JP2015209883A - 摩擦ローラ式変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽軸が細径で、必要十分な強度でキーやスプラインを形成できない場合であっても、動力伝達部分に過大な応力を発生させることなく、各ローラの接触面圧の調節を円滑に行うことができる摩擦ローラ式変速機を提供する。
【解決手段】摩擦ローラ式変速機１００は、入力軸１１と、サンローラ１３と、環状ローラ１５と、サンローラの外周面と環状ローラの内周面との間で転がり接触する複数の中間ローラ１７と、環状ローラに接続された出力軸１９と、サンローラと中間ローラとの接触面圧を変更するローディングカム機構２０とを備える。入力軸は、サンローラとカムリング６５とが配置される軸方向領域よりも先端側の外周面にネジ部６０が形成される。このネジ部に螺合してカムリングに軸方向の締結力を加え、カムリングを入力軸に対して回転止めする締結部材５９を更に備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、摩擦ローラ式変速機に関する。

電気自動車、ハイブリット自動車、或いは電動四輪駆動車等の電動車両用の駆動装置や産業機械用の駆動装置に組み込んで、電動モータ等の駆動部の回転駆動力を減速或いは増速しつつ被駆動部に伝達する摩擦ローラ式変速機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種の摩擦ローラ式変速機は、図１０に示すように、環状ローラ１とサンローラとなる一対のサンローラ素子２Ａ、２Ｂとが同軸上に配置されている。また、環状ローラ１と一対のサンローラ素子２Ａ、２Ｂとの間に、複数の中間ローラ３が中間ローラホルダ４によって円周方向等間隔に自転自在に配置されている。入力軸５からの回転トルクは、サンローラ素子２Ａ，２Ｂ、中間ローラ３、環状ローラ１、連結ブラケット９を介して、出力軸１０に伝達される。中間ローラ３とサンローラ素子２Ａ、２Ｂとの接触は、入出力軸の軸心Ｏに対して傾斜した接触角αを有するよう各ローラ部材が形成されている。また、サンローラ素子２Ａは入力軸５に固定され、サンローラ素子２Ｂは入力軸５に対して軸方向に移動自在に設けられている。

サンローラ素子２Ｂと入力軸５との間は、カムリング６を介して回転トルクが伝達されており、カムリング６と入力軸５との間は、キー又はスプライン等によって回転トルクが伝達される。また、カムリング６とサンローラ素子２Ｂとの対向面には、それぞれカム面が形成され、そのカム面の間には転動体（鋼球）７が挟持されている。これにより、カムリング６とサンローラ素子２Ｂとの間で動力伝達を行うローディングカム機構８が構成されている。そして、入力軸５の回転時には、ローディングカム機構８によって、入力軸５の回転トルクに応じた軸方向力が発生し、この軸方向力がサンローラ素子２Ｂに作用する。すると、サンローラ素子２Ａ，２Ｂ、中間ローラ３、環状ローラ１、連結ブラケット９の弾性変形に追従するために、サンローラ素子２Ｂが、サンローラ素子２Ａ、２Ｂ間の距離が狭くなる方向に移動する。

即ち、ローディングカム機構８は、図１１（Ａ）にその機構を模式的に示すように、入力軸５に回転トルクが負荷されていない状態では、転動体７がカム面２ａ，６ａの底部若しくは底部に近い側に存在する。そして、図１２（Ａ）にカム面と転動体との関係を示すように、転動体７がカム面２ａ，６ａの底部に入り込む状態となる。この状態から、摩擦ローラ式減速機が起動して入力軸５に回転トルクが負荷されると、図１２（Ｂ）に示すように、転動体７が、カムリング６の回転に伴ってカム面２ａ，６ａの底部から浅くなった部分に向けて相対移動し、カムリング６とサンローラ素子２Ｂとの軸方向距離δが増加する。これにより、図１１（Ｂ）に示すように、サンローラ素子２Ｂは他方のサンローラ２素子Ａに向けて押圧されて、サンローラ素子２Ａ，２Ｂと中間ローラ３との接触圧力が増加する。また同時に、中間ローラ３と環状ローラ１との接触圧力も増加する。その結果、図１０に示す入力軸５と出力軸１０との間で伝達すべき回転トルクの大きさに応じて各ローラの接触圧力が変化し、各ローラに過大な滑りを発生させることなく動力伝達が可能になる。

特許第４９４８９６８号公報

上記の特許文献１に記載された摩擦ローラ式変速機においては、入力軸からカムリングへの動力伝達部分にキー又はスプラインを用いており、カムリングからサンローラへはカムボールを用いて動力伝達を行っている。しかしながら、入力軸（太陽軸）５が細径である場合には、必要十分な強度でキーやスプラインを形成できないことがある。また、動力伝達時には、キーやスプラインに負荷される応力が過大となる等、極端な応力集中が生じる虞がある。そこで、動力伝達部分の破損や摩耗を避けるため、摩擦ローラ式変速機の動力伝達力を制限することや、所望の動力伝達力を得るために、より大型の摩擦ローラ式変速機を使用する等の不利があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、太陽軸が細径で、必要十分な強度でキーやスプラインを形成できない場合であっても、動力伝達部分に過大な応力を発生させることなく、各ローラの接触面圧の調節を円滑に行うことができる摩擦ローラ式変速機を提供することを目的としている。

本発明は下記構成からなる。
（１） 入力軸と、該入力軸と同心に配置されたサンローラと、前記サンローラの外周側に前記サンローラと同心に配置された環状ローラと、前記サンローラの外周面と前記環状ローラの内周面との間で、前記入力軸と平行な自転軸を中心として回転自在に支持され、前記外周面と前記内周面に転がり接触する複数の中間ローラと、前記環状ローラに接続された出力軸と、前記サンローラと前記中間ローラとの接触面圧を変更するローディングカム機構を、を備え、
前記サンローラは、前記入力軸の軸方向に沿って配置された一対のサンローラ素子を有し、該一対のサンローラ素子は、少なくとも一方が軸方向に移動自在に、且つ軸方向に互いに対面し合う対向側端面同士の間に隙間を設けた状態で配置され、各サンローラ素子の外周面が、それぞれ前記対向側端面から該対向側端面とは反対側の外側端面に向かうに従って外径が大きくなる傾斜面を有しており、
前記ローディングカム機構は、少なくともいずれか一方の前記サンローラ素子の前記外側端面に形成され円周方向に沿った複数箇所に設けられた第１のカム面と、当該サンローラ素子の前記外側端面に対面して前記入力軸に挿通され、前記第１のカム面に対応する複数箇所に設けられた第２のカム面を有するカムリングと、前記第１のカム面と前記第２のカム面との間にそれぞれ挟持される複数の転動体と、を有し、前記第１のカム面及び前記第２のカム面は、それぞれ軸方向の深さが円周方向に沿って漸次変化して、カム面の円周方向端部に向かうに従って浅くなる形状を有しており、前記入力軸のトルクの増加に伴って、いずれか一方の前記サンローラ素子と他方の前記サンローラ素子の軸方向距離が狭くなる、摩擦ローラ式変速機であって、
前記入力軸は、前記サンローラと前記カムリングとが配置される軸方向領域よりも先端側の外周面にネジ部が形成され、
前記入力軸のネジ部に螺合して前記カムリングに軸方向の締結力を加え、前記カムリングを前記入力軸に対して回転止めする締結部材を更に備えたことを特徴とする摩擦ローラ式変速機。
（２） 前記カムリングは、前記第２のカム面を一端側に有するローディング部材と、前記ローディング部材の他端側に軸方向へ移動自在に配置され、前記ローディング部材との相対回転を防止する回転防止機構を介して前記ローディング部材と接続されるバックアップ部材と、を備えたことを特徴とする（１）に記載の摩擦ローラ式変速機。

本発明によれば、太陽軸が細径で、必要十分な強度でキーやスプラインを形成できない場合であっても、動力伝達部分に過大な応力を発生させることなく、各ローラの接触面圧の調節を円滑に行うことができる。

本発明の実施形態を説明するための図で、摩擦ローラ式変速機の断面図である。 中間ローラホルダに支持された中間ローラ及びキャリアの斜視図である。 図１に示す入力軸と、入力軸に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。 図３に示す各部材の分解斜視図である。 第２の構成例における入力軸と、入力軸に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。 第３の構成例における入力軸と、入力軸に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。 第４の構成例における入力軸と、入力軸に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。 第５の構成例における入力軸と、入力軸に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。 第６の構成例における入力軸と、入力軸に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である 従来の摩擦ローラ式変速機の断面図である。 従来のローディングカム機構の模式的な説明図で、（Ａ）は入力軸に回転トルクが負荷されていない状態を示す説明図、（Ｂ）は入力軸に回転トルクが負荷された状態を示す説明図である。 従来のローディングカム機構のカム面と転動体との関係を示す説明図で、（Ａ）は入力軸に回転トルクが負荷されていない状態を示す説明図、（Ｂ）は入力軸に回転トルクが負荷された状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、摩擦ローラ式変速機の断面図である。
摩擦ローラ式変速機１００は、入力軸（太陽軸）１１と、サンローラ１３と、環状ローラ１５と、複数個の中間ローラ１７と、環状ローラ１５に接続される出力軸１９と、ローディングカム機構２０とを備える。この摩擦ローラ式変速機１００は、図示しない電動モータ等の駆動軸に結合した入力軸１１によりサンローラ１３を回転駆動し、このサンローラ１３の回転を、複数個の中間ローラ１７を介して環状ローラ１５に伝達して、出力軸１９に取り出す構成となっている。入力軸１１と出力軸１９は、図示しない軸受によって同一の軸Ａｘ１上で支持されている。

サンローラ１３は、入力軸１１の軸Ａｘ１に沿った方向（以下、軸方向と称する）に沿って配置された一対のサンローラ素子２１，２３を有する。一対のサンローラ素子２１，２３は、軸方向に互いに対面し合う対向側端面２５，２７同士の間に隙間２９を設けた状態で、互いに同心に配置される。また、サンローラ素子２３は、入力軸１１に対する相対回転を可能に軸方向に移動自在に配置される。

サンローラ素子２１の外周面３１は、対向側端面２５からこの対向側端面２５とは反対側の外側端面３５に向かうに従って外径が大きくなる傾斜面を有する。また、サンローラ素子２３の外周面３３も同様に、対向側端面２７からこの対向側端面２７とは反対側の外側端面３７に向かうに従って外径が大きくなる傾斜面を有する。これら両傾斜面は、中間ローラ１７との転がり接触面とされている。したがって、サンローラ１３全体としての転がり接触面は、軸方向中間部で小さく、両端部に向かうに従って大きくなっている。

環状ローラ１５は、全体を円環状に形成され、サンローラ１３の外周側に入力軸１１及びサンローラ１３と同心に配置されている。環状ローラ１５の内周面３９は、軸方向の中央部に向かうに従って内径が大きくなる方向に傾斜しており、中間ローラ１７との転がり接触面となっている。環状ローラ１５は、出力軸１９に接続された連結ブラケット４５に、軸方向へ移動自在で、且つ回転方向には固定された状態で支持されており、出力軸１９と一体に回転する。

中間ローラ１７は、サンローラ１３の外周面３１，３３と環状ローラ１５の内周面３９との間の環状空間における、円周方向に沿った複数箇所に配置されている。各中間ローラ１７は、入力軸１１と平行な自転軸Ａｘ２を中心として回転自在に中間ローラホルダ４１にそれぞれ支持されている。中間ローラホルダ４１は、各中間ローラ１７の軸端部４７をラジアル軸受４９により回転自在に支持する。中間ローラ１７の外周面４３は、母線形状が部分円弧状の凸曲面で、それぞれサンローラ１３の外周面３１，３３と環状ローラ１５の内周面３９に転がり接触する。

図２に中間ローラホルダ４１に支持された中間ローラ１７及びキャリア４２の斜視図を示す。図１に示す断面図は、この図２のＡ−Ａ断面が示されている。複数個（本構成例では３個）の中間ローラ１７は、入力軸の中心軸Ａｘ１を中心として円周方向に等間隔で配置され、それぞれ外周面４３を中心軸Ａｘ１の外周側に露出させて中間ローラホルダ４１に支持されている。これらの中間ローラホルダ４１は、軸方向へ移動自在にキャリア４２に支持されている。これにより、中間ローラ１７は、入力軸１１に対する公転が防止され、軸方向に移動自在に支持される。

ローディングカム機構２０は、図１に示す入力軸１１の伝達トルクの増加に伴って、サンローラ素子２３をサンローラ素子２１に向けて軸方向に押圧する。

図３に図１に示す入力軸１１と、入力軸１１に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図を示す。図４は図３に示す各部材の分解斜視図である。以下の説明では、入力軸１１の先端面１１ａ側を先端側（図３の右側）、その反対側を基端側（図３の左側）と呼称する。

図３、図４に示すように、入力軸１１は、入力軸１１の基端側に形成され先端側を臨む側面を有する段付部５１と、この段付部５１から入力軸１１の先端面１１ａまでの範囲で段付部５１の外径よりも細径にされた細径軸部５３とを有する。

細径軸部５３には、段付部５１に当接するサンローラ素子２１、サンローラ素子２３、ローディング部材５５、バックアップ部材５７、ローディングナット５９がこの順で装着されている。更に、ローディング部材５５とバックアップ部材５７との間には環状の皿バネ６３が装着されており、細径軸部５３の一部の外周面には円筒状のカラー部材６１が装着されている。

ここで、ローディング部材５５とバックアップ部材５７とは、これらを合わせてカムリング６５とも呼称する。

カラー部材６１は、サンローラ素子２３の内周面及びローディング部材５５の内周面と、入力軸１１の外周面との間に挿通されている。カラー部材６１の先端側の一端部６１ａにおける先端面６１ｂは、バックアップ部材５７の内周側突起部５７ａの先端面に当接し、基端側の基端面６１ｃは、サンローラ素子２１の対向側端面２５に当接している。

カラー部材６１の外周に配置されるローディング部材５５は、軸方向に移動自在に支持される。

ローディング部材５５とバックアップ部材５７との間の収容空間６２には、バネ部材である皿バネ６３が収容されている。皿バネ６３は、ローディング部材５５とバックアップ部材５７とを離反方向に付勢して、バックアップ部材５７からサンローラ素子２３側に向けて予圧を付与する。

ローディング部材５５とバックアップ部材５７は、図４に示すように、互いに対面する側端部に、軸方向へ突出する凸部及び凹部を有する係合爪部６７が形成されている。これら係合爪部６７は、凸部と凹部とが相互に係合することで、ローディング部材５５とバックアップ部材５７との相対回転を防止する回転防止機構として機能する。

また、係合爪部６７は、ローディング部材５５とバックアップ部材５７とを軸方向に進退自在にしつつ、双方に回転トルクを伝達する。そのため、入力軸１１からの回転トルクと皿バネ６３からの予圧力を同時にサンローラ素子２３側に伝達できる。なお、この回転防止機構は係合爪部に限らず、ピン等の係合部材を用いた構成であってもよい。

サンローラ１３とカムリング６５とが配置される細径軸部５３の軸方向領域よりも先端側の外周面には、雄ネジ部６０が形成されている。この雄ネジ部６０に締結部材であるローディングナット５９が螺合する。ローディングナット５９は、雄ネジ部６０に螺合することで軸方向の締結力を発生させ、カムリング６５、サンローラ１３、カラー部材６１を細径軸部５３に挿通させた状態で、サンローラ素子２１やカムリング６５を入力軸１１に回転止めする。

また、入力軸１１の細径軸部５３の先端には、図１に示す出力軸１９の端部軸穴７１の内周面に転がり接触するニードル軸受７３が配置されている。

次に、ローディングカム機構２０について詳細に説明する。
ローディングカム機構２０は、図３に示すように、前述の図１２に示すカム面２ａに相当する第１のカム面７５と、カム面６ａに相当する第２のカム面７７と、第１のカム面７５と第２のカム面７７との間にそれぞれ一つずつ挟持される転動体７９とを備える。

第１のカム面７５は、サンローラ素子２３の外側端面３７に円周方向に沿った複数箇所（本構成では３箇所）に等間隔で設けてある。第２のカム面７７は、サンローラ素子２３の外側端面３７に対面して配置されるローディング部材５５の端面に形成され、第１のカム面７５に対応する複数箇所（本構成では３箇所）にそれぞれ設けてある。

第１のカム面７５及び第２のカム面７７は、それぞれ軸方向の深さが円周方向に沿って漸次変化して、円周方向に沿った中央部が最も深く、カム面の円周方向端部（両端部）に向かうに従って浅くなる形状を有している。

上記構成のローディングカム機構２０は、入力軸１１が回転停止している状態では、各転動体７９が、第１のカム面７５と第２のカム面７７の最も深くなった部分に位置する（図１２（Ａ）に示す状態）。この状態では、皿バネ６３の弾性力によってサンローラ素子２３が他方のサンローラ素子２１に向けて押圧される予圧力が働いている。

一方、入力軸１１が回転駆動された状態では、入力軸１１の回転駆動力がバックアップ部材５７に伝達される。つまり、サンローラ素子２１，カラー部材６１，バックアップ部材５７は、ローディングナット５９によって入力軸１１と一体に締結されているため、入力軸１１が回転駆動されることで、これらサンローラ素子２１，カラー部材６１，バックアップ部材５７も回転駆動される。

バックアップ部材５７が回転駆動されると、バックアップ部材５７と係合する係合爪部６７によりローディング部材５５に回転力が伝達され、ローディング部材５５が回転駆動される。これにより、ローディング部材５５とサンローラ素子２３との間の転動体７９が、第１のカム面７５と第２のカム面７７の浅くなった部分に移動する（図１２（Ｂ）に示す状態）。

すると、サンローラ素子２３とローディング部材５５との軸方向距離が拡がり、サンローラ素子２３がサンローラ素子２１に向けて軸方向に押圧される。その結果、サンローラ素子２３は、皿バネ６３から生じる弾性力と、各カム面７５，７７に転動体７９が乗り上げることにより発生する推力とによって、軸方向基端側のサンローラ素子２１に向けて押圧される。また、サンローラ素子２３は、転動体７９を介してローディング部材５５から回転トルクが加わり、回転駆動される。

上記ローディングカム機構２０が発生する軸方向の押圧力により、図１に示すサンローラ素子２１，２３の軸方向距離が縮まる。そして、これらサンローラ素子２１，２３により構成されるサンローラ１３の外周面と、中間ローラ１７の外周面との転がり接触部の接触面圧が上昇する。

この接触面圧の上昇に伴って、各中間ローラ１７が、サンローラ１３の径方向外方に押圧される。すると、環状ローラ１５の内周面３９と各中間ローラ１７の外周面との転がり接触部の接触面圧も上昇する。その結果、入力軸１１と出力軸１９との間に存在する、動力伝達に供される各ローラの転がり接触部の接触面圧が、入力軸１１と出力軸１９との間で伝達すべき回転トルクの大きさに応じて上昇する。

この状態で入力軸１１が回転駆動されると、入力軸１１の回転が、サンローラ１３から各中間ローラ１７に伝わり、これら各中間ローラ１７がサンローラ１３の周囲で、各自転軸Ａｘ２を中心に自転する。これら各中間ローラ１７は、中間ローラホルダ４１を介して固定側となるキャリア４２に支持されており、各中間ローラ１７の自転運動は、環状ローラ１５に伝達される。そして、環状ローラ１５に伝達された回転トルクは、連結ブラケット４５を介して出力軸１９に伝達される。

このとき、中間ローラ１７、環状ローラ１５は、サンローラ素子２３の軸方向移動に伴って、それぞれ軸方向に調芯される。

よって、本構成の摩擦ローラ式変速機１００の各ローラの接触面圧は、入力軸１１と出力軸１９との間で伝達すべき回転トルクの大きさに応じて適正化され、回転トルクの増加に伴って接触面圧がスムーズに増加する。その結果、各ローラ部で過大な滑りが発生することがなく、また、これら各ローラ部の接触面圧が過大になることに伴う転がり抵抗の増大を防止できる。

そして、図３に示すように、ローディングナット５９を入力軸１１の細径軸部５３に螺合させてバックアップ部材５７を締結すると、ローディングナット５９による締結力（軸方向の力）は、バックアップ部材５７、バックアップ部材５７の内周側突起部５７ａからカラー部材６１、カラー部材６１の基端面６１ｃからサンローラ素子２１、サンローラ素子２１から入力軸１１の段付部５１へと伝達され、ローディング部材５５とサンローラ素子２３には伝達されない。したがって、サンローラ素子２３は、ローディングナット５９による締結力の影響を受けることなく、ローディングカム機構２０による軸方向の押圧力と皿バネ６２による予圧力によってサンローラ素子２１側へ移動可能となる。

上記構成にすることで、入力軸１１が細径となった場合でも、動力伝達部分に過大な応力が発生することなく、各ローラの接触面圧の調節が円滑に行える。これにより、摩擦ローラ式変速機１００の動力伝達能力を低下させることなく、動力伝達用の部材の破損を防止でき、また、細径軸部５３に動力伝達用のキー溝やスプライン溝を形成する必要がなく、製造工程が煩雑になることを防止できる。

なお、上記したローディングカム機構２０は、転動体として玉を用いたカム構成に限らず、ローラカム機構や、滑りカム機構であってもよい。

次に、摩擦ローラ式変速機の第２の構成例を説明する。
図５は第２の構成例における入力軸１１と、入力軸１１に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。本構成例は、サンローラ素子２１Ａの基端側と入力軸１１の段付部５１との間にローディングカム機構２０Ａを設け、カラー部材６１Ａの外周にサンローラ素子２１Ａを配置したこと以外は、前述の図３の構成と同様である。そのため、以降の説明では同一の部材には同一の符号を付与して、その説明を省略又は簡略化する。

本構成の入力軸１１の細径軸部５３には、その基端側からローディング部材８１、サンローラ素子２１、サンローラ素子２３、ローディング部材５５、バックアップ部材５７、ローディングナット５９がこの順で装着されている。

カラー部材６１Ａは、サンローラ素子２１Ａの内周面、サンローラ素子２３の内周面、及びローディング部材５５の内周面と、入力軸１１の外周面との間に挿通されている。カラー部材６１Ａの先端側の一端部６１ａにおける先端面６１ｂは、バックアップ部材５７の内周側突起部５７ａの先端面に当接し、基端側の基端面６１ｃは、ローディング部材８１の端面８１ａに当接している。

サンローラ素子２１Ａは、基端側となる外側端面３５にサンローラ素子２３の第１のカム面７５と同様の第３のカム面８３が形成され、カラー部材６１の外周に装着されて、軸方向に移動自在に支持される。

ローディング部材８１は、その基端側に入力軸１１の段付部５１と当接する突出部８１ｂを有し、先端側の端面には、第２のカム面７７と同様にサンローラ素子２１Ａの第３のカム面８３に対応する複数箇所（本構成では３箇所）に第４のカム面８５がそれぞれ設けられている。

第３のカム面８３と第４のカム面８５との間には、それぞれ転動体８７が一つずつ挟持される。

第３のカム面８３及び第４のカム面８５は、第１のカム面７５及び第２のカム面７７と同様に、それぞれ軸方向の深さが円周方向に沿って漸次変化して、円周方向に沿った中央部が最も深く、カム面の円周方向両端部に向かうに従って浅くなる形状を有している。

上記構成によれば、ローディングナット５９による締結力（軸方向の力）は、バックアップ部材５７、バックアップ部材５７の内周側突起部５７ａからカラー部材６１、カラー部材６１の基端面６１ｃからローディング部材８１、ローディング部材８１の突出部８１ｂから入力軸１１の段付部５１へ伝達され、ローディング部材５５とサンローラ素子２１Ａ，２３には伝達されることがない。このため、サンローラ素子２３には、ローディングナット５９による締結力によらずに、皿バネ６３からの予圧力を付与できる。

入力軸１１が回転駆動された状態では、入力軸１１の回転駆動力がバックアップ部材５７に摩擦伝達され、前述したように、皿バネ６３から生じる弾性力と、各カム面７５，７７に転動体７９が乗り上げることにより発生する推力とによって、サンローラ素子２３がサンローラ素子２１Ａに向けて軸方向に押圧される。また、入力軸１１の回転駆動力がローディング部材８１に摩擦伝達され、ローディング部材８１とサンローラ素子２１Ａとの間の転動体８７が、第３のカム面８３と第４のカム面８５の浅くなった部分に移動する。すると、サンローラ素子２１Ａとローディング部材８１との軸方向距離が拡がり、サンローラ素子２１Ａがサンローラ素子２３に向けて軸方向に押圧される。

上記ローディングカム機構２０、２０Ａが発生する軸方向の押圧力により、サンローラ素子２１Ａ，２３は、入力軸１１の回転駆動に伴って、互いに接近する方向にそれぞれ移動して、サンローラ素子２１Ａ，２３の軸方向距離が縮まる。これにより、サンローラ１３の外周面と中間ローラ１７の外周面との転がり接触部の接触面圧を、入力軸１１のより低い回転速度から上昇させることができ、高い応答性で各ローラの接触面圧を適正化できる。

次に、摩擦ローラ式変速機の第３の構成例を説明する。
図６は第３の構成例における入力軸１１と、入力軸１１に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。本構成例は、前述の図５に示す入力軸１１の細径軸部５３の先端側に設けたバックアップ部材５７と皿バネ６３とを、細径軸部５３の基端側に配置したこと以外は、図５に示す構成と同様である。

本構成の入力軸１１の細径軸部５３には、その基端側からバックアップ部材８９、ローディング部材８１、サンローラ素子２１Ａ、サンローラ素子２３、ローディング部材５５、ローディングナット５９がこの順で装着されている。

カラー部材６１Ｂは、先端面６１ｂが、ローディング部材５５の端面５５ａに当接し、基端面６１ｃがバックアップ部材８９の内周側突起部８９ａの先端面に当接している。

上記構成によれば、ローディングナット５９による締結力は、ローディング部材５５、ローディング部材５５の基端側の端面５５ａからカラー部材６１、カラー部材６１の基端面６１ｃからバックアップ部材８９、バックアップ部材８９から入力軸１１の段付部５１へと伝達され、サンローラ素子２１Ａ，２３とローディング部材８１とには伝達されることがない。

また、サンローラ素子２１Ａには、ローディングナット５９による締結力によらずに、皿バネ６３からの予圧力を付与できる。

次に、摩擦ローラ式変速機の第４の構成例を説明する。
図７は第４の構成例における入力軸１１と、入力軸１１に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。本構成例は、前述の図３に示す細径軸部５３の段付部５１からローディングナット５９までの間の各部材を、実質的に軸方向に反転させた構成である。

本構成の入力軸１１の細径軸部５３には、その基端側からバックアップ部材８９、ローディング部材８１、サンローラ素子２１Ａ、サンローラ素子２３Ａ、ローディングナット５９がこの順で装着されている。

また、カラー部材６１Ｃは、先端面６１ｂがサンローラ素子２３Ａの対向側端面２７に当接し、基端面６１ｃが、バックアップ部材８９の内周側突起部８９ａに当接している。

上記構成によれば、ローディングナット５９による締結力は、サンローラ素子２３Ａ、サンローラ素子２３Ａの対向側端面からカラー部材６１Ｃ、カラー部材６１Ｃの基端面６１ｃからバックアップ部材８９、バックアップ部材８９から入力軸１１の段付部５１へ伝達され、サンローラ素子２１とローディング部材８１には伝達されることがない。このため、サンローラ素子２１Ａは、ローディングナット５９による締結力によらずに、皿バネ６３からの予圧力が付与される。

次に、摩擦ローラ式変速機の第５の構成例を説明する。
図８は第５の構成例における入力軸１１と、入力軸１１に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。本構成例は、前述の図３に示すサンローラ素子２１がカラー部材６１を含んで一体に形成されたこと以外は、図３に示す構成と同様である。

本構成のサンローラ素子２１Ｂは、対向側端面２５から軸方向に延出する円筒状延出部９１を備える。円筒状延出部９１の先端面９１ａは、バックアップ部材５７の内周側突起部５７ａの先端面に当接する。

上記構成によれば、図３に示す構成の作用効果に加え、サンローラ素子２１Bの軸方向サイズが延長されため、サンローラ素子２１Bの細径軸部５３に対する平行度が高められる。また、サンローラ素子２１Ｂとサンローラ素子２３との平行度も高められる。

そして、サンローラ素子２１Ｂが前述のカラー部材を含んで一体に構成されるため、組み付け精度を低下させることなく組立工程を簡略化できる。更に、ローディングナット５９による締結力を、バックアップ部材５７からサンローラ素子２１Bに直接負荷できるため、部材間のがたつきがなく、サンローラ１３と中間ローラとの転がり接触状態がより良好となる。

なお、図８に示す構成は、サンローラ素子２１Ｂが前述のカラー部材を一体に備えているが、サンローラ素子２３がカラー部材を一体に備える構成であってもよい。その場合、入力軸１１の段付部５１からローディングナット５９との間の各部材を軸方向に反転させた構成となる。

次に、摩擦ローラ式変速機の第６の構成例を説明する。
図９は第６の構成例における入力軸１１と、入力軸１１に挿着される各部材とを含む摩擦ローラ式変速機の一部断面図である。本構成例は、前述の図８に示す入力軸１１がサンローラ素子２１Ｂを含んで一体に形成されたこと以外は、図８に示す構成と同様である。

本構成の入力軸１１Ａは、入力軸１１自体に一方のサンローラ素子が形成され、他方のサンローラ素子２３が入力軸１１に挿入される。このため、組立工程をより簡略化でき、また、部材の組み付け精度が向上して、サンローラ１３と中間ローラとの転がり接触状態がより良好となる。

以上、本発明の摩擦ローラ式変速機の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、各実施形態の構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

例えば、本構成の摩擦ローラ式変速機は減速機として機能するが、入力軸側と出力軸側とを反転することで増速機として機能させることができる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 入力軸と、該入力軸と同心に配置されたサンローラと、前記サンローラの外周側に前記サンローラと同心に配置された環状ローラと、前記サンローラの外周面と前記環状ローラの内周面との間で、前記入力軸と平行な自転軸を中心として回転自在に支持され、前記外周面と前記内周面に転がり接触する複数の中間ローラと、前記環状ローラに接続された出力軸と、前記サンローラと前記中間ローラとの接触面圧を変更するローディングカム機構を、を備え、
前記サンローラは、前記入力軸の軸方向に沿って配置された一対のサンローラ素子を有し、該一対のサンローラ素子は、少なくとも一方が軸方向に移動自在に、且つ軸方向に互いに対面し合う対向側端面同士の間に隙間を設けた状態で配置され、各サンローラ素子の外周面が、それぞれ前記対向側端面から該対向側端面とは反対側の外側端面に向かうに従って外径が大きくなる傾斜面を有しており、
前記ローディングカム機構は、少なくともいずれか一方の前記サンローラ素子の前記外側端面に形成され円周方向に沿った複数箇所に設けられた第１のカム面と、当該サンローラ素子の前記外側端面に対面して前記入力軸に挿通され、前記第１のカム面に対応する複数箇所に設けられた第２のカム面を有するカムリングと、前記第１のカム面と前記第２のカム面との間にそれぞれ挟持される複数の転動体と、を有し、前記第１のカム面及び前記第２のカム面は、それぞれ軸方向の深さが円周方向に沿って漸次変化して、カム面の円周方向端部に向かうに従って浅くなる形状を有しており、前記入力軸のトルクの増加に伴って、いずれか一方の前記サンローラ素子と他方の前記サンローラ素子の軸方向距離が狭くなる、摩擦ローラ式変速機であって、
前記入力軸は、前記サンローラと前記カムリングとが配置される軸方向領域よりも先端側の外周面にネジ部が形成され、
前記入力軸のネジ部に螺合して前記カムリングに軸方向の締結力を加え、前記カムリングを前記入力軸に対して回転止めする締結部材を更に備えたことを特徴とする摩擦ローラ式変速機。
（２） 前記カムリングは、前記第２のカム面を一端側に有するローディング部材と、前記ローディング部材の他端側に軸方向へ移動自在に配置され、前記ローディング部材との相対回転を防止する回転防止機構を介して前記ローディング部材と接続されるバックアップ部材と、を備えたことを特徴とする（１）に記載の摩擦ローラ式変速機。
（３） 前記ローディング部材と前記バックアップ部材との間に収容され、前記ローディング部材と前記バックアップ部材とを離反方向に付勢するバネ部材を備えたことを特徴とする（２）に記載の摩擦ローラ式変速機。
（４） 前記一対のサンローラ素子のうちいずれか一方の内周面と、前記入力軸の外周面との間に挿通され、前記いずれか一方のサンローラ素子に対面して配置される前記カムリングと他方のサンローラ素子とに軸方向端面がそれぞれ当接するカラー部材を備えたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の摩擦ローラ式変速機。
（５） 前記他方のサンローラ素子は、前記カラー部材を含んで一体に構成されたことを特徴とする（４）に記載の摩擦ローラ式変速機。
（６） 前記他方のサンローラ素子は、前記一方のサンローラ素子より前記入力軸の先端側とは反対側に配置されたサンローラ素子であり、
前記入力軸は、更に前記他方のサンローラ素子を含んで一体に構成されたことを特徴とする（５）に記載の摩擦ローラ式変速機。
（７） 前記ローディングカム機構は、前記一対のサンローラ素子の双方にそれぞれ設けられたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の摩擦ローラ式変速機。
（８） 前記一対のサンローラ素子のうち一方の内周面と、前記入力軸の外周面との間に挿通されて、前記一対のサンローラ素子の一方と他方とに対面して配置される前記カムリングのそれぞれに軸方向端面が当接する円筒状のカラー部材を備えたことを特徴とする（７）に記載の摩擦ローラ式変速機。

１１，１１Ａ 入力軸
１１ａ 先端面
１３ サンローラ
１５ 環状ローラ
１７ 中間ローラ
１９ 出力軸
２０，２０Ａ ローディングカム機構
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２３，２３Ａ サンローラ素子
２５，２７ 対向側端面
３１，３３ 外周面
３９ 内周面
４３ 外周面
５５，８１ ローディング部材
５７，８９ バックアップ部材
５９ ローディングナット
６１，６１Ａ、６１Ｂ，６１Ｃ カラー部材
６３ 皿バネ（バネ部材）
６５ カムリング
６７ 係合爪部
７５ 第１のカム面
７７ 第２のカム面
７９，８７ 転動体
８３ 第３のカム面
８５ 第４のカム面
１００ 摩擦ローラ式変速機

Claims (2)

1. 入力軸と、該入力軸と同心に配置されたサンローラと、前記サンローラの外周側に前記サンローラと同心に配置された環状ローラと、前記サンローラの外周面と前記環状ローラの内周面との間で、前記入力軸と平行な自転軸を中心として回転自在に支持され、前記外周面と前記内周面に転がり接触する複数の中間ローラと、前記環状ローラに接続された出力軸と、前記サンローラと前記中間ローラとの接触面圧を変更するローディングカム機構を、を備え、
   前記サンローラは、前記入力軸の軸方向に沿って配置された一対のサンローラ素子を有し、該一対のサンローラ素子は、少なくとも一方が軸方向に移動自在に、且つ軸方向に互いに対面し合う対向側端面同士の間に隙間を設けた状態で配置され、各サンローラ素子の外周面が、それぞれ前記対向側端面から該対向側端面とは反対側の外側端面に向かうに従って外径が大きくなる傾斜面を有しており、
   前記ローディングカム機構は、少なくともいずれか一方の前記サンローラ素子の前記外側端面に形成され円周方向に沿った複数箇所に設けられた第１のカム面と、当該サンローラ素子の前記外側端面に対面して前記入力軸に挿通され、前記第１のカム面に対応する複数箇所に設けられた第２のカム面を有するカムリングと、前記第１のカム面と前記第２のカム面との間にそれぞれ挟持される複数の転動体と、を有し、前記第１のカム面及び前記第２のカム面は、それぞれ軸方向の深さが円周方向に沿って漸次変化して、カム面の円周方向端部に向かうに従って浅くなる形状を有しており、前記入力軸のトルクの増加に伴って、いずれか一方の前記サンローラ素子と他方の前記サンローラ素子の軸方向距離が狭くなる、摩擦ローラ式変速機であって、
   前記入力軸は、前記サンローラと前記カムリングとが配置される軸方向領域よりも先端側の外周面にネジ部が形成され、
   前記入力軸のネジ部に螺合して前記カムリングに軸方向の締結力を加え、前記カムリングを前記入力軸に対して回転止めする締結部材を更に備えたことを特徴とする摩擦ローラ式変速機。
2. 前記カムリングは、前記第２のカム面を一端側に有するローディング部材と、前記ローディング部材の他端側に軸方向へ移動自在に配置され、前記ローディング部材との相対回転を防止する回転防止機構を介して前記ローディング部材と接続されるバックアップ部材と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の摩擦ローラ式変速機。

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