JP5282905B2 - 往復摺動装置 - Google Patents

Description

本発明は、相対的に往復動する２つの部材の間の環状隙間を密封するシールを備え、当該シールの両側の２つの油圧室の油圧の圧力差により前記往復動が生じる往復摺動装置に係り、例えば、トロイダル型無段変速機のパワーローラの傾転角を制御する油圧駆動装置として用いられる往復摺動装置に関する。

自動車用自動変速装置として、図４〜図６に示すようなハーフトロイダル型のトロイダル型無段変速機が知られている。これらの図に示すトロイダル型無段変速機は、ダブルキャビティ型と呼ばれるもので、入力軸１の両端部周囲に、入力側ディスク２、２がボールスプライン３、３を介して支持されている。したがって、これら両入力側ディスク２、２は、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。また、上記入力軸１の中間部周囲に、出力歯車４がこの入力軸１に対する相対回転を自在として支持されている。そして、この出力歯車４の中心部に設けられた円筒部の両端部にそれぞれ、出力側ディスク５、５がスプライン係合されている。したがって、これら両出力側ディスク５、５は、上記出力歯車４とともに同期して回転する。

また、各入力側ディスク２、２と各出力側ディスク５、５との間にはそれぞれ、複数個ずつ（通常２〜３個ずつ）のパワーローラ６、６が挟持されている。これら各パワーローラ６、６はそれぞれ、トラニオン７、７の内側面に、支持軸８、８および複数の転がり軸受を介して、回転自在に支持されている。上記各トラニオン７、７は、それぞれの長さ方向（図４、図６の上下方向、図５の表裏方向）両端部にこれら各トラニオン７、７毎に互いに同心に設けられた、枢軸９ａ、９ｂを中心として揺動変位自在となっている。これら各トラニオン７、７を傾斜させる動作は、油圧式のアクチュエータ（油圧駆動装置）１０、１０により、これら各トラニオン７、７を上記枢軸９ａ、９ｂの軸方向に変位させることにより行なうが、すべてのトラニオン７、７の傾斜角度は、油圧式および機械式に互いに同期させる。

すなわち、上記入力軸１と出力歯車４との間の変速比を変えるべく、各トラニオン７、７の傾斜角度を変える場合には、各アクチュエータ１０、１０により各トラニオン７、７を、互いに逆方向（上記各ディスク２、５の回転方向に関して同方向）に、例えば、図６の右側のパワーローラ６を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ６を同図の上側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ６、６の周面と各入力側ディスク２、２および各出力側ディスク５、５の内側面との当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化（当接部にサイドスリップが発生）する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン７、７が、支持板（ヨーク）１１、１１に枢支された枢軸９ａ、９ｂを中心として、互いに逆方向に揺動（傾斜）する。この結果、各パワーローラ６、６の周面と入力側、出力側各ディスク２、５の内側面との当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の回転変速比が変化する。

各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ１０、１０の数に関係なく１個の制御弁１２により行ない、何れか１個のトラニオン７の動きをこの制御弁１２にフィードバックするようにしている。この制御弁１２は、ステッピングモータ１３により軸方向（図４の表裏方向、図６の左右方向）に変位させられるスリーブ１４と、このスリーブ１４の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール１５とを有している。また、各トラニオン７、７と各アクチュエータ１０、１０のピストン１６、１６とを連結する、シリンダ２８内を往復摺動するこれら各ピストン１６、１６の動きを各トラニオン７、７に伝達するためのロッド１７、１７のうち、何れか１個のトラニオン７に付属のロッド１７の端部にプリセスカム１８が固定されている。そして、このプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して、ロッド１７の動き、すなわち、軸方向の変位量と回転方向との変位量との合成値をスプール１５に伝達する、フィードバック機構を構成している。また、同一のキャビティ部分（互いに対向する入力側ディスク２と出力側ディスク５との間部分）に設置された一対のトラニオン７、７同士の間には、同期ケーブル２０を襷掛けで掛け渡されて、これら両トラニオン７、７の傾斜角度が機械的に同期するようになっている。また、異なるキャビティに設置されたトラニオン７、７同士の間にも、図示しない同期ケーブルが掛け渡されている。

変速状態を切り換える際には、ステッピングモータ１３によりスリーブ１４を、得ようとする変速比に見合う所定位置にまで変位させて、上記制御弁１２の所定方向の流路を開く。この結果、各アクチュエータ１０、１０に圧油が所定方向に送り込まれて、これら各アクチュエータ１０、１０が各トラニオン７、７を所定方向に変位させる。すなわち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン７、７が、各枢軸９ａ、９ｂの軸方向に変位しつつ、これら各枢軸９ａ、９ｂを中心に揺動する。そして、上記何れか１個のトラニオン７の動き（軸方向および揺動変位）が、ロッド１７の端部に固定したプリセスカム１８とリンク腕１９とを介してスプール１５に伝達され、このスプール１５を軸方向に変位させる。この結果、トラニオン７が所定量変位した状態で、制御弁１２の流路が閉じられ、各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排が停止される。

上述のようなトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸２１により一方（図４、図６の左方）の入力側ディスク２を、図示のようなローディングカム式の、あるいは油圧式の押圧装置２２を介して回転駆動する。この結果、入力軸１の両端部に支持された一対の入力側ディスク２、２が、互いに近づく方向に押圧されつつ同期して回転する。そして、この回転が、各パワーローラ６、６を介して各出力側ディスク５、５に伝わり、出力歯車４から取り出される。

入力軸１と出力歯車４との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、各アクチュエータ１０、１０により各トラニオン７、７を各枢軸９ａ、９ｂの軸方向に移動させ、これら各トラニオン７、７を揺動させる。そして、各パワーローラ６、６の周面を、各入力側ディスク２、２の内側面の中心寄り部分と各出力側ディスク５、５の内側面の外周寄り部分とにそれぞれ当接させる。反対に、増速を行なう場合には、各トラニオン７、７を逆方向に揺動させ、各パワーローラ６、６の周面を、各入力側ディスク２、２の内側面の外周寄り部分と各出力側ディスク５、５の内側面の中心寄り部分とに、それぞれ当接するように、各トラニオン７、７を傾斜させる。これら各トラニオン７、７の傾斜角度を中間にすれば、図５に示したような等速伝達状態を含め、入力軸１と出力歯車４との間で、中間の変速比（速度比）が得られる。

上述のように構成し作用するトロイダル型無段変速機において、各アクチュエータ１０、１０の動きを各トラニオン７、７に伝達する部分の構造については、例えば、図７のようなものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
図７に示す従来の構造では、一対の支持板１１、１１に設けられた支持孔２９、２９内に、内側面にパワーローラ６を回転自在に支持したトラニオン７の両端部に互いに同心に設けられた枢軸９ａ、９ｂが、調心機能を有するラジアルニードル軸受３０、３０により支持されている。したがって、トラニオン７は、各枢軸９ａ、９ｂの軸方向（図７の上下方向）移動およびこれら各枢軸９ａ、９ｂを中心とする揺動変位自在である。そして、油圧式のアクチュエータ１０により、トラニオン７がロッド１７を介して各枢軸９ａ、９ｂの軸方向に駆動自在とされている。

このために、トラニオン７の一端部（図７の下端部）で枢軸９ａの中心部に設けられた雌ねじ部３２に、このロッド１７の中間部先端寄り部分に設けられた雄ねじ部３１が、螺合することにより、トラニオン７とロッド１７とが結合されている。このために、枢軸９ａの中心部に、有底の円孔３３がトラニオン７の一端部を軸方向に貫通しない状態で設けられている。すなわち、このトラニオン７は、パワーローラ６を支持するための支持板部３４の両端部に、それぞれがこの支持板部３４の内側面側（図７の右側）に向け突出した、一対の枢支壁部３５、３５が形成されている。各枢軸９ａ、９ｂは、これら両枢支壁部３５、３５の外側面（互いに反対側の側面）に、互いに同心に設けられている。

アクチュエータ１０は、ハウジング３８（図４、図６参照）内に固定されたシリンダボディ３９に設けられたシリンダ４０内に、ピストン１６が軸方向（図７の上下方向）の移動を自在に、油密に嵌装されることにより構成されている。このアクチュエータ１０は、シリンダ４０内でピストン１６により仕切られた一対の油圧室４１ａ、４１ｂ内への油圧の給排によりこのピストン１６が軸方向に変位し、ロッド１７を押し引きするように構成されている。このピストン１６の動きをこのロッド１７に伝達するために、このピストン１６の中心部に円筒部４２が設けられ、この円筒部４２にこのロッド１７が挿通されている。そして、雄ねじ部３１と雌ねじ部３２とが螺合され更に緊締された状態で、ロッド１７の基端部に設けられた外向フランジ状の鍔部４３と、一端側の枢軸９ａの端面との間に、円筒部４２が軸方向両側から挟持されている。この枢軸９ａの端面と円筒部４２の端面との間にはワッシャ４４が挟持されている。

また、トラニオン７の内部とロッド１７の中心部とに、潤滑油通路（潤滑油路）２７ａ、２７ｂが設けられて、パワーローラ６の回転支持部に潤滑油が供給自在とされている。このうちのロッド１７の中心部に設けた潤滑油通路２７ａの下流端は、このロッド１７の先端面（図７の上端面）に開口している。また、この潤滑油通路２７ａの上流端は、円筒部４２に形成された通油孔（潤滑油路）４６を介して、シリンダボディ３９内に設けられた、図示しない給油ポートに通じさせている。一方、トラニオン７の内部に設けられた潤滑油通路２７ｂの上流側半部は、枢支壁部３５内に、円孔３３の奥端部を横切る状態で形成されている。また、潤滑油通路２７ｂの下流側半部は、支持板部３４内に、枢軸９ａの軸方向に形成されている。これら潤滑油通路２７ｂの上流側半部と下流側半部とは、互いに連通して、下流端を潤滑油を必要とする部分に通じさせるととともに、加工後に不要となる開口がプラグ４７、４７により塞がれている。

特開２００５−５４９８０号公報 特開２００７−１０７５７１号公報

ところで、この従来のトロイダル型無段変速機では、一対の油圧室４１ａ、４１ｂと通油孔４６とがロッド１７の軸方向に沿って直列に設けられ、そしてシリンダボディ３９とピストン１６との間の隙間を油密に密封するシールとしては、一対の油圧室４１ａ、４１ｂを仕切るシール５１、５２、５３と、通油孔４６を仕切るシール５３、５４（シール５３は兼用）とが設けられている。
しかし、図８に示すように、油圧方向が変わり、ピストン１６の移動方向が変わるときに、シール５２が移動し、そのシール５２の移動中に油圧室４１ａと油圧室４１ｂとが連通してしまうという問題がある。一対の油圧室４１ａ、４１ｂを仕切るシール５２として単なるシールリングを用いる場合に特に問題である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、相対的に往復動する２つの部材の間の環状隙間を密封するシールを備え、当該シールの両側の２つの油圧室の油圧の圧力差により前記往復動が生じる往復摺動装置において、シールの密封性能の向上を図ることができる往復摺動装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の往復摺動装置は、相対的に往復動する２つの部材の間の環状隙間を密封するシールを備え、当該シールの両側の２つの油圧室の油圧の圧力差により前記往復動が生じる往復摺動装置であって、トロイダル型無段変速機のパワーローラの傾転角を制御する油圧駆動装置として用いられ、前記シールは複数個設けられ、これらのシールの間に前記油圧室より低圧の低圧油圧室が設けられ、前記低圧油圧室は、前記パワーローラの回転支持部を潤滑するための潤滑油路を構成していることを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、相対的に往復動する２つの部材の間の環状隙間を密封するシールが複数個設けられ、これらのシールの間に、これらのシールの両側の油圧室より低圧の低圧油圧室が設けられているので、これらのシールが往復摺動する（これらのシールの両側の油圧室の油圧の圧力差が反転する）ときにも、各シールに作用する油圧の圧力の方向が一定である（低圧油圧室側に向かう方向になる）ため、各シールに作用する圧力の反転が生じず、これらのシールからの漏れが無い。
また、トロイダル型無段変速機のパワーローラの傾転角を制御する油圧駆動装置として用いられるので、高い制御性能が求められるため、シールの密封性能が高いことがより有効となる。
さらに、低圧油圧室がパワーローラの回転支持部を潤滑するための潤滑油路を構成しているので、トロイダル型無段変速機の構成を簡略化することができる。

請求項２に記載の往復摺動装置は、請求項１に記載の発明において、前記シールは一方の前記部材に形成された環状のシール溝に装着されているとともに、このシール溝を形成する前記油圧室側の溝肩寸法が前記低圧油圧室側の溝肩寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、シール溝の低圧油圧室側のみでシールが密封するので、油圧室側の溝肩寸法が低圧油圧室側の溝肩寸法よりも小さく設定されていても、良好な密封性能を確保することができる。しかも、油圧室側の溝肩寸法が低圧油圧室側の溝肩寸法よりも小さく設定されているので、シールの装着が容易になる。

本発明の往復摺動装置によれば、相対的に往復動する２つの部材の間の環状隙間を密封するシールを複数個設け、これらのシールの間に、これらのシールの両側の油圧室より低圧の低圧油圧室を設けたので、これらのシールが往復摺動する（これらのシールの両側の油圧室の油圧の圧力差が反転する）ときにも、各シールに作用する油圧の圧力の方向を一定にすることができて、各シールに作用する圧力の反転が生じないため、これらのシールからの漏れを無くすることができる。

本発明の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機の油圧駆動装置を示す断面図である。 図１の部分拡大図である。 図１のシールの密封状態を説明するための図である。 従来から知られているトロイダル型無段変速機の一例を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 従来のトラニオンおよび油圧駆動装置を示す断面図である。 従来の油圧駆動装置の模式的断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機の油圧駆動装置の部分を示す断面図であり、図２は図１の部分拡大図であり、図３はシールの密封状態を説明するための図である。
なお、本発明の特徴は、油圧駆動装置にあり、その他の部分の構造および作用は、前述の図４〜図７に示した構造を含め、従来から広く知られているトロイダル型無段変速機と同様であるから、同等部分に関する図示および説明は省略し、以下、本発明の特徴部分および先に説明しなかった部分を中心に説明する。

油圧駆動装置１０Ａは、シリンダ４０Ａとピストン１６Ａとを備えている。シリンダ４０Ａは、ハウジング３８（図４、図６参照）内に固定されたシリンダボディ３９に設けられた円柱状の凹部６１がその開口部を概略円環状の蓋部材６２に塞がれることにより形成されている。蓋部材６２は、シリンダ４０Ａの開口部分に油密に嵌装されている。シリンダボディ３９（シリンダ４０Ａの内周面）と蓋部材６２との間の環状隙間を密封する密封部材として、シール６３が設けられている。シール６３は、合成樹脂製の円環板状のものであって、蓋部材６２の外周面に形成された円環板状のシール溝６３Ａに装着されている。蓋部材６２は、シリンダ４０Ａの開口部の内周面に装着された止め輪（抜け止め部材）６４により、シリンダ４０から抜け出るのを防止されている。

シリンダ４０Ａ内には、概略円環板状のピストン１６Ａが軸方向（図１の上下方向）の移動を自在に、油密に嵌装されている。シリンダボディ３９（シリンダ４０Ａの内周面）とピストン１６Ａの外周面との間の環状隙間を密封する密封部材として、ピストン１６Ａの外周面に、上下に間隔をおいて２個のシール６５、６６が設けられている。これらのシール６５、６６は、合成樹脂製の円環板状のものであって、ピストン１６Ａの外周面に上下に間隔をおいて形成された円環板状のシール溝６５Ａ、６６Ａに装着されている。
ピストン１６Ａの中心部には、両側に突出する小径の円筒部４２が形成されている。円筒部４２の上側部分および下側部分はそれぞれ、シリンダボディ３９内および蓋部材６２内に油密に嵌装されている。シリンダボディ３９と円筒部４２との間の環状隙間および蓋部材６２と円筒部４２との間の環状隙間を密封する密封部材としてそれぞれ、シール６７およびシール６８が設けられている。シール６７およびシール６８はそれぞれ、合成樹脂製の円環板状のものであって、円筒部４２の外周面に形成された円環板状のシール溝６７Ａおよびシール溝６８Ａに装着されている。

円筒部４２内には、ロッド１７Ａが嵌合状態で挿通されている。このロッド１７Ａは、トラニオン７の一端部で枢軸９ａの中心部に設けられた雌ねじ部３２に、このロッド１７の先端寄り部分に設けられた雄ねじ部３１が螺合することにより、トラニオン７に結合されている（図７参照）。そして、雄ねじ部３１と雌ねじ部３２とが螺合されて緊締された状態で、ロッド１７の基端部に設けられた外向フランジ状の鍔部４３Ａと、一端側の枢軸９ａの端面との間に、円筒部４２が軸方向両側から挟持されている。これにより、ピストン１６Ａとロッド１７Ａとトラニオン７とが一体化され、ピストン１６Ａの動きがロッド１７Ａを介してトラニオン７に伝達されるようになっている。

油圧駆動装置１０Ａは、シリンダ４０Ａ内でピストン１６Ａにより仕切られた一対の油圧室７１、７２内への油圧の給排によりこのピストン１６Ａが軸方向に変位し、ロッド１７Ａを押し引きするように構成されている。油圧室７１および油圧室７２はそれぞれ、シリンダ４０Ａ内でピストン１６Ａの上側および下側に形成されている。シリンダ４０Ａの内周面とピストン１６Ａの外周面との間の環状隙間を密封するシール６５と、シリンダボディ３９と円筒部４２の上側部分との間の環状隙間を密封するシール６８とは、油圧室７１と外部とを仕切り、油圧室７１から油が漏れるのを防止している。シリンダ４０Ａの内周面とピストン１６Ａの外周面との間の環状隙間を密封するシール６６と、シリンダ４０Ａの内周面と蓋部材６２の外周面との間の環状隙間を密封するシール６３と、蓋部材６２の内周面と円筒部４２の下側部分との間の環状隙間を密封するシール６８とは、油圧室７２と外部とを仕切り、油圧室７２から油が漏れるのを防止している。

また、ピストン１６Ａの外周面には、シール６５とシール６６との間に、円環状の凹部からなる低圧油圧室（潤滑油路）７５が形成されている。この低圧油圧室７５は、シリンダボディ３９に形成された潤滑油路７６に連通しており、この潤滑油路７６は油圧ポンプ等の潤滑油供給源に接続されている。また、ピストン１６Ａには、低圧油圧室７５から径方向内側に延びる複数個の潤滑油路７７が形成されている。
一方、トラニオン７の内部とロッド１７Ａの中心部とに、潤滑油路２７ａ、２７ｂが設けられており（図７参照）、このうちのロッド１７Ａの中心部に設けた潤滑油路２７ａの下流端は、このロッド１７の先端面に開口している。また、この潤滑油通路２７ａの上流側は複数個に分岐されてその各上流端は、ロッド１７Ａの長さ方向中央部の外周面に形成された円環状の潤滑油路２７ｃに連通している。この潤滑油路２７ｃは、ピストン１６Ａの潤滑油路７７に連通している。

油圧ポンプ等の潤滑油供給源から供給された潤滑油は、シリンダボディ３９の潤滑油路７６、ピストン１６Ａの低圧油圧室７５と潤滑油路７７、ロッド１７Ａの潤滑油路２７ｃと潤滑油路２ａ、およびトラニオンの潤滑油路２７ｂを通じて、パワーローラ６の回転支持部に供給されるようになっている。
このように、低圧油圧室７５は、パワーローラ６の回転支持部を潤滑するための潤滑油路として機能し、一方油圧駆動装置１０Ａは、トロイダル型無段変速機のパワーローラの傾転角を制御して、変速制御を行う変速制御ピストン装置として機能するので、低圧油圧室７５の油圧は、油圧駆動装置１０Ａの一対の油圧室７１、７２の油圧（変速制御圧）よりも低圧となっている。
また、上下の油圧室７１、７２と低圧油圧室７５とを密封しているシール６５，６６が装着されるシール溝６５Ａ、６６Ａを形成する溝肩の寸法は、油圧室７１、７２側の溝肩寸法が低圧油圧室７５側の溝肩寸法よりも小さく設定されている。

このように構成された油圧駆動装置１０Ａにあっては、図３に示すように、シリンダ４０内で往復動するピストン１６Ａの間の環状隙間を密封するシール６５、６６が２個設けられ、これらのシール６５、６６の間に、これらのシール６５、６６の両側の油圧室７１、７２より低圧の低圧油圧室７５が設けられているので、これらのシール６５、６６が往復摺動する（これらのシール６５、６６の両側の油圧室７１、７２の油圧の圧力差が反転する）ときにも、各シール６５、６６に作用する油圧の圧力の方向が一定である（低圧油圧室７５側に向かう方向になる）。このため、各シール６５、６６に作用する圧力の反転が生じないため、これらのシール６５、６６からの漏れを無くすることができる。

また、シール溝６５Ａ、６６Ａの低圧油圧室７５側のみでシールが密封するので、油圧室７１、７２側の溝肩寸法が低圧油圧室７５側の溝肩寸法よりも小さく設定されていても、良好な密封性能を確保することができる。さらに、油圧室７１、７２側の溝肩寸法が低圧油圧室７５側の溝肩寸法よりも小さく設定されているので、シール６５、６６の装着が容易である。
また、上述のようにシール６５、６６の密封性能が高いので、高い制御性能が求められるトロイダル型無段変速機のパワーローラの傾転角を制御する油圧駆動装置には特に有効である。
さらに、低圧油圧室７５がパワーローラ６の回転支持部（軸受部）を潤滑するための潤滑油路を兼ねているので、トロイダル型無段変速機の構成を簡略化することができる。

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のパワーローラの傾転角を制御する油圧駆動装置の他、相対的に往復動する２つの部材の間の環状隙間を密封するシールを備え、当該シールの両側の２つの油圧室の油圧の圧力差により前記往復動が生じる種々の往復摺動装置に適用することができる。

１０Ａ 油圧駆動装置（往復摺動装置）
１６Ａ ピストン
７１ 油圧室
７２ 油圧室
７５ 低圧油圧室（潤滑油路）
４０Ａ シリンダ
６５ シール
６５Ａ シール溝
６６ シール
６６Ａ シール溝

Claims (2)

1. 相対的に往復動する２つの部材の間の環状隙間を密封するシールを備え、当該シールの両側の２つの油圧室の油圧の圧力差により前記往復動が生じる往復摺動装置であって、
   トロイダル型無段変速機のパワーローラの傾転角を制御する油圧駆動装置として用いられ、
   前記シールは複数個設けられ、これらのシールの間に前記油圧室より低圧の低圧油圧室が設けられ、
   前記低圧油圧室は、前記パワーローラの回転支持部を潤滑するための潤滑油路を構成していることを特徴とする往復摺動装置。
2. 前記シールは一方の前記部材に形成された環状のシール溝に装着されているとともに、このシール溝を形成する前記油圧室側の溝肩寸法が前記低圧油圧室側の溝肩寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の往復摺動装置。

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