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JP2001254792A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

トロイダル型無段変速機

Info

Publication number
JP2001254792A
JP2001254792A JP2000067006A JP2000067006A JP2001254792A JP 2001254792 A JP2001254792 A JP 2001254792A JP 2000067006 A JP2000067006 A JP 2000067006A JP 2000067006 A JP2000067006 A JP 2000067006A JP 2001254792 A JP2001254792 A JP 2001254792A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
retainer
rolling
pocket hole
continuously variable
variable transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000067006A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Goto
伸夫 後藤
Shinichi Natsumeda
伸一 棗田
Masayoshi Shimizuya
雅由 清水屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2000067006A priority Critical patent/JP2001254792A/ja
Publication of JP2001254792A publication Critical patent/JP2001254792A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/10Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for axial load mainly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38Ball cages
    • F16C33/41Ball cages comb-shaped

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Friction Gearing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】保持器として必要な強度を持ち、最適に転動体
を案内でき、耐久性を向上できるトロイダル型無段変速
機を提供することにある。 【解決手段】パワーローラに加わるスラスト方向の荷重
を支承するスラスト転がり軸受を複数の転動体24と、
この複数の転動体24を転動自在に保持する保持器21
から構成し、保持器21は、円輪状の主体21と、それ
ぞれがこの主体21と直径方向中間部に設けられ前記転
動体24を転動自在に保持する複数のポケット穴23と
からなり、前記ポケット穴23の外周部に開口部25を
設け、ポケット穴23から前記主体22の外周部につな
がる部分の内面をストレート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、複数の転動体を
転動自在に保持する保持器を改良したトロイダル型無段
変速機に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車用の変速機として、あるい
は各種産業機械用の変速機としてトロイダル型無段変速
機が使用されている。このトロイダル型無段変速機は、
例えば、実開平6−16753号公報に示すように、パ
ワーローラ軸受の保持器を合成樹脂により一体成形した
もの、実開平7−35847号公報に示すように、保持
器に油溝を設けて潤滑性を高めたもの、特開平7−17
4146号公報に示すように、保持器に油穴を設けて潤
滑性を高めたもの等が知られている。
【0003】前記パワーローラ軸受の保持器は、一般
に、図4に示すように構成されている。
【0004】すなわち、回転軸1の周囲にはそれぞれの
内周面同士を互いに対向させた入力ディスク2と出力デ
ィスク3がそれぞれ回転自在に支持されている。入力デ
ィスク2と出力ディスク3間には両ディスク2,3の中
心軸に対し捻れの位置にある枢軸(図示しない)を中心
として揺動するトラニオン4が設けられている。このト
ラニオン4には変位軸5が設けられ、この変位軸5の周
囲には入力ディスク2と出力ディスク3の間に挟持され
た状態で回転自在に支持されたパワーローラ6が設けら
れている。さらに、パワーローラ6とトラニオン4との
間には、このパワーローラ6に加わるスラスト方向の荷
重を支承するスラスト転がり軸受7が設けられている。
【0005】前記入力ディスク2と出力ディスク3の内
周面2a,3aはそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、
前記パワーローラ6の周面6aは球面状の凸面であり、
この周面6aと前記内周面2a,3aとが互いに当接し
ている。前記スラスト転がり軸受7は、複数の転動体8
と、この複数の転動体8を転動自在に保持する保持器9
を備えている。
【0006】保持器9は、円輪状の主体10と、それぞ
れがこの主体10と直径方向中間部に設けられ転動体8
を転動自在に保持する複数のポケット穴11とから構成
されている。さらに、これらポケット穴11を横切る状
態で、前記主体10の内周縁と外周縁との間に凹溝から
なる潤滑油流路12が設けられている。
【0007】従って、前述のように構成されたトロイダ
ル型無段変速機によれば、スラスト転がり軸受7を構成
する保持器9が軸方向に変位して、この保持器9の片面
とこの片面と対向する面とが密接した場合でも、各転動
体8を保持したポケット穴11内には十分な量の潤滑油
が潤滑油流路12を通じて流れる。この結果、スラスト
転がり軸受7の一部が著しく摩耗したり、あるいは焼き
付いたりする虞は無い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トロイ
ダル型無段変速機のパワーローラ軸受としてのスラスト
転がり軸受7は、トラクション接触を行う構成上、図4
に示すように、スラスト転がり軸受7と入力ディスク2
及び出力ディスク3の接触点(荷重点)は矢印で示す2
箇所のみとなり、しかも接触角αを持っている。このた
め、スラスト転がり軸受7の内輪7aはスラスト方向の
力を受けると同時に、円周上180°の対向位置でラジ
アル方向の分力も発生するので、円環状のスラスト転が
り軸受7をラジアル方向に圧縮する。
【0009】この圧縮により内輪7aは、図5のように
楕円形に変形する。また、動力伝達のため、トラクショ
ン接触部には図6に示すような接線方向の力2Ftが生
じる。この力はスラスト転がり軸受7を倒す傾向の力Q
となり、力のアンバランスを生じさせる。
【0010】このような状態で使用されるスラスト転が
り軸受7の転動体8の公転速度は、図7に示すような分
布を示す。つまり、反2Ft方向の転動体8の公転速度
(矢印の長さは公転速度を示す)に対して2Ft方向の
転動体8の公転速度は低くなる。そのため、図8に示す
ように、転動体8と保持器9の接触荷重は、反2Ft方
向では矢印(長さは接触荷重の大きさを示す)で示すよ
うに転動体8は保持器9を回転方向に押す形となり、2
Ft方向では保持器9を回転方向とは逆の方向に押す形
となる。
【0011】これら転動体8の公転速度差によって生じ
る保持器9を押す力は、合力として保持器9全体を図8
の矢印方向に動かす力Pとなる。従って、従来のポケッ
ト穴11形状であると、その力によって保持器9に無理
な力が掛かり破損する虞が生じたり、転動体8の公転運
動を拘束するために、転動体8が摩耗するなどの問題が
あった。
【0012】そこで、前述のような問題を解消するため
に、特開平11−118011号公報に示すように、ポ
ケット穴を半径方向に長穴とし、外輪に変形が生じても
転動体の転動を拘束しないようにしたものが知られてい
る。また、特願平11−27338号に示すように、保
持器のポケット穴の内周部を開口し、潤滑性を向上させ
たもの、及び特願平11−175392号に示すよう
に、保持器のポケット穴と転動体との隙間を玉径の0.
6〜6.0%にしたものがある。
【0013】しかしながら、前述した先行技術のものに
おいても、転動体の公転速度差によって生じる保持器を
押す力、つまり、合力として保持器全体を図7の矢印方
向に動かす力Pが作用したとき、保持器に無理な力が掛
かり破損する虞が生じたり、転動体の公転運動を拘束す
ることになり、転動体が摩耗するなどの問題があった。
【0014】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、保持器として必要な
強度を持ち、最適に転動体を案内でき、耐久性を向上で
きるトロイダル型無段変速機を提供することにある。
【0015】
【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、回転軸と、この回転軸の
周囲にそれぞれ回転自在に支持され、それぞれの内周面
同士を互いに対向させた第1と第2のディスクと、前記
第1と第2のディスクの中心軸に対し捻れの位置にある
枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオ
ンに設けられた変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在
に支持された状態で、前記第1と第2のディスクの間に
挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記ト
ラニオンとの間に設けられ、このパワーローラに加わる
スラスト方向の荷重を支承するスラスト転がり軸受とを
備え、前記第1及び第2のディスクの内周面はそれぞれ
断面が円弧形の凹面であり、前記パワーローラの周面は
球面状の凸面であり、この周面と前記内周面とが互いに
当接しており、前記スラスト転がり軸受は、複数の転動
体と、この複数の転動体を転動自在に保持する保持器を
備えたトロイダル型無段変速機において、前記保持器
は、円輪状の主体と、それぞれがこの主体と直径方向中
間部に設けられ前記転動体を転動自在に保持する複数の
ポケット穴とからなり、前記ポケット穴の外周部が開口
し、ポケット穴から前記主体の外周部につながる部分の
内面をストレートにしたことを特徴とする。
【0016】請求項2は、請求項1の前記ポケット穴の
半径方向の隙間は、前記転動体の直径の5%以上である
ことを特徴とする。
【0017】請求項3は、溝P.C.D:保持器の中心
を通る軌道溝の中心間の距離、d:ポケット穴半径方向
の隙間としたとき、請求項1の前記保持器外径は、(溝
P.C.D+2d)<保持器外径<(内輪外径−2d)
であることを特徴とする。
【0018】保持器のポケット穴の外周部を開口し、ポ
ケット穴から保持器の主体の外周部につながる部分の内
面をストレートにすることにより、保持器の転動体の公
転速度差によってラジアル方向(半径方向)に動こうと
するのを拘束しなくなる。その結果、保持器は転動体か
ら無理な力を受けることなく、また転動体もスムーズに
公転することができ、摩耗、破損を防止し、耐久性、効
率の向上を図ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0020】図1及び図2は第1の実施形態を示し、図
1は保持器の平面図、図2は保持器の一部を示す説明図
である。
【0021】図1及び図2に示す、保持器21は、トロ
イダル型無段変速機のパワーローラ軸受としてのスラス
ト転がり軸受を構成するもので、円輪状の主体22の外
周縁部には周方向に等間隔に複数のポケット穴23が設
けられ、これらポケット穴23には転動体24が転動自
在に保持されている。
【0022】保持器21の主体22は、例えばJIS H
5102の高力黄銅などの材料を用いる。少なくとも4
00N/mm以上の引張り強さを持ち、衝突時に転
動体24や内外輪に比べて柔らかい鉄板でもよく、ある
いはポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド等の
高機能樹脂のように耐熱性及び耐油性を有する合成樹脂
を射出成形することにより形成されている。また、主体
22にはその表裏面に実開平7−35847号公報に代
表されるように潤滑を目的とした潤滑溝を設けてもよ
い。
【0023】前記ポケット穴23は、その外周部に開口
部25を有しており、ポケット穴23から主体22の外
周部22aにつながる部分Sの内面はストレートに形成
され、転動体24を拘束するのを防止している。
【0024】また、転動体24の公転速度差によって生
じる保持器21を押す力、つまり、合力として保持器2
1全体を図8の矢印方向に動かす力Pが作用し、保持器
21が一方に偏ってもポケット穴23と転動体24とが
干渉しないようにポケット穴23の半径方向隙間dが設
けられている。この半径方向隙間dは転動体24の玉径
(Da)の5%以上に設定されている。
【0025】さらに、保持器21の外径は保持器21が
一方に偏った場合に飛び出してディスクと干渉しないよ
うに次の関係が成り立つ寸法に設定されている。すなわ
ち、(溝P.C.D+2d)<保持器外径<(内輪外径
−2d)前述した構成によれば、スラスト転がり軸受7
の転動体8の公転速度は分布は、図7に示すように、反
2Ft方向の転動体8の公転速度に対して2Ft方向の
転動体8の公転速度は低くなる。そのため、図8に示す
ように、転動体8と保持器9の接触荷重は、反2Ft方
向では矢印で示すように転動体8は保持器9を回転方向
に押す形となり、2Ft方向では保持器9を回転方向と
は逆の方向に押す形となる。
【0026】これら転動体8の公転速度差によって生じ
る保持器9を押す力は、合力として保持器9全体を図8
の矢印方向に動かす力Pとなる。従って、従来のポケッ
ト穴11形状であると、その力によって保持器9に無理
な力が掛かるが、この発明の保持器21のポケット穴2
3は、その外周部に開口部25を有しており、ポケット
穴23から主体22の外周部22aにつながる部分Sの
内面はストレートに形成されている。また、保持器21
が一方に偏ってもポケット穴23と転動体24とが干渉
しないようにポケット穴23の半径方向隙間dが設けら
れている。従って、転動体24を拘束することはなく、
転動体24がスムーズに公転する。
【0027】なお、前記実施形態においては、保持器2
1のポケット穴23における外周部22aにつながる部
分Sの内面が平行となるストレートに形成し、転動体2
4を拘束するのを防止するようにしたが、図3(a)に
示すように、ポケット穴23における外周部22aにつ
ながる部分Sの内面を開口部25に向かって先窄まりの
ストレートにしてもよく、同図(b)に示すように、先
広がりのストレートにしても同様に転動体24の拘束を
防止できる。
【0028】また、前記実施形態においては、保持器2
1を例えばJIS H5102の高力黄銅などの材料で形
成すること、あるいはポリアセタール、ポリフェニレン
サルファイド等の高機能樹脂のように耐熱性及び耐油性
を有する合成樹脂を射出成形する場合について説明した
が、特に合成樹脂の場合、保持器21のポケット穴23
に開口部25を有しているために射出成形しやすいとい
う効果がある。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、保持器のポケット穴の外周部を開口し、ポケッ
ト穴から保持器の主体の外周部につながる部分の内面を
ストレートにすることにより、保持器の転動体の公転速
度差によってラジアル方向(半径方向)に動こうとする
のを拘束しなくなる。その結果、保持器は転動体から無
理な力を受けることなく、また転動体もスムーズに公転
することができ、摩耗、破損を防止し、耐久性、効率の
向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態を示す保持器の平面
図。
【図2】同実施形態の保持器の一部を示す説明図。
【図3】この発明の変形例であり、(a)及び(b)は
保持器の一部を示す平面図。
【図4】従来のトロイダル型無段変速機のスラスト転が
り軸受及び潤滑装置を示す縦断側面図。
【図5】同じく押し付け力による内輪の変形状態を示す
説明図。
【図6】同じくトラクション接触部に発生する接線方向
の力を示す説明図。
【図7】同じくスラスト転がり軸受の転動体の公転速度
を示す説明図。
【図8】同じくスラスト転がり軸受の転動体と保持器の
接触荷重を示す説明図。
【符号の説明】
1…回転軸 2…入力ディスク 3…出力ディスク 4…トラニオン 5…変位軸 6…パワーローラ 7…スラスト転がり軸受 21…保持器 22…主体 23…ポケット穴 24…転動体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水屋 雅由 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 Fターム(参考) 3J051 AA03 BA03 BB01 BE09 EC03 FA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と、この回転軸の周囲にそれぞれ
    回転自在に支持され、それぞれの内周面同士を互いに対
    向させた第1と第2のディスクと、前記第1と第2のデ
    ィスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心とし
    て揺動するトラニオンと、このトラニオンに設けられた
    変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状
    態で、前記第1と第2のディスクの間に挟持されたパワ
    ーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間
    に設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の
    荷重を支承するスラスト転がり軸受とを備え、前記第1
    及び第2のディスクの内周面はそれぞれ断面が円弧形の
    凹面であり、前記パワーローラの周面は球面状の凸面で
    あり、この周面と前記内周面とが互いに当接しており、
    前記スラスト転がり軸受は、複数の転動体と、この複数
    の転動体を転動自在に保持する保持器を備えたトロイダ
    ル型無段変速機において、 前記保持器は、円輪状の主体と、それぞれがこの主体と
    直径方向中間部に設けられ前記転動体を転動自在に保持
    する複数のポケット穴とからなり、前記ポケット穴の外
    周部が開口し、ポケット穴から前記主体の外周部につな
    がる部分の内面をストレートにしたことを特徴とするト
    ロイダル型無段変速機。
  2. 【請求項2】 前記ポケット穴の半径方向の隙間は、前
    記転動体の直径の5%以上であることを特徴とする請求
    項1記載のトロイダル型無段変速機。
  3. 【請求項3】 前記保持器外径は、 (溝P.C.D+2d)<保持器外径<(内輪外径−2
    d)であることを特徴とする請求項1記載のトロイダル
    型無段変速機。但し、溝P.C.Dは、保持器の中心を
    通る軌道溝の中心間の距離、dはポケット穴半径方向の
    隙間である。
JP2000067006A 2000-03-10 2000-03-10 トロイダル型無段変速機 Pending JP2001254792A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6749343B2 (en) 2001-10-05 2004-06-15 Nsk Ltd. Power roller bearing for toroidal-type continuously variable transmission
US7104919B2 (en) 2002-08-29 2006-09-12 Nsk Ltd. Toroidal-type continuously variable transmission
JP2006275185A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Nsk Ltd トロイダル型無段変速機

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