JPH11190408A - トロイダル型無段変速機のディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産コストの低減を可能にするとともに、長
寿命化を図ることができるトロイダル型無段変速機のデ
ィスクを提供する。 【解決手段】 ディスク１は小径端部２と大径端部３と
の間に断面円弧凹状のトラクション面４を備えており、
小径端部２側の端面中心部には大径端部３側の端面まで
貫通する穴が形成されて該穴の内周面が内径面５とされ
ている。ここで、ディスク１に存在するメタルフロー６
のうちで、トラクション面４側のメタルフロー６と該ト
ラクション面４の接線とのなす角度θが３０°以下にな
るような位置関係をディスク１の表面に対して有するメ
タルフロー６を「ディスク表面に沿うメタルフロー６」
と定義した場合に、「ディスク表面に沿うメタルフロー
６」が少なくともトラクション面４に存在するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や各種産業
用機械等に用いられるトロイダル型無段変速機のディス
クに関する。

【０００２】

【従来の技術】トロイダル型無段変速機は、例えば、図
１５に示すように、互いに同軸配置された入力及び出力
ディスクａ，ｂと、入力及び出力ディスクａ，ｂの各ト
ラクション面ｆ，ｉ間に介在されたパワーローラｃとを
備える。

【０００３】入力ディスクａは小径端部ｄと大径端部ｅ
との間に断面円弧凹状のトラクション面ｆが形成され、
出力ディスクｂも同様に小径端部ｇと大径端部ｈとの間
に断面円弧凹状のトラクション面ｉが形成されている。
入力ディスクａのパワーローラｃから離間する側には複
数の係合ローラを介してローディングカム（共に図示せ
ず。）が同心に配置されており、ローディングカムと入
力ディスクａとの間に供給された油圧により、トルクに
比例した入力ディスクａ側への推力を付与するようにし
ている。

【０００４】パワーローラｃは、入力及び出力ディスク
ａ，ｂの各トラクション面ｆ，ｉに摩擦係合して動力の
伝達を行うものであり、トラニオンｊによってディスク
ａ，ｂの径方向に傾動可能に支持されている。そして、
図示しない駆動機構でトラニオンｊを操作してパワーロ
ーラｃの入力及び出力ディスクａ，ｂに対する径方向の
接触位置を変えることにより、入力ディスクａと出力デ
ィスクｂとの間の回転速度比、即ち変速比を連続的に変
化させることができるようになっている。

【０００５】ところで、トロイダル型無段変速機は、よ
り高いトルクの伝達が必要とされており、このため、入
力及び出力ディスクａ，ｂとパワーローラーｃは、通常
の機械部品（一般的なギア、軸受）に比べて非常に大き
な繰り返し曲げ応力や繰り返しせん断応力を受け、入力
及び出力ディスクａ，ｂについては、特に、図１７に細
いハッチングで示すように、トラクション面ｆ，ｉ、小
径端部ｄ及び該小径端部ｄ側の内径面が大きな繰り返し
曲げ応力や繰り返しせん断応力を受ける。従って、入力
及び出力ディスクａ，ｂの製造に際しては、これらの繰
り返し曲げ応力や繰り返しせん断応力に影響されないよ
うな耐久性の高い材料を用いる必要がある。

【０００６】入力及び出力ディスクａ，ｂを製造するに
は、例えば図１２に示すような入力及び出力ディスク
ａ，ｂの軸長と同じ長さの円柱素材（浸炭鋼等）を、削
り出しや切り出しによって図１６に示すような最終形状
に加工している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
入力及び出力ディスクａ，ｂの製造方法においては、材
料の歩留りが悪く、しかも、切削時間も長時間を要する
ため、生産コストが高騰するという不都合がある。

【０００８】また、メタルフロー（組織の流れ）ｋが軸
線方向に沿って配置されるため、パワーローラｃが大き
な圧力で摩擦係合するトラクション面ｆ，ｉにおいてメ
タルフローｋが途切れてしまって該トラクション面ｆ，
ｉに沿う部分がなくなり、この結果、トラクション面
ｆ，ｉのパワーローラｃの摩擦係合部分に材料の剥離が
生じやすくなるとともに、メタルフローｋの分断箇所が
破壊の起点となって、入力及び出力ディスクａ，ｂに衝
撃割れや疲労割れが発生しやすくなり、入力及び出力デ
ィスクａ，ｂの長寿命化を妨げる原因になるという不都
合がある。

【０００９】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、生産コストの低減を可能にするとと
もに、長寿命化を図ることができるトロイダル型無段変
速機のディスクを提供することを目的とする。

【００１０】なお、円柱素材の中心及び中心近傍の部分
（図１２及び図１６において０．３Ｄ部分：Ｄは円柱素
材の直径）は疲労破壊強度に大きな影響を及ぼす非金属
介在物の密度が高いため（図１３参照）、該介在物がデ
ィスクの曲げ応力等の厳しい領域（例えば小径端部側の
内径面）やトラクション面のうちで最も厳しいせん断応
力を受ける領域に存在しないようすることが望まれる。

【００１１】非金属介在物について説明すると、材料の
繰り返し曲げなどに対する材料強度には、その破壊の起
点となる欠陥の大きさが大きく影響を及ぼすことが知ら
れており、例えば「微小欠陥と介在物の影響」（村上
著、１９９３年、養賢堂発行）には、繰り返し曲げが加
わった場合の材料の疲労限度が Ｋ：１．４３（欠陥が表面に存在する場合） １．４１（欠陥が表面に接するように存在する場合） １．５６（欠陥が内部に存在する場合） σ_w ：疲労限度 Ｈｖ：材料の硬さ（材料素材のマトリックスの強さに関
するもの） (area)^1/2 ：欠陥やき裂を最大主応力方向に投影した投
影面積の平方根（欠陥やき裂の寸法を代表する量） で表わせることが述べられている。

【００１２】従って、トロイダル型無段変速機のような
過酷な条件（大きな繰り返し曲げ応力と同時に大きな繰
り返しせん断応力を受ける）で使用される機械部品にお
いては、このような破壊の起点となる欠陥を管理した材
料を使用することが望ましい。

【００１３】一般に、高強度を必要とする鋼の主な欠陥
原因は、酸化物系介在物であることが知られている。こ
のような酸化物系介在物を管理する方法としては、ＪＩ
Ｓ法（ＪＩＳ−Ｇ−０５５５）やＡＳＴＭ法（ＡＳＴＭ
―Ｅ４５）などが知られている。また、特に高清浄度を
要求する軸受材料において、例えば特開平３−２９４４
３５号公報に開示されているように電子ビーム溶解法を
使つて材料を再溶解し、大きな酸化物系介在物を浮遊さ
せて材料の清浄度を管理する方法や、「微小欠陥と介在
物の影響」（村上著、１９９３年、養賢堂発行）に開示
されている極値統計法（単位面積Ｓ₀ あたりの最大酸化
物系介在物径を数個の試験片から調査し、その後、統計
処理を行なうことにより、必要とする面積Ｓでの推定最
大酸化物系介在物怪を予測する方法）がある。

【００１４】このような清浄度の管理方法を用いて、例
えば転がり軸受やギアなどでは、その機能に十分対応で
きる鋼の清浄度管理が行われているが、トロイダル型無
段変速機を構成するディスクやパワーローラにおいて
は、転がり軸受やギアなどのように通常の繰り返し応力
を受ける機械部品に比べて応力の絶対値が大きく（接触
面圧４．０ＧＰａ程度、曲げ応力９０ｋｇｆ／ｍｍ² 程
度）、しかも、繰り返し曲げ応力と繰り返しせん断応力
が同時に加わるとともに、応力を受ける体積が大きい。
このため、トロイダル型無段変速機のディスクにおいて
は、このような介在物管理法では十分な強度を得ること
が困難であり、従って、介在物の影響を受けないようす
るための新たな手段が望まれる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明に係るトロイダル型無段変速機のディスク
は、小径端部と大径端部との間に断面円弧凹状のトラク
ション面が形成され、該トラクション面を互いに対向さ
せた状態で同軸配置された入力及び出力ディスクと、該
入力及び出力ディスクの各トラクション面に摩擦係合し
て動力の伝達を行うパワーローラとを備えたトロイダル
型無段変速機において、全ての仕上加工が行われた完成
状態での前記トラクション面側のメタルフローと該トラ
クション面の接線とのなす角度θの上限値を３０°以
下、好ましくは２０°以下になるような位置関係を前記
ディスク表面に対して有するメタルフローを該ディスク
表面に沿うメタルフローと定義した場合に、前記ディス
クの表面に沿うメタルフローを少なくとも前記トラクシ
ョン面に備えたことを特徴とする。

【００１６】ここで、トラクション面の接線とのなす角
度θが３０°を越えるメタルフローは、エンドフロー
（ディスク表面に沿わないメタルフロー）と同等となっ
て材料の剥離を発生させるとともに、曲げ疲労等による
ディスクの破壊（割れ寿命低下）を招く原因になる。

【００１７】また、θの下限値は限りなくθ≒０°が望
ましいが、図５、図９の鍛造後（二点鎖線）と加工完了
後（実線）の関係にみられる様に、トラクション面４、
内径面２の例で言えば取代が変化することにより、加工
後のトラクション面４、内径面２と交わるメタルフロー
６の角度は鍛造後に対し変化する。鍛造後の１本のメタ
ルフロー６に着目すれば、上の各面に対しそれぞれの深
さ方向（取代量相当）に一定の角度で交わるのではな
く、刻々変化していることから明らかである。そして、
本願発明でいう各面の接線とのなす角度θ、即ち、剥離
や曲げ疲労に影響を及ぼすθの意味は、鍛造後の状態で
いうのではなく、加工完了後、即ち、使用状態で定義す
るものである。

【００１８】従って、鍛造後のメタルフロー６は所定取
代によって加工完了時に本願発明でいうθ範囲になる状
態になっていれば足りる。とは言え、θが０°又は限り
なく０°に近い製品はディスクの性能上最も望ましいこ
とは言うまでもないが、取代をできるだけ少なくした
い。又、取代のばらつき、面に直角に取代を除去する
か、角度を以て取代を除去するなどの加工上の必要か
ら、極端にθを０°に厳しく求めると、加工不良など製
品歩留りを損ない、製造コストが上昇してしまう。

【００１９】本願発明では、性能と製造コストの両方を
満たすディスク及び製法を目的とする意味からθ＝２〜
３０°、好ましくは５〜２０°とした。下限は主として
性能と歩留りの向上の両方から、上限は主として上述し
たように剥離、曲げ疲労向上で限定した。

【００２０】以上が本願発明のディスク表面に沿うメタ
ルフローの定義である。 （イ）また、「ディスク表面に沿うメタルフロー」は、
上述したトラクション面に加えて、ディスクの軸方向の
長さをＡとした場合に小径端面から軸方向に少なくとも
１／３Ａの範囲に渡ってディスクの内径面に存在するの
が好ましい。

【００２１】このように、「ディスク表面に沿うメタル
フロー」を小径端面から軸方向に少なくとも１／３Ａの
範囲に渡ってディスクの内径面に存在させるのは、内径
面には図１７に示すように止め輪の周溝があったりして
曲げ応力等の厳しい部分であるため、１／３Ａを越える
までは本願発明のθ範囲にすることがディスクの長寿命
化のために必要だからである。 （ロ）この場合、「ディスク表面に沿うメタルフロー」
がディスクの小径端部側の端面にも存在するようにする
と、曲げ疲労や周溝に対する応力集中を緩和することが
できるので、ディスクの更なる長寿命化を図ることが可
能になる。 （ハ）更に、図１４を参照して、トラクション面の曲率
中心Ｏを通る水平線（ディスクの軸線と平行な線）との
なす角度αが４５°以上、好ましくは４８°以上の範囲
に渡って「ディスク表面に沿うメタルフロー」がトラク
ション面に周方向に沿って存在するようにするのが好ま
しい。

【００２２】このようにすると、トラクション面のうち
で最も厳しい曲げ応力等を受ける領域（図１７の細かい
ハッチング部分参照）を「ディスク表面に沿うメタルフ
ロー」でカバーすることが可能になって、曲げ応力等に
起因するディスクの破損を防止することができる。 （ニ）更に、本発明に係るトロイダル型無段変速機のデ
ィスクは、型を用いた鍛造（後述する。）によって製作
されるが、この場合、図１０及び図１５を参照して、パ
ワーローラが水平（ディスクの軸線と平行）になったと
き、即ち、変速比が１：１のときのトラクション面とパ
ワーローラとの接触楕円の短半径をｂとした場合に、ト
ラクション面から深さ方向に１．５ｂ以上離れた領域に
高密度の非金属介在物が存在するようにするのが好まし
い。

【００２３】トラクション面のうちで最も厳しいせん断
応力を受ける領域はトラクション面から深さ方向に１．
５ｂ未満の領域であり、この領域に介在物が存在しなけ
れば、ディスクの寿命に影響しないからである（図１１
参照）。 （ホ）また、上述したように、小径端部側の端面から軸
方向に１／３Ａの範囲の内径面は止め輪の周溝があった
りして曲げ応力等の厳しい部分であるため、該内径面の
１／３Ａ以下の部分についても介在物が存在しないよう
にするのが好ましい。

【００２４】ところで、図１８及び図１９は特開９−１
２６２８９号公報に開示されているトロイダル型無段変
速機のディスクの製造方法を示している。これらの製法
は本発明に係るディスクにおいてθ＝０°のメタルフロ
ーを備えたディスクの製造にのみ使用することが可能で
あるが、θ＝０°以外のメタルフローを備えたディスク
の製造には適応しない他、種々の問題を有している。

【００２５】まず、図１８に示す従来のディスクの製法
から説明すると、この製法は、外周面に軸方向に沿って
メタルフローｍが延在する円柱素材（浸炭鋼等）ｎを上
型ｏと下型ｐとの間に同心に挟み込んで所定量成形する
（図１８（ｂ）参照）。上型ｏはディスクｑ₁ の小径端
部ｒを成形する小径端部成形面ｓと断面円弧凹状のトラ
クション面ｔを成形するトラクション面成形面ｕとを有
し、下型ｐは大径端部ｖを成形する大径端部成形面ｗを
有する。そして、上型ｏ及び下型ｐを更に接近させて素
材ｎを軸線方向に数回圧鍛し、これにより、素材ｎの上
下端部にそれぞれ小径端部ｒ及び大径端部ｖを成形する
とともに、小径端部ｒと大径端部ｖとの間にトラクショ
ン面ｔを成形する。

【００２６】次いで、図１８（ｃ）に示すように、上型
ｏ及び下型ｐを最接近させて素材ｎをディスクｑ₁ の最
終形状に型鍛造し、これに研削仕上げを施すとともに内
径面ｘを削り出し、これにより、図１８（ｄ）に示すよ
うなディスクｑ₁ の最終製品を完成させる。

【００２７】しかしながら、かかる従来の製法において
は、一種類の上下型ｏ，ｐで円柱素材ｎをディスクｑ₁
の最終形状まで鍛造するようにしてため、上下型ｏ，ｐ
と素材ｎとの接触時間が長くなって上下型ｏ，ｐが加工
時の熱影響を被りやすくなり、この結果、上下型ｏ，ｐ
の表面硬度が低下して型寿命が短くなるという不都合が
ある。

【００２８】また、成形の最終段階で上下型ｏ，ｐの空
間に密閉状態で素材ｎが充満するようになるため、上下
型ｏ，ｐの角部に欠肉やバリが発生し易くなり、しか
も、無理にディスクｑ₁ の形状を良くしようとすると過
大な成形荷重を要することになって上下型ｏ，ｐが破損
してしまうという不都合がある。

【００２９】更に、型鍛造後の工程で研削仕上げを行う
ようにしているので、研削に要する加工時間の短縮を図
るべく研削取りしろを小さく押さえる必要があり、この
結果、鍛造時の上下型ｏ，ｐの摩耗を小さくせざるを得
ず、上下型ｏ，ｐの寿命が短くなるという不都合があ
る。

【００３０】更に、円柱素材ｎを上下型ｏ，ｐ内で保持
する構造になっていないため、円柱素材ｎが上下型ｏ，
ｐの中心からずれ易くなり、この結果、加工精度が悪く
なるという不都合がある。

【００３１】そこで、かかる不都合を解消するために本
発明者等は次に示す従来にない新たなディスクの製造方
法を考案した。この製法は本発明に係るディスクの製
造、特に、本発明に加えて上述した（イ）及び（ハ）の
各手段を備えたディスクの製造に好適なものである。

【００３２】即ち、このディスクの製法は、外周面に軸
方向に沿ってメタルフローが延在する円柱素材を第１の
鍛造型を用いて据え込む第１工程と、据え込み後の素材
を第２の鍛造型を用いて成形して前記素材の上端面中央
部に内径面の一部を形成するとともに、該第２の鍛造型
の成形面を転写する第２工程と、該第２工程によって得
られた素材を第３の鍛造型を用いて成形して小径端部、
トラクション面及び大径端部を形成するとともに第２工
程で成形された内径面の一部を大径端部の背面との間に
残壁が残る程度に更に押し込み、更に、該大径端部の外
径面にバリを形成する第３工程とを備え、各工程を経て
得られた型鍛造品の前記バリ及び前記残壁を除去した
後、切削加工を施して最終形状のディスクに成形し、こ
れに熱処理及び仕上加工を施すことを特徴とする。

【００３３】かかるディスクの製法においては、型鍛造
を３工程に分けて三種類の型で行っているので、型と素
材との接触時間が短くなって成形時に型に及ぼす熱影響
を少なくすることができ、この結果、型表面硬度を良好
に維持することが可能になって型寿命の向上を図ること
ができる。

【００３４】また、第１工程において円形素材の据え込
み量を多くすることにより、第２工程及び製品の最終形
状に近い形状を得るために高い成形荷重が必要となる第
３工程での成形量を短くすることができ、この結果、第
２工程及び第３工程での鍛造型の加工負担を軽減するこ
とができ、型寿命の延長を図ることができる。

【００３５】更に、第１工程において円形素材の据え込
み量を多くすることにより、第２工程における鍛造型の
内径面の一部を成形する部分の押し込み程度及び第３工
程において鍛造型の第２工程で成形された内径面の一部
を更に押し込む部分の押し込み程度を軽減することがで
き、この結果、鍛造型の材料の熱影響を最も受けやすい
部分の寿命を飛躍的に向上させることができる。

【００３６】更に、型鍛造を３工程に分けて三種類の型
で行っているので、鍛造時の材料流動を自由に設定する
ことができ、この結果、最終形状に見合った形状を前工
程（第１及び第２工程）で設定することにより、バラン
スの取れた型鍛造品を作ることができる。

【００３７】更に、型鍛造品に切削加工を施してディス
クを得るようにしているので、切削前の鍛造品がラフな
鍛造品（例えば熱間鍛造など）でも十分に対応すること
ができ、しかも、型の摩耗をあまり気にする必要が無い
ため（型の摩耗が進んでも使用できるため）結果的に型
費用を安くすることができる。

【００３８】更に、第３工程では成形完了時に大径端部
の外径面にバリが発生するようにしているため、密閉鍛
造を回避して不必要な成形荷重の増加を押さえることが
でき、この結果、型寿命の向上を図ることができる。

【００３９】なお、第１工程における据え込み後の素材
の中央部の高さＨ１を第３工程における鍛造品完成時の
素材の高さＨ２の８０〜ｌ２０％に設定すると、第２及
び第３工程における鍛造型の寿命向上を効果的に達成す
ることができる。

【００４０】また、上述した第１工程から第３工程にお
いて、各鍛造型毎に素材との芯だし位置決めを行う位置
決め手段を設けることにより、各工程で素材が型の成形
中心に正確且つ確実に位置決めされるようになるので、
素材が常に正しい位置で成形されて精度の良い型鍛造品
を得ることができる。そして、本願発明のディスクの表
面に沿うメタルフローを後の加工によって得る鍛造品が
得られる。

【００４１】次に、図１９に示す従来のディスクの製法
を説明する。この製法は、ディスクｑ₂ の内径面ｘの一
部を型鍛造時に成形するようにしたものであり、まず、
図１９（ｂ）に示すように、円柱素材ｎの上端部に絞り
加工を施して該上端部の径を小径端部ｒの径より小径に
し、次いで、円柱素材ｎを上型ｙと下型ｚとの間に同心
に挟み込んで所定量成形する（図１９（ｃ）参照）。上
型ｙはディスクｑ₂ の小径端部ｒを成形する小径端部成
形面ｓと断面円弧凹状のトラクション面ｔを成形するト
ラクション面成形面ｕと小径端部成形面ｓの中心部に設
けられて小径端部ｒ側から内径面ｘの一部を成形する突
起ａ₁ とを有し、下型ｚは大径端部ｖを成形する大径端
部成形面ｗと大径端部成形面ｗの中心部に設けられて大
径端部ｖ側から内径面ｘの一部を成形する突起ａ₂ とを
有する。

【００４２】次いで、上型ｙ及び下型ｚを更に接近させ
て素材ｎを軸線方向に数回圧鍛し、これにより、素材ｎ
の上下端部にそれぞれ小径端部ｒ及び大径端部ｖを成形
するとともに、小径端部ｒと大径端部ｖとの間にトラク
ション面ｔを成形し、更に、突起ａ₁ ，ａ₂ による内径
面ｘの成形を開始する。

【００４３】次に、図１９（ｄ）に示すように、上型ｙ
及び下型ｚを最接近させて素材ｎをディスクｑ₂ の最終
形状に型鍛造する。このとき、内径面ｘは残壁ａ₃ を残
した状態になっている。次いで、ここまで成形された素
材ｎを上型ｙ及び下型ｚから取り出し、その後、内径面
ｘの残壁ａ₃ を削り出し又は研削により除去して内径面
ｘを完成させるとともに、素材ｎに更に研削仕上げを施
すことにより、ディスクｑ₂ の最終製品を完成させる。

【００４４】かかる従来のディスクの製法においては、
図１９（ｂ）で円柱素材ｎの上下端面に現れていたメタ
ルフローｍの端点が同図（c ）で内部に引き込まれて縮
小する現象が示され、これにより、トラクション面ｔか
ら小径端部ｒ及び該小径端部ｒ側の内径面ｘにかけて、
メタルフローｍがディスクｑ₂ の表面形状に沿って存在
（θ＝０°）する様子が示されている。

【００４５】しかしながら、図１９（ｃ）の工程におい
て、メタルフローｍの端点を円柱素材ｎの内部に引き込
むように成形するのは非常に難しく、従って、メタルフ
ローｍの端点が素材ｎの上下端面のどこかの表面に残っ
てしまうことが多い。この結果、θ＝０°のメタルフロ
ーｍをディスクｑ₂ の表面に沿って確実に存在させるこ
とが困難であるという不都合がある。

【００４６】また、円柱素材ｎの中心部近傍に存在する
高密度の非金属介在物が、曲げ応力の厳しい部分である
ディスクｑ₂ の小径端面から軸方向に１／３Ａの範囲の
内径面に残存する可能性が大きく、ディスク寿命に悪影
響を及ぼすという不都合がある。

【００４７】そこで、かかる不都合を解消するために本
発明者等は次に示す従来にない新たなディスクの製造方
法を考案した。この製法は本発明に係るディスクの製
造、特に、本発明に加えて上述した（イ）〜（ホ）の全
ての手段を備えたディスクの製造に好適なものである。

【００４８】即ち、このディスクの製法は、第１の鍛造
型を用いて外周面に軸方向に沿ってメタルフローが延在
する円柱素材を据え込むとともに該円柱素材の上端部に
絞りを付与する第１工程と、第２の鍛造型を用いて第１
工程によって得られた素材を成形して小径端部、トラク
ション面及び大径端部を形成するとともに、前記素材の
中央部に前記大径端部の背面との間に残壁を残した状態
で内径面の一部を形成する第２工程とを備え、第２工程
において前記素材の中央部に前記内径面の一部を形成す
るに際し、前記第２の鍛造型の一部で該素材の上端部を
拘束して該上端部が成形中に拡径しないようにするとと
もに、前記素材の中心部に存在する高密度の非金属介在
物を該素材の下端側に押し込んで該下端側で径方向外方
に膨出させ、更に、各工程を経て得られた型鍛造品の前
記残壁を除去した後、切削加工を施して最終形状のディ
スクに成形し、これに熱処理及び仕上加工を施すことを
特徴とする。

【００４９】かかるディスクの製法においては、小径端
部側の端面、トラクション面、大径端部の外周面及び該
大径端部の背面にそれぞれθ＝２〜３０°の「ディスク
表面に沿うメタルフロー」が存在するディスク（完成
品）を簡単且つ確実に得ることができる。

【００５０】また、型鍛造であるため第１工程における
円柱素材の径を小さくでき、しかも、第２工程において
素材の上端部を拘束して該上端部が成形中に拡径しない
ようにするとともに、素材の中心部に存在する高密度の
非金属介在物を該素材の下端側に押し込んで該下端側で
径方向外方に膨出させるようにしているため、トラクシ
ョン面のうちで最も厳しいせん断応力を受ける部分であ
るトラクション面から深さ方向に１．５ｂ未満の領域、
及び内径面のうちで止め輪の周溝があったりして曲げ応
力等の厳しい部分である小径端部側の端面から軸方向に
１／３Ａ（Ａはディスクの軸長）の範囲を越えるまでの
領域に高密度の非金属介在物が存在しないディスクを簡
単且つ確実に得ることができる。

【００５１】なお、この第２工程では成形完了時に大径
端部の外径面にバリが発生するように成形するのが好ま
しく、このバリを発生させることにより、密閉鍛造を回
避して不必要な成形荷重の増加を押さえることができ、
この結果、型寿命の向上を図ることができる。

【００５２】また、上述した第１工程及び第２工程にお
いて、各鍛造型毎に素材との芯だし位置決めを行う位置
決め手段を設けることにより、各工程で素材が型の成形
中心に正確且つ確実に位置決めされるようになるので、
素材が常に正しい位置で成形されて精度の良い型鍛造品
を得ることができる。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態で
あるトロイダル型無段変速機の入力及び出力ディスクを
説明するための説明図、図２はディスクの製法の第１工
程を説明するための説明図、図３はディスクの製法の第
２工程を説明するための説明図、図４はディスクの製法
の第３工程を説明するための説明図、図５はディスクの
製法の最終工程の一例を説明するための説明図、図６は
本発明の第２の実施の形態であるトロイダル型無段変速
機の入力及び出力ディスクを説明するための説明図、図
７はディスクの製法の第１工程を説明するための説明
図、図８はディスクの製法の第２工程を説明するための
説明図、図９はディスクの製法の最終工程の一例を説明
するための説明図である。

【００５４】まず、図１を参照して、本発明の第１の実
施の形態であるディスク（完成品）から説明すると、こ
のディスク１は小径端部２と大径端部３との間に断面円
弧凹状のトラクション面４が形成されており、小径端部
２側の端面中心部には大径端部３の背面まで貫通する穴
が形成されて該穴の内周面が内径面５とされている。こ
こで、図１及び図１４を参照して、ディスク１に存在す
るメタルフロー６のうちで、トラクション面４側のメタ
ルフロー６と該トラクション面４の接線Ｐとのなす角度
θが２〜３０°、好ましくは５〜２０°になるような位
置関係をディスク１の表面に対して有するメタルフロー
６を「ディスク表面に沿うメタルフロー６」と定義す
る。

【００５５】このディスク１においては、トラクション
面４にθ＝２〜３０°の「ディスク表面に沿うメタルフ
ロー６」が存在し、内径面５にθ＝２〜３０°の「ディ
スク表面に沿うメタルフロー６」がディスク１の軸方向
の長さをＡとした場合に小径端部２側の端面から軸方向
に１／３Ａの範囲に渡って存在し、大径端部３の外径面
及び該大径端部３の背面の一部にθ＝２〜３０°の「デ
ィスク表面に沿うメタルフロー６」が存在している。

【００５６】また、トラクション面４には、θ＝２〜３
０°の「ディスク表面に沿うメタルフロー６」が、図１
４を参照して、トラクション面４の曲率中心Ｏを通る水
平線（ディスクの軸線と平行な線）とのなす角度αが４
５°の範囲で周方向に沿って存在している。なお、トラ
クション面４の接線Ｐとのなす角度θが３０°を越える
メタルフロー６は、エンドフロー（ディスク表面に沿わ
ないメタルフロー）と同等となって材料の剥離を発生さ
せるとともに、曲げ疲労等によるディスクの破壊（割れ
寿命低下）を招く原因になる。

【００５７】かかる構成のディスク１においては、パワ
ーローラが大きな圧力で摩擦係合するトラクション面４
にθ＝２〜３０°の「ディスク表面に沿うメタルフロー
６」が存在しているため、特に低負荷仕様の場合におい
て、トラクション面４のパワーローラの摩擦係合部分に
おける材料の剥離を防止することができるとともに、デ
ィスク１に衝撃割れや疲労割れが発生し難くなってディ
スク１の長寿命化を図ることができる。

【００５８】また、ディスク１の内径面５にθ＝２〜３
０°の「ディスク表面に沿うメタルフロー６」が小径端
部２側の端面から軸方向に１／３Ａの範囲に渡って存在
しているので、内径面５のうちで止め輪の周溝があった
りして曲げ応力等の厳しい部分を越えるまではエンドフ
ローが出ないようにすることができ、この結果、ディス
ク１の更なる長寿命化を図ることができる。

【００５９】更に、トラクション面４には、θ＝２〜３
０°の「ディスク表面に沿うメタルフロー６」が、α＝
４５°の範囲で周方向に沿って存在しているため、トラ
クション面４のうちで最も厳しい曲げ応力等を受ける領
域（図１７の細かいハッチング部分参照）が「ディスク
表面に沿うメタルフロー６」でカバーされて曲げ応力等
に起因するディスク１の破損を良好に防止することがで
きる。

【００６０】次に、ディスク１の製造方法を図２〜図５
を参照して説明する。 （第１工程）図２に第１工程（据え込み工程）を示す。
図２の左半分は据え込み前の状態、右半分は据え込み後
の状態を表している。この第１工程では、上型１１と下
型１２との間に外周面に軸方向に沿ってメタルフロー６
が延在する円柱状材（浸炭鋼等）Ｗ₁ を配置し、次い
で、上型１１を円柱素材Ｗ₁ の軸線方向に移動させて該
円柱素材Ｗ₁ を据え込み、右半分に示すような形状の素
材Ｗ₂ に成形する。ここで、この工程では据え込み比率
を通常より大きくしており、この場合、据え込み後の素
材Ｗ₂ の中央部の高さＨ１を図４に示す鍛造完成時の素
材Ｗ₄ の高さＨ２の８０〜ｌ２０％に設定すると、後述
する第２及び第３工程における鍛造型の寿命向上に効果
的である。

【００６１】下型１２の平面部１２ａには円柱素材Ｗ₁
の下端部が嵌まり込む凹部１３が設けられており、これ
により、円柱素材Ｗ₁ の正確な芯出しが確保されるよう
になっている。また、上型１１の中央部には円柱素材Ｗ
₁ の径より小径の円形凸部１４が設けられており、該円
形凸部１４は据え込み時に円柱素材Ｗ₁ の中央部を成形
して材料を拡径するように作用する。更に、上型１１の
円形凸部１４の外周側の平面部１１ａと該円形凸部１４
との間には円形凸部１４から径方向外方に向けて次第に
上方に膨らむように湾曲して平面部１１ａに連なる湾曲
成形面１５が設けられており、該湾曲成形面１５は据え
込まれた素材Ｗ₂ に湾曲形状を転写するようになってい
る。 （第２工程：中押し工程）図３は第２工程を示す図であ
り、左半分が成形前の状態を示し、右半分が成形後の状
態を示している。第２工程の役割は、第３工程で欠肉や
バリが発生するのを防ぐボリューム配分を行うために素
材に最適な形状を与えることである。第２工程での素材
形状が不適正であると、第３工程で素材を成形した際、
素材の内径面角部（上端側）にバリや欠肉を生じたり、
素材の大径端部の外径面のバリ（後述する。）に欠肉を
生じたりする。また、第２工程のもう一つの役目は、第
３工程での素材Ｗ₃ と型との芯出しを確実に行える形状
を付与することにある。

【００６２】まず、上下型２１，２２について説明する
と、上型２１の平面部２１ａの中央部には略円錐状突起
からなる中型２５が突設されている。一方、下型２２
は、外周寄りの部分に第１工程で据え込まれた素材Ｗ₂
の径方向外側に斜め上方に傾斜する傾斜部２３が設けら
れており、素材Ｗ₂ の下端側外周縁と傾斜部２３が接触
したところで該素材Ｗ₂ と下型２２の芯が一致するよう
になっている。このとき、素材Ｗ₂ の下端面は下型２２
の中央平面部２２ａに突設された凸部２４の上端面から
わずかに浮いた状態になっている。

【００６３】そして、この状態で上型２１及び中型２５
を一体に下降させると、中型２５が素材Ｗ₂ の上端面中
央部に侵攻して内径面５の一部である凹部５ａを形成す
るとともに、上型２１の平面部２１ａが素材Ｗ₂ の上端
面を押圧して成形圧力を付与し、この成形圧により素材
Ｗ₂ は、図３の右半分に示すように、その下端部におい
て、下型２２の平面部２２ａ、傾斜部２３及び凸部２４
の形状が転写されて素材Ｗ₃ の形状に成形される。 （第３工程）図４は第３工程を示す図であり、左半分は
成形前の状態、右半分は成形後の状態を表している。上
型３１はディスク１の小径端部２を成形する小径端部成
形面３３と断面円弧凹状のトラクション面４を成形する
トラクション面成形面３４と小径端部成形面３３の中心
部に設けられて小径端部２側から内径面５の一部を成形
する中型３５とを有し、下型３２は大径端部３を成形す
る大径端部成形面３６と大径端部成形面３６の中心部に
中型３５と同心に設けられた凸部３７とを有する。凸部
３７には上述した第２工程で下型２２の凸部２４の形状
が転写された素材Ｗ₃ の凹部２６が嵌め込まれるように
なっており、これにより、素材Ｗ₃ が下型３２の中央部
に正確且つ確実に位置決めされるようになっている。ま
た、下型３２の外周部には外型３８が配置されており、
該外型３８と下型３２とによって凹状の大径端部成形空
間が形成されている。

【００６４】そして、この状態で、上型３１及び中型３
５を一体に下降させると、素材Ｗ₃に小径端部成形面３
３、トラクション面成形面３４及び大径端部成形面３５
がそれぞれ転写されとるともに、中型３５が素材Ｗ₃ の
凹部５ａに侵攻して下端側の凹部２６との間に残壁３９
を残した状態で内径面５の一部である凹部５ｂを成形
し、これにより、図４の右半分に示すように、ディスク
１の最終形状に近い形状の素材Ｗ₄ に成形される。な
お、第３工程では成形完了時に上型３１と外型３８との
間にすき間Ｃを形成して大径端部３の外径面にバリＳが
発生するようにしており、このバリＳを発生させること
により、密閉鍛造を回避して不必要な成形荷重の増加を
押さえ、型寿命の向上を図っている。

【００６５】このようにして得られた型鍛造品Ｗ₄ は後
工程にて、図５の二点鎖線で示す状態からバリＳをプレ
スにてトリミング除去するとともに、内径面５の残壁３
９をプレスにて目抜し、その後、全面に切削加工を施す
ことにより、図５の実線で示す最終形状のディスク１に
成形される。そして、かかる成形後、ディスク１に浸炭
または浸炭窒化処理により熱処理を行い、さらに研削に
より必要精度を付与した後、トロイダル型無段変速機の
ディスクとして組み込まれる。

【００６６】かかるディスクの製法においては、型鍛造
を３工程に分けて三種類の型を用いて行っているので、
型と素材との接触時間が短くなって成形時に型に及ぼす
熱影響を少なくすることができ、この結果、型表面硬度
を良好に維持することが可能になって型寿命の向上を図
ることができる。

【００６７】また、第１工程において円形素材Ｗ₁ の据
え込み量を多くしているので、第２工程及び製品形状に
近い状態を得るために高い成形荷重が必要となる第３工
程での成形量を短くすることができ、この結果、第２工
程での鍛造型２１，２２及び第３工程での鍛造型３１，
３２の加工負担を軽減することができ、型寿命の延長を
図ることができる。

【００６８】更に、第１工程において円形素材Ｗ₁ の据
え込み量を多くしていることから、第２工程での中型２
５の押し込み程度及び第３工程での中型３５の押し込み
程度を軽減することができ、この結果、材料の熱影響を
最も受けやすい中型２５，３５の工具寿命を飛躍的に向
上させることができる。

【００６９】更に、第１工程から第３工程の各工程で素
材が型の成形中心に正確且つ確実に位置決めされるよう
になっているので、素材が常に正しい位置で成形されて
精度の良い型鍛造品を得ることができる。

【００７０】更に、型鍛造を３工程に分けて三種類の型
を用いて行っているので、鍛造時の材料流動を自由に設
定することができ、この結果、最終形状に見合った形状
を前工程（第１及び第２工程）で設定することにより、
バランスの取れた型鍛造品を作ることができる。

【００７１】更に、型鍛造品Ｗ₄ に切削加工を施してデ
ィスク１を得るようにしているので、切削前の鍛造品が
ラフな鍛造品（例えば熱間鍛造など）でも十分に対応す
ることができ、しかも、型の摩耗をあまり気にする必要
が無いため（型の摩耗が進んでも使用できるため）結果
的に型費用を安くすることができる。

【００７２】次に、本発明の第２の実施の形態であるト
ロイダル型無段変速機のディスクを説明する。図６に示
すように、このディスク（完成品）５１は小径端部２と
大径端部３との間に断面円弧凹状のトラクション面４が
形成されており、小径端部２側の端面中心部には大径端
部３の背面まで貫通する穴が形成されて該穴の内周面が
内径面５とされている。ここで、図６及び図１４を参照
して、ディスク５１に存在するメタルフロー６のうち
で、トラクション面４側のメタルフロー６と該トラクシ
ョン面４の接線Ｐとのなす角度θが２〜３０°、好まし
くは５〜２０°になるような位置関係をディスク５１の
表面に対して有するメタルフロー６を「ディスク表面に
沿うメタルフロー６」と定義すると、このディスク５１
においては、小径端部２側の端面、トラクション面４、
大径端部３の外径面及び該大径端部３の背面にそれぞれ
θ＝２〜３０°の「ディスク表面に沿うメタルフロー
６」が連続して存在し、内径面５にθ＝２〜３０°の
「ディスク表面に沿うメタルフロー６」がディスク５１
の軸方向の長さをＡとした場合に小径端部２側の端面か
ら軸方向に１／３Ａの範囲に渡って存在している。

【００７３】なお、トラクション面４の接線Ｐとのなす
角度θが３０°を越えるメタルフロー６は、エンドフロ
ー（ディスク表面に沿わないメタルフロー）と同等とな
って材料の剥離を発生させるとともに、曲げ疲労等によ
るディスクの破壊（割れ寿命低下）を招く原因になる。

【００７４】また、このディスク５１は、図１０及び図
１５を参照して、パワーローラが水平（ディスクの軸線
と平行）になったとき、即ち、変速比が１：１のときの
トラクション面とパワーローラとの接触楕円の短半径を
ｂとした場合に、トラクション面４から深さ方向に１．
５ｂ以上離れた領域に高密度の非金属介在物５２が存在
するようになっており、更には、内径面５の小径端部２
側の端面から軸方向に１／３Ａ（Ａはディスク５１の軸
長）以下の部分については高密度の非金属介在物５２が
存在しないようになっている。

【００７５】かかる構成のディスク５１においては、パ
ワーローラが大きな圧力で摩擦係合するトラクション面
４にθ＝２〜３０°の「ディスク表面に沿うメタルフロ
ー６」が該トラクション面４に沿って連続して存在して
いるため、特に高負荷仕様の場合において、トラクショ
ン面４のパワーローラの摩擦係合部分における材料の剥
離を防止することができるとともに、ディスク５１に衝
撃割れや疲労割れが発生し難くなってディスク５１の長
寿命化を図ることができる。

【００７６】また、ディスク１の内径面５にθ＝２〜３
０°の「ディスク表面に沿うメタルフロー６」が小径端
部２側の端面から軸方向に１／３Ａの範囲に渡って存在
しているので、内径面５のうちで止め輪の周溝があった
りして曲げ応力等の厳しい部分を越えるまではエンドフ
ローが出ないようにすることができるとともに、θ＝２
〜３０°の「ディスク表面に沿うメタルフロー６」がデ
ィスク５１の小径端部２側の端面にも存在しているの
で、曲げ疲労や周溝に対する応力集中を緩和することが
でき、この結果、ディスク５１の更なる長寿命化を図る
ことができる。

【００７７】更に、トラクション面４のうちで最も厳し
いせん断応力を受ける部分であるトラクション面４から
深さ方向に１．５ｂ未満の領域、及び内径面５のうちで
止め輪の周溝があったりして曲げ応力等の厳しい部分で
ある小径端部２側の端面から軸方向に１／３Ａ以下の範
囲を越えるまでの領域に高密度の非金属介在物５２が存
在しないようになっているため、介在物によるディスク
５１の寿命への悪影響を回避することができる。

【００７８】次に、ディスク５１の製造方法を図７〜図
９を参照して説明する。 （第１工程：据え込み工程）図７は第１工程（据え込み
工程）を示しており、左半分は据え込み前の状態、右半
分は据え込み後の状態を表している。この第１工程で
は、上型５１と下型５２との間に、外周面に軸方向に沿
ってメタルフロー６が延在する円柱素材（浸炭鋼等）Ｗ
₁₁を配置し、上型５１を円柱素材Ｗ₁₁の軸線方向に移動
させて該円柱素材Ｗ₁₁を据え込み、右半分に示すような
形状の素材Ｗ₁₂に成形する。

【００７９】下型５２の平面部５２ａの中央部には円柱
素材Ｗ₁₁の下端部が嵌まり込む凹部５３が設けられてお
り、凹部５３に円柱素材Ｗ₁₁の下端部が嵌まり込むこと
により、下型２との芯出しが正確且つ確実に行われるよ
うになっている。

【００８０】一方、上型５１の中央部には上方に向けて
縮径するテーパ凹部５１ａが凹部５３と同心に設けられ
ており、該テーパ凹部５１ａの底面は平坦面５４とされ
ている。テーパ凹部５１ａの斜面部５５には円柱素材Ｗ
₁₁の上端面の周縁（外周面と上端面との境部）が当接し
ており、これにより、上型５１が下降する際に円柱素材
Ｗ₁₁の上端部を規制して上型５１との芯出しを正確且つ
確実に行いつつ斜面部５５の形状を転写するようになっ
ている。 （第２工程）図８は第２工程を示しており、左半分が成
形前の状態、右半分が成形後の状態を表している。この
第２工程では、下型６２と外型６５に取り付けられた上
型６１との間に第１工程で据え込まれた素材Ｗ₁₂を配置
し、上型６１を素材Ｗ₁₂の軸線方向に移動させて右半分
に示すようなディスク５１の最終形状に近い形状の素材
Ｗ₁₃に成形する。

【００８１】下型６２はディスク５１の大径端部３を成
形する大径端部成形面６３を有しており、該大径端部成
形面６３の中央部には第１工程での素材Ｗ₁₂の下端部に
おいて下型５２の凹部５３の形状が転写された凸部５６
が嵌まり込む凹部６４が設けられており、素材Ｗ₁₂の凸
部５６が下型６２の凹部６４に嵌まり込むことにより、
下型６２に対しての素材Ｗ₁₂のがたつきが防止されて下
型６２との芯出しが正確且つ確実に行われるようになっ
ている。

【００８２】外型６５はディスク５１の小径端部２を成
形する小径端部成形面６６とトラクション面４を成形す
るトラクション面成形面６７とを有しており、小径端部
成形面６６の中央部には円柱状の上型６１が突設されて
いる。

【００８３】上型６１の下端面には、上方に向けて次第
に縮径する浅いテーパ凹部６８が形成されている。テー
パ凹部６８の底面は平坦面６９とされており、該平坦面
６９の径は第１工程で据え込まれた素材Ｗ₁₂の上端面に
おいて中心部に存在する高密度の非金属介在物５２の領
域径より大径とされている。また、テーパ凹部６８の斜
面部７０には素材Ｗ₁₂の上端部外周面が当接して上型６
１との芯出しが正確且つ確実に行われるようになってい
る。従って、テーパ凹部６８の斜面部７０の素材Ｗ₁₂の
当接位置における内径Ｄ₂ は素材Ｗ₁₂の上端面の径Ｄ₁
より大径になっている。

【００８４】そして、この状態で、外型６５及び上型６
１を一体に下降させると、素材Ｗ₁₂に小径端部成形面６
６、トラクション面成形面６７及び大径端部成形面６３
がそれぞれ転写されとるともに、上型６１が素材Ｗ₁₂の
中央部に侵攻して凹部６４との間に残壁７１を残した状
態で内径面５の一部である凹部５ｄが成形され、これに
より、図８の右半分に示すように、ディスク５１の最終
形状に近い形状の素材Ｗ₁₃に成形される。なお、この第
２工程では成形完了時に下型６２と外型６５との間にす
き間Ｃを形成して大径端部３の外径面にバリＳが発生す
るようにしており、このバリＳを発生させることによ
り、密閉鍛造を回避して不必要な成形荷重の増加を押さ
え、型寿命の向上を図っている。

【００８５】また、上型６１が素材Ｗ₁₂の中央部を侵攻
する際には、上型６１のテーパ凹部６８が素材Ｗ₁₂の上
端部を拘束して該上端部が成形中に拡径しないようにす
るとともに、素材Ｗ₁₂の中心部に存在する高密度の非金
属介在物５２を該素材Ｗ₁₂の下端側に押し込んで該下端
側で径方向外方に膨出させるようになっている。

【００８６】このようにして得られた型鍛造品Ｗ₁₃は後
工程にて、図９の二点鎖線で示す状態からバリＳをプレ
スにてトリミング除去するとともに、内径面５の残壁７
１をプレスにて目抜し、その後、全面に切削加工を施す
ことにより、図９の実線で示す最終形状のディスク５１
に成形される。そして、かかる成形後、ディスク５１に
浸炭または浸炭窒化処理により熱処理を行い、さらに研
削により必要精度を付与した後、トロイダル型無段変速
機のディスクとして組み込まれる。

【００８７】上記記載から明らかなように、かかるディ
スクの製法においては、小径端部２側の端面、トラクシ
ョン面４、大径端部３の外周面及び該大径端部３の背面
にそれぞれθ＝２〜３０°の「ディスク表面に沿うメタ
ルフロー６」が存在するディスク（完成品）５１を簡単
且つ確実に得ることができる。

【００８８】また、型鍛造であるため第１工程における
円柱素材Ｗ₁₁の径を小さくでき、しかも、第２工程にお
いて上型６１のテーパ凹部６８が素材Ｗ₁₂の上端部を拘
束して該上端部が成形中に拡径しないようにするととも
に、素材Ｗ₁₂の中心部に存在する高密度の非金属介在物
５２を該素材Ｗ₁₂の下端側に押し込んで該下端側で径方
向外方に膨出させるようにしているため、トラクション
面４のうちで最も厳しいせん断応力を受ける部分である
トラクション面４から深さ方向に１．５ｂ未満の領域、
及び内径面５のうちで止め輪の周溝があったりして曲げ
応力等の厳しい部分である小径端部２側の端面から軸方
向に１／３Ａの範囲を越えるまでの領域に高密度の非金
属介在物５２が存在しないディスク５１を簡単且つ確実
に得ることができる。

【００８９】

【実施例】表１に荷重５ｔ、荷重位置がトラクション面
の溝底とした場合に、α（図参照）を相違させて各ディ
スクの耐久性試験を行った結果を示す。ここで、αは、
図１４を参照して、トラクション面４の曲率中心Ｏを通
る水平線（ディスクの軸線と平行な線）とのなす角度で
ある。

【００９０】表１のＮＯ．１〜ＮＯ．６のディスクまで
は本発明の実施例であり、ＮＯ．１〜ＮＯ．４のディス
クはトラクション面にθ＝２〜３０°の「ディスク表面
に沿うメタルフロー」が存在し、このうちのＮＯ．１及
びＮＯ．２のディスクはα＜４５°とし、ＮＯ．３及び
ＮＯ．４のディスクはα≧４５°とした。また、ＮＯ．
５及びＮＯ．６のディスクはθ＝２〜３０°の「ディス
ク表面に沿うメタルフロー」がトラクション面に連続し
て存在するものを用いた。更に、ＮＯ．７及びＮＯ．８
のディスクは従来例とし、削り出しによって製作したも
のを用いた。これらの条件以外は全て同一条件（大き
さ、材質及び荷重条件等）として耐久性試験を行った。

【００９１】なお、θ＝２〜３０°とする調整は、予め
鍛造後のメタルフローを調査し、取代を調整することで
α°以内は本願発明のθ範囲を満たすディスク表面に沿
うメタルフローとし、α°を越える範囲を本願発明のθ
の範囲外のメタルフローが存在するようにして、破損を
観察した。鍛造ディスクは上述した２つの製法を適宜用
いて製作した。

【００９２】

【表１】

【００９３】表１から明らかなように、本発明のディス
ク（ＮＯ．１〜ＮＯ．６）は従来のディスク（ＮＯ．７
及びＮＯ．８）に比べてトラクション面の耐久性が大幅
に向上しているのが判る。

【００９４】また、本発明のディスクのうちでα≧４５
°のディスク（ＮＯ．３及びＮＯ．４）はα＜４５°の
ディスク（ＮＯ．１及びＮＯ．２）に比べてより耐久性
が向上しており、更に、θ＝２〜３０°の「ディスク表
面に沿うメタルフロー」がトラクション面に連続して存
在するディスク（ＮＯ．５及びＮＯ．６）については、
３５０時間経過してもトラクション面に異常は無く、最
も耐久性に優れていることが判る。

【００９５】なお、試験は３５０ｈｒで止めたが、θ≒
０°とθ＝２°とは共に３５０ｈｒ以上となり、性能上
ほぼ同程度と推定される。表２にトラクション面から高
密度の非金属介在物（０．３Ｄ部：図１０及び図１２参
照）の領域までの深さを相違させて各ディスクの耐久性
試験を行った結果を示す。なお、表２においてｂは変速
比が１：１のときのトラクション面とパワーローラとの
接触楕円の短半径である（図１５参照）。

【００９６】表２のＮＯ．１〜ＮＯ．８のディスクは全
て本発明の実施例であり、各ディスク共、トラクション
面にθ＝２〜３０°の「ディスク表面に沿うメタルフロ
ー」が存在するものを用い、トラクション面から高密度
の非金属介在物領域までの深さが相違する以外は全て同
一条件で耐久性試験を行った。

【００９７】

【表２】

【００９８】表２から明らかなように、トラクション面
から高密度の非金属介在物領域までの深さが深くなるに
したがってトラクション面の耐久性が向上しているのが
判り、特に、該深さが１．５ｂ以上になると２５０時間
経過しても異常がなく、最も耐久性に優れていることが
判る。

【００９９】表３にディスク内径面の高密度の非金属介
在物の存在領域が相違する各ディスクについて、小径端
部側の内径面の耐久性試験を行った結果を示す。ここ
で、Ａはディスクの軸長、Ｂは内径面における小径端部
側の端面からの軸方向の長さを示す。

【０１００】表３のＮＯ．３〜ＮＯ．８のディスクは全
て本発明の実施例であり、各ディスク共、内径面にθ＝
２〜３０°の「ディスク表面に沿うメタルフロー」がデ
ィスクの軸長をＡとした場合に小径端部側の端面から軸
方向の深さ（Ｂ／Ａ）×１００％の範囲に存在する各種
ディスクを用い試験した。また、ＮＯ．１及びＮＯ．２
のディスクは従来例とし、削り出しによって製作したも
のを用いた。これらの条件とディスク内径面の高密度の
非金属介在物の存在領域が相違する以外は全て同一条件
で耐久性試験を行った。なお、ＮＯ．３〜ＮＯ．８のデ
ィスクにおいて、非金属介在物とその存在領域（Ｂ／
Ａ）×１００％との関係は、取代を調整して製作するこ
とによって調整した。この場合も上述した２つの製法に
よる鍛造ディスクを適宜用いた。

【０１０１】

【表３】

【０１０２】表３から明らかなように、本発明のディス
ク（ＮＯ．３〜ＮＯ．８）は従来のディスク（ＮＯ．１
及びＮＯ．２）に比べて小径端部側の内径面の耐久性が
大幅に向上しているのが判る。

【０１０３】また、本発明のディスクのうちで内径面に
おいて（Ｂ／Ａ）×１００％が３３％を越える領域に高
密度の非金属介在物が存在するものについては、２５０
時間経過しても小径端部側の内径面に異常は無く、最も
耐久性に優れていることが判る。

【０１０４】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、トロイダル型無段変速機のディスクにおい
て、生産コストの低減が可能になるとともに、ディスク
の長寿命化を図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態であるディスクを説
明するための説明図である。

【図２】ディスクの製法の第１工程を説明するための説
明図であり、左半分は成形前の状態、右半分は成形後の
状態を表している。

【図３】ディスクの製法の第２工程を説明するための説
明図であり、左半分は成形前の状態、右半分は成形後の
状態を表している。

【図４】ディスクの製法の第３工程を説明するための説
明図であり、左半分は成形前の状態、右半分は成形後の
状態を表している。

【図５】ディスクの製法の最終工程の一例を説明するた
めの説明図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態であるディスクを説
明するための説明図である。

【図７】ディスクの製法の第１工程を説明するための説
明図であり、左半分は成形前の状態、右半分は成形後の
状態を表している。

【図８】ディスクの製法の第２工程を説明するための説
明図であり、左半分は成形前の状態、右半分は成形後の
状態を表している。

【図９】ディスクの製法の最終工程の一例を説明するた
めの説明図である。

【図１０】ディスクにおける高密度の非金属介在物の存
在箇所を説明するための説明図である。

【図１１】トラクション面の表面からの深さとせん断応
力の分布との関係を説明するためのグラフ図である。

【図１２】成形前の円柱素材における高密度の非金属介
在物の存在箇所を説明するための説明図である。

【図１３】成形前の円柱素材における直径と介在物の数
との関係を説明するための説明図である。

【図１４】αとθの意味を説明するための説明図であ
る。

【図１５】トロイダル型無段変速機を説明するための説
明的断面図である。

【図１６】従来のディスクを説明するための説明図であ
る。

【図１７】ディスクにおいて大きな繰り返し曲げ応力や
繰り返しせん断応力を受ける部分を説明するための説明
図である。

【図１８】従来のディスクの製法を説明するための説明
図である。

【図１９】従来の他のディスクの製法を説明するための
説明図である。

【符号の説明】

１，５１…ディスク ２…小径端部 ３…大径端部 ４…トラクション面 ６…メタルフロー ｃ…パワーローラ Ｐ…接線 θ…トラクション面の接線とメタルフローとのなす角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 伸夫 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 小径端部と大径端部との間に断面円弧凹
   状のトラクション面が形成され、該トラクション面を互
   いに対向させた状態で同軸配置された入力及び出力ディ
   スクと、該入力及び出力ディスクの各トラクション面に
   摩擦係合して動力の伝達を行うパワーローラとを備えた
   トロイダル型無段変速機において、前記トラクション面
   側のメタルフローと該トラクション面の接線とのなす角
   度θが３０°以下になるような位置関係を前記ディスク
   表面に対して有するメタルフローを該ディスク表面に沿
   うメタルフローと定義した場合に、前記ディスクの表面
   に沿うメタルフローを少なくとも前記トラクション面に
   備えたことを特徴とするトロイダル型無段変速機のディ
   スク。