JP6562258B2 - トラクションドライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、トラクションドライブ装置に関する。

たとえば、トラクションドライブ装置は、プリンタ、電動自転車など様々な製品に使用されている。現行の技術としては、油やグリースを用いたトラクションドライブ装置が知られている。
しかしながら、グリース潤滑のみを利用するトラクションドライブ装置は、長寿命性を有していないため、グリースを定期的に交換する必要がある。そこで、長寿命化を目的として、油が含浸した樹脂で構成された含油ローラをグリース潤滑と併用することがある（たとえば、特許文献１〜３参照）。

特開平７−１４５８５６号公報 特開２００１−１５３２０２号公報 実開平５−８６０５９号公報

トラクションドライブ装置は、常に圧接力を受けるため温度が上昇し易い。たとえば、使用により４５℃程度まで上昇することがある。そのため、当該温度上昇によって、含油ローラに含まれる油分の粘度が小さくなって、含油ローラから油分が流出して含油ローラ中に保持される油分が減少し、さらには含油ローラが収縮する場合がある。その結果、（１）油分の減少による潤滑性（油分供給性）の低下、および（２）含油ローラの収縮による含油ローラと保持器との干渉等の発生が懸念される。

そこで、本発明の目的は、含油ローラの油分保持性を高めることができ、長期に亘って良好に使用できるトラクションドライブ装置を提供することである。

本発明のトラクションドライブ装置（１００）は、リングローラ（２）と、前記リングローラの内側に同心状に設けられた太陽ローラ（３）と、前記太陽ローラと前記リングローラとの間に配設され、前記太陽ローラと前記リングローラと圧接状態で接触する複数の遊星ローラ（４）と、前記遊星ローラと前記リングローラとの間に、前記リングローラ、前記太陽ローラおよび前記遊星ローラの少なくとも一つに接触した状態で設けられた含油ローラ（１０）と、前記含油ローラを回動可能に保持する保持器（１１）と、前記リングローラ内に充填され、基油および増ちょう剤を含有するグリース（Ｇ）とを含み、前記含油ローラは、６０質量％〜８０質量％の潤滑油および４質量％以下のセルロース系繊維を含有している（請求項１）。

本発明のトラクションドライブ装置では、前記セルロース系繊維は、パルプ由来のひも状繊維を含み、当該ひも状繊維の平均長さが、１００μｍ〜５０００μｍであってもよい（請求項２）。
本発明のトラクションドライブ装置では、前記含油ローラは、基材樹脂として超高分子量ポリエチレンを含んでいてもよい（請求項３）。

本発明のトラクションドライブ装置では、前記含油ローラの潤滑油は、ナフテン系合成油を含んでいてもよい（請求項４）。

本発明によれば、含油ローラが吸油性を有するセルロース系繊維を含有しているので、当該セルロース系繊維が含油ローラの油分（潤滑油）を保持し、含油ローラから油分が蒸発する等の離油現象が促進されることを防止することができる。これにより、含油ローラからトラクションドライブ装置内に油分を適度に供給でき、さらに、含油ローラの収縮を抑制することができる。その結果、含油ローラを長期に亘って良好に使用できるので、トラクションドライブ装置の長寿命を実現することができる。

しかも、セルロース系繊維の含有量が４質量％以下である。たとえば含油ローラはローラ用パイプを切断して個々のローラに分けることで製造されるが、セルロース系繊維の含有量が４質量％以下であれば、当該ローラ用パイプの製造に際して、セルロース系繊維の凝集を防止し、パイプ全体にセルロース系繊維を均一に行き渡らせることができる。その結果、含油ローラを量産するときに、セルロース系繊維の含有量がローラごとにばらつくことを防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るトラクションドライブ装置の模式的な断面図である。 図２は、図１の（２）−（２）切断線における断面図である。 図３は、含油ローラ製造用のパイプの概略図である。 図４は、実施例および比較例の重量変化率、外径収縮率および内径収縮率を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るトラクションドライブ装置１００の模式的な断面図である。図２は、図１の（２）−（２）切断線における断面図である。
トラクションドライブ装置１００は、ハウジング１と、リングローラ２と、太陽ローラ３と、遊星ローラ４と、キャリア５と、含油ローラ１０と、保持器１１とを備え、グリースＧが充填されている。リングローラ２は、ハウジング１に固定され、本実施形態において固定輪として機能する。太陽ローラ３は、リングローラ２の内側に同心状に配置されている。太陽ローラ３は、リングローラ２の径方向の内側に同心状に配置され、リングローラ２に対して回転する。遊星ローラ４は、太陽ローラ３とリングローラ２との間に配置されている。遊星ローラ４は、太陽ローラ３とリングローラ２とに圧接状態で接触している。遊星ローラ４は、複数（図１では４個）あり、全ての遊星ローラ４が太陽ローラ３とリングローラ２との間に配置されている。キャリア５は、各遊星ローラ４を回転自在に支持している。キャリア５は、これら遊星ローラ４の公転によって自転する。グリースＧは、リングローラ２の内側に充填されている。グリースＧは、太陽ローラ３とリングローラ２と遊星ローラ４とに接触している。

リングローラ２は、その両側のガイド環６，６とともに、ねじ７によってハウジング１に固定されている。各遊星ローラ４は、キャリア５に突設されたローラ軸８によって回動自在に支持されている。キャリア５は、有底筒形に形成され、その筒形内部に低速側の入出力軸９が挿入して結合されている。
太陽ローラ３は、本実施形態において軸である。太陽ローラ３は、高速側の入出力軸として機能する。複数（図１では４個）の含油ローラ１０は、隣り合う遊星ローラ４，４の間に、遊星ローラ４に接触して配置されている。各含油ローラ１０は、太陽ローラ３および入出力軸９とは別個に、リングローラ２に対して回動自在に配設された保持器１１によって保持されている。また、各含油ローラ１０の外径は、隣り合う遊星ローラ４，４の間隔よりも小さめに設定されている。

保持器１１は、キャリア５の端面に、キャリア５とは別体に設けられた部材である。保持器１１は、リングローラ２とキャリア５との間に、このいずれとも非接触の状態で介挿された円板状の本体１１ａと、本体１１ａに形成された係合凹部１１ｂと、本体１１ａのリングローラ２側の端面に突設された複数（図１では４本）の支持軸１１ｃとを備えている。保持器１１の係合凹部１１ｂには、ローラ軸８が係合されている。各含油ローラ１０は、保持器１１の支持軸１１ｃに、それぞれ回動可能に支持されている。なお、含油ローラ１０の支持軸１１ｃに対する支持状態は、回動自在が望ましいが非回動に設定してもよい。

太陽ローラ３がリングローラ２に対して回転すると、遊星ローラ４が自転しながら公転し、この公転とともにキャリア５が回転する。このように、リングローラ２を固定して太陽ローラ３とキャリア５との間で増減速する。このとき、保持器１１は遊星ローラ４のローラ軸８と係合しているから、キャリア５とともに回転する。保持器１１（支持軸１１ｃ）に支持された含油ローラ１０は、遊星ローラ４に追随するように公転するとともに、遊星ローラ４に接触しながら自転し、リングローラ２内に潤滑油（トラクションオイル）を供給する。これにより、リングローラ２と遊星ローラ４との転動面に油膜が形成される。この際、各含油ローラ１０は、保持器１１の支持によってその半径方向位置が一定に保たれるから、リングローラ２と遊星ローラ４との間に巻き込まれることがない。

次に、含油ローラ１０およびグリースＧの構成について説明を加える。
＜含油ローラ１０＞
含油ローラ１０は、少なくとも基材樹脂、潤滑油およびセルロース系繊維を含む混合物を、上記基材樹脂の融解温度以上に加熱し、冷却によって固形化して得られたものを円筒形（パイプ形）に形成したものである。必要により、固形化後、各ローラサイズに切断してもよい。含油ローラ１０の内部の小孔には、上記潤滑油が含浸される。また、含油ローラ１０は、樹脂粉末と潤滑剤粉末とセルロース系繊維とを加圧成形することによって作製されていてもよい。

基材樹脂としては、たとえば、超高分子量ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂等を使用できるが、好ましくは、超高分子量ポリエチレンを使用する。また、基材樹脂の重量割合は、含油ローラ１０の全体（全重量）に対して、たとえば、２０質量％〜４０質量％である。
潤滑油としては、たとえば、ナフテン系油（ナフテン系鉱油、ナフテン系合成油）、シリコンオイル等を使用できるが、好ましくは、ナフテン系油、さらに好ましくは、ナフテン系合成油を使用する。また、潤滑油の重量割合は、含油ローラ１０の全体（全重量）に対して、たとえば、６０質量％〜８０質量％である。潤滑油の重量割合が６０質量％未満であると、含油ローラ１０の潤滑性能を保持することが難しく、一方、８０質量％を超えると、油分が多すぎて軟らかくなりすぎ、ローラの形状を維持することが困難になる。

セルロース系繊維としては、たとえば、パルプ由来のひも状繊維、球状、パイプ状等を使用できるが、好ましくは、パルプ由来のひも状繊維を使用する。この場合、ひも状繊維の平均長さは、たとえば、１００μｍ〜５０００μｍであることが好ましい。また、セルロース系繊維の重量割合は、含油ローラ１０の全体（全重量）に対して、４質量％以下であり、好ましくは、１質量％〜４質量％であり、さらに好ましくは、１質量％〜３質量％である。１質量％〜３質量％であれば、含油ローラ１０の外径や内径の収縮率を低く抑えながら、セルロース系繊維の分散性が良いので含油ローラ１０ごとの繊維含有率のばらつきを、より少なくすることができる。

また、セルロース系繊維は、下記の実施例で示すように含油ローラ１０の油分保持性を高めるものであるから、たとえば、好適な分散度でセルロース系繊維を含油ローラ１０に分散させておけば、優れた油分保持性を享受することができる。好ましい分散度としては、たとえば、６％〜１００％である。また、このような分散度は、基油のみの流入性を１００％とした場合の、繊維を含有した油の流入性によって示すことができる。
＜グリースＧ＞
グリースＧは、基油および増ちょう剤を含有している。グリースＧとしては、公知のグリースの組成を採用できるが、好ましくは、基油として含油ローラ１０の潤滑油と同種の油を使用し、増ちょう剤としてウレア系増ちょう剤を使用する。より好ましくは、基油としてナフテン系合成油を使用する。

また、基油として他には、たとえば、合成炭化水素油等を使用してもよい。合成炭化水素油として、さらに具体的には、エチレン、プロピレン、ブテンおよびこれらの誘導体などを原料として製造されたα−オレフィンを、単独または２種以上混合して重合したものが挙げられる。α−オレフィンとしては、たとえば、炭素数６〜１８のものが挙げられ、さらに具体的には、１−デセンや１−ドデセンのオリゴマーであるポリ−α−オレフィン（ＰＡＯ）が挙げられる。また、基油の含有割合は、たとえば、８０質量％〜９５質量％である。

増ちょう剤として他には、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン、リチウムコンプレックス石けん、アルミニウムコンプレックス石けん、カルシウムコンプレックス石けん等を使用してもよい。また、増ちょう剤の含有割合は、たとえば、５質量％〜２０質量％である。
また、グリースＧは、基油および増ちょう剤の他に任意成分として、たとえば、１質量％〜５質量％程度の割合で、極圧剤、油性剤、防錆剤、摩擦調整剤、酸化防止剤、耐摩耗剤、染料、色相安定剤、構造安定剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤等の各種添加剤を含有していてもよい。

そして、上記グリースＧは、たとえば、必須成分としての基油および増ちょう剤、さらに必要に応じてその他の添加剤を混合し、攪拌した後、ロールミル等を通すことによって得ることができる。
以上、この実施形態のトラクションドライブ装置１００によれば、含油ローラ１０が吸油性を有するセルロース系繊維を含有しているので、当該セルロース系繊維が含油ローラ１０の油分（潤滑油）を保持し、含油ローラ１０から油分が蒸発する、過度に流出する等の離油現象が促進されることを防止することができる。これにより、含油ローラ１０からトラクションドライブ装置１００内（リングローラ２内）に油分を適度に供給でき、さらに、含油ローラ１０の収縮を抑制することができる。

たとえば、含油ローラ１０の外径が収縮すると、遊星ローラ４と含油ローラ１０との間の隙間（クリアランス）が大きくなって遊星ローラ４と接触し難くなるので、油分供給性が低下する場合がある。一方、含油ローラ１０の内径が収縮すると、保持器１１（支持軸１１ｃ）に対する含油ローラ１０の遊びが小さくなって摩擦が大きくなりすぎる場合がある。この実施形態のトラクションドライブ装置１００では、このような不具合の要因となる含油ローラ１０の収縮を抑制できるので、含油ローラ１０を長期に亘って良好に使用することができる。その結果、トラクションドライブ装置１００の長寿命を実現することができる。

しかも、セルロース系繊維の含有量が４質量％以下である。たとえば含油ローラ１０は、図３に示すローラ用パイプ１２を切断して個々の含油ローラ１０に分けることで製造されるが、セルロース系繊維の含有量が４質量％以下であれば、当該ローラ用パイプ１２の製造に際して、セルロース系繊維の凝集を防止し、パイプ全体にセルロース系繊維を均一に行き渡らせることができる。その結果、含油ローラ１０を量産するときに、セルロース系繊維の含有量がローラごとにばらつくことを防止することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、遊星ローラ４、含油ローラ１０の数や配置は図１および図２に示したものに限らず、適宜変更することができる。
また、本実施形態では、リングローラ２を固定して使用したが、キャリア５を固定してリングローラ２と太陽ローラ３との間で増減速してもよい。また、本実施形態では、リングローラ２を固定して使用したが、太陽ローラ３を固定してリングローラ２とキャリア５との間で増減速してもよい。

また、本実施形態では、含油ローラ１０は遊星ローラ４に接触していたが、含油ローラ１０は太陽ローラ３に接触してもよい。また、本実施形態では、含油ローラ１０は遊星ローラ４に接触していたが、含油ローラ１０はリングローラ２に接触してもよい。また、本実施形態では、含油ローラ１０は遊星ローラ４に接触していたが、含油ローラ１０は太陽ローラ３と遊星ローラ４とに接触してもよく、含油ローラ１０はリングローラ２と遊星ローラ４とに接触してもよく、含油ローラ１０はリングローラ２と太陽ローラ３とに接触してもよく、含油ローラ１０はリングローラ２と太陽ローラ３と遊星ローラ４とに接触してもよい。

また、本実施形態では、セルロース系繊維を下記実施例のように株式会社イトー製、製品名「ＨＣオイルキャッチャー ＦＨ−１」としたが、セルロース系繊維は、トラスコ製の天然繊維オイルキャッチャー、カクイ製のオイルキャッチャー、王子ファイバー株式会社製、製品名「ＯＪＯ＋」であってもよく、他のセルロース系繊維を用いてもよい。
本発明のトラクションドライブ装置は、図１および図２のトラクションドライブ装置１００の構成に限らず、たとえば、自動車用パワーステアリングの駆動用のトラクションドライブ装置、自動車等のエンジンを過給するスーパーチャージャの駆動用のトラクションドライブ装置、自動車等のエンジンルーム内のエアコン用コンプレッサーやオルタネータ等の補機の駆動用のトラクションドライブ装置等に使用できる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
＜実施例１〜４および比較例１〜２＞
各実施例および各比較例について表１に示す含有率でセルロース系繊維を含む含油ローラを作製した。含油ローラの構成としては、基材樹脂を超高分子量ポリエチレンとし、潤滑油をナフテン系合成油（出光興産株式会社製、製品名「ＴＤＦ３２」）とし、セルロース系繊維を（株式会社イトー製、製品名「ＨＣオイルキャッチャー ＦＨ−１」）とした。また、含油ローラの初期含油量は、８０質量％とした。

そして、得られた含油ローラを８０℃の温度環境下に７２時間放置し、この間の含油ローラの重量変化率および収縮率を測定した。結果を表１および図４に示す。なお、比較例２については、重量変化率および収縮率を測定しなかった。比較例２は、セルロース系繊維を５．０質量％含有するものであるが、同じローラ用パイプから得られた含油ローラ間で繊維の含有量のばらつきが多く実用に不向きであると考えたためである。

表１および図４から、実施例１〜３の含油ローラではセルロース系繊維を含有したことで油分の蒸発の促進が防止され、重量変化率および収縮率を共に低く抑えることができた。一方で、比較例１では、重量変化率が４０％を超える結果となった。このように重量変化率が高い含油ローラでは、油分を長期に亘ってトラクションドライブ装置内に供給することが困難となり、使用後短期間で油分供給が不十分になるおそれがある。

２…リングローラ、３…太陽ローラ、４…遊星ローラ、１０…含油ローラ、１１…保持器、１００…トラクションドライブ装置、Ｇ…グリース

Claims (4)

1. リングローラと、
   前記リングローラの内側に同心状に設けられた太陽ローラと、
   前記太陽ローラと前記リングローラとの間に配設され、前記太陽ローラと前記リングローラと圧接状態で接触する複数の遊星ローラと、
   前記遊星ローラと前記リングローラとの間に、前記リングローラ、前記太陽ローラおよび前記遊星ローラの少なくとも一つに接触した状態で設けられた含油ローラと、
   前記含油ローラを回動可能に保持する保持器と、
   前記リングローラ内に充填され、基油および増ちょう剤を含有するグリースとを含み、
   前記含油ローラは、６０質量％〜８０質量％の潤滑油および４質量％以下のセルロース系繊維を含有している、トラクションドライブ装置。
2. 前記セルロース系繊維は、パルプ由来のひも状繊維を含み、
   当該ひも状繊維の平均長さが、１００μｍ〜５０００μｍである、請求項１に記載のトラクションドライブ装置。
3. 前記含油ローラは、基材樹脂として超高分子量ポリエチレンを含む、請求項１または２に記載のトラクションドライブ装置。
4. 前記含油ローラの潤滑油は、ナフテン系合成油を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトラクションドライブ装置。

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