(57)【要約】【課題】プーリ支持装置において、可動フランジ７を有する筒軸２の支持軸受１５について耐荷重性と耐焼付き性とを高める。【解決手段】回転軸１の一端側に一体形成される固定フランジ６と、回転軸１の外径に一体回転可能かつ軸方向スライド可能に外装される筒軸２の一端側に一体形成される可動フランジ７との対向面間にベルト８が巻き掛けられていて、このベルト８の巻き掛け径は、送りねじ機構１０により可動フランジ７を筒軸２と共に軸方向に変位させることにより可変調節されるようになっている。前記筒軸２を支持するための転がり軸受１５について、潤滑剤封入タイプのアンギュラ玉軸受とする。これにより、深溝型玉軸受を用いていた従来例に比べて、筒軸２の支持剛性が向上するとともに、発熱が抑制される。【選択図】  図１
2004211862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が第１、第２の転がり軸受を介してケースに支持される回転軸と、この回転軸に対して一体回転可能かつ軸方向スライド可能に外装される筒軸とを有し、
前記回転軸において前記第１転がり軸受よりも内側の領域に一体形成された径方向外向きのフランジと、前記筒軸において前記回転軸のフランジ側に一体形成された径方向外向きのフランジとでベルトが巻き掛けられるプーリが構成され、
前記筒軸側のフランジを軸方向にスライドさせて前記プーリにおけるベルト巻き掛け径を可変調節する送り機構を有し、
前記送り機構は、一端側がケースに対して非回転かつ軸方向不動に取り付けられる内側部材と、この内側部材に対して螺合されかつ前記筒軸に対して第３の転がり軸受を介して支持される外側部材とで構成され、
前記第３転がり軸受が、潤滑剤封入タイプのアンギュラ玉軸受とされている、プーリ支持装置。
【請求項２】
前記第３転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受は、軸方向一側にカウンタボアを有する外輪と、この外輪の反カウンタボア側に対応する領域に肉ぬすみを有する内輪と、前記外輪の軌道面と前記内輪の軌道面との間に介装される複数の玉とを含み、
前記玉の接触角は、２５度以上５０度以下に設定されているとともに、前記内輪の軌道面の曲率半径は、玉の直径の５３％以上５５％以下に、また、前記外輪の軌道面の曲率半径は、玉の直径の５２．５％以上５４．５％以下にそれぞれ設定されている、請求項１のプーリ支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プーリ支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の無段変速機では、二つ一対のプーリにベルトを巻き掛け、各プーリに対するベルトの巻き掛け径を変えることにより変速を行うようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような無段変速機に用いる二つのプーリは、それぞれ、軸方向に不動の固定フランジ（固定プーリとも言う）と軸方向に変位可能な可動フランジ（可動プーリとも言う）とで構成されており、これら固定フランジと可動フランジの対向面間にできるＶ溝にベルトが巻き掛けられている。上記固定フランジは、両端がケースに対して第１、第２の転がり軸受を介して支持される回転軸の一端側に対して、また、上記可動フランジは、前記回転軸に対してスプライン嵌合される筒軸の一端に対して、それぞれ一体に形成されている。なお、回転軸において固定フランジ側の転がり軸受を第１転がり軸受、反固定フランジ側の転がり軸受を第２の転がり軸受とする。上記プーリに対するベルト巻き掛け径を可変調節するために、送りねじ機構を用いて上記可動フランジを筒軸と共に軸方向にスライドさせるようになっている。上記送りねじ機構は、ねじ軸部材とそれの外径側に螺合されるナット部材とからなり、ねじ軸部材およびナット部材は筒軸の外径側に配設されている。ねじ軸部材の一端はケースと回転軸支持用の第２の転がり軸受との間に固定されており、また、ナット部材の一端は筒軸に対して第３の転がり軸受を介して支持されている。上記第１〜第３の転がり軸受は、すべて深溝型玉軸受とされている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２６０６７０号公報
【特許文献２】
特開平１０−２４６２９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、常時において、ベルトの張力により可動フランジを固定フランジから遠ざける向きのアキシアル荷重が可動フランジに対して作用しており、このアキシアル荷重は、第２、第３の転がり軸受に対してかかる。これらの転がり軸受を深溝型玉軸受としていたのではアキシアル荷重の負荷能力が不十分であり、また、発熱しやすくなる。したがって、上記従来例では、高温、高負荷、高速回転など条件が厳しい状況での使用に耐えられない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のプーリ支持装置は、両端が第１、第２の転がり軸受を介してケースに支持される回転軸と、この回転軸に対して一体回転可能かつ軸方向スライド可能に外装される筒軸とを有し、前記回転軸において前記第１転がり軸受よりも内側の領域に一体形成された径方向外向きのフランジと、前記筒軸において前記回転軸のフランジ側に一体形成された径方向外向きのフランジとでベルトが巻き掛けられるプーリが構成され、前記筒軸側のフランジを軸方向にスライドさせて前記プーリにおけるベルト巻き掛け径を可変調節する送り機構を有し、前記送り機構は、一端側がケースに対して非回転かつ軸方向不動に取り付けられる内側部材と、この内側部材に対して螺合されかつ前記筒軸に対して第３の転がり軸受を介して支持される外側部材とで構成され、前記第３の転がり軸受が、潤滑剤封入タイプのアンギュラ玉軸受とされている。
【０００７】
この場合、筒軸を支持する第３の転がり軸受には、ベルトの張力により常時においてアキシアル荷重が作用するが、この第３の転がり軸受を、アキシアル荷重の負荷容量が大きなアンギュラ玉軸受としているので、筒軸の支持剛性が従来例に比べて向上する。しかも、この第３の転がり軸受を潤滑剤封入タイプとしているので、当該軸受の潤滑条件が良好となり、発熱抑制効果が増すことになる。
【０００８】
なお、上記第３転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受は、軸方向一側にカウンタボアを有する外輪と、この外輪の反カウンタボア側に対応する領域に肉ぬすみを有する内輪と、前記外輪の軌道面と前記内輪の軌道面との間に介装される複数の玉とを含み、前記玉の接触角は、２５度以上５０度以下に設定されているとともに、前記内輪の軌道面の曲率半径は、玉の直径の５３％以上５５％以下に、また、前記外輪の軌道面の曲率半径は、玉の直径の５２．５％以上５４．５％以下にそれぞれ設定されたものとすることができる。
【０００９】
この場合、第３の転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受の接触角や軌道面の曲率半径を一般的な規格品と異なるように規定しており、それによって耐荷重性のさらなる向上と発熱のさらなる抑制とを図るうえで有利となる。
【００１０】
【発明の実施形態】
図１から図９に本発明の一実施形態を示している。図１に示すプーリ装置において、１は回転軸、２は筒軸である。
【００１１】
上記回転軸１は、その両端がケース３に対してそれぞれ第１、第２の転がり軸受４，５を介して回転自在かつ軸方向不動に支持されている。上記筒軸２は、回転軸１に対して一体回転可能かつ軸方向スライド可能に外装されている。
【００１２】
回転軸１において第１の転がり軸受４よりも内側の領域には、径方向外向きのフランジ６が一体に形成されており、また、筒軸２において回転軸１のフランジ６側には、径方向外向きのフランジ７が一体に形成されている。なお、回転軸１のフランジ６は、回転軸１と共に軸方向に不動なので、固定フランジと言い、筒軸２のフランジ７は、筒軸２と共に軸方向に変位するので、可動フランジと言う。
【００１３】
これら２つのフランジ６，７の対向面はテーパ形に形成されていて、この二つのフランジ６，７がＶ溝形のプーリを構成している。つまり、このフランジ６，７の対向面間にできるＶ溝にベルト８が巻き掛けられている。
【００１４】
なお、上記可動フランジ７を有する筒軸２は、送りねじ機構１０により軸方向にスライドされるようになっている。つまり、可動フランジ７を筒軸２と共に軸方向にスライドさせると、上記プーリに対するベルト８の巻き掛け径を可変調節できるようになっている。
【００１５】
上記送りねじ機構１０は、内側部材としてのねじ軸部材１１と、それの外径側に螺合される外側部材としてのナット部材１２とで構成されている。ねじ軸部材１１は、上記第１の転がり軸受４とケース３との間に嵌入されて非回転かつ軸方向不動に取り付けられており、ナット部材１２は、筒軸２の外径側に第３の転がり軸受１５を介して回転自在に外装されている。
【００１６】
次に、動作を説明する。送りねじ機構１０のナット部材１２に対して任意の方向の回転動力を入力すると、当該ナット部材１２が螺旋回転して軸方向一方へ移動し、このナット部材１２と一体に結合された筒軸２が軸方向一方にスライドさせられる。これにより、固定フランジ６と可動フランジ７との対向面の間隔が大小調節されるので、固定フランジ６と可動フランジ７との対向面間に巻き掛けられるベルト８の巻き掛け径が変更される。なお、図１においては、上半分に固定フランジ６と可動フランジ７との対向面の間隔を狭くした状態を、また、下半分に固定フランジ６と可動フランジ７との対向面の間隔を広くした状態を示している。
【００１７】
ところで、上記無段変速機では、ベルト８の張力により可動フランジ７を固定フランジ６から遠ざける向きのアキシアル荷重が可動フランジ７に対して常時作用している。つまり、前記アキシアル荷重は、可動フランジ７を有する筒軸２を支持する第３の転がり軸受１５と、回転軸１の反固定フランジ６側を支持する第２の転がり軸受５とで受けられる。
【００１８】
このような無段変速機の使用状況を考慮し、本発明では、上記第２、第３の転がり軸受５，１５を、潤滑剤封入タイプのアンギュラ玉軸受としている。但し、回転軸１の固定フランジ６側を支持する第１の転がり軸受４については、従来例と同様、深溝型玉軸受とされている。
【００１９】
具体的に、上記アンギュラ玉軸受からなる第２、第３の転がり軸受５，１５は、共に、内輪２１と、外輪２２と、複数の玉２３と、保持器２４と、二つのシール２５，２５とを備えている。なお、第３の転がり軸受１５のみを、図２に拡大して示しているが、第２の転がり軸受５と第３の転がり軸受１５の基本構成は同じであり、相違点は、第２の転がり軸受５の内輪２１が、内径を小さくして厚肉としていることである。
【００２０】
外輪２１は、軌道面２１ａを有するとともに軸方向一端にカウンタボア２１ｂを有している。内輪２２は、軌道面２２ａを有するとともに軸方向他端にカウンタボア２２ｂを有している。玉２３は、内輪２１の軌道面２１ａと外輪２２の軌道面２２ａとの間に介装されている。保持器２４は、複数の玉２３それぞれを円周ほぼ等間隔に配置するものである。シール２５は、第２、第３の転がり軸受５，１５の軸方向両端に配設されていて、軸受内部空間を密封するものである。
【００２１】
なお、上記第３の転がり軸受１５の内輪２１は、筒軸２に対して圧入により「しまりばめ」されているとともに、止め輪１６により抜け止めされている。また、第３の転がり軸受１５の外輪２２は、ナット部材１２の内周面に設けられている大径部分に対して「すきまばめ」されており、止め輪１７により軸方向に位置決めされている。
【００２２】
ところで、上記保持器２４については、本願出願人が出願している特願２００２−２０６７４７号に示されるものを用いれば、トルク上昇や発熱を軽減するうえで好ましい。この保持器２４は、図４から図９に示すように、複数の玉２３によって回転案内される過程において、玉２３の周速の小さい位置（Ａ１，Ａ２）に接触するように設計されており、それによって、トルク上昇や発熱を軽減できるようになっている。図中、３０は保持器２４のポケット、３１は大輪部、３２は小輪部、３３は架橋部、Ｘは荷重作用線、Ｙは仮想円筒面である。まず、図４に示すように、上記大輪部３１の第１凹部３４について、玉２３の曲率と同一の球状の凹面とし、この第１凹部３４の曲率半径を玉２３の曲率半径よりも大きく設定する。一方、上記小輪部３２の第２凹部３５については、その外径領域に上記第１凹部３４と同一の曲率および曲率半径に設定した球状の凹面３５ａを設け、径方向中間領域に半円筒面３５ｂを設け、内径側領域に上記第１凹部３４と同一の曲率半径でかつ曲率中心Ｐを内径側にβずらした球状の凹面３５ｃを設けている。この内径側の凹面３５ｃの曲率中心Ｐのずらし量βは、上記半円筒面３５ｂの径方向長さと同じに設定している。そして、上記第１凹部３４の外径側開口の軸方向最深部Ａ１から第２凹部３５の外径側開口の軸方向最深部Ａ２までの間隔Ｗ１と、第１凹部３４の内径側開口の軸方向最深部Ｂ１から第２凹部３５の内径側開口の軸方向最深部Ｂ２までの間隔Ｗ２とを、玉２３の直径ｒよりも小さく、かつ前記間隔Ｗ１を間隔Ｗ２よりも小さく設定している。このようなことにより、ポケット３０の中心と玉２３の中心とを一致させた状態において、第２凹部３５の内径縁と玉２３との間のラジアル隙間Δ２を、第１凹部３４の外径縁と玉２３との間のラジアル隙間Δ１よりも大きくしている。なお、上記ラジアル隙間Δ２は、保持器２４の熱膨張時の拡径量よりも大きく設定している。
【００２３】
また、上記シール２５は、環状芯金２５ａの内周部分にリップ２５ｂを加硫接着した構成であり、外周部分が外輪２２の軸方向両端に対して装着されており、リップ２５ｂが内輪２１に対して微小隙間を介して対向されて非接触密封部を作っている。このシール２５で密封した軸受内部空間には、所定量の潤滑剤が封入されている。特に、アンギュラ玉軸受の場合、深溝型玉軸受に比べて、玉の組み込みの関係より玉の使用数を多くできるので、潤滑剤の封入量を必要最小限に抑えることができて、攪拌抵抗ならびにトルクを軽減するうえで有利となる。
【００２４】
前記潤滑剤については、玉２３の周辺にとどまって基油のみを供給するチャネリングタイプと呼ばれるものが好ましい。このような潤滑剤としては、例えば日本グリース株式会社製の商品名ＫＮＧ２５０や、協同油脂株式会社製の商品名マルテンプＳＢＭと呼ばれるものが好適に用いられる。上記ＫＮＧ２５０は、基油をエーテル系合成油、増ちょう剤をジウレアとしたもので、使用温度範囲は−３０℃〜＋１７０℃である。上記マルテンプＳＢＭは、基油をエステル系合成油、増ちょう剤を（脂肪族＋脂環式ジウレア）としたもので、使用温度範囲は−４０℃〜＋１６０℃である。
【００２５】
そして、上記第２、第３の転がり軸受５，１５としてのアンギュラ玉軸受の仕様を一般的な規格品と異なるように設計しているので、以下で詳細に説明する。
【００２６】
具体的に、玉２３の呼び接触角αを、２５度以上５０度以下、好ましくは３５度以上４５度以下に設定している。また、内輪２１の軌道面２１ａの曲率半径Ｒ１を玉２３の直径ｒの５３％以上５５％以下に、好ましくは５５％に、さらに、外輪２２の軌道面２２ａの曲率半径Ｒ２を玉２３の直径ｒの５２．５％以上５４．５％以下に、好ましくは５３％にそれぞれ設定している。
【００２７】
このように、上記呼び接触角αを設定すれば、発熱を抑制することができる。発熱に関しては、内・外輪２１，２２に対して玉２３がスピン滑りする領域におけるＰＶ値が大きく影響する。前記ＰＶ値とは、軸受の発熱に対する使用限界を表すもので、内・外輪２１，２２と玉２３との接触面圧Ｐと、玉２３のスピン速度Ｖとの積で求められる。図３に、アンギュラ玉軸受の接触角αと前記ＰＶ値との関係を示している。条件としては、内輪２１の回転数を１２０００〔ｒｐｍ〕、荷重を高速条件時の値としている。結果は、図示するように、接触角αを２５度を越えるに従い、ＰＶ値が３５０〔ｋｇｆ／ｍｍ２・（ｍ／ｓ）〕から徐々に小さくなっている。参考までに、第２、第３の転がり軸受２０，３０を従来例のように深溝型玉軸受とした場合だと、ＰＶ値は７９０〔ｋｇｆ／ｍｍ２・（ｍ／ｓ）〕となる。したがって、この実施形態では、第２、第３の転がり軸受２０，３０の発熱が抑制されるので、耐焼付き性が向上し、高速回転の使用に好適なものとなる。
【００２８】
ところで、そもそも、高速回転時には玉２３が外輪２２側へ付勢されて、内輪２１側で滑りやすくなるが、上記のように、第２、第３の転がり軸受５，１５において、内輪２１の軌道面２１ａの曲率半径Ｒ１を外輪２２の軌道面２２ａの曲率半径Ｒ２よりも大きく設定していれば、内輪２１の軌道面２１ａに対する玉２３の接触楕円を小さくできて、玉２３のスピン滑りを減少できる。このことは、上述したように発熱を抑制できるようになった一因と言える。
【００２９】
以上説明したように、筒軸２を支持する第３の転がり軸受１５と、回転軸１の反固定フランジ６側を支持する第２の転がり軸受５とを、潤滑剤封入タイプのアンギュラ玉軸受にしているとともに、これら第２、第３の転がり軸受５，１５としてのアンギュラ玉軸受の諸元（呼び接触角αや、内輪２１の軌道面２１ａの曲率半径Ｒ１と外輪２２の軌道面２２ａの曲率半径Ｒ２）を一般的な規格品と異ならせているから、深溝型玉軸受を用いる従来例に比べて、耐荷重性、耐焼付き性を高めることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のプーリ支持装置では、可動フランジを有する筒軸の支持軸受について耐荷重性および耐焼付き性を高めることができるので、高温、高負荷、高速回転など条件が厳しい状況での使用に適したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプーリ支持装置の使用状態を示す断面図
【図２】図１中の第３の転がり軸受の上半分を拡大して示す図
【図３】図１中のアンギュラ玉軸受の接触角とＰＶ値との関係を示す図表
【図４】図２中の保持器の各部を詳しく説明するための断面図
【図５】図２中の保持器を小輪部側から見た斜視図
【図６】図２中の保持器を大輪部側から見た斜視図
【図７】図２中の保持器を小輪部側から見た一部の側面図
【図８】図２中の保持器の外径側から見た一部の平面展開図
【図９】図２中の保持器の内径側から見た一部の平面展開図
【符号の説明】
１      回転軸
２      筒軸
３      ケース
４      第１の転がり軸受
５      第２の転がり軸受
６      固定フランジ
７      可動フランジ
８      ベルト
１０      送りねじ機構
１１      ねじ軸部材
１２      ナット部材
１５      第３の転がり軸受
【図１】
2004211862.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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