JP2000035098A

JP2000035098A - 摩擦ローラ式変速機

Info

Publication number: JP2000035098A
Application number: JP10201653A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Otaki; 大滝　　亮一; Koichi Sakai; 幸一坂井; Takashi Machida; 尚町田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2000-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】中心ローラ７から外輪９への回転伝達を断つ
ＯＦＦ状態から、回転伝達を行なうＯＮ状態への変換を
円滑に行なわせる。【解決手段】中心ローラ７と外輪９とを偏心させて、
中間ローラ１２ａをばね１４により環状空間１０の幅の
狭い側に押圧し、この中間ローラ１２ａをウェッジロー
ラとして機能させる。上記ばね１４によりこの中間ロー
ラ１２ａを押圧する方向を、回転力の入力側である、上
記中心ローラ７の外周面に向けて傾斜させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種機械装置に
組み込んで、電動モータ等の駆動部の回転駆動力を減速
或は増速しつつ被駆動部に伝達する摩擦ローラ式変速機
の改良に関し、動力の伝達を行なわない状態（ＯＦＦ状
態）から行なう状態（ＯＮ状態）への変換の安定化を図
るものである。

【０００２】

【従来の技術】摩擦ローラ式変速機は、遊星歯車式等の
歯車式変速機に比べて、高速で運転した場合にも発生す
る騒音が小さい。この様な摩擦ローラ式変速機を利用
し、電動モータの駆動力を補助動力として、自転車のペ
ダルを踏むのに要する踏力の軽減を図る電動補助自転車
が、例えば特開平７−９５７４４号公報に記載されてい
る様に、従来から知られている。図３は、電動補助自転
車等の補助動力付駆動装置のブロック図である。自転車
のギヤ等の負荷１を駆動する為、ペダル等、人力による
第一の入力部２と、電動モータである第二の入力部３と
を互いに並列に設けている。第一の入力部２に比べて高
速であるが低トルクである上記第二の入力部３の後段部
には、減速機４を設けて、この第二の入力部３から入力
した動力の低速化とトルク増大とを図っている。上記第
二の入力部３は、図示しないセンサにより、上記第一の
入力部２から加えられる駆動力を検知し、この駆動力に
応じた駆動力を発生させて、上記第一の入力部２に加え
る力が小さくても、上記負荷１を駆動自在とする。即
ち、上記第一の入力部２で発生する駆動トルクＴ₁ に応
じた駆動トルクＴ₂ を、上記第二の入力部３及び減速機
４により発生させる。そして、これら両駆動トルクＴ
₁ 、Ｔ₂ を、合流部５で合流させ、これら両駆動トルク
Ｔ₁ 、Ｔ₂ を合計した駆動トルクＴ₃ （摩擦等による損
失を考慮しない場合には、Ｔ₃ ＝Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）で、上記
負荷１を駆動する。

【０００３】ところで、例えば補助動力付自転車を考え
た場合、緩い下り坂、或は強い追い風にも拘らずペダル
を勢い良く踏む場合等に、負荷１を駆動する為に要する
トルクＴ₃ よりも第一の入力部２に加えられる駆動トル
クＴ₁ が大きくなる（Ｔ₁ ＞Ｔ₃ ）場合がある。この様
な場合には、上記第一の入力部２に加えられる駆動トル
クＴ₁ のうち、負荷１の駆動に必要とするトルクＴ₃ を
越えた余分なトルク（Ｔ₁ −Ｔ₃ ）が、図４に矢印で示
す様に、合流部５から減速機４を通じて第二の入力部３
にまで逆流する。そして、この第二の入力部３を構成す
る電動モータのロータを回転駆動する。この結果、上記
第一の入力部２に加えられる駆動トルクＴ₁ が負荷１の
駆動に有効に使用されず、上記第一の入力部２で駆動ト
ルクＴ_１を発生させる為に要する力（例えばペダルを踏
む為に要する踏力）が徒に大きくなる。

【０００４】この様な不都合を解消する為に従来は、上
記減速機４と合流部５との間に一方向クラッチを設け、
減速機４から合流部５に向けてのみ、動力の伝達を自在
としていた。これに対して、上記減速機４を、一般的な
摩擦ローラ式のものから、例えば米国特許第４７０９５
８９号明細書に記載されている様な、ウェッジローラ式
のものに変える事により、上記一方向クラッチを省略す
る事が、例えば特願平９−０６１３２９号に開示されて
いる様に、考えられている。図５は、この様なウェッジ
ローラ型の摩擦ローラ式変速機の構造を略示している。

【０００５】このウェッジローラ型の摩擦ローラ式変速
機は、外周面を第一の円筒面６とした中心ローラ７と、
内周面を第二の円筒面８として上記中心ローラ７の周囲
に、この中心ローラ７に対する相対回転を自在に設けた
外輪９とを備える。上記中心ローラ７は、第一の回転軸
の端部にこの第一の回転軸と同心に固定し、上記外輪９
には第二の回転軸の端部を、この外輪９と同心に結合固
定する。上記第一の円筒面６と上記第二の円筒面８との
間の環状空間１０内には３本の枢軸１１ａ、１１ｂを、
上記中心ローラ７及び外輪９と平行に配置し、これら各
枢軸１１ａ、１１ｂにより中間ローラ１２ａ、１２ｂ、
１２ｃを、回転自在に支持している。これら各中間ロー
ラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周面は、それぞれ第三の
円筒面１３、１３とし、これら各第三の円筒面１３、１
３を、上記第一、第二の円筒面６、８に当接させてい
る。又、上記中心ローラ７の中心と上記外輪９の中心と
を偏心させる事により、上記環状空間１０の幅寸法を円
周方向に亙って不同にしている。そして、上記３個の中
間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのうちの１個の中間ロ
ーラ１２ａを、上記環状空間１０の円周方向に亙る若干
の変位自在に支持してウェッジローラとすると共に、押
圧手段であるばね１４により、上記ウェッジローラとな
る中間ローラ１２ａを上記環状空間１０の幅の狭い部分
に向け、弾性的に押圧している。

【０００６】上述の様に構成する摩擦ローラ式変速機に
よる回転力の伝達時（ＯＮ時）に、例えば、上記中心ロ
ーラ７が図５に矢印イで示す様に、同図の時計方向に回
転すると、上記ウェッジローラとなる中間ローラ１２ａ
が、同図に矢印ロで示す様に、上記枢軸１１ａを中心に
反時計方向に回転し、上記外輪９が同じく矢印ハで示す
様に反時計方向に回転する。この様に、上記中間ローラ
１２ａが矢印ロで示す様に回転し、この中間ローラ１２
ａを挟持した中心ローラ７及び外輪９がそれぞれ矢印
イ、ハに示す様に回転する結果、上記中間ローラ１２ａ
全体が、図５に矢印ニで示す様に、図５の時計方向に変
位する傾向となる。即ち、上記中間ローラ１２ａは、矢
印イ方向に回転する上記中心ローラ７から、上記矢印ニ
方向の力を受け、中間ローラ１２ａ自身が矢印ロ方向に
回転する事で外輪９の内周面に設けた第二の円筒面８と
の当接部から受ける反作用により、やはり上記矢印ニ方
向の力を受ける。この結果、上記中心ローラ７の回転時
に上記中間ローラ１２ａが、上記環状空間１０の幅の狭
い部分に向けて移動する傾向になる。そして、この中間
ローラ１２ａの外周面に設けた第三の円筒面１３が、上
記中心ローラ７の外周面に設けた第一の円筒面６と外輪
９の内周面に設けた第二の円筒面８とを強く押圧する。
この結果、上記第三の円筒面１３と上記第一の円筒面６
との当接部である内径側当接部１５、及び、上記第三の
円筒面１３と上記第二の円筒面８との当接部である外径
側当接部１６の当接圧が高くなる。

【０００７】上記ウェッジローラとなる中間ローラ１２
ａに関する内径側、外径側両当接部１５、１６の当接圧
が高くなると、それぞれがこの中間ローラ１２ａの外周
面に設けた第三の円筒面１３により押圧される部材であ
る、上記中心ローラ７と外輪９とのうちの少なくとも一
方の部材が、組み付け隙間、或は弾性変形等に基づき、
それぞれの直径方向に亙り僅かに変位する。この結果、
残り２個の中間ローラ１２ｂ、１２ｃの外周面に設けた
第三の円筒面１３、１３と上記第一の円筒面６との当接
部である２個所の内径側当接部１５、１５、及びこれら
各第三の円筒面１３、１３と上記第二の円筒面８との当
接部である２個所の外径側当接部１６、１６の当接圧が
高くなる。上記ウェッジローラとして機能する中間ロー
ラ１２ａを、上記環状空間１０内でこの環状空間１０の
幅の狭い部分に向け移動させようとする力は、上記中心
ローラ７から上記外輪９に伝達するトルクの大きさに応
じて変化する。そして、この力が大きくなる程、上記各
内径側、外径側両当接部１５、１６の当接圧が大きくな
る。この為、上記伝達するトルクに応じた当接圧を自動
的に選定して、摩擦ローラ式変速機の伝達効率を確保す
る。

【０００８】これに対して、出力側の部材が、入力側の
部材に応じた速度よりも高速で回転する場合には、上記
ウェッジローラとして機能する中間ローラ１２ａが、上
記環状空間１０の幅の広い部分に移動する傾向となり、
上記各内径側当接部１５、１５及び外径側当接部１６、
１６の当接圧が喪失し、上記中心ローラ７と外輪９との
間での動力伝達が断たれる（ＯＦＦ状態となる）。即
ち、上記摩擦ローラ式変速機を減速機として使用する場
合、上記中心ローラ７が停止した状態のまま上記外輪９
が図５の矢印ハ方向に回転すると、上記中間ローラ１２
ａが、前記ばね１４の弾力に抗して上記環状空間１０の
幅の広い部分に移動する傾向となる。この様に、ウェッ
ジローラ型の摩擦ローラ式変速機の場合には、出力側の
部材が入力側の部材に応じた速度よりも高速で回転する
際に、上記中心ローラ７と外輪９との間での動力伝達を
断つ。この為、前述の図３〜４に示した駆動系で、減速
機４と合流部５との間の一方向クラッチを省略しても、
電動モータである第二の入力部３の存在に基づき、第一
の入力部２に加えるべき駆動力が徒に大きくなる事を防
止できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した摩擦ロー
ラ式変速機の場合、押圧手段であるばね１４により、ウ
ェッジローラとなる中間ローラ１２ａを、環状空間１０
の円周方向に押圧していた。前述の米国特許第４７０９
５８９号明細書に記載された構造の場合も、同様であ
る。この様な構造に起因して、上記摩擦ローラ式変速機
の動力伝達状態の変換、特にＯＦＦ状態からＯＮ状態へ
の変換が不確実になる可能性がある。この理由に就い
て、上記摩擦ローラ式変速機を電動補助自転車に組み込
んだ場合を例にして、図６（Ａ）（Ｂ）により説明す
る。

【００１０】自転車の惰性走行時には、図６（Ａ）に示
す様に、電動モータへの通電を停止し、中心ローラ７を
停止させた状態のまま、外輪９が図６（Ａ）の矢印ｘ方
向に回転する。この状態では、中間ローラ１２ａが上記
ばね１４の弾力に抗してこの矢印ｘ方向に変位する。こ
の結果、この中間ローラ１２ａが環状空間１０のうちの
幅の広い部分に移動して、上記外輪９と中心ローラ７と
の間の動力伝達が断たれる（摩擦ローラ式変速機がＯＦ
Ｆ状態になる）。この様なＯＦＦ状態で、この中心ロー
ラ７に結合した電動モータが上記外輪９の回転に対する
抵抗にならない事は、前述した通りである。

【００１１】上述の様なＯＦＦ状態の後、上記電動モー
タへの通電を開始し、図６（Ｂ）に示す様に、上記中心
ローラ７を同図の矢印ｙ方向に回転させた場合でも、上
記中間ローラ１２ａが上記環状空間１０のうちの幅の広
い部分に移動したままとなる可能性がある。即ち、上記
中間ローラ１２ａの外周面である第三の円筒面１３と、
上記外輪９の内周面である第二の円筒面８との当接部に
働く摩擦力が、上記ばね１４の弾力よりも大きいと、上
述の様に、中間ローラ１２ａが上記環状空間１０のうち
の幅の広い部分に移動したままとなる。この結果、上記
中心ローラ７の回転に拘らず、この回転が上記外輪９に
まで伝わらず、電動補助自転車のペダルを踏む為の力
（踏力）の軽減を図れなくなる。

【００１２】上記ばね１４の弾力を大きくすれば、上記
中心ローラ７の回転時にこの回転を上記外輪９にまで確
実に伝えられる。但し、上記ばね１４の弾力を大きくす
ると、上記中心ローラ７の停止時に、この中心ローラ７
と上記外輪９との接続を確実に断つ事が難しくなり、電
動補助自転車の惰性走行時に、上記電動モータが上記外
輪９の回転に対する抵抗になる為、採用できない。本発
明の摩擦ローラ式変速機は、この様な不都合を解消すべ
く発明したものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の摩擦ローラ式変
速機は、前述した米国特許第４７０９５８９号明細書等
に記載されて従来から知られている摩擦ローラ式変速機
と同様に、第一の回転軸と、この第一の回転軸の端部に
この第一の回転軸と同心に固定され、外周面を第一の円
筒面とした中心ローラと、内周面を第二の円筒面として
上記中心ローラの周囲に、この中心ローラに対する相対
回転を自在に設けた外輪と、この外輪と同心で一端部を
この外輪に結合固定した第二の回転軸と、上記第一の円
筒面と上記第二の円筒面との間の環状空間内に、上記第
一の回転軸と平行に配置された複数本の枢軸と、これら
各枢軸により回転自在に支持され、それぞれの外周面を
第三の円筒面とした複数個の中間ローラとを備える。
又、上記第一の回転軸の中心と上記第二の回転軸及び外
輪の中心とを偏心させる事により、上記環状空間の幅寸
法を円周方向に亙って不同にし、上記複数個の中間ロー
ラのうちの１個の中間ローラを上記環状空間の円周方向
に亙る若干の変位自在に支持してウェッジローラとする
と共に、このウェッジローラとなる中間ローラを上記環
状空間の幅の狭い部分に向け弾性的に押圧する押圧手段
を設けている。そして、上記第一の回転軸と第二の回転
軸とのうちの一方の回転軸を入力軸とし、他方の回転軸
を出力軸とした状態で使用する。特に、本発明の摩擦ロ
ーラ式変速機に於いては、上記押圧手段が上記ウェッジ
ローラとなる中間ローラを押圧する方向を、上記環状空
間の円周方向に対して、上記入力軸となる回転軸と共に
回転する円筒面に向けて傾斜させている。

【００１４】

【作用】上述の様に構成する本発明の摩擦ローラ式変速
機の場合には、ウェッジローラとなる中間ローラは、入
力軸となる回転軸と共に回転する円筒面に向けて押し付
けられ、出力軸となる回転軸と共に回転する円筒面から
は離れる傾向になる。この為、上記ウェッジローラとな
る中間ローラの外周面と出力軸となる回転軸と共に回転
する円筒面との当接圧は低くなり、この出力軸の回転時
にも、上記ウェッジローラとなる中間ローラを環状空間
の幅の広い部分に変位させようとする力は小さくなる。
反対に、上記入力軸となる回転軸と共に回転する円筒面
と、上記ウェッジローラとなる中間ローラの外周面との
当接圧は大きくなる。従って、上記入力軸の回転時に
は、上記ウェッジローラとなる中間ローラが、上記環状
空間の幅の狭い部分に向け直ちに変位して、上記入力軸
から出力軸への回転力伝達を開始する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の１例を示している。本発明の対象となる摩擦ローラ式
変速機１７は、ハウジング１８を備える。このハウジン
グ１８は、入力軸である電動モータ１９の回転駆動軸２
０の端部に、この回転駆動軸２０と同心に、且つこの回
転駆動軸２０と一体に設けた中心ローラ７を覆う状態で
設け、図示しないフレーム等に固定している。このハウ
ジング１８は、有底円筒状の本体２１と、この本体２１
の基端開口部を塞ぐ蓋体２２とから成る。上記中心ロー
ラ７は、この蓋体２２の中心から少しだけ外れた位置に
設けた通孔２３を通じて、上記ハウジング１８内に挿入
している。又、この通孔２３の内周面と上記中心ローラ
７の基端部外周面との間には、軸受２４を設けている。

【００１６】又、上記ハウジング１８の内側で上記中心
ローラ７の周囲部分には、３本の枢軸１１ａ、１１ｂ
を、それぞれこの中心ローラ７と平行に配置している。
即ち、これら各枢軸１１ａ、１１ｂの一端部（図１の上
端部）を上記蓋体２２に支持すると共に、他端部（図１
の下端部）を連結板２５に支持している。尚、これら３
本の枢軸１１ａ、１１ｂのうち、２本の枢軸１１ｂ、１
１ｂは、それぞれの両端部を上記蓋体２２及び連結板２
５に設けた嵌合孔２６、２６に圧入若しくはがたつきな
く挿入する事により、固定している。従って、これら２
本の枢軸１１ｂ、１１ｂが、上記ハウジング１８内で円
周方向或は直径方向に変位する事はない。これに対し
て、残り１本の枢軸１１ａは、両端部を上記蓋体２２及
び連結板２５に対し、上記ハウジング１８の円周方向及
び直径方向に亙る若干の変位自在に支持している。この
為に、上記蓋体２２及び連結板２５の一部で上記枢軸１
１ａの両端部に整合する部分には、この枢軸１１ａの両
端部の外径よりも大きな内径を有する支持孔（図示省
略）を形成し、これら両支持孔に、上記枢軸１１ａの両
端部を緩く係合させている。そして、これら各枢軸１１
ａ、１１ｂの中間部周囲に、それぞれ中間ローラ１２
ａ、１２ｂ、１２ｃを、それぞれラジアルニードル軸受
２７（図１参照。図２には省略。）により、回転自在に
支持している。尚、上記連結板２５の一部は、上記蓋体
２２の内面（上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
を設置した空間側の面で、図１の下面）の一部でこれら
各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃから外れた位置に
突設した、突部２８（図１参照。図２には省略。）に結
合している。

【００１７】又、上記ハウジング１８の内側で上記各中
間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを囲む部分には、有底
円筒状の外輪９を、回転自在に設けている。この外輪９
は、円筒部２９と、この円筒部２９の一端（図１の下
端）開口を塞ぐ円板部３０とから成る。このうちの円筒
部２９の内周面は平滑な円筒面として、やはり平滑に形
成した、上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外
周面と当接自在としている。又、上記円板部３０の外側
面（上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設置し
た空間と反対側面で、図１の下面）には、出力軸３１の
基端部（図１の上端部）を結合固定している。そしてこ
の出力軸３１を、上記ハウジング１８を構成する本体２
１の中央部に設けた第二の通孔３２を通じて、上記ハウ
ジング１８外に突出させている。尚、上記出力軸３１の
基端寄り部分の外周面と上記第二の通孔３２の内周面と
の間には軸受３３を設けて、上記外輪９及び出力軸３１
を、上記ハウジング１８に対し回転自在に支持してい
る。又、上記出力軸３１の先半部（図１の下半部）で上
記ハウジング１８外に突出した部分には、動力取り出し
用の歯車３４を固定している。

【００１８】上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
の外周面は、前記中心ローラ７の外周面と上記外輪９の
内周面とに当接させている。本発明の摩擦ローラ式変速
機の場合には、前述の図５に示した、従来の摩擦ローラ
式変速機の場合と同様に、上記中心ローラ７の中心と上
記出力軸３１及び外輪９の中心とを偏心させている。即
ち、前述の様に、上記中心ローラ７を挿通する通孔２３
は、上記ハウジング１８の中心から少しだけ外れた位置
に設けているのに対して、上記出力軸３１を挿通する第
二の通孔３２は、上記ハウジング１８の中心に設けてい
る。又、この第二の通孔３２の内側に支持された出力軸
３１と外輪９とは互いに同心である。従って、上記中心
ローラ７と上記外輪９及び出力軸３１とは、上記通孔２
３のハウジング１８の中心からのずれ量δ分だけ、互い
に偏心している。そして、上記中心ローラ７の外周面と
上記外輪９の内周面との間に存在して上記各中間ローラ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられた環状空間１０の幅
寸法が、このδ分の偏心量に見合う分だけ、円周方向に
亙り不同になっている。

【００１９】この様に、上記環状空間１０の幅寸法を円
周方向に亙り不同にした分、上記各中間ローラ１２ａ、
１２ｂ、１２ｃの外径を異ならせている。即ち、上記外
輪９に対して中心ローラ７が偏心している側（図２の左
側）に位置する中間ローラ１２ａ、１２ｂの径を、互い
に同じとすると共に比較的小径にしている。これに対し
て、上記外輪９に対して中心ローラ７が偏心しているの
と反対側（図２の右側）に位置する中間ローラ１２ｃの
径を、上記中間ローラ１２ａ、１２ｂの径よりも大きく
している。そして、これら３個の中間ローラ１２ａ、１
２ｂ、１２ｃの外周面に設けた第三の円筒面１３、１３
を、上記中心ローラ７の外周面に設けた第一の円筒面６
と上記外輪９の内周面に設けた第二の円筒面８とに当接
させている。尚、摩擦ローラ式減速機１７の減速比は、
上記第一の円筒面６の直径と第二の円筒面８の直径との
比により定まる。従って、必要な減速比を得る為に、上
記中心ローラ７の先端部にスリーブを外嵌固定し、この
スリーブの外周面と上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、
１２ｃの外周面とを当接させる事もできる。この場合、
第一の円筒面は、上記スリーブの外周面となる。

【００２０】尚、中間ローラ１２ｂ、１２ｃを支持した
枢軸１１ｂ、１１ｂは、前述の様に、上記ハウジング１
８内に固定している。これに対して、ウェッジローラと
なる中間ローラ１２ａを支持した枢軸１１ａは、やはり
前述した様に上記ハウジング１８内に、円周方向及び直
径方向に亙る若干の変位を自在に支持している。従っ
て、上記ウェッジローラとなる中間ローラ１２ａも、上
記ハウジング１８内で、円周方向及び直径方向に亙る変
位自在である。そして、前記蓋体２２のシリンダ孔（図
示省略）内に装着した、押圧手段であるばね１４により
上記枢軸１１ａを、この枢軸１１ａに回転自在に支持し
た中間ローラ１２ａを上記環状空間１０の幅の狭い部分
に向け移動させるべく、弾性的に軽く押圧している。

【００２１】特に、本発明の摩擦ローラ式変速機に於い
ては、上記ばね１４が上記枢軸１１ａを介して上記ウェ
ッジローラとなる中間ローラ１２ａを押圧する方向を、
上記環状空間１０の円周方向に対して傾斜させている。
本例の場合には、上記ばね１４により上記中間ローラ１
２ａを、上記環状空間１０の円周方向よりも少し内径側
に向けて、角度θだけ傾斜した方向に押圧している。こ
の角度θは、０＜θ＜（９０°−α）の範囲に規制す
る。尚、この角度αは、前記偏心量δと上記中間ローラ
１２ａの外径とにより変わるもので、次の様に規制され
る。即ち、この中間ローラ１２ａの外周面である第三の
円筒面１３と、上記中心ローラ７の外周面である第一の
円筒面６との当接部である内径側当接部１５に於けるこ
れら両円筒面１３、６の接線ａと、上記第三の円筒面１
３と、前記外輪９の内周面である第二の円筒面８との当
接部である外径側当接部１６に於けるこれら両円筒面１
３、８の接線ｂとの交差角度の１／２を、上記角度αと
する。尚、上記接線ａと接線ｂとの交差角度の二等分線
ｃが、上記枢軸１１ａ部分に於ける上記環状空間１０の
円周方向を表している。

【００２２】上述の様な摩擦ローラ式変速機１７は、回
転力の伝達時に、上記中心ローラ７が図２に矢印イで示
す様に、同図の時計方向に回転する様に、構成各部の組
み付け方向を規制している。即ち、前記電動モータ１９
への通電時には、上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１
２ｃが、図２に矢印ロ、ロで示す様に、上記各枢軸１１
ａ、１１ｂを中心に反時計方向に回転し、上記外輪９が
同じく矢印ハで示す様に反時計方向に回転する。この様
に、前記ウェッジローラとなる中間ローラ１２ａが矢印
ロで示す様に回転し、この中間ローラ１２ａを前記ハウ
ジング１８の直径方向の内外両側から挟持した中心ロー
ラ７及び外輪９がそれぞれ矢印イ、ハに示す様に回転す
る結果、上記中間ローラ１２ａ全体が、図２に矢印ニで
示す様に、図２の時計方向に変位する傾向となる。即
ち、上記中間ローラ１２ａは、矢印イ方向に回転する上
記中心ローラ７から、上記矢印ニ方向の力を受け、中間
ローラ１２ａ自身が矢印ロ方向に回転する事で外輪９の
内周面との当接部から受ける反作用により、やはり上記
矢印ニ方向の力を受ける。この結果、上記中心ローラ７
の回転時に上記中間ローラ１２ａが、上記環状空間１０
の幅の狭い部分に向けて移動する傾向になる。そして、
この中間ローラ１２ａの外周面が、上記中心ローラ７の
外周面と外輪９の内周面とを強く押圧する。この結果、
当該中間ローラ１２ａの外周面と上記中心ローラ７の外
周面との当接部である内径側当接部１５、及び、当該中
間ローラ１２ａの外周面と外輪９の内周面との当接部で
ある外径側当接部１６の当接圧が高くなる。

【００２３】上記中間ローラ１２ａに関する内径側、外
径側両当接部１５、１６の当接圧が高くなると、それぞ
れがこの中間ローラ１２ａの外周面により押圧される部
材である、上記中心ローラ７と外輪９とのうちの少なく
とも一方の部材が、組み付け隙間、或は弾性変形等に基
づき、それぞれの直径方向に亙り僅かに変位する。この
結果、残り２個の中間ローラ１２ｂ、１２ｃの外周面と
上記中心ローラ７の外周面との当接部である２個所の内
径側当接部１５、１５、及びこれら２個の中間ローラ１
２ｂ、１２ｃの外周面と外輪９の内周面との当接部であ
る２個所の外径側当接部１６、１６の当接圧が高くな
る。

【００２４】上記１本の枢軸１１ａに回転自在に支持し
た中間ローラ１２ａを、上記環状空間１０内でこの環状
空間１０の幅の狭い部分に向け移動させようとする力
は、上記中心ローラ７から上記外輪９に伝達するトルク
の大きさに応じて変化する。そして、この力が大きくな
る程、上記各内径側、外径側両当接部１５、１６の当接
圧が大きくなる。逆に言えば、上記トルクが小さい場合
には、これら各内径側、外径側両当接部１５、１６の当
接圧が小さい。従って、前記摩擦ローラ式変速機１７を
通じて伝達するトルクが大きい場合には上記当接圧を大
きくして、当接部で滑りが生じる事を防止し、上記摩擦
ローラ式変速機１７の伝達効率低下を防止する。これに
対して摩擦ローラ式変速機１７を通じて伝達するトルク
が小さい場合には上記当接圧を小さくして、過大な当接
圧により上記摩擦ローラ式変速機１７の伝達効率が低下
する事を防止する。

【００２５】又、上記中心ローラ７が停止した状態のま
ま、上記外輪９が図２の反時計方向に回転すると、上記
ウェッジローラとなる中間ローラ１２ａは、上記外径側
当接部１６部分に働く摩擦力により、上記環状空間１０
の幅の広い部分に向け移動する傾向になる。この結果、
上記外径側当接部１６部分の摩擦力が低下若しくは喪失
し、上記外輪９と上記中間ローラ１２ａとの間の回転力
伝達が断たれる。この状態ではこの外輪９の内周面であ
る前記第二の円筒面８と、上記中間ローラ１２ａの外周
面である前記第三の円筒面１３とが、極く軽く滑り、上
記摩擦ローラ式変速機１７がＯＦＦ状態となる。

【００２６】又、このＯＦＦ状態では、上記中間ローラ
１２ａの外周面である前記第三の円筒面１３は、入力軸
となる回転軸と共に回転する円筒面である、上記中心ロ
ーラ７の外周面に設けた第一の円筒面６に向けて押し付
けられ、出力軸となる回転軸と共に回転する円筒面であ
る、上記第二の円筒面８からは離れる傾向になる。この
為、上記第三の円筒面１３と上記第二の円筒面８との当
接圧は低くなり、上記外輪９の回転時にも、上記中間ロ
ーラ１２ａを環状空間１０の幅の広い部分に変位させよ
うとする力は小さくなる。反対に、上記第一の円筒面６
と第三の円筒面１３との当接圧は大きくなる。従って、
前記電動モータ１９への通電を開始し、上記中心ローラ
７が起動した場合には、上記中間ローラ１２ａが、上記
第一の円筒面６と第三の円筒面１３との当接部である内
径側当接部１５に働く摩擦に基づき、上記環状空間１０
の幅の狭い部分に向けて直ちに変位して、上記電動モー
タ１９の回転駆動軸２０から前記出力軸３１への回転力
伝達を直ちに開始する。

【００２７】

【発明の効果】本発明の摩擦ローラ式変速機は、以上に
述べた通り構成され作用するので、ＯＦＦ状態からＯＮ
状態への変換を安定して確実に行なわせる事ができて、
電動補助自転車等、摩擦ローラ式変速機を組み込んだ各
種機械装置の動作の安定化に基づく使用感の向上と動力
損失の低減とを図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。

【図２】摩擦ローラ式変速機のみを取り出して示す、図
１の略Ａ−Ａ断面図。

【図３】補助動力機構付駆動装置の通常の作動状態を示
すブロック図。

【図４】補助動力機構付駆動装置の作動状態を、負荷に
比べて第一の入力部の駆動速度が速くなった状態で示す
ブロック図。

【図５】従来の摩擦ローラ式変速機の１例を示す、図２
と同様の図。

【図６】同じく作動状態の２例を示す、図２と同様の
図。

【符号の説明】

１負荷２第一の入力部３第二の入力部４減速機５合流部６第一の円筒面７中心ローラ８第二の円筒面９外輪１０環状空間１１ａ、１１ｂ枢軸１２ａ、１２ｂ、１２ｃ中間ローラ１３第三の円筒面１４ばね１５内径側当接部１６外径側当接部１７摩擦ローラ式変速機１８ハウジング１９電動モータ２０回転駆動軸２１本体２２蓋体２３通孔２４軸受２５連結板２６嵌合孔２７ラジアルニードル軸受２８突部２９円筒部３０円板部３１出力軸３２第二の通孔３３軸受３４歯車

フロントページの続き (72)発明者町田尚神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J051 AA01 BA03 BB05 BC03 BD02 BE04 EA02 EB03 FA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の回転軸と、この第一の回転軸の端
部にこの第一の回転軸と同心に固定され、外周面を第一
の円筒面とした中心ローラと、内周面を第二の円筒面と
して上記中心ローラの周囲に、この中心ローラに対する
相対回転を自在に設けた外輪と、この外輪と同心で一端
部をこの外輪に結合固定した第二の回転軸と、上記第一
の円筒面と上記第二の円筒面との間の環状空間内に、上
記第一の回転軸と平行に配置された複数本の枢軸と、こ
れら各枢軸により回転自在に支持され、それぞれの外周
面を第三の円筒面とした複数個の中間ローラとを備え、
上記第一の回転軸の中心と上記第二の回転軸及び外輪の
中心とを偏心させる事により、上記環状空間の幅寸法を
円周方向に亙って不同にし、上記複数個の中間ローラの
うちの１個の中間ローラを上記環状空間の円周方向に亙
る若干の変位自在に支持してウェッジローラとすると共
に、このウェッジローラとなる中間ローラを上記環状空
間の幅の狭い部分に向け弾性的に押圧する押圧手段を設
け、上記第一の回転軸と第二の回転軸とのうちの一方の
回転軸を入力軸とし、他方の回転軸を出力軸とした状態
で使用する摩擦ローラ式変速機に於いて、上記押圧手段
が上記ウェッジローラとなる中間ローラを押圧する方向
を、上記環状空間の円周方向に対して、上記入力軸とな
る回転軸と共に回転する円筒面に向けて傾斜させた事を
特徴とする摩擦ローラ式変速機。