JP2011102624A - 遊星ローラ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】サンローラに過大な押付力が作用するのを抑制する。
【解決手段】インナーピニオンローラ６３は、サンローラ２１と接触する状態でサンローラ２１とリングローラ２２，３２との間に配置され、アウターピニオンローラ２３，３３は、その中心軸がサンローラ２１の中心軸及びインナーピニオンローラ６３の中心軸と直交する直線に対してオフセットする状態でインナーピニオンローラ６３及びリングローラ２２，３２と接触する。リングローラ２２とアウターピニオンローラ２３との接触部に作用する押付力が、サンローラ２１とインナーピニオンローラ６３との接触部に作用する押付力よりも大きくなり、サンローラ２１からリングローラ２２にかけて押付力を増幅することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、サンローラとリングローラとの間にピニオンローラが挟持された遊星ローラ機構に関する。

この種の遊星ローラ機構の関連技術が下記特許文献１，２に開示されている。特許文献１，２による遊星ローラ機構は、サンローラと、サンローラの外周側に配置され、サンローラまわりの回転が拘束された第１リングローラと、第１リングローラとその軸線方向に関して間隔をおいてサンローラの外周側に配置され、第１リングローラより内径の小さい第２リングローラと、サンローラ及び第１リングローラに接触する大径部と第２リングローラに接触する小径部が結合されたピニオンローラ（遊星ローラ）と、を備える。この遊星ローラ機構は、サンローラから第２リングローラへ動力を減速して伝達する減速機構として機能する。その際には、第２リングローラの内径を第１リングローラの内径と異ならせることで、サンローラから第２リングローラにかけての減速比を十分大きくすることができる。

特開２００７−３２７５６９号公報 特開２００７−２４５８１９号公報 特開昭６０−２２０２５３号公報 特開２０００−１２０８２０号公報

遊星ローラ機構においてトルク伝達を行う際には、ローラ同士の接触部に過大滑り（グロススリップ）が生じないように、トルク伝達に必要な押付力（法線方向の力）をローラ同士の接触部に作用させる必要があり、伝達トルクが増大するほど接触部に必要な押付力も増大する。そして、特許文献１，２による遊星ローラ機構は、第２リングローラの内径を第１リングローラの内径と異ならせることで大きな減速比を得ており、第２リングローラとサンローラのトルク比が、第２リングローラの内径とサンローラの外径との比よりも十分大きくなる。そのため、第２リングローラとピニオンローラとの接触部に必要な押付力が、サンローラとピニオンローラとの接触部に必要な押付力よりも十分大きくなる。しかし、特許文献１，２による遊星ローラ機構では、サンローラとピニオンローラとの接触部に作用する押付力が、第２リングローラとピニオンローラとの接触部に作用する押付力と等しいため、サンローラには必要以上の過大な押付力が作用することになる。サンローラの外周面（転動面）は、押付力の繰り返し回数が多く高面圧なため、耐久疲労寿命が低下しやすくなる。

本発明に係る遊星ローラ機構は、サンローラに過大な押付力が作用するのを抑制することを目的とする。

本発明に係る遊星ローラ機構は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る遊星ローラ機構は、サンローラと、サンローラの外周側に配置された第１リングローラと、第１リングローラとその軸線方向に関して間隔をおいてサンローラの外周側に配置され、サンローラまわりの回転が拘束された第２リングローラであって、サンローラとの距離が第１リングローラと異なる第２リングローラと、サンローラと接触する状態でサンローラと第１及び第２リングローラとの間に配置されたインナーピニオンローラと、第１及び第２リングローラと接触する状態でサンローラと第１及び第２リングローラとの間に配置されたアウターピニオンローラであって、その中心軸がサンローラの中心軸及びインナーピニオンローラの中心軸と直交する直線に対してオフセットする状態でインナーピニオンローラと接触するアウターピニオンローラと、を備えることを要旨とする。

本発明の一態様では、アウターピニオンローラは、第１リングローラ及びインナーピニオンローラと接触する第１アウターピニオンローラと、第２リングローラ及びインナーピニオンローラと接触し、第１アウターピニオンローラに対し相対回転可能な第２アウターピニオンローラと、を含むことが好適である。

本発明の一態様では、アウターピニオンローラは、第１リングローラと接触する第１アウターピニオンローラと、第１アウターピニオンローラと結合され、第２リングローラと接触する第２アウターピニオンローラと、を含み、第１アウターピニオンローラと第２アウターピニオンローラのいずれかがインナーピニオンローラと接触することが好適である。

本発明の一態様では、複数のインナーピニオンローラがサンローラの周方向に沿って並べられ、アウターピニオンローラは、前記周方向に隣接する２つのインナーピニオンローラと接触することが好適である。

本発明の一態様では、複数のアウターピニオンローラがサンローラの周方向に沿って並べられ、インナーピニオンローラは、前記周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラと接触することが好適である。

本発明によれば、第１リングローラとアウターピニオンローラとの接触部に作用する押付力が、サンローラとインナーピニオンローラとの接触部に作用する押付力よりも大きくなるため、第１リングローラとアウターピニオンローラ間でのトルク伝達に必要な押付力を確保しつつ、サンローラに作用する押付力を小さくすることができる。その結果、サンローラに過大な押付力が作用するのを抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構の構成例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構の構成例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構の構成例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構の構成例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構の構成例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構の構成例を示す図である。 くさび角αに対する押付力の増幅率Ｆｒ／Ｆｓの関係を示す図である。 サンローラの外径Ｒ_s及びインナーピニオンローラの外径Ｒ_p1に対するくさび角αの関係を示す図である。 本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構の構成例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構において、インナーピニオンローラ及びアウターピニオンローラに作用する力を説明する図である。 本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構において、インナーピニオンローラ及びアウターピニオンローラに作用する力を説明する図である。 本発明の実施形態２に係る遊星ローラ機構の構成例を示す図である。 本発明の実施形態２に係る遊星ローラ機構の構成例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

「実施形態１」
図１〜４は、本発明の実施形態１に係る遊星ローラ機構１２の概略構成を示す図である。図１は斜視図を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示し、図３は図２のＢ−Ｂ断面図を示し、図４は図２のＣ−Ｃ断面図を示す。本実施形態に係る遊星ローラ機構１２は、サンローラ２１と、サンローラ２１の外周側（径方向外側）に配置されたリングローラ（第１リングローラ）２２と、リングローラ２２とその軸線方向に関して間隔をおいてサンローラ２１の外周側に配置されたリングローラ（第２リングローラ）３２と、サンローラ２１の周方向に沿って並べられ、各々がサンローラ２１と接触する状態でサンローラ２１とリングローラ２２，３２との間に配置された複数のインナーピニオンローラ（インナー遊星ローラ）６３と、サンローラ２１の周方向に沿って並べられ、各々がリングローラ２２，３２及びインナーピニオンローラ６３と接触する状態でサンローラ２１とリングローラ２２，３２との間に配置された複数のアウターピニオンローラ（アウター遊星ローラ）と、を有する。図１〜４に示す例では、アウターピニオンローラとして、リングローラ２２及びインナーピニオンローラ６３と接触するアウターピニオンローラ（第１アウターピニオンローラ）２３と、リングローラ３２及びインナーピニオンローラ６３と接触するアウターピニオンローラ（第２アウターピニオンローラ）３３が設けられている。サンローラ２１及びリングローラ２２，３２の中心軸（軸線）は互いに一致している。インナーピニオンローラ６３及びアウターピニオンローラ２３，３３が自転するときの回転中心軸（軸線）は、互いに平行であり、さらに、サンローラ２１及びリングローラ２２，３２の中心軸と平行である。なお、図１では、リングローラ３２を切断して図示しており、一部のアウターピニオンローラ３３の図示を省略している。

リングローラ３２の内径がリングローラ２２の内径と異なることで、リングローラ３２の内周面とサンローラ２１の外周面との距離がリングローラ２２の内周面とサンローラ２１の外周面との距離と異なる。そして、各アウターピニオンローラ３３の外径が各アウターピニオンローラ２３の外径と異なる。図１〜４に示す例では、リングローラ３２の内径がリングローラ２２の内径よりも小さいことで、リングローラ３２の内周面とサンローラ２１の外周面との距離がリングローラ２２の内周面とサンローラ２１の外周面との距離よりも小さい。そして、各アウターピニオンローラ３３の外径が各アウターピニオンローラ２３の外径よりも小さい。

複数のインナーピニオンローラ６３は、サンローラ２１の周方向（リングローラ２２，３２の周方向と一致する）に関して互いに等間隔で（あるいはほぼ等間隔で）配置されている。複数のアウターピニオンローラ２３，３３も、サンローラ２１の周方向に関して互いに等間隔で（あるいはほぼ等間隔で）配置されている。そして、アウターピニオンローラ２３，３３は、サンローラ２１の軸線方向（リングローラ２２，３２の軸線方向と一致する）に関して互いに間隔をおいて配置されている。図１〜４に示す例では、４つのインナーピニオンローラ６３がサンローラ２１の周方向に関して９０°おきに配置され、４つ（インナーピニオンローラ６３と同数）のアウターピニオンローラ２３がサンローラ２１の周方向に関して９０°おきに配置され、４つ（インナーピニオンローラ６３及びアウターピニオンローラ２３と同数）のアウターピニオンローラ３３がサンローラ２１の周方向に関して９０°おきに配置されている。ただし、サンローラ２１の周方向に沿って並べられるインナーピニオンローラ６３及びアウターピニオンローラ２３，３３の個数については、任意に設定することが可能である。なお、以下の説明において、４個のインナーピニオンローラ６３を区別する必要があるときは、以降６３−１〜６３−４の符号を用いて説明し、４個のアウターピニオンローラ２３を区別する必要があるときは、以降２３−１〜２３−４の符号を用いて説明し、４個のアウターピニオンローラ３３を区別する必要があるときは、以降３３−１〜３３−４の符号を用いて説明する。

図５に示すように、アウターピニオンローラ２３−１の回転中心軸（自転の中心軸）２３−１ａは、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−１の回転中心軸（自転の中心軸）６３−１ａと直交する直線Ｌ１に対してサンローラ２１の周方向に４５°分オフセットしており、さらに、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−４の回転中心軸（自転の中心軸）６３−４ａと直交する直線Ｌ４に対してもサンローラ２１の周方向に４５°分オフセットしている。そして、アウターピニオンローラ２３−１の回転中心軸２３−１ａを通り且つ直線Ｌ１と直交する直線Ｌ５と、直線Ｌ１との交点Ｐ１が、インナーピニオンローラ６３−１の回転中心軸６３−１ａよりもリングローラ２２側（径方向外側）に位置し、アウターピニオンローラ２３−１の回転中心軸２３−１ａを通り且つ直線Ｌ４と直交する直線Ｌ６と、直線Ｌ４との交点Ｐ４が、インナーピニオンローラ６３−４の回転中心軸６３−４ａよりもリングローラ２２側に位置する。アウターピニオンローラ２３−１は、リングローラ２２の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのインナーピニオンローラ６３−１，６３−４と接触しており、リングローラ２２とインナーピニオンローラ６３−１，６３−４との間に挟持（挟圧保持）されている。

同様に、アウターピニオンローラ２３−ｊ（ｊは２以上且つ４以下の整数）の回転中心軸も、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−ｊの回転中心軸と直交する直線Ｌｊに対して４５°分オフセットしており、さらに、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)の回転中心軸と直交する直線Ｌ(ｊ−１)に対しても４５°分オフセットしている。そのため、各アウターピニオンローラ２３−１〜２３−４においてオフセット量が等しく設定されている。そして、アウターピニオンローラ２３−ｊの回転中心軸を通り且つ直線Ｌｊと直交する直線と、直線Ｌｊとの交点が、インナーピニオンローラ６３−ｊの回転中心軸よりもリングローラ２２側に位置し、アウターピニオンローラ２３−ｊの回転中心軸を通り且つ直線Ｌ(ｊ−１)と直交する直線と、直線Ｌ(ｊ−１)との交点が、インナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)の回転中心軸よりもリングローラ２２側に位置する。アウターピニオンローラ２３−ｊも、リングローラ２２の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのインナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)，６３−ｊと接触しており、リングローラ２２とインナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)，６３−ｊとの間に挟持されている。

図６に示すように、アウターピニオンローラ３３−１の回転中心軸（自転の中心軸）３３−１ａも、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−１の回転中心軸６３−１ａと直交する直線Ｍ１に対してサンローラ２１の周方向に４５°分オフセットしており、さらに、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−４の回転中心軸６３−４ａと直交する直線Ｍ４に対してもサンローラ２１の周方向に４５°分オフセットしている。そして、アウターピニオンローラ３３−１の回転中心軸３３−１ａを通り且つ直線Ｍ１と直交する直線Ｍ５と、直線Ｍ１との交点Ｑ１が、インナーピニオンローラ６３−１の回転中心軸６３−１ａよりもリングローラ３２側（径方向外側）に位置し、アウターピニオンローラ３３−１の回転中心軸３３−１ａを通り且つ直線Ｍ４と直交する直線Ｍ６と、直線Ｍ４との交点Ｑ４が、インナーピニオンローラ６３−４の回転中心軸６３−４ａよりもリングローラ３２側に位置する。アウターピニオンローラ３３−１も、リングローラ３２の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのインナーピニオンローラ６３−１，６３−４と接触しており、リングローラ３２とインナーピニオンローラ６３−１，６３−４との間に挟持されている。

同様に、アウターピニオンローラ３３−ｊ（ｊは２以上且つ４以下の整数）の回転中心軸も、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−ｊの回転中心軸と直交する直線に対して４５°分オフセットしており、さらに、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)の回転中心軸と直交する直線に対しても４５°分オフセットしている。そのため、各アウターピニオンローラ３３−１〜３３−４においてオフセット量が等しく設定されている。そして、アウターピニオンローラ３３−ｊの回転中心軸を通り且つ直線Ｍｊと直交する直線と、直線Ｍｊとの交点が、インナーピニオンローラ６３−ｊの回転中心軸よりもリングローラ３２側に位置し、アウターピニオンローラ３３−ｊの回転中心軸を通り且つ直線Ｍ(ｊ−１)と直交する直線と、直線Ｍ(ｊ−１)との交点が、インナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)の回転中心軸よりもリングローラ３２側に位置する。アウターピニオンローラ３３−ｊも、リングローラ３２の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのインナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)，６３−ｊと接触しており、リングローラ３２とインナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)，６３−ｊとの間に挟持されている。

図５，６に示すように、インナーピニオンローラ６３−ｊ（ｊは１以上且つ３以下の整数）は、サンローラ２１の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラ２３−ｊ，２３−(ｊ＋１)、及びサンローラ２１の周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラ３３−ｊ，３３−(ｊ＋１)と接触しており、サンローラ２１とアウターピニオンローラ２３−ｊ，２３−(ｊ＋１)，３３−ｊ，３３−(ｊ＋１)との間に挟持されている。そして、インナーピニオンローラ６３−４は、サンローラ２１の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラ２３−１，２３−４、及びサンローラ２１の周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラ３３−１，３３−４と接触しており、サンローラ２１とアウターピニオンローラ２３−１，２３−４，３３−１，３３−４との間に挟持されている。

アウターピニオンローラ３３−１〜３３−４は、アウターピニオンローラ２３−１〜２３−４に対して、相対的に自転可能であるが、サンローラ２１のまわりの相対的な回転（公転）が拘束され、さらに、インナーピニオンローラ６３−１〜６３−４に対しても、サンローラ２１のまわりの相対的な回転（公転）が拘束される。つまり、インナーピニオンローラ６３−１〜６３−４とアウターピニオンローラ２３−１〜２３−４とアウターピニオンローラ３３−１〜３３−４とで、自転速度は異なるが、公転速度は同じである。なお、インナーピニオンローラ６３−１〜６３−４を回転自在に支持するキャリアや、アウターピニオンローラ２３−１〜２３−４，３３−１〜３３−４を回転自在に支持するキャリアを設けることも可能である。ただし、キャリアを省略しても、インナーピニオンローラ６３−１〜６３−４及びアウターピニオンローラ２３−１〜２３−４，３３−１〜３３−４を回転自在に保持することが可能である。

本実施形態では、遊星ローラ機構１２を変速機構として用いるために、リングローラ３２が図示しないケーシングに固定されていることで、その回転（サンローラ２１まわりの回転）が拘束されている。一方、リングローラ２２は、リングローラ３２に対し相対回転可能である。これによって、サンローラ２１とリングローラ２２との間で動力を変速して伝達することができる。サンローラ２１からリングローラ２２へ動力を伝達する場合は、遊星ローラ機構１２は、サンローラ２１からリングローラ２２へ動力を減速して伝達する減速機構として機能する。一方、リングローラ２２からサンローラ２１へ動力を伝達する場合は、遊星ローラ機構１２は、リングローラ２２からサンローラ２１へ動力を増速して伝達する増速機構として機能する。その際には、リングローラ３２の内径をリングローラ２２の内径と異ならせることで、サンローラ２１からリングローラ２２にかけての減速比（あるいはリングローラ２２からサンローラ２１にかけての増速比）を十分大きくすることができる。リングローラ３２の内径とリングローラ２２の内径との差の絶対値が小さいほど、サンローラ２１からリングローラ２２にかけての減速比（あるいはリングローラ２２からサンローラ２１にかけての増速比）が大きくなる。なお、リングローラ３２の代わりにリングローラ２２を図示しないケーシングに固定してサンローラ２１まわりの回転を拘束することで、サンローラ２１とリングローラ３２との間で動力を変速して伝達することも可能である。

遊星ローラ機構１２等のトラクションドライブ機構においては、ローラ同士の油膜を介した接触部に押付力（法線方向の力）が作用することで生じる油膜のせん断力（接線方向のトラクション力）によってトルク伝達を行うことが可能であるが、トルク伝達を行う際には、各接触部において過大滑り（グロススリップ）が生じないように、トルク伝達に必要な押付力（法線力）を各接触部に作用させる必要がある。遊星ローラ機構１２において、サンローラ２１の外周面と各インナーピニオンローラ６３の外周面との接触部２７、各インナーピニオンローラ６３の外周面と各アウターピニオンローラ２３，３３の外周面との接触部２９−１，２９−２、及び各アウターピニオンローラ２３，３３の外周面とリングローラ２２，３２の内周面との接触部２８−１，２８−２に押付力（法線力）を作用させるためには、例えば焼き嵌めや締まり嵌め等によってサンローラ２１及び各ピニオンローラ２３，３３，６３をリングローラ２２，３２の内側に嵌め込み、遊星ローラ機構１２に締め代を生じさせる。この締め代によってリングローラ２２，３２が径方向外側へ弾性変形することで径方向内側（アウターピニオンローラ２３，３３側）への弾性力（復元力）が生じ、リングローラ２２，３２は、この弾性力によって各アウターピニオンローラ２３，３３をサンローラ２１側（径方向内側）へ押圧することで、接触部２７，２８−１，２８−２，２９−１，２９−２に法線力を作用させることができる。また、接触部２７，２８−１，２８−２，２９−１，２９−２に押付力（法線力）を付加する既知の押付力付加機構を設けることもできる。このように、接触部２７，２８−１，２８−２，２９−１，２９−２に法線方向の力を作用させることで、接触部２７，２８−１，２８−２，２９−１，２９−２に接線方向のトラクション力を発生させることができ、サンローラ２１と各インナーピニオンローラ６３との間、各インナーピニオンローラ６３と各アウターピニオンローラ２３，３３との間、及び各アウターピニオンローラ２３，３３とリングローラ２２，３２との間でトルク伝達を行うことができる。

ここで、図５に示すように、インナーピニオンローラ６３−１の回転中心軸６３−１ａ及びアウターピニオンローラ２３−１の回転中心軸２３−１ａと直交する直線Ｌ７と、直線Ｌ５との成す角度をα（以下くさび角とする）、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びアウターピニオンローラ２３−１の回転中心軸２３−１ａと直交する直線Ｌ８と、直線Ｌ７との成す角度をβとする。そして、接触部２７においてサンローラ２１からインナーピニオンローラ６３−１に作用する押付力（法線力）をＦｓ、接触部２９−１においてインナーピニオンローラ６３−１からアウターピニオンローラ２３−１に作用する押付力（法線力）をＦｐ、接触部２８−１においてアウターピニオンローラ２３−１からリングローラ２２に作用する押付力（法線力）をＦｒとすると、以下の（１）〜（３）式が成立する。ただし、（３）式において、ｎは、周方向に沿って並べられたインナーピニオンローラ６３（またはアウターピニオンローラ２３）の個数（図１〜４に示す例ではｎ＝４）である。また、くさび角αについては、直線Ｌ５と直線Ｌ１との交点Ｐ１がインナーピニオンローラ６３−１の回転中心軸６３−１ａよりもリングローラ２２側（径方向外側）に位置する場合を正としている。

Ｆｐ＝Ｆｓ／(２×sinα) ・・・（１）
Ｆｒ＝２×Ｆｐ×cosβ ・・・（２）
β＝π／ｎ−α ・・・（３）

（１）〜（３）式から、以下の（４）式が成立する。（１）〜（４）式は、他のインナーピニオンローラ６３−２〜６３−４及びアウターピニオンローラ２３−２〜２３−４に対しても成立する。

Ｆｒ／Ｆｓ＝cosβ／sinα＝cos(π／ｎ−α)／sinα ・・・（４）

（４）式から、リングローラ２２とアウターピニオンローラ２３との接触部２８−１に作用する押付力Ｆｒが、サンローラ２１とインナーピニオンローラ６３との接触部２７に作用する押付力Ｆｓよりも大きくなる。そのため、サンローラ２１からリングローラ２２にかけて、くさび効果により押付力を増幅することができる。図７に示すように、インナーピニオンローラ６３（アウターピニオンローラ２３）の個数ｎが多い場合や、くさび角αが正の範囲で小さい場合に、押付力の増幅率Ｆｒ／Ｆｓが大きくなる傾向にある。同様に、リングローラ３２とアウターピニオンローラ３３との接触部２８−２に作用する押付力も、サンローラ２１とインナーピニオンローラ６３との接触部２７に作用する押付力よりも大きくなり、サンローラ２１からリングローラ３２にかけて、くさび効果により押付力が増幅される。

本実施形態の遊星ローラ機構１２では、リングローラ３２の内径をリングローラ２２の内径と異ならせることで大きな減速比（あるいは増速比）を得ており、リングローラ２２とサンローラ２１のトルク比が、リングローラ２２の内径とサンローラ２１の外径との比よりも十分大きくなる。そのため、リングローラ２２とアウターピニオンローラ２３との接触部２８−１に必要な押付力が、サンローラ２１とインナーピニオンローラ６３との接触部２７に必要な押付力よりも十分大きくなる。接触部２７と接触部２８−１とで押付力が等しい場合は、サンローラ２１には必要以上の過大な押付力が作用することになる。サンローラ２１の外周面（転動面）は、押付力の繰り返し回数が多く高面圧なため、耐久疲労寿命が低下しやすくなる。

これに対して本実施形態では、サンローラ２１とインナーピニオンローラ６３との接触部２７に作用する押付力Ｆｓが小さくても、大きな押付力が必要なリングローラ２２とアウターピニオンローラ２３との接触部２８−１では、くさび効果によって押付力Ｆｒを増幅することができる。したがって、リングローラ２２とアウターピニオンローラ２３間でのトルク伝達に必要な押付力Ｆｒを確保しつつ、サンローラ２１に作用する押付力Ｆｓを小さくすることができ、サンローラ２１に過大な押付力Ｆｓが作用するのを抑制することができる。その結果、サンローラ２１の耐久疲労寿命を向上させることができる。

また、本実施形態の遊星ローラ機構１２において、接触部２７，２８−１，２８−２，２９−１，２９−２に押付力を作用させる際には、リングローラ２２，３２は、各アウターピニオンローラ２３，３３からの反力を受けることで径方向外側へ弾性変形する。リングローラ２２，３２の径方向外側への変形量は、周方向位置に応じて異なり、アウターピニオンローラ２３，３３との接触部２８−１，２８−２の周方向位置で最大となり、アウターピニオンローラ２３，３３との接触部２８−１，２８−２から離れるほど小さくなる。リングローラ２２，３２に対してアウターピニオンローラ２３，３３が相対的に公転すると、接触部２８−１，２８−２の周方向位置が周期的に変化するため、リングローラ２２，３２の径方向外側への変形量が最大となる周方向位置が周期的に変化することで、リングローラ２２，３２には径方向への変形が繰り返し発生する。このリングローラ２２，３２の繰り返し変形が振動・騒音の原因となる。この振動・騒音を低減するためには、インナーピニオンローラ６３及びアウターピニオンローラ２３，３３の公転速度（キャリア回転速度）を小さくすることが有効であり、キャリア回転速度を小さくするためには、サンローラ２１の外径を小さくすることが有効である。ただし、サンローラ２１の外径を小さくすると、接触部２７の面圧が高くなるため、耐久疲労寿命が低下しやすくなる。これに対して本実施形態では、サンローラ２１に作用する押付力Ｆｓを小さくすることができるので、サンローラ２１の外径を小さくしてキャリア回転速度を小さくすることができる。その結果、リングローラ２２，３２の径方向への繰り返し変形に起因する振動・騒音を低減することができる。

本実施形態において、押付力の増幅率Ｆｒ／Ｆｓを大きくしてサンローラ２１に作用する押付力Ｆｓを小さくするためには、図７に示すように、くさび角αを正の範囲で小さくすることが好ましい。サンローラ２１の外径をＲ_s、リングローラ２２の内径をＲ_r1、インナーピニオンローラ６３の外径をＲ_p1、アウターピニオンローラ２３の外径をＲ_p2とすると、くさび角αは、以下の（５）式で表される。
tanα＝[(Ｒ_r1−Ｒ_p2)×cos(π／ｎ)−(Ｒ_s＋Ｒ_p1)]／[(Ｒ_r1−Ｒ_p2)×sin(π／ｎ)]
・・・（５）

図８に示すように、くさび角αを小さくするためには、サンローラ２１の外径Ｒ_sを大きくするか、インナーピニオンローラ６３の外径Ｒ_p1を大きくすることが有効である。しかし、サンローラ２１の外径Ｒ_sを大きくすると、キャリア回転速度が大きくなるため、インナーピニオンローラ６３の外径Ｒ_p1の方を大きくすることが好ましい。ただし、インナーピニオンローラ６３の外径Ｒ_p1には、くさび角αが正であることと、隣り合うインナーピニオンローラ６３同士が干渉しないことの制限がある。くさび角αが正である条件は以下の（６）式で表され、隣り合うインナーピニオンローラ６３同士が干渉しない以下の（７）式で表される。くさび角αを小さくして押付力の増幅率Ｆｒ／Ｆｓを大きくするためには、（６）式及び（７）式を満たす範囲内でインナーピニオンローラ６３の外径Ｒ_p1をできるだけ大きくすることが好ましい。

Ｒ_p1＜(Ｒ_r1−Ｒ_p2)×cos(π／ｎ)−Ｒ_s ・・・（６）
Ｒ_p1＜(Ｒ_s＋Ｒ_p1)×sin(π／ｎ) ・・・（７）

同様に、リングローラ３２に作用する押付力とサンローラ２１に作用する押付力との比を大きくするためには、リングローラ３２の内径をＲ_r2、アウターピニオンローラ３３の外径をＲ_p3とすると、（７）式及び以下の（８）式を満たす範囲内でインナーピニオンローラ６３の外径Ｒ_p1をできるだけ大きくすることが好ましい。

Ｒ_p1＜(Ｒ_r2−Ｒ_p3)×cos(π／ｎ)−Ｒ_s ・・・（８）

また、本実施形態の遊星ローラ機構１２では、図１に示すように、接触部２８−１においてリングローラ２２からアウターピニオンローラ２３に作用する接線力（接線方向のトラクション力）Ｆａと、接触部２８−２においてリングローラ３２からアウターピニオンローラ３３に作用する接線力Ｆｂは、互いに逆方向になる。アウターピニオンローラ２３，３３が結合されて一体化されている場合は、アウターピニオンローラ２３，３３には、リングローラ２２，３２からの互いに逆方向の接線力Ｆａ，Ｆｂによってヨーモーメントが生じる。このヨーモーメントによってアウターピニオンローラ２３，３３が傾く（スキューが生じる）と、接線力Ｆａ，Ｆｂの一部が軸方向の分力になるため、各ローラ部材に軸力が生じて、軸受等に過負荷が生じやすくなる。これに対して本実施形態では、リングローラ２２，３２と接触するアウターピニオンローラ２３，３３が互いに分離しており別体であるため、アウターピニオンローラ２３，３３には、互いに逆方向の接線力Ｆａ，Ｆｂがリングローラ２２，３２から作用しても、ヨーモーメントが生じない。したがって、アウターピニオンローラ２３，３３が傾く（ヨー回転する）ことによる軸力の発生を抑制することができる。その結果、ローラ運動を安定化させることができ、トルク伝達の際の損失を低減することができる。さらに、出力軸（リングローラ２２）の位置決め精度も向上させることができる。なお、インナーピニオンローラ６３には、アウターピニオンローラ２３，３３からの互いに逆方向の接線力によってヨーモーメントが生じる。ただし、インナーピニオンローラ６３は、サンローラ２１及び周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラ２３（周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラ３３）と接触しており、周方向に関して３箇所で接触している。そのため、インナーピニオンローラ６３は、姿勢が安定しており、ヨーモーメントが作用してもヨー回転しにくい。

また、本実施形態の遊星ローラ機構１２では、図９に示すように、アウターピニオンローラ２３−１とインナーピニオンローラ６３−４との接触部２９−１ａの接線方向が、アウターピニオンローラ２３−１とリングローラ２２との接触部２８−１の接線方向に対して傾斜している。さらに、アウターピニオンローラ２３−１とインナーピニオンローラ６３−１との接触部２９−１ｂの接線方向も、アウターピニオンローラ２３−１とリングローラ２２との接触部２８−１の接線方向に対して傾斜している。ここで、図９に示すように、アウターピニオンローラ２３−１において、接触部２８−１の接線方向に対する接触部２９−１ａの接線方向の傾斜角度をくさび角γ₁とし、接触部２８−１の接線方向に対する接触部２９−１ｂの接線方向の傾斜角度をくさび角γ₂とする。そして、接触部２８−１の接線方向と接触部２９−１ａの接線方向との交点をくさびの頂点Ａ１とし、接触部２８−１の接線方向と接触部２９−１ｂの接線方向との交点をくさびの頂点Ａ２とする。なお、くさび角γ₁，γ₂に関して、γ₁＝γ₂が成立する。

遊星ローラ機構１２でトルク伝達を行う際には、各インナーピニオンローラ６３及びアウターピニオンローラ２３，３３には公転方向のトルク反力が作用し、インナーピニオンローラ６３とアウターピニオンローラ２３，３３とでトルク反力が互いに逆方向である。図１０に示すように、サンローラ２１に正転方向（図の反時計まわり）のトルクが入力されたときは、アウターピニオンローラ２３−１は、トルク反力によってくさびの頂点Ａ１へ向かう方向の力が作用することで、くさびの頂点Ａ１へ向かって移動する（くさびに食い込む）。そして、サンローラ２１への正転方向の入力トルクが増大するほど、アウターピニオンローラ２３−１に作用するトルク反力が増大し、くさびの頂点Ａ１側へのアウターピニオンローラ２３−１の移動量（くさびへの食い込み量）も増大する。その結果、接触部２８−１，２９−１ａに作用する法線力（押付力）が、サンローラ２１への入力トルクに応じて変化し、正転方向の入力トルクの増大に対して増大する。アウターピニオンローラ２３−１に作用するトルク反力のくさび方向成分をＦ２とすると、接触部２８−１に作用する押付力の増加分は、Ｆ２／(２×sin(γ₁／２))となる。同様に、他のアウターピニオンローラ２３−ｊ（ｊは２以上且つ４以下の整数）についても、インナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)との接触部２９−１及びリングローラ２２との接触部２８−１に作用する法線力が、正転方向の入力トルクの増大に対して増大する。

一方、図１１に示すように、サンローラ２１に逆転方向（図の時計まわり）のトルクが入力されたときは、アウターピニオンローラ２３−１は、トルク反力によってくさびの頂点Ａ２へ向かう方向の力が作用することで、くさびの頂点Ａ２へ向かって移動する（くさびに食い込む）。そして、サンローラ２１への逆転方向の入力トルクが増大するほど、くさびの頂点Ａ２側へのアウターピニオンローラ２３−１の移動量（くさびへの食い込み量）も増大する。その結果、接触部２８−１，２９−１ｂに作用する法線力（押付力）が、サンローラ２１への入力トルクに応じて変化し、逆転方向の入力トルクの増大に対して増大する。同様に、他のアウターピニオンローラ２３−ｊ（ｊは２以上且つ４以下の整数）についても、インナーピニオンローラ６３−ｊとの接触部２９−１及びリングローラ２２との接触部２８−１に作用する法線力が、逆転方向の入力トルクの増大に対して増大する。

したがって、本実施形態では、正転方向のトルクが入力された場合と逆転方向のトルクが入力された場合との両方において、入力トルクの増大に対して各アウターピニオンローラ２３のくさびへの食い込み量を増大させることができ、接触部２８−１，２９−１に作用する押付力を増大させることができる。その結果、正転方向のトルクが入力された場合と逆転方向のトルクが入力された場合との両方において、過剰な押付力による損失を低減してトルク伝達を効率よく行うことができるとともに、ローラ同士の接触部において過大滑りが生じるのを適切に防止することができる。同様に、各アウターピニオンローラ３３についても、正転方向のトルクが入力された場合と逆転方向のトルクが入力された場合との両方において、入力トルクの増大に対してくさびへの食い込み量を増大させることができ、接触部２８−２，２９−２に作用する押付力を増大させることができる。

「実施形態２」
図１２，１３は、本発明の実施形態２に係る遊星ローラ機構１２の概略構成を示す図である。図１２はサンローラ２１の軸線に平行な方向から見た図を示し、図１３は図１２のＡ−Ａ断面図を示す。以下の実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する構成については実施形態１と同様である。

本実施形態では、サンローラ２１の周方向に沿って並べられた複数のアウターピニオンローラの各々は、リングローラ２２と接触するアウターピニオンローラ（第１アウターピニオンローラ）２３と、アウターピニオンローラ２３と結合され、リングローラ３２と接触するアウターピニオンローラ（第２アウターピニオンローラ）３３とを含んで構成される。そのため、アウターピニオンローラ２３，３３は一体となって自転する。図１２，１３に示す例では、リングローラ３２の内径がリングローラ２２の内径よりも小さいことで、リングローラ３２の内周面とサンローラ２１の外周面との距離がリングローラ２２の内周面とサンローラ２１の外周面との距離よりも小さい。そして、各アウターピニオンローラ３３の外径が各アウターピニオンローラ２３の外径よりも小さく、各アウターピニオンローラ２３が各インナーピニオンローラ６３と接触する。ただし、リングローラ３２の内径をリングローラ２２の内径よりも大きくし、各アウターピニオンローラ３３の外径を各アウターピニオンローラ２３の外径よりも大きくすることで、各アウターピニオンローラ３３を各インナーピニオンローラ６３と接触させることも可能である。なお、本実施形態でも、４個のインナーピニオンローラ６３を区別する必要があるときは、以降６３−１〜６３−４の符号を用いて説明し、４個のアウターピニオンローラ２３を区別する必要があるときは、以降２３−１〜２３−４の符号を用いて説明し、４個のアウターピニオンローラ３３を区別する必要があるときは、以降３３−１〜３３−４の符号を用いて説明する。

本実施形態でも、図５に示すように、アウターピニオンローラ２３−１の回転中心軸（アウターピニオンローラ３３−１の回転中心軸と一致する）２３−１ａは、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−１の回転中心軸６３−１ａと直交する直線Ｌ１に対してサンローラ２１の周方向に４５°分オフセットしており、さらに、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−４の回転中心軸６３−４ａと直交する直線Ｌ４に対してもサンローラ２１の周方向に４５°分オフセットしている。そして、アウターピニオンローラ２３−１の回転中心軸２３−１ａを通り且つ直線Ｌ１と直交する直線Ｌ５と、直線Ｌ１との交点Ｐ１が、インナーピニオンローラ６３−１の回転中心軸６３−１ａよりもリングローラ２２側に位置し、アウターピニオンローラ２３−１の回転中心軸２３−１ａを通り且つ直線Ｌ４と直交する直線Ｌ６と、直線Ｌ４との交点Ｐ４が、インナーピニオンローラ６３−４の回転中心軸６３−４ａよりもリングローラ２２側に位置する。アウターピニオンローラ２３−１は、リングローラ２２の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのインナーピニオンローラ６３−１，６３−４と接触しており、リングローラ２２とインナーピニオンローラ６３−１，６３−４との間に挟持されている。

同様に、アウターピニオンローラ２３−ｊ（ｊは２以上且つ４以下の整数）の回転中心軸（アウターピニオンローラ３３−ｊの回転中心軸と一致する）も、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−ｊの回転中心軸と直交する直線Ｌｊに対して４５°分オフセットしており、さらに、サンローラ２１の回転中心軸２１ａ及びインナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)の回転中心軸と直交する直線Ｌ(ｊ−１)に対しても４５°分オフセットしている。そのため、各アウターピニオンローラ２３−１〜２３−４においてオフセット量が等しく設定されている。そして、アウターピニオンローラ２３−ｊの回転中心軸を通り且つ直線Ｌｊと直交する直線と、直線Ｌｊとの交点が、インナーピニオンローラ６３−ｊの回転中心軸よりもリングローラ２２側に位置し、アウターピニオンローラ２３−ｊの回転中心軸を通り且つ直線Ｌ(ｊ−１)と直交する直線と、直線Ｌ(ｊ−１)との交点が、インナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)の回転中心軸よりもリングローラ２２側に位置する。アウターピニオンローラ２３−ｊも、リングローラ２２の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのインナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)，６３−ｊと接触しており、リングローラ２２とインナーピニオンローラ６３−(ｊ−１)，６３−ｊとの間に挟持されている。

インナーピニオンローラ６３−ｊ（ｊは１以上且つ３以下の整数）は、サンローラ２１の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラ２３−ｊ，２３−(ｊ＋１)と接触しており、サンローラ２１とアウターピニオンローラ２３−ｊ，２３−(ｊ＋１)との間に挟持されている。そして、インナーピニオンローラ６３−４は、サンローラ２１の他に、サンローラ２１の周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラ２３−１，２３−４と接触しており、サンローラ２１とアウターピニオンローラ２３−１，２３−４との間に挟持されている。

本実施形態でも、遊星ローラ機構１２を変速機構として用いるために、リングローラ３２が図示しないケーシングに固定されていることで、その回転（サンローラ２１まわりの回転）が拘束されている。これによって、サンローラ２１とリングローラ２２との間で動力を変速して伝達することができる。ただし、リングローラ３２の代わりにリングローラ２２を図示しないケーシングに固定してサンローラ２１まわりの回転を拘束することで、サンローラ２１とリングローラ３２との間で動力を変速して伝達することも可能である。

本実施形態でも、リングローラ２２とアウターピニオンローラ２３との接触部２８−１に作用する押付力Ｆｒが、サンローラ２１とインナーピニオンローラ６３との接触部２７に作用する押付力Ｆｓよりも大きくなり、サンローラ２１からリングローラ２２にかけて、くさび効果により押付力を増幅することができる。したがって、リングローラ２２とアウターピニオンローラ２３間でのトルク伝達に必要な押付力Ｆｒを確保しつつ、サンローラ２１に過大な押付力Ｆｓが作用するのを抑制することができる。さらに、サンローラ２１に作用する押付力Ｆｓを小さくすることができるので、サンローラ２１の外径を小さくしてインナーピニオンローラ６３及びアウターピニオンローラ２３，３３の公転速度（キャリア回転速度）を小さくすることができ、リングローラ２２，３２の径方向への繰り返し変形に起因する振動・騒音を低減することができる。さらに、正転方向のトルクが入力された場合と逆転方向のトルクが入力された場合との両方において、入力トルクの増大に対してローラ同士の接触部に作用する押付力を増大させることができ、過剰な押付力による損失を低減してトルク伝達を効率よく行うことができる。

本実施形態でも、押付力の増幅率Ｆｒ／Ｆｓを大きくしてサンローラ２１に作用する押付力Ｆｓを小さくするためには、くさび角αを小さくすることが好ましい。そのためには、（６）式及び（７）式を満たす範囲内でインナーピニオンローラ６３の外径Ｒ_p1をできるだけ大きくすることが好ましい。

以上の各実施形態の説明では、インナーピニオンローラが周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラと接触し、アウターピニオンローラが周方向に隣接する２つのインナーピニオンローラと接触する構成について説明した。ただし、各実施形態では、インナーピニオンローラが１つのアウターピニオンローラと接触する構成にすることも可能であるし、アウターピニオンローラが１つのインナーピニオンローラと接触する構成にすることも可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１２ 遊星ローラ機構、２１ サンローラ、２２，３２ リングローラ、２３（２３−１〜２３−４），３３（３３−１〜３３−４） アウターピニオンローラ、２７，２８−１，２８−２，２９−１，２９−２ 接触部、６３（６３−１〜６３−４） インナーピニオンローラ。

Claims (5)

1. サンローラと、
   サンローラの外周側に配置された第１リングローラと、
   第１リングローラとその軸線方向に関して間隔をおいてサンローラの外周側に配置され、サンローラまわりの回転が拘束された第２リングローラであって、サンローラとの距離が第１リングローラと異なる第２リングローラと、
   サンローラと接触する状態でサンローラと第１及び第２リングローラとの間に配置されたインナーピニオンローラと、
   第１及び第２リングローラと接触する状態でサンローラと第１及び第２リングローラとの間に配置されたアウターピニオンローラであって、その中心軸がサンローラの中心軸及びインナーピニオンローラの中心軸と直交する直線に対してオフセットする状態でインナーピニオンローラと接触するアウターピニオンローラと、
   を備える、遊星ローラ機構。
2. 請求項１に記載の遊星ローラ機構であって、
   アウターピニオンローラは、
   第１リングローラ及びインナーピニオンローラと接触する第１アウターピニオンローラと、
   第２リングローラ及びインナーピニオンローラと接触し、第１アウターピニオンローラに対し相対回転可能な第２アウターピニオンローラと、
   を含む、遊星ローラ機構。
3. 請求項１に記載の遊星ローラ機構であって、
   アウターピニオンローラは、
   第１リングローラと接触する第１アウターピニオンローラと、
   第１アウターピニオンローラと結合され、第２リングローラと接触する第２アウターピニオンローラと、
   を含み、
   第１アウターピニオンローラと第２アウターピニオンローラのいずれかがインナーピニオンローラと接触する、遊星ローラ機構。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の遊星ローラ機構であって、
   複数のインナーピニオンローラがサンローラの周方向に沿って並べられ、
   アウターピニオンローラは、前記周方向に隣接する２つのインナーピニオンローラと接触する、遊星ローラ機構。
5. 請求項１〜４のいずれか１に記載の遊星ローラ機構であって、
   複数のアウターピニオンローラがサンローラの周方向に沿って並べられ、
   インナーピニオンローラは、前記周方向に隣接する２つのアウターピニオンローラと接触する、遊星ローラ機構。

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