JP2015047670A - トロイダル型無段変速機用ディスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石の回転に用いるクイル部を短縮して剛性を向上させることにより、研削加工時の切り込み量を大きく設定して高能率の加工を行うことを可能とする、ハーフトロイダルＣＶＴ用ディスクの研削加工方法を提供する。【解決手段】軌道面４６を研削加工するＣＶＴ用ディスク４の中心軸と、砥石６０の中心軸との成す角度を９０度以外の角度であって、砥石中心軸が砥石６０側に行くほど前記ディスク４に接近する方向に傾斜させる。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、自動車の無段変速機として用いられるハーフトロイダルＣＶＴディスクの研削加工方法に関する。

自動車用の変速機としてハーフトロイダル型無段変速機（以下「ハーフトロイダルＣＶＴ」）が研究され、一部で実施されている。例えば図２は、特許文献１に記載されたハーフトロイダルＣＶＴを示している。このハーフトロイダルＣＶＴは、入力側ディスク２と出力側ディスク４との間に円周方向に複数のパワーローラ８を設けて、入力側ディスク２及び出力側ディスク４とパワーローラ８のそれぞれのトラクション面２ａ、４ａ及び８ａに作用する摩擦力により動力の伝達を行なっている。

例えば、このパワーローラ８を従来技術によって加工する場合、まず外周面または内周面を加工した後、その加工面をチャックしてトラクション面８ａの加工する。その後ワークの向きを逆にして再度チャックし、スラスト転がり軸受５２の軌道面５２ａを加工する。ここでスラスト転がり軸受５２の軌道面５２ａの加工においては、特許文献２に記載されているように砥石中心軸をディスクの中心軸と直行配置させるのが一般的であった。その理由として、砥石中心軸の移動量が研削加工における切り込み量と等しくなるので切り込み量の管理が容易になることが挙げられる。

実開平６−６９４９８号公報 特開２００３−７１６８５号公報

入力側または出力側ディスク、パワーローラ等の一方の端面にスラスト転がり軸受の軌道面を形成するための研削加工では、図３に示すように加工対象であるディスク（ここでは出力側ディスク４）の中心軸と砥石中心軸とを直交配置させる場合、砥石中心軸および砥石駆動部６２と出力側ディスク４が干渉しないようにクイル部６１の長さを設定しなければならない。その結果、出力側ディスク４の形状によってはクイル部６１が長くなり、クイル部６１の剛性が低下することがある。その場合は加工中のクイル部６１の弾性変形が許容量を超えないように加工時の切り込み量が制限しなければならず、生産性の低下を招く虞があった。

また、図４に示すように加工対象ディスク７０の中心軸と砥石中心軸を直交配置させた場合、スラスト転がり軸受４８の軌道面４６の寸法に対して砥石６０の外径が一定値を超えると軌道面４６の外周側のエッジと砥石６０が干渉し、軌道面４６を適正な断面形状に形成することができなくなる。そのため、使用可能な砥石６０の直径には上限があり、砥石寿命が短い小径の砥石６０を使用せざるを得ないことから生産コストを上昇させる要因となっていた。

一方の軸方向端面にスラスト転がり軸受の軌道面が一体的に形成されているハーフトロイダルＣＶＴ用ディスクの前記軌道面の研削加工において、加工対象であるディスクの中心軸と砥石中心軸との成す角度を９０度以外の角度であって、砥石中心軸が砥石側に行くほど前記ディスクに接近する方向に傾斜させていることを特徴とする、前記ディスクの研削加工方法。

加工対象となるディスクの中心軸に対して砥石中心軸を傾斜させることで砥石駆動部をディスクと干渉させずに砥石に接近させることができ、クイル部が短縮されてクイル部の剛性が向上する。その結果、研削加工時の切り込み量を大き設定して高能率の加工を行うことが可能になる。また、砥石と軌道面とが干渉し難くなるので、従来技術に比べて砥石寿命の長い大径の砥石を使用でき、生産コストを低減させることができる。

本発明の第１の実施形態を示す模式図である。 代表的なハーフトロイダルＣＶＴの構造を現した断面図である。 従来技術によるスラスト転がり軸受の軌道面の研削加工方法を示す模式図である。 従来技術によるスラスト転がり軸受の軌道面の研削加工方法を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態においてトラクション面側の端面に配置されたスラスト転がり軸受の軌道面を研削加工する方法を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態を示す模式図 本発明の第２の実施形態において一般的なスラスト転がり軸受の軌道面を研削加工する方法を示す模式図である。 （ａ）は外周面に位置決め用の段部を有する本発明の第３の実施形態を示す模式図であり、（ｂ）は外周面に位置決め用の凸部を有する本発明の第３の実施形態を示す模式図である。 （ａ）は外周面に位置決め用の段部を有する本発明の第４の実施形態を示す模式図であり、（ｂ）は外周面に位置決め用の凸部を有する本発明の第４の実施形態を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態において用いる位置基準面の加工方法を示す模式図 （ａ）はハーフトロイダルＣＶＴが減速状態にある時のパワーローラの向きを示しており、（ｂ）は増速状態にある時のパワーローラの向きを示している。

図２及び図１１にハーフトロイダルＣＶＴの一例を示す。図２及び図１１では、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。ハーフトロイダルＣＶＴを納めたケーシングの内面、或はこのケーシング内に設けられた支持ブラケットには、前記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動するトラニオン６、６が設けられている。

各トラニオン６、６は、両端部外側面に前記枢軸５、５を設けている。又、各トラニオン６、６の中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させる事により、各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン６、６に支持された変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、各パワーローラ８、８を、前記入力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。

入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向するトラクション面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧形の凹面をなしている。そして、球面状の凸面に形成された各パワーローラ８、８のトラクション面８ａ、８ａは、前記トラクション面２ａ、４ａに当接させている。

前記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置９を設け、この押圧装置９によって、前記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧している。この押圧装置９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１により保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、１２とから構成されている。前記カム板１０の片側面には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１３を形成し、又、前記入力側ディスク２の外側面にも、同様のカム面１４を形成している。そして、前記複数個のローラ１２、１２を、前記入力軸１の中心に対して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。

上述の様に構成されるハーフトロイダルＣＶＴの使用時、入力軸１の回転に伴なってカム板１０が回転すると、カム面１３によって複数個のローラ１２、１２が、入力側ディスク２外側面のカム面１４に押圧される。この結果、前記入力側ディスク２が、前記複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、前記１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との噛合に基づいて、前記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、前記複数のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。

ハーフトロイダルＣＶＴは原動機から入力されたトルクを各トラクション面２ａ、４ａ及び８ａに作用する摩擦力によって出力軸３に伝達する。摩擦力は面圧に比例するので、十分な摩擦力を発生させるためには高い面圧が必要となり、ハーフトロイダルＣＶＴの使用時には入力側ディスク２、出力側ディスク４及びパワーローラ８、８には、それぞれの軸方向に大きな押圧力が作用する。そのため出力側ディスク４やパワーローラ８、８のトラクション面４ａ、８ａとは反対側の端面には押圧力を受け止めるためのスラスト転がり軸受４８、５２が設けられている。

入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが入力側ディスク２のトラクション面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４のトラクション面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる［図１１（ａ）参照］。反対に、増速を行なう場合には、前記トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが入力側ディスク２のトラクション面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４のトラクション面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる［図１１（ｂ）参照］。

上記のような端面にスラスト転がり軸受の軌道面を有するパワーローラ８や出力側ディスク４の製造において軌道面４６の研削加工を行う場合は、図３に示すように加工対象となるディスク（図３では出力側ディスク４）の中心軸と砥石中心軸とを直行配置させるのが一般的である。その理由として、砥石中心軸の移動量が研削加工の切り込み量と等しくなるので切り込み量の管理が容易になることが挙げられる。

一方、上記のように直交配置させる場合は砥石駆動部６２と出力側ディスク４が干渉しないようにクイル部６１の長さを設定しなければならない。その結果、出力側ディスク４の形状によってはクイル部６１が長くなり、クイル部６１の剛性が低下することがある。その場合は加工中のクイル部６１の弾性変形が許容量を超えないように加工時の切り込み量を制限しなければならず、生産性の低下を招く虞があった。

また、図４に示すように加工対象ディスク７０の中心軸と砥石中心軸を直交配置させた場合、スラスト転がり軸受４８の軌道面４６の寸法に対して砥石６０の外径が一定値を超えると軌道面４６の外周側エッジと砥石６０が干渉し、軌道面４６を適正な断面形状に形成することができなくなる。そのため、使用可能な砥石６０の外径には上限があり、砥石寿命が短い小径の砥石６０を使用せざるを得ないことから生産コストを上昇させる要因となっていた。

これらの課題を解決するため、本発明においては、加工対象となるディスクの中心軸と砥石中心軸とを傾けて配置させることを特徴とする。具体的には図１に示すように、一般的なアンギュラ研削盤の振り角とは逆となる負の方向に傾斜させる。このような配置とすることにより、砥石駆動部６２と加工対象となるディスク（図１では出力側ディスク４）との干渉を避けつつクイル部６１を短くできるのでクイル部６１の剛性が向上して研削加工時の切り込み量を大きく設定することができ、高能率の生産が可能になる。また、砥石６０が軌道面４６の外周側エッジと干渉しにくくなるので砥石寿命の長い大径の砥石６０を使用でき、製造コストを低減させることができる。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態を示している。出力側ディスク４を加工対象とし、出力側ディスク４の中心軸に対して砥石中心軸を傾斜させてスラスト転がり軸受４８の軌道面４６を研削する（図１においては出力側ディスクを把持するチャック及び研削盤本体は不図示）。砥石中心軸は砥石６０側に行くほど出力側ディスク４に接近する方向に傾斜させる。出力側ディスク４の中心軸と砥石中心軸との成す角度は４５度〜６０度とするのが望ましい。図１は軌道面４６がトラクション面４ａと軸方向で反対側の端面に配置されている場合を示しているが、図５のように軌道面４６がトラクション面４ａ側に配置されている場合も同様に砥石中心軸を傾斜させて研削加工を行う。

（第２の実施形態）
図６はパワーローラ８を加工対象とした本発明の第２の実施形態を示している。第1の実施形態と同様に砥石中心軸を傾斜させてクイル部６１を短縮させ、剛性を向上させている。本実施形態においては、図７に示すようにハーフトロイダルＣＶＴ用のパワーローラ８に限らず、一般的なスラスト転がり軸受の軌道輪を加工対象ディスク７０とすることも可能である。

（第３の実施形態）
図８（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態を示している。図８（ａ）は第１の実施形態において、スラスト転がり軸受４８の軌道面４６の研削加工を行う際に加工対象である出力側ディスク４の軸方向の位置決め基準となる段部７１が、トラクション面４ａ側で且つトラクション面４ａより外周側に設けられている形態を示している。また、位置決め基準となる部位は必ずしも段付き形状でなくても良く、図８（ｂ）に示すように凸部７２とすることもできる。ただし位置決め機能を持たせるためには凸部７２の頂点付近には一定の面積の円環状の平坦部を形成する必要がある。

段部７１及び凸部７２は加工対象となるディスクの中心軸に対して高い直角度を持って形成される。スラスト転がり軸受４８の軌道面４６を研削加工する際には段部７１または凸部７２を研削盤のバッキングプレート（不図示）に押し付けて軸方向の位置決めを行うことで、中心軸に対して高い直角度を持つ軌道面４６を形成することができる。

（第４の実施形態）
第１の実施形態及び第３の実施形態においては、加工対象である出力側ディスク４のトラクション面４ａ、スラスト転がり軸受４８の軌道面４６及び内径面７３の同軸度と、トラクション面４ａ及び軌道面４６の中心軸に対する直角度が高い精度に保たれていることが重要となる。そのためには研削加工時に出力側ディスク４を精密に位置決めする目的で、図９のように出力側ディスク４の外周面に径方向の位置基準面７４を、また両端面に軸方向の位置基準面７１または位置基準面７２、及び位置基準面７５を設けることが望ましい。さらに、各基準面は熱処理後の研削加工または旋削加工で高精度に仕上げられている必要があり、外径面は真円度で０．０１ｍｍ程度、両端面は平坦度０．０１ｍｍ程度、平行度０．０１ｍｍ程度よりも小さいことが望ましい。例えば、図１０に記載したように内径面７３を把持した状態で３ヶ所を同一工程で旋削加工(望ましくはハードターニング加工)すれば、このような精度が得られる。

加工対象を出力側ディスク４とした場合、トラクション面８ａ、軌道面４６及び内径面７３の研削加工を行う際の前記ディスクの径方向の置決めは前記ディスクの外径面に設けた基準面７４を用いる。軌道面４６がトラクション面８ａ側の端面に配置されている場合はトラクション面８ａ、軌道面４６及び内径面７３を研削加工する際の前記ディスクの軸方向の位置決め基準としてトラクション面８ａの軸方向で反対側の端面に設けた基準面７５を用い、軌道面４６が反トラクション面の端面に配置されている場合は前記ディスクの軸方向の位置決め基準としてトラクション面側の端面に設けた基準面７１または基準面７２を用いる。

上記の実施形態の説明においては、加工対象として出力側ディスク４を挙げているが、必ずしもこれに限定している訳ではなく、入力側ディスク、パワーローラ、その他軸方向端面にスラスト転がり軸受の軌道面を有するディスク状の製品であれば適用可能である。

１ 入力軸
２ 入力側ディスク
２ａ トラクション面
３ 出力軸
４ 出力側ディスク
４ａ トラクション面
５ 枢軸
６ トラニオン
７ 変位軸
８ パワーローラ
８ａ トラクション面
９ 押圧装置
１０ カム板
１１ 保持器
１２ ローラ
１３、１４ カム面
４６ 軌道面
４７ 玉
４８、５２ スラスト転がり軸受
６０ 砥石
６１ クイル部
６２ 砥石駆動部
７０ 加工対象ディスク
７１ 段部
７２ 凸部
７３ 内径面
７４ 外周部に設けた位置基準面
７５ 端面に設けた位置基準面
７６ 切削工具

Claims (9)

1. 一方の軸方向端面にスラスト転がり軸受の軌道面が一体的に形成されているディスクにおける前記軌道面の研削加工であって、加工対象である前記ディスクの中心軸と砥石中心軸との成す角度を９０度以外の角度であって、前記砥石中心軸が砥石側に行くほど前記ディスクに接近する方向に傾斜させていることを特徴とする、前記ディスクの研削加工方法。
2. 前記ディスクが、一方の軸方向端面には断面が円弧型の凹面を有するトラクション面が形成され、他方の軸方向端面にはスラスト転がり軸受の軌道面が形成されている、ハーフトロイダル型無段変速機用の入力側ディスクまたは出力側ディスクである、請求項１に記載の研削加工方法。
3. 前記ディスクが、一方の軸方向端面には球面状のトラクション面が形成され、他方の軸方向端面にはスラスト転がり軸受の軌道面が形成されている、ハーフトロイダル型無段変速機用のパワーローラである、請求項１に記載の研削加工方法。
4. 前記ディスクの前記トラクション面よりも外径寄りの位置に軸方向の位置決め基準となる凸部が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の研削加工方法。
5. 前記ディスクの前記トラクション面よりも外径寄りの位置に軸方向の位置決め基準となる段部が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の研削加工方法。
6. 前記ディスクの外径面に、径方向の位置決め基準となる基準面を設け、前記トラクション面よりも外径寄りの位置であって、軸方向の両端面に前記ディスクの軸方向の位置決め基準となる基準面を設けたことを特徴とする、請求項２に記載の研削加工方法。
7. 前記入力側ディスクまたは前記出力側ディスクの前記トラクション面、前記軌道面及び内径面の研削加工において、加工を行う際の前記ディスクの径方向の位置決めは前記ディスクの外径面に設けた前記基準面を用い、前記軌道面が前記トラクション面と軸方向で反対側の端面に配置されている場合は、前記ディスクの軸方向の位置決め基準として、前記トラクション面と同じ側の端面に設けた基準面を用い、前記軌道面が前記トラクション面と軸方向で同じ側の端面に配置されている場合は前記ディスクの軸方向の位置決め基準として前記トラクション面と反対側の端面に設けた基準面を用いることを特徴とする請求項６に記載の研削加工方法。
8. 前記基準面は前記ディスクの熱処理後の研削加工または旋削加工によって形成されることを特徴とする請求項５または請求項７に記載の研削加工方法。
9. 前記ディスクを研削盤にチャックした後は前記研削盤から取り外すことなく、全ての前記基準面を加工することを特徴とする請求項８に記載の研削加工方法。

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