CN109707800B - 行星辊式变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种行星辊式变速器。行星辊式变速器具备：中心轴成为水平状地设置在带盖的壳体内的固定圈；太阳轴；多个行星辊；具有经由轴承部支承行星辊的多个支轴并与行星辊一起公转的行星架；及设置在固定圈及行星辊的轴向一侧的环状的挡圈。挡圈的内径比沿周向存在多个的轴承部的外公切圆的直径小。接受从行星辊侧越过了挡圈的油的积油部设置在挡圈的侧面与壳体的内壁面之间。设置有使油从积油部向行星辊侧渗透的通路。

Description

行星辊式变速器
在2017年10月25日提出的日本专利申请2017-205965的公开，包括其说明书、附图及摘要作为参照而全部包含于此。
技术领域
本发明涉及行星辊式变速器。
背景技术
行星辊式变速器与行星齿轮式的变速器相比，出于安静、旋转变动小、而且没有齿隙等理由而被广泛地使用。在行星辊式的变速器中，作为润滑方式已知有润滑脂封入式(润滑脂润滑式)和油浴式(油润滑式)。
例如在使用行星辊式变速器作为增速器且输出轴以比较高的速度旋转的情况下，多采用难以成为润滑不足的油浴式。在油浴式中，在对行星辊等进行收容的带盖的壳体中，在盖部与壳体主体部之间使用O形密封圈或密封垫片等，而且，在输入轴及输出轴周围使用油封等，防止油向外部的泄漏。日本特开平9-126287号公报公开了油浴式的变速器。
在油浴式的行星辊式变速器中，如图4所示，在壳体90内积存油。当变速器旋转时，行星辊91在积存的油中依次通过。因此，在使用于高速旋转的情况下，特别是通过行星辊91频繁地搅拌油而搅拌阻力增大，变速器有时会成为高温。需要说明的是，为了降低油的搅拌阻力，只要减少积存于壳体90内的油的量即可。然而，这种情况下，不久之后当油被消耗时，行星辊91及设置在其内周侧的轴承部92成为贫润滑状态。其结果是，存在旋转阻力增大或者因摩擦而产生升温及异常磨损这样的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够降低行星辊产生的油的搅拌阻力并防止成为油不足的行星辊式变速器。
本发明的一方式的行星辊式变速器的结构上的特征在于，具备：带盖的壳体；固定圈，中心轴成为水平状地设置在所述壳体内；太阳轴，以与该固定圈同心的形状设置在所述固定圈的径向内侧；多个行星辊，介于所述固定圈与所述太阳轴之间；行星架，具有经由轴承部支承所述行星辊的多个支轴并与多个该行星辊一起公转；及环状的挡圈，设置在所述固定圈及所述行星辊的轴向一侧，所述挡圈的内径比沿周向存在多个的所述轴承部的外公切圆的直径小，接受从所述行星辊侧越过了所述挡圈的油的积油部设置在该挡圈的侧面与所述壳体的内壁面之间，所述行星辊式变速器设置有使油从所述积油部向所述行星辊侧渗透的通路。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1是表示本发明的行星辊式变速器的一例的纵向剖视图。
图2是图1的II-II向视的剖视图。
图3是将图1所示的变速器的下部放大表示的剖视图。
图4是以往的油浴式的行星辊式变速器的横向剖视图。
具体实施方式
图1是表示本发明的行星辊式变速器的一例的纵向剖视图。图2是图1的II-II向视的剖视图。该行星辊式变速器10(以下称为“变速器10”)是例如对电动机的旋转进行变速而输出的装置。在本实施方式中，说明将变速器10使用作为对输入轴(旋转轴23)的旋转进行增速的增速器的情况，但是也可以使用作为以旋转轴23为输出轴的减速器。
变速器10具备带盖的壳体11、固定圈12、太阳轴13、行星辊14、行星架16及挡圈17。本实施方式的变速器10具备旋转轴23(参照图1)，旋转轴23与行星架16成为一体。在以下的说明中，固定圈12的中心轴与太阳轴13及旋转轴23各自的中心轴处于同一直线上，上述中心轴成为变速器10的中心轴C0。将与中心轴C0平行的方向称为“轴向”，将与中心轴C0正交的方向称为“径向”，将以中心轴C0为中心的旋转方向称为“周向”。
在图1中，带盖的壳体11具有圆板状的盖部18和有底筒状的壳体主体部19。盖部18与壳体主体19通过沿轴向插通的多个螺栓20而结合，成为一体。在盖部18及壳体主体部19分别形成有用于使螺栓20插通的孔18a及孔19a。在壳体主体19的内侧形成有圆形形状的第一空间部24和内径比该第一空间部24大的圆形形状的第二空间部25。因此，在壳体主体19，在第一空间部24的径向外侧且第二空间部25的轴向一侧形成有阶梯环状部35。第一空间部24的轴向一侧的面成为壳体11的轴向一侧(壳体主体部19侧)的内壁面37。在盖部18的内侧形成有圆形形状的第三空间部45。第三空间部45是从盖部18的侧面36向轴向另一侧凹陷的区域。第三空间部45的轴向另一侧的面成为壳体11的轴向另一侧(盖部18侧)的内壁面38。
固定圈12是圆环状的构件，其中心轴(C0)成为水平状地设置在壳体11内。即，变速器10的设置姿势如图1所示。需要说明的是，关于所述“水平状”，除了中心轴(C0)严格地成为水平的方式以外，也包括相对于水平线(以例如10度以下)倾斜的情况。
挡圈17由圆环状的板构件构成，在本实施方式中，设置在固定圈12的轴向两侧。挡圈17的外径比固定圈12的外径小，而且，挡圈17的内径比固定圈12的内径小。
在挡圈17的中心轴与固定圈12的中心轴一致的状态下，挡圈17与固定圈12一起设置在壳体11内。固定圈12及一对挡圈17、17设置于第二空间部25，介于盖部18与壳体主体部19(阶梯环状部35)之间。在固定圈12形成有用于使螺栓20插通的孔12a。在挡圈17形成有用于使螺栓20插通的孔17a。通过将螺栓20拧紧，而固定圈12及一对挡圈17成为由盖部18和壳体主体部19(阶梯环状部35)沿轴向夹着的状态。
太阳轴13在固定圈12的径向内侧，设置成与固定圈12同心的形状。在盖部18的中央形成有贯通孔18b，在该贯通孔18b设置有带密封的滚动轴承21。太阳轴13由滚动轴承21支承为旋转自如。
行星辊14在固定圈12与太阳轴13之间介有多个(在图例中为四个)。上述行星辊14沿周向等间隔地配置。各行星辊14处于被压紧于固定圈12的内周面及太阳轴13的一部分的外周面的状态。行星辊14由圆筒状的构件构成。其轴向尺寸比固定圈12的轴向尺寸稍小。行星辊14的一部分位于一对挡圈17、17之间。由此，行星辊14的轴向的移动被挡圈17、17限制。
行星架16具有经由轴承部15将行星辊14支承为旋转自如的支轴26。支轴26与行星辊14为相同数量。行星架16具有对上述支轴26进行支承的圆板部27。支轴26是固定于圆板部27的圆柱状的构件，从圆板部27沿轴向突出。在行星架16具有的圆板部27与固定圈12及其内周侧的行星辊14之间设置有轴向一侧的挡圈17(第一挡圈17)。如图1所示，在壳体11(壳体主体部19)内形成的第一空间部24成为用于设置行星架16的圆板部27的空间。该第一空间部24的一部分(底部)被有效利用作为后述的第一积油部41。轴向另一侧的挡圈17(第二挡圈17)设置在固定圈12及其内周侧的行星辊14与盖部18之间。
图3是将图1所示的变速器10的下部放大表示的剖视图。在支轴26与行星辊14之间介有轴承部15。本实施方式的轴承部15是将支轴26的外周面作为第一滚道面28，将行星辊14的内周面作为第二滚道面29，并通过在上述第一滚道面28与第二滚道面29之间介有多个针状的滚子30而构成的滚动轴承。需要说明的是，轴承部15可以为图示的结构以外的结构，虽然未图示，但可以是作为使滚子30进行滚动接触的构件而具有与支轴26及行星辊14分体的滚道圈的结构。由于四个行星辊14沿周向等间隔地存在(参照图2)，因此关于在上述行星辊14的内周侧设置的轴承部15也沿周向等间隔地存在。因此，沿周向存在多个(四个)的轴承部15的外公切圆(第一外公切圆Q1)被定义，在后文进行说明。而且，经由轴承部15而支承行星辊14的支轴26沿周向等间隔地存在，因此多个(四根)支轴26的外公切圆(第二外公切圆Q2)被定义。
如图1所示，行星架16与旋转轴23成为一体而构成。旋转轴23与中心轴C0成为同轴状地设置在太阳轴13的轴向一侧。在壳体主体部19的中央形成有贯通孔19b。在该贯通孔19b设置有带密封的滚动轴承22。旋转轴23由滚动轴承22支承为旋转自如。
根据具备以上的结构的变速器10，当太阳轴13绕中心轴C0旋转时，通过太阳轴13与行星辊14之间的摩擦力、及行星辊14与固定圈12之间的摩擦力而行星辊14一边绕支轴26的中心轴C1自转，一边绕中心轴C0公转。行星辊14及其内周侧的轴承部15绕中心轴C0旋转(公转)。由此，行星架16与上述行星辊14及轴承部15一起绕中心轴C0旋转(公转)。由于行星架16与旋转轴23为一体，因此旋转轴23绕中心轴C0旋转。根据以上所述，太阳轴13的旋转力被变速而传递给旋转轴23。
对挡圈17进一步说明。第一挡圈17与第二挡圈17为相同形状。挡圈17由圆环状的板构件构成，如图2所示，挡圈17的内径Di比如下所述定义的“第一外公切圆Q1”的直径d1小(Di<d1)。
·“第一外公切圆Q1”：沿周向存在多个(四个)的轴承部15的外公切圆。而且，挡圈17的内径Di比如下所述定义的“第二外公切圆Q2”的直径d2大(Di>d2)。
·“第二外公切圆Q2”：多个(四根)支轴26的外公切圆。
由此，具有“d2<Di<d1”的关系。由于挡圈17的内径Di比第二外公切圆Q2的直径d2大，因此成为行星架16具有的四根支轴26贯通挡圈17的内周侧的结构。
图3将图1所示的变速器10的下部放大表示，特别示出壳体11的包含第二空间部25的最低位置B的截面。图3的截面包含挡圈17的内周面的最低位置T0(以下，称为“挡圈17的内周最低位置T0”)。而且，示出图3所示的行星辊14、轴承部15及支轴26到达最低位置的状态。
根据前述定义，第一外公切圆Q1通过行星辊14的内周面(第二滚道面29)的一部分。根据前述定义，第二外公切圆Q2通过支轴26的外周面(第一滚道面28)的一部分。因此，如图3所示，挡圈17的内周最低位置T0比如下所述定义的“第一位置T1”高，且比如下所述定义的“第二位置T2”低。
·“第一位置T1”：到达最低位置的行星辊14的内周面(第二滚道面29)的最低位置
●“第二位置T2”：到达最低位置的支轴26的外周面(第一滚道面28)的最低位置
对挡圈17的周围的结构进行说明。如上所述，一对挡圈17、17及它们之间的固定圈12处于由壳体主体部19(阶梯环状部35)和盖部18夹着的状态。关于固定圈12、一对挡圈17、17、壳体主体部19及盖部18，分别相邻的构件彼此处于沿轴向接触的状态。挡圈17的两侧的侧面32、32不是镜面精加工面而成为粗糙面(例如切削面)。而且，固定圈12的两侧的侧面33、33、阶梯环状部35的侧面34、及盖部18的侧面36也不是镜面精加工面而成为粗糙面(例如切削面)。因此，在第一挡圈17与阶梯环状部35之间油能够渗透地通过，在第一挡圈17与固定圈12之间油也能够渗透地通过。在第一挡圈17与阶梯环状部35之间渗透而流向径向外侧的油经由第一挡圈17的外周面17c与壳体11的内周面11a之间，能够在第一挡圈17与固定圈12之间朝向径向内侧渗透。这样，第一挡圈17与阶梯环状部35的接触面间、及第一挡圈17与固定圈12的接触面间成为油能够渗透的通路43的一部分。而且，在第二挡圈17与盖部18之间油能够渗透地通过。在第二挡圈17与固定圈12之间油也能够渗透地通过。在第二挡圈17与盖部18之间渗透而流向径向外侧的油经由第二挡圈17的外周面17c与壳体11的内周面11a之间，能够在第二挡圈17与固定圈12之间朝向径向内侧渗透。这样，第二挡圈17与盖部18的接触面间、及第二挡圈17与固定圈12的接触面间成为油能够渗透的通路44的一部分。
变速器10的润滑方式为油浴式(油润滑式)。即，在带盖的壳体11内积存油。该油使用于行星辊14及轴承部15等的润滑。从在壳体11的上部(上半部分的区域)设置的(未图示的)供给口向壳体11内供给油，在壳体11的下部(下半部分的区域的一部分)积存油。在盖部18与壳体主体部19之间设置有O形密封圈39(参照图1及图3)，防止壳体11内的油向外部泄漏。
如图3所示，积存油的区域被挡圈17划分成行星辊14及其内周侧的轴承部15通过的区域(以下，称为“通过区域40”)和除此以外的区域(第一积油部41及第二积油部42)。本实施方式的通过区域40是一对挡圈17、17之间的区域。第一积油部41是第一挡圈17的轴向一侧的侧面32与壳体主体部19的内壁面37之间的区域。阶梯环状部35的内周面35a的底部成为第一积油部41的底面。该内周面35a的直径比挡圈17的内径Di大。由此，在图3所示的截面中，第一积油部41的底面比挡圈17的内周最低位置T0低。第二积油部42是第二挡圈17的轴向另一侧的侧面32与盖部18的内壁面38之间的区域。第三空间部45的内周面45a的底部成为第二积油部42的底面。该内周面45a的直径比挡圈17的内径Di大。由此，在图3所示的截面中，第二积油部42的底面比挡圈17的内周最低位置T0低。
如图2所示，在壳体11的下部设置有排油孔31。排油孔31在壳体11内(第一空间部24，参照图1)，在壳体11的下半部分的区域的一部分开口。如图2所示，从该开口31a朝向更低的位置连续设置排油孔31。油的液面不会成为开口31a以上，过剩的油通过排油孔31自然地向下方流动而向壳体11的外部排出。向外部排出的油由例如未图示的油盘等承接。
在图3中，在变速器10停止的状态下，供给到壳体11内的油成为在第一积油部41、通过区域40及第二积油部42成为相同高度的液面而积存的状态。在该状态下，油的液面成为排油孔31(参照图2)的开口31a的高度。
如图2所示，排油孔31的开口31a中的最低位置31b(以下，称为“最低开口位置31b”)处于第一外公切圆Q1的最低位置以上的高度。在行星辊14到达最低位置的情况下，该第一外公切圆Q1的最低位置相当于该行星辊14的内周面(第二滚道面29)的最低位置，即，所述第一位置T1。由此，油的液面成为该第一位置T1以上的高度。这样，排油孔31成为在与行星辊14公转时的轴承部15的通过区域40中的低位置侧的区域相同的高度处开口的结构。因此，积存的油能够附着于行星辊14及轴承部15，能确保上述行星辊14及轴承部15的润滑性。
当变速器10旋转时，一对挡圈17、17之间(通过区域40)的油被行星辊14及轴承部15搂起，向第一积油部41及第二积油部42逃散。第一积油部41能够接受从行星辊14存在的通过区域40侧越过了第一挡圈17的油。第二积油部42能够接受从行星辊14存在的通过区域40侧越过了第二挡圈17的油。
对排油孔31的开口31a的位置进一步说明。如图2及图3所示，排油孔31的开口31a的最低开口位置31b如上所述，处于第一外公切圆Q1的最低位置(T1)以上的高度。而且，该最低开口位置31b也可以与挡圈17的内周最低位置T0(参照图3)为相同高度，或者比该内周最低位置T0低。或者，考虑到油的消耗等，最低开口位置31b也可以设为从内周最低位置T0朝向上方成为几毫米的位置以下的高度。
在具备以上的结构的变速器10中(参照图3)，接受从行星辊14侧越过了第一挡圈17的油的第一积油部41设置在第一挡圈17的侧面32与壳体11(壳体主体部19)的内壁面37之间。因此，当变速器10开始旋转而行星辊14公转时，行星辊14的通过区域40的底部存在的油如上所述被搂起，当越过第一挡圈17时，积存于第一积油部41。相对于此，在行星辊14的通过区域40中，油减少，一对挡圈17、17之间(通过区域40)的油的液面下降。如上所述，挡圈17的内径Di比沿周向存在多个的轴承部15的第一外公切圆Q1的直径d1小(Di<d1)。因此，积存于第一积油部41的油被第一挡圈17遮挡，无法立即返回行星辊14的通过区域40的底部。由此，在变速器10旋转期间，在行星辊14的通过区域40中能维持油少的状态。因此，当变速器10旋转时，能够降低行星辊14对油的搅拌阻力。并且，在该变速器10中，设置有使油从第一积油部41向行星辊14侧渗透的通路43。因此，当变速器10的旋转停止时，第一积油部41的油通过所述通路43而能够向行星辊14侧(通过区域40)逐渐返回。其结果是，当变速器10的旋转停止时，一对挡圈17、17之间的油的液面上升。而且，即使变速器10不停止，当通过区域40的油极端减少时，第一积油部41的油也能够通过所述通路43向行星辊14侧(通过区域40)逐渐返回。由此，在变速器10旋转期间，能够降低行星辊14对油的搅拌阻力，并且通过向通过区域40返回的油，能够防止在行星辊14及轴承部15成为油不足的情况。
另外，在本实施方式中，在固定圈12及其内周侧的行星辊14的轴向另一侧也设置有挡圈(第二挡圈)17。接受从行星辊14侧越过了第二挡圈17的油的第二积油部42设置在第二挡圈17的侧面32与壳体11具有的盖部18的内壁面38之间。因此，与第一挡圈17侧同样，一对挡圈17、17之间的油被行星辊14等搂起，当越过第二挡圈17时，能够使该油向第二积油部42退避。并且，第二积油部42的油能够通过所述通路44向行星辊14侧(通过区域40)逐渐返回。
另外，在本实施方式的变速器10中(参照图2)，在壳体11设置有排油孔31。排油孔31在与行星辊14公转时的轴承部15的通过区域40中的低位置侧的区域相同的高度处开口。因此，即使向壳体11内供给过剩的油，也能从排油孔31将多余的油向外部排出。而且，由于排油孔31在所述高度处开口，因此在变速器10的停止状态等，能够使油存在于轴承部15的通过区域40，能够确保轴承部15及行星辊14的润滑性能。
另外，在该变速器10中，在壳体11内，油的液面成为排油孔31的开口31a以下。因此，在本实施方式中，在盖部18及壳体主体部19形成的螺栓20用的孔18a、19a(参照图1)及在固定圈12形成的螺栓20用的孔12a(参照图2)全部设置在比排油孔31的开口31a高的位置。如图2所示，通过将螺栓20设为三等分配置，能得到这样的结构。根据该结构，能够不需要用于防止油从螺栓20用的孔12a、18a、19a向外部泄漏的密封构件。
另外，在本实施方式中(参照图3)，预先将壳体11(壳体主体部19)与第一挡圈17的接触面间、及第一挡圈17与固定圈12的接触面间作为油的通路43的一部分，使油渗透。而且，预先将壳体11(盖部18)与第二挡圈17的接触面间、及第二挡圈17与固定圈12的接触面间作为油的通路44的一部分，使油渗透。根据该结构，例如当变速器10的旋转停止时，积油部41、42各自的油能够通过通路43、44向行星辊14侧逐渐返回。返回到行星辊14侧的油使用于行星辊14及轴承部15的润滑。因此，能够防止在行星辊14及轴承部15成为油不足的情况。
需要说明的是，在所述实施方式中，虽然说明了挡圈17设置于固定圈12及行星辊14的轴向两侧的情况，但也可以是例如仅在轴向一侧设置有挡圈17的结构。
如以上所述公开的实施方式在全部的方面为例示而不受限制。即，本发明的变速器并不局限于图示的方式，在本发明的范围内可以为其他的方式。例如，在所述实施方式中，行星辊14在太阳轴13的周围配置四个，但是行星辊14的个数可以变更。
根据本发明，能够降低行星辊对油的搅拌阻力，并能够防止成为油不足的情况。

Claims (6)

1.一种行星辊式变速器，包括：
带盖的壳体；
固定圈，中心轴成为水平状地设置在所述壳体内；
太阳轴，以与该固定圈同心的形状设置在所述固定圈的径向内侧；
多个行星辊，介于所述固定圈与所述太阳轴之间；
行星架，具有经由轴承部支承所述行星辊的多个支轴并与多个该行星辊一起公转；及
环状的挡圈，设置在所述固定圈及所述行星辊的轴向一侧，其中，
所述挡圈的内径比沿周向存在多个的所述轴承部的外公切圆的直径小，
接受从所述行星辊侧越过了所述挡圈的油的积油部设置在该挡圈的侧面与所述壳体的内壁面之间，
所述行星辊式变速器设置有使油从所述积油部向所述行星辊侧渗透的通路，
在所述壳体的轴向一侧形成有阶梯环状部，所述挡圈及所述固定圈处于由所述阶梯环状部和所述盖夹着的状态，
所述积油部是所述挡圈的轴向一侧的侧面与所述壳体的内壁面之间的区域，且所述阶梯环状部的内周面的底部成为所述积油部的底面。
2.根据权利要求1所述的行星辊式变速器，其中，
在所述壳体设置有排油孔，所述排油孔在与所述行星辊公转时的所述轴承部的通过区域中的低位置侧的区域相同的高度处开口并用于向外部排油。
3.根据权利要求2所述的行星辊式变速器，其中，
所述带盖的壳体具有通过沿轴向插通的多个螺栓而结合的盖部及壳体主体部，
在所述盖部及所述壳体主体部形成的所述螺栓用的孔全部设置在比所述排油孔的开口高的位置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的行星辊式变速器，其中，
将所述壳体与所述挡圈相接触的接触面之间及所述挡圈与所述固定圈相接触的接触面之间作为所述通路的一部分供油渗透。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的行星辊式变速器，其中，
所述行星架具有以使所述支轴沿轴向突出的方式支承所述支轴的圆板部，
所述挡圈设置在所述固定圈及所述行星辊与所述圆板部之间，该挡圈的内径比多个所述支轴的外公切圆的直径大。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的行星辊式变速器，其中，
所述挡圈也设置在所述固定圈及所述行星辊的轴向另一侧，接受从所述行星辊侧越过了该挡圈的油的第二积油部设置在该挡圈的侧面与所述壳体的内壁面之间。
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