JP2002340122A - Toroidal type continuously variable transmission - Google Patents

Toroidal type continuously variable transmission

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JP2002340122A
JP2002340122A JP2001143496A JP2001143496A JP2002340122A JP 2002340122 A JP2002340122 A JP 2002340122A JP 2001143496 A JP2001143496 A JP 2001143496A JP 2001143496 A JP2001143496 A JP 2001143496A JP 2002340122 A JP2002340122 A JP 2002340122A
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JP
Japan
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disk
continuously variable
variable transmission
type continuously
toroidal
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Pending
Application number
JP2001143496A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomonobu Yoshikawa
朋伸 吉川
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a toroidal type continuously variable transmission having input disc and output disc with excellent fatigue strength and high reliability. SOLUTION: This toroidal type continuously variable transmission is provided with the input disc 1 and the output disc 2 arranged by being coaxially connected to an input shaft 3 rotatably supported. The toroidal type continuously variable transmission is characterized by forming a maximum residual compressive stress layer having a maximum residual compressive stress value of 0.2 GPa to 2.0 GPa in a depth <1.0 mm from a surface of at least one top part of the input disc 1 and the output disc 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はトロイダル型無段変
速機に関し、特に自動車用の自動変速機として利用され
るトロイダル型無段変速機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a toroidal type continuously variable transmission, and more particularly to a toroidal type continuously variable transmission used as an automatic transmission for an automobile.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、トロイダル型無段変速機20とし
ては、例えば図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、入力ディスク1と出力ディ
スク2とが同軸上に対向して配置されている。前記入力
ディスク1と出力ディスク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。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a toroidal type continuously variable transmission 20, for example, the one shown in FIG. 1 is known. In a housing (not shown), an input disk 1 and an output disk 2 are arranged coaxially facing each other. An input shaft 3 is penetrated through a shaft portion of a toroidal transmission portion having the input disk 1 and the output disk 2. At one end of the input shaft 3, a loading cam 4 is provided.
The loading cam 4 has a structure for transmitting the power (rotational force) of the input shaft 3 to the input disk 1 via the cam roller 5.

【0003】前記入力ディスク1と出力ディスク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。前記入力ディスク1と出力デ
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、入力ディスク1及び出力ディスク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。
The input disk 1 and the output disk 2 have substantially the same shape and are symmetrically arranged. Their opposing surfaces cooperate to form a toroid so that they are substantially semicircular when viewed in an axial cross section. Formed on the surface. In a toroidal cavity formed by the toroidal surfaces of the input disk 1 and the output disk 2, a pair of power roller bearings 6 and 7 for operation transmission are disposed in contact with the input disk 1 and the output disk 2. It has a structure.

【0004】なお、前記パワーローラ軸受6は、入力デ
ィスク1及び出力ディスク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、入力ディス
ク1及び出力ディスク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。
The power roller bearing 6 includes a power roller 6a (corresponding to an inner ring constituting the power roller bearing 6) that rolls on the toroidal surfaces of the input disk 1 and the output disk 2, an outer ring 6b, and a plurality of rolling elements ( 6c). The other power roller bearing 7 includes a power roller 7a (corresponding to an inner ring constituting the power roller bearing 7) that rolls on the toroidal surfaces of the input disk 1 and the output disk 2, an outer ring 7b, and a plurality of rolling elements (steel balls) 7c. It is composed of

【0005】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、入力ディスク1及び出力ディスク2のトロイ
ダル面の中心となるピポット軸Oを中心として、傾転自
在に支持されている。
That is, the power roller 6a also serves as an inner ring which is a component of the power roller bearing 6,
The power roller 7a also serves as an inner ring that is a component of the power roller bearing 7. In this structure, the power roller 6a is rotatably connected to the trunnion 10 via the pivot 8, the outer ring 6b, and the plurality of rolling elements 6c, and is connected to the center of the toroidal surfaces of the input disk 1 and the output disk 2. The pivot shaft O is pivotally supported about the pivot axis O.

【0006】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、入力ディ
スク1及び出力ディスク2のトロイダル面の中心となる
ピポット軸Oを中心として、傾転自在に支持されてい
る。そして、前記入力ディスク1及び出力ディスク2、パ
ワーローラ6a及びパワーローラ7aの接触面には、粘
性摩擦抵抗の大きい潤滑油が供給され、入力ディスク1
に入力される動力を、潤滑油膜とパワーローラ6a及び
パワーローラ7aとを介して出力ディスク2に伝達する
構造となっている。
On the other hand, the power roller 7a has a pivot 9,
It is rotatably connected to the trunnion 11 via an outer ring 7b and a plurality of rolling elements (steel balls) 7c, and is rotatable about a pivot axis O which is a center of a toroidal surface of the input disk 1 and the output disk 2. It is tiltably supported. Lubricating oil having a large viscous frictional resistance is supplied to the contact surfaces of the input disk 1, the output disk 2, the power roller 6a, and the power roller 7a.
Is transmitted to the output disk 2 via the lubricating oil film and the power roller 6a and the power roller 7a.

【0007】なお、前記入力ディスク1及び出力ディス
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、入力軸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。
The input disk 1 and the output disk 2 are independent of the input shaft 3 via the needle 12 (ie, are not directly affected by the power of the input shaft 3). The output disk 2 is provided with an output shaft 14 disposed in parallel with the input shaft 3 and rotatably supported by a housing (not shown) via an angular 13.

【0008】このトロイダル形無段変速機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
て入力ディスク1に伝達され、入力ディスク1が回転す
る。さらに、前記入力ディスク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、出力ディスク2に伝達される。そして、出力ディス
ク2は、出力軸14と一体となって回転する。
In the toroidal type continuously variable transmission 20, the power of the input shaft 3 is transmitted to the loading cam 4. When the loading cam 4 rotates due to the transmission of the power, the power due to the rotation is transmitted to the input disk 1 via the cam roller 5, and the input disk 1 rotates. Further, the power generated by the rotation of the input disk 1 is transmitted to the output disk 2 via the power roller 6a and the power roller 7a. Then, the output disk 2 rotates integrally with the output shaft 14.

【0009】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O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、入力ディスク1及び出力ディスク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、入力ディスク1の回転周速
度との均衡が崩れ、且つ入力ディスク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O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、入力ディスク1及
び出力ディスク2の曲面上を傾転する。
At the time of shifting, the trunnion 10 and the trunnion 11 are moved by a small distance in the direction of the pivot axis O. That is, due to the axial movement of the trunnions 10 and 11, the intersection between the rotation axis of the power roller 6a and the power roller 7a and the axis of the input disk 1 and the output disk 2 slightly deviates. Then, the balance between the rotational peripheral speeds of the power rollers 6a and 7a and the rotational peripheral speed of the input disk 1 is broken, and the component of the rotational driving force of the input disk 1 causes the power roller 6a and the power roller 7a to rotate.
Tilt around the pivot axis O. Therefore, the power rollers 6a and 7a tilt on the curved surfaces of the input disk 1 and the output disk 2.

【0010】このため、パワーローラ6a及びパワーロ
ーラ7aが、入力ディスク1及び出力ディスク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。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。
For this reason, the power rollers 6a and 7a tilt on the curved surfaces of the input disk 1 and the output disk 2, and as a result, the speed ratio changes and deceleration or acceleration is performed. As a toroidal-type continuously variable transmission having such a structure, for example, there is a conventional example disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 2-49411.

【0011】そして、また、前記のような入力ディス
ク、出力ディスク及びパワーローラ軸受としては、「N
ASA Technical note NASA A
TND−8362」に記載されているように、AISI
52100(JIS SUJ2、高炭素クロム軸受鋼相
当)を使用した従来例がある。
The input disk, output disk, and power roller bearing as described above include "N
ASA Technical note NAS A
AISI, as described in TND-8362.
There is a conventional example using 52100 (JIS SUJ2, equivalent to high carbon chromium bearing steel).

【0012】また、耐久寿命を伸ばす目的で、入力ディ
スク、出力ディスク及びパワーローラ軸受に浸炭や浸炭
窒化等の表面処理を施すものとして、本出願人から特開
平7−71555が出願されている。更に、浸炭窒化に
限定し窒化量や残留オーステナイト等を規定した特開平
9−79336等の従来例が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-71555 has been filed by the present applicant for applying a surface treatment such as carburizing or carbonitriding to an input disk, an output disk and a power roller bearing for the purpose of extending the durability life. Further, there are disclosed conventional examples such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79336, in which the amount of nitriding and retained austenite are limited to carbonitriding.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】前述したトロイダル型
無段変速機において、入力ディスクあるいは出力ディス
クの円弧形の凹面である内側面よりも内径側に存在する
内端面及び内周面内端寄り部における発生応力は極めて
高く、ディスク転動部における疲労強度を向上させたと
しても、この円弧形の凹面である内側面よりも内径側に
存在する内端面及び内周面内端より亀裂が発生してディ
スクが割損する場合がある。
In the above-described toroidal-type continuously variable transmission, the inner end face existing on the inner diameter side and the inner end face closer to the inner end face than the arcuate concave inner side face of the input disk or the output disk. The stress generated in the part is extremely high, and even if the fatigue strength in the disk rolling part is improved, cracks are formed from the inner end face and the inner peripheral face inner end present on the inner diameter side than the inner surface which is this arc-shaped concave surface. This may cause the disk to break.

【0014】この割損対策として、特開平9−3248
42においては、「ディスク状の金属製転動体におい
て、頂上部分及び/又は上記入出力軸と嵌合する穴部分
が、その表面から1.0mm以上の深さに亘る圧縮残留
応力層を備え、」と表面から深い位置までの残留圧縮応
力を生成させることにより疲労強度の向上を図ってい
る。
As a countermeasure against this breakage, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-3248 discloses
42, the disc-shaped metal rolling element has a top portion and / or a hole portion fitted with the input / output shaft provided with a compressive residual stress layer extending from the surface to a depth of 1.0 mm or more; "To generate a residual compressive stress from the surface to a deep position to improve the fatigue strength.

【0015】しかしながら、残留圧縮応力が存在する
と、その近傍に残留引張応力が存在することになる。こ
れは材料内部の応力バランスの均衡を成立するための自
然発生的なものである。この残留引張応力は、疲労強度
を向上させるどころか、逆に疲労強度を低下させてしま
う。
However, when a residual compressive stress exists, a residual tensile stress exists near the residual compressive stress. This is a spontaneous occurrence for establishing the balance of the stress balance inside the material. This residual tensile stress, on the contrary, lowers the fatigue strength, rather than improving the fatigue strength.

【0016】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、入力ディスク、出力ディスクの少なくとも1つの頂
部の表面から1.0mm未満の深さに、0.2GPa〜
2.0GPaの最大残留圧縮応力値を有する圧縮残留応
力層を形成した構成とすることにより、疲労強度に優れ
信頼性の高い入力ディスク及び出力ディスクを有したト
ロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a depth of less than 1.0 mm from a surface of at least one top of an input disk and an output disk.
Provided is a toroidal-type continuously variable transmission having an input disk and an output disk having excellent fatigue strength and high reliability by forming a structure having a compressive residual stress layer having a maximum residual compressive stress value of 2.0 GPa. With the goal.

【0017】また、本発明は、入力ディスク、出力ディ
スクの少なくとも1つの頂部と前記入力軸が装着される
穴の頂部に続く少なくともディスク全高さ1/3の深さ
にわたる内径面の範囲でかつ表面から1.0mm未満の
深さに、0.2GPa〜2.0GPaの最大残留圧縮応
力値を有する圧縮残留応力層を形成した構成にすること
により、疲労強度に優れ信頼性の高い入力ディスク及び
出力ディスクを有したトロイダル型無段変速機を提供す
ることを目的とする。
The present invention also provides an inner disk having an inner surface extending over at least one top of an input disk, an output disk and a top of a hole in which the input shaft is mounted, and having a depth of at least one third of the total height of the disk. A disk having a maximum residual compressive stress value of 0.2 GPa to 2.0 GPa at a depth of less than 1.0 mm to a depth of less than 1.0 mm. An object of the present invention is to provide a toroidal type continuously variable transmission having a disk.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、回転
自在に支持された入力軸に同心状に連結して配置された
入力ディスク、出力ディスクを具備したトロイダル型無
段変速機において、入力ディスク、出力ディスクの少な
くとも1つの頂部の表面から1.0mm未満の深さに、
0.2GPa〜2.0GPaの最大残留圧縮応力値を有
する圧縮残留応力層を形成したことを特徴とするトロイ
ダル型無段変速機である。
The first invention of the present application is directed to a toroidal type continuously variable transmission including an input disk and an output disk which are concentrically connected to an input shaft rotatably supported. A depth of less than 1.0 mm from the surface of at least one top of the input disk, the output disk,
A toroidal-type continuously variable transmission in which a compressive residual stress layer having a maximum residual compressive stress value of 0.2 GPa to 2.0 GPa is formed.

【0019】本願第2の発明は、回転自在に支持された
入力軸に同心状に連結して配置された入力ディスク、出
力ディスクを具備したトロイダル型無段変速機におい
て、入力ディスク、出力ディスクの少なくとも1つの頂
部と前記入力軸が装着される穴の頂部に続く少なくとも
ディスク全高さ1/3の深さにわたる内径面の範囲でか
つ表面から1.0mm未満の深さに、0.2GPa〜
2.0GPaの最大残留圧縮応力値を有する圧縮残留応
力層を形成したことを特徴とするトロイダル型無段変速
機である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a toroidal type continuously variable transmission having an input disk and an output disk concentrically connected to an input shaft rotatably supported. 0.2 GPa to at least one top and the top of the hole in which the input shaft is mounted, at least in the range of the inner diameter surface over a depth of 1/3 of the total disk height and less than 1.0 mm from the surface,
A toroidal-type continuously variable transmission in which a compressive residual stress layer having a maximum residual compressive stress value of 2.0 GPa is formed.

【0020】[0020]

【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。図2は、本発明の
トロイダル型無段変速機の要部である、ディスクを示し
ている。このディスクの熱処理が施され、あるいはディ
スクの円弧形の凹面である内側面よりも内径側に存在す
る内端面(頂部)31及び内周面内端寄り部(入力軸が
装着される穴の内径面でかつ頂部から所定の深さの内径
面)32にショットピーニングが施されたことにより、
残留応力層が形成されている。ここで、この残留応力層
は、主として圧縮の残留応力によりなっており、この圧
縮残留応力層は、表面(頂部)から1.0mm未満の深
さにわたる層である。本発明では、前記内径面に圧縮残
留応力層を形成する深さは、少なくとも頂部に続くディ
スクの全高さHの(1/3)Hにわたる範囲までとす
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The toroidal type continuously variable transmission according to the present invention will be described below in more detail. FIG. 2 shows a disk which is a main part of the toroidal type continuously variable transmission of the present invention. The disk is subjected to a heat treatment, or an inner end surface (top) 31 and an inner end surface inner end portion (a hole in which the input shaft is mounted) which are present on the inner diameter side with respect to the inner surface which is an arc-shaped concave surface of the disk. By performing shot peening on the inner diameter surface and the inner diameter surface at a predetermined depth from the top) 32,
A residual stress layer is formed. Here, this residual stress layer mainly consists of residual stress of compression, and this compressive residual stress layer is a layer extending from the surface (top) to a depth of less than 1.0 mm. In the present invention, the depth at which the compressive residual stress layer is formed on the inner diameter surface is set to at least a range covering (1 /) H of the total height H of the disk following the top.

【0021】上記のように、残留圧縮応力層が疲労強度
を向上させる理由として、次の点が挙げられる。トロイ
ダル無段変速機のように、転がり応力を受けるととも
に、曲げ応力を同時に受けるような場合、応力場に存在
する非金属介在物などを起点として亀裂が発生し、割れ
にいたる場合がある。そのため、起点となる非金属介在
物の量を低減し、大きさについても、大きな非金属介在
物を減らした素材を用いる等の対策がなされている。
As described above, the reason why the residual compressive stress layer improves the fatigue strength is as follows. In the case of receiving a rolling stress and a bending stress at the same time as in a toroidal continuously variable transmission, a crack may be generated starting from a non-metallic inclusion or the like existing in the stress field, leading to a crack. For this reason, measures have been taken to reduce the amount of non-metallic inclusions that serve as starting points, and to use a material with reduced large non-metallic inclusions in terms of size.

【0022】しかしながら、トロイダル型無段変速機の
高出力化に伴い、ディスクの頂部及び内周面内寄り部に
おいては、非金属介在物の制御だけでは、十分な疲労強
度が得られない場合が存在するようになった。そのた
め、熱処理あるいはショットピーニングなどの方法によ
り、残留圧縮応力層を付加し、ディスクに発生する引張
応力の効力を低下させる手段が講じられている。
However, with the increase in the output of the toroidal type continuously variable transmission, sufficient fatigue strength may not be obtained only by controlling nonmetallic inclusions at the top portion of the disk and the portion closer to the inner peripheral surface. There is now. For this reason, measures have been taken to add a residual compressive stress layer by a method such as heat treatment or shot peening to reduce the effectiveness of tensile stress generated in the disk.

【0023】図3は、本発明の浸炭窒化硬化処理条件を
適用し、表1の実施例4、比較例2,3のディスク頂部
の表面からの応力分布を示したものである。なお、ディ
スクの頂部と内径面は熱処理後の研削をしないで用いら
れるので、図3の応力分布がそのまま完成品ディスクの
頂部及び内径面に存在する。
FIG. 3 shows the stress distribution from the surface of the top of the disk in Example 4 and Comparative Examples 2 and 3 in Table 1 when the carbonitriding and hardening conditions of the present invention were applied. Since the top portion and the inner diameter surface of the disk are used without being ground after the heat treatment, the stress distribution shown in FIG. 3 exists on the top portion and the inner diameter surface of the finished disk as they are.

【0024】ところが、図3に示すように、残留応力層
は、その圧縮応力層の存在する深さが深くなるほど最大
残留圧縮応力値が高くなるとともに、ディスク内部に存
在する残留圧縮応力のトータル量が大きくなる。このこ
とは、ディスク内部に存在する最大残留引張応力値が高
くなるとともに、残留引張応力のトータル値が大きくな
ることを意味する。この残留引張応力は、外部より加わ
る応力と相まって、引張応力の実効値を増加させるので
ある。
However, as shown in FIG. 3, the residual stress layer has a maximum residual compressive stress value that increases as the depth of the compressive stress layer increases, and a total amount of residual compressive stress existing inside the disk. Becomes larger. This means that the maximum residual tensile stress value existing inside the disk increases and the total value of the residual tensile stress increases. This residual tensile stress, combined with externally applied stress, increases the effective value of the tensile stress.

【0025】トロイダル型無段変速機のディスクトラク
ション面には転がり軸受の通常の接触面圧(例えば2G
Pa程度)より更に大きい接触面圧(例えば4GPa程
度)がかかるため、少なくとも頂部と穴の内径面に大き
な曲げ応力が生ずる。このため、最大圧縮応力値を大き
く、深くしておくことが必要(全圧縮エネルギーを大き
くする)であるが、それに続く芯部側での引張り応力の
実効値を低くする必要がある。
On the disk traction surface of the toroidal type continuously variable transmission, a normal contact surface pressure (for example, 2G) of a rolling bearing is applied.
Since a contact surface pressure (for example, about 4 GPa) larger than the pressure (approximately Pa) is applied, a large bending stress occurs at least on the top and the inner diameter surface of the hole. For this reason, it is necessary to increase and deepen the maximum compressive stress value (increase the total compression energy), but it is necessary to reduce the effective value of the subsequent tensile stress on the core side.

【0026】残留圧縮応力層が表面から1.0mm以上
存在すると、残留引張応力の存在を無視できなくなり、
ディスクの疲労強度を低下させる。また、表面から1.
0mm程度までは外部の応力により発生する引張応力は
比較的高いことから、本発明においては残留圧縮応力層
を表面から1.0mm未満の範囲とし、この範囲におけ
る圧縮残留応力層の最大残留圧縮応力を、0.2GPa
〜2.0GPaの範囲とした。これは、残留圧縮応力が
0.2GPa未満では疲労強度向上効果が見られず、残
留圧縮応力2.0GPaを超えると残留圧縮応力層の範
囲が表面から1.0mm以上にわたってしまうこと及び
残留圧縮応力の発生と同時に発生する、残留引張応力が
大きなものとなり、疲労強度の低下がみられる(逆効果
となる)からである。また、更にこの引張実効値を確実
に低下させるため、表面から1.0mmにおける残留圧
縮応力値が0GPaを超えることが望ましく、更に好ま
しくは表面から0.8mmまでは少なくとも残留圧縮応
力を存在させて全圧縮エネルギーを大きくし、外部から
の曲げ応力抗力を高めると同時に、引張実効値を確実に
低下させるため、この位置での残留圧縮応力値を0GP
a以下とする。
When the residual compressive stress layer is at least 1.0 mm from the surface, the existence of the residual tensile stress cannot be ignored.
Decreases the fatigue strength of the disc. In addition, 1.
Since tensile stress generated by external stress is relatively high up to about 0 mm, in the present invention, the residual compressive stress layer is set to a range of less than 1.0 mm from the surface, and the maximum residual compressive stress of the compressive residual stress layer in this range is set. Is 0.2 GPa
2.02.0 GPa. If the residual compressive stress is less than 0.2 GPa, the effect of improving the fatigue strength is not seen, and if the residual compressive stress exceeds 2.0 GPa, the range of the residual compressive stress layer extends 1.0 mm or more from the surface and the residual compressive stress This is because the residual tensile stress generated at the same time as the occurrence of becomes large, and the fatigue strength is reduced (the effect is opposite). Further, in order to further reduce the effective tensile value, it is desirable that the residual compressive stress value at 1.0 mm from the surface exceeds 0 GPa, and it is more preferable that at least the residual compressive stress be present up to 0.8 mm from the surface. In order to increase the total compression energy and increase the external bending stress resistance, and to surely lower the effective tensile value, the residual compression stress value at this position should be set to 0 GP.
a.

【0027】このような残留圧縮応力層は、ディスクを
浸炭あるいは浸炭窒化処理を行うことにより得ることが
できる。また、残留圧縮応力層を必要とする部位にショ
ットピーニングを選択的に行うことができる。
Such a residual compressive stress layer can be obtained by carburizing or carbonitriding the disk. In addition, shot peening can be selectively performed on a portion requiring a residual compressive stress layer.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。な
お、本発明に係るコロィダル型無段変速機の基本構成は
図1と同様であり、その説明を省略する。次に、入力デ
ィスク、出力ディスク、パワーローラの製造方法につい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below. The basic configuration of the colloidal-type continuously variable transmission according to the present invention is the same as that of FIG. Next, a method for manufacturing an input disk, an output disk, and a power roller will be described.

【0029】JIS G 4052に規定された構造用
鋼:SCM420Hからなる入力ディスク、出力ディス
ク及びパワーローラに、図4に示す熱処理を行う。ま
ず、以下に示す条件で浸炭窒化処理を行う。 (浸炭処理条件) 雰囲気ガス :Rxガス及びエンチッチガス+アンモニ
ア 浸炭窒化温度:900〜960℃の範囲で選択 浸炭窒化時間:10〜50時間 次に、前記浸炭処理が終了した後、一旦徐冷(炉冷)を
行い、次いで下記条件で熱処理を行った。 (熱処理条件) 焼入:820〜860℃×1時間、油焼入れ、 焼戻:180℃×2時間 次に、ショットピーニングを施すものについては、入力
ディスク及び出力ディスクの円弧形の凹面である内側面
よりも内径側に存在する内端面(頂部)及び内周面内端
寄り部(入力軸が装着される穴の内径面でかつ頂部から
1.0mm未満の深さの内径面:頂部から1/3Hまで
の深さ範囲は少なくとも)にショットピーニングを施し
た。つづいて、研削仕上げ(研磨の後、超仕上げ)を行
い、ディスクを完成させた。
The heat treatment shown in FIG. 4 is performed on the input disk, the output disk, and the power roller made of SCM420H, a structural steel specified in JIS G 4052. First, carbonitriding is performed under the following conditions. (Carburizing treatment conditions) Atmosphere gas: Rx gas and etch gas + ammonia Carbonitriding temperature: Select in the range of 900 to 960 ° C. Carbonitriding time: 10 to 50 hours Cold), and then heat-treated under the following conditions. (Heat treatment conditions) Quenching: 820 to 860 ° C. × 1 hour, oil quenching, tempering: 180 ° C. × 2 hours Next, those subjected to shot peening are arc-shaped concave surfaces of the input disk and the output disk. Inner end face (top) present on the inner diameter side from the inner side face and inner end face inner end portion (the inner diameter face of the hole in which the input shaft is mounted and a depth less than 1.0 mm from the top: from the top Shot peening was applied to at least the depth range up to 1 / 3H). Subsequently, grinding and finishing (after polishing, super finishing) were performed to complete the disk.

【0030】熱処理条件、ショットピーニングの条件を
変えたディスクを製造し、各ロットのディスクを各2個
選びディスクの前記頂部及び内周面内の頂部に続くディ
スク全高さHの(1/3)Hの位置で残留応力の測定を
行ったが、内周面の(1/3)Hでの残留応力は頂部の
残留応力及び分布とほぼ等しいことから、頂部での測定
値で代表されることも分かった。
Disks with different heat treatment conditions and shot peening conditions were manufactured, and two disks of each lot were selected, and one-third of the total height H of the disk following the top of the disk and the top in the inner peripheral surface was selected. The residual stress was measured at the position of H. Since the residual stress at (1/3) H of the inner peripheral surface is almost equal to the residual stress and the distribution at the top, it should be represented by the measured value at the top. I also understood.

【0031】そこで、下記表1の残留圧縮応力値及び分
布は頂部で代表させ、その値を示した。また、この応力
値は少なくとも頂部に適用するもので、ディスクの曲げ
抵抗を更に向上するには、好ましくは前記内周面の(1
/3)Hまでの領域(全長に渡ってもよいが)までに施
すことが好ましいことも確認した。
Therefore, the residual compressive stress values and distributions in Table 1 below are represented at the tops, and the values are shown. This stress value is applied at least to the top portion. To further improve the bending resistance of the disk, it is preferable that (1)
/ 3) It was also confirmed that it is preferable to perform the treatment up to the region up to H (although it may extend over the entire length).

【0032】残留応力は、表面から深さ1.5mmまで
の応力を0.1mmおきに測定を行った。いずれのディ
スクも表面は圧縮応力であり、ある深さで引張応力とな
ったディスクでは、それよりも深い位置ではいずれも引
張応力が得られた。このようにして、下記表1に示す残
留応力層を有するディスクより得られた応力値の平均値
を示す。
The residual stress was measured every 0.1 mm from the surface to a depth of 1.5 mm. The surface of each of the disks had compressive stress, and the disks having a tensile stress at a certain depth obtained a tensile stress at a deeper position. Thus, the average value of the stress values obtained from the disks having the residual stress layers shown in Table 1 below is shown.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】次に、トロイダル無段変速機を製造し、寿
命試験を以下の条件で行った。 入力軸の回転速度:4000min−1 入力トルク : 480Nm 使用オイル :合成潤滑油 供給温度 : 130℃ なお、試験は、入力ディスクあるいは出力ディスクのい
ずれかに疲労割れが発生するまで試験を行った。但し、
300時間を越えて破損しない場合には試験を中断し
た。下記表2は、寿命試験結果を示す。
Next, a toroidal continuously variable transmission was manufactured, and a life test was performed under the following conditions. Input shaft rotation speed: 4000 min -1 Input torque: 480 Nm Oil used: Synthetic lubricating oil Supply temperature: 130 ° C. The test was performed until fatigue cracks occurred in either the input disk or the output disk. However,
The test was discontinued if it did not break for more than 300 hours. Table 2 below shows the life test results.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】試験結果から明らかのように、本発明範囲
の残留圧縮応力を、入力ディスク及び出力ディスクの円
弧形の凹面である頂部及び内周面内端寄り部に発生させ
ることにより、疲労強度の高いディスクを得ることがで
きる。
As is apparent from the test results, the residual compressive stress in the range of the present invention is generated at the tops of the input disk and the output disk which are arc-shaped concave surfaces and the inner peripheral surface near the inner end, so that the fatigue strength is reduced. High-quality disk can be obtained.

【0037】一方、比較例1では、残留圧縮応力層の残
留応力が−0.1GPa以下と小さい場合であるが、3
2時間という短い時間で出力ディスクに破損を生じた。
試験後に破面観察を行った結果、亀裂の起点は表面近傍
であることが判明した。
On the other hand, in Comparative Example 1, the residual stress of the residual compressive stress layer was as small as −0.1 GPa or less.
The output disk was damaged in as little as two hours.
Observation of the fracture surface after the test revealed that the starting point of the crack was near the surface.

【0038】比較例2では、残量圧縮応力層が表面から
1.0mm以上にわたるものであり、内部に残留引張応
力が発生しているため、疲労強度が低下した。比較例3
では、最大残留圧縮応力値が−0.2Gpa以下であ
り、かつ残留圧縮応力層が表面から1.0mm以上にわ
たるものであり、内部に大きな残留引張応力が発生して
いるため、疲労強度が著しく低下したものである。
In Comparative Example 2, the residual compressive stress layer extends 1.0 mm or more from the surface, and the residual tensile stress is generated inside, so that the fatigue strength is reduced. Comparative Example 3
In the above, the maximum residual compressive stress value is -0.2 Gpa or less, and the residual compressive stress layer extends 1.0 mm or more from the surface, and a large residual tensile stress is generated inside. It has fallen.

【0039】以上、浸炭窒化(浸炭も同じ)硬化処理に
より、(表面と芯部のマルテンサイト開始温度の差異に
よる)ある程度の残留圧縮応力を表面層に付与し、その
際ショットピーニングを頂部と穴の内径面に選択的に行
うことにより、最大残留圧縮応力を更に大きく深くする
ことができる。
As described above, a certain degree of residual compressive stress (due to the difference in martensite initiation temperature between the surface and the core) is applied to the surface layer by the carbonitriding (the same applies to carburizing). The maximum residual compressive stress can be further increased and deepened by selectively performing the process on the inner diameter surface.

【0040】また、本発明である表面から1.0mmま
での最大残留応力値を−0.2〜2.0GPaの範囲を
満たし、深さ1.0mmにおける残留応力を0GPAを
超えるものの中でも表面から少なくとも0.8mmの深
さまで残留圧縮応力が存在するものは、そうでないもの
よりも引張実効値を確実に低下させるのでより長寿命に
なる(実施例4,5の比較において)。
In the present invention, the maximum residual stress value from the surface to 1.0 mm satisfies the range of -0.2 to 2.0 GPa, and the residual stress at the depth of 1.0 mm exceeds 0 GPA. Those that have residual compressive stresses to a depth of at least 0.8 mm will have a longer life (in comparison with Examples 4 and 5) than those that do not, since they certainly lower the effective tensile value.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、入力
ディスク、出力ディスクの少なくとも1つの頂部と前記
入力軸が装着される穴の内径面でかつ頂部から1.0m
m未満の深さに、0.2GPa〜2.0GPaの残留圧
縮応力を有する圧縮残留応力層を形成した構成とするこ
とにより、疲労強度に優れ信頼性の高い入力ディスク及
び出力ディスクを有したトロイダル型無段変速機を提供
できる。
As described above in detail, according to the present invention, at least one top of the input disk and the output disk and the inner surface of the hole in which the input shaft is mounted and 1.0 m from the top.
A toroidal having an input disk and an output disk with excellent fatigue strength by having a structure in which a compressive residual stress layer having a residual compressive stress of 0.2 GPa to 2.0 GPa is formed at a depth of less than m Type continuously variable transmission.

【0042】また、本発明によれば、入力ディスク、出
力ディスクの少なくとも1つの頂部と前記入力軸が装着
される穴の頂部に続く少なくともディスク全高さ1/3
の深さにわたる内径面の範囲でかつ表面から1.0mm
未満の深さに、0.2GPa〜2.0GPaの最大残留
圧縮応力値を有する圧縮残留応力層を形成した構成にす
ることにより、疲労強度に優れ信頼性の高い入力ディス
ク及び出力ディスクを有したトロイダル型無段変速機を
提供できる。
According to the present invention, at least one top of the input disk and the output disk and at least one third of the total height of the disk following the top of the hole in which the input shaft is mounted.
1.0 mm from the surface in the range of the inner diameter surface over the depth of
By having a structure in which a compressive residual stress layer having a maximum residual compressive stress value of 0.2 GPa to 2.0 GPa was formed at a depth of less than 2, an input disk and an output disk with excellent fatigue strength and high reliability were obtained. A toroidal-type continuously variable transmission can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】トロイダル型無段変速機の説明図。FIG. 1 is an explanatory view of a toroidal type continuously variable transmission.

【図2】本発明のトロイダル型無段変速機の一構成部材
であるディスクの説明図。
FIG. 2 is an explanatory view of a disk which is a component of the toroidal type continuously variable transmission according to the present invention.

【図3】トロイダル型無段変速機の一構成部材であるデ
ィスクにおける残留圧縮応力層の表面からの深さと応力
との関係を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a depth from a surface of a residual compressive stress layer and a stress in a disk which is a component of the toroidal-type continuously variable transmission.

【図4】本発明に係るトロイダル型無段変速機における
入力ディスク、出力ディスク及びパワーローラを熱処理
する際の時間と温度との関係を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between time and temperature when heat-treating an input disk, an output disk, and a power roller in the toroidal-type continuously variable transmission according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…入力ディスク、 2…出力ディスク、 3…入力軸、 4…ローディングカム、 5…カムローラ、 6,7…パワーローラ軸受、 6a,7a…パワーローラ、 6b,7b…外輪、 6c,7c…転動体(鋼球)、 9…枢軸、 10,11…トラニオン、 12…ニードル、 13…アンギュラ軸受 14…出力軸、 20…トロイダル型無段変速機、 31…内端面(頂部)、 32…内周面内端寄り部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input disk, 2 ... Output disk, 3 ... Input shaft, 4 ... Loading cam, 5 ... Cam roller, 6, 7 ... Power roller bearing, 6a, 7a ... Power roller, 6b, 7b ... Outer ring, 6c, 7c ... Rolling Moving body (steel ball), 9: pivot, 10, 11: trunnion, 12: needle, 13: angular bearing 14: output shaft, 20: toroidal type continuously variable transmission, 31: inner end face (top), 32: inner circumference Near the end of the plane.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転自在に支持された入力軸に同心状に
連結して配置された入力ディスク、出力ディスクを具備
したトロイダル型無段変速機において、 入力ディスク、出力ディスクの少なくとも1つの頂部の
表面から1.0mm未満の深さに、0.2GPa〜2.
0GPaの最大残留圧縮応力値を有する圧縮残留応力層
を形成したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
1. A toroidal-type continuously variable transmission having an input disk and an output disk concentrically connected to a rotatably supported input shaft, wherein the input disk and the output disk have at least one top portion. 0.2 GPa to 2. Depth less than 1.0 mm from the surface.
A toroidal-type continuously variable transmission, wherein a compressive residual stress layer having a maximum residual compressive stress value of 0 GPa is formed.
【請求項2】 回転自在に支持された入力軸に同心状に
連結して配置された入力ディスク、出力ディスクを具備
したトロイダル型無段変速機において、 入力ディスク、出力ディスクの少なくとも1つの頂部と
前記入力軸が装着される穴の頂部に続く少なくともディ
スク全高さ1/3の深さにわたる内径面の範囲でかつ表
面から1.0mm未満の深さに、0.2GPa〜2.0
GPaの最大残留圧縮応力値を有する圧縮残留応力層を
形成したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. A toroidal-type continuously variable transmission having an input disk and an output disk concentrically connected to an input shaft rotatably supported, wherein at least one top of the input disk and the output disk is provided. 0.2 GPa to 2.0 GP at a depth of less than 1.0 mm from the surface and at a depth of less than 1.0 mm from the surface at least one third of the total height of the disk following the top of the hole in which the input shaft is mounted.
A toroidal-type continuously variable transmission, wherein a compressive residual stress layer having a maximum residual compressive stress value of GPa is formed.
【請求項3】 前記圧縮残留応力層における表面から
1.0mmにおける残留圧縮応力値が0GPaを超えて
形成されていることを特徴とする請求項1もしくは請求
項2に記載のトロイダル型無段変速機。
3. The toroidal type continuously variable transmission according to claim 1, wherein a residual compressive stress value at 1.0 mm from a surface of the compressive residual stress layer exceeds 0 GPa. Machine.
【請求項4】 前記圧縮残留応力層における表面から
0.8mmでの残留圧縮応力値が0GPa以下に形成さ
れていることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載
のトロイダル型無段変速機。
4. The toroidal-type continuously variable transmission according to claim 1, wherein a residual compressive stress value at 0.8 mm from the surface of the compressive residual stress layer is formed to be 0 GPa or less. Machine.
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