JP2004144261A - Toroidal continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用自動変速機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の変速ユニットとして、図5〜6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、例えば特許文献1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、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の内面、或はこのケーシング内に設けた支持ブラケットには、上記入力軸1並びに出力軸3に対して捻れの位置にある枢軸5、5を中心に揺動するトラニオン6、6を設けている。
【0003】
即ち、これら各トラニオン6、6は、それぞれの両端部外側面に上記枢軸5、5を、互いに同心に、且つ、上記入力軸1及び出力軸3の方向に対し直角若しくはほぼ直角な方向に設けている。又、これら各トラニオン6、6の中心部には変位軸7、7の基端部を支持し、上記枢軸5、5を中心として各トラニオン6、6を揺動させる事により、各変位軸7、7の傾斜角度の調節を自在としている。又、これら各トラニオン6、6に支持した変位軸7、7の周囲には、それぞれパワーローラ8、8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8、8を、上記入力側、出力側両ディスク2、4同士の間に挾持している。これら入力側、出力側両ディスク2、4の互いに対向する内側面2a、4aは、それぞれの断面が上記枢軸5の中心軸上の点をその中心とする円弧形である、凹面をなしている。そして、球面状の凸面に形成した各パワーローラ8、8の周面8a、8aを、上記内側面2a、4aに当接させている。
【0004】
又、上記入力軸1と入力側ディスク2との間には、ローデイングカム式の押圧装置9を設け、この押圧装置9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、弾性的に押圧している。この押圧装置9は、入力軸1と共に回転するカム板10と、保持器11により保持された複数個(例えば4個)のローラ12、12とから構成している。上記カム板10の片側面(図5〜6の左側面)には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面13を形成し、又、上記入力側ディスク2の外側面(図5〜6の右側面)にも、同様のカム面14を形成している。そして、上記複数個のローラ12、12を、上記入力軸1の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【0005】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸1の回転に伴ってカム板10が回転すると、カム面13によって複数個のローラ12、12が、入力側ディスク2の外側面に形成したカム面14に押圧される。この結果、この入力側ディスク2が、上記複数のパワーローラ8、8に押圧されると同時に、上記1対のカム面13、14と複数個のローラ12、12との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク2が回転する。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8、8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、前記各トラニオン6、6を、前記枢軸5、5を中心として所定方向に揺動させる。そして、図5に示す様に、上記各パワーローラ8、8の周面8a、8aを、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7、7を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記トラニオン6、6を上記所定方向とは逆方向に揺動させる。そして、図6に示す様に、上記各パワーローラ8、8の周面8a、8aを、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7、7を傾斜させる。各変位軸7、7の傾斜角度を、図5と図6との中間にすれば、入力軸1と出力軸3との間で、中間の変速比を得る事ができる。
【0007】
更に、図7は、特許文献2に記載されたトロイダル型無段変速機で、自動車用変速機として、より具体化した構造を示している。エンジンのクランク軸の回転は、クラッチ15を介して入力軸16に伝達し、この入力軸16の中間部にスプライン係合したカム板10を回転させる。そして、このカム板10を含んで構成する押圧装置9の作動により、入力側ディスク2を、出力側ディスク4に向け図7で左方に押圧しつつ回転させる。入力側ディスク2の回転は、パワーローラ8、8によって出力側ディスク4に伝達される。
【0008】
この出力側ディスク4は上記入力軸16の周囲に、ニードル軸受17により支持している。又、上記出力側ディスク4と一体に形成した円筒状の出力軸18をハウジング19の内側に、アンギュラ型の玉軸受20により支持している。一方、上記入力軸16の一端(図7の右端)は上記ハウジング19の内側にころ軸受21により、他端は上記ハウジング19の内側にアンギュラ型の玉軸受22によりスリーブ23を介して、それぞれ回転自在に支持している。
【0009】
又、上記出力軸18の外周面には、駆動側前進ギヤ24と駆動側後退ギヤ25とを一体とした伝達ギヤ26を、スプライン係合させている。車両の前進時にはこの伝達ギヤ26を図7の右方に移動させて、上記駆動側前進ギヤ24と、取り出し軸27の中間部に設けた従動側前進ギヤ28とを直接噛合させる。これに対して、後退時には上記伝達ギヤ26を図7の左方に移動させて、上記駆動側後退ギヤ25と、上記取り出し軸27の中間部に固定した従動側後退ギヤ29とを、図示しない中間ギヤを介して噛合させる。
【0010】
上述の様に構成する、トロイダル型無段変速機の使用時には、エンジンによりクラッチ15を介して入力軸16を回転させ、上記伝達ギヤ26を適宜の方向に移動させれば、上記取り出し軸27を任意方向に回転させる事ができる。又、各トラニオン6、6を揺動させて、各パワーローラ8、8の周面8a、8aと、入力側、出力側両ディスク2、4の内側面2a、4aとの接触位置を変えれば、上記入力軸16と取り出し軸27との回転速度比を変える事ができる。
【0011】
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、前記押圧装置9の作動に基づき、入力側ディスク2を出力側ディスク4に向け押圧する。この結果、上記押圧装置9を構成するカム板10を支持した入力軸16には、図7で右方向のスラスト荷重が、上記押圧に基づく反力として加わる。このスラスト荷重は、上記入力軸16の端部に蝶合したナット30と前記スリーブ23とを介して、前記玉軸受22により支承する。又、押圧装置9の作動により前記出力軸18には、図7で左方向のスラスト荷重が、入力側、出力側両ディスク2、4とパワーローラ8、8とを介して加わる。このスラスト荷重は、上記出力軸18に外嵌したストップリング31を介して、前記玉軸受20により支承する。
【0012】
又、上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、上記入力軸16及び出力軸18にスラスト荷重が加わる他、上記各パワーローラ8、8にも、スラスト荷重が加わる。この為、これら各パワーローラ8、8と上記各トラニオン6、6との間にスラスト玉軸受32、32を設けて、これら各パワーローラ8、8に加わるスラスト荷重を支承している。これら各スラスト玉軸受32、32はそれぞれ、複数の玉33、33と、これら複数の玉33、33を転動自在に保持する為の保持器34と、外輪35とから構成している。上記複数の玉33、33は、軸受鋼、或はセラミックにより、球状に形成している。この様な玉33、33は、上記各パワーローラ8、8の外端面に形成した軌道面(内輪軌道)と、上記外輪35の内面に形成した軌道面(外輪軌道)とに転がり接触する。又、上記保持器34は、金属或は合成樹脂により円輪状に構成すると共に、直径方向中間部で円周方向等間隔位置に複数のポケット36、36を形成しており、これら各ポケット36、36内にそれぞれ上記玉33、33を、1個ずつ転動自在に保持している。更に、軸受鋼、或はセラミック等により円輪状に構成した上記各外輪35、35は、スラスト軸受37(次述する図8参照)を介して、上記各トラニオン6の内側面に突き当てている。
【0013】
上述の様なスラスト玉軸受32、32は、トロイダル型無段変速機の運転時に、上記各パワーローラ8、8に加わるスラスト荷重を支承しつつ、高速で回転する。従って、トロイダル型無段変速機の運転時に、上記各スラスト玉軸受32、32には、十分な量の潤滑油を供給しなければならない。この為従来から、図8に示す様に、上記外輪35の一部に1乃至複数の給油孔38、38を形成し、トロイダル型無段変速機の運転時には、これら各給油孔38、38内に潤滑油を強制的に送り込む事が行なわれている。上記各給油孔38、38内に強制的に送り込んだ潤滑油は、上記外輪35の内面と前記保持器34の外面との間の隙間、並びにこの保持器34の内面と上記パワーローラ8の外端面との間の隙間を通じて流れ、その間に上記複数の玉33、33の転動部分を潤滑する。
【0014】
ところで、上述の様な構造によりスラスト玉軸受32、32に潤滑油を送り込む構造の場合には、部分的に潤滑油の供給が不足する可能性がある。即ち、図9(A)に示す様に、保持器34が外輪35の内面とパワーローラ8の外端面との中間に位置すれば、上記外輪35の内面と上記保持器34の外面との間の隙間、並びにこの保持器34の内面と上記パワーローラ8の外端面との間の隙間の何れにも潤滑油が流れる為、特に問題を生じない。ところが、上記外輪35に形成した給油孔38から保持器34の外面に向けて潤滑油を吐出すると、この潤滑油の流れに押されて上記保持器34が、図9(B)に示す様に、パワーローラ8側に変位する。この様な変位に基づき、上記保持器34の内面と上記パワーローラ8の外端面とが密接すると、この外端面に形成した軌道面と各玉33の転動面との当接部に十分量の潤滑油が存在しない状態となる。この結果、上記パワーローラ8の外端面の軌道面と各転動体33の転動面との当接部での摩耗量が増大したり、著しい場合には当該当接部が焼き付く可能性がある。
【0015】
この様な問題をなくす為の構造として、特許文献3には、図10〜13に示す様な、潤滑性を向上させたスラスト玉軸受32aを組み込んだトロイダル型無段変速機が記載されている。このスラスト玉軸受32aを構成する保持器34aの主体39は、合成樹脂、或は真鍮の如き銅系合金等の金属により、全体を円輪状に構成している。この主体39の直径方向中間部で円周方向複数個所にはポケット36を、保持すべき玉33の形状に合わせて形成している。又、上記主体39の内外両面には凹溝40、40を、この主体39の直径方向に、上記各ポケット36を横切る状態で形成し、これら各凹溝40、40により、上記主体39の内周縁と外周縁との間に設けられた潤滑油流路を構成している。
【0016】
上述の様に構成する、潤滑性を向上させたスラスト玉軸受32aを組み込んだトロイダル型無段変速機によれば、外輪35に形成した給油孔38から吐出する潤滑油の勢い等により、スラスト玉軸受32aを構成する保持器34aが軸方向に変位して、図13に示す様に、この保持器34aの内面とパワーローラ8の外端面とが密接した場合でも、上記各凹溝40、40の内面とパワーローラ8の外端面で囲まれた空間が潤滑油流路となる。そして、各玉33を保持したポケット36内に十分な量の潤滑油が、上記各凹溝40、40を通じて流れる。この結果、上記パワーローラ8の外端面に形成した軌道面と玉33の転動面との当接部に存在する潤滑油が不足する事を防止して、前記スラスト玉軸受32aの一部が著しく摩耗したり、或は焼き付いたりする危険性を低くできる。
【0017】
更に、特許文献4には、上記保持器34aに生ずる曲げ応力を一定に保ちつつ、上記各凹溝40、40の断面形状を最適化する事によって、言い換えれば、上記曲げ応力を大きくする事なく上記各凹溝40、40の断面積を大きくする事によって、上記ポケット36内を流通する潤滑油の流量を多くし、潤滑性の向上を図る構造が記載されている。即ち、上記特許文献4に記載された構造の場合には、潤滑油流路である上記各凹溝40、40の形状を、上記保持器34aの軸方向に関する深さをH、円周方向の幅を2Lとした場合に、0.29≦H/L≦0.88を満たす様にしている。この構成により、上記各凹溝40、40の断面積が不必要に大きくなって保持器34aが破損し易くなる事を防止しつつ、上記各凹溝40、40を流れる潤滑油の流量を多くして、潤滑性を向上させる様にしている。
【0018】
【特許文献1】
実開昭62−71465号公報
【特許文献2】
実願昭61−87523号(実開昭62−199557号)のマイクロフィルム
【特許文献3】
実用新案登録第2603559号公報
【特許文献4】
特開2002−89646号公報
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
トラニオン6、6に対しパワーローラ8、8を支持する為のスラスト玉軸受32、32aに組み込んだ保持器34、34aは、トロイダル型無段変速機の運転時に高速で回転して動力の一部を消費する反面、この保持器34、34a自体は特に動力伝達に寄与するものではない。この為、トロイダル型無段変速機の伝達効率を向上させる為には、上記保持器34、34aをできるだけ小型・軽量にする事が望まれる。但し、むやみにこの保持器34、34aの小型化を図ると、この保持器34、34aの外周縁と各ポケット36、36の内周面との距離が短くなり、運転時に加わる曲げ応力によって、この保持器34、34aに亀裂等の損傷が発生し易くなる。
【0020】
例えば、図10に示す様に、保持器34aが各玉33のピッチ円に対し偏心する事によって、何れかの玉33からポケット36の内面にラジアル方向の荷重Fが作用する場合に就いて考える。この場合、上記保持器34aの外周縁と上記ポケット36の内面との間に位置して凹溝40、40を形成した間部分41を、両端固定の支持梁に近似できるとして考えられる。従って、上記間部分41を力(荷重)Fで押した場合にこの間部分41に生ずる最大の曲げ応力σは、材料力学的に次の(1)式で表される。
σ=3FL/ {4b2 (t−H)} −−− (1)
【0021】
この(1)式中、Lは上記各凹溝40、40の円周方向の幅の1/2を、bは、上記保持器34aの直径方向に関する上記間部分41の長さを、Hは、この保持器34aの軸方向に関する上記各凹溝40、40の深さを、それぞれ表している。又、tは、これら各凹溝40、40から外れた部分での、上記保持器34aの軸方向の厚さの1/2である。この様な(1)式から、上記間部分41の長さbが小さくなると、この間部分41に加わる曲げ応力σが大きくなり、上記保持器34aが破損し易くなる事が分かる。
本発明は、この様な事情に鑑みて、上記間部分41に生ずる曲げ応力を小さくして上記保持器34aを破損しにくくし、トロイダル型無段変速機の耐久性及び信頼性向上を図るべく発明したものである。
【0022】
【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、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様に、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心に配置された第一、第二のディスクと、これら第一、第二のディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに支持された変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、上記第一、第二の両ディスクの内側面同士の間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと上記トラニオンとの間に設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト玉軸受とを備える。そして、上記第一、第二のディスクの内側面はそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、パワーローラの周面は球面状の凸面であり、この周面と上記各内側面とが互いに当接しており、上記スラスト玉軸受は、複数の玉と、この複数の玉を転動自在に保持する保持器とを備えたものである。又、上記保持器は、円輪状の主体と、それぞれがこの主体の直径方向中間部に形成されて、その内側に上記各玉を1個ずつ転動自在に保持する複数のポケットと、これら各ポケットを横切る状態で、上記主体の内周縁と外周縁との問に設けられた複数の潤滑油流路とを備える。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記保持器の軸方向の厚さを2tとし、上記各潤滑油流路のうちで上記各ポケットと上記保持器の外周縁との間に存在する部分の、この保持器の半径方向に関する長さをbとし、軸方向に関する深さをHとし、円周方向の幅を2Lとし、上記各玉の直径をDaとした場合に、(Da2 /b2 ){L/(t−H)}≦146.17の関係をを満たす。
【0023】
【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が、第一、第二のディスク同士の間で動力を伝達する作用、並びにこれら第一、第二のディスクの回転速度の比を調節する作用は、前述の図5〜7に示した従来のトロイダル型無段変速機の場合と同様である。又、保持器を構成する主体に設けた複数の潤滑油流路を介して保持器のポケット内に潤滑油を流通させる事により、上記保持器が軸方向に変位した状態でも上記ポケット内に潤滑油を供給する作用は、前述の図10〜13に示した従来のトロイダル型無段変速機の場合と同様である。
【0024】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、各潤滑油流路のうちで各ポケットと保持器の外周縁との間に存在する部分の形状(b、L、H、t)とスラスト玉軸受を構成する玉の直径Daとの関係を、(Da2 /b2 ){L/(t−H)}≦146.17の範囲に設定している為、保持器が限界を超えて小さくなり、この保持器が破損し易くなる事を防止できる。この為、この保持器を組み込んだトロイダル型無段変速機の伝達効率を、耐久性及び信頼性を確保しつつ、向上させる事ができる。
【0025】
次に、(Da2 /b2 ){L/(t−H)}≦146.17とする事で、保持器の破損防止を図れる理由に就いて説明する。前述の式(1)と同様に、各潤滑油流路のうちで各ポケットと保持器の外周縁との間に存在する部分に生ずる最大の曲げ応力σは材料力学的に次の(1)式で表される。各符号の意味は、前述した通りである。
σ=3FL/{4b2 (t−H)} −−− (1)
この(1)式で、玉が保持器を外径側へ押す荷重Fは、「Advanced Dynamics of Rolling Elements 」に記載の方法と同様の解析によるとF=C・Da2 となるので、これを上記(1)式に代入すると、次の(2)式を得られる。
σ=3C・Da2 ・L/{4b2 (t−H)} −−− (2)
【0026】
この(2)式中、Cは定数であり、この値は、上記文献に記載の方法と同様の解析を行なうと、最大荷重の場合でも1.39程度である事が分かった。一方、保持器材料の疲労強度をσwとすると、σ/σwと(Da2 /b2 ){L/(t−H)}との関係は、図14に示す様になる。ここで、トロイダル型無段変速機のスラスト玉軸受の保持器を構成する為の材料として真鍮(HBS C1)や鉄系の金属材料が一般的であり、このうち真鍮の疲労限度σwは150MPa程度であるから、上記図14から分かる様に、(Da2 /b2 ){L/(t−H)}=146.17でσ/σw=1となる。この図14から分かる様に、σwが変化すると(Da2 /b2 ){L/(t−H)}も変化するが、このσwの値の小さい上記真鍮(HBS C1)の値を考慮して設計を行なえば、疲労破壊を防止する事ができる。従って、上記保持器の破損防止を図ってこの保持器を組み込んだトロイダル型無段変速機の耐久性及び信頼性を確保する面から、上記(Da2 /b2 ){L/(t−H)}の値を146.17以下とする事が好ましい事が分かる。
【0027】
【発明の実施の形態】
図1〜3は、本発明の実施形態の第1例として、潤滑油流路として、断面形状が矩形である凹溝40a、40bを設けた場合に就いて示している。尚、本発明の特徴は、これら各凹溝40a、40bのうちで各ポケット36と保持器34bの外周縁との間に存在する凹溝40b、40bを設けた間部分41の形状(b、L、H、t)と、玉33の直径Daとの関係を規制する事によって、上記保持器34bの外径が限界を超えて小さくなり、この保持器34bが破損し易くなる事を防止する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来構造の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【0028】
上記保持器34bを構成する円輪状の主体39の直径方向中間部には複数のポケット36を、円周方向に亙り互いに等間隔で形成している。そして、上記主体39の内外両面(軸方向両面)に複数の凹溝40a、40bを、上記各ポケット36を横切る状態で形成している。これら各凹溝40a、40bが、上記主体39の内周縁と外周縁との間に設けられた、複数の潤滑油流路を構成する。トロイダル型無段変速機の運転時に上記各潤滑油流路となる上記各凹溝40a、40bには、上記主体39の内周縁側から外周縁側に向けて、前述の給油孔38(図8、9、13参照)から吐出された潤滑油が流通する。この間にこの潤滑油は、上記各ポケット36内に保持された玉33の転動面と相手軌道面との当接部を潤滑する。
【0029】
本例の場合には、上記各凹溝40a、40bのうち、上記各ポケット36の内面と上記保持器34bの外周縁とを連通させて、これら各ポケット36内に送り込まれた潤滑油を上記保持器34bの周囲に排出させる各凹溝40b、40b(下流側部分)を形成した間部分41の形状を、玉33の直径Daとの関係で規制している。即ち、上記保持器34bの軸方向厚さを2tとし、この保持器34bの直径方向に関する上記間部分41の長さをbとし、同じく軸方向に関する深さをHとし、円周方向の幅を2Lとした場合に、(Da2 /b2 ){L/(t−H)}≦146.17の関係を満たしている。この様に上記間部分41の形状と上記玉33の直径Daとの関係を、(Da2 /b2 ){L/(t−H)}≦146.17を満たす様に設定している為、上記保持器34bが限界を超えて小さくなり、この保持器34bが破損し易くなる事を防止できる。この為、この保持器34bを組み込んだトロイダル型無段変速機の伝達効率を、耐久性及び信頼性を確保しつつ、向上させる事ができる。
【0030】
次に、図4は、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、潤滑油流路である凹溝40c、40cの断面形状を円弧状としている。この様な断面円弧状の凹溝40c、40cを形成した本例の場合も、断面形状が矩形状である上述の第1例の場合と同様の考え方に基づき、保持器34cの半径方向に関する上記各凹溝40c、40cを形成した間部分41の形状(b、L、H、t)と玉33の直径Da(図1参照)との関係を、(Da2 /b2 ){L/(t−H)}≦146.17の範囲に設定している。そして、この様に構成する事により、上記保持器34cの外径を、強度を確保しつつ小さくして、この保持器34cを組み込んだトロイダル型無段変速機の伝達効率を、耐久性及び信頼性を確保しつつ、向上させている。この様に、潤滑油流路である凹溝の断面形状は、矩形状、円弧状等、任意の形状とする事ができる。
【0031】
【発明の効果】
本発明のトロイダル型無段変速機は、以上に述べた通り構成され作用して、パワーローラに付属のスラスト玉軸受に組み込む保持器の強度を低下させる事なく、このスラスト玉軸受の潤滑性を向上させ、更に保持器の小型・軽量化を図れる。この為、このスラスト玉軸受を組み込んだトロイダル型無段変速機の伝達効率を、信頼性並びに耐久性を確保しつつ向上させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1例を示す、保持器の部分平面図。
【図2】玉を省略して示す、図1のA一A断面図。
【図3】図2の左方から見た図。
【図4】本発明の実施の形態の第2例を示す、図3と同様の図。
【図5】従来から知られてい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略側面図。
【図6】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図7】従来の具体的構造の1例を示す断面図。
【図8】スラスト玉軸受並びにその潤滑装置部分の断面図。
【図9】図8に示した装置で潤滑が良好に行なわれる状態と潤滑不良になる状態とを示す、図8のB部拡大図。
【図10】潤滑性を向上させる為の従来構造の1例を示す、保持器の部分平面図。
【図11】玉を省略して示す、図10のC−C断面図。
【図12】図11の左方から見た図。
【図13】図10〜12に示した保持器を組み込んだスラスト玉軸受部分を示す、図8のB部に相当する図。
【図14】潤滑油流路を設けた間部分の形状(b、L、H、t)と玉の直径(Da)との関係と、この間部分に加わる応力σと疲労強度σwとの比との関係を示す線図。
【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 枢軸
6 トラニオン
7 変位軸
8 パワーローラ
8a 周面
9 押圧装置
10 カム板
11 保持器
12 ローラ
13、14 カム面
15 クラッチ
16 入力軸
17 ニードル軸受
18 出力軸
19 ハウジング
20 玉軸受
21 ころ軸受
22 玉軸受
23 スリーブ
24 駆動側前進ギヤ
25 駆動側後退ギヤ
26 伝達ギヤ
27 取り出し軸
28 従動側前進ギヤ
29 従動側後退ギヤ
30 ナット
31 ストップリング
32、32a スラスト玉軸受
33 玉
34、34a、34b、34c 保持器
35 外輪
36 ポケット
37 スラスト軸受
38 給油孔
39 主体
40、40a、40b、40c 凹溝
41 間部分[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The toroidal-type continuously variable transmission according to the present invention is used, for example, as a transmission unit of an automatic transmission for an automobile or as a transmission for various industrial machines.
[0002]
[Prior art]
The use of a toroidal-type continuously variable transmission as schematically shown in FIGS. 5 and 6 has been studied as a transmission unit of an automatic transmission for an automobile, and has been partially implemented. In this toroidal type continuously variable transmission, for example, as disclosed in Patent Document 1, an
[0003]
That is, these
[0004]
A loading device 9 of a loading cam type is provided between the input shaft 1 and the
[0005]
When the toroidal-type continuously variable transmission configured as described above is used, when the
[0006]
When the rotation speed of the input shaft 1 and the
[0007]
FIG. 7 shows a toroidal-type continuously variable transmission described in
[0008]
The
[0009]
Further, a
[0010]
When using the toroidal type continuously variable transmission configured as described above, the
[0011]
During operation of the toroidal-type continuously variable transmission as described above, the
[0012]
During operation of the toroidal-type continuously variable transmission as described above, a thrust load is applied to the
[0013]
The
[0014]
By the way, in the case of a structure in which lubricating oil is fed into the
[0015]
As a structure for eliminating such a problem,
[0016]
According to the toroidal-type continuously variable transmission having the lubricating improved thrust ball bearing 32a configured as described above, the thrust ball is driven by the force of the lubricating oil discharged from the
[0017]
Furthermore,
[0018]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. Sho 62-71465
[Patent Document 2]
Microfilm of Japanese Utility Model Application No. 61-87523 (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 62-199557)
[Patent Document 3]
Utility Model Registration No. 2603559
[Patent Document 4]
JP-A-2002-89646
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
The
[0020]
For example, as shown in FIG. 10, the case where the
σ = 3FL / {4b 2 (T−H)} −−− (1)
[0021]
In the formula (1), L is の of the circumferential width of each of the
In view of such circumstances, the present invention has been made to reduce the bending stress generated in the inter-portion 41 so that the
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The toroidal-type continuously variable transmission according to the present invention includes first and second disks which are concentrically arranged with their inner surfaces facing each other, similarly to the aforementioned conventional toroidal-type continuously variable transmission. A trunnion that swings about a pivot that is twisted with respect to the center axis of the first and second discs, a displacement shaft supported by the trunnion, and a rotatable support around the displacement axis. In this state, a power roller sandwiched between the inner surfaces of the first and second disks and a load in the thrust direction provided between the power roller and the trunnion and applied to the power roller. And a thrust ball bearing for supporting the bearing. The inner surface of each of the first and second disks is a concave surface having an arc-shaped cross section, and the peripheral surface of the power roller is a spherical convex surface. This peripheral surface and each of the inner surfaces correspond to each other. The above-mentioned thrust ball bearing is provided with a plurality of balls and a retainer which holds the plurality of balls in a freely rolling manner. The retainer has a ring-shaped main body, a plurality of pockets each formed at a diametrically intermediate portion of the main body, and holding therein each of the balls one by one in a freely rolling manner, A plurality of lubricating oil flow paths provided between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the main body in a state of crossing the pocket.
In particular, in the toroidal type continuously variable transmission of the present invention, the thickness of the cage in the axial direction is set to 2t, and each of the pockets and the outer peripheral edge of the cage in the respective lubricating oil flow paths. When the length in the radial direction of the retainer is b, the depth in the axial direction is H, the width in the circumferential direction is 2L, and the diameter of each ball is Da, (Da 2 / B 2 Satisfies the relationship of {L / (t−H)} ≦ 146.17.
[0023]
[Action]
The toroidal-type continuously variable transmission according to the present invention configured as described above adjusts the operation of transmitting power between the first and second disks and the ratio of the rotational speeds of the first and second disks. The operation performed is the same as that of the conventional toroidal-type continuously variable transmission shown in FIGS. In addition, by flowing lubricating oil into the pocket of the cage through a plurality of lubricating oil passages provided in the main body constituting the cage, even when the cage is displaced in the axial direction, the lubrication can be performed in the pocket. The operation of supplying oil is the same as that of the conventional toroidal-type continuously variable transmission shown in FIGS.
[0024]
In particular, in the toroidal-type continuously variable transmission of the present invention, the shape (b, L, H, t) of the portion of each lubricating oil flow path existing between each pocket and the outer peripheral edge of the cage. And the diameter Da of the ball constituting the thrust ball bearing is represented by (Da 2 / B 2 ) Since {L / (t−H)} ≦ 146.17, the cage can be prevented from becoming smaller than the limit and becoming easily damaged. For this reason, the transmission efficiency of the toroidal type continuously variable transmission incorporating the retainer can be improved while ensuring durability and reliability.
[0025]
Next, (Da 2 / B 2 The reason why the cage can be prevented from being broken by setting {L / (t−H)} ≦ 146.17 will be described. Similarly to the above-mentioned equation (1), the maximum bending stress σ generated in the portion between each pocket and the outer peripheral edge of the cage in each lubricating oil flow path is expressed by the following equation (1) in terms of material mechanics. It is represented by an equation. The meaning of each code is as described above.
σ = 3FL / {4b 2 (T−H)} −−− (1)
In the equation (1), the load F by which the ball pushes the cage toward the outer diameter side is F = C · Da according to the analysis similar to the method described in “Advanced Dynamics of Rolling Elements”. 2 By substituting this into the above equation (1), the following equation (2) is obtained.
σ = 3C · Da 2 ・ L / $ 4b 2 (T−H)} −−− (2)
[0026]
In the equation (2), C is a constant, and it has been found that this value is about 1.39 even in the case of the maximum load by performing the same analysis as the method described in the above-mentioned document. On the other hand, assuming that the fatigue strength of the cage material is σw, σ / σw and (Da 2 / B 2 ) {L / (t−H)} is as shown in FIG. Here, brass (HB) is used as a material for forming a cage of a thrust ball bearing of a toroidal type continuously variable transmission. S C1) or an iron-based metal material is generally used. Among them, the fatigue limit σw of brass is about 150 MPa, and therefore, as can be seen from FIG. 2 / B 2 ) {L / (t−H)} = 146.17, and σ / σw = 1. As can be seen from FIG. 14, when σw changes (Da 2 / B 2 ) {L / (t−H)} changes, but the brass (HB S If the design is performed in consideration of the value of C1), fatigue fracture can be prevented. Accordingly, from the viewpoint of preventing the cage from being damaged and securing the durability and reliability of the toroidal type continuously variable transmission incorporating the cage, the above (Da) 2 / B 2 It is understood that it is preferable to set the value of {L / (t−H)} to 146.17 or less.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIGS. 1 to 3 show, as a first example of an embodiment of the present invention, a case where
[0028]
A plurality of
[0029]
In the case of the present example, the inner surface of each of the
[0030]
Next, FIG. 4 shows a second example of the embodiment of the present invention. In the case of this example, the cross-sectional shapes of the
[0031]
【The invention's effect】
The toroidal type continuously variable transmission according to the present invention is configured and operated as described above, and without reducing the strength of the retainer incorporated in the thrust ball bearing attached to the power roller, the lubrication of the thrust ball bearing can be improved. The size and weight of the cage can be further improved. Therefore, the transmission efficiency of the toroidal-type continuously variable transmission incorporating the thrust ball bearing can be improved while ensuring reliability and durability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial plan view of a retainer, showing a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, showing a ball omitted;
FIG. 3 is a view seen from the left side of FIG. 2;
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3, showing a second example of the embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a schematic side view showing a basic configuration of a conventionally known toroidal-type continuously variable transmission in a state of maximum deceleration.
FIG. 6 is a schematic side view similarly showing a state at the time of maximum speed increase.
FIG. 7 is a sectional view showing an example of a conventional specific structure.
FIG. 8 is a sectional view of a thrust ball bearing and a lubricating device thereof.
9 is an enlarged view of a portion B in FIG. 8 showing a state in which lubrication is favorably performed and a state in which lubrication is poor in the apparatus shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a partial plan view of a cage, showing an example of a conventional structure for improving lubricity.
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 10, showing a ball omitted;
FIG. 12 is a view seen from the left side of FIG. 11;
FIG. 13 is a view corresponding to a portion B in FIG. 8, showing a thrust ball bearing portion incorporating the cage shown in FIGS.
FIG. 14 shows the relationship between the shape (b, L, H, t) of the portion between the lubricating oil flow paths and the diameter (Da) of the ball, and the ratio between the stress σ applied to this portion and the fatigue strength σw. FIG.
[Explanation of symbols]
1 input shaft
2 Input side disk
2a Inside surface
3 Output shaft
4 Output side disk
4a Inner surface
5 Axis
6 trunnion
7 Displacement axis
8 Power roller
8a Peripheral surface
9 Pressing device
10 Cam plate
11 cage
12 rollers
13, 14 Cam surface
15 clutch
16 input shaft
17 Needle bearing
18 Output shaft
19 Housing
20 ball bearings
21 Roller bearing
22 Ball bearing
23 sleeve
24 Drive-side forward gear
25 Reverse gear on drive side
26 Transmission gear
27 Take-out shaft
28 Driven forward gear
29 Driven reverse gear
30 nuts
31 Stop Ring
32, 32a thrust ball bearing
33 balls
34, 34a, 34b, 34c Cage
35 Outer ring
36 pockets
37 Thrust bearing
38 Oil supply hole
39 subject
40, 40a, 40b, 40c Groove
41 Intersection
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|---|---|---|
JP2007032824A (en) * | 2005-06-20 | 2007-02-08 | Nsk Ltd | Toroidal continuously variable transmission |
JP2010156399A (en) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Nsk Ltd | Toroidal type continuously variable transmission |
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- 2002-10-28 JP JP2002312398A patent/JP2004144261A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007032824A (en) * | 2005-06-20 | 2007-02-08 | Nsk Ltd | Toroidal continuously variable transmission |
JP4761193B2 (en) * | 2005-06-20 | 2011-08-31 | 日本精工株式会社 | Toroidal continuously variable transmission |
JP2010156399A (en) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Nsk Ltd | Toroidal type continuously variable transmission |
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