JP5237768B2 - 摩擦型遊星動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、中心要素と、中心要素の周囲に配置された周囲要素と、中心要素の外周面とと周囲要素の内周面に接触し、回転して接触点の摩擦によりトルクの伝達を行う遊星要素と、遊星要素を支持する支持要素を有し、中心要素、周囲要素および支持要素の間で動力の送受を行う、摩擦型遊星動力伝達装置に関する。

周知の遊星歯車式の動力伝達装置の遊星ギア（遊星要素）をローラ等の転動体とし、サンギア（中心要素）およびリングギア（周囲要素）を平滑な面を有する円筒として、接触点の摩擦によりトルクの伝達を行う摩擦型遊星動力伝達装置が知られている。下記特許文献１には、前記のような摩擦型遊星動力伝達装置が示されている。特に、この文献の装置においては、中心要素と周囲要素を偏心させ、偏心によって生じた、これらの要素間の間隔の狭い部分に、遊星要素の一つを食い込ませるようにして、要素どうしを押し付ける力を高めている。

特開平１０−２８１２４８号公報

前記特許文献１に記載の装置においては、中心要素と周囲要素が偏心した構造となり、装置レイアウト上の制約となる。また、中心要素と周囲要素の間隔の狭い部分に遊星要素が食い込む方向にトルクが作用するときは、要素どうしの押付け力を高めることができるが、逆方向のトルクが掛かるときは、遊星要素が隙間から排除される方向にトルクが作用して押付け力が低下してしまう。

さらに、遊星要素は、中心要素と周囲要素の間隔の狭い部分に位置する必要があり、公転運動を行うことはできない。したがって、中心要素からの入力トルクを、周囲要素と、遊星要素を支持する支持要素とに分配する等の運用を行うことができない。

以上の問題は、遊星要素を、中心要素と周囲要素の間隔の狭い部分に食い込ませる、いわゆる「くさび効果」を利用して要素どうしの押付け力を高めていることに起因する。本発明は、くさび効果とは異なる原理に基づき要素間の押付け力の制御を行う摩擦型遊星動力伝達装置を提供する。さらに、本発明は、要素間の押付け力の可変幅を増大させることができる摩擦型遊星動力伝達装置を提供する。

本発明の摩擦型遊星動力伝達装置は、同心に配置された中心要素外周面と周囲要素内周面に接し、回転してトルク伝達を行う複数の遊星要素を有し、これらの相互の配置を変えることで、要素間の押付け力を制御する。周囲要素は、遊星要素への押付け力の反力を受けて、変形しており、この変形の量が大きいほど、要素同士を押付ける力が大きいことになる。遊星要素の配置を変更することで、周囲要素の変形量を変えることができ、これにより押付け力を変更することができる。

さらに、本発明では、各遊星要素は、中心要素の外周面と接触する大径部と、大径部よりも外径が小さく、周囲要素の内周面と接触する小径部と、を含むことで、遊星要素の個数及び周囲要素の外径を変更することなく、遊星要素の配置（周囲要素の変形量）の可変幅を増大させることができ、要素間の押付け力の可変幅を増大させることができる。

例えば、遊星要素が３個以上の場合、遊星要素と周囲要素の接触点を結んだ多角形の周囲の長さが異なる遊星要素の配置を実現できるようにすることで、押付け力を変更することができる。この多角形の周囲の長さが長い方が周囲要素の変形が大きくなり、押付け力が高まる。遊星要素が２個の場合には、２個が、中心要素の直径方向に配置されたときが、最も押付け力が大きくなり、これからずれるに従い押付け力は小さくなる。遊星要素を支持する支持要素は、上記のような配置の変更が可能なように遊星要素を支持する。押付け力が大きくなる配置、すなわち遊星要素が３個以上のときは、前記の多角形の周囲の長さが長くなる配置、遊星要素が２個の時は直径方向に位置する配置を第１の配置と呼ぶ。また、逆に押付け力が小さくなる配置を第２の配置と呼ぶ。

伝達すべきトルクが大きいときは第１の配置とし、トルクが小さいときは第２の配置とするようにできる。

支持要素は、遊星要素の一部を、残りの遊星要素に対して周方向に移動可能に支持し、遊星要素の周方向の移動は、伝達トルクにより生じるようにし、伝達トルクが増加すると、第２の配置から第１の配置へ移行するようにできる。

遊星要素が３個以上設けられている場合、遊星要素は、少なくとも１個の遊星要素を含む第１群と、第１群以外の少なくとも１個の遊星要素を含む第２群とを有するようにでき、第１の方向に伝達トルクが作用するときに、この伝達トルクにより、第１群の遊星要素を他の遊星要素に対して周方向に移動可能とし、これにより遊星要素が第２の配置から第１の配置へ移行するようにできる。また、第１の方向とは逆の第２の方向に伝達トルクが作用するときに、この伝達トルクにより、第２群の遊星要素を他の遊星要素に対して周方向に移動可能とし、これにより遊星要素が第２の配置から第１の配置へ移行すようにできる。

遊星要素の数は４個とすることができる。対角線上にある遊星要素同士で、前記第１群、第２群を形成することができる。第１の方向のトルクが作用したとき第１群が、このトルクの向きに移動し、第１の方向と逆向きの第２の方向のトルクが作用したとき第２群がこの逆向きのトルクの方向に移動するようにできる。

移動する遊星要素には、ばね要素により第２の配置となる方向に付勢することができる。

遊星要素が３個以上である場合の遊星要素の第１の配置は、前記多角形が正多角形であるようにできる。

本発明によれば、複数の遊星要素の配置を換えることで要素間の押付け力を制御できる。さらに、本発明によれば、要素間の押付け力の可変幅を増大させることができる。

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。

「基本構成」
図１は、摩擦型遊星動力伝達装置１０の基本構成の断面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線断面図である。この基本構成は、出願人が特願２００７−１３０４３０号にて提案している構成である。ケース１２には、軸受１３を介してサンローラシャフト１４が回転可能に支持されており、サンローラシャフト１４の図中左端にはサンローラ１６が一体に設けられている。サンローラ１６は、円柱形状である。ケース１２にはキャリア１８が固定されており、キャリア１８は、遊星ローラシャフト２０を介して円柱形状の遊星ローラ２２を支持している。遊星ローラ２２は、図２に示すようにサンローラ１６の周囲に、これに接触するように４個設けられている。４個の遊星ローラを区別する必要があるときは、以降２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの符号を用いて説明する。遊星ローラ２２は、遊星ローラシャフト２０にニードルローラ軸受を介して回転可能に支持されている。遊星ローラシャフト２０は、キャリア１８に設けられた円弧状の案内溝２４に沿って周方向に移動可能となっている。遊星ローラシャフト２０は、ばね２６により、案内溝２４の一方の端に向けて付勢されている。ばね２６による付勢の方向は、遊星ローラ２２ごとに異なっている。遊星ローラ２２Ａ，２２Ｂについては図２中右回りの向きに付勢され、遊星ローラ２２Ｃ，２２Ｄは、逆に左回りの向きに付勢されている。遊星ローラ２２のキャリアに対する動きは、後に詳述する。

遊星ローラ２２の更に外側には、内周面が各遊星ローラ２２に接触するリング２８が配置されている。リング２８は、キャップ３０に固定され、更にキャップ３０には、一体にリング側シャフト３２が設けられている。リング側シャフト３２は、軸受３４を介して、キャリア１８に回転可能に支持されている。サンローラ１６、リング側シャフト３２およびリング２８は、同心に配置され、この軸心と共通の中心を有する円周上に遊星ローラ２２の軸心が配置される。また、遊星ローラ２２は、この円周上を案内溝２４に沿って移動可能となっている。

遊星ローラ２２は、サンローラ１６の円筒外周面と、リング２８の円筒内周面とに接触し、これらの接触点において、摩擦によりトルクの伝達を行う。摩擦型遊星動力伝達装置１０の動力伝達動作は、一般の遊星歯車機構と基本的に同様であり、遊星歯車機構においては、歯車の噛み合いによりトルク伝達が行われるのに対し、本装置ではトルク伝達が摩擦により行われる点が相違している。

ケース１２を固定（回転しない状態）、すなわちキャリア１８を固定して、サンローラ１６を回転させると、遊星ローラ２２が自転し、リング２８は、サンローラ１６に対し逆転する。このとき、遊星ローラシャフト２０は固定されており、遊星ローラ２２は、サンローラ１６回りの公転運動は行わない。また、リング２８の回転速度は、サンローラ１６の回転速度に対し、サンローラ外周面の半径とリング内周面の半径比で減速される。また、リング２８を固定すると、サンローラ１６の回転により遊星ローラ２２が自転するが、遊星ローラ２２のリング２８との接触点はリング２８に拘束されているので公転運動が生じる。これによりキャリア１８、そしてケース１２が回転する。また、キャリア１８とリング２８の双方を固定しない状態とすれば、サンローラ１６からの入力を、キャリア１８とリング２８に分配することができる。以上は、サンローラ１６を入力とした場合であるが、キャリア１８を入力とすることも、リング２８を入力とすることもできる。

前述のように、基本構成においては、４個の遊星ローラ２２の相対的な配置を変更することができる。この配置の変更によって、遊星ローラ２２と、リング２８およびサンローラ１６の押付け力を変更することができる。以下、遊星ローラ２２の配置と、押付け力の関係について説明する。

図３は、押付け力が変化する原理の説明図である。摩擦型遊星動力伝達装置１０は、要素間の摩擦により動力伝達を行っており、このため、リング２８を締まりばめにして、要素間に押付け力を発生させている。リング２８が完全な剛体であれば、図３（ａ）のように完全な円筒形状を維持できる。しかし、現実には、締まりばめによる締め付けの反力を受けて変形し、図３（ｂ）のように、遊星ローラ２２との接触点が外側にふくらみ、角が丸まった四角形に変形する。

図３（ｂ）は、４個の遊星ローラ２２が周方向に等間隔で配置された状態であり、各遊星ローラ２２Ａ〜２２Ｄとリング２８との接触点３６Ａ〜３６Ｄが正方形３８（図３（ｄ）参照）の頂点となる。この等間隔の配置をずらして、接触点が長方形となるようにした配置が図３（ｃ）に示されている。図３（ｂ）の正方形の配置から、１本の対角線上にある２個の遊星ローラ２２Ｃ，２２Ｄを左回りに回転させることによって、図３（ｃ）の配置となる。このときの各遊星ローラ２２の接触点４０Ａ〜４０Ｄが長方形４２（図３（ｄ）参照）の頂点となる。

正方形３８と、長方形４２は、対角線の長さは同じであるが外周の長さ、つまり４辺の合計の長さは、正方形が長く、長方形が短い。これは、リング２８の周長の延び量に対応する。すなわち、接触点が正方形の配置となる場合の方が、長方形となる場合よりも、リング２８の弾性変形量が大きくなる。この結果、各要素間に発生する押付け力が長方形の配置のときより大きくなる。対角線の長さが共通の方形においては、その周長は正方形のとき最も長く、長方形が扁平となるほど短くなる。要素間の押付け力もこれに応じて変化する。つまり、四角形の周長を長くすると押付け力を大きくすることができ、短くすると押付け力を小さくすることができる。これを利用して、押付け力の制御が可能となる。

以上においては、２個の遊星ローラ２２を移動させて四角形の周長を変更したが、１個を移動させても、周長の変更は可能である。また、遊星ローラを３個または５個以上とすることもできる。この場合、各遊星ローラとリングの接触点が正多角形の配置が最も周長が長くなる。さらに、遊星ローラを２個とすることも可能である。この場合、２個の遊星ローラをサンローラの１本の直径上に配置したときが、リングの変形量が最も大きくなる。

図４は、遊星ローラ２２Ａ，２２Ｃの配置による押付け力の変化を解析するためのモデルを示している。簡単化のためサンローラ１６、遊星ローラ２２Ａ，２２Ｃは、剛体として取り扱っている。２個の遊星ローラ２２Ａ，２２Ｃの間隔が角度ａである。角度ａが９０°であるとき、４個の遊星ローラ２２が図３（ｂ）のように正方形に配置された状態を示す。

図５は、図３（ｃ）の遊星ローラ２２Ｃおよびその周囲を拡大した図である。遊星ローラ２２Ｃは、図３（ｂ）の正方形の配置から角度θだけ移動した状態にある。このとき、遊星ローラ２２Ｃとリング２８の接触点４０Ｃは、サンローラ１６の中心Ｏと、遊星ローラ２２Ｃの中心の点Ｐを通る直線ｍ上からずれた位置となる。この接触点４０Ｃに作用する押付け力Ｆａは点Ｐに向く。つまり、中心Ｏ回りのモーメントを生じさせ、これが回転力Ｎａを発生させる。

サンローラ１６に図中右回りのトルクＴinを入力すると、このトルクＴinが遊星ローラ２２Ｃを右回りに移動させようと作用する。この作用が、回転力Ｎａを上回ると、遊星ローラ２２Ｃが角度θを減じる方向に移動を始める。すなわち、サンローラ１６から入力されるトルクＴinが増加すると、４個の遊星ローラ２２は長方形の配置から正方形の配置へと移行し、押付け力が増加する。すなわち、伝達トルクが大きく、接触点にすべりが生じないようにするために押付け力を増加させる必要があるとき、自立的に押付け力が増加する。これにより、伝達トルクが小さいときには、押付け力を小さくし、要素間の接触点における接触面圧を低下させることができ、耐久性の向上に有利に作用する。また、押付け力が小さいということは、リング２８の変形量も小さく、リング２８の変形に消費されるエネルギを減少させることができ、伝達効率の向上に有利となる。また、外乱トルクが入力したとき、このトルクにより遊星ローラの移動が生じ、押付け力が増大されるので、急な外乱トルクの入力があっても、これに自立的に対応することができる。したがって、外乱トルクによるすべりの発生が抑制され、耐久性の向上に有利となる。

図１および図２に戻って、再び摩擦型遊星動力伝達装置１０の動作について説明する。前述のように、４個の遊星ローラ２２はキャリア１８に対し周方向に移動可能となっている。図２の遊星ローラ２２の配置は、伝達トルクが低い状態のときの配置であり、図３（ｃ）の状態に対応する。遊星ローラ２２Ａ，２２Ｂは、案内溝２４の、サンローラ１６の中心から見て右の端に位置し、遊星ローラ２２Ｃ，２２Ｄは案内溝２４左の端に位置する。

入力要素としてのサンローラ１６が矢印Ｒ１で示すように右回りに回転するとき、伝達トルクが所定値以上になると、遊星ローラ２２Ｃ，２２Ｄが右回りに移動する。これにより、４個の遊星ローラ２２の配置が図３（ｂ）に示す正方形の配置へと移行する。逆に、サンローラ１６が矢印Ｒ２で示す左回りに回転するときには、遊星ローラ２２Ａ，２２Ｂが左回りに移動して、４個の遊星ローラ２２が正方形の配置へ移行する。このように、遊星ローラ２２Ａ，２２Ｂと遊星ローラ２２Ｃ，２２Ｄで移動の向きが逆になるようにしておくことで、正逆どちらの向きのトルク入力にも対応して、トルクが増加したときに押付け力を高めるようにできる。

また、ばね２６の特性を適切に設定することで、伝達トルクが所定値以上では、伝達トルクの増加と共に押付け力が増加するようにできる。図６は、入力トルクと押付け力の関係の一例を示す図である。入力トルクがＴｂまでは、遊星ローラ２２の配置は、初期の配置、すなわち長方形の配置が維持される。入力トルクＴｂは、前述の回転力Ｎａと、ばね２６の初期付勢力に抗して、遊星ローラ２２Ｃ，２２Ｄが移動し始める値である。また、この入力トルクＴｂは、ばね２６の初期付勢力を調整することで、変更することができる。入力トルクがＴｂを超えると、遊星ローラ２２Ｃ，２２Ｄの位置は、入力トルクによる力とばね力とが釣り合う位置となる。想定される最大入力トルクＴmaxの時に、遊星ローラ２２Ｃ，２２Ｄが案内溝２４の右端に達するように、ばね２６のばね特性を設定すれば、トルクＴｂから最大入力トルクＴmaxの間で、入力トルクの増加に伴い、押付け力を増加させるように設定することができる。逆向きのトルクも同様である。この結果、入力トルクが小さい範囲Ｋでは、押付け力を一定とし、入力トルクが所定の値Ｔｂを超えると、最大入力トルクまでの範囲Ｌで、入力トルクの増加に伴って押付け力が増加する特性を与えることができる。

この基本構成においては、４個の遊星ローラ２２を二つの群に分け、一方の群が第１の向きの伝達トルクに対応して周方向に移動するようにし、他方の群が逆向きの第２の向きの伝達トルクに対応して移動するようにした。しかし、４個のうち、１個を第１の向きの伝達トルクに対応して移動するようにし、もう１個を第２の向きのトルクに対応するようにしてもよい。このとき、残りの２個は、正逆どちらの向きのトルクに対しても周方向の移動を行わない。また、前述のように、遊星ローラの数は４個に限定されない。

この基本構成では、回転力Ｎａ，Ｎｂ、ばね２６のばね力、および伝達トルクの関係から、遊星ローラ２２の配置の変更が自立的に行われるように構成したが、流体圧アクチュエータ等を設け、外部から遊星ローラ２２の配置を強制的に変更するようにもできる。

「実施形態」
図７，８は本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置１０の概略構成を示す図であり、図７はサンローラ１６の軸心方向から見た断面図を示し、図８はサンローラ１６の軸心と直交する方向から見た断面図を示す。以下の実施形態の説明では、図１〜６に示した基本構成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基本構成と同様である。

本実施形態では、各遊星ローラ１２２は、円柱形状の大径部１４２と、大径部１４２よりも外径の小さい一対の円柱形状の小径部１４３−１，１４３−２と、を含んで構成される。４個の遊星ローラを区別する必要があるときは、以降１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄの符号を用いて説明する。図７，８に示す例では、各遊星ローラ１２２の外径は、大径部１４２から小径部１４３−１（あるいは小径部１４３−２）にかけてステップ的に減少している。各遊星ローラ１２２において、大径部１４２は、その軸心方向に関して小径部１４３−１，１４３−２間に配置されている。リング１２８は、環状部材１４７と、環状部材１４７から各遊星ローラ１２２の小径部１４３−１，１４３−２へそれぞれ向けて径方向内側へ突出した一対の環状の突出部１４８−１，１４８−２と、を含んで構成される。一対の突出部１４８−１，１４８−２は、リング１２８の軸心方向に関して互いに間隔を空けて配置されており、軸心方向に関する突出部１４８−１，１４８−２間の距離は、軸心方向に関する大径部１４２の長さよりも長い。サンローラ１６の円筒外周面とリング１２８の突出部１４８−１，１４８−２の円筒内周面との距離は、各遊星ローラ１２２（大径部１４２）の外径よりも短く、サンローラ１６の外周面と環状部材１４７の内周面との距離は、各遊星ローラ１２２（大径部１４２）の外径よりも長い。各遊星ローラ１２２においては、大径部１４２の一部分が突出部１４８−１，１４８−２間に形成された空間に入り込んだ状態で、大径部１４２の円筒外周面がサンローラ１６の円筒外周面と接触し、且つ小径部１４３−１，１４３−２の円筒外周面がリング１２８の突出部１４８−１，１４８−２の円筒内周面とそれぞれ接触する。各遊星ローラ１２２Ａ〜１２２Ｄの他の構成については基本構成の各遊星ローラ２２Ａ〜２２Ｄとそれぞれ同様であり、リング１２８の他の構成については基本構成のリング２８と同様である。基本構成の遊星ローラ２２Ａ〜２２Ｄ及びリング２８を遊星ローラ１２２Ａ〜１２２Ｄ及びリング１２８にそれぞれ置き換えることで、本実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置１０が得られる。

本実施形態でも、キャリア１８の回転を拘束することで、サンローラ１６とリング１２８との間で動力を変速して伝達することができる。その場合に、サンローラ１６からリング１２８へ動力を伝達するときは、摩擦型遊星動力伝達装置１０は、サンローラ１６からリング１２８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１２８からサンローラ１６へ動力を伝達するときは、摩擦型遊星動力伝達装置１０は、リング１２８からサンローラ１６へ動力を増速して伝達する増速機構として機能する。また、リング１２８の回転を拘束することで、サンローラ１６とキャリア１８との間で動力を変速して伝達することもできる。その場合に、サンローラ１６からキャリア１８へ動力を伝達するときは、摩擦型遊星動力伝達装置１０は減速機構として機能し、キャリア１８からサンローラ１６へ動力を伝達するときは、摩擦型遊星動力伝達装置１０は増速機構として機能する。また、サンローラ１６の回転を拘束することで、キャリア１８とリング１２８との間で動力を変速して伝達することもできる。その場合に、リング１２８からキャリア１８へ動力を伝達するときは、摩擦型遊星動力伝達装置１０は減速機構として機能し、キャリア１８からリング１２８へ動力を伝達するときは、摩擦型遊星動力伝達装置１０は増速機構として機能する。

本実施形態でも、各遊星ローラ１２２とリング１２８及びサンローラ１６との押付け力を変更する原理は、基本構成と同様である。すなわち、各遊星ローラ１２２とリング１２８との接触点を結んだ多角形（図７に示す例では四角形）の周囲の長さを変化させるように、一部の遊星ローラ（例えば１本の対角線上にある遊星ローラ１２２Ｃ，１２２Ｄ）を残りの遊星ローラ（例えば他の１本の対角線上にある遊星ローラ１２２Ａ，１２２Ｂ）及びキャリア１８に対して周方向に移動させることで、押付け力を変更する。例えば、サンローラ１６が矢印Ｒ１で示すように右回りに回転するときは、伝達トルクが大きくなって所定値以上になると、遊星ローラ１２２Ｃ，１２２Ｄがばね２６の付勢力に逆らって遊星ローラ１２２Ａ，１２２Ｂ及びキャリア１８に対して右回りに移動する。これによって、４個の遊星ローラ１２２の配置が、図３（ｃ）に示すような周長の短い長方形の配置から図３（ｂ）に示すような周長の長い正方形の配置へ移行して、押付け力が増大する。その後、伝達トルクが小さくなると、遊星ローラ１２２Ｃ，１２２Ｄがばね２６の付勢力により遊星ローラ１２２Ａ，１２２Ｂ及びキャリア１８に対して左回りに移動する。これによって、４個の遊星ローラ１２２の配置が正方形の配置から長方形の配置へ移行して、押付け力が減少する。逆に、サンローラ１６が矢印Ｒ２で示すように左回りに回転するときは、伝達トルクが大きくなると、遊星ローラ１２２Ａ，１２２Ｂがばね２６の付勢力に逆らって遊星ローラ１２２Ｃ，１２２Ｄ及びキャリア１８に対して左回りに移動することで、４個の遊星ローラ１２２の配置が長方形の配置から正方形の配置へ移行する。その後、伝達トルクが小さくなると、遊星ローラ１２２Ａ，１２２Ｂがばね２６の付勢力により遊星ローラ１２２Ｃ，１２２Ｄ及びキャリア１８に対して右回りに移動することで、４個の遊星ローラ１２２の配置が正方形の配置から長方形の配置へ移行する。このように、伝達トルクの増大に対して、各遊星ローラ１２２とリング１２８との接点を結んだ多角形の周囲の長さを増大させることで、押付け力を増大させることができる。

以上の説明では、２個の遊星ローラ１２２を移動させて四角形の周長を変更したが、１個を移動させても、周長の変更は可能である。また、遊星ローラ１２２を３個または５個以上とすることもできる。この場合、各遊星ローラ１２２とリング１２８の接触点が正多角形の配置が最も周長が長くなる。さらに、遊星ローラ１２２を２個とすることも可能であり、この場合でも、２個の遊星ローラ１２２の相対的な配置を変更することで、押付け力を変更することができる。この場合は、２個の遊星ローラ１２２をサンローラ１６の１本の直径上に配置したとき（第１の配置）が、押付け力（リング１２８の変形量）が最も大きくなり、２個の遊星ローラ１２２の相対的な配置をこの第１の配置からずらすことで、押付け力（リング１２８の変形量）が小さくなる。

また、以上の説明では、４個の遊星ローラ１２２を二つの群に分け、一方の群が第１の向きの伝達トルクに対応して周方向に移動するようにし、他方の群が逆向きの第２の向きの伝達トルクに対応して移動するようにした。しかし、４個のうち、１個を第１の向きの伝達トルクに対応して移動するようにし、もう１個を第２の向きのトルクに対応するようにしてもよい。このとき、残りの２個は、正逆どちらの向きのトルクに対しても周方向の移動を行わない。

前述の基本構成において、各遊星ローラ２２とリング２８及びサンローラ１６との押付け力の可変幅を増大させるためには、各遊星ローラ２２とリング２８との接触点を結んだ多角形の周長の可変幅を増大させる必要がある。そのためには、一部の遊星ローラ（例えば遊星ローラ２２Ｃ，２２Ｄ）が他の遊星ローラ（例えば遊星ローラ２２Ａ，２２Ｂ）に対して周方向に移動できる量を増大させる必要がある。遊星ローラ２２の個数及び摩擦型遊星動力伝達装置１０の外径（リング２８の外径）が一定の条件では、サンローラ１６の外径を大きくし、遊星ローラ２２の外径を小さくすることで、周方向に隣接する遊星ローラ２２間の隙間が大きくなるため、一部の遊星ローラが他の遊星ローラに対して周方向に移動できる量を増大させることが可能となり、押付け力の可変幅を増大させることが可能となる。ただし、その場合は、サンローラ１６の外周面の外径とリング２８の内周面の内径との比が変化するため、摩擦型遊星動力伝達装置１０の変速比も変化する。例えばリング２８の回転を拘束する場合やキャリア１８の回転を拘束する場合は、サンローラ１６の外径を大きくすることで、摩擦型遊星動力伝達装置１０の減速比（あるいは増速比）が小さくなる。一方、摩擦型遊星動力伝達装置１０の減速比（あるいは増速比）を大きくするために、例えば図９，１０に示すように、サンローラ１６の外径を小さくし、遊星ローラ２２の外径を大きくすると、周方向に隣接する遊星ローラ２２間の隙間が小さくなる。その結果、一部の遊星ローラが他の遊星ローラに対して周方向に移動できる量が減少し、押付け力の可変幅が減少する。ここで、図９，１０は、リング２８の回転を拘束した場合におけるサンローラ１６とキャリア１８との間の減速比が６となるように、サンローラ１６の外径及び遊星ローラ２２の外径を設定した例を示している。このように、基本構成において、大きい減速比（あるいは増速比）を必要とする場合は、押付け力の可変幅を増大させることが困難となる。

これに対して本実施形態では、各遊星ローラ１２２の大径部１４２がサンローラ１６の外周面と接触し、各遊星ローラ１２２の小径部１４３−１，１４３−２がリング１２８（突出部１４８−１，１４８−２）の内周面とそれぞれ接触する構成としている。これによって、各遊星ローラ１２２における大径部１４２の外径と小径部１４３−１，１４３−２の外径との比を調整することで、摩擦型遊星動力伝達装置１０の変速比を調整することができる。そのため、周方向に隣接する遊星ローラ１２２間の隙間を大きくするためにサンローラ１６の外径を大きくしても、大径部１４２の外径と小径部１４３−１，１４３−２の外径との比を調整することで、目標とする変速比を得ることができる。例えばリング１２８の回転を拘束する場合やキャリア１８の回転を拘束する場合は、サンローラ１６の外径を大きくしても、大きい減速比（あるいは増速比）を得ることが可能となる。ここで、図７，８は、リング１２８の回転を拘束した場合におけるサンローラ１６とキャリア１８との間の減速比が６となるように、サンローラ１６の外径、大径部１４２の外径、及び小径部１４３−１，１４３−２の外径を設定した例を示している。本実施形態では、図７，８に示すように、遊星ローラの個数、リングの外径、及び摩擦型遊星動力伝達装置の変速比（減速比）が同じ条件で、図９，１０に示す基本構成と比較して、隣接する遊星ローラ１２２間の隙間を大きくすることができ、一部の遊星ローラ（例えば遊星ローラ１２２Ｃ，１２２Ｄ）が他の遊星ローラ（例えば遊星ローラ１２２Ａ，１２２Ｂ）に対して周方向に移動できる量を増大させることができる。

このように、本実施形態によれば、遊星ローラ１２２の個数及び摩擦型遊星動力伝達装置１０の外径（リング１２８の外径）を変更することなく、目標とする変速比を得ながら、隣接する遊星ローラ１２２間の隙間を大きくすることができる。そのため、一部の遊星ローラが他の遊星ローラに対して周方向に移動できる量を増大させることができ、押付け力の可変幅を増大させることができる。その結果、伝達トルクの変化幅が大きい場合でも、伝達トルクに応じて押付け力をより適切に制御できる。

また、基本構成において、ばね２６は、遊星ローラ２２が伝達トルクによりキャリア１８に対して周方向に移動するときに作用する力を受ける必要がある。伝達トルクが大きくなるほど、ばね２６が受ける力も大きくなるため、ばね２６の弾性係数を大きくする必要があり、ばね２６の大型化を招きやすくなる。

これに対して本実施形態では、摩擦型遊星動力伝達装置１０の外径（リング１２８の外径）を変更することなく、目標とする変速比を得ながら、サンローラ１６及びリング１２８の軸心と遊星ローラ１２２の軸心との距離（遊星ローラ１２２の中心半径）ｒを大きくすることができる。例えば図８に示すように、リングの外径及び摩擦型遊星動力伝達装置の変速比（減速比）が同じ条件で、図１０に示す基本構成と比較して、遊星ローラの中心半径ｒを大きくすることができる。ばね２６が受ける力は、（キャリア１８に作用するトルク）／（遊星ローラ１２２の中心半径ｒ）で表されるため、遊星ローラ１２２の中心半径ｒを大きくすることで、ばね２６が受ける力を小さくすることができる。その結果、ばね２６の弾性係数を小さくすることができ、ばね２６の小型化を図ることができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

図１１に示す構成例では、図７，８に示す構成例と比較して、リング１２８が２つの環状部材１４７−１，１４７−２に分割されており、突出部１４８−１，１４８−２は、それぞれ環状部材１４７−１，１４７−２から各遊星ローラ１２２の小径部１４３−１，１４３−２へ向けて径方向内側へ突出している。各遊星ローラ１２２（大径部１４２）の外径は、サンローラ１６の外周面と環状部材１４７−１，１４７−２の内周面との距離よりも大きく、且つサンローラ１６の外周面と環状部材１４７−１，１４７−２の外周面との距離よりも小さい。各遊星ローラ１２２においては、大径部１４２の一部分が環状部材１４７−１，１４７−２間に形成された空間に入り込んだ状態で、大径部１４２の円筒外周面がサンローラ１６の円筒外周面と接触し、且つ小径部１４３−１，１４３−２の円筒外周面がリング１２８の突出部１４８−１，１４８−２の円筒内周面とそれぞれ接触する。図１１は、リング１２８の回転を拘束した場合におけるサンローラ１６とキャリア１８との間の減速比が６となるように、サンローラ１６の外径、大径部１４２の外径、及び小径部１４３−１，１４３−２の外径を設定した例を示している。

図１１に示す構成例によれば、図７，８に示す構成例と比較して、摩擦型遊星動力伝達装置１０の外径（リング１２８の外径）を変更することなく、遊星ローラ１２２の中心半径ｒをさらに大きくすることができるので、ばね２６が受ける力をさらに小さくすることができる。その結果、ばね２６の弾性係数をさらに小さくすることができ、ばね２６のさらなる小型化を図ることができる。さらに、図１１に示す構成例によれば、図７，８に示す構成例と比較して、リングの外径及び摩擦型遊星動力伝達装置の変速比（減速比）が同じ条件で、サンローラ１６の外径及びリング１２８（突出部１４８−１，１４８−２）の内径を大きくすることができるため、同じトルクを伝達する場合でも押付け力を低減することができる。なお、図１１に示す構成例では、リング１２８を２分割しているため、リング１２８の回転を拘束することが好ましい。

また、図１２に示す構成例では、各遊星ローラ１２２は、円柱形状の一対の大径部１４２−１，１４２−２と、大径部１４２−１，１４２−２よりも外径の小さい円柱形状の小径部１４３と、を含んで構成される。各遊星ローラ１２２において、小径部１４３は、その軸心方向に関して大径部１４２−１，１４２−２間に配置されている。リング１２８は、環状部材１４７から各遊星ローラ１２２の小径部１４３へ向けて径方向内側へ突出した環状の突出部１４８を含む。軸心方向に関する大径部１４２−１，１４２−２間の距離は、軸心方向に関する突出部１４８の長さよりも長い。サンローラ１６の円筒外周面とリング１２８の突出部１４８の円筒内周面との距離は、各遊星ローラ１２２（大径部１４２−１，１４２−２）の外径よりも短く、サンローラ１６と環状部材１４７との距離は、各遊星ローラ１２２（大径部１４２−１，１４２−２）の外径よりも長い。各遊星ローラ１２２においては、大径部１４２−１，１４２−２間に形成された空間に突出部１４８の一部分が入り込んだ状態で、小径部１４３の円筒外周面がリング１２８の突出部１４８の円筒内周面と接触し、且つ大径部１４２−１，１４２−２の円筒外周面がサンローラ１６の円筒外周面と接触する。

図７，８に示す構成例では、両側の小径部１４３−１，１４３−２の外周面を別々に加工する必要があるのに対して、図１２に示す構成例では、両側の大径部１４２−１，１４２−２の外周面を同一の工程で加工することができる。そのため、図１２に示す構成例によれば、図７，８に示す構成例と比較して、遊星ローラ１２２の転動面の加工精度を向上させることができる。一方、図１２に示す構成例では、小径部１４３の外周面（転動面）が外部に晒されていないため、小径部１４３の外周面への潤滑油路の確保が容易ではないのに対して、図７，８に示す構成例では、大径部１４２の外周面及び小径部１４３−１，１４３−２の外周面が外部に晒されているため、大径部１４２の外周面及び小径部１４３−１，１４３−２の外周面への潤滑油の供給が容易となる。そのため、図７，８に示す構成例によれば、図１２に示す構成例と比較して、各転動面への潤滑が容易となる。

摩擦型遊星動力伝達装置の基本構成の断面図である。 図１のＡ−Ａ線による断面図である。 押付け力の変化する原理の説明図である。 ＦＥＭ解析モデルを示す図である。 回転力Ｎａの発生原理の説明図である。 入力トルクと押付け力の関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置の概略構成を示す断面図である。 摩擦型遊星動力伝達装置の基本構成の断面図である。 摩擦型遊星動力伝達装置の基本構成の断面図である。 本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置の他の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置の他の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ 摩擦型遊星動力伝達装置、１６ サンローラ（中心要素）、１８ キャリア（支持要素）、２２，１２２ 遊星ローラ（遊星要素）、２４ 案内溝、２６ ばね（ばね要素）、２８，１２８ リング（周囲要素）、３６，４０ 接触点、１４２，１４２−１，１４２−２ 大径部、１４３，１４３−１，１４３−２ 小径部、１４７，１４７−１，１４７−２ 環状部材、１４８，１４８−１，１４８−２ 突出部。

Claims (7)

1. 断面円形状の外周面を有する中心要素と、
   中心要素の外周面と同心で、これに対向する断面円形状の内周面を有する周囲要素と、
   中心要素の外周面と周囲要素の内周面とに接触し、回転して接触点の摩擦によりトルクの伝達を行う少なくとも３個の遊星要素と、
   各遊星要素を、中心要素の外周面と同心の円周上に、所定の相対関係をもって支持する支持要素と、
   を含む、摩擦型遊星動力伝達装置であって、
   支持要素は、遊星要素を、各遊星要素と周囲要素の接点を結んだ多角形の周囲の長さが異なる少なくとも二つの配置で支持可能であり、
   各遊星要素は、
   中心要素の外周面と接触する大径部と、
   大径部よりも外径が小さく、周囲要素の内周面と接触する小径部と、
   を含み、
   支持要素は、各遊星要素を、当該伝達装置の伝達トルクが大きいときは、前記多角形の周囲の長さが長くなる第１の配置で支持し、伝達トルクが小さいときは、前記多角形の周囲の長さが短くなる第２の配置で支持する、
   摩擦型遊星動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の摩擦型遊星動力伝達装置であって、
   支持要素は、遊星要素の一部を、残りの遊星要素に対して周方向に移動可能に支持し、
   伝達トルクにより遊星要素が周方向に移動し、伝達トルクが増加すると、前記第２の配置から第１の配置へと移行する、
   摩擦型遊星動力伝達装置。
3. 請求項１に記載の摩擦型遊星動力伝達装置であって、
   遊星要素は、少なくとも１個の遊星要素を含む第１群と、第１群以外の少なくとも１個の遊星要素を含む第２群と、を有し、
   支持要素は、第１の方向に伝達トルクが作用するときに、この伝達トルクにより、第１群の遊星要素を他の遊星要素に対して周方向に移動可能に支持し、この周方向の移動により遊星要素が第２の配置から第１の配置へ移行し、
   支持要素はまた、第１の方向とは逆の第２の方向に伝達トルクが作用するときに、この伝達トルクにより、第２群の遊星要素を他の遊星要素に対して周方向に移動可能に支持し、この周方向の移動により遊星要素が第２の配置から第１の配置へ移行する、
   摩擦型遊星動力伝達装置。
4. 請求項３に記載の摩擦型遊星動力伝達装置であって、
   遊星要素は４個であり、前記多角形である四角形の共通の対角線上に配置された遊星要素同士で前記第１群および前記第２群が形成される、
   摩擦型遊星動力伝達装置。
5. 請求項２から４のいずれか１項に記載の摩擦型遊星動力伝達装置であって、
   前記周方向に移動可能に支持された遊星要素に、遊星要素が第２の配置となる方向に付勢するばね要素を有する、
   摩擦型遊星動力伝達装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の摩擦型遊星動力伝達装置であって、前記多角形は、遊星要素が第１の配置にあるとき正多角形である、摩擦型遊星動力伝達装置。
7. 断面円形状の外周面を有する中心要素と、
   中心要素の外周面と同心で、これに対向する断面円形状の内周面を有する周囲要素と、
   中心要素の外周面と周囲要素の内周面とに接触し、回転して接触点の摩擦によりトルクの伝達を行う２個の遊星要素と、
   各遊星要素を、中心要素の外周面と同心の円周上に、所定の相対関係をもって支持する支持要素と、
   を含む、摩擦型遊星動力伝達装置であって、
   支持要素は、２個の遊星要素を、中心要素の外周面の、ひとつの直径上に配置した第１の配置と、第１の配置からずれた第２の配置とで、支持可能であり、
   各遊星要素は、
   中心要素の外周面と接触する大径部と、
   大径部よりも外径が小さく、周囲要素の内周面と接触する小径部と、
   を含む、
   摩擦型遊星動力伝達装置。
   

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