JP6485181B2 - 摩擦ローラ式減速機 - Google Patents

Description

本発明は、摩擦ローラ式減速機に関する。

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、電動モータの効率向上が強く要望されている。電動モータ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、モータ出力軸の回転を減速してから車両の駆動輪に伝達することが望ましい。その場合、モータ出力軸に接続される減速機は、運転速度が非常に速くなり、振動や騒音を発しやすくなる。そこで、運転時の振動や騒音を抑える為に、摩擦ローラ式減速機を使用することが考えられている。従来の摩擦ローラ式減速機としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載された摩擦ローラ式減速機２００は、図１３に示すように、入力軸１１１と、出力軸１１３と、サンローラ１１７と、リングローラ１１９と、複数個の中間ローラ１２１と、ローディングカム機構１２３と、リングローラ１１９と出力軸１１３とを連結する連結部１３３とを備える。入力軸１１１は、ハウジング１２５に設けられた転がり軸受１２７と、出力軸１１３の軸受孔部１２９に設けられた転がり軸受１３１によって回転自在に支持されている。出力軸１１３は、ハウジング１２５の内周部に設けられた転がり軸受１３５によって回転自在に支持されている。

サンローラ１１７は、軸方向に分割された一対のサンローラ素子１３７Ａ，１３７Ｂを有する。サンローラ素子１３７Ａは、入力軸１１１に対する軸方向移動と相対回転とを可能に配置されている。サンローラ素子１３７Ａ，１３７Ｂは、互いに対面し合う先端面から軸方向外側に向かうに従って、外径が大きくなる傾斜面を有し、これら傾斜面が中間ローラ１９との転がり接触面となる。つまり、サンローラ１１７全体としての転がり接触面の外径は、軸方向中間部で小さく、軸方向両端部に向かうに従って大きくなっている。

リングローラ１１９は、サンローラ１１７の径方向外側に、サンローラ１１７と同心に配置された円環状のローラである。また、リングローラ１１９の外周部は、動力伝達部１３９を介して連結部１３３と接続され、出力軸１１３と一体に回転する。

動力伝達部１３９は、図１４に示すように、連結部１３３の円筒部１４１に軸方向に沿って形成された複数の凹溝１４３と、リングローラ１１９の外周部の複数箇所に径方向外側に突出して形成された複数の突起１４５と、を有する。これらの突起１４５が、円筒部１４１の凹溝１４３に対して、周方向のがたつきなく係合することで、リングローラ１１９と連結部１３３（出力軸１１３）との間でトルク伝達が可能になっている。

図１３に示す中間ローラ１２１は、支持軸１４７に回転自在に支持され、凸曲線の外周面を有する。中間ローラ１２１は、それぞれサンローラ１１７の外周面とリングローラ１１９の内周面とに転がり接触する。

ローディングカム機構１２３は、サンローラ素子１３７Ａのサンローラ素子１３７Ｂとは反対側の端部に配置されている。サンローラ素子１３７Ａのカムリング１４９と対面する基端面と、カムリング１４９のサンローラ素子１３７Ａに対面する片側面とには、図１５に示すように、円周方向に沿った複数箇所に、サンローラ素子１３７Ａ側の被駆動側カム面１５３と、カムリング１４９側の駆動側カム面１５５を設けてある。これらのカム面１５５，１５３の間には玉１５７がそれぞれ配置される。各カム面１５３，１５５は、それぞれ軸方向に関する深さが、円周方向両端部に向かうに従って漸次浅くなる形状を有する。

上記構成のローディングカム機構１２３は、入力軸１１１が停止している状態では、各玉１５７が、図１５のＡ−Ａ断面図である図１６（Ａ）に示すように、各カム面１５３，１５５の最も深くなった部分に位置する。入力軸１１１が回転駆動されると、各玉１５７が、図１６（Ｂ）に示すように、各カム面１５３，１５５の浅くなった部分に移動する。すると、サンローラ素子１３７Ａとカムリング１４９との間隔Ｌｃが拡がり、サンローラ素子１３７Ａは、サンローラ素子１３７Ｂに向けて押圧された状態で回転駆動される。

つまり、入力軸１１１に回転トルクが入力されていない状態では、図１７（Ａ）に示すように、ローディングカム機構１２３の各玉１５７が、各カム面１５３，１５５の底部もしくは底部に近い側に存在する。そして、図１７（Ｂ）に示す摩擦ローラ式減速機の運転時には、ローディングカム機構１２３が発生する軸方向の推力により、サンローラ素子１３７Ａが軸方向に変位する。すると、中間ローラ１２１、リングローラ１１９も軸方向に変位して、サンローラ１１７の外周面と、各中間ローラ１２１の外周面を始めとする、入力軸１１１と出力軸１１３との間に存在する、動力伝達に供される複数の転がり接触部で接触面圧が上昇する。

特許第４９４８９６８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される摩擦ローラ式減速機２００では、ローディングカム機構１２３がサンローラ１１７側に配置される。そのため、図１３に示す入力軸１１１の回転中心から、サンローラ素子１３７Ａ，１３７Ｂの外周面と中間ローラ１２１の外周面との転がり接触領域（接触楕円）までの回転半径が短く、転がり接触部における接触領域の軸方向両端の半径距離と中央部の半径距離との差に応じて周速差が大きくなる。その結果、転がり接触部で滑りが生じ、摩擦ローラ式減速機の動力伝達効率を低下させていた。

一方、図示は省略するが、ローディングカム機構をリングローラ側に設けた摩擦ローラ式減速機が知られている。この減速機では、ローディングカム機構をリングローラ側に設けることにより、入力軸の回転中心から、リングローラの内周面、及び各中間ローラの外周面の各転がり接触部までの回転半径を長くできる。これにより、転がり接触部における接触領域の軸方向両端と中央部との半径距離差を、その半径距離に対して小さくでき、発生する周速差を小さく抑えることができる。

ところが、リングローラ側にローディングカム機構を配置した摩擦ローラ式減速機では、リングローラと連結部（出力軸）との動力伝達が、図１４に示すようにリングローラ１１９の外周面に形成された突起１４５と、連結部１３３の円筒部１４１に形成された凹溝１４３との係合により行われる。そのため、係合部分に摺動による摩耗が発生する問題がある。即ち、リングローラ１１９の突起１４５と円筒部１４１の凹溝１４３とは、双方の間に軸方向移動代を有して係合している。リングローラ１１９に軸方向推力が発生すると、回転方向への動力伝達荷重と軸方向推力とが同時に突起１４５及び凹溝１４３に作用して、突起１４５と凹溝１４３とが摺動して磨耗する。

また、突起１４５及び凹溝１４３の特に磨耗の原因となる軸方向推力は、組立誤差により生じる芯ずれなどにより発生する。また、リングローラ１１９と中間ローラ１２１との転がり接触部が、リングローラ１１９の周方向の一部分に集中するため、リングローラ１１９と中間ローラ１２１の回転軸が相対傾き（スキュー）を持ちやすい。この軸心の傾きによっても軸方向荷重を生じてしまう。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、各転がり接触部での摩擦損失が小さく、且つ出力軸の連結部とリングローラとの係合部における摺動による摩耗を防止できる摩擦ローラ式減速機を提供することにある。

本発明は下記構成からなる。
（１）入力軸と同心に配置されたサンローラと、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たリングローラと、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、
前記リングローラは、前記入力軸の軸方向に並設される一対のリングローラ素子からなり、少なくとも一方は前記軸方向に移動自在な可動リングローラ素子であり、各リングローラ素子の内周面は、リングローラ素子同士が互いに対向する対向側端面から前記軸方向の反対側の外側端面に向かうほど内径が小さくなる傾斜面にされ、
前記連結部は、前記出力軸と接続される基端部と、該基端部から延設され前記一対のリングローラ素子を保持するローラ保持部とを有し、
前記ローディングカム機構は、該可動リングローラ素子の外側端面の円周方向に沿った複数箇所に設けられた第１カム溝と、前記可動リングローラ素子の外側端面に対面配置され前記第１カム溝に対応する複数箇所に第２カム溝が設けられたカムリングと、前記第１カム溝と前記第２カム溝との間にそれぞれ挟持される複数の転動体と、を有し、前記第１カム溝と前記第２カム溝は、それぞれ前記軸方向の深さが円周方向に沿って漸次変化して、カム溝の円周方向端部に向かうに従って浅くなる形状にされており、
前記ローラ保持部は、内周部に前記軸方向に沿った凹溝が形成され、
前記一対のリングローラ素子と前記カムリングのうち、前記可動リングローラ素子を除いた残りの部材の外周部に、前記凹溝と係合する突起が形成されたことを特徴とする摩擦ローラ式減速機。
（２）前記連結部は、前記基端部に、前記入力軸と同心で前記軸方向と平行な周面が形成された第１段付部を有し、
前記カムリングは、リング中心と同心で前記第１段付部の周面に嵌合する周面が形成された第２段付部を有することを特徴とする（１）に記載の摩擦ローラ式減速機。

本発明の摩擦ローラ式減速機によれば、リングローラを軸方向移動させるローディングカム機構をリングローラ側に設けて、転がり接触面における摩擦損失を低減できる。また、一対のリングローラ素子とカムリングのうち外周部に突起が形成された部材におけるその突起と、ローラ保持部の凹溝とを軸方向に摺動させることなく、入力軸と出力軸との間で回転トルクを伝達でき、突起と凹溝の摺動による磨耗を防止できる。

また、本発明の摩擦ローラ式減速機によれば、連結部の基端部の外周部に設けた第１段付部と、カムリングに設けた第２段付部とが嵌合することにより、カムリング外周部の突起の存在によらずに、それぞれの軸心位置を高精度に合わせることができる。また、連結部の基端部にカムリングが嵌合し、ローラ保持部には嵌合しないため、ローラ保持部内径の精度を高める必要がない。そのため、塑性加工等で加工したローラ保持部と、切削加工等で加工した基端部とを溶接するといった低コストな工法で連結部を作製しても、軸心ずれの発生を確実に防止できる。

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である。 図１に示す摩擦ローラ式減速機の要部拡大断面図である。 摩擦ローラ式減速機の連結部内に収容される各部材の分解斜視図である。 連結部とカムリングとの係合状態を示す一部拡大断面図である。 連結部のスリット孔からトラクション油が排出される状態を示す部分断面図である。 他の構成例のキャリアの分解斜視図である。 図６のＶ方向から見たキャリアの側面図である。 図７のＰ−Ｐ線断面図である。 噴射口となる給油溝の形状を示すキャリアの一部拡大斜視図である。 噴射口となる給油溝の第１変形例を示すキャリアの一部拡大斜視図である。 噴射口となる給油溝の第２変形例を示すキャリアの一部拡大斜視図である。 噴射口となる給油溝の第３変形例を示すキャリアの一部拡大斜視図である。 従来の摩擦ローラ式減速機の断面図である。 動力伝達部の分解斜視図である。 ローディングカム機構のカム面を示すカムリングの平面図である。 図１５のＡ−Ａ断面図であって、ローディングカム機構が推力を発生していない状態（Ａ）と、推力を発生している状態（Ｂ）とをそれぞれ示す断面図である。 ローディングカム機構の作用に基づいて中間ローラが変位する状況を、トルクの非伝達時（Ａ）と伝達時（Ｂ）とで示す摩擦ローラ式減速機の模式図である。

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＞
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、を有する。これらサンローラ１５、リングローラ１７、複数の中間ローラ１９、連結部２１、及びローディングカム機構２３は、ハウジング７７内に収納されている（図５参照）。また、入力軸１１及び出力軸１３は、不図示の転がり軸受によってハウジング７７に回転自在に支持されている。

サンローラ１５は、図２に示す入力軸１１の一端に設けられた中実構造のローラである。このサンローラ１５は、入力軸１１を切削、研削加工することで入力軸１１と一体に形成されている。

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。

固定リングローラ素子２７及び可動リングローラ素子２９の内周面は、各リングローラ素子２７，２９同士が互いに対向する対向側端面２４から軸方向反対側の外側端面に向かうに従って内径が小さくなる傾斜面となっている。これら各傾斜面は、中間ローラ１９が転動する転がり接触面となる。固定リングローラ素子２７は、外周部の複数箇所に径方向に突出する複数（図示例では３個）の突起２８が形成されている。

複数の中間ローラ１９は、それぞれ不図示のニードル軸受を介して支持軸（自転軸）３１に回動自在、且つ軸方向に変位可能に支持されて、サンローラ１５の外周面とリングローラ１７の内周面との間に配置されている。

支持軸３１の両端は、図２に示すローラホルダ３２を介してキャリア３３に支持されている。また、ローラホルダ３２は、中間ローラ１９を入力軸の径方向に移動（揺動）可能にキャリア３３に支持されている。キャリア３３は、図示しないモータ本体に締結部材３５によって固定される。

各中間ローラ１９の外周面は、軸断面の外縁形状が単一円弧状の凸曲線であり、それぞれサンローラ１５の外周面とリングローラ１７の内周面に転がり接触する。

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。

ローラ保持部３９の内周部には、複数のトルク伝達用の凹溝４３が軸方向に沿って形成されている。また、ローラ保持部３９の基端部３７とは反対側の端部の内周部には、円周方向全周にリング溝４５が形成されている。このリング溝４５には略円環状の止め輪４７が嵌入されている。止め輪４７は、固定リングローラ素子２７を軸方向に位置規制して、ローラ保持部３９から固定リングローラ素子２７が脱落することを防止する。

そして、固定リングローラ素子２７の突起２８が、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、回転トルクの伝達を可能にしている。また、詳細は後述するが、ローラ保持部３９には、径方向に貫通する複数のスリット孔７５が形成されている。

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、プレス成形など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、低コストで軸芯を高精度に合わせた状態に製造できる。また、基端部３７とローラ保持部３９は、ビーム溶接で接合処理される。これにより、狭幅のビードで、しかも短時間で加熱接合でき、熱歪を最小限に抑えて芯ずれの発生が抑制可能となる。

図３に連結部２１内に収容される各部材の分解斜視図を示す。連結部２１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て、ローラ保持部３９に組み付けられている。

＜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、可動リングローラ素子２９の外側端面側にのみ対面配置されたカムリング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。

図３に示すように、可動リングローラ素子２９の外側端面には、円周方向に沿って複数の第１カム溝５３（図示例では周方向に沿って等間隔な３箇所）が形成されている。カムリング４９は、第１カム溝５３に対応する円周方向位置に複数の第２カム溝５５（図示例では周方向に沿って等間隔な３箇所）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。

第１カム溝５３及び第２カム溝５５は、前述した図１５、図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、それぞれ軸方向の溝深さが円周方向に沿って漸次変化して、軸方向の溝深さが円周方向に関して中央部で最も深く、カム溝５３，５５の円周方向端部に向かうに従って漸次浅くなる形状となっている。

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（図示例では３個）の突起６１を有する。これらカムリング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。

本構成のローディングカム機構２３は、図６に示す被駆動側カム面１５３を備えるサンローラ素子１３７Ａ、駆動側カム面１５５を備えるカムリング１４９、各カム面１５３，１５５間に配設される複数個の玉１５７を含んで構成された従来のローディング機構と基本的な動作原理は同一である。ただし、ローディングカム機構がリングローラ側に配設された点で異なっている。

＜連結部と、カムリング及びリングローラとの係合＞
図４に連結部２１とカムリング４９との係合状態を示す一部拡大断面図を示す。カムリング４９は、出力軸側の外側端面に、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。基端部３７の内側面には、入力軸１１と平行な内周面を有する第１段付部４１が形成されている。また、カムリング４９の外側端面には、リング中心と同心に形成され、連結部２１の基端部３７の第１段付部４１と軸方向に沿って嵌合する外周面を有する第２段付部６５が、軸方向に突出して形成されている。

カムリング４９と連結部２１とは、第１段付部４１と第２段付部６５とがインロー嵌合することによって、双方の軸心が高精度に合わせられる。これにより、可動リングローラ素子２９の軸心位置も、カムリング４９を介して、カムリング４９及び連結部２１と正確に一致した状態となる。

また、図２に示す固定リングローラ素子２７は、中間ローラ１９によって径方向に位置決めされる。中間ローラ１９は、入力軸１１と同心のサンローラ１５によって径方向に位置決めされ、入力軸１１と出力軸１３とは同心に配置されているため、サンローラ１５、リングローラ１７、及びカムリング４９は、各軸心が正確に一致した状態となる。

カムリング４９の外周面に突起が存在すると、カムリング４９の外周面にインロー嵌合のための円筒面を設けることが困難となる。そこで本構成のように、カムリング４９の側面に第２段付部６５を設けることで、位置決めと動力伝達とをカムリング４９の別々の部位に担わせることができ、双方の機能を互いに妨げることなく発揮させることが可能となる。

また、カムリング４９は、切欠き部６３によって連結部２１の基端部３７の内側面６９との間に環状空間７１が形成される。この環状空間７１に予圧スプリング６７が配置され、予圧スプリング６７によってカムリング４９は基端部３７とは軸方向反対側に付勢される。この状態で、円環状の第２段付部６５が基端部３７に形成された環状の第１段付部４１に嵌合する。

第１段付部４１と第２段付部６５との係合代Ｌａ（係合可能な最大長）は、予圧スプリング６７の弾性変形代Ｌｂ（予圧スプリング６７が縮退可能な最大長）よりも長く設定されている。したがって、カムリング４９が、予圧スプリング６７の弾性力により基端部３７とは反対側（可動リングローラ素子２９側）に押圧されても、第１段付部４１と第２段付部６５との嵌合が解除されることはない。

この第１段付部４１と第２段付部６５とが嵌合することによって、連結部２１とカムリング４９との同軸性を確保した状態で予圧スプリング６７を圧縮できる。したがって、カムリング４９を基端部３７に組み付ける際、予圧スプリング６７がカムリング４９と基端部３７との間から外れることを防止でき、カムリング４９と予圧スプリング６７を連結部２１に組み付ける組立性を向上できる。

＜摩擦ローラ式減速機の作用効果＞
次に、上記構成のローディングカム機構２３を備える摩擦ローラ式減速機１００の作用を説明する。
図２に示す入力軸１１が停止している状態では、各玉５１は、図１６（Ａ）に示すように、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。

ここで、入力軸１１が回転駆動されると、各玉５１が、図１６（Ｂ）に示すように、各カム溝の浅くなった部分に移動し、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。

このとき、カムリング４９には押圧力の反力が作用するので、カムリング４９は予圧スプリング６７を押し潰しながら押圧方向とは逆方向に移動する。そして、第２段付部６５の外側面７３が、基端部３７の内側面６９に当接して、カムリング４９の軸方向位置が規制される。予圧スプリング６７の弾性変形代Ｌｂは、可動リングローラ素子２９の移動量と比較すると僅かであり、また予圧スプリング６７が弾性変形して摺動するのは低トルク領域であり、このときのトルク伝達部の接触面圧は低い。そのため、凹溝４３との摺動による摩耗の影響は殆どない。

図２に示すローディングカム機構２３が発生する軸方向の推力により、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。すると、固定リングローラ素子２７と可動リングローラ素子２９により構成されるリングローラ１７の内周面と、各中間ローラ１９の外周面との転がり接触部における接触面圧が上昇する。この接触面圧の上昇に伴って各中間ローラ１９の外周面とサンローラ１５の外周面との転がり接触部の接触面圧も上昇する。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接触面圧が、入力軸１１と出力軸１３との間で伝達すべきトルクが大きくなるほど上昇する。

入力軸１１が回転駆動された状態では、入力軸１１の回転が、サンローラ１５から各中間ローラ１９に伝達され、各中間ローラ１９が支持軸３１を中心として自転する。そして、各中間ローラ１９の自転によってリングローラ１７が回転し、固定リングローラ素子２７の突起２８がローラ保持部３９の凹溝４３に係合することで、ローラ保持部３９と接続される出力軸１３が回転する。

このとき、各転がり接触部の接触面圧は、入力軸１１と出力軸１３との間で伝達すべきトルクの大きさに応じた適正なものとなり、各転がり接触部で過大な滑りの発生や、各転がり接触部の接触面圧が過大になることに伴う転がり抵抗の増大が防止される。

また、入力軸１１と出力軸１３との間にトルクが伝達されている間、固定リングローラ素子２７は、止め輪４７に当接して軸方向位置が規制され、且つカムリング４９は、第２段付部６５の外側面７３と基端部３７の内側面６９とが当接することで軸方向位置が規制される。つまり、突起２８を有する固定リングローラ素子２７、及び突起６１を有するカムリング４９は、凹溝４３と係合して回転動力が伝達され、軸方向には実質的に変位しない。

したがって、固定リングローラ素子２７の突起２８及びカムリング４９の突起６１と、凹溝４３との係合部での摺動はなく、係合部で磨耗が生じることを防止できる。また、リングローラ１７の回転中心から、リングローラ１７の各内周面と、各中間ローラ１９の外周面との転がり接触部までの半径距離が長いので、転がり接触領域（接触楕円）の両端における周速差を小さく抑えることができる。この結果、転がり接触部での摩擦損失が低減して高効率でトルク伝達することができる。

＜トラクション油の循環＞
本構成の摩擦ローラ式減速機１００は、変速機内部でトラクション油が循環されている。サンローラ１５、リングローラ１７、複数の中間ローラ１９、及びローディングカム機構２３は、連結部２１の内側に収容されており、供給されたトラクション油が連結部２１の内部で滞留する可能性がある。その場合、連結部２１の外部に配置される各機構部の潤滑が不十分となり、トラクション油の撹拌抵抗が増大してトルク伝達効率が低下することにも繋がる。

そこで、本構成の摩擦ローラ式減速機１００は、図５に示すように、連結部２１のローラ保持部３９に、径方向に貫通する複数のスリット孔７５を形成している。転がり接触部に供給され潤滑したトラクション油は、複数のスリット孔７５を通じて径方向外方に排出される。摩擦ローラ式減速機１００は、その外側がハウジング７７で覆われており、ローラ保持部３９から排出されたトラクション油は、このハウジング７７内の所定位置で回収されて、再び転がり接触部に循環供給される。

このため、減速機運転時におけるトラクション油の撹拌抵抗によってトルク伝達効率が低下することはない。また、スリット孔７５を形成したことにより、ローラ保持部３９が軽量化されて運転初期の慣性抵抗を下げる効果や、スリット孔７５を通じてローラ保持部３９内が視認可能となりメンテナンス性を向上する効果が得られる。

連結部２１は、基端部３７とローラ保持部３９との２部品で構成し、基端部３７とローラ保持部３９とをそれぞれを個別に作製した後に、相互に接合するものである。そのため、仮にローラ保持部３９が溶接等により歪んでも、カムリング４９とインロー嵌合させる第１段付部４１が基端部３７に設けられるので、歪みの影響を受けることがない。また、ローラ保持部３９に形成する複数のスリット孔７５は、基端部３７との接合前にプレス成形等の孔加工により簡単に設けることができる。この孔加工によってローラ保持部３９の内径精度が低下しても、これが軸心位置に影響を及ぼすことはない。上記の接合によって、連結部２１を安価に製造できる。

更に、可動リングローラ素子２９やカムリング４９は、それらの外径面をインロー嵌合させる部位に用いていないため、連結部２１のローラ保持部３９の内径精度は特に高める必要はない。これによっても製造コストを低減できる。

なお、本構成の固定リングローラ素子２７と可動リングローラ素子２９は、複数の中間ローラ１９を介してサンローラ１５によって軸方向位置が決定される構造となっている。これに代えて、固定リングローラ素子２７及び可動リングローラ素子２９を出力軸１３、即ち連結部２１を基準として位置決めすることもできる。

その場合には、可動リングローラ素子２９とカムリング４９との間、及び固定リングローラ素子２７と連結部２１との間に、凹部と凸部との嵌合により位置合わせされるインロー嵌合部をそれぞれ設ければよい。この構成によれば、ローラ保持部３９のリング溝４５と、リング溝４５よりも先端側の内径面だけを高精度に加工することで済み、連結部２１の内径加工を必要最小限に抑えることができる。

＜その他の構成＞
本構成の摩擦ローラ式減速機１００は、一対のリングローラ素子の片側のみを可動リングローラ素子としているが、双方のリングローラ素子を可動リングローラ素子として、ローディングカム機構を、双方のリングローラ素子に対してそれぞれ設けた構成としてもよい。その場合には、各ローディングカム機構のカムリングに、連結部２１のローラ保持部３９に形成された凹溝４３に係合する突起をそれぞれ設け、この突起により、連結部２１とリングローラ１７及び中間ローラ１９との間で回転トルクの伝達を行う。つまり、一対のリングローラ素子は、いずれも可動リングローラ素子となるので、前述の突起２８を設けない構成にする。この構成によれば、双方のリングローラ素子がそれぞれ回転トルクによって凹溝４３と摺動することなく軸方向へ移動可能となる。そのため、伝達トルクの変化により可動リングローラがそれぞれ軸方向へ均等に変位し、中間ローラの軸方向移動を抑制できる。このため、より高いトルク伝達効率を得ることができる。

＜トラクション油の供給油路についての他の構成例＞
次に、上記の摩擦ローラ式減速機１００におけるトラクション油の供給油路についての他の構成例について説明する。本構成においては、キャリア３３Ａ内にサンローラ１５及びリングローラ１７にトラクション油を供給するトラクション油供油路が形成される。

図６はキャリア３３Ａの分解斜視図、図７は図６のＶ方向から見たキャリア３３Ａの側面図、図８は図７のＰ−Ｐ線断面図である。なお、前述した部材と同一又は対応する部材については、同一の符号を付与することでその説明を省略又は簡単化する。

図６に示すように、キャリア３３Ａは、第１キャリア部材８１と、第２キャリア部材８３とを有する。第１キャリア部材８１と第２キャリア部材８３は、円輪状の底部８５と、底部８５の円周方向に等間隔となる複数箇所（図示例では３箇所）に立設された柱部８７とをそれぞれ有する。

第１キャリア部材８１と第２キャリア部材８３の各柱部８７は、軸方向に沿って挿通孔８９，９１が貫通される。各挿通孔８９，９１には、図示しないボルトが挿通される。挿通孔８９，９１に挿入されたボルトは、各柱部８７の対応する先端同士を互いに突き当てた状態にして、キャリア３３Ａを図示しないモータ本体に固定する。

図７に示すように、円周方向に並ぶ柱部８７同士の間には、中間ローラ１９を支持する揺動ホルダ３２Ａが配置される。図８に示すように、揺動ホルダ３２Ａの一方の軸受部９３は、第１キャリア部材８１の底部８５に形成された軸穴９７に回転自在に挿入され、他方の軸受部９５は、第２キャリア部材８３の底部８５に形成された軸穴９９に回転自在に挿入される。

これら第１キャリア部材８１と第２キャリア部材８３の各柱部８７は、柱部８７同士の突き当て位置が、サンローラ１５と中間ローラ１９との接触点と軸方向に関して一致している。

本変形例の摩擦ローラ式減速機１００は、リングローラ１７側にローディングカム機構を有する。リングローラ１７は、一対のリングローラ素子２７，２９からなり、中間ローラ１９との接触点は２点となる。また、サンローラ１５は、ローディングカム機構を有さない単一部品であり、中間ローラ１９との接触点は１点となる。

これらの接触点には、第１キャリア部材８１と第２キャリア部材８３に形成された油路を通じて、トラクション油が供給される。第１キャリア部材８１の柱部８７には、軸方向に沿ってそれぞれ貫通する第１サンローラ側油路１０１と、第１リングローラ側油路１０２とが形成される。

第２キャリア部材８３の柱部８７には、第１サンローラ側油路１０１に連通する第２サンローラ側油路１０３と、第１リングローラ側油路１０２に連通する第２リングローラ側油路１０４が形成される。

第１キャリア部材８１と第２キャリア部材８３の少なくとも一方には、図９に示すように、柱部８７の先端に給油溝１０５Ａ，１０５Ｂが形成される（本構成においては、一例として第２キャリア部材８３に形成している）。給油溝１０５Ａ，１０５Ｂは、サンローラ１５と中間ローラ１９との接触点に向かって形成され、第１キャリア部材８１の柱部８７と第２キャリア部材８３の柱部８７とが接合されることで、トラクション油の油路が形成される。

また、図８に示すように、第１リングローラ側油路１０２と第２リングローラ側油路１０４には、それぞれ連通孔１０６Ａ，１０６Ｂが接続される。連通孔１０６Ａは、柱部８７の第１リングローラ側油路１０２から可動リングローラ素子２９のトラクション面に向かって形成される。また、連通孔１０６Ｂは、柱部８７の第２リングローラ側油路１０４から固定リンググローラ素子２７のトラクション面に向かって形成される。

上記の第１サンローラ側油路１０１と第１リングローラ側油路１０２には、図示しないトラクション油供給部からのトラクション油が、それぞれ底部８５側から供給される。

第１サンローラ側油路１０１及び第２サンローラ側油路１０３に供給されたトラクション油は、図７に示すように、給油溝１０５Ａ，１０５Ｂから噴射される。すなわち、給油溝１０５Ａの先端のトラクション油噴射口からは、サンローラ１５と中間ローラ１９との接触点Ｑ１に噴射される。給油溝１０５Ｂの先端のトラクション油噴射口からは、接触点Ｑ２に噴射される。同様に他の柱部８７の給油溝１０５Ａ，１０５Ｂからも接触点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に向けてトラクション油が噴射される。

第１リングローラ側油路１０２及び第２リングローラ側油路１０４に供給されたトラクション油は、連通孔１０６Ａ，１０６Ｂを通じてリングローラ１７に噴射される。すなわち、連通孔１０６Ａ先端のトラクション油噴射口からは、可動リングローラ素子２９のトラクション面にトラクション油が噴射され、連通孔１０６Ｂ先端のトラクション油噴射口からは、固定リングローラ素子２７のトラクション面にトラクション油が噴射される。

給油溝１０５Ａ，１０５Ｂは、サンローラ１５と中間ローラ１９との接触点と同じ軸方向位置に設けられる。また、連通孔１０６Ａ，１０６Ｂは、それぞれリングローラ素子２７，２９の中間ローラ１９との接触点と同じ軸方向位置に設けられる。これにより、各トラクション油吐出口からのトラクション油を上記接触点に効率よく供給でき、摩耗の軽減や冷却性の向上に寄与できる。上記構成によれば、サンローラ側にトラクション油を供給する噴射口の加工が容易になり、噴射口の直径を任意の径に設定できる。

ところで、噴射口のレイアウトに関しては種々のものがある。例えば、特開２０１３−１０４５１４に記載される遊星ローラ減速機のトラクション油供給方法においては、噴射口がサンローラと中間ローラとの接触点に向けて配置されている。この噴射口のレイアウトにおいては、サンローラ側にトラクション油を供給する油路が、キャリアの外径側から内径側に向かって穿設された貫通孔からなる。この貫通孔のキャリア内径側には噴射口が形成され、キャリア外径側には止め栓が圧入される。油路をこのように構成にするのは、キャリアの内径側からの孔加工がツール干渉によって困難なためである。しかし、上記公報の油路の構成においては、次のような課題がある。

まず、キャリア外径側から内径側に向かって貫通孔を加工する必要があるため、加工ツールが長く、小径孔の加工が困難である。そのため、噴射速度や噴射量の都合上、噴射口を細くしたい場合には、調整用の絞り等を別途に孔口元部に追加する必要がある。また、貫通孔には止め栓が必要となり、部品点数が増加すると共に、止め栓の組み付け工程も必要になる。更に、キャリア外径側から内径側に向かう貫通孔は、他の油路や取り付け穴との干渉を避けるため、噴射口の向きに制約が生じる場合がある。

その点、本構成の摩擦ローラ式減速機１００においては、トラクション油を、中間ローラ１９とサンローラ１５との接触点近傍に向けて供給する噴射口が、柱部８７の先端に設けられる。この噴射口は、柱部８７の先端面に形成される溝状の油路で構成される。

このような構造にすることで、上述したように、噴射口の加工が容易になると共に、他の油路や、取り付け穴との干渉を容易に回避できる。そのため、噴射口の設計自由度が向上し、噴射口を任意の向きに設けやすくなる。また、キャリア外径側からの一定深さまでの孔加工は比較的容易であり、リングローラ側にトラクション油を供給する噴射口は、任意の位置に設けることができる。

更に、摩擦ローラ式減速機１００は、ローディングカム機構をリングローラ側に有した構成であるため、サンローラと中間ローラとの接触点が１つになる。一方、上記公報の減速機の場合、ローディングカム機構がサンローラ側にあるので、サンローラが一対のサンローラ素子で構成される。そのため、サンローラと中間ローラとの接触点は２つ存在する。このような構造に摩擦ローラ式減速機１００の噴射口の構成を適用すると、境界面が２層以上必要となり、キャリアを３分割以上にする必要が生じ、部品点数の増加、キャリア剛性の低下、及び精度低下の要因となる。

更に、本構成においては、ローディングカム機構をリングローラ１７側に有した構成であるため、リングローラ１７側の供給油量をサンローラ１５側よりも多くする。そのため、サンローラ１５側の噴射口の径を、リングローラ１７側の噴射口の径よりも小さくする。その際、上記公報の場合ではキャリア外径側から貫通させた貫通孔により噴射口を設けるため、噴射口の径を細くすることは困難となる。一方、本構成では、サンローラ側の噴射口は、溝加工で形成できるため、溝寸法、形状の制約が少ない。

図９は噴射口となる給油溝１０５Ａ，１０５Ｂの形状を示すキャリアの一部拡大斜視図である。給油溝１０５Ａ，１０５Ｂは、第２サンローラ側油路１０３からキャリア内径側まで直線状に形成される。図示例では直線状に溝を形成しているが、曲線状の溝にしてもよい。また、油路の幅（溝幅）は、途中で狭めたり広げたりすることも可能である。

＜給油溝の変形例＞
次に、噴射口となる給油溝の変形例を説明する。
図１０は、噴射口となる給油溝の第１変形例を示すキャリアの一部拡大斜視図である。
本変形例の給油溝１０５Ａ，１０５Ｂは、第２サンローラ側油路１０３に接続される太溝部１０８を有する。太溝部１０８は、第２サンローラ側油路１０３から供給されるトラクション油を貯留し、太溝部１０８より狭い溝幅の給油溝１０５Ａ，１０５Ｂからトラクション油を勢いよく噴射させる。

上記構成によれば、太溝部１０８の溝幅と、給油溝１０５Ａ，１０５Ｂの溝幅との比率を調整することで、トラクション油の供給油量や噴射速度を変更できる。

図１１は、噴射口となる給油溝の第２変形例を示すキャリアの一部拡大斜視図である。
本変形例の給油溝１０７Ａ，１０７Ｂは、柱部８７の第２サンローラ側油路１０３に沿った溝深さを、第２サンローラ側油路１０３側を深くし、キャリア内径側に近づくほど浅くしている。これにより、給油溝１０７Ａ，１０７Ｂの溝断面積がキャリア内径側に向けて小さくなり、トラクション油が勢いよく噴射される。

上記構成によれば、給油溝１０７Ａ，１０７Ｂの溝深さを調整することで、トラクション油の供給油路や噴射速度を変更できる。

図１２は、噴射口となる給油溝の第３変形例を示すキャリアの一部拡大斜視図である。
本変形例の給油溝１０５Ａ，１０５Ｂは、第２サンローラ側油路１０３に接続される油室１０９に連通する。つまり、油室１０９の縁部に給油溝１０５Ａ，１０５Ｂが噴射口として配置される。

上記構成によれば、給油溝１０５Ａ，１０５Ｂの溝幅や油室１０９の大きさを調整することで、トラクション油の供給油量や噴射速度を変更できる。

なお、上記の太溝部１０８や油室１０９のようなブランクを、鍛造等の塑性加工によりキャリアに成形する場合、予め鍛造工程により油路となる給油溝１０５Ａ，１０５Ｂを成形しておくことも可能である。逆に、特に油路の太い部分については、太い油路の部分を鍛造により予め成形しておき、噴射口だけを機械加工によって設けてもよい。

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。

本構成の摩擦ローラ式減速機１００は、入力軸１１を車両駆動用電動モータの出力軸に接続し、出力軸１３を電気自動車用の駆動装置に接続することで、静粛性、動力伝達効率が高く、減速機の摩耗が少ない高品位な電気自動車を構築することができる。

１１ 入力軸
１３ 出力軸
１５ サンローラ
１７ リングローラ
２１ 連結部
２３ ローディングカム機構
２４ 対向側端面
２７ 固定リングローラ素子
２８，６１ 突起
２９ 可動リングローラ素子
３１ 支持軸（自転軸）
３７ 基端部
３９ ローラ保持部
４１ 第１段付部
４３ 凹溝
４９ カムリング
５１ 玉（転動体）
５３ 第１カム溝
５５ 第２カム溝
６５ 第２段付部
１００ 摩擦ローラ式減速機

Claims (2)

1. 入力軸と同心に配置されたサンローラと、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たリングローラと、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、
   前記リングローラは、前記入力軸の軸方向に並設される一対のリングローラ素子からなり、少なくとも一方は前記軸方向に移動自在な可動リングローラ素子であり、各リングローラ素子の内周面は、リングローラ素子同士が互いに対向する対向側端面から前記軸方向の反対側の外側端面に向かうほど内径が小さくなる傾斜面にされ、
   前記連結部は、前記出力軸と接続される基端部と、該基端部から延設され前記一対のリングローラ素子を保持するローラ保持部とを有し、
   前記ローディングカム機構は、該可動リングローラ素子の外側端面の円周方向に沿った複数箇所に設けられた第１カム溝と、前記可動リングローラ素子の外側端面に対面配置され前記第１カム溝に対応する複数箇所に第２カム溝が設けられたカムリングと、前記第１カム溝と前記第２カム溝との間にそれぞれ挟持される複数の転動体と、を有し、前記第１カム溝と前記第２カム溝は、それぞれ前記軸方向の深さが円周方向に沿って漸次変化して、カム溝の円周方向端部に向かうに従って浅くなる形状にされており、
   前記ローラ保持部は、内周部に前記軸方向に沿った凹溝が形成され、
   前記一対のリングローラ素子と前記カムリングのうち、前記可動リングローラ素子を除いた残りの部材の外周部に、前記凹溝と係合する突起が形成されたことを特徴とする摩擦ローラ式減速機。
2. 前記連結部は、前記基端部に、前記入力軸と同心で前記軸方向と平行な周面が形成された第１段付部を有し、
   前記カムリングは、リング中心と同心で前記第１段付部の周面に嵌合する周面が形成された第２段付部を有することを特徴とする請求項１に記載の摩擦ローラ式減速機。

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