JP2002089642A - 摩擦ローラ式変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両方向の回転力を伝達する構造で、大きな回
転力を伝達できると共に、高い伝達効率を得られる構造
を実現する。 【解決手段】 中心ローラ４ａの外周面と外輪１５ａの
内周面との間に存在する環状空間２３の軸方向中央部
に、回転のみ自在に支持した１個のガイドローラ１０
と、回転及び円周方向の変位自在に支持した２個のウェ
ッジローラ１１ａ、１１ｂとを設ける。これと共に、こ
れら２個のウェッジローラ１１ａ、１１ｂの軸方向両側
に、それぞれ回転のみ自在に支持した補助ガイドローラ
３６、３６を、各側毎に２個ずつ、合計４個設ける。

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、減速或は増速しつつ両方向の回転運動を伝
達する摩擦ローラ式変速機の改良に関し、高い伝達効率
を維持しつつ、大きな回転力の伝達を行なえる構造を実
現するものである。

【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。この為、例えば摩擦ローラ式変速機を
電動モータの出力部に組み付けて減速機として使用し、
この電動モータの回転運動を減速すると共にトルクを増
大させる構造が、例えば特開平８−２１０４５５号公報
に記載されている。この公報等に記載された一般的な摩
擦ローラ式変速機は、各ローラの周面同士の当接圧を、
伝達すべきトルクの変動に拘らず、常に一定のままに保
持している。この為、伝達効率が必ずしも良好とは言え
ない。良好な伝達効率を確保する為には、伝達すべきト
ルクが小さい場合に上記当接圧を低くし、反対に伝達す
べきトルクが大きい場合に上記当接圧を高くする事が考
えられる。一方、遊園地の遊戯具、或は足漕ぎ式のボー
トの如く、ペダルを踏んで駆動する装置で、しかもペダ
ルを両方向に回転させる可能性がある部分に組み込む摩
擦ローラ式変速機は、伝達すべきトルクの方向に拘ら
ず、このトルクの伝達を自在とする必要がある。

【０００３】この様に、伝達すべきトルクの方向に拘ら
ず、このトルクの伝達を自在とし、且つ、伝達すべきト
ルクの大きさに応じて、各ローラの周面同士の当接圧を
変化させる構造として、米国特許第４７０９５８９号明
細書には、図７〜１０に示す様な摩擦ローラ式変速機が
記載されている。この従来の摩擦ローラ式変速機は、有
底円筒状の本体１とこの本体１の基端開口部を塞ぐ蓋体
２とから成る固定のハウジング３内に中心ローラ４の内
半部（図７の右半部）を、上記蓋体２の略中央部に形成
した通孔５を通じて挿入している。尚、この通孔５は、
上記蓋体２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４の外半部（図７の左半部）で
上記蓋体２から突出した部分には、入力軸６の端部を結
合固定している。

【０００４】又、上記ハウジング３の内側で上記中心ロ
ーラ４の周囲部分には、３本の支持軸７ａ、７ｂ、７ｃ
を、それぞれこの中心ローラ４と平行に配置している。
即ち、これら各支持軸７ａ、７ｂ、７ｃの一端部（図７
の左端部）を上記蓋体２に支持すると共に、他端部（図
７の右端部）を連結板８に支持している。尚、これら３
本の支持軸７ａ、７ｂ、７ｃのうち、図８〜１０の上部
中央に位置する１本の支持軸７ａは、その両端部を上記
蓋体２及び連結板８に形成した嵌合孔に圧入固定してい
る。従って、この支持軸７ａ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。

【０００５】これに対して、図８〜１０の下部左右両側
に位置する残り２本の支持軸７ｂ、７ｃは、両端部を上
記蓋体２及び連結板８に対し、上記ハウジング３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２及び連結板８の一部で上記支
持軸７ｂ、７ｃの両端部に整合する部分には、図９に示
す様に、上記両支持軸７ｂ、７ｃの外径よりも大きな内
径を有する支持孔９、９を形成し、これら各支持孔９、
９に、上記両支持軸７ｂ、７ｃの両端部を緩く係合させ
ている。そして、これら各支持軸７ａ、７ｂ、７ｃ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
１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂを、それぞれラ
ジアルニードル軸受１２により、回転自在に支持してい
る。尚、上記連結板８は、上記蓋体２の内面（上記ガイ
ドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂを設置
した空間側の面で、図７の右面）の一部で、上記ガイド
ローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂから外れ
た位置に突設した突部１３、１３に突き当て、連結ボル
ト１４、１４により、上記蓋体２に連結固定している。

【０００６】又、上記ハウジング３の内側で上記ガイド
ローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂを囲む部
分には、円環状の外輪１５を、回転自在に設けている。
この外輪１５の内周面中央部は直径方向内方に突出させ
る事により、土手状の凸部１６とし、この凸部１６の内
周面を第二の円筒面１７としている。そして、この第二
の円筒面１７と、上記ガイドローラ１０及びウェッジロ
ーラ１１ａ、１１ｂの外周面である第三の円筒面１８、
１８とを当接自在としている。又、上記外輪１５には、
結合ブラケット１９の外径側端部を外嵌固定し、この結
合ブラケット１９の中心部に、出力軸２０の内端部（図
７の左端部）を結合固定している。この出力軸２０は、
前記ハウジング３を構成する本体１の中央部に形成した
第二の通孔２１を回転自在に挿通して、このハウジング
３外に突出させている。

【０００７】上記ガイドローラ１０及びウェッジローラ
１１ａ、１１ｂの外周面である、上記各第三の円筒面１
８、１８は、それぞれ前記中心ローラ４の外周面に設け
た第一の円筒面２２と、上記外輪１５の内周面に設けた
上記第二の円筒面１７とに当接させている。上記中心ロ
ーラ４の中心と上記出力軸２０及び外輪１５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４を挿通する通孔５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２０を挿通する第二の通孔２１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２１の内側に
回転自在に支持した出力軸２０と外輪１５とは、互いに
同心である。従って、上記中心ローラ４と上記外輪１５
及び出力軸２０とは、上記通孔５のハウジング３の中心
からのずれ量δ（図７参照）分だけ、互いに偏心してい
る。そして、上記中心ローラ４の外周面に設けた上記第
一の円筒面２２と上記外輪１５の内周面に設けた上記第
二の円筒面１７との間に存在して上記ガイドローラ１０
及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂが設けられた環状空
間２３の幅寸法が、このδなる偏心量に見合う分だけ、
円周方向に関して不同になっている。

【０００８】この様に、上記環状空間２３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１０及
びウェッジローラ１１ａ、１１ｂの外径を異ならせてい
る。即ち、上記外輪１５に対し中心ローラ４が偏心して
いる側（図７〜１０の下側）に位置するウェッジローラ
１１ａ、１１ｂ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１５に対し中心
ローラ４が偏心しているのと反対側（図７〜１０の上
側）に位置するガイドローラ１０の径を、上記両ウェッ
ジローラ１１ａ、１１ｂ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１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂの外周面
である第三の円筒面１８、１８を、上記第一、第二の円
筒面２２、１７に当接させている。

【０００９】尚、それぞれが中間ローラである、上記１
個のガイドローラ１０及び２個のウェッジローラ１１
ａ、１１ｂのうち、ガイドローラ１０を支持した支持軸
７ａ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１１ａ、１１ｂを支
持した支持軸７ｂ、７ｃは、やはり前述した様に上記ハ
ウジング３内に、円周方向及び直径方向に関して若干の
変位を自在に支持している。従って、上記ウェッジロー
ラ１１ａ、１１ｂも、上記ハウジング３内で円周方向及
び直径方向に関して若干の変位自在である。そして、前
記蓋体２のシリンダ孔２４、２４内に装着した圧縮コイ
ルばね２５、２５等の弾性材により、上記各ウェッジロ
ーラ１１ａ、１１ｂを支持した支持軸７ｂ、７ｃを、こ
れら各支持軸７ｂ、７ｃに回転自在に支持したウェッジ
ローラ１１ａ、１１ｂを前記環状空間２３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。

【００１０】上述の様に構成する従来の摩擦ローラ式変
速機の場合、例えば、上記中心ローラ４が、作動状態を
示す図１０に矢印イで示す様に、時計方向に回転する
と、上記１対のウェッジローラ１１ａ、１１ｂが、同図
に矢印ロで示す様に、上記各支持軸７ｂ、７ｃを中心に
反時計方向に回転し、前記外輪１５が同じく矢印ハで示
す様に反時計方向に回転する。そして、この様に上記１
対のウェッジローラ１１ａ、１１ｂが矢印ロで示す様に
回転し、これら各ウェッジローラ１１ａ、１１ｂを挟持
した中心ローラ４及び外輪１５がそれぞれ矢印イ、ハに
示す様に回転すると、上記各ウェッジローラ１１ａ、１
１ｂ全体が、それぞれ図１０に矢印ニで示す様に、時計
方向に変位する傾向となる。

【００１１】即ち、上記１対のウェッジローラ１１ａ、
１１ｂは、矢印イ方向に回転する上記中心ローラ４か
ら、上記矢印ニ方向の力を受け、これら各ウェッジロー
ラ１１ａ、１１ｂ自身が矢印ロ方向に回転する事で外輪
１５の内周面に設けた第二の円筒面１７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１対のウェッジローラ１１ａ、１１
ｂのうち、一方（図８〜１０の右方）のウェッジローラ
１１ａが前記環状空間２３の幅の狭い部分に向けて、他
方（図８〜１０の左方）のウェッジローラ１１ｂが前記
圧縮コイルばね２５の弾力に抗して上記環状空間２３の
幅の広い部分に向けて、それぞれ移動する傾向になる。

【００１２】この結果、上記一方のウェッジローラ１１
ａの外周面に設けた第三の円筒面１８が、上記中心ロー
ラ４の外周面に設けた第一の円筒面２２と上記外輪１５
の内周面に設けた第二の円筒面１７とを強く押圧する。
そして、上記一方のウェッジローラ１１ａの外周面に設
けた第三の円筒面１８と上記第一の円筒面２２との当接
部である内径側当接部２６、及び、この第三の円筒面１
８と上記第二の円筒面１７との当接部である外径側当接
部２７の当接圧が高くなる。これに対して、上記他方の
ウェッジローラ１１ｂは、上述の様に環状空間２３の幅
の広い部分に向けて移動する傾向となる為、この他方の
ウェッジローラ１１ｂに関する内径側、外径側両当接部
２６、２７の当接圧は喪失する。

【００１３】上述の様に一方のウェッジローラ１１ａに
関する内径側、外径側両当接部２６、２７の当接圧が高
くなると、それぞれがこの一方のウェッジローラ１１ａ
の外周面に設けた第三の円筒面１８により押圧される部
材である、上記中心ローラ４と外輪１５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、前記ガイドローラ１０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。上記一方のウ
ェッジローラ１１ａを上記環状空間２３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４から
上記外輪１５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、上記ウェッジロー
ラ１１ａ及びガイドローラ１０に関する内径側、外径側
両当接部２６、２７の当接圧が大きくなる。そして、こ
の様な作用に基づき、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。

【００１４】上述の様な摩擦ローラ式変速機の構造は、
円周方向に関して対称である。この為、上記中心ローラ
４が図１０の矢印イと反対方向（反時計方向）に回転す
る場合に、上記摩擦ローラ式変速機の作動状態並びにト
ルクの伝達方向は、円周方向に関して上述した場合（上
記中心ローラ４が矢印イの方向に回転する場合）と逆に
なる。この様に図７〜１０に示した摩擦ローラ変速機の
場合には、上記中心ローラ４から上記外輪１５への両方
向のトルク伝達を行なえる。

【００１５】尚、上述の例は、中心ローラ４を入力側と
し、外輪１５を出力側とする事により、摩擦ローラ式変
速機を減速機として利用する場合に就いて示した。これ
に対して、外輪１５を入力側とし、中心ローラ４を出力
側とする事により、摩擦ローラ式変速機を増速機として
利用する場合も、入出力の方向が逆になる以外、上述し
た場合と同様の作用により、上記外輪１５と中心ローラ
４との間で両方向のトルク伝達を行なえる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した様な従来の摩
擦ローラ式変速機の場合には、上記中心ローラ４（又は
上記外輪１５）の回転方向に関係なく、これら中心ロー
ラ４と外輪１５との間で両方向のトルク伝達を行なえる
が、大きなトルクを伝達する事が難しい。この理由に就
いて、以下に説明する。上述した通り、上記従来構造の
場合には、上記中心ローラ４と上記外輪１５との間で伝
達すべきトルクを、２個の中間ローラ｛１個のガイドロ
ーラ１０及び何れか一方のウェッジローラ１１ａ（１１
ｂ）｝に関する内径側、外径側両当接部２６、２７を介
して伝達する。又、図１１に示す様に、上記２個の中間
ローラである、ガイドローラ１０と何れか一方のウェッ
ジローラ１１ａ（１１ｂ）との各中心軸Ｏ₁₀、Ｏ₁₁同士
は、上記中心ローラ４の中心軸Ｏ₄ を挟んで互いに直径
方向に関し１８０度反対側には存在しない。言い換えれ
ば、上記ガイドローラ１０及び何れか一方のウェッジロ
ーラ１１ａ（１１ｂ）の各中心軸Ｏ₁₀、Ｏ₁₁と上記中心
ローラ４の中心軸Ｏ₄ とを結ぶ１対の線分Ａ、Ｂ同士の
なす角度θが、１８０度よりも大幅に小さい（θ≪
π）。

【００１７】この為、上記中心ローラ４及び外輪１５に
は、上記ガイドローラ１０及び何れか一方のウェッジロ
ーラ１１ａ（１１ｂ）から、それぞれ異なる方向の力
Ｆ、Ｆが加わる。そして、これら各力Ｆ、Ｆの合力とし
て、上記中心ローラ４と上記外輪１５に、それぞれ同図
の矢印αで示す方向の力が加わる。この様な矢印αで示
した力は、上記中心ローラ４及び外輪１５を、それぞれ
上記ガイドローラ１０及び何れか一方のウェッジローラ
１１ａ（１１ｂ）から退避させる方向に加わる。しかも
この矢印αで示した力の大きさは、上記中心ローラ４と
上記外輪１５との間で伝達すべきトルクが大きくなる程
大きくなる。この結果、これら中心ローラ４と上記外輪
１５との間で大きなトルクを伝達しようとすると、これ
ら中心ローラ４及び外輪１５が上記ガイドローラ１０及
び何れか一方のウェッジローラ１１ａ（１１ｂ）から退
避する傾向が強くなる。そして、これらガイドローラ１
０及び何れか一方のウェッジローラ１１ａ（１１ｂ）に
関する内径側、外径側両当接部２６、２７の面圧が低下
し、これら各当接部２６、２７で滑りが発生する様にな
って、上記トルクを伝達できなくなる。又、この様に各
当接部２６、２７で滑りが発生する為、摩擦ローラ式変
速機によるトルクの伝達効率が低下する。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。

【００１８】

【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、前述した従来構造と同様に、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、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３本以上の支持軸と、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上記
第一、第二の各円筒面と当接自在な第三の円筒面とした
３個以上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関して不同にし、上
記３個以上の中間ローラのうちの２個の中間ローラを少
なくとも上記環状空間の円周方向に変位自在に支持して
ウェッジローラとし、残りの中間ローラを実質的に上記
環状空間の何れの方向にも変位不能に支持してガイドロ
ーラとすると共に、上記中心ローラ及び外輪が何れかの
方向に回転した場合に、上記ウェッジローラとなる２個
の中間ローラのうちの何れか一方の中間ローラを上記環
状空間の幅の狭い部分に向け、円周方向に関してこれら
ウェッジローラとなる２個の中間ローラ同士で互いに逆
方向に移動自在とする事により、上記中心ローラと上記
外輪との間で両方向の回転力を伝達自在としている。

【００１９】特に、本発明の摩擦ローラ式変速機に於い
ては、上記環状空間の内側で軸方向に関して上記ウェッ
ジローラとなる各中間ローラの両側に隣接する、各側毎
に２個所ずつの合計４個所位置に、それぞれ上記中心ロ
ーラと平行に配置した支持軸により回転自在に、且つ、
実質的に上記環状空間の何れの方向にも変位不能に支持
され、それぞれの外周面を上記第一、第二の各円筒面と
当接自在な第三の円筒面とした、合計４個の補助ガイド
ローラを設けている。

【００２０】

【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、前述の図７〜１０に示した従来の摩擦ロ
ーラ式変速機の場合と同様、ウェッジローラとなる２個
の中間ローラのうちの何れか一方の中間ローラが環状空
間の幅の狭い部分に向け移動する事に基づき、中心ロー
ラと外輪との間で両方向の回転力の伝達を自在とする。
特に、本発明の摩擦ローラ式変速機の場合には、環状空
間の内側で軸方向に関してウェッジローラとなる各中間
ローラの両側に、それぞれ補助ガイドローラを設けてい
る。この為、回転力の伝達時に、ウェッジローラとなる
２個の中間ローラのうちの他方の中間ローラが環状空間
の幅の広い部分に向け退避すると共に、この退避した中
間ローラ以外の中間ローラが上記中心ローラ及び外輪を
強く押圧した場合でも、この退避した中間ローラの軸方
向両側に存在する２個の補助ガイドローラが、中心ロー
ラと外輪との間で突っ張る。この為、これら中心ローラ
及び外輪が、上記退避した中間ローラ以外の中間ローラ
から退避する方向に変位する事はない。

【００２１】即ち、本発明の摩擦ローラ式変速機の場
合、回転力の伝達時には、上記ウェッジローラとなる一
方の（環状空間の幅の狭い部分に向け移動する）中間ロ
ーラ及びガイドローラとなる残りの中間ローラ及び各側
毎に２個ずつ合計４個の補助ガイドローラの各外周面に
設けた第三の円筒面と、中心ローラの外周面に設けた第
一の円筒面及び外輪の内周面に設けた第二の円筒面と
が、それぞれ強く当接する。又、伝達すべき回転力が大
きくなる事に伴い、上記各円筒面同士の当接部の当接圧
が大きくなった場合でも、中心ローラ及び外輪が、上記
各中間ローラから退避する方向に変位する事はない。こ
の為、上記各当接部の当接圧を十分に確保して、これら
各当接部で滑りが生じる事を防止できる。この為、大き
な回転力を伝達できると共に、高い伝達効率を得られ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１〜５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は、
有底円筒状の本体１ａとこの本体１ａの端部開口を塞ぐ
蓋体２ａとから成る固定のハウジング３ａ内に、中心ロ
ーラ４ａを、このハウジング３ａの軸方向（図１、５の
左右方向）に配置している。又、上記蓋体２ａの外面
（図１の右面）略中央部には、ブロック２８を結合固定
している。これら蓋体２ａ及びブロック２８の略中央部
には、それぞれ通孔５、２９を、互いに同心に形成して
いる。尚、これら各通孔５、２９は、上記ハウジング３
ａの中心から少しだけ外れた位置に設けている。そし
て、これら各通孔５、２９の内側に入力軸６ａの先半部
（図１の左半部）を挿通すると共に、この入力軸６ａの
先半部を１対の玉軸受３０、３０により回転のみ自在に
支持している。そして、互いに同心に配置した上記中心
ローラ４ａの基端部（図１、５の右端部）と上記入力軸
６ａの先端部とを、互いに結合している。

【００２３】本例の場合、上記中心ローラ４ａは、上記
入力軸６ａにより回転駆動自在としつつ、ラジアル方向
に関する若干の変位自在に設けている。この為に、図示
の例では、上記中心ローラ４ａの基端面に係合凸部３１
を、上記入力軸６ａの先端面に係合凹溝３２を、それぞ
れ直径方向に亙って形成すると共に、これら係合凸部３
１と係合凹溝３２とを緩く係合させている。この様に係
合凸部３１と係合凹溝３２とを緩く係合させる為に、こ
の係合凹溝３２の幅寸法をこの係合凸部３１の幅寸法よ
りも少し大きくしている。そして、この様な構成を採用
する事により、上記中心ローラ４ａと上記入力軸６ａと
を、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している。尚、この様に中
心ローラ４ａと入力軸６ａとを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
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。

【００２４】又、上記ハウジング３ａの内側で上記中心
ローラ４ａの軸方向中央部の周囲部分には、３本の支持
軸７ａ、７ｂ、７ｃを、それぞれこの中心ローラ４ａと
平行に配置している。即ち、これら各支持軸７ａ、７
ｂ、７ｃの一端部（図１の右端部、図３の奥端部）を上
記蓋体２ａに結合した第一の連結板３３に支持すると共
に、他端部（図１の左端部、図３の手前側端部）をこの
第一の連結板３３に結合した第二の連結板３４に支持し
ている。尚、これら３本の支持軸７ａ、７ｂ、７ｃのう
ち、図１、３の下部に位置する１本の支持軸７ａは、そ
の両端部を上記第一の連結板３３及び第二の連結板３４
に形成した嵌合孔に圧入固定している。従って、この支
持軸７ａ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。

【００２５】これに対して、図３の上部左右両側（図１
の上側）に位置する残り２本の支持軸７ｂ、７ｃは、両
端部を上記第一の連結板３３及び第二の連結板３４に対
し、上記ハウジング３ａ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、上記第一の
連結板３３及び第二の連結板３４の一部で上記支持軸７
ｂ、７ｃの両端部に整合する部分には、図３に示す様
に、上記両支持軸７ｂ、７ｃの外径よりも大きな幅及び
長さを有する支持孔９ａ、９ａを形成し、これら各支持
孔９ａ、９ａに、上記両支持軸７ｂ、７ｃの両端部を緩
く係合させている。そして、これら各支持軸７ａ、７
ｂ、７ｃ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１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂ
を、それぞれラジアルニードル軸受１２ａにより、回転
自在に支持している。尚、図示の例では、このラジアル
ニードル軸受１２ａとして、転動体（ニードル）を複列
に配置したものを使用している。

【００２６】又、上記ハウジング３ａの内側で上記中心
ローラ４ａの軸方向両端部の周囲部分には、それぞれ２
本ずつの支持軸７ｄ、７ｄを、それぞれこの中心ローラ
４ａと平行に配置している。即ち、上記中心ローラ４ａ
の基端部周囲部分に配置した２本の支持軸７ｄ、７ｄの
一端部（図２の奥端部）を上記蓋体２ａに支持すると共
に、他端部（図２の手前側端部）を上記第一の連結板３
３に支持している。これに対して、上記中心ローラ４ａ
の先端部（図１、５の左端部）周囲部分に配置した２本
の支持軸７ｄ、７ｄの一端部（図４の奥端部）を上記第
二の連結板３４に支持すると共に、他端部（図４の手前
側端部）をこの第二の連結板３４に結合した第三の連結
板３５に支持している。

【００２７】又、図２〜４に示す様に、上記２本ずつの
支持軸７ｄ、７ｄの配設位置の、後述する環状空間２３
の円周方向に関する位相は、それぞれ本例の摩擦ローラ
式変速機の停止時（非動力伝達時）での、上記各ウェッ
ジローラ１１ａ、１１ｂを支持した２本の支持軸７ｂ、
７ｃの位相と一致させている。又、上記２本ずつの支持
軸７ｄ、７ｄは、その両端部を上記蓋体２ａ及び上記第
一〜第三の各連結板３３、３４、３５に形成した嵌合孔
に圧入固定している。従って、これら２本ずつの支持軸
７ｄ、７ｄ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。そして、これら２本ずつの
支持軸７ｄ、７ｄの中間部周囲に、それぞれ補助ガイド
ローラ３６、３６を、それぞれラジアルニードル軸受１
２により、回転自在に支持している。又、上記図２〜４
及び図５に示す様に、上記２本ずつの支持軸７ｄ、７ｄ
により支持した上記各補助ガイドローラ３６、３６の、
環状空間２３の円周方向に関する配置の位相は、それぞ
れ本例の摩擦ローラ式変速機の停止時での、上記各ウェ
ッジローラ１１ａ、１１ｂの位相と一致する。尚、本例
の場合、上記補助ガイドローラ３６の幅寸法は、前記ガ
イドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂの幅
寸法よりも小さくしている（但し、図５は大略図である
為、各ローラの幅寸法はそれぞれ等しく表している）。

【００２８】又、上記蓋体２ａの内面（図１の左面）及
び上記第一、第二の各連結板３３、３４の片面（図１の
左面）の各一部で、それぞれ上記ガイドローラ１０及び
ウェッジローラ１１ａ、１１ｂ或は上記補助ガイドロー
ラ３６、３６から外れた位置には、突部１３ａ、１３ａ
を突設している。上記第一〜第三の各連結板３３、３
４、３５は、それぞれの他面（図１の右面）に上記突部
１３ａ、１３ａの先端面を突き当てた状態で、連結ボル
ト１４ａ、１４ａにより、上記蓋体２ａに連結固定して
いる。又、本例の場合、前記中心ローラ４ａの先端面中
心部に鋼球３７を圧入固定し、この鋼球３７を、上記第
三の連結板３５の他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４ａの回転を自在としつつ、この中心ローラ４ａの軸
方向に関する位置決めを図る為に設けている。

【００２９】又、前記ハウジング３ａの内側で、上記ガ
イドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂ並び
に上記各補助ガイドローラ３６、３６を囲む部分には、
円筒状の外輪１５ａを、回転自在に設けている。そし
て、上記ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、
１１ｂ及び上記各補助ガイドローラ３６、３６の各外周
面である第三の円筒面１８、１８を、上記中心ローラ４
ａの外周面に設けた第一の円筒面２２と、上記外輪１５
ａの内周面に設けた第二の円筒面１７とに、それぞれ当
接自在としている。

【００３０】又、上記外輪１５ａの一端部（図１、５の
左端部）は、この外輪１５ａと同心に配置した出力軸２
０ａの一端部（図１の右端部）に、回転力の伝達自在
に、且つ、ラジアル方向に関する若干の相対変位自在に
結合している。この為に、図示の例では、上記出力軸２
０ａの一端部に結合板部３８を固設している。そして、
この結合板部３８の外周縁に形成した突片３９、３９と
上記外輪１５ａの一端縁に形成した切り欠き４０、４０
とを、ラジアル方向に関する若干の相対変位自在に係合
させている。又、この状態で、上記外輪１５ａの他端部
内周面に形成した係止溝４１に止め輪４２を係止して、
上記各突片３９、３９が上記各切り欠き４０、４０から
抜け出るのを防止している。又、上記出力軸２０ａは、
上記ハウジング３ａを構成する本体１ａの中央部に形成
した第二の通孔２１を挿通して、このハウジング３ａ外
に突出させると共に、複列ラジアル玉軸受４３により、
この第二の通孔２１の内側に回転のみ自在に支持してい
る。

【００３１】上述した様に、上記ガイドローラ１０及び
ウェッジローラ１１ａ、１１ｂ及び上記各補助ガイドロ
ーラ３６、３６の各外周面に設けた第三の円筒面１８、
１８は、それぞれ上記中心ローラ４ａの外周面に設けた
第一の円筒面２２と上記外輪１５ａの内周面に設けた第
二の円筒面１７とに当接させている。又、この状態で、
前記入力軸６ａ及び中心ローラ４ａの中心と上記出力軸
２０ａ及び外輪１５ａの中心とは互いに偏心している。
即ち、前述した様に、上記中心ローラ４ａと同心の入力
軸６ａを挿通支持する各通孔５、２９は、上記ハウジン
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、上記外輪１５ａと同心の出力軸２０ａを挿通支
持する第二の通孔２１は、上記ハウジング３ａの中心に
設けている。従って、上記中心ローラ４ａと上記外輪１
５ａとは、上記各通孔５、２９のハウジング３ａ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、
上記第一の円筒面２２と上記第二の円筒面１７との間に
存在する環状空間２３の幅寸法が、このδ分の偏心量に
見合う分だけ、円周方向に関して不同になっている。

【００３２】この様に、上記環状空間２３の幅寸法を円
周方向に関して不同にした分、この環状空間２３内に配
置する上記ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１
ａ、１１ｂ並びに上記各補助ガイドローラ３６、３６の
外径を異ならせている。即ち、上記外輪１５ａに対し中
心ローラ４ａが偏心している側（図１〜５の上側）に位
置するウェッジローラ１１ａ、１１ｂ並びに補助ガイド
ローラ３６、３６の径を、それぞれ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１５ａに
対し中心ローラ４ａが偏心しているのと反対側（図１〜
５の下側）に位置するガイドローラ１０の径を、上記ウ
ェッジローラ１１ａ、１１ｂ並びに補助ガイドローラ３
６、３６の径よりも大きくしている。そして、これらガ
イドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂ及び
補助ガイドローラ３６、３６の各外周面に設けた第三の
円筒面１８、１８を、上記第一、第二の各円筒面２２、
１７に当接させている。

【００３３】尚、上記ガイドローラ１０及び補助ガイド
ローラ３６、３６を支持した各支持軸７ａ、７ｄは、前
述の様に、それぞれ上記ハウジング３ａ内に固定してい
る。これに対して、上記ウェッジローラ１１ａ、１１ｂ
を支持した支持軸７ｂ、７ｃ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１１ａ、１１ｂ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。そこ
で、本例の場合には、前記第一、第二の各連結板３３、
３４のシリンダ孔２４ａ、２４ａ内に嵌挿した押圧ピン
４４、４４により、上記各ウェッジローラ１１ａ、１１
ｂを支持した支持軸７ｂ、７ｃを、これらウェッジロー
ラ１１ａ、１１ｂを上記環状空間２３の幅の狭い部分に
向け、円周方向に関し互いに逆方向に移動させるべく、
弾性的に軽く押圧している。尚、上記押圧ピン４４の押
圧力は、この押圧ピン４４の先端部に形成した鍔部と上
記シリンダ孔２４ａの奥面との間に設けた圧縮コイルば
ね２５ａにより発生させている。

【００３４】上述の様に構成する本例の摩擦ローラ式変
速機の場合には、前述の図７〜１０に示した従来の摩擦
ローラ式変速機の場合と同様、２個のウェッジローラ１
１ａ、１１ｂのうちの何れか一方のウェッジローラ１１
ａ（１１ｂ）が環状空間２３の幅の狭い部分に向け移動
する事に基づき、中心ローラ４ａと外輪１５ａとの間で
両方向の回転力の伝達を自在とする。特に、本発明の摩
擦ローラ式変速機の場合には、上記環状空間２３の内側
で上記各ウェッジローラ１１ａ、１１ｂの軸方向両側
に、それぞれ補助ガイドローラ３６、３６を設けてい
る。この為、回転力の伝達時に、上記２個のウェッジロ
ーラ１１ａ、１１ｂのうちの他方のウェッジローラ１１
ｂ（１１ａ）が上記環状空間２３の幅の広い部分に向け
退避すると共に、上記一方のウェッジローラ１１ａ（１
１ｂ）及びガイドローラ１０が上記中心ローラ４ａ及び
外輪１５ａを強く押圧した場合でも、上記他方のウェッ
ジローラ１１ｂ（１１ａ）の軸方向両側に存在する２個
の補助ガイドローラ３６、３６が、上記中心ローラ４ａ
と外輪１５ａとの間で突っ張る。この為、本発明の場合
には、前述した従来構造の様に、上記中心ローラ４ａ及
び外輪１５ａが、上記一方のウェッジローラ１１ａ（１
１ｂ）及びガイドローラ１０から退避する方向に変位す
る事はない。

【００３５】即ち、本例の摩擦ローラ式変速機の場合、
回転力の伝達時には、上記一方のウェッジローラ１１ａ
（１１ｂ）及びガイドローラ１０及び上記軸方向両側で
２個ずつ合計４個の補助ガイドローラ３６、３６の各外
周面に設けた第三の円筒面１８、１８と、上記中心ロー
ラ４ａの外周面に設けた第一の円筒面２２及び上記外輪
１５ａの内周面に設けた第二の円筒面１７とが、それぞ
れ強く当接する。又、伝達すべき回転力が大きくなる事
に伴い、上記各円筒面２２、１７、１８同士の当接部の
当接圧が大きくなった場合でも、上記中心ローラ４ａ及
び外輪１５ａが、上記一方のウェッジローラ１１ａ（１
１ｂ）及びガイドローラ１０から退避する方向に変位す
る事はない。この為、上記各円筒面２２、１７、１８同
士の当接部の当接圧を十分に確保して、これら各当接部
で滑りが生じる事を防止できる。この為、大きな回転力
を伝達できると共に、高い伝達効率を得られる。

【００３６】更に、本例の摩擦ローラ式変速機の場合に
は、上記ガイドローラ１０及び補助ガイドローラ３６、
３６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１５ａが熱膨張した場合
でも、これらガイドローラ１０及び補助ガイドローラ３
６、３６の各外周面に設けた第三の円筒面１８、１８と
上記第一、第二の各円筒面２２、１７との当接圧を、設
計値通りに規制できる。即ち、上記ガイドローラ１０及
び補助ガイドローラ３６、３６の外径や取付位置がずれ
た場合には、上記一方のウェッジローラ１１ａ（１１
ｂ）が上記環状空間２３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４ａ及び外輪１５ａがラジ
アル方向に変位する。そして、上記ガイドローラ１０及
びウェッジローラ１１ａ、１１ｂ及び補助ガイドローラ
３６、３６の各外周面に設けた第三の円筒面１８、１８
と、上記第一、第二の各円筒面２２、１７との当接部の
当接圧を、それぞれ設計値通りにする。従って、上記外
径や取付位置が多少ずれた場合でも、高い伝達効率を得
られる。

【００３７】次に、図６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、１対のウェッジロー
ラ１１ａ、１１ｂを支持した各支持軸７ｂ、７ｃの押圧
機構を、上述した第１例の場合と異ならせている。即
ち、本例の場合には、第一、第二の各連結板３３、３４
（図１参照）のシリンダ孔２４ａ、２４ａ内に嵌挿した
押圧ピン４４、４４により、上記各支持軸７ｂ、７ｃ
を、上記各ウェッジローラ１１ａ、１１ｂを環状空間２
３の幅の広い部分に向け移動させる方向に、弾性的に軽
く押圧している。これと共に、上記第一、第二の各連結
板３３、３４の一部で、支持孔９ａ、９ａを挟んで上記
各シリンダ孔２４ａ、２４ａと１８０度反対側に設けた
第二のシリンダ孔４５、４５内に、それぞれ圧子４６、
４６を嵌挿している。そして、これら各圧子４６、４６
により上記各支持軸７ｂ、７ｃを、上記押圧ピン４４、
４４による押圧力（圧縮コイルばね２５ａ、２５ａの弾
力）に抗して、上記各ウェッジローラ１１ａ、１１ｂを
上記環状空間２３の幅の狭い部分に向け移動させる方向
に押圧自在としている。

【００３８】本例の場合、上記圧子４６、４６による押
圧力は、これら各圧子４６、４６の後端側に設けたカム
４７、４７により発生させている。これら各カム４７、
４７は、それぞれ蓋体２ａ（図１参照）及び第一の連結
板３３を貫通する状態で設けたロッド４８、４８の端部
に結合固定（若しくは一体形成）している。又、これら
各ロッド４８、４８には、ハウジング３ａ外に設けたロ
ータリーソレノイド４９（便宜上、図１に図示）により
回転力を、互いに独立して付与自在としている。上記各
圧子４６、４６に押圧力を付与する場合には、上記ロー
タリーソレノイド４９により上記各カム４７、４７を、
上記各ロッド４８、４８を介して揺動させる。そして、
この様に各カム４７、４７を揺動させる事により、これ
ら各カム４７、４７の外周面を上記各圧子４６、４６の
後端面に押し付ける事で、これら各圧子４６、４６を上
記各支持軸７ｂ、７ｃに向け押圧自在とする。尚、上述
の様に各ロッド４８、４８に回転力を、互いに独立して
付与自在である為、上記各圧子４６、４６により上記各
支持軸７ｂ、７ｃを押圧する動作は、互いに独立して行
なえる。

【００３９】上述の様に構成する本例の場合、中心ロー
ラ４ａと外輪１５ａとの間で回転力の伝達を行なう際に
は、伝達すべき回転力の方向に応じて、何れか一方のウ
ェッジローラ１１ａ（１１ｂ）を支持した支持軸７ｂ
（７ｃ）を、上記圧子４６により押圧する。そして、こ
の何れか一方のウェッジローラ１１ａ（１１ｂ）を環状
空間２３の幅の狭い部分に向け移動させる。尚、この際
に他方のウェッジローラ１１ｂ（１１ａ）は、前記押圧
ピン４４による押圧力に基づき、上記環状空間２３の幅
の広い部分に向け退避したままの状態となる。

【００４０】これに対して、上記中心ローラ４ａと上記
外輪１５ａとの間で回転力の伝達を行なわない（或は行
なえない様にする）場合には、上記両ウェッジローラ１
１ａ、１１ｂを支持した両支持軸７ｂ、７ｃを、何れも
上記圧子４６、４６により押圧しない。これにより、上
記両ウェッジローラ１１ａ、１１ｂを、それぞれ上記押
圧ピン４４、４４による押圧力に基づき、上記環状空間
２３の幅の広い部分に退避させたままの状態とする。そ
の他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様で
ある。

【００４１】尚、上述の各例は、中心ローラ４ａを入力
側とし、外輪１５ａを出力側とする事により、摩擦ロー
ラ式変速機を減速機として利用する場合に就いて示し
た。これに対して、外輪１５ａを入力側とし、中心ロー
ラ４ａを出力側とする事により、摩擦ローラ式変速機を
増速機として利用する場合も、入出力の方向が逆になる
以外、上述した各例の場合と同様の作用により、上記外
輪１５ａと上記中心ローラ４ａとの間で両方向の回転駆
動力の伝達を行なえる。

【００４２】尚、上述した本発明の摩擦ローラ式変速機
の場合には、２個のウェッジローラの軸方向両側に、そ
れぞれ２個ずつ、合計４個の補助ガイドローラを設けて
いる。これに対して、単に回転力伝達部の当接圧の確保
を図るだけであれば、２個のウェッジローラの軸方向片
側にのみ、２個の補助ガイドローラを設ける構造も考え
られる。但し、この様な構造の摩擦ローラ式変速機の場
合には、回転力の伝達時に中心ローラ及び外輪が変位し
て、これら中心ローラと外輪との中心軸同士が互いに非
平行になる。この様に中心ローラと外輪との中心軸同士
が非平行になると、これら中心ローラの外周面及び外輪
の内周面に対し、ウェッジローラ及びガイドローラ（中
間ローラ）の外周面が、これら各ローラの外周面の端縁
で当接する様になる。この結果、この当接部にエッジロ
ードに基づく過大面圧が発生し、互いに当接する両周面
の転がり疲れ寿命が低下する為、好ましくない。

【００４３】

【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為、両方向の回転力を伝達
する構造で、大きな回転力を伝達できると共に、高い伝
達効率を得られる。

【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】同Ｂ−Ｂ断面図。

【図４】同Ｃ−Ｃ断面図。

【図５】中間ローラと補助ガイドローラとの位置関係を
大略的に示す、部分切断斜視図。

【図６】本発明の実施の形態の第２例を示す、図３と同
様の断面図。

【図７】従来構造の１例を示す断面図。

【図８】図７のＤ−Ｄ断面図。

【図９】同Ｅ−Ｅ断面図。

【図１０】動力伝達時の各構成部材の作動状態を説明す
る為の、図８〜９と同方向から見た状態で示す略図。

【図１１】動力伝達時に中心ローラ及び外輪に加わる力
を説明する為の、図８〜９と同方向から見た状態で示す
略図。

【符号の説明】

１、１ａ 本体 ２、２ａ 蓋体 ３、３ａ ハウジング ４、４ａ 中心ローラ ５ 通孔 ６、６ａ 入力軸 ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 枢軸 ８ 連結板 ９、９ａ 支持孔 １０ ガイドローラ １１ａ、１１ｂ ウェッジローラ １２、１２ａ ラジアルニードル軸受 １３、１３ａ 突部 １４、１４ａ 連結ボルト １５、１５ａ 外輪 １６ 凸部 １７ 第二の円筒面 １８ 第三の円筒面 １９ 結合ブラケット ２０、２０ａ 出力軸 ２１ 第二の通孔 ２２ 第一の円筒面 ２３ 環状空間 ２４、２４ａ シリンダ孔 ２５、２５ａ 圧縮コイルばね ２６ 内径側当接部 ２７ 外径側当接部 ２８ ブロック ２９ 通孔 ３０ 玉軸受 ３１ 係合凸部 ３２ 係合凹溝 ３３ 第一の連結板 ３４ 第二の連結板 ３５ 第三の連結板 ３６ 補助ガイドローラ ３７ 剛球 ３８ 結合板部 ３９ 突片 ４０ 切り欠き ４１ 係止溝 ４２ 止め輪 ４３ 複列ラジアル玉軸受 ４４ 押圧ピン ４５ 第二のシリンダ孔 ４６ 圧子 ４７ カム ４８ ロッド ４９ ロータリーソレノイド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、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３
   本以上の支持軸と、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上記第一、第二の各円筒面
   と当接自在な第三の円筒面とした３個以上の中間ローラ
   とを備え、上記中心ローラの中心と上記外輪の中心とを
   偏心させる事により、上記環状空間の幅寸法を円周方向
   に関して不同にし、上記３個以上の中間ローラのうちの
   ２個の中間ローラを少なくとも上記環状空間の円周方向
   に変位自在に支持してウェッジローラとし、残りの中間
   ローラを実質的に上記環状空間の何れの方向にも変位不
   能に支持してガイドローラとすると共に、上記中心ロー
   ラ及び外輪が何れかの方向に回転した場合に、上記ウェ
   ッジローラとなる２個の中間ローラのうちの何れか一方
   の中間ローラを上記環状空間の幅の狭い部分に向け、円
   周方向に関してこれらウェッジローラとなる２個の中間
   ローラ同士で互いに逆方向に移動自在とする事により、
   上記中心ローラと上記外輪との間で両方向の回転力を伝
   達自在とした摩擦ローラ式変速機に於いて、上記環状空
   間の内側で軸方向に関して上記ウェッジローラとなる各
   中間ローラの両側に隣接する、各側毎に２個所ずつの合
   計４個所位置に、それぞれ上記中心ローラと平行に配置
   した支持軸により回転自在に、且つ、実質的に上記環状
   空間の何れの方向にも変位不能に支持され、それぞれの
   外周面を上記第一、第二の各円筒面と当接自在な第三の
   円筒面とした、合計４個の補助ガイドローラを設けた事
   を特徴とする摩擦ローラ式変速機。