(57)【要約】【課題】回転バランスに優れた高性能なトロイダル型無段変速機およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の実施形態では、例えば釣合い試験機２００を用いて、トロイダル型無段変速機を構成する回転体、例えば入力軸、ディスク、パワーローラに対してＪＩＳ  Ｂ０９０５に基づくＧ１００以下の釣合い良さ等級を設定している。すなわち、入力軸、ディスク、パワーローラを含む回転体を所定の釣合い良さ規格にしたがって形成するようにしている。そのため、回転バランスに優れた高性能なトロイダル型無段変速機を得ることができる。【選択図】図１
2008051267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの回転力を伝える駆動軸と、駆動軸から回転力を受ける入力軸に結合され且つ入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける出力側ディスクとを備えて成るトロイダル型無段変速機において、
前記入力軸、前記ディスク、前記パワーローラを含む回転体に対してＪＩＳ  Ｂ０９０５に基づくＧ１００以下の釣合い良さ等級が設定されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
エンジンからの回転力を伝える駆動軸と、駆動軸から回転力を受ける入力軸に結合され且つ入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける出力側ディスクとを備えて成るトロイダル型無段変速機の製造方法において、
前記入力軸、前記ディスク、前記パワーローラを含む回転体を所定の釣合い良さ規格にしたがって形成することを特徴とするトロイダル型無段変速機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図２および図３に示すように構成されている。図２に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。
【０００３】
入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板（ローディングカム）７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁（中間壁）１３に対しアンギュラ玉軸受１０７を介して支持されるとともに、この仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。
【０００４】
出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面；トラクション面とも言う）２ａ，２ａと出力ディスク３，３の内側面（凹面；トラクション面とも言う）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図３参照）が回転自在に挟持されている。
【０００５】
図２中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図２の右面）は、入力軸１の外周面に形成されたネジ部に螺合されたローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。
【０００６】
図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である図３に示すように、ケーシング５０の内側であって、出力側ディスク３，３の側方位置には、両ディスク３，３を両側から挟む状態で一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂが支持されている。これら一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。そして、後述するトラニオン１５の両端部に設けられた枢軸１４を揺動自在に支持するため、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には、円形の支持孔１８が設けられるとともに、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向の中央部には、円形の係止孔１９が設けられている。
【０００７】
一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、ケーシング５０の内面の互いに対向する部分に形成された支持ポスト６４，６８により、支持ポスト６４，６８を支点として揺動できるように支持されている。これらの支持ポスト６４，６８はそれぞれ、入力側ディスク２の内側面２ａと出力側ディスク３の内側面３ａとの間にある第１キャビティ２２１および第２キャビティ２２２にそれぞれ対向する状態で設けられている。
【０００８】
したがって、ヨーク２３Ａ，２３Ｂは、各支持ポスト６４，６８に支持された状態で、その一端部が第１キャビティ２２１の外周部分に対向するとともに、その他端部が第２キャビティ２２２の外周部分に対向している。
【０００９】
第１および第２のキャビティ２２１，２２２は同一構造であるため、以下、第１キャビティ２２１のみについて説明する。
【００１０】
図３に示すように、ケーシング５０の内側において、第１キャビティ２２１には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸（傾転軸）１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図３においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、その本体部である支持板部１６の長手方向(図３の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。
【００１１】
支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。
【００１２】
また、前述したように、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図３の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。前述したように、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受（傾転軸受）３０を介して揺動自在（傾転自在）に支持されている。また、前述したように、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図３の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は円筒面として、支持ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。
【００１３】
なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図３で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。
【００１４】
また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉２６，２６と、これら各玉２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。
【００１５】
また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。
【００１６】
さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図３の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（枢軸１４から延びる軸部）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。
【００１７】
このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、駆動軸２２の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２および入力軸１に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。
【００１８】
入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位（オフセット）する。例えば、図３の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。
【００１９】
その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
【００２０】
ところで、上記構成のトロイダル型無段変速機においては、入力軸１、入力側ディスク２、出力側ディスク３、パワーローラ１１といった回転体が存在するが、一般に、回転体にアンバランスがあると、回転に伴って遠心力が発生する。そして、このアンバランス量による遠心力が大きいほど、振動、騒音の増加、荷重変動増加による軸受への負担が増加し、耐久性の低下に繋がる。また、遠心力は回転数の２乗に比例するため、高速回転であるほど上記のような影響が顕著に現れる。
【００２１】
このような問題点に対し、高速回転する工作機械の主軸などにあっては、例えば特許文献１に開示されるように、アンバランスの修正面を設け、上記のような問題を解決する手法がとられている。
【００２２】
【特許文献１】特開２００３−１２７０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、今後、航空機部品などの高性能部品のように、自動車部品にもより高い性能（例えば高速回転、低騒音）が求められると、バランスに関する部品精度もより上のランクが必要になると考えられることから、加工後に単にアンバランスを修正するだけではその要求に応えることは難しく、回転バランスに関して早急且つ抜本的な対策が望まれるところである。
【００２４】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、回転バランスに優れた高性能なトロイダル型無段変速機およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、エンジンからの回転力を伝える駆動軸と、駆動軸から回転力を受ける入力軸に結合され且つ入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける出力側ディスクとを備えて成るトロイダル型無段変速機において、前記入力軸、前記ディスク、前記パワーローラを含む回転体に対してＪＩＳ  Ｂ０９０５に基づくＧ１００以下の釣合い良さ等級が設定されていることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２に記載のトロイダル型無段変速機の製造方法は、エンジンからの回転力を伝える駆動軸と、駆動軸から回転力を受ける入力軸に結合され且つ入力軸と一体で回転する入力側ディスクと、入力側ディスクとの間に設けられたパワーローラを介して入力側ディスクの回転力を所定の変速比で受ける出力側ディスクとを備えて成るトロイダル型無段変速機の製造方法において、前記入力軸、前記ディスク、前記パワーローラを含む回転体を所定の釣合い良さ規格にしたがって形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、回転バランスに優れた高性能なトロイダル型無段変速機およびその製造方法を提供することができる。すなわち、例えば、上記構成のトロイダル型無段変速機がＦＲ車に搭載される場合には、通常、運転席と助手席との間に設置されることから、ＪＩＳ  Ｂ０９０５に基づくＧ１００以下の釣合い良さ等級にしたがって回転体のバランス性能が向上すると、トランスミッションからの振動が減少する。また、ＦＲ車の場合、乗員席付近で振動が減少することにより、車室内雑音（ノイズ）が減り、乗り心地の向上が図れる。更に、回転体のバランス性能向上による余分な振動の軽減によって、トランスミッション内の他部品の寿命も向上させることができる。また、振動による発熱が減ることから、トランスミッション効率が上昇し、結果として、燃費も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、回転体のバランス精度を高めるための手段にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図２および図３と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。
【００２９】
本発明の実施形態では、入力軸１、ディスク２，３、パワーローラ１１を含む回転体に対してＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ０９０５に基づくＧ１００以下の釣合い良さ等級が設定されている。すなわち、入力軸１、ディスク２，３、パワーローラ１１を含む回転体を所定の釣合い良さ規格にしたがって形成するようにしている。
【００３０】
ここで、釣合い良さとは、剛性ロータの釣合い程度を示す量であって、比不釣合いと、ある指定された角速度との積（ｍｍ／ｓ）である。すなわち、比不釣合いの大きさをｅ（ｍｍ）とし、ロータの実用最高角速度をω（rad／ｓ）とすると、釣合い良さは以下のように表わされる。
釣合い良さ＝ｅω
また、ωの代わりに、回転速度ｎ（ｍｉｎ−１）を用いれば、釣合い良さは以下のように表わすこともできる。
釣合い良さ＝ｅｎ／９．５５
なお、釣合い良さ等級Ｇ１００は、釣合い良さの上限値が１００となる等級値のことである。また、比不釣合いとは、剛性ロータにおいて、静不釣合いをロータの質量で割った量（＝Ｕ／Ｗ；Ｕはアンバランス量（＝質量×回転軸からの半径）、Ｗは回転体の質量）であり、これはロータの質量中心の軸中心線からの偏りに等しい。
【００３１】
本実施形態では、一例として、バランス量を１６ｇ・ｍｍ以下、ワーク（ロータ）重量を０．９２ｋｇ、入力回転数を９０００ｒｐｍ（パワーローラ３９０００ｒｐｍ）とし、したがって、釣合い良さを、ｅｎ／９．５５＝１６（ｇ・ｍｍ）／０．９２（ｋｇ）×３９０００（ｍｉｎ−１）／９．５５＝７１．０（Ｇ１００以下）に設定する。
【００３２】
また、本実施形態では、釣合い良さ等級をＧ１００以下に設定するため、すなわち、入力軸１、ディスク２，３、パワーローラ１１を含む回転体を所定の釣合い良さ規格にしたがって形成するために、例えば図１に示すような釣合い試験機２００が使用される。このような釣合い試験機２００は、回転体（本実施形態では、ディスク２，３）のアンバランス量を計測・修正して回転時の振れやうなり音を低減させる機能を有していることが好ましく、例えば、計測工程、位置決め工程、修正工程の３つの工程で構成される。計測工程では、実際にワーク（加工対象物・・・本実施形態ではディスク２，３）を回転させてワークの振れ回りを電磁ピックアップで計測し、影響係数法と呼ばれる方法でアンバランス量を算出する。影響係数法とは、ワークのアンバランスが振れ回りに及ぼす影響度合いを予め求めておき、これをもとに計測した振れ回りからアンバランス量を求めるものである。計測が終わったワークは、位置決め工程にてアンバランスの存在する位置に位置決めし、修正工程にてドリルやカッタでアンバランスを除去する。アンバランス量の単位は、ｇ・ｃｍやｇ・ｍｍを使用することが多く、本実施形態では、アンバランス量が１６．０ｇ・ｍｍ以下に設定されることが好ましい。
【００３３】
具体的に、釣合い試験機２００は、図１に示すように、駆動モータ２０１と、仕様上の回転数に合わせるための駆動プーリ２０２と、ロータ（ワーク）２０７と、ロータ２０７の回転数に同期した信号を取り出し且つ不釣合い角度をロータ２０７と対応させる検出器２０３と、不釣合いによる力を電気的出力に変換するピックアップ２０４と、ロータ２０７を支持する軸受２０５と、ロータ２０７が搭載される架台２０６と、ベッド２０８と、操作盤２０９と、ロータ２０７に回転力を与える駆動ベルト２１０と、制御筐体２１１と、修正面上の不釣合いをそれぞれ独立に測定する演算回路２１２と、角度メータ２１３と、量メータ２１４とを備えている。
【００３４】
以上のように、本実施形態では、入力軸１、ディスク２，３、パワーローラ１１を含む回転体に対してＪＩＳ  Ｂ０９０５に基づくＧ１００以下の釣合い良さ等級を設定しているので、すなわち、入力軸１、ディスク２，３、パワーローラ１１を含む回転体を所定の釣合い良さ規格にしたがって形成するようにしているので、回転バランスに優れた高性能なトロイダル型無段変速機を得ることができる。具体的には、例えば、前記回転体を備えるトロイダル型無段変速機がＦＲ車に搭載される場合には、通常、運転席と助手席との間に設置されることから、ＪＩＳ  Ｂ０９０５に基づくＧ１００以下の釣合い良さ等級にしたがって回転体のバランス性能が向上すると、トランスミッションからの振動が減少する。また、ＦＲ車の場合、乗員席付近で振動が減少することにより、車室内雑音（ノイズ）が減り、乗り心地の向上が図れる。更に、回転体のバランス性能向上による余分な振動の軽減によって、トランスミッション内の他部品の寿命も向上させることができる。また、振動による発熱が減ることから、トランスミッション効率が上昇し、結果として、燃費も向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機の他、トラニオンが無いフルトロイダル型無段変速機にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】釣合い試験機の概略構成図である。
【図２】従来から知られているトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    入力軸
２    入力側ディスク
３    出力側ディスク
１１    パワーローラ
２２    駆動軸
【図１】
2008051267.tif 000003
【図２】
2008051267.tif 000004
【図３】
2008051267.tif 000005