WO2015064258A1 - 摩擦ローラ式減速機 - Google Patents

Abstract

　摩擦ローラ式減速機は、入力シャフトの軸方向に移動可能に取り付けられた第１太陽ローラと、第１太陽ローラの端面に設けられた複数の第１カム溝と、第１太陽ローラの第１カム溝側と対向して入力シャフトに取り付けられたカム板と、第１カム溝と対向するカム板に設けられた複数の第２カム溝と、第１カム溝と第２カム溝との間に設けられた転動体と、転動体を転動自在に保持し、転動体を保持する位置のピッチ円直径が第１カム溝及び第２カム溝のピッチ円直径と異なる保持器と、を有する。

Description

摩擦ローラ式減速機

　本発明は、摩擦ローラ式減速機に関する。

　摩擦ローラを用いた減速装置がある（例えば、特許文献１）。このような減速装置は、例えば、電気自動車の駆動輪と電動機との間に設けられて、電動機の回転速度を減速して駆動輪に伝達する。摩擦ローラを用いた減速装置は、運転時の振動及び騒音を抑制することができる。

日本国特開昭５９－１８７１５４号公報

　摩擦ローラを用いた減速機は、例えば、太陽ローラ、遊星ローラ、環状ローラを有しており、太陽ローラに、例えば、ボールカムを利用したローディング機構を備えている。前述したボールカムを用いたローディング機構は、３個以上の玉を備えている。これらの玉のうち、１個の玉に遊びが生じると、玉がカム溝に乗り上げたり、玉がカム溝を滑ったりして、各玉が伝達する力にばらつきが生じる可能性がある。その結果として、動力の伝達効率が低下する可能性がある。

　本発明は、ボールカムを用いたローディング機構を備えた摩擦ローラ式減速機において、ローディング機構が有する玉の遊びを抑制することを目的とする。

　本発明は、少なくとも動力が入力される入力シャフトと、前記入力シャフトに取り付けられ、かつ前記入力シャフトの軸方向に対して移動可能である第１太陽ローラと、前記軸方向に対して垂直な前記第１太陽ローラの面に開口し、かつ前記入力シャフトの周囲に設けられた複数の溝であって、前記軸方向の深さが前記溝の延在方向における中央部で最も大きくなる複数の第１カム溝と、前記第１太陽ローラの前記第１カム溝とは反対側の面に対向して前記入力シャフトに取り付けられた第２太陽ローラと、前記第１太陽ローラ及び前記第２太陽ローラの外周部に接する複数の中間ローラと、前記中間ローラが内周面に接する環状ローラと、前記第１太陽ローラの前記第１カム溝側の面に対向して前記入力シャフトに取り付けられたカム板と、前記第１カム溝と対向する前記カム板の面に開口し、かつ前記入力シャフトの周囲に設けられた複数の溝であって、前記軸方向の深さが前記溝の中央部で最も大きくなる複数の第２カム溝と、前記第１カム溝と前記第２カム溝との間に設けられる転動体と、前記転動体と接触するとともに転動できるように保持し、かつ前記転動体を保持する位置のピッチ円直径は、前記第１カム溝及び前記第２カム溝のピッチ円直径と異なる保持器と、を含む摩擦ローラ式減速機である。

　この摩擦ローラ式減速機は、保持器が転動体（玉）を保持する位置におけるピッチ円直径は、第１カム溝及び第２カム溝のピッチ円直径と異なっている。このようにすることで、転動体は、カム溝によって径方向に移動して、保持器の孔の内周面を径方向外側に押す。つまり、転動体は、カム溝との転がり接触による、保持器の径方向内側から径方向外側に向かう力と、保持器の弾性復元力による、保持器の径方向外側から径方向内側に向かう力とを同時に受ける。その結果、転動体は、第１カム溝及び第２カム溝のカム面と、保持器の孔の内周面とに、常に接触圧を有して当接した状態となり、遊びが抑制される。このように、本発明は、ボールカムを用いたローディング機構を備えた摩擦ローラ式減速機において、ローディング機構が有するボールの遊びを抑制することができる。

　前記保持器は、玉を保持し、かつ前記玉の直径よりも直径が大きい孔を有し、前記保持器のピッチ円直径は、前記第１太陽ローラの前記第１カム溝及び前記カム板の前記第２カム溝のピッチ円直径よりも小さく、前記第１カム溝及び前記第２カム溝のピッチ円直径は、前記保持器のピッチ円直径に、前記保持器が前記玉を保持する孔の直径を加算し、さらに前記玉の直径を減算した値以上であることが好ましい。このようにすることで、玉は、カム溝によって径方向に移動して、保持器の孔の内周面を径方向内側に押す。つまり、玉は、カム溝との転がり接触による、保持器の径方向外側から径方向内側に向かう力と、保持器の弾性復元力による、保持器の径方向内側から径方向外側に向かう力とを同時に受ける。その結果、玉は、第１カム溝及び第２カム溝のカム面と、保持器の孔の内周面とに、常に接触圧を有して当接した状態となり、遊びが抑制される。

　前記保持器は、玉を保持し、かつ前記玉の直径よりも直径が大きい孔を有し、前記保持器のピッチ円直径は、前記第１太陽ローラの前記第１カム溝及び前記カム板の前記第２カム溝のピッチ円直径よりも大きく、前記保持器のピッチ円直径は、前記第１カム溝及び前記第２カム溝のピッチ円直径に、前記保持器が前記玉を保持する孔の直径を加算し、さらに前記玉の直径を減算した値以上であることが好ましい。このようにすることで、遠心力によって玉が保持器の径方向外側に移動しようとしても移動できず、ローディング装置にトルクが入力されるときには、トルクに比例した、設定値通りのローディング力が得られる。

　本発明は、ボールカムを用いたローディング機構を備えた摩擦ローラ式減速機において、ローディング機構が有する玉の遊びを抑制することができる。

本実施形態に係る摩擦ローラ式減速機の一例を示す構成図である。 本実施形態に係る摩擦ローラ式減速機の他の例を示す構成図である。 本実施形態に係る摩擦ローラ式減速機が備えるローディング装置の動作を説明するための説明図である。 本実施形態に係る摩擦ローラ式減速機が備えるローディング装置の動作を説明するための説明図である。 ローディング装置を示す分解斜視図である。 カム板を示す斜視図である。 第１カム溝及び第２カム溝の断面の模式的な説明図である。 保持器のピッチ円直径と第１カム溝及び第２カム溝のピッチ円直径との関係を示す説明図である。 保持器と玉との関係を示す説明図である。 保持器と玉との関係を示す説明図である。 玉の直径及び保持器が有する孔の直径との関係を説明するための説明図である。 保持器と玉との関係を示す説明図である。 保持器のピッチ円直径と第１カム溝及び第２カム溝のピッチ円直径との関係の変形例を示す説明図である。 保持器と玉との関係の変形例を示す説明図である。 保持器の変形例を示す分解斜視図である。

　本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下に記載する実施形態により本発明が限定されるものではない。

　図１Ａは、本実施形態に係る摩擦ローラ式減速機の一例を示す構成図である。図１Ｂは、本実施形態に係る摩擦ローラ式減速機の他の例を示す構成図である。図２及び図３は、本実施形態に係る摩擦ローラ式減速機が備えるローディング装置の動作を説明するための説明図である。摩擦ローラ式減速機（以下、適宜減速機という）１は、例えば、電動機３０が発生した動力を減速して出力する装置である。図１Ａに示す減速機１において、入力された動力は、ローラ同士の摩擦力によって伝達されて、出力される。

　減速機１は、入力シャフト２と、出力シャフト３と、太陽ローラ４と、環状ローラ５と、複数の遊星ローラ６と、ローディング装置７とを備える。減速機１は、太陽ローラ４と遊星ローラ６と環状ローラ５との間の摩擦を利用して、入力シャフト２と、出力シャフト３との間で動力を伝達する。このように、減速機１は、遊星ローラを用いた摩擦ローラ式の減速機である。

　入力シャフト２は、軸（以下、回転軸という）Ｚｒを中心として回転する部材である。入力シャフト２は、少なくとも動力が入力される。本実施形態において、入力シャフト２は、電動機３０の動力が入力される。また、入力シャフト２は、減速機１の出力シャフト３からの入力を、電動機３０に入力してもよい。この場合、電動機３０は、発電機として機能して電力を発生（回生）する。本実施形態において、入力シャフト２は、動力発生源である電動機３０の出力シャフト３０Ｓである。すなわち、電動機３０の出力シャフト３０Ｓは、減速機１の入力シャフト２を兼ねているが、出力シャフト３０Ｓと入力シャフト２とは、このような形態に限定されない。例えば、電動機３０の出力シャフト３０Ｓと減速機１の入力シャフト２とは、連結器によって連結されてもよい。

　太陽ローラ４は、入力シャフト２に取り付けられている。太陽ローラ４は、第１太陽ローラ４ａと第２太陽ローラ４ｂとを含む。これらは、いずれも入力シャフト２の外周部に取り付けられる。第１太陽ローラ４ａと第２太陽ローラ４ｂとは、対向して配置されている。より具体的には、両者は、回転軸Ｚｒと直交する一方の端面同士が、所定の隙間を有した状態で対向している。第１太陽ローラ４ａ及び第２太陽ローラ４ｂは、いずれも回転軸Ｚｒを中心として回転する。

　第１太陽ローラ４ａは、入力シャフト２の電動機３０側に配置される。第１太陽ローラ４ａは、入力シャフト２に対して相対的に回転することができる。また、第１太陽ローラ４ａは、入力シャフト２の回転軸Ｚｒ方向に対して移動可能である。第２太陽ローラ４ｂは、第１太陽ローラ４ａよりも電動機３０から遠い位置に配置される。第２太陽ローラ４ｂは、例えば、キー及びキー溝又はスプライン及びスプライン溝等を介して入力シャフト２に取り付けられている。このような構造により、第２太陽ローラ４ｂは、入力シャフト２に対する周方向への移動、すなわち回転が規制されている。

　第１太陽ローラ４ａ及び第２太陽ローラ４ｂは、一方の端面から他方の端面に向かって、直径が大きくなっている。すなわち、第１太陽ローラ４ａ及び第２太陽ローラ４ｂの側面は、一方の端面から他方の端面に向かって外径が大きくなる方向に傾斜している。第１太陽ローラ４ａ及び第２太陽ローラ４ｂの側面は、複数の遊星ローラ６と接しながら転動する、転がり接触面である。太陽ローラ４全体として見ると、転がり接触面の外径は、回転軸Ｚｒ方向の中間部で小さく、両端部に向かって大きくなる。

　環状ローラ５は、全体を円環状としたもので、太陽ローラ４の周囲に、太陽ローラ４と同心に配置した状態で、出力シャフト３に取り付けられている。環状ローラ５の内周面は、回転軸Ｚｒ方向の中央部に向かうにしたがって内径が大きくなる方向に傾斜した転がり接触面となっている。環状ローラ５の内側には、複数の遊星ローラ６が配置されており、環状ローラ５の内周面、すなわち転がり接触面と遊星ローラ６の側面とが接している。

　複数の遊星ローラ６は、太陽ローラ４の外周面と環状ローラ５の内周面との間に形成された環状空間９の円周方向における複数箇所に配置されている。遊星ローラ６は、それぞれが中間ローラである。それぞれの遊星ローラ６は、回転軸Ｚｒと平行に配置された、自転軸としての遊星軸１０の周囲に、ラジアルニードル軸受を介して取り付けられる。このような構造により、複数の遊星ローラ６は、それぞれの遊星軸１０の周りを回転する。

　複数の遊星ローラ６を支持する各遊星軸１０の基端部は、キャリア１１に取り付けられている。キャリア１１は、ハウジング等の固定の部分に支持されて固定されている。各遊星ローラ６の外周面は、子午断面、すなわち遊星ローラ６の回転軸を含み、かつこの回転軸と平行な平面で切った場合の断面の形状が円弧状の凸曲面である。また、各遊星ローラ６の外周面は、それぞれ太陽ローラ４の外周面と環状ローラ５の内周面とに接触している。

　ローディング装置７は、ボールカムを用いたローディング機構を備えた装置である。ローディング装置７は、第１太陽ローラ４ａと、入力シャフト２との間に設けられている。本実施形態において、ローディング装置７は、カム板１５と、第１太陽ローラ４ａと、転動体としての複数個の玉（ボール）１６とを含む。入力シャフト２の中間部には、止め輪１２により支え環１３が係止されている。支え環１３と第１太陽ローラ４ｂとの間に、この支え環１３の側から順に、皿ばね１４と、カム板１５と、複数個の玉１６とが設けられている。そして、互いに対向する、第１太陽ローラ４ａの他方の端面である基端面とカム板１５の端面との、それぞれ円周方向における複数箇所に、第１カム面１７Ｐと第２カム面１８Ｐとが設けられている。第１カム面１７Ｐは第１カム溝１７を形成し、第２カム面１８Ｐは第２カム溝１８を形成する。第１カム面１７Ｐ及び第２カム面１８Ｐは、それぞれ、回転軸Ｚｒ方向の深さが、第１カム溝１７及び第２カム溝１８の延在する方向（例えば、円周方向）において中央部で最も深く、同じく両端部に向かうにしたがって漸次浅くなる形状となっている。玉１６は、第１カム溝１７と第２カム溝１８との間に設けられる。より具体的には、対向する一対の第１カム面１７Ｐと第２カム面１８Ｐとの間に、１個の玉１６が設けられる。

　入力シャフト２が停止している状態のローディング装置７は、図２に示すように、それぞれの玉１６が、それぞれの第１カム面１７Ｐ及び第２カム面１８Ｐの最も深くなった部分に位置している。この状態では、皿ばね１４は、自身の弾力により、第１太陽ローラ４ａの第１カム溝１７とは反対側の面に対向して配置された第２太陽ローラ４ｂに向けて第１太陽ローラ４ａを押圧する。入力シャフト２が回転すると、それぞれの玉１６が、図３に示すように、第１カム面１７Ｐ及び第２カム面１８Ｐの浅くなった部分に移動する。そして、それぞれの玉１６は、第１太陽ローラ４ａとカム板１５との間隔を拡げ、第１太陽ローラ４ａを第２太陽ローラ４ｂに向けて押圧する。この結果、第１太陽ローラ４ａは、皿ばね１４の弾力と、第１カム面１７Ｐと第２カム面１８Ｐとに対してそれぞれの玉１６が乗り上げることにより発生する推力とのうち、より大きな方の力で第２太陽ローラ４ｂに向けて押圧されつつ回転する。

　減速機１の運転時には、ローディング装置７が発生する回転軸Ｚｒ方向の推力により、第１太陽ローラ４ａ及び第２太陽ローラ４ｂは、両者の間隔１９が小さくなる。そして、第１太陽ローラ４ａ及び第２太陽ローラ４ｂを含む太陽ローラ４の外周面と、各遊星ローラ６の外周面との接触部の面圧が上昇する。面圧の上昇にともなって、各遊星ローラ６が、第１太陽ローラ４ａ及び環状ローラ５の径方向外側に押される。すると、環状ローラ５の内周面とそれぞれの遊星ローラ６の外周面との接触部の面圧も上昇する。この結果、入力シャフト２と出力シャフト３との間に存在する、動力伝達に供されるべき、それぞれがトラクション部である複数の転がり接触部の面は、その面圧が、入力シャフト２と出力シャフト３との間で伝達すべきトルクの大きさに応じて上昇する。

　この状態で入力シャフト２を回転させると、入力シャフト２の回転が、太陽ローラ４からそれぞれの遊星ローラ６に伝わり、遊星ローラ６は、太陽ローラ４の周囲で自転しつつ公転する。キャリア１１が固定されていることにより、遊星ローラ６の自転運動によって環状ローラ５が回転する。このため、入力シャフト２の回転は、太陽ローラ４及び遊星ローラ６を介して環状ローラ５に伝達される。環状ローラ５が回転すると、環状ローラ５に取り付けられた出力シャフト３が回転する。

　本実施形態では、キャリア１１を固定して環状ローラ５から出力を取り出したが、図１Ｂに示す減速機１ａのように、環状ローラ５をハウジング等の固定の部分に支持固定して、出力シャフト３の基端部にキャリア１１を取り付けてもよい。減速機１ａは、入力シャフト２を回転させると、その回転が、太陽ローラ４からそれぞれの遊星ローラ６に伝わる。そして、それぞれの遊星ローラ６は、太陽ローラ４の周囲で自転しつつ公転する。遊星ローラ６の公転運動は、キャリア１１を介して出力シャフト３により取り出せる。

　各トラクション部の面圧は、入力シャフト２及び出力シャフト３同士の間で伝達すべきトルクの大きさに応じて適正になる。その結果、減速機１は、各トラクション部で過大な滑りが発生したり、これら各トラクション部の面圧が過大になることによって転がり抵抗が過大になったりすることを抑制できる。

　図４は、ローディング装置を示す分解斜視図である。図５は、カム板を示す斜視図である。図６は、第１カム溝及び第２カム溝の断面の模式的な説明図である。図４に示すように、第１太陽ローラ４ａは、径方向外側に張り出したフランジ部４ａｆをカム板１５側に有する。本実施形態において、第１太陽ローラ４ａとカム板１５との間には、保持器２０が設けられる。保持器２０は、玉１６を転動できるように保持する。保持器２０は、板状かつ環状の部材であり、周方向に複数（本実施形態では４個）の孔２０Ｈを有している。孔２０Ｈは、玉１６を保持する。保持器２０は、図１Ａに示す入力シャフト２が貫通する貫通孔２１を中央部に有している。保持器２０は、弾性変形可能な材料で作られている。

　第１太陽ローラ４ａが有する複数の第１カム溝１７は、第１太陽ローラ４ａのフランジ部４ａｆに設けられる。複数の第１カム溝１７は、回転軸Ｚｒ方向に対して垂直な第１太陽ローラ４ａの面、具体的にはカム板１５側の端面４ａｐに開口する。フランジ部４ａｆを含む第１太陽ローラ４ａは、中央部に、図１Ａに示す入力シャフト２が貫通する貫通孔４Ｈａを有している。複数の第１カム溝１７は、貫通孔４Ｈａの周囲、すなわち入力シャフト２の周囲に設けられる。第１カム溝１７は、第１太陽ローラ４ａの接線方向に向かって延在している。図６に示すように、第１カム溝１７は、回転軸Ｚｒ方向の深さｈが第１カム溝１７の延在方向（矢印Ｃで示す方向）における中央部ＣＰで最も大きくなる。

　カム板１５は、図４及び図５に示すように、円板の中央部に貫通孔１５Ｈを有する環状かつ板状の部材である。貫通孔１５Ｈは、図１Ａに示す入力シャフト２が貫通する。カム板１５が有する複数の第２カム溝１８は、回転軸Ｚｒ方向に対して垂直かつ第１太陽ローラ４ａ側のカム板１５の面、すなわち、第１カム溝１７と保持器２０を隔てて対向する端面１５Ｐ面に開口する。複数の第２カム溝１８は、貫通孔１５Ｈの周囲、すなわち入力シャフト２の周囲に設けられる。第２カム溝１８は、カム板１５の接線方向に向かって延在している。図６に示すように、第２カム溝１８は、回転軸Ｚｒ方向の深さｈが第２カム溝１８の延在方向（矢印Ｃで示す方向）における中央部ＣＰで最も大きくなる。

　図７は、保持器のピッチ円直径と第１カム溝及び第２カム溝のピッチ円直径との関係を示す説明図である。図８及び図９は、保持器と玉との関係を示す説明図である。保持器２０が玉１６を保持する位置、すなわち、孔２０Ｈの位置（以下、適宜保持位置という）のピッチ円直径（以下、適宜保持位置ピッチ円直径という）Ｄｒは、第１カム溝１７及び第２カム溝１８のピッチ円直径（以下、適宜カム溝ピッチ円直径という）Ｄｃとは異なる大きさである。図７に示す例では、保持位置ピッチ円直径Ｄｒは、カム溝ピッチ円直径Ｄｃよりも小さい。保持位置ピッチ円直径Ｄｒは、保持器２０が有する複数の孔２０Ｈの中心を結び、かつ回転軸Ｚｒを中心とした円の直径である。カム溝ピッチ円直径Ｄｃは、第１カム溝１７及び第２カム溝１８の延在方向における中央部ＣＰでの、第１太陽ローラ４ａ及びカム板１５の径方向における中央部を結び、かつ回転軸Ｚｒを中心とした円の直径である。

　本実施形態において、ローディング装置７は、４個の玉１６を有している。４個の玉１６は、等間隔で配置されている。そして、それぞれの玉１６は、図８に示すように、保持器２０の孔２０Ｈに保持されている。隣接する玉１６の間隔を、回転軸Ｚｒを中心とした中心角で表すと、４個の玉１６は、中心角が９０度間隔で配置される。保持器２０によって、４個の玉１６の間隔は一定に保たれる。ローディング装置７が有する玉１６が４個以上の場合、遊んでしまう玉１６、具体的には保持器２０との間の隙間を自由に移動する結果、カム板１５と第１太陽ローラ４ａとの間での力の伝達に寄与しない玉１６が存在する可能性がある。

　保持器２０と玉１６との間は若干の隙間が存在する。４個の第１カム溝１７及び第２カム溝１８の形状並びに４個の玉１６の形状がそれぞれ同一の形状であれば、トルクが入力されたときにおいて、それぞれの玉１６に伝達される力はすべて等しくなる。しかし、４個の第１カム溝１７及び第２カム溝１８の形状等が異なっていると、それぞれの玉１６に伝達される力がばらつく。

　玉１６が３個の場合、力の大きさは異なるが、すべての玉１６に力は伝達される。しかし、玉１６が４個の場合は冗長系になるので、極端な場合には４個中１個の玉１６には力がまったく伝達されない可能性もある。このような場合、玉１６が保持器２０内で遊んでしまう可能性がある。常に同じ玉１６が遊んでいる場合は問題ないが、遊ぶ玉１６が異なる玉１６になる可能性もある。

　例えば、４個の玉１６を、それぞれ玉Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。ある状態で玉Ａが遊び、玉Ｂが力を伝達していた状態であるとする。次の段階で玉Ａが力を伝達し、玉Ｂが遊ぶことになるとする。玉Ａが力を伝達する瞬間に第１カム溝１７及び第２カム溝１８と玉Ａとが接触する位置はどの位置になるかは不明である。玉Ａが第１カム溝１７及び第２カム溝１８と接触する前には、玉Ａは保持器２０内を遊んでいる。このため、玉Ａは、保持器２０と玉Ａとの隙間の範囲内で移動が可能なためである。その結果、玉Ａは、第１カム溝１７及び第２カム溝１８を乗り上がる位置で力を伝達する可能性もある。

　遊ぶ玉１６が次々に変化すると、玉１６が次々に第１カム溝１７及び第２カム溝１８を乗り上がり、最終的に玉１６が第１カム溝１７及び第２カム溝１８から脱落する可能性がある。このように、玉１６が遊ぶと、玉１６が第１カム溝１７及び第２カム溝１８の少なくとも一方に乗り上げること等が発生する可能性があるので、玉１６の遊びを抑制する必要がある。

　本実施形態では、玉１６の遊びを抑制するために、保持位置ピッチ円直径Ｄｒの大きさとカム溝ピッチ円直径Ｄｃの大きさとを異ならせている。具体的には、保持位置ピッチ円直径Ｄｒの大きさは、カム溝ピッチ円直径Ｄｃの大きさよりも小さい。玉１６は、図８に示すように、弾性変形が可能な材料又は形状の保持器２０に保持され、保持位置ピッチ円直径の位置に存在する。

　この状態で第１太陽ローラ４ａの第１カム溝１７とカム板１５の第２カム溝１８との間に玉１６が挟持されると、保持位置ピッチ円直径Ｄｒの大きさとカム溝ピッチ円直径Ｄｃの大きさとが異なる（この例ではＤｒ＜Ｄｃ）ため、玉１６が径方向に移動する。つまり、第１カム溝１７の第１カム面１７Ｐと、第２カム溝１８の第２カム面１８Ｐとの間に玉１６を挟み込むと、玉１６は、カム溝１７，１８の径方向に対面する側壁面（図２，図３に示すカム溝の断面の垂直方向に形成されるカム溝の側壁面）に倣って径方向に移動する。そして、図９に示すように、玉１６は、保持器２０の孔２０Ｈの径方向外側の内周面に接触して、孔２０Ｈの内周面を径方向外側に押す。
　このときの玉１６は、カム面１７Ｐ，１８Ｐとの転がり接触によって、保持器２０の径方向内側（ＩＮ）から径方向外側（ＯＵＴ）に向かう力を受ける。また、保持器２０の弾性復元力によって、保持器２０の径方向外側（ＯＵＴ）から径方向内側（ＩＮ）に向かう力を受ける。玉１６は、上記の力が同時に作用した状態で、第１カム溝１７と第２カム溝１８との間に挟持される。
　その結果、玉１６は、第１カム面１７Ｐ及び第２カム面１８Ｐと、保持器２０の孔２０Ｈの内周面とに、常に接触圧を有して当接した状態となり、玉１６の遊びが抑制される。そして、第１カム溝１７及び第２カム溝１８の少なくとも一方に玉１６の乗り上げ等が発生する可能性が抑制される。また、すべての玉１６は、カム板１５と第１太陽ローラ４ａとの間で力を伝達することになる。

　図１０は、玉の直径及び保持器が有する孔の直径との関係を説明するための説明図である。図１１は、保持器と玉との関係を示す説明図である。保持器２０の孔２０Ｈは、直径がＤｗである。孔２０Ｈの直径Ｄｗは、孔２０Ｈが保持する玉１６の直径Ｄｈよりも大きい。カム溝ピッチ円直径Ｄｃは、保持位置ピッチ円直径Ｄｒに孔２０Ｈの直径Ｄｗを加算し、さらに玉１６の直径Ｄｈを減算した値以上であることが好ましい。この関係は、式（１）で表される。
　Ｄｃ≧Ｄｒ＋Ｄｗ－Ｄｈ・・・（１）

　式（１）は、図１１に示すように、玉１６が保持器２０の径方向外側に押し付けられ、保持器２０の孔２０Ｈに接触したときの、玉１６の径方向位置におけるピッチ円直径が、カム溝ピッチ円直径Ｄｃ以下であることを意味する。理想的には、保持位置ピッチ円直径Ｄｒとカム溝ピッチ円直径Ｄｃとを一致させることが必要であるが、両者を一致させるためには各部品の寸法公差が管理される必要があり、コストの増加を招く可能性がある。

　このため、図１１に示すように、玉１６を保持器２０の孔２０Ｈの径方向外側に外接させたときの玉１６のピッチ円直径をカム溝ピッチ円直径Ｄｃ以下、好ましくはカム溝ピッチ円直径Ｄｃよりも小さくする。この状態で、図４に示すカム板１５と第１太陽ローラ４ａとの間に玉１６が挟まれると、保持器２０の弾性変形によって玉１６が保持器２０の径方向外側に移動する。これにより、玉１６のピッチ円直径とカム溝ピッチ円直径Ｄｃとが一致する。両者を保持器２０によって一致させることで、遠心力によって玉１６が保持器２０の径方向外側に移動しようとしても移動できず、ローディング装置７にトルクが入力されるときには、トルクに比例した、設定値通りのローディング力が得られる。

　保持位置ピッチ円直径Ｄｒは、カム溝ピッチ円直径Ｄｃに孔２０Ｈの直径Ｄｗを加算し、さらに玉１６の直径Ｄｈを減算した値以上としてもよい。この関係は、式（２）で表される。
　Ｄｒ≧Ｄｃ＋Ｄｗ－Ｄｈ・・・（２）

　図１２は、保持器のピッチ円直径と第１カム溝及び第２カム溝のピッチ円直径との関係の変形例を示す説明図である。図１３は、保持器と玉との関係の変形例示す説明図である。この変形例において、図１２に示すように、保持位置ピッチ円直径Ｄｒの大きさは、カム溝ピッチ円直径Ｄｃの大きさよりも大きい（Ｄｒ＞Ｄｃ）。このようにすると、図１３に示すように、玉１６は、保持器２０の孔２０Ｈの径方向内側の内周面と接触して、孔２０Ｈの内周面を径方向外側に押す。このときの玉１６は、カム面１７Ｐ，１８Ｐとの転がり接触によって、保持器２０の径方向外側（ＯＵＴ）から径方向内側（ＩＮ）に向かう力を受ける。また、保持器２０の弾性復元力によって、保持器２０の径方向内側（ＩＮ）から径方向外側（ＯＵＴ）に向かう力を受ける。玉１６は、上記の力が同時に作用した状態で、第１カム溝１７と第２カム溝１８との間に挟持される。その結果、玉１６は、第１カム面１７Ｐ及び第２カム面１８Ｐと、保持器２０の孔２０Ｈの内周面とに、常に接触圧を有して当接した状態となり、玉１６の遊びが抑制される。そして、第１カム溝１７及び第２カム溝１８の少なくとも一方に玉１６の乗り上げ等が発生する可能性が抑制される。また、すべての玉１６は、カム板１５と第１太陽ローラ４ａとの間で力を伝達することになる。

　保持器２０は、曲げ弾性率が０．５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下である。保持器２０の曲げ弾性率を前述した範囲とすることにより、保持器２０は、玉１６を確実に第１カム溝１７の第１カム面１７Ｐ及び第２カム溝１８の第２カム面１８Ｐと接触させることができる。また、保持器２０の曲げ弾性率を前述した範囲とすることにより、玉１６が保持器２０内で転動するときの抵抗も低減できる。保持器２０は、前述した範囲の曲げ弾性率を有する材料で作られる。このような材料としては、例えば、ＰＡ６６（Ｐｏｌｙａｍｉｄ　６６、曲げ弾性率は３ＧＰａ）、ＰＡ６（Ｐｏｌｙａｍｉｄ　６、曲げ弾性率は２．５ＧＰａ）又はＰＰＳ（Ｐｏｌｙ　Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ　Ｓｕｌｆｉｄｅ、曲げ弾性率は４．２ＧＰａ）等の樹脂が挙げられる。なお、保持器２０に適用できる樹脂は、これらに限定されない。

　本実施形態において、ローディング装置７が備える玉１６の数は限定されず、例えば、４個であってもよいし３個であってもよい。例えば、玉１６が３個である場合、それぞれの玉１６は、回転軸Ｚｒを中心とした中心角が１２０度で等間隔に配置される。玉１６が３個も、保持位置ピッチ円直径Ｄｒの大きさとカム溝ピッチ円直径Ｄｃの大きさとを異ならせることにより、玉１６と第１カム溝１７の第１カム面１７Ｐ及び第２カム溝１８の第２カム面１８Ｐとが接触する位置を安定させることができる。その結果、それぞれの玉１６が伝達する力を均等にすることができるので好ましい。

　図１４は、保持器の変形例を示す分解斜視図である。保持器２０ａは、貫通孔２１と、孔２０Ｈとを接続する溝２０ｓを有する。このような保持器であっても、前述した保持器２０と同様の作用、効果が得られる。

　図１に示す電動機３０を走行用の電動機として備えた電気自動車の駆動装置（電気自動車用駆動装置）として、減速機１が用いられる。この場合、減速機１は、入力シャフト２に電動機３０の出力が入力される。そして、減速機１の出力シャフト３０Ｓに前述した電気自動車の駆動輪が取り付けられる。減速機１は、電動機３０の回転速度を減速し、トルクを増大させて、前述した電気自動車の駆動輪に伝達して、電気自動車を走行させる。

　以上、本実施形態及びその変形例を説明したが、前述した内容により本実施形態及びその変形例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態及びその変形例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

［付記］
（１）保持器は、曲げ弾性率が０．５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下であることが好ましい。このようにすると、保持器は、転動体を確実に第１カム溝及び第２カム溝のカム面に接触させることができる。
（２）保持器の材料は、樹脂であることが好ましい。保持器の材料に樹脂を用いることで、適切な曲げ弾性率が得やすくなるとともに、軽量化できるので好ましい。
（３）入力シャフトは、電動機の出力シャフトであることが好ましい。このようにすることで、摩擦ローラ式減速機の入力シャフトを電動機の出力シャフトと兼用できるので、部品点数を削減できる。
（４）本発明は、電動機と、前述した摩擦ローラ式減速機と、を含み、前記摩擦ローラ式減速機を介して前記電動機の出力を駆動輪に伝達する、電気自動車用駆動装置である。この電気自動車用駆動装置は、前述した摩擦ローラ式減速機のローディング機構が有する転動体（玉）の遊びを抑制できる。その結果、すべての転動体が均等に動力を伝達するので、動力の伝達効率の低下が抑制される。また、第１カム溝及び第２カム溝への転動体の乗り上げが抑制されるので、摩擦ローラ式減速機の信頼性が向上する。

　本出願は２０１３年１０月２８日出願の日本国特許出願（特願２０１３－２２３６２２）、及び２０１４年４月８日出願の日本国特許出願（特願２０１４－７９６８１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１　減速機
２　入力シャフト
３　出力シャフト
４　太陽ローラ
４ａ　第１太陽ローラ
４ａｐ　端面
４Ｈａ　貫通孔
４ｂ　第２太陽ローラ
５　環状ローラ
６　遊星ローラ
７　ローディング装置
１０　遊星軸
１１　キャリア
１５　カム板
１５Ｈ　貫通孔
１５Ｐ　端面
１６　玉
１７　第１カム溝
１７Ｐ　第１カム面
１８　第２カム溝
１８Ｐ　第２カム面
２０　保持器
２０Ｈ　孔
２１　貫通孔
３０　電動機
３０Ｓ　出力シャフト
Ｚｒ　回転軸

Claims (3)

1. 　少なくとも動力が入力される入力シャフトと、
   　前記入力シャフトに取り付けられ、かつ前記入力シャフトの軸方向に対して移動可能である第１太陽ローラと、
   　前記軸方向に対して垂直な前記第１太陽ローラの面に開口し、かつ前記入力シャフトの周囲に設けられた複数の溝であって、前記軸方向の深さが前記溝の延在方向における中央部で最も大きくなる複数の第１カム溝と、
   　前記第１太陽ローラの前記第１カム溝とは反対側の面に対向して前記入力シャフトに取り付けられた第２太陽ローラと、
   　前記第１太陽ローラ及び前記第２太陽ローラの外周部に接する複数の中間ローラと、
   　前記中間ローラが内周面に接する環状ローラと、
   　前記第１太陽ローラの前記第１カム溝側の面に対向して前記入力シャフトに取り付けられたカム板と、
   　前記第１カム溝と対向する前記カム板の面に開口し、かつ前記入力シャフトの周囲に設けられた複数の溝であって、前記軸方向の深さが前記溝の中央部で最も大きくなる複数の第２カム溝と、
   　前記第１カム溝と前記第２カム溝との間に設けられる転動体と、
   　前記転動体と接触するとともに転動できるように保持し、かつ前記転動体を保持する位置のピッチ円直径は、前記第１カム溝及び前記第２カム溝のピッチ円直径と異なる保持器と、
   　を含む摩擦ローラ式減速機。
2. 　前記保持器は、玉を保持し、かつ前記玉の直径よりも直径が大きい孔を有し、
   　前記保持器のピッチ円直径は、前記第１太陽ローラの前記第１カム溝及び前記カム板の前記第２カム溝のピッチ円直径よりも小さく、
   　前記第１カム溝及び前記第２カム溝のピッチ円直径は、前記保持器のピッチ円直径に、前記保持器が前記玉を保持する前記孔の直径を加算し、さらに前記玉の直径を減算した値以上である、請求項１に記載の摩擦ローラ式減速機。
3. 　前記保持器は、
   　玉を保持し、かつ前記玉の直径よりも直径が大きい孔を有し、
   　前記保持器のピッチ円直径は、前記第１太陽ローラの前記第１カム溝及び前記カム板の前記第２カム溝のピッチ円直径よりも大きく、
   　前記保持器のピッチ円直径は、前記第１カム溝及び前記第２カム溝のピッチ円直径に、前記保持器が前記玉を保持する前記孔の直径を加算し、さらに前記玉の直径を減算した値以上である、請求項１に記載の摩擦ローラ式減速機。

Images