JPH0674831B2 - トラクション型変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトラクション型変速装置
に関し、さらに詳しくは高変速比の変速を円滑に行うこ
とができるトラクション型変速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速回転の動力を歯車変速機によって変
速するには様々な困難を伴うことがある。すなわち、歯
車の加工には誤差の発生することは不可避であり、その
歯車の加工誤差は回転速度が高くなればなるほど大きな
振動を発生し、騒音を大きくするようになるからであ
る。

【０００３】このような歯車の不良防止対策としては、
単に歯車を精密加工するだけでなく、加工後の歯形修
正、高価な超高速用ベアリングの使用、潤滑方法の工夫
等の様々な手段が必要になってくる。しかし、これら全
ての条件をクリアしようとするとコストアップを招き、
装置が極めて高価なものになってしまうことは避けられ
ない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した歯車変速機が有する問題を克服し、所謂トラクショ
ン方式を採用することによって高速の動力を円滑に、し
かも高変速比で変速できるようにしたトラクション型変
速装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】最近のトライボロジーの
研究、殊にエラスト・ハイドロリック・リューブリケー
ションの研究によると、特殊な潤滑オイルの存在下に互
いに接触する二面間に極圧を与えると、摩擦係数が瞬間
的に２〜３倍にも増大するということが判明している。
このような作用に適した潤滑オイルとしては、例えば日
本石油（株）製の“サントトラック”（商品名）などが
提案されている。

【０００６】本発明は、このようなトライボロジー理論
を特殊な構造の遊星ローラ機構に適用することによって
上記目的を達成可能にしたものである。すなわち、本発
明は、太陽ローラと、該太陽ローラの周りに等配した複
数個の遊星ローラと、該複数個の遊星ローラの外側に配
置した外装リングとから遊星ローラ機構を構成し、前記
太陽ローラを高速軸に連結すると共に、前記外装リング
又は前記遊星ローラを支持する遊星軸のいずれか一方を
低速軸に連結し、前記遊星ローラを大外径部とその左右
両側に小外径部とを有する形状にすると共に、前記遊星
軸に間隙を介して支持するか又は遊星軸側のローラ部と
外周側のリング部とに間隙を介して同心状に分割した構
成にし、該遊星ローラの前記大外径部を前記太陽ローラ
の外周にオイル存在下に強圧させ、さらに前記左右両側
の小外径部の外周に、それぞれ前記外装リングの傾斜面
をオイル存在下に強圧させ、前記外装リングの一方をネ
ジ機構によって前記小外径部に向けて軸方向に押圧する
構成にしたことを特徴とするものである。

【０００７】本発明において、遊星ローラ機構として
は、外装リングを回転させず遊星ローラの方を公転さ
せ、その遊星軸を高速軸に連結するようにした遊星型の
場合と、逆に遊星ローラは公転させずに外装リングの方
を回転させるようにし、その外装リングを高速軸に連結
するようにした所謂スター型の場合とがある。 本発明の装置では、太陽ローラと遊星ローラとの間及び
遊星ローラと外装リングとの間にそれぞれオイル存在下
に極圧を与えるため、トライボロジー理論による大きな
摩擦力を発生させ、それによって大きなトラクションフ
ォースを発生させる。かつ、遊星ローラは遊星軸に対し
間隙を介して支持され、或いは遊星軸側のローラ部と外
周側のリング部とに間隙を介して同心状に分割された構
成となっているため、外装リングから遊星ローラに付加
される押圧力を遊星軸には作用させず、太陽ローラだけ
に直接作用させるため、大きな極圧を効率よく発生させ
ることができる。

【０００８】さらに遊星ローラを大外径部と小外径部と
を有する段付き形状にし、その大外径部を太陽ローラに
接触させると共に、小外径部を外装リングに接触させる
ようにしたから、大きな変速比を一気に得ることができ
る。遊星ローラの小外径部と外装リングとは、その相互
の接触面を傾斜面に形成されているため、その傾斜面の
楔作用による大きな極圧を発生させることができる。こ
の場合、小外径部の傾斜面はクラウニング面にしてある
のが好ましい。この外装リングに楔作用による押圧力を
発生させるため、左右両側の外装リングの一方がリング
状のピストンに形成され、それがネジ機構によって遊星
ローラの小外径部に向けて押圧されるようになってい
る。このネジ機構の押圧力に、さらにバネ機構の付勢力
が付加されるとなおよい。

【０００９】本発明の変速装置は歯車機構を使用せず、
ローラ機構を基本として構成されているため、機械加工
としては単純にローラの真円度と平滑度（表面アラサ）
を上げる加工をすればよい。したがって、歯車の歯形加
工のような誤差の発生は極めて少なく、超高速回転に対
しても容易に振動の発生を抑制することができる。遊星
ローラは複数個設けられるが、その個数は少なくとも３
個を太陽ローラの周囲に等配するようにするのがよい。
太陽ローラの外周を少なくとも３個の遊星ローラで強圧
することにより、太陽ローラに連結された高速軸は必然
的に中心に位置決めされ、歯車変速機の場合に最も苦労
していた超高速用ベアリングの使用を全く不要にするこ
とができる。

【００１０】

【実施例】図１及び図２は、本発明によるトラクション
型変速装置の一例を示すものである。図において、１０
０はモータ或いはエンジンなどの原動機、２００は本発
明によるトラクション型変速装置である。原動機１００
の駆動軸１３は高速軸に相当し、変速装置２００の出力
軸１４は低速軸に相当している。

【００１１】上記装置において、駆動軸１３には太陽ロ
ーラ２が固定され、その外周に３個の遊星ローラ３が等
配されるように接圧し、さらにその外側に左右一対の外
装リング４，４０が接圧するように配置されて遊星ロー
ラ機構が構成されている。二つの外装リング４，４０の
うち、一方の外装リング４０はケーシング１に一体に形
成されている。これに対して他方の外装リング４はリン
グ状のピストンに形成され、ケーシング１に対して軸方
向に移動可能になっている。

【００１２】上述の遊星ローラ機構において、各遊星ロ
ーラ３は遊星軸７にベアリング９を介して回転自在に軸
支されている。この軸支において、遊星ローラ３の軸受
面とベアリング９のリテーナ外周面と間には、小さな隙
間８が介在するようになっている。各遊星軸７はキャリ
ア１５に固定され、そのキャリア１５は出力軸（低速
軸）１４に一体に連結されている。また、遊星ローラ３
は大外径部５と小外径部６とを有するような段付き状に
形成され、かつ小外径部６は大外径部５の左右両側に形
成されている。

【００１３】遊星ローラ３は、大外径部５をオイルを間
に挟んで太陽ローラ２に圧接させるようにしている。ま
た、両側の小外径部６，６には、それぞれ外装リング
４，４０が、その傾斜面をオイルを間に挟むようにして
圧接している。大外径部５の外周面の形状は軸方向に並
行な円筒状になっているが、小外径部６の外周面は、軸
方向外側に向かうほど徐々に半径が小さくなる傾斜面に
形成されており、さらに好ましくはクラウニング加工さ
れているのがよい。それぞれのローラの圧接面間に介在
させるオイルには、上述した“サントトラック”などの
ような極圧によって瞬間的に摩擦係数を増大させる特性
をもつオイルが使用される。

【００１４】ケーシング１の側壁には調整ボルト１０が
内外に貫通するように螺合し、この調整ボルト１０の先
端のピン１１が、上記ピストン形状の外装リング４の背
面の嵌合孔１２に嵌合している。この調整ボルト１０
は、その螺進調節によって外装リング４の傾斜面を遊星
ローラ３の小外径部６の傾斜面に押圧させるようになっ
ている。また、この調整ボルト１０の端面と外装リング
４の背面との間にはスプリングワッシャ１６が介在させ
てあり、このスプリングワッシャ１６の付勢力も外装リ
ング４に加わるようになっている。

【００１５】このように外装リング４（ピストン）の押
圧力とスプリングワッシャ１６の付勢力とが、遊星ロー
ラ３の小外径部６を押圧することによって、左右両側の
外装リング４，４０の傾斜面が遊星ローラ３の両側の小
外径部６の傾斜面に対して楔作用を発生し、遊星ローラ
３の大外径部５を太陽ローラ２に対して強圧するように
する。このような調整ボルト１０は複数個を外装リング
４の背面に対して等配するように設けることが望まし
い。

【００１６】上述した本発明のトラクション型変速装置
によると、原動機１００の動力が駆動軸１３から変速装
置２００の出力軸１４へ変速伝達されるとき、太陽ロー
ラ２と遊星ローラ３の大外形部５との間及び遊星ローラ
３の小外径部６と外装リング４，４０との間にオイル存
在下にそれぞれ大きな極圧が発生するため、トライボロ
ジー理論により瞬間的に大きな摩擦力が発生し、極めて
大きなトラクションフォースを発生するようになる。ま
た、遊星ローラ３が大外径部５と小外径部６との段付き
形状になっていて、その遊星ローラ３の大外径部５に太
陽ローラ２が接圧し、さらに小外径部６に外装リング
４，４０がそれぞれ接圧する関係になっているため、原
動機の出力軸１３から出力された高速の動力が出力軸１
４に対し非常に大きな減速比になって伝達される。

【００１７】しかも、上記変速装置はローラ機構から構
成されているから、歯車のような複雑な加工を必要とせ
ず、精密な装置を簡単に製作することができる。また、
遊星ローラ３が遊星軸７に対して隙間８を介在させて軸
支されるようになっているため、外装リング４，４０か
ら半径方向に加えられる押圧力が遊星軸７に与えられる
ことがなく、太陽ローラ２の外周面に対して直接作用さ
せるようにすることができる。したがって、大きな極圧
を発生しやすくなり、大きなトラクションを発生するよ
うになっている。

【００１８】なお、上述した実施例では、遊星ローラ機
構として、遊星ローラが公転すると共に外装リングが静
止した遊星型の場合について例示したが、遊星ローラを
公転させないように遊星軸を固定すると共に外装リング
を出力軸に連結して回転させるようにしたスター型のも
のにも適用することができる。また、上記実施例では、
遊星ローラ３と遊星軸７との間に隙間８を設ける構造と
して、ベアリング９のリテーナ外周との隙間を利用する
ものを例示したが、これを第３図に示すような構造にし
てもよい。すなわち、遊星ローラ３を中心側のローラ部
３ａと外周側のリング部３ｂとに二分割した構造にし、
かつそれらローラ部３ａとリング部３ｂとの間に間隙８
を介在させる構造である。このような構成にすると、さ
らに高負荷の動力伝達に有利に行うことができる。

【００１９】また、上述した実施例では、いずれも減速
装置の場合について説明したが、上記出力軸１４側を入
力軸とし、駆動軸１３側を出力軸にするようにすれば、
増速装置として使用することができる。

【００２０】

【発明の効果】上述したように本発明は、特殊な形状の
遊星ローラ機構を使用し、そのローラの接触部にトライ
ボロジー理論による極圧を発生させて大きな摩擦力に発
生させるようにしたので、高速回転の動力を高変速比で
効率よく伝達することができる。しかも、歯車を使用せ
ず、ローラを基本にして構成されているから、歯車加工
のような加工誤差を発生することがなく、数万回転にも
及ぶ超高速の動力であっても振動を発生することなく円
滑に変速することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例からなるトラクション型変速装
置の縦断面図である。

【図２】第１図のＡ‐Ａ矢視図である。

【図３】遊星ローラの他の実施態様を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１００ 原動機 ２００ トラクション型変速装置 ２ 太陽ローラ ３ 遊星ローラ ３ａ ローラ部 ３ｂ リング部 ４，４０ 外装リング ５ 大外径部 ６ 小外径部 ７ 遊星軸 ８ 隙間 １０ 調整ボルト（ネジ機構） １２ 嵌合孔 １６ スプリングワッシャ １３ 原動機の駆動軸（高速軸） １４ 減速装置の出力軸（低速軸）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】太陽ローラと、該太陽ローラの周りに等配
   した複数個の遊星ローラと、該複数個の遊星ローラの外
   側に配置した外装リングとから遊星ローラ機構を構成
   し、前記太陽ローラを高速軸に連結すると共に、前記外
   装リング又は前記遊星ローラを支持する遊星軸のいずれ
   か一方を低速軸に連結し、前記遊星ローラを大外径部と
   その左右両側に小外径部とを有する形状にすると共に、
   前記遊星軸に間隙を介して支持するか又は遊星軸側のロ
   ーラ部と外周側のリング部とに間隙を介して同心状に分
   割した構成にし、該遊星ローラの前記大外径部を前記太
   陽ローラの外周にオイル存在下に強圧させ、さらに前記
   左右両側の小外径部の外周に、それぞれ前記外装リング
   の傾斜面をオイル存在下に強圧させ、前記外装リングの
   一方をネジ機構によって前記小外径部に向けて軸方向に
   押圧する構成にしたトラクション型変速装置。