(57)【要約】【課題】接触部への法線力を過度に増大させることなくマクロスリップを適切に防止することができる遊星ローラ機構を提供する。【解決手段】リングローラ２２の内周面３２におけるピニオンローラ２３の外周面３３と対向する位置に窪み部（凹部）２６が形成されていることで、各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部２８の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さＬｒ（＝Ｌ１＋Ｌ２）が、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部２７の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さＬｓよりも短く設定されている。これによって、接触部２８の面積を減少させて接触部２８の面圧を増大させることができ、接触部２７の面圧と接触部２８の面圧との差を低減することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構であって、
ピニオンローラとリングローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さが、サンローラとピニオンローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さよりも短く設定されている、遊星ローラ機構。
【請求項２】
請求項１に記載の遊星ローラ機構であって、
リングローラの内周部に、ピニオンローラと対向し且つピニオンローラと接触しない非接触部が形成されている、遊星ローラ機構。
【請求項３】
請求項２に記載の遊星ローラ機構であって、
リングローラの内周部に、前記非接触部として窪み部が形成されている、遊星ローラ機構。
【請求項４】
請求項３に記載の遊星ローラ機構であって、
前記窪み部の縁部に、面取り部または曲面が形成されている、遊星ローラ機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の遊星ローラ機構であって、
サンローラの曲率をρｓ、ピニオンローラの曲率をρｐ、リングローラの曲率をρｒ、ピニオンローラとリングローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さをＬｒ、サンローラとピニオンローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さをＬｓとすると、
Ｌｒ／Ｌｓ＝(ρｐ−ρｒ)／(ρｓ＋ρｐ)
がほぼ成立する、遊星ローラ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
遊星ローラ機構は、回転するローラ同士の油膜を介した接触部に押圧力（法線方向の力）を作用させることで生じる油膜のせん断力（接線方向のトラクション力）によって動力伝達を行うトラクションドライブ機構である。こうしたトラクションドライブ機構では、各接触部において過大滑り（マクロスリップ）が生じないように、動力伝達に必要な押圧力（法線力）を各接触部に作用させる必要がある。例えば遊星ローラ機構を焼き嵌め方式で組み立てることにより法線力を各接触部に発生させる構成が下記特許文献１に開示されている。焼き嵌め方式等の接触部に一定の法線力を作用させる押圧方式では、接触部の面圧が過大にならないように最大負荷に合わせて接触部の法線力が調整される。さらに、特許文献１には、負荷トルクに応じて接触部の法線力を変化させることができる可変押圧機構を備える遊星ローラ機構も開示されている。
【０００３】
その他にも、下記特許文献２による遊星ローラ機構が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１６６７０号公報
【特許文献２】特開平５−２４５７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遊星ローラ機構においては、サンローラとリングローラの曲率が異なる。そして、サンローラはその外周面でピニオンローラの外周面と接触するのに対して、リングローラはその内周面でピニオンローラの外周面と接触する。そのため、ピニオンローラとリングローラとの接触部の面圧がサンローラとピニオンローラとの接触部の面圧よりも低下しやすくなり、ピニオンローラとリングローラとの接触部にマクロスリップが発生しやすくなる。法線力を増大させることでピニオンローラとリングローラとの接触部の面圧を増大させることができるが、その場合は、サンローラとピニオンローラとの接触部の面圧も増大する。サンローラとピニオンローラとの接触部の面圧が過度に増大すると、転動疲労寿命の低下を招きやすくなる。遊星ローラ機構において、接触部への法線力を過度に増大させることなくマクロスリップを適切に防止するためには、サンローラとピニオンローラとの接触部の面圧と、ピニオンローラとリングローラとの接触部の面圧との差を低減できることが望ましい。
【０００６】
本発明は、接触部への法線力を過度に増大させることなくマクロスリップを適切に防止することができる遊星ローラ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る遊星ローラ機構は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明に係る遊星ローラ機構は、サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構であって、ピニオンローラとリングローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さが、サンローラとピニオンローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さよりも短く設定されていることを要旨とする。
【０００９】
本発明によれば、ピニオンローラとリングローラとの接触部の面圧を増大させることができ、サンローラとピニオンローラとの接触部の面圧と、ピニオンローラとリングローラとの接触部の面圧との差を低減することができる。したがって、遊星ローラ機構の各接触部への法線力を過度に増大させることなくマクロスリップを適切に防止することができる。
【００１０】
本発明の一態様では、リングローラの内周部に、ピニオンローラと対向し且つピニオンローラと接触しない非接触部が形成されていることで、ピニオンローラとリングローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さを、サンローラとピニオンローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さよりも短く設定することができる。この態様では、リングローラの内周部に、前記非接触部として窪み部が形成されていることが好適である。さらに、前記窪み部の縁部に、面取り部または曲面が形成されていることで、窪み部の縁部及びその近傍での局部的な面圧上昇を抑えることができる。
【００１１】
本発明の一態様では、サンローラの曲率をρｓ、ピニオンローラの曲率をρｐ、リングローラの曲率をρｒ、ピニオンローラとリングローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さをＬｒ、サンローラとピニオンローラとの接触部の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さをＬｓとすると、
Ｌｒ／Ｌｓ＝(ρｐ−ρｒ)／(ρｓ＋ρｐ)
がほぼ成立することが好適である。こうすれば、ピニオンローラとリングローラとの接触部の面圧をサンローラとピニオンローラとの接触部の面圧にほぼ等しくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１３】
図１，２は、本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構１２の概略構成を示す図であり、図１はサンローラ２１の回転中心軸に平行な方向から見た図を示し、図２はサンローラ２１の回転中心軸と直交する方向から見た図を示す。本実施形態に係る遊星ローラ機構１２は、サンローラ２１と、サンローラ２１の外周を取り囲むリングローラ２２と、サンローラ２１とリングローラ２２との間にこれらと接触して挟持（挟圧保持）された複数のピニオンローラ（遊星ローラ）２３と、各ピニオンローラ２３を回転自在に支持するキャリア２４と、を有する。なお、図１，２は、遊星ローラ機構１２がシングルピニオン遊星ローラ機構である例を示している。
【００１４】
遊星ローラ機構１２は、回転するローラ同士の油膜を介した接触部に押圧力（法線方向の力）を作用させることで生じる油膜のせん断力（接線方向のトラクション力）によって動力伝達を行うトラクションドライブ機構である。例えば遊星ローラ機構１２を焼き嵌め方式で組み立てることにより、サンローラ２１の外周面３１と各ピニオンローラ２３の外周面３３との接触部（接触面）２７、及び各ピニオンローラ２３の外周面３３とリングローラ２２の内周面３２との接触部（接触面）２８に押圧力（法線力）を付加することが可能となる。また、サンローラ２１の外周面３１と各ピニオンローラ２３の外周面３３との接触部２７、及び各ピニオンローラ２３の外周面３３とリングローラ２２の内周面３２との接触部２８に押圧力（法線力）を付加する既知の押圧力付加機構を設けることもできる。このように、接触部２７，２８に法線力を付加することで、接触部２７，２８にトラクション力を発生させることができ、動力伝達を行うことができる。
【００１５】
本実施形態では、遊星ローラ機構１２を変速機構として用いることができる。例えば図２に示すようにリングローラ２２を図示しないケーシングに固定してその回転をロックすることで、サンローラ２１とキャリア２４との間で動力を変速して伝達することができる。その場合に、サンローラ２１からキャリア２４へ動力を伝達するときは、遊星ローラ機構１２は、サンローラ２１からキャリア２４へ動力を減速して伝達する減速機構として機能する。一方、キャリア２４からサンローラ２１へ動力を伝達するときは、遊星ローラ機構１２は、キャリア２４からサンローラ２１へ動力を増速して伝達する増速機構として機能する。また、図３に示すようにキャリア２４を図示しないケーシングに固定してその回転をロックすることで、サンローラ２１とリングローラ２２との間で動力を変速して伝達することもできる。また、図４に示すようにサンローラ２１を図示しないケーシングに固定してその回転をロックすることで、キャリア２４とリングローラ２２との間で動力を変速して伝達することもできる。
【００１６】
遊星ローラ機構１２においては、サンローラ２１とリングローラ２２の曲率が異なる。そして、サンローラ２１はその外周面３１で各ピニオンローラ２３の外周面３３と接触するのに対して、リングローラ２２はその内周面３２で各ピニオンローラ２３の外周面３３と接触する。そのため、各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触面２８の面圧がサンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触面２７の面圧よりも低下しやすくなり、各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触面２８に過大滑り（マクロスリップ）が発生しやすくなる。接触面２８への法線力を増大させることで接触面２８の面圧を増大させることができるが、接触面２８への法線力を増大させると、接触面２７への法線力も増大して接触面２７の面圧も増大する。接触面２７の面圧が過度に増大すると、転動疲労寿命の低下を招きやすくなる。遊星ローラ機構１２において、接触部２７，２８への法線力を過度に増大させることなくマクロスリップを適切に防止するためには、接触部２７の面圧と接触部２８の面圧との差を低減できることが望ましく、さらに、接触部２８の面圧を接触部２７の面圧に等しくできることが好ましい。
【００１７】
本実施形態では、図２〜４に示すように、リングローラ２２の内周面３２におけるピニオンローラ２３の外周面３３と対向する位置に、窪み部（凹部）２６が形成されている。ここでの窪み部２６は、リングローラ２２の内周面３２の全周に渡って形成されている。この窪み部２６によって、ピニオンローラ２３の外周面３３と対向し且つピニオンローラ２３の外周面３３と接触しない非接触部がリングローラ２２の内周面３２に形成されている。そのため、図５の接触部２７，２８の拡大図に示すように、各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部２８の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さＬｒ（合計長さＬｒ＝Ｌ１＋Ｌ２）が、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部２７の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さＬｓよりも短く設定されている。これによって、接触部２８の面積を減少させて接触部２８の面圧を増大させることができ、接触部２７の面圧と接触部２８の面圧との差を低減することができる。ここで、接触面２７の接線方向は、接触面２７の法線方向（法線力の方向）と垂直であり、接触面２７に生じるトラクション力の方向（トルク伝達方向）と一致する。同様に、接触面２８の接線方向は、接触面２８の法線方向と垂直であり、接触面２８に生じるトラクション力の方向（トルク伝達方向）と一致する。
【００１８】
図５は、接触部２８の接線方向及び法線方向と垂直方向におけるリングローラ２２の内周面３２の長さＸｒが、この垂直方向（接触部２８の接線方向及び法線方向と垂直方向）における各ピニオンローラ２３の外周面３３の長さＸｐよりも長く設定されている例を示している。そして、図５に示す例においては、窪み部（非接触部）２６は、接触部２８の接線方向及び法線方向と垂直方向におけるリングローラ２２の内周面３２の中央部に形成されており、さらに、この垂直方向（接触部２８の接線方向及び法線方向と垂直方向）におけるピニオンローラ２３の外周面３３の中央部と対向配置されている。そのため、窪み部（非接触部）２６によって、接触部２８がその接線方向及び法線方向と垂直方向に関して２等分割される（図５においてＬ１＝Ｌ２が成立する）。これによって、接触部２８でのトラクション力の分布に不均衡が生じるのが抑止され、ピニオンローラ２３及びリングローラ２２に法線まわりのモーメントが発生するのが抑止される。
【００１９】
また、図１〜５は、サンローラ２１の外径、各ピニオンローラ２３の外径、及びリングローラ２２の内径がいずれもサンローラ２１の回転中心軸方向（回転中心軸に平行な方向）に関して一定である例を示している。つまり、サンローラ２１の回転中心軸方向に対する接触部２７，２８の距離が、いずれも回転中心軸方向に関して一定である。そのため、図１〜５に示す例では、接触部２７の法線方向、及び接触部２７の法線方向は、いずれも遊星ローラ機構１２の径方向に一致する。そして、接触部２７の接線方向及び法線方向に垂直な方向、及び接触部２８の接線方向及び法線方向に垂直な方向は、いずれもサンローラ２１の回転中心軸方向に一致する。
【００２０】
さらに、サンローラ２１の（外周面３１の）曲率をρｓ、ピニオンローラ２３の（外周面３３の）曲率をρｐ、リングローラ２２の（内周面３２の）曲率をρｒとすると、接触部２８の面圧を接触部２７の面圧に等しくするためには、接触部２８の長さＬｒ及び接触部２７の長さＬｓに関して以下の（１）式が成立する（あるいはほぼ成立する）ことが好ましい。
【００２１】
Ｌｒ／Ｌｓ＝(ρｐ−ρｒ)／(ρｓ＋ρｐ)      （１）
【００２２】
図１〜５に示すシングルピニオン遊星ローラ機構の例では、サンローラ２１の曲率ρｓ、ピニオンローラ２３の曲率ρｐ、及びリングローラ２２の曲率ρｒに関して以下の（２）式が成立する。
【００２３】
１／ρｓ＋２／ρｐ＝１／ρｒ      （２）
【００２４】
したがって、図１〜５に示すシングルピニオン遊星ローラ機構の例では、（１）、（２）式から以下の（３）式が成立する。
【００２５】
Ｌｒ／Ｌｓ＝ρｒ／ρｓ      （３）
【００２６】
また、リングローラ２２の内周面３２に窪み部（凹部）２６を形成すると、接触部２８の面圧が窪み部２６の縁部（角部）３６及びその近傍にて局部的に上昇しやすくなり、接触部２８での面圧分布の不均一を招きやすくなる。本実施形態では、窪み部２６の縁部３６及びその近傍での局部的な面圧上昇を抑えるために、図６に示すように、窪み部２６の縁部３６に面取り部３７が形成されていることが好ましい。ここでは、図７に示すように、窪み部２６の縁部３６に曲面（凸曲面）３８を形成することによっても、窪み部２６の縁部３６及びその近傍での局部的な面圧上昇を抑えることができる。また、本実施形態では、接触部２８の接線方向及び法線方向と垂直方向におけるピニオンローラ２３の外周面３３の両端部（角部）に面取り部または曲面（凸曲面）を形成することもできる。これによって、ピニオンローラ２３の外周面３３の両端部及びその近傍での局部的な面圧上昇を抑えることができる。
【００２７】
以上説明した本実施形態では、各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部２８の面圧を増大させることができ、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部２７の面圧と、この接触部２８の面圧との差を低減することができる。したがって、接触部２７，２８への法線力を過度に増大させることなくマクロスリップを適切に防止することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、（１）式（シングルピニオン遊星ローラ機構の例では（３）式）が成立する（あるいはほぼ成立する）ように接触部２８の長さＬｒと接触部２７の長さＬｓとの比Ｌｒ／Ｌｓを設定することで、接触部２８の面圧を接触部２７の面圧に等しく（あるいはほぼ等しく）することができる。したがって、接触部２７，２８への法線力を過度に増大させることなくマクロスリップをより適切に防止することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、窪み部２６の縁部３６に面取り部３７または凸曲面３８を形成することで、窪み部２６の縁部３６及びその近傍での局部的な面圧上昇を抑えることができ、接触部２８での面圧分布の不均一を抑えることができる。
【００３０】
本実施形態では、リングローラ２２の内周面３２に形成する窪み部２６の形状は、図２〜５に示す凹形状に限定されるものではなく、例えば図８に示す三角形状や、図９に示す曲面形状であってもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、図１０の接触部２８の拡大図に示すように、接触部２８の接線方向及び法線方向と垂直方向におけるリングローラ２２の内周面３２の長さＸｒを、この垂直方向（接触部２８の接線方向及び法線方向と垂直方向）における各ピニオンローラ２３の外周面３３の長さＸｐよりも短く設定することもできる。この図１０に示す構成例では、リングローラ２２の内周面３２と接触しない非接触部がピニオンローラ２３の外周面３３に形成される。図１０に示す構成例によっても、接触部２８の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さＬｒ（Ｌｒ＝Ｘｒ）を、接触部２７の接線方向及び法線方向に垂直な方向の長さＬｓよりも短く設定することができる。したがって、接触部２８の面圧を増大させることができ、接触部２７の面圧と接触部２８の面圧との差を低減することができる。そして、図１０に示す構成例においても、（１）式（シングルピニオン遊星ローラ機構の例では（３）式）が成立する（あるいはほぼ成立する）ように接触部２８の長さＬｒと接触部２７の長さＬｓとの比Ｌｒ／Ｌｓを設定することで、接触部２８の面圧を接触部２７の面圧に等しく（あるいはほぼ等しく）することができる。なお、図１０に示す構成例では、接触部２８の接線方向及び法線方向と垂直方向におけるリングローラ２２の内周面３２の両端部（角部）に面取り部または曲面（凸曲面）を形成することもでき、これによって、リングローラ２２の内周面３２の両端部及びその近傍での局部的な面圧上昇を抑えることができる。
【００３２】
以上の本実施形態の説明では、遊星ローラ機構１２がシングルピニオン遊星ローラ機構であるものとした。ただし、本実施形態では、遊星ローラ機構１２がダブルピニオン遊星ローラ機構であってもよい。
【００３３】
遊星ローラ機構１２がダブルピニオン遊星ローラ機構である場合は、サンローラ２１と接触する内側のピニオンローラの（外周面の）曲率をρｐ１、リングローラ２２と接触する外側のピニオンローラの（外周面の）曲率をρｐ２とすると、リングローラ２２と外側のピニオンローラとの接触部２８の長さＬｒ、及びサンローラ２１と内側のピニオンローラとの接触部２７の長さＬｓに関して以下の（４）式が成立する（あるいはほぼ成立する）ことで、接触部２８の面圧を接触部２７の面圧に等しく（あるいはほぼ等しく）することができる。
【００３４】
Ｌｒ／Ｌｓ＝(ρｐ２−ρｒ)／(ρｓ＋ρｐ１)      （４）
【００３５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の他の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の他の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の他の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の他の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る遊星ローラ機構の他の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１２  遊星ローラ機構、２１  サンローラ、２２  リングローラ、２３  ピニオンローラ、２４  キャリア、２６  窪み部、２７，２８  接触部（接触面）。
【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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