JP3314520B2 - トロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受 - Google Patents
トロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受Info
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- JP3314520B2 JP3314520B2 JP07047794A JP7047794A JP3314520B2 JP 3314520 B2 JP3314520 B2 JP 3314520B2 JP 07047794 A JP07047794 A JP 07047794A JP 7047794 A JP7047794 A JP 7047794A JP 3314520 B2 JP3314520 B2 JP 3314520B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
- F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
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- F16C19/10—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for axial load mainly
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明に係るトロイダル型無段
変速機用スラスト玉軸受は、トロイダル型無段変速機を
構成するパワーローラに加わるスラスト荷重を支承しつ
つこのパワーローラを回転自在に支持する為に利用す
る。
変速機用スラスト玉軸受は、トロイダル型無段変速機を
構成するパワーローラに加わるスラスト荷重を支承しつ
つこのパワーローラを回転自在に支持する為に利用す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車用変速機、或は各種産業機
械用の変速機として、図２〜３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ている。このト
ロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６
５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、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られた
支持ブラケットには、前記入力軸１並びに出力軸３に対
して捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動する
トラニオン６、６が設けられている。
械用の変速機として、図２〜３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ている。このト
ロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６
５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、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られた
支持ブラケットには、前記入力軸１並びに出力軸３に対
して捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動する
トラニオン６、６が設けられている。
【０００３】各トラニオン６、６は、両端部外側面に前
記枢軸５、５を設けている。又、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、前記枢軸
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。各トラニオン６、６に支持された変位軸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、各パワーローラ８、８を、前記入
力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。
記枢軸５、５を設けている。又、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、前記枢軸
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。各トラニオン６、６に支持された変位軸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、各パワーローラ８、８を、前記入
力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。
【０００４】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、ほぼ前
記枢軸５を中心とする円弧形の凹面をなしている。そし
て、球面状の凸面に形成された各パワーローラ８、８の
周面８ａ、８ａは、前記内側面２ａ、４ａに当接させて
いる。
対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、ほぼ前
記枢軸５を中心とする円弧形の凹面をなしている。そし
て、球面状の凸面に形成された各パワーローラ８、８の
周面８ａ、８ａは、前記内側面２ａ、４ａに当接させて
いる。
【０００５】前記入力軸１と入力側ディスク２との間に
は、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧
装置９によって、前記入力側ディスク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とから構成されている。前記カム板１０の片側面
（図２〜３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、前記入力側ディスク２の外
側面（図２〜３の右側面）にも、同様のカム面１４を形
成している。そして、前記複数個のローラ１２、１２
を、前記入力軸１の中心に対して放射状に配置してい
る。
は、ローディ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、前記入力側ディスク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とから構成されている。前記カム板１０の片側面
（図２〜３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、前記入力側ディスク２の外
側面（図２〜３の右側面）にも、同様のカム面１４を形
成している。そして、前記複数個のローラ１２、１２
を、前記入力軸１の中心に対して放射状に配置してい
る。
【０００６】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、１
２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、前記入力側ディスク２が前記
複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、前記
１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２と
の噛合に基づいて、前記入力側ディスク２が回転する。
そして、この入力側ディスク２の回転が、前記複数のパ
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。
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、１
２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、前記入力側ディスク２が前記
複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、前記
１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２と
の噛合に基づいて、前記入力側ディスク２が回転する。
そして、この入力側ディスク２の回転が、前記複数のパ
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。
【０００７】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５、５を中心として各トラニオン６、６
を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが
図２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、各変位軸７、７を傾斜さ
せる。
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５、５を中心として各トラニオン６、６
を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが
図２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、各変位軸７、７を傾斜さ
せる。
【０００８】反対に、増速を行なう場合には、各パワー
ローラ８、８の周面８ａ、８ａが図３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、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２と図３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。
ローラ８、８の周面８ａ、８ａが図３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、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２と図３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。
【０００９】図２〜３には、トロイダル型無段変速機の
基本構造のみを示しているが、自動車用変速機等として
より具体化した構造も、例えば実願昭６１−８７５２３
号（実開昭６２−１９９５５７号）のマイクロフィルム
に記載されている様に、従来から種々知られている。
基本構造のみを示しているが、自動車用変速機等として
より具体化した構造も、例えば実願昭６１−８７５２３
号（実開昭６２−１９９５５７号）のマイクロフィルム
に記載されている様に、従来から種々知られている。
【００１０】ところで、上述の様なトロイダル型無段変
速機の運転時に前記各パワーローラ８、８は、入力側デ
ィスク２及び出力側ディスク４からのスラスト荷重を受
けつつ、高速で回転する。この為、これら各パワーロー
ラ８、８と前記各トラニオン６、６との間には、図４に
示す様なスラスト玉軸受１５を設けている。
速機の運転時に前記各パワーローラ８、８は、入力側デ
ィスク２及び出力側ディスク４からのスラスト荷重を受
けつつ、高速で回転する。この為、これら各パワーロー
ラ８、８と前記各トラニオン６、６との間には、図４に
示す様なスラスト玉軸受１５を設けている。
【００１１】前記スラスト玉軸受１５は、内輪としての
機能を兼ね備える前記パワーローラ８と、複数の玉１
６、１６と、これら複数の玉１６、１６を転動自在に保
持する為の保持器２０と、前記パワーローラ８と同じ中
心軸αを有する外輪１７とから構成されている。尚、前
記パワーローラ８、玉１６、１６、外輪１７は、それぞ
れ軸受鋼、浸炭鋼等の軸受用鋼により形成されている。
又、前記パワーローラ８の軸方向片面（図４の上面）に
は内輪軌道１８を、前記外輪１７の軸方向片面（図４の
下面）で前記内輪軌道１８と対向する部分には外輪軌道
１９を、それぞれ形成している。これら各軌道１８、１
９は、それぞれ断面が円弧形で全体が円環状とされてい
る。尚、従来のスラスト玉軸受１５の場合には、内輪軌
道１８の断面の曲率半径Ｒ18と外輪軌道１９の断面の曲
率半径Ｒ19とは互いに等しく（Ｒ18＝Ｒ19）している。
前記各玉１６、１６の転動面は、これら内輪軌道１８と
外輪軌道１９とに転接する。
機能を兼ね備える前記パワーローラ８と、複数の玉１
６、１６と、これら複数の玉１６、１６を転動自在に保
持する為の保持器２０と、前記パワーローラ８と同じ中
心軸αを有する外輪１７とから構成されている。尚、前
記パワーローラ８、玉１６、１６、外輪１７は、それぞ
れ軸受鋼、浸炭鋼等の軸受用鋼により形成されている。
又、前記パワーローラ８の軸方向片面（図４の上面）に
は内輪軌道１８を、前記外輪１７の軸方向片面（図４の
下面）で前記内輪軌道１８と対向する部分には外輪軌道
１９を、それぞれ形成している。これら各軌道１８、１
９は、それぞれ断面が円弧形で全体が円環状とされてい
る。尚、従来のスラスト玉軸受１５の場合には、内輪軌
道１８の断面の曲率半径Ｒ18と外輪軌道１９の断面の曲
率半径Ｒ19とは互いに等しく（Ｒ18＝Ｒ19）している。
前記各玉１６、１６の転動面は、これら内輪軌道１８と
外輪軌道１９とに転接する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、実際にトロ
イダル型無段変速機に組み込まれてパワーローラ８を支
承するスラスト玉軸受１５の場合には、次に述べる様な
解決すべき点がある。即ち、内輪としての機能を兼ね備
えるパワーローラ８には、直径方向反対側に存在する入
力側ディスク２との接触点と出力側ディスク４との接触
点との２点から荷重が加わるが、この２点から円周方向
に９０度ずれた点では荷重が加わらない。従って前記パ
ワーローラ８の円周方向に亙る荷重分布は不均一にな
り、このパワーローラ８は、曲げ応力が作用する様な応
力場に置かれる。これに対して外輪１７は、円周方向に
亙って均等に配置された玉１６、１６により、円周方向
に亙ってほぼ均一な荷重を受ける。
イダル型無段変速機に組み込まれてパワーローラ８を支
承するスラスト玉軸受１５の場合には、次に述べる様な
解決すべき点がある。即ち、内輪としての機能を兼ね備
えるパワーローラ８には、直径方向反対側に存在する入
力側ディスク２との接触点と出力側ディスク４との接触
点との２点から荷重が加わるが、この２点から円周方向
に９０度ずれた点では荷重が加わらない。従って前記パ
ワーローラ８の円周方向に亙る荷重分布は不均一にな
り、このパワーローラ８は、曲げ応力が作用する様な応
力場に置かれる。これに対して外輪１７は、円周方向に
亙って均等に配置された玉１６、１６により、円周方向
に亙ってほぼ均一な荷重を受ける。
【００１３】又、前記パワーローラ８は、トロイダル型
無段変速機の変速比を確保すべくその設置位置を規制す
る必要上、厚さ寸法Ｔ8 を十分に大きくする必要があ
る。この為、スラスト玉軸受１５の内輪として機能する
前記パワーローラ８の応力拡大係数が大きくなる応力場
にあり、このパワーローラ８の寿命に関しては、モード
２だけでなくモード１も関与してくる。このうち、面内
剪断形のモード２は、一般的なスラスト玉軸受でも疲れ
寿命として問題となるフレーキング発生による転がり疲
労に関するもので、トロイダル型無段変速機用スラスト
玉軸受に限らず、一般の玉軸受でも問題となる。一方、
開口形のモード１は、内輪割れに結び付く曲げ疲労に関
するものであり、厚さ寸法の大きなパワーローラ８に不
均一な荷重を受ける、トロイダル型無段変速機用スラス
ト玉軸受独特な疲労として問題となる。
無段変速機の変速比を確保すべくその設置位置を規制す
る必要上、厚さ寸法Ｔ8 を十分に大きくする必要があ
る。この為、スラスト玉軸受１５の内輪として機能する
前記パワーローラ８の応力拡大係数が大きくなる応力場
にあり、このパワーローラ８の寿命に関しては、モード
２だけでなくモード１も関与してくる。このうち、面内
剪断形のモード２は、一般的なスラスト玉軸受でも疲れ
寿命として問題となるフレーキング発生による転がり疲
労に関するもので、トロイダル型無段変速機用スラスト
玉軸受に限らず、一般の玉軸受でも問題となる。一方、
開口形のモード１は、内輪割れに結び付く曲げ疲労に関
するものであり、厚さ寸法の大きなパワーローラ８に不
均一な荷重を受ける、トロイダル型無段変速機用スラス
ト玉軸受独特な疲労として問題となる。
【００１４】従って、トロイダル型無段変速機用スラス
ト玉軸受の耐久性を確保する為には、一般的なモード２
の転がり疲労だけでなく、モード１の曲げ疲労に就いて
も考慮しなければならない。モード１の曲げ疲労による
割れの発生を防止し、軌道輪の長寿命化を図る為には破
壊靱性値Ｋ1cが大きな材料によりこの軌道輪を造れば良
い。ところが、この破壊靱性値Ｋ1cが大きな材料が、モ
ード２の転がり疲労を防止するのに有効であるとは限ら
ず、モード２による転がり疲れ寿命を長くできない場合
がある。例えば、浸炭SCr 材を用いてこの転がり疲れ寿
命を長くする為には、この材料（鋼）の炭素含有率（Ｃ
％）を或る程度高く、且つ、浸炭深さを或る程度深くす
る必要がある。ところが、Ｃ％を高くしたり、或は浸炭
深さを深くしたりすると、前記破壊靱性値Ｋ1cが小さく
なってしまう。この事から明らかな通り、同一材質に異
なる組成と熱処理とを施した２種類の材料Ａ、Ｂを考慮
した場合には、材料Ａの方が材料Ｂよりもモード１によ
る曲げ疲労に対しては強いが、材料Ｂの方が材料Ａより
もモード２による転がり疲労に対しては強いと言う事が
あり、材料の選定に大きな影響力を及ぼす。
ト玉軸受の耐久性を確保する為には、一般的なモード２
の転がり疲労だけでなく、モード１の曲げ疲労に就いて
も考慮しなければならない。モード１の曲げ疲労による
割れの発生を防止し、軌道輪の長寿命化を図る為には破
壊靱性値Ｋ1cが大きな材料によりこの軌道輪を造れば良
い。ところが、この破壊靱性値Ｋ1cが大きな材料が、モ
ード２の転がり疲労を防止するのに有効であるとは限ら
ず、モード２による転がり疲れ寿命を長くできない場合
がある。例えば、浸炭SCr 材を用いてこの転がり疲れ寿
命を長くする為には、この材料（鋼）の炭素含有率（Ｃ
％）を或る程度高く、且つ、浸炭深さを或る程度深くす
る必要がある。ところが、Ｃ％を高くしたり、或は浸炭
深さを深くしたりすると、前記破壊靱性値Ｋ1cが小さく
なってしまう。この事から明らかな通り、同一材質に異
なる組成と熱処理とを施した２種類の材料Ａ、Ｂを考慮
した場合には、材料Ａの方が材料Ｂよりもモード１によ
る曲げ疲労に対しては強いが、材料Ｂの方が材料Ａより
もモード２による転がり疲労に対しては強いと言う事が
あり、材料の選定に大きな影響力を及ぼす。
【００１５】破壊靱性値Ｋ1cを大きくするには、例え
ば、 (1) 材料の組織の結晶粒径を小さくする。 (2) 微細炭化物を結晶粒内に分布させる。 (3) 焼き戻し温度を高くして硬さを小さくする。 (4) 浸炭、窒化、高周波焼き入れ等の表面硬化鋼では、
表面硬化深さを浅くしたり、芯部の硬さを小さくする。
等が考えられる。(4) から、 表面硬化鋼は完全焼き入
れ鋼よりは破壊靱性値が大きくなる。又、 形状、使用
条件等に就いては、逆に、(a) 部材寸法の増加、(b) 環
境温度の低下、(c) 荷重速度の増加、は同一材質の部品
では破壊靱性値の低下を招く。
ば、 (1) 材料の組織の結晶粒径を小さくする。 (2) 微細炭化物を結晶粒内に分布させる。 (3) 焼き戻し温度を高くして硬さを小さくする。 (4) 浸炭、窒化、高周波焼き入れ等の表面硬化鋼では、
表面硬化深さを浅くしたり、芯部の硬さを小さくする。
等が考えられる。(4) から、 表面硬化鋼は完全焼き入
れ鋼よりは破壊靱性値が大きくなる。又、 形状、使用
条件等に就いては、逆に、(a) 部材寸法の増加、(b) 環
境温度の低下、(c) 荷重速度の増加、は同一材質の部品
では破壊靱性値の低下を招く。
【００１６】トロイダル型無段変速機用のスラスト玉軸
受１５を構成するパワーローラ８の様に、形状的な制約
から破壊靱性値Ｋ1cの低い材料を使用できない（モード
１による曲げ疲労に対する強度を確保する必要がある）
場合には、モード２による転がり疲労に対して弱い、破
壊靱性値Ｋ1cの高い材料を使用せざるを得ない。従っ
て、そのままではパワーローラ８に形成した内輪軌道１
８にフレーキングが発生し易くなる。破壊靱性値Ｋ1cの
高い材料を使用して、しかもフレーキングを発生しにく
くする為には、前記内輪軌道１８の断面の曲率半径Ｒ18
を小さくし（玉１６、１６の外径の１／２に近づけ）、
玉１６、１６の転動面と内輪軌道１８との接触点の面積
を大きくし、この接触点の最大接触面圧を低く抑える事
が効果がある。ところが、軌道面の断面の曲率半径を小
さくする事は、当該軌道面と玉１６、１６の転動面との
転がり抵抗の増大の原因となる。
受１５を構成するパワーローラ８の様に、形状的な制約
から破壊靱性値Ｋ1cの低い材料を使用できない（モード
１による曲げ疲労に対する強度を確保する必要がある）
場合には、モード２による転がり疲労に対して弱い、破
壊靱性値Ｋ1cの高い材料を使用せざるを得ない。従っ
て、そのままではパワーローラ８に形成した内輪軌道１
８にフレーキングが発生し易くなる。破壊靱性値Ｋ1cの
高い材料を使用して、しかもフレーキングを発生しにく
くする為には、前記内輪軌道１８の断面の曲率半径Ｒ18
を小さくし（玉１６、１６の外径の１／２に近づけ）、
玉１６、１６の転動面と内輪軌道１８との接触点の面積
を大きくし、この接触点の最大接触面圧を低く抑える事
が効果がある。ところが、軌道面の断面の曲率半径を小
さくする事は、当該軌道面と玉１６、１６の転動面との
転がり抵抗の増大の原因となる。
【００１７】一方、前述の様に従来のスラスト玉軸受１
５の場合、内輪軌道１８の断面の曲率半径Ｒ18と外輪軌
道１９の断面の曲率半径Ｒ19とが同じ（Ｒ18＝Ｒ19）で
あった。従って、単にこれら各軌道１８、１９の断面の
曲率半径Ｒ18、Ｒ19を小さくした場合には、前記スラス
ト玉軸受１５の転がり抵抗が増大し、このスラスト玉軸
受１５を組み込んだトロイダル型無段変速機の動力損失
を増大させてしまう。本発明のトロイダル型無段変速機
用スラスト玉軸受は、この様な事情に鑑みて発明したも
のである。
５の場合、内輪軌道１８の断面の曲率半径Ｒ18と外輪軌
道１９の断面の曲率半径Ｒ19とが同じ（Ｒ18＝Ｒ19）で
あった。従って、単にこれら各軌道１８、１９の断面の
曲率半径Ｒ18、Ｒ19を小さくした場合には、前記スラス
ト玉軸受１５の転がり抵抗が増大し、このスラスト玉軸
受１５を組み込んだトロイダル型無段変速機の動力損失
を増大させてしまう。本発明のトロイダル型無段変速機
用スラスト玉軸受は、この様な事情に鑑みて発明したも
のである。
【００１８】
【課題を解決する為の手段】本発明のトロイダル型無段
変速機用スラスト玉軸受は、従来から知られたトロイダ
ル型無段変速機用スラスト玉軸受と同様に、パワーロー
ラと、このパワーローラの軸方向片面に形成された断面
が円弧状で全体が円環状の内輪軌道と、このパワーロー
ラと同心に配置された外輪と、この外輪の軸方向片面で
この内輪軌道と対向する部分に形成された断面が円弧状
で全体が円環状の外輪軌道と、それぞれの転動面をこれ
ら内輪軌道及び外輪軌道に当接させた複数の玉とを備え
ている。そして、使用時に前記パワーローラの応力拡大
係数が前記外輪の応力拡大係数よりも大きくなる応力場
におかれる。
変速機用スラスト玉軸受は、従来から知られたトロイダ
ル型無段変速機用スラスト玉軸受と同様に、パワーロー
ラと、このパワーローラの軸方向片面に形成された断面
が円弧状で全体が円環状の内輪軌道と、このパワーロー
ラと同心に配置された外輪と、この外輪の軸方向片面で
この内輪軌道と対向する部分に形成された断面が円弧状
で全体が円環状の外輪軌道と、それぞれの転動面をこれ
ら内輪軌道及び外輪軌道に当接させた複数の玉とを備え
ている。そして、使用時に前記パワーローラの応力拡大
係数が前記外輪の応力拡大係数よりも大きくなる応力場
におかれる。
【００１９】特に、本発明のトロイダル型無段変速機用
スラスト玉軸受に於いては、前記パワーローラを構成す
る材料の破壊靱性値を前記外輪を構成する材料の破壊靱
性値よりも大きくしている。これと共に、前記内輪軌道
の断面の曲率半径を前記外輪軌道の断面の曲率半径より
も小さくする事により、前記内輪軌道と前記各玉との最
大接触面圧を前記外輪軌道と前記各玉との最大接触面圧
よりも小さくしている。
スラスト玉軸受に於いては、前記パワーローラを構成す
る材料の破壊靱性値を前記外輪を構成する材料の破壊靱
性値よりも大きくしている。これと共に、前記内輪軌道
の断面の曲率半径を前記外輪軌道の断面の曲率半径より
も小さくする事により、前記内輪軌道と前記各玉との最
大接触面圧を前記外輪軌道と前記各玉との最大接触面圧
よりも小さくしている。
【００２０】
【作用】上述の様に構成される本発明のトロイダル型無
段変速機用スラスト玉軸受の場合には、パワーローラを
破壊靱性値の大きな材料により造っている為、このパワ
ーローラにモード１の曲げ疲労による割れが発生しにく
くなる。又、このパワーローラに形成した内輪軌道と玉
との最大接触面圧が小さい事に基づき、この内輪軌道
に、モード２の転がり疲労によるフレーキングが発生し
にくくなる。
段変速機用スラスト玉軸受の場合には、パワーローラを
破壊靱性値の大きな材料により造っている為、このパワ
ーローラにモード１の曲げ疲労による割れが発生しにく
くなる。又、このパワーローラに形成した内輪軌道と玉
との最大接触面圧が小さい事に基づき、この内輪軌道
に、モード２の転がり疲労によるフレーキングが発生し
にくくなる。
【００２１】一方、モード１による曲げ疲労をあまり考
慮する必要のない外輪は、破壊靱性値の大きな材料によ
り造る必要がなく、モード２による転がり疲労に対して
強い材料により造れる。従って、この外輪に形成した外
輪軌道と玉との最大接触面圧を小さくする必要がなく、
この外輪軌道と玉との転がり抵抗の増大を防止できる。
この結果、トロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受全
体としての転がり抵抗の増大も少なく抑える事ができ
る。
慮する必要のない外輪は、破壊靱性値の大きな材料によ
り造る必要がなく、モード２による転がり疲労に対して
強い材料により造れる。従って、この外輪に形成した外
輪軌道と玉との最大接触面圧を小さくする必要がなく、
この外輪軌道と玉との転がり抵抗の増大を防止できる。
この結果、トロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受全
体としての転がり抵抗の増大も少なく抑える事ができ
る。
【００２２】尚、曲げ疲労や転がり疲労に対する強度を
確保すべく、破壊靱性値を適正値にする為には、上記パ
ワーローラ及び外輪を構成する軸受用鋼に施す熱処理と
して、例えば浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼き入れ
処理等の表面硬化処理を行なう。
確保すべく、破壊靱性値を適正値にする為には、上記パ
ワーローラ及び外輪を構成する軸受用鋼に施す熱処理と
して、例えば浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼き入れ
処理等の表面硬化処理を行なう。
【００２３】
【実施例】図１は、本発明の実施例を示している。本実
施例の、トロイダル型無段変速機用のスラスト玉軸受１
５ａは、前述の図４に示した従来から知られたスラスト
玉軸受１５と同様に、内輪としての機能を備えるパワー
ローラ８Ａを備える。このパワーローラ８Ａの軸方向片
面（図１の上面）には、断面が円弧状で全体が円環状の
内輪軌道１８ａを形成している。この様なパワーローラ
８Ａと同心に、外輪１７ａを配置している。この外輪１
７ａの軸方向片面（図１の下面）で、前記内輪軌道１８
ａと対向する部分には、断面が円弧状で全体が円環状の
外輪軌道１９ａを形成している。そして、これら外輪軌
道１９ａと内輪軌道１８ａとの間に複数個の玉１６、１
６を設け、各玉１６、１６の転動面を、前記外輪軌道１
９ａ及び内輪軌道１８ａに当接させている。これら各玉
１６、１６は、保持器２０により転動自在に保持してい
る。
施例の、トロイダル型無段変速機用のスラスト玉軸受１
５ａは、前述の図４に示した従来から知られたスラスト
玉軸受１５と同様に、内輪としての機能を備えるパワー
ローラ８Ａを備える。このパワーローラ８Ａの軸方向片
面（図１の上面）には、断面が円弧状で全体が円環状の
内輪軌道１８ａを形成している。この様なパワーローラ
８Ａと同心に、外輪１７ａを配置している。この外輪１
７ａの軸方向片面（図１の下面）で、前記内輪軌道１８
ａと対向する部分には、断面が円弧状で全体が円環状の
外輪軌道１９ａを形成している。そして、これら外輪軌
道１９ａと内輪軌道１８ａとの間に複数個の玉１６、１
６を設け、各玉１６、１６の転動面を、前記外輪軌道１
９ａ及び内輪軌道１８ａに当接させている。これら各玉
１６、１６は、保持器２０により転動自在に保持してい
る。
【００２４】この様に構成されるトロイダル型無段変速
機用のスラスト玉軸受１５ａの場合には、内輪として機
能するパワーローラ８Ａの厚さ寸法Ｔ8Aが外輪１７ａの
厚さ寸法Ｔ17a よりも大きい事に伴って、使用時に前記
パワーローラ８Ａの応力拡大係数Ｋ1 が前記外輪１７ａ
の応力拡大係数Ｋ1 ´よりも大きく（Ｋ1 ＞Ｋ1 ´）な
る。
機用のスラスト玉軸受１５ａの場合には、内輪として機
能するパワーローラ８Ａの厚さ寸法Ｔ8Aが外輪１７ａの
厚さ寸法Ｔ17a よりも大きい事に伴って、使用時に前記
パワーローラ８Ａの応力拡大係数Ｋ1 が前記外輪１７ａ
の応力拡大係数Ｋ1 ´よりも大きく（Ｋ1 ＞Ｋ1 ´）な
る。
【００２５】この様な応力拡大係数Ｋ1 、Ｋ1 ´の相違
に伴って、本実施例のスラスト玉軸受１５ａに於いて
は、前記パワーローラ８Ａを構成する材料の破壊靱性値
Ｋ1cを、前記外輪１７ａを構成する材料の破壊靱性値Ｋ
1c´よりも大きく（Ｋ1c＞Ｋ1c´）している。これと共
に、前記内輪軌道１８ａと前記各玉１６、１６との最大
接触面圧Ｐmax を、前記外輪軌道１９ａと前記各玉１
６、１６との最大接触面圧Ｐmax ´よりも小さく（Ｐ
max ＜Ｐmax ´）している。この為に本実施例の場合に
は、前記内輪軌道１８ａの断面の曲率半径Ｒ18a を、前
記外輪軌道１９ａの曲率半径Ｒ19a よりも小さく（Ｒ
18a ＜Ｒ19a ）している。
に伴って、本実施例のスラスト玉軸受１５ａに於いて
は、前記パワーローラ８Ａを構成する材料の破壊靱性値
Ｋ1cを、前記外輪１７ａを構成する材料の破壊靱性値Ｋ
1c´よりも大きく（Ｋ1c＞Ｋ1c´）している。これと共
に、前記内輪軌道１８ａと前記各玉１６、１６との最大
接触面圧Ｐmax を、前記外輪軌道１９ａと前記各玉１
６、１６との最大接触面圧Ｐmax ´よりも小さく（Ｐ
max ＜Ｐmax ´）している。この為に本実施例の場合に
は、前記内輪軌道１８ａの断面の曲率半径Ｒ18a を、前
記外輪軌道１９ａの曲率半径Ｒ19a よりも小さく（Ｒ
18a ＜Ｒ19a ）している。
【００２６】パワーローラ８Ａの破壊靱性値Ｋ1cを外輪
１７ａより大きくした組み合わせとしては、前述の様に
破壊靱性値を大きくする方法で述べた事から、 (1) パワーローラ８Ａを表面硬化鋼とし、外輪１７ａを
完全硬化鋼とする。 (2) パワーローラ８Ａの浸炭深さを外輪１７ａよりも浅
くするか、パワーローラ８Ａの芯部硬さを外輪１７ａよ
り小さくする。 (3) パワーローラ８Ａの硬さを外輪１７ａより小さくす
る。等が考えられる。
１７ａより大きくした組み合わせとしては、前述の様に
破壊靱性値を大きくする方法で述べた事から、 (1) パワーローラ８Ａを表面硬化鋼とし、外輪１７ａを
完全硬化鋼とする。 (2) パワーローラ８Ａの浸炭深さを外輪１７ａよりも浅
くするか、パワーローラ８Ａの芯部硬さを外輪１７ａよ
り小さくする。 (3) パワーローラ８Ａの硬さを外輪１７ａより小さくす
る。等が考えられる。
【００２７】上述の様に構成される本発明のトロイダル
型無段変速機用スラスト玉軸受の場合には、入力側ディ
スク及び出力側ディスクとの接触部で円周方向に亙って
不均一な荷重を受け、しかも厚さ寸法Ｔ8Aが大きい為に
応力拡大係数Ｋ1 が大きい応力場にあるパワーローラ８
Ａを、破壊靱性値の大きな材料により造っている。この
為、応力拡大係数Ｋ1 が大きいにも拘らず、このパワー
ローラ８Ａにモード１の曲げ疲労による割れが発生しに
くくなる。又、このパワーローラ８Ａに形成した内輪軌
道１８ａと玉１６、１６との最大接触面圧Ｐmax が小さ
い事に基づき、この内輪軌道１８ａに、モード２の転が
り疲労によるフレーキングが発生しにくくなる。
型無段変速機用スラスト玉軸受の場合には、入力側ディ
スク及び出力側ディスクとの接触部で円周方向に亙って
不均一な荷重を受け、しかも厚さ寸法Ｔ8Aが大きい為に
応力拡大係数Ｋ1 が大きい応力場にあるパワーローラ８
Ａを、破壊靱性値の大きな材料により造っている。この
為、応力拡大係数Ｋ1 が大きいにも拘らず、このパワー
ローラ８Ａにモード１の曲げ疲労による割れが発生しに
くくなる。又、このパワーローラ８Ａに形成した内輪軌
道１８ａと玉１６、１６との最大接触面圧Ｐmax が小さ
い事に基づき、この内輪軌道１８ａに、モード２の転が
り疲労によるフレーキングが発生しにくくなる。
【００２８】一方、外輪１７ａは、前記各ディスクとは
直接接触せず、均等に配置された玉により円周方向に亙
りほぼ均一な荷重を受け、しかも厚さ寸法Ｔ17a があま
り大きくない為、応力拡大係数Ｋ1 ´が前記パワーロー
ラ８Ａ（内輪）よりも小さい応力場にある。従って、こ
の外輪１７ａに関しては、モード１による曲げ疲労をあ
まり考慮する必要がない。即ち、この外輪１７ａは、破
壊靱性値Ｋ1c´の大きな材料により造る必要がなく、破
壊靱性値Ｋ1c´が小さくても、モード２による転がり疲
労に対して強い材料により造れる。従って、この外輪１
７ａに形成した外輪軌道１９ａと玉１６、１６との最大
接触面圧Ｐmax ´を小さくする必要がない。より具体的
には、この外輪軌道１９ａの断面の曲率半径Ｒ19a を、
前記内輪軌道１８ａよりも大きくして、各玉１６、１６
の転動面と前記外輪軌道１９ａとの接触面積を小さくで
きる。従って、この外輪軌道１９ａと玉１６、１６との
転がり抵抗の増大を防止できる。この結果、トロイダル
型無段変速機用スラスト玉軸受全体としての転がり抵抗
の増大も少なく抑える事ができる。
直接接触せず、均等に配置された玉により円周方向に亙
りほぼ均一な荷重を受け、しかも厚さ寸法Ｔ17a があま
り大きくない為、応力拡大係数Ｋ1 ´が前記パワーロー
ラ８Ａ（内輪）よりも小さい応力場にある。従って、こ
の外輪１７ａに関しては、モード１による曲げ疲労をあ
まり考慮する必要がない。即ち、この外輪１７ａは、破
壊靱性値Ｋ1c´の大きな材料により造る必要がなく、破
壊靱性値Ｋ1c´が小さくても、モード２による転がり疲
労に対して強い材料により造れる。従って、この外輪１
７ａに形成した外輪軌道１９ａと玉１６、１６との最大
接触面圧Ｐmax ´を小さくする必要がない。より具体的
には、この外輪軌道１９ａの断面の曲率半径Ｒ19a を、
前記内輪軌道１８ａよりも大きくして、各玉１６、１６
の転動面と前記外輪軌道１９ａとの接触面積を小さくで
きる。従って、この外輪軌道１９ａと玉１６、１６との
転がり抵抗の増大を防止できる。この結果、トロイダル
型無段変速機用スラスト玉軸受全体としての転がり抵抗
の増大も少なく抑える事ができる。
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【発明の効果】本発明のトロイダル型無段変速機用スラ
スト玉軸受は、以上に述べた通り構成され作用する為、
回転抵抗をあまり増大させる事なく、パワーローラ及び
外輪の寿命も確保できる。従って、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性能を低下させる事
なく、このスラスト玉軸受の耐久性向上を図れる。
スト玉軸受は、以上に述べた通り構成され作用する為、
回転抵抗をあまり増大させる事なく、パワーローラ及び
外輪の寿命も確保できる。従って、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性能を低下させる事
なく、このスラスト玉軸受の耐久性向上を図れる。
【図１】本発明の実施例を示す断面図。
【図２】スラスト玉軸受を組み込んだトロイダル型無段
変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面
図。
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３】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図４】トロイダル型無段変速機に組み込まれたスラス
ト玉軸受の断面図。
ト玉軸受の断面図。
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、８Ａ 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、１５ａ スラスト玉軸受 １６ 玉 １７、１７ａ 外輪 １８、１８ａ 内輪軌道 １９、１９ａ 外輪軌道２０ 保持器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 19/00 - 19/56 F16C 33/30 - 33/66 F16H 15/38
Claims (5)
- 【請求項１】 トロイダル型無段変速機を構成する為、
入力側、出力側両ディスクの内側面同士の間に挟持され
るパワーローラと、このパワーローラの軸方向片面に形
成された断面が円弧状で全体が円環状の内輪軌道と、こ
のパワーローラと同心に配置された外輪と、この外輪の
軸方向片面でこの内輪軌道と対向する部分に形成された
断面が円弧状で全体が円環状の外輪軌道と、それぞれの
転動面をこれら内輪軌道及び外輪軌道に当接させた複数
の玉とを備え、使用時に前記パワーローラの応力拡大係
数が前記外輪の応力拡大係数よりも大きくなる応力場に
おかれるトロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受に於
いて、前記パワーローラを構成する材料の破壊靱性値を
前記外輪を構成する材料の破壊靱性値よりも大きくする
と共に、前記内輪軌道の断面の曲率半径を前記外輪軌道
の断面の曲率半径よりも小さくする事により、前記内輪
軌道と前記各玉との最大接触面圧を前記外輪軌道と前記
各玉との最大接触面圧よりも小さくした事を特徴とする
トロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受。 - 【請求項２】 パワーローラを構成する材料が表面硬化
鋼であり、外輪を構成する材料が完全硬化鋼である、請
求項１に記載したトロイダル型無段変速機用スラスト玉
軸受。 - 【請求項３】 パワーローラ及び外輪を構成する材料が
何れも表面硬化鋼であり、パワーローラの表面硬化深さ
を外輪の表面硬化深さよりもよりも浅くした、請求項１
に記載したトロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受。 - 【請求項４】 パワーローラ及び外輪を構成する材料が
何れも表面硬化鋼であり、パワーローラの芯部硬さが外
輪の芯部硬さよりもより小さい、請求項１に記載したト
ロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受。 - 【請求項５】 パワーローラの硬さが外輪の硬さよりも
より小さい、請求項１に記載したトロイダル型無段変速
機用スラスト玉軸受。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07047794A JP3314520B2 (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | トロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受 |
| US08/400,747 US5482382A (en) | 1994-04-08 | 1995-03-08 | Ball bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07047794A JP3314520B2 (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | トロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001094797A Division JP3610918B2 (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | トロイダル型無段変速機のパワーローラ用スラスト玉軸受 |
| JP2001351475A Division JP3608547B2 (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | ラジアル玉軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07279974A JPH07279974A (ja) | 1995-10-27 |
| JP3314520B2 true JP3314520B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=13432652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07047794A Expired - Lifetime JP3314520B2 (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | トロイダル型無段変速機用スラスト玉軸受 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5482382A (ja) |
| JP (1) | JP3314520B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4305102A1 (de) * | 1993-02-19 | 1994-08-25 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Einrichtung zur Führung einer beweglichen Scheibe |
| JPH09126288A (ja) * | 1995-10-30 | 1997-05-13 | Nissan Motor Co Ltd | トロイダル型無段変速機 |
| JP3661371B2 (ja) * | 1997-10-31 | 2005-06-15 | 日本精工株式会社 | トロイダル形無段変速機のパワーローラ軸受 |
| US6368245B1 (en) * | 1999-04-26 | 2002-04-09 | Nsk Ltd. | Toroidal-type continuously variable transmission |
| US6908410B2 (en) * | 2000-06-14 | 2005-06-21 | Nsk Ltd. | Thrust bearing and toroidal type continuously variable transmission provided with the same |
| JP3775204B2 (ja) * | 2000-10-17 | 2006-05-17 | 日産自動車株式会社 | トロイダル型無段変速機 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3734582A (en) * | 1971-10-29 | 1973-05-22 | Roulements Soc Nouvelle | Combination bearing materials |
| JPS5977121A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-05-02 | Nippon Seiko Kk | スラスト玉軸受 |
| NL8304240A (nl) * | 1983-12-08 | 1985-07-01 | Skf Ind Trading & Dev | Wiellager. |
| US4659241A (en) * | 1985-02-25 | 1987-04-21 | General Electric Company | Rolling element bearing member |
| JP2575628B2 (ja) * | 1985-09-25 | 1997-01-29 | 松下電工株式会社 | 無刷子電動機 |
| JPS62199557A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-03 | Nippon Denso Co Ltd | ア−ム伸縮式ワイパ |
| JP2921112B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1999-07-19 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
-
1994
- 1994-04-08 JP JP07047794A patent/JP3314520B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-08 US US08/400,747 patent/US5482382A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5482382A (en) | 1996-01-09 |
| JPH07279974A (ja) | 1995-10-27 |
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