(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、回転駆動されるディスクと転接する内輪と、前記外輪と内輪との間に転動自在に設けられた玉とを備え、前記外輪及び内輪の前記玉との接触面それぞれに円環状でかつ断面円弧状の転動溝を設けたスラスト軸受において、
前記玉の中心を、前記外輪の接触面と前記内輪の接触面との間の間隔を二等分する中心線より前記内輪の接触面寄りに設け、
前記外輪の転動溝の深さを、前記内輪の転動溝の深さより浅く形成し、前記外輪の転動溝の溝底と前記外輪の背面との間の肉厚を相対的に厚くして該外輪の剛性を確保したことを特徴とするスラスト軸受。
【請求項２】
駆動源により回転駆動される入力ディスクと、
前記入力ディスクに対向して設けられた出力ディスクと、
前記入力ディスクと出力ディスクとの間に揺動自在に設けられたスラスト軸受と、を備えたトロイダル形無段変速装置において、
前記スラスト軸受が、
外輪と、前記入力ディスクと出力ディスクとに転接する内輪と、前記外輪と内輪との間に転動自在に設けられた玉とを備え、前記外輪及び内輪の前記玉との接触面それぞれに円環状でかつ断面円弧状の転動溝を設け、
前記玉の中心を、前記外輪の接触面と前記内輪の接触面との間の間隔を二等分する中心線より前記内輪の接触面寄りに設け、
前記外輪の転動溝の深さを、前記内輪の転動溝の深さより浅く形成し、前記外輪の転動溝の溝底と前記外輪の背面との間の肉厚を相対的に厚くして該外輪の剛性を確保したことを特徴とするトロイダル形無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、自動車及び一般産業ならびに輸送機器用の変速装置に用いられるスラスト軸受と、スラスト軸受を備えた変速装置としてのトロイダル形無段変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車及び一般産業ならびに輸送機器用の変速装置として用いられるトロイダル形無段変速装置５０は、図３に示すように、互いに相対する入力ディスク５２及び出力ディスク５３と、これらの入出力ディスク５２，５３の間に設けられたパワーローラ６０と、入出力ディスク５２，５３を互いに近付ける方向に入出力ディスク５２，５３のうち少くとも一方を押圧する図示しない押圧機構と、を備えている。
【０００３】
入力ディスク５２は、エンジンなどの駆動源によって軸線Ｐ１回りに回転駆動される。出力ディスク５３は、入力ディスク５２の回転に基く動力をパワーローラ６０などを介して伝達される。
【０００４】
入力ディスク５２と出力ディスク５３との間に、トラニオン５８が設けられている。トラニオン５８は、図５に示すように、断面コ字状に形成されており、その両端部に設けられた枢軸５７，５７と、これらの枢軸５７，５７の間に設けられかつ後述する外輪の背面と相対する外輪支持部６９と、を備えている。トラニオン５８は、入力ディスク５２と出力ディスク５３との間に枢軸５７，５７を中心として揺動自在に設けられている。
【０００５】
パワーローラ６０は、トラニオン５８によって入力ディスク５２と出力ディスク５３との間に揺動自在に支持されている。パワーローラ６０は双方のディスク５２，５３に転接するように、トラニオン５７とスラスト軸受としてのパワーローラ軸受６１とによってその回転が許容された状態で支持されている。
【０００６】
パワーローラ軸受６１は、内輪としての前述したパワーローラ６０と、トラニオン５８に支持された図示しない外輪と、外輪とパワーローラ６０との間に転動自在に設けられた球状の玉６２と、を備えている。パワーローラ６０と外輪とは、玉６２との接触面それぞれに、円環状でかつ断面円弧状の転動溝を備えている。パワーローラ６０と外輪それぞれの転動溝は、玉６２の中心が接触面間の間隔を互いに二等分する位置に位置するように互いに同形状に形成されている。玉６２は、パワーローラ６０と外輪の転動溝内を転動する。
【０００７】
パワーローラ６０は、その傾き角度をトロイダル形無段変速装置５０の減速比に応じて変化させることができるようになっている。一般的に用いられるスラスト軸受とは異なりパワーローラ軸受６１は、パワーローラ６０の厚みが外輪の厚みより厚く形成されている。
【０００８】
トロイダル形無段変速装置５０は、押圧機構が入出力ディスク５２，５３を互いに近付ける方向に入出力ディスク５２，５３のうち少くとも一方を押圧することによって、駆動源によって回転される入力ディスク５２の回転駆動力を、パワーローラ６０を介して出力ディスク５３に伝達して、動力として取り出すようになっている。
【０００９】
パワーローラ６０には、押圧機構が入出力ディスク５２，５３のうち少くとも一方を押圧して入出力ディスク５２，５３と転接する際に、スラスト方向の荷重が加わる。パワーローラ軸受６１は、このパワーローラ６０に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、パワーローラ６０の回転を許容する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述したトロイダル形無段変速装置５０は、その動力の伝達中に、パワーローラ６０及びパワーローラ軸受６１に比較的大きなスラスト荷重が作用する。このスラスト荷重によって、トラニオン５８が図５中に点線Ｑで示すように、その外輪支持部６９がパワーローラ６０から離れる方向に弾性変形する。トラニオン５８が変形するとこのトラニオン５８によって支持された外輪も弾性変形し、パワーローラ６０の転動溝と外輪の転動溝とが完全に対向しなくなる。
【００１１】
このとき、玉６２の軌道が転動溝から外れようとする。このため、外輪の転動溝などに玉６２などを介して作用するスラスト荷重が、図４に示すように、外輪の周方向に沿って不均一となる。図４においては、図３中に符号Ａから符号Ｈで示した玉１２それぞれから外輪１３に作用するスラスト荷重をそれぞれ示しており、パワーローラ６０に作用するスラスト荷重を３段階に変化させたときを示している。
【００１２】
図４によれば、枢軸５７，５７の近傍に位置する玉Ａ及び玉Ｅから外輪１３に作用するスラスト荷重が最大となっており、これら玉Ａ及び玉Ｅから軸線Ｐ１に近付くにしたがって玉６２から作用するスラスト荷重が低下しているとともに、前記軸線Ｐ１の近傍に位置する玉Ｃ及び玉Ｇから外輪１３に作用するスラスト荷重が最小となっている。スラスト荷重が外輪の周方向に沿って不均一となると、外輪の転動溝内において外輪の母材がはがれるなどして、外輪及びトロイダル形無段変速装置５０自体の寿命が低下することがあった。
【００１３】
この外輪の転動溝内における母材の剥離を防止するには、外輪の剛性を高めると良い。しかし、トロイダル形無段変速装置５０は、この外輪をトラニオン５８が支持しているため、外輪の厚みを厚くするなどして剛性を高めるのは構造的に困難であった。
【００１４】
このため、従来、外輪などの転動溝内などにおける母材の剥離を防止するに、トラニオン５８の剛性を高めるなどして、外輪の剛性も高めることが提案されている。トラニオン５８の剛性を高めると、このトラニオン５８が大型化して、トロイダル形無段変速装置５０自体も大型化する傾向となっていた。
【００１５】
本発明は前記事情に着目してなされたもので、第１の目的とするところは、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できかつトロイダル形無段変速装置に用いられた際にこのトロイダル形無段変速装置の大型化を抑制することが可能なスラスト軸受を提供することにある。第２の目的は、スラスト軸受の外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できかつ大型化を抑制することことが可能なスラスト軸受を備えたトロイダル形無段変速装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し第１の目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のスラスト軸受は、外輪と、回転駆動されるディスクと転接する内輪と、前記外輪と内輪との間に転動自在に設けられた玉とを備え、前記外輪及び内輪の前記玉との接触面それぞれに円環状でかつ断面円弧状の転動溝を設けたスラスト軸受において、前記玉の中心を、前記外輪の接触面と前記内輪の接触面との間の間隔を二等分する中心線より前記内輪の接触面寄りに設け、前記外輪の転動溝の深さを、前記内輪の転動溝の深さより浅く形成し、前記外輪の転動溝の溝底と前記外輪の背面との間の肉厚を相対的に厚くして該外輪の剛性を確保したことを特徴とする。
【００１７】
このスラスト軸受は、玉を、その中心が外輪の接触面と内輪の接触面において、内輪の接触面よりに位置するように配し、外輪の転動溝を内輪の転動溝より浅く形成しているので、外輪の剛性を、トラニオンの剛性を高めることなく向上させることとなる。
【００１８】
このため、回転駆動されるディスクなどを介してスラスト荷重などが作用しても、外輪の弾性変形が抑制されることとなる。したがって、外輪の周方向に沿うスラスト荷重の不均一を抑制することが可能となって、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できる。
【００１９】
さらに、トラニオンの剛性を高めることなく外輪の剛性を高めることができるので、トロイダル形無段変速装置に用いられた際に、このトロイダル形無段変速装置の大型化を抑制することが可能となる。
【００２０】
第２の目的を達成するために、請求項２に記載のトロイダル形無段変速装置は、駆動源により回転駆動される入力ディスクと、前記入力ディスクに対向して設けられた出力ディスクと、前記入力ディスクと出力ディスクとの間に揺動自在に設けられたスラスト軸受と、を備えたトロイダル形無段変速装置において、前記スラスト軸受が、外輪と、前記入力ディスクと出力ディスクとに転接する内輪と、前記外輪と内輪との間に転動自在に設けられた玉とを備え、前記外輪及び内輪の前記玉との接触面それぞれに円環状でかつ断面円弧状の転動溝を設け、前記玉の中心を、前記外輪の接触面と前記内輪の接触面との間の間隔を二等分する中心線より前記内輪の接触面寄りに設け、前記外輪の転動溝の深さを、前記内輪の転動溝の深さより浅く形成し、前記外輪の転動溝の溝底と前記外輪の背面との間の肉厚を相対的に厚くして該外輪の剛性を確保したことを特徴とする。
【００２１】
このトロイダル形無段変速装置は、スラスト軸受が、玉を、その中心が外輪の接触面と内輪の接触面において内輪の接触面寄りに位置するように配し、外輪の転動溝を内輪の転動溝より浅く形成しているので、外輪の剛性を、トラニオンの剛性を高めることなく向上させる。
【００２２】
このため、回転駆動される入力ディスクなどを介してスラスト荷重などが作用しても、外輪の弾性変形が抑制されることとなる。したがって、外輪の周方向に沿うスラスト荷重の不均一を抑制することが可能となって、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できる。
【００２３】
さらに、トラニオンの剛性を高めることなく外輪の剛性を高めることができるので、トロイダル形無段変速装置の大型化を抑制することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１及び図２を参照して説明する。
【００２５】
図１はトロイダル形無段変速装置としてのシングルキャビティ式ハーフトロイダル形無段変速装置２０の一部を示す断面図であり、図２はこのトロイダル形無段変速装置２０のスラスト軸受としてのパワーローラ軸受１１を示す断面図である。
【００２６】
図１に示すように、シングルキャビティ式ハーフトロイダル形無段変速装置２０は、エンジン等を含む駆動源Ｅによって回転駆動される入力軸１と、ディスクとしての入力ディスク２と、ディスクとしての出力ディスク３と、鋼からなるパワーローラ１０と、押圧機構６とを備えている。
【００２７】
入力ディスク２は、入力軸１に支持されかつこの入力軸１と連動して回転する。出力ディスク３は、入力軸１に入力ディスク２と対向して支持されて設けられている。出力ディスク３は、入力軸１の回転に基く動力を取出す出力軸と連動して回転する。
【００２８】
パワーローラ１０は入力ディスク２と出力ディスク３との間に揺動自在に設けられかつ双方のディスク２，３に転接する。パワーローラ１０は、入力ディスク２及び出力ディスク３とに転接するトラクション面１０ａを有している。
【００２９】
押圧機構６は、入力ディスク２の背面側に設けられている。押圧機構６は、入力ディスク２の背面側に設けられたローディングカム４とカムローラ５とを備えている。ローディングカム４は入力軸１にスプライン係合し、入力軸１と一体に回転する。カムローラ５はローディングカム４と入力ディスク２との間に設けられている。押圧機構６はカムローラ５を回転することによって、入力ディスク２を出力ディスク３に向って押し付ける。
【００３０】
入力ディスク２と出力ディスク３との間に、トラニオン８が設けられている。トラニオン８は枢軸７を中心として図１中の矢印Ｒで示す方向に揺動することができる。トラニオン８の中心部に変位軸９が設けられている。この変位軸９に、パワーローラ１０が回転自在に支持されている。このパワーローラ１０は、入力ディスク２と出力ディスク３との間において、両者の変速比に応じて、枢軸７を中心として前記矢印Ｒ方向に傾きを変えることができる。なお、このパワーローラ１０は、後述するスラスト軸受としてのパワーローラ軸受１１の内輪をなしている。
【００３１】
トラニオン８とパワーローラ１０との間に、スラスト軸受としてのパワーローラ軸受１１が設けられている。パワーローラ軸受１１は、図２（Ａ）に示すように、内輪としての前述したパワーローラ１０と、外輪１３、複数の転動体としての玉１２と、保持器１４と、を備えている。
【００３２】
外輪１３は、円環状に形成されており、トラニオン８に支持されている。玉１２は、それぞれ球状に形成されている。玉１２は、それぞれパワーローラ１０と外輪１３との間に転動自在に設けられている。保持器１４は、円環状に形成されており、外輪１３と、パワーローラ１０との間に設けられている。保持器１４は、複数個の玉１２を転動自在に保持している。前述した構成によって、パワーローラ軸受１１は入力ディスク２と出力ディスク３との間に揺動自在に設けられている。
【００３３】
押圧機構６が入出力ディスク２，３を互いに近付ける方向に入力ディスク２を押圧することによって、駆動源Ｅによって回転される入力ディスク２の回転駆動力を、パワーローラ１０を介して出力ディスク３に伝達して、動力として取り出す。
【００３４】
パワーローラ１０には、押圧機構６が入力ディスク２を押圧して入出力ディスク２，３双方と転接する際に、スラスト方向の荷重が加わる。パワーローラ軸受１１は、入力ディスク２及び出力ディスク３からパワーローラ１０に加わるスラスト方向の荷重を支承し、かつパワーローラ１０の回転を許容する。また、このスラスト荷重は、外輪１３を介してトラニオン８に伝えられる。
【００３５】
さらに、パワーローラ１０と外輪１３は、それぞれ玉１２と接触する接触面１７，１８それぞれに、玉１２を転動自在に保持する転動溝１５，１６を設けている。転動溝１５，１６は、それぞれ円環状でかつ断面円弧状に形成されている。
【００３６】
転動溝１５，１６は、図２（Ｂ）に示すように、互いの間に転動自在に保持する玉１２の中心Ｃが、前記接触面１７，１８の互いの間において、これら接触面１７，１８間の間隔を二等分する中線Ｏより、パワーローラ１０の接触面１７寄りに位置するように形成されている。
【００３７】
外輪１３の転動溝１６は、深さとしての接触面１８と溝底１６ａとの間の間隔ｈ２が、パワーローラ１０の転動溝１５の深さとしての接触面１７と溝底１５ａとの間の間隔ｈ１より浅く形成されている。また、外輪１３の転動溝１６の溝底１６ａと、外輪１３のトラニオン８と相対する背面１３ａとの間の間隔ｈ３は、前述したスラスト荷重に対し外輪１３の剛性を十分に確保できる間隔とされている。なお、本実施形態において、溝底１５ａと溝底１６ａとは、それぞれ、玉１２とパワーローラ１０及び外輪１３それぞれとが互いに接触する接触面の幾何学的な中心をなしており、以下接触点と呼ぶ。
【００３８】
また、パワーローラ１０と玉１２との接触点１５ａと、外輪１３と玉１２との接触点１６ａと、を結んだ線分Ｓは、前記中線Ｏとのなす角θが９０度となっている。パワーローラ軸受１１は、スラスト玉軸受となっている。
【００３９】
前述した構成によれば、トロイダル形無段変速装置２０は、スラスト軸受としてのパワーローラ軸受１１が、玉１２を、その中心Ｃが外輪１３の接触面１８とパワーローラ１０の接触面１７の間において、パワーローラ１０の接触面１７よりに位置するように配しており、外輪１３の転動溝１６の深さｈ２をパワーローラ１０の転動溝１５の深さｈ１より浅く形成しているので、トラニオン８の剛性を高めることなく外輪１３の剛性を向上させることとなる。
【００４０】
このため、入力ディスク２などを介してスラスト荷重などが作用しても、外輪１３の弾性変形が抑制されることとなる。したがって、外輪１３の周方向に沿うスラスト荷重の不均一を抑制することが可能となって、外輪１３の転動溝１６内に生じる母材の剥離などを防止できる。このため、パワーローラ軸受１１及びトロイダル形無段変速装置２０の寿命の低下を抑制することが可能となる。
【００４１】
また、トラニオン８の剛性を高めることなく外輪１３の剛性を高めることができるので、トロイダル形無段変速装置２０の大型化を抑制することが可能となる。
【００４２】
さらに、本発明において、従来のパワーローラと外輪の転動溝が互いに同じ深さに形成されたトロイダル形無段変速装置のパワーローラ軸受において、外輪の溝底と外輪のトラニオンに相対する面との間の間隔が、外輪の剛性を十分に確保できる間隔とされている場合には、外輪の転動溝の深さをパワーローラの転動溝の深さより浅く形成することによって、外輪の厚みを薄くすることが可能となって、トロイダル形無段変速装置自体の小型化を図ることが可能となる。
【００４３】
なお、前述した実施形態においては、入力ディスク２と出力ディスク３をそれぞれ一つ備えた所謂シングルキャビティ式のトロイダル形無段変速装置２０を示しているが、入出力ディスクをそれぞれ一対備えた所謂ダブルキャビティ式のトロイダル形無段変速装置のパワーローラ軸受にも本発明を適用することができる。
【００４４】
また、前述した実施形態において、スラスト軸受として前記線分Ｓが前記中線Ｏに対し９０度傾いたスラスト玉軸受を示しているが、本発明は、前記線分Ｓと前記中線Ｏとのなす角θが８０度や７０度などの９０度未満または９０度より大きなスラストアンギュラ玉軸受にも適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のスラスト軸受によれば、トロイダル形無段変速装置に用いられると、外輪の剛性を、トラニオンの剛性を高めることなく向上させることができるので、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できる。
【００４６】
さらに、トラニオンの剛性を高めることなく外輪の剛性を高めることができるので、トロイダル形無段変速装置に用いられた際に、このトロイダル形無段変速装置の大型化を抑制することが可能となる。
【００４７】
本発明のトロイダル形無段変速装置は、スラスト軸受の剛性を、トラニオンの剛性を高めることなく向上させることができるので、外輪の転動溝内に生じる母材の剥離などを防止できる。さらに、トラニオンの剛性を高めることなく外輪の剛性を高めることができるので、大型化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のシングルキャビティ式ハーフトロイダル形無段変速装置の一部を示す縦断面図。
【図２】同実施形態のパワーローラを示す断面図。
【図３】従来のトロイダル形無段変速装置の要部を示す図。
【図４】図３に示されたトロイダル形無段変速装置のパワーローラ軸受の外輪の周方向に沿ったスラスト荷重の分布を示す説明図。
【図５】図３に示されたトロイダル形無段変速装置のトラニオンを示す側断面図。
【符号の説明】
２…入力ディスク（ディスク）
３…出力ディスク（ディスク）
１０…パワーローラ（内輪）
１１…パワーローラ軸受（スラスト軸受）
１２…玉
１３…外輪
１５…転動溝
１６…転動溝
１７…接触面
１８…接触面
２０…シングルキャビティ式トロイダル形無段変速装置（トロイダル形無段変速装置）
【図１】
0004156117.tif 000002
【図２】
0004156117.tif 000003
【図３】
0004156117.tif 000004
【図４】
0004156117.tif 000005
【図５】
0004156117.tif 000006