| 【発明の名称】 |
ハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンとその加工方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】鎌村 有宏
【氏名】堀家 章史
【氏名】岩沢 隆二
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| 【要約】 |
【課題】トラニオン６ａに円孔１５を加工する作業と、平坦面２９、段差面３１、３１、内側面３８、３８等を切削加工する作業とを、能率良くしかも高精度で行なわせる。
【解決手段】主軸３４を回転させつつ、切削工具３９により上記円孔１５を加工する。この加工に前後して、スライダ３５によりチャック３６を回転中心軸に対し直角方向に平行移動する。そして、上記平坦面２９と、それぞれが部分円筒面である、上記段差面３１、３１及び内側面３８、３８等を切削加工する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ハーフトロイダル型無段変速機を構成するパワーローラを揺動変位及び回転自在に支持する為、両端部に互いに同心の１対の枢軸を、中間部内側面に上記パワーローラに加わるスラスト荷重を支承しつつこのパワーローラの揺動変位を許容する為のスラスト軸受を添設する為の平坦面を、この平坦面の一部にその一端を開口させる状態で円孔を、それぞれ設けたハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンに於いて、上記平坦面の周縁部と他の部分との境界部分に存在する段差面は、単一の中心軸を有する部分円筒面であり、この部分円筒面の中心軸は、上記円孔の中心軸に対して上記各枢軸の配列方向にずれた位置に存在する事を特徴とするハーフトロイダル型無段変速機用トラニオン。
【請求項２】 請求項１に記載したハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンの加工方法であって、旋削加工を行なう工作機械の主軸の先端部に支持したチャックにトラニオンを、円孔及び部分円筒面の中心軸と上記主軸の中心軸とを一致若しくは平行にして把持した状態で、この主軸を回転させつつこれら円孔と部分円筒面並びに平坦面との一方を加工した後、上記チャックを上記主軸の中心軸に対し直角方向に平行移動させてから、この主軸を回転させつつ上記円孔と部分円筒面並びに平坦面との他方を加工する事を特徴とするハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンの加工方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明の対象となるハーフトロイダル型無段変速機は、例えば自動車の変速機用の変速ユニットとして、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用する。特に、本発明は、この様なハーフトロイダル型無段変速機に組み込むトラニオンの加工を容易に行なえる様にするものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車の変速機用の変速ユニットとして、図７〜８に略示する様なハーフトロイダル型無段変速機を使用する事が、研究されている。このハーフトロイダル型無段変速機は、例えば実開昭６２−７１４６５号公報に開示されている様に、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。ハーフトロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側には、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動するトラニオン６、６が設けられている。即ち、これら各枢軸５、５の中心軸は、上記入力軸１及び出力軸３の中心軸と交差する事はないが、これら入力軸１及び出力軸３の中心軸の方向に対し直角な方向に存在する。
【０００３】上記各トラニオン６、６は、両端部外側面に上記枢軸５、５を、互いに同心に設けている。又、各トラニオン６、６の中心部には変位軸７、７の基端部を支持し、上記各枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させる事により、各変位軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン６、６に支持された変位軸７、７の周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８、８を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の間に挟持している。これら両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧を回転させて得られる凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａは、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。
【０００４】上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム等の押圧装置９を設け、この押圧装置９によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け、弾性的に押圧自在としている。この押圧装置９は、入力軸１と共に回転するカム板１０と、保持器１１により保持された複数個（例えば４個）のローラ１２、１２とから構成している。上記カム板１０の片側面（図７〜８の左側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１３を形成し、上記入力側ディスク２の外側面（図７〜８の右側面）にも、同様のカム面１４を形成している。そして、上記複数個のローラ１２、１２を、上記入力軸１の中心に関して放射方向の軸を中心とする回転自在に支持している。
【０００５】上述の様に構成するハーフトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴ってカム板１０が回転すると、カム面１３によって複数個のローラ１２、１２が、入力側ディスク２の外側面に設けたカム面１４に押圧される。この結果、上記入力側ディスク２が、上記複数のパワーローラ８、８に押圧されると同時に、上記１対のカム面１３、１４と複数個のローラ１２、１２との押し付け合いに基づいて、上記入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。
【０００６】入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図７に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記トラニオン６、６を揺動させ、各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図８に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、各変位軸７、７を傾斜させる。各変位軸７、７の傾斜角度を図７と図８との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００７】上記各トラニオン６、６の具体的形状、並びにこれら各トラニオン６、６にパワーローラ８、８を支持する部分の構造に就いては、例えば特開平８−２４０２５１号公報等に記載されて従来から知られている。図９〜１１は、この公報に記載された、トラニオン６にパワーローラ８を支持する部分の従来構造を示している。このトラニオン６の中間部には、円孔１５を形成している。この円孔１５は、このトラニオン６の両端部に形成した枢軸５、５と直交する方向に（枢軸５、５の中心軸を延長した線と円孔１５の中心軸を延長した線とが直交する方向に）形成している。そして、上記円孔１５の内側部分に、変位軸７を支持している。この変位軸７は、互いに平行で且つ偏心した支持軸部１６と枢支軸部１７とを有する。このうちの支持軸部１６を上記円孔１５の内側に、ラジアルニードル軸受１８を介して、回転自在に支持している。又、上記枢支軸部１７の周囲にパワーローラ８を、別のラジアルニードル軸受１９を介して回転自在に支持している。
【０００８】又、上記パワーローラ８の外側面と上記トラニオン６の中間部内側面との間には、パワーローラ８の外側面の側から順に、スラスト玉軸受２０とスラストニードル軸受２１とを設けている。このうちのスラスト玉軸受２０は、上記パワーローラ８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、このパワーローラ８の回転を許容する。この様なスラスト玉軸受２０は、複数個の玉２２、２２と、各玉２２、２２を転動自在に保持する円環状の保持器２３と、円環状のスラスト玉軸受外輪２４とから構成している。各スラスト玉軸受２０の内輪軌道は上記パワーローラ８の外側面に、外輪軌道は上記スラスト玉軸受外輪２４の内側面に、それぞれ形成している。
【０００９】又、上記スラストニードル軸受２１は、レース２５と保持器２６とニードル２７、２７とから構成している。この様なスラストニードル軸受２１は、上記レース２５を上記トラニオン６の内側面に当接させた状態で、この内側面と上記スラスト玉軸受外輪２４の外側面との間に挟持している。一方、上記ラジアルニードル軸受１８を構成する円筒状のラジアルニードル軸受外輪２８は上記円孔１５の内側に、がたつきなく嵌合固定している。そして、嵌合固定した状態でこのラジアルニードル軸受外輪２８の一端部をトラニオン６の内側面から突出させ、この突出した部分に、上記スラストニードル軸受２１を構成する、上記レース２５と保持器２６とを外嵌して、上記トラニオン６に対するこれらレース２５及び保持器２６の位置決めを図っている。
【００１０】上述の様に構成されるスラストニードル軸受２１は、上記各パワーローラ８から上記各スラスト玉軸受外輪２４に加わるスラスト荷重を支承しつつ、上記枢支軸部１７及び上記スラスト玉軸受外輪２４が上記支持軸部１６を中心として揺動する事を許容する。即ち、ハーフトロイダル型無段変速機では、変速作業や伝達すべきトルクの変動、構成各部材の弾性変形等に起因して、入力側、出力側両ディスク２、４（図７〜８）の一方又は双方が軸方向に変位し、変位軸７が上記支持軸部１６を中心として僅かに回動する。この回動の結果、上記スラスト玉軸受２０のスラスト玉軸受外輪２４の外側面と上記トラニオン６の内側面とが相対変位する。これら外側面と内側面との間には、上記スラストニードル軸受２１が存在する為、この相対変位に要する力は小さい。従って、上述の様に各変位軸７、７の傾斜角度を変化させる為の力が小さくて済む。
【００１１】上述の様に構成されるハーフトロイダル型無段変速機のトラニオン６は、炭素鋼等の剛性の高い金属製素材を鍛造により所定の形状に加工した後、必要とする部分に切削、研削等の仕上加工を施す。このうち、前記ラジアルニードル軸受１８を組み付ける為の円孔１５及び上記スラストニードル軸受２１を添設する為の平坦面２９は、マシニングセンタ等を利用した切削加工により形成する。例えば、この平坦面２９を加工するには、回転工具をこの平坦面２９とすべき内側面中間部に押し付けつつ、この平坦面２９を加工する。従来の場合には、この平坦面２９の切削加工と、上記円孔１５の穿設作業及び仕上切削加工とは、別工程で行なっていた。即ち、平坦面２９と円孔１５とのうちの一方を加工した後、上記トラニオン６を工作機械から取り外して別の工作機械にセットし、平坦面２９と円孔１５とのうちの他方を加工していた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述した様なハーフトロイダル型無段変速機のトラニオン６の加工を能率良く、しかも高精度で行なう為には、平坦面２９と円孔１５とを、工作機械への着脱を行なう事なく、一工程で行なえる様にする事が好ましい。本発明のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンとその加工方法は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の対象となるハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンは、前述した従来のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンと同様に、ハーフトロイダル型無段変速機を構成するパワーローラを揺動変位及び回転自在に支持する為、両端部に互いに同心の１対の枢軸を、中間部内側面に上記パワーローラに加わるスラスト荷重を支承しつつこのパワーローラの揺動変位を許容する為のスラスト軸受を添設する為の平坦面を、この平坦面の一部にその一端を開口させる状態で円孔を、それぞれ設けている。
【００１４】特に、請求項１に記載したハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンに於いては、上記平坦面の周縁部と他の部分との境界部分に存在する段差面は、単一の中心軸を有する部分円筒面である。そして、この部分円筒面の中心軸は、上記円孔の中心軸に対して上記各枢軸の配列方向にずれた位置に存在する。
【００１５】更に、請求項２に記載したハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンの加工方法は、旋削加工を行なう工作機械の主軸の先端部に支持したチャックにトラニオンを、円孔及び部分円筒面の中心軸と上記主軸の中心軸とを一致若しくは平行にして把持した状態で、この主軸を回転させつつこれら円孔と部分円筒面並びに平坦面との一方を加工した後、上記チャックを上記主軸の中心軸に対し直角方向に平行移動させてから、この主軸を回転させつつ上記円孔と部分円筒面並びに平坦面との他方を加工する。
【００１６】
【作用】上述の様に構成する本発明のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンとその加工方法によれば、同一のチャックにトラニオンを把持した状態のまま、円孔と部分円筒面並びに平坦面の加工を行なえる。この為、トラニオンの加工の能率化によりコストの低減を図れるだけでなく、上記円孔と平坦面との直角度の向上を図れる等、形状並びに寸法精度の向上も図れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。先ず、図１は、本発明のトラニオン６ａを示している。このトラニオン６ａは、前述の図９に示した従来から知られているトラニオン６と同様に、両端部に互いに同心の１対の枢軸５、５を、中間部内側面に形成した平坦面２９を、この平坦面２９の一部にその一端を開口させる状態で円孔１５を、それぞれ設けている。特に、本例のトラニオン６ａの場合には、上記平坦面２９の周縁部と他の部分との境界部分に存在する段差面３１、並びに上記各枢軸５、５を設ける為に、上記トラニオン６ａの長さ方向（図２の上下方向）両端部に形成した１対の折れ曲がり部３７、３７の内側面３８、３８は、単一の中心軸Ｏ31を有する部分円筒面である。そして、この部分円筒面である段差面３１、３１及び各内側面３８、３８の中心軸Ｏ31は、上記円孔１５の中心軸Ｏ15に対して、上記各枢軸５、５の配列方向（図１の上下方向）にずれた位置に存在する。言い換えれば、上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８の中心軸Ｏ31と円孔１５の中心軸Ｏ15とは、互いに一致はしないが、それぞれ上記両枢軸５、５の中心軸Ｏ5 と直交する。
【００１８】次に、図２〜３は、上述の様なトラニオン６ａの平坦面２９と円孔１５とを、旋削を行なう工作機械３２により加工する状態を示している。この工作機械３２は、基台３３の上方で回転する主軸３４の先端面（図２〜３の右端面）に、スライダ３５を介してチャック３６を設けて成る。このスライダ３５は、上記主軸３４の回転中心軸に対し直角方向に平行移動自在である。そして、上記チャック３６に、被加工物である上記トラニオン６ａを把持自在としている。一方、上記基台３３の上面にはバイト等の切削工具３９を、互いに直角方向に亙る移動自在に設けた１対の移動テーブル４０、４１により、この基台３３の上面に対し平行に、且つ二次元方向に亙る移動自在に支持している。
【００１９】上述の様な工作機械３２を使用して、上記トラニオン６ａの段差面３１、３１及び各内側面３８、３８と円孔１５とを加工する作業は、次の様にして行なう。先ず、上記主軸３４の先端部に支持したチャック３６に上記トラニオン６ａを、上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８を構成する部分円筒面の中心軸Ｏ31並びに上記円孔１５の中心軸Ｏ15と、上記主軸３４の中心軸Ｏ34と一致若しくは平行にした状態で把持する。この状態で、上記スライダ３５を、図２に示す様に一端側（図２の下端側）に変位させて、加工すべき上記円孔１５の中心軸Ｏ15と、上記主軸３４の中心軸Ｏ34と一致させる。そして、この主軸３４を回転させつつ、上記切削工具３９を上記トラニオン６ａの中間部に突き当てて、上記円孔１５の内面の仕上加工を行なう。
【００２０】次いで、図３に示す様に、上記スライダ３５を、図３に示す様に他端側（図３の上端側）に変位させて、切削加工すべき上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８の中心軸Ｏ31と、上記主軸３４の中心軸Ｏ34と一致させる。そして、この主軸３４を回転させつつ、上記切削工具３９を、上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８並びにこれら段差面３１、３１及び各内側面３８、３８に囲まれた平坦面２９等に突き当てて、これら各面３１、３８、２９を加工する。
【００２１】上述の様に構成する本発明のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンとその加工方法によれば、同一のチャック３６にトラニオン６ａを把持した状態のまま、上記円孔１５と上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８を構成する部分円筒面並びに上記平坦面２９の加工を行なえる。この為、これら各部を加工する為に、トラニオン６ａをチャック３６に着脱する作業を１回行なうのみで足り、トラニオンの加工の能率化によるコストの低減を図れる。しかも、チャック３６への着脱を繰り返す事に伴う誤差の発生を抑える事ができるので、上記円孔１５と平坦面２９との直角度の向上を図れる等、形状並びに寸法精度の向上も図れる。
【００２２】尚、本発明の加工方法を能率良く行なわせる為には、上記主軸３４に対して上記チャック３６を支持するスライダ３５が、上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８の中心軸Ｏ31と、上記円孔１５の中心軸Ｏ15との変位量△Ｌ（図１）分だけ、確実且つ迅速に変位させられる構造を有するものを使用する事が好ましい。この様なスライダ３５の構造としては、図４〜５に示したもの、或は図６に示したものを使用できる。
【００２３】先ず、図４〜５に示した第１例の構造は、主軸３４の端面の直径方向反対側２個所位置に固定した、それぞれ断面Ｌ字形のガイド４２、４２同士の間にスライドプレート４３を、がたつきなく且つ摺動自在に挟持している。従ってこのスライドプレート４３は、上記１対のガイド４２、４２の配列方向に対し直角方向（図４〜５の上下方向）に変位自在である。又、上記スライドプレート４３の変位方向に関して、上記主軸３４の端面の直径方向反対側２個所位置には、それぞれストッパ４４、４４を固定している。これら両ストッパ４４、４４同士の間隔Ｄ44は、上記スライドプレート４３の変位方向に亙る長さＬ43よりも、上記変位量△Ｌ分だけ大きい（Ｄ44＝Ｌ43＋△Ｌ）。
【００２４】又、上記主軸３４の先端部にはアクチュエータ４５を内蔵し、このアクチュエータ４５により上記スライドプレート４３を、上記１対のガイド４２、４２の配列方向に対し直角方向に変位駆動自在としている。更に、上記スライドプレート４３の前面（図４の右面）には、前記トラニオン６ａの両端部に設けた枢軸５、５をがたつきなく係止自在なワークストッパ４６、４６と、上記トラニオン６ａを両側から挟持固定自在な把持爪４７、４７とを設けている。
【００２５】前記円孔１５と上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８を構成する部分円筒面並びに上記平坦面２９との加工を行なう場合に、上記トラニオン６ａは、上記各ワークストッパ４６、４６に上記各枢軸５、５を係止し、上記各把持爪４７、４７により両側から挟持する。この状態で、上記アクチュエータ４５により上記スライドプレート４３を、図４〜５の下端側にまで変位させれば、加工すべき上記円孔１５の中心軸Ｏ15と、上記主軸３４の中心軸Ｏ34とが一致する。これに対して、上記アクチュエータ４５により上記スライドプレート４３を、図４〜５の上端側にまで変位させれば、切削加工すべき上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８の中心軸Ｏ31と、上記主軸３４の中心軸Ｏ34とが一致する。尚、図４〜５は、上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８の中心軸Ｏ34とを一致させた状態を示している。
【００２６】上述の図４〜５に示したスライダの第１例の構造の場合、１対のストッパ４４、４４により、スライドプレート４３の変位量を△Ｌに規制していた。これに対して、図６に示したスライダの第２例の構造の場合には、チャック３６ａの端面に、ストロークが△Ｌであるアクチュエータ４５ａを設けている。そして、このアクチュエータ４５ａにより、直接トラニオン６ａを、枢軸５、５の軸方向に亙り変位駆動自在としている。上記アクチュエータ４５ａのストロークの一端側（図６の下端側）に上記トラニオン６ａを変位させた状態で、加工すべき円孔１５の中心軸Ｏ15と主軸の中心軸Ｏ34とが一致し、他端側（図６の上端側）にまで変位させた状態で、切削加工すべき上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８の中心軸Ｏ31と、上記主軸の中心軸Ｏ34とが一致する。尚、図６は、上記段差面３１、３１及び内側面３８、３８の中心軸Ｏ31と、上記主軸３４の中心軸Ｏ34とを一致させた状態を示している。
【００２７】尚、本発明の加工方法を実施する場合に、そのままでは、トラニオン６ａを含む、チャック３６、３６ａと共に回転する部分の重心を、主軸３４の中心軸Ｏ34上に常に位置させる事はできない。そして、この重心位置と中心軸Ｏ34とのずれが大きい状態で、上記主軸３４を高速回転させた場合には、振動が発生して、加工精度が悪化する。この様な振動に基づく加工精度の悪化を防止する為には、加工時に高速回転が必要な、上記円孔１５の加工時に、上記重心を主軸３４の中心軸Ｏ34上に位置させる事が好ましい。上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８等の加工時には、上記主軸３４の回転速度をあまり早くする必要はないので、上記重心位置と中心軸Ｏ34とが多少ずれていても、有害な振動の発生を抑えて、十分な加工精度を確保できる。
【００２８】スライダの構造に関して、上述の様な加工時の振動を考えた場合には、上述の図６に示した第２例の構造が、主軸３４の中心軸Ｏ34からずれた状態で回転する部分の質量を少なく抑える面からは好ましい。但し、上記図６に示した第２例の構造の場合には、上記円孔１５を加工する際と上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８等を切削加工する際とで、把持爪４７、４７によるトラニオン６ａの把持及びその解除を行なう為、把持精度の面から、加工精度が悪化する可能性がある。
【００２９】これに対して、図４〜５に示した第１例の場合には、把持爪４７、４７によりトラニオン６ａを把持した状態のまま、上記円孔１５と上記段差面３１、３１及び各内側面３８、３８等との加工を行なえる。従って、振動を抑えられるのであれば、図４〜５に示した第１例の構造が、加工精度を確保する面からは好ましい。特に、主軸３４の先端部に、スライドプレート４３と逆方向に変位するバランスウェイトを設け、このバランスウェイトを含む重心が、常に上記主軸３４の回転中心軸上に存在する様にすれば、加工時に振動が発生するのを防止できるので、図４〜５に示した第１例の構造の利点が顕著になる。
【００３０】
【発明の効果】本発明のハーフトロイダル型無段変速機用トラニオンとその加工方法は、以上に述べた通り構成され作用するので、ハーフトロイダル型無段変速機のトラニオンの加工を能率良く、しかも高精度で行なって、低コストでしかも高性能のトロイダル型無段変速機の実現に寄与できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２０４
【氏名又は名称】日本精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年５月１９日（１９９９．５．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７４５７
【弁理士】
【氏名又は名称】小山 武男 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２９２０９（Ｐ２０００−３２９２０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月３０日（２０００．１１．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１３８２１９ |
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