JP2009287739A

JP2009287739A - トロイダル型無段変速機

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Publication number: JP2009287739A
Application number: JP2008143113A
Authority: JP
Inventors: Daiki Nishii; 大樹西井; Takashi Imanishi; 尚今西
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP5056591B2

Abstract

【課題】各ディスク１６の軸方向片側面１７に、トラクション係数の向上を図る為の凹溝１５、１５を設ける構造で、トラクション係数の確保と耐久性の確保との両立を図る。
【解決手段】各ディスク１６の軸方向片側面１７に各凹溝１５、１５を形成した状態で、この軸方向片側面１７の表面粗さを、上記ディスク１６の径方向に関する測定値で、Rsk（スキューネス）＜０、Rku（クルトシス）＜４、０．４μm＜Rp（最大山高さ）＜２．０μm、０．１２μm＜Ra（算術平均高さ）＜２．０μmに規制する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば自動車用の自動変速機として、或はポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用する、トロイダル型無段変速機の改良に関する。具体的には、各パワーローラの周面と各ディスクの軸方向片側面との転がり接触部のトラクション係数の向上を図るべく、これら各パワーローラの周面と各ディスクの軸方向片側面とのうちの少なくとも一方の面に多数の凹溝（微細溝）を設ける構造で、耐久性の確保とトラクション係数の確保との両立を図るものである。

自動車用変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、一部で実施されて周知である。図８、９は、現在実施されている（ハーフ）トロイダル型無段変速機の基本構成を示している。このトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、１対の入力側ディスク１、１を入力回転軸２に対し、それぞれがトロイド曲面（断面円弧形の凹面）であって特許請求の範囲に記載した軸方向片側面に相当する入力側内側面３、３同士を、互いに対向させた状態で、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持している。

又、上記入力回転軸２の中間部周囲に、中間部外周面に出力歯車４を固設した出力筒５を、この入力回転軸２に対する回転を自在に支持している。又、この出力筒５の両端部に出力側ディスク６、６を、スプライン係合により、この出力筒５と同期した回転自在に支持している。この状態で、それぞれがトロイド曲面であって特許請求の範囲に記載した軸方向片側面に相当する、上記両出力側ディスク６、６の出力側内側面７、７が、上記両入力側内側面３、３に対向する。

又、上記入力回転軸２の周囲で上記入力側、出力側両内側面３、７同士の間部分（キャビティ）に、それぞれの周面を球状凸面としたパワーローラ８、８を、２個ずつ配置している。これら各パワーローラ８、８は、それぞれトラニオン９、９の内側面に、基半部と先半部とが偏心した支持軸１０、１０と複数の転がり軸受とを介して、これら各支持軸１０、１０の先半部回りの回転、及び、これら各支持軸１０、１０の基半部を中心とする若干の揺動変位自在に支持されている。又、上記各トラニオン９、９は、それぞれの長さ方向（図８の表裏方向、図９の上下方向）両端部にこれら各トラニオン９、９毎に互いに同心に設けられた、傾転軸１１、１１を中心として揺動変位自在である。

これら各トラニオン９、９を揺動（傾斜）させる動作は、油圧式のアクチュエータ１２、１２により、これら各トラニオン９、９を上記各傾転軸１１、１１の軸方向に変位させる事により行なう。即ち、変速時には、上記各アクチュエータ１２、１２への圧油の給排により、上記各トラニオン９、９を上記各傾転軸１１、１１の軸方向に変位させる。この結果、上記各パワーローラ８、８の周面と上記入力側、出力側各内側面３、７との転がり接触部（トラクション部）の接線方向に作用する力の方向が変化する（サイドスリップが発生する）ので、上記各トラニオン９、９が上記各傾転軸１１、１１を中心として揺動変位する。

上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、駆動軸１３により一方（図８の左方）の入力側ディスク１を、ローディングカム式の押圧装置１４を介して回転駆動する。この結果、前記入力回転軸２の両端部に支持された１対の入力側ディスク１、１が、互いに近付く方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、上記各パワーローラ８、８を介して前記両出力側ディスク６、６に伝わり、前記出力歯車４から取り出される。

上記入力回転軸２と上記出力歯車４との回転速度の比を変える場合で、先ず入力回転軸２と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、上記各トラニオン９、９を図８に示す位置に揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面を、上記各入力側ディスク１、１の入力側内側面３、３の中心寄り部分と上記両出力側ディスク６、６の出力側内側面７、７の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン９、９を図８と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面を、上記両入力側ディスク１、１の入力側内側面３、３の外周寄り部分と上記両出力側ディスク６、６の出力側内側面７、７の中心寄り部分とにそれぞれ当接させる。上記各トラニオン９、９の揺動角度を中間にすれば、上記入力回転軸２と出力歯車４との間で、中間の変速比を得られる。

上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時、入力側、出力側各ディスク１、６の入力側、出力側各内側面３、７と各パワーローラ８、８の周面との転がり接触部（トラクション部）では、トラクションオイルを介して動力が伝達される。この様にして動力伝達を行なう場合に、このトラクションオイルの摩擦係数（トラクション係数）の値は決まっている。従って、上記転がり接触部で大きなトルクを伝達する為には、この転がり接触部に大きな押し付け力を付与する必要がある。但し、この様に大きな押し付け力を付与する場合、上記入力側、出力側各ディスク１、６や各パワーローラ８、８の耐久性が低下する可能性がある。又、これら各ディスク１、６や各パワーローラ８、８の強度を確保すべく、これら各部材１、６、８が大型化する可能性もあり、装置の小型化を図る面からは好ましくない。

一方、上述の様な不都合を防止すべく、例えば特許文献１〜４には、各ディスク１、６の軸方向片側面、或は、各パワーローラ８の周面（トラクション面）に、深さが０．１μｍ〜８μｍ程度の多数の凹溝を、当該面全体に亙って形成する技術が記載されている。この様な技術を採用すれば、転がり接触部のトラクション係数の向上を図れ、この様な凹溝を形成していない構造に比べて、小さな押圧力で大きなトルクを伝達できると考えられる。但し、これら各凹溝の形状によっては、上記トラクション係数の向上を図れる程度（向上代）が小さくなったり、十分な耐久性（耐力）を確保できなくなる事が、本発明者の実験により分かった。又、上記各凹溝の加工方法（形成方法）によっても、これら各凹溝を形成した面の表面粗さを表す各種性状（表面性状規格）に応じて、トラクション係数の確保や耐久性の確保の面から評価できる項目とできない項目がある事も分かった。

尚、特許文献５には、フルトロイダル型無段変速機を構成するディスク並びにローラのトラクション面に、平坦部と窪みとからなる三角形状の微細な凹凸を形成すると共に、その表面粗さを規制する技術が記載されている。具体的には、−５≦Rsk （スキューネス）≦０、０．０１μm ≦Ra（算術平均高さ）≦０．１２μm に規制する。但し、この様に規制しても、十分なトラクション係数の向上や耐久性の確保を図れないと考えられる。

特開２００２−３９３０６号公報特開２００３−２０７００９号公報特開２００３−２７８８６９号公報特開２００３−３４３６７５号公報特開２００５−９０６３３号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、各パワーローラの周面と各ディスクの軸方向片側面との転がり接触部のトラクション係数の向上を図るべく、これら各パワーローラの周面と各ディスクの軸方向片側面とのうちの少なくとも一方の面に多数の凹溝（微細溝）を設ける構造で、これら各凹溝を形成した面の表面粗さに関係する各種性状を詳細に設定する事により、耐久性の確保とトラクション係数の確保との両立を図れる構造を実現するものである。

本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した様な従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、少なくとも１対のディスクと、複数のパワーローラとを備える。
このうちの各ディスクは、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を自在に支持されたものである。
又、上記各パワーローラは、軸方向に関して上記各ディスクの軸方向片側面同士の間位置の円周方向に関して複数個所に設けられて、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記各ディスクの軸方向片側面にそれぞれ当接させたものである。
そして、上記各パワーローラの周面と上記各ディスクの軸方向片側面とのうちの少なくとも一方の面に、深さが例えば８μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更に好ましくは２．３〜４．０μｍである、多数の凹溝を形成している。

特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記各凹溝を形成した面の表面粗さを、当該部材の径方向に関する測定値で、Rsk （スキューネス）＜０、Rku （クルトシス）＜４、０．４μm＜Rp（最大山高さ）＜２．０μm、０．１２μm ＜Ra（算術平均高さ）＜２．０μm に規制する。更に好ましくは、−１．３７５＜Rsk ＜−０．３２４、１．５１５＜Rku ＜３．５０４、０．５８９μm＜Rp（最大山高さ）＜１．２６８μm、０．５２４μm ＜Ra＜１．２２８μm に規制する。尚、表面粗さを表すこれら各種性状（Rsk、Rku、Rp、Ra）は、「ＪＩＳＢ０６０１：２００１」に規定されている表面性状規格である。
又、この様な本発明のトロイダル型無段変速機を実施する場合により好ましくは、請求項２に記載した様に、上記各凹溝を、互いに交叉する状態で形成する。又、これと共に、上記各凹溝を、これら各凹溝が形成された面の法線方向から見て、これら各凹溝が形成された部材の円周方向に対し角をなす様にする。言い換えれば、上記各凹溝が形成された面（片側面、周面）に表れる、これら各凹溝が形成された当該部材の中心軸をその中心とした仮想同心円と上記凹溝とを、角をなす様にする（角度を有する様にする）。そして、このなす角を、４５度以下とする。

尚、上記なす角は、当該部材の径方向外側に比べ同じく内側で大きくする事（外径側の角度＜内径側の角度）が好ましい。この様に構成すれば、この凹溝を、これら各凹溝を形成すべき部材（ディスク、パワーローラ）を定速で回転させつつ、これら各凹溝を形成する為の加工具（溝加工用の切削工具、或いは砥石）を被加工面に当接させた状態で、この加工具をこれら各凹溝を形成すべき部材の径方向（並びに軸方向）に定速で変位（揺動若しくは移動）させる事により形成できる。この理由は、上記加工具により加工される部分の周速が、径方向外側程内側に比べて速くなり、速くなる分、上記円周方向に対する角が小さくなる為である。但し、上記なす角が４５度を越えると、上記凹溝を形成すべき部材の回転速度に対する、上記加工具の変位速度を徒に大きくしなければならなくなり、上記各凹溝を形成する作業が面倒になる。そこで、これら各凹溝の形成し易さを確保する面から、上述の様になす角を４５度以下とする。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、トラクション係数の向上を図る為の多数の凹溝を形成した構造で、このトラクション係数の確保と耐久性の確保との両立を図れる。
即ち、上記各凹溝を形成した面の表面粗さを、当該部材の径方向に関する測定値で、Rsk（スキューネス）＜０、Rku（クルトシス）＜４、０．４μm＜Rp（最大山高さ）＜２．０μm、０．１２μm ＜Ra（算術平均高さ）＜２．０μm に規制している。このうちのRsk （スキューネス）は、粗さ曲線の偏り（ゆがみ）度であるが、このRsk （スキューネス）を０よりも小さく（負の値に）する事により、粗さ曲線の振幅を高さ方向に偏らせ（深い凹部を存在させ）、上記各凹溝の存在に基づくトラクション係数の向上を図れる。尚、上記Rsk （スキューネス）が０以上になると、上記粗さ曲線の振幅が深さ方向に偏る事になり（高い凸部が存在する事になり）、金属接触が生じ易くなる可能性がある（耐久性を十分に図れなくなる可能性がある）。

又、上記Rku （クルトシス）は、粗さ曲線の尖り（とがり）度であるが、このRku （クルトシス）を４よりも小さくする事により、粗さ曲線の高さ方向に関する鋭さを緩和させ、転がり接触部（トラクション部）での金属接触を抑え、耐久性の確保を図り易くできる。尚、上記Rku （クルトシス）が４以上になると、上記粗さ曲線の高さ方向に関する鋭さが過度になり、転がり接触部（トラクション部）で金属接触を生じ易くなり、耐久性を十分に確保できなくなる。

又、上記Rp（最大山高さ）は、粗さ曲線の山高さの最大値であるが、このRp（最大山高さ）を０．４〜２．０μm とする事により、上記各凹溝の高さが過度に高くなる事を防止して、これら各凹溝の存在に基づくトラクション係数の向上と、耐久性確保とを図れる。尚、上記Rp（最大山高さ）が０．４μm未満の場合には、上記各凹溝が浅くなり過ぎて、これら各凹溝の存在に基づくトラクション係数の向上を十分に図れなくなる。又、上記Rp（最大山高さ）が２．０μmを超えた場合には、上記各凹溝が過度に深くなり過ぎて、これら各凹溝を形成した部材の耐久性の確保を十分に図れなくなる。

又、上記Ra（算術平均高さ）は、基準長さ内での粗さ曲線の高さの絶対値の平均値であるが、このRa（算術平均高さ）を０．１２〜２．０μm とする事により、上記各凹溝に必要な深さを確保しつつ、これら各凹溝を形成した面（トラクション面）のうちでこれら各凹溝から外れた部分の粗さを抑えられ（平滑にでき）、この部分での金属接触を抑えられると共に、トラクション係数の向上を図れる。尚、上記Ra（算術平均高さ）が０．１２μm 未満の場合には、上記各凹溝が浅くなり過ぎて、これら各凹溝の存在に基づくトラクション係数の向上を十分に図れなくなる。又、上記Ra（算術平均高さ）が２．０μm を超えた場合には、上記各凹溝から外れた部分が粗くなり、この部分での金属接触を生じ易くなり、耐久性を十分に確保できなくなる。

図１、２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、トラクション係数の向上を図る為の多数の凹溝１５、１５を形成する構造で、耐久性の確保とトラクション係数の確保との両立を図るべく、これら各凹溝１５、１５を形成した面（ディスク１６の軸方向片側面１７、後述するパワーローラ８の周面１８）の表面粗さを規制する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図８、９に示した従来構造と同様であるから、重複する図示並びに説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合、図１、２に示す様に、トロイダル型無段変速機を構成する各ディスク１６の軸方向片側面１７｛図１（ａ）並びに図２の表面、図１（ｂ）の上面で、図８の入力側内側面３、出力側内側面７に相当｝に、例えば８μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更に好ましくは２．３〜４．０μｍの深さを有する多数の凹溝１５、１５を、互いに交叉する状態で、当該片側面１７の全体に亙り形成している。尚、これら図１、２（並びに後述する図３〜５）は、これら各凹溝１５、１５の形成状態を分かり易くする為に、これら各凹溝１５、１５を誇張して模式的に｛凹溝１５、１５の溝幅、溝ピッチP を実際の関係よりも大きく｝描いている。

又、本例の場合、上記各凹溝１５、１５を、上記軸方向片側面１７の法線方向から見て｛図１（ｂ）の目線のマーク参照｝、上記ディスク１６の円周方向に対し角α、β（図２参照）をなす様に形成している。言い換えれば、上記軸方向片側面１７に表れる、上記ディスク１６の中心軸をその中心とした仮想同心円Ｘと上記各凹溝１５、１５とが、角α、βをなす様にしている（角度を有している）。そして、このなす角α、βを、上記ディスク１６の径方向外側（外径側）に比べて同じく内側（内径側）で大きくしている。

即ち、上記ディスク１６を展開して表す図２に示す様に、上記各凹溝１５、１５と、上記ディスク１６の円周方向に対応する仮想同心円Ｘとのなす角α、βを、外径側の角αに比べて内径側の角βが大きくなる様に（α＜βとなる様に）している。尚、この図２の展開図は、上記ディスク１６の片側面１７である凹曲面を、平面に展開した状態で表した図｛例えると、地球儀の表面（地表）をメルカトル図法により平面の世界地図で表した如き図｝であり、仮想同心円Ｘが図２で紙面の左右方向に互いに平行に表される（仮想同心円Ｘが世界地図の緯度線に対応する）。そして、この様な展開図である図２に表された上記なす角α、βが、上記片側面１７の法線方向から見た状態でのなす角α、βに対応し、このなす角α、βをα＜βの関係を満たす様に規制している。

尚、図１（ａ）は、上記ディスク１６の小径側から軸方向に見た状態を示しており、この図１（ａ）に表された角α_a 、β_a は、このディスク１６を軸方向に見た状態での見掛け上の角となる。又、図１（ｂ）は、上記ディスク１６の径方向外側から見た状態を示しており、この図１（ｂ）に表された角α_b 、β_b は、このディスク１６を径方向に見た状態での見掛け上の角となる。そして、上記角α、α_a 、α_b 同士、並びに、角β、β_a 、β_b 同士は、上記ディスク１６の径方向に対して同じ位置（片側面１７の法線とディスク１６の中心軸に直角に交わる仮想平面とのなす角がそれぞれθα、θβとなる位置）に対応する。

この様な本例の場合、上記各凹溝１５、１５を、次の様に形成できる。即ち、上記ディスク１６を定速で回転させつつ、上記各凹溝１５、１５を形成する為の加工具（精密加工バイト等の溝加工用切削工具、或いは超仕上げ用砥石等の研削工具）を、被加工面である上記片側面１７に当接させた状態で、この加工具を上記ディスク１６の径方向（並びに軸方向）に定速で揺動（又は被加工面に沿って移動）させる。そして、この様にディスク１６を定速で回転させつつ上記加工具を定速で揺動若しくは移動させる事により、上記片側面１７に上記各凹溝１５、１５を、この片側面１７の法線方向から見て、上記ディスク１６の円周方向に対するなす角（仮想同心円Ｘと各凹溝１５、１５とのなす角）が、このディスク１６の外径側に比べ内径側で大きくなる状態で形成している。

尚、上記各凹溝１５、１５のピッチP やなす角α、βの大きさは、上記各ディスク１６の回転速度、並びに、上記加工具の軸方向速度、径方向速度（揺動の角速度）を調節する事により、所望の値に規制できる。又、必要に応じて、上記各ディスク１６の回転速度を変化させたり、上記加工具の変位速度を変化させる事もできる。但し、定速で加工を行なう方が、加工装置に回転速度を変化させる機構を設けなくて済む分、装置を簡素に構成でき、上記各凹溝１５、１５の形成に必要なコストの低減を図れる。又、これら各凹溝１５、１５の形成し易さを確保する面からは、上記なす角は４５度以下に規制する。この理由は、４５度を越えると、上記各凹溝１５、１５を形成すべき部材の回転速度に対する、上記加工具の変位速度を徒に大きくしなければならなくなり、上記各凹溝１５、１５を形成する作業が面倒になる為である。尚、上記各凹溝１５、１５を切削加工により形成する場合には、必要に応じて、加工後に研削加工を施し、被加工面に生じた、微小なバリを除去する。又、上記各凹溝１５、１５は、後述する様に、転造加工により形成する事もできる。

又、上記各凹溝１５、１５は、図１、２に示した様な道筋にのみ限定するものではなく、例えば図３に示す様に、ディスク１６の中心軸（回転軸）をその中心とした同心円状（又はらせん状）に形成する事もできる。又、例えば図４、５に示す様に、各パワーローラ８の周面１８に形成する事もできる。このうちの図４は、各凹溝１５、１５を、このパワーローラ８の円周方向に対し角をなす様に形成している。そして、このなす角を、このパワーローラ８の周面の法線方向から見て、上記パワーローラ８の径方向外側に比べて同じく内側で大きくしている。又、上記図５は、各凹溝１５、１５を、パワーローラ８の中心軸（回転軸）をその中心とした同心円状（又はらせん状）に形成している。

尚、上記各凹溝１５、１５は、上記各ディスク１６と上記各パワーローラ８とのうちの両方の部材１６、８のトラクション面（片側面１７、周面１８）に形成する事ができる他、何れか一方の部材にのみ形成する事もできる。即ち、それぞれに凹溝１５、１５を形成したディスク１６とパワーローラ８とを組み合わせて使用する事ができる他、これら各凹溝１５、１５を形成した各ディスク１６（又は各パワーローラ８）と、同じく形成していない（平滑面の）各パワーローラ８（又はディスク１６）とを組み合わせて使用する事もできる。

又、上記各凹溝１５、１５を両方の部材１６、８のトラクション面（片側面１７、周面１８）に形成する場合には、上記各ディスク１６同士の間（入力側ディスク１と出力側ディスク６との間）の変速比に拘わらず、上記各パワーローラ８の周面１８と上記各ディスク１６の軸方向片側面１７との転がり接触部で、上記パワーローラ８に形成した凹溝１５、１５と上記各ディスク１６に形成した各凹溝１５、１５とが、互いに角をなして（例えば５〜９０度の角をなして）対向する様にする。この理由は、上記各パワーローラ８に形成した凹溝１５、１５と上記各ディスク１６に形成した各凹溝１５、１５とが互いに平行に対向すると（例えば図３のディスク１６と図５のパワーローラ８とを組み合わせて使用すると）、上記変速比によっては転がり接触部の実質的な面積（転がり接触部のうちで各凹溝１５、１５から外れた部分同士の接触面積の総和）が小さくなり、耐久性が低下する可能性がある為である。

何れにしても、本例の場合には、上記各凹溝１５、１５を形成したトラクション面（片側面１７、周面１８）の表面粗さ（片側面１７又は周面１８に各凹溝１５、１５を形成した状態での表面粗さ）を、当該部材（ディスク１６、パワーローラ８）の径方向に関する測定値で、Rsk （スキューネス）＜０、Rku （クルトシス）＜４、０．４μm＜Rp（最大山高さ）＜２．０μm、０．１２μm ＜Ra（算術平均高さ）＜２．０μm に規制している。尚、表面粗さを表すこれら各種性状（Rsk、Rku、Rp、Ra）は、「ＪＩＳＢ０６０１：２００１」に規定されている表面性状規格である。以下に、上述の様な数値に規制するに至った点に就いて説明する。

即ち、本発明者は、下記の表１に示す様に、表面粗さの各種性状、並びに、凹溝の加工方法が異なる試料１〜１３を製作し、実験により、それぞれのトラクション係数並びに寿命が好ましいか否かを判定した。尚、この表１の「トラクション係数」並びに「寿命」の欄では、「○」は好ましい結果が得られた事を、「×」は好ましくない事が得られた事を、「△」は十分ではないが実用上問題ない程度の結果が得られた事を、それぞれ示している。より具体的には、「トラクション係数」の欄では、従来の平滑面（凹溝なし）の構造と比較して、トラクション係数の向上率が、１％未満を「×」、１〜３％を「△」、４％以上を「○」とした。一方、「寿命」の欄では、内部起点で剥離（損傷）が生じたものを「○」とし、表面起点で剥離したものを「△」とした。従来の平滑面（凹溝なし）の構造で耐久性を十分確保できるものは、内部起点の剥離が生じるのに対して、表面起点の剥離が生じるものは、凹溝の形状の不適により金属接触が生じていると推定できる為である。

尚、上記表１の表面粗さの各種性状は、下記の通りである。又、これら各種性状の測定は、テーラーホブソン（Taylor Hobson ）株式会社製の「フォームタリサーフシリーズ２（Form Talysurf Series2 ：S6C-PGI ）（２００３年７月製造）」により行った。これら各種性状の定義に関しては、テーラーホブソン株式会社の表面形状、粗さ測定機の「パラメータの説明」や、株式会社ミツトヨの表面粗さ測定機の「表面粗さの定義とパラメータ解説」に詳しく記載されている。又、これら各種性状のうち「S （局部山頂の平均間隔）」、「Ry（最大高さ）」、「Ｓｍ（凹凸の平均間隔）」、「Rz（十点平均粗さ）」は、「ＪＩＳＢ０６０１：１９９４」の規格によるものである。
Ra：算術平均高さ
Rq：二乗平均平方根高さ
Rp：最大山高さ
Rv：最大谷深さ
Rt：最大断面高さ
Rt1：基準長さ内での最大断面高さ１
Rt2：基準長さ内での最大断面高さ２
Rt3：基準長さ内での最大断面高さ３
Rt4：基準長さ内での最大断面高さ４
Rt5：基準長さ内での最大断面高さ５

Rsk：スキューネス
Rku：クルトシス
Delq（△q）：二乗平均平方根傾斜
Lamq（λq）：二乗平均平方根波長
S：局部山頂の平均間隔
Ry：最大高さ
RzDIN：評価長さ全体から求める十点平均粗さ
Rpm：平均山高さ
R3y：評価長さ全体から求める三位点最大高さ
R3z：評価長さ全体から求める三位点粗さ
Rk：有効負荷粗さ

Rpk ：初期摩耗高さ
Rvk ：油溜深さ
Mr1 ：負荷長さ率１
Mr2 ：負荷長さ率２
Sm：凹凸の平均間隔（平均長さ）
Lo：展開長さ
Dela（△a）：算術平均傾斜
Ra＊Ry：（算術平均高さ）×（最大高さ）
Ra／Rz：（算術平均高さ）／（十点平均粗さ）
Rku ／Rsk ：（クルトシス）／（スキューネス）
Rv／Rku ：（最大谷深さ）／（クルトシス）

尚、試料１〜４は、溝加工を「超仕上げ」としている。このうちの試料１、２は、超仕上げ砥石によりトラクション面を平滑面に仕上げたのに対して、試料３、４では、この超仕上げ砥石の揺動速度を試料１、２に比べて下げる｛ワーク回転速度に対する砥石のオシレーション速度（振幅速度）を通常より下げる｝と共に、同じく粗い超仕上げ砥石を用いる事により、溝深さが０．５〜１．０μｍ程度の凹溝をランダム（不規則）に形成した。又、試料５、６の「転造」は、転造加工、即ち、先端Ｒが０．０５〜０．２μｍ程度のフォームローラをばねにより定圧で被加工面（片側面１７、周面１８）に押し付ける事により、この面に凹溝を形成した。尚、この様な転造加工の場合には、位置制御でなく荷重制御で加工を行う為、通常の精度を有する加工機（例えば旋盤）で加工する事ができる。又、試料７〜１１の「切削」は、切削加工、即ち、先端Ｒが０．０５〜０．２μｍ程度の切削工具｛セラミックス又はＣＢＮ（ダイヤモンド）のチップ｝を２軸制御する事により、被加工面（片側面１７、周面１８）にらせん状に凹溝を形成した。尚、この様な切削加工の場合には、位置制御で加工する為、上記転造加工に比べ、精度の良い加工機、ワークの固定手段、位置検出等が必要になる。又、試料１２、１３の「研削」は、研削加工、即ち、総型ロータリードレスにより成形した砥石で、上記凹溝を同心円状に形成した。尚、上記試料１〜１３のうちの試料３の表面粗さ曲線（プロファイルデータ）を図６に、同じく試料５の表面粗さ曲線（プロファイルデータ）を図７に、それぞれ示す。

又、「トラクション係数」及び「寿命」の実験（試験）は、それぞれ次の様に行った。即ち、油圧式の押圧装置により押し付け力の調節を制御自在としたトロイダル型無段変速機を、ダイナモ試験機により、一定のトルクを付与しつつ一定の速度で運転した。そして、「トラクション係数」の試験に関しては、上記押し付け力を、トラクション部の滑りに対して余裕のある値で運転を開始し、徐々に押し付け力を下げていく過程で、滑りが発生するか或は同期崩れが発生した時点のトラクション係数を算出し、評価した。尚、試験条件は下記の通りである。
入力トルク（Tin）：３５０Ｎｍ
入力回転速度（Nin）：２０００min^-1
減速比（Ｉcvt）：０．７、１．０、１．５
油温（Thin）：８５℃、１００℃、１２０℃

一方、「寿命」の試験に関しては、ローディングカム式の押圧装置により押し付け力を付与しつつ、下記の条件で運転を行い、トラクション面に剥離が発生する時間（剥離の状況）を評価した。尚、表面起点剥離では１０〜４０時間、内部起点剥離では７０時間以上の耐久時間となる。
入力トルク（Tin）：２９４Ｎｍ
入力回転速度（Nin）：４０００min^-1
減速比（Ｉcvt）：１．９３８
トラクション係数：０．０５０５

前記表１から次の事が分かる。即ち、試料１、２は、トラクション係数の向上はなく、試料３、４は、トラクション係数の向上が十分ではない。この為、トラクション係数の面から考えると、試料５〜１３が好ましい。又、寿命の面からは。試料１２、１３が若干短くなる（満足な寿命を得られない）。そして、この様な結果とそれに対応する試料の表面粗さの各種性状とから、上記各凹溝１５、１５を形成したトラクション面（片側面１７、周面１８）の表面粗さを、Rsk （スキューネス）＜０、Rku （クルトシス）＜４、０．４μm＜Rp（最大山高さ）＜２．０μm、０．１２μm ＜Ra（算術平均高さ）＜２．０μm に規制する事が好ましい事が分かる（−１．３７５＜Rsk＜−０．３２４、１．５１５＜Rku＜３．５０４、０．５８９μm＜Rp＜１．２６８μm、０．５２４μm＜Ra＜１．２２８μmに規制する事が更に好ましい事も分かる）。尚、必要とされる寿命が短くて済む場合や、同じくトラクション係数が小さくても良い場合には、試料１２、１３や試料３、４に対応する数値を含む範囲に規制する事もできる。又、溝加工の方法との関係で数値を規制する事もできる。又、本例の場合は、表面粗さを表す上記各種性状のうち、Rsk 、Rku 、Rp 、Raを規制しているが、必要に応じてこれら以外の上記各種性状を用いる事もできる。この場合にも、好ましい試料である試料５〜１１（必要に応じて試料３〜１３）に対応する数値の範囲で規制する。

本発明の実施の形態の１例を、凹溝を誇張して示す図で、（ａ）はディスクの端面図、（ｂ）は（ａ）の下方から見た図。ディスクを展開すると共に、一部の凹溝を省略して模式的に示す図。凹溝の形成状態の別例を示す、図１と同様の図。凹溝を誇張して示す図で、（ａ）はパワーローラの端面図、（ｂ）は（ａ）の下方から見た図。凹溝の形成状態の別例を示す図４と同様の図。実験に用いた試料３の表面粗さ曲線。同試料５の表面粗さ曲線。本発明の対象となるトロイダル型無段変速機の１例を示す断面図。図８のＡ−Ａ断面に相当する図。

符号の説明

１入力側ディスク
２入力回転軸
３入力側内側面
４出力歯車
５出力筒
６出力側ディスク
７出力側内側面
８パワーローラ
９トラニオン
１０支持軸
１１傾転軸
１２アクチュエータ
１３駆動軸
１４押圧装置
１５凹溝
１６ディスク
１７軸方向片側面
１８周面

Claims

それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を自在に支持された少なくとも１対のディスクと、軸方向に関してこれら各ディスクの軸方向片側面同士の間位置の円周方向に関して複数個所に設けられて、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記各ディスクの軸方向片側面にそれぞれ当接させた複数のパワーローラとを備え、これら各パワーローラの周面と上記各ディスクの軸方向片側面とのうちの少なくとも一方の面に多数の凹溝を形成したトロイダル型無段変速機に於いて、これら各凹溝を形成した面の表面粗さを、当該部材の径方向に関する測定値で、Rsk＜０、Rku＜４、０．４μm＜Rp＜２．０μm、０．１２μm＜Ra＜２．０μmに規制した事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
各凹溝は、互いに交叉する状態で形成されており、これら各凹溝は、これら各凹溝が形成された面の法線方向から見て、これら各凹溝が形成された部材の円周方向に対し角をなしており、このなす角を、４５度以下とした、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。