WO2018096983A1 - トロイダル無段変速機 - Google Patents

Abstract

スプライン係合部にフレッチング摩耗が生じることを抑制でき、かつ、外側ディスクを大型化せずに、その組立作業効率の向上を図れる、トロイダル無段変速機の構造を実現する。外側ディスク２ｄの中心孔４０に、雌スプライン部４６と、外側嵌合面部４７とが設けられる。外側嵌合面部４７は、軸方向一端側部分に設けられた大径外側嵌合面部５２と、軸方向他端側部分に設けられた大径外側嵌合面部５２よりも小さい内径寸法を有する小径外側嵌合面部５３とを備える。雌スプライン部４６を、回転軸１ｂに設けた雄スプライン部３８にスプライン係合させ、大径外側嵌合面部５２および小径外側嵌合面部５３を、回転軸１ｂの内側嵌合面部３７のうち、軸方向一端側部分の大径内側嵌合面部４９および軸方向他端側部分の小径内側嵌合面部５０に、それぞれ嵌合させる。

Description

トロイダル無段変速機

　本発明は、航空機用発電機を含む発電機、ポンプなどの各種産業機械、自動車を含む車両、建設機械などに組み込まれるトロイダル無段変速機に関する。

　特開２００３－２１４５１６号公報などに記載された構造のトロイダル無段変速機が、自動車用変速装置としてすでに使用されている。また、特開２００４－１６９７１９号公報などに記載されているような、トロイダル無段変速機と遊星歯車機構とを組み合わせて変速比の調整幅を広くしたパワースプリットシステムも、すでに知られている。

　図４は、従来構造のトロイダル無段変速機の１例を示している。この従来構造は、回転軸１と、この回転軸１の軸方向両端寄り部分の周囲にそれぞれのボールスプライン３を介して支持された１対の外側ディスク２ａ、２ｂを備える。１対の外側ディスク２ａ、２ｂは、それぞれ断面円弧形のトロイド曲面からなる軸方向側面（内側面）を有し、かつ、これらの軸方向側面同士を互いに対向させた状態で配置されている。１対の外側ディスク２ａ、２ｂは、ボールスプライン３により、互いに遠近動可能に、かつ、回転軸１を介して互いに同期して回転することが可能である。また、回転軸１の軸方向中間部周囲には、回転軸１に対する相対回転を可能に、筒部材４が支持されている。この筒部材４の外周面の軸方向中央部には、歯車５が固設され、かつ、この筒部材４の外周面の軸方向両端部には、内側ディスク６が、筒部材４と同期した回転を可能に支持されている。内側ディスク６は、１対の素子５６により構成される。内側ディスク６を構成する１対の素子５６は、それぞれ断面円弧形のトロイド曲面からなる軸方向側面を有し、かつ、これらの１対の素子５６の軸方向側面を、１対の外側ディスク２ａ、２ｂの軸方向側面にそれぞれ対向させた状態で配置されている。

　回転軸１の軸方向両端寄り部分に配置された１対の外側ディスク２ａ、２ｂと、回転軸１の軸方向中間部に配置された内側ディスク６との間部分のそれぞれには、複数のパワーローラ７が挟持されている。複数のパワーローラ７は、それぞれ部分球状凸面からなる周面を有する。複数のパワーローラ７は、それぞれに対応するトラニオン８によって、個別的にかつ回転自在に支持されている。１対の外側ディスク２ａ、２ｂと内側ディスク６との間部分にそれぞれ挟持されている複数のパワーローラ７は、１対の外側ディスク２ａ、２ｂの回転に伴って回転しつつ、１対の外側ディスク２ａ、２ｂから内側ディスク６に動力を伝達する。あるいは、複数個のパワーローラ７は、内側ディスク６の回転に伴って回転しつつ、内側ディスク６から１対の外側ディスク２ａ、２ｂに動力を伝達する。

　より具体的には、トロイダル無段変速機の運転時には、回転軸１の一端側（先端側）に配置された外側ディスク２ａと回転軸１の他端側（基端側）に配置された外側ディスク２ｂとのうち、基端側にある外側ディスク２ｂが、駆動軸９により機械式の押圧装置１０を介して回転駆動する。この結果、回転軸１の軸方向両端寄り部分に支持された１対の外側ディスク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対の外側ディスク２ａ、２ｂの回転が、両側にある複数のパワーローラ７を介して内側ディスク６に伝達され、歯車５から取り出される。あるいは、内側ディスク６に、歯車５および筒部材４を介して、駆動源からの動力を入力し、内側ディスク６の両側に配置された複数のパワーローラ７を介して１対の外側ディスク２ａ、２ｂに動力を伝達し、１対の外側ディスク２ａ、２ｂから動力を取り出すように構成することもできる。

　回転軸１の軸方向両端部の近傍で、１対の外側ディスク２ａ、２ｂを軸方向両側から挟む位置に、それぞれ予圧ばね１１ａ、１１ｂが設けられている、予圧ばね１１ａ、１１ｂにより、押圧装置１０の非作動時（駆動軸９の停止時）にも、複数のパワーローラ７の周面と、１対の外側ディスク２ａ、２ｂおよび内側ディスク６の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いる。したがって、それぞれの転がり接触部は、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。

　ところで、前記必要最低限の面圧を確保するための弾力は、回転軸１の軸方向基端側で、押圧装置１０の内径側に配置された予圧ばね１１ｂのみによっても得ることが可能である。回転軸１の軸方向先端部（一端部）に螺着したローディングナット１２と外側ディスク２ａの外側面との間に配置された予圧ばね１１ａは、押圧装置１０の急な作動時に加わる衝撃を緩和するためのものであるため、省略することが可能である、そこで、部品点数の低減および組立作業効率の向上などを図る観点から、特開２００３－１３９２０９号公報に記載されているように、回転軸１の先端側（一端側）の予圧ばね１１ａを省略し、かつ、外側ディスク２ａを回転軸１に対して、ボールスプライン３を介することなく、スプライン係合によって相対回転不能に支持する構造が提案されている。また、ローディングナット１２に代替して、回転軸１の先端部に外向フランジ状の鍔部を設けた構造や、コッタと呼ばれる係止環を回転軸１の先端部に係止した構造なども知られている。

　いずれの構造の場合にも、回転軸の軸方向一端部（先端部）の外周面に設けた雄スプライン部と、この回転軸の軸方向一端側（先端側）に配置された外側ディスクの中心孔に設けた雌スプライン部とをスプライン係合させて、この外側ディスクを回転軸に対して同期した回転を可能に支持することになる。このような構造では、回転軸の雄スプライン部と外側ディスクの雌スプライン部とのスプライン係合部に、パワーローラによる押し付け力によって生じる、外側ディスクの弾性変形に起因した応力が集中しやすいだけでなく、スプライン係合部に存在する隙間に起因してフレッチング摩耗が生じやすいという問題が生じる。

特開２００３－２１４５１６号公報 特開２００４－１６９７１９号公報 特開２００３－１３９２０９号公報

　このような事情に鑑みて、本発明者らは、図５に示したような構造をすでに提案している。この構造では、回転軸１ａの軸方向一端側（先端側）に配置された外側ディスク２ｃの中心孔１３に、雌スプライン部１４に隣接する状態で外側円筒面部１５が設けられており、かつ、回転軸１ａの外周面に、雄スプライン部１６に隣接する状態で内側円筒面部１７が設けられている。この構造では、雌スプライン部１４と雄スプライン部１６とがスプライン係合するだけでなく、外側円筒面部１５と内側円筒面部１７とが軸方向全長にわたって締り嵌めで嵌合する。また、外側ディスク２ｃの中心孔１３に設けたディスク側段差面１８と、回転軸１ａの外周面に設けたシャフト側段差面１９とが軸方向に当接する。このような構造により、外側円筒面部１５と内側円筒面部１７との嵌合部により、回転軸１ａに対する外側ディスク２ｃの支持剛性を向上させることができるため、スプライン係合部への応力集中やフレッチング摩耗の発生を抑制することができる。

　ただし、図５に示した構造は、トロイダル無段変速機の組立作業効率の向上を図る面からは、未だ改良の余地がある。すなわち、外側ディスク２ｃを回転軸１ａの周囲に組み付ける際に、外側ディスク２ｃの雌スプライン部１４と回転軸１ａの雄スプライン部１６とがスプライン係合するよりも先に、外側ディスク２ｃの外側円筒面部１５と回転軸１ａの内側円筒面部１７とが締り嵌めで嵌合してしまう。このため、雌スプライン部１４と雄スプライン部１６との位相を合せる作業が困難になる可能性がある。

　このような問題を解決するために、図６に示すように、ディスク側段差面１８から雌スプライン部１４ａの軸方向一端部（図６における右端部）までの軸方向長さαを、シャフト側段差面１９から内側円筒面部１７の軸方向他端部（図６における左端部）までの軸方向長さβよりも長くすることが考えられる。しかしながら。単にこのような構成を採用した場合には、外側ディスク２ｃがいたずらに大型化するといった新たな問題を生じてしまう。

　本発明は、上述のような事情に鑑み、スプライン係合部にフレッチング摩耗が生じることを抑制できる構造であって、外側ディスクを大型化せずに、組立作業効率の向上を図れる、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、複数のパワーローラとを備える。

　前記回転軸は、外周面のうちの該回転軸の軸方向一端側部分に、軸方向一端側から前記回転軸の軸方向他端側への順に、雄スプライン部と、軸方向他端側を向いたシャフト側段差面と、大径内側嵌合面部および該大径内側嵌合面部よりも小さい外径寸法を有する小径内側嵌合面部を含む内側嵌合面部とを備えている。なお、「軸方向」とは、特に断らない限り、前記回転軸の軸方向を意味する。

　前記１対の外側ディスクは、それぞれ断面円弧形のトロイド曲面からなる軸方向側面（内側面）を有し、かつ、該軸方向側面同士を互いに対向させた状態で、前記回転軸の軸方向両端寄り部分に、該回転軸と同期した回転を可能に、支持されている。

　前記内側ディスクは、それぞれ断面円弧形のトロイド曲面からなる軸方向側面を軸方向両側に有し、該軸方向側面を前記１対の外側ディスクの軸方向側面に対向させた状態で、前記回転軸の軸方向中間部周囲に、該回転軸に対する相対回転を可能に支持されている。なお、内側ディスクは一体構造を採ることもできるが、それぞれが前記軸方向側面を備える１対の素子により構成されることもできる。

　前記複数のパワーローラは、複数の支持部材（たとえば、トラニオン）によって、個別的にかつ回転自在に支持されている。該複数のパワーローラは、それぞれ部分球状凸面からなる周面を有し、該周面を、前記内側ディスクの軸方向側面と前記１対の外側ディスクの軸方向側面とに当接させている。

　前記１対の外側ディスクのうち、前記回転軸の軸方向一端側に設けられた一方の外側ディスクは、その内周面（中心孔）に、軸方向他端側から軸方向一端側への順に、小径外側嵌合面部および該小径外側嵌合面部よりも大きい内径寸法を有する大径外側嵌合面部を含む外側嵌合面部と、軸方向一端側を向いたディスク側段差面と、前記外側嵌合面部よりも直径が大きい内接円を有する雌スプライン部とを備えている。

　前記ディスク側段差面を前記シャフト側段差面に当接させた状態で、前記雌スプライン部は、前記雄スプライン部にスプライン係合し、前記大径外側嵌合面部は、前記大径内側嵌合面部に締り嵌めで嵌合（圧入）し、かつ、前記小径外側嵌合面部は、前記小径内側嵌合面部に締り嵌めで嵌合（圧入）している。

　さらに、本発明のトロイダル無段変速機が、追加的に押圧装置を備える場合には、該押圧装置を、前記１対の外側ディスクのうちの軸方向他端側に設けられた他方の外側ディスクと、前記回転軸との間に設け、該他方の外側ディスクを軸方向一端側（一方の外側ディスク）に向けて押圧するように構成される。このような押圧装置としては、ローディングカムを組み込んだ機械式押圧装置、あるいは、油圧シリンダおよびピストンを備えた油圧式押圧装置が用いられる。

　本発明を実施する場合には、前記雌スプライン部の軸方向一端部から前記大径外側嵌合面部の軸方向一端部までの軸方向寸法を、前記雄スプライン部の軸方向他端部から前記大径内側嵌合面部の軸方向他端部までの軸方向寸法よりも大きくすることが好ましい。さらに、前記雌スプライン部の軸方向一端部から前記小径外側嵌合面部の軸方向一端部までの軸方向寸法を、前記雄スプライン部の軸方向他端部から前記小径内側嵌合面部の軸方向他端部までの軸方向寸法よりも大きくすることが好ましい。

　本発明のトロイダル無段変速機によれば、スプライン係合部にフレッチング摩耗が生じることを抑制でき、かつ、一方の外側ディスクを大型化させることなく、組立作業効率の向上を図ることができる。

　すなわち、本発明のトロイダル無段変速機では、前記一方の外側ディスクの中心孔に設けた外側嵌合面部を、軸方向一端側部分の大径外側嵌合面部と、軸方向他端側部分の小径外側嵌合面部とにより構成している。また、前記回転軸の外周面に設けた内側嵌合面部のうち、軸方向一端側部分の大径内側嵌合面部に、前記大径外側嵌合面部が締り嵌めで嵌合し、かつ、軸方向他端側部分の小径内側嵌合面部に、前記小径外側嵌合面部が締り嵌めで嵌合する。

　このように、本発明のトロイダル無段変速機では、前記一方の外側ディスクが、前記回転軸に対して、スプライン係合させるだけでなく、少なくとも軸方向２個所位置で締り嵌めにより嵌合（外嵌）するため、前記回転軸に対する前記外側ディスクの支持剛性を向上させることができる。このため、このスプライン係合部にフレッチング摩耗が生じることを抑制することが可能となる。

　また、本発明のトロイダル無段変速機では、前記一方の外側ディスクを、前記回転軸の周囲に軸方向他端側から組み付ける際に、前記外側嵌合面部のうちの前記大径外側嵌合面部を、前記内側嵌合面部のうちの軸方向他端側部分に設けられた前記小径内側嵌合面部に嵌合させずに済み、前記大径外側嵌合面部が軸方向一端側部分に設けられた前記大径内側嵌合面部に嵌合するか、あるいは、前記小径外側嵌合面部が軸方向他端側部分に設けられた前記小径内側嵌合面部に嵌合するまで、前記一方の外側ディスクを軸方向一端側に移動させることが可能となる。したがって、前記外側嵌合面部と前記内側嵌合面部との間で嵌合が生じる際の、前記回転軸に対する前記一方の外側ディスクの軸方向位置を、外側嵌合面部および内側嵌合面部を軸方向にわたって直径寸法が変化しない円筒面とした場合に比べて、軸方向一端側にずらすことが可能となる。

　このように、嵌合が生じる軸方向位置をずらせる分だけ、前記雌スプライン部の軸方向寸法を長くする程度を小さくしても（軸方向寸法を短くしても）、前記外側嵌合面部と前記内側嵌合面部とが嵌合するよりも先に、前記雌スプライン部を前記雄スプライン部にスプライン係合させることができる。すなわち、前記外側嵌合面部と前記内側嵌合面部とが締り嵌めで嵌合するよりも先に、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部との位相を合せる作業を行うことが可能となる。したがって、本発明のトロイダル無段変速機では、一方の外側ディスクを必要以上に大型化させることなく、その組立作業効率の向上を図ることが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態の１例を示す、トロイダル無段変速機の断面図である。 図２は、図１のＡ部拡大断面図である。 図３は、一方の外側ディスクの組立作業を説明するための図２と同様の断面図であり、図３（Ａ）は、該一方の外側ディスクの組立途中状態を示しており、図３（Ｂ）は、該一方の外側ディスクの組立完了状態を示している。 図４は、従来構造のトロイダル無段変速機を示す断面図である。 図５は、本発明者らが本発明よりも先に考案した、回転軸に対する外側ディスクの支持構造の１例を示す断面図である。 図６は、図５と同様に、本発明者らが本発明よりも先に考案した、回転軸に対する外側ディスクの支持構造の１例を示す断面図である。

　［実施の形態の１例］
　図１～図３は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例のトロイダル無段変速機２０は、たとえば航空機の発電機などに用いられるものであり、回転軸１ｂと、１対の外側ディスク２ｄ、２ｅと、内側ディスク６ａと、複数個のパワーローラ７と、図示しない複数個のトラニオンと、油圧式の押圧装置（ローディング装置）１０ａとを備えている。なお、本例では、１対の外側ディスク２ｄ、２ｅが入力側ディスクに相当し、内側ディスク６ａが出力側ディスクに相当する。

　回転軸１ｂは、アクチュエータケース２１の上側に、１対の支柱２２と内側ディスク６ａとを介して回転のみ可能に支持されている。具体的には、内側ディスク６ａが、１対の支柱２２の中間部に設けた支持環部に、スラストアンギュラ玉軸受２３により回転自在に支持され、かつ、回転軸１ｂは、内側ディスク６ａの内径側に、１対のラジアルニードル軸受２４により回転自在に支持されている。

　なお、本明細書において、「軸方向」とは、特に断らない限り、回転軸１ｂの軸方向（図１～図３の左右方向）を意味する。また、回転軸１ｂの先端側である図１～図３の右側が、軸方向一端側に相当し、回転軸１ｂの基端側である図１～図３の左側が、軸方向他端側に相当する。

　１対の外側ディスク２ｄ、２ｅは、それぞれ断面円弧形のトロイド曲面からなる軸方向側面（内側面）を有し、かつ、該軸方向側面同士を互いに対向させた状態で、前記回転軸１ｂの軸方向両端寄り部分に、回転軸１ｂと同期した回転を可能に、かつ、遠近動可能に支持されている。

　具体的には、外側ディスク２ｄ、２ｅのうち、回転軸１ｂの軸方向他端側（基端側）である、図１の左側に設けられた外側ディスク２ｅは、押圧装置１０ａを構成するシリンダ２５を介して、軸方向の若干の変位を可能に、かつ、回転軸１ｂと同期した回転を可能に、回転軸１ｂに支持されている。シリンダ２５は、内径側シリンダ素子２６の外周縁部と、外径側シリンダ素子２７の内周縁部とを結合固定することにより構成されており、このうちの内径側シリンダ素子２６は、回転軸１ｂの外周面の軸方向他端寄り部分に形成した雄スプライン部と、スプライン係合している。

　回転軸１ｂのうちで、内径側シリンダ素子２６を外嵌した部分よりも軸方向他端側部分に、係止凹溝２８が設けられており、この係止凹溝２８内には、係止環（コッタ）２９が係止されている。この係止環２９の軸方向一端面は、内径側シリンダ素子２６の内径側部分の軸方向他端面に当接しており、シリンダ２５が外側ディスク２ｄから離れる方向（図１の左側）に変位することを阻止している。したがって、内径側シリンダ素子２６は、回転軸１ｂの軸方向他端寄り部分に対して、トルク伝達を可能に、かつ、軸方向他端側への変位を阻止された状態で、がたつきなく外嵌されている。

　なお、係止環２９は、部分円弧状の複数（たとえば２個～４個）の素子を円周方向に組み合わせて、係止凹溝２８に係止した状態で、全体として円環状となるように構成されている。また、係止環２９を構成する前記複数の素子が、係止凹溝２８から径方向外方に抜け出ることを防止するため、前記複数の素子の周囲は、抑え環３０により覆われている。図示の構造では、エンジンなどの動力源により、抑え環３０が回転駆動し、この抑え環３０に伝わった駆動トルクが、シリンダ２５を介して、回転軸１ｂ、および、外側ディスク２ｅに伝達される。

　さらに、シリンダ２５内には、２枚のピストン板３１ａ、３１ｂが組み付けられている。そして、軸方向一端側のピストン板３１ａと外側ディスク２ｅとの間部分、および、軸方向他端側のピストン板３１ｂとシリンダ２５の底板部３２との間部分が、ダブルピストン型の押圧装置１０ａを構成する油圧室３３ａ、３３ｂとして機能する。すなわち、これらの油圧室３３ａ、３３ｂ内に所定圧の油圧を導入することで、軸方向他端側の外側ディスク２ｅが、軸方向一端側の外側ディスク２ｄに向けて、油圧の大きさに応じた力で押圧される。

　これに対し、外側ディスク２ｄ、２ｅのうち、回転軸１ｂの軸方向一端側（先端側）である、図１の右側に設けられた、外側ディスク２ｄは、外側ディスク２ｅから離れる方向である軸方向一端側への変位を不能に、かつ、回転軸１ｂと同期した回転を可能に、この回転軸１ｂに支持されている。具体的には、回転軸１ｂの軸方向一端寄り部分は、軸方向他端側から一端側に向けて（図１～図３の左側から右側に向けて）、小径軸部３４と大径軸部３５とをシャフト側段差面３６により連続させた段付状に構成されている。小径軸部３４の外周面が、内側嵌合面部３７を構成する。また、大径軸部３５の軸方向中間部に、この大径軸部３５のうちの残部よりも外径寸法が大きくなった雄スプライン部３８が設けられている。さらに、大径軸部３５のうちで、雄スプライン部３８の軸方向一端側に隣接する部分に、径方向内方に凹んだ逃げ凹溝３９が全周にわたって設けられている。なお、シャフト側段差面３６は、回転軸１ｂの中心軸に対して直交する仮想平面上に存在している。

　外側ディスク２ｄの中心には、回転軸１ｂを挿通するための、軸方向に貫通した中心孔４０が形成されている。この中心孔４０は、軸方向他端側から一端側に向けて（図１～図３の左側から右側に向けて）、小径孔部４１と中径孔部４２とをディスク側段差面４３により連続させ、かつ、この中径孔部４２と大径孔部４４とをディスク側平坦面４５により連続させた段付状に構成されている。このうちの中径孔部４２の軸方向中間部に、雄スプライン部３８とスプライン係合可能な雌スプライン部４６が設けられている。また、小径孔部４１の内周面が、雌スプライン部４６の内接円の直径よりも小さな内径寸法を有する外側嵌合面部４７を構成している。さらに、ディスク側段差面４３およびディスク側平坦面４５は、外側ディスク２ｄの中心軸に対して直交する仮想平面上に存在している。

　トロイダル無段変速機２０の組み立て状態では、回転軸１ｂの外周面に形成したシャフト側段差面３６と外側ディスク２ｄの内周面に形成したディスク側段差面４３とを軸方向に当接して、回転軸１ｂに対する外側ディスク２ｄの軸方向に関する位置決めが図られ、雄スプライン部３８と雌スプライン部４６とがスプライン係合し、かつ、内側嵌合面部３７と外側嵌合面部４７とが圧入あるいはインロー嵌合による締り嵌めによって嵌合する。このような構成により、外側ディスク２ｄは、回転軸１ｂの軸方向一端寄り部分に対して、軸方向一端側への変位を阻止した状態で、回転軸１ｂと同期した回転を可能に支持されている。

　特に、本例においては、トロイダル無段変速機２０の組立作業効率の向上を図る面から、内側嵌合面部３７と外側嵌合面部４７との嵌合部４８の構造について、次のように改善が図られている。すなわち、本例のトロイダル無段変速機２０では、内側嵌合面部３７は、軸方向に関して外径寸法が変化しない円筒面ではなく、軸方向位置に応じて外径寸法を異ならせた形状の外周面により構成されている。具体的には、内側嵌合面部３７は、軸方向一端側部分に大径内側嵌合面部４９を備え、かつ、軸方向他端側部分に、大径内側嵌合面部４９よりも小さい外径寸法を有する小径内側嵌合面部５０を備えている。また、内側嵌合面部３７の軸方向中間部（大径内側嵌合面部４９と小径内側嵌合面部５０との間部分）に、小径内側嵌合面部５０よりも小さい外径寸法を有する内側逃げ部５１が設けられている。大径内側嵌合面部４９および小径内側嵌合面部５０のそれぞれの外周面は、軸方向に関して外径寸法が変化しない円筒面により構成されている。

　外側嵌合面部４７についても、軸方向に関して内径寸法が変化しない円筒面ではなく、軸方向位置に応じて内径寸法を異ならせた形状の内周面により構成されている。具体的には、外側嵌合面部４７は、軸方向他端側部分に小径外側嵌合面部５３を備え、かつ、軸方向一端側部分に、小径外側嵌合面部５３よりも大きい内径寸法を有する大径外側嵌合面部５２を備えている。また、外側嵌合面部４７の軸方向中間部（大径外側嵌合面部５２と小径外側嵌合面部５３との間部分）に、大径外側嵌合面部５２よりも大きい内径寸法を有する外側逃げ部５４が設けられている。大径外側嵌合面部５２および小径外側嵌合面部５３のそれぞれの内周面は、軸方向に関して外径寸法が変化しない円筒面により構成されている。さらに、大径外側嵌合面部５２の内径寸法は、内側嵌合面部３７のうち、軸方向他端側部分に設けられた小径内側嵌合面部５０の外径寸法よりも大きく、軸方向一端側部分に設けられた大径内側嵌合面部４９の外径寸法よりもわずかに小さくなっている。これに対して、小径外側嵌合面部５３の内径寸法は、内側嵌合面部３７のうち、軸方向他端側部分に設けられた小径内側嵌合面部５０の外径寸法よりもわずかに小さくなっている。

　回転軸１ｂの軸方向中間部周囲に、内側ディスク６ａが、回転軸１ｂに対する相対回転を可能に支持されている。内側ディスク６ａの軸方向両側にある軸方向側面（外側面）は、それぞれ外側ディスク２ｄ、２ｅの軸方向側面に対向している。外側ディスク２ｄ、２ｅと内側ディスク６ａとの間に、複数のパワーローラ７が挟持されている。これらのパワーローラ７は、外側ディスク２ｄ、２ｅの回転に伴って回転しつつ、外側ディスク２ｄ、２ｅから内側ディスク６ａに動力を伝達する。

　以上のような構成を有する本例のトロイダル無段変速機２０を組み立てるには、外側ディスク２ｄ、内側ディスク６ａ、および、外側ディスク２ｅの順に、回転軸１ｂの周囲に回転軸１ｂの軸方向他端側（基端側）から組み付けた後、外側ディスク２ｄと内側ディスク６ａとの間部分、外側ディスク２ｅと内側ディスク６ａとの間部分に、それぞれ複数個のパワーローラ７を配置する。次いで、押圧装置１０ａを、回転軸１ｂの周囲に回転軸１ｂの軸方向他端側（基端側）から組み付け、回転軸１ｂの軸方向他端寄り部分に係止環２９および抑え環３０を固定して、本例のトロイダル無段変速機２０を完成させる。

　特に、本例の場合、回転軸１ｂに対する外側ディスク２ｄの組立作業を、次のようにして行う。

　まず、図３（Ａ）に示すように、外側ディスク２ｄを回転軸１ｂの軸方向一端側（先端側）に移動させて、外側ディスク２ｄの中心孔４０の軸方向一端側部分に設けられた大径外側嵌合面部５２を、回転軸１ｂのうちの小径内側嵌合面部５０に嵌合させることなく、小径内側嵌合面部５０の周囲を軸方向一端側に通過させる。そして、大径外側嵌合面部５２が内側逃げ部５１の周囲に位置した状態で、雌スプライン部４６の軸方向一端部と雄スプライン部３８の軸方向他端部との間に軸方向隙間Ａを存在させるとともに、大径外側嵌合面部５２の軸方向一端部と大径内側嵌合面部４９の軸方向他端部との間に軸方向隙間Ａよりも大きい軸方向隙間Ｂ、および、小径外側嵌合面部５３の軸方向一端部と小径内側嵌合面部５０の軸方向他端部との間に軸方向隙間Ａよりも大きい軸方向隙間Ｃをそれぞれ存在させる。

　本例の場合には、このような寸法関係を有する軸方向隙間Ａ、Ｂ、Ｃが形成されるように、回転軸１ｂおよび外側ディスク２ｄの構成部分の寸法を規制している。たとえば、軸方向隙間Ａが軸方向隙間Ｂよりも小さくなるように、雌スプライン部４６の軸方向軸方向一端部から大径外側嵌合面部５２の軸方向一端部までの軸方向寸法Ｘ１を、雄スプライン部３８の軸方向他端部から大径内側嵌合面部４９の軸方向他端部までの軸方向寸法Ｙ１よりも大きくしている（Ｘ１＞Ｙ１）。また、軸方向隙間Ａが軸方向隙間Ｃよりも小さくなるように、雌スプライン部４６の軸方向一端部から小径外側嵌合面部５３の軸方向一端部までの軸方向寸法Ｘ２を、雄スプライン部３８の軸方向他端部から小径内側嵌合面部５０の軸方向他端部までの軸方向寸法Ｙ２よりも大きくしている（Ｘ２＞Ｙ２）。

　大径外側嵌合面部５２を内側逃げ部５１の周囲に位置させた状態で、回転軸１ｂに対して外側ディスク２ｄを相対回転させることにより、雄スプライン部３８と雌スプライン部４６との位相合わせを行う。

　雄スプライン部３８と雌スプライン部４６との位相を一致させた状態で、入力側ディスク２ｅを軸方向一端側に向けてさらに移動させる。これにより、まず、雄スプライン部３８と雌スプライン部４６とをスプライン係合させる。続いて、大径内側嵌合面部４９と大径外側嵌合面部５２とを締り嵌めにより嵌合させるとともに、小径内側嵌合面部５０と小径外側嵌合面部５３とを締り嵌めにより嵌合させる。なお、大径内側嵌合面部４９と大径外側嵌合面部５２とを嵌合させるタイミングと、小径内側嵌合面部５０と小径外側嵌合面部５３とを嵌合させるタイミングとは、軸方向隙間Ｂ、Ｃの大きさを調整することで、同時にすることもできるし、いずれか一方のタイミングを他方のタイミングよりも早くすることもできる。また、本例の場合には、雄スプライン部３８と雌スプライン部４６とをスプライン係合させる際に、内側嵌合面部３７と外側嵌合面部４７とが緩く嵌合した状態になっており、当該部分により芯出しを行えるため、スプライン係合させる作業を容易に行うことができる。

　以上のような構成を有する本例のトロイダル無段変速機２０によれば、スプライン係合部５５にフレッチング摩耗が生じることを抑制できるとともに、外側ディスク２ｄを大型化せずに、その組立作業効率の向上を図ることができる。

　すなわち、本例の場合には、外側ディスク２ｄの中心孔４０に設けた外側嵌合面部４７は、軸方向一端側部分の大径外側嵌合面部５２と、軸方向他端側部分の小径外側嵌合面部５３とを備えている。そして、回転軸１ｂの外周面に設けた内側嵌合面部３７のうち、軸方向一端側部分の大径内側嵌合面部４９に大径外側嵌合面部５２を締り嵌めで嵌合するとともに、軸方向他端側部分の小径内側嵌合面部５０に小径外側嵌合面部５３を締り嵌めで嵌合するようにしている。したがって、本例の場合には、外側ディスク２ｄを回転軸１ｂに対して、スプライン係合させるだけでなく、軸方向に離隔した２個所位置で締り嵌めにより嵌合（外嵌）しているため、回転軸１ｂに対する外側ディスク２ｄの支持剛性を向上させることができる。このため、スプライン係合部５５にフレッチング摩耗が生じることを抑制することができる。

　また、本例の場合には、外側ディスク２ｄを、回転軸１ａの周囲に軸方向他端側（基端側）から組み付ける際に、外側嵌合面部４７のうちの大径外側嵌合面部５２を、内側嵌合面部３７のうちの軸方向他端側部分に設けられた小径内側嵌合面部５０に嵌合させずに済み、大径外側嵌合面部５２が軸方向一端側部分に設けられた大径内側嵌合面部４９に嵌合するか、あるいは、小径外側嵌合面部５３が軸方向他端側部分に設けられた小径内側嵌合面部５０に嵌合するまで、外側ディスク２ｄを軸方向一端側に移動させることが可能となる。したがって、本例のトロイダル無段変速機２０によれば、外側嵌合面部４７と内側嵌合面部３７との間で嵌合が生じる際の、回転軸１ａに対する外側ディスク２ｄの軸方向位置を、外側嵌合面部および内側嵌合面部を軸方向にわたり直径寸法が変化しない円筒面とした場合に比べて、軸方向一端側にずらすことができる。そして、このように、嵌合が生じる軸方向位置をずらせる分だけ、雌スプライン部４６の軸方向寸法を長くする程度を小さくしても（軸方向寸法を短くしても）、外側嵌合面部４７と内側嵌合面部３７とが締り嵌めで嵌合するよりも先に、雌スプライン部４６を雄スプライン部３８にスプライン係合させることが可能となる。つまり、外側嵌合面部４７と内側嵌合面部３７とが締り嵌めで嵌合するよりも先に、雌スプライン部４７と雄スプライン部３８との位相を合せる作業を行うことができる。この結果、本例の場合には、外側ディスク２ｄを必要以上に大型化せずに、トロイダル無段変速機２０の組立作業効率の向上を図ることができる。

　さらに、本例の場合には、外側ディスク２ｄのうちの軸方向中間部から一端寄り部分（中径孔部４２）に、雌スプライン部４６を形成しているが、外側ディスク２ｄの径方向に関する厚さ寸法（肉厚）は、その軸方向側面（軸方向他端面）を断面円弧形のトロイド曲面としていることに起因して、軸方向一端側に向かう程厚くなる傾向にある。このため、本例の場合には、雌スプライン部４６を、外側ディスク２ｄのうちで径方向厚さ寸法が十分に大きくなった部分に形成しているため、トロイダル無段変速機２０の運転に伴う応力集中に拘わらず、変形などの損傷が生じることを有効に防止することができる。

　なお、本発明を実施する場合に、外側嵌合面部および内側嵌合面部の構造については、上述した実施の形態の１例の構造に限定されることはない。すなわち、外側嵌合面部に関しては、軸方向一端側部分に大径外側嵌合面部が設けられるとともに、軸方向他端側部分に大径外側嵌合面部よりも小さい内径寸法を有する小径外側嵌合面部が設けられていれば十分であり、大径外側嵌合面部と小径外側嵌合面部との間に必ずしも外側逃げ部が設けられている必要はない。また、内側嵌合面部に関しても、軸方向一端側部分に大径内側嵌合面部が設けられるとともに、軸方向他端側部分に大径内側嵌合面部よりも小さい外径寸法を有する小径内側嵌合面部が設けられていれば十分であり、大径内側嵌合面部と小径内側嵌合面部との間に必ずしも内側逃げ部が設けられている必要はない。

　さらに、大径外側嵌合面部と小径外側嵌合面部との間に、内径寸法がこれら大径外側嵌合面部と小径外側嵌合面部との中間となる中径外側嵌合面部を設け、この中径外側嵌合面部を、大径内側嵌合面部と小径内側嵌合面部との間に設けた、外径寸法がこれら大径内側嵌合面部と小径内側嵌合面部との中間となる中径内側嵌合面部に対し、締り嵌めで嵌合する構成を採用することもできる。

　また、上述した実施の形態の１例では、１対の外側ディスクを、動力を入力する入力側ディスクとし、内側ディスクを、動力を出力する出力側ディスクとした場合について説明したが、本発明を実施する場合には、これとは反対に、内側ディスクを、動力を入力する入力側ディスクとし、１対の外側ディスクを、動力を出力する出力側ディスクとすることもできる。

　本発明は、図示のようなハーフトロイダル型のトロイダル無段変速機に限らず、フルトロイダル型のトロイダル無段変速機で実施することも可能である。

　　１、１ａ、１ｂ　回転軸
　　２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ　外側ディスク
　　３　　ボールスプライン
　　４　　筒部材
　　５　　歯車
　　６、６ａ　内側ディスク
　　７　　パワーローラ
　　８　　トラニオン
　　９　　駆動軸
　１０、１０ａ　押圧装置
　１１ａ、１１ｂ　予圧ばね
　１２　　ローディングナット
　１３　　中心孔
　１４、１４ａ　雌スプライン部
　１５　　外側円筒面部
　１６　　雄スプライン部
　１７　　内側円筒面部
　１８　　ディスク側段差面
　１９　　シャフト側段差面
　２０　　トロイダル側無段変速機
　２１　　アクチュエータケース
　２２　　支柱
　２３　　玉軸受
　２４　　ラジアルニードル軸受
　２５　　シリンダ
　２６　　内径側シリンダ素子
　２７　　外径側シリンダ素子
　２８　　係止凹溝
　２９　　係止環
　３０　　抑え環
　３１ａ、３１ｂ　ピストン板
　３２　　底板部
　３３ａ、３３ｂ　油圧室
　３４　　小径軸部
　３５　　大径軸部
　３６　　シャフト側段差面
　３７　　内側嵌合面部
　３８　　雄スプライン部
　３９　　逃げ凹溝
　４０　　中心孔
　４１　　小径孔部
　４２　　中径孔部
　４３　　ディスク側段差面
　４４　　大径孔部
　４５　　ディスク側平坦面
　４６　　雌スプライン部
　４７　　外側嵌合面部
　４８　　嵌合部
　４９　　大径内側嵌合面部
　５０　　小径内側嵌合面部
　５１　　内側逃げ部
　５２　　大径外側嵌合面部
　５３　　小径外側嵌合面部
　５４　　外側逃げ部
　５５　　スプライン係合部
　５６　　素子

Claims (2)

1. 　外周面のうちの軸方向一端側部分に、軸方向一端側から他端側への順に、雄スプライン部と、軸方向他端側を向いたシャフト側段差面と、大径内側嵌合面部および該大径内側嵌合面部より小さい外径寸法を有する小径内側嵌合面部を含む内側嵌合面部とを備える、回転軸と、
   　それぞれ断面円弧形の軸方向側面を有し、かつ、該軸方向側面同士を互いに対向させた状態で、前記回転軸に対して、該回転軸と同期した回転を可能に支持されている、１対の外側ディスクと、
   　それぞれ断面円弧形の軸方向側面を軸方向両側に有し、該軸方向側面のそれぞれを前記１対の外側ディスクの軸方向側面のそれぞれに対向させた状態で、前記回転軸の軸方向中間部周囲に、該回転軸に対する相対回転を可能に支持されている、内側ディスクと、
   　それぞれ部分球状凸面からなる周面を有し、該周面を、前記内側ディスクの軸方向側面と前記１対の外側ディスクの軸方向側面とに当接させている、複数のパワーローラと、
   を備え、
   　前記１対の外側ディスクのうち、軸方向一端側に設けられた一方の外側ディスクは、その内周面に、軸方向他端側から一端側への順に、小径外側嵌合面部および該小径外側嵌合面部よりも大きい内径寸法を有する大径外側嵌合面部を含む外側嵌合面部と、軸方向一端側を向いたディスク側段差面と、前記外側嵌合面部よりも直径が大きい内接円を有する雌スプライン部とを備え、
   　前記ディスク側段差面を前記シャフト側段差面に当接させた状態で、前記雌スプライン部は、前記雄スプライン部にスプライン係合し、前記大径外側嵌合面部は、前記大径内側嵌合面部に締り嵌めで嵌合し、かつ、前記小径外側嵌合面部は、前記小径内側嵌合面部に締り嵌めで嵌合している、
   トロイダル無段変速機。
2. 　前記雌スプライン部の軸方向一端部から前記大径外側嵌合面部の軸方向一端部までの軸方向寸法が、前記雄スプライン部の軸方向他端部から前記大径内側嵌合面部の軸方向他端部までの軸方向寸法よりも大きく、かつ、前記雌スプライン部の軸方向一端部から前記小径外側嵌合面部の軸方向一端部までの軸方向寸法が、前記雄スプライン部の軸方向他端部から前記小径内側嵌合面部の軸方向他端部までの軸方向寸法よりも大きい、請求項１に記載したトロイダル無段変速機。

Images