JP2001336592A - クラッチ機構付摩擦ローラ式変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転で使用する場合にも、異常摩耗の発
生を防止して、十分な耐久性を確保する。 【解決手段】 出力軸１６ａと外輪１３ａとの間に、こ
の外輪１３ａから出力軸１６ａに向けてのみ回転力を伝
達する一方向クラッチ３７を設ける。中心ローラ２４の
停止時或は低速回転時に上記出力軸１６ａが高速回転し
ても、上記外輪１３ａが高速回転する事はない。この
為、ガイドローラ１１ａを含む各中間ローラの外周面
と、上記外輪１３ａの内周面等とが強く擦れ合う事を防
止して、上記課題を解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係るクラッチ機構
付摩擦ローラ式変速機は、例えば工作機械、風車、水車
等、各種機械装置の回転駆動部の駆動部分等に組み込
み、駆動軸側の回転速度が非駆動軸側の回転速度よりも
速い場合に、この駆動軸側の回転を減速しつつ非駆動側
の回転軸に伝達し、上記工作機械等を回転駆動する為に
利用する。又、自動車用補機の駆動にも利用できる。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の補機は、走行用エンジンによ
り回転駆動するが、単一の走行用エンジンにより駆動す
る補機が複数存在するのに対して、これら各補機の最適
な運転速度が異なる場合がある。又、上記走行用エンジ
ンの回転速度に比べてこれら各補機の最適駆動速度が異
なる場合もある。この為に従来は、上記走行用エンジン
のクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリの径
と、上記各補機の回転軸の端部に固定する各従動プーリ
の径とを異ならせる事で、これら各補機の回転速度を好
ましい値にする様にしている。又、上記従動プーリとし
て、一方向クラッチを内蔵したものを使用する事によ
り、これら各従動プーリと上記駆動プーリとの間に掛け
渡した無端ベルトに加わる摩擦力の方向を一定にしてこ
の無端ベルトの耐久性を確保すると共に、この無端ベル
トの速度が低下傾向にある場合にも上記各補機の回転軸
の回転速度が低下するのを防止し、これら各補機の効率
を向上させる事も、従来から行なわれている。

【０００３】但し、駆動プーリの径と従動プーリの径と
を変える事により、上記各補機の回転速度を調節するの
は、これら各プーリに対する無端ベルトの巻き掛け量の
確保、この無端ベルトの曲げ量を抑え（曲率半径を過小
にせず）その耐久性の確保を図る事を考慮した場合には
限度がある。これに対して近年、クラッチ機構を有する
摩擦変速機を利用して、上記補機の回転駆動装置を構成
する事が研究されている。この様な条件に合致するクラ
ッチ機構付摩擦ローラ式変速機として従来から、特開平
１０−３１６０８１号公報、同１０−３２９７８０号公
報等に記載されたものが知られている。

【０００４】これら各公報に記載される等により、従来
から知られているクラッチ機構付摩擦ローラ式変速機
は、電動補助自転車の補助動力源として考えられたもの
で、電動モータの回転軸によりペダル軸に補助動力を付
与するが、このペダル軸の回転速度がこの電動モータの
回転軸の回転速度に見合う速度よりも速くなった場合に
は、上記ペダル軸の回転がこの回転軸に伝わらない様に
している。図５〜６は、この様な目的で考えられ、上記
特開平１０−３１６０８１号公報に記載された、クラッ
チ機構付摩擦ローラ式変速機の１例を示している。先
ず、この従来構造に就いて説明する。

【０００５】駆動源である電動モータ１は、請求項に記
載した入力軸に相当する回転軸２を有する。又、この回
転軸２の先端部は、請求項に記載した中心ローラとして
機能させている。即ち、図５〜６に記載した構造では、
上記入力軸と中心ローラとを、一体の回転軸２としてい
る。そして、請求項に記載した第一の円筒面に相当す
る、この先端部の外周面は、平滑な円筒面としている。
この様な回転軸２のうち、中心ローラとしての役目を有
する先端部を覆う状態で、ハウジング３を設けている。
使用時にはこのハウジング３を、図示しないフレーム等
に固定する。このハウジング３は、有底円筒状の本体４
と、この本体４の基端開口部を塞ぐ蓋体５とから成る。
上記電動モータ１の回転軸２の先端部は、この蓋体５の
略中央部に形成した通孔６を挿通して、上記ハウジング
３内に挿入している。尚、この通孔６は、後述する様
に、上記蓋体５の中心から少しだけ外れた位置に設けて
いる。又、この通孔６の内周面と上記回転軸２の中間部
外周面との間には、軸受７を設けている。

【０００６】又、上記ハウジング３の内側で上記回転軸
２の周囲部分には、３本の支持軸８、８ａを、それぞれ
この回転軸２と平行に配置している。即ち、これら各支
持軸８、８ａの一端部（図５の上端部）を上記蓋体５に
支持すると共に、他端部（図５の下端部）を連結環９に
支持している。尚、これら３本の支持軸８、８ａのう
ち、２本の支持軸８、８は、それぞれの両端部を上記蓋
体５及び連結環９に設けた嵌合孔に圧入固定若しくはほ
ぼがたつきなく挿入している。従って、これら２本の支
持軸８、８が、上記ハウジング３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本の支
持軸８ａは、両端部を上記蓋体５及び連結環９に対し、
上記ハウジング３の円周方向（更に、必要とすれば直径
方向）に関する若干の変位自在に支持している。この為
に、上記蓋体５及び連結環９の一部で上記支持軸８ａの
両端部に整合する部分に、上記ハウジング３の円周方向
に長い円弧状の係合溝若しくは上記支持軸８ａの両端部
の外径よりも大きな内径を有する支持孔（図５〜６には
省略）を形成し、これら両係合溝若しくは支持孔に、上
記支持軸８ａの両端部を緩く係合させている。そして、
これら各支持軸８ａ、８の中間部周囲に、それぞれが中
間ローラであるウェッジローラ１０及びガイドローラ１
１ａ、１１ｂを、それぞれ軸受１８（図５参照。図６に
は省略。）により、回転自在に支持している。尚、上記
連結環９の一部は、上記蓋体５の内面（上記ウェッジロ
ーラ１０及びガイドローラ１１ａ、１１ｂを設置した空
間側の面で、図５の下面）の一部で上記ウェッジローラ
１０及びガイドローラ１１ａ、１１ｂから外れた位置に
突設した、突部１２（図５参照。図６には省略。）の先
端部に結合している。

【０００７】又、上記ハウジング３の内側で上記ウェッ
ジローラ１０及びガイドローラ１１ａ、１１ｂを囲む部
分には、有底円筒状の外輪１３を、回転自在に設けてい
る。この外輪１３は、円筒部１４と、この円筒部１４の
一端（図５の下端）開口を塞ぐ円板部１５とから成る。
このうち、請求項に記載した第二の円筒面に相当する円
筒部１４の内周面は、平滑な円筒面として、やはり平滑
な円筒面とした、請求項に記載した第三の円筒面に相当
する、上記ウェッジローラ１０及びガイドローラ１１
ａ、１１ｂの外周面と当接自在としている。又、上記円
板部１５の外側面（上記ウェッジローラ１０及びガイド
ローラ１１ａ、１１ｂを設置した空間と反対側面で、図
５の下面）には、出力軸１６の基端部（図５の上端部）
を結合固定している。そしてこの出力軸１６を、上記ハ
ウジング３を構成する本体４の中央部に設けた第二の通
孔１７に挿通して、上記ハウジング３外に突出させてい
る。尚、上記出力軸１６の基端寄り部分の外周面と上記
第二の通孔１７の内周面との間には軸受２３を設けて、
上記外輪１３及び出力軸１６を、上記ハウジング３に対
し回転自在に支持している。又、上記出力軸１６の先半
部（図５の下半部）で上記ハウジング３外に突出した部
分には、ピニオン１９を固定している。

【０００８】上記ウェッジローラ１０及びガイドローラ
１１ａ、１１ｂの外周面は、前記回転軸２の先端部外周
面と上記外輪１３の内周面とに当接させている。但し、
上記回転軸２の中心と上記出力軸１６及び外輪１３の中
心とを偏心させている。即ち、前述の様に、上記回転軸
２を挿通する通孔６は、上記ハウジング３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
１６を挿通する第二の通孔１７は、上記ハウジング３の
中心に設けている。又、この第二の通孔１７の内側に支
持した出力軸１６と外輪１３とは互いに同心である。従
って、上記回転軸２と上記外輪１３及び出力軸１６と
は、上記通孔６のハウジング３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、上記回転軸２の外
周面と上記外輪１３の内周面との間に存在して上記ウェ
ッジローラ１０及びガイドローラ１１ａ、１１ｂが設け
られた環状空間２０の幅寸法が、このδなる偏心量に見
合う分だけ、円周方向に亙り不同になっている。

【０００９】この様に、上記環状空間２０の幅寸法を円
周方向に亙り不同にした分、上記ウェッジローラ１０及
びガイドローラ１１ａ、１１ｂの外径を異ならせてい
る。即ち、上記外輪１３に対し回転軸２が偏心している
側（図６の左側）に位置するウェッジローラ１０及びガ
イドローラ１１ａ（小径ガイドローラ）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１３に対し回転軸２が偏心しているのと反
対側（図６の右側）に位置するガイドローラ１１ｂ（大
径ガイドローラ）の径を、ウェッジローラ１０及びガイ
ドローラ１１ａよりも大きくしている。そして、これら
３個の、それぞれが中間ローラであるウェッジローラ１
０及びガイドローラ１１ａ、１１ｂの外周面を、上記回
転軸２の外周面と上記外輪１３の内周面とに当接させて
いる。

【００１０】尚、それぞれが中間ローラである、上記１
個のウェッジローラ１０及び２個のガイドローラ１１
ａ、１１ｂのうち、ガイドローラ１１ａ、１１ｂを支持
した支持軸８、８は、前述の様に、上記ハウジング３内
に固定している。これに対して、ウェッジローラ１０を
支持した支持軸８ａは、やはり前述した様に上記ハウジ
ング３内に、このハウジング３の円周方向に亙る若干の
変位を自在に支持している。従って、上記ウェッジロー
ラ１０も、上記ハウジング３内で、このハウジング３の
円周方向に変位自在である。そして、前記回転軸２が所
定方向に回転した場合に、上記１本の支持軸８ａに回転
自在に支持したウェッジローラ１０を、上記環状空間２
０の幅の狭い部分に向け移動自在としている。

【００１１】即ち、図示の例では、上記回転軸２が図６
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。従って、前記
電動モータ１から前記出力軸１６に動力を取り出す際に
は、上記ウェッジローラ１０及びガイドローラ１１ａ、
１１ｂが、図６に矢印ロ、ロで示す様に、上記各支持軸
８ａ、８を中心に同図の反時計方向に回転し、上記外輪
１３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１個のウェッジローラ１０が矢印ロで示
す様に回転し、このウェッジローラ１０を上記ハウジン
グ３の直径方向の内外両側から挟持した回転軸２及び外
輪１３がそれぞれ矢印イ、ハに示す様に回転する結果、
上記ウェッジローラ１０全体が、図６に矢印ニで示す様
に、図６の時計方向に変位する傾向となる。即ち、上記
ウェッジローラ１０は、矢印イ方向に回転する上記回転
軸２から、上記矢印ニ方向の力を受け、ウェッジローラ
１０が矢印ロ方向に回転する事で外輪１３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、上記回転軸２の回転時に上記
ウェッジローラ１０が、上記環状空間２０の幅の狭い部
分に向けて移動する傾向になる。

【００１２】上述の様に構成するクラッチ機構付摩擦ロ
ーラ式変速機の場合、電動モータ１の回転軸２の回転
は、この回転軸２の外周面と、それぞれが中間ローラで
あるウェッジローラ１０及びガイドローラ１１ａ、１１
ｂの外周面との当接部である、各内径側当接部２１、２
１を介して、これらウェッジローラ１０及びガイドロー
ラ１１ａ、１１ｂに伝わる。更に、これらウェッジロー
ラ１０及びガイドローラ１１ａ、１１ｂの回転は、これ
らウェッジローラ１０及びガイドローラ１１ａ、１１ｂ
の外周面と上記外輪１３の内周面との当接部である、各
外径側当接部２２、２２を介して、この外輪１３に伝わ
る。そして、この外輪１３に結合固定した前記出力軸１
６及びこの出力軸１６に固定した前記ピニオン１９が回
転する。

【００１３】上記回転軸２及び外輪１３が所定方向に回
転すると、１本の支持軸８ａに回転自在に支持したウェ
ッジローラ１０が、上記回転軸２の外周面と外輪１３の
内周面との間に存在する環状空間２０内で、この環状空
間２０の幅の狭い部分に向け図６の矢印ニ方向に移動す
る。この結果、上記１本の支持軸８ａに回転自在に支持
したウェッジローラ１０の外周面が、上記回転軸２の外
周面と外輪１３の内周面とを強く押圧する。そして、当
該ウェッジローラ１０の外周面と上記回転軸２の外周面
との当接部である内径側当接部２１、及び、当該ウェッ
ジローラ１０の外周面と外輪１３の内周面との当接部で
ある外径側当接部２２の当接圧が高くなる。

【００１４】この様に、ウェッジローラ１０に関する内
径側、外径側両当接部２１、２２の当接圧が高くなる
と、それぞれがこのウェッジローラ１０の外周面により
押圧される部材である、上記回転軸２と外輪１３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個の中間ローラである、ガイド
ローラ１１ａ、１１ｂの外周面と上記回転軸２の外周面
との当接部である２個所の内径側当接部２１、２１、及
びこれら２個のガイドローラ１１ａ、１１ｂの外周面と
外輪１３の内周面との当接部である２個所の外径側当接
部２２、２２の当接圧が高くなる。そして、クラッチ機
構が接続された状態になって、上記回転軸２から上記外
輪１３に、効率良く回転力が伝達される。

【００１５】これに対して、上記回転軸２が停止してい
るにも拘らず上記外輪１３が図６の矢印ハ方向に回転し
ている場合、或は上記回転軸２の回転速度に見合う回転
速度（この回転速度と摩擦ローラ式変速機の変速比との
積）よりも速い回転速度で上記外輪１３が図６の矢印ハ
方向に回転している場合には、上記外輪１３から上記回
転軸２に回転が伝わらない様にする。即ち、この場合に
は、図６の矢印ハ方向に回転する上記外輪１３により、
上記ウェッジローラ１０が同図の矢印ニと反対方向に変
位する。この結果、このウェッジローラ１０の外周面が
上記回転軸２の外周面及び外輪１３の内周面を押圧しな
くなり、上記内径側当接部２１及び上記外径側当接部２
２の当接圧が低下若しくは喪失する。そして、クラッチ
機構の接続が断たれた状態になって、上記外輪１３から
上記回転軸２に回転が伝わらなくなる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成し作用
するクラッチ機構付摩擦ローラ式変速機の場合には、ク
ラッチ機構の接続を断った状態で外輪１３が回転した場
合に、ウェッジローラ１０及び各ガイドローラ１１ａ、
１１ｂの外周面と、この外輪１３の内周面又は回転軸２
の外周面とが擦れ合う可能性がある。即ち、従来構造の
場合には、上記ウェッジローラ１０をばねにより環状空
間２０の幅の狭い側に押圧すると共に、上記各ガイドロ
ーラ１１ａ、１１ｂの外周面と外輪１３の内周面及び回
転軸２の外周面とが軽く当接する状態（摩擦係合により
回転力の伝達を行なえない状態）に組み立てている。そ
して、上記回転軸２から外輪１３への回転力の伝達時
に、上記ウェッジローラ１０を環状空間２０の幅の狭い
部分にくさび状に食い込ませると共に、各部の弾性変形
に基づき、上記各ガイドローラ１１ａ、１１ｂの外周面
と外輪１３の内周面及び回転軸２の外周面とが強く当接
し合う様にしている。従って、クラッチ機構の接続を断
った状態で外輪１３が回転すると、上記ウェッジローラ
１０及び上記各ガイドローラ１１ａ、１１ｂの外周面
が、上記外輪１３の内周面と（転がり接触ではなく）擦
れ合う。

【００１７】電動補助自転車の如く、低速｛例えば出力
部の回転速度が600min^-1（r.p.m.）程度｝で使用される
場合には、上述の様な擦れ合いが発生しても特に問題と
はならない。これに対して、工作機械や自動車用補機の
回転駆動装置の様に、高速（例えば出力部の回転速度が
10,000min^-1 程度）で使用される機械装置の場合には、
上述の様な擦れ合いが発生すると、擦れ合い部で無視で
きない程の摩耗（異常摩耗）が発生する。そして、この
異常摩耗に伴って、摩擦ローラ式変速機の内部で滑りや
異音、或は焼き付きが発生する等、上記機械装置の耐久
性を十分に確保できなくなる。本発明のクラッチ機構付
摩擦ローラ式変速機は、この様な事情に鑑みて発明した
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のクラッチ機構付
摩擦ローラ式変速機は、前述した従来から知られている
クラッチ機構付摩擦ローラ式変速機と同様に、入力軸
と、この入力軸の端部にこの入力軸と同心に設けられ、
その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この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られた外輪と、
この外輪と同心で一端部をこの外輪に結合した出力軸
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、上記中心ローラと平行に配置された複数本の
支持軸と、これら各支持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。そして、上記中心ローラの中心と上記
出力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ている。
又、上記複数個の中間ローラのうちの何れかの中間ロー
ラを、少なくとも上記環状空間の円周方向に関する変位
自在に支持してウェッジローラとすると共に、残りの中
間ローラをガイドローラとしている。更に、上記中心ロ
ーラ及び外輪が所定方向に上記入力軸と出力軸との間の
変速比に見合う速度比で回転する場合に、上記ウェッジ
ローラとなる中間ローラを、上記環状空間の幅の狭い部
分に向け移動させる。特に、本発明のクラッチ機構付摩
擦ローラ式変速機に於いては、上記外輪と上記出力軸と
の間に、この外輪から出力軸に向けてのみ回転力を伝達
する一方向クラッチを設けている。

【００１９】

【作用】上述の様に構成する本発明のクラッチ機構付摩
擦ローラ式変速機が、入力軸と出力軸との間で変速を行
ないつつ回転力を伝達する際の作用は、前述した従来の
クラッチ機構付摩擦ローラ式変速機の場合と同様であ
る。尚、この場合には、一方向クラッチが繋がれた状態
となり、外輪の回転が上記出力軸に伝えられる。特に、
本発明のクラッチ機構付摩擦ローラ式変速機では、上記
出力軸の回転速度が上記入力軸の回転速度に見合う速度
よりも速くなった場合に、上記一方向クラッチの接続が
断たれ、上記出力軸の回転がそのまま上記外輪にまでは
伝わる事はなくなる。この為、この外輪がこの出力軸の
回転に伴って高速で回転する事はなくなり、ガイドロー
ラとなる中間ローラの外周面である第三の円筒面と中心
ローラ２４の外周面である第一の円筒面及び外輪の内周
面である第二の円筒面との当接部の滑り速度Ｖが零若し
くは低くなる。そして、これら各当接部の摩耗量に大き
な影響を及ぼす、滑り速度Ｖと面圧Ｐとの積であるＰＶ
値が低くなって、上記各円筒面に異常摩耗が発生する事
を防止できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。本例の摩擦ローラ式変速機も、
前述した従来構造の場合と同様に、鋼或はアルミニウム
合金製で有底円筒状の本体４ａと、この本体４ａの基端
開口部を塞ぐ、鋼製の蓋体５ａとから成る、固定のハウ
ジング３ａを有する。そして、このハウジング３ａ内に
中心ローラ２４の内半部（図１の左半部）を、上記蓋体
５ａの略中央部に形成した通孔６ａを通じて挿入してい
る。尚、この通孔６ａは、上記蓋体５ａの中心から、少
しだけ外れた位置に設けている。又、上記中心ローラ２
４の外端部（図１の右端部）には、入力軸である、図示
しない電動モータの駆動軸２５の端部を結合している。

【００２１】図示の例の場合には、上記中心ローラ２４
を、上記駆動軸２５により回転駆動自在としつつ、ラジ
アル方向（中心ローラ２４自身の直径方向）に関する若
干の変位自在に設けている。この為に本例の場合には、
上記通孔６ａの内径を上記中心ローラ２４の外径よりも
大きくして、この中心ローラ２４がこの通孔６ａの内側
でラジアル方向に変位できる様にしている。又、この中
心ローラ２４の基端面（図１の右端面）に係合凹溝２６
を、直径方向に亙って形成すると共に、上記駆動軸２５
の先端面（図１の左端面）に係合凸部２７を、直径方向
に亙って形成している。そして、この係合凸部２７と上
記係合凹溝２６とを、緩く係合させている。この為に、
この係合凹溝２６の幅は、この係合凸部２７の幅よりも
少しだけ大きくしている。従って、上記中心ローラ２４
と上記駆動軸２５とは、回転力の伝達を自在に、且つ、
ラジアル方向に関する相対変位自在に結合されている。
尚、この様に中心ローラ２４と駆動軸２５とを回転力の
伝達を自在に、且つ、ラジアル方向に関する相対変位自
在に結合する為の構造は、図示の様なものに限らず、緩
いスプライン係合、或は緩いキー係合でも良い。

【００２２】又、上記中心ローラ２４の先端面（図１の
左端面）中心部には鋼球２８を圧入固定し、この鋼球２
８を、後述する連結板２９の片面（図１の右面）中心部
に突き当てて、ピボット軸受を構成している。このピボ
ット軸受は、上記中心ローラ２４の回転を自在としつ
つ、この中心ローラ２４の軸方向に関する位置決めを図
る為に設けている。尚、本例の場合には、上記中心ロー
ラ２４の外周面と上記通孔６ａの内周面との間に隙間が
存在する。そこで、この様な隙間を通じて、前記ハウジ
ング３ａ内に異物が入り込むのを防止する為に、図示し
ない電動モータのケーシングと前記蓋体５ａとの間にシ
ール材を設ける。或は、上記中心ローラ２４の外周面と
上記通孔６ａの内周面との間に、弾性変形自在なＯリン
グ等のシールリングを設けて、上記隙間そのものを塞い
でも良い。

【００２３】又、前記ハウジング３ａの内側で上記中心
ローラ２４の周囲部分には、３本の支持軸８、８ａを、
それぞれこの中心ローラ２４と平行に配置している。即
ち、これら各支持軸８、８ａの一端部（図１の右端部）
を上記蓋体５ａに支持すると共に、他端部（図１の左端
部）を連結板２９に支持している。尚、この連結板２９
は、前述の図５に示した従来構造の連結環９に相当する
ものであるが、この連結環９の様な円輪状ではなく、円
板状に形成している。この理由は、上記ピボット軸受を
構成する為である。

【００２４】又、本例の場合に、上記３本の支持軸８、
８ａのうち、図２の上部中央並びに下部左側に位置する
２本の支持軸８、８は、その両端部を上記蓋体５ａ及び
連結板２９に形成した嵌合孔３０、３０に圧入固定して
いる。従って、これら両支持軸８、８が、上記ハウジン
グ３ａ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、図２の下部右側に位置する残り１本の支
持軸８ａは、両端部を上記蓋体５ａ及び連結板２９に対
し、上記ハウジング３ａの円周方向及び直径方向に関し
て若干の変位自在に支持している。この為に、上記蓋体
５ａ及び連結板２９の一部で上記支持軸８ａの両端部に
整合する部分には、この支持軸８ａの外径よりも大きな
幅及び長さを有する支持孔３１、３１を形成し、これら
各支持孔３１、３１に、上記支持軸８ａの両端部を緩く
係合させている。

【００２５】そして、これら各支持軸８、８ａの中間部
周囲に、それぞれが中間ローラであるガイドローラ１１
ａ、１１ｂ及びウェッジローラ１０を、それぞれラジア
ルニードル軸受である軸受１８により、回転自在に支持
している。尚、上記連結板２９は、上記蓋体５ａの内面
（上記ガイドローラ１１ａ、１１ｂ及びウェッジローラ
１０を設置した空間側の面で、図１の左面）の一部で、
上記ガイドローラ１１ａ、１１ｂ及びウェッジローラ１
０から外れた位置に突設した突部１２、１２に突き当
て、連結ボルト３２、３２により、上記蓋体５ａに連結
固定している。又、上記ガイドローラ１１ａ、１１ｂ及
びウェッジローラ１０の軸方向両端面と上記連結板２９
及び蓋体５ａとの間には、それぞれスラストニードル軸
受３３、３３を設けて、上記各ローラ１１ａ、１１ｂ、
１０の回転が円滑に行なわれる様にしている。

【００２６】又、上記ハウジング３ａの内側で上記ガイ
ドローラ１１ａ、１１ｂ及びウェッジローラ１０を囲む
部分には、円筒状の外輪１３ａを設け、この外輪１３ａ
の内周面を、第二の円筒面３４としている。そして、こ
の第二の円筒面３４と、上記ガイドローラ１１ａ、１１
ｂ及びウェッジローラ１０の外周面である第三の円筒面
３５、３５とを当接自在としている。又、上記外輪１３
ａには、連結板３６と一方向クラッチ３７とを介して、
出力軸１６ａを結合している。この様な、外輪１３ａと
出力軸１６ａとを結合する部分に、本発明の特徴となる
構造が含まれている為、次に詳しく説明する。

【００２７】先ず、上記出力軸１６ａは、前記ハウジン
グ３ａを構成する本体４ａの中央部に形成した支持筒部
３８の内側に挿通して、このハウジング３ａ外に突出さ
せている。図示の例では、上記出力軸１６ａを上記支持
筒部３８の内側に、１対の玉軸受３９ａ、３９ｂにより
回転自在に支持すると共に、この支持筒部３８の先端開
口部と上記出力軸１６ａの中間部内周面との間を、シー
ルリング４０により塞いでいる。

【００２８】上記出力軸１６ａの基端部（図１の右端
部）で、上記玉軸受３９ａの内径側に位置する部分は、
円筒部４１としている。そして、上記連結板３６の片面
（図１の左面）中央部に突設した伝達軸部４２を上記円
筒部４１内に挿入すると共に、これら伝達軸部４２の外
周面と円筒部４１の内周面との間に、上記一方向クラッ
チ３７を設けている。この一方向クラッチ３７は、前記
外輪１３ａから上記出力軸１３ａに向けてのみ回転力を
伝達するものである。即ち、上記一方向クラッチ３７
は、後述する様に、前記中心ローラ２４の回転に基づい
て上記連結板３６及び伝達軸部４２が所定方向に回転し
た場合には、この回転を上記円筒部４１を介して上記出
力軸１６ａに伝達する。これに対して、この出力軸１６
ａの回転速度が、上記中心ローラ２４の回転速度と摩擦
ローラ式変速機の減速比との積に見合う回転速度よりも
速い場合には、上記出力軸１６ａの回転が上記伝達軸部
４２に伝達しない様に機能する。

【００２９】上述の様な一方向クラッチ３７としては、
ローラクラッチ、カムクラッチ、ラチェット式クラッチ
等、従来から広く知られている各種構造のものを使用で
きる。尚、上記伝達軸部４２の外周面と上記円筒部４１
の内周面との間で、上記一方向クラッチ３７を軸方向両
側から挟む位置には１対のサポート軸受４３、４３を設
け、この一方向クラッチ３７にラジアル荷重が負荷され
るのを防止すると共に、上記伝達軸部４２と上記円筒部
４１とを同心に保持している。

【００３０】又、本例の場合には、上記外輪１３ａを上
記ハウジング３ａの内側に、回転並びにラジアル方向に
関する若干の変位自在に設けている。即ち、本例の場合
には、上記連結板３６の外周縁に形成した複数の突片４
４、４４と、上記外輪１３ａの軸方向一端縁部（図１の
左端縁部）に形成した切り欠き４５、４５とを、ラジア
ル方向に関する若干の変位自在に係合させている。又、
上記各突片４４、４４を上記各切り欠き４５、４５の奥
部（図１の右部）に進入させた状態で、上記外輪１３ａ
の端部内周面に形成した係止溝４６に止め輪４７を係止
して、上記各突片４４、４４が上記各切り欠き４５、４
５から抜け出ない様にしている。従って、上記外輪１３
ａと上記連結板３６とは、回転力の伝達を自在に、且
つ、ラジアル方向に関する若干の相対変位自在に結合さ
れている。

【００３１】又、前記各ガイドローラ１１ａ、１１ｂ及
びウェッジローラ１０の外周面である、前記各第三の円
筒面３５、３５は、それぞれ前記中心ローラ２４の外周
面に設けた第一の円筒面４８と、上記外輪１３ａの内周
面に設けた前記第二の円筒面３４とに当接させている。
上記中心ローラ２４の中心と上記出力軸１６ａ及び外輪
１３ａの中心とは互いに偏心している。即ち、前述の様
に、上記中心ローラ２４を挿通する通孔６ａは、前記ハ
ウジング３ａ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１６ａを挿通する支持筒部３
８は、上記ハウジング３ａの中心に設けている。又、こ
の支持筒部３８の内側に回転自在に支持した出力軸１６
ａと外輪１３ａとは、実質的には互いに同心である。従
って、上記中心ローラ２４と上記外輪１３ａ及び出力軸
１６ａとは、上記通孔６ａのハウジング３ａの中心から
のずれ量δ（図１参照）分だけ、互いに偏心している。
そして、上記中心ローラ２４の外周面に設けた上記第一
の円筒面４８と上記外輪１３ａに設けた上記第二の円筒
面３４との間に存在して上記ガイドローラ１１ａ、１１
ｂ及びウェッジローラ１０が設けられた環状空間２０ａ
の幅寸法が、上記δ分の偏心量に見合う分だけ、円周方
向に関して不同になっている。

【００３２】この様に、上記環状空間２０ａの幅寸法を
円周方向に関して不同にした分、上記ガイドローラ１１
ａ、１１ｂ及びウェッジローラ１０の外径を異ならせて
いる。即ち、上記外輪１３ａに対し中心ローラ２４が偏
心している側（図２の下側）に位置するガイドローラ１
１ｂ及びウェッジローラ１０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、上記外輪１
３ａに対し中心ローラ２４が偏心しているのと反対側
（図２の上側）に位置するガイドローラ１１ａの径を、
上記ガイドローラ１１ｂ及びウェッジローラ１０よりも
大きくしている。そして、これら３個の、それぞれが中
間ローラであるガイドローラ１１ａ、１１ｂ及びウェッ
ジローラ１０の外周面である第三の円筒面３５、３５
を、上記第一、第二の円筒面４８、３４に当接させてい
る。

【００３３】尚、それぞれが中間ローラである、上記２
個のガイドローラ１１ａ、１１ｂ及び１個のウェッジロ
ーラ１０のうち、両ガイドローラ１１ａ、１１ｂを支持
した支持軸８、８は、前述の様に、上記ハウジング３ａ
内に固定している。これに対して、ウェッジローラ１０
を支持した支持軸８ａは、やはり前述した様に上記ハウ
ジング３ａ内に、円周方向及び直径方向に関する若干の
変位を自在に支持している。従って、上記ウェッジロー
ラ１０も、上記ハウジング３ａ内で円周方向及び直径方
向に亙り若干の変位自在である。そして、前記蓋体５ａ
及び連結板２９のシリンダ孔４９、４９内に装着した圧
縮コイルばね５０、５０等の弾性材により、上記ウェッ
ジローラ１０を支持した支持軸８ａを、この支持軸８ａ
に回転自在に支持したウェッジローラ１０を前記環状空
間２０ａの幅の狭い部分に向け移動させるべく、弾性的
に押圧している。

【００３４】図示の例では、上記圧縮コイルばね５０、
５０により、それぞれの先端部（図２の左下端部、図３
の下端部）に外向フランジ状の鍔部５２を形成した押圧
ピン５３、５３を押圧し、これら両押圧ピン５３、５３
により、上記支持軸８ａの両端部を同方向に押圧してい
る。上記各シリンダ孔４９、４９の両端開口のうち、前
記各支持孔３１、３１と反対側開口部は、ねじ蓋５４に
より塞いでいる。上記各圧縮コイルばね５０、５０は、
このねじ蓋５４或はシリンダ孔４９の端部内面と上記鍔
部５２との間に設けて、上記各押圧ピン５３、５３に、
上記方向の弾力を付与している。

【００３５】以上に述べた様に構成する本発明の摩擦ロ
ーラ式変速機の場合、前記駆動軸２５に結合した上記中
心ローラ２４の回転は、この中心ローラ２４の外周面で
ある第一の円筒面４８と、ガイドローラ１１ａ、１１ｂ
及びウェッジローラ１０の外周面である第三の円筒面３
５、３５との当接部である、各内径側当接部２１ａ、２
１ｂを介して、上記各ガイドローラ１１ａ、１１ｂ及び
ウェッジローラ１０に伝わる。更に、これらガイドロー
ラ１１ａ、１１ｂ及びウェッジローラ１０の回転は、上
記各第三の円筒面３５、３５と前記外輪１３ａの内周面
に設けた第二の円筒面３４との当接部である、各外径側
当接部２２ａ、２２ｂを介して、上記外輪１３ａに伝わ
る。そして、この外輪１３ａに結合した前記出力軸１６
ａが、前記連結板３６と前記伝達軸部４２と前記一方向
クラッチ３７とを介して、上記中心ローラ２４とは逆方
向に回転駆動される。この際、この一方向クラッチ３７
は、繋がれた状態となる。

【００３６】上記駆動軸２５により上記出力軸１６ａを
回転駆動すべく、上記中心ローラ２４が図２の時計方向
に回転すると、ウェッジローラ１０が、この中心ローラ
２４から加わる力と前記各圧縮コイルばね５０、５０の
弾力とにより、上記第一、第二の円筒面４８、３４同士
の間に存在する環状空間２０ａ内で、この環状空間２０
ａの幅の狭い部分（図２の下側中央部分）に向け移動す
る。この結果、上記ウェッジローラ１０の外周面である
第三の円筒面３５が、上記第一の円筒面４８と第二の円
筒面３４とを強く押圧する。そして、このウェッジロー
ラ１０に関する第三の円筒面３５と上記第一の円筒面４
８との当接部である内径側当接部２１ｂ、及び、上記ウ
ェッジローラ１０に関する第三の円筒面３５と上記第二
の円筒面３４との当接部である外径側当接部２２ｂの当
接圧が高くなる。

【００３７】上記ウェッジローラ１０に関する内径側、
外径側両当接部２１ｂ、２２ｂの当接圧が高くなると、
上記中心ローラ２４と外輪１３ａ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関して僅かに変位する。この
結果、残り２個の中間ローラであるガイドローラ１１
ａ、１１ｂの外周面である第三の円筒面３５、３５と上
記中心ローラ２４の外周面である第一の円筒面４８との
当接部である２個所の内径側当接部２１ａ、２１ａ、及
びこれらガイドローラ１１ａ、１１ｂの外周面である第
三の円筒面３５、３５と上記外輪１３ａの内周面である
第二の円筒面３４との当接部である２個所の外径側当接
部２２ａ、２２ａの当接圧が高くなる。そして、上記外
輪１３ａ及び上記出力軸１６ａが、図２の反時計方向に
回転する。

【００３８】上記ウェッジローラ１０を、上記環状空間
２０ａ内でこの環状空間２０ａ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２４から上記外
輪１３ａに伝達するトルクの大きさに応じて変化する。
即ち、上記中心ローラ２４の駆動トルクが大きくなる
程、上記ウェッジローラ１０を上記環状空間２０ａの幅
の狭い部分に向け移動させようとする力が大きくなる。
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２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの当接圧が大
きくなる。逆に言えば、上記駆動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２１ａ、２１ｂ、
２２ａ、２２ｂの当接圧が小さい。この為、上記各内径
側、外径側両当接部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの
当接圧を、前記駆動軸２５と前記出力軸１６ａとの間で
伝達すべきトルクの大きさに応じた適正値にできて、摩
擦ローラ式変速機の伝達効率を高くできる。この状態で
は、クラッチ機構がＯＮとなる。

【００３９】一方、上記駆動軸２５が停止した状態のま
ま、上記外輪１３ａが、図２の反時計方向に回転する
等、前記出力軸１６ａの回転速度が上記駆動軸２５の回
転速度に見合う速度よりも速くなる様な場合には、上記
ウェッジローラ１０が、上記外輪１３ａから加わる力に
より、前記各圧縮コイルばね５０、５０の弾力に抗し、
上記環状空間２０ａ内で、この環状空間２０ａの幅の広
い部分（図２の右側中央部分）に向け移動する。この結
果、上記ウェッジローラ１０の外周面である第三の円筒
面３５が、上記第一の円筒面４８と第二の円筒面３４と
を押圧しなくなる。そして、このウェッジローラ１０並
びに前記各ガイドローラ１１ａ、１１ｂに関する第三の
円筒面３５、３５と上記第一の円筒面４８との当接部で
ある内径側当接部２１ａ、２１ｂ、及び、上記ウェッジ
ローラ１０並びに前記各ガイドローラ１１ａ、１１ｂに
関する第三の円筒面３５、３５と上記第二の円筒面３４
との当接部である外径側当接部２２ａ、２２ｂの当接圧
が、低下若しくは喪失する。この結果、上記外輪１３ａ
の回転が上記駆動軸２５にまで伝達されなくなる。この
状態では、クラッチ機構がＯＦＦとなる。

【００４０】更に、本発明のクラッチ機構付摩擦ローラ
式変速機の場合には、この様にクラッチ機構がＯＦＦと
なる様な状態では、前記一方向クラッチ３７の接続も断
たれた状態となる。即ち、この一方向クラッチ３７が、
前記伝達軸部４２に対し前記円筒部４１がオーバランす
る事を許容する。従って、前記出力軸１６ａの回転が上
記外輪１３ａに伝わらなくなるか、仮に伝わった場合で
もその一部しか伝わらなくなって、この外輪１３ａは、
停止するか、低速で回転するのみとなる。この結果、上
記ウェッジローラ１０並びに各ガイドローラ１１ａ、１
１ｂに関する第三の円筒面３５、３５と上記第一、第二
の円筒面４８、３４との当接部（各内径側、外径側両当
接部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ）での滑り速度Ｖ
が零若しくは低くなる。そして、上記各当接部の摩耗量
に大きな影響を及ぼす、滑り速度Ｖと面圧Ｐとの積であ
るＰＶ値が低くなって、上記第一、第二、第三の各円筒
面４８、３４、３５に異常摩耗が発生する事を防止でき
る。

【００４１】更に、図示の摩擦ローラ式変速機の場合に
は、上記各ガイドローラ１１ａ、１１ｂの外径や取付位
置が多少ずれたり、構成各部材が弾性変形したり、更に
は上記外輪１３ａが熱膨張した場合でも、これら各ガイ
ドローラ１１ａ、１１ｂの外周面である第三の円筒面３
５、３５と、上記中心ローラ２４の外周面である第一の
円筒面４８及び上記外輪１３ａの内周面である第二の円
筒面３４との接触部の接触面圧を、設計値通りに規制で
きる。即ち、上記各ガイドローラ１１ａ、１１ｂの外径
や取付位置がずれた場合には、上記ウェッジローラ１０
が上記環状空間２０ａの幅寸法が狭い部分に変位するの
に伴って、上記中心ローラ２４及び外輪１３ａがラジア
ル方向に変位する。そして、上記ガイドローラ１１ａ、
１１ｂ及び上記ウェッジローラ１０の外周面である、上
記各第三の円筒面３５、３５と、上記中心ローラ２４の
外周面である第一の円筒面４８及び上記外輪１３ａの内
周面である第二の円筒面３４との接触部の接触面圧を設
計値通りにする。従って、上記外径や取付位置が多少ず
れたり、或は構成部材が弾性変形した場合でも、高い伝
達効率を得られる。

【００４２】次に、図４は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、出力軸１６ｂの基端
部に、外向フランジ状の厚肉鍔部５１を設け、この厚肉
鍔部５１の外周面と、円筒状の外輪１３ｂの端部内周面
との間に一方向クラッチ３７とサポート軸受４３とをそ
れぞれ１個ずつ、互いに隣接させた状態で設けている。
従って本例の場合には、上記出力軸１６ｂに対し上記外
輪１３ｂがラジアル方向に変位する事はない。その他の
部分の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様で
ある。

【００４３】

【発明の効果】本発明のクラッチ機構付摩擦ローラ式変
速機は、以上に述べた通り構成し作用する為、ガイドロ
ーラ及びウェッジローラとなる中間ローラと相手面とが
擦れ合う事を防止して、著しい摩耗が発生する事を防止
できる。この為、エンジン用の補機の様に、高速運転さ
れる条件下でも、十分な耐久性を確保して、クラッチ機
構付摩擦ローラ式変速機を組み込んだ補機駆動装置の実
用化に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】図２の拡大Ｂ−Ｂ断面図。

【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。

【図５】従来構造の１例を示す断面図。

【図６】一部を省略して示す、図５のＣ−Ｃ断面図。

【符号の説明】

１ 電動モータ ２ 回転軸 ３、３ａ ハウジング ４、４ａ 本体 ５、５ａ 蓋体 ６、６ａ 通孔 ７ 軸受 ８、８ａ 支持軸 ９ 連結環 １０ ウェッジローラ １１ａ、１１ｂ ガイドローラ １２ 突部 １３、１３ａ、１３ｂ 外輪 １４ 円筒部 １５ 円板部 １６、１６ａ、１６ｂ 出力軸 １７ 第二の通孔 １８ 軸受 １９ ピニオン ２０、２０ａ 環状空間 ２１、２１ａ、２１ｂ 内径側当接部 ２２、２２ａ、２２ｂ 外径側当接部 ２３ 軸受 ２４ 中心ローラ ２５ 駆動軸 ２６ 係合凹溝 ２７ 係合凸部 ２８ 鋼球 ２９ 連結板 ３０ 嵌合孔 ３１ 支持孔 ３２ 連結ボルト ３３ スラストニードル軸受 ３４ 第二の円筒面 ３５ 第三の円筒面 ３６ 連結板 ３７ 一方向クラッチ ３８ 支持筒部 ３９ａ、３９ｂ 玉軸受 ４０ シールリング ４１ 円筒部 ４２ 伝達軸部 ４３ サポート軸受 ４４ 突片 ４５ 切り欠き ４６ 係止溝 ４７ 止め輪 ４８ 第一の円筒面 ４９ シリンダ孔 ５０ 圧縮コイルばね ５１ 厚肉鍔部 ５２ 鍔部 ５３ 押圧ピン ５４ ねじ蓋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D039 AA02 AA04 AB01 AC06 AC14 AC15 AC33 AC64 AC65 AC77 AC86 AD23 3J051 AA01 BA03 BB08 BC02 BC03 BD01 BE03 BE04 EA02 EB03 ED04 ED11 ED14 FA02 FA06 FA07 FA10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と、この入力軸の端部にこの入力
   軸と実質的に同心に設けられ、その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こ
   の中心ローラの周囲に、この中心ローラに対する相対回
   転を自在に設けられた外輪と、この外輪と同心で一端部
   をこの外輪に結合した出力軸と、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、上記中心ローラ
   と平行に配置された複数本の支持軸と、これら各支持軸
   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、上記中心ロ
   ーラの中心と上記出力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何れかの中間
   ローラを、少なくとも上記環状空間の円周方向に関する
   変位自在に支持してウェッジローラとすると共に、残り
   の中間ローラをガイドローラとし、上記中心ローラ及び
   外輪が所定方向に上記入力軸と出力軸との間の変速比に
   見合う速度比で回転する場合に、上記ウェッジローラと
   なる中間ローラを、上記環状空間の幅の狭い部分に向け
   移動させるクラッチ機構付摩擦ローラ式変速機に於い
   て、上記外輪と上記出力軸との間に、この外輪から出力
   軸に向けてのみ回転力を伝達する一方向クラッチを設け
   た事を特徴とするクラッチ機構付摩擦ローラ式変速機。