(57)【要約】【課題】伝動に寄与しないウェッジローラの退避姿勢を安定化し、良好な伝動状態を安定的に維持し得るウェッジローラ伝動装置を提供する。【解決手段】互いに偏心して配された中央ローラ１とリングローラ２との間の環状空間内に、この環状空間が狭幅となる部分の両側にウェッジローラ４，４を振り分け配置する。これらのウェッジローラ４，４の支軸４０，４０を、矩形断面を有する支持孔４１，４１に設けた当て面との間に介装された板ばね４２，４２により環状空間が狭幅となる向きに付勢して、中央ローラ１又はリングローラ２からの作用力により伝動に寄与しないウェッジローラ４が板ばね４２の付勢に抗して退避したとき、付勢の方向と略直交する当て面に当接支持された退避姿勢を保つようにする。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央ローラと、該中央ローラの外側に偏心配置されたリングローラと、両ローラ間に形成された環状空間内に、該環状空間が狭幅となる部分の両側に振り分け配置された一対のウェッジローラと、これらのウェッジローラを狭幅部に向けて付勢して前記中央ローラ及びリングローラに転接させる付勢手段とを備え、前記中央ローラ又はリングローラへの正逆両方向の回転入力を、転接部におけるくさび作用により狭幅部に引き込まれる一方のウェッジローラを介して前記リングローラ又は中央ローラに伝動するウェッジローラ伝動装置において、
前記ウェッジローラの一部に前記狭幅部の逆側から対向し、前記付勢手段による付勢の方向と略直交する平坦面を有する当接部を備えることを特徴とするウェッジローラ伝動装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記当接部と前記ウェッジローラとの間に介装された板ばねにより構成してある請求項１記載のウェッジローラ伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正逆両方向の回転伝達が可能に構成されたウェッジローラ伝動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェッジローラ伝動装置は、外周に転動面を有する中央ローラと内周に転動面を有するリングローラとを、互いに偏心した軸回りに回転自在に配し、両ローラ間に周方向に連続的に幅を変える環状空間を形成して、この環状空間内に幅を減じる向きに付勢を加えたローラ（ウェッジローラ）を配設し、中央ローラ又はリングローラへの回転入力を、リングローラ又は中央ローラの回転出力として取り出す構成となっている。
【０００３】
このようなウェッジローラ伝動装置において、前述した付勢を加えられたウェッジローラは、前記中央ローラ及びリングローラの転動面に弱く押し付けられた状態にあり、例えば、中央ローラに前記付勢の向きの回転入力がなされた場合、該中央ローラの転動面との間に作用する摩擦力により前記環状空間の狭幅部分に引き込まれ、くさび作用によって中央ローラ及びリングローラの転動面に強く押し付けられて転動する。このとき、中央ローラの回転は、ウェッジローラを介してリングローラに減速伝動され、該リングローラの軸回りの回転出力として取り出される。同様の伝動は、リングローラに前記付勢の向きの回転入力がなされた場合にも行われ、この回転入力は、中央ローラの増速出力として取り出される。
【０００４】
これに対し、中央ローラ又はリングローラに前記付勢の向きと逆向きの回転入力がなされた場合、ウェッジローラは、中央ローラ又はリングローラの転動面との間の摩擦力の作用により前記付勢に抗して環状空間の広幅部分に押し出され、両転動面への押し付けが解除される。このとき、中央ローラ又はリングローラへの回転入力は、リングローラ又は中央ローラに伝達されることなく遮断される。
【０００５】
このようにウェッジローラ伝動装置は、本来、一方向クラッチを兼ねる伝動装置として開発されたものであり、一般的には、中央ローラへの入力をリングローラの減速出力として取り出す減速（増力）装置として、例えば、電動アシスト式の自転車においてアシスト用のモータの回転を車輪に伝える伝動系に使用されている。
【０００６】
一方ウェッジローラ伝動装置においては、前述の如く、くさび作用により強く押し付けられる中央ローラ及びリングローラとウェッジローラとの間の摩擦により伝動がなされるため、十分な高効率での伝動を音の発生を伴わずに行わせ得るという利点を有しており、例えば、自動車の電動パワーステアリング装置において、操舵補助用のモータの回転を舵取機構に伝えるための伝動系等、静粛な伝動が要求される伝動系への適用が切望されている。
【０００７】
ところが、電動パワーステアリング装置における操舵補助用のモータは、左右両方向の操舵補助のために正逆両方向に回転駆動されることから、該モータから前記舵取機構への伝動系においては、例えば、特開平１１−２２７９９号公報に開示されているように、正逆両方向の回転伝達が可能に改良されたウェッジローラ伝動装置が用いられている。
【０００８】
図４は、特開平１１−２２７９９号公報に開示された従来のウェッジローラ伝動装置の要部の構成を模式的に示す横断面図である。図中６は、中央ローラであり、該中央ローラ６の外側には、これに対して偏心した軸心を有するリングローラ７が配設されており、両者間に形成された環状空間内には、１つのガイドローラ８と２つのウェッジローラ９，９とが、周方向に略等配をなして配設されている。
【０００９】
ガイドローラ８は、前記環状空間が最大幅となる位置の近傍に、中央ローラ６の外周面及びリングローラ７の内周面に夫々転接させて配してある。２つのウェッジローラ９，９は、前記ガイドローラ８の両側に振り分け配置されており、付勢手段としての各別のコイルばね９０，９０により、前記環状空間の幅が狭くなる向きに押圧付勢され、中央ローラ６の外周面及びリングローラ７の内周面に軽く押し付けられている。
【００１０】
このように構成されたウェッジローラ伝動装置において、例えば、中央ローラ６に回転入力が加えられ、該中央ローラ６が時計回りに回転せしめられた場合には、コイルばね９０による付勢の方向が中央ローラ６の回転の方向と一致する一方（図の右側）のウェッジローラ９が中央ローラ６の周面との間に作用する摩擦力により前記環状空間の狭幅部分に引き込まれ、くさび作用によって中央ローラ６及びリングローラ７に強く押し付けられて転動するようになり、中央ローラ６の回転は、右側のウェッジローラ９及びガイドローラ８を介してリングローラ７に減速伝動される。このとき、他方（図の左側）のウェッジローラ９は、中央ローラ６との間の摩擦力によりコイルばね９０の付勢に抗して環状空間の広幅部分に押し出され、両転動面への押し付けが解除される。
【００１１】
逆に中央ローラ６が反時計回りに回転せしめられた場合には、コイルばね９０による付勢の方向が中央ローラ６の回転の方向と一致する他方（図の左側）のウェッジローラ９が、くさび作用によって中央ローラ６及びリングローラ７に強く押し付けられて転動し、中央ローラ６の回転は、左側のウェッジローラ９及びガイドローラ８を介してリングローラ７に減速伝動される。
【００１２】
このようにして、中央ローラ６の両方向の回転入力は、２つのウェッジローラ９，９及び１つのガイドローラ８の作用によりリングローラ７に伝達され、該リングローラ７の軸回りの回転出力として取り出されることとなり、中央ローラ６に操舵補助用のモータの回転を入力し、リングローラ７の回転出力を舵取機構に伝える構成により、前述した電動パワーステアリング装置の伝動系への適用が可能となる。なお、リングローラ７に回転入力が与えられた場合には、ウェッジローラ９，９及びガイドローラ８の同様の作用により、中央ローラ６への増速伝動がなされる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上の如く構成されたウェッジローラ伝動装置において、ウェッジローラ９，９を付勢するコイルばね９０，９０は、夫々のウェッジローラ９，９の支軸９１，９１に面して適宜の固定部に設けられたシリンダ孔９２，９２に内嵌保持され、該シリンダ孔９２，９２から突出する先端部を前記支軸９１，９１に弾接せしめ、これらの支軸９１，９１を介してウェッジローラ９，９を付勢する構成としてある。
【００１４】
ところが、以上の如き付勢がなされたウェッジローラ９は、前述した伝動に際し、コイルばね９０の付勢に抗して環状空間の広幅部分に押し出されて中央ローラ６及びリングローラ７への押し付けが解除されたとき、前記コイルばね９０によってのみ支持された不安定な状態となり、安定した退避姿勢を保ち得ず、中央ローラ６及びリングローラ７に対して不規則な衝突を繰り返し、他方のウェッジローラ９を介して行われる伝動が阻害されるという問題があった。
【００１５】
この問題は、シリンダ孔９２，９２の内径を小径とし、コイルばね９０，９０の撓みを規制することにより緩和し得るが、このようにした場合、コイルばね９０，９０の伸縮も同時に規制される結果、この伸縮を伴うウェッジローラ９，９の引き込み及び押し出し動作が阻害され、回転方向の転換時等において伝動開始の立ち上がりが遅れて、良好な伝動特性が得られなくなるという不具合が生じる。
【００１６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、伝動に寄与しないウェッジローラの退避姿勢を安定化し、良好な伝動状態を安定的に維持し得るウェッジローラ伝動装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係るウェッジローラ伝動装置は、中央ローラと、該中央ローラの外側に偏心配置されたリングローラと、両ローラ間に形成された環状空間内に、該環状空間が狭幅となる部分の両側に振り分け配置された一対のウェッジローラと、これらのウェッジローラを狭幅部に向けて付勢して前記中央ローラ及びリングローラに転接させる付勢手段とを備え、前記中央ローラ又はリングローラへの正逆両方向の回転入力を、転接部におけるくさび作用により狭幅部に引き込まれる一方のウェッジローラを介して前記リングローラ又は中央ローラに伝動するウェッジローラ伝動装置において、前記ウェッジローラの一部に前記狭幅部の逆側から対向し、前記付勢手段による付勢の方向と略直交する平坦面を有する当接部を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、中央ローラ及びリングローラの一方から他方への回転伝達時に、付勢手段による付勢に抗して広幅部に向けて押し出されるウェッジローラが、当接部の平坦面に一部を当接させた退避姿勢を保ち、くさび作用により中央ローラ及びリングローラへの押し付けを強化されたウェッジローラを介して行われる伝動を阻害せず、良好な伝動状態が安定して維持される。
【００１９】
また本発明の第２発明に係るウェッジローラ伝動装置は、第１発明における付勢手段が、前記当接部と前記ウェッジローラとの間に介装された板ばねにより構成してあることを特徴とする。
【００２０】
この発明においては、ウェッジローラの一部と、これに対向する当接部の平坦面との間に板ばねを介装し、前記ウェッジローラの付勢手段を簡素な構成により実現する。前記付勢手段による付勢は、中央ローラ及びリングローラに軽く押し付け、くさび作用のためのトリガとなすべく必要なものであり、薄肉の板ばねの介装により十分な作用を行わせ得る。なお、前記板ばねは、ウェッジローラの支軸に弾接させ、該支軸を介してウェッジローラを付勢する構成とするのが現実的であり、前記当接部は、前記支軸の支持孔の一部に設けられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係るウェッジローラ伝動装置の縦断面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線による要部の横断面図である。
【００２２】
本発明に係るウェッジローラ伝動装置は、図４に示す従来のウェッジローラ伝動装置と同様に、中央ローラ１、リングローラ２、ガイドローラ３及び２つのウェッジローラ４，４を、ハウジングＨの内部に備えて構成されている。
【００２３】
中央ローラ１は、外周面を摩擦面とする小径の円柱であり、図においては、ハウジングＨの一側に内嵌固定された軸受１０により回転自在に支持された入力軸１１の先端部を小径に加工して一体形成されている。このような中央ローラ１は、入力軸１１の先端部に、該入力軸１１と別体に構成された円筒体を嵌着固定して構成することも可能である。
【００２４】
リングローラ２は、内周面を摩擦面とする大径の円環であり、ハウジングＨの他側に内嵌固定された軸受２０により回転自在に支持された出力軸２１の先端部を同軸的に拡径して一体形成されており、ハウジングＨの内部において前記中央ローラ１と軸方向位置を整合させてある。このようなリングローラ２も、一側のボス部と共に出力軸２１と別体に構成し、該出力軸２１に嵌着固定して構成することも可能である。
【００２５】
中央ローラ１の支軸となる入力軸１１の軸心と、リングローラ２の支軸となる出力軸２１の軸心とは、図１中にαとして示す如く適長偏心させてある。この偏心により中央ローラ１とリングローラ２との間には、図２に示す如く、径方向の幅を周方向に連続的に変える環状空間が形成されており、この環状空間内に前記ガイドローラ３及びウェッジローラ４，４が配設されている。
【００２６】
図１に示す如く、ガイドローラ３及びウェッジローラ４，４は、ハウジングＨの一側（入力軸１１の支持側）の側壁と、該側壁と適長離隔して対向するようにハウジングＨの内部に固定支持された円板形のキャリア５との間に配されている。
キャリア５は、前記ハウジングＨの側壁から突設され、図２に示す如く、前記環状空間に周方向に等配された３つの固定ボス５０，５０，５０へのねじ止めによりハウジングＨと一体化されている。
【００２７】
ガイドローラ３の支軸３０は、中央ローラ１とリングローラ２との間の環状空間が前記固定ボス５０，５０，５０により３分割された分割空間の１つに、前記環状空間が最も広幅となる周方向位置において、前記キャリア５及びハウジングＨの側壁の間に横架固定されている。ガイドローラ３は、外周面を摩擦面とする円筒体であり、ニードルベアリング等の軸受を介して前記支軸３０に外嵌され、該支軸３０の軸回りに回転自在に支持されており、前記中央ローラ１及びリングローラ２の摩擦面に適宜の予圧下にて転接させてある。
【００２８】
一方、ウェッジローラ４，４の支軸４０，４０は、残りの２つの分割空間内に位置して前記キャリア５及びハウジングＨの側壁の間に架設されているが、これらの支軸４０，４０の両端は、ハウジングＨの側壁面及びキャリア５の側面に夫々形成された支持孔４１，４１に遊嵌されている。ウェッジローラ４，４は、外周面を摩擦面とする円筒体であり、ニードルベアリング等の軸受を介して夫々の支軸４０，４０に同軸的に外嵌され、これらの支軸４０，４０の軸回りに回転自在に保持されている。
【００２９】
図２には支持孔４１の断面形状が破線により示されている。図示の如く支持孔４１は、径方向及び周方向に延びる各２側面により囲われた矩形断面を有しており、この支持孔４１に遊嵌された支軸４０が、各側面との間の隙間の範囲内において径方向及び周方向に移動可能としてある。このような支持孔４１の径方向に延びる２側面のうち、前記環状空間の幅が広くなる側に位置する側面（当て面４３）には、中央部を内向きに湾曲させてなる板ばね４２が装着され、前記支軸４０の周面に弾接させてある。
【００３０】
以上の構成によりウェッジローラ４は、前記支軸４０に弾接する板ばね４２のばね力により、前記配設空間の幅が狭くなる側に向けて押圧付勢されることとなり、摩擦面としてのウェッジローラ４の外周面は、中央ローラ１の外周面及びリングローラ２の内周面に軽く押し付けられている。なお図２中の板ばね４２は、その存在を明らかにすべく自然状態での湾曲形状で示されているが、ウェッジローラ４の押し付けは、前記当て面４３に支軸４０が近接し、前記板ばね４２が略直線状に伸長した状態（図３参照）下にてなされている。
【００３１】
２つのウェッジローラ４，４は、中央ローラ１とリングローラ２との間の環状空間の狭幅部に周方向の異なる側から対向し、夫々の板ばね４２，４２によるウェッジローラ４，４の付勢は互いに逆方向からなされており、これらのウェッジローラ４，４は、中央ローラ１及びリングローラ２への当接点と、各別の板ばね４２，４２の弾接点との３点支持により夫々の姿勢を保っている。
【００３２】
図３は、以上の如く構成された本発明に係るウェッジローラ伝動装置の動作説明図であり、中央ローラ１及びリングローラ２と２つのウェッジローラ４，４の転接部を拡大して示してある。
【００３３】
図３中に矢符により示す如く、入力軸１１の端部に一体成形された中央ローラ１に時計回りの回転入力が加えられた場合、該中央ローラ１に転接する２つのウェッジローラ４，４に回転の方向の摩擦力が加わる。このとき、前記摩擦力の向きが板ばね４２による付勢の向きと同じである一方のウェッジローラ（図２及び図３における右側のウェッジローラ）４には、図３中に白抜矢符により示す如く、中央ローラ１とリングローラ２との間の環状空間が狭幅となる側へ向かう引き込み力が加わり、このウェッジローラ４は、くさび作用によって両ローラ１，２に強く押し付けられる。また、この押し付けに伴う中央ローラ１のわずかな変位により、前記ガイドローラ３と両ローラ１，２との間の押し付けも強化される。
【００３４】
これに対し、前記摩擦力の向きが板ばね４２による付勢の向きと逆である他方のウェッジローラ（図２及び図３における左側のウェッジローラ）４には、図３中に白抜矢符にて示す如く、前記環状空間が広幅となる側に向かう力が加わり、このウェッジローラ４は、板ばね４２の付勢に抗して広幅部分に押し出され、中央ローラ１及びリングローラ２への押し付けが解除される。
【００３５】
従って中央ローラ１の時計回りの回転は、右側のウェッジローラ４及びガイドローラ３を介してリングローラ２に伝達され、該リングローラ２は、中央ローラ１との直径比に対応する減速比にて回転し、この回転が、支軸となる出力軸２１の回転出力として取り出される。このような伝動は、前述したくさび作用により中央ローラ１及びリングローラ２の摩擦面に対して強く押し付けられる右側のウェッジローラ４及びガイドローラ３を介して行われるから、相互間での滑りの発生を抑えて高い伝動効率が得られる。なお、伝動効率の更なる向上を図るには、ガイドローラ３及びウェッジローラ４，４を、高摩擦係数を有する合成樹脂製とし、更に、中央ローラ１及びリングローラ２の摩擦面に対し、樹脂コーティング等の摩擦係数を高める処理を施すのが望ましい。
【００３６】
また以上の伝動に際し、左側のウェッジローラ４を付勢する板ばね４２は、前述の如く押し出されるウェッジローラ４の支軸４０により押されて図３に示す如く変形し、前記ウェッジローラ４は、変形した板ばね４２を介して当て面４３に支軸４０を当接せしめた退避姿勢に支持される。
【００３７】
ここで、支軸４０が押し当てられる支持孔４１の当て面４３は、前述した如く、中央ローラ１及びリングローラ２の径方向に延設され、板ばね４２による付勢の方向と略直交する面となっている。従って、左側のウェッジローラ４の退避姿勢は、当て面４３との当接により安定して維持され、該ウェッジローラ４の無為な動きにより前記伝動が阻害される虞れがなく、良好な伝動状態を安定して維持することができる。
【００３８】
逆に、中央ローラ１に反時計回りの回転入力が加えられた場合、該中央ローラ１との間の摩擦力の向きが板ばね４２による付勢の向きと同じである左側のウェッジローラ４が、くさび作用によって中央ローラ１の外周面、及びリングローラ２の内周面に強く押し付けられ、中央ローラ１の回転は、左側のウェッジローラ４及びガイドローラ３を介してリングローラ２に減速伝動される。
【００３９】
このとき、右側のウェッジローラ４は、板ばね４２による付勢の向きと逆向きに加わる前記摩擦力の作用により、前記付勢に抗して環状空間の広幅部分に押し出され、中央ローラ１及びリングローラ２から離れて、前述した退避姿勢を維持する。
【００４０】
この場合においても、左側のウェッジローラ４及びガイドローラ３は、くさび作用により中央ローラ１及びリングローラ２の摩擦面に対して強く押し付けられるから、高効率での伝動が可能となり、また右側のウェッジローラ４は、前記押し出しの方向と略直交する当て面４３との当接により安定した退避姿勢を保つことができ、該ウェッジローラ４の無為な動きにより前記伝動が阻害される虞れがなく、良好な伝動状態を安定して維持することができる。
【００４１】
左右のウェッジローラ４，４を付勢する板ばね４２，４２は、夫々のウェッジローラ４，４を中央ローラ１及びリングローラ２の摩擦面に軽く押し付け、中央ローラ１の回転時に摩擦力を発生させるトリガとしての作用をなすものであり、大なるばね力を有する必要はなく、ウェッジローラ４，４の支軸４０，４０と支持孔４１，４１の当て面４３，４３との間に容易に介装することができ、簡素な構成によりウェッジローラ４，４の付勢を実現することができる。
【００４２】
この付勢は、板ばね以外のばねを用いて実現することも可能であり、この場合にも、支軸４０，４０の支持孔４１，４１に付勢の方向と略直交する当て面を設けることにより、ウェッジローラ４，４の退避姿勢を安定に保って良好な伝動状態を実現することができる。
【００４３】
以上の如く構成された本発明に係るウェッジローラ伝動装置は、例えば、電動パワーステアリング装置において、中央ローラ１の回転軸となる入力軸１１に操舵補助用のモータを連結し、リングローラ２の回転軸となる出力軸２１を舵取機構に連結して、前記モータからの伝動による入力軸１１の回転を減速して出力軸２１に伝え、舵取機構に伝達する減速装置として使用することができる。
【００４４】
このようにウェッジローラ伝動装置が使用された場合、操舵補助用のモータから舵取機構への操舵補助力の伝動が、前述した如く、各ローラ間での摩擦により高効率にて行われるから、伝動に伴う発生音を低く抑えて十分な操舵補助力を伝えることができ、高品質の電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。
【００４５】
なお本発明に係るウェッジローラ伝動装置は、以上の如き電動パワーステアリング装置に限らず、各種の技術分野において減速伝動のための伝動装置としての適用が可能であり、更には、中央ローラ１を出力側とし、リングローラ２を入力側として、リングローラ２への入力を中央ローラ１の増速出力として取り出す増速装置としての使用も可能であることは言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るウェッジローラ伝動装置においては、中央ローラ又はリングローラの回転により環状空間の広幅部に向けて押し出される一方のウェッジローラが、当接部に設けた平坦面に当接することにより安定した退避姿勢を保ち、他方のウェッジローラによる伝動が阻害されることがなく、高効率、低騒音での伝動を安定して実現することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウェッジローラ伝動装置の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による要部の横断面図である。
【図３】本発明に係るウェッジローラ伝動装置の動作説明図である。
【図４】従来のウェッジローラ伝動装置の要部の構成を模式的に示す横断面図である。
【符号の説明】
１　　中央ローラ
２　　リングローラ
３　　ガイドローラ
４　　ウェッジローラ
４０　　支軸
４１　　支持孔
４２　　板ばね
４３　　当て面（当接部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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