JP2009174549A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油中に混在する鉄片等の挟雑物の噛み込みによる圧痕の発生を回避し得るトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】インプットシャフト2の軸端部に連係する入側開口1bを有し、その軸芯Lに沿って伸延する油路1aを備えた主軸1を備えたトロイダル型無段変速機において、前記主軸1の油路1aに、該油路1aを内側と外側にそれぞれ区分して2つの潤滑油送給経路8、9を形成する同芯配置になる筒体7を設ける。そして、前記インプットシャフト2の軸端部に、該インプットシャフト2の回転に伴ってその内部通路を通して供給された潤滑油をその外表面に噴出させて主軸1の入側開口1bにて潤滑油を軸芯Lの周りに旋回させて渦流を形成せしめる油孔を設け、前記2つの経路のうち、内側に位置する潤滑油送給経路8に、入出力ディスク3a、3bの摩擦係合面につながる油孔12を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、パワーローラの摩擦係合により入出力ディスクの相互間で動力の受け渡しを行うトロイダル無段変速機に関するものであり、潤滑油に含まれる鉄片等の異物（以下、このような異物を挟雑物という）の噛み込みに起因した摩擦係合面（転動面）における圧痕を効果的に回避しようとするものである。

トロイダル型無段変速機は、入出力ディスクの相互間に配置されたパワーローラによって動力の受け渡しを行う構造になっており、その摩擦係合面（転動面）には常時潤滑油が供給されている。そして、この種の無段変速機は、潤滑油の中に従来の多段変速機では問題にならない程度のサイズや硬度をもつ挟雑物が含まれていても、該挟雑物の噛み込みにより転動面に圧痕が生じ剥離寿命の低下を引き起こす傾向にあることから、とくに転動面に供給される潤滑油としては挟雑物を取り除いたものを使用することが必要不可欠になっている。

潤滑油を転動面に供給する経路のひとつとして、主軸（入出力ディスクを回転可能に支持する軸）の内部通路を通して供給する経路があり、この経路を通して供給される潤滑油は、オイルポンプによりオイルパンから吸引する際に、まず、ストレーナーによって潤滑油の中に含まれる挟雑物が取り除かれ、次いで、該オイルポンプ、コントロールバルブ、さらには前後切り替え機構等の油路を経て供給されるところ、この経路における潤滑油の送給においては、その送給過程で各構成部材に付着している挟雑物が潤滑油に混入しそれがそのまま転動面に到達する場合もあって挟雑物による影響が避けられない状況にあった。

上記のような不都合を解消するには、変速機の製造時に、潤滑油の経路を形成する全部品について挟雑物が付着しているかどうかを厳しく管理するか、あるいは、挟雑物を取り除く手段（装置）を転動面の直前に別途設置するのが有効である。

ところで、前者の場合には部品の洗浄、管理工数が増すため製造コストの上昇が避けられず、後者の場合には保証走行距離に至るまで目詰まりを起こすことのない大型のフィルターを配置しなければならないことから、変速機そのものの大型化が不可避であった。

この点に関する先行技術としては、入口ハウジングの中心開口近傍域にインペラを設け、このインペラによって潤滑油に旋回動を与えてその中に含まれるり夾雑汚染物を遠心力にて外向きに移動せしめることにより潤滑油中に含まれる夾雑汚染物の量の低減を図ったスクロール式機械が知られている（例えば特許文献1参照）ものの、本発明で対象としているトロイダル型無段変速機は入出力ディスクを回転可能に支持する主軸が金属部材からなっており、しかもその径はさほど大きくないので内部通路の中に上記の如きインペラを設けるのは困難であり未だ改良の余地が残されていた。
特開平7-27080号公報

本発明の課題は、潤滑油中に含まれる挟雑物の噛み込みに起因した転動面における圧痕を効果的に回避できるトロイダル型無段変速機を提案するところにある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その具体的手段は、インプットシャフトの軸端部に連係する入側開口を有し、その軸芯に沿って伸延する油路を備えた主軸と、この主軸に回転可能に支持され、かつ、該主軸の軸芯に沿って移動可能な入力ディスクと、この入力ディスクと向い合わせで主軸に回転可能に支持される出力ディスクと、これら入出力ディスクの相互間に配置され摩擦係合により動力の受け渡しを行うパワーローラとを備えたトロイダル型無段変速機であって、前記主軸の油路に、該油路を内側と外側にそれぞれ区分して2つの経路を形成する同芯配置になる筒体を設け、前記インプットシャフトの軸端部に、該インプットシャフトの回転に伴ってその内部通路を通して供給された潤滑油をその外表面に噴出させて主軸の入側開口にて潤滑油の渦流を形成せしめる油孔を設け、前記2つの経路のうち、内側に位置する経路に、入出力ディスクの摩擦係合面につながる油孔を形成するところに特徴を有する。

インプットシャフトの軸端部に、潤滑油を主軸の入側開口の内壁面に対して斜めに当たるように噴出させる油路を設けると、潤滑油は主軸の油路内でその軸芯を中心にして一方向に旋回する渦流となる。この渦流が形成されると、鉄片等の挟雑物は遠心力により油路の外側に集まるため、油路の中央部側を流れる潤滑油については比較的クリーンになることから、その潤滑油を、筒体によって形成した内外2つの潤滑油送給経路のうち、内側に位置する潤滑油送給経路を通して入出力ディスクの摩擦係合面に供給することで挟雑物の噛み込み度合いを低減することが可能となる。

挟雑物を含んだ潤滑油については外側に位置する潤滑油送給経路を通して変速機ユニットの後方へと送給することにより、後方に位置するギア部品や軸受けの潤滑油として使用することが可能（潤滑油に混在する挟雑物は多段変速機の使用においては影響しない程度のものである）で潤滑油の油量収支に影響を与えることはない。

以下、図面を用いて本発明をより具体的に説明する。
図1は本発明にしたがうトロイダル型無段変速機の実施の形態を、ダブルキャビティ式の無段変速機を例として示した図（図中T部がトルクコンバータ、G部が前後進切り替え部）であり、図2は図1の要部を拡大して示した図である。

図における符号1は主軸である。この主軸1はその軸芯Lに沿って伸延する油路1aが設けられている(図2参照)。2は主軸1の入側開口1bにおいて連係するインプットシャフト、3a、4aは主軸1に回転可能に支持され、主軸1の軸芯Lに沿って移動可能な入力ディスク、3b、4bは入力ディスク3a、4aと向かい合わせで主軸1に回転可能に支持される出力ディスク、5a、5b、6a、6bはパワーローラ(ローラのもう一方は紙面手前に位置している（図示せず）)である。このパワーローラ5a、5b、6a、6bは入力ディスク3a、4a、出力ディスク3b、4bの相互間に配置され、該入力ディスク3a、4a及び出力ディスク3b、4bとの摩擦係合により動力の受け渡しを行う。

7は主軸1の油路1aの内部に同芯配置された筒体である。この筒体7はその外観斜視図を図3に示すように、油路1aを内側と外側に区分して2つの潤滑油送給経路8、9（図2参照）を形成する。また、10（10a〜10d）はインプットシャフト2の軸端部に設けられた油孔である。この油孔10（10a〜10d）は内部通路2aを通して供給された潤滑油を外表面に噴出させる油孔であって、インプットシャフト2の回転により主軸1の入側開口1bにて潤滑油を軸芯Lの周りで旋回させて渦流を形成する。

この油孔10（10a〜10d）は図2のA-A断面（直角断面）を図4に示す如く、インプットシャフト2の内部通路2aの側壁に接する向きに開口する内側開口端10a_１〜10d_１と、この内側開口端10a_１〜10d_１にストレートな通路を介してつながりインプットシャフト2の回転する向きMに開口する外側開口端10a_２〜10d_２を有し、その周りに間隔をおいて配列された複数個からなっており、そのシャフト2を展開して図5に示すように、軸芯Lに対してそれぞれ同等の傾き（傾斜角度θ）をもっている。

さらに、図中の符号11は内側に位置する潤滑油送給経路8と摩擦係合面とをつなぐ管体(図2、3参照)、12はインプットシャフト2の内部通路へ潤滑油を送給する油孔である。この油孔12は軸端部に設けられた油孔10（10a〜10d）と同等の構成をもってその周りに配列された複数個からなり、内部通路2aの潤滑油を軸芯Lの周りに旋回させて渦流（入側開口1bにおいて形成される渦流と同じ向きになる）を形成するようになっている。

上記の構成になるトロイダル型無段変速機は、オイルパンに貯留された潤滑油をオイルポンプP（図1参照）によりストレーナーを介して吸引、吐出させ、コントロールバルブによって所定の圧力に調整する油圧回路が備えられており、コントロールバルブによって調圧された潤滑油は、変速機のケース、オイルポンプカバーに設けられた油路を通り、潤滑油の供給経路の一つを形成するインプットシャフト2へと送給される。

油孔12を通してインプットシャフト2の内部通路へ導入された潤滑油は該油孔12により螺旋状に渦を巻きながらその軸端部へ向けて流れるとともに、油孔10（10a〜10d）を通して外表面に噴出することになり、噴出にかかる潤滑油は該油孔10（10a〜10d）により主軸1の入側開口1bにおいても内面壁でその周方向に沿い渦を巻くように流れる。

上記のように潤滑油が渦流を形成しつつ流れる状況下では潤滑油の送給過程でその中に挟雑物が混入したとしても該挟雑物は遠心分離作用により油路1aの壁面へ向けて移行し、挟雑物を多く含む潤滑油は外側の潤滑油供給経路9を通り変速機ユニットの後方へと送給され、ギアやベアリングの潤滑に供される一方（図1中矢印参照）、油路1aの中央域を通る比較的クリーンな潤滑油は内側の潤滑油供給経路8を通り油孔11、この油孔11につながる孔（軸直角孔）を通して摩擦係合面へと供給されることとなり（図2中矢印参照）、摩擦係合面での挟雑物の噛み込みが格段に低減される。

インプットシャフト2としては軸端部に貫通開口2cを設けたものを例として示したが、該貫通開口2cにプラグ等の栓体を取り付けて閉塞状態に保持するか、あるいは貫通開口2cを初めから設けないようにしておくことにより油孔10のみから潤滑油を噴出させることができ潤滑油を効率的に旋回させることが可能となる。

前記インプットシャフト2の軸端部に設けられた油孔10は、該インプットシャフト2の内部通路の側壁に接する向きに開口する内側開口端10a_１〜10d_１と、この内側開口端10a_１〜10d_１にストレートにつながり該インプットシャフト2の回転する向きに開口する外側開口端10a_２〜10d_２を有するものを適用するが、これによりインプットシャフト2の回転する向きと油孔10の向きが合致し潤滑油に旋回力を付与することができる（外側開口端10a_２〜10d_２をインプットシャフト2の回転する向きとは逆向きに開口させると噴出させる潤滑油の速度とインプットシャフト2の回転速度が一致し潤滑油には旋回力は付与されず渦流は形成されない）。

そして、車両の走行時、停止時にかかわりなくインプットシャフト2が回転している限り主軸1の油路1aでは潤滑油が渦巻き状に流れるため挟雑物の軽減されたクリーンな潤滑油が摩擦係合面へ供給される。とくに車両の走行時においてはインプットシャフト2の回転速度がより大きくなるため潤滑油もより速い速度で流れ（遠心力がより大きくなる）挟雑物の分離効果がより一層高まることになる。

インプットシャフト2の軸端部に設けられた油孔10（10a〜10d）は、その周りに間隔をおいて複数設けられ、かつ、該シャフトの軸芯に対して同等の傾きをもって配列されたものがとくに有利であり、これにより、各油孔10（10a〜10d）から噴出する潤滑油の流れが妨げられることがなくなり、潤滑油の旋回流を形成する力をより継続させることが可能となる。

前記インプットシャフト2の内部通路2aへ潤滑油を送給する油孔12としては、その軸端部の油孔10と同様、インプットシャフト2の内部通路の側壁に接する向きに開口する内側開口端と、この内側開口端にストレートにつながり該インプットシャフト2の回転する向きに開口する外側開口端を有し、該インプットシャフト2の軸芯L_１に対して同等の傾きをもって配列された複数個からなるものにて構成するのがよく（図4参照）、これによりインプットシャフト2の内部通路では入側開口1bで形成される渦流と同じ向きの渦流が形成され、油孔10からの潤滑油の噴出がよりスムーズになる。

潤滑油中に含まれる挟雑物を遠心分離作用により油路の外側域へ移行させ、中央部の比較的クリーンな潤滑油を内側の送給経路を通して送給する構造はトロイダル型無段変速機のみならずそれ以外の変速機にも適用することが可能である。

図6は本発明にしたがうトロイダル型無段変速機の他の実施の形態をその要部について示した図である。

この例はインプットシャフト2の内部通路（ストレートに伸延するもの）2aを軸芯L_１に対し角度θ_１で傾斜させるとともに、そのB-B断面を図7に示すように内部通路2aの入側端2a_１の中心をインプットシャフト2の軸芯L_１よりX軸方向に対してeだけ偏芯（内部通路2aの出側端2a_２の中心はインプットシャフト2の軸芯L_１よりY軸方向に対してe_１だけ偏芯）させた構造のものである。

上記のような構造になる変速機においては、この内部通路2aの出側端2a_２から噴出する潤滑油は主軸1の入側開口1bにおいて軸芯Lを中心に旋回し渦流が形成され、該潤滑油中に混在する挟雑物は遠心分離作用により油路1aの壁面へ向けて移行することとなり比較的クリーンは潤滑油が内側の潤滑油送給経路8を通り摩擦係合面へと供給される。

インプットシャフトの油孔より噴出させた潤滑油を軸芯の周りに旋回させて渦流を形成せしめ、その際の遠心分離作用により比較的クリーンに保持された潤滑油のみを摩擦係合面へ供給して潤滑することにより、摩擦係合面での挟雑物の噛み込み度合いが軽減され、トロイダル型無段変速機の寿命延長が可能となる。

本発明にしたがうトロイダル型無段変速機の実施の形態を断面（縦断面）で示した図である。 図1に示したトロイダル型無段変速機の要部拡大図である。 筒体の外観斜視図である。 図2のA-A断面を示した図である。 インプットシャフトを展開して示した図である。 本発明にしたがうトロイダル型無段変速機の他の実施の形態を示した図である。 図6のB-B断面を示した図である。

符号の説明

1 主軸
1a 油路
1b 入側開口
2 インプットシャフト
2a 内部通路
3a、4a 入力ディスク
3b、4b 出力ディスク
5a、5b パワーローラ
6a、6b パワーローラ
7 筒体
8 内側の潤滑油送給経路
9 外側の潤滑油送給経路
10 油孔
11 管体
12 油孔
L 軸芯
L_１ 軸芯

Claims (5)

1. インプットシャフトの軸端部に連係する入側開口を有し、その軸芯に沿って伸延する油路を備えた主軸と、この主軸に回転可能に支持され、かつ、該主軸の軸芯に沿って移動可能な入力ディスクと、この入力ディスクと向い合わせで主軸に回転可能に支持される出力ディスクと、これら入出力ディスクの相互間に配置され摩擦係合により動力の受け渡しを行うパワーローラとを備えたトロイダル型無段変速機であって、
   前記主軸の油路に、該油路を内側と外側にそれぞれ区分して2つの潤滑油送給経路を形成する同芯配置になる筒体を設け、
   前記インプットシャフトの軸端部に、該インプットシャフトの回転に伴ってその内部通路を通して供給された潤滑油をその外表面に噴出させて主軸の入側開口にて潤滑油を軸芯周りに旋回させて渦流を形成する油孔を設け、
   前記2つの経路のうち、内側に位置する潤滑油送給経路に、入出力ディスクの摩擦係合面につながる油孔を形成したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記インプットシャフトの軸端部に設けられた油孔は、該インプットシャフトの内部通路の側壁に接する向きに開口する内側開口端と、この内側開口端にストレートの通路を介してつながり該インプットシャフトの回転する向きに開口する外側開口端を有する請求項1記載のトロイダル型無段変速機。
3. 前記インプットシャフトの軸端に設けられた油孔は、その周りに間隔をおいて複数設けられ、該シャフトの軸芯に対して同等の傾きをもって配列されたものである請求項1又は2記載のトロイダル型無段変速機。
4. 前記インプットシャフトは、その内部通路へ潤滑油を送給するとともに送給された潤滑油を旋回させて渦流を形成する油孔を備え、
   該油孔は、該インプットシャフトの内部通路の側壁に接する向きに開口する内側開口端と、この内側開口端にストレートにつながり該インプットシャフトの回転する向きに開口する外側開口端を有し、該インプットシャフトの軸芯に対して同等の傾きをもって配列された複数個からなる請求項1〜3の何れかに記載のトロイダル型無段変速機。
5. インプットシャフトの軸端部に連係する入側開口を有し、その軸芯に沿って伸延する油路を備えた主軸と、この主軸に回転可能に支持され、かつ、該主軸の軸芯に沿って移動可能な入力ディスクと、この入力ディスクと向い合わせで主軸に回転可能に支持される出力ディスクと、これら入出力ディスクの相互間に配置され摩擦係合により動力の受け渡しを行うパワーローラとを備えたトロイダル型無段変速機であって、
   前記主軸の油路に、該油路を内側と外側にそれぞれ区分して2つの潤滑油送給経路を形成する同芯配置になる筒体を設け、
   前記インプットシャフトに、該シャフトの軸芯に対して傾斜するとともに、入側端、出側端がそれぞれ該軸芯に偏芯した内部通路を設け、
   前記2つの経路のうち、内側に位置する潤滑油送給経路に、入出力ディスクの摩擦係合面につながる油孔を形成したことを特徴とするトロイダル型無段変速機。

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