JP4915287B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

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両方の面に多数の凹溝（微細溝）を設ける構造で、これら各ディスク並びに各パワーローラの耐久性の確保を図るものである。

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９、１０は、現在実施されている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９の表裏方向、図１０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９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９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９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。ここで、このトラクションオイルの摩擦係数（トラクション係数）の値は決まっており、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の耐久性が低下し易くなる可能性がある。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、互いに交叉する状態で、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。ところで、この様な構造で、高容量化（許容伝達トルクの増大）等を図るべく、上記トラクション係数を大きく向上させる場合には、例えば上記各凹溝の深さを大きく（深く）する事が考えられる。

但し、この様に各凹溝の深さを大きく（深く）すると、これら各凹溝を形成する為の加工具の寿命を確保しにくくなり、製造コストが嵩む可能性がある。又、上記各凹溝を例えば転造加工により形成する場合には、これら被加工面であるトラクション面に割れ等の損傷が発生し易くなったり、曲げ疲労が低下し易くなる可能性がある。これに対して、例えば上記各凹溝を、各ディスク１、６の軸方向片側面と各パワーローラ８の周面との両方の面に設ければ、上記各凹溝の深さを過度に大きく（深く）しなくても、トラクション係数を大きく向上できる。但し、この様に各ディスク１、６と各パワーローラ８との両方の面に上記各凹溝を形成する場合、これら各凹溝を当該面（トラクション面）に単に形成するだけでは、これら各ディスク１、６や各パワーローラ８の耐久性を確保しにくくなる可能性がある。この点に関し、以下に説明する。

即ち、上述の特許文献１〜４に記載された構造の場合、上記各ディスク１、６の軸方向片側面や各パワーローラ８の周面に多数の凹溝を、当該部材の中心軸（回転軸）をその中心としたらせん状に形成したり、或は、同心円状に形成する。ここで、例えば図１１に示す様に、上記各ディスク１、６の入力側、出力側各側面３、７並びに各パワーローラ８の周面１８に各凹溝１５、１５を、同心円状に形成した場合を考える。尚、この図１１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。実際には、上記各凹溝１５、１５の深さは、上述の様に０．１〜８μｍ程度、溝幅は１０〜５００μｍ程度、溝ピッチは２５〜５００μｍ程度である。そして、この様に同心円状に各凹溝１５、１５を形成した構造の場合、上記各ディスク１、６同士の間の変速比、即ち、上記各パワーローラ８、８の傾き（傾斜角）によっては、上記各ディスク１、６の入力側、出力側各側面３、７と各パワーローラ８の周面１８との転がり接触部の接触面積を、十分に確保できなくなる可能性がある。

即ち、上述の様に同心円状に凹溝１５、１５を形成した構造の場合、上記転がり接触部で、これら各凹溝１５、１５同士が互いに平行に対向する。ここで、転がり接触部の接触状態を模式的に示す、図１２（ａ）の様に、上記各凹溝１５、１５同士が、互いに同じ位置関係で常に対向しているのであれば、上記転がり接触部の実質的な接触面積（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）が必要以上に小さくなる事はない。但し、上記各ディスク１、６同士の間の変速比によっては、同じく図１２（ｂ）に示す様に、上記各凹溝１５、１５同士の位置関係がずれ、上記転がり接触部の実質的な接触面積が小さくなる可能性がある。尚、図示は省略するが、トラクション面に凹溝をらせん状に形成した場合に就いても、転がり接触部で各凹溝同士が互いに平行に対向する点に関しては、上述の様な同心円状の凹溝１５、１５を形成した場合と略同様である（互いに対向する凹溝同士の平行度が極く僅かに異なるだけで、接触面積が小さくなる点に関しては同様である）。

そして、この様に接触面積が小さくなると、転がり接触部の面圧が増大し、著しい場合にはこの転がり接触部でトラクション面同士が金属接触する可能性がある。上記各ディスク１、６同士の間の変速比は、運転状況等に応じて変化する。但し、例えば定速走行時等、変速比が一定のまま運転される状態もあり得る。そして、この様な状態で、上記転がり接触部の接触面積が小さくなると、上記各ディスク１、６や上記各パワーローラ８、８の耐久性が低下し易くなる可能性があり、好ましくない。

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

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両面に多数の凹溝（微細溝）を設ける構造で、上記各ディスク並びに各パワーローラの耐久性の確保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並びに上記各ディスクの軸方向片側面にそれぞれ、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０．５〜３．０μｍである、多数の凹溝を、互いに交叉する状態で形成している。

特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記各パワーローラの周面に形成したパワーローラ側各凹溝と上記各ディスクの軸方向片側面に形成したディスク側各凹溝とのうちの少なくとも一方の側の各凹溝を、これら各凹溝が形成された面（凹曲面であるディスクの片側面、凸曲面であるパワーローラの周面）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）。又、このなす角を、当該部材の径方向外側に比べ同じく内側で大きくする（外径側の角度＜内径側の角度）。そして、上記各ディスク同士の間の変速比に拘わらず｛各パワーローラの傾き（傾転角）に拘わらず｝、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転がり接触部で、上記パワーローラ側各凹溝と上記ディスク側各凹溝とを、互いに角をなして対向させている。尚、請求項２に記載した様に、ディスク側各凹溝を、ディスクの軸方向片側面のうちの径方向一部（トラクション係数を特に確保する必要のある変速比の状態で各パワーローラの周面と転がり接触する部分）にのみ形成する事もできる。この場合には、このディスク側各凹溝とパワーローラ側各凹溝とが、全変速範囲に亙って常にその転がり接触部で対向する事がなくなる。但し、この転がり接触部でこれらパワーローラ側各凹溝とディスク側各凹溝とが互いに対向する状態では、これらパワーローラ側各凹溝とディスク側各凹溝とが互いに角をなす様にする。
何れにしても、上記パワーローラ側各凹溝とディスク側各凹溝とのなす角は、例えば請求項３に記載した様に、５〜９０度、より好ましくは請求項４に記載した様に、５〜４５度とする。又、更に好ましくは、１０〜４５度、２０〜４５度、３０〜４５度とする。

尚、上記なす角は、その角度が大きい程（９０度に近い程）、転がり接触部の実質的な接触面積を大きくでき、トラクション伝達が行なわれない部分の面積（トラクション面のうちで各凹溝同士が対向する部分、並びに、各凹溝から外れた部分と相手面の凹溝とが対向する部分の面積）を小さくできる。但し、上記各凹溝の形成し易さを考慮すれば、上記なす角を４５度以下とする事がより好ましい。これに対して、上記なす角が小さくなり過ぎると（例えば５度以下になると）、変速比によっては、上記転がり接触部の実質的な接触面積が過度に小さくなる（トラクション伝達が行なわれない面積が過度に大きくなる）可能性がある。そこで、上記なす角は、上記転がり接触部の実質的な接触面積と上記各凹溝の形成し易さとの関係から、上述の様に５〜９０度、より好ましくは５〜４５度（更に好ましくは、１０〜４５度、２０〜４５度、３０〜４５度）とする。

尚、本発明の様なパワーローラ側各凹溝又はディスク側各凹溝を形成する場合には、これら各凹溝を形成すべき部材（ディスク、各パワーローラ）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。そして、この様に凹溝を形成すべき部材並びに加工具を定速で回転並びに変位させる事により、これら各凹溝を形成すべき面にこれら各凹溝を、当該面の法線方向から見て、当該部材の円周方向に対するなす角（仮想同心円と各凹溝とのなす角）が当該部材の径方向外側に比べ同じく内側で大きくなる状態で形成する。

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、各ディスク並びに各パワーローラの耐久性の確保を図れる。
即ち、上記各凹溝を、上記各ディスクの軸方向片側面と上記各パワーローラの周面との両方の面（両方のトラクション面）に形成する為、上記各凹溝の深さを浅くしても（過度に深くしなくても）、トラクション係数を十分に確保できる。この為、これら各凹溝を形成する為の加工具の寿命を確保し易くでき、製造コストの低減を図れる。又、これら各凹溝を転造により形成する場合には、これら各凹溝を形成する被加工面に割れを発生しにくくできると共に、曲げ疲労が低下する事も防止できる。

しかも、上述した様に、上記各ディスク同士の間の変速比に拘わらず、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転がり接触部（トラクション部）で、上記各パワーローラの周面に形成されたパワーローラ側各凹溝と上記各ディスクの軸方向片側面に形成されたディスク側各凹溝とが、互いに角をなして対向する。この為、例えば、或る変速比で、転がり接触部の実質的な接触面積（転がり接触部のうちで各凹溝から外れた部分同士の接触面積の総和）が過度に小さくなってしまう事がない。この為、この様な接触面積が過度に小さい状態のまま運転される事による、上記転がり接触部の過大面圧や金属接触を防止でき、上記各ディスクや上記各パワーローラの耐久性を確保できる。

又、上述の様にディスク側各凹溝とパワーローラ側各凹溝とを互いに角をなして対向させる為には、これらパワーローラ側各凹溝とディスク側各凹溝とのうちの少なくとも一方の側の各凹溝を、これら各凹溝を形成した面（凹曲面、凸曲面の断面形状）の法線方向から見て、これら各凹溝を形成した部材の円周方向に対し角をなす（当該部材の仮想同心円と各凹溝とが角をなす）様にする。そして、この場合に、このなす角を、当該部材の外径側に比べ内径側で大きくすれば、上記各凹溝の形成を低コストで行なえる。この理由は、この様な各凹溝を、これら各凹溝を形成すべき部材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（精密加工バイト等の切削工具、或いは、超仕上砥石等の研削工具）を被加工面に当接させた状態で、上記加工具を上記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）させる事により形成できる為である。又、この様に定速で回転並びに変位させる事により上述の様な凹溝を形成できる理由は、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。従って、上記各凹溝の加工時に、これら各凹溝を形成すべき部材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必要がない為、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。そして、その分、この加工装置の低廉化を図れ、上記各凹溝を形成する為に必要なコストを低減できる。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１、３、４に対応する、本発明の実施の形態の第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１９、２０を形成する構造で、各ディスク１６｛入力側ディスク１、出力側ディスク６に相当（図９参照）｝並びに各パワーローラ８の耐久性の確保を図るべく、上記各凹溝１９、２０の道筋を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図９、１０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９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０．５〜３．０μｍの深さを有する多数のディスク側凹溝１９、１９を、当該片側面１７の全体に亙り形成している。又、これと共に、図３に示す様に、各パワーローラ８の周面１８にも、例えば８μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更に好ましくは０．５〜３．０μｍの深さを有する多数のパワーローラ側凹溝２０、２０を、当該周面１８の全体に亙り形成している。

尚、これら図１〜３（並びに後述する図４〜８）は、前述した図１１と同様に、これら各凹溝１９、２０の形成状態を分かり易くする為に、これら各凹溝１９、２０を誇張して模式的に｛凹溝１９、２０の溝幅、溝ピッチＰ_１９、Ｐ_２０を実際の関係よりも大きく｝描いている。実際には、上記各凹溝１９、２０の深さは、上述の様に８μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、更に好ましくは０．５〜３．０μｍとし、溝幅は１０〜５００μｍとし、溝ピッチＰ_１９、Ｐ_２０は２５〜５００μｍとする。そして、この様な凹溝１９、２０を、超仕上げにより平滑面とされた上記ディスク１６の片側面１７並びに上記各パワーローラ８の周面１８に、精密加工バイトを使用した切削加工で形成している。尚、後述する様に、上記ディスク側各凹溝１９、１９とパワーローラ側各凹溝２０、２０との溝深さは、互いに同じにしても良いし、互いに異ならせても良い。

何れにしても、本例の場合には、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（トラクション部）で、上記パワーローラ側各凹溝２０、２０と上記各ディスク側各凹溝１９、１９とが、互いに角をなして（例えば５〜９０度、より好ましくは５〜４５度の角をなして）対向する様にしている。この為に、本例の場合は、上記パワーローラ側各凹溝２０、２０を、上記パワーローラ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。一方、上記ディスク側各凹溝１９、１９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と上記ディスク側各凹溝１９、１９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、上記ディスク側各凹溝１９、１９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、上記ディスク側各凹溝１９、１９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、上記ディスク側各凹溝１９、１９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に上記ディスク側各凹溝１９、１９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とディスク側各凹溝１９、１９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、上記ディスク側各凹溝１９、１９のピッチＰ_１９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、凹溝の形成に必要なコストの低減を図れる。又、転造加工により、上記ディスク側各凹溝１９、１９や前記パワーローラ側各凹溝２０、２０を形成しても良い。又、上記ディスク側各凹溝１９、１９は、上記軸方向片側面１７の法線方向から見て、上記ディスク１６の円周方向に対し角をなしていれば良く、図１、２に示した様な道筋にのみ限定するものではない。又、これらディスク側各凹溝１９、１９や上記パワーローラ側各凹溝２０、２０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。

上述の様な本例によれば、トラクション係数の向上を図る為の多数の凹溝１９、２０を形成した構造で、各ディスク１６並びに各パワーローラ８の耐久性の確保を図れる。
即ち、上記各凹溝１９、２０を、上記各ディスク１６の軸方向片側面１７と上記各パワーローラ８の周面１８との両方の面（両方のトラクション面）に形成する為、上記各凹溝１９、２０の深さを浅くしても（過度に深くしなくても）、トラクション係数を十分に確保できる。この為、これら各凹溝１９、２０を形成する為の加工具の寿命を確保し易くでき、製造コストの低減を図れる。又、これら各凹溝１９、２０を転造により形成する場合には、これら各凹溝１９、２０を形成する被加工面に割れを発生しにくくできると共に、曲げ疲労が低下する事も防止できる。

しかも、本例の場合には、上述した様に、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（トラクション部）で、上記パワーローラ側各凹溝２０、２０と上記ディスク側各凹溝１９、１９とを、互いに角をなして対向させている。この為、例えば或る変速比で、転がり接触部の実質的な接触面積（転がり接触部のうちで各凹溝１９、２０から外れた部分同士の接触面積の総和）が小さくなってしまう事はない。この為、この様な接触面積が小さい状態のまま運転される事による、上記転がり接触部での過大面圧や金属接触の発生を防止でき、上記各ディスク１６や上記各パワーローラ８の耐久性を確保できる。

又、本例の場合は、上述の様にディスク側各凹溝１９、１９とパワーローラ側各凹溝２０、２０とを互いに角をなして対向させる為に、このうちのディスク側各凹溝１９、１９を、これらディスク側各凹溝１９、１９を形成した凹曲面である片側面１７の法線方向から見て、上記ディスク１６の円周方向に対し角をなす（ディスク１６の仮想同心円と各凹溝１９、１９とが角をなす）様に形成している。しかも、このなす角を、このディスク１６の外径側に比べ内径側で大きくしている。この為、上記ディスク側各凹溝１９、１９の形成を低コストで行なえる。この理由は、上述した様に、このディスク側各凹溝１９、１９を、上記各ディスク１６と加工具とを定速で回転並びに変位させる事により形成できる為である。又、この様に定速で回転並びに変位させる事により上述の様なディスク側各凹溝１９、１９を形成できる理由は、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。

尚、上記ディスク側各凹溝１９、１９とパワーローラ側各凹溝２０、２０とは、互いに同じ溝深さ、溝幅、溝ピッチＰ_１９、Ｐ_２０（Ｐ_１９＝Ｐ_２０）にしても良いし、これらの寸法を互いに異ならせて（Ｐ_１９≠Ｐ_２０）も良い。この場合に、例えば溝深さは、上記各ディスク１６と各パワーローラ８とのうちで、寿命が短くなる方を浅くする事が好ましい。又、上記ディスク側各凹溝１９、１９とパワーローラ側各凹溝２０、２０とのうちで、溝加工をし易い方の溝深さを深くする事もできる。例えば、同心円状（又はらせん状）のパワーローラ側各凹溝２０、２０の溝深さを深くしたり、或は、凹曲面に形成するディスク側各凹溝１９、１９の溝深さを深くする事ができる。何れにしても、上記ディスク側各凹溝１９、１９とパワーローラ側各凹溝２０、２０の溝深さ、溝幅、溝ピッチＰ_１９、Ｐ_２０は、必要なトラクション係数、耐久性、加工コスト等に応じて設定（規制）する。又、転がり接触部に於ける、ディスク側各凹溝１９、１９とパワーローラ側各凹溝２０、２０とのなす角に関しても、同様に設定（規制）する。

［実施の形態の第２例］
図４、５は、請求項１、３、４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、図４に示す様に、各ディスク側各凹溝１９、１９を、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）に形成している。一方、パワーローラ側各凹溝２０、２０は、図５に示す様に、各パワーローラ８の周面１８の法線方向から見て、これら各パワーローラ８の円周方向に対し角をなす様に形成している。そして、本例の場合も、このなす角を、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。
その他の構成及び作用は、なす角を持たせる凹溝をパワーローラ側各凹溝２０、２０とした点、これらパワーローラ側各凹溝２０、２０を形成する面（周面１８）が球状凸面（凸曲面）である点が異なる以外、これらパワーローラ側各凹溝２０、２０の形成方法も含め、前述した実施の形態の第１例と同様である。この為、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第３例］
図６〜８は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合も、上述の実施の形態の第２例と同様に、各ディスク側各凹溝１９、１９を、各ディスク１６ａ、１６ｂ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。但し、本例の場合には、上記各ディスク１６ａ、１６ｂの軸方向片側面１７のうち、トラクション係数を特に確保する必要のある変速比の状態で、各パワーローラ８の周面１８と転がり接触する部分にのみ、上記各ディスク側各凹溝１９、１９を形成している（片側面１７全体に亙って形成してはいない）。具体的には、前述の図９に示す様な、入力側ディスク１、１と出力側ディスク６、６との間の変速比が減速状態で、これら各ディスク１、６の入力側、出力側内側面３、７のうちの、上記各パワーローラ８の周面１８と当接する部分にのみ、上記ディスク側各凹溝１９、１９を形成している。

この為に、本例の場合には、図６に示す様に、入力側ディスク１となるディスク１６ａに形成する各ディスク側各凹溝１９、１９を、このディスク１６ａ（１）の軸方向片側面（入力側内側面）１７（３）のうちで、径方向内寄り部から内端部に至るまでの範囲にのみ、形成している。これに対して、図７に示す様に、出力側ディスク６となるディスク１６ｂに形成する各ディスク側各凹溝１９、１９を、このディスク１６ｂ（６）の軸方向片側面（出力側内側面）１７（７）のうちで、径方向外寄り部から外端部に至るまでの範囲にのみ、形成している。

又、本例の場合、図８に示す様に、パワーローラ側各凹溝２０、２０を、各パワーローラ８の周面１８の法線方向から見て、これら各パワーローラ８の円周方向に対し角をなす様に形成している。そして、本例の場合も、このなす角を、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。但し、本例の場合には、前述の実施の形態の第２例のパワーローラ側各凹溝２０、２０（図５参照）に比べ、形成する本数を少なくすると共に、溝ピッチ並びに溝幅を大きくしている。

この様な本例の場合は、上記ディスク側各凹溝１９、１９とパワーローラ側各凹溝２０、２０とが、トロイダル型無段変速機の全変速範囲に亙ってその転がり接触部（トラクション部）で常に対向する事はない。但し、この転がり接触部でこれらパワーローラ側各凹溝２０、２０とディスク側各凹溝１９、１９とが互いに対向する状態で、即ち、減速状態では、これらパワーローラ側各凹溝２０、２０とディスク側各凹溝１９、１９とが互いに角をなす。この様な減速状態で、転がり接触部となる部分にディスク側各凹溝１９、１９を形成した本例の場合には、各パワーローラ８を回転自在に支持するスラスト玉軸受や入力回転軸２、トラニオン９（図９、１０参照）に加わる最大荷重の低減を図れ、装置を小型化に構成できる。この点に関しては、前述した実施の形態の第１、２例も同様である。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１、２例と同様である為、重複する説明は省略する。
尚、図示は省略するが、ディスク側各凹溝を、入力側、出力側各ディスクの入力側、出力側各内側面のうち、変速比が増速状態で、各パワーローラの周面と当接する部分にのみ、形成する事もできる。又、変速比が１の状態で、各パワーローラの周面と当接する部分にのみ、形成する事もできる。

又、前述した実施の形態の各例は、ディスク側各凹溝とパワーローラ側各凹溝とのうちの何れか一方の凹溝に、円周方向に対する角を持たせると共に、同じく他方の凹溝を、同心円状（又はらせん状）としている（角を持たせていない）。但し、これらディスク側各凹溝とパワーローラ側各凹溝との両方の凹溝に、円周方向に対する角を持たせる事もできる。何れの場合も、トロイダル型無段変速機の変速比に拘わらず、転がり接触部で、上記パワーローラ側各凹溝とディスク側各凹溝とが、互いに角（例えば５〜９０度の角、より好ましくは５〜４５度の角）をなして対向する様にする。

本発明の実施の形態の第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。 本発明の実施の形態の第２例を示す図１と同様の図。 同じく図３と同様の図。 本発明の実施の形態の第３例を示す図１と同様の図で、入力側ディスクに相当する。 同じく出力側ディスクに相当する図６と同様の図。 同じく図３と同様の図。 従来構造の１例を示す断面図。 図９のＡ−Ａ断面に相当する図。 凹溝を設ける構造で不具合の生じる可能性を説明する為の模式図。 転がり接触部の拡大断面図。

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、１６ａ、１６ｂ ディスク
１７ 片側面
１８ 周面
１９ ディスク側凹溝
２０ パワーローラ側凹溝

Claims (4)

1. 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並びに上記各ディスクの軸方向片側面にそれぞれ多数の凹溝を、互いに交叉する状態で形成したトロイダル型無段変速機に於いて、上記各パワーローラの周面に形成したパワーローラ側各凹溝と上記各ディスクの軸方向片側面に形成したディスク側各凹溝とのうちの少なくとも一方の側の各凹溝が、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、このなす角が、当該部材の径方向外側に比べ同じく内側で大きくなっており、上記各ディスク同士の間の変速比に拘わらず、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転がり接触部で、上記パワーローラ側各凹溝と上記ディスク側各凹溝とを、互いに角をなして対向させた事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. ディスク側各凹溝は、ディスクの軸方向片側面のうちの径方向一部にのみ形成されており、このディスク側各凹溝とパワーローラ側各凹溝とが、全変速範囲に亙って常にその転がり接触部で対向する事はないが、この転がり接触部でこれらパワーローラ側各凹溝とディスク側各凹溝とが互いに対向する状態で、これらパワーローラ側各凹溝とディスク側各凹溝とを互いに角をなす様にした、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
3. 転がり接触部で、パワーローラ側各凹溝とディスク側各凹溝とのなす角が、５〜９０度である、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。
4. 転がり接触部で、パワーローラ側各凹溝とディスク側各凹溝とのなす角が、５〜４５度である、請求項３に記載したトロイダル型無段変速機。

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