JP4171876B2 - トロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に自動車や産業機器の変速機として使用するトロイダル型無段変速機に使用され、エンジンやモータからの駆動力をトロイダル型無段変速機に伝達するのに用いられるバリエータ部品の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダブルキャビティ型のハーフトロイダル型無段変速機における主要部を構成するバリエータ部を図５に示す。図５に示すように、従来のトロイダル型無段変速機５０は、第１のキャビティ５１を構成する第１の入力ディスク５３及び第１の出力ディスク５４と、第２のキャビティ５２を構成する第２の入力ディスク５５及び第２の出力ディスク５６とを備えている。
第１の入出力ディスク５３，５４の間に一対のパワーローラ５７が設けられている。パワーローラ５７の外周面は、各ディスク５３，５４のトロイダル面５３ａ，５４ａに接している。
第２の入出力ディスク５５，５６の間にも一対のパワーローラ５７が設けられており、パワーローラ５７の外周面が、各ディスク５５，５６のトロイダル面５５ａ，５６ａに接している。これらパワーローラ５７はパワーローラ軸受５８によってトラニオン５９に回転自在に取付けられている。トラニオン５９は、それぞれトラニオン軸６０を中心にして揺動自在である。
【０００３】
第１の入力ディスク５３は、入力軸として機能する回転軸（ＣＶＴ軸）６１に、第１のボールスプライン６２によって回り止めがなされた状態で軸線方向に相対移動可能に取付けられている。第２の入力ディスク５５は、回転軸６１に、第２のボールスプライン６３によって回り止めがなされた状態で軸線方向に相対移動可能に取付けられている。
したがって、入力ディスク５３，５５は回転軸６１と一体に回転する。回転軸６１は、エンジン等の駆動源によって回転する駆動軸６４に、ニードル軸受６５を介して相対回転可能に連結されている。
【０００４】
出力ディスク５４，５６は、入力ディスク５３，５５の間に設けられている。第１の出力ディスク５４は第１の入力ディスク５３に対向し、第２の出力ディスク５６は第２の入力ディスク５５に対向している。
この出力ディスク５４，５６は、回転軸６１に、ニードル軸受６６，６７を介して相対回転自在に支持されている。出力ディスク５４，５６は、連結部材６８によって連結され、互いに同期して回転する。連結部材６８には出力ギヤ６９が設けられている。出力ギヤ６９は図示しない出力軸と連動して回転する。
【０００５】
第１の入力ディスク５３の背面側に、押圧機構として機能するローディングカム機構７０が設けられている。ローディングカム機構７０は、駆動力伝達用溝７１ａが形成されたバリエータ部品７１（カムディスク）とローラ７２とを含んでいる。
バリエータ部品７１は、回転軸６１に対して、スラスト軸受７３を介して回動自在に支持されている。バリエータ部品７１と入力ディスク５３との相互対向部にそれぞれカム面７４，７５が形成され、カム面７４，７５間にローラ７２が挟み込まれている。バリエータ部品７１の動力伝達用溝７１ａには、駆動軸６４に形成された突起部６４ａが係合している。
【０００６】
ローラ７２がカム面７４，７５間に挟み込まれた状態で駆動軸６４が回転すると、バリエータ部品７１が回転することにより、第１の入力ディスク５３が第１の出力ディスク５４に向かって押圧されるとともに、第１の入力ディスク５３がバリエータ部品７１とともに回転する。
また、バリエータ部品７１が受ける反力がスラスト軸受７３を介して回転軸６１に加わるため、第２の入力ディスク５５が第２の出力ディスク５６に向かって押圧される。したがって、駆動軸６４からバリエータ部品７１に伝達されたエンジンの回転力は、入力ディスク５３，５５を回転させ、入力ディスク５３，５５の回転が、パワーローラ５７を介して出力ディスク５４，５６に伝わることにより、出力ギヤ６９が回転する。
【０００７】
回転軸６１と出力ギヤ６９との回転速度比（変速比）を変更するに際し、回転軸６１と出力ギヤ６９との間で減速を行うには、トラニオン５９を揺動させ、パワーローラ５７の周面が、入力ディスク５３，５５のトロイダル面５３ａ，５５ａの中心寄り部分と出力ディスク５４、５６のトロイダル面５４ａ，５６ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接するようにトラニオン軸６０を傾斜させる。
これに反して、増速を行うには、トラニオン５９を揺動させ、パワーローラ５７の周面が、入力ディスク５３，５５のトロイダル面５３ａ，５５ａの外周寄り部分と出力ディスク５４，５６のトロイダル面５４ａ，５６ａの中心寄り部分とにそれぞれ当接するようにトラニオン軸６０を傾斜させる。また、中間の変速比を得るには、トラニオン軸６０の傾斜角度を上記の減速、増速の中間位置にする。
【０００８】
上記バリエータ部品７１は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、中央部に回転軸６１が挿入される軸孔７１ｂが形成されており、動力伝達用溝７１ａは、駆動軸６４側に円環形に突出した突部７１ｃの円周方向に等間隔で６個配されている。動力伝達用溝７１ａは、所定の溝幅Ｌ１及び溝長さＬ２を有する。そして、幅方向の側部の角は、面取りが施される。
【０００９】
バリエータ部品７１は、図６（ａ），（ｂ）に示す加工方法によって動力伝達用溝７１ａが作成される。図６（ａ）に示すように、溝幅Ｌ１と同一径の転削工具（エンドミル）８０を用いた場合、バリエータ部品７１の鉛直方向に転削工具８０を対峙させ、この転削工具８０を自転させながら、転削工具８０の外周刃で両方の溝側面を切削加工する。この時、転削工具８０の底刃で溝底面を切削加工し、この動作を６回繰り返すことにより、６個の動力伝達用溝７１ａを作成する。
【００１０】
また、図６（ａ）に示すように、溝幅Ｌ１よりも小さい径の転削工具（エンドミル）８１を用いた場合、バリエータ部品７１の鉛直方向に転削工具８１を対峙させ、この転削工具８１を自転させながら、転削工具８１の外周刃で一方の溝側面を切削加工する。この時、転削工具８１の底刃で溝底面を切削加工する。
次に、転削工具８１を円周方向に移動させてから、転削工具８１の外周刃で他方の溝側面を切削加工する。この時、転削工具８１の底刃で溝底面を切削加工し、この動作を６回繰り返すことにより、６個の動力伝達用溝７１ａを作成する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記トロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法において、転削工具８０，８１は、剛性が比較的低いため、撓みが生じることがあるので、１００〜２００ｍｍ／分が限度であり、それ以上切削送りを速くすることが難く、加工時間が長くなるという問題点があった。
また、溝幅Ｌ１と同一径の転削工具８０を用いた場合に、転削工具８０に撓みが生じると、両方の溝側面の仕上がりに差が出易いという問題点があった。
【００１２】
また、溝幅Ｌ１よりも小さい径の転削工具８１を用いた場合、溝幅Ｌ１と同一径の転削工具８０を用いた場合の切削移動量が（溝長さＬ２＋工具径）であるのに対し、（溝長さＬ２＋工具径）×２以上となり、加工時間が著しく長くなるという問題点があった。
更に、幅方向の側部の角を面取りする際に、転削工具８０，８１とは別の面取り転削工具を用いなければならず、面取り転削工具も転削工具８０，８１と同様にして繰り返し切削移動させなければならないので、加工時間を延長する原因となっていた。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、バリエータ部品の動力伝達用溝を短時間で加工することにより、生産性の向上を図ることができるトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法は、トロイダル型無段変速機の回転軸が挿通され、駆動軸に係合される複数対の動力伝達用溝を有するバリエータ部品を加工するトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法であって、前記動力伝達用溝の溝側面切削用切れ刃と、溝底面切削用切れ刃、及び溝の両側面が前記バリエータ部品の端面と成す稜線を面取り切削する面取り切削用切れ刃とを有するブローチ工具を用い、前記動力伝達用溝を、対向する一対毎に、前記動力伝達用溝の溝側面加工と溝底面加工とを同時的に行い、角部面取り加工を連続的に行うブローチ加工により切削することを特徴とする。
【００１５】
上記構成のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法によれば、動力伝達用溝は、ブローチ加工により対向する一対毎に切削されるので、１回の切削送りで、２個の動力伝達用溝が同時に作成されるため、加工時間の大幅な短縮ができ、生産性の向上を図ることができる。また、ブローチ加工が動力伝達用溝の溝側面加工と溝底面加工とを同時的に行い、角部面取り加工を連続的に行うので、加工時間を更に短縮することができ、また、ブローチ工具により一貫した加工を行うことができる。
【００１７】
本発明の請求項２記載のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法は、前記動力伝達用溝は、素材に下溝を形成する成形工程と、該下溝に位相を合わせた状態で前記ブローチ工具を相対的に移動させることにより前記ブローチ加工を行うブローチ工程とを含む工程により加工されることを特徴とする請求項１記載のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法である。
【００１８】
前記構成のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法によれば、素材に下溝を形成する成形工程と、該下溝に位相を合わせた状態でブローチ工具を相対的に移動させることにより溝切削を行うブローチ工程とを含む工程により動力伝達用溝を加工するので、成形工程とブローチ工程とを連続的に設定できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法の一実施形態を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。図１は本発明のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法の一実施形態を示し、（ａ）はバリエータ部品の平面図であり、（ｂ）は断面図である。図２は本発明のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法の一実施形態を示す加工の流れを説明する各工程の正面図である。図３は図２におけるトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法の主要部を説明し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図４は図２におけるトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法のワーク（素材）に形成した下溝を説明する断面図である。
【００２２】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法によって作成されたバリエータ部品１０は、入力ディスク側に配される円筒部１１の中央部に回転軸が挿入される軸孔１２が形成され、つば部１３を介して円筒部１１とは反対の駆動軸側に円環形に突部１４が突出形成され、突部１４の円周方向に等間隔に６個の動力伝達用溝１５が３対となって配されている。
【００２３】
動力伝達用溝１５は、第１の溝部１５ａと第４の溝部１５ｄとが円周方向に１８０度の範囲を置いて一対に配され、第２の溝部１５ｂと第５の溝部１５ｅとが円周方向に１８０度の範囲を置いて一対に配され、第３の溝部１５ｃと第６の溝部１５ｆとが円周方向に１８０度の範囲を置いて一対に配される。
また、動力伝達用溝１５は、所定の溝幅Ｌ１及び溝長さＬ２で溝深さＬ３を有する。そして、動力伝達用溝１５の各溝部における幅方向の側部の角は、面取りが施されている。
【００２４】
図２に示すように、トロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工には、主として、ワークチャック機構２０、ワーク位相割り出し機構２１、ワーク保持機構２２、ブローチ盤２３が用いられる。ワークチャック機構２０は、ワーク４０における溝対称度の基準外径もしくは基準内径を把持する機構である。また、ワーク位相割り出し機構２１は、ワーク４０の軸心まわりにワークチャック機構２０を位相割り出しする。
【００２５】
ブローチ盤２３は、ワーク４０を軸心方向に往復移動するための前後スライド機構と、直角方向（法線方向）に往復移動するブローチ送りスライド機構とを有する。各スライド機構は、スライドベース２６と、ツール取付ベース２７とからなり、ツール取付ベース２７にブローチ工具２８が固定されている。ブローチ工具２８は、サーフェスブローチ工具であって、溝幅Ｌ１に対応した幅寸法を有している。
【００２６】
図３（ｂ）に示すように、ブローチ工具２８は、溝側面切削用切れ刃２８ａと、溝底面切削用切れ刃２８ｂとを有する。また、図３（ａ）に示すように、ブローチ盤２３には、ブローチ工具２８と同列に面取り工具２９が配されている。面取り工具２９は、動力伝達用溝１５の両側面がワーク４０の端面と成す稜線を面取り切削する面取り切削用切れ刃２９ａを有する。
【００２７】
先ず、トロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工では、１軸シャトル３０により搬入ポジションＰ１に置かれたワーク４０が、カバー３１によって覆われた位相決定ポジションＰ２に搬送される。この時、ワーク４０には、動力伝達用溝１５成形用の下溝が前段の成形工程によって成形されている。
位相決定ポジションＰ２では、位相決め装置３２により位相合わせが行われ、位相を変えることなく、ワークチャック機構２０により、ワーク４０における溝対称度の基準外径もしくは基準内径がチャックされる。
【００２８】
次に、加工ステーション３３にワーク４０が搬送され、ワークインデックスにより第１回目に加工を行う溝部が割り出される。ここで、ワークチャック機構２０により、ワーク４０における溝対称度の基準外径もしくは基準内径がチャックされた状態で、ワーク４０がブローチ盤２３に近づく方向に前進移動され、加工浮きを防止するためのワークストッパ３４にワーク４０が突き当たる。
そこで、ワークストッパ３４とワークチャック機構２０とによりワーク４０を挟み込むことにより、ブローチ盤２３に対するワーク４０の位置決めがされる。そして、ブローチ盤２３によりブローチ工具２８が切削送りされ、第１回目の切削加工を行う。
【００２９】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１回目の切削加工では、ブローチ工具２８により、動力伝達用溝１５のうち、対向する第１の溝部１５ａと第４の溝部１５ｄとの１８０度位相の２個の溝が切削加工される。そして、ブローチ工具２８による第１の溝部１５ａと第４の溝部１５ｄとの切削加工が終了したところで、ブローチ工具２８と同列に配置した面取り工具２９により、第１の溝部１５ａと第４の溝部１５ｄとの幅方向の側部の角に対する面取り加工が行われる。そして、ブローチ工具２８が戻され、加工ステーション３３が後退される。
【００３０】
次に、加工ステーション３３は、ワークインデックスにより第２回目の切削加工を行う溝部が割り出されてワーク４０が１２０度回動され、ワーク４０がブローチ盤２３に近づく方向にワークストッパ３４に突き当たるまで再度前進移動される。そして、ブローチ盤２３によりブローチ工具２８が切削送りされ、第２回目の切削加工を行い、第２の溝部１５ｂと第５の溝部１５ｅとの切削加工が行われ、面取り工具２９による面取り加工も連続して行われる。
【００３１】
次に、上記同様にして、加工ステーション３３は、ワークインデックスにより第３回目の切削加工を行う溝部が割り出されてワーク４０が１２０度回動され、ワーク４０がブローチ盤２３に近づく方向にワークストッパ３４に突き当たるまで再び前進移動される。そして、ブローチ盤２３によりブローチ工具２８が切削送りされて第３回目の切削加工を行い、第３の溝部１５ｃと第６の溝部１５ｆとの切削加工が行われ、面取り工具２９による面取り加工も連続して行われる。
【００３２】
３対の溝部である溝部１５ａ，１５ｄ、溝部１５ｂ，１５ｅ、溝部１５ｃ，１５ｆに対するブローチ工具２８による切削加工が終了したところで、ワーク４０が搬出ポジションＰ３に搬送されて搬出される。
【００３３】
図４に示すように、ブローチ盤２３のブローチ工具２８による切削加工は、ワーク４０に予め形成されている下溝４０ａに対して、図中斜線で示す取代４０ｂに対応して行われる。このブローチ工具２８による切削加工によって、対向配置された溝側面４０ｃと溝底面４０ｄ及び、ワーク４０の端面と成す稜線を面取りした面取り面４０ｅをもつ所定の溝幅Ｌ１及び溝長さＬ２で溝深さＬ３の動力伝達用溝１５が形成される。
【００３４】
このようなトロイダル型無段変速機用バリエータ部品１０の加工では、第１，第２，第３回の３回の切削加工により、動力伝達用溝１５における溝部が同時に２個づつ６個作成されるとともに、連続的に面取り加工も行われる。これにより、従来の加工方法に比べて、加工時間の大幅な短縮を実現できる。勿論、面取りも同時的に施されるため、加工時間の短縮は著しい。
また、ブローチ工具２８による切削加工を行うため、精度の高い溝幅寸法Ｌ１をもつ動力伝達用溝１５を得ることができる。
【００３５】
本実施形態のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品１０の加工方法によれば、ブローチ加工により、動力伝達用溝１５が、対向する一対毎に切削される。したがって、１回の切削送りで動力伝達用溝１５の２個づつの溝部１５ａ，１５ｄ、１５ｂ，１５ｅ、１５ｃ，１５ｆが同時的に作成されるため、加工時間の大幅な短縮ができ、生産性の向上を図ることができる。
【００３６】
また、ブローチ加工が、動力伝達用溝１５の溝側面加工と溝底面加工とを同時的に行い、角部面取り加工を連続的に行うので、加工時間を更に短縮することができる。
また、ワーク４０に下溝４０ａを形成する成形工程と、下溝４０ａに位相を合わせた状態でブローチ工具２８を相対的に移動させることにより溝切削を行うブローチ工程とを含む工程により動力伝達用溝１５を加工するので、成形工程とブローチ工程とを連続的に設定できる。
更に、ブローチ加工に用いるブローチ工具２８が、動力伝達用溝１５の溝側面切削用切れ刃２８ａと、溝底面切削用切れ刃２８ｂ、及び溝の両側面がバリエータ部品の端面と成す稜線を面取り切削する面取り切削用切れ刃２９ａとを有するため、ブローチ工具２８により一貫で加工を行うことができる。
【００３７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、動力伝達用溝が、対向する４対の８個の溝部を有する場合や、対向する５対の１０個の溝部を有する場合、及び１対又は２対の溝部を有する場合においても、ワークインデックスによる割り出しを変更するだけで、上記と同様の加工方法によって動力伝達用溝を短時間で作成することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法によれば、動力伝達用溝は、ブローチ加工により対向する一対毎に切削される。したがって、１回の切削送りで、２個の動力伝達用溝が作成されるため、加工時間の大幅な短縮ができ、生産性の向上を図ることができる。
【００３９】
また、ブローチ加工が、動力伝達用溝の溝側面加工と溝底面加工とを同時に行い、角部面取り加工を連続的に行うようにしているので、加工時間を更に短縮することができる。
また、素材に下溝を形成する成形工程と、該下溝に位相を合わせた状態でブローチ工具を相対的に移動させることにより、溝切削を行うブローチ工程とを含む工程により動力伝達用溝を加工するので、成形工程とブローチ工程とを連続的に設定できる。
【００４０】
更に、ブローチ加工に用いるブローチ工具が、動力伝達用溝の溝側面切削用切れ刃と、溝底面切削用切れ刃、及び溝の両側面がバリエータ部品の端面と成す稜線を面取り切削する面取り切削用切れ刃とを有するので、ブローチ工具により一貫して加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法の一実施形態を示し、（ａ）はバリエータ部品の平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図２】本発明のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法の一実施形態を示す加工の流れを説明する各工程の正面図である。
【図３】図２におけるトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法を示し、（ａ）は主要部を説明する平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図４】図２におけるトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法の素材に形成した下溝を説明する断面図である。
【図５】従来のトロイダル型無段変速機の断面図である。
【図６】従来のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法を示し、（ａ）はバリエータ部品の平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【符号の説明】
１０ バリエータ部品
１５ 動力伝達用溝
２８ ブローチ工具
２８ａ 溝側面切削用切れ刃
２８ｂ 溝底面切削用切れ刃
２９ 面取り工具
２９ａ 面取り切削用切れ刃

Claims (2)

1. トロイダル型無段変速機の回転軸が挿通され、駆動軸に係合される複数対の動力伝達用溝を有するバリエータ部品を加工するトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法であって、
   前記動力伝達用溝の溝側面切削用切れ刃と、溝底面切削用切れ刃、及び溝の両側面が前記バリエータ部品の端面と成す稜線を面取り切削する面取り切削用切れ刃とを有するブローチ工具を用い、
   前記動力伝達用溝を、対向する一対毎に、前記動力伝達用溝の溝側面加工と溝底面加工とを同時的に行い、角部面取り加工を連続的に行うブローチ加工により切削することを特徴とするトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法。
2. 前記動力伝達用溝は、素材に下溝を形成する成形工程と、該下溝に位相を合わせた状態で前記ブローチ工具を相対的に移動させることにより前記ブローチ加工を行うブローチ工程とを含む工程により加工されることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機用バリエータ部品の加工方法。

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