JP2021095965A - Planetary roller type friction transmission gear - Google Patents

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Abstract

To provide a planetary roller type friction transmission gear which maintains transmission functions, such as acceleration and deceleration, without causing damage to components in a device when a prescribed torque value occurs in a rotary shaft.SOLUTION: A planetary roller type friction transmission gear 10 includes: a case 11 having a recessed part 12 therein; an outer ring 13 housed in the recessed part 12 of the case 11; a sun roller 16 located at a center part of the outer ring 13; and planetary rollers 17 each of which is disposed at a periphery of the sun roller 16 and formed into a hollow shape. In the planetary roller type friction transmission gear 10, a disc spring 18 is disposed in the recessed part 12 of the case 11 so as to compress an end surface of the outer ring 13.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、産業機械や電気自動車等に利用される遊星ローラ式摩擦伝導装置に関する。 The present invention relates to a planetary roller type friction conduction device used in industrial machines, electric vehicles, and the like.

各種産業機械などに内蔵される遊星ローラを構成部品とした遊星ローラ式摩擦伝導装置は、主に増減速機や変速機器として使用されている。遊星ローラ式摩擦伝導装置は中心部に太陽ローラ、その周囲に複数の遊星ローラが配置されている。それらの遊星ローラの周囲にはボルトなどの部品で回転しないように固定されたアウタリングが設置された構造が一般的である。 A planetary roller type friction conduction device having a planetary roller built in various industrial machines as a component is mainly used as an accelerator or a transmission device. The planetary roller type friction conduction device has a solar roller in the center and a plurality of planetary rollers around the solar roller. Around these planetary rollers, an outer ring fixed so as not to rotate by parts such as bolts is generally installed.

従来の遊星ローラ式摩擦伝導装置100の内部構造を図7、Z−Z線断面図を図8にそれぞれ示す。図7および8に示す様に遊星ローラ式摩擦伝導装置100は、太陽ローラ101と遊星ローラ102を備えて、アウタリング103はケース104内にピン105で固定されている。遊星ローラ式摩擦伝導装置100は、2本の回転軸106,107が回転することで増減速機として利用する場合には予め規定された変速比を得ることができる(特許文献1参照)。 The internal structure of the conventional planetary roller type friction conduction device 100 is shown in FIG. 7, and the cross-sectional view taken along line ZZ is shown in FIG. 8, respectively. As shown in FIGS. 7 and 8, the planetary roller type friction conduction device 100 includes a solar roller 101 and a planetary roller 102, and the outer ring 103 is fixed in the case 104 by a pin 105. The planetary roller type friction conduction device 100 can obtain a predetermined gear ratio when it is used as an accelerator / reducer by rotating two rotating shafts 106 and 107 (see Patent Document 1).

特開平11−303960号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-303960

しかし、回転軸106,107に対して規定された回転数を超える過大なトルクが同装置100内に発生した場合、太陽ローラ101、遊星ローラ102、アウタリング103等の構成部品同士が各接触面で異常摩耗が起こり、ひいては各部品の損傷につながる。また、そのような状態が継続すると、同装置100内で異音や過剰な振動が発生するので、同装置100に隣接する各種機器にも影響が及ぼされる。 However, when an excessive torque exceeding the rotation speed specified for the rotating shafts 106 and 107 is generated in the device 100, the components such as the solar roller 101, the planetary roller 102, and the outer ring 103 come into contact with each other. Causes abnormal wear, which in turn leads to damage to each part. Further, if such a state continues, abnormal noise and excessive vibration are generated in the device 100, which affects various devices adjacent to the device 100.

そこで、本発明は回転軸に規定のトルク値が発生した場合に装置内の部品を損傷させず、増減速等の変速機能を維持する遊星ローラ式摩擦伝導装置を提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a planetary roller type friction conduction device that maintains a shifting function such as acceleration / deceleration without damaging parts in the device when a specified torque value is generated on the rotating shaft.

本発明である遊星ローラ式摩擦伝導装置は、内側に凹部を有するケース、ケースの凹部に収容されているアウタリング、アウタリングの中心部に位置する太陽ローラ、太陽ローラの周囲に配置される中空状に形成された複数の遊星ローラを備えている。このケースの凹部にはアウタリングの端面を加圧するように皿ばねが配置されている構成とする。 The planetary roller type friction conduction device of the present invention includes a case having a recess inside, an outer ring housed in the recess of the case, a solar roller located at the center of the outer ring, and a hollow arranged around the solar roller. It is equipped with a plurality of planetary rollers formed in a shape. A disc spring is arranged in the recess of this case so as to pressurize the end face of the outer ring.

また、ケースの一部に開口部を設けた上で、アウタリングの外周面を歯車状に形成し、その開口部を介してアウタリングの外周面と互いに噛み合う外歯車が回転軸に設けた電動機を備える遊星ローラ式摩擦伝導装置としてもよい。 Further, an electric motor in which an opening is provided in a part of the case, the outer peripheral surface of the outer ring is formed in a gear shape, and an external gear that meshes with the outer peripheral surface of the outer ring through the opening is provided on the rotating shaft. It may be a planetary roller type friction conduction device provided with.

本発明の遊星ローラ式摩擦伝導装置は、回転軸に所定のトルク値まで増速や減速等の機能を発揮し、過大なトルクが突発的に発生した場合でもアウタリングが回転することで同装置内の部品が損傷することを防止できる。また、アウタリング外周面に設けた歯車とケース外に設けた電動機の回転軸の外歯車を噛み合わせることでも同様の効果を得ることができる。 The planetary roller type friction conduction device of the present invention exerts functions such as speeding up and decelerating to a predetermined torque value on the rotating shaft, and the outer ring rotates even when an excessive torque is suddenly generated. It is possible to prevent damage to the parts inside. Further, the same effect can be obtained by engaging the gear provided on the outer peripheral surface of the outer ring with the external gear of the rotating shaft of the motor provided outside the case.

第1実施形態の遊星ローラ式摩擦伝導装置10の正面図である。It is a front view of the planetary roller type friction conduction device 10 of 1st Embodiment. 図1のA−A線断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 第2実施形態の遊星ローラ式摩擦伝導装置20の正面図である。It is a front view of the planetary roller type friction conduction device 20 of 2nd Embodiment. 図3のB−B線断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 実施例で用いた試験装置50の正面図である。It is a front view of the test apparatus 50 used in an Example. 図5の試験装置50を構成する測定部60の断面図である。It is sectional drawing of the measuring part 60 which comprises the test apparatus 50 of FIG. 従来の遊星ローラ式摩擦伝導装置100の正面図である。It is a front view of the conventional planetary roller type friction conduction device 100. 図7のZ−Z線断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line ZZ of FIG.

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。本発明の遊星ローラ式摩擦伝導装置10(第1実施形態)の正面図を図1、図1に示す遊星ローラ式摩擦伝導装置10のA−A線断面図を図2に示す。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. A front view of the planetary roller type friction conduction device 10 (first embodiment) of the present invention is shown in FIG. 1, and a sectional view taken along line AA of the planet roller type friction conduction device 10 shown in FIG. 1 is shown in FIG.

本発明の遊星ローラ式摩擦伝導装置10は、図1に示す様に最も外側にケース11を備えて、そのケース11内部の凹部12にアウタリング13が設置されている。そのアウタリング13の内部には、図2に示す様に太陽ローラ16を中心として、その太陽ローラ16の周囲に3個の遊星ローラ17(17a,17b,17c)が配置されている。これらの3個の遊星ローラ17(17a,17b,17c)は、内部が中空状の中空ローラであり、ホルダ90の所定位置に嵌められている。 As shown in FIG. 1, the planetary roller type friction conduction device 10 of the present invention has a case 11 on the outermost side, and an outer ring 13 is installed in a recess 12 inside the case 11. As shown in FIG. 2, three planetary rollers 17 (17a, 17b, 17c) are arranged inside the outer ring 13 around the solar roller 16 with the solar roller 16 as the center. These three planetary rollers 17 (17a, 17b, 17c) are hollow rollers having a hollow inside, and are fitted in a predetermined position of the holder 90.

そのため、各ローラ17(17a,17b,17c)同士の位置(間隔)に所定の距離が保持された状態で太陽ローラ16の周囲を回転することができる。また、太陽ローラ16には転がり軸受BR1に支持された第1回転軸(シャフト)14と接続されており、ホルダ90には転がり軸受BR2に支持された第2回転軸(シャフト)15と接続している。 Therefore, the rollers 17 (17a, 17b, 17c) can rotate around the solar roller 16 while a predetermined distance is maintained at the positions (intervals) between the rollers 17 (17a, 17b, 17c). Further, the solar roller 16 is connected to the first rotating shaft (shaft) 14 supported by the rolling bearing BR1, and the holder 90 is connected to the second rotating shaft (shaft) 15 supported by the rolling bearing BR2. ing.

アウタリング13の一端面側(図面右側)は、ケース11の外側から蓋材(カバー部品)19により皿ばね18と接触している。蓋材(カバー部品)19をケース11の外側から嵌め込み、この皿ばね18がたわむことでアウタリング13の端面に対して圧縮応力を生じさせている。つまり、皿ばね18はアウタリング13の端面に加圧するようにケース11の凹部12に嵌めこまれている。そのため、アウタリング13にはケース11の凹部12に対して圧縮応力が生じており、遊星ローラ17(17a,17b,17c)が所定の回転数で回転している間は固定されている。 One end surface side (right side in the drawing) of the outer ring 13 is in contact with the disc spring 18 from the outside of the case 11 by a lid material (cover part) 19. The lid material (cover component) 19 is fitted from the outside of the case 11, and the disc spring 18 bends to generate compressive stress on the end face of the outer ring 13. That is, the disc spring 18 is fitted into the recess 12 of the case 11 so as to pressurize the end surface of the outer ring 13. Therefore, compressive stress is generated in the outer ring 13 with respect to the recess 12 of the case 11, and the planet rollers 17 (17a, 17b, 17c) are fixed while rotating at a predetermined rotation speed.

次に、第2実施形態の遊星ローラ式摩擦伝導装置20の正面図を図3、図3に示す遊星ローラ式摩擦伝導装置20のB−B線断面図を図4に示す。図3および図4に示す遊星ローラ式摩擦伝導装置20の構成は、図1および図2に示す遊星ローラ式摩擦伝導装置10と同様に内側に凹部22を有するケース21、ケース21の凹部22に収容されているアウタリング23、アウタリング23の中心部に位置する太陽ローラ26、太陽ローラ26の周囲に配置される中空状に形成された複数の遊星ローラ27を備えている。 Next, a front view of the planetary roller type friction conduction device 20 of the second embodiment is shown in FIG. 3, and a sectional view taken along line BB of the planet roller type friction conduction device 20 shown in FIG. 3 is shown in FIG. The configuration of the planetary roller type friction conduction device 20 shown in FIGS. 3 and 4 is the case 21 having the recess 22 inside and the recess 22 of the case 21 similar to the planet roller type friction conduction device 10 shown in FIGS. 1 and 2. It includes an outer ring 23 housed, a solar roller 26 located at the center of the outer ring 23, and a plurality of hollow planetary rollers 27 arranged around the solar roller 26.

また、遊星ローラ式摩擦伝導装置20は太陽ローラ26を有して、転がり軸受BR11に支持されている第1回転軸(シャフト)24、複数の遊星ローラ27を所定の間隔で保持するホルダ91を有して、転がり軸受BR14に支持されている第2回転軸(シャフト)25を備えている。 Further, the planetary roller type friction conduction device 20 has a solar roller 26, a first rotating shaft (shaft) 24 supported by a rolling bearing BR11, and a holder 91 for holding a plurality of planetary rollers 27 at predetermined intervals. It has a second rotating shaft (shaft) 25 supported by the rolling bearing BR14.

第2実施形態の遊星ローラ式摩擦伝導装置20と図1等に示す遊星ローラ式摩擦伝導装置10(第1実施形態)との相違点は、アウタリング23の外周面23Sが歯車状に形成されて、ケース21に設けられた開口部45を介してアウタリング23の外周面23Sと互いに噛み合う外歯車42を回転軸41に設けた電動機40を備えている点にある。また、アウタリング23は、軸方向の両端面(図面左右方向)に2個の転がり軸受BR12,BR13が配置されている。 The difference between the planetary roller type friction conduction device 20 of the second embodiment and the planetary roller type friction conduction device 10 (first embodiment) shown in FIG. 1 and the like is that the outer peripheral surface 23S of the outer ring 23 is formed in a gear shape. The point is that the motor 40 is provided with an external gear 42 on the rotating shaft 41 that meshes with the outer peripheral surface 23S of the outer ring 23 through the opening 45 provided in the case 21. Further, in the outer ring 23, two rolling bearings BR12 and BR13 are arranged on both end surfaces in the axial direction (left-right direction in the drawing).

この遊星ローラ式摩擦伝導装置20は、電動機40に通電することで回転軸41が励磁し、その回転を制御できる。回転軸41の先端に設けた外歯車42は、アウタリング23とかみ合っているため、回転軸41の回転が抑制されている間は少なくともアウタリング23の回転も抑制される。つまり、複数の遊星ローラ27が所定の回転数の範囲で回転する限りにおいては、それに伴ってアウタリング23はケース21の凹部22内に固定され続ける。 In this planetary roller type friction conduction device 20, the rotating shaft 41 is excited by energizing the electric motor 40, and its rotation can be controlled. Since the external gear 42 provided at the tip of the rotating shaft 41 meshes with the outer ring 23, at least the rotation of the outer ring 23 is suppressed while the rotation of the rotating shaft 41 is suppressed. That is, as long as the plurality of planetary rollers 27 rotate within a predetermined rotation speed range, the outer ring 23 continues to be fixed in the recess 22 of the case 21.

本発明の遊星ローラ式摩擦伝導装置を利用して、ケースに内蔵されたアウタリングが回転を始めるトルク(以下、起動トルクという)の測定試験を行なった。その測定結果について図面を用いて説明する。本実施例で使用した試験装置50の正面図を図5、試験装置50を形成する測定部60の断面図を図6に示す。 Using the planetary roller type friction conduction device of the present invention, a measurement test of the torque at which the outer ring built in the case starts to rotate (hereinafter referred to as the starting torque) was performed. The measurement results will be described with reference to the drawings. A front view of the test device 50 used in this embodiment is shown in FIG. 5, and a cross-sectional view of the measuring unit 60 forming the test device 50 is shown in FIG.

本試験装置50は、図6に示す様に測定部60を試験台T上にボルトB1で固定設置されている。測定部60の上部には図5に示すように鉛直上方にねじり軸(第1回転軸)61を有し、トルク変換器70と接続されている。また、トルク変換器70の上方には捩りアーム(トルクレンチ)80が取り付けられている。捩りアーム(トルクレンチ)80を介してねじり軸61を回転することで発生する回転トルク(起動トルク)の値をトルク変換器70で計測した。 In the test apparatus 50, as shown in FIG. 6, the measuring unit 60 is fixedly installed on the test table T with bolts B1. As shown in FIG. 5, the upper part of the measuring unit 60 has a twisting shaft (first rotating shaft) 61 vertically upward and is connected to the torque converter 70. A twisting arm (torque wrench) 80 is attached above the torque converter 70. The value of the rotational torque (starting torque) generated by rotating the torsion shaft 61 via the torsion arm (torque wrench) 80 was measured by the torque converter 70.

測定部60は図6に示す様にケース64内の凹部65にアウタリング62を組み込んだ上で、アウタリング62の端面(図面下側)に皿ばね63を設置して、蓋部材66とケース64を互いにボルトB2で締め付ける。それにより、蓋部材66がケース64に密着すると共に皿ばね63が撓んで所定の圧縮応力が発生する。本測定試験で使用したケース64および蓋部材66には、鋳鉄製およびアルミニウム合金製の2種類を用いて測定した。本試験の測定結果(起動トルク:単位はN・m)をケース64および蓋部材66が鋳鉄製の場合およびアルミニウム合金製の場合にそれぞれ分けて表1に示す。 As shown in FIG. 6, the measuring unit 60 incorporates the outer ring 62 into the recess 65 in the case 64, installs the disc spring 63 on the end surface (lower side of the drawing) of the outer ring 62, and installs the lid member 66 and the case. 64 are tightened to each other with bolts B2. As a result, the lid member 66 comes into close contact with the case 64 and the disc spring 63 bends to generate a predetermined compressive stress. The case 64 and the lid member 66 used in this measurement test were measured using two types, one made of cast iron and the other made of aluminum alloy. The measurement results (starting torque: unit is Nm) of this test are shown in Table 1 separately when the case 64 and the lid member 66 are made of cast iron and aluminum alloy.

Figure 2021095965
Figure 2021095965

本試験では表1に示す様にケースおよび蓋部材が鋳鉄製の場合には、測定した起動トルクは94〜99N・mの範囲であった。また、ケースおよび蓋部材がアルミニウム合金製の場合には、126〜135N・mの範囲となった。いずれの場合も10N・mの範囲内であった。 In this test, when the case and the lid member were made of cast iron as shown in Table 1, the measured starting torque was in the range of 94 to 99 Nm. When the case and the lid member were made of aluminum alloy, the range was 126 to 135 Nm. In each case, it was within the range of 10 Nm.

以上の試験結果より、本発明の遊星ローラ式摩擦伝導装置が自動車の増減速機に組み込まれて、過大トルクが突発的に発生した場合でも、アウタリングが回転することでトルクリミッタにより内蔵部品の破損を回避できることがわかった。 Based on the above test results, even if the planetary roller type friction conduction device of the present invention is incorporated into an automobile acceleration / deceleration machine and an excessive torque is suddenly generated, the outer ring rotates and the built-in parts are equipped with a torque limiter. It turns out that damage can be avoided.

10,20 遊星ローラ式摩擦伝導装置
11,21 ケース
12,22 凹部
13,23 アウタリング
14,24 第1回転軸
15,25 第2回転軸
16,26 太陽ローラ
17,27 遊星ローラ
18 皿ばね
19 蓋部材
40 電動機
41 電動機の回転軸
42 外歯車
45 開口部
90、91 ホルダ

10,20 Planetary roller type friction conduction device 11 and 21 Cases 12, 22 Recesses 13, 23 Outer ring 14, 24 First rotation shaft 15, 25 Second rotation shaft 16, 26 Solar rollers 17, 27 Planet rollers 18 Belleville spring 19 Lid member 40 Motor 41 Motor rotation shaft 42 External gear 45 Opening 90, 91 Holder

Claims (2)

内側に凹部を有するケースと、前記ケースの凹部に収容されているアウタリングと、前記アウタリングの中心部に位置する太陽ローラと、前記太陽ローラの周囲に配置される中空状に形成された複数の遊星ローラと、を備えており、前記ケースの凹部には前記アウタリングの端面を加圧するように皿ばねが配置されていることを特徴とする遊星ローラ式摩擦伝導装置。 A case having a recess on the inside, an outer ring housed in the recess of the case, a solar roller located at the center of the outer ring, and a plurality of hollow formed bodies arranged around the solar roller. A planetary roller type friction conduction device, further comprising a planetary roller, wherein a disc spring is arranged in a recess of the case so as to pressurize the end surface of the outer ring. 内側に凹部を有するケースと、前記ケースの凹部に収容されているアウタリングと、前記アウタリングの中心部に位置する太陽ローラと、前記太陽ローラの周囲に配置される中空状に形成された複数の遊星ローラと、を備えており、前記アウタリングの外周面は歯車状に形成されて、前記ケースに設けられた開口部を介して前記アウタリングの外周面と互いに噛み合う外歯車が回転軸に設けられた電動機をさらに備えていることを特徴とする遊星ローラ式摩擦伝導装置。

A case having a recess inside, an outer ring housed in the recess of the case, a solar roller located at the center of the outer ring, and a plurality of hollow formed bodies arranged around the solar roller. The outer peripheral surface of the outer ring is formed in a gear shape, and an external gear that meshes with the outer peripheral surface of the outer ring through an opening provided in the case serves as a rotation shaft. A planetary roller type friction conduction device characterized by further equipped with an provided electric motor.

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