JP2018168901A - 複合変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】予圧構造を簡素化して変速機を小型化するとともに、トラクションドライブに対する潤滑をより長期に亘って行う。
【解決手段】複合変速機１の予圧機構１４は、転動体１１の直径Ｄ１を、転動体１１が内輪９の軌道面９ａと接触する接触点ＣＰ１と、転動体１１が外輪１０の軌道面１０ａと接触する接触点ＣＰ２との距離Ｌ１よりも大きく設定することにより構成される。第１伝達機構４の中間軸１３は、転動体１１に係合して回転することにより入力軸２の回転駆動力をこの中間軸１３に伝達する動力伝達部を有する。動力伝達部は、転動体１１を保持する保持器１２であり、保持器１２は、潤滑剤を保持する植毛部１２ｃを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の動力伝達機構を備える複合変速機に関する。

モータなどの駆動源で駆動された回転を減速又は増速伝達する変速機として、トラクションドライブが使用されている。トラクションドライブは摩擦伝動装置の一種であり、滑らかな表面を有する２面間に形成される油膜を介して動力を伝達する。その一例として特許文献１には、筐体と、この筐体に回転自在に支持された入力軸と、筐体に入力軸と同軸線上に回転自在に支持された出力軸とを備えた変速機（マイクロトラクションドライブ）が開示されている。

この変速機において、入力軸は内輪を備え、この内輪には、内輪軌道面としてアングル溝が形成されている。筐体には、外輪が固定されており、この外輪には、外輪軌道面としてアングル溝が形成されている。内輪軌道面と外輪軌道面との間には、複数の転動体（回転体）が配置されている。また、各転動体を保持する保持器が出力軸と一体に設けられている。

この変速機では、入力軸から内輪に回転駆動力が伝達され、転動体が内輪の回転駆動力に応じて自転しながら入力軸の軸線回りを公転する。この転動体の公転による回転力は、保持器を介して出力軸に伝達される。

トラクションドライブでは、内輪の回転に応じて転動体が転動するように、これらに予圧を付与する必要がある。このため、筐体と外輪との間には、外輪を押圧可能な押圧円環が配置されている。この押圧円環は、外輪側に複数の傾斜面を有する。押圧円環と外輪との間には、押圧回転体（押圧玉）が嵌装されている。

変速機は、押圧円環を回転させることにより、押圧回転体を介して外輪を入力軸側へと移動させることで、外輪軌道面と内輪軌道面とによる転動体への予圧を調整することができる（同文献の段落００１８乃至００２２及び図１参照）。

また、特許文献２には、バネを用いることにより、内輪軌道面、外輪軌道面及び転動体に予圧を付与することが可能な変速機（マイクロトラクションドライブ）が開示されている。この変速機では、入力軸支持軸受（アングル軸受）よりも先端側に内輪を設け、この内輪と入力軸支持軸受の内輪とをバネ（第２バネ）により連結し、この内輪と同軸状に配置される外輪とハウジングとの一部とをバネ（第１バネ）により連結している。なお、内輪及び外輪には、アングル溝からなる内輪軌道面及び外輪軌道面が形成されている。

この変速機は、これらのバネの付勢力により、転動体（玉）と各軌道面との接触面に法線力（予圧）を作用させている（同文献の段落００５４乃至００６６及び図４参照）。

特許第３６１７６４５号公報 特許第３６５９９２５号公報

上記のように、従来の変速機では、押圧円環やバネといった別途の予圧調整機構を用いているため、変速機の構造が複雑化し、大型化や高コスト化を招いてしまっていた。また、内輪及び外輪の各軌道面をアングル溝として予圧を付与する場合、転動体にすべりが生じやすくなり、回転駆動力を確実に伝達することができなくなるおそれがある。

また、上記のように、トラクションドライブによる変速機は、内輪及び外輪の各軌道面と転動体との間に潤滑油による油膜を介在させ、高い接触圧力によって当該油膜を硬化させることでトラクション力を得る。しかしながら、従来の変速機では、入力軸の回転による遠心力によって潤滑油が半径方向に飛散し、転動体と各軌道面との接触面から離れてしまい、短期間のうちに潤滑油切れを招くおそれがあった。転動体と軌道面との間に油膜が形成されなくなると、トラクション力の低下や寿命短縮といった問題が生じ得る。潤滑油切れを防止する対策として、多量の潤滑油を封入することが挙げられるが、これでは、潤滑油による撹拌抵抗が増加してしまい、変速機の伝達効率が低下する。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、予圧構造を簡素化して変速機を小型化するとともに、トラクションドライブに対する潤滑をより長期に亘って行うことを技術的課題とする。

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、入力軸と、前記入力軸に入力された回転駆動力を出力する出力軸と、前記入力軸の前記回転駆動力を所定の変速比で変換する第１伝達機構と、前記第１伝達機構から伝達された回転駆動力を所定の変速比で変換し、前記出力軸に伝達する第２伝達機構と、前記第１伝達機構に予圧を付与する予圧機構と、を備える複合変速機であって、前記第１伝達機構は、前記入力軸に設けられるとともに軌道面を有する内輪と、軌道面を有する外輪と、前記内輪の前記軌道面と前記外輪の前記軌道面との間で転動するように配設される複数の転動体と、前記転動体に係合して回転することにより前記回転駆動力を前記第２伝達機構に伝達する中間軸と、備え、前記第２伝達機構は、前記中間軸に設けられる太陽部材と、前記太陽部材に係合する遊星部材と、前記遊星部材に係合する環状部材と、前記遊星部材に係合して回転することにより前記出力軸に前記回転駆動力を伝達するキャリアと、を備え、前記予圧機構は、前記転動体の直径を、前記転動体が前記内輪の前記軌道面と接触する接触点と、前記転動体が前記外輪の前記軌道面と接触する接触点との距離よりも大きくすることにより構成されており、前記中間軸は、前記転動体に係合して回転することにより前記入力軸の回転駆動力を前記中間軸に伝達する動力伝達部を有しており、前記動力伝達部は、前記転動体を保持する保持器であり、前記第１伝達機構における前記保持器は、潤滑剤を保持する柔軟性構造体を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、転動体の直径を上記の接触点間の距離よりも大きく設定することで、この転動体を内輪と外輪との間に配設すると、内輪、外輪及び転動体に、軸線方向に直交する方向の応力が生じ、これを予圧として好適に付与することができる。これにより、入力軸に入力された回転駆動力を第１伝達機構、予圧機構及び第２伝達機構を介して出力軸に確実に伝達することが可能になる。このように本発明では、内輪、外輪及び転動体からなる軸受構造のみからなる予圧機構を使用し、別途の予圧機構を使用することなく予圧を付与することができるため、複合変速機を従来よりも小型化できる。また、本発明に係る複合変速機では、第１伝達機構の他、遊星機構を含む第２伝達機構を用いることより、より大きな変速比を得る。

また、動力伝達部である保持器によって転動体を所定の間隔にて好適に保持するとともに、転動体の転動に応じて保持器が回転することにより、回転駆動力を中間軸に確実に伝達できる。さらに、第１伝達機構の保持器に設けられる柔軟性構造体によって潤滑剤を保持することで、遠心力による潤滑剤の飛散を抑制でき、予圧機構に対する潤滑を長期に亘って行うことが可能になる。

本発明に係る複合変速機において、前記出力軸と前記第２伝達機構との間に設けられるとともに、前記第２伝達機構から伝達される前記回転駆動力を所定の変速比で変換して前記出力軸に伝達する第３伝達機構と、前記第３伝達機構に予圧を付与する予圧機構を備え、前記第３伝達機構は、前記第２伝達機構の前記キャリアに固定されるとともに軌道面を有する内輪と、軌道面を有する外輪と、前記内輪の前記軌道面と前記外輪の前記軌道面との間で転動するように配設される複数の転動体と、前記転動体に係合して回転することにより前記回転駆動力を前記出力軸に伝達する動力伝達部と、を含み、前記予圧機構は、前記第３伝達機構における前記転動体の直径を、前記第３伝達機構において前記転動体が前記内輪の前記軌道面と接触する接触点と、前記転動体が前記外輪の前記軌道面と接触する接触点との距離よりも大きく設定することにより構成されており、前記第３伝達機構における前記動力伝達部は、前記転動体を保持する前記保持器であり、かつ前記出力軸に対して一体に構成されており、前記第３伝達機構における前記保持器は、潤滑剤を保持する柔軟性構造体を備えることが望ましい。

上記のように、第３伝達機構に対する予圧機構を、第１伝達機構に対する予圧機構と同じ構成にすることで、複合変速機の大型化を招くことなく第２伝達機構から第３伝達機構へと回転駆動力を伝達できる。さらに、第３伝達機構の保持器に設けられる柔軟性構造体によって潤滑剤を保持することで、遠心力による潤滑剤の飛散を抑制でき、第３伝達機構に係る予圧機構の潤滑を長期に亘って行うことができる。

或いは、本発明に係る複合変速機において、前記第１伝達機構と前記第２伝達機構との間に設けられるとともに、前記第１伝達機構の前記回転駆動力を所定の変速比で変換して前記第２伝達機構に伝達する前記第３伝達機構と、前記第３伝達機構に予圧を付与する予圧機構と、を備え、前記第３伝達機構は、前記第１伝達機構の前記中間軸に固定されるとともに軌道面を有する内輪と、軌道面を有する外輪と、前記内輪の前記軌道面と前記外輪の前記軌道面との間で転動するように配設される複数の転動体と、前記転動体に係合して回転することにより前記第１伝達機構の前記回転駆動力を前記第２伝達機構に伝達する中間軸と、を含み、前記予圧機構は、前記第３伝達機構における前記転動体の直径を、前記第３伝達機構において前記転動体が前記内輪の前記軌道面と接触する接触点と、前記転動体が前記外輪の前記軌道面と接触する接触点との距離よりも大きく設定することにより構成されており、前記第３伝達機構における前記中間軸は、前記転動体に係合して回転することにより前記入力軸の回転駆動力を前記中間軸に伝達する動力伝達部を有しており、前記動力伝達部は、前記転動体を保持する保持器であり、前記第３伝達機構における前記保持器は、潤滑剤を保持する柔軟性構造体を備える構成を採用してもよい。

上記のように、第１伝達機構と第２伝達機構との間に配される第３伝達機構に対する予圧機構を、第１伝達機構に対する予圧機構と同じ構成にすることで、複合変速機の大型化を招くことなく第３伝達機構から第２伝達機構へと回転駆動力を伝達できる。さらに、第３伝達機構の保持器に設けられる柔軟性構造体によって潤滑剤を保持することで、遠心力による潤滑剤の飛散を抑制でき、第３伝達機構に係る予圧機構の潤滑を長期に亘って行うことができる。

本発明によれば、予圧構造を簡素化して変速機を小型化するとともに、トラクションドライブに対する潤滑をより長期に亘って行うことが可能になる。

第１実施形態に係る複合変速機の断面図である。 複合変速機の要部断面を含む斜視図である。 第１伝達機構を示す斜視図である。 第１伝達機構を示す分解斜視図である。 第１伝達機構における、内輪、外輪及び転動体を示す図である。 中間軸の断面図である。 植毛部を示す拡大断面図である。 第２伝達機構を示す斜視図である。 第２伝達機構を示す分解斜視図である。 第３伝達機構を示す斜視図である。 第３伝達機構を示す分解斜視図である。 第３伝達機構における、内輪、外輪及び転動体を示す図である。 出力軸の断面図である。 第２実施形態に係る複合変速機の断面図である。 中間軸の断面図である。 第３実施形態に係る複合変速機の断面図である。 第１中間軸の断面図である。 第２中間軸の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

図１乃至図１３は、本発明に係る複合変速機の第１実施形態を示す。図１に示すように、複合変速機１は、入力軸２と、入力軸２に入力された回転駆動力を出力する出力軸３と、入力軸２の回転駆動力を所定の変速比で変換する第１伝達機構４と、第１伝達機構４から伝達された回転駆動力を所定の変速比で変換する第２伝達機構５と、第２伝達機構５から伝達された回転駆動力を所定の変速比で変換する第３伝達機構６と、各伝達機構４〜６を収容するケーシング７と、を主に備える。

図１及び図２に示すように、入力軸２は、一端部がケーシング７に収容され、他端部がケーシング７から露出するように、ケーシング７に支持されている。入力軸２は、一端部が大径部２ａとされ、他端部が小径部２ｂとされている。入力軸２の大径部２ａは、第１伝達機構４により回転自在に支持されている。入力軸２の一端部には、大径部２ａよりもさらに大径とされるとともに、この入力軸２がケーシング７から抜け外れないように係止する係止部２ｃが形成されている。また、大径部２ａの軸心方向における端面の中心部（軸心部）には、突起部２ｄが形成されている。突起部２ｄは球面を有する半球状に構成される。入力軸２の小径部２ｂは、モータなどの駆動源（図示せず）に接続される。

図１及び図２に示すように、出力軸３は、一端部がケーシング７に収容され、他端部がケーシング７から露出するように、ケーシング７に支持されている。出力軸３は、一端部が大径部３ａとされ、他端部が小径部３ｂとされている。出力軸３は、大径部３ａが入力軸２の大径部２ａと対向するように、この入力軸２と同軸状に配置される。出力軸３の大径部３ａは、ケーシング７内にて保持される軸受８に支持されている。大径部３ａの軸心方向における端面の中心部には、第２伝達機構５の一部が係合する凹部３ｃが形成されている。

第１伝達機構４は、入力軸２を回転自在に支持する軸受構造（例えば深溝玉軸受）によりトラクションドライブを構成する。具体的には、第１伝達機構４は、図１乃至図４に示すように、入力軸２に固定される内輪９と、この内輪９の外側に同軸状に配置される外輪１０と、内輪９と外輪１０との間で転動するように設けられる複数の転動体１１と、転動体１１を保持する保持器１２を含む中間軸１３と、を備える。

内輪９は、環状に構成されるとともに、入力軸２の大径部２ａに嵌め込まれて固定されている。内輪９には入力軸２の係止部２ｃが接触しており、係止部２ｃは、入力軸２が抜け外れないように当該入力軸２を係止する。内輪９は、転動体１１が転動可能な凹状の軌道面９ａを有する。この軌道面９ａは、断面視において円弧状の曲面として構成される。ここで、転動体１１を内輪９と外輪１０との間に配置した場合において、内輪９の軌道面９ａにおいて転動体１１が接触し得る箇所を接触点ＣＰ１（内輪側接触点）とする（図５参照）。この接触点ＣＰ１は、凹状に構成される軌道面９ａの最も深い位置にあり、軌道面９ａに対する中心線Ｘ上に位置している。

外輪１０は、内輪９の外径よりも大きな内径を有する環状体である。外輪１０は、ケーシング７の内側にて回転不能に固定されている。外輪１０は、転動体１１が転動可能な凹状の軌道面１０ａを有する。この軌道面１０ａは、断面視において円弧状の曲面として構成される。ここで、転動体１１を内輪９と外輪１０との間に配置した場合において、軌道面１０ａにおいて転動体１１が接触し得る箇所を接触点ＣＰ２（外輪側接触点）とする（図５参照）。この接触点ＣＰ２は、凹状に構成される軌道面１０ａの最も深い位置にあり、軌道面１０ａに対する中心線Ｘ上に位置している。

本実施形態において転動体１１は、玉（球体）により構成されるが、これに限定されず、円筒状のころにより構成されてもよい。図５に示すように、転動体１１の直径Ｄ１は、転動体１１が組み込まれていない状態における内輪９の軌道面９ａにおける接触点ＣＰ１と外輪１０の軌道面１０ａにおける接触点ＣＰ２との半径方向における距離Ｌ１よりも大きくなるように設定されている。この距離Ｌ１は、内輪９の軌道面９ａにおける最小半径（接触点ＣＰ１の位置における軌道面９ａの半径）と、外輪１０の軌道面１０ａにおける最大半径（接触点ＣＰ２の位置における軌道面１０ａの半径）との差に相当する。このように接触点ＣＰ１，ＣＰ２間の距離を設定することで、転動体１１を内輪９と外輪１０との間に組み込んだ場合に、軸受構造における軸受内部隙間（半径方向隙間）が負となり、内輪９、外輪１０及び転動体１１に軸線方向に直交する方向の応力を発生させ、これを予圧として付与できる。このように、内輪９、外輪１０及び転動体１１における寸法の関係により、第１伝達機構４に予圧を付与する予圧機構１４が構成される。

中間軸１３は、入力軸２と出力軸３との間にあって、これらと同軸状に配置されている。中間軸１３は、一端部に大径部１３ａを有し、他端部に小径部１３ｂを有する。大径部１３ａは、第１伝達機構４の転動体１１に係合して回転駆動力を第２伝達機構５に伝達する動力伝達部として機能する。この大径部１３ａは、転動体１１を保持する保持器１２を一体に有する。また、大径部１３ａは、図１、図２に示すように、ケーシング７の内側で保持される軸受１５に支持されている。

大径部１３ａは、その軸方向端面に、入力軸２の突起部２ｄが係合する凹部１３ｃを有する。凹部１３ｃは、大径部１３ａの端面における中心部（軸心部）に形成されている。図１に示すように、凹部１３ｃの底面には、入力軸２の突起部２ｄが接触（点接触）している。

中間軸１３の小径部１３ｂは、第２伝達機構５の一部を支持している。小径部１３ｂにおける軸心方向の端面の中心部（軸心部）には、突起部１３ｄが形成されている。突起部１３ｄは、球面を有する半球状に構成されている。

図４及び図６に示すように、保持器１２は、中間軸１３の大径部１３ａから軸方向に突出する複数の突起部１２ａと、転動体１１を保持するポケット１２ｂとを有する。複数の突起部１２ａは、大径部１３ａの周方向に一定の間隔をおいて形成される。ポケット１２ｂは、周方向において隣り合う突起部１２ａの間に形成される凹部である。ポケット１２ｂは、軸方向の一端側が開放状に構成される。

図６及び図７に示すように、突起部１２ａは、その外径面に、潤滑剤（潤滑油又はグリース）を保持する柔軟性構造体としての植毛部１２ｃを有する。植毛部１２ｃは、突起部１２ａの外径面に繊維材（短繊維１２ｄ）を植毛することにより構成される。植毛方法としては、吹き付けや静電植毛を採用できる。中でも静電植毛は、多量の繊維材を短時間で密に植毛できるため、好ましい。静電植毛方法としては、公知の方法を採用でき、例えば、静電植毛する範囲（突起部１２ａの外径面）に接着剤を塗布して接着層１２ｅを形成し、短繊維１２ｄを帯電させて静電気力により接着剤塗布面（接着層１２ｅの表面）に傾斜状に植毛した後、乾燥工程・仕上げ工程などを行う方法が挙げられる。短繊維１２ｄは、傾斜状に限らず、接着層１２ｅに略垂直となるように植毛されてもよい。

植毛に用いる短繊維１２ｄとしては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手できるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。

短繊維１２ｄの形状としては、例えば、長さ０．３〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましい。短繊維１２ｄの密度としては、例えば、植毛した面積あたりに繊維の占める割合を１０〜３０％とすることが好ましい。短繊維１２ｄの形状としてストレートやベンド（先端部が曲がった形状）があり、断面形状は円形や多角形状がある。ベンド形状の短繊維１２ｄは、ストレート形状の短繊維と比較して、潤滑剤をより確実に捕捉できる。多角形状断面の短繊維１２ｄは、円形断面の短繊維１２ｄよりも表面積が大きいことから、潤滑剤を保持する能力が高い。

接着層１２ｅに使用される接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が使用できる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

第２伝達機構５は、第１伝達機構４における中間軸１３の中途部に設けられる太陽部材１６と、この太陽部材１６に係合する遊星部材１７と、遊星部材１７に係合する環状部材１８と、遊星部材１７に連結されるキャリア１９とを備える。

本実施形態において、太陽部材１６は太陽歯車であり、遊星部材１７は太陽歯車１６に噛み合う３個の遊星歯車である。また、環状部材１８は、遊星歯車１７に噛み合う内歯車である。すなわち、本実施形態における第２伝達機構５は遊星歯車機構により構成される。以下、太陽部材と太陽歯車とに共通符号１６を用い、遊星部材と遊星歯車とに共通符号１７を用いる。また、環状部材と内歯車とに共通符号１８を用いる。

なお、第２伝達機構５は、遊星歯車機構に限定されず、例えば遊星ローラ機構（トラクションドライブ）により構成されてもよい。この場合、太陽部材１６、遊星部材１７及び環状部材１８は、それぞれ太陽ローラ、遊星ローラ、及び遊星ローラが転接するリングローラとなる。

図１、図２に示すように、太陽歯車１６は、中間軸１３の小径部１３ｂに固定されている。遊星歯車１７は、円環状の支持部材２０に回転可能に支持されている。支持部材２０には、遊星歯車１７を支持可能な複数の支持軸２１が設けられている。図１に示すように、支持軸２１は軸受２２を介して遊星歯車１７を回転可能に支持している。図８及び図９に示すように、支持部材２０に合計６本の支持軸２１が設けられているが、そのうちの３本の支持軸２１は３個の遊星歯車１７を支持し、残りの３本の支持軸２１は、遊星歯車１７を支持していない。ただし、支持軸２１の数は遊星歯車１７（もしくは遊星ローラ）の設計によって変化するものであり、本数を限定するものではなく、いくつであっても構わない。

環状部材（内歯車）１８は、ケーシング７に対して回転不能に固定されている。図８及び図９に示すように、環状部材（内歯車）１８は、円周方向に間隔をおいて形成される複数の貫通孔１８ａを有する。環状部材（内歯車）１８は、後述するように、この貫通孔１８ａを介してケーシング７に固定される。

キャリア１９は、第１伝達機構４の中間軸１３と出力軸３との間にあって、これらと同軸状に配置されている。キャリア１９は、ボス部１９ａとフランジ部１９ｂとを有する。ボス部１９ａは、第３伝達機構６の一部を支持するように構成される。ボス部１９ａの軸方向における一端部には突起部１９ｃが形成され、他端部には凹部１９ｄが形成されている。

突起部１９ｃは、球面を有する半球状に構成される。突起部１９ｃは、出力軸３の凹部３ｃに挿入されており、その底面に接触（点接触）している。凹部１９ｄは、ボス部１９ａの他端部における端面の中心部（軸心部）に形成されている。この凹部１９ｄには、軸受２３（すべり軸受）が取り付けられている。軸受２３は、第１伝達機構４における中間軸１３の小径部１３ｂを支持している。凹部１９ｄの底面には、この中間軸１３の突起部１３ｄが接触（点接触）している。また、この突起部１９ｃの接触は一般的な軸受で支持しても構わない。

図１及び図９に示すように、キャリア１９のフランジ部１９ｂは、その円周方向に間隔をおいて形成される複数の貫通孔１９ｅを有する。キャリア１９は、貫通孔１９ｅに支持軸２１が挿入されることにより、遊星歯車１７に連結される。

第３伝達機構６は、キャリア１９を回転可能に支持する軸受構造（例えば円筒ころ軸受）によりトラクションドライブを構成する。図１、図２、図１０及び図１１に示すように、第３伝達機構６は、内輪２４と、外輪２５と、複数の転動体２６と、出力軸３の大径部３ａに一体形成される保持器２７とを備える。

内輪２４は、円環状に構成されるとともに、キャリア１９のボス部１９ａに固定されている。内輪２４は、転動体２６が転動可能な軌道面２４ａを有する。軌道面２４ａは、断面視において直線状に構成される。軌道面２４ａは、転動体２６が接触し得る接触点ＣＰ１を有する。なお、軌道面２４ａは、転動体２６と線接触し得るが、接触点ＣＰ１は、線接触する部位における任意の点である。

外輪２５は、円環状に構成されるとともに、ケーシング７の内側に固定されている。外輪２５は、転動体２６が転動可能な軌道面２５ａを有する。軌道面２４ａは、断面視において直線状に構成される。軌道面２５ａは、転動体２６が接触し得る接触点ＣＰ２を有する。なお、軌道面２５ａは、転動体２６と線接触し得るが、接触点ＣＰ２は、線接触する部位における任意の点である。

図１０乃至図１２に示すように、転動体２６は、円筒状のころにより構成されるが、これに限定されず、玉（球体）により構成されてもよい。転動体２６の直径Ｄ２は、転動体２６が組み込まれていない状態において、内輪２４の軌道面２４ａにおける接触点ＣＰ１と、外輪２５の軌道面２５ａにおける接触点ＣＰ２との半径方向における距離Ｌ２よりも大きく設定されている（図１２参照）。この距離Ｌ２は、内輪９の軌道面９ａにおける半径と、外輪１０の軌道面１０ａの半径との差に相当する。

これにより、転動体２６を内輪２４と外輪２５との間に組み込んだ場合に、この軸受構造における軸受内部隙間が負になる。したがって、転動体２６を内輪２４と外輪２５との間に組み込むと、内輪２４、外輪２５及び転動体２６に軸線方向に直交する方向の応力を発生させ、これを予圧として付与できる。このように、内輪２４、外輪２５及び転動体２６における寸法の関係により、第３伝達機構６に予圧を付与する予圧機構２８が構成される。

図１０及び図１１に示すように、保持器１２は、大径部３ａから軸方向に突出する複数の突起部２７ａと、転動体１１を保持するポケット２７ｂとを有する。複数の突起部２７ａは、大径部３ａの周方向に一定の間隔をおいて形成される。ポケット２７ｂは、周方向において隣り合う突起部２７ａの間に形成される凹部である。ポケット２７ｂは、軸方向の一端側が開放状に構成される。保持器２７は、ポケット２７ｂに転動体２６を係合させることにより、複数の転動体２６を等間隔で保持するとともに、転動体２６の転動(自転及び公転)による回転駆動力を、出力軸３に伝達する動力伝達部として機能する。

図１１及び図１３に示すように、突起部２７ａは、その外径面に、潤滑剤（潤滑油又はグリース）を保持する柔軟性構造体としての植毛部２７ｃを有する。植毛部２７ｃは、突起部２７ａの外径面に繊維材（短繊維２７ｄ）を植毛することにより構成される。植毛部２７ｃは、中間軸１３の保持器１２に形成される植毛部１２ｃと同じ構成を有する。すなわち、植毛部２７ｃは、突起部２７ａの外径面に形成される接着層２７ｅに多数の短繊維２７ｄを固着することにより構成される（図７参照）。

各伝達機構４〜６には、潤滑剤（潤滑油又はグリース）が封入されている。各伝達機構４〜６に使用される潤滑油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブテン油、ポリ−α−オレフィン油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油などの炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素油などの非炭化水素系合成油などが挙げられる。これらの潤滑油は、単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよい。

潤滑剤としてグリースが使用される場合、当該グリースを構成する基油としては、上記の潤滑油が挙げられる。また、グリースを構成する増ちょう剤としては、例えば、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物などのウレア系化合物、ＰＴＦＥ樹脂などのフッ素樹脂粉末が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよい。

潤滑剤には必要に応じて公知の添加剤が添加される。添加剤としては、例えば、有機亜鉛化合物、有機モリブデン化合物などの極圧剤、アミン系、フェノール系、イオウ系化合物などの酸化防止剤、イオウ系、リン系化合物などの摩耗抑制剤、多価アルコールエステルなどの防錆剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイトなどの固体潤滑材、エステル、アルコールなどの油性剤などが挙げられる。

特に、第１伝達機構４の予圧機構１４、及び第３伝達機構６の予圧機構２８に使用される潤滑剤としては、油膜による十分なトラクション力を生じさせるために、上記の例のうち、トラクション係数が大きなもの（例えばグリース）が採用される。

図１に示すように、ケーシング７は、入力軸２を支持する第１構成部材２９と、出力軸３を支持する第２構成部材３０とを主に備える。

図１に示すように、第１構成部材２９は、ボス部２９ａとフランジ部２９ｂとを有する。ボス部２９ａは、その内径面にて、第１伝達機構４の外輪１０と、中間軸１３を支持する軸受１５とを保持している。フランジ部２９ｂは、その円周方向に沿って等間隔にて形成される複数の貫通孔２９ｃを有する。

図１に示すように、第２構成部材３０は、ボス部３０ａとフランジ部３０ｂとを有する。ボス部３０ａの端面には、円環状の蓋体３１が固定されている。また、ボス部３０ａは、その内径面にて、第３伝達機構６における外輪２５と、出力軸３を支持する軸受８とを保持している。フランジ部３０ｂは、その円周方向に沿って等間隔で貫通形成されるねじ孔３０ｃを有する。

第１構成部材２９と第２構成部材３０は、以下のようにして連結される。すなわち、各フランジ部２９ｂ、３０ｂを対向させるとともに、これらのフランジ部２９ｂ，３０ｂの間に環状部材１８を介在させる。このとき、第１構成部材２９におけるフランジ部２９ｂの第１貫通孔２９ｃと、環状部材１８の貫通孔１８ａと、第２構成部材３０におけるフランジ部３０ｂのねじ孔３０ｃとを一致させる。さらにこれらの孔１８ａ、２９ｃ、３０ｃにボルト等の固定部材３２を挿通する。固定部材３２を締結することにより、第１構成部材２９と第２構成部材３０とによって環状部材１８を挟んだ状態で、これらを一体に連結したケーシング７が構成される。本実施形態では、環状部材１８の外径面が、各フランジ部２９ｂ，３０ｂの外面と面一になるように構成されるが、これに限定されず、例えば第２構成部材３０のフランジ部３０ｂによって環状部材１８の外径面を全て覆うとともに、このフランジ部３０ｂに環状部材１８を固定するようにしてもよい。

以下、上記構成の複合変速機１（減速機）の動作態様について説明する。

駆動源によって入力軸２が回転させられると、第１伝達機構４の内輪９がこの入力軸２とともに回転する。そうすると、内輪９の軌道面９ａに接触している転動体１１は、内輪９の回転に伴って自転しながら、入力軸２（大径部２ａ）の周りを公転する。このように転動体１１が公転することにより、中間軸１３に設けられた保持器１２が転動体１１に駆動される。転動体１１の転動に応じて保持器１２が回転することで、中間軸１３は、一定の減速比により、入力軸２の回転速度よりも低速で、入力軸２と同じ方向に回転する。

中間軸１３が回転すると、これに応じて中間軸１３に固定された太陽歯車１６が回転する。太陽歯車１６が回転すると、遊星歯車１７は、太陽歯車１６と内歯車１８との間で、自転しながら太陽歯車１６の周りを公転する。遊星歯車１７の公転により、キャリア１９は、その支持軸２１により駆動される。これにより、キャリア１９は、一定の減速比にて、中間軸１３の回転速度よりも低速で、入力軸２と同じ方向に回転する。

また、キャリア１９に固定される第３伝達機構６の内輪２４がキャリア１９とともに回転し、これに応じて第３伝達機構６の転動体２６が自転しながらキャリア１９のボス部１９ａの周りを公転する。転動体２６の公転により、出力軸３の保持器２７（大径部３ａ）が駆動される。保持器２７の回転により、出力軸３は、一定の減速比にて、キャリア１９の回転速度よりも低速で、入力軸２と同じ方向に回転する。

以上説明した本実施形態に係る複合変速機１によれば、第１伝達機構４における転動体１１の直径Ｄ１を、内輪９及び外輪１０における接触点ＣＰ１，ＣＰ２間の距離Ｌ１よりも大きく設定し、第３伝達機構６における転動体２６の直径Ｄ２を、内輪２４及び外輪２５における接触点ＣＰ１，ＣＰ２間の距離Ｌ２よりも大きく設定し、各転動体１１，２６を各内輪９，２４と各外輪１０，２５との間に配設することにより、各伝達機構４，６に好適な予圧を付与できる。この予圧により、転動体２６はすべりを生じ難くなる。

また、軸受構造のみによって第１伝達機構４及び第３伝達機構６に予圧を付与することで、別途の機構を用いることなく、各予圧機構１４，２８を簡素化して複合変速機１を可及的に小型化できる。さらに、複合変速機１は、複数の伝達機構４〜６により構成されることから、より大きな変速比（減速比）を実現できる。

さらに本実施形態では、第１伝達機構４の中間軸１３と一体に構成される保持器１２と、出力軸３と一体に構成される保持器２７とに植毛部１２ｃ、２７ｃを形成し、この植毛部１２ｃ，２７ｃによって潤滑剤を保持させることで、遠心力による潤滑剤の飛散を抑制でき、各転動体１１，２６の近傍位置に当該潤滑剤を長期的に介在させることができる。これにより、複合変速機１は、各予圧機構１４，２８に対する潤滑を長期間に亘って行うことができる。また、植毛部１２ｃ，２７ｃは、短繊維１２ｄ、２７ｄにより構成されることから、各伝達機構４、６及び各予圧機構１４，２８の大型化を招くこともない。

図１４及び図１５は、本発明に係る複合変速機の第２実施形態を示す。上記の第１実施形態では、第１伝達機構４乃至第３伝達機構６により複合変速機１を構成したが、本実施形態ではこのうち第３伝達機構６を省略している。

本実施形態に係る複合変速機１は、第１実施形態と同様に、入力軸２と、出力軸３と、内輪９、外輪１０、転動体１１及び中間軸１３により構成される第１伝達機構４と、太陽歯車１６、遊星歯車１７、内歯車１８及びキャリア１９により構成される第２伝達機構５と、ケーシング７と、予圧機構１４とを備える。

入力軸２は、第１実施形態と同様に、大径部２ａ及び小径部２ｂを有しており、第１伝達機構４を介してケーシング７の第１構成部材２９に支持されている。出力軸３は、第１実施形態と同様に大径部３ａと小径部３ｂとを有するが、大径部３ａの端面に形成される凹部３ｃに軸受３３を有する点が第１実施形態とは異なる。

第１実施形態では、中間軸１３の小径部１３ｂに形成された突起部１３ｄを第２伝達機構５におけるキャリア１９の凹部１９ｄの底面に接触させていたが、本実施形態では、中間軸１３には突起部１３ｄが形成されていない。中間軸１３の小径部１３ｂは出力軸３の凹部３ｃに設けられた軸受３３に支持されている。

第１実施形態では、ケーシング７の第１構成部材２９に貫通孔２９ｃが形成され、第２構成部材３０にねじ孔３０ｃが形成されていたが、本実施形態では、第１構成部材２９にねじ孔２９ｃを形成し、第２構成部材３０に貫通孔３０ｃを形成している。

第１実施形態では、第３伝達機構６の転動体２６を保持する保持器２７を出力軸３の大径部３ａに対して一体に形成していたが、本実施形態では、第２伝達機構５におけるキャリア１９が出力軸３の大径部３ａに対して一体に形成されている。すなわち、第１実施形態では、第２伝達機構５（キャリア１９）の回転駆動力が第３伝達機構６を介して出力軸３に間接的に伝達されていたが、本実施形態では、上記の構成により、第２伝達機構５の回転駆動力が出力軸３に直接的に伝達される。

第１伝達機構４の中間軸１３に設けられる保持器１２は、第１実施形態における保持器１２と同じ構成であり、突起部１２ａ、ポケット１２ｂ、及び植毛部１２ｃを備える（図１５参照）。

本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態と同じであり、第１実施形態と共通する構成要素には共通する符号を付している。

図１６乃至図１８は、本発明に係る複合変速機の第３実施形態を示す。本実施形態に係る複合変速機１は、第１実施形態と同様に第１伝達機構４乃至第３伝達機構６を備えるが、このうち、第３伝達機構６の位置が第１実施形態とは異なる。第１実施形態において、第３伝達機構６は、出力軸３と第２伝達機構５との間に設けられていたが、本実施形態では、第１伝達機構４と第２伝達機構５との間に設けられている。

図１６に示すように、第１伝達機構４は、第１実施形態と同様に、内輪９と、外輪１０と、転動体１１と、保持器１２を含む中間軸（以下「第１中間軸」という）１３とを備える。第１伝達機構４には、予圧機構１４により予圧が付与されている。また、第２伝達機構４は、太陽歯車１６と、遊星部材（遊星歯車）１７と、環状部材（内歯車）１８と、キャリア１９とを備える。キャリア１９は、第２実施形態と同様に出力軸３の大径部３ａと一体化されている。キャリア１９には穴１９ｅが形成されており、この穴１９ｅには、第２伝達機構５の支持軸２１が係合している。

第３伝達機構６は、第１実施形態と同様に、内輪２４と、外輪２５と、転動体２６とを備える。第３伝達機構６には、予圧機構２８により予圧が付与されている。内輪２４は、第１伝達機構４における第１中間軸１３の大径部１３ａに固定されている。外輪２５は、ケーシング７における第１構成部材２９の内側にて固定されている。

また、第３伝達機構６は、転動体２６に係合する中間軸（以下「第２中間軸」という）３４を備える。第２中間軸３４は、第１中間軸１３と出力軸３との間にあって、これらと同軸状に配置されている。第２中間軸３４は、一端部に大径部３４ａを有し、他端部に小径部３４ｂを有する。大径部３４ａは、転動体２６を保持する保持器２７（動力伝達部）を一体に有する。大径部３４ａの軸方向端部には、第１中間軸１３の突起部１３ｄが係合する凹部３４ｃが形成されている。この凹部３４ｃは、大径部３４ａの端面における中心部（軸心部）に形成されている。凹部３４ｃに底面には、第１中間軸１３の突起部１３ｄが接触（点接触）している。

第２中間軸３４の小径部３４ｂは、その一端部に突起部３４ｄを有する。突起部３４ｄは、小径部３４ｂの端面における中心部（軸心部）に形成されている。突起部３４ｄは、球面を有する半球状に構成されている。小径部３４ｂは、出力軸３における大径部３ａの凹部３ｃに嵌装された軸受３３に支持されている。小径部３４ｂの突起部３４ｄは、この凹部３ｃの底面に接触（点接触）している。

本実施形態におけるケーシング７は、第１構成部材２９、第２構成部材３０及び蓋体３１の他、第１構成部材２９と内歯車１８との間に配置される筒状の第３構成部材３５を備える。第３構成部材３５は、その内径面にて、第３伝達機構６の外輪２５を回転不能に保持している。第３構成部材３５は、その円周方向に間隔をおいて形成される複数の貫通孔３５ａを有する。各貫通孔３５ａは、第１構成部材２９の貫通孔２９ｃ、内歯車１８の貫通孔１８ａ、及び第２構成部材３０のねじ孔３０ｃと一致するように構成される。第３構成部材３５は、この貫通孔３５ａ及び固定部材３２を介して第１構成部材２９及び内歯車１８に連結されている。

図１７及び図１８に示すように、各中間軸１３，３４の各保持器１２，２７は、第１実施形態における中間軸１３の保持器１２と同様に、突起部１２ａ，２７ａ、ポケット１２ｂ，２７ｂ、及び潤滑剤（潤滑油又はグリース）を保持する植毛部１２ｃ，２７ｃを有する。

本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態と同じであり、第１実施形態と共通する構成要素には共通する符号を付している。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の第１実施形態では、第１伝達機構４を深溝玉軸受による軸受構造とし、第３伝達機構６を円筒ころ軸受による軸受構造とした例を示したが、これに限定されない。第１伝達機構４と第３伝達機構６とを同種の軸受構造としてもよく、各伝達機構４，６を例示した軸受以外の軸受により構成してもよい。

上記の第１、第３実施形態では、３つの伝達機構４〜６を備える複合変速機１を例示したが、伝達機構の数はこれに限定されない。例えば、第２伝達機構５と同様な遊星歯車機構（又は遊星ローラ機構）からなる第４伝達機構、第１伝達機構４と同様な軸受構造を有する第４伝達機構というように、複合変速機１を更なる多段の伝達機構により構成してもよい。また、第３伝達機構６を遊星機構により構成してもよい。

すなわち、本発明に係る複合変速機１は、中間軸１３に転動体１１を保持する保持器１２を備えた伝達機構（第１伝達機構４）と、遊星歯車機構又は遊星ローラ機構を備える伝達機構（第２伝達機構５）とを少なくとも１つずつ備えていればよい。

また、上記の第１〜第３の実施形態では、柔軟性構造体として、植毛部１２ｃ，２７ｃが形成されている例を示したが、柔軟性構造体として、軟質発泡材または軟質樹脂材を用いてもよい。軟質発泡材としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂や、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムを発泡したものが挙げられる。軟質樹脂材としては、コルク材、ゴム板材、ポリエチレンや塩化ビニルなどの軟質シートが挙げられる。

１ 複合変速機
２ 入力軸
３ 出力軸
４ 第１伝達機構
５ 第２伝達機構
６ 第３伝達機構
９ 第１伝達機構の内輪
１０ 第１伝達機構の外輪
１１ 第１伝達機構の転動体
１２ 保持器
１２ｃ 植毛部（柔軟性構造体）
１３ 第１伝達機構の中間軸
１４ 予圧機構
１６ 太陽部材
１７ 遊星部材
１８ 環状部材
２４ 第３伝達機構の内輪
２５ 第３伝達機構の外輪
２６ 第３伝達機構の転動体
２７ 保持器
２７ｃ 植毛部（柔軟性構造体）
２８ 予圧機構
３４ 第３伝達機構の中間軸（第２中間軸）

Claims (3)

1. 入力軸と、前記入力軸に入力された回転駆動力を出力する出力軸と、前記入力軸の前記回転駆動力を所定の変速比で変換する第１伝達機構と、前記第１伝達機構から伝達された回転駆動力を所定の変速比で変換し、前記出力軸に伝達する第２伝達機構と、前記第１伝達機構に予圧を付与する予圧機構と、を備える複合変速機であって、
   前記第１伝達機構は、前記入力軸に設けられるとともに軌道面を有する内輪と、軌道面を有する外輪と、前記内輪の前記軌道面と前記外輪の前記軌道面との間で転動するように配設される複数の転動体と、前記転動体に係合して回転することにより前記回転駆動力を前記第２伝達機構に伝達する中間軸と、備え、
   前記第２伝達機構は、前記中間軸に設けられる太陽部材と、前記太陽部材に係合する遊星部材と、前記遊星部材に係合する環状部材と、前記遊星部材に係合して回転することにより前記出力軸に前記回転駆動力を伝達するキャリアと、を備え、
   前記予圧機構は、前記転動体の直径を、前記転動体が前記内輪の前記軌道面と接触する接触点と、前記転動体が前記外輪の前記軌道面と接触する接触点との距離よりも大きくすることにより構成されており、
   前記中間軸は、前記転動体に係合して回転することにより前記入力軸の回転駆動力を前記中間軸に伝達する動力伝達部を有しており、前記動力伝達部は、前記転動体を保持する保持器であり、
   前記第１伝達機構における前記保持器は、潤滑剤を保持する柔軟性構造体を備えることを特徴とする複合変速機。
2. 前記出力軸と前記第２伝達機構との間に設けられるとともに、前記第２伝達機構から伝達される前記回転駆動力を所定の変速比で変換して前記出力軸に伝達する第３伝達機構と、前記第３伝達機構に予圧を付与する予圧機構を備え、
   前記第３伝達機構は、前記第２伝達機構の前記キャリアに固定されるとともに軌道面を有する内輪と、軌道面を有する外輪と、前記内輪の前記軌道面と前記外輪の前記軌道面との間で転動するように配設される複数の転動体と、前記転動体に係合して回転することにより前記回転駆動力を前記出力軸に伝達する動力伝達部と、を含み、
   前記予圧機構は、前記第３伝達機構における前記転動体の直径を、前記第３伝達機構において前記転動体が前記内輪の前記軌道面と接触する接触点と、前記転動体が前記外輪の前記軌道面と接触する接触点との距離よりも大きく設定することにより構成されており、
   前記第３伝達機構における前記動力伝達部は、前記転動体を保持する前記保持器であり、かつ前記出力軸に対して一体に構成されており、
   前記第３伝達機構における前記保持器は、潤滑剤を保持する柔軟性構造体を備える請求項１に記載の複合変速機。
3. 前記第１伝達機構と前記第２伝達機構との間に設けられるとともに、前記第１伝達機構の前記回転駆動力を所定の変速比で変換して前記第２伝達機構に伝達する前記第３伝達機構と、前記第３伝達機構に予圧を付与する予圧機構と、を備え、
   前記第３伝達機構は、前記第１伝達機構の前記中間軸に固定されるとともに軌道面を有する内輪と、軌道面を有する外輪と、前記内輪の前記軌道面と前記外輪の前記軌道面との間で転動するように配設される複数の転動体と、前記転動体に係合して回転することにより前記第１伝達機構の前記回転駆動力を前記第２伝達機構に伝達する中間軸と、を含み、
   前記予圧機構は、前記第３伝達機構における前記転動体の直径を、前記第３伝達機構において前記転動体が前記内輪の前記軌道面と接触する接触点と、前記転動体が前記外輪の前記軌道面と接触する接触点との距離よりも大きく設定することにより構成されており、
   前記第３伝達機構における前記中間軸は、前記転動体に係合して回転することにより前記入力軸の回転駆動力を前記中間軸に伝達する動力伝達部を有しており、前記動力伝達部は、前記転動体を保持する保持器であり、
   前記第３伝達機構における前記保持器は、潤滑剤を保持する柔軟性構造体を備える請求項１に記載の複合変速機。
   
   

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