(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面円形状の外周面を有する中心要素と、
断面円形状に形成されると共に前記中心要素の外周面に接触された外周面を有し、該外周面における前記中心要素の外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための３つ以上の遊星要素と、
前記複数の遊星要素を、それぞれの軸心廻りに回転自在で、かつ該複数の遊星要素が前記中心要素の周方向における相対位置を変化させることを許容するように支持する支持要素と、
前記中心要素と同軸的な円環状に形成されると共に前記複数の遊星要素の各外周面のそれぞれに接触された内周面を有し、前記内周面における前記複数の遊星要素の各外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための周囲要素と、
を備え、前記３つ以上の遊星要素と前記周囲要素との各接触点を該周囲要素の周方向に順に結んで形成される多角形が正多角形状を成すように該３つ以上の遊星要素が配置された状態で、該遊星要素に生じる最大応力よりも前記周囲要素に生じる最大応力が大きくなるように構成されている摩擦型遊星動力伝達機構。
【請求項２】
前記支持要素は、３つ以上の前記遊星要素を、各遊星要素と前記周囲要素との接触点を該周囲要素の周方向に順に結んだ多角形の周囲長さが異なる少なくとも２つの配置で支持可能である請求項１記載の摩擦型遊星動力伝達機構。
【請求項３】
前記支持要素は、前記３つ以上の遊星要素を、当該伝達機構の伝達トルクが大きい場合は、前記多角形の周囲の長さが長くなる第１の配置側で支持し、伝達トルクが小さい場合は、前記多角形の周囲の長さが短くなる第２の配置側で支持する請求項２記載の摩擦型遊星動力伝達機構。
【請求項４】
前記支持要素は、
前記遊星要素の一部を、残りの前記遊星要素に対して周方向に変位可能に支持しており、
かつ、当該伝達機構の伝達トルクが増加する場合に、該伝達トルクによって前記遊星要素が周方向に変位されることで、前記３つ以上の遊星要素の配置が前記第２の配置側から第１の配置側へと移行するように、前記３つ以上の遊星要素を支持している請求項３記載の摩擦型遊星動力伝達機構。
【請求項５】
前記３つ以上の遊星要素は、少なくとも１つの第１の遊星要素と、該第１の遊星要素以外の少なくとも１つの第２の遊星要素とを有し、
前記支持要素は、
当該伝達機構のトルク伝達方向が第１の方向であり、かつ該伝達トルクが増加する場合に、この伝達トルクによって前記第１の遊星要素が他の遊星要素に対して周方向に変位されることで、前記３つ以上の遊星要素の配置が第２の配置側から第１の配置側へ移行し、
かつ、当該伝達機構のトルク伝達方向が前記第１の方向とは逆の第２の方向であり、かつ該伝達トルクが増加する場合に、この伝達トルクによって前記第２の遊星要素が他の遊星要素に対して周方向に変位されることで、前記３つ以上の遊星要素の配置が第２の配置側から第１の配置側へ移行するように、
前記３つ以上の遊星要素を支持している請求項３又は請求項４記載の摩擦型遊星動力伝達機構。
【請求項６】
前記遊星要素は４つであり、前記多角形である四角形の１つの対角線上に配置された一対の遊星要素が前記第１の遊星要素とされ、前記四角形の他の対角線上に配置された一対の遊星要素が前記第２の遊星要素とされている請求項５記載の摩擦型遊星動力伝達機構。
【請求項７】
前記支持要素は、前記周方向に移動可能に支持された遊星要素を、それぞれの前記第２の配置側に偏倚させるための付勢力を生じるばね要素を有する請求項４〜請求項６の何れか１項記載の摩擦型遊星動力伝達機構。
【請求項８】
前記３つ以上の遊星要素が前記第１の配置をとる場合に、前記多角形が正多角形となる請求項３〜請求項７の何れか１項記載の摩擦型遊星動力伝達機構。
【請求項９】
断面円形状の外周面を有する中心要素と、
断面円形状に形成されると共に前記中心要素の外周面に接触された外周面を有し、該外周面における前記中心要素の外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための２つの遊星要素と、
２つの前記遊星要素を、それぞれの軸心廻りに回転自在で、かつ該２つの遊星要素が前記中心要素の周方向における相対位置を変化させることを許容するように支持することで、該２つの遊星要素を互いの回転軸心を結ぶ直線が前記中心要素の軸心を通る第１の配置と、該第１の配置からずれた第２の配置とで支持可能である支持要素と、
前記中心要素と同軸的な円環状に形成されると共に前記２つの遊星要素の各外周面のそれぞれに接触された内周面を有し、かつ曲げ剛性が前記２つの遊星要素の径方向の剛性よりも小とされ、前記内周面における前記２つの遊星要素の各外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための周囲要素と、
を備えた摩擦型遊星動力伝達機構。
【請求項１０】
断面円形状の外周面を有する中心要素と、
断面円形状に形成されると共に前記中心要素の外周面に接触された外周面を有し、該外周面における前記中心要素の外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための複数の遊星要素と、
前記複数の遊星要素を、それぞれの軸心廻りに回転自在で、かつ該複数の遊星要素が前記中心要素の周方向における相対位置を変化させることを許容するように支持する支持要素と、
前記中心要素と同軸的な円環状に形成されると共に前記複数の遊星要素の各外周面のそれぞれに接触された内周面を有し、前記内周面における前記複数の遊星要素の各外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための周囲要素と、
を備えた摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法であって、
前記複数の遊星要素の前記相対位置の変化に応じて変化する前記周囲要素と前記各遊星要素との間に作用する径方向の荷重の変化率を、前記遊星要素の径方向の剛性に対する前記周囲要素の曲げ剛性の大きさに基づいて設定するようにした摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法。
【請求項１１】
断面円形状の外周面を有する中心要素と、
断面円形状に形成されると共に前記中心要素の外周面に接触された外周面を有し、該外周面における前記中心要素の外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための３つ以上の遊星要素と、
前記複数の遊星要素を、それぞれの軸心廻りに回転自在で、かつ該複数の遊星要素が前記中心要素の周方向における相対位置を変化させることを許容するように支持する支持要素と、
前記中心要素と同軸的な円環状に形成されると共に前記複数の遊星要素の各外周面のそれぞれに接触された内周面を有し、前記内周面における前記複数の遊星要素の各外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための周囲要素と、
を備え、前記３つ以上の遊星要素と前記周囲要素との各接触点を該周囲要素の周方向に順に結んで形成される多角形が正多角形状を成すように該３つ以上の遊星要素が配置された場合に、伝達し得るトルクが最大となる摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法であって、
前記複数の遊星要素の前記相対位置の変化に応じて変化する前記周囲要素と前記各遊星要素との間に作用する径方向の荷重の変化率を、前記多角形が前記正多角形状を成すように前記３つ以上の遊星要素が配置された場合における該遊星要素に生じる最大応力に対する前記周囲要素に生じる最大応力の大きさに基づいて設定するようにした摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法。
【請求項１２】
前記複数の遊星要素の前記相対位置の変化に応じて変化する前記周囲要素と前記各遊星要素との間に作用する径方向の荷重の変化率を大きくする場合に、前記遊星要素の径方向の剛性に対する前記周囲要素の曲げ剛性、又は遊星要素に生じる最大応力に対する前記周囲要素に生じる最大応力を大きく設定する請求項１０又は請求項１１記載の摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法及びその設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遊星歯車機構の動力伝達部を歯の噛み合いから摩擦に置き換えた如き摩擦型遊星動力伝達装置において、中心ローラと外輪とを偏心させ、該偏心によって生じた中心ローラと外輪との間隔の狭い部分に、ウェッジローラを食い込ませるようにして、伝達効率を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８１２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記の如き従来の技術では、いわゆる「くさび効果」を利用して要素どうしの押付け力を高めているが、これとは異なる原理に基づき要素間の押付け力の制御を行うことが考えられる。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、要素間の押付け力を効果的に制御することができる摩擦型遊星動力伝達機構、及びその設計方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構は、断面円形状の外周面を有する中心要素と、断面円形状に形成されると共に前記中心要素の外周面に接触された外周面を有し、該外周面における前記中心要素の外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための３つ以上の遊星要素と、前記複数の遊星要素を、それぞれの軸心廻りに回転自在で、かつ該複数の遊星要素が前記中心要素の周方向における相対位置を変化させることを許容するように支持する支持要素と、前記中心要素と同軸的な円環状に形成されると共に前記複数の遊星要素の各外周面のそれぞれに接触された内周面を有し、前記内周面における前記複数の遊星要素の各外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための周囲要素と、を備え、前記３つ以上の遊星要素と前記周囲要素との各接触点を該周囲要素の周方向に順に結んで形成される多角形が正多角形状を成すように該３つ以上の遊星要素が配置された状態で、該遊星要素に生じる最大応力よりも前記周囲要素に生じる最大応力が大きくなるように構成されている。
【００１０】
請求項１記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、例えば、中心要素、周囲要素、及び支持要素の何れか１つがトルクの入力要素とされると共に、他の１つが出力要素とされる。入力要素の回転に伴って、中心要素の外周面と周囲要素の内周面との間では、これらに接触している各遊星要素が少なくとも自軸廻りに回転して中心要素の外周面及び周囲要素の内周面との接触点を周方向に変化させつつ、駆動力を伝達する。これにより、入力要素から出力要素へのトルク伝達が果たされる。この摩擦によるトルク伝達を行うために、周囲要素と各遊星要素との間には、径方向に略沿った押付け力（摩擦抗力）が作用している。この押付け力の反力により、周囲要素には周囲長さが変化する方向の変形が生じる。この周囲長さは、各遊星要素と周囲要素との接触点を周方向に順に結んで成す多角形が正多角形となるときに最長となり、このとき上記押付け力が最大となる。
【００１１】
ここで、本摩擦型遊星動力伝達機構では、支持要素が各遊星要素の周方向の相対位置の変化を許容するため、複数の遊星要素の相対位置（上記多角形の形状）によって、周囲要素の上記変形量すなわち周囲長さを変化させることができる。これにより、複数の遊星要素の相対位置を上記正多角形を成す位置からずらすことで、周囲要素の周囲長さを短くして上記押付け力を低減することができる。特に、本摩擦型遊星動力伝達機構では、遊星要素が上記正多角形状を成す配置をとる場合に、遊星要素に生じる最大応力よりも周囲要素に生じる最大応力が大きくなるため、換言すれば、周囲要素の変形すなわち周囲長さの変化が相対的に大きくなるため、周囲要素の周囲長さすなわち押付け力の変化幅を大きくすることができる。
【００１２】
このように、請求項１記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、要素間の押付け力を効果的に制御することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構は、請求項１記載の摩擦型遊星動力伝達機構において、前記支持要素は、３つ以上の前記遊星要素を、各遊星要素と前記周囲要素との接触点を該周囲要素の周方向に順に結んだ多角形の周囲長さが異なる少なくとも２つの配置で支持可能である。
【００１４】
請求項２記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、３つ以上の遊星要素と周囲要素との接触点を周方向に順に結んで成す多角形の形状すなわち周囲長さが異なるように、各遊星要素の周方向の相対位置（配置）を変化させることで、周囲要素と遊星要素との間に作用する押付け力を変化させることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構は、請求項２記載の摩擦型遊星動力伝達機構において、前記支持要素は、前記３つ以上の遊星要素を、当該伝達機構の伝達トルクが大きい場合は、前記多角形の周囲の長さが長くなる第１の配置側で支持し、伝達トルクが小さい場合は、前記多角形の周囲の長さが短くなる第２の配置側で支持する。
【００１６】
請求項３記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、伝達トルクが大きい場合に第１の配置になるので、上記押付け力が大きくなり、大きなトルクの伝達が可能である。一方、トルクが小さい場合に第２の配置になるので、周囲要素と遊星要素との間に過剰な押付け力が作用することが抑制される。
【００１７】
請求項４記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構は、請求項３記載の摩擦型遊星動力伝達機構において、前記支持要素は、前記遊星要素の一部を、残りの前記遊星要素に対して周方向に変位可能に支持しており、かつ、当該伝達機構の伝達トルクが増加する場合に、該伝達トルクによって前記遊星要素が周方向に変位されることで、前記３つ以上の遊星要素の配置が前記第２の配置側から第１の配置側へと移行するように、前記３つ以上の遊星要素を支持している。
【００１８】
請求項４記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、伝達トルクの増加に伴って第２の配置側から第１の配置側に移行するので、強制的に遊星要素を第１の配置側に移行させる構成と比較して構造が簡単である。
【００１９】
請求項５記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構は、請求項３又は請求項４記載の摩擦型遊星動力伝達機構において、前記３つ以上の遊星要素は、少なくとも１つの第１の遊星要素と、該第１の遊星要素以外の少なくとも１つの第２の遊星要素とを有し、前記支持要素は、当該伝達機構のトルク伝達方向が第１の方向であり、かつ該伝達トルクが増加する場合に、この伝達トルクによって前記第１の遊星要素が他の遊星要素に対して周方向に変位されることで、前記３つ以上の遊星要素の配置が第２の配置側から第１の配置側へ移行し、かつ、当該伝達機構のトルク伝達方向が前記第１の方向とは逆の第２の方向であり、かつ該伝達トルクが増加する場合に、この伝達トルクによって前記第２の遊星要素が他の遊星要素に対して周方向に変位されることで、前記３つ以上の遊星要素の配置が第２の配置側から第１の配置側へ移行するように、前記３つ以上の遊星要素を支持している。
【００２０】
請求項５記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、トルクの伝達方向に応じて、第１の遊星要素又は第２の遊星要素が伝達トルクによって周方向に変位される。このため、トルクの伝達方向に依らず、押付け力を制御することができる。
【００２１】
請求項６記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構は、請求項５記載の摩擦型遊星動力伝達機構において、前記遊星要素は４つであり、前記多角形である四角形の１つの対角線上に配置された一対の遊星要素が前記第１の遊星要素とされ、前記四角形の他の対角線上に配置された一対の遊星要素が前記第２の遊星要素とされている。
【００２２】
請求項６記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、４つの遊星要素は、第１の遊星要素と第２の遊星要素とが周方向に交互に配置されている。このため、第１の方向にトルク伝達されている場合には、第２の遊星要素が第１の遊星要素に対する他の遊星要素となり、第２の方向にトルク伝達されている場合には、第１の遊星要素が第２の遊星要素に対する他の遊星要素となる。これにより、少ない遊星要素で、トルクの伝達方向に依らず押付け力を制御することができる。
【００２３】
請求項７記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構は、請求項４〜請求項６の何れか１項記載の摩擦型遊星動力伝達機構において、前記支持要素は、前記周方向に移動可能に支持された遊星要素を、それぞれの前記第２の配置側に偏倚させるための付勢力を生じるばね要素を有する。
【００２４】
請求項７記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、伝達トルクが小さい場合には、各遊星要素はばね要素の付勢力により第２の配置側に偏倚されており、小さい押付け力でのトルク伝達が果たされる。一方、伝達トルクが増加すると、各遊星要素は、ばね要素の付勢力に抗して第１の配置側に変位し、大きな押付け力（摩擦力）に基づく大きなトルクの伝達が果たされる。
【００２５】
請求項８記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構は、請求項３〜請求項７の何れか１項記載の摩擦型遊星動力伝達機構において、前記３つ以上の遊星要素が前記第１の配置をとる場合に、前記多角形が正多角形となる。
【００２６】
請求項８記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、第１の配置が最大のトルク伝達可能な配置であるため、トルクの伝達効率が良好である。
【００２７】
請求項９記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構は、断面円形状の外周面を有する中心要素と、断面円形状に形成されると共に前記中心要素の外周面に接触された外周面を有し、該外周面における前記中心要素の外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための２つの遊星要素と、２つの前記遊星要素を、それぞれの軸心廻りに回転自在で、かつ該２つの遊星要素が前記中心要素の周方向における相対位置を変化させることを許容するように支持することで、該２つの遊星要素を互いの回転軸心を結ぶ直線が前記中心要素の軸心を通る第１の配置と、該第１の配置からずれた第２の配置とで支持可能である支持要素と、前記中心要素と同軸的な円環状に形成されると共に前記２つの遊星要素の各外周面のそれぞれに接触された内周面を有し、かつ曲げ剛性が前記２つの遊星要素の径方向の剛性よりも小とされ、前記内周面における前記２つの遊星要素の各外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための周囲要素と、を備えている。
【００２８】
請求項９記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、例えば、中心要素、周囲要素、及び支持要素の何れか１つがトルクの入力要素とされると共に、他の１つが出力要素とされる。入力要素の回転に伴って、中心要素の外周面と周囲要素の内周面との間では、これらに接触している各遊星要素が少なくとも自軸廻りに回転して中心要素の外周面及び周囲要素の内周面との接触点を周方向に変化させつつ、駆動力を伝達する。これにより、入力要素から出力要素へのトルク伝達が果たされる。この摩擦によるトルク伝達を行うために、周囲要素と各遊星要素との間には、径方向に略沿った押付け力（摩擦抗力）が作用している。この押付け力の反力により、周囲要素には周囲長さが変化する方向の変形が生じる。
ここで、本摩擦型遊星動力伝達機構では、支持要素が複数の遊星要素の周方向の相対位置の変化を許容するため、複数の遊星要素の相対位置（周方向の配置、間隔）によって、周囲要素の上記変形量すなわち周囲長さを変化させることができる。これにより、複数の遊星要素の相対位置に応じて、周囲要素と各遊星要素との間の押付け力を変化させることができる。特に、本摩擦型遊星動力伝達機構では、周囲要素の曲げ剛性が各遊星要素の径方向の剛性と比較して小さいので、周囲要素の周囲長さすなわち押付け力の変化幅を大きくすることができる。
このように、請求項９記載の摩擦型遊星動力伝達機構では、要素間の押付け力を効果的に制御することができる。
そして、本摩擦型遊星動力伝達機構では、２つの遊星要素が周囲要素の直径に沿って第１の配置に配置されている場合に、押付け力を最大にして最大のトルクを伝達し、１の配置からずれた第２の配置において押付け力が低減される。
【００２９】
請求項１０記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法は、断面円形状の外周面を有する中心要素と、断面円形状に形成されると共に前記中心要素の外周面に接触された外周面を有し、該外周面における前記中心要素の外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための複数の遊星要素と、前記複数の遊星要素を、それぞれの軸心廻りに回転自在で、かつ該複数の遊星要素が前記中心要素の周方向における相対位置を変化させることを許容するように支持する支持要素と、前記中心要素と同軸的な円環状に形成されると共に前記複数の遊星要素の各外周面のそれぞれに接触された内周面を有し、前記内周面における前記複数の遊星要素の各外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための周囲要素と、を備えた摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法であって、前記複数の遊星要素の前記相対位置の変化に応じて変化する前記周囲要素と前記各遊星要素との間に作用する径方向の荷重の変化率を、前記遊星要素の径方向の剛性に対する前記周囲要素の曲げ剛性の大きさに基づいて設定するようにした。
【００３０】
請求項１０記載の摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法で設計される摩擦型遊星動力伝達機構では、例えば、中心要素、周囲要素、及び支持要素の何れか１つがトルクの入力要素とされると共に、他の１つが出力要素とされる。入力要素の回転に伴って、中心要素の外周面と周囲要素の内周面との間では、これらに接触している各遊星要素が少なくとも自軸廻りに回転して中心要素の外周面及び周囲要素の内周面との接触点を周方向に変化させつつ、駆動力を伝達する。これにより、入力要素から出力要素へのトルク伝達が果たされる。この摩擦によるトルク伝達を行うために、周囲要素と各遊星要素との間には、摩擦効力として径方向に略沿った荷重（以下、押付け力という）が作用している。この押付け力の反力により、周囲要素には周囲長さが変化する方向の変形が生じる。この摩擦型遊星動力伝達機構では、支持要素が複数の遊星要素の周方向の相対位置の変化を許容するため、複数の遊星要素の相対位置（周方向の配置、間隔）によって、周囲要素の上記変形量を変化させることができる。これにより、複数の遊星要素の相対位置に応じて、周囲要素と各遊星要素との間の押付け力を変化させることができる。
【００３１】
ここで、本摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法では、各遊星要素の径方向の剛性に対する周囲要素の曲げ剛性を設定することで、各遊星要素の相対位置の変化に伴う周囲要素の周囲長さの変化幅を設定する。すなわち、要求される押付け力（周囲要素の周囲長さ）の変化率に応じて、各遊星要素の径方向の剛性に対する周囲要素の曲げ剛性を設定する。これにより、所望の押付け力（周囲要素の周囲長さ）の変化率を得ることができる。
【００３２】
このように、請求項１０記載の摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法では、要素間の押付け力を効果的に制御させることができる。
【００３３】
請求項１１記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法は、断面円形状の外周面を有する中心要素と、断面円形状に形成されると共に前記中心要素の外周面に接触された外周面を有し、該外周面における前記中心要素の外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための３つ以上の遊星要素と、前記複数の遊星要素を、それぞれの軸心廻りに回転自在で、かつ該複数の遊星要素が前記中心要素の周方向における相対位置を変化させることを許容するように支持する支持要素と、前記中心要素と同軸的な円環状に形成されると共に前記複数の遊星要素の各外周面のそれぞれに接触された内周面を有し、前記内周面における前記複数の遊星要素の各外周面との接触点を周方向に変位させつつ該接触点に作用する摩擦により周方向に駆動力を伝達させるための周囲要素と、を備え、前記３つ以上の遊星要素と前記周囲要素との各接触点を該周囲要素の周方向に順に結んで形成される多角形が正多角形状を成すように該３つ以上の遊星要素が配置された場合に、伝達し得るトルクが最大となる摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法であって、前記複数の遊星要素の前記相対位置の変化に応じて変化する前記周囲要素と前記各遊星要素との間に作用する径方向の荷重の変化率を、前記多角形が前記正多角形状を成すように前記３つ以上の遊星要素が配置された場合における該遊星要素に生じる最大応力に対する前記周囲要素に生じる最大応力の大きさに基づいて設定するようにした。
【００３４】
請求項１１記載の摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法で設計される摩擦型遊星動力伝達機構では、例えば、中心要素、周囲要素、及び支持要素の何れか１つがトルクの入力要素とされると共に、他の１つが出力要素とされる。入力要素の回転に伴って、中心要素の外周面と周囲要素の内周面との間では、これらに接触している各遊星要素が少なくとも自軸廻りに回転して中心要素の外周面及び周囲要素の内周面との接触点を周方向に変化させつつ、駆動力を伝達する。これにより、入力要素から出力要素へのトルク伝達が果たされる。この摩擦によるトルク伝達を行うために、周囲要素と各遊星要素との間には、摩擦効力として径方向に略沿った荷重（以下、押付け力という）が作用している。この押付け力の反力により、周囲要素には周囲長さが変化する方向の変形が生じる。この周囲長さは、各遊星要素と周囲要素との接触点を周方向に順に結んで成す多角形が正多角形となるときに最長となり、このとき上記押付け力が最大となる。この摩擦型遊星動力伝達機構では、支持要素が複数の遊星要素の周方向の相対位置の変化を許容するため、複数の遊星要素の相対位置（上記多角形の形状）によって、周囲要素の上記変形量を変化させることができる。これにより、複数の遊星要素の相対位置を上記正多角形を成す位置からずらすことで、周囲要素の周囲長さを短くして上記押付け力を低減することができる。
【００３５】
ここで、本摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法では、遊星要素と周囲要素との接触点を周方向に順に結んで形成される多角形が正多角形である場合の、各遊星要素に生じる最大応力に対する周囲要素に生じる最大応力の大きさ（断面係数や材料物性）を設定することで、各遊星要素の相対位置の変化に伴う周囲要素の周囲長さの変化幅を設定する。すなわち例えば、要求される押付け力（周囲要素の周囲長さ）の変化率に応じて、周囲要素の断面係数や材料物性を設定する。これにより、所望の押付け力（周囲要素の周囲長さ）の変化率を得ることができる。
【００３６】
このように、請求項１１記載の摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法では、要素間の押付け力を効果的に制御させることができる。
【００３７】
請求項１２記載の発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法は、請求項１０又は請求項１１記載の摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法において、前記複数の遊星要素の前記相対位置の変化に応じて変化する前記周囲要素と前記各遊星要素との間に作用する径方向の荷重の変化率を大きくする場合に、前記遊星要素の径方向の剛性に対する前記周囲要素の曲げ剛性、又は遊星要素に生じる最大応力に対する前記周囲要素に生じる最大応力を大きく設定する。
【００３８】
請求項１２記載の摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法では、遊星要素の径方向の剛性に対する前記周囲要素の曲げ剛性、又は遊星要素に生じる最大応力に対する周囲要素に生じる最大応力を大きく設定することで、上記押付け力の変化率すなわち押付け力の可変範囲を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明したように本発明に係る摩擦型遊星動力伝達機構、及び摩擦型遊星動力伝達機構の設計方法は、要素間の押付け力を効果的に制御することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達機構としての摩擦型遊星動力伝達装置１０について、図１〜図１０に基づいて説明する。先ず摩擦型遊星動力伝達装置１０の概略全体構成を説明し、次いで、摩擦型遊星動力伝達装置１０の設計方法及び該設計方法により設計された構成を説明することとする。
【００４１】
（摩擦型遊星動力伝達装置の概略構成）
図１には、摩擦型遊星動力伝達装置１０が側断面図にて示されており、図２には、図１の２−２線に沿った断面図が示されている。図１に示される如く、摩擦型遊星動力伝達装置１０は、ケース１２を備えている。ケース１２には、軸受１３を介してサンローラシャフト１４が自軸廻りに回転自在に軸支されている。このサンローラシャフト１４には、中心要素としてのサンローラ１６が同軸的かつ一体的に回転するように設けられている。サンローラ１６の外周面１６Ａは、円筒面とされている。すなわち、図２にも示される如く、サンローラ１６の外周面１６Ａは、断面円形状とされている。
【００４２】
また、図１に示される如く、ケース１２には、支持要素としてのキャリア１８が固定されている。キャリア１８は、それぞれ遊星ローラシャフト２０を介して、遊星要素としての複数の遊星ローラ２２をそれぞれの遊星ローラシャフト２０の軸心廻りに回転自在に軸支している。各遊星ローラ２２の外周面２２Ａは、それぞれ円筒面とされている。そして、図２に示される如く、各遊星ローラ２２は、断面円形状とされた外周面２２Ａがサンローラ１６の外周面１６Ａに接触されるように、遊星ローラシャフト２０（キャリア１８）にて支持されている。図２に示される如く、この実施形態では、４つの遊星ローラ２２が設けられている。
【００４３】
さらに、図２に示される如く、４つの遊星ローラ２２は、サンローラ１６の周方向における相対位置を変化可能に構成されている。換言すれば、４つの遊星ローラ２２は、非回転状態のサンローラ１６の外周面１６Ａに対し、接触点Ｃｓの位置を周方向に変化させ得る構成とされている。具体的には、各遊星ローラ２２が軸支された遊星ローラシャフト２０は、それぞれサンローラ１６と同軸的な円周に沿ってキャリア１８に形成された略円弧状を成すガイド溝２４によって、サンローラ１６の周方向への変位可能とされている。遊星ローラシャフト２０がガイド溝２４にガイドされてサンローラ１６の周方向に変位することで、遊星ローラ２２の外周面２２Ａのサンローラ１６の外周面１６Ａに対する接触状態を維持しながら、遊星ローラ２２がサンローラ１６の周方向に変位する、すなわちサンローラ１６の周方向における接触点Ｃｓが変化する構成とされている。なお、各遊星ローラ２２は、それぞれ対応する遊星ローラシャフト２０に対し、ニードルローラ軸受３６を介して回転自在に軸支されている。
【００４４】
また、図２に示される如く、各ガイド溝２４は、サンローラ１６と同軸的な円周に沿った長さＬが等しくされると共に、該円周上に周方向に等間隔で配置されている。そして、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、各遊星ローラシャフト２０は、ばね要素としてのスプリング２６によってガイド溝２４の長手方向端側に偏倚する方向の付勢力が付与されている。ここで、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、４つの遊星ローラシャフト２０のうち、軸方向視でサンローラ１６を挟んで向き合う一対の遊星ローラシャフト２０Ａと、他の一対の遊星ローラシャフト２０Ｂとで、サンローラ１６の周方向におけるスプリング２６による付勢（偏倚）方向が異ならされている。図２では、一対の遊星ローラシャフト２０Ａが時計回り（矢印Ａ方向）に付勢され、他の一対の遊星ローラシャフト２０Ｂが反時計回り（矢印Ｂ方向）に付勢されている。
【００４５】
これにより、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、無負荷状態では、一対の遊星ローラシャフト２０Ａがガイド溝２４における長手（周）方向一端２４Ａに当接するように偏倚され、他の一対の遊星ローラシャフト２０Ｂがガイド溝２４における長手方向他端２４Ｂに当接するように偏倚されている。この状態では、図２に想像線にて示す如く４つの遊星ローラ２２が略長方形状に配置されるようになっている。一方、４つの遊星ローラ２２は、各遊星ローラシャフト２０（各遊星ローラシャフト２０Ａ及び遊星ローラシャフト２０Ｂ）のそれぞれがガイド溝２４の一端２４Ａに当接するように偏倚されている場合、各遊星ローラシャフト２０がガイド溝２４の他端２４Ｂに当接するように偏倚されている場合に、図３（Ａ）に模式的に示される如く、略正方形状に配置されるようになっている。この実施形態では、各遊星ローラシャフト２０Ａに軸支された遊星ローラ２２は、本発明における第１の遊星要素に相当し、各遊星ローラシャフト２０Ｂに軸支された遊星ローラ２２は、本発明における第２の遊星要素に相当する。
【００４６】
なお、各スプリング２６は、ガイド溝２４に連通するようにキャリア１８に設けられたスプリング孔２５に一端側に一部が入り込まされると共に、該スプリング孔２５を閉止するストッパ２７に一端が支持されることで、対応する遊星ローラシャフト２０に付勢力を付与しており、全長に亘りスプリング孔２５に入り込むことで、一対の遊星ローラシャフト２０Ａがガイド溝２４の他端２４Ｂに当接する位置に至ること、及び他の一対の遊星ローラシャフト２０Ｂが方向一端２４Ａに当接する位置に至ることを許容する構成とされている。また、この実施形態では、ガイド溝２４の一端２４Ａから他端２４Ｂまで変位した場合の遊星ローラシャフト２０の角変位は、略２０°として設定されている。
【００４７】
またさらに、図１及び図２に示される如く、摩擦型遊星動力伝達装置１０は、周囲要素としてのリング２８を備えている。リング２８は、全体として略円環状に形成されており、その内周面２８Ａが円筒面とされている。このリング２８には、ケース１２とは軸線方向の反対側からリング２８（キャリア１８）を覆うように配置されたキャップ３０が同軸的かつ一体に回転するように固定されており、キャップ３０には、リング側シャフト３２が同軸的かつ一体に回転するように設けられている。リング側シャフト３２は、軸受３４を介してキャリア１８すなわちケース１２に対し、サンローラ１６と同軸的かつ回転自在に支持されている。
【００４８】
そして、リング２８は、その内周面２８Ａを４つの遊星ローラ２２の外周面２２Ａのそれぞれに接触させている。これにより、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、リング２８、サンローラ１６、キャリア１８の相対回転に伴って各遊星ローラ２２が遊星ローラシャフト２０周りに自転されるようになっている。各遊星ローラ２２は、自転に伴って、外周面２２Ａにおけるサンローラ１６の外周面１６Ａとの接触点Ｃｓ、リング２８の内周面２８Ａとの接触点Ｃｒを該内周面２８Ａの周方向に変化させつつ、これら接触点Ｃｓ、Ｃｒにおける摩擦によって、リング２８、サンローラ１６、キャリア１８間に相対変位を生じさせるトルクを伝達するようになっている。
【００４９】
すなわち、摩擦型遊星動力伝達装置１０は、周知の遊星歯車機構に対し動力伝達部を歯の噛み合いから摩擦に置き換えた如く構成されており、遊星歯車機構と基本的に同様の動力伝達経路を構成することができる。例えばサンローラシャフト１４すなわちサンローラ１６をトルク入力要素とした場合、キャリア１８を固定要素とすれば、サンローラ１６の回転に伴って遊星ローラ２２は公転することなく自転し、リング２８は、その内径とサンローラ１６の外径との比で減速されつつ出力要素としてサンローラ１６とは逆方向に回転駆動される。一方、リング２８を固定要素とすれば、サンローラ１６の回転に伴って遊星ローラ２２は公転しつつ自転し、キャリア１８（ケース１２）は、リング２８の内径とサンローラ１６の外径との和に対する該サンローラ１６の外径の比で減速されつつ出力要素としてサンローラ１６と同方向に回転駆動される。さらに、キャリア１８及びリング２８の双方を固定しない構成とすれば、サンローラ１６の回転はキャリア１８及びリング２８に分配される。説明は省略するが、摩擦型遊星動力伝達装置１０は、キャリア１８を入力要素とした場合、リング２８を入力要素とした場合にも、動力伝達が摩擦により行われる点を除き、遊星歯車機構と同様に機能する。
【００５０】
この摩擦型遊星動力伝達装置１０は、上記したガイド溝２４の長手（ガイド）方向に沿って変位可能な遊星ローラシャフト２０に軸支された遊星ローラ２２は、サンローラ１６の外周面１６Ａに対する接触点Ｃｓの位置を周方向に変化させるのに伴って、内周面２８Ａに対する接触点Ｃｒの位置を周方向に変化させる構成とされている。すなわち、４つの遊星ローラ２２は、キャリア１８に支持されつつ、少なくとも、図３（Ｃ）に模式的に示される如く、リング２８の内周面２８Ａとの４つの接触点Ｃｒを周方向に順に結んだ仮想的な四角形が長方形である長方形配置と、図３（Ｂ）に示される如く、四角形が略正方形である正方形配置とをとり得る構成とされている。この長方形配置と正方形配置との切り替えについては、後述する。なお、以下単に長方形配置というときは、各遊星ローラシャフト２０Ａがガイド溝２４の一端２４Ａに当接し、遊星ローラシャフト２０Ｂがガイド溝２４の他端２４Ｂに当接している場合の遊星ローラ２２の配置をいうこととする。
【００５１】
また、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、上記の通り要素間の摩擦によりトルクを伝達する構成であるため、摩擦により駆動力が伝達される要素間、すなわちサンローラ１６と各遊星ローラ２２との間、各遊星ローラ２２とリング２８との間に摩擦力を作用させるために、リング２８が締りばめにて装着されている。これにより、リング２８から遊星ローラ２２側に押付け力Ｆａが作用し、この押付け力を摩擦抗力としてリング２８と各遊星ローラ２２との間、各遊星ローラ２２とサンローラ１６との間に摩擦力が作用する構成とされている。
【００５２】
そして、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、上記した４つの遊星ローラ２２の配置が長方形配置と正方形配置との間で変化することに応じて、リング２８側から遊星ローラ２２側に作用する押付け力Ｆａを変化させることができる構成とされている。以下、具体的に説明する。
【００５３】
摩擦型遊星動力伝達装置１０では、サンローラ１６、遊星ローラ２２、リング２８は、それぞれ同等の縦弾性係数を有する鋼材にて構成されている。上記した締りばめによって、リング２８には弾性変形が生じている。すなわち、４つの遊星ローラ２２が正方形配置をとる場合には、現実には図３（Ｂ）に誇張して示す如くリング２８は、接触点Ｃｒにおいて径方向外側に膨らみ、各接触点Ｃｒを頂点とする四角形Ｑに弾性変形する。図３（Ｂ）に示す正方形配置では、四角形Ｑは正方形Ｓを成す。一方、図３（Ｃ）に示される長方形配置では、弾性変形状態のリング２８が各接触点Ｃｒを頂点として形成する四角形Ｑは、長方形Ｒを成す。これら正方形Ｓ、長方形Ｒを模式的に重ね合わせると図３（Ｄ）に示される如く成る。
【００５４】
ここで、図３（Ｄ）に示される如く、対角線の長さが略一致する正方形Ｓと長方形Ｒとでは、正方形Ｓの方が周長が長いので、正方形配置でのリング２８の弾性変形量（周方向への伸び量）は、長方形配置でのリング２８の弾性変形量よりも大となる。したがって、リング２８の弾性変形に起因する押付け力Ｆａは、正方形配置の場合に長方形配置の場合よりも大きくなる。これにより、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、４つの遊星ローラ２２の配置が長方形配置と正方形配置との間で変化させることで、リング２８側から遊星ローラ２２側に作用する押付け力Ｆａを制御することができる。
【００５５】
また、この実施形態では、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、通常（停止時、低負荷時）は４つの遊星ローラ２２が長方形配置をとり、高負荷時（伝達トルクが所定値以上の場合）に、伝達トルクによって４つの遊星ローラ２２が長方形配置から正方形配置に近づく側に相対位置を変化させる構成とされている。
【００５６】
具体的には、後述する押付け力Ｆａの変化を解析するための解析モデルを示す図４に示される如く、各遊星ローラ２２には、長方形配置側に偏倚（保持）される方向の周方向力Ｎが作用している。より具体的には、例えば図５に示される如く、スプリング２６の付勢力にて矢印Ｂ方向に遊星ローラ２２が正方形配置から角度θだけずらされて位置する場合、接触点Ｃｒは、遊星ローラ２２（遊星ローラシャフト２０Ｂ）の軸心Ｏｐとサンローラ１６の軸心Ｏｓとを通る直線ｍからずれて位置する。このため、押付け力Ｆａは、遊星ローラ２２をサンローラ１６との接触点Ｃｓ周りに回転させようとするモーメントを生じ、このモーメントが上記の周方向力Ｎを生じさせる。以上は、スプリング２６にて矢印Ｂ方向に付勢された遊星ローラシャフト２０Ｂに軸支された遊星ローラ２２の例であるが、各遊星ローラシャフト２０Ａに軸支された遊星ローラ２２の場合は、同様のメカニズムによって、矢印Ａ方向に周方向力Ｎが作用する。したがって、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、各遊星ローラ２２にそれぞれ作用するスプリング２６の付勢力と周方向力Ｎとにより、通常は長方形配置をとるようになっている。
【００５７】
一方、例えば図５に示される如くサンローラ１６に矢印Ａ方向のトルクＴｉｎが入力された場合、トルクＴｉｎによって遊星ローラ２２には周方向力Ｎとは反対向きの力Ｆが作用する。この力Ｆが周方向力Ｎとスプリング２６による付勢力との和を上回ると、遊星ローラ２２は正方形配置側に変位する。以上は、スプリング２６にて矢印Ｂ方向に付勢された遊星ローラシャフト２０Ｂに軸支された遊星ローラ２２の例であるが、各遊星ローラシャフト２０Ａに軸支された遊星ローラ２２の場合は、同様のメカニズムによって、トルクＴｉｎとは反対向きの−Ｔｉｎが入力された場合に、矢印Ｂ方向の力Ｆが作用する。
【００５８】
以上により、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、図６に示される如く、トルクＴｉｎが所定のトルクＴｂ未満の場合には、遊星ローラ２２はスプリング２６の付勢力と周方向力Ｎとによって長方形配置をとる位置に保持され、押付け力ＦａはＦａｍｉｎで一定とされる（図６の領域Ｌ参照）。矢印Ａ方向のトルクＴｉｎが所定のトルクＴｂに至ると、遊星ローラシャフト２０Ｂに支持された遊星ローラ２２が周方向力Ｎ及びスプリング２６による付勢力に抗して正方形配置側に変位を開始するようになっている。トルクＴｉｎがトルクＴｂを超えると、該トルクＴｉｎによる力Ｆと、周方向力Ｎ及びスプリング２６による付勢力の和とが釣り合うように遊星ローラシャフト２０Ｂに支持された遊星ローラ２２の周方向位置が決まり、押付け力Ｆａが増大するので、伝達トルクが増大される（図６の領域Ｌ参照）。そして、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、遊星ローラ２２が正方形配置に至ると、押付け力ＦａはＦａｍａｘとなり、すべりなく伝達し得る最大のトルクＴｍａｘを伝達するようになっている。
【００５９】
同様に、矢印Ｂ方向のトルク−Ｔｉｎが入力された場合、領域Ｌでは押付け力が一定とされ、入力トルク−Ｔｉｎの絶対値が所定のトルク−Ｔｂの絶対値を超えると、領域Ｌで押付け力Ｆａと共に伝達トルクが増す。そして、トルク−Ｔｉｎによる力Ｆと、周方向力Ｎ及びスプリング２６による付勢力の和とが釣り合うように遊星ローラシャフト２０Ａに支持された遊星ローラ２２の周方向位置が決まり、正方形配置に至るとすべりなく伝達し得る最大のトルク−Ｔｍａｘを伝達するようになっている。
【００６０】
（摩擦型遊星動力伝達装置の設計方法）
上記した通り、摩擦型遊星動力伝達装置１０は、４つの遊星ローラ２２の配置によって押付け力Ｆａを制御し得る構成とされている。このＦａの制御範囲は、図７（Ａ）に示される如く遊星ローラ２２の周方向への可動範囲である遊星ローラ２２の公転角（ガイド溝２４の長さ）が大きいほど大きくなる。一方、図９に示される如く、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、変速比が大きくなるほど、遊星ローラ２２の公転角の設定上限は小さくなる。図９は、サンローラ１６を入力要素、キャリア１８を出力要素、リング２８を固定要素と、遊星ローラ２２が４つである場合の減速比と遊星ローラ２２の公転角との関係を例示している。補足すると、変速比を大きく採るにはサンローラ１６の外径に対しリング２８の内径を大きくすることとなるが、この場合、遊星ローラ２２の外径もサンローラ１６の外径に対し大きくなるので、サンローラ１６の周方向への遊星ローラ２２の可動（非干渉）範囲である遊星ローラ２２の公転角は、変速比が大きくなるほど小さくなる。
【００６１】
一方、上記した通り、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、リング２８の周長に応じて押付け力Ｆａを制御するようになっている。したがって、遊星ローラ２２の配置によるリング２８の周長の変化を増幅することで、押付け力Ｆａの制御範囲すなわち押付け力Ｆａの低下率（最大トルクを伝達する場合の押付け力Ｆａに対する低下率）を拡大することが可能になる。本実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置１０の設計方法は、この知見に基づいている。
【００６２】
具体的には、摩擦型遊星動力伝達装置１０の設計方法では、要求される押付け力Ｆａの低下率に応じて、遊星ローラ２２の径方向の剛性（に応じて決まる基準剛性）に対するリング２８の曲げ剛性を設定する。リング２８の曲げ剛性が大きい場合は、長方形配置と正方形配置との間での遊星ローラ２２の配置の変化に対するリング２８の周長の変化範囲は小さくなり、逆にリング２８の曲げ剛性が小さい場合、長方形配置と正方形配置との間での遊星ローラ２２の配置の変化に対するリング２８の周長の変化範囲は大きくなる。したがって、押付け力Ｆａの低下率を小さくする場合には、リング２８の曲げ剛性を大きく設定し、押付け力Ｆａの低下率を大きくする場合には、リング２８の曲げ剛性を小さく設定することになる。
【００６３】
上記の通りサンローラ１６、遊星ローラ２２、リング２８が同等の縦弾性係数を有する鋼にて構成される摩擦型遊星動力伝達装置１０においては、上記した剛性比を、遊星ローラ２２とリング２８との最大応力の比として把握することも可能である。本設計方法では、遊星ローラ２２が正方形配置をとる場合のリング２８の最大応力に対する遊星ローラ２２の最大応力の比である最大応力比Ｒｓを、要求される押付け力Ｆａの低下率に応じて設定する。より具体的には、要求される押付け力Ｆａの低下率に応じた最大応力比Ｒｓが得られるように、リング２８の寸法形状（断面係数）を設定する。
【００６４】
この最大応力比Ｒｓと押付け力Ｆａの低下率との関係を図８に示す。この図から最大応力比Ｒｓ（遊星ローラ２２の径方向の剛性に対するリング２８の曲げ剛性）に応じて押付け力Ｆａの低下率が大きくなることが判る。なお、図８は、上記した遊星ローラ２２の公転角が２０°である場合の長方形配置での押付け力Ｆａの、正方形配置での押付け力Ｆａに対する低下率を示している。
【００６５】
そして、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、上記の設計方法に基づいて、遊星ローラ２２の径方向の剛性に対するリング２８の曲げ剛性に対応する最大応力比Ｒｓが設定されている。押付け力Ｆａの低下率を大きく設定するために、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、最大応力比Ｒｓ＜１（リング２８の最大応力が遊星ローラ２２の最大応力を超える）設定が採用されている。この実施形態では、Ｒｓ≒０．３とされている。なお、リング２８の断面係数は、Ｒｓ≒０．３を満たすと共に、増大する曲げ応力に対する疲労強度を考慮して設定されている。
【００６６】
次に、本実施形態の作用について、サンローラ１６を入力要素、キャリア１８を出力要素、リング２８を固定要素とした例に基づいて説明する。
【００６７】
上記構成の摩擦型遊星動力伝達装置１０では、図示しない原動機からサンローラシャフト１４に図２の矢印Ａ方向のトルクＴｉｎが入力されると、サンローラ１６の矢印Ａ方向の回転に伴って遊星ローラ２２が公転しつつ自転し、キャリア１８がケース１２と共に回転駆動される。トルクＴｉｎが所定のトルクＴｂを下回っている間は、遊星ローラ２２は長方形配置をとり、押付け力ＦａがＦａｍｉｎで一定である。換言すれば、小さい押付け力Ｆａｍｉｎに基づく摩擦力によってトルクＴｉｎの伝達が果たされている。
【００６８】
トルクＴｉｎが増加して所定のトルクＴｂに至ると、４つの遊星ローラシャフト２０のうち遊星ローラシャフト２０Ｂに軸支されている２つの遊星ローラ２２は、正方形配置に対するずれに基づく周方向力Ｎ及びスプリング２６の付勢力に抗して、トルクＴｉｎに基づく矢印Ａ方向の力Ｆによって正方形配置側、すなわちガイド溝２４の一端２４Ａ側に変位を開始する。トルクＴｉｎがさらに増加すると、遊星ローラシャフト２０Ｂに軸支されている２つの遊星ローラ２２は、さらに正方形配置側に移動し、該増加したＴｉｎを伝達する。トルクＴｉｎがＴｍａｘに至ると、各遊星ローラシャフト２０Ｂはそれぞれガイド溝２４の一端２４Ａに当接し、４つの遊星ローラ２２が正方形配置となる。これにより、最大の押付け力Ｆａｍａｘを摩擦効力として最大のトルクＴｍａｘが伝達される。
【００６９】
一方、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、図示しない原動機からサンローラシャフト１４に図２の矢印Ｂ方向のトルク−Ｔｉｎが入力されると、サンローラ１６の矢印Ｂ方向の回転に伴って遊星ローラ２２が公転しつつ自転し、キャリア１８がケース１２と共に回転駆動される。トルク−Ｔｉｎの絶対値が所定のトルク−Ｔｂの絶対値を下回っている間は、遊星ローラ２２は長方形配置をとり、押付け力ＦａがＦａｍｉｎで一定である。換言すれば、小さい押付け力Ｆａｍｉｎに基づく摩擦力によってトルク−Ｔｉｎの伝達が果たされている。
【００７０】
トルク−Ｔｉｎの絶対値が増加して所定のトルク−Ｔｂに至ると、４つの遊星ローラシャフト２０のうち遊星ローラシャフト２０Ａに軸支されている２つの遊星ローラ２２は、正方形配置に対するずれに基づく周方向力Ｎ及びスプリング２６の付勢力に抗して、トルク−Ｔｉｎに基づく矢印Ｂ方向の力Ｆによって正方形配置側、すなわちガイド溝２４の他端２４Ｂ側に変位を開始する。トルク−Ｔｉｎの絶対値がさらに増加すると、遊星ローラシャフト２０Ａに軸支されている２つの遊星ローラ２２は、さらに正方形配置側に移動し、該増加した−Ｔｉｎを伝達する。トルク−Ｔｉｎが−Ｔｍａｘに至ると、各遊星ローラシャフト２０Ａはそれぞれガイド溝２４の他端２４Ｂに当接し、４つの遊星ローラ２２が正方形配置となる。これにより、最大の押付け力Ｆａｍａｘを摩擦効力として最大のトルク−Ｔｍａｘが伝達される。
【００７１】
以上説明した遊星ローラ２２の配置変化は、キャリア１８に代えてリング２８を出力要素とした場合も同様であり、またサンローラ１６に代えてリング２８やキャリア１８を入力要素とした場合も同様である。このように、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、伝達トルクが小さい場合には押付け力Ｆａが小さくなるので、要素間の接触面圧を低下させることができ、耐久性の向上に寄与する。また、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、伝達すべきトルクが大きくなると、自立的に遊星ローラ２２を変位させて押付け力Ｆａを増大させて伝達トルクを増加することができる。このため、例えば、外乱トルクの入力の際などに、自立的に対応してすべりの発生を抑制することができ、耐久性の向上に寄与する。
【００７２】
そして、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、リング２８の最大応力に対する遊星ローラ２２の最大応力の比である最大応力比Ｒｓ＜１となるように設計されているため、押付け力Ｆａの低下率が大きい。すなわち、押付け力Ｆａの可変範囲が大きい。
【００７３】
この点につき、図１０（Ｂ）に示す比較例に係る摩擦型遊星動力伝達装置１００と比較しつつ補足する。摩擦型遊星動力伝達装置１００は、リング２８に代えて、最大応力比Ｒｓ＝１の通常リング１０２（通常の設計では、リングと遊星ローラとに作用する曲げ応力の繰り返し回数がほぼ等しいことを考慮して、装置体格の最小化のために、両者の最大応力がほぼ等しくする）、又は、Ｒｓ＞１の高剛性リング１０４を備えて構成されている。通常リング１０２、高剛性リング１０４は、図１０（Ａ）に示されるリング２８に対し厚肉に形成されることで、リング２８に対し剛性が高い（断面係数が大きい）構成とされている。
【００７４】
図７（Ａ）は、リング２８、通常リング１０２、高剛性リング１０４を用いた場合の遊星ローラ２２の公転角と押付け力Ｆａの低下率との関係を示す数値解析結果である。この解析には、図４に示す解析モデルを用いた。また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）での解析ポイントでのリング２８、通常リング１０２、高剛性リング１０４の各最大応力の最大応力の計算結果を示している。図７（Ａ）に示される如く、低剛性であるリング２８を用いた摩擦型遊星動力伝達装置１０では、通常リング１０２、高剛性リング１０４を用いた構成と比較して押付け力Ｆａの低下率が大きくなることが、数値解析によって確かめられた。一方、図７（Ａ）から、高剛性リング１０４を用いた構成では、通常リング１０２を用いた構成と比較して押付け力Ｆａの低下率が小さくなることも確かめられた。なお、上記した図８は、図７（Ａ）における公転角２０°の場合の押付け力Ｆａの低下率を最大応力比Ｒｓとの関係で示した線図である。
【００７５】
以上により、リングの剛性（最大応力比Ｒｓ）が低いほど、押付け力Ｆａの低下率すなわち可変範囲が大きくなることが確かめられた。これは、リングの剛性が低いほど、リングが遊星ローラ２２との接触点Ｃｒを頂点とする四角形Ｑに沿うように変形することで、周長の変化率が大きくなるためである。すなわち、リング２８を用いた摩擦型遊星動力伝達装置１０では、通常リング１０２を用いた構成と比較して、遊星ローラ２２の正方形配置から長方形配置への相対位置変化に伴うリング２８の周長の変化率が増幅されるためである。
【００７６】
以上説明した摩擦型遊星動力伝達装置１０では、最大トルク伝達時のＦａと比較して、低トルク伝達時の押付け力Ｆａの低下率が大きいので、低トルク伝達時に作用するＦａが一層小さくなり、すなわち要素間の接触面圧を低下させることができ、耐久性の一層の向上に寄与する。
【００７７】
また、リング２８の低剛性化の影響について補足する。摩擦型遊星動力伝達装置１０では、遊星ローラ２２が正方形配置をとる場合には、リング２８の内周面２８Ａにおける各接触点Ｃｒ間の中間部４箇所（図３（Ｂ）のＸ点参照）で最大応力が発生する。一方、長方形配置をとる場合には、リング２８の内周面２８Ａにおける長方形Ｒの長辺に相当する部分（接触点Ｃｒ間）の中間部２箇所（図３（Ｃ）のＸ点参照）で最大応力が発生する。したがって、長方形配置をとる場合には、リング２８と４つの遊星ローラ２２との相対回転に伴う最大応力の繰り返し回数が減少される。さらに、図７（Ｂ）に示される如く、長方形配置をとる場合には、正方形配置をとる場合と比較して最大応力自体が低減される（上記構成の摩擦型遊星動力伝達装置１０の場合、通常リング１０２を備えた摩擦型遊星動力伝達装置１００と同等程度まで低減される）。以上により、変動するトルクを伝達する摩擦型遊星動力伝達装置１０において、リング２８の低剛性化が許容されることが判る。そして、摩擦型遊星動力伝達装置１０では、適用される用途の伝達トルクの変動パターンに基づいて、許容されるリング２８の剛性低下（最大応力増加）量を設定することができる。
【００７８】
なお、上記した実施形態では、４つ遊星ローラ２２を有する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、遊星ローラ２２の数を２つ、３つ、又は５つ以上としても良い。遊星ローラ２２が２つの例では、最大トルクの伝達時には２つの遊星ローラ２２をリング２８の直径に沿うように（１８０°の位置に）配置し、低トルクの伝達時には２つの遊星ローラ２２をリング２８の直径からずらすように配置することが望ましい。また、３つ又は５つ以上の遊星ローラ２２を有する例では、最大トルクの伝達時には各遊星ローラ２２を正多角形状に配置し、低トルクの伝達時には各遊星ローラ２２を正多角形からずれた多角形状に配置することが望ましい。
【００７９】
また、上記した実施形態では、トルクの伝達方向に応じた可動の遊星ローラ２２が各２つである例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、トルクの伝達方向に応じた可動の遊星ローラ２２が１つである構成としても良く、３つ以上（遊星ローラ２２の総数の半分以下が好ましい）としても良い。また、本発明は、正逆量回転方向にトルクを伝達可能な構成に限定されることはなく、１方向のみにトルクを伝達する（１方向に可動とされた遊星ローラ２２のみ有する）構成としても良い。
【００８０】
さらに、上記した実施形態では、サンローラ１６、遊星ローラ２２、リング２８がそれぞれ鋼材にて構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、サンローラ１６、遊星ローラ２２、リング２８の一部又は全部の材質を変更しても良い。この場合、例えば、遊星ローラ２２と２８との材質の違いにより曲げ剛性の違いを設定することも可能である。
【００８１】
またさらに、上記した実施形態では、遊星ローラ２２が伝達トルクの増加によって自立的に長方形配置から正方形配置に移行する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、流体圧アクチュエータ等の外部動力によって遊星ローラ２２の配置を強制的に変化させるようにしても良い。
【００８２】
また、上記した実施形態では、サンローラ１６の外周面１６Ａ、各遊星ローラ２２の面外周面２２Ａ、リング２８の内周面２８Ａが軸線方向に一定の計を有する円筒面である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、サンローラ１６の外周面１６Ａ、各遊星ローラ２２の面外周面２２Ａ、リング２８の内周面２８Ａの一部又は全部の径が軸線方向に沿って変化する構成としても良い。すなわち、例えば、遊星ローラ２２を球状や円錐コロ状等に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置の概略全体構成を示す側断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置の要部を模式的に示す図であって、（Ａ）は基本構成の模式図、（Ｂ）は最大トルク伝達時のリングの変形状態を示す模式図、（Ｃ）は低トルク伝達状態を示す模式図、（Ｄ）は、遊星ローラの配置の変化により押付け力が変化することを説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置の解析モデルを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置における遊星ローラを長方形配置側に保持する力が生じる原理を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置における入力トルクと押付け力との関係を示す線図である。
【図７】（Ａ）は遊星ローラの配置と押付け力の低下率との関係を示す線図、（Ｂ）は遊星ローラの配置とリングに作用する最大応力との関係を示す線図である。
【図８】リングの最大応力に対する遊星ローラの最大応力と押付け力の低下率との関係を示す線図である。
【図９】本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置の変速比と遊星ローラの公転角の上限との関係を示す線図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の実施形態に係る摩擦型遊星動力伝達装置の要部を示す模式図、（Ｂ）は比較例に係る摩擦型遊星動力伝達装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０    摩擦型遊星動力伝達装置
１６    サンローラ（中心要素）
１８    キャリア（支持要素）
２２    遊星ローラ（遊星要素）
２８    リング（周囲要素）
【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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