JP3565169B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の回転部材の間に転動体を挟み込み、一方の回転部材を回転させることにより、その転動体を介して他方の回転部材にトルクを伝達し、かつその転動体と各回転部材との間でのトルクの伝達箇所を半径方向で変位させることにより、変速比を連続的に変化させるように構成されたトロイダル型(もしくはトラクション式)の無段変速機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の無段変速機は、例えば互いに対向して配置された一対のディスクの間に円盤状のローラを挟み込んだ構成であって、その一対のディスクの対向面のうち所定の半径より外側の部分が、それらの対向面の中心位置を中心とした円に一致する円弧面をなし、その円弧面が円周方向に連続しており、このように3次元方向に湾曲している面がトロイダル面であって、そのトロイダル面を転動面としてローラが挟み付けられている。そのローラは、外周部の厚さ方向に沿う断面形状が、ディスクの転動面の円弧形状に一致する円弧面とされた円盤体である。したがって、一方のディスクを回転させることにより、そのローラが回転し、それに伴って他方のディスクが回転する。そして、ローラを傾けて、一方のディスクに対する接触部の半径位置すなわちディスクの中心軸線からの半径位置を外側に移動させ、かつ他方のディスクに対する接触部の半径位置を内周側に移動させることにより、それぞれの接触部の半径の比に応じた変速比が設定されるようになっている。
【0003】
この種のトロイダル型無段変速機で伝達されるトルクの大きさは、ディスクによってローラを挟み付ける荷重に従って変化し、ディスクがローラを挟み付けるいわゆる挟圧力が大きいほど、伝達可能なトルクが大きくなる。また、トロイダル型無段変速機では、ディスクとローラとの間に油膜を形成し、その油膜のせん断応力を利用してトルクの伝達をおこなっており、ディスクとローラとの間で伝達するトルクが大きいほど油膜のせん断応力が大きくなり、そのトルクの伝達箇所での発熱量が多くなる。
【0004】
上記のディスクやローラは、一般に、金属を素材として表面硬さを向上させる処理をおこなっているが、運転中における上述した発熱で温度が上昇すると、その強度や耐摩耗性などの機械的特性が低下する。そこで、従来、ローラの外周部に潤滑油を積極的に吹き付け、ローラが回転することによりその潤滑油をディスクとローラとが接触する界面に供給し、その結果、油膜を形成するとともに、冷却をおこなうように構成した装置が、特表2000−507667号によって提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に記載された発明によれば、ローラの外周部に吹き付けられた潤滑油が、ローラの回転によってディスクとの接触部位に運ばれ、両者の間に油膜を形成することができ、またローラの外周部に多量の潤滑油が接触するので、その部分の冷却をおこなうことができる。しかしながら、発熱による温度上昇が問題となるのは、ローラが高速で回転している場合が一般的であり、したがって潤滑油を上記の公報に記載されているようにローラの外周部に吹き付けても、その潤滑油の多くが遠心力によって直ちに飛散し易い。そのため、ディスクに供給される潤滑油の量が必ずしも充分ではなく、ディスクを充分に冷却できないことにより、トルクの伝達容量が制約を受ける不都合があった。
【0006】
この発明は、上記の技術的な課題に着目して成されたものであって、冷却効果に優れたトロイダル型無段変速機を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、上述したローラなどの転動体もしくは上述したディスクなどの回転部材におけるトルクの伝達に直接関与しない部位に、放熱のための構造を設けたことを特徴とするものである。より具体的には、請求項1の発明は、一対の回転部材の間に、これらの回転部材の互いに対向する転動面に油膜を介して外周面を接触させた転動体が配置されるとともに、その転動体を回転自在に保持する保持部材が設けられ、その保持部材によって回転自在に保持された前記転動体に潤滑油を供給するように構成されたトロイダル型無段変速機において、前記保持部材が、前記転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面に対向して該端面の大半を覆う円板部分を有し、かつ該円板部分の外周部に、その円板部分と前記転動体の軸線方向での端面との間に油溜めを形成するシール材が設けられていることを特徴とする無段変速機である。なお、その保持部材には、請求項2に記載されているように、前記転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面の回転中心側の複数箇所に向けて潤滑油を噴射する潤滑油供給孔を設けることができ、さらにその潤滑油供給孔は、請求項9に記載されているように、前記潤滑油を前記転動体に対して直接噴射する箇所に設けることができる。
【0008】
したがって請求項1の発明では、転動体を挟み込んでいる回転部材のいずれか一方を回転させることにより、その転動面に油膜を介して接触している転動体が回転し、さらにその転動体から油膜を介して他方の回転部材にトルクが伝達され、結局、一方の回転部材から他方の回転部材に対してトルクが伝達される。その場合、転動体を回転部材の回転中心軸線に対して傾斜させると、転動体の各回転部材に対する接触位置の半径が異なるので、その半径の比率に応じた変速比が設定される。その転動体に対して潤滑油が供給されており、これに対してその転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面が保持部材における円板部分で覆われ、かつ転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面側に、シール材によって油溜めが形成され、ここに充満している潤滑油によって転動体が冷却される。
【0009】
また、請求項2の発明では、その転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面の回転中心側の複数部分に保持部材の供給孔から潤滑油が噴射される。その潤滑油は、転動体が回転していることによりその端面の全体に広がって流れ、その間に転動体から熱を奪って転動体を冷却する。
【0013】
またさらに、請求項3の発明は、請求項1に記載されている発明において、前記転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面に、凹凸部が形成されていることを特徴とする無段変速機である。
【0014】
その凹凸部は、請求項4に記載されているように、放熱用のフィンとすることができる。
【0015】
したがって請求項3あるいは4の発明では、請求項1の発明と同様に、一方の回転部材から他方の回転部材に対して転動体を介してトルクが伝達され、かつその転動体が回転部材の回転中心軸線に対して傾斜することにより、変速比が所定の値に設定される。その転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面から空気もしくは潤滑油に対する放熱がフィンによって促進され、その結果、転動体が積極的に冷却される。
【0016】
請求項3における凹凸部は、請求項5に記載されているように、潤滑油の流れを乱流とする微細突起とすることができる。
【0017】
したがって請求項3あるいは5の発明では、転動体が回転することにより生じるその端面での潤滑油の流動が、微細突起によって乱流とされる。その結果、転動体から潤滑油に対する熱伝達率が大きくなり、転動体が潤滑油によって積極的に冷却される。
【0018】
そしてさらに、請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかにおける前記回転部材もしくは転動体の表面が、熱放射を促進する黒体化処理されていることを特徴とする無段変速機である。
【0019】
したがって請求項6の発明では、請求項1ないし5のいずれかの発明における作用に加え、回転部材もしくは転動体の表面からの熱放散が積極的に生じ、その結果、回転部材もしくは転動体の冷却が促進され、その温度上昇が防止もしくは抑制される。
【0020】
請求項7の発明は、請求項1の発明において、前記回転部材の前記転動面以外のいずれかの部位に放熱用のフィンが形成されていることを特徴とする無段変速機である。
【0021】
したがって請求項7の発明では、請求項1の発明と同様に、一方の回転部材から他方の回転部材に対して転動体を介してトルクが伝達され、かつその転動体が回転部材の回転中心軸線に対して傾斜することにより、変速比が所定の値に設定される。その回転部材は、回転することによりその周囲の空気もしくは潤滑油に対して相対的に流動を生じさせた状態で接触する。その場合、回転部材からその周囲の空気もしくは潤滑油に対する熱伝達がフィンによって促進され、その結果、回転部材が積極的に冷却される。
【0022】
そして、請求項8の発明は、請求項1の発明において、前記回転部材における前記転動面とは反対側の面に向けて潤滑油を供給する油路が設けられるとともに、その潤滑油が供給される前記面に、潤滑油の流れを乱流とする微細突起が形成されていることを特徴とする無段変速機である。
【0023】
したがって請求項8の発明では、請求項1の発明と同様に、一方の回転部材から他方の回転部材に対して転動体を介してトルクが伝達され、かつその転動体が回転部材の回転中心軸線に対して傾斜することにより、変速比が所定の値に設定される。その回転部材の転動面とは反対側のいわゆる背面に対して潤滑油が供給され、その潤滑油は回転部材の回転によって遠心力により外周側に流動する。その場合、回転部材の背面に形成されている微細突起によって潤滑油が乱流とされる。その結果、回転部材と潤滑油との間の熱伝達率が大きくなり、回転部材が潤滑油によって積極的に冷却される。
【0024】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を図に示す具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とするトロイダル型無段変速機の一例について説明すると、図9にダブルキャビティ式のフルトロイダル型無段変速機1が模式的に示されており、このトロイダル型無段変速機1では、一対の入力ディスク2が互いにいわゆる背中合わせに配置され、これらの入力ディスク2に対向するように、すなわちこれらの入力ディスク2を挟んだ状態に一対の出力ディスク3が配置されている。
【0025】
これらのディスク2,3は、従来のトロイダル型無段変速機におけるディスクと同様に、互いに対向する面のうち所定の半径より外周側の部分の形状が、中心軸線をとおる平面で切断した断面が一定半径の円弧面となる形状であって、その円弧面をなす転動面2B,3Bの間に、アイドル部材もしくは伝動部材に相当するパワーローラ(転動体)4が挟み込まれている。すなわち、図9における右側の出力ディスク3が軸線方向に対して固定され、かつ左側の出力ディスク3の背面側(転動面2B,3Bとは反対側)に油圧室5が設けられ、伝達するべきトルクに応じた油圧をその油圧室5に供給することにより、各入力ディスク2と出力ディスク3とでパワーローラ4を挟み付けるようになっている。すなわち各ディスク2,3でパワーローラ4を挟み付ける挟圧力を、油圧室5に供給する油圧によって生じさせるように構成されている。
【0026】
なお、各出力ディスク3はその中心軸線に沿って配置された出力軸6によって一体回転するように連結されており、その出力軸6は各入力ディスク2の中心部を貫通するとともに、各入力ディスク2と出力軸6との間に軸受7が配置され、これら入力ディスク2と出力軸6とが相対回転できるように構成されている。
【0027】
また、その出力軸6と平行に入力軸8が回転自在に配置されている。その入力軸8は無段変速機1の全長より僅かに長く、その前後両端部と中間部との合計三箇所に歯車9,10,11が取り付けられている。その中間部の歯車10が、前記各入力ディスク2と一体化されている歯車12に噛合している。したがって入力軸8からこれらの歯車10,12を介して無段変速機1にトルクを入力するようになっている。
【0028】
さらに、上記のパワーローラ4は、円盤状の部材であって、その外周部の断面形状が各ディスク2,3の転動面2B,3Bの円弧の曲率に一致する曲率の曲面に形成されており、したがって各ディスク2,3に対してパワーローラ4が傾斜して、そのパワーローラ4とディスク2,3との接触部の半径位置が任意に変化するようになっている。このパワーローラ4は、各入力ディスク2と出力ディスク3との間に3個、等間隔に配置されており、無段変速機1の全体としては合計6個設けられている。
【0029】
そして、各パワーローラ4は、保持部材であるキャリジ13によって回転自在でかつ傾動自在に保持されている。このキャリジ13には、パワーローラ4の外周面に潤滑油を供給するための潤滑油路が、後述するように形成されている。
【0030】
なお、入力軸8に取り付けられている歯車9に噛合した入力歯車14が設けられている。そして、この入力歯車14をエンジンなどの動力源(図示せず)の動力で回転させるようになっている。
【0031】
図1の(A)および(B)にパワーローラ4およびキャリジ13の一例を示してある。ここに示すキャリジ13は、パワーローラ4より僅かに小径の一対の円板部分131を備えており、その各円板部分131の直径方向で対向する二箇所が、パワーローラ4の外径より外側に突出するとともに、互いに対向する面側に延びて突き合わせ部132を形成している。そして、各円板部分131がその突き合わせ部132を突き合わせて一体に組み付けられ、その結果、これらの円板部分131の間に、パワーローラ4の厚さより幾分厚い空間部が形成され、ここにパワーローラ4が収容されている。より具体的には、パワーローラ4はその中心部に軸41を備えており、その軸41が、前記各円板部分131の中心部に取り付けた軸受133によって回転自在に保持され、その結果、パワーローラ4がキャリジ13に回転自在に保持されている。
【0032】
一方の突き合わせ部132には、軸状の部材であるステム134が取り付けられている。このステム134が、油圧シリンダなどの直動型のアクチュエータ(図示せず)に、揺動可能に連結されており、前記各ディスク2,3に挟み込まれたパワーローラ4をそのアクチュエータによって前後動させ、それに伴ってパワーローラ4を各ディスク2,3の回転中心軸線に対して傾斜させるようになっている。
【0033】
また、ステム134の中心軸線に沿って油路135が形成されている。その油路135のアクチュエータ側の端部は、図示しない潤滑油供給源に連通されている。また、その油路135に連通する他の油路136が、前記各円板部分131に形成されている。すなわち円板部分131の直径方向に沿って一方の突き合わせ部132から他方の突き合わせ部132に亘り、円板部分131を貫通する油路136が形成され、各円板部分131における油路136は、その突き合わせ面に開口している。
【0034】
したがって図1に示すように、上下の円板部分131における油路136は、その突き合わせ部132で互いに連通している。そして、一方の突き合わせ部132にステム134が連結されていることにより、ステム134における油路135が、円板部分131側の油路136に連通されている。なお、各円板部分131に形成における油路136は、それぞれの軸受133の部分で、その外周側を巡るように環状に形成され、したがって軸受133に潤滑油を供給するように構成されている。
【0035】
各突き合わせ部132には、油路136に連通する潤滑油噴射口137が、パワーローラ4の外周面に向けて開口した状態に形成されている。また、各円板部分131における中心部に近い位置には、パワーローラ4の軸線方向での端面すなわち図1における上面と下面とに向けて潤滑油を供給する複数の潤滑油供給孔138が、それぞれの円板部分131における油路136に連通した状態に形成されている。なお、この潤滑油供給孔138は、ピンホール状の複数の孔として形成してもよく、あるいは潤滑油が膜状になって噴き出すように細いスリット状に形成してもよい。したがってステム134における油路135を介して各円板部分131の油路136に潤滑油を供給することにより、軸受133に対して潤滑油が供給されると同時に、パワーローラ4の外周面および上下両面に向けて潤滑油が噴射されるようになっている。
【0036】
上記の無段変速機1では、エンジンなどの図示しない動力源で入力歯車14を回転させることにより、これに噛合している歯車9および入力軸8を介して入力ディスク2にトルクが伝達される。入力ディスク2が回転すると、その転動面2Bに油膜を介して接触しているパワーローラ4が回転し、さらにこのパワーローラ4が油膜を介して出力ディスク3の転動面3Bに接触しているので、出力ディスク3が回転する。そして、その出力ディスク3と一体化されている出力軸6が回転する。
【0037】
その場合、パワーローラ4の回転数は、入力ディスク2の回転数およびその転動面2Bとの接触箇所の回転中心から半径によって決まる。また、出力ディスク3の回転数は、パワーローラ4の回転数およびそのパワーローラ4が転動面3Bに接触している箇所の回転中心からの半径によって決まる。したがって入力ディスク2に対する出力ディスク3の相対回転数は、パワーローラ4がそれぞれの転動面2B,3Bに接触する箇所の半径位置によって決まり、パワーローラ4を出力軸6の中心軸線に対して傾動させて転動面2B,3Bに対する接触箇所を変化させることにより、変速比が連続的に変化する。
【0038】
このように無段変速機1が動作している状態では、前記ステム134の油路135を介してキャリジ13に潤滑油が供給されている。したがって前記各円板部分131の油路136に潤滑油が加圧して送られ、その結果、潤滑油噴射口137からパワーローラ4の外周面に潤滑油が吹き付けられる。こうしてパワーローラ4の外周面に付着されられた潤滑油は、パワーローラ4が回転していることにより各ディスク2,3との接触部分に運ばれ、主として両者の間に油膜を形成する。そして、その油膜のせん断応力を利用してパワーローラ4と各ディスク2,3との間でトルクの伝達がおこなわれる。また、パワーローラ4に吹き付けられた潤滑油の一部は、遠心力で飛散されられるが、パワーローラ4に接触することによりパワーローラ4から熱を奪い、その結果、パワーローラ4が冷却される。
【0039】
また、油路136に供給された潤滑油は、潤滑油供給孔138からパワーローラ4の回転中心に近い箇所に向けて噴射される。その潤滑油は、パワーローラ4が回転していることによる遠心力で、パワーローラ4の上面および下面の外周側に流動し、その全面に広がる。特に、上述した無段変速機1では、パワーローラ4の上下両面がキャリジ13の円板部分131によって覆われていて完全な解放空間とはなっていないので、潤滑油供給孔138から噴射された潤滑油はパワーローラ4の上下両面に積極的に塗りつけられた状態となる。その結果、パワーローラ4と潤滑油との接触面積が広くなってパワーローラ4から潤滑油に対する熱伝達が促進され、パワーローラ4が積極的に冷却される。
【0040】
すなわち、潤滑油供給孔138から噴射した潤滑油は、パワーローラ4の上下両面に広がってパワーローラ4から熱を奪い、かつパワーローラ4の外周部から遠心力で振り切られるので、パワーローラ4が効率よく冷却される。また、その潤滑油の一部は、各ディスク2,3の転動面2B,3Bに振り掛けられるので、各ディスク2,3がその潤滑油によって熱を奪われて冷却される。
【0041】
このように上記の無段変速機1では、パワーローラ4の軸線方向での端面すなわち図1での上面あるいは下面に向けて複数箇所から潤滑油を供給するように構成したので、パワーローラ4の上面あるいは下面の全体に潤滑油を膜状に拡散させて供給でき、その結果、パワーローラ4と潤滑油との間の熱伝達率が向上してパワーローラ4が効果的に冷却される。また、パワーローラ4の上面あるいは下面が、保持部材であるキャリジ13の円板部分131で覆われているので、パワーローラ4の上面側あるいは下面側に潤滑油を保持させることが可能になり、その結果、パワーローラ4と潤滑油との間の熱伝達率が向上してパワーローラ4が効果的に冷却される。
【0042】
上述したようにパワーローラ4と円板部分131との間に潤滑油を保持させれば、パワーローラ4と潤滑油との接触を促進してパワーローラ4を効果的に冷却できる。したがってその潤滑油の保持のために、パワーローラ4とキャリジ13との間に油溜めが生じるように構成することとしてもよい。その例を図2に示してある。
【0043】
ここに示す例は、前記円板部分131におけるパワーローラ4に対向する面の外周側の部分に、パワーローラ4との間の空間部分を液密状態に封鎖するシール材139を設けた例である。すなわち、このシール材139は、キャリジ13に取り付けられるとともに、パワーローラ4の上面あるいは下面に摺接している。したがって前述した潤滑油供給孔138から噴射された潤滑油は、パワーローラ4の上面および下面を広がりながら外周側に流れるが、シール材139によってその流動が止められるので、シール材139より内周側の部分に油溜めが生じる。その結果、パワーローラ4の大半の部分が潤滑油によって覆われて潤滑油に熱を奪われるので、パワーローラ4を効果的に冷却することができる。
【0044】
なお、シール材139より内周側の油溜めに潤滑油が完全に滞留すると、その温度が次第に高くなって冷却作用が生じなくなるので、これを防ぐために、シール材139の一部に切り欠き部を形成し、あるいは円板部分131に貫通孔を形成することにより、潤滑油を順次漏洩させてパワーローラ4の上下両面側に潤滑油の流動を生じさせることが好ましい。
【0045】
パワーローラ4の冷却は、上述したように周囲の潤滑油もしくは空気に対して放熱することによりおこなわれるので、パワーローラ4の冷却効果を高めるために、その表面に凹凸部を形成することが好ましい。その凹凸部の一例として、放熱面積を拡大するためにフィン15を形成した例を図3に示してある。この図3に示すパワーローラ4においては、その上下両面に薄肉の多数のフィン15が形成されている。このフィン15は、環状もしくは螺旋状あるいは所定長さごとに間隔をあけて配列された円弧状等の適宜の形状とすることができる。
【0046】
上記のフィン15は、その周囲の潤滑油や空気に対する放熱面積を拡大するためのものであるから、図1あるいは図2に示すように円板部分131を備えたキャリジ13で保持することができ、あるいはこれに替えて一対の矩形板状の部材からなる従来のキャリジで図3に示すパワーローラ4を保持することとしてもよい。すなわち、パワーローラ4の外周面に対してのみ潤滑油を吹き付け、上下両面は外気に曝して空冷する場合であっても、フィン15による放熱量が増大してパワーローラ4を効果的に冷却することができる。
【0047】
凹凸部の他の例を図4に示してある。ここに示す例は、パワーローラ4を潤滑油によって冷却するよう構成した例であって、その上下両面に潤滑油を乱流とするための微細突起16が形成されている。その微細突起16は、図4に拡大して示してあるように、パワーローラ4の中心を向く面が垂直面とされ、かつその垂直面から外周側に延びる面が傾斜面とされた断面三角形を成す鋸歯状の突起であり、そのピッチpと高さhとの比率(p/h)が7〜10に設定されている。なお、この微細突起16は、円周方向に連続した環状に形成してもよく、あるいは円周方向には一定間隔ごとにかつ半径方向には交互に形成してもよい。
【0048】
また、上記の微細突起16は、切削加工やプレス加工などの機械加工によって規則的に配列された突起として形成してもよく、あるいはこれに替えて表面粗さを粗くすることにより不規則に配列された突起として形成しもよい。その場合、その微細突起のピッチと高さとの比率は、平均で10〜13程度とすることが好ましい。
【0049】
上記の微細突起16を形成したパワーローラ4は、上述した図1あるいは図2に示す円板部分131を有するキャリジ13に取り付けて使用することが好ましく、トルクの伝達時にはその上下両面の回転中心側の部分に潤滑油が供給される。そして、その潤滑油は、パワーローラ4が回転していることによる遠心力で外周側に流れるが、前記微細突起16を形成してあることにより、潤滑油は乱流となる。その結果、パワーローラ4の表面と潤滑油との間の熱伝達率が大きくなるので、パワーローラ4から潤滑油に伝達される熱量が多くなり、パワーローラ4が効果的に冷却される。
【0050】
前述したようにトロイダル型無段変速機1ではディスク2,3とパワーローラ4との間でトルクが伝達されることに伴って熱が発生するから、そのトルクの伝達に関与するディスク2,3の温度も高くなる。そして、このディスク2,3の転動面2B,3Bにおける面圧が高く、その耐久性や耐摩耗性は高温ほど低下するので、ディスク2,3を積極的に冷却することが望まれる。
【0051】
ディスク2,3を冷却する場合、上述したパワーローラ4の冷却と同様に、空冷と潤滑油による冷却とのいずれも採用することができる。空冷をおこなう構造としては、例えば図5に示すように、転動面2B,3Bとは反対側の背面に、多数の薄板状のフィン17を形成した構成を採用することができる。なお、このフィン17は円周方向に連続した環状のフィン、あるいは円周方向に間欠的に配列した円弧状のフィンなどの適宜の形状とすることができる。
【0052】
したがって上記のフィン17を形成したディスク2,3が回転すると、その周囲の空気がディスク2,3に対して相対的に流動することになるので、フィン17に空気を吹き付けて強制空冷する状態となる。その結果、フィン17を形成したことにより放熱面積が拡大されていることと相俟って、ディスク2,3が背面側から積極的に空冷され、その温度上昇が防止もしくは抑制される。
【0053】
他方、潤滑油によって冷却するための構成を図6に示してある。ここに示す例では、ディスク2,3の背面に微細突起18が形成されている。この微細突起18は、前述した図4に示すパワーローラ4における微細突起16と同様の形状であって、ディスク2,3の回転中心を向く面が垂直面とされた断面が鋸歯状を成し、そのピッチpと高さhとの比率(p/h)が7〜10に設定されている。この微細突起16は、機械加工により規則的に配列した突起として形成してもよく、あるいは表面粗さを粗くすることにより不規則に形成された突起であってもよい。さらに、ディスク2,3を支持している出力軸6には、ディスク2,3の背面に向けて潤滑油を噴出させる油路19が形成されている。
【0054】
したがって図5に示す構成では、ディスク2,3が回転すると、油路19からその背面に向けて潤滑油が噴射され、その潤滑油はディスク2,3の回転に伴う遠心力によって外周側に流動する。その潤滑油が流動する面には、上記の微細突起18が形成されていていわゆる荒れた面となっているので、潤滑油は乱流となる。その結果、ディスク2,3と潤滑油との間の熱伝達率が大きくなり、トルクの伝達に伴って発生した熱が潤滑油に積極的に伝達され、ディスク2,3が冷却される。
【0055】
なお、潤滑油がディスク2,3に接触している時間がある程度長いほど、両者の間の熱伝達量が多くなる、そこで例えば、図7に示すように、外周部に貫通孔20を形成したカバー21を、ディスク2,3の背面側を覆うように取り付け、油路19から噴射した潤滑油をそのカバー21の内部に保持してディスク2,3との接触時間をある程度長くすることが好ましい。また、そのカバー21の内周側の端部を、図8に示すように、出力軸6に形成したフランジ部6Aの外周面に、シール材22を介して接触させ、そのカバー21の内部に油室23を形成してもよい。
【0056】
ところで、熱の放散は、熱伝達以外に熱輻射(熱放射)によっても生じる。そこで上述したディスク2,3およびパワーローラ4ならびにキャリジ13の少なくともいずれかの表面が、放射率が高くなるように黒体化処理されている。その黒体化処理は、熱処理や、セラミックもしくは樹脂などのコーティング処理等適宜の方法でよい。このような構成であれば、ディスク2,3やパワーローラ4などの温度が上昇した場合、それに応じて熱輻射による熱の放散量が多くなるので、ディスク2,3やパワーローラ4などの温度上昇を防止もしくは抑制することができる。
【0057】
なお、この発明は、上述した各具体例に限定されないのであって、シングルキャビティ型の無段変速機やハーフトロイダル型の無段変速機に適用することができる。また、ディスクを空冷するためのフィンは、要は、転動面以外の部位に形成されていればよいのであって、外周側の面であってもよい。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、転動体に対して潤滑油が供給されており、これに対してその転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面が保持部材における円板部分で覆われ、かつ転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面側に、シール材によって油溜めが形成され、ここに充満している潤滑油によって転動体が冷却されるので、転動体や回転部材の温度の上昇が防止もしくは抑制され、その結果、無段変速機の伝達トルク容量を増大させることができ、またその耐久性を向上させることができる。
【0059】
また、請求項2あるいは9の発明によれば、転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面の回転中心側の複数部分に保持部材の供給孔から潤滑油が噴射される。その潤滑油は、転動体が回転していることによりその端面の全体に広がって流れ、その間に転動体から熱を奪って転動体を冷却する。そのため、転動体や回転部材の温度の上昇が防止もしくは抑制されて、無段変速機の伝達トルク容量を増大させることができ、またその耐久性を向上させることができる。
【0061】
またさらに、請求項3あるいは4の発明によれば、転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面から空気もしくは潤滑油に対する放熱がフィンによって促進され、その結果、転動体が積極的に冷却されるから、転動体や回転部材の温度の上昇が防止もしくは抑制されて、無段変速機の伝達トルク容量を増大させることができ、またその耐久性を向上させることができる。
【0062】
また、請求項5の発明によれば、転動体が回転することにより生じるその端面での潤滑油の流動が、微細突起によって乱流とされるので、転動体から潤滑油に対する熱伝達率が大きくなり、転動体が潤滑油によって積極的に冷却される。そのため、転動体や回転部材の温度の上昇が防止もしくは抑制されて、無段変速機の伝達トルク容量を増大させることができ、またその耐久性を向上させることができる。
【0063】
そしてさらに、請求項6の発明によれば、回転部材もしくは転動体の表面が、熱放射を促進する黒体化処理されていて回転部材もしくは転動体の表面からの熱放散が積極的に生じるので、回転部材もしくは転動体の冷却が促進され、その温度上昇が防止もしくは抑制され、ひいては無段変速機の伝達トルク容量を増大させることができ、またその耐久性を向上させることができる。
【0064】
一方、請求項7の発明によれば、回転部材が回転することによりその周囲の空気もしくは潤滑油に対して相対的に流動を生じさせた状態で回転部材が接触し、その場合、回転部材からその周囲の空気もしくは潤滑油に対する熱伝達がフィンによって促進され、その結果、回転部材が積極的に冷却される。そのため、転動体や回転部材の温度の上昇が防止もしくは抑制されて、無段変速機の伝達トルク容量を増大させることができ、またその耐久性を向上させることができる。
【0065】
そして、請求項8の発明によれば、回転部材の転動面とは反対側のいわゆる背面に対して潤滑油が供給され、その潤滑油が遠心力により外周側に流動し、その場合、回転部材の背面に形成されている微細突起によって潤滑油が乱流とされるので、回転部材と潤滑油との間の熱伝達率が大きくなり、回転部材が潤滑油によって積極的に冷却される。そのため、転動体や回転部材の温度の上昇が防止もしくは抑制されて、無段変速機の伝達トルク容量を増大させることができ、またその耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る無段変速機におけるパワーローラの一例を示す図であって、(A)は平面図、(B)は断面図である。
【図2】この発明に係る無段変速機におけるパワーローラの他の例を示す断面図である。
【図3】この発明に係る無段変速機で使用できるフィンを形成したパワーローラの例を示す縦断側面図である。
【図4】この発明に係る無段変速機で使用できる微細突起を形成したパワーローラの例を示す縦断側面図である。
【図5】この発明に係る無段変速機で使用できるフィンを形成したディスクの例を示す縦断側面図である。
【図6】この発明に係る無段変速機で使用できる微細突起を形成したディスクの例を示す側面図である。
【図7】ディスクの背面側にカバーを取り付けた例を示す縦断側面図である。
【図8】ディスクの背面側にカバーを取り付けて油室を形成した例を示す縦断側面図である。
【図9】この発明に係る無段変速機の全体的な構成の一例を示す模式的な縦断側面図である。
【符号の説明】
1…無段変速機、 2…入力ディスク、 3…出力ディスク、 2B,3B…転動面、 4…パワーローラ、 13…キャリジ、 131…円板部分、 135,136…油路、 138…潤滑油供給孔、 139…シール材、 15,17…フィン、 16,18…微細突起、 19…油路。
Claims (9)
- 一対の回転部材の間に、これらの回転部材の互いに対向する転動面に油膜を介して外周面を接触させた転動体が配置されるとともに、その転動体を回転自在に保持する保持部材が設けられ、その保持部材によって回転自在に保持された前記転動体に潤滑油を供給するように構成されたトロイダル型無段変速機において、
前記保持部材が、前記転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面に対向して該端面の大半を覆う円板部分を有し、かつ該円板部分の外周部に、その円板部分と前記転動体の軸線方向での端面との間に油溜めを形成するシール材が設けられていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。 - 前記転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面の回転中心側の複数箇所に向けて潤滑油を噴射する潤滑油供給孔が前記保持部材に設けら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。
- 前記転動体の軸線方向での少なくとも一方の端面に、凹凸部が形成されていることを特徴する請求項1に記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記凹凸部が、放熱用のフィンであることを特徴とする請求項3に記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記凹凸部が、潤滑油の流れを乱流とする微細突起であることを特徴とする請求項3に記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記回転部材もしくは転動体の表面が、熱放射を促進する黒体化処理されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のトロイダル型無段変速機。
- 前記回転部材の前記転動面以外のいずれかの部位に放熱用のフィンが形成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。
- 前記回転部材における前記転動面とは反対側の面に向けて潤滑油を供給する油路が設けられるとともに、その潤滑油が供給される前記面に、潤滑油の流れを乱流とする微細突起が形成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。
- 前記潤滑油供給孔は、前記潤滑油を前記転動体に対して直接噴射する箇所に設けられていることを特徴とする請求項2に記載のトロイダル型無段変速機。
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