JP3733724B2

JP3733724B2 - Toroidal continuously variable transmission

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Publication number: JP3733724B2
Application number: JP35445997A
Authority: JP
Inventors: 尚今西; 伸夫後藤; 寛加藤; 誠藤波
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JPH11182644A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用変速機として利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図２〜３に略示する様な、トロイダル型無段変速機を使用する事が研究されている。このトロイダル型無段変速機は、図示しない変速機ケースの内側に回転自在に支承された入力軸１と同心に、入力側ディスク２を支持し、同じく変速機ケースに対し回転自在に支承された出力軸３の端部に、出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めた上記変速機ケースの内面、或はこの変速機ケース内に設けられた支持ブラケットには、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオン５、５を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン５、５は、十分な剛性を有する金属材により形成したもので、両端部外側面に上記枢軸を、図２〜３の表裏方向に亙り互いに同心に設けている。又、上記各トラニオン５、５の中心部に設けた変位軸６、６の周囲には、それぞれパワーローラ７、７を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ７、７を、上記入力側、出力側両ディスク２、４同士の間に挟持している。これら入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向片側面で互いに対向する面には、それぞれ断面が上記枢軸上の点を中心とする断面円弧形の入力側凹面２ａ、出力側凹面４ａを形成している。そして、回転円弧面状の凸面に形成した各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａを、上記入力側凹面２ａ及び出力側凹面４ａに当接させている。
【０００４】
又、上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の加圧装置８を設け、この加圧装置８によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け押圧している。この加圧装置８は、入力軸１と共に回転するカム板９と、保持器１０により回転自在に保持した複数個（例えば４個）のローラ１１、１１とから構成している。上記カム板９の片側面（図２〜３の右側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１２を形成すると共に、上記入力側ディスク２の外側面（図２〜３の左側面）にも、同様のカム面１３を形成している。そして、上記複数個のローラ１１、１１を、上記入力軸１の中心に対し放射方向の軸を中心に、回転自在としている。尚、上記入力側ディスク２は、入力軸１に対し軸方向に亙る若干の摺動可能、且つ回転方向への回転自在に支持している。
【０００５】
上記入力軸１の回転に伴ってカム板９が回転し、入力側ディスク２に対し回転位相差を生ずると、上記複数個のローラ１１、１１が上記両カム面１２、１３に乗り上げて、上記カム板９と入力側ディスク２とを互いに遠ざける。このカム板９は、変速機ケースに対して軸受により支承された入力軸１に、軸方向への移動不能に支持されている為、入力側ディスク２はパワーローラ７、７に向けて押され、これら各パワーローラ７、７は出力側ディスク４に向けて押される。一方、出力側ディスク４は、前記変速機ケースに対して出力軸３と共に回転のみ自在に支承されて軸方向に移動できない。この為、パワーローラ７、７は入力側ディスク２と出力側ディスク４との間で強く挟持される。この為、パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａと入力側、出力側両凹面２ａ、４ａとの当接圧が十分に高くなり、入力側ディスク２の回転がほぼ滑らずに上記各パワーローラ７、７を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４を固定した出力軸３が回転する。
【０００６】
上記入力軸１と出力軸３との回転速度比を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、図２に示す様に、前記枢軸を中心として各トラニオン５、５を所定方向に揺動させ、上記各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａを、入力側凹面２ａの中心寄り部分と出力側凹面４ａの外周寄り部分とに、それぞれ当接する様に、前記各変位軸６、６を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記トラニオン５、５を図３に示す様に、上記所定方向とは逆方向に揺動させ、上記各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａを、上記入力側凹面２ａの外周寄り部分と出力側凹面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各変位軸６、６を傾斜させる。各変位軸６、６の傾斜角度を、図２と図３との中間にすれば、上記入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００７】
トロイダル型無段変速機の基本的な構造及び作用は、上述の通りである。ところで、この様なトロイダル型無段変速機を、出力の大きなエンジンを持った自動車用変速機として利用する場合には、伝達可能な動力を確保すべく、前記入力側ディスク２及び出力側ディスク４を２個ずつ設ける事が考えられている。この様な、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機では、上記２個ずつの入力側ディスク２及び出力側ディスク４を、動力の伝達方向に対し互いに並列に配置する。図４は、この様な目的で考えられたダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の１例を示している。
【０００８】
この図４に示した従来構造に於いては、ハウジング１４の内側に回転軸である入力軸１５を、回転のみ自在に支持している。この入力軸１５は、クラッチの出力軸等に結合される前半部１５ａと、この前半部１５ａに対し若干の回転を自在とされた後半部１５ｂとから成る。そしてこのうちの後半部１５ｂの軸方向両端部に１対の入力側ディスク２、２を、それぞれの入力側凹面２ａ、２ａ同士を互いに対向させた状態で、ボールスプライン１６、１６を介して支持している。又、上記各入力側ディスク２、２の背面（上記入力側凹面２ａ、２ａと軸方向反対側の面）中央部には凹部１７、１７を形成している。そして、これら各凹部１７、１７の奥面と、ローディングナット１８或は上記後半部１５ｂの外周面に形成した係止段部１９との間に皿板ばね２０、２０を設けている。これら各皿板ばね２０、２０によって上記各入力側ディスク２、２には、次述する出力側ディスク４、４に向かう予圧を付与している。
【０００９】
上記後半部１５ｂの中間部周囲には１対の出力側ディスク４、４を、それぞれの出力側凹面４ａ、４ａと上記各入力側凹面２ａ、２ａとを対向させた状態で、この後半部１５ｂに対する回転を自在として支持している。又、複数のトラニオン５、５に変位軸６、６を介して回転自在に支持した複数のパワーローラ７、７（図２〜３参照）を、上記各入力側、出力側両凹面２ａ、４ａの間に挟持している。又、上記ハウジング１４の内側で上記１対の出力側ディスク４、４の間部分には、隔壁２１を設けている。そして、この隔壁２１に設けた通孔２２の内側部分に、それぞれがアンギュラ型玉軸受である１対の転がり軸受２３、２３によって、円管状のスリーブ２４を支持している。上記１対の出力側ディスク４、４は、このスリーブ２４の両端部にスプライン係合させて、このスリーブ２４と共に回転自在としている。又、このスリーブ２４の中間部で上記隔壁２１の内側部分には、出力歯車２５を固設している。一方、上記ハウジング１４の内側には、上記入力軸１５と平行に出力軸２６を、回転自在に支持している。そして、この出力軸２６の一端（図４の左端）に固定した歯車２７と上記出力歯車２５とを噛合させて、上記１対の出力側ディスク４、４の回転を取り出し自在としている。更に、前記前半部１５ａと一方（図４の左方）の入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の加圧装置８を設け、前記入力軸１５の回転に伴ってこの一方の入力側ディスク２を、この一方の入力側ディスク２が対向する出力側ディスク４に向け、軸方向に押圧しつつ回転駆動自在としている。
【００１０】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の場合には、上記入力軸１５の回転に伴って１対の入力側ディスク２、２が同時に回転し、この回転が１対の出力側ディスク４、４に同時に伝達され、更にこの回転が上記出力軸２６に伝達されて取り出される。この際、回転力の伝達が互いに並列な２系統に分けて行なわれるので、大きな動力（トルク）を伝達自在となる。
【００１１】
上記入力軸１５から出力軸２６への動力の伝達時には、上記加圧装置８が発生する大きなスラスト荷重に基づき、上記各入力側、出力側ディスク２、４並びにこれら両ディスク２、４同士の間に挟持されたパワーローラ７、７（図２〜３参照）が弾性変形する。この弾性変形は、上記各入力側ディスク２、２が上記入力軸１５を構成する後半部１５ｂに対し軸方向に変位する事により吸収する。この後半部１５ｂに対し上記各入力側ディスク２、２は、前記ボールスプライン１６、１６により軸方向に亙る変位自在に支持しているので、上記弾性変形の吸収は円滑に行なわれる。又、上記各パワーローラ７、７は、これら各パワーローラ７、７を枢支している、それぞれが偏心軸である変位軸６、６（図２〜３参照）が各トラニオン５、５に設けた図示しない円孔を中心に揺動する事により、やはり上記後半部１５ｂの軸方向に変位して、上記弾性変形分を吸収する。尚、この様な変位軸６、６の揺動変位に基づく弾性変形分の吸収に就いては、従来から周知であり、本発明の特徴部分とも関係しないので、詳しい図示並びに説明は省略し、次に、本発明の特徴部分に関係するボールスプライン１６部分の構造に就いて、図４に図５〜６を加えて説明する。
【００１２】
上記ボールスプライン１６を構成する為、上記各入力側ディスク２、２の内周面には内周面側ボールスプライン溝２８、２８を、上記後半部１５ｂの外周面両端寄り部分には外周面側ボールスプライン溝２９、２９を、それぞれ軸方向に亙って形成している。それぞれが断面略半円弧形であるこれら各ボールスプライン溝２８、２９同士の間には、それぞれ複数個ずつのボール３０、３０を介在させて、上記各入力側ディスク２、２と後半部１５ｂとを、回転力の伝達並びに軸方向に亙る相対変位自在に組み合わせている。又、上記各内周面側ボールスプライン溝２８、２８の円周方向両端開口縁部には内周面側面取り３１、３１を、上記各外周面側ボールスプライン溝２９、２９の円周方向両端開口縁部には外周面側面取り３２、３２を、それぞれ形成している。又、上記後半部１５ｂは円管状として、中心部に給油通路３３を設け、この給油通路３３から直径方向外方に分岐した各分岐給油通路３４、３４の下流端を、上記各外周面側ボールスプライン溝２９、２９の溝底部に開口させている。尚、上記各分岐給油通路３４、３４（図示の例では、加圧装置８側の分岐給油通路３４）は、内径側半部を小径とし、外径側半部を大径としている。この様に構成する理由は、流量調整の為に内径を小さくする必要がある反面、加工が難しい小径部分の長さを短くして、加工の容易化を図る為である。
【００１３】
尚、上記各入力側ディスク２、２の内周面で上記各内周面側ボールスプライン溝２８、２８から外れた部分の内径Ｒ₂ と、上記後半部１５ｂの外周面で上記各外周面側ボールスプライン溝２９、２９から外れた部分の外径Ｄ_15b との関係は、これら各周面の加工公差に拘らず、これら各周面同士の間に隙間（クリアランス）を介在させるべく、上記内径Ｒ₂ を上記外径Ｄ_15b よりも大きく（Ｒ₂ ＞Ｄ_15b ）している。従って、上記後半部１５ｂに対する上記各入力側ディスク２、２の芯出し（中心軸同士を一致させる作業）は、上記各ボールスプライン溝２８、２９を基準に行なう必要がある。又、上記各入力側ディスク２、２の入力側凹面２ａ、２ａの加工は、上記各内周面側ボールスプライン溝２８、２８を基準にして行なう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に構成し作用する従来のトロイダル型無段変速機の場合には、次の▲１▼▲２▼の理由により、耐久性を確保しつつ、後半部１５ｂ等の回転軸と入力側ディスク２、２との間で伝達可能なトルクを大きくする事が難しかった。
▲１▼ 内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８、２９の溝底部への応力集中を十分に緩和できず、大きなトルク伝達を行なうと、この溝底部から亀裂等の損傷を発生する可能性がある。
▲２▼ 内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８、２９の円周方向両側面と各ボール３０、３０の転動面との当接部に於ける接触楕円を大きくできず、この当接部に加わる面圧が大きくなる為、大きなトルク伝達を行なうと、上記内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８、２９の円周方向両側面と上記各ボール３０、３０の転動面との転がり疲れ寿命を確保する事が難しい。
これら▲１▼▲２▼のそれぞれの理由に就いて、次に説明する。
【００１５】
▲１▼の様な問題が生じる理由
回転方向に亙るボールスプライン１６の剛性及び負荷容量を確保すべく、上記内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８、２９の内面と上記各ボール３０、３０の転動面との接触角を確保する為には、これら各ボールスプライン溝２８、２９の断面形状を、図７に誇張して示す様なゴシックアーチ状にする必要がある。即ち、上記各ボールスプライン溝２８、２９を、上記転動面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する側面部円弧面３５、３５同士を溝底部３６で連続させた形状とする必要がある。一方、トロイダル型無段変速機の運転時には、上記ボール３０、３０から上記内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８、２９の内面に加えられる押し付け力に基づき、上記溝底部３６に引っ張り応力が加わる。更に、内周面側ボールスプライン溝２８の場合には、パワーローラから入力側ディスク２の円周方向一部に加わる大きなスラスト荷重に基づき、この入力側ディスク２の内周面が楕円形に変形する事に基づいて、上記引っ張り応力がより大きくなる。上記溝底部３６の断面の曲率半径が小さいと、繰り返し加えられるこの引っ張り応力に基づいて、上記溝底部３６に亀裂等の損傷が発生する可能性が生じる等、トロイダル型無段変速機の耐久性を確保する上での障害となる。
【００１６】
▲２▼の様な問題が生じる理由
内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８、２９の円周方向両側面と各ボール３０、３０の転動面との当接部に加わる面圧を低くし、上記内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８、２９の円周方向両側面と上記各ボール３０、３０の転動面との転がり疲れ寿命を確保する為には、上記当接部の接触楕円を大きくする事が好ましい。一方、この接触楕円を大きくする為には、上記内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８、２９の円周方向両側面と上記各ボール３０、３０の転動面との対向面積を広くする必要がある。より具体的には、上記内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８、２９の内面のうちで、上記各ボール３０、３０の転動面が当接し得る様に研削する有効研削面の、断面の周方向に亙る長さを長くする必要がある。
【００１７】
これに対して前述した従来構造の場合には、上記各内周面側ボールスプライン溝２８、２８の円周方向両端開口縁部に形成する内周面側面取り３１、３１の大きさと、上記各外周面側ボールスプライン溝２９、２９の円周方向両端開口縁部に形成する外周面側面取り３２、３２の大きさとを互いに同じにしていた。従って、凸面である後半部１５ｂの外周面に形成した、外周面側ボールスプライン溝２９の有効研削面の断面の周方向に亙る長さＬ₂₉は、凹面である入力側ディスク２の内周面に形成した、内周面側ボールスプライン溝２８の有効研削面の断面の周方向に亙る長さＬ₂₈よりも小さく（Ｌ₂₉＜Ｌ₂₈）なる。従って、上記接触楕円を上記外周面側ボールスプライン溝２９の開口部にあまり近づける事ができず、この外周面側ボールスプライン溝２９の内面とボール３０の転動面との接触角を確保した場合には、上記接触楕円をあまり大きくできなくなる。
本発明のトロイダル型無段変速機は、伝達トルクの確保と耐久性の向上との両立を阻害する、上述した▲１▼▲２▼の様な原因の一方又は双方を解消する事を目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決する為の手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は何れも、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様に、それぞれの軸方向片面を断面が円弧形の凹面とし、この凹面同士を互いに対向させた状態で互いに同心に、且つ互いに独立して回転自在に支持した少なくとも１対のディスクと、これら両ディスクの回転中心に対し捩れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、周面を回転円弧面状の凸面とし、このトラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持されて、上記両ディスクの凹面同士の間に挟持されたパワーローラとを備える。そして、上記１対のディスクのうちの一方のディスクを、回転軸の外周面にボールスプラインを介して、この回転軸の軸方向に亙る変位自在に支持している。
【００１９】
特に、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機に於いては、上記ボールスプラインを構成する為、上記一方のディスクの内周面に形成した内周面側ボールスプライン溝及び上記回転軸の外周面に形成した外周面側ボールスプライン溝は、それぞれ円周方向両内側面を、上記ボールスプラインを構成するボールの転動面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する側面部円弧面とし、溝底部を上記ボールの転動面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有する溝底部円弧面としたゴシックアーチ状の断面形状を有する。そして、この溝底部円弧面の曲率半径を、上記ボールの外径の０．１５倍以上としている。又、この溝底部は熱処理後に表面の熱処理異常層を除去している。
【００２０】
更に、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機に於いては、上記ボールスプラインを構成する為、上記一方のディスクの内周面に形成した内周面側ボールスプライン溝の円周方向両端開口縁部に内周面側面取りを、上記回転軸の外周面に形成した外周面側ボールスプライン溝の円周方向両端開口縁部に外周面側面取りを、それぞれ形成しており、外周面側面取りを内周面側面取りよりも小さくしている。
【００２１】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、伝達トルクの確保と耐久性の向上との両立を図れる。
先ず、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、内周面側、外周面側各ボールスプライン溝の溝底部の断面の曲率半径をボールの外径の０．１５倍以上としている為、ボールから上記内周面側、外周面側各ボールスプライン溝の内面に加えられる押し付け力に基づき、上記溝底部に加わる引っ張り応力に拘らず、この溝底部に亀裂等の損傷が発生しにくくなる。しかも、この溝底部には、熱処理に伴う熱処理異常層が存在しない為、この溝底部の損傷防止は、より有効に図れる。
又、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、外周面側面取りを内周面側面取りよりも小さくした分、外周面側ボールスプライン溝の有効研削面の断面の周方向に亙る長さを確保できる。この結果、この外周面側ボールスプライン溝と上記ボールとの接触角の確保と接触楕円の大きさの確保とを両立させて、この外周面側ボールスプライン溝の内面と上記ボールの転動面との転がり疲れ寿命の確保を図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１に記載した発明と請求項２に記載した発明とを組み合わせて実施した状態を示す、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、入力軸１５の後半部１５ｂ等の回転軸の外周面と入力側ディスク２の内周面との間に設けるボールスプライン１６ａの構造を工夫する事により、伝達トルクの確保と耐久性の向上との両立を図る点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来構造と同様である。従って、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２３】
上記ボールスプライン１６ａを構成する為、上記入力側ディスク２の内周面に内周面側ボールスプライン溝２８ａを、上記後半部１５ｂの外周面に外周面側ボールスプライン溝２９ａを、それぞれ形成している。これら両ボールスプライン溝２８ａ、２９ａは、それぞれ円周方向両内側面を、上記ボールスプライン１６ａを構成するボール３０の転動面の曲率半径（Ｄ／２）よりも大きな曲率半径Ｒ_35a を有する側面部円弧面３５ａ、３５ａとしている。これに対して、上記両ボールスプライン溝２８ａ、２９ａの溝底部３６ａを、上記ボール３０の転動面の曲率半径よりも小さな曲率半径Ｒ₃₇を有する溝底部円弧面３７としている。従って、上記両ボールスプライン溝２８ａ、２９ａは、それぞれゴシックアーチ状の断面形状を有する。
【００２４】
上記各側面部円弧面３５ａ、３５ａの断面の曲率半径Ｒ_35a は、上記ボール３０の外径Ｄの５２〜５７％｛Ｒ_35a ＝（０．５２〜０．５７）Ｄ｝としている。又、上記各側面部円弧面３５ａ、３５ａの断面の曲率半径の中心点は、これら各側面部円弧面３５ａ、３５ａと上記ボール３０との接触角αが３０〜６０度の範囲に納まる様に規制している。これに対して、上記溝底部円弧面３７の曲率半径Ｒ₃₇は、上記ボール３０の外径Ｄの０．１５倍以上としている。但し、この溝底部円弧面３７の曲率半径Ｒ₃₇は、上記ボール３０の外径Ｄの１／２未満としている（０．１５Ｄ≦Ｒ₃₇＜Ｄ／２）。
【００２５】
この様に、上記内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８ａ、２９ａの溝底部３６ａを構成する溝底部円弧面３７の断面の曲率半径Ｒ₃₇を、上記ボール３０の外径Ｄの０．１５倍以上としている為、上記溝底部３６ａに応力が集中しにくくなる。この為、上記ボール３０から上記内周面側、外周面側各ボールスプライン溝２８ａ、２９ａの内面のうち、上記各側面部円弧面３５ａ、３５ａに加えられる押し付け力に基づき、上記溝底部３６ａに加わる引っ張り応力に拘らず、この溝底部３６ａに亀裂等の損傷が発生しにくくなる。
【００２６】
更に、上記溝底部３６ａは、熱処理後に表面の熱処理異常層を除去している。即ち、上記入力側ディスク２の内周面及び後半部１５ｂの外周面は、耐摩耗性向上等を目的として焼き入れ硬化の為の熱処理を施している。この様な熱処理に伴って、上記溝底部３６ａを含む上記入力側ディスク２の内周面及び後半部１５ｂの外周面の表面部分に熱処理異常層が生じる。この様な熱処理異常層が、トロイダル型無段変速機の運転時に大きな力が加わる上記溝底部３６ａに存在すると、この溝底部３６ａに、上記亀裂等の損傷が発生し易くなる。これに対して、上記熱処理異常層を除去している為、この損傷の発生防止を図れる。
【００２７】
次の表１に、上記溝底部円弧面３７の断面の曲率半径Ｒ₃₇の大きさと上記熱処理異常層の存在の有無とが、ボールスプライン部分の耐久性に及ぼす影響を知る為に行なった耐久性試験の結果を示している。この耐久性試験に使用したボールスプラインを構成するボールの外径は５．５mmとした。従って、ボールの外径の１５％は０．８２５mmに相当する。上記曲率半径Ｒ₃₇並びに上記熱処理異常層の存在の有無以外の条件は総て同じとした。
【００２８】
【表１】

【００２９】
この耐久試験の結果を表した表１から明らかな通り、上記溝底部円弧面３７の断面の曲率半径Ｒ₃₇をボール３０の外径Ｄの１５％以上とすると共に、上記溝底部３６ａの熱処理異常層を除去する事により、ボールスプライン１６ａ部分の耐久性向上を図れる。
【００３０】
更に、上記ボールスプライン１６ａを構成する内周面側ボールスプライン溝２８ａの円周方向両端開口縁部には内周面側面取り３１、３１を、同じく外周面側ボールスプライン溝２９ａの円周方向両端開口縁部には外周面側面取り３２ａ、３２ａを、それぞれ形成している。特に、本発明のトロイダル型無段変速機の場合には、上記各外周面側面取り３２ａ、３２ａを上記各内周面側面取り３１、３１よりも小さくしている。
【００３１】
この様に、上記各外周面側面取り３２ａ、３２ａを上記各内周面側面取り３１、３１よりも小さくした分、上記外周面側ボールスプライン溝２９ａの有効研削面の断面の周方向に亙る長さＬ_29a を確保できる。即ち、前述した従来構造の場合には、図６に示した様に、外周面側ボールスプライン溝２９の有効研削面の断面の周方向に亙る長さＬ₂₉が内周面側ボールスプライン溝２８の有効研削面の断面の周方向に亙る長さＬ₂₈よりも小さい（Ｌ₂₉＜Ｌ₂₈）のに対して、本発明の場合には、外周面側、内周面側両ボールスプライン溝２９ａ、２８ａの有効研削面の断面の周方向に亙る長さＬ_29a 、Ｌ_28a を互いに等しく（Ｌ_29a ＝Ｌ_28a ）できる。
【００３２】
上述の様に、外周面側ボールスプライン溝２９ａの有効研削面の断面の周方向に亙る長さＬ_29a を確保できる結果、この外周面側ボールスプライン溝２９ａとボール３０との接触角αを確保すべく、このボール３０の転動面を、この外周面側ボールスプライン溝２９ａを構成する側面部円弧面３５ａの開口寄り部分に当接させ、更にこの側面部円弧面３５ａと上記ボール３０の転動面との当接部の接触楕円の大きさを確保しても、この接触楕円が上記外周面側面取り３２ａに達する事はなくなる。即ち、この接触楕円が外周面側面取り３２ａに達する事で、上記転動面にエッヂロードが加わる事を、確実に防止できる。この結果、上記接触角並びに接触楕円の大きさを確保して、上記外周面側ボールスプライン溝２９ａの内面を構成する上記側面部円弧面３５ａと上記ボール３０の転動面との転がり疲れ寿命の確保を図れる。又、内周面側ボールスプライン溝２８ａの内面を構成する上記側面部円弧面３５ａと上記ボール３０の転動面との転がり疲れ寿命の確保も、外周面側ボールスプライン溝２９ａの場合と同様に図れる。
【００３３】
尚、上記外周面側ボールスプライン溝２９ａの溝底部３６ａには、分岐給油通路３４の下流端を開口させているが、この開口部の内径Ｄ₃₄は、上記溝底部３６ａを構成する溝底部円弧面３７の断面の曲率半径Ｒ₃₇と同程度（Ｄ₃₄≒Ｒ₃₇）としている。又、上記内周面側、外周面側両ボールスプライン溝２８ａ、２９ａを形成する方法は特に問わないが、例えばブローチ加工等のＬ加工（切削加工）や鍛造加工等の塑性加工により凡その形状を形成してから熱処理を施した後、Ｇ加工（研削加工）又はＬ３加工（切削加工）を施す事が考えられる。Ｇ加工を行なうには、上記溝底部３６ａを含め、上記内周面側、外周面側両ボールスプライン溝２８ａ、２９ａの断面形状に合致する形状を有する総型砥石を用いる。又、ＨＴ（熱処理）後にハードブローチを引き抜く事により、上記内周面側、外周面側両ボールスプライン溝２８ａ、２９ａを仕上げる事も可能である。この様なハードブローチの使用により、これら内周面側、外周面側両ボールスプライン溝２８ａ、２９ａの加工コストをより低廉化できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、伝達トルクの確保と耐久性の向上との両立を図って、高性能でしかも優れた耐久性を有するトロイダル型無段変速機の実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、図６と同様の図。
【図２】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図３】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図４】従来から知られたトロイダル型無段変速機の１例を示す断面図。
【図５】図４の拡大Ａ−Ａ断面図。
【図６】図５のＢ部拡大図。
【図７】ボールスプライン溝断面形状を誇張して示す、図６と同様の断面図。
【符号の説明】
１入力軸
２入力側ディスク
２ａ入力側凹面
３出力軸
４出力側ディスク
４ａ出力側凹面
５トラニオン
６変位軸
７パワーローラ
７ａ周面
８加圧装置
９カム板
１０保持器
１１ローラ
１２、１３カム面
１４ハウジング
１５入力軸
１５ａ前半部
１５ｂ後半部
１６、１６ａボールスプライン
１７凹部
１８ローディングナット
１９係止段部
２０皿板ばね
２１隔壁
２２通孔
２３転がり軸受
２４スリーブ
２５出力歯車
２６出力軸
２７歯車
２８、２８ａ内周面側ボールスプライン溝
２９、２９ａ外周面側ボールスプライン溝
３０ボール
３１内周面側面取り
３２、３２ａ外周面側面取り
３３給油通路
３４分岐給油通路
３５、３５ａ側面部円弧面
３６、３６ａ溝底部
３７溝底部円弧面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The toroidal continuously variable transmission according to the present invention is used as, for example, a transmission for an automobile.
[0002]
[Prior art]
As an automobile transmission, the use of a toroidal type continuously variable transmission as schematically shown in FIGS. This toroidal-type continuously variable transmission supports an input disk 2 concentrically with an input shaft 1 rotatably supported inside a transmission case (not shown), and is also rotatably supported on the transmission case. An output side disk 4 is fixed to the end of the output shaft 3. The inner surface of the transmission case containing the toroidal-type continuously variable transmission, or the support bracket provided in the transmission case, has a pivot that is twisted with respect to the input shaft 1 and the output shaft 3.

Trunnions

5 and 5 that swing in the center are provided.
[0003]
Each of these

trunnions

5, 5 is formed of a metal material having sufficient rigidity, and the above-mentioned pivots are provided concentrically with respect to the front and back directions of FIGS. Further,

power rollers

7 and 7 are rotatably supported around the

displacement shafts

6 and 6 provided at the central portions of the

trunnions

5 and 5, respectively. The power rollers 7 are sandwiched between the input side and

output side disks

2 and 4. An input side concave surface 2a and an output side concave surface 4a whose cross sections are arc-shaped with the cross-section centering on a point on the pivot axis are formed on the surfaces of the input side and

output side discs

2, 4 facing each other on one axial side. Is forming. And the peripheral surfaces 7a and 7a of each

power roller

7 and 7 formed in the convex surface of rotation arc surface shape are made to contact | abut to the said input side concave surface 2a and the output side concave surface 4a.
[0004]
Further, a loading cam type pressurizing device 8 is provided between the input shaft 1 and the input side disc 2, and the input side disc 2 is pressed toward the output side disc 4 by the pressurizing device 8. Yes. The pressure device 8 includes a cam plate 9 that rotates together with the input shaft 1, and a plurality of (for example, four)

rollers

11 and 11 that are rotatably held by a cage 10. A cam surface 12 that is an uneven surface extending in the circumferential direction is formed on one side surface (the right side surface in FIGS. 2 to 3) of the cam plate 9, and the outer surface (in FIGS. 2 to 3) of the input side disk 2. A similar cam surface 13 is formed on the left side surface. The plurality of

rollers

11 and 11 are rotatable about a radial axis with respect to the center of the input shaft 1. The input side disk 2 is supported so as to be slightly slidable in the axial direction with respect to the input shaft 1 and rotatable in the rotational direction.
[0005]
When the cam plate 9 rotates with the rotation of the input shaft 1 and a rotational phase difference is generated with respect to the input side disk 2, the plurality of

rollers

11 and 11 ride on the

cam surfaces

12 and 13, The cam plate 9 and the input side disk 2 are moved away from each other. Since the cam plate 9 is supported by the input shaft 1 supported by the bearing with respect to the transmission case so as not to move in the axial direction, the input side disk 2 is pushed toward the

power rollers

7 and 7. These

power rollers

7 and 7 are pushed toward the output side disk 4. On the other hand, the output side disk 4 is supported only rotatably together with the output shaft 3 with respect to the transmission case and cannot move in the axial direction. For this reason, the power rollers 7 are strongly held between the input side disk 2 and the output side disk 4. For this reason, the contact pressure between the peripheral surfaces 7a and 7a of the

power rollers

7 and 7 and the input side and output side

concave surfaces

2a and 4a is sufficiently high, and the rotation of the input side disk 2 does not slip and the above powers are not slipped. The output shaft 3 is transmitted to the output side disk 4 via the

rollers

7 and 7, and the output shaft 3 to which the output side disk 4 is fixed rotates.
[0006]
When the rotational speed ratio between the input shaft 1 and the output shaft 3 is changed, and when the deceleration is first performed between the input shaft 1 and the output shaft 3, as shown in FIG. The

trunnions

5 and 5 are swung in a predetermined direction, and the peripheral surfaces 7a and 7a of the

power rollers

7 and 7 are brought into contact with the central portion of the input-side concave surface 2a and the peripheral portion of the output-side concave surface 4a, respectively. Similarly, the

displacement shafts

6 and 6 are inclined. On the other hand, when increasing the speed, the

trunnions

5 and 5 are swung in the direction opposite to the predetermined direction as shown in FIG. 3, and the peripheral surfaces 7a and 7a of the

power rollers

7 and 7 are moved. The

displacement shafts

6 and 6 are inclined so as to abut the outer peripheral portion of the input-side concave surface 2a and the central portion of the output-side concave surface 4a, respectively. If the inclination angle of each of the

displacement shafts

6 and 6 is set intermediate between those shown in FIGS. 2 and 3, an intermediate gear ratio can be obtained between the input shaft 1 and the output shaft 3.
[0007]
The basic structure and operation of the toroidal continuously variable transmission are as described above. By the way, when such a toroidal-type continuously variable transmission is used as a transmission for an automobile having an engine with a large output, the input side disk 2 and the output side disk 4 are used in order to secure power that can be transmitted. It is considered to provide two each. In such a so-called double cavity type toroidal continuously variable transmission, the two input side disks 2 and the output side disks 4 are arranged in parallel to each other in the power transmission direction. FIG. 4 shows an example of a toroidal type continuously variable transmission of a double cavity type considered for such a purpose.
[0008]
In the conventional structure shown in FIG. 4, an input shaft 15 that is a rotating shaft is supported inside a housing 14 so as to be rotatable only. The input shaft 15 includes a front half portion 15a coupled to an output shaft of the clutch and the like, and a rear half portion 15b that is slightly rotatable with respect to the front half portion 15a. A pair of input-

side discs

2 and 2 are supported at both axial ends of the latter half portion 15b of the latter through

ball splines

16 and 16, with the input-side

concave surfaces

2a and 2a facing each other. is doing. Further,

concave portions

17 and 17 are formed in the center of the back surfaces of the respective input side disks 2 and 2 (surfaces opposite to the input side

concave surfaces

2a and 2a in the axial direction).

Disc springs

20 and 20 are provided between the back surfaces of the

recesses

17 and 17 and a locking step portion 19 formed on the outer peripheral surface of the loading nut 18 or the rear half portion 15b. The disc springs 20 and 20 apply a preload toward the

output side disks

4 and 4 described below to the

input side disks

2 and 2.
[0009]
A pair of output-

side discs

4 and 4 are disposed around the middle portion of the latter half portion 15b, with the output-side

concave surfaces

4a and 4a and the input-side

concave surfaces

2a and 2a facing each other. Supports the rotation with respect to. A plurality of power rollers 7 and 7 (see FIGS. 2 to 3) rotatably supported by a plurality of

trunnions

5 and 5 via

displacement shafts

6 and 6 are connected to the input side and output

side biconcave surfaces

2a and 4a. Between them. A partition wall 21 is provided between the pair of

output side disks

4 and 4 inside the housing 14. And the cylindrical sleeve 24 is supported by the inner part of the through-hole 22 provided in this partition 21 with a pair of

rolling bearings

23 and 23 which are each an angular type ball bearing. The pair of

output side disks

4, 4 are spline-engaged with both ends of the sleeve 24 so as to be rotatable together with the sleeve 24. In addition, an output gear 25 is fixed to an inner portion of the partition wall 21 at an intermediate portion of the sleeve 24. On the other hand, an output shaft 26 is rotatably supported inside the housing 14 in parallel with the input shaft 15. A gear 27 fixed to one end (the left end in FIG. 4) of the output shaft 26 is engaged with the output gear 25 so that the rotation of the pair of

output side disks

4 and 4 can be taken out freely. Further, a loading cam type pressurizing device 8 is provided between the front half portion 15a and one (left side in FIG. 4) of the input side disk 2, and the input of this one is accompanied with the rotation of the input shaft 15. The side disk 2 is rotatably driven while being pressed in the axial direction toward the output side disk 4 opposed to the one input side disk 2.
[0010]
In the case of the toroidal-type continuously variable transmission configured as described above, the pair of

input side disks

2 and 2 rotate simultaneously with the rotation of the input shaft 15, and this rotation is a pair of output side disks 4. 4 and the rotation is further transmitted to the output shaft 26 and taken out. At this time, transmission of rotational force is performed in two systems that are parallel to each other, so that large power (torque) can be transmitted.
[0011]
During transmission of power from the input shaft 15 to the output shaft 26, Pressurizing device On the basis of the large thrust load generated by 8, the input side and

output side disks

2, 4 and the power rollers 7, 7 (see FIGS. 2 to 3) sandwiched between the two

disks

2, 4 are elastically deformed. To do. This elastic deformation is absorbed by the displacement of the

input side disks

2 and 2 in the axial direction with respect to the rear half portion 15 b constituting the input shaft 15. Since the

input side disks

2 and 2 are supported by the ball splines 16 and 16 so as to be displaceable in the axial direction with respect to the latter half portion 15b, the elastic deformation is smoothly absorbed. The

power rollers

7 and 7 are pivotally supported by the

power rollers

7 and 7, and the displacement shafts 6 and 6 (see FIGS. 2 to 3), which are eccentric shafts, are connected to the

trunnions

5 and 5, respectively. By oscillating around a circular hole (not shown) provided, it is also displaced in the axial direction of the latter half 15b to absorb the elastic deformation. The absorption of the elastic deformation based on the oscillating displacement of the

displacement shafts

6 and 6 is well known in the art and is not related to the characteristic part of the present invention. Next, the structure of the ball spline 16 part related to the characteristic part of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0012]
In order to constitute the ball spline 16, the inner peripheral surface side

ball spline grooves

28, 28 are provided on the inner peripheral surface of each of the

input side disks

2, 2, and the outer peripheral surface side is provided at both ends of the rear half portion 15b.

Ball spline grooves

29 and 29 are formed in the axial direction. A plurality of

balls

30, 30 are interposed between the

ball spline grooves

28, 29, each having a substantially semicircular cross section, and the

input side disks

2, 2 and the rear half 15b. Are combined so as to be able to transmit rotational force and be relatively displaced in the axial direction. Further, the inner peripheral surface side chamfers 31, 31 are provided at the opening edges of the inner peripheral surface side

ball spline grooves

28, 28 at both ends in the circumferential direction. Chamfers 32 and 32 on the outer peripheral surface are formed on the opening edge. Further, the latter half portion 15b is formed in a circular tube shape, and an oil supply passage 33 is provided at the center portion. The downstream end of each branch

oil supply passage

34, 34 branched from the oil supply passage 33 in the diametrical direction is connected to each outer peripheral surface side ball. The

spline grooves

29 and 29 are opened at the groove bottoms. Each of the branch oil supply passages 34 and 34 (in the illustrated example, the branch oil supply passage 34 on the pressurizing device 8 side) has a small inner diameter side half and a large outer diameter side half. The reason for this configuration is to make the machining easier by shortening the length of the small-diameter portion, which is difficult to machine, while it is necessary to reduce the inner diameter to adjust the flow rate.
[0013]
It should be noted that the inner diameter R of the portion of the inner peripheral surface of each of the

input side disks

2 and 2 that is out of the inner peripheral surface side

ball spline grooves

28 and 28 ₂ And the outer diameter D of the portion of the outer peripheral surface of the latter half portion 15b that is separated from the outer peripheral surface side

ball spline grooves

29, 29. _15b The relationship between the inner diameter R and the outer diameter R is such that a clearance (clearance) is interposed between the peripheral surfaces, regardless of the processing tolerances of the peripheral surfaces. ₂ The above outer diameter D _15b Larger than (R ₂ > D _15b )is doing. Accordingly, centering of the

input side disks

2 and 2 with respect to the latter half portion 15b (operation for matching the central axes) needs to be performed with reference to the

ball spline grooves

28 and 29. The input side

concave surfaces

2a and 2a of the

input side disks

2 and 2 are processed with reference to the inner peripheral surface side

ball spline grooves

28 and 28, respectively.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the conventional toroidal-type continuously variable transmission constructed and operated as described above, for the following reasons (1) and (2), the rotation shaft such as the rear half portion 15b and the input side are secured while ensuring durability. It was difficult to increase the torque that can be transmitted between the

disks

2 and 2.
(1) Stress concentration at the bottom of each of the

ball spline grooves

28 and 29 on the inner peripheral surface side and outer peripheral surface side cannot be sufficiently relaxed, and if a large torque is transmitted, damage such as cracks is generated from the groove bottom portion. there is a possibility.
(2) The contact ellipse cannot be increased at the contact portion between the circumferential side surfaces of the inner and outer peripheral surface side

ball spline grooves

28 and 29 and the rolling surfaces of the

balls

30 and 30. Since the surface pressure applied to the abutment portion increases, when a large torque is transmitted, both the inner circumferential surface side and outer circumferential surface side

ball spline grooves

28 and 29 on both circumferential sides and the

balls

30 and 30 roll. It is difficult to ensure a rolling fatigue life with the moving surface.
Each reason of (1) and (2) will be described next.
[0015]
Reasons for problems such as (1)
In order to ensure the rigidity and load capacity of the ball spline 16 in the rotation direction, the contact angle between the inner surface of each of the inner and outer peripheral surface side

ball spline grooves

28 and 29 and the rolling surface of each of the

balls

30 and 30. In order to ensure this, the cross-sectional shape of each of the

ball spline grooves

28 and 29 needs to be a Gothic arch shape as exaggerated in FIG. That is, each of the

ball spline grooves

28 and 29 needs to have a shape in which the side surface

arcuate surfaces

35 and 35 having a radius of curvature larger than the radius of curvature of the rolling surface are continuous at the groove bottom 36. On the other hand, when the toroidal-type continuously variable transmission is operated, it is pulled to the groove bottom 36 based on the pressing force applied from the

balls

30, 30 to the inner surfaces of the inner and outer ball

side spline grooves

28, 29. Stress is applied. Further, in the case of the inner peripheral surface side ball spline groove 28, the inner peripheral surface of the input side disk 2 is deformed into an oval shape based on a large thrust load applied to a part of the input side disk 2 in the circumferential direction from the power roller. As a result, the tensile stress becomes larger. If the radius of curvature of the cross section of the groove bottom portion 36 is small, the durability of the toroidal-type continuously variable transmission such as a possibility that damage such as a crack occurs in the groove bottom portion 36 based on the tensile stress repeatedly applied. It becomes an obstacle in securing.
[0016]
Reason why problem like (2) occurs
The surface pressure applied to the abutting portion between the circumferential side surfaces of the inner circumferential surface side and outer circumferential surface side

ball spline grooves

28 and 29 and the rolling surfaces of the

balls

30 and 30 is reduced, and the inner circumferential surface side, In order to ensure a rolling fatigue life between the circumferential side surfaces of the

ball spline grooves

28 and 29 on the outer peripheral surface side and the rolling surfaces of the

balls

30 and 30, the contact ellipse of the contact portion should be increased. Is preferred. On the other hand, in order to enlarge this contact ellipse, the opposing area between the circumferential side surfaces of the inner and outer peripheral surface side

ball spline grooves

28 and 29 and the rolling surfaces of the

balls

30 and 30 is increased. It needs to be wide. More specifically, an effective grinding surface that is ground so that the rolling surfaces of the

balls

30 and 30 can come into contact with each other among the inner surfaces of the

ball spline grooves

28 and 29 on the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side. It is necessary to increase the length of the cross section in the circumferential direction.
[0017]
On the other hand, in the case of the above-described conventional structure, the size of the inner peripheral surface side chamfers 31, 31 formed at the circumferential edge opening edges of the inner peripheral surface side

ball spline grooves

28, 28, The sizes of the outer peripheral surface side chamfers 32, 32 formed at the circumferential edge opening edges of the outer peripheral surface side

ball spline grooves

29, 29 were the same. Therefore, the length L over the circumferential direction of the cross section of the effective grinding surface of the outer peripheral surface side ball spline groove 29 formed on the outer peripheral surface of the convex rear half portion 15b. ₂₉ Is a length L in the circumferential direction of the cross section of the effective grinding surface of the inner circumferential surface side ball spline groove 28 formed on the inner circumferential surface of the input side disk 2 which is a concave surface. ₂₈ Smaller than (L ₂₉ <L ₂₈ )Become. Therefore, the contact ellipse cannot be brought too close to the opening of the outer peripheral surface side ball spline groove 29, and the contact angle between the inner surface of the outer peripheral surface side ball spline groove 29 and the rolling surface of the ball 30 is secured. In this case, the contact ellipse cannot be made too large.
The toroidal-type continuously variable transmission of the present invention aims to eliminate one or both of the causes (1) and (2) described above, which impede coexistence of securing transmission torque and improving durability. To do.
[0018]
[Means for solving the problems]
In each of the toroidal type continuously variable transmissions of the present invention, as in the conventional toroidal type continuously variable transmission described above, each axial one surface is a concave surface having a circular cross section, and the concave surfaces are opposed to each other. At least one pair of discs that are concentrically supported in a state of being rotated independently of each other, a trunnion that swings about a pivot that is twisted with respect to the center of rotation of both discs, and a peripheral surface that rotates. An arcuate convex surface is provided, and a power roller rotatably supported by a displacement shaft supported by the trunnion and sandwiched between the concave surfaces of the two disks. One of the pair of disks is supported on the outer peripheral surface of the rotating shaft via a ball spline so as to be displaceable in the axial direction of the rotating shaft.
[0019]
In particular, in the toroidal-type continuously variable transmission according to claim 1, in order to constitute the ball spline, the inner peripheral surface side ball spline groove formed on the inner peripheral surface of the one disk and the rotating shaft. The outer peripheral surface side ball spline groove formed on the outer peripheral surface has both inner circumferential surfaces as side surface circular arc surfaces having a curvature radius larger than the curvature radius of the rolling surface of the ball constituting the ball spline. It has a Gothic arch-like cross-sectional shape in which the bottom is a groove bottom circular arc surface having a radius of curvature smaller than the radius of curvature of the rolling surface of the ball. The radius of curvature of the groove bottom arc surface is set to 0.15 times or more the outer diameter of the ball. Further, the heat treatment abnormal layer on the surface of the groove bottom portion is removed after the heat treatment.
[0020]
Furthermore, in the toroidal type continuously variable transmission according to claim 2, in order to constitute the ball spline, both ends in the circumferential direction of the inner peripheral surface side ball spline groove formed on the inner peripheral surface of the one disk are provided. A chamfer on the inner peripheral surface is formed on the opening edge, and a chamfer on the outer peripheral surface is formed on both ends in the circumferential direction of the outer peripheral surface side ball spline groove formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft. The take-up is smaller than the side face on the inner peripheral surface.
[0021]
[Action]
According to the toroidal-type continuously variable transmission of the present invention configured as described above, it is possible to achieve both ensuring of transmission torque and improvement of durability.
First, in the case of the toroidal-type continuously variable transmission according to claim 1, the curvature radius of the cross section of the groove bottom of each ball spline groove on the inner peripheral surface side and outer peripheral surface side is 0.15 times or more of the outer diameter of the ball. Therefore, based on the pressing force applied from the ball to the inner surface of each of the inner and outer ball spline grooves, damage to the groove bottom occurs regardless of the tensile stress applied to the groove bottom. It becomes difficult to do. In addition, since there is no heat treatment abnormal layer associated with the heat treatment at the bottom of the groove, it is possible to more effectively prevent damage to the bottom of the groove.
Further, in the case of the toroidal type continuously variable transmission according to claim 2, the circumferential direction of the cross section of the effective grinding surface of the outer peripheral surface side ball spline groove is made by making the outer peripheral surface side chamfer smaller than the inner peripheral surface side chamfering. It is possible to secure a length that meets the above. As a result, it is possible to achieve both the contact angle between the outer peripheral surface side ball spline groove and the ball and the contact ellipse and the inner surface of the outer peripheral surface side ball spline groove and the rolling surface of the ball. The rolling fatigue life can be secured.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention showing a state where the invention described in claim 1 is combined with the invention described in claim 2. The feature of the present invention is that the torque of the transmission torque is reduced by devising the structure of the ball spline 16a provided between the outer peripheral surface of the rotary shaft such as the rear half portion 15b of the input shaft 15 and the inner peripheral surface of the input side disk 2. The point is to achieve both ensuring and improving durability. The structure and operation of other parts are the same as those of the conventional structure described above. Accordingly, overlapping illustrations and descriptions will be omitted or simplified, and the following description will focus on the features of the present invention.
[0023]
In order to constitute the ball spline 16a, an inner peripheral surface side ball spline groove 28a is formed on the inner peripheral surface of the input side disk 2, and an outer peripheral surface side ball spline groove 29a is formed on the outer peripheral surface of the rear half portion 15b. Yes. Both the ball spline grooves 28a, 29a have both inner circumferential surfaces with a radius of curvature R larger than the radius of curvature (D / 2) of the rolling surface of the ball 30 constituting the ball spline 16a. _35a Side surface

arcuate surfaces

35a and 35a are provided. On the other hand, the groove bottom portions 36a of the both ball spline grooves 28a and 29a have a radius of curvature R smaller than the radius of curvature of the rolling surface of the ball 30. ₃₇ The groove bottom circular arc surface 37 is provided. Accordingly, both the ball spline grooves 28a and 29a have a Gothic arch-like cross-sectional shape.
[0024]
Curvature radius R of the cross-section of each of the side surface arcuate surfaces 35a _35a Is 52 to 57% of the outer diameter D of the ball 30 {R _35a = (0.52-0.57) D}. Further, the center point of the radius of curvature of the cross-section of each side

surface arc surface

35a, 35a is such that the contact angle α between each side

surface arc surface

35a, 35a and the ball 30 falls within the range of 30 to 60 degrees. It is regulated. In contrast, the radius of curvature R of the groove bottom arc surface 37 is as follows. ₃₇ Is 0.15 times or more the outer diameter D of the ball 30. However, the radius of curvature R of the groove bottom arc surface 37 ₃₇ Is less than ½ of the outer diameter D of the ball 30 (0.15D ≦ R ₃₇ <D / 2).
[0025]
Thus, the curvature radius R of the cross section of the groove bottom arc surface 37 constituting the groove bottom 36a of each of the ball spline grooves 28a, 29a on the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side. ₃₇ Is not less than 0.15 times the outer diameter D of the ball 30, so that stress is less likely to concentrate on the groove bottom 36a. For this reason, the inner surface of each of the inner and outer peripheral surface side ball spline grooves 28a and 29a from the ball 30 is applied to the groove bottom portion 36a based on the pressing force applied to the side surface

arcuate surfaces

35a and 35a. Regardless of the applied tensile stress, the groove bottom 36a is less likely to be damaged such as a crack.
[0026]
Further, the groove bottom portion 36a has removed the heat treatment abnormal layer on the surface after the heat treatment. That is, the inner peripheral surface of the input side disk 2 and the outer peripheral surface of the rear half 15b are subjected to heat treatment for quenching and hardening for the purpose of improving wear resistance and the like. With such a heat treatment, a heat treatment abnormal layer is formed on the inner peripheral surface of the input side disk 2 including the groove bottom portion 36a and the outer peripheral surface portion of the rear half portion 15b. If such a heat treatment abnormal layer is present in the groove bottom portion 36a to which a large force is applied during operation of the toroidal type continuously variable transmission, damage such as cracks is likely to occur in the groove bottom portion 36a. In contrast, since the heat treatment abnormal layer is removed, the occurrence of this damage can be prevented.
[0027]
Table 1 below shows the radius of curvature R of the cross section of the groove bottom arc surface 37. ₃₇ The results of a durability test conducted to find out the influence of the size of the heat treatment and the presence or absence of the abnormal heat treatment layer on the durability of the ball spline portion are shown. The outer diameter of the ball constituting the ball spline used in this durability test was 5.5 mm. Accordingly, 15% of the outer diameter of the ball corresponds to 0.825 mm. Radius of curvature R ₃₇ The conditions other than the presence or absence of the heat treatment abnormal layer were all the same.
[0028]
[Table 1]

[0029]
As is apparent from Table 1 showing the results of this durability test, the radius of curvature R of the cross section of the groove bottom circular arc surface 37 is shown. ₃₇ Is 15% or more of the outer diameter D of the ball 30, and by removing the abnormal heat treatment layer at the groove bottom 36a, the durability of the ball spline 16a can be improved.
[0030]
Furthermore, inner circumferential surface side chamfers 31, 31 are provided at both circumferential ends of the inner circumferential surface side ball spline groove 28a constituting the ball spline 16a, and both circumferential ends of the outer circumferential surface side ball spline groove 29a are also disposed.

Peripheral surface chamfers

32a and 32a are formed on the opening edge, respectively. In particular, in the case of the toroidal type continuously variable transmission according to the present invention, the outer

peripheral side chamfers

32a and 32a are made smaller than the inner peripheral side chamfers 31 and 31, respectively.
[0031]
In this way, the outer peripheral

surface side chamfers

32a and 32a are made smaller than the inner peripheral surface chamfers 31 and 31, and thus the length of the outer peripheral surface side ball spline groove 29a in the circumferential direction of the cross section of the effective grinding surface. L _29a Can be secured. That is, in the case of the above-described conventional structure, as shown in FIG. 6, the length L over the circumferential direction of the cross section of the effective grinding surface of the outer peripheral surface side ball spline groove 29. ₂₉ Is the length L extending in the circumferential direction of the cross section of the effective grinding surface of the inner peripheral surface side ball spline groove 28. ₂₈ Smaller than (L ₂₉ <L ₂₈ On the other hand, in the case of the present invention, the length L over the circumferential direction of the cross section of the effective grinding surface of both the outer peripheral surface side and inner peripheral surface side ball spline grooves 29a, 28a. _29a , L _28a Are equal to each other (L _29a = L _28a )it can.
[0032]
As described above, the length L over the circumferential direction of the cross section of the effective grinding surface of the outer peripheral surface side ball spline groove 29a. _29a As a result, in order to ensure a contact angle α between the outer circumferential surface side ball spline groove 29a and the ball 30, the rolling surface of the ball 30 constitutes the outer circumferential surface side ball spline groove 29a. Side arc surface It is made to abut against the opening portion of 35a, and this Side arc surface Even if the size of the contact ellipse at the contact portion between 35a and the rolling surface of the ball 30 is secured, the contact ellipse will not reach the outer peripheral surface chamfer 32a. That is, when the contact ellipse reaches the outer peripheral side surface chamfer 32a, it is possible to reliably prevent the edge load from being applied to the rolling surface. As a result, the contact angle and the size of the contact ellipse are secured, and the inner surface of the outer peripheral surface side ball spline groove 29a is configured. Side arc surface The rolling fatigue life of 35a and the rolling surface of the ball 30 can be ensured. Further, the above-described inner surface of the inner peripheral surface side ball spline groove 28a Side arc surface The rolling fatigue life of the ball 30 and the rolling surface of the ball 30 can be secured in the same manner as in the case of the outer peripheral surface side ball spline groove 29a.
[0033]
The downstream end of the branch oil supply passage 34 is opened at the groove bottom 36a of the outer peripheral surface side ball spline groove 29a. ₃₄ Is the radius of curvature R of the cross-section of the groove bottom arc surface 37 constituting the groove bottom 36a. ₃₇ Same as (D ₃₄ ≒ R ₃₇ ). The method for forming both the inner peripheral surface side and outer peripheral surface side ball spline grooves 28a and 29a is not particularly limited. It is conceivable to perform G processing (grinding processing) or L3 processing (cutting processing) after performing heat treatment after forming. In order to perform G machining, a general-purpose grindstone having a shape that matches the cross-sectional shapes of both the inner peripheral surface side and outer peripheral surface side ball spline grooves 28a and 29a, including the groove bottom 36a, is used. It is also possible to finish both the inner peripheral surface side and outer peripheral surface side ball spline grooves 28a and 29a by pulling out the hard broach after HT (heat treatment). By using such a hard broach, the processing cost of both the inner peripheral surface side and outer peripheral surface side ball spline grooves 28a, 29a can be further reduced.
[0034]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured and operates as described above, the achievement of a toroidal continuously variable transmission having high performance and excellent durability is achieved by ensuring both transmission torque and improving durability. Can contribute.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view similar to FIG. 6, showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing the basic structure of a toroidal-type continuously variable transmission in a state of maximum deceleration.
FIG. 3 is a side view showing the state of the maximum speed increase.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a conventionally known toroidal continuously variable transmission.
5 is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
6 is an enlarged view of a portion B in FIG.
7 is a cross-sectional view similar to FIG. 6, exaggeratingly showing the cross-sectional shape of a ball spline groove.
[Explanation of symbols]
1 Input shaft
2 Input disk
2a Concave surface on the input side
3 Output shaft
4 Output disk
4a Concave surface on the output side
5 Trunnion
6 Displacement axis
7 Power roller
7a circumference
8 Pressurizer
9 Cam plate
10 Cage
11 Laura
12, 13 Cam surface
14 Housing
15 Input shaft
15a first half
15b Second half
16, 16a Ball spline
17 recess
18 Loading nut
19 Locking step
20 Plate spring
21 Bulkhead
22 through holes
23 Rolling bearings
24 sleeve
25 Output gear
26 Output shaft
27 Gear
28, 28a Inner peripheral surface side ball spline groove
29, 29a Outer peripheral surface side ball spline groove
30 balls
31 Chamfering of inner surface
32, 32a Chamfering of outer peripheral surface
33 Refueling passage
34 Branch lubrication passage
35, 35a Side circular arc surface
36, 36a groove bottom
37 Groove bottom arc surface

Claims

Each axial one surface is a concave surface having an arc-shaped cross section, and at least one pair of discs supported concentrically and independently of each other with the concave surfaces facing each other, A trunnion that swings about a pivot that is twisted with respect to the center of rotation and a convex surface that is a circular arc surface around the circumference, and is rotatably supported by a displacement shaft supported by the trunnion. A power roller sandwiched between the concave surfaces, and one of the pair of disks can be displaced in the axial direction of the rotating shaft via a ball spline on the outer peripheral surface of the rotating shaft. In the supporting toroidal-type continuously variable transmission, the ball spline is formed on the inner peripheral surface of the one of the disks and the rotation is formed to constitute the ball spline. The outer circumferential surface side ball spline groove formed on the outer circumferential surface of each of the circumferential surfaces has both inner circumferential surfaces as side surface circular arc surfaces having a curvature radius larger than the curvature radius of the rolling surface of the ball constituting the ball spline, The groove bottom has a gothic arch-like cross-sectional shape having a groove bottom arc surface having a radius of curvature smaller than the radius of curvature of the rolling surface of the ball, and the curvature radius of the groove bottom arc surface is defined as the outer diameter of the ball. The toroidal continuously variable transmission is characterized in that the surface of the groove is removed after heat treatment at the groove bottom portion by 0.15 times or more.

Each axial one surface is a concave surface having an arc-shaped cross section, and at least one pair of discs supported concentrically and independently of each other with the concave surfaces facing each other, A trunnion that swings about a pivot that is twisted with respect to the center of rotation and a convex surface that is a circular arc surface around the circumference, and is rotatably supported by a displacement shaft supported by the trunnion. A power roller sandwiched between the concave surfaces, and one of the pair of disks can be displaced in the axial direction of the rotating shaft via a ball spline on the outer peripheral surface of the rotating shaft. In the supporting toroidal type continuously variable transmission, both the circumferential direction of the inner surface side ball spline grooves formed on the inner surface of the one disk in order to form the ball spline. A chamfer on the inner peripheral surface is formed on the opening edge, and a chamfer on the outer peripheral surface is formed on both ends in the circumferential direction of the outer peripheral surface side ball spline groove formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft. A toroidal-type continuously variable transmission characterized in that the grip is smaller than the side surface on the inner peripheral surface.