(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のボール収容孔が保持器の周方向の等配位置に形成され、前記ボール収容孔にそれぞれボールが収容されるトロイダル型無段変速機のパワーローラ軸受において、
前記保持器の前記ボール収容孔の内周部に、
パワーローラの回転時に前記ボールが前記等配位置からずれることを許容するサスペンション機構が設けられ、
該サスペンション機構は、
前記ボール収容孔に収容され該ボール収容孔内の前記ボールを前記保持器の周方向の両側から付勢する弾性部材を有することを特徴とするトロイダル型無段変速機のパワーローラ軸受。
【請求項２】
前記それぞれのボール収容孔の内部に、前記ボールを挟んで互いに対向する一対の前記サスペンション機構が設けられてい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のパワーローラ軸受。
【請求項３】
前記それぞれのボール収容孔に挿入される前記ボールが該ボール収容孔に対して挿脱可能であり、前記ボールが該ボール収容孔に挿入された状態において前記サスペンション機構によって前記ボールが保持されることを特徴とする請求項２記載のトロイダル型無段変速機のパワーローラ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の動力伝達系などに使用されるトロイダル型無段変速機のパワーローラ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハーフトロイダル型無段変速機は、図９と図１０に一部を示したように、入力ディスク１１と出力ディスク１２との間にパワーローラ１３を備えている。パワーローラ１３は、トラニオン１４に設けた偏心軸１５を中心に回転する。トラニオン１４は、一対のトラニオン軸１６によって、支持体１７に対して揺動自在に支持されている。トラニオン１４とパワーローラ１３との間にパワーローラ軸受１８が設けられている。
【０００３】
パワーローラ軸受１８は、パワーローラ１３の一部などによって構成される内輪２０と、内輪２０と向かい合う外輪２１と、これら外輪２１の軌道溝２１ａと内輪２０の軌道溝２０ａとの間に収容された複数個のボール２２と、各々のボール２２を回転自在に保持するリング状の保持器２４と、外輪２１とトラニオン１４との間に設けたスラスト軸受２５などを備えている。ボール２２は、保持器２４のボール収容孔２６に回転自在に収容されている。これらのボール収容孔２６は、保持器２４の周方向に等ピッチすなわち等配位置に形成されている。
【０００４】
トロイダル型無段変速機の運転時には、図９に示すように、パワーローラ軸受１８とディスク１１，１２が２箇所の接触点Ｃ１，Ｃ２で接するため、いわゆる二点押しとなる。図９中のθは接触角を示している。従ってこのパワーローラ軸受１８は前記接触点Ｃ１，Ｃ２において押付け力Ｐのスラスト分力を受けるのと同時に、パワーローラ１３の円周上にて互いに１８０°の対向位置でラジアル方向の分力も発生する。このため、円環状のパワーローラ軸受１８がラジアル方向に圧縮されることになり、この圧縮力によって内輪２０が楕円形に変形する傾向となる。
【０００５】
その結果、パワーローラ１３の円周上での荷重分布がまちまちとなる。こうした偏荷重を受けながらボール２２が高速で回転するためボール２２の転動部の発熱が大きく、通常の軸受よりも過酷な条件で使用されることになる。
【０００６】
またトロイダル型無段変速機の運転時には、パワーローラ１３と各ディスク１１，１２との間で動力を伝達するためのトラクション接触部Ｃ１，Ｃ２に、それぞれ、図１０と図１１に示すような接線方向の力Ｆｔが発生する。これら２点での力Ｆｔを合わせた力２Ｆｔは、パワーローラ軸受１８を倒す方向の力Ｆｒ（図１０に示す）となるため、前記圧縮力の大きさにアンバランスを生じさせる。
【０００７】
このような状態で使用されるパワーローラ軸受１８のボール２２の公転速度は図１２に矢印で示すような分布となる。すなわち、保持器２４の回転方向を矢印Ｒで示した場合に、２Ｆｔ側に位置する各ボール２２の公転速度Ｒ１は、反２Ｆｔ側に位置するボール２２の公転速度Ｒ２よりも遅くなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、パワーローラ１３が回転する際には各ボール２２に公転速度差が生じるため、図１３に線分Ｌ１で示すように、ボール２２が前記等配位置よりずれて転がろうとする。しかし実際には、各ボール２２の動きが保持器２４によって規制されているため、図１４に示すように、ボール２２の位置に応じて、ボール２２と保持器２４との接触荷重が変化する。
【０００９】
すなわち、反２Ｆｔ側に位置するボール２２の接触荷重Ｐ２は、各ボール２２が保持器２４を回転方向Ｒに押す形となる。これに対し、２Ｆｔ側に位置するボール２２の接触荷重Ｐ１は、各ボール２２が保持器２４を回転方向Ｒとは逆方向に押す形となる。このため保持器２４のボール収容孔２６の内周面とボール２２とが接触し、保持器２４の耐久性が低下する。
【００１０】
しかもボール２２は、保持器２４に接触することよって、反力を受ける。このため実際のボール２２のずれ量は、図１３に線分Ｌ２で示すように、理想的なずれ量（線分Ｌ１）よりもΔＭだけ小さくなる。このΔＭ分だけ、各ボール２２が転動面を滑ることになり、効率が低下する。
【００１１】
特開２００１−４００３号公報には、ボールに生じる位相差を減らすために、ボール収容孔を保持器の周方向に僅かに長くする（長孔にする）ことにより、ボールとボール収容孔の内周面との間の隙間を広くすることが記載されている。この従来技術は、高負荷領域ではボールがボール収容孔の長手方向に変位できることにより、ボールの公転速度差を吸収することができる。しかし低負荷領域ではボールの位相差が少ないためにボールがボール収容孔の中央付近にとどまり、前記隙間が比較的大きいために保持器が周方向に振動する可能性があった。
【００１２】
従って本発明の目的は、ボールと転動面との間の滑りを抑制し、効率の低下を抑制できるパワーローラ軸受を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のボール収容孔が保持器の周方向の等配位置に形成され、前記ボール収容孔にそれぞれボールが収容されるトロイダル型無段変速機のパワーローラ軸受において、前記保持器の前記ボール収容孔の内周部に、パワーローラの回転時に前記ボールが前記等配位置からずれることを許容するサスペンション機構が設けられ、該サスペンション機構は、前記ボール収容孔に収容され該ボール収容孔内の前記ボールを前記保持器の周方向の両側から付勢する弾性部材を有することを特徴とする。
【００１７】
この発明の好ましい態様では、前記それぞれのボール収容孔の内部に、前記ボールを挟んで互いに対向する一対のサスペンション機構が設けられている。またこの発明の好ましい態様では、前記それぞれのボール収容孔に挿入される前記ボールが該ボール収容孔に対して挿脱可能であり、前記ボールが該ボール収容孔に挿入された状態において前記サスペンション機構によって前記ボールが保持される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第１の実施形態のパワーローラ軸受１８Ａについて、図１から図４を参照して説明する。
図１に示すように、パワーローラ１３とトラニオン１４との間にパワーローラ軸受１８Ａが設けられている。パワーローラ１３は、図９に示したハーフトロイダル型無段変速機と同様に、入力ディスクと出力ディスクとの間に設けられている。パワーローラ１３はトラニオン１４に設けた偏心軸１５を中心に回転する。トラニオン１４は、一対のトラニオン軸１６によって、支持体１７に対して揺動自在に支持されている。
【００１９】
パワーローラ軸受１８Ａは、パワーローラ１３の一部によって構成される内輪２０と、内輪２０と向かい合う外輪２１と、これら外輪２１の軌道溝２１ａと内輪２０の軌道溝２０ａとの間に収容された複数個のボール２２と、各ボール２２を回転自在に保持するリング状の保持器２４Ａと、外輪２１とトラニオン１４との間に設けたスラスト軸受２５などを備えている。ボール２２は、保持器２４Ａのボール収容孔２６に回転自在に収容されている。これらボール収容孔２６は、保持器２４Ａの周方向に等ピッチすなわち等配位置に形成されている。
【００２０】
パワーローラ１３が回転する際に、前述した理由により、各ボール２２の公転速度差に基いてボール２２が等配位置からずれて転がろうとする。この保持器２４Ａは、各ボールが等配位置からずれて転がることを許容できるような弾性材料３０によって形成されている。弾性材料３０の一例は、ゴム状弾性を有する合成樹脂のエラストマあるいはスポンジ（多孔質のエラストマ）、合成ゴムなどを採用できる。ここで言う弾性材料３０は、材料の厚み方向に撓むことができ、弾性限度内での変形（弾性域）が黄銅などの金属よりも大きい材料である。
【００２１】
トロイダル型無段変速機には動力伝達を目的とした特殊なトラクション油が使用されている。このため保持器２４Ａを構成する弾性材料３０としては、トラクション油の基油（鉱油、合成油など）と実質的に反応せず、トラクション油への影響が少ない成分、例えばフッ素系樹脂あるいはテフロン系樹脂が推奨される。
【００２２】
図４（Ａ）に示すように、ボール収容孔２６の内径Ｄ１は、ボール２２の外径Ｄ２よりも大きい。ボール収容孔２６の開口部２６ａの内径Ｄ３は、ボール２２の外径Ｄ２よりも小さい。この保持器２４Ａは、図４（Ｂ）に示すように、ボール収容孔２６にボール２２を挿入する際に、ボール収容孔２６の開口部２６ａがボール２２の外径Ｄ２と同じか、それ以上に広がることが可能な弾性を有している。このため、ボール収容孔２６にボール２２を挿入することができ、ボール収容孔２６に挿入されたボール２２を取出すこともできる。
【００２３】
このように保持器２４Ａが弾性を有しているため、パワーローラ軸受１８Ａを組立てる際などに、ボール収容孔２６にボール２２を容易に挿入することができる。そして、挿入されたボール２２が孔２６から抜け落ちることも保持器２４Ａ自体によって防止できる。従って金属製保持器の場合に行われているような、ボール収容孔にボールを挿入したのち保持器の一部をかしめる加工は不要であり、組立工程を簡略化でき、コストを抑制できる。
【００２４】
パワーローラ軸受１８Ａは、パワーローラ１３が回転する際に、前述した理由により、各ボール２２の公転速度差に基いて、ボール２２が等配位置から軌道溝２０ａ，２１ａに沿う方向にずれて転がろうとする。このようにボール２２が等配位置からずれた位置で転がろうとするとき、弾性を有する保持器２４Ａのボール保持孔２６がボール２２と共に、図３に２点鎖線で誇張して示すように変位する。
【００２５】
このことにより、ボール２２の位置ずれが許容され、各ボール２２が図１３に示す理想的なずれ量（線分Ｌ１）のもとで転動面を転がるようになる。このためボール２２と転動面（軌道溝２０ａ，２１ａ）との間の滑りが低減し、トロイダル型無段変速機の効率が上がるとともに、耐久性が向上する。
【００２６】
図５は、本発明の第２の実施形態のパワーローラ軸受１８Ｂの一部を示している。このパワーローラ軸受１８Ｂの保持器２４Ｂは、ボール収容孔２６の内周部を構成する弾性材料３０と、金属などの剛性の高いフレーム部材４０とを備えている。高出力のトロイダル型無段変速機のように保持器にかかる力が大きい場合に、この実施形態のように弾性材料３０とフレーム部材４０とを組合わせることで、保持器２４Ｂの強度を高めることができる。
【００２７】
なお、前記パワーローラ軸受１８Ａ，１８Ｂにおいて、保持器２４Ａ，２４Ｂに、ボール収容孔２６に連通する油溝を形成することにより、ボール収容孔２６に潤滑油（トラクション油）を供給しやすくしてもよい。
【００２８】
図６は、本発明の第３の実施形態のパワーローラ軸受１８Ｃの一部を示している。このパワーローラ軸受１８Ｃの保持器２４Ｃの周方向の等配位置に、複数のボール収容孔２６Ｃが形成されている。なお図６は、これらボール収容孔２６Ｃのうち、互いに１８０度の位置関係にある２箇所のボール収容孔２６Ｃのみを代表して示している。各ボール収容孔２６Ｃは、いずれも保持器２４Ｃの周方向に僅かに長い長孔である。ボール収容孔２６Ｃの内部に、ボール２２を挟んで互いに対向する一対のサスペンション機構５０が設けられている。
【００２９】
各サスペンション機構５０は、ボール２２に接する部材５１と、この部材５１をボール２２に向かって付勢する弾性部材５２とを含んでいる。図７に模式的に示すように弾性部材５２は、ばね５３としての機能と、ダンパ５４としての機能を有している。なお、この実施形態は保持器２４Ｃの周方向にサスペンション機構５０を配置しているが、保持器２４Ｃの径方向にサスペンション機構５０を配置しても同様の機能を果たすことができる。
【００３０】
弾性部材５２にゴムやスポンジ状の材質を用いることで、軽量かつ簡便なサスペンション機構５０を構成することができる。弾性部材５２の材質には、トラクションオイルとの相性が良いフッ素系あるいはテフロン系の高分子材料が好ましい。
【００３１】
ボール２２と接する部材５１は、耐摩耗性材料によって形成することが望ましい。保持器２４Ｃ全体を耐摩耗性材料によって形成すると加工が困難になるが、ボール２２と接する部材５１のみに耐摩耗性材料を用いることで、加工を容易にすることができる。
【００３２】
このパワーローラ軸受１８Ｃでは、前述したボール２２の公転速度差により、図６に矢印Ｑ１，Ｑ２で示す方向にボール２２が移動する。この公転速度差によるボール２２の移動がサスペンション機構５０によって吸収される。
【００３３】
図８に示すように、サスペンション機構５０は、ボール２２と接する部材５１をボール２２を抱え込む形状とすることにより、ボール２２を一対の部材５１の内側に挿入および取出し可能としている。すなわちこのボール２２がボール収容孔２６Ｃに挿入された状態において、サスペンション機構５０によってボール２２が保持される。このようなサスペンション機構５０を採用することにより、パワーローラ軸受１８Ｃの組立性が向上するとともに、かしめ工程の省略によりコストを下げることが可能となる。
【００３４】
なお、この発明を実施するに当たって、パワーローラ軸受を構成する内輪や外輪をはじめとして、ボール収容孔を有する保持器の形態や、弾性材料の具体例など、本発明の構成要素を本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々に変更して実施できることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、パワーローラが回転する際に、保持器によって保持されている各ボール間に公転速度差が生じても、各ボールが等配位置よりずれた位置で転がることが許容される。このため、ボールと転動面との滑りが抑制され、効率の低下を抑制することができる。また、従来の金属製保持器に比べて、ボールが保持器から受ける反力が小さく、接触荷重も小さいため、保持器やボールの摩耗を抑制できる。
【００３７】
そして本発明によれば、高負荷領域では各ボールの公転速度差が吸収され、低負荷領域ではボールとボール収容孔との間の隙間によって発生する保持器の振動を抑制することができる。
【００３８】
請求項２に記載した発明によれば、ボールを挟んで互いに対向する一対の前記サスペンション機構により、高負荷領域では各ボールの公転速度差が吸収され、低負荷領域ではボールとボール収容孔との間の隙間によって発生する保持器の振動を抑制することができる。
請求項３に記載した発明によれば、ボールをボール収容孔に挿入したのち保持器をかしめる加工が不要となり、組立工程を簡略化でき、コストを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態を示すパワーローラ軸受を備えたハーフトロイダル型無段変速機の一部の断面図。
【図２】  図１に示されたパワーローラ軸受の保持器にボールを組込んだ状態の平面図。
【図３】  図２に示されたパワーローラ軸受のボールが等配位置からずれる様子を２点鎖線で模式的に示す平面図。
【図４】  （Ａ）は図１に示したパワーローラ軸受の一部の断面図、（Ｂ）はボール収容孔にボールを挿入するときの様子を示す断面図。
【図５】  本発明の第２の実施形態を示すパワーローラ軸受の一部の断面図。
【図６】  本発明の第３の実施形態を示すパワーローラ軸受を一部省略して示す平面図。
【図７】  図６に示されたパワーローラ軸受の一部を拡大して模式的に示す平面図。
【図８】  図６中のＦ８ーＦ８線に沿う断面図。
【図９】  従来のトロイダル型無段変速機の一部を示す断面図。
【図１０】  図９中のＦ１０−Ｆ１０線に沿う断面図。
【図１１】  ディスクとパワーローラの位置関係を模式的に示す平面図。
【図１２】  パワーローラ軸受の保持器の回転に対する各ボールの公転速度の大きさと方向を示す平面図。
【図１３】  図１２に示されたパワーローラ軸受において各ボールの方位角とずれ量との関係を示す図。
【図１４】  図１２に示されたパワーローラ軸受において各ボールの接触荷重の大きさと方向を示す平面図。
【符号の説明】
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ…パワーローラ軸受
２０…内輪
２１…外輪
２２…ボール
２４Ａ…保持器
２６…ボール収容孔
３０…弾性材料
５０…サスペンション機構
【図１】
0003700636.tif 000002
【図２】
0003700636.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003700636.tif 000008
【図８】
0003700636.tif 000009
【図９】
0003700636.tif 000010
【図１０】
0003700636.tif 000011
【図１１】
0003700636.tif 000012
【図１２】
0003700636.tif 000013
【図１３】
0003700636.tif 000014
【図１４】
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