JP5217936B2 - トロイダル形無段変速機及びその潤滑方法 - Google Patents

Description

本発明は、トロイダル形無段変速機及びその潤滑方法に関し、例えば、自動車の自動変速機や、航空機用及び産業機械用の変速機として用いられるトロイダル形無段変速機及びその潤滑方法に関する。

トロイダル形無段変速機は、入力ディスクおよび出力ディスクに形成される凹湾曲状のトラクション面間に圧接・配置したパワーローラを備え、トラクション面とパワーローラとの相対位置を調整することで無段変速しながら、パワーローラを介して入力ディスクから出力ディスクへトルクを伝達する構成を有する。このようなトロイダル形無段変速機は、パワーローラの配置方法などにより、パワーローラの回動範囲が、トラクション面を形成しているトロイダル曲線の曲率中心よりほぼ内側を使用するハーフトロイダル形無段変速機と、パワーローラの回動範囲が、トラクション面を形成しているトロイダル曲線の曲率中心の内側及び外側を使用するフルトロイダル形無段変速機とがある。

ハーフトロイダル形無段変速機１は、回転軸に沿う断面図である図１４、および図１４におけるＡ−Ａ断面図である図１５に示すように、入力ディスク２と出力ディスク４が対向配置されて、それぞれニードル軸受５を介して入力軸６に互いに独立して回転自在に支持されている。入力ディスク２、および出力ディスク４の互いに対向する軸方向片側面には、トロイド曲面である、凹湾曲状のトラクション面２ａ、４ａが形成されている。

また、カム板７は、入力軸６にスプライン係合し、鍔部６ａによって入力ディスク２から離れる方向への移動が阻止されている。カム板７とローラ８とによって構成されるローディングカム式の押圧装置９は、入力軸６の回転に基づいて、入力ディスク２を出力ディスク４に向け押圧しつつ回転させる。出力ディスク４には、出力歯車１０がキー１１を介して結合しており、出力ディスク４と出力歯車１０とは同期して回転する。

１対のトラニオン１２の両端部に設けた枢軸１３は、揺動並びに軸方向（図１５において左右方向）に変位可能に１対の支持板１４によって支持されている。１対の支持板１４は、中央部に形成した円孔１５が、ケーシング１６の内面およびシリンダケース１７の側面にそれぞれ固設した支持ピン１８ａ、１８ｂに外嵌しており、揺動並びに枢軸１３の軸方向に変位可能に支持されている。また、各支持板１４の両端部に形成された支持孔１９には、ラジアルニードル軸受２０を介して枢軸１３が支持されている。これにより、トラニオン１２は、枢軸１３を中心とする揺動および軸方向に変位可能とされてケーシング１６内に支持されている。

各トラニオン１２の中間部に形成した円孔２１には、変位軸２２の支持軸部２３がラジアルニードル軸受２４を介して回転自在に支持されている。支持軸部２３と互いに平行、且つ偏心して形成された各枢支軸部２５には、パワーローラ２６がラジアルニードル軸受２７を介して回転自在に支持されている。

なお、１対の変位軸２２は、入力軸６を中心として、反対位置に設けられている。各枢支軸部２５の支持軸部２３に対する偏心方向は、入力軸６の軸心に対してほぼ直交する方向であり、且つ互いに逆方向となっている。

各パワーローラ２６と各トラニオン１２との間には、スラスト玉軸受２８とスラストニードル軸受２９が設けられており、スラスト玉軸受２８は、各パワーローラ２６に加わるスラスト方向の荷重を支承し、各スラストニードル軸受２９は、各スラスト玉軸受２８の外輪３０に加わるスラスト荷重を支承する。

各トラニオン１２の一端部（図１５の左端部）は、中間部に駆動ピストン３１が固定された駆動ロッド３２に結合されている。各駆動ピストン３１は、シリンダケース１７内に設けた駆動シリンダ３３内に油密に嵌装される。また、入力軸６は、転がり軸受３４を介してケーシング１６内に回転自在に支持されている。

入力軸６及び各トラニオン１２の内側には各軸受５、２４、２７、２８、２９に潤滑油（トラクションオイル）を供給する為の給油通路３５、３６が設けられている。トロイダル形無段変速機１の運転時には、図示しない送油ポンプから潤滑油を給油通路３５、３６に圧送し、給油通路３５、３６の下流端部に設けたノズル孔から、各軸受５、２４、２７、２８、２９に向け潤滑油を吐出させると共に、入力側、出力側両ディスク２、４のトラクション面２ａ、４ａと各パワーローラ２６の周面２６ａとの接触部位にも、潤滑油を供給する。

また、図１６に示すように、ハウジング９０の内面には、支持板１４の中間部を、揺動且つ枢軸１３の軸方向に亙る変位自在に支持する為の支持ポスト９１と、支持ポスト９１の先端部で支持板１４の内面中央部に結合ねじ９２によって結合固定される潤滑ポスト９３とが、支持プレート９４と結合ねじ９２の頭部９５との間で挟持されて、支持プレート９４を介して固定されている。潤滑ポスト９３の先端部には、外周面の円周方向等間隔４箇所位置に開口するノズル孔９６ａを設けた外向きフランジ状の抑え鍔部９６が形成されている。

これにより、４個のノズル孔９６ａには、図示しない送油ポンプの働きにより、ハウジング９０の内面に形成した潤滑油供給溝９７、結合ねじ９２内に設け、この結合ねじ９２の先端面と頭部９５寄りの外周面とに開口した給油通路９８、この頭部９５寄りの外周面と潤滑ポスト９３の円筒状隙間９９とを通じて、トラクションオイルを送り込む。これにより、入力側、出力側両ディスク２、４のトラクション面２ａ、４ａと各パワーローラ２６の周面２６ａとの接触部位に潤滑油を供給する。

このように構成されたトロイダル形無段変速機１では、入力軸６の回転が押圧装置９を介して入力ディスク２に伝えられ、入力ディスク２の回転が１対のパワーローラ２６を介して出力ディスク４に伝達され、更に出力ディスク４の回転が出力歯車１０から出力される。

入力軸６と出力歯車１０との間の回転速度比を変えるには、１対の駆動ピストン３１を互いに逆方向に変位させると、駆動ピストン３１の変位に伴って１対のトラニオン１２がそれぞれ逆方向に変位する。この結果、これら各パワーローラ２６の周面２６ａと入力ディスク２及び出力ディスク４のトラクション面２ａ、４ａとの接触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１２が、支持ポスト１４に枢支された枢軸１３を中心として、図１４において互いに逆方向に揺動する。この結果、各パワーローラ２６の周面２６ａと各トラクション面２ａ、４ａとの接触位置が変化して、入力軸６と出力歯車１０との間の回転速度比が変化する。

入力軸６と出力歯車１０間で減速を行なう場合、枢軸１３を中心として各トラニオン１２を揺動させ、各パワーローラ２６の周面２６ａが、入力ディスク２のトラクション面２ａの小径側、および出力ディスク４のトラクション面４ａの大径側にそれぞれ接触する様に、各変位軸２２を傾斜させることによって減速する。反対に、増速を行なう場合、枢軸１３を中心として各トラニオン１２を揺動させ、各パワーローラ２６の周面２６ａが、入力ディスク２のトラクション面２ａの大径側、および出力ディスク４のトラクション面４ａの小径側にそれぞれ接触する様に、各変位軸２２を傾斜させることによって増速する。各変位軸２２の傾斜角度を上記の中間位置にすれば、中間の変速比が得られる。

また、フルトロイダル形無段変速機４０は、フルトロイダル形無段変速機の要部断面である図１７、図１７のＢ−Ｂ断面である図１８に示すように、それぞれ凹湾曲状のトラクション面４１ａ、４２ａを有する入力ディスク４１および出力ディスク４２が、入力軸４３上に対向配置されている。トラクション面４１ａ、４２ａ間には、円盤状の複数個（例えば、３個）のパワーローラ４４が圧接されて配置されており、入力軸４３の回転は、入力ディスク４１からパワーローラ４４を介して出力ディスク４２に伝達され、図示しない出力軸から出力される。入力ディスク４１および出力ディスク４２間の変速は、パワーローラ４４の回転軸を傾けることにより無段階で行われる。

具体的には、入力ディスク４１は、スプライン穴４１ｂが入力軸４３ に形成されたスプライン軸部４３ａにスプライン結合されて入力軸４３と共に一体回転可能に支持されている。入力ディスク４１のトラクション面４１ａと反対側の背面には、入力軸４３および入力ディスク４１の外周面４１ｄに嵌合する略椀型に形成されたケーシング４５が配設されている。

ケーシング４５は、入力ディスク４１の外周面４１ｄ、および入力軸４３に配置されたＯリング４６、４７によってシールされて、入力軸４３に固定された係止リング４８とワッシャ４９とによって軸方向左方への移動が規制されている。また、入力軸４３と入力ディスク４１との嵌合部は、Ｏリング５０によってシールされている。

Ｏリング４６、４７、５０によって液密にシールされている入力ディスク４１の背面とケーシング４５の内面との間に形成される空間Ｓは、入力軸４３に軸方向および半径方向に形成された油路５１と連通しており、ケーシング４５をシリンダとし、入力ディスク４１をピストンとする油圧シリンダを構成する。図示しない油圧装置から油圧が油路５１を介して空間Ｓに供給されると、入力ディスク４１が図中右方向に移動し、各ディスク４１，４２のトラクション面４１ａ，４２ａとパワーローラ４４の周面４４ａとの間に押圧力を発生させる。

また、入力軸４３上には、出力ディスク４２が、ころ軸受５２によって回動自在に配設されている。出力ディスク４２に形成された凹湾曲状のトラクション面４２ａは、入力ディスク４１のトラクション面４１ａに対向している。

パワーローラ４４が固定される回転軸５３の両端は、一対のころ軸受５４、５４を介してキャリッジ５５に回動自在に支持されている。また、パワーローラ４４は、キャリッジ５５によって各トラクション面４１ａ、４２ａに対する相対的な接触位置を調整できるようになっている。

図１８も参照して、キャリッジ５５は、断面コの字型に形成されたパワーローラ支持部５６と、パワーローラ支持部５６の根元部から延設されて油圧シリンダ５７の一部を構成するロッド部５８とからなる。断面コの字型のパワーローラ支持部５６は、回転軸５３の両端を一対の玉軸受５４、５４を介して支持しており、これによってパワーローラ４４が回転自在に支持される。

油圧シリンダ５７は、ハウジング（図示せず）に取り付けられるシリンダ本体５９と、シリンダ本体５９に嵌合して軸方向（図１８中左右方向）に移動可能なピストン６０とを備える。シリンダ本体５９の内部は、ピストン６０によって２つのシリンダ室６１Ａ、６１Ｂに区画され、このシリンダ室６１Ａ、６１Ｂに供給される油圧Ｐ１、Ｐ２の差圧に応じてピストン６０がシリンダ本体５９内を摺動移動する。

ピストン６０の略中央には、ロッド部５８の一端が球面軸受６２を介して取り付けられている。これにより、キャリッジ５５およびパワーローラ４４は、ロッド部５８の軸心ＣＬを中心として回動自在、且つ軸方向に移動自在に支持される。

そして、入力ディスク４１から出力ディスク４２にトルクを伝達するとき、パワーローラ４４の回転軸５３に生じる反力は、シリンダ室６１Ａ、６１Ｂに供給される油圧によってキャリッジ５５に付与される駆動力で支持されている。増速時、または減速時に、この回転軸５３に生じる反力とキャリッジ５５の駆動力との間に不均衡が生じると、この不均衡を解消するようにパワーローラ４４の回転軸５３の角度が変化し、無段階で変速が行われる。従って、パワーローラ４４は、図１６に実線および破線で示すように、入力ディスク４１および出力ディスク４２間で傾動可能となっている。

ハーフトロイダル形無段変速機１、およびフルトロイダル形無段変速機４０のいずれにおいても、入、出力ディスクのトラクション面とパワーローラの周面との接触部位は、高い接触圧力で転がり接触しており、この接触楕円では、駆動方向に対して直角方向、つまりトラクション面の法線方向の回転滑り成分であるスピンが発生しており、この動力損失分が熱となって入、出力ディスクやパワーローラなどの温度を上昇させる。温度上昇による効率低下、スリップ、転がり疲れ寿命の低下、グロススリップに伴う焼付きなどの発生を防止するため、トラクション面には、潤滑油（トラクションオイル）が供給されて潤滑される。

従来のトラクション面への潤滑油供給としては、潤滑油の供給量を、出力ディスクに伝達される動力に比例して多く供給し、あるいは、潤滑油のノズルを、変速比の変動に対応して動かして必要箇所に集中給油するようにしたトロイダル形無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、トラニオンを駆動するアクチュエータの油圧室間の油圧差に応じて潤滑油の供給量を多く供給し、あるいは、入力ディスクを出力ディスクに向け押圧する押圧装置の油圧に応じて潤滑油の供給量を多くするようにしたトロイダル形無段変速機が知られている（例えば、特許文献２及び非特許文献１参照。）。
特開２００１−１３２８０８号公報 特開２００４−１７６７３８号公報 今西 尚、町田 尚、田中 裕久：トロイダル形無段変速機に関する幾何学的研究、自動車技術会学術講演会前刷集、9633207、pp121-124、（1996）

トロイダル形無段変速機のトラクション面での発熱量は、伝達される動力の大きさだけでなく、変速比や回転数によっても変化するので、トロイダル形無段変速機の作動条件に応じて潤滑油の供給量を変えることが望ましい。即ち、トラクション面に供給する潤滑油量は、少な過ぎるとパワーローラや入、出力ディスクが高温となってスリップや転がり疲れ寿命の低下やグロススリップに伴う焼付きが発生する虞があり、多過ぎると潤滑油の攪拌抵抗やポンプロスによる効率低下の要因となる。従って、転がり疲れ寿命の低下や焼付き発生がなく、且つポンプロスのない、最適量の潤滑油供給が望まれる。

特許文献１に記載の潤滑油供給によると、減速側の最大トルクが伝達されるときに最大量の潤滑油が供給される。また、特許文献２に記載のトロイダル形無段変速機においては、アクチュエータの油圧差に応じて潤滑油供給量が決定される場合、減速側の最大トルクが伝達されるときに最大の潤滑油が供給され、また押圧装置の油圧に応じて潤滑油供給量が決定される場合、非特許文献１を参考にすると、例えば、変速比が約１．２の最大トルク伝達時に、潤滑油供給量が最大となる。

しかしながら、従来、トラクション面内の発熱状況の詳細は明らかになっておらず、特許文献１および特許文献２のいずれのトロイダル形無段変速機も、潤滑油供給量は推測に基づいて決定されていると思われ、必ずしも、トラクション面を潤滑するのに必要且つ十分な潤滑油量が供給されていない可能性がある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、トラクション面内の発熱状況の詳細を解明し、この解明結果に基づいて、最適量の潤滑油をトラクション面に供給して、転がり疲れ寿命の低下や焼付きを発生させることなく、且つ潤滑油の攪拌抵抗やポンプロスによる効率低下を防止することができるトロイダル形無段変速機及びその潤滑方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 回転軸と、前記回転軸に支持されて前記回転軸と同期回転する入力ディスクと、前記回転軸に相対回転可能に支持され前記入力ディスクと対向配置される出力ディスクと、前記入、出力ディスク間に配置され前記入、出力ディスクの互いに対向する軸方向片側面に形成された凹湾曲状のトラクション面と接触するパワーローラと、を具備するトロイダル形無段変速機において、
前記トロイダル形無段変速機は、ハーフトロイダル形無段変速機であり、
前記パワーローラが接触する前記入、出力ディスクの前記トラクション面には、前記トロイダル形無段変速機の作動条件に応じて予め作成された前記入力ディスク、および前記出力ディスクの各トラクション面の発熱マップに基づいた供給量の潤滑油が個別に供給され、
前記発熱マップは、各作動条件で演算により求められた前記トラクション面の最大温度上昇値に基づいて作成され、
前記変速比が０．８近傍で前記出力ディスクの前記トラクション面への前記潤滑油の供給量を最大とし、前記変速比が１．５近傍で前記入力ディスクの前記トラクション面への前記潤滑油の供給量を最大とすることを特徴とするトロイダル形無段変速機。
（２） 回転軸と、前記回転軸に支持されて前記回転軸と同期回転する入力ディスクと、前記回転軸に相対回転可能に支持され前記入力ディスクと対向配置される出力ディスクと、前記入、出力ディスク間に配置され前記入、出力ディスクの互いに対向する軸方向片側面に形成された凹湾曲状のトラクション面と接触するパワーローラと、を具備するトロイダル形無段変速機の潤滑方法において、
前記トロイダル形無段変速機は、ハーフトロイダル形無段変速機であり、
前記潤滑方法は、
前記トロイダル形無段変速機の作動条件に応じて前記入力ディスク、および前記出力ディスクの各トラクション面の発熱マップを作成する工程と、
前記パワーローラが接触する前記入、出力ディスクの前記トラクション面に、前記入力ディスク、および前記出力ディスクの各トラクション面の発熱マップに基づいた供給量の潤滑油を個別に供給する工程と、を有し、
前記発熱マップは、各作動条件で演算により求められた前記トラクション面の最大温度上昇値に基づいて作成され、
前記変速比が０．８近傍で前記出力ディスクの前記トラクション面への前記潤滑油の供給量を最大とし、前記変速比が１．５近傍で前記入力ディスクの前記トラクション面への前記潤滑油の供給量を最大とすることを特徴とするトロイダル形無段変速機の潤滑方法。

本発明のトロイダル形無段変速機及びその潤滑方法によれば、パワーローラの周面が接触する入、出力ディスクのトラクション面には、作動条件に応じて予め作成されたトラクション面の発熱マップに基づいた供給量の潤滑油が供給されるので、必要かつ十分な最適量の潤滑油を供給することができ、過剰に供給される潤滑油の攪拌抵抗やポンプロスによる効率低下を防止すると共に、転がり疲れ寿命の低下やスリップやグロススリップによる焼付きを防止することができる。

また、発熱マップは、各作動条件で演算により求められたトラクション面の最大温度上昇値に基づいて作成されるので、作動条件に応じてきめ細かな潤滑油供給が可能となり、効率的にトラクション面を潤滑することができる。

また、入、出力ディスクの各トラクション面の発熱マップに基づいた前記供給量の潤滑油が、入力ディスク、および出力ディスクに個別に供給されるので、入、出力ディスクの発熱状況に応じて最適量の潤滑油を供給することができ、潤滑油の過剰供給による効率低下を防止すると共に、転がり疲れ寿命の低下や焼付きを防止することができる。

また、ハーフトロイダル形無段変速機は、変速比が０．８近傍で出力ディスクへの潤滑油の供給量を最大とし、変速比が１．５近傍で入力ディスクへの潤滑油の供給量を最大とするので、入、出力ディスクが高温となる条件で、大量の潤滑油を供給して冷却することができ、転がり疲れ寿命の低下や焼付きを防止することができる。

以下、本発明に係るトロイダル形無段変速機及びその潤滑方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はトロイダル形無段変速機の潤滑油供給システムの概略構成図、図２はトラクション面に潤滑油を吐出するためのノズル孔が形成されたトラニオンの要部断面図である。尚、トロイダル形無段変速機の構成については、前述した従来構造と同様であるので、同一部分には同一符号または相当符号を付して説明を省略または簡略化し、本発明の特徴部分を中心に説明する。また、以下の説明においてハーフトロイダル形無段変速機を例に説明するが、フルトロイダル形無段変速機の場合には、相当符号に読み換えるものとする。

図１および図２に示すように、トロイダル形無段変速機１は、トラクションオイル（潤滑油）を圧送するための給油ポンプ７１が配設されており、パワーローラ２６を回動自在に支持するトラニオン１２に設けられたノズル孔７２、７３にパイプ７４、７５を介してそれぞれ接続されている。図２に示すように、トラニオン１２に形成されるノズル孔７２、７３は、それぞれ入力ディスク２のトラクション面２ａ、および出力ディスク４のトラクション面４ａに潤滑油を吐出して、パワーローラ２６が接触する入、出力ディスク２、４のトラクション面２ａ，４ａを潤滑する。給油ポンプ７１と各ノズル孔７２、７３を接続するパイプ７４、７５の途中には、それぞれ流量調整弁７６、７７が設けられている。

また、トロイダル形無段変速機１の入力軸６には、入力軸６の回転速度を検出する回転センサ７８が設けられ、出力軸７９には出力軸７９の回転速度を検出する回転センサ８０が設けられている。回転センサ７８、８０の検出信号は、信号線８２を介して制御装置８１に入力される。

制御装置８１は、回転センサ７８、８０から入力される入、出力軸６、７９の回転速度に基づいてトロイダル形無段変速機１の変速比を算出する。また、図示しないアクセル開度センサから入力されるアクセル開度、またはトラニオン１２の駆動ピストン３１に作用する差圧から伝達トルクを算出する。更に、制御装置８１は、変速比、伝達トルク、および入力回転数から、後に詳述するように予め演算により求められた入、出力ディスク２、４のトラクション面２ａ，４ａの発熱マップに基づいて、この作動条件における潤滑油最適供給量を求め、この最適供給量が得られるように流量調整弁７６、７７を制御する。

次に、入、出力ディスク２、４のトラクション面２ａ、４ａの発熱マップについて詳述する。トラクション面２ａ、４ａの温度（発熱量）は、変速比、伝達トルク、および入力回転数などの作動条件によって異なり、（式１）に示す粘弾性特性を持つレオロジーモデルと、（式２）に示す弾塑性の特性を持つレオロジーモデルを用い、フラッシュ温度理論を組み合わせたトラクション解析プログラムに基づいて演算により求められる。

以下に、ハーフトロイダル形無段変速機、およびフルトロイダル形無段変速機における発熱マップの解析結果について説明する。（表１）は、解析に用いたハーフトロイダル形無段変速機、およびフルトロイダル形無段変速機の諸元である。

（ハーフトロイダル形無段変速機）
図３はハーフトロイダル形無段変速機の入力ディスクにおける発熱マップ、図４は出力ディスクにおける発熱マップ、図５は図３および図４から得られる最大トルク（３５０Ｎｍ）伝達時の変速比とトラクション面の最大温度上昇値との関係を示すグラフ、図６は最大トルク、最大回転数時の、減速側における入力ディスクの接触楕円の発熱分布を示すグラフである。図６の最大値が、図３、図４、および図５に用いられる。また、図７は最大トルク（３５０Ｎｍ）伝達時のハーフトロイダル形無段変速機、および後述するフルトロイダル形無段変速機の減速側における入力ディスクの入力回転数Ｎinと最大上昇温度との関係を示すグラフである。なお、各解析において、最大入力トルクをＴvin＝３５０Ｎｍ、最大入力回転数をＮin＝６０００ｒｐｍ、潤滑油温度をθoil＝１２０℃としている。また、図３、４、及び後述する図９，１０の等高線は、温度上昇［Ｋ］を表している。さらに、本明細書中において使用している変速比ｉ_ｖは、“入力軸回転角速度／出力軸回転角速度”を表す。図中のマイナス表記は回転方向を示す。具体的には、出力回転方向は、入力回転方向とは逆になることを示す。しかしながら、マイナス表記を用いた厳密な表現をしない一般文書の慣例に従い、明細書中ではマイナス表記は省略している。

図３および図５の実線に示すように、入力ディスクでは、変速比が略１．５のとき最大温度上昇が各変速比の中で最高値となり、等温線は同心円上に略均等に変化している。また、図４および図５の破線に示すように、出力ディスクでは、変速比略０．８のとき最大温度上昇が各変速比の中で最高値となり、等温線は同心円上を均等に変化せず、増速側で間隔が狭くなっている。

また、図７の破線に示すように、最大上昇温度は、入力回転数に比例して変化する。このため、入力回転数６０００ｒｐｍで得られた図３から図６に示す発熱マップを、さらに図７の破線に従って入力回転数の影響を比例で考慮して作成すればよいことがわかる。

図８は、変速比１．５、および０．８のときの入、出力ディスク２、４とパワーローラ２６の位置関係を示しており、入力ディスク２、出力ディスク４共に、図中の楕円ハッチング部で示したトラクション面中央近傍箇所が最大温度上昇が最高値となる。

本発明の特徴は、入、出力ディスク２、４の発熱マップに基づき、トラクション面２ａ、４ａの温度に比例した量の潤滑油を供給して効率的に潤滑することにあり、制御装置８１は、入力回転数ごとに作成される図３から図５相当の各発熱マップに基づいて流量調整弁７６、７７を制御して最適量の潤滑油を供給する。

即ち、入力ディスク２には、変速比１．５のとき、制御装置８１からの指令によって流量調整弁７７の開度を大きく開いて最大量の潤滑油が供給される。また、出力ディスク４には、変速比０．８のとき、制御装置８１からの指令によって流量調整弁７６の開度を大きく開いて最大量の潤滑油が供給される。それ以外の変速比においては、制御装置８１によって制御される流量調整弁７６、７７から、トラクション面２ａ、４ａの温度に比例する量の潤滑油が、入、出力ディスク２、４に供給される。

これは、変速比２．２において最大潤滑油量が入、出力ディスクに供給される特許文献１に記載のトロイダル形無段変速機を適用した場合、変速比２．２では過大な潤滑油が入、出力ディスク２、４に供給されていることとなり、潤滑油の攪拌抵抗やポンプロスによる効率低下が生じる。一方、入力ディスク２では変速比１．５のとき、また出力ディスク４では変速比０．８のとき、潤滑油不足となっている可能性があり、転がり疲れ寿命の低下や焼付きが発生する可能性がある。

また、特許文献２に記載のトロイダル形無段変速機を適用した場合、アクチュエータの油圧差に応じて潤滑油供給量が決定される（具体的には、減速側の最大トルク伝達時に最大供給量となる）とすると、特許文献１のトロイダル形無段変速機と同様の問題が発生する。また、押圧装置の油圧に応じて潤滑油供給量が決定されるとすると、変速比１．２のとき入、出力ディスク２、４に最大量の潤滑油が供給されているので供給量が過大となる。また、変速比１．５、および０．８のときは、それぞれ入力ディスク２、および出力ディスク４で潤滑油不足となる可能性がある。

なお、ハーフトロイダル形無段変速機の諸元によっては、温度上昇が最大となる変速比が等速近傍以外の変速比となっても、本手法を適用することにより、最大温度上昇の変速比を演算により求めることが可能である。この最大温度上昇となる変速比のトラクション接触部に大量の潤滑油を供給することにより、前述と同様の効果を得ることができる。

（フルトロイダル形無段変速機）
図９はフルトロイダル形無段変速機の入力ディスクにおける発熱マップ、図１０は出力ディスクにおける発熱マップ、図１１は図９および図１０から得られる最大トルク（３５０Ｎｍ）伝達時の変速比とトラクション面の最大温度上昇値との関係を示すグラフである。また、図１２は最大トルク、最大回転数時の、減速側における入力ディスクの接触楕円の発熱分布を示すグラフである。図１２の最大値が、図９、図１０、および図１１に用いられる。

図９および図１１の実線に示すように、入力ディスクでは、最大変速比となる変速比が略２．２のとき発熱量が最大となり、等温線は同心円上に略均等に変化している。また、図１０および図１１の破線に示すように、出力ディスクでは、最小変速比となる変速比が略０．４５のとき発熱量が最大となり、等温線は同心円上を均等に変化せず、減速側で間隔が広くなっている。

また、図７の実線に示すように、最大上昇温度は、入力回転数に比例して大きく変化する。このため、入力回転数６０００ｒｐｍで得られた図９から図１２に示す発熱マップは、さらに図７の実線に従って入力回転数の影響を比例で考慮して作成すればよいことがわかる。

図１３は、変速比略２．２、および０．４５のときの入、出力ディスク４１、４２とパワーローラ４４の位置関係を示しており、入力ディスク４１、出力ディスク４２共に、小径側が最大発熱箇所となる。

フルトロイダル形無段変速機４０は、図９から図１１に示す入、出力ディスク４１、４２の発熱マップに基づき、温度に比例した量の潤滑油を供給する。即ち、制御装置８１は、入力回転数ごとに作成される図９から図１１相当の各発熱マップに基づいて流量調整弁７６、７７を制御して最適量の潤滑油を供給する。具体的に、入力ディスク４１には、最大変速比となる変速比２．２のとき、制御装置８１からの指令によって流量調整弁７７の開度を大きく開いて最大量の潤滑油が供給される。また、出力ディスク４２には、最小変速比となる変速比０．４５のとき、制御装置８１からの指令によって流量調整弁７６の開度を大きく開いて最大量の潤滑油が供給される。

これは、変速比２．２において最大潤滑油量が入、出力ディスクに供給される特許文献１に記載のトロイダル形無段変速機を適用した場合、変速比２．２では、入力ディスクでは最適量の潤滑油が供給されるものの、出力ディスクでは供給量が過大となる。また、変速比０．４５では、潤滑油量が少なくなるため、入力ディスクにおける潤滑油量は問題ないが、出力ディスクでは潤滑油不足となる虞があり、転がり疲れ寿命の低下や焼付きが発生する可能性がある。

また、特許文献２に記載のトロイダル形無段変速機を適用した場合、押圧装置の油圧に応じて潤滑油供給量が決定されるとすると、フルトロイダル形無段変速機においては減速側で押圧装置の圧力が最大となる。従って、変速比２．２においては、入力ディスクの潤滑油量が最適となるものの、出力ディスクでは供給量が過大となる。また、変速比０．４５においては、潤滑油量が少なくなるため、入力ディスクの潤滑油量としては問題ないが、出力ディスクでは潤滑油不足となる。

上記したように、本発明のトロイダル形無段変速機（ハーフトロイダルおよびフルトロイダル形無段変速機）１、４０及びその潤滑方法によれば、本出願人によって初めて解析された入、出力ディスク２、４（４１、４２）のトラクション面２ａ、４ａ（４１ａ、４２ａ）の発熱マップに基づいて流量調整弁７６、７７が制御され、最大温度上昇に比例した潤滑油が供給されるので、必要かつ十分な最適量の潤滑油を供給することができ、過剰に供給される潤滑油の攪拌抵抗やポンプロスによる効率低下を防止すると共に、転がり疲れ寿命の低下やスリップやロススリップによる焼付きを防止することができる。また、入、出力ディスク２、４（４１、４２）のそれぞれの発熱マップに基づいて、入、出力ディスク２、４（４１、４２）にそれぞれ供給される潤滑油供給量が個別に制御されるので、更に効果的な潤滑を行うことができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、本実施形態では、トラクション面内の最大温度上昇の計算結果を用いて発熱マップを作成したが、トラクション面内の温度分布の平均値、または総発熱量に基づいて発熱マップを作成するようにしてもよい。また、入、出力ディスクに供給すべき供給量の内、供給量の多い方を供給するようにすれば、流量調整弁の数を削減することができる。

本発明に係るトロイダル形無段変速機の潤滑油供給システム概略構成図である。 トラクション面に潤滑油を吐出するためのノズル孔が形成されたトラニオンの要部断面図である。 ハーフトロイダル形無段変速機の入力ディスクにおける発熱マップである。 ハーフトロイダル形無段変速機の出力ディスクにおける発熱マップである。 図３および図４から得られる最大トルク（３５０Ｎｍ）伝達時の変速比と最大温度上昇値との関係を示すグラフである。 最大トルク、最大回転数時の、減速側におけるハーフトロイダル形無段変速機の入力ディスクの接触楕円の発熱分布を示すグラフである。 最大トルク（３５０Ｎｍ）伝達時におけるハーフトロイダル形無段変速機およびフルトロイダル形無段変速機の減速側における入力ディスクの入力回転数と最大上昇温度との関係を示すグラフである。 ハーフトロイダル形無段変速機の変速比１．５、および０．８のときの入、出力ディスクとパワーローラの位置関係を示す概略図である。 フルトロイダル形無段変速機の入力ディスクにおける発熱マップである。 フルトロイダル形無段変速機の出力ディスクにおける発熱マップである。 図９および図１０から得られる最大トルク（３５０Ｎｍ）伝達時の変速比と最大温度上昇値との関係を示すグラフである。 最大トルク、最大回転数時の、減速側におけるフルトロイダル形無段変速機の入力ディスクの接触楕円の発熱分布を示すグラフである。 フルトロイダル形無段変速機の変速比略２．２、および０．４５のときの入、出力ディスクとパワーローラの位置関係を示す概略図である。 従来のハーフトロイダル形無段変速機の構造を示す回転軸に沿う断面図である。 図１４のＡ−Ａ断面図である。 潤滑ポストからトラクション面に潤滑油を噴射する構造を示す断面図である。 従来のフルトロイダル形無段変速機の要部断面図である。 図１７のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ ハーフトロイダル形無段変速機
２ 入力ディスク
２ａ トラクション面
４ 出力ディスク
４ａ トラクション面
６ 入力軸（回転軸）
２６ パワーローラ
４０ フルトロイダル形無段変速機
４１ 入力ディスク
４１ａ トラクション面
４２ 出力ディスク
４２ａ トラクション面
４３ 入力軸（回転軸）
４４ パワーローラ
８１ 制御装置

Claims (2)

1. 回転軸と、前記回転軸に支持されて前記回転軸と同期回転する入力ディスクと、前記回転軸に相対回転可能に支持され前記入力ディスクと対向配置される出力ディスクと、前記入、出力ディスク間に配置され前記入、出力ディスクの互いに対向する軸方向片側面に形成された凹湾曲状のトラクション面と接触するパワーローラと、を具備するトロイダル形無段変速機において、
   前記トロイダル形無段変速機は、ハーフトロイダル形無段変速機であり、
   前記パワーローラが接触する前記入、出力ディスクの前記トラクション面には、前記トロイダル形無段変速機の作動条件に応じて予め作成された前記入力ディスク、および前記出力ディスクの各トラクション面の発熱マップに基づいた供給量の潤滑油が個別に供給され、
   前記発熱マップは、各作動条件で演算により求められた前記トラクション面の最大温度上昇値に基づいて作成され、
   前記変速比が０．８近傍で前記出力ディスクの前記トラクション面への前記潤滑油の供給量を最大とし、前記変速比が１．５近傍で前記入力ディスクの前記トラクション面への前記潤滑油の供給量を最大とすることを特徴とするトロイダル形無段変速機。
2. 回転軸と、前記回転軸に支持されて前記回転軸と同期回転する入力ディスクと、前記回転軸に相対回転可能に支持され前記入力ディスクと対向配置される出力ディスクと、前記入、出力ディスク間に配置され前記入、出力ディスクの互いに対向する軸方向片側面に形成された凹湾曲状のトラクション面と接触するパワーローラと、を具備するトロイダル形無段変速機の潤滑方法において、
   前記トロイダル形無段変速機は、ハーフトロイダル形無段変速機であり、
   前記潤滑方法は、
   前記トロイダル形無段変速機の作動条件に応じて前記入力ディスク、および前記出力ディスクの各トラクション面の発熱マップを作成する工程と、
   前記パワーローラが接触する前記入、出力ディスクの前記トラクション面に、前記入力ディスク、および前記出力ディスクの各トラクション面の発熱マップに基づいた供給量の潤滑油を個別に供給する工程と、を有し、
   前記発熱マップは、各作動条件で演算により求められた前記トラクション面の最大温度上昇値に基づいて作成され、
   前記変速比が０．８近傍で前記出力ディスクの前記トラクション面への前記潤滑油の供給量を最大とし、前記変速比が１．５近傍で前記入力ディスクの前記トラクション面への前記潤滑油の供給量を最大とすることを特徴とするトロイダル形無段変速機の潤滑方法。

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