JP2001065653A - 摩擦ローラ式変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【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。

Description

【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４
４ｂ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４４
ｃをウェッジローラとするとともに、他の遊星ローラ４
４ａ，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〜４４
ｃ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４
３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，４
ｃ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４
ｃ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〜４
ｄ、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５
ｃ，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４
ａ，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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の軸直交断面図である。

【図２】同じく本発明の実施の形態の軸平行断面図であ
る。

【図３】本発明の他の実施の形態の軸直交断面図であ
る。

【図４】１個のウェッジローラを備えた従来の摩擦ロー
ラ式変速装置の構成例を示す軸直交断面図である。

【符号の説明】

１ 太陽ローラ ２ 外輪 ２１ 円盤部 ３ 環状空間 ４ａ，４ｂ 大径遊星ローラ ４ｃ，４ｄ 小径遊星ローラ ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 支軸 ６ ハウジング ６ａ ハウジング本体 ６ｂ ハウジング蓋体 ７，８，９ 軸受 １０ 支持板 １１ 付勢手段 Ｓ１ 第１の回転軸 Ｓ２ 第２の回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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。