JPH11303960A - 摩擦式動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】摩擦式動力伝達装置では、太陽ローラと伝動軸
との連結を精度よく行う必要がある。 【解決手段】本遊星ボール式変速機１では、複数の遊星
ボール３２はキャリア３４で回動自在に保持されて、太
陽ローラ３１に外接しつつ公転し、環状の一対の外輪３
３間に挟持されて、一対の外輪３３に内接する。一対の
外輪３３は、互いに接近するように、一対の弾性部材３
５で付勢されている。弾性部材３５は、ケーシング３０
と外輪３３との間に介在して、外輪３３とケーシング３
０との間の軸方向の相対移動を可能にし、相対回転を規
制する。太陽ローラ３１が軸方向に位置ずれしている場
合に、太陽ローラ３１に倣って、遊星ボール３２および
外輪３３が、軸方向に変位でき、無理なく動力伝達でき
る。 【効果】組立コスト、部品コストの低減。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦式動力伝達装
置に関する。特に、太陽ローラの周囲を公転する遊星ボ
ールを有するものに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】例え
ば、遊星ボールを有する摩擦式動力伝達装置は、入力部
材としての太陽ローラと、この太陽ローラの外周溝を転
動しながら公転する複数の遊星ボールと、これら複数の
遊星ボールに内接される固定部材としての外輪と、複数
の遊星ボールを回動自在に支持する出力部材としてのキ
ャリアとを有している。遊星ボールは、太陽ローラと外
輪との間に介在して、互いの間に遊びをなくして押圧力
を作用させた状態で、互いに確実に接触しながら転がり
運動をして、駆動力を伝達するようにされている。それ
ゆえ、摩擦式動力伝達装置では、歯車機構等に比べて、
静粛な駆動力伝達を実現することができる。

【０００３】ところで、上述の押圧力は、いわゆる、定
位置与圧によって得るようにされている。すなわち、遊
星ボール、太陽ローラ、および外輪の各部が予め定めら
れた所定の位置に位置決めされたときに、上述の各部自
身の変形復元力だけで、上述の押圧力が得られるように
されている。このために、上述の各部は、堅固に支持さ
れるとともに、高い部品精度および高い組立精度を必要
としていた。

【０００４】また、これに伴い、この摩擦式動力伝達装
置の組み込みが面倒になっていた。例えば、太陽ローラ
と伝動軸との駆動連結を圧入で行う場合には、それらを
軸方向に高精度に位置合わせする必要があり、組立コス
トも高くなっていた。

【０００５】また、上述の各部が、高い部品精度や、高
い位置決め精度を得られない場合には、この動力伝達装
置を運転したときに、無理な負荷がかかるので、振動、
騒音等が生じたりすることがあり、また、耐久性の面で
も好ましくない。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、組立易く、安価にできる摩擦式動力伝達装
置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明の摩擦式動力伝達装置は、一対
の環状の外輪が、互いに同芯でその軸方向に並んで配置
され、これら一対の外輪の間に配置されて両外輪に内接
する複数の遊星ボールが、太陽ローラの外周溝に外接し
つつ、キャリアで転動可能に保持されている摩擦式動力
伝達装置において、上記一対の外輪同士が接近するよう
に、一対の外輪をそれぞれ軸方向に付勢する一対の弾性
部材を備えたことを特徴とする。

【０００８】この構成によれば、以下の作用を奏する。
すなわち、弾性部材は軸方向に外輪を付勢すると、一対
の外輪は遊星ボールを挟んで付勢するので、遊星ボール
は径方向に付勢される。このように、弾性部材の変形を
伴って、遊星ボールを径方向にほぼ一定に押圧できるの
で、安定した押圧力を得ることができる。しかも、押圧
力を得るために、弾性部材の変形を伴っているので、こ
の変形により組立精度、部品精度等のばらつきを吸収で
き、その結果、弾性部材の変形を伴わない従来の場合に
比べて、部品精度、組立精度等を低くすることができ
る。従って、組立コストや部品コストを安価にすること
ができる。

【０００９】請求項２記載の発明の摩擦式動力伝達装置
は、請求項１記載の摩擦式動力伝達装置において、上記
外輪を弾性部材を介して軸方向に変位可能に保持し、外
輪との間の相対回転が規制されるケーシングをさらに備
えたことを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、請求項１記載の発明の
作用に加えて、以下の作用を奏する。すなわち、弾性部
材が、一対の外輪をケーシングに対して軸方向に相対移
動可能に保持することができるので、動力伝達に際し
て、太陽ローラの軸方向位置に応じて、遊星ボールおよ
び外輪を倣わせて、外輪、遊星ボール、およびケーシン
グを軸方向に位置合わせすることができる。例えば、太
陽ローラが軸方向に位置ずれしていたとしても、この位
置ずれを許容して、無理なく動力伝達することができる
ので、太陽ローラと伝動軸とを低い精度で組み付けるこ
とができる結果、組立コストを安価にすることができ
る。

【００１１】また、一対の外輪を、ケーシングにそれぞ
れ一対の弾性部材で保持すればよいので、簡素な構成に
できる。例えば、請求項３記載の構成のように、挟持す
ればよい。

【００１２】請求項３記載の発明の摩擦式動力伝達装置
は、請求項２記載の摩擦式動力伝達装置において、上記
弾性部材は、ケーシングと外輪との間に挟持された状態
で、ケーシングと外輪との相対回転を規制することを特
徴とする。

【００１３】この構成によれば、請求項２記載の発明の
作用に加えて、以下の作用を奏する。すなわち、弾性部
材は、その付勢力でケーシングとの間、および外輪との
間に摩擦力を生じさせることができるので、ケーシング
および外輪間の相対回転を規制できる。しかも、ケーシ
ングと外輪との間に弾性部材を挟持するだけでよく、簡
素な構成にできる。

【００１４】請求項４記載の発明の摩擦式動力伝達装置
は、請求項１乃至３の何れかに記載の摩擦式動力伝達装
置において、上記一対の弾性部材に代えて、単一の弾性
部材を用いたことを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、請求項１乃至３の何れ
かに記載の発明の作用に加えて、弾性部材を簡素化する
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の摩擦
式動力伝達装置を添付図面を参照しつつ説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施の形態の遊星ボー
ル式変速機の断面図である。

【００１８】遊星ボール式変速機１は、固定部材として
外形を区画するケーシング３０を有している。ケーシン
グ３０の一端には、駆動源としての回転軸２ａを有する
モータ２が設けられている。また、ケーシング３０の他
端には、本変速機の出力部材としての回転板６が設けら
れている。モータ２と遊星ボール式変速機１とは、一体
的なユニットを構成している。

【００１９】遊星ボール式変速機１のケーシング３０内
には、モータ２の回転軸２ａと一体回転する筒状の太陽
ローラ３１と、この太陽ローラ３１の外周面を転がりつ
つ公転移動する球状の複数の遊星ボール３２と、これら
の遊星ボール３２が内接しつつ転動する環状の一対の外
輪３３と、複数の遊星ボール３２を回動自在に保持する
キャリア３４とが備えられている。キャリア３４の中央
部には、軸４の一端が一体回転可能に接続されており、
軸４の他端には、上述の回転板６が一体回転可能にナッ
ト７によってねじ締め固定されている。軸４は、ケーシ
ング３０に軸受５によって回動自在に支持されている。

【００２０】キャリア３４、軸４、太陽ローラ３１の回
転軸線と、一対の外輪３３の中心軸線とは、同芯に配置
されている。これらの軸線の延びる方向（以下、軸方向
という）に、一対の外輪３３は、互いに並んで配置さ
れ、これら一対の外輪３３の間に複数の遊星ボール３２
が配置されている。

【００２１】また、本実施の形態の遊星ボール式変速機
には、一対の外輪３３同士が接近するように、一対の外
輪３３をそれぞれ軸方向に付勢する一対の弾性部材３５
が備えられている。これにより、遊星ボール３２は、一
対の外輪３３および太陽ローラ３１の間で遊びのない状
態で、所定の押圧力で径方向に付勢されている。

【００２２】以下、詳細に説明する。

【００２３】ケーシング３０は、一方が開放された略カ
ップ状の主体部３０ａと、主体部３０ａの開放側の端部
に取り付けられている板部３０ｂとで構成されている。
板部３０ｂの一方の面は、モータ２の端面に固定されて
おり、他方の面が主体部３０ａのフランジ部３０ｃとね
じ締め固定されている。主体部３０ａは、環状のフラン
ジ部３０ｃと、フランジ部３０ｃの内周縁から軸方向に
延びる筒部３０ｄと、この筒部３０ｄの一端に径方向内
方に延設された環部３０ｅと、環部３０ｅの内径寄りに
あり軸受５を支持する小径筒状の軸受保持部３０ｆとを
有している。

【００２４】ケーシング３０内に、一対の弾性部材３５
を介して、一対の外輪３３が、軸方向に相対移動可能に
保持されている。すなわち、主体部３０ａの環部３０ｅ
と板部３０ｂの間に、弾性部材３５、外輪３３、遊星ボ
ール３２、外輪３３、弾性部材３５が軸方向に順に並ん
で配置されている。ここで、一対の弾性部材３５は、ケ
ーシング３０と外輪３３とで軸方向の両側から挟持され
てそれぞれ圧縮されている。また、一対の弾性部材３５
は、上述の挟持された状態を維持しつつ、圧縮を増す方
向にも、圧縮を減らす方向にも、弾性変形可能にケーシ
ング３０内に配置されている。また、弾性部材３５の付
勢力で、ケーシング３０、弾性部材３５および外輪３３
との間に摩擦力が生じるので、ケーシング３０と、外輪
３３とは相対回転を規制されている。

【００２５】弾性部材３５は、例えば、波形座金を４枚
積み重ねたもので構成され、この４枚積み重ねた波形座
金の組を外輪３３の両側に配置している。ここで波形座
金は、板厚が略一定の環状板が、その周方向の複数箇所
で軸方向に起伏する波形に形成されたものであり、各波
形座金の波形を重ね合わせて積み重ねている。弾性部材
３５の両面は、外輪３３の端面３３ａおよびケーシング
３０と、周方向の複数箇所でそれぞれ接している。弾性
部材３５は、軸方向に圧縮されると、弾性力で付勢する
ことができる。弾性部材３５は、予め定める圧縮高さ
（圧縮されたときの軸方向の寸法）で、所定の付勢力を
得られるように設定されている。

【００２６】なお、弾性部材３５は、複数の波形座金に
限定されない。例えば、一枚の波形座金でもよい。ま
た、皿ばねでもよいし、他のばねでもよい。また、ゴ
ム、プラスチック等の弾性部材でもよい。要は、弾性を
有する公知の構成を利用することができる。

【００２７】外輪３３は、弾性部材３５で付勢される部
分としての端面３３ａを有している。また、この端面３
３ａと反対側に、外輪３３は、円錐面状の内面３３ｂを
有しており、この内面３３ｂに遊星ボール３２が内接し
つつ転動する軌道が設定されている。一対の外輪３３
は、その軌道が設定された内面３３ｂ同士を、互いに近
い側に配置して、内面３３ｂの間に遊星ボール３２を挟
むようにして配置されている。

【００２８】遊星ボール３２は、複数、例えば、４個が
設けられており、同じ円周上を等配でキャリア３４によ
って保持されている。

【００２９】キャリア３４は、環状の主体部３４ａと、
主体部３４ａの中心部にあり軸４の端部の断面四角の角
軸部４ａが挿入嵌合されている角孔部３４ｂと、主体部
３４ａの外周縁部にあり遊星ボール３２を回転自在に保
持する切欠状に形成された複数、例えば、４カ所のボー
ル収容部３４ｃとを有している。ボール収容部３４ｃ
は、同円周上に等配に配置されており、主体部３４ａの
外周縁から軸方向に延びる一対の棒状部分の間に区画さ
れている。一対の棒状部分の間に遊星ボール３２を保持
することで、キャリア３４は、遊星ボール３２を回動自
在に、且つ、遊星ボール３２とキャリア３４との間で軸
方向に相対移動可能に、且つ、遊星ボール３２とキャリ
ア３４との間で径方向に相対移動可能に保持することが
できるので、後述するように遊星ボール３２の位置が変
化しても、遊星ボール３２の転動を伴う公転運動を、確
実に伝達することができる。

【００３０】太陽ローラ３１は、回転軸２ａが圧入され
る嵌合孔３１ａと、遊星ボール３２の転動する軌道とし
ての外周溝３１ｂとを有している。外周溝３１ｂは、遊
星ボール３２よりも大きい曲率の凹湾曲面断面に形成さ
れており、この軸方向の略中央部にあり外径が最小とな
る部位で遊星ボール３２と接触するようにされている。

【００３１】次に、この遊星ボール式変速機１の動作を
説明する。

【００３２】一対の弾性部材３５が一対の外輪３３をそ
れぞれ反対側から軸方向に押圧すると、一対の外輪３３
の円錐面の内周面３３ｂで、遊星ボール３２を両側から
付勢することとなるので、遊星ボール３２は径方向の内
方に向かって太陽ローラ３１へ押圧され、所定の押圧力
を得ることができる。このとき、外輪３３は、ケーシン
グ３０に対して相対回転を規制されて、固定部材とされ
るので、太陽ローラ３１を入力部材とし、キャリア３４
が出力部材として機能する。モータ２の回転力は、太陽
ローラ３１を回転させ、遊星ボール３２を太陽ローラ３
１の周りを公転運動させて、これに連れてキャリア３
４、軸４、および回転板６を回転させ、減速して駆動伝
達される。

【００３３】また、部品精度が低い場合でも問題ない。
例えば、太陽ローラ３１の外径が所定の寸法よりも小さ
い場合を想定する。この場合には、遊星ボール３２は径
方向の内方に配置され、外輪３３と径方向の内方で接触
する。これに伴い、外輪３３同士は互いに接近する。こ
のときの外輪３３同士の距離の変化量に比べて、弾性部
材３５の弾性変形量は通常格段に大きいので、弾性部材
３５による付勢力をほぼ維持することができる結果、外
輪３３を介して遊星ボール３２にかかる押圧力を適正な
範囲内に保つことができる。このように、遊星ボール３
２は適正な押圧力を受けて公転でき、これに伴いキャリ
ア３４、軸４、回転板６が回転することができる。ま
た、太陽ローラ３１以外の部材の寸法精度が低い場合に
も、同様にして、押圧力を安定して得ることができる。

【００３４】また、組立精度が低い場合でも問題ない。
例えば、太陽ローラ３１が、モータ２の回転軸２ａに、
適正位置からずれて取り付けられた場合を想定する。こ
の状態では、位置ずれした太陽ローラ３１に倣って遊星
ボール３２が軸方向に変位し、この遊星ボール３２に倣
って一対の外輪３３が軸方向に変位し、問題なく駆動力
を伝達することができる。このとき、一方の弾性部材３
５の圧縮は増し、他方の弾性部材３５の圧縮は減り、付
勢力の釣り合いは変化するが、上述のような外輪３３の
変位に伴う圧縮の増減幅は、通常、圧縮の弾性変形量に
比べて少なく、遊星ボール３２にかかる押圧力を、所定
の許容範囲内に保つことができる。また、遊星ボール３
２が、外輪３３や太陽ローラ３１と片当たりすることを
防止することができる。

【００３５】また、モータ２の回転軸２ａが傾く場合に
は、太陽ローラ３１、遊星ボール３２に倣って、一対の
外輪３３も傾いて保持され、それに伴い、一対の弾性部
材３５の圧縮がその部位によって変化する。このように
して、遊星ボール３２にかかる押圧力を、所定の許容範
囲内に保つことができ、問題なく使用することができ
る。

【００３６】このように本実施の形態によれば、一対の
弾性部材３５が一対の外輪３３を互いに接近するように
それぞれ軸方向に付勢しているので、一対の外輪３３は
遊星ボール３２を挟んで付勢して、遊星ボール３２は径
方向に付勢される。このように、弾性部材３５の変形を
伴って、遊星ボール３２を径方向にほぼ一定に押圧でき
るので、安定した押圧力を得ることができる。しかも、
押圧力を得るために、弾性部材３２の変形を伴っている
ので、部品自身の寸法精度や部品同士の組立精度等のば
らつきを吸収することができる。というのは、これらの
精度等のばらつきは、上述の弾性部材３５の変形による
変形量よりも通常格段に小さいからである。このよう
に、組立精度、部品精度等のばらつきを吸収できるの
で、弾性部材３５の変形を伴わない従来の場合に比べ
て、部品精度、組立精度等を低くすることができ、その
結果、組立コストや部品コストを安価にすることができ
る。

【００３７】また、ケーシング３０は、外輪３３を弾性
部材３５を介して軸方向に変位可能に保持し、且つ外輪
３３との間の相対回転が規制されるので、動力伝達に際
して、太陽ローラ３１の軸方向位置に応じて、遊星ボー
ル３２および外輪３３を倣わせて、外輪３３、遊星ボー
ル３２、およびケーシング３０を軸方向に位置合わせす
ることができる。例えば、太陽ローラ３１が軸方向に位
置ずれしていたとしても、この位置ずれを許容して、無
理なく動力伝達することができるので、太陽ローラ３１
と回転軸２ａとを低い精度で組み付けることができる結
果、組立コストを安価にすることができる。

【００３８】また、ケーシング３０と外輪３３との軸方
向に相対変位可能に保持するには、一対の外輪３３を、
ケーシング３０にそれぞれ一対の弾性部材３５で挟持す
ればよく、簡素な構成にできる。

【００３９】また、ケーシング３０と外輪３３との相対
回転を規制するのに、ケーシング３０と外輪３３との間
に弾性部材３５を挟持するだけでよく、簡素な構成にで
きる。

【００４０】また、遊星ボール３２は、外輪３３および
太陽ローラ３１との接触面が、例えば、遊星ローラを用
いる変速機に比べて小さいことから、押圧力を弾性部材
３５で適正に保つことのできる本発明は好ましい。

【００４１】なお、弾性部材３５は、一対で対向して圧
縮状態で付勢していたが、これには限定されない。要
は、弾性部材３５は、一対の外輪３３を接近させるよう
に付勢できればよい。例えば、一対の弾性部材３５に代
えて、単一の弾性部材３５を用いてもよい。この場合に
は、単一の弾性部材３５で簡素な構造にできる。また、
一対の弾性部材３５の一方を省いた構成とする場合に
は、外輪３３と、例えば、ケーシング３０とを相対移動
可能にすることによる作用、例えば、低い組立精度等を
許容できる作用を得ることができない場合があるが、一
方の弾性部材３５を省いて、遊星ボール式変速機を小型
化することができる。

【００４２】また、ケーシング３０は、上述の構成に限
定されない。例えば、主体部３０ａがモータ２のハウジ
ングと協働して、弾性部材３５を挟持してもよい。

【００４３】また、上述の実施の形態では、遊星ボール
式変速機１は、モータ２とユニットに構成されたもので
あったが、これには限定されない。遊星ボール式変速機
としては、太陽ローラ３１と、遊星ボール３２と、キャ
リア３４と、外輪３３とが備えられていればよく、これ
らに一対の外輪３３を付勢する弾性部材３５が備えられ
ていればよい。

【００４４】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、一対の弾
性部材が、一対の外輪同士を互いに接近するようにそれ
ぞれ軸方向に付勢しているので、遊星ボールへのほぼ一
定の安定した押圧力を得ることができる。しかも、弾性
部材の変形で部品精度等のばらつきを吸収でき、部品精
度等を低くでき、安価にすることができる。

【００４６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわ
ち、ケーシングは、外輪を弾性部材を介して軸方向に変
位可能に保持し、且つ外輪との間の相対回転が規制され
るので、動力伝達に際して、外輪、遊星ボール、および
ケーシングをそれぞれ倣わせて軸方向に位置合わせする
ことができる。これにより、太陽ローラの軸方向位置ず
れを許容できるので、太陽ローラと伝動軸との組立を低
精度にできて、その組立コストを安価にすることができ
る。また、ケーシングに一対の弾性部材で一対の外輪を
保持した、簡素な構成にできる。

【００４７】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明の効果に加えて、ケーシングと外輪との相対回
転を規制するのに、ケーシングと外輪との間に弾性部材
を挟持するだけの、簡素な構成にできる。

【００４８】請求項４記載の発明によれば、請求項１乃
至３の何れかに記載の発明の効果に加えて、単一の弾性
部材としたので、簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の遊星ボール式変速機の
正面断面図である。

【符号の説明】

１ 遊星ボール式変速機（摩擦式動力伝達装置） ３０ ケーシング ３１ 太陽ローラ ３１ｂ 外周溝 ３２ 遊星ボール ３３ 外輪 ３４ キャリア ３５ 弾性部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の環状の外輪が、互いに同芯でその軸
   方向に並んで配置され、これら一対の外輪の間に配置さ
   れて両外輪に内接する複数の遊星ボールが、太陽ローラ
   の外周溝に外接しつつ、キャリアで転動可能に保持され
   ている摩擦式動力伝達装置において、 上記一対の外輪同士が接近するように、一対の外輪をそ
   れぞれ軸方向に付勢する一対の弾性部材を備えたことを
   特徴とする摩擦式動力伝達装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の摩擦式動力伝達装置におい
   て、 上記外輪を弾性部材を介して軸方向に変位可能に保持
   し、外輪との間の相対回転が規制されるケーシングをさ
   らに備えたことを特徴とする摩擦式動力伝達装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の摩擦式動力伝達装置におい
   て、 上記弾性部材は、ケーシングと外輪との間に挟持された
   状態で、ケーシングと外輪との相対回転を規制すること
   を特徴とする摩擦式動力伝達装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載の摩擦式動
   力伝達装置において、 上記一対の弾性部材に代えて、単一の弾性部材を用いた
   ことを特徴とする摩擦式動力伝達装置。