動力伝達装置
【課題】小型化を実現することができる動力伝達装置を提供する。
【解決手段】遊星ローラ機構１２においては、サンローラ２１とリングローラ２２との間にピニオンローラ２３がこれらと接触して挟持され、ピニオンローラ２３がキャリア２４に回転自在に支持されている。変速用歯車機構１４においては、ピニオンギア３３とリングギア３２とが噛み合わされ、ピニオンギア３３がキャリア３４に回転自在に支持されている。キャリア２４，３４の回転は固定されており、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３は、キャリア２４，３４に回転自在に支持された共通のピニオン回転部材４３に備えられていることで一体化されている。
【解決手段】遊星ローラ機構１２においては、サンローラ２１とリングローラ２２との間にピニオンローラ２３がこれらと接触して挟持され、ピニオンローラ２３がキャリア２４に回転自在に支持されている。変速用歯車機構１４においては、ピニオンギア３３とリングギア３２とが噛み合わされ、ピニオンギア３３がキャリア３４に回転自在に支持されている。キャリア２４，３４の回転は固定されており、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３は、キャリア２４，３４に回転自在に支持された共通のピニオン回転部材４３に備えられていることで一体化されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、動力を変速して伝達する動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機やエンジン等の動力源からの動力を変速して伝達するために、歯車伝動機構が用いられている。歯車伝動機構は、歯車同士の歯の噛み合いによりトルク伝達を行うため、トルク伝達容量を大きくすることが容易である反面、高速回転時にはその摩擦トルクが増大し、さらに歯の噛み合いによる振動・騒音も増大する。
【０００３】
また、ローラ同士の油膜を介した接触部に生じる油膜のせん断力（トラクション力）によってトルク伝達を行うトラクションドライブ機構も、動力を変速して伝達するために用いられている。トラクションドライブ機構は、その摩擦トルクが歯車伝動機構より小さく、高速回転時の振動・騒音も歯車伝動機構より小さい。しかし、トラクションドライブ機構は、そのトルク伝達容量を歯車伝動機構より大きくすることが困難となる。
【０００４】
さらに、歯車伝動機構及びトラクションドライブ機構の両方を用いた動力伝達装置も提案されており、その一例を図２０を用いて説明する。図２０に示す構成例では、遊星ローラ機構（トラクションドライブ機構）１１２及び遊星歯車機構（歯車伝動機構）１１４が入力軸１１６と出力軸１１８との間で直列に接続されている。
【０００５】
遊星ローラ機構１１２は、入力軸１１６に連結されたサンローラ１２１と、サンローラ１２１の外周を取り囲むリングローラ１２２と、サンローラ１２１とリングローラ１２２との間にこれらと接触して挟持（挟圧保持）された複数のピニオンローラ（遊星ローラ）１２３と、各ピニオンローラ１２３を回転自在に支持するキャリア１２４と、を有する。遊星歯車機構１１４は、連結部材１２５を介してリングローラ１２２に連結されたサンギア１３１と、出力軸１１８に連結されたリングギア１３２と、サンギア１３１及びリングギア１３２と噛み合う複数のピニオンギア（遊星ギア）１３３と、各ピニオンギア１３３を回転自在に支持するキャリア１３４と、を有する。キャリア１２４，１３４は、ケーシングに固定されていることで、その回転がロックされている。
【０００６】
入力軸１１６（サンローラ１２１）に入力された動力は、各ピニオンローラ１２３を介してリングローラ１２２（サンギア１３１）へ減速されて伝達される。サンギア１３１へ伝達された動力は、各ピニオンギア１３３を介してリングギア１３２（出力軸１１８）へ減速されて伝達される。このように、入力軸１１６に入力された動力を遊星ローラ機構１１２で減速し、遊星歯車機構１１４でさらに減速することで、動力伝達装置全体での変速比（減速比）を増大させている。さらに、遊星ローラ機構１１２を入力軸１１６側、遊星歯車機構１１４を出力軸１１８側に配置することで、遊星ローラ機構１１２で伝達されるトルクを減少させるとともに、遊星歯車機構１１４の各ギアの回転速度を減少させている。これによって、動力伝達装置（減速装置）の高速化、高効率化、及び低騒音化を図っている。なお、歯車伝動機構及びトラクションドライブ機構の両方を用いた動力伝達装置は、下記特許文献１及び非特許文献１にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１３７６２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】石橋彰、園田計二、服部信祐、「歯車とローラを用いたハイブリッド形減速機の設計・製作と性能（第１報、新減速機の試作とその動力伝達効率について）」、日本機械学会論文集（Ｃ編）、昭和６１年１２月、第５２巻、第４８４号、ｐ．３２７１−３２７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２０に示す構成例では、遊星ローラ機構１１２の最も外径側に位置するリングローラ１２２と遊星歯車機構１１４の最も内径側に位置するサンギア１３１とを連結部材１２５を介して連結している。この連結部材１２５を設ける必要がある分、動力伝達装置の軸線方向（図の左右方向）の長さが増大し、動力伝達装置の大型化を招くことになる。また、図２０に示す構成例では、入力軸１１６と出力軸１１８との間で動力伝達を行うためにキャリア１２４，１３４の回転を固定する必要があるが、リングローラ１２２及びサンギア１３１とともに回転する連結部材１２５が動力伝達装置の軸線方向においてキャリア１２４，１３４間に配置されているため、キャリア１２４，１３４の回転を別々の箇所で固定する必要がある。その結果、動力伝達装置の軸線方向の長さが増大し、動力伝達装置の大型化を招くことになる。
【００１０】
本発明は、小型化を実現することができる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】
【００１１】
本発明に係る動力伝達装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【００１２】
本発明に係る動力伝達装置は、サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構と、ピニオンギアと伝達用ギアとが噛み合うことで、ピニオンギアと伝達用ギアとの間でトルク伝達を行うことが可能な伝達用歯車機構と、を有し、ピニオンローラ及びピニオンギアが、キャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられており、ピニオンギアの外径がピニオンローラの外径と異なり、キャリア、リングローラ、及び伝達用ギアのいずれか１つの回転が固定されることを要旨とする。
【００１３】
本発明においては、ピニオンローラ及びピニオンギアがキャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられていることで、遊星ローラ機構のローラと伝達用歯車機構のギアとを連結部材を介さずに直接結合して一体化することが可能となる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さを短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００１４】
本発明の一態様では、伝達用歯車機構は、ピニオンギアと伝達用ギアとの間で動力を変速して伝達することが可能な機構であり、キャリアまたはリングローラの回転が固定されることで、サンローラと伝達用ギアとの間で動力を変速して伝達することが可能であることが好適である。
【００１５】
本発明の一態様では、伝達用ギアの回転が固定されることで、サンローラとキャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能であることが好適である。この態様では、伝達用ギアは、その外周に設けられた歯によりピニオンギアと噛み合うサンギアであることが好適である。
【００１６】
本発明の一態様では、伝達用ギアは、その内周に設けられた歯によりピニオンギアと噛み合うリングギアであることが好適である。この態様では、伝達用歯車機構は、ピニオンギア及びリングギアの他に、ピニオンギアと噛み合うサンギアをさらに含む遊星歯車機構であることが好適である。
【００１７】
また、本発明に係る動力伝達装置は、サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持され、ピニオンローラが第１キャリアに回転自在に支持された遊星ローラ機構と、サンギア及びリングギアと噛み合うピニオンギアが第２キャリアに回転自在に支持された遊星歯車機構と、を有し、サンギアが第１キャリアと連結されており、リングローラ及びリングギアが共通のリング部材に備えられており、第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能であることを要旨とする。
【００１８】
本発明においては、リングローラ及びリングギアが共通のリング部材に備えられており、キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達するために必要な遊星ローラ機構及び変速用歯車機構の回転部材の固定を１箇所で行うことができるとともに、動力伝達装置の軸線方向におけるリングローラとリングギアとの間隔を狭めることができる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さを短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００１９】
本発明の一態様では、前記リング部材には、リングローラの径方向への変形によるリングギアの径方向への変形を緩和するための緩衝部が設けられていることが好適である。この態様では、前記緩衝部の径方向の厚さが、リングローラ及びリングギアの径方向の厚さよりも薄く設定されていることが好適である。
【００２０】
本発明の一態様では、リングローラを内径側へ押圧することで、サンローラとピニオンローラとの接触部、及びピニオンローラとリングローラとの接触部に押圧力を作用させる押圧機構を有することが好適である。この態様では、リングローラの外周部には、その軸線方向の一方側から他方側にかけて外径が徐々に減少するテーパ面が形成され、押圧機構は、テーパ面を押圧する押圧部材を含み、押圧部材はリングローラの外径側への変位が拘束され、リングローラはその軸線方向の一方側への変位が拘束され、押圧部材をリングローラの軸線方向の一方側へ押圧することで、リングローラを内径側へ押圧することが好適である。また、この態様では、押圧機構は、リングローラの外周部を締め付けることで、リングローラを内径側へ押圧する機構であることが好適である。また、この態様では、押圧機構は、リングローラに作用するトルクに応じた押圧力でリングローラを内径側へ押圧する機構であることが好適である。
【００２１】
また、本発明に係る動力伝達装置は、サンローラとリングローラとの間に第１ピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構と、第２ピニオンローラと伝達用ローラとが接触することで、第２ピニオンローラと伝達用ローラとの間でトルク伝達を行うことが可能な伝達用ローラ機構と、を有し、第１ピニオンローラ及び第２ピニオンローラが、キャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられており、第２ピニオンローラの外径が第１ピニオンローラの外径と異なり、キャリア、リングローラ、及び伝達用ローラのいずれか１つの回転が固定されることを要旨とする。
【００２２】
本発明においては、第１ピニオンローラ及び第２ピニオンギアがキャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられていることで、遊星ローラ機構のローラと伝達用ローラ機構のローラとを連結部材を介さずに直接結合して一体化することが可能となる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さを短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係る動力伝達装置は、第１サンローラと第１リングローラとの間に第１ピニオンローラがこれらと接触して挟持され、第１ピニオンローラが第１キャリアに回転自在に支持された第１遊星ローラ機構と、第２サンローラと第２リングローラとの間に第２ピニオンローラがこれらと接触して挟持され、第２ピニオンローラが第２キャリアに回転自在に支持された第２遊星ローラ機構と、を有し、第２サンローラが第１キャリアと連結されており、第１リングローラ及び第２リングローラが共通のリング部材に備えられており、第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、第１サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能であることを要旨とする。
【００２４】
本発明においては、第１リングローラ及び第２リングローラが共通のリング部材に備えられており、第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、第１サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達するために必要な第１遊星ローラ機構及び第２遊星ローラ機構の回転部材の固定を１箇所で行うことができるとともに、動力伝達装置の軸線方向における第１リングローラと第２リングローラとの間隔を狭めることができる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さを短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１０】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の概略構成を示す図である。
【図１１】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の他の概略構成を示す図である。
【図１２】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の他の概略構成を示す図である。
【図１３】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の他の概略構成を示す図である。
【図１４】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の他の概略構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図２０】関連技術に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００２７】
「実施形態１」
図１は、本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の概略構成を示す図であり、その軸線方向と直交する方向から見た図を示す。本実施形態に係る動力伝達装置においては、遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構（伝達用歯車機構）１４が入力軸１６と出力軸１８との間で直列に接続されており、電動機やエンジン等の動力源から入力軸１６に入力された動力が遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４でそれぞれ変速（減速）されてから出力軸１８に伝達される。出力軸１８に伝達された動力は、出力軸１８と連結された負荷の駆動に用いられる。
【００２８】
遊星ローラ機構１２は、入力軸１６に連結されたサンローラ２１と、サンローラ２１の外周を取り囲むリングローラ２２と、サンローラ２１とリングローラ２２との間にこれらと接触して挟持（挟圧保持）された複数のピニオンローラ（遊星ローラ）２３と、各ピニオンローラ２３を回転自在に支持するキャリア２４と、を有する。図１は、遊星ローラ機構１２がシングルピニオン遊星ローラ機構である例を示している。各ピニオンローラ２３の外径（ピッチ円直径）は、サンローラ２１の外径（ピッチ円直径）よりも大きく設定されている。ここでの遊星ローラ機構１２は、回転するローラ同士の油膜を介した接触部に押圧力（法線方向の力）を作用させることで生じる油膜のせん断力（接線方向のトラクション力）によって動力伝達を行うトラクションドライブ機構である。例えば遊星ローラ機構１２を焼き嵌め方式で組み立てることにより、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部（接触面）２７、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部（接触面）２８に押圧力（法線力）を作用させることが可能となる。また、本実施形態では、リングローラ２２にその内径側（サンローラ２１側）への押圧力を付加することで、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部２７、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部２８に押圧力（法線力）を作用させる押圧機構を設けることもできる。ここでの押圧機構の構成例については後述する。このように、接触部２７，２８に法線力を作用させることで、接触部２７，２８に接線方向のトラクション力を発生させることができる。
【００２９】
変速用歯車機構１４は、複数のピニオンギア３３と、出力軸１８に連結され且つ各ピニオンギア３３と噛み合わされたリングギア（内歯車）３２と、各ピニオンギア３３を回転自在に支持するキャリア３４と、有し、各ピニオンギア３３とリングギア３２との間でトルク伝達を行うことが可能である。リングギア３２の内径（ピッチ円直径）は、各ピニオンギア３３の外径（ピッチ円直径）よりも大きく設定されており、リングギア３２は、その内周に設けられた歯により各ピニオンギア３３と噛み合っている。そして、リングギア３２の内径（ピッチ円直径）は、リングローラ２２の内径（ピッチ円直径）よりも小さく設定されており、各ピニオンギア３３の外径は、各ピニオンローラ２３の外径と異なり、各ピニオンローラ２３の外径よりも小さく設定されている。
【００３０】
本実施形態では、キャリア２４，３４同士が連結されており、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３がキャリア２４，３４に回転自在に支持された共通のピニオン回転部材４３に備えられている。つまり、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３が一体化されている。キャリア２４，３４は、ケーシングに固定されていることで、その回転がロックされている。そのため、各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３）については、キャリア２４，３４の中心軸まわりの回転である公転がロックされており、自軸まわりの回転である自転のみが許容されている。なお、キャリア２４，３４の一方を省略し、各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３）をキャリア２４，３４の他方に回転自在に支持することもできる。
【００３１】
入力軸１６に入力された動力源からの動力は、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部２７に生じる接線方向のトラクション力によって、サンローラ２１から各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３）に伝達されることで減速される。各ピニオン回転部材４３に伝達された動力は、各ピニオンギア３３とリングギア３２との噛み合いによって、各ピニオンギア３３からリングギア３２に伝達されることで減速される。そして、リングギア３２に伝達された動力が出力軸１８から出力される。このように、本実施形態に係る動力伝達装置は減速装置として機能し、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、遊星ローラ機構１２で減速され、変速用歯車機構１４でさらに減速される。したがって、動力伝達装置全体での変速比（減速比）を増大させることができる。なお、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（リングギア３２）への動力伝達においては、各ピニオン回転部材４３の公転は行われずに、各ピニオン回転部材４３の自転のみが行われる。
【００３２】
変速用歯車機構１４は、歯の噛み合いによってトルク伝達を行うため、トラクション力によってトルク伝達を行う遊星ローラ機構１２よりも、そのトルク伝達容量を大きくすることが容易である。しかし、変速用歯車機構１４は、高速回転時にはその摩擦トルクが増大し、さらに歯の噛み合いによる振動・騒音も増大する。一方、遊星ローラ機構１２は、その摩擦トルクが変速用歯車機構１４より小さく、高速回転時の振動・騒音も変速用歯車機構１４より小さい。そこで、入力軸１６に入力された動力を減速して出力軸１８へ伝達する場合は、遊星ローラ機構１２を入力軸１６側、変速用歯車機構１４を出力軸１８側に配置することで、遊星ローラ機構１２で伝達されるトルクを減少させることができるとともに、変速用歯車機構１４の各ギア（ピニオンギア３３及びリングギア３２）の回転速度を減少させることができる。したがって、動力伝達装置（減速装置）の高速化、高効率化、及び低騒音化を実現することができる。
【００３３】
ただし、前述の図２０に示す構成例のように、遊星ローラ機構１１２のリングローラ１２２と遊星歯車機構１１４のサンギア１３１とを連結する場合は、遊星ローラ機構１１２の最も外径側に位置するリングローラ１２２と遊星歯車機構１１４の最も内径側に位置するサンギア１３１との間に連結部材１２５を設ける必要がある分、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）が増大する。その結果、動力伝達装置の大型化を招くことになる。
【００３４】
これに対して本実施形態では、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３を共通のピニオン回転部材４３に設けて、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３を一体化することで、遊星ローラ機構１２のローラと変速用歯車機構１４のギアとを連結部材を介さずに直接結合することが可能となる。したがって、動力伝達装置の軸線方向（図１の左右方向）の長さ（全長）を短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。そして、キャリア２４，３４の一方を省略することで、動力伝達装置の軸線方向の全長をさらに短縮することができる。
【００３５】
本実施形態では、図２に示すように、キャリア２４の回転をロックする代わりに、リングローラ２２をケーシングに固定してリングローラ２２の回転をロックすることもできる。この場合は、各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３）については、公転及び自転の両方が許容される。なお、図２は、キャリア３４が省略され、各ピニオン回転部材４３がキャリア２４に回転自在に支持された例を示している。
【００３６】
図２に示す構成例では、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、サンローラ２１から各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３）及びキャリア２４に伝達される。ここでは、各ピニオン回転部材４３の公転及び自転の両方が行われる。各ピニオン回転部材４３（ピニオンギア３３）及びキャリア２４に伝達された動力は、リングギア３２に伝達される。これによって、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（リングギア３２）へ動力が減速されて伝達される。この図２に示す構成例によれば、動力伝達装置の変速比（減速比）をさらに増大させることが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態では、図３に示すように、キャリア２４の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ１と、リングローラ２２の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ２と、を設けることもできる。図３に示す構成例では、係合するブレーキをブレーキＢ１，Ｂ２間で切り換える、つまり回転をロックする回転部材をキャリア２４とリングローラ２２との間で切り換えることで、動力伝達装置の変速比（減速比）を切り換えることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、図４〜６に示すように、外周に設けられた歯により各ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１を変速用歯車機構１４に設けることもできる。図４〜６は、それぞれ図１〜３に示す構成例に対してサンギア３１を追加した例を示している。この場合の変速用歯車機構１４は、サンギア３１及びリングギア３２と噛み合うピニオンギア（遊星ギア）３３がキャリア３４に回転自在に支持された遊星歯車機構により構成される。トルク伝達時には、各ピニオンギア３３は、リングギア３２からの反力によってラジアル方向の力を受け、各ピニオンギア３３を回転支持するピニオンシャフトにもラジアル方向の力が作用する。図４〜６に示す構成例では、各ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１を設けることで、各ピニオンギア３３に作用するラジアル方向の力をサンギア３１によって受けることができ、サンギア３１に作用するラジアル方向の力は全体で釣り合う。その結果、ピニオンシャフトに作用するラジアル方向の力を低減することができる。
【００３９】
また、図１〜６に示す構成例では、動力源をリングギア３２に連結し、動力源の動力をリングギア３２から各ピニオン回転部材４３を介してサンローラ２１へ変速して伝達することもできる。この場合の動力伝達装置は、リングギア３２に入力された動力を増速してサンローラ２１へ伝達する増速装置として機能する。この場合も、遊星ローラ機構１２で伝達されるトルクを減少させることができるとともに、変速用歯車機構（伝達用歯車機構）１４の各ギアの回転速度を減少させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、図７に示すように、伝達用歯車機構１４のリングギア３２をケーシングに固定してリングギア３２の回転をロックするとともに、出力軸１８をキャリア２４，３４に連結することもできる。図７に示す構成例では、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、サンローラ２１から各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３）に伝達される。ピニオンギア３３と噛み合うリングギア３２の回転は固定されているため、各ピニオン回転部材４３の公転及び自転の両方が行われ、各ピニオン回転部材４３の公転と連動してキャリア２４，３４（出力軸１８）が回転する。これによって、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（キャリア２４，３４）へ動力が減速されて伝達される。この図７に示す構成例でも、ピニオンギア３３の外径をピニオンローラ２３の外径よりも小さく設定する（ピニオンギア３３の外径をピニオンローラ２３の外径と異ならせる）ことで、動力伝達装置の変速比（減速比）を遊星ローラ機構１２単体の変速比（減速比）よりも増大させることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、図８に示すように、外周に設けられた歯により各ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１を伝達用歯車機構１４に設け、サンギア３１をケーシングに固定してサンギア３１の回転をロックするとともに、出力軸１８をキャリア２４，３４に連結することもできる。図８に示す構成例では、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、サンローラ２１から各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３）に伝達される。ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１の回転は固定されているため、各ピニオン回転部材４３の公転及び自転の両方が行われ、各ピニオン回転部材４３の公転と連動してキャリア２４，３４（出力軸１８）が回転する。これによって、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（キャリア２４，３４）へ動力が減速されて伝達される。この図８に示す構成例でも、ピニオンギア３３の外径をピニオンローラ２３の外径よりも小さく設定する（ピニオンギア３３の外径をピニオンローラ２３の外径と異ならせる）ことで、動力伝達装置の変速比（減速比）を遊星ローラ機構１２単体の変速比（減速比）よりも増大させることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態では、図９に示すように、リングギア３２の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ３と、サンギア３１の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ４と、を設けることもできる。図９に示す構成例では、係合するブレーキをブレーキＢ３，Ｂ４間で切り換える、つまり回転をロックする回転部材をリングギア３２とサンギア３１との間で切り換えることで、動力伝達装置の変速比（減速比）を切り換えることができる。
【００４３】
また、図７〜９に示す構成例では、動力源をキャリア２４，３４に連結し、動力源の動力をキャリア２４，３４から各ピニオン回転部材４３を介してサンローラ２１へ変速して伝達することもできる。この場合の動力伝達装置は、キャリア２４，３４に入力された動力を増速してサンローラ２１へ伝達する増速装置として機能する。
【００４４】
ここで、本実施形態に係る動力伝達装置（図１，２，７，８に示す構成例）において、変速比（減速比）、出力軸１８の回転数（出力回転数）、及びピニオン回転部材４３の回転数（ピニオン回転数）をそれぞれ計算した例を下表に示す。ただし、下表の計算結果においては、図１，２，７，８に示す構成例の最大外径（リングローラ２２の外径）がいずれも等しい条件で計算しており、出力回転数及びピニオン回転数は、入力軸１６の回転数が５００００ｒｐｍのときの値である。キャリア２４（３４）、リングローラ２２、リングギア３２、及びサンギア３１のいずれか１つの回転を固定する際にどれを固定するかで減速比が異なるが、一般的には、遊星ローラ機構１２単体での変速比（減速比）は３〜５程度であるため、本実施形態によれば、動力伝達装置の小型化を実現しながら、動力伝達装置の変速比（減速比）を増大できることがわかる。
【００４５】
【表１】
【００４６】
次に、本実施形態において、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部２７、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部２８に押圧力（法線力）を作用させる押圧機構の構成例について説明する。ただし、以下に説明する構成例以外に、既知の押圧機構を用いることも可能である。
【００４７】
図１０に示す構成例では、リングローラ２２の外周面に、その軸線方向の一方側（図の左側）から他方側（図の右側）にかけて外径が徐々に減少するテーパ面（円錐面）２２ａが形成されている。そして、リングローラ２２のテーパ面２２ａを押圧する押圧リング（押圧部材）２５が設けられている。押圧リング２５の内周面には、リングローラ２２の軸線方向の一方側から他方側にかけて内径が徐々に減少するテーパ面（円錐面）２５ａが形成されており、このテーパ面２５ａがリングローラ２２のテーパ面２２ａと接触している。押圧リング２５は、リングローラ２２の外径側（図１０の上側）への変位が拘束されており、リングローラ２２は、その軸線方向の一方側への変位が拘束されている。
【００４８】
図１０に示す構成例では、押圧リング２５にリングローラ２２の軸線方向の一方側への押圧力を作用させることで、押圧リング２５のテーパ面２５ａがリングローラ２２のテーパ面２２ａを押圧し、くさび効果によってリングローラ２２がその内径側（サンローラ２１側）へ押圧される。これによって、接触部２７，２８に押圧力（法線力）を作用させることができ、接触部２７，２８にトラクション力を安定して発生させることができる。そして、押圧リング２５に作用させるリングローラ２２の軸線方向の一方側への押圧力を調整することで、接触部２７，２８に作用させる法線力を調整することが可能である。
【００４９】
また、図１１に示す構成例では、リングローラ２２の外周面にベルト２６が巻き付けられている。このベルト２６によってリングローラ２２の外周面を締め付けることで、リングローラ２２をその内径側へ押圧することができ、接触部２７，２８に法線力を作用させることができる。そして、ベルト２６の締め付け力を調整することで、接触部２７，２８に作用させる法線力を調整することが可能である。
【００５０】
また、図１２に示す構成例では、リングローラ２２の外周を取り囲むアウターリング２９が設けられている。リングローラ２２の外周面及びアウターリング２９の内周面にはそれぞれカム面２２ｂ，２９ｂが対向して形成されており、これらのカム面２２ｂ，２９ｂの間に挟まれて転動球３０が配設されている。これによって、リングローラ２２に作用するトルクに応じた押圧力でリングローラ２２をその内径側へ押圧するトルクカムが構成される。より具体的には、リングローラ２２に作用するトルクによってリングローラ２２とアウターリング２９との間に位相差が発生すると、転動球３０がカム面２２ｂ，２９ｂに沿って転動することで、この位相差に応じた押圧力でリングローラ２２がその内径側へ押圧される。これによって、リングローラ２２に作用するトルクに応じた法線力を接触部２７，２８に作用させることができ、接触部２７，２８に作用させる法線力をより適切に調整することができる。
【００５１】
また、図１３，１４に示す構成例では、リングローラ２２の外周面とアウターリング２９の内周面との間に油圧室３５が形成されている。アウターリング２９には、この油圧室３５に連通するシリンダ室３７が形成されており、このシリンダ室３７内には、リングローラ２２に連結された油圧ピストン３６が設けられている。油圧室３５内及びシリンダ室３７内は作動油で満たされている。なお、図１３は入力軸１６側から見た図を示し、図１４は出力軸１８側から見た図を示す。
【００５２】
図１３，１４に示す構成例では、リングローラ２２に作用するトルクによってリングローラ２２とアウターリング２９との間に位相差が発生すると、油圧ピストン３６がシリンダ室３７の周壁に沿って摺動することで、この位相差に応じた油圧力が油圧室３５内に発生する。この油圧力によってリングローラ２２がその内径側へ押圧されることで、接触部２７，２８に法線力が作用する。これによって、リングローラ２２に作用するトルクに応じた押圧力でリングローラ２２をその内径側へ押圧することができる。つまり、リングローラ２２に作用するトルクに応じた法線力を接触部２７，２８に作用させることができる。
【００５３】
「実施形態２」
図１５は、本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。以下の実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５４】
本実施形態では実施形態１と比較して、変速用歯車機構１４は、ピニオンギア３３とリングギア３２とキャリア３４の他に、各ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１をさらに有している。つまり、変速用歯車機構１４は、サンギア３１及びリングギア３２と噛み合うピニオンギア（遊星ギア）３３がキャリア３４に回転自在に支持された遊星歯車機構により構成されている。図１５は、変速用歯車機構１４がシングルピニオン遊星歯車機構である例を示している。そして、遊星ローラ機構１２のキャリア２４が変速用歯車機構（遊星歯車機構）１４のサンギア３１に連結されており、変速用歯車機構１４のキャリア３４が出力軸１８に連結されている。さらに、リングローラ２２及びリングギア３２が共通のリング部材４２に備えられていることで、リングローラ２２及びリングギア３２が一体化されている。リング部材４２（リングローラ２２及びリングギア３２）は、ケーシングに固定されていることで、その回転がロックされている。他の構成については、実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５５】
入力軸１６に入力された動力源からの動力は、接触部２７，２８に生じるトラクション力によって各ピニオンローラ２３の公転（キャリア２４の中心軸まわりの回転）及び自転（自軸まわりの回転）が行われることで、サンローラ２１からキャリア２４に減速されて伝達される。キャリア２４に伝達された動力は、各ピニオンギア３３とサンギア３１及びリングギア３２との噛み合いによって各ピニオンギア３３の公転（キャリア３４の中心軸まわりの回転）及び自転（自軸まわりの回転）が行われることで、サンギア３１からキャリア３４に減速されて伝達される。そして、キャリア３４に伝達された動力が出力軸１８から出力される。このように、本実施形態に係る動力伝達装置は減速装置として機能し、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、遊星ローラ機構１２で減速され、変速用歯車機構１４でさらに減速される。したがって、動力伝達装置全体での変速比（減速比）を増大させることができる。さらに、遊星ローラ機構１２を入力軸１６側、変速用歯車機構１４を出力軸１８側に配置することで、遊星ローラ機構１２で伝達されるトルクを減少させることができるとともに、変速用歯車機構１４の各ギアの回転速度を減少させることができるので、動力伝達装置（減速装置）の高速化、高効率化、及び低騒音化を実現することができる。
【００５６】
遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構（遊星歯車機構）１４は、ともに２自由度の回転自由度を有する機構であるので、入力軸１６と出力軸１８との間で動力伝達を行うためには、遊星ローラ機構１２を構成する回転部材のいずれか１つ、及び変速用歯車機構１４を構成する回転部材のいずれか１つを固定する必要がある。ただし、前述の図２０に示す構成例のように、遊星ローラ機構１１２のリングローラ１２２と遊星歯車機構１１４のサンギア１３１とを連結し、キャリア１２４，１３４の回転を固定する場合は、リングローラ１２２及びサンギア１３１とともに回転する連結部材１２５が動力伝達装置の軸線方向においてキャリア１２４，１３４間に配置される。その場合は、キャリア１２４，１３４の回転を別々の箇所で固定する必要があるため、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）が増大する。その結果、動力伝達装置の大型化を招くことになる。
【００５７】
これに対して本実施形態では、リングローラ２２及びリングギア３２を共通のリング部材４２に設けて、リングローラ２２及びリングギア３２を一体化する。これによって、遊星ローラ機構１２のリングローラ２２及び変速用歯車機構１４のリングギア３２の回転を１箇所で固定することができるとともに、動力伝達装置の軸線方向におけるリングローラ２２とリングギア３２との間隔を狭めることができる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）を短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００５８】
本実施形態では、図１６に示すように、リング部材４２（リングローラ２２及びリングギア３２）の回転をロックする代わりに、キャリア２４及びサンギア３１をケーシングに固定してキャリア２４及びサンギア３１の回転をロックすることもできる。この場合、ピニオンローラ２３については、公転がロックされており、自転のみが許容されている。
【００５９】
図１６に示す構成例では、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、各ピニオンローラ２３の自転によって、サンローラ２１からリング部材４２（リングローラ２２）に減速されて伝達される。リング部材４２に伝達された動力は、各ピニオンギア３３の公転及び自転によって、リングギア３２からキャリア３４に変速されて伝達される。このように、図１６に示す構成例でも、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、遊星ローラ機構１２で減速され、変速用歯車機構１４でさらに減速される。したがって、動力伝達装置全体での変速比（減速比）を増大させることができる。そして、図１６に示す構成例では、遊星ローラ機構１２のキャリア２４及び変速用歯車機構１４のサンギア３１の回転を１箇所で固定することができるとともに、動力伝達装置の軸線方向におけるリングローラ２２とリングギア３２との間隔を狭めることができる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）を短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、図１７に示すように、リング部材４２（リングローラ２２及びリングギア３２）の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ３と、キャリア２４及びサンギア３１の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ４と、を設けることもできる。図１７に示す構成例では、係合するブレーキをブレーキＢ３，Ｂ４間で切り換える、つまり回転をロックする回転部材をリング部材４２とキャリア２４との間で切り換えることで、出力軸１８の回転方向を切り換えることが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態では、リングギア３２がリングローラ２２と結合されているので、接触部２７，２８に法線力を作用させるためにリングローラ２２をその内径側へ押圧すると、リングローラ２２の内径側への弾性変形に伴ってリングギア３２もその内径側に弾性変形しやすくなる。リングギア３２の内径側への弾性変形が増大すると、変速用歯車機構１４の摩擦トルクの増大を招くことになる。そこで、本実施形態では、リングローラ２２の内径側への変形に伴うリングギア３２の内径側への変形を緩和できることが好ましい。
【００６２】
図１８に示す構成例では、リング部材４２におけるリングローラ２２とリングギア３２との間に、リングローラ２２の径方向への変形によるリングギア３２の径方向への変形を緩和するための緩衝部４６が設けられている。ここでの緩衝部４６の径方向の厚さは、緩衝部４６が径方向に弾性変形しやすいように、リングローラ２２及びリングギア３２の径方向の厚さよりも薄く設定されている。この緩衝部４６を設けることで、リングローラ２２の内径側への弾性変形による影響を緩衝部４６の弾性変形によって吸収することができる。したがって、リングローラ２２の内径側への弾性変形に伴うリングギア３２の内径側への弾性変形を抑制することができ、変速用歯車機構１４の摩擦トルクの増大を抑制することができる。なお、図１９に示すように、緩衝部４６の径方向の厚さを徐々に減少させることもできる。
【００６３】
また、図１５〜１９に示す構成例でも、動力源をキャリア３４に連結し、動力源の動力をキャリア３４からサンローラ２１へ変速して伝達することもできる。この場合の動力伝達装置は、キャリア３４に入力された動力を増速してサンローラ２１へ伝達する増速装置として機能する。この場合も、遊星ローラ機構１２で伝達されるトルクを減少させることができるとともに、変速用歯車機構１４の各ギアの回転速度を減少させることができる。
【００６４】
また、以上の実施形態１，２では、歯車伝動機構である変速用歯車機構（伝達用歯車機構）１４の代わりに、トラクションドライブ機構である変速用ローラ機構（伝達用ローラ機構）を設けることもできる。
【００６５】
実施形態１で変速用ローラ機構（伝達用ローラ機構）を設ける場合は、複数のピニオンローラ（第２ピニオンローラ）をピニオンギア３３の代わりに設け、これら複数のピニオンローラと接触するリングローラ（第２リングローラ）をリングギア３２の代わりに設ける。そして、遊星ローラ機構１２のピニオンローラ（第１ピニオンローラ）２３と変速用ローラ機構の第２ピニオンローラとを共通のピニオン回転部材４３に設け、これらのピニオンローラを一体化する。さらに、第２ピニオンローラの外径をピニオンローラ２３の外径と異ならせ（例えば第２ピニオンローラの外径をピニオンローラ２３の外径よりも小さく設定し）、キャリア２４（３４）、リングローラ（第１リングローラ）２２、及び第２リングローラのいずれか１つの回転を固定する。伝達用ローラ機構は、第２ピニオンローラと第２リングローラとの間でトルク伝達を行うことが可能であり、第２リングローラの回転が固定されていない場合は、第２ピニオンローラと第２リングローラとの間で動力を変速して伝達することが可能である。また、サンギア３１の代わりに、第２ピニオンローラと接触するサンローラ（第２サンローラ）を伝達用ローラ機構に設けることもできる。さらに、第２サンローラの回転を固定することもできる。
【００６６】
実施形態２で変速用ローラ機構を設ける場合は、キャリア２４に連結されたサンローラ（第２サンローラ）をサンギア３１の代わりに設け、第２サンローラの外周を取り囲むリングローラ（第２リングローラ）をリングギア３２の代わりに設け、第２サンローラと第２リングローラとの間にこれらと接触して挟持（挟圧保持）された複数のピニオンローラ（第２ピニオンローラ）をピニオンギア３３の代わりに設ける。つまり、変速用ローラ機構が遊星ローラ機構（第２遊星ローラ機構）により構成される。そして、遊星ローラ機構（第１遊星ローラ機構）１２のリングローラ（第１リングローラ）２２と変速用ローラ機構（第２遊星ローラ機構）の第２リングローラとを共通のリング部材４２に設け、これらのリングローラを一体化する。
【００６７】
なお、実施形態１，２で変速用歯車機構（伝達用歯車機構）１４の代わりに変速用ローラ機構（伝達用ローラ機構）を設ける場合の動作については、上記の説明において、サンギア３１を第２サンローラに置き換え、リングギア３２を第２リングローラに置き換え、ピニオンギア３３を第２ピニオンローラに置き換えた場合を考えればよい。変速用ローラ機構を設ける場合も、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）を短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００６８】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６９】
１２ 遊星ローラ機構、１４ 変速用歯車機構（伝達用歯車機構）、１６ 入力軸、１８ 出力軸、２１ サンローラ、２２ リングローラ、２３ ピニオンローラ、２４，３４ キャリア、３１ サンギア、３２ リングギア、３３ ピニオンギア、４２ リング部材、４３ ピニオン回転部材、４６ 緩衝部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、動力を変速して伝達する動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機やエンジン等の動力源からの動力を変速して伝達するために、歯車伝動機構が用いられている。歯車伝動機構は、歯車同士の歯の噛み合いによりトルク伝達を行うため、トルク伝達容量を大きくすることが容易である反面、高速回転時にはその摩擦トルクが増大し、さらに歯の噛み合いによる振動・騒音も増大する。
【０００３】
また、ローラ同士の油膜を介した接触部に生じる油膜のせん断力（トラクション力）によってトルク伝達を行うトラクションドライブ機構も、動力を変速して伝達するために用いられている。トラクションドライブ機構は、その摩擦トルクが歯車伝動機構より小さく、高速回転時の振動・騒音も歯車伝動機構より小さい。しかし、トラクションドライブ機構は、そのトルク伝達容量を歯車伝動機構より大きくすることが困難となる。
【０００４】
さらに、歯車伝動機構及びトラクションドライブ機構の両方を用いた動力伝達装置も提案されており、その一例を図２０を用いて説明する。図２０に示す構成例では、遊星ローラ機構（トラクションドライブ機構）１１２及び遊星歯車機構（歯車伝動機構）１１４が入力軸１１６と出力軸１１８との間で直列に接続されている。
【０００５】
遊星ローラ機構１１２は、入力軸１１６に連結されたサンローラ１２１と、サンローラ１２１の外周を取り囲むリングローラ１２２と、サンローラ１２１とリングローラ１２２との間にこれらと接触して挟持（挟圧保持）された複数のピニオンローラ（遊星ローラ）１２３と、各ピニオンローラ１２３を回転自在に支持するキャリア１２４と、を有する。遊星歯車機構１１４は、連結部材１２５を介してリングローラ１２２に連結されたサンギア１３１と、出力軸１１８に連結されたリングギア１３２と、サンギア１３１及びリングギア１３２と噛み合う複数のピニオンギア（遊星ギア）１３３と、各ピニオンギア１３３を回転自在に支持するキャリア１３４と、を有する。キャリア１２４，１３４は、ケーシングに固定されていることで、その回転がロックされている。
【０００６】
入力軸１１６（サンローラ１２１）に入力された動力は、各ピニオンローラ１２３を介してリングローラ１２２（サンギア１３１）へ減速されて伝達される。サンギア１３１へ伝達された動力は、各ピニオンギア１３３を介してリングギア１３２（出力軸１１８）へ減速されて伝達される。このように、入力軸１１６に入力された動力を遊星ローラ機構１１２で減速し、遊星歯車機構１１４でさらに減速することで、動力伝達装置全体での変速比（減速比）を増大させている。さらに、遊星ローラ機構１１２を入力軸１１６側、遊星歯車機構１１４を出力軸１１８側に配置することで、遊星ローラ機構１１２で伝達されるトルクを減少させるとともに、遊星歯車機構１１４の各ギアの回転速度を減少させている。これによって、動力伝達装置（減速装置）の高速化、高効率化、及び低騒音化を図っている。なお、歯車伝動機構及びトラクションドライブ機構の両方を用いた動力伝達装置は、下記特許文献１及び非特許文献１にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１３７６２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】石橋彰、園田計二、服部信祐、「歯車とローラを用いたハイブリッド形減速機の設計・製作と性能（第１報、新減速機の試作とその動力伝達効率について）」、日本機械学会論文集（Ｃ編）、昭和６１年１２月、第５２巻、第４８４号、ｐ．３２７１−３２７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２０に示す構成例では、遊星ローラ機構１１２の最も外径側に位置するリングローラ１２２と遊星歯車機構１１４の最も内径側に位置するサンギア１３１とを連結部材１２５を介して連結している。この連結部材１２５を設ける必要がある分、動力伝達装置の軸線方向（図の左右方向）の長さが増大し、動力伝達装置の大型化を招くことになる。また、図２０に示す構成例では、入力軸１１６と出力軸１１８との間で動力伝達を行うためにキャリア１２４，１３４の回転を固定する必要があるが、リングローラ１２２及びサンギア１３１とともに回転する連結部材１２５が動力伝達装置の軸線方向においてキャリア１２４，１３４間に配置されているため、キャリア１２４，１３４の回転を別々の箇所で固定する必要がある。その結果、動力伝達装置の軸線方向の長さが増大し、動力伝達装置の大型化を招くことになる。
【００１０】
本発明は、小型化を実現することができる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】
【００１１】
本発明に係る動力伝達装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【００１２】
本発明に係る動力伝達装置は、サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構と、ピニオンギアと伝達用ギアとが噛み合うことで、ピニオンギアと伝達用ギアとの間でトルク伝達を行うことが可能な伝達用歯車機構と、を有し、ピニオンローラ及びピニオンギアが、キャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられており、ピニオンギアの外径がピニオンローラの外径と異なり、キャリア、リングローラ、及び伝達用ギアのいずれか１つの回転が固定されることを要旨とする。
【００１３】
本発明においては、ピニオンローラ及びピニオンギアがキャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられていることで、遊星ローラ機構のローラと伝達用歯車機構のギアとを連結部材を介さずに直接結合して一体化することが可能となる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さを短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００１４】
本発明の一態様では、伝達用歯車機構は、ピニオンギアと伝達用ギアとの間で動力を変速して伝達することが可能な機構であり、キャリアまたはリングローラの回転が固定されることで、サンローラと伝達用ギアとの間で動力を変速して伝達することが可能であることが好適である。
【００１５】
本発明の一態様では、伝達用ギアの回転が固定されることで、サンローラとキャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能であることが好適である。この態様では、伝達用ギアは、その外周に設けられた歯によりピニオンギアと噛み合うサンギアであることが好適である。
【００１６】
本発明の一態様では、伝達用ギアは、その内周に設けられた歯によりピニオンギアと噛み合うリングギアであることが好適である。この態様では、伝達用歯車機構は、ピニオンギア及びリングギアの他に、ピニオンギアと噛み合うサンギアをさらに含む遊星歯車機構であることが好適である。
【００１７】
また、本発明に係る動力伝達装置は、サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持され、ピニオンローラが第１キャリアに回転自在に支持された遊星ローラ機構と、サンギア及びリングギアと噛み合うピニオンギアが第２キャリアに回転自在に支持された遊星歯車機構と、を有し、サンギアが第１キャリアと連結されており、リングローラ及びリングギアが共通のリング部材に備えられており、第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能であることを要旨とする。
【００１８】
本発明においては、リングローラ及びリングギアが共通のリング部材に備えられており、キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達するために必要な遊星ローラ機構及び変速用歯車機構の回転部材の固定を１箇所で行うことができるとともに、動力伝達装置の軸線方向におけるリングローラとリングギアとの間隔を狭めることができる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さを短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００１９】
本発明の一態様では、前記リング部材には、リングローラの径方向への変形によるリングギアの径方向への変形を緩和するための緩衝部が設けられていることが好適である。この態様では、前記緩衝部の径方向の厚さが、リングローラ及びリングギアの径方向の厚さよりも薄く設定されていることが好適である。
【００２０】
本発明の一態様では、リングローラを内径側へ押圧することで、サンローラとピニオンローラとの接触部、及びピニオンローラとリングローラとの接触部に押圧力を作用させる押圧機構を有することが好適である。この態様では、リングローラの外周部には、その軸線方向の一方側から他方側にかけて外径が徐々に減少するテーパ面が形成され、押圧機構は、テーパ面を押圧する押圧部材を含み、押圧部材はリングローラの外径側への変位が拘束され、リングローラはその軸線方向の一方側への変位が拘束され、押圧部材をリングローラの軸線方向の一方側へ押圧することで、リングローラを内径側へ押圧することが好適である。また、この態様では、押圧機構は、リングローラの外周部を締め付けることで、リングローラを内径側へ押圧する機構であることが好適である。また、この態様では、押圧機構は、リングローラに作用するトルクに応じた押圧力でリングローラを内径側へ押圧する機構であることが好適である。
【００２１】
また、本発明に係る動力伝達装置は、サンローラとリングローラとの間に第１ピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構と、第２ピニオンローラと伝達用ローラとが接触することで、第２ピニオンローラと伝達用ローラとの間でトルク伝達を行うことが可能な伝達用ローラ機構と、を有し、第１ピニオンローラ及び第２ピニオンローラが、キャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられており、第２ピニオンローラの外径が第１ピニオンローラの外径と異なり、キャリア、リングローラ、及び伝達用ローラのいずれか１つの回転が固定されることを要旨とする。
【００２２】
本発明においては、第１ピニオンローラ及び第２ピニオンギアがキャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられていることで、遊星ローラ機構のローラと伝達用ローラ機構のローラとを連結部材を介さずに直接結合して一体化することが可能となる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さを短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係る動力伝達装置は、第１サンローラと第１リングローラとの間に第１ピニオンローラがこれらと接触して挟持され、第１ピニオンローラが第１キャリアに回転自在に支持された第１遊星ローラ機構と、第２サンローラと第２リングローラとの間に第２ピニオンローラがこれらと接触して挟持され、第２ピニオンローラが第２キャリアに回転自在に支持された第２遊星ローラ機構と、を有し、第２サンローラが第１キャリアと連結されており、第１リングローラ及び第２リングローラが共通のリング部材に備えられており、第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、第１サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能であることを要旨とする。
【００２４】
本発明においては、第１リングローラ及び第２リングローラが共通のリング部材に備えられており、第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、第１サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達するために必要な第１遊星ローラ機構及び第２遊星ローラ機構の回転部材の固定を１箇所で行うことができるとともに、動力伝達装置の軸線方向における第１リングローラと第２リングローラとの間隔を狭めることができる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さを短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１０】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の概略構成を示す図である。
【図１１】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の他の概略構成を示す図である。
【図１２】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の他の概略構成を示す図である。
【図１３】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の他の概略構成を示す図である。
【図１４】リングローラを内径側へ押圧する押圧機構の他の概略構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の他の概略構成を示す図である。
【図２０】関連技術に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００２７】
「実施形態１」
図１は、本発明の実施形態１に係る動力伝達装置の概略構成を示す図であり、その軸線方向と直交する方向から見た図を示す。本実施形態に係る動力伝達装置においては、遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構（伝達用歯車機構）１４が入力軸１６と出力軸１８との間で直列に接続されており、電動機やエンジン等の動力源から入力軸１６に入力された動力が遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構１４でそれぞれ変速（減速）されてから出力軸１８に伝達される。出力軸１８に伝達された動力は、出力軸１８と連結された負荷の駆動に用いられる。
【００２８】
遊星ローラ機構１２は、入力軸１６に連結されたサンローラ２１と、サンローラ２１の外周を取り囲むリングローラ２２と、サンローラ２１とリングローラ２２との間にこれらと接触して挟持（挟圧保持）された複数のピニオンローラ（遊星ローラ）２３と、各ピニオンローラ２３を回転自在に支持するキャリア２４と、を有する。図１は、遊星ローラ機構１２がシングルピニオン遊星ローラ機構である例を示している。各ピニオンローラ２３の外径（ピッチ円直径）は、サンローラ２１の外径（ピッチ円直径）よりも大きく設定されている。ここでの遊星ローラ機構１２は、回転するローラ同士の油膜を介した接触部に押圧力（法線方向の力）を作用させることで生じる油膜のせん断力（接線方向のトラクション力）によって動力伝達を行うトラクションドライブ機構である。例えば遊星ローラ機構１２を焼き嵌め方式で組み立てることにより、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部（接触面）２７、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部（接触面）２８に押圧力（法線力）を作用させることが可能となる。また、本実施形態では、リングローラ２２にその内径側（サンローラ２１側）への押圧力を付加することで、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部２７、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部２８に押圧力（法線力）を作用させる押圧機構を設けることもできる。ここでの押圧機構の構成例については後述する。このように、接触部２７，２８に法線力を作用させることで、接触部２７，２８に接線方向のトラクション力を発生させることができる。
【００２９】
変速用歯車機構１４は、複数のピニオンギア３３と、出力軸１８に連結され且つ各ピニオンギア３３と噛み合わされたリングギア（内歯車）３２と、各ピニオンギア３３を回転自在に支持するキャリア３４と、有し、各ピニオンギア３３とリングギア３２との間でトルク伝達を行うことが可能である。リングギア３２の内径（ピッチ円直径）は、各ピニオンギア３３の外径（ピッチ円直径）よりも大きく設定されており、リングギア３２は、その内周に設けられた歯により各ピニオンギア３３と噛み合っている。そして、リングギア３２の内径（ピッチ円直径）は、リングローラ２２の内径（ピッチ円直径）よりも小さく設定されており、各ピニオンギア３３の外径は、各ピニオンローラ２３の外径と異なり、各ピニオンローラ２３の外径よりも小さく設定されている。
【００３０】
本実施形態では、キャリア２４，３４同士が連結されており、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３がキャリア２４，３４に回転自在に支持された共通のピニオン回転部材４３に備えられている。つまり、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３が一体化されている。キャリア２４，３４は、ケーシングに固定されていることで、その回転がロックされている。そのため、各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３）については、キャリア２４，３４の中心軸まわりの回転である公転がロックされており、自軸まわりの回転である自転のみが許容されている。なお、キャリア２４，３４の一方を省略し、各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３）をキャリア２４，３４の他方に回転自在に支持することもできる。
【００３１】
入力軸１６に入力された動力源からの動力は、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部２７に生じる接線方向のトラクション力によって、サンローラ２１から各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３）に伝達されることで減速される。各ピニオン回転部材４３に伝達された動力は、各ピニオンギア３３とリングギア３２との噛み合いによって、各ピニオンギア３３からリングギア３２に伝達されることで減速される。そして、リングギア３２に伝達された動力が出力軸１８から出力される。このように、本実施形態に係る動力伝達装置は減速装置として機能し、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、遊星ローラ機構１２で減速され、変速用歯車機構１４でさらに減速される。したがって、動力伝達装置全体での変速比（減速比）を増大させることができる。なお、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（リングギア３２）への動力伝達においては、各ピニオン回転部材４３の公転は行われずに、各ピニオン回転部材４３の自転のみが行われる。
【００３２】
変速用歯車機構１４は、歯の噛み合いによってトルク伝達を行うため、トラクション力によってトルク伝達を行う遊星ローラ機構１２よりも、そのトルク伝達容量を大きくすることが容易である。しかし、変速用歯車機構１４は、高速回転時にはその摩擦トルクが増大し、さらに歯の噛み合いによる振動・騒音も増大する。一方、遊星ローラ機構１２は、その摩擦トルクが変速用歯車機構１４より小さく、高速回転時の振動・騒音も変速用歯車機構１４より小さい。そこで、入力軸１６に入力された動力を減速して出力軸１８へ伝達する場合は、遊星ローラ機構１２を入力軸１６側、変速用歯車機構１４を出力軸１８側に配置することで、遊星ローラ機構１２で伝達されるトルクを減少させることができるとともに、変速用歯車機構１４の各ギア（ピニオンギア３３及びリングギア３２）の回転速度を減少させることができる。したがって、動力伝達装置（減速装置）の高速化、高効率化、及び低騒音化を実現することができる。
【００３３】
ただし、前述の図２０に示す構成例のように、遊星ローラ機構１１２のリングローラ１２２と遊星歯車機構１１４のサンギア１３１とを連結する場合は、遊星ローラ機構１１２の最も外径側に位置するリングローラ１２２と遊星歯車機構１１４の最も内径側に位置するサンギア１３１との間に連結部材１２５を設ける必要がある分、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）が増大する。その結果、動力伝達装置の大型化を招くことになる。
【００３４】
これに対して本実施形態では、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３を共通のピニオン回転部材４３に設けて、ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３を一体化することで、遊星ローラ機構１２のローラと変速用歯車機構１４のギアとを連結部材を介さずに直接結合することが可能となる。したがって、動力伝達装置の軸線方向（図１の左右方向）の長さ（全長）を短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。そして、キャリア２４，３４の一方を省略することで、動力伝達装置の軸線方向の全長をさらに短縮することができる。
【００３５】
本実施形態では、図２に示すように、キャリア２４の回転をロックする代わりに、リングローラ２２をケーシングに固定してリングローラ２２の回転をロックすることもできる。この場合は、各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３及びピニオンギア３３）については、公転及び自転の両方が許容される。なお、図２は、キャリア３４が省略され、各ピニオン回転部材４３がキャリア２４に回転自在に支持された例を示している。
【００３６】
図２に示す構成例では、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、サンローラ２１から各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３）及びキャリア２４に伝達される。ここでは、各ピニオン回転部材４３の公転及び自転の両方が行われる。各ピニオン回転部材４３（ピニオンギア３３）及びキャリア２４に伝達された動力は、リングギア３２に伝達される。これによって、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（リングギア３２）へ動力が減速されて伝達される。この図２に示す構成例によれば、動力伝達装置の変速比（減速比）をさらに増大させることが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態では、図３に示すように、キャリア２４の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ１と、リングローラ２２の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ２と、を設けることもできる。図３に示す構成例では、係合するブレーキをブレーキＢ１，Ｂ２間で切り換える、つまり回転をロックする回転部材をキャリア２４とリングローラ２２との間で切り換えることで、動力伝達装置の変速比（減速比）を切り換えることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、図４〜６に示すように、外周に設けられた歯により各ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１を変速用歯車機構１４に設けることもできる。図４〜６は、それぞれ図１〜３に示す構成例に対してサンギア３１を追加した例を示している。この場合の変速用歯車機構１４は、サンギア３１及びリングギア３２と噛み合うピニオンギア（遊星ギア）３３がキャリア３４に回転自在に支持された遊星歯車機構により構成される。トルク伝達時には、各ピニオンギア３３は、リングギア３２からの反力によってラジアル方向の力を受け、各ピニオンギア３３を回転支持するピニオンシャフトにもラジアル方向の力が作用する。図４〜６に示す構成例では、各ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１を設けることで、各ピニオンギア３３に作用するラジアル方向の力をサンギア３１によって受けることができ、サンギア３１に作用するラジアル方向の力は全体で釣り合う。その結果、ピニオンシャフトに作用するラジアル方向の力を低減することができる。
【００３９】
また、図１〜６に示す構成例では、動力源をリングギア３２に連結し、動力源の動力をリングギア３２から各ピニオン回転部材４３を介してサンローラ２１へ変速して伝達することもできる。この場合の動力伝達装置は、リングギア３２に入力された動力を増速してサンローラ２１へ伝達する増速装置として機能する。この場合も、遊星ローラ機構１２で伝達されるトルクを減少させることができるとともに、変速用歯車機構（伝達用歯車機構）１４の各ギアの回転速度を減少させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、図７に示すように、伝達用歯車機構１４のリングギア３２をケーシングに固定してリングギア３２の回転をロックするとともに、出力軸１８をキャリア２４，３４に連結することもできる。図７に示す構成例では、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、サンローラ２１から各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３）に伝達される。ピニオンギア３３と噛み合うリングギア３２の回転は固定されているため、各ピニオン回転部材４３の公転及び自転の両方が行われ、各ピニオン回転部材４３の公転と連動してキャリア２４，３４（出力軸１８）が回転する。これによって、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（キャリア２４，３４）へ動力が減速されて伝達される。この図７に示す構成例でも、ピニオンギア３３の外径をピニオンローラ２３の外径よりも小さく設定する（ピニオンギア３３の外径をピニオンローラ２３の外径と異ならせる）ことで、動力伝達装置の変速比（減速比）を遊星ローラ機構１２単体の変速比（減速比）よりも増大させることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、図８に示すように、外周に設けられた歯により各ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１を伝達用歯車機構１４に設け、サンギア３１をケーシングに固定してサンギア３１の回転をロックするとともに、出力軸１８をキャリア２４，３４に連結することもできる。図８に示す構成例では、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、サンローラ２１から各ピニオン回転部材４３（ピニオンローラ２３）に伝達される。ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１の回転は固定されているため、各ピニオン回転部材４３の公転及び自転の両方が行われ、各ピニオン回転部材４３の公転と連動してキャリア２４，３４（出力軸１８）が回転する。これによって、入力軸１６（サンローラ２１）から出力軸１８（キャリア２４，３４）へ動力が減速されて伝達される。この図８に示す構成例でも、ピニオンギア３３の外径をピニオンローラ２３の外径よりも小さく設定する（ピニオンギア３３の外径をピニオンローラ２３の外径と異ならせる）ことで、動力伝達装置の変速比（減速比）を遊星ローラ機構１２単体の変速比（減速比）よりも増大させることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態では、図９に示すように、リングギア３２の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ３と、サンギア３１の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ４と、を設けることもできる。図９に示す構成例では、係合するブレーキをブレーキＢ３，Ｂ４間で切り換える、つまり回転をロックする回転部材をリングギア３２とサンギア３１との間で切り換えることで、動力伝達装置の変速比（減速比）を切り換えることができる。
【００４３】
また、図７〜９に示す構成例では、動力源をキャリア２４，３４に連結し、動力源の動力をキャリア２４，３４から各ピニオン回転部材４３を介してサンローラ２１へ変速して伝達することもできる。この場合の動力伝達装置は、キャリア２４，３４に入力された動力を増速してサンローラ２１へ伝達する増速装置として機能する。
【００４４】
ここで、本実施形態に係る動力伝達装置（図１，２，７，８に示す構成例）において、変速比（減速比）、出力軸１８の回転数（出力回転数）、及びピニオン回転部材４３の回転数（ピニオン回転数）をそれぞれ計算した例を下表に示す。ただし、下表の計算結果においては、図１，２，７，８に示す構成例の最大外径（リングローラ２２の外径）がいずれも等しい条件で計算しており、出力回転数及びピニオン回転数は、入力軸１６の回転数が５００００ｒｐｍのときの値である。キャリア２４（３４）、リングローラ２２、リングギア３２、及びサンギア３１のいずれか１つの回転を固定する際にどれを固定するかで減速比が異なるが、一般的には、遊星ローラ機構１２単体での変速比（減速比）は３〜５程度であるため、本実施形態によれば、動力伝達装置の小型化を実現しながら、動力伝達装置の変速比（減速比）を増大できることがわかる。
【００４５】
【表１】
【００４６】
次に、本実施形態において、サンローラ２１と各ピニオンローラ２３との接触部２７、及び各ピニオンローラ２３とリングローラ２２との接触部２８に押圧力（法線力）を作用させる押圧機構の構成例について説明する。ただし、以下に説明する構成例以外に、既知の押圧機構を用いることも可能である。
【００４７】
図１０に示す構成例では、リングローラ２２の外周面に、その軸線方向の一方側（図の左側）から他方側（図の右側）にかけて外径が徐々に減少するテーパ面（円錐面）２２ａが形成されている。そして、リングローラ２２のテーパ面２２ａを押圧する押圧リング（押圧部材）２５が設けられている。押圧リング２５の内周面には、リングローラ２２の軸線方向の一方側から他方側にかけて内径が徐々に減少するテーパ面（円錐面）２５ａが形成されており、このテーパ面２５ａがリングローラ２２のテーパ面２２ａと接触している。押圧リング２５は、リングローラ２２の外径側（図１０の上側）への変位が拘束されており、リングローラ２２は、その軸線方向の一方側への変位が拘束されている。
【００４８】
図１０に示す構成例では、押圧リング２５にリングローラ２２の軸線方向の一方側への押圧力を作用させることで、押圧リング２５のテーパ面２５ａがリングローラ２２のテーパ面２２ａを押圧し、くさび効果によってリングローラ２２がその内径側（サンローラ２１側）へ押圧される。これによって、接触部２７，２８に押圧力（法線力）を作用させることができ、接触部２７，２８にトラクション力を安定して発生させることができる。そして、押圧リング２５に作用させるリングローラ２２の軸線方向の一方側への押圧力を調整することで、接触部２７，２８に作用させる法線力を調整することが可能である。
【００４９】
また、図１１に示す構成例では、リングローラ２２の外周面にベルト２６が巻き付けられている。このベルト２６によってリングローラ２２の外周面を締め付けることで、リングローラ２２をその内径側へ押圧することができ、接触部２７，２８に法線力を作用させることができる。そして、ベルト２６の締め付け力を調整することで、接触部２７，２８に作用させる法線力を調整することが可能である。
【００５０】
また、図１２に示す構成例では、リングローラ２２の外周を取り囲むアウターリング２９が設けられている。リングローラ２２の外周面及びアウターリング２９の内周面にはそれぞれカム面２２ｂ，２９ｂが対向して形成されており、これらのカム面２２ｂ，２９ｂの間に挟まれて転動球３０が配設されている。これによって、リングローラ２２に作用するトルクに応じた押圧力でリングローラ２２をその内径側へ押圧するトルクカムが構成される。より具体的には、リングローラ２２に作用するトルクによってリングローラ２２とアウターリング２９との間に位相差が発生すると、転動球３０がカム面２２ｂ，２９ｂに沿って転動することで、この位相差に応じた押圧力でリングローラ２２がその内径側へ押圧される。これによって、リングローラ２２に作用するトルクに応じた法線力を接触部２７，２８に作用させることができ、接触部２７，２８に作用させる法線力をより適切に調整することができる。
【００５１】
また、図１３，１４に示す構成例では、リングローラ２２の外周面とアウターリング２９の内周面との間に油圧室３５が形成されている。アウターリング２９には、この油圧室３５に連通するシリンダ室３７が形成されており、このシリンダ室３７内には、リングローラ２２に連結された油圧ピストン３６が設けられている。油圧室３５内及びシリンダ室３７内は作動油で満たされている。なお、図１３は入力軸１６側から見た図を示し、図１４は出力軸１８側から見た図を示す。
【００５２】
図１３，１４に示す構成例では、リングローラ２２に作用するトルクによってリングローラ２２とアウターリング２９との間に位相差が発生すると、油圧ピストン３６がシリンダ室３７の周壁に沿って摺動することで、この位相差に応じた油圧力が油圧室３５内に発生する。この油圧力によってリングローラ２２がその内径側へ押圧されることで、接触部２７，２８に法線力が作用する。これによって、リングローラ２２に作用するトルクに応じた押圧力でリングローラ２２をその内径側へ押圧することができる。つまり、リングローラ２２に作用するトルクに応じた法線力を接触部２７，２８に作用させることができる。
【００５３】
「実施形態２」
図１５は、本発明の実施形態２に係る動力伝達装置の概略構成を示す図である。以下の実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５４】
本実施形態では実施形態１と比較して、変速用歯車機構１４は、ピニオンギア３３とリングギア３２とキャリア３４の他に、各ピニオンギア３３と噛み合うサンギア３１をさらに有している。つまり、変速用歯車機構１４は、サンギア３１及びリングギア３２と噛み合うピニオンギア（遊星ギア）３３がキャリア３４に回転自在に支持された遊星歯車機構により構成されている。図１５は、変速用歯車機構１４がシングルピニオン遊星歯車機構である例を示している。そして、遊星ローラ機構１２のキャリア２４が変速用歯車機構（遊星歯車機構）１４のサンギア３１に連結されており、変速用歯車機構１４のキャリア３４が出力軸１８に連結されている。さらに、リングローラ２２及びリングギア３２が共通のリング部材４２に備えられていることで、リングローラ２２及びリングギア３２が一体化されている。リング部材４２（リングローラ２２及びリングギア３２）は、ケーシングに固定されていることで、その回転がロックされている。他の構成については、実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５５】
入力軸１６に入力された動力源からの動力は、接触部２７，２８に生じるトラクション力によって各ピニオンローラ２３の公転（キャリア２４の中心軸まわりの回転）及び自転（自軸まわりの回転）が行われることで、サンローラ２１からキャリア２４に減速されて伝達される。キャリア２４に伝達された動力は、各ピニオンギア３３とサンギア３１及びリングギア３２との噛み合いによって各ピニオンギア３３の公転（キャリア３４の中心軸まわりの回転）及び自転（自軸まわりの回転）が行われることで、サンギア３１からキャリア３４に減速されて伝達される。そして、キャリア３４に伝達された動力が出力軸１８から出力される。このように、本実施形態に係る動力伝達装置は減速装置として機能し、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、遊星ローラ機構１２で減速され、変速用歯車機構１４でさらに減速される。したがって、動力伝達装置全体での変速比（減速比）を増大させることができる。さらに、遊星ローラ機構１２を入力軸１６側、変速用歯車機構１４を出力軸１８側に配置することで、遊星ローラ機構１２で伝達されるトルクを減少させることができるとともに、変速用歯車機構１４の各ギアの回転速度を減少させることができるので、動力伝達装置（減速装置）の高速化、高効率化、及び低騒音化を実現することができる。
【００５６】
遊星ローラ機構１２及び変速用歯車機構（遊星歯車機構）１４は、ともに２自由度の回転自由度を有する機構であるので、入力軸１６と出力軸１８との間で動力伝達を行うためには、遊星ローラ機構１２を構成する回転部材のいずれか１つ、及び変速用歯車機構１４を構成する回転部材のいずれか１つを固定する必要がある。ただし、前述の図２０に示す構成例のように、遊星ローラ機構１１２のリングローラ１２２と遊星歯車機構１１４のサンギア１３１とを連結し、キャリア１２４，１３４の回転を固定する場合は、リングローラ１２２及びサンギア１３１とともに回転する連結部材１２５が動力伝達装置の軸線方向においてキャリア１２４，１３４間に配置される。その場合は、キャリア１２４，１３４の回転を別々の箇所で固定する必要があるため、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）が増大する。その結果、動力伝達装置の大型化を招くことになる。
【００５７】
これに対して本実施形態では、リングローラ２２及びリングギア３２を共通のリング部材４２に設けて、リングローラ２２及びリングギア３２を一体化する。これによって、遊星ローラ機構１２のリングローラ２２及び変速用歯車機構１４のリングギア３２の回転を１箇所で固定することができるとともに、動力伝達装置の軸線方向におけるリングローラ２２とリングギア３２との間隔を狭めることができる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）を短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００５８】
本実施形態では、図１６に示すように、リング部材４２（リングローラ２２及びリングギア３２）の回転をロックする代わりに、キャリア２４及びサンギア３１をケーシングに固定してキャリア２４及びサンギア３１の回転をロックすることもできる。この場合、ピニオンローラ２３については、公転がロックされており、自転のみが許容されている。
【００５９】
図１６に示す構成例では、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、各ピニオンローラ２３の自転によって、サンローラ２１からリング部材４２（リングローラ２２）に減速されて伝達される。リング部材４２に伝達された動力は、各ピニオンギア３３の公転及び自転によって、リングギア３２からキャリア３４に変速されて伝達される。このように、図１６に示す構成例でも、入力軸１６に入力された動力源からの動力は、遊星ローラ機構１２で減速され、変速用歯車機構１４でさらに減速される。したがって、動力伝達装置全体での変速比（減速比）を増大させることができる。そして、図１６に示す構成例では、遊星ローラ機構１２のキャリア２４及び変速用歯車機構１４のサンギア３１の回転を１箇所で固定することができるとともに、動力伝達装置の軸線方向におけるリングローラ２２とリングギア３２との間隔を狭めることができる。したがって、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）を短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、図１７に示すように、リング部材４２（リングローラ２２及びリングギア３２）の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ３と、キャリア２４及びサンギア３１の回転を固定することが可能なブレーキ（固定機構）Ｂ４と、を設けることもできる。図１７に示す構成例では、係合するブレーキをブレーキＢ３，Ｂ４間で切り換える、つまり回転をロックする回転部材をリング部材４２とキャリア２４との間で切り換えることで、出力軸１８の回転方向を切り換えることが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態では、リングギア３２がリングローラ２２と結合されているので、接触部２７，２８に法線力を作用させるためにリングローラ２２をその内径側へ押圧すると、リングローラ２２の内径側への弾性変形に伴ってリングギア３２もその内径側に弾性変形しやすくなる。リングギア３２の内径側への弾性変形が増大すると、変速用歯車機構１４の摩擦トルクの増大を招くことになる。そこで、本実施形態では、リングローラ２２の内径側への変形に伴うリングギア３２の内径側への変形を緩和できることが好ましい。
【００６２】
図１８に示す構成例では、リング部材４２におけるリングローラ２２とリングギア３２との間に、リングローラ２２の径方向への変形によるリングギア３２の径方向への変形を緩和するための緩衝部４６が設けられている。ここでの緩衝部４６の径方向の厚さは、緩衝部４６が径方向に弾性変形しやすいように、リングローラ２２及びリングギア３２の径方向の厚さよりも薄く設定されている。この緩衝部４６を設けることで、リングローラ２２の内径側への弾性変形による影響を緩衝部４６の弾性変形によって吸収することができる。したがって、リングローラ２２の内径側への弾性変形に伴うリングギア３２の内径側への弾性変形を抑制することができ、変速用歯車機構１４の摩擦トルクの増大を抑制することができる。なお、図１９に示すように、緩衝部４６の径方向の厚さを徐々に減少させることもできる。
【００６３】
また、図１５〜１９に示す構成例でも、動力源をキャリア３４に連結し、動力源の動力をキャリア３４からサンローラ２１へ変速して伝達することもできる。この場合の動力伝達装置は、キャリア３４に入力された動力を増速してサンローラ２１へ伝達する増速装置として機能する。この場合も、遊星ローラ機構１２で伝達されるトルクを減少させることができるとともに、変速用歯車機構１４の各ギアの回転速度を減少させることができる。
【００６４】
また、以上の実施形態１，２では、歯車伝動機構である変速用歯車機構（伝達用歯車機構）１４の代わりに、トラクションドライブ機構である変速用ローラ機構（伝達用ローラ機構）を設けることもできる。
【００６５】
実施形態１で変速用ローラ機構（伝達用ローラ機構）を設ける場合は、複数のピニオンローラ（第２ピニオンローラ）をピニオンギア３３の代わりに設け、これら複数のピニオンローラと接触するリングローラ（第２リングローラ）をリングギア３２の代わりに設ける。そして、遊星ローラ機構１２のピニオンローラ（第１ピニオンローラ）２３と変速用ローラ機構の第２ピニオンローラとを共通のピニオン回転部材４３に設け、これらのピニオンローラを一体化する。さらに、第２ピニオンローラの外径をピニオンローラ２３の外径と異ならせ（例えば第２ピニオンローラの外径をピニオンローラ２３の外径よりも小さく設定し）、キャリア２４（３４）、リングローラ（第１リングローラ）２２、及び第２リングローラのいずれか１つの回転を固定する。伝達用ローラ機構は、第２ピニオンローラと第２リングローラとの間でトルク伝達を行うことが可能であり、第２リングローラの回転が固定されていない場合は、第２ピニオンローラと第２リングローラとの間で動力を変速して伝達することが可能である。また、サンギア３１の代わりに、第２ピニオンローラと接触するサンローラ（第２サンローラ）を伝達用ローラ機構に設けることもできる。さらに、第２サンローラの回転を固定することもできる。
【００６６】
実施形態２で変速用ローラ機構を設ける場合は、キャリア２４に連結されたサンローラ（第２サンローラ）をサンギア３１の代わりに設け、第２サンローラの外周を取り囲むリングローラ（第２リングローラ）をリングギア３２の代わりに設け、第２サンローラと第２リングローラとの間にこれらと接触して挟持（挟圧保持）された複数のピニオンローラ（第２ピニオンローラ）をピニオンギア３３の代わりに設ける。つまり、変速用ローラ機構が遊星ローラ機構（第２遊星ローラ機構）により構成される。そして、遊星ローラ機構（第１遊星ローラ機構）１２のリングローラ（第１リングローラ）２２と変速用ローラ機構（第２遊星ローラ機構）の第２リングローラとを共通のリング部材４２に設け、これらのリングローラを一体化する。
【００６７】
なお、実施形態１，２で変速用歯車機構（伝達用歯車機構）１４の代わりに変速用ローラ機構（伝達用ローラ機構）を設ける場合の動作については、上記の説明において、サンギア３１を第２サンローラに置き換え、リングギア３２を第２リングローラに置き換え、ピニオンギア３３を第２ピニオンローラに置き換えた場合を考えればよい。変速用ローラ機構を設ける場合も、動力伝達装置の軸線方向の長さ（全長）を短縮することができ、動力伝達装置の小型化を実現することができる。
【００６８】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６９】
１２ 遊星ローラ機構、１４ 変速用歯車機構（伝達用歯車機構）、１６ 入力軸、１８ 出力軸、２１ サンローラ、２２ リングローラ、２３ ピニオンローラ、２４，３４ キャリア、３１ サンギア、３２ リングギア、３３ ピニオンギア、４２ リング部材、４３ ピニオン回転部材、４６ 緩衝部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構と、
ピニオンギアと伝達用ギアとが噛み合うことで、ピニオンギアと伝達用ギアとの間でトルク伝達を行うことが可能な伝達用歯車機構と、
を有し、
ピニオンローラ及びピニオンギアが、キャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられており、
ピニオンギアの外径がピニオンローラの外径と異なり、
キャリア、リングローラ、及び伝達用ギアのいずれか１つの回転が固定される、動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
伝達用歯車機構は、ピニオンギアと伝達用ギアとの間で動力を変速して伝達することが可能な機構であり、
キャリアまたはリングローラの回転が固定されることで、サンローラと伝達用ギアとの間で動力を変速して伝達することが可能である、動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
伝達用ギアの回転が固定されることで、サンローラとキャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能である、動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
伝達用ギアは、その内周に設けられた歯によりピニオンギアと噛み合うリングギアである、動力伝達装置。
【請求項５】
請求項４に記載の動力伝達装置であって、
伝達用歯車機構は、ピニオンギア及びリングギアの他に、ピニオンギアと噛み合うサンギアをさらに含む遊星歯車機構である、動力伝達装置。
【請求項６】
請求項３に記載の動力伝達装置であって、
伝達用ギアは、その外周に設けられた歯によりピニオンギアと噛み合うサンギアである、動力伝達装置。
【請求項７】
サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持され、ピニオンローラが第１キャリアに回転自在に支持された遊星ローラ機構と、
サンギア及びリングギアと噛み合うピニオンギアが第２キャリアに回転自在に支持された遊星歯車機構と、
を有し、
サンギアが第１キャリアと連結されており、
リングローラ及びリングギアが共通のリング部材に備えられており、
第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能である、動力伝達装置。
【請求項８】
請求項７に記載の動力伝達装置であって、
前記リング部材には、リングローラの径方向への変形によるリングギアの径方向への変形を緩和するための緩衝部が設けられている、動力伝達装置。
【請求項９】
請求項８に記載の動力伝達装置であって、
前記緩衝部の径方向の厚さが、リングローラ及びリングギアの径方向の厚さよりも薄く設定されている、動力伝達装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
リングローラを内径側へ押圧することで、サンローラとピニオンローラとの接触部、及びピニオンローラとリングローラとの接触部に押圧力を作用させる押圧機構を有する、動力伝達装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の動力伝達装置であって、
リングローラの外周部には、その軸線方向の一方側から他方側にかけて外径が徐々に減少するテーパ面が形成され、
押圧機構は、テーパ面を押圧する押圧部材を含み、
押圧部材はリングローラの外径側への変位が拘束され、リングローラはその軸線方向の一方側への変位が拘束され、
押圧部材をリングローラの軸線方向の一方側へ押圧することで、リングローラを内径側へ押圧する、動力伝達装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の動力伝達装置であって、
押圧機構は、リングローラの外周部を締め付けることで、リングローラを内径側へ押圧する機構である、動力伝達装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の動力伝達装置であって、
押圧機構は、リングローラに作用するトルクに応じた押圧力でリングローラを内径側へ押圧する機構である、動力伝達装置。
【請求項１４】
サンローラとリングローラとの間に第１ピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構と、
第２ピニオンローラと伝達用ローラとが接触することで、第２ピニオンローラと伝達用ローラとの間でトルク伝達を行うことが可能な伝達用ローラ機構と、
を有し、
第１ピニオンローラ及び第２ピニオンローラが、キャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられており、
第２ピニオンローラの外径が第１ピニオンローラの外径と異なり、
キャリア、リングローラ、及び伝達用ローラのいずれか１つの回転が固定される、動力伝達装置。
【請求項１５】
第１サンローラと第１リングローラとの間に第１ピニオンローラがこれらと接触して挟持され、第１ピニオンローラが第１キャリアに回転自在に支持された第１遊星ローラ機構と、
第２サンローラと第２リングローラとの間に第２ピニオンローラがこれらと接触して挟持され、第２ピニオンローラが第２キャリアに回転自在に支持された第２遊星ローラ機構と、
を有し、
第２サンローラが第１キャリアと連結されており、
第１リングローラ及び第２リングローラが共通のリング部材に備えられており、
第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、第１サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能である、動力伝達装置。
【請求項１】
サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構と、
ピニオンギアと伝達用ギアとが噛み合うことで、ピニオンギアと伝達用ギアとの間でトルク伝達を行うことが可能な伝達用歯車機構と、
を有し、
ピニオンローラ及びピニオンギアが、キャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられており、
ピニオンギアの外径がピニオンローラの外径と異なり、
キャリア、リングローラ、及び伝達用ギアのいずれか１つの回転が固定される、動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
伝達用歯車機構は、ピニオンギアと伝達用ギアとの間で動力を変速して伝達することが可能な機構であり、
キャリアまたはリングローラの回転が固定されることで、サンローラと伝達用ギアとの間で動力を変速して伝達することが可能である、動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１に記載の動力伝達装置であって、
伝達用ギアの回転が固定されることで、サンローラとキャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能である、動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
伝達用ギアは、その内周に設けられた歯によりピニオンギアと噛み合うリングギアである、動力伝達装置。
【請求項５】
請求項４に記載の動力伝達装置であって、
伝達用歯車機構は、ピニオンギア及びリングギアの他に、ピニオンギアと噛み合うサンギアをさらに含む遊星歯車機構である、動力伝達装置。
【請求項６】
請求項３に記載の動力伝達装置であって、
伝達用ギアは、その外周に設けられた歯によりピニオンギアと噛み合うサンギアである、動力伝達装置。
【請求項７】
サンローラとリングローラとの間にピニオンローラがこれらと接触して挟持され、ピニオンローラが第１キャリアに回転自在に支持された遊星ローラ機構と、
サンギア及びリングギアと噛み合うピニオンギアが第２キャリアに回転自在に支持された遊星歯車機構と、
を有し、
サンギアが第１キャリアと連結されており、
リングローラ及びリングギアが共通のリング部材に備えられており、
第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能である、動力伝達装置。
【請求項８】
請求項７に記載の動力伝達装置であって、
前記リング部材には、リングローラの径方向への変形によるリングギアの径方向への変形を緩和するための緩衝部が設けられている、動力伝達装置。
【請求項９】
請求項８に記載の動力伝達装置であって、
前記緩衝部の径方向の厚さが、リングローラ及びリングギアの径方向の厚さよりも薄く設定されている、動力伝達装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１に記載の動力伝達装置であって、
リングローラを内径側へ押圧することで、サンローラとピニオンローラとの接触部、及びピニオンローラとリングローラとの接触部に押圧力を作用させる押圧機構を有する、動力伝達装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の動力伝達装置であって、
リングローラの外周部には、その軸線方向の一方側から他方側にかけて外径が徐々に減少するテーパ面が形成され、
押圧機構は、テーパ面を押圧する押圧部材を含み、
押圧部材はリングローラの外径側への変位が拘束され、リングローラはその軸線方向の一方側への変位が拘束され、
押圧部材をリングローラの軸線方向の一方側へ押圧することで、リングローラを内径側へ押圧する、動力伝達装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の動力伝達装置であって、
押圧機構は、リングローラの外周部を締め付けることで、リングローラを内径側へ押圧する機構である、動力伝達装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の動力伝達装置であって、
押圧機構は、リングローラに作用するトルクに応じた押圧力でリングローラを内径側へ押圧する機構である、動力伝達装置。
【請求項１４】
サンローラとリングローラとの間に第１ピニオンローラがこれらと接触して挟持された遊星ローラ機構と、
第２ピニオンローラと伝達用ローラとが接触することで、第２ピニオンローラと伝達用ローラとの間でトルク伝達を行うことが可能な伝達用ローラ機構と、
を有し、
第１ピニオンローラ及び第２ピニオンローラが、キャリアに回転自在に支持された共通のピニオン回転部材に備えられており、
第２ピニオンローラの外径が第１ピニオンローラの外径と異なり、
キャリア、リングローラ、及び伝達用ローラのいずれか１つの回転が固定される、動力伝達装置。
【請求項１５】
第１サンローラと第１リングローラとの間に第１ピニオンローラがこれらと接触して挟持され、第１ピニオンローラが第１キャリアに回転自在に支持された第１遊星ローラ機構と、
第２サンローラと第２リングローラとの間に第２ピニオンローラがこれらと接触して挟持され、第２ピニオンローラが第２キャリアに回転自在に支持された第２遊星ローラ機構と、
を有し、
第２サンローラが第１キャリアと連結されており、
第１リングローラ及び第２リングローラが共通のリング部材に備えられており、
第１キャリアまたはリング部材の回転が固定されることで、第１サンローラと第２キャリアとの間で動力を変速して伝達することが可能である、動力伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−２５２６０３（Ｐ２０１１−２５２６０３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４８５１（Ｐ２０１１−２０４８５１）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【分割の表示】特願２００６−２３４３７６（Ｐ２００６−２３４３７６）の分割
【原出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【分割の表示】特願２００６−２３４３７６（Ｐ２００６−２３４３７６）の分割
【原出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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