(57)【要約】【課題】  Ｖプーリと歯付きリングの接触面における油膜形成性を向上させて表面の損傷を防止する。【解決手段】  トラクションドライブ装置は、ケーシング10に回転自在に支持された第一の回転軸７および第二の回転軸６と、第一の回転軸７に支持された溝幅が可変のＶプーリ４と、Ｖプーリ４と係合し、外周を支えられたリング３と、第二の回転軸６まわりにリング３を移動させるための機構とから構成され、Ｖプーリ４およびリング３の少なくとも一方の接触面に円周方向と交差する方向の研削痕26もしくは無数の微小なくぼみ28を設け、または、いずれか一方の接触面に円周方向と交差する方向の研削痕26を設け、他方の接触面に無数の微小なくぼみ28を設けてある。【選択図】  図１
2006349103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、
ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、
第一の回転軸に軸方向移動可能に支持された一対の円板で構成された溝幅が可変のＶプーリと、
Ｖプーリと係合し、外周を支えられたリングと、
第二の回転軸まわりにリングを移動させるための機構と
から構成され、Ｖプーリおよびリングの少なくとも一方の接触面が円周方向と交差する方向の研削痕を有するトラクションドライブ装置。
【請求項２】
ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、
ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、
第一の回転軸に軸方向移動可能に支持された一対の円板で構成された支持された溝幅が可変のＶプーリと、
Ｖプーリと係合し、外周を支えられたリングと、
第二の回転軸まわりにリングを移動させるための機構と
から構成され、Ｖプーリおよびリングの少なくとも一方の接触面が無数の微小なくぼみを有するトラクションドライブ装置。
【請求項３】
ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、
ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、
第一の回転軸に軸方向移動可能に支持された一対の円板で構成された支持された支持された溝幅が可変のＶプーリと、
Ｖプーリと係合し、外周を支えられたリングと、
第二の回転軸まわりにリングを移動させるための機構と
から構成され、Ｖプーリおよび歯付きリングのうちのいずれか一方の接触面が円周方向と交差する方向の研削痕を有し、他方の接触面が無数の微小なくぼみを有するトラクションドライブ装置。
【請求項４】
Ｖプーリの接触面の粗さがリングの接触面の粗さより大きい請求項１、２または３のトラクションドライブ装置。
【請求項５】
Ｖプーリの接触面とリングの接触面の合成粗さが０．８μｍ以下である請求項１、２、３  または４のトラクションドライブ装置。
【請求項６】
Ｖプーリを構成する円すい形状の接触面をもった円板の前記接触面を加工する方法であって、円板を回転自在に支持し、円板の回転軸線に対して研削砥石の回転軸線を直交させ、円板を回転させるとともに研削砥石を回転させ、円板の接触面と平行に、かつ、円板の半径方向に研削砥石を移動させることからなるトラクションドライブ装置用Ｖプーリの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車や各種産業機械で使用されるトラクションドライブ装置および同装置用Ｖプーリの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、幅調整機構をもったＶプーリと、Ｖプーリの間に挟まれてトラクション力により動力を伝達する歯付きリングと、これにかみ合う歯車からなる無段変速トラクションドライブ装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２６３８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記トラクションドライブ装置は、トラクション力によって動力を伝達するものであるため、Ｖプーリと歯付きリングの接触部には十分な油膜が形成されなければならない。Ｖプーリと歯付きリングの接触部は略楕円形状となるが、その接触楕円の長軸は主たる速度の方向を向いている。接触楕円の長軸と物体の速度の方向が一致するとき、流体の短軸方向への横漏れ現象のため油膜が発生しにくい。油膜が薄くなると金属接触を起こし、表面の損傷を生じる場合がある。
【０００４】
この発明の主要な目的は、Ｖプーリと歯付きリングの接触面における油膜形成性を向上させて表面の損傷を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のトラクションドライブ装置は、ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、第一の回転軸に軸方向移動可能に支持された一対の円板で構成された溝幅が可変のＶプーリと、Ｖプーリと係合し、外周を支えられたリングと、第二の回転軸まわりにリングを移動させるための機構とから構成され、Ｖプーリおよびリングの少なくとも一方の接触面が円周方向と交差する方向の研削痕を有することを特徴とするものである。これにより、Ｖプーリと歯付きリングの接触面における油膜形成性が向上する。
【０００６】
請求項２の発明は、ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、第一の回転軸に軸方向移動可能に支持された一対の円板で構成された支持された溝幅が可変のＶプーリと、Ｖプーリと係合し、外周を支えられたリングと、第二の回転軸まわりにリングを移動させるための機構とから構成され、Ｖプーリおよびリングの少なくとも一方の接触面が無数の微小なくぼみを有することを特徴とするものである。これにより、Ｖプーリと歯付きリングの接触面における油膜形成性が向上する。
【０００７】
請求項３の発明は、ケーシングに回転自在に支持された第一の回転軸と、ケーシングに回転自在に支持された第二の回転軸と、第一の回転軸に軸方向移動可能に支持された一対の円板で構成された支持された支持された溝幅が可変のＶプーリと、Ｖプーリと係合し、外周を支えられたリングと、第二の回転軸まわりにリングを移動させるための機構とから構成され、Ｖプーリおよび歯付きリングのうちのいずれか一方の接触面が円周方向と交差する方向の研削痕を有し、他方の接触面が無数の微小なくぼみを有することを特徴とするものである。これにより、Ｖプーリと歯付きリングの接触面における油膜形成性が向上する。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１、２または３のトラクションドライブ装置において、Ｖプーリの接触面の粗さがリングの接触面の粗さより大きいことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１、２、３または４のトラクションドライブ装置において、Ｖプーリの接触面とリングの接触面の合成粗さが０．８μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６の発明は、Ｖプーリを構成する円すい形状の接触面をもった円板の前記接触面を加工する方法であって、円板を回転自在に支持し、円板の回転軸線に対して研削砥石の回転軸線を直交させ、円板を回転させるとともに研削砥石を回転させ、円板の接触面と平行に、かつ、円板の半径方向に研削砥石を移動させることからなる。これにより、円板の接触面に円周方向と交差する方向の研削痕が形成される。このとき、研削砥石の送り速度に対して円板の回転速度を十分に遅くすることで、研削痕の方向を限りなく半径方向に近づけることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、Ｖプーリおよび歯付きリングのいずれか一方または双方の接触面に、円周方向に対して交差する研削痕または無数の微小なくぼみを設けたことにより、接触楕円の短軸方向への潤滑油の横漏れ現象を回避して油膜形成を促進することができる。したがって、Ｖプーリと歯付きリングの接触面における油膜形成性が向上し、表面損傷を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に従ってこの発明の実施形態を以下に詳述する。
【００１３】
図１（ａ）はこの発明の実施の形態を示すトラクションドライブ装置の構想図で、図２は断面図である。図１（ａ）および図２から理解できるように、溝幅が可変のＶプーリ４でリング３を挟んだ構造である。この実施の形態ではリング３は外周に歯車のような歯をもっているため、以下では歯付きリングと呼ぶこととする。図２に示すように、ケーシング１０内に、互いに平行な第一の回転軸６と第二の回転軸７がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。この実施の形態では、これらの回転軸６，７間でトルク伝達を行い、一方の回転軸（６または７）を入力軸とすると、他方の回転軸（７または６）が出力軸となる関係にある。
【００１４】
第一の回転軸６には歯車２が固定してある。歯車２は歯付きリング３とかみ合っている。歯付きリング３の側面の断面形状はＶプーリ４の溝の断面形状と実質的に一致している。歯付きリング３は、歯車２の歯とかみ合う歯と、平行な円筒状ガイド面８を有し、ガイド面８にてガイドローラ１と接する。歯付きリング３のガイドには、図示するように歯付きリング３の外周面と接して転動するガイドローラ１を採用するほか、歯付きリング３との接触荷重は小さいため、歯付きリング３と滑り接触する滑り軸受（シュー）を採用してもよい。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、この実施の形態では四つのガイドローラ１，１ａが設けてあり、そのうちの二つ、つまり、歯車２の両側に配置した一対の円板１ｂで構成されるガイドローラ１ａと、同図の上部に現れているガイドローラ１の断面が図２に示してある。ガイドローラ１ａは回転軸６に回転自在に固定してある。それ以外のすべてのガイドローラ１はそれぞれ回転自在にアーム１３に支持されている。したがって、ガイドローラ１相互の位置関係は固定的である。これらのガイドローラ１のうち図１の左端に現れているガイドローラ１は、歯付きリング３の振れ防止の役割を持たせてある。アーム１３は回転軸６と同軸に、ケーシング１０のスリーブ１７に旋回自在に支持されている。
【００１６】
第二の回転軸７はスプライン軸部１２を有し、このスプライン軸部１２にＶプーリ４をスプライン嵌合させてある。Ｖプーリ４は一対の円板からなり、各円板は軸７の軸方向に移動可能である。Ｖプーリ４は溝幅調節機構９を備えている。溝幅調節機構９は、回転軸７と同軸に支持された一対のフェイスカム２１，２２と、スラスト軸受１５とを含む。一対のフェイスカムのうち、可動フェイスカム２１は回転軸７の軸方向に移動可能で、かつ、スラスト軸受を介してＶプーリ４と接している。固定フェイスカム２２はケーシング１０に固定してある。
【００１７】
一対のフェイスカムは、相対回転により、接近または離反するように、斜面で接触している。この斜面間にボールを介在させることにより移動が滑らかとなる。図３に例示したフェイスカム２１，２２はらせん状の斜面にて接触しており、可動フェイスカム２１が回転すると固定フェイスカム２２と接近または離反する。したがって、可動フェイスカム２１の回転に伴い、その回転方向によって、スラスト軸受１５を介してプーリ４を相互に接近する向きに移動させ、または、プーリ４が離反する向きに移動するのを許容する。
【００１８】
アーム１３に歯車２３を固定し、アーム１３の旋回軸と同軸に支持させてある。また、可動フェイスカム２１は外周に歯を有し、図２に符号２０で示すかみ合い部にて歯車２３とかみ合っている。したがって、可動フェイスカム２１はアーム１３の旋回と連動して回転する。ケーシング１０内のスリープ１７上にあり、アーム１３の旋回に連動して回転する歯車２３が、かみ合い部２０を介して回転力を左右にある可動フェイスカム２１に伝える。この動作により、プーリ４の軸方向移動に連動して、ガイドローラ１群が中心Ｏ１まわりに旋回し、歯付きリング３をプーリ４に接触させながら接触点を移動させることができる。
【００１９】
一対の歯車２３が連結部１８によって互いに一体化しており、したがって、一対の歯車２３は同期してのみ回転する。その結果、図２の左右の溝幅調節機構９における可動フェイスカム２１が同じ方向に回転する。図２の右側の溝幅調節機構９と左側の溝幅調節機構９とではフェイスカム２１，２２の配置が逆になっているため、可動フェイスカム２１が同じ方向に回転すると、それらは互いに逆方向に移動することになる。このようにして、Ｖプーリ４を構成する一対の円板が接近または離反する方向に移動し、Ｖプーリ４の溝幅が変化する。
【００２０】
歯付きリング３は三つ以上のガイドローラ１，１ａで外周から拘束されているため、中心軸がなくても回転が可能である（心なしローラ）。ガイドローラ１はアーム１３で連結してあり、アーム１３を旋回させることによって中心Ｏ１まわりに歯付きリング３の回転中心を移動させることができる。したがって、歯付きリング３の外周に切った歯は歯車２と常にかみ合った状態にある。歯付きリング３とＶプーリ４間のすきまが生じないようにＶプーリ４とアーム１３を制御すれば、歯付きリング３が中心Ｏ１まわりに移動することにより、Ｖプーリ４との接触点が変化し、一定の歯車２の回転数に対し、Ｖプーリ４の速度を連続的に変えることができる。このようにして、いわゆるＣＶＴ（Continuously Variable Transmissions）が構成される。
【００２１】
Ｖプーリ４を支持する回転軸７を入力側とすると、歯付きリング３を押し込んだ状態が減速状態となる。伝達トルクが同じであれば、歯付きリング３を押し込んだときのＶプーリ４による挟み込み力は大きくすべきで、逆には付きリング３とＶプーリ４との接触点が大径側にあるときは小さくてよい。挟み込み力によるＶプーリ４の曲げ応力を考えた場合、大径接触時の挟み込み力を軽減できる、Ｖプーリ４を入力とすること方法が、出力とするよりもベターである。
【００２２】
図１（ａ）に矢印で示す方向にＶプーリ４から回転力が入力されると、Ｖプーリ４から歯付きリング３に力Ｆが作用し、ほぼ同じ大きさの力が歯車２から作用する。歯車２からの反力が歯付きリング３をＶプーリ４に押し込む方向に働くため、伝達トルクの増大に伴い自動的に接触力が大きくなる。
【００２３】
ところで、一般的なＶプーリ４の加工方法は、図４に示すように、水平に支持したワーク（Ｖプーリ４を構成する円板）Ｗを高速回転させ、ワーク回転軸に対して研削砥石２４の回転軸を直交させ、ワーク表面と平行に送りをかける。この場合、ワークＷの表面の加工痕は図５に示すように同心円状となる。
【００２４】
Patir-Cheng (Transactions Of The American Society Of Mechanical Engineers (ASME), Vol. 100, 1, 1978, p.12)は粗さの方向性と油膜厚さの関係について示しており、粗さの方向と流体の流れの方向が一致する場合より、直交する場合や等方性である場合のほうが油膜が厚くなると述べている。そこで、図１（ｂ）に示すように半径方向の加工痕を設ければ油膜が厚くなる。
【００２５】
図１（ｂ）に示すような加工痕を形成するためには、図６に示すような加工方法を採用すればよい。すなわち、ワーク（Ｖプーリ４を構成する円）Ｗを回転自在に支持し、ワークＷの回転軸線に対して研削砥石２４の回転軸線を直交させ、ワークＷを回転させるとともに研削砥石２４を回転させ、ワークＷの半径方向に、かつ、ワークＷの円すい形状をした接触面と平行に、研削砥石２４を移動させる。ここで、研削砥石２４の送り速度に対してワークＷの回転速度を十分に遅くすれば、図１（ｂ）に示すように限りなく半径方向を向いた加工痕が形成できる。
【００２６】
油膜形成性向上のための粗さの方向性は、図１（ｂ）に示すような半径方向を含む、円周方向に対して交差する方向に限らず、たとえば図１（ｃ）に示すように、表面に無数の微細なくぼみを設けて等方性の粗さとしてもよい。このようなくぼみは、たとえばバレル加工、噴射加工、あるいはレーザ加工などによって形成することができる。ただし、金属接触を避けるため、突起はあってはならない。したがって、くぼみの形成後、くぼみの周囲に盛り上がりのある場合は、ラッピングなどによってこれを除去するのが望ましい。
【００２７】
上では図１（ｂ）または図１（ｃ）に示したような加工痕をＶプーリ４に設ける場合について述べたが、同様の加工痕を歯付きリング３に設けてもよく、あるいは、双方に設けてもよい。後者の場合、Ｖプーリ４と歯付きリング３に同じ加工痕を設けるほか、いずれか一方には図１（ｂ）のような加工痕を設け、他方には図１（ｃ）のような加工痕を設けるというように配分することも可能である。
【００２８】
また、高周速側であるＶプーリ４の接触面の粗さを歯付きリング３の接触面の粗さより大とすることで、油膜形成性がさらに向上する。さらに、Ｖプーリ４の接触面の粗さと歯付きリング３の接触面の粗さの合成粗さを０．８μｍ以下とするのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）は実施の形態を示すトラクションドライブ装置の構想図、（ｂ）（ｃ）はＶプーリの接触面の正面図である。
【図２】図１（ａ）のトラクションドライブ装置の断面図である。
【図３】（ａ）は図１（ａ）におけるフェイスクラッチの分解斜視図、（ｂ）はフェイスクラッチの作動要領を示す側面図である。
【図４】一般的なＶプーリの接触面の加工方法を説明するための側面図である。
【図５】図４の加工方法によるＶプーリの接触面の正面図である。
【図６】図１（ｂ）に示す接触面の加工方法を説明するための側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１ａ  ガイドローラ
２  歯車
３  歯付きリング
４  プーリ
５  接触部
６  軸
７  軸
８  ガイド面
９  溝幅調節機構
１０  ケーシング
１２  スプライン
１３  アーム
１５  スラスト軸受
１７  スリーブ
１８  連結部
２０  かみ合い部
２１  可動フェイスカム
２２  固定フェイスカム
２３  歯車
２４  研削砥石
Ｗ  ワーク（Ｖプーリを構成する円板）
【図１】
2006349103.tif 000003
【図２】
2006349103.tif 000004
【図３】
2006349103.tif 000005
【図４】
2006349103.tif 000006
【図５】
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【図６】
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