JP4062950B2

JP4062950B2 - Toroidal continuously variable transmission

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Publication number: JP4062950B2
Application number: JP2002103693A
Authority: JP
Inventors: 功久小林; 正美田中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: JP2003301908A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用自動変速装置を構成する変速ユニットとして、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機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。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の自動変速機として、図５〜６に略示する様なトロイダル型無段変速機が、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に、請求項に記載した第一のディスクに相当する入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置した出力軸３の端部に、請求項に記載した第二のディスクに相当する出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側には、上記入力軸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を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン６、６は、それぞれの両端部外面に上記枢軸５、５を、これら各トラニオン６、６毎に１対ずつ、互いに同心に設けている。これら各枢軸５、５の中心軸は、上記入力側、出力側各ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対して直角方向若しくは直角に近い方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン６、６の中間部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記枢軸５、５を中心としてこれら各トラニオン６、６を揺動させる事により、上記各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。上記各トラニオン６、６に支持した変位軸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、これら各パワーローラ８、８を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の、互いに対向する内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。
【０００４】
上記入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧若しくはこれに近い形状を有する円弧を上記入力軸１並びに出力軸３を中心に回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成した上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。又、上記入力軸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によって上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転駆動自在としている。
【０００５】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記押圧装置９が上記入力側ディスク２を、上記複数のパワーローラ８、８に押圧しつつ回転させる。そして、この入力側ディスク２の回転が、上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。
【０００６】
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、上記各枢軸５、５を中心として前記各トラニオン６、６を所定方向に揺動させる。そして、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図５に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、前記各変位軸７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各枢軸５、５を中心として上記各トラニオン６、６を反対方向に揺動させる。そして、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図６に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各変位軸７、７を傾斜させる。これら各変位軸７、７の傾斜角度を図５と図６との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００７】
又、図７〜８は、実願昭６３−６９２９３号（実開平１−１７３５５２号）のマイクロフィルムに記載された、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２と出力側ディスク４とは、請求項に記載した回転軸に相当する円管状の入力軸１０の周囲に、回転自在に支持している。又、この入力軸１０の端部（図７の左端部）と上記入力側ディスク２との間に、押圧装置９を設けている。一方、上記出力側ディスク４には、請求項に記載したギヤに相当する出力歯車１１を結合し、これら出力側ディスク４と出力歯車１１とが同期して回転する様にしている。
【０００８】
１対のトラニオン６、６の両端部は１対の支持板１２、１２に、揺動並びに軸方向（図７の表裏方向、図８の左右方向）に亙る変位自在に支持している。そして、上記各トラニオン６、６の中間部に、変位軸７、７を支持している。これら各変位軸７、７は、基半部と先半部とを互いに偏心させている。そして、このうちの基半部を上記各トラニオン６、６の中間部に回転自在に支持し、それぞれの先半部にパワーローラ８、８を回転自在に支持している。
【０００９】
尚、上記１対の変位軸７、７は、上記入力軸１０に対して１８０度反対側位置に設けている。又、これら各変位軸７、７の基半部と先半部とが偏心している方向は、上記入力側、出力側両ディスク２、４の回転方向に関し同方向（図８で左右逆方向）としている。又、偏心方向は、上記入力軸１０の配設方向に対しほぼ直交する方向としている。従って、上記各パワーローラ８、８は、上記入力軸１０の配設方向に亙る若干の変位自在に支持される。
【００１０】
又、上記各パワーローラ８、８の外側面と上記各トラニオン６、６の中間部内側面との間には、これら各パワーローラ８、８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受１３、１３とスラストニードル軸受１４、１４とを設けている。このうちのスラスト玉軸受１３、１３は、上記各パワーローラ８、８に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ８、８の回転を許容するものである。又、上記各スラストニードル軸受１４、１４は、上記各パワーローラ８、８から上記各スラスト玉軸受１３、１３を構成する外輪１５、１５に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記各変位軸７、７の先半部及び上記外輪１５、１５が、これら各変位軸７、７の基半部を中心として揺動する事を許容する。更に、上記各トラニオン６、６の一端部（図８の左端部）は、油圧式のアクチュエータ１６（油圧シリンダ）により、これら各トラニオン６、６の両端部に設けた枢軸５、５の軸方向に変位自在としている。
【００１１】
上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１０の回転は、押圧装置９を介して入力側ディスク２に伝わる。そして、この入力側ディスク２の回転が、１対のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車１１より取り出される。入力軸１０と出力歯車１１との間の回転速度比を変える場合には、上記各アクチュエータ１６、１６により上記１対のトラニオン６、６を、それぞれ逆方向に、例えば図８の下側のパワーローラ８を同図の右側に、同図の上側のパワーローラ８を同図の左側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ、４ａとの当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン６、６が、前記支持板１２、１２に枢支された枢軸５、５を中心として、互いに逆方向に揺動する。この結果、前述の図５〜６に示した様に、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａと上記各ディスク２、４の内側面２ａ、４ａとの当接位置が変化し、上記入力軸１０と出力歯車１１との間の回転速度比が変化する。
【００１２】
尚、この様に上記入力軸１０と出力歯車１１との間で回転力の伝達を行なう際には、構成各部材の弾性変形に基づいて上記各パワーローラ８、８が、上記入力軸１０の軸方向に変位する。そして、これら各パワーローラ８、８を支持した前記各変位軸７、７が、それぞれの基半部を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記各スラスト玉軸受１３、１３の外輪１５、１５の外側面と上記各トラニオン６、６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、前記各スラストニードル軸受１４、１４が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。
【００１３】
更に、伝達可能なトルクを増大すべく、図９に示す様に、入力軸１０ａの周囲に、それぞれが請求項に記載した第一のディスク並びに外側ディスクに相当する入力側ディスク２Ａ、２Ｂと、それぞれが請求項に記載した第二のディスクに相当する出力側ディスク４Ａ、４Ｂとを２個ずつ設け、これら２個ずつの入力側ディスク２Ａ、２Ｂと出力側ディスク４Ａ、４Ｂとを動力の伝達方向に関して互いに並列に配置する、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の構造も、従来から知られている。この図９に示した構造は、上記入力軸１０ａの中間部周囲に出力歯車１１ａを、この入力軸１０ａに対する回転を自在として支持し、この出力歯車１１ａの両端部に上記各出力側ディスク４Ａ、４Ｂを、スプライン係合させている。そして、これら各出力側ディスク４Ａ、４Ｂを上記入力軸１０ａの周囲に、この入力軸１０ａに対する回転を自在に支持している。
【００１４】
又、上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂは、上記入力軸１０ａの両端部に、この入力軸１０ａと同期した回転自在に支持している。この入力軸１０ａは、駆動軸１７により、ローディングカム式の押圧装置９を介して回転駆動する。回転駆動時にこの押圧装置９側の入力側ディスク２Ａは、反対側の入力側ディスク２Ｂに向け押圧されつつ、この反対側の入力側ディスク２Ｂと同期して回転する。この為に上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂを上記入力軸１０ａの両端部に、それぞれボールスプライン１８を介して、回転及び軸方向の変位自在に支持している。又、この入力軸１０ａと上記各入力側ディスク２Ａ、２Ｂとの間に、ローディングナット１９と皿板ばね２０ａ、２０ｂとを含む予圧機構を設けて、上記押圧装置９の非作動時にも、上記各ディスク２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂの内側面２ａ、４ａと各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａとの当接部の面圧を確保する様にしている。
【００１５】
上述の様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の場合には、上記入力軸１０ａの回転が、１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂから１対の出力側ディスク４Ａ、４Ｂに、それぞれ複数個ずつ（図示の例では２個ずつ合計４個であるが、３個ずつ合計６個の場合もある）のパワーローラ８、８を介して伝達される。そして、上記１対の出力側ディスク４Ａ、４Ｂに伝達された回転力は、１個の出力歯車１１ａに伝わり、この出力歯車１１ａが噛合した別の歯車（図示せず）を介して取り出される。この様に、上記入力軸１０ａから出力歯車１１ａへの回転力の伝達を、互いに並列に配置した２系統に分けて行なう為、大きな回転力（トルク）の伝達が可能になる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の図７〜８並びに上述の図９に示す様なトロイダル型無段変速機の部品点数の低減化並びに小型化を図るべく、特開平１１−６３１３９号公報、同１１−１４１６３７号公報、同１１−２３０３００号公報等には、出力側ディスク４と出力歯車１１（図７）とを、或は、１対の出力側ディスク４Ａ、４Ｂと出力歯車１１ａ（図９）とを、それぞれ一体とする構造が記載されている。ところが、これら出力側ディスク４、４Ａ、４Ｂの内側面４ａと出力歯車１１、１１ａのギヤ部（歯部）とでは、それぞれ必要とされる強度、即ち、必要とされる硬さ（表面硬さ）や靭性が異なる。この為、上記出力側ディスク４、４Ａ、４Ｂと出力歯車１１、１１ａとを一体とした構造で、これら出力側ディスクの内側面及び出力歯車のギヤ部の必要な硬さ及び靭性を確保する場合、製造コストが嵩む可能性がある。
【００１７】
即ち、上記出力側ディスク４、４Ａ、４Ｂの内側面４ａと各パワーローラ８、８の周面８ａとの当接部（トラクション部）には、これら各当接部で滑りを防止しつつ動力（トルク）伝達を可能とすべく、押圧装置９の押圧力に基づいて大きな押し付け力が加わる。例えば自動車用自動変速装置に組み込むトロイダル型無段変速機の場合には、上記出力側ディスク４、４Ａ、４Ｂの内側面４ａと上記パワーローラ８、８の周面８ａとの当接部に加わる押し付け力（面圧）は、４．０ＧＰａと非常に大きな値となる。そして、上記出力側ディスク４、４Ａ、４Ｂの内側面４ａと上記各パワーローラ８、８の周面８ａとの当接部の接触楕円が大きくなり、上記出力側ディスク４、４Ａ、４Ｂの内側面４ａで最大剪断応力を生じる深さが深くなる。従って、上記出力側ディスク４、４Ａ、４Ｂの内側面４ａの耐久性を確保しつつ所望の性能を発揮させる為には、この内側面４ａから深い部分まで、即ち、上記最大剪断応力を生じる部分まで、硬化層を形成する必要がある。
【００１８】
これに対して、出力歯車１１、１１ａのギヤ部は、上述の様な出力側ディスク４、４Ａ、４Ｂの内側面４ａの様に、硬化層を深く形成する事は、靱性確保の面から好ましくない。ところが、上記出力側ディスク４、４Ａ、４Ｂと出力歯車１１、１１ａとを一体に形成する場合、出力側ディスクの内側面と共に出力歯車のギヤ部にも同様の硬化層が形成される結果、このギヤ部の靭性が低下する可能性がある。そして、この靭性の低下が著しい場合には、このギヤ部で亀裂や欠け等の破損が生じ易くなり、耐久性を十分に確保できなくなる可能性がある。尚、入力側ディスクと入力歯車とを一体とする構造の場合にも、同様の不都合を生じる可能性がある。
【００１９】
上述の様に出力側ディスクの内側面と出力歯車のギヤ部とでは要求される硬さや靭性が異なる為、ギヤ部の硬化層深さに比べて内側面の硬化層深さを深くする事が考えられている。即ち、前記特開平１１−１４１６３７号公報には、ギヤ部となる部分に余肉を残した状態で浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した後、この余肉を切除してからギヤ部を形成し、次いで浸炭クエンチ処理又は浸炭窒化クエンチ処理を施す方法や、ギヤ部に半防炭処理を施して浸炭クエンチ処理又は浸炭窒化クエンチ処理を施す方法等が記載されている。しかしながら、この様な方法の場合、浸炭処理、浸炭窒化処理、余肉を切除する為の切削加工等を必要とし、製造作業が面倒になると考えられる。
【００２０】
又、前記特開平１１−６３１３９号公報には、ギヤ部となる部材と内側面を有する部材とを別々に製作した後、これら各部材を一体に結合する事により、これらギヤ部及び内側面の必要な硬さを確保する方法が記載されている。即ち、これら各部材毎に必要な硬さに加工した後、これら各部材を溶接等により一体とする。ところが、この様な方法の場合、これら各部材同士を互いに結合する為の結合部分をこれら各部材に設ける必要があり、これら各部材を一体とした状態で径方向寸法が嵩む可能性がある。この様に径方向寸法が嵩むと、上記ギヤ部の外径が大きくなり、所望の変速比（ギヤ比）が得られにくくなる可能性がある。又、上述の様に一体とする為の結合作業を行なう分、製造作業が面倒になる可能性がある。更には、上記ギヤ部となる部材と内側面となる部材との結合強度の大きさにより、トロイダル型無段変速機の伝達可能な動力の大きさが制限される可能性もある。
本発明のトロイダル型無段変速機は、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２１】
【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、前述の図７〜９に示した従来のトロイダル型無段変速機と同様に、回転軸と、第一のディスクと、第二のディスクと、ギヤと、パワーローラとを備える。
このうちの第一のディスクは、上記回転軸の一部に、この回転軸と同期した回転及びこの回転軸の軸方向の変位自在に支持され、側面を断面円弧形の凹面としている。
又、上記第二のディスクは、上記回転軸の一部周囲に、この回転軸に対する相対回転を自在に設けられ、側面を断面円弧形の凹面としている。
又、上記ギヤは、上記回転軸と同心であり、上記第二のディスクの外周面に直接形成している。
又、上記パワーローラは、上記第一、第二のディスクの側面同士の間に設けられている。
【００２２】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記第二のディスクが次の（１）〜（５）の工程を経て造られるものである。
（１）炭素を０．３〜０．５重量％含む炭素鋼に鍛造若しくは削り出し加工を施して、前加工用素材を造る第一工程。
（２）上記前加工用素材のうち、軸方向側面部分に断面円弧状の凹面を形成すると共に外周面に上記ギヤを形成する前加工を施して、完成後の第二のディスクよりも大きな形状を有する第一素材とする第二工程。
（３）上記第一素材の外周寄り部分で上記ギヤを形成した部分の表面部分に防炭処理を施す第三工程。
（４）ギヤ部分が浸炭又は浸炭窒化されない様に防炭処理を施した上記第一素材に浸炭クエンチ処理又は浸炭窒化クエンチ処理を施して第二素材とする第四工程。
（５）上記第二素材の軸方向側面と外周面に形成したギヤ部分とを仕上げ加工して上記第二のディスクとする第五工程。
【００２３】
尚、上述の様に本発明の場合には、上記第二のディスクを構成する炭素鋼として、鋼中に炭素（Ｃ）を０．３〜０．５重量％含むもの、即ち、中炭素鋼や一部のクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３０、ＳＣＭ４３５、ＳＣＭ４４０、ＳＣＭ４４５）等を使用する。この様な中炭素鋼等により第二のディスクを形成する為、この第二のディスクの外周面に直接形成するギヤ部分の硬さ（表面硬度）及び靭性を、この中炭素鋼等に含まれる炭素のみで確保できる。即ち、このギヤ部分の硬さ及び靭性を、浸炭処理や浸炭窒化処理により炭素等を更に鋼中に添加する事なく、（焼き入れ、焼き戻し処理により）十分に確保する事ができる。尚、上記炭素量が０．３重量％未満の場合には、鋼中に含まれる酸素量の増大に基づく酸化物系の非金属介在物が増大し、上記ギヤ部分に浸炭処理や浸炭窒化処理を施さないと、このギヤ部分の硬さを十分に確保できなくなる可能性がある。一方、上記炭素量が０．５重量％を超える場合には、疲労亀裂進展速度（亀裂が発生してから割れに至るまでの速度）が速くなり、十分な靭性を確保できなくなる可能性がある。これらの理由から、上記第二のディスクは、鋼中に炭素を０．３〜０．５重量％含む炭素鋼により造る。尚、上記第二のディスクの側面は、この様な炭素鋼に焼き入れ、焼き戻し処理を施すだけでは、十分な硬さを確保できない。この為、上述の様に浸炭クエンチ処理又は浸炭窒化クエンチ処理を施す事により硬化層（浸炭層、浸炭窒化層）を形成し、上記第二のディスクの側面の硬さを確保する。
【００２４】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、製造作業の簡素化を図りつつ、第二のディスク並びにこの第二のディスクの外周面に直接形成したギヤの必要な硬さ（表面硬度）及び靭性を確保できる。即ち、本発明の場合には、上記ギヤの表面部分に防炭処理を施した状態で、浸炭クエンチ処理又は浸炭窒化クエンチ処理を施す。この為、上記第二のディスクの側面は硬化層（浸炭層、浸炭窒化層）が形成されるが、上記ギヤ部分には浸炭又は浸炭窒化される事なく、単なる焼き入れ（クエンチ）が施される。従って、製造作業が面倒になる事なく、上記第二のディスクの側面の硬さ、並びに上記ギヤの靭性を確保できる。更には、上記ギヤを第二のディスクに直接形成する為、このギヤの径方向寸法が嵩む事も防止でき、所望の変速比（ギヤ比）を得にくくなる事もない。従って、製造コストが嵩む事なく、優れた耐久性を有する、小型・軽量なトロイダル型無段変速機を実現できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、１対の出力側ディスク４Ａ、４Ｂ（図９参照）を１個のディスクにまとめた（一体に形成した）、請求項に記載した第二のディスクに相当する中間ディスク２１の外周面に、請求項に記載したギヤに相当する出力歯車２２を直接形成する構造で、製造作業を面倒にする事なく、この中間ディスク２１の両側面２１ａ、２１ａ並びに出力歯車２２のギヤ部分の必要な硬さ（表面硬度）及び靭性を確保する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図９に示した従来構造と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分と図９に示した従来構造と異なる部分とを中心に説明する。尚、図１と図９とは、切断位置が、入力軸１０ａの円周方向に関して９０度異なっている。
【００２６】
請求項に記載した回転軸に相当する入力軸１０ａの両端部には、それぞれが第一のディスクである１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂを、それぞれボールスプライン１８、１８を介して支持している。一方、上記入力軸１０ａの周囲には上記中間ディスク２１を、１対のニードル軸受２３、２３により、この入力軸１０ａに対する相対回転並びに軸方向の変位を自在に支持している。この中間ディスク２１は、１対の出力側ディスク４Ａ、４Ｂ（図９参照）をまとめたもの（一体に形成したもの）で、この中間ディスク２１の外周面に上記出力歯車２２を直接形成している。
【００２７】
上記中間ディスク２１の両側面２１ａ、２１ａで各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａ（図９参照）と当接する部分には、図２（Ｂ）に斜格子で示す様に、硬化層２４、２４を形成している。これに対して、上記中間ディスク２１の外周面で上記出力歯車２２を形成した部分には、この様な硬化層２４、２４を形成しない。
【００２８】
上述の様に、外周面に出力歯車２２を直接形成し、且つ、両側面２１ａ、２１ａに硬化層２４、２４を形成する上記中間ディスク２１は、次の（１）〜（５）の工程を経て造る。
（１）炭素鋼に鍛造若しくは削り出し加工を施して、前加工用素材を造る第一工程。尚、この炭素鋼としては、前述した様に鋼中に炭素（Ｃ）を０．３〜０．５重量％含むもの、即ち、中炭素鋼や一部のクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３０、ＳＣＭ４３５、ＳＣＭ４４０、ＳＣＭ４４５）等を使用する。この様な中炭素鋼等とする事により、出力歯車２２の硬さ及び靭性を、この中炭素鋼等に含まれる炭素のみで（更に炭素等を添加する事なく）十分に確保できる。
（２）上記前加工用素材のうち、軸方向両側面部分に断面円弧状の凹面を形成すると共に外周面に出力歯車２２を形成する前加工を施して、図２（Ａ）に示す様に、完成後の中間ディスク２１よりも大きな形状を有する第一素材２５とする第二工程。即ち、この第二工程では、上記前加工用素材に鍛造等の前加工を施す事により、軸方向両側面に断面円弧状の凹面を形成する等して、上記第一素材２５を造る。この第一素材２５は、上記中間ディスク２１に比べて全体的に厚肉に形成している。
（３）上記第一素材２５の外周寄り部分で上記出力歯車２２を形成した部分の表面部分に、上記図２（Ａ）に梨地模様で示す様に、防炭処理を施す第三工程。即ち、この第三工程では、上記出力歯車２２を形成した部分の表面部分に防炭剤を塗布する。
（４）防炭処理を施した上記第一素材２５に浸炭クエンチ処理又は浸炭窒化クエンチ処理を施して、上記図２（Ｂ）に示す様に、第二素材２６とする第四工程。即ち、この第四工程では、上記第一素材２５に浸炭クエンチ処理又は浸炭窒化クエンチ処理を施す事により、この第一素材２５の表面で上記防炭処理を施した部分以外の部分、特に中間ディスク２１の両側面２１ａ、２１ａとなる部分に、硬化層２４、２４である浸炭層又は浸炭窒化層を形成する。この第二素材２６の形状は、図２（Ａ）に示した第一素材２５の形状と同じである。
（５）上記第二素材２６の軸方向両側面２１ａ、２１ａと外周縁に形成した出力歯車２２とを仕上げ加工して上記中間ディスク２１とする第五工程。この第五工程では、上記第二素材２６の軸方向両側面２１ａ、２１ａと上記出力歯車２２の表面部分とに、研削等の仕上げ加工を施して、これら各面を所望形状を有する平滑面とする。尚、より好ましくは、上記出力歯車２２の表面にショットピーニングを施して、この出力歯車２２の表面硬度の向上を図る。
【００２９】
上述の様にして造る中間ディスク２１を組み込んだ、本例のトロイダル型無段変速機の場合には、１対の出力側ディスクとして機能する１個の中間ディスク２１により、１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂとの間での回転力伝達を行なえる。即ち、本例のトロイダル型無段変速機の運転時には、入力軸１０ａの回転が、１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂから１個の中間ディスク２１に、それぞれ複数個ずつのパワーローラ８、８（図９参照）を介して伝達される。そして、上記中間ディスク２１に伝達された回転動力（トルク）は、この中間ディスク２１の外周面に形成した出力歯車２２に伝わり、この出力歯車２２が噛合した別の歯車（図示せず）を介して取り出される。
【００３０】
この様な本例のトロイダル型無段変速機の場合には、１個の中間ディスク２１が１対の出力側ディスクとしての役目を果たすので、中間ディスク２１設置部分の軸方向寸法を小さくして入力軸１０ａの軸方向長さを短くできる。この為、トロイダル型無段変速機の運転時、上記入力軸１０ａに捩り方向の力が加わった場合に於ける、この入力軸１０ａの回転方向に関する弾性変形量を少なく抑えられる。この結果、この入力軸１０ａの両端部に支持した１対の入力側ディスク２Ａ、２Ｂの回転方向に亙る位相差を小さくして、トロイダル型無段変速機の伝達効率の向上を図れる。又、上記出力歯車２２を中間ディスク２１の外周面に直接形成しているので、これら出力歯車２２と中間ディスク２１との結合強度を十分に大きくできる。従って、これら出力歯車２２と中間ディスク２１との結合部の強度が、トロイダル型無段変速機で伝達可能な動力の大きさを制限する事はない。
【００３１】
更に、上記中間ディスク２１の軸方向両側面２１ａ、２１ａ部分と、この中間ディスク２１の外周面に形成する出力歯車２２部分とでは、必要な硬さ（表面硬度）や靭性が異なるが、本発明の場合には、製造作業が面倒になる事なく、上記中間ディスク２１の各部の硬さや靭性を、それぞれの部分に関して最適にできる。即ち、前記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａ（図９参照）が強く押し付けられる、上記中間ディスク２１の軸方向両側面２１ａ、２１ａは、前述の様に接触楕円が大きく、十分な転がり疲れ寿命を確保する為に、上記硬さを高く（硬化層深さを大きく）する必要がある。これに対して、上記出力歯車２２は、十分な靱性を確保する必要上、上記中間ディスク２１の軸方向両側面２１ａ、２１ａ程硬化層深さを大きくする事は、好ましくない。
【００３２】
これに対して本例の場合には、上記中間ディスク２１を前述した工程で造る為、製造作業の簡素化を図りつつ、この中間ディスク２１の各部の必要な硬さや靭性を確保できる。即ち、上記出力歯車２２の表面部分に防炭処理を施した状態で、浸炭クエンチ処理又は浸炭窒化クエンチ処理を施す為、上記中間ディスク２１の軸方向両側面２１ａ、２１ａには硬化層２４、２４である浸炭層又は浸炭窒化層が形成されるが、上記出力歯車２２部分には浸炭又は浸炭窒化される事なく単なる焼き入れ（クエンチ）が施される。従って、上記中間ディスク２１の軸方向両側面２１ａ、２１ａの硬さを確保しつつ、上記出力歯車２２の靭性を確保できる。更には、上記出力歯車２２を上記中間ディスク２１に直接形成する為、この出力歯車２２の径方向寸法が嵩む事も防止でき、所望の変速比（ギヤ比）を得にくくなる事もない。
【００３３】
次に、図３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。前述した実施の形態の第１例は、１対の出力側ディスク４Ａ、４Ｂ（図９参照）を中間ディスク２１として一体に形成した構造を示している。これに対して本例の場合には、前述の図９に示した構造と同様に、それぞれが請求項に形成した第二のディスクに相当する１対の出力側ディスク２８Ａ、２８Ｂを、入力軸１０ａの中間部周囲に設けている。そしてこれら各出力側ディスク２８Ａ、２８Ｂの外周面に、それぞれが請求項に記載したギヤに相当する出力歯車２２、２２を、それぞれ直接形成している。これら各出力側ディスク２８Ａ、２８Ｂは、互いの背面同士を当接させた状態で結合筒２９に外嵌する事により、一体的に結合固定している。これら各出力側ディスク２８Ａ、２８Ｂは、これら各出力側ディスク２８Ａ、２８Ｂの加工が総て済んだ後、上記結合筒２９に外嵌固定する事が好ましい。その他の構成及び作用に就いては、前述した第１例の場合と同様である。
【００３４】
次に、図４は、本発明の実施の形態の第３例を示している。前述した実施の形態の第１〜２例は、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機で、中間ディスク２１（図１〜２参照）又は出力側ディスク２８Ａ、２８Ｂ（図３参照）の外周面に出力歯車２２を直接形成した構造を示した。これに対して本例の場合には、前述の図７に示した様な所謂シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機で、出力側ディスク３０の外周面に出力歯車２２を直接形成した構造を示している。その他の構成及び作用に就いては、前述の図７に示した構造並びに実施の形態の第１例の場合と同様である。
【００３５】
尚、前述の図１〜４に示した実施の形態の何れもが、中間ディスク２１又は出力側ディスク２８Ａ、２８Ｂ、３０の外周面に出力歯車２２を直接形成した構造を示したが、この様な構造に限定するものではない。即ち、押圧装置を出力側ディスク側に配置すると共に、入力側ディスクの外周面に入力歯車を直接形成し場合には、この入力側ディスクに本発明を適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、製造コストが嵩む事なく、しかも所望の変速比を得にくくなる事のない、優れた耐久性を有する小型・軽量のトロイダル型無段変速機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す要部断面図。
【図２】中間ディスクの製造方法を工程順に示す半部断面図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の要部断面図。
【図４】同第３例を示す、図７と同様の断面図。
【図５】従来から知られているトロイダル型無段変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図６】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図７】従来の具体的構造の第１例を示す断面図。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図。
【図９】従来の具体的構造の第２例を示す、円周方向の位相が図１と９０度異なる部分に関する断面図。
【符号の説明】
１入力軸
２、２Ａ、２Ｂ入力側ディスク
２ａ内側面
３出力軸
４、４Ａ、４Ｂ出力側ディスク
４ａ内側面
５枢軸
６トラニオン
７変位軸
８パワーローラ
８ａ周面
９押圧装置
１０、１０ａ入力軸
１１、１１ａ出力歯車
１２支持板
１３スラスト玉軸受
１４スラストニードル軸受
１５外輪
１６アクチュエータ
１７駆動軸
１８ボールスプライン
１９ローディングナット
２０ａ、２０ｂ皿板ばね
２１中間ディスク
２１ａ側面
２２出力歯車
２３ニードル軸受
２４硬化層
２５第一素材
２６第二素材
２８Ａ、２８Ｂ出力側ディスク
２８ａ内側面
２９結合筒
３０出力側ディスク
３０ａ内側面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an improvement of a toroidal type continuously variable transmission that is used as a transmission unit constituting, for example, an automatic transmission for automobiles or as a transmission for adjusting the operating speed of various industrial machines such as pumps.
[0002]
[Prior art]
  As an automatic transmission for automobiles,5-6A toroidal-type continuously variable transmission as schematically shown in FIG. This toroidal-type continuously variable transmission is provided with an input side disk 2 corresponding to the first disk described in the claims concentrically with the input shaft 1 as disclosed in, for example, Japanese Utility Model Publication No. 62-71465. The output side disk 4 corresponding to the second disk described in the claims is fixed to the end of the output shaft 3 that is supported and arranged concentrically with the input shaft 1. On the inner side of the casing containing the toroidal-type continuously variable transmission, trunnions 6 and 6 that swing around pivots 5 and 5 that are twisted with respect to the input shaft 1 and the output shaft 3 are provided.
[0003]
  Each of these trunnions 6, 6 is provided with the above-mentioned pivot shafts 5, 5 on the outer surfaces of both end portions, one pair for each of the trunnions 6, 6 concentrically with each other. The central axes of the pivots 5 and 5 do not intersect the central axes of the input side and output side disks 2 and 4, but are perpendicular to the direction of the central axes of the disks 2 and 4 or It exists at the position of twist, which is a direction close to a right angle. In addition, the intermediate portions of the trunnions 6 and 6 support the base end portions of the displacement shafts 7 and 7, and swing the trunnions 6 and 6 about the pivot shafts 5 and 5. The inclination angle of the shafts 7 and 7 can be freely adjusted. Power rollers 8 and 8 are rotatably supported around the displacement shafts 7 and 7 supported by the trunnions 6 and 6, respectively. Each of these power rollers 8 and 8 is sandwiched between inner surfaces 2a and 4a of the input side and output side disks 2 and 4 facing each other.
[0004]
  The inner side surfaces 2a and 4a of the input side and output side discs 2 and 4 facing each other have a cross section of the input shaft 1 as well as the output shaft as a circular arc with the pivot axis 5 as a center or a shape close thereto. 3 is a concave surface having a circular arc cross section obtained by rotating around the center. And the peripheral surfaces 8a and 8a of each said power roller 8 and 8 formed in the spherical convex surface are made to contact | abut to the said inner surface 2a and 4a. Further, a loading cam type pressing device 9 is provided between the input shaft 1 and the input side disc 2, and the input side disc 2 is elastically pressed toward the output side disc 4 by the pressing device 9. However, it can be freely rotated.
[0005]
  When the toroidal continuously variable transmission configured as described above is used, the pressing device 9 rotates while pressing the input-side disk 2 against the plurality of power rollers 8 and 8 as the input shaft 1 rotates. Let The rotation of the input side disk 2 is transmitted to the output side disk 4 via the plurality of power rollers 8, 8, and the output shaft 3 fixed to the output side disk 4 rotates.
[0006]
  When the rotational speeds of the input shaft 1 and the output shaft 3 are changed, and when the deceleration is first performed between the input shaft 1 and the output shaft 3, the trunnions 6, 6 around the pivot shafts 5, 5 are used. Is swung in a predetermined direction. The peripheral surfaces 8a and 8a of the power rollers 8 and 8 areFIG.As shown in FIG. 2, the displacement shafts 7 and 7 are inclined so as to abut the center portion of the inner side surface 2a of the input side disk 2 and the outer periphery portion of the inner side surface 4a of the output side disc 4, respectively. On the contrary, when the speed is increased, the trunnions 6 and 6 are swung in the opposite directions around the pivots 5 and 5. The peripheral surfaces 8a and 8a of the power rollers 8 and 8 areFIG.As shown in FIG. 2, the displacement shafts 7 and 7 are inclined so as to contact the outer peripheral portion of the inner side surface 2a of the input side disk 2 and the central portion of the inner side surface 4a of the output side disc 4, respectively. The inclination angles of these displacement shafts 7 and 7FIG.WhenFIG.Thus, an intermediate gear ratio can be obtained between the input shaft 1 and the output shaft 3.
[0007]
  or,7-8Shows a more specific toroidal type continuously variable transmission described in the microfilm of Japanese Utility Model Application No. 63-69293 (Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-173552). The input side disk 2 and the output side disk 4 are rotatably supported around a cylindrical input shaft 10 corresponding to the rotary shaft described in the claims. The end of the input shaft 10 (FIG.A pressing device 9 is provided between the input side disk 2 and the left end of the input side. On the other hand, the output side disk 4 is connected with an output gear 11 corresponding to the gear described in the claims so that the output side disk 4 and the output gear 11 rotate in synchronization.
[0008]
  Both ends of the pair of trunnions 6 and 6 are swung and axially moved to the pair of support plates 12 and 12 (FIG.Front and back direction,FIG.It is supported so that it can be moved freely in the horizontal direction. Displacement shafts 7 and 7 are supported at intermediate portions of the trunnions 6 and 6. These displacement shafts 7 and 7 have the base half and the tip half eccentric with respect to each other. And the base half part of these is rotatably supported by the intermediate part of each said trunnion 6 and 6, and the power rollers 8 and 8 are rotatably supported by each front half part.
[0009]
  The pair of displacement shafts 7 and 7 are provided at positions opposite to the input shaft 10 by 180 degrees. Further, the direction in which the base half and the tip half of each of the displacement shafts 7 and 7 are eccentric is the same as the rotation direction of the input side and output side disks 2 and 4 (FIG.In the opposite direction). The eccentric direction is a direction substantially perpendicular to the arrangement direction of the input shaft 10. Accordingly, the power rollers 8 and 8 are supported so as to be slightly displaceable in the direction in which the input shaft 10 is disposed.
[0010]
  Further, thrust ball bearings 13 and 13 are arranged between the outer surface of each of the power rollers 8 and 8 and the inner surface of the intermediate portion of each of the trunnions 6 and 6 in this order from the outer surface side of each of the power rollers 8 and 8. And thrust needle bearings 14 and 14 are provided. Of these, the thrust ball bearings 13 and 13 allow the rotation of the power rollers 8 and 8 while supporting the load in the thrust direction applied to the power rollers 8 and 8. The thrust needle roller bearings 14 and 14 support the thrust shafts applied to the outer rings 15 and 15 constituting the thrust ball bearings 13 and 13 from the power rollers 8 and 8, respectively. 7 and the outer rings 15, 15 are allowed to swing around the base half of the displacement shafts 7, 7. Furthermore, one end of each trunnion 6, 6 (FIG.The left end portion of the trunnion 6 is displaceable in the axial direction of the pivots 5 and 5 provided at both ends of the trunnions 6 and 6 by a hydraulic actuator 16 (hydraulic cylinder).
[0011]
  In the case of the toroidal type continuously variable transmission configured as described above, the rotation of the input shaft 10 is transmitted to the input side disk 2 via the pressing device 9. Then, the rotation of the input side disk 2 is transmitted to the output side disk 4 through a pair of power rollers 8, 8, and the rotation of the output side disk 4 is taken out from the output gear 11. When the rotational speed ratio between the input shaft 10 and the output gear 11 is changed, the pair of trunnions 6 and 6 are respectively moved in the opposite directions by the actuators 16 and 16, for example,FIG.The lower power roller 8 is displaced to the right side of the figure, and the upper power roller 8 is displaced to the left side of the figure. As a result, the direction of the tangential force acting on the contact portion between the peripheral surfaces 8a, 8a of the power rollers 8, 8 and the inner side surfaces 2a, 4a of the input side disk 2 and the output side disk 4 changes. To do. The trunnions 6 and 6 swing in opposite directions around the pivots 5 and 5 pivotally supported by the support plates 12 and 12 in accordance with the change in the direction of the force. As a result, the aforementioned5-6As shown in FIG. 4, the contact position between the peripheral surfaces 8a and 8a of the power rollers 8 and 8 and the inner surfaces 2a and 4a of the disks 2 and 4 changes, and the input shaft 10 and the output gear 11 The rotation speed ratio during
[0012]
  When the rotational force is transmitted between the input shaft 10 and the output gear 11 in this way, the power rollers 8 and 8 are connected to the input shaft 10 based on the elastic deformation of the constituent members. Displace in the axial direction. The displacement shafts 7 and 7 that support the power rollers 8 and 8 are slightly rotated around the base half portions. As a result of this rotation, the outer side surfaces of the outer rings 15, 15 of the thrust ball bearings 13, 13 and the inner side surfaces of the trunnions 6, 6 are relatively displaced. Since the thrust needle bearings 14 and 14 exist between the outer surface and the inner surface, the force required for the relative displacement is small.
[0013]
  Furthermore, in order to increase the torque that can be transmitted,FIG.As shown in FIG. 2, the input side disks 2A and 2B corresponding to the first disk and the outer disk, respectively, around the input shaft 10a, and the second disk described in the claims, respectively. Two output-side disks 4A and 4B are provided, and the two input-side disks 2A and 2B and the output-side disks 4A and 4B are arranged in parallel with each other in the direction of power transmission. The structure of a toroidal type continuously variable transmission is also known. thisFIG.The structure shown in FIG. 1 supports an output gear 11a around the intermediate portion of the input shaft 10a, and supports the output gear 11a so that it can freely rotate with respect to the input shaft 10a. The spline is engaged. The output disks 4A and 4B are supported around the input shaft 10a so as to freely rotate with respect to the input shaft 10a.
[0014]
  Each of the input side disks 2A and 2B is rotatably supported at both ends of the input shaft 10a in synchronization with the input shaft 10a. The input shaft 10 a is rotationally driven by a drive shaft 17 via a loading cam type pressing device 9. At the time of rotational driving, the input side disk 2A on the pressing device 9 side is rotated toward the opposite input side disk 2B while being pressed toward the opposite input side disk 2B. For this purpose, the input disks 2A and 2B are supported on both ends of the input shaft 10a through ball splines 18 so as to be freely rotatable and axially displaceable. In addition, a preload mechanism including a loading nut 19 and plate springs 20a and 20b is provided between the input shaft 10a and the input side disks 2A and 2B. The contact pressure between the inner side surfaces 2a, 4a of the disks 2A, 2B, 4A, 4B and the peripheral surfaces 8a, 8a of the power rollers 8, 8 is ensured.
[0015]
  In the case of the double cavity type toroidal continuously variable transmission as described above, a plurality of rotations of the input shaft 10a are transferred from the pair of input side disks 2A and 2B to the pair of output side disks 4A and 4B. It is transmitted via power rollers 8 and 8 each (2 in the illustrated example, a total of 4 but may be 3 in total). Then, the rotational force transmitted to the pair of output side disks 4A, 4B is transmitted to one output gear 11a and taken out via another gear (not shown) meshed with the output gear 11a. As described above, since the transmission of the rotational force from the input shaft 10a to the output gear 11a is performed in two systems arranged in parallel with each other, a large rotational force (torque) can be transmitted.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
  By the way,7-8As well as the aboveFIG.In order to reduce the number of parts and the size of the toroidal type continuously variable transmission as shown in FIGS. 11-63139, 11-141537, 11-230300, etc., the output side Disk 4 and output gear 11 (FIG.) Or a pair of output disks 4A and 4B and an output gear 11a (FIG.) Are integrated with each other. However, the inner surface 4a of the output side disks 4, 4A, 4B and the gear portion (tooth portion) of the output gears 11, 11a are each required strength, that is, required hardness (surface hardness). ) And toughness are different. For this reason, when the output side disks 4, 4A, 4B and the output gears 11, 11a are integrated, the required inner surface of these output side disks and the gear portion of the output gears are secured. The manufacturing cost may increase.
[0017]
  That is, the contact portions (traction portions) between the inner side surfaces 4a of the output side disks 4, 4A and 4B and the peripheral surfaces 8a of the power rollers 8 and 8 are prevented from slipping at the respective contact portions. A large pressing force is applied based on the pressing force of the pressing device 9 to enable transmission of (torque). For example, in the case of a toroidal-type continuously variable transmission incorporated in an automatic transmission for automobiles, it is applied to a contact portion between the inner side surface 4a of the output side disks 4, 4A and 4B and the peripheral surface 8a of the power rollers 8 and 8. The pressing force (surface pressure) is a very large value of 4.0 GPa. Then, the contact ellipse of the contact portion between the inner side surface 4a of the output side disk 4, 4A, 4B and the peripheral surface 8a of each power roller 8, 8 increases, and the inner side of the output side disk 4, 4A, 4B increases. The depth at which the maximum shear stress is generated at the side surface 4a is increased. Therefore, in order to exhibit the desired performance while ensuring the durability of the inner side surface 4a of the output side disks 4, 4A, 4B, from the inner side surface 4a to the deep portion, that is, the portion that generates the maximum shear stress. It is necessary to form a hardened layer.
[0018]
  On the other hand, it is preferable from the viewpoint of ensuring toughness that the gear portions of the output gears 11 and 11a are formed deeply in the hardened layer like the inner side surface 4a of the output side disks 4, 4A and 4B as described above. Absent. However, when the output side disks 4, 4A and 4B and the output gears 11 and 11a are integrally formed, a similar hardened layer is formed on the gear portion of the output gear together with the inner surface of the output side disk. The toughness of the gear part may be reduced. If the toughness is significantly reduced, the gear portion is liable to be damaged such as cracks and chips, and the durability may not be sufficiently secured. In the case of a structure in which the input side disk and the input gear are integrated, the same inconvenience may occur.
[0019]
  As described above, since the required hardness and toughness are different between the inner surface of the output side disk and the gear portion of the output gear, it is possible to make the hardened layer depth of the inner surface deeper than the hardened layer depth of the gear portion. It is considered. That is, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-141537, after carburizing or carbonitriding is performed in a state where a surplus is left in a portion to be a gear portion, the surplus is removed and then the gear portion is formed. Then, a method for performing a carburization quenching process or a carbonitriding quenching process, a method for performing a carburizing quenching process or a carbonitriding quenching process by subjecting the gear portion to a semi-carburizing process, and the like are described. However, in the case of such a method, carburizing treatment, carbonitriding treatment, cutting work for cutting off surplus meat, and the like are required, and the manufacturing work is considered to be troublesome.
[0020]
  Japanese Patent Laid-Open No. 11-63139 discloses that a gear member and a member having an inner surface are manufactured separately, and these members are joined together to form a gear portion and an inner surface. A method for ensuring the necessary hardness is described. That is, after processing each of these members to the required hardness, these members are integrated by welding or the like. However, in the case of such a method, it is necessary to provide a coupling portion for coupling these members to each other, and there is a possibility that the radial dimension increases with these members integrated. When the radial dimension is increased in this way, the outer diameter of the gear portion is increased, and it may be difficult to obtain a desired gear ratio (gear ratio). Moreover, there is a possibility that the manufacturing work becomes troublesome because the connecting work for integrating them as described above is performed. Furthermore, the magnitude of the power that can be transmitted by the toroidal-type continuously variable transmission may be limited by the magnitude of the coupling strength between the member serving as the gear portion and the member serving as the inner surface.
  The toroidal type continuously variable transmission of the present invention has been invented in view of the above-described circumstances.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  The toroidal continuously variable transmission of the present invention is the above-mentioned7-9As in the conventional toroidal-type continuously variable transmission shown in FIG. 2, a rotation shaft, a first disk, a second disk, a gear, and a power roller are provided.
  Of these, the first disk is supported by a part of the rotating shaft so as to be able to rotate in synchronization with the rotating shaft and be displaced in the axial direction of the rotating shaft.
  Further, the second disk is provided around a part of the rotating shaft so as to be freely rotatable relative to the rotating shaft, and the side surface is a concave surface having an arcuate cross section.
  The gear is concentric with the rotating shaft and is formed directly on the outer peripheral surface of the second disk.
  The power roller is provided between the side surfaces of the first and second disks.
[0022]
  In particular, the toroidal stepless of the present inventionIn the transmission,The second disc is next(1)~(5)It is made through the process.
(1)  Contains 0.3 to 0.5% by weight of carbonThe first process of forging or machining carbon steel to make a pre-processing material.
(2)  Of the pre-processed material, a pre-process for forming a concave surface having an arc-shaped cross section on the side surface in the axial direction and forming the gear on the outer peripheral surface has a shape larger than the completed second disk. Second process with one material.
(3)  A third step of applying a carbon-proof treatment to the surface portion of the portion where the gear is formed at the outer peripheral portion of the first material.
(4)  Prevent the gear part from being carburized or carbonitridedA fourth step in which carburization quenching or carbonitriding quenching is applied to the first material that has been subjected to the carbon-proofing treatment to form a second material.
(5)  A fifth step of finishing the axial side surface and the gear portion formed on the outer peripheral surface of the second material to form the second disk.
[0023]
  still,In the case of the present invention as described above,Carbon steel constituting the second disk anddo it,Steel containing 0.3 to 0.5% by weight of carbon (C), that is, medium carbon steel and some chromium molybdenum steel (SCM430, SCM435, SCM440, SCM445), etc.use.The second disk is formed from such medium carbon steel.To doThe hardness (surface hardness) and toughness of the gear part directly formed on the outer peripheral surface of the second disk can be ensured only by carbon contained in the medium carbon steel. That is, the hardness and toughness of the gear portion can be sufficiently ensured (by quenching and tempering treatment) without further adding carbon or the like to the steel by carburizing treatment or carbonitriding treatment. When the amount of carbon is less than 0.3% by weight, oxide-based non-metallic inclusions based on an increase in the amount of oxygen contained in the steel increase, and the gear portion is carburized or carbonitrided. If this is not applied, there is a possibility that sufficient hardness of the gear portion cannot be secured. On the other hand, if the amount of carbon exceeds 0.5% by weight, the fatigue crack growth rate (the rate from the occurrence of a crack to the occurrence of cracking) increases, and sufficient toughness may not be ensured. . For these reasons, the second disk is made of carbon steel containing 0.3 to 0.5% by weight of carbon in the steel. Note that the side surface of the second disk cannot secure sufficient hardness only by quenching and tempering such carbon steel. For this reason, a hardened layer (carburized layer, carbonitrided layer) is formed by performing carburization quenching or carbonitriding quenching as described above, and the hardness of the side surface of the second disk is ensured.
[0024]
[Action]
  In the case of the toroidal type continuously variable transmission of the present invention configured as described above, the second disk and the gear formed directly on the outer peripheral surface of the second disk are required while simplifying the manufacturing work. Hardness (surface hardness) and toughness can be ensured. That is,The present inventionIn this case, the carburization quenching process or the carbonitriding quenching process is performed in a state in which the surface portion of the gear is subjected to the carburizing prevention process. For this reason, a hardened layer (carburized layer, carbonitrided layer) is formed on the side surface of the second disk, but the gear portion is simply quenched without being carburized or carbonitrided. The Therefore, the hardness of the side surface of the second disk and the toughness of the gear are ensured without troublesome manufacturing work.it can. Furthermore,Since the gear is directly formed on the second disk, it is possible to prevent the radial dimension of the gear from increasing, and it is not difficult to obtain a desired gear ratio (gear ratio). Therefore, a small and lightweight toroidal continuously variable transmission having excellent durability can be realized without increasing the manufacturing cost.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  1-2The present inventionThe 1st example of this embodiment is shown. The feature of the present invention is that a pair of output side disks 4A, 4B (FIG.The output gear 22 corresponding to the gear described in the claims is provided on the outer peripheral surface of the intermediate disk 21 corresponding to the second disk described in the claims. The directly formed structure ensures the necessary hardness (surface hardness) and toughness of both side surfaces 21a and 21a of the intermediate disk 21 and the gear portion of the output gear 22 without making the manufacturing operation cumbersome. The structure and operation of other parts are as described above.FIG.Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted or simplified. Hereinafter, the characteristic parts of the present invention will be described.FIG.The description will focus on the differences from the conventional structure shown in FIG. In addition, FIG.FIG.The cutting position differs by 90 degrees with respect to the circumferential direction of the input shaft 10a.
[0026]
  At both ends of the input shaft 10a corresponding to the rotating shaft described in the claims, a pair of input side disks 2A, 2B, each being a first disk, are supported via ball splines 18, 18, respectively. Yes. On the other hand, the intermediate disk 21 is supported around the input shaft 10a by a pair of needle bearings 23, 23 so as to freely rotate relative to the input shaft 10a and to move in the axial direction. The intermediate disk 21 includes a pair of output side disks 4A, 4B (FIG.The output gear 22 is directly formed on the outer peripheral surface of the intermediate disk 21.
[0027]
  On both side surfaces 21a and 21a of the intermediate disk 21, the peripheral surfaces 8a and 8a (FIG.The hardened layers 24 and 24 are formed on the portion in contact with the reference) as shown by the oblique lattice in FIG. On the other hand, such hardened layers 24 and 24 are formed on the outer peripheral surface of the intermediate disk 21 where the output gear 22 is formed.Do not form.
[0028]
  As described above, the intermediate disk 21 in which the output gear 22 is directly formed on the outer peripheral surface and the hardened layers 24 and 24 are formed on both side surfaces 21a and 21a is as follows.(1)~(5)It is made through the process.
(1)  The first process of forging or machining carbon steel to make a pre-processing material. As described above, this carbon steel contains carbon (C) in an amount of 0.3 to 0.5% by weight, as described above, that is, medium carbon steel and some chromium molybdenum steels (SCM430, SCM435, SCM440). , SCM445)use.By using such a medium carbon steel or the like, the hardness and toughness of the output gear 22 can be sufficiently ensured only by the carbon contained in the medium carbon steel or the like (without adding carbon or the like).
(2)  Among the above-mentioned pre-processing materials, a pre-processing for forming a concave surface having an arcuate cross section on both side portions in the axial direction and forming an output gear 22 on the outer peripheral surface is performed, as shown in FIG. A second step of forming the first material 25 having a shape larger than that of the intermediate disk 21. In other words, in the second step, the first material 25 is formed by forming a pre-process such as forging on the pre-process material, thereby forming a concave surface having a circular arc shape on both side surfaces in the axial direction. The first material 25 is formed thicker than the intermediate disk 21 as a whole.
(3)  A third step of subjecting the surface portion of the portion where the output gear 22 is formed near the outer periphery of the first material 25 to a carbon-proof treatment as shown in the matte pattern in FIG. That is, in this third step, a carburizing agent is applied to the surface portion of the portion where the output gear 22 is formed.
(4)  A fourth step in which the carburization quenching process or the carbonitriding quenching process is performed on the first material 25 that has been subjected to the carbon-proofing treatment, and the second material 26 is formed as shown in FIG. That is, in this fourth step, by subjecting the first material 25 to carburization quenching treatment or carbonitriding quenching treatment, a portion other than the portion subjected to the above-mentioned carbonization prevention treatment on the surface of the first material 25, particularly an intermediate disk. A carburized layer or a carbonitrided layer, which is the hardened layers 24 and 24, is formed on the side surfaces 21a and 21a. The shape of the second material 26 is the same as the shape of the first material 25 shown in FIG.
(5)  A fifth step in which the intermediate disk 21 is finished by finishing the axially opposite side surfaces 21a, 21a of the second material 26 and the output gear 22 formed on the outer peripheral edge. In the fifth step, the axially opposite side surfaces 21a, 21a of the second material 26 and the surface portion of the output gear 22 are subjected to a finishing process such as grinding, and each of these surfaces is formed into a smooth surface having a desired shape. To do. More preferably, the surface of the output gear 22 is shot peened to improve the surface hardness of the output gear 22.
[0029]
  In the case of the toroidal-type continuously variable transmission of the present example incorporating the intermediate disk 21 manufactured as described above, a pair of input side disks is provided by a single intermediate disk 21 that functions as a pair of output side disks. The rotational force can be transmitted between 2A and 2B. That is, during operation of the toroidal type continuously variable transmission of this example, the rotation of the input shaft 10a is transferred from the pair of input side disks 2A, 2B to the single intermediate disk 21 and a plurality of power rollers 8, 8 respectively. (FIG.). Then, the rotational power (torque) transmitted to the intermediate disk 21 is transmitted to an output gear 22 formed on the outer peripheral surface of the intermediate disk 21, and via another gear (not shown) with which the output gear 22 is engaged. To be taken out.
[0030]
  In such a toroidal type continuously variable transmission of this example, since one intermediate disk 21 serves as a pair of output side disks, the axial dimension of the installation part of the intermediate disk 21 is reduced. The axial length of the input shaft 10a can be shortened. Therefore, when the toroidal continuously variable transmission is operated, the amount of elastic deformation in the rotational direction of the input shaft 10a when a force in the torsional direction is applied to the input shaft 10a can be reduced. As a result, the phase difference over the rotational direction of the pair of input side disks 2A and 2B supported at both ends of the input shaft 10a can be reduced, and the transmission efficiency of the toroidal continuously variable transmission can be improved. Further, since the output gear 22 is formed directly on the outer peripheral surface of the intermediate disk 21, the coupling strength between the output gear 22 and the intermediate disk 21 can be sufficiently increased. Therefore, the strength of the connecting portion between the output gear 22 and the intermediate disk 21 does not limit the magnitude of power that can be transmitted by the toroidal continuously variable transmission.
[0031]
  Further, the required hardness (surface hardness) and toughness are different between the axially opposite side surfaces 21a and 21a of the intermediate disk 21 and the output gear 22 formed on the outer peripheral surface of the intermediate disk 21. In this case, the hardness and toughness of each part of the intermediate disk 21 can be optimized with respect to each part without troublesome manufacturing work. That is, the peripheral surfaces 8a, 8a (FIG.The axially opposite side surfaces 21a, 21a of the intermediate disk 21 are strongly pressed as described above, and have a large contact ellipse as described above, so that the hardness is increased (hardened layer depth) in order to ensure a sufficient rolling fatigue life. It is necessary to increase the size. On the other hand, the output gear 22 is not preferable to increase the depth of the hardened layer by the side surfaces 21a and 21a in the axial direction of the intermediate disk 21 in order to ensure sufficient toughness.
[0032]
  On the other hand, in the case of this example, since the intermediate disk 21 is manufactured by the above-described process, it is possible to secure necessary hardness and toughness of each part of the intermediate disk 21 while simplifying the manufacturing operation. That is, in order to perform the carburization quenching process or the carbonitriding quenching process in a state in which the surface portion of the output gear 22 has been subjected to the carburizing prevention process, the hardened layers 24, 24 are provided on the axially opposite side surfaces 21a, 21a of the intermediate disk 21. A carburized layer or a carbonitrided layer is formed, but the quenching (quenching) is performed on the output gear 22 without carburizing or carbonitriding. Therefore, it is possible to ensure the toughness of the output gear 22 while ensuring the hardness of the axially opposite side surfaces 21a, 21a of the intermediate disk 21. Furthermore, since the output gear 22 is directly formed on the intermediate disk 21, it is possible to prevent the radial dimension of the output gear 22 from being increased, and it is not difficult to obtain a desired gear ratio (gear ratio).
[0033]
  next,FIG. 3 illustrates the present invention.Of the embodimentSecond exampleIs shown. Of the embodiment described above.The first exampleA pair of output disks 4A, 4B (FIG.See) Intermediate disk21The structure formed integrally is shown. On the other hand, in the case of this example, the above-mentionedFIG.Similarly to the structure shown in FIG. 1, a pair of output side disks 28A and 28B, each corresponding to the second disk formed in the claims, are provided around the intermediate portion of the input shaft 10a. Output gears 22 and 22 corresponding to the gears recited in the claims are directly formed on the outer peripheral surfaces of the output side disks 28A and 28B, respectively. Each of these output side disks 28A and 28B is integrally coupled and fixed by being externally fitted to the coupling cylinder 29 in a state where the back surfaces thereof are in contact with each other. The output side disks 28A and 28B are preferably externally fitted and fixed to the connecting cylinder 29 after the processing of the output side disks 28A and 28B is completed. Regarding other configurations and operations, the above-mentionedFirst exampleIt is the same as the case of.
[0034]
  next,Figure 4Of the embodiment of the present inventionThird exampleIs shown. Of the embodiment described above.First and second examplesIs a so-called double-cavity toroidal-type continuously variable transmission, an intermediate disk21(1-2See) or output side disks 28A, 28B (FIG.The structure in which the output gear 22 is directly formed on the outer peripheral surface of the reference is shown. On the other hand, in the case of this example, the above-mentionedFIG.In the so-called single cavity type toroidal continuously variable transmission as shown in FIG. 1, the output gear 22 is directly formed on the outer peripheral surface of the output side disk 30. For other configurations and operations, see above.FIG.Of the structure shown in FIG.First exampleIt is the same as the case of.
[0035]
  In addition, the above-mentioned1-4Any of the embodiments shown in FIG.21Or although the structure which formed the output gearwheel 22 directly in the outer peripheral surface of output side disk 28A, 28B, 30 was shown, it is not limited to such a structure. That is, when the pressing device is arranged on the output side disk side and the input gear is directly formed on the outer peripheral surface of the input side disk, the present invention can be applied to the input side disk.
[0036]
【The invention's effect】
  Since the present invention is configured and operates as described above, it is a small and lightweight toroidal continuously variable transmission having excellent durability that does not increase the manufacturing cost and does not make it difficult to obtain a desired gear ratio. Machine can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a half sectional view showing a method of manufacturing an intermediate disk in the order of steps.
FIG. 3 shows a second example of the embodiment of the present invention;Main part sectional view similar to FIG..
FIG. 4 shows the third example,Sectional drawing similar to FIG.
[Figure 5]The side view which shows the basic composition of the toroidal type continuously variable transmission conventionally known in the state at the time of the maximum deceleration.
[Fig. 6]The side view similarly shown in the state at the time of maximum acceleration.
[Fig. 7]Sectional drawing which shows the 1st example of the conventional concrete structure.
[Fig. 8]AA sectional drawing of FIG.
FIG. 9Sectional drawing regarding the part from which the phase of the circumferential direction differs 90 degrees from FIG. 1 which shows the 2nd example of the conventional concrete structure.
[Explanation of symbols]
  1 Input shaft
  2, 2A, 2B input disk
  2a inner surface
  3 Output shaft
  4, 4A, 4B Output side disk
  4a inner surface
  5 Axis
  6 Trunnion
    7 Displacement axis
  8 Power roller
  8a circumference
  9 Pressing device
  10, 10a Input shaft
  11, 11a Output gear
  12 Support plate
  13 Thrust ball bearing
  14 Thrust needle bearing
  15 Outer ring
  16 Actuator
  17 Drive shaft
  18 Ball spline
  19 Loading nut
  20a, 20b Plate spring
  21  Intermediate disk
  21a side
  22 Output gear
  23 Needle bearing
  24  Hardened layer
  25 First material
  26  secondMaterial
  28A28B Output side disk
  28a inner surface
  29 Combined cylinder
  30 Output disk
  30a inner surface

Claims

A rotating disk, a first disk having a concave surface with an arcuate cross-section on the side surface, supported on a part of the rotating shaft in a manner that allows rotation in synchronization with the rotating shaft and displacement in the axial direction of the rotating shaft; A second disk having a concave surface with an arc-shaped cross section on a part of the rotating shaft, which is freely rotatable relative to the rotating shaft, and formed directly on the outer peripheral surface of the second disk, A gear concentric with the rotating shaft and a power roller provided between the side surfaces of the first and second disks, and the second disk performs the following steps (1) to (5) : A toroidal-type continuously variable transmission that is built after the process.
(1) The first step of forging or cutting a carbon steel containing 0.3 to 0.5% by weight of carbon to produce a pre-processing material.
(2) Of the pre-processed material, a shape larger than that of the completed second disk is formed by performing a pre-process of forming a concave surface having an arc-shaped cross section on the side surface in the axial direction and forming the gear on the outer peripheral surface. A second step with a first material having
(3) A third step of subjecting the surface portion of the portion where the gear is formed near the outer periphery of the first material to a carbon-proof treatment.
(4) A fourth step in which a carburization quenching process or a carbonitriding quenching process is applied to the first material that has been subjected to the carburizing prevention process so that the gear portion is not carburized or carbonitrided to obtain a second material.
(5) A fifth step of finishing the axially side surface and the gear portion formed on the outer peripheral surface of the second material to form the second disk.

The first disk is a pair of outer disks that freely supports rotation synchronized with the rotation shaft at both ends of the rotation shaft with the inner surfaces each having a concave surface having an arcuate cross section facing each other. The second disk is an intermediate disk in which both side surfaces in the axial direction are concave surfaces having a circular arc cross section, and are supported around the intermediate portion of the rotation shaft so as to be freely rotatable relative to the rotation shaft. 2. A toroidal stepless device according to claim 1, wherein a plurality of power rollers are respectively sandwiched between an inner surface of each outer disk and both side surfaces of the intermediate disk. transmission.