JP4254298B2

JP4254298B2 - ベルト式無段変速装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP4254298B2
Application number: JP2003085358A
Authority: JP
Inventors: 秀則坂井; 敦史月▲ざき▼
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP2004293635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属ベルトを入出力軸に夫々配置した可変プーリの一対の円錐ディスクに巻掛けるベルト式無段変速機およびその製造方法に関し、特に、金属ベルトおよび円錐ディスクの摩耗抑制に好適なベルト式無段変速機およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からベルト式無段変速機における可変プーリの摩擦接触面および金属ベルト側のエレメントの摩耗の発生を抑制するため、円錐ディスクの挟圧面（プーリシーブ面）の低速側変速比の領域にショットピーニング処理を施こすものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、ベルト式無段変速機に用いられているＶ型プーリに対し、低速側変速比の領域のみにショットピーニング処理等を施すことで、低速側変速比ではプーリの摩耗を抑制し、高速側変速比では金属ベルトのエレメントフランク面の摩耗を抑制するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−６５６５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、低速側変速比の領域のみに表面処理を施すという構造となっているため、表面処理が施されている領域とそうでない領域では、表面性状が異なるために境界線が発生したり、表面処理の有無による機械的な境界線（段差等）が発生し、その境界線上に金属ベルトがかかるとエレメントフランク面が偏摩耗する可能性がある。
【０００６】
また、表面処理を施す領域での表面性状が均一となるという構造となっているため、表面処理を施した領域の外径側ではシーブ面の硬度が必要以上に大きくなり、エレメントフランク面の摩耗が発生するという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、金属ベルトおよび円錐ディスクの摩耗を効果的に抑制可能なベルト式無段変速機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一対の円錐ディスクを対向配置して形成したＶ溝の溝幅を変更可能な可変プーリを、オフセット配置の入力軸側および出力軸側それぞれに設け、これら入出力軸の可変プーリ間に金属ベルトを巻掛けたベルト式無段変速機であり、回転状態の円錐ディスクのプーリシーブ面にバニシングローラを押圧して表面加工するローラバニシング加工により、前記円錐ディスクのプーリシーブ面を、硬度が高く且つ表面粗さが小さい内径端から硬度が低く且つ表面粗さが大きい外径端に向かって連続的に硬度と表面粗さを変化させて形成した。
【０００９】
【発明の効果】
したがって、本発明では、回転状態の円錐ディスクのプーリシーブ面にバニシングローラを押圧して表面加工するローラバニシング加工により、前記円錐ディスクのプーリシーブ面を、硬度が高く且つ表面粗さが小さい内径端から硬度が低く且つ表面粗さが大きい外径端に向かって連続的に硬度と表面粗さを変化させて形成したため、プーリシーブ面の摩耗が発生する径領域では摩耗の程度によって硬度を上げ且つ表面粗さを小さくして、シーブ面の摩耗を抑制することができる。
また、プーリシーブ面の摩耗が小さい径の範囲では硬度をあまり上げず且つ表面粗さを大きくして、シーブ面がエレメントフランク面を摩耗させることを抑制することができる。
そして、プーリシーブ面の硬度向上代及び表面粗さを径方向に連続的に変化させることによって、全てのベルト巻き付き径においてシーブ面及びエレメントフランク面の摩耗を効果的に抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図３は、本発明を適用可能なベルト式無段変速機の一例を示し、図１はベルト式無段変速機の概略側面図、図２は金属ベルトと可変プーリとの接触状態を示す部分断面図、図３は本実施形態の円錐ディスクの断面図および硬度並びに表面粗さの分布図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、ベルト式無段変速機は、対向配置した一対の円錐ディスク１Ａ、１Ｂ（２Ａ、２Ｂ）により形成されたＶ溝の溝幅を変更可能な可変プーリから構成した入力プーリ１および出力プーリ２を、オフセット配置した入力軸４および出力軸５にそれぞれ配置して備える。そして、これら入力プーリ１および出力プーリ２のＶ溝間に金属ベルト３を巻掛けし挟圧することにより、これら入力プーリ１および出力プーリ２間で動力を伝達可能としている。前記金属ベルト３は、金属製の駒状の多数のエレメント３Ａと無端の積層されたリング３Ｂとからなり、リング３Ｂに掛け渡して多数のエレメント３Ａを隙間無く配列して構成されている。
【００１３】
前記入力プーリ１の一対の円錐ディスク１Ａ，１Ｂは、一方の円錐ディスク１Ａを入力軸４と一体となる固定ディスクとし、他方の円錐ディスク１Ｂを入力軸４上に摺動自在な可動ディスクとしている。同様に、出力プーリ２の一対の円錐ディスク２Ａ，２Ｂは、他方の円錐ディスク２Ｂを出力軸５と一体となる固定ディスクとし、一方の円錐ディスク２Ａを出力軸５上に摺動自在な可動ディスクとしている。そして、入力プーリ１および出力プ−リ２に形成するＶ溝の溝幅を夫々の可動ディスクを軸方向に移動させることで変更して、無段階に変速比を変更可能としている。なお、図１は、矢印Ａの向きが入力プーリ１の回転方向を示し、低速の変速比とした場合における金属ベルト３の巻付き状態を示し、入力プーリ１側では金属ベルト３の巻付き径が小さくなり、出力プーリ２側では金属ベルト３の巻付き径が大きくなっている。
【００１４】
各ディスク１Ａ、１Ｂ（２Ａ，２Ｂ）は、ＳＣＭ４２０程度の材質で形成された金属製であって、金属ベルト３との摩擦接触面、即ち、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）は、図３に示すように、硬度および表面粗さに仕上げられる。
【００１５】
前記プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の硬度は、内径側で最も高く、外径側で最も低く、内径側から外径側に向かって連続的に硬度を低下させて形成する。これは、図４に示すように、プーリシーブ面の摩耗に影響するエレメントフランク面３Ｃとプーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の面圧が、入力プーリ１にあっては内径側で高くなり、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄの摩耗も大きくなることに起因する。従って、プーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の摩耗が発生する径領域（内径側）では摩耗の程度によって硬度を高くしてプーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の摩耗を抑制する。また、プーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の摩耗が小さい径（外径側）の範囲では硬度を高くしないことで、プーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）によりエレメントフランク面３Ｃを摩耗させることを抑制する。さらに、プーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の硬度を径方向に連続的に変化させることにより、全てのベルト巻付き径においてプーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）およびエレメントフランク面３Ｃの摩耗を効果的に抑制する。
【００１６】
また、プーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の表面粗さは、内径側で最も小さく、外径側で最も大きく、内径側から外径側向かって連続的に表面粗さを大きくして形成する。これは、プーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の面圧の高い箇所（内径側）ではプーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の表面粗さを小さくすることによって、プーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）によりエレメントフランク面３Ｃを摩耗させることを抑制する。また、プーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の面圧の低い箇所（外径側）ではプーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）によるエレメントフランク面３Ｃの摩耗が小さいことから、プーリシーブ面１Ｃ，１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）の表面粗さを小さくしないで、加工コストを低減させる。
【００１７】
以上の構成のプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ（２Ｃ，２Ｄ）は、バニシング加工、特に、ローラバニシング加工により、以下に記載する製造方法により形成することができる。図５はローラバニシング加工の要領を示すものであり、円錐ディスク１Ａ（１Ｂ、２Ａ、２Ｂ）を回転させた状態で、バニシングローラＢＲをプーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）に押圧してバニシング加工を行う。そして、その押圧力をプーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）の内径端で最も高くし、バニシングローラＢＲを外径側に移動させつつ押圧力を減少させ、外径端で押圧力が最も低くなるように設定する。このように押圧力をバニシングローラＢＲの移動と共に変化させる方法として、例えば、液圧によって加工荷重を変化させる液圧式ローラバニシング加工を適用することが望ましい。
【００１８】
以上のように設定して加工することにより、図６に示すように、プーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）の内径端側でその硬度が最も高く、外径側へ移るに連れて硬度を徐々に低下させ、外径端で硬度が最も低くなるように形成することができる。また、プーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）の表面粗さも、バニシングローラＢＲの押圧力に比例することから、プーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）の内径端で最も表面粗さが小さくなり、外径側へ移るに連れて表面粗さが大きくなり、外径端で表面粗さが最も大きくなるよう形成することができる。
【００１９】
このようにプーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）が加工された円錐ディスク１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂにより可変プーリを形成して入力プーリ１および出力プーリ２とし、入出力プーリ１、２のＶ溝に金属ベルト３を巻掛けると、加工荷重を外径側より大きくして硬度を大きくしたプーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）の内径側では、プーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）の摩耗を抑制することができる。また、加工荷重を高くすると表面粗さが小さくなるため、硬度の大きいプーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）の内径側の表面粗さは小さくなり、プーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）がエレメントフランク面３Ｃを摩耗させることを抑制することができる。結果として、プーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）とエレメントフランク面３Ｃの両方の摩耗を抑制するプーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）の硬度および表面粗さをプーリシーブ面１Ｃ（１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ）全域にわたって連続的に得ることができる。
【００２０】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２１】
（ア）可変プーリを構成する一対の円錐ディスク１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂのプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄを硬度の高い内径端から硬度の低い外径端に向かって連続的に硬度を変化させて形成したため、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの摩耗が発生する径領域では摩耗の程度によって硬度を上げ、シーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの摩耗を抑制することができる。また、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの摩耗が小さい径の範囲では硬度をあまり上げず、シーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄがエレメントフランク面３Ｃを摩耗させることを抑制することができる。そして、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの硬度向上代を径方向に連続的に変化させることによって、全てのベルト巻き付き径においてシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ及びエレメントフランク面３Ｃの摩耗を効果的に抑制することができる。
【００２２】
（イ）可変プーリを構成する一対の円錐ディスク１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂのプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄを、表面粗さが小さい内径端から表面粗さが大きい外径端に向かって連続的に表面粗さを変化させて形成したため、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの面圧の高い箇所ではシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの表面粗さを小さくすることができ、シーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄがエレメントフランク面３Ｃを摩耗させることを抑制することができる。また、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの面圧の低い箇所ではプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの表面粗さを大きいままとしても、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄによるエレメントフランク面３Ｃの摩耗が抑えられる。
【００２３】
（ウ）溝幅を変更可能な可変プーリを構成する一対の円錐ディスク１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを対向配置して備えるベルト式無段変速機の円錐ディスク１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂのプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄを、回転状態の円錐ディスク１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂのプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２ＤにバニシングローラＢＲを押圧し、その押圧荷重をプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの内径端で最大とし、内径端から外径端に向かって連続的に減少させ、外径端で最小とすることで形成するため、加工荷重を外径側より大きくして硬度を大きくしたプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの内径側では、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの摩耗を抑制することができる。また、加工荷重を高くすると表面粗さが小さくなるため、硬度の大きいプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの内径側の表面粗さは小さくなり、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄがエレメントフランク面３Ｃを摩耗させることを抑制することができる。結果として、プーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄとエレメントフランク面３Ｃの両方の摩耗を抑制するプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄの硬度および表面粗さをプーリシーブ面１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ全域にわたって連続的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すベルト式無段変速機の概略側面図。
【図２】同じく金属ベルトと可変プーリとの接触状態を示す部分断面図。
【図３】本実施形態の円錐ディスクの断面図（Ａ）および硬度（Ｂ）並びに表面粗さ（Ｃ）の分布図。
【図４】エレメントフランク面とプーリシーブ面の面圧分布図。
【図５】プーリシーブ面の加工方法を示す概略図。
【図６】図５の加工方法により得られるプーリシーブ面の表面状態を示す概略図。
【符号の説明】
ＢＲバニシングローラ
１入力プーリ
１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ円錐ディスク
１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄプーリシーブ面
２出力プーリ
３金属ベルト
３Ｃエレメントフランク面
４入力軸
５出力軸

Claims

一対の円錐ディスクを対向配置して形成したＶ溝の溝幅を変更可能な可変プーリを、オフセット配置の入力軸側および出力軸側それぞれに設け、これら入出力軸の可変プーリ間に金属ベルトを巻掛けたベルト式無段変速機において、
回転状態の円錐ディスクのプーリシーブ面にバニシングローラを押圧して表面加工するローラバニシング加工により、前記円錐ディスクのプーリシーブ面を、硬度が高く且つ表面粗さが小さい内径端から硬度が低く且つ表面粗さが大きい外径端に向かって連続的に硬度と表面粗さを変化させて形成したことを特徴とするベルト式無段変速機。
オフセット配置の入力軸側および出力軸側それぞれに金属ベルトが巻掛けられるＶ溝の溝幅を変更可能な可変プーリを備え、可変プーリは一対の円錐ディスクを対向配置して備えるベルト式無段変速機の製造方法であって、
回転状態の円錐ディスクのプーリシーブ面にバニシングローラを押圧し、その押圧荷重をプーリシーブ面の内径端で最大とし、内径端から外径端に向かって連続的に減少させ、外径端で最小として、
円錐ディスクのプーリシーブ面を、硬度が高く且つ表面粗さが小さい内径端から硬度が低く且つ表面粗さが大きい外径端に向かって連続的に硬度と表面粗さを変化させて形成することを特徴とするベルト式無段変速機の製造方法。