(57)【要約】【課題】各ローラの接触面圧を変化させることによりトルクの伝達容量を変えることができるとともに、作動時の接触面圧を低減できる遊星ローラ型動力伝達装置を提供する。【解決手段】遊星ローラ型動力伝達装置１Ａは、サンローラ６、リングローラ７及びこれらのローラに挟み込まれたピニオンローラを備える。サンローラ６及びリングローラ７のそれぞれは、ピニオンローラ８に接触でき、かつ軸線Ａｘ１方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに増加から減少へ変化する接触部を有している。動力伝達装置１Ａはサンローラ６と一体回転する入力軸２に介在してサンローラ６を軸線Ａｘ１方向に移動できるトルクカム１０を更に備える。【選択図】図２
2009041582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンローラと、前記サンローラの外側に同軸に設けられたリングローラと、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれが押し付けられた状態で前記サンローラと前記リングローラとの間に組み込まれたピニオンローラと、前記ピニオンローラを回転自在に支持するキャリアとを備えた遊星ローラ型動力伝達装置において、
前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれは、前記ピニオンローラに接触でき、かつ軸線方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに増加から減少へ又は減少から増加へ変化する接触部を有し、
前記サンローラ、前記リングローラ及び前記ピニオンローラの少なくとも一つを軸線方向に移動できるように構成された移動手段を更に備えることを特徴とする遊星ローラ型動力伝達装置。
【請求項２】
前記ピニオンローラは、軸線方向への移動が許容限度内に制限された状態で前記キャリアに支持されており、
前記移動手段は、前記サンローラ及び前記リングローラのぞれぞれを前記ピニオンローラに対して軸線方向に移動できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の遊星ローラ型動力伝達装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記サンローラ及び前記リングローラのぞれぞれを前記ピニオンローラの軸線方向に関する同位置に移動できるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の遊星ローラ型動力伝達装置。
【請求項４】
前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれの前記接触部は前記ピニオンローラに近づく方向に膨らむ凸状に構成されており、
前記ピニオンローラは、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれに接触でき、かつ軸線方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに減少から増加へ変化して前記サンローラ及び前記リングローラから離れる方向に後退する凹状の接触部を有しており、
前記ピニオンローラの前記接触部は、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれの前記接触部の曲率よりも小さい曲率を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遊星ローラ型動力伝達装置。
【請求項５】
前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれの前記接触部は前記ピニオンローラから離れる方向に後退する凹状に構成されており、
前記ピニオンローラは、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれに接触でき、かつ軸線方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに増加から減少へ変化して前記サンローラ及び前記リングローラに近づく方向に膨らむ凸状の接触部を有しており、
前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれの前記接触部は、前記ピニオンローラの前記接触部の曲率よりも小さい曲率を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遊星ローラ型動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機等として利用される遊星ローラ型動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遊星ローラ型動力伝達装置として、サンローラ、リングローラ及びピニオンローラの各ローラを円錐状に形成し、サンローラを軸線方向に押し込むことができるカム機構を介して入力軸をサンローラに接続することにより、サンローラとピニオンローラとの接触面圧を負荷に応じて変化させるようにしたものが知られている（特許文献１）。また、ピニオンローラをその軸線方向の断面が半径方向外側に向かって膨らむ凸円弧状に構成するとともに、そのピニオンローラと接触するサンローラ及びリングローラのそれぞれを軸線方向の断面が半径方向内側に向かって後退する凹円弧状に構成することにより、サンローラの軸線方向への移動を制限した遊星ローラ型動力伝達装置も知られている（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】実開平２−８７１５７号公報
【特許文献２】特開２００２−２９５６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置は各ローラの円錐面同士が接触するものであるので、偏当たりにより、作動時の接触面圧が過大になり易い。そのため、接触面積を変化させるためにサンローラを押し込む力が余計に必要になる。また、特許文献２の装置はサンローラの軸線方向への移動が制限されるので、能動的に接触面圧を変えることができない。
【０００５】
そこで、本発明は、各ローラの接触面圧を変化させることによりトルクの伝達容量を変えることができるとともに、作動時の接触面圧を低減できる遊星ローラ型動力伝達装置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】
【０００６】
本発明の遊星ローラ型動力伝達装置は、サンローラと、前記サンローラの外側に同軸に設けられたリングローラと、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれが押し付けられた状態で前記サンローラと前記リングローラとの間に組み込まれたピニオンローラと、前記ピニオンローラを回転自在に支持するキャリアとを備えた遊星ローラ型動力伝達装置において、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれは、前記ピニオンローラに接触でき、かつ軸線方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに増加から減少へ又は減少から増加へ変化する接触部を有し、前記サンローラ、前記リングローラ及び前記ピニオンローラの少なくとも一つを軸線方向に移動できるように構成された移動手段を更に備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この動力伝達装置によれば、サンローラ及びリングローラのそれぞれの接触部が円筒面及び円錐面以外の曲面を持ち、その曲面とピニオンローラとが接触することになる。そのため、円筒面や円錐面同士が接触する場合と比較して、作動時におけるピニオンローラとサンローラ及びリングローラとの接触面圧を低減できる。これらのローラの少なくとも一つを軸線方向に移動できるため、その移動によって各ローラの弾性変形量が変化して押し付け力が変化する。その結果、各ローラ間の接触面積が変化する。接触面積が変化すると各ローラ間の摩擦力が変化するためトルクの伝達容量を変えることができる。これにより、伝達すべきトルクの大きさに見合った伝達容量に変更できるため伝達容量の過不足を回避できる。また、このような移動によって、各ローラの回転中心から接触位置までの距離が変化するため変速比を変えることもできる。なお、ピニオンローラはサンローラ及びリングローラのそれぞれと接触してトルク伝達可能なものであれば十分で、その構成に特段の制限はない。
【０００８】
本発明の動力伝達装置の一態様において、前記ピニオンローラは、軸線方向への移動が許容限度内に制限された状態で前記キャリアに支持されており、前記移動手段は、前記サンローラ及び前記リングローラのぞれぞれを前記ピニオンローラに対して軸線方向に移動できるように構成されてもよい（請求項２）。この態様によれば、各ローラのいずれか一つを移動させるよりも移動態様を多様にできる。そのため、トルクの伝達容量及び変速比のそれぞれの変更可能範囲が拡大する。
【０００９】
この態様においては、前記移動手段は、前記サンローラ及び前記リングローラのぞれぞれを前記ピニオンローラの軸線方向に関する同位置に移動できるように構成されてもよい（請求項３）。この場合には、サンローラとピニオンローラとの接触位置と、リングローラとピニオンローラとの接触位置とが軸線方向に関して同位置となる。このため、ピニオンローラを軸線に対して傾けるモーメントの発生を抑えることができる。これによりピニオンローラを支持する軸受等の耐久性が向上する。
【００１０】
各ローラの接触部の構成は適宜に設定してよい。例えば、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれの前記接触部は前記ピニオンローラに近づく方向に膨らむ凸状に構成されており、前記ピニオンローラは、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれに接触でき、かつ軸線方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに減少から増加へ変化して前記サンローラ及び前記リングローラから離れる方向に後退する凹状の接触部を有しており、前記ピニオンローラの前記接触部は、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれの前記接触部の曲率よりも小さい曲率を有してもよい（請求項４）。また、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれの前記接触部は前記ピニオンローラから離れる方向に後退する凹状に構成されており、前記ピニオンローラは、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれに接触でき、かつ軸線方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに増加から減少へ変化して前記サンローラ及び前記リングローラに近づく方向に膨らむ凸状の接触部を有しており、前記サンローラ及び前記リングローラのそれぞれの前記接触部は、前記ピニオンローラの前記接触部の曲率よりも小さい曲率を有してもよい（請求項５）。
【００１１】
これらの態様によれば、移動手段によるローラの移動が行われない場合、各ローラ間の接触位置が凹状の接触部を持つローラの底部、即ち接触部の外径が最も小さい部位に自然に落ち着く。これにより芯ズレが自動的に矯正されるので芯ズレの発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、円筒面や円錐面同士が接触する場合と比較して、作動時におけるピニオンローラとサンローラ及びリングローラとの接触面圧を低減できる。しかも、これらのローラの少なくとも一つを軸線方向に移動できるため、その移動に伴う接触面積が変化によりトルクの伝達容量を変えることができる。これにより、伝達すべきトルクの大きさに見合った伝達容量に変更できるため伝達容量の過不足を回避できる。その結果、装置の耐久性及び伝達効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る遊星ローラ型動力伝達装置の概略を示した正面図、図２は図１のII−II線に沿った断面を模式的に示した断面模式図、図３は動力の伝達経路や各要素を簡略化して示した図２に対応するスケルトン図である。遊星ローラ型動力伝達装置（以下、動力伝達装置と略称する。）１Ａは自動車用の自動変速機等に組み込まれ、入力軸２に入力されたトルクを出力軸３へ伝達する過程で入力軸２の回転を変速して出力軸３へ出力できるように構成されている。入力軸２及び出力軸３はそれぞれ軸受４（図３参照）を介してハウジング５にて支持されている。
【００１４】
ハウジング５には、入力軸２と一体回転するサンローラ６と、そのサンローラ６の外側に同軸に設けられて出力軸３と一体回転するリングローラ７と、サンローラ６及びリングローラ７の間に組み込まれた３つのピニオンローラ８と、ピニオンローラ８を回転自在に支持するキャリア９とが収められている。サンローラ６及びリングローラ７は軸線Ａｘ１の回りを回転することができ、ピニオンローラ８は軸線Ａｘ２の回りを回転することができる。キャリア９はハウジング５に対して相対移動不能に固定されている。キャリア９とハウジング５とは一体に構成されていてもよい。各ローラ６〜８は鉄合金等の弾性変形可能な材料で構成されている。これらのローラ６〜８は、リングローラ７が半径方向外側に弾性変形して広がるように荷重を作用させた状態でピニオンローラ８をサンローラ６とリングローラ７との間に配置し、その後リングローラ７に対する荷重を抜くことにより相互に組み合わされる。そのため、サンローラ６及びピニオンローラ８はリングローラ７にて締め付けられて、各ローラ６〜８間の相互の接触位置において弾性変形が僅かに生じる。つまり、各ローラ６〜８は相互の接触位置において所定の締め代が形成される。これにより、ピニオンローラ８はサンローラ６及びリングローラ７のそれぞれに押し付けられた状態でサンローラ６とリングローラ７との間に組み込まれる。
【００１５】
サンローラ６はピニオンローラ８に接触し得る接触部６ａを有し、その接触部６ａは軸線Ａｘ１方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに増加から減少へ変化してピニオンローラ８に近づく方向に膨らむ凸状に構成されている。即ち、接触部６ａは円筒面及び円錐面以外の曲面を持っている。接触部６ａは軸線Ａｘ１方向の中央部が最も膨らんでおり、その中央部から両端に向かって対称に構成されている。一方、リングローラ６もピニオンローラ８に接触し得る接触部７ａを有し、その接触部７ａは軸線Ａｘ１方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに増加から減少へ変化してピニオンローラ８に近づく方向に膨らむ凸状に構成されている。接触部７ａも同様に軸線Ａｘ１方向の中央部が最も膨らんでおり、その中央部から両端に向かって対称に構成されている。
【００１６】
ピニオンローラ８はサンローラ６及びリングローラ７のそれぞれに接触し得る接触部８ａを有し、その接触部８ａは軸線Ａｘ２方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに減少から増加へ変化してサンローラ６及びリングローラ７から離れる方向に後退する凹状に構成されている。接触部８ａは軸線Ａｘ２方向の中央部が最も後退しており、その中央部から両端に向かって対称に構成されている。接触部８ａは接触部６ａの曲率及び接触部７ａの曲率よりも小さい曲率を有している。つまり、接触部８ａの曲がり具合は接触部６ａ及び接触部７ａの曲がり具合よりも緩やかである。また、ピニオンローラ８はその接触部８ａの軸線Ａｘ２方向に関する寸法がサンローラ６の接触部６ａ及びリングローラ７の接触部７ａの軸線Ａｘ１方向に関する寸法よりも大きくなるように構成されている。
【００１７】
動力伝達装置１Ａにはサンローラ６を軸線Ａｘ１方向へ移動させる移動手段としてトルクカム１０が設けられている。リングローラ７の軸線Ａｘ１方向への移動及びピニオンローラ８の軸線Ａｘ２方向に関する移動は許容限度内に制限されている。つまり、リングローラ７は軸線Ａｘ１方向の移動が許容範囲内に制限された状態でハウジング５にて支持されており、ピニオンローラ８は軸線Ａｘ２方向の移動が許容範囲内に制限された状態でキャリア９にて回転自在に支持されている。なお、ここでいう移動はハウジング５に対する移動を意味する。トルクカム１０は入力軸２に介在し、入力軸２に作用するトルクの大きさに応じた軸線Ａｘ１方向の変位を発生する周知のものである。入力軸２にトルクカム１０が介在することにより、入力軸２に作用するトルクの増加に伴ってサンローラ６が軸線Ａｘ１方向に押し込まれるように移動する。
【００１８】
トルクが少ない場合には、サンローラ６とピニオンローラ８との接触位置は接触部８ａの中央部（底部）に自然に落ち着く。即ち、動力伝達機構１Ａは芯ズレが自動的に矯正される芯ズレ矯正機能を持つ。トルクが増加してサンローラ６が押し込まれるとサンローラ６とピニオンローラ８との接触位置が図２の左方向に移動して各接触部６ａ、８ａの変形量が増加し、これによってサンローラ６とピニオンローラ８との接触面積が増加する。つまり、上述した締め代が増えて各ローラ６〜８間の摩擦力が増加するため動力伝達装置１Ａのトルクの伝達容量が増加する。これにより、伝達すべきトルクの大きさに見合った伝達容量に変更できるため伝達容量の過不足を回避できる。また、図示の形態では、サンローラ６が移動することにより、サンローラ６の回転中心からサンローラ６とピニオンローラ８との接触位置までの距離が変化するため変速比を変えることも可能である。
【００１９】
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を説明する。図４は第２の形態に係る動力伝達装置を示した断面模式図であり第１の形態の図２に対応する。図５は動力の伝達経路や各要素を簡略化して示した図４に対応するスケルトン図である。なお、第２の形態に係る動力伝達装置の正面は図１と略同一であるので図示を省略する。以下、第１の形態と共通する構成については同一符号を図面に付して説明を省略する。
【００２０】
図４及び図５に示すように、動力伝達装置１Ｂはピニオンローラ８の軸線Ａｘ２方向の移動が許容範囲内に制限されている一方で、サンローラ６及びリングローラ７の軸線Ａｘ１方向の移動が許容されている。動力伝達装置１Ｂには、サンローラ６を軸線Ａｘ１方向に移動するための第１駆動装置２１と、リングローラ７を軸線Ａｘ１方向に移動するための第２駆動装置２２とが本発明に係る移動手段として設けられている。これらの駆動装置２１、２２には不図示の油圧源から油圧が供給されており、各駆動装置２１、２２はその油圧を利用してサンローラ６及びリングローラ７をそれぞれ独立して駆動できるように構成されている。これらの駆動装置２１の動作は図示しない制御装置にて制御されるようになっている。
【００２１】
各駆動装置２１、２２によってサンローラ６の移動量とリングローラ７の移動量とをそれぞれ独立して変更できるため、第１の形態の場合よりもトルクの伝達容量及び変速比のそれぞれの変更範囲を拡大できる。また、各駆動装置２１、２２によってサンローラ６及びリングローラ７のぞれぞれをピニオンローラ８の軸線Ａｘ２方向に関する同位置に移動させることもできる。この場合には、サンローラ６とリングローラ７とを移動しても、サンローラ６とピニオンローラ８との接触位置と、リングローラ７とピニオンローラ８との接触位置とが軸線Ａｘ２方向に関して同位置となる。このため、ピニオンローラ８を軸線Ａｘ２に対して傾けるモーメントの発生を抑えることができる。これによりピニオンローラ８を支持する軸受等の耐久性が向上する。
【００２２】
本発明は以上の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、図６に示すように、各ローラの接触部の凹凸の関係を上述の形態と反対にしてもよい。図６は変形例に係る動力伝達装置を示した断面模式図であり第１の形態の図２に対応する。図示した動力伝達機構１Ｃは入力軸２と一体回転するサンローラ３６と、そのサンローラ３６の外側に同軸に設けられたリングローラ３７と、サンローラ３６及びリングローラ３７のそれぞれが押し付けられた状態でこれらの間に組み込まれた３つのピニオンローラ３８とを備えている。
【００２３】
サンローラ３６はピニオンローラ３８に接触し得る接触部３６ａを有し、その接触部３６ａは軸線Ａｘ１方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに減少から増加へ変化してピニオンローラ３８から離れる方向に後退する凹状に構成されている。接触部３６ａは軸線Ａｘ１方向の中央部が最も後退しており、その中央部から両端に向かって対称に構成されている。一方、リングローラ３６もピニオンローラ３８に接触し得る接触部３７ａを有し、その接触部７ａは軸線Ａｘ１方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに減少から増加へ変化してピニオンローラ３８から離れる方向に後退する凹状に構成されている。接触部３７ａも同様に軸線Ａｘ１方向の中央部が最も後退しており、その中央部から両端に向かって対称に構成されている。ピニオンローラ３８はサンローラ３６及びリングローラ３７のそれぞれに接触し得る接触部３８ａを有し、その接触部３８ａは軸線Ａｘ２方向の一端から他端に向かって外径が滑らかに増加から減少へ変化してサンローラ３６及びリングローラ３７に近づく方向に膨らむ凸状に構成されている。接触部３６ａ及び接触部３７ａは接触部３８ａの曲率よりも大きい曲率をそれぞれ有している。また、ピニオンローラ３８はその接触部３８ａの軸線Ａｘ２方向に関する寸法がサンローラ６の接触部６ａ及びリングローラ７の接触部７ａの軸線Ａｘ１方向に関する寸法よりも小さくなるように構成されている。図６に示した形態に変形しても、上述した各形態と同等の効果を発揮することができる。
【００２４】
また、上述の各形態及び変形例では、ピニオンローラを支持するキャリアを固定した形態を前提としているが、サンローラ又はリングローラのいずれか一方を固定した形態で実施してもよい。また、移動手段としては、サンローラ、リングローラ及びピニオンローラの少なくとも一つを移動できればよい。従って、本発明はこれらのローラのいずれか一つのローラを移動する形態、これらのローラから選ばれた二つのローラを移動する形態、これらのローラの全てを移動する形態のいずれでも実施することができる。
【００２５】
移動手段の構成は上述したトルクカムや油圧で駆動する駆動装置に限られない。例えば自動車用の自動変速装置である周知のＡ／ＴやＣＶＴに広く適用されているバルブボディを利用し、そのバルブボディに設けられたバルブの操作で油圧を制御することにより任意のローラを移動できる形態で、本発明に係る移動手段を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一形態に係る動力伝達装置の概略を示した正面図。
【図２】図１のII−II線に沿った断面を模式的に示した断面模式図。
【図３】動力の伝達経路や各要素を簡略化して示したスケルトン図。
【図４】第２の形態に係る動力伝達装置を示した断面模式図。
【図５】動力の伝達経路や各要素を簡略化して示したスケルトン図。
【図６】変形例に係る動力伝達装置を示した断面模式図。
【符号の説明】
【００２７】
１  動力伝達装置
６  サンローラ
６ａ  接触部
７  リングローラ
７ａ  接触部
８  ピニオンローラ
８ａ  接触部
９  キャリア
１０  トルクカム（移動手段）
２１  第１駆動装置（移動手段）
２２  第２駆動装置（移動手段）
３６  サンローラ
３６ａ  接触部
３７  リングローラ
３７ａ  接触部
３８  ピニオンローラ
３８ａ  接触部
Ａｘ１、Ａｘ２  軸線
【図１】
2009041582.tif 000003
【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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