JP3783374B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Description
【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は、例えば自動車用の自動変速機として利用する。特に本発明は、この様なトロイダル型無段変速機を構成する入力側、出力側両ディスクの耐久性向上を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図３〜４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、例えば実開昭６２−７１４６５号公報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と同心に配置された出力軸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収めたケーシングの内側には、枢軸５、５を中心として揺動する複数個（通常２〜３個）のトラニオン６、６を設けている。尚、これら各枢軸５、５は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向（図３〜４の左右方向）に関してこれら両ディスク２、４の中間部に、これら両ディスク２、４の軸方向に対し直角方向で且つこれら両ディスク２、４の中心軸に対し捻れの位置に配置している
【０００３】
即ち、これら各トラニオン６、６は、それぞれの両端部外側面に上記各枢軸５、５を、互いに同心に設けている。又、これら各トラニオン６、６の中間部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記各枢軸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、それぞれ断面が、上記枢軸５上の点を中心とする円弧を、上記入力軸１及び出力軸３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、ローディングカム式の押圧装置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、弾性的に押圧自在としている。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３〜４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３〜４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】
上述の様に構成され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が複数個のローラ１２、１２を、入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧する。この結果、上記入力側ディスク２が、上記各パワーローラ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、上記各パワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝わり、この出力側ディスク４に固定の出力軸３を回転させる。
【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、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図３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、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図４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３と図４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】
更に、図５〜６は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは入力軸１５の周囲に、それぞれニードル軸受１６、１６を介して回転自在に支持している。又、カム板１０は上記入力軸１５の端部（図５の左端部）外周面にスプライン係合し、鍔部１７により、上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止している。そして、このカム板１０とローラ１２、１２とにより、上記入力軸１５の回転に基づいて上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け押圧しつつ回転させる、ローディングカム式の押圧装置９を構成している。上記出力側ディスク４には出力歯車１８を、キー１９、１９により結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１８とが同期して回転する様にしている。この出力歯車１８、並びにこの出力歯車１８と噛合した図示しない歯車等が、出力側ディスク４の回転を取り出す為の動力取り出し手段を構成する。
【０００８】
１対のトラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５は１対の支持ポスト２０、２０に、揺動並びに軸方向（図５の表裏方向、図６の左右方向）に亙る変位自在に支持している。上記１対の支持ポスト２０、２０は、十分な剛性を有する金属板状で、中央部に形成した円孔２１を、ケーシング２２の内面若しくはこのケーシング２２内に設けたシリンダケース２３の側面に固設した支持ピン２４ａ、２４ｂに外嵌する事により、上記ケーシング２２の内側に、揺動並びに上記各枢軸５、５の軸方向に亙る変位自在に支持している。又、上記各支持ポスト２０、２０の両端部には、それぞれ円形の支持孔２５、２５を形成しており、これら各支持孔２５、２５に、それぞれ上記各枢軸５、５を、それぞれが外輪２６、２６を備えたラジアルニードル軸受２７、２７により、支持している。これらの構成に基づいて上記各トラニオン６、６を、上記各枢軸５、５を中心とする揺動並びにこれら各枢軸５、５の軸方向に亙る変位を自在として、上記ケーシング２２内に支持している。
【０００９】
上述の様にして上記ケーシング２２内に支持した、上記各トラニオン６、６の中間部に形成した円孔４０、４０部分に、変位軸７、７を支持している。これら各変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部２８、２８と枢支軸部２９、２９とを、それぞれ有する。このうちの各支持軸部２８、２８を上記各円孔４０、４０の内側に、ラジアルニードル軸受３０、３０を介して、揺動自在に支持している。又、上記各枢支軸部２９、２９の周囲にパワーローラ８、８を、ラジアルニードル軸受３１、３１を介して、回転自在に支持している。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸７、７は、前記入力軸１５を中心として、１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸７、７の各枢支軸部２９、２９が各支持軸部２８、２８に対し偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同方向（図６で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１５の配設方向（図５の左右方向、図６の表裏方向）に対しほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ８、８は、上記入力軸１５の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、構成各部品の寸法精度のばらつき、或は動力伝達時の弾性変形等に起因して、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向（図５の左右方向、図６の表裏方向）に変位する傾向となった場合でも、構成各部品に無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
【００１１】
又、上記各パワーローラ８、８の外側面と上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パワーローラ８、８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受３２、３２等のスラスト転がり軸受と、次述する外輪３３、３３に加わるスラスト荷重を支承するスラストニードル軸受３４、３４等のスラスト軸受とを設けている。このうちのスラスト玉軸受３２、３２は、請求項１に記載したスラスト転がり軸受に相当するもので、上記各パワーローラ８、８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８、８の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受３４、３４は、上記各パワーローラ８、８から上記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３３、３３に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部２９、２９及び上記外輪３３、３３が上記支持軸部２８、２８を中心に揺動する事を許容する。
【００１２】
又、上記各トラニオン６、６の一端部（図６の左端部）には、それぞれ駆動ロッド３５、３５を結合し、これら各駆動ロッド３５、３５の中間部外周面に駆動ピストン３６、３６を固設している。そして、これら各駆動ピストン３６、３６をそれぞれ、前記シリンダケース２３内に設けた駆動シリンダ３７、３７内に油密に嵌装している。更に、前記ケーシング２２内に設けた支持壁３８と前記入力軸１５との間には１対の転がり軸受３９、３９を設けて、上記入力軸１５を上記ケーシング２２内に回転自在に支持している。
【００１３】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１５の回転を押圧装置９を介して入力側ディスク２に伝える。そして、この入力側ディスク２の回転を、１対のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達し、更にこの出力側ディスク４の回転を、前記出力歯車１８より取り出す。上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比を変える場合には、前記１対の駆動ピストン３６、３６を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３６、３６の変位に伴って上記１対のトラニオン６、６が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図６の下側のパワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記入力側ディスク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上記各トラニオン６、６が、支持ポスト２０、２０に枢支された枢軸５、５を中心として、図５で互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図３〜４に示した様に、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
尚、動力伝達時に構成各部品が弾性変形する結果、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向に変位すると、これら各パワーローラ８、８を枢支している上記各変位軸７、７が、前記各支持軸部２８、２８を中心として僅かに揺動する。この揺動の結果、前記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３３、３３の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受３４、３４が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機の運転時に入力側、出力側両ディスク２、４には、各パワーローラ８、８との押し付け合いに基づいて複雑且つ大きな力が繰り返し加わる。例えばトロイダル型無段変速機の運転時に出力側ディスク４の内側面４ａにはパワーローラ８から、図７のＡ点に、Ｆなるスラスト荷重が加わる。そして上記出力側ディスク４は、この様なスラスト荷重に基づいて弾性変形し、その結果、図７のＢ、Ｃ、Ｄ部に、大きな引っ張り応力が集中して加わる。これら引っ張り応力の加わる部位は、トロイダル型無段変速機の運転に伴う上記出力側ディスク４の回転に基づき、円周方向に移動する。従って、円周方向に関して或る一部分に注目した場合、当該部分には大きな引っ張り応力が繰り返し加わる事になる。この様な引っ張り応力が繰り返し加わる事は、入力側ディスク２に関しても、ほぼ同様である。
この様にして入力側、出力側両ディスク２、４に繰り返し加わる引っ張り応力は、これら入力側、出力側両ディスク２、４に割れ等の損傷を発生させ、これら両ディスク２、４が破壊する原因となる。従って、トロイダル型無段変速機の耐久性を十分に確保する為には、上述の様な引っ張り応力に拘らず、上記入力側、出力側両ディスク２、４に割れ等の損傷が発生するのを防止する為の考慮が必要になる。
【００１６】
又、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと当接する面である、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａが、これら各ディスク２、４の回転に伴って振れ回ると、上記各周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接状態が不安定になる。この結果、トロイダル型無段変速機の運転時に振動が発生したり、上記各パワーローラ８、８の変速状態を同調させられなくなったり、ハンチングを起こしたりする。そして、これら振動や変速状態の非同調、或はハンチングに基づき、上記各周面８ａ、８ａと当接する上記各内側面２ａ、４ａに無理な力が加わり、これら各内側面２ａ、４ａに早期剥離が生じる等、やはり上記入力側、出力側両ディスク２、４の耐久性が損なわれてしまう。
本発明のトロイダル型無段変速機は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述の従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、回転自在に支持された入力軸と、この入力軸と共に回転自在な入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に配置され、且つこの入力側ディスクに対する回転自在に支持された出力側ディスクと、これら入力側、出力側両ディスクの軸方向に関してこれら両ディスクの中間部に、これら両ディスクの軸方向に対し直角方向で且つこれら両ディスクの中心軸に対し捻れの位置に配置されて当該位置で揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持され、入力側、出力側両ディスクの間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラの外側面と上記各トラニオンの内側面との間に設けたスラスト転がり軸受とから構成する。そして、入力側、出力側両ディスクの互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、上記各パワーローラの周面を球面状の凸面として、この周面と前記内側面とを当接させている。
【００１８】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記入力側、出力側両ディスクの内周面と、これら両ディスクの内側面よりも内径側に存在する内端面との連続部に面取り部が、上記入力側、出力側両ディスクの表面に熱処理硬化層が、それぞれ形成されており、これら両ディスクの表面のうち、上記円弧形の凹面である内側面よりも内径側に存在する上記内端面の表面部分に、上記硬化層を形成した後に削り加工を施して、この硬化層のうちの熱処理異常層を除去している事を特徴としている。この場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、上記面取り部の表面粗さを６．３ｓ以下にして、この面取り部を形成した上記連続部の耐力を向上させる。或いは、請求項３に記載した様に、上記内端面に加えて、入力側、出力側両ディスクの外側面の表面部分にも、上記硬化層を形成した後に削り加工を施して、この硬化層のうちの熱処理異常層を除去する。
【００１９】
【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が入力側ディスクと出力側ディスクとの間で回転力を伝達する際の作用、並びにこれら入力側ディスクと出力側ディスクとの間の変速比を変える際の作用は、前述した従来構造の場合と同様である。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、入力側、出力側両ディスクの耐久性向上を図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明のトロイダル型無段変速機の要部である、入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの対向部分を示している。尚、図１は、入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａを、動力の伝達方向に関して互いに並列に２対設けた、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の片半部を示している。入力軸１ａの回転は、ローディングカム式の押圧装置９を介して入力側ディスク２Ａに伝達される。更にこの入力側ディスク２Ａの回転は、この入力側ディスク２Ａの内周縁部に設けたボールスプライン４１を介してその一端部を結合した伝達軸４２に伝達され、この伝達軸４２の他端部に結合した、図示しない別の入力側ディスクを、上記入力側ディスク２Ａと同期して回転させる。又、この入力側ディスク２Ａの回転は、上記伝達軸４２を挟んで図１の表裏方向両側に設けた、やはり図示しない１対のパワーローラ８（図３〜６）を介して、出力側ディスク４Ａに伝達する。この出力側ディスク４Ａは、やはり図示しない別の出力側ディスクと共に、上記伝達軸４２の中間部周囲に設けたスリーブ４３の両端部にスプライン係合させている。又、上記出力側ディスク４Ａの内半部（内側面４ａ側半部で、図１の左半部）内周面と上記伝達軸４２の中間部外周面との間にはラジアルニードル軸受１６ａを設けて、上記出力側ディスク４Ａと伝達軸４２との相対回転を自在としている。又、上記スリーブ４３の中間部外周面で、上記出力側ディスク４Ａと別の出力側ディスクとの間部分には出力歯車（図示せず）を設けて、上記１対の入力側ディスク２Ａから上記１対の出力側ディスク４Ａに伝達された動力を取り出し自在としている。
【００２１】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機に於いて、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの表面には、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼き入れ等の熱処理による硬化層を形成している。又、これら入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの内周面４４、４４と、これら各ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａよりも内径側に存在する内端面４５、４５との連続部には、図２に示す様な面取り部４６を形成している。そして、この面取り部４６の表面粗さを６．３ｓ以下にして、上記連続部の耐力を向上させている。
【００２２】
更に、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの表面のうち、図１に斜格子で示す部分、即ち、これら各ディスク２Ａ、４Ａの外側面２ｂ、４ｂと、上記内端面４５、４５と面取り部４６と内周面４４、４４の内端寄り部分とに、ショット・ピーニングを施している。そして、この様にショット・ピーニングを施した、上記両ディスク２Ａ、４Ａの外側面２ｂ、４ｂと内端面４５、４５と面取り部４６、４６と内周面４４、４４の内端寄り部分とに、このショット・ピーニングに基づく圧縮残留応力を存在させている。
【００２３】
上述の様に、入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの外側面２ｂ、４ｂと、内周面４４と、内端面４５と、これら両面４４、４５の連続部である面取り部４６とに圧縮残留応力を存在させると、トロイダル型無段変速機の運転時に、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａに曲げ応力が加わっても、これら各ディスク２Ａ、４Ａに亀裂等の損傷が発生する事はない。即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に上記各ディスク２Ａ、４Ａには、前述の図７のＢ、Ｃ、Ｄ点に大きな引っ張り応力が加わる。これに対して、上述の様に上記Ｂ、Ｄ点を含む部分に圧縮残留応力を存在させれば、この圧縮残留応力が上記引っ張り応力を相殺して、上記亀裂等の損傷を発生しにくくできる。尚、ショット・ピーニングにより上記各部分に残留させる圧縮応力は、好ましくは５０〜９０kgf/mm2 程度にする。
【００２４】
尚、トロイダル型無段変速機の運転時に上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａには、上記Ｂ、Ｄ点だけでなく、これら各ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａ上の点であるＣ点にも、引っ張り応力が加わる。但し、このＣ点を含むこれら各内側面２ａ、４ａは、図示しないパワーローラの周面と当接する事により動力を伝達するトラクション面であり、例えば表面粗さを、超仕上により０．０５Ra以下の平滑面にする必要がある。従って、上記Ｃ点を含む内側面２ａ、４ａにショット・ピーニングを施す事はできない。但し、これら各内側面２ａ、４ａは、それぞれ上記平滑面とする為の超仕上等の研削に基づき、硬化層を形成する過程で生じた熱処理異常層を除去しているので、上記Ｃ点に加わる大きな引っ張り応力に拘らず、このＣ点から亀裂等の損傷が発生しにくい。言い換えれば、上記各内側面２ａ、４ａは、引っ張り応力に対して大きな耐力を有する。
【００２５】
又、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの表面のうち、前記各外側面２ｂ、４ｂと、前記各内端面４５、４５との表面部分に、前記熱処理に基づいて硬化層を形成した後に削り加工を施して、上記硬化層のうちの熱処理異常層を除去している（請求項１〜３に係る発明）。この様に、トロイダル型無段変速機の運転時に大きな引っ張り応力が加わるＢ、Ｄ点を含む、上記各外側面２ｂ、４ｂと、前記各内端面４５、４５とに存在する熱処理異常層を除去する事により、トロイダル型無段変速機の運転時に上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａに大きな曲げ応力が加わった場合でも、これら両ディスク２Ａ、４Ａに亀裂等の損傷を発生する事を抑えられる。即ち、これら両ディスク２Ａ、４Ａに曲げ応力が加わると、上記各点Ｂ、Ｄ部分に大きな応力が集中する。一方、上記両ディスク２Ａ、４Ａの表面を硬化させる為、高周波焼き入れ、浸炭焼き入れ等の熱処理を施すと、これら両ディスク２Ａ、４Ａの表面部分に、熱処理異常層が存在する事になる。この様な熱処理異常層が存在すると、上記曲げ応力に伴う応力集中により、上記Ｂ、Ｄ点から亀裂等の損傷が発生し、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａが破断等の損傷を受ける。これに対して、上述の様に上記両ディスク２Ａ、４Ａに熱処理を施した後、上記硬化層部分に存在する上記熱処理異常層を除去すれば、上述の様な原因で上記両ディスク２Ａ、４Ａが破断等の損傷を受ける事を防止できる。尚、この様な熱処理異常層の除去と、前述の残留圧縮応力付与とは、単独でも効果を得られるが、組み合わせて行なえば、より優れた効果を得られる。
【００２６】
更に、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａの、これら各ディスク２Ａ、４Ａの回転中心に対する振れ回り量を０．０２mm以下としている。即ち、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａは、前記伝達軸４２を中心として回転するが、この回転中心と上記内側面２ａ、４ａの一部でパワーローラの周面と当接する部分との距離が変化すると、これら各部分が、上記各ディスク２Ａ、４Ａの回転に伴って振れ回る事になる。この様な振れ回りが生じると、前述の様に、上記パワーローラの周面と上記各内側面２ａ、４ａとの当接状態が不安定になって、トロイダル型無段変速機の運転時に振動が発生したり、上記各パワーローラの変速状態を同調させられなくなったりする。そして、これら振動や変速状態の非同調に基づき、上記各周面と当接する上記各内側面２ａ、４ａに無理な力が加わり、これら各内側面２ａ、４ａに早期剥離が生じる等、やはり上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの耐久性が損なわれてしまう。
【００２７】
これに対して、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａの、これら各ディスク２Ａ、４Ａの回転中心に対する振れ回り量を０．０２mm以下に規制すれば、上述の様な入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの耐久性低下に結び付く様な振れ回りを防止できる。尚、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａを研削加工する作業は、これら各内側面２ａ、４ａの曲率半径Ｒの加工公差をプラス側にして行なう。従って、上記研削作業は、この曲率半径Ｒを公差側に追い込む方向で行なうので、加工作業は比較的容易である。又、曲率半径Ｒが公差側にずれて大きくなる事は、上記各内側面２ａ、４ａとパワーローラの周面との当接部である、トラクション面の面圧低下につながり、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａ及びパワーローラの耐久性向上に結び付く為、好ましい。
尚、次の表１は、上記振れ回り量の大きさが、トロイダル型無段変速機の運転に及ぼす影響を知る為、本発明者が行なった実験の結果を示している。
【００２８】
【表１】
【００２９】
この表１の記載から明らかな通り、上記振れ回り量を０．０２mm以下に抑えれば、トロイダル型無段変速機の運転に及ぼす悪影響を、実用上問題ない程度に抑える事ができる。尚、この様に上記両ディスク２Ａ、４Ａの振れ回り量を規制する事も、単独で実施して効果を得られるだけでなく、本発明と組み合わせて実施すれば、より優れた効果を得られる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のトロイダル型無段変速機は、以上に述べた通り構成され作用するので、入力側、出力側両ディスクの耐久性を向上させて、これら両ディスクを組み込んだトロイダル型無段変速機の耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトロイダル型無段変速機の要部断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】トロイダル型無段変速機の基本構成を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図４】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図５】従来から知られている具体的構造の１例を示す要部断面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図。
【図７】ディスクに引っ張り応力が加わる部位を説明する為の部分断面図。
【符号の説明】
１、１ａ 入力軸
２、２Ａ 入力側ディスク
２ａ 内側面
２ｂ 外側面
３ 出力軸
４、４Ａ 出力側ディスク
４ａ 内側面
４ｂ 外側面
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、１４ カム面
１５ 入力軸
１６、１６ａ ニードル軸受
１７ 鍔部
１８ 出力歯車
１９ キー
２０ 支持ポスト
２１ 円孔
２２ ケーシング
２３ シリンダケース
２４ａ、２４ｂ 支持ピン
２５ 支持孔
２６ 外輪
２７ ラジアルニードル軸受
２８ 支持軸部
２９ 枢支軸部
３０ ラジアルニードル軸受
３１ ラジアルニードル軸受
３２ スラスト玉軸受
３３ 外輪
３４ スラストニードル軸受
３５ 駆動ロッド
３６ 駆動ピストン
３７ 駆動シリンダ
３８ 支持壁
３９ 転がり軸受
４０ 円孔
４１ ボールスプライン
４２ 伝達軸
４３ スリーブ
４４ 内周面
４５ 内端面
４６ 面取り部
【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は、例えば自動車用の自動変速機として利用する。特に本発明は、この様なトロイダル型無段変速機を構成する入力側、出力側両ディスクの耐久性向上を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図３〜４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、例えば実開昭６２−７１４６５号公報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と同心に配置された出力軸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収めたケーシングの内側には、枢軸５、５を中心として揺動する複数個（通常２〜３個）のトラニオン６、６を設けている。尚、これら各枢軸５、５は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向（図３〜４の左右方向）に関してこれら両ディスク２、４の中間部に、これら両ディスク２、４の軸方向に対し直角方向で且つこれら両ディスク２、４の中心軸に対し捻れの位置に配置している
【０００３】
即ち、これら各トラニオン６、６は、それぞれの両端部外側面に上記各枢軸５、５を、互いに同心に設けている。又、これら各トラニオン６、６の中間部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記各枢軸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、それぞれ断面が、上記枢軸５上の点を中心とする円弧を、上記入力軸１及び出力軸３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、ローディングカム式の押圧装置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、弾性的に押圧自在としている。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３〜４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３〜４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】
上述の様に構成され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が複数個のローラ１２、１２を、入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧する。この結果、上記入力側ディスク２が、上記各パワーローラ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、上記各パワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝わり、この出力側ディスク４に固定の出力軸３を回転させる。
【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、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図３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、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図４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３と図４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】
更に、図５〜６は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは入力軸１５の周囲に、それぞれニードル軸受１６、１６を介して回転自在に支持している。又、カム板１０は上記入力軸１５の端部（図５の左端部）外周面にスプライン係合し、鍔部１７により、上記入力側ディスク２から離れる方向への移動を阻止している。そして、このカム板１０とローラ１２、１２とにより、上記入力軸１５の回転に基づいて上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け押圧しつつ回転させる、ローディングカム式の押圧装置９を構成している。上記出力側ディスク４には出力歯車１８を、キー１９、１９により結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１８とが同期して回転する様にしている。この出力歯車１８、並びにこの出力歯車１８と噛合した図示しない歯車等が、出力側ディスク４の回転を取り出す為の動力取り出し手段を構成する。
【０００８】
１対のトラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５は１対の支持ポスト２０、２０に、揺動並びに軸方向（図５の表裏方向、図６の左右方向）に亙る変位自在に支持している。上記１対の支持ポスト２０、２０は、十分な剛性を有する金属板状で、中央部に形成した円孔２１を、ケーシング２２の内面若しくはこのケーシング２２内に設けたシリンダケース２３の側面に固設した支持ピン２４ａ、２４ｂに外嵌する事により、上記ケーシング２２の内側に、揺動並びに上記各枢軸５、５の軸方向に亙る変位自在に支持している。又、上記各支持ポスト２０、２０の両端部には、それぞれ円形の支持孔２５、２５を形成しており、これら各支持孔２５、２５に、それぞれ上記各枢軸５、５を、それぞれが外輪２６、２６を備えたラジアルニードル軸受２７、２７により、支持している。これらの構成に基づいて上記各トラニオン６、６を、上記各枢軸５、５を中心とする揺動並びにこれら各枢軸５、５の軸方向に亙る変位を自在として、上記ケーシング２２内に支持している。
【０００９】
上述の様にして上記ケーシング２２内に支持した、上記各トラニオン６、６の中間部に形成した円孔４０、４０部分に、変位軸７、７を支持している。これら各変位軸７、７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部２８、２８と枢支軸部２９、２９とを、それぞれ有する。このうちの各支持軸部２８、２８を上記各円孔４０、４０の内側に、ラジアルニードル軸受３０、３０を介して、揺動自在に支持している。又、上記各枢支軸部２９、２９の周囲にパワーローラ８、８を、ラジアルニードル軸受３１、３１を介して、回転自在に支持している。
【００１０】
尚、上記１対の変位軸７、７は、前記入力軸１５を中心として、１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸７、７の各枢支軸部２９、２９が各支持軸部２８、２８に対し偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同方向（図６で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１５の配設方向（図５の左右方向、図６の表裏方向）に対しほぼ直交する方向としている。従って上記各パワーローラ８、８は、上記入力軸１５の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。この結果、構成各部品の寸法精度のばらつき、或は動力伝達時の弾性変形等に起因して、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向（図５の左右方向、図６の表裏方向）に変位する傾向となった場合でも、構成各部品に無理な力を加える事なく、この変位を吸収できる。
【００１１】
又、上記各パワーローラ８、８の外側面と上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、パワーローラ８、８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受３２、３２等のスラスト転がり軸受と、次述する外輪３３、３３に加わるスラスト荷重を支承するスラストニードル軸受３４、３４等のスラスト軸受とを設けている。このうちのスラスト玉軸受３２、３２は、請求項１に記載したスラスト転がり軸受に相当するもので、上記各パワーローラ８、８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８、８の回転を許容する。又、上記各スラストニードル軸受３４、３４は、上記各パワーローラ８、８から上記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３３、３３に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部２９、２９及び上記外輪３３、３３が上記支持軸部２８、２８を中心に揺動する事を許容する。
【００１２】
又、上記各トラニオン６、６の一端部（図６の左端部）には、それぞれ駆動ロッド３５、３５を結合し、これら各駆動ロッド３５、３５の中間部外周面に駆動ピストン３６、３６を固設している。そして、これら各駆動ピストン３６、３６をそれぞれ、前記シリンダケース２３内に設けた駆動シリンダ３７、３７内に油密に嵌装している。更に、前記ケーシング２２内に設けた支持壁３８と前記入力軸１５との間には１対の転がり軸受３９、３９を設けて、上記入力軸１５を上記ケーシング２２内に回転自在に支持している。
【００１３】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の場合には、入力軸１５の回転を押圧装置９を介して入力側ディスク２に伝える。そして、この入力側ディスク２の回転を、１対のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達し、更にこの出力側ディスク４の回転を、前記出力歯車１８より取り出す。上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比を変える場合には、前記１対の駆動ピストン３６、３６を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３６、３６の変位に伴って上記１対のトラニオン６、６が、それぞれ逆方向に変位し、例えば図６の下側のパワーローラ８が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ８が同図の左側に、それぞれ変位する。この結果、これら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記入力側ディスク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上記各トラニオン６、６が、支持ポスト２０、２０に枢支された枢軸５、５を中心として、図５で互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図３〜４に示した様に、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１５と出力歯車１８との間の回転速度比が変化する。
【００１４】
尚、動力伝達時に構成各部品が弾性変形する結果、上記各パワーローラ８、８が上記入力軸１５の軸方向に変位すると、これら各パワーローラ８、８を枢支している上記各変位軸７、７が、前記各支持軸部２８、２８を中心として僅かに揺動する。この揺動の結果、前記各スラスト玉軸受３２、３２の外輪３３、３３の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受３４、３４が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に構成され作用するトロイダル型無段変速機の運転時に入力側、出力側両ディスク２、４には、各パワーローラ８、８との押し付け合いに基づいて複雑且つ大きな力が繰り返し加わる。例えばトロイダル型無段変速機の運転時に出力側ディスク４の内側面４ａにはパワーローラ８から、図７のＡ点に、Ｆなるスラスト荷重が加わる。そして上記出力側ディスク４は、この様なスラスト荷重に基づいて弾性変形し、その結果、図７のＢ、Ｃ、Ｄ部に、大きな引っ張り応力が集中して加わる。これら引っ張り応力の加わる部位は、トロイダル型無段変速機の運転に伴う上記出力側ディスク４の回転に基づき、円周方向に移動する。従って、円周方向に関して或る一部分に注目した場合、当該部分には大きな引っ張り応力が繰り返し加わる事になる。この様な引っ張り応力が繰り返し加わる事は、入力側ディスク２に関しても、ほぼ同様である。
この様にして入力側、出力側両ディスク２、４に繰り返し加わる引っ張り応力は、これら入力側、出力側両ディスク２、４に割れ等の損傷を発生させ、これら両ディスク２、４が破壊する原因となる。従って、トロイダル型無段変速機の耐久性を十分に確保する為には、上述の様な引っ張り応力に拘らず、上記入力側、出力側両ディスク２、４に割れ等の損傷が発生するのを防止する為の考慮が必要になる。
【００１６】
又、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと当接する面である、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａが、これら各ディスク２、４の回転に伴って振れ回ると、上記各周面８ａ、８ａと上記各内側面２ａ、４ａとの当接状態が不安定になる。この結果、トロイダル型無段変速機の運転時に振動が発生したり、上記各パワーローラ８、８の変速状態を同調させられなくなったり、ハンチングを起こしたりする。そして、これら振動や変速状態の非同調、或はハンチングに基づき、上記各周面８ａ、８ａと当接する上記各内側面２ａ、４ａに無理な力が加わり、これら各内側面２ａ、４ａに早期剥離が生じる等、やはり上記入力側、出力側両ディスク２、４の耐久性が損なわれてしまう。
本発明のトロイダル型無段変速機は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述の従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、回転自在に支持された入力軸と、この入力軸と共に回転自在な入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に配置され、且つこの入力側ディスクに対する回転自在に支持された出力側ディスクと、これら入力側、出力側両ディスクの軸方向に関してこれら両ディスクの中間部に、これら両ディスクの軸方向に対し直角方向で且つこれら両ディスクの中心軸に対し捻れの位置に配置されて当該位置で揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持され、入力側、出力側両ディスクの間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラの外側面と上記各トラニオンの内側面との間に設けたスラスト転がり軸受とから構成する。そして、入力側、出力側両ディスクの互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、上記各パワーローラの周面を球面状の凸面として、この周面と前記内側面とを当接させている。
【００１８】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記入力側、出力側両ディスクの内周面と、これら両ディスクの内側面よりも内径側に存在する内端面との連続部に面取り部が、上記入力側、出力側両ディスクの表面に熱処理硬化層が、それぞれ形成されており、これら両ディスクの表面のうち、上記円弧形の凹面である内側面よりも内径側に存在する上記内端面の表面部分に、上記硬化層を形成した後に削り加工を施して、この硬化層のうちの熱処理異常層を除去している事を特徴としている。この場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、上記面取り部の表面粗さを６．３ｓ以下にして、この面取り部を形成した上記連続部の耐力を向上させる。或いは、請求項３に記載した様に、上記内端面に加えて、入力側、出力側両ディスクの外側面の表面部分にも、上記硬化層を形成した後に削り加工を施して、この硬化層のうちの熱処理異常層を除去する。
【００１９】
【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が入力側ディスクと出力側ディスクとの間で回転力を伝達する際の作用、並びにこれら入力側ディスクと出力側ディスクとの間の変速比を変える際の作用は、前述した従来構造の場合と同様である。
特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、入力側、出力側両ディスクの耐久性向上を図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明のトロイダル型無段変速機の要部である、入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの対向部分を示している。尚、図１は、入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａを、動力の伝達方向に関して互いに並列に２対設けた、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の片半部を示している。入力軸１ａの回転は、ローディングカム式の押圧装置９を介して入力側ディスク２Ａに伝達される。更にこの入力側ディスク２Ａの回転は、この入力側ディスク２Ａの内周縁部に設けたボールスプライン４１を介してその一端部を結合した伝達軸４２に伝達され、この伝達軸４２の他端部に結合した、図示しない別の入力側ディスクを、上記入力側ディスク２Ａと同期して回転させる。又、この入力側ディスク２Ａの回転は、上記伝達軸４２を挟んで図１の表裏方向両側に設けた、やはり図示しない１対のパワーローラ８（図３〜６）を介して、出力側ディスク４Ａに伝達する。この出力側ディスク４Ａは、やはり図示しない別の出力側ディスクと共に、上記伝達軸４２の中間部周囲に設けたスリーブ４３の両端部にスプライン係合させている。又、上記出力側ディスク４Ａの内半部（内側面４ａ側半部で、図１の左半部）内周面と上記伝達軸４２の中間部外周面との間にはラジアルニードル軸受１６ａを設けて、上記出力側ディスク４Ａと伝達軸４２との相対回転を自在としている。又、上記スリーブ４３の中間部外周面で、上記出力側ディスク４Ａと別の出力側ディスクとの間部分には出力歯車（図示せず）を設けて、上記１対の入力側ディスク２Ａから上記１対の出力側ディスク４Ａに伝達された動力を取り出し自在としている。
【００２１】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機に於いて、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの表面には、浸炭処理、浸炭窒化処理、高周波焼き入れ等の熱処理による硬化層を形成している。又、これら入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの内周面４４、４４と、これら各ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａよりも内径側に存在する内端面４５、４５との連続部には、図２に示す様な面取り部４６を形成している。そして、この面取り部４６の表面粗さを６．３ｓ以下にして、上記連続部の耐力を向上させている。
【００２２】
更に、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの表面のうち、図１に斜格子で示す部分、即ち、これら各ディスク２Ａ、４Ａの外側面２ｂ、４ｂと、上記内端面４５、４５と面取り部４６と内周面４４、４４の内端寄り部分とに、ショット・ピーニングを施している。そして、この様にショット・ピーニングを施した、上記両ディスク２Ａ、４Ａの外側面２ｂ、４ｂと内端面４５、４５と面取り部４６、４６と内周面４４、４４の内端寄り部分とに、このショット・ピーニングに基づく圧縮残留応力を存在させている。
【００２３】
上述の様に、入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの外側面２ｂ、４ｂと、内周面４４と、内端面４５と、これら両面４４、４５の連続部である面取り部４６とに圧縮残留応力を存在させると、トロイダル型無段変速機の運転時に、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａに曲げ応力が加わっても、これら各ディスク２Ａ、４Ａに亀裂等の損傷が発生する事はない。即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に上記各ディスク２Ａ、４Ａには、前述の図７のＢ、Ｃ、Ｄ点に大きな引っ張り応力が加わる。これに対して、上述の様に上記Ｂ、Ｄ点を含む部分に圧縮残留応力を存在させれば、この圧縮残留応力が上記引っ張り応力を相殺して、上記亀裂等の損傷を発生しにくくできる。尚、ショット・ピーニングにより上記各部分に残留させる圧縮応力は、好ましくは５０〜９０kgf/mm2 程度にする。
【００２４】
尚、トロイダル型無段変速機の運転時に上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａには、上記Ｂ、Ｄ点だけでなく、これら各ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａ上の点であるＣ点にも、引っ張り応力が加わる。但し、このＣ点を含むこれら各内側面２ａ、４ａは、図示しないパワーローラの周面と当接する事により動力を伝達するトラクション面であり、例えば表面粗さを、超仕上により０．０５Ra以下の平滑面にする必要がある。従って、上記Ｃ点を含む内側面２ａ、４ａにショット・ピーニングを施す事はできない。但し、これら各内側面２ａ、４ａは、それぞれ上記平滑面とする為の超仕上等の研削に基づき、硬化層を形成する過程で生じた熱処理異常層を除去しているので、上記Ｃ点に加わる大きな引っ張り応力に拘らず、このＣ点から亀裂等の損傷が発生しにくい。言い換えれば、上記各内側面２ａ、４ａは、引っ張り応力に対して大きな耐力を有する。
【００２５】
又、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの表面のうち、前記各外側面２ｂ、４ｂと、前記各内端面４５、４５との表面部分に、前記熱処理に基づいて硬化層を形成した後に削り加工を施して、上記硬化層のうちの熱処理異常層を除去している（請求項１〜３に係る発明）。この様に、トロイダル型無段変速機の運転時に大きな引っ張り応力が加わるＢ、Ｄ点を含む、上記各外側面２ｂ、４ｂと、前記各内端面４５、４５とに存在する熱処理異常層を除去する事により、トロイダル型無段変速機の運転時に上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａに大きな曲げ応力が加わった場合でも、これら両ディスク２Ａ、４Ａに亀裂等の損傷を発生する事を抑えられる。即ち、これら両ディスク２Ａ、４Ａに曲げ応力が加わると、上記各点Ｂ、Ｄ部分に大きな応力が集中する。一方、上記両ディスク２Ａ、４Ａの表面を硬化させる為、高周波焼き入れ、浸炭焼き入れ等の熱処理を施すと、これら両ディスク２Ａ、４Ａの表面部分に、熱処理異常層が存在する事になる。この様な熱処理異常層が存在すると、上記曲げ応力に伴う応力集中により、上記Ｂ、Ｄ点から亀裂等の損傷が発生し、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａが破断等の損傷を受ける。これに対して、上述の様に上記両ディスク２Ａ、４Ａに熱処理を施した後、上記硬化層部分に存在する上記熱処理異常層を除去すれば、上述の様な原因で上記両ディスク２Ａ、４Ａが破断等の損傷を受ける事を防止できる。尚、この様な熱処理異常層の除去と、前述の残留圧縮応力付与とは、単独でも効果を得られるが、組み合わせて行なえば、より優れた効果を得られる。
【００２６】
更に、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａの、これら各ディスク２Ａ、４Ａの回転中心に対する振れ回り量を０．０２mm以下としている。即ち、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａは、前記伝達軸４２を中心として回転するが、この回転中心と上記内側面２ａ、４ａの一部でパワーローラの周面と当接する部分との距離が変化すると、これら各部分が、上記各ディスク２Ａ、４Ａの回転に伴って振れ回る事になる。この様な振れ回りが生じると、前述の様に、上記パワーローラの周面と上記各内側面２ａ、４ａとの当接状態が不安定になって、トロイダル型無段変速機の運転時に振動が発生したり、上記各パワーローラの変速状態を同調させられなくなったりする。そして、これら振動や変速状態の非同調に基づき、上記各周面と当接する上記各内側面２ａ、４ａに無理な力が加わり、これら各内側面２ａ、４ａに早期剥離が生じる等、やはり上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの耐久性が損なわれてしまう。
【００２７】
これに対して、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａの、これら各ディスク２Ａ、４Ａの回転中心に対する振れ回り量を０．０２mm以下に規制すれば、上述の様な入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの耐久性低下に結び付く様な振れ回りを防止できる。尚、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａの内側面２ａ、４ａを研削加工する作業は、これら各内側面２ａ、４ａの曲率半径Ｒの加工公差をプラス側にして行なう。従って、上記研削作業は、この曲率半径Ｒを公差側に追い込む方向で行なうので、加工作業は比較的容易である。又、曲率半径Ｒが公差側にずれて大きくなる事は、上記各内側面２ａ、４ａとパワーローラの周面との当接部である、トラクション面の面圧低下につながり、上記入力側、出力側両ディスク２Ａ、４Ａ及びパワーローラの耐久性向上に結び付く為、好ましい。
尚、次の表１は、上記振れ回り量の大きさが、トロイダル型無段変速機の運転に及ぼす影響を知る為、本発明者が行なった実験の結果を示している。
【００２８】
【表１】
この表１の記載から明らかな通り、上記振れ回り量を０．０２mm以下に抑えれば、トロイダル型無段変速機の運転に及ぼす悪影響を、実用上問題ない程度に抑える事ができる。尚、この様に上記両ディスク２Ａ、４Ａの振れ回り量を規制する事も、単独で実施して効果を得られるだけでなく、本発明と組み合わせて実施すれば、より優れた効果を得られる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のトロイダル型無段変速機は、以上に述べた通り構成され作用するので、入力側、出力側両ディスクの耐久性を向上させて、これら両ディスクを組み込んだトロイダル型無段変速機の耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトロイダル型無段変速機の要部断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】トロイダル型無段変速機の基本構成を、最大減速時の状態で示す略側面図。
【図４】同じく最大増速時の状態で示す略側面図。
【図５】従来から知られている具体的構造の１例を示す要部断面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図。
【図７】ディスクに引っ張り応力が加わる部位を説明する為の部分断面図。
【符号の説明】
１、１ａ 入力軸
２、２Ａ 入力側ディスク
２ａ 内側面
２ｂ 外側面
３ 出力軸
４、４Ａ 出力側ディスク
４ａ 内側面
４ｂ 外側面
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、１４ カム面
１５ 入力軸
１６、１６ａ ニードル軸受
１７ 鍔部
１８ 出力歯車
１９ キー
２０ 支持ポスト
２１ 円孔
２２ ケーシング
２３ シリンダケース
２４ａ、２４ｂ 支持ピン
２５ 支持孔
２６ 外輪
２７ ラジアルニードル軸受
２８ 支持軸部
２９ 枢支軸部
３０ ラジアルニードル軸受
３１ ラジアルニードル軸受
３２ スラスト玉軸受
３３ 外輪
３４ スラストニードル軸受
３５ 駆動ロッド
３６ 駆動ピストン
３７ 駆動シリンダ
３８ 支持壁
３９ 転がり軸受
４０ 円孔
４１ ボールスプライン
４２ 伝達軸
４３ スリーブ
４４ 内周面
４５ 内端面
４６ 面取り部
Claims (3)
- 回転自在に支持された入力軸と、この入力軸と共に回転自在な入力側ディスクと、この入力側ディスクと同心に配置され、且つこの入力側ディスクに対する回転自在に支持された出力側ディスクと、これら入力側、出力側両ディスクの軸方向に関してこれら両ディスクの中間部に、これら両ディスクの軸方向に対し直角方向で且つこれら両ディスクの中心軸に対し捻れの位置に配置されて当該位置で揺動する複数のトラニオンと、これら各トラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持され、入力側、出力側両ディスクの間に挟持された複数個のパワーローラと、これら各パワーローラの外側面と上記各トラニオンの内側面との間に設けたスラスト転がり軸受とから構成し、入力側、出力側両ディスクの互いに対向する内側面を、それぞれ断面が円弧形の凹面とし、上記各パワーローラの周面を球面状の凸面として、この周面と上記内側面とを当接させたトロイダル型無段変速機に於いて、上記入力側、出力側両ディスクの内周面と、これら両ディスクの内側面よりも内径側に存在する内端面との連続部に面取り部が、上記入力側、出力側両ディスクの表面に熱処理硬化層が、それぞれ形成されており、これら両ディスクの表面のうち、上記円弧形の凹面である内側面よりも内径側に存在する上記内端面の表面部分に、上記硬化層を形成した後に削り加工を施して、この硬化層のうちの熱処理異常層を除去している事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
- 面取り部の表面粗さを６．３ｓ以下にして、この面取り部を形成した連続部の耐力を向上させている、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
- 内端面に加えて、入力側、出力側両ディスクの外側面の表面部分にも、硬化層を形成した後に削り加工を施して、この硬化層のうちの熱処理異常層を除去している、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。
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