(57)【要約】      （修正有）【課題】  変速時に偏心軸を回転させる変速アクチュエータの必要トルクを小さく抑え、変速アクチュエータの小型化・低コスト化を達成することができる摩擦伝動変速機を提供すること。【解決手段】  動力伝達をする駆動ローラ１および従動ローラ２のうち、少なくとも一方の回転支持部を、ローラの接触点における接線に対し角度θを持ったカム斜面８ａに当接させることで押し付け力を発生させ、前記駆動ローラ１および前記従動ローラ２を、径の異なる複数のローラ対で構成し、駆動ローラ１および従動ローラ２のうち少なくとも一方を偏心従動ローラ軸２４で回転自在に支持し、偏心従動ローラ軸２４を回転させることで、各ローラ対の軸間距離を変えて、選択的にいずれかのローラ対で動力を伝達する摩擦伝動変速機において、前記偏心従動ローラ軸２４における各ローラ対の位相配置について、カム底から正トルク側カムの方向に向かって１速から順に配置した構成とした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持された駆動ローラと従動ローラとを押圧接触させ、その接触部に生じる摩擦力によって、上記２個のローラのうち、一方のローラから他方のローラに動力を伝達し、
前記駆動ローラおよび前記従動ローラのうち、少なくとも一方の回転支持部を、ローラの接触点における接線に対し角度を持ったカム斜面に当接させることで押し付け力を発生させ、
前記駆動ローラおよび前記従動ローラを、径の異なる複数のローラ対で構成し、駆動ローラおよび従動ローラのうち少なくとも一方を偏心軸で回転自在に支持し、偏心軸を回転させることで、各ローラ対の軸間距離を変えて、選択的にいずれかのローラ対で動力を伝達する摩擦伝動変速機において、
前記ロータ対の従動ローラの半径を駆動ローラの半径で除したものを減速比と呼び、最も減速比の大きいローラ対から減速比の小さいローラ対を順に１速、２速、３速…とした場合に、前記偏心軸における各ローラ対の位相配置について、カム底から正トルク側カムの方向に向かって１速から順に配置したことを特徴とする摩擦伝動変速機。
【請求項２】
請求項１に記載された摩擦伝動変速機において、
前記各ローラ対の位相配置は、減速比が大きくなるほど、ローラ対間の位相間角度を大きく設定したことを特徴とする摩擦伝動変速機。
【請求項３】
請求項１または２に記載された摩擦伝動変速機において、
前記偏心軸の位相を制御するアクチュエータにブレーキ機構を設けたことを特徴とする摩擦伝動変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動ローラと従動ローラとによる摩擦伝動ローラを用いた摩擦伝動変速機の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動ローラと従動ローラを用いた摩擦伝動変速機は、複数のローラ対（１速ローラ対と２速ローラ対と３速ローラ対）を順に配列し、偏心軸を回転させることで各ローラ対の軸間距離を変えて、選択的に何れかのローラ対で動力を伝達する構造としている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６１−２８６６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の摩擦伝動変速機にあっては、変速時にどちらの方向に回転させるかを規定しておらず、伝達トルクが負荷されたまま変速することを要求される加速アップシフト時に、必要モーメントが大きい方向に回転させると、大きなモーメントを必要とし変速アクチュエータの負担が大きくなる、という問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、変速時に偏心軸を回転させる変速アクチュエータの必要トルクを小さく抑え、変速アクチュエータの小型化・低コスト化を達成することができる摩擦伝動変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の摩擦伝動変速機では、摩擦力によって動力を伝達する駆動ローラおよび従動ローラのうち、少なくとも一方の回転支持部を、ローラの接触点における接線に対し角度を持ったカム斜面に当接させることで押し付け力を発生させ、
前記駆動ローラおよび前記従動ローラを、径の異なる複数のローラ対で構成し、駆動ローラおよび従動ローラのうち少なくとも一方を偏心軸で回転自在に支持し、偏心軸を回転させることで、各ローラ対の軸間距離を変えて、選択的にいずれかのローラ対で動力を伝達する摩擦伝動変速機において、
前記ロータ対の従動ローラの半径を駆動ローラの半径で除したものを減速比と呼び、最も減速比の大きいローラ対から減速比の小さいローラ対を順に１速、２速、３速…とした場合に、前記偏心軸における各ローラ対の位相配置について、カム底から正トルク側カムの方向に向かって１速から順に配置した。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明の摩擦伝動変速機にあっては、偏心軸における各ローラ対の位相配置について、カム底から正トルク側カムの方向に向かって、減速比の大きいローラ対から減速比の小さいローラ対に、順に配置した。このため、例えば、１速から２速、３速へと順に変速する場合のように、増速側に変速するときには、偏心軸を回転させる方向がローラ支持部に働くモーメントに対して同じ方向、つまり、必要トルクが小さくなる方向となる。したがって、変速時に偏心軸を回転させる変速アクチュエータの必要トルクが小さく抑えられ、この結果、変速アクチュエータの小型化・低コスト化を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の摩擦伝動変速機を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１における３速の摩擦伝動変速機を示す全体図、図２は実施例１の摩擦伝動変速機における押し付け力発生部を示す側面図である。
実施例１の摩擦伝動変速機は、回転自在に支持された駆動ローラ１と従動ローラ２とを押圧接触させ、その接触部に生じる摩擦力によって、上記２個のローラ１、２のうち、一方のローラ１または２から他方のローラ２または１に動力を伝達する摩擦伝動ローラを構成する。
【０００９】
前記駆動ローラ１は、１速用駆動ローラ１１と、２速用駆動ローラ１２と、３速用駆動ローラ１３と、駆動ローラ支持軸部１７，１８と、を一体形成して構成されている。ローラ径は、１速用駆動ローラ１１<２速用駆動ローラ１２<３速用駆動ローラ１３であり、前記駆動ローラ支持軸部１７，１８の間に、図１の左から１速用駆動ローラ１１、２速用駆動ローラ１２、３速用駆動ローラ１３が配列される。
【００１０】
前記従動ローラ２は、１速用従動ローラ２１と、２速用従動ローラ２２と、３速用従動ローラ２３と、偏心従動ローラ軸２４（偏心軸）と、により構成されている。ローラ径は、１速用従動ローラ２１>２速用従動ローラ２２>３速用従動ローラ２３であり、前記偏心従動ローラ軸２４上に、図１の左から１速用従動ローラ２１、２速用従動ローラ２２、３速用従動ローラ２３が配列される。
【００１１】
前記３個の従動ローラ２１，２２，２３は、径方向の相対移動を許容しながら軸方向には互いに連結され、且つ、偏心従動ローラ軸２４上に回転自在に支持されている。前記偏心従動ローラ軸２４の両端部は、第１支持軸受け３と第２支持軸受け４とを介して摩擦伝動変速機ケース７に回転可能に支持されている。そして、前記１速用駆動ローラ１１と前記１速用従動ローラ２１により１速ローラ対が構成され、前記２速用駆動ローラ１２と前記２速用従動ローラ２２により２速ローラ対が構成され、前記３速用駆動ローラ１３と前記３速用従動ローラ２３により３速ローラ対が構成される。
【００１２】
前記三対のローラ対は、前記駆動ローラ支持軸部１７，１８に駆動ローラ支持軸受け５，６を設定し、該駆動ローラ支持軸受け５，６に、摩擦伝動変速機ケース７に設定したカム８を当接することで、ローラ対間に押し付け力を付与している。前記カム８は、図２に示すように、駆動ローラ１と従動ローラ２との接触点における接線に対し角度θを持ったカム斜面８ａを有し、該カム斜面８ａを駆動ローラ支持軸受け５，６のカムフォロア５ａ，６ａに当接させることでローラ対に押し付け力を発生させている。なお、前記駆動ローラ支持軸受け５，６は、外輪としてのカムフォロア５ａ，６ａと、転動体としてのニードル５ｂ，６ｂと、を有して構成されている。
【００１３】
前記３個の従動ローラ２１、２２、２３は、両端に第１支持軸受け３と第２支持軸受け４とを配置した偏心従動ローラ軸２４上にボール等を介して回転可能に設定すると共に、前記偏心従動ローラ軸２４を回動させるサーボモータ９（変速アクチュエータ）を偏心従動ローラ軸２４の一端部に設けている。変速指令時には、前記サーボモータ９による偏心従動ローラ軸２４のモータ軸MAを中心とする回動により、変速前の変速位置に対応する従動ローラ回転軸SA1，SA2，SA3のうち２つの軸を駆動ローラ回転軸DAから離し、変速後の変速位置に対応する従動ローラ回転軸SA1，SA2，SA3のうち１つの軸を駆動ローラ回転軸DAに近づけ、変速比を異ならせて設定した三対のローラ対を切り替え可能に構成している。
【００１４】
前記ロータ対の従動ローラの半径を駆動ローラの半径で除したものを減速比と呼び、最も減速比の大きいローラ対から減速比の小さいローラ対を上記のように、順に１速、２速、３速とした場合に、前記偏心従動ローラ軸２４における各ローラ対の位相配置について、カム底から正トルク側カムの方向に向かって１速から順に配置している。すなわち、図２はローラ対を軸方向前側から視たものであり、駆動ローラ１の回転方向と正トルク方向はこの図２において右回りであり、右側のカム面８ａが正トルク側のカム面となる。図２では最も減速比の大きい１速ローラ対が動力伝達を行っており、１速用従動ローラ２１の位相は０°の位置にある。２速用従動ローラ２２の位相は右回りに120°の位置にあり、3速用従動ローラ２３の位相は240°の位置にある。
【００１５】
次に、作用を説明する。
【００１６】
［変速作用］
従来例においては、偏心軸の位相をサーボモータやステッピングモータなどの変速アクチュエータで制御し、各ローラ対の軸間距離を変えることで変速を行う。ローラ同士は摩擦（またはトラクションドライブなど）によって動力を伝達するため、非常に大きな押し付け力を付与される。ここでカムフォロワがカム面を乗り上げ、図３のように押し付け力の作用線が偏心軸の中心と一致しないときは、偏心軸にモーメントが働く。変速比を固定しているときは、偏心軸が回転しないよう変速アクチュエータで保持する必要があり、変速するときはモーメントに逆らって、より大きなトルクを変速アクチュエータに発生させて偏心軸を回転させる。
この変速させるのに必要なモーメントの大きさは、図４に示すように、回転させる方向によって異なる。勿論、モーメントの小さいほう（左回り）が変速アクチュエータの負担が小さく、小型・低コスト化を図れる。
【００１７】
しかしながら、従来例の摩擦伝動変速機では、変速時にどちらの方向に回転させるかを規定しておらず、伝達トルクが負荷されたまま変速することを要求される加速アップシフト時に、必要モーメントが大きい方向に偏心軸を回転させると、大きなモーメントを必要とし、変速アクチュエータの負担が大きくなる。
【００１８】
これに対し、実施例１の摩擦伝動変速機では、例えば、車両が停止状態から加速するときは、１速からスタートし、２速、３速へと順に変速する。加速を行っているので当然、トルクが負荷されたまま変速を行う。すなわち、一対のローラ間に押し付け力が働き、また接触点の変形量を吸収するためカム面８ａ上を乗り上げているので、図３の場合と同様に左回りにモーメントが働いている。このとき増速側に変速するには、偏心従動ローラ軸２４を左回りに回転させるが、この左回り方向は、図４において必要トルクが小さい方向である。
【００１９】
したがって、変速アクチュエータであるサーボモータ９に必要とされるトルクが小さくなり、小型で、低価格なものを使うことができる。
なお、変速動作後半の２速用従動ローラ２２を接続するときは、左周りのほうが必要トルクは大きくなる。しかしながら、１速用従動ローラ２１を断絶したときに伝達トルクは０になり、２速を接続しながら徐々に伝達トルクが大きくなるが、伝達トルクが大きくなる前に変速を完了してしまえば、右周りのときよりはモーメントは小さい。
【００２０】
次に、効果を説明する。
実施例１の摩擦伝動変速機にあっては、下記の効果を得ることができる。
【００２１】
(1) 回転自在に支持された駆動ローラ１と従動ローラ２とを押圧接触させ、その接触部に生じる摩擦力によって、上記２個のローラ１，２のうち、一方のローラから他方のローラに動力を伝達し、前記駆動ローラ１および前記従動ローラ２のうち、少なくとも一方の回転支持部を、ローラの接触点における接線に対し角度θを持ったカム斜面８ａに当接させることで押し付け力を発生させ、前記駆動ローラ１および前記従動ローラ２を、径の異なる複数のローラ対で構成し、駆動ローラ１および従動ローラ２のうち少なくとも一方を偏心従動ローラ軸２４で回転自在に支持し、偏心従動ローラ軸２４を回転させることで、各ローラ対の軸間距離を変えて、選択的にいずれかのローラ対で動力を伝達する摩擦伝動変速機において、前記ロータ対の従動ローラ２１，２２，２３の半径を駆動ローラ１１，１２，１３の半径で除したものを減速比と呼び、最も減速比の大きいローラ対から減速比の小さいローラ対を順に１速、２速、３速…とした場合に、前記偏心従動ローラ軸２４における各ローラ対の位相配置について、カム底から正トルク側カムの方向に向かって１速から順に配置したため、変速時に偏心従動ローラ軸２４を回転させる変速アクチュエータであるサーボモータ９の必要トルクを小さく抑え、サーボモータ９の小型化・低コスト化を達成することができる。
【実施例２】
【００２２】
実施例２は、４速の摩擦伝動変速機において、減速比が大きくなるほど、ローラ対間の位相間角度を大きくした例である。
【００２３】
すなわち、図５に示すように、実施例２での複数のローラ対は、１速ローラ対１１、２１と２速ローラ対１２、２２と３速ローラ対１３、２３と４速ローラ対１４、２４としている。
【００２４】
そして、１速から４速までを設けているが、各ローラ対の位相配置は、減速比が大きくなるほど、ローラ対間の位相間角度を大きく設定している。すなわち、１速−２速間角度は120°、２速−３速間角度は100°、３速−４速間角度は80°、４速−１速間角度は60°に設定している。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
次に、作用を説明すると、ローラ対の接触点の変形量を吸収するためカム面８ａ上を乗り上げるが、その量が大きいと次の変速段のローラが接触してしまう。一方、減速比が大きいほど入力側ローラ（駆動ローラ１）の半径が小さくなるため、同じトルクを伝達した場合に伝達力が大きくなる。したがって、押し付け力も減速側ほど大きく、カム面８ａの乗り上げによるローラの移動量も大きくなるが、減速側ほどローラ対間の位相間角度を大きく設定しているので接触することはない。なお、他の作用は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００２６】
次に、効果を説明する。
実施例２の摩擦伝動変速機にあっては、実施例１の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００２７】
(2) 前記各ローラ対の位相配置は、減速比が大きくなるほど、ローラ対間の位相間角度を大きく設定したため、カム側ローラ（駆動ローラ１）の移動によるローラ同士の接触を防止することができる。
【実施例３】
【００２８】
実施例３は、偏心軸の位相を制御する変速アクチュエータにブレーキ機構を設けた例である。
【００２９】
すなわち、図６に示すように、実施例３の摩擦伝動変速機は、実施例１と同様に３速の変速段を持つ機構としているが、偏心従動ローラ軸２４の位相を制御するサーボモータ９にブレーキ機構１０を設けている。つまり、偏心従動ローラ軸２４の一端にサーボモータ９を設け、偏心従動ローラ軸２４の他端にブレーキ機構１０を設けている。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
次に、作用を説明すると、変速開始時は、それまで保持していたトルクを開放するだけでよいので、サーボモータ９は不要である。一方、変速せずに走行しているときはブレーキ機構１０にて保持する方が、サーボモータ９に通電し続けて保持しているよりも消費電力が小さくなる。よって、図７に示すように、変速開始まではブレーキ機構１０によりトルクを保持し、変速開始時にブレーキ機構１０を開放し、所定時間の経過後からサーボモータ９の駆動を開始することで、変速制御を行うことができる。このため、実施例３の摩擦伝動変速機の場合、偏心従動ローラ軸２４を回転させるサーボモータ９に必要な駆動トルクを実施例１，２に比べ、さらに小さくすることができる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００３１】
次に、効果を説明する。
実施例３の摩擦伝動変速機にあっては、実施例１の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００３２】
(3) 偏心従動ローラ軸２４の位相を制御するサーボモータ９にブレーキ機構１０を設けたため、偏心従動ローラ軸２４を回転させるサーボモータ９に必要な駆動トルクを小さく抑えることができる。
【００３３】
以上、本発明の摩擦伝動変速機を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００３４】
実施例１，３では３速の摩擦伝動変速機を示し、実施例２では４速の摩擦伝動変速機を示したが、２速、あるいは、５速以上の摩擦伝動変速機としても適用することができる。
【００３５】
実施例１〜３では、カム斜面のカムリード（カム角度）を一定値とする例を示したが、駆動ローラと従動ローラの中心を通る直線から離れた位置であるほどカム斜面のカムリードを段階的（カム面が交差面形状）あるいは無段階（カム面が凹曲面形状）に大きく設定するような例としても良い。
【００３６】
実施例１〜３では、駆動ローラの回転支持部をカム斜面に当接させることで押し付け力を発生させる例を示したが、従動ローラの回転支持部をカム斜面に当接させることで押し付け力を発生させるようにしても良いし、また、駆動ローラと従動ローラの両回転支持部をカム斜面に当接させることで押し付け力を発生させるようにしても良い。
【００３７】
実施例３では、サーボモータとブレーキ機構とをそれぞれ偏心従動ローラ軸の両端に独立に設ける例を示したが、ブレーキ機構内蔵型の変速アクチュエータを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の摩擦伝動変速機は、車両に適用される摩擦伝動変速機への適用に限らず、加速機能や減速機能や変速機能が要求される産業機器等に対し広汎な用途として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１における３速の摩擦伝動変速機を示す全体図である。
【図２】実施例１の摩擦伝動変速機において３個のローラ対を軸方向前側から視た正面図である。
【図３】従来例の摩擦伝動変速機において偏心軸に働くモーメントの説明図である。
【図４】従来例の摩擦伝動変速機において偏心軸の回転方向と大きさとの関係を示す特性図である。
【図５】実施例２の摩擦伝動変速機において４個のローラ対を軸方向前側から視た正面図である。
【図６】実施例３における３速の摩擦伝動変速機を示す全体図である。
【図７】実施例３の摩擦伝動変速機において偏心軸の回転方向と大きさとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  駆動ローラ
１１  １速用駆動ローラ
１２  ２速用駆動ローラ
１３  ３速用駆動ローラ
１７，１８  駆動ローラ支持軸部
２  従動ローラ
２１  １速用従動ローラ
２２  ２速用従動ローラ
２３  ３速用従動ローラ
２４  偏心従動ローラ軸（偏心軸）
３  第１支持軸受け
４  第２支持軸受け
５，６  駆動ローラ支持軸受け
５ａ，６ａ  カムフォロア
５ｂ，６ｂ  ニードル
７  摩擦伝動変速機ケース
８  カム
８ａ  カム斜面
９  サーボモータ（変速アクチュエータ）
１０  ブレーキ機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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