JPH02190621A - ローラスプライン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、２部材の軸方向に移動を許容しつつ軸まわり
の相対回転を阻止するローラスプライン装置に関するも
のである。

従来の技術 輪状の第１部材と、この第１部材に嵌合される嵌合穴を
有する第２部材との間に設けられ、それら２部材の軸方
向の移動を許容しつつ軸回りの相対回転を阻止する装置
として、ボールスプライン装置が知られている。このよ
うなボールスプライン装置は、第１部材の外周面および
第２部材の嵌合穴の内周面において軸方向にそれぞれ形
成された断面半円状のボール溝と、その溝の内壁面によ
り囲まれた断面円形の長手状空間内に転勤可能に嵌め入
れられたボールとから構成されている。しかし、このボ
ールスプライン装置においては、ボールの荷重受は面が
曲面となっているため、面圧が極端に高くなる部分が生
じ易くなったり、模作用によってトルクによる接線荷重
よりも大きくなって軸方向の相対移動抵抗が大きくなり
、また大型化しなければ高いトルク容量が得られないと
いう不都合があった。

発明が解決すべき課題 これに対し、特開昭６３−１１１３６８号公報に記載さ
れているように、第１部材（固定プーリ）の軸部の外周
面と第２部材（可動プーリ）の嵌合穴の内周面とに、周
方向において所定の間隔を有し且つ軸方向に平行な複数
の突条をそれぞれ設けるとともに、第１部材の軸部外周
面の突条両側面と第２部材内周面の突条両側面とを周方
向に所定間隔を隔てて対向させ、それら突条の両側面間
にローラを、その軸線を第１部材の径方向に向は且つそ
の外周面を全軸長にわたって前記突条部の両側面に当接
させた状態で転勤可能に嵌装したローラスプライン装置
が提供されている。このような装置によれば、ローラに
作用する面圧はローラ軸長全体にわたって均等に作用す
るために平均面圧が低くされるとともに、模作用が解消
されて軸方向の移動抵抗が小さくなり、高トルク容量が
得られる。しかし、第１部材の軸部外周面と第２部材の
内周面とにそれぞれ突条が形成される必要があり、特に
第２部材嵌合穴内周面の突条間の溝の底壁面が円筒面で
あるために、切削および仕上げ加工がきわめて困難であ
り、たとえ加工ができたとしてもスプライン装置が高価
となる欠点があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、高トルク容量を備えるととも
に、加工が容易であり安価なローラスプライン装置を提
供することにある。

課題を解決するための手段 斯る目的を達成するための本発明の要旨とするところは
、輪状の第１部材と、この第１部材と嵌合される嵌合穴
を有する第２部材との間に設けられ、それら２部材の軸
方向の移動を許容しつつ軸回りの相対回転を阻止するロ
ーラスプライン装置であって、（ａ）前記第１部材の外
周面において軸方向と平行に形成された第１■溝と、（
ｂ）前記第２部材の嵌合穴内周面において軸方向と平行
に形成された第２ｖ溝と、（Ｃ）前記第１ｖ溝の一対の
内壁面および第２ｖ溝の一対の内壁面により囲まれた断
面矩形の長手状空間に嵌め入れられて、第１Ｖ溝の一方
の内壁面とそれに対向する第２ｖ溝の一方の内壁面とに
より挟持されて転勤する複数の円柱状転動体とを、含む
ことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、前記第１部材の外周面および第２部
材の嵌合穴内周面に形成される第１Ｖ溝および第２ｖ溝
は、それぞれ一対の内壁面から構成されていることから
、極めて容易に切削などにより加工され得、ローラスプ
ライン装置が安価に提供される。しかも、円柱状の転動
体が第１ｖ溝の一方の内壁面とそれに対向する第２ｖ溝
の一方の内壁面とにより挟持されて転勤させられること
から、ローラに作用する面圧はローラ軸長全体にわたっ
て作用するために平均面圧が低くされるとともに、模作
用による移動抵抗の増大もほとんどないので、高トルク
容量が得られる。

ここで、好適には、前記複数の転動体のうち、大きなト
ルクが伝達される一方の回転方向において挟圧される数
が、小さなトルクが伝達される他方の回転方向において
挟圧される数よりも多く配設されている。

また、好適には、前記第１■溝および第２■溝をそれぞ
れ構成する１対の内壁面の幅は相互に異なる寸法とされ
ることにより前記長手状の空間は断面長方形とされ、こ
の長手状の空間に嵌め入れられる前記複数の転動体は大
径ローラおよび小径ローラから成るものである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は本発明のローラスプライン装置が適用されたベ
ルト式無段変速機（以下、ＣＶＴという）１２を備えた
車両用動力伝達装置の骨子図である。

図において、エンジン８の出力は、ロックアツプクラッ
チ付フルードカップリング１０を介してＣＶＴ１２、前
後進切換装置１４、減速ギヤ装置１６、差動歯車装置１
８、および車軸２０を経て駆動輪２１へ伝達されるよう
になっている。

フルードカップリング１０は、エンジン８のクランク軸
２２に連結されたポンプ羽根車２４と、ＣＶＴ１２の入
力軸２６に連結されたタービン羽根車２日と、その入力
軸２６にダンパ３０を介して連結されてクランク軸２２
と入力軸２６との間を直結するロックアツプクラッチ３
２とを備えている。

ＣＶＴ１２は、入力軸２６および出力軸３４にそれぞれ
設けられた■溝幅が可変な、すなわち有効径が可変な一
次側可変プーＩＪ３６および出力側可変ブーＩＪ３８と
、それら−次側可変プーリ３６および出力側可変プーリ
３８に巻き掛けられた伝動ベルト４０とを備えている。

上記−次側可変ブ−１Ｊ３６および出力側可変プーリ３
８は、入力軸２６および出力軸３４にそれぞれ固設され
た固定回転体４２および４４と、その固定回転体４２お
よび４４とに対向した状態で入力軸２６および出力軸３
４に軸方向の移動可能且つ軸まわりの回転不能に設けら
れた可動回転体４６および４８とから構成されており、
−次側油圧シリンダ５０および二次側油圧シリンダ５２
により上記有効径が変更されるようになっている。

前後進切換装置１４は、入力軸（ＣＶＴ１２の出力軸３
４）および出力軸５４と、その入力軸に固定されたサン
ギア５６と、出力軸５４に固定されたキャリヤ６４と、
リングギヤ５８と、互いに噛み合った状態でキャリヤ６
４に支持され且つサンギア５６およびリングギヤ５８と
噛み合う一対の遊星ギヤ６０および６２とを備え、前進
用クラッチ６６が係合されることによりＣＶＴ１２の出
力軸３４から伝達される回転力を同じ回転方向で出力軸
５４へ伝達するが、後進用ブレーキ６８が係合されるこ
とにより択一的に作動させられることによりＣＶＴ１２
の出力軸３４から伝達される回転力を反対方向に変換し
て出力軸５４へ伝達する。

前記ＣＶＴ１２の可動回転体４６および４８は、入力軸
２６および出力軸３４との間に設けられたローラスプラ
イン装置により、それら入力軸２６および出力軸３４に
対して軸まわりの相対回転不能に軸方向へそれぞれ案内
されることにより、入力軸２６および出力軸３４との間
で回転力が伝達されるようになっている。入力軸２６お
よび出力軸３４のローラスプライン装置は同様に構成さ
れているので、出力軸３４のローラスプライン装置を第
１図、第３図、第４図を用いて以下に説明する。

第１図および第３図において、ベアリング７０を介して
回転可能に支持された出力軸３４の外周面には、３本の
第１■溝７２が軸方向に平行な方向へ且つ円周方向にお
いて等間隔に形成されるとともに、可動回転体３８の中
心を貫通する嵌合穴７４の内周面にも、３本の第２■溝
７６が軸方向に平行な方向へ且つ円周方向において等間
隔に形成されている。第４図に詳しく示すように、上記
第１ｖ溝７２を構成する一対の内壁面７２ａおよび７２
ｂは互いに同じ幅寸法を有し且つ互いに直角を成して形
成されるとともに、第２ｖ溝７４を構成する一対の内壁
面７６ａおよび７６ｂも互いに同じ幅寸法を有し且つ互
いに直角に形成されており、また、互いに対向する内壁
面７２ａと７６ａ１および、内壁面７２ｂと７６ｂとは
、互いに平行となっている。そして、上記内壁面７２ａ
、７２ｂ、７６ａ、７６ｂにより囲まれた断面正方形の
長手状の空間内には、３個の円柱のローラ７８ａ、７８
ｂ、７８ｃがそれぞれ嵌め入れられており、それらロー
ラ７８　ａ、　　７８　ｂ、　７８　ｃは、可動回転体
３８の軸方向の移動に伴って、上記内壁面７２ａと７６
ａとの間、および内壁面７２ｂと７６ｂとの間に挟持さ
れつつ転勤させられるようになっている。

出力軸３４の外周面および可動回転体３日の嵌合穴７４
の内周面には、上記３個のローラ７８ａ１７８ｂ、７８
ｃの外端に位置する環状溝がそれぞれ形成されており、
それらの環状溝に嵌め入れられたストッパリング８０お
よび８２によりローラ７８ａ、７８ｂ、７８ｃの所定以
上の軸方向の移動が阻止されるようになっている。また
、上記３個のローラ７８ａ、７８ｂ、７８ｃのうち、両
脇に位置するローラ７８ａ、７８ｃは、正トルク駆動状
態（正のトルクを伝達する状態）において内壁面７２ｂ
と７６ｂに挟持されるように相互の回転中心軸が平行と
されており、中央に位置するローラ７８ｂは、負トルク
駆動状態（エンジンブレーキ状態のように負のトルクを
伝達する状Ｊ！りにおいて内壁面７２ａと７６ａに挟持
されるようにその回転中心軸が上記ローラ７８ａ、７８
ｃのそれに対して直角となるように配置されている。な
お、上記ローラ７８ａ、７８ｂ、７８Ｃの径は回転中心
軸方向の長さよりも僅かに大きくされており、ローラ７
８ａ、７８ｂ、７８ｃの端面とこれに対向する内壁面と
の間に僅かな隙間が設けられている。

上述のように、本実施例のＣＶＴ１２では、出力軸３４
の外周面に形成された第１Ｖ溝７２、および可動回転体
４８の嵌合穴７４の内周面に形成された第２ｖ溝７６は
、一対の内壁面７２ａ、７２ｂおよび７６ａ、７６ｂか
らそれぞれ構成されていることから、フライスなどによ
り極めて容易に切削或いは仕上げ加工され得、ローラス
プライン装置が安価に提供される。また、円柱状のロー
ラ７８ａ、７８ｂ、７８ｃが第１■溝７２の内壁面７２
ａまたは７２ｂとそれに対向する第２ｖ溝７６の内壁面
７６ａまたは７６ｂとにより挟持されて転勤させられる
ことから、ローラ７８ａ、７８ｂ、７８ｃに作用する面
圧はローラ軸長全体にわたって作用するために平均面圧
が低くされるとともに、模作用による移動抵抗の増大も
ほとんどなく、高トルク容量が得られる。

また、本実施例によれば、車両の伝達トルクが大きく且
つ使用頻度が高い正トルク駆動時において、動力伝達に
関与するローラの数が多くされているので、耐久性が一
層高められる利点がある。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説
明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号
を付して説明を省略する。

第５図に示す例においては、第１ｖ溝７２”を構成する
互いに直角な内壁面７２ａ９および７２ｂ１のうち、内
壁面７２ａ゛の幅が７２ｂ”よりも大きい寸法に形成さ
れている。同様に、第２Ｖ溝７６１を構成する互いに直
角、且つ上記内壁面７２ａ１および７２ｂ”に対してそ
れぞれ平行な内壁面７６ａ１および７６ｂ９のうち、内
壁面７６８′の幅が７６ｂ１よりも大きい寸法に形成さ
れている。そして、上記第１ｖ溝７２１の内壁面７２ａ
　’および７２ｂ’と第２ｖ溝７６１の内壁面７６ａ＠
および７６ｂ’とにより囲まれた断面長方形の長手状の
空間内には、大径ローラ７８ａ”、小径ローラ７８ｂ１
、および大径ローラ７８ｃ１が順次嵌め入れられている
。

第６図および第７図に示すように、互いに平行な上記内
壁面７２ｂ′および７６ｂ゛により挟まれる大径ローラ
７８ａ１および７８ｃ”は、その直径２ｒ、が内壁面’
７２ａ　”および７６ａ１の幅と同等の寸法とされ、且
つその軸方向長さが７２ｂ′および７６ｂ１の幅よりも
僅かに小さい寸法とされている。また、互いに平行な上
記内壁面７２ａ１および７６ａ１により挟まれる小径ロ
ーラ７８ｂ１は、その直径２ｒｏが内壁面７２ｂ°およ
び７６ｂ１の幅と同等の寸法とされ、且つその軸方向長
さが７２ａ１および７６ａ９の幅よりも僅かに小さい寸
法とされている。

本実施例においては、前述の実施例と同様に、正トルク
駆動時において内壁面７２ｂ１および７６ｂ’により２
つの大径ローラ７８３′および７８ｃ１が挟まれるだけ
でなく、大径ローラ７８ａ１および７８ｃ１の直径２ｒ
＋が、負トルク駆動時において内壁面７２ａ゛および７
６ａ”により挟まれる小径ローラ７８ｂ”の直径２ｒｏ
よりも大幅に大きくされているので、トルク伝達方向に
応じて適切なトルク容量が得られる。

すなわち、嵌合穴７４（スプライン部）の半径をＲ２動
力伝達に関与するローラ数をｎ１第２■溝７６の内壁面
７６ａ°の接線方向に対する角度をθとすると、負トル
クＴ０での被駆動時に小径ローラ７８ｂ１に作用する第
６図の挟圧力Ｎ０は次式（１）により表され得るととも
に、正トルクＴ。

での駆動時に大径ローラ７８ａ　’に作用する第７図の
挟圧力Ｎ１は次式（２）により表され得る。

Ｎｏ　　＝Ｔａ　／２Ｒｎ　・ｓｉｎ　　θ　　　−−
−（１）Ｎ＋　　＝Ｔ＋　　／２Ｒｎ　−ｃｏｓ　　θ
　　　−・−（２）そして、上記の挟圧力にＮ、にした
がって小径ローラ７８ｂ１に発生するヘルツ応力Ｐａは
次式（３）により表されるとともに、上記の挟圧力Ｎ、
にしたがって大径ローラ７８ａ１に発生するヘルツ応力
Ｐ、は次式（４）により表される。

そして、正トルク駆動時に動力伝達に関与するローラの
個数と負トルク駆動時に動力伝達に関与するローラの個
数とが等しい場合には、上記（６）式および前記（１）
および（２）式から、次式（７）が導かれる。

θ　＝　ｊａｎ−鳳（１／β）　　　　　　　　　・　
・　・　（７）負トルク駆動時における負トルクＴ０と
正トルク駆動時における正トルクＴ１との比を、１：β
と仮定すると、Ｐｏ””Ｐ＋　とするためには、次式（
５）に示す関係および上記（３）および（４）式から、
次式（６）の関係が導かれる。

ｒｏｌｌ。ζｒ、１．　　　　　　・　・　・（５）Ｎ
６　＝　Ｎｌ　　　　　　　　・　・　・（６）上記β
は１より大であるあら、θの値は零よりも大きく且つ４
５°よりも小さい値となる。

本実施例では、θは３０°程度の値が採用されている。

すなわち、負トルクＴ０と正トルクＴ１との比に応じて
それぞれの方向において同等の耐久性が得られるように
最適な角度を選択することができるのである。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例においては、ローラスプライン
装置がＣＶＴ１２に適用された例が説明されていたが、
クラッチなどのように車両に搭載される他の装置や、工
作機械或いは生産機械などの分野におけるスプライン装
置にも適用される。

また、前述の実施例においては、３個のローラ７８ａ、
７８ｂ、７８Ｃが嵌め入れられていたが、必要に応じて
適宜に個数を決定することができるし、複数のローラの
うち、正トルクおよび負トルクをそれぞれ担う数の割合
や、前記角度θも適宜決定できる。

また、前述の実施例において、第１ｖ溝７２および第２
ｖ溝７６の壁面により囲まれた長手状の空間内に嵌め入
れられた３個のローラ７８ａ、７８ｂ、７８ｃを保持し
て相互の接触を防止するリテーナが設けられてもよい。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第２図の装置の要部を拡大して示す図である
。第２図は、本発明が適用されたベルト式無段変速機を
備えた車両用動力伝達装置を示す骨子図である。第３図
は、第２図の■−■視断面断面図る。第４図は、第３図
の要部を拡大して示す図である。第５図は、本発明の他
の実施例を示す第４図に相当する図である。第６図およ
び第７図は、第６図の実施例の作用を小径ローラおよび
大径ローラについてそれぞれ説明する図である。 ３４：出力軸（第１部材） ４８：可動回転体（第２部材） ７２：第１ｖ溝 ７４：嵌合穴 ７６：第２ｖ溝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軸状の第１部材と、この第１部材に嵌合される嵌合穴を
   有する第２部材との間に設けられ、それら２部材の軸回
   りの相対回転を阻止しつつ軸方向の移動を許容するロー
   ラスプライン装置であって、前記第１部材の外周面にお
   いて軸方向と平行に形成された第１Ｖ溝と、 前記第２部材の嵌合穴内周面において軸方向と平行に形
   成された第２Ｖ溝と、 前記第１Ｖ溝の一対の内壁面および第２Ｖ溝の一対の内
   壁面により囲まれた断面矩形の長手状空間に嵌め入れら
   れて、該第１Ｖ溝の一方の内壁面と該第２Ｖ溝の一方の
   内壁面とにより挟持されて転動する複数の円柱状転動体
   と を含むことを特徴とするローラスプライン装置。