(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その外周面を円筒面とし、その軸方向片面を断面が円弧形の入力側凹面とした入力側ディスクと、その外周面を円筒面とし、この入力側凹面と対向する、少なくともその軸方向片面を断面が円弧形の出力側凹面とした出力側ディスクと、この出力側ディスクと上記入力側ディスクとの間部分で、これら両ディスクの中心軸に対し捩れの位置に配置され、当該部分で揺動する複数のトラニオンと、周面を回転円弧面状の凸面とし、これら各トラニオンに回転自在に支持された状態で、上記入力側、出力側両凹面同士の間に挟持された複数のパワーローラとを備え、上記入力側ディスクから上記出力側ディスクに、これら複数のパワーローラを介してトルクを伝達するトロイダル型無段変速機を構成する、上記入力側ディスク又は出力側ディスクであるトロイダル型無段変速機用ディスクの、上記入力側凹面又は上記出力側凹面である軸方向片面を、超仕上加工により所望の形状並びに性状に加工するトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法であって、上記軸方向片面の円周方向の一部に、支持軸を中心として回転するローラシューの外周面を転がり接触させる事により、上記トロイダル型無段変速機用ディスクをその中心軸を中心として回転自在に支持すると共に、上記軸方向片面でこのシューを当接させた部分から円周方向に外れた部分に超仕上用の砥石を押し付けた状態で、この砥石を上記軸方向片面の幅方向に往復揺動させつつ、上記トロイダル型無段変速機用ディスクを回転させる、トロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法。
【請求項２】
砥石の加工面が、この砥石が揺動変位する点をその中心軸とする円弧状である、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法は、例えば自動車用の変速機の変速ユニットとして、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用するトロイダル型無段変速機を構成する、入力側ディスク及び出力側ディスクの加工方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図５〜６に略示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が研究されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば特開平１１−１４１６３７号公報等に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置した出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動するトラニオン６、６を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン６、６は、両端部外側面に上記枢軸５、５を設けている。又、上記各トラニオン６、６の中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を揺動させる事により、上記各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン６、６に支持した変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８、８を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。これら入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａはそれぞれ、上記枢軸５を中心とする円弧、若しくはこの様な円弧に近い曲線を上記入力軸１及び出力軸３の軸心を中心に回転させた場合に得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００４】
上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム等の押圧装置９を設け、この押圧装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧している。この押圧装置９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１により保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、１２とから構成している。上記カム板１０の片側面（図５〜６の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の外側面（図５〜６の右側面）にも、同様のカム面１４を形成している。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００５】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転すると、カム面１３によって複数個のローラ１２、１２が、入力側ディスク２の外側面に設けたカム面１４に押圧される。この結果、上記入力側ディスク２が、上記複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ８、８を介して上記出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】
入力軸１と出力軸３との回転速度比（変速比）を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図５に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図６に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図５と図６との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００７】
トロイダル型無段変速機の基本的な構造及び作用は、上述の通りであるが、この様なトロイダル型無段変速機のより具体的な構造に就いても、前記特開平１１−１４１６３７号公報等に記載されて、従来から広く知られている。又、入力側ディスク及び出力側ディスクを２個ずつ、それぞれ動力の伝達方向に対し互いに並列に配置して、伝達可能な動力を大きくする、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機も、例えば特開平１−２２９１５８号公報、同４−６９４３９号公報等に記載されている様に、従来から知られている。
【０００８】
トロイダル型無段変速機のより具体的な構造に就いては、上記各公報等に記載されて従来から広く知られており、又、本発明の要旨とも直接は関係しないので、説明は省略するが、何れの構造の場合でも、入力側、出力側各ディスク２、４の内側面２ａ、４ａの形状並びに性状（表面粗さ）は、所望通り正確に仕上げる必要がある。何となれば、これら各内側面２ａ、４ａは、前記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと当接しつつ大きなトルクの伝達を行なわせる必要があり、これら各面２ａ、４ａ、８ａ同士の接触状態は、スピンに基づく滑りを含む転がり接触となる為である。
【０００９】
従って、上記各面２ａ、４ａ、８ａの転がり疲れ寿命を確保し、しかも十分に大きなトルクを伝達できる様にする為には、これら各面２ａ、４ａ、８ａ同士の接触部に、適正厚さのトラクションオイルの膜が形成された状態とする必要がある。上記各内側面２ａ、４ａの形状精度は、これら各面２ａ、４ａ、８ａ同士の接触状態を適正にする為に必要であり、これら各面２ａ、４ａ、８ａの表面粗さを所望値に規制する事は、上記トラクションオイルの膜を適正厚さにする為に必要である。
【００１０】
この為に従来から、前記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａを、所望の性状を有する砥石により研磨し、これら各内側面２ａ、４ａの形状並びに性状（表面粗さ）を所望通りに仕上げる、仕上加工を施す事が行なわれている。この様な仕上加工に使用できる砥石としては、例えば特開平８−２５２７７０号公報に記載されたものがある。図７〜８は、この公報に記載された砥石１５、並びにこの砥石１５により、トロイダル型無段変速機の入力側ディスク或は出力側ディスクとして使用するディスク１６の内側面１６ａに仕上加工を施す状態を示している。
【００１１】
上記砥石１５の加工面１７は、上記内側面１６ａの断面形状に合致する断面形状を有する円弧面としている。この様な砥石１５により上記内側面１６ａを研磨する際には、この内側面１６ａに上記加工面１７を押し付けつつ、上記ディスク１６を、図８に鎖線αで示す中心軸の回りで回転させる。この際、このディスク１６の外周縁部に形成した円筒面１８の一部で上記砥石１５に対して径方向反対位置にシューを摺接させ、この砥石１５の押圧力に拘らず、上記ディスク１６が径方向に変位するのを防止する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な、従来のトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法の場合には、ディスク１６の外周縁部に形成した円筒面１８を精度良く加工する必要がある。何となれば、この円筒面１８の中心軸と内側面１６ａの中心軸とが不一致であると、この内側面１６ａの形状が所望通りとならない為である。一方、トロイダル型無段変速機を組み立てた状態で、上記円筒面１８は特に他の部材と係合する訳ではない為、トロイダル型無段変速機自体の性能維持の面からは、上記円筒面１８の加工精度を高くする必要性はない。従って、トロイダル型無段変速機の製造コスト低減の面からは、上記円筒面１８の精度を確保しなくても、上記内側面１６ａの仕上加工を精度良く行なえる方法の実現が望まれる。
【００１３】
又、円筒面１８とシューとが摺接（滑り接触）する為、加工速度（ディスク１６の回転速度）を早くすると、摺接部で焼き付きが発生する他、シューの滑り跡が残る。この為、加工速度を早くする事ができず、加工時間を要する為、この点からも、コストが嵩む原因となる。
【００１４】
更に、その内側面に仕上加工すべきディスクの構造によっては、上記従来のトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法の実施が困難となる場合もある。即ち、前述した特開平１１−１４１６３７号公報には、図９に示す様に、ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機を構成する出力側ディスク４Ａの外周縁に、直接出力歯車１９を形成する構造が記載されている。この様な構造の場合、上記出力側ディスク４Ａの外周縁部にシューを係合させる事ができない。この為、この様な出力側ディスク４Ａを加工するには、この出力側ディスク４Ａの軸方向両側面を仕上加工した後、この出力側ディスク４Ａの外周縁部に上記出力歯車１９を形成する必要がある。この様な作業は、面倒でコストを高くする原因となるだけでなく、上記出力歯車１９の加工時に、既に仕上げてある両側面を傷める可能性がある為、好ましくない。
本発明のトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１５】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、その外周面を円筒面とし、その軸方向片面を断面が円弧形の入力側凹面とした入力側ディスクと、その外周面を円筒面とし、この入力側凹面と対向する、少なくともその軸方向片面を断面が円弧形の出力側凹面とした出力側ディスクと、この出力側ディスクと上記入力側ディスクとの間部分で、これら両ディスクの中心軸に対し捩れの位置に配置され、当該部分で揺動する複数のトラニオンと、周面を回転円弧面状の凸面とし、これら各トラニオンに回転自在に支持された状態で、上記入力側、出力側両凹面同士の間に挟持された複数のパワーローラとを備え、上記入力側ディスクから上記出力側ディスクに、これら複数のパワーローラを介してトルクを伝達するトロイダル型無段変速機を構成する、上記入力側ディスク又は出力側ディスクであるトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法に関する。
【００１６】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法は、上述の様なトロイダル型無段変速機を構成する、上記入力側ディスク又は出力側ディスクであるトロイダル型無段変速機用ディスクの、上記入力側凹面又は上記出力側凹面である軸方向片面を、超仕上加工により所望の形状並びに性状に加工するものである。
この様な、本発明のトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法は、上記軸方向片面の円周方向の一部に、支持軸を中心として回転するローラシューの外周面を転がり接触させる事により、上記トロイダル型無段変速機用ディスクをその中心軸を中心として回転自在に支持すると共に、上記軸方向片面でこのシューを当接させた部分から円周方向に外れた部分に超仕上用の砥石を押し付けた状態で、この砥石を上記軸方向片面の幅方向に往復揺動させつつ、上記トロイダル型無段変速機用ディスクを回転させる。
【００１７】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機用ディスクの加工方法によれば、入力側ディスク又は出力側ディスクであるトロイダル型無段変速機用ディスクの外周面の精度を特に高くする事なく、このトロイダル型無段変速機用ディスクの軸方向片面（入力側凹面又は出力側凹面）の仕上加工を精度良く行なえる。又、このトロイダル型無段変速機用ディスクの外周面に、歯車等を加工した後でも、上記軸方向片面の仕上加工を行なえる。この為、上記入力側ディスク及び出力側ディスクを組み込んだトロイダル型無段変速機のコスト低減を図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の加工方法によりその軸方向片面である内側面１６ａに仕上加工を施したディスク１６を組み込むトロイダル型無段変速機の構造及び作用は、従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様であるから、説明を省略し、以下、上記内側面１６ａに仕上加工を施す状態に就いて説明する。
【００１９】
上記ディスク１６は、回転軸２０の先端部に固定されてこの回転軸２０と共に回転するバッキングプレート２１の前面（図２の右面）に、この前面に沿う様に支持されている。従って、上記ディスク１６は、上記バッキングプレート２１と共に回転するが、ラジアル方向の力が加わった場合には、このバッキングプレート２１に対しラジアル方向に変位する。
【００２０】
この様にして支持された上記ディスク１６の下方には、このディスク１６の下半部外周を囲む状態で、支持プレート２２を、図示しない加工機のフレームに支持固定している。そして、この支持プレート２２の片面（図２の右面）で上記ディスク１６の下端よりも少し側方に寄った２個所位置に支持腕２３、２３を、それぞれスペーサ２４を介して、上記ディスク１６の径方向に支持固定している。そして、上記各支持腕２３、２３の先端部に、それぞれローラシュー２５を支持している。即ち、これら各支持腕２３、２３の先端部に二又状のホルダ２６の基端部を、それぞれねじ２７、２７により結合固定し、これら各ホルダ２６、２６の先端部に保持した支持軸２８の周囲に上記ローラシュー２５を、回転自在に支持している。
【００２１】
このローラシュー２５は、次述する外輪３０の外周面３０ａの形状を除き、一般的な単列深溝玉軸受と同様の構造を有するもので、その内輪２９を上記支持軸２８に外嵌固定し、その外輪３０の外周面３０ａを、上記ディスク１６の内側面１６ａに転がり接触させている。この為に、この外周面３０ａの断面形状の曲率半径を、上記内側面１６ａの断面形状の曲率半径と同じか、これよりも僅かに小さくして、これら外周面３０ａと内側面１６ａとの接触部に、エッジロード等に基づく、過大な面圧が作用しない様にしている。又、上記外周面３０ａには、必要に応じ、TiＮ、TiＣＮ等のコーティング層を形成して、上記内側面１６ａに対する攻撃性を抑え、この内側面１６ａの損傷防止を図ると共に、上記外周面３０ａの摩耗防止を図っている。この様な１対のローラシュー２５、２５の外輪３０の外周面３０ａは、上記ディスク１６の内側面１６ａの下寄り２個所位置に転がり接触して、このディスク１６が図示の状態よりも下方に変位する事を防止する。
【００２２】
一方、上記ディスク１６の内側面１６ａの上端位置には、砥石１５ａの加工面１７ａを押し付け自在としている。この加工面１７ａの断面形状は、図２の点Ｏをその中心軸とする円弧状である。この様な砥石１５ａは、図示しない支持装置に、上記点Ｏを中心とする揺動変位自在に支持している。
【００２３】
上記ディスク１６の内側面１６ａの仕上加工を行なう際には、前記回転軸２０を回転させる事により、前記バッキングプレート２１を介して、上記ディスク１６を図１〜２の矢印ａ方向に回転させる。同時に、上記砥石１５ａの加工面１７ａを上記ディスク１６の内側面１６ａに押圧しつつ、この砥石１５ａを図２の矢印ｂ方向に往復揺動させる。この結果、上記内側面１６ａに、超仕上による仕上加工が施される。
【００２４】
この様な仕上加工を行なう際、上記砥石１５ａから上記内側面１６ａに加えられる押圧力に基づき、上記ディスク１６が図１〜２の下方に変位する傾向になるが、この押圧力は、前記１対のローラシュー２５、２５が支承する。上記砥石１５ａは、これら１対のローラシュー２５、２５の間位置の直径方向反対側部分に設けている為、これら両ローラシュー２５、２５による上記押圧力の支持は効果的に行なわれる。従って、上記ディスク１６が下方に変位する事はなく、上記内側面１６ａの加工は精度良く行なわれる。
【００２５】
又、上記砥石１５ａから上記内側面１６ａに加えられる押圧力は、上記ディスク１６を上記バッキングプレート２１の前面に押し付ける方向の分力を有する。従って、加工作業の間中、上記ディスク１６は、上記バッキングプレート２１の前面に押し付けられた状態のまま、このバッキングプレート２１と共に回転する。従って、上記ディスク１６をこのバッキングプレート２１に押し付ける為のプレッシャプレート等は不要である。この為、仕上加工装置の構成を簡略化できるだけでなく、この仕上加工装置への、上記ディスク１６の着脱作業を容易に行なえ、この面からもコスト低減を図れる。
【００２６】
更には、上記各ローラシュー２５、２５の外輪３０の外周面３０ａと上記内側面１６ａとは、十分な面積で転がり接触する為、上記ディスク１６の回転速度を早くしても、これら両面３０ａ、１６ａ同士の接触部が焼き付いたり、走行跡が生じたりする事がなくなる。従って、加工速度を早くして、上記内側面１６ａの仕上加工の能率化によるコスト低減を図れる。
【００２７】
次に、図３〜４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、１対の支持腕２３、２３の先端部に結合固定した軸受箱３１内に支持軸３２の基半部を、１対の転がり軸受３３、３３により、回転自在に支持している。そして、上記各支持軸３２の先端部に円板状のローラシュー３４の中心部を結合固定し、このローラシュー３４の外周面３４ａを、ディスク１６の内側面１６ａに転がり接触させている。又、上記軸受箱３１内には、ホース３５を通じてオイルエア（霧状の潤滑油を含む圧縮空気）を送り込んでいる、このオイルエアは、上記各転がり軸受３３、３３を潤滑すると共に、上記軸受箱３１内を陽圧にして、砥石１５ａの加工面１７ａと上記ディスク１６の内側面１６ａとの摺接部に供給される加工液が上記軸受箱３１内に入り込む事を防止する。そして、上記各転がり軸受３３、３３の寿命を確保する。
その他の部分の構成及び作用は、ローラシュー３４の外周面３４ａの断面形状を円弧とする点も含めて、上述した第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上に述べた通り構成され作用するが、ディスクの外周面を精度良く加工する必要がない為、コスト低減を図れる。又、ディスクの外周縁が真円でない場合でも、このディスクの側面の加工を行なえるので、このディスクのコストを特に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を、ディスクの内側面側から軸方向に見た状態で示す図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を、ディスクの内側面側から軸方向に見た状態で示す図。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図。
【図５】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図６】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図７】従来から知られている砥石の１例を示す斜視図。
【図８】この砥石でディスクの内側面を研摩する状態を示す部分側面図。
【図９】従来方法では加工が困難な出力側ディスクを組み込んだトロイダル型無段変速機の１例を示す断面図。
【符号の説明】
１  入力軸
２  入力側ディスク
２ａ  内側面
２ｂ  入力側凹面
３  出力軸
４、４Ａ  出力側ディスク
４ａ  内側面
４ｂ  出力側凹面
５  枢軸
６  トラニオン
７  変位軸
８  パワーローラ
８ａ  周面
９  押圧装置
１０  カム板
１１  保持器
１２  ローラ
１３  カム面
１４  カム面
１５、１５ａ  砥石
１６    ディスク
１６ａ  内側面
１７、１７ａ  加工面
１８    円筒面
１９    出力歯車
２０    回転軸
２１    バッキングプレート
２２    支持プレート
２３    支持腕
２４    スぺーサ
２５    ローラシュー
２６    ホルダ
２７    ねじ
２８    支持軸
２９    内輪
３０    外輪
３０ａ  外周面
３１    軸受箱
３２    支持軸
３３    転がり軸受
３４    ローラシュー
３４ａ  外周面
３５    ホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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