JP2015218776A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の外側ディスクのうちの押圧装置から遠い側の一方の外側ディスクが当該外側ディスクに貫通する軸にスプライン結合される。この場合に、雌スプラインの溝底の歯底円の径より径が小さい部分が軸に嵌合する構造であっても、ブローチ加工が可能とな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、一対の入力側ディスク２，２と、当該一対の入力側ディスク２，２の間の一対の出力側ディスク３，３と、入力側ディスク２と出力側ディスク３との間に挟持されたパワーローラ１１とを備える。さらに、これらディスク２，３を貫通する入力軸１を備える。一方の入力側ディスク２の雌スプライン１０１が入力軸１の端部の雄スプライン１０２にスプライン結合されるとともに、雌スプライン１０１の歯１２２のたけが一段高くなった部分が入力軸１に嵌合している。【選択図】図３

Description

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。

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が知られている。
この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。

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（ローディングカム）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中間壁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。

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ととも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；トラクション面とも言う）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内側面（凹面；トラクション面とも言う）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。

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）は、入力軸１の外周面に形成されたネジ部に螺合された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（予圧）を付与する。

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。

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。

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の内周面は円筒面として、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（シリンダボディ）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。

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。

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（スラスト軸受）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。

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。

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。

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、さら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。

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。

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との間の回転速度比が変化する。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。

ところで、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機の組み立てでは、入力軸１の一方の端部側から押圧装置１２、一対の入力側ディスク２，２、一対の出力側ディスク３，３、出力歯車４等に対して、図４に示す配置順に従って入力軸１が一方の端部側から挿入されるようにして、入力軸１に各部材を取り付けることになる。図４に示すトロイダル型無段変速機の場合に、入力軸１の他方の端部には、拡径された鍔部１ｄが設けられるとともに、この鍔部１ｄに位置を規制されるように、皿ばね８を介して押圧装置１２のカム板７が配置される。また、入力軸１の一方の端部側で入力軸１が最後に挿入される一方の入力側ディスク２の背面に入力軸１の一方の端部の外周面に形成されたネジ部に螺合されたローディングナット９を突き当てることになる。

すなわち、入力軸１の一方の端部から他方の端部の鍔部１ｄに向かって、皿ばね８、押圧装置１２、入力側ディスク２、出力側ディスク３、出力歯車４、出力側ディスク３、入力側ディスク２の順でこれら部材を入力軸１に取り付け、最後にローディングナット９で固定することになる。
また、図６に示すように、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機において、押圧装置１２から遠い側の一方の入力側ディスク２の背面にローディングナット９ではなく、コッタ７０を突き当てた構造とする場合もある。

なお、図６および後述の図７に示すダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、一対の入力側ディスク２，２の間に配置される一対の出力側ディスク３，３の背面同士を接合した状態に、一対の出力側ディスク３，３を一体にするとともに、この一体になった出力側ディスク３，３の外周面に外周歯４１を設けて出力歯車とした一体型出力側ディスク３４が用いられている。

また、このようなダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機では、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂを支持する上下の球面ポスト６４，６８が、上下で繋がれた一体型の柱状ポスト６９になっている。柱状ポスト６９の上下端部にそれぞれ球面ポスト６４，６８が配置され、柱状ポスト６９の中央部に入力軸１が貫通している。また、一対の柱状ポスト６９は、一体型出力側ディスク３４を挟むように、左右に離間して配置されている。また、押圧装置１２は、油圧式となっている。

また、ダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機においては、図７に示すように、入力軸１の押圧装置１２側の他方の端部にコッタ７０（またはローディングナット９）を配置し、押圧装置１２から遠い側の入力側ディスク２の背面側となる入力軸１の一方の端部に鍔部１ｄを設けたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合には、入力側ディスク２、一体型出力側ディスク３４、入力側ディスク２、押圧装置１２の順で入力軸１の他方の端部側から挿入し、最初に挿入された一方の入力側ディスク２が入力軸１の一方の端部の鍔部１ｄに突き当てられた状態で、最後に入力軸１の他方の端部側でコッタ７０またはローディングナット９で固定することになる。

また、押圧装置１２から遠い側の一方の入力側ディスク２と入力軸１とは、スプライン嵌め合いで結合され、入力軸１の回転を入力側ディスク２に動力伝達するようになっている。
また、増速側に変速する場合に、パワーローラ１１が入力側ディスク２の外径側に接触する。例えば、図８に示すように、入力側ディスク２の外径側の接触点ｔで入力側ディスク２とパワーローラ１１が接触する。

この場合に、入力側ディスク２では、内側面２ａの接触点ｔから９０度位相がずれた位置のディスク小径側の内径面の雌スプラインの溝底の応力が高くなる。例えば、図８に示すように、入力側ディスク２の接触点ｔから９０度位相がずれた内径側が高応力部位ｓとなり、この部分で雌スプラインの溝低の応力が高くなる。そこで、入力側ディスク２の内径面の雌スプラインより小径側に入力軸１とインロー嵌合するインロー部７１（図９に図示）を設けている。
例えば、図７の拡大図である図９に示すように、入力側ディスク２の雌スプラインより小径側にインロー部７１を設けている。ここで、インロー部７１を設けた場合に、入力軸１の強度を確保するためインロー部７１の内径を雌スプラインの溝底（歯底円）の径より小さくしている。

特開平２００３−１３９２０９号公報

ところで、上述のように入力側ディスク２の貫通孔内に、雌スプラインの溝底の径より小さい径のインロー部７１があると、雌スプラインを形成する加工では、一般的なブローチ加工が困難になる。ブローチ加工では、例えば、入力側ディスク２の貫通孔の内周面（内径面）に軸方向に沿った雌スプラインの複数の溝を形成する加工を行う場合に、溝を形成する工具を入力側ディスク２の貫通孔の軸方向に通して溝を形成する。したがって、工具の溝を形成する部分は、雌スプラインの溝底部分（歯底円）の内径と同様の外径を有する。したがって、入力側ディスク２の貫通孔の内径面に雌スプラインの歯底円の内径より小径のインロー部７１があると、内径面の雌スプラインを形成する部分以外に工具の溝を形成する部分の径より小さい内径の部分があることになり、工具を通すことができない。

ブローチ加工は、貫通孔に工具を通すだけで雌スプラインを形成する加工が可能なことから、他の加工方法に比較して加工時間が短く、加工コストも低い。また、加工精度も高い。したがって、雌スプラインの加工にブローチ加工を用いることができない場合に、雌スプライン加工の加工時間および加工コストの増大を招くことになる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、一対の外側ディスクのうちの押圧装置から遠い側の一方の外側ディスクが当該外側ディスクに貫通する軸にスプライン結合されるとともに、雌スプラインの溝底の歯底円の径より径が小さい部分が軸に嵌合する構造であっても、ブローチ加工が可能とな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。

前記目的を達成するために、本発明のトロイダル型無段変速機は、同心的に設けられた一対の外側ディスクと、当該一対の外側ディスクの間に同心的に設けられるとともに一対の前記外側ディスクにそれぞれ対向する内側ディスクと、互いに対向する前記外側ディスクと前記内側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、これら前記外側ディスクおよび前記内側ディスクの中心部を貫通する軸とを備え、
一方の前記外側ディスクは、前記軸が貫通する貫通孔を備え、
前記軸が前記貫通孔に一方の端部から挿入され、
当該軸の他方の端部に一方の前記外側ディスクがスプライン結合されて前記軸から動力伝達されるトロイダル型無段変速機において、
一方の前記外側ディスクの前記貫通孔の内周面に設けられた雌スプラインが前記軸に設けられた雄スプラインにスプライン結合されているとともに、前記雌スプラインの前記雄スプラインとスプライン結合される部分より前記軸の一方の端部に近い部分が前記軸に嵌合され、
前記雌スプラインの前記雄スプラインとスプライン結合される部分の歯のたけより、前記軸に嵌合される部分の歯のたけが長くなっていることを特徴とする。

このような構成によれば、一方の外側ディスクの貫通孔の内周面（内径面）において、軸に設けられた雄スプラインと結合する雌スプラインの外側ディスクの小径部分（押圧装置に近い部分、軸の一方の端部に近い部分）が軸に嵌合する。
この場合に、軸に嵌合する部分は、雌スプラインの歯先部分となり、嵌合する部分の径は、雌スプラインの溝底の径より小さくなる。

一方の外側ディスクの内周面（内径面）の軸に嵌合する部分にも雌スプライン溝が形成されることになり、スプライン溝の歯底円の径を、雄スプラインと結合する部分と軸に嵌合する部分とで同じにすれば、ブローチ加工により雌スプラインを加工できる。すなわち、外側ディスクの軸に嵌合する部分の径が雌スプラインの歯底円より小径であっても、その部分もブローチ加工してしまうことによりブローチ加工が可能になり、加工時間の短縮と加工コストの低減を図ることができる。

本発明の前記構成において、前記軸の一方の前記外側ディスクの前記雌スプラインに嵌合する部分が前記雌スプラインに圧入されていることが好ましい。

このような構成によれば、外側ディスクの雌スプラインの一部に軸が圧入されているので、荷重がかかった際のこの外側ディスクの内径の変形を抑えることができる。これにより外側ディスクの雌スプラインの溝低の応力が低減可能になる。応力が低減されるので外側ディスクの肉厚を薄く設定できる、これにより、トロイダル型無段変速機の軸方向長さを短くする小型化を図ることができるとともに、軽量化を図ることができる。

本発明によれば、軸の一方の端部から軸が挿入されて軸の他方の端部にスプライン結合される一方の外側ディスクの内径面に雌スプラインの溝底（歯底円）より小径の軸に嵌合する部分があってもブローチ加工が可能になり、加工時間の短縮と加工コストの低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の入力側ディスクとこの入力側ディスクの貫通孔に挿入される入力軸とを示す断面図である。 同、入力側ディスクと入力側ディスクの貫通孔に挿入される入力軸とを示す要部断面図である。 同、入力側ディスクと、入力側ディスクの貫通孔に挿入されてスプライン結合した入力軸とを示す図であり、（ａ）が入力側ディスクの全体を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。 従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。 図４におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 押圧装置から遠い側の入力側ディスクの背面で入力軸にコッタが配置された従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。 押圧装置の背面で入力軸にコッタが配置された従来のトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。 入力側ディスクにおける高応力部位を説明するための図である。 図７の要部拡大図である。

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。
この実施形態は、本発明を図７に示すように入力軸（軸）１の他方の端部に鍔部１ｄを設け、入力軸１の鍔部１ｄ側の他方の端部から入力側ディスク（外側ディスク）２、一体型出力側ディスク３４、入力側ディスク２、押圧装置１２の順で配置され、押圧装置１２の背面側で入力軸１に嵌合するコッタ７０を設けたダブルキャビティ式ハーフトロイダル型無段変速機に適用した場合の一例である。

なお、この実施形態のトロイダル型無段変速機の主な特徴は、一対の入力側ディスク２，２のうちの鍔部１ｄが形成された入力軸１の他方の端部にスプライン結合される入力側ディスク２の雌スプライン１０１と、入力軸１の鍔部１ｄ側端部の前記雌スプライン１０１にスプライン結合される入力軸１の雄スプライン１０２と、雌スプライン１０１の入力側ディスク２の小径側部分に嵌合する入力軸１の嵌合部１０３とにあり、その他の構成は図４〜図７に示したトロイダル型無段変速機と略同様であるので、以下では前記特徴について詳しく説明する。

図１から図３に示すように、一対の入力側ディスク２，２のうちの押圧装置１２から遠い側の入力側ディスク２は、その貫通孔１１０に入力軸１が一方の端部側から挿入され、入力軸１の鍔部１ｄを有する他方の端部にスプライン結合されるものである。

入力軸１の他方の端部には、上述のように入力軸１を拡径したフランジ状の鍔部１ｄが設けられ、入力軸１の鍔部１ｄより一方の端部に近い側の外周面に鍔部１ｄに隣り合うように雄スプライン１０２が設けられている。雄スプライン１０２には、複数の溝１０６（歯１０５）が入力軸１の円周方向に並んで設けられ、各溝１０６が入力軸１の軸方向に延在する構造となっている。

入力軸１の他方の端部の雄スプライン１０２より一方の端部に近い側には、雄スプライン１０２に隣り合うように、入力側ディスク２の内径面に嵌合する円柱状の嵌合部１０３が設けられている。すなわち、入力軸１の他方の端部には、他方の端から鍔部１ｄ、雄スプライン１０２、嵌合部１０３の順でこれらが同軸上に略隣接して設けられている。

雄スプライン１０２は、上述のように入力軸１の外周面に複数の溝１０６を設けたもので、隣り合う溝１０６同士の間が歯１０５となっている。歯１０５の先端が歯先１０７であり、歯先１０７を全て通る円が歯先円となる。また、溝１０６の最も深い部分が溝底１０９となり、全ての溝底１０９を通る円が歯底円となる。嵌合部１０３の外径は、歯底円の径より少しだけ大きく、歯先円の径より小さいものとなっている。

入力側ディスク２の貫通孔１１０の内周面（内径面）には、雌スプライン１０１が設けられている。なお、入力側ディスク２の貫通孔１１０の入力側ディスク２の大径側の端部の内周面は、外側に向かって拡径する円錐台状のテーパー面１１１となっている。前記貫通孔１１０の内周面のテーパー面１１１の内側に隣接して雌スプライン１０１が設けられている。

また、入力側ディスク２の貫通孔１１０の小径側の端部は、外側に向かって拡径する円錐台状のテーパー面１１２となっている。貫通孔１１０の内周面のテーパー面１１２に隣接して円筒状の大径孔部１１３が設けられ、この大径孔部１１３の内側に隣接して所定の曲率半径で縮径する縮径部１１４が設けられ、この縮径部１１４の内側に隣接して雌スプライン１０１が形成されている。

雌スプライン１０１は、入力軸１の雄スプライン１０２に対応する形状を有するもので、入力側ディスク２の貫通孔１１０の内径面の周方向に沿って並ぶ複数の溝１２１が設けられているとともに、隣り合う溝１２１同士の間が歯１２２となっている。各歯１２２および溝１２１は、入力側ディスク２（貫通孔１１０）の軸方向に沿って延在している。
入力軸１に入力側ディスク２を取り付けた状態では、雄スプライン１０２の歯１０５が雌スプライン１０１の溝１２１に嵌合し、雌スプライン１０１の歯１２２が雄スプライン１０２の溝１０６に嵌合している。

歯１２２の先端が歯先１２３であり、歯先１２３を全て通る円が歯先円となる。また、溝１２１の最も深い部分が溝底１２４となり、全ての溝底１２４を通る円が歯底円となる。入力側ディスク２の貫通孔１１０において、雌スプライン１０１以外の部分の内径面の内径は、雌スプライン１０１の歯底円の径より大きくなっている。

雌スプライン１０１の歯底円の径より雄スプライン１０２の歯先円の径が小さく、雌スプライン１０１の歯先円の径より、雄スプライン１０２の歯底円の径が小さくなっている。雌スプライン１０１は、入力軸１の雄スプライン１０２と結合するスプライン結合部１３１と、入力軸１の嵌合部１０３に嵌合する嵌合スプライン部１３２とからなっている。

雄スプライン１０２の入力軸１の軸方向に沿った長さは、雌スプライン１０１のスプライン結合部１３１の入力側ディスク２の軸方向に沿った長さｂに略等しく、嵌合部１０３の入力軸１の軸方向に沿った長さは、雌スプライン１０１の嵌合スプライン部１３２の入力側ディスク２の軸方向に沿った長さａに略等しい。嵌合スプライン部１３２の長さａは、スプライン結合部１３１の長さｂより短い。

雌スプライン１０１の嵌合スプライン部１３２とスプライン結合部１３１との間では、歯１２２の歯先１２３に段差１１７があり、スプライン結合部１３１の歯先円の径より嵌合スプライン部１３２の歯先円の径の方が小さくなっている。雌スプライン１０１の歯１２２の歯底（溝底１２４）から歯先１２３までの歯１２２のたけの長さは、スプライン結合部１３１より嵌合スプライン部１３２の方が長くなっている。なお、スプライン結合部１３１と嵌合スプライン部１３２とでは、歯底円の径は同じとなっている。すなわち、スプライン結合部１３１と嵌合スプライン部１３２とにおいて、溝１２１は、同様の形状となっている。

一対の入力側ディスク２，２のうちの上述のような構成を有する一方の入力側ディスク２の貫通孔１１０の内径面に雌スプライン１０１を形成する場合には、ブローチ加工が用いられる。すなわち、貫通孔１１０の内径面においては、雌スプライン１０１の歯底円より小さな内径の部分がなく、貫通孔１１０にブローチ加工用の工具を通して雌スプライン１０１を形成することができる。ブローチ加工後においては、上述の雌スプライン１０１の歯先１２３の段差１１７がなく、歯先円の径が一様となっている。

この状態で、入力側ディスク２の内径側に熱処理を施した後に、雌スプライン１０１のスプライン結合部１３１の各歯先１２３を１つの円筒面上に配置されるように切削加工することにより、段差１１７が形成され、スプライン結合部１３１の歯先円の径の方が嵌合スプライン部１３２の歯先円の径より大きくなる。また、スプライン結合部１３１の歯先円の径は、入力軸１の嵌合部１０３の外径より大きくなっている。また、嵌合スプライン部１３２の径は、入力軸１の嵌合部１０３の外径と略等しくなっている。ここでは、嵌合スプライン部１３２の径と、入力軸１の嵌合部１０３の外径とがしまりばめの関係にあり、嵌合スプライン部１３２の歯先１２３部分に入力軸１の嵌合部１０３が圧入された状態となる。なお、嵌合スプライン部１３２と嵌合部１０３がインロー嵌合するものであってもよい。また、入力軸１の嵌合部１０３も熱処理後に所定の外径となるように加工される。また、入力軸１の嵌合部１０３の外径は、雌スプライン１０１の歯底円の径より小さく、雄スプライン１０２の歯底円の径より大きくなっている。

このようなトロイダル型無段変速機においては、入力側ディスク２の雌スプライン１０１を除く内径面に、雌スプライン１０１の歯底円より小径の部分がなく、かつ、雌スプライン１０１の歯底円の径が一様となっているので、雌スプライン１０１をブローチ加工により形成することができる。これにより雌スプライン１０１の加工時間の短縮と加工コストの低減を図ることができる。

また、入力側ディスク２の貫通孔１１０に入力軸１を挿入する際に、スプライン結合部１３１の歯先円の内径を入力軸１の嵌合部１０３の外径より大きくして、スプライン結合部１３１を嵌合部１０３が通過することを可能としている。また、嵌合スプライン部１３２の歯先円の径をスプライン結合部１３１の歯先円の径より小径とするとともに、嵌合部１０３の外径と略同じまたは少し小さくして、嵌合部１０３がスプライン結合部１３１を通過した後に嵌合スプライン部１３２と嵌合するようになっている。この際には、嵌合スプライン部１３２に嵌合部１０３が圧入される。

嵌合スプライン部１３２に嵌合部１０３が圧入されることにより、荷重がかかった際においても入力側ディスク２内径の変形を抑えることができる、これにより、入力側ディスク２の雌スプライン１０１におけるスプライン底（溝底１２４）の応力の低減が可能になる。このため、入力側ディスク２の肉厚を薄く設定でき、トロイダル型無段変速機の小型軽量化を図ることができる。
なお、嵌合部１０３と嵌合スプライン部１３２との嵌合においては、圧入ではなく、インロー嵌合するものであってもよい。

また、雌スプライン１０１においては、スプライン結合部１３１の長さｂが、嵌合スプライン部１３２の長さａより長くなっている。また、スプライン結合部１３１の軸方向長さｂと、雄スプライン１０２の軸方向長さが略同じになっている。したがって、入力側ディスク２の貫通孔１１０に入力軸１を挿入した場合に、雌スプライン１０１のスプライン結合部１３１が雄スプライン１０２の一部に結合された後に、嵌合スプライン部１３２が入力軸１の嵌合部１０３に嵌合されることになる。したがって、雌スプライン１０１のスプライン結合部１３１が雄スプライン１０２に結合することにより、雄スプライン１０２が雌スプライン１０１に案内された状態で、嵌合スプライン部１３２に嵌合部１０３を圧入またはインロー嵌合させることができる。すなわち、入力側ディスク２の貫通孔１１０に入力軸１を挿入する際に、雌スプライン１０１の嵌合スプライン部１３２が入力軸１の嵌合部１０３に嵌合する前に、雌スプライン１０１のスプライン結合部１３１が雄スプライン１０２に噛み合うことになる。

なお、一対の入力側ディスク２，２を一対の外側ディスクとし、一対の出力側ディスク３，３または一体型出力側ディスク３４を一対の内側ディスクとしたが、外側ディスクと内側ディスクとを入れ替えた構成とすることが可能であり、外側ディスクを出力側ディスク３，３としてもよい。この場合に一対の出力側ディスク３，３は一体ではなく別体である必要がある。また、この場合に、一対の入力側ディスク２，２を一体としてもよい。

本発明は、ダブルキャビティ式の様々なハーフトロイダル型無段変速機の他、ダブルキャビティ式のフルトロイダル型無段変速機にも適用することができる。

１ 入力軸（軸）
２ 入力側ディスク（外側ディスク）
３ 出力側ディスク（内側ディスク）
１１ パワーローラ
３４ 一体型出力側ディスク（内側ディスク）
１０１ 雌スプライン
１０２ 雄スプライン
１０３ 嵌合部
１１０ 貫通孔
１３１ スプライン結合部（雌スプラインの雄スプラインと結合する部分）
１３２ 嵌合スプライン部（入力軸の結合部に嵌合する部分）

Claims (1)

1. 同心的に設けられた一対の外側ディスクと、当該一対の外側ディスクの間に同心的に設けられるとともに一対の前記外側ディスクにそれぞれ対向する内側ディスクと、互いに対向する前記外側ディスクと前記内側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、これら前記外側ディスクおよび前記内側ディスクの中心部を貫通する軸とを備え、
   一方の前記外側ディスクは、前記軸が貫通する貫通孔を備え、
   前記軸が前記貫通孔に一方の端部から挿入され、
   当該軸の他方の端部に一方の前記外側ディスクがスプライン結合されて前記軸から動力伝達されるトロイダル型無段変速機において、
   一方の前記外側ディスクの前記貫通孔の内周面に設けられた雌スプラインが前記軸に設けられた雄スプラインにスプライン結合されているとともに、前記雌スプラインの前記雄スプラインとスプライン結合される部分より前記軸の一方の端部に近い部分が前記軸に嵌合され、
   前記雌スプラインの前記雄スプラインとスプライン結合される部分の歯のたけより、前記軸に嵌合される部分の歯のたけが長くなっていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。

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