JP7126896B2 - 油圧キャンセル構造及び該油圧キャンセル構造を備えた無段変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧キャンセル構造及び該油圧キャンセル構造を備えた無段変速装置に関し、特に、油圧室に発生する遠心油圧を抑制する油圧キャンセル室を備えた油圧キャンセル構造に関する。

自動車等の車両に適用される無段変速装置は、一般に、入力軸に装着されるプライマリプーリと、出力軸に装着されるセカンダリプーリを備えており、各プーリは、回転軸に固定された固定シーブと、回転軸の軸方向に摺動可能な可動シーブとを備える。可動シーブの背面（すなわち、固定シーブと非対向の面）には、可動シーブに推力を与える油圧室が形成され、さらに油圧室の背面側には油圧室に発生する遠心油圧を抑制する油圧キャンセル室が形成される。

例えば、特許文献１には、無段変速装置のセカンダリプーリにおいて、回転軸の軸方向に摺動可能な可動シーブと、可動シーブに推力を与える油圧室に発生する遠心油圧を抑制する油圧キャンセル室とを備えた構造が記載されている。油圧キャンセル室は、油圧室を介在して可動シーブの背面側に形成されており、基端が可動シーブに固定されたシリンダ部材と、シリンダ部材の先端開口を塞ぐカバー部材とによって区画されている。カバー部材は、外周縁部がシリンダ部材の先端部の内周面に形成された環状溝部に嵌装されており、さらに、この環状溝部に嵌装された縮径可能なリング部材によって、シリンダ部材先端側への移動が規制されている。

このような油圧キャンセル室を有する無段変速装置では、油圧キャンセル室内の油圧が高くなった場合に、油圧キャンセル室を区画している各部材間の隙間から作動油を外部へ排出することで、油圧キャンセル室内の油圧を油圧室とバランスさせるのに適した油圧に保持している。

特開２０１０－２４２８８５号公報

一般に、極低温環境下では作動油の粘性が高くなることから、油圧キャンセル室の隙間から作動油が外部へ排出され難くなる。

特許文献１に記載の油圧キャンセル室を有する無段変速装置では、極低温環境下において回転軸の回転数を高くすると、油圧キャンセル室内の作動油がシリンダ部材とカバー部材との間の隙間からシリンダ部材の環状溝部内へ流れ込み、リング部材が高い油圧で縮径方向へ加圧されることで、リング部材が縮径して溝部から外れるおそれがあった。リング部材が外れると、カバー部材の移動規制効果が得られなくなり、カバー部材が適切に保持できないおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、極低温環境下において、油圧キャンセル室を区画するカバー部材の移動を規制するリング部材の外れを防止することができる油圧キャンセル構造及び該油圧キャンセル構造を備えた無段変速装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態の油圧キャンセル構造は、回転軸の軸方向に摺動可能な可動体と、該可動体に基端が取り付けられて前記軸方向に延びる筒状のシリンダ部材と、該シリンダ部材の先端部内周面に嵌装され、前記シリンダ部材の先端開口を塞ぐカバー部材と、前記シリンダ部材及び前記カバー部材により区画され、前記シリンダ部材内に形成された前記可動体に推力を与える油圧室に発生する遠心油圧を抑制する油圧キャンセル室と、前記シリンダ部材の先端部内周面に形成された環状の溝部に嵌装され、前記カバー部材の前記シリンダ部材先端側への移動を規制する拡縮径可能なリング部材と、を備え、前記溝部にシリンダ壁を貫通する貫通孔が形成されており、前記貫通孔は、前記溝部において前記リング部材が当接する底面及び／又は側面に形成され、前記リング部材によって閉鎖されることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態は、前記油圧キャンセル構造において、前記貫通孔は、作動油によって前記リング部材が縮径方向に加圧されると開口することを特徴とする。

この構成によれば、極低温環境下において回転軸の回転数が高くなり、油圧キャンセル室内の作動油がシリンダ部材とカバー部材との隙間からシリンダ部材の溝部に入り込んだ際に、作動油を貫通孔からシリンダ部材の外部へ排出することができる。これにより、溝部に入り込んだ作動油に押圧されてリング部材が縮径されることを防止することができ、その結果、リング部材の拡径状態を保持してリング部材の外れを防止することができる。

この構成によれば、作動油の粘性が低くなる高温環境下等において、溝部に形成された貫通孔をリング部材で塞ぐことができるので、高温時に油圧キャンセル室内の作動油が貫通孔から排出されることを防止し、油量を適切に調節することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記油圧キャンセル構造において、前記貫通孔は、前記溝部の周方向に間隔をあけて複数形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、油圧キャンセル室の周方向において、作動油を均一的に外部へ排出することができる。

また、本発明の一実施形態の無段変速装置は、前記油圧キャンセル構造を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、油圧キャンセル室を備えた無段変速装置において、極低温環境下において回転軸の回転数が高くなって、作動油が油圧キャンセル室を構成しているシリンダ部材の溝部に入り込んだ際に、溝部に形成された貫通孔から作動油をキャンセル室の外部へ排出することができる。これにより、溝部に入り込んだ作動油によってリング部材が縮径されることを防止することができるので、リング部材の拡径状態を保持してリング部材の外れを防止することができる。

本発明に係る油圧キャンセル構造及び該油圧キャンセル構造を備えた無段変速装置によれば、極低温環境下において回転軸の回転数を上げた際に、油圧キャンセル室を構成しているシリンダ部材の溝部に形成された貫通孔から作動油を外部へ排出し、溝部に嵌装されたリング部材の外れを防止することができる。

本発明の一実施の形態である油圧キャンセル構造を備えた無段変速装置を示すスケルトン図。 セカンダリプーリを示す断面図。 図２のＩＩＩで囲む領域の拡大断面図であり、（ａ）は貫通孔が閉鎖された状態、（ｂ）は貫通孔が開放された状態を示す。 貫通孔の形状の例を示す一部断面斜視図。 シリンダ部材の先端部の変形例を示す要部拡大断面図。

（第１の実施の形態）
本発明の一実施の形態である油圧キャンセル構造を備えた無段変速装置を示すスケルトン図である。無段変速装置１０は、エンジン１１により駆動されるクランク軸１２と、トルクコンバータ４０及び前後進切換機構５０を介してクランク軸１２の動力が伝達される無段変速機構１３とを備える。

無段変速機構１３は、前後進切換機構５０に連結される入力側のプーリ軸であるプライマリ軸１４と、プライマリ軸１４と平行に配設された出力側のプーリ軸であるセカンダリ軸（回転軸）１５とを備える。プライマリ軸１４には、プライマリプーリ２０が設けられ、セカンダリ軸１５には、セカンダリプーリ３０が設けられる。プライマリプーリ２０とセカンダリプーリ３０とには、動力伝達ベルト２９が巻き掛けられている。セカンダリ軸１５と駆動輪１８との間には、減速機構１６と、差動機構１７とが設けられる。

トルクコンバータ４０は、クランク軸１２にフロントカバー４１を介して連結されるポンプインペラ４２と、ポンプインペラ４２に対向してタービン軸４３連結されるタービンライナ４４を備える。トルクコンバータ４０内には作動油が供給されており、トルクコンバータ４０は作動油を介してポンプインペラ４２らタービンライナ４４にエンジン動力を伝達する。また、トルクコンバータ４０には、エンジン動力の伝達効率を向上させるため、クランク軸１２とタービン軸４３とを直結するロックアップクラッチ４５が設けられている。

前後進切換機構５０は、ダブルピニオン式の遊星歯車列５１と、前進用クラッチ５２と、後退用ブレーキ５３とを備え、前進用クラッチ５２や後退用ブレーキ５３を制御することでエンジン１１の動力の伝達経路を切り換え可能に構成されている。具体的には、前進用クラッチ５２及び後退用ブレーキ５３を共に解放することで、タービン軸４３とプライマリ軸１４とを切り離すことが可能であり、後退用ブレーキ５３を開放して前進用クラッチ５２を締結することで、タービン軸４３の回転をプライマリプーリ２０に伝達することが可能となる。また、前進用クラッチ５２を開放して後退用ブレーキ５３を締結することで、タービン軸４３の回転を逆転してプライマリプーリ２０に伝達することが可能となる。

無段変速機構１３のプライマリプーリ２０は、プライマリ軸１４に固定される固定シーブ２１と、固定シーブ２１と対向配置され、プライマリ軸１４の軸方向に摺動可能な可動体である可動シーブ２２とを備える。プライマリ軸１４は、ケース７０に設けられた軸受７１，７２を介して回転自在に支持されている。可動シーブ２２の背面側、すなわち、固定シーブ２１との非対向面側には、プライマリ軸１４を囲み、基端が可動シーブ２２に取付けられてプライマリ軸１４の軸方向に延びる円筒状のシリンダ部材２５が設けられている。なお、シリンダ部材２５は、可動シーブ２２と一体に形成することができる。

また、プライマリ軸１４には、シリンダ部材２５の内部を区画するとともに、シリンダ部材２５の内周面に摺動自在に接触する隔壁部材２４が固定されている。この隔壁部材２４と、シリンダ部材２５と、可動シーブ２２の背面とにより、油圧室Ｐ１が区画される。油圧室Ｐ１には、プライマリ軸１４内を通る作動油路から作動油が供給され、油圧室Ｐ１内の作動油の状態を制御することで可動シーブ２２に軸方向の推力が与えられ、可動シーブ２２を軸方向に摺動させることができる。これにより、プライマリプーリ２０の溝幅を変化することが可能となる。なお、油圧室Ｐ１及び後述するセカンダリプーリ３０の油圧室Ｓ１に作動油を供給するためのオイルポンプ１９は、エンジン１１により駆動することができる。

シリンダ部材２５の先端部２５ａにはフランジ部が形成されており、この先端部２５ａの内周面にはシリンダ部材２５の先端開口を塞ぐカバー部材２６が嵌装されている。カバー部材２６は、中央部に開口を有するディスク状であって、この中央部開口をプライマリ軸１４が貫通している。カバー部材２６の外周縁部は、シリンダ部材２５の先端部２５ａの内周面に形成された環状の溝部に嵌装されており、この溝部に嵌装された縮拡径可能なリング部材によってシリンダ部材２５の先端側への移動が規制されている。また、カバー部材２６と、シリンダ部材２５と、隔壁部材２４とにより、油圧室Ｐ１に隣接して油圧キャンセル室Ｐ２が区画される。油圧キャンセル室Ｐ２には、プライマリ軸１４内を通る作動油路から作動油が供給され、この作動油により、可動シーブ２２が回転した際に油圧室Ｐ１に発生する遠心油圧を抑制するための遠心油圧を発生させる。

図１及び図２に示すように、無段変速機構１３のセカンダリプーリ３０は、セカンダリ軸１５に固定される固定シーブ３１と、固定シーブ３１と対向配置され、セカンダリ軸１５の軸方向に摺動可能な可動体である可動シーブ３２とを備える。なお、図２では、可動シーブ３２の移動状態を理解しやすいように、セカンダリ軸１５の上方側において、可動シーブ３２が固定シーブ３１から離れた状態、セカンダリ軸１５の下方側において、可動シーブ３２が固定シーブ３１に接近した状態をそれぞれ示している。セカンダリ軸１５は、ケース７０に設けられた軸受７３，７４を介して回転自在に支持されている。可動シーブ３２の背面側（固定シーブ３１との非対向面側）には、セカンダリ軸１５を囲み、基端３５ｂが可動シーブ３２に取付けられてセカンダリ軸１５の軸方向に延びる円筒状のシリンダ部材３５が設けられている。なお、本実施の形態のシリンダ部材３５は、可動シーブ３２と一体に形成されている。

セカンダリ軸１５には、シリンダ部材３５の内部を区画するとともに、シリンダ部材３５の内周面に摺動自在に接触する隔壁部材３４が固定されている。この隔壁部材３４と、シリンダ部材３５と、可動シーブ３２の背面とにより、油圧室Ｓ１が区画される。油圧室Ｓ１には、セカンダリ軸１５内を通る作動油路７５から作動油が供給され、油圧室Ｓ１内の作動油の状態を制御することで可動シーブ３２に軸方向の推力が与えられ、可動シーブ３２を軸方向に摺動させることができ、これにより、セカンダリプーリ３０の溝幅を変化することが可能となる。また、上述のように、プライマリプーリ２０及びセカンダリプーリ３０の溝幅を変化させて、動力伝達ベルト２９の巻き付け径を変化させることにより、無段変速機構１３をロー（Ｌｏｗ）からハイ（Ｈｉｇｈｔ）まで変速比を無段階に制御することが可能となる。

シリンダ部材３５の先端部３５ａにはフランジ部が形成されており、この先端部３５ａの内周面にはシリンダ部材３５の先端開口を塞ぐカバー部材３６が嵌装されている。カバー部材３６は、中央部に開口を有するディスク状であって、この中央部開口をセカンダリ軸１５が貫通している。また、カバー部材３６と、シリンダ部材３５と、隔壁部材３４とにより、油圧室Ｓ１に隣接して油圧キャンセル室Ｓ２が区画される。油圧キャンセル室Ｓ２には、セカンダリ軸１５内を通って油圧キャンセル室Ｓ２まで連通する作動油路７６，７７から作動油が供給され、この作動油により、可動シーブ３２が回転した際に油圧室Ｓ１に発生する遠心油圧を抑制するための遠心油圧を発生させる。

図２及び図３（ａ）に示すように、カバー部材３６の外周縁部は、シリンダ部材３５の先端部３５ａの内周面に形成された径方向外側に凹となる環状の溝部３９に嵌装されており、この溝部３９に嵌装された縮拡径可能なリング部材３７によって軸方向の移動、すなわち、シリンダ部材３５の先端側への移動が規制されている。リング部材３７としては、例えば、Ｃ型リングであるスナップリングを用いることができる。

シリンダ部材３５の溝部３９には、シリンダ壁を貫通する貫通孔６０が形成されている。貫通孔６０は溝部３９の底面に形成されており、本実施の形態では図４（ａ）に示すように、略円形の開口を有し、溝部３９の周方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、貫通孔６０は溝部３９に少なくとも一つ形成されていればよいが、溝部３９の周方向に等間隔で複数形成されていることが好ましい。また、貫通孔６０の開口形状は円形に限られず、例えば、図４（ｂ）に示すように周方向に長い楕円形状やスリット形状にすることができる。

貫通孔６０は、溝部３９においてリング部材３７の外周面が当接する底面に形成されることが好ましく、図２に示すように、貫通孔６０の幅Ｗ（すなわち、貫通孔６０の円形開口の直径）はリング部材３７の厚さｔよりも小さく、拡径状態で溝部３９に当接したリング部材３７によって貫通孔６０が閉鎖された状態であることが好ましい。

次に、上述した油圧キャンセル構造において、油圧キャンセル室Ｓ２から排出される作動油の流れについて説明する。

図３（ａ）に示すように、作動油の粘性が高くなる極低温環境下において、セカンダリ軸１５の回転数が高くなると、作動油が油圧キャンセル室Ｓ２を構成しているシリンダ部材３５とカバー部材３６との間の隙間からの溝部３９に入り込み、この作動油によってリング部材３７が縮径方向に加圧される。リング部材３７が僅かに縮径すると、図３（ｂ）に示すように、溝部３９に形成した貫通孔６０が開口状態となり、この貫通孔６０からシリンダ部材３５の外部へ作動油が排出される。このように、貫通孔６０から作動油を積極的に外部へ排出することにより、溝部３９内に作動油が留まることを防止し、その結果、リング部材３７の縮径変形を抑止することができる。これにより、リング部材３７は所要の拡径状態を保持することができ、溝部３９から外れることが防止される。また、貫通孔６０を周方向に間隔をあけて複数設けているので、油圧キャンセル室Ｓ２の周方向において、作動油を均一的に外部へ排出することができる。

また、低温環境下よりも作動油の粘性が低くなる高温環境下では、作動油が油圧キャンセル室Ｓ２を区画する部材間の隙間から外部へ排出されやすくなる。本実施の形態では、貫通孔６０を溝部３９においてリング部材３７が当接する面に形成しているので、高温環境下ではリング部材３７によって貫通孔６０を閉鎖して、例えば、カバー部材３６とリング部材３７との間の隙間等から作動油を排出させることができる。これにより、高温時に油圧キャンセル室Ｓ２内の作動油が貫通孔６０から過剰に排出されることを防止して、油量を適切に調節することができる。

なお、貫通孔６０の形成位置は、溝部３９の底面に限られない。例えば、図３（ｂ）に仮想線で示す貫通孔６２のように、溝部３９においてリング部材３７が当接する側面に形成してもよい。かかる場合には、リング部材３７が僅かに縮径した際に貫通孔６２が開放状態となるように、溝部３９の底面に近い側面に形成することが好ましい。さらに、仮想線で示す貫通孔６３のように、溝部３９の底面と側面との境界部分に形成してもよい。また、形成位置の異なる貫通孔６０，６２，６３を組み合わせて採用してもよい。

なお、上述の実施の形態では、セカンダリプーリ３０において、シリンダ部材３５の溝部３９に貫通孔６０を形成した油圧キャンセル構造について説明したが、このような貫通孔を有する油圧キャンセル構造をプライマリプーリ２０のキャンセル油室Ｐ２を構成するシリンダ部材２５、カバー部材２６及びリング部材に適用してもよい。

（変形例）
図５は、シリンダ部材３５の先端部３５ａの変形例を示す要部拡大断面図である。本変形例では、シリンダ部材３５の先端フランジ部において、カバー部材３６が嵌装される環状溝部３８とは別に、リング部材３７用の環状の溝部３９が形成されている。また、貫通孔６０は、リング部材３７用の溝部３９の底面に形成されている。このように、カバー部材３６とリング部材３７とは個別の溝部３８，３９に嵌装されていてもよい。また、貫通孔の位置は溝部３９の底面に限られず、仮想線で示す貫通孔６４及び６５のように、溝部３９の側面や側面と底面との境界部分に形成されていてもよい。

なお、本発明は上述した実施の形態や変形例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本発明の無段変速装置は、動力伝達ベルト２９が巻装されるプライマリプーリ２０及びセカンダリプーリ３０のうち、少なくとも一方のプーリに設けられる油圧キャンセル構造において、リング部材が嵌装されるシリンダ部材の溝部に貫通孔を形成したものであればよい。また、例えば、本発明の油圧キャンセル構造は、無段変速装置に適用されるものに限られず、その他の装置や機器に適用されるものであってもよい。

１０ 無段変速装置
１３ 無段変速機構
１４ プライマリ軸
１５ セカンダリ軸
２０ プライマリプーリ
３０ セカンダリプーリ
２１，３１ 固定シーブ
２２，３２ 可動シーブ
２５，３５ シリンダ部材
２６，３６ カバー部材
３７ リング部材
３９ 溝部
６０，６２，６３，６４，６５ 貫通孔
Ｐ１，Ｓ１ 油圧室
Ｐ２，Ｓ２ 油圧キャンセル室

Claims (4)

1. 回転軸の軸方向に摺動可能な可動体と、
   該可動体に基端が取り付けられて前記軸方向に延びる筒状のシリンダ部材と、
   該シリンダ部材の先端部内周面に嵌装され、前記シリンダ部材の先端開口を塞ぐカバー部材と、
   前記シリンダ部材及び前記カバー部材により区画され、前記シリンダ部材内に形成された前記可動体に推力を与える油圧室に発生する遠心油圧を抑制する油圧キャンセル室と、
   前記シリンダ部材の先端部内周面に形成された環状の溝部に嵌装され、前記カバー部材の前記シリンダ部材先端側への移動を規制する拡縮径可能なリング部材と、を備え、
   前記溝部にシリンダ壁を貫通する貫通孔が形成されており、
   前記貫通孔は、前記溝部において前記リング部材が当接する底面及び／又は側面に形成され、前記リング部材によって閉鎖されることを特徴とする油圧キャンセル構造。
2. 前記貫通孔は、作動油によって前記リング部材が縮径方向に加圧されると開口することを特徴とする請求項１に記載の油圧キャンセル構造。
3. 前記貫通孔は、前記溝部の周方向に間隔をあけて複数形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧キャンセル構造。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の油圧キャンセル構造を備えた無段変速装置。

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