JP6117991B2 - トロイダル無段変速機 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用変速装置、あるいは、ポンプなどの各種産業用機械の運転速度を調節するための変速装置として使用される、トロイダル無段変速機に関する。

特開２００３−２１４５１６号公報、特開２００７−３１５５９５号公報、特開２００８−２５８２１号公報、特開２００８−２７５０８８号公報などに記載されているハーフトロイダル無段変速機が、自動車用変速装置として使用されている。また、特開２００４−１６９７１９号公報などには、トロイダル無段変速機と遊星歯車機構との組み合わせにより、変速比の調整幅を広くする構造が記載されている。

図２は、トロイダル無段変速機の従来構造の第１例を示している。この従来構造の第１例では、入力回転軸１の軸方向両端部の周囲に、１対の入力側ディスク２ａ、２ｂが、トロイド曲面である軸方向片側面同士を互いに対向させた状態で、ボールスプライン１８を介して、遠近動可能に、かつ、入力回転軸１と同期した回転を可能に支持されている。入力回転軸１の軸方向中間部周囲に、出力筒３が、入力回転軸１に対する回転を可能に支持されている。出力筒３の外周面の軸方向中央部に、出力歯車４が固設されており、また、出力筒３の外周面の軸方向両端部に、１対の出力側ディスク５が、スプライン係合により、出力筒３と同期した回転を可能に支持されている。この状態で、トロイド曲面である、１対の出力側ディスク５のそれぞれの軸方向片側面は、入力側ディスク２ａ、２ｂの軸方向片側面に対向する。

一方（図２の左方）の入力側ディスク２ａの軸方向片側面と一方の出力側ディスク５の軸方向片側面との間、および、他方（図２の右方）の入力側ディスク２ｂの軸方向片側面と他方の出力側ディスク５の軸方向片側面との間には、周面を球状凸面とした複数のパワーローラ６がそれぞれ挟持されている。パワーローラ６は、支持部材であるトラニオン７に回転自在にそれぞれ支持されており、入力側ディスク２ａ、２ｂの回転に伴って回転し、入力側ディスク２ａ、２ｂから出力側ディスク５に動力を伝達する。すなわち、トロイダル無段変速機の運転時には、駆動軸８により、一方の入力側ディスク２ａが、ローディングカムである押圧装置９を介して回転駆動される。この結果、入力回転軸１の軸方向両端部に支持された１対の入力側ディスク２ａ、２ｂが、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、１対の入力側ディスク２ａ、２ｂの回転は、パワーローラ６を介して１対の出力側ディスク５に伝わり、出力歯車４から取り出される。

従来構造の第１例の場合には、入力回転軸１の軸方向両端部近傍で、１対の入力側ディスク２ａ、２ｂを入力回転軸１の軸方向に関して両側から挟む位置に、皿ばねなどにより構成される、大きな弾力を有する予圧ばね１０ａ、１０ｂが設けられている。これらの予圧ばね１０ａ、１０ｂにより、押圧装置９の非作動時（駆動軸８の停止時）にも、パワーローラ６の周面と、入力側ディスク２ａ、２ｂおよび出力側ディスク５の軸方向片側面との転がり接触部（トラクション部）の面圧が、必要最低限だけ確保される。このような構成により、前記転がり接触部は、トロイダル無段変速機の運転開始直後から、過大な滑りを生じることなく、動力伝達を開始することができる。

なお、前記転がり接触部の必要最低限の面圧を確保するための弾力は、予圧ばね１０ａ、１０ｂのうち、一方の入力側ディスク２ａと入力回転軸１の軸方向一端部（押圧装置９）との間に配置された、一方の予圧ばね１０ａにより得られる。入力回転軸１の軸方向他端部（図２の右端部）に螺着されたローディングナット１１と他方の入力側ディスク２ｂとの間に配置された、他方の予圧ばね１０ｂは、押圧装置９の急な作動時に加わる衝撃を緩和するものであって、省略することもできる。他方の予圧ばね１０ｂを設ける場合には、十分に大きな弾力、すなわち、入力側ディスク２ａ、２ｂと出力側ディスク５との間で大きなトルクを伝達する際にも完全に押し潰されない程度の弾力が、予圧ばね１０ｂに付与される。

このようなトロイダル無段変速機の場合、前記転がり接触部の必要最低限の面圧を確保するための、一方の予圧ばね１０ａの弾力を調整する作業が面倒である。具体的には、従来構造の第１例の場合、一方の予圧ばね１０ａの弾力を、入力回転軸１の軸方向他端部に螺着したローディングナット１１の締め付け量を変更することにより調整する必要があり、面倒である。これに対し、特開２０００−２０５３６１号公報、特開２００９−０４１７１５号公報などには、ローディングナットに代えてコッタと呼ばれる係止環を用いた構造が記載されている。

図３〜図６は、このような係止環が組み込まれた従来構造の第２例を示している。従来構造の第２例の場合、入力側ディスク２ｂの内周面の軸方向中間部から軸方向他端部（図３〜図５の右端部）にわたる範囲に、雌スプライン部１２が形成されており、また、入力回転軸１ａの軸方向他端部（図３および図４の右端寄り部分）の外周面に、雄スプライン部１３が形成されており、雌スプライン部１２と雄スプライン部１３とが係合している。また、入力回転軸１ａの外周面のうちの雄スプライン部１３の他端側（図３および図４の右側）に隣接する部分に、全周にわたって係止溝１４が形成されており、係止溝１４に、複数（２個〜４個）の部分円弧状の素子から構成される係止環１５の径方向内半部が係止されている。そして、係止環１５の軸方向一端面（図３および図４の左側面）のうちの径方向外半部は、入力側ディスク２ｂの軸方向他端面のうちの径方向内端部に当接する。

油圧式の押圧装置９ａの非作動時に、パワーローラ６（図２参照）の周面と、入力側ディスク２ａ、２ｂの軸方向片側面および出力側ディスク５ａの軸方向片側面との転がり接触部の面圧を必要最低限確保するための、一方の予圧ばね１０ａの弾力は、係止環１５の軸方向厚さにより（適正な軸方向の厚さ寸法を有する係止環を選択することにより）調整される。また、入力回転軸１ａの軸方向他端部のうち、入力回転軸１ａの軸方向に関して、係止溝１４の他端側に隣接する部分に、断面Ｌ字形の抑え環１６が外嵌されており、抑え環１６の内周面を、係止環１５の外周面に当接または近接対向させることにより、係止環１５を構成する複数の素子が係止溝１４から抜け出ることが防止されている。入力回転軸１ａの軸方向に関する抑え環１６の変位は、入力回転軸１ａの軸方向他端部のうち、入力回転軸１ａの軸方向に関して、抑え環１６の他端側に係止された止め輪１７により、阻止される。なお、従来構造の第２例の場合には、一体型の出力側ディスク５ａを使用することにより、トロイダル無段変速機全体としての小型化および軽量化が図られている。ただし、一体型の出力側ディスク５ａに関する構造および作用については、本発明の要旨とは関係しないため、その説明を省略する。

従来構造の第２例に係るトロイダル無段変速機の場合、運転時に、１対の入力側ディスク２ａ、２ｂのうち、入力回転軸１ａの軸方向他端側に配置された、他方の入力側ディスク２ｂは、押圧装置９の発生する推力に基づくパワーローラ６から受ける力に基づいて、図７に誇張して示すように、他方の入力側ディスク２ｂの外径寄り部分が係止環１５側に近づく方向（軸方向）に弾性変形する。すなわち、運転時に押圧装置９の発生する推力に基づいて他方の入力側ディスク２ｂに加わる力は、トロイダル無段変速機の運転時に最大で数十ｋＮ〜百数十ｋＮ（数ｔＦ〜十数ｔＦ）程度となる。したがって、運転時に押圧装置９の発生する推力に基づいて他方の入力側ディスク２ｂに加わる力による他方の入力側ディスク２ｂの軸方向に関する弾性変形量は、コンマ数ｍｍ（１０分の数ｍｍ）程度と無視できない量となる。そして、他方の入力側ディスク２ｂが軸方向に弾性変形すると、他方の入力側ディスク２ｂの軸方向他端面と係止環１５の軸方向一端面とが断続的に繰り返し当接することで互いに擦れ合い、他方の入力側ディスク２ｂの軸方向他端面と係止環１５の軸方向一端面との当接部でフレッチング摩耗が生じる可能性がある。特に、他方の入力側ディスク２ｂが弾性変形する円周方向位置は、パワーローラ６により押し付けられる部分が変化するのに伴って常に変化する。このため、他方の入力側ディスク２ｂの軸方向他端面と係止環１５の軸方向一端面と擦れ合いの周波数は相当に高く（百数十Ｈｚ程度に）なり、フレッチング摩耗発生の面からはかなり厳しい条件となる。

さらに、従来構造の第２例の場合には、入力側ディスク２ｂの内周面の軸方向中間部から他端部にわたる範囲に雌スプライン部１２が設けられているため、他方の入力側ディスク２ｂが弾性変形するのに伴って、雌スプライン部１２を構成する雌スプライン溝の軸方向他端縁（図３および図４の右端縁）と、係止環１５の軸方向一端面（図３および図４の左側面）とが断続的に繰り返し当接して互いに擦れ合い、雌スプライン溝の軸方向他端縁が係止環１５の軸方向一端面に食い込もうとする。この面からもフレッチング摩耗が発生しやすい厳しい条件となる。フレッチング摩耗は、剥離などの損傷の起点となったり、発生した摩耗粉が潤滑油（トラクションオイル）を汚染し、各部の潤滑状態を不良にしたりする可能性がある。

特開２００３−２１４５１６号公報 特開２００７−３１５５９５号公報 特開２００８−２５８２１号公報 特開２００８−２７５０８８号公報 特開２００４−１６９７１９号公報 特開２０００−２０５３６１号公報 特開２００９−０４１７１５号公報

本発明は、上述のような事情に鑑み、押圧装置の発生する推力に基づいて、外側ディスクと係止部材との間でフレッチング摩耗が発生することを防止できるトロイダル無段変速機の構造を実現することを目的としている。

本発明のトロイダル型無段変速機は、回転軸と、１対の外側ディスクと、内側ディスクと、複数の支持部材と、複数の（前記支持部材と同数の）パワーローラと、押圧装置と、係止部材とを備える。

前記１対の外側ディスクは、それぞれ断面円弧形で、前記回転軸の軸方向内側を向いた軸方向片側面を備え、前記回転軸の一端部および他端部に支持され、該回転軸と同期して回転する。前記内側ディスクは、それぞれが断面円弧形で、前記回転軸の軸方向外側を向いた軸方向両側面を備え、前記軸方向両側面を前記１対の外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、前記回転軸の軸方向中間部の周囲に、前記回転軸に対する相対回転を自在に支持されている。なお、前記内側ディスクとしては、一体型に形成された内側ディスク、もしくは、１対の素子を結合することにより構成された内側ディスクのいずれも用いることができる。

前記支持部材は、前記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を備え、該回転軸の軸方向に関して前記内側ディスクの軸方向両側面と前記１対の外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、前記枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられている。前記パワーローラは、それぞれ前記支持部材に回転自在に支持され、それぞれ球状凸面からなる周面を備え、該周面を、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記１対の外側ディスクの軸方向片側面とに当接させている。

前記押圧装置は、前記回転軸と、前記１対の外側ディスクとのうちの前記回転軸の一端部に配置された一方の外側ディスクとの間に設けられ、該一方の外側ディスクを、前記１対の外側ディスクのうちの前記回転軸の他端部に配置された他方の外側ディスクに向けて押圧する。前記押圧装置としては、ローディングカムなどの機械式押圧装置と油圧式押圧装置とのいずれも用いることができる。前記係止部材は、前記他方の外側ディスクが前記一方の外側ディスクから離れる方向に変位することを阻止するために、前記回転軸の軸方向他端部のうち、前記他方の外側ディスクから他端側に突出した部分に係止されている。

前記他方の外側ディスクの内周面のうちの軸方向中間部に、雌スプライン部が形成されており、かつ、前記他方の外側ディスクの内周面のうちの前記雌スプライン部の他端側に隣接する部分に、断面形状が正円形である、ディスク側嵌合面部が形成されている。また、前記回転軸の外周面のうち、該回転軸の軸方向他端部に、雄スプライン部が形成されており、かつ、前記回転軸の外周面のうち、前記雄スプライン部の他端側に隣接する部分に、断面形状が正円形である、軸側嵌合部が形成されている。そして、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部とがスプライン係合し、かつ、前記ディスク側嵌合面部と前記軸側嵌合面部とが締り嵌めで嵌合することにより、前記他方の外側ディスクは、前記回転軸に対し、該回転軸と同期した回転を自在に（前記他方の外側ディスクと前記回転軸との間での動力の伝達を可能に）支持されている。

なお、本発明のトロイダル無段変速機を実施する場合、前記係止部材として、コッタと呼ばれる係止環を使用することができる。該係止環は、複数（たとえば２個〜４個）の部分円弧状の素子を組み合わせることにより、全体を円環状に構成され、前記回転軸の軸方向他端部のうち、前記他方の外側ディスクから軸方向他端側に突出した部分に形成された、係止凹溝に係止される。そして、前記係止環の軸方向一端面の外半部（係止凹溝から露出した部分）が、前記他方の外側ディスクの軸方向他端面に当接することにより、該他方の外側ディスクが前記一方の外側ディスクから離れる方向に変位することが阻止される。

または、前記係止部材として、ローディングナットを使用することもできる。該ローディングナットは、前記回転軸の軸方向他端部のうち、前記他方の外側ディスクから軸方向他端側に突出した部分に形成された、雄ねじ部に螺合および緊締される。そして、前記ローディングナットの先端部が、直接、もしくは、予圧ばねなどの他の部材を介して、前記他方の外側ディスクの軸方向他端面に当接することにより、該他方の外側ディスクが前記一方の外側ディスクから離れる方向に変位することが阻止される。

本発明のトロイダル無段変速機では、押圧装置の発生する推力に基づいて、外側ディスク（他方の外側ディスク）と係止部材との間でフレッチング摩耗が発生することが防止される。すなわち、外側ディスクの内周面と回転軸の外周面との係合部（嵌合部）のうち、係止部材と軸方向に隣接する部分では、外側ディスクの内周面に形成された、断面形状が正円形である、ディスク側嵌合面部と、回転軸の外周面に形成された、断面形状が正円形である、軸側嵌合面部とが締り嵌めで嵌合している。したがって、外側ディスクのうち、係止部材側の端部（軸方向他端部）の回転軸に対する支持剛性を高めることができる。また、外側ディスクの内周面のうち、係止部材側の端部の縮径方向の剛性を高めることができる。したがって、押圧装置の発生する推力に基づいて、外側ディスクの内周面のうち、係止部材側の端部が縮径する方向に弾性変形しようとすることが抑止され、さらには、外側ディスクの外径寄り部分が軸方向に弾性変形することが抑制される（外側ディスクの軸方向への弾性変形量を小さくすることができる）。この結果、外側ディスクの軸方向他端面と係止部材の軸方向一端面とが互いに擦れ合って、外側ディスクと係止部材との間で著しいフレッチング摩耗が発生することが防止される。

また、外側ディスクの内周面に形成された雌スプライン部を構成する雌スプライン溝の軸方向他端縁と、係止部材の軸方向一端面とが、回転軸の軸方向に関して互いに離隔する。したがって、仮に押圧装置の発生する推力に基づいて、外側ディスクが軸方向に弾性変形した場合であっても、雌スプライン溝の軸方向他端縁が係止部材の軸方向一端面に食い込もうとすることはない。この面からも、外側ディスクと係止部材との間でのフレッチング摩耗の発生が防止される。

図１（Ａ）は、本発明のトロイダル無段変速機の実施の形態の１例を示す、要部拡大断面図であり、図１（Ｂ）は、他方の入力側ディスクと入力回転軸との係合部のうち、他方の入力側ディスクの軸方向一端部に相当する部分の断面図であり、図１（Ｃ）は、他方の入力側ディスクの軸方向中間部に相当する部分の断面図であり、図１（Ｄ）は、他方の入力側ディスクの軸方向他端部に相当する部分の断面図である。 図２は、トロイダル無段変速機の従来構造の第１例を示す断面図である。 図３は、トロイダル無段変速機の従来構造の第２例を示す断面図である。 図４（Ａ）は、図３の右上半部拡大図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＸ部拡大図である。 図５は、トロイダル無段変速機の従来構造の第２例の他方の入力側ディスクを示す斜視図である。 図６は、トロイダル無段変速機の従来構造の第２例における、他方の入力側ディスクと入力回転軸との係合部を示す断面図である。 図７は、トロイダル無段変速機の従来構造の第２例における、他方の入力側ディスクの弾性変形を誇張して示す模式図である。

図１は、本発明のトロイダル無段変速機の実施の形態の１例を示している。本例のトロイダル無段変速機は、図３〜図６に示した従来のトロイダル型無段変速機の第２例と同様に、回転軸である入力回転軸１ｂと、１対の外側ディスクである１対の入力側ディスク２ａ、２ｃと、内側ディスクである出力側ディスク５ａと、複数の支持部材であるトラニオン７と、複数のパワーローラ６と、押圧装置９ａと、係止部材である係止環１５とを備える。

１対の入力側ディスク２ａ、２ｃは、入力回転軸１ｂの一端部の周囲に配置された一方の入力側ディスク２ａと、入力回転軸１ｂの他端部の周囲に配置された他方の入力側ディスク２ｃとにより構成される。一方の入力側ディスク２ａと他方の入力側ディスク２ｃは、断面円弧形のトロイド曲面であって、入力回転軸１ｂの軸方向内側を向いた軸方向片側面をそれぞれ備える。１対の入力側ディスク２ａ、２ｃは、軸方向片側面同士を向き合わせた状態で、遠近動可能に、かつ、入力回転軸１ｂと同期した回転を可能に支持されている。

入力回転軸１ｂの軸方向中間部の周囲には、一体型の出力側ディスク５ａが、入力回転軸１ｂに対する相対回転を自在に支持されている。出力側ディスク５ａは、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面であって、前記回転軸の軸方向外側を向いた軸方向両側面を備える。出力側ディスク５ａの軸方向両側面のうち、一端側を向いた一方の軸方向片側面は、一方の入力側ディスク２ａの軸方向片側面と、出力側ディスク５ａの軸方向両側面のうち、他端側を向いた他方の軸方向片側面は、他方の入力側ディスク２ｃの軸方向片側面と、それぞれ対向する。出力側ディスク５ａの外周面には、出力歯車４ａが形成されている。なお、一体型の出力側ディスク５ａに代替して、それぞれが軸方向片側面を備える１対の出力側ディスク素子を結合することにより構成された１対の出力側ディスク５も適用可能である。

それぞれのトラニオン７は、入力回転軸１ｂに対して捩れの位置にある枢軸を備え、入力回転軸１ｂの軸方向に関して、出力側ディスク５ａの軸方向両側面と、１対の入力側ディスク２ａ、２ｂのそれぞれの軸方向片側面との間位置に、それぞれ複数個ずつ、前記枢軸を中心とする揺動変位を自在に、トロイダル無段変速機を構成するハウジングまたはこのハウジングに固定の部材により支持されている。それぞれのトラニオン７には、パワーローラ６（図２参照）が回転自在に支持されている。それぞれのパワーローラ６は、球状凸面からなる周面を備え、これらの周面は、出力側ディスク５ａの軸方向両側面と入力側ディスク２ａ、２ｃの軸方向片側面との間に挟持される。

押圧装置９ａは、入力回転軸１ｂと、１対の外側ディスク２ａ、２ｃとのうちの入力回転軸１ｂの一端部に配置された一方の外側ディスク２ａとの間に設けられている。押圧装置９ａとしては、ローディングカムなどの機械式押圧装置と油圧式押圧装置とのいずれも用いることができる。本例のトロイダル無段変速機の運転時には、駆動軸８（図２参照）により一方の入力側ディスク２ａが、押圧装置９ａを介して回転駆動される。この結果、一方の入力側ディスク２ａは、１対の入力側ディスク２ａ、２ｃのうちの入力回転軸１ｂの他端部に配置された他方の外側ディスク２ｃに向けて押圧される。すなわち、１対の入力側ディスク２ａ、２ｃが、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、１対の入力側ディスク２ａ、２ｃの回転は、パワーローラ６を介して出力側ディスク５ａに伝達され、出力歯車４ａから取り出される。

一方の入力側ディスク２ａと入力回転軸１ｂ（または押圧装置９ａ）との間に、予圧ばね１０ａが設けられている。これにより、押圧装置９ａの非作動時にも、パワーローラ６の周面と、入力側ディスク２ａ、２ｃの軸方向片側面および出力側ディスク５ａの軸方向両側面との転がり接触部（トラクション部）の面圧が、必要最低限だけ確保されており、トロイダル無段変速機の運転開始直後から、前記転がり接触部で過大な滑りを生じることなく、動力伝達を開始できるようになっている。

本例の場合、他方の入力側ディスク２ｃの中心部に、他方の入力側ディスク２ｃを軸方向に貫通する状態で、中心孔１９が設けられている。中心孔１９の内周面のうちの軸方向中間部にのみ、雌スプライン部１２ａが形成されている。また、中心孔１９の内周面のうちの軸方向他端部（雌スプライン部１２ａの他端側に隣接する部分；図１の右端部）に、他方の入力側ディスク２ｃの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状が、他方の入力側ディスク２ｃの中心軸を中心とする正円形で、軸方向にわたって内径が変化しない、ディスク側円筒面部２１が形成されている。ディスク側円筒面部２１の内径ｄ_２１は、雌スプライン部１２ａの歯底円直径（最大内径）ｄ_ｍａｘよりも大きくなっている（ｄ_２１＞ｄ_ｍａｘ）。一方、中心孔１９の内周面のうちの軸方向一端部（雌スプライン部１２の一端側に隣接する部分；図１の左端部）に、他方の入力側ディスク２ｃの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状が、他方の入力側ディスク２ｃの中心軸を中心とする正円形で、軸方向にわたって内径が変化しない、ディスク側嵌合面部２２が形成されている。ディスク側嵌合面部２２の内径ｄ_２２は、雌スプライン部１２ａの歯先円直径（最小内径）ｄ _ｍｉｎよりも小さくなっている（ｄ_２２＜ｄ_ｍｉｎ）。

これに対して、入力回転軸１ｂの軸方向他端部の一部（図１の右端寄り部分）に、他方の入力側ディスク２ｃの雌スプライン部１２ａとスプライン係合する、雄スプライン部１３ａが設けられている。入力回転軸１ｂの外周面のうち、雄スプライン部１３ａの他端側に隣接する部分に、入力回転軸１ｂの中心軸を中心とする正円形で、軸方向にわたって外径が変化しない、軸側嵌合面部２３が設けられている。軸側嵌合面部２３の外径Ｄ_２３は、雄スプライン部１３ａの歯底円直径（最小外径）Ｄ_ｍｉｎよりも小さくなっている（Ｄ _２３＜Ｄ_ｍｉｎ）。また、軸側嵌合面部２３の自由状態（他方の入力側ディスク２ｃを入力回転軸１ｂに組み付ける以前の状態）での外径は、ディスク側嵌合面部２２の自由状態での内径よりも僅かに大きくなっている。

入力回転軸１ｂの外周面のうち、軸側嵌合面部２３の他端側に隣接する部分には、係止部材である、係止環１５の径方向内半部が係止される係止溝１４が設けられている。

他方の入力側ディスク２ｃを入力回転軸１ｂに組み付ける際には、入力回転軸１ｂの軸方向他端部を、他方の入力側ディスク２ｃの中心孔１９内に、入力側ディスク２ｃの軸方向一端側から挿通する。そして、雄スプライン部１３ａを雌スプライン部１２ａにスプライン係合させ、かつ、軸側嵌合面部２３をディスク側嵌合面部２２に内嵌圧入することにより、軸側嵌合面部２３とディスク側嵌合面部２２とを締り嵌めで嵌合させる。この状態で、係止溝１４に係止環１５を係止し、係止環１５の軸方向一端面のうちで係止溝１４から径方向外方に突出した部分（径方向外半部）を、他方の入力側ディスク２ｃの軸方向他端面に当接させる。また、抑え環１６および止め輪１７により、係止環１５が係止溝１４から抜け出ることが防止される。このような構成により、他方の入力側ディスク２ｃが、一方の入力側ディスク２ａから離れる方向に、すなわち、入力回転軸１ｂの軸方向他端側に変位することが阻止され、かつ、他方の入力側ディスク２ｃが、入力回転軸１ｂと同期した回転を自在に（他方の入力側ディスク２ｃと入力回転軸１ｂとの間で動力の伝達を可能に）、入力回転軸１ｂに対して支持される。なお、本例の場合、入力回転軸１ｂの外周面のうちで、雄スプライン部１３ａの一端側に隣接する部分と、ディスク側円筒面部２１とは、隙間嵌により嵌合している。

本例のトロイダル無段変速機によれば、押圧装置９ａの発生する推力に基づいて、入力側ディスク２ｃと係止環１５との間でフレッチング摩耗が発生することが防止される。すなわち、図３〜図６に示した従来構造の第２例の場合、入力側ディスク２ｂの内周面の軸方向中間部から他端部にわたる範囲に雌スプライン部１２が設けられており、雌スプライン部１２と、入力回転軸１ａの軸方向他端部の一部の外周面に形成された雄スプライン部１３とが係合している。また、図７に誇張して示すように、他方の入力側ディスク２ｂは、押圧装置９ａの発生する推力に基づいてパワーローラ６から力が加わると、他方の入力側ディスク２ｂの外径寄り部分が軸方向他端側（図７の右側）に弾性変形する。この際、他方の入力側ディスク２ｂの中心部に設けられた中心孔１９ａのうち、他方の入力側ディスク２ｂの軸方向他端部が、入力回転軸１ａの外周面に対し押し付けられて、その内径を縮める方向（縮径方向）に弾性変形しようとする。

これに対し、本例の場合、他方の入力側ディスク２ｃの中心孔１９の内周面と入力回転軸１ｂの外周面との係合部（嵌合部）のうちで、他方の入力側ディスク２ｃの軸方向他端面と係止環１５の軸方向一端面との当接部に一端側に隣接する部分については、何れも断面形状が正円形である、ディスク側嵌合面部２２と軸側嵌合面部２３とが締り嵌めで嵌合している。したがって、他方の入力側ディスク２ｃの軸方向他端部の、入力回転軸１ｂに対する支持剛性が、従来構造の第２例の場合と比較して高くなる。また、他方の入力側ディスク２ｃの中心孔１９の内周面のうちの軸方向他端部の縮径方向の剛性が高くなり、押圧装置９ａの発生する推力に基づいて、他方の入力側ディスク２ｃの軸方向他端部が縮径する方向に弾性変形しようとすることが抑止され、さらには、他方の入力側ディスク２ｃの外径寄り部分が軸方向他端側に弾性変形することも抑制される（他方の入力側ディスク２ｃの外径寄り部分の軸方向への弾性変形量を小さくできる）。このため、他方の入力側ディスク２ｃの軸方向他端面と係止環１５の軸方向一端面とが互いに擦れ合って、他方の入力側ディスク２ｃの軸方向他端面と係止環１５の軸方向一端面との間で、著しいフレッチング摩耗が発生することが防止される。

また、本例の場合には、雌スプライン部１２ａが、中心孔１９の内周面の軸方向中間部に形成されており、雌スプライン部１２ａを構成する雌スプライン溝の軸方向他端縁と、係止環１５の軸方向一端面とが軸方向に関して互いに離隔している。このため、仮に押圧装置９ａの発生する推力に基づいて、入力側ディスク２ｃの外径寄り部分が軸方向他側に向け弾性変形した場合であっても、雌スプライン部１２ａを構成する雌スプライン溝の軸方向他端縁が、係止環１５の軸方向一端面に食い込もうとすることはない。この面からも入力側ディスク２ｃと係止環１５との間でフレッチング摩耗が発生することが防止される。

さらに、本例の場合には、入力側ディスク２ｃの中心孔１９の内周面のうち、入力回転軸１ｂに他方の入力側ディスク２ｃに組み付ける際に、入力回転軸１ｂの挿通方向前側となる軸方向一端部には、雌スプライン部１２ａの歯底円直径ｄ_ｍａｘよりも大きな内径を有するディスク側円筒面部２１が設けられている。このため、組み付け作業の初期段階で、ディスク側円筒面部２１にたいして、軸側嵌合面部２３および雄スプライン部１３ａを隙間嵌で内嵌することにより、他方の入力側ディスク２ｃと入力回転軸１ｂとの心合わせを行うことができる。このため、トロイダル無段変速機の組み立て作業が容易化される。

なお、本例の場合、他方の入力側ディスク２ｃの中心孔１９の内周面のうちで、軸方向一端部に形成された、ディスク側円筒面部２１は、入力回転軸１ｂの外周面のうち、雄スプライン部１３ａの軸方向一端側に隣接する部分に、隙間嵌めで外嵌される。ただし、当該部分に、入力回転軸１ｂの中心軸を中心とする正円形で、軸方向に関して外径が変化しない軸側円筒面部を形成し、この軸側円筒面部の自由状態での外径を、ディスク側円筒面部２１の自由状態での内径よりも僅かに大きくして、ディスク側円筒面部２１を軸側円筒面部に圧入により締り嵌めで外嵌するように構成することもできる。これらのディスク側円筒面部２１と軸側円筒面部とを締り嵌めで嵌合すれば、他方の入力側ディスク２ｃと入力回転軸１ｂとの同心性を向上でき（中心軸同士の偏心量および傾斜角度を低減でき）、トロイダル無段変速機の各種性能をより一層向上させることができる。たとえば、他方の入力側ディスク２ｃの振れ回り運動を低減して、振動の低減および変速比制御の精度向上を図ることが可能となる。

本発明を実施する場合、他方の入力側ディスク２ｃが、入力回転軸１ｂの軸方向に関して他端側に向けて変位することを阻止するための係止部材として、図２に示したような、ローディングナット１１も使用することができる。また、本発明は、ハーフトロイダル無段変速機に限られず、フルトロイダル無段変速機にも適用可能である。

１、１ａ、１ｂ 入力回転軸
２ａ〜２ｃ 入力側ディスク
３ 出力筒
４、４ａ 出力歯車
５、５ａ 出力側ディスク
６ パワーローラ
７ トラニオン
８ 駆動軸
９、９ａ 押圧装置
１０ａ、１０ｂ 予圧ばね
１１ ローディングナット
１２、１２ａ 雌スプライン部
１３、１３ａ 雄スプライン部
１４ 係止溝
１５ 係止環
１６ 抑え環
１７ 止め輪
１８ ボールスプライン
１９、１９ａ 中心孔
２０ 支柱
２１ ディスク側円筒面部
２２ ディスク側嵌合面部
２３ 軸側嵌合面部

Claims (1)

1. 回転軸と、
   それぞれ断面円弧形で、前記回転軸の軸方向内側を向いた軸方向片側面を備え、前記回転軸の一端部および他端部に支持され、該回転軸と同期して回転する、１対の外側ディスクと、
   それぞれが断面円弧形で、前記回転軸の軸方向外側を向いた軸方向両側面を備え、前記軸方向両側面を前記１対の外側ディスクの軸方向片側面に対向させた状態で、前記回転軸の軸方向中間部の周囲に、前記回転軸に対する相対回転を自在に支持された、内側ディスクと、
   前記回転軸に対し捩れの位置にある枢軸を備え、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記１対の外側ディスクの軸方向片側面との間位置にそれぞれ複数個ずつ、前記枢軸を中心とする揺動変位を自在に設けられた、複数の支持部材と、
   それぞれ前記支持部材に回転自在に支持され、それぞれ球状凸面からなる周面を備え、該周面を、前記内側ディスクの軸方向両側面と前記１対の外側ディスクの軸方向片側面とに当接させた、複数のパワーローラと、
   前記回転軸と、前記１対の外側ディスクとのうちの前記回転軸の一端部に配置された一方の外側ディスクとの間に設けられ、該一方の外側ディスクを、前記１対の外側ディスクのうちの前記回転軸の他端部に配置された他方の外側ディスクに向けて押圧する、押圧装置と、
   前記回転軸の軸方向他端部のうち、前記他方の外側ディスクから他端側に突出した部分に係止され、前記他方の外側ディスクが前記一方の外側ディスクから離れる方向に変位することを阻止する、係止部材と、
   を備え、
   前記他方の外側ディスクの内周面のうちの軸方向中間部に、雌スプライン部が形成されており、かつ、前記他方の外側ディスクの内周面のうちの前記雌スプライン部の他端側に隣接する部分に、断面形状が正円形である、ディスク側嵌合面部が形成されており、
   前記回転軸の外周面のうちの該回転軸の軸方向他端部に、雄スプライン部が形成されており、かつ、前記回転軸の外周面のうちの前記雄スプライン部の他端側に隣接する部分に、断面形状が正円形である、軸側嵌合面部が形成されており、
   前記雌スプライン部と前記雄スプライン部とがスプライン係合しており、かつ、前記ディスク側嵌合面部と前記軸側嵌合面部とが締り嵌めで嵌合している、
   トロイダル型無段変速機。

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