| 【発明の名称】 |
遊星ローラ動力伝達装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】牧野 智昭
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| 【要約】 |
【課題】基油のトラクション特性の向上を図ると共に、温度上昇による増ちょう剤の流動特性の変化を未然に防止することにある。
【解決手段】サンローラ２１とその外周側に同心配置されたアウターリング２２との間に円周方向で等間隔にそれぞれ配置された複数の第一ローラ２３および第二ローラ２４を半径方向に多段に配置し、前記サンローラ２１、第一ローラ２３および第二ローラ２４、アウターリング２２を相互に圧接させ、かつ、第一ローラ２３に異なる回転半径を有する複数の外周面を形成し、潤滑剤により各摩擦接触面間に形成された油膜を介してその油膜の剪断力により動力を伝達させる遊星ローラ動力伝達装置において、前記潤滑剤は、合成系基油にウレア系増ちょう剤を組み合わせたものとする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 サンローラと、サンローラの外周側に同心配置されたアウターリングと、前記サンローラとアウターリングの間に圧接状態で介装された複数の遊星ローラと、前記遊星ローラを円周方向で等間隔に回転自在に保持するキャリアとを備え、潤滑剤により各摩擦接触面間に形成された油膜を介してその油膜の剪断力により動力を伝達させるものにおいて、前記潤滑剤は、合成系基油にウレア系増ちょう剤を組み合わせたものとしたことを特徴とする遊星ローラ動力伝達装置。
【請求項２】 前記合成系基油が、二個以上のシクロヘキシル環を有する化合物より生成される合成ナフテン油であることを特徴とする請求項１記載の遊星ローラ動力伝達装置。
【請求項３】 前記合成系基油が、縮合脂環構造を有する化合物より生成される合成ナフテン油であることを特徴とする請求項１記載の遊星ローラ動力伝達装置。
【請求項４】 前記合成系基油が、ｇｅｍ−ジメチル構造を有するポリα−オレフィンより生成される合成パラフィン油であることを特徴とする請求項１記載の遊星ローラ動力伝達装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は遊星ローラ動力伝達装置に関し、例えば、ローラを径方向に多段に配置して入力回転を減速または増速する摩擦式多段ローラ変速機などの遊星ローラ動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】トラクションドライブは摩擦伝動装置の一種であり、滑らかな表面を有する二面間に形成された油膜を介してその油膜の剪断力により動力が伝達される。そのため、歯車よりも低振動・低騒音での運転が可能である。一定の変速比を有するトラクションドライブの代表的なものに、例えば、図４（ａ）（ｂ）に示すような遊星ローラ動力伝達装置がある。
【０００３】この動力伝達装置は、その軸心が一致するように配置されたサンローラ１及びリング２と、このサンローラ１とリング２の間に形成された空間に圧接状態で配置された複数の遊星ローラ３と、その遊星ローラ３を円周方向に等間隔かつ回転自在に保持するキャリア４とで構成されている。ハウジング５に対して軸受６で支持された高速回転軸７の一端にサンローラ１を同軸的に設け、リング２は、その回転が拘束されるようにハウジング５にボルト８で固定されている。
【０００４】一方、ハウジング９に対して軸受１０で支持された低速回転軸１１の一端にキャリア４が設けられている。そのキャリア４には、四つの遊星ローラ支持軸１２が植設されており、遊星ローラ３が軸受１３を介して遊星ローラ支持軸１２に支持されている。遊星ローラ３がサンローラ１の外周面とリング２の内周面に摩擦接触することにより、高速回転軸７と低速回転軸１１の間で動力が伝達される。なお、リング２の両側に二枚の側板１４を配置することにより、遊星ローラ３の軸方向移動が規制されている。
【０００５】以上のような一組の遊星ローラ動力伝達装置は、その変速比を１０以上に設定することも可能であるが、サンローラ１と遊星ローラ３の接触面圧とリング２と遊星ローラ３の接触面圧のバランスから、通常、その変速比は３〜６が適当である。
【０００６】そこで、さらに大きな変速比をとれる動力伝達装置として、例えば図５（ａ）（ｂ）または図６に示すような摩擦式多段ローラ変速機がある。この多段ローラ変速機は、その軸心が一致するように配置されたサンローラ１及びアウターリング２と、そのサンローラ１とアウターリング２の間に形成された空間に円周方向に等間隔に配置された二種類以上のローラ、例えば図５（ａ）（ｂ）の多段ローラ変速機では、二種類のローラ３ａ，３ｂ、また図６の多段ローラ変速機では、三種類のローラ３ａ，３ｂ，３ｃとで構成される。
【０００７】後述するようにローラ３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれの個数は三個以上である。それらのローラ３ａ，３ｂ，３ｃのうち、少なくとも一種類のローラを複数の円筒で構成してそのローラに二つの異なる回転半径を有する摩擦接触部の転走面を持たせることにより、一層大きな変速比を確保することができる。
【０００８】すなわち、図５（ａ）（ｂ）の多段ローラ変速機は、サンローラ１とアウターリング２の間に二種類の第一ローラ３ａおよび第二ローラ３ｂをそれぞれ四個ずつ設け、第一ローラ３ａにのみ二種類の回転半径Ｒ1LとＲ1Sを有する転走面を形成したものである。第一ローラ３ａと第二ローラ３ｂのサンローラ周りの回転（公転）が拘束される場合、変速比ｅは、ｅ＝（ＲO Ｒ1L）／（ＲS Ｒ1S）となる。一方、第一ローラ３ａおよび第二ローラ３ｂのサンローラ周りの回転（公転）を拘束する代わりに、アウターリング２の回転を拘束する場合には、変速比ｅは、ｅ＝（ＲO Ｒ1L）／（ＲS Ｒ1S）−１となる。
【０００９】図６の多段ローラ変速機は、サンローラ１とアウターリング２の間に三種類の第一〜第三ローラ３ａ〜３ｃをそれぞれ五個ずつ設け、そのうち第一ローラ３ａおよび第二ローラ３ｂのそれぞれに二種類の回転半径Ｒ1LとＲ1Sおよび回転半径Ｒ2LとＲ2Sを有する転走面を形成したものである。第一〜第三ローラ３ａ〜３ｃのサンローラ周りの回転（公転）が拘束される場合、変速比ｅは、ｅ＝（ＲO Ｒ1LＲ2L）／（ＲS Ｒ1SＲ2S）となる。一方、第一〜第三ローラ３ａ〜３ｃのサンローラ周りの回転（公転）を拘束する代わりに、アウターリング２の回転を拘束する場合には、変速比ｅは、ｅ＝（ＲO Ｒ1LＲ2L）／（ＲS Ｒ1SＲ2S）＋１となる。
【００１０】このように径方向に多段化させることで軸方向のサイズが大きくなることを避けて大きな変速比を得ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前述したようにトラクションドライブでは、滑らかな表面を有する二面間に形成された油膜を介してその油膜の剪断力により動力が伝達される。このトラクションドライブに使用される油（トラクション油）は、できるだけ大きなトラクション係数（トラクション／法線荷重）を具備していることが望まれる。また、トラクションドライブを構成する転がり要素の疲労寿命は、法線荷重の約三乗に反比例するといわれている。そのため、トラクション係数の高い油を使用すれば、法線荷重を低く設定できるので装置の寿命を延ばすことができる。
【００１２】トラクションドライブの潤滑方式としては、油浴潤滑または圧送された潤滑油を供給する強制潤滑を採用した場合は十分な潤滑油を各摩擦接触部に供給できるが、シール機構の付加などにより装置の大型化およびコストの増大を招来する。装置の小型化および製作コストの低減のためには、潤滑方式をグリース潤滑にすることが望ましい。
【００１３】トラクションドライブの動力伝達部である摩擦接触部では、二物体が転がりすべり接触することで動力伝達に必要な摩擦力が発生する。そのため、摩擦接触部では二物体間のすべりに起因する発熱が生じ、その近傍に存在する潤滑剤（グリース）は温度上昇の影響を受けることになる。潤滑油の高温劣化は、高温の環境において酸化や熱分解による化学変化が生じ、そのため、基油の成分劣化を生じるが、グリースの場合、温度上昇による増ちょう剤の構造が変化し、流動特性が変化することでも装置の耐久性に悪影響を与える。
【００１４】例えば、温度上昇により一時的にもグリースが軟化すると、外部への漏洩が進み、グリース不足による寿命低下が引き起こされる。逆に、温度上昇によってグリースが固化する特性を有する場合、摩擦接触部への潤滑剤の供給が妨げられて損傷に至る。そのため、トラクションドライブの潤滑にグリースを使用した場合、その基油のトラクション特性だけでなく、増ちょう剤の温度上昇による流動特性にも注意を払うことが必要になる。
【００１５】そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、グリース潤滑を採用するに際して、基油のトラクション特性の向上を図ると共に、温度上昇による増ちょう剤の流動特性の変化を未然に防止し得る多段ローラ変速機を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、サンローラと、サンローラの外周側に同心配置されたアウターリングと、前記サンローラとアウターリングの間に圧接状態で介装された複数の遊星ローラと、前記遊星ローラを円周方向で等間隔に回転自在に保持するキャリアとを備え、潤滑剤により各摩擦接触面間に形成された油膜を介してその油膜の剪断力により動力を伝達させるものにおいて、前記潤滑剤は、合成系基油にウレア系増ちょう剤を組み合わせたものとしたことを特徴とする。
【００１７】前記合成系基油としては、■二個以上のシクロヘキシル環を有する化合物より生成される合成ナフテン油、■縮合脂環構造を有する化合物より生成される合成ナフテン油、■ｇｅｍ−ジメチル構造を有するポリα−オレフィンより生成される合成パラフィン油があり、これら■〜■のうちのいずれかを使用することが望ましい。
【００１８】本発明では、潤滑剤として合成系基油にウレア系増ちょう剤を組み合わせたものを使用したことにより、合成系基油が高いトラクション係数を有するため、法線荷重を低く設定しても動力が伝達できて結果的に寿命の向上が図れ、さらに、ウレア系増ちょう剤の持つ優れた耐熱性でもって、温度上昇による増ちょう剤の流動特性の変化を抑制する。
【００１９】鉱油は原油中に含まれる潤滑油として有効な成分を、常圧蒸留および減圧蒸留などの分離精製によって得ることで生成される。鉱油は雑多な炭化水素を主成分とし、さらに硫黄や窒素の化合物を含む複雑な混合物である。それに対し、合成潤滑油は単一物質もしくは同族体の混合物であり、分子設計により有効な化学構造を作り出すことで、鉱油では得られない諸特性を与えることが可能である。
【００２０】■二個以上のシクロヘキシル環を有する化合物より生成される合成ナフテン油、■縮合脂環構造を有する化合物より生成される合成ナフテン油、■ｇｅｍ−ジメチル構造を有するポリα−オレフィンより生成される合成パラフィン油のいずれの合成系基油は、高いトラクション係数を有し、また、ウレア系増ちょう剤は、耐熱性に優れているだけでなく、基油との親和性が良好で、かつ、剪断安定性に優れ油分離が少ない長所を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を以下に詳述する。
【００２２】まず、図１（ａ）（ｂ）に示す実施形態の摩擦式多段ローラ変速機の構造は以下の通りである。この多段ローラ変速機は、サンローラ２１とアウターリング２２の間に二種類の第一ローラ２３および第二ローラ２４がそれぞれ四個ずつ設けられ、一端をサンローラ２１とした高速回転軸２５と、その高速回転軸２５と同軸状に配置されたアウターリング２２との間に、サンローラ２１の外周面および第二ローラ２４に摩擦接触する第一ローラ２３と、第一ローラ２３およびアウターリング２２の内周面に摩擦接触する第二ローラ２４がそれぞれ円周等間隔に圧接状態で配置されている。
【００２３】この実施形態では、第一ローラ２３が複数の円筒で形成されることで二種類の転走面を有している。前記高速回転軸２５を軸受支持するハウジング２６（キャリア）には、四つの第二ローラ支持軸２７が植設されており、第二ローラ２４が軸受２８を介して第二ローラ支持軸２７に支持されることで第二ローラ２４のサンローラ周りの回転（公転）が拘束され、その結果、第一ローラ２３のサンローラ周りの回転も拘束される。アウターリング２２と低速回転軸２９をボルト３０とナット３１によって結合することにより、アウターリング２２の回転を低速回転軸２９に伝達させる。なお、アウターリング２２の両側に二枚の側板３２を配置することにより、第二ローラ２４の軸方向移動が規制されている。
【００２４】この実施形態では、アウターリング２２と低速回転軸２９とは別部材であり、両者をボルト３０とナット３１で結合した構造であるが、低速回転軸２９の一端内周面が転走面となるような摩擦接触部を有するように、低速回転軸２９とアウターリング２２とを一体に形成したものであってもよい。
【００２５】その他の実施形態として、第一ローラ２３および第二ローラ２４のサンローラ周りの回転（公転）を拘束する代わりに、アウターリング２２の回転を拘束する実施形態の摩擦式多段ローラ変速機の構造を図２（ａ）（ｂ）に示す。
【００２６】この実施形態の多段ローラ変速機は、図１（ａ）（ｂ）に示す実施形態の場合と同様、アウターリング２２とサンローラ２１の間に、それぞれ四個の第一ローラ２３および第二ローラ２４が円周等間隔に圧接状態で配置されている。アウターリング２２は、高速回転軸２５と同軸状になるようにハウジング２６にボルト３０で固定されている。また、低速回転軸２９の一端にはキャリアが設けられ、そのキャリアには、四つの第二ローラ支持軸２７が植設されており、第二ローラ２４が軸受２８を介して第二ローラ支持軸２７に支持されている。動力はサンローラ２１の回転と第一ローラ２３および第二ローラ２４のサンローラ周りの回転（公転）によって伝達される。なお、アウターリング２２の両側に二枚の側板３２を配置することにより、第二ローラ２４の軸方向移動が規制されている。
【００２７】これら二つの実施形態の多段ローラ変速機では、サンローラ２１、第一及び第二ローラ２３，２４、アウターリング２２の各摩擦接触面間に形成された油膜を介してその油膜の剪断力により動力を伝達させる。トラクションドライブに使用される油（トラクション油）は、できるだけ大きなトラクション係数（トラクション／法線荷重）を具備していることが望まれる。また、トラクションドライブを構成する転がり要素の疲労寿命は、法線荷重の約三乗に反比例するといわれている。そのため、トラクション係数の高い油を使用することで法線荷重を低く設定できるため、装置の寿命を延ばすことができる。
【００２８】また、装置の小型化および製作コストの低減化のためには、潤滑方式をグリース潤滑にすることが望ましい。トラクションドライブの動力伝達部である摩擦接触部では、二物体が転がりすべり接触することで動力伝達に必要な摩擦力が発生する。そのため、摩擦接触部では二物体間のすべりに起因する発熱が生じ、その近傍に存在する潤滑剤（グリース）は温度上昇の影響を受けることになる。
【００２９】そこで、前記潤滑剤としては、合成系基油にウレア系増ちょう剤を組み合わせたものが好適である。前記合成系基油としては、■二個以上のシクロヘキシル環を有する化合物より生成される合成ナフテン油、■縮合脂環構造を有する化合物より生成される合成ナフテン油、■ｇｅｍ−ジメチル構造を有するポリα−オレフィンより生成される合成パラフィン油があり、これら■〜■のうちのいずれかを使用することが望ましい。
【００３０】本発明では、潤滑剤として合成系基油にウレア系増ちょう剤を組み合わせたものを使用することにより、合成系基油が高いトラクション係数を有するため、法線荷重を低く設定しても動力が伝達できて結果的に寿命の向上が図れ、さらに、ウレア系増ちょう剤の持つ優れた耐熱性でもって、温度上昇による増ちょう剤の流動特性の変化を抑制する。
【００３１】鉱油は原油中に含まれる潤滑油として有効な成分を、常圧蒸留および減圧蒸留などの分離精製によって得ることで生成される。鉱油は雑多な炭化水素を主成分とし、さらに硫黄や窒素の化合物を含む複雑な混合物である。それに対し、合成潤滑油は単一物質もしくは同族体の混合物であり、分子設計により有効な化学構造を作り出すことで、鉱油では得られない諸特性を与えることが可能である。
【００３２】図３は各種の潤滑油のトラクション係数を示す表である。同図に示すようにナフテン系鉱油ではトラクション係数が０．０５８〜０．０６５であるのに対して、高トラクション係数を得るように生成された合成ナフテン油では、０．０９〜０．０９５となっている。合成ナフテン油において高いトラクション係数を示す分子構造は、シクロヘキシル環などのシクロアルカン構造である。特に、二個以上のシクロヘキシル環を有する化合物（例えば２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタン）または縮合脂環構造を有する化合物（例えば１，１，３−トリメチル−３−シクロヘキシルヒドリンダン）より生成される合成ナフテン油は、高いトラクション係数を有する。また、ｇｅｍ−ジメチル構造を有するポリα−オレフィン（例えばポリイソブチレン）より生成される合成パラフィン油も、高いトラクション係数を有する。
【００３３】一方、グリース用増ちょう剤は、■金属石鹸系、■コンプレックス石鹸系、■非石鹸系の三種類に大別される。金属石鹸系の代表的なものに、カルシウム石鹸、ナトリウム石鹸、リチウム石鹸があり、カルシウム石鹸は耐熱性が劣り（常用６０℃まで）、トラクションドライブの使用には不適である。リチウム石鹸は比較的耐熱性が良好であるが（常用１２０〜１３０℃）、増ちょう剤成分であるリチウムステアレートがトラクション係数を低下させるので適さない。
【００３４】このような金属石鹸系の増ちょう剤の耐熱性を向上させたものとして、コンプレックス石鹸系の増ちょう剤があるが、さらに耐熱性に優れたものに非石鹸系の増ちょう剤がある。なかでもウレア系増ちょう剤は、耐熱性に優れているだけでなく、基油との親和性が良好で、かつ、剪断安定性に優れ油分離が少ない長所を有する。また、分子中に酸化の触媒となる金属元素を含まず、合成系基油と組み合わせて広く使用されている。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、サンローラ、遊星ローラ及びアウターリングの各摩擦接触面間に油膜を形成するための潤滑剤として、合成系基油、すなわち、■二個以上のシクロヘキシル環を有する化合物より生成される合成ナフテン油、■縮合脂環構造を有する化合物より生成される合成ナフテン油、■ｇｅｍ−ジメチル構造を有するポリα−オレフィンより生成される合成パラフィン油のうちのいずれかに、ウレア系増ちょう剤を組み合わせたものを使用することにより、合成系基油が高いトラクション係数を有するため、法線荷重を低く設定しても動力が伝達できて結果的に寿命の向上が図れ、さらに、ウレア系増ちょう剤の持つ優れた耐熱性でもって、温度上昇による増ちょう剤の流動特性の変化を抑制することができ、装置の小型化および製作コストの低減化と共に、遊星ローラ動力伝達装置の耐久性が大幅に向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０２６９２
【氏名又は名称】エヌティエヌ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月１２日（１９９９．１１．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４５８４
【弁理士】
【氏名又は名称】江原 省吾 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１４１００８（Ｐ２００１−１４１００８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３２３０５６ |
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