(57)【要約】【課題】高速側軸が偏心した場合でも、トルク伝達効率を低下させることなく、簡単な構成でシール部材によるシール性を良好に確保できる摩擦ローラ式変速機を提供する。【解決手段】摩擦ローラ式変速機は、軸受ハウジング５１と、軸受ハウジング５１の内径側に設けられ高速側軸１１を回転自在に支持する転がり軸受５３と、軸受ハウジング５１の摩擦ローラと反対側の一端部に設けられ、軸受ハウジング５１の内径側の転がり軸受５３を含む内部空間６０を塞ぐシール部材５９と、を有する軸受ユニット４５を備える。転がり軸受５３は、高速側軸１１の外径面に形成された内周軌道面６２と、軸受ハウジング５１の内径面に形成された外周軌道面６１と、内周軌道面６２と外周軌道面６１との間に配置される複数の転動体７０とを有して構成される。【選択図】図３
2016148429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速側軸と、該高速側軸に接続される少なくとも一つの摩擦ローラと、前記摩擦ローラを介して前記高速側軸と所定の変速比で接続される低速側軸と、少なくとも前記高速側軸の周囲を覆う筐体と、を備える摩擦ローラ式変速機であって、
前記筐体と前記高速側軸との間に設けられる軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内径側に設けられ前記高速側軸を回転自在に支持する転がり軸受と、前記軸受ハウジングの前記摩擦ローラ側と反対側の一端部に設けられ、前記軸受ハウジングの内径側の前記転がり軸受を含む内部空間を塞ぐシール部材と、を有する軸受ユニットを備え、
前記転がり軸受は、前記高速側軸の外径面に形成された内周軌道面と、前記軸受ハウジングの内径面に形成された外周軌道面と、前記内周軌道面と前記外周軌道面との間に配置される複数の転動体とを有して構成されることを特徴とする摩擦ローラ式変速機。
【請求項２】
前記高速側軸の外径面に、前記内周軌道面とは異なる軸方向位置に少なくとも一つの他の内周軌道面が形成され、
前記他の内周軌道面に対応する外周軌道面が形成された外輪を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦ローラ式変速機。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦ローラ式変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦ローラ式変速機の一つとして、ウェッジローラを用いたウェッジローラ方式の変速機が知られている。図６にウェッジローラ方式の変速機が搭載された過給機の一例を示す（特許文献１参照）。過給機１１１は、低速側軸１１３に入力されたモータの回転を増速して、高速側軸１１５を回転駆動する。高速側軸１１５に接続されたインペラ１１７は、高速回転駆動されることで渦巻管１１９内の空気を圧縮する。
【０００３】
この過給機１１１に搭載されるウェッジローラ方式の変速機１２１を、図７に模式的な断面図で示した。変速機１２１は、高速側軸１１５と、高速側軸１１５の周囲にその回転軸線を高速側軸１１５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たリングローラ１２３と、高速側軸１１５とリングローラ１２３との間に、それぞれ回転自在に配置された二つの固定ローラ１２５，１２７及び一つの可動ローラ１２９とを備える。
【０００４】
リングローラ１２３は、低速側軸１１３（図６参照）に接続され、図示しないモータによって低速側軸１１３と一体に回転駆動される。固定ローラ１２５，１２７及び可動ローラ１２９の各外径面は、それぞれリングローラ１２３の内径面と高速側軸１１５の外径面に転がり接触する。可動ローラ１２９は、環状空間１３１の円周方向へ若干の変位が可能に支持されたウェッジローラであり、ばね１３３によって環状空間１３１の径方向幅の狭い領域に向けて、弾性的に押圧されている（図中矢印Ｐ１）。
ばね１３３による可動ローラ１２９への押圧力により、可動ローラ１２９の外径面は、高速側軸１１５の外径面及びリングローラ１２３の内径面を押圧するくさび作用が生じる。すると、高速側軸１１５への押圧力は、二つの固定ローラ１２５，１２７に伝播して、各ローラの接触面圧を増加させる。また、低速側軸１１３が回転駆動され、リングローラ１２３が図中Ｒ１方向に回転すると、可動ローラ１２９を図中Ｐ１方向に押圧する上記同様のくさび作用が生じる。
【０００５】
上記構成の変速機１２１においては、図６に示すように、過給機のセンタープレート１３５に形成された挿通孔１３７に高速側軸１１５が軸受１３９を介して回転自在に支持される。また、高速側軸１１５の軸受１３９の外側（インペラ１１７側）には、変速機１２１内部に供給される潤滑油が漏れないように、オイルシール１４１が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０１８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の変速機１２１においては、低速側軸１１３に入力される回転トルクに応じて、可動ローラ１２９の回転軸が移動する構造である。そのため、高速側軸１１５は、伝達する回転トルクに応じて径方向へ押圧され、径方向に偏心する。このため、変速機１２１の運転条件によっては、オイルシール１４１が偏摩耗し、高速側軸１１５とオイルシール１４１との間に隙間が生じることがある。その場合、この隙間を通じて潤滑油が外部に漏れ出す虞がある。
そこで、高速側軸１１５とオイルシール１４１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てしまう。
また、変速機１２１は、過給機等に搭載する際に大きなスペースを占めるため、より一層の小型化と、低コスト化が求められる。
【０００８】
そこで本発明は、高速側軸が偏心した場合でも、トルク伝達効率を低下させることなく、簡単な構成でシール部材によるシール性を良好に確保できる摩擦ローラ式変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は下記構成からなる。
（１）  高速側軸と、該高速側軸に接続される少なくとも一つの摩擦ローラと、前記摩擦ローラを介して前記高速側軸と所定の変速比で接続される低速側軸と、少なくとも前記高速側軸の周囲を覆う筐体と、を備える摩擦ローラ式変速機であって、
前記筐体と前記高速側軸との間に設けられる軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内径側に設けられ前記高速側軸を回転自在に支持する転がり軸受と、前記軸受ハウジングの前記摩擦ローラ側と反対側の一端部に設けられ、前記軸受ハウジングの内径側の前記転がり軸受を含む内部空間を塞ぐシール部材と、を有する軸受ユニットを備え、
前記転がり軸受は、前記高速側軸の外径面に形成された内周軌道面と、前記軸受ハウジングの内径面に形成された外周軌道面と、前記内周軌道面と前記外周軌道面との間に配置される複数の転動体とを有して構成されることを特徴とする摩擦ローラ式変速機。
（２）  前記高速側軸の外径面に、前記内周軌道面とは異なる軸方向位置に少なくとも一つの他の内周軌道面が形成され、
前記他の内周軌道面に対応する外周軌道面が形成された外輪を更に備えることを特徴とする（１）に記載の摩擦ローラ式変速機。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高速側軸が偏心した場合でも、トルク伝達効率を低下させることなく、簡単な構成でシール部材によるシール性を良好に確保できる。以て、摩擦ローラ式変速機の小型化、低コスト化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図で、第１の構成例の摩擦ローラ式変速機の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図３】軸受ユニットと高速側軸を示す断面図である。
【図４】ユニット収容部内に配置された軸受ユニットの変位の様子を模式的に示す説明図である。
【図５】第２の構成例の軸受ユニットと高速側軸を示す断面図である。
【図６】従来のウェッジローラ方式の変速機が搭載された過給機の一例を示す構成図である。
【図７】図６の過給機に搭載されるウェッジローラ方式の変速機を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の構成例＞
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、摩擦ローラ式変速機の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。本構成の摩擦ローラ式変速機１００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）を回転駆動させて空気を圧縮するコンプレッサ等、特に速い回転速度が要求される機器に適用できる。
【００１３】
図１及び図２に示すように、第１の構成例の摩擦ローラ式変速機（以下、変速機と略称する）１００は、出力軸である高速側軸１１と、高速側軸１１と平行に配置され、原動機に接続される入力軸である低速側軸１３と、固定ローラである大径固定ローラ１５と、小径固定ローラ１７と、可動ローラであるウェッジローラ１９と、リングローラ２１と、を有する。各ローラ１５，１７，１９の周囲は、内部に潤滑油が供給される筐体２３によって覆われる。
【００１４】
図１に示すように、低速側軸１３は、一端部にリングローラ２１が同心に結合されており、原動機からの回転力をリングローラ２１に伝達する。リングローラ２１は、高速側軸１１の回転軸線から偏心して配置され、低速側軸１３と一体に回転する。つまり、低速側軸１３と高速側軸１１とは、摩擦ローラを介して所定の変速比で接続される。
【００１５】
高速側軸１１は、例えば、図示しない渦巻管内のインペラ（羽車）が固定される。高速側軸１１は、回転駆動されることで、インペラを回転させ、渦巻管内の空気を圧縮する。
【００１６】
リングローラ２１と高速側軸１１との間には、上記した大径固定ローラ１５、小径固定ローラ１７、ウェッジローラ１９が設けられる。大径固定ローラ１５、小径固定ローラ１７、ウェッジローラ１９は、それぞれの外径面を高速側軸１１の外径面及びリングローラ２１の内径面に当接させた状態で、キャリア２９とセンタープレート３１との間で回転可能に支持される。
【００１７】
図２に示すように、ウェッジローラ１９は、リングローラ２１と高速側軸１１との間に形成される環状空間３３における径方向幅の狭い領域に配置される。ウェッジローラ１９は、径方向幅が狭くなる方向へ変位可能に支持され、且つ、径方向幅が狭くなる方向へ押圧部２０によって付勢される。
【００１８】
図１に示す低速側軸１３は、軸受３７を介して碗状の低速軸ハウジング３５の基端部３５ｂに支持される。低速軸ハウジング３５の碗状の先端部３５ａは、図示しない締結ボルトによりセンタープレート３１に固定される。
【００１９】
低速軸ハウジング３５の基端部３５ｂには、軸受３７よりも軸方向（以降の説明では、高速側軸１１や低速側軸１３の軸方向を、単に軸方向と呼称する）外側に、低速側軸１３との間を密封するオイルシール３９が取り付けられる。
【００２０】
センタープレート３１は、低速軸ハウジング３５の固定側とは反対側に、高速軸ハウジング４３が固定される。この高速軸ハウジング４３と、前述のセンタープレート３１及び低速軸ハウジング３５とが一体になって、各ローラ１５，１７，１９の周囲を覆う筐体２３を構成する。
【００２１】
高速軸ハウジング４３は、軸受ユニット４５を収容するユニット収容部４７が形成される。図３に軸受ユニット４５と高速側軸１１の断面図を示す。軸受ユニット４５は、第１軸受ユニット４５Ａと第２軸受ユニット４５Ｂからなり、全体が円筒状に構成される。
【００２２】
第１軸受ユニット４５Ａ、第2軸受ユニット４５Ｂの円筒内部には、高速側軸１１がそれぞれ挿入され、高速側軸１１の軸方向中間に形成された大径部１１ａが、後述する深溝玉軸受である転がり軸受５３，５５によって回転自在に支持される。
【００２３】
第１軸受ユニット４５Ａは、円筒状の軸受ハウジング５１と、軸受ハウジング５１の内径側で高速側軸１１の大径部１１ａとの間に設けられる転がり軸受５３と、軸受ハウジング５１の軸方向一端部に設けられるシール部材としてのオイルシール５９と、Ｏリング６７と、を備える。
【００２４】
オイルシール５９は、軸受ハウジング５１の外側から高速側軸１１に圧入して固定され、軸受ハウジング５１の転がり軸受５３を含む内部空間６０の一端側開口を塞いでいる。オイルシール５９は、ラビリンスシールやメカニカルシールであってもよい。
【００２５】
軸受ハウジング５１は、外径面に環状溝６３が形成され、この環状溝６３にＯリング６７が装着される。
【００２６】
転がり軸受５３は、内外輪が軸受ハウジング５１及び高速側軸１１と共通に構成される。すなわち、軸受ハウジング５１のオイルシール５９の配置側とは反対側の他端部において、その内径面に第１外周軌道面６１が形成される。また、高速側軸１１の大径部１１ａにおける外径面における、第１外周軌道面６１に対応する位置に第１内周軌道面６２が形成される。そして、第１外周軌道面６１と第１内周軌道面６２との間には、転動体である玉７０が配置される。
【００２７】
軸受ハウジング５１は、第１外周軌道面６１が形成される部位の外径面と、オイルシール５９が配置されるシール固定部７１の外径面とが、径方向の段差を有する鍔部７２を介して接続される。この鍔部７２により、シール固定部７１の外径が他の部位の外径より小さくなっている。
【００２８】
鍔部７２は、必ずしも設ける必要はないが、鍔部７２を設けることにより、転がり軸受５３からの軸方向力を受ける第１軸受ハウジング５１の剛性を向上できる。また、オイルシール５９と高速側軸１１とが接触する摺動部の径を小さくすることにより、摺動部における周速を小さくでき、しかも省スペースなシール構造を実現できる。これによれば、軸受ユニットのスペース効率をより向上できる。
【００２９】
第２軸受ユニット４５Ｂは、円筒状の軸受ハウジング５２と、軸受ハウジング５２の内径側で高速側軸１１の大径部１１ａとの間に設けられる転がり軸受５５と、Ｏリング６９と、を備える。
【００３０】
軸受ハウジング５２は、外径面に環状溝６５が形成され、この環状溝６３にＯリング６９が装着される。
【００３１】
軸受ハウジング５２は、その内径面に第２外周軌道面７４が形成される。また、高速側軸１１の大径部１１ａの外径面における、第２外周軌道面７４に対応する位置に第２内周軌道面７５が形成される。そして、第２外周軌道面７４と第２内周軌道面７５との間には、転動体である玉７６が配置される。
【００３２】
これにより、軸受ハウジング５１と高速側軸１１の大径部１１ａと玉７０は転がり軸受５３を構成し、軸受ハウジング５２と高速側軸１１の大径部１１ａと玉７６は転がり軸受５５を構成する。つまり、軸受ハウジング５１，５２は各転がり軸受の外輪として機能し、高速側軸１１の大径部１１ａは各転がり軸受の内輪として機能する。転がり軸受５３，５５の各軸方向位置は、所望のモーメント剛性が得られるように、適正な間隔を有して設定されている。
【００３３】
転がり軸受５３，５５は、必ずしも同じ諸元である必要はない。高負荷の掛かるインペラ側の転がり軸受５３は、非インペラ側の軸受５５よりも軌道面の溝形状を小さくする等、形状を変更してもよい。また、インペラ側の転がり軸受５３の転動体の数を、非インペラ側の転がり軸受５５より多くしてもよい。
【００３４】
この転がり軸受５３は、第２軸受ユニット４５Ｂ側を外輪の正面とし、第２軸受ユニット４５Ｂ側の反対側を内輪の正面とするアンギュラ玉軸受である。また、転がり軸受５５は、転がり軸受５３に正面合わせされたアンギュラ玉軸受であり、第１軸受ユニット４５Ａ側を外輪の正面とし、第１軸受ユニット４５Ａ側の反対側を内輪の正面としている。
【００３５】
第１軸受ユニット４５Ａと第２軸受ユニット４５Ｂとは、軸方向に隙間７３を有して配置される。図１に示すように、潤滑油が供給される潤滑油供給油路７７は、第1軸受ユニット４５Ａと第２軸受ユニット４５Ｂとの間の隙間７３に向けて開口し、隙間７３に潤滑油を供給する。
【００３６】
この隙間７３に供給された潤滑油は、転がり軸受５３，５５に供給される。その際、オイルシール５９によって潤滑油が軸受ハウジング５１の内部空間６０の外側に漏れ出すことはない。また、潤滑油供給油路７７の開口が、Ｏリング６７と６９の間に配置されることで、内部空間６０外への潤滑油漏れを防止できる。
【００３７】
また、Ｏリング６７，６９は、少なくとも２個以上を配置することが、高速側軸１１の傾きをなくすために望ましい。
【００３８】
図１に示すように、第２軸受ハウジング５２の第１軸受ハウジング５１側と反対側の端面（外輪端面）と、センタープレート３１との間には、予圧バネ８１が設けられる。予圧バネ８１は、第２軸受ハウジング５２の端面を軸方向に付勢するリング状部材である。この予圧バネ８１により、図３に示す転がり軸受５３，５５に適切な予圧を負荷できる。
【００３９】
上記構成の変速機１００によれば、高速軸ハウジング４３のユニット収容部４７に、軸受ユニット４５の外径面から突出するＯリング６７，６９を接触させて軸受ユニット４５が収容される。そのため、軸受ユニット４５は、ユニット収容部４７に対してＯリング６７，６９の潰し代に相当する分だけ径方向に移動自在に支持される。つまり、軸受ユニット４５は、ユニット収容部４７内にフローティング支持された状態になる。
【００４０】
このため、低速側軸１３に入力された回転トルクに応じて、ウェッジローラ１９の回転軸が移動し、高速側軸１１が偏心した場合でも、生じた偏心は、Ｏリング６７，６９が弾性変形することによって吸収される。また、オイルシール５９は高速側軸１１と一体になって動くため、オイルシール５９は、高速側軸１１によって潰されることがなく、偏摩耗が生じることはない。
【００４１】
図４にユニット収容部４７内に配置された軸受ユニット４５の変位の様子を模式的に示す。軸受ユニット４５は、高速側軸１１が偏心した場合に、Ｏリング６７，６９が押し潰されることで、高速側軸１１にΔｄの径方向変位が許容される。また、高速側軸１１は、軸受ユニット４５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、図示したΔθ方向の傾斜が生じにくくなる。
【００４２】
実際の変速機１００における、高速側軸１１の径方向移動量は５０μｍ程度で、ユニット収容部４７と軸受ユニット４５との隙間は２５０μｍ程度である。したがって、軸受ユニット４５の外径面とユニット収容部４７との隙間は、高速側軸１１の偏心量よりも十分に大きく、高速側軸１１に生じた偏心を確実に吸収できる。よって、高速側軸１１が偏心しても、オイルシール５９により高いシール性を維持できる。また、オイルシール５９の締め代を小さく設計できる。
【００４３】
オイルシール５９の締め代を小さくできることで、高速側軸１１の回転トルクの損失が低減され、変速機１００の速度変換効率の低下を抑制できる。また、オイルシール５９は、高速側軸１１の偏心発生時でも高速側軸１１に対して径方向に変位することがなく、シールの偏摩耗や潤滑油のインペラ側への流出が生じない。
【００４４】
更に、本構成によれば、高速に回転する高速側軸１１と軸受ハウジング５１，５２に転動体の軌道輪を形成し、転がり軸受５３，５５の内外輪を他の部材と一体化している。これにより、部品点数を削減し、ユニット全体を小型化できる。通常の設計では、転がり軸受５３，５５間にスペーサが配置され、転がり軸受５３，５５を高速側軸１１から抜け止めするために、止め輪やカラー等の部材が設けられる。更に、転がり軸受５３，５５の外輪を支持するハウジングとは別体に、オイルシール５９を収容するシールハウジングが設けられる。しかし、本構成によれば、これらのスペーサ、止め輪、カラー、シールハウジング等の部品を不要にでき、小型化、省スペース化、低コスト化に寄与できる。
【００４５】
また、複数の転がり軸受５３，５５によって高速側軸１１が支持されるため、インペラにより大きな負荷が生じても、高速側軸１１やその支持部に損傷が発生することや寿命が低下することを抑制できる。よって、常に安定して高速側軸１１を支持できる。
【００４６】
＜第２の構成例＞
次に、変速機の第２の構成例を説明する。本構成の変速機は、インペラによる負荷が小さい場合に用いられる。本構成は、図５に示すように、高速側軸１１Ａと軸受ユニット４６構成が異なる他は、前述の第１の構成例と同様の構成である。
【００４７】
本構成の高速側軸１１Ａは、大径部１１ａに一列の内周軌道面８３を有する。また、軸受ハウジング８２は、内周軌道面８３に対応する外周軌道面８５と、外径面に複数列の環状溝８７，８９が形成され、これらの環状溝８７，８９に前述のＯリング６７，６９が装着される。また、軸受ハウジング８２の軸方向一端部に、前述のオイルシール５９が設けられる。
【００４８】
上記構成によれば、高速側軸１１Ａと軸受ユニット４６がより簡略化された構成となり、部品点数を更に削減し、一層の省スペース化が図れる。これにより、変速機を更に小型化、低コスト化できる。
【００４９】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００５０】
また、本変速機１００は、例えば、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、回転入力側と出力側とを入れ替えることで、増速機から減速機に変更して用いることもできる。
更に、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。
【符号の説明】
【００５１】
１１  高速側軸
１３  低速側軸
１５  大径固定ローラ（摩擦ローラ）
１７  小径固定ローラ（摩擦ローラ）
１９  ウェッジローラ（摩擦ローラ）
２１  リングローラ（摩擦ローラ）
２３  筐体
４３  高速軸ハウジング
４５，４６  軸受ユニット
４５Ａ  第１軸受ユニット
４５Ｂ  第２軸受ユニット
４７  ユニット収容部
５１  第１軸受ハウジング
５２  第２軸受ハウジング
５３，５５  転がり軸受
５９  オイルシール（シール部材）
６０  内部空間
６１  第１外周軌道面
６２  第１内周軌道面
７０，７６  玉（転動体）
７４  第２外周軌道面
７５  第２内周軌道面
８２  軸受ハウジング
８３  内周軌道面
８５  外周軌道面
１００ 摩擦ローラ式変速機
【図１】
2016148429.tif 000003
【図２】
2016148429.tif 000004
【図３】
2016148429.tif 000005
【図４】
2016148429.tif 000006
【図５】
2016148429.tif 000007
【図６】
2016148429.tif 000008
【図７】
2016148429.tif 000009