JPH10325449A

JPH10325449A - 摩擦ローラ式変速機

Info

Publication number: JPH10325449A
Application number: JP13504697A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Otaki; 大滝　　亮一; Koichi Sakai; 幸一坂井; Takashi Machida; 尚町田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1998-12-08
Anticipated expiration: 2017-05-26
Also published as: JP3528516B2

Abstract

(57)【要約】【課題】中心ローラ７を回転駆動する為の電動モータ
への非通電時に、外輪９の回転が上記中心ローラ７に伝
わる事を防止する。そして、上記電動モータの存在が上
記外輪９を回転させる事に対する抵抗とならない様にす
る。【解決手段】複数個の中間ローラ１２ａ、１２ｃのう
ちの中間ローラ１２ａを、動力伝達に伴って環状空間１
０の幅の狭い部分に変位するウェッジローラとして機能
自在とする。上記電動モータへの非通電時に、ソレノイ
ド３６により上記ウェッジローラとして機能する中間ロ
ーラ１２ａを、ばね１４の弾力に抗して、上記環状空間
１０の幅の広い部分に変位させる。

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、電動モータ等の駆動部の回転駆動力を減速
或は増速しつつ被駆動部に伝達する摩擦ローラ式変速機
の改良に関し、駆動部の動力が不要の場合に、この駆動
部が負荷となる事を防止する事により、上記機械装置の
効率向上を図るものである。

【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。この様な摩擦ローラ式変速機を利用
し、電動モータの駆動力を補助動力として、自転車のペ
ダルを踏むのに要する踏力の軽減を図る電動補助自転車
が、例えば特開平７−９５７４４号公報に記載されてい
る様に、従来から知られている。図１５は、電動補助自
転車等の補助動力付駆動装置のブロック図である。自転
車のギヤ等の負荷１を駆動する為、ペダル等、人力によ
る第一の入力部２と、電動モータである第二の入力部３
とを互いに並列に設けている。第一の入力部２に比べて
高速であるが低トルクである上記第二の入力部３の後段
部には、減速機４を設けて、この第二の入力部３から入
力した動力の低速化とトルク増大とを図っている。上記
第二の入力部３は、図示しないセンサにより、上記第一
の入力部２から加えられる駆動力を検知し、この駆動力
に応じた駆動力を発生させて、上記第一の入力部２に加
える力が小さくても、上記負荷１を駆動自在とする。即
ち、上記第一の入力部２で発生する駆動トルクＴ₁ に応
じた駆動トルクＴ₂ を、上記第二の入力部３及び減速機
４により発生させる。そして、これら両駆動トルクＴ
₁ 、Ｔ₂ を、合流部５で合流させ、これら両駆動トルク
Ｔ₁ 、Ｔ₂ を合計した駆動トルクＴ₃ （摩擦等による損
失を考慮しない場合には、Ｔ₃ ＝Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）で、上記
負荷１を駆動する。

【０００３】ところで、例えば補助動力付自転車を考え
た場合、緩い下り坂、或は強い追い風にも拘らずペダル
を勢い良く踏む場合等に、負荷１を駆動する為に要する
トルクＴ₃ よりも第一の入力部２に加えられる駆動トル
クＴ₁ が大きくなる（Ｔ₁ ＞Ｔ₃ ）場合がある。この様
な場合には、上記第一の入力部２に加えられる駆動トル
クＴ₁ のうち、負荷１の駆動に必要とするトルクＴ₃ を
越えた余分なトルク（Ｔ₁ −Ｔ₃ ）が、図１６に矢印で
示す様に、合流部５から減速機４を通じて第二の入力部
３にまで逆流する。そして、この第二の入力部３を構成
する電動モータのロータを回転駆動する。この結果、上
記第一の入力部２に加えられる駆動トルクＴ₁ が負荷１
の駆動に有効に使用されず、上記第一の入力部２で駆動
トルクＴ₁ を発生させる為に要する力（例えばペダルを
踏む為に要する踏力）が徒に大きくなる。

【０００４】この様な不都合を解消する為に従来は、上
記減速機４と合流部５との間に一方向クラッチを設け、
減速機４から合流部５に向けてのみ、動力の伝達を自在
としていた。これに対して、上記減速機４を、一般的な
摩擦ローラ式のものからウェッジローラ式のものに変え
る事により、上記一方向クラッチを省略する事が、例え
ば特願平９−０６１３２９号の様に考えられている。図
１７は、この様なウェッジローラ型の摩擦ローラ式変速
機の構造を略示している。

【０００５】このウェッジローラ型の摩擦ローラ式変速
機は、外周面を第一の円筒面６とした中心ローラ７と、
内周面を第二の円筒面８として上記中心ローラ７の周囲
に、この中心ローラ７に対する相対回転を自在に設けた
外輪９とを備える。上記中心ローラ７は、第一の回転軸
の端部にこの第一の回転軸と同心に固定し、上記外輪９
には第二の回転軸の端部を、この外輪９と同心に結合固
定する。上記第一の円筒面６と上記第二の円筒面８との
間の環状空間１０内には３本の枢軸１１ａ、１１ｂを、
上記中心ローラ７及び外輪９と平行に配置し、これら各
枢軸１１ａ、１１ｂにより中間ローラ１２ａ、１２ｂ、
１２ｃを、回転自在に支持している。これら各中間ロー
ラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周面は、それぞれ第三の
円筒面１３、１３とし、これら各第三の円筒面１３、１
３を、上記第一、第二の円筒面６、８に当接させてい
る。又、上記中心ローラ７の中心と上記外輪９の中心と
を偏心させる事により、上記環状空間１０の幅寸法を円
周方向に亙って不同にしている。そして、上記３個の中
間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのうちの１個の中間ロ
ーラ１２ａを、上記環状空間１０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と共に、押
圧手段であるばね１４により、上記ウェッジローラとな
る中間ローラ１２ａを上記環状空間１０の幅の狭い部分
に向け、弾性的に押圧している。

【０００６】上述の様に構成する摩擦ローラ式変速機に
よる回転力の伝達時に、例えば、上記中心ローラ７が図
１７に矢印イで示す様に、同図の時計方向に回転する
と、上記ウェッジローラとなる中間ローラ１２ａが、同
図に矢印ロで示す様に、上記枢軸１１ａを中心に反時計
方向に回転し、上記外輪９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、上記中間ローラ１２ａ
が矢印ロで示す様に回転し、この中間ローラ１２ａを挟
持した中心ローラ７及び外輪９がそれぞれ矢印イ、ハに
示す様に回転する結果、上記中間ローラ１２ａ全体が、
図１７に矢印ニで示す様に、図１７の時計方向に変位す
る傾向となる。即ち、上記中間ローラ１２ａは、矢印イ
方向に回転する上記中心ローラ７から、上記矢印ニ方向
の力を受け、中間ローラ１２ａ自身が矢印ロ方向に回転
する事で外輪９の内周面に設けた第二の円筒面８との当
接部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７の回転時に上
記中間ローラ１２ａが、上記環状空間１０の幅の狭い部
分に向けて移動する傾向になる。そして、この中間ロー
ラ１２ａの外周面に設けた第三の円筒面１３が、上記中
心ローラ７の外周面に設けた第一の円筒面６と外輪９の
内周面に設けた第二の円筒面８とを強く押圧する。この
結果、上記第三の円筒面１３と上記第一の円筒面６との
当接部である内径側当接部１５、及び、上記第三の円筒
面１３と上記第二の円筒面８との当接部である外径側当
接部１６の当接圧が高くなる。

【０００７】上記ウェッジローラとなる中間ローラ１２
ａに関する内径側、外径側両当接部１５、１６の当接圧
が高くなると、それぞれがこの中間ローラ１２ａの外周
面に設けた第三の円筒面１３により押圧される部材であ
る、上記中心ローラ７と外輪９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１２ｂ、１２ｃの外周面に設けた
第三の円筒面１３、１３と上記第一の円筒面６との当接
部である２個所の内径側当接部１５、１５、及びこれら
各第三の円筒面１３、１３と上記第二の円筒面８との当
接部である２個所の外径側当接部１６、１６の当接圧が
高くなる。上記ウェッジローラとして機能する中間ロー
ラ１２ａを、上記環状空間１０内でこの環状空間１０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７から上記外輪９に伝達するトルクの大きさに応
じて変化する。そして、この力が大きくなる程、上記各
内径側、外径側両当接部１５、１６の当接圧が大きくな
る。この為、上記伝達するトルクに応じた当接圧を自動
的に選定して、摩擦ローラ式変速機の伝達効率を確保す
る。

【０００８】上述の例は、中心ローラ７を入力側とし、
外輪９を出力側とする事により、摩擦ローラ式変速機を
減速機として利用する場合に就いて示した。これに対し
て、外輪９を入力側とし、中心ローラ７を出力側とする
事により、摩擦ローラ式変速機を増速機として利用する
場合も、回転方向が逆になる以外、同様の作用により、
伝達するトルクに応じた当接圧を自動的に選定して、摩
擦ローラ式変速機の伝達効率を確保しつつ、上記外輪９
と中心ローラ７との間で動力の伝達を行なえる。

【０００９】これに対して、出力側の部材が、入力側の
部材に応じた速度よりも高速で回転する場合には、上記
ウェッジローラとして機能する中間ローラ１２ａが、上
記環状空間１０の幅の広い部分に移動する傾向となり、
上記各内径側当接部１５、１５及び外径側当接部１６、
１６の当接圧が喪失し、上記中心ローラ７と外輪９との
間での動力伝達が断たれる。即ち、上記摩擦ローラ式変
速機を減速機として使用する場合、上記中心ローラ７が
停止した状態のまま上記外輪９が図１７の矢印ハ方向に
回転すると、上記中間ローラ１２ａが、前記ばね１４の
弾力に抗して上記環状空間１０の幅の広い部分に移動す
る傾向となる。上記摩擦ローラ式変速機を増速機として
使用する場合でも、上記外輪が停止した状態のまま上記
中心ローラ７が図１７の矢印イと逆方向に回転すると、
上記中間ローラ１２ａが、前記ばね１４の弾力に抗して
上記環状空間１０の幅の広い部分に移動する傾向とな
る。この様に、ウェッジローラ型の摩擦ローラ式変速機
の場合には、出力側の部材が入力側の部材に応じた速度
よりも高速で回転する際に、上記中心ローラ７と外輪９
との間での動力伝達を断つ。この為、前述の図１５〜１
６に示した駆動系で、減速機４と合流部５との間の一方
向クラッチを省略しても、電動モータである第二の入力
部３の存在に基づき、第一の入力部２に加えるべき駆動
力が徒に大きくなる事を防止できる。

【００１０】電動補助自転車の様に、負荷１に加えるべ
き駆動力の方向が決まっている構造の場合には、減速機
４として図１７に示す様なウェッジローラ型の摩擦ロー
ラ式変速機を使用すれば、一方向クラッチを省略する事
によるコスト低減と、当接圧の適正化による伝達効率の
確保とを両立できる。これに対して、負荷１に加えるべ
き駆動力の方向が一定でない場合には、図１７に示す様
な摩擦ローラ式変速機では対応できない。即ち、図１７
に示す様な摩擦ローラ式変速機では、伝達すべき動力の
回転方向が逆になると、ウェッジローラとして機能する
中間ローラ１２ａが、環状空間１０の幅の広い部分に移
動する傾向になり、各内径側当接部１５、１５及び各外
径側当接部１６、１６の当接圧が喪失して、中心ローラ
７と外輪９との間で動力の伝達を行なえなくなる。例え
ば、遊園地の遊戯具、或は足漕ぎ式のボートの如く、ペ
ダルを踏んで駆動する装置で、しかもペダルを両方向に
回転させる可能性がある部分には、図１７に示す様な摩
擦ローラ式変速機を使用する事はできない。

【００１１】この様な場合には、図１８に示す様に、３
個の中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのうち、２個の
中間ローラ１２ａ、１２ｂをウェッジローラとして機能
させる構造の摩擦ローラ式変速機を使用する。この図１
８は、米国特許第４７０９５８９号明細書に記載された
摩擦ローラ式変速機を略示している。この第２例の摩擦
ローラ式変速機の場合には、３個の中間ローラ１２ａ、
１２ｂ、１２ｃのうちの２個の中間ローラ１２ａ、１２
ｂを、それぞれ環状空間１０の円周方向に亙る若干の変
位自在に支持する事によりウェッジローラとしている。
そして、これらウェッジローラとなる２個の中間ローラ
１２ａ、１２ｂを上記環状空間１０の幅の狭い部分に向
け、押圧手段であるばね１４、１４により、円周方向に
関して互いに逆方向（互いに近づき合う方向）に弾性的
に押圧している。この様な第２例の構造によれば、中心
ローラ７と外輪９との相対回転方向が何れの場合でも、
上記ウェッジローラとなる２個の中間ローラ１２ａ、１
２ｂのうちの何れか一方の中間ローラ１２ａ（又は１２
ｂ）が、上記環状空間１０の幅の狭い部分に食い込み、
各内径側当接部１５、１５及び各外径側当接部１６、１
６の当接圧を確保する。従って、伝達すべき動力の回転
方向に拘らず、当接圧の適正化により伝達効率を確保で
きる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図１８に示す様な、伝
達すべき動力の回転方向に拘らず伝達効率を確保できる
摩擦ローラ式変速機の場合には、前述の図１６に示した
様に、負荷１を駆動する為に要するトルクＴ₃ よりも第
一の入力部２に加えられる駆動トルクＴ₁ が大きくなる
（Ｔ₁ ＞Ｔ₃ ）場合に、上記第一の入力部２で駆動トル
クＴ₁ を発生させる為に要する力が徒に大きくなる。即
ち、図１８に示した摩擦ローラ式変速機の場合には、中
心ローラ７と外輪９との相対回転方向に関係なく、常に
これら中心ローラ７と外輪９との間で動力を伝達する。
従って、負荷１を駆動する為に要するトルクＴ₃ よりも
第一の入力部２に加えられる駆動トルクＴ₁ が大きくな
ると、上記第一の入力部２から人力で加えた動力によ
り、負荷１だけでなく、第二の入力部３を構成する電動
モータも駆動しなければならなくなる。この結果、上記
第一の入力部２に加えるべき力が徒に大きくなる為、好
ましくない。

【００１３】又、図１７に示す様な、１個の中間ローラ
１２ａのみをウェッジローラとして機能させる摩擦ロー
ラ式変速機の場合にも、負荷１側から逆方向の回転力が
加わると、この負荷１と第二の入力部３（図１５〜１
６）とを切り離す事ができない。例えば、電動補助自転
車を後退させる場合、負荷１となる自転車の後輪１から
チェン及びクランク軸を介して上記減速機４を構成する
外輪９（図１７）が、図１７の時計方向（同図の矢印ハ
と逆方向）に回転する傾向となる。この様な場合には、
上記中間ローラ１２ａが環状空間１０の幅の狭い部分に
変位する傾向となり、上記外輪９から中心ローラ７に回
転力を伝達する。この結果、電動補助自転車を後退させ
る場合、上記第二の入力部３を構成する電動モータを回
転させなければならず、その分、電動補助自転車を後退
させる為に要する力が大きくなってしまう。

【００１４】一方、米国特許第４４８１８４２号明細書
には、摩擦ローラ式変速機を介して伝達しようとするト
ルクが一定値以上になった場合に動力の伝達を絶つ構造
が記載されている。但し、この明細書に記載された構造
の場合には、トルクが上記一定値未満であると、動力伝
達を行ないたくない場合でも動力を伝達してしまう。反
対に、トルクが上記一定値以上の場合は、動力伝達を行
ないたい場合でも、動力の伝達を絶ってしまう。従って
上述の様な問題を解決する為の手段とはなり得ない。本
発明の摩擦ローラ式変速機は、この様な事情に鑑みて、
動力伝達を行なうか否かを任意に選択できる構造を実現
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、従来から知られている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複数本の枢軸と、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
の円筒面とした複数個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ている。又、上記複数個
の中間ローラのうちの少なくとも１個の中間ローラを、
上記環状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と共に、このウェッジローラと
なる上記少なくとも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て弾性的に押圧する押圧手段を設け
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となる中間ローラ若しくはこ
の中間ローラを枢支する枢軸を、磁性材若しくは永久磁
石製とする。そして、この磁性材若しくは永久磁石製の
中間ローラ若しくはこの中間ローラを枢支する枢軸に対
向させてソレノイドを支持固定し、このソレノイドへの
通電若しくは通電停止に基づいて上記ウェッジローラと
なる中間ローラを、上記環状空間の幅の広い部分に向け
変位自在としている。

【００１７】

【作用】上述の様に構成する本発明の摩擦ローラ式変速
機の場合には、本来の入力側から加えられる回転駆動力
の伝達時にウェッジローラとなる中間ローラのみを、本
来の入力側から回転駆動力が入力される場合にのみ、環
状空間の幅の狭い部分に向け弾性的に押圧する。この
為、本来の入力側から加えられる回転駆動力の伝達時以
外には、中心ローラと外輪との間で回転力の伝達が行な
われる事がなくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１〜７は、本発明の実施の形態
の第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１７は、アルミニウム合金等の非磁性材により
造られたハウジング１８を備える。このハウジング１８
は、第二の入力部を構成する電動モータ１９の回転駆動
軸２０の端部にこの回転駆動軸２０と同心に、且つこの
回転駆動軸２０と一体に設けた中心ローラ７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。尚、上
記回転駆動軸２０が、請求項に記載した第一の回転軸又
は第二の回転軸に相当する。上記ハウジング１８は、有
底円筒状の本体２１と、この本体２１の基端開口部を塞
ぐ蓋体２２とから成る。上記中心ローラ７は、この蓋体
２２のほぼ中心に設けた通孔２３を通じて、上記ハウジ
ング１８内に挿入している。又、この通孔２３の内周面
と上記中心ローラ７の基端部外周面との間には、軸受２
４を設けている。

【００１９】又、上記ハウジング１８の内側で上記中心
ローラ７の周囲部分には、３本の枢軸１１ａ、１１ｂ
を、それぞれこの中心ローラ７と平行に配置している。
即ち、これら各枢軸１１ａ、１１ｂの一端部（図１、４
の右端部）を上記蓋体２２に支持すると共に、他端部
（図１、４の左端部）を連結板２５に支持している。
尚、これら３本の枢軸１１ａ、１１ｂのうちの２本の枢
軸１１ｂ、１１ｂは、両端部を上記蓋体２２及び連結板
２５に設けた嵌合孔２６、２６に圧入若しくはがたつき
なく挿入する事により、固定している。従って、これら
２本の枢軸１１ｂ、１１ｂが、上記ハウジング１８内で
円周方向或は直径方向に変位する事はない。

【００２０】これに対して、残り１本の枢軸１１ａは、
両端部を上記蓋体２２及び連結板２５に対し、上記ハウ
ジング１８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２２及び連結板
２５の一部で上記枢軸１１ａの両端部に整合する部分に
は、図２〜４に示す様に、上記枢軸１１ａの両端部の外
径よりも大きな内径を有する円形の、或は上記蓋体２２
及び連結板２５の円周方向に長い長孔状の支持孔２７、
２７を、互いに整合させて形成し、これら両支持孔２
７、２７に上記枢軸１１ａの両端部を緩く係合させてい
る。そして、これら各枢軸１１ａ、１１ｂによりそれぞ
れ中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを、回転自在に支
持している。尚、上記連結板２５の一部は、上記蓋体２
２の内面（上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを
設置した空間側の面で、図１の左面）の一部で上記各中
間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃから外れた位置に突設
した、突部２８に結合している。

【００２１】又、前記ハウジング１８の内側で上記各中
間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを囲む部分には、有底
円筒状の外輪９を、回転自在に設けている。この外輪９
は、円筒部２９と、この円筒部２９の一端（図１、４の
左端）開口を塞ぐ円板部３０とから成る。このうちの円
筒部２９の内周面は平滑な第二の円筒面８として、やは
り平滑に形成した、上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、
１２ｃの外周面に設けた第三の円筒面１３、１３と当接
自在としている。又、上記円板部３０の外側面（上記各
中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設置した空間と反
対側面で、図１、４の左面）には、出力軸３１の基端部
（図１、４の右端部）を結合固定している。この出力軸
３１が、請求項に記載した第二の回転軸又は第一の回転
軸に相当する。そしてこの出力軸３１を、上記ハウジン
グ１８を構成する本体２１の中央部に設けた第二の通孔
３２を通じて、上記ハウジング１８外に突出させてい
る。尚、上記出力軸３１の基端寄り部分の外周面と上記
第二の通孔３２の内周面との間には軸受３３を設けて、
上記外輪９及び出力軸３１を、上記ハウジング１８に対
し回転自在に支持している。

【００２２】上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
の外周面は、前記中心ローラ７の外周面と上記外輪９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
機の場合には、前述の図１７〜１８に示した、従来構造
の摩擦ローラ式変速機の場合と同様に、上記中心ローラ
７の中心と上記出力軸３１及び外輪９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７を挿通
する通孔２３は、上記ハウジング１８のほぼ中心に設け
ているのに対し、上記出力軸３１を挿通する第二の通孔
３２は、上記ハウジング１８の中心から少しだけ外れた
位置に設けている。この為に、上記ハウジング１８の周
壁の肉厚は、円周方向に亙り不同にしている。又、この
第二の通孔３２の内側に支持された出力軸３１と外輪９
とは互いに同心である。従って、上記中心ローラ７と上
記外輪９及び出力軸３１とは、上記第二の通孔３２のハ
ウジング１８の中心からのずれ量δ（図１、４）分だ
け、互いに偏心している。そして、上記中心ローラ７の
外周面と上記外輪９の内周面との間に存在して上記各中
間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられた環状空間
１０の幅寸法を、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している。

【００２３】この様に、上記環状空間１０の幅寸法を円
周方向に亙り不同にした分、上記各中間ローラ１２ａ、
１２ｂ、１２ｃの外径を異ならせている。即ち、上記外
輪９に対し中心ローラ７が偏心している側（図２、４の
下側）に位置する２個の中間ローラ１２ａ、１２ｂ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９に対し中心ローラ７が偏心して
いるのと反対側（図１、２、４の上側）に位置する中間
ローラ１２ｃの径を、上記２個の中間ローラ１２ａ、１
２ｂの径よりも大きくしている。そして、これら３個の
中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周面に設けた第
三の円筒面１３、１３を、上記中心ローラ７の外周面に
設けた第一の円筒面６と上記外輪９の内周面に設けた第
二の円筒面８とに当接させている。尚、摩擦ローラ式変
速機１７の変速比は、上記第一の円筒面６の直径と第二
の円筒面８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７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各中間ロ
ーラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ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】又、比較的小径で互いに同径に形成した２
個の中間ローラ１２ａ、１２ｂのうち、前記枢軸１１ａ
の周囲に回転自在に支持した一方（図２の右方）の中間
ローラ１２ａを、ウェッジローラとして機能自在として
いる。この為に本例の場合には、上記中間ローラ１２ａ
を枢支した枢軸１１ａと、前記連結板２５との間に、図
２、４、５に示す様に、押圧手段であるばね１４を設け
ている。圧縮コイルばねである、このばね１４は、押圧
片３４及び上記枢軸１１ａを介して上記ウェッジローラ
１２ａを、前記環状空間１０の幅の狭い部分に向け、弾
性的に押圧している。

【００２５】更に、本発明の摩擦ローラ式変速機１７の
場合には、上記ウェッジローラとして機能する中間ロー
ラ１２ａを支持した上記枢軸１１ａを、鋼等の磁性材に
より構成している。そして、前記蓋体２２の一部に保持
孔３５を、この蓋体２２に形成した前記支持孔２７の内
周面のうち、上記環状空間１０の幅の広い側に開口する
状態で設けている。そして、上記保持孔３５内にソレノ
イド３６を保持すると共に、このソレノイド３６の先端
面（図３の左下端面）を、上記枢軸１１ａの端部外周面
に対向させている。上記ソレノイド３６への通電時に、
このソレノイド３６と上記枢軸１１ａとの間に作用する
磁気吸引力は、上記ばね１４の弾力よりも大きい。この
様に、上記ばね１４を上記連結板２５に、上記ソレノイ
ド３６を上記蓋体２２内に、互いに整合させた状態で設
ける事により、上記枢軸１１ａに枢支された中間ローラ
１２ａの変位方向の選択を自在としている。即ち、上記
ソレノイド３６への非通電時には上記枢軸１１ａ及びこ
の枢軸１１ａに枢支した中間ローラ１２ａを、上記ばね
１４の弾力に基づいて上記環状空間１０の幅の狭い部分
に向け弾性的に押圧し、上記ソレノイド３６への通電時
には上記枢軸１１ａ及びこの枢軸１１ａに枢支した中間
ローラ１２ａを、上記環状空間１０の幅の広い部分に向
け変位させる様にしている。

【００２６】上述の様に構成する摩擦ローラ式変速機１
７により回転力の伝達を行なえば、上記ウェッジローラ
として機能する中間ローラ１２ａ及びガイドローラとし
て機能する２個の中間ローラ１２ｂ、１２ｃの外周面に
設けた第三の円筒面１３、１３と、上記中心ローラ７の
外周面に設けた第一の円筒面６及び上記外輪９の内周面
に設けた第二の円筒面８との当接圧を確保できる。そし
て、上記３個の中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを介
して、上記中心ローラ７から前記外輪９に、効率良く回
転駆動力を伝達できる。この様に、中心ローラ７から外
輪９に回転駆動力を伝達する際の作用は、前述の図１７
に示した従来構造の第１例の場合と同様であるから、重
複する説明を省略する。

【００２７】特に、本発明の摩擦ローラ式変速機の場合
には、本来の入力側である中心ローラ７から加えられる
回転駆動力の伝達時に、この中心ローラ７から回転駆動
力が入力される場合にのみ、ウェッジローラとして機能
する中間ローラ１２ａを、上記環状空間１０の幅の狭い
部分に向け弾性的に押圧する。例えば本例の場合には、
前記ソレノイド３６への通電を、図６のフローチャート
に示す様な条件で制御する。先ず、前記電動モータ１９
に通電し、この電動モータ１９が発生する回転駆動力
を、中心ローラ７から上記３個の中間ローラ１２ａ、１
２ｂ、１２ｃを介して上記外輪９に伝達する際には、上
記ソレノイド３６への通電を停止する。この結果、前述
の図１７に示した従来構造の第１例の場合と同様にし
て、上記中心ローラ７から前記外輪９に、効率良く回転
駆動力を伝達できる。

【００２８】これに対して、上記電動モータ１９に通電
せず、この電動モータ１９から回転駆動力を取り出す必
要がない場合には、上記ソレノイド３６に通電する。そ
して、前記枢軸１１ａを介して上記中間ローラ１２ａ
を、図７に示す様に、前記環状空間１０の幅の広い部分
に向け変位させる。この結果、上記３個の中間ローラ１
２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周面にそれぞれ設けた第三の
円筒面１３、１３と、上記中心ローラ７の外周面に設け
た第一の円筒面６及び上記外輪９の内周面に設けた第二
の円筒面８との当接圧が喪失する。この状態では、上記
外輪９の回転運動が上記中心ローラ７に伝達される事が
なくなり、上記電動モータ１９の存在が上記外輪９の回
転に対して抵抗にはならなくなる。従って、例えば電動
補助自転車を後退させる作業を、軽く行なえる様にな
る。

【００２９】次に、図８は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。上述した第１例が、図５に示す様に、
ソレノイド３６への通電時に、このソレノイド３６の先
端面と磁性材製の枢軸１１ａの外周面とを当接させてい
たのに対して、本例の場合には、これら両面同士を互い
に離隔させたままとしている。即ち、本例の場合には、
ソレノイド３６への通電に基づき、枢軸１１ａをばね１
４の弾力に抗して吸引した場合に、上記ソレノイド３６
の先端面と枢軸１１ａの外周面とが当接する以前に、こ
の外周面と支持孔２７、２７の内周面とが当接する様に
している。この様に構成する事により、上記ソレノイド
３６への通電停止時に、このソレノイド３６の先端面と
枢軸１１ａの外周面とを離隔し易くすると共に、この枢
軸１１ａが磁化されにくくできる。その他の構成及び作
用は、上述した第１例の場合と同様である。

【００３０】次に、図９〜１１は、本発明の実施の形態
の第３例を示している。本例は、前述の図１８に示した
従来構造の第２例の様に、伝達すべき回転駆動力の回転
方向が何れの場合でも十分な伝達効率を確保すべく、２
個の中間ローラ１２ａ、１２ｂをそれぞれウェッジロー
ラとして機能させる構造に、本発明を適用したものであ
る。この様な構造に本発明を適用する為に、本例の場合
には、上記各中間ローラ１２ａ、１２ｂを枢支した枢軸
１１ａ、１１ａを円周方向に関して互いに逆方向に弾性
的に押圧するばね１４、１４と整合させて、それぞれソ
レノイド３６ａ３６ｂを設置している。これら各ソレノ
イド３６ａ、３６ｂの設置構造は、前述した第１例或は
上述した第２例の場合と同様である。

【００３１】上述の様に構成する本例の摩擦ローラ式変
速機の場合には、上記両ソレノイド３６ａ、３６ｂへの
通電を、図１１のフローチャートに示す様な条件で制御
する。先ず、中心ローラ７を回転駆動する電動モータ１
９（図１）に通電し、この電動モータ１９が発生する回
転駆動力を、中心ローラ７から外輪９に伝達する際に
は、回転方向（図１０の矢印イ、ロ参照）に応じて何れ
かのソレノイド３６ａ（又は３６ｂ）に通電し、他のソ
レノイド３６ｂ（３６ａ）への通電を停止する。この結
果、前述の図１８に示した従来構造の第２例の場合と同
様にして、上記中心ローラ７から前記外輪９に、効率良
く回転駆動力を伝達できる。

【００３２】これに対して、上記電動モータ１９に通電
せず、この電動モータ１９から回転駆動力を取り出す必
要がない場合には、上記両ソレノイド３６ａ、３６ｂに
通電する。そして、上記両枢軸１１ａ、１１ａを介して
上記中間ローラ１２ａ、１２ｂを、環状空間１０の幅の
広い部分に向け、互いに離れる方向に変位させる。この
結果、３個の中間ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周
面にそれぞれ設けた第三の円筒面１３、１３と、上記中
心ローラ７の外周面に設けた第一の円筒面６及び上記外
輪９の内周面に設けた第二の円筒面８との当接圧が喪失
する。この状態では、上記外輪９の回転運動が上記中心
ローラ７に伝達される事がなくなり、上記電動モータ１
９の存在が上記外輪９の回転に対して抵抗にはならなく
なる。

【００３３】次に、図１２は、本発明の実施の形態の第
４例を示している。本例の場合には、ばね１４の弾力に
抗して枢軸１１ａを変位させる為のソレノイド３６を、
蓋体２２を貫通する状態で中心ローラ７と平行に設けた
保持孔３５ａ内に設けている。上記蓋体２２は、電動モ
ータ１９（図１）に隣接して設ける為、上述の様に構成
する事により、上記ソレノイド３６に通電する為の配線
を、摩擦ローラ式変速機付電動モータの外部に出す事な
く行なえる。又、電動モータ１９を構成するステータへ
の通電制御とソレノイド３６への通電制御とは、互いに
関連づけて行なうが、図１２に示した構造の場合には、
これらステータとソレノイド３６とを近接配置できるの
で、上記通電制御の為の配線を単純化できる。その他の
構成及び作用は、例えば前述した第１例と同様である。

【００３４】尚、上述した各例の場合には、ソレノイド
への通電に基づいてウェッジローラとして機能する中間
ローラを、この中間ローラを枢支した枢軸を介して、環
状空間の幅の広い部分に変位させる様にしている。但
し、本発明の目的を達成する為には、これとは逆に、ソ
レノイドへの非通電時に、ウェッジローラとして機能す
る中間ローラを、ソレノイドの吸引力よりも弱い弾性を
有するばねの弾力に基づき、上記環状空間の幅の広い部
分に変位させる様にする事もできる。この場合には上記
ソレノイドが、上記ウェッジローラとして機能する中間
ローラを上記環状空間の幅の狭い部分に向けて弾性的に
押圧する、押圧手段を構成する。更には、上記ウェッジ
ローラとして機能する中間ローラを鋼等の磁性材製とす
ると共に、この中間ローラの外周面に対向させて設けた
ソレノイドへの通電に基づき、この中間ローラを上記環
状空間の幅の広い部分（又は狭い部分）に変位させる様
に構成しても良い。この様に構成すれば、上記中間ロー
ラを枢支した枢軸の両端部をばねにより、この中間ロー
ラを上記環状空間の幅の狭い部分（又は広い部分）に向
け弾性的に押圧できる。従って、上記枢軸及び中間ロー
ラに作用する、上記環状空間の円周方向に亙る力のバラ
ンスが良くなる。

【００３５】次に、図１３は、本発明の実施の形態の第
５例を示している。本例の場合には、ウェッジローラと
して機能する中間ローラを枢支する枢軸１１ａの端部を
緩く係合させた支持孔２７を挟んで１対の保持孔３５
ｂ、３５ｃを、環状空間の円周方向に関して互いに反対
側に設けている。そして、これら各保持孔３５ｂ、３５
ｃ内にそれぞれソレノイド３６ｃ、３６ｄを配置し、こ
れら各ソレノイド３６ｃ、３６ｄの先端面を、上記枢軸
１１ａの端部外周面に対向させている。前述した第１〜
４例の場合とは異なり、上記枢軸１１ａを環状空間の狭
い側に押圧する為のばねは設けていない。

【００３６】上述の様に１対のソレノイド３６ｃ、３６
ｄを設けた、本例の場合には、中心ローラ７と外輪との
間で回転力の伝達を行なうか否かにより、何れか一方の
ソレノイド３６ｃ（３６ｄ）に通電し、他方のソレノイ
ド３６ｄ（３６ｃ）への通電を停止する。即ち、中心ロ
ーラ７から外輪に回転駆動力を伝達する際には、一方
（図１３の左下方）のソレノイド３６ｃに通電すると共
に他方（図１３の右上方）のソレノイド３６ｄへの通電
を停止する。この結果、上記枢軸１１ａ並びにこの枢軸
１１ａに枢支された中間ローラが、上記環状空間の幅の
狭い部分に変位する。この状態で本例の構造は、前述の
図１７に示した従来構造の第１例の場合と同様にして、
上記中心ローラ７から外輪に、効率良く回転駆動力を伝
達できる。即ち、本例の場合には、上記一方のソレノイ
ド３６ｃが、ウェッジローラとなる上記中間ローラを上
記環状空間の幅の狭い部分に向けて弾性的に押圧する押
圧手段として機能する。

【００３７】これに対して、上記中心ローラ７から外輪
に対して回転駆動力を伝達する必要がない場合には、上
記他方のソレノイド３６ｄに通電すると共に一方のソレ
ノイド３６ｃへの通電を停止する。そして、上記枢軸１
１ａ及びこの枢軸１１ａに枢支された上記中間ローラ
を、上記環状空間の幅の広い部分に向け変位させる。こ
の状態では、上記外輪の回転運動が上記中心ローラ７に
伝達される事がなくなり、この中心ローラ７に結合した
電動モータの存在が、上記外輪の回転に対して抵抗には
ならなくなる。

【００３８】尚、本例の様にウェッジローラとして機能
する中間ローラを枢支した枢軸毎に１対のソレノイドを
設ける構造を、前述の第３例の様に、２個の中間ローラ
をそれぞれウェッジローラとして機能させる構造に適用
する事もできる。更には、ウェッジローラとして機能す
る中間ローラを鋼等の磁性材製とすると共に、この中間
ローラの外周面反対側に対向させて設けた１対のソレノ
イドへの通電制御に基づき、この中間ローラを上記環状
空間の円周方向に亙り変位させる様に構成しても良い。

【００３９】次に、図１４は、本発明の実施の形態の第
６例を示している。本例の場合には、ウェッジローラと
して機能する中間ローラ１２ａを枢支した枢軸１１ａを
軸方向（図１４の左右方向）に亙って着磁すると共に、
この枢軸１１ａの一端部（図１４の右端部）外周面にソ
レノイド３６の先端面（図１４の下端面）を対向させて
いる。そして、このソレノイド３６への通電方向の切り
換えに基づき、上記先端面をＳ極とＮ極とに切り換え自
在としている。本例の場合も、上記枢軸１１ａを環状空
間の狭い部分に押圧する為のばねは設けていない。尚、
上記ソレノイド３６を上記枢軸１１ａに対して、環状空
間の幅が狭くなる側に設けるか、或は広くなる側に設け
るかは任意であり、設置空間の有無等に応じて、設計的
に定める。但し、何れの側に設けるかにより、中心ロー
ラと外輪との間で回転力の伝達を行なうか否かに応じて
のソレノイド３６への通電方向が互いに逆になる。

【００４０】上述の様に構成する本例の場合には、中心
ローラと外輪との間で回転力の伝達を行なうか否かによ
り、上記ソレノイド３６への通電方向を切り換え、この
ソレノイド３６の先端面の磁極を切り換える。尚、以下
の説明は、上記ソレノイド３６を上記枢軸１１ａに対し
て、環状空間１０の幅が広くなる側に設け、この枢軸１
１ａの一端部をＳ極とした場合に就いて説明する。中心
ローラから外輪に回転駆動力を伝達する際には、上記先
端面をＳ極に着磁する。この結果、同極同士の反発に基
づく弾性反発力により、上記枢軸１１ａ並びにこの枢軸
１１ａに枢支された中間ローラ１２ａが、上記環状空間
１０の幅の狭い部分に変位する。この状態で本例の構造
は、前述の図１８に示した従来構造の第１例の場合と同
様にして、上記中心ローラから外輪に、効率良く回転駆
動力を伝達できる。即ち、本例の場合には、上記一方の
ソレノイド３６が、ウェッジローラとなる上記中間ロー
ラ１２ａを上記環状空間の幅の狭い部分に向けて弾性的
に押圧する押圧手段として機能する。

【００４１】これに対して、上記中心ローラから外輪に
対して回転駆動力を伝達する必要がない場合には、上記
先端面をＮ極に着磁する。そして、異極同士の間に作用
する磁気吸引力により、上記枢軸１１ａ及びこの枢軸１
１ａに枢支された上記中間ローラ１２ａを、上記環状空
間の幅の広い部分に向け変位させる。この状態では、上
記外輪の回転運動が上記中心ローラに伝達される事がな
くなる。この様に構成される本例の構造の場合には、ば
ねを省略して１個のソレノイドを設けるのみで、上記枢
軸１１ａ及びこの枢軸１１ａに枢支された上記中間ロー
ラを、上記環状空間の円周方向両方向に変位させる事が
できる。従って、比較的小型且つ軽量に構成できる。ソ
レノイドを枢軸に対して環状空間１０の幅が狭くなる側
に設ける場合にも、回転駆動力伝達の要否に対する着磁
方向が逆となる以外、同様の作用・効果を得られる。

【００４２】尚、上述の説明は、枢軸を３本、中間ロー
ラを３個、それぞれ設けた場合を中心に説明したが、枢
軸は複数本、中間ローラは複数個あれば、ウェッジロー
ラ型の摩擦ローラ式変速機を構成できる。即ち、上記中
間ローラは、２個であっても、或は４個であっても良
い。但し、中間ローラを２個設ける場合には、これら２
個の中間ローラを、中心ローラの円周方向に関して、直
径方向反対側よりも、少しだけ環状空間の幅の狭い側に
寄った部分に配置する。又、ウェッジローラを２個設け
る場合には、中間ローラは３個以上必要である。

【００４３】

【発明の効果】本発明の摩擦ローラ式変速機は、以上に
述べた通り構成され作用するので、伝達効率の確保と、
無用な抵抗付加の防止とを両立させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】同Ｂ−Ｂ断面図。

【図４】図２のＣ−Ｃ断面図。

【図５】同拡大Ｄ−Ｄ断面図。

【図６】第１例の構造を使用する場合に於けるソレノイ
ドの制御状態を示すフローチャート。

【図７】ソレノイドへの通電時の状態を示す、図４の略
Ｅ−Ｅ断面図。

【図８】本発明の実施の形態の第２例を示す、図５と同
様の図。

【図９】本発明の実施の形態の第３例を示す、図２と同
様の図。

【図１０】同じく図３と同様の図。

【図１１】第３例の構造を使用する場合に於けるソレノ
イドの制御状態を示すフローチャート。

【図１２】本発明の実施の形態の第４例を示す、図５と
同様の図。

【図１３】同第５例を示す、図３と同様の図。

【図１４】同第６例を示す、図５と同様の図。

【図１５】補助動力機構付駆動装置の通常の作動状態を
示すブロック図。

【図１６】補助動力機構付駆動装置の作動状態を、負荷
に比べて第一の入力部の駆動速度が速くなった状態で示
すブロック図。

【図１７】従来の摩擦ローラ式変速機の第１例を示す略
断面図。

【図１８】同２例を示す略断面図。

【符号の説明】

１負荷２第一の入力部３第二の入力部４減速機５合流部６第一の円筒面７中心ローラ８第二の円筒面９外輪１０環状空間１１ａ、１１ｂ枢軸１２ａ、１２ｂ、１２ｃ中間ローラ１３第三の円筒面１４ばね１５内径側当接部１６外径側当接部１７摩擦ローラ式変速機１８ハウジング１９電動モータ２０回転駆動軸２１本体２２蓋体２３通孔２４軸受２５連結板２６嵌合孔２７支持孔２８突部２９円筒部３０円板部３１出力軸３２第二の通孔３３軸受３４押圧片３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ保持孔３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄソレノイド

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複数本の枢軸と、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複数個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、上記複数個の中間ローラの
うちの少なくとも１個の中間ローラを、上記環状空間の
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
ラとすると共に、このウェッジローラとなる上記少なく
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
向けて弾性的に押圧する押圧手段を設けた摩擦ローラ式
変速機に於いて、上記ウェッジローラとなる中間ローラ
若しくはこの中間ローラを枢支する枢軸を磁性材若しく
は永久磁石製とすると共に、この磁性材若しくは永久磁
石製の中間ローラ若しくはこの中間ローラを枢支する枢
軸に対向させてソレノイドを支持固定し、このソレノイ
ドへの通電若しくは通電停止に基づいて上記ウェッジロ
ーラとなる中間ローラを、上記環状空間の幅の広い部分
に向け変位自在としている事を特徴とする摩擦ローラ式
変速機。