JP2003194169A - ボールスプライン装置及びそれを用いたプーリ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールからの軸方向力が作用するボール抜止
め用止め輪は、比較的浅い環状溝に装着されているた
め、ボール案内用の凹溝部分で大きな剪断力を生じる。 【解決手段】 ボール抜止め用環状溝２５は、凹溝５の
深さｅより僅かに深く（ｅ≦ｂ）形成し、該溝の底面２
５ａに止め輪９を着座する。ボール７₁ から止め輪９に
作用する力Ｃは、その軸方向分力Ｃ₁ が比較的小さく、
かつ径方向分力Ｃ ₂ は、全周亘って底面２５ａに支持さ
れる。また、止め輪９は、凹溝５の狭い部分に位置し
て、その分作用する曲げモーメントも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールスプライン
装置及びそれを用いたプーリ装置に係り、特に自動車に
搭載される無段変速機（ＣＶＴ）に適用して好適なプー
リ装置に係り、詳しくはボールスプライン装置のボール
が凹溝から抜け落ちるのを防止する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プーリ装置は、図６に示すよう
に、固定シーブ１の軸部１ａに可動シーブ２を摺動自在
に支持すると共に、ボールスプライン装置３により両シ
ーブ１，２が一体に回転するように構成されている。ボ
ールスプライン装置３は、周方向に例えば３箇所配置さ
れており、可動シーブ２のハブ部（中空部）２ａの内周
面に形成された凹溝５と、固定シーブ軸部１ａの外周面
に形成された凹溝６と、これら相対する凹溝５，６間に
充填された多数のボール７と、を有する。

【０００３】そして、ハブ部側凹溝５の外方端部及び軸
部側凹溝６の内方端部分には、それぞれ周方向に延びる
止め輪９，１０が装着されており、上記ボール７が抜け
落ちることを防止している。上記止め輪９は、図７及び
図８に詳示するように、ハブ部側凹溝５の底面５ａより
浅く形成された環状溝８、例えば断面円形からなる止め
輪９の直径ｄと略々同じ深さａからなる環状溝８に嵌合
して装着されている。なお、軸部側止め輪１０も、同様
に凹溝６より浅く形成されていた環状溝に嵌合して装着
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記ボールスプライン
装置３は、可動シーブ２が固定シーブ軸部１ａに対して
スライドする際、ボール７が転がりながら可動シーブを
支持することが望ましいが、潤滑油の流れ又は経年変化
等により、ボール７が一方向、例えばハブ部側止め輪９
方向に片寄って、可動シーブ２が固定シーブ１側に移動
する際、先端ボール７₁ が止め輪９に当接して、ボール
が転がらずに凹溝５，６との間を滑りつつ可動シーブ２
を案内することが発生する。

【０００５】この場合、先端ボール７₁ は、凹溝５，６
との摩擦力により矢印Ａ方向の大きな力を生じ、そして
該ボール７₁ は、止め輪９に当接しているため、該止め
輪９は、上記先端ボール７₁ から該先端ボール７₁ の中
心と上記止め輪９との中心を結ぶ線の延長方向である矢
印Ｂ方向に大きな力が作用する。この際、止め輪９は、
浅い環状溝８に装着されているため、上記矢印Ａと矢印
Ｂとのなす角θ１は、比較的小さく、矢印Ｂの軸方向分
力Ｂ₁ （＝Ｂｃｏｓθ１）は、比較的大きな力となる。

【０００６】そして、図８に示すように、止め輪９は、
ボール用凹溝５部分にあっては、環状溝８の底面８ａが
存在せず、従って底面に押し付ける径方向の力Ｂ₂ （＝
Ｂｓｉｎθ１）を底面８ａにて受けることはない。これ
により、止め輪９には、凹溝５部分において、該凹溝の
底面５ａから浮き上がっている状態で上記大きい軸方向
力Ｂ₁ （＝Ｂｃｏｓθ１）が作用すると共に、上記径方
向力Ｂ₂ （＝Ｂｓｉｎθ１）も作用する。このため、止
め輪９は、ボール用凹溝５と該凹溝がないハブ部内周部
分ｅとの間で大きな剪断力が作用することになる。ま
た、該止め輪９は、図８に示すように、ボール用凹溝５
の幅の広い部分に位置するため、大きな曲げモーメント
を受ける。このため、該止め輪９は、該大きな剪断力及
び曲げモーメントに対抗する強度を有する線径の大きい
ものを採用する必要があり、このためボールスプライン
装置、ひいてはそれを用いるプーリ装置のコンパクト化
を阻害している。なお、可動シーブハブ部側の止め輪９
について述べたが、固定シーブ軸部側の止め輪１０につ
いても同様である。

【０００７】そこで、本発明は、先端ボールから止め輪
に大きな剪断力が作用しないように構成し、もって上述
課題を解消したボールスプライン装置及びそれを用いた
プーリ装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、中空部（２ａ）の内周面に形成した凹溝（５）と、
軸部（１ａ）の外周面に形成した凹溝（６）と、対向し
た前記両凹溝の間に挿入される多数のボール（７）と、
を備え、前記中空部と軸部とを、相対回転を阻止しつつ
軸方向に移動自在に支持したボールスプライン装置にお
いて、前記中空部側及び軸部側における前記凹溝（５，
６）の少なくとも一方の端部分に、該凹溝の深さ（ｅ）
と略々一致するか又はそれよりも深い（ｂ≧ｅ）環状溝
（２５，２６）を周方向に形成し、該環状溝の底面（２
５ａ）に着座するように、前記ボールの抜け落ち防止用
の止め輪（９，１０）を装着してなる、ことを特徴とす
るボールスプライン装置にある。

【０００９】なお、上記ボールスプライン装置は、周方
向等間隔に、例えば３個等の複数個あることが望ましい
が、１個のものも含むものである。

【００１０】請求項２に係る本発明は、前記環状溝（２
５）（２６）は、前記中空部側凹溝（５）の一端部分に
おける内周面と、前記軸部側凹溝（６）の他端部分にお
ける外周面とに設けられ、これら両環状溝に、それぞれ
前記止め輪（９）（１０）が装着されてなる、請求項１
記載のボールスプライン装置にある。

【００１１】請求項３に係る本発明は、前記軸部は、固
定シーブ（１）の軸部（１ａ）であり、前記中空部は、
可動シーブ（２）のハブ部（２ａ）であり、これら軸部
とハブ部との間に、請求項１又は２記載のボールスプラ
イン装置（３）を介在して、前記固定シーブ（１）に対
して、前記可動シーブ（２）が相対回転を阻止されて軸
方向に移動自在に支持されてなる、ことを特徴とするプ
ーリ装置にある。

【００１２】［作用］以上構成に基づき、ボール７₁ か
らの軸方向力（Ａ）は、止め輪（９）に当接して該止め
軸に対して矢印（Ｃ）方向に作用するが、該止め輪
（９）は、深い環状溝（２５）に嵌入されているため、
上記矢印（Ｃ）方向の軸方向分力（Ｃ₁ ）は比較的小さ
く、かつ径方向分力（Ｃ₂ ）は比較的大きい。上記止め
輪（９）は、凹溝（５）の底面（５ａ）と一致するか又
はそれより深い環状溝（２５）の底面（２５ａ）に着座
しているので、径方向分力（Ｃ₂ ）は、全周に亘って底
面（２５ａ）で支持され、かつ軸方向分力（Ｃ₁ ）も、
凹溝（５）の底面（５ａ）を含む長い線で担持され、剪
断力として作用する力は弱い。また、止め輪９は、ボー
ル用凹溝（５）の底面（５ａ）に近い幅の狭い部分に位
置し、その分作用する曲げモーメントも小さい。

【００１３】なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照
するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の
構成に何等影響を及ぼすものではない。

【００１４】

【発明の効果】請求項１に係る本発明によると、ボール
抜止め用止め輪は、凹溝と略々一致するか又はそれより
深い環状溝の底面に着座して装着されているので、ボー
ルから該止め輪に作用する力が、該止め輪に剪断力とし
て作用することが減少され、また止め輪に作用する曲げ
モーメントも減少されて、止め輪の強度上有利な構成と
なっており、止め輪を小型（小径化）して、充分な強度
上の信頼性を保ちつつ、ボールスプライン装置のコンパ
クト化を図ることができる。

【００１５】請求項２に係る本発明によると、軸部側止
め輪及び中空部側止め輪の両方に、上述した小型化した
ものを採用して、ボールスプライン装置のコンパクト化
を更に向上することができる。

【００１６】請求項３に係る本発明によると、プーリ装
置、特に自動車に搭載される無段変速機用のプーリ装置
は、車載上の制限からコンパクト化が要求されている
が、上述したコンパクトな構成のボールスプライン装置
の採用により、上記プーリ装置のコンパクト化の要求に
対応することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明を適用した
ベルト伝動装置（ＣＶＴ）のプーリ装置、詳しくはプラ
イマリ側（エンジン等の駆動源側）のプーリ装置を示す
断面図であり、該プーリ装置Ｐは、固定シーブ１及び可
動シーブ２からなる。固定シーブ及び可動シーブは、そ
れぞれ対向する面が外径方向に向かって拡がる方向に傾
斜した傾斜面１ｃ，２ｃを有するフランジ形状からな
り、かつ固定シーブ１は、可動シーブ方向に延びる軸部
１ａを有している。

【００１８】該軸部１ａの外周面には可動シーブ２のハ
ブ部（中空部）２ａが摺動自在に支持されており、かつ
固定シーブ軸部１ａの外周面及び可動シーブハブ部２ａ
の内周面には、軸方向に延びる３個の凹溝５，６がそれ
ぞれ形成されており、これら相対向する凹溝に複数のボ
ール７が充填されて、本発明に係るボールスプライン装
置３が構成されている。上記可動シーブ２は、図２に示
すように、これら３個のボールスプライン装置３を介し
て固定シーブ１に軸方向に移動自在にかつ相対回転不能
に支持されている。また、上記ハブ部側凹溝５の外方端
部及び上記軸部側凹溝６の内方端部分には、それぞれ周
方向に止め輪（スナップリング）９，１０が装着されて
おり、上記ボール７が抜け落ちることを防止している。

【００１９】また、可動シーブ２の背面には、シリンダ
となるフランジ１１が配置されており、該フランジ１１
と可動シーブ２の先端２ｅとの間がオイルシール１２に
て軸封され、油圧室１３を構成している。上記フランジ
１１は、固定シーブ軸部１ａの先端に形成されたネジ部
にナット１５が螺合することにより、ベアリング１６及
びワッシャ１７を介して該軸部１ａに固定されている。
なお、本プーリ装置Ｐは、その後部側を上記ベアリング
１６により、また先端側を固定シーブ背面の鍔部１ｅ外
周面に装着されたベアリング（図示せず）によりケース
に支持されている。

【００２０】また、固定シーブ軸部１ａには、後端側か
ら油孔１７が形成されており、該油孔は、軸部１ａ及び
ハブ部２ａに形成された横油孔１７ａ，１７ｂを介して
上記油圧室１３に連通されており、コントロールバルブ
に切換えられる油圧が、ケースから上記油孔１７，１７
ａ，１７ｂを介して油圧室１３に供給され、可動シーブ
２の軸方向位置を制御する。セカンダリプーリ装置に
も、油圧装置により伝達トルクに応じた油圧が供給され
ており、これら両プーリ装置Ｐの間に金属ベルト２０が
巻掛けられて、両プーリ装置間に、該金属ベルト２０を
介してトルクが伝達される。また、上記可動シーブ２
が、スライドすることにより、金属ベルト２０の有効径
が変化して、変速される。

【００２１】一方、固定シーブ軸部１ａの前端側に開口
して潤滑油用縦油路２１ａが形成されており、該油路２
１ａの先端部分には、直径等の放射状に横油路２１ｂが
形成されて、これら横油路は、軸部１ａの外周面に開口
ｆしている。また、該固定シーブ１の背面側には、図示
しない前後進切換え装置等が配置されており、該前後進
切換え装置を介在して、エンジン等の駆動源から上記背
面鍔部１ｅの内径スプラインを介して動力が伝達されて
いる。また、前記縦油路２１ａには入力軸等が油密状に
嵌合して、該入力軸の油路を介して潤滑油が供給されて
いる。

【００２２】ついで、図３ないし図５に沿って、本発明
の要部であるボールスプライン装置について説明する。
図３は、上述したプーリ装置Ｐのボールスプライン装置
部分を示す図であって、ボールスプライン装置３は、中
空部である可動シーブハブ部２ａに形成された凹溝５
と、軸部である固定シーブ軸部１ａの凹溝６と、これら
凹溝が対向配置された孔部分に装填されたボール７と、
を備えている。上記凹溝５，６は、それぞれ２点でボー
ルと接続するゴシックアーク形状等からなり、上記形状
からなる凹溝５，６の間に充填されたボール７により、
ハブ部２ａ及び軸部１ａは、殆ど相対回転することな
く、滑らかな軸方向移動を許容する。

【００２３】そして、上記凹溝５の外端から所定間隔ｌ
内方に位置する内周面には、周方向に環状溝２５が形成
され、かつ上記凹溝６の内端部分における軸部１ａの外
周面には、周方向に環状溝２６が形成されており、これ
ら両凹溝５，６にそれぞれボール抜け落ちを防止する止
め輪９，１０が嵌合・装着されている。上記環状溝２
５，２６（両環状溝及び止め輪９，１０は、実質的に同
じなので、以下ハブ部側の環状溝２５及び止め輪９につ
いて説明する）は、その深さｂが上記凹溝５の底面５ａ
（深さｅ）と略々一致（ｂ≒ｅ）しているか、又はそれ
より僅かに深く（ｂ＞ｅ）形成されており、止め輪９
は、該深い環状溝２５の底面２５ａに着座している。従
って、止め輪９は、径方向外側に弾性変形した状態で、
その径方向外側（外周）が凹溝５の底面５ａより外径側
に位置し、その径方向内側（内周）が凹溝の底面５ａよ
り内径側に位置する。

【００２４】以上構成に基づき、可動シーブ２が固定シ
ーブ１に対してスライドする際、上記ボールスプライン
装置３…のボールは、転がりながら可動シーブを支持す
ることが望ましいが、何らかの事情でボールが一方向、
例えばハブ部側止め輪９方向に片寄った場合、可動シー
ブ２が固定シーブ１側にスライドする際、その途中で先
端ボール７₁ が止め輪９に当接し、それ以降のスライド
に際し、ボール７は転がらずに、凹溝５，６との間を滑
りながら可動シーブ２を案内・支持する。この際、図４
に示すように、ボール７₁ は、凹溝５，６との摩擦力に
より軸方向（矢印Ａ方向）の大きな力を生じ、そして該
ボール７₁ は、止め輪９に当接しているため、該止め輪
９は、上記先端ボール７₁ から、該ボールの中心と止め
輪９との中心を結ぶ線の延長線である矢印Ｃ方向に大き
な力が作用する。

【００２５】該止め輪９に作用する矢印Ｃ方向の力は、
上記環状溝２５が比較的深く、従って軸方向に対する角
度θ２が比較的大きい関係上、その軸方向分力Ｃ₁ （＝
Ｃｃｏｓθ２）は比較的小さく、かつその径方向分Ｃ₂
（＝Ｃｓｉｎθ２）は比較的大きくなる。また、上記環
状溝２５の底面２５ａは、凹溝５の底面５ａに略々一致
しているか又はそれより深くなっているので、上記径方
向分力Ｃ₂ は、凹溝５の位置する部分も、該凹溝がない
他のハブ部２ａの部分ｅと同様に、底面２５ａにて支持
され、全周に亘って環状溝底面２５ａ部分にて支持され
る。

【００２６】そして、軸方向力Ｃ₁ は、上述したように
比較的小さく、また図５に示すように、ゴシックアーク
等からなる凹溝５の環状溝２５を横切る部分はゴシック
アークの底面５ａ部分を含む大きな長さからなり、止め
輪９に対して剪断力として作用する力は大幅に減少され
る。更に、環状溝２５が凹溝５より深い場合、止め輪９
に作用する矢印Ｃ方向の力は、その殆どが環状溝２５の
底面部分２５ａに作用し、凹溝５部分に剪断力として作
用する力は更に僅かとなる。

【００２７】また、図５に示すように、止め輪９は、ボ
ール用凹溝５の底面５ａ部分に位置し、該止め輪が凹溝
を横切る長さ（幅）が短く、従ってその分、該止め輪に
作用する曲げモーメントは小さくなる。

【００２８】なお、上述説明は、ハブ部側の止め輪９に
ついて説明したが、軸部側の止め輪１０についても全く
同様である。従って、ボール７から止め輪９，１０に大
きな力Ｃが作用しても、該力が凹溝５，６による剪断力
として作用することが殆どなく、また該止め輪に作用す
る曲げモーメントも少なく、止め輪の強度上有利な構成
となって、その分止め輪の線形を小径化することが可能
となる。

【００２９】また、上記ボールスプライン装置は、プー
リ装置に用いて好適であるが、これに限らず、中空部と
軸部とが相対回転を阻止されて軸方向に移動される他の
装置に適用してもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプーリ装置を示す正面断面
図。

【図２】そのボールスプライン装置部分を示す縦断面
図。

【図３】上記プーリ装置のボールスプライン装置部分を
示す正面断面図。

【図４】本発明の要部を示すボールスプライン装置のボ
ール抜止め部分を示す正面断面図。

【図５】図４のＶ矢印図。

【図６】従来のボールスプライン装置を用いたプーリ装
置を示す正面断面図。

【図７】そのボール抜止め部分を示す正面断面図。

【図８】図７のVIII矢印図。

【符号の説明】

１ 固定シーブ １ａ 軸部 ２ 可動シーブ ２ａ 中空部（ハブ部） ３ ボールスプライン装置 ５ 軸部側凹溝 ５ａ 底面 ６ 中空部（ハブ部）側凹溝 ７ ボール ９，１０ 止め輪 ２５，２６ 環状溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空部の内周面に形成した凹溝と、軸部
   の外周面に形成した凹溝と、対向した前記両凹溝の間に
   挿入される多数のボールと、を備え、前記中空部と軸部
   とを、相対回転を阻止しつつ軸方向に移動自在に支持し
   たボールスプライン装置において、 前記中空部側及び軸部側における前記凹溝の少なくとも
   一方の端部分に、該凹溝の深さと略々一致するか又はそ
   れよりも深い環状溝を周方向に形成し、該環状溝の底面
   に着座するように、前記ボールの抜け落ち防止用の止め
   輪を装着してなる、 ことを特徴とするボールスプライン装置。
2. 【請求項２】 前記環状溝は、前記中空部側凹溝の一端
   部分における内周面と、前記軸部側凹溝の他端部分にお
   ける外周面とに設けられ、これら両環状溝に、それぞれ
   前記止め輪が装着されてなる、 請求項１記載のボールスプライン装置。
3. 【請求項３】 前記軸部は、固定シーブの軸部であり、
   前記中空部は、可動シーブのハブ部であり、これら軸部
   とハブ部との間に、請求項１又は２記載のボールスプラ
   イン装置を介在して、前記固定シーブに対して、前記可
   動シーブが相対回転を阻止されて軸方向に移動自在に支
   持されてなる、 ことを特徴とするプーリ装置。