(57)【要約】  エンジン（３）側から変速機（５）側へトルクを伝達するときは、第１コロ（１７）は、第１外輪（１５）に対する内輪（１２）の相対回転により入力軌道面（１３）と出力軌道面（１６）との間を自転しつつ中心軸Ｏの回りを公転する。内輪（１２）及び第１外輪（１５）は軸方向に相対移動して、第１コロ（１７）は内輪（１２）及び第１外輪（１５）に係合する。第１コロ（１７）の自転や公転、入力軌道面（１３）及び出力軌道面（１６）の弾性変形等によってトルクの小さい領域から大きい領域に至るまで減衰特性を確保できるので、大きなトルク変動を吸収できる。
2017158711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと変速機との間の動力伝達経路に配置される動力伝達装置であって、  動力が入力される、所定のテーパ角を有する入力軌道面が形成された入力部材と、  その入力部材に対して軸方向に相対移動可能に構成される、所定のテーパ角を有する出力軌道面が形成された出力部材と、  前記入力軌道面と前記出力軌道面との間に複数介在し前記入力部材の中心軸に対して所定のスキュー角に設定される、前記出力部材に対する前記入力部材の一方向の相対回転により前記入力軌道面および前記出力軌道面と係合する第１コロとを備えていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記出力部材と一体的に回転する、所定のテーパ角を有する第１軌道面と、  前記入力部材と一体的に回転する、所定のテーパ角を有する第２軌道面と、  その第２軌道面と前記第１軌道面との間に複数介在し前記入力部材の中心軸に対して所定のスキュー角に設定される、前記出力部材に対する前記入力部材の逆方向の相対回転により前記第１軌道面および前記第２軌道面と係合する第２コロとを備えていることを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記入力軌道面と前記出力軌道面との軸方向の距離、及び、前記第１軌道面と前記第２軌道面との軸方向の距離の両方を小さくする方向へ付勢する第１付勢ばねを備えていることを特徴とする請求項２記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記入力軌道面と前記出力軌道面との軸方向の距離、又は、前記第１軌道面と前記第２軌道面との軸方向の距離を大きくする方向へ付勢する第２付勢ばねを備え、  その第２付勢ばねは、弾性力が、前記第１付勢ばねの弾性力より小さいことを特徴とする請求項３記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記入力軌道面と前記第２軌道面との間に回転方向の遊びが形成され、  その遊びは、回転方向の大きさが、前記出力部材に対する前記入力部材の相対回転により前記入力軌道面および前記出力軌道面に前記第１コロが係合して最大のトルクを伝達するときの第１ねじれ角から、前記第１コロの係合が解除されて前記トルクがゼロのときの第２ねじれ角を減じて算出されるねじれ角の２倍に相当する大きさ以上に設定されていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記出力軌道面と前記第１軌道面との間に回転方向の遊びが形成され、  その遊びは、回転方向の大きさが、前記出力部材に対する前記入力部材の相対回転により前記入力軌道面および前記出力軌道面に前記第１コロが係合して最大のトルクを伝達するときの第１ねじれ角から、前記第１コロの係合が解除されて前記トルクがゼロのときの第２ねじれ角を減じて算出されるねじれ角の２倍に相当する大きさ以上に設定されていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記第１コロを介して前記入力軌道面と前記出力軌道面との間に動力が伝達されない状態で、前記入力軌道面と前記第２軌道面との間、又は、前記出力軌道面と前記第１軌道面との間に回転方向の弾性力を付与するばねを備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載の動力伝達装置。
【請求項８】
前記入力軌道面と前記出力軌道面との軸方向の距離、又は、前記第１軌道面と前記第２軌道面との軸方向の距離を大きくする方向へ付勢する第２付勢ばねを備え、  前記第１軌道面または前記第２軌道面は、前記ばねによる回転方向の弾性力により前記出力軌道面または前記入力軌道面と一体的に回転し、  前記ばねは、弾性力が、前記第２付勢ばねの軸方向の垂直抗力による摩擦力より大きく設定されていることを特徴とする請求項７記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は動力伝達装置に関し、特にトルク変動を吸収できる動力伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  燃費の向上のため、エンジンの排気量を小さくしたり気筒数を少なくしたりする技術（ダウンサイジング化）が研究され実用化されている。エンジンのトルク変動は、エンジンと変速機との間の動力伝達経路に配置されるダンパによって吸収される（特許文献１）。ダンパ（動力伝達装置）は、エンジンのダウンサイジング化によって増大するトルク変動を吸収することが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平３−３４４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら上記従来の技術ではコイルばねの弾性変形を利用してトルク変動を吸収するので、トルクの小さい領域から大きい領域に至るまで減衰特性を確保することが困難であり、大きなトルク変動を吸収できないという問題点がある。【０００５】  本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、大きなトルク変動を吸収できる動力伝達装置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および発明の効果】
【０００６】  この目的を達成するために請求項１記載の動力伝達装置によれば、エンジンと変速機との間の動力伝達経路に配置される。所定のテーパ角を有する入力軌道面が形成された入力部材に動力が入力され、所定のテーパ角を有する出力軌道面が形成された出力部材は、入力部材に対して軸方向に相対移動可能に構成される。入力軌道面と出力軌道面との間に複数介在する複数の第１コロは、入力部材の中心軸に対して所定のスキュー角に設定される。第１コロは、出力部材に対する入力部材の一方向の相対回転により入力軌道面と出力軌道面との間を自転しつつ中心軸の回りを公転する。エンジン側から変速機側へトルクを伝達するときは、入力部材および出力部材は軸方向に相対移動して、第１コロは入力部材および出力部材に係合する。第１コロの自転や公転、第１コロ、入力軌道面および出力軌道面の弾性変形等によってトルクの小さい領域から大きい領域に至るまで減衰特性を確保できるので、大きなトルク変動を吸収できる効果がある。
【０００７】  請求項２記載の動力伝達装置によれば、出力部材と一体的に回転する第１軌道面と、入力部材と一体的に回転する第２軌道面との間に第２コロが複数介在する。第１軌道面および第２軌道面は所定のテーパ角に設定される。第２コロは、入力部材の中心軸に対して所定のスキュー角に設定され、出力部材に対する入力部材の逆方向の相対回転により第１軌道面および第２軌道面と係合する。請求項１の効果に加え、第２コロによって変速機側からエンジン側へトルクを伝達できる効果がある。
【０００８】  請求項３記載の動力伝達装置によれば、第１付勢ばねは、入力軌道面と出力軌道面との軸方向の距離、及び、第１軌道面と第２軌道面との軸方向の距離の両方を小さくする方向へ付勢する。請求項２の効果に加え、第１付勢ばねにより第１コロ及び第２コロを係合し易くできる効果がある。
【０００９】  請求項４記載の動力伝達装置によれば、第２付勢ばねは、入力軌道面と出力軌道面との軸方向の距離、又は、第１軌道面と第２軌道面との軸方向の距離を大きくする方向へ付勢する。第２付勢ばねは、弾性力が、第１付勢ばねの弾性力より小さいので、請求項３の効果に加え、第１付勢ばねにより第１コロ及び第２コロを係合し易くしつつ、第２付勢ばねにより第１コロ又は第２コロを係合解除し易くできる効果がある。
【００１０】  請求項５記載の動力伝達装置によれば、入力軌道面と第２軌道面との間に回転方向の遊びが形成される。遊びは、回転方向の大きさが、出力部材に対する入力部材の相対回転により入力軌道面および出力軌道面に第１コロが係合して最大のトルクを伝達するときの第１ねじれ角から、第１コロの係合が解除されてトルクがゼロのときの第２ねじれ角を減じて算出されるねじれ角の２倍に相当する大きさ以上に設定されている。従って、請求項２から４のいずれかの効果に加え、第１コロと第２コロとが同時に係合する２重かみあいを防止できる効果がある。
【００１１】  請求項６記載の動力伝達装置によれば、出力軌道面と第１軌道面との間に回転方向の遊びが形成される。遊びは、回転方向の大きさが、出力部材に対する入力部材の相対回転により入力軌道面および出力軌道面に第１コロが係合して最大のトルクを伝達するときの第１ねじれ角から、第１コロの係合が解除されてトルクがゼロのときの第２ねじれ角を減じて算出されるねじれ角の２倍に相当する大きさ以上に設定されている。従って、請求項２から４のいずれかの効果に加え、第１コロと第２コロとが同時に係合する２重かみあいを防止できる効果がある。
【００１２】  請求項７記載の動力伝達装置によれば、第１コロを介して入力軌道面と出力軌道面との間に動力が伝達されない状態で、ばねは、入力軌道面と第２軌道面との間、又は、出力軌道面と第１軌道面との間に回転方向の弾性力を付与する。請求項５又は６の効果に加え、ばねにより、遊びによるガタツキが生じないようにできる効果がある。
【００１３】  請求項８記載の動力伝達装置によれば、第２付勢ばねは、入力軌道面と出力軌道面との軸方向の距離、又は、第１軌道面と第２軌道面との軸方向の距離を大きくする方向へ付勢する。第１軌道面または第２軌道面は、ばねによる回転方向の弾性力により出力軌道面または入力軌道面と一体的に回転する。ばねは、弾性力が、第２付勢ばねの軸方向の垂直抗力による摩擦力より大きく設定されているので、第１軌道面または第２軌道面に加わる力が摩擦力より大きいと弾性変形する。よって、請求項７の効果に加え、第１軌道面または第２軌道面が出力軌道面または入力軌道面と一体的に回転するときのガタツキを防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施の形態における動力伝達装置が搭載された車両の模式図である。
【図２】模式的に図示した動力伝達装置の断面図である。
【図３】第１コロの配置を示す内輪および保持器の斜視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線における動力伝達装置の断面図である。
【図５】第２外輪に対する回転部材の変位と力との関係を示す図である。
【図６】（ａ）は入力軸から出力軸へトルクを伝達するときの動力伝達装置の断面図であり、（ｂ）は出力軸から入力軸へトルクを伝達するときの動力伝達装置の断面図である。
【図７】動力伝達装置のねじれ角−トルク特性である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１を参照して本発明の第１実施の形態における動力伝達装置１０が搭載された車両１について説明する。車両１は、車体２に搭載されたエンジン３と変速機５との間の動力伝達経路に、エンジン３の駆動力を断接するクラッチ４が配置されている。変速機５の出力は、プロペラシャフト６及び差動装置７を介して駆動輪８に伝達される。駆動輪８及び従動輪９は車体２を支える。エンジン３と変速機５との間の動力伝達経路にトルク変動を吸収する動力伝達装置１０が配置されている。
【００１６】  図２は模式的に図示した動力伝達装置１０の断面図（中心軸Ｏを含む切断面によって全体を１／４に切断した片側断面図）である。動力伝達装置１０は、エンジン３（図１参照）の駆動力が入力される入力軸１１と一体に回転する内輪１２（入力部材）と、変速機５（図１参照）へ動力を出力する出力軸１４と一体に回転する第１外輪１５（出力部材）と、内輪１２と第１外輪１５との間に介在する第１コロ１７と、第１外輪１５の軸方向の移動を制限する制限装置３０とを備えている。
【００１７】  内輪１２は、入力軸１１の動力を伝達するための機能を担う部材であり、中心軸Ｏ回りの単葉回転双曲面をなす入力軌道面１３が外周面に形成されている。内輪１２は、スプラインによって入力軸１１に対して回転が規制されると共に、止め輪によって入力軸１１に対する軸方向の移動が規制されている。
【００１８】  第１外輪１５は、内輪１２と共に入力軸１１の動力を出力軸１４に伝達するための機能を担う部材であり、中心軸Ｏ回りの単葉回転双曲面をなす出力軌道面１６が内周面に形成されている。第１外輪１５は、内輪１２の径方向の外側に配置されており、移動部材１９を介して出力軸１４に結合されている。
【００１９】  移動部材１９は、第１外輪１５の動力を出力軸１４に伝達し、且つ、第１外輪１５を軸方向に移動させるための部材である。移動部材１９は、止め輪によって第１外輪１５に一体化されている。移動部材１９は、ボールスプラインによって出力軸１４に対して回転が規制されると共に、出力軸１４に対して軸方向の移動が許容される。内輪１２の入力軌道面１３及び第１外輪１５の出力軌道面１６は、軸方向に互いに対向し、且つ、移動部材１９側に向かって軸方向へ近づくにつれて拡径する。
【００２０】  図３は第１コロ１７の配置を示す内輪１２及び保持器１８の斜視図である。第１コロ１７は円柱状に形成される部材であり、保持器１８によって入力軌道面１３（図２参照）と出力軌道面１６との間に複数が保持される。保持器１８は、第１コロ１７が相互に干渉することなく円滑に回転するように第１コロ１７を互いに間隔をあけて保持する。
【００２１】  第１コロ１７は、中心軸Ｏを含む面に対して一定角度αだけ傾斜して（中心軸Ｏに対して一定のスキュー角αに設定され）、入力軌道面１３及び出力軌道面１６に外周面が線状に接触（線接触）できるように、入力軌道面１３及び出力軌道面１６の円周方向に配置される。第１コロ１７のスキュー角α及び入力軌道面１３及び出力軌道面１６のテーパ角２β（図２参照）は、入力軸１１から出力軸１４へ動力を伝達する場合に内輪１２及び第１外輪１５に第１コロ１７が係合し、出力軸１４から入力軸１１へ動力を伝達する場合に内輪１２及び第１外輪１５と第１コロ１７との係合が解除するように設定される。
【００２２】  内輪１２は軸方向の移動が規制されているので、内輪１２及び第１外輪１５に第１コロ１７が係合して捻じ込まれると、入力軌道面１３と出力軌道面１６との軸方向の距離が小さくなるように、第１外輪１５は移動部材１９を伴って軸方向（図２左側）へ移動する。なお、第１外輪１５及び第１コロ１７の半径および質量は、クラッチ４（図１参照）の半径および質量より小さく設定されている。従って、第１外輪１５及び第１コロ１７の回転運動によって発生するイナーシャは、クラッチ４の回転運動によって発生するイナーシャより小さい。
【００２３】  図２に戻って説明する。回転部材２０は、入力軸１１の径方向の外側へ張り出す円盤状の部位であり、入力軸１１と一体化されている。回転部材２０は、第２外輪２１を軸方向および周方向へ移動可能に支持するための部材である。回転部材２０は、内輪１２を挟んで移動部材１９の軸方向の反対側に配置されている。
【００２４】  第２外輪２１は、第１外輪１５と共に出力軸１４の動力を入力軸１１に伝達するための機能を担う部材であり、第１外輪１５の径方向の外側に配置されている。第２外輪２１は、中心軸Ｏ回りの単葉回転双曲面をなす第２軌道面２２が内周面に形成されている。第２外輪２１の第２軌道面２２と対向する第１軌道面２３が、第１外輪１５の外周面に形成されている。第１軌道面２３は中心軸Ｏ回りの単葉回転双曲面である。第１外輪１５の第１軌道面２３及び第２外輪２１の第２軌道面２２は、軸方向に互いに対向し、且つ、移動部材１９から軸方向へ離れるにつれて拡径する。第１外輪１５の第１軌道面２３と第２外輪２１の第２軌道面２２との間に第２コロ２４が介在する。
【００２５】  第２コロ２４は、第１コロ１７と同様に、中心軸Ｏを含む面に対して一定角度だけ傾斜して配置され（中心軸Ｏに対して一定のスキュー角に設定され）、第１軌道面２３及び第２軌道面２２に外周面が線状に接触（線接触）する円柱状に形成されている。第２コロ２４のスキュー角および第１軌道面２３及び第２軌道面２２のテーパ角２γは、入力軸１１から出力軸１４へ動力を伝達する場合に第１外輪１５及び第２外輪２１と第２コロ２４との係合が解除され、出力軸１４から入力軸１１へ動力を伝達する場合に第１外輪１５及び第２外輪２１に第２コロ２４が係合するように設定されている。
【００２６】  皿ばね２５（第１付勢ばね）は、内輪１２の入力軌道面１３と第１外輪１５の出力軌道面１６との軸方向（中心軸Ｏ方向）の距離、及び、第１軌道面２３と第２軌道面２２との軸方向の距離を小さくする方向へ第１外輪１５を付勢するための部材であり、回転部材２０と第１外輪１５の端面との間に配置されている。皿ばね２６（第２付勢ばね）は、皿ばね２５より弾性力が小さく設定されるばねであり、内輪１２の入力軌道面１３と第１外輪１５の出力軌道面１６との軸方向（中心軸Ｏ方向）の距離を大きくする方向へ第２外輪２１を付勢する。皿ばね２６は回転部材２０と第２外輪２１との間に配置されており、皿ばね２６が回転部材２０及び第２外輪２１にそれぞれ接触して摩擦力が発生する。
【００２７】  制限装置３０は、第１外輪１５が結合する移動部材１９の軸方向の移動を制限するための装置である。制限装置３０は、内輪１２の入力軌道面１３と第１外輪１５の出力軌道面１６との間に第１コロ１７が係合して捻じ込まれたときに、移動部材１９を介して第１外輪１５の軸方向の移動を適宜停止させる。その結果、一定以上のトルクが伝達されないようにできるので、トルクを適宜カットできる。制限装置３０はウォームホイール３１及びウォーム３２を備えている。
【００２８】  ウォームホイール３１は移動部材１９に結合して一体に中心軸Ｏ回りを回転する部材であり、止め輪によって移動部材１９に対する軸方向の移動が規制されている。ウォーム３２はウォームホイール３１に噛み合う部材であり、モータ（図示せず）により回転軸３３（中心軸Ｏに直交する軸）を中心に駆動される。ウォームホイール３１及びウォーム３２は、ウォームホイール３１の回転により軸方向の推力が生じると、セルフロックによりウォームホイール３１をウォーム３２が拘束するように摩擦係数および中心軸Ｏ（図２参照）に対する角度が設定されている（例えばウォーム３２の進み角を小さくする等）。ウォーム３２は軸方向（中心軸Ｏ方向）の移動が規制されているので、ウォーム３２はモータ（図示せず）からトルクが入力されなくてもセルフロックによりウォームホイール３１を拘束する。一方、モータ（図示せず）によりウォーム３２を駆動すると、ウォームホイール３１を回転させることができる。また、ウォームホイール３１の回転に合わせてモータ（図示せず）によりウォーム３２を駆動すると、ウォーム３２がウォームホイール３１を拘束しないようにできる。
【００２９】  図４を参照して回転部材２０の構造について説明する。図４は図２のＩＶ−ＩＶ線における動力伝達装置１０の断面図である。第２外輪２１は、回転部材２０に対して相対回転可能に配置されている。回転部材２０は、軸方向の端面（図４紙面に平行な面）に中心軸Ｏを対称中心とする２つの円弧状の溝４０が形成されている。溝４０は、圧縮コイルバネである第１ばね４１及び第２ばね４２（ばね）が周方向（長手方向）に並んで収容される部位である。回転部材２０は、第２外輪２１の係合部４４が当接する凸部４３が４か所に設けられている。凸部４３は回転部材２０の軸方向の端面から移動部材１９側（図４紙面手前側）へ突出する部位であり、中心軸Ｏを対称中心にして、２つの溝４０の径方向（短手方向）の外側に２つずつ、合計４か所に等間隔に配置されている。
【００３０】  係合部４４は第２外輪２１と一体に回転する部位であり、中心軸Ｏを対称中心にして２か所に配置されている。係合部４４及び凸部４３は、中心軸Ｏを中心とする回転方向の遊びを設定するための部位である。係合部４４は凸部４３の間を通るように配置されており、一部が、溝４０の周方向の中央に挿入された状態で第１ばね４１と第２ばね４２とに挟まれている。第１ばね４１及び第２ばね４２は圧縮された状態で溝４０に収容されるので、溝４０の中央に係合部４４が位置するように係合部４４を両側から押し付ける。
【００３１】  図４から図６を参照して回転部材２０及び第２外輪２１の動作について説明する。図５は第２外輪２１に対する回転部材２０の変位と力との関係を示す図である。図６（ａ）は入力軸１１から出力軸１４へトルクを伝達するときの動力伝達装置１０の断面図であり、図６（ｂ）は出力軸１４から入力軸１１へトルクを伝達するときの動力伝達装置１０の断面図である。図５は第２外輪２１に対する回転部材２０の変位ｘを横軸に、力Ｆを縦軸にとっている。図６（ａ）及び図６（ｂ）の矢印は第２外輪２１に対する回転部材２０の回転方向を示している。
【００３２】  図２に示すように回転部材２０は入力軸１１に一体化されているので、回転部材２０は入力軸１１と一体に回転する。第２外輪２１は、係合部４４の一部が溝４０に挿入されているので、溝４０に沿って係合部４４が移動できる範囲内で中心軸Ｏ回りを回転部材２０に対して相対回転する（図４参照）。凸部４３は係合部４４の移動範囲を制限するので、溝４０に沿って係合部４４が移動できる範囲は、凸部４３間の距離２・ｘ０である。
【００３３】  係合部４４は第１ばね４１及び第２ばね４２に両側から押し付けられるので、第２外輪２１に対して回転部材２０が相対回転すると、第１ばね４１及び第２ばね４２の内いずれかが圧縮され、第１ばね４１及び第２ばね４２の内いずれかが伸長する。図５に示すように第２ばね４２のばね定数をｋ、入力軸１１から出力軸１４へトルクを伝達するときの第２外輪２１に対する回転部材２０の変位をｘとすると、第２ばね４２の弾性力ＦはＦ＝ｋｘと表される。入力軸１１から出力軸１４へトルクを伝達するときの第２外輪２１の初期位置ｘ１（凸部４３間の中間に係合部４４が存在する位置、図４参照）に対する回転部材２０の変位ｘは、凸部４３によって制限されるので０≦ｘ≦ｘ０である。
【００３４】  第１ばね４１についても、第２ばね４２と同様にばね定数をｋ、出力軸１４から入力軸１１へトルクを伝達するときの回転部材２０に対する第２外輪２１の変位をｘとすると、第１ばね４１の弾性力ＦはＦ＝ｋｘと表される。出力軸１４から入力軸１１へトルクを伝達するときの回転部材２０の初期位置ｘ１に対する第２外輪２１の変位ｘも０≦ｘ≦ｘ０である。
【００３５】  皿ばね２６は、第２外輪２１と回転部材２０とを軸方向（中心軸Ｏ方向）へ付勢するので、皿ばね２６の弾性力による垂直抗力をＰ、皿ばね２６の静止摩擦係数をμとすると、皿ばね２６による第２外輪２１に対する回転部材２０の回転方向の最大静止摩擦力Ｆ０はＦ０＝Ｐμと表される。図５に示すように動力伝達装置１０は、最大静止摩擦力Ｆ０が、第２外輪２１が初期位置（変位ｘ１）にあるときの第２ばね４２の弾性力Ｆ＝ｋｘ１より小さく設定されている。
【００３６】  入力軸１１から出力軸１４へトルクを伝達するときは、入力軸１１に入力されるトルクが小さく力がＦ０以下のときには、第２ばね４２に力は伝達されずに、皿ばね２６の摩擦力によって回転部材２０に連れて第２外輪２１が回転する。一方、トルクが大きく力がＦ０を超えるときは、皿ばね２６により第２外輪２１に対して回転部材２０が滑るので、最大変位ｘ０未満のときに、第２ばね４２を圧縮しながら第２外輪２１に対して回転部材２０が相対回転する。最大変位ｘ０に達すると、図６（ａ）に示すように回転部材２０の凸部４３が第２外輪２１の係合部４４に当接するので、回転部材２０に連れて第２外輪２１が回転する。
【００３７】  出力軸１４から入力軸１１へトルクを伝達するときは、回転部材２０に対して第２外輪２１が回転する。トルクが大きく力がＦ０を超えるときは、皿ばね２６により回転部材２０に対して第２外輪２１が滑るので、最大変位ｘ０未満のときに、第１ばね４１を圧縮しながら回転部材２０に対して第２外輪２１が相対回転する。最大変位ｘ０に達すると、図６（ｂ）に示すように第２外輪２１の係合部４４が回転部材２０の凸部４３に当接するので、第２外輪２１に連れて回転部材２０が回転する。一方、第２外輪２１に入力されるトルクが小さく力がＦ０以下のときには、第１ばね４１に力は伝達されずに、皿ばね２６の摩擦力によって第２外輪２１に連れて回転部材２０が回転する。
【００３８】  次に動力伝達装置１０の使用方法について説明する。エンジン３（図１参照）からクラッチ４及び変速機５を介して駆動輪８へ動力を伝達するときには、モータ（図示せず）を駆動して、ウォーム３２を回転させてウォームホイール３１が拘束されないようにする。入力軸１１を介して内輪１２が回転すると、皿ばね２５の付勢力によって内輪１２及び第１外輪１５に線状に接触する第１コロ１７が、自転しながら中心軸Ｏ回りを公転する。第１コロ１７の回転によって第１コロ１７及び第１外輪１５の出力軌道面１６が径方向に変位し、出力軌道面１６は、それらの変位によって径方向に弾性変形しながら移動する。
【００３９】  内輪１２は軸方向の移動が規制されているので、第１外輪１５は、トルクの大きさに応じて入力軌道面１３と出力軌道面１６との軸方向の距離を小さくするように、回転しながら軸方向（皿ばね２５から離れる方向）へ移動する。これにより内輪１２及び第１外輪１５に第１コロ１７が係合し、内輪１２から第１外輪１５へ動力が伝達される。第１コロ１７は滑ることなく内輪１２及び第１外輪１５に係合し、第１コロ１７を介して内輪１２から第１外輪１５にトルクが伝達されるので、第１外輪１５に対して内輪１２が回転して伝達トルクが増大する。伝達トルクの増加に対してねじれダンパ効果が得られるので、トルク伝達時のショックを吸収できる。
【００４０】  なお、入力軸１１にトルクが入力されても、第２コロ２４は第１外輪１５及び第２外輪２１に係合できない。但し、入力軸１１に入力されるトルクが大きく力がＦ０を超えるときは、最大変位ｘ０に達すると、図６（ａ）に示すように回転部材２０の凸部４３が第２外輪２１の係合部４４に当接するので、回転部材２０に連れて第２外輪２１が回転する。
【００４１】  移動部材１９及びウォームホイール３１は第１外輪１５に結合しているので、第１外輪１５の回転および軸方向の移動に伴い、移動部材１９及びウォームホイール３１も回転しながら軸方向へ移動する。ウォームホイール３１を拘束しないようにウォーム３２が回転駆動されているので、ウォームホイール３１の回転および軸方向の移動をウォーム３２が妨げないようにできる。これにより内輪１２及び第１外輪１５に第１コロ１７が係合した状態が続くので、入力軸１１から出力軸１４へトルクを伝達する状態が続く。
【００４２】  入力軸１１から出力軸１４へ伝達するトルクをカットするときには、ウォーム３２の停止ないしは回転数の低下により、ウォームホイール３１をウォーム３２に押し付ける。ウォームホイール３１及びウォーム３２に軸方向の推力が生じると、セルフロックによりウォーム３２がウォームホイール３１を拘束する。その結果、移動部材１９及び第１外輪１５の軸方向の移動が規制されると、入力軌道面１３と出力軌道面１６との軸方向の距離がそれ以上は小さくならず、第１コロ１７の転がりが規制される。内輪１２及び第１外輪１５と第１コロ１７との間にすべりが発生してそれ以上はトルクが増加しなくなるので、制限装置３０はトルクリミッタとなる。その結果、入力軸１１から出力軸１４への伝達トルクより大きなピークトルクをカットできる。
【００４３】  車両１のコースト走行など、駆動輪８から変速機５を介して動力伝達装置１０に動力が入力されるときには、出力軸１４から移動部材１９を介して第１外輪１５に動力が伝達される。第１外輪１５が駆動するときは、第１コロ１７は内輪１２及び第１外輪１５に係合できないが、第１外輪１５及び第２外輪２１に第２コロ２４が係合できる。
【００４４】  移動部材１９を介して第１外輪１５が回転すると、皿ばね２５の付勢力によって第１外輪１５及び第２外輪２１に線状に接触する第２コロ２４が、自転しながら中心軸Ｏ回りを公転する。第２コロ２４の回転によって第２コロ２４及び第１外輪１５の第１軌道面２３が径方向に変位し、第２軌道面２２は、それらの変位によって径方向に弾性変形しながら移動する。第２外輪２１は、第１軌道面２３と第２軌道面２２との軸方向の距離を小さくするように、回転しながら軸方向（皿ばね２６から離れる方向）へ移動する。これにより第１外輪１５及び第２外輪２１に第２コロ２４が係合し、第１外輪１５から第２外輪２１へ動力が伝達される。
【００４５】  回転部材２０に対して第２外輪２１が回転すると、トルクが大きく力がＦ０を超えるときは、皿ばね２６により回転部材２０に対して第２外輪２１が滑るので、最大変位ｘ０以下のときに、第１ばね４１を圧縮しながら回転部材２０に対して第２外輪２１が相対回転する。最大変位ｘ０に達すると、図６（ｂ）に示すように第２外輪２１の係合部４４が回転部材２０の凸部４３に当接するので、第２外輪２１に連れて回転部材２０が回転する。一方、第２外輪２１に入力されるトルクが小さく力がＦ０以下のときには、第１ばね４１に力は伝達されずに、皿ばね２６の摩擦力によって第２外輪２１に連れて回転部材２０が回転する。これらの結果、回転部材２０に連れて回転する入力軸１１にトルクが伝達される。
【００４６】  図７を参照して第１コロ１７と第２コロ２４との関係について説明する。図７は動力伝達装置１０のねじれ角−トルク特性を示す図であり、ねじれ角θを横軸にとり、トルクＮを縦軸にとっている。図７に示すねじれ角θは第２外輪２１に対する回転部材２０の相対的な変位（角度）であり、回転部材２０が第２外輪２１を駆動するとき（入力軸１１から出力軸１４へ動力を伝達するとき、以下「ドライブ」と称す）を正（＋θ）、第２外輪２１が回転部材２０を慣性駆動するとき（出力軸１４から入力軸１１へ動力を伝達するとき、以下「コースト」と称す）を負（−θ）とする。
【００４７】  第１コロ１７を介してトルクを伝達するドライブのときは（図７上図）、内輪１２と第１外輪１５との間に第１コロ１７が係合して入力軸１１から出力軸１４へトルクが伝達される。入力軸１１（回転部材２０）にトルクが加えられると、圧縮される第２ばね４２のばね定数の関係で変位（ねじれ）が発生する。ねじれ角θが大きくなるにつれてトルクＮが増加する。最大のねじれ角θ１（第１ねじれ角）は、回転部材２０の凸部４３が第２外輪２１の係合部４４に当接するときである（図６（ａ）参照）。
【００４８】  車両１のコースト走行など、内輪１２と第１外輪１５との間に第１コロ１７が係合した状態で出力軸１４が入力軸１１を慣性駆動するときは、回転部材２０に対して第２外輪２１が回転し、伸長する第２ばね４２のばね定数の関係で変位（ねじれ）が小さくなる。内輪１２と第１外輪１５との相対回転によって、内輪１２及び第１外輪１５と第１コロ１７との係合が解除されるとトルクはゼロになるが、ヒステリシスロスによりねじれ角θ２（第２ねじれ角）が残る。動力伝達装置１０は、凸部４３間の距離と係合部４４の幅との関係で設定される遊びＣ（Ｃ＝ｘ０）が、ねじれ角θ１からねじれ角θ２を減じて算出されるねじれ角（θ１−θ２）の２倍に相当する大きさ以上に設定されている（θ１−θ２≦２ｘ０）。特に本実施の形態では、遊びＣ＝θ１−θ２に設定されている。
【００４９】  第２コロ２４を介してトルクを伝達するコーストのときは（図７下図）、第１外輪１５と第２外輪２１との間に第２コロ２４が係合して出力軸１４から入力軸１１へトルクが伝達される。第２外輪２１にトルクが加えられると、圧縮される第１ばね４１のばね定数の関係で変位（ねじれ）が発生する。ねじれ角θの絶対値が大きくなるにつれてトルクＮが増加する。
【００５０】  動力伝達装置１０によれば、エンジン３側から変速機５側へトルクを伝達するときは、第１コロ１７は入力軌道面１３と出力軌道面１６との間を自転しつつ中心軸Ｏの回りを公転する。内輪１２及び第１外輪１５は軸方向に相対移動して、第１コロ１７は内輪１２及び第１外輪１５に係合する。第１コロ１７の自転や公転、第１コロ１７、入力軌道面１３及び出力軌道面１６の弾性変形等によってトルクの小さい領域から大きい領域に至るまで減衰特性を確保できる。よって、コイルばねの弾性変形を利用してトルク変動を吸収するダンパに比べ、大きなトルク変動を吸収できる。
【００５１】  動力伝達装置１０は、第１外輪１５と一体的に回転する第１軌道面２３と、回転部材２０を介して内輪１２と一体的に回転する第２軌道面２２との間に第２コロ２４が複数介在する。第２コロ２４は中心軸Ｏに対して所定のスキュー角に設定され、第１外輪１５に対する内輪１２の逆方向の相対回転により第１軌道面２３及び第２軌道面２２と係合する。第２コロ２４によって変速機５側からエンジン３側へトルクを伝達できる。
【００５２】  動力伝達装置１０は、皿ばね２５（第１付勢ばね）が、入力軌道面１３と出力軌道面１６との軸方向の距離、及び、第１軌道面２３と第２軌道面２２との軸方向の距離を小さくする方向へ付勢する。皿ばね２５により第１コロ１７及び第２コロ２４を係合し易くできる。
【００５３】  内輪１２と一体的に回転する回転部材２０に、凸部４３及び係合部４４によって、入力軌道面１３に対する第２軌道面２２の回転方向の遊びＣ（ｘ０）が形成される。遊びＣは、回転方向の大きさが、内輪１２に対する第１外輪１５の相対回転により入力軌道面１３及び出力軌道面１６に第１コロ１７が係合して最大のトルクを伝達するときの第１ねじれ角θ１から、第１コロ１７の係合が解除されてトルクがゼロのときの第２ねじれ角θ２を減じて算出されるねじれ角（θ１−θ２）の２倍に相当する大きさ以上に設定されている。従って、入力軌道面１３及び出力軌道面１６と第１コロ１７との係合と、第１軌道面２３及び第２軌道面２２と第２コロ２４との係合とが同時に起こる２重かみあいを防止できる。
【００５４】  特に動力伝達装置１０は、遊びＣが、ねじれ角（θ１−θ２）の２倍に相当する大きさに設定されているので、入力軌道面１３及び出力軌道面１６と第１コロ１７との係合が解除されてから、第１軌道面２３及び第２軌道面２２と第２コロ２４とが係合するまでの時間を短くできる。よって、第１コロ１７や第２コロ２４が空転する時間（吸収できるトルクが小さい時間）を短縮できる。
【００５５】  入力軌道面１３と一体に回転する回転部材２０に対して第２軌道面２２を回転方向に付勢する第１ばね４１及び第２ばね４２が溝４０に配置されている。第１コロ１７が内輪１２及び第１外輪１５に係合するときは第２ばね４２が圧縮されて弾性力が蓄えられる。第１コロ１７の係合が解除されるときに第２ばね４２が復元して、蓄えられた弾性力が解放される。一方、第２コロ２４が第１外輪１５及び第２外輪２１に係合するときは第１ばね４１が圧縮されて弾性力が蓄えらえる。第２コロ２４の係合が解除されるときに第１ばね４１が復元して、蓄えられた弾性力が解放される。よって、回転部材２０に形成された遊びＣによるガタツキを第１ばね４１及び第２ばね４２により防止できる。従って、第１コロ１７及び第２コロ２４の係合と解除との切り換えをスムーズにできる。
【００５６】  第２軌道面２２（第２外輪２１）は、皿ばね２６（付勢ばね）による回転部材２０に対する回転方向の摩擦力により回転部材２０と一体的に回転する。第１ばね４１及び第２ばね４２（ばね）は、皿ばね２６による回転方向の摩擦力より初期位置の弾性力が大きく設定されているので、第２軌道面２２に加わる回転方向の力が摩擦力より大きいと第１ばね４１及び第２ばね４２が弾性変形する。よって、第２軌道面２２が回転部材２０と一体的に回転するときのガタツキを防止できる。
【００５７】  動力伝達装置１０は制限装置３０があるので、ウォーム３２でウォームホイール３１を拘束して入力軸１１から出力軸１４へ伝達するトルクを適宜カットできる。ウォーム３２はセルフロックによりウォームホイール３１を拘束するので、ウォーム３２を駆動するモータ（図示せず）は、ウォームホイール３１の回転を規制する大きな出力（トルク）は不要であり、ウォーム３２を制御して軸方向への推力を発生させるだけの出力があれば良い。よって、ウォーム３２を駆動するのに、定格トルクの小さい安価で小型のモータを採用できる。なお、制限装置３０は省略できる。
【００５８】  第１外輪１５及び第１コロ１７の回転運動によって発生するイナーシャは、クラッチ４の回転運動によって発生するイナーシャより小さいので、トルクをカットするときのイナーシャの変化によるショックを抑制できる。
【００５９】  以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、第１コロ１７の数やスキュー角α、入力軌道面１３及び出力軌道面１６の中心軸Ｏに対する傾き等は適宜設定できる。
【００６０】  上記実施の形態では自動車に搭載される動力伝達装置１０について説明したが、必ずしもこれに限れられるものではない。動力伝達装置１０を他の車両に搭載することは当然可能である。他の車両としては、建設機械、産業車両、農業機械等が挙げられる。
【００６１】  上記実施の形態ではエンジン３と変速機５との間の動力伝達経路に、クラッチ４に加えて動力伝達装置１０を配置する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。フライホイール等を付加することによって、クラッチ４に代えて動力伝達装置１０を設けることは当然可能である。
【００６２】  上記実施の形態では入力軸１１に内輪１２が結合し、出力軸１４に第１外輪１５が結合する動力伝達装置１０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。入力軸１１に結合する外輪（入力部材）と、出力軸１４に結合する内輪（出力部材）とを設け、外輪と内輪との間に複数のコロを設けることは当然可能である。
【００６３】  上記実施の形態では第１外輪１５（出力部材）に移動部材１９を結合し、移動部材１９の軸方向の移動を制限装置３０で制限する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。これとは逆に第１外輪１５の軸方向の移動を規制し、内輪１２を軸方向へ移動可能にする場合には、内輪１２（入力部材）に移動部材を結合し、その移動部材の軸方向の移動を制限装置３０で制限することは当然可能である。
【００６４】  上記実施の形態では、入力軸１１に結合する回転部材２０が内輪１２（入力部材）と一体に回転する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。回転部材２０と第１外輪１５（出力部材）とが一体に回転するように、出力軸１４に回転部材２０を結合することは当然可能である。この場合、回転部材２０は第１軌道面を支持することになる。この場合も本実施の形態と同様に、回転部材２０に形成した溝４０に第１ばね４１及び第２ばね４２を収容して、回転部材２０と第２外輪２１との回転方向の位置関係を設定する。
【００６５】  上記実施の形態では、入力軌道面１３と出力軌道面１６との軸方向の距離を大きくする方向へ付勢する位置に皿ばね２６を配置する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第１軌道面２３と第２軌道面２２との軸方向の距離を大きくする方向へ付勢する位置に皿ばね２６を配置することは当然可能である。この場合も皿ばね２６の摩擦力を利用して、回転部材２０を介して内輪１２と第２外輪２１とを一体に回転させることができる。
【００６６】  上記実施の形態では、圧縮コイルばねで第１ばね４１及び第２ばね４２が形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他のばねを採用することは当然可能である。他のばねとしては、ねじりコイルばねが挙げられる。
【００６７】  上記実施の形態では、回転部材２０に配置された第１ばね４１及び第２ばね４２を一組のばねとして、合計４本のばねを用いて回転方向の付勢力を与える場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。少なくとも、第１コロ１７が内輪１２及び第１外輪１５に係合するときに弾性力が蓄えられる第１のばね、及び、第２コロ２４が第１外輪１５及び第２外輪２１に係合するときに弾性力が蓄えらえる第２のばねがあれば良い。
【００６８】  上記実施の形態では、入力軌道面１３、出力軌道面１６、第１軌道面２３及び第２軌道面２２（以下「入力軌道面等」と称す）を単葉回転双曲面にして、円柱状の第１コロ１７及び第２コロ２４を採用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の形態における入力軌道面等、第１コロ１７及び第２コロ２４を採用することは当然可能である。他の形態としては、例えば入力軌道面等を単葉回転双曲面にして第１コロ１７及び第２コロ２４を円錐状にするもの、入力軌道面等を円錐状の面にするもの、入力軌道面等を円筒状としたり、第１コロ１７や第２コロ２４を鼓状、太鼓状や円柱状としたりするもの等が挙げられる。
【符号の説明】
【００６９】  ３    エンジン  ５    変速機  １０  動力伝達装置  １２  内輪（入力部材）  １３  入力軌道面  １５  第１外輪（出力部材）  １６  出力軌道面  １７  第１コロ  ２２  第２軌道面  ２３  第１軌道面  ２４  第２コロ  ２５  皿ばね（第１付勢ばね）  ２６  皿ばね（第２付勢ばね）  ４１  第１ばね（ばね）  ４２  第２ばね（ばね）  α    スキュー角  β，γ  テーパ角  Ｃ    遊び  Ｏ    中心軸  θ１  第１ねじれ角  θ２  第２ねじれ角
【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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【国際調査報告】
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