JP2016114175A - Friction roller type speed reducer - Google Patents
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Abstract
【課題】揺動ホルダの機械的強度を保ちつつ小型化、軽量化でき、中間ローラの支持位置の変化量を小さく抑えて、動力伝達効率の低下を防止できる摩擦ローラ式減速機を提供する。【解決手段】摩擦ローラ式減速機は、中間ローラ19支持する複数の揺動ホルダ32と、揺動ホルダ32を自転軸と平行な揺動軸73を中心に揺動可能に軸支するキャリア33を備える。キャリア33は、サンローラ15の軸方向に垂直な面内において、サンローラ15を中心とする周方向に関して自転軸とは異なる周位置に揺動軸73が配置され、その揺動ホルダ32に支持される中間ローラ19とサンローラ15とが互いに転がり接触する接触点Pc1における接線L0と平行で、且つ中間ローラ19の自転軸を通過する直線を仮想直線L1とした場合に、仮想直線L1よりもサンローラ15側の環状空間に揺動軸73が配置される。【選択図】図9Provided is a friction roller type speed reducer that can be reduced in size and weight while maintaining the mechanical strength of a swinging holder, and that can suppress a change in the support position of an intermediate roller to be small and prevent a decrease in power transmission efficiency. A friction roller type speed reducer includes a plurality of swing holders 32 that support an intermediate roller 19 and a carrier 33 that pivotally supports the swing holder 32 so as to swing about a swing shaft 73 parallel to the rotation axis. Is provided. In the carrier 33, a swing shaft 73 is disposed at a circumferential position different from the rotation shaft in the circumferential direction around the sun roller 15 in a plane perpendicular to the axial direction of the sun roller 15, and is supported by the swing holder 32. When a straight line that is parallel to the tangent L0 at the contact point Pc1 where the intermediate roller 19 and the sun roller 15 are in rolling contact with each other and passes through the rotation axis of the intermediate roller 19 is a virtual straight line L1, the side closer to the sun roller 15 than the virtual straight line L1. The swing shaft 73 is disposed in the annular space. [Selection] Figure 9
Description
本発明は、摩擦ローラ式減速機に関する。 The present invention relates to a friction roller type speed reducer.
従来の電気自動車用の駆動装置においては、装置の小型化、軽量化のために、高速回転する小型のモータと、モータの回転数を減速して駆動輪で伝達する摩擦ローラ式減速機と、を組み合わせて用いている。摩擦ローラ式減速機は、入力軸と出力軸、及び、減速機構を構成するサンローラ、リングローラ、複数の中間ローラを有して構成されている(例えば、特許文献1,2参照)。
複数の中間ローラは、一対のアーム部を有する揺動ホルダに回転自在にそれぞれ支持される。そして、各中間ローラが支持された揺動ホルダには揺動軸が設けられ、この揺動軸が、固定側であるキャリアに揺動自在に支持される。これにより、揺動ホルダに支持された中間ローラは、キャリアの径方向外側へ出没自在に支持される。
In a conventional drive device for an electric vehicle, in order to reduce the size and weight of the device, a small motor that rotates at high speed, a friction roller type speed reducer that decelerates the number of rotations of the motor and transmits it with drive wheels, Are used in combination. The friction roller type reduction gear includes an input shaft and an output shaft, and a sun roller, a ring roller, and a plurality of intermediate rollers that constitute a speed reduction mechanism (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
The plurality of intermediate rollers are respectively rotatably supported by a swing holder having a pair of arm portions. The swing holder on which each intermediate roller is supported is provided with a swing shaft, and this swing shaft is swingably supported by the carrier on the fixed side. Thus, the intermediate roller supported by the swing holder is supported so as to be able to protrude and retract outward in the radial direction of the carrier.
上記構成の摩擦ローラ式減速機の運転中は、中間ローラとサンローラ、及び中間ローラとリングローラとの間に、トルク伝達のための荷重が負荷される。このトルク伝達のための荷重は、キャリアに支持された揺動ホルダにその反力が作用することで、荷重と反力とがバランスしている。
しかし、運転条件によっては、揺動ホルダのアーム部に大きな上記反力が負荷されることがある。そこでアーム部は、剛性を高めて強度を確保することが望ましいが、減速機の小型化、軽量化を難しくするという問題があった。
また、車両が急加速や急減速を行う際、減速機に入力される動力が急激に変化する。その場合、中間ローラの支持位置が弾性変位して、減速比が瞬間的に変化し、車両運動特性に影響を与えることがある。更に、複数の中間ローラが、それぞれ異なる量の変位を生じると、各中間ローラの支持位置に相互差が生じ、各ローラ間で滑りが発生する。その場合、動力伝達効率が低下することになる。
During the operation of the friction roller type speed reducer configured as described above, a load for torque transmission is applied between the intermediate roller and the sun roller and between the intermediate roller and the ring roller. The load for torque transmission balances the load and the reaction force by the reaction force acting on the swinging holder supported by the carrier.
However, depending on operating conditions, a large reaction force may be applied to the arm portion of the swing holder. Therefore, it is desirable to increase the rigidity of the arm portion to ensure the strength, but there is a problem that it is difficult to reduce the size and weight of the speed reducer.
Further, when the vehicle suddenly accelerates or decelerates, the power input to the decelerator changes abruptly. In that case, the support position of the intermediate roller is elastically displaced, and the reduction ratio changes instantaneously, which may affect the vehicle motion characteristics. Further, when the plurality of intermediate rollers cause different amounts of displacement, there is a difference between the support positions of the intermediate rollers, causing slippage between the rollers. In that case, power transmission efficiency will fall.
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、揺動ホルダの機械的強度を保ちつつ小型化、軽量化でき、中間ローラの支持位置の変化量を小さく抑えて、動力伝達効率の低下を防止できる摩擦ローラ式減速機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above matters, and can be reduced in size and weight while maintaining the mechanical strength of the swinging holder, and the amount of change in the support position of the intermediate roller can be kept small, resulting in a decrease in power transmission efficiency. It is an object of the present invention to provide a friction roller type speed reducer that can prevent the above.
本発明は下記構成からなる。
入力軸と同心に配置されるサンローラと、前記サンローラの外周側に前記サンローラと同心に配置されるリングローラと、前記サンローラの外周面と前記リングローラの内周面との間の環状空間で、前記入力軸と平行な自転軸を中心として回転自在に支持され、前記サンローラの外周面と前記リングローラの内周面に転がり接触する複数の中間ローラと、前記リングローラと出力軸とを連結する連結部と、各ローラの転がり接触面の接触面圧を変更するローディングカム機構と、を備える摩擦ローラ式減速機であって、
複数の前記中間ローラの前記自転軸における両端部を、それぞれ回転自在に支持する複数の揺動ホルダと、
前記揺動ホルダを前記自転軸と平行な揺動軸を中心に揺動可能に軸支するキャリアと、
を備え、
前記キャリアは、前記サンローラの軸方向に垂直な面内において、前記サンローラを中心とする周方向に関して前記自転軸とは異なる周位置に前記揺動軸が配置されるとともに、当該揺動ホルダに支持される前記中間ローラと前記サンローラとが互いに転がり接触する接触点における接線と平行で、且つ前記中間ローラの前記自転軸を通過する直線を仮想直線とした場合に、該仮想直線よりも前記サンローラ側の前記環状空間に前記揺動軸が配置されることを特徴とする摩擦ローラ式減速機。
The present invention has the following configuration.
A sun roller disposed concentrically with the input shaft, a ring roller disposed concentrically with the sun roller on an outer peripheral side of the sun roller, and an annular space between an outer peripheral surface of the sun roller and an inner peripheral surface of the ring roller; A plurality of intermediate rollers that are rotatably supported around a rotation axis parallel to the input shaft and are in rolling contact with the outer peripheral surface of the sun roller and the inner peripheral surface of the ring roller, and the ring roller and the output shaft are connected. A friction roller type speed reducer comprising: a connecting portion; and a loading cam mechanism for changing a contact surface pressure of a rolling contact surface of each roller,
A plurality of swing holders for rotatably supporting both end portions of the rotation shafts of the plurality of intermediate rollers;
A carrier that pivotally supports the swing holder so that it can swing around a swing axis parallel to the rotation axis;
With
The carrier has a swing shaft disposed at a circumferential position different from the rotation shaft in a circumferential direction around the sun roller in a plane perpendicular to the axial direction of the sun roller, and is supported by the swing holder. When the straight line that is parallel to the tangent at the contact point where the intermediate roller and the sun roller are in rolling contact with each other and that passes through the rotation axis of the intermediate roller is a virtual straight line, the sun roller side from the virtual straight line A friction roller type speed reducer characterized in that the rocking shaft is disposed in the annular space.
本発明によれば、揺動ホルダの機械的強度を保ちつつ、摩擦ローラ式減速機を小型化、軽量化できる。また、中間ローラの支持位置の変化量を小さく抑えて、動力伝達効率の低下を防止できる。 According to the present invention, the friction roller type speed reducer can be reduced in size and weight while maintaining the mechanical strength of the swing holder. In addition, the amount of change in the support position of the intermediate roller can be suppressed to be small, and the reduction in power transmission efficiency can be prevented.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
<摩擦ローラ式減速機の構成>
まず、摩擦ローラ式減速機の全体構成について説明する。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、摩擦ローラ式減速機の一部断面斜視図、図2は摩擦ローラ式減速機の要部拡大断面図である。図1及び図2に示すように、摩擦ローラ式減速機100は、入力軸11と同心に配置されるサンローラ15と、リングローラ17と、複数の中間ローラ19と、リングローラ17と出力軸13とを連結する連結部21と、ローディングカム機構23と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Configuration of friction roller reducer>
First, the overall configuration of the friction roller type speed reducer will be described.
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of the present invention, and is a partial cross-sectional perspective view of a friction roller type speed reducer, and FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the friction roller
サンローラ15は、図2に示す入力軸11の一端に、入力軸11と一体形成された中実構造のローラである。サンローラ15の外周面15aは、軸断面の外縁形状が単一円弧状の凹曲線となる凹曲面に形成されている。また、サンローラ15の外周面15aは、曲面に限らず、軸方向両端から軸方向中央に向かうほど径が小さくなる直線状の断面を有する一対の傾斜環状面であってもよい。
The
リングローラ17は、軸方向に並設された一対のリングローラ素子であって、固定リングローラ素子27と、軸方向に移動自在な可動リングローラ素子29とを有する。これら各リングローラ素子27,29は、カップ状の連結部21の内側に収容された状態で、サンローラ15の外周側にサンローラ15と同心に配置されている。
The
固定リングローラ素子27及び可動リングローラ素子29の内周面27a,29aは、各リングローラ素子27,29が互いに対向する対向側端面24,24から軸方向反対側の外側端面26,26に向かうに従って内径が小さくなるように傾斜した環状の傾斜面となっている。これらの傾斜面は、中間ローラ19が転動する転がり接触面となる。なお、内周面27a,29aは、上記傾斜面に限らず、軸断面の外縁形状が単一円弧状の凹曲線となる凹曲面であってもよい。
The inner
複数の中間ローラ19は、それぞれニードル軸受22を介して支持軸(自転軸)31に回転自在、且つ軸方向に変位可能に支持されている。また、各中間ローラ19は、サンローラ15の外周面15aとリングローラ17の内周面17aとの間の環状空間に配置されている。支持軸31の回転軸線の両端は、揺動ホルダ32に支持されている。また、揺動ホルダ32は、中間ローラ19を入力軸11の径方向に移動(揺動)可能にキャリア33に支持されている。
The plurality of
支持軸31は、入力軸11の回りを自転する中間ローラ19を高い強度で揺動ホルダ32に支持させるため、軸に使用する材料や施す熱処理を最適に選定されている。
For the
中間ローラ19の外周面19aは、軸断面の外縁形状が単一円弧状の凸曲線となる凸曲面であり、それぞれサンローラ15の外周面15aとリングローラ17の内周面17aに転がり接触する。
The outer
ニードル軸受22は、針状ころ113と保持器115とを有するケージ&ローラである。ニードル軸受22は、その回転軸線の両端部に王冠状の溝付カラー117が配置されている。この溝付カラー117の両端が揺動ホルダ32に当接して、ニードル軸受22を回転軸線の方向に位置決めしている。なお、ニードル軸受22に代えて、中間ローラ19の支持軸31の両端を玉軸受で支持する構成としてもよい。
The needle bearing 22 is a cage and roller having
連結部21は、略円板状に形成され中心部が出力軸13に連結される基端部37と、基端部37の外周縁から軸方向に延設され、内径側にリングローラ17が保持される円筒状のローラ保持部39と、を有する。
The connecting
円筒状のローラ保持部39の内部には、基端部37側から、波板状の予圧スプリング67、カムリング49、転動体である玉51、可動リングローラ素子29、固定リングローラ素子27、止め輪47がこの順で挿入され、これら各部材がローラ保持部39に組み付けられている。
Inside the cylindrical
ローラ保持部39の内周部には、複数の凹溝43が軸方向に沿って形成され、また、基端部37とは反対側の端部には、円周方向にリング溝45(図1参照)が形成されている。
A plurality of
凹溝43は、固定リングローラ素子27の外周部の複数箇所に形成された、径方向に突出する突起28を収容する。突起28は、ローラ保持部39の凹溝43に回転方向のがたつきがない状態で係合し、ローラ保持部39と固定リングローラ素子27との回転トルクの伝達を可能にする。
The
リング溝45には止め輪47が嵌入される。止め輪47は、固定リングローラ素子27の軸方向位置を規制し、固定リングローラ素子27をローラ保持部39に固定する。
A retaining
連結部21の基端部37は、例えば、旋盤加工等の切削加工により形成され、ローラ保持部39は、プレス成形等の塑性加工により形成される。これら基端部37とローラ保持部39とを単体で形成した後、双方を接合することで、低コストで高精度に軸芯を一致させた構成にできる。
For example, the
カムリング49は、その外周部から径方向外側に突出する複数の突起61を有する。カムリング49の突起61、及び固定リングローラ素子27の突起28は、それぞれローラ保持部39の凹溝43に係合する。
The
カムリング49は、出力軸13側の外側端面に、外径側の一部を環状に切欠いた切欠き部63が形成されており、この切欠き部63に予圧スプリング67が装着される。
The
<ローディングカム機構>
次に、ローディングカム機構について説明する。
図2に示す可動リングローラ素子29と、カムリング49と、転動体である玉51は、ローディングカム機構23を構成する。このローディングカム機構23は、サンローラ15、リングローラ17、及び中間ローラ19の各転がり接触面の接触面圧を変更する。
<Loading cam mechanism>
Next, the loading cam mechanism will be described.
The movable
可動リングローラ素子29の外側端面26には、図3及び図4に示すように、円周方向に沿って複数(図示例では3箇所)の第1カム溝53が形成されている。カムリング49に対しても同様に第2カム溝55が形成されている。すなわち、カムリング49は、第1カム溝53に対面配置され、第1カム溝53に対応する円周方向位置に複数(図示例では3箇所)の第2カム溝55が形成されている。これら第1カム溝53と第2カム溝55との間に、それぞれ玉51が挟持される。
As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of (three in the illustrated example)
第1カム溝53及び第2カム溝55の軸方向の溝深さは、円周方向に関して中央部で最も深く、円周方向に沿って漸次変化して、カム溝53,55の円周方向端部に向かうに従って浅くなる。
The axial groove depths of the
入力軸11が停止している状態では、図4(A)に示すように、各玉51は各カム溝の最も深くなった部分に位置する。この状態では、カムリング49は、予圧スプリング67の弾性力により、可動リングローラ素子29側に向けて押圧されている。
In a state where the
入力軸11が回転駆動されると、図4(B)に示すように、各玉51が各カム溝53,55の浅くなった部分に移動する。これにより、可動リングローラ素子29を固定リングローラ素子27に向けて押圧する軸方向推力が発生される。ローディングカム機構23が発生する軸方向推力により、固定リングローラ素子27と可動リングローラ素子29との間隔が縮まると、リングローラ17の内周面17aと、各中間ローラ19の外周面19aとの転がり接触部における面圧が上昇するとともに、各中間ローラ19の外周面19aとサンローラ15の外周面15aとの転がり接触部の面圧も上昇する。その結果、入力軸11と出力軸13との間に存在する複数の転がり接触部の面圧が、入力軸11と出力軸13との間で伝達するトルクが大きくなるほど上昇する。
When the
また、ローディングカム機構23が軸方向推力を発生すると、リングローラ17等のトラクション部品の弾性変形や各接触点の弾性変形により、中間ローラ19は、可動リングローラ素子29の軸方向変位に伴って固定リングローラ素子27側に軸方向変位する。
Further, when the
<中間ローラとキャリアの構造と潤滑油供給油路>
次に、上記構成の摩擦ローラ式減速機100における中間ローラ19とキャリアの構造、及び潤滑油供給油路について更に詳細に説明する。
<Intermediate roller and carrier structure and lubricating oil supply passage>
Next, the structure of the
図5は中間ローラを支持する揺動ホルダ32の斜視図である。中間ローラ19は、自転軸となる支持軸31の両端部で揺動ホルダ32(図2参照)に支持される。揺動ホルダ32は、中間ローラ19と同数だけ設けられ、各揺動ホルダ32に一つの中間ローラ19が支持される。揺動ホルダ32は、支持軸31の両端部を支持する一対のアーム部71a,71bと、各アーム部71a,71bを連結する基部75と、を有する。これら一対のアーム部71a,71bと基部75とが一体にされて、単一の揺動ホルダ32が構成されている。基部75には、支持軸31と平行な揺動軸73が挿通されている。
FIG. 5 is a perspective view of the
中間ローラ19は、入力軸11に動力が伝達されて高速回転するため、常に潤滑油が供給される。本構成の摩擦ローラ式減速機100は、中間ローラ19が軸方向に移動した場合でも、潤滑油の供給油路を複雑化することなく、適正な供給位置に適正な油量で潤滑油が供給可能になっている。
Since the
図6はキャリア33を揺動軸73の中心軸を含む面で切断した一部断面斜視図、図7は揺動ホルダ32を支持軸31の中心軸を含む面で切断した一部断面斜視図である。
6 is a partial cross-sectional perspective view of the
図6に示すように、揺動ホルダ32は、揺動軸73によってキャリア33に軸支される。キャリア33は、図示しないハウジングに固定ボルトによって締結固定される。
As shown in FIG. 6, the
ハウジングは、潤滑油の供給路が形成されており、潤滑油が吐出される潤滑油供給口を有する。このハウジングの潤滑油供給口が、キャリア33側の揺動軸73の一端部121に開口する穿設穴123に接続されることで、潤滑油が穿設穴123に供給される。穿設穴123は、揺動軸73の一端部121から揺動軸73に沿って少なくとも揺動軸73の中間部まで形成されている。
The housing has a lubricating oil supply passage, and has a lubricating oil supply port through which the lubricating oil is discharged. Lubricating oil is supplied to the
揺動軸73は、図7に示すにように、揺動ホルダ32の揺動軸支持孔149に挿入される。揺動軸73には、穿設穴123と径方向に連通する連通孔125,127が形成されている。連通孔125は、揺動軸73の一端側に形成された環状溝129内で開口し、連通孔127は、揺動軸73の中間位置に形成された環状溝131内で開口する。
As shown in FIG. 7, the
揺動ホルダ32の一対のアーム部71a,71bの先端部には、中間ローラ19の支持軸31を支持する軸孔133,135が形成されている。また、アーム部71aには、揺動軸73の環状溝129を臨む位置の揺動軸支持孔149と、軸孔133とを連結する連絡孔137が形成されている。また、基部75には、環状溝131から中間ローラ19の外周面を臨む径方向外側を連通する第1噴射供給孔139,139が形成されている。
Shaft holes 133 and 135 for supporting the
一方、支持軸31には、支持軸31に沿って穿設穴141が形成されている。穿設穴141は、支持軸31の中間部に、穿設穴141中心から径方向外側を連通する第2噴射供給孔143,143が形成されている。また、支持軸31の連絡孔137に対応する位置には連通孔145が形成され、連絡孔137と穿設穴141とを連通させている。穿設穴141の開口端は、図示しない栓体で塞がれている。
On the other hand, a
揺動ホルダ32の一方のアーム部71aは、連絡孔137と、連絡孔137と同軸の先端孔147とが形成されている。これら穿設穴123、連通孔125,127,145、連絡孔137、先端孔147、第1噴射供給孔139、第2噴射供給孔143等の各油路は、切削や放電加工等の工法に形成される。
One
連絡孔137と先端孔147は、アーム部71aの支持軸31が支持される軸孔133側の先端から、揺動軸73が支持される揺動軸支持孔149までを貫通させて形成している。
The
アーム部71aの先端に形成された先端孔147は、支持軸31を固定する図示しないスプリングピンが嵌挿される。
A spring pin (not shown) for fixing the
上記構成により、ハウジング側から揺動軸73の穿設穴123に供給された潤滑油は、連通孔125を通じて環状溝129に充填され、更に連絡孔137と連通孔145を通じて支持軸31の穿設穴141に供給される。穿設穴141に供給された潤滑油は、第2噴射供給孔143,143からニードル軸受22に供給される。ニードル軸受22に供給された潤滑油は、図1に示す保持器115の隙間を通り、ニードル軸受22両端の溝付カラー117の切り欠きを通じて中間ローラ19の周囲に排出される。
With the above configuration, the lubricating oil supplied from the housing side to the
また、潤滑油は、図7に示す揺動軸73の穿設穴123から連通孔127を通じて環状溝131に充填され、第1噴射供給孔139,139を通じて中間ローラ19の外周面19aに噴射供給される。
Further, the lubricating oil is filled in the
図8は、図1の摩擦ローラ式減速機100のV1方向から見たキャリア33及び中間ローラ19の斜視図である。同図のキャリア33は、柱部79の先端部79aから、揺動軸73を支持する連結板(図示略)を取り外した状態を示している。
FIG. 8 is a perspective view of the
柱部79は、キャリア33の円周方向に等間隔で配置されている。柱部79同士の間には、中間ローラ19を支持する複数の揺動ホルダ32がそれぞれ配置される。揺動ホルダ32の揺動軸73は、キャリア33の底部77と、底部77に対面する図示しない連結板とに形成された揺動軸孔(図示略)に挿入される。これにより揺動ホルダ32は、揺動軸73を中心に揺動自在にキャリア33に軸支される。
The
揺動ホルダ32が揺動軸73を中心に揺動することで、中間ローラ19はキャリア33の径方向外側に出没自在となり、中間ローラ19とリングローラ17との間に生じるスキューやチルトの影響をキャンセルできる。
As the
また、キャリア33の柱部79には、キャリア33をモータ本体に固定するためのボルト挿通孔85が軸方向に沿って複数箇所(図示例では3箇所)形成されている。
Further, a plurality of bolt insertion holes 85 (three in the illustrated example) are formed in the
<中間ローラの自転軸と揺動軸との配置関係>
図9は、図1の摩擦ローラ式減速機100のV1方向から見た要部平面図である。
本構成の揺動ホルダ32は、複数の中間ローラ19の自転軸である支持軸31の両端を、それぞれ回転自在に支持する。これらの揺動ホルダ32は、自転軸と平行な揺動軸73を中心に、揺動可能にキャリア33に軸支される。
<Relationship between rotation axis and swing axis of intermediate roller>
FIG. 9 is a plan view of the main part of the friction roller
The
揺動ホルダ32を支持するキャリア33は、サンローラ15の軸方向に垂直な面内において、サンローラ15を中心とする周方向に関して、中間ローラ19の自転軸とは異なる周位置に各揺動ホルダ32の揺動軸73を配置している。
The
また、キャリア33をモータ本体に固定する固定ボルト35は、前述の図8に示すボルト挿通孔85を貫通してモータ本体に締結されている。
The fixing
軸方向平面視における固定ボルト35の、サンローラ15の軸心Oを中心とする締結部材中心のピッチ円直径D1と、揺動ホルダ32の揺動軸73の軸心Oを中心とする揺動軸中心のピッチ円直径D2とは、D1>D2の関係を有する。つまり、固定ボルト35は、揺動軸73よりも軸心Oから半径方向外側に配置され、固定ボルト35が揺動軸73より外径側に配置されている。
The pitch bolt diameter D1 of the
上記構成によれば、摩擦ローラ式減速機100の作動中は、中間ローラ19に作用するローラ間伝達力の反力が、揺動ホルダ32を介して揺動軸73に作用する。そして、減速機の伝達トルクが増加するほど、揺動軸73に負荷される回転トルクの反力も増大する。その場合でも、本構成によれば、反力が作用する揺動軸73よりも外側に固定点となる固定ボルト35が配置されているため、固定ボルト35に作用する力を、揺動軸73に作用する反力よりも小さくできる。
According to the above configuration, during the operation of the friction roller
また、揺動ホルダ32に支持される中間ローラ19とサンローラ15とが互いに転がり接触する接触点Pc1における接線をL0、接線L0と平行で、揺動ホルダ32に支持された中間ローラ19の自転軸である支持軸31の中心を通過する直線を第1の仮想直線L1とした場合に、第1の仮想直線L1よりもサンローラ15側の環状空間に揺動軸73が配置される。
In addition, the tangent at the contact point Pc1 where the
図9には一つの揺動ホルダ32についてのみ第1の仮想直線L1を示しているが、他の2つの揺動ホルダ32の中間ローラ19,19に対しても同様である。
FIG. 9 shows the first virtual straight line L 1 for only one
次に、上記構成の揺動ホルダ32に負荷される力のバランスを説明する。
前述した摩擦ローラ式減速機(以降、減速機と略称する)100が動力伝達を行うと、各ローラのトルク伝達の反力が揺動ホルダ32のアーム部71a,71bに作用する。上記反力の作用方向は、支持軸31の中心O1と揺動軸73の中心O2とを結ぶ第2の仮想直線L2の線上である。
Next, the balance of the force applied to the
When the above-described friction roller type reduction gear (hereinafter abbreviated as a reduction gear) 100 transmits power, the reaction force of torque transmission of each roller acts on the
アーム部71a,71bに作用する反力は、減速機100の構成や、その運転状態に応じて圧縮力又は引張力となるため、ここでは減速機100の構成と運転状態毎に説明する。
The reaction force acting on the
車両の発進時(及び定速走行時)におけるサンローラ15の回転方向から、減速機100の構成を2つに分類する。
(構成1)車両の前進時にサンローラ15が時計回り(CW)方向に回転する。
(構成2)車両の前進時にサンローラ15が反時計回り(CCW)方向に回転する。
The configuration of the
(Configuration 1) When the vehicle moves forward, the
(Configuration 2) When the vehicle moves forward, the
運転状態としては、前進か後進、及び、加速、定速、減速の状態が挙げられる。これら運転状態と、構成1,2の組合せを表1に示す。
The driving state includes forward or reverse, and acceleration, constant speed, and deceleration. Table 1 shows combinations of these operating states and
表1に示すように、構成1では、前進減速、後退加速、後退定速時、構成2では、前進加速、前進定速、後退減速時において、アーム部71a,71bに圧縮力が作用する。他の場合は、アーム部71a,71bに引張力が作用する。
As shown in Table 1, compression force is applied to the
定速走行時に生じるトルクは、車両が一定速を維持するために必要なトルクであり、加速時に生じるトルクと比較すると小さな値となる。車両の減速時には、回生ブレーキが働くため、減速機100の各ローラは、回転方向は前進時と同一方向のまま、トルクの負荷方向が反転する。車両の後退時には、サンローラが反転駆動されるため、前進時とはトルクの負荷方向が反転する。
The torque generated when traveling at a constant speed is a torque necessary for the vehicle to maintain a constant speed, and has a smaller value than the torque generated during acceleration. Since the regenerative brake works when the vehicle is decelerated, the rotation direction of the rollers of the
ここで、アーム部71a,71bに引張力が作用する場合の力の釣り合い状態を説明する。図10は、図9に示す一つの揺動ホルダ32と中間ローラ19に作用する力を示す説明図である。
Here, the balance state of the force when a tensile force acts on the
例えば、構成1の減速機100がA1の運転状態であるとすると、サンローラ15はCW方向に駆動され、サンローラ15と中間ローラ19との接触点Pc1では、接線力Fsが中間ローラ19に作用する。また、中間ローラ19がサンローラ15からの回転力を受けてCCW方向に回転すると、中間ローラ19とリングローラ17との接触点Pc2では、被駆動側であるリングローラ17によって、接線力Frが中間ローラ19に作用する。
For example, if the
すると、中間ローラ19を支持するアーム部71a,71bの支持軸31には、接線力FsとFrとの合力Fp(=Fs+Fr)が作用する。この合力Fpが一つの中間ローラ19が担うトルク伝達力となる。このトルク伝達力Fpは、アーム部71a,71bの軸方向に沿った分力Fpaと、アーム部71aの軸方向に直交する分力Fpbとに分解できる。
Then, the resultant force Fp (= Fs + Fr) of the tangential force Fs and Fr acts on the
図11に示すように、分解されたアーム部71a,71bの軸方向の沿った分力Fpaは、揺動軸73にその反力Ftとして作用する。本構成の場合、反力Ftは、トルク伝達力Fpよりも小さな力であり、揺動軸73に作用する荷重を小さく抑えることができる。
As shown in FIG. 11, the component force Fpa along the axial direction of the disassembled
次に、アーム部71a,71bに圧縮力が作用する場合の力の釣り合い状態を説明する。図12は、図9に示す一つの揺動ホルダ32と中間ローラ19に作用する力を示す説明図である。
Next, the force balance state when the compressive force acts on the
例えば、構成2の減速機100がA1の運転状態であるとすると、サンローラ15はCCW方向に駆動され、サンローラ15と中間ローラ19との接触点Pc1では、図10の場合とは逆向きの接線力Fsが中間ローラ19に作用する。また、中間ローラ19がサンローラ15からの回転力を受けてCW方向に回転すると、中間ローラ19とリングローラ17との接触点Pc2では、被駆動側となるリングローラ17によって、図10の場合とは逆向きの接線力Frが中間ローラ19に作用する。
For example, if the
すると、中間ローラ19を支持するアーム部71a,71bの支持軸31の部分には、接線力FsとFrとの合力Fp(=Fs+Fr)が作用する。この合力Fpが一つの中間ローラ19が担うトルク伝達力となる。このトルク伝達力Fpは、アーム部71a,71bの軸方向に沿った分力Fpaと、軸方向に直交する分力Fpbとに分解できる。
Then, a resultant force Fp (= Fs + Fr) of the tangential force Fs and Fr acts on the
図13に示すように、分解されたアーム部71a,71bの軸方向の沿った分力Fpaは、揺動軸73にその反力Ftとして作用する。本構成の場合、反力Ftは、トルク伝達力Fpよりも小さな力であり、揺動軸73に作用する荷重を小さく抑えることができる。
As shown in FIG. 13, the component force Fpa along the axial direction of the disassembled
本構成例の場合、揺動軸73と中間ローラの支持軸31とを、図9に示すように、第1の仮想直線L1よりもサンローラ15側に揺動軸73を配置した位置関係にしている。この配置によれば、中間ローラ19とサンローラ15の接線と平行でかつ中間ローラ19の支持軸31を通過する線上に揺動軸73を設置した場合と比較して、揺動軸73に作用する荷重を小さくできる。
For this configuration example, a
そのため、アーム部71a,71bに生じる応力を軽減でき、アーム部71a,71bの剛性を大きく高めることなく強度が維持される。よって、強度確保のために各部材の肉厚等を増加させる必要がなく、減速機100の小型化、軽量化が図れる。また、中間ローラ19の弾性変形による支持位置変化量が抑えられ、動力伝達効率の低下を防ぐことができる。そのため、安定した減速動作が行え、減速機100の信頼性を向上できる。
Therefore, the stress generated in the
また、上記構成例の場合、揺動ホルダ32のアーム部71a,71bに圧縮方向の荷重が作用すると、支持軸31と、揺動軸73との間のアーム部71a,71bが弾性変形する。これに対し、アーム部71a,71bに引張方向の荷重が作用すると、支持軸31と揺動軸73との間のアーム部71a,71bの弾性変形に加え、揺動軸73との嵌合孔の縁部、すなわち、アーム部71a,71bの先端部も大きく弾性変形する。このアーム部71a,71bの先端部の弾性変形は無視できない程度に増加する。
Further, in the case of the above configuration example, when a load in the compression direction acts on the
アーム部71a,71bは、揺動軸73から離反する方向に中間ローラ19が引張られた場合に、アーム部71a,71bの揺動軸73と反対側の先端部に大きな引張力が作用する。特に、アーム部71aに引張応力が作用する場合には、先端孔147の開口部(図5,図7参照)に応力集中が発生しやすくなる。
When the
また、アーム部71a,71bの上記先端部は比較的薄肉であり、引張力が作用するとアーム部71a,71bを圧縮する場合よりも大きな歪みが生じる。
Moreover, the said front-end | tip part of
そのため、揺動ホルダ32の弾性変形による中間ローラ19の支持位置変化量は、アーム部71a,71bの圧縮時よりも引張時の方が大きくなる。
Therefore, the amount of change in the support position of the
そこで、揺動軸73と中間ローラ19の支持軸31との位置関係を、前述の図9に示すように、第1の仮想直線L1よりもサンローラ15側に揺動軸73を配置することに加えて、アーム部71a,71bに作用する力の状態を、上記の図12に示す圧縮力を生じさせた状態にすることが好ましい。
Therefore, the positional relationship between the supporting
具体的には、前述の表1に示すように、構成1では、前進減速、後退加速、後退定速の状態、構成2では、前進加速、前進定速、後退減速の状態にすることで、アーム部71a,71bに圧縮力が作用する。
Specifically, as shown in Table 1 above, in the configuration 1, the forward deceleration, the reverse acceleration, and the constant reverse speed are set, and in the
よって、車両の前進減速、後退加速、後退定速の状態を重視する設計方針では、車両の前進時にサンローラ15が図9においてCW方向に回転駆動するように設計する。この場合、回生ブレーキを用いるときや後退開始から定速に至るまで、アーム部71a,71bの先端に生じる応力が過大にならない。
Therefore, according to the design policy that places importance on the forward deceleration, reverse acceleration, and constant reverse speed of the vehicle, the
そのため、アーム部71a,71bを高い剛性にしなくて済み、揺動軸73及び揺動ホルダ32を小型化、軽量化できる。また、中間ローラ19の支持位置変化量が少ないため、各ローラ間での滑りが生じにくくなり、トルク伝達効率の低下が抑制できる。特に、回生ブレーキ作動時の中間ローラ19の支持位置変化量を小さく抑えることで、回生効率の低下を防止できる。
Therefore, the
一方、車両の前進加速、前進定速、後退減速の状態を重視する設計方針では、車両の前進時にサンローラ15が図9においてCCW方向に回転駆動するように設計する。この場合、前進加速から前進定速走行するまで、及び後退減速する際に、アーム部71a,71bの先端に生じる応力が過大にならない。
On the other hand, in the design policy that places importance on the conditions of forward acceleration, forward constant speed, and reverse deceleration of the vehicle, the
そのため、アーム部71a,71bを高い剛性にしなくて済み、揺動軸73及び揺動ホルダ32を小型化、軽量化できる。また、中間ローラ19の支持位置変化量が少ないため、各ローラ間での滑りが生じにくくなり、トルク伝達効率の低下が抑制できる。特に、頻度の高い前進駆動時の中間ローラ19の支持位置変化量が小さく抑えられ、駆動装置の応答性を向上でき、動力伝達効率の低下を防止できる。
Therefore, the
一般に、車両が急加速をするときや、車両走行中にアクセルペダルを放したときには、減速機に入力される動力が急激に変化して、負荷方向が反転する。特に電動車両の場合は、電費向上を目的に、回生ブレーキを積極的に用いる傾向がある。 Generally, when the vehicle suddenly accelerates or when the accelerator pedal is released while the vehicle is running, the power input to the speed reducer changes suddenly and the load direction is reversed. In particular, in the case of an electric vehicle, there is a tendency to actively use a regenerative brake for the purpose of improving power consumption.
上記の場合、一般的には中間ローラ19の支持位置が変化して、減速比が瞬間的に変化し、車両運転特性に影響を与えることになる。しかし、本構成の減速機100によれば、減速機に入力される動力が急激に変化しても、アーム部71a,71bの軸方向に沿った応力が緩和されるので、車両運転特性に及ぼす影響が軽減される。
In the above case, generally, the support position of the
<アーム部の傾斜角>
次に、揺動ホルダ32のアーム部71a,71bの傾斜角θについて説明する。図14に示すように、サンローラ15の中心Osと、中間ローラ19の支持軸31の中心O1とを結ぶ第3の仮想直線L3の垂線である仮想直線L1と、中間ローラ19の支持軸31の中心O1と揺動軸73の中心O2とを結ぶ第2の仮想直線L2との成す角を傾斜角θとする。
<Inclination angle of the arm>
Next, the inclination angle θ of the
このとき、アーム部71a,71bに負荷される荷重Fpaは、接触点Pc1,Pc2における接線力Fs,Fr(F=Fs=Fr)から次式で求められる。
At this time, the load Fpa applied to the
Fpa = 2Fcosθ Fpa = 2Fcosθ
上式から、アーム部71a,71bの傾斜角θが大きいほど、アーム部71a,71bに負荷される荷重は小さくなりことがわかる。つまり、傾斜角θを大きく設定することで、アーム部71a,71bの負荷荷重を軽減し、揺動ホルダ32の信頼性向上と小型軽量化を図ることができる。
From the above equation, it can be seen that the larger the inclination angle θ of the
また、図14に示すように、リングローラ17とサンローラ15との間の環状空間のうち、第3の仮想直線L3と、第3の仮想直線L3に直交し、サンローラ15の中心Osを通過する第4の仮想直線L4とによって囲まれる、第3の仮想直線L3からのアーム部71a,71bの延出側の領域W(図中ハッチで示す領域)に、揺動軸73を配置することが好ましい。第4の仮想直線L4より中間ローラ19側に揺動軸73を配置することで、揺動ホルダ32を小型化でき、よりコンパクトな構成にできる。
Further, as shown in FIG. 14, in the annular space between the
以上説明したように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified by those skilled in the art based on combinations of the configurations of the embodiments, descriptions in the specification, and well-known techniques. Application is also within the scope of the present invention and is within the scope of protection.
上記構成の摩擦ローラ式減速機100は、リングローラ17を一対のリングローラ素子で構成して、一方のリングローラ素子をローディングカム機構で軸方向に移動させているが、これに限らず、サンローラ15を一対のサンローラ素子で構成し、ローディングカム機構により、いずれか一方のサンローラ素子を軸方向に移動させる構成としてもよい。
In the friction roller
また、上記の摩擦ローラ式減速機100は、電気自動車、ハイブリッド自動車等の電気自動車用駆動装置に適用した場合を例に説明したが、これに限らず、例えば産業機械においても適用可能である。
Moreover, although the said friction roller
11 入力軸
13 出力軸
15 サンローラ
17 リングローラ
19 中間ローラ
23 ローディングカム機構
31 支持軸(自転軸)
32 揺動ホルダ
33 キャリア
71a,71b アーム部
73 揺動軸
100 摩擦ローラ式減速機
11
32
Claims (1)
複数の前記中間ローラの前記自転軸における両端部を、それぞれ回転自在に支持する複数の揺動ホルダと、
前記揺動ホルダを前記自転軸と平行な揺動軸を中心に揺動可能に軸支するキャリアと、
を備え、
前記キャリアは、前記サンローラの軸方向に垂直な面内において、前記サンローラを中心とする周方向に関して前記自転軸とは異なる周位置に前記揺動軸が配置されるとともに、当該揺動ホルダに支持される前記中間ローラと前記サンローラとが互いに転がり接触する接触点における接線と平行で、且つ前記中間ローラの前記自転軸を通過する直線を仮想直線とした場合に、該仮想直線よりも前記サンローラ側の前記環状空間に前記揺動軸が配置されることを特徴とする摩擦ローラ式減速機。
A sun roller disposed concentrically with the input shaft, a ring roller disposed concentrically with the sun roller on an outer peripheral side of the sun roller, and an annular space between an outer peripheral surface of the sun roller and an inner peripheral surface of the ring roller; A plurality of intermediate rollers that are rotatably supported around a rotation axis parallel to the input shaft and are in rolling contact with the outer peripheral surface of the sun roller and the inner peripheral surface of the ring roller, and the ring roller and the output shaft are connected. A friction roller type speed reducer comprising: a connecting portion; and a loading cam mechanism for changing a contact surface pressure of a rolling contact surface of each roller,
A plurality of swing holders for rotatably supporting both end portions of the rotation shafts of the plurality of intermediate rollers;
A carrier that pivotally supports the swing holder so that it can swing around a swing axis parallel to the rotation axis;
With
The carrier has a swing shaft disposed at a circumferential position different from the rotation shaft in a circumferential direction around the sun roller in a plane perpendicular to the axial direction of the sun roller, and is supported by the swing holder. When the straight line that is parallel to the tangent at the contact point where the intermediate roller and the sun roller are in rolling contact with each other and that passes through the rotation axis of the intermediate roller is a virtual straight line, the sun roller side from the virtual straight line A friction roller type speed reducer characterized in that the rocking shaft is disposed in the annular space.
Priority Applications (1)
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