(57)【要約】【課題】摩耗等の問題をもたらす現象とされてきたクリープ現象を有効活用すると共に、従来に比べて小型で変速比の高い変速機構を提供することを目的とする。【解決手段】入力軸１と、出力軸２と、入力軸１に嵌合された第１の軌道輪４１と、前記第１の軌道輪４１と対向する、出力軸２に嵌合された第２の軌道輪４２と、前記第１の軌道輪４１と前記第２の軌道輪４２との間に転動自在に配置された複数の転動体４３とを有する転がり軸受４と、前記第２の軌道輪を固定するハウジング３と、を有し、前記第２の軌道輪４２が前記ハウジング３に対してクリープすることにより、前記入力軸１から入力された回転数を変更し、前記出力軸２に出力することを特徴とする変速機構。【選択図】図１
2011226528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸または入力側ハウジングに嵌合された第１の軌道輪と、前記第１の軌道輪と対向する、出力軸または出力側ハウジングに嵌合された第２の軌道輪と、前記第１の軌道輪と前記第２の軌道輪との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受を用いて、前記入力軸または入力側ハウジングから入力された回転数を変更し、前記出力軸または出力軸ハウジングに出力する変速方法であって、
前記入力軸または入力側ハウジングから前記第１の軌道輪に回転を入力し、
入力された回転により、前記第２の軌道輪を支持するハウジングまたは固定軸に対して前記第２の軌道輪がクリープし、
前記クリープによる回転を前記出力軸または出力側ハウジングに出力することにより前記入力軸または入力側ハウジングから入力された回転数を変更する変速方法。
【請求項２】
入力軸または入力側ハウジングと、
出力軸または出力側ハウジングと、
入力軸または入力側ハウジングに嵌合された第１の軌道輪と、前記第１の軌道輪と対向する、出力軸または出力側ハウジングに嵌合された第２の軌道輪と、前記第１の軌道輪と前記第２の軌道輪との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受と、
前記第２の軌道輪を固定するハウジングまたは固定軸と、を有し、
前記第２の軌道輪が前記ハウジングまたは固定軸に対してクリープすることにより、前記入力軸または入力側ハウジングから入力された回転数を変更し、前記出力軸または出力軸ハウジングに出力することを特徴とする変速機構。
【請求項３】
請求項２に記載の変速機構であって、
前記転動体に負荷される荷重を変更するための荷重調整手段を備えることを特徴とする変速機構。
【請求項４】
請求項３に記載の変速機構であって、
前記荷重調整手段は、前記転動体に負荷される荷重を無段階に変更することを特徴とする無段変速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に高変速比を必要とする用途に好適な、モータ等の動力の回転速度を変換して伝達する転がり軸受、および転がり軸受を用いた変速機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車や産業機械等の多種多様の用途において、動力変換のために様々な変速機構が用いられてきた。代表的なものとして、遊星歯車やハーモニックドライブ（登録商標）などの歯車を利用したものや、遊星歯車と同様の遊星方式を用いた遊星ローラ式トラクションドライブなどが挙げられる。また、遊星ローラ式トラクションドライブを転がり軸受に適用させた変速機構も知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３３２４４９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＮＳＫテクニカルジャーナル  Ｎｏ．６８０」２００６年３月、ｐ．１３−１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、極めて低速かつ精密な回転が要求される回転機器（例えばカメラの駆動装置やロボット装置等）が広く用いられているため、高変速比を実現する変速機構への要求が高まっている。しかしながら、従来の歯車を利用した変速機構では、噛合歯車間において回転速度や方向の変動による振動や騒音を生じるといった問題がある。また、遊星方式を用いた変速機構では、変速比を高くするためには、歯車機構またはトラクションドライブを複数結合する必要があるため、装置が大型化したり、コストが上昇するといった問題がある。さらに特許文献１のような、転がり軸受の保持器や外輪を出力軸に固定した構成では、変速比が形状により限定されてしまうという問題がある。
【０００６】
一方、転がり軸受において、従来より、固定輪と軸／ハウジングとの間で、固定輪が軸受の回転方向へゆっくりと回転する『クリープ現象』が起こることが知られている。本発明者等は、このクリープ現象の発生メカニズムに関して研究を重ねた結果、固定輪に生じる軸受回転方向へのクリープ現象は、転動体の移動による固定輪の局部的なひずみ、特に周方向ひずみの変化の繰り返しから発生する力が原因であることを見出した。すなわち、転動体と固定輪との接点近傍において固定輪は、前記接点よりも転動体進行方向前方部分で伸ばされていき、後方部分では縮んでいく、という波打った状態となる。さらに、転動体直下の固定輪とハウジング／軸との間に大きな接触面圧が発生して一時的に固着することにより、固定輪の前記前方部分は転動体進行方向に押され、その一方で固定輪の前記後方部分は転動体進行方向に引っ張られて、その結果、固定輪全体が転動体進行方向に進むことが判明した。また、前記周方向ひずみを大きくする、すなわち軸受に負荷する荷重を大きくしたり、転動体の数を減らして転動体荷重を大きくしたり、軌道輪の肉厚を薄くする等により、クリープ速度は増加することも判明した。（非特許文献１）
【０００７】
本発明は上記の知見を基に、摩耗等の問題をもたらす現象とされてきたクリープ現象を有効活用すると共に、従来に比べて小型で変速比の高い変速機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）入力軸または入力側ハウジングに嵌合された第１の軌道輪と、前記第１の軌道輪と対向する、出力軸または出力側ハウジングに嵌合された第２の軌道輪と、前記第１の軌道輪と前記第２の軌道輪との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受を用いて、前記入力軸または入力側ハウジングから入力された回転数を変更し、前記出力軸または出力軸ハウジングに出力する変速方法であって、前記入力軸または入力側ハウジングから前記第１の軌道輪に回転を入力し、入力された回転により、前記第２の軌道輪を支持するハウジングまたは固定軸に対して前記第２の軌道輪がクリープし、前記クリープによる回転を前記出力軸または出力側ハウジングに出力することにより前記入力軸または入力側ハウジングから入力された回転数を変更する変速方法。
（２）入力軸または入力側ハウジングと、出力軸または出力側ハウジングと、入力軸または入力側ハウジングに嵌合された第１の軌道輪と、前記第１の軌道輪と対向する、出力軸または出力側ハウジングに嵌合された第２の軌道輪と、前記第１の軌道輪と前記第２の軌道輪との間に転動自在に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受と、前記第２の軌道輪を固定するハウジングまたは固定軸と、を有し、前記第２の軌道輪が前記ハウジングまたは固定軸に対してクリープすることにより、前記入力軸または入力側ハウジングから入力された回転数を変更し、前記出力軸または出力軸ハウジングに出力することを特徴とする変速機構。
（３）請求項２に記載の変速機構であって、前記転動体に負荷される荷重を変更するための荷重調整手段を備えることを特徴とする変速機構。
（４）請求項３に記載の変速機構であって、前記荷重調整手段は、前記転動体に負荷される荷重を無段階に変更することを特徴とする無段変速機構。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の変速方法および変速機構の作用について説明する。前記入力軸または入力側ハウジングから前記第１の軌道輪に回転を入力し、入力された回転により前記転動体が前記第２の軌道輪上を転動し、前記第２の軌道輪の転動体直下部分に局部的な周方向ひずみをもたらす。この結果クリープ現象が生じ、前記第２の軌道輪は前記ハウジング３または固定軸に対し、前記転動体の進行方向にゆっくりと回転する。この第２の軌道輪の回転が前記出力軸または出力側ハウジングへ出力される。
【００１０】
このような第２の軌道輪のクリープ現象という非常に低速の回転運動の結果、前記入力軸または入力側ハウジングに入力された回転を、前記出力軸または出力側ハウジングへ非常に高い変速比を伴い伝達することが可能となる。また、従来から軸の支持に広く用いられる転がり軸受を用いているため、歯車や遊星機構を用いた変速機構よりも単純な構成で、より小型で高変速比の変速機構を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る変速機構を表す断面図である。
【図２】図１のＡ方向矢視図である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例に係る変速機構を表す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例に係る変速機構を表す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る変速機構を表す断面図である。
【図６】ラジアル軸受の負荷圏を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る変速機構を表す断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る変速機構を表す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態の変形例に係る変速機構を表す断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る変速機構を表す断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る変速機構を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係わる車輪用転がり軸受の図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明に係る転がり軸受の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る転がり軸受を用いた変速機構である。本実施形態の変速機構は、入力軸１と、出力軸２と、ハウジング３と、これらに取り付けられた転がり軸受４とからなる。
【００１４】
転がり軸受４はアキシアル荷重を支持するスラスト軸受であり、一対の軌道輪４１、４２と、軌道輪４１、４２の軌道面の間に、転動自在に配置された複数の転動体４３を有する。入力軸１には、軌道輪４１の内周面に内嵌するために外径を小さくした小径部１１と、軌道輪４１の軌道面と逆側の背面４４と当接する段差面１２とが設けられている。ここで内嵌（および外嵌）とは、図１のＡ方向矢視図である図２に示した様なスプラインによる嵌合（図２（ａ））、キー溝による嵌合（図２（ｂ））、または締まり嵌めによる嵌合等、嵌合する両部材が同期して動くような嵌合方法を言う（以下の実施形態でも、断りがある場合を除き同様である）。一方、出力軸２には、径方向外側に伸び軌道輪４２の内周面に内嵌するために外径を大きくした大径部２１が設けられている。ハウジング３は、軌道輪４２の軌道溝と逆側の背面４５を、微小隙間をもって支持する軸受支持面３１を設けるために、軸方向出力軸２側の内径が小径、入力軸１側の内径が大径となっている。
【００１５】
このような構成の変速機構における作用を詳述する。まず、入力軸１に備えられた不図示の電動機等から、荷重及び回転が入力軸１へ付与される。この荷重は入力軸１の段差面１２から、また回転は入力軸１の小径部１１から入力側の軌道輪４１に伝達される。伝達された荷重および回転により転動体４３は、出力側の軌道輪４２上を転がり運動をしながら、軌道輪４２の転動体直下部分に局部的な周方向ひずみをもたらす。この結果、微小隙間を介して対向する軌道輪４２の背面４５とハウジング３の軸受支持面との間でクリープ現象が生じ、軌道輪４２の背面４５は、ハウジング３の軸受支持面３１に対し転動体４３の進行方向にゆっくりと回転する。この軌道輪４２の回転が、軌道輪４２に内嵌した出力軸２へ伝わり、不図示の回転機器等へ出力される。
【００１６】
本実施形態では、前記の入力軸１（転がり軸受４）に付与される軸方向荷重により軌道輪４２の回転速度（クリープ速度）、すなわち変速比を調整している。この荷重は用途により可変としても一定としても良い。変速比を可変とする場合は、入力軸１に付与される荷重を可変とすれば良い。この場合、荷重を付与する手段として、油圧、ボールねじ、圧電素子、磁歪素子等が挙げられ、変速機構の用途や大きさに適した手段を選択すれば良い。また、これらの手段によれば、この変速機構は無段変速機構とすることが可能となる。その上、荷重をゼロとすると回転が伝わらないため、クラッチとしての機能を持たせることもできる。必要な変速比が一定の用途であれば、前記した手段を用いる他に、転がり軸受４の取付け時に押圧力が働くように予圧をかける、すなわち軌道輪４１の背面４４を入力軸の段差面１２で押圧しながら取り付ける等しても良い。
【００１７】
一方、変速比を可変にし、変速比の範囲を広くしたい場合、転動体４３の数を少なくする、軌道輪４２の厚さを薄くする、軌道輪４２の弾性率を小さくする、等により、一定の荷重範囲で生じる軌道輪４２の周方向ひずみの大きさを大きくすることができる。また、軌道輪４２の背面４５とハウジング３の軸受支持面との間の微小隙間を潤滑することによって、軌道輪４２に周方向ひずみを生じ易くすることができる。これにより、同じ荷重範囲でも、変速比の範囲を広くすることができる。
【００１８】
以上のように、本発明の第１実施形態に係る変速機構によれば、軌道輪４２のクリープ現象という非常に低速の回転運動の結果、入力軸１に入力された回転を、出力軸２へ非常に高い変速比を伴い伝達することが可能となる。また、本実施形態では、従来から軸の支持に広く用いられる転がり軸受を用いているため、歯車や遊星機構を用いた変速機構よりも単純な構成で、より小型で高変速比の変速機構を、安価に実現することができる。さらに、本実施形態に係る変速機構は歯車を用いないため、低騒音である上、バックラッシも少ないという利点がある。
【００１９】
図３、４は、第１実施形態の変形例を示している。これらの変速機構は、出力軸２に外嵌された軌道輪４２ａ、４２ｂのみが、図１と異なっており、図１では平面である背面４５が、図３では凸球面状の背面４５ａ、図４では凸形状の背面４５ｂとなり、ハウジング３の軸受支持面３１との接触面積がより少なくなる構造となっている。
【００２０】
前述の通り、クリープ現象は転動体４３直下の軌道輪の周方向ひずみにより生じる。言い換えれば、転動体４３直下以外の面はクリープ現象にほとんど寄与せずに引き摺られる。このため、図１のように、ハウジング３の軸受支持面３１と軌道輪４２の背面４５の略全域で接触している場合、摩擦による損失が大きくなる。図３、４のように背面４５ａ、４５ｂと軸受支持面３１との接触面積を小さくしたため、摩擦損失が減少する。この結果、一定の周方向ひずみの範囲で生じるクリープ速度の大きさを大きくすることができる。これにより、変速比の範囲を広くすることができる。
【００２１】
以上の本実施形態に係る変速機構の説明において、転がり軸受４をスラスト玉軸受とした図１〜４を用いてきたが、スラスト荷重を支持できる転がり軸受であれば、転動体がころのものを用いても問題がないことは言うまでもない。また、入力軸１、出力軸２の形状も、上記した作用効果を奏するものであれば適宜変更可能である。さらに、本実施形態では特に図示してはいないが、転動体４３の間隔を維持し、動作を安定とするために、転動体４３を転動自在に保持するための保持器を用いても良い。
【００２２】
（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態に係る変速機構を示している。本実施形態では、スラスト軸受を用いた第１実施形態と異なり、ラジアル転がり軸受を用いている。
【００２３】
本実施形態の変速機構は、入力軸１Ａと、出力軸２Ａと、ハウジング３Ａと、これらに取り付けられた転がり軸受４Ａとからなる。転がり軸受４Ａはラジアル荷重を支持することができるラジアル玉軸受であり、一対の内輪４１Ａと外輪４２Ａと、内輪４１Ａと外輪４２Ａの軌道面間に、転動自在に配置された複数の転動体４３Ａとを有する。入力軸１Ａは、内輪４１Ａの内周面に内嵌され、出力軸２Ａには外輪４２Ａの外周面４５Ａに外嵌するため中空円筒部２１Ａが設けられている。ハウジング３Ａは、内周面３１Ａで外輪４２Ａの外周面４５Ａに隙間嵌めで外嵌している。
【００２４】
このような構成の変速機構において、転がり軸受４Ａには、入力軸１Ａの自重等Ｗにより、図６のような負荷圏Ｚが生じている。このような状態で入力軸１Ａの一端部に備えられた不図示の電動機等から、回転が入力軸１Ａへ付与される。この回転は入力軸１Ａから入力軸１Ａの自重等Ｗと共に内輪４１Ａに伝達される。入力軸１Ａから伝達された回転により転動体４３Ａは、外輪４２Ａ上を転がり運動をし、入力軸１Ａの自重等Ｗにより、外輪４２Ａの負荷圏Ｚの転動体直下部分に局部的な周方向ひずみをもたらす。この結果、微小隙間を介して嵌合する外輪４２Ａの外周面４５Ａとハウジング３の内周面３１Ａとの間でクリープ現象が生じ、外輪４２Ａはハウジング３Ａに対し転動体４３Ａの進行方向にゆっくりと回転する。外輪４２Ａの回転が、外輪４２Ａに外嵌した出力軸２Ａへ伝わり、不図示の回転機器等へ出力される。
【００２５】
ここで、上記説明における入力軸１Ａの自重等Ｗとは、入力軸１Ａの自重や入力軸１Ａに負荷された荷重を指す。本実施形態では、これにより外輪４２Ａがクリープするとしているが、入力軸１Ａに負荷される荷重を変更することにより、各転動体に負荷される荷重、すなわち外輪４２Ａに生じる局部的な周方向ひずみの大きさを変えたり、入力軸の自重を変更する等して、外輪４２Ａの回転速度（クリープ速度）、すなわち変速比を調整することもできる。前記の入力軸１Ａに負荷される荷重の変更については、第１実施形態と同様に、油圧、ボールねじ、圧電素子、磁歪素子等が挙げられ、変速機構の用途や大きさに適した手段を選択すれば良い。また、これらの手段によれば、この変速機構は無段変速機構とすることが可能となる。その上、荷重をゼロとすると回転が伝わらないため、クラッチとしての機能を持たせることもできる。さらに、外輪４２Ａの外周面４５Ａの形状を、図３、４のように凸球面状または凸形状としても良い。
【００２６】
なお、本実施形態では転がり軸受４としてラジアル玉軸受を用いているが、ラジアル荷重が支持できる転がり軸受であれば、円筒ころ軸受や自動調心ころ軸受等でも良い。その他の構成および作用効果は第１実施形態と同様である。
【００２７】
（第３実施形態）
図７は本発明の第３実施形態に係る変速機構を示している。本実施形態では第１、２実施形態と異なり、アキシアル荷重を支持できるラジアル転がり軸受を用いている。
【００２８】
本実施形態の変速機構は、入力軸１Ｂと、出力軸２Ｂと、ハウジング３Ｂと、これらに取り付けられた転がり軸受４Ｂとからなる。転がり軸受４Ｂはアキシアル荷重を支持することができる円錐ころ軸受であり、一対の外輪４１Ｂと内輪４２Ｂと、外輪４１Ｂと内輪４２Ｂの軌道面間に、転動自在に配置された複数の円錐ころ４３Ｂとを有する。この内輪４２Ｂは、従来より用いられている円錐ころ軸受と同様に、円錐ころ４３Ｂの大径側端面を支持するための大鍔部４６Ｂを有する。入力軸１Ｂには、外輪４１Ｂの外周面に外嵌するための中空円筒部１１Ｂと、円錐ころ４３Ｂの小径側の外輪外端面４４Ｂと当接する段差面１２Ｂとが、出力軸２Ｂには、径方向外側に伸び内輪４２Ｂの内周面に内嵌するために外径を大きくした大径部２１Ｂが設けられている。ハウジング３Ｂは、内輪４２Ｂの大鍔側外端面４５Ｂを、微小隙間をもって支持する軸受支持面３１Ｂを設けるために、軸方向出力軸２Ｂ側の内径が小径、入力軸１Ｂ側の内径が大径となっている。
【００２９】
このような構成の変速機構における作用を詳述する。まず、入力軸１Ｂの中空円筒部１１Ｂと逆側に備えられた不図示の電動機等から、荷重及び回転が入力軸１Ｂへ付与される。この荷重は入力軸１Ｂの段差面１２Ｂから、また回転は入力軸１Ｂの中空円筒部１１Ｂから外輪４１Ｂに伝達される。伝達された荷重および回転により円錐ころ４３Ｂは、内輪４２Ｂ上、および大鍔部４６Ｂを転がり運動をしながら、大鍔部４６の円錐ころ直下部分（大鍔側外端面４５Ｂの転動体直下部分）に局部的な周方向ひずみをもたらす。この結果、微小隙間を介して対向する内輪４２Ｂの大鍔側端面４５Ｂとハウジング３Ｂの軸受支持面との間でクリープ現象が生じ、内輪４２Ｂは、ハウジング３Ｂの軸受支持面３１Ｂに対し円錐ころ４３Ｂの進行方向にゆっくりと回転する。この内輪４２Ｂの回転が、内輪４２Ｂに内嵌した出力軸２Ｂへ伝わり、不図示の回転機器等へ出力される。
【００３０】
本実施形態では、前記の入力軸１Ｂ（転がり軸受４Ｂ）に付与される荷重により内輪４２Ｂの回転速度（クリープ速度）、すなわち変速比を調整している。この荷重は用途により可変としても一定としても良い。変速比を可変とする場合は、入力軸１Ｂに付与される荷重を可変とすれば良い。この場合、荷重を付与する手段として、油圧、ボールねじ、圧電素子、磁歪素子等が挙げられ、変速機構の用途や大きさに適した手段を選択すれば良い。また、これらの手段によれば、この変速機構を無段変速機構とすることが可能となる。その上、荷重をゼロとすると回転が伝わらないため、クラッチとしての機能を持たせることもできる。必要な変速比が一定の用途であれば、前記した手段を用いる他に、転がり軸受４Ｂの取付け時に外輪４１Ｂの外輪外端面４４Ｂを入力軸の段差面１２Ｂで押圧しながら取り付ける等しても良い。また、内輪４２Ｂの大鍔側外端面４５Ｂの形状を、図３、４のように凸形状または凸球面状としても良い。
【００３１】
なお、本実施形態では転がり軸受として円錐ころ軸受４Ｂを用いているが、アキシアル荷重が支持できるラジアル転がり軸受であれば、アンギュラ玉軸受等でも良い。その他の構成および作用効果は第１および第２実施形態と同様である。
【００３２】
（第４実施形態）
図８は本発明の第４実施形態に係る変速機構を示している。本実施形態に係る変速機構は、第１実施形態の変速機構をユニット化したものである。なお、第１実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００３３】
本実施形態の変速機構は、入力軸１０と、出力軸２０と、ハウジング３０と、これらに取り付けられ変速を実現する転がり軸受４、荷重調整手段５、転がり軸受４と荷重調整手段５との摩擦や摩耗を防止するための転がり軸受６、とからなる。
【００３４】
本実施形態では、第１実施形態と異なり入力軸１０は転がり軸受４と嵌合して回転するのみであり、荷重は付与しない構造となっている。このため、入力軸１０には、軌道輪４１の内周面に内嵌するために外径を大きくした大径部１３が設けられている。また、転がり軸受４に荷重を付与するために、荷重調整手段５が、転がり軸受６を介して軌道輪４１と対向するように、ハウジング３０に取り付けられている。
【００３５】
一方、出力軸２０は、第１実施形態と同様に、軌道輪４２のクリープ現象による回転を取り出す機能を持たせるため、径方向外側に伸び軌道輪４２の内周面に内嵌するために外径を大きくした大径部２１を有している。ハウジング３０は、軌道輪４２の軌道溝と逆側の背面４５を、微小隙間をもって支持する軸受支持面３１と、荷重調整手段５を支持する荷重調整手段支持面３３とを設けるために、内周面が凹面、すなわち転がり軸受４と荷重調整手段５とを収容できる範囲で、ハウジング３０の内径を大径としている。
【００３６】
このような構成の変速機構における作用を詳述する。まず、入力軸１０に備えられた不図示の電動機等から、回転が入力軸１０へ付与される。この回転は入力軸１０の大径部１３から入力側の軌道輪４１に伝達される。それと同時に、荷重調整手段５からの荷重が入力側軌道輪４１へ負荷される。このように伝達された回転および負荷された荷重により、転動体４３は出力側の軌道輪４２上を転がり運動をしながら、軌道輪４２の転動体直下部分に局部的な周方向ひずみをもたらす。この結果、微小隙間を介して対向する軌道輪４２の背面４５とハウジング３０の軸受支持面３１との間でクリープ現象が生じ、軌道輪４２は、ハウジング３０の軸受支持面３１に対し転動体４３の進行方向にゆっくりと回転する。この軌道輪４２の回転が出力軸２０へ伝わり、不図示の回転機器等へ出力される。
【００３７】
本実施形態では、荷重調整手段５により軌道輪４２の回転速度（クリープ速度）、すなわち荷重により変速比を調整している。この荷重調整手段５は、油圧、ボールねじ、圧電素子等を用いることができ、変速機構の用途や大きさに適した手段を選択すれば良い。またこれらの手段によれば、この変速機構は無段変速機構とすることが可能となる。
【００３８】
以上のように、本発明の第４実施形態に係る変速機構によれば、軌道輪４２のクリープ現象という非常に低速の回転運動の結果、入力軸１０に入力された回転を、出力軸２０へ非常に高い変速比を伴い伝達することが可能となる。また、本実施形態では、従来から軸の支持に広く用いられる転がり軸受を、安価に用いているため、歯車や遊星機構を用いた変速機構よりも単純な構成で、より小型で高変速比の変速機構を実現することができる。さらに、本実施形態に係る変速機構は歯車を用いないため、低騒音である上、バックラッシも少ないという利点がある。その上、本実施形態では、転がり軸受４と荷重調整手段５を対向する位置に配置しているので、取付けや取外しが容易となる。
【００３９】
ところで、入力軸１０の回転時、転がり軸受４の入力側軌道輪４１は回転するのに対し、ハウジング３０の荷重調整手段支持面３３に支持された荷重調整手段５は回転しないので、荷重調整手段５から転がり軸受４へ直接荷重を負荷した場合、接触面での摩擦損失が大きくなってしまう。本実施形態のように、転がり軸受４と荷重調整手段５との間に転がり軸受６を設置することで、転がり軸受４と荷重調整手段５との摩擦を防止できる。この転がり軸受６は、摩擦防止の役割を果たすものならば何でもよく、すべり軸受や動圧軸受を用いても良い。
【００４０】
また図８では、入力軸１０および出力軸２０の転がり軸受４と嵌合していない端部はスプライン継ぎ手１４、２２となっており、それぞれ回転軸７１、７２と連結されており、回転軸７１、７２はそれぞれ不図示の電動機、回転機器等と連結している。このように、入力軸１０および回転軸２０を、スプライン継ぎ手１４、２２を介して電動機や回転機器等と連結させることにより、外部からの衝撃荷重等の負荷が転がり軸受４に伝達されることを抑制し、回転のみ伝達することが可能となる。この結果、荷重調整手段５のみから転がり軸受４に荷重が負荷されるため、軌道輪４２の回転速度（クリープ速度）すなわち変速比の調整がより容易でかつ高精度にすることが可能となる。この変速機構の入力軸１０、出力軸２０が曲げ荷重を受けるような場合は、図８のスプライン継ぎ手１４、２２を等速ジョイント等に置き換えても良い。
【００４１】
さらに、出力軸２０の回転数を測定するセンサと、当該センサの値から出力軸２０の回転数を算出し、算出された回転数と要求される回転数との差を算出し、算出された回転数の差から荷重調整機構５の荷重調整のための制御量を算出し、算出された制御量を荷重調整機構に入力する荷重調整機構制御装置と、を用いても良い。これらを用いることにより、本実施形態における変速機構の変速比を、より正確なものとすることができる。
【００４２】
上述した変速機構を、外部からの水や泥等の異物混入を嫌う条件下で使用する場合、ハウジング３０と入力軸１０、出力軸２０との間に、オイルシールやラビリンスシール等のシールを用いても良い。また必要に応じて、ワンウェイクラッチやブレーキを組み込んでも良い。その他の構成および作用効果は第１実施形態と同様である。
【００４３】
図９は、第４実施形態の変速機構を、ハウジング回転、軸固定の場合（例えば自動車の従動輪等）に適用した例を示した図である。入力側ハウジング１０ａには、軌道輪４１の外周面に外嵌するために内径を小さくした小径部１３ａが設けられている。一方、出力側ハウジング２０ａは、軌道輪４２のクリープ現象による回転を取り出す機能を持たせるため、径方向内側に伸び軌道輪４２の内周面に内嵌するために内径を小さくした小径部２１ａを有している。固定軸３０ａは、軌道輪４２の軌道溝と逆側の背面４５を、微小隙間をもって支持する軸受支持面３１ａと、荷重調整手段５を支持する荷重調整手段支持面３３ａとを設けるために、外周面が凹面、すなわち転がり軸受４と荷重調整手段５とを収容できる範囲で、固定軸３０ａの外径は小径となっている。以上のような構成とすることにより、本実施形態の変速機構をハウジング回転、軸固定の場合も用いることが可能となる。
【００４４】
（第５実施形態）
図１０は本発明の第５実施形態に係る変速機構を示している。本実施形態に係る変速機構は、第２実施形態の変速機構を、第４実施形態と同様にユニット化したものである。なお、第２実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００４５】
本実施形態の変速機構は、入力軸１Ａと、出力軸２０Ａと、ハウジング３Ａと、これらに取り付けられ変速を実現する転がり軸受４０Ａ、荷重調整手段５Ａ、入力軸１Ａと荷重調整手段５Ａとの摩擦や摩耗を防止するための転がり軸受６Ａ、とからなる。
【００４６】
本実施形態では、入力軸１Ａから転がり軸受４０Ａに荷重を付与するために、荷重調整手段５Ａが、転がり軸受６Ａを介して入力軸１Ａと対向するようにハウジング３Ａに取り付けられている。出力軸２０Ａは、第２実施形態における転がり軸受４Ａの外輪４２Ａと一体の形状となっており、より効率よくクリープ現象による回転を取り出すことができる。
【００４７】
荷重調整手段５Ａは、第５実施形態と異なり入力軸１Ａを介して転がり軸受４０Ａに荷重を付与している。これにより、図６に示した負荷圏Ｚの大きさを調整することができる。その結果、各転動体に負荷される荷重、すなわち外輪４２Ａに生じる局部的な周方向ひずみの大きさを変えたり、入力軸の自重を変更する等して、回転速度（クリープ速度）、すなわち変速比を調整することができる。その他の構成および作用効果は第２および第４実施形態と同様である。
【００４８】
（第７実施形態）
図１１は本発明の第６実施形態に係る変速機構を示している。本実施形態に係る変速機構は、第３実施形態の変速機構を、第４実施形態と同様にユニット化したものである。なお、第３実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００４９】
本実施形態の変速機構は、入力軸１０Ｂと、出力軸２Ｂと、ハウジング３Ｂと、これらに取り付けられ変速を実現する転がり軸受４Ｂ、荷重調整手段５Ｂ、転がり軸受４Ｂと荷重調整手段５Ｂとの摩擦や摩耗を防止するための転がり軸受６Ｂ、とからなる。
【００５０】
本実施形態では、第３実施形態の変速機構における段差面１２Ｂと外輪外端面４４Ｂとの間に、荷重調整手段５Ｂと転がり軸受６Ｂを設けている。これにより、各円錐ころ４３Ｂに負荷される荷重、すなわち内輪４２Ｂの大鍔側外端面４５Ｂに生じる局部的な周方向ひずみの大きさを変え、回転速度（クリープ速度）、すなわち変速比を調整することができる。その他の構成および作用効果は第３および第４実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る変速機構によれば、摩耗等の問題をもたらす現象とされてきたクリープ現象を有効活用することができる。また、本発明に係る変速機構によれば、従来に比べて小型で変速比の高い変速機構が要求される分野であれば、適用することが可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１Ａ、１Ｂ、１０、１０Ｂ    入力軸
１０ａ    入力側ハウジング
１１、１３ａ    小径部
１１Ｂ    中空円筒部
１２、１２Ｂ    段差面
１３    大径部
１４    スプライン継ぎ手
２、２Ａ、２Ｂ、２０、２０Ａ    出力軸
２０ａ    出力側ハウジング
２１、２１Ｂ    大径部
２１Ａ    中空円筒部
２１ａ    小径部
２２    スプライン継ぎ手
３、３Ａ、３Ｂ、３０    ハウジング
３０ａ    固定軸
３１、３１Ｂ、３１ａ    軸受支持面
３１Ａ    内周面
３３、３３ａ    荷重調整手段支持面
４、４ａ、４ｂ、４Ａ、４Ｂ、４０Ａ    転がり軸受
４１    軌道輪（入力側）
４１Ａ、４２Ｂ    内輪
４２、４２ａ、４２ｂ    軌道輪（出力側）
４２Ａ、４１Ｂ    外輪
４３、４３Ａ    転動体
４３Ｂ    円錐ころ
４４    背面（入力側軌道輪）
４４Ｂ  外輪外端面
４５、４５ａ、４５ｂ    背面（出力側軌道輪）
４５Ａ    外輪外周面
４５Ｂ    大鍔側外端面
４６Ｂ    大鍔部
５、５Ａ、５Ｂ    荷重付与手段
６、６Ａ、６Ｂ    転がり軸受
７１、７２    回転軸
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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