JP2021173342A - トロイダル無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】トロイダル無段変速機において、ボールスプラインのボールの落脱を防止する技術であって、軽量化を実現し得るものを提供する。【解決手段】トロイダル無段変速機は、回転軸と、第１ディスク及び第２ディスクと、少なくとも１つのパワーローラと、第１ディスクを回転軸に支持させるボールスプラインとを備える。ボールスプラインは、回転軸の外周と第１ディスクの内周との間に形成されたボール収容部に配置された複数のボールと、複数のボールのボール収容部から軸端側への落脱を防止するストッパとを有する。ストッパは、ストッパ配置部に外嵌された筒体と、筒体から軸線方向に突出し、少なくとも先端部分が溝壁と接触せずにボール収容部に挿入されている複数のピンと、筒体から径方向内側へ突出し、係合面と係合する内フランジとを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、トロイダル無段変速機に関する。

従来、自動車や航空機用発電機等に用いられるトロイダル無段変速機が知られている。トロイダル無段変速機は、入力ディスク及び出力ディスクと、これらのディスクの間に挟まれたパワーローラとを備える。パワーローラが回転することによって、動力が入力ディスクから出力ディスクへ伝達される。その際、パワーローラの傾きを変化させる（即ち、入力ディスク及び出力ディスクとの接触半径を変化させる）ことにより、出力を無段階で減速又は増速することができる。

ディスクのうち少なくとも一つはボールスプラインを介して回転軸に組付けられる。ボールスプラインは、ディスクの内周面に形成された外スプライン溝と、回転軸の外周面に形成された内スプライン溝と、これらのスプライン溝どうしの間に転動自在に設けられた複数のボールとからなる。トロイダル無段変速機には、ボールスプラインのボールの落脱を防止するための構造を備えるものがある。特許文献１は、この種のトロイダル無段変速機を開示する。

特許文献１のトロイダル無段変速機では、対向する一対のディスクの軸線方向の間において、回転軸（主軸）上に密嵌した筒状ストッパにより、回転軸とディスクの間に設けられたボールスプラインのボールの抜け止めがなされている。特許文献１に記載の筒状ストッパは、その一部分がスプライン溝に挿入される。この筒状ストッパは回転軸に対し軸線方向に相対移動可能であって、ディスク及び回転軸のスプライン溝を形成している部分と衝突し得る。また、特許文献１に記載の筒状ストッパは、その一部分がスプライン溝に挿入される筒部と当該筒部から径方向外側へ突出するフランジ部とを有する。この筒状ストッパは、回転軸に対し軸線方向に相対移動可能であって、フランジ部がディスクの本体部分と衝突し得る。

特開２００３−２２７５５４号公報

特許文献１，のトロイダル無段変速機では、筒状ストッパは、ディスク及び／又は回転軸と軸線方向に衝突してそれらから軸線方向の荷重を受ける。筒状ストッパはこの荷重に耐え得る肉厚を備えるため、軽量化が難しい。同様に、筒状ストッパが衝突するディスク及び／又は回転軸の部位も剛性を備える必要がある。

このように従来のトロイダル無段変速機には、ボールスプライン及びそれに付随する機構の軽量化という観点で改良の余地が残されている。そこで、本発明は、トロイダル無段変速機において、ディスクと回転軸との間に設けられたボールスプラインのボールの落脱を防止する技術であって、軽量化を実現し得るものを提案する。

本発明の一態様に係るトロイダル無段変速機は、
軸線方向に延びる回転軸と、主面どうしが前記軸線方向に対向するように前記回転軸に挿通された第１ディスク及び第２ディスクと、前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、前記第１ディスクを前記回転軸に支持させるボールスプラインとを備え、
前記回転軸は、外周面に複数の内スプライン溝が形成されたディスク配置部と、前記ディスク配置部よりも一方の軸端側に設けられたストッパ配置部と、前記ストッパ配置部の前記軸端側に設けられて前記軸端側を向いた係合面とを有し、
前記第１ディスクは、複数の外スプライン溝が形成された内周面を有し、
前記ボールスプラインは、径方向に並ぶ前記内スプライン溝と前記外スプライン溝との組み合わせにより形成されるボール収容部に配置された複数のボールと、前記複数のボールの前記ボール収容部から前記軸端側への移動を規制するストッパとを有し、
前記ストッパは、前記ストッパ配置部に外嵌された筒体と、前記筒体から前記軸線方向に突出し、少なくとも先端部分が溝壁と接触せずに前記ボール収容部に挿入されている複数のピンと、前記筒体から径方向内側へ突出し、前記係合面と係合する内フランジとを有する、ことを特徴としている。

上記構成によれば、ボールスプラインのボールは、ボール収容部に挿入されているピンによって軸端側への移動が規制され、ボール収容部からの落脱が防止される。ピンは溝壁と接触せずにボール収容部に挿入されているため、ストッパはディスクと当接せず、回転軸の内スプライン溝の形成部分とも当接しない。また、係合面と内フランジとの係合により、回転軸線に対するボール収容部側へストッパが移動することが規制される。よって、ストッパはディスク及び回転軸から直接に軸線方向の荷重を受けない。これにより、ストッパに要求される軸線方向の荷重に対する強度が抑えられ、ストッパの薄肉化が可能であり、ひいては、ストッパの軽量化に寄与することができる。更に、回転軸及びディスクの溝形成部分にストッパが衝突しないことから、これらに要求される軸線方向の荷重に対する強度が抑えられる。これにより、回転軸の細径化が可能であり、ひいては、回転軸の軽量化に寄与することができる。

本発明によれば、トロイダル無段変速機において、ディスクと回転軸との間に設けられたボールスプラインのボールの落脱を防止する技術であって、軽量化を実現し得るものを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るトロイダル無段変速機を備える駆動機構一体型発電装置の断面図である。 図２は、図１に示すトロイダル無段変速機の出力ディスク及び押圧装置並びにその近傍の拡大図である。 図３は、変速機出力軸と出力ディスクとの間に設けられたボールスプラインの拡大断面図である。 図４は、ストッパの斜視図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

〔駆動機構一体型発電装置１の概略構成〕
図１は、本実施形態に係るトロイダル無段変速機１０を備える駆動機構一体型発電装置１の断面図である。図１に示すように、駆動機構一体型発電装置１（Integrated Drive Generator：ＩＤＧ）は、航空機の交流電源に用いられるものであって、航空機のエンジンに取り付けられるケーシング２を備える。ケーシング２には、入力機構３と、トロイダル無段変速機（以下、単に「変速機１０」と称する）と、動力伝達機構７と、発電機５とが収容されている。なお、変速機１０は、駆動機構一体型発電装置１の一部とした構成でなくてもよく、用途も航空機に限られない。

変速機１０は、同軸上に配置されて相対回転可能な変速機入力軸１１及び変速機出力軸９を備える。以下、変速機入力軸１１及び変速機出力軸９の軸線を「回転軸線Ａ１」と称する。また、回転軸線Ａ１の延伸方向を「軸線方向Ｘ」と称する。回転軸線Ａ１の軸線方向Ｘは、即ち、変速機１０の主軸の軸線方向Ｘである。変速機入力軸１１は、入力機構３を介してエンジン回転軸（図示せず）に接続されている。入力機構３は、エンジン回転軸からの回転動力が入力される装置入力軸３ａと、装置入力軸３ａと一体回転するギヤ３ｂとを含む。変速機入力軸１１には、それと一体回転するギヤ６が設けられている。変速機出力軸９は、動力伝達機構７を介して発電機５の発電機入力軸５ａに接続されている。

エンジン回転軸から取り出された回転動力は、入力機構３を介して変速機入力軸１１に入力され、変速機入力軸１１の回転動力が入力ディスク１３に伝達される。変速機１０は、変速機入力軸１１の回転を変速して変速機出力軸９に出力する。変速機出力軸９の回転動力は、動力伝達機構７を介して発電機入力軸５ａに伝達される。発電機入力軸５ａが回転駆動されると、発電機５が交流電力を発生する。変速機１０の変速比は、エンジン回転軸の回転速度の変動に関わらず発電機入力軸５ａの回転速度を適値（航空機の電装品の作動に適した周波数に対応する値）に保つように連続的に変更される。

〔トロイダル無段変速機１０の概略構成〕
変速機１０は、一例として、ハーフトロイダル型且つダブルキャビティ型であり、二組の入力ディスク１３，１３及び出力ディスク１４，１５を備える。但し、変速機１０は、ダブルキャビティ型に限定されず、例えば、シングルキャビティ型でもよい。

入力ディスク１３，１３は変速機入力軸１１に嵌合されており、変速機入力軸１１と一体的に回転軸線Ａ１を中心として回転する。出力ディスク１４は変速機出力軸９に嵌合されており、変速機出力軸９と一体的に回転軸線Ａ１を中心として回転する。出力ディスク１５は、ボールスプライン１６を介して変速機出力軸９に支持されており、変速機出力軸９と一体的に回転軸線Ａ１を中心として回転するとともに、変速機出力軸９に対して軸線方向Ｘの移動が許容される。

入力ディスク１３は、凹面１３ａを有する。出力ディスク１４，１５は、凹面１４ａ，１５ａを有する。入力ディスク１３及び出力ディスク１４，１５において、凹面１３ａ，１４ａ，１５ａが形成されている面を「主面」と称し、その反対側の面を「背面」と称する。入力ディスク１３と出力ディスク１４とは、互いの凹面１３ａ，１４ａが対向するように、軸線方向Ｘに対向配置されている。同様に、入力ディスク１３と出力ディスク１５とは、互いの凹面１３ａ，１５ａが対向するように、軸線方向Ｘに対向配置されている。対向する凹面１３ａ，１４ａ、１３ａ，１５ａによって回転軸線Ａ１回りに円環状のキャビティが形成されている。

変速機１０は、一例として、中央入力型である。変速機出力軸９は、変速機入力軸１１内に挿通されて、変速機入力軸１１から軸線方向Ｘの両側に突出する。一対の入力ディスク１３，１３は、中央ディスクであって、変速機入力軸１１上で背中合わせに配置されている。一対の出力ディスク１４，１５は、外ディスクであって、一対の入力ディスク１３，１３の軸線方向Ｘの外側に配置されている。一対の入力ディスク１３，１３間には、変速機入力軸１１の外周面上に設けられて当該変速機入力軸１１と一体回転するギヤ６が配置されている。

一方側の出力ディスク１４は、変速機出力軸９の端部に設けられた凸部９ａによって、回転軸線Ａ１外方への変位が規制されている。他方側の出力ディスク１５は、予圧バネ６４によって入力ディスク１３に向けて付勢され、且つ、回転駆動時には押圧装置１７によって入力ディスク１３に向けて付勢される。出力ディスク１５は、押圧装置１７を介して動力伝達機構７に動力伝達可能に接続されている。

変速機１０は、キャビティ内に配置された複数のパワーローラ１８と、複数のパワーローラ１８をそれぞれ傾転可能に支持する複数のトラニオン１９とを備える。トラニオン１９は、傾転軸線Ａ２周りに傾転可能かつ傾転軸線Ａ２方向に変位可能な状態でケーシング２に支持される。傾転軸線Ａ２は、回転軸線Ａ１とねじれの位置にある。パワーローラ１８は、傾転軸線Ａ２に対して垂直な回転軸線（図示略）回りに回転自在にトラニオン１９に支持される。トラニオン１９は、油圧駆動機構（図示略）に接続されており、その油圧駆動機構がトラニオン１９をパワーローラ１８とともに傾転軸線Ａ２方向に往復変位させる。

図２は、図１に示すトロイダル無段変速機１０の出力ディスク１５及び押圧装置１７並びにその近傍の拡大図である。図２に示すように、押圧装置１７は、カム板６１と、ローラユニット６０とを有する。

カム板６１は、出力ディスク１５の背面と対向するように、変速機出力軸９に遊嵌されている。カム板６１は中空円盤状のカム部６１１と、カム部６１１の外周縁部分から軸線方向Ｘに突出する円筒状の筒軸部６１２とを一体的に有する。カム部６１１の主面は、出力ディスク１５の背面と対峙している。カム部６１１の主面は第１カム面６１３であり、凹凸が円周方向に亘って繰り返し形成されている。第１カム面６１３と対峙する出力ディスク１５の背面には、第２カム面１５１が設けられている。第２カム面１５１にも、第１カム面６１３と対応するように、凹凸が円周方向に亘って繰り返し形成されている。

ローラユニット６０は、第１カム面６１３と第２カム面１５１と軸線方向Ｘの間に設けられている。ローラユニット６０は、保持器６２と、保持器６２に保持された複数のローラ６３とからなる。保持器６２には、回転軸線Ａ１を中心として円周方向に略等間隔に並ぶ複数のローラ組が保持されている。１組のローラ組は、径方向に延びる自転軸線上に並ぶ少なくとも１つのローラ６３（本実施形態では３つ）を含む。ローラ組の各ローラ６３は、ローラ組の自転軸線を中心として回転可能である。各ローラ６３は第１カム面６１３及び第２カム面１５１に挟まれており、その周面は第１カム面６１３及び第２カム面１５１の双方と接触する。

押圧装置１７が出力ディスク１５から受けるアキシャル方向の荷重は、変速機出力軸９に固定されたサポート軸受４によって支持される。本実施形態において、サポート軸受４はアンギュラ玉軸受である。サポート軸受４は、カム板６１の背面側に配置されて当該カム板６１を変速機出力軸９に相対回転可能に支持させる。具体的には、サポート軸受４は内輪４１と、外輪４２と、内輪４１と外輪４２との間に回転自在に挟まれた複数の転動体４３とを有する。内輪４１は、変速機出力軸９と、当該変速機出力軸９に螺入されたナット５１との間で挟圧されることによって、変速機出力軸９に固定されている。外輪４２は内輪４１に対し回転自在であり、外輪４２はカム板６１と一体的に回転軸線Ａ１を中心として回転する。

カム板６１とサポート軸受４の外輪４２との間には予圧バネ６４が配置されている。予圧バネ６４は、変速機出力軸９の非回転時にも出力ディスク１５が入力ディスク１３へ向けて押圧（予圧）されるように、カム板６１に出力ディスク１５へ向かう軸線方向Ｘの押圧力を付与するものである。本実施形態に係る予圧バネ６４は、カム板６１のカム部６１１とサポート軸受４の外輪４２との間に挟まれて、軸線方向Ｘに圧縮されている。予圧バネ６４が圧縮されると、やがてカム板６１の筒軸部６１２も外輪４２と当接する。

カム板６１の筒軸部６１２の外周面には、外歯６１４が形成されている。この外歯６１４は、動力伝達機構７の第１ギヤ７１に設けられた内歯７１１と噛合して、ドッグクラッチを構成している。出力ディスク１５から複数のローラ６３を介して回転力を受けてカム板６１が回転すると、カム板６１の回転が動力伝達機構７の第１ギヤ７１へ伝達される。動力伝達機構７は、変速機１０からの出力を発電機５及びオイルポンプユニット（図示略）へ伝達する。

〔動力伝達機構７の構成〕
図１に示すように、動力伝達機構７は、第１ギヤ７１〜第４ギヤ７４を含む複数のギヤで構成される。第１ギヤ７１は、中空ギヤである。第１ギヤ７１は、内歯７１１と外歯７１２とを有する。内歯７１１はカム板６１の外歯６１４と噛合し、外歯７１２は第２ギヤ７２と噛合している。

第２ギヤ７２は、主歯７２１と副歯７２２とを有する。主歯７２１は、第１ギヤ７１の外歯７１２及び第３ギヤ７３と噛合している。副歯７２２は、変速機１０の出力をオイルポンプユニット（図示略）へ伝達するためのギヤ（図示略）と噛合している。第３ギヤ７３は、第２ギヤ７２の主歯７２１及び第４ギヤ７４と噛合している。第４ギヤ７４は、発電機５の発電機入力軸５ａに固定されている。

〔変速機１０の動作方法〕
上記構成の変速機１０において、入力ディスク１３，１３が回転駆動されると、パワーローラ１８を介して出力ディスク１４，１５が回転駆動され、変速機出力軸９が回転駆動される。トラニオン１９及びパワーローラ１８が傾転軸線Ａ２方向に変位すると、パワーローラ１８の傾転軸線Ａ２周りの傾転角が変更され、変速機１０の変速比が傾転角に応じて連続的に変更される。パワーローラ１８は、傾転軸線Ａ２回りに傾転可能な状態で、入力ディスク１３，１３の凹面１３ａと出力ディスク１４，１５の凹面１４ａ，１５ａとの間に挟まれ、入力ディスク１３の回転駆動力を傾転角に応じた変速比で変速して出力ディスク１４，１５に伝達する。出力ディスク１４，１５の回転トルクが増加すると、押圧装置１７によって出力ディスク１５が入力ディスク１３に近づく向きに押圧され、入力ディスク１３，１３及び出力ディスク１４，１５がパワーローラ１８を挟む圧力が増加する。

出力ディスク１５が回転すると、カム面１５１によって複数のローラ６３がカム板６１のカム面６１３に押し付けられる。この結果、出力ディスク１５がパワーローラ１８に押圧されると同時に、一対のカム面１５１，６１３と複数のローラ６３との噛合に基づいて、カム板６１が回転する。そして、このカム板６１の回転がドッグクラッチ（カム板６１の外歯６１４と第１ギヤ７１の内歯７１１）の噛合によって動力伝達機構７へ入力され、発電機入力軸５ａが回転する。

〔ボールスプライン１６の構造〕
ここで、ボールスプライン１６の構造について詳細に説明する。図３は、変速機出力軸９と出力ディスク１５との間に設けられたボールスプライン１６の拡大断面図である。図３では、一部の構成要素が省略されている。

図３に示すように、変速機出力軸９（回転軸の一例）は中空軸であって、軸内部は油路９０として機能する。変速機出力軸９には、一方の軸端９１から順に、ネジ部９２、軸受支持部９３、ストッパ配置部９４、及び、ディスク配置部９５が形成されている。

ネジ部９２の外周面には、ナット５１の雌ネジと噛合する雄ネジ９２１が形成されている。軸受支持部９３には、サポート軸受４の内輪４１が外嵌される。軸受支持部９３とストッパ配置部９４との境界部分には、両者の径の差によって、軸線方向Ｘの軸端９１側を向いた係合面９６が形成されている。つまり、係合面９６は、軸受支持部９３とストッパ配置部９４との段差面である。ストッパ配置部９４には、後述するストッパ３０が外嵌される。ストッパ配置部９４には、小径部９４１と、小径部９４１よりも大径且つ軸端９１側に位置する大径部９４２とが設けられている。ディスク配置部９５の外周面は溝形成部９５１となっている。溝形成部９５１には、周方向に並ぶ複数の内スプライン溝９５２が形成されている。各内スプライン溝９５２は、軸線方向Ｘに延び、径方向外側へ向けて開放する断面半円状の溝である。

出力ディスク１５の内周面であって、変速機出力軸９のディスク配置部９５と径方向に対向する部分は、溝形成部１５３となっている。溝形成部１５３には、周方向に並ぶ複数の外スプライン溝１５４が形成されている。内スプライン溝９５２の数と外スプライン溝１５４の数とは対応している。各外スプライン溝１５４は、軸線方向Ｘに延び、径方向内側へ向けて開放する断面半円状の溝である。出力ディスク１５の主面側において、複数の外スプライン溝１５４に連続する止め輪５７が嵌められている。

本実施形態に係るボールスプライン１６は、変速機出力軸９の外周面と出力ディスク１５の内周面との間に形成されたボール収容部５５と、ボール収容部５５に配置された複数のボール５６と、複数のボール５６のボール収容部５５から軸端９１側への落脱を防止するストッパ３０とを有する。

ボール収容部５５は、径方向に並ぶ内スプライン溝９５２と外スプライン溝１５４との組み合わせにより形成される、軸線方向Ｘに延びる円筒状の空間である。変速機出力軸９の外周面と出力ディスク１５の内周面との間には、複数のボール収容部５５が円周方向に等間隔で並んでいる。各ボール収容部５５には、少なくとも１つ（本実施形態では４つ）のボール５６が転動自在に配置されている。

図４は、ストッパ３０の斜視図である。図３及び図４に示すように、ストッパ３０は、筒体３１と、筒体３１から軸線方向Ｘに突出する複数のピン３２と、筒体３１から径方向内側へ突出する内フランジ３３とを一体的に有する。

筒体３１は、軸線方向Ｘに延びる薄肉の円筒状部材であって、変速機出力軸９のストッパ配置部９４に外嵌されている。筒体３１の外周側には、押圧装置１７の構成要素であるローラユニット６０及びカム板６１が配置されている。

筒体３１の内周の半径Ｒ３１ｂと、ストッパ配置部９４の大径部９４２の半径Ｒ９４２とは、筒体３１の一部分（軸端９１側の部分）の内周面と大径部９４２の外周面とが接触するように対応している（Ｒ３１ｂ≒Ｒ９４２）。これにより、変速機出力軸９にストッパ３０を嵌める操作によって、変速機出力軸９とストッパ３０との心合わせが行われる。つまり、筒体３１の内周面とストッパ配置部９４の大径部９４２の外周面とが、ストッパ３０と変速機出力軸９とのインロウ部となっている。

筒体３１には、変速機出力軸９に設けられた径方向の油路と対応する位置に、周方向に連続する油溝と、当該油溝から作動油を径方向外側へ排出する油孔が形成されている。油溝には遠心力によって作動油が溜まり、この作動油が油孔から噴出する。このように、ストッパ配置部９４と筒体３１との間に作動油の経路が形成されているので、変速機出力軸９に外嵌されたストッパ３０によって変速機出力軸９の油路９０から押圧装置１７への作動油の供給は妨げられない。

本実施形態において、複数のピン３２は、筒体３１の軸線方向Ｘの一方の端面からボール収容部５５へ向かって突出するピン状（棒状）を呈する。複数のピン３２は周方向に等間隔で並んでいる。複数のピン３２により形成される輪の内径の半径Ｒ３２ｂは、筒体３１の内周の半径Ｒ３１ｂと等しい（Ｒ３２ｂ≒Ｒ３１ｂ）。半径Ｒ３１ｂ及び半径Ｒ３２ｂは、回転軸線Ａ１から内スプライン溝９５２の溝底までの距離Ｒ９５よりも大きい（Ｒ３１ｂ＞Ｒ９５、Ｒ３２ｂ＞Ｒ９５）。複数のピン３２により形成される輪の外周の半径Ｒ３２ａは、筒体３１の外周の半径Ｒ３１ａよりも小さい（Ｒ３２ａ＜Ｒ３１ａ）。半径Ｒ３２ａは、回転軸線Ａ１から外スプライン溝１５４の溝底までの距離Ｒ１５４よりも小さい（Ｒ３２ａ＜Ｒ１５４）。なお、筒体３１の外周の半径Ｒ３１ａは、回転軸線Ａ１から外スプライン溝１５４の溝底までの距離Ｒ１５４と同じ又はそれよりも若干大きい（Ｒ３１ａ≧Ｒ１５４）。

各ピン３２の先端面には凹部３２１が形成されている。各凹部３２１は、ボール５６の曲率と対応した球状の窪みであって、ボール５６の一部分が当該凹部３２１に嵌ることができる。但し、各ピン３２の先端面の凹部３２１は必須ではなく、各ピン３２の先端面は平らであってもよい。本実施形態では、筒体３１、複数のピン３２及び内フランジ３３が一体成形されたものである。但し、ストッパ３０の成形方法はこれに限定されず、円筒形材料からピン３２以外の部分の肉が削り取られることによって、複数のピン３２が形成されてもよい。

複数のピン３２の径方向の位置は、ボール収容部５５の径方向中央部分の位置と対応している。複数のピン３２の周方向の位置は複数のボール収容部５５の周方向の位置と対応している。各ピン３２の断面はボール収容部５５の断面より小さい。そして、複数のピン３２の各々は、その少なくとも先端部分がボール収容部５５に挿入されている。ここで、各ピン３２と、外スプライン溝１５４の溝壁及び内スプライン溝９５２の溝壁とは、接触していない。

変速機出力軸９が回転していない状態で、ボール５６とピン３２との間には隙間が設けられており、ボール５６はピン３２と当接していない。変速機出力軸９が回転して、出力ディスク１５が変速機出力軸９に対して軸端９１側へ最大に移動した状態で、ボール５６はピン３２と当接する。なお、出力ディスク１５が変速機出力軸９に対して軸端９１側へ最大に移動したときに出力ディスク１５と筒体３１との干渉を回避するために、出力ディスク１５の背面の内周部には切欠１５５が設けられている。

内フランジ３３は、筒体３１の軸端９１側の端部に設けられている。内フランジ３３は、変速機出力軸９の係合面９６と軸線方向Ｘに当接する座面３３１を有する。内フランジ３３は、変速機出力軸９のネジ部９２に螺入されたナット５１と係合面９６との間で挟圧されることによって、変速機出力軸９に固定されている。より詳細には、変速機出力軸９の係合面９６とナット５１との軸線方向Ｘの間には、内フランジ３３、予圧調整用のシム４９、及び内輪４１が挟まれている。

〔変速機１０の組み立て手順〕
ここで、上記構成の変速機１０の軸アセンブリの組み立て手順について説明する。先ず、変速機出力軸９に、出力ディスク１４、入力ディスク１３、変速機入力軸１１、入力ディスク１３、及び、出力ディスク１５がこの順番で挿通される。出力ディスク１５には予め止め輪５７が嵌められている。次に、出力ディスク１４と入力ディスク１３との間、及び、入力ディスク１３と出力ディスク１５との間に、それぞれパワーローラ１８が挟み込まれる。続いて、出力ディスク１５の外スプライン溝１５４と変速機出力軸９の内スプライン溝９５２との位相が合わされて、形成された各ボール収容部５５にボール５６が挿入される。

続いて、変速機出力軸９にストッパ３０が挿通される。ストッパ３０の内フランジ３３と係合面９６とが当接することにより、ストッパ３０が軸線方向Ｘに位置決めされる。ここで、ストッパ３０の筒体３１は、変速機出力軸９のストッパ配置部９４の径方向外側に位置する。また、ストッパ３０のピン３２は、先端部分がボール収容部５５内に挿入されており、ボール５６、出力ディスク１５、及び変速機出力軸９のいずれにも当接していない。

ストッパ３０が外装された変速機出力軸９に、ローラユニット６０、カム板６１、及び予圧バネ６４がこの順番で挿通される。続いて、変速機出力軸９の軸受支持部９３に、シム４９及びサポート軸受４がこの順に挿通される。最後に、変速機出力軸９のネジ部９２にナット５１が螺入される。以上により、変速機１０の軸アセンブリが組み立てられる。

以上に説明した通り、本実施形態に係るトロイダル無段変速機１０は、軸線方向Ｘに延びる変速機出力軸９（回転軸の一例）と、主面どうしが軸線方向Ｘに対向するように変速機出力軸９に挿通された出力ディスク１５（第１ディスクの一例）及び入力ディスク１３（第２ディスクの一例）と、出力ディスク１５を変速機出力軸９に支持させるボールスプライン１６と、出力ディスク１５と入力ディスク１３との間に傾転可能に挟まれたパワーローラ１８とを備える。

上記変速機１０において、変速機出力軸９は、外周面に複数の内スプライン溝９５２が形成されたディスク配置部９５と、ディスク配置部９５よりも一方の軸端９１側に設けられたストッパ配置部９４と、ストッパ配置部９４の軸端９１側に設けられて軸端９１側を向いた係合面９６とを有する。出力ディスク１５は、複数の外スプライン溝１５４が形成された内周面を有する。ボールスプライン１６は、径方向に並ぶ内スプライン溝９５２と外スプライン溝１５４との組み合わせにより形成されるボール収容部５５に配置された複数のボール５６と、複数のボール５６のボール収容部５５から軸端９１側への移動を規制するストッパ３０とを有する。そして、ストッパ３０は、ストッパ配置部９４に外嵌された筒体３１と、筒体３１から軸線方向Ｘに突出し、少なくとも先端部分が溝壁と接触せずにボール収容部５５に挿入されている複数のピン３２と、筒体３１から径方向内側へ突出し、係合面９６と係合する内フランジ３３とを有する。

上記構成の変速機１０によれば、ボールスプライン１６のボール５６は、ボール収容部５５に挿入されているピン３２によって軸端９１側への移動が規制され、ボール収容部５５からの落脱が防止される。ピン３２は、溝壁と接触せずにボール収容部５５に挿入されているため、ストッパ３０は出力ディスク１５及び変速機出力軸９の内スプライン溝９５２の形成部（溝形成部９５１）と当接しない。また、係合面９６と内フランジ３３との係合により、回転軸線Ａ１に対するボール収容部５５側へストッパ３０が移動することが規制される。よって、ストッパ３０は出力ディスク１５及び変速機出力軸９から軸線方向Ｘの荷重を受けない。これにより、ストッパ３０に要求される軸線方向Ｘの荷重に対する強度が抑えられるため、ストッパ３０の筒体３１の薄肉化が可能であり、ひいては、ストッパ３０の軽量化に寄与することができる。また、ストッパ３０が変速機出力軸９の溝形成部９５１と衝突しないので、溝形成部９５１に要求される軸線方向Ｘの荷重に対する強度が抑えられるため、変速機出力軸９の小径化が可能であり、ひいては、変速機出力軸９の軽量化に寄与することができる。

また、本実施形態に係る変速機１０において、筒体３１の少なくとも一部分の内周面と、当該内周面の径方向内側に位置する変速機出力軸９のストッパ配置部９４の少なくとも一部分の外周面とは、それらが接触するように対応する半径を有している。

上記構成により、変速機出力軸９にストッパ３０が嵌められると、筒体３１の内周面と、変速機出力軸９のストッパ配置部９４（本実施形態では大径部９４２）の外周面とが接触して、ストッパ３０と変速機出力軸９との心合わせがなされ、適正なセンタリングが得られる。

また、本実施形態に係る変速機１０において、複数のピン３２は、先端面にボール５６が嵌る凹部３２１を有している。

上記構成により、ピン３２とボール５６とが面で接触する。よって、ピン３２とボール５６とが点で接触する場合と比較して、ボール５６からピン３２にかかる荷重が分散されるので、ピン３２に要求される軸線方向Ｘの荷重に対する強度が抑えられる。これにより、ピン３２の薄肉化（細径化）に寄与することができる。

また、本実施形態に係る変速機１０において、出力ディスク１５は、背面の内周部分に切欠１５５を有している。

上記構成により、ストッパ３０の筒体３１が、外スプライン溝１５４の溝底の半径と同じ又はそれよりも大きい半径を有することが許容される。また、筒体３１の端部をボール収容部５５により近づけることが可能となり、その分、ピン３２の長さを短くすることができる。これにより、ピン３２に要求される軸線方向Ｘの荷重に対する強度が抑えられる。これにより、ピン３２の薄肉化（細径化）に寄与することができる。

また、本実施形態に係る変速機１０は、出力ディスク１５を入力ディスク１３へ向けて押圧する押圧装置１７と、押圧装置１７を変速機出力軸９に回動可能に支持させる軸受４と、軸受４を変速機出力軸９に固定するナット５１とを更に備える。そして、係合面９６とナット５１との軸線方向Ｘの間で内フランジ３３が挟圧されている。

前述の通り、ストッパ３０の筒体３１は出力ディスク１５及び変速機出力軸９から直接に軸線方向Ｘの荷重を受けないことから、筒体３１が押圧装置１７と対応する軸線方向Ｘの長さを有していても筒体３１に座屈が発生しにくい。よって、筒体３１の内フランジ３３が設けられた端部を軸受４の近傍まで延長することができる。そして、ストッパ３０の内フランジ３３が軸受４とともにナット５１で変速機出力軸９に締結されることによって、変速機出力軸９に対してストッパ３０が固定される。よって、ストッパ３０を変速機出力軸９に固定するための専用部材が不要である。

また、変速機１０の軸アセンブリを組み立てる際には、変速機出力軸９に入力ディスク１３及び出力ディスク１５を挿通させてから、出力ディスク１５と変速機出力軸９との間に形成されたボール収容部５５にボール５６を装填し、ストッパ３０を変速機出力軸９に挿通させる。このように、ボール５６の仮押さえや、ストッパ３０の仮押さえをすることなく、ストッパ３０を変速機出力軸９に挿入するだけでボール５６の落脱が阻止される。従来のように、変速機出力軸９に止め輪を嵌めるために出力ディスク１５を軸線方向Ｘに押圧する操作は不要である。よって、ストッパ３０を備えることで、変速機１０の組み立て性が向上する。更に、ナット５１を締める際に、ストッパ３０のピン３２は自由端であるため、ナット５１から変速機出力軸９の溝形成部９５１やストッパ３０の筒体３１に荷重がかからない。よって、ナット５１からストッパ３０を介して変速機出力軸９の溝形成部９５１に荷重が加わる場合と比較して、変速機出力軸９に要求される軸線方向Ｘの荷重に対する強度が抑えられる。これにより、変速機出力軸９の薄肉化や小径化に寄与することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の構成は、以下のように変更することができる。

例えば、変速機１０は、中央入力型に限定されず、中央出力型でもよい。中央出力型の場合には、前述した入力ディスク１３と出力ディスク１４との位置関係が逆転し、出力ディスクが中央ディスク（第２ディスク）となり、入力ディスクが外ディスク（第１ディスク）となる。この場合、押圧装置１７は入力ディスクを出力ディスクに向けて押圧するように構成され、カム板６１には外歯６１４と噛合するギヤから回転が入力される。

４ ：サポート軸受
９ ：変速機出力軸（回転軸の一例）
１０ ：トロイダル無段変速機
１３ ：入力ディスク（第２ディスクの一例）
１４ ：出力ディスク
１５ ：出力ディスク（第１ディスクの一例）
３２ ：ピン
３３ ：内フランジ
５１ ：ナット
５５ ：ボール収容部
５６ ：ボール
９１ ：軸端
９４ ：ストッパ配置部
９５ ：ディスク配置部
９６ ：係合面
１５３ ：溝形成部
１５４ ：外スプライン溝
１５５ ：切欠
３２１ ：凹部
９５１ ：溝形成部
９５２ ：内スプライン溝
Ｘ ：軸線方向

Claims (5)

1. 軸線方向に延びる回転軸と、主面どうしが前記軸線方向に対向するように前記回転軸に挿通された第１ディスク及び第２ディスクと、前記第１ディスクと前記第２ディスクとの間に傾転可能に挟まれたパワーローラと、前記第１ディスクを前記回転軸に支持させるボールスプラインとを備え、
   前記回転軸は、外周面に複数の内スプライン溝が形成されたディスク配置部と、前記ディスク配置部よりも一方の軸端側に設けられたストッパ配置部と、前記ストッパ配置部の前記軸端側に設けられて前記軸端側を向いた係合面とを有し、
   前記第１ディスクは、複数の外スプライン溝が形成された内周面を有し、
   前記ボールスプラインは、径方向に並ぶ前記内スプライン溝と前記外スプライン溝との組み合わせにより形成されるボール収容部に配置された複数のボールと、前記複数のボールの前記ボール収容部から前記軸端側への移動を規制するストッパとを有し、
   前記ストッパは、前記ストッパ配置部に外嵌された筒体と、前記筒体から前記軸線方向に突出し、少なくとも先端部分が溝壁と接触せずに前記ボール収容部に挿入されている複数のピンと、前記筒体から径方向内側へ突出し、前記係合面と係合する内フランジとを有する、
   トロイダル無段変速機。
2. 前記筒体の少なくとも一部分の内周面と、当該内周面の径方向内側に位置する前記ストッパ配置部の少なくとも一部分の外周面とは、それらが接触するように対応する半径を有する、
   請求項１に記載のトロイダル無段変速機。
3. 前記複数のピンは、先端面に前記ボールが嵌る凹部を有する、
   請求項１又は２に記載のトロイダル無段変速機。
4. 前記第１ディスクは、背面の内周部分に切欠を有する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のトロイダル無段変速機。
5. 前記第１ディスクを前記第２ディスクへ向けて押圧する押圧装置と、前記押圧装置を前記回転軸に回動可能に支持させる軸受と、前記軸受を前記回転軸に固定するナットとを有し、前記係合面と前記ナットとの前記軸線方向の間で前記内フランジが挟圧されている、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のトロイダル無段変速機。

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