JP4404177B2

JP4404177B2 - ボールスプライン

Info

Publication number: JP4404177B2
Application number: JP2001169417A
Authority: JP
Inventors: 大樹西井; 誠藤波; 伸夫後藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2021-06-05
Also published as: JP2002364663A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールスプラインに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用あるいは産業機械用の変速機として、例えば、図５に示すようなトロイダル型無段変速機が従来から知られている。
このトロイダル型無段変速機は、いわゆるダブルキャビティ型の高トルク用トロイダル型無段変速機であり、入力軸１の外周部に、入力側ディスク２、２と出力側ディスク３、３とが設けられている。入力軸１の中間部周囲には出力歯車４が回転自在に支持され、この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状の両端部４ａ、４ａには、出力側ディスク３、３がスプライン係合されている。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を中心として回転自在に支持されている。また、入力側ディスク２、２は、入力軸１と共に回転するように、かつ入力軸１の軸線方向に変位できるように、入力軸１の両端部にボールスプライン６、６を介して支持されている。図５中左方の入力側ディスク２とカム板７との間に備えられた皿ばね８と、図５中右側の入力側ディスク２とローディングナット９との間に備えられた皿ばね１０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（図６参照）の周面１１ａ、１１ａとの当接部に予圧を付与する。また、図５中左方の入力側ディスク２とカム板７との間には、ローディングカム式の押圧装置１２が備えられている。出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁１３を介してハウジング１４内に支持されており、軸線Ｏを中心に回転自在とされ、かつ軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。
【０００３】
このような構成の無段変速機は、入力軸１に回転力が入力されることにより、その回転と共に入力側ディスク２、２が同時に回転し、その回転がパワーローラ１１、１１によって出力側ディスク３、３に同時にかつ同一の変速比で伝達される。その出力側ディスク３、３の回転は、出力歯車４から伝達歯車１５および伝達軸１６などを介して出力軸１７に伝達される。
【０００４】
ところで、入力側ディスク２を支持するボールスプライン６は、図７に示すように、入力軸１の外周面に形成されたボールスプライン溝６１と、入力側ディスク２の内周面に形成されたボールスプライン溝６２と、これらのボールスプライン溝６１、６２の間に転動自在に介在された複数個のボール６３とを備えている。
そして、これらのボール６３が、入力軸１の軸線方向に抜け出るのを阻止するために、止め輪７１、７１Ａが、入力軸１の外周面に形成された係止溝７２および入力側ディスク２の内周面に形成された係止溝７２Ａに、それぞれ係止されている。
【０００５】
従来、例えば、入力軸１の係止溝７２に係止される止め輪７１としては、図８に示すように、略Ｃ字状に形成され、全ての部分が係止溝７２に沿って延びているものが知られている。
また、図９に示すように、略Ｃ字状に形成され、かつ、その一部に、入力軸１のボールスプライン溝６１内に止め輪の径方向の内方に膨出する回り止め部８１ａを備えた止め輪８１が知られている。この回り止め部８１ａでは、回り止め部８１ａが入力軸１のボールスプライン溝６１に嵌り合うことによって、止め輪８１が入力軸１に対して回るのを抑えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示す止め輪７１においては、トロイダル型無段変速機の運転中に、止め輪７１が入力軸１に対して回転し、図１０に示すように、止め輪７１の一端部のみがボールスプライン溝６１内に位置することがある。止め輪７１がこのような状態になると、このボールスプライン溝６１内の止め輪７１の一端部が片持ち状態で、この一端部側に移動してきたボール６３と衝突し、その荷重を受けるので、止め輪７１の強度が不足して、止め輪７１の変形や破損を生じる虞がある。
【０００７】
一方、図９に示す止め輪８１においては、回り止め部８１ａがあるので、止め輪８１が入力軸１に対して回転することを抑制することができる。しかし、この止め輪８１の場合にも、回り止め部８１ａと入力軸１のボールスプライン溝６１との寸法差によるがたつきによって、止め輪８１が入力軸１に対して回転し、図１１に示すように、止め輪８１の一端部のみがボールスプライン溝６１内に位置することがある。この場合にも、止め輪８１の場合と同様に、ボール６３の荷重を受けて、止め輪８１の変形や破損を生じる虞がある。
【０００８】
この止め輪８１の場合、上記がたつきによって回転する量よりも、入力軸１のボールスプライン溝６１を越えて延びるかかり代ｔ_１およびｔ_２を大きくすれば、一端部のみがボールスプライン溝６１内に位置するという状態になるのを回避することができる。しかし、この場合でも、ボールスプライン６のボール６３の径が小さい場合に、ボールスプライン溝６１に嵌め合わせる回り止め部８１ａの各曲り部の曲げ半径を小さくする必要があるため、これらの各曲り部に応力集中が発生し、破損等が発生し易くなる。
なお、入力側ディスク２の内周面に形成された係止溝７２Ａに係止される止め輪７１Ａについても、止め輪７１および止め輪８１と同様な問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、ボールスプラインの止め輪の変形や破損を防止することができるボールスプラインを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のボールスプラインは、トロイダル型無段変速機の入力軸および入力側ディスクに形成されたボールスプライン溝の間に配置されたボールがボールスプライン溝方向に抜け出ることを防止するために、前記入力軸および入力側ディスクのいずれかに形成された係止溝に略Ｃ字状の止め輪が係止されているボールスプラインにおいて、前記止め輪の両端部は、前記ボールスプライン溝内に配置されているとともに、前記ボールスプライン溝方向でかつ前記ボールから離れる方向に曲げられている回り止め部を備え、前記止め輪の両端部が配置された前記ボールスプライン溝で前記止め輪に向かってきたボールとの衝突の荷重を前記止め輪の両端部で受けることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明においては、運転時に、止め輪が係止溝に沿って回転しようとすると、止め輪の両端部の回り止め部のうちの一方が、ボールスプライン溝に係止し、止め輪の回転を止める。したがって、止め輪の両端部が常にボールスプライン溝内に位置するので、止め輪は止め輪に向かって移動してきたボールと常に止め輪の両端部で衝突するため、その荷重を両端部で受ける。そのため、止め輪の強度が不足して、止め輪の変形や破損を生じるのを防止することができる。
また、従来の止め輪の中間部にボールスプライン溝に嵌り合う回り止め部を設ける場合のように、回り止め部の曲げ形状の厳密な形状管理が不要になるので、止め輪の製造が容易になる。
【００１３】
また、回り止め部がボール側に突出していないので、ボールを傷つけることがない。
【００１４】
請求項２に記載のボールスプラインは、請求項１に記載の発明において、前記回り止め部となる前記止め輪の両端部が基部側と当該基部側より先となる先端側とに分けられ、前記基部側が前記ボールスプライン溝の底部に向かって曲げられ、前記先端側がボールスプライン溝方向でかつ前記ボールから離れる方向に曲げられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明においては、回り止め部は異なる方向に複数回曲げられて形成されているので、ボールスプライン溝に複数個所で係止するため、より確実な止め輪の回り止めを行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
以下の各実施の形態では、本発明をトロイダル型無段変速機のボールスプラインに適用した場合について説明する。なお、以下の各図において、図５〜図１１と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
（第１の実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機のボールスプラインを示す図であって、図１はボールスプライン部分の半縦断面図、図２は止め輪と入力軸との関係を示す横断面図である。
【００１９】
本実施の形態では、入力軸（部材）１の外周面に形成された係止溝７２に係止されている止め輪２１は、略Ｃ字状に形成されており、さらにこの止め輪２１の両端部が、入力軸１のボールスプライン溝６１内に配置されているとともに、入力軸１の軸線Ｏ方向（ボールスプライン溝方向）でかつボール６３から離れる方向（図１において左方向）に曲げられている回り止め部２１ａ、２１ａを備えている。
また、入力側ディスク（部材）２の内周面に形成された係止溝７２Ａに係止されている止め輪２２は、略Ｃ字状に形成されており、さらにこの止め輪２２の両端部が、入力側ディスク２のボールスプライン溝６２内に配置されているとともに、入力軸１の軸線Ｏ方向（ボールスプライン溝方向）でかつボール６３から離れる方向（図１において右方向）に曲げられている回り止め部２２ａ、２２ａを備えている。
【００２０】
このようなトロイダル型無段変速機のボールスプラインにあっては、運転時に、止め輪２１が係止溝７２に沿って少し回転すると、止め輪２１の両端部の回り止め部２１ａ、２１ａのうちの一方が、入力軸１のボールスプライン溝６１に係止し、止め輪２１の回転を止める。
したがって、止め輪２１の両端部が常に入力軸１のボールスプライン溝６１内に位置するので、止め輪２１は止め輪２１に向かって移動してきたボール６３と常に止め輪２１の両端部で衝突するため、その荷重を両端部で受ける。このため、止め輪２１の強度が不足して、止め輪２１の変形や破損を生じるのを回避することができる。
【００２１】
同様に、止め輪２２の回転も、止め輪２２の両端部の回り止め部２２ａ、２２ａのうちの一方が、入力側ディスク２のボールスプライン溝６２に係止することによって、止められるので、ボール６３との衝突による止め輪２２の変形等も防止することができる。
【００２２】
また、止め輪２１、２２の回り止め部２１ａ、２２ａは、入力軸１の軸線Ｏ方向でかつボール６３から離れる方向に曲げられているので、回り止め部２１ａ、２２ａが係止溝７２、７２Ａと直交する方向に突出するので、回り止め部２１ａ、２２ａをボールスプライン溝６１、６２に確実に係止することができるとともに、回り止め部２１ａ、２２ａがボール６３側に突出していないので、ボール６３を傷つけることがない。
【００２３】
また、止め輪２１、２２の回り止め部２１ａ、２２ａをボール６３側に向けて曲げると、回り止め部２１ａ、２２ａの分だけ係止溝７２、７２Ａ間（ボールスプライン部分）を長くする必要があるが、回り止め部２１ａ、２２ａをボール６３から離れる方向に曲げて形成すると、係止溝７２、７２Ａ間、すなわちボールスプライン部分を長くしなくても済む。
【００２４】
なお、本実施の形態では、止め輪２１、２２の回り止め部２１ａ、２２ａを、入力軸１の軸線Ｏ方向でかつボール６３から離れる方向に曲げて形成したが、これに代えて、例えば、止め輪２１の回り止め部をボールスプライン溝６１の底部に向かう方向に曲げて形成してもよい。要は、回り止め部は止め輪２１、２２に沿う方向と交差する方向に曲げられていれば、ボールスプライン６１、６２に係止することができる。
また、本実施の形態では、例えば、止め輪２１の両端部の回り止め部２１ａ、２１ａを同じ方向に曲げて形成したが、これに代えて、回り止め部２１ａ，２１ａを互いに異なる方向に曲げて形成してもよい。
【００２５】
また、本実施の形態では、止め輪２１を入力軸１側の係止溝７２に係止溝に係止し、止め輪２２を入力側ディスク２の係止溝７２Ａに係止したが、ボール６３の両側のこれらの２つの止め輪は、２つとも入力軸側の係止溝に係止するようにしてもよいし、あるいは２つとも入力側ディスク２側の係止溝に係止するようにしてもよい。
また、止め輪２１、２２に残留圧縮応力を付加するようにして、止め輪２１、２２の疲労強度を高めるようにしても良い。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図３および図４は、本発明の第２の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機のボールスプラインを示す図であって、図３はボールスプライン部分の半縦断面図、図４は止め輪と入力軸との関係を示す横断面図である。
本実施の形態では、入力軸１の外周面に形成された係止溝７２に係止されている止め輪３１は、略Ｃ字状に形成されている。この止め輪３１の両端部は、入力軸１のボールスプライン溝６１内に配置されているとともに、基部側がボールスプライン溝６１の底部に向かって曲げられ、さらに先端側が入力軸１の軸線Ｏ方向（ボールスプライン溝方向）でかつボール６３から離れる方向（図３において左方向）に曲げられている回り止め部３１ａ、３１ａを備えている。
また、入力側ディスク２の内周面に形成された係止溝７２Ａに係止されている止め輪３２は、略Ｃ字状に形成されている。この止め輪３２の両端部は、入力側ディスク２のボールスプライン溝６２内に配置されているとともに、基部側がボールスプライン溝６２の底部に向かって曲げられ、さらに先端側が入力軸１の軸線Ｏ方向（ボールスプライン溝方向）でかつボール６３から離れる方向（図３において右方向）に曲げられている回り止め部３２ａ、３２ａを備えている。
【００２７】
このようなトロイダル型無段変速機のボールスプラインにあっては、運転時に、止め輪３１が係止溝７２に沿って回転しようとすると、止め輪２１の両端部の回り止め部３１ａ、３１ａのうちの一方が、入力軸１のボールスプライン溝６１に係止し、止め輪３１の回転を止める。この場合、回り止め部３１ａは、係止溝７２に沿う方向と交差する方向に２回に亙って曲げられているので、入力軸１のボールスプライン溝６１に２ヵ所で係止するため、より確実な止め輪３１の回り止めが行われる。
したがって、止め輪３１の両端部が常に入力軸１のボールスプライン溝６１内に位置するので、止め輪３１は止め輪３１に向かって移動してきたボール６３と常に止め輪３１の両端部で衝突するため、その荷重を両端部で受ける。このため、止め輪３１の強度が不足して、止め輪３１の変形や破損を生じるのを回避することができる。
【００２８】
同様に、止め輪３２の回転も、止め輪３２の両端部の回り止め部３２ａ、３２ａのうちの一方が、入力側ディスク２のボールスプライン溝６２に係止することによって、止められるので、ボール６３との衝突による止め輪３２の変形等も防止することができる。
【００２９】
なお、上記各実施の形態では、本発明をトロイダル型無段変速機のボールスプラインに適用した場合について説明したが、これに限らず、本発明のボールスプラインは他の装置にも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボールスプラインによれば、ボールスプラインの止め輪の変形や破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機のボールスプラインを示す図であって、ボールスプライン部分の半縦断面図である。
【図２】同、止め輪と入力軸との関係を示す横断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機のボールスプラインを示す図であって、ボールスプライン部分の半縦断面図である。
【図４】同、止め輪と入力軸との関係を示す横断面図である。
【図５】トロイダル型無段変速機を示す断面図である。
【図６】図５における入力側ディスクと出力側ディスクとの間に備わるパワーローラ部分の断面図である。
【図７】従来のトロイダル型無段変速機のボールスプライン部分の半縦断面図である。
【図８】従来の止め輪と入力軸との関係を示す図である。
【図９】従来の他の止め輪と入力軸との関係を示す図である。
【図１０】図８の止め輪が回転した状態を示す図である。
【図１１】図９の止め輪が回転した状態を示す図である。
【符号の説明】
１入力軸（部材）
２入力側ディスク（部材）
２１、２２、３１、３２止め輪
２１ａ、２２ａ、３１ａ、３２ａ回り止め部
６１、６２ボールスプライン溝
６３ボール
７２、７２Ａ係止溝

Claims

トロイダル型無段変速機の入力軸および入力側ディスクに形成されたボールスプライン溝の間に配置されたボールがボールスプライン溝方向に抜け出ることを防止するために、前記入力軸および入力側ディスクのいずれかに形成された係止溝に略Ｃ字状の止め輪が係止されているボールスプラインにおいて、
前記止め輪の両端部は、前記ボールスプライン溝内に配置されているとともに、前記ボールスプライン溝方向でかつ前記ボールから離れる方向に曲げられている回り止め部を備え、
前記止め輪の両端部が配置された前記ボールスプライン溝で前記止め輪に向かってきたボールとの衝突の荷重を前記止め輪の両端部で受けることを特徴とするボールスプライン。
前記回り止め部となる前記止め輪の両端部が基部側と当該基部側より先となる先端側とに分けられ、前記基部側が前記ボールスプライン溝の底部に向かって曲げられ、前記先端側がボールスプライン溝方向でかつ前記ボールから離れる方向に曲げられていることを特徴とする請求項１に記載のボールスプライン。