JP2014040885A - 摩擦ローラ式変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】押圧装置により面圧を向上させる必要上、回転中心に対し傾斜した母線形状を有する傾斜面同士を転がり接触させる部分での摩擦損失の低減を図れる構造を実現する。
【解決手段】前記押圧装置であるローディングカム装置１５ｂ、１５ｂを、環状ローラ１３ｂ側に設ける。この環状ローラ１３ｂの回転中心から、前記傾斜した母線形状に関するトラクション部までの距離を長くできて、これら各トラクション部の両端部での周速の差を小さくできる。この結果、これら各トラクション部での摩擦損失を低く抑えられて、前記課題を解決できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば電気自動車の駆動系に組み込んだ状態で、電動モータから駆動輪にトルクを伝達する、摩擦ローラ式変速機の改良に関する。

近年に於ける化石燃料の消費量低減の流れを受けて、電気自動車の研究が進み、一部で実施されている。電気自動車の動力源である電動モータは、化石燃料を直接燃焼させる事により動く内燃機関（エンジン）とは異なり、出力軸のトルク及び回転速度の特性が自動車用として好ましい（一般的に、起動時に最大トルクを発生する）ので、必ずしも内燃機関を駆動源とする一般的な自動車の様な変速機を設ける必要はない。但し、電気自動車の場合でも、変速機を設ける事により、加速性能及び高速性能を改善できる。具体的には、変速機を設ける事で、車両の走行速度と加速度との関係を、ガソリンエンジンを搭載した自動車に近い、滑らかなものにできる。この点に就いて、図４を参照しつつ説明する。

例えば、電気自動車の駆動源である電動モータの出力軸と、駆動輪に繋がるデファレンシャルギヤの入力部との間部分に、減速比の大きな動力伝達装置を設けた場合、電気自動車の加速度（Ｇ）と走行速度（km/h）との関係は、図４の実線ａの左半部と鎖線ｂとを連続させた様になる。即ち、低速時の加速性能は優れているが、高速走行ができなくなる。これに対して、前記間部分に減速比の小さな動力伝達装置を設けた場合、前記関係は、図４の鎖線ｃと実線ａの右半部とを連続させた様になる。即ち、高速走行は可能になるが、低速時の加速性能が損なわれる。これに対して、前記出力軸と前記入力部との間に変速機を設け、車速に応じてこの変速機の減速比を変えれば、前記実線ａの左半部と右半部とを連続させた如き特性を得られる。この特性は、図４に破線ｄで示した、同程度の出力を有するガソリンエンジン車とほぼ同等であり、加速性能及び高速性能に関して、ガソリンエンジン車と同等の性能を得られる事が分かる。

図５は、この様な事情に鑑みて考えられた、電気自動車用駆動装置を示している（特願２０１１−２５０５３１）。この先発明に係る電気自動車用駆動装置は、車両駆動用電動モータ１と、摩擦ローラ式減速機２と、変速機３と、回転伝達装置４とを備える。そして、この摩擦ローラ式減速機２の入力軸５と、前記車両駆動用電動モータ１の出力軸６とを互いに同心に配置して、トルクの伝達を可能に接続する。又、前記摩擦ローラ式減速機２の出力軸１９（後述する図６参照）を、前記変速機３の駆動側回転軸７と同心に配置して、トルク伝達可能に接続する。

前記変速機３は、前記駆動側回転軸７と従動側回転軸８との間に、減速比が互いに異なる、１対の歯車伝達機構９ａ、９ｂを設けて成る。そして、１対のクラッチ機構１０ａ、１０ｂの切り換えにより、何れか一方の歯車伝達機構９ａ（９ｂ）のみを、動力の伝達を可能な状態として、前記駆動側回転軸７と前記従動側回転軸８との間の減速比を、高低の２段階に変換可能としている。
更に、前記回転伝達装置４は、複数の歯車を組み合わせた、一般的な歯車伝達機構であり、前記従動側回転軸８の回転をデファレンシャルギヤ１１の入力部に伝達し、左右１対の駆動輪を回転駆動する様に構成している。

尚、前記摩擦ローラ式減速機２としては、例えば特許文献１に記載されたものが使用できる。図６は、この特許文献１に記載された摩擦ローラ式変速機２を示している。この摩擦ローラ式減速機２は、入力軸５と、出力軸１９と、太陽ローラ１２と、環状ローラ１３と、複数個の遊星ローラ１４、１４と、ローディングカム装置１５とを備える。このうちの太陽ローラ１２は、軸方向に分割された１対の太陽ローラ素子１６ａ、１６ｂを前記入力軸５の周囲に、互いの先端面同士の間に隙間を介在させた状態で互いに同心に、且つ、このうちの一方の太陽ローラ素子１６ａを前記入力軸５に対する相対回転を可能に配置して成る。又、前記各遊星ローラ１４、１４は、遊星軸１７、１７の周囲に回転自在に支持した状態で、それぞれの外周面を前記太陽ローラ１２の外周面と前記環状ローラ１３の内周面とに転がり接触させている。又、前記各遊星軸１７、１７の基端部は、キャリア１８を介して、前記出力軸１９の基端部に結合固定している。

更に、前記ローディングカム装置１５は、一方の太陽ローラ素子１６ａと、前記入力軸５との間に設けて、この入力軸５の回転に伴ってこの一方の太陽ローラ素子１６ａを、他方の太陽ローラ素子１６ｂに向け押圧しつつ、これら両太陽ローラ素子１６ａ、１６ｂから成る、前記太陽ローラ１２を回転駆動する。この為に、前記入力軸５の中間部に、止め輪２０により支え環２１を係止し、この支え環２１と前記一方の太陽ローラ素子１６ａとの間に、この支え環２１の側から順番に、皿ばね２２と、カム板２３と、それぞれが転動体である複数個の玉２４、２４とを設けている。そして、互いに対向する、前記一方の太陽ローラ素子１６ａの基端面と前記カム板２３の片側面との、それぞれ円周方向複数箇所ずつに、被駆動側カム面２５、２５と駆動側カム面２６、２６とを設けている。これら各カム面２５、２６はそれぞれ、軸方向に関する深さが円周方向に関して中央部で最も深く、同じく両端部に向かうに従って漸次浅くなる形状を有する。

この様なローディングカム装置１５は、前記入力軸５が停止している状態では、前記各玉２４、２４が、図８の（Ａ）に示す様に、前記各カム面２５、２６の最も深くなった部分に位置する。この状態では、前記皿ばね２２の弾力により、前記一方の太陽ローラ素子１６ａを前記他方の太陽ローラ素子１６ｂに向け押圧する。これに対して、前記入力軸５が回転すると、前記各玉２４、２４が、図８の（Ｂ）に示す様に、前記各カム面２５、２６の浅くなった部分に移動する。そして、前記一方の太陽ローラ素子１６ａと前記カム板２３との間隔を拡げ、前記一方の太陽ローラ素子１６ａを前記他方の太陽ローラ素子１６ｂに向け押圧する。この結果、この一方の太陽ローラ素子１６ａはこの他方の太陽ローラ素子１６ｂに向け、前記皿ばね２２の弾力と、前記各カム面２５、２６に対して前記各玉２４、２４が乗り上げる事により発生する推力とのうちの、大きな方の力で押圧されつつ回転駆動される。

上述の様な摩擦ローラ式減速機２の運転時には、前記ローディングカム装置１５が発生する軸方向の推力により、前記各遊星ローラ１４、１４の外周面と、前記太陽ローラ１２の外周面及び前記環状ローラ１３の内周面との転がり接触部の面圧が上昇する。この面圧は、前記入力軸５と前記出力軸１９との間で伝達すべきトルクの大きさに応じて上昇する。この状態でこの入力軸５を回転させると、この回転が、前記太陽ローラ１２から前記各遊星ローラ１４、１４に伝わり、これら各遊星ローラ１４、１４がこの太陽ローラ１２の周囲で、自転しつつ公転する。そこで、これら各遊星ローラ１４、１４の公転運動を、前記キャリア１８を介して前記出力軸１９により取り出す。

前述の図５に示した電気自動車用駆動装置の様に、車両駆動用電動モータ１と変速機３との間に摩擦ローラ式変速機２を配置すれば、電気エネルギの効率的利用の為、前記車両駆動用電動モータ１として、小型且つ高回転型（例えば最高回転速度が３万min^-1程度）のものを使用しても、運転時の振動及び騒音を抑えられる。即ち、第一段の減速機として、前記摩擦ローラ式減速機２を使用するので、高速回転部分での振動の発生を抑えられる。それぞれが歯車伝達機構である、前記変速機３及び回転伝達装置４の回転速度は、一般的なガソリンエンジンを搭載した自動車の変速機部分の運転速度と同程度（最高で数千min^-1程度）に抑えられるので、何れの部分でも、不快な振動や騒音が発生する事はない。

尚、前述の図６に示した摩擦ローラ式変速機２は、前記環状ローラ１３を固定し、各中間ローラを前記各遊星ローラ１４、１４とする事により、これら各遊星ローラ１４、１４の公転運動を、前記キャリア１８を介し、減速した出力として取り出す構造を採用している。これに対して、中間ローラを自転のみ可能とし、環状ローラを回転させて動力伝達を行わせる構造もある。例えば、未公開であるが、前記特願２０１１−２５０５３１には、図９に示す様な構造を有する摩擦ローラ式変速機２ａが開示されている。本発明は、前述の図６に示した構造でも実施可能ではあるが、環状ローラを回転させて動力伝達を行わせる構造で実施する事が、各転がり接触部の面圧確保の面から好ましいので、前記図９に示した構造に就いて、簡単に説明する。

この図９に示した摩擦ローラ式減速機２ａは、入力軸５ａにより太陽ローラ１２ａを回転駆動し、この太陽ローラ１２ａの回転を、複数個の中間ローラ２７、２７を介して環状ローラ１３ａに伝達し、この環状ローラ１３ａの回転を出力軸１９ａから取り出す様にしている。前記各中間ローラ２７、２７は、それぞれの中心部に設けた自転軸２８、２８を中心として自転するが、前記太陽ローラ１２ａの周囲で公転する事はない。前記太陽ローラ１２ａは、互いに同じ形状を有する１対の太陽ローラ素子１６ｃ、１６ｃを互いに同心に組み合わせて成り、これら両太陽ローラ素子１６ｃ、１６ｃを軸方向両側から挟む位置に、それぞれローディングカム装置１５ａ、１５ａを設置して、前記入力軸５ａの回転に伴って前記両太陽ローラ素子１６ｃ、１６ｃを、互いに近付く方向に押圧しつつ同方向に回転駆動する様にしている。上述した各構成部分は、段付円筒状のハウジング２９内に収納している。

又、前記環状ローラ１３ａは、前記ハウジング２９の軸方向中間部で前記太陽ローラ１２ａの周囲部分に、この太陽ローラ１２ａと同心に配置している。この環状ローラ１３ａの内周面は、軸方向に関して内径が変化しない円筒面とし、この環状ローラ１３ａと前記出力軸１９ａの基端部とを、断面Ｌ字形の連結部３０により連結している。

更に、前記各中間ローラ２７、２７は、前記環状ローラ１３ａの内周面と前記太陽ローラ１２ａとの間の環状空間内に、前記各自転軸２８、２８を中心とする回転（自転）を自在に、且つ、前記環状ローラ１３ａ及び前記太陽ローラ１２ａの径方向に関する若干の変位を可能に設置している。又、前記各中間ローラ２７、２７の外周面は、軸方向中間部を単なる円筒面とすると共に、軸方向両側部分を、前記両太陽ローラ素子１６ｃ、１６ｃの外周面と同方向に同一角度傾斜した、部分円すい凸面状の傾斜面としている。従って、前記各ローラ１２ａ、１３ａ、２７の周面同士は互いに線接触し、これら各ローラ１２ａ、１３ａ、２７の周面同士の転がり接触部であってトルクを伝達する、各トラクション部の接触面積を確保できる。

上述の様に構成する、先発明に係る摩擦ローラ式減速機２ａの運転時、電動モータにより前記入力軸５ａを回転駆動すると、前記両太陽ローラ素子１６ｃ、１６ｃが、前記両ローディングカム装置１５ａ、１５ａの働きにより、互いに近付く方向に押圧されつつ、前記入力軸５ａと同じ方向に同じ速度で回転する。そして、前記両太陽ローラ素子１６ｃ、１６ｃにより構成される前記太陽ローラ１２ａの回転が、前記各中間ローラ２７、２７を介して前記環状ローラ１３ａに伝わり、前記出力軸１９ａから取り出される。

前述の図６に示した従来構造にしても、上述の図９に示した先発明に係る構造にしても、各ローラの周面同士の転がり接触部である各トラクション部の面圧を確保する為のローディングカム装置１５、１５ａは、太陽ローラ１２、１２ａの側に設けている。このローディングカム装置１２、１２ａを構成する必要上、この太陽ローラ１２、１２ａの外周面と、遊星ローラ１４、１４又は中間ローラ２７、２７の外周面とは、それぞれが部分円すい状凸面である、傾斜面同士の転がり接触となる。この為、前記太陽ローラ１２、１２ａの外周面と、前記遊星ローラ１４、１４又は前記中間ローラ２７、２７の外周面とに関する摩擦損失が大きくなる。この摩擦損失が生じる理由は、これら各ローラ１２、１２ａ、１４、２７の外周面が線接触若しくは線接触に近い状態となるのに対して、これら各ローラ１２、１２ａ、１４、２７の回転中心軸とそれぞれの外周面の母線とが非平行な為である。

そして、前記摩擦損失は、前記各ローラ１２、１２ａ、１４、２７の外周面同士の各転がり接触部（トラクション部）の両端部同士の間で、周速の差が大きい程大きくなる。前記図６、９に示した構造の場合には、前記太陽ローラ１２ａの回転中心から前記各トラクション部までの距離（回転半径）が短い為、これら各トラクション部の両端同士の間で、前記太陽ローラ１２ａの外周面に関して角速度の差が大きくなり、これら各トラクション分の両端同士の間で、周速の差が大きくなる。この結果、これら各トラクション部での摩擦損失が大きくなり、前記摩擦ローラ式変速機２、２ａの伝達効率確保の面から不利になる。

特開２００４−１１６６７０号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、押圧装置により面圧を向上させる必要上、回転中心に対し傾斜した母線形状を有する傾斜面同士を転がり接触させる部分での摩擦損失の低減を図れる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の摩擦ローラ式変速機は、入力軸及び出力軸と、太陽ローラと、環状ローラと、複数個の中間ローラと、面圧付与装置とを備える。
このうちの各中間ローラは、前記太陽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内に、少なくとも自転を可能に設置されたもので、それぞれの外周面を前記太陽ローラの外周面及び前記環状ローラの内周面に転がり接触させている。
又、前記面圧付与装置は、これら各ローラの周面同士の転がり接触部の面圧を確保する為のものである。
又、前記入力軸及び前記出力軸は、互いの相対回転を可能として、前記太陽ローラ及び前記環状ローラと同心に配置された状態で、前記各ローラのうちの何れかのローラ又は何れかのローラと共に回転する支持部材のうちから選択される２種類の要素に、前記入力軸と前記出力軸とで互いに別の要素に結合している。

特に、本発明の摩擦ローラ式変速機に於いては、前記面圧付与装置を、前記環状ローラの側に設け、前記各中間ローラをこの環状ローラの径方向に関して内方に押圧する事により、前記各転がり接触部の面圧を上昇させるものとしている。
そして、本発明の摩擦ローラ式変速機は、次の(A)〜(E)の要件を総て備える。
(A) 前記環状ローラは、前記入力軸と前記出力軸とのうちの一方である第一回転軸の端部にこの第一回転軸と同心に設けられた保持筒の内周面に１対の環状ローラ素子を、この保持筒と共に回転可能に、且つ、互いの遠近動を可能に設ける事により構成している。
(B) この保持筒と、前記両環状ローラ素子のうちの少なくとも一方の環状ローラ素子との間に、これら両環状ローラ素子同士を互いに近づける方向に押圧する押圧手段を設けている。
(C) 前記両環状ローラ素子の内周面は、これら両環状ローラ素子の互いに対向する面である先端面側程内径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい状の凹面である。
(D) 前記各中間ローラの外周面は、軸方向中間部が軸方向に関して外径が変化しない円筒面であり、軸方向両端部が、前記各中間ローラの軸方向両端面に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい状凸面である。
(E) 前記太陽ローラのうちで、少なくとも前記各中間ローラの外周面の軸方向中間部が転がり接触する可能性のある部分を、軸方向に関して外径が変化しない円筒面としている。

上述の様な本発明の摩擦ローラ式変速機を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記押圧手段を、前記両環状ローラ素子を軸方向両側から挟む位置に配置された、１対のローディングカム装置とする。
これら両ローディングカム装置はそれぞれ、アンカプレートと、複数のカム面と、複数の転動体とから成るものとする。
このうちのアンカプレートは、前記保持筒の内周面に、この保持筒と同期した回転を可能に支持する。
又、前記各カム面は、互いに対向する、前記アンカプレートの軸方向片面と前記環状ローラ素子の基端面とのそれぞれ複数箇所ずつに形成したもので、円周方向端部に向かう程軸方向に関する深さ寸法が小さくなる方向に傾斜している。
又、前記各転動体は、前記各カム面同士の間に挟持している。
そして、前記両ローディングカム装置を構成する１対のアンカプレートのうちの一方のアンカプレートを前記保持筒の内周面に、他方のアンカプレートから退避する方向の軸方向変位を阻止した状態で支持する。
更に、前記他方のアンカプレートと前記保持筒との間に、この他方のアンカプレートを前記一方のアンカプレートに向けて弾性的に押圧するばねを設ける。

或いは、請求項３に記載した発明の様に、前記押圧手段を、前記両環状ローラ素子を軸方向両側から挟む位置に配置した、ローディングカム装置とばねとする。
このうちのローディングカム装置は、アンカプレートと、複数のカム面と、複数の転動体とから成るもので、前記アンカプレートを前記保持筒の内周面に、この保持筒と同期した回転を可能に、且つ、前記両環状ローラ素子のうちの一方の環状ローラ素子から離れる方向の変位を阻止した状態で支持する。
又、前記各カム面は、互いに対向する、前記アンカプレートの軸方向片面と前記一方の環状ローラ素子の基端面とのそれぞれ複数箇所ずつに形成したもので、円周方向端部に向かう程軸方向に関する深さ寸法が小さくなる方向に傾斜している。
又、前記各転動体は、前記各カム面同士の間に挟持している。
更に、前記ばねは、前記両環状ローラ素子のうちの他方の環状ローラ素子の基端面と前記保持筒との間に設けている。そして、この他方の環状ローラ素子を前記一方の環状ローラ素子に向けて弾性的に押圧する。

或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記押圧手段をばねとする。
又、前記両環状ローラ素子のうちの一方の環状ローラ素子を前記保持筒部の内側に、他方の環状ローラ素子から離れる方向の変位を阻止した状態で支持する。
そして、前記ばねは、前記両環状ローラ素子のうちの他方の環状ローラ素子の基端面と前記保持筒との間に設けて、この他方の環状ローラ素子を前記一方の環状ローラ素子に向けて弾性的に押圧する。

上述の様に構成する本発明の摩擦ローラ式変速機によれば、押圧装置により面圧を向上させる必要上、回転中心に対し傾斜した母線形状を有する傾斜面同士を転がり接触させる部分での摩擦損失の低減を図れる。
即ち、本発明の構造の場合には、前記押圧装置を環状ローラ側に設けている為、この環状ローラの回転中心から各トラクション部までの距離（回転半径）を長くできる。この為、前記傾斜面の傾斜角度が、前述した従来構造や先発明の構造と同じ場合でも、前記各トラクション部の両端同士の間で周速の差を小さく抑えられる。この結果、これら各トラクション部での摩擦損失を小さくできて、前記摩擦ローラ変速機の伝達効率を確保し易くなる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、摩擦ローラ式変速機の半部略断面図。 同第２例を示す、摩擦ローラ式変速機の半部略断面図。 同第３例を示す、摩擦ローラ式変速機の半部略断面図。 電気自動車用駆動装置に変速機を組み込む事による効果を説明する為の線図。 先発明に係る電気自動車用駆動装置の斜視図。 従来から知られている摩擦ローラ式変速機の１例を示す断面図。 図６の拡大Ａ−Ａ断面図。 図７の拡大Ｂ−Ｂ断面図。 先発明に係る摩擦ローラ式変速機の断面図。

［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の摩擦ローラ式変速機２ｂは、入力軸と一体の太陽ローラ１２ｂの外周面と、出力軸１９ｂの基端部に、この出力軸１９ｂと同心に結合された環状ローラ１３ｂとを備える。そして、この環状ローラ１３ｂの内周面と前記太陽ローラ１２ｂの外周面との間の環状空間内に、複数個の中間ローラ２７ａを配置している。この中間ローラ２７ａは、図示しない支持フレームに対し、自転可能に、但し公転を阻止した状態で、前記太陽ローラ１２ｂ及び前記環状ローラ１３ｂの径方向及び軸方向に関する若干の変位を可能に支持している。そして、前記太陽ローラ１２ｂの回転を、前記各中間ローラ２７ａを介して前記環状ローラ１３ｂに伝達し、この環状ローラ１３ｂの回転を前記出力軸１９ｂから取り出せる様にしている。

前記環状ローラ１３ｂは、保持筒３１と、１対の環状ローラ素子３２、３２とを備える。そして、この環状ローラ１３ｂを軸方向両側から挟む位置で前記保持筒３１の内径側に、１対のアンカプレート３３、３３と、それぞれが転動体である複数個の玉２４、２４と、ばね３４とを組み付けている。
このうちの保持筒３１は、前記出力軸１９ｂの基端部に、この出力軸１９ｂと同心に設けたもので、内周面に雌スプライン部を設けている。そして、この雌スプライン部に、前記両アンカプレート３３、３３の外周縁部をスプライン係合させて、これら両アンカプレート３３、３３を、前記出力軸１９ｂと同期して回転する様にしている。

又、前記両環状ローラ素子３２、３２は、前記雌スプライン部の内径（歯先径）よりも小さな外径を有し、前記保持筒３１の内径側で前記両アンカプレート３３、３３同士の間部分に、互いの遠近動を可能に設けている。又、前記両環状ローラ素子３２、３２の内周面は、これら両環状ローラ素子３２、３２の互いに対向する面である先端面側程内径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい状の凹面である。

又、互いに対向する前記両アンカプレート３３、３３の軸方向片面の円周方向等間隔複数箇所に、それぞれ被駆動側カム面２５ａ、２５ａを形成している。又、前記両アンカプレート３３、３３の軸方向片面と対向する、前記両環状ローラ素子３２、３２の基端面の円周方向等間隔複数箇所に、それぞれ駆動側カム面２６ａ、２６ａを形成している。これら各カム面２５ａ、２６ａは、それぞれ円周方向端部に向かう程軸方向に関する深さ寸法が小さくなる方向に傾斜している。そして、前記各被駆動側カム面２５ａ、２５ａと前記各駆動側カム面２６ａ、２６ａとの間に、それぞれ前記各玉２４、２４を挟持する事により、それぞれが押圧手段である、１対のローディングカム装置１５ｂ、１５ｂを構成している。これら両ローディングカム装置１５ｂ、１５ｂを機能させる為に、前記保持筒３１の先端部（図１の左端部）内周面に止め輪３５を係止して、前記両アンカプレート３３、３３のうちの先端側のアンカプレート３３が基端側（図１の右側）のアンカプレート３３から離れる方向に退避するのを阻止している。又、この基端側のアンカプレート３３と、前記保持筒３１と前記出力軸１９ｂとを連結する連結部３０ａとの間に、前記ローディングカム装置１５ｂ、１５ｂと共に押圧手段を構成する、前記ばね３４を設けて、前記基端側のアンカプレート３３を、前記先端側のアンカプレート３３に向け、弾性的に押圧している。尚、前記両ローディングカム装置１５ｂ、１５ｂが発生する押圧力が十分に大きくなった場合に、前記ばね３４が完全に押し潰されない様に、前記連続部３０ａのうちで、このばね３４よりも外径寄り部分をストッパ部としている。

更に、前記各中間ローラ２７ａの外周面は、軸方向中間部が軸方向に関して外径が変化しない円筒面であり、軸方向両端部が、前記各中間ローラ２７ａの軸方向両端面に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい状凸面である。これら両部分円すい状凸面の傾斜角度は、前記両環状ローラ素子３２、３２の内周面の傾斜角度と同じとして、これら両部分円すい状凸面と両環状ローラ素子３２、３２の内周面とが、広い面積で転がり接触（線接触）する様にしている。又、前記各中間ローラ２７ａの外周面を構成する円筒面と部分円すい状凸面とは、断面形状が部分円弧状である曲面により、滑らかに連続させている。前記各中間ローラ２７ａの外周面の軸方向中間部に存在する、前記円筒面は、前記太陽ローラ１２ｂの外周面と転がり接触するが、前記曲面の存在により、この転がり接触部の両端部に、エッジロードに基づく過大面圧が作用する事を防止される。

上述の様に構成する、本例の摩擦ローラ式変速機２ｂにより、前記入力軸１２ｂから前記出力軸１９ｂに動力を伝達する場合の作用は、次の通りである。先ず、この入力軸１２ｂの回転が、前記各中間ローラ２７ａを介して、前記両環状ローラ素子３２、３２に伝達される。すると、これら両環状ローラ素子３２、３２が前記両アンカプレート３３、３３に対し、円周方向に変位する傾向になり、前記各玉２４、２４が、前記各駆動側カム面２６ａ、２６ａと前記各被駆動側カム面２５ａ、２５ａとに乗り上げて、前記両環状ローラ素子３２、３２が互いに近付く。この結果、前記各中間ローラ２７ａの外周面と、前記太陽ローラ１２ｂの外周面及び前記環状ローラ１３ｂの内周面との転がり接触部である、各トラクション部の面圧が上昇する。そして、これら各トラクション部で、過大な滑りを生じる事なく、又、これら各トラクション部の面圧が過大になる事による転がり抵抗の増大を抑えつつ、効率的な動力伝達が可能になる。

特に、本例の摩擦ローラ式変速機２ｂによれば、前記両ローディングカム装置１５ｂ、１５ｂを設ける事に伴って生じる、不可避的な滑り摩擦を低く抑えられる。
即ち、本例の構造の場合には、前記両ローディングカム装置１５ｂ、１５ｂを前記環状ローラ１３ｂ側に設けている為、この環状ローラ１３ｂの回転中心から、前記両環状ローラ素子３２、３２の内周面と前記各中間ローラ２７ａの外周面との転がり接触部である、各トラクション部までの距離（回転半径）を長くできる。この為、前記両環状ローラ素子３２、３２の内周面の傾斜角度、並びに前記各中間ローラ２７ａの外周面両端部の部分円すい状凸面の傾斜角度を、前述した従来構造や先発明の太陽ローラ素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ（図６、９参照）の外周面の傾斜角度と同じとした場合でも、前記各トラクション部の両端同士の間で周速の差を小さく抑えられる。この結果、これら各トラクション部での摩擦損失を小さくできて、前記摩擦ローラ変速機２ａの伝達効率を確保し易くなる。

［実施の形態の第２例］
図２は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、各トラクション部の面圧を確保する為の押圧手段を、環状ローラ１３ｃを構成する１対の環状ローラ素子３２、３２ａを軸方向両側から挟む位置に配置した、ローディングカム装置１５ｂとばね３４としている。このうち、ローディングカム装置１５ｂにより、保持筒３１の先端側に設けた環状ローラ素子３２を押圧する部分の構成に就いては、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

これに対して、前記保持筒３１の基端側に設けた環状ローラ素子３２ａは、この保持筒３１の内径側にスプライン係合させて、この保持筒３１と共に回転する様に、且つ、この保持筒３１の軸方向の変位を可能に支持している。そして、前記環状ローラ素子３２ａの基端面と連結部３０ａとの間にばね３４を設けて、前記基端側の環状ローラ素子３２ａを、前記先端側の環状ローラ素子３２に向け、弾性的に押圧している。
ローディングカム装置１５ｂを１組とした点以外の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第３例］
図３は、請求項１、４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、環状ローラ１３ｄを構成する１対の環状ローラ素子３２ａ、３２ａを、何れも保持筒３１の内周面にスプライン係合させている。そして、この保持筒３１の基端側に設けた環状ローラ素子３２ａの基端面と連結部３０ａとの間にばね３４を設けて、前記基端側の環状ローラ素子３２ａを、前記保持筒３１の先端側に設けた環状ローラ素子３２ａに向け、弾性的に押圧している。これに対して、この先端側の環状ローラ３２ａは、その基端面を、前記保持筒３１の先端部内周面に係止した止め輪３５に直接接触させる事により、前記基端側の環状ローラ３２ａから退避する方向に変位するのを阻止している。
本例の構造によれば、各トラクション部の面圧を伝達トルクに応じて調節する事はできないが、伝達トルクの大きさがほぼ一定であれば、前記ばね３４の弾力を十分に確保する限り、摩擦損失を抑えて、効率の良い動力伝達を行える。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

図示の各例は、摩擦ローラ式変速機を減速機として使用する場合に就いて説明したが、入力軸と出力軸とを入れ替えれば、増速機として使用する事もできる。又、本発明を、前述の図６に示した様な、遊星ローラ式の構造に適用する事もできる。

１ 車両駆動用電動モータ
２、２ａ、２ｂ 摩擦ローラ式減速機
３ 変速機
４ 回転伝達装置
５、５ａ 入力軸
６ 出力軸
７ 駆動側回転軸
８ 従動側回転軸
９ａ、９ｂ 歯車伝達機構
１０ａ、１０ｂ クラッチ機構
１１ デファレンシャルギヤ
１２、１２ａ、１２ｂ 太陽ローラ
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 環状ローラ
１４ 遊星ローラ
１５、１５ａ、１５ｂ ローディングカム装置
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 太陽ローラ素子
１７ 遊星軸
１８ キャリア
１９、１９ａ、１９ｂ 出力軸
２０ 止め輪
２１ 支え環
２２ 皿ばね
２３ カム板
２４ 玉
２５、２５ａ 被駆動側カム面
２６、２６ａ 駆動側カム面
２７、２７ａ 中間ローラ
２８ 自転軸
２９ ハウジング
３０、３０ａ 連結部
３１ 保持筒
３２、３２ａ 環状ローラ素子
３３ アンカプレート
３４ ばね
３５ 止め輪

Claims (4)

1. 入力軸及び出力軸と、太陽ローラと、環状ローラと、複数個の中間ローラと、面圧付与装置とを備え、
   前記各中間ローラは、前記太陽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内に、少なくとも自転を可能に設置されたもので、それぞれの外周面を前記太陽ローラの外周面及び前記環状ローラの内周面に転がり接触させており、
   前記面圧付与装置は、これら各ローラの周面同士の転がり接触部の面圧を確保する為のものであり、
   前記入力軸及び前記出力軸は、互いの相対回転を可能として、前記太陽ローラ及び前記環状ローラと同心に配置された状態で、前記各ローラのうちの何れかのローラ又は何れかのローラと共に回転する支持部材のうちから選択される２種類の要素に、前記入力軸と前記出力軸とで互いに別の要素に結合されている摩擦ローラ式変速機に於いて、
   前記面圧付与装置は前記環状ローラの側に設けられ、前記各中間ローラをこの環状ローラの径方向に関して内方に押圧する事により、前記各転がり接触部の面圧を上昇させるもので、次の(A)〜(E)の要件を総て備える事を特徴とする摩擦ローラ式変速機。
   (A) 前記環状ローラは、前記入力軸と前記出力軸とのうちの一方である第一回転軸の端部にこの第一回転軸と同心に設けられた保持筒の内周面に１対の環状ローラ素子を、この保持筒と共に回転可能に、且つ、互いの遠近動を可能に設ける事により構成している。
   (B) この保持筒と、前記両環状ローラ素子のうちの少なくとも一方の環状ローラ素子との間にこれら両環状ローラ素子同士を互いに近づける方向に押圧する押圧手段が設けられている。
   (C) 前記両環状ローラ素子の内周面は、これら両環状ローラ素子の互いに対向する面である先端面側程内径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい状の凹面である。
   (D) 前記各中間ローラの外周面は、軸方向中間部が軸方向に関して外径が変化しない円筒面であり、軸方向両端部が、前記各中間ローラの軸方向両端面に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい状凸面である。
   (E) 前記太陽ローラのうちで、少なくとも前記各中間ローラの外周面の軸方向中間部が転がり接触する可能性のある部分は、軸方向に関して外径が変化しない円筒面である。
2. 前記押圧手段が、前記両環状ローラ素子を軸方向両側から挟む位置に配置された１対のローディングカム装置であり、これら両ローディングカム装置はそれぞれ、前記保持筒の内周面に、この保持筒と同期した回転を可能に支持されたアンカプレートと、互いに対向する、このアンカプレート軸方向片面と前記環状ローラ素子の基端面とのそれぞれ複数箇所ずつに形成された、円周方向端部に向かう程軸方向に関する深さ寸法が小さくなる方向に傾斜したカム面と、これら各カム面同士の間に挟持された複数個の転動体とから成るものであり、前記両ローディングカム装置を構成する１対のアンカプレートのうちの一方のアンカプレートを前記保持筒の内周面に、他方のアンカプレートから退避する方向の軸方向変位を阻止した状態で支持すると共に、この他方のアンカプレートと前記保持筒との間に、この他方のアンカプレートを前記一方のアンカプレートに向けて弾性的に押圧するばねを設けた、請求項１に記載した摩擦ローラ式変速機。
3. 前記押圧手段が、前記両環状ローラ素子を軸方向両側から挟む位置に配置された、ローディングカム装置とばねとであり、このうちのローディングカム装置は、前記保持筒の内周面に、前記両環状ローラ素子のうちの一方の環状ローラ素子から離れる方向の変位を阻止した状態で、この保持筒と同期した回転を可能に支持されたアンカプレートと、互いに対向する、このアンカプレートの軸方向片面と前記一方の環状ローラ素子の基端面とのそれぞれ複数箇所ずつに形成された、円周方向端部に向かう程軸方向に関する深さ寸法が小さくなる方向に傾斜したカム面と、これら各カム面同士の間に挟持された複数個の転動体とから成るもので、前記ばねは、前記両環状ローラ素子のうちの他方の環状ローラ素子の基端面と前記保持筒との間に設けられて、この他方の環状ローラ素子を前記一方の環状ローラ素子に向けて弾性的に押圧するものである、請求項１に記載した摩擦ローラ式変速機。
4. 前記押圧手段がばねであり、前記両環状ローラ素子のうちの一方の環状ローラ素子は前記保持筒部の内側に、他方の環状ローラ素子から離れる方向の変位を阻止した状態で支持しており、前記ばねは、前記両環状ローラ素子のうちの他方の環状ローラ素子の基端面と前記保持筒との間に設けられて、この他方の環状ローラ素子を前記一方の環状ローラ素子に向けて弾性的に押圧するものである、請求項１に記載した摩擦ローラ式変速機。

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