JPH0522911U

JPH0522911U - 摩擦変速機

Info

Publication number: JPH0522911U
Application number: JP8073691U
Authority: JP
Inventors: 隆司小川; 了相原; 裕司中野; 徹竹原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1993-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】遊星ローラ１５の接触面圧を、外周側と内周側
とでほぼ等しくする事で、伝達効率を向上させる。【構成】遊星ローラ１５は、セラミック材製の中間層１
７を、鋼製の表面層１８、１８で挟持している。中間層
１７は、固定輪１６の内周面に形成した、セラミック材
製の突条１９の内周面と接触する。第二の回転軸５の外
周面で、上記中間層１７の外周面と対向する部分には凹
溝２０を形成している。上記表面層１８、１８は、この
凹溝２０の両側部分で、上記第二の回転軸５の外周面と
接触する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係る摩擦変速機は、例えば工作機械の主軸端部に装着して、この主軸の回転速度を増速して工具に伝達する為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】

遊星輪の転がり摩擦により変速を行なう摩擦変速機が、例えば特公昭５６−５０１４０号公報に開示されている様に、従来から知られている。この様な摩擦変速機を工作機械の主軸端部に装着される工具ホルダに組み込んで、この工具ホルダに保持された工具を、上記主軸の回転速度よりも高速で回転させる場合、図３〜４に示す様に構成する。

【０００３】円筒状のハウジング１は、工作機械のヘッダ部分等の固定部分に対し、回転不能に支持する。このハウジング１の内側には、上記工作機械の主軸に結合される第一の回転軸２を、転がり軸受３、３を介して、回転自在に支持する。この第一の回転軸２の基端部で上記ハウジング１の一端（図３の右端）から突出した部分には、上記主軸と結合する為のテーパ円錐面を形成する。又、上記第一の回転軸２の先端部で上記ハウジング１の内側部分には円筒部４を形成する。

【０００４】一方、上記ハウジング１の他端開口から挿入された第二の回転軸５は、その一端部を転がり軸受６、６により上記円筒部４の内側に、その中間部を転がり軸受７、７によりハウジング１の他端開口部の内側に、それぞれ回転自在に支持する。

【０００５】又、上記円筒部４の端面には、厚肉円筒状の案内リング８を支持固定する。この案内リング８の円周方向複数箇所には、案内リング８の内外両周面に開口するポケット９、９を形成し、各ポケット９、９の内側に遊星ローラ１０、１０を、回転自在に支持する。即ち、上記遊星ローラ１０の大径部の両側面に突設され、前記第一、第二の回転軸２、５と平行に配設された小径の枢軸１１、１１を、上記ポケット９の円孔１２、１２の内側に、ニードル１３、１３によって、回転自在に支承する。

【０００６】この様にして、前記案内リング８のポケット９、９に配設した遊星ローラ１０、１０は、それぞれ前記ハウジング１に内嵌固定された固定輪１４の内周面と、第二の回転軸５の外周面とに転がり接触する。

【０００７】上述の様に構成される摩擦変速機に於いて、主軸等の駆動軸に連結された第一の回転軸２が回転すると、複数の遊星ローラ１０、１０が第二の回転軸５の周囲を、公転しつつ自転する。そして、各遊星ローラ１０、１０の回転に伴なって、上記第二の回転軸５が回転する。この際、第一の回転軸２と第二の回転軸５との間では、上記固定輪１４の内径Ｒと第二の回転軸５の外径Ｄと各遊星ローラ１０、１０の外径ｒ（＝（Ｒ−Ｄ）／２）との関係で定まる比率で、増速が行なわれる。

【０００８】上述の様に構成され作用する摩擦変速機に於いて、各遊星ローラ１０、１０の外周面と第二の回転軸５の外周面及び固定輪１４の内周面との間には、トラクション特性の優れた、即ち、法線力に対して大きな接線力を得られる潤滑油若しくはグリース（トラクション係数＝０．０７〜０．１）を介在させ、各部材１０、５、１４を構成する金属表面同士が直接接触するのを防止する。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上述の様に構成され作用する摩擦変速機に於いては、従来、必ずしも十分な伝達効率を得られず、小型の摩擦変速機によって大きな動力を伝達出来なかった。これは、各遊星ローラ１０、１０と固定輪１４の内周面との間の伝達係数が、各遊星ローラ１０、１０と第二の回転軸５の外周面との間の伝達係数よりも低い事に起因する。

【００１０】即ち、摩擦変速機全体としての伝達効率を良くする為には、各遊星ローラ１０、１０と固定輪１４の内周面との間の伝達係数と、各遊星ローラ１０、１０と第二の回転軸５の外周面との間の伝達係数とがほぼ等しくなる事が好ましい。一方の伝達係数が良くても、他方の伝達係数が悪い場合には、上記伝達効率は、悪い方の伝達係数による制約を受ける。

【００１１】ところで、摩擦変速機の伝達係数は、摩擦力を伝達する接触面の圧力（面圧）による影響を受け、この面圧が高い程、大きな伝達係数を得られる事が知られている。例えば、接触部分の面圧を変えて、対向する２面間のすべり速さと、上記伝達係数に比例するトラクション係数との関係を求めると、図２に示す様になる。

【００１２】又、それぞれの中心軸が互いに平行な円筒面同士が接触する場合、面圧は曲率半径の１／２乗に反比例する事も知られている。摩擦変速機の場合、各遊星ローラ１０、１０の曲率半径は、各接触部分で等しいが、固定輪１４の曲率半径（Ｒ／２）は、第二の回転軸５の曲率半径（Ｄ／２）の４〜５倍程度である事が普通である。従って、各遊星ローラ１０、１０と固定輪１４の内周面との接触部分の面圧は、各遊星ローラ１０、１０と第二の回転軸５の外周面との接触部分の面圧の半分かそれ以下になり、伝達効率もその分低くなる。

【００１３】本考案の摩擦変速機は、上述の様な不都合を解消するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案の摩擦変速機は何れも、第一の回転軸と、この第一の回転軸の端部に支持された案内リングと、この案内リングの円周方向複数箇所に設けられたポケットと、各ポケットの内側に、上記第一の回転軸に対して平行な枢軸により回転自在に支持された遊星ローラと、上記第一の回転軸と同軸に、且つ回転自在に支持された第二の回転軸と、上記案内リングの周囲に、上記第一、第二の両回転軸と同心に固定された固定輪とを有し、上記各遊星ローラを固定輪の内周面と第二の回転軸の外周面とに転がり接触させている。

【００１５】又、請求項１に記載された摩擦変速機に於いては、上記遊星ローラの外周面が固定輪の内周面と接触する外周側接触部分の外周側弾性係数を、上記遊星ローラの外周面が上記第二の回転軸の外周面と接触する内周側接触部分の内周側弾性係数よりも高くした事を特徴としている。

【００１６】更に、請求項２に記載された摩擦変速機に於いては、上記遊星ローラの外周面が上記固定輪の内周面と接触する外周側接触部分の軸方向に亙る幅寸法を、上記遊星ローラの外周面が上記第二の回転軸の外周面と接触する内周側接触部分の軸方向に亙る幅寸法よりも小さくした事を特徴としている。

【００１７】

【作用】

上述の様に構成される本考案の摩擦変速機により、第一の回転軸と第二の回転軸との間で、回転速度の変換を行なう際の作用自体は、前述した従来の摩擦変速機の場合と同様である。

【００１８】但し、本考案の摩擦変速機の場合、何れも、外周側接触部分の面圧と内周側接触部分の面圧とをほぼ等しくする事で、両接触部分の伝達係数をほぼ等しく出来る。この結果、摩擦変速機全体としての伝達効率が向上する。

【００１９】先ず、請求項１に記載された摩擦変速機の場合、外周側接触部分の外周側弾性係数を内周側接触部分の内周側弾性係数よりも高くした分、上記外周側接触部分の面圧が高くなる。即ち、互いに押し付けられる２面間に作用する面圧は、両面間の弾性係数（両面の材料が異なる場合、その平均）の１／２乗に比例する。この為、外周側接触部分の弾性係数を高くすれば、上記外周側接触部分と内周側接触部分との面圧に大きな差が生じない様にして、両接触部分に於ける伝達係数をほぼ等しく出来る。

【００２０】又、請求項２に記載された摩擦変速機の場合、外周側接触部分の軸方向に亙る幅寸法を、上記遊星ローラが上記第二の回転軸の外周面と接触する内周側接触部分の軸方向に亙る幅寸法よりも小さくした分だけ、上記外周側接触部分の面圧を高くし、この外周側接触部分と内周側接触部分との面圧に大きな差が生じない様にして、両接触部分に於ける伝達係数をほぼ等しく出来る。

【００２１】

【実施例】

図１は、請求項１に記載された考案と請求項２に記載された考案とを組み合わせた実施例を示している。案内リング８の円周方向複数箇所に形成されたポケット９の内側に遊星ローラ１５を、第二の回転軸５と平行な小径の枢軸１１、１１とニードル１３、１３とにより、回転自在に支持し、各遊星ローラ１５の外周面を、固定輪１６の内周面と第二の回転軸５の外周面とに、それぞれ転がり接触させている。

【００２２】上記各遊星ローラ１５は、セラミック材製の中間層１７を、鋼製の表面層１８、１８によりサンドイッチ状に挟持する事で、３層構造としている。又、上記固定輪１６の内周面で上記中間層１７の外周面に対向する部分には突条１９を、固定輪１６の全周に亙って設け、この突条１９の内周面と中間層１７の外周面とを転がり接触させている。そして、この突条１９と中間層１７とによる、外周側接触部分の軸方向に亙る幅寸法を、Ｌ₁ としている。又、上記固定輪１６の内、少なくとも上記突条１９の内周面部分は、セラミック材により形成している。

【００２３】一方、上記第二の回転軸５の外周面で、上記中間層１７の外周面に対向する部分には凹溝２０を、第二の回転軸５の全周に亙って形成している。従って、上記中間層１７がこの第二の回転軸５の外周面と接触する事はなく、上記表面層１８、１８が第二の回転軸５の外周面と転がり接触している。そして、第二の回転軸５と各表面層１８、１８とによる内周側接触部分の幅寸法を、それぞれＬ₂ としている。尚、上記第二の回転軸５は、鋼製としている。

【００２４】上述の様に構成される本考案の摩擦変速機により、その先端部に複数の遊星ローラ１５を枢支した第一の回転軸２（図３）と第二の回転軸５との間で、回転速度の変換を行なう際の作用自体は、前述した従来の摩擦変速機の場合と同様である。

【００２５】特に、本考案の摩擦変速機の場合、何れも、外周側接触部分の面圧と内周側接触部分の面圧とをほぼ等しくする事で、両接触部分の伝達係数をほぼ等しく出来、摩擦変速機全体としての伝達効率が向上する。

【００２６】即ち、外周側接触部分を構成する遊星ローラ１５の中間層１７と固定輪１６の突条１９とをセラミック材製とした為、上記外周側接触部分の外周側弾性係数が大きくなる。一方、内周側接触部分を構成する遊星ローラ１５の表面層１８、１８と第二の回転軸５とを鋼製とした為、この内周側接触部分の内周側弾性係数は、上記外周側弾性係数程大きくない。

【００２７】例えば、上記中間層１７と突条１９とを構成するセラミック材として、炭化珪素（SiＣ）を使用した場合、上記外周側弾性係数は３９０GPa となる。一方、上記表面層１８、１８と第二の回転軸５とを鋼製とした場合、上記内周側弾性係数は２００GPa となる。又、互いに押し付けられる２面間に作用する面圧は、両面間の弾性係数の１／２乗に比例する。従って、上記固定輪１６内周面の突条１９内周面の曲率半径が上記第二の回転軸５外周面の曲率半径よりも大きいにも拘らず、前記外周側接触部分と内周側接触部分との面圧に大きな差が生じない様にして、両接触部分に於ける伝達係数をほぼ等しく出来る。

【００２８】更に、遊星ローラ１５の中間層１７と固定輪１６の突条１９とにより構成される外周側接触部分の軸方向に亙る幅Ｌ₁ を、上記遊星ローラ１５の表面層１８、１８と第二の回転軸５とにより構成される内周側接触部分の軸方向に亙る幅２Ｌ ₂ よりも小さくした分だけ、上記弾性係数の違いと相まって、上記外周側接触部分の面圧を高くする事が可能となり、この外周側接触部分と内周側接触部分との面圧に大きな差が生じない様にして、両接触部分に於ける伝達係数をほぼ等しく出来る。

【００２９】尚、摩擦変速機の作動状態に於いては、上記外周側接触部分と内周側接触部分との潤滑を確実に行なう必要があるが、外周側接触部分を構成する中間層１７の外周面には、前記凹溝２０の内側に存在するグリースが付着する事で、この外周側接触部分の潤滑を確実に行なえる。又、内周側接触部分を構成する表面層１８、１８の外周面には、前記突条１９の両側に存在するグリースが付着する事で、この内周側接触部分の潤滑を確実に行なえる。

【００３０】この結果、接触部分の面圧を高くした場合に於いても、何れの接触部分の潤滑も確実にして、摩擦変速機の運転を長期間に亙って安定した状態で行なえる。

【００３１】

【考案の効果】

本考案の摩擦変速機は、以上に述べた通り構成され作用する為、最大の伝達効率を引き出して、小型で大きな動力を伝達自在な摩擦変速機を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す、図３のＡ部に相当する
断面図。

【図２】接触面圧を変えた場合に於ける、すべり速さと
トラクション係数との関係を示す線図。

【図３】従来例を示す縦断側面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ断面図。

【符号の説明】

１ハウジング２第一の回転軸３転がり軸受４円筒部５第二の回転軸６転がり軸受７転がり軸受８案内リング９ポケット１０遊星ローラ１１枢軸１２円孔１３ニードル１４固定輪１５遊星ローラ１６固定輪１７中間層１８表面層１９突条２０凹溝

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】第一の回転軸と、この第一の回転軸の端
部に支持された案内リングと、この案内リングの円周方
向複数箇所に設けられたポケットと、各ポケットの内側
に、上記第一の回転軸に対して平行な枢軸により回転自
在に支持された遊星ローラと、上記第一の回転軸と同軸
に、且つ回転自在に支持された第二の回転軸と、上記案
内リングの周囲に、上記第一、第二の両回転軸と同心に
固定された固定輪とを有し、上記各遊星ローラを固定輪
の内周面と第二の回転軸の外周面とに転がり接触させた
摩擦変速機に於いて、上記遊星ローラの外周面が固定輪
の内周面と接触する外周側接触部分の外周側弾性係数
を、上記遊星ローラの外周面が上記第二の回転軸の外周
面と接触する内周側接触部分の内周側弾性係数よりも高
くした事を特徴とする摩擦変速機。
【請求項２】第一の回転軸と、この第一の回転軸の端
部に支持された案内リングと、この案内リングの円周方
向複数箇所に設けられたポケットと、各ポケットの内側
に、上記第一の回転軸に対して平行な枢軸により回転自
在に支持された遊星ローラと、上記第一の回転軸と同軸
に、且つ回転自在に支持された第二の回転軸と、上記案
内リングの周囲に、上記第一、第二の両回転軸と同心に
固定された固定輪とを有し、上記各遊星ローラを固定輪
の内周面と第二の回転軸の外周面とに転がり接触させた
摩擦変速機に於いて、上記遊星ローラの外周面が上記固
定輪の内周面と接触する外周側接触部分の軸方向に亙る
幅寸法を、上記遊星ローラの外周面が上記第二の回転軸
の外周面と接触する内周側接触部分の軸方向に亙る幅寸
法よりも小さくした事を特徴とする摩擦変速機。