JPH11132301A - トロイダル形無段変速機のパワーローラ軸受 - Google Patents

トロイダル形無段変速機のパワーローラ軸受

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JPH11132301A
JPH11132301A JP9300621A JP30062197A JPH11132301A JP H11132301 A JPH11132301 A JP H11132301A JP 9300621 A JP9300621 A JP 9300621A JP 30062197 A JP30062197 A JP 30062197A JP H11132301 A JPH11132301 A JP H11132301A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】動トルク損失が小さい領域を使用することがで
き、トルクの伝達効率の向上を図ることができるトロイ
ダル形無段変速機のパワーローラ軸受を提供することに
ある。 【解決手段】入力ディスク２と出力ディスク３との間に
傾転自在に転接されたパワーローラ１０を回転自在に支
持するトロイダル形無段変速機のパワーローラ軸受にお
いて、外輪１３とパワーローラ１０との間に転動自在に
保持された玉１２とからなり、前記外輪１３とパワーロ
ーラ１０の玉１２との接触面に円環状で断面円弧状の転
走溝１５，１６を設けるとともに、この転走溝１５，１
６の曲率半径を玉１２の直径の５２％以上、５９％以下
にしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車用
の変速機として用いるトロイダル形無段変速機のパワー
ローラ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】トロイダル形無段変速機における入力デ
ィスクと出力ディスクとの間に傾転自在に転接されたパ
ワーローラを回転自在に支持するパワーローラ軸受は、
一般の軸受とは使用される環境、状況が大きく異なるた
め、軸受とは違ってさらに十分な耐力が要求される部品
である。
【０００３】すなわち、パワーローラ軸受は、高回転、
大きな押し付け力下での使用が必須条件となる。また従
来の潤滑油とは異なり、動力を伝達することを目的とし
て開発されたトラクション油を潤滑油として使用してい
る結果、粘性が大きなトラクション油の使用が必須条件
となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに従来の一般の軸受とは異なる特殊な条件下での使用
においては、パワーローラ軸受における動トルク損失が
非常に大きくなってしまう。トロイダル形無段変速機に
とって非常に重要な要因である伝達効率を下げている要
因の大半はこの動トルク損失であり、動トルク損失が大
きいということは非常に大きな問題である。
【０００５】また、トロイダル形無段変速機は大馬力を
伝達する時は、一般の軸受と比較すると、曲げ応力が極
めて高い部位が存在する。しかし、一般に軸受の場合に
は、玉数が１０個前後であり、それらが均等に荷重を受
けており、軸受の内径部、外径部の肩部を軸、ハウジン
グで受ける構造となっているため、曲げ応力は極めて小
さい。
【０００６】それに対してトロイダル形無段変速機のデ
ィスクの場合にはディスクとパワーローラとの接触点が
２または３か所のため２または３点押しとなり、またデ
ィスクを支持している部位が内径部とその内径部近傍端
面の支持となるため、特に接触点がディスク外径寄りに
なった時には、軸受と比較して曲げ応力値は極めて高く
なる。肉厚によっては１００ｋｇｆ／ｍｍ2 近くもの高
い曲げ応力になってしまう場合もあり、早期破損にもつ
ながる。したがって、応力が集中しないような形状にな
るよう設計することは必要であるが、高い応力値の部位
での残留圧縮応力、硬度、面粗は重要な要素になってく
る。
【０００７】次にトロイダル形無段変速機におけるパワ
ーローラ軸受の場合には、深い表面硬化層が必要になる
ことが、一般の軸受とは異なる。通常、軸受の接触面圧
はPmax＝２〜３Gpa 以下で使用するのに対し、ディス
ク、パワーローラ接触点のトラクション部接触面圧は通
常Pmax＝２．５〜３．５Gpa 前後で使用し、特に最大減
速時においてはPmax＝４Gpa に近いところで使用する。
例えばディスク外径がほぼ同一の外径である２００ｍｍ
以下の玉軸受において接触楕円の短径は１ｍｍに満たな
い。しかしながら、トロイダル形無段変速機のトラクシ
ョン部において、接触楕円の短径は約１．５ｍｍにも及
ぶ。したがって、トロイダル形無段変速機の場合には、
接触楕円の短径が軸受と比較してかなり大きいため、最
大せん断応力の部位の疲れ破損が無きように、深い表面
硬化層が必要となる。
【０００８】また、トロイダル形無段変速機はトラクシ
ョンドライブで動力を伝達することにおいても軸受と大
きく異なる。トロイダル形無段変速機は構造上、必ずス
ピンが存在するために熱が発生し、たった数ｍｍの小さ
な接触楕円で楕円一個当たり、高馬力のものでは５０ｋ
ｗ前後の動力を伝達する。したがって、ディスク、パワ
ーローラ接触点での耐力は軸受と比較して、数段に強固
なものでなければならい。そして、パワーローラが高馬
力の動力伝達するものであるゆえ、大きなスラスト荷重
を受けるパワーローラ軸受においては、動トルク損失を
できるだけ抑え、伝達効率を向上させ、かつ耐久性も十
分満足させることが肝要になってくる。
【０００９】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、玉を転走する転走溝
の曲率半径を設定することにより、動トルク損失が小さ
い領域を使用することができ、トルクの伝達効率の向上
を図ることができるトロイダル形無段変速機のパワーロ
ーラ軸受を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項１は、入力ディスクと出力ディ
スクとの間に傾転自在に転接されたパワーローラを回転
自在に支持するトロイダル形無段変速機のパワーローラ
軸受において、外輪とディスクと接するトラクション部
を有するパワーローラとの間に転動自在に保持された玉
とからなり、前記外輪及びパワーローラの前記玉との接
触面に円環状で断面円弧状の転走溝を設けるとともに、
前記転走溝の曲率半径を前記玉の直径の５２％以上、５
９％以下にしたことを特徴とする。
【００１１】転走溝の曲率半径が５２％未満では動トル
ク損失が急激に増加し、それとは逆に５２％以上では動
トルク損失がそれ程変化しない。このようにトラクショ
ン油中における軸受においては転走溝の曲率半径の影響
が顕著である。
【００１２】また、転走溝の曲率半径が６０％以上の軸
受は、接触楕円が小さくなることから、少しの衝撃で容
易に転走面に打痕がつきやすく、取り扱いに時に注意が
必要となるという問題もあり、転走溝の曲率半径が５９
％を越えるパワーローラ軸受は現実的ではない。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態を
図面に基づいて説明する。図１はハーフトロイダル形無
段変速機の一部を示し、図２は図１のＡ部を拡大して示
す断面図である。図１に示すように、エンジン等の駆動
源（図示しない）に連結される入力軸１には入力ディス
ク２と出力ディスク３がニードルベアリングを介して回
転自在に支持されている。入力ディスク２の背面側には
カム板４が入力軸１に対してスプライン係合しており、
カム板４と入力ディスク２との間にはローラ５が介在さ
れ、入力ディスク２を出力ディスク３側に押し付けるロ
ーディングカム式の押圧機構６が設けられている。
【００１４】入力ディスク２と出力ディスク３との間に
は枢軸７を中心として揺動するトラニオン８が設けら
れ、トラニオン８の中心部には変位軸９が設けられてい
る。そして、この変位軸９にはパワーローラ１０が回転
自在に支持され、このパワーローラ１０は入力ディスク
２及び出力ディスク３と接するトラクション部を有し、
入力ディスク２と出力ディスク３との間に傾転自在に転
接されている。
【００１５】また、トラニオン８とパワーローラ１０と
の間にはパワーローラ軸受としてのスラスト玉軸受１１
が設けられている。このスラスト玉軸受１１はパワーロ
ーラ１０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１０の回転を許容するものである。このよう
なスラスト玉軸受１１の複数個の玉１２はトラニオン８
側に設けられた円環状の外輪１３と回転部としてのパワ
ーローラ１０との間に設けられた円環状の保持器１４に
よって保持されている。
【００１６】さらに、外輪１３とパワーローラ１０には
玉１２を転動自在に保持する転走溝１５，１６が設けら
れている。転走溝１５，１６は、外輪１３とパワーロー
ラ１０の玉１２との接触面に円環状に設けられ、かつ断
面円弧状に形成されている。そして、スラスト玉軸受１
１の寿命及び動トルク損失を考慮して転走溝１５，１６
の曲率半径ｒ1 ，ｒ2 は前記玉１２の直径Ｄの５２％以
上、５９％以下に形成されている。さらに、好ましくは
玉１２の直径Ｄの５４％以上、５７％以下に形成されて
いる。
【００１７】図３は、内径３０ｍｍのスラスト玉軸受１
１の転走溝１５，１６の曲率半径（横軸）を変化させた
時の寿命（左縦軸）と動トルク損失（右縦軸）の関係を
示すもので、曲線ａに示すように、転走溝１５，１６の
曲率半径ｒ1 ，ｒ2 を玉１２の直径Ｄに対して大きくな
るにつれて寿命が低下し、曲線ｂに示すように、逆に動
トルク損失は小さくなる。
【００１８】そして、転走溝１５，１６の曲率半径ｒ1
，ｒ2 が５２％未満では動トルク損失が急激に増加
し、それとは逆に５２％以上では動トルク損失がそれ程
変化しない。このようにトラクション油中における軸受
においては転走溝１５，１６の曲率半径ｒ1 ，ｒ2 の影
響が顕著である。
【００１９】一方、スラスト玉軸受１１の寿命は、それ
ぞれのスラスト玉軸受１１の実験により得られた基本定
格寿命を、大型車が１０万ｋｍを走行するのに必要とな
るスラスト玉軸受回転数で除した値である。つまり、１
の値以上でなければ１０万ｋｍ走行を保証できないとい
うことになる。
【００２０】さらに、転走溝１５，１６の曲率半径ｒ1
，ｒ2 が６０％以上の軸受は、接触楕円が小さくなる
ことから、少しの衝撃で容易に転走面に打痕がつきやす
く、取り扱いに時に注意が必要となるという問題もあ
り、転走溝１５，１６の曲率半径ｒ1 ，ｒ2 が５９％を
越えるスラスト玉軸受１１は現実的ではない。
【００２１】したがって、スラスト玉軸受１１の寿命及
び動トルク損失を考慮して転走溝１５，１６の曲率半径
ｒ1 ，ｒ2 を玉１２の直径Ｄの５２％以上、５９％以下
に形成することが有効である。
【００２２】なお、前記実施形態においては、代表的な
内径３０ｍｍのパワーローラ軸受としてのスラスト玉軸
受１１の転走溝１５，１６の曲率半径（横軸）を変化さ
せた時の寿命（左縦軸）と動トルク損失（右縦軸）の関
係を示したが、他のパワーローラ軸受についても同様に
適用できる。
【００２３】なお、前記実施形態においては、シングル
キャビティ式ハーフトロイダル形無段変速機について説
明したが、この発明は、ダブルキャビティ式ハーフトロ
イダル無段変速機においても同様な効果があり、ダブル
キャビティ式ハーフトロイダル無段変速機においても、
この発明のパワーローラ軸受に適用できる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項の発明によ
れば、トロイダル形無段変速機のパワーローラ軸受の外
輪とパワーローラとの間に転動自在に保持された玉を備
え、外輪及びパワーローラの前記玉との接触面に円環状
で断面円弧状の転走溝を設けるとともに、前記転走溝の
曲率半径を前記玉の直径の５２％以上、５９％以下にし
たことを特徴とする。したがって、動トルク損失が小さ
い領域を使用することができ、トルクの伝達効率の向上
を図ることができるとともに、耐久性の向上を図ること
ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態におけるトロイダル
形無段変速機の一部を示す縦断側面図。
【図２】同実施形態を示し、図１のＡ部を拡大して示す
断面図。
【図３】転走溝の曲率半径を変化させた時の寿命及び動
トルク損失の関係を示す図。
【符号の説明】 １…入力軸 ２…入力ディスク ３…出力ディスク １０…パワーローラ １１…スラスト玉軸受 １２…玉 １３…外輪 １５，１６…転走溝
フロントページの続き (72)発明者 荒牧 宏敏 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力ディスクと出力ディスクとの間に傾
    転自在に転接されたパワーローラを回転自在に支持する
    トロイダル形無段変速機のパワーローラ軸受において、
    外輪とディスクと接するトラクション部を有するパワー
    ローラとの間に転動自在に保持された玉とからなり、前
    記外輪及びパワーローラの前記玉との接触面に円環状で
    断面円弧状の転走溝を設けるとともに、前記転走溝の曲
    率半径を前記玉の直径の５２％以上、５９％以下にした
    ことを特徴とするトロイダル形無段変速機のパワーロー
    ラ軸受。
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