(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽ローラと、この太陽ローラの外周に外接する複数の遊星ボールと、これらの遊星ボールを転動可能に保持するキャリアと、遊星ボールが内接する回動可能な環状の外接部材とを有する摩擦式動力伝達装置において、
上記太陽ローラおよび外接部材の一方が、複数の遊星ボールを介して、太陽ローラおよび外接部材の他方を軸方向に支持し、
上記遊星ボールは、第１の遊星ボール群と、第２の遊星ボール群とを含み、
太陽ローラは、軸方向に並んで互いに逆向きに傾斜する円錐面からなる一対の内側軌道を有し、各内側軌道には、それぞれ対応する遊星ボール群が接触し、
外接部材は、互いに逆向きに傾斜する弾性変形可能な一対の環状傾斜板を含み、
一対の環状傾斜板の内周面はそれぞれ円錐面を含み、上記一対の環状傾斜板の円錐面は、対応する遊星ボール群を挟んで対応する内側軌道にそれぞれ対向する一対の外側軌道を形成し、
外接部材は、一対の外側軌道同士を互いに近づけるような弾性復元力を作用させる弾性を有することを特徴とする摩擦式動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦式動力伝達装置において、
上記外接部材は、上記一対の環状傾斜板から延設されて互いに突き合わされて固定された一対の当接板を含むことを特徴とする摩擦式動力伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載の摩擦式動力伝達装置において、
上記外接部材は、一方の当接板および一方の環状傾斜板を単一の部材で一体に形成した一方の板材と、他方の当接板および他方の環状傾斜板を単一の部材で一体に形成した他方の板材とを組み合わせて構成されることを特徴とする摩擦式動力伝達装置。
【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】
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接部材と、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、太陽ローラと外接部材との間に介在して、互いの間に遊びをなくして、径方向に与圧力を作用させた状態で、太陽ローラと外接部材とに互いに確実に接触しながら転がり運動をして、駆動力を太陽ローラからキャリアへ伝達するように構成されている。また、キャリアを固定して、外接部材を出力部材とすることもある。
【０００３】
出力部材が何であるかにかかわらず、出力部材にかかる軸方向や径方向の負荷を受け止めるために、出力部材を回動自在に支持する専用の軸受が設けられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、専用の軸受で出力部材を支持していると、摩擦式動力伝達装置の構造が複雑化する。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、構造を簡素化でき、しかも動力伝達の安定した摩擦式動力伝達装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、摩擦式動力伝達装置の遊星ボールで、軸受機能を兼用させている。すなわち、請求項１記載の発明の摩擦式動力伝達装置は、太陽ローラと、この太陽ローラの外周に外接する複数の遊星ボールと、これらの遊星ボールを転動可能に保持するキャリアと、遊星ボールが内接する回動可能な環状の外接部材とを有する摩擦式動力伝達装置において、上記太陽ローラおよび外接部材の一方が、複数の遊星ボールを介して、太陽ローラおよび外接部材の他方を軸方向に支持し、上記遊星ボールは、第１の遊星ボール群と、第２の遊星ボール群とを含み、太陽ローラは、軸方向に並んで互いに逆向きに傾斜する円錐面からなる一対の内側軌道を有し、各内側軌道には、それぞれ対応する遊星ボール群が接触し、外接部材は、互いに逆向きに傾斜する弾性変形可能な一対の環状傾斜板を含み、一対の環状傾斜板の内周面はそれぞれ円錐面を含み、上記一対の環状傾斜板の円錐面は、対応する遊星ボール群を挟んで対応する内側軌道にそれぞれ対向する一対の外側軌道を形成し、外接部材は、一対の外側軌道同士を互いに近づけるような弾性復元力を作用させる弾性を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、以下の作用を奏する。例えば、太陽ローラを入力部材としてモータ等の回転軸に固定し、外接部材を出力部材とした動力伝達装置として利用できる。このとき、太陽ローラが、遊星ボールを介して外接部材を径方向および軸方向に支持できるので、外接部材を軸方向に支持するための専用の軸受や、この軸受を保持するための部材等を省くことができる。また、外接部材が遊星ボールを介して太陽ローラを支持してもよい。
【０００８】
また、軸方向に遊星ボールを介して支持しているので、軸方向の負荷を動力伝達のための遊星ボールの与圧力に変換でき、動力伝達を安定させることができる。
【００１０】
また太陽ローラの一対の内側軌道および外接部材の一対の外側軌道により、各遊星ボール群を介して軸方向の互いに逆向きの負荷をそれぞれ受けると共に、これらを互いに均衡させることができるので、常に安定した与圧力を得ることができる結果、安定した動力伝達を達成することができる。
また、請求項２記載の発明の摩擦式動力伝達装置は、請求項１に記載の摩擦式動力伝達装置において、上記外接部材は、上記一対の環状傾斜板から延設されて互いに突き合わされて固定された一対の当接板を含むことを特徴とする。
また、請求項３記載の発明の摩擦式動力伝達装置は、請求項２に記載の摩擦式動力伝達装置において、上記外接部材は、一方の当接板および一方の環状傾斜板を単一の部材で一体に形成した一方の板材と、他方の当接板および他方の環状傾斜板を単一の部材で一体に形成した他方の板材とを組み合わせて構成されることを特徴とする。
【００１１】
【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である遊星ボール式変速機を添付図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
遊星ボール式変速機１は、駆動源としてのモータ２に取り付けられている。このモータ２の回転軸２２に、遊星ボール式変速機１の入力部材である太陽ローラ３１が嵌合し、その周囲を取り囲む外接部材３３が出力部材として設けられている。このように、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。
【００１４】
モータ２は、固定部材としてのハウジング２１と、ハウジング２１から突出した上述の回転軸２２とを有している。この回転軸２２は、ハウジング２１寄り部分が太い段付き軸であり、ハウジング２１内に設けられた軸受（図示せず）によって回動自在に軸方向に位置規制されて支持されている。
【００１５】
遊星ボール式変速機１は、回転軸２２と一体回転する筒状の上述の太陽ローラ３１と、この太陽ローラ３１の外周面を転がる複数の遊星ボール３２と、これらの遊星ボール３２が内接しつつ転動する外接部材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とを備えている。キャリア３４は、モータ２のハウジング２１に固定されている。また、外接部材３３と、太陽ローラ３１との回転軸線とは同芯に配置されている。また、太陽ローラ３１と外接部材３３との間にある複数の遊星ボール３２は、遊びのない状態で、所定の与圧力で付勢されており、太陽ローラ３１の内側軌道と、外接部材３３の外側軌道を確実に転がることができる。
【００１６】
本実施の形態の遊星ボール式変速機１では、上述の遊星ボール３２が、回転軸２２の延びる方向（以下「軸方向」とする。）および軸方向と直交する方向（以下「径方向」とする。）の軸受機能を兼備している。すなわち、外接部材３３が、遊星ボール３２を介して太陽ローラ３１に支持されている。
【００１７】
以下、詳細に説明する。
【００１８】
太陽ローラ３１は、回転軸２２の小径部に止め輪２３と段差２２ａとによって、軸方向に保持されている。太陽ローラ３１は、モータ２の回転軸２２と嵌合される内周面を有している。また、太陽ローラ３１の外周面は、軸方向に沿って中央部で最大外径となるように両端部が小径になるように傾斜している。外周面には、遊星ボール３２が外接しつつ転動する一対の内側軌道３１ａ，３１ｂが設けられている。すなわち、モータ２の回転軸２２の根元側寄りにある第１内側軌道３１ａと、モータ２の回転軸２２の先端側にある第２内側軌道３１ｂとは、それぞれ軸方向に距離を開けて設けられ、軸方向に対して同じ角度で、互いに逆向きに傾斜する円錐面で構成されている。
【００１９】
遊星ボール３２は、複数、例えば、８個が設けられている。これらの遊星ボール３２は、第１内側軌道３１ａを転動する第１の遊星ボール群３２Ａ（第１群）と、第２内側軌道３１ｂを転動する第２の遊星ボール群３２Ｂ（第２群）とを含んでいる。第１群および第２群の各遊星ボール３２は、所定の軸方向位置で、また、回転軸２２の周りの所定の径方向位置の円周上に等配でキャリア３４によってそれぞれ保持されている。
【００２０】
キャリア３４は、環状に形成され、遊星ボール３２を回動自在に支持する複数のボール収容部３４ａを有している。ボール収容部３４ａは、遊星ボール３２が嵌まる開口であり、遊星ボール３２に対応して軸方向に２カ所に、また、周方向に等配で、計８カ所に設けられている。キャリア３４は、この遊星ボール式変速機を軸受として機能させるときの保持器としても機能する。キャリア３４および遊星ボール３２を覆って、その外側に外接部材３３が配置されている。
【００２１】
外接部材３３は、回転軸２２の根元寄りに配置された一方の板材としての円板状の主体部３６と、当接板同士が主体部３６の中央において複数のリベット３８で固定されて一体回転する他方の板材としての副部３７とを有している。主体部３６と副部３７とは、肉厚一定の板材でそれぞれ形成されている。
【００２２】
主体部３６は、径方向の外側にあり出力部材および当接板としての円板状の円板部３６ａと、円板部３６ａの内周に延設されて軸方向に傾斜した環状傾斜板としての傾斜部３６ｂとを有している。傾斜部３６ｂの内径側の面には円錐面が形成されている。この円錐面の内周面には、第１群の各遊星ボール３２が内接して転動する第１外側軌道３３ａが設定されている。第１内側軌道３１ａと第１外側軌道３３ａとは、第１群の各遊星ボール３２を挟持しつつ、対向して配置されている。なお、主体部３６の中心部分となる、傾斜部３６ｂの内径寄り部分は開口しており、キャリア３４が配置されている。
【００２３】
副部３７は、主体部３６の傾斜部３６ｂと略同じに形成された環状傾斜板としての傾斜部３７ａと、この傾斜部３７ａの内周縁から中心にかけて延設された円板部３７ｂとを有している。副部３７の傾斜部３７ａの内周面には、第２群の遊星ボール３２が内接して転動する第２外側軌道３３ｂが設定されている。第２内側軌道３１ｂと第２外側軌道３３ｂとは、第２群の各遊星ボール３２を挟持しつつ、対向して配置されている。このように、両外側軌道３３ａ，３３ｂは、軸方向に対して第１内側軌道３１ａと第２内側軌道３１ｂとほぼ同じ角度で、互いに傾斜が逆になっている。
【００２４】
また、外接部材３３には、副部３７と主体部３６の両傾斜部により室が区画され、この室の内部に、キャリア３４で保持された遊星ボール３２が収容されている。例えば、回転軸２２の先端を下方に向けて配置する場合には、この室の内部から、遊星ボール３２を潤滑するグリース等が下方へ落下することを円板部３７ｂで確実に防止することができる。
【００２５】
また、外接部材３３の主体部３６および副部３７の両傾斜部が金属板材製とされ円錐面を形成し、外接部材３３は弾性を有している。この弾性による復元力が両傾斜部の内周面同士を互いに近づけるように作用する状態で、外接部材３３は各群の遊星ボール３２と接している。なお、弾性を得るための構成は上述の構造に限定されない。例えば、各遊星ボール３２に弾性力を与える弾性部材が、外接部材３３と別体で設けられていてもよい。
【００２６】
外接部材３３の各部、例えば、傾斜部の傾斜角度や、板厚等は、所定の与圧力が得られるように設定されている。すなわち、上述のように外接部材３３による復元力を受けつつ、遊星ボール３２は外接部材３３と太陽ローラ３１の間に挟持されている。外接部材３３に軸方向の負荷がかからない状態では、第１群および第２群の各遊星ボール３２には、与圧力がバランスして作用し、それに伴い、外接部材３３と太陽ローラ３１との相対位置は中立位置になり、このときに、予め定められた大きさの与圧力が得られるようにされている。
【００２７】
次に、この遊星ボール式変速機１の動作を説明する。
【００２８】
遊星ボール式変速機１は、太陽ローラ３１をモータ２の回転軸２２に固定し、外接部材３３を出力部材とした動力伝達装置として利用することができる。モータ２を駆動すると、太陽ローラ３１が回転し、その各内側軌道３１ａ，３１ｂを複数の遊星ボール３２が転動する。このとき、キャリア３４は回転せず、遊星ボール３２に外接する外接部材３３が回転する。
【００２９】
また、太陽ローラ３１が、遊星ボール３２を介して外接部材３３を径方向および軸方向に支持することができる。
【００３０】
この状態で、外接部材３３に軸方向の負荷がかからないときには、上述のように、各遊星ボール３２に適正な与圧力が作用している。
【００３１】
また、外接部材３３に軸方向の負荷が、回転軸２２の根元から先端に向かう向き（軸方向の先端向き）に作用するときには、外接部材３３から、第１外側軌道３３ａと、第１群の遊星ボール３２と、第１内側軌道３１ａとを介して、モータ２の軸受で受け止められる。この負荷は、主体部３６の傾斜部３６ｂの内径寄り部分を広げるように作用し、これに伴う弾性復元力は、外接部材３３を負荷と逆向きに移動させるように働く。さらに、一対の内側軌道は太陽ローラ３１に、一対の外側軌道は外接部材３３にそれぞれ形成されて、内側軌道同士、外側軌道同士の相対位置は規制されている。また、第１群と第２群との遊星ボール３２にかかる与圧力は、互いにバランスする。その結果、軸方向の先端向きの負荷がかかり、外接部材３３と太陽ローラ３１との相対位置のずれが生じても、ずれを戻すようにする力が生じて、相対位置のずれが防止される。それゆえ、第１群の各遊星ボール３２にかかる与圧力とともに、第２群の各遊星ボール３２にかかる与圧力をほぼ一定に保つことができて、適切な与圧力を得て、安定した動力伝達を実現できる。
【００３２】
また、負荷が、軸方向の先端向きと逆向き（根元向き）のときには、第２外側軌道３３ｂと、第２群の各遊星ボール３２と、第２内側軌道３１ｂとを介して、モータ２の軸受で受け止められる。このとき、根元向きの負荷は、副部３７の傾斜部３７ａの内径寄り部分を広げるように作用し、これに伴い、傾斜部３７ａの弾性復元力は、外接部材３３を負荷と逆向きに移動させるように作用する。その結果、先端向きの負荷がかかる場合と同様に、外接部材３３と太陽ローラ３１との相対位置のずれが防止されて、各群の遊星ボール３２には与圧力が適切に作用して、安定した動力伝達を実現できる。
【００３３】
また、軸方向に過大な負荷が作用する場合には、キャリア３４が保持器として機能するので、遊星ボール３２が軸方向に過大に変位することは防止される。
【００３４】
このように本実施の形態によれば、太陽ローラ３１が外接部材３３を、複数の遊星ボール３２を介して径方向および軸方向に支持したので、動力伝達装置としての遊星ボール式変速機１で軸受機能を兼備させることができる。例えば、外接部材３３を軸方向に支持するための専用の軸受や、この軸受を保持するための部材等を省くことができ、遊星ボール式変速機１の構造を簡素化することができる。
【００３５】
また、外接部材３３が太陽ローラ３１を複数の遊星ボール３２を介して径方向および軸方向に支持してもよい。このように、太陽ローラ３１および外接部材３３の一方が他方を、複数の遊星ボール３２を介して径方向および軸方向に支持して、動力伝達装置で軸受機能を兼備させることができて、構造を簡素化することができる。
【００３６】
また、軸方向に遊星ボール３２を介して支持しているので、軸方向の負荷を動力伝達のために遊星ボール３２にかかる与圧力に変換でき、軸方向の負荷に起因して与圧力が減少し動力伝達に支障が生じることを防止でき、動力伝達を安定させることができる。特に、内側軌道および外側軌道が傾斜面であるので、軸方向の負荷を与圧力に確実に変換できる。
【００３７】
また、太陽ローラ３１の一対の内側軌道および外接部材３３の一対の外側軌道は、互いに対向して逆向きに傾斜し、各遊星ボール群を介して軸方向の互いに逆向きの負荷をそれぞれ受ける。それと共に、いずれの向きの軸方向の負荷も、第１群と第２群の遊星ボール３２で互いに均衡させることができるので、外接部材３３と太陽ローラ３１との相対位置を、所定の与圧力が得られる位置に維持することができ、常に安定した与圧力を得ることができる。その結果、安定した動力伝達を達成することができる。
【００３８】
また、外接部材３３は、円錐面を形成する傾斜部３６ｂ，３７ａからなり各遊星ボール３２に与圧力を与えるための弾性部材を有しているので、その弾性復元力が、外接部材３３と太陽ローラ３１との相対位置を適正な位置にするように、外接部材３３に作用して、適正な与圧力が得られる。このように、外接部材３３の弾性で定圧与圧された与圧力を得られるので、より一層安定した動力伝達を実現できる。また、与圧力を与えるための弾性部材を別途設ける必要がなく、構造をより一層簡素化することができる。
【００３９】
なお、上述の実施の形態では、外接部材３３は弾性を有していたが、剛体で構成されていてもよい。この場合には、遊星ボール３２が、予め定められた位置にある外接部材３３と太陽ローラ３１との間に挟持されたときに、定位置与圧された状態で所定の与圧力が得られる。
【００４０】
また、上述の実施の形態では、キャリア３４を固定していたが、これには限定されない。例えば、太陽ローラ３１または外接部材３３を固定して、キャリア３４を回動可能に構成し、キャリア３４を入出力に使用してもよい。
【００４１】
また、上述の実施の形態では、モータ２に内蔵される軸受で、軸方向の負荷を受け止めていたが、これには限定されない。例えば、この遊星ボール式変速機を適用する機器に設けられた軸受で受け止めてもよい。
【００４２】
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、外接部材３３とが備えられていればよい。
【００４３】
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。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、太陽ローラおよび外接部材の一方が他方を、複数の遊星ボールを介して軸方向に支持したので、動力伝達装置で軸受機能を兼備でき、例えば、軸受等を省いて構造を簡素化することができる。しかも、軸方向の負荷を利用して動力伝達を安定させることができる。
【００４５】
また、各遊星ボール群を介して軸方向の互いに逆向きの負荷をそれぞれ受けると共に、常に安定した与圧力を得て、安定した動力伝達を達成することができる。
【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）
２  モータ
２２  回転軸
３１  太陽ローラ
３１ａ，３１ｂ  内側軌道
３２  遊星ボール
３２Ａ  第１の遊星ボール群
３２Ｂ  第２の遊星ボール群
３３  外接部材
３３ａ，３３ｂ  外側軌道
３４  キャリア
３６  主体部（一方の板材、単一の部材）
３６ａ  円板部（当接板）
３６ｂ  傾斜部（環状傾斜板）
３７  副部（他方の板材、単一の部材）
３７ａ  傾斜部（環状傾斜板）
【図１】
0003722982.tif 000002