壁面)における押圧力として作用する。このため、例えば接触部の滑りに大きな影響を与える油温等の条件に応じて軸方向距離を調整することで、その運転条件に応じた好適な軸方向分力が得られる。さらには、適切な押圧力を作用させることが可能となり遊星ローラ式トラクションドライブ装置における動力の伝達効率を向上させることができる。 According to this configuration, by changing the axial distance between the first cam surface and the second cam surface by the axial distance changing means, the axial direction amount generated on the cam surface when transmission torque is applied to the input shaft. The force can be made different even with the same transmission torque. The axial component force in the cam mechanism acts as a pressing force at the contact portion (tapered outer wall surface or inner wall surface) of each roller. For this reason, for example, by adjusting the axial distance according to conditions such as oil temperature that greatly affects the sliding of the contact portion, a suitable axial component force according to the operating conditions can be obtained. Furthermore, an appropriate pressing force can be applied, and the power transmission efficiency in the planetary roller traction drive device can be improved.
〈第1実施形態〉
[構成]
本発明の第1実施形態について、図1〜図9を参照しつつ説明する。図1に示すように、本実施形態に係る遊星ローラ式トラクションドライブ装置101は、ハウジング70と、ハウジング70に回転可能に支持される入力軸30と、トルクカム機構5を介して入力軸30に回転伝達可能に設けられるサンローラ40とを有する。さらに、サンローラ40の径方向外側に設けられる一対のリングローラ10、20と、各リングローラ10,20に内接するとともにサンローラ40に外接する複数のピニオンローラ50と、各ピニオンローラ50を自転かつ公転自在に支持するキャリア60,61とを有する。なお、本発明において「外接する」「内接する」とは、油膜を介在させて回転伝達可能に接している状態を意味する。
<First Embodiment>
[Constitution]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a planetary roller
サンローラ40、各リングローラ10,20、およびキャリア60,61の中心軸線Lは一致している。ピニオンローラ50が自転するときの回転中心軸はサンローラ40の中心軸線Lと平行である。なお、複数のピニオンローラ50は、サンローラ40の周方向に関して互いにほぼ等間隔で配置されている。また、入力軸30は例えば図示しないモータ等に接続されて、回転駆動されるようになっている。そして、入力軸30の一部および各ローラ10,20,40,50がハウジング70内に収容されている。さらに、各リングローラ10,20およびサンローラ40は、ハウジング70に対し軸方向へ相対移動可能となっており、ピニオンローラ50はハウジング70に対し径方向へ相対移動可能となっている。以下、各部材について順に詳述する。
The central axes L of the
第1リングローラ10および第2リングローラ20は、環状形状をなし、その軸方向に間隔をおいて対向配置されており、第1リングローラ10が第2リングローラ20よりも一方側(図1における左側)に配置されている。各リングローラ10,20は、回転規制された状態で、複数のコイルばね81を介してハウジング70に係合している。コイルばね81は軸方向に平行かつ伸縮可能に設けられており、各リングローラ10,20は軸方向に摺動可能となっている。
The
第1リングローラ10の外周面であって、第2リングローラ20と対向する側の端部には、周方向に連続した凹部11が形成されている。同様に、第2リングローラ20の外周面であって、第1リングローラ10と対向する側の端部には、周方向に連続した凹部21が形成されている。そして、各凹部11,21により圧力室13が形成されている。この圧力室13には、図示しないオイルポンプや圧力調整弁等を含む油圧回路14が接続され、この油圧回路14は制御装置15(制御手段)に接続されている。なお、制御装置15は、例えば、CPU、ROM、RAM等を備え種々の演算処理および各出力機器への出力が可能なECUであって、本実施形態の遊星ローラ式トラクションドライブ装置101の制御機能を司るものである。そして、制御装置15によって圧力室13内の油圧(流体圧)を調整することによって、圧力室13から各リングローラ10,20に作用する力を調整できるようになっている。
第1リングローラ10の内周面には、軸方向の一方側から他方側(図1の左側から右側)にかけて内径が徐々に大きくなる第1リング側テーパ面部12が形成されている。第2リングローラ20の内周面には、軸方向の一方側から他方側にかけて内径が徐々に小さくなる第2リング側テーパ面部22が形成されている。第1リング側テーパ面部12のテーパ角度(軸方向に対する傾斜角度)の大きさは、第2リング側テーパ面部22のテーパ角度の大きさと等しい。第1リング側テーパ面部12および第2リング側テーパ面部22は、特許請求の範囲に記載の「リングローラの内壁面」に相当する。
On the inner peripheral surface of the
各ピニオンローラ50の外周面には、軸方向の一方側から他方側にかけて外径が徐々に大きくなる第1ピニオン側テーパ面部51と、軸方向の一方側から他方側にかけて外径が徐々に小さくなる第2ピニオン側テーパ面部52と、が軸方向に間隔をおいて形成されており、第1ピニオン側テーパ面部51が第2ピニオン側テーパ面部52よりも軸方向の一方側(図1における左側)に配置されている。第1ピニオン側テーパ面部51のテーパ角度の大きさは、第2ピニオン側テーパ面部52のテーパ角度の大きさと等しく、各ピニオン側テーパ面部51,52の外径の最大値および最小値はそれぞれ等しい。
On the outer peripheral surface of each
そして、第1リング側テーパ面部12と第1ピニオン側テーパ面部51、第2リング側テーパ面部22と第2ピニオン側テーパ面部52とがそれぞれ接触するようになっている。各ピニオン側テーパ面部51,52のテーパ角度は、接触する各リング側テーパ面部12,22のテーパ角度と略等しい。第1ピニオン側テーパ面部51および第2ピニオン側テーパ面部52は、特許請求の範囲に記載の「ピニオンローラの外壁面」に相当する。
And the 1st ring side
さらに、ピニオンローラ50の外周面には、円筒面部53が形成されている。円筒面部53は、ピニオン側テーパ面部51,52間に配置され、第1ピニオン側テーパ面部51の他方側端部と第2ピニオン側テーパ面部52の一方側端部とに連続している。
Further, a
サンローラ40は、入力軸30側に設けられる軸部としての太陽軸41と、円錐台形状をなすサンローラ部42とで構成される。サンローラ部42の外周面には、軸方向の一方側から他方側にかけて外径が徐々に小さくなるサン側テーパ面部43が形成されている。サン側テーパ面部43のテーパ角度は第1ピニオン側テーパ面部51と略等しい。そして、このサン側テーパ面部43と、第1ピニオン側テーパ面部51とが接触するようになっている。サン側テーパ面部43は、特許請求の範囲に記載の「サンローラの外壁面」に相当する。
The
キャリア60,61は、ピニオンローラ50を軸方向両側から支持しており、ピニオンローラ50の一方側(図1における左側)に配置される第1キャリア60と、ピニオンローラ50の他方側(図1における右側)に配置される第2キャリア61とで構成される。第1キャリア60は入力軸30の外周側に位置する円筒部62と、フランジ部63とを有する。第2キャリア61は、出力軸64とフランジ部65とを有し、各フランジ部63,65には円周方向等間隔に孔66が形成されている。孔66は、ピニオンローラ支持軸67よりも径方向で僅かに大きく形成されており、この孔66にピニオンローラ支持軸67が挿入されて、ピニオンローラ50をピニオンローラ支持軸67回りに自転可能に支持すると共に、太陽軸41の回りに公転可能に支持している。これにより、ピニオンローラ50の公転成分が出力軸64へ出力される。
The
次に本発明の要部である、トルクカム機構5について図2〜図5を参照して詳述する。なお、図2、図5では、サンローラ40の太陽軸41のみを示しており、キャリア60,61は省略している。
Next, the
図2に示すように、太陽軸41の入力軸側端面には、複数(本実施形態では4つ)の溝44が周方向等間隔に形成されている。溝44は、円環の一部形状(中心角約45度)をなし、平坦な底部45と、底部45から連続したカム面46(第2カム面)とを有している。カム面46は、底部45から立ち上がった凸曲面(曲率半径一定)に形成されており、その立ち上がり先端は太陽軸41の端面と同じになっている。また、図3に示すように、入力軸30の太陽軸側端面にも同様に溝34(底部35およびカム面36(第1カム面))が形成され、両カム面36,46間には球体形状をなすカム9(転動体)が設けられている。
As shown in FIG. 2, a plurality of (four in this embodiment)
ここで、リード角θとは、カム9のカム面36,46での接触点(例えばD1、D2)における接平面(M1、M2)と、接触点を通るとともに軸方向に対し垂直な垂直面(N1、N2)とのなす角度のことを言う。例えば、図3に示す態様においては、カム9とカム面46との接触点D1(第1接触点)における接平面M1(第1接平面)と、接触点D1を通るとともに軸方向に垂直な平面である垂直面N1(第1垂直面)とのなす角度がリード角θ1である。また、図6に示す態様においては、カム9とカム面46との接触点D2(第2接触点)における接平面M2(第2接平面)と、接触点D2を通るとともに軸方向に垂直な平面である垂直面N2(第2垂直面)とのなす角度がリード角θ2である。
Here, the lead angle θ is a tangential plane (M1, M2) at a contact point (for example, D1, D2) on the cam surfaces 36, 46 of the
各カム面36,46は、底部35,45から徐々にリード角θが減少するように対向面側に脹らんだ形状となっている。言い換えれば、カム面36は、入力軸30の端面からの位置によりリード角θが異なるように形成され、カム面46は、太陽軸41の端面からの位置によりリード角θが異なるように形成されている。このように、各カム面36,46が凸曲面に形成されているため、カム9は接触位置によって異なるリード角θでカム面36,46に接触するようになっている。そして、カム9は、動力伝達時において、リード角θが最大角度θ1(図3)から最小角度θ2(図5)までの範囲で各カム面36,46に接触するようになっている。
Each of the cam surfaces 36 and 46 has a shape that swells from the
さらに、本実施形態においては、圧力室13、油圧回路14、コイルばね81によって、各カム面36、46の軸方向距離Qを変更する軸方向距離変更手段8(図1参照)が構成されている(詳細後述)。なお、本実施形態の遊星ローラ式トラクションドライブ装置101は、各リングローラ10,20の回転を拘束することで、サンローラ40とキャリア60,61との間で回転数を減速して動力を伝達する減速機構として機能する。
Further, in the present embodiment, the
[作用]
次に、本実施形態における遊星ローラ式トラクションドライブ装置101の作動について、主にトルクカム機構5の作動を中心に説明する。
[Action]
Next, the operation of the planetary roller
まず、入力軸30が回転駆動されて、トルクカム機構5に入力トルクTが伝達されると、カム9がカム面36,46に沿って円周方向に移動する。すると、入力トルクTによって作用する円周方向力(図3に示す力Fc1、図6に示す力Fc2)と、リード角θによって決まるスラスト力F(図3に示す力F1、図6に示す力F2)が発生する。スラスト力Fは、軸方向のカム推力であって、両カム面間36,46で伝達される力(図3に示す力Ft1、図6に示す力Ft2)の軸方向分力である。このスラスト力Fの作用により、動力伝達に必要な押圧力(法線方向の力)が各トラクション接触部(第1リング側テーパ面部12と第1ピニオン側テーパ面部51との接触部、第2リング側テーパ面部22と第2ピニオン側テーパ面部52との接触部、第1ピニオン側テーパ面部51とサン側テーパ面部43との接触部。以下、単に「接触部」と言う。)に作用する。なお、スラスト力Fは次式(1)で与えられる。
F=T/(rtanθ)・・・(1)
First, when the
F = T / (rtanθ) (1)
ここで、rは太陽軸41の中心から接触点D1,D2までの半径である。トルクカム機構5によって動力が伝達される際に、入力トルクTに応じたスラスト力Fが発生する。また、その大きさは、カム9の接触点におけるリード角θによって決まるため、例えば、図3に示すようにカム9がリード角θ1で接触する場合には、入力トルクTに対して得られるスラスト力Fは、図7に実線で示すグラフで与えられる。
Here, r is a radius from the center of the
次に、圧力室13の油圧を増大させた場合の遊星ローラ式トラクションドライブ装置101の作動について説明する。図4は、図1と同じく第1実施形態に係る遊星ローラ式トラクションドライブ装置101の全体を模式的に示す断面図であるが、圧力室13の油圧が図1と比較して大きい場合の態様を示す図である。圧力室13の油圧を増大させると、その油圧により各リングローラ10,20は軸方向において離間する方向へ移動する。このとき、コイルばねは軸方向に縮む。そしてさらに、各ピニオンローラ50が径方向外側へ移動し、サンローラ40(太陽軸41)が他方側(図1における右側)へ移動する。これにより、図5、図6に示すように、トルクカム機構5において、カム9が各カム面36,46に沿って移動し、その接触位置が変化し、例えば図6に示すようにリード角θ2で接触する。このとき、太陽軸41と入力軸30との対向面間には隙間(軸方向距離Q)が生じている。この際、入力トルクTに対して得られるスラスト力Fは、図7に一点鎖線で示すグラフで与えられる。
Next, the operation of the planetary roller
図7に示すように、本実施形態では、同一入力トルクTに対して、カム9のカム面36,46に対する接触位置のリード角θによって異なるスラスト力Fを得る。さらに、接触位置でのリード角θが小さいほどより大きなスラスト力Fが得られるようになっている(θ1>θ2、F1<F2)。
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, for the same input torque T, different thrust force F is obtained depending on the lead angle θ of the contact position of the
次に、圧力室13の油圧を減少させる際の作動について説明する。圧力室13の油圧を減少させると、コイルばね81の復元力が各リングローラ10,20を軸方向に互いに近づける方向に作用するため、各リングローラ10,20は軸方向において互いに近付く方向へ移動する。さらに、各ピニオンローラ50が径方向内側へ移動し、サンローラ40および太陽軸41が一方側(図4における左側)へ移動する。これに伴い、カム9は各カム面36,46に沿って移動し、例えばリード角θ1で接触する。
Next, an operation for reducing the hydraulic pressure in the
次に、本実施形態における遊星ローラ式トラクションドライブ装置101の油圧可変制御について説明する。なお、この油圧可変制御は、制御装置15によって実行される。図8に示すように、まず、出力軸回転数Noutと入力軸回転数Ninを検出し(ステップS1)、次に、検出した出力軸回転数Noutと入力軸回転数Ninおよび減速比Rsに基づいて実測スリップ率Srを算出する(ステップS2)。なお、実測スリップ率Srとは、現在の運転状況において各ローラ10,20,40,50同士の接触部において生じている滑りの程度を、出力軸回転数Noutと入力軸回転数Ninから算出したものである。
Next, the variable hydraulic control of the planetary roller
そして、実測スリップ率Srと目標スリップ率Stに基づいて圧力室13の油圧Pを算出する(ステップS3)。油圧Pは、目標スリップ率Stと実測スリップ率Srとの差に、例えば所定の係数Kを乗じて算出する。
Then, the hydraulic pressure P of the
ここで、滑りが大きい場合(実測スリップ率Srが目標スリップ率Stと比較して大きい場合)には、油圧Pが大きく設定される。逆に滑りが小さい場合(実測スリップ率Srと目標スリップ率Stとの差が小さい場合)には、油圧Pが小さく設定される。 Here, when the slip is large (when the measured slip ratio Sr is larger than the target slip ratio St), the hydraulic pressure P is set to be large. Conversely, when the slip is small (when the difference between the actually measured slip ratio Sr and the target slip ratio St is small), the hydraulic pressure P is set small.
そして、算出した油圧Pに応じた制御を行う(ステップS4)。なお、この油圧可変制御ルーチンは、所定時間ごとに繰り返されるものであって、適宜、圧力室13の油圧Pを設定しなおすようになっている。
Then, control according to the calculated oil pressure P is performed (step S4). This hydraulic pressure variable control routine is repeated every predetermined time, and the hydraulic pressure P of the
[効果]
トラクションドライブ機構では、各ローラ10,20,40,50同士の油膜を介した接触部に押圧力を作用させることで、油膜のせん断力を利用してトルク伝達を行うことが可能である。こうしたトラクションドライブ機構では、各接触部において過大な滑り(スリップ)が生じないように、トルク伝達に必要な押圧力(法線力)を作用させる必要がある。本実施形態では、その軸方向の推力(スラスト力F)を作用させるトルクカム機構5により各接触部に押圧力を付加することが可能となる。これによって接触部にトラクション力を発生させることができ、サンローラ40と各ピニオンローラ50との間、および各ピニオンローラ50と各リングローラ10,20との間でトルク伝達を行うことができる。
[effect]
In the traction drive mechanism, it is possible to transmit torque using the shear force of the oil film by applying a pressing force to the contact portion of each
さらに、トルクカム機構5により、各接触部に付加する押圧力を入力トルクTに応じて変化させることができる。加えて、軸方向距離変更手段8によって、各カム面36,46間の軸方向距離Qを変更可能とし、カム面36,46を凸曲面に形成することで、カム9が接触する位置によってリード角θを異ならせている。このため、同じ入力トルクTに対して異なるスラスト力Fを得ることができる(図7参照)また、各カム面36,46をなだらかな凸曲面形状としているため、カム9の転動がスムーズとなる。
Furthermore, the pressing force applied to each contact portion can be changed according to the input torque T by the
さらに、本実施形態では、その運転状態における実測スリップ率Srに応じて圧力室13の油圧Pを調整することで、各ローラ10,20,40,50の接触部に作用する押圧力を変化させている。例えば、各接触部における滑りは、油温の影響を受けやすく、油温80度と油温20度とでは必要とされる押圧力が相違する。油温80度ではローラ同士が非常に滑りやすい状況であり、大きな押圧力が求められる一方、油温20度では滑りが生じにくく押圧力は小さくて良い。
Furthermore, in this embodiment, the pressing force acting on the contact portion of each
本実施形態の油圧可変制御によれば、例えば、滑りが大きい場合には、油圧Pを増大させることで押圧力を増大させる。逆に滑りが小さい場合には、油圧Pを減少させることで押圧力を減少させるようにしている。このため、遊星ローラ式トラクションドライブ装置101の運転状態に応じて好適な押圧力を常に維持することができる。
According to the hydraulic pressure variable control of the present embodiment, for example, when the slip is large, the pressing force is increased by increasing the hydraulic pressure P. Conversely, when the slip is small, the pressing force is reduced by reducing the hydraulic pressure P. For this reason, a suitable pressing force can always be maintained according to the operation state of the planetary roller type
このように、低負荷トルク時や油温が低い時など、滑りが適度に保たれている場合において好適な押圧力が維持されることで、動力の伝達効率を向上させることができる。また、不必要な油圧Pを付加する必要がないため、接触部の摩耗を減らすことができ、装置の寿命を長くすることができる。 As described above, the power transmission efficiency can be improved by maintaining a suitable pressing force in the case where the slip is appropriately maintained such as when the load is low and the oil temperature is low. Moreover, since it is not necessary to add unnecessary hydraulic pressure P, the wear of the contact portion can be reduced, and the life of the apparatus can be extended.
また、図9は、必要なスラスト力Fと圧力室13の油圧Pとの関係を示すグラフであって、本実施形態における関係を実線で示し、比較形態における関係を破線で示している。なお、比較形態では、軸方向と直交する方向から圧力制御装置により直に油圧を作用させてローラ間の押圧力を増大させる方式であって、本実施形態のように、油圧Pよってカム9によるスラスト力Fを付加させる方式とは異なる。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the required thrust force F and the hydraulic pressure P of the
図9に示すように、本実施形態では比較形態と比べて、同じスラスト力Fを発生させるために必要な力が小さくて良い。すなわち、圧力制御装置として機能する圧力室13に作用する力を小さくすることができるため、圧力を受ける部位の強度を低く設計することができ、装置を小型化することができる。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the force required to generate the same thrust force F may be smaller than in the comparative embodiment. That is, since the force acting on the
〈第2実施形態〉
次に、第2実施形態の遊星ローラ式トラクションドライブ装置102について図10、図11を参照して説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号で示し説明は省略する。本実施形態では、トルクカム機構6を各リングローラ1,2とハウジング7との対向部位に設けた点が第1実施形態と異なる。以下、第1実施形態と相違する部位について説明する。
Second Embodiment
Next, the planetary roller
本実施形態では、入力軸3の外周部位に、圧力室16が形成されている。さらに、サンローラ40の外周面には、軸方向の一方側から他方側にかけて外径が徐々に大きくなるサン側テーパ面部47が形成されている。サン側テーパ面部47のテーパ角度は第2ピニオン側テーパ面部52と略等しい。そして、このサン側テーパ面部47と、第2ピニオン側テーパ面部52とが接触するようになっている。
In the present embodiment, a
サンローラ4の他方側(図10における右側)端部にはコイルばね82が軸方向に平行に設けられている。また、サンローラ4の内径部と入力軸3の外径部とは、キーやスプライン等で接続され、サンローラ4が入力軸3に対して相対的に摺動可能となっている。本構成においては、圧力室16、油圧回路14、サンローラ4、コイルばね82によって、各カム面36、46の軸方向距離Qを変更する軸方向距離変更手段18が構成されている
A
次に、圧力室16の油圧を増大させた場合の遊星ローラ式トラクションドライブ装置102の作動について説明する。圧力室16に油圧が付加されると、その油圧によりサンローラ4は軸方向他方側(図10における右側)へ移動する。これに伴い、各ピニオンローラ50は径方向内側へ移動し、各リングローラ1,2は軸方向において互いに近づく方向へ移動する。
Next, the operation of the planetary roller
これにより、図11に示すようにハウジング7と各リングローラ1,2との隙間(軸方向距離Q)が大きくなり、その対向面間に設けられたカム9が移動する。なお、ハウジング7と各リングローラ1,2との対向面に設けられるトルクカム機構6については、第1実施形態と同様であるため、その詳細説明は省略する。本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
As a result, as shown in FIG. 11, the gap (axial distance Q) between the
〈他の実施形態〉
上記各実施形態では、油圧Pに応じてリード角θがθ1〜θ2の範囲でカム9が各カム面36,46と接触する構成としたが、例えば動力伝達時においては、カム9はリード角θ1とリード角θ2の二点のみで接触するようにしても良い。この場合、図12に示すように、実測スリップ率Srを算出した(ステップS2)後、実測スリップ率Srが目標スリップ率St以下であるか否かを判断する(ステップS5)。そして、実測スリップ率Srが目標スリップ率St以下である場合(ステップS5:YES)には、油圧をOFFする(ステップS6)。また、実測スリップ率Srが目標スリップ率Stより大きい場合(ステップS5:NO)には、油圧をONする(ステップS7)。
<Other embodiments>
In each of the above embodiments, the
このとき、例えば、油圧をOFFの状態とはカム9がリード角θ1で各カム面36,46と接触する態様であり、油圧をONの状態とはカム9がリード角θ2で各カム面36,46と接触する態様に設定することができる。この構成において、実測スリップ率Srが低くスラスト力F(押圧力)を増大させる必要がない場合には、圧力室13,16へ油圧Pを作用させず(ステップS6)、実測スリップ率Srが高くスラスト力F(押圧力)を増大させる必要がある場合には圧力室13,16へ油圧Pを作用させる(ステップS7)。このように、本構成によれば、より容易な制御で好適な押圧力を得ることができる。
At this time, for example, when the hydraulic pressure is OFF, the
上記各実施形態において、各カム面36,46を曲率半径が一定でない凸曲面に形成しても良い。また、異なるリード角θで接触することができれば曲面状でなくても良く、例えば傾斜角の異なる複数の平面で構成された形状としても良い。
In each of the above embodiments, each
上記各実施形態では、実測スリップ率Srを出力軸回転数Noutと入力軸回転数Ninに基づいて算出したが(ステップ2)、例えば油温に基づいて実測スリップ率Srを算出するようにしても良い。 In each of the above embodiments, the actually measured slip ratio Sr is calculated based on the output shaft rotational speed Nout and the input shaft rotational speed Nin (step 2). For example, the actually measured slip ratio Sr may be calculated based on the oil temperature. good.
または、滑りは油温に影響されやすいため、検出された油温に基づいて油圧Pを決定しても良い。この場合、油温が高い場合には油圧Pを大きく設定し、油温が低い場合には油圧Pを小さく設定することができる。 Alternatively, since the slip is easily affected by the oil temperature, the oil pressure P may be determined based on the detected oil temperature. In this case, the oil pressure P can be set large when the oil temperature is high, and the oil pressure P can be set small when the oil temperature is low.
上記各実施形態では、油圧による圧力室13,16を設ける構成としたが、これに代えて、例えばモータ駆動によりリングローラ1,2,10,20を軸方向に離間、接近させるように構成しても良い。
In each of the above embodiments, the
上記第1実施形態において、トルクカム機構5を、サンローラ40の太陽軸41とサンローラ部42との間に設ける構成としても良い。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
In the first embodiment, the
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
1,10 第1リングローラ
2,20 第2リングローラ
3,30 入力軸
4,40 サンローラ
5,6 トルクカム機構(カム機構)
7,70 ハウジング
8,18 軸方向距離変更手段
9 カム(転動体)
12 第1リング側テーパ面部(内壁面)
22 第2リング側テーパ面部(内壁面)
36 カム面(第1カム面)
43,47 サン側テーパ面部(外壁面)
46 カム面(第2カム面)
50 ピニオンローラ
51 第1ピニオン側テーパ面部(外壁面)
52 第2ピニオン側テーパ面部(外壁面)
60,61 キャリア
101 遊星ローラ式トラクションドライブ装置
F1,F2 スラスト力(軸方向分力)
1, 10
7, 70
12 1st ring side taper surface (inner wall surface)
22 Second ring side taper surface (inner wall surface)
36 Cam surface (first cam surface)
43, 47 Sun side taper surface (outer wall surface)
46 Cam surface (second cam surface)
50
52 Second pinion side taper surface (outer wall surface)
60, 61
Claims (8)
前記ハウジングに回転可能に支持されている入力軸(3,30)と、
前記入力軸に回転伝達可能に設けられ、前記入力軸の軸方向に対して所定角度をなすテーパ状の外壁面(43,47)を有し、前記ハウジングに対し軸方向へ相対移動可能なサンローラ(4,40)と、
前記サンローラに対し径方向外側に設けられている環状部材であり、前記入力軸の軸方向に対して所定角度をなすテーパ状の内壁面(12,22)を有し、前記ハウジングに回転方向で係合し、前記ハウジングに対し軸方向へ相対移動可能なリングローラ(10,20,1,2)と、
前記サンローラの前記外壁面に外接するとともに前記リングローラの前記内壁面に内接しているテーパ状の外壁面(51,52)を有し、前記ハウジングに対し径方向へ相対移動可能なピニオンローラ(50)と、
前記ピニオンローラを前記ピニオンローラの軸心まわりに回転可能に且つ前記サンローラまわりに公転可能に支持し、前記ピニオンローラの公転成分を外部へ出力するキャリア(60,61)と、
前記入力軸および前記サンローラ、または、前記ハウジングおよび前記リングローラを回転伝達可能に連結し、当該連結される二つの部材の一方に一体に形成されている第1カム面(36)と、前記連結される二つの部材の他方に一体に形成されている第2カム面(46)と、前記第1カム面と前記第2カム面との間に設けられている転動体(9)とを有するカム機構(5,6)と、
前記第1カム面と前記第2カム面の軸方向距離(Q)を変更可能な軸方向距離変更手段(8,18)と、
を備え、
前記カム機構は、前記第1カム面および前記第2カム面の一方から他方へ伝達される力(Ft1,Ft2)の軸方向分力(F1,F2)を前記軸方向距離に応じて変化させることを特徴とする遊星ローラ式トラクションドライブ装置(101,102)。 A housing (7, 70);
An input shaft (3, 30) rotatably supported by the housing;
A sun roller that is provided so as to be able to transmit rotation to the input shaft, has a tapered outer wall surface (43, 47) that forms a predetermined angle with respect to the axial direction of the input shaft, and is relatively movable in the axial direction relative to the housing (4, 40),
An annular member provided radially outward with respect to the sun roller, having a tapered inner wall surface (12, 22) that forms a predetermined angle with respect to the axial direction of the input shaft, and the housing in the rotational direction. engaged, and the relative axial movable ring roller (10,20,1,2) to said housing,
A pinion roller that has a tapered outer wall surface (51, 52) circumscribing the outer wall surface of the sun roller and inscribed in the inner wall surface of the ring roller, and is relatively movable in the radial direction with respect to the housing 50),
A carrier (60, 61) for supporting the pinion roller rotatably around the axis of the pinion roller and revolving around the sun roller, and outputting the revolution component of the pinion roller to the outside;
The input shaft and the sun roller, or the housing and the ring roller are connected so as to be able to transmit rotation, and a first cam surface (36) formed integrally with one of the two connected members, and the connection A second cam surface (46) formed integrally with the other of the two members, and a rolling element (9) provided between the first cam surface and the second cam surface. A cam mechanism (5, 6);
Axial distance changing means (8, 18) capable of changing an axial distance (Q) between the first cam surface and the second cam surface;
With
The cam mechanism changes an axial component force (F1, F2) of a force (Ft1, Ft2) transmitted from one of the first cam surface and the second cam surface to the other according to the axial distance. Planetary roller type traction drive device (101, 102) characterized in that.
前記転動体は、接触位置によって異なるリード角で前記第1カム面および前記第2カム面に接触することを特徴とする請求項1に記載の遊星ローラ式トラクションドライブ装置。 Tangent planes (M1, M2) at contact points (D1, D2) on the first cam surface and the second cam surface of the rolling element, and a vertical plane (N1) passing through the contact points and perpendicular to the axial direction , N2) is the lead angle,
2. The planetary roller traction drive device according to claim 1, wherein the rolling element contacts the first cam surface and the second cam surface at different lead angles depending on a contact position .
前記軸方向距離変更手段は、前記軸方向距離を変更するとき、前記リングローラを前記ハウジングに対し軸方向へ相対移動させ、
前記ピニオンローラは、前記リングローラが前記ハウジングに対し軸方向へ相対移動したとき、前記ハウジングに対し径方向へ相対移動し、
前記サンローラは、前記ピニオンローラが前記ハウジングに対し径方向へ相対移動したとき、前記ハウジングに対し軸方向へ相対移動することを特徴とする請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の遊星ローラ式トラクションドライブ装置。 The cam mechanism connects the input shaft and the sun roller so as to be able to transmit rotation,
The axial distance changing means moves the ring roller relative to the housing in the axial direction when changing the axial distance,
The pinion roller moves relative to the housing in the radial direction when the ring roller moves relative to the housing in the axial direction,
5. The sun roller moves relative to the housing in the axial direction when the pinion roller moves relative to the housing in the radial direction. 6. Planetary roller type traction drive device.
前記流体圧を決定するとともに、前記軸方向距離変更手段の作動を制御する制御手段(15)をさらに備えることを特徴とする請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の遊星ローラ式トラクションドライブ装置。 The axial distance changing means has a pressure chamber (13, 16) for generating a fluid pressure (P) capable of moving either the ring roller or the sun roller relative to the housing in the axial direction,
The planetary roller according to any one of claims 1 to 6, further comprising control means (15) for determining the fluid pressure and controlling the operation of the axial distance changing means. Traction drive device.
前記制御手段は、
前記入力軸の回転数(Nin)と前記出力軸の回転数(Nout)とに基づいて実測スリップ率(Sr)を算出し、当該実測スリップ率と予め目標値として定めた目標スリップ率(St)とに基づいて前記流体圧を決定することを特徴とする請求項7に記載の遊星ローラ式トラクションドライブ装置。 An output shaft (64) connected to the carrier;
The control means includes
A measured slip ratio (Sr) is calculated based on the rotation speed (Nin) of the input shaft and the rotation speed (Nout) of the output shaft, and the measured slip ratio and a target slip ratio (St) set in advance as a target value. The planetary roller traction drive device according to claim 7, wherein the fluid pressure is determined based on:
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