(57)【要約】【課題】  トロイダル型無段変速機に用いられるスラストニードル軸受用保持器の強度を向上させる。【解決手段】  スラストニードル軸受用保持器１００を、一枚の鋼板を用いて、その板面を貫通するポケットを備えた形状に加工した後、浸炭窒化処理と焼入れおよび焼戻し処理を施すことにより形成する。そして、保持器１００の表層部の炭素（Ｃ）含有率を０．５質量％以上１．４質量％以下、表層部の窒素（Ｎ）含有率を０．０５質量％以上０．５質量％以下、表層部の硬さをＨｖ５５０以上、Ｎ含有率が０．０５質量％となる深さを表面から５μｍ以上１００μｍ以下とする。【選択図】        図１
2005308030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する内側面にそれぞれ断面円弧状の動力伝達面を有する入力ディスクおよび出力ディスクと、この入力ディスクと出力ディスクの間に配置されて、前記動力伝達面に摺接する動力伝達面を有するパワーローラと、このパワーローラを変位軸を介して傾動させるトラニオンと、このトラニオンと前記パワーローラの間に外輪が配置されて、前記パワーローラに作用するスラスト荷重を支持する第１のスラスト軸受と、前記外輪と前記トラニオンの間に形成されて、前記外輪に作用するスラスト荷重を支持する第２のスラスト軸受と、を備え、
第２のスラスト軸受の保持器は、鋼製の一枚板からなり、その板面を貫通するポケットを備えた形状であるトロイダル型無段変速機において、
前記保持器は、前記形状に加工された後に、浸炭窒化処理と焼入れおよび焼戻し処理が施されて得られ、表層部の炭素（Ｃ）含有率が０．５質量％以上１．４質量％以下、表層部の窒素（Ｎ）含有率が０．０５質量％以上０．５質量％以下、表層部の硬さがＨｖ５５０以上、Ｎ含有率が０．０５質量％となる深さが表面から５μｍ以上１００μｍ以下となっていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
鋼製の一枚板からなり、その板面を貫通するポケットを備えた形状である転がり軸受用保持器であって、
表層部の炭素（Ｃ）含有率が０．５質量％以上１．４質量％以下、表層部の窒素（Ｎ）含有率が０．０５質量％以上０．５質量％以下、表層部の硬さがＨｖ５５０以上、Ｎ含有率が０．０５質量％となる深さが表面から５μｍ以上１００μｍ以下となっていることを特徴とする転がり軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロイダル型無段変速機および転がり軸受用保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や各種産業機械などに用いられるトロイダル型無段変速機としては、図３に示すものが知られている（特許文献１参照）。図３は、トロイダル型無段変速機の入力軸に沿った断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
このトロイダル型無段変速機は、図３に示すように、入力軸１と連動して回転する入力ディスク２と、出力軸と連動して回転する出力ディスク３と、これら両ディスク２，３間に配置されたパワーローラ５と、を備えている。両ディスク２，３の対向する内側面には、それぞれ断面円弧状（ハーフトロイド状）の動力伝達面２ａ，３ａが形成されている。パワーローラ５には、両ディスク２，３の動力伝達面２ａ、３ａに摺接する動力伝達面５ａが形成されている。
【０００３】
また、このトロイダル型無段変速機は、枢軸６を中心として入力軸１の軸方向（図３の左右方向）に揺動可能なトラニオン７と、このトラニオン７の揺動に伴って傾斜角度が変化する変位軸８と、を備えている。変位軸８は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部８ａと枢支軸部８ｂを有する。支持軸部８ａは、図４に示すように、トラニオン７の中間部に形成された円孔７Ａの内側に、ラジアルニードル軸受４０を介して回転自在に支持されている。枢支軸部８ｂは、パワーローラ５にラジアルニードル軸受５０を介して回転自在に支持されている。
【０００４】
さらに、このトロイダル型無段変速機は、パワーローラ５に作用するスラスト荷重を支持しつつ、パワーローラ５の回転を許容するスラスト玉軸受（第１のスラスト軸受）２０と、スラスト玉軸受２０の外輪（ハウジング側軌道盤）９に作用するスラスト荷重を支持しつつ、トラニオン７が枢軸６を中心として揺動することを許容するスラストニードル軸受（第２のスラスト軸受）３０と、を備えている。
【０００５】
スラスト玉軸受２０は、内輪軌道面（軸側軌道盤の軌道）５ｂがパワーローラ５に形成され、外輪９がトラニオン７側にスラストニードル軸受３０を介して取り付けられている。また、このスラスト玉軸受２０は、内輪軌道面５ｂ及び外輪軌道面９ａの間に複数の玉１０が転動自在に配設され、この玉１０を転動自在に保持する保持器１１を備えている。  スラストニードル軸受３０は、内輪軌道面９ｂがスラスト玉軸受２０の外輪９に形成され、外輪軌道面７ａがトラニオン７に形成されている。また、このスラストニードル軸受３０は、内輪軌道面９ｂ及び外輪軌道面７ａの間に複数のニードル１２が転動自在に配設され、このニードル１２を転動自在に保持する保持器１３を備えている。
【０００６】
このトロイダル型無段変速機では、入力軸１の回転がローディングカム１Ａ、入力ディスク２、パワーローラ５、出力ディスク３及び出力歯車４を介して、出力軸に伝達されるようになっている。
そして、枢軸６を中心にトラニオン７を揺動させ、パワーローラ５の動力伝達面５ａを入力ディスク２の中心寄り部分と出力ディスク３の外周寄り部分とに変位させると、入力軸１の回転が出力軸に減速されて伝わり、逆にパワーローラ５の動力伝達面５ａを入力ディスク２の外周寄り部分と出力ディスク３の中心寄り部分とに変位させると、入力軸１の回転が出力軸に増速されて伝わるようになっている。
【０００７】
このようなトロイダル型無段変速機において、スラストニードル軸受３０は、一般に用いられるスラストニードル軸受のように高速で一方向に連続回転することはなく、トラニオン７の揺動時に、限定された角度範囲で回転するだけである。
上述した特許文献１では、スラストニードル軸受３０の保持器１３を図５および図６に示すような構成としている。図５および図６は、図４のＢ−Ｂ断面図に相当する図であり、図５は保持器１３がトラニオン７に対して中立状態にある場合を示し、図６は、保持器１３がトラニオン７に対して最大変位状態にある場合を示す。
【０００８】
この保持器１３は、略楕円形状の一枚の鋼板からなり、その板面を貫通するように、円孔１３ａと切欠き部１３ｂとポケット１３ｃとが形成されている。
円孔１３ａは、トラニオン７の内側面（パワーローラ５を配置する側の面）に形成された突起７Ｂを嵌合するためのものであり、保持器１３の中央から長径方向（図５の上下方向）に偏った部分に形成されている。
【０００９】
切欠き部１３ｂは、潤滑油流通用の油管Ｊを配置するためのものであり、円孔１３ａの一部から直径方向外側に突出するように形成されている。
ポケット１３ｃは、円孔１３ａの切欠き部１３ｂ側に円孔１３ａと同心の円弧に沿って配置されているとともに、保持器１３の楕円形の外周に沿って環状に配置されている。全てのポケット１３ｃは、収容するニードル１２の軸線方向が円孔１３ａの中心から放射状に延びるように形成されている。
【００１０】
また、この保持器１３は、その長径方向の一端に凸部１３Ａが形成されており、トラニオン７の内側面に形成された凹部７Ｃ内に遊嵌されるようになっている。つまり、保持器１３は、その凸部１３Ａがトラニオン７に形成された凹部７Ｃ内の変位可能な範囲で、支持軸部８ａを中心として回転可能となっている。このため、保持器１３がトラニオン７に対して、図５に示す中立状態から図６に示す最大変位状態に変位した場合でも、ニードル１２が外輪軌道面７ａからはみ出さず、効率よくスラスト荷重を支持することができる。
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の保持器１３では、保持器１３の凸部１３Ａがトラニオン７の凹部７Ｃに当たった時に大きなトルクが加わる場合がある。そのため、この保持器１３は、一般に用いられるスラストニードル軸受の保持器よりも高い強度が要求される。
下記の特許文献２では、上記用途のスラストニードル軸受３０の保持器の強度を向上させるために、鋼製の一枚板で形成し、浸炭窒化を施すことにより、表面硬さをＨｖ５５０以上とすることが提案されている。
【特許文献１】特開平８−２４０２５２号公報
【特許文献２】特開平１１−３５１３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、近年、トロイダル型無段変速機の高トルク化および小型化に対する要求がより一層高まるにつれて、優れた耐久性を得るためには、上述した用途のスラストニードル軸受の保持器にもより高い強度が必要となってきている。しかしながら、上述した特許文献２に記載の保持器では、強度が不十分であり、さらなる強度向上が求められている。
本発明は、スラストニードル軸受（第２のスラスト軸受）の保持器の強度を向上させることにより、トロイダル型無段変速機の高トルク化および小型化に対する要求がより一層高くなっても、優れた耐久性が得られるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するために、本発明は、対向する内側面にそれぞれ断面円弧状の動力伝達面を有する入力ディスクおよび出力ディスクと、この入力ディスクと出力ディスクの間に配置されて、前記動力伝達面に摺接する動力伝達面を有するパワーローラと、このパワーローラを変位軸を介して傾動させるトラニオンと、このトラニオンと前記パワーローラの間に外輪が配置されて、前記パワーローラに作用するスラスト荷重を支持する第１のスラスト軸受と、前記外輪と前記トラニオンの間に形成されて、前記外輪に作用するスラスト荷重を支持する第２のスラスト軸受と、を備え、第２のスラスト軸受の保持器は、鋼製の一枚板からなり、その板面を貫通するポケットを備えた形状であるトロイダル型無段変速機において、前記保持器は、前記形状に加工された後に、浸炭窒化処理と焼入れおよび焼戻し処理が施されて得られ、表層部の炭素（Ｃ）含有率が０．５質量％以上１．４質量％以下、表層部の窒素（Ｎ）含有率が０．０５質量％以上０．５質量％以下、表層部の硬さがＨｖ５５０以上、Ｎ含有率が０．０５質量％となる深さが表面から５μｍ以上１００μｍ以下となっていることを特徴とするトロイダル型無段変速機を提供する。
【００１４】
本発明はまた、鋼製の一枚板からなり、その板面を貫通するポケットを備えた形状である転がり軸受用保持器であって、表層部の炭素（Ｃ）含有率が０．５質量％以上１．４質量％以下、表層部の窒素（Ｎ）含有率が０．０５質量％以上０．５質量％以下、表層部の硬さがＨｖ５５０以上、Ｎ含有率が０．０５質量％となる深さが表面から５μｍ以上１００μｍ以下となっていることを特徴とする転がり軸受用保持器を提供する。
【００１５】
本発明において、前記表層部とは、表面から所定深さ（例えば、５μｍ）までの範囲を指す。
なお、前記表層部のＮ含有率が０．０５質量％未満であると、第２のスラスト軸受の保持器の十分な強度向上が望めず、一方、Ｎ含有率が０．５質量％を超えると表層部が脆くなる。
また、前記表層部のＣ含有率が０．５質量％未満であると、表層部の硬さがＨｖ５５０未満となり、強度不足であり、一方、Ｃ含有率が１．４質量％を超えると熱処理異常が発生し易くなる。
【００１６】
さらに、前記表層部の硬さがＨｖ５５０未満であると、第２のスラスト軸受の保持器の十分な強度向上が望めない。この表層部の硬さの好ましい上限値は、Ｈｖ８００である。
さらに、前記Ｎ含有率が０．０５質量％となる深さが表面から５μｍ未満であると、第２のスラスト軸受の保持器の十分な強度向上が望めず、一方、Ｎ含有率が０．０５質量％となる深さが表面から１００μｍを超えると保持器の強度向上効果が飽和し、コストの上昇を招く。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の保持器は、疲労割れ強度および耐摩耗性が上述した特許文献２に記載の保持器よりも高く、破損が生じ難いものとなる。よって、この保持器を、パワーローラに作用するスラスト荷重を支持するスラスト軸受（第１のスラスト軸受）の外輪−トラニオン間のスラスト軸受（第２のスラスト軸受）の保持器として備えたトロイダル型無段変速機によれば、高トルク化および小型化に対する要求がより一層高くなっても、優れた耐久性が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の効果を実施例および比較例に基づき検証する。  
図１は、本発明の転がり軸受用保持器の一例であるスラストニードル軸受用保持器を示す平面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。なお、図１のＹ−Ｙ断面図は、図４に表示されている。
まず、厚さ１．８ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を、図１および図２に示すようなスラストニードル軸受（第２のスラスト軸受）用保持器１００の形状にプレス成形した。
【００１９】
なお、この保持器１００の形状は、図５および図６に記載の保持器１３と同一である。すなわち、この保持器１００は、略楕円形状の一枚板からなり、その板面を貫通するように、円孔１００ａと切欠き部１００ｂと複数のポケット１００ｃとが形成されている。
次に、各プレス成形体に対して、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガスの雰囲気（カーボンポテンシャルＣｐ：０．８〜１．２、アンモニアガス：３〜５％）下で、９２０〜９６０℃の範囲の各温度に加熱し、３０分から２時間の範囲で各時間保持することにより浸炭窒化を行った。次に、油焼入れを行った後、１６０〜１８０℃の大気中で１．５〜２．５時間保持することにより焼戻しを行った。
【００２０】
ここで、浸炭窒化を行う温度および時間を変化させることにより、各プレス成形体には、表層部のＣ含有率、Ｎ含有率、硬さおよびＮ含有率が０．０５質量％となる深さのそれぞれ異なる浸炭窒化層が形成された。そして、熱処理後の各プレス成形体に研削等の表面仕上げ加工を行って、Ｎｏ．１〜７の各保持器１００を作製した。なお、各保持器１００の芯部硬さは、Ｈｖ３５０〜５００の範囲内であった。
【００２１】
このようにして得られたＮｏ．１〜７の保持器１００について、表層部のＣ含有率（質量比）およびＮ含有率 (質量比）を、それぞれ表面から５μｍの深さまでの部分で、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）により測定した。
また、表層部の硬さ（ビッカース硬さ）を、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に規定されたビッカース硬さ試験法により測定した。
さらに、Ｎ含有率が０．０５質量％となる深さ（μｍ）を、電子線マイクロアナライザにより測定した。そして、これらの測定結果を、表１に示した。
【００２２】
次に、Ｎｏ．１〜７の保持器１００を、上述した図３および図４に示すトロイダル型無段変速機のスラストニードル軸受３０の保持器として用い、以下に示す条件でトロイダル型無段変速機のトラニオン７を揺動させる耐久試験を行った。なお、保持器１００以外のトロイダル型無段変速機の構成部品は、いずれも通常品を用いた。
【００２３】
この耐久試験は、１０7 回を上限として保持器１００に破損が生じるまで行い、破損が生じるまでの揺動回数（耐久揺動回数）を測定した。ここで、揺動回数１０7 回で保持器１００に破損が生じなかった場合には、耐久揺動回数を「１０7 回以上」とした。そして、この耐久試験の結果を、表１に併せて示した。
（試験条件）
入力軸の回転速度：３５００ｍｉｎ-1 
入力トルク：４５０Ｎ・ｍ
使用オイル：トラクション油
給油温度：１２０℃
【００２４】
【表１】
2005308030.tif 000003
【００２５】
表１に示すように、保持器１００の構成が本発明の範囲（表層部のＣ含有率、Ｎ含有率、硬さおよびＮ含有率が０．０５質量％となる深さ）を全て満たすＮｏ．１〜４は、保持器１００の構成が本発明の範囲から外れるＮｏ．５〜７と比較して、耐久揺動回数が１０7 回以上の優れた耐久性が得られた。
【００２６】
一方、Ｎｏ．５，６では、表層部のＮ含有率が本発明の範囲（０．０５〜０．５質量％）から外れていたため、いずれも１０7 回の揺動を繰り返す前に保持器１００が破損した。Ｎｏ．７では、Ｎ含有率が０．０５質量％となる深さが本発明の範囲（５〜１００μｍ）よりも小さかったため、１０7 回の揺動を繰り返す前に保持器１００が破損した。このうち、Ｎｏ．５，７では、保持器１００とニードル１２との接触部で激しい摩耗が生じていた。
【００２７】
以上の結果から、保持器１００の構成を本発明の範囲（表層部のＣ含有率、Ｎ含有率、硬さおよびＮ含有率が０．０５質量％となる深さ）とすることによって、トロイダル型無段変速機に用いられるスラストニードル軸受３０の保持器として十分な耐久性が得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の転がり軸受用保持器の一例であるスラストニードル軸受用保持器を示す平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】トロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図に相当する図であり、保持器がトラニオンに対して中立状態にある場合を示すものである。
【図６】図４のＢ−Ｂ断面図に相当する図であり、保持器がトラニオンに対して最大変位状態にある場合を示すものである。
【符号の説明】
【００２９】
１          入力軸
２          入力ディスク
３          出力ディスク
５          パワーローラ
７          トラニオン
８          変位軸
９          外輪（第１のスラスト軸受の外輪）  
１０          玉
１１          スラスト玉軸受の保持器
１２          ニードル
１３，１００  スラストニードル軸受の保持器（第２のスラスト軸受の保持器）
２０          スラスト玉軸受（第１のスラスト軸受）
３０          スラストニードル軸受（第２のスラスト軸受）
【図１】
2005308030.tif 000004
【図２】
2005308030.tif 000005
【図３】
2005308030.tif 000006
【図４】
2005308030.tif 000007
【図５】
2005308030.tif 000008
【図６】
2005308030.tif 000009