JP2007057032A - 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、ケーシング10に回転自在に支持された第一の軸12と、ケーシング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、前記第一の軸12内に潤滑油を供給するための給油通路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、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。

この発明は、Ｖプーリを支持する軸の内部に潤滑給油穴を設けることによって課題を解決したものである。

請求項１の発明は、ケーシングに回転自在に支持された第一の軸と、ケーシ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、前記第一の軸内に潤滑油を供給するための給油通路を設けたことを特徴とする無段変速装置である。

請求項２の発明は、請求項１の無段変速装置において、前記給油通路から分岐してＶプーリのＶ溝内に潤滑油を導く分岐通路を設けたことを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の無段変速装置において、Ｖプーリと第一の軸との間にボールスプラインを介在させ、前記給油通路から分岐して前記ボールスプラインに潤滑油を導く分岐通路を設けたことを特徴とするものである。

この発明によれば、Ｖプーリを支持する軸を中空構造とし、潤滑油を軸の内部と通して供給するようにしたことにより、ボールスプライン部や歯付きリングとＶプーリの接触点に確実に潤滑油を供給することができ、潤滑効率が高まる。

また、上述のような潤滑効率のアップに加えて、歯付きリングとＶプーリの接触点の部分では接触により発熱し、この発熱によりＶプーリと嵌め合わされた軸が温度上昇するところ、内部から強制的に潤滑油を送り込むことでこの軸の冷却を行うことができる。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。ここで、図１はこの発明の実施の形態を示す軸の断面図であって、図２に無段変速装置全体の断面を示す。図３はこの発明の無断変速装置の構想図である。

図２および図３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２において、符号１０はケーシングを概括的に指している。すなわち、ここではケーシ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ケーシングと呼んでいる。図示するように、ケーシング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、ディスク部の斜面同士が向かい合って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。

図１に示すように、軸１２は中空で、軸方向に貫通した給油通路４８を備えている。給油通路４８から分岐する第一の分岐通路５０と第二の分岐通路５２が設けてある。軸１２の両端部または一方の端部にたとえばロータリージョイントを用いてポンプからの配管を接続する。

第一の分岐通路５０は一対あり、給油通路４８から半径方向に延びて軸１２の外周面に開口している。第一の分岐通路５０の位置は、Ｖプーリ１６のＶ溝の範囲内、言い換えれば、プーリ部材１６ａ，１６ｂが最も接近した位置にあるときの向かい合った端面の間とするのが好ましい。第一の分岐通路５０からの潤滑油は、遠心力の作用でプーリ部材１６ａ，１６ｂの端面を伝って半径方向外側に送られる。したがって、Ｖプーリ１６と歯付きリング３０との接触点に確実に潤滑油を供給することができる。

なお、上述のとおり、プーリ部材１６ａ，１６ｂは軸方向移動が可能である。したがって、その移動量によっては、分岐通路５０が閉じられたり、逆にプーリ部材が分岐通路から遠ざかってしまったりして、プーリ部材１６ａ，１６ｂの斜面に確実に油を供給することができない場合が考えられる。図４に示す変形例はこれの対策を講じたもので、プーリ部材１６ａ，１６ｂの、軸１２と嵌まり合う孔の端部に、軸端に向かって内径が漸増した円すい面が設けてある。この場合、矢印で示すように、分岐通路５０からの油が、遠心力の作用で、円すい面を伝ってプーリ部材１６ａ，１６ｂの斜面に供給される。プーリ部材１６ａ，１６ｂの最大移動量を考慮に入れて円すい面の軸方向長さを設定することにより、プーリ部材１６ａ，１６ｂが軸方向に移動しても、確実にプーリ部材１６ａ，１６ｂの斜面に油を供給することができる。

また、このように軸１２の内部を通じて強制的に潤滑油を送り込むことによって軸１２が冷却される。Ｖプーリ１６と歯付きリング３０との接触点では接触により発熱し、この発熱によりＶプーリ１６と嵌め合わされた軸１２が温度上昇するので、焼付き等の不具合を回避するために何らかの冷却手段が必要である。

第二の分岐通路５２も一対あって、それぞれボールスプライン１４に対応させて配置してある。この第二の分岐通路５２は給油通路４８から半径方向に延びて軸１２の外周面に開口している。第二の分岐通路５２からの潤滑油は、遠心力の作用でプーリ部材１６ａ，１６ｂの端面を伝って半径方向外側に送られる。このように、軸１２の内部を通じて強制的に潤滑油を送り込むことによって、ボールスプライン部に確実に潤滑油を供給することができる。その結果、次に述べる溝幅調節機構２０によるＶプーリ１６の溝幅調節が円滑となる。

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、ケーシング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３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。

この発明の実施の形態を示す断面図 無段変速装置の断面図 無段変速装置の構想図 変形例を示す図１の要部断面図

符号の説明

１０ ケーシング
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 給油通路
５０ 分岐通路
５２ 分岐通路

Claims (3)

1. ケーシングに回転自在に支持された第一の軸と、ケーシ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、前記第一の軸内に潤滑油を供給するための給油通路を設けた無段変速装置。
2. 前記給油通路から分岐してＶプーリのＶ溝内に潤滑油を導く分岐通路を設けた請求項１の無段変速装置。
3. Ｖプーリと第一の軸との間にボールスプラインを介在させ、前記給油通路から分岐して前記ボールスプラインに潤滑油を導く分岐通路を設けた請求項１または２の無段変速装置。

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