(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーローラと接するトラクション面を有するトロイダル型無段変速機のディスク、の製造方法であって、
旋盤加工によってディスクの小径部側の前記トラクション面の端に該ディスクの軸線に対し直角な方向に肉厚を削ることにより段差を形成しかつこの段差を境として該トラクション面と同一曲率半径の延長面の内側に引っ込むように肉厚を減じてなる逃げ部を形成する工程と、
前記ディスクの熱処理を行う工程と、
前記熱処理後にハードターニング加工によって前記トラクション面を所定の曲率に仕上げるハードターニング工程と、
前記ハードターニング加工後に前記トラクション面の超仕上げを行う工程と、
を具備したことを特徴とするトロイダル型無段変速機のディスクの製造方法。
【請求項２】
パワーローラと接するトラクション面を有するトロイダル型無段変速機のディスク、の製造方法であって、
旋盤加工によってディスクの小径部側の前記トラクション面の端に該ディスクの軸線に対し直角な方向に肉厚を削ることにより段差を形成しかつこの段差を境として該トラクション面と同一曲率半径の延長面の内側に引っ込むように肉厚を減じてなる逃げ部を形成する工程と、
前記ディスクの熱処理を行う工程と、
前記熱処理後にハードターニング加工によって前記トラクション面を所定の曲率に仕上げかつ前記逃げ部表面の熱処理異常層を除去するハードターニング工程と、
前記ハードターニング加工後に前記トラクション面の超仕上げを行う工程と、
を具備したことを特徴とするトロイダル型無段変速機のディスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車等の変速機構に用いるトロイダル型無段変速機のディスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等に用いる変速装置として、いわゆるＣＶＴと称される無段変速機が実用化されている。無段変速機の一例としてトロイダル型無段変速機が開発されている。トロイダル型無段変速機は、入力軸と一体に回転する入力ディスクと、この入力ディスクに対向する出力ディスクと、これら双方のディスク間に設けるパワーローラと、入力ディスクを出力ディスクに向かって押圧するための押圧機構などを備えている。
【０００３】
図６は従来のトロイダル型無段変速機の一部を示し、入力軸１００にディスク１０１が設けられている。また、ディスク１０１のトラクション面１０２に、トルク伝達用のパワーローラ１０３（２点鎖線で示す）が転接している。ディスク１０１の中央部には、入力軸１００が挿通される孔１０５が形成されている。孔１０５の内周面には入力軸１００との回り止めをなすためにボールスプライン溝１０６あるいはセレーションが形成されている。このためディスク１０１の小径部１０７は過度の応力集中を生じやすく、破壊の起点になるおそれがある。
【０００４】
この応力集中を回避するために、小径部１０７の肉厚を大きくすることも考えられるが、ディスク１０１の外径寸法の制約などもあって肉厚を増やすにはおのずと限界がある。そこで小径部１０７側に、変速に必要な有効トラクション範囲よりも長めの延長部１０８を、トラクション面１０２に連続して設けることにより、小径部１０７の応力を下げることが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ディスク１０１のトラクション面１０２は、例えば特開平１１−１４８５４２号公報に記載されているように熱処理後に研磨および超仕上げ加工が行われていた。このため前記ディスク１０１のように、小径部１０７に延長部１０８が設けられていると、トラクション面１０２と延長部１０８とを一体に旋削したり、研磨および超仕上げを行うことになるため、加工に要する時間とコストが増加するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、熱処理後の旋削加工（例えばハードターニング等の超硬工具を用いた機械加工）と研磨および超仕上げを行う範囲を有効トラクション面のみに限定することによって、加工時間の短縮化を図ることも考えられる。しかしそのようにすると、旋削後のトラクション面の端に旋削の取りしろが残るため、旋削後の研磨および超仕上げ加工の障害になるばかりか、熱処理時に生じた熱処理異常層がトラクション面の端に残るため好ましくない。
【０００７】
また、図７に示すようにトラクション面１０２の端に、通常の面取り部よりも長めの面取り部１１０を形成することにより、トラクション面１０２の加工範囲をなるべく少なくすることも考えられた。しかし熱処理によって変形しているトラクション面１０２は、旋削による取りしろが熱処理変形の程度に応じて変化するため、図７に線分Ｌ１，Ｌ２で示すように旋削深さが異なると有効トラクション範囲がばらつくという問題が生じる。
【０００８】
従って本発明の目的は、トラクション面の加工時間を短縮できかつ有効トラクション範囲のばらつきを抑制できるようなトロイダル型無段変速機のディスクとその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
トロイダル型無段変速機のディスクは、ディスクの小径部側の前記トラクション面の端に、該トラクション面と同一曲率半径の延長面の内側に引っ込む逃げ部が形成されかつ前記逃げ部と前記トラクション面との境に前記ディスクの軸線に対して直角な方向に肉厚が減じる段差が形成されている。この逃げ部をトラクション面の端に形成したことにより、主として有効トラクション範囲のみにハードターニング等の旋削加工および研磨，超仕上げを行えばよく、しかも研削深さが変化しても、逃げ部の段差によって有効トラクション範囲を一定に規制することが可能となる。
【００１０】
前記ディスクを製造するための本発明の第１の製造方法は、旋盤加工によってディスクの小径部側のトラクション面の端に該ディスクの軸線に対し直角な方向に肉厚を削ることにより段差を形成しかつこの段差を境として該トラクション面と同一曲率半径の延長面の内側に引っ込むように肉厚を減じてなる逃げ部を形成する工程と、ディスクの熱処理を行う工程と、熱処理後にハードターニング加工によってトラクション面を所定の曲率に仕上げるハードターニング工程と、ハードターニング加工後にトラクション面の超仕上げを行う工程とを具備している。この第１の製造方法によれば、熱処理前の低硬度の状態のディスクの小径部に旋盤加工によって逃げ部を形成するため、逃げ部の加工が比較的容易である。
【００１１】
本発明のディスクを製造するための第２の製造方法は、旋盤加工によってディスクの小径部側のトラクション面の端に該ディスクの軸線に対し直角な方向に肉厚を削ることにより段差を形成しかつこの段差を境として該トラクション面と同一曲率半径の延長面の内側に引っ込むように肉厚を減じてなる逃げ部を形成する工程と、ディスクの熱処理を行う工程と、熱処理後にハードターニング加工によってトラクション面を所定の曲率に仕上げかつ前記逃げ部表面の熱処理異常層を除去するハードターニング工程と、ハードターニング加工後に前記トラクション面の超仕上げを行う工程とを具備している。熱処理による有効硬化層深さは１〜３ｍｍ程度、ハードターニング加工による取りしろは０．１〜０．５ｍｍ程度であるため、ハードターニング加工によって熱処理異常層（黒皮等）が除去されかつ有効硬化層が残される。このため大容量のトルク伝達用のディスクに適する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の第１の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１は、ダブルキャビティ式ハーフトロイダル型無段変速機１０の主要部を構成するバリエータ部(Variator)を示している。この変速機１０は、第１のキャビティ１１を構成する入力ディスク１２ａおよび出力ディスク１３ａと、第２のキャビティ１４を構成する入力ディスク１２ｂおよび出力ディスク１３ｂを備えている。
【００１３】
第１の入出力ディスク１２ａ，１３ａの間に一対のパワーローラ１５が設けられている。パワーローラ１５の外周面は、入出力ディスク１２ａ，１３ａの各トラクション面Ｔに接している。第２の入出力ディスク１２ｂ，１３ｂの間にも一対のパワーローラ１５が設けられている。このパワーローラ１５の外周面は、入出力ディスク１２ｂ，１３ｂの各トラクション面Ｔに接している。これらのパワーローラ１５は、パワーローラ軸受１６によって、トラニオン１７に回転自在に取付けられている。トラニオン１７は、それぞれトラニオン軸１８を中心として揺動自在である。
【００１４】
第１の入力ディスク１２ａは、入力軸（ＣＶＴ軸）２０に第１のボールスプライン２１によって回り止めがなされた状態で、軸線Ｐ方向に相対移動可能に取付けられている。第２の入力ディスク１２ｂは、入力軸２０に第２のボールスプライン２２によって回り止めがなされた状態で、軸線Ｐ方向に相対移動可能に取付けられている。したがって入力ディスク１２ａ，１２ｂは、入力軸２０と一体に回転する。この入力軸２０は、エンジン等の駆動源によって回転する駆動軸２５に、ベアリング２６を介して相対回転可能に連結されている。
【００１５】
出力ディスク１３ａ，１３ｂは、入力ディスク１２ａ，１２ｂの間に設けられている。第１の出力ディスク１３ａは第１の入力ディスク１２ａに対向し、第２の出力ディスク１３ｂは第２の入力ディスク１２ｂに対向している。これら出力ディスク１３ａ，１３ｂは、入力軸２０に、ベアリング３０，３１を介して相対回転自在に支持されている。出力ディスク１３ａ，１３ｂは、連結部材３２によって連結され、互いに同期して回転する。連結部材３２には出力ギヤ３３が設けられている。出力ギヤ３３は出力軸（図示せず）と連動して回転する。
【００１６】
第１の入力ディスク１２ａの背面側に、押圧機構として機能するローディングカム機構４０が設けられている。ローディングカム機構４０は、カムディスク４１とローラ４２とを含んでいる。カムディスク４１は、入力軸２０に対して、ボールベアリング４３を介して回動自在に支持されている。カムディスク４１と入力ディスク１２ａとの相互対向部にそれぞれカム面４４，４５が形成され、カム面４４，４５間にローラ４２が挟み込まれている。
【００１７】
これらのローラ４２がカム面４４，４５間に挟まれた状態で駆動軸２５が回転すると、カムディスク４１が回転することにより、第１の入力ディスク１２ａが第１の出力ディスク１３ａに向って押圧されるとともに、第１の入力ディスク１２ａがカムディスク４１と一緒に回転する。また、カムディスク４１が受ける反力がボールベアリング４３を介して入力軸２０に加わるため、第２の入力ディスク１２ｂが第２の出力ディスク１３ｂに向って押圧される。こうして駆動軸２５からカムディスク４１に伝達されたエンジンの回転力は入力ディスク１２ａ，１２ｂを回転させ、入力ディスク１２ａ，１２ｂの回転がパワーローラ１５を介して出力ディスク１３ａ，１３ｂに伝わることにより、出力ギヤ３３が回転することになる。
【００１８】
入力軸２０は、その軸線Ｐ方向に延びる円筒状の軸本体２０ａを有している。軸本体２０ａの一端側の外周部に、フランジ状に広がるつば部５０が設けられている。つば部５０の近傍に第１のスプライン溝５１が形成されている。第１の入力ディスク１２ａには、スプライン溝５１と対応する位置にスプライン溝５２が形成されている。これらスプライン溝５１，５２に、入力ディスク１２ａと入力軸２０とを互いに回転方向に固定するための部材として機能するボール５３が収容される。従ってこの入力ディスク１２ａは、入力軸２０に対して回転方向に固定され、しかも軸線Ｐ方向に移動することができる。
【００１９】
入力軸２０の他端側にねじ部６０が形成されている。このねじ部６０にローディングナット６１が螺合される。ねじ部６０の近傍に第２のスプライン溝６２が形成されている。第２の入力ディスク１２ｂには、第２のスプライン溝６２と対応する位置にスプライン溝６３が形成されている。これらスプライン溝６２，６３にボール６４が収容されることにより、入力ディスク１２ｂと入力軸２０とが回転方向に固定され、かつ、入力ディスク１２ｂが入力軸２０の軸線Ｐ方向に移動することができる。入力ディスク１２ｂは、皿ばね等の弾性部材６５によってカムディスク４１の方向に付勢されている。弾性部材６５はローディングナット６１によって固定される。
【００２０】
各ディスク１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂには、互いに共通の曲率を有する円弧状のトラクション面Ｔが形成されている。これらディスク１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの基本的な構成はほぼ共通であるから、図２に示す一方の入力ディスク１２ａを代表して以下に説明する。
【００２１】
ディスク１２ａは、トラクション面Ｔの内周側に位置する小径部７０と、トラクション面Ｔの外周側に位置する大径部７１とを有している。ディスク１２ａの中央部には入力軸２０が通る孔７３が形成されている。孔７３の内周面に前記スプライン溝５２が形成されている。
【００２２】
そして小径部７０側のトラクション面Ｔの端に、ディスク１２ａの軸線Ｐ′に対してほぼ直角な方向に肉厚を削った段差７５を境として、肉厚が減じる逃げ部７６が形成されている。この逃げ部７６は、トラクション面Ｔと同一曲率半径の延長面Ｑの内側に引っ込むように旋削加工されている。そして逃げ部７６と小径部７０の端面７０ａとの間の角部に、面取り加工部８０が形成されている。
【００２３】
このようにトラクション面Ｔの端に段差７５を介して逃げ部７６を形成したことにより、変速に必要な最小限の範囲のトラクション面Ｔに旋削や研磨，超仕上げ加工を行えばよい。しかも段差７５によってトラクション面Ｔの端の位置が規制されるため、熱処理後に行われるハードターニング等の旋削加工において、トラクション面Ｔに対する取りしろ（旋削深さ）が熱処理変形量に応じて変化しても、有効トラクション範囲を一定に保つことが可能となる。
【００２４】
以下に、上記ディスク１２ａの製造方法について説明する。
［製造方法１］
ディスク１２ａの熱処理を行う前に、旋盤加工によって小径部７０の外周面に逃げ部７６を形成する。この場合、熱処理前の低硬度の状態のディスク１２ａに旋盤加工によって逃げ部７６を最終外径まで加工するため、逃げ部７６の加工が容易である。そののち、熱処理（例えば焼入れと焼戻し等）を行ってディスク１２ａの硬度を高める。熱処理による有効硬化層深さは１〜３ｍｍ程度である。
【００２５】
上記熱処理後にハードターニング工程を実施する。ハードターニング工程においては、超硬バイトによってトラクション面Ｔが旋削加工される。ハードターニング加工による取りしろは、通常０．１〜０．５ｍｍ程度であるが、最大１ｍｍ程度までの切り込み量が可能であるため、熱処理変形に応じた比較的大きな取りしろにてトラクション面Ｔを所定の曲率に仕上げるとともに、熱処理異常層（黒皮等）が除去される。そののち研磨と超仕上げ工程が実施される。超仕上げ工程においては、超微粒子の研磨剤等を用いて、トラクション面Ｔの表面粗さが例えば０．０１〜０．０５Ｒａとなるように超仕上げが行われる。
【００２６】
［製造方法２］
旋盤加工によって小径部７０に逃げ部７６を形成する。ここで小径部７０は下記ハードターニング加工による取りしろ（０．１〜０．５ｍｍ程度）を残した外径に加工される。そののちディスク１２ａの熱処理が行われる。熱処理による有効硬化層深さは１〜３ｍｍ程度である。そして熱処理後にトラクション面Ｔと逃げ部７６にハードターニング工程（取りしろ０．１〜０．５ｍｍ程度）を実施することにより、トラクション面Ｔを所定の曲率に仕上げるとともに逃げ部７６の表面を旋削する。そののち研磨と超仕上げ工程を実施することにより、トラクション面の表面粗さが例えば０．０１〜０．０５Ｒａとなるように、トラクション面の超仕上げ加工を行う。
【００２７】
この製造方法の場合には、ディスク１２ａの熱処理後に、ハードターニング加工によってトラクション面Ｔと逃げ部７６を仕上げるため、トラクション面Ｔだけでなく逃げ部７６の熱処理異常層も除去される。このため小径部７０の耐久性が向上し、大容量のトルク伝達用ディスクに適したものとなる。また、段差７５の表面をハードターニング加工することによって、有効トラクション面のばらつきをさらに効果的に防止できる。
【００２８】
なお、図３に示す第２の実施形態のように、トラクション面Ｔと段差７５との間の角部に円弧状に滑らかに連続する曲面状の面取り部８１を形成し、かつ、段差７５と逃げ部７６との間の隅部に比較的大きな曲率半径Ｒ１で滑らかに肉厚が変化する曲面部８２を形成することにより、隅部への応力集中を緩和させてもよい。図４に示す第３の実施形態では、トラクション面Ｔと段差７５との間の角部にシャープエッジが生じないように、通常の面取り部よりも広めに加工された面取り部８１′を形成している。それ以外の構成と製造方法は前記各実施形態で説明したディスク１２ａと同様である。
【００２９】
また図５に示す第４の実施形態では、トラクション面Ｔの延長面Ｑに沿って、半径Ｒ２の曲面状の逃げ部７６を形成している。この逃げ部７６の半径Ｒ２の曲率中心は、トラクション面Ｔの半径Ｒ３の曲率中心とほぼ一致している。それ以外の構成と製造方法は前記各実施形態のディスク１２ａと同様である。
【００３０】
なお、本発明を実施するに当たって、ディスクの形態や、トラクション面、段差、逃げ部の形状や寸法など、この発明を構成する各要素を適宜に変形して実施できることは言うまでもない。また前記実施形態はダブルキャビティ式のハーフトロイダル型無段変速機について説明したが、この発明は、シングルキャビティ式のハーフトロイダル無段変速機などにおいても同様に適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載した製造方法によれば、トラクション面の加工時間を短縮できるとともに、逃げ部の加工時間も短縮することができる。請求項２に記載した製造方法によれば、トラクション面の加工時間を短縮できるとともに、逃げ部を含む小径部の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態を示すトロイダル型無段変速機の一部の断面図。
【図２】  図１に示されたトロイダル型無段変速機に使われるディスクの軸線方向に沿う断面図。
【図３】  本発明の第２の実施形態を示すトロイダル型無段変速機のディスクの一部の断面図。
【図４】  本発明の第３の実施形態を示すトロイダル型無段変速機のディスクの一部の断面図。
【図５】  本発明の第４の実施形態を示すトロイダル型無段変速機のディスクの一部の断面図。
【図６】  従来のトロイダル型無段変速機の一部の断面図。
【図７】  従来のディスクの小径部に面取り部を形成した例を示す断面図。
【符号の説明】
１２ａ，１２ｂ…入力ディスク
１３ａ，１３ｂ…出力ディスク
Ｔ…トラクション面
１５…パワーローラ
７０…小径部
７５…段差
７６…逃げ部
【図１】
0004296704.tif 000002
【図２】
0004296704.tif 000003
【図３】
0004296704.tif 000004
【図４】
0004296704.tif 000005
【図５】
0004296704.tif 000006
【図６】
0004296704.tif 000007
【図７】
0004296704.tif 000008