(57)【要約】【課題】遊星ローラとサンローラ等との間における各接触圧を十分に得ることにより、伝達効率を向上させることができる遊星ローラ変速装置を提供する。【解決手段】入力軸１１と、出力軸１３と、入力軸１１と共に回転するサンローラ１９と、出力軸１３と共に回転する出力リング３５と、サンローラ１９の回転を減速して出力リング３５に伝達すべく、サンローラ１９の外周を転動しかつ出力リング３５の内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラ２３と、出力リング３５と出力軸１３との間で伝達される回転力を、出力リング３５による各遊星ローラ２３への押し付け力に変換する動力伝達変換機構１０１とを有する。【選択図】図１
2007255699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と；
前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と；
前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと；
前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと；
前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと；
前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構と；
を有することを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項２】
請求項１に記載の遊星ローラ変速装置において、
前記各遊星ローラが転動自在に内接していると共に、減速比を変更するために前記ハウジングに対して移動位置決め自在になっている変速リングを有し、
前記各遊星ローラは、この自転回転軸の延伸方向の一端部側で前記変速リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の他端部側で前記出力リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の中間部で前記サンローラに外接している構成であることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項３】
請求項２に記載の遊星ローラ変速装置において、
前記入力軸の回転数が所定の回転数を超えたときに、前記サンローラの回転力を前記出力リングに伝達する遠心クラッチが、前記入力軸側に設けられていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の遊星ローラ変速装置において、
前記各遊星ローラの発生するスラスト力を受けるためのスラスト軸受けを有することを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の遊星ローラ変速装置において、
前記動力伝達変換機構は、
前記出力軸の前記出力リングに対向した面で、前記出力軸の径方向に延びて設けられている複数の出力軸溝と；
前記出力リングの前記出力軸に対向した面で、前記出力リングの径方向に延び、前記各出力軸溝に対向して設けられている複数の出力リング溝と；
前記各溝に当接するように設けられている円柱状の各溝用ローラと；
により構成されており、前記出力軸溝、前記出力リング溝のうちの少なくとも一方の溝は、前記溝の延伸方向から眺めた場合「Ｖ」字状に形成されていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項６】
請求項５に記載の遊星ローラ変速装置において、
前記「Ｖ」字状に形成されている溝は、前記出力リングや前記出力軸の回転中心軸の延伸方向から眺めた場合、前記回転中心軸側で狭く前記出力リングや前記出力軸の外周側で広い扇状に形成されていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の遊星ローラ変速装置において、
前記「Ｖ」字状に形成されている溝は、前記溝用ローラに加わる回転力の変化による前記溝用ローラの姿勢の変化にかかわらず、前記溝と前記円柱状の溝用ローラとの直線状の当接部位の延長線が、前記出力リングの回転中心軸と交わり、かつ、前記溝と前記円柱状の溝用ローラとの直線状の当接部位が、前記出力リングの回転中心軸と直交する方向に延伸する形状に形成されていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項８】
遊星ローラ機構を利用して減速を行う遊星ローラ変速装置において、
遊星ローラと出力軸との間に、ローディングカムを設けたことを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項９】
ハウジングに回転自在に設けられ、一方の端部に回転軸に対して直交する平面状の端面を備えた第１の回転部材と；
前記ハウジングに前記第１の回転部材と同軸で回転自在に設けられ、前記第１の回転部材の回転軸に対して直交していると共に前記第１の回転部材の平面と対向した平面状の端面を、一方の端部に備えた第２の回転部材と；
前記第１の回転部材の端面で、前記第１の回転部材の径方向に延びて設けられている第１の複数の溝と；
前記第２の回転部材の端面で、前記第２の回転部材の径方向に延び、前記第１の各溝に対向して設けられている第２の複数の溝と；
前記各溝に当接するように設けられている円柱状の各溝用ローラと；
を有し、前記第１の溝、前記第２の溝のうちの少なくとも一方の溝は、前記溝の延伸方向から眺めた場合「Ｖ」字状に形成されていると共に、前記「Ｖ」字状に形成されている溝は、前記各回転部材の回転中心軸の延伸方向から眺めた場合、前記回転中心軸側で狭く前記各回転部材の外周側で広い扇状に形成されていることを特徴とする動力伝達変換機構。
【請求項１０】
請求項９に記載の動力伝達変換機構において、
前記「Ｖ」字状に形成されている溝は、前記溝用ローラに加わる回転力の変化による前記溝用ローラの姿勢の変化にかかわらず、前記溝と前記円柱状の溝用ローラとの直線状の当接部位の延長線が、前記各回転部材の回転中心軸と交わり、かつ、前記溝と前記円柱状の溝用ローラとの直線状の当接部位が、前記各回転部材の回転中心軸と直交する方向に延伸する形状に形成されていることを特徴とする動力伝達変換機構。
【請求項１１】
ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と；
前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と；
前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと；
前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと；
前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと；
前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構と；
を有し、前記入力軸の回転が停止している状態においては、前記サンローラと前記遊星ローラとが僅かに離れているか、または、前記遊星ローラと前記出力リングとが僅かに離れているか、または、前記サンローラと前記遊星ローラとが僅かに離れ前記遊星ローラと前記出力リングとが僅かに離れているように構成されていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項１２】
ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と；
前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と；
前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと；
前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと；
前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと；
前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構と；
前記各遊星ローラが転動自在に内接していると共に、減速比を変更するために前記ハウジングに対して移動位置決め自在になっている変速リングと；
前記サンローラと前記出力リングとが互いに離れるように付勢する弾性体と；
を有し、前記各遊星ローラは、この自転回転軸の延伸方向の一端部側で前記変速リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の他端部側で前記出力リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の中間部で前記サンローラに外接する構成であると共に、前記入力軸の回転数が所定の値以上になったときに、前記弾性体で付勢されているにもかかわらず、前記サンローラと前記出力リングとが互いに近づき、前記各遊星ローラが前記変速リングと前記出力リングと前記サンローラとに接し、前記サンローラと前記出力リングとの間で回転力の伝達がなされるように構成されていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の遊星ローラ変速装置において、
前記出力軸が所定の値以下の回転数で回転しても、前記入力軸の回転数が前記所定の値よりも小さいときには、前記出力軸の回転によって前記動力伝達変換機構で押し付け力が発生するにもかかわらず、前記弾性体の付勢力によって、前記出力リングと前記サンローラとが互いに離れており、前記サンローラと前記出力リングとの間で回転力の伝達がなされないように構成されていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項１４】
ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と；
前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と；
前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと；
前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと；
前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと；
前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構と；
を有し、前記出力軸と前記出力リングとの間には、前記出力リングに対して前記出力軸が僅かな角度だけ回転するようにするためのクリアランスが設けられていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項１５】
ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と；
前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と；
前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと；
前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと；
前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと；
前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構と；
前記各遊星ローラが転動自在に内接していると共に、減速比を変更するために前記ハウジングに対して移動位置決め自在になっている変速リングと；
前記入力軸と前記出力リングとが互いに離れるように付勢する弾性体と；
を有し、前記弾性体による付勢力で前記出力軸と前記出力リングとが直接的にまたはベアリング等の軸受け部材を介して間接的に当接することで、前記動力伝達変換機構に、前記出力リングに対して前記出力軸が僅かな角度だけ回転するようにするためのクリアランスが設けられており、
前記各遊星ローラは、この自転回転軸の延伸方向の一端部側で前記変速リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の他端部側で前記出力リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の中間部で前記サンローラに外接する構成であると共に、前記入力軸の回転数が所定の値以上になったときに、前記弾性体の付勢されているにもかかわらず、前記入力軸と前記出力リングとが互いに近づき、前記各遊星ローラが前記変速リングと前記出力リングと前記サンローラとに接し、前記サンローラと前記出力リングとの間で回転力の伝達がなされるように構成されていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の遊星ローラ変速装置において、
前記出力軸が所定の値以下の回転数で回転しても、前記入力軸の回転数が前記所定の値よりも小さいときには、前記出力軸の回転によって前記動力伝達変換機構で押し付け力が発生するにもかかわらず、前記弾性体の付勢力によって、前記出力リングと前記サンローラとが互いに離れており、前記サンローラと前記出力リングとの間で回転力の伝達がなされないように構成されていることを特徴とする遊星ローラ変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星ローラ変速装置および動力伝達変換機構に係り、特に、ローディングカムを用いて、回転力を回転軸のスラスト方向の力に変換し変速を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
遊星ローラ機構を利用した変速装置の先行例としては、例えば特許文献１がある。この特許文献１に記載の構成は、図９に示すごとき構成である。
【０００３】
すなわち、筒状のハウジング２０１の一端側に固定したフランジ２０３に軸受２０５を介して入力軸２０７が回転自在に支持され、前記ハウジング２０１の他端側に固定したフランジ２０９に軸受２１１を介して出力軸２１３が回転自在に支持されている。前記入力軸２０７と出力軸２１３は同一軸上に配置してあって、入力軸２０７の内端部は軸受２１５を介して前記出力軸２１３に回転自在に支持されている。
【０００４】
前記入力軸２０７の内端側にテーパ状のサンローラ２１７がキー２１９を介して一体的に取付けてあり、このサンローラ２１７の外周には複数の遊星ローラ２２１が転動自在に配置されている。上記遊星ローラ２２１は、軸受２２３を介して前記入力軸２０７に回転自在に支持された保持器２２５に、回転自在に支持されている。そして、遊星ローラ２２１は、キーを介して前記出力軸２１３のカップ状の内端側に一体的に取付けた出力リング２２７に転動自在に内接してある。
【０００５】
すなわち、複数の遊星ローラ２２１は、サンローラ２１７と出力リング２２７との間に転動自在に挟圧保持された状態にある。
【０００６】
前記各遊星ローラ２２１の一端側にはテーパ部２２１Ｔが形成してあり、このテーパ部２２１Ｔは、変速リング２２９に転動自在に内接してある。前記変速リング２２９は、前記ハウジング２０１に回転可能に支持されたネジ部材２３１に移動可能に螺合した移動部材２３３に一体的に支持されている。したがって、変速リング２２９は、前記ネジ部材２３１を回転して移動部材２３３を移動すると、入出力軸２０７，２１３の軸方向へ一体的に移動するものであり、この変速リング２２９と遊星ローラ２２１におけるテーパ部２２１Ｔとの接触位置を変更することができるものである。
【特許文献１】特開平６−２８０９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のごとき従来の構成においては、遊星ローラ２２１がサンローラ２１７と出力リング２２７との間に挟圧された構成であるから、前記サンローラ２１７と遊星ローラ２２１との接触圧を大きくすると、遊星ローラ２２１と出力リング２２７との接触圧を大きくすることができるものの、変速リング２２９と遊星ローラ２２１との接触圧を大きくすることができないものである。
【０００８】
したがって、サンローラ２１７と遊星ローラ２２１との接触圧、出力リング２２７と遊星ローラ２２１との接触圧及び変速リング２２９と遊星ローラ２２１との接触圧をそれぞれ大きくして伝達効率の向上を図ろうとするには問題がある。また、遊星ローラ２２１は片持式であってテーパ部２２１Ｔ側は撓み易いものであり、変速リング２２９との接触圧を大きくし難いものである。
【０００９】
そこで、図１０に示すような構成の遊星ローラ変速装置（減速装置）３００を考えることができる。
【００１０】
遊星ローラ変速装置３００では、遊星ローラ３０２の一端部側を変速リング３０４に当接させ、遊星ローラ３０２の他端部側を出力軸３０５に当接させ、遊星ローラ３０２の中間部をサンローラ３０６に当接させた構成であるので、遊星ローラ３０２に発生するモーメントを小さく抑えつつ、遊星ローラ３０２とサンローラ３０６との間の接触圧、遊星ローラ３０２と変速リング３０４との間の接触圧、および遊星ローラ３０２と出力軸３０５との間の接触圧を大きくすることができ、伝達効率の向上を図ることができるものである。
【００１１】
ところで、遊星ローラ変速装置３００では、前記各接触圧を得るために、入力軸３０８側にローディングカム３１０を設けてある。図１０（Ｂ）は、ローディングカム３１０を入力軸３０８の回転中心軸に直交する方向から眺めたものである。
【００１２】
ローディングカム３１０は、入力軸３０８とサンローラ３０６との間に設けられており、入力軸３０８の回転力の一部をサンローラ３０６のスラスト方向の力に変換し、サンローラ３０６で遊星ローラ３０２を押し付けている。そして前記各接触圧を得ている。
【００１３】
しかし、入力軸３０８では回転トルク（回転力）が小さいので、ローディングカム３１０では、十分な接触圧を得ることできない場合があるという問題がある。
【００１４】
詳しく説明すると、ローディングカム３１０を用いてサンローラ３０６のスラスト方向の力を大きくし十分な接触圧を得るためには、ローディングカム３１０のカム角度（図１０（Ｂ）のθａ）を５°以下にしなければならない。なお、このカム角度θａを小さくしすぎると、ローディングカム３１０のローラ３１２がカム面３１４に食い付きやすくなる。そこで、実際には、カム角度θａを２°〜５°の間にして変速装置３００を製作することになる。
【００１５】
ここで、カム角度を２．２°にした場合における１つのシミュレーション結果を図１１に示す。図１１の横軸は、遊星ローラ変速装置３００の変速比を示しており、縦軸は、法線力（前記各接触圧）を示している。なお、変速比の値が大きいほど減速比（入力軸３０８の回転数／出力軸３０５の回転数）は小さくなるものである。
【００１６】
図１１のグラフＧＲｉｎは、遊星ローラ３０２とサンローラ３０６との間で必要とされる接触圧を示しており、グラフＧＲｆｉｘは、遊星ローラ３０２と変速リング３０４との間で必要とされる接触圧を示しており、グラフＧＲｏｕｔは、遊星ローラ３０２と出力軸３０５との間で必要とされる接触圧を示している。
【００１７】
また、図１１のグラフＧＡｉｎは、遊星ローラ変速装置３００の運転において、遊星ローラ３０２とサンローラ３０６との間に実際に発生する接触圧を示しており、グラフＧＡｏｕｔは、遊星ローラ３０２と出力軸３０５との間に実際に発生する接触圧を示しており、グラフＧＡｆｉｘは、遊星ローラ３０２と変速リング３０４との間に実際に発生する接触圧を示している。
【００１８】
図１１から理解されるように、変速比が約０．０１８以上でなければ、遊星ローラ変速装置３００を使用することが困難になっており、また、遊星ローラ３０２と変速リング３０４との間の接触圧力は、必要以上に大きくなっており、他の接触圧力についても、変速比が大きい領域では必要以上に大きくなっている。
【００１９】
すなわち、遊星ローラ変速装置３００では、遊星ローラ３０２とサンローラ３０６等との間における各接触圧を十分に得ることができず、動力の伝達が確保できないという問題がある。
【００２０】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、遊星ローラとサンローラ等との間における各接触圧を十分に得ることにより、作動域での動力伝達が確保できる遊星ローラ変速装置や動力伝達変換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】
【００２１】
請求項１に記載の発明は、ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と、前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と、前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと、前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと、前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと、前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構とを有する遊星ローラ変速装置である。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の遊星ローラ変速装置において、前記各遊星ローラが転動自在に内接していると共に、減速比を変更するために前記ハウジングに対して移動位置決め自在になっている変速リングを有し、前記各遊星ローラは、この自転回転軸の延伸方向の一端部側で前記変速リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の他端部側で前記出力リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の中間部で前記サンローラに外接している構成である遊星ローラ変速装置である。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の遊星ローラ変速装置において、前記入力軸の回転数が所定の回転数を超えたときに、前記サンローラの回転力を前記出力リングに伝達する遠心クラッチが、前記入力軸側に設けられている遊星ローラ変速装置である。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の遊星ローラ変速装置において、前記各遊星ローラの発生するスラスト力を受けるためのスラスト軸受けを有する遊星ローラ変速装置である。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の遊星ローラ変速装置において、前記動力伝達変換機構は、前記出力軸の前記出力リングに対向した面で、前記出力軸の径方向に延びて設けられている複数の出力軸溝と、前記出力リングの前記出力軸に対向した面で、前記出力リングの径方向に延び、前記各出力軸溝に対向して設けられている複数の出力リング溝と、前記各溝に当接するように設けられている円柱状の各溝用ローラとにより構成されており、前記出力軸溝、前記出力リング溝のうちの少なくとも一方の溝は、前記溝の延伸方向から眺めた場合「Ｖ」字状に形成されている遊星ローラ変速装置である。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の遊星ローラ変速装置において、前記「Ｖ」字状に形成されている溝は、前記出力リングや前記出力軸の回転中心軸の延伸方向から眺めた場合、前記回転中心軸側で狭く前記出力リングや前記出力軸の外周側で広い扇状に形成されていることを特徴とする遊星ローラ変速装置である。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の遊星ローラ変速装置において、前記「Ｖ」字状に形成されている溝は、前記溝用ローラに加わる回転力の変化による前記溝用ローラの姿勢の変化にかかわらず、前記溝と前記円柱状の溝用ローラとの直線状の当接部位の延長線が、前記出力リングの回転中心軸と交わり、かつ、前記溝と前記円柱状の溝用ローラとの直線状の当接部位が、前記出力リングの回転中心軸と直交する方向に延伸する形状に形成されている遊星ローラ変速装置である。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、遊星ローラ機構を利用して減速を行う遊星ローラ変速装置において、遊星ローラと出力軸との間に、ローディングカムを設けた遊星ローラ変速装置である。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、ハウジングに回転自在に設けられ、一方の端部に回転軸に対して直交する平面状の端面を備えた第１の回転部材と、前記ハウジングに前記第１の回転部材と同軸で回転自在に設けられ、前記第１の回転部材の回転軸に対して直交していると共に前記第１の回転部材の平面と対向した平面状の端面を、一方の端部に備えた第２の回転部材と、前記第１の回転部材の端面で、前記第１の回転部材の径方向に延びて設けられている第１の複数の溝と、前記第２の回転部材の端面で、前記第２の回転部材の径方向に延び、前記第１の各溝に対向して設けられている第２の複数の溝と、前記各溝に当接するように設けられている円柱状の各溝用ローラとを有し、前記第１の溝、前記第２の溝のうちの少なくとも一方の溝は、前記溝の延伸方向から眺めた場合「Ｖ」字状に形成されていると共に、前記「Ｖ」字状に形成されている溝は、前記各回転部材の回転中心軸の延伸方向から眺めた場合、前記回転中心軸側で狭く前記各回転部材の外周側で広い扇状に形成されている動力伝達変換機構である。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の動力伝達変換機構において、前記「Ｖ」字状に形成されている溝は、前記溝用ローラに加わる回転力の変化による前記溝用ローラの姿勢の変化にかかわらず、前記溝と前記円柱状の溝用ローラとの直線状の当接部位の延長線が、前記各回転部材の回転中心軸と交わり、かつ、前記溝と前記円柱状の溝用ローラとの直線状の当接部位が、前記各回転部材の回転中心軸と直交する方向に延伸する形状に形成されている動力伝達変換機構である。
【００３１】
請求項１１に記載の発明は、ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と、前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と、前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと、前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと、前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと、前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構とを有し、前記入力軸の回転が停止している状態においては、前記サンローラと前記遊星ローラとが僅かに離れているか、または、前記遊星ローラと前記出力リングとが僅かに離れているか、または、前記サンローラと前記遊星ローラとが僅かに離れ前記遊星ローラと前記出力リングとが僅かに離れているように構成されている遊星ローラ変速装置である。
【００３２】
請求項１２に記載の発明は、ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と、前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と、前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと、前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと、前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと、前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構と、前記各遊星ローラが転動自在に内接していると共に、減速比を変更するために前記ハウジングに対して移動位置決め自在になっている変速リングと、前記サンローラと前記出力リングとが互いに離れるように付勢する弾性体とを有し、前記各遊星ローラは、この自転回転軸の延伸方向の一端部側で前記変速リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の他端部側で前記出力リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の中間部で前記サンローラに外接する構成であると共に、前記入力軸の回転数が所定の値以上になったときに、前記弾性体で付勢されているにもかかわらず、前記サンローラと前記出力リングとが互いに近づき、前記各遊星ローラが前記変速リングと前記出力リングと前記サンローラとに接し、前記サンローラと前記出力リングとの間で回転力の伝達がなされるように構成されている遊星ローラ変速装置である。
【００３３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の遊星ローラ変速装置において、前記出力軸が所定の値以下の回転数で回転しても、前記入力軸の回転数が前記所定の値よりも小さいときには、前記出力軸の回転によって前記動力伝達変換機構で押し付け力が発生するにもかかわらず、前記弾性体の付勢力によって、前記出力リングと前記サンローラとが互いに離れており、前記サンローラと前記出力リングとの間で回転力の伝達がなされないように構成されている遊星ローラ変速装置である。
【００３４】
請求項１４に記載の発明は、ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と、前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と、前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと、前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと、前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと、前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構とを有し、前記出力軸と前記出力リングとの間には、前記出力リングに対して前記出力軸が僅かな角度だけ回転するようにするためのクリアランスが設けられている遊星ローラ変速装置である。
【００３５】
請求項１５に記載の発明は、ハウジングに回転自在に設けられた入力軸と、前記ハウジングに回転自在に設けられた出力軸と、前記ハウジング内で前記入力軸と共に回転するサンローラと、前記ハウジング内で前記出力軸と共に回転する出力リングと、前記サンローラの回転を減速して前記出力リングに伝達すべく、前記サンローラの外周を転動しかつ前記出力リングの内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラと、前記出力リングの回転力を前記出力軸に伝えるために、前記出力リングと前記出力軸との間に設けられていると共に、前記出力リングと前記出力軸との間で伝達される回転力を、前記出力リングによる前記各遊星ローラへの押し付け力に変換する動力伝達変換機構と、前記各遊星ローラが転動自在に内接していると共に、減速比を変更するために前記ハウジングに対して移動位置決め自在になっている変速リングと、前記入力軸と前記出力リングとが互いに離れるように付勢する弾性体とを有し、前記弾性体による付勢力で前記出力軸と前記出力リングとが直接的にまたはベアリング等の軸受け部材を介して間接的に当接することで、前記動力伝達変換機構に、前記出力リングに対して前記出力軸が僅かな角度だけ回転するようにするためのクリアランスが設けられており、前記各遊星ローラは、この自転回転軸の延伸方向の一端部側で前記変速リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の他端部側で前記出力リングに内接し、前記自転回転軸の延伸方向の中間部で前記サンローラに外接する構成であると共に、前記入力軸の回転数が所定の値以上になったときに、前記弾性体の付勢されているにもかかわらず、前記入力軸と前記出力リングとが互いに近づき、前記各遊星ローラが前記変速リングと前記出力リングと前記サンローラとに接し、前記サンローラと前記出力リングとの間で回転力の伝達がなされるように構成されている遊星ローラ変速装置である。
【００３６】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の遊星ローラ変速装置において、前記出力軸が所定の値以下の回転数で回転しても、前記入力軸の回転数が前記所定の値よりも小さいときには、前記出力軸の回転によって前記動力伝達変換機構で押し付け力が発生するにもかかわらず、前記弾性体の付勢力によって、前記出力リングと前記サンローラとが互いに離れており、前記サンローラと前記出力リングとの間で回転力の伝達がなされないように構成されている遊星ローラ変速装置である。
【発明の効果】
【００３７】
請求項１〜請求項８に記載の発明によれば、遊星ローラとサンローラ等との間における各接触圧を十分に得ることにより、作動域での動力伝達が確保できるという効果を奏する。
【００３８】
請求項９、請求項１０に記載の発明によれば、第１の回転部材の回転力を効率良く第２の回転部材に伝達することができると共に、第１の回転部材の回転力を、第１の回転部材の回転中心軸方向の力や第２の回転部材の回転中心軸方向の力に効率良く変換することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１を参照するに、本発明の実施形態に係る遊星ローラ変速装置１は、中空状のハウジング３を備えており、このハウジング３における一端側の開口部には、当該開口部を閉塞するようにフランジ部材５が取付けてある。このフランジ部材５の中央部に備えた筒状の軸受ブロック７には軸受９を介して入力軸１１が回転自在に支持されている。そして、ハウジング３の他端側には、入力軸１１と対向した出力軸１３が軸受１５を介して回転自在に支承されている。なお、ハウジング３とフランジ部材５との間、フランジ部材５と軸受ブロック７との間、軸受ブロック７と入力軸１１との間、およびハウジング３と出力軸１３との間には、それぞれシール部材１７が介在してあって、ハウジング３の内部を密封している。
【００４０】
入力軸１１と出力軸１３は同一軸ＣＬ１上に配置してあって、入力軸１１の先端部（内端部）には、出力軸１３側が細くなるように形成したテーパ状のサンローラ１９が軸ＣＬ１方向へ僅かに微動可能かつ相対的に回転可能に取付けてある。
【００４１】
また、サンローラ１９と出力軸１３との間には、出力リング３５が設けられている。出力リング３５は、動力伝達変換機構（ローディングカム）１０１によって、出力軸１３と共に同軸で回転するようになっている。
【００４２】
サンローラ１９は、入力軸１１の回転を出力リング３５へ伝達するように、入力軸１１と共に同軸で回転するものであって、このサンローラ１９の一部は、出力リング３５の内端部２１に軸受２０を介して回転自在に支持されている。
【００４３】
サンローラ１９のテーパ状の外周面には、複数の遊星ローラ２３が転動自在（回転中心軸ＣＬ３を中心にして自転自在かつ回転中心軸ＣＬ１を中心にして公転自在）に配置してある。上記遊星ローラ２３は、出力軸１３側が小径で入力軸１１側が大径である仮想のテーパ面内に等間隔に配置してあり、第１テーパ部２３Ａと第２テーパ部２３Ｂとを備えた構成である。第１テーパ部２３Ａ及び第２テーパ部２３Ｂは、遊星ローラ２３の長手方向のほぼ中央部付近から両端部側が小径となるように形成してある。そして、各遊星ローラ２３の両端部はハウジング３内に遊動状態すなわち浮いた状態に備えられた保持器２５に回転自在に支持されている。
【００４４】
より詳細には、保持器２５は、出力リング３５の内端部２１を囲繞した小径のリング部２７と入力軸１１の基部側（内端部の反対側の部分）を囲繞した大径のリング部２９とを備えている。そして、上記小径リング部２７と大径リング部２９は、遊星ローラ２３との干渉を回避した複数の連結部材（図示省略）によって一体的に連結してある。換言すれば、保持器２５は、複数の遊星ローラ２３を配置する領域部分に空間部を備えた円錐形の筒体形状をなすものである。
【００４５】
保持器２５において、小径リング部２７及び大径リング部２９がそれぞれ対向した側の対向面にはそれぞれ対向する凹部２７Ａ、２９Ａが形成してある。そして、各凹部２７Ａ，２９Ａ内には、大略球形状の揺動軸受３１がそれぞれ揺動可能に収納されており、この揺動軸受３１に軸受を介して遊星ローラ２３の両端部が回転自在に支持されている。
【００４６】
したがって、遊星ローラ２３は、遊星ローラ２３を配置した仮想のテーパ面に沿う方向及び上記仮想のテーパ面に対して交差する方向へ僅かに揺動可能である。しかし、遊星ローラ２３の両端部が支持されていることにより、仮想のテーパ面に沿う方向への大きな傾斜、すなわち、図１において、遊星ローラ２３の適宜一端側を支点として他端側が紙面に対して垂直方向へ移動するような大きな傾斜は規制されるものである。換言すれば、各遊星ローラ２３は、保持器２５に両端部を支持されて、遊星ローラ２３が公転する方向への倒れを規制されているものである。
【００４７】
出力リング３５の内端部２１側には、保持器２５の小径リング部２７を囲繞するような大きなカップ状部３３が備えられており、このカップ状部３３の内端部に、遊星ローラ２３における第１テーパ部２３Ａを転動自在に内接している。より詳細には、サンローラ１９は、第１テーパ部２３Ａの基部側に（遊星ローラ２３の軸ＣＬ３の延伸方向における中間部で）図１のＤ５の長さで線接触し、出力リング３５は、第１テーパ部２３Ａの先端部側に（遊星ローラ２３の軸ＣＬ３の延伸方向における一端部側で）図１のＤ３の長さで線接触しているものである。
【００４８】
遊星ローラ２３における第２テーパ部２３Ｂにおいての外側の母線ＣＬ５は、入出力軸１１、１３の軸心ＣＬ１と平行であり、この母線部分に変速リング３７が接触してある。すなわち、変速リング３７は、第２テーパ部２３Ｂで（遊星ローラ２３の軸ＣＬ３の延伸方向における他端部側で）図１のＤ１長さで遊星ローラ２３に線接触しているものである。また、変速リング３７は、フランジ部材５をハウジング３に締付け固定したボルトのごとき複数のガイド部材３９に案内されて、入出力軸１１、１３の軸ＣＬ１と平行な方向に、ハウジング３に対して移動位置決め自在に設けられている。そして、変速リング３７をガイド部材３９に沿って移動するために、ハウジング３内には、ガイド部材３９と平行な複数のネジ部材４１が回転自在に設けられており、このネジ部材４１には変速リング３７が移動可能に螺合してある。
【００４９】
複数のネジ部材４１を同期回転するために、各ネジ部材４１の一端側にはそれぞれピニオンギア４３が一体的に取付けてあり、このピニオンギア４３は、軸受ブロック７に回転自在に支承された大径の中間ギア４５に噛合してある。したがって、ハンドル４６を介して所望のネジ部材４１を回転すると、複数のネジ部材４１が同期回転される。よって、ネジ部材４１に螺合した変速リング３７はガイド部材３９に沿って移動され、遊星ローラ２３における第２テーパ部２３Ｂとの接触位置を変更することができる。なお、変速リング３７の移動位置は、適宜のネジ部材４１に連動連結して備えたロータリーエンコーダ等のごとき位置検出センサ（図示省略）によって検知されるものである。
【００５０】
入力軸１１の回転に起因する遠心力によってサンローラ１９を軸方向に微動して、遊星ローラ２３とサンローラ１９との接触圧を大きくして伝達効率の向上を図るために、サンローラ押圧手段（遠心クラッチ）４７が備えられている。
【００５１】
より詳細には、入力軸１１のハウジング３内の基部側には大径部４９が形成してあり、この大径部４９には、サンローラ１９側に開口した径方向（放射方向）に長い複数の長溝５１が周方向に等間隔に形成してある。そして、上記各長溝５１内にはボール又はローラ等の移動体５３が移動自在に内装されている。上記移動体５３の放射外方向（径外方向）への移動を規制するために、大径部４９の外周を覆うカップ状又は筒状の軸方向押圧部位５５が、サンローラ１９の一端部側（入力軸１１側）に設けられている。この軸方向押圧部位５５には係合部位（図示せず；たとえば、矩形状の係合部位）が設けられてり、この係合部位が大径部４９の外周に設けられた被係合部（図示せず；矩形状の被係合部位）と係合していることにより、サンローラ１９は、入力軸１１と一体で回転するようになっている。すなわち、入力軸１１の回転力（回転トルク）がサンローラ１９に伝達されるようになっている。また、サンローラ１９は、入力軸１１に対して、回転軸ＣＬ１の方向に僅かに移動可能になっている。
【００５２】
軸方向押圧部位５５の内部において、入力軸１１には、当該入力軸１１の回転により移動体５３が押圧接触する円板状のスプリング座５７を基端部側に備えた可動スリーブ５９が軸方向に移動自在に嵌合してある。この可動スリーブ５９には、軸方向押圧部位５５における先端側内面に当接した可動リング６１が移動自在に嵌合してあり、この可動リング６１とスプリング座５７との間には、例えばコイルスプリング等のごとき弾性部材６３が予め圧縮して弾装してある。そして、可動スリーブ５９の先端部には、可動リング６１の抜け止めを行うために、小径のストッパーリング６５が一体的に固定してある。
【００５３】
スプリング座５７が移動体５３に接触した接触面には、移動体５３によって押圧されるカム面６７が形成してある。上記カム面６７は、遠心力によって移動体５３が外方向に移動されたときにスプリング座５７が遠心力に応じて押圧移動されるように傾斜してある。換言すれば、カム面６７は、スプリング座５７の外周側ほど大径部４９側へ近接するように傾斜してある。
【００５４】
既に理解されるように、ハウジング３の一端部から他端部に向かう方向で、入力軸１１とサンローラ１９と出力リング３５と出力軸１３とがほぼこの順に配設されており、サンローラ１９は、ハウジング３の内部で、入力軸１１の他端部側の外周を覆うように設けられており、出力リング３５は、ハウジング３の内部で、サンローラ１９の外周から離れてサンローラ１９の他端部側の外周を囲むように設けられており、変速リング３７は、ハウジング３の内部で、サンローラ１９の外周から離れて、サンローラ１９の一端部側もしくは中間部の外周を囲むように設けられている。
【００５５】
また、遊星ローラ変速装置１の稼動中に、各遊星ローラ２３の発生するスラスト力（各遊星ローラ２３が入力軸１１側に移動しようとするスラスト力）を受けるためのスラスト軸受け７５が、サンローラ１９と各遊星ローラ２３の各保持器２５のうちの出力軸１３側に設けられている保持器２５（小径のリング部２７）との間に設けられている。
【００５６】
以上のごとき構成より明らかなように、ハウジング３内で、複数の遊星ローラ２３が、サンローラ１９のテーパ面外周に所定の接触圧（法線力）で外接して転動し、出力リング３５の内周に所定の接触圧（法線力）内接して転動し、変速リング３７の内周に所定の接触圧（法線力）内接して転動することにより、サンローラ１９（入力軸１１）の回転を減速して出力リング３５（出力軸１３）に伝達することができるようになっている。
【００５７】
また、変速リング３７を移動位置決めすることにより、減速比を変更することができるようになっている。出力軸１３側（図１の左側）に変速リング３７が位置すると減速比が大きくなり、入力軸１１側（図１の右側）に変速リング３７が位置すると、減速比が小さくなるものである。
【００５８】
さらに、入力軸１１側（入力軸１１とサンローラ１９との間）に設けられている遠心クラッチ４７により、入力軸１１の回転数の上昇に応じ、サンローラ１９が各遊星ローラ２３を押し付ける圧力が増大し、入力軸１１の回転数が所定の回転数を超えたときに、サンローラ１９の回転力を出力リング３５に伝達するようになっている。
【００５９】
ここでローディングカム１０１について詳しく説明する。
【００６０】
図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視を示す図であり、図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視を示す図である。図４は、図３におけるＩＶ矢視図である。
【００６１】
ローディングカム１０１は、出力リング３５の回転力（回転トルク）を出力軸１３に伝えるために、ハウジング内で、出力リング３５と出力軸１３との間に設けられている、また、ローディングカム１０１は、サンローラ１９の回転力を出力リング３５に伝達するために、出力リング３５と出力軸１３の間で伝達される回転力を、出力リング３５の各遊星ローラ２３への押し付け圧力と、各遊星ローラ２３のサンローラ１９への押し付け圧力と、各遊星ローラ２３の変速リング３７への押し付け圧力に変換するようになっている。
【００６２】
すなわち、遠心クラッチ４７によりサンローラ１９が各遊星ローラを押す力と、ローディングカム１０１により、出力リング３５が各遊星ローラ２３を押す力とを受けることにより、各遊星ローラ２３は、変速リング３７から所定の法線力（図５のＦ４もしくはＦ４ａ）で押圧され、サンローラ１９から所定の法線力（図５のＦ３）で押圧され、出力リング３５から所定の法線力（図２のＦ２）で押圧され、サンローラ１９の回転力が出力リング３５に伝わるようになっている。
【００６３】
なお、各遊星ローラ２３は、前述した各力Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を受けるわけであるが、これで、力のバランスが完全にとれるわけではなく、実際には、図５に示す力Ｆ５（各遊星ローラ２３を入力軸１１側に押しやる力）が発生する。この力Ｆ５を受けるために、前述したスラスト軸受け７５が設けられている。
【００６４】
ローディングカム１０１は、複数の出力軸溝７７Ａ、７７Ｂと、これらの各出力軸溝７７Ａ、７７Ｂに対向して設けられている複数の出力リング溝７９Ａ、７９Ｂと、各溝７７Ａ、７７Ｂ、７９Ａ、７９Ｂに当接するように設けられている円柱状の各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂとを備えて構成されている。
【００６５】
出力軸溝７７Ａは、出力軸１３の出力リング３５に対向した面（出力軸１３の回転中心軸ＣＬ１に対して直交する円環状の平面）８３に、出力軸１３の径方向に延びて設けられている。出力軸溝７７Ｂも出力軸溝７７Ａと同様に設けられている。また出力軸溝７７Ａ、７７Ｂは、出力軸１３の周方向で等分配された位置に設けられている。
【００６６】
各出力リング溝７９Ａ、７９にも、各溝７７Ａ、７７Ｂのように、出力リング３５の出力軸１３に対向した面（出力リング３５の回転中心軸ＣＬ１に対して直交する円環状の平面）で、出力リング３５の周方向で等分配された位置に、出力リング３５の径方向に延びて設けられている。なお、出力リング３５の各出力リング溝７９Ａ、７９Ｂは、遠心力による各ローラ８１Ａ、８１Ｂの飛び出しを防止するために、出力リング３５の径方向の途中で前記延伸が止まっている（図１参照）。
【００６７】
各ローラ溝用８１Ａ、８１Ｂは、この軸の延伸方向が各溝７７Ａ、７７Ｂ、７９Ａ、７９Ｂの延伸方向とほぼ一致するように各溝７７Ａ、７７Ｂ、７９Ａ、７９Ｂに設けられている。
【００６８】
また、各出力軸溝７７Ａ、７７Ｂ、各出力リング溝７９Ａ、７９Ｂのうちの少なくとも一方の溝（本実施形態では、各出力軸溝７７Ａ、７７Ｂ）は、各溝７７Ａ、７７Ｂの延伸方向（出力リング３５回転中心軸ＣＬ１の延伸方向と直交する方向）から眺めた場合、底部の角度が鈍角である「Ｖ」字状に形成されている（図２、図４参照）。なお、本実施形態に係る遊星ローラ変速装置１では、出力リング３５の各溝７９Ａ、７９Ｂも「Ｖ」字状に形成されているが、他の形状（たとえば、矩形状）に形成されていてもよい。
【００６９】
さらに、「Ｖ」字状に形成されている各溝７７Ａ、７７Ｂは、出力リング３５の回転中心軸ＣＬ１の延伸方向から眺めた場合、回転中心軸ＣＬ１側で狭く出力リング３５や出力軸１３の外周側で広い扇状に形成されている（図３参照）。
【００７０】
各溝７７Ａ、７７Ｂについてさらに説明する。各溝７７Ａ、７７Ｂは、各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂに加わる回転力の変化による各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂの姿勢の変化にかかわらず、各溝７７Ａ、７７Ｂと円柱状の各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂとの直線状の当接部位の延長線が、出力リング３５の回転中心軸ＣＬ１と交わり、かつ、各溝７７Ａ、７７Ｂ溝と円柱状の各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂとの直線状の当接部位が、出力リング３５の回転中心軸ＣＬ１と直交する方向に延伸する形状に形成されている。
【００７１】
図３を用いて説明すると、ＰＳ１の位置（溝７７Ａの底部）に存在している溝用ローラ８１Ａの直線状の接触部位ＣＬ７の延長線は、中心軸ＣＬ１と直角に交わり、ＰＳ３の位置（溝７７Ａの側部）に存在している溝用ローラ８１Ａの直線状の接触部位ＣＬ７の延長線も、中心軸ＣＬ１と直角に交わり、同様に、溝用ローラ８１Ｂの接触部位も中心軸ＣＬ１と直角に交わるように、各溝７７Ａ、７７Ｂが形成されている。
【００７２】
なお、各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂに加わる回転力の変化によって各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂの姿勢が変化すると、各溝７７Ａ、７７Ｂと各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂとの直線状の接触部位の延長線と、出力リング３５の回転中心軸ＣＬ１との交点は、出力リング３５の回転中心軸ＣＬ１上を移動するようになっている。より詳しくは、前記交点は、各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂが各溝７７Ａ、７７Ｂの底部にある場合には、各溝７７Ａ、７７Ｂの底部側に存在し、各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂが各溝７７Ａ、７７Ｂの上部側に移動した場合には、各溝７７Ａ、７７Ｂの上部側に存在するようになっている（図４参照）。
【００７３】
次に、遊星ローラ変速装置１の動作について説明する。
【００７４】
入力軸１１を回転すると、遠心クラッチ４７等を介してサンローラ１９が一体的に回転される。したがって、サンローラ１９の外周に転動自在に接触した遊星ローラ２３は、サンローラ１９によって回転（自転）される。遊星ローラ２３は、回転方向には不動状態の変速リング３７に転動自在に内接してあるので、遊星ローラ２３は、変速リング３７に沿って転動（公転）されることになる。
【００７５】
前述のごとく入力軸１１が回転され、出力リング３５が減速されて回転すると、出力リング３５の回転力は、ローディングカム１０１を介して出力軸１３に伝達される。この伝達の際、ローディングカム１０１により、出力リング３５を入力軸１１側に移動させる力が働き、この力と、遠心クラッチ４７によるサンローラ１９の力（サンローラ１９が出力軸１３側に移動しようとする力）とで、遊星ローラ２３が所定の接触圧でサンローラ１９と出力リング３５と変速リング３７とに押圧され、入力軸１１の回転力が出力軸１３に伝わる。なお、遠心クラッチ４７による押し付け力のほうが、ローディングカム１０１により発生する押し付け力よりも大きいものである。また、出力軸１３にかかる負荷の大きさに応じて、ローディングカム１０１は、スラスト力（図５のＦ１；前記各接触圧を得るための力）を発生させることができるものである。
【００７６】
ハウジング３内には、トラクションオイルが入っており、このトラクションオイルを介して、前記各押圧がなされるようになっている。また、遊星ローラ２３の数としては、入力軸１１に接続されるエンジンの出力に応じて選択することが望ましく、例えば３〜６個が望ましい。より好ましくは、３個にすると特に好ましい。
【００７７】
ローディングカム１０１により変換される、出力リング３５（出力軸１３）の回転トルクＴと、出力リング３５が遊星ローラ２３を押し付けるスラスト力Ｆ１（図５参照）との関係は、式；Ｆ１＝η×（Ｔ／ｒ７／ｔａｎθ１）の関係になる。ここで「η」は、トラクションオイル等により定まる機構の効率である。
【００７８】
なお、本実施形態では、動力伝達変換機構１０１として、円柱状の溝用ローラを採用しているが、たとえば、溝用ローラの代わりに球状の部材とこの球状の部材に適宜係合する形態の凹部を設け、回転トルクをスラスト力に変換してもよいし、ローラや球状の部材を使用しないで、出力リングに設けた斜面と出力軸に設けた斜面とを互いに係合させて（面接触させて）、いわゆる楔効果を用い、回転トルクをスラスト力に変換してもよい。
【００７９】
遊星ローラ変速装置１によれば、ローディングカム１０１を出力軸１３側に設けたことにより、出力軸１３で発生する回転トルクに応じた出力リング３５等のスラスト力（図５のＦ１）を得ることができ、したがって、遊星ローラ２３とサンローラ１９等との間における各接触圧を十分に得ることができ、変速比（減速比）が変化しても伝達効率を良好な状態で維持することができ、作動域での動力伝達が確保できる。
【００８０】
また、図６〜図８（詳しくは後述する）より理解できるように、過剰な接触圧の発生を抑制することができるので、遊星ローラ２３等の磨耗を抑制することができ、トラクションオイル膜を接触圧が係る部位に常に形成することができ、遊星ローラ変速装置１の耐久性を向上させることができる。
【００８１】
さらに、遊星ローラ変速装置１によれば、遊星ローラ２３と変速リング３７との接触部位と、遊星ローラ２３と出力リング３５との接触部位との間に、遊星ローラ２３とサンローラ１９との接触部位が位置しているので、遊星ローラ２３に大きなモーメントを発生させることなく、遊星ローラ２３とサンローラ１９等との間における各接触圧を大きくすることができ、伝達効率を良くすることができる。また、遊星ローラ２３とサンローラ１９等とが線接触しているので、遊星ローラ２３とサンローラ１９等との間の接触圧を大きくすることが容易になっている。
【００８２】
また、遊星ローラ変速装置１によれば、遠心クラッチ４７が入力軸１１側に設けられているので、遠心クラッチ４７にかかるトルクが小さくなっており、遠心クラッチ４７を小型化することができると共に、ローディングカム１０１とは反対側に遠心クラッチ４７が設けられていることになり、遊星ローラ変速装置１全体の構成を簡素化することができる。
【００８３】
また、遊星ローラ変速装置１によれば、スラスト軸受け７５が設けられていることにより、各遊星ローラ２３に発生するスラスト力を確実に受けることができ、遊星ローラ２３とサンローラ１９等との間における各接触圧を適正な値に保つことが容易になっている。
【００８４】
さらに、遊星ローラ変速装置１によれば、ローディングカム１０１が、各溝７７Ａ、７７Ｂ、７９Ａ、７９Ｂとこれらの溝に係合し当接している各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂを用いて構成されているので、出力リング３５と出力軸１３との間の摩擦係数が小さくなっており、回転トルクを効率よくスラスト力（図５のＦ１）に変換することができる。
【００８５】
また、遊星ローラ変速装置１によれば、「Ｖ」字状に形成されている各溝７７Ａ、７７Ｂが、扇状に形成されているので、出力リング３５の回転力を出力軸１３に伝達する場合、各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂが自らの姿勢等を僅かに変えることができ、効率良く回転力を伝達することができる。
【００８６】
すなわち、「Ｖ」字状の各溝を扇状ではなく幅が一定の溝にした場合であっても、回転力を伝達することは可能であるが、回転力が出力リング３５等のスラスト力に変換されることを考慮すると、ごく僅かであるが、出力リング３５等がこの回転中心軸ＣＬ１の方向に圧縮されて弾性変形し、各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂと各溝７７Ａ、７７Ｂ、７９Ａ、７９Ｂとがごく僅かに離れることがある。したがって、所定の幅の溝であると溝用ローラが溝に対して点接触するおそれがあり、伝達効率が低下するおそれがある。しかし、「Ｖ」字状の各溝７７Ａ、７７Ｂを扇状にすることにより、点接触になるおそれを極力回避することが可能になり、効率良く回転力を伝達することができるものである。
【００８７】
また、遊星ローラ変速装置１によれば、前述したごとく、各溝７７Ａ、７７Ｂと円柱状の各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂとの直線状の当接部位ＣＬ７の延長線が出力リング３５の回転中心軸ＣＬ１と直角に交わる形状に、各溝７７Ａ、７７Ｂが形成されているので、各溝用ローラ８１Ａ、８１Ｂと各溝７７Ａ、７７Ｂとが一層確実に線接触し、出力リング３５出力軸１３の間で一層効率良くトルクを伝達することができる。
【００８８】
ここで、遊星ローラ変速装置１のシミュレーション結果を示す。
【００８９】
図６は、カム角度（図２に示す角度θ１）を２８°にした場合における１つのシミュレーション結果を示す図であり、図７は、カム角度を３１°にした場合における１つのシミュレーション結果を示す図であり、図８は、カム角度を４０°にした場合における１つのシミュレーション結果を示す図である。カム角度θ１が２８°以下であれば全域での伝達が確保できる。
【００９０】
図２における角度θ１は、図５における半径ｒ７の部位における断面を示す図である。また、図６〜図８の横軸は、遊星ローラ変速装置１の変速比を示しており、縦軸は、法線力（前記各接触圧）を示している。なお、変速比の値が大きいほど減速比（入力軸１１の回転数／出力軸１３の回転数）は小さくなるものである。
【００９１】
図６〜図８のグラフＧＲｉｎは、遊星ローラ変速装置１において、遊星ローラ２３とサンローラ１９との間で必要とされる接触圧を示しており、グラフＧＲｆｉｘは、遊星ローラ２３と変速リング３７との間で必要とされる接触圧を示しており、グラフＧＲｏｕｔは、遊星ローラ２３と出力リング３５との間で必要とされる接触圧を示している。
【００９２】
また、図６〜図８のグラフＧＡｉｎは、遊星ローラ変速装置１の運転において、遊星ローラ２３とサンローラ１９との間に実際に発生する接触圧を示しており、グラフＧＡｏｕｔは、遊星ローラ２３と出力リング３５との間に実際に発生する接触圧を示しており、グラフＧＡｆｉｘは、遊星ローラ２３と変速リング３７との間に実際に発生する接触圧を示している。
【００９３】
図６〜図８から理解されるように、特に、カム角度が３１°以内であれば、総ての変速比において、遊星ローラ変速装置１を使用することができるものと理解される。
【００９４】
なお、遊星ローラ変速装置１は、遊星ローラ機構を利用して減速を行う遊星ローラ変速装置において、遊星ローラと出力軸との間に、ローディングカムを設けた遊星ローラ変速装置の例である。
【００９５】
また、ローディングカム１０１は、ハウジングに回転自在に設けられ一方の端部に回転軸に対して直交する平面状の端面を備えた第１の回転部材と、前記ハウジングに前記第１の回転部材と同軸で回転自在に設けられ前記第１の回転部材の回転軸に対して直交していると共に前記第１の回転部材の平面と対向した平面状の端面（前記第１の回転部材の平面と平行で前記第１の回転部材の平面から所定の距離だけ離れている端面）を、一方の端部に備えた第２の回転部材と、前記第１の回転部材の端面で、前記第１の回転部材の周方向で等分配された位置に前記第１の回転部材の径方向に延びて設けられている第１の複数の溝と、前記第２の回転部材の端面で、前記第２の回転部材の周方向で等分配された位置に前記第２の回転部材の径方向に延び、前記第１の各溝に対向して設けられている第２の複数の溝と、前記各溝に当接するように設けられた円柱状の各溝用ローラ（軸の延伸方向が前記各溝の延伸方向とほぼ一致するように前記各溝に設けられた各溝用ローラ）とを有し、前記第１の溝、前記第２の溝のうちの少なくとも一方の溝は、前記溝の延伸方向から眺めた場合、「Ｖ」字状に形成されていると共に、前記「Ｖ」字状に形成されている溝は、前記各回転部材の回転中心軸の延伸方向から眺めた場合、前記回転中心軸側で狭く前記各回転部材の外周側で広い扇状に形成されている動力伝達変換機構の例である。
【００９６】
ところで、前述した遊星ローラ変速装置１は、たとえば、二輪車に搭載されこの二輪車のエンジンの回転力を前記二輪車の車輪に伝達するために使用されるものであるが、遊星ローラ変速装置１を二輪車に搭載した場合、遊星ローラ変速装置１の作動に問題が発生することが稀にある。
【００９７】
たとえば、二輪車のエンジンが停止している状態における遊星ローラ変速装置１では、３箇所のトラクション伝達部（図１のＤ１、Ｄ３、Ｄ５）がオイルで貼り付いた状態になっており、エンジン起動時に入力軸１１が回転すると出力軸１３も回転し、ローディングカム１０１による押し力が発生し、法線力（図１のＤ１、Ｄ３、Ｄ５の部位における接触圧力）が発生する。このため、遠心クラッチ４７が切断されていないことになり、エンジンと直結状態で車輌を押しての移動が困難になるという問題がある。
【００９８】
また、たとえば、二輪車のエンジンが停止している状態における遊星ローラ変速装置１において、３箇所のトラクション伝達部が貼り付いていない場合がある。この場合には、遠心クラッチ４７は切断されており、エンジンの始動は可能である。しかし、３箇所のトラクション伝達部が貼り付いていない状態において、搭乗者が二輪車を押して動かすと、二輪車の車輪の回転で出力軸１３が回転し、ローディングカム１０１が出力リング３５を押すことになる。このときの駆動トルク（ローディングカム１０１が出力リング３５を押し始めたときににおける出力軸１３の回転抵抗トルク）は、フリクションのみによるものなので大きな値ではないが、車輌を速く押す等、車輪の回転が速い場合、出力リング３５がローディングカム１０１に押されて、３箇所のトラクション伝達部における法線力が大きくなると、遠心クラッチ４７がつながった状態になり、二輪車を押して移動することが困難になるという問題がある。
【００９９】
そこで、前述した各問題を回避するために、図１２に示すような構成の遊星ローラ変速装置４００を考えることができる。
【０１００】
なお、遊星ローラ変速装置４００は、入力軸が回転していない状態においてクラッチが確実に切断される点、たとえばサンローラと遊星ローラとが離れクラッチが確実に切断される点を除いては、遊星ローラ変速装置１とほぼ同様に構成されており、ほぼ同様の効果を奏する。
【０１０１】
すなわち、遊星ローラ変速装置４００は、ハウジング３に回転自在に設けられた入力軸４０２と、ハウジング３に回転自在に設けられた出力軸４０３と、ハウジング３内で入力軸４０２と共に回転するサンローラ４０４と、ハウジング３内で出力軸４０３と共に回転する出力リング４０６と、サンローラ４０４の回転を減速して出力リング４０６に伝達すべくサンローラ４０４の外周を転動しかつ出力リング４０６の内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラ２３と、出力リング４０６の回転力を出力軸４０３に伝えるために出力リング４０６と出力軸４０３との間に設けられていると共に出力リング４０６と出力軸４０３との間で伝達される回転力を出力リング４０６による各遊星ローラ２３への押し付け力に変換する動力伝達変換機構１０１とを備えている。
【０１０２】
さらに、遊星ローラ変速装置４００は、入力軸４０２の回転が停止している状態においては、サンローラ４０４と遊星ローラ２３とが僅かに離れているか、または、遊星ローラ２３と出力リング４０６とが僅かに離れているか、または、サンローラ４０４と遊星ローラ２３とが僅かに離れ遊星ローラ２３と出力リング４０６とが僅かに離れているように構成されている。
【０１０３】
遊星ローラ変速装置４００について、例を掲げてより具体的に説明する。
【０１０４】
遊星ローラ変速装置４００は、前述した入力軸４０２と出力軸４０３とサンローラ４０４と出力リング４０６と遊星ローラ２３と動力伝達変換機構１０１とに加えて、各遊星ローラ２３が転動自在に内接していると共に減速比を変更するためにハウジング３に対して移動位置決め自在になっている変速リング３７を備えている。
【０１０５】
また、遊星ローラ変速装置４００には、サンローラ４０４と出力リング４０６とが互いに離れるように付勢する弾性体（たとえば圧縮コイルバネ）４０８が設けられている。
【０１０６】
そして、各遊星ローラ２３は、この自転回転軸の延伸方向の一端部側で変速リング３７に内接し、前記自転回転軸の延伸方向の他端部側で出力リング４０６に内接し、自転回転軸の延伸方向の中間部でサンローラ４０４に外接する構成であると共に、入力軸４０２の回転数が所定の値以上になったときに、弾性体４０８で付勢されているにもかかわらず、入力軸４０２と出力リング４０６とが互いに近づき、各遊星ローラ２３が変速リング３７と出力リング４０６とサンローラ４０４とに接し、サンローラ４０４と出力リング４０６との間で回転力の伝達がなされるように構成されている。なお、出力リング４０６とサンローラ４０４との間には、スラストベアリング４１０が設けられている。
【０１０７】
また、遊星ローラ変速装置４００では、出力軸４０３が所定の値以下の回転数（遊星ローラ変速装置４００が設置されている二輪車を人が押して出力軸４０３が回転する程度の回転数）で回転しても、入力軸４０２の回転が停止している等、入力軸４０２の回転数が前記所定の値よりも小さいときには、出力軸４０３の回転によって動力伝達変換機構１０１で押し付け力が発生するにもかかわらず、弾性体４０８の付勢力によって、出力リング４０６とサンローラ４０４とが互いに離れており、サンローラ４０４と出力リング４０６との間で回転力の伝達がなされないように構成されている。
【０１０８】
すなわち、弾性体４０８は、たとえば約１９ｋｇｆ（１８６．２Ｎ）の力で、出力リング４０６とサンローラ４０４とを互いが離れる方向に押しており、したがって、入力軸４０２の回転が停止し出力軸４０３の回転が停止している状態では、たとえば図１２に示す部位Ｄ５が離れており、サンローラ４０４と出力リング４０６との間では回転力の伝達がなされないようになっている。
【０１０９】
入力軸４０２が停止している状態で、遊星ローラ変速装置４００が設置されている二輪車が搭乗者に押され、出力軸４０３が所定の回転数で回転しても、この回転によって、動力伝達変換機構１０１で発生する力（出力リング４０６が軸ＣＬ１の方向であって入力軸４０２の方向へ向かう力）は最大１７ｋｇｆ（１６６．６Ｎ）程度である。したがって、二輪車が搭乗者に押された程度では、サンローラ４０４と出力リング４０６との間では回転力の伝達がなされないようになっている。
【０１１０】
一方、移動体５３の質量、個数、軸ＣＬ１からの距離、サンローラ押しカム角αの値を適宜決めて遊星ローラ変速装置４００を構成することにより、たとえば、入力軸４０２の回転数が毎分２５００回転を超えると、移動体５３の遠心力によって、サンローラ４０４に、軸ＣＬ１の方向であって出力リング４０６の方向へ向う力（１９ｋｇｆ；１８６．２Ｎ以上の力）が発生し、遊星ローラ２３が、サンローラ４０４、変速リング３７、出力リング４０６に押圧接触し、サンローラ４０４と出力リング４０６との間で回転力の伝達がなされるようになっている。
【０１１１】
遊星ローラ変速装置４００によれば、弾性体４０８が設けられているので、簡素な構成で、入力軸４０２が所定の回転よりも低い回転数で回転している場合（停止している場合を含む）、遠心クラッチが確実に切れていることになり、サンローラ４０４と出力リング４０６との間では回転力の伝達がなされないようになっている。したがって二輪車の始動や二輪車を搭乗者が押すことを容易に行うことができるようになっている。
【０１１２】
また、出力軸４０３の回転が上昇しローディングカム１０１で大きな押し力（出力リング４０６を軸ＣＬ１方向に押す力）が発生しても、遠心ウエイト（移動体）５３が円筒状のストッパ（軸方向押圧部位）５５に当接するので、ローディングカム１０１の押し付け力が必要以上に大きくなることを防止することができる。
【０１１３】
ところで、前述した遊星ローラ変速装置１におけるローディングカム１０１においては、出力リング３５の「Ｖ」字状の溝７８Ａ、７８Ｂと出力軸１３の「Ｖ」字状の溝７７Ａ、７７Ｂとにローラ８１Ａ、８１Ｂが挟まれている。この挟まれた状態で、出力リング３５と出力軸１３との間にバックラッシュが存在しないと、すなわち、出力リング３５の回転を仮に固定した場合に出力軸１３が一切回転しないようになっていると、出力軸１３に印加されるトルクが変化した場合（たとえば、二輪車が加速していた状態から減速する状態になりトルクのベクトルの方向が変化した場合）であっても、ローディングカム１０１は、法線力（図１のＤ１、Ｄ３、Ｄ５の部位における接触圧力）を発生し続ける。
【０１１４】
しかも、遊星ローラ変速装置１が回転力を伝達している場合には、遊星ローラ２３にモーメント（遊星ローラ２３の長手方向の一方の側を図１の紙面の手前方向に移動し、遊星ローラ２３の長手方向の他方の側を図１の紙面の奥方向に移動するモーメント）が発生し、遊星ローラ２３の回転軸が僅かに斜めに傾いている。このように、遊星ローラ２３の回転軸が僅かに斜めに傾いている状態で、出力軸１３に印加されるトルクのベクトルが変化すると、たとえば、サンローラ１９と遊星ローラ２３との間でこじれが生じ瞬間的なロックが発生するという問題がある。
【０１１５】
このように瞬間的なロックが発生すると、エンジンが停止してしまうおそれがある。すなわち二輪車の走行中に加速や減速を行うとエンジンが停止してしまうおそれがある。
【０１１６】
そこで、前述した各問題を回避するために、図１３に示すような構成の遊星ローラ変速装置５００を考えることができる。
【０１１７】
遊星ローラ変速装置５００は、たとえば、出力リングと出力軸との間にクリアランスが設けられている点を除いては、遊星ローラ変速装置４００とほぼ同様に構成されており、ほぼ同様の効果を奏する。
【０１１８】
すなわち、遊星ローラ変速装置５００は、ハウジング３に回転自在に設けられた入力軸４０２と、ハウジング３に回転自在に設けられた出力軸４０３と、ハウジング３内で入力軸４０２と共に回転するサンローラ４０４と、ハウジング３内で出力軸４０３と共に回転する出力リング５０６と、サンローラ４０４の回転を減速して出力リング５０６に伝達すべくサンローラ４０４の外周を転動しかつ出力リング５０６の内周を転動するように設けられた複数の遊星ローラ２３と、出力リング５０６の回転力を出力軸４０３に伝えるために出力リング５０６と出力軸４０３との間に設けられていると共に出力リング５０６と出力軸４０３との間で伝達される回転力を出力リング５０６による各遊星ローラ２３への押し付け力に変換する動力伝達変換機構１０１とを備えて構成されている。
【０１１９】
また、遊星ローラ変速装置５００においては、遊星ローラ変速装置４００と同様に変速リング３７、圧縮コイルバネ（弾性体）４０８、スラストベアリング４１０等が設けられている。
【０１２０】
さらに、遊星ローラ変速装置５００においては、出力軸４０３と出力リング５０６との間（たとえば、動力伝達変換機構１０１）に、出力リング５０６に対して出力軸４０３が僅かな角度だけ回転するようにするためのクリアランスＣ１が設けられている。すなわち、出力リング５０６の回転を仮に固定しても、出力軸４０３が僅かな角度だけ回転するようになっている。
【０１２１】
遊星ローラ変速装置５００について、例を掲げてより具体的に説明する。
【０１２２】
遊星ローラ変速装置５００では、弾性体４０８による付勢力で出力軸４０３と出力リング５０６とがスラストベアリング５１２等の軸受け部材を介して間接的に当接することで、動力伝達変換機構１０１に、出力リング５０６に対して出力軸４０３が僅かな角度だけ回転するようにするためのクリアランスＣ１が設けられている。なお、ベアリング５１２を設けることなく、弾性体４０８による付勢力で出力軸４０３と出力リング５０６とが直接的に当接する構成であってもよい。
【０１２３】
遊星ローラ変速装置５００によれば、クリアランスＣ１が設けられているので、二輪車が加速から減速に移行する等、出力軸１３に印加されるトルクのベクトルが変化した場合であっても、遊星ローラ２３等で瞬間的なロックが発生することを防止することができ、走行中に二輪車が停止してしまうおそれというおそれを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】遊星ローラ変速装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視を示す図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視を示す図である。
【図４】図３におけるＩＶ矢視図である。
【図５】遊星ローラ変速装置の模式図である。
【図６】遊星ローラ変速装置のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】遊星ローラ変速装置のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】遊星ローラ変速装置のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】従来の変速装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】従来の変速装置を改良した変速装置の概略構成を示す図である。
【図１１】従来の変速装置を改良した変速装置における遊星ローラ等の法線力を示す図である。
【図１２】遊星ローラ変速装置の概略構成を示す断面図である。
【図１３】遊星ローラ変速装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１、４００、５００  遊星ローラ変速装置
１１  入力軸
１３  出力軸
１９  サンローラ
２３  遊星ローラ
３５  出力リング
３７  変速リング
４７  遠心クラッチ
７７Ａ、７７Ｂ  出力軸溝
７９Ａ、７９Ｂ  出力リング溝
８１Ａ、８１Ｂ  溝用ローラ
１０１  ローディングカム
【図１】
2007255699.tif 000003
【図２】
2007255699.tif 000004
【図３】
2007255699.tif 000005
【図４】
2007255699.tif 000006
【図５】
2007255699.tif 000007
【図６】
2007255699.tif 000008
【図７】
2007255699.tif 000009
【図８】
2007255699.tif 000010
【図９】
2007255699.tif 000011
【図１０】
2007255699.tif 000012
【図１１】
2007255699.tif 000013
【図１２】
2007255699.tif 000014
【図１３】
2007255699.tif 000015