| 【発明の名称】 |
摩擦ローラ式変速装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】内藤 甲矢雄
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| 【要約】 |
【課題】従来のこの種の変速装置に比して、同等の性能を有してトルク容量を増大させることのできる摩擦ローラ式変速装置を提供する。
【解決手段】太陽ローラ１と外輪２との間に形成される環状空間３内に、２個の大径遊星ローラ４ａ，４ｂと２個の小径遊星ローラ４ｃ，４ｄを配置し、そのうち少なくとも１個の小径遊星ローラ４ｄを含む２個の遊星ローラをウェッジローラとして、環状空間３内で当該空間３の周方向に移動可能に支持することにより、遊星ローラ数を多くしてトルク容量を増大させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の回転軸と同軸に固定された太陽ローラと、その第１の回転軸と平行で、かつ、当該第１の回転軸に対して偏心して設けられた第２の回転軸に固定された外輪と、上記太陽ローラと外輪との間に形成される環状空間内に回動自在に配置され、太陽ローラ外周面と外輪内周面の双方に転がり接触する複数の遊星ローラを備えるとともに、その遊星ローラのうち少なくとも１つの遊星ローラを、上記環状空間内で当該空間の周方向に移動可能に支持されてなるウェッジローラとし、他の遊星ローラをガイドローラとした摩擦ローラ式変速装置において、 上記遊星ローラを、大径および小径のローラ各２個ずつの合計４個の遊星ローラによって構成するとともに、そのうちの小径のローラの少なくとも１個を含む２個の遊星ローラがウェッジローラとして上記環状空間内で当該空間の周方向に移動自在に支持されていることを特徴とする摩擦ローラ式変速装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽ローラとこれに対して偏心して配置された外輪との間に形成される径方向寸法（幅寸法）が一様でない環状空間内に、複数の遊星ローラを回動自在に配置して、太陽ローラおよび外輪に対する各遊星ローラの摩擦によって、回転運動を減速もしくは増速して伝達する摩擦ローラ式変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】摩擦ローラ式変速装置においては、一般に、太陽ローラと外輪とを偏心させて配置するとともに、その太陽ローラの外周面と外輪の内周面の間に、３個の遊星ローラを配置し、そのうちの１個もしくは２個をウェッジローラ、他をガイドローラとして、これらの遊星ローラと太陽ローラ並びに外輪との摩擦による接線力によって、太陽ローラおよび外輪のうちの一方の回転運動を他方に減速もしくは増速しつつ伝達する。
【０００３】１個のウェッジローラを備えた摩擦ローラ式変速装置においては、図４に軸直交断面図を例示するように、入力軸または出力軸である第１の回転軸の軸端部に対して同軸に太陽ローラ４１を固定し、その第１の回転軸に対して偏心して設けられた出力軸または入力軸である第２の回転軸の軸端部に、太陽ローラ４１を囲むように外輪４２を固定することにより、太陽ローラ４１と外輪４２との間に径方向寸法（幅寸法）が周方向に一様でない環状空間４３を形成するとともに、その環状空間内４３に、太陽ローラ４１の外周面および外輪４２の内周面の双方に転がり接触するように３個の遊星ローラ４４ａ，４４ｂ，４４ｃを回動自在に配置する。各遊星ローラ４４ａ，４４ｂ，４４ｃのうち、１個の遊星ローラ４４ａは環状空間４３の径方向寸法が大きい側に配置されて大径のローラとされ、残りの２個の遊星ローラ４４ｂおよび４４ｃは環状空間内の径方向寸法が小さい側に配置されて小径のローラとされる。
【０００４】そして、各遊星ローラ４４ａ〜４４ｃのうちの１個の遊星ローラ４４ｃを、自己の軸心の回りに回動自在で、かつ、その軸心を環状空間内４３で周方向に移動自在に配置することによって、その遊星ローラ４４ｃをウェッジローラとするとともに、他の遊星ローラ４４ａ，４４ｂはそれぞれの軸心の回りに回動自在で、かつ、その軸心を環状空間４３内で移動不能に配置したガイドローラとする。このような構成により、例えば第１の回転軸を入力軸とした場合、太陽ローラ４１の図中矢印Ａで示す向きへの回転時に各遊星ローラ４４ａ〜４４ｃがそれぞれ矢印Ｂで示す向きに回転し、その際、ウェッジローラとしての遊星ローラ４４ｃに矢印Ｃで示す向きへの力が作用し、この遊星ローラ４４ｃが環状空間４３内で狭い空間側に移動する。これにより、遊星ローラ４４ｃが太陽ローラ４１と外輪４２の間に食い込んで楔作用を発揮し、その楔作用により太陽ローラ４１または外輪４２が組付け隙間ないしは弾性変形により径方向に若干変位することで、他の遊星ローラ４４ａ，４４ｂと太陽ローラ４１並びに外輪４２との間の接触圧も高くなり、太陽ローラ４１と各遊星ローラ４４ａ〜４４ｃ間、および各遊星ローラ４４ａ〜４４ｃと外輪４２間の摩擦力によって、太陽ローラ４１の回転を外輪４２に対して減速しつつ伝達する。なお、このときの減速比は（太陽ローラ４１の外径／外輪４２の内径）となる。また、外輪４２が固定される第２の回転軸を入力軸とする場合には、上記と同等の動作によって、外輪４２の回転を太陽ローラ４１に対して増速しつつ伝達し、この際の増速比は（外輪４２の内径／太陽ローラ４１の外径）となる。
【０００５】以上のような１個のウェッジローラを備えた摩擦ローラ式変速装置では、各ローラないしは外輪の回転の向きが図４に示した向きの場合にのみ、ウェッジローラ４４ｃが楔作用を発揮して回転を伝達するが、逆向きの回転に際しては回転の伝達機能を有さず、太陽ローラ４１と外輪４２とは相対的に空転する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のような摩擦ローラ式変速装置においては、伝達可能な最大のトルク、つまりトルク容量は、太陽ローラと各遊星ローラ間、および外輪と各遊星ローラ間における摩擦に起因する接線力によって決まり、その各接線力を増大させるためには、トラクション係数を増大させたり、あるいは法線力を増大させる等の対策が考えられるが、いずれも自ずと限度がある。本発明の目的は、従来に比してトルク容量を増大させることのできる摩擦ローラ式変速装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解７するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の摩擦ローラ式変速装置は、第１の回転軸と同軸に固定された太陽ローラと、その第１の回転軸と平行で、かつ、当該第１の回転軸に対して偏心して設けられた第２の回転軸に固定された外輪と、上記太陽ローラと外輪との間に形成される環状空間内に回動自在に配置され、太陽ローラ外周面と外輪内周面の双方に転がり接触する複数の遊星ローラを備えるとともに、その遊星ローラのうち少なくとも１つの遊星ローラを、上記環状空間内で当該空間の周方向に移動可能に支持されてなるウェッジローラとし、他の遊星ローラをガイドローラとした摩擦ローラ式変速装置において、上記遊星ローラを、大径および小径のローラ各２個ずつの合計４個の遊星ローラによって構成するとともに、そのうちの小径のローラの少なくとも１個を含む２個の遊星ローラがウェッジローラとして上記環状空間内で当該空間の周方向に移動自在に支持されていることによって特徴づけられる。
【０００８】本発明は、太陽ローラと外輪との間の環状空間内に配置される遊星ローラを、従来に比して増やすことにより、その増やした分だけ従来に比してトルク容量を増大させようとするものである。
【０００９】すなわち、本発明においては、太陽ローラと外輪との偏心により径方向寸法が周方向に一様でない環状空間内に、その環状空間の径方向寸法が大きい側に配置される大径の２個の遊星ローラと、同じく径方向寸法が小さい側に配置される小径の２個の遊星ローラの合計４個の遊星ローラを配置する。そして、その４個の遊星ローラのうち、少なくとも１個の小径の遊星ローラを含む２個の遊星ローラを環状空間内で周方向に移動自在としてウェッジローラとする。
【００１０】ここで、以上０構成において、回転伝達方向が一方向のみでいい場合には、その方向への回転時に環状空間内で狭い空間側に移動する向きの力が作用する１個の小径の遊星ローラと１個の大径の遊星ローラをウェッジローラとすることにより、３個の遊星ローラを備えて、そのうちの１個の遊星ローラをウェッジローラとする従来の摩擦ローラ式変速装置と、また、回転伝達方向を両方向とする場合には、２個の小径の遊星ローラをウェッジローラとすることにより、同じく３個の遊星ローラを備えて、そのうちの２個の遊星ローラををウェッジローラとする従来の摩擦ローラ変速装置と、それぞれ同等の機能を有しながら、そのトルク容量を単純計算で４／３倍とすることができる。
【００１１】
【発明の実１の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の軸直交断面図であり、図２はそのＩ−Ｉ断面図である。
【００１２】太陽ローラ１２第１の回転軸Ｓ１の軸端部に固定されてされており、この太陽ローラ１を囲むように配置された外輪２は、第１の回転軸Ｓ１に対して平行で、かつ、図１において上下方向にΔだけ偏心した第２の回転軸Ｓ２の軸端部に固定され、これにより、太陽ローラ１の外周面と外輪２の内周面との間には、偏心量Δに起因して径方向寸法（幅寸法）が周方向に一様でない、つまり図１において上方側の径方向寸法が下方側の径方向寸法よりも大きい環状空間３が形成されている。
【００１３】外輪２の第２３回転軸Ｓ２に対する固定機構は、特に限定されるものではないが、この例においては、外輪２の形状を、一端部に円盤部２１を一体形成したカップ状とし、その円盤部２１を第２の回転軸Ｓ２の軸端に固着している。また、外輪２の外側はハウジング本体６ａとハウジング蓋体６ｂとからなるハウジング６によって覆われており、第２の回転軸Ｓ２はその一端部がハウジング６内部の外輪２に固着され、かつ、ハウジング本体６ａに対して軸受７を介して回動自在に支持された状態で、その他端部がハウジング６外に突出している。また、太陽ローラ１はハウジング蓋体６ｂに対して軸受８を介して回動自在に支持された状態で、その一端部がハウジング６の外方に突出して第１の回転軸Ｓ１の軸端部に固着されている。
【００１４】太陽ローラ１と外輪２の間に形成される環状空間３内には、４個の遊星ローラ４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄがそれぞれ回動自在に配置されている。各遊星ローラ４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄは、太陽ローラ１および外輪２の各中心を通り、かつ、第１の回転軸Ｓ１と第２の回転軸Ｓ２との偏心方向、つまり上下方向に伸びる線Ｖを中心として、その左右両側に略対称に配置されており、環状空間３内でその径方向寸法が大きい上側に配置されている２個の遊星ローラ４ａ，４ｂは、環状空間３でその径方向寸法が小さい下側に配置されている２個の遊星ローラ４ｃ，４ｄよりも直径が大となっており、これにより、全ての遊星ローラ４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄの外周面が、それぞれ太陽ローラ１の外周面と外輪２の内周面の双方に転がり接触するようになっている。なお、上側２個の大径の遊星ローラ４ａ，４ｂについては、以下、大径遊星ローラ４ａ，４ｂと称し、下側２個の小径の遊星ローラについては、以下、小径遊星ローラ４ｃ，４ｄと称する。
【００１５】各遊星ローラ５ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄは、それぞれ支軸５ａ，５ｂ，５ｃおよび５ｄにニードルローラベアリング等の軸受９を介して回動自在に支承されており、その各支軸５ａ，５ｂ，５ｃおよび５ｄは、その一端がハウジング蓋体６ｂに支持され、他端がハウジング６内でハウジング蓋体６ｂに対して固着された支持板１０に支持されている。ハウジング蓋体６ｂは、各遊星ローラ４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄに干渉しない部位において外輪２の円盤部２１側に柱状に突出する突起部６１が形成されており、支持板１０はその突起部６１に対してネジ等によって固着されている。
【００１６】さて、以上の各遊星ローラ４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄのうち、この例においては１個の大径ローラ４ｂと１個の小径ローラ４ｄを回転自在に支承する支軸５ｂおよび５ｄは、ハウジング蓋体６ｂおよび支持板１０に対してルーズに支持されている。すなわち、ハウジング蓋体６ｂおよび支持板１０に支軸５ｂおよび５ｄを支承すべく形成された孔が、支軸５ｂおよび５ｄの直径よりも所定寸法だけ大きくなっており、これにより、大径遊星ローラ４ｂと小径遊星ローラ４ｄは、環状空間３の周方向に移動可能となって、これらがウェッジローラを構成し、他の大径遊星ローラ４ａと小径遊星ローラ４ｃはその支軸５ａ，５ｃが環状空間３内で移動不能のガイドローラを構成している。また、ウェッジローラを構成する大径遊星ローラ４ｂおよび小径遊星ローラ４ｄを支承する支軸５ｂおよび５ｄは、後述する回転伝達動作を確実なものとするために、それぞれ圧縮コイルばね等の付勢手段１１によって、環状空間３内で狭い空間側、つまり図１において矢印Ｃで示す向きに付勢されている。
【００１７】以上の本発明７実施の形態は、例えば第１の回転軸Ｓ１を入力軸とし、第２の回転軸Ｓ２を出力軸として、第１の回転軸Ｓ１の回転を減速しつつ第２の回転軸Ｓ２に伝達するのであるが、その伝達が可能な回転方向は、図１において矢印Ａで示す向きのみであり、その逆向きの回転に対しては、第１と第２の回転軸Ｓ１とＳ２は相互に空転する。
【００１８】すなわち、第８の回転軸Ｓ１の回転によって太陽ローラ１が矢印Ａで示す向きに回転すると、その太陽ローラ１に対して転がり接触している４個の遊星ローラ４ａ〜４ｄが矢印Ｂで示す向きに回転し、ウェッジローラとしての大径遊星ローラ４ｂおよび小径遊星ローラ４ｄには矢印Ｃで示す向きへの力が作用する。これにより、大径遊星ローラ４ｂおよび小径遊星ローラ４ｄは太陽ローラ１と外輪２との間に食い込み、楔作用を発揮してこれら両者に対する接触圧が高くなる。同時に、その楔作用により太陽ローラ１もしくは外輪２が組付け隙間または弾性変形により径方向に変位し、ガイドローラである他の大径遊星ローラ４ａおよび小径遊星ローラ４ｃについても、太陽ローラ１および外輪２に対する接触圧が高くなり、太陽ローラ１と各遊星ローラ４ａ〜４ｄ、各遊星ローラ４ａ〜４ｄと外輪２との摩擦による接線力により、第１の回転軸Ｓ１の回転が減速されつつ第２の回転軸２に伝達される。そして、このときに伝達可能な最大トルク、つまり摩擦ローラ式変速装置としてのトルク容量は、トルクの伝達に寄与する遊星ローラ数が従来の３個から４個に増えた分だけ増大する。
【００１９】次に、本発明を正・逆いずれの回転をも伝達可能な摩擦ローラ式変速装置に適用した実施の形態について述べる。図３はその軸直交断面図である。この例における特徴は、環状空間３内で下側に配置されている２個の小径遊星ローラ４ｃおよび４ｄをウェッジローラとするとともに、上側に配置されている２個の大径遊星ローラ４ａおよび４ｂをガイドローラとした点にあり、他の構成については先の例と同等である。
【００２０】すなわち、ウエッジローラとしての小径遊星ローラ４ｃ，４ｄを支承する支軸５ｃ，５ｄは、ハウジング蓋体６ｂおよび支持板１０に対して先の例と同様にルーズに支持されているとともに、これらの支軸５ｃ，５ｄは、回転伝達動作を確実なものとするために、付勢手段１１によって環状空間３内で狭い空間側、つまり、支軸５ｃについては図３に矢印Ｆ′で示す向きに、支軸５ｄについては同じく矢印Ｆで示す向きに付勢されている。また、ガイドローラとしての大径遊星ローラ４ａ，４ｂを支承する支軸５ａ，５ｂについては、ハウジング蓋体６ｂおよび支持板１０に対して移動不能に支持されている。
【００２１】以上の実施の形態において、例えば第１の回転軸Ｓ１を入力軸として、第２の回転軸Ｓ２を出力軸としたとき、第１の回転軸Ｓ１およびその軸端に固着された太陽ローラ１が図３において矢印Ｄで示す向きに回転したとき、各遊星ローラ４ａ〜４ｄは図中矢印Ｅで示す向きに回転するとともに、一方のウェッジローラとしての小径遊星ローラ４ｄに矢印Ｆで示す向きの力が作用して同方向に移動し、太陽ローラ１と外輪２との間に食い込んで楔作用を発揮し、先の例と同様に、太陽ローラ１と各遊星ローラ４ａ〜４ｄ、各遊星ローラ４ａ〜４ｄと外輪２との間の摩擦による接線力によって、太陽ローラ１のＤ方向への回転が減速されつつ外輪２に伝達される。
【００２２】一方、太陽ロ２ラ１が矢印Ｄ′の向きに回転したときには、各遊星ローラ４ａ〜４ｄは矢印Ｅ′で示す向きに回転するとともに、他方のウェッジローラとしての小径遊星ローラ４ｃに矢印Ｆ′で示す向きの力が加わって同方向に移動し、太陽ローラ１と外輪２との間に食い込んで楔作用を発揮し、同様にして太陽ローラ１のＤ′方向への回転が減速されつつ外輪２に伝達される。
【００２３】なお、以上の３実施の形態においては、太陽ローラ１が固着される第１の回転軸Ｓ１を入力軸とし、外輪２が固着される第２の回転軸Ｓ２を出力軸として、第１の回転軸Ｓ１の回転を減速しつつ第２の回転軸Ｓ２に伝達する例について述べたが、第２の回転軸Ｓ２を入力軸とし、第１の回転軸Ｓ１を出力軸として用いてもよく、この場合、第２の回転軸Ｓ２の回転が増速されつつ第１の回転軸Ｓ１に伝達される。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、太陽ローラと外輪との間に形成される環状空間内に、２個の大径遊星ローラと２個の小径遊星ローラを配置し、そのうち少なくとも１個の小径遊星ローラを含む２個の遊星ローラをウェッジローラとして環状空間の周方向に移動可能とし、他をガイドローラとして環状空間内で移動不能とする構成の採用により、従来のこの種の変速装置と同等の機能を持たせながらも、太陽ローラと外輪間で伝達可能な最大トルク、つまり変速装置としてのトルク容量を、従来に比して増大させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２４７
【氏名又は名称】光洋精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年８月３０日（１９９９．８．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０６０８
【弁理士】
【氏名又は名称】河▲崎▼ 眞樹
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５６５３（Ｐ２００１−６５６５３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４２８５０ |
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