JP5838735B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の変速機などに利用可能なトロイダル型無段変速機に関する。

例えば自動車用変速機として用いるダブルキャビティ式トロイダル型無段変速機は、図６および図７に示すように構成されている。図６に示すように、ケーシング５０の内側には入力軸（中心軸）１が回転自在に支持されており、この入力軸１の外周には、２つの入力側ディスク２，２と２つの出力側ディスク３，３とが取り付けられている。また、入力軸１の中間部の外周には出力歯車４が回転自在に支持されている。この出力歯車４の中心部に設けられた円筒状のフランジ部４ａ，４ａには、出力側ディスク３，３がスプライン結合によって連結されている。

入力軸１は、図中左側に位置する入力側ディスク２とカム板７との間に設けられたローディングカム式の押圧装置１２を介して、駆動軸２２により回転駆動されるようになっている。また、出力歯車４は、２つの部材の結合によって構成された仕切壁１３を介してケーシング５０内に支持されており、これにより、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転できる一方で、軸線Ｏ方向の変位が阻止されている。

出力側ディスク３，３は、入力軸１との間に介在されたニードル軸受５，５によって、入力軸１の軸線Ｏを中心に回転自在に支持されている。また、図中左側の入力側ディスク２は、入力軸１にボールスプライン６を介して支持され、図中右側の入力側ディスク２は、入力軸１にスプライン結合されており、これら入力側ディスク２は入力軸１と共に回転するようになっている。また、入力側ディスク２，２の内側面（凹面）２ａ，２ａと出力側ディスク３，３の内側面（凹面）３ａ，３ａとの間には、パワーローラ１１（図７参照）が回転自在に挟持されている。

図６中右側に位置する入力側ディスク２の内周面２ｃには、段差部２ｂが設けられ、この段差部２ｂに、入力軸１の外周面１ａに設けられた段差部１ｂが突き当てられるとともに、入力側ディスク２の背面（図６の右面）がローディングナット９に突き当てられている。これによって、入力側ディスク２の入力軸１に対する軸線Ｏ方向の変位が実質的に阻止されている。また、カム板７と入力軸１の鍔部１ｄとの間には、皿ばね８が設けられており、この皿ばね８は、各ディスク２，２，３，３の凹面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとパワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａとの当接部に押圧力を付与する。

図７は、図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図７に示すように、ケーシング５０の内側には、入力軸１に対し捻れの位置にある一対の枢軸１４，１４を中心として揺動する一対のトラニオン１５，１５が設けられている。なお、図７においては、入力軸１の図示は省略している。各トラニオン１５，１５は、パワーローラ１１を支持する支持板部１６の長手方向(図７の上下方向)の両端部に、この支持板部１６の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部２０，２０を有している。そして、この折れ曲がり壁部２０，２０によって、各トラニオン１５，１５には、パワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部２０，２０の外側面には、各枢軸１４，１４が互いに同心的に設けられている。

支持板部１６の中央部には円孔２１が形成され、この円孔２１には変位軸（支持軸）２３の基端部２３ａが支持されている。そして、各枢軸１４，１４を中心として各トラニオン１５，１５を揺動させることにより、これら各トラニオン１５，１５の中央部に支持された変位軸２３の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン１５，１５の内側面から突出する変位軸２３の先端部２３ｂの周囲には、ラジアルニードル軸受９９を介して各パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の間に挟持されている。なお、各変位軸２３，２３の基端部２３ａと先端部２３ｂとは、互いに偏心している。

また、各トラニオン１５，１５の枢軸１４，１４はそれぞれ、一対のヨーク２３Ａ，２３Ｂに対して揺動自在および軸方向(図７の上下方向)に変位自在に支持されており、各ヨーク２３Ａ，２３Ｂにより、トラニオン１５，１５はその水平方向の移動を規制されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂは鋼等の金属のプレス加工あるいは鍛造加工により矩形状に形成されている。各ヨーク２３Ａ，２３Ｂの四隅には円形の支持孔１８が４つ設けられており、これら支持孔１８にはそれぞれ、トラニオン１５の両端部に設けた枢軸１４がラジアルニードル軸受３０を介して揺動自在に支持されている。また、ヨーク２３Ａ，２３Ｂの幅方向（図６の左右方向）の中央部には、円形の係止孔１９が設けられており、この係止孔１９の内周面は円筒面として、球面ポスト６４，６８を内嵌している。すなわち、上側のヨーク２３Ａは、ケーシング５０に固定部材５２を介して支持されている球面ポスト６４によって揺動自在に支持されており、下側のヨーク２３Ｂは、球面ポスト６８およびこれを支持する駆動シリンダ３１の上側シリンダボディ６１によって揺動自在に支持されている。

なお、各トラニオン１５，１５に設けられた各変位軸２３，２３は、入力軸１に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸２３，２３の先端部２３ｂが基端部２３ａに対して偏心している方向は、両ディスク２，２，３，３の回転方向に対して同方向(図７で上下逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。

また、パワーローラ１１の外側面とトラニオン１５の支持板部１６の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉（以下、転動体という）２６，２６と、これら各転動体２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面（大端面）に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。

また、スラストニードル軸受２５は、トラニオン１５の支持板部１６の内側面と外輪２８の外側面との間に挟持されている。このようなスラストニードル軸受２５は、パワーローラ１１から各外輪２８に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これらパワーローラ１１および外輪２８が各変位軸２３の基端部２３ａを中心として揺動することを許容する。

さらに、各トラニオン１５，１５の一端部(図７の下端部)にはそれぞれ駆動ロッド（トラニオン軸）２９，２９が設けられており、各駆動ロッド２９，２９の中間部外周面に駆動ピストン（油圧ピストン）３３，３３が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３３，３３はそれぞれ、上側シリンダボディ６１と下側シリンダボディ６２とによって構成された駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。これら各駆動ピストン３３，３３と駆動シリンダ３１とで、各トラニオン１５，１５を、これらトラニオン１５，１５の枢軸１４，１４の軸方向に変位させる駆動装置３２を構成している。

このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１の回転は、押圧装置１２を介して、各入力側ディスク２，２に伝えられる。そして、これら入力側ディスク２，２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して各出力側ディスク３，３に伝えられ、更にこれら各出力側ディスク３，３の回転が、出力歯車４より取り出される。

入力軸１と出力歯車４との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３３，３３を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３３，３３の変位に伴って、一対のトラニオン１５，１５が互いに逆方向に変位する。例えば、図７の左側のパワーローラ１１が同図の下側に、同図の右側のパワーローラ１１が同図の上側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各入力側ディスク２，２および各出力側ディスク３，３の内側面２ａ，２ａ，３ａ，３ａとの当接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１５，１５が、ヨーク２３Ａ，２３Ｂに枢支された枢軸１４，１４を中心として、互いに逆方向に揺動（傾転）する。

その結果、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，３ａとの当接位置が変化し、入力軸１と出力歯車４との間の変速比が変化する。また、これら入力軸１と出力歯車４との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１およびこれら各パワーローラ１１，１１に付属の外輪２８，２８が、各変位軸２３，２３の基端部２３ａ、２３ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８，２８の外側面と各トラニオン１５，１５を構成する支持板部１６の内側面との間には、それぞれスラストニードル軸受２５，２５が存在するため、前記回動は円滑に行われる。したがって、前述のように各変位軸２３，２３の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。

ところで、上記構成のトロイダル型無段変速機において、パワーローラ１１と入出力側ディスク２，３との間の動力伝達は、これらの部材表面の損傷を防止するべく、油膜を介したトラクション力により非接触で行なわれる（以下、油膜によって形成されるパワーローラ１１と入出力側ディスク２，３との間の界面をトラクション面と称し、本明細書中では、便宜上、パワーローラ１１の周面１１ａをトラクション面と称することがある。）。そのため、パワーローラ１１と入出力側ディスクとの間に形成されるトラクション面には、トルクを非接触で伝達するための油膜を形成できる十分な量の潤滑油（トラクション油）を供給する必要がある。

従来、パワーローラ１１のトラクション面に対する潤滑油の供給は、例えば特許文献１に開示されるようにトラニオン１５の下部からトラクション面へ向けて行なわれ、あるいは、特許文献２に開示されるように、外輪２８からトラクション面へ向けて行なわれている。

特開２００７−１５４９５２号公報 特開２００８−２８１１５１号公報

しかしながら、このようにトラニオン１５の下部から或いは外輪２８などのトラニオン１５の上方側から吐出される潤滑油によりパワーローラ１１のトラクション面１１ａを潤滑する場合には１つの問題が生じる。すなわち、パワーローラ１１のトラクション面１１ａを潤滑した油は、伝達動力が相対的に小さい低トルク領域（Low側）および相対的に大きい高トルク領域（High側）では入力側および出力側ディスク２，３に到達して有効に使用されるが、変速比が１．０近傍のときには最終的にポスト６４，６８に当たってしまい有効に使用されない。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、トラニオン側からトラクション面を潤滑油により効率的に且つ効果的に潤滑して冷却できるトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に傾転し且つ前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンとを備え、前記パワーローラと前記ディスクとの間の動力伝達が油膜を介して行なわれるトロイダル型無段変速機において、前記トラニオン側から前記パワーローラと前記ディスクとの間の前記動力伝達を成すトラクション面ヘ向けて潤滑油を吐出させるための潤滑油吐出手段と、前記トラクション面へと向かう方向から逸れる潤滑油を受けてこれをトラクション面へと反射させる反射手段とを具備することを特徴とする。

上記構成によれば、トラクション面（パワーローラのトラクション面および／またはディスクのトラクション面）へと向かう方向から逸れる潤滑油を受けてこれをトラクション面へと反射させる反射手段を備えているので、トラクション面へと向かう方向から逸れる（例えば、ポストやヨークなどに到達した）潤滑油をディスクおよび／またはパワーローラのトラクション面へと反射して戻し（廃油を再利用して更に潤滑を行ない）、トラクション面を効率良く潤滑（冷却）できる（すなわち、トラニオン側からトラクション面を潤滑油により効率的に且つ効果的に潤滑して冷却できる）。また、この構成によれば、高いトラクション係数で運転可能となり、低コストで高効率なバリエータを提供できるとともに、バリエータを小型化および軽量化できる。

また、上記構成において、前記反射手段は金属または樹脂から成る反射板として形成されてもよい。また、前記トラニオンの枢軸を揺動自在および軸方向に変位自在に支持するヨークと、該ヨークを揺動自在に支持するポストとが設けられる場合において、前記反射板は前記ポストまたは前記ヨークの近傍に設けられることが好ましい。この場合、前記反射板が前記ポストに一体に或いは別体に設けられてもよい。また、上記構成において、前記反射板には、前記パワーローラの回転数を計測するための回転センサが設けられてもよい。その場合、パワーローラの回転数を計測でき、スリップを事前に検知できる。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、トラクション面へと向かう方向から逸れる潤滑油を受けてこれをトラクション面へと反射させる反射手段を具備するので、トラニオン側からトラクション面を潤滑油により効率的に且つ効果的に潤滑して冷却できる。

本発明の第１の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部斜視図である。 （ａ）は図１の要部をＡ方向から見た際の部分断面図、（ｂ）は図１の要部をＢ方向から見た際の部分断面図である。 （ａ）は図１のトロイダル型無段変速機に設けられる反射板の斜視図、（ｂ）は反射板による潤滑油の反射拡散状態を示す概念図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部斜視図、（ｂ）は該トロイダル型無段変速機に設けられる反射板の斜視図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係るトロイダル型無段変速機の要部斜視図、（ｂ）は該トロイダル型無段変速機に設けられる反射板の斜視図である。 従来から知られているハーフトロイダル型無段変速機の具体的構造の一例を示す断面図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の特徴は、トラクション面に対する潤滑油の供給形態にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図６および図７と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

図１〜図３は、本発明の第１の実施形態を示している。
図１および図２に示すように、本実施形態のトロイダル型無段変速機のトラニオン１５も、前述した従来構造と同様に、パワーローラ１１を支持する支持板部１６と、支持板部１６の枢軸１４の軸方向の両端部にそれぞれパワーローラ１１側に折れ曲がって設けられ且つパワーローラ１１を間に挟んだ状態で互いに内側面を対向させるとともに外側面に枢軸１４が設けられた一対の折れ曲がり壁部２０，２０とを有する。なお、本実施の形態では、支持板部１６がパワーローラ側に向かって凸になる円筒状凸面を有する支持梁部として形成されるとともに、この円筒状凸面に係合する円筒面状の凹部が外輪２８の外側面に形成されており、これにより外輪２８はパワーローラ１１とともにトラニオン１５に対して両ディスク２，３の軸方向に関する揺動変位が可能となっている。この外輪２８は支持軸２３と一体に形成されており、支持軸２３はパワーローラ１１の回転中心部を貫通してパワーローラ１１を回転可能に支持している。この支持軸２３は変位軸ではなく直線状の軸として形成されている。

そして、このトラニオン１５には、パワーローラ１１とディスク２，３との間の動力伝達を成すトラクション面２ａ，３ａ，１１ａヘ向けてトラニオン１５側から潤滑油を吐出させるための潤滑油吐出手段が設けられる。具体的には、この潤滑油吐出手段は、枢軸１４の下側縁部に設けられてトラクション面２ａ，３ａ，１１ａへ向けて開口する潤滑油穴１５０と、潤滑油穴１５０へ向けて潤滑油を供給するための潤滑油供給手段とから成る。潤滑油供給手段は、駆動装置３２（図７参照）から延びる油路１３０と、この油路１３０から潤滑油穴１５０へ向けて分岐して延びる分岐路１３０ａとを有する。

また、本実施形態では、トラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと向かう方向から逸れる潤滑油（潤滑油穴１５０から吐出する潤滑油）を受けてこれをトラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと反射させる反射手段が設けられる。具体的に、この反射手段は、金属または樹脂から成る平板状の反射板２００として形成され、本実施形態では、図３に示すように反射面としての円弧状の凹面２００ａを有している。そして、この反射板２００は、ポスト６３（６８）またはヨーク２３Ａ（２３Ｂ）の近傍に設けられ、特に本実施形態では、図１および図２に示すようにポスト６３（６８）の下部寄りに設けられる。反射板２００は、本実施形態では別体としてポスト６３（６８）に取り付けられるが、ポスト６３（６８）に一体形成されてもよい。

このような反射板２００を設けると、トラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと向かう方向から逸れる潤滑油（潤滑油穴１５０から吐出する潤滑油）は、図２および図３（ｂ）に矢印で示すように、反射板２００に当たって拡散され、トラクション面２ａ，３ａ，１１ａへ向けて反射されて戻される。

以上説明したように、本実施形態によれば、トラクション面（パワーローラ１１のトラクション面１１ａおよび／またはディスク２，３のトラクション面２ａ，３ａ）へと向かう方向から逸れる潤滑油を受けてこれをトラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと反射させる反射手段として反射板２００を具備するので、トラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと向かう方向から逸れる（具体的には、ポスト６４（６８）に到達した）潤滑油をディスク２，３および／またはパワーローラ１１のトラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと反射して戻し（廃油を再利用して更に潤滑を行ない）、トラクション面２ａ，３ａ，１１ａを効率良く潤滑（冷却）できる（すなわち、トラニオン１５側からトラクション面２ａ，３ａ，１１ａを潤滑油により効率的に且つ効果的に潤滑して冷却できる）。また、この構成によれば、高いトラクション係数で運転可能となり、低コストで高効率なバリエータを提供できるとともに、バリエータを小型化および軽量化できる。なお、本実施形態において、反射板２００には、パワーローラ１１の回転数を計測するための回転センサ（図示せず）が設けられてもよい。その場合、パワーローラ１１の回転数を計測でき、スリップを事前に検知できる。

図４は、本発明の第２の実施形態を示している。
図示のように、本実施形態では、トラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと向かう方向から逸れる潤滑油（潤滑油穴１５０から吐出する潤滑油）を受けてこれをトラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと反射させる反射手段として角錐形状の反射体２００Ａがポスト６４（６８）に別体で取り付けられている。反射体２００Ａは、金属または樹脂から成り、パワーローラ１１のトラクション面１１ａに沿うように延びるテーパ状の反射面２００ａ’を有する。なお、それ以外の構成は第１の実施形態と同じである。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図５は、本発明の第３の実施形態を示している。
図示のように、本実施形態では、トラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと向かう方向から逸れる潤滑油（潤滑油穴１５０から吐出する潤滑油）を受けてこれをトラクション面２ａ，３ａ，１１ａへと反射させる反射手段として湾曲板状の反射体２００Ｂがポスト６４（６８）の近傍に別体で設けられている。反射体２００Ｂは、金属または樹脂から成り、パワーローラ１１のトラクション面１１ａに対向する湾曲面としての反射面２００ａ”を有する。なお、それ以外の構成は第１の実施形態と同じである。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、反射手段は、板状等である必要はなく、ポストやヨークに一体に形成される反射面であってもよく、あるいは、任意の形状を成してポストやヨークあるいはポスト近傍のパワーローラやディスクと干渉しない任意の部位に別体で取り付けられてもよい。

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に適用することができる。

２ 入力側ディスク
３ 出力側ディスク
１１ パワーローラ
１１ａ トラクション面
１４ 枢軸
１５ トラニオン
２３Ａ，２３Ｂ ヨーク
６４，６８ ポスト
１５０ 潤滑油穴（潤滑油吐出手段）
２００ 反射板（反射手段）
２００Ａ，２００Ｂ 反射体（反射手段）

Claims (7)

1. 互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捻れの位置にある枢軸を中心に傾転し且つ前記パワーローラを回転自在に支持するトラニオンとを備え、前記パワーローラと前記ディスクとの間の動力伝達が油膜を介して行なわれるトロイダル型無段変速機において、
   前記トラニオン側から前記パワーローラと前記ディスクとの間の前記動力伝達を成すトラクション面ヘ向けて潤滑油を吐出させるための潤滑油吐出手段と、
   前記トラクション面へと向かう方向から逸れる潤滑油を受けてこれをトラクション面へと反射させる反射手段と、
   を具備することを特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 前記反射手段が金属または樹脂から成る反射板として形成されることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
3. 前記トラニオンの枢軸を揺動自在および軸方向に変位自在に支持するヨークと、該ヨークを揺動自在に支持するポストとを更に備え、前記反射板が前記ポストまたは前記ヨークの近傍に設けられることを特徴とする請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
4. 前記反射板が前記ポストに設けられることを特徴とする請求項３に記載のトロイダル型無段変速機。
5. 前記反射板がポストと一体に形成されることを特徴とする請求項４に記載のトロイダル型無段変速機。
6. 前記反射板がポストと別体に設けられることを特徴とする請求項４に記載のトロイダル型無段変速機。
7. 前記反射板には、前記パワーローラの回転数を計測するための回転センサが設けられることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のトロイダル型無段変速機。

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