JP2006170340A

JP2006170340A - Ｖ型プーリ無段変速機

Info

Publication number: JP2006170340A
Application number: JP2004364331A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Fukao; 正深尾; Makoto Onishi; 良大西
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】入力軸と出力軸に配置された転がり軸受の寿命が長いＶ型プーリ無段変速機を提供すること。
【解決手段】入力軸１における第１Ｖ型プーリ３の外側かつ第１固定部２０側（エンジン配置側）に配置された第１転がり軸受８の分担トルク比を０.０７以上に、入力軸１における第１Ｖ型プーリ３の外側かつ第１可動部２１側（反エンジン配置側）に配置された第２転がり軸受９の分担トルク比を０.０８以上に、出力軸２における第２Ｖ型プーリ４の外側かつ第２固定部２２側（反エンジン配置側）に配置された第３転がり軸受１０の分担トルク比を０.０５以上に、出力軸２における第２Ｖ型プーリ４の外側かつ第２可動部２３側（エンジン配置側）に配置された第４転がり軸受１１の分担トルク比を０.０９以上に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｖ型プーリ無段変速機に関する。

従来、Ｖ型プーリ無段変速機としては特開２００４−１１７１２号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

このＶ型プーリ無段変速機は、入力軸と、この入力軸に固定された第１Ｖ型プーリと、出力軸と、この出力軸に固定された第２Ｖ型プーリと、上記第１Ｖ型プーリのＶ型溝と上記第２Ｖ型プーリのＶ型溝に掛け渡されたベルトと、４つの転がり軸受とを備えている。

上記入力軸には、エンジンの回転動力が伝達されるようになっており、上記出力軸は、回転動力を車軸に伝達するようになっている。

上記４つの転がり軸受は、上記入力軸上の上記第１Ｖ型プーリの両側に一つずつ配置されている第１転がり軸受および第２転がり軸受と、上記出力軸上の上記第２Ｖ型プーリの両側に一つずつ配置されている第３転がり軸受および第４転がり軸受とから構成されている。

上記従来のＶ型プーリ無段変速機は、上記第１および第２Ｖ型プーリのＶ型溝の幅を適切に変動させることによって、上記ベルトを、上記第１Ｖ型プーリおよび上記第２Ｖ型プーリの半径方向に移動させることにより、出力軸の回転速度を適切に調整するようになっている。

上記従来のＶ型プーリ無段変速機は、上述のように、入力軸と出力軸を所定位置に保持するために、入力軸上に二つの転がり軸受を配置すると共に、出力軸上に二つの転がり軸受を配置している。

しかしながら、上記従来のＶ型プーリ無段変速機では、上記入力軸と出力軸に配置された上記４つの転がり軸受の寿命が計算寿命よりも短くなるという問題がある。

ＣＶＴ用オイルは、通常のギヤオイルなどの潤滑油と比べ低粘度油が使用され、かつベルトとプーリ部との摩擦によって発生する摩耗粉や２軸目から３軸目、３軸目から４軸目にトルクを伝達する歯車噛合い部での摩擦によって発生する摩耗粉が発生するため軸受転がり部の油膜形成能力が低く、軸受部の荷重と軸受の定格荷重によって決まる寿命に対し、短寿命になるケースが多い。

その際、軸受そのものの定格荷重を大きくすべく軸受サイズを大きくしたいが、ユニットのコンパクト化要求からサイズアップが出来ないのが実情である。従って、異物に対する転がり部表面の体力を向上させるべく、軸受の内輪、外輪、転動体のいずれかもしくはすべてに特殊な熱処理を施し、表面に残留圧縮応力を付与し、軸受寿命を向上させている。

ところが、このような対処をしてもなお軸受寿命を確保できないケースがある。その一つの要因がプーリを支持する軸受部の軸剛性やハウジング剛性が影響し、軸受部の負荷荷重分布が不均一になることであり、これが、最適な軸受設計を困難にしている。

すなわち、上記４つの転がり軸受の寿命を延ばす手法がわからず、上記４つの転がり軸受の寿命を延ばす手法が確立されていないという問題がある。
特開２００４−１１７１２号公報

そこで、本発明の課題は、入力軸と出力軸に配置された転がり軸受の寿命が長いＶ型プーリ無段変速機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のＶ型プーリ無段変速機は、
入力軸と、
上記入力軸と平行に配置された出力軸と、
上記入力軸に固定された第１固定部と、上記入力軸上を軸方向に移動可能な第１可動部とを有し、上記第１固定部と上記第１可動部との間にＶ型溝が形成されている第１Ｖ型プーリと、
上記出力軸に固定された第２固定部と、上記出力軸上を軸方向に移動可能な第２可動部とを有し、上記第２固定部と上記第２可動部との間にＶ型溝が形成されている第２Ｖ型プーリと、
上記第１Ｖ型プーリの外側かつ上記第１固定部側に配置されて上記入力軸を支持すると共に、第１内輪と第１外輪と第１転動体とを有する第１転がり軸受と、
上記第１Ｖ型プーリの外側かつ上記第１可動部側に配置されて上記入力軸を支持すると共に、第２内輪と第２外輪と第２転動体とを有する第２転がり軸受と、
上記第２Ｖ型プーリの外側かつ上記第２固定部側に配置されて上記出力軸を支持すると共に、第３内輪と第３外輪と第３転動体とを有する第３転がり軸受と、
上記第２Ｖ型プーリの外側かつ上記第２可動部側に配置されて上記出力軸を支持すると共に、第４内輪と第４外輪と第４転動体とを有する第４転がり軸受と、
上記第１Ｖ型プーリのＶ型溝と上記第２Ｖ型プーリのＶ型溝に掛け渡されて上記第１Ｖ型プーリと上記第２Ｖ型プーリとの間でトルクを伝達すると共に、上記第１Ｖ型プーリおよび上記第２Ｖ型プーリの半径方向に摺動可能な可撓性の無端伝達部材と
を備え、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において動定格荷重をＣ［ｋＮ］、上記第１乃至第４の転がり軸受の夫々において内径をＩ_ｄ［ｍ］、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において分担トルクをＳ_Ｔ、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において転動体係数をｐ、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において軸受特性係数をａ_２、上記第１転がり軸受と上記第２転がり軸受との軸受間距離をＬ_１［ｍ］、上記第３転がり軸受と上記第４転がり軸受との軸受間距離をＬ_２［ｍ］とし、
さらに、上記第１Ｖ型プーリの中心から上記第１転がり軸受の中心までの距離をｎ_１［ｍ］、上記第１Ｖ型プーリの中心から上記第２転がり軸受の中心までの距離をｍ_１［ｍ］、上記第２Ｖ型プーリの中心から上記第３転がり軸受の中心までの距離をｎ_２［ｍ］、上記第２Ｖ型プーリの中心から上記第４転がり軸受の中心までの距離をｍ_２［ｍ］としたとき、上記第１転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｍ_１／Ｌ_１、上記第２転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｎ_１／Ｌ_１、上記第３転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｍ_２／Ｌ_２、上記第４転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｎ_２／Ｌ_２とし、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々の上記転動体係数ｐを、転動体が玉の場合を３、転動体がころの場合を１０／３とし、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々の上記軸受特性係数ａ_２を、内輪、外輪および転動体のいずれにも特殊熱処理が施されてない場合を１、外輪および転動体に特殊熱処理が施されていない一方、内輪に特殊熱処理が施されている場合を２、外輪に特殊熱処理が施されていない一方、内輪および転動体に殊熱処理が施されている場合を４、内輪、外輪および転動体に殊熱処理が施されている場合を１０とし、
分担トルク比ＳＴＲを、
ＳＴＲ＝（Ｃ×ａ_２ ^１／ｐ×Ｉ_ｄ）／（Ｓ_Ｔ×Ｌ）としたとき、
ただし、ここでは入力軸についてはＬ＝Ｌ_１、出力軸についてはＬ＝Ｌ_２として、
上記第１転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上であり、
上記第２転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上であり、
上記第３転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上であり、
上記第４転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上であることを特徴としている。

上記入力軸と、第１固定部は一体成形されていても良いし、上記入力軸に、上記入力軸と別部材の第１固定部を固定する形式であっても良い。また、出力軸と、第２固定部は一体成形されていても良いし、上記出力軸に、上記出力軸と別部材の第２固定部を固定する形式であっても良い。

また、上記ころには、円筒ころと円錐ころとが含まれる。

また、上記特殊熱処理とは、浸炭処理、窒化処理または浸炭窒化処理をいうものとする。

また、上記第１転がり軸受と上記第２転がり軸受との軸受間距離Ｌ_１を、第１転がり軸受の中心軸上の点で、かつ、第１転がり軸受の軸方向の中心の点と、第２転がり軸受の中心軸上の点で、かつ、第２転がり軸受の軸方向の中心の点との距離として定義する。また、同様に、上記第３転がり軸受と上記第４転がり軸受との軸受間距離Ｌ_２を、第３転がり軸受の中心軸上の点で、かつ、第３転がり軸受の軸方向の中心の点と、第４転がり軸受の中心軸上の点で、かつ、第４転がり軸受の軸方向の中心の点との距離として定義する。

本発明者は、様々な種類の軸受において、上記入力軸の第１固定部側に配置されている上記第１転がり軸受、上記入力軸の第１可動部側に配置されている上記第２転がり軸受、上記出力軸の第２固定部側に配置されている上記第３転がり軸受、および、上記出力軸の第２可動部側に配置されている上記第４転がり軸受の夫々について、上記分担トルク比ＳＴＲと、記第１乃至第４転がり軸受の計算寿命に対する実寿命の比との関係を詳細に調べ、上記分担トルク比ＳＴＲと、上記比の値との間に、相関関係があることを発見した。

詳細には、上記第１転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７より小さい場合には、上記第１転がり軸受の上記比の値が、０.２以下の小さい値である一方、上記第１転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上に設定すると、上記第１転がり軸受の上記比の値が、１.５以上に格段に大きくなることを発見した。

また、上記第２転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８より小さい場合には、上記第２転がり軸受の上記比の値が、０.２以下の小さい値である一方、上記第２がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上に設定すると、上記第２転がり軸受の上記比の値が、１.９以上に格段に大きくなることを発見した。

また、上記第３転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５より小さい場合には、上記第３転がり軸受の上記比の値が、０.２以下の小さい値である一方、上記第３転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上に設定すると、上記第３転がり軸受の上記比の値が、１.８以上に格段に大きくなることを発見した。

また、上記第４転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９より小さい場合には、上記第４転がり軸受の上記比の値が、０.２以下の小さい値である一方、上記第４転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上に設定すると、上記第４転がり軸受の上記比の値が、２.０以上に格段に大きくなることを発見した。

本発明によれば、上記第１転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上であり、上記第２転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上であり、上記第３転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上であり、上記第４転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上であるので、上記第１乃至第４転がり軸受の寿命を、格段に長くすることができる。

また、本発明のＶ型プーリ無段変速機は、
入力軸と、
上記入力軸と略平行に配置された出力軸と、
上記入力軸に固定された第１固定部と、上記入力軸上を軸方向に移動可能な第１可動部とを有し、上記第１固定部と上記第１可動部との間にＶ型溝が形成されている第１Ｖ型プーリと、
上記出力軸に固定された第２固定部と、上記出力軸上を軸方向に移動可能な第２可動部とを有し、上記第２固定部と上記第２可動部との間にＶ型溝が形成されている第２Ｖ型プーリと、
上記第１Ｖ型プーリの外側かつ回転動力源配置側に配置されて上記入力軸を支持すると共に、第１内輪と第１外輪と第１転動体とを有する第１転がり軸受と、
上記第１Ｖ型プーリの外側かつ上記回転動力源配置側と反対側に配置されて上記入力軸を支持すると共に、第２内輪と第２外輪と第２転動体とを有する第２転がり軸受と、
上記第２Ｖ型プーリの外側かつ上記回転動力源配置側と反対側に配置されて上記出力軸を支持すると共に、第３内輪と第３外輪と第３転動体とを有する第３転がり軸受と、
上記第２Ｖ型プーリの外側かつ上記回転動力源配置側に配置されて上記出力軸を支持すると共に、第４内輪と第４外輪と第４転動体とを有する第４転がり軸受と、
上記第１Ｖ型プーリのＶ型溝と上記第２Ｖ型プーリのＶ型溝に掛け渡されて上記第１Ｖ型プーリと上記第２Ｖ型プーリとの間でトルクを伝達すると共に、上記第１Ｖ型プーリおよび上記第２Ｖ型プーリの半径方向に摺動可能な可撓性の無端伝達部材と
を備え、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において動定格荷重をＣ［ｋＮ］、上記第１乃至第４の転がり軸受の夫々において内径をＩ_ｄ［ｍ］、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において分担トルクをＳ_Ｔ、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において転動体係数をｐ、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において軸受特性係数をａ_２、上記第１転がり軸受と上記第２転がり軸受との軸受間距離をＬ_１［ｍ］、上記第３転がり軸受と上記第４転がり軸受との軸受間距離をＬ_２［ｍ］とし、
さらに、上記第１Ｖ型プーリの中心から上記第１転がり軸受の中心までの距離をｎ_１［ｍ］、上記第１Ｖ型プーリの中心から上記第２転がり軸受の中心までの距離をｍ_１［ｍ］、上記第２Ｖ型プーリの中心から上記第３転がり軸受の中心までの距離をｎ_２［ｍ］、上記第２Ｖ型プーリの中心から上記第４転がり軸受の中心までの距離をｍ_２［ｍ］としたとき、上記第１転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｍ_１／Ｌ_１、上記第２転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｎ_１／Ｌ_１、上記第３転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｍ_２／Ｌ_２、上記第４転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｎ_２／Ｌ_２とし、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々の上記転動体係数ｐを、転動体が玉の場合を３、転動体がころの場合を１０／３とし、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々の上記軸受特性係数ａ_２を、内輪、外輪および転動体のいずれにも特殊熱処理が施されてない場合を１、外輪および転動体に特殊熱処理が施されていない一方、内輪に特殊熱処理が施されている場合を２、外輪に特殊熱処理が施されていない一方、内輪および転動体に殊熱処理が施されている場合４、内輪、外輪および転動体に殊熱処理が施されている場合を１０とし、
分担トルク比ＳＴＲを、
ＳＴＲ＝（Ｃ×ａ_２ ^１／ｐ×Ｉ_ｄ）／（Ｓ_Ｔ×Ｌ）としたとき、
ただし、ここでは入力軸についてはＬ＝Ｌ_１、出力軸についてはＬ＝Ｌ_２として、
上記第１転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上であり、
上記第２転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上であり、
上記第３転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上であり、
上記第４転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上であることを特徴としている。

上記入力軸と、第１固定部は一体成形されていても良いし、上記入力軸に上記入力軸と別部材の第１固定部を固定する形式であっても良い。また、出力軸と、第２固定部は一体成形されていても良いし、上記出力軸に上記出力軸と別部材の第２固定部を固定する形式であっても良い。

また、上記ころには、円筒ころと円錐ころとが含まれる。

また、上記回転動力源側とは、上記第１Ｖ型プーリまたは上記第２Ｖ型プーリに対して回転動力源が配置されている側を言う。上記回転動力源側は、上記第１Ｖ型プーリまたは上記第２Ｖ型プーリと、回転動力源との空間的な配置関係によって一意に決定されることは勿論である。

本発明者は、様々な種類の軸受において、上記入力軸の回転動力源配置側に配置されている上記第１転がり軸受、上記入力軸の回転動力源配置側と反対側に配置されている上記第２転がり軸受、上記出力軸の回転動力源配置側と反対側に配置されている上記第３転がり軸受、上記出力軸の回転動力源配置側に配置されている上記第４転がり軸受の夫々について、上記分担トルク比ＳＴＲと、記第１乃至第４転がり軸受の計算寿命に対する実寿命の比との関係を詳細に調べ、上記分担トルク比ＳＴＲと、上記比の値との間に、相関関係があることを発見した。

本発明のＶ型プーリ無段変速機によれば、入力軸を支持すると共に、第１Ｖ型プーリの外側かつ第１固定部側に配置された第１転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上であり、入力軸を支持すると共に、第１Ｖ型プーリの外側かつ第１可動部側に配置された第２転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上であり、出力軸を支持すると共に、第２Ｖ型プーリの外側かつ第２固定部側に配置された第３転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上であり、出力軸を支持すると共に、第２Ｖ型プーリの外側かつ第２可動部側に配置された第４転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上であるので、上記第１乃至第４転がり軸受の寿命を、格段に長くすることができる。

また、本発明のＶ型プーリ無段変速機によれば、入力軸を支持すると共に、第１Ｖ型プーリの外側かつ回転動力源配置側に配置された第１転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上であり、入力軸を支持すると共に、第１Ｖ型プーリの外側かつ反回転動力源配置側に配置された第２転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上であり、出力軸を支持すると共に、第２Ｖ型プーリの外側かつ反回転動力源配置側に配置された第３転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上であり、出力軸を支持すると共に、第２Ｖ型プーリの外側かつ回転動力源配置側に配置された第４転がり軸受の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上であるので、上記第１乃至第４転がり軸受の寿命を、格段に長くすることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明のＶ型プーリ無段変速機の一実施形態を示す図である。

このＶ型プーリ無段変速機は、入力軸１と、出力軸２と、第１Ｖ型プーリ３と、第２Ｖ型プーリ４と、無端伝達部材の一例としてのベルト５とを備える。尚、この実施形態では、無端伝達部材としてベルト５を使用するが、無端伝達部材としてベルト５のかわりにチェーンを使用しても良い。

上記入力軸１には、図示しない回転動力源としてのエンジンからの回転動力が伝達されるようになっている。また、上記出力軸２は、入力軸１と平行に配置されている。尚、この実施形態では、回転動力源としてエンジンを使用するが、回転動力源として電気モータ等を使用しても良い。

上記第１Ｖ型プーリ３は、入力軸１に固定されている第１固定部２０と、入力軸１上を矢印αに示す方向に軸方向に移動可能な第１可動部２１とから構成されている。上記第１固定部２０と第１可動部２１との間には、Ｖ型溝２５が形成されている。上記第１可動部２１を、入力軸１上を矢印αに示す方向に適切に移動させることによって、Ｖ型溝２５の幅を適切な値に調整するようになっている。

上記第２Ｖ型プーリ４は、出力軸２に固定されている第２固定部２２と、出力軸上を矢印βに示す方向に軸方向に移動可能な第２可動部２３とから構成されている。上記第２固定部２２と第２可動部２３との間には、Ｖ型溝２６が形成されている。上記第２可動部２３を、出力軸２上を矢印βに示す方向に適切に移動させることによって、Ｖ型溝２６の幅を適切な値に調整するようになっている。また、上記Ｖ型溝２６は、Ｖ型溝２５に対向配置されている。

上記ベルト５は、上記対向配置されたＶ型溝２５とＶ型溝２６に掛け渡されて第１Ｖ型プーリ３と第２Ｖ型プーリ４との間でトルクを伝達するようになっている。上記ベルト５は、上述の方法によりＶ型溝２５,２６の幅を変化させると、第１Ｖ型プーリ３および第２Ｖ型プーリ４の半径方向に摺動するようになっている。

また、このＶ型プーリ無段変速機は、第１転がり軸受８と、第２転がり軸受９と、第３転がり軸受１０と、第４転がり軸受１１とを備えている。

上記第１転がり軸受８は、入力軸１上の第１Ｖ型プーリ３の外側かつ第１固定部２０側に固定されている。上記第１転がり軸受８は、第１外輪（図示せず）と、第１内輪（図示せず）と、上記第１外輪と上記第１内輪との間に配置された第１転動体（図示せず）とを有する。

上記第２転がり軸受９は、入力軸１上の第１Ｖ型プーリ３の外側かつ第１可動部２１側に固定されている。上記第２転がり軸受９は、第２外輪（図示せず）と、第２内輪（図示せず）と、上記第２外輪と上記第２内輪との間に配置された第２転動体（図示せず）とを有する。

上記第３転がり軸受１０は、出力軸２上の第２Ｖ型プーリ４の外側かつ第２固定部２２側に固定されている。上記第３転がり軸受１０は、第３外輪（図示せず）と、第３内輪（図示せず）と、上記第３外輪と上記第３内輪との間に配置された第３転動体（図示せず）とを有する。

上記第４転がり軸受１１は、出力軸２上の第２Ｖ型プーリ４の外側かつ第２可動部２３側に固定されている。上記第４転がり軸受１１は、第４外輪（図示せず）と、第４内輪（図示せず）と、上記第４外輪と上記第４内輪との間に配置された第４転動体（図示せず）とを有する。

図１に示すように、この実施形態のＶ型プーリ無段変速機では、ベルト５を境にして２つに分けられる領域の一方の同じ側に、第１Ｖ型プーリ３の第１固定部２０と第２Ｖ型プーリ４の第２可動部２３が配置されている。また、ベルト５を境にして２つに分けられる領域の他方の同じ側に、第１Ｖ型プーリ３の第１可動部２１と第２Ｖ型プーリ４の第２固定部２２が配置されている。

上記第１転がり軸受８における第１固定部２０側と反対側の領域、また、第４転がり軸受１１における第２可動部２３側と反対側の領域には、図示しないエンジンが配置されている。

図２は、上記入力軸１上の第１Ｖ型プーリ３、第１転がり軸受８および第２転がり軸受９の配置関係を示す模式図である。

図２において、矢印３０は、第１Ｖ型プーリ３に作用する入力トルクの向きおよび大きさを示し、矢印３１は、上記入力トルクが第１転がり軸受と第２転がり軸受に分担支持されると仮定した場合における第１転がり軸受８にかかるトルクの向きおよび大きさを示し、矢印３２は、同様に仮定した場合における第２転がり軸受９にかかるトルクの向きおよび大きさを示している。なお、実際にこれらの転がり軸受が支持するのは上記入力トルクに起因するラジアル荷重であり、第１、第２転がり軸受に等分支持される。上記転がり軸受にかかるトルクとは夫々の転がり軸受で支持されるラジアル荷重に夫々の軸受の回転半径をかけた値となる。

図２に示すように、第１転がり軸受８と第２転がり軸受９との軸受間距離は、Ｌ_１［ｍ］に設定されている。また、第１Ｖ型プーリ３と第１転がり軸受８との距離はｎ_１［ｍ］に設定されており、第１Ｖ型プーリ３と第２転がり軸受９との距離はｍ_１［ｍ］に設定されている。

図２に示すように、上記ｎ_１とｍ_１とを適切に設定することにより、第１転がり軸受８にかかるトルクの大きさと、第２転がり軸受９にかかるトルクの大きさを所望の値に設定するようにしている。

また、図示はしないが、図２に示された入力軸１と同様に、出力軸２上において、第３転がり軸受１０と第４転がり軸受１１との軸受間距離は、Ｌ_２［ｍ］に設定されている。また、第２Ｖ型プーリ４と第３転がり軸受８との距離はｎ_２［ｍ］に設定されており、第２Ｖ型プーリ４と第４転がり軸受９との距離はｍ_２［ｍ］に設定されている。

また、上記第１転がり軸受８は、以下に詳細を示す分担トルク比ＳＴＲが、０.０７以上に設定され、第２転がり軸受９は、分担トルク比ＳＴＲが、０.０８以上に設定され、第３転がり軸受１０は、分担トルク比ＳＴＲが、０.０５以上に設定され、第４転がり軸受１１は、分担トルク比ＳＴＲが、０.０９以上に設定されている。

ここで、動定格荷重をＣ［ｋＮ］、内径をＩ_ｄ［ｍ］、分担トルクをＳ_Ｔ、転動体係数をｐ、軸受特性係数をａ_２としたとき、分担トルク比ＳＴＲを次の（１）式で定義する。
ＳＴＲ＝（Ｃ×ａ_２ ^１／ｐ×Ｉ_ｄ）／（Ｓ_Ｔ×Ｌ）・・・（１）

ただし、ここでは入力軸１に設定される第１および第２転がり軸受８,９についてはＬ＝Ｌ_１、出力軸２に設定される第３および第４転がり軸受１０,１１についてはＬ＝Ｌ_２とする。

また、上記（１）式において、
上記第１転がり軸受８の分担トルクＳ_Ｔをｍ_１／Ｌ_１、第２転がり軸受９の分担トルクＳ_Ｔをｎ_１／Ｌ_１、第３転がり軸受１０の分担トルクＳ_Ｔをｍ_２／Ｌ_２、第４転がり軸受１１の上記分担トルクＳ_Ｔをｎ_２／Ｌ_２と定義する。

また、上記第１乃至第４転がり軸受８,９,１０,１１において、上記転動体係数ｐは、転動体が玉の場合３、転動体がころの場合１０／３である。

また、上記第１乃至第４転がり軸受８,９,１０,１１において、上記軸受特性係数ａ_２を、内輪、外輪および転動体のいずれにも特殊熱処理が施されてない場合を１、外輪および転動体に特殊熱処理が施されていない一方、内輪に特殊熱処理が施されている場合を２、外輪に特殊熱処理が施されていない一方、内輪および転動体に殊熱処理が施されている場合を４、内輪、外輪および転動体に殊熱処理が施されている場合を１０と定義する。

上記構成において、上記実施形態のＶ型プーリ無段変速機は、Ｖ型溝２５,２６の幅を調整することによって、上記ベルト５を、第１Ｖ型プーリ３および第２Ｖ型プーリ４の半径方向に摺動させて、エンジンからの回転動力によって回転している入力軸１の回転速度を変換し、出力軸２の回転速度を適切に調整するようになっている。

本発明者は、分担トルク比を換えた様々な種類の多数のＶ型プーリ無段変速機について、転がり軸受の耐久試験を行った。

図３は、この耐久試験に用いた試験装置を示す模式図である。

図３に示すように、この試験装置は、駆動モータ５０と、負荷吸収ダイナモ５５とを備えている。

耐久試験は、以下のようにして行われる。

先ず、被検査装置であるＶ型プーリ無段変速機の入力軸を、試験装置の駆動モータ５０の回転軸５１に連結し、かつ、Ｖ型プーリ無段変速機の出力軸を、試験装置の負荷吸収ダイナモ５５の回転軸５７に連結する。

次に、駆動モータ５０を所定の回転速度で回転させてＶ型プーリ無段変速機に所定の入力トルクを付加して、Ｖ型プーリ無段変速機の入力軸を回転させ、Ｖ型プーリ無段変速機の出力軸から出力される回転動力を負荷吸収ダイナモ５５で吸収する。

次に、Ｖ型プーリ無段変速機を運転している状態で（試験を行っている状態で）、Ｖ型プーリ無段変速機に設置されている４つの転がり軸受の夫々について、転がり軸受の焼付の有無と、転がり軸受の異常振動の有無を観察する。

そして、４つの転がり軸受の夫々について、Ｖ型プーリ無段変速機を始動させた時間（試験を始めた時間）から異常振動が起こった時間までの間を測定し、その測定した時間をその転がり軸受の寿命とする。

最後に、当業者間で一般に使用される以下に（２）式で示す計算寿命Ｌ_ｈに対する上記測定した実寿命の比を算出して、上記比の値が１以上の転がり軸受を信頼性が高い転がり軸受と判断する一方、上記比の値が１より小さい転がり軸受を信頼性が低い転がり軸受と判断する。
Ｌ_ｈ＝（Ｃ／Ｓ_Ｔ）^ｐ×ａ_２・・・（２）
、

ここで、Ｃは動定格加重［ｋＮ］であり、Ｓ_Ｔは上記定義された分担トルクであり、ａ_２は上記定義された軸受特性係数であり、ｐは上記定義された転動体係数である。

以下の表１は、入力軸における第１Ｖ型プーリの外側かつ第１固定部側（エンジン配置側）に配置された第１転がり軸受の耐久試験結果を示す表である。また、図４は、表１の結果を図示したものである。

［表１］

表１に示されているように、計算寿命比が１より小さく信頼性に乏しい試料１,７,１２の第１転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０６３以下になっている一方、計算寿命比が１.５以上と非常に大きく信頼性が非常に高い試料２,３,４,５,６,８,９,１０,１１,１３の第１転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が全て０.０７以上になっている。

また、図４に傾向が顕著に示されているように、第１転がり軸受においては、分担トルク比の値が０.０７を境にして、計算寿命比の値が急激に変化していることがわかり、具体的には、分担トルク比の値が０.０７より小さい第１転がり軸受は、計算寿命比の値が０.２以下と非常に小さいのに対し、分担トルク比の値が０.０７以上の第１転がり軸受は、計算寿命比が１.５以上と非常に大きくなっている。

このことから、第１転がり軸受の分担トルク比の値を０.０７以上に設定すると、第１転がり軸受の寿命を格段に長くできて、信頼性を格段に向上できる。

表２は、入力軸における第１Ｖ型プーリの外側かつ第１可動部側（反エンジン配置側）に配置された第２転がり軸受の耐久試験結果を示す表である。また、図５は、表２の結果を図示したものである。

［表２］

表２に示されているように、計算寿命比が１より小さく信頼性に乏しい試料５,１０の第２転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０６７以下になっている一方、計算寿命比が１.９以上と非常に大きく信頼性が非常に高い試料１,２,３,４,６,７,８,９の第１転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が全て０.０８６以上になっている。

また、図５に傾向が顕著に示されているように、第２転がり軸受においては、分担トルク比の値が０.０８を境にして、計算寿命比の値が急激に変化していることがわかり、具体的には、分担トルク比の値が０.０８より小さい第２転がり軸受は、計算寿命比の値が０.２以下と非常に小さいのに対し、分担トルク比の値が０.０８以上の第２転がり軸受は、計算寿命比が１.９以上と非常に大きくなっている。

このことから、第２転がり軸受の分担トルク比の値を０.０８以上に設定すると、第２転がり軸受の寿命を格段に長くできて、信頼性を格段に向上できる。

表３は、出力軸における第２Ｖ型プーリの外側かつ第２固定部側（反エンジン配置側）に配置された第３転がり軸受の耐久試験結果を示す表である。また、図６は、表３の結果を図示したものである。

［表３］

表３に示されているように、計算寿命比が１より小さく信頼性に乏しい試料５,１０の第３転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０３７以下になっている一方、計算寿命比が１.８以上と非常に大きく信頼性が非常に高い試料１,２,３,４,６,７,８,９の第３転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が全て０.０５６以上になっている。

また、図６に傾向が顕著に示されているように、第３転がり軸受においては、分担トルク比の値が０.０５を境にして、計算寿命比の値が急激に変化していることがわかり、具体的には、分担トルク比の値が０.０５より小さい第３転がり軸受は、計算寿命比の値が０.２以下と非常に小さいのに対し、分担トルク比の値が０.０８以上の第２転がり軸受は、計算寿命比が１.８以上と非常に大きくなっている。

このことから、第３転がり軸受の分担トルク比の値を０.０５以上に設定すると、第３転がり軸受の寿命を格段に長くできて、信頼性を格段に向上できる。

表４は、出力軸における第２Ｖ型プーリの外側かつ第２可動部側（エンジン配置側）に配置された第４転がり軸受の耐久試験結果を示す表である。また、図７は、表４の結果を図示したものである。

［表４］

表４に示されているように、計算寿命比が１より小さく信頼性に乏しい試料６,８の第４転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以下になっている一方、計算寿命比が２.０以上と非常に大きく信頼性が非常に高い試料１,２,３,４,５,７,９の第４転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が全て０.１００以上になっている。

また、図７に傾向が顕著に示されているように、第４転がり軸受においては、分担トルク比の値が０.０９を境にして、計算寿命比の値が急激に変化していることがわかり、具体的には、分担トルク比の値が０.０９より小さい第４転がり軸受は、計算寿命比の値が０.２以下と非常に小さいのに対し、分担トルク比の値が０.０９以上の第４転がり軸受は、計算寿命比が２.０以上と非常に大きくなっている。

このことから、第４転がり軸受の分担トルク比の値を０.０９以上に設定すると、第４転がり軸受の寿命を格段に長くできて、信頼性を格段に向上できる。

上記実施形態のＶ型プーリ無段変速機によれば、入力軸１上における第１Ｖ型プーリ３の外側かつ第１固定部２０側に配置された第１転がり軸受８の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上であり、入力軸１上における第１Ｖ型プーリ３の外側かつ第１可動部２１側に配置された第２転がり軸受９の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上であり、出力軸２上における第２Ｖ型プーリ４の外側かつ第２固定部２２側に配置された第３転がり軸受１０の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上であり、出力軸２上における第２Ｖ型プーリ４の外側かつ第２可動部２３側に配置された第４転がり軸受１１の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上であるので、第１乃至第４転がり軸受８,９,１０,１１の焼付およびガタツキを防止できて、第１乃至第４転がり軸受８,９,１０,１１の寿命を、格段に長くすることができて、第１乃至第４転がり軸受８,９,１０,１１の信頼性を格段に向上させることができる。したがって、Ｖ型プーリ無段変速機の寿命および性能を格段に向上させることができる。

また、上記実施形態のＶ型プーリ無段変速機によれば、入力軸１上における第１Ｖ型プーリ３の外側かつエンジン配置側に配置された第１転がり軸受８の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上であり、入力軸１上における第１Ｖ型プーリ３の外側かつ反エンジン配置側に配置された第２転がり軸受９の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上であり、出力軸２上における第２Ｖ型プーリ４の外側かつ反エンジン配置側に配置された第３転がり軸受１０の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上であり、出力軸２上における第２Ｖ型プーリ４の外側かつエンジン配置側に配置された第４転がり軸受１１の分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上であるので、第１乃至第４転がり軸受８,９,１０,１１の焼付およびガタツキを防止できて、第１乃至第４転がり軸受８,９,１０,１１の寿命を、格段に長くすることができて、第１乃至第４転がり軸受８,９,１０,１１の信頼性を格段に向上させることができる。したがって、Ｖ型プーリ無段変速機の寿命および性能を格段に向上させることができる。

本発明のＶ型プーリ無段変速機の一実施形態を示す図である。上記実施形態のＶ型プーリ無段変速機が備える入力軸上の第１Ｖ型プーリ、第１転がり軸受および第２転がり軸受の配置関係を示す模式図である。第１乃至第４転がり軸受の耐久試験に用いた試験装置を示す模式図である。入力軸における第１Ｖ型プーリの外側かつ第１固定部側（エンジン配置側）に配置された第１転がり軸受の耐久試験結果を示す図である。入力軸における第１Ｖ型プーリの外側かつ第１可動部側（反エンジン配置側）に配置された第２転がり軸受の耐久試験結果を示す図である。出力軸における第２Ｖ型プーリの外側かつ第２固定部側（反エンジン配置側）に配置された第３転がり軸受の耐久試験結果を示す図である。出力軸における第２Ｖ型プーリの外側かつ第２可動部側（エンジン配置側）に配置された第４転がり軸受の耐久試験結果を示す図である。

符号の説明

１入力軸
２出力軸
３第１Ｖ型プーリ
４第２Ｖ型プーリ
５ベルト
８第１転がり軸受
９第２転がり軸受
１０第３転がり軸受
１１第４転がり軸受
２０第１固定部
２１第１可動部
２２第２固定部
２３第２可動部

Claims

入力軸と、
上記入力軸と平行に配置された出力軸と、
上記入力軸に固定された第１固定部と、上記入力軸上を軸方向に移動可能な第１可動部とを有し、上記第１固定部と上記第１可動部との間にＶ型溝が形成されている第１Ｖ型プーリと、
上記出力軸に固定された第２固定部と、上記出力軸上を軸方向に移動可能な第２可動部とを有し、上記第２固定部と上記第２可動部との間にＶ型溝が形成されている第２Ｖ型プーリと、
上記第１Ｖ型プーリの外側かつ上記第１固定部側に配置されて上記入力軸を支持すると共に、第１内輪と第１外輪と第１転動体とを有する第１転がり軸受と、
上記第１Ｖ型プーリの外側かつ上記第１可動部側に配置されて上記入力軸を支持すると共に、第２内輪と第２外輪と第２転動体とを有する第２転がり軸受と、
上記第２Ｖ型プーリの外側かつ上記第２固定部側に配置されて上記出力軸を支持すると共に、第３内輪と第３外輪と第３転動体とを有する第３転がり軸受と、
上記第２Ｖ型プーリの外側かつ上記第２可動部側に配置されて上記出力軸を支持すると共に、第４内輪と第４外輪と第４転動体とを有する第４転がり軸受と、
上記第１Ｖ型プーリのＶ型溝と上記第２Ｖ型プーリのＶ型溝に掛け渡されて上記第１Ｖ型プーリと上記第２Ｖ型プーリとの間でトルクを伝達すると共に、上記第１Ｖ型プーリおよび上記第２Ｖ型プーリの半径方向に摺動可能な可撓性の無端伝達部材と
を備え、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において動定格荷重をＣ［ｋＮ］、上記第１乃至第４の転がり軸受の夫々において内径をＩ_ｄ［ｍ］、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において分担トルクをＳ_Ｔ、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において転動体係数をｐ、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において軸受特性係数をａ_２、上記第１転がり軸受と上記第２転がり軸受との軸受間距離をＬ_１［ｍ］、上記第３転がり軸受と上記第４転がり軸受との軸受間距離をＬ_２［ｍ］とし、
さらに、上記第１Ｖ型プーリの中心から上記第１転がり軸受の中心までの距離をｎ_１［ｍ］、上記第１Ｖ型プーリの中心から上記第２転がり軸受の中心までの距離をｍ_１［ｍ］、上記第２Ｖ型プーリの中心から上記第３転がり軸受の中心までの距離をｎ_２［ｍ］、上記第２Ｖ型プーリの中心から上記第４転がり軸受の中心までの距離をｍ_２［ｍ］としたとき、上記第１転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｍ_１／Ｌ_１、上記第２転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｎ_１／Ｌ_１、上記第３転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｍ_２／Ｌ_２、上記第４転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｎ_２／Ｌ_２とし、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々の上記転動体係数ｐを、転動体が玉の場合を３、転動体がころの場合を１０／３とし、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々の上記軸受特性係数ａ_２を、内輪、外輪および転動体のいずれにも特殊熱処理が施されてない場合を１、外輪および転動体に特殊熱処理が施されていない一方、内輪に特殊熱処理が施されている場合を２、外輪に特殊熱処理が施されていない一方、内輪および転動体に殊熱処理が施されている場合を４、内輪、外輪および転動体に殊熱処理が施されている場合を１０とし、
分担トルク比ＳＴＲを、
ＳＴＲ＝（Ｃ×ａ_２ ^１／ｐ×Ｉ_ｄ）／（Ｓ_Ｔ×Ｌ）としたとき、
ただし、ここでは入力軸についてはＬ＝Ｌ_１、出力軸についてはＬ＝Ｌ_２として、
上記第１転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上であり、
上記第２転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上であり、
上記第３転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上であり、
上記第４転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上であることを特徴とするＶ型プーリ無段変速機。
入力軸と、
上記入力軸と略平行に配置された出力軸と、
上記入力軸に固定された第１固定部と、上記入力軸上を軸方向に移動可能な第１可動部とを有し、上記第１固定部と上記第１可動部との間にＶ型溝が形成されている第１Ｖ型プーリと、
上記出力軸に固定された第２固定部と、上記出力軸上を軸方向に移動可能な第２可動部とを有し、上記第２固定部と上記第２可動部との間にＶ型溝が形成されている第２Ｖ型プーリと、
上記第１Ｖ型プーリの外側かつ回転動力源配置側に配置されて上記入力軸を支持すると共に、第１内輪と第１外輪と第１転動体とを有する第１転がり軸受と、
上記第１Ｖ型プーリの外側かつ上記回転動力源配置側と反対側に配置されて上記入力軸を支持すると共に、第２内輪と第２外輪と第２転動体とを有する第２転がり軸受と、
上記第２Ｖ型プーリの外側かつ上記回転動力源配置側と反対側に配置されて上記出力軸を支持すると共に、第３内輪と第３外輪と第３転動体とを有する第３転がり軸受と、
上記第２Ｖ型プーリの外側かつ上記回転動力源配置側に配置されて上記出力軸を支持すると共に、第４内輪と第４外輪と第４転動体とを有する第４転がり軸受と、
上記第１Ｖ型プーリのＶ型溝と上記第２Ｖ型プーリのＶ型溝に掛け渡されて上記第１Ｖ型プーリと上記第２Ｖ型プーリとの間でトルクを伝達すると共に、上記第１Ｖ型プーリおよび上記第２Ｖ型プーリの半径方向に摺動可能な可撓性の無端伝達部材と
を備え、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において動定格荷重をＣ［ｋＮ］、上記第１乃至第４の転がり軸受の夫々において内径をＩ_ｄ［ｍ］、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において分担トルクをＳ_Ｔ、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において転動体係数をｐ、上記第１乃至第４転がり軸受の夫々において軸受特性係数をａ_２、上記第１転がり軸受と上記第２転がり軸受との軸受間距離をＬ_１［ｍ］、上記第３転がり軸受と上記第４転がり軸受との軸受間距離をＬ_２［ｍ］とし、
さらに、上記第１Ｖ型プーリの中心から上記第１転がり軸受の中心までの距離をｎ_１［ｍ］、上記第１Ｖ型プーリの中心から上記第２転がり軸受の中心までの距離をｍ_１［ｍ］、上記第２Ｖ型プーリの中心から上記第３転がり軸受の中心までの距離をｎ_２［ｍ］、上記第２Ｖ型プーリの中心から上記第４転がり軸受の中心までの距離をｍ_２［ｍ］としたとき、上記第１転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｍ_１／Ｌ_１、上記第２転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｎ_１／Ｌ_１、上記第３転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｍ_２／Ｌ_２、上記第４転がり軸受の上記分担トルクＳ_Ｔをｎ_２／Ｌ_２とし、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々の上記転動体係数ｐを、転動体が玉の場合を３、転動体がころの場合を１０／３とし、
上記第１乃至第４転がり軸受の夫々の上記軸受特性係数ａ_２を、内輪、外輪および転動体のいずれにも特殊熱処理が施されてない場合を１、外輪および転動体に特殊熱処理が施されていない一方、内輪に特殊熱処理が施されている場合を２、外輪に特殊熱処理が施されていない一方、内輪および転動体に殊熱処理が施されている場合を４、内輪、外輪および転動体に殊熱処理が施されている場合を１０とし、
分担トルク比ＳＴＲを、
ＳＴＲ＝（Ｃ×ａ_２ ^１／ｐ×Ｉ_ｄ）／（Ｓ_Ｔ×Ｌ）としたとき、
ただし、ここでは入力軸についてはＬ＝Ｌ_１、出力軸についてはＬ＝Ｌ_２として、
上記第１転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０７以上であり、
上記第２転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０８以上であり、
上記第３転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０５以上であり、
上記第４転がり軸受は、分担トルク比ＳＴＲの値が、０.０９以上であることを特徴とするＶ型プーリ無段変速機。