(57)【要約】【課題】耐摩耗性を向上可能なベルト式無段変速機のボールスプライン装置を提供する。【解決手段】ベルト式無段変速機の可動プーリ１０のボス部１４の内周面に形成された軸方向溝１８と固定プーリ６と一体の回転軸２の外周面に形成された軸方向溝２２とに跨って夫々複数個のボール２６を介在させて可動プーリ１０の回転軸２に対する相対回転を防止するボールスプライン装置２５であり、前記一対の軸方向溝１８、２２に対して、ボール２６が駆動力を伝達する駆動接触点Ａ１、Ａ２およびＢ１、Ｂ２となる対向した夫々２点（Ａ１、Ａ２およびＢ１、Ｂ２）で接触し、前記駆動接触点となる対向した夫々の２点（Ａ１、Ａ２およびＢ１、Ｂ２）の接触点は、ボール２６の中心Ｏから変速時のボール２６の回転軸Ｘ方向に夫々等距離オフセットして配置されているようにした。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動プーリのボス部の内周面に形成された軸方向溝と、固定プーリと一体の回転軸の外周面に形成された軸方向溝とに跨って夫々複数個のボールを介在させて可動プーリの回転軸に対する相対回転を防止するベルト式無段変速機のボールスプライン装置であって、
前記一対の軸方向溝に対して、ボールが駆動力を伝達する駆動接触点となる対向した夫々２点で接触し、
前記駆動接触点となる対向した夫々の２点の接触点は、ボールの中心から変速時のボールの回転軸方向に夫々等距離オフセットして配置されていることを特徴とするベルト式無段変速機のボールスプライン装置。
【請求項２】
前記ボールは、前記一対の軸方向溝に対して、減速時の回転力を伝達する減速接触点となる対向した夫々１点で接触することを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機のボールスプライン装置。
【請求項３】
前記減速接触点同士を結ぶ直線は、駆動接触点同士を結ぶ直線の中心に直交するよう配置されることを特徴とする請求項２に記載のベルト式無段変速機のボールスプライン装置。
【請求項４】
前記駆動接触点同士を結ぶ直線は、回転軸の中心からボール表面に接する直線に対して直交するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のベルト式無段変速機のボールスプライン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変プーリの可動プーリを摺動案内するに好適なベルト式無段変速機のボールスプライン装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からベルト式無段変速機における可動プーリを、ねじり荷重負担時のがたつきを防止しつつ摺動案内するボールスプライン装置は知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、固定プーリと一体の回転軸の外周面および可動プーリと一体のボス部の内周面に互いに対向して設けられる一対の軸方向溝にまたがらせて複数のボールを収容するものであり、軸方向溝の断面をＶ字形状に形成し、一対の軸方向溝でボールが四点接触支持されるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３０００３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ベルト駆動時に可動プーリに作用するねじり荷重を、一対の軸方向溝の荷重方向に応じた対向する２点で周方向に剛的に支持するものであるため、大きなねじり荷重が負荷される場合に摩耗が発生しやすいという不具合があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、耐摩耗性を向上可能なベルト式無段変速機のボールスプライン装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベルト式無段変速機の可動プーリのボス部の内周面に形成された軸方向溝と固定プーリと一体の回転軸の外周面に形成された軸方向溝とに跨って夫々複数個のボールを介在させて可動プーリの回転軸に対する相対回転を防止するボールスプライン装置であり、前記一対の軸方向溝に対して、ボールが駆動力を伝達する駆動接触点となる対向した夫々２点で接触し、前記駆動接触点となる対向した夫々の２点の接触点は、ボールの中心から変速時のボールの回転軸方向に夫々等距離オフセットして配置されているようにした。
【０００８】
【発明の効果】
したがって、本発明では、ベルト式無段変速機のボールスプライン装置の一対の軸方向溝に対して、ボールが駆動力を伝達する駆動接触点となる対向した夫々２点で接触し、前記駆動接触点となる対向した夫々の２点の接触点は、ボールの中心から変速時のボールの回転軸方向に夫々等距離オフセットして配置されているようにしたため、夫々の接触点で分担する負荷が軽減され、ボールスプライン装置の耐摩耗性を向上させることができ、しかも、駆動中に変速がなされる場合においても、ボールが駆動接触点上を滑ることなく転動し、変速時に回転軸とボス部、可動プーリが滑らかに相対移動させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のベルト式無段変速機のボールスプライン装置を各実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１および図２は、本発明を適用したベルト式無段変速機のボールスプライン装置の第１実施形態を示し、図１は本発明のボールスプライン装置を適用するベルト式無段変速機の要部断面図、図２はベルト式無段変速機のボールスプライン装置での駆動力および減速時の回転力の伝達経路を示す説明図、図３は第１実施形態のボールスプライン装置の拡大断面図である。ここでは、先ず、図１により、ベルト式無段変速機の構成および適用されるボールスプライン装置について説明し、次いで、図２により、第１実施形態のボールスプライン装置について説明する。
【００１１】
図１において、駆動軸２および従動軸４（以下、単に回転軸とのみ称する場合には、両者のいずれも含む）には、夫々固定プーリ６および８が固定的に設けられている。各固定プーリ６および８に対向して可動プーリ１０および１２が回転軸２および４に沿って軸方向に摺動し得るように設けられている。可動プーリ１０および１２はボス部１４および１６において回転軸２および４に嵌合されているが、可動プーリ１０および１２のボス部１４および１６の内周面に形成された軸方向溝１８および２０と、回転軸２および４の外周面に形成された軸方向溝２２および２４とに跨って夫々複数個のボール２６が介在させられており、これによって可動プーリ１０および１２の回転軸２および４に対する相対回転が防止されている。
【００１２】
前記軸方向溝１８（２０）および軸方向溝２２（２４）とボール２６とでボールスプライン装置２５および２７を構成している。前記軸方向溝１８および２０の端部近傍および軸方向溝２２および２４の端部近傍には、ボール２６の抜け止めリング２８を円周方向溝に嵌合させて配置している。
【００１３】
固定プーリ６および８と可動プーリ１０および１２との互いに対向する端面には頂角の極めて大きい円錐面が形成されており、これら両円錐面間にＶ溝３０および３２が形成されている。なお、固定プーリ６と可動プーリ１０との組合せを駆動変速プーリ３４と称し、固定プーリ８と可動プーリ１２との組合せを従動変速プーリ３６と称することする。
【００１４】
上記駆動変速プーリ３４と従動変速プーリ３６とには、金属ベルト３８が巻掛けられている。この金属ベルト３８は、複数枚の金属リングが重ね合わされてなる可撓性を有する一対のフーブ４０と、それらの装着された多数の金属製のエレメント４２とからなっており、エレメント４２がフープ４０に規制されて互いに密着し、駆動変速プーリ３４の回転トルクを従動変速プーリ３６に伝達するようになっている。
【００１５】
前記駆動軸２にはピストン４４が固定され、このピストン４４の外周面が、可動プーリ１０に圧入により固定したハウジング４６の内周面と嵌合されて、ピストン４４、駆動軸２、可動プーリ１０およびハウジング４６によって駆動油圧室４８が形成される。この駆動油圧室４８は駆動軸２に形成された油路５０を介して外部の油圧源と接続されている。一方、前記従動軸４にはピストン５２が固定され、このピストン５２の外周面が可動プーリ１２に圧入により固定したハウジング５４の内周面と嵌合されて、ピストン５２、従動軸４、可動プーリ１２およびハウジング５４によって従動油圧室５６が形成される。この従動油圧室５６は従動軸４に形成された油路５８を介して外部の油圧源と接続されている。
【００１６】
従動変速プーリ３６の可動プーリ１２は従動油圧室５６内の油圧を受けるのであるが、この場合の受圧面積は前記駆動変速プーリ３４の可動プーリ１０の受圧面積より小さくされている。そのために駆動変速プーリ３４の駆動油圧室４８内の作動油量が調整されることによって駆動変速プーリ３４のＶ溝３０の幅が変更されるとき、これに追従して従動変速プーリ３６の可動プーリ１２が軸方向に移動させられて従動油圧室５６内の作動油の量が増減させられ、従動変速プーリ３６のＶ溝３２の幅が駆動変速プーリ３４のＶ溝３０の幅に適合した幅に変わることになる。即ち、駆動変速プーリ３４側の駆動油圧室４８内の作動油の量が制御されることによって変速比、すなわち駆動変速プーリ３４と従動変速プーリ３６との回転速度の比が変更されるのである。なお、Ｖベルト３８の張力は従動変速プーリ３６の従動油圧室５６内の油圧が制御されることによって最適値に保たれる。
【００１７】
前記ボールスプライン装置２５および２７は、前述のように、駆動変速プーリ３４と従動変速プーリ３６とに配置されており、図２に示すように、駆動力および減速による回転力を可動プーリ１０、１２と回転軸２、４との間で伝達する。即ち、駆動時においては、駆動変速プーリ３４のボールスプライン装置２５は駆動軸２の駆動力をボール２６を介して矢印に示すように可動プーリ１０（ボス部１４を経由して）に伝達し、従動変速プーリ３６のボールスプライン装置２７は駆動力を可動プーリ１２から（ボス部１６を経由して）ボール２６を介して矢印に示すように従動軸４に伝達する。また、減速時においては、従動変速プーリ３６のボールスプライン装置２７は従動軸４からの減速時の回転力をボール２６を介して矢印に示すように可動プーリ１２に伝達し、駆動変速プーリ３４のボールスプライン装置２５は回転力を可動プーリ１０からボール２６を介して矢印に示すように駆動軸２に伝達する。
【００１８】
前記ボールスプライン装置２５、２７は、上記駆動力の伝達経路を構成するために、ボール２６と回転軸２、４の軸方向溝２２、２４との間およびボール２６とボス部１４、１８の軸方向溝１８、２０との間に夫々駆動接触点を形成し、また、減速時の回転力の伝達経路を構成するために、ボール２６と回転軸２、４の軸方向溝２２、２４との間およびボール２６とボス部１４、１６の軸方向溝１８、２０との間に夫々減速接触点を形成している。これらの駆動接触点は、駆動力を伝達する他、駆動時における変速に伴う可動プーリ１０、１２の移動に伴うボールスプライン装置２５、２７のボール２６の軸方向溝１８〜２４に対する転動面を形成し、また、減速接触点は、減速時の回転力を伝達する他、減速時における変速に伴う可動プーリ１０、１２の移動に伴うボールスプライン装置２５、２７のボール２６の軸方向溝１８〜２４に対する転動面を形成する。
【００１９】
前記駆動接触点および減速接触点は、駆動変速プーリ３４のボールスプライン装置２５においては、図３に示すように配列される。即ち、回転軸２の軸方向溝２２に対してボール２６が駆動接触点Ａ１、Ｂ１および減速接触点Ｃ１の各３点で接触し、ボス部１４の軸方向溝１８に対してボール２６が駆動接触点Ａ２、Ｂ２および減速接触点Ｃ２の各３点で接触し、合計６点で接触している。
【００２０】
前記駆動接触点Ａ１とＡ２および駆動接触点Ｂ１とＢ２とは、夫々ボール中心Ｏを挟んで線対称の位置にあり、ボール２６の中心Ｏから変速時のボール２６の回転軸Ｘ方向に夫々等距離オフセットして配置されている。この場合のボール２６の回転軸Ｘは、駆動接触点Ａ１、Ｂ１およびＡ２、Ｂ２から等距離にボール中心Ｏを含んだ直線Ｘとして表現できる。即ち、組となる駆動接触点Ａ１とＡ２および駆動接触点Ｂ１とＢ２で形成する変速時の転動面ＳＡ、ＳＢは、ボール中心Ｏを含まず、ボール中心Ｏからボール回転軸Ｘ方向に等距離だけオフセットされている。このため、変速時にボス部１４が軸方向に移動される際に、駆動接触点Ａ１とＡ２とでなされるボール２６の回転距離と駆動接触点Ｂ１とＢ２とでなされるボール２６の回転距離とは等しくなり、ボール２６と軸方向溝１８、２２との滑りがなくボール２６は円滑に駆動接触点Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に転がり接触する。
【００２１】
前記減速接触点Ｃ１、Ｃ２は、その変速時の転動面ＳＣを前記駆動接触点Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２で形成する転動面ＳＡ、ＳＢと交差するよう備え、その転動面ＳＣ内にボール中心Ｏを含むよう構成している。
【００２２】
前記駆動軸２およびボス部１４の軸方向溝１８、２２は、上記駆動接触点Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２および減速接触点Ｃ１、Ｃ２を構成するために、夫々３個の円弧１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃおよび２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃで構成されている。即ち、駆動接触点Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を構成するために形成した円弧１８Ａ、１８Ｂおよび２２Ａ、２２Ｂと減速接触点Ｃ１、Ｃ２を構成するために形成した円弧１８Ｃ、２２Ｃとを備える。駆動接触点Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を構成するために形成した円弧１８Ａ、１８Ｂおよび２２Ａ、２２Ｂは、駆動接触点Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２で形成される仮想の転動面ＳＡＢの外周延長上に円弧１８Ａ、１８Ｂおよび２２Ａ、２２Ｂ同士の接合部が存在するようにされる。
【００２３】
前記従動変速プーリ３６のボールスプライン装置２７においても、図示しないが、２組の駆動接触点と１組の減速接触点が配置される。駆動接触点は、可動プーリ１２のボス部１６の軸方向溝２０からボール２６を介して従動軸４の軸方向溝２４に駆動力の伝達がなされるよう、図３に示すものとは線（図中のボール中心を含む上下線）対称に形成され、減速接触点も同様に図３に示すものとは線（図中のボール中心を含む上下線）対称に形成される。
【００２４】
上記構成のベルト式無段変速機のボールスプライン装置２５（２７）は、駆動変速プーリ３４（３６）の駆動軸２（可動プーリ１２）からの駆動力が駆動接触点Ａ１、Ｂ１を経由してボール２６に伝達され、ボール２６から可動プーリ１０のボス部１４（従動軸４）へ駆動接触点Ａ２、Ｂ２を経由して伝達する。このとき、駆動接触点Ａ１とＡ２との組と駆動接触点Ｂ１とＢ２との組との２組の伝達経路が存在するため、夫々の接触点で分担する負荷が軽減され、ボールスプライン装置２５（２７）の耐摩耗性を向上させることができる。
【００２５】
しかも、駆動中に変速がなされる場合においても、駆動接触点Ａ１とＡ２との組と駆動接触点Ｂ１とＢ２との組は、ボール中心Ｏから等しくオセットされているため、等しい転動距離を備えており、ボール２６が駆動接触点上を滑ることなく転動し、変速時に駆動軸２（従動軸４）とボス部１４（１６）、可動プーリ１０（１２）が滑らかに相対移動させることができる。
【００２６】
前記減速接触点Ｃ１、Ｃ２は、ボール中心Ｏを含んで対向する２点で形成しているため、高負荷が駆動接触点Ａ１、Ａ２およびＢ１、Ｂ２に加わる増速駆動時において、変速時のボール２６の回転に対する減速接触点Ｃ１、Ｃ２との摺動を小さくでき、駆動力伝達に寄与しない摺動抵抗を低減することができる。なお、駆動時における減速接触点Ｃ１、Ｃ２での摺動は、減速方向に加わる荷重が微小なため、摩耗は無視することができる。
【００２７】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２８】
（ア）ベルト式無段変速機のボールスプライン装置２５、２７の一対の軸方向溝１８、２２および２０、２４に対して、ボール２６が駆動力を伝達する駆動接触点となる対向した夫々２点で接触し、前記駆動接触点となる対向した夫々の２点の接触点は、ボール２６の中心から変速時のボール２６の回転軸Ｘ方向に夫々等距離オフセットして配置されているようにしたため、夫々の接触点で分担する負荷が軽減され、ボールスプライン装置２５、２７の耐摩耗性を向上させることができ、しかも、駆動中に変速がなされる場合においても、ボール２６が駆動接触点上を滑ることなく転動し、変速時に回転軸２、４とボス部１４、１６、可動プーリ１０、１２を滑らかに相対移動させることができる。
【００２９】
（イ）ボール２６は、前記一対の軸方向溝１８、２２および２０、２４に対して、減速時の回転力を伝達する減速接触点となる対向した夫々１点で接触するため、高負荷が駆動接触点に加わる増速時において、変速時のボール２６の回転に対する減速接触点との摺動を小さくでき、駆動力伝達に寄与しない摺動抵抗を低減することができる。なお、駆動時における減速接触点での摺動は、減速方向に加わる荷重が微小なため、摩耗は無視することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
図４〜図６は、本発明の第２実施形態のベルト式無段変速機のボールスプライン装置を示し、図４は第２実施形態のボールスプライン装置の拡大断面図、図５は駆動力の伝達状態を示す説明図、図６は具体的実施要領を示す説明図である。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。本実施形態のベルト式無段変速機のスプライン装置においては、減速接触点の配置を第１実施形態とは相違させて構成している。
【００３１】
図４において、減速接触点Ｃ１、Ｃ２は、その２点を結ぶ直線ＳＣ（転動面となる）が駆動接触点Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を結ぶ直線ＳＡ、ＳＢ（転動面となる）に対して直交するように配置している。このように構成することにより、高負荷が駆動接触点Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に加わる増速駆動時において、変速時のボール２６の回転に対する減速接触点Ｃ１、Ｃ２との接触は、ボール２６が減速接触点Ｃ１、Ｃ２同士を結んだ直線ＳＣ回りに回転接触するのみとでき、駆動力伝達に寄与しない変速時のボール２６の摺動抵抗をより一層低減することができる。なお、駆動時における減速接触点Ｃ１、Ｃ２での摺動は、減速方向に加わる荷重が微小なため、摩耗は無視することができる。
【００３２】
また、本実施形態においては、駆動接触点Ａ１とＡ２およびＢ１とＢ２を結ぶ直線ＳＡ、ＳＢが、回転軸の軸心Ｏ１からボール２６表面に接するよう延ばした直線Ａ１−Ｏ１もしくはＡ２−Ｏ１と、直交するよう構成している。即ち、図５に示すように、駆動接触点同士の仮想の転動面ＳＡＢのボール２６表面との交点をＡとすると、∠Ｏ−Ａ−Ｏ１＝９０°とするものであり、軸半径をＲ、ボール半径をｒ、軸中心Ｏ１とボール中心Ｏを結ぶ直線と駆動接触点による仮想の摺動面ＳＡＢとの角度をθとすると、θ＝ｃｏｓ−１（ｒ／Ｒ）とも表現できる角度に設定する。このように設定することで、回転軸２の駆動力を半径方向の分力を生ずることなく１００％ボス部１４へ伝達することができ、従動変速プーリ３６においては、ボス部１６の回転力を従動軸４に１００％伝達することができる。このような構成は、例えば、図６に示すように、回転軸２、４およびボス部１４、１６の軸方向溝１８、２２および２０、２４を左右で非対称に形成することで容易に達成することができる。
【００３３】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）、（イ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００３４】
（ウ）減速接触点Ｃ１、Ｃ２同士を結ぶ直線ＳＣは、駆動接触点Ａ１、Ａ２およびＢ１、Ｂ２同士を結ぶ直線ＳＡ、ＳＢの中心と直交するよう配置されるため、高負荷が駆動接触点Ａ１、Ａ２およびＢ１、Ｂ２に加わる増速駆動時において、変速時のボール２６の回転に対する減速接触点Ｃ１、Ｃ２との接触は、ボール２６が減速接触点Ｃ１、Ｃ２同士を結んだ直線ＳＣ回りに回転接触するのみとでき、駆動力伝達に寄与しない変速時のボール２６の摺動抵抗をより一層低減することができる。なお、駆動時における減速接触点Ｃ１、Ｃ２での摺動は、減速方向に加わる荷重が微小なため、摩耗は無視することができる。
【００３５】
（エ）駆動接触点Ａ１、Ａ２およびＢ１、Ｂ２同士を結ぶ直線ＳＡ、ＳＢは、回転軸２、４の中心Ｏからボール２６表面に接する直線Ｏ−Ａ１、Ｏ−Ｂ１に対して直交するようにしたため、回転軸２、４の駆動力を半径方向の分力を生ずることなくその全てをボス部１４へ伝達でき、従動変速プーリ３６においては、ボス部１６の回転力を従動軸４にその全てを伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のベルト式無段変速機のボールスプライン装置を適用するの要部断面図。
【図２】ベルト式無段変速機のボールスプライン装置での駆動力および減速時の回転力の伝達経路を示す説明図。
【図３】本発明の第１実施形態のベルト式無段変速機のボールスプライン装置の拡大断面図。
【図４】本発明の第２実施形態のベルト式無段変速機のボールスプライン装置の拡大断面図。
【図５】第２実施形態の駆動力の伝達状態を示す説明図。
【図６】第２実施形態の具体的実施要領を示す説明図。
【符号の説明】
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２  駆動接触点
Ｃ１、Ｃ２  減速接触点
２  駆動軸（回転軸）
４  従動軸（回転軸）
６、８  固定プーリ
１０、１２  可動プーリ
１４、１６  ボス部
１８、２０、２２、２４  軸方向溝
２５、２７  ボールスプライン装置
２６  ボール
３４  駆動変速プーリ
３６  従動変速プーリ
３８  金属ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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