JP3823601B2

JP3823601B2 - トロイダル型無段変速機

Info

Publication number: JP3823601B2
Application number: JP11798299A
Authority: JP
Inventors: 伸夫後藤; 寛加藤; 雅由清水屋
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP2000310308A

Description

【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７−３５８４７号公報等で知られており、そのスラスト転がり軸受及びその潤滑装置部分を示すと、図３に示すように構成されている。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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１１とから構成されている。さらに、これらポケット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。
【０００６】
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。
【０００７】
【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３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。
【０００８】
この圧縮により内輪７ａは、図４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５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Ｐとなり、力のアンバランスを生じさせる。
【０００９】
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６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７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、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。そのため、ポケット１１ａには圧縮応力が、ポケット１１ｂには引張り応力が加わることになり、保持器９が１回転する間に１ポケット１１が圧縮から引張りの両振りの応力負荷を１サイクル受けることになる。
【００１０】
このような使用条件下で使用される保持器９の潤滑油流路１２が、図８に示すように、従来は凹溝（略コ字状溝の両隅部を円弧Ｒとした形状）によって形成されているため、ポケット１１に引張り掛かった場合、凹溝周辺の応力分布は、図９に示すようになり、隅Ｒから溝底へのつなぎ部周辺に最大応力Ｘが加わり、この部分より破損することがあった。
【００１１】
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、保持器の潤滑油流路に加わる応力分布を軽減することができ、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。
【００１２】
【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と、これらポケットを横切る状態で、前記主体の内周縁と外周縁との間に設けられ、断面が単一円弧形の潤滑油流路とからなることを特徴とする。
【００１３】
前記構成によれば、強制的に送り込まれた潤滑油は保持器に設けられた潤滑油流路を通ってスラスト転がり軸受を潤滑することができ、また潤滑油流路は、断面が単一円弧形であるため、潤滑油流路に発生する応力が軽減される。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１及び図２は第１の実施形態を示し、従来と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。図１（ａ）は保持器の平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図、図２は潤滑油流路に発生する応力分布図である。
【００１６】
図１に示す保持器２１は、従来の技術で述べたように、トロイダル型無段変速機におけるパワーローラ６とトラニオン４との間に設けられたスラスト転がり軸受７に設けられている。保持器２１は、円輪状の主体２２と、それぞれがこの主体２２と直径方向中間部に設けられ、転動体２３を転動自在に保持する複数のポケット２４とから構成されている。さらに、これらポケット２４を横切る状態で、前記主体２２の内周縁と外周縁との間に潤滑油流路２５が設けられている。
【００１７】
主体２２の内周縁と外周縁に設けられた潤滑油流路２５は、断面が単一円弧形に形成されている。すなわち、保持器２１の主体２２は従来と同一の肉厚Ｔであり、潤滑油流路２５の溝底部間の距離ｔも従来と同一であるが、潤滑油流路２５の断面は、単一円弧Ｒ寸法Ｒ３ｍｍ〜Ｒ１０ｍｍ、溝底部間の距離ｔは少なくとも３ｍｍ以上に形成されており、好ましくは単一円弧Ｒ寸法Ｒ５ｍｍに形成されている。
【００１８】
発明者の実験によれば、潤滑油流路２５の断面を、単一円弧Ｒ寸法Ｒ５ｍｍにすると、潤滑油流路２５に発生する応力は約６０％に低下することが分かった。また、潤滑油流路２５の断面積も従来の凹溝と同等とすることができ、潤滑油流路２５を流れる潤滑油の流量は変わらない。
【００１９】
さらに、潤滑油流路２５の単一円弧Ｒ寸法を変えることにより、溝底部間の距離ｔを従来と同等かそれ以上に取ることも可能である。保持器２１は外輪とパワーローラ６との間に挟まれた形で設置されるため、限られた寸法内に収めなければならないが、前述したように、潤滑油流路２５の断面を単一円弧Ｒ寸法Ｒ３ｍｍ〜Ｒ１０ｍｍ、溝底部間の距離ｔは少なくとも３ｍｍ以上であることが望ましい。
【００２０】
このように構成することによって、従来と同様な使用条件下で使用される保持器２１の潤滑油流路２５が単一円弧とすることにより、潤滑油流路２５に発生する応力分布は、図２に示すようになり、最大応力Ｘを軽減でき、潤滑油流路２５からの破損を防止でき、耐久性を向上できる。
【００２１】
【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、トロイダル型無段変速機における保持器を、円輪状の主体と、この主体と直径方向中間部に設けられ転動体を転動自在に保持する複数のポケットとからなり、これらポケットを横切る状態で、主体の内周縁と外周縁との間に、断面が単一円弧形の潤滑油流路を設けることにより、保持器の潤滑油流路に加わる応力分布を軽減することができ、耐久性と信頼性を向上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の実施形態を示し、（ａ）は保持器の平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。
【図２】同実施形態の潤滑油流路に発生する応力分布図。
【図３】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４】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５】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６】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７】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。
【図８】同じく（ａ）は保持器の平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ方向から見た側面図。
【図９】同じく潤滑油流路に発生する応力分布図。
【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…転動体
２４…ポケット
２５…潤滑油流路

Claims

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と、これらポケットを横切る状態で、前記主体の内周縁と外周縁との間に設けられ、断面が単一円弧形の潤滑油流路とからなることを特徴とするトロイダル型無段変速機。