(57)【要約】【課題】外径寸法の増大を抑制できると共に軽量化に貢献することのできる摩擦ローラ式変速機を提供する。【解決手段】入力軸１０と、一対のサンローラ素子２０Ａ，２０Ｂからなるサンローラ２０と、環状ローラ４０と、中間ローラ３０と、環状ローラと連結ブラケット７０を介してトルク伝達可能に連結された出力軸５０と、各ローラ間の転がり接触面圧を変更するローディングカム機構６０と、を備える。環状ローラと連結ブラケットのトルク伝達部ＴＢである係合凸部１１０とそれに係合する係合凹部１３０が、環状ローラ４０の側面部に設けられている。【選択図】図１
2016011709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸と、該第１軸と同芯に配置されて該第１軸と一体に回転するサンローラと、前記サンローラの外周側に該サンローラと同芯に配置された環状ローラと、前記サンローラの外周面と前記環状ローラの内周面との間の環状空間に円周方向に間隔をおいて複数配置され、前記第１軸に平行な自転軸を中心として自転可能に支持され、前記サンローラの外周の転がり接触面と前記環状ローラの内周の転がり接触面に転がり接触する複数の中間ローラと、前記第１軸と同軸に配置されて前記環状ローラとトルク伝達可能に連結された第２軸と、前記サンローラ、前記環状ローラ、前記中間ローラの各ローラ間の転がり接触面の接触面圧を変更するローディングカム機構と、を備え、
前記サンローラは、前記第１軸の軸方向に分割された一対のサンローラ素子からなり、該一対のサンローラ素子は、前記一対のサンローラ素子の転がり接触面が、それぞれ前記軸方向に対面する対向側端面から該対向側端面とは反対側の外側端面に向かうに従って外径が大きくなる傾斜面とされ、且つ、前記一対のサンローラ素子の少なくとも一方は、軸方向に移動自在な可動サンローラ素子とされており、
前記中間ローラは、前記ローディングカム機構の作動に伴う軸方向の変位及び径方向の変位を許容された状態で支持され、前記環状ローラは、前記ローディングカム機構の作動に伴う前記中間ローラの変位に応じた軸方向の変位を許容された状態で支持される摩擦ローラ式変速機であって、
前記環状ローラの軸方向側面の円周方向に沿った複数箇所に形成された第１の係合部と、
前記第２軸の前記環状ローラの軸方向側面に対面する軸方向側面に形成され、前記第１の係合部と係合する第２の係合部と、
を備え、
前記第１の係合部と第２の係合部との軸方向の係合ラップ量は、前記ローディングカム機構の作動に伴う前記環状ローラの軸方向の最大変位量よりも大きいことを特徴とする摩擦ローラ式変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦ローラ式変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリット自動車、電動四輪駆動車等の電動車両用の駆動装置、又は産業機械用の駆動装置に組み込んで使用される摩擦ローラ式変速機が、例えば特許文献１に提案されている。摩擦ローラ式変速機は、電動モータ等の駆動部の回転駆動力を減速又は増速しつつ被駆動部に伝達する。
【０００３】
特許文献１に記載された摩擦ローラ式変速機は、図１１に示すように、入力軸２１０によりサンローラ２２０を回転駆動し、サンローラ２２０の回転を、公転不能に支持された複数個の中間ローラ２３０を介して環状ローラ２４０に伝達する。そして、環状ローラ２４０の回転は、入力軸２１０と同芯に配置された出力軸２５０を通じて外部に取り出される。
【０００４】
変速機ケーシング２８０の内部に先端部が挿入された入力軸２１０は、ケーシングの内周に嵌合した軸受２８６を介して変速機ケーシング２８０により回転自在に支持されている。サンローラ２２０は、入力軸２１０の先端部にトルク伝達可能に嵌合されている。一方、変速機ケーシング２８０の内部に挿入された出力軸２５０は、その先端部に、ボス部２５２及び連結ブラケット２５４が設けられている。ボス部２５２は、変速機ケーシング２８０の内部に嵌合した軸受２８８によって回転自在に支持されており、それにより、出力軸２５０が変速機ケーシング２８０により回転自在に支持されている。
【０００５】
出力軸２５０と環状ローラ２４０は、同芯に配置され、連結ブラケット２５４を介してトルク伝達可能に、且つ環状ローラ２４０の軸方向微小変位を可能にした状態で互いに係合されている。
【０００６】
連結ブラケット２５４の外周端には、軸方向に延出した係合凸部２５６が設けられている。係合凸部２５６は、円周方向に等間隔に複数配置されており、これらの係合凸部２５６が、環状ローラ２４０の外周面に形成された軸方向に延びる係合凹部２４２に、それぞれ軸方向に相対移動自在に係合されている。これにより、出力軸２５０と環状ローラ２４０とが、回転トルクを伝達可能に連結され、係合凸部２５６と係合凹部２４２の係合によりトルク伝達部ＴＡが構成される。
【０００７】
サンローラ２２０は、一対のサンローラ素子２２０Ａ，２２０Ｂにより構成されており、入力軸２１０に固定された一方のサンローラ素子２２０Ａに対して他方のサンローラ素子２２０Ｂが軸方向に接近離間可能に設けられている。他方のサンローラ素子２２０Ｂと入力軸２１０との間には、ローディングカム機構２６０が設けられている。
【０００８】
ローディングカム機構２６０は、入力軸２１０の回転トルクに応じた軸方向力を発生する。この軸方向力により他方のサンローラ素子２２０Ｂを一方のサンローラ素子２２０Ａに近付く方向に押圧しながら、他方のサンローラ素子２２０Ｂに入力軸２１０の回転を伝達する。
【０００９】
このローディングカム機構２６０は、入力軸２１０に軸方向及び回転方向に固定されたカムリング２６２と、カムリング２６２と他方のサンローラ素子２２０Ｂの対向面間（後述するカム面２６８間）に介在された転動体２６４と、他方のサンローラ素子２２０Ｂに軸方向の初期押圧力（予圧）を付与するバネ２６６と、を有している。ここで他方のサンローラ素子２２０Ａは、入力軸２１０に対して軸方向に移動自在、且つ回転自在に設けられており、サンローラ素子２２０Ｂには、カムリング２６２を介して入力軸２１０の回転トルクが伝達される。
【００１０】
図１２は図１１のＢ−Ｂ矢視図、図１３は図１２のＣ−Ｃ矢視断面図である。
図１２及び図１３に示すように、カムリング２６２とサンローラ素子２２０Ｂの各対向面の円周方向に沿った複数箇所には、それぞれカム面２６８が形成されており、互いに対面する一対のカム面２６８間には転動体（鋼球）２６４が挟持されている。各カム面２６８は同じ形状のもので、円周方向に沿って円周方向端部に向かうほど軸方向の深さが浅くなる形状に形成されている。これらカム面２６８と転動体２６４により、カムリング２６２とサンローラ素子２２０Ｂとの間で動力伝達を行うローディングカム機構２６０の主要部が構成されている。
【００１１】
出力軸５０の先端部に設けられたボス部２５２には、入力軸２１０側に開口を向けた中心軸穴２５８が設けられている。この中心軸穴２５８の内部には、入力軸２１０の先端部に連設された挿入軸部２１２が挿入されている。そして、中心軸穴２５８の内周と挿入軸部２１２の外周との間に、ボス部２５２の外周側に配置した軸受２８８と軸方向の位置を対応させて、入力軸２１０と出力軸２５０とを同芯に回転自在に支持する転がり軸受２１６が設けられている。
【００１２】
各中間ローラ２３０は、自転軸２３２により自転可能に支持され、自転軸２３２は、変速機ケーシング２８０内に支持固定された支持フレーム２３４に若干の径方向変位及び軸方向変位が可能な状態で支持されている。
【００１３】
上記の摩擦ローラ式変速機では、入力軸２１０を介してサンローラ２２０を回転駆動すると、サンローラ２２０の回転が、各中間ローラ２３０を介して環状ローラ２４０に伝達される。そして、環状ローラ２４０の回転は、トルク伝達部ＴＡ及び連結ブラケット２５４を介して出力軸２５０に伝達される。その結果、出力軸２５０が入力軸２１０よりも低速且つ高トルクで回転駆動される。
【００１４】
この摩擦ローラ式変速機の運転中、各ローラ２２０，２３０，２４０同士の間の伝達トルクが大きくなると、ローディングカム機構２６０によってサンローラ素子２２０Ａ，２２０Ｂ同士を互いに近付ける方向に押圧する力（軸方向推力）が大きくなる。すると、サンローラ２２０と中間ローラ２３０の転がり接触部の面圧が高くなる。また、各中間ローラ２３０は、支持フレーム２３４に径方向変位可能に支持されているため、各中間ローラ２３０の外周面と環状ローラ２４０の内周面との転がり接触部の面圧も上昇する。
【００１５】
その結果、各ローラ２２０，２３０，２４０同士の間で伝達するトルクの変動に拘らず、サンローラ２２０から環状ローラ２４０への動力伝達が効率良く行われる。
【００１６】
更に、ローディングカム機構２６０は、入力軸２１０の回転時に、入力軸２１０の回転トルクに応じた軸方向力をサンローラ素子２２０Ｂに付与する。すると、付与された押圧力に応じて、サンローラ素子２２０Ａ，２２０Ｂ、中間ローラ２３０、環状ローラ２４０、連結ブラケット２５４の各弾性変形に追従するため、サンローラ素子２２０Ｂが、サンローラ素子２２０Ａ，２２０Ｂ間の距離を狭める方向に軸方向移動する。
【００１７】
即ち、図１３（Ａ）に示すように、入力軸２１０に回転トルクが負荷されていない状態では、転動体２６４がカム面２６８の底部もしくは底部に近い側に入り込む状態となる。この状態から、摩擦ローラ式減速機が起動して入力軸２１０に回転トルクが負荷されると、図１３（Ｂ）に示すように、サンローラ素子２２０Ｂとカムリング２６２間の伝達トルクに応じて、転動体２６４が、カムリング２６２の回転に伴ってカム面２６８の底部から浅くなった部分に向けて相対移動して、カムリング２６２とサンローラ素子２２０Ｂとの軸方向距離が増加する。
【００１８】
これにより、サンローラ素子２２０Ｂが他方のサンローラ素子２２０Ａに向けて押圧されて、サンローラ素子２２０Ａ，２２０Ｂと中間ローラ２３０との接触圧力が増加する。また同時に、中間ローラ２３０と環状ローラ２４０との接触圧力も増加する。この際、ローラ２２０，２３０，２４０の転がり接触面の接触角の作用により、サンローラ素子２２０Ｂの軸方向移動に伴って、中間ローラ２３０が軸方向及び径方向に変位すると共に、それに伴って環状ローラ２４０も軸方向に変位する。
【００１９】
その結果、入力軸２１０と出力軸２５０との間で、伝達すべき回転トルクの大きさに応じて各ローラ２２０，２３０，２４０の接触圧力が変化し、各ローラ２２０，２３０，２４０間に過大な滑りを発生することなく動力伝達が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特許第４９４８９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、上記従来の摩擦ローラ式変速機では、環状ローラ２４０と連結ブラケット２５４の係合箇所（トルク伝達部ＴＡ）を、環状ローラ２４０の外周部に設けている。そのため、摩擦ローラ式変速機の外径寸法が大きくなり、小型化を妨げる要因となっている。
【００２２】
また、各ローラ２２０，２３０，２４０間の伝達トルクが増大した際に、転がり接触面の押圧力が大きくなり、環状ローラ２４０に大きな引張応力が発生する。この引張応力は、環状ローラ２４０の外周面で最大になるが、トルク伝達部ＴＡが環状ローラ２４０の外周部に設けられていると、この最大引張応力による応力集中がトルク伝達部ＴＡの脆弱部に作用することになる。従って、トルク伝達部ＴＡを補強して強度確保する必要があり、摩擦ローラ式変速機を軽量化することが難しくなるという問題もあった。
【００２３】
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、外径寸法の増大を抑制できると共に軽量化に貢献することのできる摩擦ローラ式変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は下記構成からなる。
第１軸と、該第１軸と同芯に配置されて該第１軸と一体に回転するサンローラと、前記サンローラの外周側に該サンローラと同芯に配置された環状ローラと、前記サンローラの外周面と前記環状ローラの内周面との間の環状空間に円周方向に間隔をおいて複数配置され、前記第１軸に平行な自転軸を中心として自転可能に支持され、前記サンローラの外周の転がり接触面と前記環状ローラの内周の転がり接触面に転がり接触する複数の中間ローラと、前記第１軸と同軸に配置されて前記環状ローラとトルク伝達可能に連結された第２軸と、前記サンローラ、前記環状ローラ、前記中間ローラの各ローラ間の転がり接触面の接触面圧を変更するローディングカム機構と、を備え、
前記サンローラは、前記第１軸の軸方向に分割された一対のサンローラ素子からなり、該一対のサンローラ素子は、前記一対のサンローラ素子の転がり接触面が、それぞれ前記対向側端面から該対向側端面とは反対側の外側端面に向かうに従って外径が大きくなる傾斜面とされ、且つ、前記一対のサンローラ素子の少なくとも一方は、軸方向に移動自在な可動サンローラ素子とされており、
前記中間ローラは、前記ローディングカム機構の作動に伴う軸方向の変位及び径方向の変位を許容された状態で支持され、前記環状ローラは、前記ローディングカム機構の作動に伴う前記中間ローラの変位に応じた軸方向の変位を許容された状態で支持される摩擦ローラ式変速機であって、
前記環状ローラの軸方向側面の円周方向に沿った複数箇所に形成された第１の係合部と、
前記第２軸の前記環状ローラの軸方向側面に対面する軸方向側面に形成され、前記第１の係合部と係合する第２の係合部と、
を備え、
前記第１の係合部と第２の係合部との軸方向の係合ラップ量は、前記ローディングカム機構の作動に伴う前記環状ローラの軸方向の最大変位量よりも大きいことを特徴とする摩擦ローラ式変速機。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の摩擦ローラ式変速機によれば、外径寸法の増大を避けることができ、小型化に貢献することができる。また、強度確保のために剛性を高めることが緩和され、軽量化にも貢献することができる。また、回転トルク伝達に必要な係合が外れる虞がなく、外れ防止のための余計な部品の追加が不要で、部品点数の増加を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態を説明するための摩擦ローラ式変速機の断面図である。
【図２】中間ローラ及び支持フレームの組立体の構成を示す斜視図である。
【図３】環状ローラの構成図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。
【図４】環状ローラと連結ブラケットとの関係を示す斜視図である。
【図５】ローディングカム機構の作動に伴い環状ローラが軸方向に最大変位したときの状態を示す断面図である。
【図６】第２の構成例における環状ローラの構成図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、図６に示した係合凸部の形状のバリエーションを示す図である。
【図８】第３の構成例における環状ローラと連結ブラケットとの関係を示す斜視図である。
【図９】第４の構成例における環状ローラの構成を示す斜視図である。
【図１０】第５の構成例における環状ローラと中間ローラの転がり接触面の形状を示す断面図である。
【図１１】従来の摩擦ローラ式変速機の断面図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ矢視図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ矢視断面図であり、（Ａ）はトルク非伝達時のローディングカム機構の断面図、（Ｂ）はトルク伝達時のローディングカム機構の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、摩擦ローラ式変速機の断面図である。
【００２８】
摩擦ローラ式変速機１００は、概略的には、入力軸（第１軸）１０と、サンローラ２０と、環状ローラ４０と、複数（本構成例では３個）の中間ローラ３０と、出力軸（第２軸）５０と、ローディングカム機構６０と、を備えて構成される。
【００２９】
サンローラ２０は、入力軸１０と同芯に配置されて入力軸１０と一体に回転する。環状ローラ４０は、サンローラ２０の外周側にサンローラ２０と同芯に配置され、複数の中間ローラ３０は、サンローラ２０の外周面と環状ローラ４０の内周面との間の環状空間に配置されている。
【００３０】
出力軸５０（第２軸）は、入力軸１０と同芯に配置されて環状ローラ４０と回転トルクを伝達可能に連結されている。
【００３１】
ローディングカム機構６０は、出力軸５０と、各ローラ２０，３０，４０間の伝達トルクの大きさに応じて、各ローラ２０，３０，４０間の転がり接触面２１，３１，４１の接触面圧を変更する。
【００３２】
この摩擦ローラ式変速機１００は、図示しない電動モータ等の駆動軸に結合した入力軸１０によりサンローラ２０を回転駆動し、サンローラ２０の回転を複数個の中間ローラ３０を介して環状ローラ４０に伝達して、出力軸５０から取り出すものである。
【００３３】
摩擦ローラ式変速機１００の各部を詳細に説明すると、サンローラ２０は、入力軸１０の軸方向に沿って配置された一対のサンローラ素子２０Ａ，２０Ｂからなる。一対のサンローラ素子２０Ａ，２０Ｂは、軸方向に互いに対面し合う対向側端面２２間に隙間２３を設けた状態で、互いに同芯に入力軸１０の外周に配置されている。一対のサンローラ素子２０Ａ，２０Ｂのうち、一方のサンローラ素子２０Ａは入力軸１０上に回転方向及び軸方向に固定的に配置され、他方のサンローラ素子２０Ｂは入力軸１０上に回転可能に且つ軸方向へ変位可能に配置されている。
【００３４】
これら一対のサンローラ素子２０Ａ，２０Ｂの中間ローラ３０に対する転がり接触面２１は、それぞれ対向側端面２２から、その対向側端面２２とは反対側の外側端面に向かうに従って外径が大きくなる傾斜面として形成されている。
【００３５】
また、環状ローラ４０の内周の転がり接触面３１は、環状ローラ４０の内周面の軸方向中央部から軸方向両端に向かうに従ってそれぞれ内径が小さくなる方向に傾斜した傾斜面として形成されている。中間ローラ３０の転がり接触面３１は、中間ローラ３０の外周面の軸方向中央部から軸方向両端に向かうに従ってそれぞれ外径が小さくなる方向に傾斜した傾斜面として形成されている。そして、環状ローラ４０の傾斜面に中間ローラ３０の傾斜面が転がり接触することにより、中間ローラ３０と環状ローラ４０との軸方向相対変位が規制されている。
【００３６】
この場合、環状ローラ４０の傾斜面は凹曲面、特に凹球面の一部として形成され、中間ローラ３０の傾斜面は凸曲面、特に、環状ローラ４０の凹球面の曲率と同じかそれより小さい曲率の凸球面の一部として形成されている。
【００３７】
複数個の中間ローラ３０は、入力軸１０の中心軸線を中心として円周方向に等間隔で配置されている。各中間ローラ３０は、入力軸１０と平行な自転軸３２を中心として回転自在に、中間ローラホルダ３６にそれぞれ支持されている。中間ローラホルダ３６は、各中間ローラ３０の自転軸３２の軸端部をラジアル軸受３８により回転自在に支持している。
【００３８】
図２は、中間ローラホルダ３６に支持された中間ローラ３０及び支持フレーム（キャリア）３４の斜視図である。図１に示す断面図は、この図２のＡ−Ａ断面図である。
【００３９】
中間ローラホルダ３６は、支持フレーム３４に対し軸方向へ微小移動自在に且つ支持フレーム３４の径方向に対して揺動自在に支持されている。中間ローラホルダ３６が径方向に揺動自在とされていることにより、中間ローラ３０は径方向に微小移動が可能になる。また、支持フレーム３４が図示しない変速機ケーシングに固定されており、これにより、中間ローラ３０は、入力軸１０に対する公転が防止されている。
【００４０】
図１に示すように、出力軸５０の入力軸１０側の端面には、断面円形の中心軸穴５２が形成されている。その中心軸穴５２の中に、入力軸（高速軸）１０における出力軸５０側の端部の挿入軸部１２が挿入されている。そして、中心軸穴５２の内周面と挿入軸部１２の外周面との間に配置された転がり軸受８０は、入力軸１０と出力軸５０とを同軸で回転自在に支持している。
【００４１】
ローディングカム機構６０は、入力軸１０の回転に伴って可動側のサンローラ素子２０Ｂを固定側のサンローラ素子２０Ａに向けて軸方向に押圧変位させる。サンローラ素子２０Ｂが変位すると、両サンローラ素子２０Ａ，２０Ｂの転がり接触面２１の傾斜面によって、中間ローラ３０に対して径方向の押圧力が付与され、また軸方向の押圧力も付与される。そして、中間ローラ３０を介して、環状ローラ４０に対して径方向の押圧力及び軸方向の押圧力が付与されると、これにより、各ローラ２０，３０，４０間の転がり接触面２１，３１，４１における接触面圧が増大する。
【００４２】
そのため、中間ローラ３０は、前述したように、ローディングカム機構６０の作動に伴う径方向の変位及び軸方向の変位を許容された状態で支持されている。また、環状ローラ４０は、中間ローラ３０の変位に応じた軸方向の変位を許容された状態で支持されている。
【００４３】
ローディングカム機構６０は、入力軸１０に軸方向及び回転方向に固定されたカムリング６１と、カムリング６１とサンローラ素子２０Ｂの対向面２５、６３間に介在された転動体６２と、サンローラ素子２０Ｂに軸方向の初期押圧力（予圧）を付与するバネ６５と、バックアップ部材６４と、サンローラ素子２０Ａ、２０Ｂ、カムリング６１、バックアップ部材６４を入力軸１０に抜け止めするローディングナット６７と、を有している。
【００４４】
カムリング６１は、サンローラ素子２０Ｂに入力軸１０の回転トルクを伝達する。カムリング６１とサンローラ素子２０Ｂの各対向面２５，６３の円周方向に沿った複数箇所には、それぞれカム面２５ａ，６３ａが形成されている。互いに対面する一対のカム面２５ａ，６３ａ同士の間には、転動体（鋼球）６２が挟持されている。複数の各カム面２５ａ，６３ａは、それぞれ同じ形状であり、円周方向に沿って円周方向端部に向かうほど、軸方向の深さが浅くなる形状に形成されている。これらカム面２５ａ，６３ａと転動体６２により、カムリング６１とサンローラ素子２０Ｂとの間で動力伝達を行うローディングカム機構６０の主要部が構成されている。
【００４５】
次に、環状ローラ４０と出力軸５０の連結部の構造（トルク伝達部ＴＢ）について説明する。
環状ローラ４０は、出力軸５０に接続された連結ブラケット７０に、軸方向に微小移動自在で且つ回転トルクが伝達可能に係合されており、出力軸５０と一体に回転するようになっている。
【００４６】
即ち、環状ローラ４０と出力軸５０とを連結する連結ブラケット７０は、基端円筒部７１が、出力軸５０の外周に回転トルクが伝達可能に嵌合されており、出力軸５０の外周に突設した環状凸部５４とナット部材５６とで基端円筒部７１が挟まれている。これにより、連結ブラケット７０は、出力軸５０に対する軸方向への移動が規制されている。
【００４７】
また、連結ブラケット７０の基端円筒部７１には、外径方向に広がる椀状壁７３が連設されており、椀状壁７３の外周端に、入力軸１０方向に軸線方向に沿って平行に延びる円筒保持壁７２が連設されている。
【００４８】
環状ローラ４０は、その外周を円筒保持壁７２の内周に嵌合することで、円筒保持壁７２の内部に軸方向スライド可能に保持されている。また、円筒保持壁７２の内周側には、環状ローラ４０の側面に対向するように環状の連結壁部７５が形成されている。
【００４９】
図３は、環状ローラ４０の構成図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。図４は、環状ローラ４０と連結ブラケット７０の関係を示す斜視図である。
図３及び図４に示すように、環状ローラ４０の連結ブラケット７０側の軸方向側面４２には、円周方向に沿った複数の箇所（図示例では３箇所）に、第１の係合部としての矩形板状の係合凸部１１０が突設されている。
【００５０】
また、連結ブラケット７０の連結壁部７５における環状ローラ４０の軸方向側面４２に対面する軸方向側面７７には、第１の係合部である係合凸部１１０の嵌入される第２の係合部としての係合凹部１３０が設けられている。係合凸部１１０は軸方向に突出し、係合凹部１３０は軸方向に窪んでおり、係合凸部１１０と係合凹部１３０とが係合されることで、回転トルクの伝達が可能で且つ軸方向に相対移動可能に係合されることで、図１に示すようにトルク伝達部ＴＢが構成されている。
【００５１】
この場合、図５に示すように、第１の係合部である係合凸部１１０と、第２の係合部である係合凹部１３０とが軸方向に重なる長さである係合ラップ量Ｌｓは、ローディングカム機構６０の作動に伴う環状ローラ４０の軸方向の最大変位量Ｌｍよりも大きく設定されている。これにより、運転時に係合凸部１１０が係合凹部１３０から抜け出ることがない。
【００５２】
また、図３に示すように、環状ローラ４０の軸方向に垂直な断面が矩形状をなす係合凸部１１０は、基端部から先端部に向けて延出される周方向端面１１０ａ，１１ａを有する。これら周方向端面１１０ａ，１１０ａは、環状ローラ４０の軸方向側面４２に対して垂直な面にすることで、トルク伝達に伴う無用な軸方向力の発生を防止できる。
【００５３】
また、図示はしないが、上記した係合凸部１１０の基端部に湾曲面を形成することで、応力集中の発生をより緩和できる。
【００５４】
この摩擦ローラ式変速機１００では、入力軸１０を介してサンローラ２０を回転駆動すると、サンローラ２０の回転が、各中間ローラ３０を介して環状ローラ４０に伝達され、環状ローラ４０の回転が、トルク伝達部ＴＢ（係合凸部１１０及び係合凹部１３０の係合部分）及び連結ブラケット７０を介して出力軸５０に伝達される。この結果、出力軸５０が入力軸１０よりも低速且つ高トルクで回転駆動される。
【００５５】
摩擦ローラ式変速機１００の運転中、各ローラ２０，３０，４０同士の間の伝達トルクが大きくなると、ローディングカム機構６０によって一方のサンローラ素子２０Ｂを他方のサンローラ素子２０Ａに近付ける方向に押圧する力（軸方向推力）が大きくなり、サンローラ２０と中間ローラ３０の転がり接触部の面圧が高くなる。また、各中間ローラ３０は、支持フレーム３４に径方向変位可能に支持されているため、各中間ローラ３０の外周面と環状ローラ４０の内周面との転がり接触部の面圧も上昇する。この結果、各ローラ２０，３０，４０同士の間で伝達するトルクの変動に拘らず、サンローラ２０から環状ローラ４０への動力伝達が効率良く行われる。
【００５６】
具体的には、入力軸１０の回転時に、ローディングカム機構６０は、前述したカム面２５ａ，６３ａと転動体６２とにより、入力軸１０の回転トルクに応じた軸方向力がサンローラ素子２０Ｂに付与される。すると、その押圧力に応じて、サンローラ素子２０Ａ，２０Ｂ、中間ローラ３０、環状ローラ４０、連結ブラケット７０の各弾性変形に追従するため、サンローラ素子２０Ｂが、サンローラ素子２０Ａ，２０Ｂ間の距離を狭める方向に軸方向移動する。
【００５７】
これにより、サンローラ素子２０Ｂが他方のサンローラ素子２０Ａに向けて押圧されて、サンローラ素子２０Ａ，２０Ｂと中間ローラ３０との接触圧力が増加する。また同時に、中間ローラ３０と環状ローラ４０との接触圧力も増加する。この際、ローラ２０，３０，４０の転がり接触面の接触角の作用により、サンローラ素子２０Ｂの軸方向移動に伴って、中間ローラ３０が軸方向及び径方向に変位し、それに伴って環状ローラ４０も軸方向に変位する。
【００５８】
その結果、入力軸１０と出力軸５０との間で、伝達すべき回転トルクの大きさに応じて各ローラ２０，３０，４０の接触圧力が変化し、各ローラ２０，３０，４０間に過大な滑りを発生することなく動力伝達が行われる。
【００５９】
この摩擦ローラ式変速機１００では、環状ローラ４０と連結ブラケット７０の互いに軸方向に対面する軸方向側面４２，７７にトルク伝達のための係合部（トルク伝達部ＴＢ）が設けられているので、外径寸法の増大を避けることができ、摩擦ローラ式変速機１００の小型化に貢献できる。
【００６０】
また、最大引張応力の作用する環状ローラ４０の外周部ではなく、軸方向側面４２，７７にトルク伝達部ＴＢが配置されていることにより、トルク伝達部ＴＢの脆弱部に応力集中を生じさせることがない。そのため、強度確保のために剛性をより高める構造にする必要がなく、摩擦ローラ式変速機１００の軽量化が図りやすい構成にできる。
【００６１】
また、係合凸部１１０と係合凹部１３０の軸方向の係合ラップ量Ｌｓを、ローディングカム機構６０の作動に伴う環状ローラ４０の軸方向の最大変位量Ｌｍよりも大きく設定しているので、トルク伝達に必要な係合が外れる虞がなく、外れ防止のための余計な部品（例えば止め輪など）の追加も不要で、部品点数の増加やそれによる重量増加を回避できる。特に、回転体の外周部に部品が追加され、重量が増加すると、その重量増加分が回転抵抗となって摩擦ローラ式変速機の動特性に大きく影響を及ぼすことになる。
【００６２】
また、第１の係合部と第２の係合部は、互いに嵌まり合う係合凸部１１０と係合凹部１３０で構成されているので、係合部の構造を簡素となり、製造工程を簡単にできる。
【００６３】
そして、本構成の摩擦ローラ式変速機１００によれば、中間ローラ３０と環状ローラ４０の転がり接触面３１，４１の傾斜面の組み合わせにより、中間ローラ３０と環状ローラ４０の軸方向相対変位を規制するので、ガタ付きなく動力伝達を行うことができる。特に、中間ローラ３０と環状ローラ４０の転がり接触面３１，４１を凸曲面と凹曲面としているので、安定したスムーズな動力伝達を行うことができる。また、凹曲面と凸曲面の組み合わせを、凹球面と凸球面との組み合わせにすることによって、曲面加工の簡単化も図れる。
【００６４】
［第２の構成例］
図６は、第２の構成例における環状ローラの構成図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。
摩擦ローラ式変速機１００の小型・軽量化を図りつつ、係合凸部１１０の損傷防止をより確実に図るためには、動力伝達に伴って各係合凸部１１０に発生する応力集中を抑えることが好ましい。
【００６５】
そこで、この環状ローラ４０Ｂでは、係合凸部１１０Ｂの頂面に、トルク伝達に伴って発生する応力低減のための、軸方向に凹んだ部分円弧状の凹み１１２を設けている。これにより、各係合凸部１１０を、周方向に関して弾性変形し易くでき、それにより、回転トルクの伝達時に各係合凸部１１０に発生する応力集中を緩和できる。
【００６６】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、図６に示した係合凸部の形状のバリエーションを示す図である。
図７（Ａ）に示す係合凸部１１０Ｃは、頂面の凹み１１２の内底面１１２ａに対して周方向内側面１１２ｂ，１１２ｂを垂直に形成し、内底面１１２ａと周方向内側面１１２ｂ，１１２ｂとの間を滑らかな湾曲面１１２ｃで繋いでいる。なお、内底面１１２ａの深さは、任意に設定してよいが、図示例では、環状ローラ４０の軸方向側面４２の位置に合わせている。
【００６７】
また、図７（Ｂ）に示す係合凸部１１０Ｄは、頂面の凹み１１２の内底面１１２ａに対して周方向内側面１１２ｂ，１１２ｂを、内底面１１２ａに近いほど周方向内側面１１２ｂ，１１２ｂ同士の間隔が狭くなる傾斜面として形成している。また、図７（Ｃ）に示す係合凸部１１０Ｅでは、図７（Ｂ）に示した傾斜した周方向内側面１１２ｂ，１１２ｂと内底面１１２ａとの間を滑らかな湾曲面１１２ｃ，１１２ｃで繋いでいる。
【００６８】
係合凸部１１０、１１０Ｂ〜１１０Ｅを環状ローラ４０の軸方向側面４２に設ける位置は、係合凸部１１０の周方向位置に合わせて任意に設定することができる。例えば、第１の構成例のように、環状ローラ４０の外周端に近い位置に設けたり、内周端に近い位置に設けたり、それらの中間位置に設けたりすることができる。
【００６９】
［第３の構成例］
図８は、第３の構成例における環状ローラ４０Ｆと連結ブラケット７０Ｆとの関係を示す斜視図である。
上述した第１、第２の構成例においては、環状ローラ４０，４０Ｂ側に係合凸部１１０を設け、連結ブラケット７０側に係合凹部１３０を設けた場合を示したが、図８に示す第３の構成例のように、連結ブラケット７０Ｆの連結壁部７５の軸方向側面７７に係合凸部１１０を設けると共に、環状ローラ４０Ｆに係合凸部１１０の嵌入される係合凹部１３０を設けてもよい。
【００７０】
このように、係合凸部１１０を連結ブラケット７０Ｆ側に設ける構成にすることでも、上記同様の効果が得られる。また、環状ローラ４０Ｆの外周面の内側に係合凹部１３０が形成されることで、環状ローラ４０Ｆは、その外周面に径方向に解放された段付き部を生じることがない。このため、環状ローラ４０Ｆの強度を確保でき、係合凹部１３０の応力集中を緩和できる。更に、環状ローラ４０Ｆを金属材料で形成する場合には剛性が高められ、しかも係合凹部１３０を容易に形成できるため、製造工程を簡単にできる。
【００７１】
［第４の構成例］
図９は、第４の構成例における環状ローラの構成を示す斜視図である。
上述した第１、第２の構成例では、係合凸部１１０を、環状ローラ４０，４０Ｂに直接一体形成する場合を想定して説明したが、図９に示す第４の構成例のように、連結ブラケット７０Ｆの軸方向側面７７（図８参照）に対面する環状ローラ４０Ｇの軸方向側面４２に穴部１１４を設け、その穴部１１４にトルク伝達ピース１４０の一端側を嵌入した構成としてもよい。
【００７２】
この場合、穴部１１４から突出したトルク伝達ピース１４０の他端側を係合凸部として、連結ブラケット７０側の係合凹部１３０（図４，図５参照）に係合させことで、双方の回転駆動力が伝達可能となる。
【００７３】
また、図示はしないが、連結ブラケット７０Ｆの軸方向側面７７（図８参照）に穴部を設け、その穴部にトルク伝達ピース１４０の一端部を嵌入し、穴部から突出したトルク伝達ピース１４０の他端側を係合凸部としてもよい。その場合、係合凸部としてのトルク伝達ピース１４０の他端側を、環状ローラ４０Ｆ側の係合凹部１３０（あるいは、図９に示す環状ローラ４０Ｇの穴部１１４）に嵌入する。
【００７４】
このように、係合凸部１１０をトルク伝達ピース１４０で構成する場合、環状ローラ４０や連結ブラケット７０の切削加工量を最小にでき、製造工程が煩雑になることを回避できる。また、環状ローラ４０Ｇの外周面の内側に穴部１１４が形成されることで、環状ローラ４０Ｆは、その外周面に径方向に解放された段付き部を生じることがない。このため、環状ローラ４０Ｇの強度を確保でき、穴部１１４の応力集中を緩和できる。
【００７５】
以上、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００７６】
例えば、係合凸部１１０や係合凹部１３０は、軸方向に垂直な断面が矩形の場合を図示したが、円形であってもよい。つまり、係合凸部１１０が円柱状で、係合凹部１３０が円孔であってもよい。
【００７７】
また、上記各構成例では、環状ローラ４０の内周の転がり接触面４１が凹曲面で構成された場合を示したが、図１０に示す第５の構成例のように、環状ローラ４０の転がり接触面４１ａは、母線が直線とされた円錐テーパ面を２つ対称に合わせた形状に形成してもよい。
【００７８】
更に、上記各構成例では、ローディングカム機構６０を、出力軸５０側のサンローラ素子２０Ｂを押圧する位置に設けた場合を示したが、出力軸５０側とは反対側のサンローラ素子２０Ａを押圧する位置に設けてもよい。また、両方のサンローラ素子２０Ａ，２０Ｂを共に押圧変位させることができるように、両側にローディングカム機構６０を設けてもよい。
【００７９】
そして、上記各構成例では、第１軸を入力軸１０とし、第２軸を出力軸５０として、摩擦ローラ式変速機を減速機として使用する場合を説明したが、第２軸を入力軸とし、第１軸を出力軸とした増速機として使用することも可能である。
【００８０】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  第１軸と、該第１軸と同芯に配置されて該第１軸と一体に回転するサンローラと、前記サンローラの外周側に該サンローラと同芯に配置された環状ローラと、前記サンローラの外周面と前記環状ローラの内周面との間の環状空間に円周方向に間隔をおいて複数配置され、前記第１軸に平行な自転軸を中心として自転可能に支持され、前記サンローラの外周の転がり接触面と前記環状ローラの内周の転がり接触面に転がり接触する複数の中間ローラと、前記第１軸と同軸に配置されて前記環状ローラとトルク伝達可能に連結された第２軸と、前記サンローラ、前記環状ローラ、前記中間ローラの各ローラ間の転がり接触面の接触面圧を変更するローディングカム機構と、を備え、
前記サンローラは、前記第１軸の軸方向に分割された一対のサンローラ素子からなり、該一対のサンローラ素子は、前記一対のサンローラ素子の転がり接触面が、それぞれ前記軸方向に対面する対向側端面から該対向側端面とは反対側の外側端面に向かうに従って外径が大きくなる傾斜面とされ、且つ、前記一対のサンローラ素子の少なくとも一方は、軸方向に移動自在な可動サンローラ素子とされており、
前記中間ローラは、前記ローディングカム機構の作動に伴う軸方向の変位及び径方向の変位を許容された状態で支持され、前記環状ローラは、前記ローディングカム機構の作動に伴う前記中間ローラの変位に応じた軸方向の変位を許容された状態で支持される摩擦ローラ式変速機であって、
前記環状ローラの軸方向側面の円周方向に沿った複数箇所に形成された第１の係合部と、
前記第２軸の前記環状ローラの軸方向側面に対面する軸方向側面に形成され、前記第１の係合部と係合する第２の係合部と、
を備え、
前記第１の係合部と第２の係合部との軸方向の係合ラップ量は、前記ローディングカム機構の作動に伴う前記環状ローラの軸方向の最大変位量よりも大きいことを特徴とする摩擦ローラ式変速機。
（２）  前記第１の係合部と前記第２の係合部は、いずれか一方が軸方向に突出した凸部であり、いずれか他方が軸方向に窪んだ凹部であることを特徴とする（１）に記載の摩擦ローラ式変速機。
（３）  前記第１の係合部と前記第２の係合部は、それぞれ軸方向に窪んだ凹部であり、
前記第１の係合部の前記凹部に一端側が嵌入され、前記第２の係合部の前記凹部に他端側が嵌入されるトルク伝達ピースを備えることを特徴とする（１）に記載の摩擦ローラ式変速機。
（４）  前記環状ローラの転がり接触面が、該環状ローラの内周面の軸方向中央部から軸方向両端に向かうに従ってそれぞれ内径が小さくなる方向に傾斜した傾斜面として形成され、
前記中間ローラの転がり接触面が、該中間ローラの外周面の軸方向中央部から軸方向両端に向かうに従ってそれぞれ外径が小さくなる方向に傾斜した傾斜面として形成され、
前記環状ローラの傾斜面に前記中間ローラの傾斜面が転がり接触することで、前記中間ローラと前記環状ローラとの軸方向相対変位が規制されていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の摩擦ローラ式変速機。
（５）  前記環状ローラの傾斜面が凹曲面として形成され、前記中間ローラの傾斜面が凸曲面として形成されていることを特徴とする（４）に記載の摩擦ローラ式変速機。
（６）  前記環状ローラの凹曲面が凹球面の一部として形成され、前記中間ローラの凸曲面が前記凹球面の曲率以下の曲率の凸球面の一部として形成されていることを特徴とする（５）に記載の摩擦ローラ式変速機。
【符号の説明】
【００８１】
１０  入力軸（第１軸）
２０  サンローラ
２０Ａ，２０Ｂ  サンローラ素子
２１  転がり接触面
２２  対向側端面
２３  間隙
３０  中間ローラ
３１  転がり接触面
３２  自転軸
４０  環状ローラ
４１  転がり接触面
４２  軸方向側面
５０  出力軸（第２軸）
６０  ローディングカム機構
７０  連結ブラケット
７７  軸方向側面
１００  摩擦ローラ式変速機
１１０  係合凸部（第１の係合部）
１３０  係合凹部（第２の係合部）
１１４  穴部（係合凹部）
１４０  トルク伝達ピース
【図１】
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【図２】
2016011709.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016011709.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016011709.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016011709.tif 000011
【図１０】
2016011709.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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