JP3567889B2 - トロイダル型無段変速機の潤滑装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、転動体の表面に形成される油膜のせん断力を利用して転動体同士の間でトルクを伝達する形式のトロイダル型（もしくはトラクション式）の無段変速機に関し、特にその油膜を形成する潤滑油を供給するための潤滑装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機の一例として、互いに対向して配置された一対のディスクの間にパワーローラを挟み込んだ構成の変速機が知られている。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は、中心軸線をとおるように切断した場合に一定半径の円弧面をなしている。これに対してパワーローラは、外周部の厚さ方向に沿う断面形状が、ディスクの対向面の円弧形状に一致する円弧面とされた円盤体である。このパワーローラが上記の一対のディスクの間に挟み込まれており、一方のディスクを回転させることにより、そのパワーローラが回転し、それに伴って他方のディスクが回転する。そして、パワーローラを傾けて、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】
トロイダル型無段変速機では、このようにパワーローラを介して一対のディスクの間でトルクが伝達されるが、そのトルクの伝達をディスクとパワーローラとの間の摩擦力でおこなうとすると、その摩擦接触部の摩耗が激しく生じ、早期に使用できないものとなってしまう。そこで、従来では、パワーローラとディスクとの間に油膜を形成させ、その油膜のせん断力によってトルクを伝達するように構成している。その潤滑油を供給するための装置の一例が、特開平１０−１３２０４７号公報に記載されている。
【０００４】
この公報に記載されている構成を簡単に説明すると、パワーローラを上下両側から挟み込む形状のローラ支持部材が設けられ、パワーローラがこのローラ支持部材によって回転自在に支持されている。そのローラ支持部材は、直動型の油圧シリンダにおけるピストンロッドにボール継ぎ手を介して連結されており、そのピストンロッドおよびローラ支持部材の内部には、潤滑油を供給する油路が形成されている。そしてその油路の先端部が、ローラ支持部材においてパワーローラの外周面に対向する位置に開口している。したがって、エンジンなどの動力源が動作して入力側のディスクにトルクが入力されてこれが回転している状態では、その動力源によって駆動される油圧ポンプが油圧を発生し、その結果、上記の油路を介して圧送された潤滑油がパワーローラの外周面に向けて噴射される。こうしてパワーローラに付着した潤滑油が、ディスクとの接触部に供給されて油膜が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来一般には、潤滑油を強制的に供給しており、したがって無段変速機にトルクが入力されて無段変速機が回転している場合には、油圧ポンプが同時に駆動されて、潤滑油が無段変速機に対して必要十分に供給される。しかしながら、無段変速機を使用していない場合、すなわちその回転を止めている場合には、潤滑油の供給の必要がないばかりか、動力を不必要に消費する無駄が生じるので、潤滑油を供給するための油圧ポンプや潤滑系統を停止させている。したがって、ある程度長い期間に亘って無段変速機を停止状態に放置した場合、潤滑油の供給がないことにより、パワーローラやディスクの転動面から潤滑油が流れ落ちたり、あるいは蒸発して油膜が消滅したり、あるいは潤滑油の量が不足したりする事態が生じる。
【０００６】
このような状態が生じているにもかかわらず動力源を始動して無段変速機にトルク入力した場合、転動面での油膜が切れてパワーローラやディスクに凝着摩耗などの摩耗が生じるおそれがある。すなわち、エンジンなどの動力源に無段変速機を直結した構成の駆動機構では、動力源を始動すると同時に無段変速機にトルクが入力されて回転し、パワーローラとディスクとの間でトルクの伝達が生じる。またこれと同時に油圧ポンプが動力源によって駆動されるが、長期に亘って停止していたことにより、油圧の配管系統から油が抜けていたり、あるいは油路に潤滑油を充満させるために時間を要したりすることにより、潤滑油の実質的な供給開始までに時間的な遅れが生じる。そのため、始動当初の所定の時間の間は、油膜のない状態もしくは転動面の潤滑油の不足した状態でパワーローラおよびディスクが回転することになり、その結果、油膜切れが生じてパワーローラとディスクとが直接接触し、その接触部分で摩耗が生じ、これが原因となって無段変速機が使用できないものとなるなどのおそれがある。
【０００７】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、転動体同士の接触部に対する潤滑油の供給を始動時においても充分におこなって確実に油膜を維持することのできるトロイダル型無段変速機の潤滑装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の課題を解決するために、無段変速機が停止している状態であっても、その転動体同士の接触部もしくはその近傍に潤滑油を供給できるように構成し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、動力源から入力されたトルクを、油膜を介して接触する転動体によって伝達し、その転動体同士の接触部の位置が連続的に変化することにより変速比を無段階に設定可能なトロイダル型無段変速機の潤滑装置において、前記動力源によらずに油圧を発生させることのできる補助油圧源と、前記動力源を始動することに関連する予備操作がおこなわれたことを検出する予備操作検出手段と、その予備操作が検出された後、予め定めた時間が経過したときに、前記補助油圧源によって前記転動体同士の接触部に潤滑油を供給する予備潤滑機構とを備えていることを特徴とする潤滑装置である。
【０００９】
したがって請求項１の発明では、停止している動力源を始動することに関連する予備操作がおこなわれると、これが予備操作検出手段によって検出され、その検出後、所定時間が経過したときに予備潤滑機構により補助油圧源から転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給される。その補助油圧源は、動力源によらずに油圧を発生するように構成されているので、動力源が停止状態であって無段変速機が回転していない状態であっても、転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給される。そのため、請求項１の発明によれば、無段変速機が長期間に亘って停止していた場合であっても、回転し始める直前には、トルクの伝達が生じる転動体同士の接触部に必要十分に潤滑油を供給して油膜を形成することができ、その結果、油膜切れの状態での運転やそれに伴う摩耗などの不都合を未然に解消することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、互いに対向する一対の第１の転動体の間に、保持部材によって回転自在でかつ傾動自在に保持された第２の転動体が挟み込まれ、加圧して供給される潤滑油によって前記第１および第２の転動体同士の間に油膜を形成し、その油膜を介して前記転動体同士の間でトルクを伝達するとともにその第１および第２の転動体同士の接触部が連続的に変化することにより変速比を無段階に設定可能なトロイダル型無段変速機の潤滑装置において、前記保持部材を貫通するとともに前記各転動体同士の間でトルクを伝達する箇所に向けて開口しかつ前記潤滑油を該箇所に向けて噴射する油路と、その油路の内部に設けられ、潤滑油を前記箇所に向けて噴射する方向に圧力が作用した場合には開きこれとは反対方向に圧力が作用した場合には閉じる逆止弁とによって、加圧されて供給された潤滑油の一部を前記各転動体が停止している状態で保持する油溜め部が、前記各転動体同士の間でトルクを伝達する箇所の近傍に設けられていることを特徴とする潤滑装置である。
【００１１】
したがって請求項２の発明では、無段変速機が回転している場合、その転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給され、油膜が形成される。その潤滑油は油路に充満しており、無段変速機が停止した場合には、逆止弁が閉じるために潤滑油の一部が油溜め部に保持され、その状態が、無段変速機が停止した後も維持される。そのため、無段変速機を再度、動作させる場合、転動体同士の接触部に、直ちにその油溜め部から潤滑油が供給され、油膜が形成もしくは維持される。したがって請求項２の発明では、始動時における潤滑油の供給に遅れが生じないので、油膜切れした状態で無段変速機が回転させられることがなく、転動体の摩耗やそれに伴う無段変速機の耐久性の低下などの不都合を未然に回避することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする変速機の一例について説明すると、図１において、ダブルキャビティ式のフルトロイダル型無段変速機構１と１組のシングルピニオン型遊星歯車機構２とを主体とする変速機３が、動力源であるエンジン４の出力側に連結されている。そのトロイダル型無段変速機構１では、一対の入力ディスク５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５に対向するように、すなわちこれらの入力ディスク５を挟んだ状態に一対の出力ディスク６が配置されている。
【００１３】
これらのディスク５，６は、従来のトロイダル型無段変速機構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７が挟み込まれている。すなわち、いずれか一方の出力ディスク６が軸線方向に対して固定され、かつ他方の出力ディスク６の背面側（転動面とは反対側）に油圧室（図示せず）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に供給することにより、各入力ディスク５と出力ディスク６とでパワーローラ７を挟み付けるようになっている。
【００１４】
なお、各出力ディスク６はその中心軸線に沿って配置された出力軸８によって連結されており、その出力軸８は各入力ディスク５の中心部を貫通するとともに、各入力ディスク５と出力軸８との間に軸受９が配置され、これら入力ディスク５と出力軸８とが相対回転できるように構成されている。
【００１５】
また、その出力軸８と平行に入力軸１０が回転自在に配置されている。その入力軸１０は無段変速機構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１１，１２，１３が取り付けられている。その中間部の歯車１２が、前記各入力ディスク５と一体化されている歯車１４に噛合している。したがって入力軸１０からこれらの歯車１２，１４を介して無段変速機構１にトルクを入力するようになっている。
【００１６】
さらに、上記のパワーローラ７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５，６の転動面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５，６に対してパワーローラ７が傾斜して、そのパワーローラ７とディスク５，６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７は、各入力ディスク５と出力ディスク６との間に３個、等間隔に配置されており、無段変速機構１の全体としては合計６個設けられている。
【００１７】
そして、各パワーローラ７は、保持部材であるキャリジ１６によって回転自在でかつ傾動自在に保持されている。そのキャリジ１６は、図２に示すように、上下二枚の板状の部材でパワーローラ７を挟み込んで保持するように構成されており、パワーローラ７の中心部に上下両方向に突出させて設けた軸を回転自在に保持するようになっている。このキャリジ１６の長手方向の一端部に設けてある軸部１７が、直動型の油圧シリンダ１８におけるピストンロッド１９に、ボール継ぎ手２０を介して連結されている。すなわち、その油圧シリンダ１８によってパワーローラ７を前後動させ、かつ油圧シリンダ１８に対してパワーローラ７を自由に傾動および回転させるようになっている。
【００１８】
さらに、上記のピストンロッド１９およびキャリジ１６を貫通して油路２１が形成されている。この油路２１は、パワーローラ７と各ディスク５，６との接触部に対して潤滑油を供給するためのものであって、キャリジ１６においてパワーローラ７の外周面に対向する箇所に開口している。
【００１９】
上記の無段変速機構１の一端側（図１での右側）に１組の遊星歯車機構２が配置されている。この遊星歯車機構２は、サンギヤ２２と、そのサンギヤ２２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ２３と、これらサンギヤ２２とリングギヤ２３とに噛合しているピニオンギヤを自転自在および公転自在に保持するキャリヤ２４とを回転要素とする公知の構造の歯車機構であり、そのサンギヤ２２に前述した出力軸８が一体に回転するように連結されている。
【００２０】
また、遊星歯車機構２と無段変速機構１との間に、歯車２５が配置され、この歯車２５は、前述した入力軸１０の一端部（図１での右端部）に設けた歯車１３に噛合している。さらに、この歯車２５をキャリヤ２４に選択的に連結する変速クラッチ２６が設けられている。さらにまた、サンギヤ２２とリングギヤ２３とを選択的に連結する直結クラッチ２７が設けられている。そして、このリングギヤ２３に出力軸２８が連結されている。
【００２１】
前述したエンジン４の出力軸２９にダンパー３０を介して入力歯車３１が取り付けられており、その入力歯車３１が前述した入力軸１０における他端部（図１の左端部）に取り付けられた歯車１１に噛合している。したがってこれらの歯車３１，１１を介して変速機３にトルクを入力するようになっている。
【００２２】
さらに、エンジン４によって駆動される油圧ポンプ３２が設けられている。この油圧ポンプ３２は、制御のための油圧を発生させるためのポンプであって、その油圧の一部が潤滑油として前記油路２１に供給されるようになっている。このような油圧の制御をおこなうための油圧回路３３が設けられている。この油圧回路３３には、補助油圧源３４が接続されている。この補助油圧源３４は、前記油圧ポンプ３２に替わって一時的に油圧を出力するためのものであり、エンジン４によらないで動作して油圧を出力するように構成されている。具体的には、電動オイルポンプやアキュームレータ（蓄圧装置）などによって補助油圧源３４が構成されている。
【００２３】
この補助油圧源３４を前記油圧ポンプ３２に替わって潤滑油の油圧源として動作させる制御をおこなうコントローラ３５が設けられている。このコントローラ３５は、補助油圧源３４で油圧を発生させ、あるいは油圧を出力させ、さらには必要に応じて補助油圧源３４に油圧を蓄圧するなどの制御をおこなうようためのものであって、バルブなどの制御機器や電子制御回路などによって構成されている。
【００２４】
このコントローラ３５には、前記油圧ポンプ３２もしくはエンジン４が始動される直前の状態を検出する予備操作検出手段としてのセンサー３６が接続されている。その予備操作とは、要は、油圧ポンプ３２やエンジン４の始動に関連する操作状態であり、例えば車両では運転席に着座する操作、運転席に着座してブレーキペダルを踏み込む操作、キーをキーシリンダに差し込む操作、ステアリングホイールに手を添える操作、運転席に着座して運転姿勢を取った操作などであり、センサー３６はこれらの操作を接点の開閉や画像処理した信号によって検出するように構成されている。
【００２５】
上記の変速機３では、エンジン１が動作することにより、そのトルクが前記歯車３１，１１ならびに入力軸１０を介して入力される。そして、入力軸１０から一対の歯車１２，１４を介して入力ディスク５にトルクが伝達されて入力ディスク５が回転する。また、入力ディスク５が回転することによりこの入力ディスク５を介して出力ディスク６にトルクが伝達され、出力ディスク６が入力ディスク５とは反対方向に回転する。
【００２６】
このようにしてトルクを伝達している場合、エンジン４によって油圧ポンプ３２が駆動されて油圧を発生しているので、潤滑油が油圧回路３３を介して前記油路２１に供給され、その結果、その油路２１の開口端からパワーローラ７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７に付着した潤滑油は、パワーローラ７が回転することによりディスク５，６との接触部に供給されるので、パワーローラ７とディスク５，６との間に油膜が形成される。その油膜を介してパワーローラ７とディスク５，６とが接触し、かつその油膜のせん断力によってこれらパワーローラ７とディスク５，６との間でトルクが伝達される。
【００２７】
このようにエンジン４を駆動すれば、エンジントルクが直ちに変速機３に入力されて無段変速機構１が回転するが、前述した各クラッチ２６，２７を解放しておけば、遊星歯車機構２におけるキャリヤ２３からトルクが抜けるので、出力軸２８にトルクが現れない。すなわちニュートラル状態となる。また、遊星歯車機構２におけるサンギヤ２２が出力ディスク６に対して出力軸８を介して連結されているので、サンギヤ２２が無段変速機構１で設定した変速比に応じた回転数で回転している。これに対して変速クラッチ２６を係合させれば、入力軸１０から一対の歯車１３，２５を介してキャリヤ２４にトルクが伝達されるので、キャリヤ２４が入力軸１０の回転数およびその一対の歯車１３，２５のギヤ比に応じた回転数で回転する。
【００２８】
したがって無段変速機構１で設定する変速比を小さくしてサンギヤ２２をキャリヤ２４に対して高速で回転させれば、リングギヤ２３の回転数がゼロになる。その状態を遊星歯車機構２についての共線図で表せば、図３のとおりである。この状態では、出力軸２８がリングギヤ２３と共に停止した状態となるので、上記のニュートラル状態と同様の状態となる。すなわち上記の変速機３では、回転部材の連結状態を変更することなく、無段変速機構１での変速比の設定によってニュートラル状態を達成できる。
【００２９】
なお、ここで無段変速機構１における変速操作について簡単に説明すると、前記油圧シリンダ１８およびそのピストンロッド１９に連結されたキャリジ１６は、無段変速機構１の中心軸線に垂直な平面に対して左右方向に傾斜して配置されている。そして、ピストンロッド１９を前後動させてパワーローラ７を、無段変速機構１の中心軸線に垂直な平面上で前後動させると、その前後位置に応じて傾動し、入力ディスク５に対する接触部と出力ディスク６に対する接触部との半径位置、すなわち無段変速機構１の中心軸線からの半径寸法が互いに異なるようになる。すなわちパワーローラ７を上記のように前後動させることにより変速操作がおこなわれ、所定の変速比が設定される。なお、左右の各キャビティにおけるパワーローラ７が同様にかつ同時に制御されることは勿論である。
【００３０】
エンジン４を停止して無段変速機構１の回転を止めると、油圧ポンプ３２が停止するので、無段変速機構１に対する潤滑油の供給が停止する。その停止状態を継続すると、パワーローラ７やディスク５，６の転動面に付着している潤滑油が次第に流れ落ち、また僅かながら蒸発し、その結果、油膜が切れたり、潤滑油の量が不足するようになる。したがって長期間停止状態に放置した後に、エンジン４を始動すると、無段変速機構１の転動面の油膜が切れた状態もしくは潤滑油が不足した状態で無段変速機構１が回転し始めるので、パワーローラ７とディスク５，６との直接的な接触による摩耗が生じる可能性がある。そこでこの発明に係る上記の潤滑装置は、以下のようにして始動時の潤滑をおこなう。
【００３１】
図４は、その潤滑の形態の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、エンジン４もしくは油圧ポンプ３２を始動することに関連する予備操作の有無が判断される（ステップＳ１）。これは、例えば運転席に設けた座席スイッチがオンとなること、あるいはキーがキーシリンダに差し込まれて所定の接点が閉じることなどに基づいて判断することができる。予備操作がないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御をおこなうことなくリターンする。これに対して何らかの予備操作が検出されたことによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、タイマーＴをゼロリセットして時間のカウントを開始する（ステップＳ２）。
【００３２】
その後、タイマーＴのカウント値が予め定めた基準値ｔ０ を超えたか否か、すなわち予備操作が検出されてから所定時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ３）。予め定めた所定時間を経過していないことによりステップＳ３で否定的に判断された場合には、特に制御をおこなうことなくリターンし、これとは反対に予備操作が検出されてから所定時間が経過したことによりステップＳ３で肯定的に判断された場合には、前述したコントローラ３５が動作して補助油圧源３４から油圧が出力される（ステップＳ４）。
【００３３】
前述した図１に示す装置では、エンジン４が停止している状態では油圧ポンプ３２も停止しており、潤滑油を無段変速機構１に供給する油圧が発生していない。しかしながら、予備操作が検出された場合には、補助油圧源３４から油圧回路３３を介して前記油路２１に潤滑油が供給される。その結果、停止しているパワーローラ７の外周面やパワーローラ７とディスク５，６との接触部に潤滑油が供給され、これらの箇所に油膜が形成される。したがってその後にエンジン４が始動されることに伴って無段変速機構１が回転すると、既に潤滑油が供給されて油膜を形成した状態のディスク５，６とパワーローラ７とが回転することになり、これらパワーローラ７とディスク５，６とが直接接触したり、それに伴って凝着摩耗が生じたりすることが回避される。
【００３４】
なお、上記のステップＳ１で判断された予備操作の後に必ずエンジン４が始動されるとは限らないので、補助油圧源３４から一度に多量の潤滑油を出力する替わりに、必要最小限の潤滑油を一定時間ごとに間欠的に供給するように構成することが好ましい。そのように構成すれば、補助油圧源３４の容量を小さくして装置の全体としての構成を小型化することができる。また、運転者が着座してからエンジン４を始動するまでの平均的な経過時間と、キーをキーシリンダに差し込んでからエンジン４を始動するまでの平均的な経過時間とは、前者の経過時間の方が一般に長い。このように予備操作ごとにその後のエンジン始動までの時間が異なっているから、ステップＳ３での判断基準となる時間ｔ０ は、予備操作ごとに設定した時間であってもよい。
【００３５】
図５は、補助油圧源３４を使用する他の潤滑形態を説明するためのフローチャートであって、ここに示す例は、キーがキーシリンダに差し込まれた場合の制御例である。すなわち、キーがキーシリンダに差し込まれたことが前述したセンサー３６で検出され（ステップＳ１１）、それに伴ってステップＳ１１で肯定的に判断されると、補助油圧源３４が一定時間ごとに間欠的に油圧を出力する（ステップＳ１２）。したがって、動作開始直前のパワーローラ７の外周面やパワーローラ７とディスク５，６との接触部に潤滑油が供給され、これらの箇所に油膜が形成される。したがってその後にエンジン４が始動されることに伴って無段変速機構１が回転すると、既に潤滑油が供給されて油膜を形成した状態のディスク５，６とパワーローラ７とが回転することになり、これらパワーローラ７とディスク５，６とが直接接触したり、それに伴って摩耗が凝着摩耗が生じたりすることが回避される。
【００３６】
したがって上記のセンサー３６もしくはステップＳ１の機能的手段あるいはステップＳ１１の機能的手段が請求項１の発明における予備操作検出手段に相当する。また上記のコントローラ３５を含む補助油圧源３４から油路２１に到る油圧系統が請求項１の発明における予備潤滑機構に相当する。
【００３７】
ところで、この発明は、停止していた無段変速機構１が回転し始める前に、パワーローラ７と各ディスク５，６との接触部もしくはパワーローラ７や各ディスク５，６の転動面に潤滑油を供給する構成を備えた発明であり、したがってそのための潤滑油の供給手段は、上述した例に限定されない。すなわち、無段変速機構１の停止時においても潤滑油をパワーローラ７とディスク５，６との接触部の近傍に保持しておくことのできる手段を設けた構成であってもよい。その例を以下に説明する。
【００３８】
図６は、油溜め部として潤滑油を含浸させて保持する多孔質体４０を設けた例を示している。ここに示す多孔質体４０は、フェルトなどの不織布やスポンジなどの潤滑油が浸透する多孔構造の物質であって、好ましくは軟質材からなり、パワーローラ７の外周面に接触するように前記キャリジ１６に取り付けられている。
【００３９】
この図６に示す構成では、通常の運転時に油圧ポンプ３２によって加圧されて供給された潤滑油が、パワーローラ７が回転することにより多孔質体４０に接触して僅かずつ多孔質体４０に含浸し、保持される。このような潤滑油の保持は、多孔質体４０で生じる毛細管作用によるものであるから、パワーローラ７の回転が停止した状態でも維持される。
【００４０】
そして、パワーローラ７の停止状態が比較的長期に亘って継続することにより、パワーローラ７の表面に付着している潤滑油の量が少なくなった後、パワーローラ７が回転した場合、多孔質体４０に含浸されている潤滑油の量がパワーローラ７の表面の潤滑油の量より多いために、多孔質体４０に保持されている潤滑油をパワーローラ７の外周面にいわゆる塗り付ける状態が生じる。このような状態は、多孔質体４０からパワーローラ７の外周面に潤滑油を供給したのと同様の状態であり、したがって無段変速機構１を長期間停止させておいた後、エンジン４を始動して無段変速機構１を回転させたとしても、パワーローラ７とディスク５，６との転動面あるいは接触部に必要十分な潤滑油が、回転と同時に供給される。その結果、油膜切れやそれに起因してパワーローラ７とディスク５，６とが直接接触するなどの事態を未然に回避し、ひいてはパワーローラ７やディスク５，６の摩耗を防止して無段変速機構１の耐久性が良好になる。
【００４１】
無段変速機構１が停止してる際に潤滑油をパワーローラ７とディスク５，６との接触部の近傍に保持する油溜め部は、キャリジ１６に形成されている油路２１を利用して形成することができる。その例を図７に示してある。ここに示す例では、キャリジ１６に形成された油路２１は、キャリジ１６の長手方向でのほぼ中央部において左右に屈曲し、キャリジ１６の側面に開口している。したがってそり開口端の前方に位置するパワーローラ７とディスク５，６との接触部に向けて直接潤滑油を噴射するように構成されている。その油路２１の開口端の近くに、潤滑油の噴射方向には圧力差で開き、これとは反対の方向には圧力差で閉じる逆止弁４１が設けられている。
【００４２】
したがって通常の運転中には、油路２１に前記油圧ポンプ３２で加圧された潤滑油が供給されるので、潤滑油が逆止弁４１を押し開いてパワーローラ７の外周部側に向けて噴射され、パワーローラ７とディスク５，６との接触部に潤滑油が供給される。これに対してエンジン４を止めることにより油圧ポンプ３２が停止すると、油路２１の圧力が低下するので、逆止弁４１が自動的に閉じる。その結果、油路２１の開口端から外気を吸引することがないので、油路２１内での潤滑油の逆流が阻止され、油路２１の内部に潤滑油が保持される。
【００４３】
そして、エンジン４を再度始動して無段変速機構１を回転させる場合、それと同時に油圧ポンプ３２が駆動されて油圧を発生する。その場合、停止期間が長ければ、油圧ポンプ３２や油路２１に到る配管系統での潤滑油の充満状態が低下していることがあるが、油圧ポンプ３２が動作することによりその吐出側の管路およびそれに連通する油路２１の圧力が上昇するので、油路２１に保持されていた潤滑油が逆止弁４１を押し開いて直ちに噴射される。
【００４４】
したがってパワーローラ７およびディスク５，６の回転開始に対して特に遅れることなく、パワーローラ７とディスク５，６との接触部に対して潤滑油が供給される。その結果、油膜切れやそれに起因してパワーローラ７とディスク５，６とが直接接触するなどの事態を未然に回避し、ひいてはパワーローラ７やディスク５，６の摩耗を防止して無段変速機構１の耐久性が良好になる。
【００４５】
なお、図７における参照符号４２は噴霧ノズルを示し、油路２１の開口端に連通した状態に取り付けられている。この噴霧ノズル４２の先端は、パワーローラ７とディスク５，６との接触部の近傍にまで延びている。前述したように逆止弁４１が閉じた場合、それまでに噴霧ノズル４２に充満していた潤滑油の少なくとも一部が、噴霧ノズル４２の内部に保持される。したがって無段変速機構１を停止状態から再度回転させる場合、パワーローラ７とディスク５，６との接触部に対する潤滑油の供給が、更に迅速かつ確実になる。
【００４６】
なお、この発明は、上記の具体例に限定されないのであって、この発明の油溜め部は、上記の多孔質体や逆止弁４１を備えた油路２１以外に、特別に設けた容器あるいは凹部もしくは中空部など、無段変速機構の停止状態で転動体同士の接触部の近傍に潤滑油を溜めておくことができ、かつ無段変速機構が回転した場合に転動体同士の接触部に潤滑油を供給し得る構造のものであればよい。
【００４７】
【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、停止している動力源を始動することに関連する予備操作がおこなわれると、これが予備操作検出手段によって検出され、その検出後、所定時間が経過したときに予備潤滑機構により補助油圧源から転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給され、しかもその補助油圧源は、動力源によらずに油圧を発生するように構成されているので、動力源が停止状態であって無段変速機が回転していない状態であっても、転動体同士の接触部に対して潤滑油を供給することができる。そのため、請求項１の発明によれば、無段変速機が長期間に亘って停止していた場合であっても、回転し始める直前には、トルクの伝達が生じる転動体同士の接触部に必要十分に潤滑油を供給して油膜を形成することができ、その結果、油膜切れの状態での運転やそれに伴う摩耗などの不都合を未然に解消することができる。
【００４８】
また、請求項２の発明によれば、無段変速機が回転している場合、その転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給され、油膜が形成され、その潤滑油の一部が油溜め部に保持され、その状態が、無段変速機が停止した後も維持されるため、無段変速機を再度、動作させる場合、転動体同士の接触部に、直ちにその油溜め部から潤滑油が供給され、油膜が形成もしくは維持される。したがって請求項２の発明では、始動時における潤滑油の供給に遅れが生じないので、油膜切れした状態で無段変速機が回転させられることがなく、転動体の摩耗やそれに伴う無段変速機の耐久性の低下などの不都合を未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る無段変速機の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】そのパワーローラの一例を示す概略図である。
【図３】図１に示す変速機を構成する遊星歯車機構についての共線図である。
【図４】無段変速機を回転させるのに先立って補助油圧源によって潤滑をおこなう場合の制御例を説明するためのフローチャートである。
【図５】無段変速機を回転させるのに先立って補助油圧源によって潤滑をおこなう場合の他の制御例を説明するためのフローチャートである。
【図６】油溜め部としての多孔質体を備えたパワーローラの一例を示す模式図である。
【図７】油路の一部を油溜め部として構成したパワーローラの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…無段変速機構、 ２…遊星歯車機構、 ３…変速機、 ４…エンジン、 ５…入力ディスク、 ６…出力ディスク、 ７…パワーローラ、 １６…キャリジ、 ２１…油路、 ３２…油圧ポンプ、 ３４…補助油圧源、 ３５…コントローラ、 ３６…センサー、 ４０…多孔質体、 ４１…逆止弁。
【発明の属する技術分野】
この発明は、転動体の表面に形成される油膜のせん断力を利用して転動体同士の間でトルクを伝達する形式のトロイダル型（もしくはトラクション式）の無段変速機に関し、特にその油膜を形成する潤滑油を供給するための潤滑装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トロイダル型無段変速機の一例として、互いに対向して配置された一対のディスクの間にパワーローラを挟み込んだ構成の変速機が知られている。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は、中心軸線をとおるように切断した場合に一定半径の円弧面をなしている。これに対してパワーローラは、外周部の厚さ方向に沿う断面形状が、ディスクの対向面の円弧形状に一致する円弧面とされた円盤体である。このパワーローラが上記の一対のディスクの間に挟み込まれており、一方のディスクを回転させることにより、そのパワーローラが回転し、それに伴って他方のディスクが回転する。そして、パワーローラを傾けて、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】
トロイダル型無段変速機では、このようにパワーローラを介して一対のディスクの間でトルクが伝達されるが、そのトルクの伝達をディスクとパワーローラとの間の摩擦力でおこなうとすると、その摩擦接触部の摩耗が激しく生じ、早期に使用できないものとなってしまう。そこで、従来では、パワーローラとディスクとの間に油膜を形成させ、その油膜のせん断力によってトルクを伝達するように構成している。その潤滑油を供給するための装置の一例が、特開平１０−１３２０４７号公報に記載されている。
【０００４】
この公報に記載されている構成を簡単に説明すると、パワーローラを上下両側から挟み込む形状のローラ支持部材が設けられ、パワーローラがこのローラ支持部材によって回転自在に支持されている。そのローラ支持部材は、直動型の油圧シリンダにおけるピストンロッドにボール継ぎ手を介して連結されており、そのピストンロッドおよびローラ支持部材の内部には、潤滑油を供給する油路が形成されている。そしてその油路の先端部が、ローラ支持部材においてパワーローラの外周面に対向する位置に開口している。したがって、エンジンなどの動力源が動作して入力側のディスクにトルクが入力されてこれが回転している状態では、その動力源によって駆動される油圧ポンプが油圧を発生し、その結果、上記の油路を介して圧送された潤滑油がパワーローラの外周面に向けて噴射される。こうしてパワーローラに付着した潤滑油が、ディスクとの接触部に供給されて油膜が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来一般には、潤滑油を強制的に供給しており、したがって無段変速機にトルクが入力されて無段変速機が回転している場合には、油圧ポンプが同時に駆動されて、潤滑油が無段変速機に対して必要十分に供給される。しかしながら、無段変速機を使用していない場合、すなわちその回転を止めている場合には、潤滑油の供給の必要がないばかりか、動力を不必要に消費する無駄が生じるので、潤滑油を供給するための油圧ポンプや潤滑系統を停止させている。したがって、ある程度長い期間に亘って無段変速機を停止状態に放置した場合、潤滑油の供給がないことにより、パワーローラやディスクの転動面から潤滑油が流れ落ちたり、あるいは蒸発して油膜が消滅したり、あるいは潤滑油の量が不足したりする事態が生じる。
【０００６】
このような状態が生じているにもかかわらず動力源を始動して無段変速機にトルク入力した場合、転動面での油膜が切れてパワーローラやディスクに凝着摩耗などの摩耗が生じるおそれがある。すなわち、エンジンなどの動力源に無段変速機を直結した構成の駆動機構では、動力源を始動すると同時に無段変速機にトルクが入力されて回転し、パワーローラとディスクとの間でトルクの伝達が生じる。またこれと同時に油圧ポンプが動力源によって駆動されるが、長期に亘って停止していたことにより、油圧の配管系統から油が抜けていたり、あるいは油路に潤滑油を充満させるために時間を要したりすることにより、潤滑油の実質的な供給開始までに時間的な遅れが生じる。そのため、始動当初の所定の時間の間は、油膜のない状態もしくは転動面の潤滑油の不足した状態でパワーローラおよびディスクが回転することになり、その結果、油膜切れが生じてパワーローラとディスクとが直接接触し、その接触部分で摩耗が生じ、これが原因となって無段変速機が使用できないものとなるなどのおそれがある。
【０００７】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、転動体同士の接触部に対する潤滑油の供給を始動時においても充分におこなって確実に油膜を維持することのできるトロイダル型無段変速機の潤滑装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の課題を解決するために、無段変速機が停止している状態であっても、その転動体同士の接触部もしくはその近傍に潤滑油を供給できるように構成し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、動力源から入力されたトルクを、油膜を介して接触する転動体によって伝達し、その転動体同士の接触部の位置が連続的に変化することにより変速比を無段階に設定可能なトロイダル型無段変速機の潤滑装置において、前記動力源によらずに油圧を発生させることのできる補助油圧源と、前記動力源を始動することに関連する予備操作がおこなわれたことを検出する予備操作検出手段と、その予備操作が検出された後、予め定めた時間が経過したときに、前記補助油圧源によって前記転動体同士の接触部に潤滑油を供給する予備潤滑機構とを備えていることを特徴とする潤滑装置である。
【０００９】
したがって請求項１の発明では、停止している動力源を始動することに関連する予備操作がおこなわれると、これが予備操作検出手段によって検出され、その検出後、所定時間が経過したときに予備潤滑機構により補助油圧源から転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給される。その補助油圧源は、動力源によらずに油圧を発生するように構成されているので、動力源が停止状態であって無段変速機が回転していない状態であっても、転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給される。そのため、請求項１の発明によれば、無段変速機が長期間に亘って停止していた場合であっても、回転し始める直前には、トルクの伝達が生じる転動体同士の接触部に必要十分に潤滑油を供給して油膜を形成することができ、その結果、油膜切れの状態での運転やそれに伴う摩耗などの不都合を未然に解消することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、互いに対向する一対の第１の転動体の間に、保持部材によって回転自在でかつ傾動自在に保持された第２の転動体が挟み込まれ、加圧して供給される潤滑油によって前記第１および第２の転動体同士の間に油膜を形成し、その油膜を介して前記転動体同士の間でトルクを伝達するとともにその第１および第２の転動体同士の接触部が連続的に変化することにより変速比を無段階に設定可能なトロイダル型無段変速機の潤滑装置において、前記保持部材を貫通するとともに前記各転動体同士の間でトルクを伝達する箇所に向けて開口しかつ前記潤滑油を該箇所に向けて噴射する油路と、その油路の内部に設けられ、潤滑油を前記箇所に向けて噴射する方向に圧力が作用した場合には開きこれとは反対方向に圧力が作用した場合には閉じる逆止弁とによって、加圧されて供給された潤滑油の一部を前記各転動体が停止している状態で保持する油溜め部が、前記各転動体同士の間でトルクを伝達する箇所の近傍に設けられていることを特徴とする潤滑装置である。
【００１１】
したがって請求項２の発明では、無段変速機が回転している場合、その転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給され、油膜が形成される。その潤滑油は油路に充満しており、無段変速機が停止した場合には、逆止弁が閉じるために潤滑油の一部が油溜め部に保持され、その状態が、無段変速機が停止した後も維持される。そのため、無段変速機を再度、動作させる場合、転動体同士の接触部に、直ちにその油溜め部から潤滑油が供給され、油膜が形成もしくは維持される。したがって請求項２の発明では、始動時における潤滑油の供給に遅れが生じないので、油膜切れした状態で無段変速機が回転させられることがなく、転動体の摩耗やそれに伴う無段変速機の耐久性の低下などの不都合を未然に回避することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする変速機の一例について説明すると、図１において、ダブルキャビティ式のフルトロイダル型無段変速機構１と１組のシングルピニオン型遊星歯車機構２とを主体とする変速機３が、動力源であるエンジン４の出力側に連結されている。そのトロイダル型無段変速機構１では、一対の入力ディスク５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５に対向するように、すなわちこれらの入力ディスク５を挟んだ状態に一対の出力ディスク６が配置されている。
【００１３】
これらのディスク５，６は、従来のトロイダル型無段変速機構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７が挟み込まれている。すなわち、いずれか一方の出力ディスク６が軸線方向に対して固定され、かつ他方の出力ディスク６の背面側（転動面とは反対側）に油圧室（図示せず）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に供給することにより、各入力ディスク５と出力ディスク６とでパワーローラ７を挟み付けるようになっている。
【００１４】
なお、各出力ディスク６はその中心軸線に沿って配置された出力軸８によって連結されており、その出力軸８は各入力ディスク５の中心部を貫通するとともに、各入力ディスク５と出力軸８との間に軸受９が配置され、これら入力ディスク５と出力軸８とが相対回転できるように構成されている。
【００１５】
また、その出力軸８と平行に入力軸１０が回転自在に配置されている。その入力軸１０は無段変速機構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１１，１２，１３が取り付けられている。その中間部の歯車１２が、前記各入力ディスク５と一体化されている歯車１４に噛合している。したがって入力軸１０からこれらの歯車１２，１４を介して無段変速機構１にトルクを入力するようになっている。
【００１６】
さらに、上記のパワーローラ７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５，６の転動面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５，６に対してパワーローラ７が傾斜して、そのパワーローラ７とディスク５，６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７は、各入力ディスク５と出力ディスク６との間に３個、等間隔に配置されており、無段変速機構１の全体としては合計６個設けられている。
【００１７】
そして、各パワーローラ７は、保持部材であるキャリジ１６によって回転自在でかつ傾動自在に保持されている。そのキャリジ１６は、図２に示すように、上下二枚の板状の部材でパワーローラ７を挟み込んで保持するように構成されており、パワーローラ７の中心部に上下両方向に突出させて設けた軸を回転自在に保持するようになっている。このキャリジ１６の長手方向の一端部に設けてある軸部１７が、直動型の油圧シリンダ１８におけるピストンロッド１９に、ボール継ぎ手２０を介して連結されている。すなわち、その油圧シリンダ１８によってパワーローラ７を前後動させ、かつ油圧シリンダ１８に対してパワーローラ７を自由に傾動および回転させるようになっている。
【００１８】
さらに、上記のピストンロッド１９およびキャリジ１６を貫通して油路２１が形成されている。この油路２１は、パワーローラ７と各ディスク５，６との接触部に対して潤滑油を供給するためのものであって、キャリジ１６においてパワーローラ７の外周面に対向する箇所に開口している。
【００１９】
上記の無段変速機構１の一端側（図１での右側）に１組の遊星歯車機構２が配置されている。この遊星歯車機構２は、サンギヤ２２と、そのサンギヤ２２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ２３と、これらサンギヤ２２とリングギヤ２３とに噛合しているピニオンギヤを自転自在および公転自在に保持するキャリヤ２４とを回転要素とする公知の構造の歯車機構であり、そのサンギヤ２２に前述した出力軸８が一体に回転するように連結されている。
【００２０】
また、遊星歯車機構２と無段変速機構１との間に、歯車２５が配置され、この歯車２５は、前述した入力軸１０の一端部（図１での右端部）に設けた歯車１３に噛合している。さらに、この歯車２５をキャリヤ２４に選択的に連結する変速クラッチ２６が設けられている。さらにまた、サンギヤ２２とリングギヤ２３とを選択的に連結する直結クラッチ２７が設けられている。そして、このリングギヤ２３に出力軸２８が連結されている。
【００２１】
前述したエンジン４の出力軸２９にダンパー３０を介して入力歯車３１が取り付けられており、その入力歯車３１が前述した入力軸１０における他端部（図１の左端部）に取り付けられた歯車１１に噛合している。したがってこれらの歯車３１，１１を介して変速機３にトルクを入力するようになっている。
【００２２】
さらに、エンジン４によって駆動される油圧ポンプ３２が設けられている。この油圧ポンプ３２は、制御のための油圧を発生させるためのポンプであって、その油圧の一部が潤滑油として前記油路２１に供給されるようになっている。このような油圧の制御をおこなうための油圧回路３３が設けられている。この油圧回路３３には、補助油圧源３４が接続されている。この補助油圧源３４は、前記油圧ポンプ３２に替わって一時的に油圧を出力するためのものであり、エンジン４によらないで動作して油圧を出力するように構成されている。具体的には、電動オイルポンプやアキュームレータ（蓄圧装置）などによって補助油圧源３４が構成されている。
【００２３】
この補助油圧源３４を前記油圧ポンプ３２に替わって潤滑油の油圧源として動作させる制御をおこなうコントローラ３５が設けられている。このコントローラ３５は、補助油圧源３４で油圧を発生させ、あるいは油圧を出力させ、さらには必要に応じて補助油圧源３４に油圧を蓄圧するなどの制御をおこなうようためのものであって、バルブなどの制御機器や電子制御回路などによって構成されている。
【００２４】
このコントローラ３５には、前記油圧ポンプ３２もしくはエンジン４が始動される直前の状態を検出する予備操作検出手段としてのセンサー３６が接続されている。その予備操作とは、要は、油圧ポンプ３２やエンジン４の始動に関連する操作状態であり、例えば車両では運転席に着座する操作、運転席に着座してブレーキペダルを踏み込む操作、キーをキーシリンダに差し込む操作、ステアリングホイールに手を添える操作、運転席に着座して運転姿勢を取った操作などであり、センサー３６はこれらの操作を接点の開閉や画像処理した信号によって検出するように構成されている。
【００２５】
上記の変速機３では、エンジン１が動作することにより、そのトルクが前記歯車３１，１１ならびに入力軸１０を介して入力される。そして、入力軸１０から一対の歯車１２，１４を介して入力ディスク５にトルクが伝達されて入力ディスク５が回転する。また、入力ディスク５が回転することによりこの入力ディスク５を介して出力ディスク６にトルクが伝達され、出力ディスク６が入力ディスク５とは反対方向に回転する。
【００２６】
このようにしてトルクを伝達している場合、エンジン４によって油圧ポンプ３２が駆動されて油圧を発生しているので、潤滑油が油圧回路３３を介して前記油路２１に供給され、その結果、その油路２１の開口端からパワーローラ７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７に付着した潤滑油は、パワーローラ７が回転することによりディスク５，６との接触部に供給されるので、パワーローラ７とディスク５，６との間に油膜が形成される。その油膜を介してパワーローラ７とディスク５，６とが接触し、かつその油膜のせん断力によってこれらパワーローラ７とディスク５，６との間でトルクが伝達される。
【００２７】
このようにエンジン４を駆動すれば、エンジントルクが直ちに変速機３に入力されて無段変速機構１が回転するが、前述した各クラッチ２６，２７を解放しておけば、遊星歯車機構２におけるキャリヤ２３からトルクが抜けるので、出力軸２８にトルクが現れない。すなわちニュートラル状態となる。また、遊星歯車機構２におけるサンギヤ２２が出力ディスク６に対して出力軸８を介して連結されているので、サンギヤ２２が無段変速機構１で設定した変速比に応じた回転数で回転している。これに対して変速クラッチ２６を係合させれば、入力軸１０から一対の歯車１３，２５を介してキャリヤ２４にトルクが伝達されるので、キャリヤ２４が入力軸１０の回転数およびその一対の歯車１３，２５のギヤ比に応じた回転数で回転する。
【００２８】
したがって無段変速機構１で設定する変速比を小さくしてサンギヤ２２をキャリヤ２４に対して高速で回転させれば、リングギヤ２３の回転数がゼロになる。その状態を遊星歯車機構２についての共線図で表せば、図３のとおりである。この状態では、出力軸２８がリングギヤ２３と共に停止した状態となるので、上記のニュートラル状態と同様の状態となる。すなわち上記の変速機３では、回転部材の連結状態を変更することなく、無段変速機構１での変速比の設定によってニュートラル状態を達成できる。
【００２９】
なお、ここで無段変速機構１における変速操作について簡単に説明すると、前記油圧シリンダ１８およびそのピストンロッド１９に連結されたキャリジ１６は、無段変速機構１の中心軸線に垂直な平面に対して左右方向に傾斜して配置されている。そして、ピストンロッド１９を前後動させてパワーローラ７を、無段変速機構１の中心軸線に垂直な平面上で前後動させると、その前後位置に応じて傾動し、入力ディスク５に対する接触部と出力ディスク６に対する接触部との半径位置、すなわち無段変速機構１の中心軸線からの半径寸法が互いに異なるようになる。すなわちパワーローラ７を上記のように前後動させることにより変速操作がおこなわれ、所定の変速比が設定される。なお、左右の各キャビティにおけるパワーローラ７が同様にかつ同時に制御されることは勿論である。
【００３０】
エンジン４を停止して無段変速機構１の回転を止めると、油圧ポンプ３２が停止するので、無段変速機構１に対する潤滑油の供給が停止する。その停止状態を継続すると、パワーローラ７やディスク５，６の転動面に付着している潤滑油が次第に流れ落ち、また僅かながら蒸発し、その結果、油膜が切れたり、潤滑油の量が不足するようになる。したがって長期間停止状態に放置した後に、エンジン４を始動すると、無段変速機構１の転動面の油膜が切れた状態もしくは潤滑油が不足した状態で無段変速機構１が回転し始めるので、パワーローラ７とディスク５，６との直接的な接触による摩耗が生じる可能性がある。そこでこの発明に係る上記の潤滑装置は、以下のようにして始動時の潤滑をおこなう。
【００３１】
図４は、その潤滑の形態の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、エンジン４もしくは油圧ポンプ３２を始動することに関連する予備操作の有無が判断される（ステップＳ１）。これは、例えば運転席に設けた座席スイッチがオンとなること、あるいはキーがキーシリンダに差し込まれて所定の接点が閉じることなどに基づいて判断することができる。予備操作がないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御をおこなうことなくリターンする。これに対して何らかの予備操作が検出されたことによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、タイマーＴをゼロリセットして時間のカウントを開始する（ステップＳ２）。
【００３２】
その後、タイマーＴのカウント値が予め定めた基準値ｔ０ を超えたか否か、すなわち予備操作が検出されてから所定時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ３）。予め定めた所定時間を経過していないことによりステップＳ３で否定的に判断された場合には、特に制御をおこなうことなくリターンし、これとは反対に予備操作が検出されてから所定時間が経過したことによりステップＳ３で肯定的に判断された場合には、前述したコントローラ３５が動作して補助油圧源３４から油圧が出力される（ステップＳ４）。
【００３３】
前述した図１に示す装置では、エンジン４が停止している状態では油圧ポンプ３２も停止しており、潤滑油を無段変速機構１に供給する油圧が発生していない。しかしながら、予備操作が検出された場合には、補助油圧源３４から油圧回路３３を介して前記油路２１に潤滑油が供給される。その結果、停止しているパワーローラ７の外周面やパワーローラ７とディスク５，６との接触部に潤滑油が供給され、これらの箇所に油膜が形成される。したがってその後にエンジン４が始動されることに伴って無段変速機構１が回転すると、既に潤滑油が供給されて油膜を形成した状態のディスク５，６とパワーローラ７とが回転することになり、これらパワーローラ７とディスク５，６とが直接接触したり、それに伴って凝着摩耗が生じたりすることが回避される。
【００３４】
なお、上記のステップＳ１で判断された予備操作の後に必ずエンジン４が始動されるとは限らないので、補助油圧源３４から一度に多量の潤滑油を出力する替わりに、必要最小限の潤滑油を一定時間ごとに間欠的に供給するように構成することが好ましい。そのように構成すれば、補助油圧源３４の容量を小さくして装置の全体としての構成を小型化することができる。また、運転者が着座してからエンジン４を始動するまでの平均的な経過時間と、キーをキーシリンダに差し込んでからエンジン４を始動するまでの平均的な経過時間とは、前者の経過時間の方が一般に長い。このように予備操作ごとにその後のエンジン始動までの時間が異なっているから、ステップＳ３での判断基準となる時間ｔ０ は、予備操作ごとに設定した時間であってもよい。
【００３５】
図５は、補助油圧源３４を使用する他の潤滑形態を説明するためのフローチャートであって、ここに示す例は、キーがキーシリンダに差し込まれた場合の制御例である。すなわち、キーがキーシリンダに差し込まれたことが前述したセンサー３６で検出され（ステップＳ１１）、それに伴ってステップＳ１１で肯定的に判断されると、補助油圧源３４が一定時間ごとに間欠的に油圧を出力する（ステップＳ１２）。したがって、動作開始直前のパワーローラ７の外周面やパワーローラ７とディスク５，６との接触部に潤滑油が供給され、これらの箇所に油膜が形成される。したがってその後にエンジン４が始動されることに伴って無段変速機構１が回転すると、既に潤滑油が供給されて油膜を形成した状態のディスク５，６とパワーローラ７とが回転することになり、これらパワーローラ７とディスク５，６とが直接接触したり、それに伴って摩耗が凝着摩耗が生じたりすることが回避される。
【００３６】
したがって上記のセンサー３６もしくはステップＳ１の機能的手段あるいはステップＳ１１の機能的手段が請求項１の発明における予備操作検出手段に相当する。また上記のコントローラ３５を含む補助油圧源３４から油路２１に到る油圧系統が請求項１の発明における予備潤滑機構に相当する。
【００３７】
ところで、この発明は、停止していた無段変速機構１が回転し始める前に、パワーローラ７と各ディスク５，６との接触部もしくはパワーローラ７や各ディスク５，６の転動面に潤滑油を供給する構成を備えた発明であり、したがってそのための潤滑油の供給手段は、上述した例に限定されない。すなわち、無段変速機構１の停止時においても潤滑油をパワーローラ７とディスク５，６との接触部の近傍に保持しておくことのできる手段を設けた構成であってもよい。その例を以下に説明する。
【００３８】
図６は、油溜め部として潤滑油を含浸させて保持する多孔質体４０を設けた例を示している。ここに示す多孔質体４０は、フェルトなどの不織布やスポンジなどの潤滑油が浸透する多孔構造の物質であって、好ましくは軟質材からなり、パワーローラ７の外周面に接触するように前記キャリジ１６に取り付けられている。
【００３９】
この図６に示す構成では、通常の運転時に油圧ポンプ３２によって加圧されて供給された潤滑油が、パワーローラ７が回転することにより多孔質体４０に接触して僅かずつ多孔質体４０に含浸し、保持される。このような潤滑油の保持は、多孔質体４０で生じる毛細管作用によるものであるから、パワーローラ７の回転が停止した状態でも維持される。
【００４０】
そして、パワーローラ７の停止状態が比較的長期に亘って継続することにより、パワーローラ７の表面に付着している潤滑油の量が少なくなった後、パワーローラ７が回転した場合、多孔質体４０に含浸されている潤滑油の量がパワーローラ７の表面の潤滑油の量より多いために、多孔質体４０に保持されている潤滑油をパワーローラ７の外周面にいわゆる塗り付ける状態が生じる。このような状態は、多孔質体４０からパワーローラ７の外周面に潤滑油を供給したのと同様の状態であり、したがって無段変速機構１を長期間停止させておいた後、エンジン４を始動して無段変速機構１を回転させたとしても、パワーローラ７とディスク５，６との転動面あるいは接触部に必要十分な潤滑油が、回転と同時に供給される。その結果、油膜切れやそれに起因してパワーローラ７とディスク５，６とが直接接触するなどの事態を未然に回避し、ひいてはパワーローラ７やディスク５，６の摩耗を防止して無段変速機構１の耐久性が良好になる。
【００４１】
無段変速機構１が停止してる際に潤滑油をパワーローラ７とディスク５，６との接触部の近傍に保持する油溜め部は、キャリジ１６に形成されている油路２１を利用して形成することができる。その例を図７に示してある。ここに示す例では、キャリジ１６に形成された油路２１は、キャリジ１６の長手方向でのほぼ中央部において左右に屈曲し、キャリジ１６の側面に開口している。したがってそり開口端の前方に位置するパワーローラ７とディスク５，６との接触部に向けて直接潤滑油を噴射するように構成されている。その油路２１の開口端の近くに、潤滑油の噴射方向には圧力差で開き、これとは反対の方向には圧力差で閉じる逆止弁４１が設けられている。
【００４２】
したがって通常の運転中には、油路２１に前記油圧ポンプ３２で加圧された潤滑油が供給されるので、潤滑油が逆止弁４１を押し開いてパワーローラ７の外周部側に向けて噴射され、パワーローラ７とディスク５，６との接触部に潤滑油が供給される。これに対してエンジン４を止めることにより油圧ポンプ３２が停止すると、油路２１の圧力が低下するので、逆止弁４１が自動的に閉じる。その結果、油路２１の開口端から外気を吸引することがないので、油路２１内での潤滑油の逆流が阻止され、油路２１の内部に潤滑油が保持される。
【００４３】
そして、エンジン４を再度始動して無段変速機構１を回転させる場合、それと同時に油圧ポンプ３２が駆動されて油圧を発生する。その場合、停止期間が長ければ、油圧ポンプ３２や油路２１に到る配管系統での潤滑油の充満状態が低下していることがあるが、油圧ポンプ３２が動作することによりその吐出側の管路およびそれに連通する油路２１の圧力が上昇するので、油路２１に保持されていた潤滑油が逆止弁４１を押し開いて直ちに噴射される。
【００４４】
したがってパワーローラ７およびディスク５，６の回転開始に対して特に遅れることなく、パワーローラ７とディスク５，６との接触部に対して潤滑油が供給される。その結果、油膜切れやそれに起因してパワーローラ７とディスク５，６とが直接接触するなどの事態を未然に回避し、ひいてはパワーローラ７やディスク５，６の摩耗を防止して無段変速機構１の耐久性が良好になる。
【００４５】
なお、図７における参照符号４２は噴霧ノズルを示し、油路２１の開口端に連通した状態に取り付けられている。この噴霧ノズル４２の先端は、パワーローラ７とディスク５，６との接触部の近傍にまで延びている。前述したように逆止弁４１が閉じた場合、それまでに噴霧ノズル４２に充満していた潤滑油の少なくとも一部が、噴霧ノズル４２の内部に保持される。したがって無段変速機構１を停止状態から再度回転させる場合、パワーローラ７とディスク５，６との接触部に対する潤滑油の供給が、更に迅速かつ確実になる。
【００４６】
なお、この発明は、上記の具体例に限定されないのであって、この発明の油溜め部は、上記の多孔質体や逆止弁４１を備えた油路２１以外に、特別に設けた容器あるいは凹部もしくは中空部など、無段変速機構の停止状態で転動体同士の接触部の近傍に潤滑油を溜めておくことができ、かつ無段変速機構が回転した場合に転動体同士の接触部に潤滑油を供給し得る構造のものであればよい。
【００４７】
【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、停止している動力源を始動することに関連する予備操作がおこなわれると、これが予備操作検出手段によって検出され、その検出後、所定時間が経過したときに予備潤滑機構により補助油圧源から転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給され、しかもその補助油圧源は、動力源によらずに油圧を発生するように構成されているので、動力源が停止状態であって無段変速機が回転していない状態であっても、転動体同士の接触部に対して潤滑油を供給することができる。そのため、請求項１の発明によれば、無段変速機が長期間に亘って停止していた場合であっても、回転し始める直前には、トルクの伝達が生じる転動体同士の接触部に必要十分に潤滑油を供給して油膜を形成することができ、その結果、油膜切れの状態での運転やそれに伴う摩耗などの不都合を未然に解消することができる。
【００４８】
また、請求項２の発明によれば、無段変速機が回転している場合、その転動体同士の接触部に対して潤滑油が供給され、油膜が形成され、その潤滑油の一部が油溜め部に保持され、その状態が、無段変速機が停止した後も維持されるため、無段変速機を再度、動作させる場合、転動体同士の接触部に、直ちにその油溜め部から潤滑油が供給され、油膜が形成もしくは維持される。したがって請求項２の発明では、始動時における潤滑油の供給に遅れが生じないので、油膜切れした状態で無段変速機が回転させられることがなく、転動体の摩耗やそれに伴う無段変速機の耐久性の低下などの不都合を未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る無段変速機の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】そのパワーローラの一例を示す概略図である。
【図３】図１に示す変速機を構成する遊星歯車機構についての共線図である。
【図４】無段変速機を回転させるのに先立って補助油圧源によって潤滑をおこなう場合の制御例を説明するためのフローチャートである。
【図５】無段変速機を回転させるのに先立って補助油圧源によって潤滑をおこなう場合の他の制御例を説明するためのフローチャートである。
【図６】油溜め部としての多孔質体を備えたパワーローラの一例を示す模式図である。
【図７】油路の一部を油溜め部として構成したパワーローラの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…無段変速機構、 ２…遊星歯車機構、 ３…変速機、 ４…エンジン、 ５…入力ディスク、 ６…出力ディスク、 ７…パワーローラ、 １６…キャリジ、 ２１…油路、 ３２…油圧ポンプ、 ３４…補助油圧源、 ３５…コントローラ、 ３６…センサー、 ４０…多孔質体、 ４１…逆止弁。
Claims (2)
- 動力源から入力されたトルクを、油膜を介して接触する転動体によって伝達し、その転動体同士の接触部の位置が連続的に変化することにより変速比を無段階に設定可能なトロイダル型無段変速機の潤滑装置において、
前記動力源によらずに油圧を発生させることのできる補助油圧源と、
前記動力源を始動することに関連する予備操作がおこなわれたことを検出する予備操作検出手段と、
その予備操作が検出された後、予め定めた時間が経過したときに、前記補助油圧源によって前記転動体同士の接触部に潤滑油を供給する予備潤滑機構と
を備えていることを特徴とするトロイダル型無段変速機の潤滑装置。 - 互いに対向する一対の第１の転動体の間に、保持部材によって回転自在でかつ傾動自在に保持された第２の転動体が挟み込まれ、加圧して供給される潤滑油によって前記第１および第２の転動体同士の間に油膜を形成し、その油膜を介して前記転動体同士の間でトルクを伝達するとともにその第１および第２の転動体同士の接触部が連続的に変化することにより変速比を無段階に設定可能なトロイダル型無段変速機の潤滑装置において、
前記保持部材を貫通するとともに前記各転動体同士の間でトルクを伝達する箇所に向けて開口しかつ前記潤滑油を該箇所に向けて噴射する油路と、その油路の内部に設けられ、潤滑油を前記箇所に向けて噴射する方向に圧力が作用した場合には開きこれとは反対方向に圧力が作用した場合には閉じる逆止弁とによって、加圧されて供給された潤滑油の一部を前記各転動体が停止している状態で保持する油溜め部が、前記各転動体同士の間でトルクを伝達する箇所の近傍に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の潤滑装置。
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