JP2010048371A - 予圧ローラ式変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の摩擦式ローラ変速機における駆動力の不足の問題を解決し、汎用の変速装置として使い勝手の良い摩擦式ローラ変速装置を提供する。
【解決手段】予圧ローラ式変速装置１０は、軸受によりケーシング２に支えられた入力軸１１に一体に備えられた入力軸ローラ１２と、軸受によりケーシング２に支えられた出力軸１３に一体に備えられた入力軸ローラ１２と径が異なった出力軸ローラ１４と、両ローラ１２，１４の中心軸同士を結ぶ軸中心線に対称となるようにして、両ローラ１２，１４にそれぞれ外接する一対の予圧ローラ２１、２１と、該予圧ローラ２１、２１を互いに近寄せる方向に加圧する予圧ローラ加圧手段２２とで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力軸ローラと出力軸ローラに予圧ローラを介して減速、又は、増速させる摩擦ローラ変速装置に関し、特に、予圧ローラの予圧手段と、該予圧手段のために加えられるローラ軸受の負荷を軽減する手段の構成に関する。

高度な回転精度と静粛性を要求される変装置の動力伝達機構にはローラとローラの接触摩擦による機構が良く利用されている。被動機械装置が軽量で駆動力が小さい場合はこのローラの接触摩擦によるもので事足りるが、静粛性と同時に若干大きい駆動力が欲しい場合に、ローラ間の圧力を高め、同時接触ローラの数を増やして駆動力を増大する要求が生じており、そのような要求に応える提案が種々行なわれている。

特許文献１に提案された従来のローラ式摩擦伝動装置は、入力側ローラと出力側ローラとの間に遊動輪を挟入して遊動輪の曲率半径が大きいことを利用して摩擦面圧を大きくし、同時に、入力側ローラと出力側ローラに外接し内締めする伝動輪を設けることにより入力側ローラと出力側ローラを支承する軸受にかかる力を減らすようにした摩擦ローラ動力伝動装置である。

特許文献２に提案された従来のローラ式摩擦伝動装置は、駆動軸に設けられた小ローラと、ハウジングに固定された軸に回転可能に軸支され前記小ローラに外接する複数の中間ローラと、該複数の中間ローラに外接する内ローラと一体の出力軸とにより構成された摩擦ローラ式減速装置で、小ローラの中心軸を内ローラの中心軸に対して偏心させ、中間ローラの一つを内ローラと小ローラの傾いた楔状の隙間に押し込んで圧力を掛けることにより中間ローラ全部に締まり嵌め力を生じるようにした楔ローラ式減速装置である。

特許文献３に提案された従来のベルト式摩擦伝動装置は、駆動軸直結の駆動プーリーと、被動軸に設けられた被動側大プーリーと、該被動側大プーリーと駆動プーリーに巻き掛けられた鋼板製のベルトとからなり、駆動プーリーの円筒面を延長し、該延長部に前記鋼板製ベルトの板厚と同寸の段を設けて減径し、駆動プーリーの延長円筒面と前記ベルトの外側を同時に自由回転する駆動補助ローラで押すことにより、駆動プーリーの摩擦力を増大して駆動力を増すようにしている。
特開平３−３３５４３号公報（１図、２図） 特開２００２−３９３０４号公報（図１、図２） 特開２００８−１０６７９０号公報（図４）

特許文献１に提示された従来のローラ式摩擦伝動装置は、簡易な構成で入力側ローラと出力側ローラの接点は１ヶ所しかなく、充分な動力伝達は期待できない。また、特許文献２に提案された従来のローラ式摩擦伝動装置は、中間ローラの一つを内ローラと小ローラの傾いた楔状の隙間に押し込んで圧力を掛ける機構が複雑であり、複数の中間ローラの径が統一できないので部品種類が増加する不具合が在る。

また、特許文献３に提案された従来のベルト式摩擦伝動装置は、駆動プーリーの円筒面と鋼製ベルトの外側を同時に自由回転する駆動補助ローラで押すことにより、駆動プーリーの摩擦力を増大して駆動力を増すようにしているが、ベルトと駆動補助ローラとの接点は一ヶ所しかなく、充分な動力伝達は期待できない。
本発明は、従来の摩擦式ローラ変速機における駆動力の不足の問題を解決し、汎用の変速装置として使い勝手の良い摩擦式ローラ変速装置を提供することを目的とする。

上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段の予圧ローラ式変装置は、軸受によりケーシングに支えられた入力軸に一体に備えられた入力軸ローラと、軸受によりケーシングに支えられた出力軸に一体に備えられた前記入力軸ローラと径が異なった出力軸ローラと、前記両ローラの中心軸同士を結ぶ軸中心線に対称となるようにして、該両ローラにそれぞれ外接する一対の予圧ローラと、該予圧ローラを互いに近寄せる方向に加圧する予圧ローラ加圧手段とで構成されたことを特徴とする。

（２）第２の手段の予圧ローラ式変装置は、上記（１）の遊星ローラ予圧ローラ式変装置において、予圧ローラ加圧手段は、入力軸ローラ、出力軸ローラの幅より両側に巾を延長した予圧ローラと、該予圧ローラの延長部分に内接し予圧ローラを互いに近寄せる方向に作用する自由回転可能な一対の予圧内ローラとにより構成されたことを特徴とする。

（３）第３の手段の予圧ローラ式変装置は、上記（１）の予圧ローラ式変装置において、予圧ローラ加圧手段は、予圧ローラの回転軸を両側から回転自在に支える軸受を互いに近寄せる方向に作用する引張りばねであることを特徴とする。

（４）第４の手段の予圧ローラ式変装置は、上記（２）の予圧ローラ式変装置において、入力軸ローラ、出力軸ローラを共に外接し予圧する内ローラを加設し、入力軸ローラ、出力軸ローラの軸受の予圧負荷を軽減するようにしたことを特徴とする。

（５）第５の手段の予圧ローラ式変装置は、上記（４）の予圧ローラ式変装置において、入力軸ローラ、出力軸ローラに外接し予圧する内ローラに内接する補助ローラを加設し、該補助ローラを外周方向に押すことにより予圧内ローラの予圧を調整可能としたことを特徴とする。

（６）第６の手段の予圧ローラ式変装置は、上記（２）、(４)、（５）のいずれかの予圧ローラ式変装置において、予圧ローラ、及び予圧内ローラに脱輪防止用フランジガイドを設けたことを特徴とする。
（７）第７の手段の予圧ローラ式変装置は、上記（１）の予圧ローラ式変装置において、予圧ローラ加圧手段は、両予圧ローラの両側に予張力を有する一対のエンドレスの可撓性ベルトを巻掛けた構成であることを特徴とする。

（８）第８の手段の予圧ローラ式変装置は、上記（７）の予圧ローラ式変装置において、入力軸ローラ、出力軸ローラを共に巻掛け予圧するエンドレスの他の可撓性ベルトと該他の可撓性ベルトの張力を調整可能なテンションローラを加設し、入力軸ローラ、出力軸ローラの軸受の予圧負荷を軽減するようにしたことを特徴とする。

（９）第９の手段の予圧ローラ式変装置は、上記（１）〜（８）のいずれかの予圧ローラ式変装置において、入力軸ローラと出力軸ローラとの距離を入力軸軸受を介して調整するローラ間距離調整手段を備えることにより予圧ローラの予圧力が調整できることを特徴とする。

請求項１〜３及び請求項７に係わる発明は上記第１〜第３及び第６の手段の予圧ローラ式変装置であり、摩擦による駆動トルクは一対の予圧ローラを介して入力側ローラから出力側ローラに伝えられるので、単一ローラ同士の動力伝達の約２倍の駆動能力を有し、また、一対の予圧ローラは対称に設置され、互いに引き合うように予圧作用をしているので摩擦圧力のバランスが良い。

請求項４に係わる発明は、上記第４の手段の予圧ローラ式変装置であり、入力軸ローラ、出力軸ローラに外接し予圧する内ローラを加設したので、入力軸ローラ、出力軸ローラの軸受の予圧負荷を軽減しローラを支える軸受の耐久性を向上させる効果を有し、また、予圧ローラは周速度が同じで回転方向が逆であるので、予圧内ローラによる反力は駆動力にならず、動力損失を生じないので動力伝達効率が高い。

請求項６に係わる発明は、上記第６の手段の予圧ローラ式変装置であり、ローラの両側にガイドを設けたので、予圧ローラが脱輪することを防止する効果がある。

請求項８に係わる発明は、上記第８の手段の予圧ローラ式変装置であり、入力軸ローラ、出力軸ローラを巻き掛け予圧するベルトを設けたので、入力軸ローラ、出力軸ローラの軸受の予圧負荷を軽減しローラを支える軸受の耐久性を向上させる効果を有すると同時に、前記ベルトによる駆動力がローラ間の駆動力に加えられる効果があり、動力伝達効率が高い。

請求項９に係わる発明は、上記第９の手段の予圧ローラ式変装置であり、入力軸ローラと出力軸ローラとの距離調整手段を備えることにより予圧ローラの予圧力の調整が容易となるので、ローラの摩擦面が摩耗した場合でも駆動性能の維持が可能であり、耐久性が向上する効果があり、また、入力軸ローラの移動取り外しが容易になるので、装置の組み立てが容易となる。

（第１の実施の形態）
この実施の形態の構成を図に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置の正面断面図、図２は図１のＡ―Ａ断面図、図３は図２をＢ方向から見た図、図４は図１の予圧ローラ式減速装置の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を取り出して示す正面図、図５は図４をＣ方向から見た図である。

図において、予圧ローラ式減速装置１０は、軸受１６，１６によりケーシング２に支えられた入力軸１１に一体に備えられた入力軸ローラ１２と、軸受１７，１７によりケーシング２に支えられた出力軸１３に一体に備えられた前記入力軸ローラ１２と径が異なった出力軸ローラ１４と、前記両ローラ１２，１４の中心軸同士を結ぶ軸中心線に対称となるようにして、両ローラ1２，１４にそれぞれ外接する一対の予圧ローラ２１，２１と、その予圧ローラ２１，２１を互いに近寄せる方向に加圧する予圧内ローラ２２とで構成される。９はケーシングカバーである。

図４により各ローラに働く圧力関係を説明する。
予圧ローラ２１，２１は、入力軸ローラ１２、出力軸ローラ１４の幅より両側に巾方向を延長し、予圧ローラ２１，２１の延長部分２１ｃ、２１ｃに、予圧ローラ加圧手段として、一対の予圧内ローラ２２，２２が内接し、この予圧内ローラ２２、２２は予圧ローラ２１，２１を互いに近寄せる方向に作用するフリーローラである。予圧内ローラ２２は、ローラガイド２１ａ，２１ｂにより軸方向の位置を規制されている。

入力軸ローラ１２に図４の水平方向にＦ1の力が作用したとき、予圧ローラ２１，２１は予圧内ローラ２２，２２により、図４紙面上における上下方向の動きを拘束されているため、力Ｆ1は入力軸ローラ１２から分力して予圧ローラ２１，２１との圧接力は
ｐ1＝Ｆ1／２ｃｏｓθ１
出力軸ローラ１４と予圧ローラ２１，２１との圧接力は
ｐ2＝Ｆ1／２ｃｏｓθ２
予圧内ローラ２２，２２に作用する圧接力（反力）は
ｐ3＝Ｆ1・ｓｉｎ(θ１+θ２)／２ｃｏｓθ１・ｓｉｎ（９０−θ２）
出力トルクは Ｔ=μＦ1・ｒ2／ ｃｏｓθ２ となる。
より反力(ｐ３、ｐ３)が加わって圧力（ｐ２、ｐ２）が出力軸ローラ１４へ伝えられる。予圧ローラ２１，２１は周速度が同じで回転方向が同じであるので、予圧ローラ２１，２１に対する予圧内ローラ２２，２２の反力(ｐ３、ｐ３)は駆動力にならず、動力損失を生じない。

入力軸ローラ１２と出力軸ローラ１４との距離を軸受１６，１６を介して調整するローラ間距離調整手段は、軸受箱５と軸受箱６とケーシング２に備えられた雌ねじに螺入された調整ねじ２４，２４と調整ねじロック用のロックナット２５、２５とよりなる。調整ねじ２４，２４の先端ねじ部は、軸受箱５，６と一体の凸部５ａ，６ａの雌ねじ穴に螺合している。軸受箱５，６の上下端部は、ガイドプレート２７，２７に支持され、軸中心線に沿う水平方向に移動可能となっている。ホ゛ルト２８は、軸受箱５，６に設けられた長穴５ｂ，６ｂに挿入され、ケーシング２側の雌ねじ穴に螺合して、軸受箱５，６をケーシング２に固定している。３，４は蓋で、ケーシング２にボルト２９で固定されている。ローラ間距離を調整することにより予圧内ローラ２２，２２の弾性が調整され、予圧内ローラ２２，２２の反力(ｐ３、ｐ３)と入力軸ローラ１２と予圧ローラ２１間の圧力（ｐ１）と、予圧ローラ２１と出力軸ローラ１４間の圧力（ｐ２）が調整される。

図２には予圧ローラ減速装置１０の入力軸１１に直結するモータ８が軸受箱６に支持部材７を用いて取付けられた場合を示している。１８は軸継手である。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態を図に基づいて説明する。図６は第２の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置３０の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を示す正面図、図７は図６をＤ方向から見た図である。これらの機能部品は、第１の実施の形態の予圧ローラ式減速装置１０と同様、ケーシング２、ケーシングカバー９内に収容され、入力軸ローラ１２は軸受１６，１６を介して軸受箱５、６に軸支され、出力軸ローラ１４は軸受１７，１７を介してケーシング２に軸支されている。

予圧ローラ式減速装置３０が第１の実施の形態の予圧ローラ式減速装置１０と異なるところは、第１の実施の形態の予圧ローラ式減速装置１０の予圧ローラ加圧手段が入力軸ローラ１２と出力軸ローラ１４に外接する一対の予圧ローラ２１，２１を互いに近寄せる方向に加圧するために予圧内ローラ２２を設けたことに対し、予圧ローラ式減速装置３０では予圧ローラ３１，３１を互いに近寄せる方向に加圧するために、予圧ローラ３１，３１を軸受３２，３２を介して引張りばね３３，３３を用いて予圧ローラ加圧手段としたことである。

入力軸ローラ１２と出力軸ローラ１４と引張りばね３３，３３を用いた予圧ローラ加圧手段以外は第１の実施の形態の予圧ローラ式減速装置１０と同様であるので、図１及び図３も参照することにし、第１の実施の形態と同じ構成部分、同じ作用については説明を省略する。

図６、図７に示すように、予圧ローラ３１，３１は両側の軸が軸受３２，３２に支えられ軸受３２，３２に備えられたばね掛けに引張りばね３３，３３が予圧ローラ３１，３１を入力軸ローラ１２と出力軸ローラ１４とを挟んで押し付けるように設置されている。このような引張りばね３３，３３は予圧内ローラ２２より弾性係数が小さいので、安定した予圧力が得られ、ローラの摩耗変化等に対してもスリップする虞が無い。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態を図に基づいて説明する。図８は第３の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置４０の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を示す正面図である。これらの機能部品は、第１の実施の形態の予圧ローラ式減速装置１０と同様、ケーシング２、ケーシングカバー９内に収容され、入力軸ローラ１２は軸受１６，１６を介して軸受箱５、６に軸支され、出力軸ローラ１４は軸受１７，１７を介してケーシング２に軸支されている。

予圧ローラ式減速装置４０の入力軸ローラ１２、出力軸ローラ１４と予圧ローラ２１，２１及び予圧内ローラ２２，２２は第１の実施の形態の部品をそのままの機能位置で使用する。入力軸ローラ１２、出力軸ローラ１４に外接する大リング内ローラ３５が両ローラ１２，１４を外側から圧し付けるように配設される。大リング内ローラ３５には中側に両ローラ１２，１４から外れないように縁ガイド３５aが備えられている。

また、大リング内ローラ３５の内側にアーム３７を備えたテンションローラ３６を設けて軸３８回りに矢印M方向へ引くことにより、入力軸ローラ１２、出力軸ローラ１４と予圧ローラ２１，２１への圧接力を変えられるようにしている。この予圧ローラ式減速装置４０は大リング内ローラ３５により入力軸ローラ１２、出力軸ローラ１４を互いに近寄せる方向に圧しているので、入力軸ローラ１２、出力軸ローラ１４を支えている軸受１６，１７にローラの圧接力を低減することができる。
（第４の実施の形態）

第４の実施の形態を図に基づいて説明する。図９は第４の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を示す正面図、図１０は図９をＥ方向から見た図である。これらの機能部品は、第１の実施の形態の予圧ローラ式減速装置１０と同様、ケーシング２、ケーシングカバー９内に収容され、入力軸ローラ１２は軸受１６，１６を介して軸受箱５、６に軸支され、出力軸ローラ１４は軸受１７，１７を介してケーシング２に軸支されている。

予圧ローラ式減速装置５０が第１の実施の形態の予圧ローラ式減速装置１０と異なるところは、第１の実施の形態の予圧ローラ式減速装置１０の予圧ローラ加圧手段が入力軸ローラ１２と出力軸ローラ１４に外接する一対の予圧ローラ２１，２１を互いに近寄せる方向に加圧するために予圧内ローラ２２、２２を設けたことに対し、予圧ローラ式減速装置５０では予圧ローラ４７，４７を互いに近寄せる方向に加圧するために、予圧ローラ４７，４７の両側に弾性材製のベルト４５，４５を巻き掛けて予圧ローラ加圧手段としたことである。

入力軸ローラ１２と出力軸ローラ１４と予圧ローラ４７，４７にベルト４５，４５を巻き掛けた予圧ローラ加圧手段以外は第１の実施形態の予圧ローラ式減速装置１０と同様であるので、図１及び図３も参照することにし、第１の実施の形態と同じ構成部分、同じ作用については説明を省略する。
（第５の実施の形態）

第５の実施の形態を図に基づいて説明する。図１１は第５の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置６０の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を示す正面図、図１２は図１１のＧ−Ｇ断面図、図１３は図１１のＨ−Ｈ断面図である。これらの機能部品は、第１の実施の形態の予圧ローラ式減速装置１０と同様、ケーシング２、ケーシングカバー９内に収容され、入力軸ローラ４２は軸受１６，１６を介して軸受箱５、６に軸支され、出力軸ローラ４４は軸受１７，１７を介してケーシング２に軸支されている。

本実施の形態の減速装置は、予圧ローラ加圧手段に、第４の実施の形態の予圧ローラ加圧手段を用い、第３の実施の形態の予圧ローラ式減速装置４０における加圧用大リング内ローラ３５の代わりに、入力軸ローラ４２と出力軸ローラ４４を巻き掛けるベルト４６を設けたものである。ベルト４６の外側にアーム４９を備えたテンションローラ４８を設けて軸５１回りに矢印Ｎ方向へ押すことにより、入力軸ローラ４２、出力軸ローラ４４と予圧ローラ４７，４７への圧接力を変えられるようにしている。

この予圧ローラ式減速装置６０はベルト４６により入力軸ローラ４２、出力軸ローラ４４を互いに近寄せる方向に作用しているので、入力軸ローラ４２、出力軸ローラ４４を支えている軸受１６，１７にローラの圧接力を低減することができる。
なお、以上の各実施の形態では、減速装置について説明したが、増速装置に適用可能であることはもちろんである。

本発明の第１の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置の正面断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２をＢ方向から見た図である。 図１の予圧ローラ式減速装置の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を取り出して示す正面図である。 図４をＣ方向から見た図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を示す正面図である。 図６をＤ方向から見た図である。 本発明の第３の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を示す正面図である。 本発明の第４の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を示す正面図である。 図９をＥ方向から見た図である。 本発明の第５の実施の形態に係わる予圧ローラ式減速装置の入力軸ローラ、出力軸ローラと予圧ローラ等の機能部品を示す正面図である。 図１１のＧ−Ｇ断面図である。 図１１のＨ−Ｈ断面図である。

符号の説明

２ ケーシング
５、６ 軸受箱
１０、３０、４０、５０、６０ 予圧ローラ式減速装置
１１ 入力軸
１２ 入力軸ローラ
１３ 出力軸
１４ 出力軸ローラ
１６，１７ 軸受
２１，３１，４７ 予圧ローラ
２１a、２１ｂ ローラガイド
２２ 予圧内ローラ
２４ 調整ねじ
２７ ガイドプレート
３２ 軸受
３３ 引張りばね
３５ 大リング内ローラ
３６、４８ テンションローラ
４５，４６ ベルト

Claims (9)

1. 軸受によりケーシングに支えられた入力軸に一体に備えられた入力軸ローラと、軸受によりケーシングに支えられた出力軸に一体に備えられた前記入力軸ローラと径が異なった出力軸ローラと、前記両ローラの中心軸同士を結ぶ軸中心線に対称となるようにして、該両ローラにそれぞれ外接する一対の予圧ローラと、該予圧ローラを互いに近寄せる方向に加圧する予圧ローラ加圧手段とで構成されたことを特徴とする予圧ローラ式変速装置。
2. 請求項１に記載する予圧ローラ式変速装置において、予圧ローラ加圧手段は、入力軸ローラ、出力軸ローラの幅より両側に巾を延長した予圧ローラと、該予圧ローラの延長部分に内接し予圧ローラを互いに近寄せる方向に作用する自由回転可能な一対の予圧内ローラとにより構成されたことを特徴とする予圧ローラ式変速装置。
3. 請求項１に記載する予圧ローラ式変速装置において、予圧ローラ加圧手段は、予圧ローラの回転軸を両側から回転自在に支える軸受を互いに近寄せる方向に作用する引張りばねであることを特徴とする予圧ローラ式変速装置。
4. 請求項２に記載する予圧ローラ式変速装置において、入力軸ローラ、出力軸ローラを共に外接し予圧する内ローラを加設し、入力軸ローラ、出力軸ローラの軸受の予圧負荷を軽減するようにしたことを特徴とする予圧ローラ式変速装置。
5. 請求項４に記載する予圧ローラ式変速装置において、入力軸ローラ、出力軸ローラに外接し予圧する内ローラに内接する補助ローラを加設し、該補助ローラを外周方向に押すことにより予圧内ローラの予圧を調整可能としたことを特徴とする予圧ローラ式変速装置。
6. 請求項２，４、５のいずれかに記載する予圧ローラ式変速装置において、予圧ローラ、及び予圧内ローラに脱輪防止用フランジガイドを設けたことを特徴とする予圧ローラ式変速装置。
7. 請求項１に記載する予圧ローラ式変速装置において、予圧ローラ加圧手段は、両予圧ローラの両側に予張力を有する一対のエンドレスの可撓性ベルトを巻掛けた構成であることを特徴とする予圧ローラ式変速装置。
8. 請求項７に記載する予圧ローラ式変速装置において、入力軸ローラ、出力軸ローラを共に巻掛け予圧するエンドレスの他の可撓性ベルトと該他の可撓性ベルトの張力を調整可能なテンションローラを加設し、入力軸ローラ、出力軸ローラの軸受の予圧負荷を軽減するようにしたことを特徴とする予圧ローラ式変速装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載する予圧ローラ式変速装置において、入力軸ローラと出力軸ローラとの距離を入力軸軸受を介して調整するローラ間距離調整手段を備えることにより予圧ローラの予圧力が調整できることを特徴とする予圧ローラ式変速装置。

Images