トロイダル型無段変速機
【課題】出力側ディスクにおいて、内側面側と内周面側とを別々に高周波焼入れする場合に、必要十分は有効硬化層深さを確保しつつ、焼割れの発生を防止できるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】このトロイダル型無段変速機は、一対の出力側ディスクを一体に設けた一体型出力側ディスク７１を備える。一体型出力側ディスク７１が、内側面７１ａと、内周面７１ｂとに別々に高周波焼入れが行われる。内側面７１ａの高周波焼入れの有効硬化層７４は、内側面のロー側からハイ側に向うにつれて、浅くなっている。これにより、内側面７１ａの有効硬化層７４と、内周面７１ｂの高周波焼入れによる有効硬化層７３とが重ならない。
【解決手段】このトロイダル型無段変速機は、一対の出力側ディスクを一体に設けた一体型出力側ディスク７１を備える。一体型出力側ディスク７１が、内側面７１ａと、内周面７１ｂとに別々に高周波焼入れが行われる。内側面７１ａの高周波焼入れの有効硬化層７４は、内側面のロー側からハイ側に向うにつれて、浅くなっている。これにより、内側面７１ａの有効硬化層７４と、内周面７１ｂの高周波焼入れによる有効硬化層７３とが重ならない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図４および図５に示すように構成されている。図４に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（中心軸）１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。
【０００３】
入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。
【０００４】
出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内側面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図５参照）が回転自在に挟持されている。
【０００５】
図４中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図４の右面）がローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。
【０００６】
図５は、図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図５に示すように、ケーシング５０の内側には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図５においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、支持板部１６の長手方向(図５の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。
【０００７】
支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。
【０００８】
また、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図５の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受３０を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図４の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は球状凹面として、球面ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。
【０００９】
なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図５で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。
【００１０】
また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉（以下、転動体という）２６，２６と、これら各転動体２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。
【００１１】
また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。
【００１２】
さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図５の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。
【００１３】
このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。
【００１４】
入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位する。例えば、図５の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。
【００１５】
その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の変速比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
【００１６】
このようなトロイダル型無段変速機のトラクション面である入力側ディスク２，２の内側面２ａ，２ａ、出力側ディスク３，３の内側面３ａ，３ａおよびパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａにおいては、例えば、エンジントルクの入力によって、面圧入力を受けることになるので、面疲労強度に優れることが要求されるとともに、高い表面硬度と、深い硬化層とが必要になる。
【００１７】
そこで、上述の入力側ディスク２，２、出力側ディスク３，３およびパワーローラ１１の表面に浸炭焼入れ処理を施すとともに、トラクション面である入力側ディスク２，２の内側面２ａ，２ａ、出力側ディスク３，３の内側面３ａ，３ａおよびパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａに高周波焼入れを施し、さらに焼戻しを施すことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１８】
この場合に、浸炭焼入れ処理が施されるが高周波焼入れが施されていない部分の表面硬さをＨｖ６５０以上にするとともに有効硬化層深さを２ｍｍ以下とし、高周波焼入れが施された部分の表面硬さをＨｖ７５０以上にするとともに有効硬化層深さを２ｍｍ以上とすることが提案されている。
【００１９】
また、パワーローラ１１，１１のスラスト玉軸受２４において、内輪であるパワーローラ１１，１１の軌道輪と、外輪２８の軌道輪とに浸炭、浸炭窒化、高周波焼入れ等の表面硬化のための熱処理を施す場合に、寸法が小さい方（肉厚が薄い方）の軌道輪の焼き割れや脱炭の熱処理不良を防ぐために寸法が小さい方の有効硬化層深さを浅くすることが知られている。（例えば、特許文献２参照）。また、特許文献２には、上述のような熱処理上の問題ではなく、寸法や形状の大小によらず荷重の負荷方法や軌道輪の支持方法によって耐曲げ強度や対衝撃強度が要求される場合も、破壊靱性を上げるために一方の軌道輪の浸炭、浸炭窒化、高周波焼入れ等により形成される硬化層の深さを浅くすることが行われていることが記載されている。
【００２０】
また、入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３の内側面２ａ、３ａと、これら入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３の中央の貫通孔の内周面と、入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３の内側面２ａ、３ａ側の内端面（小端面）とに高周波焼入れを施すことが知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、特許文献３には、入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３において、内側面２ａ、３ａと、内周面と、内端面とを別々に高周波焼入れするのではなく、これらに同時に高周波焼入れを施すことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平６−１５９４６３号公報
【特許文献２】特開平１１−６２９５０号公報
【特許文献３】特開２００５−２２６７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ところで、上述のように、間にパワーローラ１１，１１が配置されている入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３を２組備えるダブルキャビティ型のハーフトロイダル型無段変速機においては、図４に示すように２枚の出力側ディスク３，３が背面を互いに対向させた状態で配置される。このような配置において、２枚の出力側ディスク３，３をその背面同士を接合させた形状の構造にしたものが知られている。たとえば、図６に示すように、一対の出力側ディスク３，３を一体に製造した形状の一体型出力側ディスク７１が知られている。なお、図６等に示す一体型出力側ディスク７１の断面においては、後述の有効硬化層７２，７３を分かり易く図示するために、断面のうちの有効硬化層７２，７３だけにハッチングを施している。
【００２３】
このような一体型出力側ディスク７１においては、両方の側面がそれぞれ入力側ディスク２，２に対向する内側面７１ａになる。
また、一体型出力側ディスク７１の中央の貫通孔には、例えばラジアル軸受が配置される。この一体型出力側ディスク７１の中央の貫通孔の内周面７１ｂには、中央部７１ｆの前後に中央部７１ｆより内径が大きくされ、かつ、上述のラジアル軸受の転動体（例えばニードル）が転動する転動面７１ｅ，７１ｅが形成されている。また、転動面７１ｅより貫通孔の開口側には、一体型出力側ディスク７１の軸方向の位置を支持する軸受が配置される拡径部７１ｇが設けられている。この拡径部７１ｇにおいては、貫通孔の内径が転動面７１ｅの部分より大きくなっている。
以上のように、一体型出力側ディスク７１の内周面は軸受の転動体の転動面になることから、高い表面硬度が要求される。
【００２４】
また、各出力側ディスク３，３は、径の小さい小径端部（小端面側の端部）と、小径端部に対して径の大きな大径端部（大端面側の端部）とを有する。これら２つの出力側ディスク３，３を合わせた一体型出力側ディスク７１においては、大径端部同士が接合された形状となっている。この大径端部が接合された形状の部分を大径部７１ｃとし、一体型出力側ディスク７１の軸方向の両端部（小径端部）を小径部７１ｄ、７１ｄとする。
また、一体型出力側ディスク７１の大径部７１ｃの外周面は、図６に一部を残して図示したように、出力歯車７１ｈとなっている。
【００２５】
なお、一体型出力側ディスク７１においては、単独の出力側ディスクと同様に、内側面７１ａのパワーローラ１１がトラクション油を介して接触する部分が、中立位置より小径部７１ｄ、７１ｄ側の場合に変速比がハイ側になり、大径部７１ｃ側の場合にロー側になる。
【００２６】
上述のように高周波焼入れを内側面７１ａと、中央の貫通孔の内周面７１ｂとで同時に行おうとした場合に、一体型出力側ディスク７１の表面の多くの部分が高周波焼入れの対象となってしまう。
ここで、高周波焼入れを行う場合に、高周波焼入れを行う表面に対向して加熱用コイルを配置するとともに、一体型出力側ディスク７１を動かないように固定的に支持する必要がある。しかし、上述のように内側面７１ａと内周面７１ｂとを同時に高周波焼入れしようとすると、一体型出力側ディスク７１には、支持される部分が無くなってしまい、一体型出力側ディスク７１を支持することが困難となる。
【００２７】
したがって、一体型出力側ディスク７１においては、その内側面７１ａと内周面７１ｂとを同時に高周波焼入れすることが困難である。
そこで、内側面７１ａと内周面７１ｂとに対して、それぞれ別々に、時間をずらして高周波焼入れを行う必要がある。すなわち、少なくとも内側面７１ａの高周波焼入れと、内周面７１ｂの高周波焼入れとを別に行うことになる。
【００２８】
一体型出力側ディスク７１の小径部７１ｄにおいては、一体型出力側ディスク７１の径方向の肉厚が薄く、内側面７１ａと内周面７１ｂとが近接した状態となっている。したがって、一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａ側の有効硬化層（焼入れ層）７２と、内周面７１ｂ側の有効硬化層（焼入れ層）７３とが、小径部７１ｄにおいて重なる（ラップする）ことになる。
すなわち、内側面７１ａと、内周面７１ｂとの高周波焼入れを別々に行った場合に、小径部７１ｄでは、二度高周波焼入れが行われる部分が生じてしまう。
この場合に、二度高周波焼入れが行われる部分で、焼割れの発生が懸念され、一体型出力側ディスク７１の製造における歩留まりの低下を招く虞がある。
【００２９】
また、小径部７１ｄの内周側には、上述の内径が大きくなった拡径部７１ｇが形成されることよって、さらに肉厚が薄くなっているので、焼割れが発生し易くなってしまう。
また、一体型ではない出力側ディスク３，３においても、内側面３ａと内周面とを別々に高周波焼入れした場合に、小端面側の肉厚の薄い部分で、内側面３ａ側の有効硬化層と、内周面側の有効効果層が重なってしまい、一体型出力側ディスク７１の場合と同様の問題が生じる。
なお、図６においては、２つの内側面７１ａ，７１ａのうちの一方の内側面７１ａのみに有効硬化層７２を図示しているが、有効硬化層７２は、両方の内側面７１ａ，７１ａに形成される。
【００３０】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、出力側ディスクにおいて、内側面側と内周面側とを別々に高周波焼入れする場合に、必要十分は有効硬化層深さを確保しつつ、焼割れの発生を防止できるトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラとを備え、
前記出力側ディスクの内側面に高周波焼入れが施され、かつ、前記出力側ディスクの内側面にトラクション油を介して前記パワーローラが接触した場合に、変速比がロー側になる前記内側面の部位側からハイ側になる前記内側面の部位側に向って、高周波焼入れの焼入れ深さを浅くしていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１に記載の発明においては、内側面の高周波焼入れの焼入れ深さ（たとえば、有効硬化層深さ）が、出力側ディスクの内側面のロー側である大端面（大径部）側より、出力側ディスクの内側面のハイ側である小端面（小径部）側で浅くなる。したがって、出力側ディスクの内側面と、内周面とに別々に高周波焼入れを施した場合に、小端部において、内側面側の焼入れ深さが浅くなることによって、内側面側の焼入れ部分と、内周面側の焼入れ部分とが重なるのを抑制することができる。
【００３３】
これにより、出力側ディスクの内側面と内周面とで別々に時間をずらして高周波焼入れを行っても、出力側ディスクの小端面（小径部）側で焼割れが生じるのを防止することができる。
なお、内側面のロー側からハイ側に向って焼入れ深さを浅くすることから、基本的に小径部（小端面）側が最も焼入れ深さが短くなる。
【００３４】
また、出力側ディスクの内側面のせん断応力の深さの分布は、内側面のロー側（小径部側）とハイ側（大径部側）とにおいて、せん断応力がピークになる深さが、ハイ側よりロー側が深くなっている。したがって、ハイ側でロー側より焼入れ深さを浅くしても必要な深さを確保でき、内側面のハイ側の焼入れ深さをロー側より浅くしても問題が生じない。
【００３５】
請求項２に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項１に記載の発明において、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとを一対ずつ備え、一対の前記出力側ディスクが一体に設けられていることを特徴とする。
【００３６】
請求項２に記載の発明においては、出力側ディスクが、一対の出力側ディスクを一体に設けた一体型出力側ディスクとなっているので、上述のように内側面と内周面とで同時に高周波焼入れを行うことが困難である。したがって、内側面と内周面とに、別々に時間をずらして高周波焼入れを行う必要がある。この場合に、効果的に焼割れを防止することができる。
【００３７】
請求項３に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項２に記載の発明において、前記出力側ディスクに貫通孔が形成され、前記貫通孔の内周面に前記一体型出力側ディスクを放射方向の力を受けつつ回転自在に支持する軸受の転動体が転動する転動面が形成され、前記転動面より前記貫通孔の開口部側に、前記転動面が形成された部分より内径が大きくされ、かつ、前記一体型出力側ディスクを軸方向の力を受けつつ回転自在に支持する軸受が設けられる拡径部を備えていることを特徴とする。
【００３８】
請求項３に記載の発明においては、拡径部によって、小径部の径方向に沿った肉厚がさらに薄くなることから、内側面側の焼入れ層と、内周面側の焼入れ層とが重なってしまう可能性が高くなるが、内側面側の焼入れ層をハイ側となる小径部側で浅くすることによって、小径部の肉厚が薄くなっても、これら焼入れ層が重なるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のトロイダル型無段変速機によれば、出力側ディスクの内側面と内周面とを別々に高周波焼入れした場合に、小端面（小径部）側で焼割れが生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の一体型出力側ディスクの内側面および内周面の焼入れ層を説明するための一体型出力側ディスクを示す要部断面図である。
【図２】前記出力側ディスクの内側面への高周波焼入れの方法を説明するための図である。
【図３】出力側ディスクの内側面の深さにおけるせん断応力分布のロー側とハイ側との違いを示すグラフである。
【図４】従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】従来のトロイダル型無段変速機の一体型出力側ディスクの内側面および内周面の焼入れ層を説明するための一体型出力側ディスクを示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
なお、本発明の特徴は、出力側ディスクの焼入れ層の構造にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、説明を省略する。
【００４２】
図１に示すように、この実施形態の一体型出力側ディスク７１の内側面の高周波焼入れによる有効硬化層（焼入れ層）７４は、内側面７１ａ、７１ａのロー側（大径部７１ｃ側）からハイ側（小径部７１ｄ）側に向って浅くされている。すなわち、内側面７１ａのロー（Ｌｏｗ）側からハイ（Ｈｉｇｈ）側に向うほど有効硬化層７４の深さが徐々に浅くなるようになっている。
ここで、内側面７１ａにおいては、小径部７１ｄ側がハイ側になり、大径部７１ｃ側がロー側になる。
【００４３】
この実施形態においては、一体型出力側ディスク７１の内周面７１ｂに、内側面７１ａとは別の段階で、高周波焼入れが行われ、従来と同様の有効硬化層（焼入れ層）７３が形成されている。
一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａの小径部７１ｄ側においては、内周面７１ｂ側の有効硬化層７３と、内側面７１ａ側の浅くされた有効硬化層７４とが重なることなく、離れた状態となっている。すなわち、この一体型出力側ディスク７１においては、内周面７１ｂ側の有効硬化層７３と、内側面７１ａ側の有効硬化層７４とが重なる部分がなく、離れた状態となっている。
【００４４】
なお、内側面７１ａの有効硬化層７４の深さは、ハイ側である小径部７１ｄにおいて、内周面７１ｂの有効硬化層７３と重ならない深さとなっていればよいので、それよりロー側においては、有効硬化層７４の深さに多少の誤差があってもよく、例えば、一部で他の部分より深くなっているような部分があってもよい。
また、ロー側からハイ側に向って、ほぼ同様の割合で、徐々に有効硬化層７４が浅くなっていく構成となっている必要はなく、たとえば、一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａのロー側から径方向の略中央になる部分まで、有効硬化層７４が同じ深さとされ、それよりハイ側で有効硬化層７４が徐々に浅くなる構成であってもよい。
【００４５】
また、内側面７１ａの大径部７１ｃ近傍は、基本的にパワーローラ１１がトラクション油を介して接触することがなく高い表面硬度を必要としないので、高周波焼入れが行われず、有効硬化層７４が無い状態となっている。また、有効硬化層７４の大径部７１ｃ側の端部においては、大径部７１ｃに向って有効硬化層７４の深さが薄くなる傾向となっているが、この部分も基本的にパワーローラ１１がトラクション油を介して接触することがない部分、すなわち、最もローになる部分より外側になり、変速比のハイやローに関係しない部分である。
【００４６】
このような一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａの高周波焼入れの方法を説明する。
図２に示すように、例えば、一体型出力側ディスク７１をその内周面７１ｂ側で固定し、内側面７１ａに対向する位置にコイル（高周波誘導加熱コイル）７６を径方向に間隔をあけて複数段に配置する。この際に、コイル７６は、正面視して円形状の内側面７１ａに対応して例えば渦巻き状に配置される。なお、コイルを同芯円状に複数配置してもよい。
【００４７】
また、内側面７１ａからのコイル７６の各段（各部分）の距離は、内側面７１ａのロー側からハイ側に向うにつれて、長くなるようになっている。すなわち、内側面７１ａの外周（大径部７１ｃ）側から内周（小径部７１ｄ）側に向うにつれて、内側面７１ａからコイル７６までの距離が長くなっている。
これにより、コイル７６に一定の時間だけ高周波電流（交流電流）を流した場合に、有効硬化層７４の深さがロー側からハイ側に向うにつれて浅くなる。
【００４８】
なお、内側面７１ａのロー側とハイ側とで異なるタイミングで交流電流を流せるようにした複数のコイル７６を内側面７１ａから略等距離に配置し、ハイ側よりロー側の方が交流電流を流す時間を長くするものとしてもよい。この場合も、有効硬化層７４の深さがロー側からハイ側に向うにつれて浅くなる。
【００４９】
このトロイダル型無段変速機にあっては、一体型出力側ディスク７１の内周面７１ｂ側の高周波焼入れによる有効硬化層（焼入れ層）７３と、一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａ側の高周波焼入れによる有効硬化層（焼入れ層）７４とを重ならずに離れた状態とすることができる。したがって、一体型出力側ディスク７１において、内側面７１ａと、内周面７１ｂとを別々に高周波焼入れするものとしても、焼入れ層が重なることによる焼割れの発生を防止することができる。これにより、一体型出力側ディスク７１の製造の歩留まりの向上を図ることができる。
【００５０】
また、一体型出力側ディスク７１の内周面７１ｂと内側面７１ａとを別々に高周波焼入れすることから、高周波焼入れに際して、一体型出力側ディスク７１を容易に支持可能になり、高周波焼入れの装置を簡単な構造として、コストの低減を図ることができる。
また、図３のグラフには、一定の所定条件で作動中のトロイダル型無段変速機において、出力側ディスクにおけるせん断応力の深さ方向の分布をロー側の場合とハイ側の場合に分けて示されている。せん断応力分布の深さのピークは、ロー側よりハイ側の方が浅くなっている。また、ロー側のピーク以降の深さにおいて、同じ深さならばハイ側のせん断応力の方がロー側のせん断応力より低くなっている。
【００５１】
したがって、ロー側よりハイ側の有効硬化層７４の深さを浅くしても、硬度不足になる可能性が低い。すなわち、ハイ側に向うにつれて有効硬化層７４の深さを浅くしても、必要な表面硬度を満たしていることになり、一体型出力側ディスク７１の耐久性を維持することができる。
【００５２】
なお、この実施形態では、一体型出力側ディスク７１の軸方向の荷重を支持しながら一体型出力側ディスク７１を回転自在に支持する軸受を配置するために、内周面７１ｂの小径部７１ｄ側に、内径が大きい拡径部７１ｇを配置しているが、拡径部７１ｇを備えないものとしてもよい。この場合も拡径部７１ｇを備える場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００５３】
また、一体型出力側ディスク７１ではなく、一対の出力側ディスクを別体とした場合や、シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機で、出力側ディスクを一つしか持たない場合の出力側ディスクに対して、本発明を適用するものとしてもよい。単体の出力側ディスクにおいても、出力側ディスクの内側面と、内周面とで別々に高周波焼入れを行う場合に、上述の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
２ 入力側ディスク
１１ パワーローラ
７１ 一体型出力側ディスク（出力側ディスク）
７１ａ 内側面
７１ｂ 内周面
７１ｅ 転動面
７１ｇ 拡径部
７４ 内周面の有効硬化層（焼入れ層）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図４および図５に示すように構成されている。図４に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（中心軸）１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。
【０００３】
入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。
【０００４】
出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内側面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図５参照）が回転自在に挟持されている。
【０００５】
図４中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図４の右面）がローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。
【０００６】
図５は、図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図５に示すように、ケーシング５０の内側には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図５においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、支持板部１６の長手方向(図５の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。
【０００７】
支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部（第１の軸部）２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部（第２の軸部）２３ｂの周囲には、各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。
【０００８】
また、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図５の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受３０を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図４の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は球状凹面として、球面ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。
【０００９】
なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図５で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。
【００１０】
また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉（以下、転動体という）２６，２６と、これら各転動体２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。
【００１１】
また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。
【００１２】
さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図５の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。
【００１３】
このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。
【００１４】
入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位する。例えば、図５の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。
【００１５】
その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の変速比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
【００１６】
このようなトロイダル型無段変速機のトラクション面である入力側ディスク２，２の内側面２ａ，２ａ、出力側ディスク３，３の内側面３ａ，３ａおよびパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａにおいては、例えば、エンジントルクの入力によって、面圧入力を受けることになるので、面疲労強度に優れることが要求されるとともに、高い表面硬度と、深い硬化層とが必要になる。
【００１７】
そこで、上述の入力側ディスク２，２、出力側ディスク３，３およびパワーローラ１１の表面に浸炭焼入れ処理を施すとともに、トラクション面である入力側ディスク２，２の内側面２ａ，２ａ、出力側ディスク３，３の内側面３ａ，３ａおよびパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａに高周波焼入れを施し、さらに焼戻しを施すことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１８】
この場合に、浸炭焼入れ処理が施されるが高周波焼入れが施されていない部分の表面硬さをＨｖ６５０以上にするとともに有効硬化層深さを２ｍｍ以下とし、高周波焼入れが施された部分の表面硬さをＨｖ７５０以上にするとともに有効硬化層深さを２ｍｍ以上とすることが提案されている。
【００１９】
また、パワーローラ１１，１１のスラスト玉軸受２４において、内輪であるパワーローラ１１，１１の軌道輪と、外輪２８の軌道輪とに浸炭、浸炭窒化、高周波焼入れ等の表面硬化のための熱処理を施す場合に、寸法が小さい方（肉厚が薄い方）の軌道輪の焼き割れや脱炭の熱処理不良を防ぐために寸法が小さい方の有効硬化層深さを浅くすることが知られている。（例えば、特許文献２参照）。また、特許文献２には、上述のような熱処理上の問題ではなく、寸法や形状の大小によらず荷重の負荷方法や軌道輪の支持方法によって耐曲げ強度や対衝撃強度が要求される場合も、破壊靱性を上げるために一方の軌道輪の浸炭、浸炭窒化、高周波焼入れ等により形成される硬化層の深さを浅くすることが行われていることが記載されている。
【００２０】
また、入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３の内側面２ａ、３ａと、これら入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３の中央の貫通孔の内周面と、入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３の内側面２ａ、３ａ側の内端面（小端面）とに高周波焼入れを施すことが知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、特許文献３には、入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３において、内側面２ａ、３ａと、内周面と、内端面とを別々に高周波焼入れするのではなく、これらに同時に高周波焼入れを施すことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平６−１５９４６３号公報
【特許文献２】特開平１１−６２９５０号公報
【特許文献３】特開２００５−２２６７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ところで、上述のように、間にパワーローラ１１，１１が配置されている入力側ディスク２，２および出力側ディスク３，３を２組備えるダブルキャビティ型のハーフトロイダル型無段変速機においては、図４に示すように２枚の出力側ディスク３，３が背面を互いに対向させた状態で配置される。このような配置において、２枚の出力側ディスク３，３をその背面同士を接合させた形状の構造にしたものが知られている。たとえば、図６に示すように、一対の出力側ディスク３，３を一体に製造した形状の一体型出力側ディスク７１が知られている。なお、図６等に示す一体型出力側ディスク７１の断面においては、後述の有効硬化層７２，７３を分かり易く図示するために、断面のうちの有効硬化層７２，７３だけにハッチングを施している。
【００２３】
このような一体型出力側ディスク７１においては、両方の側面がそれぞれ入力側ディスク２，２に対向する内側面７１ａになる。
また、一体型出力側ディスク７１の中央の貫通孔には、例えばラジアル軸受が配置される。この一体型出力側ディスク７１の中央の貫通孔の内周面７１ｂには、中央部７１ｆの前後に中央部７１ｆより内径が大きくされ、かつ、上述のラジアル軸受の転動体（例えばニードル）が転動する転動面７１ｅ，７１ｅが形成されている。また、転動面７１ｅより貫通孔の開口側には、一体型出力側ディスク７１の軸方向の位置を支持する軸受が配置される拡径部７１ｇが設けられている。この拡径部７１ｇにおいては、貫通孔の内径が転動面７１ｅの部分より大きくなっている。
以上のように、一体型出力側ディスク７１の内周面は軸受の転動体の転動面になることから、高い表面硬度が要求される。
【００２４】
また、各出力側ディスク３，３は、径の小さい小径端部（小端面側の端部）と、小径端部に対して径の大きな大径端部（大端面側の端部）とを有する。これら２つの出力側ディスク３，３を合わせた一体型出力側ディスク７１においては、大径端部同士が接合された形状となっている。この大径端部が接合された形状の部分を大径部７１ｃとし、一体型出力側ディスク７１の軸方向の両端部（小径端部）を小径部７１ｄ、７１ｄとする。
また、一体型出力側ディスク７１の大径部７１ｃの外周面は、図６に一部を残して図示したように、出力歯車７１ｈとなっている。
【００２５】
なお、一体型出力側ディスク７１においては、単独の出力側ディスクと同様に、内側面７１ａのパワーローラ１１がトラクション油を介して接触する部分が、中立位置より小径部７１ｄ、７１ｄ側の場合に変速比がハイ側になり、大径部７１ｃ側の場合にロー側になる。
【００２６】
上述のように高周波焼入れを内側面７１ａと、中央の貫通孔の内周面７１ｂとで同時に行おうとした場合に、一体型出力側ディスク７１の表面の多くの部分が高周波焼入れの対象となってしまう。
ここで、高周波焼入れを行う場合に、高周波焼入れを行う表面に対向して加熱用コイルを配置するとともに、一体型出力側ディスク７１を動かないように固定的に支持する必要がある。しかし、上述のように内側面７１ａと内周面７１ｂとを同時に高周波焼入れしようとすると、一体型出力側ディスク７１には、支持される部分が無くなってしまい、一体型出力側ディスク７１を支持することが困難となる。
【００２７】
したがって、一体型出力側ディスク７１においては、その内側面７１ａと内周面７１ｂとを同時に高周波焼入れすることが困難である。
そこで、内側面７１ａと内周面７１ｂとに対して、それぞれ別々に、時間をずらして高周波焼入れを行う必要がある。すなわち、少なくとも内側面７１ａの高周波焼入れと、内周面７１ｂの高周波焼入れとを別に行うことになる。
【００２８】
一体型出力側ディスク７１の小径部７１ｄにおいては、一体型出力側ディスク７１の径方向の肉厚が薄く、内側面７１ａと内周面７１ｂとが近接した状態となっている。したがって、一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａ側の有効硬化層（焼入れ層）７２と、内周面７１ｂ側の有効硬化層（焼入れ層）７３とが、小径部７１ｄにおいて重なる（ラップする）ことになる。
すなわち、内側面７１ａと、内周面７１ｂとの高周波焼入れを別々に行った場合に、小径部７１ｄでは、二度高周波焼入れが行われる部分が生じてしまう。
この場合に、二度高周波焼入れが行われる部分で、焼割れの発生が懸念され、一体型出力側ディスク７１の製造における歩留まりの低下を招く虞がある。
【００２９】
また、小径部７１ｄの内周側には、上述の内径が大きくなった拡径部７１ｇが形成されることよって、さらに肉厚が薄くなっているので、焼割れが発生し易くなってしまう。
また、一体型ではない出力側ディスク３，３においても、内側面３ａと内周面とを別々に高周波焼入れした場合に、小端面側の肉厚の薄い部分で、内側面３ａ側の有効硬化層と、内周面側の有効効果層が重なってしまい、一体型出力側ディスク７１の場合と同様の問題が生じる。
なお、図６においては、２つの内側面７１ａ，７１ａのうちの一方の内側面７１ａのみに有効硬化層７２を図示しているが、有効硬化層７２は、両方の内側面７１ａ，７１ａに形成される。
【００３０】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、出力側ディスクにおいて、内側面側と内周面側とを別々に高周波焼入れする場合に、必要十分は有効硬化層深さを確保しつつ、焼割れの発生を防止できるトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラとを備え、
前記出力側ディスクの内側面に高周波焼入れが施され、かつ、前記出力側ディスクの内側面にトラクション油を介して前記パワーローラが接触した場合に、変速比がロー側になる前記内側面の部位側からハイ側になる前記内側面の部位側に向って、高周波焼入れの焼入れ深さを浅くしていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１に記載の発明においては、内側面の高周波焼入れの焼入れ深さ（たとえば、有効硬化層深さ）が、出力側ディスクの内側面のロー側である大端面（大径部）側より、出力側ディスクの内側面のハイ側である小端面（小径部）側で浅くなる。したがって、出力側ディスクの内側面と、内周面とに別々に高周波焼入れを施した場合に、小端部において、内側面側の焼入れ深さが浅くなることによって、内側面側の焼入れ部分と、内周面側の焼入れ部分とが重なるのを抑制することができる。
【００３３】
これにより、出力側ディスクの内側面と内周面とで別々に時間をずらして高周波焼入れを行っても、出力側ディスクの小端面（小径部）側で焼割れが生じるのを防止することができる。
なお、内側面のロー側からハイ側に向って焼入れ深さを浅くすることから、基本的に小径部（小端面）側が最も焼入れ深さが短くなる。
【００３４】
また、出力側ディスクの内側面のせん断応力の深さの分布は、内側面のロー側（小径部側）とハイ側（大径部側）とにおいて、せん断応力がピークになる深さが、ハイ側よりロー側が深くなっている。したがって、ハイ側でロー側より焼入れ深さを浅くしても必要な深さを確保でき、内側面のハイ側の焼入れ深さをロー側より浅くしても問題が生じない。
【００３５】
請求項２に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項１に記載の発明において、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとを一対ずつ備え、一対の前記出力側ディスクが一体に設けられていることを特徴とする。
【００３６】
請求項２に記載の発明においては、出力側ディスクが、一対の出力側ディスクを一体に設けた一体型出力側ディスクとなっているので、上述のように内側面と内周面とで同時に高周波焼入れを行うことが困難である。したがって、内側面と内周面とに、別々に時間をずらして高周波焼入れを行う必要がある。この場合に、効果的に焼割れを防止することができる。
【００３７】
請求項３に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項２に記載の発明において、前記出力側ディスクに貫通孔が形成され、前記貫通孔の内周面に前記一体型出力側ディスクを放射方向の力を受けつつ回転自在に支持する軸受の転動体が転動する転動面が形成され、前記転動面より前記貫通孔の開口部側に、前記転動面が形成された部分より内径が大きくされ、かつ、前記一体型出力側ディスクを軸方向の力を受けつつ回転自在に支持する軸受が設けられる拡径部を備えていることを特徴とする。
【００３８】
請求項３に記載の発明においては、拡径部によって、小径部の径方向に沿った肉厚がさらに薄くなることから、内側面側の焼入れ層と、内周面側の焼入れ層とが重なってしまう可能性が高くなるが、内側面側の焼入れ層をハイ側となる小径部側で浅くすることによって、小径部の肉厚が薄くなっても、これら焼入れ層が重なるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のトロイダル型無段変速機によれば、出力側ディスクの内側面と内周面とを別々に高周波焼入れした場合に、小端面（小径部）側で焼割れが生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の一体型出力側ディスクの内側面および内周面の焼入れ層を説明するための一体型出力側ディスクを示す要部断面図である。
【図２】前記出力側ディスクの内側面への高周波焼入れの方法を説明するための図である。
【図３】出力側ディスクの内側面の深さにおけるせん断応力分布のロー側とハイ側との違いを示すグラフである。
【図４】従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】従来のトロイダル型無段変速機の一体型出力側ディスクの内側面および内周面の焼入れ層を説明するための一体型出力側ディスクを示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
なお、本発明の特徴は、出力側ディスクの焼入れ層の構造にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、説明を省略する。
【００４２】
図１に示すように、この実施形態の一体型出力側ディスク７１の内側面の高周波焼入れによる有効硬化層（焼入れ層）７４は、内側面７１ａ、７１ａのロー側（大径部７１ｃ側）からハイ側（小径部７１ｄ）側に向って浅くされている。すなわち、内側面７１ａのロー（Ｌｏｗ）側からハイ（Ｈｉｇｈ）側に向うほど有効硬化層７４の深さが徐々に浅くなるようになっている。
ここで、内側面７１ａにおいては、小径部７１ｄ側がハイ側になり、大径部７１ｃ側がロー側になる。
【００４３】
この実施形態においては、一体型出力側ディスク７１の内周面７１ｂに、内側面７１ａとは別の段階で、高周波焼入れが行われ、従来と同様の有効硬化層（焼入れ層）７３が形成されている。
一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａの小径部７１ｄ側においては、内周面７１ｂ側の有効硬化層７３と、内側面７１ａ側の浅くされた有効硬化層７４とが重なることなく、離れた状態となっている。すなわち、この一体型出力側ディスク７１においては、内周面７１ｂ側の有効硬化層７３と、内側面７１ａ側の有効硬化層７４とが重なる部分がなく、離れた状態となっている。
【００４４】
なお、内側面７１ａの有効硬化層７４の深さは、ハイ側である小径部７１ｄにおいて、内周面７１ｂの有効硬化層７３と重ならない深さとなっていればよいので、それよりロー側においては、有効硬化層７４の深さに多少の誤差があってもよく、例えば、一部で他の部分より深くなっているような部分があってもよい。
また、ロー側からハイ側に向って、ほぼ同様の割合で、徐々に有効硬化層７４が浅くなっていく構成となっている必要はなく、たとえば、一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａのロー側から径方向の略中央になる部分まで、有効硬化層７４が同じ深さとされ、それよりハイ側で有効硬化層７４が徐々に浅くなる構成であってもよい。
【００４５】
また、内側面７１ａの大径部７１ｃ近傍は、基本的にパワーローラ１１がトラクション油を介して接触することがなく高い表面硬度を必要としないので、高周波焼入れが行われず、有効硬化層７４が無い状態となっている。また、有効硬化層７４の大径部７１ｃ側の端部においては、大径部７１ｃに向って有効硬化層７４の深さが薄くなる傾向となっているが、この部分も基本的にパワーローラ１１がトラクション油を介して接触することがない部分、すなわち、最もローになる部分より外側になり、変速比のハイやローに関係しない部分である。
【００４６】
このような一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａの高周波焼入れの方法を説明する。
図２に示すように、例えば、一体型出力側ディスク７１をその内周面７１ｂ側で固定し、内側面７１ａに対向する位置にコイル（高周波誘導加熱コイル）７６を径方向に間隔をあけて複数段に配置する。この際に、コイル７６は、正面視して円形状の内側面７１ａに対応して例えば渦巻き状に配置される。なお、コイルを同芯円状に複数配置してもよい。
【００４７】
また、内側面７１ａからのコイル７６の各段（各部分）の距離は、内側面７１ａのロー側からハイ側に向うにつれて、長くなるようになっている。すなわち、内側面７１ａの外周（大径部７１ｃ）側から内周（小径部７１ｄ）側に向うにつれて、内側面７１ａからコイル７６までの距離が長くなっている。
これにより、コイル７６に一定の時間だけ高周波電流（交流電流）を流した場合に、有効硬化層７４の深さがロー側からハイ側に向うにつれて浅くなる。
【００４８】
なお、内側面７１ａのロー側とハイ側とで異なるタイミングで交流電流を流せるようにした複数のコイル７６を内側面７１ａから略等距離に配置し、ハイ側よりロー側の方が交流電流を流す時間を長くするものとしてもよい。この場合も、有効硬化層７４の深さがロー側からハイ側に向うにつれて浅くなる。
【００４９】
このトロイダル型無段変速機にあっては、一体型出力側ディスク７１の内周面７１ｂ側の高周波焼入れによる有効硬化層（焼入れ層）７３と、一体型出力側ディスク７１の内側面７１ａ側の高周波焼入れによる有効硬化層（焼入れ層）７４とを重ならずに離れた状態とすることができる。したがって、一体型出力側ディスク７１において、内側面７１ａと、内周面７１ｂとを別々に高周波焼入れするものとしても、焼入れ層が重なることによる焼割れの発生を防止することができる。これにより、一体型出力側ディスク７１の製造の歩留まりの向上を図ることができる。
【００５０】
また、一体型出力側ディスク７１の内周面７１ｂと内側面７１ａとを別々に高周波焼入れすることから、高周波焼入れに際して、一体型出力側ディスク７１を容易に支持可能になり、高周波焼入れの装置を簡単な構造として、コストの低減を図ることができる。
また、図３のグラフには、一定の所定条件で作動中のトロイダル型無段変速機において、出力側ディスクにおけるせん断応力の深さ方向の分布をロー側の場合とハイ側の場合に分けて示されている。せん断応力分布の深さのピークは、ロー側よりハイ側の方が浅くなっている。また、ロー側のピーク以降の深さにおいて、同じ深さならばハイ側のせん断応力の方がロー側のせん断応力より低くなっている。
【００５１】
したがって、ロー側よりハイ側の有効硬化層７４の深さを浅くしても、硬度不足になる可能性が低い。すなわち、ハイ側に向うにつれて有効硬化層７４の深さを浅くしても、必要な表面硬度を満たしていることになり、一体型出力側ディスク７１の耐久性を維持することができる。
【００５２】
なお、この実施形態では、一体型出力側ディスク７１の軸方向の荷重を支持しながら一体型出力側ディスク７１を回転自在に支持する軸受を配置するために、内周面７１ｂの小径部７１ｄ側に、内径が大きい拡径部７１ｇを配置しているが、拡径部７１ｇを備えないものとしてもよい。この場合も拡径部７１ｇを備える場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００５３】
また、一体型出力側ディスク７１ではなく、一対の出力側ディスクを別体とした場合や、シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機で、出力側ディスクを一つしか持たない場合の出力側ディスクに対して、本発明を適用するものとしてもよい。単体の出力側ディスクにおいても、出力側ディスクの内側面と、内周面とで別々に高周波焼入れを行う場合に、上述の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
２ 入力側ディスク
１１ パワーローラ
７１ 一体型出力側ディスク（出力側ディスク）
７１ａ 内側面
７１ｂ 内周面
７１ｅ 転動面
７１ｇ 拡径部
７４ 内周面の有効硬化層（焼入れ層）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラとを備え、
前記出力側ディスクの内側面に高周波焼入れが施され、かつ、前記出力側ディスクの内側面にトラクション油を介して前記パワーローラが接触した場合に、変速比がロー側になる前記内側面の部位側からハイ側になる前記内側面の部位側に向って、高周波焼入れの焼入れ深さを浅くしていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとを一対ずつ備え、一対の前記出力側ディスクが一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
前記出力側ディスクに貫通孔が形成され、前記貫通孔の内周面に前記一体型出力側ディスクを放射方向の力を受けつつ回転自在に支持する軸受の転動体が転動する転動面が形成され、前記転動面より前記貫通孔の開口部側に、前記転動面が形成された部分より内径が大きくされ、かつ、前記一体型出力側ディスクを軸方向の力を受けつつ回転自在に支持する軸受が設けられる拡径部を備えていることを特徴とする請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項１】
それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラとを備え、
前記出力側ディスクの内側面に高周波焼入れが施され、かつ、前記出力側ディスクの内側面にトラクション油を介して前記パワーローラが接触した場合に、変速比がロー側になる前記内側面の部位側からハイ側になる前記内側面の部位側に向って、高周波焼入れの焼入れ深さを浅くしていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとを一対ずつ備え、一対の前記出力側ディスクが一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
前記出力側ディスクに貫通孔が形成され、前記貫通孔の内周面に前記一体型出力側ディスクを放射方向の力を受けつつ回転自在に支持する軸受の転動体が転動する転動面が形成され、前記転動面より前記貫通孔の開口部側に、前記転動面が形成された部分より内径が大きくされ、かつ、前記一体型出力側ディスクを軸方向の力を受けつつ回転自在に支持する軸受が設けられる拡径部を備えていることを特徴とする請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１２４２４（Ｐ２０１２−１１２４２４Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６０８２６（Ｐ２０１０−２６０８２６）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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