JP2005172069A - Toroidal continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
【課題】リテーナの耐摩耗性や機械的強度を低下させることなく良好な動力伝達特性を得ることのできるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】入力軸2の回転トルクを入力側ディスク5aに伝えるローディングカム装置11は、入力軸2の端部に固定されたカム板12と、このカム板12に対向して入力側ディスク5aに形成された第1のカム面13と、この第1のカム面13に対向してカム板12に形成された第2のカム面14と、この第2のカム面14と第1のカム面13との間に配置された複数のローラ15と、これらのローラ15を入力側ディスク5aの円周方向に回転自在に保持するリテーナ16とから構成される。リテーナ16は炭素含有量が0.05〜0.20重量%で酸素含有量が0.05〜0.40重量%のチタンまたはチタン合金から形成されている。
【選択図】図1A toroidal-type continuously variable transmission capable of obtaining good power transmission characteristics without lowering the wear resistance and mechanical strength of a retainer.
A loading cam device (11) for transmitting rotational torque of an input shaft (2) to an input side disk (5a) is fixed to an end of the input shaft (2), and the input side disk (5a) is opposed to the cam plate (12). A first cam surface 13 formed on the cam plate 12, a second cam surface 14 formed on the cam plate 12 so as to face the first cam surface 13, and the second cam surface 14 and the first cam. A plurality of rollers 15 disposed between the surface 13 and a retainer 16 that holds these rollers 15 rotatably in the circumferential direction of the input side disk 5a. The retainer 16 is made of titanium or a titanium alloy having a carbon content of 0.05 to 0.20% by weight and an oxygen content of 0.05 to 0.40% by weight.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、例えば自動車用変速機として用いられるトロイダル型無段変速機に関する。 The present invention relates to a toroidal-type continuously variable transmission used, for example, as a transmission for an automobile.
近年、自動車に使用される無段変速機として、図5に示すようなダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機が開発されている。このトロイダル型無段変速機1は、エンジン等の駆動源に連結される入力軸2と、この入力軸2にスプライン3を介して軸方向に移動可能に連結された動力伝達軸4とを備えており、動力伝達軸4の両端部には、入力側ディスク5a,5bが回転可能に支持されている。また、トロイダル型無段変速機1は入力側ディスク5a,5bと各々対向する出力側ディスク6a,6bと、これらの出力側ディスク6a,6bと一体に回転する中空回転軸7と、この中空回転軸7の回転をカウンタ軸9に伝えるギヤ8a,8bとを備えており、入力側ディスク5a,5bと出力側ディスク6a,6bとの間には、速度比を調整する複数のパワーローラ10が傾動自在に挟持されている。さらに、トロイダル型無段変速機1は入力軸2の回転トルクを入力側ディスク5aに伝えるローディングカム装置11を備えており、このローディングカム装置11は、入力軸2の端部に固定されたカム板12と、このカム板12に対向して入力側ディスク5aに形成された第1のカム面13と、この第1のカム面13に対向してカム板12に形成された第2のカム面14と、この第2のカム面14と第1のカム面13との間に配置された複数のローラ15と、これらのローラ15を入力側ディスク5aの円周方向に回転自在に保持するリテーナ16とから構成されている。
In recent years, double-cavity toroidal continuously variable transmissions as shown in FIG. 5 have been developed as continuously variable transmissions used in automobiles. The toroidal continuously variable transmission 1 includes an
このようなトロイダル型無段変速機を自動車用変速機として使用する場合、走行状態の急激な変化に対応させるために、ローディングカム装置を構成する各部品の回転速度を急激に変化させる場合がある。この場合、ローディングカム装置を構成する各部品の慣性質量が大きいと、回転速度を急激に変化させることが困難となり、トロイダル型無段変速機による動力伝達が円滑に行われ難くなる。そこで、かかる問題を解消するために、ローディングカム装置のリテーナを合成樹脂にて成形して慣性質量を小さくしたものが提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、リテーナを合成樹脂にて成形すると、リテーナの耐摩耗性や機械的強度が低下するという問題がある。また、リテーナが潤滑油によって膨張することによってローラとリテーナとの隙間が過小となり、リテーナが異常摩耗してしまう可能性がある。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、リテーナの耐摩耗性や機械的強度を低下させることなく良好な動力伝達特性を得ることの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。
However, when the retainer is formed of a synthetic resin, there is a problem that the wear resistance and mechanical strength of the retainer are lowered. Further, when the retainer is expanded by the lubricating oil, the gap between the roller and the retainer becomes too small, and the retainer may be abnormally worn.
The present invention has been made paying attention to such problems, and provides a toroidal continuously variable transmission capable of obtaining good power transmission characteristics without deteriorating the wear resistance and mechanical strength of the retainer. The purpose is to do.
上記の目的を達成するために、本発明は、入力軸の回転トルクを入力側ディスクに伝えるローディングカム装置を、前記入力軸の端部に固定されたカム板と、このカム板に対向して前記入力側ディスクに形成された第1のカム面と、この第1のカム面に対向して前記カム板に形成された第2のカム面と、この第2のカム面と前記第1のカム面との間に配置された複数のローラと、これらのローラを前記入力側ディスクの円周方向に回転自在に保持するリテーナとから構成したトロイダル型無段変速機において、前記リテーナをチタンまたはチタン合金から形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a loading cam device for transmitting a rotational torque of an input shaft to an input side disk, a cam plate fixed to an end portion of the input shaft, and the cam plate. A first cam surface formed on the input-side disk; a second cam surface formed on the cam plate opposite the first cam surface; the second cam surface and the first cam surface; A toroidal continuously variable transmission comprising a plurality of rollers arranged between the cam surface and a retainer that rotatably holds these rollers in the circumferential direction of the input side disk. It is formed from a titanium alloy.
本発明に係るトロイダル型無段変速機において、リテーナの炭素含有量は0.05重量%〜0.2重量%の範囲内であることが好ましい。また、リテーナの酸素含有量は0.05重量%〜0.4重量%の範囲内であることが好ましい。さらに、リテーナは金属粉末をバインダーと共に射出成形した後、金属粉末を焼結して成形されていることが好ましい。また、金属粉末を焼結したときにリテーナの表面に形成される微小気孔の平均直径は2μm〜30μmの範囲内であることが好ましい。さらに、金属粉末を焼結したときにリテーナの表面に形成される微小気孔の面積率は2%〜10%の範囲内であることが好ましい。 In the toroidal continuously variable transmission according to the present invention, the carbon content of the retainer is preferably in the range of 0.05 wt% to 0.2 wt%. Moreover, it is preferable that the oxygen content of a retainer exists in the range of 0.05 weight%-0.4 weight%. Furthermore, it is preferable that the retainer is formed by injection-molding metal powder together with a binder and then sintering the metal powder. Moreover, it is preferable that the average diameter of the micropores formed on the surface of the retainer when the metal powder is sintered is in the range of 2 μm to 30 μm. Furthermore, it is preferable that the area ratio of the micropores formed on the surface of the retainer when the metal powder is sintered is in the range of 2% to 10%.
本発明に係るトロイダル型無段変速機によれば、リテーナをチタンまたはチタン合金から形成したことにより、リテーナを合成樹脂にて成形しなくてもリテーナの慣性質量を小さくできるので、リテーナの耐摩耗性や機械的強度を低下させることなく良好な動力伝達特性を得ることができる。 According to the toroidal type continuously variable transmission according to the present invention, since the retainer is formed of titanium or a titanium alloy, the inertial mass of the retainer can be reduced without molding the retainer with synthetic resin. Good power transmission characteristics can be obtained without degrading the properties and mechanical strength.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部を示す図である。同図に示すように、本発明の一実施形態に係るトロイダル型無段変速機は入力軸2の回転トルクを入力側ディスク5aに伝えるローディングカム装置11を備えており、このローディングカム装置11は、入力軸2の端部に固定されたカム板12と、このカム板12に対向して入力側ディスク5aに形成された第1のカム面13と、この第1のカム面13に対向してカム板12に形成された第2のカム面14と、この第2のカム面14と第1のカム面13との間に配置された複数のローラ15と、これらのローラ15を入力側ディスク5aの円周方向に回転自在に保持するリテーナ16とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a main part of a toroidal type continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the toroidal continuously variable transmission according to one embodiment of the present invention includes a
リテーナ16は円板状に形成されており、このリテーナ16には、ローラ15を保持するための複数のポケット部17(図2参照)がリテーナ16の円周方向に等間隔で形成されている。また、リテーナ16はチタンまたはチタン合金から形成されており、このリテーナ16の炭素含有量は0.05重量%〜0.20重量%の範囲内に設定されている。さらに、リテーナ16はチタン粉末やチタン合金の組成元素粉末などの金属粉末をバインダーと共に射出成形した後、金属粉末を焼結して成形されている。つまり、リテーナ16は金属粉末射出成形法を用いて成形されており、このリテーナ16の酸素含有量は0.05重量%〜0.40重量%の範囲内に設定されている。
The
なお、チタン粉末としてはガスアトマイズ粉、水素化−脱水素(HDH)粉等を使用することができる。また、上述した金属粉末射出成形法によってチタン合金を得る方法としては、合金粉末を使用する方法とチタン合金の組成元素粉末を使用する方法(素粉末混合法)とがあるが、合金粉末を使用する方法では合金粉末のコストが高いため、素粉末混合法を使用することが望ましく、任意の合金組成が得られるという利点もある。 As the titanium powder, gas atomized powder, hydrogenated-dehydrogenated (HDH) powder, or the like can be used. In addition, as a method for obtaining a titanium alloy by the metal powder injection molding method described above, there are a method using an alloy powder and a method using a composition element powder of a titanium alloy (elementary powder mixing method). In this method, since the cost of the alloy powder is high, it is desirable to use the elementary powder mixing method, and there is an advantage that an arbitrary alloy composition can be obtained.
上述のように、リテーナ16をチタンまたはチタン合金から形成すると、チタンの密度(約4.5kg/mm3)は鋼(約7.8kg/mm3)に対して約60%程度であるため、リテーナを鋼で形成したものと比べて約4割の軽量化を図ることができる。したがって、上述した実施形態ではリテーナ16を合成樹脂にて成形しなくてもリテーナ16の慣性質量を小さくでき、入力軸2の回転速度や回転トルクが変動した場合の追従性を高めることができるので、リテーナ16の耐摩耗性や機械的強度を低下させることなく良好な動力伝達特性を得ることができる。また、リテーナ16を合成樹脂にて形成した場合のように潤滑剤による体積膨張もないので、ローラ15との接触によってリテーナ16のポケット部17に異常摩耗が発生することを防止することができる。
Since, as described above, by forming the
この場合、リテーナ16の炭素含有量が0.20重量%を越えると、図2に示すように、リテーナ16の延性が急激に低下する。一方、リテーナ16の炭素含有量が0.05重量%を下回ると、図2に示すように、リテーナ16の硬さ増加量が小さくなり過ぎる。したがって、リテーナ16をチタンまたはチタン合金から形成する場合は、リテーナ16の炭素含有量を0.05重量%〜0.20重量%の範囲内に設定することが好ましい。
In this case, when the carbon content of the
また、リテーナ16の酸素含有量が0.40重量%を越えると、図3に示すように、リテーナ16の伸び(延性)が急激に低下する。一方、リテーナ16の酸素含有量が0.05重量%を下回ると、図3に示すように、リテーナ16の硬さ増加量が小さくなり過ぎる。したがって、リテーナ16をチタンまたはチタン合金から形成する場合は、リテーナ16の酸素含有量を0.05重量%〜0.40重量%の範囲内に設定することが好ましい。
なお、図2及び図3は表1に番号1〜19で示したテストピース(射出成形用金属粉末として純チタン粉末を用いたテストピース)を用いて引張試験を行い、各テストピースの伸びと硬さ増加量を測定した結果を示している。
Further, when the oxygen content of the
2 and 3 perform a tensile test using the test pieces (test pieces using pure titanium powder as the metal powder for injection molding) indicated by numbers 1 to 19 in Table 1, and determine the elongation of each test piece. The result of measuring the amount of increase in hardness is shown.
また、上述した実施形態ではチタン粉末やチタン合金の組成元素粉末などの金属粉末をバインダーと共に射出成形した後、金属粉末を焼結してリテーナ16を成形したことで、リテーナ16の表面に多数の微小気孔が形成され、この微小気孔に潤滑剤を保持することが可能となるので、リテーナ16のポケット部17とローラ15との接触部に焼付きが生じることを防止することができる。また、チタンを溶製法にて製造する場合は特殊な溶解法を用いなければならないだけでなく、コストの増大が懸念されるが、金属粉末射出成形法はニアネットシェイプ成形が可能であるため、切削工程を削減することが可能であり、材料の歩留りが向上するので、製品としてのコストを削減することができる。さらに、チタンは高温において自己拡散係数の小さいbcc(body-centered cubic lattice;体心立方格子)構造となるため、非常に焼結性に優れ、1100℃以上の焼結で緻密化し、相対密度は98%以上となる。また、短時間の焼結で緻密化するため、金属粉末射出成形法に好適に使用できる。
In the embodiment described above, a metal powder such as a titanium powder or a titanium alloy composition element powder is injection molded together with a binder, and then the
この場合、微小気孔の平均直径が30μmを越えると、表2に示すように、接触応力の集中による変形が大きくなる。一方、微小気孔の平均直径が2μmを下回ると、1個の気孔に保持できる潤滑剤の量が少なくなり、表2に示すように、リテーナ16の耐摩耗性および耐焼付性が低下する。したがって、リテーナ16を金属粉末射出成形法によって成形する場合は、リテーナ16の表面に形成される微小気孔の平均直径を2μm〜30μmの範囲内に設定することが好ましい。
In this case, when the average diameter of the micropores exceeds 30 μm, the deformation due to the concentration of contact stress increases as shown in Table 2. On the other hand, when the average diameter of the micropores is less than 2 μm, the amount of lubricant that can be held in one pore is reduced, and as shown in Table 2, the wear resistance and seizure resistance of the
また、微小気孔の面積率が10%を越えると、個々の気孔が独立せずに連結した状態になってしまい、潤滑剤溜りとして機能しないため、表2に示すように、リテーナ16のポケット部17とローラ15との接触部が摩耗し易くなる。一方、微小気孔の面積率が2%を下回ると、微小気孔の数が不足し、表2に示すように、リテーナ16が摩耗し易くなる。したがって、リテーナ16を金属粉末射出成形法によって成形する場合は、リテーナ16の表面に形成される微小気孔の面積率を2%〜10%の範囲内に設定することが好ましい。
If the area ratio of the micropores exceeds 10%, the individual pores are connected independently and do not function as a lubricant reservoir. Therefore, as shown in Table 2, the pocket portion of the
なお、表2は微小気孔の平均直径と面積率が異なる複数のリテーナを用いて図1のトロイダル型無段変速機を回転数:6000min-1、試験時間:10時間の試験条件で耐久試験を行った試験結果を示している。
上述した実施形態では本発明をダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機に適用した場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダブルキャビティ式以外のトロイダル型無段変速機についても適用できることは勿論である。
Table 2 shows the durability test of the toroidal-type continuously variable transmission shown in FIG. 1 under the test conditions of a rotational speed of 6000 min −1 and a test time of 10 hours using a plurality of retainers having different average pore diameters and area ratios. The test results are shown.
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a double-cavity toroidal continuously variable transmission is shown. However, the present invention is not limited to this, and a toroidal-type continuously variable transmission other than the double-cavity type is described. Of course, it is applicable.
2 入力軸
3 スプライン
4 動力伝達軸
5a,5b 入力側ディスク
6a,6b 出力側ディスク
7 中空回転軸
8a,8b ギヤ
9 カウンタ軸
10 パワーローラ
11 ローディングカム装置
12 カム板
13 第1のカム面
14 第2のカム面
15 ローラ
16 リテーナ
17 ポケット部
2 Input shaft 3
Claims (6)
前記リテーナをチタンまたはチタン合金から形成したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。 A loading cam device for transmitting the rotational torque of the input shaft to the input side disk, a cam plate fixed to the end of the input shaft, and a first cam surface formed on the input side disk facing the cam plate A second cam surface formed on the cam plate facing the first cam surface, and a plurality of rollers disposed between the second cam surface and the first cam surface In the toroidal continuously variable transmission constituted by a retainer that rotatably holds these rollers in the circumferential direction of the input side disk,
A toroidal continuously variable transmission, wherein the retainer is made of titanium or a titanium alloy.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003410818A JP2005172069A (en) | 2003-12-09 | 2003-12-09 | Toroidal continuously variable transmission |
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JP2003410818A JP2005172069A (en) | 2003-12-09 | 2003-12-09 | Toroidal continuously variable transmission |
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JP2005172069A true JP2005172069A (en) | 2005-06-30 |
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ID=34731801
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2286114A4 (en) * | 2008-05-07 | 2011-04-20 | Infinitrak Llc | Variator |
-
2003
- 2003-12-09 JP JP2003410818A patent/JP2005172069A/en active Pending
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EP2286114A4 (en) * | 2008-05-07 | 2011-04-20 | Infinitrak Llc | Variator |
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