(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、このハウジングに対し回転自在に設けられた入力軸と、この入力軸の端部にこの入力軸と同心に且つ回転力の伝達自在に結合され、外周面を第一の円筒面とされた中心ローラと、内周面を第二の円筒面としてこの中心ローラの周囲に、この中心ローラに対する相対回転を自在に設けられた外輪と、この外輪と同心で一端部をこの外輪に回転力の伝達自在に結合されると共に上記ハウジングに対し回転自在に支持された出力軸と、上記第一の円筒面と上記第二の円筒面との間の環状空間内に、上記中心ローラと平行に配置された複数本の枢軸と、これら各枢軸により回転自在に支持され、それぞれの外周面を第三の円筒面とされた複数個の中間ローラとを備え、上記中心ローラの中心と上記外輪の中心とを偏心させる事により、上記環状空間の幅寸法を円周方向に関して不同にし、上記複数個の中間ローラのうちの少なくとも１個の中間ローラを、少なくとも上記環状空間の円周方向に変位自在に支持してウェッジローラとすると共に、残りの中間ローラをガイドローラとする事により、上記中心ローラ及び外輪が所定方向に回転した場合に、上記ウェッジローラとなる中間ローラを、上記環状空間の幅の狭い部分に向け移動自在とした摩擦ローラ式変速機に於いて、上記出力軸の基端部に形成した外向フランジ状の鍔部の外周縁に形成した突片と上記外輪の軸方向一端縁部に形成した切り欠きとを係合させる事により、これら出力軸と外輪とを、回転力の伝達を可能に、且つ、ラジアル方向に関する相対変位自在に接続すると共に、上記ウェッジローラとなる中間ローラを周囲に回転自在に支持した枢軸の両端部を弾性材により押圧して、このウェッジローラとなる中間ローラを上記環状空間の幅の狭い部分に向け弾性的に押圧する事により、無負荷状態でも上記ウェッジローラとなる中間ローラに関する第三の円筒面と上記第一、第二両円筒面との当接部に当接圧を存在させる為の予圧を付与しており、使用状態での上記第一の円筒面の周速の最大値をＵmax ［ｍ／sec ］とし、上記第二の円筒面と上記ウェッジローラとなる中間ローラに関する第三の円筒面との当接部の、上記予圧に基づく当接圧の平均値をＰmean［ＧPa］とした場合に、Ｐmean＞｛（Ｕmax ）1/2 ｝／９を満たす事を特徴とする摩擦ローラ式変速機。
【請求項２】
ハウジングと、このハウジングに対し回転自在に設けられた入力軸と、この入力軸の端部にこの入力軸と同心に且つ回転力の伝達自在に結合され、外周面を第一の円筒面とされた中心ローラと、内周面を第二の円筒面としてこの中心ローラの周囲に、この中心ローラに対する相対回転を自在に設けられた外輪と、この外輪と同心で一端部をこの外輪に回転力の伝達自在に結合されると共に上記ハウジングに対し回転自在に支持された出力軸と、上記第一の円筒面と上記第二の円筒面との間の環状空間内に、上記中心ローラと平行に配置された複数本の枢軸と、これら各枢軸により回転自在に支持され、それぞれの外周面を第三の円筒面とされた複数個の中間ローラとを備え、上記中心ローラの中心と上記外輪の中心とを偏心させる事により、上記環状空間の幅寸法を円周方向に関して不同にし、上記複数個の中間ローラのうちの少なくとも１個の中間ローラを、少なくとも上記環状空間の円周方向に変位自在に支持してウェッジローラとすると共に、残りの中間ローラをガイドローラとする事により、上記中心ローラ及び外輪が所定方向に回転した場合に、上記ウェッジローラとなる中間ローラを、上記環状空間の幅の狭い部分に向け移動自在とした摩擦ローラ式変速機に於いて、上記出力軸の基端部に形成した外向フランジ状の鍔部の外周縁に形成した突片と上記外輪の軸方向一端縁部に形成した切り欠きとを係合させる事により、これら出力軸と外輪とを、回転力の伝達を可能に、且つ、ラジアル方向に関する相対変位自在に接続すると共に、上記ウェッジローラとなる中間ローラを周囲に回転自在に支持した枢軸の両端部を弾性材により押圧して、このウェッジローラとなる中間ローラを上記環状空間の幅の狭い部分に向け弾性的に押圧する事により、無負荷状態でも上記ウェッジローラとなる中間ローラに関する第三の円筒面と上記第一、第二両円筒面との当接部に当接圧を存在させる為の予圧を付与しており、この予圧に基づく上記第二の円筒面と上記ウェッジローラとなる中間ローラに関する第三の円筒面との当接部の当接圧の平均値をＰmean［ＧPa］とした場合に、Ｐmean＞０．３［ＧPa］を満たす事を特徴とする摩擦ローラ式変速機。
【請求項３】
各第三の円筒面と第一の円筒面との当接部である内径側当接部の接触面圧と、これら各第三の円筒面と第二の円筒面との当接部である外径側当接部の接触面圧とを、差が±２０％以内となる様に、ほぼ同一とした、請求項１〜２の何れかに記載した摩擦ローラ式変速機。
【請求項４】
各第三の円筒面と第一の円筒面との当接部である内径側当接部の幅と、これら各第三の円筒面と第二の円筒面との当接部である外径側当接部の幅とを互いに異ならせた、請求項１〜３の何れかに記載した摩擦ローラ式変速機。
【請求項５】
内径側当接部の幅に比べて外径側当接部の幅が狭い、請求項４に記載した摩擦ローラ式変速機。
【請求項６】
外輪の内周面のうちで軸方向に関して一部に、他の部分に比べて径方向外方に凹んだ凹部を、全周に亙って形成している、請求項５に記載した摩擦ローラ式変速機。
【請求項７】
凹部は、各第三の円筒面のうちの軸方向中間部に対向する部分に形成されており、これら各第三の円筒面と第二の円筒面とは、これら各第三の円筒面の軸方向両端寄り部分で当接している、請求項６に記載した摩擦ローラ式変速機。
【請求項８】
外輪の内周面のうちで各第三の円筒面に当接する部分に、それぞれが軸方向に対し傾斜した凹部と凸部とを、円周方向に関して交互に形成した、請求項１〜３の何れかに記載した摩擦ローラ式変速機。
【請求項９】
凹部の面積を凸部の面積よりも大きくした、請求項８に記載した摩擦ローラ式変速機。
【請求項１０】
各第三の円筒面にクラウニングを施している、請求項８〜９の何れかに記載した摩擦ローラ式変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種機械装置に組み込んで、減速或は増速しつつ回転運動を伝達する摩擦ローラ式変速機の改良に関し、高い伝達効率を維持できる構造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
摩擦ローラ式変速機は、遊星歯車式等の歯車式変速機に比べて、高速で運転した場合にも発生する騒音が小さい。この為、例えば摩擦ローラ式変速機を電動モータの出力部に組み付けて減速機として使用し、この電動モータの回転運動を減速すると共にトルクを増大させる構造が、例えば特開平８−２１０４５５号公報に記載されている。この公報等に記載された一般的な摩擦ローラ式変速機は、各ローラの周面同士の当接圧を、伝達すべきトルクの変動に拘らず、常に一定のままに保持している。この為、伝達効率が必ずしも良好とは言えない。良好な伝達効率を確保する為には、伝達すべきトルクが小さい場合には上記当接圧を低くし、反対に伝達すべきトルクが大きい場合には上記当接圧を高くする事が考えられる。
【０００３】
この様に、伝達すべきトルクの大きさに応じて、各ローラの周面同士の当接圧を変化させる構造として、米国特許第４７０９５８９号明細書には、図１４〜１６に示す様な摩擦ローラ式変速機が記載されている。この従来の摩擦変速機は、有底円筒状の本体１とこの本体１の基端開口部を塞ぐ蓋体２とから成る固定のハウジング３内に中心ローラ４の内半部（図１４の右半部）を、上記蓋体２の略中央部に形成した通孔５を通じて挿入している。尚、この通孔５は、上記蓋体２の中心から、少しだけ外れた位置に設けている。又、上記中心ローラ４の外半部（図１４の左半部）で上記蓋体２から突出した部分には、入力軸６の端部を結合固定している。
【０００４】
又、上記ハウジング３の内側で上記中心ローラ４の周囲部分には、３本の枢軸７ａ、７ｂ、７ｃを、それぞれこの中心ローラ４と平行に配置している。即ち、これら各枢軸７ａ、７ｂ、７ｃの一端部（図１４の左端部）を上記蓋体２に支持すると共に、他端部（図１４の右端部）を連結板８に支持している。尚、これら３本の枢軸７ａ、７ｂ、７ｃのうち、図１５〜１６の上部中央に位置する１本の枢軸７ａは、その両端部を上記蓋体２及び連結板８に形成した嵌合孔に圧入固定している。従って、この枢軸７ａが、上記ハウジング３内で円周方向或は直径方向に変位する事はない。
【０００５】
これに対して、図１５〜１６の下部左右両側に位置する残り２本の枢軸７ｂ、７ｃは、両端部を上記蓋体２及び連結板８に対し、上記ハウジング３の円周方向及び直径方向に若干の変位自在に支持している。この為に、上記蓋体２及び連結板８の一部で上記枢軸７ｂ、７ｃの両端部に整合する部分には、図１６に示す様に、上記両枢軸７ｂ、７ｃの外径よりも大きな内径を有する支持孔９、９を形成し、これら各支持孔９、９に、上記両枢軸７ｂ、７ｃの両端部を緩く係合させている。そして、これら各枢軸７ａ、７ｂ、７ｃの中間部周囲に、それぞれが中間ローラであるガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂを、それぞれラジアルニードル軸受１２により、回転自在に支持している。尚、上記連結板８は、上記蓋体２の内面（上記ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂを設置した空間側の面で、図１４の右面）の一部で、上記ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂから外れた位置に突設した突部１３、１３に突き当て、連結ボルト１４、１４により、上記蓋体２に連結固定している。
【０００６】
又、上記ハウジング３の内側で上記ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂを囲む部分には、円環状の外輪１５を、回転自在に設けている。この外輪１５の内周面中央部は直径方向内方に突出させる事により、土手状の凸部１６とし、この凸部１６の内周面を第二の円筒面１７としている。そして、この第二の円筒面１７と、上記ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂの外周面である第三の円筒面１８、１８とを当接自在としている。又、上記外輪１５には、結合ブラケット１９の外径側端部を外嵌固定し、この結合ブラケット１９の中心部に、出力軸２０の内端部（図１４の左端部）を結合固定している。この出力軸２０は、前記ハウジング３を構成する本体１の中央部に形成した第二の通孔２１を回転自在に挿通して、このハウジング３外に突出させている。
【０００７】
上記ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂの外周面である、上記各第三の円筒面１８、１８は、それぞれ前記中心ローラ４の外周面に設けた第一の円筒面２２と、上記外輪１５の内周面に設けた上記第二の円筒面１７とに当接させている。上記中心ローラ４の中心と上記出力軸２０及び外輪１５の中心とは互いに偏心している。即ち、前述の様に、上記中心ローラ４を挿通する通孔５は、上記ハウジング３の中心から少しだけ外れた位置に設けているのに対して、上記出力軸２０を挿通する第二の通孔２１は、上記ハウジング３の中心に設けている。又、この第二の通孔２１の内側に回転自在に支持した出力軸２０と外輪１５とは、互いに同心である。従って、上記中心ローラ４と上記外輪１５及び出力軸２０とは、上記通孔５のハウジング３の中心からのずれ量δ（図１４参照）分だけ、互いに偏心している。そして、上記中心ローラ４の外周面に設けた上記第一の円筒面２２と上記外輪１５に設けた上記第二の円筒面１７との間に存在して上記ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂが設けられた環状空間２３の幅寸法が、このδ分の偏心量に見合う分だけ、円周方向に関して不同になっている。
【０００８】
この様に、上記環状空間２３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１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂの外径を異ならせている。即ち、上記外輪１５に対し中心ローラ４が偏心している側（図１５〜１６の下側）に位置するウェッジローラ１１ａ、１１ｂの径を、互いに同じとすると共に比較的小径にしている。これに対し、上記外輪１５に対し中心ローラ４が偏心しているのと反対側（図１５〜１６の上側）に位置するガイドローラ１０の径を、上記両ウェッジローラ１１ａ、１１ｂよりも大きくしている。そして、これら３個の、それぞれが中間ローラであるガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂの外周面である第三の円筒面１８、１８を、上記第一、第二の円筒面２２、１７に当接させている。
【０００９】
尚、それぞれが中間ローラである、上記１個のガイドローラ１０及び２個のウェッジローラ１１ａ、１１ｂのうち、ガイドローラ１０を支持した枢軸７ａは、前述の様に、上記ハウジング３内に固定している。これに対して、ウェッジローラ１１ａ、１１ｂを支持した枢軸７ｂ、７ｃは、やはり前述した様に上記ハウジング３内に、円周方向及び直径方向に若干の変位を自在に支持している。従って、上記ウェッジローラ１１ａ、１１ｂも、上記ハウジング３内で円周方向及び直径方向に若干の変位自在である。そして、前記蓋体２のシリンダ孔２４、２４内に装着した圧縮コイルばね２５、２５等の弾性材により、上記各ウェッジローラ１１ａ、１１ｂを支持した枢軸７ｂ、７ｃを、これら各枢軸７ｂ、７ｃに回転自在に支持したウェッジローラ１１ａ、１１ｂを前記環状空間２３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。
【００１０】
上述の様に構成される従来構造の摩擦ローラ式変速機の場合、入力軸６に結合した中心ローラ４の回転は、この中心ローラ４の外周面である第一の円筒面２２と、ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂの外周面である第三の円筒面１８、１８との当接部である、各内径側当接部２６ａ、２６ｂを介して、これらガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂに伝わる。更に、これらガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ａ、１１ｂの回転は、上記各第三の円筒面１８、１８と前記外輪１５の内周面に設けた第二の円筒面１７との当接部である、各外径側当接部２７ａ、２７ｂを介して、この外輪１５に伝わる。そして、この外輪１５に結合固定した前記出力軸２０が回転する。
【００１１】
上記中心ローラ４が図１５〜１６の時計方向（又は反時計方向）に、外輪１５が同じく反時計方向（又は時計方向）に、それぞれ回転すると、図１５〜１６の右側の枢軸７ｂ（又は左側の枢軸７ｃ）に回転自在に支持したウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）が、上記第一、第二の円筒面２２、１７同士の間に存在する環状空間２３内で、この環状空間２３の幅の狭い部分（図１５〜１６の下側中央部分）に向け移動する。この結果、上記枢軸７ｂ（又は７ｃ）に回転自在に支持したウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）の外周面である第三の円筒面１８が、上記第一の円筒面２２と第二の円筒面１７とを強く押圧する。そして、当該ウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）に関する第三の円筒面１８と上記第一の円筒面２２との当接部である内径側当接部２６ｂ、及び、当該ウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）に関する第三の円筒面１８と上記第二の円筒面１７との当接部である外径側当接部２７ｂの当接圧が高くなる。
【００１２】
上記１個のウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）に関する内径側、外径側両当接部２６ｂ、２７ｂの当接圧が高くなると、上記中心ローラ４と外輪１５とのうちの少なくとも一方の部材が、組み付け隙間、或は弾性変形等に基づき、それぞれの直径方向に関して僅かに変位する。この結果、残り２個の中間ローラである、ガイドローラ１０及びウェッジローラ１１ｂ（又は１１ａ）の外周面である第三の円筒面１８、１８と上記中心ローラ４の外周面である第一の円筒面２２との当接部である２個所の内径側当接部２６ａ、２６ｂ、及びこれらウェッジローラ１１ｂ（又は１１ａ）及びガイドローラ１０の外周面である第三の円筒面１８、１８と上記外輪１５の内周面である第二の円筒面１７との当接部である２個所の外径側当接部２７ａ、２７ｂの当接圧が高くなる。
【００１３】
上記１本の枢軸７ｂ（又は７ｃ）に回転自在に支持したウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）を、上記環状空間２３内でこの環状空間２３の幅の狭い部分に向け移動させようとする力は、上記中心ローラ４から上記外輪１５に伝達するトルクの大きさに応じて変化する。即ち、上記中心ローラ４の駆動トルクが大きくなる程、上記ウェッジローラ１１ａ（又は１１ｂ）を上記環状空間２３の幅の狭い部分に向け移動させようとする力が大きくなる。そして、この力が大きくなる程、上記各内径側、外径側両当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧が大きくなる。逆に言えば、上記駆動トルクが小さい場合には、これら各内径側、外径側両当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧が小さい。
【００１４】
尚、上述した従来構造は、３個の中間ローラのうち、１個の中間ローラのみをガイドローラ１０とし、残り２個の中間ローラをウェッジローラ１１ａ、１１ｂとしている。これに対して、３個の中間ローラのうちの２個の中間ローラをガイドローラとし、残り１個の中間ローラのみをウェッジローラとする構造も、従来から知られている。この様な構造を有する摩擦ローラ式変速機の場合には、一方向の回転力のみを伝達可能であり、逆方向の回転力に対しては内部で滑りが発生して、この回転力を伝達しない。言い換えれば、回転力の伝達を一方向のみ行なう、クラッチ機能を備える。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に構成され作用する、ウェッジローラを組み込んだ摩擦ローラ式変速機による伝達効率を確保する為には、各ローラ４、１０、１１ａ、１１ｂの外周面及び外輪１５の内周面同士の当接部である、各内径側当接部２６ａ、２６ｂ及び各外径側当接部２７ａ、２７ｂの当接圧を確保する必要がある。これら各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧が不足すると、これら各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂで滑りが発生し、入力軸６から出力軸２０への動力伝達の効率が悪化するだけでなく、上記各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ部分で発生する摩擦熱により、焼き付き等の損傷が発生する可能性がある。
【００１６】
上記入力軸６から出力軸２０への動力伝達が行なわれる様になった状態では、前述した様に、何れかのウェッジローラ１１ａ（１１ｂ）が環状空間２３の幅が狭い部分に、伝達すべき動力に見合った大きな力で移動する為、上記各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧が不足する事はない。これに対して、上記出力軸２０が無負荷状態で回転する場合の様に、上記入力軸６から出力軸２０への動力伝達があまり行なわれていない状態では、上記ウェッジローラ１１ａ（１１ｂ）を上記環状空間２３の幅が狭い部分に移動させようとする力は、シリンダ孔２４、２４内に設けた圧縮コイルばね２５、２５の弾力のみになる。従来は、この圧縮コイルばね２５、２５の弾力は極く小さく、摩擦ローラ式変速機の性能、諸元との関係でこの弾力を規制する様な考慮はしていなかった。
【００１７】
一方、ウェッジローラを組み込んだ摩擦ローラ式変速機の用途として従来は、電動補助自転車の減速機構の様な、使用回転速度が低く、入力軸の回転上昇も比較的緩やかに行なわれる場合が殆どであった。この為、上述の様な考慮をしなくても、特に問題を生じる様な事はなかった。これに対して、上記摩擦ローラ式変速機を、工作機械等の使用回転速度の最高値が高い用途に使用する場合には、前述した伝達効率の低下や焼き付き等の損傷発生と言った問題が顕在化する。即ち、使用回転速度が高くなる程、前記各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ部分で滑りが発生し易くなる為、動力の非伝達時にも上記ウェッジローラ１１ａ（１１ｂ）を上記環状空間２３の幅が狭い部分に移動させようとする力の大きさを考慮する必要が生じる。特に、使用回転速度の最高値が高く、伝達可能なトルクの最大値（最大トルク）の１／１０以下の軽負荷で使用する事があり、しかもその状態から回転速度を急上昇させる様な場合に、上記問題が顕在化し易い為、上記考慮が必要になる。
本発明の摩擦ローラ式変速機は、この様な事情に鑑みて、伝達効率を確保し、しかも焼き付き等の損傷が発生するのを防止すべく発明したものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の摩擦ローラ式変速機は何れも、前述した従来から知られている摩擦ローラ式変速機と同様に、ハウジングと、このハウジングに対し回転自在に設けられた入力軸と、この入力軸の端部にこの入力軸と同心に且つ回転力の伝達自在に結合され、外周面を第一の円筒面とされた中心ローラと、内周面を第二の円筒面としてこの中心ローラの周囲に、この中心ローラに対する相対回転を自在に設けられた外輪と、この外輪と同心で一端部をこの外輪に回転力の伝達自在に結合されると共に上記ハウジングに対し回転自在に支持された出力軸と、上記第一の円筒面と上記第二の円筒面との間の環状空間内に、上記中心ローラと平行に配置された複数本の枢軸と、これら各枢軸により回転自在に支持され、それぞれの外周面を第三の円筒面とされた複数個の中間ローラとを備える。そして、上記中心ローラの中心と上記外輪の中心とを偏心させる事により、上記環状空間の幅寸法を円周方向に関して不同にし、上記複数個の中間ローラのうちの少なくとも１個の中間ローラを、少なくとも上記環状空間の円周方向に変位自在に支持してウェッジローラとする共に、残りの中間ローラをガイドローラとする事により、上記中心ローラ及び外輪が所定方向に回転した場合に、上記ウェッジローラとなる中間ローラを、上記環状空間の幅の狭い部分に向け移動自在としている。
【００１９】
特に、本発明の摩擦ローラ式変速機に於いては、何れも、上記出力軸の基端部に形成した外向フランジ状の鍔部の外周縁に形成した突片と上記外輪の軸方向一端縁部に形成した切り欠きとを係合させる事により、これら出力軸と外輪とを、回転力の伝達を可能に、且つ、ラジアル方向に関する相対変位自在に接続している。又、上記ウェッジローラとなる中間ローラを周囲に回転自在に支持した枢軸の両端部を弾性材により押圧して、このウェッジローラとなる中間ローラを上記環状空間の幅の狭い部分に向け弾性的に押圧する事により、無負荷状態でも上記ウェッジローラとなる中間ローラに関する第三の円筒面と上記第一、第二両円筒面との当接部に当接圧を存在させる為の予圧を付与している。
そして、請求項１に記載した摩擦ローラ式変速機に於いては、使用状態での上記第一の円筒面の周速の最大値をＵmax ［ｍ／sec ］とし、上記第二の円筒面と上記ウェッジローラとなる中間ローラに関する第三の円筒面との当接部の、上記予圧に基づく当接圧の平均値をＰmean［ＧPa］とした場合に、Ｐmean＞｛（Ｕmax ）1/2 ｝／９を満たす。
又、請求項２に記載した摩擦ローラ式変速機に於いては、上記予圧に基づく上記第二の円筒面と上記ウェッジローラとなる中間ローラに関する第三の円筒面との当接部の当接圧の平均値をＰmean［ＧPa］とした場合に、Ｐmean＞０．３［ＧPa］を満たす。
【００２０】
【作用】
上述の様に構成する本発明の何れの摩擦ローラ式変速機も、使用回転速度が高くなっても、各ローラの外周面及び外輪の内周面同士の当接部である、各内径側当接部及び各外径側当接部の当接圧を確保して、これら各当接部で滑りが発生しにくくできる。この為、伝達効率を確保し、しかも焼き付き等の損傷が発生するのを防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、図示の例では、３個の中間ローラのうちの２個の中間ローラをガイドローラ１０ａ、１０ｂとし、残り１個の中間ローラのみをウェッジローラ１１とする事により、摩擦ローラ式変速機に一方向クラッチの機能を持たせた構造で、本発明を実施した場合に就いて示している。
【００２２】
本発明の摩擦ローラ式変速機も、前述した従来構造の場合と同様に、鋼或はアルミニウム合金製で有底円筒状の本体１ａと、この本体１ａの基端開口部を塞ぐ、鋼製の蓋体２ａとから成る、固定のハウジング３ａを有する。そして、このハウジング３ａ内に中心ローラ４ａの内半部（図１の左半部）を、上記蓋体２ａの略中央部に形成した通孔５ａを通じて挿入している。尚、この通孔５ａは、上記蓋体２ａの中心から、少しだけ外れた位置に設けている。又、上記中心ローラ４ａの外端部（図１の右端部）には、入力軸である、図示しない電動モータの駆動軸２８の端部を結合している。
【００２３】
図示の例の場合には、上記中心ローラ４ａを、上記駆動軸２８により回転駆動自在としつつ、ラジアル方向（中心ローラ４ａ自身の直径方向）に関する若干の変位自在に設けている。この為に本例の場合には、上記通孔５ａの内径を上記中心ローラ４ａの外径よりも大きくして、この中心ローラ４ａがこの通孔５ａの内側でラジアル方向に変位できる様にしている。又、この中心ローラ４ａの基端面（図１の右端面）に係合凹溝２９を、直径方向に亙って形成すると共に、上記駆動軸２８の先端面（図１の左端面）に係合突部３０を、直径方向に亙って形成している。そして、この係合突部３０と上記係合凹溝２９とを、緩く係合させている。この為に、この係合凹溝２９の幅は、この係合突部３０の幅よりも少しだけ大きくしている。従って、上記中心ローラ４ａと上記駆動軸２８とは、回転力の伝達を自在に、且つ、ラジアル方向に関する相対変位自在に結合されている。尚、この様に中心ローラ４ａと駆動軸２８とを回転力の伝達を自在に、且つ、ラジアル方向に関する相対変位自在に結合する為の構造は、図示の様なものに限らず、緩いスプライン係合、或は緩いキー係合でも良い。
【００２４】
又、上記中心ローラ４ａの先端面（図１の左端面）中心部には鋼球３１を圧入固定し、この鋼球３１を、後述する連結板８ａの片面（図１の右面）中心部に突き当てて、ピボット軸受を構成している。このピボット軸受は、上記中心ローラ４ａの回転を自在としつつ、この中心ローラ４ａの軸方向に関する位置決めを図る為に設けている。尚、本例の場合には、上記中心ローラ４ａの外周面と上記通孔５ａの内周面との間に隙間が存在する。そこで、この様な隙間を通じて、前記ハウジング３ａ内に異物が入り込むのを防止する為に、図示しない電動モータのケーシングと前記蓋体２ａとの間にシール材を設ける。或は、上記中心ローラ４ａの外周面と上記通孔５ａの内周面との間に、弾性変形自在なＯリング等のシールリングを設けて、上記隙間そのものを塞いでも良い。
【００２５】
又、前記ハウジング３ａの内側で上記中心ローラ４ａの周囲部分には、３本の枢軸７ａ、７ｂ、７ｃを、それぞれこの中心ローラ４ａと平行に配置している。
即ち、これら各枢軸７ａ、７ｂ、７ｃの一端部（図１の右端部）を上記蓋体２ａに支持すると共に、他端部（図１の左端部）を連結板８ａに支持している。尚、この連結板８ａは、前述の図１４〜１６に示した従来構造の様な円輪状ではなく、円板状に形成している。この理由は、上記ピボット軸受を構成する為である。
【００２６】
又、本例の場合に、上記３本の枢軸７ａ、７ｂ、７ｃのうち、図２の上部中央並びに下部左側に位置する２本の枢軸７ａ、７ｂは、その両端部を上記蓋体２ａ及び連結板８ａに形成した嵌合孔３２、３２に圧入固定している。従って、これら両枢軸７ａ、７ｂが、上記ハウジング３ａ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、図２の下部右側に位置する残り１本の枢軸７ｃは、両端部を上記蓋体２ａ及び連結板８ａに対し、上記ハウジング３ａの円周方向及び直径方向に関して若干の変位自在に支持している。この為に、上記蓋体２ａ及び連結板８ａの一部で上記枢軸７ｃの両端部に整合する部分には、この枢軸７ｃの外径よりも大きな幅及び長さを有する支持孔９ａ、９ａを形成し、これら各支持孔９ａ、９ａに、上記枢軸７ｃの両端部を緩く係合させている。
【００２７】
そして、これら各枢軸７ａ、７ｂ、７ｃの中間部周囲に、それぞれが中間ローラであるガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１を、それぞれラジアルニードル軸受１２により、回転自在に支持している。尚、上記連結板８ａは、上記蓋体２ａの内面（上記ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１を設置した空間側の面で、図１の左面）の一部で、上記ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１から外れた位置に突設した突部１３、１３に突き当て、連結ボルト１４、１４により、上記蓋体２ａに連結固定している。又、上記ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の軸方向両端面と上記連結板８ａ及び蓋体２ａとの間には、それぞれスラストニードル軸受３３、３３を設けて、上記各ローラ１０ａ、１０ｂ、１１の回転が円滑に行なわれる様にしている。
【００２８】
又、上記ハウジング３ａの内側で上記ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１を囲む部分には、円筒状の外輪１５ａを設け、この外輪１５ａの内周面を、第二の円筒面１７としている。そして、この第二の円筒面１７と、上記ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の外周面である第三の円筒面１８、１８とを当接自在としている。又、上記外輪１５ａには、鍔部３４を介して、出力軸２０ａを結合している。この出力軸２０ａは、前記ハウジング３ａを構成する本体１ａの中央部に形成した支持筒部３５の内側に挿通して、このハウジング３ａ外に突出させている。図示の例では、上記出力軸２０ａを上記支持筒部３５の内側に、１対の玉軸受３６ａ、３６ｂにより回転自在に支持すると共に、この支持筒部３５の先端開口部と上記出力軸２０ａの中間部内周面との間を、シールリング３７により塞いでいる。
【００２９】
本例の場合には、上記外輪１５ａを上記ハウジング３ａの内側に、回転並びにラジアル方向に関する若干の変位自在に設けている。即ち、本例の場合には、上記出力軸２０ａの基端部（図１の右端部）に、外向フランジ状の上記鍔部３４を形成している。そして、この鍔部３４の外周縁に形成した突片３８、３８と、上記外輪１５ａの軸方向一端縁部（図１の左端縁部）に形成した切り欠き３９、３９とを、ラジアル方向に関する若干の変位自在に係合させている。又、上記各突片３８、３８を上記各切り欠き３９、３９の奥部（図１の右部）に進入させた状態で、上記外輪１５ａの端部内周面に形成した係止溝４０に止め輪４１を係止して、上記各突片３８、３８が上記各切り欠き３９、３９から抜け出ない様にしている。従って、上記外輪１５ａと上記出力軸２０ａとは、回転力の伝達を自在に、且つ、ラジアル方向に関する相対変位自在に結合されている。
【００３０】
又、前記各ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の外周面である、前記各第三の円筒面１８、１８は、それぞれ前記中心ローラ４ａの外周面に設けた第一の円筒面２２と、上記外輪１５ａの内周面に設けた前記第二の円筒面１７とに当接させている。上記中心ローラ４ａの中心と上記出力軸２０ａ及び外輪１５ａの中心とは互いに偏心している。即ち、前述の様に、上記中心ローラ４ａを挿通する通孔５ａは、上記ハウジング３ａの中心から少しだけ外れた位置に設けているのに対して、上記出力軸２０ａを挿通する支持筒部３５は、上記ハウジング３ａの中心に設けている。又、この支持筒部３５の内側に回転自在に支持した出力軸２０ａと外輪１５ａとは、互いに同心である。従って、上記中心ローラ４ａと上記外輪１５ａ及び出力軸２０ａとは、上記通孔５ａのハウジング３ａの中心からのずれ量δ（図１参照）分だけ、互いに偏心している。そして、上記中心ローラ４ａの外周面に設けた上記第一の円筒面２２と上記外輪１５ａに設けた上記第二の円筒面１７との間に存在して上記ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１が設けられた環状空間２３の幅寸法が、このδ分の偏心量に見合う分だけ、円周方向に関して不同になっている。
【００３１】
この様に、上記環状空間２３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１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の外径を異ならせている。即ち、上記外輪１５ａに対し中心ローラ４ａが偏心している側（図２の下側）に位置するガイドローラ１０ｂ及びウェッジローラ１１の径を、互いに同じとすると共に比較的小径にしている。これに対し、上記外輪１５ａに対し中心ローラ４ａが偏心しているのと反対側（図２の上側）に位置するガイドローラ１０ａの径を、上記ガイドローラ１０ｂ及びウェッジローラ１１よりも大きくしている。そして、これら３個の、それぞれが中間ローラであるガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の外周面である第三の円筒面１８、１８を、上記第一、第二の円筒面２２、１７に当接させている。
【００３２】
尚、それぞれが中間ローラである、上記２個のガイドローラ１０ａ、１０ｂ及び１個のウェッジローラ１１のうち、両ガイドローラ１０ａ、１０ｂを支持した枢軸７ａ、７ｂは、前述の様に、上記ハウジング３ａ内に固定している。これに対して、ウェッジローラ１１を支持した枢軸７ｃは、やはり前述した様に上記ハウジング３ａ内に、円周方向及び直径方向に関する若干の変位を自在に支持している。従って、上記ウェッジローラ１１も、上記ハウジング３ａ内で円周方向及び直径方向に若干の変位自在である。そして、前記蓋体２ａ及び連結板８ａのシリンダ孔２４ａ、２４ａ内に装着した圧縮コイルばね２５、２５等の弾性材により、上記ウェッジローラ１１を支持した枢軸７ｃを、この枢軸７ｃに回転自在に支持したウェッジローラ１１を前記環状空間２３の幅の狭い部分に向け移動させるべく、弾性的に押圧している。
【００３３】
図示の例では、上記圧縮コイルばね２５、２５により、それぞれの先端部（図２の左下端部、図３の下端部）に外向フランジ状の鍔部４２を形成した押圧ピン４３、４３を押圧し、これら両押圧ピン４３、４３により、上記枢軸７ｃの両端部を同方向に押圧している。上記各シリンダ孔２４ａ、２４ａの両端開口のうち、前記各支持孔９ａ、９ａと反対側開口部は、ねじ蓋４７により塞いでいる。上記各圧縮コイルばね２５、２５は、このねじ蓋４７或はシリンダ孔２４ａの端部内面と上記鍔部４２との間に設けて、上記各押圧ピン４３、４３に、上記方向の弾力を付与している。
【００３４】
本発明の摩擦ローラ式変速機の場合には、上記各圧縮コイルばね２５、２５の弾力を規制する事により、使用回転速度の最高値が高く、しかも伝達可能なトルクの最大値（最大トルク）の１／１０以下の軽負荷で使用する場合でも、伝達効率を確保し、しかも焼き付き等の損傷が発生するのを防止する。即ち、上記各圧縮コイルばね２５、２５の弾力を適切に大きくする事により、上記摩擦ローラ式変速機の運転状態に拘らず、前記中心ローラ４ａの外周面である第一の円筒面２２と、前記ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の外周面である第三の円筒面１８、１８との当接部である各内径側当接部２６ａ、２６ｂ、並びに、前記外輪１５ａの内周面である第二の円筒面１７と上記第三の円筒面１８、１８との当接部である各外径側当接部２７ａ、２７ｂで滑りが発生しない様にしている。この様に各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂで滑りが発生しない様にする為に、上記各圧縮コイルばね２５、２５の弾力の最低値を、次の▲１▼▲２▼のうちの何れかを満たすものとしている。
▲１▼  上記中心ローラ４ａの外周面である上記第一の円筒面２２の使用状態での周速の最大値をＵmax ［ｍ／sec ］とし、上記外輪１５ａの内周面である上記第二の円筒面１７と上記ウェッジローラ１１の外周面である第三の円筒面１８との当接部である外径側当接部２７ｂの、上記各圧縮コイルばね２５、２５の弾力による予圧に基づく当接圧の平均値をＰmean［ＧPa］とした場合に、Ｐmean＞｛（Ｕmax ）1/2 ｝／９を満たす。
▲２▼  上記各圧縮コイルばね２５、２５の弾力による予圧に基づく上記外径側当接部２７ｂの当接圧の平均値をＰmean［ＧPa］とした場合に、Ｐmean＞０．３［ＧPa］を満たす。この場合には、上記第一の円筒面２２の使用状態での周速の最大値Ｕmax の値は問わない。
【００３５】
本発明は、上記▲１▼▲２▼の条件の何れか（又は双方）を満たす事により、使用回転速度が高く、しかも軽負荷で使用する場合でも、伝達効率を確保し、しかも焼き付き等の損傷が発生するのを防止する様にしている。そこで、上記▲１▼▲２▼の条件を求める為に、本発明者が行なった実験に就いて、図４〜５により説明する。
【００３６】
実験では、図４に示す様に、電動モータ４４により、前述の図１〜３に示す様な構造を有し減速比がｉである摩擦ローラ式変速機４５の入力軸６を、Ｎin（min-1 ）なる速度で回転駆動した。そして、この入力軸６の回転速度Ｎinを回転計４６ａにより、上記摩擦ローラ式変速機４５の出力軸２０ａの回転速度Ｎout を別の回転計４６ｂにより、それぞれ測定した。そして、次の（１）式で求める滑り率Ｓが５％を越える（Ｓ＞０．０５）場合に、上記摩擦ローラ式変速機４５の入力軸６の回転速度が滑り限界速度を越えたと判定した。そして、上記外径側当接部２７ｂの当接圧の平均値Ｐmean［ＧPa］と、次の（２）式で求められる、前記中心ローラ４ａの外周面であり外径がＤinである、前記第一の周面２２の周速Ｕ［ｍ／sec ］が上記滑り限界速度に及ぼす影響を求めたところ、図５に示す様な結果を得られた。
Ｓ＝（Ｎin−ｉ・Ｎout ）／Ｎin  −−−  （１）
Ｕ＝π・Ｄin・Ｎin              −−−  （２）
【００３７】
この様な実験の結果を表した図５の横軸は上記外径側当接部２７ｂの当接圧の平均値Ｐmean［ＧPa］を、縦軸は上記第一の周面２２の周速Ｕ［ｍ／sec ］を、それぞれ表している。又、上記図５中の「◆」印は、上記滑り限界速度を表している。この図５の横軸をｘ軸とし、同じく縦軸をｙ軸とすれば、上記「◆」印を結ぶ曲線αは、ｙ＝８１ｘ2 で近似できる。この事から、前記▲１▼の条件を満たせば、上記摩擦ローラ式変速機４５の入力軸６と出力軸２０ａとの間の滑り率を５％以下に抑えられる事が分かる。又、図５に「◇」印で示す様に、上記外径側当接部２７ｂの当接圧の平均値Ｐmean［ＧPa］を０．３［ＧPa］を僅かに超える値としたところ、上記第一の周面２２の周速Ｕ［ｍ／sec ］の如何に拘らず（周速がいくら大きくなっても）上記滑り率が５％以下に抑えられた。これは、上記外径側当接部２７ｂの当接圧の平均値Ｐmean［ＧPa］が０．３［ＧPa］よりも大きければ、例え上記出力軸２０ａが無負荷状態であっても、前記ウェッジローラ１１が確実に前記環状空間２３の幅が狭い側に移動し、前記各内径側、外径側各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの面圧が上昇する為である。
【００３８】
以上に述べた様に構成する本発明の摩擦ローラ式変速機の場合、前記駆動軸２８に結合した上記中心ローラ４ａの回転は、この中心ローラ４ａの外周面である第一の円筒面２２と、ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の外周面である第三の円筒面１８、１８との当接部である、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂを介して、これらガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１に伝わる。更に、これらガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の回転は、上記各第三の円筒面１８、１８と前記外輪１５ａの内周面に設けた第二の円筒面１７との当接部である、上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂを介して、この外輪１５ａに伝わる。そして、この外輪１５ａに結合した前記出力軸２０ａが、上記中心ローラ４ａとは逆方向に回転する。
【００３９】
上記駆動軸２８により上記出力軸２０ａを回転駆動すべく、上記中心ローラ４ａが図２の時計方向に回転すると、ウェッジローラ１１が、この中心ローラ４ａから加わる力と前記各圧縮コイルばね２５、２５の弾力とにより、上記第一、第二の円筒面２２、１７同士の間に存在する環状空間２３内で、この環状空間２３の幅の狭い部分（図２の下側中央部分）に向け移動する。この結果、上記ウェッジローラ１１の外周面である第三の円筒面１８が、上記第一の円筒面２２と第二の円筒面１７とを強く押圧する。そして、このウェッジローラ１１に関する第三の円筒面１８と上記第一の円筒面２２との当接部である内径側当接部２６ｂ、及び、上記ウェッジローラ１１に関する第三の円筒面１８と上記第二の円筒面１７との当接部である外径側当接部２７ｂの当接圧が高くなる。
【００４０】
上記ウェッジローラ１１に関する内径側、外径側両当接部２６ｂ、２７ｂの当接圧が高くなると、上記中心ローラ４ａと外輪１５ａとのうちの少なくとも一方の部材が、組み付け隙間、或は弾性変形等に基づき、それぞれの直径方向に関して僅かに変位する。この結果、残り２個の中間ローラであるガイドローラ１０ａ、１０ｂの外周面である第三の円筒面１８、１８と上記中心ローラ４ａの外周面である第一の円筒面２２との当接部である２個所の内径側当接部２６ａ、２６ａ、及びこれらガイドローラ１０ａ、１０ｂの外周面である第三の円筒面１８、１８と上記外輪１５ａの内周面である第二の円筒面１７との当接部である２個所の外径側当接部２７ａ、２７ａの当接圧が高くなる。そして、上記外輪１５ａ及び上記出力軸２０ａが、図２の反時計方向に回転する。
【００４１】
上記ウェッジローラ１１を、上記環状空間２３内でこの環状空間２３の幅の狭い部分に向け移動させようとする力は、上記中心ローラ４ａから上記外輪１５ａに伝達するトルクの大きさに応じて変化する。即ち、上記中心ローラ４ａの駆動トルクが大きくなる程、上記ウェッジローラ１１を上記環状空間２３の幅の狭い部分に向け移動させようとする力が大きくなる。そして、この力が大きくなる程、上記各内径側、外径側両当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧が大きくなる。逆に言えば、上記駆動トルクが小さい場合には、これら各内径側、外径側両当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧が小さい。この為、上記各内径側、外径側両当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧を、前記駆動軸２８と前記出力軸２０ａとの間で伝達すべきトルクの大きさに応じた適正値にできて、摩擦ローラ式変速機の伝達効率を高くできる。この状態では、クラッチ機構がＯＮとなる。
【００４２】
本発明の場合、前述した様に、上記各圧縮コイルばね２５、２５の弾力を確保している為、上記出力軸２０ａが無負荷状態で回転する場合等、上記駆動軸２８と上記出力軸２０ａとの間で伝達すべきトルクが極く小さい場合でも、上記各内径側、外径側両当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧を確保できる。この為、これら各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂで著しい滑りが発生する事を防止して、焼き付き等の損傷が発生する事を防止できる。
【００４３】
一方、上記駆動軸２８が停止した状態のまま、上記外輪１５ａが、図２の反時計方向に回転する場合には上記ウェッジローラ１１が、上記外輪１５ａから加わる力により、前記各圧縮コイルばね２５、２５の弾力に抗し、上記環状空間２３内で、この環状空間２３の幅の広い部分（図２の右側中央部分）に向け移動する。この結果、上記ウェッジローラ１１の外周面である第三の円筒面１８が、上記第一の円筒面２２と第二の円筒面１７とを押圧しなくなる。そして、このウェッジローラ１１並びに前記各ガイドローラ１０ａ、１０ｂに関する第三の円筒面１８、１８と上記第一の円筒面２２との当接部である内径側当接部２６ａ、２６ｂ、及び、上記ウェッジローラ１１並びに前記各ガイドローラ１０ａ、１０ｂに関する第三の円筒面１８、１８と上記第二の円筒面１７との当接部である外径側当接部２７ａ、２７ｂの当接圧が、低下若しくは喪失する。この結果、上記外輪１５ａの回転が上記駆動軸２８にまで伝達されなくなる。この状態では、クラッチ機構がＯＦＦとなる。
【００４４】
更に、図示の摩擦ローラ式変速機の場合には、上記各ガイドローラ１０ａ、１０ｂの外径や取付位置が多少ずれたり、構成各部材が弾性変形したり、更には上記外輪１５ａが熱膨張した場合でも、これら各ガイドローラ１０ａ、１０ｂの外周面である第三の円筒面１８、１８と、上記中心ローラ４ａの外周面である第一の円筒面２２及び上記外輪１５ａの内周面である第二の円筒面１７との接触部の接触面圧を、設計値通りに規制できる。即ち、上記各ガイドローラ１０ａ、１０ｂの外径や取付位置がずれた場合には、上記ウェッジローラ１１が上記環状空間２３の幅寸法が狭い部分に変位するのに伴って、上記中心ローラ４ａ及び外輪１５ａがラジアル方向に変位する。そして、上記ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及び上記ウェッジローラ１１の外周面である、上記各第三の円筒面１８、１８と、上記中心ローラ４ａの外周面である第一の円筒面２２及び上記外輪１５ａの内周面である第二の円筒面１７との接触部の接触面圧を設計値通りにする。従って、上記外径や取付位置が多少ずれたり、或は構成部材が弾性変形した場合でも、高い伝達効率を得られる。
【００４５】
次に、図６〜８は、請求項３〜７に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、上述した第１例の構造に改良を加え、各内径側当接部２６ａ、２６ｂと各外径側当接部２７ａ、２７ｂ（図１〜２参照）との間で、当接圧をほぼ同じとし、低負荷時の安定性をより向上させるものである。即ち、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂと上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂは、何れもそれぞれが中間ローラであるガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の外周面である各第三の円筒面１８、１８と、中心ローラ４ａの外周面である第一の円筒面２２或は外輪１５ｂの内周面である第二の円筒面１７との当接部である。従って、特に工夫をしない限り、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂの幅と上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂの幅とは等しくなる。
【００４６】
一方、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂは、円周方向に関する形状が凸円弧同士の当接状態であるのに対して、上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂは、円周方向に関する形状が凸円弧と凹円弧との当接状態である。従って、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂの幅と上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂの幅とが等しい場合には、これら各内径側当接部２６ａ、２６ｂの接触面積が、上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂの接触面積よりも狭くなる。そして、その分、これら各外径側当接部２７ａ、２７ｂの当接圧が、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂの当接圧よりも低くなって、これら各外径側当接部２７ａ、２７ｂの当接圧を確保しにくくなる。そして、前述の発明が解決しようとする課題部分で述べた様な問題を解決する為には、圧縮コイルばね２５、２５（図２〜３参照）の弾力を大きくする必要が生じる。これに対して、これら各圧縮コイルばね２５、２５の弾力を大きくすると、クラッチ機構がＯＦＦされた状態のまま上記外輪１５ｂが回転する、所謂オーバーラン時に、引き摺りトルクが大きくなり、最悪の場合にはオーバーランを行なえなくなると言った不都合を生じる。
【００４７】
本例の構造は、この様な事情に鑑みて、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂの当接圧と、上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂの当接圧とをほぼ等しく、具体的にはこれら両当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧の差が（小さい方から見た場合で）±２０％以内となる様にして、各圧縮コイルばね２５、２５の弾力を大きくしなくても、軽負荷時の動作を安定させるものである。
【００４８】
この為に本例の構造の場合には、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂの幅と上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂの幅とを互いに異ならせている。即ち、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂの幅に比べて、上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂの幅を狭くしている。具体的には、上記外輪１５ｂの内周面である、前記第二の円筒面１７の一部に、他の部分に比べて径方向外方に凹んだ凹部４８を、全周に亙って形成している。この凹部４８は、上記各第三の円筒面１８、１８のうちの軸方向中間部に対向する部分に形成されており、その幅Ｗ48は、これら各第三の円筒面１８、１８の幅Ｗ18よりも小さい（Ｗ48＜Ｗ18）。従って、これら各第三の円筒面１８、１８と上記第二の円筒面１７とは、これら各第三の円筒面１８、１８の軸方向両端寄り部分でのみ当接している。
【００４９】
本例の場合には、この様に各内径側当接部２６ａ、２６ｂの幅と各外径側当接部２７ａ、２７ｂの幅とを互いに異ならせる事で、これら各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧をほぼ同じとし、各圧縮コイルばね２５、２５の弾力を大きくしなくても、上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂの当接圧を確保できる様にして、軽負荷時の動作を安定させる様にしている。
【００５０】
尚、上記各内径側当接部２６ａ、２６ｂの幅と各外径側当接部２７ａ、２７ｂの幅とを互いに異ならせる事で、これら各当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧をほぼ同じにする為には、上記外輪１５ｂの内周面である、前記第二の円筒面１７の一部に、他の部分に比べて径方向内方に突出する土手状の凸部を、全周に亙って設ける事で対応する事もできる。この場合には、上記各第三の円筒面１８、１８のうちの軸方向中間部のみを、上記凸部の内周面に当接させる。但し、この様な構造の場合には、図示の例とは異なり、各ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１が傾斜し易くなる為、傾斜防止の為の対策が必要にある。
【００５１】
何れにしても、上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂは、上記各第三の円筒面１８、１８の幅方向の一部のみを上記第二の円筒面１７に当接させる為、当接部と非当接部との境界部分にエッジロードが加わらない様に、上記第二の円筒面１７の所定部分にクラウニングを施す等の対策を行なう事が好ましい。
【００５２】
次に、図９〜１３は、請求項８〜１０に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、外輪１５ｃの内周面である第二の円筒面１７のうちで、各ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１の外周面である第三の円筒面１８、１８（図１〜２参照）に当接する部分に、それぞれがヘリングボーン状の凸部４９、４９と凹部５０、５０とを、交互に且つ等間隔に形成している。上記各第三の円筒面１８、１８は、このうちの凸部４９、４９部分で、上記第二の円筒面１７と当接する。即ち、これら両円筒面１８、１７同士は、軸方向に関しては上記各凸部４９、４９を形成した範囲で、円周方向に関しては、図１０に示した２本の直線αの間部分で当接する。
【００５３】
この様な本例の場合、これら各凸部４９、４９の傾斜角度及び幅を工夫する事により、例えばこの凸部４９、４９の面積よりも凹部５０、５０の面積を大きくする事により、各内径側当接部２６ａ、２６ｂの当接圧と、上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂ（図１〜２参照）の当接圧とをほぼ等しくする。具体的には、これら両当接部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂの当接圧の差が（小さい方から見た場合で）±２０％以内となる様にして、各圧縮コイルばね２５、２５（図２〜３参照）の弾力を大きくしなくても、軽負荷時の動作を安定させる様にしている。又、上記外輪１５ｃの回転時に上記各凹部５０、５０は、動圧溝として機能し、上記第二の円筒面１７と上記各第三の円筒面１８、１８との当接部に存在する油膜の厚さを確保し、オーバーラン時に、これら各第三の円筒面１８、１８の一部の摩耗が進行する事を防止する。
【００５４】
尚、この様な本例の構造の場合、上記各第三の円筒面１８、１８と上記第二の円筒面１７と当接部分がそれぞれ複数個所ずつ存在するので、図１２に示す様に、上記各第三の円筒面１８、１８にクラウニングを施す場合に、上記各ガイドローラ１０ａ、１０ｂ及びウェッジローラ１１（特にウェッジローラ１１）の傾斜を防止しつつ、各接触部分の面圧分布を適正にする為の設計が容易になる。又、上記第二の円筒面１７に形成する凸部の形状に関しては、上述の様なヘリングボーン状のものに限らず、図１３（Ａ）に示す様な一方向に傾斜したもの、同図（Ｂ）に示す様なＸ字状のもの、  同図（Ｃ）に示す様なローレット状のものが、使用可能である。何れのものに就いても、その傾斜角度及び幅を工夫する事により、各内径側当接部２６ａ、２６ｂの当接圧と、上記各外径側当接部２７ａ、２７ｂ（図１〜２参照）の当接圧とをほぼ等しくする。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の摩擦ローラ式変速機は、以上に述べた通り構成し作用するが、著しい滑りに基づいて第一〜第三の円筒面を損傷する事がない為、これら各円筒面の寿命を延長して、摩擦ローラ式変速機の耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、図２のＡ−Ａ断面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図３】図２の拡大Ｃ−Ｃ断面図。
【図４】滑り限界速度を求める為の実験装置を示す略側面図。
【図５】実験結果を示す線図。
【図６】本発明の実施の形態の第２例を示す、外輪の断面図。
【図７】図６のＤ部拡大図。
【図８】外輪と中間ローラと中心ローラとを組み合わせた状態を示す模式図。
【図９】本発明の実施の形態の第３例を示す、外輪の断面図。
【図１０】図９のＥ部拡大図。
【図１１】同Ｆ部拡大図。
【図１２】外輪と中間ローラとを組み合わせた状態を示す模式図。
【図１３】凸部の形状の別の３例を示す模式図。
【図１４】従来構造の１例を示す断面図。
【図１５】図１４のＧ−Ｇ断面図。
【図１６】同Ｈ−Ｈ断面図。
【符号の説明】
１、１ａ  本体
２、２ａ  蓋体
３、３ａ  ハウジング
４、４ａ  中心ローラ
５、５ａ  通孔
６  入力軸
７ａ、７ｂ、７ｃ  枢軸
８、８ａ  連結板
９、９ａ  支持孔
１０、１０ａ、１０ｂ  ガイドローラ
１１、１１ａ、１１ｂ  ウェッジローラ
１２  ラジアルニードル軸受
１３  突部
１４  連結ボルト
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  外輪
１６  凸部
１７  第二の円筒面
１８  第三の円筒面
１９  結合ブラケット
２０、２０ａ  出力軸
２１  第二の通孔
２２  第一の円筒面
２３  環状空間
２４、２４ａ  シリンダ孔
２５  圧縮コイルばね
２６ａ、２６ｂ  内径側当接部
２７ａ、２７ｂ  外径側当接部
２８  駆動軸
２９  係合凹溝
３０  係合突部
３１  鋼球
３２  嵌合孔
３３  スラストニードル軸受
３４  鍔部
３５  支持筒部
３６ａ、３６ｂ  玉軸受
３７  シールリング
３８  突片
３９  切り欠き
４０  係止溝
４１  止め輪
４２  鍔部
４３  押圧ピン
４４  電動モータ
４５  摩擦ローラ式変速機
４６ａ、４６ｂ  回転計
４７  ねじ蓋
４８  凹部
４９  凸部
５０  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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