JP4156117B2 - スラスト軸受とスラスト軸受を備えたトロイダル形無段変速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、自動車及び一般産業ならびに輸送機器用の変速装置に用いられるスラスト軸受と、スラスト軸受を備えた変速装置としてのトロイダル形無段変速装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車及び一般産業ならびに輸送機器用の変速装置として用いられるトロイダル形無段変速装置50は、図3に示すように、互いに相対する入力ディスク52及び出力ディスク53と、これらの入出力ディスク52,53の間に設けられたパワーローラ60と、入出力ディスク52,53を互いに近付ける方向に入出力ディスク52,53のうち少くとも一方を押圧する図示しない押圧機構と、を備えている。
【0003】
入力ディスク52は、エンジンなどの駆動源によって軸線P1回りに回転駆動される。出力ディスク53は、入力ディスク52の回転に基く動力をパワーローラ60などを介して伝達される。
【0004】
入力ディスク52と出力ディスク53との間に、トラニオン58が設けられている。トラニオン58は、図5に示すように、断面コ字状に形成されており、その両端部に設けられた枢軸57,57と、これらの枢軸57,57の間に設けられかつ後述する外輪の背面と相対する外輪支持部69と、を備えている。トラニオン58は、入力ディスク52と出力ディスク53との間に枢軸57,57を中心として揺動自在に設けられている。
【0005】
パワーローラ60は、トラニオン58によって入力ディスク52と出力ディスク53との間に揺動自在に支持されている。パワーローラ60は双方のディスク52,53に転接するように、トラニオン57とスラスト軸受としてのパワーローラ軸受61とによってその回転が許容された状態で支持されている。
【0006】
パワーローラ軸受61は、内輪としての前述したパワーローラ60と、トラニオン58に支持された図示しない外輪と、外輪とパワーローラ60との間に転動自在に設けられた球状の玉62と、を備えている。パワーローラ60と外輪とは、玉62との接触面それぞれに、円環状でかつ断面円弧状の転動溝を備えている。パワーローラ60と外輪それぞれの転動溝は、玉62の中心が接触面間の間隔を互いに二等分する位置に位置するように互いに同形状に形成されている。玉62は、パワーローラ60と外輪の転動溝内を転動する。
【0007】
パワーローラ60は、その傾き角度をトロイダル形無段変速装置50の減速比に応じて変化させることができるようになっている。一般的に用いられるスラスト軸受とは異なりパワーローラ軸受61は、パワーローラ60の厚みが外輪の厚みより厚く形成されている。
【0008】
トロイダル形無段変速装置50は、押圧機構が入出力ディスク52,53を互いに近付ける方向に入出力ディスク52,53のうち少くとも一方を押圧することによって、駆動源によって回転される入力ディスク52の回転駆動力を、パワーローラ60を介して出力ディスク53に伝達して、動力として取り出すようになっている。
【0009】
パワーローラ60には、押圧機構が入出力ディスク52,53のうち少くとも一方を押圧して入出力ディスク52,53と転接する際に、スラスト方向の荷重が加わる。パワーローラ軸受61は、このパワーローラ60に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、パワーローラ60の回転を許容する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述したトロイダル形無段変速装置50は、その動力の伝達中に、パワーローラ60及びパワーローラ軸受61に比較的大きなスラスト荷重が作用する。このスラスト荷重によって、トラニオン58が図5中に点線Qで示すように、その外輪支持部69がパワーローラ60から離れる方向に弾性変形する。トラニオン58が変形するとこのトラニオン58によって支持された外輪も弾性変形し、パワーローラ60の転動溝と外輪の転動溝とが完全に対向しなくなる。
【0011】
このとき、玉62の軌道が転動溝から外れようとする。このため、外輪の転動溝などに玉62などを介して作用するスラスト荷重が、図4に示すように、外輪の周方向に沿って不均一となる。図4においては、図3中に符号Aから符号Hで示した玉12それぞれから外輪13に作用するスラスト荷重をそれぞれ示しており、パワーローラ60に作用するスラスト荷重を3段階に変化させたときを示している。
【0012】
図4によれば、枢軸57,57の近傍に位置する玉A及び玉Eから外輪13に作用するスラスト荷重が最大となっており、これら玉A及び玉Eから軸線P1に近付くにしたがって玉62から作用するスラスト荷重が低下しているとともに、前記軸線P1の近傍に位置する玉C及び玉Gから外輪13に作用するスラスト荷重が最小となっている。スラスト荷重が外輪の周方向に沿って不均一となると、外輪の転動溝内において外輪の母材がはがれるなどして、外輪及びトロイダル形無段変速装置50自体の寿命が低下することがあった。
【0013】
この外輪の転動溝内における母材の剥離を防止するには、外輪の剛性を高めると良い。しかし、トロイダル形無段変速装置50は、この外輪をトラニオン58が支持しているため、外輪の厚みを厚くするなどして剛性を高めるのは構造的に困難であった。
【0014】
このため、従来、外輪などの転動溝内などにおける母材の剥離を防止するに、トラニオン58の剛性を高めるなどして、外輪の剛性も高めることが提案されている。トラニオン58の剛性を高めると、このトラニオン58が大型化して、トロイダル形無段変速装置50自体も大型化する傾向となっていた。
【0015】
本発明は前記事情に着目してなされたもので、第1の目的とするところは、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できかつトロイダル形無段変速装置に用いられた際にこのトロイダル形無段変速装置の大型化を抑制することが可能なスラスト軸受を提供することにある。第2の目的は、スラスト軸受の外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できかつ大型化を抑制することことが可能なスラスト軸受を備えたトロイダル形無段変速装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し第1の目的を達成するために、請求項1に記載の本発明のスラスト軸受は、外輪と、回転駆動されるディスクと転接する内輪と、前記外輪と内輪との間に転動自在に設けられた玉とを備え、前記外輪及び内輪の前記玉との接触面それぞれに円環状でかつ断面円弧状の転動溝を設けたスラスト軸受において、前記玉の中心を、前記外輪の接触面と前記内輪の接触面との間の間隔を二等分する中心線より前記内輪の接触面寄りに設け、前記外輪の転動溝の深さを、前記内輪の転動溝の深さより浅く形成し、前記外輪の転動溝の溝底と前記外輪の背面との間の肉厚を相対的に厚くして該外輪の剛性を確保したことを特徴とする。
【0017】
このスラスト軸受は、玉を、その中心が外輪の接触面と内輪の接触面において、内輪の接触面よりに位置するように配し、外輪の転動溝を内輪の転動溝より浅く形成しているので、外輪の剛性を、トラニオンの剛性を高めることなく向上させることとなる。
【0018】
このため、回転駆動されるディスクなどを介してスラスト荷重などが作用しても、外輪の弾性変形が抑制されることとなる。したがって、外輪の周方向に沿うスラスト荷重の不均一を抑制することが可能となって、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できる。
【0019】
さらに、トラニオンの剛性を高めることなく外輪の剛性を高めることができるので、トロイダル形無段変速装置に用いられた際に、このトロイダル形無段変速装置の大型化を抑制することが可能となる。
【0020】
第2の目的を達成するために、請求項2に記載のトロイダル形無段変速装置は、駆動源により回転駆動される入力ディスクと、前記入力ディスクに対向して設けられた出力ディスクと、前記入力ディスクと出力ディスクとの間に揺動自在に設けられたスラスト軸受と、を備えたトロイダル形無段変速装置において、前記スラスト軸受が、外輪と、前記入力ディスクと出力ディスクとに転接する内輪と、前記外輪と内輪との間に転動自在に設けられた玉とを備え、前記外輪及び内輪の前記玉との接触面それぞれに円環状でかつ断面円弧状の転動溝を設け、前記玉の中心を、前記外輪の接触面と前記内輪の接触面との間の間隔を二等分する中心線より前記内輪の接触面寄りに設け、前記外輪の転動溝の深さを、前記内輪の転動溝の深さより浅く形成し、前記外輪の転動溝の溝底と前記外輪の背面との間の肉厚を相対的に厚くして該外輪の剛性を確保したことを特徴とする。
【0021】
このトロイダル形無段変速装置は、スラスト軸受が、玉を、その中心が外輪の接触面と内輪の接触面において内輪の接触面寄りに位置するように配し、外輪の転動溝を内輪の転動溝より浅く形成しているので、外輪の剛性を、トラニオンの剛性を高めることなく向上させる。
【0022】
このため、回転駆動される入力ディスクなどを介してスラスト荷重などが作用しても、外輪の弾性変形が抑制されることとなる。したがって、外輪の周方向に沿うスラスト荷重の不均一を抑制することが可能となって、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できる。
【0023】
さらに、トラニオンの剛性を高めることなく外輪の剛性を高めることができるので、トロイダル形無段変速装置の大型化を抑制することが可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図1及び図2を参照して説明する。
【0025】
図1はトロイダル形無段変速装置としてのシングルキャビティ式ハーフトロイダル形無段変速装置20の一部を示す断面図であり、図2はこのトロイダル形無段変速装置20のスラスト軸受としてのパワーローラ軸受11を示す断面図である。
【0026】
図1に示すように、シングルキャビティ式ハーフトロイダル形無段変速装置20は、エンジン等を含む駆動源Eによって回転駆動される入力軸1と、ディスクとしての入力ディスク2と、ディスクとしての出力ディスク3と、鋼からなるパワーローラ10と、押圧機構6とを備えている。
【0027】
入力ディスク2は、入力軸1に支持されかつこの入力軸1と連動して回転する。出力ディスク3は、入力軸1に入力ディスク2と対向して支持されて設けられている。出力ディスク3は、入力軸1の回転に基く動力を取出す出力軸と連動して回転する。
【0028】
パワーローラ10は入力ディスク2と出力ディスク3との間に揺動自在に設けられかつ双方のディスク2,3に転接する。パワーローラ10は、入力ディスク2及び出力ディスク3とに転接するトラクション面10aを有している。
【0029】
押圧機構6は、入力ディスク2の背面側に設けられている。押圧機構6は、入力ディスク2の背面側に設けられたローディングカム4とカムローラ5とを備えている。ローディングカム4は入力軸1にスプライン係合し、入力軸1と一体に回転する。カムローラ5はローディングカム4と入力ディスク2との間に設けられている。押圧機構6はカムローラ5を回転することによって、入力ディスク2を出力ディスク3に向って押し付ける。
【0030】
入力ディスク2と出力ディスク3との間に、トラニオン8が設けられている。トラニオン8は枢軸7を中心として図1中の矢印Rで示す方向に揺動することができる。トラニオン8の中心部に変位軸9が設けられている。この変位軸9に、パワーローラ10が回転自在に支持されている。このパワーローラ10は、入力ディスク2と出力ディスク3との間において、両者の変速比に応じて、枢軸7を中心として前記矢印R方向に傾きを変えることができる。なお、このパワーローラ10は、後述するスラスト軸受としてのパワーローラ軸受11の内輪をなしている。
【0031】
トラニオン8とパワーローラ10との間に、スラスト軸受としてのパワーローラ軸受11が設けられている。パワーローラ軸受11は、図2(A)に示すように、内輪としての前述したパワーローラ10と、外輪13、複数の転動体としての玉12と、保持器14と、を備えている。
【0032】
外輪13は、円環状に形成されており、トラニオン8に支持されている。玉12は、それぞれ球状に形成されている。玉12は、それぞれパワーローラ10と外輪13との間に転動自在に設けられている。保持器14は、円環状に形成されており、外輪13と、パワーローラ10との間に設けられている。保持器14は、複数個の玉12を転動自在に保持している。前述した構成によって、パワーローラ軸受11は入力ディスク2と出力ディスク3との間に揺動自在に設けられている。
【0033】
押圧機構6が入出力ディスク2,3を互いに近付ける方向に入力ディスク2を押圧することによって、駆動源Eによって回転される入力ディスク2の回転駆動力を、パワーローラ10を介して出力ディスク3に伝達して、動力として取り出す。
【0034】
パワーローラ10には、押圧機構6が入力ディスク2を押圧して入出力ディスク2,3双方と転接する際に、スラスト方向の荷重が加わる。パワーローラ軸受11は、入力ディスク2及び出力ディスク3からパワーローラ10に加わるスラスト方向の荷重を支承し、かつパワーローラ10の回転を許容する。また、このスラスト荷重は、外輪13を介してトラニオン8に伝えられる。
【0035】
さらに、パワーローラ10と外輪13は、それぞれ玉12と接触する接触面17,18それぞれに、玉12を転動自在に保持する転動溝15,16を設けている。転動溝15,16は、それぞれ円環状でかつ断面円弧状に形成されている。
【0036】
転動溝15,16は、図2(B)に示すように、互いの間に転動自在に保持する玉12の中心Cが、前記接触面17,18の互いの間において、これら接触面17,18間の間隔を二等分する中線Oより、パワーローラ10の接触面17寄りに位置するように形成されている。
【0037】
外輪13の転動溝16は、深さとしての接触面18と溝底16aとの間の間隔h2が、パワーローラ10の転動溝15の深さとしての接触面17と溝底15aとの間の間隔h1より浅く形成されている。また、外輪13の転動溝16の溝底16aと、外輪13のトラニオン8と相対する背面13aとの間の間隔h3は、前述したスラスト荷重に対し外輪13の剛性を十分に確保できる間隔とされている。なお、本実施形態において、溝底15aと溝底16aとは、それぞれ、玉12とパワーローラ10及び外輪13それぞれとが互いに接触する接触面の幾何学的な中心をなしており、以下接触点と呼ぶ。
【0038】
また、パワーローラ10と玉12との接触点15aと、外輪13と玉12との接触点16aと、を結んだ線分Sは、前記中線Oとのなす角θが90度となっている。パワーローラ軸受11は、スラスト玉軸受となっている。
【0039】
前述した構成によれば、トロイダル形無段変速装置20は、スラスト軸受としてのパワーローラ軸受11が、玉12を、その中心Cが外輪13の接触面18とパワーローラ10の接触面17の間において、パワーローラ10の接触面17よりに位置するように配しており、外輪13の転動溝16の深さh2をパワーローラ10の転動溝15の深さh1より浅く形成しているので、トラニオン8の剛性を高めることなく外輪13の剛性を向上させることとなる。
【0040】
このため、入力ディスク2などを介してスラスト荷重などが作用しても、外輪13の弾性変形が抑制されることとなる。したがって、外輪13の周方向に沿うスラスト荷重の不均一を抑制することが可能となって、外輪13の転動溝16内に生じる母材の剥離などを防止できる。このため、パワーローラ軸受11及びトロイダル形無段変速装置20の寿命の低下を抑制することが可能となる。
【0041】
また、トラニオン8の剛性を高めることなく外輪13の剛性を高めることができるので、トロイダル形無段変速装置20の大型化を抑制することが可能となる。
【0042】
さらに、本発明において、従来のパワーローラと外輪の転動溝が互いに同じ深さに形成されたトロイダル形無段変速装置のパワーローラ軸受において、外輪の溝底と外輪のトラニオンに相対する面との間の間隔が、外輪の剛性を十分に確保できる間隔とされている場合には、外輪の転動溝の深さをパワーローラの転動溝の深さより浅く形成することによって、外輪の厚みを薄くすることが可能となって、トロイダル形無段変速装置自体の小型化を図ることが可能となる。
【0043】
なお、前述した実施形態においては、入力ディスク2と出力ディスク3をそれぞれ一つ備えた所謂シングルキャビティ式のトロイダル形無段変速装置20を示しているが、入出力ディスクをそれぞれ一対備えた所謂ダブルキャビティ式のトロイダル形無段変速装置のパワーローラ軸受にも本発明を適用することができる。
【0044】
また、前述した実施形態において、スラスト軸受として前記線分Sが前記中線Oに対し90度傾いたスラスト玉軸受を示しているが、本発明は、前記線分Sと前記中線Oとのなす角θが80度や70度などの90度未満または90度より大きなスラストアンギュラ玉軸受にも適用することができる。
【0045】
【発明の効果】
本発明のスラスト軸受によれば、トロイダル形無段変速装置に用いられると、外輪の剛性を、トラニオンの剛性を高めることなく向上させることができるので、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できる。
【0046】
さらに、トラニオンの剛性を高めることなく外輪の剛性を高めることができるので、トロイダル形無段変速装置に用いられた際に、このトロイダル形無段変速装置の大型化を抑制することが可能となる。
【0047】
本発明のトロイダル形無段変速装置は、スラスト軸受の剛性を、トラニオンの剛性を高めることなく向上させることができるので、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できる。さらに、トラニオンの剛性を高めることなく外輪の剛性を高めることができるので、大型化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のシングルキャビティ式ハーフトロイダル形無段変速装置の一部を示す縦断面図。
【図2】同実施形態のパワーローラを示す断面図。
【図3】従来のトロイダル形無段変速装置の要部を示す図。
【図4】図3に示されたトロイダル形無段変速装置のパワーローラ軸受の外輪の周方向に沿ったスラスト荷重の分布を示す説明図。
【図5】図3に示されたトロイダル形無段変速装置のトラニオンを示す側断面図。
【符号の説明】
2…入力ディスク(ディスク)
3…出力ディスク(ディスク)
10…パワーローラ(内輪)
11…パワーローラ軸受(スラスト軸受)
12…玉
13…外輪
15…転動溝
16…転動溝
17…接触面
18…接触面
20…シングルキャビティ式トロイダル形無段変速装置(トロイダル形無段変速装置)
Claims (2)
- 外輪と、回転駆動されるディスクと転接する内輪と、前記外輪と内輪との間に転動自在に設けられた玉とを備え、前記外輪及び内輪の前記玉との接触面それぞれに円環状でかつ断面円弧状の転動溝を設けたスラスト軸受において、
前記玉の中心を、前記外輪の接触面と前記内輪の接触面との間の間隔を二等分する中心線より前記内輪の接触面寄りに設け、
前記外輪の転動溝の深さを、前記内輪の転動溝の深さより浅く形成し、前記外輪の転動溝の溝底と前記外輪の背面との間の肉厚を相対的に厚くして該外輪の剛性を確保したことを特徴とするスラスト軸受。 - 駆動源により回転駆動される入力ディスクと、
前記入力ディスクに対向して設けられた出力ディスクと、
前記入力ディスクと出力ディスクとの間に揺動自在に設けられたスラスト軸受と、を備えたトロイダル形無段変速装置において、
前記スラスト軸受が、
外輪と、前記入力ディスクと出力ディスクとに転接する内輪と、前記外輪と内輪との間に転動自在に設けられた玉とを備え、前記外輪及び内輪の前記玉との接触面それぞれに円環状でかつ断面円弧状の転動溝を設け、
前記玉の中心を、前記外輪の接触面と前記内輪の接触面との間の間隔を二等分する中心線より前記内輪の接触面寄りに設け、
前記外輪の転動溝の深さを、前記内輪の転動溝の深さより浅く形成し、前記外輪の転動溝の溝底と前記外輪の背面との間の肉厚を相対的に厚くして該外輪の剛性を確保したことを特徴とするトロイダル形無段変速装置。
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