(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸の周囲に設けられ、この回転軸に対する回転が不能でこの回転軸の軸方向に亙る変位を可能とされ、内側面を断面が円弧形の凹面とした、少なくとも１個の入力側ディスクと、上記回転軸に対する回転及び軸方向の変位を自在として支持され、内側面を断面が円弧形の凹面とした、少なくとも１個の出力側ディスクと、上記回転軸の一端に、この回転軸と一体に設けられた外向フランジ状の鍔部と、この回転軸の一端寄り部分に、この鍔部との間に設けたアンギュラ型のスラスト玉軸受を介して回転自在に支承され、上記回転軸と共に回転するカム板と、このカム板を含んで上記鍔部と上記入力側ディスクとの間に設けられ、この入力側ディスクを上記回転軸の軸方向で上記カム板から離れる方向に押圧する加圧装置と、上記回転軸の他端寄り部分に形成した雄ねじ部に螺合してこの回転軸と上記入力側ディスクとの軸方向に亙る相対変位を規制するローディングナットと、上記回転軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、周面を球面状の凸面とし、このトラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持されて、上記各入力側、出力側両ディスクの間に挟持された複数のパワーローラとから成るトロイダル型無段変速機に於いて、上記鍔部の内側面に、上記スラスト玉軸受の内輪軌道を直接形成し、この内輪軌道と上記カム板側に設けた外輪軌道との間に複数の玉を転動自在に保持する事により上記スラスト玉軸受を構成しており、上記鍔部の端面側半部を、４面以上の多角筒状の外周面を有する係止部として、上記スラスト玉軸受を構成する複数の玉に加わる荷重の作用線の方向に、この係止部を形成する事に伴う欠肉部が存在しない様にした事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
回転軸と、この回転軸の周囲に設けられ、この回転軸に対する回転が不能でこの回転軸の軸方向に亙る変位を可能とされ、内側面を断面が円弧形の凹面とした、少なくとも１個の入力側ディスクと、上記回転軸に対する回転及び軸方向の変位を自在として支持され、内側面を断面が円弧形の凹面とした、少なくとも１個の出力側ディスクと、上記回転軸の一端に、この回転軸と一体に設けられた外向フランジ状の鍔部と、この回転軸の一端寄り部分に、この鍔部との間に設けたアンギュラ型のスラスト玉軸受を介して回転自在に支承され、上記回転軸と共に回転するカム板と、このカム板を含んで上記鍔部と上記入力側ディスクとの間に設けられ、この入力側ディスクを上記回転軸の軸方向で上記カム板から離れる方向に押圧する加圧装置と、上記回転軸の他端寄り部分に形成した雄ねじ部に螺合してこの回転軸と上記入力側ディスクとの軸方向に亙る相対変位を規制するローディングナットと、上記回転軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、周面を球面状の凸面とし、このトラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持されて、上記各入力側、出力側両ディスクの間に挟持された複数のパワーローラとから成るトロイダル型無段変速機の製造方法であって、上記他端寄り部分に上記雄ねじ部よりも大径の円柱部を形成した上記回転軸のうち、この円柱部、及び、この雄ねじ部よりもこの回転軸の軸方向中央部に寄った部分に存在する、軸方向に対し直角な段差面、及び、この段差面の内周縁と上記雄ねじ部の端部とを連続させる曲がり面に対応する部分に熱処理を施した後、上記円柱部の表面を削り取って上記雄ねじ部を形成する事を特徴とするトロイダル型無段変速機の製造方法。
【請求項３】
回転軸と、この回転軸の周囲に設けられ、この回転軸に対する回転が不能でこの回転軸の軸方向に亙る変位を可能とされ、内側面を断面が円弧形の凹面とした、少なくとも１個の入力側ディスクと、上記回転軸に対する回転及び軸方向の変位を自在として支持され、内側面を断面が円弧形の凹面とした、少なくとも１個の出力側ディスクと、上記回転軸の一端に、この回転軸と一体に設けられた外向フランジ状の鍔部と、この回転軸の一端寄り部分に、この鍔部との間に設けたアンギュラ型のスラスト玉軸受を介して回転自在に支承され、上記回転軸と共に回転するカム板と、このカム板を含んで上記鍔部と上記入力側ディスクとの間に設けられ、この入力側ディスクを上記回転軸の軸方向で上記カム板から離れる方向に押圧する加圧装置と、上記回転軸の他端寄り部分に形成した雄ねじ部に螺合してこの回転軸と上記入力側ディスクとの軸方向に亙る相対変位を規制するローディングナットと、上記回転軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、周面を球面状の凸面とし、このトラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持されて、上記各入力側、出力側両ディスクの間に挟持された複数のパワーローラとから成るトロイダル型無段変速機に於いて、上記入力側ディスクは回転軸の端部寄り部分の外周面にボールスプラインにより、この回転軸と同期した回転及びこの回転軸の軸方向に亙る変位自在に支持されており、上記回転軸は中空管状で中心部に給油通路が設けられており、この回転軸の外周面に形成した外周面側ボールスプライン溝の底部には、この外周面側ボールスプライン溝と上記給油通路とを連通させる分岐給油通路の下流端が開口しており、この分岐給油通路は、上記外周面側ボールスプライン溝の外端部で、上記ボールスプラインを構成する複数個のボールの移動に拘らず、何れのボールよりも上記回転軸の外端寄り部分に位置して、何れのボールもが対向しない位置に設けられている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
ローディングナットを螺合させる為に回転軸の他端寄り部分の外周面に形成した雄ねじ部の端部で、上記ローディングナットよりも上記回転軸の他端側に突出する部分に塑性変形部を設け、このローディングナットを上記雄ねじ部に螺合させた状態でこの塑性変形部を上記回転軸の直径方向外方にかしめ広げてかしめ部とする事により、上記ローディングナットの緩み止めを図っている、請求項１又は請求項３に記載したトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明の対象となるトロイダル型無段変速機は、例えば自動車用変速機として利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用変速機として、図１０〜１１に略示する様なトロイダル型無段変速機を使用する事が、研究されている。このトロイダル型無段変速機は、図示しない変速機ケースの内側に回転自在に支承された入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、同じく変速機ケースに対し回転自在に支承された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めた上記変速機ケースの内面、或はこの変速機ケース内に設けられた支持ブラケットには、上記入力軸１並びに出力軸３に対して捻れの位置にある枢軸を中心に揺動するトラニオン５、５を設けている。
【０００３】
これら各トラニオン５、５は、十分な剛性を有する金属材により形成したもので、両端部外側面に上記枢軸を、図１０〜１１の表裏方向に亙り互いに同心に設けている。又、上記各トラニオン５、５の中心部に設けた変位軸６、６の周囲には、それぞれパワーローラ７、７を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ７、７を、上記入力側、出力側両ディスク２、４同士の間に挟持している。これら入力側、出力側両ディスク２、４の軸方向片側面で、互いに対向する面には、それぞれ断面が上記枢軸上の点を中心とする断面円弧形の入力側凹面２ａ、出力側凹面４ａを形成している。そして、回転円弧面状の凸面に形成した各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａを、上記入力側凹面２ａ及び出力側凹面４ａに当接させている。
【０００４】
又、上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の加圧装置８を設け、この加圧装置８によって、上記入力側ディスク２を出力側ディスク４に向け押圧している。この加圧装置８は、入力軸１と共に回転するカム板９と、保持器１０により回転自在に保持した複数個（例えば４個）のローラ１１、１１とから構成している。上記カム板９の片側面（図１０〜１１の右側面）には、円周方向に亙る凹凸面であるカム面１２を形成すると共に、上記入力側ディスク２の外側面（図１０〜１１の左側面）にも、同様のカム面１３を形成している。そして、上記複数個のローラ１１、１１を、上記入力軸１の中心に対し放射方向の軸を中心に、回転自在としている。尚、上記入力側ディスク２は、入力軸１に対し軸方向に亙る若干の摺動可能、且つ回転方向への回転自在に支持している。
【０００５】
上記入力軸１の回転に伴ってカム板９が回転し、入力側ディスク２に対し回転位相差を生ずると、上記複数個のローラ１１、１１が上記両カム面１２、１３に乗り上げて、上記カム板９と入力側ディスク２とを互いに遠ざける。このカム板９は、変速機ケースに対して軸受により支承された入力軸１に、軸方向への移動不能に支持されている為、入力側ディスク２はパワーローラ７、７に向けて押され、パワーローラ７、７は出力側ディスク４に向けて押される。一方、出力側ディスク４は、前記変速機ケースに対して出力軸３と共に回転のみ自在に支承されて軸方向に移動できない。この為、パワーローラ７、７は入力側ディスク２と出力側ディスク４との間で強く挟持される。この為、パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａと入力側、出力側両凹面２ａ、４ａとの当接圧が十分に高くなり、入力側ディスク２の回転がほぼ滑らずに上記各パワーローラ７、７を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４を固定した出力軸３が回転する。
【０００６】
上記入力軸１と出力軸３との回転速度比を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、図１０に示す様に、前記枢軸を中心として各トラニオン５、５を所定方向に揺動させ、上記各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａを、入力側凹面２ａの中心寄り部分と出力側凹面４ａの外周寄り部分とに、それぞれ当接する様に、前記各変位軸６、６を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記トラニオン５、５を図１１に示す様に、上記所定方向とは逆方向に揺動させ、上記各パワーローラ７、７の周面７ａ、７ａを、上記入力側凹面２ａの外周寄り部分と出力側凹面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各変位軸６、６を傾斜させる。各変位軸６、６の傾斜角度を、図１０と図１１との中間にすれば、上記入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。
【０００７】
トロイダル型無段変速機の基本的な構造及び作用は、上述の通りである。ところで、この様なトロイダル型無段変速機を、出力の大きなエンジンを持った自動車用変速機として利用する場合には、伝達可能な動力を確保すべく、前記入力側ディスク２及び出力側ディスク４を２個ずつ設ける事が考えられている。この様な、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機では、上記２個ずつの入力側ディスク２及び出力側ディスク４を、動力の伝達方向に対し互いに並列に配置する。図１２は、この様な目的で考えられたダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機の１例を示している。
【０００８】
この図１２に示した従来構造に於いては、ハウジング１４の内側に回転軸であるトルク伝達軸１５を、回転のみ自在に支持している。そして、このトルク伝達軸１５を、クラッチの出力軸等に結合される駆動軸１６により回転駆動自在としている。又、上記トルク伝達軸１５の軸方向両端部に１対の入力側ディスク２、２を、それぞれの入力側凹面２ａ、２ａ同士を互いに対向させた状態で、ボールスプライン１７、１７を介して支持している。従って上記各入力側ディスク２、２は上記トルク伝達軸１５の軸方向両端部に、このトルク伝達軸１５と同期した回転及びこのトルク伝達軸１５の軸方向に亙る変位自在に支持されている。又、上記各入力側ディスク２、２の背面（上記入力側凹面２ａ、２ａと軸方向反対側の面）中央部には、凹部１８、１８を形成している。そして、これら各凹部１８、１８の奥面と、ローディングナット１９或は上記トルク伝達軸１５の外周面一端（図１２の左端）寄り部分に形成した係止段部２０との間に、皿板ばね２１ａ、２１ｂを設けている。これら各皿板ばね２１ａ、２１ｂによって上記各入力側ディスク２、２に、次述する出力側ディスク４、４に向かう予圧を付与している。尚、上記ローディングナット１９側の皿板ばね２１ａの弾力は十分に大きくして、このローディングナット１９に対向する入力側ディスク２の軸方向移動を、実質的に阻止している。
【０００９】
上記トルク伝達軸１５の中間部周囲には１対の出力側ディスク４、４を、それぞれの出力側凹面４ａ、４ａと上記各入力側凹面２ａ、２ａとを対向させた状態で、このトルク伝達軸１５に対する回転を自在として支持している。又、複数のトラニオン５、５に変位軸６、６を介して回転自在に支持した複数のパワーローラ７、７（図１０〜１１参照。図１２では表裏両側に存在する為、表われない。）を、上記各入力側、出力側両凹面２ａ、４ａの間に挟持している。又、上記ハウジング１４の内側には、上記１対の出力側ディスク４、４の間部分に於いて隔壁２２を設けている。そして、この隔壁２２に設けた通孔２３の内側部分に、それぞれがアンギュラ型玉軸受である１対の転がり軸受２４、２４によって、円管状のスリーブ２５を支持している。上記１対の出力側ディスク４、４は、このスリーブ２５の両端部にスプライン係合させて、このスリーブ２５と共に回転自在としている。又、このスリーブ２５の中間部で上記隔壁２２の内側部分には、出力歯車２６を固設している。一方、上記ハウジング１４の内側には、上記トルク伝達軸１５と平行に出力軸２７を、回転自在に支持している。そして、この出力軸２７の一端（図１２の左端）に固定した歯車２８と上記出力歯車２６とを噛合させて、上記１対の出力側ディスク４、４の回転を取り出し自在としている。更に、前記駆動軸１６と一方（図１２の左方）の入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の加圧装置８を設け、上記駆動軸１６の回転に伴ってこの一方の入力側ディスク２を、この一方の入力側ディスク２が対向する出力側ディスク４に向け軸方向に押圧しつつ、回転駆動自在としている。
【００１０】
又、上記トルク伝達軸１５の一端部外周面に外向フランジ状の鍔部２９を、このトルク伝達軸１５と一体に設けている。そして、この鍔部２９と前記カム板９の外側面内周寄り部分との間に、アンギュラ型のスラスト玉軸受３０を設けている。このスラスト玉軸受３０は、前記加圧装置８の作動時に、この加圧装置８を構成するカム板９とトルク伝達軸１５との回転方向に亙る相対変位を許容しつつ、このカム板９に加わるスラスト荷重を支承する役目を有する。この様なスラスト玉軸受３０を構成する為、上記鍔部２９の内側面（上記トルク伝達軸１５の中央寄り側面で、図１２の右側面）に内輪軌道３１を、上記カム板９の外側面内周寄り部分には外輪軌道３２を、それぞれ直接形成している。そして、これら内輪軌道３１と外輪軌道３２との間に複数の玉３３、３３を転動自在に保持する事により、上記スラスト玉軸受３０を構成している。上記鍔部２９の端面側半部（上記トルク伝達軸１５の端部寄り半部で、図１２の左半部）外周面には、図１３〜１４に示す様に、互いに平行な１対の平坦面３４、３４を形成している。これら各平坦面３４、３４には、前記ローディングナット１９を緊締する際にスパナ等の工具を係止し、上記トルク伝達軸１５の回り止めを図る。
【００１１】
更に、前記１対の入力側ディスク２、２を上記トルク伝達軸１５の両端寄り部分に支持する為の前記各ボールスプライン１７、１７を構成する為、上記トルク伝達軸１５の外周面両端寄り部分には外周面側スプライン溝３５、３５を、上記各入力側ディスク２、２の内周面には内周面側スプライン溝３６、３６を、それぞれ形成している。そして、これら外周面側、内周面側両スプライン溝３５、３６同士の間に、それぞれ複数個ずつのボール３７、３７を介在させて、上記各ボールスプライン１７、１７を構成している。又、上記トルク伝達軸１５は中空管状として、中心部に給油通路３８を設けている。そして、この給油通路３８から上記トルク伝達軸１５の断面の直径方向外方に分岐した、図１２、１５に示す様な分岐給油通路３９、３９の下流端を、上記各外周面側ボールスプライン溝３５、３５の底部に開口させている。トロイダル型無段変速機の運転時には、図示しない給油ポンプにより上記給油通路３８内に送り込んだ潤滑油（トラクションオイル）を、上記各分岐給油通路３９、３９から上記各外周面側ボールスプライン溝３５、３５内に吐出して、上記各ボールスプライン１７、１７を潤滑する。
【００１２】
上述の様に構成するトロイダル型無段変速機の場合には、前記駆動軸１６の回転に伴って、上記トルク伝達軸１５の両端部にそれぞれボールスプライン１７、１７を介して支持した、１対の入力側ディスク２、２が、同時に回転する。そして、この回転が１対の出力側ディスク４、４に同時に伝達され、更にこの回転が上記出力軸２７に伝達されて取り出される。この際、回転力の伝達が互いに並列な２系統に分けて行なわれるので、大きな動力（トルク）を伝達自在となる。
【００１３】
上記駆動軸１６から出力軸２７への動力の伝達時には、上記加圧装置８が発生する大きなスラスト荷重に基づき、上記各入力側、出力側ディスク２、４並びにこれら両ディスク２、４同士の間に挟持されたパワーローラ７、７（図１０〜１１参照）が弾性変形する。この弾性変形は、上記各入力側ディスク２、２が上記トルク伝達軸１５に対し軸方向に変位する事により吸収する。このトルク伝達軸１５に対し上記各入力側ディスク２、２は、上記ボールスプライン１７、１７により軸方向に亙る変位自在に支持しているので、上記弾性変形の吸収は円滑に行なわれる。又、上記各パワーローラ７、７は、これら各パワーローラ７、７を枢支している、それぞれが偏心軸である変位軸６、６（図１０〜１１参照）が各トラニオン５、５に設けた図示しない円孔を中心に揺動する事により、やはり上記トルク伝達軸１５の軸方向に変位して、上記弾性変形分を吸収する。尚、この様な変位軸６、６の揺動変位に基づく弾性変形分の吸収に就いては、従来から周知であり、本発明の特徴部分とも関係しないので、詳しい図示並びに説明は省略する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に構成し作用する従来のトロイダル型無段変速機の場合には、次の(1) 〜(3) の理由により、トルク伝達軸１５の耐久性を確保する事が難しい。
(1) 鍔部２９の端面側半部外周面に形成した１対の平坦面３４、３４の存在に基づき、この鍔部２９の耐久性確保が難しくなる。
(2) ローディングナット１９を螺合させる為の雄ねじ部に隣接した部分の硬度を確保する事が難しく、この部分から亀裂等の損傷を発生する可能性がある。
(3) 外周面側スプライン溝３５、３５の底部に下流端が開口した分岐給油通路３９、３９の存在に基づき、この部分で捩り剛性が低下する為、これら各分岐給油通路３９、３９部分から亀裂等の損傷を発生する可能性がある。
以下、これら(1) 〜(3) のそれぞれに就いて説明する。
【００１５】
(1) に就いて
上記各平坦面３４、３４は前述した通り、ローディングナット１９を緊締する際にスパナ等の工具を係止し、上記トルク伝達軸１５の回り止めを図る為のものであるが、上記ローディングナット１９の締め付けトルクは２０kgf・m 以上にも達する大きなものである。従って、上記各平坦面３４、３４の長さＬ34（図１３）並びに幅Ｗ34（図１４）を十分に確保して、これら各平坦面３４、３４と上記工具との係合面積を広くする必要がある。
一方、上記各平坦面３４、３４を形成した鍔部２９の内側面には、スラスト玉軸受３０を構成する為の内輪軌道３１を設けている。アンギュラ型玉軸受であるこのスラスト玉軸受３０の接触角は、図１４に鎖線αで示す様に、上記鍔部２９の外端面に向かう程、この鍔部２９の中心軸に近づく方向に傾斜している。従って、上記各平坦面３４、３４の長さＬ34及び幅Ｗ34を大きくすると、これら各平坦面３４、３４の長さ方向中央部を上記鎖線αが通過する状態となる。
この様な状態になると、カム板９から玉３３、３３を介して上記鍔部２９に加わるスラスト荷重の作用線（上記鎖線αに一致する）が、上記平坦面３４、３４を形成する事に伴う欠肉部を通過する状態になる。この様な状態では、上記スラスト荷重を支承する部分の剛性が低くなり、上記鍔部２９を含むトルク伝達軸１５の耐久性確保が難しくなる。この鍔部２９の厚さを厚くすれば、上記作用線が欠肉部を通過する事を防止し、耐久性確保を図れるが、上記トルク伝達軸１５及びこのトルク伝達軸１５を組み込んだトロイダル型無段変速機の大型化と重量増大との原因となる為、好ましくない。
【００１６】
(2) に就いて
上記ローディングナット１９を螺合させる為、上記トルク伝達軸１５の外周面他端寄り部分に雄ねじ部４０を造る際には、この雄ねじ部４０の表面硬度が高くなり過ぎない様に（硬さが入り過ぎない様に）する。この理由は、ねじ山部分の硬度が高すぎると遅れ破壊を起こす可能性がある為、上記雄ねじ部４０の硬度を、 HRc２０〜４６程度に抑える為である。一方、上記トルク伝達軸１５の表面で上記雄ねじ部４０以外の部分の硬度は、耐摩耗性及び各種強度を確保する為、高くする必要がある。この為上記トルク伝達軸１５は、上記雄ねじ部４０の形状を加工後、浸炭熱処理により表面の硬度を高くしている。そして、この浸炭熱処理の際に、上記雄ねじ部４０の表面に防炭剤を塗布して、この雄ねじ部４０の硬度が高くなり過ぎない様にしている。
一方、上記雄ねじ部４０よりも上記トルク伝達軸１５の中央部に寄った部分には、上記ローディングナット１９の内端面を当接させてこのローディングナット１９の軸方向に亙る位置決めを図る為、この軸方向に対し直角な段差面４１を形成している。そして、この段差面４１の内周縁と上記雄ねじ部４０の端部とを、断面円弧形の曲がり面４２により連続させている。トロイダル型無段変速機の運転時にこの曲がり面４２には、加圧装置８が発生する推力に基づいて、大きな引っ張り応力が加わる。この様な大きな引っ張り応力に拘らず、上記曲がり面４２が破損する事を防止する為には、この曲がり面４２の表面硬度を HRc５０以上にする必要がある。
ところが、上記曲がり面４２と上記雄ねじ部４０の端部とは近接している為、この雄ねじ部４０に塗布した防炭剤が上記曲がり面４２にまで付着し易く、付着した場合にはこの曲がり面４２の硬度が不十分になり、上記引っ張り応力に基づいて、この曲がり面４２から亀裂等の損傷を発生する可能性が生じる。
【００１７】
(3) に就いて
上記トルク伝達軸１５の一部で外周面側スプライン溝３５、３５を形成した部分は、ボールスプライン１７、１７を構成するボール３７、３７から、捩り方向に亙る大きな応力を受ける。この様に大きな応力を受ける部分に前記分岐給油通路３９、３９を設け、この部分の断面積がこれら各分岐給油通路３９、３９の分だけ小さくなると、この部分で捩り剛性が低下する。そして、上記トルク伝達軸１５が、上記分岐給油通路３９、３９部分から亀裂等の損傷を発生する可能性が生じる。上記トルク伝達軸１５の直径を大きくすれば、上記捩り剛性を向上させて、耐久性確保を図れるが、上記トルク伝達軸１５及びこのトルク伝達軸１５を組み込んだトロイダル型無段変速機の大型化と重量増大との原因となる為、好ましくない。
本発明のトロイダル型無段変速機及びその製造方法は、これら(1) 〜(3) の様な原因の全部又は一部を解消する事により、重量の増大や大型化を招く事なく、トルク伝達軸１５の耐久性確保を図るべく、発明したものである。
【００１８】
【課題を解決する為の手段】
本発明の対象となるトロイダル型無段変速機は、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様に、回転軸と、この回転軸の周囲に設けられ、この回転軸に対する回転が不能でこの回転軸の軸方向に亙る変位を可能とされ、内側面を断面が円弧形の凹面とした、少なくとも１個の入力側ディスクと、上記回転軸に対する回転及び軸方向の変位を自在として支持され、内側面を断面が円弧形の凹面とした、少なくとも１個の出力側ディスクと、上記回転軸の一端に、この回転軸と一体に設けられた外向フランジ状の鍔部と、この回転軸の一端寄り部分に、この鍔部との間に設けたアンギュラ型のスラスト玉軸受を介して回転自在に支承され、上記回転軸と共に回転するカム板と、このカム板を含んで上記鍔部と上記入力側ディスクとの間に設けられ、この入力側ディスクを上記回転軸の軸方向で上記カム板から離れる方向に押圧する加圧装置と、上記回転軸の他端寄り部分に螺合してこの回転軸と上記入力側ディスクとの軸方向に亙る相対変位を規制するローディングナットと、上記回転軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、周面を球面状の凸面とし、このトラニオンに支持された変位軸に回転自在に支持されて、上記各入力側、出力側両ディスクの間に挟持された複数のパワーローラとから成る。
【００１９】
特に、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機に於いては、上記鍔部の内側面に、上記スラスト玉軸受の内輪軌道を直接形成し、この内輪軌道と上記カム板側に設けた外輪軌道との間に複数の玉を転動自在に保持する事により上記スラスト玉軸受を構成している。そして、上記鍔部の端面側半部を、４面以上の多角筒状の外周面を有する係止部として、上記スラスト玉軸受を構成する複数の玉に加わる荷重の作用線の方向に、この係止部を形成する事に伴う欠肉部が存在しない様にしている。
【００２０】
又、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機の製造方法に於いては、上記他端寄り部分に上記雄ねじ部よりも大径の円柱部を形成した上記回転軸のうち、この円柱部、及び、この雄ねじ部よりもこの回転軸の軸方向中央部に寄った部分に存在する、軸方向に対し直角な段差面、及び、この段差面の内周縁と上記雄ねじ部の端部とを連続させる曲がり面に対応する部分に熱処理を施した後、上記円柱部の表面を削り取って上記雄ねじ部を形成する。
【００２１】
更に、請求項３に記載したトロイダル型無段変速機に於いては、上記入力側ディスクは回転軸の端部寄り部分の外周面にボールスプラインにより、この回転軸と同期した回転及びこの回転軸の軸方向に亙る変位自在に支持されている。又、上記回転軸は中空管状で中心部に給油通路が設けられている。又、この回転軸の外周面に形成した外周面側ボールスプライン溝の底部には、この外周面側ボールスプライン溝と上記給油通路とを連通させる分岐給油通路の下流端が開口している。そして、この分岐給油通路は、上記外周面側ボールスプライン溝の外端部で、上記ボールスプラインを構成する複数個のボールの移動に拘らず、何れのボールよりも上記回転軸の外端寄り部分に位置して、何れのボールもが対向しない位置に設けられている。
【００２２】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機及びその製造方法によれば、回転軸の耐久性を向上させて、この回転軸を組み込んだトロイダル型無段変速機の耐久性向上を図れる。
先ず、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、スラスト玉軸受の玉から鍔部に加わるスラスト荷重の作用線が、この鍔部の欠肉部を通過する事を防止して、この鍔部に亀裂等の損傷が発生しにくくできる。
又、請求項２に記載した製造方法により造られたトロイダル型無段変速機の場合には、ローディングナットを螺合させる為の雄ねじ部に隣接した部分である、段差面及び曲がり面部分の硬度を確保する事ができて、この部分から亀裂等の損傷が発生する事を防止できる。
更に、請求項３に記載したトロイダル型無段変速機の場合には、上記回転軸のうちでボールスプラインを構成する為の外周面側ボールスプライン溝を形成した部分のうち、トルク伝達に供される部分の断面積を確保して、この部分の捩り剛性を向上させると共に、応力集中を防止する事により、この部分から亀裂等の損傷が発生する事を防止できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１〜７は、請求項１〜３に記載した発明を総て組み合わせて実施した状態を示す、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、回転軸であるトルク伝達軸１５の構造及び製造方法を工夫する事により、このトルク伝達軸１５を含むトロイダル型無段変速機の耐久性向上を図る点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来構造と同様である。従って、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分並びに前述した従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００２４】
上記トルク伝達軸１５の一端に形成した鍔部２９ａの端面側半部（図１、２、４の左半部）を、六角筒状の外周面を有する係止部４３としている。この係止部４３には、上記トルク伝達軸１５の外周面他端寄り部分に形成した雄ねじ部４０にローディングナット１９を螺合し更に緊締する際に、ボックスレンチ、スパナ等の工具を係止する。上記係止部４３は、正六角筒状に配置された６個所の平坦面３４ａ、３４ａにより構成され、緊締作業時にはこれら６個所の平坦面３４ａ、３４ａが、ほぼ均一に上記ローディングナット１９の締め付けトルクを支承する。
【００２５】
従って、上記各平坦面３４ａ、３４ａのそれぞれの長さＬ34a を特に大きくしなくても、十分に上記締め付けトルクを支承できる為、上記各平坦面３４ａ、３４ａの長さ方向中央部が、あまり上記鍔部２９ａの中心軸側に位置しなくなる。この為、図４に示す様に、これら各平坦面３４ａ、３４ａを形成する事に伴って上記鍔部２９ａの端面側半部（図４の左半部）外周寄り部分に形成された欠肉部を、カム板９から玉３３、３３（図１）を介して上記鍔部２９ａに加わるスラスト荷重の作用線を示す鎖線αが通過しない状態になる。この結果、このスラスト荷重を支承する部分の剛性を確保して、上記鍔部２９ａに割れ等の損傷が発生する事を防止し、この鍔部２９ａを含むトルク伝達軸１５の耐久性を確保できる。又、この鍔部２９ａの内側面に形成した内輪軌道３１の、上記スラスト荷重に基づく弾性変形量を少なく抑える事ができる為、上記スラスト荷重に拘らず、上記各玉３３、３３が上記内輪軌道３１の肩部に乗り上げる事を防止し、これら各玉３３、３３の転動面にエッヂロードが加わる事を防止して、これら各玉３３、３３を含むスラスト玉軸受３０の耐久性向上も図れる。
【００２６】
又、前記ローディングナット１９を螺合させる為に、上記トルク伝達軸１５の他端寄り（図１〜２の右寄り）部分の外周面に形成した前記雄ねじ部４０を、次の様にして造っている。即ち、図６に示す様に、上記トルク伝達軸１５の他端寄り部分に、上記雄ねじ部４０の外径Ｄ40（図１〜２）よりも大径の円柱部４４を形成し、この円柱部４４を含む上記トルク伝達軸１５を浸炭熱処理した後、この円柱部４４の表面を少し削り取った後に、旋盤加工、ダイス等、一般的なねじ加工法により上記雄ねじ部４０のねじ山を形成する。
【００２７】
この様に、浸炭熱処理後に表面を少し削り取る事により、上記円柱部４４の表面硬度を適度に低く（ HRc２０〜４６程度に）できるので、上記ねじ山部分が遅れ破壊を起こす事を防止できる。この結果、上記雄ねじ部４０を含むトルク伝達軸１５の耐久性を確保できる。又、この雄ねじ部４０の硬度を抑える為に防炭剤を使用しないので、この雄ねじ部４０に隣接してこの雄ねじ部４０の端部と段差面４１の内周縁とを連続させる、断面円弧形の曲がり面４２の表面硬度を（ HRc５０以上に）確保できる。従って、トロイダル型無段変速機の運転時に加圧装置８が発生する推力に基づいて加わる、大きな引っ張り応力に拘らず、上記曲がり面４２が破損する事を有効に防止できる。尚、この曲がり面４２の断面形状の曲率半径は０．５mm以上にする事が、この曲がり面４２の破損防止の面から好ましい。又、この曲がり面４２及び上記段差面４１の表面粗さは、２５Ｓ以下の平滑面にする事が、やはり破損防止の面から好ましい。
【００２８】
又、図示の例では、上記雄ねじ部４０の端部で上記ローディングナット１９よりも上記トルク伝達軸１５の他端側に突出する部分に、かしめ部４５（図１）を形成している。この様なかしめ部４５を形成する為に、上記雄ねじ部４０の円周方向一部には、円筒状凹面である凹部４６を形成している。上記ローディングナット１９を上記雄ねじ部４０に螺合し、このローディングナット１９の内端面を段差面４１に当接させた状態で、上記凹部４６の端部に位置する、先端が尖った塑性変形部４７を上記トルク伝達軸１５の直径方向外方にかしめ広げて上記かしめ部４５とする事により、上記ローディングナット１９の緩み止めを図っている。
【００２９】
又、各ボールスプライン１７、１７を構成する為、上記トルク伝達軸１５の外周面両端寄り部分に形成した外周面側ボールスプライン溝３５、３５の底部には分岐給油通路３９、３９の下流端を開口させて、これら各外周面側ボールスプライン溝３５、３５と上記トルク伝達軸１５の中心部に設けた給油通路３８とを連通させている。本例の場合には、これら各分岐給油通路３９、３９を、上記外周面側ボールスプライン溝３５、３５の外端部で、複数個のボール３７、３７の移動に拘らず、何れのボール３７、３７よりも上記トルク伝達軸１５の外端寄り部分に位置して、何れのボール３７、３７もが対向しない位置としている。この様に上記各分岐給油通路３９、３９の形成位置を規制する事で、上記トルク伝達軸１５のうち上記外周面側ボールスプライン溝３５、３５を形成した部分のうち、トルク伝達に供される部分の断面積を確保し、この部分の捩り剛性を向上させると共に、応力集中を防止する事により、この部分から亀裂等の損傷が発生する事を防止できる。
【００３０】
尚、上記給油通路３８の内径は、上記トルク伝達軸１５の外径に合わせて変える事により、このトルク伝達軸１５の肉厚を、軸方向に亙って極力均一になる様にする事が、このトルク伝達軸１５の耐久性確保の面からは好ましい。上記各分岐給油通路３９、３９は、上記給油通路３８の内径が大きく、上記トルク伝達軸１５の肉厚が比較的薄くなっている部分に形成すれば、これら各分岐給油通路３９、３９の形成作業を容易に行なえる。又、このトルク伝達軸１５の中間部には、上記各ボールスプライン１７、１７に給油する為の、上記各分岐給油通路３９、３９の他、スリーブ２５を支持する為の転がり軸受２４、２４や１対の出力側ディスク４、４を上記トルク伝達軸１５の周囲に回転自在に支持する為のニードル軸受４８、４８に給油する為の分岐給油通路３９ａ、３９ａも設けている。これら各分岐給油通路３９ａ、３９ａは、上記トルク伝達軸１５の中間部で、上記ニードル軸受４８、４８の内輪軌道を構成する為、このトルク伝達軸１５の中間部に形成した大径部４９、４９同士の間部分に設けている。又、上記スリーブ２５には通孔５０、５０を設けて、上記各分岐給油通路３９ａ、３９ａからこのスリーブ２５の内周面側に吐出された潤滑油を、上記各転がり軸受２４、２４に供給自在としている。尚、上記分岐給油通路３９ａ、３９ａと通孔５０、５０との軸方向位置は、必ずしも一致させる必要はない。例えば、上記各通孔５０、５０を上記各転がり軸受２４、２４に対向する部分に設け、上記各分岐給油通路３９ａ、３９ａを上記ニードル軸受４８、４８寄り部分に設けても良い。尚、上記トルク伝達軸１５は、表面硬度を高くする為、浸炭熱処理を行なうが、この浸炭熱処理後に引っ張り方向の力を付与して曲がりを矯正する。この矯正作業時に、上記各分岐給油通路３９、３９ａ部分から亀裂等の損傷が発生する事を防止する為、これら各分岐給油通路３９、３９ａの形成作業は、上記矯正作業後に行なう事が好ましい。
【００３１】
更に、図示の例では、前記鍔部２９ａの外端面の一部に、この外端面よりも突出する台地状且つ円環状の凸部５１を形成し、この凸部５１の先端面を、上記トルク伝達軸１５の軸方向寸法に関する基準面としている。この様に凸部５１の先端面を基準面とする事により、上記トルク伝達軸１５の管理の確実化と加工作業の容易化によるコスト低減とを図れる。即ち、前述の図１２〜１５に示した従来構造の様に、鍔部２９の外端面を平坦にし、この外端面の全面を基準面とすると、この基準面を仕上げる為の研削作業が面倒で、トルク伝達軸１５のコストが嵩む。又、上記外端面には、このトルク伝達軸１５のロット番号等を表す刻印５２、５２を付するが、上記研削作業により、この刻印が不明瞭になったり、著しい場合には消滅したりする。
【００３２】
これに対して図示の例の場合には、上記凸部５１の先端面のみを研削すれば良いので、研削作業に要する手間を低減して、上記トルク伝達軸１５のコスト削減を図れる。又、上記刻印５２、５２を、上記鍔部２９ａの外端面で上記凸部５１から外れた部分に形成すれば、上記研削作業によって上記刻印５２、５２が不明瞭になったり消滅したりする事がない。
【００３３】
上述の様にして上記凸部５１の先端面に形成した基準面は、上記トルク伝達軸１５の外周面他端寄り部分に形成した、前記ローディングナット１９の内端面を突き当てる為のローディングナット用基準段差面である前記段差面４１と、前記内輪軌道３１の肩部（一方の軌道の基準位置）との距離Ｌa を測定する為に利用する。即ち、この距離Ｌa は、１対の入力側ディスク２、２同士の間隔を設計値通りに規制し、トロイダル型無段変速機に所望の性能を発揮させる為に重要である。上記距離Ｌa が大き過ぎると、皿板ばね２１ａ、２１ｂによる予圧が不足して、トロイダル型無段変速機のトラクション部（各ディスクとパワーローラとの当接部）で滑りが発生する。反対に、上記距離Ｌa が小さ過ぎると、上記予圧が過大になり、上記トラクション部の抵抗が大きくなる他、各部の耐久性が低下する。
【００３４】
上記基準面を利用して上記距離Ｌa を求める為には、図７に示す様に、定盤５３の上面に上記凸部５１の先端面に形成した基準面を突き当てて、この定盤５３の上面に上記トルク伝達軸１５を垂直に立てる。そして、この定盤５３の上面と上記内輪軌道３１の肩部との距離Ｌb 、並びにこの上面と段差面４１との距離Ｌc とを求める。そして、これら両距離Ｌb 、Ｌc の差から、上記段差面４１と内輪軌道３１の肩部との距離Ｌa を求める。この様にしてこの距離Ｌa を求めれば、直接この距離Ｌa を求める場合に比べて、測定作業が容易になり、測定作業に要する時間の短縮化を図れる。
【００３５】
次に、図８〜９は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、鍔部２９ｂの端面側半部に形成する係止部４３ａを、正四角筒状に配置された４個所の平坦面３４ｂ、３４ｂにより構成している。本例の場合も、上記鍔部２９ｂに加わるスラスト荷重の作用線を示す鎖線αが欠肉部を通過しない様にしてこの鍔部２９ｂを含むトルク伝達軸１５の耐久性を確保すると共に、上記スラスト荷重に拘らず、スラスト玉軸受３０を構成する各玉３３、３３（図１）の転動面にエッヂロードが加わる事を防止して、これら各玉３３、３３を含むスラスト玉軸受３０の耐久性向上も図れる。
【００３６】
尚、上述の様なトルク伝達軸１５の表面には、洗浄、防錆の為の油を付着させるが、この油としては、トラクションオイル中に混入した場合にもこのトラクションオイルを劣化させる事のない、指定された種類の油を使用する事が好ましい。この様な油を使用すれば、上記トルク伝達軸１５をトロイダル型無段変速機中に組み込む際に、付着している油を拭き取る手間を省略できる。又、図示の例は、入力側、出力側両ディスク２、４をそれぞれ２個ずつ、動力の伝達方向に関して互いに並列に設けた、所謂ダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に本発明を適用した場合に就いて示した。但し、本発明は、この様なダブルキャビティ型のトロイダル型無段変速機に限らず、入力側、出力側両ディスク２、４をそれぞれ１個ずつ設けた、所謂シングルキャビティ型のトロイダル型無段変速機にも適用できる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、トルク伝達軸等の回転軸の耐久性を向上させ、この回転軸を組み込んだトロイダル型無段変速機の耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】トルク伝達軸のみを取り出して示す断面図。
【図３】図２の左方から見た図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図。
【図５】図２のＢ矢視図。
【図６】雄ねじ部を形成する以前の状態で示す、図５と同様の図。
【図７】トルク伝達軸の寸法を測定する状態を示す略側面図。
【図８】本発明の実施の形態の第２例を示す、図３と同様の図。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図。
【図１０】トロイダル型無段変速機の基本構造を、最大減速時の状態で示す側面図。
【図１１】同じく最大増速時の状態で示す側面図。
【図１２】従来から知られたトロイダル型無段変速機の具体的構造の１例を示す断面図。
【図１３】従来構造を示す、図３と同様の図。
【図１４】図１３のＤ−Ｄ断面図。
【図１５】同じくＥ−Ｅ断面図。
【符号の説明】
１    入力軸
２    入力側ディスク
２ａ  入力側凹面
３    出力軸
４    出力側ディスク
４ａ  出力側凹面
５    トラニオン
６    変位軸
７    パワーローラ
７ａ  周面
８    加圧装置
９    カム板
１０    保持器
１１    ローラ
１２、１３  カム面
１４    ハウジング
１５    トルク伝達軸
１６    駆動軸
１７    ボールスプライン
１８    凹部
１９    ローディングナット
２０    係止段部
２１ａ、２１ｂ  皿板ばね
２２    隔壁
２３    通孔
２４    転がり軸受
２５    スリーブ
２６    出力歯車
２７    出力軸
２８    歯車
２９、２９ａ、２９ｂ  鍔部
３０    スラスト玉軸受
３１    内輪軌道
３２    外輪軌道
３３    玉
３４、３４ａ、３４ｂ  平坦面
３５    外周面側スプライン溝
３６    内周面側スプライン溝
３７    ボール
３８    給油通路
３９、３９ａ  分岐給油通路
４０    雄ねじ部
４１    段差面
４２    曲がり面
４３、４３ａ  係止部
４４    円柱部
４５    かしめ部
４６    凹部
４７    塑性変形部
４８    ニードル軸受
４９    大径部
５０    通孔
５１    凸部
５２    刻印
５３    定盤
【図１】
0003740818.tif 000002
【図２】
0003740818.tif 000003
【図３】
0003740818.tif 000004
【図４】
0003740818.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003740818.tif 000007
【図７】
0003740818.tif 000008
【図８】
0003740818.tif 000009
【図９】
0003740818.tif 000010
【図１０】
0003740818.tif 000011
【図１１】
0003740818.tif 000012
【図１２】
0003740818.tif 000013
【図１３】
0003740818.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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