JP2004232677A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーローラ、入力ディスクおよび出力ディスクの潤滑および冷却を、より単純な構成で効率的に行うことができるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】動力源Ｅに連結された入力軸１１と、入力軸１１に同軸状かつ一体に設けられた入力ディスク５２と、入力軸１１に同軸状かつ回転自在に設けられた出力ディスク５３と、入力ディスク５２と出力ディスク５３の間にそれぞれの接触点Ｃ１、Ｃ２を介して狭持され、動力を入力ディスク５２から出力ディスク５３に伝達するパワーローラ５４と、パワーローラ５４を回転自在に支持し、それとともに傾転することによって動力を無段階に変速するトラニオン２０と、トラニオン２０に設けられ、入・出力ディスク５２、５３と、パワーローラ２０との接触点Ｃ１、Ｃ２の近傍に油を供給する油供給口４８を有する油供給路３９と、を備えている。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トロイダル型無段変速機に関し、特に、その潤滑および冷却用の油を供給するための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のトロイダル型無段変速機として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このトロイダル型無段変速機は、エンジンに連結され、同軸状かつ一体に設けられた入力ディスクを有する入力軸と、入力軸に同軸状かつ回転自在に設けられた出力ディスクと、両ディスク間に狭持され、エンジンの動力を入力ディスクから出力ディスクに伝達する一対のパワーローラと、これらのパワーローラをそれぞれ回転自在に支持するとともに、トラニオン軸を中心として傾転自在の一対のトラニオンなどを備えている。またトラニオン軸の反対側には、トラニオンを補強するための補強部材が設けられており、これらは、パワーローラを囲むように配置されている。トラニオンおよび補強部材の内部には、パワーローラに潤滑油を供給するための油路が形成されている。この油路は、補強部材のトラニオンとの連結部付近に、パワーローラの曲面部に対向するように開口しており、潤滑油が、この開口からパワーローラの曲面部に向かって供給されることによって、パワーローラが潤滑される。
【０００３】
また、一対のパワーローラの間には、潤滑油パイプが設けられている。この潤滑油パイプは、上下方向に延びるとともに、入力軸に沿って回り込むように形成されており、潤滑油が、潤滑油パイプに形成された複数の潤滑油噴出口から入力および出力ディスクに向けて噴出されることによって、両ディスクが潤滑される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０６６６７号公報 （第５頁、第６、７図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のトロイダル型無段変速機には、以下のような問題がある。すなわち、潤滑油の供給口が、補強部材のトラニオンとの連結部付近に開口していて、この位置が、潤滑および冷却が最も必要とされるパワーローラと入力および出力ディスクとのそれぞれの接触点近傍から離れているため、潤滑油が両接触点に到達しにくい。また、補強部材は、トラニオンに対しトラニオン軸の反対側に設けられているため、潤滑油の供給口を補強部材のどの位置に開口したとしても、両接触点から遠い位置関係になってしまう。このため、両接触点の潤滑および冷却を効果的に行うには、潤滑油の供給量を多くする他なく、潤滑および冷却を効率的に行うことができない。また、このように潤滑油の供給量を多くすると、入力および出力ディスクに付着する潤滑油の量も多くなるため、両ディスクが回転する際に、付着した潤滑油を振り払うのに要する力の分、伝達されるエンジンの動力に大きなロスが発生してしまう。
【０００６】
また、入力および出力ディスクを潤滑するために、上記のような形状の潤滑油パイプを設けなければならず、その分、構成が複雑になるとともに製造コストを増大させてしまう。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、パワーローラ、入力ディスクおよび出力ディスクの潤滑および冷却を、より単純な構成で効率的に行うことができるトロイダル型無段変速機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、動力源（エンジンＥ）からの動力を無段階に変速するトロイダル型無段変速機１であって、動力源に連結された入力軸１１と、入力軸１１に同軸状かつ一体に設けられた入力ディスク５２と、入力軸１１に同軸状かつ回転自在に設けられた出力ディスク５３と、入力ディスク５２と出力ディスク５３の間にそれぞれの接触点Ｃ１、Ｃ２を介して狭持され、動力を入力ディスク５２から出力ディスク５３に伝達するパワーローラ５４と、パワーローラ５４を回転自在に支持し、パワーローラ５４とともに傾転することによって動力を無段階に変速するトラニオン２０と、トラニオン２０に設けられ、入力ディスク５２および出力ディスク５３と、パワーローラ５４とのそれぞれの接触点Ｃ１、Ｃ２の近傍に、油を供給する油供給口（ノズル４８）を有する油供給路３９と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
このトロイダル型無段変速機によれば、動力源からの動力は、パワーローラを介して入力ディスクから出力ディスクに伝達される。また、パワーローラは、トラニオンに回転自在に支持されており、このトラニオンがパワーローラとともに傾転することによって、パワーローラと入力および出力ディスクとのそれぞれの接触点の位置が変化する。それに応じて、動力源からの動力が無段階に変速される。その際、接触点が描くパワーローラ上の軌道は、通常、ほとんど変化しない。また、トラニオンには油供給路が設けられており、この油供給路の油供給口は、パワーローラと入力および出力ディスクとの接触点の近傍に開口していて、この油供給口から油が供給される。
【００１０】
このような構成によれば、油供給路がトラニオンに設けられているので、トラニオンおよびパワーローラが傾転する際、トラニオンの傾転に伴って油供給路も傾転する。すなわち、油供給路の油供給口とパワーローラの相対的な位置関係は、パワーローラの傾転角度にかかわらず常に一定に保持される。また、パワーローラ上の接触点の軌道もほとんど変化しないため、パワーローラの傾転角度、すなわち無段変速機の変速比にかかわらず、油を、パワーローラと入力および出力ディスクとのそれぞれの接触点の近傍に常に供給することができる。それにより、パワーローラの傾転に伴い、パワーローラと入力および出力ディスクとの接触点の位置が変化しても、それと同時に、油供給路の位置も変化するため、油が接触点近傍に常に供給され、パワーローラ、入力ディスクおよび出力ディスクの３者を効果的に潤滑および冷却することができる。その結果、従来と比較して、必要な油の供給量を低減させることができる。
【００１１】
また、油の量を低減できることにより、入力および出力ディスクに付着する油の量も低減するため、これを振り払うために生じる動力の伝達ロスを低減させることができる。さらに、パワーローラ、入力ディスクおよび出力ディスクの潤滑および冷却を、油供給路からの油の供給のみによって行えるため、入力および出力ディスクを潤滑するための従来の潤滑油パイプは不要になり、より単純な構成にすることができるとともに、製造コストを削減することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機１において、油供給口４８は、パワーローラ５４の回転方向における接触点Ｃ１、Ｃ２の直後の位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
このトロイダル型無段変速機によれば、油は、油供給口からパワーローラの回転方向における接触点の直後の位置、すなわち、パワーローラと入力および出力ディスクとが接触する部位よりも、わずかに後ろ側の部分に供給される。通常、パワーローラと入力および出力ディスクとは、互いに強く押し付けられた状態で接触しており、両接触点において、回転に伴って熱が発生する。したがって、接触により熱が発生した部位に、熱発生の直後に油を供給でき、したがって、パワーローラ、入力ディスクおよび出力ディスクを効率よく冷却することができ、冷却効果をより向上させることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のトロイダル型無段変速機１において、油供給口４８は、パワーローラ５４の回転方向における接触点Ｃ１、Ｃ２の直前の位置に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
このトロイダル型無段変速機によれば、油は、油供給口からパワーローラの回転方向における接触点の直前の位置、すなわち、パワーローラと入力および出力ディスクとが接触する部位よりも、わずかに前側の部分に供給される。それにより、パワーローラ、入力ディスクおよび出力ディスクの回転による遠心力によって、油が飛散する前に接触点を潤滑することができ、したがって、上記３者を効果的に潤滑することができるとともに、必要な油の量を低減させることができる。
【００１６】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１および２は、本発明を適用した自動車用のトロイダル型無段変速機（以下、単に「無段変速機」という）１を示しており、その入力軸１１は、動力源としての内燃機関（以下「エンジン」という）Ｅのクランク軸１２に、２マス式のダンパ１３を介して連結されている。
【００１７】
無段変速機１は、入力軸１１上に、互いにほぼ同じ構成の第１および第２無段変速機構５１ａ、５１ｂを備えている。第１無段変速機構５１ａは、入力軸１１に同軸状に固定されたコーン状の入力ディスク５２と、入力軸１１に同軸状かつ回転自在に支持され、入力ディスク５２に対向する出力ディスク５３と、入・出力ディスク５２、５３の対向面の間に、それぞれの接触点Ｃ１、Ｃ２を介して接触し、狭持された一対のパワーローラ５４、５４を有している。一対のパワーローラ５４、５４は、トラニオン２０、２０によって、入力軸１１に直交する共通のローラ軸線５５回りにそれぞれ回転自在に支持されるとともに、入力軸１１およびローラ軸線５５に対して垂直のトラニオン軸線５６、５６回りにそれぞれ傾転自在に支持されている。また、入・出力ディスク５２、５３の対向面はトロイダル面で構成されており、パワーローラ５４、５４がトラニオン軸線５６、５６回りに傾転するのに伴い、入・出力ディスク５２、５３とパワーローラ５４、５４との接触点Ｃ１、Ｃ２の位置がそれぞれ変化する。
【００１８】
トラニオン２０には、これを駆動するための一対の油路および油圧制御回路（ともに図示せず）が接続されている。一対のパワーローラ５４、５４の傾転角度は、油路の油圧を油圧制御回路で制御することで、トラニオン２０、２０をトラニオン軸線５６方向に移動させることにより、入・出力ディスク５２、５３の回転中心に対してパワーローラ５４、５４の回転軸であるローラ軸線５５がずれ、入・出力ディスク５２、５３にかかる力と、パワーローラ５４、５４にかかるトラニオン軸線５６方向の力により、パワーローラ５４、５４がトラニオン２０、２０とともにトラニオン軸線５６、５６回りに回転させられることによって、互いに同期される。また、一対のパワーローラ５４、５４の傾転の方向、すなわち無段変速機１の変速方向は、油圧制御回路で油路の油圧の作用方向を切り替えることによって、増速側と減速側に切り替えられる。
【００１９】
第２無段変速機構５１ｂは、出力ギヤ１９を通る面を中心として、第１無段変速機構５１ａと対称に配置されている。第１および第２無段変速機構５１ａ、５１ｂの出力ディスク５３、５３は互いに一体に形成され、それらの中心に出力ギヤ１９が一体に設けられている。また、第２無段変速機構５１ｂの入力ディスク５２は、入力軸１１に対して回転不能に且つ軸線方向に移動自在にスプライン結合され、入力軸１１と同軸のシリンダ５７との間に形成された油室５８に油圧が供給されることによって、この入力ディスク５２と、第１および第２無段変速機構５１ａ、５１ｂの出力ディスク５３、５３が、第１無段変速機構５１ａの入力ディスク５２に向かって押圧される。それにより、各パワーローラ５４と、両無段変速機構５１ａ、５１ｂの入力ディスク５２、５２および出力ディスク５３、５３とが接触点Ｃ１およびＣ２を介して互いに強く押し付けられることによって、各パワーローラ５４のスリップが抑制される。
【００２０】
このような構成により、エンジンＥからの動力は、入力軸１１から順に、入力ディスク５２、パワーローラ５４、５４、出力ディスク５３および出力ギヤ１９に伝達される。また、パワーローラ５４、５４が、図１に示す等速レシオ位置から矢印ａの方向に傾転すると、入力ディスク５２との接触点Ｃ１、Ｃ１が入力軸１１の半径方向外方に移動すると同時に、出力ディスク５３との接触点Ｃ２、Ｃ２が入力軸１１の半径方向内方に移動するため、入力ディスク５２の回転が増速して出力ディスク５３に伝達され、無段変速機１のレシオは高速側に連続的に変化する。逆に、パワーローラ５４、５４が、上記とは逆の矢印ｂの方向に傾転すると、入・出力ディスク５２、５３とのパワーローラ５４の接触点Ｃ１、Ｃ２が上記と逆方向に移動するため、入力ディスク５２の回転が減速して出力ディスク５３に伝達され、無段変速機１のレシオは低速側に連続的に変化する。このレシオの変化に伴い、接触点Ｃ１、Ｃ２が描く入・出力ディスク５２、５３上の軌道は、それらのトロイダル面上を、入力軸１１の半径方向内方または外方にそれぞれ大きく移動するものの、接触点Ｃ１、Ｃ２が描くパワーローラ５４、５４上の軌道Ｔ（図３参照）は、通常、ほとんど変化しない。
【００２１】
パワーローラ５４を支持するトラニオン２０は、パワーローラ５４を上下および外側から覆うように、ほぼ断面コ字状に形成されている。また、トラニオン２０には、下方に延びるピストンロッド２１が一体に設けられるとともに、トラニオン２０を駆動するための油圧アクチュエータ３０が設けられている。この油圧アクチュエータ３０は、油圧制御ブロック２２に形成されたシリンダ２３と、このシリンダ２３に上下方向に摺動自在に嵌合し、ピストンロッド２１に結合されたピストン２４と、ピストン２４とシリンダ２３の上下の壁部との間にそれぞれ形成された上部油室２５および下部油室２６によって構成されている。これらの上部油室２５および下部油室２６に、前述した一対の油路がそれぞれ接続されており、この油路を介して、上部油室２５または下部油室２６に油圧が供給されることにより、ピストン２４およびピストンロッド２１を介して、トラニオン２０がトラニオン軸線５６方向に駆動される。また、パワーローラ５４は、ピボットシャフト２７を介してトラニオン２０に回転自在に支持されており、このピボットシャフト２７は、トラニオン２０にニードルベアリング２８を介して回転自在に支持されている。
【００２２】
図２および図３に示すように、各トラニオン２０の内部には、パワーローラ５４および入・出力ディスク５２、５３に潤滑および冷却用の油を供給するための油供給路３９が、トラニオン２０の形状におおむね従うように形成されている。この油供給路３９は、以下のように形成され、油路４０〜４７およびノズル４８で構成されている。
【００２３】
油路４０は、トラニオン２０の下部に、トラニオン軸５６上に上下方向に延びており、油路４２は、油路４０から外方に向かって、斜め上方に延びている。また、図３に示すように、油路４１、４１は、油路４０の上端部から前後方向（図３の左右方向）に分岐し、やや斜め上方に延び、トラニオン２０の下切欠き面２０ａ、２０ａの所定の位置にそれぞれ開口している。
【００２４】
油路４３および油路４４は、トラニオン２０のピボットシャフト２７を間にして、トラニオン２０の中間部を上下方向に延びており、油路４３の下端部が、油路４２の上端部と連通するとともに、油路４３の上端および油路４４の下端は、ピボットシャフト２７を支持するニードルベアリング２８に臨むように開口していて、油路４３および油路４４は、ニードルベアリング２８を介して互いに連通している。
【００２５】
また、油路４５は、油路４４の上端部から内側に向かって斜め上方に延びている。また、図４に示すように、油路４６、４６は、油路４５の油路４４との接続部付近から前後方向に分岐し、トラニオン２０の上切欠き面２０ｂ、２０ｂの付近まで延びている。また、油路４６、４６の先端部から油路４７、４７が前後方向（図４の左右方向）に延びており、上切欠き面２０ｂ、２０ｂの所定の位置にそれぞれ開口している。
【００２６】
油路４０、４０および油路４７、４７の開口部には、ノズル４８（油供給口）がそれぞれ差し込まれた状態で取り付けられている。また、これらのノズル４８のうち、入力ディスク５２側（図３の右側）の上・下切欠き面２０ｂ、２０ａのノズル４８、４８は、入力ディスク５２とパワーローラ５４の接触点Ｃ１に向かってそれぞれ延びており、それらの先端は、パワーローラ５４の回転方向Ｒにおける接触点Ｃ１の直前および直後の接触点Ｃ１から所定の距離だけ離れた位置にそれぞれ配置されている。同様に、出力ディスク５３側（図３の左側）の上・下切欠き面２０ｂ、２０ａのノズル４８、４８は、出力ディスク５３とパワーローラ５４の接触点Ｃ２に向かってそれぞれ延びており、それらの先端は、パワーローラ５４の回転方向Ｒにおける接触点Ｃ２の直後および直前の接触点Ｃ２から所定の距離だけ離れた位置にそれぞれ配置されている。
【００２７】
上述した構成の油供給路３９の油路４０には、図示しない油供給用油路が接続されており、エンジンＥの運転中に、この油供給用油路を介して、所定の油圧で油供給路３９に油が供給されることにより、各ノズル４８の先端から油が噴射される。下側のノズル４８、４８からは、油路４０、４１を介して供給された油が、接触点Ｃ１およびＣ２付近に向け、下方からそれぞれ噴射される。また、上側のノズル４８、４８からは、油路４０、４２、４３、ニードルベアリング２８、および油路４４〜４７を介して供給された油が、接触点Ｃ１およびＣ２付近に向け、上方からそれぞれ噴射される。
【００２８】
以上のように、本実施形態の無段変速機１によれば、油路４０〜４７およびノズル４８で構成される油供給路３９が各トラニオン２０にそれぞれ設けられているので、トラニオン２０およびパワーローラ５４が傾転する際、トラニオン２０の傾転に伴い、それと一体に油供給路３９が傾転する。すなわち、油供給路３９のノズル４８とパワーローラ５４との相対的な位置関係は、パワーローラ５４の傾転角度にかかわらず常に一定に保持される。また、前述したように、パワーローラ５４上の接触点Ｃ１、Ｃ２の軌道Ｔもパワーローラ５４の傾転角度にかかわらず、ほとんど変化しないため、油を、パワーローラ５４の傾転角度、すなわち変速比にかかわらず、パワーローラ５４と入・出力ディスク５２、５３との接触点Ｃ１、Ｃ２の近傍に常に供給することができる。それにより、パワーローラ５４および入・出力ディスク５２、５３の３者を効果的に潤滑および冷却することができる。その結果、従来と比較して、必要な油の供給量を低減させることができる。
【００２９】
また、供給される油の量を低減できることにより、入・出力ディスク５２、５３に付着する油の量も低減するため、これを振り払うために生じるエンジンＥの動力の伝達ロスを低減させることができる。さらに、パワーローラ５４および入・出力ディスク５２、５３の潤滑および冷却を、油供給路３９からの油の供給のみによって行えるため、入力および出力ディスク５２、５３を潤滑するための従来の潤滑油パイプは不要になり、より単純な構成にすることができるとともに、製造コストを削減することができる。
【００３０】
また、油は、ノズル４８の先端からパワーローラ５４の回転方向における接触点Ｃ１、Ｃ２の直前および直後の位置、すなわち、パワーローラ５４と入力および出力ディスク５２、５３とが接触する部位よりも、わずかに前側および後ろ側の部分に供給される。
【００３１】
したがって、接触点Ｃ１、Ｃ２の直後に配置したノズル４８によれば、パワーローラ５４と入・出力ディスク５２、５３との接触により熱が発生した部位に、熱発生の直後に油を供給でき、したがって、パワーローラ５４、入力および出力ディスク５２、５３を効率よく冷却することができ、冷却効果をより向上させることができる。
【００３２】
また、接触点Ｃ１、Ｃ２の直前に配置したノズル４８によれば、パワーローラ５４、入力および出力ディスク５２、５３の回転による遠心力によって、油が飛散する前に、接触点Ｃ１、Ｃ２およびそれらの付近を潤滑することができ、したがって、上記３者を効果的に潤滑することができるとともに、必要な油の量を低減させることができる。
【００３３】
なお、上述した実施形態では、油を、接触点Ｃ１、Ｃ２の直前および直後の両方の位置に噴射するようにしているが、これに限定されることなく、直前および直後のいずれか一方の位置に噴射するようにしてもよい。また、実施形態は、本発明のトロイダル型無段変速機を、自動車用の無段変速機として適用した例であるが、これに限定されることなく、他の産業用機械、例えば、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用の内燃機関にも適用可能である。また、実施形態では、油を供給する油供給口として、ノズルを用いているが、これに限定されることなく、その他の方法でパワーローラと入・出力ディスクとの両接触点近傍に油を供給するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のトロイダル型無段変速機は、パワーローラ、入力ディスクおよび出力ディスクの潤滑および冷却を、より単純な構成で効率的に行うことができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したトロイダル型無段変速機およびエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の線Ａ―Ａに沿う断面図である。
【図３】トラニオンおよびパワーローラを、パワーローラの側から示す側面図である。
【図４】トラニオンおよびパワーローラと入・出力ディスクとの接触点近傍を上方から示す平面図である。
【符号の説明】
１ 無段変速機
１１ 入力軸
２０ トラニオン
３９ 油供給路
４８ ノズル（油供給口）
５２ 入力ディスク
５３ 出力ディスク
５４ パワーローラ
Ｅ エンジン（動力源）
Ｃ１ 入力ディスクとパワーローラの接触点
Ｃ２ 出力ディスクとパワーローラの接触点

Claims (3)

1. 動力源からの動力を無段階に変速するトロイダル型無段変速機であって、
   前記動力源に連結された入力軸と、
   当該入力軸に同軸状かつ一体に設けられた入力ディスクと、
   前記入力軸に同軸状かつ回転自在に設けられた出力ディスクと、
   前記入力ディスクと前記出力ディスクの間にそれぞれの接触点を介して狭持され、前記動力を前記入力ディスクから前記出力ディスクに伝達するパワーローラと、
   当該パワーローラを回転自在に支持し、前記パワーローラとともに傾転することによって前記動力を無段階に変速するトラニオンと、
   当該トラニオンに設けられ、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクと前記パワーローラとのそれぞれの前記接触点の近傍に、油を供給する油供給口を有する油供給路と、
   を備えていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記油供給口は、前記パワーローラの回転方向における前記接触点の直後の位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
3. 前記油供給口は、前記パワーローラの回転方向における前記接触点の直前の位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトロイダル型無段変速機。

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