JP2002130411A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
トロイダル型無段変速機Info
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- JP2002130411A JP2002130411A JP2000321438A JP2000321438A JP2002130411A JP 2002130411 A JP2002130411 A JP 2002130411A JP 2000321438 A JP2000321438 A JP 2000321438A JP 2000321438 A JP2000321438 A JP 2000321438A JP 2002130411 A JP2002130411 A JP 2002130411A
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- power roller
- disk
- input
- roller bearing
- output side
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/32—Friction members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
- F16H15/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members without members having orbital motion
- F16H15/04—Gearings providing a continuous range of gear ratios
- F16H15/06—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B
- F16H15/32—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line
- F16H15/36—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface
- F16H15/38—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/32—Friction members
- F16H2055/325—Friction members characterized by roughness or hardness of friction surface
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S384/00—Bearings
- Y10S384/90—Cooling or heating
- Y10S384/912—Metallic
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、ディスク、パワーローラの耐久性を
向上すること課題とする。 【解決手段】入力軸３と、入力側ディスク１と、出力側
ディスク２と、複数のトラニオン１０，１１と、複数個
のパワーローラ７ａ，７ｂと、スラスト転がり軸受とか
ら構成され、入力側、出力側両ディスクの互いに対向す
る内側面を、夫々断面が円弧形の凹面とし、上記各パワ
ーローラ７ａ，７ｂ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
機において、入力側ディスク１の凹面、出力側ディスク
２の凹面、パワーローラ７ａ，７ｂの凸面、パワーロー
ラ軸受内輪の軌道面、パワーローラ軸受外輪の軌道面の
少なくとも一つが熱処理後に研削加工、超仕上げ加工さ
れ、さらにショットピーニングを施され、その後に超仕
上げ加工を行い、表面残留圧縮応力が−７８０〜−１８
００ＭＰａであることを特徴とする。
向上すること課題とする。 【解決手段】入力軸３と、入力側ディスク１と、出力側
ディスク２と、複数のトラニオン１０，１１と、複数個
のパワーローラ７ａ，７ｂと、スラスト転がり軸受とか
ら構成され、入力側、出力側両ディスクの互いに対向す
る内側面を、夫々断面が円弧形の凹面とし、上記各パワ
ーローラ７ａ，７ｂ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
機において、入力側ディスク１の凹面、出力側ディスク
２の凹面、パワーローラ７ａ，７ｂの凸面、パワーロー
ラ軸受内輪の軌道面、パワーローラ軸受外輪の軌道面の
少なくとも一つが熱処理後に研削加工、超仕上げ加工さ
れ、さらにショットピーニングを施され、その後に超仕
上げ加工を行い、表面残留圧縮応力が−７８０〜−１８
００ＭＰａであることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用の
自動変速機として利用され、特に構成部材であるディス
ク、パワーローラの耐久性向上を図ったトロイダル型無
段変速機に関する。
自動変速機として利用され、特に構成部材であるディス
ク、パワーローラの耐久性向上を図ったトロイダル型無
段変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、トロイダル型無段変速機として
は、図１に示す構成のものが知られている。図示しない
ハウジング内には、入力側ディスク１と出力側ディスク
2とが同軸上に対向して配置されている。前記入力側デ
ィスク１と出力側ディスク2を有するトロイダル変速部
の軸芯部分には、入力軸3が貫通されている。前記入力
軸3の一端には、ローディングカム4が配設されている。
このローディングカム4は、カムローラ5を介して入力側
ディスク1に入力軸3の動力（回転力）を伝達する構造と
なっている。前記入力側ディスク1と出力側ディスク2
は、略同一形状を有して対称に配設され、それらの対向
面が協働して軸方向断面で見て、略半円形となるように
トロイダル面に形成されている。
は、図１に示す構成のものが知られている。図示しない
ハウジング内には、入力側ディスク１と出力側ディスク
2とが同軸上に対向して配置されている。前記入力側デ
ィスク１と出力側ディスク2を有するトロイダル変速部
の軸芯部分には、入力軸3が貫通されている。前記入力
軸3の一端には、ローディングカム4が配設されている。
このローディングカム4は、カムローラ5を介して入力側
ディスク1に入力軸3の動力（回転力）を伝達する構造と
なっている。前記入力側ディスク1と出力側ディスク2
は、略同一形状を有して対称に配設され、それらの対向
面が協働して軸方向断面で見て、略半円形となるように
トロイダル面に形成されている。
【０００３】前記入力側ディスク1と出力側ディスク２
のトロイダル面で形成されるトロイダルキャビティ内
に、入力側ディスク1及び出力側ディスク２に接して一
対の運転伝達用のパワーローラ軸受６及びパワーローラ
軸受7が配設された構造を有している。なお、前記パワ
ーローラ軸受6は、入力側ディスク１及び出力側ディス
ク2のトロイダル面を転走するパワーローラ６ａ(パワー
ローラ軸受6を構成する内輪に相当)、外輪6ｂ及び複数
の転動体（鋼球）６ｃから構成されている。他方のパワ
ーローラ軸受7は、入力側ディスク１及び出力側ディス
ク2のトロイダル面を転走するパワーローラ７ａ(パワー
ローラ軸受７を構成する内輪に相当)、外輪７ｂ及び複
数の転動体（鋼球）７ｃから構成されている。
のトロイダル面で形成されるトロイダルキャビティ内
に、入力側ディスク1及び出力側ディスク２に接して一
対の運転伝達用のパワーローラ軸受６及びパワーローラ
軸受7が配設された構造を有している。なお、前記パワ
ーローラ軸受6は、入力側ディスク１及び出力側ディス
ク2のトロイダル面を転走するパワーローラ６ａ(パワー
ローラ軸受6を構成する内輪に相当)、外輪6ｂ及び複数
の転動体（鋼球）６ｃから構成されている。他方のパワ
ーローラ軸受7は、入力側ディスク１及び出力側ディス
ク2のトロイダル面を転走するパワーローラ７ａ(パワー
ローラ軸受７を構成する内輪に相当)、外輪７ｂ及び複
数の転動体（鋼球）７ｃから構成されている。
【０００４】即ち、前記パワーローラ６ａは、パワーロ
ーラ軸受6の構成要素である内輪の役割も兼ねており、
前記パワーローラ７ａは、パワーローラ軸受７の構成要
素である内輪の役割も兼ねている。この構造では、前記
パワーローラ６ａは、枢軸８、外輪６ｂ及び複数の転動
体６ｃを介して、トラニオン10に回転自在に枢着される
と共に、入力側ディスク1及び出力側ディスク２のトロ
イダル面の中心となるピポット軸0を中心として、傾転
自在に支持されている。一方、前記パワーローラ７ａ
は、枢軸９、外輪７ｂ及び複数の転動体（鋼球）７ｃを
介して、トラニオン11に回転自在に枢着されている共
に、入力側ディスク１及び出力側ディスク2のトロイダ
ル面の中心となるピポット軸0を中心として、傾転自在
に支持されている。そして、前記入力側ディスク1及び
出力側ディスク2に伝達する構造となっている。
ーラ軸受6の構成要素である内輪の役割も兼ねており、
前記パワーローラ７ａは、パワーローラ軸受７の構成要
素である内輪の役割も兼ねている。この構造では、前記
パワーローラ６ａは、枢軸８、外輪６ｂ及び複数の転動
体６ｃを介して、トラニオン10に回転自在に枢着される
と共に、入力側ディスク1及び出力側ディスク２のトロ
イダル面の中心となるピポット軸0を中心として、傾転
自在に支持されている。一方、前記パワーローラ７ａ
は、枢軸９、外輪７ｂ及び複数の転動体（鋼球）７ｃを
介して、トラニオン11に回転自在に枢着されている共
に、入力側ディスク１及び出力側ディスク2のトロイダ
ル面の中心となるピポット軸0を中心として、傾転自在
に支持されている。そして、前記入力側ディスク1及び
出力側ディスク2に伝達する構造となっている。
【０００５】なお、前記入力側ディスク1及び出力側デ
ィスク2は、ニードル１２を介して入力軸３とは独立し
た状態（即ち、回転軸３の動力に直接影響されない状
態）となっている。前記出力側ディスク2には、入力軸
３と平行に配設されると共に、アンギュラ軸受１３を介
して図示しないハウジングに回転自在に支持された出力
軸１４が配設されている。このトロイダル型無段変速機
２０では、入力軸３の動力が、ローディングカム４に伝
達される。そして、この動力の伝達により、ローディン
グカム４が回転すると、この回転による動力が、カムロ
ーラ5を介して入力側ディスク１に伝達され、入力側デ
ィスク1が回転する。さらに、前記入力側ディスク１の
回転により発生した動力は、パワーローラ６ａ及びパワ
ーローラ７ａを介して、出力側ディスク2に伝達され
る。そして、出力側ディスク2は、出力軸１４と一体と
なって回転する。
ィスク2は、ニードル１２を介して入力軸３とは独立し
た状態（即ち、回転軸３の動力に直接影響されない状
態）となっている。前記出力側ディスク2には、入力軸
３と平行に配設されると共に、アンギュラ軸受１３を介
して図示しないハウジングに回転自在に支持された出力
軸１４が配設されている。このトロイダル型無段変速機
２０では、入力軸３の動力が、ローディングカム４に伝
達される。そして、この動力の伝達により、ローディン
グカム４が回転すると、この回転による動力が、カムロ
ーラ5を介して入力側ディスク１に伝達され、入力側デ
ィスク1が回転する。さらに、前記入力側ディスク１の
回転により発生した動力は、パワーローラ６ａ及びパワ
ーローラ７ａを介して、出力側ディスク2に伝達され
る。そして、出力側ディスク2は、出力軸１４と一体と
なって回転する。
【０００６】変速時には、トラニオン１０及びトラニオ
ン１１をピボット軸０方向に微小距離移動させる。即
ち、トラニオン１０及びトラニオン１１の軸方向移動
で、パワーローラ６ａ及びパワーローラ７ａの回転軸
と、入力側ディスク１及び出力側ディスク２の軸との交
差がわずかに外れる。すると、パワーローラ６a及びパ
ワーローラ７ａの回転周速度と、入力側ディスク１の回
転周速度との均衡が崩れ、且つ入力側ディスク1の回転
駆動力の分力によって、パワーローラ６ａ及びパワーロ
ーラ７ａが、ピボット軸0の周りに傾転する。このた
め、パワーローラ６ａ及びパワーローラ７ａが、入力側
ディスク１及び出力側ディスク2の曲面上を傾転し、そ
の結果、速度比が変わり、減速または増速が行われる。
ン１１をピボット軸０方向に微小距離移動させる。即
ち、トラニオン１０及びトラニオン１１の軸方向移動
で、パワーローラ６ａ及びパワーローラ７ａの回転軸
と、入力側ディスク１及び出力側ディスク２の軸との交
差がわずかに外れる。すると、パワーローラ６a及びパ
ワーローラ７ａの回転周速度と、入力側ディスク１の回
転周速度との均衡が崩れ、且つ入力側ディスク1の回転
駆動力の分力によって、パワーローラ６ａ及びパワーロ
ーラ７ａが、ピボット軸0の周りに傾転する。このた
め、パワーローラ６ａ及びパワーローラ７ａが、入力側
ディスク１及び出力側ディスク2の曲面上を傾転し、そ
の結果、速度比が変わり、減速または増速が行われる。
【０００７】このような構造を備えたトロイダル型無段
変速機としては、例えば、実公平２−４９４１１号公報
に開示された従来例がある。そして、また、前記のよう
な入力側ディスク、出力側ディスク及びパワーローラ軸
受としては、「ＮＡＳＡ Ｔｅｃｈｉｃａｌ ｎｏｔｅ
ＮＡＳＡ ＡＴＮ Ｄ−８３６２」に記載されている
ように、ＡＩＳＩ５２１００（ＪＩＳ ＳＵＪ２、高炭
素クロム軸受鋼相当）を使用した従来例があり、特開平
９−７９３３６に記載されているようにCｒを含有する
機械構造用鋼であるＳＣＭ４２０に浸炭窒化処理を施し
た例がある。
変速機としては、例えば、実公平２−４９４１１号公報
に開示された従来例がある。そして、また、前記のよう
な入力側ディスク、出力側ディスク及びパワーローラ軸
受としては、「ＮＡＳＡ Ｔｅｃｈｉｃａｌ ｎｏｔｅ
ＮＡＳＡ ＡＴＮ Ｄ−８３６２」に記載されている
ように、ＡＩＳＩ５２１００（ＪＩＳ ＳＵＪ２、高炭
素クロム軸受鋼相当）を使用した従来例があり、特開平
９−７９３３６に記載されているようにCｒを含有する
機械構造用鋼であるＳＣＭ４２０に浸炭窒化処理を施し
た例がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述したトロイダル型
無段変速機は、駆動した際に、入力側ディスクとパワー
ローラ軸受との間、出力側ディスクとパワーローラ軸受
との間、及びパワーローラ内外輪と転動体の間に高い接
触圧力が生じる。この高い接触圧力は入力側、出力側デ
ィスクとパワーローラ軸受との間、さらにはパワーロー
ラ軌道面と転動体の間を介する潤滑油（トラクション
油）と相まって、接触面における疲労寿命を低下させ
る。このため、高接触面圧及び高温における転がり疲労
寿命の向上を目的として、入力、出力側ディスク、パワ
ーローラ軸受の内輪または外輪に浸炭または浸炭窒化処
理を行うことにより、表面の高温強度低下を防ぐことが
行われていた。さらに、長寿命をはかるために、特開平
７−２８６６４９、特開平１０−２３１９０８、特開平
１１−１４１６３８などに開示されているように、転動
面にショットピーニングを施し、残留圧縮応力を付与す
ることにより寿命の延命効果を得てきた。
無段変速機は、駆動した際に、入力側ディスクとパワー
ローラ軸受との間、出力側ディスクとパワーローラ軸受
との間、及びパワーローラ内外輪と転動体の間に高い接
触圧力が生じる。この高い接触圧力は入力側、出力側デ
ィスクとパワーローラ軸受との間、さらにはパワーロー
ラ軌道面と転動体の間を介する潤滑油（トラクション
油）と相まって、接触面における疲労寿命を低下させ
る。このため、高接触面圧及び高温における転がり疲労
寿命の向上を目的として、入力、出力側ディスク、パワ
ーローラ軸受の内輪または外輪に浸炭または浸炭窒化処
理を行うことにより、表面の高温強度低下を防ぐことが
行われていた。さらに、長寿命をはかるために、特開平
７−２８６６４９、特開平１０−２３１９０８、特開平
１１−１４１６３８などに開示されているように、転動
面にショットピーニングを施し、残留圧縮応力を付与す
ることにより寿命の延命効果を得てきた。
【０００９】しかしながら、これらの対策は主として、
潤滑油中に鉄粉などの異物が混入していない場合の転が
り疲労対策である。実車のトロイダル型無段変速機にお
いては、製造時にギヤ等に付着した鉄粉が潤滑油中に混
入し、この鉄粉がディスクとパワーローラなどの接触部
において噛み込まれ、ディスク転動部、パワーローラ転
動部に圧痕を形成し、この圧痕周りが応力集中部とな
り、亀裂が発生し剥離が起こることがある。
潤滑油中に鉄粉などの異物が混入していない場合の転が
り疲労対策である。実車のトロイダル型無段変速機にお
いては、製造時にギヤ等に付着した鉄粉が潤滑油中に混
入し、この鉄粉がディスクとパワーローラなどの接触部
において噛み込まれ、ディスク転動部、パワーローラ転
動部に圧痕を形成し、この圧痕周りが応力集中部とな
り、亀裂が発生し剥離が起こることがある。
【００１０】この異物の噛み込みによる短寿命対策とし
ては、従来より残留オーステナイト量を高めることによ
り、圧痕周りの応力緩和効果を引き出すことが行われて
いる。しかしながら、ショットピーニングを施された部
分においては、この残留オーステナイトが加工誘起マル
テンサイト変態により減少し、寿命延長効果が見られる
残留オーステナイト１５％を下回ることになっしまう。
そのため、長寿命を目的としたショットピーニングが、
異物の噛み込みによる寿命を剥離低下させるという結果
になってしまっている。
ては、従来より残留オーステナイト量を高めることによ
り、圧痕周りの応力緩和効果を引き出すことが行われて
いる。しかしながら、ショットピーニングを施された部
分においては、この残留オーステナイトが加工誘起マル
テンサイト変態により減少し、寿命延長効果が見られる
残留オーステナイト１５％を下回ることになっしまう。
そのため、長寿命を目的としたショットピーニングが、
異物の噛み込みによる寿命を剥離低下させるという結果
になってしまっている。
【００１１】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、入力側ディスクの凹面、出力側ディスクの凹面、パ
ワーローラの凸面、パワーローラ軸受内輪の軌道面、パ
ワーローラ軸受外輪の軌道面の少なくとも一つが熱処理
後に研削加工、超仕上げ加工され、さらにショットピー
ニングを施され、その後に超仕上げ加工を行い、表面残
留圧縮応力を−７８０〜−１８００ＭＰａとすることに
より、従来と比べ寿命の延長効果が得られるトロイダル
型無段変速機を提供することを目的とする。
で、入力側ディスクの凹面、出力側ディスクの凹面、パ
ワーローラの凸面、パワーローラ軸受内輪の軌道面、パ
ワーローラ軸受外輪の軌道面の少なくとも一つが熱処理
後に研削加工、超仕上げ加工され、さらにショットピー
ニングを施され、その後に超仕上げ加工を行い、表面残
留圧縮応力を−７８０〜−１８００ＭＰａとすることに
より、従来と比べ寿命の延長効果が得られるトロイダル
型無段変速機を提供することを目的とする。
【００１２】また、本発明は、表面の残留オーステナイ
トを１５％以上とすることにより、異物の噛み込みによ
る剥離に対する、寿命延長効果が得られるトロイダル型
無段変速機を提供することを目的とする。
トを１５％以上とすることにより、異物の噛み込みによ
る剥離に対する、寿命延長効果が得られるトロイダル型
無段変速機を提供することを目的とする。
【００１３】更に、本発明は、さらに表面から５０μｍ
の深さにおいて残留オーステナイトが２０％以上とする
ことにより、異物の噛み込みによる剥離に対する寿命を
飛躍的に向上させることができるトロイダル型無段変速
機を提供することを目的とする。
の深さにおいて残留オーステナイトが２０％以上とする
ことにより、異物の噛み込みによる剥離に対する寿命を
飛躍的に向上させることができるトロイダル型無段変速
機を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、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て対して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て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られたスラスト転がり軸受とから
構成され、入力側、出力側両ディスクの互いに対向する
内側面を、夫々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おいて、
上記入力側ディスクの凹面、出力側ディスクの凹面、パ
ワーローラの凸面、パワーローラ軸受内輪の軌道面、パ
ワーローラ軸受外輪の軌道面の少なくとも一つが熱処理
後に研削加工、超仕上げ加工され、さらにショットピー
ニングを施され、その後に超仕上げ加工を行い、表面残
留圧縮応力が−７８０〜−１８００ＭＰａであることを
特徴とするトロイダル型無段変速機である。
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て対して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て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られたスラスト転がり軸受とから
構成され、入力側、出力側両ディスクの互いに対向する
内側面を、夫々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おいて、
上記入力側ディスクの凹面、出力側ディスクの凹面、パ
ワーローラの凸面、パワーローラ軸受内輪の軌道面、パ
ワーローラ軸受外輪の軌道面の少なくとも一つが熱処理
後に研削加工、超仕上げ加工され、さらにショットピー
ニングを施され、その後に超仕上げ加工を行い、表面残
留圧縮応力が−７８０〜−１８００ＭＰａであることを
特徴とするトロイダル型無段変速機である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明のトロイダル型無段
変速機について更に詳しく説明する。トロイダル型無段
変速機のように、転がり接触部における高い圧力と、ト
ラクション油と呼ばれる高い粘性摩擦抵抗を有する油
は、転がり疲労寿命を短いものとする。そのため、これ
らの部位にはショットピーニングなどにより圧縮の残留
応力を付与する。しかしながら、ショットピーニングは
残留オーステナイトを加工誘起変態によりマルテンサイ
ト化させるために、残留オーステナイト量の低下を導
き、異物の噛み込みによる転がり疲労寿命を短いものと
する。
変速機について更に詳しく説明する。トロイダル型無段
変速機のように、転がり接触部における高い圧力と、ト
ラクション油と呼ばれる高い粘性摩擦抵抗を有する油
は、転がり疲労寿命を短いものとする。そのため、これ
らの部位にはショットピーニングなどにより圧縮の残留
応力を付与する。しかしながら、ショットピーニングは
残留オーステナイトを加工誘起変態によりマルテンサイ
ト化させるために、残留オーステナイト量の低下を導
き、異物の噛み込みによる転がり疲労寿命を短いものと
する。
【００１６】そこで、高い残留圧縮応力と残留オーステ
ナイトを兼ね備えた加工方法が必要となる。これまでト
ロイダル型無段変速機においては、熱処理後または研削
加工後にショットピーニングが行われてきた。ショット
ピーニングは表面形状を粗いものとするため、ショット
ピーニング後に軸受表面の粗さと同じレベルに加工する
には、大きな取りしろが必要であった。そのため、ショ
ットピーニングでは取りしろを考慮して、表面からかな
り深い位置に残留応力が付与する条件で行う必要があっ
た。
ナイトを兼ね備えた加工方法が必要となる。これまでト
ロイダル型無段変速機においては、熱処理後または研削
加工後にショットピーニングが行われてきた。ショット
ピーニングは表面形状を粗いものとするため、ショット
ピーニング後に軸受表面の粗さと同じレベルに加工する
には、大きな取りしろが必要であった。そのため、ショ
ットピーニングでは取りしろを考慮して、表面からかな
り深い位置に残留応力が付与する条件で行う必要があっ
た。
【００１７】本発明では、ショットピーニングを行う面
を、超仕上げ加工を行い表面形状を仕上げ、その後ショ
ットピーニングを行うものである。この際、ショットピ
ーニングの条件としては表面形状が大きくくずれること
のない条件にする。例えば、粒径３０〜７０μｍの微粒
なメディアを用いる。これらは酸化アルミナあるいはガ
ラスビーズなどであり、硬さはＨＶ７００〜１１００程
度である。これらのメディアを投射圧力０．２〜０．６
ＭＰａで投射する。ここで、得られる残留圧縮層は表面
から５０〜６０μｍまでの深さの極表面層であり、残留
圧縮応力は−４９０〜−２４５０ＭＰａである。
を、超仕上げ加工を行い表面形状を仕上げ、その後ショ
ットピーニングを行うものである。この際、ショットピ
ーニングの条件としては表面形状が大きくくずれること
のない条件にする。例えば、粒径３０〜７０μｍの微粒
なメディアを用いる。これらは酸化アルミナあるいはガ
ラスビーズなどであり、硬さはＨＶ７００〜１１００程
度である。これらのメディアを投射圧力０．２〜０．６
ＭＰａで投射する。ここで、得られる残留圧縮層は表面
から５０〜６０μｍまでの深さの極表面層であり、残留
圧縮応力は−４９０〜−２４５０ＭＰａである。
【００１８】ショットピーニングを施した後、表面はシ
ョットピーニング前よりも粗さが粗くなっているもの
の、一度超仕上げ加工を行っていることと、ここで行っ
たショットピーニングが表面形状を著しく変えるもので
ないため、超仕上げ加工により、表面を５〜２０μｍの
範囲で加工することにより、ショットピーニング前と同
じ表面形状、粗さを得ることができる。
ョットピーニング前よりも粗さが粗くなっているもの
の、一度超仕上げ加工を行っていることと、ここで行っ
たショットピーニングが表面形状を著しく変えるもので
ないため、超仕上げ加工により、表面を５〜２０μｍの
範囲で加工することにより、ショットピーニング前と同
じ表面形状、粗さを得ることができる。
【００１９】また、このような条件で行ったショットピ
ーニングでは、残留オーステナイトの減少率を少なくす
ることができるため、ショットピーニング後の超仕上げ
加工を行った状態で、表面残留オーステナイトを１５％
以上とすることが可能である。
ーニングでは、残留オーステナイトの減少率を少なくす
ることができるため、ショットピーニング後の超仕上げ
加工を行った状態で、表面残留オーステナイトを１５％
以上とすることが可能である。
【００２０】更に、ショットピーニングによる加工層が
極表面層に限られるため、ショットピーニング後の超仕
上げ加工を行った状態で、表面から５０μｍの位置にお
いては残留オーステナイトは、熱処理時に得られる残留
オーステナイト量と同等のレベルのものが得られる。熱
処理時に得られる残留オーステナイトは２０％以上であ
るため、本発明によるショットピーニングを行った場合
でも、同等の残留オーステナイトが得られる。
極表面層に限られるため、ショットピーニング後の超仕
上げ加工を行った状態で、表面から５０μｍの位置にお
いては残留オーステナイトは、熱処理時に得られる残留
オーステナイト量と同等のレベルのものが得られる。熱
処理時に得られる残留オーステナイトは２０％以上であ
るため、本発明によるショットピーニングを行った場合
でも、同等の残留オーステナイトが得られる。
【００２１】これら表面残留オーステナイト１５％以
上、表面から５０μｍの位置における２０％以上の残留
オーステナイトは、異物の噛み込みによる圧痕周りの応
力集中を緩和し、剥離寿命を向上させることになる。
上、表面から５０μｍの位置における２０％以上の残留
オーステナイトは、異物の噛み込みによる圧痕周りの応
力集中を緩和し、剥離寿命を向上させることになる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。な
お、本発明に係るトロイダル型無段変速機の基本構成は
図１と同様であり、入力側ディスクの凹面、出力側ディ
スクの凹面、パワーローラの凸面、パワーローラ軸受内
輪の軌道面、パワーローラ軸受外輪の軌道面にショット
ピーニングが施されている。
お、本発明に係るトロイダル型無段変速機の基本構成は
図１と同様であり、入力側ディスクの凹面、出力側ディ
スクの凹面、パワーローラの凸面、パワーローラ軸受内
輪の軌道面、パワーローラ軸受外輪の軌道面にショット
ピーニングが施されている。
【００２３】入力側、出力側両ディスク、パワーローラ
内輪、外輪には機械用構造用鋼ＳＣＭ４３５を用い、図
２による熱処理を行った。熱処理後、研削加工、超仕上
げ加工を施した後、各部材の転動面に下記条件にてショ
ットピーニングを行った。
内輪、外輪には機械用構造用鋼ＳＣＭ４３５を用い、図
２による熱処理を行った。熱処理後、研削加工、超仕上
げ加工を施した後、各部材の転動面に下記条件にてショ
ットピーニングを行った。
【００２４】（ショットピーニング条件） 投射材 酸化アルミナ及びガラスビーズ 投射材粒径 ３０〜７０μｍ 投射材硬さ ＨＶ７００〜１０００ 投射圧 ０．１〜１ＭＰａ 投射時間 １０〜６０分 ショットピーニング後に超仕上げを行った。この際の表
面加工取りしろは５〜２０μｍであった。下記表１に
は、試験に用いたディスク、パワーローラの加工完了後
の表面残留応力値、表面残留オーステナイト量、５０μ
ｍ深さの残留オーステナイト量を示してある。これらの
値は、同条件でショットピーニング、超仕上げ加工を行
ったものから、サンプルを抜き出し測定したものであ
る。なお、５０μｍ深さの残留オーステナイト量を測定
する際には、表面から５０μｍ電解研磨を行った後に測
定した。
面加工取りしろは５〜２０μｍであった。下記表１に
は、試験に用いたディスク、パワーローラの加工完了後
の表面残留応力値、表面残留オーステナイト量、５０μ
ｍ深さの残留オーステナイト量を示してある。これらの
値は、同条件でショットピーニング、超仕上げ加工を行
ったものから、サンプルを抜き出し測定したものであ
る。なお、５０μｍ深さの残留オーステナイト量を測定
する際には、表面から５０μｍ電解研磨を行った後に測
定した。
【００２５】
【表１】
【００２６】上記ショットピーニング条件の後、投射
圧、投射時間を上記の範囲内で変えることにより、異な
る残留応力、残留オーステナイトを有するサンプルを作
成することができた。ここで、表面残留応力の「−」の
記号は、残留応力が圧縮応力であることを示す。
圧、投射時間を上記の範囲内で変えることにより、異な
る残留応力、残留オーステナイトを有するサンプルを作
成することができた。ここで、表面残留応力の「−」の
記号は、残留応力が圧縮応力であることを示す。
【００２７】表１に示したＣＶＴユニットを用いて試験
を行った。試験は下記に示す２条件で行った。 （１）潤滑油中に鉄粉等の異物を含まない潤滑環境、
（２）潤滑油に鉄粉を含む潤滑環境である。
を行った。試験は下記に示す２条件で行った。 （１）潤滑油中に鉄粉等の異物を含まない潤滑環境、
（２）潤滑油に鉄粉を含む潤滑環境である。
【００２８】 試験１ 入力軸の回転数 ４０００ｒｐｍ 入力トルク ３５０Ｎｍ 使用トルク トラクション油 オイル供給温度 １００℃ 試験２ 入力軸の回転数 ４０００ｒｐｍ 入力トルク ３５０Ｎｍ 使用トルク トラクション油 オイル供給温度 １００℃ 鉄粉 サイズ：７０〜１４７μｍ 硬さ ：ＨＶ５００〜６００ 量 ：６００ｐｐｍ 下記表２に耐久試験結果を示す。試験は、各々７回、デ
ィスク、パワーローラのいずれかの起動面が剥離した時
点で試験を終了した。得られた結果はワイブル分布によ
り整理し、９０％残存寿命（Ｌ１０）にて表記した。ま
た、剥離に至らなかったものは２００ｈｒで試験を中断
した。
ィスク、パワーローラのいずれかの起動面が剥離した時
点で試験を終了した。得られた結果はワイブル分布によ
り整理し、９０％残存寿命（Ｌ１０）にて表記した。ま
た、剥離に至らなかったものは２００ｈｒで試験を中断
した。
【００２９】
【表２】
【００３０】試験結果によると、実施例はいずれも試験
１のクリーンな潤滑環境下においては２００ｈｒで破損
を生じなかった。また、試験２の異物混入潤滑下におい
ても長寿命を得られている。
１のクリーンな潤滑環境下においては２００ｈｒで破損
を生じなかった。また、試験２の異物混入潤滑下におい
ても長寿命を得られている。
【００３１】これに対し、比較例１においては、表面残
留応力が−７０６ＭＰａと低いために、試験１で短時間
で剥離が発生している。又、比較例２、３、４において
は、表面残留応力が−７８４ＭＰａ以上と高いために、
試験１においては２００ｈｒで破損を生じなかった。
留応力が−７０６ＭＰａと低いために、試験１で短時間
で剥離が発生している。又、比較例２、３、４において
は、表面残留応力が−７８４ＭＰａ以上と高いために、
試験１においては２００ｈｒで破損を生じなかった。
【００３２】しかしながら、試験２においては、比較例
２、３の表面残留オーステナイトが１５％未満である為
に短寿命となっている。また、比較例４においては、深
さ５０μｍ位置における残留オーステナイトが２０％未
満となっている為に短寿命となった。
２、３の表面残留オーステナイトが１５％未満である為
に短寿命となっている。また、比較例４においては、深
さ５０μｍ位置における残留オーステナイトが２０％未
満となっている為に短寿命となった。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、入力
側ディスクの凹面、出力側ディスクの凹面、パワーロー
ラの凸面、パワーローラ軸受内輪の軌道面、パワーロー
ラ軸受外輪の軌道面の少なくとも一つが熱処理後に研削
加工、超仕上げ加工され、さらにショットピーニングを
施され、その後に超仕上げ加工を行い、表面残留圧縮応
力を−７８０〜−１８００ＭＰａとすることにより、入
力側ディスク、出力側ディスク、パワーローラ内輪、外
輪において、鉄粉等の異物を含まないクリーンな潤滑環
境下においても、極めて長寿命なトロイダル型無段変速
機を提供できる。
側ディスクの凹面、出力側ディスクの凹面、パワーロー
ラの凸面、パワーローラ軸受内輪の軌道面、パワーロー
ラ軸受外輪の軌道面の少なくとも一つが熱処理後に研削
加工、超仕上げ加工され、さらにショットピーニングを
施され、その後に超仕上げ加工を行い、表面残留圧縮応
力を−７８０〜−１８００ＭＰａとすることにより、入
力側ディスク、出力側ディスク、パワーローラ内輪、外
輪において、鉄粉等の異物を含まないクリーンな潤滑環
境下においても、極めて長寿命なトロイダル型無段変速
機を提供できる。
【図１】トロイダル型無段変速機の説明図。
【図２】本発明のトロイダル型無段変速機による熱処理
特性図。
特性図。
１…入力側ディスク、 ２…出力側ディスク、 ３…入力軸、 ４…ローディングカム、 ５…カムローラ、 ６…パワーローラ軸、 ７…パワーローラ軸受、 １０，１１…トラニオン、 １２…ニードル、 １３…アンギュラ軸受 １４…出力軸。
Claims (3)
- 【請求項１】 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て
対して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て
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られた
スラスト転がり軸受とから構成され、入力側、出力側両
ディスクの互いに対向する内側面を、夫々断面が円弧形
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
ル型無段変速機において、 上記入力側ディスクの凹面、出力側ディスクの凹面、パ
ワーローラの凸面、パワーローラ軸受内輪の軌道面、パ
ワーローラ軸受外輪の軌道面の少なくとも一つが熱処理
後に研削加工、超仕上げ加工され、さらにショットピー
ニングを施され、その後に超仕上げ加工を行い、表面残
留圧縮応力が−７８０〜−１８００ＭＰａであることを
特徴とするトロイダル型無段変速機。 - 【請求項２】 上記入力側ディスクの凹面、出力側ディ
スクの凹面、パワーローラの凸面、パワーローラ軸受内
輪の軌道面、パワーローラ軸受外輪の軌道面の少なくと
も一つが熱処理後に研削加工、超仕上げ加工され、さら
にショットピーニングを施され、その後に超仕上げ加工
を行い、表面残留圧縮応力が−７８０〜−１８００ＭＰ
ａであり、残留オーステナイトが１５％以上であること
を特徴とする請求項１記載のトロイダル型無段変速機。 - 【請求項３】 上記入力側ディスクの凹面、出力側ディ
スクの凹面、パワーローラの凸面、パワーローラ軸受内
輪の軌道面、パワーローラ軸受外輪の軌道面の少なくと
も一つが熱処理後に研削加工、超仕上げ加工され、さら
にショットピーニングを施され、その後に超仕上げ加工
を行い、表面残留圧縮応力が−７８０〜−１８００ＭＰ
ａであり、残留オーステナイトが１５％以上であり、さ
らに表面からの５０μｍの深さにおける残留オーステナ
イトが２０％であることを特徴とする請求項１記載のト
ロイダル型無段変速機。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321438A JP2002130411A (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | トロイダル型無段変速機 |
| DE10151630A DE10151630A1 (de) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | Kontinuierlich variables Getriebe des Toroidtyps |
| US09/981,748 US6623400B2 (en) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | Toroidal-type continuously variable transmission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321438A JP2002130411A (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | トロイダル型無段変速機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002130411A true JP2002130411A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18799560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000321438A Pending JP2002130411A (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | トロイダル型無段変速機 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6623400B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002130411A (ja) |
| DE (1) | DE10151630A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2379960B (en) * | 2001-07-10 | 2005-06-22 | Koyo Seiko Co | Toroidal continuously variable transmission. |
| WO2005064204A1 (de) * | 2003-12-22 | 2005-07-14 | Huettlin Herbert | Verstellbares getriebe |
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| JPH10231908A (ja) * | 1997-02-19 | 1998-09-02 | Nissan Motor Co Ltd | トロイダル式無段変速機用転動体およびその製造方法 |
| JPH11148542A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-06-02 | Nippon Seiko Kk | トロイダル型無段変速機 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0249411A (ja) | 1988-08-11 | 1990-02-19 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | チタン酸バリウム系半導体磁器コンデンサ |
| JPH07286649A (ja) | 1994-04-18 | 1995-10-31 | Nippon Seiko Kk | トロイダル形無段変速機 |
| JP3637983B2 (ja) | 1995-09-13 | 2005-04-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 転動疲労強度に優れたトロイダル式無段変速機用転動体 |
| JP3237487B2 (ja) * | 1995-10-30 | 2001-12-10 | 日産自動車株式会社 | 摩擦車式無段変速機の摩擦車の製造方法 |
| JP3702618B2 (ja) | 1997-11-04 | 2005-10-05 | 日本精工株式会社 | トロイダル形無段変速機 |
| US6074324A (en) * | 1997-11-12 | 2000-06-13 | Nsk Ltd. | Toroidal type continuously variable transmission |
| JP3951499B2 (ja) | 1999-04-06 | 2007-08-01 | 日本精工株式会社 | トロイダル形無段変速装置のパワーローラ軸受 |
| WO2002038984A1 (fr) * | 2000-11-13 | 2002-05-16 | Nsk Ltd. | Transmission a variation continue toroidale et procede de production de la transmission |
| JP2002147557A (ja) * | 2000-11-14 | 2002-05-22 | Nsk Ltd | トロイダル型無段変速機 |
| GB2379960B (en) * | 2001-07-10 | 2005-06-22 | Koyo Seiko Co | Toroidal continuously variable transmission. |
-
2000
- 2000-10-20 JP JP2000321438A patent/JP2002130411A/ja active Pending
-
2001
- 2001-10-19 US US09/981,748 patent/US6623400B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-10-19 DE DE10151630A patent/DE10151630A1/de not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1046318A (ja) * | 1996-07-26 | 1998-02-17 | Ntn Corp | シェル型針状ころ軸受 |
| JPH10231908A (ja) * | 1997-02-19 | 1998-09-02 | Nissan Motor Co Ltd | トロイダル式無段変速機用転動体およびその製造方法 |
| JPH11148542A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-06-02 | Nippon Seiko Kk | トロイダル型無段変速機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10151630A1 (de) | 2002-06-20 |
| US20020086767A1 (en) | 2002-07-04 |
| US6623400B2 (en) | 2003-09-23 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070828 |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100128 |
|
| A02 | Decision of refusal |
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