JPWO2016093335A1 - 摩擦ローラ式増速機 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、高速側軸315とオイルシール341との間に隙間が生じないように、オイルシールの締め代を大きくすることが考えられる。しかし、締め代を大きくするとオイルシールの摩擦が増加して、出力軸の回転トルクが増大し、増速機のトルク伝達効率を低下させる不利が生じてしまう。
したがって、高速回転域で使用される摩擦ローラ式増速機は、より高い予圧を必要とするが、予圧を付与する弾性部材の取り付け可能な空間が小さいという背反がある。
このような状況を解決するためには、より小型でバネ定数の大きな硬いバネを使用することが挙げられる。しかし、バネを硬く設計すると、少ない容積で十分な予圧を得ることができる反面、増速機の組立時に硬いバネを圧縮して組み付ける必要が生じ、組立性が著しく低下する。
また、摩擦ローラ式増速機の他の構成例として、図39に示す特許文献3の構成が知られている。この摩擦ローラ式増速機では、予圧を与える弾性部材351が、押圧ピン353を介してウェッジローラ355の支持軸357を押圧している。その場合、押圧ピン353の頭部の平面が、ウェッジローラの支持軸357の円筒面に摺接するので、双方の摺接部位は線接触状態となり、長期間の使用では摩耗等の問題が発生しやすくなる。この問題は特許文献2の構成においても同様に発生する。
図41に要部断面を模式的に示す摩擦ローラ式の変速機は、前述したように、高速側軸381と、リングローラ383と、ローラ385と、を備える。リングローラ383は、高速側軸381の周囲にその回転軸線を高速側軸381の回転軸線に対して偏心させた状態で回転可能に配置される。ローラ385は、高速側軸381とリングローラ383との間にそれぞれ回転自在に配置される。なお、図示例では一つのローラのみを示している。
(1) 高速側軸と、該高速側軸の回転軸線から偏心した位置に配置され前記高速側軸と相対回転が可能なリングローラと、前記リングローラと同心に結合された低速側軸と、外周面を前記高速側軸の外周面及び前記リングローラの内周面に当接させた状態で回転可能な少なくとも一つの固定ローラと、前記リングローラと前記高速側軸との間に形成された環状空間における径方向の幅寸法が狭い領域に配置され、前記幅寸法が狭くなる方向へ変位可能に押圧付勢される少なくとも一つの可動ローラと、前記リングローラ、前記固定ローラ、前記可動ローラのローラ周囲を覆う筐体と、を備える摩擦ローラ式増速機であって、
前記高速側軸が筒内に挿入される円筒状の軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内周部に前記高速側軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受ハウジングの一端部に設けられ前記軸受を含む内側空間を塞ぐシール部材と、を有する軸受ユニットを備え、
前記軸受ユニットは、前記筐体に形成されたユニット収容部内に、前記高速側軸の径方向へ移動自在にフローティング支持されることを特徴とする摩擦ローラ式増速機。
(2) 高速側軸と、該高速側軸の回転軸線から偏心した位置に配置され前記高速側軸と相対回転が可能なリングローラと、前記リングローラと同心に結合された低速側軸と、外周面を前記高速側軸の外周面及び前記リングローラの内周面に当接させた状態で回転可能にローラ支持部材に軸支された少なくとも一つの固定ローラと、前記リングローラと前記高速側軸との間に形成された環状空間における径方向の幅寸法が狭い領域に配置され、前記幅寸法が狭くなる方向へ変位可能に押圧付勢される少なくとも一つの可動ローラと、を備える摩擦ローラ式増速機であって、
前記可動ローラ、該可動ローラの支持軸の両端を回転自在に支持する一対の軸受、及び前記一対の軸受を保持するローラホルダが一体となった可動ローラユニットと、
前記ローラホルダの径方向一端部に設けられ、前記可動ローラユニットを前記幅寸法が狭くなる方向へ付勢する弾性部材と、
を有し、
前記可動ローラユニットは、前記ローラホルダの前記径方向一端部とは反対側の径方向他端部から、前記弾性部材に向けて押圧可能に前記ローラ支持部材に支持されていることを特徴とする摩擦ローラ式増速機。
(3) 高速側軸と、該高速側軸の回転軸線から偏心した位置に配置され前記高速側軸と相対回転が可能なリングローラと、前記リングローラと同心に結合された低速側軸と、外周面を前記高速側軸の外周面及び前記リングローラの内周面に当接させた状態で回転可能な状態で転がり軸受により軸支された少なくとも一つの固定ローラと、前記リングローラと前記高速側軸との間に形成された環状空間における径方向の幅寸法が狭い領域に配置され、前記幅寸法が狭くなる方向へ変位可能に押圧付勢される少なくとも一つの可動ローラと、を具備する摩擦ローラ式増速機であって、
前記固定ローラは、ローラ両端に前記転がり軸受に支持される支持軸を有し、
前記支持軸は回転軸線に沿って中空孔が形成され、
前記中空孔には、潤滑油が供給される潤滑油供給油路に接続され、少なくとも側面の一部に潤滑油噴出口が設けられた中空パイプが配置されることを特徴とする摩擦ローラ式増速機。
(4) 入力軸と出力軸との間に所定の変速比で接続される少なくとも一つの摩擦ローラと、前記出力軸の周囲を覆うシャフトホルダと、前記シャフトホルダの内径部に取り付けられ、前記出力軸を回転自在に支持する出力軸ユニットと、を備える摩擦ローラ式増速機であって、
前記出力軸ユニットは、
前記出力軸を回転自在に支持する転がり軸受と、
前記転がり軸受の外周面を内径部で支持し、外径部が前記シャフトホルダに径方向へ移動自在にフローティング支持される軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに設けられ、前記出力軸の外周をシールするオイルシールと、
を備え、
前記出力軸は、前記転がり軸受を挟む軸方向両脇側に、バランス修正面を有することを特徴とする摩擦ローラ式増速機。
<第1構成例>
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、第1構成例の摩擦ローラ式増速機の断面図、図2は図1のA−A断面矢視図である。本構成の摩擦ローラ式増速機は、原動機(モータ)の回転力を増速し、渦巻管内に配置したインペラ(羽車)で空気を圧縮する方式のコンプレッサ等の、特に速い回転速度が要求される機器に適用できる。
次に、摩擦ローラ式増速機の第2構成例を説明する。本構成の増速機は、出力軸に取り付けるシールを、より摩擦トルクの小さなメカニカルシールを用いて構成している。
シールハウジング57は、軸受ハウジング51のインペラ25(図6参照)側の端部に固定される。図7に示すように、シールハウジング57の内径面95と高速側軸11との間の環状空間80は、図6に示すインペラ側の渦巻管91内の空間に連通される。
図9(A)は、インペラが低速で回転している状態の円筒状カラー99とコイルスプリング101の状態を示す一部拡大断面図である。この状態では、コンプレッサ圧力が小さいため、渦巻管内の空気が円筒状カラー99のインペラ側端面に及ぼす力よりも、コイルスプリング101の弾性反発力が大きい。したがって、円筒状カラー99は、コイルスプリング101によってインペラ側に付勢される。そのため、円筒状カラー99は、止め輪107に当接する軸方向位置、すなわち、高速側軸11の大径部109の位置に配置される。
本構成例の摩擦ローラ式増速機(増速機)の断面図は、前述の図1と同様であるため省略する。図10は図1のA−A断面矢視図である。本構成の増速機300は、原動機(モータ)の回転力を増速し、渦巻管内に配置したインペラ(羽車)で空気を圧縮する方式のコンプレッサ等の、特に速い回転速度が要求される機器に適用できる。
本構成の摩擦ローラ式増速機300によれば、ウェッジローラ19と、その支持軸61に設ける軸受64A,64Bがローラホルダ66に一体に収納され、ローラホルダ66ごと予圧バネ76によって予圧を与えるため、予圧を付与する部材に摺動面が存在せず、長時間の使用においても摩耗等の問題を生じることがない。
図15は第4構成例の摩擦ローラ式増速機(増速機)の断面図、図6は図15のC−C断面矢視図である。
また、小径固定ローラ17は、一対の支持軸129のうち一方が、転がり軸受131Aを介してセンタープレート31(図15参照)に支持され、他方の支持軸129が転がり軸受131Bを介してキャリア29に支持される。支持軸61,129には、それぞれ回転軸線に沿って同一断面形状の中空孔133,134が貫通して形成されている。中空孔133,134の断面形状は、回転軸線を中心とした円形状となる。
図19は図15に示した増速機400の支持軸近傍の拡大断面図である。本構成の増速機400においては、固定ローラ(大径固定ローラ15、小径固定ローラ17)が、支持軸61を有する。
図20は第5構成例の摩擦ローラ式増速機(増速機)の断面図である。図20のE−E線断面矢視図は、図2と同様であるため省略する。本構成の増速機500は、原動機(モータ)の回転力を所定の変速比で増速し、渦巻管内に配置したインペラ(羽車)で空気を圧縮する方式のコンプレッサ等の、特に速い回転速度が要求される機器に適用できる。
軸受ユニット45Bは、全体が円筒状に構成されており、高速側軸11Aが筒内に挿入され、高速側軸11Aの軸方向中間の大径部11aを回転自在に支持する。
上記の軸受ユニット45Bは、高速側軸11Aを回転自在に支持する複列のアンギュラ軸受53,55と、高速側軸11Aの外周をシールするオイルシール59が固定されると共に、複列のアンギュラ軸受53,55の外周面を内径部で支持し、外径部が高速軸ハウジング43にフローティング支持される軸受ハウジング51と、を備える。
図24は第6構成例の摩擦ローラ式増速機(増速機)の断面図である。図24のF−F断面矢視図は前述の図2と同様であるため省略する。本構成の増速機600は、原動機(モータ)の回転力を増速し、図示しない渦巻管内に配置したインペラ(羽車)で空気を圧縮する方式のコンプレッサ等、特に速い回転速度が要求される機器に適用できる。
図25に大径固定ローラ15Bの正面図、図26に図25の大径固定ローラのE−E線断面図を示す。ここでは、大径固定ローラ15Bの構成を例に説明するが、小径固定ローラ17についても同様の構成である。
上記の固定ローラ軸受16は、単列の玉軸受を備えるがこれに限らない。
図28に複列の玉軸受を備えた固定ローラ軸受の断面図を示す。同図に示す固定ローラ軸受16Aは、複列(図示例では2列)の玉軸受を備える。本構成によれば、ローラへの負荷が増大した場合でも、より安定した支持が行える。
次に、ウェッジローラ19、大径固定ローラ15、及び小径固定ローラ17への潤滑油の供給経路を更に改良した摩擦ローラ式増速機(増速機)の構成を説明する。
図32に本構成の増速機700に組み込まれるウェッジローラ19Aの軸方向から見た側面図、図33に図32のH−H線断面図を示す。
次に、大径固定ローラの他の構成例を説明する。
図34に本構成の大径固定ローラ15Dの断面図を示す。図34は、図30のI−I線断面に対応する断面図である。
次に、ウェッジローラの他の構成例を説明する。
図35に本構成のウェッジローラ19Bの断面図を示す。図35は、図32のJ−J線断面に対応する断面図である。
次に、大径固定ローラの他の構成例を説明する。
図36に本構成の大径固定ローラ15Eの断面図を示す。図36は、図30のI−I線断面に対応する断面図である。
また、原動機の回転速度が非常に速く、かつ低速の出力が必要となる場合にも、本構成の増速機を、回転入力側と出力側とを入れ替えて、減速機として用いることもできる。
また、可動ローラであるウェッジローラの個数は、1つであることに限らず、複数備えた構成にしてもよい。また、固定ローラの個数も1つ又は3つ以上とした構成であってもよい。
(1) 高速側軸と、該高速側軸の回転軸線から偏心した位置に配置され前記高速側軸と相対回転が可能なリングローラと、前記リングローラと同心に結合された低速側軸と、外周面を前記高速側軸の外周面及び前記リングローラの内周面に当接させた状態で回転可能な少なくとも一つの固定ローラと、前記リングローラと前記高速側軸との間に形成された環状空間における径方向の幅寸法が狭い領域に配置され、前記幅寸法が狭くなる方向へ変位可能に押圧付勢される少なくとも一つの可動ローラと、前記リングローラ、前記固定ローラ、前記可動ローラのローラ周囲を覆う筐体と、を備える摩擦ローラ式増速機であって、
前記高速側軸が筒内に挿入される円筒状の軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内周部に前記高速側軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受ハウジングの一端部に設けられ前記軸受を含む内側空間を塞ぐシール部材と、を有する軸受ユニットを備え、
前記軸受ユニットは、前記筐体に形成されたユニット収容部内に、前記高速側軸の径方向へ移動自在にフローティング支持されることを特徴とする摩擦ローラ式増速機。
この摩擦ローラ式増速機によれば、低速側軸に入力された回転トルクに応じて、フローティング支持された可動ローラの回転軸が移動する。これにより、高速側軸に生じた偏心が吸収される。
この摩擦ローラ式増速機によれば、高速側軸に生じた偏心を確実に吸収できる。
この摩擦ローラ式増速機によれば、高速側軸に径方向の偏心が生じた場合でも、Oリングが弾性変形することで、高速側軸に生じた偏心が吸収される。また、オイルシールは高速側軸に追従して動くため、オイルシールが高速側軸によって潰されず、オイルシールに偏摩耗が生じることがない。
この摩擦ローラ式増速機によれば、高速側軸は、軸受ユニットの外周に、軸方向へ離間して設けた2個以上のOリングにより支持されることで、Δθ方向の傾斜が生じにくくなる。
この摩擦ローラ式増速機によれば、潤滑油漏れを防止できる。
前記可動ローラ、該可動ローラの支持軸の両端を回転自在に支持する一対の軸受、及び前記一対の軸受を保持するローラホルダが一体となった可動ローラユニットと、
前記ローラホルダの径方向一端部に設けられ、前記可動ローラユニットを前記幅寸法が狭くなる方向へ付勢する弾性部材と、
を有し、
前記可動ローラユニットは、前記ローラホルダの前記径方向一端部とは反対側の径方向他端部から、前記弾性部材に向けて押圧可能に前記ローラ支持部材に支持されていることを特徴とする摩擦ローラ式増速機。
この摩擦ローラ式増速機によれば、可動ローラと、その支持軸に設ける軸受がローラホルダに一体に収納され、ローラホルダごと予圧を与えるため、予圧を付与する部材に摺動面が存在せず、長時間の使用においても摩耗等の問題を生じることがない。
前記固定ローラは、ローラ両端に前記転がり軸受に支持される支持軸を有し、
前記支持軸は回転軸線に沿って中空孔が形成され、
前記中空孔には、潤滑油が供給される潤滑油供給油路に接続され、少なくとも側面の一部に潤滑油噴出口が設けられた中空パイプが配置されることを特徴とする摩擦ローラ式増速機。
この摩擦ローラ式増速機によれば、従来の増速機に比べ、固定ローラのローラ両端側の剛性バランスが安定する。これにより、固定ローラを安定的に支持するのに必要な支持軸の剛性バランスが崩れない。その結果、増速機は、支持軸に大きな径方向力が負荷されても、振動や応力集中の発生が抑えられ、安定したトラクション力が得られる。よって、動力伝達効率が低下することがない。
この摩擦ローラ式増速機によれば、圧力損失による潤滑油量の低下が発生しにくく、ローラ両端の転がり軸受に潤滑油が均等に供給可能となる。
前記出力軸ユニットは、
前記出力軸を回転自在に支持する転がり軸受と、
前記転がり軸受の外周面を内径部で支持し、外径部が前記シャフトホルダに径方向へ移動自在にフローティング支持される軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに設けられ、前記出力軸の外周をシールするオイルシールと、
を備え、
前記出力軸は、前記転がり軸受を挟む軸方向両脇側に、バランス修正面を有することを特徴とする摩擦ローラ式増速機。
この摩擦ローラ式増速機によれば、オイルシールが軸受ホルダに直接固定されるので、シールハウジングを介してオイルシールを軸受ホルダに固定する場合のシールハウジングが不要となる。このため、部品点数が少なくなり、スペースに余裕ができ、インペラ取付面側にバランス修正面が確保し易くなる。その結果、出力軸のバランス修正に使用可能な面が増加して、許容不釣合を満たすまでの修正加工が容易となる。
13 低速側軸
15,15A,15B,15C,15D,15E 大径固定ローラ(固定ローラ)
17 小径固定ローラ(固定ローラ)
19,19A,19B ウェッジローラ(可動ローラ)
21 リングローラ
23 筐体
29 キャリア(ローラ支持部材)
31 センタープレート(ローラ支持部材)
33 環状空間
43 高速軸ハウジング
45 軸受ユニット
47 ユニット収容部
51 軸受ハウジング
52 複列アンギュラ軸受(転がり軸受)
53,55 転がり軸受
59 オイルシール(シール部材)
61 支持軸
62 最大外径部
64A、64B,131A,131B 転がり軸受
66 ローラホルダ
66A,66B 分割ホルダ
68 ノックピン(連結部材)
70 可動ローラユニット
71 予圧バネ
84,86 止ネジ(仮止め部材)
90 押圧面(径方向他端部)
92,117,119 貫通孔
100,200,300,400,500,600,700 増速機(摩擦ローラ式増速機)
126 潤滑油供給油路
134 中空孔
138 中空パイプ
141 潤滑油噴出口
151,152 バランス修正面
Claims (9)
- 高速側軸と、該高速側軸の回転軸線から偏心した位置に配置され前記高速側軸と相対回転が可能なリングローラと、前記リングローラと同心に結合された低速側軸と、外周面を前記高速側軸の外周面及び前記リングローラの内周面に当接させた状態で回転可能な少なくとも一つの固定ローラと、前記リングローラと前記高速側軸との間に形成された環状空間における径方向の幅寸法が狭い領域に配置され、前記幅寸法が狭くなる方向へ変位可能に押圧付勢される少なくとも一つの可動ローラと、前記リングローラ、前記固定ローラ、前記可動ローラのローラ周囲を覆う筐体と、を備える摩擦ローラ式増速機であって、
前記高速側軸が筒内に挿入される円筒状の軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内周部に前記高速側軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受ハウジングの一端部に設けられ前記軸受を含む内側空間を塞ぐシール部材と、を有する軸受ユニットを備え、
前記軸受ユニットは、前記筐体に形成されたユニット収容部内に、前記高速側軸の径方向へ移動自在にフローティング支持されることを特徴とする摩擦ローラ式増速機。 - 前記軸受ユニットの外周面と前記ユニット収容部との隙間は、前記高速側軸と前記リングローラの回転軸線の偏心量より大きいことを特徴とする請求項1に記載の摩擦ローラ式増速機。
- 前記軸受ユニットは、該軸受ユニットの外周に設けたOリングによりフローティング支持されたことを特徴とする請求項2に記載の摩擦ローラ式増速機。
- 前記Oリングは、前記軸受ユニットの軸方向へ離間した少なくとも2箇所に設けられたことを特徴とする請求項3に記載の摩擦ローラ式増速機。
- 前記Oリング同士の間にリセスが配置されたことを特徴とする請求項4に記載の摩擦ローラ式増速機。
- 高速側軸と、該高速側軸の回転軸線から偏心した位置に配置され前記高速側軸と相対回転が可能なリングローラと、前記リングローラと同心に結合された低速側軸と、外周面を前記高速側軸の外周面及び前記リングローラの内周面に当接させた状態で回転可能にローラ支持部材に軸支された少なくとも一つの固定ローラと、前記リングローラと前記高速側軸との間に形成された環状空間における径方向の幅寸法が狭い領域に配置され、前記幅寸法が狭くなる方向へ変位可能に押圧付勢される少なくとも一つの可動ローラと、を備える摩擦ローラ式増速機であって、
前記可動ローラ、該可動ローラの支持軸の両端を回転自在に支持する一対の軸受、及び前記一対の軸受を保持するローラホルダが一体となった可動ローラユニットと、
前記ローラホルダの径方向一端部に設けられ、前記可動ローラユニットを前記幅寸法が狭くなる方向へ付勢する弾性部材と、
を有し、
前記可動ローラユニットは、前記ローラホルダの前記径方向一端部とは反対側の径方向他端部から、前記弾性部材に向けて押圧可能に前記ローラ支持部材に支持されていることを特徴とする摩擦ローラ式増速機。 - 高速側軸と、該高速側軸の回転軸線から偏心した位置に配置され前記高速側軸と相対回転が可能なリングローラと、前記リングローラと同心に結合された低速側軸と、外周面を前記高速側軸の外周面及び前記リングローラの内周面に当接させた状態で回転可能な状態で転がり軸受により軸支された少なくとも一つの固定ローラと、前記リングローラと前記高速側軸との間に形成された環状空間における径方向の幅寸法が狭い領域に配置され、前記幅寸法が狭くなる方向へ変位可能に押圧付勢される少なくとも一つの可動ローラと、を具備する摩擦ローラ式増速機であって、
前記固定ローラは、ローラ両端に前記転がり軸受に支持される支持軸を有し、
前記支持軸は回転軸線に沿って中空孔が形成され、
前記中空孔には、潤滑油が供給される潤滑油供給油路に接続され、少なくとも側面の一部に潤滑油噴出口が設けられた中空パイプが配置されることを特徴とする摩擦ローラ式増速機。 - 前記中空パイプに設けた前記潤滑油噴出口の断面積は、前記潤滑油の供給源側よりも前記潤滑油の反供給源側が大きいことを特徴とする請求項7に記載の摩擦ローラ式増速機。
- 入力軸と出力軸との間に所定の変速比で接続される少なくとも一つの摩擦ローラと、前記出力軸の周囲を覆うシャフトホルダと、前記シャフトホルダの内径部に取り付けられ、前記出力軸を回転自在に支持する出力軸ユニットと、を備える摩擦ローラ式増速機であって、
前記出力軸ユニットは、
前記出力軸を回転自在に支持する転がり軸受と、
前記転がり軸受の外周面を内径部で支持し、外径部が前記シャフトホルダに径方向へ移動自在にフローティング支持される軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに設けられ、前記出力軸の外周をシールするオイルシールと、
を備え、
前記出力軸は、前記転がり軸受を挟む軸方向両脇側に、バランス修正面を有することを特徴とする摩擦ローラ式増速機。
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