JP3470741B2 - トロイダル式無段変速機用転動体およびその製造方法 - Google Patents
トロイダル式無段変速機用転動体およびその製造方法Info
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- JP3470741B2 JP3470741B2 JP07060396A JP7060396A JP3470741B2 JP 3470741 B2 JP3470741 B2 JP 3470741B2 JP 07060396 A JP07060396 A JP 07060396A JP 7060396 A JP7060396 A JP 7060396A JP 3470741 B2 JP3470741 B2 JP 3470741B2
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
- F16H15/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members without members having orbital motion
- F16H15/04—Gearings providing a continuous range of gear ratios
- F16H15/06—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B
- F16H15/32—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line
- F16H15/36—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface
- F16H15/38—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces
- F16H2015/383—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces with two or more sets of toroid gearings arranged in parallel
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの車両
やその他の回転動力源等において、無段変速機として使
用することが可能であるトロイダル式（転がり式）無段
変速機を構成する転動体およびその製造方法に関するも
のである。
やその他の回転動力源等において、無段変速機として使
用することが可能であるトロイダル式（転がり式）無段
変速機を構成する転動体およびその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】自動車などの車両にお
いて使用される変速機としては、従来の３段や４段など
の有段変速機に代えて、無段変速機を採用する試みもな
されており、数年前より一部実用化されて市販されてい
るものもある（“新型車解説書 ＮＩＳＳＡＮマーチ”
平成４年１月 日産自動車株式会社 編集発行Ｃ−９頁
〜Ｃ−４８頁）。
いて使用される変速機としては、従来の３段や４段など
の有段変速機に代えて、無段変速機を採用する試みもな
されており、数年前より一部実用化されて市販されてい
るものもある（“新型車解説書 ＮＩＳＳＡＮマーチ”
平成４年１月 日産自動車株式会社 編集発行Ｃ−９頁
〜Ｃ−４８頁）。
【０００３】この無段変速機は、連続的に変速するた
め、燃費，動力性能が向上すること、変速ショックがな
いこと、等の特徴を持っており、その構造によって、ベ
ルト式とトロイダル式の２つに大別される。
め、燃費，動力性能が向上すること、変速ショックがな
いこと、等の特徴を持っており、その構造によって、ベ
ルト式とトロイダル式の２つに大別される。
【０００４】その中で、トロイダル式の無段変速機は、
図１に示すように、潤滑油を介して接触する金属製転動
体を用いた構造を有するものであって、このトロイダル
式無段変速機１は、入力軸２に接続したローディングカ
ム３および連結軸４を介して一体で回転する入力ディス
ク５，５を備えていると共に、歯車６，７を介して出力
軸８を回転させる出力ディスク９，９を備え、入力ディ
スク５，５と出力ディスク９，９との間にパワーローラ
１０，１０，１０，１０を設け、各パワーローラ１０は
ボールベアリング１１を介して各々支持体１２により支
持された構造を有するものである。
図１に示すように、潤滑油を介して接触する金属製転動
体を用いた構造を有するものであって、このトロイダル
式無段変速機１は、入力軸２に接続したローディングカ
ム３および連結軸４を介して一体で回転する入力ディス
ク５，５を備えていると共に、歯車６，７を介して出力
軸８を回転させる出力ディスク９，９を備え、入力ディ
スク５，５と出力ディスク９，９との間にパワーローラ
１０，１０，１０，１０を設け、各パワーローラ１０は
ボールベアリング１１を介して各々支持体１２により支
持された構造を有するものである。
【０００５】そして、このトロイダル式無段変速機１で
は、入力ディスク５と出力ディスク９との間で挟まれた
パワーローラ１０の傾きを変化させ、入出力ディスク
５，９の相対回転速度を変えて変速しつつ、入力軸２か
ら出力軸８へと動力を伝達する仕組みになっている（特
開平１−２２９１５８号など）。
は、入力ディスク５と出力ディスク９との間で挟まれた
パワーローラ１０の傾きを変化させ、入出力ディスク
５，９の相対回転速度を変えて変速しつつ、入力軸２か
ら出力軸８へと動力を伝達する仕組みになっている（特
開平１−２２９１５８号など）。
【０００６】このようなトロイダル式無段変速機１の金
属製転動体（５，９，１０）においては、トルクを伝達
するために入力ディスク５に対しローディングカム３に
よって荷重を加えるようにしているので、転動面に高い
面圧が負荷されることから、転動体内部の深い位置に高
いせん断応力が発生する。そのため、有効硬化層深さが
２ｍｍ以下と浅い場合、最大せん断応力の深さに対する
安全率が小さくなり、転がり疲労寿命が低下してしまう
ことになる。そこで、従来の場合においては、機械構造
用鋼に浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ等の表面硬
化処理を施すことによって深い硬化層を得るようにして
いた（特開平７−７１５５５号など）。
属製転動体（５，９，１０）においては、トルクを伝達
するために入力ディスク５に対しローディングカム３に
よって荷重を加えるようにしているので、転動面に高い
面圧が負荷されることから、転動体内部の深い位置に高
いせん断応力が発生する。そのため、有効硬化層深さが
２ｍｍ以下と浅い場合、最大せん断応力の深さに対する
安全率が小さくなり、転がり疲労寿命が低下してしまう
ことになる。そこで、従来の場合においては、機械構造
用鋼に浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ等の表面硬
化処理を施すことによって深い硬化層を得るようにして
いた（特開平７−７１５５５号など）。
【０００７】しかしながら、転動体の転動面では最大４
ＧＰａ程度にまで達する高い面圧を受けることから、最
大せん断応力発生深さＺｏ近傍位置では微小な塑性変形
が起こり、転動面が陥没して変速性能が損なわれたり、
最大せん断応力発生深さＺｏ近傍位置を起点とする亀裂
が発生して剥離に至ったりすることがあるという問題点
があったことから、このような問題点を解決することが
課題としてあった。
ＧＰａ程度にまで達する高い面圧を受けることから、最
大せん断応力発生深さＺｏ近傍位置では微小な塑性変形
が起こり、転動面が陥没して変速性能が損なわれたり、
最大せん断応力発生深さＺｏ近傍位置を起点とする亀裂
が発生して剥離に至ったりすることがあるという問題点
があったことから、このような問題点を解決することが
課題としてあった。
【０００８】
【発明の目的】本発明は、上記した課題にかんがみてな
されたものであって、機械構造用鋼を素材とし、浸炭焼
き入れまたは浸炭窒化焼き入れまたは高周波焼き入れ等
の表面硬化処理を行った後にバニシング加工を施すこと
で転動面の陥没を低減し、長寿命のトロイダル式無段変
速機用転動体を提供することを目的としているものであ
る。
されたものであって、機械構造用鋼を素材とし、浸炭焼
き入れまたは浸炭窒化焼き入れまたは高周波焼き入れ等
の表面硬化処理を行った後にバニシング加工を施すこと
で転動面の陥没を低減し、長寿命のトロイダル式無段変
速機用転動体を提供することを目的としているものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるトロイダ
ル式無段変速機用転動体は、請求項１に記載しているよ
うに、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転動体を
用いたトロイダル式無段変速機において、機械構造用鋼
を素材とし且つ浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後
にバニシング加工が施されていて、最大せん断応力深さ
Ｚｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下となって
いる構成としたことを特徴としている。
ル式無段変速機用転動体は、請求項１に記載しているよ
うに、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転動体を
用いたトロイダル式無段変速機において、機械構造用鋼
を素材とし且つ浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後
にバニシング加工が施されていて、最大せん断応力深さ
Ｚｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下となって
いる構成としたことを特徴としている。
【００１０】同じく、本発明に係わるトロイダル式無段
変速機用転動体は、請求項２に記載しているように、潤
滑油を介して接触する複数個の金属製転動体を用いたト
ロイダル式無段変速機において、機械構造用鋼を素材と
し且つ高周波焼き入れ後にバニシング加工が施されてい
て、最大せん断応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ７５０
以上８６０以下となっている構成としたことを特徴とし
ている。
変速機用転動体は、請求項２に記載しているように、潤
滑油を介して接触する複数個の金属製転動体を用いたト
ロイダル式無段変速機において、機械構造用鋼を素材と
し且つ高周波焼き入れ後にバニシング加工が施されてい
て、最大せん断応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ７５０
以上８６０以下となっている構成としたことを特徴とし
ている。
【００１１】同じく、本発明に係わるトロイダル式無段
変速機用転動体は、請求項３に記載しているように、潤
滑油を介して接触する複数個の金属製転動体を用いたト
ロイダル式無段変速機において、機械構造用鋼を素材と
し且つ浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後さらに高
周波焼き入れした後にバニシング加工が施されていて、
最大せん断応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上
８６０以下となっている構成としたことを特徴としてい
る。
変速機用転動体は、請求項３に記載しているように、潤
滑油を介して接触する複数個の金属製転動体を用いたト
ロイダル式無段変速機において、機械構造用鋼を素材と
し且つ浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後さらに高
周波焼き入れした後にバニシング加工が施されていて、
最大せん断応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上
８６０以下となっている構成としたことを特徴としてい
る。
【００１２】また、本発明に係わるトロイダル式無段変
速機用転動体の製造方法は、請求項４に記載しているよ
うに、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転動体を
用いたトロイダル式無段変速機において前記転動体を製
造するに際し、素材として機械構造用鋼を用いて転動体
形状に成形したあと浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入
れを施し、その後バニシング加工を施して転動体の最大
せん断応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上８６
０以下であるようにする構成としたことを特徴としてい
る。
速機用転動体の製造方法は、請求項４に記載しているよ
うに、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転動体を
用いたトロイダル式無段変速機において前記転動体を製
造するに際し、素材として機械構造用鋼を用いて転動体
形状に成形したあと浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入
れを施し、その後バニシング加工を施して転動体の最大
せん断応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上８６
０以下であるようにする構成としたことを特徴としてい
る。
【００１３】同じく、本発明に係わるトロイダル式無段
変速機用転動体の製造方法は、請求項５に記載している
ように、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転動体
を用いたトロイダル式無段変速機において前記転動体を
製造するに際し、素材として機械構造用鋼を用いて転動
体形状に成形したあと高周波焼き入れを施し、その後バ
ニシング加工を施して転動体の最大せん断応力深さＺｏ
位置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下であるように
する構成としたことを特徴としている。
変速機用転動体の製造方法は、請求項５に記載している
ように、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転動体
を用いたトロイダル式無段変速機において前記転動体を
製造するに際し、素材として機械構造用鋼を用いて転動
体形状に成形したあと高周波焼き入れを施し、その後バ
ニシング加工を施して転動体の最大せん断応力深さＺｏ
位置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下であるように
する構成としたことを特徴としている。
【００１４】同じく、本発明に係わるトロイダル式無段
変速機用転動体の製造方法は、請求項６に記載している
ように、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転動体
を用いたトロイダル式無段変速機において前記転動体を
製造するに際し、素材として機械構造用鋼を用いて転動
体形状に成形したあと浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き
入れを施し、さらに高周波焼き入れを施し、その後バニ
シング加工を施して転動体の最大せん断応力深さＺｏ位
置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下であるようにす
る構成としたことを特徴としている。
変速機用転動体の製造方法は、請求項６に記載している
ように、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転動体
を用いたトロイダル式無段変速機において前記転動体を
製造するに際し、素材として機械構造用鋼を用いて転動
体形状に成形したあと浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き
入れを施し、さらに高周波焼き入れを施し、その後バニ
シング加工を施して転動体の最大せん断応力深さＺｏ位
置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下であるようにす
る構成としたことを特徴としている。
【００１５】そして、本発明に係わるトロイダル式無段
変速機用転動体の製造方法の実施態様においては、請求
項７に記載しているように、バニシング加工は、ボール
またはローラを押しつけて転がすことにより材料を加工
硬化させて強化し、予め、実働時と同等の最大せん断応
力τ０を実働時と同等のＺｏ位置付近に発生させる条件
で行うことにより、Ｚｏ位置近傍に微小な塑性変形およ
び残留オーステナイトの加工誘起変態を実働前に生じさ
せてＺｏ深さ近傍を強化させて転動面陥没による寸法精
度の低下を抑制して転動疲労寿命を向上させるものであ
るようにしたことを特徴としている。
変速機用転動体の製造方法の実施態様においては、請求
項７に記載しているように、バニシング加工は、ボール
またはローラを押しつけて転がすことにより材料を加工
硬化させて強化し、予め、実働時と同等の最大せん断応
力τ０を実働時と同等のＺｏ位置付近に発生させる条件
で行うことにより、Ｚｏ位置近傍に微小な塑性変形およ
び残留オーステナイトの加工誘起変態を実働前に生じさ
せてＺｏ深さ近傍を強化させて転動面陥没による寸法精
度の低下を抑制して転動疲労寿命を向上させるものであ
るようにしたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の作用】本発明に係わるトロイダル式無段変速機
用転動体は、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転
動体を用いたトロイダル式無段変速機において、機械構
造用鋼を素材とし、且つ、請求項１に記載の発明では浸
炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後に、また、請求項
２に記載の発明では、高周波焼き入れ後に、さらにま
た、請求項３に記載の発明では、浸炭焼き入れまたは浸
炭窒化焼き入れ後さらに高周波焼き入れした後に、バニ
シング加工が施されていて、最大せん断応力深さＺｏ位
置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下となっているこ
とを特徴とするものであり、また、本発明に係わるトロ
イダル式無段変速機用転動体の製造方法は、潤滑油を介
して接触する複数個の金属製転動体を用いたトロイダル
式無段変速機において前記転動体を製造するに際し、素
材として機械構造用鋼を用いて転動体形状に成形したあ
と、請求項４に記載の発明では、浸炭焼き入れまたは浸
炭窒化焼き入れを施し、また、請求項５に記載の発明で
は、高周波焼き入れを施し、さらにまた、請求項６に記
載の発明では、浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れを
施し、さらに高周波焼き入れを施し、その後バニシング
加工を施して転動体の最大せん断応力深さＺｏ位置での
硬度がＨＶ７５０以上８６０以下であるようにすること
を特徴とするものであるが、このような構成とした理由
について作用と共に説明する。なお、以下の説明におい
て、トロイダル式無段変速機の実働時の最大面圧のとき
に転動体内に発生する水平および垂直方向に働く最大せ
ん断応力をτ０、最大せん断応力の発生深さをＺｏで表
わす。
用転動体は、潤滑油を介して接触する複数個の金属製転
動体を用いたトロイダル式無段変速機において、機械構
造用鋼を素材とし、且つ、請求項１に記載の発明では浸
炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後に、また、請求項
２に記載の発明では、高周波焼き入れ後に、さらにま
た、請求項３に記載の発明では、浸炭焼き入れまたは浸
炭窒化焼き入れ後さらに高周波焼き入れした後に、バニ
シング加工が施されていて、最大せん断応力深さＺｏ位
置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下となっているこ
とを特徴とするものであり、また、本発明に係わるトロ
イダル式無段変速機用転動体の製造方法は、潤滑油を介
して接触する複数個の金属製転動体を用いたトロイダル
式無段変速機において前記転動体を製造するに際し、素
材として機械構造用鋼を用いて転動体形状に成形したあ
と、請求項４に記載の発明では、浸炭焼き入れまたは浸
炭窒化焼き入れを施し、また、請求項５に記載の発明で
は、高周波焼き入れを施し、さらにまた、請求項６に記
載の発明では、浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れを
施し、さらに高周波焼き入れを施し、その後バニシング
加工を施して転動体の最大せん断応力深さＺｏ位置での
硬度がＨＶ７５０以上８６０以下であるようにすること
を特徴とするものであるが、このような構成とした理由
について作用と共に説明する。なお、以下の説明におい
て、トロイダル式無段変速機の実働時の最大面圧のとき
に転動体内に発生する水平および垂直方向に働く最大せ
ん断応力をτ０、最大せん断応力の発生深さをＺｏで表
わす。
【００１７】図１に例示したようなトロイダル式無段変
速機の転動体の転動面では、高い面圧が繰り返し負荷さ
れるため、内部のＺｏ位置（Ｚｏ≧０．２ｍｍ）にせん
断応力の最大値τ０がくる。そのため、Ｚｏ位置近傍で
は微小な塑性変形が起こり、転動面が陥没して変速性能
が損なわれたり、最大せん断応力発生深さＺｏ位置近傍
を起点とする亀裂が発生して、剥離を招く原因となる。
速機の転動体の転動面では、高い面圧が繰り返し負荷さ
れるため、内部のＺｏ位置（Ｚｏ≧０．２ｍｍ）にせん
断応力の最大値τ０がくる。そのため、Ｚｏ位置近傍で
は微小な塑性変形が起こり、転動面が陥没して変速性能
が損なわれたり、最大せん断応力発生深さＺｏ位置近傍
を起点とする亀裂が発生して、剥離を招く原因となる。
【００１８】一方、バニシング加工は、ボールまたはロ
ーラを鋼材に押しつけ、転がすことにより材料を加工硬
化させ、強化する作用があるが、予め、実働時と同等の
最大せん断応力τ０を実働時と同等のＺｏ位置付近に発
生させるような条件（工具先端半径、押しつけ荷重）で
行うことにより、Ｚｏ位置近傍に微小な塑性変形および
残留オーステナイトの加工誘起変態を実働前に生じさ
せ、Ｚｏ深さ近傍を強化させ、転動面陥没による寸法精
度の低下を抑制し、転動疲労寿命を向上させる作用があ
る。
ーラを鋼材に押しつけ、転がすことにより材料を加工硬
化させ、強化する作用があるが、予め、実働時と同等の
最大せん断応力τ０を実働時と同等のＺｏ位置付近に発
生させるような条件（工具先端半径、押しつけ荷重）で
行うことにより、Ｚｏ位置近傍に微小な塑性変形および
残留オーステナイトの加工誘起変態を実働前に生じさ
せ、Ｚｏ深さ近傍を強化させ、転動面陥没による寸法精
度の低下を抑制し、転動疲労寿命を向上させる作用があ
る。
【００１９】次に、転動体の最大せん断応力発生深さ
（Ｚｏ位置の硬さ）：ＨＶ７５０≦ビッカース硬さ≦Ｈ
Ｖ８６０とした限定理由について述べると、Ｚｏ位置で
の硬さがＨＶ７５０未満であると、実働時に塑性変形を
生じるため、内部亀裂の発生や陥没を十分に低減できな
いためである。一方、Ｚｏ位置での硬さがＨＶ８６０を
こえると、過度に塑性変形や加工硬化が生じるため、材
料が脆化し、曲げ疲労強度および転動疲労強度が低下
し、寿命が短いものになってしまうためである。
（Ｚｏ位置の硬さ）：ＨＶ７５０≦ビッカース硬さ≦Ｈ
Ｖ８６０とした限定理由について述べると、Ｚｏ位置で
の硬さがＨＶ７５０未満であると、実働時に塑性変形を
生じるため、内部亀裂の発生や陥没を十分に低減できな
いためである。一方、Ｚｏ位置での硬さがＨＶ８６０を
こえると、過度に塑性変形や加工硬化が生じるため、材
料が脆化し、曲げ疲労強度および転動疲労強度が低下
し、寿命が短いものになってしまうためである。
【００２０】
【発明の効果】本発明に係わるトロイダル式無段変速機
用転動体では、潤滑油を介して接触する複数個の金属製
転動体を用いたトロイダル式無段変速機において、機械
構造用鋼を素材とし、且つ、請求項１に記載の発明で
は、浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後に、また、
請求項２に記載の発明では、高周波焼き入れ後に、さら
にまた、請求項３に記載の発明では、浸炭焼き入れまた
は浸炭窒化焼き入れ後さらに高周波焼き入れした後に、
バニシング加工が施されていて、最大せん断応力深さＺ
ｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下となってい
る構成としたから、転動体の実働以前に、Ｚｏ位置近傍
に微小な塑性変形および残留オーステナイトの加工誘起
変態を生じさせることが可能となり、Ｚｏ深さ近傍をさ
らに強化することが可能となって実働時における転動面
の陥没を大幅に低減することが可能となり、転動面の陥
没による寸法精度の低下を抑制することが可能となり、
かつまた、内部起点の剥離や割れの発生を著しく低減す
ることが可能となって、転動疲労寿命をより一層向上さ
せたトロイダル式無段変速機用転動体とすることが可能
であるという著しく優れた効果がもたらされる。
用転動体では、潤滑油を介して接触する複数個の金属製
転動体を用いたトロイダル式無段変速機において、機械
構造用鋼を素材とし、且つ、請求項１に記載の発明で
は、浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後に、また、
請求項２に記載の発明では、高周波焼き入れ後に、さら
にまた、請求項３に記載の発明では、浸炭焼き入れまた
は浸炭窒化焼き入れ後さらに高周波焼き入れした後に、
バニシング加工が施されていて、最大せん断応力深さＺ
ｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下となってい
る構成としたから、転動体の実働以前に、Ｚｏ位置近傍
に微小な塑性変形および残留オーステナイトの加工誘起
変態を生じさせることが可能となり、Ｚｏ深さ近傍をさ
らに強化することが可能となって実働時における転動面
の陥没を大幅に低減することが可能となり、転動面の陥
没による寸法精度の低下を抑制することが可能となり、
かつまた、内部起点の剥離や割れの発生を著しく低減す
ることが可能となって、転動疲労寿命をより一層向上さ
せたトロイダル式無段変速機用転動体とすることが可能
であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００２１】そして、請求項１に記載しているような浸
炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れを採用したときで
も、また、請求項２に記載しているような高周波焼き入
れを採用したときでも、あるいは請求項３に記載してい
るような浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後さらに
高周波焼き入れを採用したときでも、それぞれの焼き入
れ方法がもつ特長を活かしたうえで、いずれのときに
も、転動疲労寿命をより一層向上させたトロイダル式無
段変速機用転動体とすることが可能であるという著大な
る効果がもたらされる。
炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れを採用したときで
も、また、請求項２に記載しているような高周波焼き入
れを採用したときでも、あるいは請求項３に記載してい
るような浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後さらに
高周波焼き入れを採用したときでも、それぞれの焼き入
れ方法がもつ特長を活かしたうえで、いずれのときに
も、転動疲労寿命をより一層向上させたトロイダル式無
段変速機用転動体とすることが可能であるという著大な
る効果がもたらされる。
【００２２】また、本発明に係わるトロイダル式無段変
速機用転動体の製造方法では、潤滑油を介して接触する
複数個の金属製転動体を用いたトロイダル式無段変速機
において前記転動体を製造するに際し、素材として機械
構造用鋼を用いて転動体形状に成形したあと、請求項４
に記載の発明では、浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入
れを施し、また、請求項５に記載の発明では、高周波焼
き入れを施し、さらにまた、請求項６に記載の発明で
は、浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れを施し、さら
に高周波焼き入れを施し、その後バニシング加工を施し
て転動体の最大せん断応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ
７５０以上８６０以下である構成としたから、請求項１
ないし３に記載したごとき転動寿命がより一層向上した
トロイダル式無段変速機用転動体を製造することが可能
であるという著大なる効果がもたらされる。
速機用転動体の製造方法では、潤滑油を介して接触する
複数個の金属製転動体を用いたトロイダル式無段変速機
において前記転動体を製造するに際し、素材として機械
構造用鋼を用いて転動体形状に成形したあと、請求項４
に記載の発明では、浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入
れを施し、また、請求項５に記載の発明では、高周波焼
き入れを施し、さらにまた、請求項６に記載の発明で
は、浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れを施し、さら
に高周波焼き入れを施し、その後バニシング加工を施し
て転動体の最大せん断応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ
７５０以上８６０以下である構成としたから、請求項１
ないし３に記載したごとき転動寿命がより一層向上した
トロイダル式無段変速機用転動体を製造することが可能
であるという著大なる効果がもたらされる。
【００２３】
【実施例】この実施例においては、先に説明した図１の
トロイダル式無段変速機１に適用した場合について述べ
る。すでに説明したように、図１に示すトロイダル式無
段変速機１は、金属製転動体である入力ディスク５，出
力ディスク９およびパワーローラ１０を１組とし、必要
とされる動力伝達能力により１組ないしは複数組（本実
施例の場合は２組）から構成される。
トロイダル式無段変速機１に適用した場合について述べ
る。すでに説明したように、図１に示すトロイダル式無
段変速機１は、金属製転動体である入力ディスク５，出
力ディスク９およびパワーローラ１０を１組とし、必要
とされる動力伝達能力により１組ないしは複数組（本実
施例の場合は２組）から構成される。
【００２４】これらの金属製転動体である入力ディスク
５，出力ディスク９およびパワーローラ１０において、
いずれも表１および表２に示すように機械構造用鋼（Ｊ
ＩＳに制定された機械構造用炭素鋼であるＳＣ、機械構
造用合金鋼であるＳＮＣ、ＳＮＣＭ、ＳＣｒ、ＳＣＮ、
ＳＭｎ、ＳＭｎＣなどがある）を用い、この実施例で
は、ＳＣＭ４２０Ｈ、ＳＣＭ４４０Ｈ、Ｓ５５Ｃを使用
した。
５，出力ディスク９およびパワーローラ１０において、
いずれも表１および表２に示すように機械構造用鋼（Ｊ
ＩＳに制定された機械構造用炭素鋼であるＳＣ、機械構
造用合金鋼であるＳＮＣ、ＳＮＣＭ、ＳＣｒ、ＳＣＮ、
ＳＭｎ、ＳＭｎＣなどがある）を用い、この実施例で
は、ＳＣＭ４２０Ｈ、ＳＣＭ４４０Ｈ、Ｓ５５Ｃを使用
した。
【００２５】鋼材を部品形状に機械加工した後、ＳＣＭ
４２０Ｈには図２に示す表面硬化熱処理条件の浸炭焼き
入れまたは図３に示す表面硬化熱処理条件の浸炭窒化焼
き入れを施し、Ｓ５５Ｃには図４に示す表面硬化熱処理
条件の高周波焼き入れを施し、ＳＣＭ４４０Ｈには図５
に示す表面硬化熱処理条件の浸炭焼き入れおよび高周波
焼き入れまたは図６に示す表面硬化熱処理条件の浸炭窒
化焼き入れおよび高周波焼き入れを行った。
４２０Ｈには図２に示す表面硬化熱処理条件の浸炭焼き
入れまたは図３に示す表面硬化熱処理条件の浸炭窒化焼
き入れを施し、Ｓ５５Ｃには図４に示す表面硬化熱処理
条件の高周波焼き入れを施し、ＳＣＭ４４０Ｈには図５
に示す表面硬化熱処理条件の浸炭焼き入れおよび高周波
焼き入れまたは図６に示す表面硬化熱処理条件の浸炭窒
化焼き入れおよび高周波焼き入れを行った。
【００２６】そして、各条件で表面硬化処理を行った
後、同じく表１および表２に示す条件でバニシング加工
を施し、さらに、転動面の表面粗さをＲａ＝０．０３μ
ｍ程度に仕上げて、表３および表４に示すバニシング後
転動面Ｚｏ位置での硬度を有する入出力ディスク５，９
およびパワーローラ１０の作製を行った。
後、同じく表１および表２に示す条件でバニシング加工
を施し、さらに、転動面の表面粗さをＲａ＝０．０３μ
ｍ程度に仕上げて、表３および表４に示すバニシング後
転動面Ｚｏ位置での硬度を有する入出力ディスク５，９
およびパワーローラ１０の作製を行った。
【００２７】次に、これらの転動体を図１に示した様に
組み付けてトロイダル式無段変速機１とし、表５に示す
試験条件で耐久試験を実施した。
組み付けてトロイダル式無段変速機１とし、表５に示す
試験条件で耐久試験を実施した。
【００２８】このときの試験結果（陥没深さ，剥離寿
命）を同じく表３および表４に示す。
命）を同じく表３および表４に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
【表５】
【００３４】表１ないし表４より明らかなように、本発
明の実施例１〜１０に示すごとく浸炭焼き入れまたは浸
炭窒化焼き入れ後に予めバニシング加工を施すことでＺ
ｏ位置近傍部分を強化させておくことによって、耐久試
験１００時間経過後においても転動面の陥没が著しく少
なく、剥離や割れなどの不具合の発生が大幅に低減さ
れ、転動疲労寿命や曲げ疲労強度に優れるものにできる
ことが確かめられた。
明の実施例１〜１０に示すごとく浸炭焼き入れまたは浸
炭窒化焼き入れ後に予めバニシング加工を施すことでＺ
ｏ位置近傍部分を強化させておくことによって、耐久試
験１００時間経過後においても転動面の陥没が著しく少
なく、剥離や割れなどの不具合の発生が大幅に低減さ
れ、転動疲労寿命や曲げ疲労強度に優れるものにできる
ことが確かめられた。
【００３５】また、本発明実施例１１〜１３に示すごと
く高周波焼き入れ後に予めバニシング加工を施すことに
よっても、転動面の陥没深さおよび寿命は浸炭焼き入れ
または浸炭窒化焼き入れ後に予めバニシング加工を施し
たものと同等に優れたものであり、処理時間の短縮が可
能であることを確認した。
く高周波焼き入れ後に予めバニシング加工を施すことに
よっても、転動面の陥没深さおよび寿命は浸炭焼き入れ
または浸炭窒化焼き入れ後に予めバニシング加工を施し
たものと同等に優れたものであり、処理時間の短縮が可
能であることを確認した。
【００３６】さらに、本発明実施例１４〜１９に示すご
とく浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後さらに高周
波焼き入れを実施した後に予めバニシング加工を施す
と、Ｚｏ位置近傍での硬度がさらに向上して転動面の陥
没がより一層低減することが認められた。
とく浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼き入れ後さらに高周
波焼き入れを実施した後に予めバニシング加工を施す
と、Ｚｏ位置近傍での硬度がさらに向上して転動面の陥
没がより一層低減することが認められた。
【００３７】これに対し、比較例１〜５に示すごとくバ
ニシング加工を実施しない場合には、実働時に最大面圧
が付加されて転動面が陥没し、最大せん断応力発生深さ
Ｚｏ位置近傍を起点とする亀裂が発生して短時間で剥離
や割れが生ずるものとなっていた。
ニシング加工を実施しない場合には、実働時に最大面圧
が付加されて転動面が陥没し、最大せん断応力発生深さ
Ｚｏ位置近傍を起点とする亀裂が発生して短時間で剥離
や割れが生ずるものとなっていた。
【００３８】また、比較例６，８，１０，１２，１６の
ように、バニシング加工時の押しつけ荷重が小さい場合
には実働時に最大面圧が付加され、バニシング加工時以
上に塑性変形を生じるため十分な陥没低減が行えず、長
寿命化が図れないことが認められた。
ように、バニシング加工時の押しつけ荷重が小さい場合
には実働時に最大面圧が付加され、バニシング加工時以
上に塑性変形を生じるため十分な陥没低減が行えず、長
寿命化が図れないことが認められた。
【００３９】さらに、比較例７，９，１１，１３〜１
５，１７のように、バニシング加工時の押しつけ荷重が
大きいと、過度に塑性変形および加工硬化を生じるた
め、材料が脆化して、曲げ疲労強度，ピッチング強度が
低下し、短寿命で剥離したり、あるいは転動体に割れを
生じたりするものとなっていた。
５，１７のように、バニシング加工時の押しつけ荷重が
大きいと、過度に塑性変形および加工硬化を生じるた
め、材料が脆化して、曲げ疲労強度，ピッチング強度が
低下し、短寿命で剥離したり、あるいは転動体に割れを
生じたりするものとなっていた。
【図１】トロイダル式（転がり式）無段変速機の構造を
例示する断面説明図である。
例示する断面説明図である。
【図２】本発明の実施例および比較例で採用したガス浸
炭による表面硬化熱処理条件を示す説明図である。
炭による表面硬化熱処理条件を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例および比較例で採用したガス浸
炭窒化による表面硬化熱処理条件を示す説明図である。
炭窒化による表面硬化熱処理条件を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例および比較例で採用した高周波
加熱による表面硬化熱処理条件を示す説明図である。
加熱による表面硬化熱処理条件を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例および比較例で採用したガス浸
炭および高周波加熱による表面硬化熱処理条件を示す説
明図である。
炭および高周波加熱による表面硬化熱処理条件を示す説
明図である。
【図６】本発明の実施例および比較例で採用したガス浸
炭窒化および高周波加熱による表面硬化熱処理条件を示
す説明図である。
炭窒化および高周波加熱による表面硬化熱処理条件を示
す説明図である。
１ トロイダル式（転がり式）無段変速機
５ 入力ディスク（転動体）
９ 出力ディスク（転動体）
１０ パワーローラ（転動体）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 尾 谷 敬 造
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社 内
(72)発明者 田 中 一 彦
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社 内
(56)参考文献 特開 平７−71555（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−78782（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−279974（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−159463（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−208568（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−191327（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−49755（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−79337（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−79338（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−338493（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−326862（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−209818（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16H 13/00 - 15/56
F16H 51/00 - 55/30
F16C 19/00 - 19/56
F16C 33/30 - 33/66
C23C 8/00 - 12/02
B21D 53/10
B24B 39/00 - 39/06
Claims (7)
- 【請求項１】 潤滑油を介して接触する複数個の金属製
転動体を用いたトロイダル式無段変速機において、機械
構造用鋼を素材とし且つ浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼
き入れ後にバニシング加工が施されていて、最大せん断
応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下
となっていることを特徴とするトロイダル式無段変速機
用転動体。 - 【請求項２】 潤滑油を介して接触する複数個の金属製
転動体を用いたトロイダル式無段変速機において、機械
構造用鋼を素材とし且つ高周波焼き入れ後にバニシング
加工が施されていて、最大せん断応力深さＺｏ位置での
硬度がＨＶ７５０以上８６０以下となっていることを特
徴とするトロイダル式無段変速機用転動体。 - 【請求項３】 潤滑油を介して接触する複数個の金属製
転動体を用いたトロイダル式無段変速機において、機械
構造用鋼を素材とし且つ浸炭焼き入れまたは浸炭窒化焼
き入れ後さらに高周波焼き入れした後にバニシング加工
が施されていて、最大せん断応力深さＺｏ位置での硬度
がＨＶ７５０以上８６０以下となっていることを特徴と
するトロイダル式無段変速機用転動体。 - 【請求項４】 潤滑油を介して接触する複数個の金属製
転動体を用いたトロイダル式無段変速機において前記転
動体を製造するに際し、素材として機械構造用鋼を用い
て転動体形状に成形したあと浸炭焼き入れまたは浸炭窒
化焼き入れを施し、その後バニシング加工を施して転動
体の最大せん断応力深さＺｏ位置での硬度がＨＶ７５０
以上８６０以下であるようにすることを特徴とするトロ
イダル式無段変速機用転動体の製造方法。 - 【請求項５】 潤滑油を介して接触する複数個の金属製
転動体を用いたトロイダル式無段変速機において前記転
動体を製造するに際し、素材として機械構造用鋼を用い
て転動体形状に成形したあと高周波焼き入れを施し、そ
の後バニシング加工を施して転動体の最大せん断応力深
さＺｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下である
ようにすることを特徴とするトロイダル式無段変速機用
転動体の製造方法。 - 【請求項６】 潤滑油を介して接触する複数個の金属製
転動体を用いたトロイダル式無段変速機において前記転
動体を製造するに際し、素材として機械構造用鋼を用い
て転動体形状に成形したあと浸炭焼き入れまたは浸炭窒
化焼き入れを施し、さらに高周波焼き入れを施し、その
後バニシング加工を施して転動体の最大せん断応力深さ
Ｚｏ位置での硬度がＨＶ７５０以上８６０以下であるよ
うにすることを特徴とするトロイダル式無段変速機用転
動体の製造方法。 - 【請求項７】 バニシング加工は、ボールまたはローラ
を押しつけて転がすことにより材料を加工硬化させて強
化し、予め、実働時と同等の最大せん断応力τ０を実働
時と同等のＺｏ位置付近に発生させる条件で行うことに
より、Ｚｏ位置近傍に微小な塑性変形および残留オース
テナイトの加工誘起変態を実働前に生じさせてＺｏ深さ
近傍を強化させて転動面陥没による寸法精度の低下を抑
制して転動疲労寿命を向上させるものである請求項４な
いし６のいずれかに記載のトロイダル式無段変速機用転
動体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07060396A JP3470741B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | トロイダル式無段変速機用転動体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07060396A JP3470741B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | トロイダル式無段変速機用転動体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09264394A JPH09264394A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3470741B2 true JP3470741B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=13436324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07060396A Expired - Fee Related JP3470741B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | トロイダル式無段変速機用転動体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470741B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3664058B2 (ja) * | 1999-09-07 | 2005-06-22 | 日産自動車株式会社 | トラクションドライブ用転動体およびその製造方法 |
| DE60238881D1 (de) * | 2001-02-21 | 2011-02-24 | Nissan Motor | Rotationseinheit eines Reibungsgetriebes |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP07060396A patent/JP3470741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09264394A (ja) | 1997-10-07 |
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