JP2003130166A - Rolling element for traction drive and troidal-type continuously variable transmission - Google Patents

Rolling element for traction drive and troidal-type continuously variable transmission

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JP2003130166A
JP2003130166A JP2001327890A JP2001327890A JP2003130166A JP 2003130166 A JP2003130166 A JP 2003130166A JP 2001327890 A JP2001327890 A JP 2001327890A JP 2001327890 A JP2001327890 A JP 2001327890A JP 2003130166 A JP2003130166 A JP 2003130166A
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JP
Japan
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recesses
rolling element
traction drive
depth
rolling
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Withdrawn
Application number
JP2001327890A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Chiba
啓貴 千葉
Toshikazu Nanbu
俊和 南部
Yoshiteru Yasuda
芳輝 保田
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling element for traction drive, in which traction coefficient can be kept high under a condition of a thick oil film and durability will not decrease, under condition of thin oil film. SOLUTION: A recesses 11 and 12 with different depth are equipped within a passing range of a Herzian contact ellipse, with at least largest load on the rolling surfaces of the rolling element. Under the condition of a thick oil film, higher traction coefficient can be generated due to the existence of the deep concave 11 and under the condition of thin oil film, a metal contact can be protected effectively and durability can be developed by the existence of the shallow recess 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トラクションドラ
イブ用転動体、およびトロイダル式無段変速機に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rolling element for a traction drive and a toroidal type continuously variable transmission.

【0002】[0002]

【従来の技術】無段変速機は動力伝達性にすぐれ、ま
た、変速ショックがないことから多方面で研究されてい
る。なかでも大きな動力を伝達する目的で、トラクショ
ンオイルを介在して転動面同士で動力を伝達する方式
(トラクションドライブ方式)が研究されている。
2. Description of the Related Art Continuously variable transmissions have been studied in various fields because they have excellent power transmission and there is no shift shock. Among them, for the purpose of transmitting a large amount of power, a method of transmitting power between rolling contact surfaces via a traction oil (traction drive method) has been studied.

【0003】このトラクションドライブ方式の無段変速
機の一例として、トロイダル型無段変速機がある。
As an example of this traction drive type continuously variable transmission, there is a toroidal type continuously variable transmission.

【0004】トロイダル型無段変速機は、大径側から小
径側に向けて直径が漸次減少する入力ディスクと、同じ
く大径側から小径側に向けて直径が漸次減少する出力デ
ィスクとを互いに小径側を対向させて同軸上に配置する
とともに、両ディスクの間に、複数のパワーローラを介
装した構造になっている。両ディスクの転動面とパワー
ローラの転動面との間にはトラクションオイルが介在し
ている。
In the toroidal type continuously variable transmission, an input disk whose diameter gradually decreases from the large diameter side to the small diameter side and an output disk whose diameter gradually decreases from the large diameter side to the small diameter side have mutually small diameters. The disks are arranged coaxially with their sides facing each other, and a plurality of power rollers are interposed between both disks. Traction oil is interposed between the rolling surfaces of both discs and the power roller.

【0005】そして、入力ディスクの回転を各パワーロ
ーラを介して出力ディスクに伝達し、この際、各パワー
ローラを傾動させて両ディスクの大径側と小径側の間で
パワーローラの接触位置を変化させることにより、変速
比を無段階に変化させる。
Then, the rotation of the input disk is transmitted to the output disk via each power roller, and at this time, each power roller is tilted so that the contact position of the power roller between the large diameter side and the small diameter side of both disks is increased. By changing it, the gear ratio is changed steplessly.

【0006】このようなトロイダル型無段変速機として
は、一般に、特開平11−148542号公報に記載さ
れたように、パワーローラの転動面に超仕上げ加工し
て、表面粗さがRaで0.05μm以下の平滑面とする
ことにより、スピンによる発熱がもたらす油膜形成性の
低下や、油膜の形成不良による耐久性の低下を防止する
ようにしている。
As such a toroidal type continuously variable transmission, generally, as described in JP-A-11-148542, the rolling surface of the power roller is superfinished so that the surface roughness is Ra. The smooth surface having a thickness of 0.05 μm or less prevents a decrease in oil film forming property caused by heat generation due to spin and a decrease in durability due to defective formation of an oil film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来のトロイダル型無段変速機にあっては、特
に転動速度が速い運転条件下において、ディスクとパワ
ーローラの間に過度に厚い油膜が形成されてトラクショ
ン係数が低下するという問題があった。また、逆に、油
膜が薄くなった場合には、トラクション係数に問題はな
いが、金属同士が接触する可能性が高くなり耐久性が低
下するという問題がある。
However, in the conventional toroidal type continuously variable transmission as described above, an excessively thick oil film is formed between the disc and the power roller, especially under operating conditions where the rolling speed is high. However, there is a problem that the traction coefficient is reduced due to the formation of the ridge. On the contrary, when the oil film becomes thin, there is no problem in the traction coefficient, but there is a problem that the possibility of metal contact with each other increases and durability deteriorates.

【0008】そこで、本発明の目的は、油膜が厚い条件
下においてもトラクション係数を高く維持でき、また同
時に、油膜が薄い条件下においても耐久性が低下しない
トラクションドライブ用転動体、およびこれを用いたト
ロイダル型無段変速機を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to maintain a high traction coefficient even under a condition where the oil film is thick, and at the same time, to reduce the durability even under a condition where the oil film is thin, and a rolling element for the traction drive. To provide a toroidal type continuously variable transmission.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下の
構成により達成される。
The object of the present invention is achieved by the following constitutions.

【0010】(1)転動面間でトラクションオイルを介
在して動力を伝達するトラクションドライブ用転動体に
おいて、前記転動体の転動面のうち少なくとも最大荷重
でのヘルツ接触楕円が通過する範囲内に、深さが異なる
複数の凹部を有することを特徴とするトラクションドラ
イブ用転動体。
(1) In a rolling element for a traction drive which transmits power through traction oil between rolling surfaces, within a range where at least the Hertzian contact ellipse at the maximum load of the rolling surfaces of the rolling element passes. A rolling element for a traction drive having a plurality of recesses having different depths.

【0011】(2)前記凹部は、その配置密度が前記凹
部の深さによらず同一であることを特徴とする。
(2) The recesses are characterized in that the arrangement density thereof is the same regardless of the depth of the recesses.

【0012】(3)前記凹部は、深さが浅いほど配置密
度が大きくなるように配置されていることを特徴とす
る。
(3) The recesses are arranged such that the arrangement density increases as the depth decreases.

【0013】(4)前記凹部の深さと前記凹部の配置密
度の関係が、自己アフィンフラクタル性を示すことを特
徴とする。
(4) The relationship between the depth of the recesses and the arrangement density of the recesses is self-affine fractal.

【0014】(5)前記凹部は、同じ深さのもの同士が
所定の間隔で繰り返し形成されていることを特徴とす
る。
(5) The recesses are characterized in that those having the same depth are repeatedly formed at predetermined intervals.

【0015】(6)前記凹部の深さは、最も深い凹部に
おいて1〜5μmであり、前記最も深い凹部同士の間隔
が最も深い凹部の深さの60〜120倍であることを特
徴とする。
(6) The depth of the recesses is 1 to 5 μm in the deepest recesses, and the distance between the deepest recesses is 60 to 120 times the depth of the deepest recesses.

【0016】(7)前記凹部に対して相対的に前記転動
面に突出した部分の頂上部の高さが前記転動面の断面曲
線において揃っていることを特徴とする。
(7) It is characterized in that the heights of the tops of the portions projecting toward the rolling surface relative to the recesses are the same in the sectional curve of the rolling surface.

【0017】(8)円環凹面形状を成す転動面をそれぞ
れ備えた入力ディスクおよび出力ディスクを対抗して配
置し、該入力ディスクおよび該出力ディスクの間に、円
環凸面形状を成す転動面を備えた回転伝達用のパワーロ
ーラを傾動可能に介装したトロイダル型無段変速機にお
いて、前記パワーローラ、前記入力ディスク、および前
記出力ディスクのうち、少なくともいずれか一つに、前
記(1)〜(7)のいずれか一つに記載のトラクション
ドライブ用転動体を用いたことを特徴とするトロイダル
型無段変速機。
(8) An input disk and an output disk each having a rolling surface having an annular concave surface shape are arranged in opposition to each other, and a rolling surface having an annular convex surface shape is provided between the input disk and the output disk. In a toroidal type continuously variable transmission in which a power transmission power roller having a surface is tiltably interposed, at least one of the power roller, the input disk, and the output disk is ) To (7), a toroidal type continuously variable transmission characterized by using the rolling element for traction drive described in any one of (1) to (7).

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明は以下のような効果を奏する。The present invention has the following effects.

【0019】本発明によれば、転動体の転動面の少なく
とも最大荷重でのヘルツ接触楕円が通過する範囲内に凹
部を形成し、かつ、凹部の深さが異なるように配置して
いるため、油膜が厚い条件下においては深い凹部が存在
することにより高いトラクション係数を発生でき、油膜
が薄い条件下においては浅い凹部が存在することによ
り、金属接触を効果的に防止して耐久性を向上すること
が可能となる。
According to the present invention, since the concave portion is formed in the rolling surface of the rolling element within the range where the Hertz contact ellipse at the maximum load passes, and the concave portions are arranged so that the depths thereof are different. Under high oil film conditions, deep dents can produce a high traction coefficient, and under thin oil films, shallow cavities can effectively prevent metal contact and improve durability. It becomes possible to do.

【0020】本発明によれば、凹部の配置密度を、凹部
の深さによらず同一としたことや、浅い凹部ほど、凹部
の配置密度が大きくなるようにしたことにより、過度な
油膜の形成を防止しトラクション係数を向上させる能力
は単位長さ当たりの凹部の断面積(単位面積当たりの凹
部の断面積)に比例するものと考えられるため、凹部の
形状が相似形の場合には凹部の断面積が深さの2乗に比
例することになる。したがって、より広い油膜範囲で、
トラクション係数の向上と耐久性低下防止を図ることが
可能となる。
According to the present invention, the arrangement density of the recesses is the same regardless of the depth of the recesses, and the shallower the recesses are, the larger the arrangement density of the recesses is. It is considered that the ability to prevent the above and to improve the traction coefficient is proportional to the cross-sectional area of the recess per unit length (the cross-sectional area of the recess per unit area). Therefore, when the shape of the recess is similar, The cross-sectional area will be proportional to the square of the depth. Therefore, in a wider oil film range,
It is possible to improve the traction coefficient and prevent deterioration of durability.

【0021】本発明によれば、凹部の深さと、凹部の配
置密度の関係が、自己アフィンフラクタル性を示すよう
にしたので、より幅広い範囲で、トラクション係数を向
上させるとともに耐久性低下防止能力をより向上するこ
とが可能となる。
According to the present invention, the relationship between the depth of the recesses and the arrangement density of the recesses is such that the self-affine fractal property is exhibited, so that the traction coefficient can be improved and the durability deterioration preventing ability can be improved in a wider range. It is possible to further improve.

【0022】本発明によれば、深さが同じもの同士が所
定の間隔で繰り返すようにしたので、深い凹部と浅い凹
部が均等に配置されて、局所的な油膜厚さの低下などを
防止し、耐久性をより向上することが可能となる。
According to the present invention, since those having the same depth are repeated at a predetermined interval, deep recesses and shallow recesses are evenly arranged to prevent a local decrease in oil film thickness. It is possible to further improve the durability.

【0023】本発明によれば、最も深い凹部の深さを1
〜5μmとし、かつ、最も深い凹部同士の間隔(ピッ
チ)が、最も深い凹部の深さの60〜120倍としたの
で、自動車用トロイダル型無段変速機に適したトラクシ
ョン係数向上能力と耐久性低下防止能力の両立がより可
能となる。
According to the present invention, the depth of the deepest recess is 1
Since the distance (pitch) between the deepest recesses is set to ˜5 μm and 60 to 120 times the depth of the deepest recesses, the traction coefficient improving ability and durability suitable for the toroidal continuously variable transmission for automobiles are improved. It becomes possible to achieve both of the deterioration prevention ability.

【0024】本発明によれば、凹部に対して相対的に転
動面に突出した部分の頂上部の高さが転動面のフィルタ
ーを通さない断面曲線において揃えたので、転動面にお
ける金属接触をより効果的に防止することが可能とな
る。
According to the present invention, the heights of the tops of the portions projecting toward the rolling surface relative to the recesses are aligned in the cross-section curve of the rolling surface that does not pass through the filter. It becomes possible to prevent contact more effectively.

【0025】本発明によれば、トロイダル型無段変速機
のパワーローラ、入力ディスク、および出力ディスクの
うち、少なくともいずれか一つに、請求項1〜7のいず
れか一つに記載のトラクションドライブ用転動体を用い
たので、よりトラクション係数が高く、耐久性に優れた
トロイダル型無段変速機の提供が可能となる。
According to the present invention, at least one of the power roller, the input disc and the output disc of the toroidal type continuously variable transmission, and the traction drive according to any one of claims 1 to 7. Since the rolling element for use is used, it becomes possible to provide a toroidal type continuously variable transmission having a higher traction coefficient and excellent durability.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】図1は、トロイダル型無段変速機の片側半
分を示す断面図であり、図2は同じくトロイダル型無段
変速機のパワーローラ底面を示す図面である。
FIG. 1 is a sectional view showing one half of a toroidal type continuously variable transmission, and FIG. 2 is a drawing showing a power roller bottom surface of the toroidal type continuously variable transmission.

【0028】このトロイダル型無段変速機は、自動車の
変速機に用いられるものであって、動力伝達系を介して
エンジン側に連結される入力ディスク1と、別の動力伝
達系を介して車軸側に連結される出力ディスク2と、両
ディスク1、2の間に介装される複数のパワーローラ3
を備えている。
This toroidal type continuously variable transmission is used for a transmission of an automobile, and has an input disk 1 connected to the engine side via a power transmission system and an axle via another power transmission system. Side output disc 2 and a plurality of power rollers 3 interposed between the discs 1 and 2.
Is equipped with.

【0029】入力ディスク1および出力ディスク2は、
いずれも大径側から小径側に向けて、直径が漸次減少す
る概略円錐状を成すとともに、円環凹面形状の転動面1
a、2aを有しており、小径側を互いに対向させた状態
にして、同軸上に配置されている。
The input disk 1 and the output disk 2 are
In both cases, the rolling surface 1 has a substantially conical shape in which the diameter gradually decreases from the large diameter side to the small diameter side, and has an annular concave surface shape.
a and 2a, and are arranged coaxially with the small diameter sides facing each other.

【0030】パワーローラ3は、円環凸面形状の転動面
3aを有するとともに、中心の連結孔4の位置で図示し
ない支持部材に取り付けられる。
The power roller 3 has a rolling surface 3a having an annular convex shape, and is attached to a support member (not shown) at the position of the central connecting hole 4.

【0031】このパワーローラ3は、各ディスク1、2
の回転軸Aに交差する回転軸B回りに回転自在であると
ともに、この回転軸B上の傾動中心Cにより支持部材と
ともに両ディスク1、2の方向(図1左右方向)に傾動
可能であり、図示しない駆動手段によって傾動動作が行
われる。
This power roller 3 is provided for each disk 1, 2
Is rotatable about a rotation axis B that intersects with the rotation axis A, and can be tilted in the direction of both disks 1 and 2 (left and right direction in FIG. 1) together with the support member by a tilt center C on the rotation axis B. A tilting operation is performed by a driving unit (not shown).

【0032】両ディスク1、2およびパワーローラ3
は、ディスク1、2を回転軸A方向に押圧する手段やパ
ワーローラ3を回転軸B方向に押圧する手段により、両
ディスク1、2に対してパワーローラ3を所定の圧力で
接触させる。この際、両ディスク1、2とパワーローラ
3はトラクションオイルを介して接触する。これら、両
ディスク1、2、パワーローラ3は、トラクションドラ
イブ用転動体である。
Both disks 1, 2 and power roller 3
The power roller 3 is brought into contact with both the disks 1 and 2 at a predetermined pressure by means for pressing the disks 1 and 2 in the direction of the rotation axis A and means for pressing the power roller 3 in the direction of the rotation axis B. At this time, the disks 1 and 2 come into contact with the power roller 3 via the traction oil. These disks 1, 2 and the power roller 3 are rolling elements for traction drive.

【0033】このようなトロイダル型無段変速機では、
両ディスク1、2とパワーローラ3との論理的な接触位
置は、図示Eに示すように、点接触となるものである
が、実際に接触する部分は、最大荷重でのヘルツ接触楕
円が通過する範囲内、図示する論理接触位置Eを挟んで
範囲D1およびD2(これらをあわせて接触範囲Dとす
る)の範囲となる。
In such a toroidal type continuously variable transmission,
The logical contact position between the disks 1 and 2 and the power roller 3 is a point contact as shown in E in the figure, but the Hertz contact ellipse at the maximum load passes through the actual contact portion. Within this range, there are ranges D1 and D2 (these are collectively referred to as a contact range D) with the illustrated logical contact position E interposed therebetween.

【0034】そして、パワーローラ3には、転動面3a
の表面、少なくともヘルツ接触楕円が通過する範囲Dに
微細な凹凸形状を形成する。
The power roller 3 has a rolling surface 3a.
A fine uneven shape is formed on the surface of at least the range D through which the Hertzian contact ellipse passes.

【0035】この凹凸形状は、両ディスク1、2との接
触範囲Dのみに設けてあるとともに、図3に示すよう
に、凹部は、深さの異なる凹部(ここでは深い凹部11
と浅い凹部12)の組み合わせが規則的に繰り返すよう
に形成している。一方、凸部13の頂上部の高さは、転
動面のフィルターを通さない断面曲線における凸部頂上
部の高さとして揃えてある(詳細後述)。なお、図3お
よび図4に示されたピッチは作り勝手の面では最も優れ
るものである。
This concavo-convex shape is provided only in the contact area D with both discs 1 and 2, and as shown in FIG. 3, the concave portions have different depths (here, deep concave portion 11).
And shallow recesses 12) are regularly formed. On the other hand, the heights of the tops of the protrusions 13 are the same as the heights of the tops of the protrusions in the cross-sectional curve that does not pass the filter on the rolling surface (details will be described later). The pitch shown in FIG. 3 and FIG. 4 is the best in terms of manufacturability.

【0036】このように構成されたトロイダル型無段変
速機は、入力ディスク1の回転を複数のパワーローラを
介して出力ディスク2に伝達し、この際、パワーローラ
3の接触位置を変化させることにより、変速比を無段階
的に変化させるものであるが、自動車の運転中は、発進
から最大速度までトロイダル型無段変速機が幅広い転動
速度で動作させられている。このため、運転中の転動面
の油膜厚さは大きく変化する。
In the toroidal type continuously variable transmission configured as described above, the rotation of the input disk 1 is transmitted to the output disk 2 via a plurality of power rollers, and at this time, the contact position of the power roller 3 is changed. However, the toroidal type continuously variable transmission is operated at a wide range of rolling speeds from the start to the maximum speed while the vehicle is in operation. For this reason, the oil film thickness on the rolling surface during operation changes greatly.

【0037】この油膜厚さの変化は、下記(1)式に示
すHamrock−Dowsonの油膜厚さHminの
計算式により求めることができる。
The change in the oil film thickness can be obtained by the Hamrock-Dowson oil film thickness Hmin calculation formula shown in the following equation (1).

【0038】 Hmin=3.63・U0.68・G0.49・W−0.073・{1−ex p(−0.68k)} …(1) (1)式中、Uは速度パラメータ(U=η0/ER)、
Gは材料パラメータ(G=αE)、Wは荷重パラメータ
(W=w/ER2、wは単位幅当たりの荷重)、であ
る。また、η0:大気圧下での油の粘度、α:油の圧力
粘度指数、R:等価半径、u:周速(u1+u2)/
2、E:等価弾性率である。
Hmin = 3.63.U0.68.G0.49.W-0.073. {1-ex p (-0.68k)} (1) In the equation (1), U is a speed parameter ( U = η0 / ER),
G is a material parameter (G = αE), W is a load parameter (W = w / ER2, w is a load per unit width). Further, η0: viscosity of oil under atmospheric pressure, α: pressure viscosity index of oil, R: equivalent radius, u: peripheral speed (u1 + u2) /
2, E: Equivalent elastic modulus.

【0039】この(1)式から、トロイダル型無段変速
機では、変速比のHIGH側、すなわち、入力ディスク
では大径側、出力ディスクでは小径側のように、周速が
高く、油膜ができやすい位置において不要に厚い油膜が
形成されることになる。
From the equation (1), in the toroidal type continuously variable transmission, the peripheral speed is high and the oil film is formed on the HIGH side of the gear ratio, that is, on the large diameter side for the input disc and the small diameter side for the output disc. An unnecessarily thick oil film will be formed at an easy position.

【0040】これは、特に、パワーローラ3の転動面が
従来のように平滑面である場合に顕著であり、転動速度
が速い運転条件下において、両ディスク1、2とパワー
ローラ3の間に形成される油膜が過度に厚くなることが
ある。そして、油膜が厚くなるとトラクション係数が低
下することになる。これは、トラクションオイルが発生
するせん断力が、簡単には、(粘度)×(せん断率)で
表わされれることから、油膜を増すことはせん断率を低
下させることになり、これにともなってトラクション係
数が低下するのである。
This is particularly noticeable when the rolling surface of the power roller 3 is a smooth surface as in the conventional case, and under the operating conditions where the rolling speed is high, both the disks 1 and 2 and the power roller 3 are driven. The oil film formed between them may become excessively thick. Then, as the oil film becomes thicker, the traction coefficient decreases. This is because the shearing force generated by the traction oil is simply expressed by (viscosity) × (shearing rate), so increasing the oil film reduces the shearing rate. The traction coefficient is reduced.

【0041】このような油膜が厚くなることを防ぐ目的
で、たとえば均一な大きさの凹部を形成することが考え
られる。
In order to prevent such an oil film from becoming thick, it is conceivable to form, for example, recesses having a uniform size.

【0042】しかしながら、たとえば、図8に示す比較
例1のように凹部81の深さが均一で深い場合には、油
膜が厚い時にはトラクション係数向上の効果が得られる
ものの、油膜が薄いときには、凹部により相対的に突出
した部分(凸部82)が、油膜から露出しやすくなり、
金属接触が発生して耐久性の低下が懸念される。
However, for example, when the depth of the recess 81 is uniform and deep as in Comparative Example 1 shown in FIG. 8, the effect of improving the traction coefficient is obtained when the oil film is thick, but when the oil film is thin, the recess is formed. As a result, the relatively protruding portion (convex portion 82) is easily exposed from the oil film,
There is concern that metal contact may occur and durability may deteriorate.

【0043】また、図9に示す比較例2のように凹部9
1の深さが均一で浅い場合には、油膜が薄い時の耐久性
低下の問題はないが、油膜が厚くなった時のトラクショ
ン係数向上の効果がほとんどなくなってしまう。
Further, as in Comparative Example 2 shown in FIG.
When the depth of 1 is uniform and shallow, there is no problem of deterioration in durability when the oil film is thin, but the effect of improving the traction coefficient when the oil film is thick is almost lost.

【0044】これに対して、本実施の形態におけるトロ
イダル型無段変速機では、凹部11および12が異なる
深さの組み合わせからなり、かつ、これらの組み合わせ
が規則的に繰り返す構成としたため、油膜が厚い条件下
においてトラクション係数を高く維持でき、同時に、油
膜が薄い条件下においても耐久性が低下しないのであ
る。
On the other hand, in the toroidal type continuously variable transmission according to the present embodiment, the recesses 11 and 12 are composed of combinations of different depths, and these combinations are regularly repeated. The traction coefficient can be maintained high under thick conditions, and at the same time, the durability does not decrease even under conditions where the oil film is thin.

【0045】この凹部の形状としては、浅い凹部ほど、
凹部の配置密度(頻度)が大きくなる構成としている。
これは、過度な油膜の形成を防止しトラクション係数を
向上させる能力が、単位長さ当たりの凹部の断面積(単
位面積当たりの凹部の断面積)に比例するものと考えら
れるからである。たとえば凹部の形状が相似形の場合に
は、凹部の断面積は、深さの2乗に比例することにな
る。このため、深い凹部に比べ、浅い凹部の配置密度を
増すことにより、より広い油膜厚さ範囲で、トラクショ
ン係数の向上と耐久性低下防止を図ることが可能とな
る。
Regarding the shape of this recess, the shallower the recess,
The arrangement density (frequency) of the recesses is increased.
This is because the ability to prevent the formation of an excessive oil film and improve the traction coefficient is considered to be proportional to the cross-sectional area of the concave portion per unit length (the cross-sectional area of the concave portion per unit area). For example, if the shape of the recess is similar, the cross-sectional area of the recess will be proportional to the square of the depth. Therefore, by increasing the arrangement density of the shallow recesses as compared with the deep recesses, it is possible to improve the traction coefficient and prevent the durability from deteriorating in a wider oil film thickness range.

【0046】また、凹部の深さと凹部の配置密度の関係
が自己アフィンフラクタル性(Self−affine
Fractals)を示すようにすることが好まし
い。このように自己相似性を持たせることで、より幅広
い範囲で、トラクション係数向上代と耐久性低下防止能
力をバランスさせることが可能となる。
Further, the relation between the depth of the recesses and the arrangement density of the recesses is self-affine fractal (Self-affine).
Fractals) is preferable. By providing the self-similarity in this way, it becomes possible to balance the traction coefficient improving margin and the durability deterioration preventing ability in a wider range.

【0047】また、凹部の深さは、最も深い凹部の深さ
が1〜5μmであり、最も深い凹部同士の間隔(ピッ
チ)が、最も深い凹部の深さの60〜120倍とするこ
とが好ましい。これにより、自動車用トロイダル型無段
変速機に適したトラクション係数向上能力と耐久性低下
防止能力の両立が可能となる。これは、最も深い凹部の
深さが、1μm以上の場合には、トラクション係数がよ
り向上すると考えられ、一方、5μm以下の場合には、
より耐久性が向上すると思われるからである。
Regarding the depth of the recesses, the depth of the deepest recesses is 1 to 5 μm, and the distance (pitch) between the deepest recesses is 60 to 120 times the depth of the deepest recesses. preferable. This makes it possible to achieve both a traction coefficient improving capability and a durability reduction preventing capability suitable for a toroidal continuously variable transmission for automobiles. It is considered that the traction coefficient is further improved when the depth of the deepest recess is 1 μm or more, while it is considered to be higher when the depth is 5 μm or less.
This is because it seems that the durability is improved.

【0048】一方、最も浅い凹部は、最も深い凹部の1
/5〜1/20の深さとすることが好ましい。これは、
最も遅い速度での油膜厚と、最も速い速度での油膜厚と
の比がこの範囲に入ってくると考えられるためである。
On the other hand, the shallowest recess is 1 of the deepest recesses.
The depth is preferably / 5 to 1/20. this is,
This is because the ratio of the oil film thickness at the slowest speed to the oil film thickness at the fastest speed is considered to fall within this range.

【0049】また、トラクションドライブ用転動体で
は、凹部11、12に対して相対的に転動面に突出した
凸部13の頂上部の高さが、表面粗さ計により測定され
る断面曲線(フィルターを通さない断面曲線)から上側
の高さが揃っていることが好ましい。これにより、金属
接触をより効果的に防止することが可能となる。また、
この凸部13の形状は、表面粗さ計により測定される断
面曲線の中心線すなわち断面曲線を長さ方向に積分した
平均的な高さに引かれる線よりも上側の凸部の形状が、
台形状、角が丸みを帯びた台形状、角に面取りを施した
台形状、クラウニング形状、楕円弧状、正弦波状、頂点
が丸みを帯びた三角形状などとすることが好ましい。こ
のような形状とすることで、金属接触を小さく留めなが
ら、大きなトラクション力を発生することが可能にな
る。
Further, in the rolling element for traction drive, the height of the top of the convex portion 13 projecting on the rolling surface relative to the concave portions 11 and 12 is the sectional curve (measured by the surface roughness meter ( It is preferable that the heights on the upper side from the cross-section curve which does not pass through the filter are uniform. This makes it possible to prevent metal contact more effectively. Also,
The shape of the convex portion 13 is such that the shape of the convex portion above the center line of the sectional curve measured by the surface roughness meter, that is, the line drawn to the average height obtained by integrating the sectional curve in the longitudinal direction,
A trapezoidal shape, a trapezoidal shape with rounded corners, a trapezoidal shape with chamfered corners, a crowning shape, an elliptic arc shape, a sine wave shape, a triangular shape with rounded apexes, and the like are preferable. With such a shape, it is possible to generate a large traction force while keeping the metal contact small.

【0050】これらの条件を加味して、本第1の実施の
形態では、図3に示したとおり、凹部の深さを2種類と
している。そして、この2種類の凹部は、浅い凹部12
の方を、その形成頻度(配置密度)が多くなるようにし
ている。
Taking these conditions into consideration, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the depth of the recess is two kinds. The two types of recesses are shallow recesses 12
In this case, the formation frequency (arrangement density) is increased.

【0051】凹部の深さは、深い凹部11の深さを3μ
m、繰り返し間隔を300μmとし、浅い凹部12の深
さを0.5μm、繰り返し間隔を100μmとしてい
る。
The depth of the concave portion is 3 μm deeper than that of the deep concave portion 11.
m, the repeating interval is 300 μm, the depth of the shallow recess 12 is 0.5 μm, and the repeating interval is 100 μm.

【0052】このように深さの異なる凹部を規則的に繰
り返し形成する方法としては、たとえば、材料を肌焼き
鋼または軸受鋼を用いて、まず、肌焼き鋼の場合には、
浸炭焼入れ焼き戻し、あるいは浸炭窒化焼入れ焼き戻し
を行い、軸受鋼の場合には、焼入れ焼き戻し、あるいは
浸炭焼入れ焼き戻し、あるいは浸炭窒化焼入れ焼き戻し
を行う。そして、熱処理後には、転動面となる面に対し
て、研削加工、c―BN工具を用いた切削による凹部の
形成を行う。これにより、加工した凹部に対して相対的
に転動面の表面方向に突出している部分が凸部となる。
As a method for regularly forming the recesses having different depths in this way, for example, case hardening steel or bearing steel is used as the material.
Carburizing and tempering or carbonitriding and quenching and tempering are performed. In the case of bearing steel, quenching and tempering, carburizing and quenching and tempering, and carbonitriding and quenching and tempering are performed. Then, after the heat treatment, a recess is formed on the surface to be the rolling surface by grinding and cutting with a c-BN tool. As a result, the portion protruding in the surface direction of the rolling surface relative to the processed recess becomes the protrusion.

【0053】このとき形成する凹部は、本第1の実施の
形態においては、深い凹部11と浅い凹部12の2種類
である。その後、テープラップ、凸部の削り取りを順次
行い、凹部を除いた表面をなめらかな形状とする。
The recesses formed at this time are of two types, the deep recess 11 and the shallow recess 12 in the first embodiment. After that, tape wrap and convex portions are sequentially scraped off to form a smooth surface on the surface excluding the concave portions.

【0054】以下さらに、凹部形状の異なる他の実施の
形態について説明する。
Another embodiment having a different concave shape will be described below.

【0055】(第2の実施の形態)図4は、第2の実施
の形態による凹部形状を示す断面図である。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a sectional view showing the shape of a recess according to the second embodiment.

【0056】第2の実施の形態は、凹部の深さを3種類
としたもので、最も深い凹部21の深さを5μm、繰り
返し間隔を300μmとし、2番目に深い凹部22の深
さを2μm、繰り返し間隔を150μmとし、浅い凹部
23の深さを0.5μm、繰り返し間隔を50μmとし
たものである。なお、その他の構成は、前述した第1の
実施の形態と同様である。
In the second embodiment, the depths of the recesses are three types. The depth of the deepest recess 21 is 5 μm, the repeating interval is 300 μm, and the depth of the second deepest recess 22 is 2 μm. The repetition interval is 150 μm, the depth of the shallow recess 23 is 0.5 μm, and the repetition interval is 50 μm. The rest of the configuration is similar to that of the first embodiment described above.

【0057】これにより、前述した第1の実施の形態と
同様に、油膜が厚い条件下においてトラクション係数を
高く維持でき、同時に、油膜が薄い条件下においても耐
久性が低下しない。
As a result, similar to the first embodiment described above, the traction coefficient can be kept high under the condition of a thick oil film, and at the same time, the durability does not decrease even under the condition of a thin oil film.

【0058】そして、前述の第1の実施の形態と比較し
て、凹部の深さを3種類としたことで、前述した第1の
実施の形態よりも様々な油膜厚さに対応することが可能
となり、様々な油膜厚さに対してバランス良く、高いト
ラクション係数を発生でき、なおかつ耐久性を向上する
ことが可能となる。
Compared with the first embodiment described above, the depths of the recesses are three, so that various oil film thicknesses can be accommodated as compared with the first embodiment described above. This makes it possible to generate a high traction coefficient in good balance with respect to various oil film thicknesses, and also to improve durability.

【0059】(第3の実施の形態)図5は、第3の実施
の形態による凹部形状を示す断面図である。
(Third Embodiment) FIG. 5 is a sectional view showing the shape of a recess according to the third embodiment.

【0060】本第3の実施の形態では、凹部の深さを2
種類とし、凹部の配置密度は凹部の深さに寄らず同一と
したものである。
In the third embodiment, the depth of the recess is 2
The type is the same and the arrangement density of the recesses is the same regardless of the depth of the recesses.

【0061】深い方の凹部31の深さは3μm、浅い方
の凹部32の深さは0.5μmであり、深い方、浅い方
とも、それぞれの繰り返し間隔を200μmとしてい
る。
The depth of the deep concave portion 31 is 3 μm and the depth of the shallow concave portion 32 is 0.5 μm, and the repeating interval of each of the deep and shallow concave portions is 200 μm.

【0062】これにより、前述した第1の実施の形態と
同様に、油膜が厚い条件下においてトラクション係数を
高く維持でき、同時に、油膜が薄い条件下においても耐
久性が低下しない。
As a result, similarly to the first embodiment described above, the traction coefficient can be kept high under the condition that the oil film is thick, and at the same time, the durability does not decrease even under the condition that the oil film is thin.

【0063】(第4の実施の形態)図6は、第4の実施
の形態による凹部形状を示す断面図である。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 is a sectional view showing the shape of a recess according to the fourth embodiment.

【0064】本第4の実施の形態では、凹部の深さを3
種類とし、凹部の配置密度は凹部の深さに寄らず同一と
したものである。
In the fourth embodiment, the depth of the recess is set to 3
The type is the same and the arrangement density of the recesses is the same regardless of the depth of the recesses.

【0065】最も深い凹部41の深さを2μm、2番目
に深い凹部42の深さを1μm、最も浅い凹部43の深
さを0.5μmとし、それぞれの繰り返し間隔を120
μmとしている。
The depth of the deepest recess 41 is 2 μm, the depth of the second deepest recess 42 is 1 μm, the depth of the shallowest recess 43 is 0.5 μm, and the repetition interval of each is 120.
μm.

【0066】これにより、前述した第1の実施の形態と
同様に、油膜が厚い条件下においてトラクション係数を
高く維持でき、同時に、油膜が薄い条件下においても耐
久性が低下しない。
As a result, similar to the first embodiment described above, the traction coefficient can be kept high under the condition that the oil film is thick, and at the same time, the durability does not decrease even under the condition that the oil film is thin.

【0067】(第5の実施の形態)図7は、第5の実施
の形態による凹部形状を示す断面図である。
(Fifth Embodiment) FIG. 7 is a sectional view showing the shape of a recess according to the fifth embodiment.

【0068】本第5の実施の形態は、さまざまな深さの
凹部をランダムに設けたものである。
In the fifth embodiment, concave portions having various depths are randomly provided.

【0069】このように、深さの異なる凹部51、5
2、53、…をランダムに設けることでも、油膜が厚い
条件下においてトラクション係数を高く維持でき、同時
に、油膜が薄い条件下においても耐久性を低下しないよ
うにすることが可能である。
As described above, the recesses 51, 5 having different depths are formed.
By providing 2, 53, ... Randomly, it is possible to maintain a high traction coefficient under the condition where the oil film is thick, and at the same time, it is possible to prevent the durability from decreasing even under the condition where the oil film is thin.

【0070】しかしながら、このように深さの異なる凹
部をランダムに形成した場合には、深さの深い凹部のみ
が部分的に集中したり、逆に浅い凹部が部分的に集中し
たりしないようにする必要がある。これは、深い凹部が
多い部分や浅い凹部が多い部分ができてしまうと、それ
らの部分が局所的に前述した比較例1や2のような状態
となるため、トラクション係数が低下したり、あるいは
局所的に耐久性が低下したりすることが懸念されるため
である。
However, when the recesses having different depths are formed at random as described above, only the recesses having the deep depth are not partially concentrated, and conversely, the shallow recesses are not partially concentrated. There is a need to. This is because, if a portion having many deep recesses or a portion having many shallow recesses is formed, those portions locally become the state as in the above-mentioned Comparative Examples 1 and 2, so that the traction coefficient decreases, or This is because there is a concern that the durability may be locally reduced.

【0071】以上説明したように、本発明によるトラク
ションドライブ用転動体、およびこれを用いたトロイダ
ル型無段変速機は、異なる深さの凹部を組み合わせるこ
とで、油膜が厚い条件下においてトラクション係数を高
く維持でき、同時に、油膜が薄い条件下においても耐久
性が低下しないという優れた効果を得ることができる。
As described above, the rolling element for traction drive and the toroidal type continuously variable transmission using the same according to the present invention have a traction coefficient under a thick oil film by combining concave portions having different depths. It is possible to maintain a high value, and at the same time, it is possible to obtain an excellent effect that durability is not deteriorated even under a condition of a thin oil film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に関わるトロイダル型無段変速機の片
側省略の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a toroidal continuously variable transmission according to the present invention with one side omitted.

【図2】 本発明に関わるトロイダル型無段変速機のパ
ワーローラ底面を示す図面である。
FIG. 2 is a drawing showing a bottom surface of a power roller of a toroidal type continuously variable transmission according to the present invention.

【図3】 本発明を適用した第1の実施の形態における
凹部を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a recess in the first embodiment to which the present invention is applied.

【図4】 本発明を適用した第2の実施の形態における
凹部を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a sectional view for explaining a recess in the second embodiment to which the present invention is applied.

【図5】 本発明を適用した第3の実施の形態における
凹部を説明するための断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a concave portion according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明を適用した第4の実施の形態における
凹部を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a sectional view for explaining a recess in a fourth embodiment to which the present invention is applied.

【図7】 本発明を適用した第5の実施の形態における
凹部を説明するための断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a recess according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】 比較例1の凹部を示す断面説明図である。FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view showing a recess of Comparative Example 1.

【図9】 比較例2の凹部を示す断面説明図である。FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view showing a recess of Comparative Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…入力ディスク 2…出力ディスク 3…パワーローラ 4…連結孔 11、12、31、32、41、42、43、51、5
2、53、81、91、…凹部 13…凸部
1 ... Input disc 2 ... Output disc 3 ... Power roller 4 ... Connection hole 11, 12, 31, 32, 41, 42, 43, 51, 5
2, 53, 81, 91, ... Recessed portion 13 ... Convex portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保田 芳輝 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3J051 AA01 AA03 BA03 BA10 BB01 BB04 BE01 BE09 EC02 EC03 EC07 FA02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshiteru Yasuda             Nissan, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan             Inside the automobile corporation F term (reference) 3J051 AA01 AA03 BA03 BA10 BB01                       BB04 BE01 BE09 EC02 EC03                       EC07 FA02

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 転動面間でトラクションオイルを介在し
て動力を伝達するトラクションドライブ用転動体におい
て、 前記転動体の転動面のうち少なくとも最大荷重でのヘル
ツ接触楕円が通過する範囲内に、深さが異なる複数の凹
部を有することを特徴とするトラクションドライブ用転
動体。
1. A rolling element for a traction drive that transmits power through traction oil between rolling surfaces, within a range in which a Hertzian contact ellipse at least at a maximum load passes on the rolling surface of the rolling element. A rolling element for a traction drive having a plurality of recesses having different depths.
【請求項2】 前記凹部は、その配置密度が前記凹部の
深さによらず同一であることを特徴とする請求項1記載
のトラクションドライブ用転動体。
2. The rolling element for a traction drive according to claim 1, wherein the recesses have the same arrangement density regardless of the depth of the recesses.
【請求項3】 前記凹部は、深さが浅いほど配置密度が
大きくなるように配置されていることを特徴とする請求
項1記載のトラクションドライブ用転動体。
3. The rolling element for a traction drive according to claim 1, wherein the recesses are arranged such that the arrangement density increases as the depth decreases.
【請求項4】 前記凹部の深さと前記凹部の配置密度の
関係が、自己アフィンフラクタル性を示すことを特徴と
する請求項3記載のトラクションドライブ用転動体。
4. The rolling element for a traction drive according to claim 3, wherein the relationship between the depth of the recesses and the arrangement density of the recesses exhibits self-affine fractal property.
【請求項5】 前記凹部は、同じ深さのもの同士が所定
の間隔で繰り返し形成されていることを特徴とする請求
項1〜4記載のいずれか一つに記載のトラクションドラ
イブ用転動体。
5. The rolling element for a traction drive according to claim 1, wherein the recesses are formed to have the same depth repeatedly at predetermined intervals.
【請求項6】 前記凹部の深さは、最も深い凹部におい
て1〜5μmであり、前記最も深い凹部同士の間隔が最
も深い凹部の深さの60〜120倍であることを特徴と
する請求項1〜5のいずれか一つに記載のトラクション
ドライブ用転動体。
6. The depth of the recesses is 1 to 5 μm in the deepest recesses, and the distance between the deepest recesses is 60 to 120 times the depth of the deepest recesses. The rolling element for traction drive described in any one of 1 to 5.
【請求項7】 前記凹部に対して相対的に前記転動面に
突出した部分の頂上部の高さが前記転動面の断面曲線に
おいて揃っていることを特徴とする請求項1〜6記載の
トラクションドライブ用転動体。
7. The height of the apex of the portion projecting to the rolling surface relative to the recess is equal in the sectional curve of the rolling surface. Rolling element for traction drive.
【請求項8】 円環凹面形状を成す転動面をそれぞれ備
えた入力ディスクおよび出力ディスクを対抗して配置
し、該入力ディスクおよび該出力ディスクの間に、円環
凸面形状を成す転動面を備えた回転伝達用のパワーロー
ラを傾動可能に介装したトロイダル型無段変速機におい
て、 前記パワーローラ、前記入力ディスク、および前記出力
ディスクのうち、少なくともいずれか一つに、請求項1
〜7のいずれか一つに記載のトラクションドライブ用転
動体を用いたことを特徴とするトロイダル型無段変速
機。
8. An input disk and an output disk, each of which is provided with a rolling surface having an annular concave surface shape, are arranged in opposition to each other, and a rolling surface having an annular convex surface shape is provided between the input disk and the output disk. A toroidal type continuously variable transmission in which a power transmission roller for rotation transmission is tiltably interposed, wherein at least one of the power roller, the input disc, and the output disc is provided.
A toroidal-type continuously variable transmission characterized by using the rolling element for traction drive described in any one of to.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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