JP2004138145A - トラクションドライブ用転動体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】転動面に微細な凹凸を有する転動体では、凸部の角部を曲面状に成形することが難しいなどの問題点があった。
【解決手段】回転軸Ｃに沿った中心断面上で輪郭が円弧状を成す転動面２を有する転動体であるディスク１に対し、転動面２に凹凸を形成するに際し、ディスク１を回転させると共に、工具４を転動面に沿うように移動させて、高低差が最終的に３μｍ以下の凹部３ａと凸部３ｂを形成し、その後、ディスク１を回転させると共に、転動面２との接触面積が２５ｍｍ２以下である砥石１４を、転動面に押付け且つ転動面２に沿って移動させて凸部３ｂを成形することにより、凸部３ｂの角部を曲面状にすることを実現し、トラクション特性及び耐久性能に優れたディスクを得ることができた。
【選択図】 図２
【解決手段】回転軸Ｃに沿った中心断面上で輪郭が円弧状を成す転動面２を有する転動体であるディスク１に対し、転動面２に凹凸を形成するに際し、ディスク１を回転させると共に、工具４を転動面に沿うように移動させて、高低差が最終的に３μｍ以下の凹部３ａと凸部３ｂを形成し、その後、ディスク１を回転させると共に、転動面２との接触面積が２５ｍｍ２以下である砥石１４を、転動面に押付け且つ転動面２に沿って移動させて凸部３ｂを成形することにより、凸部３ｂの角部を曲面状にすることを実現し、トラクション特性及び耐久性能に優れたディスクを得ることができた。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のトラクションドライブ式変速機を構成するディスクやパワーローラ等の転動体の製造方法に関し、より詳しくは、転動体のうちトラクションオイルを介して動力伝達を行うディスクにおける転動面の改善を実現したトラクションドライブ用転動体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラクションドライブ用転動体としては、例えば特開２００２−８９６４４号公報に記載されているものがある。同公報に記載された転動体は、転動面に微細な凹凸を形成することにより、トラクション特性の向上などを実現したものである。また、転動面の微細な凹凸は、ラッピングによって台形状や三角形状などの形状に成形していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように転動面に微細な凹凸を有する転動体では、確かにトラクション特性を向上させることができるが、凸部の角部（凹部の開口端部）で発生する高いエッジ応力のために、相手側となるディスク又はパワーローラの転動面に高い応力が発生し、これにより転動面の耐久性能が損なわれる恐れがあった。また、微細な凸部にクラウニング等の成形をする場合、通常考えられる砥粒が混ざったラップテープや砥石などを転動面に擦りつけることとなるが、この場合、凸部の角部を曲面状に成形することが難しく、凸部の成形ひいては転動体の生産に長い時間を要するなどの問題点があった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、転動体の転動面に微細な凹凸を形成した後、所定の砥石を用いて凸部を成形することにより、トラクション特性及び耐久性能の向上を実現することができると共に、その転動体を効率良く生産することができるトラクションドライブ用転動体の製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトラクションドライブ用転動体の製造方法は、回転軸に沿った中心断面上で輪郭が円弧状を成す転動面を有する転動体に対して、その転動面に微細な凹凸を形成するに際し、回転軸を中心にして転動体を回転させると共に、転動体と溝切り用の工具を同工具が転動面の円弧状輪郭に沿うように相対的に移動させて、転動面に、高低差が最終的に３μｍ以下の凹部と凸部を円弧状輪郭に沿う方向に交互に形成し、その後、転動面との接触面積が２５ｍｍ２以下である砥石を転動面に押付けて、回転軸を中心にして転動体を回転させると共に、転動体と砥石を同砥石が転動面の円弧状輪郭に沿うように相対的に移動させて凸部を成形することを特徴としている。
【０００６】
【発明の効果】
本発明のトラクションドライブ用転動体の製造方法によれば、転動面に微細な凹凸を有する転動体を製造するに際して、とくに、微細な凸部の角部を曲面状に成形することができ、具体的には凸部に曲率半径が２〜１０ｍｍの曲面を形成することができる。すなわち、従来のラッピングでは困難であった微細な凸部のクラウニングを良好に行うことができる。これにより、転動体の運転中に凸部の角部で発生するエッジ応力を小さいものにして、転動面で発生するピーリングなどの表面損傷を抑制することが可能になることから、コンパクトな形状でトラクション特性が高く且つ耐久性能に優れた転動体を提供することができる。また、当該製造方法によれば、大きな加工力を与えなくても効率的に凸部の角部を曲面状に成形することができるので、成形装置がコンパクトに構成されると共に、成形時間も短いものとなり、これにより転動体の生産性が高められ、転動体を安価に製造することも可能になる。
【０００７】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わるトラクションドライブ用転動体の製造方法の一実施例を説明する。なお、本発明の製造方法は、その詳細な構成が以下の実施例のみに限定されるものではない。
【０００８】
図１に示す転動体としてのディスク１は、パワーローラとともに自動車のトラクションドライブ式変速機を構成するものであって、回転軸Ｃに沿った中心断面上において、輪郭が円弧状を成す転動面２を有するものである。このディスク１は、図中に転動面２を一部拡大して示すように、転動面２の円弧状輪郭に沿う方向に微細な凹部３ａと凸部３ｂが交互に形成してある。これらの凹部３ａ及び凸部３ｂは、ディスク１の全周にわたって連続している。
【０００９】
上記のディスク１を製造するには、その工程を図２に示すように、工程Ｓ１において鍛造により素材を粗形状に成形し、工程Ｓ２において切削によりディスク形状に成形し、工程Ｓ３において熱処理を施した後、工程Ｓ４において研削により転動面２等を成形する。そして、工程Ｓ５において溝加工すなわち転動面２に微細な凹凸を形成した後、工程Ｓ６においてクラウニングすなわち凸部３ｂを成形することにより、ディスク１が完成する。
【００１０】
なお、転動面２の表面粗さをより小さくしたい場合には、凸部３ｂを成形した後に超仕上げ工程を追加しても良い。また、凹凸の形成は、転動面２の研削の前に行うことも可能であり、さらに、凹凸の高低差を調整するために、研削や切削によって凸部の頂部を除去する工程を追加しても良い。
【００１１】
図３は、ディスク１の転動面２に微細な凹凸を形成する際に適用可能な装置の一例を説明する図である。図示の装置は、図の左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、及びこれらに直交する方向をＺ方向とすると、Ｘ軸回りに回転駆動される主軸１０と、主軸１０をその軸線方向（Ｘ軸方向）に移動させる主軸テーブル１１を備えると共に、主軸１０に、ディスク１を同軸状に保持するチャッキング装置９を備えており、保持したディスク１を回転軸Ｃ回り（Ｘ軸回り）に回転させるものとなっている。なお、チャッキング装置９は、図３ではディスク１の中心を保持するものとなっているが、ディスク１の外周を保持するものでも良い。
【００１２】
また、図示の装置は、主軸テーブル１１の近傍に直線テーブル７を備えると共に、直線テーブル７には、Ｚ軸回りに回転可能な回転テーブル６をＹ軸方向に移動可能に備えている。回転テーブル６には、Ｚ軸に直交する方向を案内方向とする工具移動テーブル８が備えてあり、工具移動テーブル８には、溝切り用の工具４を保持した工具ホルダ５が取付けてある。このようにして、当該装置は、回転テーブル６により、工具４を転動面２の円弧状輪郭に沿って移動（回動）させると共に、工具移動テーブル８により、工具４を転動面２に対して進退させるようにものとなっている。
【００１３】
工具４は、図４に示すように、先端の曲率半径ｒｔを５０〜１００μｍの範囲としたＣＢＮ切削工具であり、工具ホルダ５に対して着脱可能である。なお、工具４は、ＣＢＮ切削工具のほか、ダイヤモンドやアルミナなどの切削工具や、同じくＣＢＮ、ダイヤモンド又はアルミナなどで形成された研削工具を用いても良い。
【００１４】
次に、上記装置を用いて転動面２に微細な凹凸を形成する過程を説明する。
まず、工具４の高さ調整を行って、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面に工具４を一致させる。そして、主軸テーブル１１、直線テーブル７及び工具移動テーブル８を駆動し、必要に応じて工具ホルダ５の長さを選択することにより、工具４の位置を以下の要領で設定する。
【００１５】
図５に示すディスク１の中心断面において、転動面２の円弧中心Ｏｄ及び円弧の曲率半径Ｒｄを基準にし、回転軸Ｃに直交する位置（線Ａ）から完成後の転動面２におけるトラクションドライブの変速比が１．２：１となる位置（線Ｂ）までの角度をθｄとする。
【００１６】
また、形成しようとする凹凸の高低差をδとし、変速比が１．２：１となる位置（線Ｂ）において、回転テーブル６の回転中心Ｏｔを転動面２の円弧中心Ｏｄからδ分だけ転動面２側にオフセットし、さらに、回転テーブル６の回転中心Ｏｔから工具先端までの寸法、すなわち工具４の回動半径Ｒｔが Ｒｔ＝〔（Ｒｄｓｉｎ１５°）２＋（Ｒｄｃｏｓ１５°−δ２）１／２〕となるように設定する。なお、当該製造方法では、転動面２に形成する凹凸の高低差δが最終的に３μｍ以下となるようにする。
【００１７】
上記のように、転動面２の円弧中心Ｏｄに対して、回転テーブル２の回転中心Ｏｔすなわち工具４の回動中心を転動面２側にオフセットすると共に、工具４の回転半径Ｒｔを設定することにより、転動面２の円弧の曲率半径Ｒｄよりも工具４の回転半径Ｒｔが小さくなる。このため、凹凸の形成前においては、図５に示す如く工具４をディスク１の小径側（若しくは大径側）に移動させておけば、工具４が転動面２に接触することはない。
【００１８】
そして、主軸１０によりディスク１を回転させると共に、図５中に矢印で示すように、工具４を転動面２の円弧状輪郭に沿って移動させることにより、転動面２に、高低差が３μｍ以下の凹部３ａと凸部３ｂを円弧状輪郭に沿う方向に交互に形成する。
【００１９】
このとき、当該製造方法では、ディスク１回転あたりに工具先端の円弧移動距離が１００〜３００μｍとなるようにし、この場合、工具４を連続移動させて螺旋状に連続する凹凸を形成しても良いし、工具４を間欠移動させて同心円状の凹凸を多数形成しても良い。また、ディスク１の回転速度は、一定であっても良いが、転動面２と工具４との接触点における相対速度が例えば２５０ｍ／ｍｉｎ程度となるように設定すれば、工具４の加工状態が一定になるので、工具４の摩耗状態が安定する。つまり、図示のようにディスク１の小径側から大径側に向けて凹凸を形成する場合には、回転速度を連続的又は段階的に低下させて上記相対速度がほぼ一定になるようにする。
【００２０】
このようにして、転動面２には、トラクションドライブの変速比が１．２：１となる角度θｄから±１５度の範囲に、微細な凹凸（凹部３ａと凸部３ｂ）が精密に形成される。この際、凹凸は、図６に拡大して示すように、高低差が３μｍ以下であると共に、間隔が１００〜３００μｍであって、上記角度θｄの位置で高低差が最大になると共に、同角度θｄから±１５度の位置で高低差が０．５μｍ以下となるように、高低差が連続的に変化したものとなっている。
【００２１】
ここで、トラクションドライブ式変速機のディスクに対して、上記の要領で転動面に凹凸を形成する場合、入力側のディスクと出力側のディスクとでは、凹凸を形成する位置が異なるものとなる。つまり、図７に示すように、トラクションドライブ式変速機では、入力側ディスクＩＤと出力側ディスク１ＯＤの間でパワーローラＰを揺動させるので、入力側ディスクＩＤと出力側ディスクＯＤでは、変速比が１．２：１である場合、パワーローラＰとの接触位置の角度（θｄ）が異なることとなり、凹凸の形成範囲を同角度θｄから±１５度とした場合、入力側ディスクＩＤでは４０〜７０度の範囲に凹凸が形成され、出力側ディスクＯＤでは５５〜８５度の範囲に凹凸が形成される。
【００２２】
なお、この実施例では、回転テーブル６により、工具４を転動面２の円弧状輪郭に沿って回動させる場合を示したが、直線テーブル７や主軸テーブル１１の協働でディスク１と工具４を相対的に移動させることにより、工具４が転動面２の円弧状輪郭に沿って移動するようにしても良く、この場合には、例えば工具４の向きを変速比１．２：１の角度θｄに合わせておくのが良い。このようにテーブルの直線移動でディスク１と工具４を相対的に移動させるようにすれば、装置の構造が簡単で安価に構成できるというメリットがある。
【００２３】
また、この実施例では、予め所定の寸法及び形状に形成した転動面２に、高低差が３μｍ以下の凹凸を形成した場合を示したが、この高低差は最終的に得られれば良く、本加工の後に３μｍ以下の高低差を得ようとする場合には、最終的に形成される転動面２の最表面位置を想定して同様に加工を行えばよい。つまり、凹凸の高低差を大き目に形成しておき、後述する手段により凸部の頂部を除去することで３μｍ以下の高低差を有する凹凸を得ることとなる。
【００２４】
上記のようにディスク１の転動面２に凹凸を形成した後、当該製造方法では、転動面２との接触面積が２５ｍｍ２以下である砥石を転動面２に押付け、回転軸Ｃを中心にしてディスク１を回転させると共に、ディスク１と砥石を同砥石が転動面２の円弧状輪郭に沿うように相対的に移動させて凸部３ｂを成形する。
【００２５】
ここで、従来の製造方法では、先に述べたようにラッピングによって凸部の形状をコントロールしていたが、断面が曲面となるディスクやパワーローラなどの転動面の加工においては、ラッピング用のテープが転動面に馴染み難く、加工が困難である。また、他の方法として、超仕上げ砥石を用いて凸部を成形することが考えられるが、従来の超仕上げ用砥石では、凸部の高さや間隔が数ｍｍレベルと大きい場合には凸部の角部を曲面状に成形することができるが、凸部が微細な場合には凸部の角度部を曲面状に形成することが困難である。そこで、本発明では、転動面２との接触面積が２５ｍｍ２以下である砥石を用いることとした。
【００２６】
図８は、転動面２に凹凸を形成したディスク１に対して、凸部を成形する際に適用可能な装置の一例を説明する図である。図示の装置は、図の左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、及びこれらに直交する方向をＺ方向とすると、Ｘ軸回りに回転駆動される主軸１７を備え、この主軸１７に、ディスク１を同軸状に保持するチャッキング装置１６を備えており、保持したディスク１を回転軸Ｃ回り（Ｘ軸回り）に回転させる。なお、チャッキング装置１６は、図８ではディスク１の中心を保持するものとしているが、ディスク１の外周を保持するものであっても良い。
【００２７】
また、図示の装置は、主軸１７近傍に、Ｚ軸回りに回転可能な回転テーブル１３を備えると共に、回転テーブル１３には、Ｚ軸に直交する方向を案内方向とする砥石移動テーブル１５が備えてある。砥石移動テーブル１５は、砥石ホルダを兼用するものであって、図９にも示すように先端を円弧状にしたＷＡ砥石１４が固定してある。この砥石１４は、先端の曲率半径ｒを１０ｍｍとすることで転動面２との接触面積が２５ｍｍ２以下になるようにしてある。
【００２８】
なお、上記の如く先端の円弧状にした砥石１４のほか、図１０（ａ）に示すように、転動面２の円弧に対応する曲率半径Ｒを有する突部１４ａを有する砥石１４Ａや、図１０（ｂ）に示すように、同様の突部１４ａを複数有する砥石１４Ｂを用いることができ、これらの砥石１４Ａ，１４Ｂ場合にあっても、転動面２に対する突部１４ａの接触総面積を２５ｍｍ２以下とする。
【００２９】
また、砥石１４は、より望ましくは、転動面２との接触面積を４〜１６ｍｍ２とし、ディスク１に転動体に接触する凸部３ｂの圧縮弾性率が１ＧＰａ以上であるものとし、粒度が♯１０００よりも細粒であるものとするのが良い。さらに、図１０（ｂ）に示す如く複数の突部１４ａを有する砥石１４Ｂの場合には、砥石１４Ｂの揺動中心Ｏｗを基準にして両側の突部１４ａ，１４ａの中心線同士が成す挟角θｗを、砥石１４Ｂの揺動角度と同じ角度から−１０度までの範囲とするのが良い。
【００３０】
そして、上記の装置を用いてディスク１における転動面２の凸部３ｂを成形するには、砥石１４の高さ調整を行って、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面に砥石１４を一致させた後、図示しないスプリングや油圧又は空気圧の作用により砥石１４をディスク１の転動面２に押付けた状態にし、主軸１７によりディスク１を回転させると共に、回転テーブル１３により砥石１４を転動面２の円弧状輪郭に沿って回動させる。
【００３１】
このとき、当該製造方法では、転動面２に対する砥石１４の押付け力を５０〜５００Ｎとし、突部１４ａを有する砥石１４Ａ，１４Ｂにおいては突部一箇所当たりの押付け力を５０〜５００Ｎとし、転動面２と砥石１４の接触点における平均周速度が２５〜３５０ｍ／ｍｉｎとなるようにディスク１の回転数を設定する。また、回転テーブル１３を往復回動させることで砥石１４が揺動するようにし、この際の揺動数を５〜１００サイクル／ｍｉｎとしている。
【００３２】
好ましくは、押付け力を１００Ｎ、転動面２と砥石１４の平均周速度を７０ｍ／ｍｉｎ、砥石１４の揺動数を１５サイクル／ｍｉｎとする。さらに望ましくは、転動面２と砥石１４の接触点における転動面２の周速度が一定となるように、砥石１４の移動位置に合わせて転動面２の回転速度を連続的に変化させるようにすると良い。
【００３３】
また、先述したように、転動面２の凹凸の高低差は最終的に３μｍ以下になれば良く、前工程において転動面２に凹凸を形成する際に、その高低差を大き目に形成しておき、その後、上記した砥石１４による加工を行う際には、転動面２の最表面（凸部３ｂの頂面）からの除去高さを５μｍ以下とし、これにより凹凸の最終的な高低差を３μｍ以下とする。
【００３４】
なお、当該製造方法では、転動面２に形成した凹凸の範囲（図７参照）に対して砥石１４を揺動させれば、微細な凸部３ｂの角部に曲面を成形することができるが、転動面２の全面の面粗さを一定にする場合には、揺動範囲を転動面全面とする。また、この実施例では、砥石１４を回動させるものとしたが、図８に示す装置に、図３に示す如き主軸テーブル（１１）や直線テーブル（７）を加えた構成にすれば、これらのテーブルの協働によりディスク１と砥石１４を相対的に移動させ、実質的に砥石１４が転動面２の円弧状輪郭に沿って回動するようにしても良い。
【００３５】
このようにして凸部３ｂを成形すると、高低差が３μｍ以下の凹凸において、従来に比べて凸部３ｂの角部を曲面状にすることができる。つまり、従来の砥石を用いた場合では、図１１に示すように凸部３ｂの最表面のみが除去されて、角部に曲面を形成することができないが、本発明の製造方法によれば、図１２に示すように凸部３の角部が曲面状に成形され、具体的には曲率半径が２〜１０ｍｍの曲面に成形されて、凸部３ｂの全体の断面形状が滑らかな曲線となる。したがって、ディスク１は、転動面２の凸部３ｂにおいて、高い応力が発生するエッジ（角部）が無くなるので、相手側の転動面に発生する応力も非常に小さくなり、トラクション特性の向上に加えて耐久性能の向上を実現するものとなる。
【００３６】
以上説明してきたように、上記実施例のトラクションドライブ用転動体の製造方法によれば、転動面２に微細な凹凸を有するディスク１を製造するに際して、とくに、従来のラッピングでは困難であった微細な凸部３ｂのクラウニング（曲面成形）を良好に行うことができ、転動面２で発生するピーリングなどの表面損傷を抑制することが可能になることから、コンパクトな形状でトラクション特性が高く且つ耐久性能に優れたディスク１が得られることとなる。
【００３７】
また、当該製造方法によれば、大きな加工力を与えなくても効率的に凸部３ｂの角部を曲面状に成形することができるので、成形する装置がコンパクトに構成されると共に、成形時間も短いものとなり、これによりディスク１の生産性が高められ、ディスク１を安価に製造することも可能になる。
【００３８】
さらに、当該製造方法によれば、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面上において、転動面２の円弧中心を基準にして、変速比が１．２：１となる角度θｄから±１５度の範囲に凹凸を形成したので、とくに、トラクション伝達力が減少する範囲に対して効果的にトラクションの上昇をもたらすことができ、また、凹凸を形成する範囲を限定することによって、加工時間の短縮及び製造コストの低減や、工具の長寿命化及び工具費の低減が可能となる。
【００３９】
さらに、転動面２において凹凸を形成する範囲として、入力側ディスクＩＤで４０度以上とし且つ出力側ディスクＯＤで５５度以上とすることで、転動面２に発生する剪断応力が過大になるのを防止して、トラクション伝達能力や耐久性に優れたディスクを提供することができ、また、入力側ディスクＩＤで７０度以下とし且つ出力側ディスクＯＤで８５度以下とすることにより、トラクション伝達の増大を大きく期待できない部位への加工を省略し、製造コストを安く保つことができる。
【００４０】
さらに、転動面２の円弧状輪郭に沿って工具４を移動させる際に、ディスク１回転あたりの工具４の移動距離を３００μｍ以下とすることにより、トラクション伝達力をより向上させる転動面２が得られ、また、同移動距離を１００μｍ以上とすることにより、凹部３ａの深さ方向のばらつきを大きく許容でき、製造コストの上昇を抑制できる。
【００４１】
さらに、凹凸の高低差が連続的に変化するように凹凸を形成することで、工具４とディスク１の相対運動に無駄な動きが生じず、効率的に耐久性能に優れたディスク１を加工することができる。
【００４２】
さらに、回転軸Ｃを中心にして回転するディスク１に対して、工具４を転動面２の円弧状輪郭に沿って回動させる場合、実施例で説明したように回転テーブル６の１軸の動きで円弧運動させれば、加工精度に優れることとなる。また、転動面２に形成した凹部３ａが、常に円弧状輪郭と直交、又は直交に近いものとなるので、安定したトラクション特性を有する転動面２が得られる。
【００４３】
さらに、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面上において、転動面２の円弧中心Ｏｄに対して工具４の回動中心を転動面２側にオフセットすると共に、転動面２の円弧状輪郭の曲率半径Ｒｄに対して、工具４の回動半径Ｒｔを小さくしたことにより、転動面２に高低差が連続的に変化する微小な凹凸を形成することができる。
【００４４】
さらに、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面上において、先端が曲率半径５０〜１００μｍの円弧状を成す工具４を用いたことにより、凹部３ａの最底部が鈍化されるので、製造されるディスク１の応力を緩和し、強度を向上させることができる。また、先端が鋭利な工具を用いた場合に比べて、先端部の摩耗進行が遅く、形成する凹凸の高低が急激に変化することを防止し、安定した品質が得られる。
【００４５】
さらに、砥石１４の押付け力を突部１４ａ一箇所当たりに５００Ｎ以下とすることにより、砥石１４に欠けが生じるのを防ぎ、連続生産に良好に対応し得ると共に、転動面にうねりが生じて輪郭精度が低下することを防止する。また、押付け力を５０Ｎ以上とすることで、微細な凹凸形状を有する転動面２において、凸部３ｂの角部に曲面を形成することが可能となる。
【００４６】
さらに、砥石１４を転動面２の円弧状輪郭に沿って揺動させることにより、転動面２の広範囲にわたって、凸部３ｂの角部に微小な曲面を形成することが可能となる。
【００４７】
さらに、転動面２に接触する突部１４ａを２個以上有する砥石１４を用いることにより、転動面２が広いディスクであっても、砥石１４とディスク１の揺動角を小さくすることができるため、成形する装置をコンパクトに構成することができ、その上、さらに効率的に曲面成形を行うことができる。
【００４８】
さらに、複数の凸部１４ａを有する砥石１４を用いた場合、砥石１４の揺動中心Ｏｗを基準にして両側の突部１４ａ，１４ａの中心線同士が成す挟角θｗを、砥石１４の揺動角度と同じ角度から−１０度までの範囲であるものとすることにより、転動面２の全面にわたって微小な凸部３ｂを形成することができ、揺動角に対して突部１４ａの挟角が大きすぎた場合に、砥石１４のオーバーラップ量が過大となり、転動面２の凸部先端を結んだ表面にうねりが生じるのを防止することができる。
【００４９】
さらに、転動面２との接触面積が４〜１６ｍｍ２である砥石１４を用いることにより、砥石１４の欠けを防止しながら効率的に凸部３の角部に曲面を形成することができ、生産性のさらなる向上を実現し得るものとなる。
【００５０】
さらに、転動面２と砥石１４との接触点における転動面の平均周速度を２５〜３５０ｍ／ｍｉｎとし、砥石１４の揺動速度を５〜１００サイクル／ｍｉｎとすることにより、効率良く微小な曲面の成形が行えるようになり、成形時間が短くなって生産性が向上する。また、砥石１４と転動面２との接触時間を短くできるため、転動面２において凸部３ｂの頂部を結んだ輪郭線のうねりが小さい精度の良い成形が可能になる。
【００５１】
さらに、ディスク１に接触する凸部３ｂの圧縮弾性率が１ＧＰａ以上である砥石１４を用いることにより、砥石１４の先端に設けた突部１４ａの急激な摩耗を抑制することができ、生産性のさらなる向上を実現する。
【００５２】
さらに、粒度が♯１０００よりも細粒である砥石１４を用いることにより、凸部３ｂの角部に曲率半径２〜１０ｍｍの曲面を形成すると同時に、その凸部３ｂの面粗さを最大粗さで０．２μｍ以下の小さいものにすることが可能となり、これにより、トラクションドライブ運転中の転動面の表面損傷を防止し、耐久性能に優れたディスク１を提供することができる。
【００５３】
さらに、転動面２と砥石１４の接触点における転動面２の周速度が一定となるように、砥石１４の移動位置に合わせて転動面２の回転速度を連続的に変化させるようにすれば、成形した凸部３ｂの面粗さが転動面全体でほぼ均一となり、ディスク１の品質がより安定したものとなる。
【００５４】
さらに、転動面２に砥石１４を押付けて加工する際、転動面２の最表面（凸部３ｂの頂面）からの除去高さを５μｍ以下とすれば、効率良く微細な曲面の加工を行うことができ、加工時間が短くなるとともに生産性も高められる。また、転動面２と砥石１４との接触時間を短くすることができるので、転動面２の凸部３ｂの頂面を結んだ輪郭線のうねりが小さい高精度の加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により製造した転動体であるディスクを説明する断面図である。
【図２】本発明の製造方法を含むディスクの製造過程を説明するブロック図である。
【図３】転動面に凹凸を形成する装置を説明する断面平面図である。
【図４】工具を説明する平面図である。
【図５】転動面に凹凸を形成する際の工具の位置設定を説明する平面図である。
【図６】転動面に形成した凹凸を拡大して示す平面図である。
【図７】入力側ディスク及び出力側ディスクにおける凹凸の形成範囲を説明する図である。
【図８】転動面に形成した凹凸の凸部を成形する装置を説明する平面断面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図９】砥石を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図１０】砥石の他の形状例を説明する各々平面図（ａ）（ｂ）である。
【図１１】従来の製造方法により得た転動面の凹凸の断面形状を示す図である。
【図１２】本発明の製造方法により得た転動面の凹凸の断面形状を示す図である。
【符号の説明】
１ ディスク（転動体）
２ 転動面
３ａ 凹部
３ｂ 凸部
４ 工具
１４ 砥石
Ｃ 回転軸
ＩＤ 入力側ディスク
ＯＤ 出力側ディスク
Ｐ パワーローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のトラクションドライブ式変速機を構成するディスクやパワーローラ等の転動体の製造方法に関し、より詳しくは、転動体のうちトラクションオイルを介して動力伝達を行うディスクにおける転動面の改善を実現したトラクションドライブ用転動体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラクションドライブ用転動体としては、例えば特開２００２−８９６４４号公報に記載されているものがある。同公報に記載された転動体は、転動面に微細な凹凸を形成することにより、トラクション特性の向上などを実現したものである。また、転動面の微細な凹凸は、ラッピングによって台形状や三角形状などの形状に成形していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように転動面に微細な凹凸を有する転動体では、確かにトラクション特性を向上させることができるが、凸部の角部（凹部の開口端部）で発生する高いエッジ応力のために、相手側となるディスク又はパワーローラの転動面に高い応力が発生し、これにより転動面の耐久性能が損なわれる恐れがあった。また、微細な凸部にクラウニング等の成形をする場合、通常考えられる砥粒が混ざったラップテープや砥石などを転動面に擦りつけることとなるが、この場合、凸部の角部を曲面状に成形することが難しく、凸部の成形ひいては転動体の生産に長い時間を要するなどの問題点があった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、転動体の転動面に微細な凹凸を形成した後、所定の砥石を用いて凸部を成形することにより、トラクション特性及び耐久性能の向上を実現することができると共に、その転動体を効率良く生産することができるトラクションドライブ用転動体の製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のトラクションドライブ用転動体の製造方法は、回転軸に沿った中心断面上で輪郭が円弧状を成す転動面を有する転動体に対して、その転動面に微細な凹凸を形成するに際し、回転軸を中心にして転動体を回転させると共に、転動体と溝切り用の工具を同工具が転動面の円弧状輪郭に沿うように相対的に移動させて、転動面に、高低差が最終的に３μｍ以下の凹部と凸部を円弧状輪郭に沿う方向に交互に形成し、その後、転動面との接触面積が２５ｍｍ２以下である砥石を転動面に押付けて、回転軸を中心にして転動体を回転させると共に、転動体と砥石を同砥石が転動面の円弧状輪郭に沿うように相対的に移動させて凸部を成形することを特徴としている。
【０００６】
【発明の効果】
本発明のトラクションドライブ用転動体の製造方法によれば、転動面に微細な凹凸を有する転動体を製造するに際して、とくに、微細な凸部の角部を曲面状に成形することができ、具体的には凸部に曲率半径が２〜１０ｍｍの曲面を形成することができる。すなわち、従来のラッピングでは困難であった微細な凸部のクラウニングを良好に行うことができる。これにより、転動体の運転中に凸部の角部で発生するエッジ応力を小さいものにして、転動面で発生するピーリングなどの表面損傷を抑制することが可能になることから、コンパクトな形状でトラクション特性が高く且つ耐久性能に優れた転動体を提供することができる。また、当該製造方法によれば、大きな加工力を与えなくても効率的に凸部の角部を曲面状に成形することができるので、成形装置がコンパクトに構成されると共に、成形時間も短いものとなり、これにより転動体の生産性が高められ、転動体を安価に製造することも可能になる。
【０００７】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わるトラクションドライブ用転動体の製造方法の一実施例を説明する。なお、本発明の製造方法は、その詳細な構成が以下の実施例のみに限定されるものではない。
【０００８】
図１に示す転動体としてのディスク１は、パワーローラとともに自動車のトラクションドライブ式変速機を構成するものであって、回転軸Ｃに沿った中心断面上において、輪郭が円弧状を成す転動面２を有するものである。このディスク１は、図中に転動面２を一部拡大して示すように、転動面２の円弧状輪郭に沿う方向に微細な凹部３ａと凸部３ｂが交互に形成してある。これらの凹部３ａ及び凸部３ｂは、ディスク１の全周にわたって連続している。
【０００９】
上記のディスク１を製造するには、その工程を図２に示すように、工程Ｓ１において鍛造により素材を粗形状に成形し、工程Ｓ２において切削によりディスク形状に成形し、工程Ｓ３において熱処理を施した後、工程Ｓ４において研削により転動面２等を成形する。そして、工程Ｓ５において溝加工すなわち転動面２に微細な凹凸を形成した後、工程Ｓ６においてクラウニングすなわち凸部３ｂを成形することにより、ディスク１が完成する。
【００１０】
なお、転動面２の表面粗さをより小さくしたい場合には、凸部３ｂを成形した後に超仕上げ工程を追加しても良い。また、凹凸の形成は、転動面２の研削の前に行うことも可能であり、さらに、凹凸の高低差を調整するために、研削や切削によって凸部の頂部を除去する工程を追加しても良い。
【００１１】
図３は、ディスク１の転動面２に微細な凹凸を形成する際に適用可能な装置の一例を説明する図である。図示の装置は、図の左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、及びこれらに直交する方向をＺ方向とすると、Ｘ軸回りに回転駆動される主軸１０と、主軸１０をその軸線方向（Ｘ軸方向）に移動させる主軸テーブル１１を備えると共に、主軸１０に、ディスク１を同軸状に保持するチャッキング装置９を備えており、保持したディスク１を回転軸Ｃ回り（Ｘ軸回り）に回転させるものとなっている。なお、チャッキング装置９は、図３ではディスク１の中心を保持するものとなっているが、ディスク１の外周を保持するものでも良い。
【００１２】
また、図示の装置は、主軸テーブル１１の近傍に直線テーブル７を備えると共に、直線テーブル７には、Ｚ軸回りに回転可能な回転テーブル６をＹ軸方向に移動可能に備えている。回転テーブル６には、Ｚ軸に直交する方向を案内方向とする工具移動テーブル８が備えてあり、工具移動テーブル８には、溝切り用の工具４を保持した工具ホルダ５が取付けてある。このようにして、当該装置は、回転テーブル６により、工具４を転動面２の円弧状輪郭に沿って移動（回動）させると共に、工具移動テーブル８により、工具４を転動面２に対して進退させるようにものとなっている。
【００１３】
工具４は、図４に示すように、先端の曲率半径ｒｔを５０〜１００μｍの範囲としたＣＢＮ切削工具であり、工具ホルダ５に対して着脱可能である。なお、工具４は、ＣＢＮ切削工具のほか、ダイヤモンドやアルミナなどの切削工具や、同じくＣＢＮ、ダイヤモンド又はアルミナなどで形成された研削工具を用いても良い。
【００１４】
次に、上記装置を用いて転動面２に微細な凹凸を形成する過程を説明する。
まず、工具４の高さ調整を行って、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面に工具４を一致させる。そして、主軸テーブル１１、直線テーブル７及び工具移動テーブル８を駆動し、必要に応じて工具ホルダ５の長さを選択することにより、工具４の位置を以下の要領で設定する。
【００１５】
図５に示すディスク１の中心断面において、転動面２の円弧中心Ｏｄ及び円弧の曲率半径Ｒｄを基準にし、回転軸Ｃに直交する位置（線Ａ）から完成後の転動面２におけるトラクションドライブの変速比が１．２：１となる位置（線Ｂ）までの角度をθｄとする。
【００１６】
また、形成しようとする凹凸の高低差をδとし、変速比が１．２：１となる位置（線Ｂ）において、回転テーブル６の回転中心Ｏｔを転動面２の円弧中心Ｏｄからδ分だけ転動面２側にオフセットし、さらに、回転テーブル６の回転中心Ｏｔから工具先端までの寸法、すなわち工具４の回動半径Ｒｔが Ｒｔ＝〔（Ｒｄｓｉｎ１５°）２＋（Ｒｄｃｏｓ１５°−δ２）１／２〕となるように設定する。なお、当該製造方法では、転動面２に形成する凹凸の高低差δが最終的に３μｍ以下となるようにする。
【００１７】
上記のように、転動面２の円弧中心Ｏｄに対して、回転テーブル２の回転中心Ｏｔすなわち工具４の回動中心を転動面２側にオフセットすると共に、工具４の回転半径Ｒｔを設定することにより、転動面２の円弧の曲率半径Ｒｄよりも工具４の回転半径Ｒｔが小さくなる。このため、凹凸の形成前においては、図５に示す如く工具４をディスク１の小径側（若しくは大径側）に移動させておけば、工具４が転動面２に接触することはない。
【００１８】
そして、主軸１０によりディスク１を回転させると共に、図５中に矢印で示すように、工具４を転動面２の円弧状輪郭に沿って移動させることにより、転動面２に、高低差が３μｍ以下の凹部３ａと凸部３ｂを円弧状輪郭に沿う方向に交互に形成する。
【００１９】
このとき、当該製造方法では、ディスク１回転あたりに工具先端の円弧移動距離が１００〜３００μｍとなるようにし、この場合、工具４を連続移動させて螺旋状に連続する凹凸を形成しても良いし、工具４を間欠移動させて同心円状の凹凸を多数形成しても良い。また、ディスク１の回転速度は、一定であっても良いが、転動面２と工具４との接触点における相対速度が例えば２５０ｍ／ｍｉｎ程度となるように設定すれば、工具４の加工状態が一定になるので、工具４の摩耗状態が安定する。つまり、図示のようにディスク１の小径側から大径側に向けて凹凸を形成する場合には、回転速度を連続的又は段階的に低下させて上記相対速度がほぼ一定になるようにする。
【００２０】
このようにして、転動面２には、トラクションドライブの変速比が１．２：１となる角度θｄから±１５度の範囲に、微細な凹凸（凹部３ａと凸部３ｂ）が精密に形成される。この際、凹凸は、図６に拡大して示すように、高低差が３μｍ以下であると共に、間隔が１００〜３００μｍであって、上記角度θｄの位置で高低差が最大になると共に、同角度θｄから±１５度の位置で高低差が０．５μｍ以下となるように、高低差が連続的に変化したものとなっている。
【００２１】
ここで、トラクションドライブ式変速機のディスクに対して、上記の要領で転動面に凹凸を形成する場合、入力側のディスクと出力側のディスクとでは、凹凸を形成する位置が異なるものとなる。つまり、図７に示すように、トラクションドライブ式変速機では、入力側ディスクＩＤと出力側ディスク１ＯＤの間でパワーローラＰを揺動させるので、入力側ディスクＩＤと出力側ディスクＯＤでは、変速比が１．２：１である場合、パワーローラＰとの接触位置の角度（θｄ）が異なることとなり、凹凸の形成範囲を同角度θｄから±１５度とした場合、入力側ディスクＩＤでは４０〜７０度の範囲に凹凸が形成され、出力側ディスクＯＤでは５５〜８５度の範囲に凹凸が形成される。
【００２２】
なお、この実施例では、回転テーブル６により、工具４を転動面２の円弧状輪郭に沿って回動させる場合を示したが、直線テーブル７や主軸テーブル１１の協働でディスク１と工具４を相対的に移動させることにより、工具４が転動面２の円弧状輪郭に沿って移動するようにしても良く、この場合には、例えば工具４の向きを変速比１．２：１の角度θｄに合わせておくのが良い。このようにテーブルの直線移動でディスク１と工具４を相対的に移動させるようにすれば、装置の構造が簡単で安価に構成できるというメリットがある。
【００２３】
また、この実施例では、予め所定の寸法及び形状に形成した転動面２に、高低差が３μｍ以下の凹凸を形成した場合を示したが、この高低差は最終的に得られれば良く、本加工の後に３μｍ以下の高低差を得ようとする場合には、最終的に形成される転動面２の最表面位置を想定して同様に加工を行えばよい。つまり、凹凸の高低差を大き目に形成しておき、後述する手段により凸部の頂部を除去することで３μｍ以下の高低差を有する凹凸を得ることとなる。
【００２４】
上記のようにディスク１の転動面２に凹凸を形成した後、当該製造方法では、転動面２との接触面積が２５ｍｍ２以下である砥石を転動面２に押付け、回転軸Ｃを中心にしてディスク１を回転させると共に、ディスク１と砥石を同砥石が転動面２の円弧状輪郭に沿うように相対的に移動させて凸部３ｂを成形する。
【００２５】
ここで、従来の製造方法では、先に述べたようにラッピングによって凸部の形状をコントロールしていたが、断面が曲面となるディスクやパワーローラなどの転動面の加工においては、ラッピング用のテープが転動面に馴染み難く、加工が困難である。また、他の方法として、超仕上げ砥石を用いて凸部を成形することが考えられるが、従来の超仕上げ用砥石では、凸部の高さや間隔が数ｍｍレベルと大きい場合には凸部の角部を曲面状に成形することができるが、凸部が微細な場合には凸部の角度部を曲面状に形成することが困難である。そこで、本発明では、転動面２との接触面積が２５ｍｍ２以下である砥石を用いることとした。
【００２６】
図８は、転動面２に凹凸を形成したディスク１に対して、凸部を成形する際に適用可能な装置の一例を説明する図である。図示の装置は、図の左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、及びこれらに直交する方向をＺ方向とすると、Ｘ軸回りに回転駆動される主軸１７を備え、この主軸１７に、ディスク１を同軸状に保持するチャッキング装置１６を備えており、保持したディスク１を回転軸Ｃ回り（Ｘ軸回り）に回転させる。なお、チャッキング装置１６は、図８ではディスク１の中心を保持するものとしているが、ディスク１の外周を保持するものであっても良い。
【００２７】
また、図示の装置は、主軸１７近傍に、Ｚ軸回りに回転可能な回転テーブル１３を備えると共に、回転テーブル１３には、Ｚ軸に直交する方向を案内方向とする砥石移動テーブル１５が備えてある。砥石移動テーブル１５は、砥石ホルダを兼用するものであって、図９にも示すように先端を円弧状にしたＷＡ砥石１４が固定してある。この砥石１４は、先端の曲率半径ｒを１０ｍｍとすることで転動面２との接触面積が２５ｍｍ２以下になるようにしてある。
【００２８】
なお、上記の如く先端の円弧状にした砥石１４のほか、図１０（ａ）に示すように、転動面２の円弧に対応する曲率半径Ｒを有する突部１４ａを有する砥石１４Ａや、図１０（ｂ）に示すように、同様の突部１４ａを複数有する砥石１４Ｂを用いることができ、これらの砥石１４Ａ，１４Ｂ場合にあっても、転動面２に対する突部１４ａの接触総面積を２５ｍｍ２以下とする。
【００２９】
また、砥石１４は、より望ましくは、転動面２との接触面積を４〜１６ｍｍ２とし、ディスク１に転動体に接触する凸部３ｂの圧縮弾性率が１ＧＰａ以上であるものとし、粒度が♯１０００よりも細粒であるものとするのが良い。さらに、図１０（ｂ）に示す如く複数の突部１４ａを有する砥石１４Ｂの場合には、砥石１４Ｂの揺動中心Ｏｗを基準にして両側の突部１４ａ，１４ａの中心線同士が成す挟角θｗを、砥石１４Ｂの揺動角度と同じ角度から−１０度までの範囲とするのが良い。
【００３０】
そして、上記の装置を用いてディスク１における転動面２の凸部３ｂを成形するには、砥石１４の高さ調整を行って、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面に砥石１４を一致させた後、図示しないスプリングや油圧又は空気圧の作用により砥石１４をディスク１の転動面２に押付けた状態にし、主軸１７によりディスク１を回転させると共に、回転テーブル１３により砥石１４を転動面２の円弧状輪郭に沿って回動させる。
【００３１】
このとき、当該製造方法では、転動面２に対する砥石１４の押付け力を５０〜５００Ｎとし、突部１４ａを有する砥石１４Ａ，１４Ｂにおいては突部一箇所当たりの押付け力を５０〜５００Ｎとし、転動面２と砥石１４の接触点における平均周速度が２５〜３５０ｍ／ｍｉｎとなるようにディスク１の回転数を設定する。また、回転テーブル１３を往復回動させることで砥石１４が揺動するようにし、この際の揺動数を５〜１００サイクル／ｍｉｎとしている。
【００３２】
好ましくは、押付け力を１００Ｎ、転動面２と砥石１４の平均周速度を７０ｍ／ｍｉｎ、砥石１４の揺動数を１５サイクル／ｍｉｎとする。さらに望ましくは、転動面２と砥石１４の接触点における転動面２の周速度が一定となるように、砥石１４の移動位置に合わせて転動面２の回転速度を連続的に変化させるようにすると良い。
【００３３】
また、先述したように、転動面２の凹凸の高低差は最終的に３μｍ以下になれば良く、前工程において転動面２に凹凸を形成する際に、その高低差を大き目に形成しておき、その後、上記した砥石１４による加工を行う際には、転動面２の最表面（凸部３ｂの頂面）からの除去高さを５μｍ以下とし、これにより凹凸の最終的な高低差を３μｍ以下とする。
【００３４】
なお、当該製造方法では、転動面２に形成した凹凸の範囲（図７参照）に対して砥石１４を揺動させれば、微細な凸部３ｂの角部に曲面を成形することができるが、転動面２の全面の面粗さを一定にする場合には、揺動範囲を転動面全面とする。また、この実施例では、砥石１４を回動させるものとしたが、図８に示す装置に、図３に示す如き主軸テーブル（１１）や直線テーブル（７）を加えた構成にすれば、これらのテーブルの協働によりディスク１と砥石１４を相対的に移動させ、実質的に砥石１４が転動面２の円弧状輪郭に沿って回動するようにしても良い。
【００３５】
このようにして凸部３ｂを成形すると、高低差が３μｍ以下の凹凸において、従来に比べて凸部３ｂの角部を曲面状にすることができる。つまり、従来の砥石を用いた場合では、図１１に示すように凸部３ｂの最表面のみが除去されて、角部に曲面を形成することができないが、本発明の製造方法によれば、図１２に示すように凸部３の角部が曲面状に成形され、具体的には曲率半径が２〜１０ｍｍの曲面に成形されて、凸部３ｂの全体の断面形状が滑らかな曲線となる。したがって、ディスク１は、転動面２の凸部３ｂにおいて、高い応力が発生するエッジ（角部）が無くなるので、相手側の転動面に発生する応力も非常に小さくなり、トラクション特性の向上に加えて耐久性能の向上を実現するものとなる。
【００３６】
以上説明してきたように、上記実施例のトラクションドライブ用転動体の製造方法によれば、転動面２に微細な凹凸を有するディスク１を製造するに際して、とくに、従来のラッピングでは困難であった微細な凸部３ｂのクラウニング（曲面成形）を良好に行うことができ、転動面２で発生するピーリングなどの表面損傷を抑制することが可能になることから、コンパクトな形状でトラクション特性が高く且つ耐久性能に優れたディスク１が得られることとなる。
【００３７】
また、当該製造方法によれば、大きな加工力を与えなくても効率的に凸部３ｂの角部を曲面状に成形することができるので、成形する装置がコンパクトに構成されると共に、成形時間も短いものとなり、これによりディスク１の生産性が高められ、ディスク１を安価に製造することも可能になる。
【００３８】
さらに、当該製造方法によれば、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面上において、転動面２の円弧中心を基準にして、変速比が１．２：１となる角度θｄから±１５度の範囲に凹凸を形成したので、とくに、トラクション伝達力が減少する範囲に対して効果的にトラクションの上昇をもたらすことができ、また、凹凸を形成する範囲を限定することによって、加工時間の短縮及び製造コストの低減や、工具の長寿命化及び工具費の低減が可能となる。
【００３９】
さらに、転動面２において凹凸を形成する範囲として、入力側ディスクＩＤで４０度以上とし且つ出力側ディスクＯＤで５５度以上とすることで、転動面２に発生する剪断応力が過大になるのを防止して、トラクション伝達能力や耐久性に優れたディスクを提供することができ、また、入力側ディスクＩＤで７０度以下とし且つ出力側ディスクＯＤで８５度以下とすることにより、トラクション伝達の増大を大きく期待できない部位への加工を省略し、製造コストを安く保つことができる。
【００４０】
さらに、転動面２の円弧状輪郭に沿って工具４を移動させる際に、ディスク１回転あたりの工具４の移動距離を３００μｍ以下とすることにより、トラクション伝達力をより向上させる転動面２が得られ、また、同移動距離を１００μｍ以上とすることにより、凹部３ａの深さ方向のばらつきを大きく許容でき、製造コストの上昇を抑制できる。
【００４１】
さらに、凹凸の高低差が連続的に変化するように凹凸を形成することで、工具４とディスク１の相対運動に無駄な動きが生じず、効率的に耐久性能に優れたディスク１を加工することができる。
【００４２】
さらに、回転軸Ｃを中心にして回転するディスク１に対して、工具４を転動面２の円弧状輪郭に沿って回動させる場合、実施例で説明したように回転テーブル６の１軸の動きで円弧運動させれば、加工精度に優れることとなる。また、転動面２に形成した凹部３ａが、常に円弧状輪郭と直交、又は直交に近いものとなるので、安定したトラクション特性を有する転動面２が得られる。
【００４３】
さらに、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面上において、転動面２の円弧中心Ｏｄに対して工具４の回動中心を転動面２側にオフセットすると共に、転動面２の円弧状輪郭の曲率半径Ｒｄに対して、工具４の回動半径Ｒｔを小さくしたことにより、転動面２に高低差が連続的に変化する微小な凹凸を形成することができる。
【００４４】
さらに、ディスク１の回転軸Ｃに沿った中心断面上において、先端が曲率半径５０〜１００μｍの円弧状を成す工具４を用いたことにより、凹部３ａの最底部が鈍化されるので、製造されるディスク１の応力を緩和し、強度を向上させることができる。また、先端が鋭利な工具を用いた場合に比べて、先端部の摩耗進行が遅く、形成する凹凸の高低が急激に変化することを防止し、安定した品質が得られる。
【００４５】
さらに、砥石１４の押付け力を突部１４ａ一箇所当たりに５００Ｎ以下とすることにより、砥石１４に欠けが生じるのを防ぎ、連続生産に良好に対応し得ると共に、転動面にうねりが生じて輪郭精度が低下することを防止する。また、押付け力を５０Ｎ以上とすることで、微細な凹凸形状を有する転動面２において、凸部３ｂの角部に曲面を形成することが可能となる。
【００４６】
さらに、砥石１４を転動面２の円弧状輪郭に沿って揺動させることにより、転動面２の広範囲にわたって、凸部３ｂの角部に微小な曲面を形成することが可能となる。
【００４７】
さらに、転動面２に接触する突部１４ａを２個以上有する砥石１４を用いることにより、転動面２が広いディスクであっても、砥石１４とディスク１の揺動角を小さくすることができるため、成形する装置をコンパクトに構成することができ、その上、さらに効率的に曲面成形を行うことができる。
【００４８】
さらに、複数の凸部１４ａを有する砥石１４を用いた場合、砥石１４の揺動中心Ｏｗを基準にして両側の突部１４ａ，１４ａの中心線同士が成す挟角θｗを、砥石１４の揺動角度と同じ角度から−１０度までの範囲であるものとすることにより、転動面２の全面にわたって微小な凸部３ｂを形成することができ、揺動角に対して突部１４ａの挟角が大きすぎた場合に、砥石１４のオーバーラップ量が過大となり、転動面２の凸部先端を結んだ表面にうねりが生じるのを防止することができる。
【００４９】
さらに、転動面２との接触面積が４〜１６ｍｍ２である砥石１４を用いることにより、砥石１４の欠けを防止しながら効率的に凸部３の角部に曲面を形成することができ、生産性のさらなる向上を実現し得るものとなる。
【００５０】
さらに、転動面２と砥石１４との接触点における転動面の平均周速度を２５〜３５０ｍ／ｍｉｎとし、砥石１４の揺動速度を５〜１００サイクル／ｍｉｎとすることにより、効率良く微小な曲面の成形が行えるようになり、成形時間が短くなって生産性が向上する。また、砥石１４と転動面２との接触時間を短くできるため、転動面２において凸部３ｂの頂部を結んだ輪郭線のうねりが小さい精度の良い成形が可能になる。
【００５１】
さらに、ディスク１に接触する凸部３ｂの圧縮弾性率が１ＧＰａ以上である砥石１４を用いることにより、砥石１４の先端に設けた突部１４ａの急激な摩耗を抑制することができ、生産性のさらなる向上を実現する。
【００５２】
さらに、粒度が♯１０００よりも細粒である砥石１４を用いることにより、凸部３ｂの角部に曲率半径２〜１０ｍｍの曲面を形成すると同時に、その凸部３ｂの面粗さを最大粗さで０．２μｍ以下の小さいものにすることが可能となり、これにより、トラクションドライブ運転中の転動面の表面損傷を防止し、耐久性能に優れたディスク１を提供することができる。
【００５３】
さらに、転動面２と砥石１４の接触点における転動面２の周速度が一定となるように、砥石１４の移動位置に合わせて転動面２の回転速度を連続的に変化させるようにすれば、成形した凸部３ｂの面粗さが転動面全体でほぼ均一となり、ディスク１の品質がより安定したものとなる。
【００５４】
さらに、転動面２に砥石１４を押付けて加工する際、転動面２の最表面（凸部３ｂの頂面）からの除去高さを５μｍ以下とすれば、効率良く微細な曲面の加工を行うことができ、加工時間が短くなるとともに生産性も高められる。また、転動面２と砥石１４との接触時間を短くすることができるので、転動面２の凸部３ｂの頂面を結んだ輪郭線のうねりが小さい高精度の加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により製造した転動体であるディスクを説明する断面図である。
【図２】本発明の製造方法を含むディスクの製造過程を説明するブロック図である。
【図３】転動面に凹凸を形成する装置を説明する断面平面図である。
【図４】工具を説明する平面図である。
【図５】転動面に凹凸を形成する際の工具の位置設定を説明する平面図である。
【図６】転動面に形成した凹凸を拡大して示す平面図である。
【図７】入力側ディスク及び出力側ディスクにおける凹凸の形成範囲を説明する図である。
【図８】転動面に形成した凹凸の凸部を成形する装置を説明する平面断面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図９】砥石を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図１０】砥石の他の形状例を説明する各々平面図（ａ）（ｂ）である。
【図１１】従来の製造方法により得た転動面の凹凸の断面形状を示す図である。
【図１２】本発明の製造方法により得た転動面の凹凸の断面形状を示す図である。
【符号の説明】
１ ディスク（転動体）
２ 転動面
３ａ 凹部
３ｂ 凸部
４ 工具
１４ 砥石
Ｃ 回転軸
ＩＤ 入力側ディスク
ＯＤ 出力側ディスク
Ｐ パワーローラ
Claims (21)
- 回転軸に沿った中心断面上で輪郭が円弧状を成す転動面を有する転動体に対して、その転動面に微細な凹凸を形成するに際し、回転軸を中心にして転動体を回転させると共に、転動体と溝切り用の工具を同工具が転動面の円弧状輪郭に沿うように相対的に移動させて、転動面に、高低差が最終的に３μｍ以下の凹部と凸部を円弧状輪郭に沿う方向に交互に形成し、その後、転動面との接触面積が２５ｍｍ２以下である砥石を転動面に押付けて、回転軸を中心にして転動体を回転させると共に、転動体と砥石を同砥石が転動面の円弧状輪郭に沿うように相対的に移動させて凸部を成形することを特徴とするトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 転動体が、パワーローラとともにトラクションドライブ式変速機を構成する入力側又は出力側のディスクであることを特徴とする請求項１に記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- ディスクの回転軸に沿った中心断面上において、転動面の円弧中心を基準にして、変速比が１．２：１となる角度から±１５度の範囲に凹凸を形成することを特徴とする請求項２に記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- ディスクの回転軸に沿った中心断面上において、転動面の円弧中心を基準にして、入力側ディスクでは、回転軸に直交する位置から４０〜７０度の範囲に凹凸を形成し、出力側ディスクでは、回転軸に直交する位置から５５〜８５度の範囲に凹凸を形成することを特徴とする請求項２又は３に記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- ディスクの回転軸に沿った中心断面上において、転動面の円弧状輪郭に沿ったディスクと工具の相対的な移動距離が、ディスク１回転あたり１００〜３００μｍであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- ディスクの回転軸に沿った中心断面上において、転動面の円弧中心を基準にして、変速比が１．２：１となる角度で凹凸の高低差が最大になり、且つ同角度から±１５度の位置で凹凸の高低差が０．５μｍ以下となるようにディスクと工具を相対的に移動させることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 凹凸の高低差を連続的に変化させることを特徴とする請求項６に記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 回転軸を中心にして回転するディスクに対して、工具を転動面の円弧状輪郭に沿って回動させることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- ディスクの回転軸に沿った中心断面上において、転動面の円弧中心に対して工具の回動中心を転動面側にオフセットすると共に、転動面の円弧状輪郭の曲率半径に対して、工具の回動半径を小さくしたことを特徴とする請求項８に記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- ディスクの回転軸に沿った中心断面上において、先端が曲率半径５０〜１００μｍの円弧状を成す工具を用いることを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 砥石の押付け力が、５０〜５００Ｎであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 砥石を転動面の円弧状輪郭に沿って揺動させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 転動面に接触する突部を２個以上有する砥石を用いることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 砥石の揺動中心を基準にして両側の突部の中心線同士が成す挟角を砥石の揺動角度と同じ角度から−１０度までの範囲としたことを特徴とする請求項１３に記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 転動面との接触面積が４〜１６ｍｍ２である砥石を用いることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 転動面と砥石との接触点における転動面の平均周速度を２５〜３５０ｍ／ｍｉｎとし、砥石の揺動速度を５〜１００サイクル／ｍｉｎとすることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 転動体に接触する凸部の圧縮弾性率が１ＧＰａ以上である砥石を用いることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 粒度が♯１０００よりも細粒である砥石を用いることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 転動面と砥石の接触点における転動面の周速度が一定となるように、砥石の移動位置に合わせて転動面の回転速度を連続的に変化させることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 転動面に砥石を押付けて加工する際に、転動面の最表面からの除去高さを５μｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載のトラクションドライブ用転動体の製造方法。
- 請求項１〜２０のいずれかに記載の製造方法により製造したことを特徴とするトラクションドライブ用転動体。
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