JP3823601B2

JP3823601B2 - Toroidal continuously variable transmission

Info

Publication number: JP3823601B2
Application number: JP11798299A
Authority: JP
Inventors: 伸夫後藤; 寛加藤; 雅由清水屋
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP2000310308A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の転動体を転動自在に保持する保持器を改良したトロイダル型無段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用の変速機として、あるいは各種産業機械用の変速機としてトロイダル型無段変速機が使用されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば、実開平７−３５８４７号公報等で知られており、そのスラスト転がり軸受及びその潤滑装置部分を示すと、図３に示すように構成されている。
【０００３】
すなわち、回転軸１の周囲にはそれぞれの内周面同士を互いに対向させた入力ディスク２と出力ディスク３がそれぞれ回転自在に支持されている。入力ディスク２と出力ディスク３間には両ディスク２，３の中心軸に対し捻れの位置にある枢軸（図示しない）を中心として揺動するトラニオン４が設けられている。このトラニオン４には変位軸５が設けられ、この変位軸５の周囲には入力ディスク２と出力ディスク３の間に挟持された状態で回転自在に支持されたパワーローラ６が設けられている。さらに、パワーローラ６とトラニオン４との間には、このパワーローラ６に加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト転がり軸受７が設けられている。
【０００４】
前記入力ディスク２と出力ディスク３の内周面２ａ，３ａはそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、前記パワーローラ６の周面６ａは球面状の凸面であり、この周面６ａと前記内周面２ａ，３ａとが互いに当接している。前記スラスト転がり軸受７は、複数の転動体８と、この複数の転動体８を転動自在に保持する保持器９を備えている。
【０００５】
保持器９は、円輪状の主体１０と、それぞれがこの主体１０と直径方向中間部に設けられ転動体８を転動自在に保持する複数のポケット１１とから構成されている。さらに、これらポケット１１を横切る状態で、前記主体１０の内周縁と外周縁との間に凹溝からなる潤滑油流路１２が設けられている。
【０００６】
従って、前述のように構成されたトロイダル型無段変速機によれば、スラスト転がり軸受７を構成する保持器９が軸方向に変位して、この保持器９の片面とこの片面と対向する面とが密接した場合でも、各転動体８を保持したポケット１１内には十分な量の潤滑油が潤滑油流路１２を通じて流れる。この結果、スラスト転がり軸受７の一部が著しく摩耗したり、あるいは焼き付いたりする虞は無い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トロイダル型無段変速機のパワーローラ軸受としてのスラスト転がり軸受７は、トラクション接触を行う構成上、図３に示すように、スラスト転がり軸受７と入力ディスク２及び出力ディスク３の接触点（荷重点）は矢印で示す２箇所のみとなり、しかも接触角αを持っている。このため、スラスト転がり軸受７の内輪７ａはスラスト方向の力を受けると同時に、円周上１８０°の対向位置でラジアル方向の分力も発生するので、円環状のスラスト転がり軸受７をラジアル方向に圧縮する。
【０００８】
この圧縮により内輪７ａは、図４のように楕円形に変形する。また、動力伝達のため、トラクション接触部には図５に示すような接線方向の力２Ｆｔが生じる。この力はスラスト転がり軸受７を倒す傾向の力Ｐとなり、力のアンバランスを生じさせる。
【０００９】
このような状態で使用されるスラスト転がり軸受７の転動体８の公転速度は、図６に示すような分布を示す。つまり、反２Ｆｔ方向の転動体８の公転速度（矢印の長さは公転速度を示す）に対して２Ft方向の転動体８の公転速度は低くなる。そのため、図７に示すように、転動体８と保持器９の接触荷重は、反２Ft方向では矢印（長さは接触荷重の大きさを示す）で示すように転動体８は保持器９を回転方向に押す形となり、２Ft方向では保持器９を回転方向とは逆の方向に押す形となる。そのため、ポケット１１ａには圧縮応力が、ポケット１１ｂには引張り応力が加わることになり、保持器９が１回転する間に１ポケット１１が圧縮から引張りの両振りの応力負荷を１サイクル受けることになる。
【００１０】
このような使用条件下で使用される保持器９の潤滑油流路１２が、図８に示すように、従来は凹溝（略コ字状溝の両隅部を円弧Ｒとした形状）によって形成されているため、ポケット１１に引張り掛かった場合、凹溝周辺の応力分布は、図９に示すようになり、隅Ｒから溝底へのつなぎ部周辺に最大応力Ｘが加わり、この部分より破損することがあった。
【００１１】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、保持器の潤滑油流路に加わる応力分布を軽減することができ、耐久性を向上できるトロイダル型無段変速機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、回転軸と、この回転軸の周囲にそれぞれ回転自在に支持され、それぞれの内周面同士を互いに対向させた第1と第２のディスクと、前記第１と第２のディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに設けられた変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、前記第１と第２のディスクの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト転がり軸受とを備え、前記第１及び第２のディスクの内周面はそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、前記パワーローラの周面は球面状の凸面であり、この周面と前記内周面とが互いに当接しており、前記スラスト転がり軸受は、複数の転動体と、この複数の転動体を転動自在に保持する保持器を備えたトロイダル型無段変速機において、前記保持器は、円輪状の主体と、それぞれがこの主体と直径方向中間部に設けられ前記転動体を転動自在に保持する複数のポケットと、これらポケットを横切る状態で、前記主体の内周縁と外周縁との間に設けられ、断面が単一円弧形の潤滑油流路とからなることを特徴とする。
【００１３】
前記構成によれば、強制的に送り込まれた潤滑油は保持器に設けられた潤滑油流路を通ってスラスト転がり軸受を潤滑することができ、また潤滑油流路は、断面が単一円弧形であるため、潤滑油流路に発生する応力が軽減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１及び図２は第１の実施形態を示し、従来と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。図１（ａ）は保持器の平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図、図２は潤滑油流路に発生する応力分布図である。
【００１６】
図１に示す保持器２１は、従来の技術で述べたように、トロイダル型無段変速機におけるパワーローラ６とトラニオン４との間に設けられたスラスト転がり軸受７に設けられている。保持器２１は、円輪状の主体２２と、それぞれがこの主体２２と直径方向中間部に設けられ、転動体２３を転動自在に保持する複数のポケット２４とから構成されている。さらに、これらポケット２４を横切る状態で、前記主体２２の内周縁と外周縁との間に潤滑油流路２５が設けられている。
【００１７】
主体２２の内周縁と外周縁に設けられた潤滑油流路２５は、断面が単一円弧形に形成されている。すなわち、保持器２１の主体２２は従来と同一の肉厚Ｔであり、潤滑油流路２５の溝底部間の距離ｔも従来と同一であるが、潤滑油流路２５の断面は、単一円弧Ｒ寸法Ｒ３ｍｍ〜Ｒ１０ｍｍ、溝底部間の距離ｔは少なくとも３ｍｍ以上に形成されており、好ましくは単一円弧Ｒ寸法Ｒ５ｍｍに形成されている。
【００１８】
発明者の実験によれば、潤滑油流路２５の断面を、単一円弧Ｒ寸法Ｒ５ｍｍにすると、潤滑油流路２５に発生する応力は約６０％に低下することが分かった。また、潤滑油流路２５の断面積も従来の凹溝と同等とすることができ、潤滑油流路２５を流れる潤滑油の流量は変わらない。
【００１９】
さらに、潤滑油流路２５の単一円弧Ｒ寸法を変えることにより、溝底部間の距離ｔを従来と同等かそれ以上に取ることも可能である。保持器２１は外輪とパワーローラ６との間に挟まれた形で設置されるため、限られた寸法内に収めなければならないが、前述したように、潤滑油流路２５の断面を単一円弧Ｒ寸法Ｒ３ｍｍ〜Ｒ１０ｍｍ、溝底部間の距離ｔは少なくとも３ｍｍ以上であることが望ましい。
【００２０】
このように構成することによって、従来と同様な使用条件下で使用される保持器２１の潤滑油流路２５が単一円弧とすることにより、潤滑油流路２５に発生する応力分布は、図２に示すようになり、最大応力Ｘを軽減でき、潤滑油流路２５からの破損を防止でき、耐久性を向上できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、トロイダル型無段変速機における保持器を、円輪状の主体と、この主体と直径方向中間部に設けられ転動体を転動自在に保持する複数のポケットとからなり、これらポケットを横切る状態で、主体の内周縁と外周縁との間に、断面が単一円弧形の潤滑油流路を設けることにより、保持器の潤滑油流路に加わる応力分布を軽減することができ、耐久性と信頼性を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、（ａ）は保持器の平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。
【図２】同実施形態の潤滑油流路に発生する応力分布図。
【図３】従来のトロイダル型無段変速機のスラスト転がり軸受及び潤滑装置を示す縦断側面図。
【図４】同じく押し付け力による内輪の変形状態を示す説明図。
【図５】同じくトラクション接触部に発生する接線方向の力を示す説明図。
【図６】同じくスラスト転がり軸受の転動体の公転速度を示す説明図。
【図７】同じくスラスト転がり軸受の転動体と保持器の接触荷重を示す説明図。
【図８】同じく（ａ）は保持器の平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ方向から見た側面図。
【図９】同じく潤滑油流路に発生する応力分布図。
【符号の説明】
１…回転軸
２…入力ディスク
３…出力ディスク
４…トラニオン
５…変位軸
６…パワーローラ
７…スラスト転がり軸受
２１…保持器
２２…主体
２３…転動体
２４…ポケット
２５…潤滑油流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toroidal-type continuously variable transmission in which a cage that holds a plurality of rolling elements in a rollable manner is improved.
[0002]
[Prior art]
In recent years, toroidal continuously variable transmissions have been used as transmissions for automobiles or as transmissions for various industrial machines. This toroidal type continuously variable transmission is known, for example, from Japanese Utility Model Laid-Open No. 7-35847, and its thrust rolling bearing and its lubricating device portion are shown in FIG.
[0003]
That is, an input disk 2 and an output disk 3 are rotatably supported around the rotary shaft 1 with their inner peripheral surfaces facing each other. Between the input disk 2 and the output disk 3, there is provided a trunnion 4 that swings around a pivot (not shown) that is twisted with respect to the central axis of both disks 2 and 3. The trunnion 4 is provided with a displacement shaft 5, and a power roller 6 rotatably supported around the displacement shaft 5 while being sandwiched between the input disk 2 and the output disk 3. Further, a thrust rolling bearing 7 is provided between the power roller 6 and the trunnion 4 to support a load in the thrust direction applied to the power roller 6.
[0004]
The inner peripheral surfaces 2a and 3a of the input disk 2 and the output disk 3 are concave surfaces each having an arc shape in cross section, and the peripheral surface 6a of the power roller 6 is a spherical convex surface. The peripheral surfaces 2a and 3a are in contact with each other. The thrust rolling bearing 7 includes a plurality of rolling elements 8 and a cage 9 that holds the plurality of rolling elements 8 in a freely rollable manner.
[0005]
The cage 9 is composed of a ring-shaped main body 10 and a plurality of pockets 11 that are respectively provided in the main body 10 and a diametrical intermediate portion and hold the rolling elements 8 in a freely rollable manner. Further, a lubricating oil flow path 12 formed of a concave groove is provided between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the main body 10 in a state of crossing these pockets 11.
[0006]
Therefore, according to the toroidal-type continuously variable transmission configured as described above, the cage 9 constituting the thrust rolling bearing 7 is displaced in the axial direction, and one surface of the cage 9 and the surface facing the one surface. Even when the two are in close contact with each other, a sufficient amount of lubricating oil flows through the lubricating oil passage 12 in the pockets 11 holding the rolling elements 8. As a result, there is no possibility that a part of the thrust rolling bearing 7 is significantly worn or seized.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the thrust rolling bearing 7 as the power roller bearing of the toroidal-type continuously variable transmission is configured to perform traction contact, and therefore, as shown in FIG. 3, the contact point between the thrust rolling bearing 7, the input disk 2 and the output disk 3 ( The load point) is only two places indicated by arrows and has a contact angle α. For this reason, since the inner ring 7a of the thrust rolling bearing 7 receives a force in the thrust direction, a radial component is also generated at an opposite position 180 ° on the circumference, so the annular thrust rolling bearing 7 is compressed in the radial direction. To do.
[0008]
By this compression, the inner ring 7a is deformed into an ellipse as shown in FIG. Further, for power transmission, a tangential force 2Ft as shown in FIG. 5 is generated in the traction contact portion. This force becomes a force P that tends to knock down the thrust rolling bearing 7 and causes an unbalance of the force.
[0009]
The revolution speed of the rolling element 8 of the thrust rolling bearing 7 used in such a state shows a distribution as shown in FIG. That is, the revolution speed of the rolling element 8 in the 2Ft direction is lower than the revolution speed of the rolling element 8 in the anti-2Ft direction (the length of the arrow indicates the revolution speed). Therefore, as shown in FIG. 7, the contact load between the rolling element 8 and the cage 9 is indicated by an arrow (the length indicates the magnitude of the contact load) in the anti-2Ft direction. In the 2Ft direction, the cage 9 is pushed in the direction opposite to the rotation direction. Therefore, a compressive stress is applied to the pocket 11a and a tensile stress is applied to the pocket 11b, and one pocket 11 is subjected to one cycle of a stress load of both compression and tension during one rotation of the cage 9. Become.
[0010]
As shown in FIG. 8, the lubricating oil flow path 12 of the cage 9 used under such usage conditions is conventionally formed by a concave groove (a shape in which both corners of the substantially U-shaped groove are arcs R). Since it is formed, when the pocket 11 is pulled, the stress distribution around the concave groove is as shown in FIG. 9, and the maximum stress X is applied around the joint from the corner R to the groove bottom. It was sometimes damaged.
[0011]
The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object of the present invention is toroidal continuously variable transmission that can reduce the stress distribution applied to the lubricating oil flow path of the cage and improve the durability. Is to provide a machine.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a first and second rotating shaft and first and second rotating shafts, each of which is rotatably supported around the rotating shaft and whose inner peripheral surfaces face each other. Disc, a trunnion that swings about a pivot that is twisted with respect to the central axis of the first and second discs, a displacement shaft that is provided on the trunnion, and a rotatable shaft around the displacement shaft And a power roller sandwiched between the first and second discs, and a power roller provided between the power roller and the trunnion to support a thrust load applied to the power roller. A thrust rolling bearing, and the inner peripheral surfaces of the first and second discs are concave surfaces each having an arc shape in cross section, and the peripheral surface of the power roller is a spherical convex surface, The inner surface The thrust rolling bearing is a toroidal continuously variable transmission that includes a plurality of rolling elements and a cage that holds the plurality of rolling elements in a freely rolling manner. A ring-shaped main body, a plurality of pockets each provided in the middle portion in the diametrical direction and holding the rolling element so as to be freely rollable, and between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the main body in a state crossing the pockets And a lubricating oil passage having a single arc shape in cross section.
[0013]
According to the above configuration, the forcedly fed lubricating oil can lubricate the thrust rolling bearing through the lubricating oil flow path provided in the cage, and the lubricating oil flow path has a single circular cross section. Due to the arc shape, the stress generated in the lubricating oil flow path is reduced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
1 and 2 show a first embodiment, and the same components as those in the prior art are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. 1A is a plan view of the cage, FIG. 1B is a side view seen from the direction of arrow A in FIG. 1A, and FIG. 2 is a distribution diagram of stress generated in the lubricating oil passage.
[0016]
As described in the prior art, the cage 21 shown in FIG. 1 is provided on the thrust rolling bearing 7 provided between the power roller 6 and the trunnion 4 in the toroidal type continuously variable transmission. The cage 21 includes a ring-shaped main body 22 and a plurality of pockets 24 that are respectively provided in the intermediate portion in the diameter direction with the main body 22 and hold the rolling elements 23 in a freely rollable manner. Further, a lubricating oil passage 25 is provided between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the main body 22 so as to cross the pockets 24.
[0017]
The lubricating oil flow path 25 provided on the inner and outer peripheral edges of the main body 22 is formed in a single arc shape in cross section. That is, the main body 22 of the cage 21 has the same thickness T as the conventional one, and the distance t between the groove bottoms of the lubricating oil flow channel 25 is also the same as the conventional one. The arc R dimension R3 mm to R10 mm and the distance t between the groove bottoms are at least 3 mm or more, preferably a single arc R dimension R5 mm.
[0018]
According to the inventor's experiment, it was found that when the cross section of the lubricating oil passage 25 has a single arc R dimension R5 mm, the stress generated in the lubricating oil passage 25 is reduced to about 60%. Further, the cross-sectional area of the lubricating oil passage 25 can be made equal to that of the conventional concave groove, and the flow rate of the lubricating oil flowing through the lubricating oil passage 25 is not changed.
[0019]
Furthermore, by changing the single arc R dimension of the lubricating oil passage 25, the distance t between the groove bottoms can be made equal to or greater than the conventional distance t. Since the cage 21 is installed in a shape sandwiched between the outer ring and the power roller 6, it must be accommodated within a limited size. However, as described above, the lubricating oil passage 25 has a single cross section. The arc R dimension R3 mm to R10 mm, and the distance t between the groove bottoms is preferably at least 3 mm.
[0020]
With this configuration, the distribution of stress generated in the lubricating oil flow path 25 when the lubricating oil flow path 25 of the cage 21 used under the same usage conditions as in the past is a single arc is shown in FIG. 2, the maximum stress X can be reduced, the breakage from the lubricating oil passage 25 can be prevented, and the durability can be improved.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the cage in the toroidal-type continuously variable transmission is provided with a ring-shaped main body and the main body and a diametrically intermediate portion to hold the rolling element in a freely rollable manner. By providing a lubricating oil flow path having a single circular arc section between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the main body in a state crossing these pockets, The stress distribution applied to the road can be reduced, and the durability and reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view of a cage, and FIG. 1B is a side view as viewed from the direction of arrow A in FIG.
FIG. 2 is a distribution diagram of stress generated in the lubricating oil passage according to the embodiment;
FIG. 3 is a longitudinal side view showing a thrust rolling bearing and a lubricating device of a conventional toroidal-type continuously variable transmission.
FIG. 4 is an explanatory view showing a deformed state of the inner ring by a pressing force.
FIG. 5 is an explanatory view showing a tangential force similarly generated in the traction contact portion.
FIG. 6 is an explanatory view showing the revolution speed of the rolling element of the thrust rolling bearing.
FIG. 7 is an explanatory view showing the contact load between the rolling element and the cage of the thrust rolling bearing.
8A is a plan view of the cage, and FIG. 8B is a side view as seen from the direction of arrow B in FIG. 8A.
FIG. 9 is a distribution diagram of stress generated in the lubricating oil flow path.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating shaft 2 ... Input disk 3 ... Output disk 4 ... Trunnion 5 ... Displacement shaft 6 ... Power roller 7 ... Thrust rolling bearing 21 ... Cage 22 ... Main body 23 ... Rolling body 24 ... Pocket 25 ... Lubricating oil flow path

Claims

回転軸と、この回転軸の周囲にそれぞれ回転自在に支持され、それぞれの内周面同士を互いに対向させた第1と第２のディスクと、前記第１と第２のディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに設けられた変位軸と、この変位軸の周囲に回転自在に支持された状態で、前記第１と第２のディスクの間に挟持されたパワーローラと、このパワーローラと前記トラニオンとの間に設けられ、このパワーローラに加わるスラスト方向の荷重を支承するスラスト転がり軸受とを備え、前記第１及び第２のディスクの内周面はそれぞれ断面が円弧形の凹面であり、前記パワーローラの周面は球面状の凸面であり、この周面と前記内周面とが互いに当接しており、前記スラスト転がり軸受は、複数の転動体と、この複数の転動体を転動自在に保持する保持器を備えたトロイダル型無段変速機において、
前記保持器は、円輪状の主体と、それぞれがこの主体と直径方向中間部に設けられ前記転動体を転動自在に保持する複数のポケットと、これらポケットを横切る状態で、前記主体の内周縁と外周縁との間に設けられ、断面が単一円弧形の潤滑油流路とからなることを特徴とするトロイダル型無段変速機。A rotation shaft, a first and a second disc that are rotatably supported around the rotation shaft and have their inner peripheral surfaces facing each other, and a central axis of the first and second discs A trunnion that swings about a pivot in a twisted position, a displacement shaft provided on the trunnion, and the first and second discs in a state of being rotatably supported around the displacement shaft. A power roller sandwiched between the power roller and the trunnion, and a thrust rolling bearing for supporting a load in a thrust direction applied to the power roller. Each of the peripheral surfaces is a concave surface having an arc shape in cross section, the peripheral surface of the power roller is a spherical convex surface, the peripheral surface and the inner peripheral surface are in contact with each other, and the thrust rolling bearing is plural In a toroidal type continuously variable transmission including a rolling element and a cage that holds the rolling elements in a freely rolling manner,
The retainer includes a ring-shaped main body, a plurality of pockets that are respectively provided in the middle portion of the main body and the diametrical direction, and hold the rolling element so as to be able to roll freely. A toroidal-type continuously variable transmission that is provided between the outer circumferential edge and the outer peripheral edge and has a single-circular lubricating oil passage.