JP2002227952A - トロイダル型無段変速機及びこれに用いるローラの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローラの素材歩留まりを向上して、製造コス
トを抑えることができるトロイダル型無段変速機、並び
に製造コストを抑えることができるとともに、生産性を
高めることができるトロイダル型無段変速機のローラの
加工方法を提供する。 【解決手段】 円盤状素材３０の両側面３０ｂ，３０ｃ
の中心軸回りに、環状の凹部３０ｄ，３０ｅを旋削にて
形成し、さらに外周面３０ａを一次旋削した後、それら
の凹部３０ｄ，３０ｅを設けた円盤状素材３０を熱処理
硬化する。その後、一方の凹部３０ｄの小径側の周壁を
チャックして、少なくとも外周面３０ａを二次旋削によ
り仕上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車の
無段変速機に用いられるトロイダル型無段変速機及びこ
れに用いるローラの加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トロイダル型無段変速機は、複数の円盤
状のローラを入力ディスクと出力ディスクとの間に配置
して、各ローラの外周面（軌道面）と両ディスクに設け
た各軌道面とを転がり接触させた構成を有している。各
ローラは回転自在に軸支され、入力ディスクはエンジン
により回転駆動される入力軸に一体回転可能に取り付け
られている。この入力軸の回転により、入力ディスクか
らローラを介在して出力ディスクにトルクが伝達され
る。変速は、ローラの回転軸が傾くことにより無段階で
行われる。上記のようなローラは、軸受鋼等の金属製の
円盤状素材を所定形状に加工し、熱処理硬化させた後、
仕上げ加工するものであり、主として上記の転がり接触
によるトルク伝達を安定して行わせるために、特に外径
を所望の寸法に高精度に仕上げることが要求されてい
る。

【０００３】ここで、図３を参照して、従来のトロイダ
ル型無段変速機のローラの加工方法について具体的に説
明する。従来のローラの加工方法では、図３（ａ）に示
す断面矩形状の円盤状素材５０に対して、一次旋削、熱
処理、二次旋削、幅研削、内・外径研削、及び軌道面ラ
ップを順次行い、所望のローラを形成していた。尚、図
３（ｃ）〜（ｆ）に一点鎖線にて示す部分は、上記二次
旋削、幅研削、内・外径研削、及び軌道面ラップでの加
工部分をそれぞれ示している。

【０００４】詳細にいえば、図３（ａ）において、円盤
状素材５０の外周面５０ａを旋盤のチャック爪（図示せ
ず）によってチャックし、一方の側面５０ｂに対して、
例えば外周面５０ａから中心軸Ａの方向に旋削を行って
同図（ｂ）に示すボス部５０ｄを形成する。その後、当
該円盤状素材５０を反転し上記チャック爪でボス部５０
ｄの外周をチャックして、他方の側面５０ｃにも上記の
旋削を行い、その側面５０ｃ側にもボス部５０ｅを形成
するとともに、円盤状素材５０の中心部分に軸孔５０ｇ
を形成し、さらに外周面５０ａの角落としを行いその断
面形状を円弧状として、一次旋削を終了する。尚、図３
（ｂ）に示すように、一方のボス部５０ｄは、少なくと
も外周面５０ａに二次旋削を施すために、他方のボス部
５０ｅよりも大きい形状に形成されている。その後、そ
の円盤状素材５０をチャック爪から一旦取り外して焼入
れ処理等の熱処理を行って硬化させる。

【０００５】次に、図３（ｃ）に示すように、円盤状素
材５０の表面全体に対して二次旋削を行って、上記熱処
理による熱膨張や熱歪み等の熱変形した部分が除去され
る。具体的には、まずボス部５０ｄ（図３（ｂ））の外
周をチャックして、外周面５０ａ、側面５０ｃ、ボス部
５０ｅ、及び軸孔５０ｇの内周面５０ｇ１を旋削する。
続いて、例えば外周面５０ａの外周をチャックした状態
で、側面５０ｂを旋削するとともに、ローラの回転バラ
ンスを確保するために、上記ボス部５０ｄに旋削を行っ
て他方のボス部５０ｅと対称形状のボス部５０ｆを形成
する。続いて、図３（ｄ）において、例えば平面研削盤
によってボス部５０ｆ，５０ｅの各端面５０ｆ１，５０
ｅ１を研削することにより、円盤状素材５０の幅を所望
の寸法に仕上げる幅研削が行われる。

【０００６】次に、図３（ｅ）において、外周面５０ａ
をチャックした状態で、上記端面５０ｅ１を加工基準と
して内周面５０ｇ１を研削することにより、軸孔５０ｇ
の内径が所望の寸法に仕上げられる。また、上記内周面
５０ｇ１をチャックした状態で、上記側面５０ｃを加工
基準として外周面５０ａを研削することにより、円盤状
素材５０の外径が所望の寸法に仕上げられる。続いて、
図３（ｆ）において、外周面５０ａにラップ仕上げを施
すことにより、当該外周面５０ａがローラの軌道面とし
て好適な表面粗さに仕上げられる。このように、この従
来のローラの加工方法では、上述の一連の加工を円盤状
素材５０に施し所望のローラを形成していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のローラの加工方法では、少なくとも外周面
５０ａを二次旋削するためのボス部５０ｄを一方の側面
５０ｂに形成していたので、ローラとして実際に必要な
幅寸法（図３（ｆ）に”ｂ”にて図示）よりもかなり大
きい幅寸法（図３（ａ）に”Ｂ”にて図示）を有する円
環状素材５０からローラを形成する必要があり、円盤状
素材（ローラ）５０の素材歩留まりを向上することがで
きず、当該無段変速機の製造コストが高くつくという問
題があった。また、この従来のローラの加工方法では、
円盤状素材５０の熱処理硬化後に、少なくともボス部５
０ｄに対して、上記の二次旋削を実施する必要があり、
この二次旋削に時間及び手間を要するとともに旋削用工
具の寿命が短く、生産性を高めることが困難であった。

【０００８】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、ローラの素材歩留まりを向上して、製造コストを削
減す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。また、本発明は、製造コストを削減
することができるとともに、生産性を高めることができ
るトロイダル型無段変速機に用いるローラの加工方法を
提供することを目的とする。

【０００９】

【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、回転自在に軸支された円盤状のローラを介
在して入力ディスクと出力ディスクとの間のトルク伝達
を行うトロイダル型無段変速機であって、前記ローラの
一側面の中心軸回りに、当該ローラをその加工時にチャ
ックするための環状の凹部を形成し、当該ローラの回転
バランスを確保するための凹部を他側面に形成したこと
を特徴としている（請求項１）。

【００１０】上記のように構成されたトロイダル型無段
変速機では、ローラをチャックするための環状の凹部を
当該ローラの一側面の中心軸回りに形成したことによ
り、その加工時においてローラの素材の幅寸法を大きく
することなく当該ローラをチャックすることができる。

【００１１】また、この発明のトロイダル型無段変速機
のローラの加工方法は、回転自在に軸支された円盤状の
ローラを介在して入力ディスクと出力ディスクとの間の
トルク伝達を行うトロイダル型無段変速機の前記ローラ
の加工方法において、円盤状素材の一側面の中心軸回り
に、環状の凹部を旋削にて形成するとともに、外周面を
一次旋削する工程と、前記凹部を形成した円盤状素材を
熱処理硬化する工程と、前記凹部の周壁をチャックし
て、少なくとも前記外周面を二次旋削により仕上げる工
程とを備えたことを特徴としている（請求項２）。

【００１２】上記のように構成されたトロイダル型無段
変速機のローラの加工方法では、円盤状素材の一側面の
中心軸回りに、環状の凹部を旋削にて形成するととも
に、外周面を一次旋削する工程を行い、その形成した凹
部の周壁をチャックして、少なくとも前記外周面を二次
旋削により仕上げているので、円盤状素材の幅寸法を大
きくすることなく当該円盤状素材を所望のローラに形成
することができる。また、熱処理硬化する工程の前に、
環状の凹部を形成しているので、当該凹部を形成する工
程を容易に行うことができる。さらに、上記凹部は旋削
等による仕上げ工程を実施する必要がないので、ローラ
の製造工数を削減することができる。

【００１３】また、上記トロイダル型無段変速機のロー
ラの加工方法（請求項２）において、前記円盤状素材の
幅寸法が、前記ローラの幅寸法とほぼ同じ寸法とするこ
とが好ましい（請求項３）。この場合、完成品のローラ
とほぼ同じ幅寸法の円盤状素材が使用されるので、ロー
ラの歩留まりを向上することができる。

【発明の実施の形態】以下、本発明のトロイダル型無段
変速機及びこれに用いるローラの加工方法を示す好まし
い実施形態について、図面を参照しながら説明する。図
１（ａ）は本発明の一実施形態であるトロイダル型無段
変速機の要部構成を示す概略図であり、図１（ｂ）は図
１（ａ）のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。図にお
いて、トロイダル型無段変速機は、例えば自動車のエン
ジンに直結される入力軸（図示せず）に一体回転可能に
連結された入力ディスク１と、上記入力軸に相対回転可
能に設けられた出力ディスク２と、これらの入力ディス
ク１及び出力ディスク２の間で回転自在に軸支された円
盤状のローラ３とを備えている。尚、トロイダル型無段
変速機は、例えば３個のローラ３を上記入力軸の周方向
に沿って等間隔に配置しているものであるが、図１
（ａ）ではそのうちの１つのローラ３のみを図示してい
る。

【００１４】入力ディスク１及び出力ディスク２の一側
面には、凹湾曲状の軌道面１ａ及び２ａがそれぞれ形成
されており、各軌道面１ａ，２ａが互いに対向するよう
配置されている。また、これらの軌道面１ａ，２ａの間
はトロイド状隙間として構成されており、このトロイド
状隙間において、上記ローラ３の軌道面である外周面３
ａと各軌道面１ａ，２ａとが転がり接触することによ
り、入力ディスク１からローラ３を介して出力ディスク
２にトルクを伝達している。尚、上記外周面３ａと各軌
道面１ａ，２ａとの間には、潤滑剤として例えば潤滑油
が供給されている。

【００１５】ローラ３は、軸受鋼等の金属により構成さ
れたものであり、キャリッジ４によって回転自在に支持
されている。具体的にいえば、ローラ３には、その中心
部分に軸孔３ｆが形成されており、この軸孔３ｆに回転
軸５が挿嵌されている。この回転軸５は、上記キャリッ
ジ４に固定された玉軸受６，７によって回転自在に支持
されたものであり、ローラ３とともに一体回転可能にキ
ャリッジ４に取り付けられている。また、ローラ３は、
上記キャリッジ４によって各軌道面１ａ，２ａとの相対
位置を調整できるようになっている。このように、ロー
ラ３の相対位置をキャリッジ４によって調整することに
より、出力ディスク２の回転数（変速比）を増減させる
ことができる。また、上記ローラ３の両側面３ｂ，３ｃ
には、環状の凹部３ｄ，３ｅがそれぞれ形成されてい
る。これらの凹部３ｄ，３ｅは、対応する側面３ｂ，３
ｃを対称形状に旋削して中心軸回りに設けられたもので
あり、その加工時において旋盤のチャック爪等により当
該ローラ３をチャック可能に構成されている。

【００１６】ここで、上記ローラ３の加工方法につい
て、図２を参照して具体的に説明する。本実施形態のロ
ーラの加工方法では、図２（ａ）に示す断面矩形状の円
盤状素材３０に対して、一次旋削、熱処理、二次旋削、
幅研削、内・外径研削、及び軌道面ラップを順次行い、
所望のローラ３を形成する。上記円盤状素材３０は、そ
の幅寸法が上記ローラ３とほぼ同じ幅寸法のものが用い
られている。尚、図２（ｃ）〜（ｆ）に一点鎖線にて示
す部分は、上記二次旋削、幅研削、内・外径研削、及び
軌道面ラップでの加工部分をそれぞれ示している。

【００１７】詳細にいえば、図２（ａ）において、円盤
状素材３０の外周面３０ａを旋盤のチャック爪（図示せ
ず）によってチャックし、一側面３０ｂに対して、図示
を省略した切削バイトを用いて中心軸Ａ回りに旋削処理
を行い同図（ｂ）に示す凹部３０ｄを形成する。これに
より、中心軸Ａの回りにボス部３０ｇが形成される。
尚、この凹部３０ｄの具体的な深さ（上記チャック爪の
チャック代）は、例えば５ｍｍであり、その大径側は、
ローラ３の外周付近に達している。その後、この凹部３
０ｄの小径側の周壁（ボス部３０ｇの外周）をチャック
爪でチャックして、他側面３０ｃにも上記の旋削を行
い、その側面３０ｃ側にも凹部３０ｅを形成する。これ
らの凹部３０ｄ，３０ｅは上記ローラ３の凹部３ｄ，３
ｅをそれぞれ構成するものであり、対称形状に形成され
ているのでローラ３の回転バランスを確保することがで
きる。続いて、例えば凹部３０ｄの小径側の周壁をチャ
ックした状態で、旋削によって外周面３０ａの角落とし
を行いその断面形状を円弧状とし、さらに円盤状素材３
０の中心部分に軸孔３０ｆを旋削にて形成し、一次旋削
を終了する。その後、その円盤状素材３０をチャック爪
から一旦取り外して焼入れ処理等の熱処理を行って硬化
させる。尚、上記説明以外に、外周面３０ａをチャック
して軸孔３０ｆを形成し、その軸孔３０ｆの内周面３０
ｆ１をチャックして外周面３０ａの角落としを行っても
よい。

【００１８】次に、図２（ｃ）に示すように、凹部３０
ｄ，３０ｅを除いた側面３０ｂ，３０ｃと軸孔３０ｆの
内周面３０ｆ１に対して二次旋削を行って、上記熱処理
による熱膨張や熱歪み等の熱変形した部分が除去され
る。具体的には、まず一方の凹部３０ｄ（図２（ｂ））
の小径側の周壁をチャックして、外周面３０ａ、側面３
０ｃ、及び軸孔３０ｆの内周面３０ｆ１を旋削する。続
いて、例えば他方の凹部３０ｅの小径側の周壁をチャッ
クした状態で、側面３０ｂを旋削する。尚、上記熱処理
による熱変形量が少なければ、両側面３０ｂ，３０ｃに
対する二次旋削を省略して、後続の幅研削で当該両側面
３０ｂ，３０ｃにおける熱変形した部分を除去してもよ
い。続いて、図２（ｄ）において、例えば平面研削盤を
用いて側面３０ｃ，３０ｂをそれぞれ研削することによ
り、円盤状素材３０の幅を所望の寸法に仕上げる幅研削
が行われる。

【００１９】次に、図２（ｅ）において、外周面３０ａ
と内周面３０ｆ１とを選択的にチャックした状態で、側
面３０ｃを加工基準として内周面３０ｆ１及び外周面３
０ａを研削することにより、軸孔３０ｆの内径及び円盤
状素材３０の外径がそれぞれ所望の寸法に仕上げられ
る。続いて、図２（ｆ）において、例えば凹部３０ｄの
小径側の周壁をチャックした状態で、外周面３０ａにラ
ップ仕上げを施すことにより、当該外周面３０ａがロー
ラ３の外周面（軌道面）３ａとして好適な表面粗さに仕
上げられる。

【００２０】上記のように構成されたトロイダル型無段
変速機及びローラの加工方法では、円盤状素材３０の両
側面３０ｂ，３０ｃを対称形状に旋削して環状の凹部３
０ｄ，３０ｅを中心軸回りに形成している。そして、一
側面３０ｂに形成した凹部３０ｄの小径側の周壁をチャ
ックして、少なくとも上記外周面３０ａを二次旋削によ
り仕上げている。これにより、円盤状素材３０の幅寸法
を大きくすることなく当該円盤状素材３０を所望のロー
ラ３に形成することができる。従って、ローラ３の素材
歩留まりを向上して、製造コストを削減することができ
る。

【００２１】また、本実施形態のローラの加工方法で
は、上記の熱処理を行って円盤状素材３０を硬化する前
に、凹部３０ｄ，３０ｅを円盤状素材３０に形成してい
るので、それらの凹部３０ｄ，３０ｅを容易に形成する
ことができ、当該トロイダル型無段変速機の生産性を高
めることができる。また、図２（ｃ）及び（ｄ）にそれ
ぞれ示したように、二次旋削や幅研削を凹部３０ｄ，３
０ｅに施す必要がないので、円盤状素材３０の加工工数
（ローラ３の製造工数）を削減することができる。さら
に、これらの凹部３０ｄ，３０ｅは対称形状に形成して
いるので、ローラ３の回転バランスを確保することがで
きる。また、円盤状素材３０の幅寸法が完成品のローラ
３の幅寸法とほぼ同じ寸法であるので、上記ローラ３の
歩留まりを向上して、当該ローラ３及びこれを用いたト
ロイダル型無段変速機の製造コストをより削減すること
ができる。

【００２２】尚、上記の説明では、両側面３ｂ，３ｃに
対称形状の環状の凹部３ｄ，３ｅをそれぞれ設けた構成
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、ローラ３をチャックするための環状の凹部３ｄ
をローラ３の一側面３ｂの中心軸回りに形成し、かつ当
該ローラ３の回転バランスを確保するための凹部３ｅを
他側面３ｃに形成したものであれば何等限定されない。
具体的には、上記環状の凹部３ｅの代わりに、例えば複
数の凹部を他側面３ｃに同心状にて一定間隔に設けて、
ローラ３の回転バランスを確保する構成でもよい。ま
た、上記の説明では、チャック爪により凹部３０ｄ，３
０ｅの小径側の周壁をチャックして、二次旋削等の加工
を施す場合について説明したが、凹部３０ｄ，３０ｅの
大径側の周壁をチャックして、上記の加工を行ってもよ
い。

【００２３】

【発明の効果】以上のように構成された本発明は次の効
果を奏する。請求項１のトロイダル型無段変速機によれ
ば、加工時においてローラの素材の幅寸法を大きくする
ことなくローラをチャックすることができるので、その
チャックした状態で一方の側面を加工基準として当該ロ
ーラの外径を所望の寸法に高精度に仕上げることができ
る。従って、ローラの素材歩留まりを向上して、製造コ
ストを削減することができる。

【００２４】請求項２のトロイダル型無段変速機のロー
ラの加工方法によれば、円盤状素材の幅寸法を大きくす
ることなく当該円盤状素材を所望のローラに形成するこ
とができるので、当該トロイダル型無段変速機の製造コ
ストを削減することができる。上記凹部を形成する工程
を容易に行うことができるので、当該トロイダル型無段
変速機の生産性を高めることができる。さらに、上記凹
部は旋削等による仕上げ工程を実施する必要がないの
で、ローラの製造工数を削減することができる。

【００２５】請求項３のトロイダル型無段変速機のロー
ラの加工方法によれば、ローラの歩留まりを向上するこ
とができるので、ローラ及び当該トロイダル型無段変速
機の製造コストをより削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施形態であるトロイダル
型無段変速機の要部構成を示す概略図であり、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。

【図２】本発明の一実施形態であるトロイダル型無段変
速機のローラの加工方法を示す説明図である。

【図３】従来のトロイダル型無段変速機のローラの加工
方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 入力ディスク ２ 出力ディスク ３ ローラ ３ａ 外周面 ３ｄ，３ｅ 凹部 ３０ 円盤状素材 ３０ａ 外周面 ３０ｄ，３０ｅ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美佐田 泰治 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 平岡 大治 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J051 AA03 BA03 BB02 BD02 BE09 ED20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転自在に軸支された円盤状のローラを介
   在して入力ディスクと出力ディスクとの間のトルク伝達
   を行うトロイダル型無段変速機であって、 前記ローラの一側面の中心軸回りに、当該ローラをその
   加工時にチャックするための環状の凹部を形成し、当該
   ローラの回転バランスを確保するための凹部を他側面に
   形成したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 【請求項２】回転自在に軸支された円盤状のローラを介
   在して入力ディスクと出力ディスクとの間のトルク伝達
   を行うトロイダル型無段変速機の前記ローラの加工方法
   において、 円盤状素材の一側面の中心軸回りに、環状の凹部を旋削
   にて形成するとともに、外周面を一次旋削する工程と、 前記凹部を形成した円盤状素材を熱処理硬化する工程
   と、 前記凹部の周壁をチャックして、少なくとも前記外周面
   を二次旋削により仕上げる工程とを備えたことを特徴と
   するトロイダル型無段変速機のローラの加工方法。
3. 【請求項３】前記円盤状素材の幅寸法が、前記ローラの
   幅寸法とほぼ同じ寸法であることを特徴とする請求項２
   記載のトロイダル型無段変速機のローラの加工方法。