JPH10292859A - ベルト式無段変速機のプーリ軸支持軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト式無段変速機１のプーリ軸支持軸受に
おいて、多点接触軸受を用い、アキシャルすきまが、よ
り小さく、かつ、コンパクトで安価なプーリ支持軸受を
得る。 【解決手段】 少なくとも内輪１２及びボール１４の残
留オーステナイト量を５％以下とした４点接触玉軸受９
を用いる。さらに、内輪１２又は外輪１３の軌道面１２
ａ，１３ａの少なくとも一方に浸炭窒化処理等の熱処理
を施し、表面の残留オーステナイト量を１０％以上にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両のベルト式無段
変速機のプーリ軸支持装置に関し、詳しくはスラスト荷
重とベルトによるラジアル荷重とを同時に受ける軸受に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ベルト式無段変速機１は図１に示すよう
に、二分割されたプライマリプーリ２、セカンダリプー
リ３の間にベルト４が巻かれておりそれぞれの二分割さ
れたプーリ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂのベルト掛かり幅を
ベルトがゆるまないように油圧サーボ装置５，６等によ
り相対的に広げたり、狭めたりすることで無段変速を行
っている。セカンダリプーリ軸７は、軸出力を後段に伝
達するための歯車８がヘリカル歯車であるため、反力と
してスラスト荷重をうけるが、セカンダリプーリ軸７を
支持する軸受９が通常のボールベアリングだと、アキシ
ャルすきまが大きく、スラスト荷重の変化に対し、軸方
向に変動する。この変動が大きいと、プライマリプーリ
２とセカンダリプーリ３に芯ずれが起き、プーリの早期
摩耗、ベルト４の耐久性が低下するといった不具合が発
生する。

【０００３】そこで、特公平８−３０５２６号公報のも
のでは、外内輪の曲率半径をボール直径に近づけ、アキ
シャルすきまを小さくしている。また、複列アンギュラ
玉軸受を使って、予圧をかけた状態で使用することでア
キシャルすきまを０とすることも可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平８−３
０５２６の外内輪の曲率を小さくする方法は、アキシャ
ルガタを小さくするのに限界があり、十分な効果を得る
のが難しい。また、軸の寸法や軸受内径寸法のばらつき
がアキシャルすきまに影響を与えアキシャルすきまのば
らつきが大きくなるため、軸寸法精度、内径寸法精度の
厳しい管理が必要となるという問題があった。

【０００５】さらに、複列アンギュラ玉軸受を使用する
方法は、ガタはなくなるものの軸受のコストが非常に高
くなるだけでなく、軸方向の大きなスペースが必要とな
るため、実用には適さないという問題があった。

【０００６】一方、前述した、特公平８−３０５２６号
公報において、軸方向変位の少ない３点又は４点の多点
接触軸受の利用が検討されているが、大きいベルトによ
るラジアル荷重に対する対策を考慮する必要があるとの
記載があるのみで、多点接触軸受をベルト式無段変速機
のプーリ軸支持軸受に利用する具体的な手段はなかっ
た。また、一般に多点接触軸受はスラスト方向荷重を受
けるような場合に使用されており、ラジアル荷重を受け
高速回転するベルト式無段変速機のプーリ軸支持軸受に
使用される例はなかった。

【０００７】本発明の目的は、かかるベルト式無段変速
機のプーリ軸支持軸受において、多点接触軸受を用い、
アキシャルすきまが、より小さく、かつ、コンパクトで
安価なプーリ支持軸受を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、４点接触玉
軸受はラジアル荷重がかかった場合ボールが三点又は四
点で接触するため、接触矛盾、すなわちボールが軸回り
の公転と、軸とは方向の異なる自転（スピン）するた
め、ボールが内外輪転動面に対し大きな滑りを生じ、高
速回転時には、発熱大となり、内輪、ボールの残留オー
ステナイトが分解して寸法変化（膨張）し、結果として
すきまがマイナスとなり焼付にいたる。これを防止する
ためには、少なくとも内輪、ボールの残留オーステナイ
ト量を５％以下にして、熱による寸法変化（すきまの変
化）を少なくするとよいことを知得した。そこで、この
知得により、本発明においては、ベルト式無段変速機の
セカンダリープリー軸のラジアル及びスラスト荷重を受
けるためので軸受において、少なくとも内輪及びボール
の残留オーステナイト量を５％以下とした４点接触玉軸
受をベルト式無段変速機のプーリ軸支持軸受として提供
することによって、上記課題を解決した。

【０００９】また、４点接触玉軸受ではすべりによりボ
ールと内輪の間、又はボールと外輪の間の油膜形成が不
良となり、金属接触からはくりにいたるのを避けるため
内輪又は外輪の軌道面の少なくとも一方に浸炭窒化処理
等の熱処理を施し、表面の残留オーステナイト量を１０
％以上にするようにした。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、説
明すると、図１は本発明のプーリ軸支持軸受を使用する
ベルト式無段変速機の縦断面図である。図１において、
ベルト式無段変速機１は、図示しないエンジン等の駆動
軸からの入力を入り切り可能にされた電磁粉式クラッチ
部２１、クラッチ部からの入力を前後進等選択して出力
する切換部２２、切換部からの入力を無段変速して出力
するようにされたプーリ比変換部２３及び無段変速され
た入力を出力可能にされた終減速部２４から構成され、
エンジンの出力を無段変速して中間減速ギヤ等を介して
車輪へ動力を伝えるようにされている。

【００１１】プーリ比変換部２３は、切換部２２からの
出力を伝達するプライマリプーリ軸１０と、終減速部２
４にヘリカル歯車８で伝達出力可能にされたセカンダリ
ープーリ軸７がプライマリプーリ軸に平行配置されてい
る。プライマリプーリ軸１０、セカンダリープーリ軸７
にはそれぞれプライマリプーリ２ａ，２ｂ、セカンダリ
プーリ３ａ，３ｂが設けられ、両プーリに掛け渡された
エンドレスの駆動ベルト４により動力が伝達可能にされ
ている。両プーリはいずれも軸に固定された固定プーリ
２ｂ，３ｂと軸方向に移動可能にされた可動プーリ２
ａ，３ａとからなり、可動プーリを油圧サーボ装置５，
６で軸方向に位置制御することにより、プーリ間隔を可
変にするようにされている。そして、油圧サーボ装置
５，６で駆動ベルト４が緩まないようにプライマリプー
リ２とセカンダリプーリ３のプーリ間隔を逆の関係に変
化させ、プーリ比を無段階に変換し、無段変速した動力
がセカンダリープーリ軸７に出力される。なお、図にお
いて、可動プーリ２ａ，３ａの上半分の図はプーリが開
いた状態、下半分の図は狭まった状態を示したものであ
る。

【００１２】セカンダリプーリ側のセカンダリープーリ
軸７は反プーリ側端からローラベアリング１１、ヘリカ
ル歯車８、油圧サーボ装置６、セカンダリプーリ３の可
動プーリ３ａ、固定プーリ３ｂ及び本発明の４点接触玉
軸受９が順次配設されている。４点接触玉軸受９は内輪
１２、外輪１３、ボール１４から成り、内輪をセカンダ
リープーリ軸７の段部７ａにロックナット１５ａで固定
し、外輪をサイドケース凹部１６ａに嵌合されプレート
１７で抜止めが施されている。ローラベアリング１１は
内輪１８、外輪１９、円筒ころ２０から成り、内輪をセ
カンダリープーリ軸７にロックナット１５ｂで固定さ
れ、外輪がサイドケース凹部１６ｂに嵌合されている。

【００１３】本発明の４点支持玉軸受については、基材
に軸受綱、例えば、ＪＩＳ Ｇ ４８０５のＳＵＪ２相
当の軸受鋼を用い、ずぶ焼入れの後、高温焼き戻し又は
サブゼロ処理を施すことで内輪、ボールの残留オーステ
ナイト量を５％以下に調整する。

【００１４】また、さらに、内輪１２又は外輪１３の軌
道面１２ａ，１３ａに浸炭窒化処理等の熱処理を施し、
表面の残留オーステナイト量を１０％以上とする。ただ
し、全体の残留オーステナイト量は５％以下にする。例
えば、浸炭窒化処理等の熱処理を施し、高温焼き戻し、
又はサブゼロ処理を行うことで、表面の残留オーステナ
イト量を１０％以上とし、内部の残留オーステナイト量
を５％以下とするよい。

【００１５】かかる構成において、終減速部２４に動力
を伝達する歯車は高荷重に耐え、動力をスムースに伝達
する等の目的のためヘリカル歯車８が使用される。従っ
て、セカンダリープーリ軸７から終減速部２４に動力を
伝達する際に、前進時、減速および後進時にそれぞれ軸
方向に反力が作用し、セカンダリープーリ軸を図でみて
右方、又は左方に移動させようとする。また、プライマ
リプーリ２とセカンダリプーリ３の間にベルト４が巻か
れており、セカンダリープーリ軸７にはベルトの引張力
がかかる。このため、セカンダリープーリ軸７には、軸
方向とラジアル方向の両方の力が働く。セカンダリープ
ーリ軸７の右端側は構造上のスペースの関係でころ軸受
１１が設けられ、ラジアル方向に力を充分受けるとがで
きるが、軸方向の力は受けることができない。そこで、
セカンダリープーリ軸７の左端側に４点接触玉軸受９が
設けられ、これにより、ラジアル方向の他、ころ軸受１
１では受けることができない軸方向荷重を受けるように
されている。

【００１６】４点接触玉軸受９はスラスト及びラジアル
荷重がかかるために、接触矛盾をおこし、ボールが内外
輪転動面に対し大きな滑りを生じて発熱する。しかし、
本発明においては、４点接触玉軸受は内輪１２、ボール
１４の残留オーステナイト量を５％以下にすることによ
って、熱による寸法変化が少なくなるようにしたので、
発熱によって焼きつくことがない。なお、外輪１３は熱
によって隙間が大きくなる方向であるので、かかる処理
を施さなくとも焼きつくことはないが、残留オーステナ
イト量を５％以下にすれば、寸法変化が少ないので、軸
受の隙間を増すことがなく、軸方向、ラジアル方向の隙
間によるガタを防止できる。

【００１７】また、４点接触玉軸受９の内輪１２又は外
輪１３の軌道面１２ａ，１３ａの少なくとも一方に浸炭
窒化処理等の熱処理を施し、表面の残留オーステナイト
量を１０％以上にしているので、すべりによるボール１
４と内輪の間、又はボールと外輪の間の油膜形成が不良
となっても金属接触からはくりにいたるのを避けられ
る。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の内輪（材質 ＪＩＳ Ｇ ４
８０５ ＳＵＪ２相当）、ボール（材質 ＪＩＳ Ｇ
４８０５ ＳＵＪ２相当）を熱処理し全体の残留オース
テナイト量を５％以下とし、内輪及び外輪に浸炭窒化処
理等の熱処理を施し、表面の残留オーステナイト量を１
０％以上とした４点接触玉軸受について、ベルト式無段
変速機と同様な試験荷重を与え、ベンチテストを行っ
た。試験１においては、 （１）試験軸受（φ９０×φ４０×１９） （２）試験条件 (1-1) 合成荷重下試験 ラジアル荷重 Fr=622kgf スラスト（アキシャル）荷重 Fa=204kgf 回 転 数 N=10,000rpm) (1-2) 純ラジアル荷重下試験 ラジアル荷重 Fr=500〜1300kgf 回 転 数 N=10,000rpm) (2) 試験枠温度１４０℃ (3) 潤滑油 ＡＴＦ油４０cc/min の条件で焼き付きの発生の有無を試験した。その結果、
いずれの荷重条件でも前述した接触矛盾の発生での高速
回転にもかかわらず焼付き発生無かった。

【００１９】さらに、同仕様の４点接触玉軸受におい
て、次の試験条件で、寿命試験を行った。 (1) ラジアル荷重 Fr=1602kgf スラスト（アキシャル）荷重 Fa=1286kgf 回 転 数 N=2,100rpm (2) 潤滑油；ＡＴＦ油、オイルレベル；軸心下３０mm 油 温；１００℃ その結果、寿命は21.2×10⁶rev（回転）となり、ベルト
式無段変速機のプーリ軸支持軸受に充分使用可能なもの
となった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、内輪、又は、ボールの
残留オーステナイト量を５％以下としたので、４点接触
玉軸受のラジアル荷重がかかる場合の接触矛盾によって
生じるすべりによる発熱があっても、すきまの変化がす
くなく、焼付きにいたらないので、４点接触軸受をベル
ト式プーリ支持軸受に使用できるものとなった。さら
に、内輪又は外輪の少なくとも一方に浸炭窒化処理等の
熱処理を施し、外輪又は内輪の表面のみの残留オーステ
ナイトを増大したので、すべりによる金属接触がおこっ
ても、応力集中が少なく、長寿命なベルト式プーリ支持
軸受とすることができる。

【００２１】このように、本発明においてはベルト式プ
ーリ支持軸受に４点接触軸受を使用できるようにしたの
で、アキシャルすきまが、より小さく、かつ、コンパク
トで安価なベルト式プーリ支持軸受を提供するものとな
った。

【００２２】さらに、無負荷の状態でもアキシャルガタ
が少ない。アキシャル荷重がかかっても、アキシャル玉
軸受と同等の剛性が得られアキシャルガタが少なく、同
一アキシャル剛性をもつ複列アンギュラ玉軸受と比べ省
スペース低コストである。また、軸寸法内径寸法のばら
つきの影響が少なく安定した低アキシャルガタとなる等
の有利な効果を奏することができるものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のベルト式無段変速機のプーリ軸支持軸
受を使用するベルト式無段変速機の縦断面図である。

【符号の説明】

１ ベルト式無段変速機 ７ セカンダリープーリ軸 ９ ４点接触軸受 １２ 内輪 １３ 外輪 １４ ボール １２ａ，１３ａ 軌道面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルト式無段変速機のセカンダリープリ
   ー軸のプリー近傍に配設されラジアル及びスラスト荷重
   を受けるためので軸受であって、該軸受は少なくとも内
   輪及びボールの残留オーステナイト量を５％以下とした
   ４点接触玉軸受であることを特徴とするベルト式無段変
   速機のプーリ軸支持軸受。
2. 【請求項２】 前記４点接触玉軸受の内輪又は外輪の軌
   道面の少なくとも一方に浸炭窒化処理等の熱処理を施
   し、表面の残留オーステナイト量を１０％以上とするこ
   とを特徴とする請求項１のベルト式無段変速機のプーリ
   軸支持軸受。