(57)【要約】【課題】大出力の電動モータの動力を伝達する場合にも騒音や振動の虞れがなく、幅広い運転領域において高効率を得ることができ、エネルギー回生や逆回転でのモータ駆動の動力伝達にも対応すること。【解決手段】くさびローラ式変速機Ａは、モータ・ジェネレータＸに一体的に組み付けて構成してある。高速側シャフト１７は、モータ・ジェネレータＸの駆動軸として一体的に構成してある。モータ・ジェネレータＸがモータとして駆動する時には、くさびローラ式変速機Ａは、減速機として働き、この時、低速側シャフト３は、出力軸として車輪等に動力を伝達することができる。モータ・ジェネレータＸがジェネレータとして作用する時には、くさびローラ式変速機Ａは、増速機として働き、この時、低速側シャフト３は、外部からの駆動力により回転されて、モータ・ジェネレータＸが発電する。【選択図】　図１
2004096817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータとジェネレータの両機能を備えたモータ・ジェネレータにおいて、
ハウジングに回転自在に支持され、一端部に外輪を設けた低速側シャフトと、前記低速側シャフト及び前記外輪に対して偏心して、ハウジングに回転自在に支持された高速側シャフトと、前記外輪と前記高速側シャフトとの間に回転自在に支持された、少なくとも１個のガイドローラと少なくとも２個の可動ローラとから成り、両方向に動力を伝達するくさび作用を利用した摩擦ローラ式変速機を、一体的に組み付けて構成したことを特徴とする摩擦ローラ式変速機を備えたモータ・ジェネレータ。
【請求項２】
ハイブリッド車においてモータアシストやエネルギー回生、電気自動車や燃料電池車においてモータ駆動やエネルギー回生、ハイブリッド車や一般自動車においてスタータやエネルギー回生の役割を果たすことを特徴とする請求項１に記載の摩擦ローラ式変速機を備えたモータ・ジェネレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車や電気自動車や燃料電池車に代表される自動車産業を中心とした各種産業機械に好適であり、例えば、ハイブリッド車においてモータアシストやエネルギー回生、電気自動車や燃料電池車においてモータ駆動やエネルギー回生、ハイブリッド車や一般自動車においてスタータやエネルギー回生の役割を果たす、摩擦ローラ式変速機を備えたモータ・ジェネレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両用エンジンを始動する場合、車輪を電気的に駆動する場合、各種補機や回転機器を電気的に回転する場合等のように、駆動力を電動モータから得ていることが多々ある。
【０００３】
例えば、図１２（ａ）に示すように、高回転型の電動モータａの駆動力を遊星ギヤ等の歯車式の減速機ｂを介して車輪ｃに伝達して、車輪ｃを駆動する場合がある。この場合には、電動モータａは、高回転型に設計して容積を小さくし、減速機ｂにより減速して、大きなトルク得るようにし、また、この時用いる減速機は、遊星歯車などのギヤ式のものがほとんどである。
【０００４】
また、図１２（ｂ）に示すように、減速機を介装することなく、電動モータｄの駆動力を各種補機や回転機器ｅに直接伝達して駆動するダイレクトドライブ方式の場合がある。この場合には、減速機を用いずに、ダイレクトドライブで出力を得ていることから、電動モータｄを低回転高出力にしなければならず、電動モータｄの容積が大きくなってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では、環境、エネルギー問題に対応するため、自動車産業においては、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車の開発が進められている。
【０００６】
このような状況において、電動モータは、単なる補機の駆動やエンジンスタータとしての役割だけでなく、例えばハイブリッド車では、エンジンの駆動力をアシストする働きをし、例えば電気自動車や燃料電池車では、駆動力そのものに大出力のものが求められている。
【０００７】
これらの要求を満たすためには、大出力の高回転型モータを減速機で減速する方法が考えられるが、従来のように遊星歯車などのギヤ式の減速機を用いると、大出力、高回転の動力を伝えることになるため、歯車径は大きくなり、周速も速くなることより、騒音や振動の問題が発生する。
【０００８】
また、最近では、電動モータとしての機能のみではなく、制動時などのエネルギー回生を行えるジェネレータ機能を有するモータ・ジェネレータとしての機能も求められている。
【０００９】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、大出力の電動モータの動力を伝達する場合にも騒音や振動の虞れがなく、幅広い運転領域において高効率を得ることができ、エネルギー回生や逆回転でのモータ駆動の動力伝達にも対応することができる摩擦ローラ式変速機を備えたモータ・ジェネレータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る摩擦ローラ式変速機を備えたモータ・ジェネレータは、モータとジェネレータの両機能を備えたモータ・ジェネレータにおいて、
ハウジングに回転自在に支持され、一端部に外輪を設けた低速側シャフトと、前記低速側シャフト及び前記外輪に対して偏心して、ハウジングに回転自在に支持された高速側シャフトと、前記外輪と前記高速側シャフトとの間に回転自在に支持された、少なくとも１個のガイドローラと少なくとも２個の可動ローラとから成り、両方向に動力を伝達するくさび作用を利用した摩擦ローラ式変速機を、一体的に組み付けて構成したことを特徴とする。
【００１１】
このように、本発明によれば、動力伝達は、トラクションドライブ式であるため、大出力の電動モータの動力を伝達する場合にも、騒音および振動の問題はない。また、伝達トルクに応じて押付力を発生するので、幅広い運転領域において高効率を得ることができる。さらに、両方向動力伝達方式のくさびローラ式変速機を用いているので、モータとして機能のみでなく、エネルギー回生や逆回転でのモータ駆動（自動車の後退走行）の動力伝達にも対応できる。
【００１２】
なお、トラクションドライブ式変速機は、静かで滑らかであることから産業上の各種用途に開発され、さらに近年は自動車や自転車といったパーソナルユースに応用する試みがなされ、次世代の動力伝達方式として注目されている。
【００１３】
トラクションドライブ式変速機とは、歯車伝動とは異なり、滑らかな表面をもつ少なくとも２個の回転体を強く押し付け、これらの間に潤滑油膜（例えばＥＨＬ油膜）を介在させて、動力を伝達する機構であり、その基礎式は、Ｆｔ＝μ・Ｆｃという簡単な摩擦の式で表される（Ｆｔ：トラクション力）。ここで、Ｆｃは、押し付け力と呼び、この発生に様々な方法が開発されている。
【００１４】
このトラクションドライブ式変速機の一つとして、くさび作用を利用した摩擦ローラ式変速機（以後本明細書中では、くさびローラ式変速機と記す）がある。くさびローラ式変速機とは、高速側シャフトの先端部の周囲に、該高速側シャフトに対し偏心した状態で、回転自在に設けられた外輪と、該高速側シャフトの外周面である動力伝達用円筒面と前記外輪の内周面である動力伝達用円筒面との間に存在して、径方向に関する幅が円周方向に関して不同である環状空間内に配置される、それぞれの外周面を動力伝達用円筒面とした、少なくとも１個のガイドローラおよび少なくとも１個の可動ローラとを備えた変速機のことを言う。又、可動ローラとは、くさび作用により押付け力を発生するローラであり、半径方向、円周方向に動くローラのことを言う。
【００１５】
また、くさびローラ式変速機において、正転時には、トルクを伝達する一方、逆転時には、空転してトルクを伝達しないワンウェイクラッチ機能を有しているものと、正逆両方向の回転時に、トルクを伝達することができるものとがある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るくさびローラ式変速機を備えたモータ・ジェネレータを図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
先ず、各実施形態に共通であるくさびローラ式変速機の内部構造について詳述し、次いで、各実施の形態について説明する。
【００１８】
また、本発明に係るモータ・ジェネレータは、２個の可動ローラを用いた両方向動力伝達型のくさびローラ式変速機を備えているが、説明の便宜上、１個の可動ローラを用いたくさびローラ式変速機を説明し、その後、２個の可動ローラを用いた両方向動力伝達型のくさびローラ式変速について説明する。
【００１９】
また、動力の伝達の方法を説明する時は、くさびローラ式変速機が増速機として作用する場合を代表して記述している。（正回転とは、外輪３２が高速側シャフト１７に動力を伝える方向であり、逆回転とは、外輪３２が空転し、高速側シャフト１７へのトルク伝達を停止する方向である。）
なお、後述する実施の形態の参考のため、図３（ａ）には、減速機として作用する場合（高速側シャフトから動力入力）を示し、図３（ｂ）には、増速機として作用する場合（外輪側から動力入力）を示す。
【００２０】
（くさびローラ式変速機の内部構造）
図１は、本発明の実施の形態に係り、くさびローラ式変速機を組み込んだモータ・ジェネレータの断面図である。図２は、図１のｂ−ｂ線に相当する断面図であって、ワンウェイクラッチ機能を有するくさびローラ式変速機の断面図である。図３（ｂ）は、増速機としてのくさびローラ式変速機の作用を説明する図である。図４は、図１のｂ−ｂ線に沿った断面図であって、正逆両方向の回転時にトルクを伝達可能なくさびローラ式変速機の断面図である。
【００２１】
くさびローラ式変速機Ａは、本実施の形態では、低速側シャフト３（外輪側）を入力側とした場合には、高速側シャフト１７を出力側とした増速機として作用し、低速側シャフト３（外輪側）を出力側とした場合には、高速側シャフト１７を入力側とした減速機として作用する。
【００２２】
また、図２に示すように、１個の可動ローラ３８を用いたくさびローラ式変速機Ａは、正転時には、トルクを伝達する一方、逆転時には、空転してトルクを伝達しないワンウェイクラッチ機能を有しているが、図４に示すように、２個の可動ローラ３８ａ，３８ｂを用いたくさびローラ式変速機Ａは、正逆両方の回転時にトルクを伝達することができる。
【００２３】
例えば、図１及び図４に示すように、高速側シャフト１７に、モータジェネレータＸが接続してある場合、モータジェネレータＸがモータとして働く時には、くさびローラ式変速機Ａは、高速側シャフト１７を入力側として低速側シャフト３を出力側とした減速機（図３（ａ））として作用し、正逆両方向に回転を伝えることができる。例えば、モータの正転時には、車両を前進させ、モータの逆転時には、車両を後退させる。
【００２４】
モータ・ジェネレータＸがジェネレータとして働く時には、くさびローラ式変速機Ａは、低速側シャフト３を入力側として高速側シャフト１７を出力側とした増速機（図３（ｂ））として作用し、正逆両方向に回転できる。例えば車両の制動時、低速側シャフト３に、車輪からの駆動力が入力されると、モータ・ジェネレータＸがジェネレータとして発電する。
【００２５】
本発明の実施の形態に係るくさびローラ式変速機Ａは、図１、図２において、略円筒状のハウジング１に、仕切板であるハウジング２が固定してある。ハウジング１には、低速側シャフト３が回転自在に支持してあり、ハウジング１内の低速側シャフト３の端部に、円盤状部材４が設けてあり、この円盤状部材４の外縁部に、外輪３２が取付けてある。
【００２６】
仕切板であるハウジング２には、高速側シャフト１７が低速側シャフト３及び外輪３２に対して偏心（オフセット）して回転自在に設けてある。
【００２７】
図２に示すように、外輪３２と、高速側シャフト１７との間には、大径のガイドローラ３７ａと、小径のガイドローラ３７ｂと、トルク伝達時に移動する可動ローラ３８とが介装してある。
【００２８】
可動ローラ３８を回転自在に支持する支持軸３９ｂは、図３（ｂ）に示すように、増速機の場合、高速側シャフト１７と外輪３２との間で「くさび」に食い込む方向に移動できるように構成してあり、また、この「くさび」に食い込む方向にシリンダ孔４６に設置した圧縮ばね等の弾性材４７（予圧バネ、図２参照）により付勢してある。
【００２９】
これにより、正転時には、可動ローラ３８は、高速側シャフト１７と外輪３２との間で「くさび」に食い込む方向に移動し、押し付け力Ｆｃを発生する。このＦｃによりトラクション力が発生し、トルクを伝達することができる。
【００３０】
一方、逆転時には、可動ローラ３８は、「くさび」から離れる方向に移動し、押し付け力Ｆｃ＝０となり、入力側の回転が出力側へ伝わるのを停止する。
【００３１】
図２に示すように、外輪３２の内周面と高速側シャフト１７の先端部外周面との間には、径方向に関する幅が円周方向に関して不同である環状空間３６が設けられる。
【００３２】
この様な環状空間３６内には、２個のガイドローラ３７ａ、３７ｂと１個の可動ローラ３８とを設置して、上記くさびローラ式変速機Ａを構成している。図２において、可動ローラ３８は切欠いて部分的に示している。これら各ローラ３７ａ、３７ｂ、３８を設置する為に上記環状空間３６部分には、３本の支持軸３９ａ、３９ａ、３９ｂを設けている。これら３本の支持軸３９ａ、３９ａ、３９ｂのうち、２本の支持軸３９ａ，３９ａは、それぞれの両端部をハウジング２及び連結板１４に形成した嵌合孔４０、４０に圧入固定している。従って、上記２本の支持軸３９ａ，３９ａが、上記環状空間３６内で円周方向或は直径方向に変位する事はない。これに対して、上記３本の支持軸３９ａ、３９ａ、３９ｂのうち、図２の上部左側に位置する残り１本の支持軸３９ｂは、両端部を上記ハウジング２及び連結板１４に対し、上記外輪３２の円周方向及び直径方向に関する若干の変位可能に支持している。この為に、上記ハウジング２及び連結板１４の一部で上記１本の支持軸３９ｂの両端部に整合する部分に、この支持軸３９ｂの外径よりも大きな内径を有する支持孔４１（図６では、長溝５１，５２）を形成し、これら各支持孔４１（図６では、長溝５１，５２）に、上記支持軸３９ｂの両端部を緩く係合させている。
【００３３】
そして、上述の様に支持した各支持軸３９ａ、３９ａ、３９ｂの中間部周囲に、それぞれ上記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８を、それぞれラジアルニードル軸受４２、４２等の軸受（可動ローラの軸受は図示省略）により、回転自在に支持している。尚、上記連結板１４を上記ハウジング２に結合固定する為、この連結板１４の片面に突設した、前記各突部２７、２７は、この連結板１４の円周方向に関して、上記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８同士の間に存在する。言い換えれば、上記環状空間３６内に上記各突部２７、２７と上記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ又は可動ローラ３８とが、上記環状空間３６の円周方向に関して交互に存在する。又、これら各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ又は可動ローラ３８の外周面と上記各突部２７、２７の円周方向側面とが干渉する（擦れ合う）事はない。
【００３４】
この様にして、上記各支持軸３９ａ、３９ａ、３９ｂにより上記ハウジング２と連結板１４との間に回転自在に支持した、上記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８の外周面である、動力伝達用円筒面４３ａ、４３ａ、４３ｂは、それぞれ前記高速側シャフト１７の先端部の外周面である動力伝達用円筒面４４と前記外輪３２の内周面である動力伝達用円筒面４５とに当接させている。前述した通り、上記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８を設置した上記環状空間３６の径方向に関する幅は、円周方向に関して不同である。この様に、この環状空間３６の幅寸法を円周方向に関して不同にした分、上記ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８の外径を異ならせている。即ち、上記ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８のうち、それぞれ上記外輪３２に対し高速側シャフト１７の先端部が偏心している側（図２の上側）に位置する可動ローラ３８及びガイドローラ３７ｂの外径を、互いに同じにすると共に比較的小径にしている。これに対し、上記外輪３２に対し高速側シャフト１７の先端部が偏心しているのと反対側（図２の下側）に位置するガイドローラ３７ａの外径を、上記可動ローラ３８及びガイドローラ３７ｂの外径よりも大きくしている。そして、上記ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８の外周面である上記各動力伝達用円筒面４３ａ、４３ａ、４３ｂを、それぞれ上記動力伝達用円筒面４４、４５に当接させている。
【００３５】
尚、上記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８のうち、各ガイドローラ３７ａ、３７ｂを支持した支持軸３９ａ、３９ａの両端部は、前述の様に、前記ハウジング２及び連結板１４に対し（環状空間３６内に）固定している。これに対して、上記可動ローラ３８を支持した支持軸３９ｂは、やはり前述した様に上記ハウジング２及び連結板１４に対し（環状空間３６内に）、円周方向及び直径方向に関する若干の変位を可能に支持している。従って、上記可動ローラ３８も、上記環状空間３６内で円周方向及び直径方向に若干の変位可能である。そして、前記ハウジング２及び連結板１４のシリンダ孔４６内に設置した、圧縮ばね等の弾性材４７（予圧バネ）により、上記可動ローラ３８を支持した支持軸３９ｂを、これら支持軸３９ｂに回転自在に支持した可動ローラ３８を前記環状空間３６の幅の狭い部分に向け移動させるべく、弾性的に軽く押圧している。
【００３６】
上述の様に構成する本発明に係るくさびローラ式変速機により回転軸を回転駆動する場合には、低速側シャフト３に駆動力を入力することにより外輪３２を、図２の時計方向に回転させる。この外輪３２の回転は、上記各ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８を介して前記高速側シャフト１７に伝わり、高速側シャフト１７を図２の反時計方向に回転させる。上記外輪３２と上記ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８との間の動力伝達、並びに、これらガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８と上記高速側シャフト１７との間の動力伝達は、何れも摩擦伝達により行なわれる為、動力伝達時に発生する騒音並びに振動は低い。
【００３７】
又、上記可動ローラ３８は、上記外輪３２から上記高速側シャフト１７に伝達するトルクの大きさに応じた力で、前記環状空間３６の幅が狭い部分（図２の上部中央部分）に食い込む傾向となる。この為、上記外輪３２の内周面である動力伝達用円筒面４５と上記ガイドローラ３７ａ、３７ｂ及び可動ローラ３８の外周面である動力伝達用円筒面４３ａ、４３ａ、４３ｂとの当接部、並びに、これら各動力伝達用円筒面４３ａ、４３ａ、４３ｂと上記高速側シャフト１７の外周面である動力伝達用円筒面４４との当接部の面圧は、何れも、上記トルクが大きくなる程高くなる。逆に言えば、このトルクが小さい場合には、上記各当接部の面圧が低い状態となる。この為、これら各当接部の面圧を、伝達すべきトルクに合わせた適正値にして、トルク伝達を効率良く行なえる。
【００３８】
即ち、上記外輪３２が図２で時計方向に回転し、上記高速側シャフト１７を同じく反時計方向に回転させる際には、上記可動ローラ３８が、上記外輪３２の内周面である動力伝達用円筒面４５及び上記高速側シャフト１７の外周面である動力伝達用円筒面４４から、前記弾性材４７（予圧バネ）による押圧力と同方向の力を受けて、上記環状空間３６の幅の狭い部分、即ち、図２の上部中央に向け移動する傾向となる。
【００３９】
上述の様にして、上記可動ローラ３８を上記環状空間３６の幅の狭い部分に向け移動させようとする力は、上記外輪３２から上記高速側シャフト１７に伝達する回転駆動力の大きさに応じて変化する。そして、この力が大きくなる程、動力伝達用円筒面４３ｂと上記動力伝達用円筒面４４との当接部である内側当接部４８、及び、この動力伝達用円筒面４３ｂと上記動力伝達用円筒面４５との当接部である外側当接部４９の当接圧が高くなる。従って、この様な作用に基づき、上記伝達する回転駆動力に応じた当接圧を自動的に選定して、くさびローラ式変速機Ａの伝達効率を確保できる。
【００４０】
図２に示した例の場合には、くさびローラ式変速機Ａは、ワンウェイクラッチ機能を備えており、上記高速側シャフト１７の回転速度が上記外輪３２の回転速度に見合う速度、即ち、この外輪３２の回転速度にくさびローラ式変速機Ａの増速比を掛けた速度よりも速くなった場合には、このくさびローラ式変速機Ａの接続が断たれる。即ち、この場合には、上記可動ローラ３８が、前記弾性材４７（予圧バネ）の弾力に抗して、上記環状空間３６の幅の広い側（図２の左下側）に変位する。この結果、上記内側、外側両当接部４８、４９の当接圧が低下若しくは喪失して、上記外輪３２の回転が上記高速側シャフト１７にまでは伝わらなくなる。
【００４１】
次に、図４に示す、正逆両方向の回転時にトルクを伝達可能なくさびローラ式変速機について説明する。
【００４２】
図４は、高速側シャフト１７（図１参照）を時計、反時計の両方向に回転駆動自在な構造について示している。この様な本例の構造の揚合には、くさびローラ式変速機Ａを構成する３個のローラとして、１個のガイドローラ３７と２個の可動ローラ３８ａ，３８ｂとを使用している。このうち、環状空間３６のうちで最も幅が広くなった部分に設置したローラを、比較的大径で設置位置が変化しないガイドローラ３７としている。これに対して、上記環状空間３６の幅が最も狭くなった部分を挟んで設けた１対のローラを、それぞれ比較的小径で円周方向及び直径方向に関する若干の変位を可能にした可動ローラ３８ａ，３８ｂとしている。そして、これら各可動ローラ３８ａ，３８ｂを支持した各支持軸３９ｂ，３９ｂを、上記環状空間３６の最も幅が狭くなった部分に向けそれぞれ弾性的に押圧している。
【００４３】
上述の様に構成する本例の構造の場合には、外輪３２が図４で時計方向に回転する場合には、同図で左側の可動ローラ３８ａが上記環状空間３６の幅が狭くなった部分に食い込む。これに対して、上記外輪３２が図４で反時計方向に回転する場合には、同図で右側の可動ローラ３８ｂが上記環状空間３６の幅が狭くなった部分に食い込む。又、本例の場合には、これら各可動ローラ３８ａ，３８ｂを支持した支持軸３９ｂ，３９ｂの両端部を支持する為、ハウジング２及び連結板１４に形成した支持孔４１ａ，４１ａ（長溝）の、上記環状空間３６の円周方向に関する長さを規制している。具体的には、これら各支持孔４１ａ，４１ａ（長溝）のうち、上記環状空間３６の幅が広い側（図４の下側）の端部の位置を、前述した図２で示した場合よりも、この環状空間３６の最も幅が狭くなった位置に近づけている。そして、上記各可動ローラ３８ａ，３８ｂが、上記環状空間３６の幅の広い側に過度に退避しない様にしている。
【００４４】
上述の様に構成する本例の場合には、上記外輪３２が時計、反時計の何れの方向に回転する場合でも、何れかの可動ローラ３８ａ（３８ｂ）が上記環状空間３６の幅の狭い部分に食い込み、当該可動ローラ３８ａ（３８ｂ）に関する内側、外側各当接部４８，４９の当接圧を高める。一方、上記環状空間３６の幅の狭い部分から退避する方向に変位する可動ローラ３８ｂ（３８ａ）に関しても、その退避量は限られる。この結果、両可動ローラ３８ａ，３８ｂ及び前記ガイドローラ３７に関して、内側、外側各当接部４８，４９の当接圧が十分に上昇し、上記外輪３２から高速側シャフト１７にまで、動カを効率良く伝達できる。この様に、回転外輪３２から高速側シャフト１７への時計、反時計の両方向の動力伝達を可能にした点以外は、図２に前述した場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【００４５】
（予圧バネの調整構造）
図５は、図１のｂ−ｂ線に相当する断面図であって、本発明に係るくさびローラ式変速機の断面図である。図６は、図５のｃ−ｃ線に沿った断面図である。図７は、図１のｂ−ｂ線に沿った断面図であって、正逆両方向の回転時にトルクを伝達可能なくさびローラ式変速機の断面図である。
【００４６】
図５に示すように、高速側シャフト１７が低速側シャフト３及び外輪３２に対して偏心（オフセット）して回転自在に設けてある。
【００４７】
外輪３２と、高速側シャフト１７との間には、大径のガイドローラ３７ａと、小径のガイドローラ３７ｂと、トルク伝達時に移動する可動ローラ３８とが介装してある。
【００４８】
可動ローラ３８を回転自在に支持する支持軸３９ｂは、図６にも示すように、その上端で、連結板１４の長溝５１に、その下端で、仕切板２の長溝５２に、それぞれ係合してあり、これらの長溝５１，５２の長手方向に移動自在に構成してあり、これにより、高速側シャフト１７と外輪３２との間で「くさび」を生じる方向（即ち、時計回りの周方向で狭くなる方向）に移動することができる。
【００４９】
また、連結板１４の長溝５１に連通するように形成した貫通孔５５では、支持軸３９ｂにスプリングピン５３を介して、「くさび」を生じる方向（時計回り方向）に予圧バネ４７により付勢してある。
【００５０】
貫通孔５５の入口に形成した雌ネジには、予圧バネ４７を押圧して付勢力を調整するためのネジ式押さえ部材５６の雄ネジが螺合してある。このネジ式押さえ部材５６の進退により、予圧バネ４７の付勢力を調整することができる。
【００５１】
さらに、仕切板２の長溝５２に連通するように形成した貫通孔５７では、支持軸３９ｂにスプリングピン５３を介して、「くさび」を生じる方向（時計回り方向）に予圧バネ４７により付勢してある。
【００５２】
貫通孔５７の入口に形成した雌ネジには、予圧バネ４７を押圧して付勢力を調整するためのネジ式押さえ部材５８の雄ネジが螺合してある。このネジ式押さえ部材５８の進退により、予圧バネ４７の付勢力を調整することができる。なお、ハウジング１には、貫通孔５７に連通した貫通孔５９が形成してあり、この貫通孔５９には、埋め栓６０が螺合してある。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、可動ローラ３８の予圧バネ４７の付勢力を調整するネジ式押さえ部材５６，５８を備えているため、組立時、予圧バネ４７の付勢力を調整して抑えた状態にしておいて、可動ローラ３８を仕切板２と連結板１４に装着し、その後、予圧バネ４７の付勢力を調整して、所定の駆動時の付勢力に設定すればよい。従って、予圧バネ４７の付勢力が大きい場合であっても、組立を容易に行うことができ、組立作業性を著しく向上することができる。
【００５４】
すなわち、予圧バネ４７を自由長でセットした後に、ネジ式押さえ部材５６，５８により予圧バネ４７を所定の縮め量まで圧縮する。これにより、中大型のくさびローラ式変速機Ａで予圧バネ４７の付勢力が強い場合でも、予圧バネ４７を圧縮状態にセットすることが容易となる。ネジを使っているため、軽い力で予圧バネ４７を圧縮することができる。
【００５５】
なお、連結板１４側は、外輪３２（低速側）を組み付ける前に、ネジ式押さえ部材５６を締め上げておく必要がある。一方、仕切板２側は、埋め栓６０を外せば、ハウジング１と仕切板２に設けた貫通孔５７，５９を通じてネジ式押さえ部材５８を回すことができるため、高速側シャフト１７と外輪３２（低速側）を組み付ける際には、予圧バネ４７を緩めておくことができ、組立作業を容易にすることができる。
【００５６】
また、図７に示すように、小ローラを２個とも可動ローラ３８ａ，３８ｂとすることにより、両方向の動力伝達を可能としたくさびローラ式変速機にも活用でき、この場合、さらに組立てが困難なので極めて有効である。
【００５７】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係り、くさびローラ式変速機を備えたモータ・ジェネレータの断面図である。
【００５８】
図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、夫々、動力伝達時の可動ローラ等の動きを説明するための模式図である。
【００５９】
図１に示すように、本実施の形態では、くさびローラ式変速機Ａは、モータ・ジェネレータＸに一体的に組み付けて構成してある。高速側シャフト１７は、モータ・ジェネレータＸの駆動軸として一体的に構成してある。
【００６０】
本実施の形態では、モータ・ジェネレータＸがモータとして駆動する時には、くさびローラ式変速機Ａは、減速機として働き、この時、低速側シャフト３は、出力軸として、次の減速機や車輪等に動力を伝達することができる。
【００６１】
モータ・ジェネレータＸがジェネレータとして作用する時には、くさびローラ式変速機Ａは、増速機として働き、この時、低速側シャフト３は、外部からの駆動力により回転されて、モータ・ジェネレータＸが発電する。
【００６２】
このように、本実施の形態によれば、動力伝達は、トラクションドライブ式であるため、大出力の電動モータの動力を伝達する場合にも、騒音および振動の問題はない。また、伝達トルクに応じて押付力を発生するので、幅広い運転領域において高効率を得ることができる。さらに、両方向動力伝達方式のくさびローラ式変速機Ａを用いているので、モータとして機能のみでなく、エネルギー回生や逆回転でのモータ駆動（自動車の後退走行）の動力伝達にも対応できる。
【００６３】
次に、図８を参照して、動力伝達時の可動ローラ等の動きを説明する。高速側シャフト１７が時計回りに回転する場合を、順回転（車両は前進）と仮定する。
【００６４】
図８（ａ）は、モータ・ジェネレータＸがモータとして駆動して、くさびローラ式変速機Ａが減速機として作用する場合である。高速側シャフト１７が時計回りに回転すると、可動ローラ３８ａは、くさびにくい込むように移動する一方、可動ローラ３８ｂは、くさびから待避しようとするが、ストッパーの壁（スプリングピン５３）により待避量が制限される。可動ローラ３８ａにより、外輪３２が反時計回りに回転して、低速側シャフト３が出力軸として動力を出力して、車両が前進する。
【００６５】
図８（ｂ）は、モータ・ジェネレータＸがジェネレータとして発電して、車輪の駆動力からエネルギーを回生し、くさびローラ式変速機Ａが増速機として作用する場合である。低速側シャフト３が車輪の駆動力により回転して、外輪３２が反時計回りに回転すると、可動ローラ３８ｂは、くさびにくい込むように移動する一方、可動ローラ３８ａは、くさびから待避しようとするが、ストッパーの壁（スプリングピン５３）により待避量が制限される。可動ローラ３８ｂにより、高速側シャフト１７が時計回りに回転して、モータ・ジェネレータＸがジェネレータとして発電して、車輪の駆動力からエネルギーを回生する。
【００６６】
このように、図８（ａ）の場合と、図８（ｂ）の場合とは、回転方向が同じであるが、モータの時とジェネレータの時とでは、動力伝達方向が逆になるため、くい込む可動ローラも反対になる。
【００６７】
図８（ｃ）は、モータ・ジェネレータＸがモータとして駆動して、くさびローラ式変速機Ａが減速機として作用する場合である。但し、モータが逆回転して、車両が後退する場合である。高速側シャフト１７が反時計回りに回転すると、可動ローラ３８ｂは、くさびにくい込むように移動する一方、可動ローラ３８ａは、くさびから待避しようとするが、ストッパーの壁（スプリングピン５３）により待避量が制限される。可動ローラ３８ｂにより、外輪３２が時計回りに回転して、低速側シャフト３が出力軸として動力を出力して、車両が後退する。
【００６８】
（第２実施の形態）
図９は、ハイブリッド車、電気自動車、及び燃料電池車等においてモータのみで駆動力を得る場合の模式図である。
【００６９】
両方向動力伝達のくさびローラ式変速機Ａは、モータ・ジェネレータＸに一体的に組み付けて構成してある。モータジェネレータＸには、インバータ６１を介して、バッテリ６２が接続してある。両方向動力伝達のくさびローラ式変速機Ａには、次の減速機（図示なし）または車輪６３が機械的に連結してある。
【００７０】
モータ駆動の場合には、バッテリ６２による直流電流をインバータ６１により交流に変換して、モータ・ジェネレータＸを駆動し、両方向動力伝達のくさびローラ式変速機Ａを介して、車輪６３を回転する。
【００７１】
ジェネレータとして作用する場合には、車輪６３からの駆動エネルギーをモータ・ジェネレータＸにより発電し、交流電流をインバータ６１により直流に変換し、バッテリ６２に充電して、車輪６３の駆動力からエネルギーを回生する。
【００７２】
このような場合には、モータのみで駆動力を得ているため、数百ｋｗクラスの大出力モータ（回転数も数万ｒｐｍ）が必要となる。
【００７３】
しかし、遊星ギヤ等の歯車減速では、騒音・振動の問題があり、大出力の動力伝達のため、歯車径も大きくなり、周速も速くなり、特に、モータ駆動の場合には、エンジンに比べて静かであるため、騒音は問題となる。
【００７４】
本実施の形態では、動力伝達は、トラクションドライブ式であるため、大出力の電動モータの動力を伝達する場合にも、騒音および振動の問題はない。
【００７５】
また、伝達トルクに応じて押付力を発生するので、低速運転から高速運転まで、又は軽負荷運転から高負荷運転まで幅広い運転領域において高効率を得ることができる。
【００７６】
さらに、両方向動力伝達方式のくさびローラ式変速機Ａを用いているので、モータ駆動（前進、後退）として機能のみでなく、車輪６３からのエネルギー回生も可能となる。
【００７７】
（第３実施の形態）
図１０（ａ）は、エンジンとモータの両方を備えたシリーズ・ハイブリッド車の模式図であり、（ｂ）は、エンジンとモータの両方を備えたパラレル・ハイブリッド車の模式図である。
【００７８】
図１０（ａ）のシリーズ・ハイブリッド車では、両方向動力伝達のくさびローラ式変速機Ａは、モータ・ジェネレータＸに一体的に組み付けて構成してある。モータジェネレータＸには、インバータ６１を介して、バッテリ６２が接続してある。両方向動力伝達のくさびローラ式変速機Ａには、次の減速機（図示なし）または車輪６３が機械的に連結してある。
【００７９】
インバータ６１には、発電機６４が接続してあり、発電機６４には、エンジン６５が機械的に連結してある。エンジン６５の動力は、発電にのみ使われ、車輪６３の駆動力は、モータのみによる。
【００８０】
モータ駆動の場合には、バッテリ６２による直流電流をインバータ６１により交流に変換して、モータ・ジェネレータＸを駆動し、両方向動力伝達のくさびローラ式変速機Ａを介して、車輪６３を回転する。
【００８１】
ジェネレータとして作用する場合には、車輪６３からの駆動エネルギーをモータ・ジェネレータＸにより発電し、交流電流をインバータ６１により直流に変換し、バッテリ６２に充電して、車輪６３の駆動力からエネルギーを回生する。
【００８２】
図１０（ｂ）のパラレル・ハイブリッド車でも、両方向動力伝達のくさびローラ式変速機Ａは、モータ・ジェネレータＸに一体的に組み付けて構成してある。モータジェネレータＸには、インバータ６１を介して、バッテリ６２が接続してある。両方向動力伝達のくさびローラ式変速機Ａには、次の減速機（図示なし）または車輪６３が機械的に連結してある。
【００８３】
モータ・ジェネレータＸには、エンジン６５が機械的に連結してある。エンジン６５とモータ・ジェネレータＸが車輪６３を駆動するようになっている。
【００８４】
エンジン・モータ駆動の場合には、バッテリ６２による直流電流をインバータ６１により交流に変換してモータ・ジェネレータＸを駆動すると共に、エンジン６５を駆動し、両方向動力伝達のくさびローラ式変速機Ａを介して、車輪６３を回転する。
【００８５】
ジェネレータとして作用する場合には、車輪６３からの駆動エネルギーをモータ・ジェネレータＸにより発電し、交流電流をインバータ６１により直流に変換し、バッテリ６２に充電して、車輪６３の駆動力からエネルギーを回生する。
【００８６】
このように、ハイブリッド車は、大きく２つに分けると、上記のシリーズ・ハイブリッド車とパラレル・ハイブリッド車に分けられる。しかし、現在のハイブリッド車は、上記の２つの形態にとらわれず、エンジンとモータの動力を効率よく使うための様々な形態がある。その様々な形態に本実施の形態のくさびローラ式変速機一体型モータ・ジェネレータを適用することができる。
【００８７】
ハイブリッド車のモータ・ジェネレータも、大出力数十〜数百ｋｗの仕様となると共に、ジェネレータ機能も要求される。
【００８８】
しかし、遊星ギヤ等の歯車減速では、騒音・振動の問題があり、大出力の動力伝達のため、歯車径も大きくなり、周速も速くなり、特に、モータ駆動の場合には、エンジンに比べて静かであるため、騒音は問題となる。
【００８９】
本実施の形態では、動力伝達は、トラクションドライブ式であるため、大出力の電動モータの動力を伝達する場合にも、騒音および振動の問題はない。
【００９０】
また、伝達トルクに応じて押付力を発生するので、低速運転から高速運転まで、又は軽負荷運転から高負荷運転まで幅広い運転領域において高効率を得ることができる。
【００９１】
さらに、両方向動力伝達方式のくさびローラ式変速機Ａを用いているので、モータ駆動（前進、後退）として機能のみでなく、車輪６３からのエネルギー回生も可能となる。
【００９２】
（第４実施の形態）
図１１（ａ）は、エンジンのスタータとしてモータ・ジェネレータを組み込んだ場合の模式図であり、（ｂ）は、エンジンのスタータとしてモータ・ジェネレータを組み込み、補機も接続した場合の模式図である。
【００９３】
従来、スタータは、エンジンを始動させてしまうと、ピニオンギヤのかみ合いが外れて回転しない。
【００９４】
スタータをモータ・ジェネレータにすると、常時かみ合いになり、エンジンが高回転になると、スタータのモータ・ジェネレータも高回転になり、歯車式では、騒音の問題がある。
【００９５】
そこで、スタータとして、両方向動力伝達方式のくさびローラ式変速機Ａを備えたモータ・ジェネレータＸを用いると、騒音の問題を解消することができる。
【００９６】
これにより、定常走行中のエンジン又は車輪の余分な駆動力をジェネレータにより発電してバッテリに充電することができる。勿論、スタータとしてエンジンを始動させるときにも、トラクションドライブ式であるため、騒音の問題はない。
【００９７】
具体的には、図１１（ａ）に示すように、エンジン６５に、トランスミッション６６が組み付けてあり、両方向動力伝達方式のくさびローラ式変速機Ａに、モータ・ジェネレータＸが一体的に組み付けてある。モータジェネレータＸには、インバータ６１を介して、バッテリ６２が接続してある。
【００９８】
エンジン６５側のプーリー６７と、くさびローラ式変速機Ａ側のプーリー６８とには、ベルト６９が掛け渡してある。
【００９９】
これにより、スタータとしてのモータ・ジェネレータＸにより、くさびローラ式変速機Ａやベルト６９等を介して、エンジン６５を始動することができ、その際、騒音の問題はない。また、定常走行中には、エンジン６５又は車輪の余分な駆動力をモータ・ジェネレータＸにより発電してバッテリ６２に充電することができ、その際にも、騒音の問題はない。
【０１００】
また、図１１（ｂ）に示すように、本例では、スタータのモータ・ジェネレータＸにより、補機７０も駆動できるようにしている。具体的には、補機７０のプーリー７１に、上記のベルト６９が掛け渡してある。
【０１０１】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、動力伝達は、トラクションドライブ式であるため、大出力の電動モータの動力を伝達する場合にも、騒音および振動の問題はない。また、伝達トルクに応じて押付力を発生するので、幅広い運転領域において高効率を得ることができる。さらに、両方向動力伝達方式のくさびローラ式変速機を用いているので、モータとして機能のみでなく、エネルギー回生や逆回転でのモータ駆動（自動車の後退走行）の動力伝達にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係り、くさびローラ式変速機を組み込んだモータ・ジェネレータの断面図。
【図２】図１のｂ−ｂ線に相当する断面図であって、ワンウェイクラッチ機能を有するくさびローラ式変速機の断面図。
【図３】（ａ）は、減速機として作用する場合（高速側シャフトから動力入力）を示す図であり、（ｂ）は、増速機として作用する場合（外輪側から動力入力）を示す図。
【図４】図１のｂ−ｂ線に沿った断面図であって、正逆両方向の回転時にトルクを伝達可能なくさびローラ式変速機の断面図。
【図５】図１のｂ−ｂ線に相当する断面図であって、ワンウェイクラッチ機能を有するくさびローラ式変速機の断面図。
【図６】図５のｃ−ｃ線に沿った断面図。
【図７】図１のｂ−ｂ線に沿った断面図であって、正逆両方向の回転時にトルクを伝達可能なくさびローラ式変速機の断面図。
【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、夫々、動力伝達時の可動ローラ等の動きを説明するための模式図。
【図９】ハイブリッド車、電気自動車、及び燃料電池車等においてモータのみで駆動力を得る場合の模式図。
【図１０】（ａ）は、エンジンとモータの両方を備えたシリーズ・ハイブリッド車の模式図であり、（ｂ）は、エンジンとモータの両方を備えたパラレル・ハイブリッド車の模式図。
【図１１】（ａ）は、エンジンのスタータとしてモータ・ジェネレータを組み込んだ場合の模式図であり、（ｂ）は、エンジンのスタータとしてモータ・ジェネレータを組み込み、補機も接続した場合の模式図。
【図１２】（ａ）は、高回転型の電動モータの駆動力を遊星ギヤ等の歯車式の減速機を介して車輪に伝達する場合の模式図であり、（ｂ）は、減速機を介装することなく、電動モータの駆動力を各種補機や回転機器に直接伝達して駆動するダイレクトドライブ方式の場合の模式図。
【符号の説明】
１　ハウジング
２　ハウジング（仕切板）
３　低速側シャフト
４　円盤状部材
１４　連結板
１７　高速側シャフト
２７　突部
３２　外輪（低速側シャフト）
３６　環状空間
３７、３７ａ、３７ｂ　ガイドローラ
３８、３８ａ、３８ｂ　可動ローラ
３９ａ、３９ｂ　支持軸
４１，４１ａ　支持孔
４２　ラジアルニードル軸受
４３　動力伝達用円筒面
４４　動力伝達用円筒面
４５　動力伝達用円筒面
４６　シリンダ孔
４７　弾性材（予圧バネ）
４８　内径側当接部
４９　外径側当接部
５１、５２　長溝
５３　スプリングピン
５５　貫通孔
５６　ネジ式押さえ部材
５７　貫通孔
５８　ネジ式押さえ部材
５９　貫通孔
６０　埋め栓
６１　インバータ
６２　バッテリ
６３　車輪
６４　発電機
６５　エンジン
６６　トランスミッション
６７　プーリー
６８　プーリー
６９　ベルト
７０　補機
７１　プーリー
Ａ　くさびローラ式変速機
Ｘ　モータ・ジェネレータ
【図１】
2004096817.tif 000003
【図２】
2004096817.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004096817.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004096817.tif 000008
【図７】
2004096817.tif 000009
【図８】
2004096817.tif 000010
【図９】
2004096817.tif 000011
【図１０】
2004096817.tif 000012
【図１１】
2004096817.tif 000013
【図１２】
2004096817.tif 000014