JP2003222218A

JP2003222218A - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP2003222218A
Application number: JP2002020026A
Authority: JP
Inventors: Tomonobu Yoshikawa; 朋伸吉川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた耐久性を有するトロイダル型無段変速
機を低コストで実現する。【解決手段】トラニオン７、７に対しパワーローラ９
を回転自在に支持する為のスラスト玉軸受１４、１４を
構成する、このパワーローラ９と外輪１６とを構成する
鋼材の組成並びに性状を工夫する。即ち、この鋼材の組
成を、０．９０〜１．２０重量％のＣと、０．３〜２．
０重量％のSiと、０．３０〜１．５重量％のMnと、
０．０３０重量％以下のＰと、０．０３０重量％以下の
Ｓと、１．０〜２．０重量％のCrと、０．０５〜０．５
０重量％のTiと、０．０３重量％以下のＮとを含有し、
残部をFeと不可避不純物とする。又、表面並びに内部
に、平均粒径が５〜１００nmであるTi炭化物及びTi炭窒
化物を分散させる。更に、内輪軌道１８及び外輪軌道１
９の硬度を、焼き入れ及び焼き戻しを順次行なう熱処理
により、ＨＲＣ５９以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るトロイダル型無段
変速機は、例えば自動車の自動変速機用の変速ユニット
として、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ
利用する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用自動変速機として、図１〜２に
略示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研
究され、一部で実施されている。このトロイダル型無段
変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示
されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を
支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端
部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無
段変速機を納めたケーシング５（後述する図４参照）の
内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位
置にある枢軸６、６を中心として揺動するトラニオン
７、７を設けている。

【０００３】これら各トラニオン７、７は、長さ方向
（図１〜２の表裏方向）両端面に上記枢軸６、６を、各
トラニオン７、７毎に互いに同心に、各トラニオン７、
７毎に１対ずつ設けている。これら各枢軸６、６の中心
軸は、上記各ディスク２、４の中心軸と交差する事はな
いが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対し直
角若しくはほぼ直角方向である、捩れの位置に存在す
る。又、上記各トラニオン７、７の中心部には変位軸
８、８の基半部を支持し、上記枢軸６、６を中心として
各トラニオン７、７を揺動させる事により、上記各変位
軸８、８の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニ
オン７、７に支持された変位軸８、８の先半部周囲に
は、それぞれパワーローラ９、９を回転自在に支持して
いる。そして、これら各パワーローラ９、９を、上記入
力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同士
の間に挟持している。

【０００４】上記入力側、出力側両ディスク２、４の互
いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上
記枢軸６を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い
曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなして
いる。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ
９、９の周面９ａ、９ａを、上記内側面２ａ、４ａに当
接させている。又、上記入力軸１と入力側ディスク２と
の間には、ローディングカム装置１０を設け、このロー
ディングカム装置１０によって上記入力側ディスク２
を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転
駆動自在としている。

【０００５】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記ローディン
グカム装置１０が上記入力側ディスク２を、上記複数の
パワーローラ９、９に押圧しつつ回転させる。そして、
この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーロー
ラ９、９を介して出力側ディスク４に伝達され、この出
力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。

【０００６】入力軸１と出力軸３との回転速度を変える
場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう
場合には、枢軸６、６を中心として前記各トラニオン
７、７を揺動させ、上記各パワーローラ９、９の周面９
ａ、９ａが図１に示す様に、入力側ディスク２の内側面
２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの
外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、前記各変位軸
８、８を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、
上記各トラニオン７、７を揺動させ、上記各パワーロー
ラ９、９の周面９ａ、９ａが図２に示す様に、入力側デ
ィスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク
４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する
様に、上記各変位軸８、８を傾斜させる。これら各変位
軸８、８の傾斜角度を図１と図２との中間にすれば、入
力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。

【０００７】更に、図３〜４は、実願昭６３−６９２９
３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルム
に記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速
機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４
とは円管状の入力軸１１の周囲に、それぞれ回転自在に
支持している。又、この入力軸１１の端部と上記入力側
ディスク２との間に、ローディングカム装置１０を設け
ている。一方、上記出力側ディスク４には、出力歯車１
２を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１２と
が同期して回転する様にしている。

【０００８】１対のトラニオン７、７の長さ方向（図３
の表裏方向、図４の左右方向）両端部に互いに同心に設
けた枢軸６、６は、支持部材である１対の支持板１３、
１３に、揺動並びに軸方向（図３の表裏方向、図４の左
右方向）の変位自在に支持している。そして、上記各ト
ラニオン７、７の中間部に、変位軸８、８の基半部を支
持している。これら各変位軸８、８は、基半部と先半部
とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部
を上記各トラニオン７、７の中間部に回転自在に支持
し、それぞれの先半部にパワーローラ９、９を、ラジア
ルニードル軸受等の転がり軸受を介して、回転自在に支
持している。

【０００９】尚、上記１対の変位軸８、８は、上記入力
軸１１に対して１８０度反対側位置に設けている。又、
これら各変位軸８、８の基半部と先半部とが偏心してい
る方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転
方向に関して同方向（図４で左右逆方向）としている。
又、偏心方向は、上記入力軸１１の配設方向に対してほ
ぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ
９、９は、上記入力軸１１の配設方向に関して若干の変
位自在に支持される。

【００１０】又、上記各パワーローラ９、９の外側面と
上記各トラニオン７、７の中間部内側面との間には、こ
れら各パワーローラ９、９の外側面の側から順に、スラ
スト玉軸受１４、１４とスラストニードル軸受１５、１
５とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１４、１
４は、上記各パワーローラ９、９に加わるスラスト方向
の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ９、９の回
転を許容するもので、特許請求の範囲に記載したスラス
ト転がり軸受に対応するものである。又、上記各スラス
トニードル軸受１５、１５は、上記各パワーローラ９、
９から上記各スラスト玉軸受１４、１４を構成する外輪
１６、１６に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各
変位軸８、８の先半部及び上記外輪１６、１６が、これ
ら各変位軸８、８の基半部を中心として揺動する事を許
容する。更に、上記各トラニオン７、７は、油圧式のア
クチュエータ１７、１７により、前記各枢軸６、６の軸
方向の変位自在としている。

【００１１】上述の様に構成されるトロイダル型無段変
速機の場合、入力軸１１の回転はローディングカム装置
１０を介して入力側ディスク２に伝えられる。そして、
この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ
９、９を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの
出力側ディスク４の回転が、出力歯車１２より取り出さ
れる。

【００１２】入力軸１１と出力歯車１２との間の回転速
度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１７、１
７により上記１対のトラニオン７、７を、それぞれ逆方
向に、例えば、図４の下側のパワーローラ９を同図の右
側に、同図の上側のパワーローラ９を同図の左側に、そ
れぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ
９、９の周面９ａ、９ａと上記入力側ディスク２及び出
力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用す
る、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の
向きの変化に伴って上記各トラニオン７、７が、支持板
１３、１３に枢支された枢軸６、６を中心として、互い
に逆方向に揺動する。この結果、前述の図１〜２に示し
た様に、上記各パワーローラ９、９の周面９ａ、９ａと
上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入
力軸１１と出力歯車１２との間の回転速度比が変化す
る。

【００１３】トロイダル型無段変速機による動力伝達時
には、構成各部の弾性変形に基づいて、上記各パワーロ
ーラ９、９が上記入力軸１１の軸方向に変位する。そし
て、これら各パワーローラ９、９を支持した前記各変位
軸８、８が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動
する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１４、１
４の外輪１６、１６の外側面と上記各トラニオン７、７
の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との
間には、前記各スラストニードル軸受１５、１５が存在
する為、この相対変位に要する力は小さい。

【００１４】上述の様に構成され作用するトロイダル型
無段変速機により大きな動力（高トルク）を伝達する際
には、上記入力側、出力側両ディスク２、４及び上記各
パワーローラ９、９に、大きな曲げ応力や剪断応力が繰
り返し加わる。この様に繰り返し加わる大きな応力によ
っても上記各部材２、４、９に亀裂等の損傷が発生せ
ず、トロイダル型無段変速機全体としての耐久性を確保
する為には、上記各部材２、４、９個々の耐久性を向上
させる事が重要になる。これら各部材２、４、９の耐久
性を向上させる為の従来技術として、特開平７−７１５
５５号公報、同７−２８６６４９号公報、特開２００１
−８２５６６号公報に記載されたものがある。

【００１５】このうちの特開平７−７１５５５号公報に
記載された従来技術の第１例は、入力側、出力側各ディ
スク又はパワーローラに、浸炭処理或は浸炭窒化処理を
施し、当該部材表面に、有効厚さが２〜４mmの硬化層を
形成する事により、当該部材の耐疲労割れ寿命の向上を
図ったものである。又、特開平７−２８６６４９号公報
に記載された従来技術の第２例は、先ず、入力側、出力
側各ディスク又はパワーローラに、浸炭処理或は浸炭窒
化処理、並びに、焼き入れ及び焼き戻しを順次行なう熱
処理を施す。その後、当該部材にショットピーニング加
工を施した後、この部材に所定研削代分の研削仕上を施
す。上記従来技術の第２例の場合には、これら一連の処
理により、上記部材に、剥離、破損、疲労割れ等の損傷
が発生する事を防止するとしている。又、特開２００１
−８２５６６号公報に記載された従来技術の第３例は、
入力側、出力側各ディスク又はパワーローラを、炭素量
が０．３〜０．５重量％の中炭素鋼により構成し、これ
に浸炭処理或は浸炭窒化処理を施す事により、当該部材
の耐久性の向上を図るとしている。更に、「ＮＡＳＡ
Technical note ＮＡＳＡＡＴＮＤ−８３６２」に
は、入力側、出力側各ディスク及びパワーローラを構成
する為の材料として、ＡＩＳＩ５２１００を使用する事
が記載されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した各公報に記載
された、従来技術の第１〜３例は、何れも、長時間の浸
炭処理或は浸炭窒化処理を施している為、これら浸炭処
理或は浸炭窒化処理の為の熱処理に要するコストが嵩
み、トロイダル型無段変速機の全体としての製造コスト
が嵩む原因となる。これに対して、「ＮＡＳＡ Techni
cal note ＮＡＳＡＡＴＮＤ−８３６２」に記載され
ている様に、ＡＩＳＩ５２１００を使用する場合には、
製造コストの低減を図れる反面、耐久性の確保が難しく
なる。即ち、この場合には、当該部材の疲れ寿命の確保
が難しく、入力側、出力側各ディスクの内側面と各パワ
ーローラの周面との接触部が、当該接触部に生じる高い
接触応力や、スピン、滑りの影響で高温になる結果、当
該部材に短時間で剥離が発生する可能性が生じる。本発
明は、この様な事情に鑑みて、優れた耐久性（長寿命）
を有するトロイダル型無段変速機を低コストで実現すべ
く発明したものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のトロイダル型無
段変速機は、前述の図１〜４に示した従来から知られて
いるトロイダル型無段変速機と同様に、第一ディスク及
び第二ディスクと、複数のトラニオンと、変位軸と、パ
ワーローラと、スラスト転がり軸受とを備える。このう
ちの第一ディスク及び第二ディスクは、それぞれが断面
円弧形の凹面である互いの内側面同士を対向させた状態
で、互いに同心に、且つ互いに独立した回転自在に支持
されている。又、上記各トラニオンは、上記両ディスク
の中心軸に対し捻れの位置にある状態でそれぞれの両端
部に設けられた枢軸を中心として揺動する。又、上記変
位軸は、上記各トラニオンの中間部に、これら各トラニ
オンの内側面から突出する状態で支持されている。又、
上記パワーローラは、上記各トラニオンの内側面側に配
置され、且つ、上記両ディスク同士の間に挟持された状
態で、上記各変位軸の周囲に回転自在に支持されたもの
で、その周面を球状凸面としている。更に、上記スラス
ト転がり軸受は、上記各パワーローラの外側面と上記各
トラニオンの内側面との間に設けられている。そして、
上記各スラスト転がり軸受は、上記各パワーローラの外
側面に形成された内輪軌道と、上記各トラニオンの内側
面に支持された外輪の内側面に形成された外輪軌道との
間に、複数個の転動体を設けて成るものである。

【００１８】特に、本発明のトロイダル型無段変速機に
於いては、何れも、上記各スラスト転がり軸受を構成す
る上記パワーローラと上記外輪とのうちの少なくとも一
方の部材であってその軸方向片面に軌道面を有する軌道
輪が、０．９０〜１．２０重量％のＣと、０．３〜２．
０重量％のSiと、０．３０〜１．５重量％のMnと、０．
０３０重量％以下のＰと、０．０３０重量％以下のＳ
と、１．０〜２．０重量％のCrと、０．０５〜０．５０
重量％のTiと、０．０３重量％以下のＮとを含有し、残
部をFeと不可避不純物とした鋼製である。又、請求項１
に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、表面並
びに内部に、平均粒径が５〜１００nmであるTi炭化物及
びTi炭窒化物を分散させており、上記軌道面の硬度が、
焼き入れ及び焼き戻しを順次行なう熱処理によりＨＲＣ
５９以上とされている。一方、請求項２に記載したトロ
イダル型無段変速機の場合には、平均粒径が５〜１００
nmであるTi炭化物及びTi炭窒化物を分散させた鋼製であ
り、上記軌道面の硬度が、浸炭窒化処理と焼き入れ及び
焼き戻しとを順次行なう熱処理によりＨＲＣ５９以上と
されている。

【００１９】

【作用】上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段
変速機によれば、運転時に大きな応力を繰り返し受ける
為に耐久性確保が難しい、パワーローラと外輪との一方
又は双方の耐摩耗性及び疲労特性を向上させて、トロイ
ダル型無段変速機全体としての耐久性向上を図れる。し
かも、前述した従来技術の第１〜３例に比べ、熱処理に
要する時間及びエネルギを低減して、熱処理に要するコ
ストを低減し、トロイダル型無段変速機全体としての低
コスト化を図れる。尚、本発明のトロイダル型無段変速
機で、上記パワーローラと上記外輪とのうちの少なくと
も一方の部材であってその軸方向片面に軌道面を有する
軌道輪を構成する鋼材の組成を上述の様に規制した理由
は、次の通りである。

【００２０】先ず、Ｃは、焼き入れ、焼き戻し後の硬度
を確保し、転がり疲れ寿命に関する特性を向上させる為
に添加する。この様な目的で添加するＣの添加量が０．
９０重量％未満の場合には、十分な効果を得られない。
これに対して、１．２０重量％を超えて添加すると、巨
大炭化物が発生し、逆に、転がり疲れ寿命に関する特性
を劣化させてしまう。この為、Ｃの添加量を０．９０〜
１．２０重量％の範囲に限定した。

【００２１】次に、Siは、製鋼時に脱酸剤として作用す
る事に加えて、得られた鋼材の焼き入れ性の確保、又、
高温時の軟化抵抗性を得る為に添加する。この様な目的
で添加するSiの添加量が０．３重量％未満の場合には、
十分な効果を得られない。これに対して、２．０重量％
を超えて添加すると、冷間加工性が低下して、良質の軌
道輪を得る為に要するコストが嵩む。この為、Siの添加
量を０．３〜２．０重量％の範囲に限定した。

【００２２】次に、Mnは、焼き入れ性を向上させると共
に、転がり疲れ寿命を向上させる為に添加する。この様
な目的で添加するMnの添加量が０．３重量％未満では十
分な効果を得られない。これに対して、１．５重量％を
超えて添加すると、被削性（削り易さ）が著しく低下
し、軌道輪の表面性状を所望の状態とする為の加工が面
倒になる。この為、Mnの添加量を０．３０〜１．５重量
％の範囲に限定した。

【００２３】次に、Ｐ及びＳは、強度低下の原因となる
為、添加量を極力抑える必要がある（可及的に０％に近
い事が好ましい）。何れの元素に関しても、０．０３０
重量％を越えて添加すると、強度低下が無視できなくな
る。この為、Ｐ及びＳの添加量を、０．０３０重量％以
下とした。次に、Crは、鋼の焼き入れ性を向上させ、疲
労強度、靭性等を向上させる為に添加する。この様な効
果は、Crを１．０〜２．０重量％の範囲で添加した場合
に十分得られる。

【００２４】次に、Tiは、鋼中にTi炭化物（TiＣ）、Ti
炭窒化物（TiＣＮ）の形で微細分散して耐摩耗性の向上
を図ると共に、結晶粒の粗大化を抑制する為に添加す
る。この様なTiの添加量が０．０５重量％未満の場合に
は十分な効果を得られない。これに対して、０．５０重
量％を超えて添加すると、逆にTi炭化物やTi炭窒化物が
粗大化して、十分な効果を示さなくなるだけでなく、剥
離の起点となる介在物になってしまう。この為、Tiの添
加量を、０．０５〜０．５０重量％の範囲に限定した。

【００２５】次に、Ｎは、Ti及びＣと結合してTi炭窒化
物を生成し、微細分散して耐摩耗性の向上を図ると共
に、結晶粒の粗大化を抑制する為に添加する。但し、
０．０３重量％を越えて添加すると、粗大なTi炭窒化物
が析出する様になる。この為、Ｎの含有量は０．０３重
量％以下とした。尚、上記効果を得る為にＮは、０．０
１５重量％以上添加する事が好ましい。

【００２６】上述の様な組成を有する鋼材により、トロ
イダル型無段変速機を構成するパワーローラと外輪との
うちの少なくとも一方である軌道輪を造り、この軌道輪
に優れた耐摩耗性及び疲労特性を持たせる為には、上記
組成を有する鋼材を、次の条件で加工して、上記軌道輪
を造る。

【００２７】即ち、上述した成分範囲に溶製した鋼を、
１１００〜１２００℃の温度範囲に加熱して圧延し、鋼
片若しくは鋼材を得る。更に、この鋼材に、９００〜１
２００℃の温度範囲で圧延若しくは鍛造加工を施す事に
より、上記軌道輪を構成する為の素材を得る。そして、
この素材に、焼き入れ及び焼き戻しを順次施すか、或は
浸炭窒化処理と焼き入れと焼き戻しとを順次施す。これ
ら一連の処理を施す事により、平均粒径が５〜１００nm
である、Ti炭化物及びTi炭窒化物を微細分散させた、鋼
製の素材を得られる。そこで、この素材に所定の軌道面
を仕上げる等の研削加工を施す事により、上記軌道輪を
得る。この様にして得られた軌道輪は、優れた耐摩耗性
並びに疲労特性を有し、これを組み込んだトロイダル型
無段変速機の耐久性を十分に確保できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の特徴は、例えば図３〜４
に示す様なハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速
機を構成するパワーローラ９をトラニオン７の内側面に
回転自在に支持する為のスラスト転がり軸受であるスラ
スト玉軸受１４を構成する、上記パワーローラ９と外輪
１６とのうちの少なくとも一方（好ましくは双方）の材
料を工夫する点にある。即ち、上記各部材９、１６を構
成する鋼材の組成を工夫する事により、上記スラスト玉
軸受１４を含む上記トロイダル型無段変速機の耐久性向
上を、コスト上昇を抑えつつ実現する点にある。図面に
現れるトロイダル型無段変速機の具体的構造に就いて
は、上記図３〜４に示した構造の他、従来から広く知ら
れている各種ハーフトロイダル型のトロイダル型無段変
速機が、何れも対象となる。

【００２９】例えば、上記図３〜４に示したトロイダル
型無段変速機に本発明を適用する場合には、上記パワー
ローラ９と外輪１６とのうちの少なくとも一方（好まし
くは双方）を、０．９０〜１．２０重量％のＣと、０．
３〜２．０重量％のSiと、０．３０〜１．５重量％のMn
と、０．０３０重量％以下のＰと、０．０３０重量％
以下のＳと、１．０〜２．０重量％のCrと、０．０５〜
０．５０重量％のTiと、０．０３重量％以下のＮとを含
有し、残部をFeと不可避不純物とした鋼材により造る。

【００３０】そして、この鋼材の表面並びに内部に、平
均粒径が５〜１００nmであるTi炭化物及びTi炭窒化物を
分散させると共に、上記パワーローラ９の外側面に形成
した内輪軌道１８と上記外輪１６の内側面に形成した外
輪軌道１９とのうちの少なくとも一方（好ましくは双
方）の軌道面の硬度を、焼き入れ及び焼き戻しを順次行
なう熱処理により、ＨＲＣ５９以上とする。或は、上記
鋼材を、平均粒径が５〜１００nmであるTi炭化物及びTi
炭窒化物を分散させた鋼製とし、上記軌道面の硬度を、
浸炭窒化処理と焼き入れ及び焼き戻しとを順次行なう熱
処理により、ＨＲＣ５９以上とする。尚、上記鋼材に、
浸炭窒化処理後、焼き入れ処理及び焼き戻し処理を施せ
ば、異物混入潤滑下での寿命特性を向上させる事ができ
る。即ち、トロイダル型無段変速機内に潤滑及び動力伝
達の為に封入したトラクションオイル中に、金属の摩耗
粉等の異物が混入した状態でも、上記内輪軌道１８や外
輪軌道１９に、圧痕等の損傷が生じにくくして、より優
れた耐久性を得られる。

【００３１】

【実施例】上述の様な組成並びに表面硬度を有する鋼材
を使用する事により、トロイダル型無段変速機を構成す
るパワーローラ９と外輪１６とのうちの少なくとも一方
の耐久性向上を図れる事を確認する為に、本発明者が行
なった実験に就いて説明する。先ず、例えば図３〜４に
示す様なトロイダル型無段変速機に組み込むパワーロー
ラ９及び外輪１６を構成する為の材料として、次の表１
に示す様な組成を有する２２種類の鋼材を、１００kgの
真空溶解炉内で溶製調製した。

【００３２】

【表１】

【００３３】この様にして調製した鋼材を、９００〜１
２００℃の温度範囲で鍛造加工を施すか（パワーローラ
９の場合）、或は１１００〜１２００℃の温度範囲で鍛
伸して（外輪１６の場合）、前記パワーローラ９或は外
輪１６よりも少し大きな素材を得た。次いで、この素材
に旋削加工を施して、これらパワーローラ９或は外輪１
６にほぼ一致する形状を有する第二素材とした。次い
で、この第二素材に、次のに示す２種類の熱処理の
うちの何れかの熱処理を施した。最後に、上記パワーロ
ーラ９外側面の内輪軌道１８或は上記外輪１６の内側面
の外輪軌道１９を研摩する仕上加工を施して、トロイダ
ル型無段変速機に組み込むべき、上記パワーローラ９及
び外輪１６とした。

【００３４】熱処理図５に示す様に、温度が８４０〜８６０℃のRxガス雰囲
気中で、０．５〜１．０時間熱処理（ずぶ焼き）した
後、オイルクエンチ（焼き入れ）を行ない、次に、温度
が１６０〜１８０℃の大気中で２時間加熱した後、冷却
する（焼き戻す）。熱処理図６に示す様に、温度が８４０〜８６０℃のRxガス、エ
ンリッチガス及びアンモニアガス雰囲気中で３〜５時間
熱処理（浸炭窒化）した後、オイルクエンチ（焼き入
れ）を行ない、次に、温度が１６０〜１８０℃の大気中
で２時間加熱した後、冷却する（焼き戻す）。

【００３５】又、比較例１２として、次の表２に示す様
な組成を有する浸炭鋼に、次述する熱処理を施した。
そして、熱処理後に仕上加工を施して、パワーローラ９
及び外輪１６とした。

【表２】尚、上記熱処理は、図７に示す様に、先ず、温度が９
３０〜９５０℃のRxガス、エンリッチガス及びアンモニ
アガス雰囲気中で２０〜３０時間熱処理（浸炭窒化処
理）した後、放冷を行なう。次に、温度が８４０〜８６
０℃のRxガス雰囲気で０．５〜１時間熱処理した後、オ
イルクエンチを行ない、更に、温度が１６０〜１８０℃
の大気中で２時間加熱した後、冷却する（焼き戻す）。
この様な熱処理により得られる比較例１２は、優れた耐
久性を有する反面、熱処理に要するコストが嵩むもので
ある。

【００３６】一方、前記パワーローラ９を挟持する、入
力側、出力側各ディスク２、４（図３）は、表２で示す
組成の浸炭鋼に、図７に示す様な熱処理を施して作製
した。又、パワーローラ９を構成する鋼材の組成と、当
該パワーローラ９を挟持する入力側、出力側各ディスク
２、４を構成する鋼材の組成とは、互いに同じとした。

【００３７】この様にして得られた供試体（パワーロー
ラ９、外輪１６、入力側、出力側各ディスク２、４）を
用いてトロイダル型無段変速機の変速機構部分（バリエ
ータ）を組み立てた。組立後、この変速機構部分を試験
装置に組み込み、次に示す試験条件及び試験条件
で、耐久試験を行なった。試験条件では、異物（ステ
ンレス粉）を潤滑油（トラクションオイル）中に混入、
拡散させた状態で試験を行なった。又、耐久試験は、パ
ワーローラ９の外側面に形成した内輪軌道１８に剥離が
発生するまで行なった。各耐久試験は、同種の資料に就
いて５個ずつ（ｎ＝５）行ない、得られた結果をワイブ
ル確率用紙上で整理し、９０％残存寿命値（Ｌ₁₀値）を
求めた。得られた試験結果を表３に示す。試験条件入力軸の回転数：４０００min^-1 入力トルク：３７０Ｎｍ使用潤滑油：トラクションオイル油温：１００℃ 試験条件入力軸の回転数：４０００min^-1 入力トルク：３００Ｎｍ使用潤滑油：トラクションオイル油温：１００℃ 異物：大きさ（平均粒径）７４〜１４７μｍ平均硬さＨＶ５００量０．００５ｇ／Ｌ

【００３８】

【表３】

【００３９】前述した様な耐久試験の結果を表したこの
表３から明らかな通り、本発明の様な組成並びに性状を
有する鋼材により造られたパワーローラ９は、比較例１
２に示した従来のパワーローラ９と同等の寿命特性を有
する。しかも、前述した図５〜６と図７とを比較すれば
明らかな通り、上記比較例１２を得る為に必要とした、
長時間の浸炭窒化処理を省略する事ができて、熱処理コ
ストの低減を図れる。尚、鋼種１５、１７を使用した比
較例４、６は、熱処理コストを低く抑えられて、しかも
耐久性は十分であるが、加工が面倒で、この面からコス
トが嵩む。又、上述の様に、熱処理コストを低減してト
ロイダル型無段変速機全体としてのコスト低減を図れる
事は、本発明をパワーローラ９のみ若しくは外輪１６の
みに関して実施した場合でも同様である。要は、何れも
厳しい条件下で使用されるパワーローラ９と外輪１６と
のうちで、より厳しい条件下で使用される部材に就いて
本発明を適用する。勿論、上記パワーローラ９と外輪１
６との双方に本発明を適用する事が好ましい。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、優れた耐久性を有するトロイダル型無段変
速機を低コストで実現して、トロイダル型無段変速機の
普及に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となるトロイダル型無段変速機の
基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。

【図２】同じく最大増速時の状態で示す側面図。

【図３】従来の具体的構造の１例を示す断面図。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図。

【図５】熱処理を示す工程図。

【図６】熱処理を示す工程図。

【図７】熱処理を示す工程図。

【符号の説明】

１入力軸２入力側ディスク２ａ内側面３出力軸４出力側ディスク４ａ内側面５ケーシング６枢軸７トラニオン８変位軸９パワーローラ９ａ周面１０ローディングカム装置１１入力軸１２出力歯車１３支持板１４スラスト玉軸受１５スラストニードル軸受１６外輪１７アクチュエータ１８内輪軌道１９外輪軌道

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 33/62 Ｆ１６Ｃ 33/62

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれが断面円弧形の凹面である互い
の内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ
互いに独立した回転自在に支持された第一ディスク及び
第二ディスクと、これら両ディスクの中心軸に対し捻れ
の位置にある状態でそれぞれの両端部に設けられた枢軸
を中心として揺動する複数のトラニオンと、これら各ト
ラニオンの中間部に、これら各トラニオンの内側面から
突出する状態で支持された変位軸と、これら各トラニオ
ンの内側面側に配置され且つ上記両ディスク同士の間に
挟持された状態で、上記各変位軸の周囲に回転自在に支
持された、その周面を球状凸面としたパワーローラと、
これら各パワーローラの外側面と上記各トラニオンの内
側面との間に設けられたスラスト転がり軸受とを備え、
これら各スラスト転がり軸受は、上記各パワーローラの
外側面に形成された内輪軌道と上記各トラニオンの内側
面に支持された外輪の内側面に形成された外輪軌道との
間に複数個の転動体を設けて成るものであるトロイダル
型無段変速機に於いて、上記各スラスト転がり軸受を構
成する上記パワーローラと上記外輪とのうちの少なくと
も一方の部材であってその軸方向片面に軌道面を有する
軌道輪が、０．９０〜１．２０重量％のＣと、０．３〜
２．０重量％のSiと、０．３０〜１．５重量％のMnと、
０．０３０重量％以下のＰと、０．０３０重量％以下
のＳと、１．０〜２．０重量％のCrと、０．０５〜０．
５０重量％のTiと、０．０３重量％以下のＮとを含有
し、残部をFeと不可避不純物とし、表面並びに内部に、
平均粒径が５〜１００nmであるTi炭化物及びTi炭窒化物
を分散させた鋼製であり、上記軌道面の硬度が、焼き入
れ及び焼き戻しを順次行なう熱処理によりＨＲＣ５９以
上とされている事を特徴とするトロイダル型無段変速
機。
【請求項２】それぞれが断面円弧形の凹面である互い
の内側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、且つ
互いに独立した回転自在に支持された第一ディスク及び
第二ディスクと、これら両ディスクの中心軸に対し捻れ
の位置にある状態でそれぞれの両端部に設けられた枢軸
を中心として揺動する複数のトラニオンと、これら各ト
ラニオンの中間部に、これら各トラニオンの内側面から
突出する状態で支持された変位軸と、これら各トラニオ
ンの内側面側に配置され且つ上記両ディスク同士の間に
挟持された状態で、上記各変位軸の周囲に回転自在に支
持された、その周面を球状凸面としたパワーローラと、
これら各パワーローラの外側面と上記各トラニオンの内
側面との間に設けられたスラスト転がり軸受とを備え、
これら各スラスト転がり軸受は、上記各パワーローラの
外側面に形成された内輪軌道と上記各トラニオンの内側
面に支持された外輪の内側面に形成された外輪軌道との
間に複数個の転動体を設けて成るものであるトロイダル
型無段変速機に於いて、上記各スラスト転がり軸受を構
成する上記パワーローラと上記外輪とのうちの少なくと
も一方の部材であってその軸方向片面に軌道面を有する
軌道輪が、０．９０〜１．２０重量％のＣと、０．３〜
２．０重量％のSiと、０．３０〜１．５重量％のMnと、
０．０３０重量％以下のＰと、０．０３０重量％以下
のＳと、１．０〜２．０重量％のCrと、０．０５〜０．
５０重量％のTiと、０．０３重量％以下のＮとを含有
し、残部をFeと不可避不純物とし、平均粒径が５〜１０
０nmであるTi炭化物及びTi炭窒化物を分散させた鋼製で
あり、上記軌道面の硬度が、浸炭窒化処理と焼き入れ及
び焼き戻しとを順次行なう熱処理によりＨＲＣ５９以上
とされている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。