(57)【特許請求の範囲】
【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、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事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
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外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、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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
【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。
【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。
【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。
【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。
【０００７】
更に、図７〜８は、実願昭６３−６９２９３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１５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。
【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、２０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、２５に、それぞれ上記各枢軸５、５を、それぞれが外輪２６、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。
【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４０、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。
【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。
【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３２、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、３３が上記支持軸部２８、２８を中心に揺動する事を許容する。
【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。
【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。
【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２８、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。
【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。
【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１０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。
【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５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Ｐmax 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。
【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。
【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。
【００２０】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、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。
【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、上述の様な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。
【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。
【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。又、このパワーローラ８の内周面４５と外側面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。
【００２４】
上記パワーローラ８の外側面内周縁部に、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の外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、上記外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、上記外側面内周縁部に、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、上記外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。
【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、上記外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がこのパワーローラ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を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。
【００２６】
【表１】
0003718973.tif 000002
【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、上記外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。
【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と外側面４６との連続部（＝上記外側面内周縁部）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。
【００２９】
上述の様に、パワーローラ８の内周面４５と外側面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。
【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。
【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０．０１〜０．０５Ra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。
【００３２】
【表２】
0003718973.tif 000003
【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。
【００３４】
又、上記パワーローラ８の外側面に形成した前記スラスト玉軸受３２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Ｆc 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、１００００r.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。
【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４２、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。
【００３６】
【表３】
0003718973.tif 000004
【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。
【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。
【００３９】
一方、上記各接触楕円のうち、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８ａ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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図６】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【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。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
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    外側面
４７    面取り部
【図１】
0003718973.tif 000005
【図２】
0003718973.tif 000006
【図３】
0003718973.tif 000007
【図４】
0003718973.tif 000008
【図５】
0003718973.tif 000009
【図６】
0003718973.tif 000010
【図７】
0003718973.tif 000011
【図８】
0003718973.tif 000012