JPH07208568A - トロイダル形無段変速機 - Google Patents
トロイダル形無段変速機Info
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- JPH07208568A JPH07208568A JP6003772A JP377294A JPH07208568A JP H07208568 A JPH07208568 A JP H07208568A JP 6003772 A JP6003772 A JP 6003772A JP 377294 A JP377294 A JP 377294A JP H07208568 A JPH07208568 A JP H07208568A
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- Japan
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- power roller
- continuously variable
- variable transmission
- type continuously
- roller bearing
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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
- F16H—GEARING
- F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
- F16H15/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members without members having orbital motion
- F16H15/04—Gearings providing a continuous range of gear ratios
- F16H15/06—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B
- F16H15/32—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line
- F16H15/36—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface
- F16H15/38—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/36—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for balls; for rollers
-
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トロイダル形無段変速機におけるパワーロー
ラ軸受と入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命
を向上することで、長寿命なトロイダル形無段変速機を
提供する。 【構成】 トロイダル形無段変速機１０の構成要素であ
るパワーローラ軸受１６の転動体１６ｃおよびパワーロ
ーラ軸受１７の転動体１７ｃが、中炭素鋼または高炭素
鋼からなると共に、浸炭窒化処理、焼入れおよび焼戻し
処理が施されてなる。
ラ軸受と入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命
を向上することで、長寿命なトロイダル形無段変速機を
提供する。 【構成】 トロイダル形無段変速機１０の構成要素であ
るパワーローラ軸受１６の転動体１６ｃおよびパワーロ
ーラ軸受１７の転動体１７ｃが、中炭素鋼または高炭素
鋼からなると共に、浸炭窒化処理、焼入れおよび焼戻し
処理が施されてなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トロイダル形無段変速
機に関わり、特に、自動車などの車両に用いられるトロ
イダル形無段変速機の改良に関する。
機に関わり、特に、自動車などの車両に用いられるトロ
イダル形無段変速機の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のトロイダル形無段変速機は、たと
えば、図５に示すように、図外のハウジング内に、入力
ディスク１１と出力ディスク１２とが、同軸上に対向設
置された構造を有している。この入力ディスク１１およ
び出力ディスク１２を有するトロイダル変速部の軸心部
分には、入力軸１３が貫通されている。この入力軸１３
の一端には、ローディングカム１４が配設されている。
そして、このローディングカム１４が、カムローラ１５
を介して入力ディスク１１に、入力軸１３の動力（回転
力）を伝達する構造となっている。
えば、図５に示すように、図外のハウジング内に、入力
ディスク１１と出力ディスク１２とが、同軸上に対向設
置された構造を有している。この入力ディスク１１およ
び出力ディスク１２を有するトロイダル変速部の軸心部
分には、入力軸１３が貫通されている。この入力軸１３
の一端には、ローディングカム１４が配設されている。
そして、このローディングカム１４が、カムローラ１５
を介して入力ディスク１１に、入力軸１３の動力（回転
力）を伝達する構造となっている。
【０００３】前記入力ディスク１１および出力ディスク
１２は、略同一形状を有して対象に配設され、それらの
対向面が協働して軸方向断面でみて、略半円形となるよ
うにトロイダル面に形成されている。そして、前記入力
ディスク１１および出力ディスク１２のトロイダル面で
形成されるトロイダルキャビティ内に、入力ディスク１
１および出力ディスク１２に接して一対の運転伝達用の
パワーローラ軸受１６およびパワーローラ軸受１７が配
設された構造を有している。
１２は、略同一形状を有して対象に配設され、それらの
対向面が協働して軸方向断面でみて、略半円形となるよ
うにトロイダル面に形成されている。そして、前記入力
ディスク１１および出力ディスク１２のトロイダル面で
形成されるトロイダルキャビティ内に、入力ディスク１
１および出力ディスク１２に接して一対の運転伝達用の
パワーローラ軸受１６およびパワーローラ軸受１７が配
設された構造を有している。
【０００４】なお、前記パワーローラ軸受１６は、入力
ディスク１１および出力ディスク１２のトロイダル面を
転走するパワーローラ１６ａ（パワーローラ軸受１６を
構成する内輪に相当）、外輪１６ｂおよび複数の転動体
（鋼球）１６ｃから構成されており、パワーローラ軸受
１７は、入力ディスク１１および出力ディスク１２のト
ロイダル面を転走するパワーローラ１７ａ（パワーロー
ラ軸受１７を構成する内輪に相当）、外輪１７ｂおよび
複数の転動体（鋼球）１７ｃから構成されている。
ディスク１１および出力ディスク１２のトロイダル面を
転走するパワーローラ１６ａ（パワーローラ軸受１６を
構成する内輪に相当）、外輪１６ｂおよび複数の転動体
（鋼球）１６ｃから構成されており、パワーローラ軸受
１７は、入力ディスク１１および出力ディスク１２のト
ロイダル面を転走するパワーローラ１７ａ（パワーロー
ラ軸受１７を構成する内輪に相当）、外輪１７ｂおよび
複数の転動体（鋼球）１７ｃから構成されている。
【０００５】すなわち、前記パワーローラ１６ａは、パ
ワーローラ軸受１６の構成要素である内輪の役割も兼ね
ており、前記パワーローラ１７ａは、パワーローラ軸受
１７の構成要素である内輪の役割も兼ねている。この構
造では、前記パワーローラ１６ａは、枢軸１８、外輪１
６ｂおよび複数の転動体１６ｃを介して、トラニオン２
０に回転自在に枢着されると共に、入力ディスク１１お
よび出力ディスク１２のトロイダル面の中心となるピボ
ット軸Ｏを中心として、傾転自在に支持されている。
ワーローラ軸受１６の構成要素である内輪の役割も兼ね
ており、前記パワーローラ１７ａは、パワーローラ軸受
１７の構成要素である内輪の役割も兼ねている。この構
造では、前記パワーローラ１６ａは、枢軸１８、外輪１
６ｂおよび複数の転動体１６ｃを介して、トラニオン２
０に回転自在に枢着されると共に、入力ディスク１１お
よび出力ディスク１２のトロイダル面の中心となるピボ
ット軸Ｏを中心として、傾転自在に支持されている。
【０００６】一方、前記パワーローラ１７ａは、枢軸１
９、外輪１７ｂおよび複数の転動体１７ｃを介して、ト
ラニオン２１に回転自在に枢着されると共に、入力ディ
スク１１および出力ディスク１２のトロイダル面の中心
となるピボット軸Ｏを中心として、傾転自在に支持され
ている。そして、前記入力ディスク１１および出力ディ
スク１２、パワーローラ１６ａおよびパワーローラ１７
ａとの接触面には、粘性摩擦抵抗の大きい潤滑油が供給
され、入力ディスク１１に入力される動力を、潤滑油膜
とパワーローラ１６ａおよびパワーローラ１７ａとを介
して出力ディスク１２に伝達する構造となっている。
９、外輪１７ｂおよび複数の転動体１７ｃを介して、ト
ラニオン２１に回転自在に枢着されると共に、入力ディ
スク１１および出力ディスク１２のトロイダル面の中心
となるピボット軸Ｏを中心として、傾転自在に支持され
ている。そして、前記入力ディスク１１および出力ディ
スク１２、パワーローラ１６ａおよびパワーローラ１７
ａとの接触面には、粘性摩擦抵抗の大きい潤滑油が供給
され、入力ディスク１１に入力される動力を、潤滑油膜
とパワーローラ１６ａおよびパワーローラ１７ａとを介
して出力ディスク１２に伝達する構造となっている。
【０００７】なお、前記入力ディスク１１および出力デ
ィスク１２は、ニードル２５を介して入力軸１３とは独
立した状態（すなわち、回転軸１３の動力に直接影響さ
れない状態）となっている。前記出力ディスク１２に
は、入力軸１３と平行に配設されると共に、アンギュラ
軸受２２を介して図示しないハウジングに回転自在に支
持された出力軸２４が配設されている。
ィスク１２は、ニードル２５を介して入力軸１３とは独
立した状態（すなわち、回転軸１３の動力に直接影響さ
れない状態）となっている。前記出力ディスク１２に
は、入力軸１３と平行に配設されると共に、アンギュラ
軸受２２を介して図示しないハウジングに回転自在に支
持された出力軸２４が配設されている。
【０００８】このトロイダル形無段変速機１０では、入
力軸１３の動力が、ローディングカム１４に伝達され
る。そして、この動力の伝達により、ローディングカム
１４が回転すると、この回転による動力が、カムローラ
１５を介して入力ディスク１１に伝達され、入力ディス
ク１１が回転する。さらに、この入力ディスク１１の回
転により発生した動力は、パワーローラ１６ａおよびパ
ワーローラ１７ａを介して、出力ディスク１２に伝達さ
れる。そして、出力ディスク１２は、出力軸２４と一体
となって回転する。
力軸１３の動力が、ローディングカム１４に伝達され
る。そして、この動力の伝達により、ローディングカム
１４が回転すると、この回転による動力が、カムローラ
１５を介して入力ディスク１１に伝達され、入力ディス
ク１１が回転する。さらに、この入力ディスク１１の回
転により発生した動力は、パワーローラ１６ａおよびパ
ワーローラ１７ａを介して、出力ディスク１２に伝達さ
れる。そして、出力ディスク１２は、出力軸２４と一体
となって回転する。
【０００９】変速時には、トラニオン２０およびトラニ
オン２１をピボット軸Ｏ方向に微小距離移動させる。す
なわち、このトラニオン２０およびトラニオン２１の軸
方向移動で、パワーローラ１６ａおよびパワーローラ１
７ａの回転軸と、入力ディスク１１および出力ディスク
１２の軸との交差が、わずかに外れる。すると、パワー
ローラ１６ａおよびパワーローラ１７ａの回転周速度
と、入力ディスク１１の回転周速度との均衡が崩れ、且
つ入力ディスク１１の回転駆動力の分力によって、パワ
ーローラ１６ａおよびパワーローラ１７ａが、ピボット
軸Ｏの回りに傾転する。
オン２１をピボット軸Ｏ方向に微小距離移動させる。す
なわち、このトラニオン２０およびトラニオン２１の軸
方向移動で、パワーローラ１６ａおよびパワーローラ１
７ａの回転軸と、入力ディスク１１および出力ディスク
１２の軸との交差が、わずかに外れる。すると、パワー
ローラ１６ａおよびパワーローラ１７ａの回転周速度
と、入力ディスク１１の回転周速度との均衡が崩れ、且
つ入力ディスク１１の回転駆動力の分力によって、パワ
ーローラ１６ａおよびパワーローラ１７ａが、ピボット
軸Ｏの回りに傾転する。
【００１０】このため、パワーローラ１６ａおよびパワ
ーローラ１７ａが、入力ディスク１１および出力ディス
ク１２の曲面上を傾転し、その結果、速度比が変わり、
減速または増速が行われる。このような構造を備えたト
ロイダル形無段変速機としては、たとえば、実公平２−
４９４１１号公報などに開示された従来例がある。
ーローラ１７ａが、入力ディスク１１および出力ディス
ク１２の曲面上を傾転し、その結果、速度比が変わり、
減速または増速が行われる。このような構造を備えたト
ロイダル形無段変速機としては、たとえば、実公平２−
４９４１１号公報などに開示された従来例がある。
【００１１】そしてまた、前記のような入力ディスク、
出力ディスクおよびパワーローラ軸受としては、『ＮＡ
ＳＡ Technical note NASA ATN D-8362』に記載されて
いるように、ＡＩＳＩ５２１００（ＪＩＳ ＳＵＪ２，
高炭素クロム軸受鋼相当）を使用した従来例がある。
出力ディスクおよびパワーローラ軸受としては、『ＮＡ
ＳＡ Technical note NASA ATN D-8362』に記載されて
いるように、ＡＩＳＩ５２１００（ＪＩＳ ＳＵＪ２，
高炭素クロム軸受鋼相当）を使用した従来例がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のトロイダル形無段変速機は、駆動した際に、入
力ディスクとパワーローラ軸受との間、および出力ディ
スクとパワーローラ軸受との間に高い接触圧力が生じ、
当該パワーローラ軸受は、高いスラスト荷重を受けるこ
とになる。
た従来のトロイダル形無段変速機は、駆動した際に、入
力ディスクとパワーローラ軸受との間、および出力ディ
スクとパワーローラ軸受との間に高い接触圧力が生じ、
当該パワーローラ軸受は、高いスラスト荷重を受けるこ
とになる。
【００１３】ここで、前記パワーローラ軸受が、たとえ
ば、玉軸受の場合、前記のようなスラスト荷重を受ける
とスピンすべりが生じ、この部分が発熱することが知ら
れている。そして、このスピンすべりにより生じた発熱
により、前記パワーローラ軸受の転走部の温度が上昇す
る。さらに、前記パワーローラ軸受が、高速条件下で使
用され且つ高いスラスト荷重を受けた場合には、前記発
熱による転走部の温度上昇が顕著となり、前記従来の材
料で構成された前記パワーローラ軸受では、早期剥離・
破損を起こすという欠点がある。
ば、玉軸受の場合、前記のようなスラスト荷重を受ける
とスピンすべりが生じ、この部分が発熱することが知ら
れている。そして、このスピンすべりにより生じた発熱
により、前記パワーローラ軸受の転走部の温度が上昇す
る。さらに、前記パワーローラ軸受が、高速条件下で使
用され且つ高いスラスト荷重を受けた場合には、前記発
熱による転走部の温度上昇が顕著となり、前記従来の材
料で構成された前記パワーローラ軸受では、早期剥離・
破損を起こすという欠点がある。
【００１４】また、特に、前記パワーローラ軸受の構成
要素である転動体は、熱伝導性的に不利な条件下にある
ため、早期剥離・破損を起こし易く、軸受寿命を大幅に
低下させるという問題がある。本発明は、このような従
来の問題点を解決することを課題とするものであり、ト
ロイダル形無段変速機におけるパワーローラ軸受と入力
ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命を向上するこ
とで、長寿命なトロイダル形無段変速機を提供すること
を目的とするものである。
要素である転動体は、熱伝導性的に不利な条件下にある
ため、早期剥離・破損を起こし易く、軸受寿命を大幅に
低下させるという問題がある。本発明は、このような従
来の問題点を解決することを課題とするものであり、ト
ロイダル形無段変速機におけるパワーローラ軸受と入力
ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命を向上するこ
とで、長寿命なトロイダル形無段変速機を提供すること
を目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、入力軸に設けられた入力ディスクと、出
力軸に設けられた出力ディスクと、内輪、外輪および複
数の転動体を含み且つ前記入力ディスクおよび出力ディ
スクに前記内輪が係合して前記入力軸の動力を前記出力
軸に伝達するパワーローラ軸受と、を含んで構成したト
ロイダル形無段変速機に関するものであり、前記パワー
ローラ軸受の転動体は、中炭素鋼または高炭素鋼からな
り、且つ浸炭窒化処理、焼入れおよび焼戻し処理が施さ
れてなることを特徴とするトロイダル形無段変速機を提
供するものである。
に、本発明は、入力軸に設けられた入力ディスクと、出
力軸に設けられた出力ディスクと、内輪、外輪および複
数の転動体を含み且つ前記入力ディスクおよび出力ディ
スクに前記内輪が係合して前記入力軸の動力を前記出力
軸に伝達するパワーローラ軸受と、を含んで構成したト
ロイダル形無段変速機に関するものであり、前記パワー
ローラ軸受の転動体は、中炭素鋼または高炭素鋼からな
り、且つ浸炭窒化処理、焼入れおよび焼戻し処理が施さ
れてなることを特徴とするトロイダル形無段変速機を提
供するものである。
【００１６】そして、本発明にかかるトロイダル形無段
変速機は、前記手段に加え、前記パワーローラ軸受の構
成要素である内輪および外輪と、前記入力ディスクと、
前記出力ディスクの各々が、硅素（Ｓｉ）を０．５重量
％以上、１．５重量％以下、または、モリブデン（Ｍ
ｏ）を０．３重量％以上、１．０重量％以下、の少なく
ともいずれかを含む浸炭鋼からなり、且つこれらに浸炭
処理または浸炭窒化処理と、焼入れおよび焼戻し処理が
施されていてもよい。
変速機は、前記手段に加え、前記パワーローラ軸受の構
成要素である内輪および外輪と、前記入力ディスクと、
前記出力ディスクの各々が、硅素（Ｓｉ）を０．５重量
％以上、１．５重量％以下、または、モリブデン（Ｍ
ｏ）を０．３重量％以上、１．０重量％以下、の少なく
ともいずれかを含む浸炭鋼からなり、且つこれらに浸炭
処理または浸炭窒化処理と、焼入れおよび焼戻し処理が
施されていてもよい。
【００１７】そしてまた、本発明にかかるトロイダル形
無段変速機は、前記浸炭鋼および前記中炭素鋼または高
炭素鋼が、酸素（Ｏ2 ）を９ｐｐｍ以下、硫黄（Ｓ）を
０．０１０重量％以下、リン（Ｐ）を０．０２０重量％
以下の範囲内に抑えるようにしてもよい。さらに、本発
明にかかるトロイダル形無段変速機は、前記パワーロー
ラ軸受の構成要素である内輪および外輪と、前記入力デ
ィスクと、前記出力ディスクの各々は、それぞれの転走
面の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮
応力を発生させてもよい。
無段変速機は、前記浸炭鋼および前記中炭素鋼または高
炭素鋼が、酸素（Ｏ2 ）を９ｐｐｍ以下、硫黄（Ｓ）を
０．０１０重量％以下、リン（Ｐ）を０．０２０重量％
以下の範囲内に抑えるようにしてもよい。さらに、本発
明にかかるトロイダル形無段変速機は、前記パワーロー
ラ軸受の構成要素である内輪および外輪と、前記入力デ
ィスクと、前記出力ディスクの各々は、それぞれの転走
面の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮
応力を発生させてもよい。
【００１８】ここで、前記『表層部』とは、本発明で
は、表面から５０μｍ内側までの部分のことをいう。さ
らにまた、本発明にかかるトロイダル形無段変速機は、
前記パワーローラ軸受の構成要素である転動体の転走面
の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮応
力を発生させてもよい。
は、表面から５０μｍ内側までの部分のことをいう。さ
らにまた、本発明にかかるトロイダル形無段変速機は、
前記パワーローラ軸受の構成要素である転動体の転走面
の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮応
力を発生させてもよい。
【００１９】
【作用】本発明にかかるトロイダル形無段変速機は、こ
の構成要素であるパワーローラ軸受の転動体が、中炭素
鋼または高炭素鋼からなり、且つ浸炭窒化処理、焼入れ
および焼戻し処理が施されてなるため、パワーローラ軸
受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命が向
上され、長寿命なトロイダル形無段変速機が得られる。
の構成要素であるパワーローラ軸受の転動体が、中炭素
鋼または高炭素鋼からなり、且つ浸炭窒化処理、焼入れ
および焼戻し処理が施されてなるため、パワーローラ軸
受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命が向
上され、長寿命なトロイダル形無段変速機が得られる。
【００２０】以下にその理由を述べる。トロイダル形無
段変速機が駆動すると、パワーローラ軸受は、大きなス
ラスト荷重を受け且つ高速で回転する。前記パワーロー
ラ軸受が玉軸受の場合、前記のように大きなスラスト荷
重を受けながら高速で回転すると、スピンすべりが生じ
る。このスピンすべりが発生すると、前記パワーローラ
軸受の転走部が発熱し、この部分の温度が上昇する。こ
の現象は、前記パワーローラ軸受のパワーローラ（内
輪）への潤滑油の流入出における温度差（２０〜３０℃
程度）からも確認でき、前記転走部の温度は、最低でも
１３０℃程度まで上昇しているものと推定される。
段変速機が駆動すると、パワーローラ軸受は、大きなス
ラスト荷重を受け且つ高速で回転する。前記パワーロー
ラ軸受が玉軸受の場合、前記のように大きなスラスト荷
重を受けながら高速で回転すると、スピンすべりが生じ
る。このスピンすべりが発生すると、前記パワーローラ
軸受の転走部が発熱し、この部分の温度が上昇する。こ
の現象は、前記パワーローラ軸受のパワーローラ（内
輪）への潤滑油の流入出における温度差（２０〜３０℃
程度）からも確認でき、前記転走部の温度は、最低でも
１３０℃程度まで上昇しているものと推定される。
【００２１】ここで、前記パワーローラ軸受の構成要素
である転動体としての鋼球は、トロイダル形無段変速機
が駆動した際には、特に、温度的に厳しい条件で使用さ
れると推定される。一般に、軸受材料は、高温になる
と、硬さに代表される機械的強度が低下し、疲労特性が
劣化する。
である転動体としての鋼球は、トロイダル形無段変速機
が駆動した際には、特に、温度的に厳しい条件で使用さ
れると推定される。一般に、軸受材料は、高温になる
と、硬さに代表される機械的強度が低下し、疲労特性が
劣化する。
【００２２】また、軸受の転走部にスピンすべりが生じ
た場合、前記転走面（表面）に、接線方向の引っ張り応
力による微小クラックが発生し、これが起点となって表
面疲労型の剥離・破損に至る。本発明で、転動体材料
（中炭素鋼または高炭素鋼）に、浸炭窒化処理を施す理
由は、浸炭窒化により炭素（Ｃ）や窒素（Ｎ2 ）（特
に、窒素）が、マトリックスであるマルテンサイト中に
固溶し、焼戻し軟化抵抗性を向上させ、高温での硬さの
低下を抑制させるためである。
た場合、前記転走面（表面）に、接線方向の引っ張り応
力による微小クラックが発生し、これが起点となって表
面疲労型の剥離・破損に至る。本発明で、転動体材料
（中炭素鋼または高炭素鋼）に、浸炭窒化処理を施す理
由は、浸炭窒化により炭素（Ｃ）や窒素（Ｎ2 ）（特
に、窒素）が、マトリックスであるマルテンサイト中に
固溶し、焼戻し軟化抵抗性を向上させ、高温での硬さの
低下を抑制させるためである。
【００２３】また、転動体におけるケースとコアとの炭
素濃度および窒素濃度に差異を持たせることにより、当
該ケースとコアとのマルテンサイト変態点をずらし、焼
入れ・焼戻し後に、前記転動体の表面に残留圧縮応力を
生じさせ、表面の接線方向に生じる引っ張り応力による
微小クラックの発生を抑制することで、疲労寿命特性を
向上させるためである。
素濃度および窒素濃度に差異を持たせることにより、当
該ケースとコアとのマルテンサイト変態点をずらし、焼
入れ・焼戻し後に、前記転動体の表面に残留圧縮応力を
生じさせ、表面の接線方向に生じる引っ張り応力による
微小クラックの発生を抑制することで、疲労寿命特性を
向上させるためである。
【００２４】また、転動体材料として、中炭素鋼または
高炭素鋼を用いた理由は、比較的短時間の浸炭窒化処理
時間で、軸受転走部品として必要な強度が得られるため
である。さらにまた、前記パワーローラ軸受の構成要素
である内輪および外輪と、前記入力ディスクと、前記出
力ディスクのそれぞれが、硅素（Ｓｉ）を０．５重量％
以上、１．５重量％以下、または、モリブデン（Ｍｏ）
を０．３重量％以上、１．０重量％以下、の少なくとも
いずれかを含む浸炭鋼からなり、且つこれらに浸炭処理
または浸炭窒化処理と、焼入れおよび焼戻し処理を施
し、このようにして得られた内輪および外輪と、前記入
力ディスクと、前記出力ディスクと、請求項１にかかる
転動体とを組み合わせることで、前記パワーローラ軸
受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命がさ
らに向上され、一層長寿命なトロイダル形無段変速機が
得られる。
高炭素鋼を用いた理由は、比較的短時間の浸炭窒化処理
時間で、軸受転走部品として必要な強度が得られるため
である。さらにまた、前記パワーローラ軸受の構成要素
である内輪および外輪と、前記入力ディスクと、前記出
力ディスクのそれぞれが、硅素（Ｓｉ）を０．５重量％
以上、１．５重量％以下、または、モリブデン（Ｍｏ）
を０．３重量％以上、１．０重量％以下、の少なくとも
いずれかを含む浸炭鋼からなり、且つこれらに浸炭処理
または浸炭窒化処理と、焼入れおよび焼戻し処理を施
し、このようにして得られた内輪および外輪と、前記入
力ディスクと、前記出力ディスクと、請求項１にかかる
転動体とを組み合わせることで、前記パワーローラ軸
受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命がさ
らに向上され、一層長寿命なトロイダル形無段変速機が
得られる。
【００２５】前記内輪および外輪と、前記入力ディスク
と、前記出力ディスクの各々を構成する材料に、硅素を
添加する理由は、硅素（Ｓｉ）が、焼戻し軟化抵抗性を
著しく向上させることができる合金元素だからである。
そして、前記焼戻し軟化抵抗性を著しく向上させる効果
は、その添加量が、０．５重量％以上となった際に顕著
に現れる。
と、前記出力ディスクの各々を構成する材料に、硅素を
添加する理由は、硅素（Ｓｉ）が、焼戻し軟化抵抗性を
著しく向上させることができる合金元素だからである。
そして、前記焼戻し軟化抵抗性を著しく向上させる効果
は、その添加量が、０．５重量％以上となった際に顕著
に現れる。
【００２６】一方、硅素（Ｓｉ）の添加量が、１．５重
量％を越えると、浸炭処理あるいは浸炭窒化処理時の炭
素（Ｃ）や窒素（Ｎ2 ）の拡散を阻害し易くなり、所定
の浸炭深さまたは浸炭窒化深さを得ることが困難とな
る。従って、前記内輪および外輪と、前記入力ディスク
と、前記出力ディスクの各々を構成する材料に、硅素
（Ｓｉ）を０．５重量％以上、１．５重量％以下の範囲
で添加することが望ましい。
量％を越えると、浸炭処理あるいは浸炭窒化処理時の炭
素（Ｃ）や窒素（Ｎ2 ）の拡散を阻害し易くなり、所定
の浸炭深さまたは浸炭窒化深さを得ることが困難とな
る。従って、前記内輪および外輪と、前記入力ディスク
と、前記出力ディスクの各々を構成する材料に、硅素
（Ｓｉ）を０．５重量％以上、１．５重量％以下の範囲
で添加することが望ましい。
【００２７】また、前記内輪および外輪と、前記入力デ
ィスクと、前記出力ディスクのそれぞれを構成する材料
に、モリブデン（Ｍｏ）を添加する理由は、モリブデン
（Ｍｏ）も、硅素（Ｓｉ）と同様に焼戻し軟化抵抗性を
著しく向上させることができる合金元素だからである。
そして、前記焼戻し軟化抵抗性を著しく向上させる効果
は、その添加量が０．３重量％以上となると顕著に現れ
る。
ィスクと、前記出力ディスクのそれぞれを構成する材料
に、モリブデン（Ｍｏ）を添加する理由は、モリブデン
（Ｍｏ）も、硅素（Ｓｉ）と同様に焼戻し軟化抵抗性を
著しく向上させることができる合金元素だからである。
そして、前記焼戻し軟化抵抗性を著しく向上させる効果
は、その添加量が０．３重量％以上となると顕著に現れ
る。
【００２８】一方、モリブデン（Ｍｏ）の添加量が１．
０重量％を越えても、前記効果は大きく変わらない。従
って、前記内輪および外輪と、前記入力ディスクと、前
記出力ディスクのそれぞれを構成する材料に、モリブデ
ン（Ｍｏ）を０．３重量％以上、１．０重量％以下の範
囲で添加することが望ましい。
０重量％を越えても、前記効果は大きく変わらない。従
って、前記内輪および外輪と、前記入力ディスクと、前
記出力ディスクのそれぞれを構成する材料に、モリブデ
ン（Ｍｏ）を０．３重量％以上、１．０重量％以下の範
囲で添加することが望ましい。
【００２９】さらに、前記浸炭鋼に、浸炭処理または浸
炭窒化処理を施した理由としては、炭素（Ｃ）や窒素
（Ｎ2 ）により当該浸炭鋼の焼戻し軟化抵抗性を向上さ
せるためである。また、浸炭処理または浸炭窒化処理に
より、ケースとコアのマルテンサイト変態点の差を生じ
させ、これによって軸受転走面（表面）に、残留圧縮応
力を生じさせるためである。
炭窒化処理を施した理由としては、炭素（Ｃ）や窒素
（Ｎ2 ）により当該浸炭鋼の焼戻し軟化抵抗性を向上さ
せるためである。また、浸炭処理または浸炭窒化処理に
より、ケースとコアのマルテンサイト変態点の差を生じ
させ、これによって軸受転走面（表面）に、残留圧縮応
力を生じさせるためである。
【００３０】そしてまた、前記パワーローラ軸受は、軸
受部および入力ディスクや出力ディスクが剥離・破損し
易いことに加え、繰り返し曲げ応力を受けるため、疲労
割れ破損も生じ易い。疲労割れ強度を向上させるために
は、表面から心部にかけて硬さ勾配を持つことが望まし
い。そこで、本発明では、前述したように、前記内輪お
よび外輪と、前記入力ディスクと、前記出力ディスクの
それぞれを構成する材料として、浸炭鋼を採用し、これ
に浸炭処理または浸炭窒化処理を施すことで、表面から
心部にかけて硬さ勾配を持たせた。
受部および入力ディスクや出力ディスクが剥離・破損し
易いことに加え、繰り返し曲げ応力を受けるため、疲労
割れ破損も生じ易い。疲労割れ強度を向上させるために
は、表面から心部にかけて硬さ勾配を持つことが望まし
い。そこで、本発明では、前述したように、前記内輪お
よび外輪と、前記入力ディスクと、前記出力ディスクの
それぞれを構成する材料として、浸炭鋼を採用し、これ
に浸炭処理または浸炭窒化処理を施すことで、表面から
心部にかけて硬さ勾配を持たせた。
【００３１】さらにまた、前記浸炭鋼および前記中炭素
鋼または高炭素鋼が、酸素（Ｏ2 ）を９ｐｐｍ以下、硫
黄（Ｓ）を０．０１０重量％以下、リン（Ｐ）を０．０
２０重量％以下の範囲内で含むことで、さらに前記パワ
ーローラ軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転が
り寿命が向上され、より長寿命なトロイダル形無段変速
機が得られる。
鋼または高炭素鋼が、酸素（Ｏ2 ）を９ｐｐｍ以下、硫
黄（Ｓ）を０．０１０重量％以下、リン（Ｐ）を０．０
２０重量％以下の範囲内で含むことで、さらに前記パワ
ーローラ軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転が
り寿命が向上され、より長寿命なトロイダル形無段変速
機が得られる。
【００３２】前記浸炭鋼および前記中炭素鋼または高炭
素鋼に、酸素（Ｏ2 ）および硫黄（Ｓ）などの不純物元
素が非金属介在物という形で存在した場合、これらが欠
陥となり疲労寿命に悪影響を与え易い。前記浸炭鋼およ
び前記中炭素鋼または高炭素鋼に酸素（Ｏ2 ）が、９ｐ
ｐｍを越えて存在すると、前記疲労寿命に対する悪影響
が著しく増加する。また、前記浸炭鋼および前記中炭素
鋼または高炭素鋼に硫黄（Ｓ）が、０．０１０重量％を
越えて存在しても、前記疲労寿命に対する悪影響が増加
する。
素鋼に、酸素（Ｏ2 ）および硫黄（Ｓ）などの不純物元
素が非金属介在物という形で存在した場合、これらが欠
陥となり疲労寿命に悪影響を与え易い。前記浸炭鋼およ
び前記中炭素鋼または高炭素鋼に酸素（Ｏ2 ）が、９ｐ
ｐｍを越えて存在すると、前記疲労寿命に対する悪影響
が著しく増加する。また、前記浸炭鋼および前記中炭素
鋼または高炭素鋼に硫黄（Ｓ）が、０．０１０重量％を
越えて存在しても、前記疲労寿命に対する悪影響が増加
する。
【００３３】また、前記浸炭鋼および前記中炭素鋼また
は高炭素鋼に、リン（Ｐ）が存在すると、このリン
（Ｐ）が当該浸炭鋼、中炭素鋼および高炭素鋼の結晶粒
界に偏析して、これらの強度を劣化させる。前記浸炭鋼
および前記中炭素鋼または高炭素鋼にリン（Ｐ）が、
０．０２０重量％を越えて存在すると、当該浸炭鋼、中
炭素鋼および高炭素鋼の強度が著しく劣化してしまう。
は高炭素鋼に、リン（Ｐ）が存在すると、このリン
（Ｐ）が当該浸炭鋼、中炭素鋼および高炭素鋼の結晶粒
界に偏析して、これらの強度を劣化させる。前記浸炭鋼
および前記中炭素鋼または高炭素鋼にリン（Ｐ）が、
０．０２０重量％を越えて存在すると、当該浸炭鋼、中
炭素鋼および高炭素鋼の強度が著しく劣化してしまう。
【００３４】従って、前記浸炭鋼および前記中炭素鋼ま
たは高炭素鋼は、酸素（Ｏ2 ）を９ｐｐｍ以下、硫黄
（Ｓ）を０．０１０重量％以下、リン（Ｐ）を０．０２
０重量％以下の範囲内で含むことが望ましい。さらにま
た、前記パワーローラ軸受の構成要素である内輪および
外輪と、前記入力ディスクと、前記出力ディスクの各々
の転走面の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残
留圧縮応力を発生させることで、より前記パワーローラ
軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命が
向上され、一層長寿命なトロイダル形無段変速機が得ら
れる。
たは高炭素鋼は、酸素（Ｏ2 ）を９ｐｐｍ以下、硫黄
（Ｓ）を０．０１０重量％以下、リン（Ｐ）を０．０２
０重量％以下の範囲内で含むことが望ましい。さらにま
た、前記パワーローラ軸受の構成要素である内輪および
外輪と、前記入力ディスクと、前記出力ディスクの各々
の転走面の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残
留圧縮応力を発生させることで、より前記パワーローラ
軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命が
向上され、一層長寿命なトロイダル形無段変速機が得ら
れる。
【００３５】この理由は、前記内輪および外輪と、前記
入力ディスクと、前記出力ディスクの各々の転走面の表
層部に、残留圧縮応力を生じさせることで、剥離の原因
となる表面の接線方向の引っ張り応力による微小クラッ
クの発生を抑制させ、疲労寿命特性を向上させるためで
ある。この疲労寿命特性を向上させる効果は、前記残留
圧縮応力が、４０Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上となった場合に顕
著に現れる。一方、前記残留圧縮応力が、１５０Ｋｇｆ
／ｍｍ2 を越えると、軸受の転走部に強加工による疲労
が蓄積され、逆に疲労寿命特性が劣化してしまう。
入力ディスクと、前記出力ディスクの各々の転走面の表
層部に、残留圧縮応力を生じさせることで、剥離の原因
となる表面の接線方向の引っ張り応力による微小クラッ
クの発生を抑制させ、疲労寿命特性を向上させるためで
ある。この疲労寿命特性を向上させる効果は、前記残留
圧縮応力が、４０Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上となった場合に顕
著に現れる。一方、前記残留圧縮応力が、１５０Ｋｇｆ
／ｍｍ2 を越えると、軸受の転走部に強加工による疲労
が蓄積され、逆に疲労寿命特性が劣化してしまう。
【００３６】従って、前記内輪および外輪と、前記入力
ディスクと、前記出力ディスクの各々の転走面の表層部
には、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮応力を発
生させることが望ましい。そしてまた、前記と同様の理
由から、前記パワーローラ軸受の構成要素である転動体
の転走面の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残
留圧縮応力を発生さることでも、より前記パワーローラ
軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命が
向上でき、一層長寿命なトロイダル形無段変速機を得る
ことができる。
ディスクと、前記出力ディスクの各々の転走面の表層部
には、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮応力を発
生させることが望ましい。そしてまた、前記と同様の理
由から、前記パワーローラ軸受の構成要素である転動体
の転走面の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残
留圧縮応力を発生さることでも、より前記パワーローラ
軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり寿命が
向上でき、一層長寿命なトロイダル形無段変速機を得る
ことができる。
【００３７】
【実施例】次に、本発明にかかる実施例について、図面
を参照して説明する。なお、本実施例にかかるトロイダ
ル形無段変速機の構成は、前述した従来のトロイダル形
無段変速機（図５に示す）と同様であるため、その構成
に関する説明は省略する。
を参照して説明する。なお、本実施例にかかるトロイダ
ル形無段変速機の構成は、前述した従来のトロイダル形
無段変速機（図５に示す）と同様であるため、その構成
に関する説明は省略する。
【００３８】表１に示すそれぞれの材料（材料Ａ〜材料
Ｉ）のいずれか１種を使用して、表２に示す熱処理を行
った後、必要なものにはショットピーニングを行い、１
７種類の試験片（鋼球１〜鋼球１７；図５に示すトロイ
ダル形無段変速機１０の転動体１６ｃおよび転動体１７
ｃと同様の構造とする）を製作する。また、前記と同様
に、表１に示すそれぞれの材料（材料Ａ〜材料Ｉ）のい
ずれか１種を使用して、表３に示す熱処理を行った後、
必要なものにはショットピーニングを行い、１７種類の
試験片（内輪，外輪およびディスク１〜内輪，外輪およ
びディスク１７；それぞれ、図５に示すトロイダル形無
段変速機１０のパワーローラ１６ａおよびパワーローラ
１７ａ、外輪１６ｂおよび外輪１７ｂ、入力ディスク１
１および出力ディスク１２と同様の構造とする）を製作
する。
Ｉ）のいずれか１種を使用して、表２に示す熱処理を行
った後、必要なものにはショットピーニングを行い、１
７種類の試験片（鋼球１〜鋼球１７；図５に示すトロイ
ダル形無段変速機１０の転動体１６ｃおよび転動体１７
ｃと同様の構造とする）を製作する。また、前記と同様
に、表１に示すそれぞれの材料（材料Ａ〜材料Ｉ）のい
ずれか１種を使用して、表３に示す熱処理を行った後、
必要なものにはショットピーニングを行い、１７種類の
試験片（内輪，外輪およびディスク１〜内輪，外輪およ
びディスク１７；それぞれ、図５に示すトロイダル形無
段変速機１０のパワーローラ１６ａおよびパワーローラ
１７ａ、外輪１６ｂおよび外輪１７ｂ、入力ディスク１
１および出力ディスク１２と同様の構造とする）を製作
する。
【００３９】なお、表２および表３の熱処理の欄に示す
熱処理記号（熱処理Ｉ〜熱処理IV）は、図４（Ｉ）〜図
４（IV）に示すそれぞれの熱処理番号に対応しており、
その詳細な内容を以下に示す。 〔熱処理Ｉ〕図４（Ｉ）に示すように、温度が８４０〜
８６０℃のＲｘガス雰囲気で０．５〜１時間熱処理（ず
ぶ焼き）した後、オイルクエンチを行い、次に、温度が
１６０〜１８０℃の大気中で２時間加熱した後、冷却す
る（焼戻し）。 〔熱処理II〕図４（II）に示すように、温度が９３０〜
９５０℃のＲｘガスおよびエンリッチガス雰囲気で２０
〜３０時間熱処理（浸炭処理）した後、放冷（または焼
入れ）を行い、次に、温度が８４０〜８６０℃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（焼戻し）。 〔熱処理III 〕図４（III ）に示すように、温度が８４
０〜８６０℃のＲｘガス、エンリッチガスおよびアンモ
ニア（ＮＨ3 ）ガス雰囲気で３〜５時間熱処理（浸炭窒
化処理）した後、オイルクエンチ（焼入れ）を行い、次
に、温度が１６０〜１８０℃の大気中で２時間加熱した
後、冷却する（焼戻し）。 〔熱処理IV〕図４（IV）に示すように、温度が９３０〜
９５０℃のＲｘガス、エンリッチガスおよびアンモニア
（ＮＨ3 ）ガス雰囲気で２０〜３０時間熱処理（浸炭窒
化処理）した後、放冷を行い、次に、温度が８４０〜８
６０℃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い、次に、温度が１６０〜１８
０℃の大気中で２時間加熱した後、冷却する（焼戻
し）。
熱処理記号（熱処理Ｉ〜熱処理IV）は、図４（Ｉ）〜図
４（IV）に示すそれぞれの熱処理番号に対応しており、
その詳細な内容を以下に示す。 〔熱処理Ｉ〕図４（Ｉ）に示すように、温度が８４０〜
８６０℃のＲｘガス雰囲気で０．５〜１時間熱処理（ず
ぶ焼き）した後、オイルクエンチを行い、次に、温度が
１６０〜１８０℃の大気中で２時間加熱した後、冷却す
る（焼戻し）。 〔熱処理II〕図４（II）に示すように、温度が９３０〜
９５０℃のＲｘガスおよびエンリッチガス雰囲気で２０
〜３０時間熱処理（浸炭処理）した後、放冷（または焼
入れ）を行い、次に、温度が８４０〜８６０℃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（焼戻し）。 〔熱処理III 〕図４（III ）に示すように、温度が８４
０〜８６０℃のＲｘガス、エンリッチガスおよびアンモ
ニア（ＮＨ3 ）ガス雰囲気で３〜５時間熱処理（浸炭窒
化処理）した後、オイルクエンチ（焼入れ）を行い、次
に、温度が１６０〜１８０℃の大気中で２時間加熱した
後、冷却する（焼戻し）。 〔熱処理IV〕図４（IV）に示すように、温度が９３０〜
９５０℃のＲｘガス、エンリッチガスおよびアンモニア
（ＮＨ3 ）ガス雰囲気で２０〜３０時間熱処理（浸炭窒
化処理）した後、放冷を行い、次に、温度が８４０〜８
６０℃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い、次に、温度が１６０〜１８
０℃の大気中で２時間加熱した後、冷却する（焼戻
し）。
【００４０】
【表１】
【００４１】次に、表２および表３にて得たそれぞれの
試験片の残留応力（Ｋｇｆ／ｍｍ2）を測定した。この
結果を、表２および表３に示す。なお、表２および表３
でいう残留応力は、マイナス（−）が圧縮を示し、プラ
ス（＋）が引っ張りを示している。
試験片の残留応力（Ｋｇｆ／ｍｍ2）を測定した。この
結果を、表２および表３に示す。なお、表２および表３
でいう残留応力は、マイナス（−）が圧縮を示し、プラ
ス（＋）が引っ張りを示している。
【００４２】
【表２】
【００４３】
【表３】
【００４４】次に、表２に示す鋼球（転動体）と、表３
に示す内輪、外輪およびディスク（入力ディスクおよび
出力ディスク）を、表４に示すように組み合わせて、図
５に示すトロイダル形無段変速機を製造する。次いで、
得られた各々のトロイダル形無段変速機（発明品１〜発
明品１５、比較品１および比較品２）のパワーローラ軸
受（鋼球、内輪および外輪）とディスク（入力ディスク
および出力ディスク）の寿命を以下の条件で調査する。 〔調査条件〕 入力軸の回転数 ４０００r.p.m. 入力トルク ３５０Ｎ・ｍ 使用オイル 合成潤滑油 オイル温度 １００℃ 試験数 ７回 なお、前記パワーローラ軸受とディスクの寿命（Ｌ10寿
命）は、パワーローラ軸受の転走面および両ディスクの
転走面、または鋼球（転動体）に、肉眼あるいは拡大鏡
により確認できる剥離の存在をもって判断した。そし
て、この寿命の定量的表現（Ｌ10寿命）は、７回の測定
結果をもとに前記パワーローラ軸受の転走面および両デ
ィスクの転走面、または鋼球（転動体）の１０％が寿命
に達するまでの時間（Hour）を求めたものである。
に示す内輪、外輪およびディスク（入力ディスクおよび
出力ディスク）を、表４に示すように組み合わせて、図
５に示すトロイダル形無段変速機を製造する。次いで、
得られた各々のトロイダル形無段変速機（発明品１〜発
明品１５、比較品１および比較品２）のパワーローラ軸
受（鋼球、内輪および外輪）とディスク（入力ディスク
および出力ディスク）の寿命を以下の条件で調査する。 〔調査条件〕 入力軸の回転数 ４０００r.p.m. 入力トルク ３５０Ｎ・ｍ 使用オイル 合成潤滑油 オイル温度 １００℃ 試験数 ７回 なお、前記パワーローラ軸受とディスクの寿命（Ｌ10寿
命）は、パワーローラ軸受の転走面および両ディスクの
転走面、または鋼球（転動体）に、肉眼あるいは拡大鏡
により確認できる剥離の存在をもって判断した。そし
て、この寿命の定量的表現（Ｌ10寿命）は、７回の測定
結果をもとに前記パワーローラ軸受の転走面および両デ
ィスクの転走面、または鋼球（転動体）の１０％が寿命
に達するまでの時間（Hour）を求めたものである。
【００４５】この結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】
【００４７】表４から、材料Ａ（ＳＵＪ２）に通常の熱
処理（熱処理Ｉ）を施した鋼球を用いたトロイダル形無
段変速機（比較品１および比較品２）は、他のトロイダ
ル形無段変速機（発明品１〜発明品１５）に比べ、Ｌ10
寿命が大幅に短くなっていることが判る。一方、材料Ａ
（ＳＵＪ２）または材料Ｃ（中炭素鋼）を使用し、これ
に浸炭窒化処理、焼入れおよび焼戻しを施した（熱処理
III ）鋼球を用いたトロイダル形無段変速機（発明品１
〜発明品１５）は、他のトロイダル形無段変速機（比較
品１および比較品２）に比べ、破損部品が鋼球から内
輪、外輪およびディスクに移行し、Ｌ10寿命が大幅に長
くなっていることが判る。
処理（熱処理Ｉ）を施した鋼球を用いたトロイダル形無
段変速機（比較品１および比較品２）は、他のトロイダ
ル形無段変速機（発明品１〜発明品１５）に比べ、Ｌ10
寿命が大幅に短くなっていることが判る。一方、材料Ａ
（ＳＵＪ２）または材料Ｃ（中炭素鋼）を使用し、これ
に浸炭窒化処理、焼入れおよび焼戻しを施した（熱処理
III ）鋼球を用いたトロイダル形無段変速機（発明品１
〜発明品１５）は、他のトロイダル形無段変速機（比較
品１および比較品２）に比べ、破損部品が鋼球から内
輪、外輪およびディスクに移行し、Ｌ10寿命が大幅に長
くなっていることが判る。
【００４８】このＬ10寿命の向上は、トロイダル形無段
変速機において、条件的に最弱部品である鋼球を強化す
ることができたために得られたものである。また、内
輪、外輪およびディスクを構成する材料として、材料Ｂ
（一般的な浸炭鋼であるＳＣＭ４２０）を用いた場合
（発明品１および発明品２）と、材料Ｄ、材料Ｅ、材料
Ｉおよび材料Ｈ（適量の硅素（Ｓｉ）やモリブデン（Ｍ
ｏ）を添加した浸炭鋼）を用いた場合（発明品３〜発明
品７）を比較すると、後者の方がＬ10寿命が向上してい
ることが判る。
変速機において、条件的に最弱部品である鋼球を強化す
ることができたために得られたものである。また、内
輪、外輪およびディスクを構成する材料として、材料Ｂ
（一般的な浸炭鋼であるＳＣＭ４２０）を用いた場合
（発明品１および発明品２）と、材料Ｄ、材料Ｅ、材料
Ｉおよび材料Ｈ（適量の硅素（Ｓｉ）やモリブデン（Ｍ
ｏ）を添加した浸炭鋼）を用いた場合（発明品３〜発明
品７）を比較すると、後者の方がＬ10寿命が向上してい
ることが判る。
【００４９】これは、硅素（Ｓｉ）またはモリブデン
（Ｍｏ）の少なくとも一方を適量添加することで、焼戻
し軟化抵抗性が向上したためである。また、内輪、外輪
およびディスクを構成する材料として、材料Ｆを用いた
発明品８は、比較品１および比較品２と比べるとＬ10寿
命が向上しているものの、硅素（Ｓｉ）およびモリブデ
ン（Ｍｏ）の両方の添加量が適量を外れているため、発
明品３〜発明品７ほどＬ10寿命を向上することができな
かったことが判る。
（Ｍｏ）の少なくとも一方を適量添加することで、焼戻
し軟化抵抗性が向上したためである。また、内輪、外輪
およびディスクを構成する材料として、材料Ｆを用いた
発明品８は、比較品１および比較品２と比べるとＬ10寿
命が向上しているものの、硅素（Ｓｉ）およびモリブデ
ン（Ｍｏ）の両方の添加量が適量を外れているため、発
明品３〜発明品７ほどＬ10寿命を向上することができな
かったことが判る。
【００５０】そしてまた、内輪、外輪およびディスクを
構成する材料として、材料Ｇを用いた発明品９から、モ
リブデン（Ｍｏ）を適量以上に添加しても寿命的には、
さほど効果が上がらないことが判る。また、ショットピ
ーニングにより、表面に適量の残留圧縮応力を生じさせ
た内輪、外輪およびディスクを使用したトロイダル形無
段変速機（発明品１０および発明品１１）は、Ｌ10寿命
が向上していることが判る。
構成する材料として、材料Ｇを用いた発明品９から、モ
リブデン（Ｍｏ）を適量以上に添加しても寿命的には、
さほど効果が上がらないことが判る。また、ショットピ
ーニングにより、表面に適量の残留圧縮応力を生じさせ
た内輪、外輪およびディスクを使用したトロイダル形無
段変速機（発明品１０および発明品１１）は、Ｌ10寿命
が向上していることが判る。
【００５１】これは、内輪、外輪およびディスクの転走
面の表層部に、最適な残留圧縮応力を発生させること
で、剥離の原因となる微小クラックの発生が抑制された
ためである。これより、内輪、外輪およびディスクの転
走面の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧
縮応力を発生させることで寿命向上が図れることが立証
された。
面の表層部に、最適な残留圧縮応力を発生させること
で、剥離の原因となる微小クラックの発生が抑制された
ためである。これより、内輪、外輪およびディスクの転
走面の表層部に、４０〜１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧
縮応力を発生させることで寿命向上が図れることが立証
された。
【００５２】一方、構成材料は同じであるが、ショット
ピーニングにより発生させた残留圧縮応力が、前記最適
値以外となった内輪、外輪およびディスクを使用したト
ロイダル形無段変速機（発明品１２）は、比較品１およ
び比較品２と比べるとＬ10寿命が向上しているものの、
発明品１０および発明品１１ほどＬ10寿命を向上するこ
とができなかったことが判る。
ピーニングにより発生させた残留圧縮応力が、前記最適
値以外となった内輪、外輪およびディスクを使用したト
ロイダル形無段変速機（発明品１２）は、比較品１およ
び比較品２と比べるとＬ10寿命が向上しているものの、
発明品１０および発明品１１ほどＬ10寿命を向上するこ
とができなかったことが判る。
【００５３】これは、表面の強加工による材料の疲労の
悪影響の方が、最適な残留圧縮応力の発生による微小ク
ラックの発生の抑制効果よりも大きくなるためであると
考えられる。また、内輪、外輪およびディスクを構成す
る材料として、材料Ｅ（硅素（Ｓｉ）またはモリブデン
（Ｍｏ）の少なくとも一方を適量添加した材料）を用
い、これに浸炭処理または浸炭窒化処理と、焼入れおよ
び焼戻し処理を施し、且つ表面の残留圧縮応力を最適値
として得た内輪、外輪およびディスクを使用したトロイ
ダル形無段変速機（発明品１３〜発明品１５）は、Ｌ10
寿命が、著しく向上していることが判る。
悪影響の方が、最適な残留圧縮応力の発生による微小ク
ラックの発生の抑制効果よりも大きくなるためであると
考えられる。また、内輪、外輪およびディスクを構成す
る材料として、材料Ｅ（硅素（Ｓｉ）またはモリブデン
（Ｍｏ）の少なくとも一方を適量添加した材料）を用
い、これに浸炭処理または浸炭窒化処理と、焼入れおよ
び焼戻し処理を施し、且つ表面の残留圧縮応力を最適値
として得た内輪、外輪およびディスクを使用したトロイ
ダル形無段変速機（発明品１３〜発明品１５）は、Ｌ10
寿命が、著しく向上していることが判る。
【００５４】次に、材料Ａ（ＳＵＪ２）に、熱処理Ｉ、
熱処理IIおよび熱処理III を施した際の各々の焼戻し温
度（℃）と、試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を調査し
た。この結果を図１に示す。なお、熱処理IIによる表面
の炭素量は１．３重量％、熱処理III による表面の炭素
量は１．３重量％、窒素量は０．３重量％である。
熱処理IIおよび熱処理III を施した際の各々の焼戻し温
度（℃）と、試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を調査し
た。この結果を図１に示す。なお、熱処理IIによる表面
の炭素量は１．３重量％、熱処理III による表面の炭素
量は１．３重量％、窒素量は０．３重量％である。
【００５５】図１に示すように、熱処理Ｉは、熱処理II
および熱処理III に比べ、硬さが低下していることが判
る。これより、熱処理IIおよび熱処理III は、熱処理Ｉ
に比べ、焼戻し軟化抵抗性が向上しており、特に熱処理
III は、焼戻し軟化抵抗性が著しく向上していることが
判る。次に、材料Ｂ、材料Ｄ、材料Ｅおよび材料Ｆに、
同一の熱処理（熱処理II）を行った際の焼戻し温度
（℃）と試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を調査した。こ
の結果を図２に示す。
および熱処理III に比べ、硬さが低下していることが判
る。これより、熱処理IIおよび熱処理III は、熱処理Ｉ
に比べ、焼戻し軟化抵抗性が向上しており、特に熱処理
III は、焼戻し軟化抵抗性が著しく向上していることが
判る。次に、材料Ｂ、材料Ｄ、材料Ｅおよび材料Ｆに、
同一の熱処理（熱処理II）を行った際の焼戻し温度
（℃）と試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を調査した。こ
の結果を図２に示す。
【００５６】図２に示すように、硅素（Ｓｉ）の含有量
が０．５重量％以上、１．５重量％以下の材料（材料
Ｄ、材料Ｅおよび材料Ｆ）は、硅素（Ｓｉ）の含有量が
０．５重量％未満の材料Ｂに比べ、硬さが向上してお
り、焼戻し軟化抵抗性に優れていることが判る。次に、
材料Ｂ、材料Ｄ、材料Ｅ、材料Ｆおよび材料Ｇに、同一
の熱処理（熱処理II）を行った際の焼戻し温度（℃）と
試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を調査した。この結果を
図３に示す。
が０．５重量％以上、１．５重量％以下の材料（材料
Ｄ、材料Ｅおよび材料Ｆ）は、硅素（Ｓｉ）の含有量が
０．５重量％未満の材料Ｂに比べ、硬さが向上してお
り、焼戻し軟化抵抗性に優れていることが判る。次に、
材料Ｂ、材料Ｄ、材料Ｅ、材料Ｆおよび材料Ｇに、同一
の熱処理（熱処理II）を行った際の焼戻し温度（℃）と
試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を調査した。この結果を
図３に示す。
【００５７】図３に示すように、モリブデン（Ｍｏ）の
含有量が、０．３重量％以上、１．０重量％以下の材料
（材料Ｄ、材料Ｅ、材料Ｆおよび材料Ｇ）は、モリブデ
ン（Ｍｏ）の含有量が０．３重量％未満の材料Ｂに硬さ
が向上しており、焼戻し軟化抵抗性に優れていることが
判る。
含有量が、０．３重量％以上、１．０重量％以下の材料
（材料Ｄ、材料Ｅ、材料Ｆおよび材料Ｇ）は、モリブデ
ン（Ｍｏ）の含有量が０．３重量％未満の材料Ｂに硬さ
が向上しており、焼戻し軟化抵抗性に優れていることが
判る。
【００５８】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明にかか
るトロイダル形無段変速機は、構成要素であるパワーロ
ーラ軸受の転動体が、中炭素鋼または高炭素鋼からな
り、且つ浸炭窒化処理、焼入れおよび焼戻し処理が施さ
れてなるため、前記転動体の焼戻し軟化抵抗性を向上さ
せることができ、高温での硬さの低下を抑制することが
できる。また、前記転動体におけるケースとコアとのマ
ルテンサイト変態点をずらすことができるため、焼入れ
・焼戻し後に、当該転動体の表面に最適な残留圧縮応力
を生じさせることができる。従って、表面の接線方向に
生じる引っ張り応力による微小クラックの発生を抑制す
ることができ、疲労寿命特性を向上させることができ
る。
るトロイダル形無段変速機は、構成要素であるパワーロ
ーラ軸受の転動体が、中炭素鋼または高炭素鋼からな
り、且つ浸炭窒化処理、焼入れおよび焼戻し処理が施さ
れてなるため、前記転動体の焼戻し軟化抵抗性を向上さ
せることができ、高温での硬さの低下を抑制することが
できる。また、前記転動体におけるケースとコアとのマ
ルテンサイト変態点をずらすことができるため、焼入れ
・焼戻し後に、当該転動体の表面に最適な残留圧縮応力
を生じさせることができる。従って、表面の接線方向に
生じる引っ張り応力による微小クラックの発生を抑制す
ることができ、疲労寿命特性を向上させることができ
る。
【００５９】この結果、パワーローラ軸受、入力ディス
クおよび出力ディスクの転がり寿命を向上することがで
き、長寿命なトロイダル形無段変速機を提供することが
できるという効果が得られる。また、前記パワーローラ
軸受の構成要素である内輪および外輪と、前記入力ディ
スクと、前記出力ディスクのそれぞれが、硅素（Ｓｉ）
を０．５重量％以上、１．５重量％以下、または、モリ
ブデン（Ｍｏ）を０．３重量％以上、１．０重量％以
下、の少なくともいずれかを含む浸炭鋼からなり、且つ
これらに浸炭処理または浸炭窒化処理と、焼入れおよび
焼戻し処理を施し、このようにして得られた内輪および
外輪と、前記入力ディスクと、前記出力ディスクと、請
求項１にかかる転動体とを組み合わせることで、前記パ
ワーローラ軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転
がり寿命がさらに向上され、一層長寿命なトロイダル形
無段変速機を得ることができる。
クおよび出力ディスクの転がり寿命を向上することがで
き、長寿命なトロイダル形無段変速機を提供することが
できるという効果が得られる。また、前記パワーローラ
軸受の構成要素である内輪および外輪と、前記入力ディ
スクと、前記出力ディスクのそれぞれが、硅素（Ｓｉ）
を０．５重量％以上、１．５重量％以下、または、モリ
ブデン（Ｍｏ）を０．３重量％以上、１．０重量％以
下、の少なくともいずれかを含む浸炭鋼からなり、且つ
これらに浸炭処理または浸炭窒化処理と、焼入れおよび
焼戻し処理を施し、このようにして得られた内輪および
外輪と、前記入力ディスクと、前記出力ディスクと、請
求項１にかかる転動体とを組み合わせることで、前記パ
ワーローラ軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転
がり寿命がさらに向上され、一層長寿命なトロイダル形
無段変速機を得ることができる。
【００６０】さらに、前記浸炭鋼および前記中炭素鋼ま
たは高炭素鋼が、酸素（Ｏ2 ）を９ｐｐｍ以下、硫黄
（Ｓ）を０．０１０重量％以下、リン（Ｐ）を０．００
２重量％以下の範囲内で含むことで、さらに前記パワー
ローラ軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり
寿命が向上され、より長寿命なトロイダル形無段変速機
を得ることができる。
たは高炭素鋼が、酸素（Ｏ2 ）を９ｐｐｍ以下、硫黄
（Ｓ）を０．０１０重量％以下、リン（Ｐ）を０．００
２重量％以下の範囲内で含むことで、さらに前記パワー
ローラ軸受、入力ディスクおよび出力ディスクの転がり
寿命が向上され、より長寿命なトロイダル形無段変速機
を得ることができる。
【００６１】さらにまた、前記パワーローラ軸受の構成
要素である内輪および外輪と、前記入力ディスクと、前
記出力ディスクの各々の転走面の表層部に、４０〜１５
０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮応力を発生させることで、
より前記パワーローラ軸受、入力ディスクおよび出力デ
ィスクの転がり寿命が向上され、一層長寿命なトロイダ
ル形無段変速機を得ることができる。
要素である内輪および外輪と、前記入力ディスクと、前
記出力ディスクの各々の転走面の表層部に、４０〜１５
０Ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮応力を発生させることで、
より前記パワーローラ軸受、入力ディスクおよび出力デ
ィスクの転がり寿命が向上され、一層長寿命なトロイダ
ル形無段変速機を得ることができる。
【００６２】そしてまた、前記パワーローラ軸受の構成
要素である転動体の転走面の表層部に、４０〜１５０Ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮応力を発生さることでも、より
前記パワーローラ軸受、入力ディスクおよび出力ディス
クの転がり寿命が向上でき、一層長寿命なトロイダル形
無段変速機を得ることができる。
要素である転動体の転走面の表層部に、４０〜１５０Ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 の残留圧縮応力を発生さることでも、より
前記パワーローラ軸受、入力ディスクおよび出力ディス
クの転がり寿命が向上でき、一層長寿命なトロイダル形
無段変速機を得ることができる。
【図１】本発明の実施例にかかる材料Ａに、熱処理Ｉ、
熱処理IIおよび熱処理III を施した際の各々の焼戻し温
度（℃）と、試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を示す図で
ある。
熱処理IIおよび熱処理III を施した際の各々の焼戻し温
度（℃）と、試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を示す図で
ある。
【図２】本発明の実施例にかかる材料Ｂ、材料Ｄ、材料
Ｅおよび材料Ｆに、同一の熱処理を行った際の焼戻し温
度（℃）と試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を示す図であ
る。
Ｅおよび材料Ｆに、同一の熱処理を行った際の焼戻し温
度（℃）と試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を示す図であ
る。
【図３】本発明の実施例にかかる材料Ｂ、材料Ｄ、材料
Ｅ、材料Ｆおよび材料Ｇに、同一の熱処理を行った際の
焼戻し温度（℃）と試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を示
す図である。
Ｅ、材料Ｆおよび材料Ｇに、同一の熱処理を行った際の
焼戻し温度（℃）と試験片の硬さ（Ｈｖ）との関係を示
す図である。
【図４】（Ｉ）は、本発明の実施例にかかる熱処理Ｉを
示す図である。（II）は、本発明の実施例にかかる熱処
理IIを示す図である。（III ）は、本発明の実施例にか
かる熱処理III を示す図である。（IV）は、本発明の実
施例にかかる熱処理IVを示す図である。
示す図である。（II）は、本発明の実施例にかかる熱処
理IIを示す図である。（III ）は、本発明の実施例にか
かる熱処理III を示す図である。（IV）は、本発明の実
施例にかかる熱処理IVを示す図である。
【図５】従来および本発明の実施例で使用したトロイダ
ル形無段変速機の構成断面図である。
ル形無段変速機の構成断面図である。
１０ トロイダル形無段変速機 １１ 入力ディスク １２ 出力ディスク １３ 入力軸 １４ ローディングカム １５ カムローラ １６ パワーローラ軸受 １６ａ パワーローラ １６ｂ 外輪 １６ｃ 転動体 １７ パワーローラ軸受 １７ａ パワーローラ １７ｂ 外輪 １７ｃ 転動体 １８ 枢軸 １９ 枢軸 ２０ トラニオン ２１ トラニオン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
Claims (1)
- 【請求項１】 入力軸に設けられた入力ディスクと、出
力軸に設けられた出力ディスクと、内輪、外輪および複
数の転動体を含み且つ前記入力ディスクおよび出力ディ
スクに前記内輪が係合して前記入力軸の動力を前記出力
軸に伝達するパワーローラ軸受と、を含んで構成したト
ロイダル形無段変速機において、 前記パワーローラ軸受の転動体は、中炭素鋼または高炭
素鋼からなり且つ浸炭窒化処理、焼入れおよび焼戻し処
理が施されてなることを特徴とするトロイダル形無段変
速機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00377294A JP3525471B2 (ja) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | トロイダル形無段変速機 |
| GB9501070A GB2286023B (en) | 1994-01-18 | 1995-01-18 | Toroidal-type continuously variable transmission |
| DE19501391A DE19501391C2 (de) | 1994-01-18 | 1995-01-18 | Kontinuierlich variables Toroidgetriebe |
| US08/745,635 US5855531A (en) | 1994-01-18 | 1996-11-08 | Component parts of a toroidal-type continuously variable transmission having improved life |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00377294A JP3525471B2 (ja) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | トロイダル形無段変速機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07208568A true JPH07208568A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3525471B2 JP3525471B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=11566476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00377294A Expired - Lifetime JP3525471B2 (ja) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | トロイダル形無段変速機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5855531A (ja) |
| JP (1) | JP3525471B2 (ja) |
| DE (1) | DE19501391C2 (ja) |
| GB (1) | GB2286023B (ja) |
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| DE19861260B4 (de) * | 1997-11-04 | 2005-09-22 | Nsk Ltd. | Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe |
| JP2006071104A (ja) * | 1997-07-02 | 2006-03-16 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| JP2007132520A (ja) * | 1997-07-02 | 2007-05-31 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
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| US6174257B1 (en) * | 1997-07-04 | 2001-01-16 | Nsk Ltd. | Toroidal type continuously variable transmission |
| DE19850867C2 (de) * | 1997-11-04 | 2003-10-23 | Nsk Ltd | Stufenloses Toroidgetriebe |
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| JPH11351344A (ja) * | 1998-06-11 | 1999-12-24 | Nippon Seiko Kk | トロイダル型無段変速機 |
| JP3870592B2 (ja) | 1999-01-11 | 2007-01-17 | 日本精工株式会社 | ハーフトロイダル型無段変速機 |
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| NL1012329C2 (nl) * | 1999-06-15 | 2000-12-19 | Skf Eng & Res Centre Bv | Slijt- en breukvast staal. |
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| JP2001082566A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-27 | Nsk Ltd | トロイダル形無段変速機 |
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