JP2007002928A - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】 動力損失を低く抑えられるダブルピストン型の押圧装置３１ｂを備えた構造で、フレッチング摩耗の発生を防止できる構造を実現する。
【解決手段】 第一ピストン３３ｂの片側面外径寄り部分と、入力側ディスク１０ａの外側面外径寄り部分に設けた第二シリンダハウジング３６の先端縁との当接部に、フレッチング摩耗防止の為のシム板７０を挟持する。この構成により、この当接部にフレッチング摩耗が発生するのを防止して、上記押圧装置３１ｂ部分の油密性能が悪化したり、トロイダル型無段変速機１の変速動作が不良になる事を防止する。
【選択図】 図１

Description

この発明に係るトロイダル型無段変速機は、単独で、或は遊星歯車式変速機等の他の変速機と組み合わされ、自動車用自動変速装置として、或はポンプ等の各種産業機械の運転速度を調節する為の変速装置として利用する。

自動車用変速機としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、例えば非特許文献１、２に記載される等により従来から広く知られ、又、一部で実施されている。又、変速比の変動幅をより大きくすべく、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置も、例えば特許文献１に記載される等により従来から広く知られている。トロイダル型無段変速機の場合、入力側、出力側両ディスクの内側面と各パワーローラの周面との転がり接触部（トラクション部）の面圧を確保する為に、上記両ディスク同士を押し付け合う為の押圧装置が必要になる。この様な押圧装置として従来実施されているものは、機械式のローディングカム装置であった。この様なローディングカム装置は、簡単に構成できる代わりに、押圧力の調節は、伝達すべきトルクの大きさに応じてしか行なわれない。従って、トロイダル型無段変速機の伝達効率及び耐久性向上の面からは、改良の余地がある。この様な事情に鑑みて、上記押圧装置を油圧式とする事が、上記特許文献１の他、特許文献２〜６に記載される等により、やはり従来から広く知られている。

図６〜８は、従来構造の１例として、上記特許文献１に記載された無段変速装置を示している。この無段変速装置は、本発明の対象となるトロイダル型無段変速機１と、遊星歯車式変速機２とを組み合わせて成り、入力軸３と出力軸４とを有する。図示の例では、これら入力軸３と出力軸４との間に、上記トロイダル型無段変速機１の入力回転軸５と伝達軸６とを、これら両軸３、４と同心に設けている。そして、上記遊星歯車式変速機２のうちの前段ユニット７と中段ユニット８とを上記入力回転軸５と上記伝達軸６との間に掛け渡す状態で、後段ユニット９をこの伝達軸６と上記出力軸４との間に掛け渡す状態で、それぞれ設けている。

上記トロイダル型無段変速機１は、１対の入力側ディスク１０ａ、１０ｂと、一体型の出力側ディスク１１と、複数のパワーローラ１２、１２とを備える。このうちの一方（図６の左方）の入力側ディスク１０ａが特許請求の範囲に記載した第一ディスクに、上記出力側ディスク１１が同じく第二ディスクに、それぞれ相当する。そして、上記１対の入力側ディスク１０ａ、１０ｂは、上記入力回転軸５を介して互いに同心に、且つ、同期した回転を自在として結合されている。又、上記出力側ディスク１１は、上記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂ同士の間に、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂと同心に、且つ、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂに対する相対回転を自在として支持されている。更に、上記各パワーローラ１２、１２は、上記出力側ディスク１１の軸方向両側面と上記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面との間に、それぞれ複数個（本例の場合は２個）ずつ挟持されている。そして、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの回転に伴って回転しつつ、これら両入力側ディスク１０ａ、１０ｂから上記出力側ディスク１１に動力を伝達する。

上記出力側ディスク１１はその軸方向両端部を、ケーシング１３内に、それぞれ１対ずつの支柱１４、１４と、スラストアンギュラ玉軸受である転がり軸受１５、１５とにより、回転自在に支持している。又、上記両支柱１４、１４の両端部近傍に設けた、各支持ポスト部１６ａ、１６ｂのうち、下側の支持ポスト部１６ａ、１６ａに、１対の支持板１７ａ、１７ｂのうちの下側の支持板１７ａを支持している。又、上側の支持ポスト部１６ｂ、１６ｂに、上記１対の支持板１７ａ、１７ｂのうちの上側の支持板１７ｂを支持している。

この様にして設けた上記両支持板１７ａ、１７ｂ同士の間には、それぞれが特許請求の範囲に記載した支持部材に相当する複数のトラニオン１８、１８の両端部に互いに同心に設けられた枢軸１９、１９を、揺動及び軸方向（図６〜７の上下方向）の変位を可能に支持している。そして、上記各トラニオン１８、１８の内側面（互いに対向する面）に前記各パワーローラ１２、１２を、それぞれ支持軸２０、２０並びに複数組の転がり軸受を介して、回転並びに前記入力回転軸５の軸方向に関する若干の変位を自在に支持している。そして、上記各パワーローラ１２、１２の周面２１と、上記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの入力側面２２、２２及び上記出力側ディスク１１の出力側面２３、２３とを転がり接触させている。

前記トロイダル型無段変速機１に変速動作を行なわせる際には、上記両支柱１４、１４の下端部を結合固定したアクチュエータボディー２４に内蔵した、各油圧式のアクチュエータ２５、２５により、上記各トラニオン１８、１８を上記各枢軸１９、１９の軸方向に変位させる。この結果、上記各面２１、２２、２３同士の転がり接触部でサイドスリップが発生し、上記各トラニオン１８、１８が上記各枢軸１９、１９を中心として揺動する。そして、上記各ディスク１０ａ、１０ｂ、１１の径方向に関する、上記各転がり接触部の位置が変化し、上記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂと上記出力側ディスク１１との間の変速比が変化する。尚、上記各アクチュエータ２５、２５への圧油の給排は、上記アクチュエータボディー２４の下方に設けたバルブボディー２６に内蔵した制御弁の切換により行なう。

又、図示の無段変速装置の場合、前記入力回転軸５の基端部（図６の左端部）を図示しないエンジンのクランクシャフトに、前記入力軸３を介して結合し、このクランクシャフトにより上記入力回転軸５を回転駆動する様にしている。この為に、上記入力軸３側に設けた係合突片２７、２７と、上記入力回転軸５の基端部外周面に形成した、特許請求の範囲に記載したスラスト荷重支承部である鍔部２８に形成した係合凹部２９、２９とを凹凸係合させている。

又、上記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂの軸方向片側面（入力側面２２、２２）及び上記出力側ディスク１１の軸方向両側面（出力側面２３、２３）と前記各パワーローラ１２、１２の周面２１、２１との転がり接触部（トラクション部）に適正な面圧を付与する。この為に、上記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂのうちの基端寄り（図６の左寄り）の入力側ディスク１０ａを上記入力回転軸５に対し、ボールスプライン３０により、同期した回転を確保しつつ、軸方向の変位を可能に支持している。そして、上記入力回転軸５の基端部と上記入力側ディスク１０ａとの間に、油圧式の押圧装置３１を設けている。この押圧装置３１は、１対のピストンを力の伝達方向に関して互いに並列に配置した、所謂ダブルピストン型と呼ばれる構造を有する。この様な押圧装置３１は、図８に詳示する様に、第一シリンダハウジング３２と、第一ピストン３３と、第一油圧室３４と、第一圧油給排路３５と、第二シリンダハウジング３６と、第二ピストン３７と、第二油圧室３８と、第二圧油給排路３９とを備える。

このうちの第一シリンダハウジング３２は、底板部４０及び円筒部４１を備えた丸鉢状（シャーレ状）で、上記入力回転軸５の基端部に、油密を確保できる様に、締り嵌めで外嵌している。又、この状態で、上記底板部４０の外側面内径寄り部分を上記鍔部２８に突き当て、上記第一シリンダハウジング３２が上記入力側ディスク１０ａから遠ざかる方向に変位しない様にしている。同時に、上記第一油圧室３４内への圧油送り込みに伴って上記第一シリンダハウジング３２に図６、８の左向きに加わるスラスト力を、上記入力回転軸５に伝達自在としている。

又、上記第一ピストン３３は、全体を円輪状に形成されており、上述の様な第一シリンダハウジング３２を構成する上記円筒部４１の内周面と、上記入力回転軸５の基端寄り中間部外周面との間に、軸方向（図６、８の左右方向）の変位を可能に、油密に嵌装している。この為に、上記第一ピストン３３の内周縁と上記入力回転軸５の外周面との間に第一内径側シールリング４２を、この第一ピストン３３の外周縁と上記円筒部４１の内周面との間に第一外径側シールリング４３を、それぞれ設けている。上記第一油圧室３４は、この様に組み合わされた、上記第一シリンダハウジング３２と上記第一ピストン３３との間に設けられている。そして、上記入力回転軸５の基端寄り部分で上記第一油圧室３４の内径側に対向する部分に設けた、前記第一圧油給排路３５により、この第一油圧室３４内に圧油を給排自在としている。

又、前記第二シリンダハウジング３６は、円筒状で、上記入力側ディスク１０ａの外周縁部に、この入力側ディスク１０ａの外側面側（図６、８の左側）に突出する状態で設けられている。図示の例では、上記第二シリンダハウジング３６を上記入力側ディスク１０ａの外側面の外周縁部に、この入力側ディスク１０ａと一体に形成している。前記第二ピストン３７は、断面Ｌ字形で全体を円輪状に形成されており、上記入力回転軸５の中間部に油密に外嵌した状態で、上述の様な第二シリンダハウジング３６の内径側に油密に、且つ、この第二シリンダハウジング３６に対する軸方向の変位を可能に嵌装している。この為に、上記第二ピストン３７の内周縁部に形成した円筒部４４を上記入力回転軸５の中間部に締り嵌めで外嵌すると共に、この円筒部４４の軸方向一端部をこの入力回転軸５の中間部に形成した段差部４５に突き当てている。

又、上記円筒部４４の外周面と上記入力側ディスク１０ａの内周面との間に第二内径側シールリング４６を、上記第二ピストン３７の外周縁と上記第二シリンダハウジング３６の内周面との間に第二外径側シールリング４７を、それぞれ設けている。前記第二油圧室３８は、上記第二シリンダハウジング３６の内径側で、上記入力側ディスク１０ａの外側面と上記第二ピストン３７との間に設けられている。そして、上記入力回転軸５の中間部で上記第二油圧室３８の内径側に対向する部分に設けた、前記第二圧油給排路３９により、この第二油圧室３８内に圧油を給排自在としている。尚、上記第二シリンダハウジング３６の先端縁は、上記第一ピストン３３に突き当てている。

尚、上記第二圧油給排路３９と上記第一圧油給排路３５とは、上記入力回転軸５の中心孔４８と図示しない油圧制御弁とを介して、前記ケーシング１３の隔壁部４９内に設けた給油ポンプ（図示省略）の吐出口に通じている。前記トロイダル型無段変速機１の運転時には、上記油圧制御弁の切換に基づいて、前記第一油圧室３４と上記第二油圧室３８とに、所定圧の圧油を送り込む。そして、これら両油圧室３４、３８内に、これら両油圧室３４、３８の軸方向寸法が増大する方向の力を惹起させる。これら両油圧室３４、３８部分で発生した力は、何れも、上記入力側ディスク１０ａを前記出力側ディスク１１に向け押圧すると共に、上記入力回転軸５を基端側（図６、８の左側）に引っ張り、他方の入力側ディスク１０ｂを上記出力側ディスク１１に押圧する方向の力として加わる。この為、前記押圧装置３１の外径を小さく抑えつつ、上記両入力側ディスク１０ａ、１０ｂを上記出力側ディスク１１に押圧する力を大きくできる。或は、必要とする押圧力を得る為に必要とする油圧を低く抑えられる為、上記給油ポンプの駆動に要する動力を低く抑えて、この給油ポンプを駆動する事に伴う動力損失を低く抑えられる。

尚、上記第一油圧室３４内に、前記第一シリンダハウジング３２と前記第一ピストン３３とに互いに離れる方向の弾性力を付与する予圧ばね５０を設けて、上記各油圧室３４、３８内に油圧が導入されていない状態でも、前記各トラクション部に動力伝達の為に必要な最低限以上の押し付け力を付与すると共に、同じく圧油が供給されない状態で構成部材同士ががたつくのを防止している。

又、上記出力側ディスク１１に、中空回転軸５１の基端部（図６の左端部）をスプライン係合させている。そして、この中空回転軸５１を、エンジンから遠い側（図６の右側）の入力側ディスク１０ｂの内側に挿通して、上記出力側ディスク１１の回転力を取り出し自在としている。更に、上記中空回転軸５１の先端部（図６の右端部）で上記入力側ディスク１０ｂの外側面から突出した部分に、前記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７を構成する為の、第一太陽歯車５２を固設している。

一方、前記入力回転軸５の先端部（図６の右端部）で上記中空回転軸５１から突出した部分と上記入力側ディスク１０ｂとの間に、第一キャリア５３を掛け渡す様に設けて、この入力側ディスク１０ｂと上記入力回転軸５とが、互いに同期して回転する様にしている。そして、上記第一キャリア５３の軸方向両側面の円周方向等間隔位置（一般的には３〜４個所位置）に、それぞれがダブルピニオン型である上記遊星歯車式変速機２の前段ユニット７及び前記中段ユニット８を構成する為の遊星歯車５４〜５６を、回転自在に支持している。更に、上記第一キャリア５３の片半部（図６の右半部）周囲に第一リング歯車５７を、回転自在に支持している。

上記各遊星歯車５４〜５６のうち、前記トロイダル型無段変速機１寄り（図６の左寄り）で上記第一キャリア５３の径方向に関して内側に設けた遊星歯車５４は、上記第一太陽歯車５２に噛合している。又、上記トロイダル型無段変速機１から遠い側（図６の右側）で上記第一キャリア５３の径方向に関して内側に設けた遊星歯車５５は、前記伝達軸６の基端部（図６の左端部）に固設した、第二太陽歯車５８に噛合している。又、上記第一キャリア５３の径方向に関して外側に設けた、残りの遊星歯車５６は、上記内側に設けた遊星歯車５４、５５よりも軸方向寸法を大きくして、これら両遊星歯車５４、５５に噛合させている。更に、上記残りの遊星歯車５６と上記第一リング歯車５７とを、互いに噛合させている。

一方、前記後段ユニット９を構成する為の第二キャリア５９を、前記出力軸４の基端部（図６の左端部）に結合固定している。そして、この第二キャリア５９と上記第一リング歯車５７とを、低速用クラッチ６０を介して結合している。又、上記伝達軸６の先端寄り（図６の右端寄り）部分に第三太陽歯車６１を固設している。又、この第三太陽歯車６１の周囲に、第二リング歯車６２を配置し、この第二リング歯車６２と前記ケーシング１３等の固定の部分との間に、高速用クラッチ６３を設けている。更に、上記第二リング歯車６２と上記第三太陽歯車６１との間に配置した複数組の遊星歯車６４、６５を、上記第二キャリア５９に回転自在に支持している。これら各遊星歯車６４、６５は、互いに噛合すると共に、上記第二キャリア５９の径方向に関して内側に設けた遊星歯車６４を上記第三太陽歯車６１に、同じく外側に設けた遊星歯車６５を上記第二リング歯車６２に、それぞれ噛合している。

上述の様に構成する無段変速装置の場合、入力回転軸５から１対の入力側ディスク１０ａ、１０ｂ、各パワーローラ１２、１２を介して一体型の出力側ディスク１１に伝わった動力は、前記中空回転軸５１を通じて取り出される。そして、前記低速用クラッチ６０を接続し、上記高速用クラッチ６３の接続を断った状態では、前記トロイダル型無段変速機１の変速比を変える事により、上記入力回転軸５の回転速度を一定にしたまま、前記出力軸４の回転速度を、停止状態を挟んで正転、逆転に変換自在となる。

即ち、この状態では、上記入力回転軸５と共に正方向に回転する第一キャリア５３と、上記中空回転軸５１と共に逆方向に回転する前記第一太陽歯車５２との差動成分が、前記第一リング歯車５７から、上記低速用クラッチ６０、上記第二キャリア５９を介して、上記出力軸４に伝達される。この状態では、上記トロイダル型無段変速機１の変速比を所定値にする事で上記出力軸４を停止させられる他、このトロイダル型無段変速機１の変速比を上記所定値から増速側に変化させる事により上記出力軸４を、車両を後退させる方向に回転させられる。これに対して、上記トロイダル型無段変速機１の変速比を上記所定値から減速側に変化させる事により上記出力軸４を、車両を前進させる方向に回転させられる。

これに対して、上記高速用クラッチ６３を接続し、上記低速用クラッチ６０の接続を断った状態では、上記出力側ディスク１１の回転が、上記中空回転軸５１、前記遊星歯車式変速機２の第一太陽歯車５２、前記各遊星歯車５４〜５６、前記第二太陽歯車５８、前記伝達軸６、前記第三太陽歯車６１、前記各遊星歯車６４、６５、上記第二キャリア５９を介して、上記出力軸４に伝達される。この状態では、上記トロイダル型無段変速機１の変速比を増速側に変化させる程、無段変速装置全体としての変速比も増速側に変化する。

上述の様な無段変速装置を構成するトロイダル型無段変速機１に組み込まれる油圧式の押圧装置３１の場合、このトロイダル型無段変速機１（更にはこれを組み込んだ無段変速装置）の耐久性確保の面から、次の様な改良すべき点がある。即ち、上記押圧装置３１は、第一油圧室３４部分で発生するスラスト力を前記入力側ディスク１０ａに伝達する為に、この入力側ディスク１０ａの外側面の外周縁部に形成した第二シリンダハウジング３６の先端縁と前記第一ピストン３３の片側面とを当接させている。従って、上記トロイダル型無段変速機１の運転時には、上記第二シリンダハウジング３６の先端縁と上記第一ピストン３３の片側面とが、互いに大きな面圧で当接する。

一方、上記トロイダル型無段変速機１の運転時には上記入力側ディスク１０ａが、前記各パワーローラ１２、１２の周面２１、２１との押し付け合いに基づいて、図９に鎖線で誇張して示す様に弾性変形する。この様な弾性変形は、この入力側ディスク１０ａの径方向外側程著しく（変形量が多く）なる。しかも、この様に弾性変形する部分は、この入力側ディスク１０ａの回転に伴って、この入力側ディスク１０ａの円周方向に絶えず移動する。この様な、入力側ディスク１０ａの弾性変形及びその移動は、上記押圧装置３１により前記各トラクション部の面圧を確保しつつ、上記入力側ディスク１０ａが回転する事に伴って生じる。即ち、上記トロイダル型無段変速機１の運転時に上記入力側ディスク１０ａの入力側面２２は、前記各パワーローラ１２、１２の周面２１、２１（図７参照）により強く押される。そして、これら各周面２１、２１により強く押される部分は、上記入力側ディスク１０ａの回転に伴って、この入力側ディスク１０ａの円周方向に移動する。逆に、上記第一ピストン３３から見た場合、この第一ピストン３３は、上記入力側ディスク１０ａのうちで上記各パワーローラ１２、１２の周面２１、２１との当接に基づいて剛性が高い、トラクション部に対向している状態では、図６、８の右方に弾性変形する事はない。これに対して、上記第一ピストン３３のうちで、上記トラクション部から円周方向に外れた部分は、図６、８の右方に弾性変形する傾向になる。この結果、上記第二シリンダハウジング３６の先端縁と上記第一ピストン３３の片側面との当接部では、面圧が特に高い部分が円周方向に移動する現象が発生し、この当接部でフレッチング摩耗が発生する。

この様なフレッチング摩耗が発生すると、摩耗粉が混入した潤滑油（トラクションオイル）が、上記各トラクション部や前記各転がり軸受等の可動部に送り込まれる事により、これら各部に早期剥離等の損傷を発生し易くなる。又、上記入力側ディスク１０ａと前記入力回転軸５との、軸方向に関する相対位置が変化する。この結果、上記押圧装置３１部分の油密性能が悪化したり、著しい場合には上記トロイダル型無段変速機１の変速動作が不良になる可能性もある。

上述の説明は、前記特許文献１に記載された構造に基づいて行なったが、前記特許文献２、５、６に記載された構造にしても、上述の様なフレッチング摩耗の発生と言った問題を生じる可能性がある。例えば、図１０は、特許文献５に記載された、トロイダル型無段変速機を構成する油圧式の押圧装置３１ａを示している。この押圧装置３１ａの場合には、第一ディスクである入力側ディスク１０ａにシリンダ筒６６を、この入力側ディスク１０ａの外側面（図１０の左面）から軸方向に突出する状態で、油密に外嵌支持している。上記シリンダ筒６６の内径は、軸方向中間部で小さく、両端部で大きくなっており、上記入力側ディスク１０ａは、このうちの先端側の大径部分に、油密に且つ軸方向の変位自在に内嵌している。又、上記シリンダ筒６６の中間部内周面に、内向フランジ状の第一ピストン３３ａを設け、更に、このシリンダ筒６６の内周面と入力回転軸５の外周面との間に、第二ピストン３７ａを設けている。

この第二ピストン３７ａは、上記入力回転軸５に外嵌自在な支持筒部６７の中間部外周面に、外向フランジ状の隔壁板６８を形成したもので、この隔壁板６８の外周縁を上記シリンダ筒６６の内周面中間部の小径部分に、油密に且つ軸方向の変位自在に摺接させている。又、この状態で上記第一ピストン３３ａの内周縁を、上記支持筒部６７の外周面に、油密に且つ軸方向の変位自在に摺接させている。更に、上記支持筒部６７の基端部外周面と上記シリンダ筒６６の基端部内周面との間には、円輪状のシリンダ端板６９を設けている。このシリンダ端板６９は、その基端側側面を上記入力回転軸５の基端部外周面に形成した鍔部２８に当接させる事により軸方向の変位を阻止すると共に、内外両周縁と上記支持筒部６７の基端部外周面及び上記シリンダ筒６６の基端部内周面との間の油密を保持している。又、上記第一ピストン３３ａを備えた上記シリンダ筒６６は、この第一ピストン３３ａと上記シリンダ端板６９との間に設けた予圧ばね５０ａにより、上記入力側ディスク１０ａに向け押圧している。
上述の様な、特許文献５に記載された構造の場合には、前述の図９に示した様な、入力側ディスク１０ａの弾性変形に基づいて、この入力側ディスク１０ａの外側面外径寄り部分と上記シリンダ筒６６との当接部に、フレッチング摩耗が発生する可能性がある。

これに対して、前記特許文献３、４に記載された発明の場合には、入力側ディスクの外側面と相手面との間に圧油を送り込む構造である為、上述の様なフレッチング摩耗が発生する事はない。但し、上記特許文献３、４に記載された構造は、所謂シングルピストン型の押圧装置である為、必要とする押圧力を得る為には、油圧室内に導入する油圧を高くする必要があり、給油ポンプの駆動に要する動力、延てはこの給油ポンプを駆動する事に伴う動力損失が大きくなる。

特開２００４−８４７１２号公報 特開２００１−１２５７３号公報 特開２０００−２５７６８５号公報 特開２００１−２９５９０４号公報 特開２００３−２１２１０号公報 米国特許第４２７２９９９号明細書 青山元男著、「別冊ベストカー 赤バッジシリーズ２４５／クルマの最新メカがわかる本」、株式会社三推社／株式会社講談社、平成１３年１２月２０日、ｐ．９２−９３ 田中裕久著、「トロイダルＣＶＴ」、株式会社コロナ社、２０００年７月１３日

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、給油ポンプの駆動に要する動力、延てはこの給油ポンプを駆動する事に伴う動力損失を低く抑えられるダブルピストン型の構造で、フレッチング摩耗の発生を防止できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のトロイダル型無段変速機は、何れも、前述した従来のトロイダル型無段変速機と同様に、回転軸と、第一ディスクと、第二ディスクと、複数の支持部材と、複数のパワーローラと、押圧装置とを備える。
このうちの第一ディスクは、上記回転軸の中間部に、この回転軸と同期した回転及びこの回転軸の軸方向の変位自在に支持されている。
又、上記第二ディスクは、上記回転軸の中間部周囲に、この回転軸に対する相対回転を自在に設けられている。
又、上記各支持部材は、上記第一、第二両ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する。
又、上記各パワーローラは、上記各支持部材に支持された状態で上記第一、第二両ディスクの互いに対向する内側面同士の間に挟持されたもので、それぞれの周面を球状凸面としている。
更に、上記押圧装置は、上記第一、第二両ディスク同士を互いに近づける方向に押圧するものである。

又、本発明の対象となるトロイダル型無段変速装置に組み込まれる、上記押圧装置は、上記回転軸の端部に固設されたスラスト荷重支承部と上記第一ディスクとの間に第一ピストン及び第二ピストンを、軸方向に関して直列に、押圧力の作用方向に関して互いに並列に配置している。
そして、上記第一ピストンに対向して設けられた第一油圧室内への油圧導入に伴って、この第一ピストンにより上記第一ディスクのうちで上記第二ピストンよりも外径寄り部分を、上記第二ディスクに向け押圧する。
又、上記第二ピストンに対向して設けられた第二油圧室内への油圧導入に伴って、上記第一ディスクのうちでこの第二ピストンに対向する部分を、上記第二ディスクに向け押圧する。

特に、本発明のトロイダル型無段変速機のうち、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機に於いては、上記第一油圧室内への油圧導入に伴う上記第一ピストンの変位に基づいて互いに当接する、この第一ピストンの外径寄り部分若しくはこの第一ピストンの外径寄り部分に結合された部分と、上記第一ディスクのうちで上記第二ピストンよりも外径寄り部分との間に、フレッチング摩耗防止の為の部材を挟持している。
又、請求項２に記載したトロイダル型無段変速機に於いては、上記第一油圧室内への油圧導入に伴う上記第一ピストンの変位に基づいて互いに当接する、この第一ピストンの外径寄り部分若しくはこの第一ピストンの外径寄り部分に結合された部分と、上記第一ディスクのうちで上記第二ピストンよりも外径寄り部分とのうちの少なくとも一方の部分に、フレッチング摩耗防止の為の表面加工を施している。
又、必要に応じて、請求項３に記載した様に、上記第一ピストンにより押圧される、上記第一ディスクのうちで上記第二ピストンよりも外径寄り部分を、この第一ディスクと別体に設けられて、この第一ディスクに結合固定された部材とする。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機によれば、給油ポンプの駆動に要する動力、延てはこの給油ポンプを駆動する事に伴う動力損失を低く抑えられるダブルピストン型の構造で、フレッチング摩耗の発生を防止できる。
即ち、トロイダル型無段変速機の運転時に、互いに大きな面圧で当接しつつ微小変位する、第一ピストンの外径寄り部分若しくはこの第一ピストンの外径寄り部分に結合された部分と、上記第一ディスクのうちで上記第二ピストンよりも外径寄り部分との間に、フレッチング摩耗防止の為の部材若しくは表面加工部分が存在するので、この間部分にフレッチング摩耗が発生する事はない。

図１〜２は、請求項１に係る発明に関する、好ましい実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、第一ディスクである入力側ディスク１０ａを第二ディスクである出力側ディスク１１（図６参照）に向けて押圧する押圧装置３１ｂを構成する第一ピストン３３ｂの軸方向片側面（図１の右側面）の外径寄り部分と、上記入力側ディスク１０ａの外側面のうちで上記押圧装置３１ｂを構成する第二ピストン３７よりも外径寄り部分との間に、フレッチング摩耗防止の為のシム板７０を挟持する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図６〜８に示した従来構造の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、上記第一ピストン３３ｂの軸方向片側面の外径寄り部分に円環状の保持凹部７１を、上記入力側ディスク１０ａの外側面外径寄り部分に突設した第二シリンダハウジング３６の先端縁に対向する状態で、全周に亙り形成している。そして、この保持凹部７１内に、図２に示す様な、円環状の上記シム板７０を保持している。このシム板７０は、銅若しくは銅系合金等の自己潤滑性を有する金属、或いは、鉄若しくは鉄系合金の表面にこの様な自己潤滑性を有する金属の被膜をメッキ等により形成したものが使用可能である。

本例の場合には、上記第一ピストン３３ｂの軸方向片側面の外径寄り部分と上記第二シリンダハウジング３６の先端縁とを、上記シム板７０を介して突き当てている為、上記第一ピストン３３ｂの軸方向片側面の外径寄り部分にフレッチング摩耗が発生する事を防止できる。この為、摩耗粉の発生を防止して、各トラクション部や各転がり軸受等の可動部に早期剥離等の損傷が発生する事を防止できる。又、上記入力側ディスク１０ａと入力回転軸５との、軸方向に関する相対位置が変化する事を防止して、上記押圧装置３１ｂ部分の油密性能が悪化したり、トロイダル型無段変速機１の変速動作が不良になる事を防止できる。

尚、上記シム板７０の軸方向両側面は、単なる平坦面でも良いが、この両側面に潤滑油を保持する為の凹部を設ければ、上記フレッチング摩耗防止硬化を、より一層向上させる事ができる。この様な凹部の形状及び数は、上記シム板７０の軸方向両側面と相手面との当接部に潤滑油の膜を形成できるものであれば、特に問わないが、例えば、図３の（Ａ）〜（Ｄ）に（径方向に関する幅寸法を誇張して）示す様な構造を採用できる。尚、凹部を形成する場合、上記シム板７０を単なる鉄若しくは鉄系金属製とする事もできるが、好ましくは、鉄若しくは鉄系金属製の芯材の表面に、銅又は銅系合金等の非鉄系金属製の表面層を積層したクラッド材とする。そして、この表面層を上記シム板７０の軸方向両側面の相手面に当接させれば、仮に油膜切れが発生した場合でも、フレッチング摩耗の発生を防止できる。

上記図３に示した４通りのシム板のうち、（Ａ）に記載した構造は、シム板７０の軸方向両側面に、多数の微小凹部７２、７２を形成したものである。これら各微小凹部７２、７２は、それぞれ潤滑油を供給する為の凹部として機能し、互いに当接する上記シム板７０の軸方向両側面と、前記第一ピストン３３ｂの軸方向片側面の外径寄り部分（前記保持凹部７１の底面）及び上記第二シリンダハウジング３６の先端縁との間に潤滑油を効果的に送り込む。即ち、トロイダル型無段変速機１の運転時にこのトロイダル型無段変速機１を収納したケーシング１３（図６参照）内には潤滑油の飛沫が多量に浮遊した状態となり、この飛沫の一部が上記シム板７０の軸方向両側面と相手面との間にも入り込んで、上記各微小凹部７２、７２内に捕集される。この様にしてこれら各微小凹部７２、７２内に捕集された潤滑油は、上記軸方向両側面と相手面とが微小変位するのに伴って、これら各微小凹部７２、７２からこれら軸方向両側面と相手面との間部分に染み出し、この間部分に油膜を形成する。そして、これら軸方向両側面と相手面との当接部で、フレッチング摩耗に結び付く油膜切れが発生する事を有効に防止する。

又、図３の（Ｂ）に示した構造の場合には、シム板７０の軸方向両側面に、潤滑油を保持する為の凹部である、螺旋形の凹溝７３を形成している。この凹溝７３の内径側端部は、上記シム板７０の内周縁部に開口しているが、外径側端部は、このシム板７０軸方向両側面中間部の外径寄り部分で終わっている（外周縁に開口してはいない）。この様なシム板７０を装着したトロイダル型無段変速機１の運転時には、上記シム板７０が、上記凹溝７３の内端開口部に潤滑油を取り込む方向｛図３の（Ｂ）の矢印β方向｝に回転する様に、この凹溝７３の方向を規制する。又、この凹溝７３の内径側端部は、第二シリンダハウジング３６の内周面側に露出させる。従って、上記トロイダル型無段変速機１の運転時には、前記押圧装置３１ｂの回転に伴って、上記ケーシング１３内に浮遊している潤滑油の飛沫が、上記凹溝７３内に掻き込まれる。一方、この凹溝７３の外径側端部は塞がれているので、この凹溝７３内に掻き込まれた潤滑油は、この凹溝７３の幅方向両側から、上記シム板７３の軸方向両側面と相手面との当接部に染み出し、これら各面同士の当接部に油膜を形成する。この結果、上記軸方向両側面と相手面との当接部で、フレッチング摩耗に結び付く油膜切れが発生する事を有効に防止する。

又、図３の（Ｃ）に示した構造の場合には、シム板７０の軸方向両側面に、潤滑油を供給する為の凹部である、同心円状の複数の環状凹溝７４ａ、７４ｂを形成している。トロイダル型無段変速機１の運転時には、上記ケーシング１３内に浮遊する飛沫の一部が上記両側面同士の間にも入り込んで、上記各環状凹溝７４ａ、７４ｂ内に捕集される。この様にしてこれら各環状凹溝７４ａ、７４ｂ内に捕集された潤滑油は、上記シム板７０の回転に伴う遠心力により径方向外方に染み出して、上記軸方向両側面と相手面との間部分に油膜を形成し、これら両側面同士の当接部で、フレッチング摩耗に結び付く油膜切れが発生する事を有効に防止する。

又、図３の（Ｄ）に示した構造の場合には、シム板７０の軸方向両側面に、潤滑油を供給する為の凹部である、複数の放射状凹溝７５、７５を形成している。トロイダル型無段変速機１の運転時には、上記ケーシング１３内に浮遊する飛沫の一部が上記各放射状凹溝７５、７５内に入り込む。この様にしてこれら各放射状凹溝７５、７５内に入り込んだ潤滑油は、シム板７０と、前記第一ピストン３３ｂ又は前記第二シリンダハウジング３６との微小変位に伴い、上記シム板７０の軸方向両側面と相手面との間部分に入り込んで、この間部分に油膜を形成し、これら両側面同士の当接部で、フレッチング摩耗に結び付く油膜切れが発生する事を有効に防止する。尚、上記各放射状凹溝７５、７５の外径側端部を上記シム板７０の外周面に開口させず、行き止まりとすれば、上記各放射状凹溝７５、７５内に潤滑油を、効果的に溜められる。溜められた潤滑油は、前述した図３の（Ｂ）に示した構造と同様に上記両側面同士の当接部に染み出す。

以上の説明は、請求項１に記載した発明に関して、第一ピストン３３ｂと第二シリンダハウジング３６との間に、フレッチング摩耗防止の為の部材であるシム板７０を挟持した場合に就いて説明した。これに対して、請求項２に記載した発明を実施すべく、この様なシム板７０を省略し、上記第一ピストン３３ｂ軸方向片側面の外径寄り部分と上記第二シリンダハウジング３６の先端縁との一方又は双方に、フレッチング摩耗防止の為の表面加工を施す事もできる。この様なフレッチング摩耗防止の為の表面加工としては、被膜処理と機械加工処理とが採用可能である。このうちの機械加工処理の場合には、上記第一ピストン３３ｂの軸方向片側面の外径寄り部分と上記第二シリンダハウジング３６の先端縁との一方又は双方に、上述した図３の（Ａ）〜（Ｄ）に示す様な、潤滑油を保持する為の凹部を設ける。

これに対して、上記被膜処理に関しては、次の(a) 〜(c) に記載した何れかの被膜を、上記第一ピストン３３ｂ軸方向片側面の外径寄り部分と上記第二シリンダハウジング３６の先端縁との一方又は双方に形成する事が好ましい。
(a) 二硫化モリブデン等の固体潤滑被膜。
(b) リン酸マンガン被膜等の化成処理被膜。
(c) 無電解ニッケルメッキ等の硬質被膜。

何れの被膜を形成した場合でも、上記第一ピストン３３ｂの軸方向片側面の外径寄り部分と第二シリンダハウジング３６の先端縁とにフレッチング摩耗が発生する事を防止できる。この為、摩耗粉の発生を防止して、各トラクション部や各転がり軸受等の可動部に早期剥離等の損傷が発生する事を防止できる。又、上記入力側ディスク１０ａと入力回転軸５との、軸方向に関する相対位置が変化する事を防止して、上記押圧装置３１部分の油密性能が悪化したり、トロイダル型無段変速機の変速動作が不良になる事を防止できる。尚、上記第一ピストン３３ｂの軸方向片側面の外径寄り部分と上記第二シリンダハウジング３６の先端縁との一方又は双方に、上記(a) 〜(c) に記載した何れかの被膜を形成すると同時に、この部分に、前述した図３の（Ａ）〜（Ｄ）に示す様な、潤滑油を保持する為の凹部を設ける事もできる。

本発明は、図１、６、８に示した様な構造を有する押圧装置３１、３１ｂに関して実施するだけでなく、前述の図１０に示す様な構造を有する押圧装置３１ａに関して実施する事もできる。更には、トロイダル型無段変速機１の構造に関しても、図１、６〜８に示す様なダブルキャビティ型、ハーフトロイダル型の構造に限らず、シングルキャビティ型でも、フルトロイダル型でも実施できる。更には、図４、５に示す様に、第一ピストン３３ｂ（図４）、３３ａ（図５）により押圧される、入力側ディスク１０ａのうちで第二ピストン３７（図４）、３７ａ（図５）よりも外径寄り部分を、この入力側ディスク１０ａと別体に設けられて、この入力側ディスク１０ａに結合固定された部材である円筒部材７６（図４）、７６ａ（図５）とする事もできる。この場合には、この円筒部材７６、７６ａが第二シリンダハウジング３６ａ（図４）又はシリンダ筒６６ａ（図５）を構成する。そして、上記円筒部材７６、７６ａと上記第一ピストン３３ｂの外径寄り部分（図４）若しくは第一ビストン３３ａの外径寄り部分に結合された部分（図５）との間に、フレッチング摩耗防止の為の部材であるシム板７０（図４）を挟持したり、或いは、同じく互いに当接する部分（の一方又は双方）に表面加工を施す。

本発明の実施の形態の１例を示す、図６のＡ部に相当する断面図。 シム板を取り出して示す斜視図。 シム板の軸方向両側面に形成する、潤滑油を供給する為の凹部の形状の４例を示す斜視図。 本発明の実施の形態の別例の第１例を示す、図１と同様の図。 同第２例を示す、図１と同様の図。 従来から知られている、トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とを組み合わせた無段変速装置の第１例を示す断面図。 図６のＢ−Ｂ断面図。 図６のＡ部拡大図。 動力伝達に伴う入力側ディスクの弾性変形の状態を示す半部略断面図。 従来構造の第２例を示す、図８と同様の図。

符号の説明

１ トロイダル型無段変速機
２ 遊星歯車式変速機
３ 入力軸
４ 出力軸
５ 入力回転軸
６ 伝達軸
７ 前段ユニット
８ 中段ユニット
９ 後段ユニット
１０ａ、１０ｂ 入力側ディスク
１１ 出力側ディスク
１２ パワーローラ
１３ ケーシング
１４ 支柱
１５ 転がり軸受
１６ａ、１６ｂ 支持ポスト部
１７ａ、１７ｂ 支持板
１８ トラニオン
１９ 枢軸
２０ 支持軸
２１ 周面
２２ 入力側面
２３ 出力側面
２４ アクチュエータボディー
２５ アクチュエータ
２６ バルブボディー
２７ 係合突片
２８ 鍔部
２９ 係合凹部
３０ ボールスプライン
３１、３１ａ、３１ｂ 押圧装置
３２ 第一シリンダハウジング
３３、３３ａ、３３ｂ 第一ピストン
３４ 第一油圧室
３５ 第一圧油給排路
３６ 第二シリンダハウジング
３７、３７ａ 第二ピストン
３８ 第二油圧室
３９ 第二圧油給排路
４０ 底板部
４１ 円筒部
４２ 第一内径側シールリング
４３ 第一外径側シールリング
４４ 円筒部
４５ 段差部
４６ 第二内径側シールリング
４７ 第二外径側シールリング
４８ 中心孔
４９ 隔壁部
５０、５０ａ 予圧ばね
５１ 中空回転軸
５２ 第一太陽歯車
５３ 第一キャリア
５４ 遊星歯車
５５ 遊星歯車
５６ 遊星歯車
５７ 第一リング歯車
５８ 第二太陽歯車
５９ 第二キャリア
６０ 低速用クラッチ
６１ 第三太陽歯車
６２ 第二リング歯車
６３ 高速用クラッチ
６４ 遊星歯車
６５ 遊星歯車
６６ シリンダ筒
６７ 支持筒部
６８ 隔壁板
６９ シリンダ端板
７０ シム板
７１ 保持凹部
７２ 微小凹部
７３ 凹溝
７４ａ、７４ｂ 環状凹溝
７５ 放射状凹溝
７６、７６ａ 円筒部材

Claims (3)

1. 回転軸と、この回転軸の中間部に、この回転軸と同期した回転及びこの回転軸の軸方向の変位自在に支持された第一ディスクと、上記回転軸の中間部周囲に、この回転軸に対する相対回転を自在に設けられた第二ディスクと、これら第一、第二両ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数の支持部材と、これら各支持部材に支持された状態で上記第一、第二両ディスクの互いに対向する内側面同士の間に挟持された、それぞれの周面を球状凸面とした複数のパワーローラと、上記第一、第二両ディスク同士を互いに近づける方向に押圧する押圧装置とを備え、この押圧装置は、上記回転軸の端部に固設されたスラスト荷重支承部と上記第一ディスクとの間に第一ピストン及び第二ピストンを、軸方向に関して直列に、押圧力の作用方向に関して互いに並列に配置する事により、上記第一ピストンに対向して設けられた第一油圧室内への油圧導入に伴ってこの第一ピストンにより上記第一ディスクのうちで上記第二ピストンよりも外径寄り部分を上記第二ディスクに向け押圧し、上記第二ピストンに対向して設けられた第二油圧室内への油圧導入に伴って上記第一ディスクのうちでこの第二ピストンに対向する部分を上記第二ディスクに向け押圧するトロイダル型無段変速機に於いて、上記第一油圧室内への油圧導入に伴う上記第一ピストンの変位に基づいて互いに当接する、この第一ピストンの外径寄り部分若しくはこの第一ピストンの外径寄り部分に結合された部分と、上記第一ディスクのうちで上記第二ピストンよりも外径寄り部分との間に、フレッチング摩耗防止の為の部材を挟持している事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 回転軸と、この回転軸の中間部に、この回転軸と同期した回転及びこの回転軸の軸方向の変位自在に支持された第一ディスクと、上記回転軸の中間部周囲に、この回転軸に対する相対回転を自在に設けられた第二ディスクと、これら第一、第二両ディスクの中心軸に対し捻れの位置にある枢軸を中心として揺動する複数の支持部材と、これら各支持部材に支持された状態で上記第一、第二両ディスクの互いに対向する内側面同士の間に挟持された、それぞれの周面を球状凸面とした複数のパワーローラと、上記第一、第二両ディスク同士を互いに近づける方向に押圧する押圧装置とを備え、この押圧装置は、上記回転軸の端部に固設されたスラスト荷重支承部と上記第一ディスクとの間に第一ピストン及び第二ピストンを、軸方向に関して直列に、押圧力の作用方向に関して互いに並列に配置する事により、上記第一ピストンに対向して設けられた第一油圧室内への油圧導入に伴ってこの第一ピストンにより上記第一ディスクのうちで上記第二ピストンよりも外径寄り部分を上記第二ディスクに向け押圧し、上記第二ピストンに対向して設けられた第二油圧室内への油圧導入に伴って上記第一ディスクのうちでこの第二ピストンに対向する部分を上記第二ディスクに向け押圧するトロイダル型無段変速機に於いて、上記第一油圧室内への油圧導入に伴う上記第一ピストンの変位に基づいて互いに当接する、この第一ピストンの外径寄り部分若しくはこの第一ピストンの外径寄り部分に結合された部分と、上記第一ディスクのうちで上記第二ピストンよりも外径寄り部分とのうちの少なくとも一方の部分に、フレッチング摩耗防止の為の表面加工が施されている事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
3. 第一ピストンにより押圧される、第一ディスクのうちで第二ピストンよりも外径寄り部分が、この第一ディスクと別体に設けられて、この第一ディスクに結合固定された部材である、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したトロイダル型無段変速機。
   

Images