JP2010091059A - 摩擦伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 油温に応じてローラ間の与圧を最適化できる摩擦伝動装置を提供する。
【解決手段】 互いに押圧接触した駆動ローラ１および従動ローラ２と、駆動ローラ１のカムフォロワ４ａと押圧接触し、正転トルクのときに両ローラ１，２間に押し付け力を発生する正転カム６と逆転トルクのとき両ローラ１，２間に押し付け力を発生する逆転カム７とからなるカム部材と、両カム６，７を、ローラ接触面に働く押し付け力と直角方向に移動させて挟持することで、両ローラ１，２間に与圧を与える与圧付与手段８と、を備え、与圧付与手段８は、潤滑油の油温が高い場合には、油温が低い場合よりも与圧を大きくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、減速や増速のための変速装置として適用される摩擦伝動装置の技術分野に関する。

特許文献１には、正転トルクのときに両ローラ間に押し付け力を発生する正転カムと逆転トルクのときに押し付け力を発生する逆転カムとを、押し付け力と直角方向に移動させて挟持することで、両ローラ間に与圧を与える技術が開示されている。
特開２００５−２５６９５０号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、ケースに取り付けた与圧調整ネジにより正転カムをローラの軸受に押し付けているため、与圧は常に一定であり、トラクションオイルが高温になると、オイルのトラクション係数の低下に伴う押し付け力不足が生じ、ローラ接触面に滑りが生じる。一方、この滑りを防止すべく与圧を高く設定した場合、油温の低い常温域で与圧が不要に高くなるため、フリクションロスの増大により動力伝達効率が低下する。

本発明の目的は、油温に応じてローラ間の与圧を最適化できる摩擦伝動装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の摩擦伝動装置では、両ローラ間に与圧を与える与圧付与手段は、潤滑油の油温が高い場合には、油温が低い場合よりも与圧を大きくする。

よって、本発明にあっては、高油温域では与圧を大きくするため、トラクション係数の低下に対しローラ接触面の滑りを抑制できる。一方、油温の低い常温域では与圧を小さくするため、トラクション係数の上昇に対しフリクションロスの増大が抑えられる。この結果、油温に応じてローラ間の与圧を最適化できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例により説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の摩擦伝動装置を示す全体図である。実施例１の摩擦伝動装置は、回転自在に支持された駆動ローラ１と従動ローラ２とを押圧接触させ、その接触部に生じる摩擦力によって、上記２個のローラ１，２のうち、一方のローラ１または２から他方のローラ２または１に動力を伝達する。

駆動ローラ１のローラ軸３には、転がり軸受４を設け、ローラ軸３を転がり軸受４の内輪とし、カムフォロワ４ａを外輪としてケース５に対し移動可能に支持している。なお、図示していないが、従動ローラ２のローラ軸にも、同様の転がり軸受を設け、この転がり軸受の外輪を従動ローラ２側の回転支持部としてケース５に対し位置規定状態で支持している。

ケース５の駆動ローラ１側の回転支持部には、駆動ローラ１と従動ローラ２との接触点Ｐにおける接線Ｃに対し、角度α（α，−α）を持ったカム斜面６ａ，７ａを設け、カム斜面６ａ，７ａを駆動ローラ１のカムフォロワ４ａに当接することでローラ１，２同士を押圧接触させている。

カム斜面６ａ，７ａを有するカム部材を、正転トルクのときに押し付け力を発生する正転カム６と、逆転トルクのとき押し付け力を発生する逆転カム７とに分割し、これらのカム６，７を、ローラ接触面に働く押し付け力と直角方向に移動させて挟持することで、両ローラ１，２間に与圧を与える与圧付与手段８を設けている。

そして、正転カム６と逆転カム７のうち、一方の逆転カム７はケース５に固定し、他方の正転カム６はケース５に対してローラ接触面に働く押し付け力と直角方向にスライド可能に設け、上記与圧付与手段８を、ケース５に取り付けたボルト９と、このボルト９とカムフォロワ４ａとの間に介装した熱膨張部材１０としている。

ボルト９は、ケース５のローラ接触面に働く押し付け力と直角方向に形成したネジ穴５ａに螺合するネジ軸９ａと、ネジ軸９ａの抜けを防止するダブルナット９ｂとを備える。熱膨張部材１０は、両端をボルト９の先端とカムフォロワ４ａとに突き当てた状態でネジ穴５ａ内に収容している。この熱膨張部材１０は、ケース５やボルト９に対して熱膨張率の高い素材を用いて棒状に形成し、摩擦伝動装置の使用温度域において、温度が高くなるほど軸方向への延びが大きくなる、正の線膨張特性を有する。
与圧付与手段８は、熱膨張部材１０を正転カム６に圧接して与圧加重を生成するもので、与圧の初期値は、組み付け時にネジ軸９ａのネジ穴５ａへの挿入量を可変することにより容易に設定可能である。

次に、作用を説明する。
実施例１の摩擦伝動装置では、駆動ローラ１から従動ローラ２に正転トルクが伝達されると、駆動ローラ１には伝達力の反力が働く。この伝達力の反力は、カムフォロワ４ａとカム斜面６ａの当接部で支持されるが、当接部においては接触面に垂直な力しか発生できないので、大きな法線力を生じ、水平方向成分が伝達力の反力と釣り合う。この法線力の垂直方向成分が押し付け力となり両ローラ１，２の接触部に働くことになる。

このとき水平方向成分と垂直方向成分、すなわち、伝達力と押し付け力の比は、当接部におけるカム斜面６ａの角度αに等しい。このカム斜面６ａの角度αは一定である。したがって、伝達力に比例した押し付け力を動力伝達部分に加えることができる。

ここで、駆動ローラ１から従動ローラ２への伝達力が低い条件では、駆動力に対するトラクションオイル（潤滑油）の粘性抵抗やカムフォロワの摩擦が大きく、十分な押し付け力が発生しないため、動力を伝達できない。そこで、伝達力が低い条件でも動力を伝達できるよう、与圧を与えておくことで、極めて小さなトルクでも伝達可能となる。

そして、実施例１の摩擦伝動装置では、カム斜面６ａ，７ａを有するカム部材を、正転トルクのときに押し付け力を発生する正転カム６と、逆転トルクのときに押し付け力を発生する逆転カム７とに分割し、両カム６，７を、ローラ接触面に働く押し付け力と直角方向に移動させて挟持することで、両ローラ１，２間に与圧を与えている。このため、小さな力で与圧を与えることが可能となる。

すなわち、カム斜面６ａ，７ａの角度をαとすると、与圧付与手段８で与えた与圧加重に対し、両ローラ１，２間に発生させる押し付け力は、1/tanα倍となる。今、両ローラ１，２の摩擦係数0.1程度とした場合、αは5°程度に設定される。したがって、与圧加重に対し押し付け力は10倍であり、1/10の与圧加重により所望の押し付け力を得ることができ、与圧設定が容易である。

上記引用文献１では、小さな与圧でローラ間に大きな押し付け力を与えることを目的とし、正転カムをローラのカムフォロワに押し付ける与圧調整ネジを設けているが、与圧調整ネジは一旦位置調整を行った後は再度調整しない限り、与圧は不変であるため、以下のような問題が生じる。

図２に示すように、ローラ間で必要な動力を伝達するための必要押し付け力は、トラクションオイルのトラクション係数に応じて決まり、常に滑りなく動力を伝達するためには、カムにより発生する押し付け力を、トラクション係数に応じて決まる必要押し付け力よりも大きくする必要がある。

ここで、トラクション係数とは、両ローラ間の伝達トルクを両ローラの圧接力で除算した値をいい、トラクション係数は、トラクションオイルの粘度や比重とは関係なく、トラクションオイルの成分である分子の構造や挙動に影響されるものである。

トラクションオイルは、摩擦伝動装置の使用温度域において、油温が高くなるほどトラクション係数が低下する特性を有している。このため、トラクションオイルの高油温域において、トラクション係数の低下による押し付け力不足が発生する。すなわち、図３に示すように、高油温域では、必要押し付け力よりもカムにより発生する押し付け力が小さくなる。

よって、駆動ローラ１の転がり軸受４が正転カム６または逆転カム７のカム斜面６ａまたは７ａ上に乗り上げる際の与圧不足によりトラクション伝達面であるローラ接触面に滑りが発生し、必要な動力を伝達できなくなるおそれがある。

一方、高油温域におけるトラクション係数の低下を考慮し、与圧の初期値を高く設定した場合、油温が低い常温域で与圧が不要に高くなるため、フリクションロスが増大し、動力伝達効率の低下による燃費悪化を招く。

これに対し、実施例１の摩擦伝動装置では、熱膨張部材１０の熱膨張を利用してカムフォロワ４ａを押圧することで与圧を与える与圧付与手段８を設けた。すなわち、温度が高くなるほど熱膨張部材１０は軸方向に伸びるため、熱膨張部材１０の温度とトラクションオイルの油温とは比例関係にあることから、熱膨張部材１０の発生する与圧は、トラクションオイルの油温が低い場合には小さく、油温が高い場合には大きくなる。

このため、図４に示すように、高油温領域において、温度上昇に伴い低下するトラクション係数の低下に応じて与圧を高め、正転カム６または逆転カム７により発生する押し付け力を、トラクションオイルにより決まる必要押し付け力よりも大きくでき、滑りの発生を抑制できる。また、油温の低い常温域では、与圧を低くできるため、フリクションロスによる動力伝達効率の悪化を抑制し、燃費の悪化を回避できる。

さらに、実施例１の与圧付与手段８は、熱膨張部材１０の熱膨張を利用して与圧を付与しているため、アクチュエータを駆動して与圧を変更する場合と比較して、動力が不要であり、簡単かつ安価にフリクションオイルの油温が高い場合には、油温が低い場合よりも与圧を大きくする構造を実現できる。また、故障もないため、耐久性にも優れている。
また、与圧付与手段８を、熱膨張部材１０の一端と当接するボルト９をケース５に取り付けているため、ネジ軸９ａのネジ穴５ａへのねじ込み量を可変することで、与圧の初期値を簡単に微調整できる。

次に、効果を説明する。
実施例１の摩擦伝動装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) 互いに押圧接触した駆動ローラ１および従動ローラ２と、駆動ローラ１のカムフォロワ４ａと押圧接触し、正転トルクのときに両ローラ１，２間に押し付け力を発生する正転カム６と逆転トルクのとき両ローラ１，２間に押し付け力を発生する逆転カム７とからなるカム部材と、両カム６，７を、ローラ接触面に働く押し付け力と直角方向に移動させて挟持することで、両ローラ１，２間に与圧を与える与圧付与手段８と、を備え、与圧付与手段８は、潤滑油の油温が高い場合には、油温が低い場合よりも与圧を大きくする。これにより、油温に応じてローラ１，２間の与圧を最適化できる。

(2) 正転カム６と逆転カム７のうち、一方の逆転カム７はケース５に固定し、他方の正転カム６はケース５に対してローラ接触面に働く押し付け力と直角方向にスライド可能に設け、与圧付与手段８を、ケース５と正転カム６のカムフォロワ４ａとの間に介装し、トラクションオイルの油温の変化に応じて伸縮する熱膨張部材１０を備える。これにより、アクチュエータを用いることなく簡単かつ安価に与圧付与手段８を構成できる。また、故障の発生を防止でき、耐久性向上を図ることができる。

(3) 与圧付与手段８は、ケース５のネジ穴５ａに締結したボルト９を備え、熱膨張部材１０を、ボルト９とカムフォロワ４ａとの間に介装したため、ボルト９のネジ穴５ａへのねじ込み量を可変することで、与圧の初期値を容易に調整でき、作業性の向上を図ることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に示したものに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない程度の設計変更等があっても本発明に含まれる。

実施例では、与圧付与手段として熱膨張部材を用い、熱膨張部材が潤滑油の温度変化に応じて軸方向に伸縮することで、両ローラ間に与圧を可変する例を示したが、与圧付与手段は、潤滑油の油温が高い場合には、油温が低い場合よりも与圧を大きくするものであればよい。例えば、油温を検出するセンサを設け、油温に応じてエアシリンダやモータシリンダ等のアクチュエータを伸縮させる構成としてもよい。

実施例１の摩擦伝動装置を示す全体図である。 両ローラ間の押し付け力と伝達力との関係図である。 高油温域におけるトラクション係数低下による滑りを示す図である。 実施例１の油温に応じた与圧調整作用を示す図である。

符号の説明

１ 駆動ローラ
２ 従動ローラ
３ ローラ軸
４転がり軸受
４ａ カムフォロワ（回転支持部）
５ ケース
５ａ ネジ穴
６ 正転カム
６ａ カム斜面
７ 逆転カム
７ａ カム斜面
８ 与圧付与手段
９ ボルト
９ａ ネジ軸
９ｂ ダブルナット
１０ 熱膨張部材

Claims (3)

1. 互いに押圧接触した駆動ローラおよび従動ローラと、
   両ローラの少なくとも一方の回転支持部と押圧接触し、正転トルクのときに両ローラ間に押し付け力を発生する正転カムと逆転トルクのとき両ローラ間に押し付け力を発生する逆転カムとからなるカム部材と、
   両カムを、ローラ接触面に働く押し付け力と直角方向に移動させて挟持することで、両ローラ間に与圧を与える与圧付与手段と、
   を備え、
   前記与圧付与手段は、潤滑油の油温が高い場合には、油温が低い場合よりも与圧を大きくすることを特徴とする摩擦伝動装置。
2. 請求項１に記載の摩擦伝動装置において、
   前記正転カムと逆転カムのうち、一方のカムはケースに固定し、他方のカムは前記ケースに対してローラ接触面に働く押し付け力と直角方向にスライド可能に設け、
   前記与圧付与手段は、前記ケースと前記スライド可能に設けたカムの回転支持部との間に介装し、潤滑油の油温の変化に応じて伸縮する熱膨張部材を備えることを特徴とする摩擦伝動装置。
3. 請求項２に記載の摩擦伝動装置において、
   前記付与手段は、前記ケースに締結したボルトを備え、
   前記熱膨張部材を、前記ボルトと前記カムの回転支持部との間に介装したことを特徴とする摩擦伝動装置。

Images