JP5045040B2

JP5045040B2 - 超仕上用砥石

Info

Publication number: JP5045040B2
Application number: JP2006249095A
Authority: JP
Inventors: 栄治鉦打; 高橋　　毅; 誉洋大野; 剛木村
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2026-09-14
Also published as: US20080066386A1; EP1900478B1; JP2008068362A; DE602007003159D1; US8007551B2; EP1900478A1

Description

本発明は、トロイダル型無段変速機のディスクやスラスト玉軸受のような、スラストを受ける軌道面を有する被加工物の当該軌道面を超仕上加工する超仕上用砥石に関する。

例えばトロイダル型無段変速機のディスクには、断面が円弧状となる軌道面が周方向に連続して形成されている（例えば、特許文献１参照。）。図５は、このようなディスク１０を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。図において、ディスク１０の中心には、シャフト（図示せず。）への取付孔１０ｂが形成され、また、片面には軌道面１０ａが形成されている。予め図示のような所定の形状に形成された軌道面１０ａは、さらに、ディスク１０を軸周りに回転させて、超仕上用砥石により超仕上加工される。

図６は、軌道面１０ａに超仕上用砥石１１を当接させた状態のディスク１０の断面図である。超仕上用砥石１１は、支持部１２により支持され、軌道面１０ａの曲率中心Ｐを中心として、所定角度範囲内で揺動する。このような超仕上用砥石１１によって、軌道面１０ａに超仕上加工が施される。

図５において、ディスク１０の径方向に直交する任意の断面として例えば図示のＡ−Ａ断面からＧ−Ｇ断面までの７断面を想定すると、３次元曲面である軌道面１０ａは、例えば中間のＤ−Ｄ断面でフラットな形状となり、ここから径方向内方へ、Ｅ−Ｅ断面、Ｆ−Ｆ断面、Ｇ−Ｇ断面の順に、断面の中央が徐々に盛り上がった凸形状となる。一方、径方向外方には、Ｃ−Ｃ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ａ−Ａ断面の順に、断面の中央が徐々に凹んだ凹形状となる。

図７の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、従来使用されている超仕上用砥石１１の正面図及び側面図である。超仕上用砥石１１の幅Ｗは一定であり、側面から見るといわゆる蒲鉾形の形状となっている。ワーク（ディスク）馴染ませ後の砥面１１ａについて、軌道面１０ａに対応するＡ−Ａ断面からＧ−Ｇ断面までの７断面を想定すると、中間のＤ−Ｄ断面でフラットな形状となり、ここから径方向内方へ、Ｅ−Ｅ断面、Ｆ−Ｆ断面、Ｇ−Ｇ断面の順に、断面の中央が徐々に凹んだ凹形状となる。一方、径方向外方には、Ｃ−Ｃ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ａ−Ａ断面の順に、断面の中央が徐々に盛り上がった凸形状となる。すなわち、軌道面１０ａと砥面１１ａとは、互いの表面形状が凹凸の関係で合致する。

特開２００２−２９５６１８号公報（図１）

上記超仕上用砥石１１は、前述のように揺動が可能である。軌道面１０ａと砥面１１ａとの表面形状が合致した位置（例えば揺動の角度中心位置）から、図６に示すように超仕上用砥石１１が径方向外方にｄω揺動した場合、軌道面１０ａに対して当接する砥面がずれて、例えば前述の例では、軌道面のＤ−Ｄ断面に対して、砥面のＥ−Ｅ断面が当接する関係となる。図８は、このように軌道面１０ａと砥面１１ａとが互いにずれた場合の両者の接触状態を示す図である。図において、実線は砥面１１ａの形状を、破線は軌道面１０ａの形状を、それぞれ表している。曲率は凸１，凸２，凸３の順に、また、凹１，凹２，凹３の順に大きくなる。

この場合、一断面で見た砥面１１ａが、砥面全体で軌道面１０ａに接するのではなく、断面形状における左右のエッジが当接する状態となる。しかし、実際には曲率が小さいほどエッジ近傍も当接する。ところが、図示のように、径方向内方ほど当接が両端に集中し、エッジロードが高い状態となる。この結果、場所によって加工条件が不均一となり、超仕上の仕上げムラが生じるという問題点がある。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、超仕上用砥石が揺動しても仕上げムラの発生が抑制される超仕上用砥石を提供することを目的とする。

本発明の超仕上用砥石は、スラストを受ける軌道面が周方向に連続して形成され、径方向における軌道面の断面形状が円弧状である被加工物について、当該軌道面を超仕上加工する超仕上用砥石であって、前記軌道面及びこれに接する砥面を、前記被加工物の径方向に直交する複数の断面で見たとき、当該超仕上砥石が前記軌道面に対して径方向に揺動した際に砥面の左右のエッジにおいて当該砥面とこれに接する前記軌道面との間に形成される交差角度が均一化されるように、径方向外方から内方に向かって漸次、前記断面における砥面の幅が狭くなる形状を有するものである。

上記のように構成された超仕上用砥石においては、径方向への揺動により、各断面で見た砥面の左右のエッジが軌道面に当接するが、砥面と軌道面との交差角度が各断面で均一化される。これにより当接状態が均一化され、エッジロードが均一化される。
なお、例えば、被加工物の軌道面を上記複数の断面で見た場合の軌道面形状は、中間の断面でフラットな形状、中間から径方向外方側になるほど徐々に断面の中央が凹んでいく凹形状、及び、中間から径方向内方側になるほど徐々に断面の中央が盛り上がっていく凸形状である。また、超仕上用砥石の砥面を、上記複数の断面で見た場合の砥面形状は、中間の断面でフラットな形状、中間から径方向内方側になるほど徐々に断面の中央が凹んでいく凹形状、及び、中間から径方向外方側になるほど徐々に断面の中央が盛り上がっていく凸形状である。

本発明の超仕上用砥石によれば、揺動により砥面の左右のエッジが軌道面に当接する状態となっても、仕上げムラの発生が抑制される。

以下、本発明の一実施形態による超仕上用砥石について図面を参照して説明する。被加工物は、図５に示した前述のトロイダル型無段変速機のディスク１０である。
図１は、超仕上用砥石１を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。また、図２は、斜視図である。各図において、ディスク１０の径方向に相当する砥面１ａの径方向をＹ方向として、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を図示のようにとると、超仕上用砥石１の砥面１ａと反対側の裏面１ｂ並びに、径方向内方側端面１ｃ及び径方向外方側端面１ｄは平面若しくは略平面である。

一方、側面から見た砥面１ａの形状はＺ方向に凸な円弧であり、Ｙ方向の中心で最も厚くなっている。砥面１ａのＸ方向の幅は、Ｙ方向の上方から下方に、すなわち、径方向外方から内方に向かって、漸次、径方向と直交する方向へ砥面１ａの幅が狭くなる形状を有
する（言い換えれば、径方向内方から外方に向かって、漸次、径方向と直交する方向へ砥面１ａの幅が拡がる形状を有する。）。また、両側面１ｅ，１ｆは、平面に近い緩やかな曲面であり、例えば、曲率半径が僅かに異なる複数の曲面によって構成される。

図２において、砥面１ａについて、軌道面１０ａ（図５）に対応するＡ−Ａ断面からＧ−Ｇ断面までの７断面（Ｘ−Ｚ平面に平行な断面）を想定すると、中間のＤ−Ｄ断面でフラットな形状となり、ここから径方向内方へ、Ｅ−Ｅ断面、Ｆ−Ｆ断面、Ｇ−Ｇ断面の順に、断面の中央が徐々に凹んだ凹形状となる。一方、径方向外方には、Ｃ−Ｃ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ａ−Ａ断面の順に、断面の中央が徐々に盛り上がった凸形状となる。このようにして、軌道面１０ａと砥面１ａとは、互いの表面形状が凹凸の関係で合致する。

図４は、軌道面１０ａに超仕上用砥石１を当接させた状態のディスク１０の断面図である。超仕上用砥石１は、支持部２により支持され、軌道面１０ａの曲率中心Ｐを中心として、所定角度範囲内で揺動する。このような超仕上用砥石１によって、軌道面１０ａに超仕上加工が施される。

軌道面１０ａと砥面１ａとの表面形状（曲面）が合致した位置（例えば揺動の角度中心位置）から、図４に示すように超仕上用砥石１が径方向外方にｄω揺動した場合、軌道面１０ａに対して当接する砥面がずれて、例えば前述の例では、軌道面のＤ−Ｄ断面に対して、砥面のＥ−Ｅ断面が当接する関係となる。図３は、このように軌道面１０ａと砥面１ａとが互いにずれた場合にこれらを、径方向（Ｙ方向）に直交する断面（Ｘ−Ｚ平面に平行な断面）の複数（７）箇所で見たときの接触状態を示す図である。図において、実線は砥面１ａの形状を、破線は軌道面１０ａの形状を、それぞれ表している。曲率は凸１，凸２，凸３の順に、また、凹１，凹２，凹３，凹４の順に大きくなる。

図３において、各断面で見た砥面１ａは、左右のエッジにおいて軌道面１０ａに当接する。また、砥面１ａ及び軌道面１０ａは、径方向のどの断面で見るかによって、曲率が変化する。そこで、各断面における砥面１ａの両エッジにおいて砥面１ａと軌道面１０ａとの交差角度ｄθが、すべて同一となるように、砥面１ａの幅Ｗを変化させる。すなわち、径方向内方に至るほど、砥面１ａの幅を漸次狭くする。これにより、砥面１ａの両エッジ及びその近傍における砥面１ａと軌道面１０ａとの当接状態が均一化され、エッジロードが均一化される。従って、どの場所でも加工条件が均一となり、超仕上の仕上げムラ発生が抑制される。

上記のような砥面１ａの幅の変化は、任意の断面で上記の交差角度ｄθが一定となるように連続していることが理想的であるが、径方向外方から内方に向かって漸次、砥面の幅が狭くなる形状であって、有限個の断面で、各断面における交差角度ｄθの差が小さくなり均一化されるように幅を変化させれば、仕上げムラの発生を抑制（軽減も含む。）する一定の作用効果が得られる。

なお、上記実施形態における被加工物は、トロイダル型無段変速機のディスクとしたが、上記のような超仕上用砥石は、他にも、スラストを受ける軌道面を有する種々の被加工物（例えばスラスト玉軸受）について、その軌道面の超仕上加工に使用可能である。

本発明の一実施形態による超仕上用砥石を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図１に示す超仕上用砥石の斜視図である。軌道面と砥面とが互いにずれた場合にこれらを、径方向に直交する断面の複数箇所で見たときの接触状態を示す図である。軌道面に超仕上用砥石を当接させた状態のディスクの断面図である。トロイダル型無段変速機のディスクを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。軌道面に従来の超仕上用砥石を当接させた状態のディスクの断面図である。従来使用されている超仕上用砥石の正面図及び側面図である。従来の超仕上用砥石について、軌道面と砥面とが互いにずれた場合の両者の接触状態を示す図である。

符号の説明

１超仕上用砥石
１ａ砥面
１０ディスク（被加工物）
１０ａ軌道面

Claims

スラストを受ける軌道面が周方向に連続して形成され、径方向における軌道面の断面形状が円弧状である被加工物について、当該軌道面を超仕上加工する超仕上用砥石であって、
前記軌道面及びこれに接する砥面を、前記被加工物の径方向に直交する複数の断面で見たとき、当該超仕上砥石が前記軌道面に対して径方向に揺動した際に砥面の左右のエッジにおいて当該砥面とこれに接する前記軌道面との間に形成される交差角度が均一化されるように、径方向外方から内方に向かって漸次、前記断面における砥面の幅が狭くなる形状を有する超仕上用砥石。
前記被加工物の軌道面を、前記複数の断面で見た場合の軌道面形状は、中間の断面でフラットな形状、中間から径方向外方側になるほど徐々に断面の中央が凹んでいく凹形状、及び、中間から径方向内方側になるほど徐々に断面の中央が盛り上がっていく凸形状であり、かつ、
前記超仕上用砥石の砥面を、前記複数の断面で見た場合の砥面形状は、中間の断面でフラットな形状、中間から径方向内方側になるほど徐々に断面の中央が凹んでいく凹形状、及び、中間から径方向外方側になるほど徐々に断面の中央が盛り上がっていく凸形状である、請求項１記載の超仕上用砥石。