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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-02
(45)【発行日】2024-12-10
(54)【発明の名称】減速機、車両、及び電気自動車
(51)【国際特許分類】
   F16H 13/08 20060101AFI20241203BHJP
   B60L 15/20 20060101ALI20241203BHJP
   B60L 50/60 20190101ALI20241203BHJP
【FI】
F16H13/08 F
B60L15/20 J
B60L50/60
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2023204163
(22)【出願日】2023-12-01
【審査請求日】2023-12-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000000170
【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】山本 康
【審査官】前田 浩
(56)【参考文献】
【文献】特開昭53-40157(JP,A)
【文献】特開2016-44782(JP,A)
【文献】特開2014-196825(JP,A)
【文献】特開2008-151298(JP,A)
【文献】特開昭54-116555(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16H 13/08
B60L 15/20
B60L 50/60
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ケースと、
中心軸に一致する回転軸を有し、回転が入力されると前記ケースに対して前記回転軸の軸周りに回転するサンローラと、
前記サンローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記サンローラの回転を受けて回転する複数の中間ローラと、
前記ケースに支持され、前記複数の中間ローラをそれぞれ回転可能に支持し、前記サンローラに対し前記中間ローラを前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動させる移動機構と、
前記中間ローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記中間ローラの回転を受けて回転する第1のローラ、及び、
前記第1のローラに対して周方向に離間し、前記第1のローラの前記外周面が押し付けられる前記中間ローラと同じ前記中間ローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記中間ローラの回転を受けて回転する第2のローラ
をそれぞれ備える、複数のアウターローラと、
前記複数のアウターローラ部のうちの1つのアウターローラ部の前記第1のローラの回転軸と前記第2のローラの回転軸とを連結し、前記第1のローラ及び前記第2のローラを前記中間ローラの回転を受けて同方向に回転させ、前記ケースに当接又は離間する、第1の連結器と、
前記複数のアウターローラ部のうちの他の1つのアウターローラ部の前記第1のローラの回転軸と前記第2のローラの回転軸とを連結し、前記第1のローラ及び前記第2のローラを前記中間ローラの回転を受けて同方向に回転させ、前記ケースに当接又は離間する、前記第1の連結器に対して周方向に離間する第2の連結器と、
前記アウターローラ前記第1の連結器で連結される前記第1のローラの前記外周面及び前記第2のローラの前記外周面、前記第2の連結器で連結される前記第1のローラの前記外周面及び前記第2のローラの前記外周面に押し付けられる内周面を有し、前記アウターローラ部の前記第1のローラ及び前記第2のローラの回転を受けて回転するアウターリングと
を有する、減速機。
【請求項2】
前記移動機構は、前記ケースに揺動可能に設けられ、前記サンローラ及び前記アウターローラに対し、前記中間ローラを前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動させるスイングアームを備える、
請求項1に記載の減速機。
【請求項3】
前記移動機構は、前記ケースに対して前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動可能に設けられ、前記サンローラ及び前記アウターローラ部に対し、前記中間ローラを前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動させるスライダを備える、
請求項1に記載の減速機。
【請求項4】
前記第1の連結器及び前記第2の連結器は、それぞれ、
前記ケースに当接又は離間するプレートと、
前記プレートの一方の面側に離間して設けられ、前記第1のローラの外周面と前記第2のローラの外周面とを離間させた状態で回転可能に支持する1対の支持ピンと
を備える、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の減速機。
【請求項5】
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の減速機と、
前記減速機の前記サンローラに駆動力を入力するモータと、
前記モータを駆動させる電力を供給するバッテリと
を有する車両。
【請求項6】
請求項5に記載の車両を備える電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、減速機、車両、及び電気自動車に関する。
【背景技術】
【0002】
電気自動車(EV: Electric Vehicle)用のモータの高回転化が進む近年では、モータの回転数が1分間に5万回転も目標とされるようになって来ている。このような場合、モータに組み合わされる減速機(駆動系)には従来以上の高減速比など、高入力回転数への対応が求められる。
【0003】
このような高入力回転数への対応の1つとして摩擦伝達式の減速機が有望視されている。摩擦伝達式の減速機では、歯車の噛み変わりがないため、歯打ちによるトルク変動やノイズの発生が少ない。また、高回転時の歯車歯元への潤滑不良なども発生しないため、高回転化に有利と考えられている。
【0004】
例えば特許文献1には、このように摩擦伝達式の車両用無段変速機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2012-167810号公報
【文献】特公昭60-5819号公報
【文献】特公昭60-24341号公報
【文献】特開2008-215478号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
高回転のモータを用いて、トルクの伝達効率が高く、振動やノイズを抑制し、高減速比の減速を実現し得る摩擦伝達式の減速機が求められる。
【0007】
本発明は、トルクの伝達効率が高く、振動やノイズを抑制し、高減速比の減速を実現する摩擦伝達式の減速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様に係る減速機は、ケースと、中心軸に一致する回転軸を有し、回転が入力されると前記ケースに対して前記回転軸の軸周りに回転するサンローラと、前記サンローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記サンローラの回転を受けて回転する複数の中間ローラと、前記ケースに設けられ、前記複数の中間ローラをそれぞれ支持し、前記サンローラに対する前記中間ローラを前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動させる移動機構と、前記中間ローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記中間ローラの回転を受けて回転する第1のローラ、及び、前記第1のローラに対して周方向に離間し、前記第1のローラの前記外周面が押し付けられる前記中間ローラと同じ前記中間ローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記中間ローラの回転を受けて回転する第2のローラをそれぞれ備える、複数のアウターローラと、前記複数のアウターローラ部のうちの1つのアウターローラ部の前記第1のローラの回転軸と前記第2のローラの回転軸とを連結し、前記第1のローラ及び前記第2のローラを前記中間ローラの回転を受けて同方向に回転させ、前記ケースに当接又は離間する、第1の連結器と、前記複数のアウターローラ部のうちの他の1つのアウターローラ部の前記第1のローラの回転軸と前記第2のローラの回転軸とを連結し、前記第1のローラ及び前記第2のローラを前記中間ローラの回転を受けて同方向に回転させ、前記ケースに当接又は離間する、前記第1の連結器に対して周方向に離間する第2の連結器と、前記アウターローラ前記第1の連結器で連結される前記第1のローラの前記外周面及び前記第2のローラの前記外周面、前記第2の連結器で連結される前記第1のローラの前記外周面及び前記第2のローラの前記外周面に押し付けられる内周面を有し、前記アウターローラ部の前記第1のローラ及び前記第2のローラの回転を受けて回転するアウターリングとを有する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、
(1)モータから回転トルクが伝達されるトルク伝達時に摩擦面間に高い押し付け荷重を発生させること、
(2)モータから回転トルクが伝達されるトルク伝達時に上記押し付け荷重をトルクに比例させること、
(3)モータから回転トルクが伝達されるトルク伝達時に摩擦接触面内に速度差を発生させないこと、
(4)モータから回転トルクが伝達されるトルク伝達時に摩擦面の押し付け力をケースで受けないこと
を満たし、トルクの伝達効率が高く、振動やノイズを抑制し、高減速比の減速を実現する摩擦伝達式の減速機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1図1は、電気自動車の概略図である。
図2図2は、第1実施形態に係るローラ式減速機の概略的な正面図である。
図3図3は、図2に示す減速機の概略的な分解斜視図である。
図4図4は、図2及び図3に示す減速機のサンローラにトルクを伝達したときの減速機の動作を示す概略図である。
図5図5は、第2実施形態に係るローラ式減速機の概略的な分解斜視図である。
図6図6は、図5に示すケース及び中間ローラ支持部の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
実施形態に係る電気自動車10について、図1から図6を用いて説明する。
【0012】
図1には、実施形態に係る電気自動車10の車両(電気自動車用の車両)10aの概略図を示す。
【0013】
図1に示すように、電気自動車10の車両10aは、バッテリ12と、インバータ14と、モータ16と、減速機(電気自動車用の減速機)18とを備える。バッテリ12は、直流電源として用いられる。インバータ14は、交流電源で駆動されるモータ16を駆動させるため、バッテリ12からの直流電源を交流電源に変換する。モータ16の駆動軸には、適宜の減速比に設定し得る減速機18が接続される。そして、減速機18で所定の減速比に減速した動力がドライブシャフト20を介して車輪22に伝達される。
【0014】
なお、車両10aは、後輪駆動としてもよく、前輪駆動としてもよく、または、両輪駆動としてもよい。
【0015】
また、図1に示す電気自動車10では、ドライブシャフト20を用いて、減速機18で減速した動力を車輪22に伝達する。電気自動車10の車両10aは、例えば各車輪22にモータ16及び減速機18を配置し、減速機18から直接車輪を駆動させるいわゆるインホイールモータ方式を採用してもよい。
【0016】
(第1実施形態)
第1実施形態に係る減速機(ローラ式減速機)18について、図2から図4を用いて説明する。
【0017】
図2は、本実施形態に係る減速機18の概略的な正面図である。図3は、本実施形態に係る減速機18の概略的な分解斜視図である。
【0018】
図2及び図3に示すように、減速機18は、ケース(ベース)30、サンローラ32、複数の中間ローラ34、複数のアウターローラ36、複数のアウターローラ連結器38、アウターリング40、複数のスイングアーム支持ピン(支持ピン)42、及び、中間ローラ34をサンローラ32の中心軸に対する径方向に移動させる移動機構としてのスイングアーム44を備える。
【0019】
ケース30は、減速機18の外装として形成される。図2及び図3では、ケース30の一部のみ示す。ケース30の一部は、説明の簡単のため、例えば平板状に形成されるものとする。本実施形態では、ケース30の外観の少なくとも一部は円盤状又は略円盤状に形成されるものとする。なお、ケース30は、例えば軽量化のため、肉抜きしてもよい。
【0020】
サンローラ32、複数の中間ローラ34及び複数のアウターローラ36は、中心軸(回転軸)が互いに平行に配置され、互いに対する接触面積、接触長さを確保するため、それぞれ略円筒状のローラとして形成されることが好適である。
【0021】
サンローラ32には、バッテリ12から供給される電力により駆動されるモータ16から回転(駆動力)が入力される。サンローラ32は、図示しない軸受けによりケース30に対して中心軸に一致する所定の回転軸の軸回りに回転可能に支持されている。このため、サンローラ32は、回転が入力されるとケース30に対して回転軸の軸周りに回転する。
【0022】
ケース30には、中間ローラ34を回転可能に支持するスイングアーム支持ピン42が設けられる。スイングアーム支持ピン42はケース30に例えば固定されて一体化されている。スイングアーム支持ピン42は、円筒状又は円柱状に形成される。スイングアーム支持ピン42は、ケース30のうち、サンローラ32の中心軸に対して等距離となる位置で、正三角形の頂点の位置を貫通するサンローラ32の中心軸に平行な仮想軸にスイングアーム支持ピン42の中心軸が配置されることが好適である。なお、このようなスイングアーム支持ピン42の配置は、減速機18から生じるノイズ低減のため、正三角形の頂点の位置からずらすこともあり得る。本実施形態では、3つのスイングアーム支持ピン42がケース30の平板状部分の一方の面に設けられる。3つのスイングアーム支持ピン42は、同じ大きさで同じ形状の例えば円柱状に形成される。
【0023】
なお、ケース30のうち、サンローラ32の中心軸が支持される位置の回転軸を、減速機18の中心軸とする。言い換えると、サンローラ32の中心軸を、減速機18の中心軸とする。
【0024】
スイングアーム支持ピン42の数は、中間ローラ34の数が4つであれば4つであることが好適である。スイングアーム支持ピン42が4つ以上であれば、ケース30のうち、サンローラ32の中心軸(減速機18の中心軸)に対して等距離で、正多角形の頂点の位置を貫通するサンローラ32の中心軸に平行な仮想軸にスイングアーム支持ピン42の中心軸が配置されることが好適である。なお、このようなスイングアーム支持ピン42の配置は、減速機18から生じるノイズ低減のため、正多三角形の頂点の位置からずらすこともあり得る。
【0025】
そして、スイングアーム支持ピン42には、図示しない軸受けによりスイングアーム44がスイングアーム支持ピン42の中心軸を回転軸とする軸回りに回動可能に支持される。
【0026】
スイングアーム44は、ケース30に揺動可能に設けられ、サンローラ32及びアウターローラ36に対し、サンローラ32の中心軸に対する径方向の移動を許容する。スイングアーム44は、スイングアーム支持ピン42が挿通される円筒部44aと、円筒部44aが支持されるプレート44bと、プレート44bに支持される中間ローラ支持ピン44cとを備える。円筒部44aの中心軸と、中間ローラ支持ピン44cの中心軸とは、平行に配置される。そして、スイングアーム44の円筒部44aにスイングアーム支持ピン42が挿通された状態において、スイングアーム支持ピン42の中心軸及び円筒部44aの中心軸が一致し、中間ローラ支持ピン44cの中心軸がスイングアーム支持ピン42の中心軸及び円筒部44aの中心軸と平行に配置される。
【0027】
そして、中間ローラ支持ピン44cには、図示しない軸受けにより中間ローラ34がその軸回りに回転可能に支持される。このとき、中間ローラ34の中心軸は、中間ローラ支持ピン44cの中心軸と一致する。
【0028】
なお、本実施形態に係る3組の中間ローラ34、スイングアーム支持ピン42、スイングアーム44は、サンローラ32の中心軸に対して、時計回りに、スイングアーム支持ピン42、スイングアーム44のプレート44b、中間ローラ34が配置される位置関係である。スイングアーム44のプレート44bが延びる方向は、サンローラ32の中心軸に対する径方向に直交する方向であることが好適である。スイングアーム44のプレート44bが延びる方向は、サンローラ32の中心軸に対する径方向に直交する方向に対して適宜にずれることも好適である。
【0029】
本実施形態に係る減速機18は、6つのアウターローラ36を有する。複数のアウターローラ36は、本実施形態では、3対に形成される。すなわち、減速機18は、2つのアウターローラ36を1対として、3つのアウターローラ部37を備える。1つの中間ローラ34の外周面に対して1つのアウターローラ部37の2つのアウターローラ36の外周面がそれぞれ接触する。
【0030】
このため、各アウターローラ部37は、それぞれ、中間ローラ34の外周面に押し付けられるとともに、アウターリング40の内周面に押し付けられる第1のローラ(アウターローラ)36と、第1のローラ36に対して周方向に離間し、中間ローラ34の外周面に押し付けられるとともに、アウターリング40の内周面に押し付けられる第2のローラ(アウターローラ)36とを備える。第1のローラ36及び第2のローラ36は、同じ大きさで同一構成のものを用いる。
【0031】
各アウターローラ部37の1対のアウターローラ36は、アウターローラ連結器38で隣接しつつ、離間した状態に支持される。
【0032】
アウターローラ連結器38は、プレート38aと、プレート38aに設けられる1対の支持ピン38bとを備える。
【0033】
プレート38aは、ケース30の平板状部分に平行に配置され、ケース30の平板状部分に当接又は離間して支持される。1対の支持ピン38bは、円筒状又は円柱状に形成され、プレート38aの一方の面側に離間して設けられる。1対の支持ピン38bは、プレート38aの一方の面に例えば固定されて一体化されている。1対の支持ピン38bには、図示しない軸受けにより1対のアウターローラ(第1のローラ、第2のローラ)36が1対の支持ピン38bの中心軸を回転軸とする軸回りにそれぞれ回転可能に支持される。このように支持される1対のアウターローラ36の外周面は、互いに対して離間する。したがって、アウターローラ連結器38は、各アウターローラ部37の第1のローラ36の回転軸と第2のローラ36の回転軸とを連結し、第1のローラ36及び第2のローラ36を同方向に回転させることが可能である。
【0034】
アウターリング40の内周面は、3対の全てのアウターローラ36の外周面に当接するように形成される。アウターリング40の中心軸は、サンローラ32、複数の中間ローラ34及び複数のアウターローラ36の中心軸と互いに平行に配置される。また、アウターリング40の中心軸は、サンローラ32の中心軸と一致するように配置される。アウターリング40の内周面は、アウターローラ36に対する接触面積、接触長さを確保するため、中心軸に沿う高さが適宜の大きさに形成されることが好適である。
【0035】
図3に示すように、減速機18は、組付け時には、ケース30に対して、サンローラ32、スイングアーム44で支持された中間ローラ34、アウターローラ連結器38で支持されたアウターローラ部37、及び、アウターリング40を適宜の順に組み付ける。これら部品が適宜の精度で形成されると、単に、ケース30に対して、サンローラ32、スイングアーム44で支持された中間ローラ34、アウターローラ連結器38で支持されたアウターローラ部37、及び、アウターリング40を配置するだけで、適宜の嵌め合い状態で減速機18が形成される。このため、減速機18は、減速機18の中心軸の位置にサンローラ32の中心軸が、サンローラ32の中心軸に対して径方向に沿うサンローラ32の外側に中間ローラ34が、サンローラ32の中心軸に対して径方向に沿う中間ローラ34の外側にアウターローラ部37が、サンローラ32の中心軸に対して径方向に沿うアウターローラ部37の外側にアウターリング40が配置される。
【0036】
このとき、スイングアーム支持ピン42の中心軸を中心軸として回動するスイングアーム44で支持された中間ローラ34は、サンローラ32、1対のアウターローラ36との間をサンローラ32の中心軸に対して径方向に移動しながら、適宜の位置に配置される。
【0037】
また、このとき、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間、中間ローラ34の外周面とアウターローラ36の外周面との間、アウターローラ36の外周面とアウターリング40の内周面との間は、それぞれ、サンローラ32の中心軸に平行な線状に接触する。サンローラ32の中心軸、中間ローラ34の中心軸、アウターローラ36の中心軸、アウターリング40の中心軸は互いに平行である。また、サンローラ32の中心軸(回転軸)及びアウターリング40の中心軸(回転軸)は一致する。
【0038】
減速機18がこのように形成されることにより、アウターリング40の内周面とアウターローラ36の外周面との間、アウターローラ36の外周面と中間ローラ34の外周面との間、更には、中間ローラ34の外周面とサンローラ32の外周面との間に、それぞれサンローラ32の中心軸に平行な線状に、押し付け荷重を発生させることができる。このため、アウターリング40の内周面とアウターローラ36の外周面との間、アウターローラ36の外周面と中間ローラ34の外周面との間、更には、中間ローラ34の外周面とサンローラ32の外周面との間は、それぞれ押し付けられている。
【0039】
なお、減速機18の組付け時にはアウターリング40を軽く熱膨張させてからアウターローラ36の外側に組み込む焼き嵌めを行ってもよい。この場合、アウターリング40の内周面とアウターローラ36の外周面との間に初期与圧を発生させることができる。そして、アウターリング40の内周面とアウターローラ36の外周面との間、アウターローラ36の外周面と中間ローラ34の外周面との間、更には、中間ローラ34の外周面とサンローラ32の外周面との間に、それぞれサンローラ32の中心軸に平行な線状に、より高い押し付け荷重を発生させることができる。
【0040】
図4を用いて、本実施形態に係る減速機18の動作について説明する。
【0041】
サンローラ32の中心軸上にあるサンローラ32の軸部32aに、モータ16から回転トルクが入力されると、減速機18は、サンローラ32の中心軸が減速機18の中心軸に一致した状態で、その位置で回転する。そして、減速機18は、サンローラ32からトルクが伝達され、中間ローラ34、及び、アウターローラ36がほぼその位置で回転し、アウターリング40がサンローラ32の中心軸の軸回りに回転する。本実施形態では、サンローラ32の回転方向と、アウターリング40の回転方向とが同一方向である。
【0042】
トルク伝達時にサンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、回転方向に応じて中間ローラ34の摩擦面となる外周面には、サンローラ32の摩擦面となる外周面と1対のアウターローラ36の摩擦面となる外周面との間に入り込むように力が作用する。このとき、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間には、サンローラ32の中心軸に平行な線状の接触面の法線方向に力が作用し続ける。中間ローラ34の外周面と1対のアウターローラ36の外周面との間には、サンローラ32の中心軸に平行な線状の接触面の法線方向に力が作用し続ける。このとき、中間ローラ34は、サンローラ32、1対のアウターローラ36に対して、それぞれサンローラ32の中心軸に平行な線状の1箇所で当接する。このため、中間ローラ34は、サンローラ32、1対のアウターローラ36に対して、互いに離間する計3箇所でサンローラ32の中心軸に平行な線状に支持されながら回転する。そして、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間、中間ローラ34の外周面と1対のアウターローラ36の外周面との間の法線方向の力がバランスするように、スイングアーム支持ピン42の中心軸を回動軸としてスイングアーム44が微小範囲を回動する。このため、中間ローラ34の移動は、サンローラ32の中心軸に対する径方向に沿うものとして考えることができる。このため、中間ローラ34は、サンローラ32の中心軸に対する径方向に適宜に移動しながら、トルクをサンローラ32から中間ローラ34を介して1対のアウターローラ36に伝達する。また、1対のアウターローラ36の外周面とアウターリング40の摩擦面となる内周面との間には、サンローラ32の中心軸に平行な線状の接触面の法線方向に力が作用し続ける。これら3つの法線方向は、ケース30の平板状部分に平行な1つの平面(仮想平面)に平行である。
【0043】
このため、本実施形態に係る減速機18は、サンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、サンローラ32、中間ローラ34、アウターローラ36がアウターリング40内でバランスする。したがって、減速機18が動作しているとき、スイングアーム44を介して中間ローラ34を支持し、ケース30に設けられるスイングアーム支持ピン42に大きな負荷をかけることを防止する。このため、本実施形態に係る減速機18は、減速機18のケース30に大きな負荷をかけることを防止する。
【0044】
また、本実施形態によれば、減速機18は、サンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間、中間ローラ34の外周面とアウターローラ36の外周面との間、アウターローラ36の外周面とアウターリング40の内周面との間の各摩擦面に高い押し付け荷重を発生させることができる。
【0045】
そして、サンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、サンローラ32の外周面に対して、中間ローラ34の外周面が滑らずに回転する。また、中間ローラ34の外周面に対して、アウターローラ36の外周面が滑らずに回転する。そして、アウターローラ36の外周面に対して、アウターリング40の内周面が滑らずに回転する。このため、本実施形態に係る減速機18では、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間、及び、中間ローラ34の外周面と1対のアウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)との間、1対のアウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)とアウターリング40の内周面との間に、それぞれ、トルクに比例した押し付け荷重を発生させることができている。したがって、本実施形態に係る減速機18を用いることで、サンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、サンローラ32と中間ローラ34との間の押し付け荷重、中間ローラ34とアウターローラ36との間の押し付け荷重、及び、アウターローラ36とアウターリング40との間の押し付け荷重を、それぞれトルクに比例するように、サンローラ32から、アウターリング40に順に伝達することができる。したがって、本実施形態に係る減速機18を用いることで、モータ16からのトルク伝達時に押し付け荷重を、それぞれトルクに比例するように、サンローラ32から、アウターリング40に順に伝達することができる。
【0046】
また、モータ16からのトルク伝達時にサンローラ32に回転が入力されると、サンローラ32の外周面の移動速度(周速度)と中間ローラ34の外周面の移動速度(周速度)は一致又は略一致し、中間ローラ34の外周面の移動速度(周速度)と、アウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)の移動速度(周速度)は、一致又は略一致し、アウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)の移動速度(周速度)と、アウターリング40の外周面の移動速度(周速度)は、一致又は略一致する。したがって、本実施形態に係る減速機18では、サンローラ32の外周面、中間ローラ34の外周面、アウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)、アウターリング40の内周面の周速度に速度差が発生しないか、速度差が殆ど発生しない。したがって、本実施形態に係る減速機18では、サンローラ32の外周面の周速度とアウターリング40の内周面の周速度とが等しくなるため、サンローラ32に対してアウターリング40は、両者の直径比分の減速が実現される。
【0047】
これらの内容は、サンローラ32がモータ16からの駆動力を受け、図4に示す方向に回転する場合だけでなく、図4に示す方向とは反対方向に回転する場合も同様である。この場合、アウターリング40は、動力の伝達により、図4に示す方向とは反対方向に回転する。
【0048】
したがって、本実施形態よれば、
(1)モータ16から減速機18に回転トルクが伝達されるトルク伝達時に減速機18内の各摩擦面間に高い押し付け荷重を発生させること、
(2)モータ16から減速機18に回転トルクが伝達されるトルク伝達時に上記押し付け荷重をトルクに比例させること、
(3)モータ16から減速機18に回転トルクが伝達されるトルク伝達時に摩擦接触面内に速度差を発生させないこと、
(4)モータ16から減速機18に回転トルクが伝達されるトルク伝達時に摩擦面の押し付け力をケース30で受けないこと、
を全て満たす減速機18が提供される。これにより、本実施形態によれば、例えば高回転のモータ16を用いて、トルクの伝達効率が高く、振動やノイズが少なく、高減速比の減速を実現する摩擦伝達式の減速機18を提供することができる。
【0049】
(第2実施形態)
第2実施形態に係る減速機(ローラ式減速機)18について、図5及び図6を用いて説明する。本実施形態は第1実施形態の変形例であって、第1実施形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付し、詳しい説明を極力省略する。
【0050】
図5は本実施形態に係る減速機18の概略的な分解斜視図である。
【0051】
図5に示すように、本実施形態では、減速機18は、ケース30に設けられるスイングアーム支持ピン42、スイングアーム支持ピン42に支持されるスイングアーム44を備えていない。
【0052】
本実施形態に係る減速機18は、ケース(ベース)30、サンローラ32、複数の中間ローラ34、複数のアウターローラ36、複数のアウターローラ連結器38、アウターリング40、複数の中間ローラ支持部52を備える。
【0053】
本実施形態では、ケース30には、中間ローラ34が支持される中間ローラ支持部52がサンローラ32の中心軸に対する径方向の所定範囲の移動することを許容する複数の溝部31が形成されている。
【0054】
図6には、ケース30の溝部31及び後述する中間ローラ支持部52のスライダ54との位置関係を示す。
【0055】
図5及び図6に示すように、複数の溝部31は、一例であるが、陸上競技場のトラックのように、外縁が互いに平行な1対の直線部分31aと1対の半円部分31bとで形成される。溝部31の1対の半円部分31bのそれぞれの中心には、サンローラ32の中心軸に対する径方向に延びる仮想線Rが交差する。このため、溝部31は、サンローラ32の中心軸に対して径方向に延びる。
【0056】
なお、溝部31は、凹溝として形成されることが好適であるが、貫通していてもよい。溝部31が貫通している場合、ケース30の厚さ方向へのスライダ54の移動は規制されているものとする。すなわち、ここでは、ケース30の平板状部分に平行にスライダ54が移動し、ケース30の厚さ方向への移動を無視するものとする。
【0057】
中間ローラ支持部52は、スライダ54と、スライダ54に設けられる中間ローラ支持ピン56とを有する。
【0058】
スライダ54は、ケース30に設けられ、中間ローラ34をサンローラ32の中心軸に対する径方向に移動させる移動機構として用いられる。スライダ54は、一例であるが、溝部31に嵌まる形状及び大きさに形成される。スライダ54は、例えば、陸上競技場のトラックのように、外縁が互いに対して平行な1対の直線部分54aと1対の半円部分54bとを有する。
【0059】
溝部31の1対の直線部分31a間の距離D1は、スライダ54の1対の直線部分54a間の距離D2と同じかそれよりも僅かに大きい。また、溝部31の1対の直線部分31aの長さL1は、スライダ54の1対の直線部分54aの長さL2よりも長い。
【0060】
また、溝部31の1対の半円部分31bの径は、スライダ54の1対の半円部分54bの径と同じかそれよりも僅かに大きい。
【0061】
このため、溝部31内に配置されたスライダ54は、溝部31内を溝部31の長手方向である仮想線Rに沿って所定範囲内を移動可能である。このとき、スライダ54は、サンローラ32の中心軸に対して径方向への移動を許容するが、サンローラ32の中心軸に対して周方向への移動を規制する。すなわち、溝部31に対して、スライダ54は、サンローラ32の中心軸に対して径方向への移動を許容するが、サンローラ32の中心軸に対して周方向への移動を規制する大きさに形成される。
【0062】
スライダ54には、中間ローラ支持ピン56が設けられる。中間ローラ支持ピン56は、円筒状又は円柱状に形成される。
【0063】
そして、中間ローラ支持ピン56には、図示しない軸受けにより中間ローラ34がその軸回りに回転可能に支持される。このとき、中間ローラ34の中心軸は、中間ローラ支持ピン56の中心軸と一致する。
【0064】
図5に示すように、減速機18は、組付け時には、ケース30に対して、サンローラ32、中間ローラ支持部52で支持された中間ローラ34、アウターローラ連結器38で支持されたアウターローラ部37、及び、アウターリング40を適宜の順に組み付ける。これら部品が適宜の精度で形成される場合、単に、ケース30に対して、サンローラ32、中間ローラ支持部52で支持された中間ローラ34、アウターローラ連結器38で支持されたアウターローラ部37、及び、アウターリング40を配置するだけで、適宜の嵌め合い状態で減速機18が形成される。このため、減速機18は、減速機18の中心軸の位置にサンローラ32の中心軸が、サンローラ32の中心軸に対して径方向に沿うサンローラ32の外側に中間ローラ34が、サンローラ32の中心軸に対して径方向に沿う中間ローラ34の外側にアウターローラ部37が、サンローラ32の中心軸に対して径方向に沿うアウターローラ部37の外側にアウターリング40が配置される。
【0065】
このとき、中間ローラ支持部52のスライダ54は、ケース30の溝部31の長手方向(仮想線Rに沿う方向)に適宜に移動しながら、適宜の位置に配置される。したがって、中間ローラ支持部52で支持された中間ローラ34は、サンローラ32、1対のアウターローラ36との間をサンローラ32の中心軸に対して径方向に適宜に移動しながら、適宜の位置に配置される。
【0066】
また、このとき、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間、中間ローラ34の外周面とアウターローラ36の外周面との間、アウターローラ36の外周面とアウターリング40の内周面との間は、それぞれ、サンローラ32の中心軸に平行な線状に接触する。サンローラ32の中心軸、中間ローラ34の中心軸、アウターローラ36の中心軸、アウターリング40の中心軸は互いに平行である。また、サンローラ32の中心軸(回転軸)及びアウターリング40の中心軸(回転軸)は一致する。
【0067】
減速機18がこのように形成されることにより、アウターリング40の内周面とアウターローラ36の外周面との間、アウターローラ36の外周面と中間ローラ34の外周面との間、更には、中間ローラ34の外周面とサンローラ32の外周面との間に、それぞれサンローラ32の中心軸に平行な線状に、押し付け荷重を発生させることができる。このため、アウターリング40の内周面とアウターローラ36の外周面との間、アウターローラ36の外周面と中間ローラ34の外周面との間、更には、中間ローラ34の外周面とサンローラ32の外周面との間は、それぞれ押し付けられている。
【0068】
本実施形態に係る減速機18の動作について説明する。
【0069】
減速機18の動作は、基本的には、図4で示すものと同じである。サンローラ32の中心軸上にあるサンローラ32の軸部32aに、モータ16から回転トルクが入力されると、減速機18は、サンローラ32の中心軸が減速機18の中心軸に一致した状態で、その位置で回転する。また、減速機18は、サンローラ32からトルクが伝達され、中間ローラ34、及び、アウターローラ36がほぼその位置で回転し、アウターリング40がサンローラ32の中心軸の軸回りに回転する。本実施形態では、サンローラ32の回転方向と、アウターリング40の回転方向とが同一方向である。
【0070】
トルク伝達時にサンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、回転方向に応じて中間ローラ34の摩擦面となる外周面には、サンローラ32の摩擦面となる外周面と1対のアウターローラ36の摩擦面となる外周面との間に入り込むように力が作用する。このとき、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間には、サンローラ32の中心軸に平行な線状の接触面の法線方向に力が作用し続ける。中間ローラ34の外周面と1対のアウターローラ36の外周面との間には、サンローラ32の中心軸に平行な線状の接触面の法線方向に力が作用し続ける。このとき、中間ローラ34の外周面は、サンローラ32の外周面、1対のアウターローラ36の外周面に対して、それぞれサンローラ32の中心軸に平行な線状の1箇所で当接する。このため、中間ローラ34は、サンローラ32、1対のアウターローラ36に対して、互いに離間する計3箇所でサンローラ32の中心軸に平行な線状に支持されながら回転する。そして、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間、中間ローラ34の外周面と1対のアウターローラ36の外周面との間の法線方向の力がバランスするように、ケース30の溝部31に対して中間ローラ34を支持する中間ローラ支持部52のスライダ54がサンローラ32の中心軸に対する径方向(仮想線Rに沿う方向)に微小範囲を移動する。このため、中間ローラ34は、サンローラ32の中心軸に対する径方向に適宜に移動しながら、トルクをサンローラ32から中間ローラ34を介して1対のアウターローラ36に伝達する。また、1対のアウターローラ36の外周面とアウターリング40の内周面とのサンローラ32の中心軸に平行な線状の接触面の法線方向に力が作用し続ける。これら3つの法線方向は、ケース30の平板状部分に平行な1つの平面(仮想平面)に平行である。
【0071】
このため、本実施形態に係る減速機18は、サンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、サンローラ32、中間ローラ34、アウターローラ36がアウターリング40内でバランスする。したがって、減速機18が動作しているとき、中間ローラを支持する中間ローラ支持部52により、ケース30の溝部31に大きな負荷をかけることを防止する。このため、本実施形態に係る減速機18は、減速機18のケース30に大きな負荷をかけることを防止する。
【0072】
また、本実施形態によれば、減速機18は、サンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間、中間ローラ34の外周面とアウターローラ36の外周面との間、アウターローラ36の外周面とアウターリング40の内周面との間の各摩擦面に高い押し付け荷重を発生させることができる。
【0073】
そして、サンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、サンローラ32の外周面に対して、中間ローラ34の外周面が滑らずに回転する。また、中間ローラ34の外周面に対して、アウターローラ36の外周面が滑らずに回転する。そして、アウターローラ36の外周面に対して、アウターリング40の内周面が滑らずに回転する。このため、本実施形態に係る減速機18では、サンローラ32の外周面と中間ローラ34の外周面との間、及び、中間ローラ34の外周面と1対のアウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)との間、1対のアウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)とアウターリング40の内周面との間に、それぞれ、トルクに比例した押し付け荷重を発生させることができている。したがって、本実施形態に係る減速機18を用いることで、サンローラ32にモータ16から回転トルクが入力されると、サンローラ32と中間ローラ34との間の押し付け荷重、中間ローラ34とアウターローラ36との間の押し付け荷重、及び、アウターローラ36とアウターリング40との間の押し付け荷重を、それぞれトルクに比例するように、サンローラ32から、アウターリング40に順に伝達することができる。したがって、本実施形態に係る減速機18を用いることで、モータ16からのトルク伝達時に押し付け荷重を、それぞれトルクに比例するように、サンローラ32から、アウターリング40に順に伝達することができる。
【0074】
また、モータ16からのトルク伝達時にサンローラ32に回転が入力されると、サンローラ32の外周面の移動速度(周速度)と中間ローラ34の外周面の移動速度(周速度)は一致又は略一致し、中間ローラ34の外周面の移動速度(周速度)と、アウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)の移動速度(周速度)は、一致又は略一致し、アウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)の移動速度(周速度)と、アウターリング40の外周面の移動速度(周速度)は、一致又は略一致する。したがって、本実施形態に係る減速機18では、サンローラ32の外周面、中間ローラ34の外周面、アウターローラ36の外周面(第1のローラ36の外周面、及び、第2のローラ36の外周面)、アウターリング40の内周面の周速度に速度差が発生しないか、速度差が殆ど発生しない。したがって、本実施形態に係る減速機18では、サンローラ32の外周面の周速度とアウターリング40の内周面の周速度とが等しくなるため、サンローラ32に対してアウターリング40は、両者の直径比分の減速が実現される。
【0075】
これらの内容は、サンローラ32がモータ16からの駆動力を受けたときに、図4に示す方向に回転する場合だけでなく、図4に示す方向とは反対方向に回転する場合も同様である。この場合、アウターリング40は、動力の伝達により、図4に示す方向とは反対方向に回転する。
【0076】
したがって、本実施形態よれば、
(1)モータ16から減速機18に回転トルクが伝達されるトルク伝達時に減速機18内の各摩擦面間に高い押し付け荷重を発生させること、
(2)モータ16から減速機18に回転トルクが伝達されるトルク伝達時に上記押し付け荷重をトルクに比例させること、
(3)モータ16から減速機18に回転トルクが伝達されるトルク伝達時に摩擦接触面内に速度差を発生させないこと、
(4)モータ16から減速機18に回転トルクが伝達されるトルク伝達時に摩擦面の押し付け力をケース30で受けないこと、
を全て満たす減速機18が提供される。これにより、本実施形態によれば、例えば高回転のモータ16を用いて、トルクの伝達効率が高く、振動やノイズが少なく、高減速比の減速を実現する摩擦伝達式の減速機18を提供することができる。
【0077】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下、この出願の特許出願時の特許請求の範囲を付記する。
[付記1]
ケースと、
中心軸に一致する回転軸を有し、回転が入力されると前記ケースに対して前記回転軸の軸周りに回転するサンローラと、
前記サンローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記サンローラの回転を受けて回転する複数の中間ローラと、
前記ケースに支持され、前記複数の中間ローラをそれぞれ回転可能に支持し、前記サンローラに対し前記中間ローラを前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動させる移動機構と、
前記複数の中間ローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記中間ローラの回転を受けて回転する複数のアウターローラと、
前記アウターローラの外周面に押し付けられる内周面を有し、前記アウターローラの回転を受けて回転するアウターリングと
を有する、減速機。
[付記2]
前記移動機構は、前記ケースに揺動可能に設けられ、前記サンローラ及び前記アウターローラに対し、前記中間ローラを前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動させるスイングアームを備える、
付記1に記載の減速機。
[付記3]
前記移動機構は、前記ケースに対して前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動可能に設けられ、前記サンローラ及び前記アウターローラに対し、前記中間ローラを前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動させるスライダを備える、
付記1に記載の減速機。
[付記4]
前記複数のアウターローラは、それぞれ、
前記中間ローラの外周面に押し付けられるとともに、前記アウターリングの内周面に押し付けられる第1のローラと、
前記第1のローラに対して周方向に離間し、前記中間ローラの外周面に押し付けられるとともに、前記アウターリングの内周面に押し付けられる第2のローラと、
を備え、
前記減速機は、前記第1のローラの回転軸と前記第2のローラの回転軸とを連結し、前記第1のローラ及び前記第2のローラを同方向に回転させる連結器を有する、
付記1ないし付記3のいずれか1に記載の減速機。
[付記5]
付記1ないし付記3のいずれか1項に記載の減速機と、
前記減速機の前記サンローラに駆動力を入力するモータと、
前記モータを駆動させる電力を供給するバッテリと
を有する車両。
[付記6]
付記5に記載の車両を備える電気自動車。
【符号の説明】
【0078】
10…電気自動車、10a…車両、12…バッテリ、14…インバータ、16…モータ、18…減速機、20…ドライブシャフト、22…車輪、30…ケース、31…溝部、31a…直線部分、31b…半円部分、32…サンローラ、32a…軸部、34…中間ローラ、36…アウターローラ、37…アウターローラ部、38…アウターローラ連結器、38a…プレート、38b…支持ピン、40…アウターリング、42…スイングアーム支持ピン、44…スイングアーム、44a…円筒部、44b…プレート、44c…中間ローラ支持ピン、52…中間ローラ支持部、54…スライダ、54a…直線部分、54b…半円部分、56…中間ローラ支持ピン。

【要約】      (修正有)
【課題】トルクの伝達効率が高く、振動やノイズを抑制し、高減速比の減速を実現する摩擦伝達式の減速機を提供すること。
【解決手段】減速機は、ケースと、中心軸に一致する回転軸を有し、回転が入力されると前記ケースに対して前記回転軸の軸周りに回転するサンローラと、前記サンローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記サンローラの回転を受けて回転する複数の中間ローラと、前記ケースに設けられ、前記複数の中間ローラをそれぞれ支持し、前記サンローラに対する前記中間ローラを前記サンローラの前記中心軸に対する径方向に移動させる移動機構と、前記複数の中間ローラの外周面に押し付けられる外周面を有し、前記中間ローラの回転を受けて回転する複数のアウターローラと、前記アウターローラの外周面に押し付けられる内周面を有し、前記アウターローラの回転を受けて回転するアウターリングとを有する。
【選択図】図2
図1
図2
図3
図4
図5
図6