JPH11148542A - Toroidal continuously variable transmission - Google Patents

Toroidal continuously variable transmission

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JPH11148542A
JPH11148542A JP31346497A JP31346497A JPH11148542A JP H11148542 A JPH11148542 A JP H11148542A JP 31346497 A JP31346497 A JP 31346497A JP 31346497 A JP31346497 A JP 31346497A JP H11148542 A JPH11148542 A JP H11148542A
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power
power rollers
power roller
hardened layer
peripheral surface
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尚 今西
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伸夫 後藤
Makoto Fujinami
誠 藤波
Hiroshi Kato
寛 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the durability of a power roller or a thrust roller bearing by satisfying a prescribed condition on the power roller and the thrust roller bearing to support the thrust load applied thereto. SOLUTION: As a condition, for example, a hardened layer through the heat treatment is formed on a surface of a power roller 8, a chamfered part 47 where the axial dimension L47 of each power roller 8 is <=15% of the axial length L8 of the whole power rollers 8 is formed on a connection part of an inner circumferential surface 45 of each power roller 8 to an inside surface 46 after the hardened layer is formed, and any abnormally heat-treated layers among the hardened layers are removed by the chamfered part 47. Thus, damages such as cracks can be prevented from being generated in the power rollers 8 even when large bending stresses are exerted in the power rollers 8 in operating a toroidal continuously variable transmission by forming the chamfered part 47 to satisfy the condition on an inner circumferential edge part of the inside surface of the power rollers 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明に係るトロイダル型
無段変速機は、例えば自動車用の自動変速機として利用
する。特に本発明は、この様なトロイダル型無段変速機
を構成するパワーローラ部分の耐久性向上を図るもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION The toroidal type continuously variable transmission according to the present invention is used, for example, as an automatic transmission for an automobile. In particular, the present invention aims to improve the durability of a power roller portion constituting such a toroidal-type continuously variable transmission.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車用変速機として、図5〜6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62−71465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、この入力軸1
と同心に配置された出力軸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収めたケー
シングの内側には、枢軸5、5を中心として揺動する複
数個(通常2〜3個)のトラニオン6、6を設けてい
る。尚、これら各枢軸5、5は、上記入力側、出力側両
ディスク2、4の軸方向(図5〜6の左右方向)に関し
てこれら両ディスク2、4の中間部に、これら両ディス
ク2、4の軸方向に対し直角方向で且つこれら両ディス
ク2、4の中心軸に対し捻れの位置に配置している
2. Description of the Related Art The use of a toroidal type continuously variable transmission as schematically shown in FIGS. This toroidal type continuously variable transmission supports an input disk 2 concentrically with an input shaft 1 as disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 62-71465.
An output disk 4 is attached to the end of the output shaft 3 concentrically
Is fixed. Inside the casing containing the toroidal-type continuously variable transmission, a plurality (usually two or three) of trunnions 6, which swing about the pivots 5, 5, are provided. Each of the pivots 5, 5 is provided at an intermediate portion between the two disks 2, 4 with respect to the axial direction (the left-right direction in FIGS. 5 and 6) of the input and output disks 2, 4. 4 are arranged in a direction perpendicular to the axial direction and at a twisted position with respect to the central axis of these two disks 2, 4.

【0003】即ち、これら各トラニオン6、6は、それ
ぞれの両端部外側面に上記各枢軸5、5を設けている。
又、これら各トラニオン6、6の中間部には変位軸7、
7の基端部を支持し、上記各枢軸5、5を中心として上
記各トラニオン6、6を揺動させる事により、上記各変
位軸7、7の傾斜角度の調節を自在としている。上記各
トラニオン6、6に支持した変位軸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、これら各パワーローラ8、8を、上記入力
側、出力側両ディスク2、4の間に挟持している。これ
ら入力側、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、上記枢軸5上の点
を中心とする円弧を、上記入力軸1及び出力軸3を中心
に回転させた場合に得られる凹面をなしている。そし
て、球状凸面に形成された各パワーローラ8、8の周面
8a、8aを、上記内側面2a、4aに当接させてい
る。
That is, each of the trunnions 6, 6 has the above-mentioned pivots 5, 5 on the outer surfaces of both ends.
In addition, a displacement shaft 7,
7 is supported, and the trunnions 6, 6 are pivoted about the pivots 5, 5, so that the inclination angles of the displacement shafts 7, 7 can be freely adjusted. Around the displacement shafts 7, 7 supported by the trunnions 6, 6,
Each of the power rollers 8 is rotatably supported. These power rollers 8 are sandwiched between the input side and output side disks 2, 4. The inner surfaces 2a and 4a of the input side and output side disks 2 and 4 facing each other have a cross-section formed by a circular arc centered on a point on the pivot 5, centered on the input shaft 1 and the output shaft 3. It has a concave surface obtained when it is rotated. The peripheral surfaces 8a, 8a of the power rollers 8, 8 formed on the spherical convex surfaces are in contact with the inner side surfaces 2a, 4a.

【0004】上記入力軸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、上記入力側ディスク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とから構成している。上記カム板10の片側面(図
5〜6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、上記入力側ディスク2の外側面(図
5〜6の右側面)にも、同様のカム面14を形成してい
る。そして、上記複数個のローラ12、12を、上記入
力軸1の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自
在に支持している。
[0004] A loading device 9 of a loading cam type is provided between the input shaft 1 and the input disk 2, and the input disk 2 is directed toward the output disk 4 by this pressing device 9 so as to be elastic. Pressing. This pressing device 9
Is a cam plate 10 that rotates together with the input shaft 1 and a retainer 11
(For example, four) rollers 12 held by
12. A cam surface 13 which is an uneven surface extending in the circumferential direction is formed on one side surface (the left side surface in FIGS. 5 to 6) of the cam plate 10, and an outer side surface of the input side disk 2 (the right side in FIGS. 5 to 6). Surface) also has a similar cam surface 14 formed thereon. The plurality of rollers 12, 12 are rotatably supported around a radial axis with respect to the center of the input shaft 1.

【0005】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が複数個のローラ12、12を、
入力側ディスク2外側面のカム面14に押圧する。この
結果、上記入力側ディスク2が、上記各パワーローラ
8、8に押圧されると同時に、上記1対のカム面13、
14と複数個のローラ12、12との押し付け合いに基
づいて、上記入力側ディスク2が回転する。そして、こ
の入力側ディスク2の回転が、上記各パワーローラ8、
8を介して出力側ディスク4に伝わり、この出力側ディ
スク4に固定の出力軸3を回転させる。
When the cam plate 10 rotates with the rotation of the input shaft 1 during use of the toroidal type continuously variable transmission configured as described above, the cam surface 13 causes the plurality of rollers 12, 12 to rotate.
The input side disk 2 is pressed against the cam surface 14 on the outer side. As a result, the input side disk 2 is pressed by the power rollers 8 and 8 and at the same time, the pair of cam surfaces 13 and
The input side disk 2 rotates based on the pressing between the roller 14 and the plurality of rollers 12. Then, the rotation of the input side disk 2 is controlled by the power rollers 8,
The output shaft 3 is transmitted to the output side disk 4 via the output disk 8 to rotate the output shaft 3 fixed to the output side disk 4.

【0006】入力軸1と出力軸3との回転速度比(変速
比)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5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。反対に、増速を行なう場合には、
上記枢軸5、5を中心として上記各トラニオン6、6を
揺動させ、各パワーローラ8、8の周面8a、8aが図
6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5と図6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
を得られる。
In the case where the rotational speed ratio (speed ratio) between the input shaft 1 and the output shaft 3 is changed, first, when deceleration is performed between the input shaft 1 and the output shaft 3, the pivots 5, 5 are set as the center. The trunnions 6, 6 are swung so that the peripheral surfaces 8a, 8a of the power rollers 8, 8 are located near the center of the inner surface 2a of the input disk 2 and the inner surface of the output disk 4 as shown in FIG. 4a
The respective displacement shafts 7, 7 are tilted so as to abut against the outer peripheral portions of the respective shafts. Conversely, when increasing speed,
The trunnions 6, 6 are swung about the pivots 5, 5, so that the peripheral surfaces 8a, 8a of the power rollers 8, 8 are shifted toward the outer periphery of the inner surface 2a of the input side disk 2 as shown in FIG. Each of the displacement shafts 7 is inclined so as to abut against the portion and the portion near the center of the inner side surface 4a of the output side disk 4, respectively. If the inclination angle of each of the displacement shafts 7, 7 is set between those in FIGS. 5 and 6, an intermediate speed ratio can be obtained between the input shaft 1 and the output shaft 3.

【0007】更に、図7〜8は、実願昭63−6929
3号(実開平1−173552号)のマイクロフィルム
に記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速
機を示している。入力側ディスク2と出力側ディスク4
とは入力軸15の周囲に、それぞれニードル軸受16、
16を介して回転自在に支持している。又、カム板10
は上記入力軸15の端部(図7の左端部)外周面にスプ
ライン係合し、鍔部17により、上記入力側ディスク2
から離れる方向への移動を阻止している。そして、この
カム板10とローラ12、12とにより、上記入力軸1
5の回転に基づいて上記入力側ディスク2を、出力側デ
ィスク4に向け押圧しつつ回転させる、ローディングカ
ム式の押圧装置9を構成している。上記出力側ディスク
4には出力歯車18を、キー19、19により結合し、
これら出力側ディスク4と出力歯車18とが同期して回
転する様にしている。この出力歯車18、並びにこの出
力歯車18と噛合した図示しない歯車等が、出力ディス
クの回転を取り出す為の動力取り出し手段を構成する。
FIGS. 7 and 8 show Japanese Utility Model Application No. 63-6929.
3 shows a more specific toroidal-type continuously variable transmission described in Microfilm No. 3 (Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-173552). Input disk 2 and output disk 4
Are needle bearings 16 around the input shaft 15, respectively.
It is rotatably supported via 16. Also, the cam plate 10
Is spline-engaged with an outer peripheral surface of an end portion (left end portion in FIG. 7) of the input shaft 15, and the input side disk 2 is
Movement away from the vehicle. Then, the input shaft 1 is formed by the cam plate 10 and the rollers 12 and 12.
A loading cam type pressing device 9 for rotating the input side disk 2 while pressing the input side disk 2 toward the output side disk 4 based on the rotation of 5 is constituted. An output gear 18 is coupled to the output side disk 4 by keys 19, 19,
The output disk 4 and the output gear 18 rotate in synchronization. The output gear 18 and a gear (not shown) meshed with the output gear 18 constitute a power take-out means for taking out the rotation of the output disk.

【0008】1対のトラニオン6、6の両端部に設けた
枢軸5、5は1対の支持ポスト20、20に、揺動並び
に軸方向(図7の表裏方向、図8の左右方向)に亙る変
位自在に支持している。上記1対の支持ポスト20、2
0は、十分な剛性を有する金属板状で、中央部に形成し
た円孔21を、ケーシング22の内面若しくはこのケー
シング22内に設けたシリンダケース23の側面に固設
した支持ピン24a、24bに外嵌する事により、上記
ケーシング22の内側に、揺動並びに上記各枢軸5、5
の軸方向に亙る変位自在に支持している。又、上記各支
持ポスト20、20の両端部には、それぞれ円形の支持
孔25、25を形成しており、これら各支持孔25、2
5に、それぞれ上記各枢軸5、5を、それぞれが外輪2
6、26を備えたラジアルニードル軸受27、27によ
り、支持している。これらの構成に基づいて上記各トラ
ニオン6、6を、上記各枢軸5、5を中心とする揺動並
びにこれら各枢軸5、5の軸方向に亙る変位を自在とし
て、上記ケーシング22内に支持している。
[0008] The pivots 5, 5 provided at both ends of the pair of trunnions 6, 6 swing on the pair of support posts 20, 20 in the axial direction (front and back in FIG. 7, right and left in FIG. 8). It is supported so that it can be displaced. The pair of support posts 20, 2
Numeral 0 denotes a metal plate having sufficient rigidity. A circular hole 21 formed in the center is formed on a support pin 24a, 24b fixed to an inner surface of a casing 22 or a side surface of a cylinder case 23 provided in the casing 22. By external fitting, the swing and the respective pivots 5, 5, 5
In the axial direction. Further, circular support holes 25, 25 are formed at both ends of the support posts 20, 20, respectively.
5, each of the pivots 5, 5 and the outer ring 2 respectively.
It is supported by radial needle bearings 27, 27 provided with 6, 26. Based on these configurations, the trunnions 6, 6 are supported in the casing 22 so as to freely swing about the pivots 5, 5 and to displace the pivots 5, 5 in the axial direction. ing.

【0009】上述の様にして上記ケーシング22内に支
持した、上記各トラニオン6、6の中間部に形成した円
孔40、40部分に、変位軸7、7を支持している。こ
れら各変位軸7、7は、互いに平行で且つ偏心した支持
軸部28、28と枢支軸部29、29とを、それぞれ有
する。このうちの各支持軸部28、28を上記各円孔4
0、40の内側に、ラジアルニードル軸受30、30を
介して、揺動自在に支持している。又、上記各枢支軸部
29、29の周囲にパワーローラ8、8を、ラジアルニ
ードル軸受31、31を介して、回転自在に支持してい
る。
The displacement shafts 7, 7 are supported by the circular holes 40, 40 formed in the middle portions of the trunnions 6, 6 supported in the casing 22 as described above. Each of these displacement shafts 7, 7 has a support shaft 28, 28 and a pivot shaft 29, 29 which are parallel and eccentric to each other. Each of the support shaft portions 28, 28 is connected to each of the circular holes 4 described above.
It is swingably supported inside 0 and 40 via radial needle bearings 30 and 30. Power rollers 8, 8 are rotatably supported around the pivot shafts 29, 29 via radial needle bearings 31, 31, respectively.

【0010】尚、上記1対の変位軸7、7は、前記入力
軸15を中心として、180度反対側位置に設けてい
る。又、これら各変位軸7、7の各枢支軸部29、29
が各支持軸部28、28に対し偏心している方向は、上
記入力側、出力側両ディスク2、4の回転方向に関し同
方向(図8で左右逆方向)としている。又、偏心方向
は、上記入力軸15の配設方向(図7の左右方向、図8
の表裏方向)に対しほぼ直交する方向としている。従っ
て上記各パワーローラ8、8は、上記入力軸15の配設
方向に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、構
成各部品の寸法精度のばらつき、或は動力伝達時の弾性
変形等に起因して、上記各パワーローラ8、8が上記入
力軸15の軸方向(図7の左右方向、図8の表裏方向)
に変位する傾向となった場合でも、構成各部品に無理な
力を加える事なく、この変位を吸収できる。
The pair of displacement shafts 7, 7 are provided at positions opposite to the input shaft 15 by 180 degrees. In addition, the respective pivot shaft portions 29, 29 of the respective displacement shafts 7, 7
The direction of eccentricity with respect to the support shafts 28, 28 is the same direction (left and right opposite directions in FIG. 8) with respect to the rotation direction of the input side and output side disks 2, 4. Also, the eccentric direction is the direction in which the input shaft 15 is disposed (the left-right direction in FIG.
(Front and back directions). Therefore, the power rollers 8 are supported so as to be slightly displaceable in the direction in which the input shaft 15 is disposed. As a result, the power rollers 8, 8 are moved in the axial direction of the input shaft 15 (the left-right direction in FIG. Front and back)
Even if there is a tendency to be displaced, this displacement can be absorbed without applying excessive force to each component.

【0011】又、上記各パワーローラ8、8の外側面と
上記各トラニオン6、6の中間部内側面との間には、パ
ワーローラ8、8の外側面の側から順に、スラスト玉軸
受32、32等のスラスト転がり軸受と、次述する外輪
33、33に加わるスラスト荷重を支承するスラストニ
ードル軸受34、34等のスラスト軸受とを設けてい
る。このうちのスラスト玉軸受32、32は、請求項1
に記載したスラスト転がり軸受に相当するもので、上記
各パワーローラ8、8に加わるスラスト方向の荷重を支
承しつつ、これら各パワーローラ8、8の回転を許容す
る。又、上記各スラストニードル軸受34、34は、上
記各パワーローラ8、8から上記各スラスト玉軸受3
2、32の外輪33、33に加わるスラスト荷重を支承
しつつ、上記枢支軸部29、29及び上記外輪33、3
3が上記支持軸部28、28を中心に揺動する事を許容
する。
Further, between the outer surface of each of the power rollers 8, 8 and the inner surface of the intermediate portion of each of the trunnions 6, 6, thrust ball bearings 32, A thrust rolling bearing such as 32 and a thrust bearing such as thrust needle bearings 34 for supporting a thrust load applied to the outer races 33 described below are provided. Of these, the thrust ball bearings 32, 32
And supports the load in the thrust direction applied to the power rollers 8 while allowing the rotation of the power rollers 8. The thrust needle bearings 34, 34 are connected to the thrust ball bearings 3 from the power rollers 8, 8, respectively.
While supporting the thrust load applied to the outer races 33, 33 of the second and second races 32, the pivot shafts 29, 29 and the outer races 33, 3 are supported.
3 is allowed to swing about the support shafts 28, 28.

【0012】又、上記各トラニオン6、6の一端部(図
8の左端部)には、それぞれ駆動ロッド35、35を結
合し、これら各駆動ロッド35、35の中間部外周面に
駆動ピストン36、36を固設している。そして、これ
ら各駆動ピストン36、36をそれぞれ、前記シリンダ
ケース23内に設けた駆動シリンダ37、37内に油密
に嵌装している。更に、前記ケーシング22内に設けた
支持壁38と前記入力軸15との間には1対の転がり軸
受39、39を設けて、上記入力軸15を上記ケーシン
グ22内に回転自在に支持している。
Drive rods 35, 35 are respectively connected to one end (the left end in FIG. 8) of each of the trunnions 6, 6, and a drive piston 36 is attached to an outer peripheral surface of an intermediate portion between the drive rods 35, 35. , 36 are fixed. Each of these drive pistons 36, 36 is oil-tightly fitted in drive cylinders 37, 37 provided in the cylinder case 23, respectively. Further, a pair of rolling bearings 39, 39 are provided between the support wall 38 provided in the casing 22 and the input shaft 15, and the input shaft 15 is rotatably supported in the casing 22. I have.

【0013】上述の様に構成するトロイダル型無段変速
機の場合には、入力軸15の回転を押圧装置9を介して
入力側ディスク2に伝える。そして、この入力側ディス
ク2の回転を、1対のパワーローラ8、8を介して出力
側ディスク4に伝達し、更にこの出力側ディスク4の回
転を、前記出力歯車18より取り出す。上記入力軸15
と出力歯車18との間の回転速度比を変える場合には、
前記1対の駆動ピストン36、36を互いに逆方向に変
位させる。これら各駆動ピストン36、36の変位に伴
って上記1対のトラニオン6、6が、それぞれ逆方向に
変位し、例えば図8の下側のパワーローラ8が同図の右
側に、同図の上側のパワーローラ8が同図の左側に、そ
れぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ8、
8の周面8a、8aと上記入力側ディスク2及び出力側
ディスク4の内側面2a、4aとの当接部に作用する、
接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向き
の変化に伴って上記各トラニオン6、6が、支持ポスト
20、20に枢支された枢軸5、5を中心として、図7
で互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図5〜6
に示した様に、上記各パワーローラ8、8の周面8a、
8aと上記各内側面2a、4aとの当接位置が変化し、
上記入力軸15と出力歯車18との間の回転速度比が変
化する。
In the case of the toroidal type continuously variable transmission configured as described above, the rotation of the input shaft 15 is transmitted to the input side disk 2 via the pressing device 9. Then, the rotation of the input disk 2 is transmitted to the output disk 4 via the pair of power rollers 8, 8, and the rotation of the output disk 4 is extracted from the output gear 18. The input shaft 15
When changing the rotation speed ratio between the output gear 18 and
The pair of drive pistons 36, 36 are displaced in opposite directions. The pair of trunnions 6, 6 are displaced in opposite directions with the displacement of the driving pistons 36, 36. For example, the lower power roller 8 in FIG. Are displaced to the left in FIG. As a result, each of these power rollers 8,
8 acts on the contact portions between the peripheral surfaces 8a, 8a and the inner side surfaces 2a, 4a of the input-side disk 2 and the output-side disk 4.
The direction of the tangential force changes. With the change in the direction of the force, each of the trunnions 6, 6 is pivoted about the pivots 5, 5, which are supported by the support posts 20, 20, as shown in FIG.
Swings in opposite directions. As a result, the aforementioned FIGS.
As shown in the figure, the peripheral surface 8a of each of the power rollers 8, 8,
8a and the contact positions between the inner surfaces 2a and 4a change,
The rotation speed ratio between the input shaft 15 and the output gear 18 changes.

【0014】尚、動力伝達時に構成各部品が弾性変形す
る結果、上記各パワーローラ8、8が上記入力軸15の
軸方向に変位すると、これら各パワーローラ8、8を枢
支している上記各変位軸7、7が、前記各支持軸部2
8、28を中心として僅かに揺動する。この揺動の結
果、前記各スラスト玉軸受32、32の外輪33、33
の外側面と上記各トラニオン6、6の内側面とが相対変
位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラ
ストニードル軸受34、34が存在する為、この相対変
位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸
7、7の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
When the power rollers 8 are displaced in the axial direction of the input shaft 15 as a result of elastic deformation of the components during power transmission, the power rollers 8 are pivotally supported. Each of the displacement shafts 7, 7 is
It swings slightly around 8, 28. As a result of this swing, the outer rings 33, 33 of the respective thrust ball bearings 32, 32
Of the trunnions 6 and 6 are relatively displaced from each other. Since the thrust needle bearings 34, 34 exist between the outer surface and the inner surface, the force required for the relative displacement is small. Therefore, the force for changing the inclination angle of each of the displacement shafts 7 can be small as described above.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成され作
用するトロイダル型無段変速機に組み込む各パワーロー
ラ8、8及びスラスト玉軸受32、32の基本構成自体
は、これら各パワーローラ8、8を内輪とし、これら各
パワーローラ8、8と外輪33、33との間に加わるス
ラスト荷重を玉41、41により支承するスラスト玉軸
受と考える事ができる。ところが、トロイダル型無段変
速機に組み込む上記各パワーローラ8、8及びスラスト
玉軸受32、32は、使用形態の特殊性から、一般的な
スラスト玉軸受に比べて、耐久性確保が難しい。この理
由は、次の(1)〜(3)の通りである。
The basic construction of each of the power rollers 8, 8 and the thrust ball bearings 32, 32 incorporated in the toroidal type continuously variable transmission constructed and operated as described above is the same as that of each of the power rollers 8, 8 can be considered as a thrust ball bearing that supports the thrust load applied between each of the power rollers 8, 8 and the outer ring 33, 33 by the balls 41, 41. However, the power rollers 8, 8 and the thrust ball bearings 32, 32 to be incorporated in the toroidal type continuously variable transmission are difficult to secure durability compared to general thrust ball bearings due to the special use form. The reason is as follows (1) to (3).

【0016】(1)上記各パワーローラ8、8及び外輪
33、33に加わる曲げ応力が非常に大きくなる。即
ち、一般的なスラスト転がり軸受の場合には、例えば1
0個程度存在する玉等の転動体が均等にスラスト荷重を
受ける構造であり、内外輪には殆ど曲げ応力が加わる事
はない為、これら内外輪の曲げ応力に対する強度はあま
り重要ではない。これに対してトロイダル型無段変速機
に組み込む各パワーローラ8、8の周面8a、8aは、
円周方向反対側2個所位置で、入力側ディスク2及び出
力側ディスク4の内側面2a、4aと強く当接する。こ
の為、これら両ディスク2、4から上記各パワーローラ
8、8に加わるスラスト荷重は、円周方向に亙って不均
一になり、これら各パワーローラ8、8及びこれら各パ
ワーローラ8、8から玉41、41を介してスラスト荷
重を受ける上記各外輪33、33に、大きな曲げ応力が
加わる。この様にして各パワーローラ8、8及び各外輪
33、33に加わる曲げ応力は、トロイダル型無段変速
機の運転状況、伝達トルク、上記各部材8、33の肉厚
等により大きく異なるが、最大で100kgf/mm2 程度に
も達する。この様に大きな曲げ応力が加わる上記各パワ
ーローラ8、8や各外輪33、33に、何らの対策も施
さないと、これら各部材8、33が早期破損を起こし易
くなる等、十分な耐久性を確保できなくなる。
(1) The bending stress applied to the power rollers 8, 8 and the outer rings 33, 33 becomes extremely large. That is, in the case of a general thrust rolling bearing, for example, 1
Since about 0 rolling elements such as balls are evenly subjected to a thrust load and a bending stress is hardly applied to the inner and outer rings, the strength of the inner and outer rings with respect to the bending stress is not so important. On the other hand, the peripheral surfaces 8a, 8a of the power rollers 8, 8 incorporated in the toroidal type continuously variable transmission are
At the two positions on the opposite side in the circumferential direction, the inner disk 2 and the inner disk 2 a of the input disk 2 and the output disk 4 are in strong contact with each other. Therefore, the thrust load applied to the power rollers 8 from the disks 2 and 4 becomes non-uniform in the circumferential direction, and the power rollers 8 and 8 and the power rollers 8 and 8 are not uniform. A large bending stress is applied to each of the outer rings 33, 33 which receives a thrust load via the balls 41, 41 from above. The bending stress applied to each of the power rollers 8, 8 and each of the outer races 33, 33 in this manner greatly varies depending on the operating condition of the toroidal-type continuously variable transmission, the transmission torque, the thickness of each of the members 8, 33, and the like. at most reaches about 100kgf / mm 2. Unless any measures are taken for the power rollers 8 and 8 and the outer rings 33 and 33 to which such large bending stress is applied, these members 8 and 33 are likely to be damaged at an early stage and have sufficient durability. Can not be secured.

【0017】(2)図5〜8に示す様な、ハーフトロイ
ダル型の無段変速機の場合、各玉41、41の転動面と
内輪軌道及び外輪軌道との当接部に加わる接触面圧が非
常に高くなる。即ち、一般的なスラスト転がり軸受の場
合、各転動体の転動面と各軌道輪の軌道面との当接部の
接触面圧Pmax は2〜3GPa 程度である。これに対し
て、トロイダル型無段変速機に組み込むスラスト玉軸受
32、32の場合、上記各玉41、41の転動面と内輪
軌道及び外輪軌道との当接部の接触面圧Pmax は、2.
5〜3.5GPa 程度に達する。特に、図6に示す様な最
大減速時には、上記接触面圧Pmax が4GPa 程度にまで
達する場合がある。そして、この様に上記接触面圧P
max が大きくなると、上記各玉41、41の転動面と内
輪軌道及び外輪軌道との当接部に存在する接触楕円の径
が大きくなる。例えば、外径が200mm以下の一般的な
スラスト玉軸受の場合、接触楕円の短径は1mmに満たな
いのに対して、トロイダル型無段変速機に組み込むスラ
スト玉軸受32、32の場合には1.5mm程度にも達す
る。この様に接触楕円の径が大きくなると、最大剪断応
力が達する深度が深くなり、上記内輪軌道及び外輪軌道
の表面部分に形成する硬化層の厚さを大きくしないと、
これら各軌道部分の転がり疲れ寿命を確保できなくな
る。一方、単にこれら各軌道部分の硬化層の厚さを大き
くすると、トロイダル型無段変速機の小型化と構成各部
材の靱性確保とを両立させる事ができなくなる。
(2) In the case of a half toroidal type continuously variable transmission as shown in FIGS. 5 to 8, a contact surface applied to a contact portion between a rolling surface of each ball 41, 41 and an inner raceway and an outer raceway. The pressure becomes very high. That is, in the case of a general thrust rolling bearing, the contact surface pressure Pmax of the contact portion between the rolling surface of each rolling element and the raceway surface of each race is approximately 2 to 3 GPa. On the other hand, in the case of the thrust ball bearings 32, 32 incorporated in the toroidal-type continuously variable transmission, the contact surface pressure P max of the contact portion between the rolling surface of each of the balls 41, 41 and the inner raceway and the outer raceway is: 2.
It reaches about 5 to 3.5 GPa. In particular, at the time of the maximum deceleration as shown in FIG. 6, the contact surface pressure Pmax may reach about 4 GPa. And, in this way, the contact surface pressure P
When max becomes large, the diameter of the contact ellipse existing at the contact portion between the rolling surface of each of the balls 41, 41 and the inner raceway and the outer raceway increases. For example, in the case of a general thrust ball bearing having an outer diameter of 200 mm or less, the minor axis of the contact ellipse is less than 1 mm, whereas in the case of the thrust ball bearings 32, 32 incorporated in a toroidal type continuously variable transmission. It reaches about 1.5mm. If the diameter of the contact ellipse is increased in this way, the depth at which the maximum shear stress reaches becomes deep, and unless the thickness of the hardened layer formed on the surface portion of the inner raceway and the outer raceway is increased,
The rolling fatigue life of each of these track portions cannot be ensured. On the other hand, if the thickness of the hardened layer in each of these track portions is simply increased, it is impossible to achieve both miniaturization of the toroidal-type continuously variable transmission and securing of the toughness of the constituent members.

【0018】(3)上記各入力側、出力側両ディスク
2、4の内側面2a、4aと上記各パワーローラ8、8
の周面8a、8aとの当接部が、スピンしながら非常に
大きな動力の伝達を行なう。即ち、トラクションドライ
ブ変速機であるトロイダル型無段変速機の場合、上記当
接部に存在する、径が僅か数mmの接触楕円部分で、大き
なものは50kw程度もの動力を伝達する。しかも、この
接触楕円部分でスピンが生じる為、この接触楕円部分に
大きな剪断応力並びに発熱が生じる。この為、上記各周
面8a、8aの強度を高くしない限り、上記各パワーロ
ーラ8、8の耐久性を十分に確保できない。本発明のト
ロイダル型無段変速機は、この様な事情に鑑みて発明し
たものである。
(3) The inner surfaces 2a, 4a of the input and output disks 2, 4 and the power rollers 8, 8
The abutment portion with the peripheral surfaces 8a, 8a transmits very large power while spinning. That is, in the case of a toroidal-type continuously variable transmission that is a traction drive transmission, a contact elliptical portion having a diameter of only a few mm, which is present at the contact portion, transmits power as large as approximately 50 kW. In addition, since spin occurs at the contact elliptical portion, large shear stress and heat are generated at the contact elliptical portion. For this reason, unless the strength of the peripheral surfaces 8a, 8a is increased, the durability of the power rollers 8, 8 cannot be sufficiently ensured. The toroidal-type continuously variable transmission of the present invention has been invented in view of such circumstances.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明のトロイダル型無
段変速機は、前述の従来から知られているトロイダル型
無段変速機と同様に、回転自在に支持された入力軸と、
この入力軸と共に回転自在な入力側ディスクと、この入
力側ディスクと同心に配置され、且つこの入力側ディス
クに対する回転自在に支持された出力側ディスクと、こ
れら入力側、出力側両ディスクの軸方向に関してこれら
両ディスクの中間部に、これら両ディスクの軸方向に対
し直角方向で且つこれら両ディスクの中心軸に対し捻れ
の位置に配置されて当該位置で揺動する複数のトラニオ
ンと、これら各トラニオンに支持された変位軸に回転自
在に支持され、入力側、出力側両ディスクの間に挟持さ
れた複数個のパワーローラと、これら各パワーローラの
外側面と上記各トラニオンの内側面との間に設けたスラ
スト転がり軸受とから構成され、入力側、出力側両ディ
スクの互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形
の凹面とし、上記各パワーローラの周面を球面状の凸面
として、この周面と上記内側面とを当接させている。
A toroidal-type continuously variable transmission according to the present invention has an input shaft rotatably supported similarly to the above-described conventionally known toroidal-type continuously variable transmission.
An input disk rotatable with the input shaft, an output disk disposed concentrically with the input disk and rotatably supported with respect to the input disk, and an axial direction of the input and output disks; A plurality of trunnions which are arranged in the middle of the two disks in a direction perpendicular to the axial direction of the two disks and twisted with respect to the central axes of the two disks and swing at the positions; A plurality of power rollers rotatably supported by the displacement shaft supported by the input side and the output side disk, and between the outer surface of each power roller and the inner surface of each trunnion. And the inner surfaces of the input side and the output side disks facing each other are each a concave surface having an arc-shaped cross section. As a spherical convex surface and the peripheral surface of the power roller, which is brought into contact with and the peripheral surface and the inner surface.

【0020】特に、本発明のトロイダル型無段変速機に
於いては、次の〜のうちの少なくとも一つの条件を
満たす。 上記各パワーローラの表面に熱処理による硬化層を
形成しており、これら各パワーローラの内周面と内側面
との連続部には、これら各パワーローラの軸方向に亙る
寸法が、これら各パワーローラ全体の軸方向寸法の15
%以下の面取り部が、上記硬化層を形成した後に形成さ
れており、上記硬化層のうちの熱処理異常層はこの面取
り部で除去されている。 上記パワーローラの表面に熱処理による硬化層を形
成しており、このパワーローラの内周面と内側面との連
続部には、上記硬化層を形成した後にショット・ピーニ
ングが施されており、上記連続部にはこのショット・ピ
ーニングに基づく圧縮残留応力が存在する。 上記各パワーローラの周面を、超仕上により粗さが
0.05Ra以下の平滑面としている。 上記各パワーローラの外側面に形成した上記スラス
ト転がり軸受の内輪軌道及び上記各トラニオンの内側面
に添設した外輪の内側面に形成した外輪軌道を、超仕上
により粗さが0.05Ra以下の平滑面としている。 上記スラスト転がり軸受の外輪を上記各トラニオン
の内側面に添設しており、上記各パワーローラの周面及
びこれら各パワーローラの外側面に形成した内輪軌道部
分に、硬度がHv550以上である硬化層を、これら各面
の表面から2〜4mmの範囲まで形成しており、上記外輪
の内側面に形成した外輪軌道部分に同様の硬化層を、表
面から0.7〜1.5mmの範囲まで形成している。
In particular, the toroidal type continuously variable transmission of the present invention satisfies at least one of the following conditions. A hardened layer formed by heat treatment is formed on the surface of each of the power rollers. A continuous portion between the inner peripheral surface and the inner surface of each of the power rollers has a dimension in the axial direction of each of the power rollers. 15 of the axial dimension of the entire roller
% Or less of the chamfered portion is formed after the formation of the hardened layer, and the heat treatment abnormal layer of the hardened layer is removed by the chamfered portion. A hardened layer formed by heat treatment is formed on the surface of the power roller, and a continuous portion between the inner peripheral surface and the inner side surface of the power roller is subjected to shot peening after forming the hardened layer, There is a compressive residual stress based on this shot peening in the continuous portion. The peripheral surface of each power roller is made a smooth surface having a roughness of 0.05 Ra or less by super finishing. The inner raceway of the thrust rolling bearing formed on the outer surface of each power roller and the outer raceway formed on the inner surface of the outer race attached to the inner surface of each trunnion have a roughness of 0.05 Ra or less by super-finishing. The surface is smooth. The outer ring of the thrust rolling bearing is attached to the inner surface of each of the trunnions, and the inner ring raceway formed on the peripheral surface of each of the power rollers and the outer surface of each of the power rollers has a hardness of Hv550 or more. A layer is formed to a range of 2 to 4 mm from the surface of each of these surfaces, and a similar hardened layer is formed on the outer ring raceway portion formed on the inner surface of the outer ring to a range of 0.7 to 1.5 mm from the surface. Has formed.

【0021】[0021]

【作用】上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段
変速機が入力側ディスクと出力側ディスクとの間で回転
力を伝達する際の作用、並びにこれら入力側ディスクと
出力側ディスクとの間の変速比を変える際の作用は、前
述した従来構造の場合と同様である。特に、本発明のト
ロイダル型無段変速機の場合には、パワーローラとこの
パワーローラに加わるスラスト荷重を支承するスラスト
転がり軸受とに関して、〜の要件を備えさせる事に
より、これらパワーローラ又はスラスト転がり軸受の耐
久性向上を図れる。
The operation of the toroidal-type continuously variable transmission of the present invention configured as described above for transmitting the rotational force between the input side disk and the output side disk, and the operation of the input side disk and the output side disk The operation of changing the speed ratio between the two is the same as that of the above-described conventional structure. In particular, in the case of the toroidal-type continuously variable transmission of the present invention, the power roller and the thrust rolling bearing for supporting the thrust load applied to the power roller are provided with the following requirements, whereby the power roller or the thrust rolling is provided. The durability of the bearing can be improved.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のトロイダル型無
段変速機の要部である、パワーローラ8と、このパワー
ローラ8に加わるスラスト荷重を支承するスラスト転が
り軸受であるスラスト玉軸受32とを示している。この
スラスト玉軸受32は、上記パワーローラ8の外側面
(図1の上面)に形成した内輪軌道42と、トラニオン
6(図5〜8)の内側面に添設した外輪33の内側面
(図1の下面)に形成した外輪軌道43との間に、円輪
状の保持器44に保持された複数個の玉41、41を、
転動自在に設けて成る。そして、上記パワーローラ8の
周面8aを球面状の凸面として、この周面8aと入力
側、出力側両ディスク2、4の内側面2a、4a(図5
〜7)とを当接させて、これら両ディスク2、4同士の
間での動力伝達を自在とする。
FIG. 1 is a perspective view of a toroidal type continuously variable transmission according to the present invention. FIG. 1 shows a power roller 8 and a thrust ball bearing which is a thrust rolling bearing for supporting a thrust load applied to the power roller 8. 32 is shown. The thrust ball bearing 32 includes an inner raceway 42 formed on the outer surface (upper surface in FIG. 1) of the power roller 8 and an inner surface (see FIG. 5) of an outer race 33 attached to the inner surface of the trunnion 6 (FIGS. 5 to 8). A plurality of balls 41, 41 held by a ring-shaped retainer 44, between the outer ring raceway 43 formed on the lower surface 1) and the outer ring raceway 43.
It is provided so that it can roll freely. The peripheral surface 8a of the power roller 8 is formed as a spherical convex surface, and the peripheral surface 8a and the inner surfaces 2a, 4a of the input side and output side disks 2, 4 (FIG. 5).
7) are brought into contact with each other so that power can be freely transmitted between the two disks 2, 4.

【0023】上記パワーローラ8の表面は、熱処理によ
る硬化層を形成している(前述のの点)。又、このパ
ワーローラ8の内周面45と内側面46との連続部に
は、断面形状が四分の一円弧状の面取り部47を形成し
ている。この面取り部47の、上記パワーローラ8の軸
方向に亙る寸法L47は、このパワーローラ8全体の軸方
向寸法L8 の15%以下(L47≦0.15L8 )として
いる。又、この面取り部47は、上記パワーローラ8の
表面に、上記硬化層を形成した後に形成している。そし
て、この硬化層のうちの熱処理異常層は、上記面取り部
47で除去されている。尚、上記内周面45は、表面粗
さが0.2Ra以下の平滑面としている。
The surface of the power roller 8 has a hardened layer formed by heat treatment (the above-mentioned point). A chamfered portion 47 having a quarter-arc cross section is formed in a continuous portion between the inner peripheral surface 45 and the inner side surface 46 of the power roller 8. The dimension L 47 of the chamfered portion 47 in the axial direction of the power roller 8 is set to 15% or less (L 47 ≦ 0.15L 8 ) of the axial dimension L 8 of the entire power roller 8. The chamfered portion 47 is formed after the hardened layer is formed on the surface of the power roller 8. Then, the heat treatment abnormal layer in the hardened layer is removed by the chamfered portion 47. The inner peripheral surface 45 is a smooth surface having a surface roughness of 0.2 Ra or less.

【0024】上記パワーローラ8の内側面内周縁部に、
上述の様な条件を満たす面取り部47を形成する事によ
り、トロイダル型無段変速機の運転時に上記パワーロー
ラ8に大きな曲げ応力が加わった場合でも、このパワー
ローラ8の内側面内周縁部に亀裂等の損傷を発生する事
を抑えられる。即ち、上記周面8a側2個所位置に加わ
る大きな押し付け力Fc に基づき、上記パワーローラ8
に曲げ応力が加わると、上記内側面内周縁部に大きな応
力(引っ張り応力)が集中する。一方、上記パワーロー
ラ8の表面を硬化させる為、高周波焼き入れ、浸炭焼き
入れ等の熱処理を施すと、上記内側面内周縁部に、内部
歪みを残したままの熱処理異常層が存在したままにな
る。この様な熱処理異常層が存在すると、上記曲げ応力
に伴う応力集中により、上記内側面内周縁部に亀裂等の
損傷が発生し、上記パワーローラ8が破断等の損傷を受
ける。
On the inner peripheral edge of the inner surface of the power roller 8,
By forming the chamfered portion 47 satisfying the above conditions, even when a large bending stress is applied to the power roller 8 during operation of the toroidal type continuously variable transmission, the inner peripheral edge of the inner surface of the power roller 8 is formed. The occurrence of damage such as cracks can be suppressed. That is, based on the large pressing force F c acting on the circumferential surface 8a side two locations, the power roller 8
, A large stress (tensile stress) is concentrated on the inner peripheral edge of the inner surface. On the other hand, when a heat treatment such as induction hardening or carburizing quenching is performed to harden the surface of the power roller 8, the heat treatment abnormal layer with the internal strain remaining is present on the inner peripheral edge of the inner surface. Become. When such a heat treatment abnormal layer is present, damage such as a crack is generated in the inner peripheral portion of the inner surface due to stress concentration caused by the bending stress, and the power roller 8 is damaged such as broken.

【0025】これに対して、上述の様に上記パワーロー
ラ8に熱処理を施した後、上記面取り部47を形成し
て、上記内側面内周縁部に存在する硬化層を除去し、こ
の硬化層部分に存在する上記熱処理異常層を除去してお
けば、上述の様な原因で上記パワーローラ8が破断等の
損傷を受ける事を防止できる。但し、上記面取り部47
を大きくし過ぎると、その分上記パワーローラ8の容積
が減少し、上記曲げ応力を受ける容積が小さくなって、
残り部分に加わる応力が大きくなり、やはり上記パワー
ローラ8の耐久性が損なわれる。本発明者が、上記パワ
ーローラ8全体の軸方向寸法L8 に対する上記面取り部
47の寸法L47を種々変える事により、この寸法L47
このパワーローラ8の耐久性に及ぼす影響を調べる実験
を行なったところ、次の表1及び図2に示す様な結果を
得た。この実験は、上記パワーローラ8全体の軸方向寸
法L8 を22mmとし、上記面取り部47の寸法L47
0.5〜5mmの範囲で変える事により、上記パワーロー
ラ8の破損に至るまでの時間を測定したものである。
On the other hand, after the heat treatment is performed on the power roller 8 as described above, the chamfered portion 47 is formed, and the hardened layer existing on the inner peripheral edge of the inner surface is removed. If the heat treatment abnormal layer existing in the portion is removed, it is possible to prevent the power roller 8 from being damaged such as breakage due to the above-described cause. However, the chamfered portion 47
Is too large, the volume of the power roller 8 decreases accordingly, and the volume receiving the bending stress decreases,
The stress applied to the remaining portion increases, and the durability of the power roller 8 is also impaired. The present inventors have, by various changing the dimension L 47 of the chamfer 47 against the power rollers 8 overall axial dimension L 8, an experiment this dimension L 47 investigate the effect on the durability of the power roller 8 As a result, the results shown in the following Table 1 and FIG. 2 were obtained. This experiment, the axial dimension L 8 of the entire power rollers 8 and 22 mm, by changing the dimension L 47 of the chamfered portion 47 in the range of 0.5 to 5 mm, up to the failure of the power roller 8 It is a measure of time.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】この実験から、この面取り部47の、上記
パワーローラ8の軸方向に亙る寸法L47を、このパワー
ローラ8全体の軸方向寸法L8 の15%以下にすれば、
上記内側面内周縁部から生じる損傷に関して、上記パワ
ーローラ8の耐久性を十分に向上させられる事が分る。
但し、上記面取り部47の寸法L47は、上記硬化層のう
ち、少なくとも熱処理異常層を除去できるだけのもので
なければならない。
From this experiment, if the dimension L 47 of the chamfered portion 47 in the axial direction of the power roller 8 is set to be 15% or less of the axial size L 8 of the entire power roller 8,
It can be seen that the durability of the power roller 8 can be sufficiently improved with respect to damage caused by the inner peripheral edge of the inner surface.
However, the dimension L 47 of the chamfered portion 47, of the above cured layer, must be enough to remove at least a heat treatment anomaly layer.

【0028】又は、上記パワーローラ8の表面に熱処理
による硬化層を形成しており、このパワーローラ8の内
周面45と内側面46との連続部(=上記内側面内周縁
部)に、上記硬化層を形成した後にショット・ピーニン
グを施している。そして、上記連続部に、このショット
・ピーニングに基づく圧縮残留応力を存在させている
(前述のの点)。
Alternatively, a hardened layer formed by heat treatment is formed on the surface of the power roller 8, and a continuous portion between the inner peripheral surface 45 and the inner surface 46 of the power roller 8 (= the inner peripheral edge of the inner surface) After forming the hardened layer, shot peening is performed. Then, a compressive residual stress based on the shot peening is present in the continuous portion (the above-mentioned point).

【0029】上述の様に、パワーローラ8の内周面45
と内側面46との連続部に圧縮残留応力を存在させる
と、トロイダル型無段変速機の運転時に、上記パワーロ
ーラ8に曲げ応力が加わっても、上記連続部から亀裂等
の損傷を発生する事がない。即ち、上記パワーローラ8
が上記連続部から破損する場合には、この連続部の一部
に大きな引っ張り応力が加わる事になる。これに対し
て、上述の様に上記連続部に圧縮残留応力を存在させれ
ば、この圧縮残留応力が上記引っ張り応力を相殺して、
上記亀裂等の損傷を発生しにくくできる。尚、ショット
・ピーニングにより上記連続部に残留させる圧縮応力
は、好ましくは20〜70kgf/mm2 程度、更に好ましく
は100kgf/mm2 程度にする。又、ショット・ピーニン
グを施すのは、トロイダル型無段変速機の運転時に(引
っ張り)応力が集中する上記連続部のみで良い。但し、
この連続部にショット・ピーニングを施すと、ラジアル
ニードル軸受31(図7〜8)の外輪軌道としての役目
を有する、上記内周面45が荒れる可能性がある。但
し、この内周面は、上記ショット・ピーニング処理後に
研削による仕上加工を施すので、ショット・ピーニング
により、上記ラジアルニードル軸受31の耐久性が損な
われる事はない。又、この様にショット・ピーニングに
より上記連続部に圧縮残留応力を存在させる場合には、
この連続部に上記熱処理後に上述の様な面取り部47を
形成する必要はない。但し、面取り部47の形成とショ
ット・ピーニングによる残留圧縮応力の付与との両方を
行なわせれば、より優れた耐久性を確保できる。
As described above, the inner peripheral surface 45 of the power roller 8
When a compressive residual stress is present in a continuous portion between the power roller 8 and the inner surface 46, even if a bending stress is applied to the power roller 8 during operation of the toroidal type continuously variable transmission, damage such as a crack is generated from the continuous portion. There is nothing. That is, the power roller 8
When the wire is broken from the continuous portion, a large tensile stress is applied to a part of the continuous portion. On the other hand, if compressive residual stress is present in the continuous portion as described above, the compressive residual stress offsets the tensile stress,
Damage such as the crack can be hardly generated. The compressive stress remaining in the continuous portion by shot peening is preferably about 20 to 70 kgf / mm 2, more preferably about 100 kgf / mm 2 . The shot peening may be performed only on the continuous portion where the (tensile) stress is concentrated during operation of the toroidal type continuously variable transmission. However,
When shot peening is performed on the continuous portion, the inner peripheral surface 45 serving as an outer ring track of the radial needle bearing 31 (FIGS. 7 and 8) may be roughened. However, since the inner peripheral surface is subjected to finish processing by grinding after the shot peening process, the durability of the radial needle bearing 31 is not impaired by the shot peening. Also, when compressive residual stress is present in the continuous portion by shot peening as described above,
It is not necessary to form the chamfered portion 47 as described above in the continuous portion after the heat treatment. However, if both the formation of the chamfered portion 47 and the application of the residual compressive stress by shot peening are performed, more excellent durability can be secured.

【0030】又、上記パワーローラ8の周面8aを、超
仕上により粗さが0.05Ra以下の平滑面としている
(前述のの点)。前述した通り上記周面8aは、入力
側、出力側両ディスク2、4の内側面2a、4aとの当
接部で、スピンしながら非常に大きな動力の伝達を行な
う。そして、この様なスピンに基づき、上記当接部が発
熱すると共にこの当接部に油膜が形成されにくくなる。
上記周面8aの転がり疲れ寿命を確保する為には、この
様な発熱を抑え、上記当接部に油膜が形成され易くする
必要がある。上述の様に、上記周面8aを平滑面とすれ
ば、上記油膜を形成し易くして、この周面8aの転がり
疲れ寿命を確保できる。
The peripheral surface 8a of the power roller 8 is made a smooth surface having a roughness of 0.05 Ra or less by super-finishing (the above-mentioned point). As described above, the peripheral surface 8a is in contact with the inner surfaces 2a, 4a of the input and output disks 2, 4, and transmits very large power while spinning. Then, based on such spin, the contact portion generates heat, and an oil film is not easily formed on the contact portion.
In order to secure the rolling fatigue life of the peripheral surface 8a, it is necessary to suppress such heat generation and make it easy for an oil film to be formed at the contact portion. As described above, if the peripheral surface 8a is a smooth surface, the oil film can be easily formed, and the rolling fatigue life of the peripheral surface 8a can be secured.

【0031】本発明者が、上記周面8aの表面粗さを種
々変える事により、この表面粗さが上記パワーローラ8
の耐久性に及ぼす影響を調べる実験を行なったところ、
次の表2及び図3に示す様な結果を得た。この実験は、
上記周面8aの表面粗さを0.01〜1.5Raの範囲で
変える事により、この周面8aが剥離するに至るまでの
時間を測定したものである。尚、上記表面粗さが0.0
1〜0.05Raのものは超仕上によるものを、同じく
0.7〜1.5Raのものは超仕上によらないものを、そ
れぞれ示している。
The inventor changes the surface roughness of the peripheral surface 8a in various ways, so that the surface
When an experiment was conducted to determine the effect on durability of
The results as shown in the following Table 2 and FIG. 3 were obtained. This experiment is
By changing the surface roughness of the peripheral surface 8a in the range of 0.01 to 1.5 Ra, the time until the peripheral surface 8a is peeled is measured. Note that the surface roughness is 0.0
Those with 1 to 0.05 Ra indicate super-finishing, and those with 0.7 to 1.5 Ra indicate non-super finishing.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】この実験から、上記周面の表面粗さを、超
仕上により0.05Ra以下にすれば、この周面8aが剥
離するまでに要する時間を長くして、上記パワーローラ
8の耐久性を十分に確保できる事が分る。
According to this experiment, if the surface roughness of the peripheral surface is reduced to 0.05 Ra or less by super-finishing, the time required for the peripheral surface 8a to peel off is increased, and the durability of the power roller 8 is increased. You can see that you can secure enough.

【0034】又、上記パワーローラ8の外側面に形成し
た前記上記スラスト転がり軸受の内輪軌道42及び前記
外輪33の内側面に形成した外輪軌道43を、超仕上に
より粗さが0.05Ra以下の平滑面としている。この様
に上記各軌道42、43を平滑面にする事により、これ
ら各軌道42、43と前記各玉41、41の転動面との
当接部に油膜が形成され易くして、これら各軌道42、
43と転動面との転がり疲れ寿命を確保する様にしてい
る。特に、本発明の対象となる様なハーフトロイダル型
のトロイダル型無段変速機の場合には、パワーローラ8
の周面8aに、図1に矢印で示す様な法線方向の押し付
け力Fc が加わり、この押し付け力Fのうちで上記パ
ワーローラ8の軸方向の分力が、上記パワーローラ8に
スラスト荷重として加わる。しかも、上記パワーローラ
8の回転速度は、トロイダル型無段変速機が増速側の場
合にはエンジンの回転速度よりも速くなり、10000
r.p.m.若しくはそれ以上に達する。従って、上記
各軌道42、43と前記各玉41、41の転動面との当
接部の潤滑条件は非常に厳しくなる。この様なハーフト
ロイダル型のトロイダル型無段変速機に組み込むスラス
ト玉軸受32特有の問題を解決する為、上述の様に上記
各軌道42、43を平滑にして上記各当接部に油膜を形
成し易くしている。そして、上記スラスト玉軸受32の
耐久性確保を図っている。
The inner raceway 42 of the thrust rolling bearing formed on the outer surface of the power roller 8 and the outer raceway 43 formed on the inner surface of the outer race 33 are formed by super-finishing to have a roughness of 0.05 Ra or less. The surface is smooth. By making the tracks 42, 43 smooth in this manner, an oil film is easily formed at the contact portion between the tracks 42, 43 and the rolling surface of the balls 41, 41, and these Orbit 42,
The rolling fatigue life between the rolling surface 43 and the rolling contact surface is ensured. In particular, in the case of a toroidal type continuously variable transmission of a half toroidal type as the object of the present invention, the power roller 8
Of the peripheral surface 8a, joined by the pressing force F c in the normal direction, such as shown by the arrows in FIG. 1, a component force in the axial direction of the power roller 8 within this pushing force F c is, to the power rollers 8 Applied as thrust load. In addition, when the toroidal type continuously variable transmission is on the speed increasing side, the rotational speed of the power roller 8 becomes faster than the rotational speed of the engine, and
r. p. m. Or more. Therefore, the lubrication conditions for the contact portions between the raceways 42, 43 and the rolling surfaces of the balls 41, 41 become very strict. In order to solve the problem peculiar to the thrust ball bearing 32 incorporated in such a half-toroidal-type toroidal-type continuously variable transmission, the tracks 42 and 43 are smoothed and an oil film is formed on each of the contact portions as described above. It is easy to do. And the durability of the thrust ball bearing 32 is ensured.

【0035】本発明者が、上記各軌道42、43の表面
粗さを種々変える事により、この表面粗さが上記スラス
ト玉軸受32の耐久性に及ぼす影響を調べる実験を行な
ったところ、次の表3及び図4に示す様な結果を得た。
この実験は、上記各軌道42、43の表面粗さを種々変
える事により、上記各軌道42、43が剥離するに至る
までの時間を測定したものである。尚、上記各軌道4
2、43を超仕上により加工したものは表面粗さが0.
01〜0.05Raであるが、超仕上によらないものは表
面粗さが0.7〜1.5Raと、超仕上によるものよりも
1桁程度粗かった。尚、上記スラスト玉軸受32の接触
角は90度とした。
The inventor conducted an experiment to examine the effect of the surface roughness on the durability of the thrust ball bearing 32 by changing the surface roughness of each of the raceways 42 and 43 in various ways. The results as shown in Table 3 and FIG. 4 were obtained.
In this experiment, by changing the surface roughness of each of the tracks 42 and 43 in various ways, the time until the tracks 42 and 43 peeled was measured. Each track 4
Surface finishes of 2, 43 processed by super finishing have a surface roughness of 0.3.
The surface roughness was from 0.01 to 0.05 Ra, but was not based on the super finish, and the surface roughness was 0.7 to 1.5 Ra, which was about one digit coarser than that on the super finish. The contact angle of the thrust ball bearing 32 was 90 degrees.

【0036】[0036]

【表3】 [Table 3]

【0037】この実験から、上記各軌道42、43の表
面粗さを、超仕上により0.05Ra以下にすれば、これ
ら各軌道が剥離するまでに要する時間を長くして、上記
スラスト玉軸受32の耐久性を十分に向上させられる事
が分る。
From this experiment, if the surface roughness of each of the raceways 42 and 43 is reduced to 0.05 Ra or less by superfinishing, the time required for these raceways to separate is increased, and the thrust ball bearing 32 It can be seen that the durability of the is sufficiently improved.

【0038】又、前記パワーローラ8の周面8a及びこ
のパワーローラ8の外側面に形成した内輪軌道42部分
に、硬度がHv550以上である硬化層を、これら各面の
表面から2〜4mmの範囲まで形成している。これに対し
て、上記スラスト玉軸受32を構成する外輪33の内側
面に形成した外輪軌道43部分に同様の硬化層を、表面
から0.7〜1.5mmの範囲まで形成している。前述し
た通り、本発明の対象となるハーフトロイダル型の無段
変速機の場合、各玉41、41の転動面と内輪軌道及び
外輪軌道との当接部に加わる接触面圧が非常に高くな
り、上記各玉41、41の転動面と内輪軌道及び外輪軌
道との当接部に存在する接触楕円の径が大きくなって、
最大剪断応力が達する深度が深くなる。又、前記各入力
側、出力側両ディスク2、4の内側面2a、4aと上記
パワーローラ8の周面8aとの当接部に存在する、径が
僅か数mmの接触楕円部分が、スピンしながら非常に大き
な動力の伝達を行なう。従って、上記各軌道42、43
及び周面8a部分の転がり疲れ寿命(剥離寿命)を確保
する為には、これら各軌道42、43及び周面8aの表
面部分の硬化層の厚さを、一般的なスラスト転がり軸受
に比べて大きくする必要がある。
A hardened layer having a hardness of Hv 550 or more is provided on the peripheral surface 8a of the power roller 8 and the inner raceway 42 formed on the outer surface of the power roller 8 by 2 to 4 mm from the surface of each surface. It is formed up to the range. On the other hand, a similar hardened layer is formed on the outer ring raceway 43 formed on the inner surface of the outer ring 33 constituting the thrust ball bearing 32 to a range of 0.7 to 1.5 mm from the surface. As described above, in the case of the half toroidal type continuously variable transmission which is the object of the present invention, the contact surface pressure applied to the contact portions between the rolling surfaces of the balls 41 and the inner raceway and the outer raceway is extremely high. The diameter of the contact ellipse existing at the contact portion between the rolling surface of each of the balls 41, 41, the inner raceway and the outer raceway is increased,
The maximum shear stress reaches deeper. Also, the contact ellipse having a diameter of only a few mm, which is present at the contact portion between the inner surfaces 2a, 4a of the input side and output side disks 2, 4 and the peripheral surface 8a of the power roller 8, While transmitting very large power. Therefore, each of the above trajectories 42, 43
In order to secure the rolling fatigue life (peeling life) of the peripheral surface 8a and the thickness of the hardened layer on the surface of each of the raceways 42 and 43 and the peripheral surface 8a, the thickness is compared with that of a general thrust rolling bearing. Need to be bigger.

【0039】一方、上記各接触楕円のうち、上記各玉4
1、41の転動面と内輪軌道及び外輪軌道との当接部に
存在する接触楕円の長径は3〜4mm程度であり、内側面
2a、4aと上記パワーローラ8の周面8aとの当接部
に存在する接触楕円の長径は10mm程度である。上記最
大剪断応力が達する深度は、接触楕円の径が大きくなる
程深くなる為、上記各軌道42、43及び周面8a部分
の転がり疲れ寿命を同程度にする為には、上記周面8a
の表面部分の硬化層を、上記各軌道42、43の表面部
分の硬化層よりも厚くする必要がある。このうち、周面
8aと内輪軌道42とは何れもパワーローラ8の表面に
存在する為、上記硬化層の厚さを変える事は面倒で現実
的ではない。これに対して、上記パワーローラ8に比べ
て薄肉の外輪33の内面に形成する外輪軌道43部分の
硬化層の厚さを大きくし過ぎると、硬化層以外の生の部
分の厚さが薄くなり、この外輪33の靱性を確保できな
くなって、この外輪33の疲労破壊強度が低下する。そ
こで、前述した通り、周面8a及び内輪軌道42部分の
硬化層の厚さを2〜4mmとし、外輪軌道43部分の硬化
層を0.7〜1.5mmとした。これにより、上記周面8
a及び内外両軌道42、43部分の転がり疲れ寿命の確
保と、上記外輪33の疲労破壊強度の確保とを両立させ
る事ができる。
On the other hand, of the contact ellipses, the balls 4
The major diameter of the contact ellipse existing in the contact portion between the rolling surfaces 1 and 41 and the inner raceway and the outer raceway is about 3 to 4 mm, and the contact between the inner side surfaces 2a and 4a and the peripheral surface 8a of the power roller 8 is formed. The major axis of the contact ellipse existing at the contact portion is about 10 mm. The depth at which the maximum shear stress reaches increases as the diameter of the contact ellipse increases, and in order to make the rolling fatigue life of each of the orbits 42, 43 and the peripheral surface 8a approximately equal, the peripheral surface 8a is required.
It is necessary to make the hardened layer on the surface portion of the first and second tracks 42 and 43 thicker than the hardened layer on the surface portion of each of the tracks 42 and 43. Of these, both the peripheral surface 8a and the inner raceway 42 exist on the surface of the power roller 8, so that changing the thickness of the hardened layer is cumbersome and impractical. On the other hand, if the thickness of the hardened layer of the outer ring raceway 43 formed on the inner surface of the outer ring 33 which is thinner than the power roller 8 is too large, the thickness of the raw portion other than the hardened layer becomes thin. However, the toughness of the outer ring 33 cannot be secured, and the fatigue fracture strength of the outer ring 33 decreases. Therefore, as described above, the thickness of the hardened layer on the peripheral surface 8a and the inner ring raceway 42 was set to 2 to 4 mm, and the thickness of the hardened layer on the outer ring raceway 43 was set to 0.7 to 1.5 mm. Thereby, the peripheral surface 8
a and the maintenance of the rolling fatigue life of the inner and outer raceways 42 and 43 and the securing of the fatigue fracture strength of the outer ring 33 can be achieved at the same time.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明のトロイダル型無段変速機は、以
上に述べた通り構成され作用するので、パワーローラ又
はスラスト転がり軸受の耐久性を向上させて、これらパ
ワーローラ及びスラスト転がり軸受を組み込んだトロイ
ダル型無段変速機の耐久性向上を図れる。
The toroidal-type continuously variable transmission according to the present invention is constructed and operates as described above. Therefore, the durability of the power roller or the thrust rolling bearing is improved, and the power roller and the thrust rolling bearing are incorporated. The durability of the toroidal type continuously variable transmission can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のトロイダル型無段変速機に組み込むパ
ワーローラとスラスト玉軸受とを示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a power roller and a thrust ball bearing incorporated in a toroidal type continuously variable transmission according to the present invention.

【図2】面取り部の寸法がパワーローラの耐久性に及ぼ
す影響を知る為に行なった実験の結果を示す棒グラフ。
FIG. 2 is a bar graph showing the results of an experiment conducted to determine the effect of the dimensions of a chamfer on the durability of a power roller.

【図3】パワーローラの周面の粗さがこの周面の寿命に
及ぼす影響を知る為に行なった実験の結果を示す棒グラ
フ。
FIG. 3 is a bar graph showing the results of an experiment performed to determine the effect of the roughness of the peripheral surface of the power roller on the life of the peripheral surface.

【図4】スラスト玉軸受の軌道面の粗さがこの周面の寿
命に及ぼす影響を知る為に行なった実験の結果を示す棒
グラフ。
FIG. 4 is a bar graph showing the results of an experiment performed to determine the effect of the roughness of the raceway surface of the thrust ball bearing on the life of the peripheral surface.

【図5】トロイダル型無段変速機の基本構成を、最大減
速時の状態で示す略側面図。
FIG. 5 is a schematic side view showing a basic configuration of the toroidal-type continuously variable transmission in a state of maximum deceleration.

【図6】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。FIG. 6 is a schematic side view similarly showing a state at the time of maximum acceleration.

【図7】従来から知られている具体的構造の1例を示す
要部断面図。
FIG. 7 is an essential part cross-sectional view showing one example of a specific structure conventionally known.

【図8】図7のA−A断面図。FIG. 8 is a sectional view taken along line AA of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 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 入力軸 16 ニードル軸受 17 鍔部 18 出力歯車 19 キー 20 支持ポスト 21 円孔 22 ケーシング 23 シリンダケース 24a、24b 支持ピン 25 支持孔 26 外輪 27 ラジアルニードル軸受 28 支持軸部 29 枢支軸部 30 ラジアルニードル軸受 31 ラジアルニードル軸受 32 スラスト玉軸受 33 外輪 34 スラストニードル軸受 35 駆動ロッド 36 駆動ピストン 37 駆動シリンダ 38 支持壁 39 転がり軸受 40 円孔 41 玉 42 内輪軌道 43 外輪軌道 44 保持器 45 内周面 46 内側面 47 面取り部 Reference Signs List 1 input shaft 2 input side disk 2a inner surface 3 output shaft 4 output side disk 4a inner surface 5 pivot 6 trunnion 7 displacement shaft 8 power roller 8a peripheral surface 9 pressing device 10 cam plate 11 retainer 12 roller 13, 14 cam surface 15 Input shaft 16 Needle bearing 17 Flange 18 Output gear 19 Key 20 Support post 21 Circular hole 22 Casing 23 Cylinder case 24a, 24b Support pin 25 Support hole 26 Outer ring 27 Radial needle bearing 28 Support shaft 29 Rotary shaft 30 Radial needle Bearing 31 Radial needle bearing 32 Thrust ball bearing 33 Outer ring 34 Thrust needle bearing 35 Drive rod 36 Drive piston 37 Drive cylinder 38 Support wall 39 Rolling bearing 40 Circular hole 41 Ball 42 Inner ring raceway 43 Outer ring raceway 44 Cage 45 Inner peripheral surface 46 Inside 47 chamfered portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 寛 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Kato 1-50-50 Kugenuma Shinmei, Fujisawa-shi, Kanagawa Nippon Seiko Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転自在に支持された入力軸と、この入
力軸と共に回転自在な入力側ディスクと、この入力側デ
ィスクと同心に配置され、且つこの入力側ディスクに対
する回転自在に支持された出力側ディスクと、これら入
力側、出力側両ディスクの軸方向に関してこれら両ディ
スクの中間部に、これら両ディスクの軸方向に対し直角
方向で且つこれら両ディスクの中心軸に対し捻れの位置
に配置されて当該位置で揺動する複数のトラニオンと、
これら各トラニオンに支持された変位軸に回転自在に支
持され、入力側、出力側両ディスクの間に挟持された複
数個のパワーローラと、これら各パワーローラの外側面
と上記各トラニオンの内側面との間に設けたスラスト転
がり軸受とから構成され、入力側、出力側両ディスクの
互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面
とし、上記各パワーローラの周面を球面状の凸面とし
て、この周面と上記内側面とを当接させたトロイダル型
無段変速機に於いて、次の〜のうちの少なくとも一
つの条件を満たす事を特徴とするトロイダル型無段変速
機。 上記各パワーローラの表面に熱処理による硬化層を
形成しており、これら各パワーローラの内周面と内側面
との連続部には、これら各パワーローラの軸方向に亙る
寸法が、これら各パワーローラ全体の軸方向寸法の15
%以下の面取り部が、上記硬化層を形成した後に形成さ
れており、上記硬化層のうちの熱処理異常層はこの面取
り部で除去されている。 上記パワーローラの表面に熱処理による硬化層を形
成しており、このパワーローラの内周面と内側面との連
続部には、上記硬化層を形成した後にショット・ピーニ
ングが施されており、上記連続部にはこのショット・ピ
ーニングに基づく圧縮残留応力が存在する。 上記各パワーローラの周面を、超仕上により粗さが
0.05Ra以下の平滑面としている。 上記各パワーローラの外側面に形成した上記スラス
ト転がり軸受の内輪軌道及び上記各トラニオンの内側面
に添設した外輪の内側面に形成した外輪軌道を、超仕上
により粗さが0.05Ra以下の平滑面としている。 上記スラスト転がり軸受の外輪を上記各トラニオン
の内側面に添設しており、上記各パワーローラの周面及
びこれら各パワーローラの外側面に形成した内輪軌道部
分に、硬度がHv550以上である硬化層を、これら各面
の表面から2〜4mmの範囲まで形成しており、上記外輪
の内側面に形成した外輪軌道部分に同様の硬化層を、表
面から0.7〜1.5mmの範囲まで形成している。
An input shaft rotatably supported, an input disk rotatable with the input shaft, and an output rotatably supported on the input disk and concentric with the input disk. Side disk, and an intermediate portion between the input side and the output side disks with respect to the axial direction of the both disks, at a position perpendicular to the axial direction of the both disks and at a position twisted with respect to the central axis of the both disks. A plurality of trunnions swinging at the position
A plurality of power rollers rotatably supported on a displacement shaft supported by each of the trunnions and sandwiched between the input side and the output side disks; an outer surface of each of the power rollers and an inner surface of each of the trunnions; The inner surfaces of the input side and the output side disks facing each other are each a concave surface having an arc-shaped cross section, and the peripheral surface of each of the power rollers is formed in a spherical shape. A toroidal-type continuously variable transmission in which the peripheral surface abuts on the inner surface as a convex surface, wherein at least one of the following conditions is satisfied: A hardened layer formed by heat treatment is formed on the surface of each of the power rollers. A continuous portion between the inner peripheral surface and the inner surface of each of the power rollers has a dimension in the axial direction of each of the power rollers. 15 of the axial dimension of the entire roller
% Or less of the chamfered portion is formed after the formation of the hardened layer, and the heat treatment abnormal layer of the hardened layer is removed by the chamfered portion. A hardened layer formed by heat treatment is formed on the surface of the power roller, and a continuous portion between the inner peripheral surface and the inner side surface of the power roller is subjected to shot peening after forming the hardened layer, There is a compressive residual stress based on this shot peening in the continuous portion. The peripheral surface of each power roller is made a smooth surface having a roughness of 0.05 Ra or less by super finishing. The inner raceway of the thrust rolling bearing formed on the outer surface of each power roller and the outer raceway formed on the inner surface of the outer race attached to the inner surface of each trunnion have a roughness of 0.05 Ra or less by super-finishing. The surface is smooth. The outer ring of the thrust rolling bearing is attached to the inner surface of each of the trunnions, and the inner ring raceway formed on the peripheral surface of each of the power rollers and the outer surface of each of the power rollers has a hardness of Hv550 or more. A layer is formed to a range of 2 to 4 mm from the surface of each of these surfaces, and a similar hardened layer is formed on the outer ring raceway portion formed on the inner surface of the outer ring to a range of 0.7 to 1.5 mm from the surface. Has formed.
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