JP4858010B2

JP4858010B2 - トロイダル型無段変速機のディスクキャビティ径測定方法

Info

Publication number: JP4858010B2
Application number: JP2006229521A
Authority: JP
Inventors: 龍太岩橋; 邦雄河島
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-08-25
Also published as: JP2008051266A

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機のディスクキャビティ径を測定するための方法に関する。

例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図５および図６に示すように構成されている。図５に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。

入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板（ローディングカム）７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁（中間壁）１３に対しアンギュラ玉軸受１０７を介して支持されるとともに、この仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。

出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面；トラクション面とも言う）２ａ，２ａと出力ディスク３，３の内側面（凹面；トラクション面とも言う）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図６参照）が回転自在に挟持されている。

図５中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図５の右面）は、入力軸１の外周面に形成されたネジ部に螺合されたローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。

図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である図６に示すように、ケーシング５０の内側であって、出力側ディスク３，３の側方位置には、両ディスク３，３を両側から挟む状態で一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂが支持されている。これら一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。そして、後述するトラニオン１５の両端部に設けられた枢軸１４を揺動自在に支持するため、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には、円形の支持孔１８が設けられるとともに、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向の中央部には、円形の係止孔１９が設けられている。

一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂは、ケーシング５０の内面の互いに対向する部分に形成された支持ポスト６４，６８により、支持ポスト６４，６８を支点として揺動できるように支持されている。これらの支持ポスト６４，６８はそれぞれ、入力側ディスク２の内側面２ａと出力側ディスク３の内側面３ａとの間にある第１キャビティ２２１および第２キャビティ２２２にそれぞれ対向する状態で設けられている。

したがって、ヨーク２３Ａ，２３Ｂは、各支持ポスト６４，６８に支持された状態で、その一端部が第１キャビティ２２１の外周部分に対向するとともに、その他端部が第２キャビティ２２２の外周部分に対向している。

第１および第２のキャビティ２２１，２２２は同一構造であるため、以下、第１キャビティ２２１のみについて説明する。

図６に示すように、ケーシング５０の内側において、第１キャビティ２２１には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸（傾転軸）１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図６においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、その本体部である支持板部１６の長手方向(図６の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。

支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、前述したように、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図６の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。前述したように、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受（傾転軸受）３０を介して揺動自在（傾転自在）に支持されている。また、前述したように、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図６の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は円筒面として、支持ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。

なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図６で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。

また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１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１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉２６，２６と、これら各玉２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。

また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。

さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図６の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（枢軸１４から延びる軸部）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。

このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、駆動軸２２の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２および入力軸１に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。

入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位（オフセット）する。例えば、図６の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａ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、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

ところで、上記構成のトロイダル型無段変速機において、入力側ディスク２および出力側ディスク３は、その製造段階において、トラクション面２ａ，３ａが所定の精度に研磨加工されるが、その研磨加工後においては、加工精度を確認するべくディスク２，３のキャビティ径を測定する必要がある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、トロイダル型無段変速機のディスクトラクション面研磨加工後におけるディスクキャビティ径を簡単且つ効果的に精度良く測定することができるディスクキャビティ径測定方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のディスクキャビティ径測定方法は、入力側ディスクのトラクション面と出力側ディスクのトラクション面との間のキャビティ内にパワーローラが傾転自在に転接されて成るトロイダル型無段変速機の前記ディクスのキャビティ径を測定するためのディスクキャビティ径測定方法であって、トラクション面が研磨加工された前記ディスクを測定器にセットする第１のステップと、ディスクの中心軸の高さで、ディスクの中心軸に対して一方側に位置する前記トラクション面の第１の面に触針を接触させる第２のステップと、前記第１の面に接触された前記触針を所定の軸を中心に回転させながら第１の面に沿って移動させることにより、第１の面の曲率を測定する第３のステップと、キャビティ径に相当する長さのゲージを用いて、前記触針に対してディスクをキャビティ分だけ移動させる第４のステップと、キャビティ分だけディスクが移動された状態で、ディスクの中心軸に対して他方側に位置する前記トラクション面の第２の面に触針を接触させる第５のステップと、前記第２の面に接触された前記触針を所定の軸を中心に回転させながら第２の面に沿って移動させることにより、第２の面の曲率を測定する第６のステップと、測定により得られた前記第１の面の曲率および前記第２の面の曲率からトラクション面のキャビティ径を演算する第７のステップとを含むことを特徴とする。

本発明のディスクキャビティ測定方法によれば、触針をトラクション面に接触させた状態で回転移動させるだけで済むので、ディスクトラクション面研磨加工後におけるディスクキャビティ径を簡単且つ効果的に精度良く測定することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、ディスクのキャビティ径を計測する点にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図５および図６と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１〜図３は本発明の実施形態に係るディスクキャビティ測定方法およびディスクキャビティ測定器を示している。また、図４は、トラクション面２ａ（３ａ）が研磨加工されたディスク２（３）を示している。

図４に示すように、ディスク２（３）は、パワーローラ１１との接触外周点Ａおよび接触内周点Ｂをトラクション面２ａ（３ａ）に有する。また、ディスク２（３）は、内径ｄ、トラクション面曲率Ｒ、肉厚ｔを有している。トラクション面曲率Ｒの中心間距離をキャビティ径Ｄと規定する。

図４に示すようなトラクション面研磨加工後のディスク２（３）は、そのキャビティ径Ｄの寸法精度を検査するために、図１に示すように、測定器の基盤２００にセットされる。この場合、ディスク２(３)は、その背面１０４および外周面１０２が基盤２００の基準面に対して当て付けられる（第１のステップ）。

続いて、ディスク２(３)の中心軸Ｏ´の高さで（図２参照）、ディスク２(３)の中心軸Ｏ´に対して一方側に位置するトラクション面２ａ(３ａ)の第１の面αに測定器の触針２０２を接触させる（第２のステップ）。そして、第１の面αに接触された触針２０２を回転軸２０６を中心に回転させながら第１の面αに沿って接触外周点Ａと接触内周点Ｂとの間で移動させることにより、第１の面αの曲率Ｒ_αを測定する（第３のステップ）。このとき、曲率Ｒ_αおよび第１の面αの形状が測定器の所定の表示部に表示される。

その後、図３に示すように、設計図上のキャビティ径Ｄに相当する長さのゲージ２１０を用いて、触針２０２に対してディスク２(３)を移動させる（第４のステップ）。ディスク２(３)を移動させたら、ディスク２(３)の中心軸Ｏ´に対して他方側（線対称の位置）に位置するトラクション面２ａ(３ａ)の第２の面βに触針２０２を接触させる（第５のステップ）。そして、先と同様に、第２の面βに接触された触針２０２を回転軸２０６を中心に回転させながら第２の面βに沿って接触外周点Ａと接触内周点Ｂとの間で移動させることにより、第２の面βの曲率Ｒ_βを測定する（第６のステップ）。このときも、曲率Ｒ_βおよび第２の面βの形状が測定器の所定の表示部に表示される。

また、これと同時に、測定器の演算処理部２０４は、トラクション面２ａ(３ａ)に沿って移動される触針２０２からの情報に基づいて、すなわち、測定により得られた第１の面αの曲率Ｒ_αおよび第２の面βの曲率Ｒ_βから、トラクション面２ａ(３ａ)の曲率Ｒ、トラクション面２ａ(３ａ)の形状、トラクション面２ａ(３ａ)の曲率中心間の距離を演算する。また、このとき、第２の面βの曲率中心と第１の面αの曲率中心との間の距離とキャビティ径Ｄとの差が測定器の所定の表示部に表示される。

以上のように、本測定では、ディスク２(３)を設計図上のキャビティ径Ｄ分だけ移動させて曲率を測定するが、移動して測定した触針２０２の回転中心と測定により得られる曲率Ｒ_β中心との差が正しいキャビティ径Ｄに対する差となる（そのため、本実施形態では、触針２０２の回転中心と第２の面βの曲率Ｒ_βの中心との間の差を、ディスクのトラクション面における追加工分として求めるステップが行なわれる）。そのため、キャビティ径Ｄに相当するゲージ２１０はゼロ公差で作成する必要がある。また、測定により得られた曲率中心間距離とキャビティ径Ｄに差がある場合は、その差分を追加工（再度、トラクション面を公差内で研磨加工）し、キャビティ径公差内に収まるように仕上げる必要がある。

なお、ディスク２(３)のトラクション面２ａ(３ａ)の研磨加工は、総型ドレッサによる成形砥石と、ワーク受けである治具（バッキングプレート、シュー）とを用いて行なわれる。治具セットが正確に形成されていればキャビティ径Ｄがずれることは殆どあり得ないが、キャビティ径Ｄがずれていないことを確認するためにも本測定器が必要となる。ディスク２(３)は研磨加工後に全数が本測定器により検査されるが、検査によりキャビティ径Ｄのずれが生じていることが確認された場合には直ちに追加工等の対処が成される。また、本測定器は、キャビティ径、トラクション面曲率以外に、トラクション面の形状も同時に測定できる点で有益である。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機の他、トラニオンが無いフルトロイダル型無段変速機におけるディスクのキャビティ径測定に適用することができる。

本発明の実施形態に係る測定器にディスクをセットして触針をトラクション面に接触させた状態を示す一部断面を有する平面図である。図１のＺ方向矢視図である。ゲージを用いてディスクをキャビティ径分だけ移動させた状態を示す一部断面を有する平面図である。トラクション面が研磨加工されたディスクを示している。従来から知られているトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

符号の説明

２入力側ディスク
２ａトラクション面
３出力側ディスク
３ａトラクション面
１１パワーローラ
２００基盤
２０２触針
２０４演算処理部
２０６回転軸（所定の軸）
α 第１の面
β 第２の面

Claims

入力側ディスクのトラクション面と出力側ディスクのトラクション面との間のキャビティ内にパワーローラが傾転自在に転接されて成るトロイダル型無段変速機の前記ディクスのキャビティ径を測定するためのディスクキャビティ径測定方法であって、
トラクション面が研磨加工された前記ディスクを測定器にセットする第１のステップと、
ディスクの中心軸の高さで、ディスクの中心軸に対して一方側に位置する前記トラクション面の第１の面に触針を接触させる第２のステップと、
前記第１の面に接触された前記触針を所定の軸を中心に回転させながら第１の面に沿って移動させることにより、第１の面の曲率を測定する第３のステップと、
キャビティ径に相当する長さのゲージを用いて、前記触針に対してディスクをキャビティ分だけ移動させる第４のステップと、
キャビティ分だけディスクが移動された状態で、ディスクの中心軸に対して他方側に位置する前記トラクション面の第２の面に触針を接触させる第５のステップと、
前記第２の面に接触された前記触針を所定の軸を中心に回転させながら第２の面に沿って移動させることにより、第２の面の曲率を測定する第６のステップと、
測定により得られた前記第１の面の曲率および前記第２の面の曲率からトラクション面のキャビティ径を演算する第７のステップと、
を含むことを特徴とするディスクキャビティ径測定方法。
前記第６のステップにおける前記触針の回転中心と前記第２の面の曲率の中心との間の差を、ディスクのトラクション面における追加工分として求めるステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のディスクキャビティ径測定方法。