CN102124250B - 带式无级变速器的带轮支撑结构以及带式无级变速器 - Google Patents

Abstract

提供一种带式无级变速器的带轮支撑结构以及带式无级变速器，能够抑制明德林滑动本身的发生，并且即使在发生明德林滑动的情况下也能够有效地降低其影响。在该带式无级变速器的带轮支撑结构中，将无级变速用的带轮支撑为旋转自如的各滚动轴承在使用时的内圈和外圈的滚道面与滚动体之间的最大接触面压力为2500MPa以下。再有，该滚动体表面的硬度为HRc60以上且滚动体表面的硬度比滚道面的硬度高HRc1以上。另外，该滚动体的表面经过渗氮处理或者氰化处理，其表面的氮浓度为0.2质量％以上2.0质量％以下。再有，各滚动轴承使用时的半径方向间隙为-30μm以上10μm以下。

Description

带式无级变速器的带轮支撑结构以及带式无级变速器

技术领域

本发明涉及例如用作机动车的自动变速器的变速单元的带式无级变速器，特别涉及到以旋转自如的方式支撑带轮的旋转部的带轮支撑结构，该带轮用于带式无级变速器的无级变速。

背景技术

这种带式无级变速器例如专利文献1～3所记载地提出有各种方案，并且其中一部分已被实际应用。

这种带式无级变速器具有旋转部和作为固定部的变速器壳体，该旋转部以旋转自如的方式将用于无级变速的带轮支撑于该变速器壳体。

并且，旋转部具有彼此平行地配置的输入侧旋转轴和输出侧旋转轴。该输入侧旋转轴以旋转自如的方式经由一对滚动轴承支撑于变速器壳体，并且在位于所述一对滚动轴承之间的部分配设有与该输入侧旋转轴自身同步地旋转且槽宽增减自如的驱动侧带轮。

另一方面，输出侧旋转轴以旋转自如的方式经由另一对滚动轴承支撑于变速器壳体，并且在位于所述另一对滚动轴承之间的部分配设有与该输出侧旋转轴自身同步地旋转且槽宽增减自如的从动侧带轮。并且，在驱动侧带轮和从动侧带轮上卷绕有环状带。在改变输入侧旋转轴与输出侧旋转轴之间的变速比的情况下，使驱动侧带轮的槽宽与从动侧带轮的槽宽相互关联地增减。

输入侧旋转轴借助于发动机等驱动源经由液力变矩器或者起步离合器（例如电磁离合器）被驱动着旋转。接着，从驱动源经由起步离合器传递给输入侧旋转轴的动力从驱动侧带轮经由环状带传递至从动侧带轮。接着，传递给从动侧带轮的动力从输出侧旋转轴经由减速齿轮组、差速齿轮等传递至驱动轮。

专利文献1：日本公开实用新型公报平成8年第30526B号

专利文献2：日本专利公开公报2004年第183765号

专利文献3：日本专利公开公报2008年第267509号

专利文献4：日本专利公开公报2009年第41744号

在这种带式无级变速器的带轮支撑结构中，例如用于支撑输入侧旋转轴和输出侧旋转轴的滚动轴承即使是在停止时也由于环状带的带张力而承受着载荷。因此，在该状态下，当有振动从发动机等传递过来的话，存在着滚动体与滚道圈之间产生微振磨损（明德林滑动（Mindlin slip））的情况。

一般来说，明德林滑动在以极微小区域重复承受载荷变动的情况下产生。由于接触部的油膜会因半径方向（径向）重复的微小振动、载荷变动而破损，在轴承的情况下，在滚动体表面与滚道面发生金属接触的状态下，微小的粘合和粘合的分离重复而导致表面损伤不断扩大。并且，随着轴承的旋转，由于受到由明德林滑动引起的损伤的滚动体进行滚动，从而引起剥离等损伤。

当在滚动体与滚道圈之间发生明德林滑动的情况下，发生明德林滑动的部分的滚动面粗糙度、滚道面粗糙度变差。特别是当滚动体的表面性状恶化时，作用于滚动体与滚道圈之间的切向力增大，因而滚道圈的寿命缩短。因此，为了实现带式无级变速器的进一步长寿命化，抑制带轮支撑结构中的用于支撑输入侧旋转轴和输出侧旋转轴的滚动轴承的由明德林滑动引起的表面粗糙度变差非常重要。

此处，存在以下降低由明德林滑动引起的损伤的一般方法：将所接触的物体的材质变为陶瓷等，减少所谓同质金属现象，减少油膜破损的情况下的微小粘合的方法；或者采用能够进入到更加细微的领域的低粘度润滑剂、或耐磨损性高的润滑剂的方法。又或者，在为钢铁材料的情况下，对表面实施渗氮处理等硬化处理，降低粘合的程度的方法。

然而，在用于带式无级变速器的滚动轴承中，由于陶瓷制的滚动体价格高因此难以应用。此外，滚动轴承由与带轮部和齿轮部共用的CVT（连续可变变速器）流体来润滑，因此无法采用最适于轴承用的润滑剂。

发明内容

因此，本发明正是着眼于这样的问题点而作出的，其目的在于提供一种带式无级变速器的带轮支撑结构以及带式无级变速器，能够抑制明德林滑动本身的发生，并且即使在发生明德林滑动的情况下也能够有效地降低其影响。

作为本申请要解决的课题的明德林滑动指的是带式无级变速器特有的由轴方向的微小振动引起的明德林滑动。

为了解决上述课题，本发明如下所述地构成。即，本发明涉及的带式无级变速器的带轮支撑结构的特征在于，所述无级变速器的带轮支撑结构具有固定部和旋转部，该旋转部将无级变速用的带轮支撑为相对于所述固定部旋转自如，其中，所述旋转部具有彼此平行地配置的输入侧旋转轴和输出侧旋转轴，所述输入侧旋转轴经由一对滚动轴承被支撑为相对于所述固定部旋转自如，并且，在位于所述一对滚动轴承之间的部分，配设有与所述输入侧旋转轴自身同步地旋转并且槽宽增减自如的驱动侧带轮作为所述带轮，所述输出侧旋转轴经由另一对滚动轴承被支撑为相对于所述固定部旋转自如，并且，在位于所述另一对滚动轴承之间的部分，配设有与所述输出侧旋转轴自身同步地旋转并且槽宽增减自如的从动侧带轮作为所述带轮，在所述驱动侧带轮和所述从动侧带轮上架设有环状带，所述各滚动轴承分别具有彼此同心地设置的外圈和内圈，所述外圈在其内周面具有外圈滚道作为滚道面，所述内圈在其外周面具有内圈滚道作为滚道面，在所述滚道面之间以滚动自如的方式夹装有多个滚动体，所述各滚动轴承在使用时，在所述内圈的滚道面与所述滚动体之间的最大接触面压力、以及所述外圈的滚道面与所述滚动体之间的最大接触面压力为2500MPa以下，再有，所述滚道面和所述滚动体表面的硬度为HRc60以上，并且所述滚动体的表面的硬度比所述滚道面的硬度高HRc1以上，另外，所述滚动体的表面经过渗氮处理或者氰化处理，所述滚动体的表面的氮浓度为0.2质量%以上2.0质量%以下，再有，所述各滚动轴承使用时的半径方向间隙为－30μm以上10μm以下。

根据本发明涉及的带式无级变速器的带轮支撑结构，由于各滚动轴承在使用时，在内圈的滚道面与滚动体之间的最大接触面压力、以及外圈的滚道面与滚动体之间的最大接触面压力为2500MPa以下，因此即使发生明德林滑动，也能够防止之后的旋转引起损伤的扩大。即，使用时的内圈和外圈的滚道面与滚动体的最大接触面压力为2500MPa以下的话，不存在滚动体以高面压力在损伤了的面上滚动的情况，因此能够减少损伤的扩大。

再有，由于各滚动轴承的滚道面、滚动体的表面硬度在HRc60以上，滚动体的表面硬度比滚道面的硬度高HRc1以上，因此可抑制受到特别重大的影响的滚动体的表面损伤，有效地降低了该影响。

即，当滚动体因明德林滑动而受到损伤时，作用于滚道圈的切向力增大，之后的旋转容易引起内圈和外圈的损伤。因此，通过使滚动体的表面硬度比滚道面的硬度高HRc1以上，使相接触的部件具有硬度差，从而能够尽量抑制滚动体的损伤，能够有效地降低该影响。然而，优选滚道面与滚动体的硬度差最大在HRc8左右。这是因为，硬度差过大的话，即使是在没有发生明德林滑动的情况下也容易发生滚道面的损伤。此外，为了使滚动轴承以良好的精度旋转，需要达到HRc60的硬度。

另外，在各滚动轴承中，滚动体的表面经过渗氮处理或者氰化处理，其表面的氮浓度在0.2质量%以上2.0质量%以下，因此在减少在滚动体表面产生的明德林滑动的方面得到了特别显著的效果。该显著的效果在氮的固溶率为0.2质量%以上2.0质量%以下时更为显著。如果不足0.2质量%的话则所述效果不明显，而超过2.0质量%的话则滚动体的韧性急剧降低。

此外，当带轮部承受带的载荷时，在滚动轴承上仅作用有转矩载荷和少量的轴向载荷，因此轴方向的载荷变动、振动也会助长明德林滑动的产生。

由于各滚动轴承在使用时的半径方向间隙在－30μm以上10μm以下（更为优选在－20μm以上0μm以下，进而优选在－30μm以上－3μm以下的负间隙），因此有效地防止了轴方向的载荷变动和振动导致产生明德林滑动。

即，在带式无级变速器中，由于使带轮的槽宽可动，因此总是会在驱动侧带轮和从动侧带轮之间产生轴方向的偏差，滚动轴承经常受到轴方向的力。并且，当沿该轴方向受力的滚动轴承在静止的状态下受到发动机等的振动时，在轴方向发生微小振动，从而产生明德林滑动。因此，使半径方向间隙为负（负间隙），即预先使半径方向产生轴承内部应力的话，能够降低该轴方向的振动。不过，超过上述规定的范围而负间隙过小的话会导致面压力上升，因此并不优选。

此外，在本发明涉及的带式无级变速器的带轮支撑结构中，优选例如各滚动轴承为球轴承，且其内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径大于滚动体的直径的50%且在滚动体的直径的52%以下。如果是这样的结构，能够更为有效地降低上述的轴方向的明德林滑动。

具体来说，为了利用各滚动轴承实现上述结构，需要使滚动体的直径比一般的JIS（ISO）规格尺寸更大，并且使内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径大于滚动体的直径的50%且在滚动体的直径的52%以下。在此，使各滚动轴承整体增大的话，带式无级变速器自身也会增大，因此并不优选。

通过增大滚动体的直径，能够适当地实现上述的2500Mpa的最大接触面压力，而且通过使内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径大于滚动体的直径的50%且在滚动体的直径的52%以下，从而提高了径向/轴向刚性和转矩刚性，能够有效地抑制载荷变动时的明德林滑动引起的损伤。

例如，使滚动体的直径比通常的大1.06倍，并相应地使节圆直径为通常的1.06倍，进而使内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径大于滚动体的直径的50%且在滚动体的直径的52%以下的话，不仅面压力低，而且提高了径向/轴向刚性以及转矩刚性，能够显著地抑制明德林滑动的产生。

进而，为了解决上述课题，本发明涉及的带式无级变速器的特征在于，该带式无级变速器具有固定部和旋转部，该旋转部将无级变速用的带轮支撑为相对于所述固定部旋转自如，其中，作为支撑所述无级变速用的带轮的带轮支撑结构，具有本发明涉及的带式无级变速器的带轮支撑结构。另外，在本发明涉及的带式无级变速器中，优选所述环状带为金属制环状带。

根据本发明涉及的带式无级变速器，由于具有本发明涉及的带式无级变速器的带轮支撑结构，因此能够抑制明德林滑动本身的产生，并且即使是在发生明德林滑动的情况下，也能够有效地降低其影响。

根据本发明涉及的带式无级变速器的带轮支撑结构以及带式无级变速器，能够抑制明德林滑动本身的产生，并且即使是在发生明德林滑动的情况下，也能够有效地降低其影响。

附图说明

图1是简要示出本发明涉及的带式无级变速器的基本结构的说明图。

图2是示出本发明涉及的带式无级变速器具备的各滚动轴承的结构的剖视图。

图3是说明在试验轴承上产生明德林滑动的方法的剖视图。

图4是示出用于评价试验轴承的性能的试验装置的结构的立体图。

图5是示出在试验轴承产生的明德林滑动的深度的图表。

图6是示出作用于试验轴承的最大接触面压力的图表。

图7是示出在试验轴承的滚道圈产生的明德林滑动的深度的图表。

图8是示出在试验轴承的滚动体产生的明德林滑动的深度的图表。

图9是示出使用时的半径方向间隙与明德林滑动的深度之间的关系的图表。

图10是示出使用时的半径方向间隙与作用于试验轴承的最大接触面压力的图表。

具体实施方式

下面，适当参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。另外，图1是简要示出该带式无级变速器的基本结构的说明图。此外，图2是示出用于以旋转自如的方式支撑无级变速用的带轮的各滚动轴承的结构的剖视图。

如图1所示，该带式无级变速器在作为固定部的变速器壳体（未图示）的内侧具有将无级变速用的带轮12、15支撑为旋转自如的旋转部30。该旋转部30具有彼此平行地配置的输入侧旋转轴1和输出侧旋转轴2。各旋转轴1、2分别经由一对滚动轴承3A、3B、3C、3D被旋转自如地支撑于变速器壳体内。

如图2所示，各滚动轴承3A、3B、3C、3D分别具有彼此同心地设置的外圈4和内圈5。其中外圈4在内周面具有作为滚道面的外圈滚道6，内圈5在外周面具有作为滚道面的内圈滚道7。进而，在外圈滚道6和内圈滚道7之间夹装多个滚动体8、8，所述多个滚动体8、8在由保持器9保持的状态下滚动自如。

并且，各滚动轴承3A、3B、3C、3D的外圈4被内嵌支撑于变速器壳体的一部分，内圈5被外嵌支撑于输入侧旋转轴1或者输出侧旋转轴2上。由此，各滚动轴承3A、3B、3C、3D将所述两旋转轴1、2以旋转自如的方式支撑在上述变速器壳体的内侧。

此处，各滚动轴承3A、3B、3C、3D在本实施方式的例子中为深沟球轴承（标号6210）。并且，所述深沟球轴承的外圈滚道6、内圈滚道7和多个滚动体8、8表面经过了渗氮处理或者氰化处理，表面的氮浓度为0.2质量%以上2.0质量%以下。再有，该外圈滚道6、内圈滚道7和滚动体8、8表面的硬度为HR60c以上，且滚动体8、8表面的硬度比外圈滚道6和内圈滚道7的硬度高HRc1以上。

此外，各滚动轴承3A、3B、3C、3D采用使其在使用时外圈滚道6与滚动体8之间的最大接触面压力、以及内圈滚道7与滚动体8、8之间的最大接触面压力为2500MPa以下的方式进行组装。进而，各滚动轴承3A、3B、3C、3D在使用时的半径方向间隙为－30μm以上10μm以下。另外，在本实施方式的例子中，深沟球轴承（标号6210）的外圈4的外圈滚道6和内圈5的内圈滚道7的槽曲率半径为超过滚动体8、8的直径的50%且在滚动体8、8的直径的52%以下。

并且，如图1所示，在该带式无级变速器中，两旋转轴1、2中的输入侧旋转轴1借助发动机等驱动源10经由起步离合器11（例如电磁离合器）被驱动着旋转。另外，也可以使用液力变矩器替代起步离合器11。此外，在输入侧旋转轴1的中间部且位于一对滚动轴承3A、3B之间的部分配设有驱动侧带轮12，从而使该驱动侧带轮12与输入侧旋转轴1同步地旋转。构成该驱动侧带轮12的一对驱动侧带轮板13a、13b之间的间隔通过用驱动侧致动器14使一方（图1的左方）的驱动侧带轮板13a沿轴向移位来自由调节。即，驱动侧带轮12的槽宽借助驱动侧致动器14而增减自如。

此外，在输出侧旋转轴2的中间部且位于一对滚动轴承3C、3D之间的部分配设有从动侧带轮15，从而使该从动侧带轮15与输出侧旋转轴2同步地旋转。构成该从动侧带轮15的一对从动侧带轮板16a、16b之间的间隔通过用从动侧致动器17使一方（图1的右方）的从动侧带轮板16a沿轴向移位来自由调节。即，从动侧带轮15的槽宽借助从动侧致动器17而增减自如。进而，在该从动侧带轮15和驱动侧带轮12上卷绕环状带18。另外，该环状带18为金属制环状带。

接下来，对该带式无级变速器的动作以及作用、效果进行说明。

在具有上述的结构的带式无级变速器中，由驱动源10经由起步离合器11传递至输入侧旋转轴1的动力从驱动侧带轮12经由环状带18传递至从动侧带轮15。接着，传递至从动侧带轮15的动力从输出侧旋转轴2经由减速齿轮组19、差速齿轮20传递至驱动轮21、21（参照图1）。

在改变输入侧旋转轴1和输出侧旋转轴2之间的变速比的情况下，两带轮12、15的槽宽彼此关联地增减。例如，在要增大输入侧旋转轴1与输出侧旋转轴2之间的减速比的情况下，增大驱动侧带轮12的槽宽并且减小从动侧带轮15的槽宽。其结果是，环状带18的卷绕在所述两带轮12、15上的那部分的直径在驱动侧带轮12部分变小而在从动侧带轮15部分变大，由此在输入侧旋转轴1和输出侧旋转轴2之间进行减速。

相反地，在要增大输入侧旋转轴1与输出侧旋转轴2之间的增速比（减小减速比）的情况下，减小驱动侧带轮12的槽宽，并且增大从动侧带轮12的槽宽。其结果是，环状带18的卷绕在所述两带轮12、15上的那部分的直径在驱动侧带轮12部分变大而在从动侧带轮15部分变小，由此在输入侧旋转轴1和输出侧旋转轴2之间进行增速。

另外，在该带式无级变速器运转时，向各可动部供给润滑油以对各可动部进行润滑。用于带式无级变速器的情况下的润滑油采用的是CVT流体（ATF（AutomaticTransmission Fluid，自动变速流体）兼用油）。其理由是，为了使金属制的环状带18与驱动侧带轮12和从动侧带轮15之间的摩擦卡合部的摩擦系数增大且稳定。并且，该CVT流体以300mL/min以上的流量在上述摩擦部循环，从而对该摩擦部进行润滑。此外，CVT流体的一部分（例如以20mL/min以上的流量）通过各滚动轴承3A、3B、3C、3D的内部，以对各滚动轴承3A、3B、3C、3D的滚动接触部进行润滑。

在此，该带式无级变速器形成为在其使用时各滚动轴承3A、3B、3C、3D的外圈滚道6和内圈滚道7与滚动体8、8的最大接触面压力为2500MPa以下，因此即使产生了明德林滑动，也能够防止之后的旋转引起损伤扩大。本发明的发明者们发现：在带式无级变速器中，即便在滚动体产生了明德林滑动那样的表面损伤也能够有效地防止之后的旋转引起损伤的、最大接触面压力为2500MPa以下。即，如果使用时的外圈滚道6和内圈滚道7与滚动体8、8的最大接触面压力为2500MPa以下的话，不存在滚动体8、8以高面压力在损伤了的面上滚动的情况，因此能够减少损伤的扩大。

此外，各滚动轴承3A、3B、3C、3D的外圈滚道6和内圈滚道7与滚动体8、8的表面硬度在HRc60以上，且滚动体8、8的表面硬度比外圈滚道6和内圈滚道7的表面硬度高HRc1以上，因此能够有效地降低由明德林滑动引起的表面损伤。

此外，各滚动轴承3A、3B、3C、3D的外圈滚道6、内圈滚道7以及滚动体8、8的表面经过渗氮处理或者氰化处理，其表面的氮浓度为0.2质量%以上2.0质量%以下，因此能够显著降低用于构成各滚动轴承3A、3B、3C、3D的钢制部件之间的明德林滑动的产生。

再有，各滚动轴承3A、3B、3C、3D在使用时的半径方向间隙为－30μm以上10μm以下，因此提高了刚性，能够防止轴方向振动导致产生明德林滑动。

如以上所说明了的，根据本发明涉及的带式无级变速器的带轮支撑结构以及带式无级变速器，抑制了明德林滑动自身的产生，即使是在发生明德林滑动的情况下，也能够有效地降低其影响。

另外，本发明涉及的带式无级变速器的带轮支撑结构以及带式无级变速器并不限定于上述实施方式，只要不脱离本发明的主旨，能够进行各种变形。

例如，在上述实施方式中，以各滚动轴承3A、3B、3C、3D在使用时的半径方向间隙为－30μm以上10μm以下为例进行了说明。然而，本发明并不限定于此，例如，各滚动轴承3A、3B、3C、3D在使用时的半径方向间隙也可以为－20μm以上0μm以下。这样的话，能够进一步防止由轴方向振动导致产生明德林滑动。

实施例1

准备滚动体的表面的氮浓度、内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径等不同的九种试验轴承，对抑制明德林滑动的性能进行了评价。

首先，对各试验轴承的规格进行说明。另外，所述九种试验轴承的内圈、外圈和滚动体均由二级高碳铬轴承钢（JIS规格SUJ2）构成。

试验轴承1是标号6210的球轴承。其内圈、外圈和滚动体均实施了普通的光亮淬火和回火作为热处理，内圈、外圈的滚道面以及滚动体的表面的氮浓度为0质量%。并且，内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径分别为滚动体直径的50.5%和53%，由此调整了试验轴承1的最大接触面压力。

试验轴承2是标号6210的球轴承。其内圈、外圈和滚动体均实施了氰化处理、油浴淬火以及回火作为热处理，内圈、外圈的滚道面以及滚动体的表面的氮浓度为0.1质量%。并且，内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径分别为滚动体直径的50.5%和53%，由此调整了试验轴承2的最大接触面压力。

试验轴承3是与试验轴承2相同规格的球轴承。只是氰化处理的条件不同，滚动体的表面的氮浓度为0.2质量%。

试验轴承4除了内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径分别为滚动体直径的50.5%和52%这一点以外，是与试验轴承3相同规格的球轴承（滚动体直径与试验轴承3相同）。

试验轴承5除了内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径分别为滚动体直径的50.5%和51.8%这一点以外，是与试验轴承3相同规格的球轴承（滚动体的直径与试验轴承3相同）。

试验轴承6除了滚动体的直径是试验轴承1的情况的1.06倍这一点、以及内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径分别为滚动体直径的50.5%和52%这一点以外，是与试验轴承1相同规格的球轴承。

试验轴承7除了滚动体直径是试验轴承2的情况的1.06倍这一点、以及内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径分别为滚动体的直径的50.5%和52%这一点以外，是与试验轴承2相同规格的球轴承。

试验轴承8除了滚动体直径是试验轴承3的情况的1.06倍这一点、以及内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径分别为滚动体的直径的50.5%和52%这一点以外，是与试验轴承3相同规格的球轴承。

试验轴承9是标号6212的球轴承。其内圈、外圈和滚动体均实施了氰化处理、油浴淬火以及回火作为热处理，滚动体表面的氮浓度为0.2质量%。此外，内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径分别为滚动体的直径的50.5%以及52%，由此调整了试验轴承9的最大接触面压力。

对所述九种试验轴承1～9施加振幅载荷，使内圈和外圈的滚道面发生明德林滑动。即，如图3所示，以两个试验轴承B支撑轴的两端，在该轴的外周面载置直径为10mm的钢球。接着，使用未图示的伺服脉冲发生器对钢球循环施加100万次强度在12000N到15000N之间周期性地变化的半径方向的振幅载荷F。另外，振幅载荷F的频率为50Hz。并且，测定了如上所述地在内圈和外圈的滚道面产生的明德林滑动的深度（磨损量）。

接着，对如上所述地产生明德林滑动的试验轴承1～9的性能进行评价。性能评价采用的是从带式无级变速器取出环状带和带轮支撑部分制作而成的图4所示的试验装置。该试验装置的结构与图1的带式无级变速器的带轮支撑部分是相同的，因此省略其说明。另外，在图4中，对与图1相同或者相当的部分标以与图1相同的符号。

在图4的试验装置中组装上述试验轴承。即，在图4的试验装置中，采用上述试验轴承作为用于支持输入侧旋转轴1的滚动轴承3A。并且，采用能输出300Nm为止的转矩的发电机作为驱动源，使该试验装置运转。此时，通过使带轮比在0.5～2.0之间变化，使输入侧旋转轴1与输出侧旋转轴2之间的变速比以加速时2000rpm/sec、减速时500rpm/sec的方式重复变化的同时进行运转。

首先，在表1和图5中示出在试验轴承1～9上产生的明德林滑动的深度，并在表1和图6中示出所述试验装置运转时作用于各试验轴承1～9的最大接触面压力。

[表1]

根据表1和图5、6可知，在试验轴承1～4中，滚动体的表面的氮浓度越高，则明德林滑动的深度越小。并且，可知内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径越小则明德林滑动的深度越小。然而，由于最大接触面压力超过了2500MPa，因此试验轴承1～3在运转时间到达各试验轴承的额定理论寿命之前就破损了。此外，试验轴承4虽然能够运转到额定理论寿命为止，然而在运转结束后的分解调查中发现其外圈的滚道面存在微小的剥离。

因此，在实施通过改变试验轴承4的滚道面的槽曲率半径而将最大接触面压力调整为2500MPa的试验轴承5的试验时，运转时间到达了额定理论寿命，且未发现滚道面或滚动体的表面等存在剥离，处于还能够继续运转的状态。

然而，试验轴承6虽然最大接触面压力在2500MPa以下，然而由于滚动体的表面的氮浓度为0质量%，因此在运转时间到达额定理论寿命以前就破损了。此外，试验轴承7的最大接触面压力在2500MPa以下，虽然能够运转到额定理论寿命为止，然而由于滚动体的表面的氮浓度为0.1质量%，不够充分，因此在运转结束后的分解调查中发现其外圈的滚道面和滚动体的表面存在微小的剥离。

与此相对地，试验轴承8由于滚动体的表面的氮浓度为0.2质量%，因此可知其明德林滑动的深度比试验轴承6、7都小。并且，在运转时间到达了额定理论寿命，且未发现滚动体的表面等存在剥离，处于还能够继续运转的状态。

该结果显示：虽然试验轴承8的最大接触面压力与试验轴承6、7处于相同级别，不过通过使滚动体的表面的氮浓度为0.2质量%，能够抑制明德林滑动的影响。

因此，考虑到明德林滑动的深度越大，则受到损伤的滚动体与内圈、外圈的滚道面的接触对切向力的影响越大，这会对轴承寿命产生很大的影响。因此，通过减小内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径来降低载荷变动时接触椭圆直径的变化率，并且通过实施氰化处理或渗氮处理来抑制钢制部件之间的明德林滑动的影响，使滚动体和滚道面的损伤减小，从而能够实现轴承寿命的改善。

如上所述，发现滚动体的表面的氮浓度有效地发挥了降低明德林滑动的效果，然而也已知氮浓度过高的话韧性会降低。因此，对于还要承受失速等冲击载荷的变速器中所使用的滚动轴承来说，需要将韧性降低的影响考虑进来。

对于韧性降低的影响，根据上述的专利文献4（日本专利公开公报2009年第41744号）公开的“表面氮浓度与吸收能量的关系”，认为随着氮浓度的升高，由于韧性的影响，滚动体的冲击强度降低。并且，认为当氮浓度超过2.0质量%时，冲击强度急剧降低。因此，组装于带式无级变速器的带轮支撑结构的滚动轴承的滚动体的表面的氮浓度虽然需要在0.2质量%以上，不过根据上述公知文献，还需要在2.0质量%以下。

在满足上述的条件的基础上，通过进一步增大滚动体的直径，使最大接触面压力在2500MPa以下，即使发生明德林滑动也能够有效地降低滚动体和内圈、外圈的滚道面的损伤。其结果是，能够防止组装于带式无级变速器的带轮支撑结构的滚动轴承过早剥离。

实施例2

在实施例1中，使滚动体的表面硬度与内圈、外圈的滚道面的硬度相等，因此在实施例2中，进行了确认由它们的硬度不同产生的影响的试验。准备了对试验轴承5的滚动体的表面硬度与内圈、外圈的滚道面的硬度进行各种变更的试验轴承，并进行了与实施例1相同的性能评价。

该试验所使用的试验轴承5A～5L的内圈、外圈的滚道面的硬度为硬度HRc58.0、HRc59.0、HRc60.0或者HRc61.0。此外，滚动体的表面硬度为所述滚道面的硬度－HRc1、相同或者＋HRc1（参照表2）。

[表2]

在所述试验轴承5A～5L中，与实施例1同样地测定了明德林滑动的深度。在表2和图7中示出了在试验轴承5A～5L的滚道面产生的明德林滑动的深度，在表2和图8中示出了在试验轴承5A～5L的滚动体的表面产生的明德林滑动的深度。此外，与实施例1同样地，使用图4所示的试验装置进行试验轴承5A～5L的性能评价。结果在表2中示出。

根据表2和图7、8可知，滚道面和滚动体的表面的硬度越高，则明德林滑动的深度越小。然而，对于滚道面的硬度或滚动体的表面的硬度不足HRc60的试验轴承5A～5G、以及虽然滚道面的硬度和滚动体的表面的洛氏硬度在HRc60以上但滚动体的表面硬度为滚道面的硬度以下的试验轴承5H、5J、5K，虽然能够运转至各试验轴承的额定理论寿命为止，然而在运转结束后的分解调查中发现外圈的滚道面存在剥离或微小的损伤。这被认为是由于滚道面或滚动体的表面受到明德林滑动的影响而影响了轴承寿命。

特别是在滚动体的情况下，在受到由明德林滑动引起的损伤后，之后的旋转所引起的损伤的扩大程度与内圈、外圈相比更容易变大。此外，因滚动体的表面损伤而增大了其与滚道面的接触面的切向力，从而对外圈、内圈的滚道面的寿命产生较大的影响。

另一方面，滚道面的硬度和滚动体的表面的硬度在HRc60以上且滚动体的表面的硬度比滚道面的硬度高HRc1以上的试验轴承5I、5L在运转时间到达额定理论寿命时，未发现在滚动体的表面等存在剥离，处于还能够继续运转的状态。

根据上述结果可知，通过使滚动体的表面的硬度比滚道面的硬度高HRc1以上，即使发生了明德林滑动也能够减小滚动体的表面的损伤，而且能够抑制切向力的影响，因此能够改善滚动轴承的滚道面的寿命。因此，需要使组装于带式无级变速器的带轮支撑结构的滚动轴承的滚动体的表面的硬度比内圈、外圈的滚道面的硬度高HRc1以上，以减小滚动体的损伤。

实施例3

在实施例1、2中，为了观察内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径的作用和硬度，将组装于图4的试验装置中的试验轴承1～9、5A～5L的半径方向间隙设定为+5μm。在实施例3中，为了发现半径方向间隙产生的影响，准备了下述的试验轴承，进行了与实施例1、2同样的性能评价。

准备了以使实施例2使用的试验轴承5I在使用时的半径方向间隙为预定值的方式调节了轴承的尺寸的九种试验轴承11～19。这些试验轴承11～19仅半径方向间隙不同，槽曲率半径、热处理条件、硬度等其他规格均相同。

[表3]

	半径方向间隙	明德林滑动的深度	最大接触面压力
				试验轴承11	-0.035mm	0.14μm	2550MPa
试验轴承12	-0.03mm	0.15μm	2530MPa
				试验轴承13	-0.02mm	0.18μm	2500MPa
试验轴承14	-0.01mm	0.21μm	2480MPa
				试验轴承15	0mm	0.24μm	2470MPa
试验轴承16	0.005mm	0.26μm	2470MPa
				试验轴承17	0.01mm	0.27μm	2470MPa
试验轴承18	0.015mm	0.29μm	2480MPa
				试验轴承19	0.025mm	0.32μm	2490MPa

对上述试验轴承11～19与实施例1同样地测定了明德林滑动的深度。此外，与实施例1同样地，使用图4所示的试验装置进行了试验轴承11～19的性能评价。在表3和图9中示出了在试验轴承11～19的滚道面产生的明德林滑动的深度，在表3和体10中示出了在所述试验装置运转时作用于各试验轴承11～19的最大接触面压力。

如图9所示，可知半径方向间隙越大，则明德林滑动的深度越大，越是偏向负间隙，明德林滑动的深度越小。实际上在以图4的试验装置评价时，在半径方向间隙在+10μm以上的情况下试验轴承破损了。

然而，在图4的试验装置中，只有仅由带张力产生的半径方向负载作用于试验轴承，然而在实际的带式无级变速器的带轮支撑轴承中，还存在着滚动轴承承受轴向载荷的情况。因此，对于采用使最大接触面压力与图4的试验装置的载荷条件相同的方式预先使试验轴承承受轴向载荷（预压力）的情况，也同样地进行了性能评价。

如图10所示，可知在承受轴向载荷的条件下，即使是在明德林滑动的深度减小的负间隙侧，负间隙过小的话，最大接触面压力也会上升。并且，在半径方向间隙为-30μm以下的情况下，最大接触面压力超过了2500MPa，因此虽然能够运转至各试验轴承的额定理论寿命为止，然而在运转结束后的分解调查中发现外圈的滚道面存在剥离或微小的损伤。

这样，通过将滚动轴承的半径方向间隙设定为负间隙，能够使轴方向的振动降低，能够进一步降低明德林滑动，然而在承受轴向载荷的部位处，相反地最大接触面压力会上升。并且，当最大接触面压力超过2500MPa时，会影响轴承寿命。

因此，优选在组装于带式无级变速器的带轮支撑结构的滚动轴承中，还假定承受轴向载荷的情况，考虑明德林滑动的影响的降低以及最大接触面压力的上升这两方面。即，由图10可以明确，优选半径方向间隙在-30μm以上10μm以下，更为优选的是试验轴承未发现破损的-20μm以上0μm以下。

符号说明

1、2：旋转轴；3A～3D：滚动轴承；4：外圈；5：内圈；6：外圈滚道（滚道面）；7：内圈滚道（滚道面）；8：滚动体；9：保持器；10：驱动源；11：起步离合器；12：驱动侧带轮（带轮）；15：从动侧带轮（带轮）；30：旋转部。

Claims (4)

1.一种带式无级变速器的带轮支撑结构，该带式无级变速器的带轮支撑结构具有固定部和旋转部，该旋转部将无级变速用的带轮支撑为相对于所述固定部旋转自如，

所述带式无级变速器的带轮支撑结构的特征在于，

所述旋转部具有彼此平行地配置的输入侧旋转轴和输出侧旋转轴，所述输入侧旋转轴经由一对滚动轴承被支撑为相对于所述固定部旋转自如，并且，在位于所述一对滚动轴承之间的部分，配设有与所述输入侧旋转轴自身同步地旋转并且槽宽增减自如的驱动侧带轮作为所述带轮，所述输出侧旋转轴经由另一对滚动轴承被支撑为相对于所述固定部旋转自如，并且，在位于所述另一对滚动轴承之间的部分，配设有与所述输出侧旋转轴自身同步地旋转并且槽宽增减自如的从动侧带轮作为所述带轮，在所述驱动侧带轮和所述从动侧带轮上架设有环状带，

所述各滚动轴承分别具有彼此同心地设置的外圈和内圈，所述外圈在其内周面具有外圈滚道作为滚道面，所述内圈在其外周面具有内圈滚道作为滚道面，在所述滚道面之间以滚动自如的方式夹装有多个滚动体，所述各滚动轴承在使用时，在所述内圈的滚道面与所述滚动体之间的最大接触面压力、以及所述外圈的滚道面与所述滚动体之间的最大接触面压力为2500MPa以下，

再有，所述滚道面和所述滚动体的表面的硬度为HRc60以上，并且所述滚动体的表面的硬度比所述滚道面的硬度高HRc1以上，

再有，至少所述滚动体的表面经过渗氮处理或者氰化处理，该表面的氮浓度为0.2质量%以上2.0质量%以下，

再有，所述各滚动轴承使用时的半径方向间隙为－30μm以上10μm以下，并且

所述各滚动轴承为球轴承，且其内圈和外圈的滚道面的槽曲率半径大于所述滚动体的直径的50%且为所述滚动体的直径的52%以下。

2.根据权利要求1所述的带式无级变速器的带轮支撑结构，其特征在于，

所述各滚动轴承的所述使用时的半径方向间隙为－20μm以上0μm以下。

3.一种带式无级变速器，该带式无级变速器具有固定部和旋转部，该旋转部将无级变速用的带轮支撑为相对于所述固定部旋转自如，

所述带式无级变速器的特征在于，

作为支撑所述无级变速用的带轮的带轮支撑结构，所述带式无级变速器具有权利要求1～2中的任意一项所述的带式无级变速器的带轮支撑结构。

4.根据权利要求3所述的带式无级变速器，其特征在于，

所述环状带为金属制环状带。

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