JP2000227149A - トラクションローラ式減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動モータから伝動するトルクの高低にかか
わらず、トルクの伝動効率を高く維持して電力消費を極
力抑制すると同時に、部品点数の削減および加工費の削
減を図って、製造コストを低減すること。 【解決手段】 駆動軸１２を外輪１６に対して偏心して
配置し、駆動軸１２の外周面と外輪１６の内周面との径
方向間隔を周方向にわたって異ならせ、摩擦伝動時に、
駆動軸１２の回転に伴って、ウェッジローラ１３を周方
向であって径方向間隔の小さい方に移動して外輪１６の
内周面に押圧するように構成すると共に、ガイドローラ
１５の直径を径方向間隔の最大間隔に略等しく設定し、
このガイドローラ１５を支持する支持軸等を必要とする
ことなく、ガイドローラ１５を周方向に移動不能にして
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、扇風機、
洗濯機、自転車用駆動力補助装置など種々の用途に用い
ることができるトラクションローラ式減速機に関し、詳
しくは、電動モータから伝動するトルクの高低にかかわ
らず、トルクの伝動効率を高く維持して電力消費を極力
抑制すると同時に、部品点数の削減および加工費の削減
を図って、製造コストを低減したトラクションローラ式
減速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自転車用駆動力補助装置は、一
般的には、バッテリーと、このバッテリーからの電力に
より駆動される電動モータと、この電動モータの駆動力
を減速してペダル軸に伝動する複数段の減速機とから構
成している。

【０００３】この複数段の減速機の一つに、静粛性の観
点から、ローラにより駆動力を伝動するトラクションロ
ーラ式減速機を用いており、このトラクションローラ式
減速機は、電動モータの駆動軸からの駆動力を、この駆
動軸の径方向外方に配置した少なくとも３個のガイドロ
ーラを介して、これらガイドローラの径方向外方に配置
した外輪に摩擦伝動して、この外輪に同軸に設けた出力
軸から後段の減速機に出力するようにしている。

【０００４】また、自転車用駆動力補助装置では、ペダ
ルに加えられる乗員の踏力に電動モータの駆動力を補助
力として加えているが、坂道等での登坂走行時には、こ
の電動モータの駆動力が大きく、高いトルクを必要とす
る一方、平地等での定速走行時には、電動モータの駆動
力は小さく、そのトルクも低くて良いといったことがあ
る。

【０００５】このように、トラクションローラ式減速機
には、高いトルクから低いトルクまで作用するが、トル
クの高低にかかわらず、トルクの伝動効率を高く維持
し、これにより、バッテリーの電力消費を極力抑制した
いといったことがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的なトラクション
ローラ式減速機においては、伝動するトルクが高い場合
には、ガイドローラと外輪の間に滑りが発生してトルク
の伝動効率が低下するといった虞れあるため、ガイドロ
ーラを外輪に押圧するように構成して、両者の間の滑り
を防止している。

【０００７】しかし、伝動するトルクが低い場合、ガイ
ドローラと外輪の間に滑りが発生することは殆どない
が、上記のように、ガイドローラを外輪に押圧するよう
に構成すると、滑りが生じない状態にもかかわらず過大
な押圧力を付与することになるため、ガイドローラと外
輪の間の転がり抵抗が増大して、トルクの伝動効率をか
えって低下するといったことがある。

【０００８】したがって、トルクの高低にかかわらず、
トルクの伝動効率を高く維持するため、特願平９−０１
５２３７号では、電動モータの駆動軸を外輪に対して偏
心して配置し、駆動軸の外周面と外輪の内周面との径方
向間隔を周方向にわたって異ならせると共に、入力軸の
回転に伴って、１個のガイドローラ（ウェッジローラ）
を周方向であって径方向間隔の小さい方に移動して、外
輪の内周面に押圧するように構成し、伝動するトルクの
大きさに対応して、１個のガイドローラ（ウェッジロー
ラ）が外輪の内周面を押圧する押圧力を変化させてい
る。

【０００９】これにより、トルクが高い場合には、ガイ
ドローラ（ウェッジローラ）を外輪の内周面に強く押圧
し、両者の滑りを防止して、伝動効率を高くしている一
方、トルクが低い場合には、ガイドローラ（ウェッジロ
ーラ）の外輪への押圧力を小さくして、転がり抵抗を極
力抑制し、伝動効率を高くしている。その結果、上記の
ように、トルクの高低にかかわらず、トルクの伝動効率
を高く維持して、バッテリーの電力消費を抑制してい
る。

【００１０】また、特願平９−０１５２３７号では、３
個のガイドローラのうち、１個のガイドローラ（ウェッ
ジローラ）は、上記のように、周方向に移動するように
構成しているが、残りの２個のガイドローラは、上記の
押圧力付与のためには、１個のガイドローラ（ウェッジ
ローラ）で十分であることから、周方向には、移動不能
に構成している。具体的には、これらのガイドローラを
回転自在に支持する支持軸の両端部をハウジングに固定
して、ガイドローラを周方向に移動不能にしている。

【００１１】さらに、この特願平９−０１５２３７号に
開示したトラクションローラ式減速機は、上記のよう
に、バッテリーの電力消費の点では有効であるが、より
一層の部品点数の削減、加工費の削減を図って、製造コ
ストを一層低減したいといった要望がある。

【００１２】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、電動モータから伝動するトルクの
高低にかかわらず、トルクの伝動効率を高く維持して電
力消費を極力抑制すると同時に、部品点数の削減および
加工費の削減を図って、製造コストを低減したトラクシ
ョンローラ式減速機を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的達成のため、
本発明に係るトラクションローラ式減速機は、入力軸の
駆動力を、この入力軸の径方向外方に配置した少なくと
も３個のガイドローラを介して、これらガイドローラの
径方向外方に配置した外輪に摩擦伝動して、この外輪に
同軸に設けた出力軸から出力するようにしてなり、前記
入力軸を前記外輪に対して偏心して配置し、前記入力軸
の外周面と前記外輪の内周面との径方向間隔を周方向に
わたって異ならせると共に、摩擦伝動時、前記入力軸の
回転に伴って、少なくとも１個のガイドローラを周方向
であって前記径方向間隔の小さい方に移動して、前記外
輪の内周面に押圧する一方、この摩擦伝動時、残りのガ
イドローラを周方向に移動不能に維持するトラクション
ローラ式減速機において、前記周方向に移動不能に維持
するガイドローラのうち１個のガイドローラの直径を前
記径方向間隔の最大間隔に略等しく設定して、このガイ
ドローラをこの最大間隔の位置に配置したことを特徴と
するトラクションローラ式減速機。

【００１４】このように、本発明によれば、入力軸を外
輪に対して偏心して配置し、入力軸の外周面と外輪の内
周面との径方向間隔を周方向にわたって異ならせると共
に、摩擦伝動時、入力軸の回転に伴って、少なくとも１
個のガイドローラを周方向であって前記径方向間隔の小
さい方に移動して、外輪の内周面に押圧するように構成
しているため、伝動するトルクの大きさに対応して、１
個のガイドローラを周方向に移動させて外輪の内周面を
押圧させ、この押圧力をトルクの大きさに応じて変化さ
せることができる。これにより、トルクが高い場合に
は、ガイドローラを外輪の内周面に強く押圧させ、両者
の滑りを防止して、伝動効率を高くできる一方、トルク
が低い場合には、ガイドローラの外輪への押圧力を小さ
くして、転がり抵抗を極力抑制し、伝動効率を高くで
き、その結果、トルクの高低にかかわらず、トルクの伝
動効率を高く維持して電力消費を抑制することができ
る。

【００１５】しかも、周方向に移動不能に維持するガイ
ドローラのうち１個のガイドローラの直径を、偏心した
入力軸の外周面と外輪の内周面との径方向間隔の最大間
隔に略等しく設定し、このガイドローラをこの最大間隔
の位置に配置しているため、ガイドローラを支持する支
持軸を必要とすることなく、ガイドローラを周方向に移
動不能にすることができる。そのため、この支持軸やこ
れに付随するケージ、ローラを不要にすることができ、
これにより、部品点数の削減および加工費の削減を図
り、製造コストを低減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
トラクションローラ式減速機を図面を参照しつつ説明す
る。

【００１７】図１は、本発明の実施の形態に係るトラク
ションローラ式減速機を組み込んだ自転車用補助装置の
斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断
面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った
断面図であり、図４は、トルクと伝動効率の関係を示す
グラフである。

【００１８】ペダル１には、クランク２を介してペダル
軸３が連結され、このペダル軸３には、かさ歯車４，５
の減速機が連結され、さらに、かさ歯車４，５の減速機
に、はすば歯車６，７の減速機が連結されている。

【００１９】このはすば歯車６，７の減速機に、本実施
の形態に係るトラクションローラ式減速機８が連結さ
れ、このローラ式減速機８に、電動モータ９が連結され
ている。

【００２０】図２に示すように、トラクションローラ式
減速機８には、カバー１０とハウジング１１とが設けら
れ、カバー１０には、電動モータ９の駆動軸１２が回転
自在に支持されている。この駆動軸１２は、後述する外
輪１６および出力軸２０に対してδだけ偏心して配置さ
れている。これにより、図３に示すように、駆動軸１２
の外周面と外輪１６の内周面との径方向間隔が周方向に
わたって不同にされている。

【００２１】この駆動軸１２の外周囲には、ウェッジロ
ーラ１３、ガイドローラ１４、およびガイドローラ１５
が配置され、これらの外周囲に、内周面をこれらローラ
１３〜１５に接触して駆動力を伝動する外輪１６が配置
されている。さらに、図２に示すように、ローラ１３〜
１５と外輪１６の底部との間には、リング状の平板部材
１７が介装されている。

【００２２】ウェッジローラ１３には、支持軸１３ａが
通挿され、この支持軸１３ａの上端および下端は、カバ
ー１０および平板部材１７にそれぞれ形成された周方向
の係合溝１８，１９に係合されている。これにより、後
述するように、摩擦伝動時に、ウェッジローラ１３の周
方向への移動が許容されている。

【００２３】ガイドローラ１４にも、図３に示すよう
に、支持軸１４ａが通挿されているが、この支持軸１４
ａの上端および下端は、カバー１０および平板部材１７
にそれぞれ形成された孔（図示略）に固定され、これに
より、ガイドローラ１４の周方向への移動が不能にされ
ている。

【００２４】ガイドローラ１５は、その直径が駆動軸１
２の外周面と外輪１６の内周面との径方向間隔の最大間
隔に略等しく設定され、この最大間隔の位置に配置され
ている。そのため、ガイドローラ１５は、幾何学上、径
方向間隔が小さくなる方向（即ち、周方向）には、移動
できないようになっている。

【００２５】外輪１６の下部中心には、出力軸２０が外
輪１６に同軸に設けられ、はすば歯車７に嵌合されてい
る。

【００２６】以上のように構成されているため、本実施
の形態に係るトラクションローラ式減速機は、以下のよ
うに作用する。

【００２７】図３に示すように、電動モータ９の駆動軸
１２が時計廻り（矢印Ａ）方向に回転されると、ローラ
１３〜１５は、それぞれ、反時計廻り（矢印Ｂ）方向に
回転され、これに伴って、外輪１６も、反時計廻り（矢
印Ｃ）方向に回転され、これにより、電動モータ９の駆
動力が減速されて出力軸２０に摩擦伝動される。

【００２８】この摩擦伝動時、ウェッジローラ１３は、
その支持軸１３ａが周方向の係合溝１８，１９に係合さ
れて周方向への移動が許容されていると共に、駆動軸１
２は、外輪１６に対してδだけ偏心されて、駆動軸１２
の外周面と外輪１６の内周面との径方向間隔が周方向に
わたって不同にされている。

【００２９】したがって、摩擦伝動時、ウェッジローラ
１３は、駆動軸１２の回転に伴って、図３の矢印Ｄ方向
（周方向）に移動される。このウェッジローラ１３が矢
印Ｄ方向に移動するにつれて、駆動軸１２と外輪１６の
径方向間隔が小さくなっているため、ウェッジローラ１
３は、外輪１６の内周面に徐々に押圧される。この時、
駆動軸１２のトルクが大きい程、ウェッジローラ１３の
移動量が大きく、ウェッジローラ１３の外輪１６への押
圧力が大きいため、この押圧力は、駆動軸１２のトルク
の大きさに対応して変化する。

【００３０】すなわち、伝動するトルクの大きさに対応
して、ウェッジローラ１３が外輪１６の内周面を押圧す
る押圧力を変化させているため、電動モータ９からペダ
ル軸３に伝動するトルクが大きい場合には、ウェッジロ
ーラ１３を外輪１６の内周面に強く押圧して、両者の滑
りを防止して、伝動効率を高くできる一方、トルクが小
さい場合には、ウェッジローラ１３の外輪１６への押圧
力が小さいため、転がり抵抗を抑制して、伝動効率を高
くすることができる。その結果、トルクの高低にかかわ
らず、トルクの伝動効率を高く維持して、バッテリーの
電力消費を抑制することができる。

【００３１】この時のトルクと伝動効率との関係を図４
に示す。丸印のプロットからなる曲線αは、本実施の形
態に係り、三角印のプロットからなる曲線βは、従来に
係るものである。このように、両者を比較すると、本実
施の形態のように、ウェッジローラ１３を周方向に移動
することにより、常用トルク域において伝動効率を２〜
５％改善できる。

【００３２】さらに、本実施の形態では、ガイドローラ
１５は、その直径が駆動軸１２の外周面と外輪１６の内
周面との径方向間隔の最大間隔に略等しく設定されて、
この最大間隔の位置に配置され、幾何学上、径方向間隔
が小さくなる方向（即ち、周方向）には、移動できない
ように構成されているため、ガイドローラ１５を支持す
る支持軸を必要とすることなく、ガイドローラ１５を周
方向に移動不能にすることができ、この支持軸やこれに
付随するケージ、ローラが不要であるため、部品点数の
削減および加工費の削減を図り、製造コストを低減する
ことができる。

【００３３】次に、図５に、変形例に係るトラクション
ローラ式減速機を示す。本変形例でも、ガイドローラ１
５は、その直径が駆動軸１２の外周面と外輪１６の内周
面との径方向間隔の最大間隔に略等しく設定されて、こ
の最大間隔の位置に配置されているため、支持軸を必要
とすることなく、ガイドローラ１５を周方向に移動不能
にすることができる。

【００３４】特に、本変形例では、ガイドローラ１５
は、その内部が中空に形成されているため、軽量化を図
ることができると共に、転動面の摩擦抵抗を低減するこ
とができる。

【００３５】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力軸を外輪に対して偏心して配置し、入力軸の外周面
と外輪の内周面との径方向間隔を周方向にわたって異な
らせると共に、摩擦伝動時、入力軸の回転に伴って、少
なくとも１個のガイドローラを周方向であって前記径方
向間隔の小さい方に移動して、外輪の内周面に押圧する
ように構成しているため、トルクの高低にかかわらず、
トルクの伝動効率を高く維持して電力消費を抑制するこ
とができる。

【００３７】しかも、周方向に移動不能に維持するガイ
ドローラのうち１個のガイドローラの直径を、偏心した
入力軸の外周面と外輪の内周面との径方向間隔の最大間
隔に略等しく設定し、このガイドローラをこの最大間隔
の位置に配置しているため、ガイドローラを支持する支
持軸を必要とすることなく、ガイドローラを周方向に移
動不能にすることができる。そのため、この支持軸やこ
れに付随するケージ、ローラを不要にすることができ、
これにより、部品点数の削減および加工費の削減を図
り、製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るトラクションローラ
式減速機を組み込んだ自転車用補助装置の斜視図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。

【図４】トルクと伝動効率の関係を示すグラフ。

【図５】本実施の形態の変形例に係り、図３に対応した
断面図。

【符号の説明】

１ ペダル ２ クランク ３ ペダル軸 ４，５ かさ歯車 ６，７ はすば歯車 ８ トラクションローラ式減速機 ９ 電動モータ １０ カバー １１ ハウジング １２ 駆動軸（入力軸） １３ ウェッジローラ（ガイドローラ） １３ａ 支持軸 １４ ガイドローラ １４ａ 支持軸 １５ ガイドローラ １６ 外輪 １７ 平板部材 １８，１９ 周方向の係合溝 ２０ 出力軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸の駆動力を、この入力軸の径方向外
   方に配置した少なくとも３個のガイドローラを介して、
   これらガイドローラの径方向外方に配置した外輪に摩擦
   伝動して、この外輪に同軸に設けた出力軸から出力する
   ようにしてなり、 前記入力軸を前記外輪に対して偏心して配置し、前記入
   力軸の外周面と前記外輪の内周面との径方向間隔を周方
   向にわたって異ならせると共に、 摩擦伝動時、前記入力軸の回転に伴って、少なくとも１
   個のガイドローラを周方向であって前記径方向間隔の小
   さい方に移動して、前記外輪の内周面に押圧する一方、
   この摩擦伝動時、残りのガイドローラを周方向に移動不
   能に維持するトラクションローラ式減速機において、 前記周方向に移動不能に維持するガイドローラのうち１
   個のガイドローラの直径を前記径方向間隔の最大間隔に
   略等しく設定して、このガイドローラをこの最大間隔の
   位置に配置したことを特徴とするトラクションローラ式
   減速機。