JPH10281248A

JPH10281248A - 摩擦ローラ式変速機

Info

Publication number: JPH10281248A
Application number: JP8264697A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Otaki; 大滝　　亮一; Koichi Sakai; 幸一坂井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高い伝達効率を確保して、性能の向上を図
る。【解決手段】中心ローラ４ａの外周面に設けた第一の
円筒面２２ａとウェッジローラ１１ｃの外周面に設けた
第三の円筒面１８ａとの当接部を内径側当接部２６とす
る。外輪１５ａの内周面に設けた第二の円筒面１７ａと
上記第三の円筒面１８ａとの当接部を外径側当接部２７
とする。内径側、外径側両当接部２６、２７部分のトラ
クション係数をμとする。又、上記ウェッジローラ１１
ｃが環状空間２３ａの幅の狭い部分に食い込む原因とな
るくさび角をαとする。この場合に、(tan^-1μ)/2 ≦α
≦ tan^-1μとする。

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回転運動を伝達する摩
擦ローラ式変速機の改良に関し、優れた伝達効率を確保
でき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は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は上記当接圧を高くする事
が考えられる。

【０００３】この様に、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６〜
８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６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６の左半部）で上記蓋体２から突出した部分
には、第一の回転軸である入力軸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本の枢軸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、これら各枢軸７ａ、７ｂ、７ｃの一端部（図６の
左端部）を上記蓋体２に支持すると共に、他端部（図６
の右端部）を連結板８に支持している。尚、これら３本
の枢軸７ａ、７ｂ、７ｃのうち、図７〜８の上部中央に
位置する１本の枢軸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、この枢軸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７〜８の下部左右両側に
位置する残り２本の枢軸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
及び直径方向に亙る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の一部で上記枢軸７
ｂ、７ｃの両端部に整合する部分には、図８に示す様
に、上記両枢軸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、
上記両枢軸７ｂ、７ｃの両端部を緩く係合させている。
そして、これら各枢軸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６の右面）の一部で、上記ガイドローラ１
０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６参照）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分の偏心量に見合う分だけ、円周方向
に亙り不同になっている。

【０００８】この様に、上記環状空間２３の幅寸法を円
周方向に亙り不同にした分、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に対して中心ローラ４が偏心し
ている側（図６〜８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に対して中
心ローラ４が偏心しているのと反対側（図６〜８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を支持した枢軸７
ａ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
持した枢軸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１
１ａ、１１ｂも、上記ハウジング３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１
１ａ、１１ｂを支持した枢軸７ｂ、７ｃを、これら各枢
軸７ｂ、７ｃに回転自在に支持したウェッジローラ１１
ａ、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】上述の様に構成される従来構造の摩擦ロー
ラ式変速機の場合、入力軸６に結合した中心ローラ４の
回転は、この中心ローラ４の外周面である第一の円筒面
２２と、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との当接
部である、各内径側当接部２６、２６を介して、これら
ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂに
伝わる。更に、これらガイドローラ１０及びウェッジロ
ーラ１１ａ、１１ｂの回転は、上記各第三の円筒面１
８、１８と前記外輪１５の内周面に設けた第二の円筒面
１７との当接部である、各外径側当接部２７、２７を介
して、この外輪１５に伝わる。そして、この外輪１５に
結合固定した前記出力軸２０が回転する。

【００１１】上記中心ローラ４が図７〜８の時計方向
（又は反時計方向）に、外輪１５が同じく反時計方向
（又は時計方向）に、それぞれ回転すると、図７〜８の
右側の枢軸７ｂ（又は左側の枢軸７ｃ）に回転自在に支
持したウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）が、上記第
一、第二の円筒面２２、１７同士の間に存在する環状空
間２３内で、この環状空間２３の幅の狭い部分（図７〜
８の下側中央部分）に向け移動する。この結果、上記枢
軸７ｂ（又は７ｃ）に回転自在に支持したウェッジロー
ラ１１ａ（又は１１ｂ）の外周面である第三の円筒面１
８が、上記第一の円筒面２２と第二の円筒面１７とを強
く押圧する。そして、当該ウェッジローラ１１ａ（又は
１１ｂ）に関する第三の円筒面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、当該ウ
ェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）に関する第三の円筒
面１８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。

【００１２】上記１個のウェッジローラ１１ａ（又は１
１ｂ）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、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、残り２個の中間ローラである、ガイド
ローラ１０及びウェッジローラ１１ｂ（又は１１ａ）の
外周面である第三の円筒面１８、１８と上記中心ローラ
４の外周面である第一の円筒面２２との当接部である２
個所の内径側当接部２６、２６、及びこれらウェッジロ
ーラ１１ｂ（又は１１ａ）及びガイドローラ１０の外周
面である第三の円筒面１８、１８と外輪１５の内周面で
ある第二の円筒面１７との当接部である２個所の外径側
当接部２７、２７の当接圧が高くなる。

【００１３】上記１本の枢軸７ｂ（又は７ｃ）に回転自
在に支持したウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）を、
上記環状空間２３内でこの環状空間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。即ち、上記中心ローラ４の駆動トルクが大きくなる
程、上記ウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）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
が大きくなる。そして、この力が大きくなる程、上記各
内径側、外径側両当接部２６、２７の当接圧が大きくな
る。逆に言えば、上記駆動トルクが小さい場合には、こ
れら各内径側、外径側両当接部２６、２７の当接圧が小
さい。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成され作
用する、従来から知られている摩擦ローラ式変速機は、
各ローラの周面同士の当接圧を一定のままに保持してい
る一般的な構造のものに比べれば、伝達効率が良いが、
より伝達効率を向上させる為には改良の余地がある。即
ち、ウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）により内径
側、外径側両当接部２６、２７の当接圧を高くし、これ
ら各当接部２６、２７で滑りが生じない様にする為に
は、通孔５のハウジング３の中心からのずれ量δを適正
値にし、上記ウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）の環
状空間２３の幅の狭い部分への食い込み量を確保する必
要がある。更には、上記ウェッジローラ１１ａ（又は１
１ｂ）の食い込みが過度になり、上記各当接部２６、２
７の当接圧が過大になる事を防止する事も、伝達効率を
向上させる為には必要である。これに対して、前述した
米国特許第４７０９５８９号明細書に記載された構造の
場合には、この様な点に関する考慮をしてはいない。本
発明は、この様な事情に鑑みて、中間ローラのうちの少
なくとも１個をウェッジローラとした構造で、内径側、
外径側両当接部の当接圧を適正値に規制して、良好な伝
達効率を実現できる摩擦ローラ式変速機を実現すべく発
明したものである。

【００１５】

【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、前述した従来の摩擦ローラ式変速機と同様に、
第一の回転軸と、この第一の回転軸の端部にこの第一の
回転軸と同心に固定され、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上記中心ロ
ーラの周囲に、この中心ローラに対する相対回転を自在
に設けた外輪と、この外輪と同心で一端部をこの外輪に
結合固定した第二の回転軸と、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、上記第一の回転軸
と平行に配置された３本以上の枢軸と、これら各枢軸に
より回転自在に支持され、それぞれの外周面を第三の円
筒面とした３個以上の中間ローラとを備える。そして、
上記第一の回転軸の中心と上記第二の回転軸及び外輪の
中心とを偏心させる事により、上記環状空間の幅寸法を
円周方向に亙って不同にし、上記３個以上の中間ローラ
のうちの少なくとも１個の中間ローラを、少なくとも上
記内部空間の円周方向に亙る若干の変位自在に支持して
ウェッジローラとする共に、残りの中間ローラをガイド
ローラとする事により、上記第一の回転軸及び外輪が所
定方向に回転した場合に、上記ウェッジローラとなる少
なくとも１個の中間ローラを、上記環状空間の幅の狭い
部分に向け移動自在としている。

【００１６】特に、本発明の摩擦ローラ式変速機に於い
ては、上記ウェッジローラの外周面に設けた第三の円筒
面と上記第一の円筒面及び上記第二の円筒面との接触部
のトラクション係数をμとし、上記ウェッジローラの中
心点と、このウェッジローラの外周面に設けた第三の円
筒面と上記第一の円筒面との接触点である第一の接触点
とを結ぶ線分を第一の線分とし、上記ウェッジローラの
中心点と、このウェッジローラの外周面に設けた第三の
円筒面と上記第二の円筒面との接触点である第二の接触
点とを結ぶ線分を第二の線分とし、これら第一、第二の
線分の交差角を二等分する状態で上記中心点を通過する
直線を第一の直線とし、上記第一の線分に対し直角方向
に延びて上記第一の接触点を通過する直線を第二の直線
とし、上記第二の線分に対し直角方向に延びて上記第二
の接触点を通過する直線を第三の直線とし、上記第一の
直線と、上記第二の直線及び上記第三の直線とがそれぞ
れ交差する角度をくさび角αとした場合に、α≦ tan^-1
μを満たす。

【００１７】更に好ましくは、(tan^-1μ)/2 ≦α≦ tan
^-1μを満たすものとする。特に、より好ましく具体的な
構造としては、上記各接触部に、これら各接触部のトラ
クション係数μが０．０４〜０．１２になるトラクショ
ン油を介在させて、上記条件を満たす。この場合、(tan
^-10.04)/2 ＝１．１５（度）≦α≦ tan^-10.12＝６．８
４（度）を満たす事になる。

【００１８】

【作用】上述の様に構成する本発明の摩擦ローラ式変速
機によれば、α≦ tan^-1μを満たす事により、第一の円
筒面と第三の円筒面との当接部である内径側当接部、並
びに第二の円筒面と第三の円筒面との当接部である外径
側当接部で滑りが発生する事を防止して、これら各当接
部での滑りに基づく伝達効率の低下を防止できる。又、
(tan^-1μ)/2 ≦αを満たす事により、上記各当接部の当
接圧が過大になる事を防止して、過大な当接圧に基づく
伝達効率の低下を防止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の具体的構造の１例を示している。本発明の対象となる
摩擦ローラ式変速機２８は、ハウジング２９を備える。
このハウジング２９は、電動モータ３０の回転駆動軸３
１の端部にこの回転駆動軸３１と同心に、且つこの回転
駆動軸３１と一体に設けた中心ローラ４ａを覆う状態で
設け、図示しないフレーム等に固定している。このハウ
ジング２９は、有底円筒状の本体３２と、この本体３２
の基端開口部を塞ぐ蓋体３３とから成る。上記中心ロー
ラ４ａは、この蓋体３３の中心から少しだけ外れた位置
に設けた通孔３４を通じて、上記ハウジング３２内に挿
入している。又、この通孔３４の内周面と上記中心ロー
ラ４ａの基端部外周面との間には、軸受３５を設けてい
る。

【００２０】又、上記ハウジング２９の内側で上記中心
ローラ４ａの周囲部分には、３本の枢軸７ａ、７ｂ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、これら各枢軸７ａ、７ｂの一端部（図１の上端部）
を上記蓋体３３に支持すると共に、他端部（図１の下端
部）を連結板８ａに支持している。尚、これら３本の枢
軸７ａ、７ｂのうち、２本の枢軸７ａ、７ａは、それぞ
れの両端部を上記蓋体３３及び連結板８ａに設けた嵌合
孔に圧入固定している。従って、これら２本の枢軸７
ａ、７ａが、上記ハウジング２９内で円周方向或は直径
方向に変位する事はない。これに対して、残り１本の枢
軸７ｂは、両端部を上記蓋体３３及び連結板８ａに対
し、上記ハウジング２９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、上記蓋体３
３及び連結板８ａの一部で上記枢軸７ｂの両端部に整合
する部分には、前述の図８に示した様に、上記枢軸７ｂ
の両端部の外径よりも大きな内径を有する支持孔９（図
１〜３には図示せず）を形成し、これら両支持孔９に、
上記枢軸７ｂの両端部を緩く係合させている。そして、
これら各枢軸７ａ、７ｂの中間部周囲に、それぞれが中
間ローラであるウェッジローラ１１ｃ及びガイドローラ
１０ａ、１０ｂを、それぞれラジアルニードル軸受１２
（図１参照。図２には省略。）により、回転自在に支持
している。尚、上記連結板８ａの一部は、上記蓋体３３
の内面（上記ウェッジローラ１１ｃ及びガイドローラ１
０ａ、１０ｂを設置した空間側の面で、図１の下面）の
一部で上記ウェッジローラ１１ｃ及びガイドローラ１０
ａ、１０ｂから外れた位置に突設した、突部１３（図１
参照。図２には省略。）に結合している。

【００２１】又、上記ハウジング２９の内側で上記ウェ
ッジローラ１１ｃ及びガイドローラ１０ａ、１０ｂを囲
む部分には、有底円筒状の外輪１５ａを、回転自在に設
けている。この外輪１５ａは、円筒部３６と、この円筒
部３６の一端（図１の下端）開口を塞ぐ円板部３７とか
ら成る。このうちの円筒部３６の内周面は平滑な円筒面
として、やはり平滑に形成した、上記ウェッジローラ１
１ｃ及びガイドローラ１０ａ、１０ｂの外周面と当接自
在としている。又、上記円板部３７の外側面（上記ウェ
ッジローラ１１ｃ及びガイドローラ１０ａ、１０ｂを設
置した空間と反対側面で、図１の下面）中心部には、出
力軸２０ａの基端部（図１の上端部）を結合固定してい
る。そしてこの出力軸２０ａを、上記ハウジング２９を
構成する本体３２の中央部に設けた第二の通孔２１ａを
通じて、上記ハウジング２９外に突出させている。尚、
上記出力軸２０ａの基端寄り部分の外周面と上記第二の
通孔２１ａの内周面との間には軸受３８を設けて、上記
外輪１５ａ及び出力軸２０ａを、上記ハウジング２９に
対し回転自在に支持している。又、上記出力軸２０ａの
先半部（図１の下半部）で上記ハウジング２９外に突出
した部分には、動力取り出し用の歯車３９を固定してい
る。

【００２２】上記ウェッジローラ１１ｃ及びガイドロー
ラ１０ａ、１０ｂの外周面は、前記中心ローラ４ａの外
周面と上記外輪１５ａの内周面とに当接させている。本
発明の摩擦ローラ式変速機の場合も、前述の図６〜８に
示した従来構造の場合と同様に、上記中心ローラ４ａの
中心と上記出力軸２０ａ及び外輪１５ａの中心とを偏心
させている。即ち、前述の様に、上記中心ローラ４ａを
挿通する通孔３４は、上記ハウジング２９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
２０ａを挿通する第二の通孔２１ａは、上記ハウジング
２９の中心に設けている。又、この第二の通孔２１ａの
内側に支持された出力軸２０ａと外輪１５ａとは互いに
同心である。従って、上記中心ローラ４ａと上記外輪１
５ａ及び出力軸２０ａとは、上記通孔３４のハウジング
２９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、上記中心ローラ４ａの外周面と上記外輪１
５ａの内周面との間に存在して上記ウェッジローラ１１
ｃ及びガイドローラ１０ａ、１０ｂが設けられた環状空
間２３ａの幅寸法が、このδ分の偏心量に見合う分だ
け、円周方向に亙り不同になっている。

【００２３】この様に、上記環状空間２３ａの幅寸法を
円周方向に亙り不同にした分、上記ウェッジローラ１１
ｃ及びガイドローラ１０ａ、１０ｂの外径を異ならせて
いる。即ち、上記外輪１５ａに対して中心ローラ４ａが
偏心している側（図２の左側）に位置するウェッジロー
ラ１１ｃ及びガイドローラ１０ａ（小径ガイドローラ）
の径を、互いに同じとすると共に比較的小径にしてい
る。これに対して、上記外輪１５ａに対して中心ローラ
４ａが偏心しているのと反対側（図２の右側）に位置す
るガイドローラ１０ｂ（大径ガイドローラ）の径を、ウ
ェッジローラ１１ｃ及びガイドローラ１０ａ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
ーラであるウェッジローラ１１ｃ及びガイドローラ１０
ａ、１０ｂの外周面に設けた第三の円筒面１８ａ、１８
ａを、上記中心ローラ４ａの外周面に設けた第一の円筒
面２２ａと上記外輪１５ａの内周面に設けた第二の円筒
面１７ａとに当接させている。尚、摩擦ローラ式減速機
２８の減速比は、上記第一の円筒面２２ａの直径と第二
の円筒面１７ａの直径との比により定まる。従って、必
要な減速比を得る為に、上記中心ローラ４ａの先端部に
スリーブを外嵌固定し、このスリーブの外周面と上記ウ
ェッジローラ１１ｃ及びガイドローラ１０ａ、１０ｂの
外周面とを当接させる事もできる。この場合、第一の円
筒面は、上記スリーブの外周面となる。

【００２４】尚、それぞれが中間ローラである、上記１
個のウェッジローラ１１ｃ及び２個のガイドローラ１０
ａ、１０ｂのうち、ガイドローラ１０ａ、１０ｂを支持
した枢軸７ａ、７ａは、前述の様に、上記ハウジング２
９内に固定している。これに対して、ウェッジローラ１
１ｃを支持した枢軸７ｂは、やはり前述した様に上記ハ
ウジング２９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１１ｃも、上記ハウジング２９内で、円周方向及び直
径方向に亙る変位自在である。そして、上記中心ローラ
４ａが上記所定方向に回転した場合に、上記１本の枢軸
７ｂに回転自在に支持したウェッジローラ１１ｃを、前
記環状空間２３ａの幅の狭い部分に向け移動自在として
いる。

【００２５】前記ハウジング２９を構成する蓋体３３と
上記ウェッジローラ１１ｃを枢支する枢軸７ｂとの間に
は、圧縮コイルばね、板ばね、つるまきばね等の弾性部
材（図示省略）を装着して、上記ウェッジローラ１１ｃ
を上記環状空間２３ａの幅の狭い部分に移動させるべ
く、上記枢軸７ｂを軽く押圧している。

【００２６】上述の様に構成する本発明の摩擦ローラ式
変速機２８により回転力の伝達を行なえば、上記１個の
ウェッジローラ１１ｃ並びに２個のガイドローラ１０
ａ、１０ｂの外周面に設けた第三の円筒面１８ａ、１８
ａと、上記中心ローラ４ａの外周面に設けた第一の円筒
面２２ａ及び上記外輪１５ａの内周面に設けた第二の円
筒面１７ａとの当接圧を確保できる。

【００２７】即ち、図示の例では、上記摩擦ローラ式変
速機２８による回転力の伝達時に、上記中心ローラ４ａ
が図２に矢印イで示す様に、同図の時計方向に回転する
様に、構成各部の組み付け方向を規制している。従っ
て、前記電動モータ３０への通電時には、上記ウェッジ
ローラ１１ｃ及びガイドローラ１０ａ、１０ｂが、図２
に矢印ロ、ロで示す様に、上記各枢軸７ａ、７ｂを中心
に反時計方向に回転し、上記外輪１５ａが同じく矢印ハ
で示す様に反時計方向に回転する。この様に、上記１個
のウェッジローラ１１ｃが矢印ロで示す様に回転し、こ
のウェッジローラ１１ｃを前記ハウジング２９の直径方
向の内外両側から挟持した中心ローラ４ａ及び外輪１５
ａがそれぞれ矢印イ、ハに示す様に回転する結果、上記
ウェッジローラ１１ｃ全体が、図２に矢印ニで示す様
に、図２の時計方向に変位する傾向となる。即ち、上記
ウェッジローラ１１ｃは、矢印イ方向に回転する上記中
心ローラ４ａから、上記矢印ニ方向の力を受け、ウェッ
ジローラ１１ｃ自身が矢印ロ方向に回転する事で外輪１
５ａの内周面との当接部である、外径側当接部２７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、上記中心ローラ４ａの回転時に上記ウェ
ッジローラ１１ｃが、上記環状空間２３ａの幅の狭い部
分に向けて移動する傾向になる。そして、このウェッジ
ローラ１１ｃの外周面が、上記中心ローラ４ａの外周面
と外輪１５ａの内周面とを強く押圧する。この結果、当
該ウェッジローラ１１ｃの外周面と上記中心ローラ４ａ
の外周面との当接部である内径側当接部２６、及び、上
記外径側当接部２７の当接圧が高くなる。

【００２８】上記ウェッジローラ１１ｃ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、
それぞれがこのウェッジローラ１１ｃの外周面により押
圧される部材である、上記中心ローラ４ａと外輪１５ａ
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、残り２個の中間ローラである、
ガイドローラ１０ａ、１０ｂの外周面と上記中心ローラ
４ａの外周面との当接部である２個所の内径側当接部２
６、２６、及びこれら２個のガイドローラ１０ａ、１０
ｂの外周面と外輪１５ａの内周面との当接部である２個
所の外径側当接部２７、２７の当接圧が高くなる。上記
１本の枢軸７ｂに回転自在に支持したウェッジローラ１
１ｃを、上記環状空間２３ａ内でこの環状空間２３ａ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４ａから上記外輪１５ａに伝達するトルクの大き
さに応じて変化する。そして、このトルクが大きくなる
程、上記各内径側、外径側両当接部２６、２７の当接圧
が大きくなる。逆に言えば、上記駆動トルクが小さい場
合には、これら各内径側、外径側両当接部２６、２７の
当接圧が小さい。従って、前記摩擦ローラ式変速機２８
を通じて伝達するトルクが大きい場合には上記当接圧を
大きくして、当接部で滑りが生じる事を防止し、上記摩
擦ローラ式変速機２８の伝達効率低下を防止する。これ
に対して摩擦ローラ式変速機２８を通じて伝達するトル
クが小さい場合には上記当接圧を小さくして、過大な当
接圧により上記摩擦ローラ式変速機２８の伝達効率が低
下する事を防止する。

【００２９】特に、本発明の摩擦ローラ式変速機２８の
場合には、前記通孔３４がハウジング２９の中心からず
れているずれ量δにより定まるくさび角αを規制する事
で、上記内径側、外径側両当接部２６、２７の当接圧を
適正値に規制して、良好な伝達効率を実現できる様にし
ている。この点に就いて、図３〜５により説明する。

【００３０】ウェッジローラ１１ｃの外周面に設けた第
三の円筒面１８ａと中心ローラ４ａの外周面に設けた第
一の円筒面２２ａ及び外輪１５ａの内周面に設けた第二
の円筒面１７ａとの接触部である、内径側、外径側両当
接部２６、２７のトラクション係数をμとする。又、上
記ウェッジローラ１１ｃの中心点Ｏ_11c と、上記ウェッ
ジローラ１１ｃの外周面に設けた第三の円筒面１８ａと
上記第一の円筒面２２ａとの接触点である第一の接触点
Ｐ₁ （＝上記ウェッジローラ１１ｃに関する内径側当接
部２６の中心）とを結ぶ線分を第一の線分４０とする。
又、上記中心点Ｏ_11c と、上記第三の円筒面１８ａと外
輪１５ａの内周面に設けた第二の円筒面１７ａとの接触
点である第二の接触点Ｐ₂ （＝上記ウェッジローラ１１
ｃに関する外径側当接部２７の中心）とを結ぶ線分を第
二の線分４１とする。そして、これら第一、第二の線分
４０、４１の交差角θ_40-41 を二等分する状態で上記中
心点Ｏ_11c を通過する直線を第一の直線４２とする。
又、上記第一の線分４０に対し直角方向に延びて第一の
接触点Ｐ₁ を通過する直線を第二の直線４３とし、上記
第二の線分４１に対し直角方向に延びて上記第二の接触
点Ｐ₂ を通過する直線を第三の直線４４とする。そし
て、上記第一の直線４２と、上記第二の直線４３及び上
記第三の直線４４とがそれぞれ交差する角度をくさび角
αとする。

【００３１】そして、このくさび角αを、上記トラクシ
ョン係数μとの関係でα≦ tan^-1μを満たす範囲に定め
る。更に好ましくは上記くさび角αを、(tan^-1μ)/2 ≦
α≦tan^-1μを満たす範囲に規制する。尚、このくさび
角αは、幾何学的に明らかな通り、前記通孔３４のハウ
ジング２９の中心からのずれ量δに対応して変化する。
即ち、このくさび角αは、上記ずれ量δと、第一〜第三
の円筒面２２ａ、１７ａ、１８ａの直径Ｄ_22a 、Ｄ
_17a 、Ｄ_18a との関係から、次式の様になる。尚、この
式は、余弦定理に基づいて求められる。 α＝cos^-1 [{( Ｄ_22a ＋Ｄ_18a)² ＋( Ｄ_17a −Ｄ_18a)²
−δ²}／ {( Ｄ_22a ＋Ｄ_18a)( Ｄ_17a −Ｄ_18a)}]

【００３２】この様な式に基づいて求められる上記くさ
び角αを、上述の範囲に規制すれば、摩擦ローラ式変速
機２８（図１〜２）の伝達効率を高く保持できる。この
点に就いて、以下に説明する。摩擦ローラ式変速機２８
の運転中、即ち、図示の例の場合には中心ローラ４ａか
ら外輪１５ａへの動力伝達中に、上記ウェッジローラ１
１ｃには、前記内径側当接部２６部分で、Ｆ_W なる大き
さの接線力が、上記中輪ローラ４ａからウェッジローラ
１１ｃに伝達される力として、前記第二の直線４３方向
に加わる。一方、前記外径側当接部２７には、やはりＦ
_W なる大きさの接線力が、上記ウェッジローラ１１ｃか
ら外輪１５ａに伝達する力の反力として、前記第三の直
線４４方向に加わる。この結果、上記ウェッジローラ１
１ｃには、２Ｆ_W・ cosαなる大きさの力が前記第一の直
線４２方向に、このウェッジローラ１１ｃを環状空間２
３ａのうちの幅が狭い部分に変位させようとする力とし
て加わる。

【００３３】ここで、上述の様な力により上記ウェッジ
ローラ１１ｃが環状空間２３ａのうちの幅が狭い部分に
変位させられ、その結果、前記内径側当接部２６及び外
径側当接部２７で上記中心ローラ４ａの外周面に設けた
第一の円筒面２２ａに、それぞれＮ_W なる大きさの垂直
力が、この第一の円筒面２２ａに対して垂直方向に作用
したと仮定する。この場合、上記内径側当接部２６及び
外径側当接部２７で発生するトラクション力（トルクを
伝達しようとする力）Ｔ_W は、Ｔ_W ＝μ・Ｎ_W（１式）
で表される。一方、上記Ｎ_W なる大きさの垂直力は、上
記ウェッジローラ１１ｃを上記環状空間２３ａのうちの
幅が広い部分に変位させようとする抜け力を発生させ
る。そして、この抜け力の大きさは、２Ｎ_W・ sinαとし
て、上記２Ｆ_W・ cosαなる大きさの力と反対方向に加わ
る。

【００３４】これら各方向に加わる力の釣り合いを考え
た場合、２Ｆ_W・ cosα＝２Ｎ_W・ sinαであるから、この
釣り合い式の各辺を整理する事により、Ｆ_W ＝Ｎ_W・ tan
α（２式）となる。更に、摩擦ローラ式変速機２８によ
り、上記内径側当接部２６及び外径側当接部２７で滑り
を発生する事なく動力を伝達する為には、伝達すべき
力、即ち前記接線力Ｆ_W と、上記トラクション力Ｔ_W と
の関係は、Ｆ_W ≦Ｔ_W （３式）である事が必要である。
この３式に上記１、２式を代入すれば、Ｎ_W・ tanα≦μ
・Ｎ_W となり、この式を整理すれば、 tanα≦μとな
る。従って、α≦ tan^-1μとすれば、摩擦ローラ式変速
機２８により、上記内径側当接部２６及び外径側当接部
２７で滑りを発生する事なく動力を伝達し、上記摩擦ロ
ーラ式変速機２８の伝達効率を、滑りにより低下させず
に済む事が分る。

【００３５】これに対して、α≦ tan^-1μを満たすくさ
び角αを採用した場合でも、このくさび角αを小さくし
過ぎると、伝達すべき力である接線力Ｆ_W に比べて、上
記トラクション力Ｔ_W が大きくなり過ぎる。このトラク
ション力Ｔ_W のうち、上記接線力Ｆ_W を上回った部分
は、この接線力Ｆ_W を伝達する為には本来不要の部分で
あり、摩擦ローラ式変速機２８の構成各部材を弾性変形
等させる為に消費される、所謂動力伝達のロス部分にな
る。そこで、(tan^-1μ)/2 ≦αを満たすべく、上記くさ
び角αを規制すれば、上記トラクション力Ｔ_W が過大に
なる事、言い換えれば、前記各当接部２６、２７の当接
圧が過大になる事を防止して、過大な当接圧に基づく伝
達効率の低下を防止できる。

【００３６】図４は、上述した様なくさび角αと伝達効
率との理論的関係を示している。このくさび角αが tan
^-1μを越えて大きくなると、上記内径側当接部２６及び
外径側当接部２７で滑りが発生し、上記くさび角αの増
大に伴って上記伝達効率が急激に低下する。これに対し
て、上記くさび角αが tan^-1μよりも小さくなると、上
記ロス部分、即ち、図４の直線Ｘと曲線Ｙとの差が次第
に増大し、上記伝達効率が次第に低下する。そして、上
記くさび角αが(tan^-1μ)/2 よりも小さくなると、上記
ロス部分に基づく伝達効率の低下が顕著になる。そこ
で、上記くさび角αを、(tan^-1μ)/2 ≦α≦ tan^-1μを
満たす範囲に規制すれば、上記伝達効率を十分に高くで
きる。

【００３７】特に、より好ましく具体的な構造として
は、上記各接触部にトラクション係数μが０．０４〜
０．１２となるトラクション油を介在させて、上記(tan
^-1μ/2≦α≦ tan^-1μなる条件を満たす様にする。この
場合、上記くさび角αは、(tan^-10.04)/2 ＝１．１５
（度）≦α≦ tan^-10.12＝６．８４（度）を満たす事に
なる。即ち、本発明の対象となる摩擦ローラ式変速機２
８用として使用可能な潤滑油の特性を示す線図として、
「出光トライボレビューNo.12 」の第４０頁には、図５
に示す様な線図が記載されている。一方、上記摩擦ロー
ラ式変速機２８用として好ましく使用できる潤滑油は、
トラクション係数μが高いトラクション油である。この
様なトラクション油のトラクション係数μは、図５から
も明らかな通り、種類及び温度により異なるが、凡そ
０．０４〜０．１２の範囲に収まる。そこで、μ＝０．
０４〜０．１２なる値を、上記(tan^-1μ)/2 ≦α≦ tan
^-1μなる式に代入すれば、上記くさび角αの値として
１．０１〜６．８４度という範囲が求まり、上記くさび
角αの値を、この範囲に規制すれば、実用的なトラクシ
ョン油を選択使用する事により、十分な伝達効率を確保
できる事が分る。

【００３８】尚、図示の実施の形態は、中心ローラ４ａ
の回転方向が一定である為、ウェッジローラ１１ｃを１
個のみ設けた場合に就いて説明している。但し、本発明
は、前述の図６〜８に示した従来構造の様に、中心ロー
ラ４の回転方向が不定で、２個のウェッジローラ１１
ａ、１１ｂを設けた構造にも適用できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、特にコストを高くする事なく伝達効率を向
上させて、摩擦ローラ式変速機を組み込んだ各種機械装
置の性能向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す部分縦断側面
図。

【図２】摩擦ローラ式変速機のみを取り出し、図１と直
角方向で切断した状態で示す略断面図。

【図３】くさび角を説明する為、図２と同方向から見た
模式図。

【図４】くさび角と伝達効率との関係を示す線図。

【図５】各種潤滑油のトラクション係数と温度との関係
を示す線図。

【図６】従来構造の１例を示す断面図。

【図７】図６のＡ−Ａ断面図。

【図８】同Ｂ−Ｂ断面図。

【符号の説明】

１本体２蓋体３ハウジング４、４ａ中心ローラ５通孔６入力軸７ａ、７ｂ、７ｃ枢軸８、８ａ連結板９支持孔１０、１０ａ、１０ｂガイドローラ１１ａ、１１ｂ、１１ｃウェッジローラ１２ラジアルニードル軸受１３突部１４連結ボルト１５、１５ａ外輪１６凸部１７、１７ａ第二の円筒面１８、１８ａ第三の円筒面１９結合ブラケット２０、２０ａ出力軸２１、２１ａ第二の通孔２２、２２ａ第一の円筒面２３、２３ａ環状空間２４シリンダ孔２５圧縮コイルばね２６内径側当接部２７外径側当接部２８摩擦ローラ式変速機２９ハウジング３０電動モータ３１回転駆動軸３２本体３３蓋体３４通孔３５軸受３６円筒部３８軸受３９歯車４０第一の線分４１第二の線分４２第一の直線４３第二の直線４４第三の直線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の回転軸と、この第一の回転軸の端
部にこの第一の回転軸と同心に固定され、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
して上記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た外輪と、この外輪と同心で一端
部をこの外輪に結合固定した第二の回転軸と、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
記第一の回転軸と平行に配置された３本以上の枢軸と、
これら各枢軸により回転自在に支持され、それぞれの外
周面を第三の円筒面とした３個以上の中間ローラとを備
え、上記第一の回転軸の中心と上記第二の回転軸及び外
輪の中心とを偏心させる事により、上記環状空間の幅寸
法を円周方向に亙って不同にし、上記３個以上の中間ロ
ーラのうちの少なくとも１個の中間ローラを、少なくと
も上記内部空間の円周方向に亙る若干の変位自在に支持
してウェッジローラとする共に、残りの中間ローラをガ
イドローラとする事により、上記第一の回転軸及び外輪
が所定方向に回転した場合に、上記ウェッジローラとな
る少なくとも１個の中間ローラを、上記環状空間の幅の
狭い部分に向け移動自在とした摩擦ローラ式変速機に於
いて、上記ウェッジローラの外周面に設けた第三の円筒
面と上記第一の円筒面及び上記第二の円筒面との接触部
のトラクション係数をμとし、上記ウェッジローラの中
心点と、このウェッジローラの外周面に設けた第三の円
筒面と上記第一の円筒面との接触点である第一の接触点
とを結ぶ線分を第一の線分とし、上記ウェッジローラの
中心点と、このウェッジローラの外周面に設けた第三の
円筒面と上記第二の円筒面との接触点である第二の接触
点とを結ぶ線分を第二の線分とし、これら第一、第二の
線分の交差角を二等分する状態で上記中心点を通過する
直線を第一の直線とし、上記第一の線分に対し直角方向
に延びて上記第一の接触点を通過する直線を第二の直線
とし、上記第二の線分に対し直角方向に延びて上記第二
の接触点を通過する直線を第三の直線とし、上記第一の
直線と、上記第二の直線及び上記第三の直線とがそれぞ
れ交差する角度をくさび角αとした場合に、α≦ tan^-1
μを満たす事を特徴とする摩擦ローラ式変速機。