JP2015148262A

JP2015148262A - 遊星ローラ変速機

Info

Publication number: JP2015148262A
Application number: JP2014020925A
Authority: JP
Inventors: 善一牧内; Zenichi Makiuchi
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-08-20

Abstract

【課題】遊星ローラのタワミ量を得るための荷重を小さくすること。
【解決手段】本発明の遊星ローラ変速機１は、太陽ローラ１０と、太陽ローラ１０の周囲に隣接して配置され、自転しながら公転する複数の遊星ローラ１１と、遊星ローラ１１に隣接配置され、遊星ローラ１１をそれぞれ押圧して内包する固定リング１２と、を有し、固定リング１２の軸方向の幅のほぼ中央の内周面に設けられ、固定リング１２の周方向に一周するリング状の突起２０と、太陽ローラ１０の遊星ローラ１１と対向する軸方向の領域のほぼ両端部の外周面に設けられ、太陽ローラ１０の周方向に一周するリング状の突起２１，２２と、を有するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、遊星ローラ変速機に関する。

遊星ローラ変速機においてトルク伝達を行う際には、ローラ同士の接触部に過大滑り（グロススリップ）が生じないように、トルク伝達に必要な押付力（法線方向の力）をローラ同士の接触部に作用させる必要がある。このとき伝達トルクが増大するほど接触部に必要な押付力も増大する（たとえば特許文献１参照）。

たとえば、遊星ローラと太陽ローラは固定リングに締まりバメの寸法関係により内包され、太陽ローラと遊星ローラ、固定リングは互いに圧接状態になっている。この圧接状態の接触部では、接触応力による表面の変位が生じている。

また、遊星ローラが中空円筒形状の場合には、この遊星ローラは圧接力により直径方向にタワミを生じている。この直径方向のタワミと接触応力による表面の変位を合算したものを締まりバメ量として利用し、締まりバメにより生じる各接触部の反力を圧接力として利用している。

特開２０１１−１０２６２４号公報

上述したような従来の構成では、遊星ローラ変速機の遊星ローラを小径にすると、一定量の直径方向のタワミ量を得るための荷重（圧接荷重）が大きくなる。このため、遊星ローラ変速機の許容応力に対する余裕度が低下する。これにより、小型の遊星ローラ変速機の実現が困難である。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、遊星ローラのタワミ量を得るための荷重を小さくすることができる遊星ローラ変速機を提供することを目的とする。

本発明は、太陽ローラと、太陽ローラの周囲に隣接して配置され、自転しながら公転する複数の遊星ローラと、遊星ローラに隣接配置され、遊星ローラをそれぞれ押圧して内包する固定リングと、を有するローラ変速機において、固定リングの軸方向の幅のほぼ中央の内周面に設けられ、固定リングの周方向に一周するリング状の突起と、太陽ローラの遊星ローラと対向する軸方向の領域のほぼ両端部の外周面に設けられ、太陽ローラの周方向に一周するリング状の突起と、を有するものである。

あるいは、本発明は、太陽ローラと、太陽ローラの周囲に隣接して配置され、自転しながら公転する複数の遊星ローラと、遊星ローラに隣接配置され、遊星ローラをそれぞれ押圧して内包する固定リングと、を有するローラ変速機において、固定リングの軸方向の幅のほぼ両端部の内周面に設けられ、固定リングの周方向に一周するリング状の突起と、太陽ローラの遊星ローラと対向する軸方向の領域のほぼ中央部の外周面に設けられ、太陽ローラの周方向に一周するリング状の突起と、を有するものである。

上述のいずれの構成においても太陽ローラ側の突起と固定リング側の突起とが遊星ローラを押圧する押圧力は、遊星ローラの軸方向に所定量のタワミを生じさせる押圧力であることが好ましい。

本発明によれば、遊星ローラのタワミ量を得るための荷重を小さくすることができる。

遊星ローラ変速機の全体構成を示す図である。本発明の第一の実施の形態に係る遊星ローラ変速機の要部構成を示す一部切欠き斜視図である。図２の太陽ローラ、遊星ローラ、および固定リングを抜き出して示す図である。比較例としての従来の遊星ローラ変速機における遊星ローラのタワミの状況を示す図である。１５μｍのタワミ量を与える場合の遊星ローラ径と荷重および余裕度の関係を示す図である。本発明の第二の実施の形態に係る遊星ローラ変速機の要部構成を示す一部切欠き斜視図である。図６の太陽ローラ、遊星ローラ、および固定リングを抜き出して示す図である。

（第一の実施の形態）
本発明の第一の実施の形態に係る遊星ローラ変速機１を図１〜図５を参照しながら説明する。遊星ローラ変速機１の全体構成は、図１に示すとおりであり、太陽ローラ１０と、太陽ローラ１０の周囲に隣接して配置され、自転しながら公転する複数の遊星ローラ１１と、遊星ローラ１１に隣接配置され、遊星ローラ１１をそれぞれ押圧して内包する固定リング１２と、を有する。さらに、遊星ローラ１１の回転中心軸穴に嵌め合わされて遊星ローラ１１の回転を支持する回転軸１３と、回転軸１３が一体的に固定されるキャリア１４と、を有する。太陽ローラ１０に入力される回転力は、遊星ローラ１１、および固定リング１２を経て減速され、キャリア１４に出力される。

ここで、遊星ローラ変速機１は、図２および図３に示すように、固定リング１２の軸方向の幅のほぼ中央の内周面に設けられ、固定リング１２の周方向に一周するリング状の突起２０と、太陽ローラ１０の遊星ローラ１１と対向する軸方向の領域のほぼ両端部の外周面に設けられ、太陽ローラ１０の周方向に一周するリング状の突起２１，２２と、を有する。

図３に示すように、固定リング１２の突起２０が遊星ローラ１１を軸方向の中央部付近で押圧し、太陽ローラ１０の突起２１，２２が遊星ローラ１１を軸方向の両端部付近で押圧している。これにより、遊星ローラ１１には、図３に示すように、軸方向に所定量のタワミとしてδ２のタワミが生じる。遊星ローラ変速機１は、遊星ローラ１１の軸方向に生じたδ２のタワミによる反力を遊星ローラ１１と太陽ローラ１０と固定リング１２との間の圧接力として利用する。これによれば、ローラ同士の接触部に過大滑り（グロススリップ）が生じないようにすることができる。なお、タワミの大きさδ２は、遊星ローラ変速機１のサイズ（特に、遊星ローラ１１のサイズ）に応じて様々である。以下では、δ２＝１５μｍの例を説明する。

たとえば、遊星ローラ１１の材質がダイス鋼（ＳＫＤ１１）であり、許容応力が５７５ＭＰａのとき、遊星ローラ１１の外径が５φ、内径が３φ、突起２１と突起２２との距離は２０ｍｍとしたときに、遊星ローラ１１にδ２＝１５μｍを得るために必要な荷重は４９０Ｎであり、そのときの最大応力は、約２３０ＭＰａである。これによれば、上述の許容応力である５７５ＭＰａは、上述の最大応力である２３０ＭＰａの２．５倍であるので、余裕度は、２．５となる。

上述したタワミは、図３に示すように、遊星ローラ１１の軸方向におけるものである。一方、従来の遊星ローラ変速機では、突起２０，２１，２２を有さないので、遊星ローラは、軸方向にはタワミを発生させることはできない。すなわち、図４に示すように、従来の遊星ローラ変速機では、遊星ローラの直径方向にしかタワミを発生させることはできない。すなわち、従来の遊星ローラ変速機では、遊星ローラは楕円形状に変形していることになる。

ここで、従来の遊星ローラに対し、図４の例のように、δ１＋δ１＝δ２の１５μｍのタワミを生じさせようとすると、４０００Ｎの荷重が必要であり、遊星ローラの最大応力は９００ＭＰａである。この最大応力９００ＭＰａは、既に、遊星ローラの許容応力である５７５ＭＰａを越えており、余裕度は、０．６４程度となる。このため、従来の遊星ローラ変速機に対して本実施の形態の遊星ローラ変速機１と同等のタワミを生じさせることは困難であることがわかる。

このように、遊星ローラ変速機１によれば、遊星ローラ１１のタワミ量を得るための荷重を小さくすることができる。これにより、遊星ローラ１１を小径化しても許容応力に対して余裕度を大きくとることができる。また、遊星ローラ１１の小径化により遊星ローラ変速機１自体の小型化を図ることができる。

たとえば、図５は、肉厚１ｍｍ、長さ１２ｍｍ、材質ダイス鋼（ＳＫＤ１１）の遊星ローラ１１に対し、直径方向のタワミ１５μｍを得るために必要な荷重を遊星ローラの直径別にグラフ化したものである。図５からわかるように、遊星ローラ１１の小径化と共に圧接荷重が大きくなる。また、遊星ローラ１１の小径化と共に許容応力に対する余裕度が低下している。

一例として、直径１５ｍｍ、肉厚１ｍｍ、長さ１２ｍｍの遊星ローラ１１では、直径方向に１５μｍのタワミを生じさせるために必要な荷重は約６０Ｎ、許容応力５７５ＭＰａとしたとき、遊星ローラ１１に生じる最大応力は約７０ＭＰａで、このときの余裕度は約８．２である。これに対し、直径５ｍｍの遊星ローラ１１の場合には直径方向に１５μｍのタワミを生じさせるために必要な荷重は約２５００Ｎで、そのときの遊星ローラの最大応力は約９３０ＭＰａで余裕度は約０．６２程度となる。

このように、遊星ローラの直径が小径化すると一定量のタワミを与えるために必要な荷重が非常に大きくなり、発生する応力も大きくなり許容応力に対する余裕度が小さくなることがわかる。

このような状況に鑑みて、遊星ローラの直径方向ではなく、遊星ローラ１１の軸方向にタワミを与える構成とすることは、遊星ローラ変速機１の小型化にとって、有用であることがわかる。

（第二の実施の形態）
本発明の第二の実施の形態に係る遊星ローラ変速機１ａを図６および図７を参照しながら説明する。遊星ローラ変速機１ａは、遊星ローラ変速機１と一部が異なるので、遊星ローラ変速機１と同じ部材には同じ符号を付す。

遊星ローラ変速機１ａは、固定リング１２ａの軸方向の幅のほぼ両端部の内周面に設けられ、固定リング１２ａの周方向に一周するリング状の突起３０，３１と、太陽ローラ１０ａの遊星ローラ１１と対向する軸方向の領域のほぼ中央部の外周面に設けられ、太陽ローラ１０ａの周方向に一周するリング状の突起３２と、を有する。

前述した遊星ローラ変速機１は、太陽ローラ１０側で遊星ローラ１１の軸方向の両端部付近を支持し、固定リング１２側で遊星ローラ１１の軸方向の中央部付近を支持していた。これに対し、遊星ローラ変速機１ａは、固定リング１２ａ側で遊星ローラ１１の軸方向の両端部付近を支持し、太陽ローラ１０ａ側で遊星ローラ１１の中央部附近を支持している。これにより、遊星ローラ１１における軸方向のタワミの方向が異なる。

このようにして、遊星ローラ変速機１ａは、遊星ローラ変速機１と同様に、遊星ローラ１１に軸方向のタワミを与えることができる。遊星ローラ変速機１ａにおいて遊星ローラ１１に軸方向のタワミを与えるための荷重その他については、遊星ローラ変速機１で説明したものと同じである。したがって、その効果についても遊星ローラ変速機１で説明したものと同じである。

ただし、遊星ローラ変速機１ａを組み立てる際には、遊星ローラ１１を固定リング１２ａの２つの突起３０，３１の上に、安定的に載置できる。これに対し、遊星ローラ変速機１を組み立てる際には、遊星ローラ１１を固定リング１２の１つの突起２０の上に安定的に載置することは難しい。このようなことから組み立ての際の工数は、遊星ローラ変速機１ａが遊星ローラ変速機１よりも少なくすることができる。

（その他の実施の形態）
上述した本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り様々に変更が可能である。たとえば、図１に示す遊星ローラ１１の内径部分は、回転軸１３に対し、滑り軸受構造となっているが、これに代えて、転がり軸受構造を用いてもよい。

また、図１に示す遊星ローラ１１の回転中心軸穴に、キャリア１４と一体的に固定された回転軸１３が嵌め合わされているが、回転軸１３を用いずに、キャリア１４とは異なる形状のキャリアにより、遊星ローラ１１の外周面を保持するようにしてもよい。

１，１ａ…遊星ローラ変速機、１０，１０ａ…太陽ローラ、１１…遊星ローラ、１２，１２ａ…固定リング、１３…回転軸、１４…キャリア、２０，２１，２２，３０，３１，３２…突起

Claims

太陽ローラと、
前記太陽ローラの周囲に隣接して配置され、自転しながら公転する複数の遊星ローラと、
前記遊星ローラに隣接配置され、前記遊星ローラをそれぞれ押圧して内包する固定リングと、
を有するローラ変速機において、
前記固定リングの軸方向の幅のほぼ中央の内周面に設けられ、前記固定リングの周方向に一周するリング状の突起と、
前記太陽ローラの前記遊星ローラと対向する軸方向の領域のほぼ両端部の外周面に設けられ、前記太陽ローラの周方向に一周するリング状の突起と、
を有する、
ことを特徴とするローラ変速機。
太陽ローラと、
前記太陽ローラの周囲に隣接して配置され、自転しながら公転する複数の遊星ローラと、
前記遊星ローラに隣接配置され、前記遊星ローラをそれぞれ押圧して内包する固定リングと、
を有するローラ変速機において、
前記固定リングの軸方向の幅のほぼ両端部の内周面に設けられ、前記固定リングの周方向に一周するリング状の突起と、
前記太陽ローラの前記遊星ローラと対向する軸方向の領域のほぼ中央部の外周面に設けられ、前記太陽ローラの周方向に一周するリング状の突起と、
を有する、
ことを特徴とするローラ変速機。
請求項１または２記載のローラ変速機において、
前記太陽ローラ側の前記突起と前記固定リング側の前記突起とが前記遊星ローラを押圧する押圧力は、前記遊星ローラの軸方向に所定量のタワミを生じさせる押圧力である、
ことを特徴とするローラ変速機。