JP4311112B2 - トロイダル型無段変速機のピボットシャフトの製造方法及び把持装置 - Google Patents

Description

本発明は、トロイダル型無段変速機のピボットシャフト等、軸部に対して偏心された偏心部を有する部品の製造方法及び偏心部を有する部品を備えた自動車部品に関する。

従来、トロイダル型無段変速機に使用されるピボットシャフトを製造する際には、所望の偏心量を持つ偏心軸を得るため、ピボットシャフトの同心軸を把持しながら切削加工又は研削加工していた（例えば、特許文献１参照。）。

図１０及び図１１を参照すると、コレットチャック式の把持装置４０は、チャック本体４１内に設けられ、内径部４３ａによって同心軸４２を把持するコレットチャック４３と、コレットチャック４３に推力を入力するためのドローバー４４と、ドローバー４４に設けられ、コレットチャック４３と係合する爪部４５とを備える。

また、ピボットシャフト等の部品を把持する把持装置の他の例として、図１２〜図１４に示すように、固定側親爪５１及び可動側親爪５２が、部品の偏心方向と同一方向（図１３中上下方向）に沿って設けられた２方向爪チャックを用いた把持装置５０が挙げられる。

固定側親爪５１には、固定側子爪５３が、スペーサ５４を介して取り付けられる。可動側親爪５２には、可動側子爪５５が、スペーサ５６を介して取り付けられており、可動側子爪５５は、偏心方向と同一方向である部品把持方向に沿ってストローク量Ｓの範囲内で移動可能であるとともに、固定側子爪５３との間に軸把持部５７を形成する。

把持装置５０は、固定側子爪５３に対して可動側子爪５５を部品把持方向に沿ってストローク量Ｓの範囲内で移動させることにより、軸把持部５７に部品５８の同心軸５８ａを把持する。
特開平９−３１４２７３号公報（第２−３頁、第１図）

上述した従来の把持装置４０，５０のうち、図１０及び図１１に示すようなコレットチャック式の把持装置４０を使用した場合、偏心量Ｅの調整量は、ドローバー４４の爪部４５とコレットチャック４３とのクリアランスＣによって決まる。このクリアランスＣは、爪部４５の剛性確保のため、大きくすることができない。

したがって、偏心量Ｅの調整量は比較的小さく、偏心量Ｅが大きく異なる部品の加工が困難であるという問題があった。すなわち、偏心量Ｅが大きく異なる部品の場合、調整量限界を超えて対応するには、チャック本体４１からの再製作が必要となり、時間的及びコスト的に大きな問題となる。

また、コレットチャック４３の内径部４３ａは、把持する軸４２の軸外径に沿うように形成されているため、同心軸４２の軸外径が変化した場合には、正確な把持精度が保てないという問題があった。一般的には、把持する同心軸４２の軸外径の誤差は１ｍｍ未満に抑える必要がある。したがって、把持する同心軸４２の軸外径が１ｍｍ以上異なる部品を加工する場合には、コレットチャック４３を再製作する必要があり、コスト増大を招く。

一方、図１２〜図１４に示す把持装置５０では、固定側子爪５３及び可動側子爪５５によって形成される軸把持部５７は、任意の角度βのＶ字形状とされている。このため、把持する同心軸５８ａの軸外径の寸法誤差が（φＤ−φｄ）であるとき、偏心量誤差Δｅは、Δｅ＝（φＤ−φｄ）／（２・ｃｏｓβ）となる。

例えば、φＤ＝２５ｍｍ、φｄ＝２４ｍｍ、β＝４５°とすると、偏心量誤差Δｅは０．７０７ｍｍにもなり、偏心量の加工誤差を大きくする要因となっていた。また、Ｅ＝１０±０．０５を偏心量の許容値とすると、この許容値を満足するのに許容される軸外径の寸法誤差を逆算すると、（φＤ−φｄ）＝０．１４ｍｍである。

したがって、把持する同心軸５８ａの軸外径の寸法誤差に起因して、偏心軸５８ｂの偏心量にバラツキを生じてしまうという問題があった。また、偏心軸５８ｂの偏心量が異なる部品や、把持する同心軸５８ａの軸外径寸法が異なる部品への対応が困難であり、それぞれの部品に対応した把持装置５０を再製作するしかなく、時間及びコストが費やされるという問題もあった。

本発明は、把持される一方の軸の軸外径寸法変化の影響を極力少なくすることができ、高い偏心量精度を得ることができるとともに、偏心量を容易かつ迅速に調整することができ、種々の軸外径及び偏心量に対応することができる偏心部を有する部品の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）軸部に対して所定量偏心された偏心部を有するトロイダル型無段変速機のピボットシャフトの製造方法であって、
前記軸部を挟む一対の爪を有し且つ少なくとも一方の爪にＶ字溝が形成された把持手段のこれら一対の爪を相対的に移動させ、前記一方の爪の前記Ｖ字溝と該Ｖ字溝に対向する他方の爪の接触面とで、前記偏心部の偏心方向に対して直交する方向から前記軸部を挟んで把持し、それによって、前記偏心方向に沿って前記軸部を移動、位置調整して、前記偏心部の偏心量を調整することで、前記偏心部を所定の回転軸に沿うように配置し、
前記軸部を把持した状態で、前記所定の回転軸を中心に回転させて前記偏心部を加工することを特徴とするトロイダル型無段変速機のピボットシャフトの製造方法。
（２）軸部に対して所定量偏心された偏心部を有するトロイダル型無段変速機のピボットシャフトの把持装置であって、
前記軸部を挟む一対の爪を有し且つ少なくとも一方の爪にＶ字溝が形成された把持手段を備え、
前記一対の爪は、相対的に移動され、一方の爪の前記Ｖ字溝と該Ｖ字溝に対向する他方の爪の接触面とで、前記偏心部の偏心方向に対して直交する方向から前記軸部を挟んで把持し、それによって、前記偏心方向に沿って前記軸部を移動、位置調整して、前記偏心部の偏心量を調整することで、前記偏心部を所定の回転軸に沿うように配置し、
前記軸部を把持した状態で、前記所定の回転軸を中心に回転させることを特徴とするトロイダル型無段変速機のピボットシャフトの把持装置。

本発明によれば、部品の偏心部の偏心方向に対して直交する方向から部品の軸部を把持し、軸部を把持した状態で偏心部を加工する。したがって、把持される軸部の軸外径寸法変化の影響を極力少なくすることができ、高い偏心量精度を得ることができる。また、偏心方向に沿って軸部を位置調整可能であることから、偏心量を容易かつ迅速に調整することができ、種々の軸外径及び偏心量に対応することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る偏心部を有する部品の製造方法について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である把持装置及び把持された部品を示す概略図であり、図２は、図１の把持装置の右側面図、図３は、図２の要部拡大図である。また、図４は、図１の把持装置によって把持される部品を示す概略側面図であり、図５は、図４の部品が適用されるトロイダル型無段変速機の例を示す断面図、図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。

図５及び図６を参照すると、トロイダル型無段変速機１００においては、複数のパワーローラ１０１が、入力側ディスク１０２及び出力側ディスク１０３間に回転自在に挟持されており、トラニオン１０４の傾転に伴って各パワーローラ１０１の回転中心の傾斜角度が変化されることにより、入力側ディスク１０２及び出力側ディスク１０３間での変速比が可変制御される。

また、トロイダル型無段変速機１００は、トラニオン１０４にパワーローラ１０１を支持するピボットシャフト１１０を備える。ピボットシャフト１１０は、軸部である一方の軸１１０ａ（以下、同心軸という。）が、ニードルベアリング１１１を介してパワーローラ１０１を回転自在に支持すると共に、偏心部である他方の軸１１０ｂ（以下、偏心軸という）は、トラニオン穴１１３にニードルベアリング１１４を介して回転自在に支持される。

ピボットシャフト１１０における各軸１１０ａ，１１０ｂの偏心量は、トロイダル型無段変速機１００の変速同期安定性・応答性に影響を及ぼすため、高精度でなければならない（例えば偏心量Ｅ±０．０５）。このため、ピボットシャフト１１０には、所望の偏心量やその他部位の精度を得るべく、切削加工、研削加工又はその両方の加工が施される。

ピボットシャフト１１０となる部品の素材としては、塑性加工により同心軸１１０ａと偏心軸１１０ｂの仕上がり寸法に対して、必要な加工代を付与した寸法に成形された素材、又は丸棒素材が使用される。

丸棒素材を使用する場合には、最初に同心軸１１０ａ側を削りだし、その同心軸１１０ａを後述する把持装置１０によって把持させた状態で、偏心軸１１０ｂを加工する。ここで、偏心軸１１０ｂの偏心量Ｅ、偏心軸１１０ｂの仕上がり外径寸法φｄ（図４参照。）とすると、丸棒素材の外径寸法φＤ０は、（Ｅ＋φｄ／２）に適当な取り代を付与した値とされる。

一方、塑性加工により成形された素材を使用する場合には、同心軸１１０ａ加工時、後述する把持装置１０によって偏心軸１１０ｂを把持させた状態で同心軸１１０ａを加工した後、同心軸１１０ａを把持させた状態で、偏心軸１１０ｂを加工する。なお、同心軸１１０ａ及び偏心軸１１０ｂの加工順は、部品形状等に応じて入れ替えられる。

次に、図１〜図３を参照して、図４に示されたピボットシャフトである部品１１０の加工の際に、部品１１０を把持する把持装置１０について説明する。

把持装置１０は、回転可能なチャック本体１１の中心軸に偏心部１１０ｂの中心が沿うように、部品１１０の同心部１１０ａを把持する把持手段１２を備える。把持手段１２は、部品１１０の偏心軸１１０ｂの偏心方向に対して直交する部品把持方向（図２中左右方向）から部品１１０の同心軸１１０ａを把持するように、同心軸１１０ａの両側にそれぞれ設けられた固定側子爪１３及び可動側子爪１４と、固定側子爪１３がスペーサ１５を介して取り付けられた固定側ベース１６と、可動側子爪１４がスペーサ１７を介して取り付けられた可動側ベース１８とを有する。

固定側子爪１３は、長孔１３ａ及び長孔１３ａに嵌挿されたボルト１９によって、長孔１３ａの長さだけ偏心方向と直交する部品把持方向（図２中左右方向）に沿って位置調整可能である。また、固定側ベース１６は、長穴１６ａ及び長穴１６ａに嵌挿されたボルト２０によって、長孔１６ａの長さだけ偏心方向（図２中上下方向）に沿って位置調整可能であるようにチャック本体１１に固定されている。これにより、固定側ベース１６に取り付けられた固定側子爪１３は偏心方向にも位置調整可能である。

可動側子爪１４は、長穴１４ａ及び長穴１４ａに嵌挿されたボルト２１によって、長孔１４ａの長さだけ偏心方向（図２中上下方向）に沿って位置調整可能である。また、可動側ベース１８は、ストローク量Ｓの範囲内で、可動側子爪１４を部品把持方向に（図２中左右方向）に沿って移動可能とすると共に、可動側子爪１４に把持力を発生させる。

従って、把持手段１２は、可動側ベース１８の部品把持方向への移動により、可動側子爪１４を固定側子爪１３に向けて移動させ、偏心軸１１０ｂの偏心方向に対して直交する方向から同心軸１１０ａを把持する。また、把持手段１２は、固定側ベース１６の長孔１６ａ及び可動側子爪１４の長孔１４ａによって、偏心方向（図２中上下方向）に沿って同心軸１１０ａを位置調整可能であり、部品１１０が所望の偏心量Ｅを有するように調整可能である。

図３に示されるように、固定側子爪１３及び可動側子爪１４は、固定側子爪１３に形成されたＶ字溝１３ｂと、可動側子爪１４に形成されたＶ字溝１４ｂとが対向するように配置されている。各Ｖ字溝１３ｂ、１４ｂは、それぞれ部品把持方向に対して任意の角度βを有している。把持手段１２は、固定側子爪１３のＶ字溝１３ｂでの２点と、可動側子爪１４のＶ字溝１４ｂでの２点の計４点で、部品１１０の同心軸１１０ａの外径部に接触して把持する。

本実施形態の把持装置１０において、把持する同心軸１１０ａが軸外径誤差Δｄ（＝φＤ−φｄ）を有するときの偏心量誤差Δｅは、次式で表される。
Δｅ ＝ ｅ−Ｅ
＝ ｛Ｅ^２＋（Δｄ／（２・ｃｏｓβ））^２｝^１／２−Ｅ
なお上記式中、φＤは所望の同心軸１１０ａの軸外径寸法、φｄは実際の同心軸１１０ａの軸外径寸法、βは固定側子爪１３及び可動側子爪１４の先端角、ｅは軸外径φｄの同心軸１１０ａを把持した際の偏心軸１１０ｂとの距離、Ｅは、軸外径φＤの同心軸１１０ａを把持した際の偏心軸１１０ｂとの距離、即ち、所望の偏心量である。

ここで、φＤ＝２５ｍｍ、φｄ＝２４ｍｍ、β＝４５°、Ｅ＝１０ｍｍとすると、偏心量誤差Δｅは、上記式よりΔｅ＝０．０２５ｍｍとなる。

一方、図１２〜図１４に示した従来の把持装置５０では、φＤ＝２５ｍｍ、φｄ＝２４ｍｍ、β＝４５°とすると、偏心量誤差Δｅ＝０．７０７ｍｍとなっていた。

上述のように求められた偏心量誤差Δｅの数値を、本実施形態の把持装置１０と図１２〜図１４に示す従来の把持装置５０とで比較すると、本実施形態では、部品把持方向が部品１１０の偏心軸１１０ｂの偏心方向に対して直交する方向であることにより、偏心量誤差Δｅが大幅に改善されたことが理解される。

また、Ｅ＝１０±０．０５を偏心量の許容値とするとき、同心軸１１０ａの軸外径誤差Δｄは、φ２．００５ｍｍを許容することができる。したがって、本実施形態によれば、図１２〜図１４に示す従来の把持装置５０の同心軸５８ａの軸外径許容誤差φ０．１４ｍｍより大きな軸外径誤差Δｄがあっても、高い偏心量精度が保持される。

更に、同心軸１１０ａの軸外径誤差Δｄの許容値を超えるような変更があった場合でも、固定側子爪１３に設けられた長穴１３ａ、及びスペーサ１５の厚みを調整することにより、所望の軸外径に合うように調整可能である。また、偏心量Ｅを大幅に変更したい場合でも、固定側ベース１６及び可動側子爪１４にそれぞれ設けられた長穴１６ａ，１４ａの調整により、各長孔の長さに対応して偏心方向に調整可能である。

これにより、ピボットシャフトである部品１１０は、上記の把持装置１０により偏心軸１１０ｂの偏心方向に対して直交する方向から同心軸１１０ａを把持され、この状態で偏心軸を切削加工、研削加工、又はその両方の加工が施される。これにより、高い偏心量精度の部品製造を行うことができる。

従って、第１実施形態によれば、把持装置１０は、部品１１０の偏心軸１１０ｂの偏心方向に対して直交する方向から、部品１１０の同心軸１１０ａを把持することで、同心軸１１０ａの軸外径寸法のバラツキが大きい場合でも、同心軸１１０ａの軸外径寸法変化の影響を極力少なくすることができ、高い偏心量精度を得ることができる。

また、把持装置１０は、固定側ベース１６及び可動側子爪１４の偏心方向に沿う位置調整によって、調整範囲内において部品１１０の偏心軸１１０ｂの偏心量Ｅに容易かつ迅速に対応することができ、部品１１０の偏心軸１１０ｂの外径部を高精度に加工することができる。すなわち、軸外径寸法や偏心量Ｅの変更にも、容易かつ迅速に低コストで対応することができ、高い偏心精度を以って部品加工を可能とすることができる。

更に、図１０及び図１１に示す従来のコレットチャック式の把持装置では、把持ストローク量が１ｍｍ以下であるのに対して、上記各実施形態の把持装置１０によれば、少なくとも５ｍｍ程度の把持ストローク量Ｓを確保することができる。したがって、広範な加工対象に対応することができる。

また、把持ストローク量Ｓ＝５ｍｍを超えて軸外径寸法の異なる部品を把持したい場合でも、スペーサ１５，１７の厚さや固定側子爪１３の高さを変更することにより、容易かつ低コストに対応することができる。

なお、ピボットシャフトのような偏心部を有する部品１１０では強度を要求される場合が多くあり、そのような場合には、旋削加工によって荒加工した後、熱処理等の強化処理を施す。このような熱処理完了品についても、上述した把持装置１０によって把持させた状態で、ハードターニング加工や研削加工を施し、所望の寸法に仕上げることができる。従って、本実施形態は、熱処理前の旋削加工、熱処理後の旋削又は研削加工のいずれにも適用可能である。

図７は、本発明の第２実施形態である把持装置及び把持された部品を示す概略図である。

図７を参照すると、第２実施形態の把持装置２０では、固定爪が設けられておらず、把持手段２１は、同心軸１１０ａを偏心部１１０ｂの偏心方向に直交する部品把持方向（図７の左右方向）から挟むように設けられた１対の可動爪２２を備える。一対の可動爪２２はそれぞれ部品把持方向にストローク量Ｓの範囲内で移動可能であると共に、長穴２２ａ及び長孔２２ａに嵌挿されたボルト２３によって偏心方向に沿って位置調整可能であるように設けられている。

上記構成によれば、同心軸１１０ａを一対の可動爪２２で把持するようにしたので、片側が固定爪である第１実施形態の把持装置１０に比較して、部品把持ストローク量Ｓを約２倍とすることができる。

その他の構成及び作用については、上記第１実施形態と同様である。

図８は、本発明の第３実施形態である把持装置及び把持された部品を示す概略図である。

図８を参照すると、第３実施形態の把持装置３０では、把持手段３１は、同心軸１１０ａを偏心部１１０ｂの偏心方向に直交する部品把持方向（図８の左右方向）から挟むように設けられた一対の可動爪３２，３３を備える。一対の可動爪３２，３３はそれぞれ部品把持方向にストローク量Ｓの範囲内で移動可能であると共に、長穴３２ａ，３３ａ及び長孔３２ａ、３３ａに嵌挿されたボルト３４，３５によって偏心方向に沿って位置調整可能であるように設けられている。

可動爪３２は、同心軸１１０ａと接触するＶ字溝３２ｂを備える一方、同心軸１１０ａと接触する可動爪３３の面は、Ｖ字溝状に形成されておらず、平面３３ｂで構成されている。これにより把持手段３１は、図８中右側の可動爪３２のＶ字溝３２ｂでの２点と、図８中左側の可動爪３３の平面３３ｂでの１点の計３点で、部品１１０の同心軸１１０ａの外径部に接触して把持する。

上記構成によれば、把持手段３１の図８中左側の可動爪３３側が、Ｖ字溝状に形成されておらず、平面３３ｂで構成されているので、把持手段３１を挟んで図８中右側の可動爪３２を位置調整するだけで、偏心量調整を行うことができ、容易かつ迅速な偏心量調整が可能となる。

その他の構成及び作用については、上記第２実施形態と同様である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。本実施形態では、両側が軸であるピボットシャフトの加工について説明したが、図９に示されるような軸部である同心軸１２０ａに対して所定量偏心した偏心部である偏心穴１２０ｂを有するような部品１２０の加工に対しても適用可能である。

本発明の第１実施形態である把持装置及び把持された部品を示す概略図である。 図１の把持装置の右側面図である。 図２の把持装置の要部拡大図である。 図１の把持装置によって把持される偏心軸を有する部品を示す概略側面図である。 図４の偏心軸を有する部品が適用されるトロイダル型無段変速機の例を示す断面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態である把持装置及び把持された部品を示す概略図である。 本発明の第３実施形態である把持装置及び把持された部品を示す概略図である。 把持装置によって把持される偏心穴を有する部品を示す概略側面図である。 従来のコレットチャック式の把持装置を示す断面図である。 図１０の右側面図である。 従来の把持装置の他の例を一部断面で示す概略側面図である。 図１２の把持装置の右側面図である。 図１３の要部拡大図である。

符号の説明

１０，２０，３０ 把持装置
１１ チャック本体
１２，２１，３１ 把持手段
１３ 固定側子爪
１３ａ 長穴
１３ｂ Ｖ字溝
１４ 可動側子爪
１４ａ 長穴
１４ｂ Ｖ字溝
１５ スペーサ
１６ 固定側ベース
１６ａ 長孔
１７ スペーサ
１８ 可動側ベース
１９ ボルト
２０ ボルト
２１ ボルト
１１０，１２０ ピボットシャフト（部品）
１１０ａ，１２０ａ 同心軸（軸部）
１１０ｂ 偏心軸（偏心部）
１２０ｂ 偏心穴（偏心部）

Claims (2)

1. 軸部に対して所定量偏心された偏心部を有するトロイダル型無段変速機のピボットシャフトの製造方法であって、
   前記軸部を挟む一対の爪を有し且つ少なくとも一方の爪にＶ字溝が形成された把持手段のこれら一対の爪を相対的に移動させ、前記一方の爪の前記Ｖ字溝と該Ｖ字溝に対向する他方の爪の接触面とで、前記偏心部の偏心方向に対して直交する方向から前記軸部を挟んで把持し、それによって、前記偏心方向に沿って前記軸部を移動、位置調整して、前記偏心部の偏心量を調整することで、前記偏心部を所定の回転軸に沿うように配置し、
   前記軸部を把持した状態で、前記所定の回転軸を中心に回転させて前記偏心部を加工することを特徴とするトロイダル型無段変速機のピボットシャフトの製造方法。
2. 軸部に対して所定量偏心された偏心部を有するトロイダル型無段変速機のピボットシャフトの把持装置であって、
   前記軸部を挟む一対の爪を有し且つ少なくとも一方の爪にＶ字溝が形成された把持手段を備え、
   前記一対の爪は、相対的に移動され、一方の爪の前記Ｖ字溝と該Ｖ字溝に対向する他方の爪の接触面とで、前記偏心部の偏心方向に対して直交する方向から前記軸部を挟んで把持し、それによって、前記偏心方向に沿って前記軸部を移動、位置調整して、前記偏心部の偏心量を調整することで、前記偏心部を所定の回転軸に沿うように配置し、
   前記軸部を把持した状態で、前記所定の回転軸を中心に回転させることを特徴とするトロイダル型無段変速機のピボットシャフトの把持装置。

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