JP2007057031A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無段変速装置の潤滑性能を向上させる。
【解決手段】 無段変速装置は、ハウジング10に回転自在に支持された第一の軸12と、ハウジング10に回転自在に支持された第二の軸36と、第一の軸12に支持された溝幅が可変のＶプーリ16と、両側面にてＶプーリ16と接触し外周を支えられたリング30と、第二の軸36回りにリング30を移動させるための機構（40等）とから構成され、ハウジング10の頂部内壁面に、潤滑油を集めて集中的に滴下させるための突起48が設けてある。
【選択図】 図１

Description

この発明は自動車や各種産業機械において利用される無段変速装置に関する。

無段変速装置（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）は昔から多くの考案がなされている。特許文献１にはトラクションドライブ式無断変速装置の一例が記載されている。
特開２００４−２６３８５７号公報

特許文献１に記載された装置では、ハウジングの内壁は平坦であることから、跳ね上げられた潤滑油は全体にまばらに付着して、適当に落下するものと推測される。特に、軸を支持する軸受、および、軸とＶプーリのスライドスプライン部には特に潤滑のための手段は設けてない。したがって、潤滑はもっぱら歯付きリングとＶプーリの回転による油の跳ね上げによるものと推測される。このため、軸受やスライドスプライン部分に潤滑不良が起きる可能性が考えられる。

この発明の主要な目的は、特許文献１に記載されたタイプの無段変速装置の潤滑性能を向上させることにある。

この発明の無段変速装置は、ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持された溝幅が可変のＶプーリと、両側面にてＶプーリと接触し外周を支えられたリングと、第二の軸回りにリングを移動させるための機構とから構成され、前記ハウジングの頂部内壁面に付着した潤滑油を集めるための傾斜を付けたことを特徴とするものである。

装置の運転に伴い、遠心力の作用で、Ｖプーリや歯付きリングといった回転する部材によって跳ね上げられた潤滑油がハウジングの頂部内壁面に付着する。頂部内壁面に傾斜を付けることにより、重力の作用で、潤滑油が流動する。そして、傾斜の方向や勾配を加減することによって所望の箇所に集めることができる。

請求項２の発明は、請求項１の無段変速装置において、共通の頂点に向かって傾斜した複数の傾斜面を形成したことを特徴とするものである。この場合、潤滑油は頂点に集められ、そこから滴下する。これは、頂部内壁面に突起を設けた場合に相当する。突起の形状は、下向き円錐形でもよいし、三角柱を横にしたような形状でもよい。

突起の表面は、跳ね上げられた潤滑油が集まりやすくするために凸凹を付けるようにして、なるべく表面積を大きくすることが望ましい。突起は、リングその他の回転する部材の真上の、半径方向外側の延長線上に配置することが望ましい。そして、第一の軸の軸方向で見て、突起の位置とリングの側面の位置を一致させるのが望ましい（請求項３）。

請求項４の発明は、請求項１の無段変速装置において、頂部内壁面の傾斜端部に油受けを設け、油受けから給油通路を通じて潤滑油を再循環させることを特徴とするものである。このような構成を採用することによって、油受け内の潤滑油を、Ｖプーリを支持する軸受、第一の軸を支持する軸受、第一の軸とＶプーリとの相対移動部等の潤滑に利用することができる。

この発明によれば、無段変速装置の潤滑性能が向上する。すなわち、ハウジングの頂部内壁面に、潤滑油を集めて集中的に滴下させるための突起を設けたことにより、Ｖプーリと歯付きリングの接触点、軸とＶプーリのボールスプライン部、Ｖプーリを支持する軸受に、確実に潤滑油を供給することができる。

Ｖプーリを支持する軸の軸方向で見て、突起の先端の位置と歯付きリングの側面の位置を一致させることにより、装置の運転に伴ってハウジングの頂部内壁面に跳ね上げられた潤滑油が突起付近に集まり、突起の先端から落下して歯付きリングの側面に滴下する。そのため、接触点部に確実に潤滑油が供給される。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。

図１にこの発明の実施の形態である無段変速装置の断面を示し、図２にこの発明の無断変速装置の構想図を示す。これらの図から理解できるように、この無段変速装置は、軸方向に可動な一対のプーリ部材１６ａ，１６ｂでリング３０を軸方向両側から挟んだ構造である。この実施の形態ではリング３０は外周に歯車のような歯をもっているため、以下では歯付きリングと呼ぶこととする。

図１において、符号１０はハウジングを概括的に指している。すなわち、ここではハウジングは単一の部材ではなく、全体として装置の外殻を構成する複数の部材を包括的にハウジングと呼んでいる。図示するように、ハウジング１０内に、互いに平行な二本の軸１２，３６がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。そして、これらの軸１２，３６は、一方の軸（１２または３６）を入力軸とすると、他方の軸（３６または１２）が出力軸となる関係にある。

軸１２はＶプーリ１６を構成する一対のプーリ部材１６ａ，１６ｂを支持している。各プーリ部材１６ａ，１６ｂはボス部とディスク部とからなり、ディスク部が向かい合ってＶ溝を形成している。ディスク部はボス部の端部から半径方向に立ち上がっている。ボス部は軸１２に摺動自在に嵌め合わせてあり、ボールスプライン１４によって軸１２の軸方向に移動可能である。ボス部の外周には軸受１８が配置してある。なお、ボールスプライン１４の構造は、軸１２とプーリ部材１６ａ，１６ｂに形成した溝間にボールを介在させた周知のとおりのものである。

各プーリ部材１６ａ，１６ｂは溝幅調節機構２０を備えている。溝幅調節機構２０はここではボールねじタイプで、ねじ軸２２と、ナット２６と、複数のボール２８を含んでいる。ねじ軸２２は外周にボール２８を転動させるためのらせん溝を有し、かつ、外周に歯を切ったフランジ２４を有し、軸受１８を介してプーリ部材１６ａ，１６ｂのボス部に回転自在に支持されている。ナット２６は内周にボール２８を転動させるためのらせん溝を有し、ハウジング１０に固定されている。

通常のボールねじと同様に、ねじ軸２２のらせん溝とナット２６のらせん溝との間にボール２８が介在し、ボール２８がらせん溝に沿って循環走行してねじ軸２２とナット２６の滑らかな相対回転および軸方向移動を許容する。この場合、ナット２６は固定されているため、ねじ軸２２が回転すると同時に軸方向に相対移動する。したがって、ねじ軸２２のフランジ２４を外部の駆動手段（図示省略）によって回転させると、その回転方向によって、ねじ軸２２が軸方向に移動し、軸受１８を介してプーリ部材１６ａ，１６ｂを相互に接近する向きに移動させ、または、プーリ部材１６ａ，１６ｂが相互に離反する向きに移動するのを許容する。

歯付きリング３０の側面の断面形状はＶプーリ１６のＶ溝の断面形状と実質的に一致している。より具体的には、歯付きリング３０の側面の断面形状は、平面とするほか、副曲率を設けた曲面とすることもできる。歯付きリング３０は歯車３４とかみ合い、その歯車３４は軸３６に固定してある。歯付きリング３０は、歯車３４の歯とかみ合う歯の軸方向両側に平滑な円筒状ガイド面３２を有し、そのガイド面３２にてガイドローラ４２，４４と接する。歯付きリング３０のガイドには、図示するように歯付きリング３０の外周面と接して転動するガイドローラ４２，４４を採用するほか、歯付きリング３０との接触荷重は小さいため、歯付きリング３０と滑り接触する滑り軸受（シュー）を採用してもよい。

図２に示すように、この実施の形態では四つのガイドローラ４２，４４が設けてあり、図１にはそのうちの二つ、つまり、歯車３４の両側に配置した一対の円板４２ａ，４２ｂで構成されるガイドローラ４２と、同図の上部に現れているガイドローラ４４の断面が示してある。ガイドローラ４２は軸３６に対して回転自在に支持されている。それ以外のすべてのガイドローラ４４はそれぞれピン４６を介して回転自在にガイドプレート４０に支持されている。したがって、ガイドローラ４２，４４相互の位置関係は固定的である。これらのガイドローラ４２，４４のうち、図２の左端に現れているガイドローラ４４は歯付きリング３０の振れ防止の役割をも果たす。ガイドプレート４０は軸３６と同軸に、カラー３８に旋回自在に支持されている。

歯付きリング３０は三つ以上のガイドローラ４２，４４で外周から拘束されているため、中心軸がなくても回転が可能である（心なしローラ）。ガイドローラ４２，４４はガイドプレート４０で連結してあり、ガイドプレート４０を旋回させることによって中心Ｏ₁回りに歯付きリング３０の回転中心を移動させることができる。したがって、歯付きリング３０の外周に切られた歯は歯車３４と常にかみ合った状態にある。歯付きリング３０とＶプーリ１６との間にすきまが生じないようにＶプーリ１６とガイドプレート４０を制御すれば、歯付きリング３０が中心Ｏ₁回りに移動することにより、Ｖプーリ１６との接触点が変化し、一定の歯車３４の回転数に対し、Ｖプーリ１６の速度を連続的に変えることができる。このようにして、いわゆるＣＶＴが構成される。

Ｖプーリ１６を支持する軸１２を入力側とすると、歯付きリング３０を押し込んだ状態が減速状態となる。伝達トルクが同じであれば、歯付きリング３０を押し込んだときのＶプーリ１６による挟みつけ力は大きくすべきで、逆に歯付きリング３０とＶプーリ１６との接触点が大径側にあるときは小さくてもよい。挟み込み力によるＶプーリ１６の曲げ応力を考えた場合、大径接触時の挟み込み力を軽減できる、Ｖプーリ１６を入力とするこの方法が、出力とするよりもベターである。

図２に矢印で示す方向にＶプーリ１６から回転力が入力されると、Ｖプーリ１６から歯付きリング３０に力Ｆが作用し、ほぼ同じ大きさの力が歯車３４から作用する。歯車３４からの反力が歯付きリング３０をＶプーリ１６に押し込む方向に働くため、伝達トルクの増大に伴い自動的に接触力が大きくなる。

ハウジング１０の頂部内壁面に突起４８が設けてある。図１では同図の紙面に垂直に延びる三角柱の形態をした突起を２列配置した場合を例示してある。これは、ハウジング１０の頂部内壁面に傾斜を付けた場合に相当し、頂部内壁面に付着した潤滑油は、重力の作用で最も低いところすなわち突４８の尖端（頂点）に集まる。突起４８は、Ｖプーリ１６と歯付きリング３０の接触点Ｐ（図２参照）、ボールスプライン１４部、Ｖプーリ１６の支持軸受１８に確実に潤滑油を供給するため、歯付きリング３０等ガイドプレート４０の動作部の上方に設けてある。

ここでは２つの突起４８があり、各突起４８の位置は、軸１２の軸方向で見て、歯付きリング３０の側面の位置と一致させてある。そうすることにより、装置の運転に伴い回転する部材によって跳ね上げられ、ハウジング１０の頂部内壁面に付着した潤滑油が突起４８付近に集まり、突起４８の尖端（頂部）から歯付きリング３０の側面に滴下する。そのため、接触点Ｐに確実に潤滑油が供給される。

突起４８の表面は、潤滑油が集まりやすくするために、凸凹を付けるなどして、なるべく表面積を大きくすることが望ましい。

次に、図３に示す実施の形態について説明する。図３は、右半分と左半分に別々の実施の形態を示してある。図３の右半分に示す実施の形態は、ハウジング１０の頂部内壁面を側壁面に向かって傾斜させるとともに、側壁に油受け５０が設けてある。これにより、頂部内壁面に跳ね上げられた潤滑油が頂部内壁面から側壁面に移動し、側壁面を伝って油受け５０に流れ込む。さらに、この油受け５０から２系統の給油通路５２，５４が設けてある。

一つの給油通路５２は図３の右端のハウジング側壁付近に開口し、そこから潤滑油を滴下させるようになっている。滴下した潤滑油はハウジングと蓋（ハウジングの一部をなす、取り外し可能な部材）との間のすきまの溝または給油管を満たし、軸１２を支持する軸受１３とボールスプライン１４とに流れ込む。このように、軸受１３とボールスプライン１４に確実に潤滑油を供給できるため、焼付きを防ぐことができる。

軸１２とＶプーリ１６との間に設けてあるボールスプライン１４は、Ｖプーリ１６と軸１２との間でトルクを伝達し、かつ、Ｖプーリ１６の軸方向移動を滑らかにすることを目的としている。このボールスプライン１４を構成するボールの軸方向両側にスプリングその他の弾性体を配置してもよい。そうすることによって、ボールが溝の端で止まってしまうことなく常に中心に位置し、変速動作がスムーズに行える。加えて、ボールが溝の端で止まることがないので潤滑油が溝内に流入しやすくなる。ボールスプライン部が、溝内にボールを配置しただけである場合、実際に回転運動を行いつつ変速動作（軸方向移動）を行ったとき、ボールが確実に軸方向に移動可能な場所に存在するとは限らない。どちらか一方の端に止まった状態から変速動作を行うとボールは滑らかに動くことができず、変速がスムーズに行えなくなるおそれがある。

もう一つの給油通路は、ナット２６に形成した貫通孔５４を通じてボールねじタイプの溝幅調節機構２０に潤滑油を供給し、さらに、ねじ軸２２に形成した貫通孔５６を通じて軸受１８に潤滑油を供給する。図３の符号５８で指してあるのは軸受への給油用溝であって、軸受の上部に配置し、積極的に潤滑油が流れ込むようにしてある。これにより、軸受に潤滑油をより多く供給することができる。

図３の左半分に示すように、軸１２を支持する軸受１３とボールスプライン１４へ一層確実に潤滑油を供給するため、軸１２の真上のハウジング側面に配管６２を取り付け、外部のポンプ６０から潤滑油を供給するようにしてもよい。配管６２の取付位置は、ハウジングと蓋（ハウジングの一部をなす、取り外し可能な部材）との間のすきまに潤滑油を供給できるところであればどこでも構わない。配管６２に油量調節機構を設けて、運転条件に合わせた最適な油量を流す機構を付加することも可能である。

配管６２からの潤滑油をボールねじタイプの溝幅調節機構２０に供給する給油孔（図示省略）を設けて、ボールねじ部の潤滑油の枯渇を防止するようにしてもよい。また、同様に配管６２からの潤滑油を導く給油孔（図示省略）を設け、または、ハウジング１０の内壁面に潤滑油流入用の溝（図示省略）を設けることにより、軸１２を支持する軸受１３の潤滑性が一層向上する。

この発明の実施の形態を示す無段変速装置の断面図 無段変速装置の構想図 別の実施の形態を示す無段変速装置の断面図

符号の説明

１０ ハウジング
１２ 軸
１４ ボールスプライン
１６ Ｖプーリ
１６ａ，１４ｂ プーリ部材
Ｐ 接触部
１８ 軸受
２０ 溝幅調節機構
２２ ねじ軸
２４ フランジ
２６ ナット
２８ ボール
３０ 歯付きリング
３２ ガイド面
３４ 歯車
３６ 軸
３８ カラー
４０ ガイドプレート
４２ ガイドローラ
４２ａ，４２ｂ 側板
４４ ガイドローラ
４６ ピン
４８ 突起
５０ 油受け
５２ 給油通路
５４ 貫通孔
５６ 貫通孔
５８ 溝
６０ ポンプ
６２ 配管

Claims (4)

1. ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持された溝幅が可変のＶプーリと、両側面にてＶプーリと接触し外周を支えられたリングと、第二の軸回りにリングを移動させるための機構とから構成され、前記ハウジングの頂部内壁面に付着した潤滑油を集めるための傾斜を付けた無段変速装置。
2. 共通の頂点に向かって傾斜した複数の傾斜面を形成した請求項１の無段変速装置。
3. 第一の軸の軸方向で見て、前記頂点の位置と前記リングの側面の位置を一致させた請求項２の無段変速装置。
4. 頂部内壁面の傾斜端部に油受けを設け、油受けから給油通路を通じて潤滑油を再循環させる請求項１の無段変速装置。

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