JP4114598B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、スラスト荷重を支承するスラスト軸受を備えるトロイダル型無段変速機に関する。

従来から、様々な分野において、スラスト方向の荷重を支承するために、スラスト軸受が使用されている。このスラスト軸受は、一般に、外輪と、回転可能な内輪と、前記内輪と前記外輪との間で転動する複数の転動体と、これらの複数の転動体を転動自在に個別に保持する複数のポケットが設けられた保持器とを備えて成る。

このようなスラスト軸受には、大きなスラスト荷重が加わるため、転動体と内輪および外輪との当接部に加わる面圧は相当に大きくなり、この当接部での発熱も著しくなる。したがって、一般的には、スラスト軸受内に十分な量の潤滑油を供給して、前記当接部での発熱を抑制するようにしている。例えば、内輪および外輪と対向する保持器の両面（前記当接部に係る面）に油溝を設け、前記当接部に十分な量の潤滑油を供給するようにしている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

実用新案登録第２６０３５５９号 特開２０００−３１０３０８号公報

ところで、スラスト軸受は、ラジアル軸受と異なり、全ての転動体でスラスト荷重を支持することができるため、大きなキャパシティを持つことができるが、保持器は一般に限られた空間に配置されるため、その厚さが必然的に決まってしまう。そのため、特許文献１等のように、保持器の両面に油溝を設けてしまうと、保持器の肉厚が薄くなり、小型化および大動力化した場合には破損してしまう虞がある。

また、スラスト軸受は、通常、全ての転動体で均等に荷重を受けることができるようになっているが、例えば外輪が回転不能に固定して支持され且つ内輪が回転可能であるような場合においては、外輪のバックアップの状態や取り付けミスにより、荷重が均等に作用しなくなってしまう虞がある。そのような場合、内輪は、回転しているため、ある部位において荷重の大きい時と小さい時とが繰り返し発生するが、外輪は、回転していないため、ある部位において荷重が常に大きく、そのため、その部位で発熱が大きくなってしまい、剥離が発生してしまう虞がある。また、潤滑油を多くしすぎると、攪拌抵抗が大きくなり、損失が多くなってしまう。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、保持器の耐久性を損なうことなく軸受内に潤滑油を供給して、転動体と内輪および外輪との当接部での発熱を効果的に抑制することができるスラスト軸受を備えたトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。

請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内周面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの入力側ディスクおよび出力側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に回転自在に支持された状態で、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、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軸受とを備え、前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪および外輪との間で転動する複数の転動体と、これらの複数の転動体を転動自在に個別に保持する複数のポケットが設けられた保持器とを備えて成るトロイダル型無段変速機であって、前記保持器には、前記外輪と対向する面にだけ、前記ポケットを横切るように延びる油溝が設けられているとともに、前記変位軸は、潤滑油を供給するための油穴を有し、前記油穴は、前記内輪と前記外輪との間で、前記外輪側に偏って位置されていることを特徴とする。

特に、トロイダル型無段変速機において、スラスト軸受は、パワーローラによって形成される内輪が回転しており、外輪がトラニオンによって支持されており、また、トラニオンは変形が大きい。そのため、転動体は均一に荷重を受けることができない。したがって、請求項１に記載の発明のように、面圧が高くなる固定された外輪側に油溝が設けられていれば、外輪に多くの潤滑油を直接的に流すことができ、発熱が大きい外輪に十分な潤滑を行なうことができる。その結果、高負荷を受けるトロイダル型無段変速機のスラスト軸受における耐久性を向上させることができ、小型化等も可能となる。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、外輪と対向する保持器の面にだけ油溝が設けられているので、一般的に面圧が高くなる固定側の外輪での発熱を効果的に抑制することができるとともに、保持器の両面に油溝を設ける従来に比べて、保持器の肉厚を十分に確保でき、保持器の耐久性を損なわずに外輪側の十分な潤滑を行なうことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１および図２は本発明の第１の実施形態を示している。図1に示すように、本実施形態に係るスラスト軸受１は、環状の外輪２と、環状の内輪４と、内輪４と外輪２との間で転動する複数の転動体（玉）８と、これらの複数の転動体８を転動自在に保持する環状の保持器６とから成る。

外輪２は、固定状態の例えばケース１０に回転不能に固定して支持されている。ケース１０は、内輪４と外輪２との間で延びるようにスラスト軸受１の中心孔を貫通する支持軸１０ａを有している。支持軸１０ａには、例えばギアから成る回転体１２が軸受１４を介して回転可能に支持されている。また、この回転体１２には、前記内輪４が固定されている。すなわち、内輪４は、回転体１２とともに回転可能であり、回転体１２を介して支持軸１０ａに支持されている。

以上から分かるように、スラスト軸受１は、内輪４側から外輪２側に向けて加わるスラスト荷重を支承するように、ケース１０と回転体１２との間に配置され、全ての転動体８で均等に荷重を受けることができるようになっている。しかしながら、例えば外輪２のバックアップの状態や取り付けミスにより、荷重が均等に作用しなくなってしまう場合、外輪２は、回転していないため、ある部位において荷重が常に大きく、そのため、その部位で発熱が大きくなってしまい、剥離が発生してしまう虞がある。そのため、本実施形態では、特に外輪４側に対して直接に潤滑油を供給するべく、外輪４と対向する保持器６の面にだけ油溝２０が設けられている。

すなわち、図２に示すように、保持器６は環状の本体から成り、この本体には、転動体８を転動自在に個別に保持する複数のポケット（貫通孔）２２が、周方向に等しい角度間隔をもって形成されている。また、保持器６の本体は、外輪４と対向する対向面６ａを有しており、この対向面６ａには、各ポケット２２を横切るように保持器６の内周面から外周面に向かって時計周り方向に延びる油溝２０が設けられている。なお、保持器６は、例えば、銅合金、樹脂、鋼等によって形成されている。

また、外輪４を支持するケース１０の支持軸１０ａには、その中心部を貫通して延びる油孔２６が形成されている。また、支持軸１０ａの側面には、油孔２６と連通するように油穴２４が形成されている。この場合、油穴２４は、内輪４と外輪２との間に設けられるとともに、外輪２側に偏って位置されている。すなわち、油穴２４は、内輪４よりも外輪２側に近い位置に設定されている。このような構成によれば、油孔２６および油穴２４を通じて潤滑油をスラスト軸受１内（内輪４と外輪２との間）に供給することができるとともに、外輪２に対して直接的且つ集中的に潤滑油を流すことができる。

以上のように、本実施形態のスラスト軸受１において、保持器６には、外輪２と対向する対向面６ａにだけ、ポケット２２を横切るように延びる油溝２０が設けられている。すなわち、回転不能に固定して支持される外輪２側に油溝２０が設けられている。そのため、一般的に面圧が高くなる固定側の外輪２での発熱を効果的に抑制することができる。一般に、回転不能に固定して支持されている外輪２では、そのバックアップの状態や取り付けミスにより、荷重が均等に作用しなくなってしまうことがあり、そのような場合、ある部位において荷重が常に大きくなり、そのため、その部位で発熱が大きくなってしまうが、本実施形態のように、外輪２側に油溝２０を設け、外輪２に対して直接的に潤滑油を供給できれば、面圧が高くなる外輪部位での発熱を効果的に抑制することができる。この場合、油溝２０がポケット２２を横切るように延び、ポケット２２内に転動体８が保持されているため、前記発熱部位を転動体８が通過する度に、前記発熱部位に潤滑油を供給することができる。

また、本実施形態においては、外輪２と対向する保持器６の対向面６ａにだけ油溝２０が設けられている。すなわち、保持器６の片側の面にだけ油溝２０が設けられている。そのため、保持器６の両面に油溝を設ける従来に比べて、保持器６の肉厚を十分に確保でき、保持器６の耐久性を損なわずに外輪２側の十分な潤滑を行なうことができる。また、保持器６の片側の面にだけ油溝を設けるため、溝加工も容易に行なうことができる。

また、本実施形態のスラスト軸受１においては、内輪４が支持軸１０ａによって支持され、この支持軸１０ａは、内輪４と外輪２との間で延びるとともに、潤滑油を供給するための油穴２４を有し、油穴２４は、内輪４と外輪２との間で、外輪２側に偏って位置されている。そのため、内輪４側よりも外輪２側に対して潤滑油を多く供給することができ、面圧が高くなる外輪２部位での発熱を効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態において、保持器６の対向面６ａに形成される油溝２０は、保持器６の内周面から外周面に向かって時計周り方向に延びているが、図３に示すように、保持器６の内周面から外周面に向かって径方向に直線的に延びていても良い。

図４は、本発明の第２の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。

図示のように、本実施形態のスラスト軸受１の外輪２は、固定状態の例えばケース３０に回転不能に固定して支持されている。また、スラスト軸受１の中心孔には、内輪４と外輪２との間で延びるように第１の支持軸３２が貫通している。この第１の支持軸３２には、例えばギアから成る回転体１２が軸受１４を介して回転可能に支持されている。この回転体１２には、前記内輪４が固定されている。また、回転体１２は、内輪４と外輪２との間で延びるようにスラスト軸受１の中心孔を貫通する第２の支持軸１２ａを有しており、この第２の支持軸１２ａで内輪４を支持している。

第１の支持軸３２には、その中心部を貫通して延びる油孔３４が形成されている。また、第１の支持軸３２の側面には、油孔３４と連通するように油穴３６が形成されている。この場合、油穴３６は、内輪４と外輪２との間に設けられるとともに、外輪２側に偏って位置されている。また、第２の支持軸１２ａの側面には、油穴３６と対向する油穴３８が設けられている。このような構成によれば、油孔３４および油穴３６，３８を通じて潤滑油をスラスト軸受１内（内輪４と外輪２との間）に供給することができるとともに、外輪２に対して直接的且つ集中的に潤滑油を流すことができる。

そして、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、外輪４と対向する保持器６の面にだけ油溝２０が設けられている。

このように、本実施形態のスラスト軸受１においても、外輪２と対向する保持器６の面にだけ、ポケット２２を横切るように延びる油溝２０が設けられ、また、内輪４が支持軸１２ａ，３２によって支持され、これら支持軸１２ａ，３２は、内輪４と外輪２との間で延びるとともに、潤滑油を供給するための油穴３６，３８を有し、油穴３６，３８は、内輪４と外輪２との間で、外輪２側に偏って位置されている。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図５は、一般的な従来のトロイダル型無段変速機の要部を示している。図示のように、トルク入力軸としての回転軸４１の周囲には、それぞれの内周面同士を互いに対向させた入力側ディスク４２と出力側ディスク４３とが回転自在に支持されている。この場合、入力側ディスク４２は、回転軸４１の軸方向への移動が可能となるように、回転軸４１に対して駆動結合され、一方、出力側ディスク４３は、入力側ディスク４２から離れる方向への移動が制限されるように、入力側ディスク４２と対向して取り付けられている。

また、入力側ディスク４２と出力側ディスク４３との間には、両ディスク４２，４３の中心軸に対し捻れの位置にある枢軸（図示しない）を中心として揺動するトラニオン４４が設けられている。このトラニオン４４には変位軸４５が支持されており、この変位軸４５の周囲には、入力側ディスク４２と出力側ディスク４３との間に挟持された状態で回転自在に支持されたパワーローラ４６が設けられている。さらに、パワーローラ４６とトラニオン４４との間には、このパワーローラ４６に加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト軸受（スラスト玉軸受）４７が設けられている。なお、変位軸４５は、トラニオン４４に支持された軸部４５ａと、この軸部４５ａに対して平行で且つ偏心した偏心軸部４５ｂとが一体に形成されることにより構成されている。この場合、軸部４５ａは、トラニオン４４の内孔の内側に軸受（図示せず）を介して支持されており、一方、偏心軸部４５ｂの周囲には、ラジアルニードル軸受７０を介して、パワーローラ４６が支持されている。

入力側ディスク４２および出力側ディスク４３の内周面４２ａ，４３ａはそれぞれ断面が円弧状の凹面であり、パワーローラ４６の周面（トラクション面）４６ａは球面状の凸面であり、この周面４６ａと内周面４２ａ，４３ａとが互いに当接している。スラスト軸受４７は、パワーローラ４６の周面４６ａを外周に形成している内輪４７ａと、トラニオン４４側に固定された外輪４７ｂと、内輪４７ａおよび外輪４７ｂとの間に保持されている複数の転動体４８と、この複数の転動体４８を転動自在に保持する保持器４９とを備えている。言い換えると、パワーローラ４６の大端面４６ｂにスラスト軸受４７の内輪軌道が形成されるとともに、外輪４７ｂの内側面５９にスラスト転がり軸受４７の外輪軌道が形成されている。また、この場合、前記内輪軌道および前記外輪軌道は、パワーローラ４６の大端面４６ｂ上および外輪４７ｂの内側面５９上にそれぞれ対向して周方向に形成された円形状の溝６２，６４によって構成されている。そして、転動体４８は、パワーローラ４６と外輪４７ｂとに挟持されて周方向に転動し、また、これらの転動体４８がそれぞれ溝６２，６４に沿って適切な間隔を保ちつつ転動するように、保持器４９が組み合わされる。

ところで、上記構成の従来のトロイダル型無段変速機では、内輪４７ａおよび外輪４７ｂと対向する保持器４９の両面に油溝５２を設け、転動体４８と内輪４７ａおよび外輪４７ｂとの当接部に十分な量の潤滑油を供給して、前記当接部での発熱を抑制するようにしている。しかしながら、既に述べたように、保持器４９の両面に油溝５２を設けてしまうと、保持器４９の肉厚が薄くなり、小型化および大動力化した場合には破損してしまう虞があり、また、回転する内輪４７ａ側よりも固定状態の外輪４７ｂ側の方が発熱し易いという事実がある。

図６は、このような問題を解消し得る本発明の第３の実施形態を示している。なお、図５と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態において、保持器４９は環状の本体から成り、この本体には、転動体４８を転動自在に個別に保持する複数のポケット（貫通孔）が、周方向に等しい角度間隔をもって形成されている。また、保持器４９の本体は、外輪４７ｂと対向する対向面を有しており、この対向面にだけ、前記各ポケットを横切るように保持器４９の内周面から外周面に向かって延びる油溝７５が設けられている。すなわち、この場合の保持器４９も、図２および図３に示すような形態を成している。また、外輪４７ｂを支持する変位軸４５には、スラスト軸受４７に潤滑油を供給するための油孔７６が形成されており、この油孔７６は、外輪４７ｂに近い側で開口している（すなわち、この開口は、内輪４７ａと外輪４７ｂとの間で、外輪４７ｂ側に偏って位置されている）。

このように、本実施形態も、第１および第２の実施形態と同様の構成を備えているため、第１および第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、トロイダル型無段変速機において、スラスト軸受４７は、パワーローラ４６によって形成される内輪４７ａが回転しており、外輪４７ｂがトラニオン４４によって支持されており、また、トラニオン４４は変形が大きい。そのため、転動体４８は外輪４７ｂに対して均一に荷重を受けることができない。したがって、本実施形態のように、面圧が高くなる固定された外輪４７ｂ側に油溝７５が設けられていれば、外輪４７ｂに多くの潤滑油を直接的に流すことができ、発熱が大きい外輪４７ｂに十分な潤滑を行なうことができる。その結果、高負荷を受けるトロイダル型無段変速機のスラスト軸受４７における耐久性を向上させることができ、小型化等も可能となる。

図７は、本発明の第４の実施形態を示している。なお、本実施形態において、第３の実施形態と共通する構成部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、変位軸４５と外輪４７ｂとが一体に形成され、外輪４７ｂには、潤滑油を供給するための油穴７９が設けられている。なお、それ以外の構成は、第３の実施形態と同一である。

このように、本実施形態においては、外輪４７ｂと変位軸４５とが一体に形成されているため、トロイダル型無段変速機の安定制御を実現することできる。また、外輪４７ｂと変位軸４５とが一体であると、外輪４７ｂが完全に拘束されてしまう（別体の場合、外輪４７ｂは若干の回転が許される）が、本実施形態では、外輪４７ｂに油穴７９が設けられているため、拘束された発熱し易い外輪４７ｂを効果的に潤滑でき、外輪４７ｂの発熱を有効に抑えることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形実施できることは言うまでもない。例えば、本発明は、純粋なスラスト軸受のみでなく、転動体が接触角をもったアンギュラ型スラスト軸受を備えたトロイダル型無段変速機にも適用できる。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型など、様々なタイプのトロイダル型無段変速機に適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るスラスト軸受の断面図である。 図１のスラスト軸受の保持器の平面図である。 図２の保持器の変形例に係る平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るスラスト軸受の断面図である。 従来のトロイダル型無段変速機の要部の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部の断面図である。

符号の説明

１，４７ スラスト軸受
２，４７ｂ 外輪
４，４７ａ 内輪
６，４９ 保持器
８，４８ 転動体
２２ ポケット
２０，７５ 油溝

Claims (1)

1. それぞれの内周面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの入力側ディスクおよび出力側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に回転自在に支持された状態で、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、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軸受とを備え、前記スラスト軸受は、前記パワーローラによって形成される内輪と、外輪と、これらの内輪および外輪との間で転動する複数の転動体と、これらの複数の転動体を転動自在に個別に保持する複数のポケットが設けられた保持器とを備えて成るトロイダル型無段変速機において、
   前記保持器には、前記外輪と対向する面にだけ、前記ポケットを横切るように延びる油溝が設けられているとともに、
   前記変位軸は、潤滑油を供給するための油穴を有し、前記油穴は、前記内輪と前記外輪との間で、前記外輪側に偏って位置されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。

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