JP2012167774A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】トラニオンの壁面から噴射する潤滑油をトラクション面へ向けて正確に飛び出させることができる冷却効果に優れた潤滑油供給構造を備えるトロイダル型無段変速機を提供する。
【解決手段】このトロイダル型無段変速機は、パワーローラと対向するトラニオン１５（２０）の壁面２０ａに形成され、ディスクとの間で油膜を介した動力伝達を成すパワーローラのトラクション面へ向けて潤滑油を噴射するための潤滑油噴射口９０と、トラニオン１５（２０）の壁面２０ａに形成される油溜まり１１０を乗り越えるように潤滑油噴射口９０をトラクション面へ向けて延出させるためのノズル９１とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。

例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図６および図７に示すように構成されている。図６に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（中心軸）１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。

入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。

出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内側面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図７参照）が回転自在に挟持されている。

図６中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図６の右面）がローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。

図７は、図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図７に示すように、ケーシング５０の内側には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図７においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、パワーローラ１１を支持する支持板部１６の長手方向(図７の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。

支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸２３の基端部２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸（軸部）２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部２３ｂの周囲には、ラジアルニードル軸受９９を介して各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向（図７の上下方向）に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受３０を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図６の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は球状凹面として、球面ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。

なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向（図７で上下逆方向）となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。

また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉（以下、転動体という）２６，２６と、これら各転動体２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。

また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。

さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図７の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。

このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。

入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位する。例えば、図７の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って、各トラニオン１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の変速比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

ところで、上記構成のトロイダル型無段変速機において、パワーローラ１１と入出力側ディスク２，３との間の動力伝達は、これらの部材表面の損傷を防止するべく、油膜を介したトラクション力により非接触で行なわれる（以下、油膜によって形成されるパワーローラ１１と入出力側ディスク２，３との間の界面をトラクション面と称し、本明細書中では、便宜上、パワーローラ１１の周面１１ａをトラクション面と称することがある）。そのため、パワーローラ１１と入出力側ディスク２，３との間に形成されるトラクション面には、トルクを非接触で伝達するための油膜を形成できる十分な量の潤滑油（トラクション油）を供給する必要がある。

従来、パワーローラ１１のトラクション面に対する潤滑油の供給は、例えば特許文献１等に開示されるように、トラニオン１５に形成され且つパワーローラ１１のトラクション面へと延びる油路を通じて行なわれている。具体的には、例えば特許文献１では、トラニオン１５の壁部内部に油路を設け、該油路を通じて流れる潤滑油をトラニオンの壁面で開口する噴射口からトラクション面に対して直接に噴射するようにしている。

特開２００７−１５４９５２号公報

しかしながら、このようにトラニオン１５の壁面で開口する油路の噴射口から潤滑油を噴射する場合には、図８に示すようにパワーローラ１１の軸受部等から流れる潤滑油１００が矢印で示すようにトラニオン１５の壁面１５ａに流れ込んで壁面１５ａに油溜まり（油膜）１１０が形成され、それにより、油路１０２が油溜り１１０に埋没した状態となる場合がある。そのような場合、油路１０２から噴射口１０４を通じて噴射される油は、油膜１１０が抵抗となって真っ直ぐに飛び出さず、トラクション面に当たらなくなってしまう。また、噴射口１０４から噴射される潤滑油が油膜１１０を形成する熱い油によって温められてしまい、冷却効果が損なわれるといった事態も生じ得る。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、トラニオンの壁面から噴射する潤滑油をトラクション面へ向けて正確に飛び出させることができる冷却効果に優れた潤滑油供給構造を備えるトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に傾転し、かつ、前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンとを備え、前記パワーローラと前記ディスクとの間の動力伝達が油膜を介して行なわれるトロイダル型無段変速機において、前記パワーローラと対向する前記トラニオンの壁面に形成され、前記ディスクとの間で油膜を介した動力伝達を成す前記パワーローラのトラクション面へ向けて潤滑油を噴射するための潤滑油噴射口と、前記トラニオンの壁面に形成される油溜まりを乗り越えるように前記潤滑油噴射口をトラクション面へ向けて延出させるための噴射口延出手段とを備えることを特徴とする。

この請求項１に記載の発明においては、トラニオンの壁面に形成される油溜まりを乗り越えるように潤滑油噴射口をトラクション面へ向けて延出させるための噴射口延出手段が設けられているため、トラニオンの壁面に形成される油溜まり（油膜）に噴射口（油路）を埋没させずに済み、油路から噴射口を通じて噴射される油を油膜抵抗に晒すことなくトラクション面へ向けて正確に飛び出させることができる。また、噴射口から噴射される潤滑油が油膜を形成する熱い油によって温められることもないため、冷却効果が損なわれることもない（冷却効果に優れる）。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記噴射口延出手段が前記潤滑油噴射口に設けられる管状体から成ることを特徴とする。

この請求項２に記載の発明においては、管状体によって簡単且つ効果的に噴射口延出手段を実現できる。なお、管状体としては、例えばノズルやパイプなどを挙げることができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記潤滑油噴射口が形成される前記トラニオンの壁面は、該壁面に流れ込む潤滑油を潤滑油噴射口から逃がして油溜まりの形成を抑制するための傾斜面を有することを特徴とする。

この請求項３に記載の発明においては、トラニオンの壁面に形成される傾斜面により、壁面に流れ込む潤滑油を潤滑油噴射口から逃がして油溜まりの形成を抑制することができるため、油溜まりの厚さを小さくでき、油溜まりの油が噴射口延出手段を乗り越えて噴射口内に侵入することを防止できる。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、トラニオンの壁面に形成される油溜まりを乗り越えるように潤滑油噴射口をトラクション面へ向けて延出させるための噴射口延出手段が設けられているため、トラニオンの壁面から噴射する潤滑油をトラクション面へ向けて正確に飛び出させることができるとともに、高い冷却効果を維持できる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機のトラニオン部分の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図（側面図）である。 （ａ）は図１のトラニオンに形成される潤滑油噴射口付近の要部拡大断面図、（ｂ）は潤滑油噴射口が形成されるトラニオンの端面に油が流れ込んでいる状態を示す要部拡大断面図である。 （ａ）はトラニオンに形成される潤滑油噴射口付近の第１の変形例に係る要部拡大断面図、（ｂ）は潤滑油噴射口が形成されるトラニオンの端面に油が流れ込んでいる状態を示す要部拡大断面図である。 （ａ）はトラニオンに形成される潤滑油噴射口付近の第２の変形例に係る平面図、（ｂ）はトラニオンに形成される潤滑油噴射口付近の第３の変形例に係る平面図である。 （ａ）はトラニオンに形成される潤滑油噴射口付近の第４の変形例に係る側面図、（ｂ）はトラニオンに形成される潤滑油噴射口付近の第５の変形例に係る側面図である。 従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 潤滑油噴射口が形成される従来のトラニオンの端面に油が流れ込んでいる状態を示す要部拡大断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の特徴は、トラクション面に対する潤滑油の供給構造にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図６ないし図８と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１および図２は本発明の第１の実施形態を示している。図示のように、本実施形態のトロイダル型無段変速機は、パワーローラ１１と対向するトラニオン１５の壁面、具体的には折れ曲がり壁部２０の内面（壁面）２０ａに、ディスク２，３との間で油膜を介した動力伝達を成すパワーローラ１１のトラクション面１１ａへ向けて潤滑油を噴射するための潤滑油噴射口９０が適宜箇所に複数形成されている。これらの潤滑油噴射口９０には、駆動ロッド２９に設けられる油供給路から折れ曲がり壁部２０へと延びる油路９３が連通している。

また、本実施形態では、トラニオン１５の壁面２０ａに形成される油溜まり１１０を乗り越えるように（特に、図２の（ｂ）参照）潤滑油噴射口９０をトラクション面１１ａへ向けて延出させるための噴射口延出手段としてノズル（またはパイプを含む任意の管状体）９１が設けられている。このノズル９１は、潤滑油噴射口９０に嵌入されており、想定し得る油溜まり１１０の厚さよりも長く（好ましくは、壁面２０ａから５ｍｍ程度）延出している。

したがって、上記構成によれば、トラニオン１５の壁面２０ａに形成される油溜まり１１０を乗り越えるように潤滑油噴射口９０をトラクション面１１ａへ向けて延出させるためのノズル（噴射口延出手段）９１が設けられているため、トラニオン１５の壁面２０ａに形成される油溜まり（油膜）１１０に噴射口９０（油路９３）を埋没させずに済み、油路９３から噴射口９０を通じて噴射される油を油膜抵抗に晒すことなくトラクション面１１ａへ向けて正確に飛び出させることができる。また、噴射口９０から噴射される潤滑油が油膜１１０を形成する熱い油によって温められることもないため、冷却効果が損なわれることもない（冷却効果に優れる）。

図３は第１の変形例を示している。図示のように、本変形例では、噴射口延出手段としてネジ付きのノズルを備える。すなわち、本変形例のノズル９２は、外周に雄ネジ９２ａが形成されており、この雄ネジ９２ａを噴射口９０の内面に形成される雌ネジ９４に螺合させることにより噴射口９０に対して着脱自在に取り付けられる。また、ノズル９２の開口形状は六角形を成している。このような構成によれば、第１の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、既存の噴射口９０に対して噴射口延出手段を適用できるため、有益である。

図４の（ａ）は第２の変形例を示している。図示のように、本変形例において、潤滑油噴射口９０が形成されるトラニオン１５の壁面２０ａは、該壁面２０ａに流れ込む潤滑油を潤滑油噴射口９０から逃がして油溜まり１１０の形成を抑制するための傾斜面９７を有する。具体的に、本変形例の傾斜面９７は、壁面２０ａをトラクション面１１ａへ向けて凸状に傾斜させることにより形成される。このように傾斜面９７を設けると、壁面２０ａに流れ込む潤滑油１００を潤滑油噴射口９０から逃がして油溜まり１１０の形成を抑制することができるため、油溜まり１１０の厚さを小さくでき、油溜まり１１０の油が噴射口延出手段としてのノズル９１を乗り越えて噴射口９０内に侵入することを防止できる。

図４の（ｂ）は第３の変形例を示している。図示のように、本変形例においても、潤滑油噴射口９０が形成されるトラニオン１５の壁面２０ａに、該壁面２０ａに流れ込む潤滑油を潤滑油噴射口９０から逃がして油溜まり１１０の形成を抑制するための傾斜面９７Ａが設けられる。具体的に、本変形例の傾斜面９７Ａは、壁面２０ａをトラクション面１１ａに対して凹状に傾斜させることにより形成される。このような構成でも第２の変形例と同様の作用効果が得られる。

図５の（ａ）は第４の変形例を示している。図示のように、本変形例においても、潤滑油噴射口９０が形成されるトラニオン１５の壁面２０ａに、該壁面２０ａに流れ込む潤滑油を潤滑油噴射口９０から逃がして油溜まり１１０の形成を抑制するための傾斜面９７Ｂが設けられる。具体的に、本変形例の傾斜面９７Ｂは、パワーローラ１１を収容するためのポケットＰの開口が広がるように壁面２０ａを傾斜させることにより形成される。このような構成でも第２の変形例と同様の作用効果が得られる。

図５の（ｂ）は第５の変形例を示している。図示のように、本変形例においても、潤滑油噴射口９０が形成されるトラニオン１５の壁面２０ａに、該壁面２０ａに流れ込む潤滑油を潤滑油噴射口９０から逃がして油溜まり１１０の形成を抑制するための傾斜面９７Ｃが設けられる。具体的に、本変形例の傾斜面９７Ｃは、パワーローラ１１を収容するためのポケットＰの開口が狭まるように壁面２０ａを傾斜させることにより形成される。このような構成でも第２の変形例と同様の作用効果が得られる。

本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型などの様々なハーフトロイダル型無段変速機に適用することができる。

１ 入力軸
２ 入力側ディスク
３ 出力側ディスク
１１ パワーローラ
１１ａ トラクション面
１４ 枢軸
１５ トラニオン
２０ 折れ曲がり壁部（トラニオン）
２０ａ 壁面
９０ 潤滑油噴射口
９１ ノズル（噴射口延出手段；管状体）
１１０ 油溜まり
９７，９７Ａ，９７Ｂ，９７Ｃ 傾斜面

Claims (3)

1. それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に傾転し、かつ、前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンとを備え、前記パワーローラと前記ディスクとの間の動力伝達が油膜を介して行なわれるトロイダル型無段変速機において、
   前記パワーローラと対向する前記トラニオンの壁面に形成され、前記ディスクとの間で油膜を介した動力伝達を成す前記パワーローラのトラクション面へ向けて潤滑油を噴射するための潤滑油噴射口と、
   前記トラニオンの壁面に形成される油溜まりを乗り越えるように前記潤滑油噴射口をトラクション面へ向けて延出させるための噴射口延出手段と、
   を備えることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記噴射口延出手段が前記潤滑油噴射口に設けられる管状体から成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. 前記潤滑油噴射口が形成される前記トラニオンの壁面は、該壁面に流れ込む潤滑油を潤滑油噴射口から逃がして油溜まりの形成を抑制するための傾斜面を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。

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