JP5915174B2 - トロイダル型無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、トロイダル型無段変速機、特に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。

自動車用変速装置としてトロイダル型無段変速機を使用する事が、多くの刊行物に記載され、且つ、一部で実施されて周知である。図６、７は、現在実施されているトロイダル型無段変速機の基本構成を示している。この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、１対の入力側ディスク１、１を入力回転軸２に対し、それぞれがトロイド曲面（断面円弧形の凹面）であって特許請求の範囲に記載した軸方向片側面に相当する入力側内側面３、３同士を、互いに対向させた状態で、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持している。

又、上記入力回転軸２の中間部周囲に、中間部外周面に出力歯車４を固設した出力筒５を、この入力回転軸２に対する回転を自在に支持している。又、この出力筒５の両端部に１対の出力側ディスク６、６を、スプライン係合により、この出力筒５と同期した回転自在に支持している。この状態で、それぞれがトロイド曲面であって特許請求の範囲に記載した軸方向片側面に相当する、上記両出力側ディスク６、６の出力側内側面７、７が、上記両入力側内側面３、３に対向する。

又、上記入力回転軸２の周囲で上記入力側、出力側両内側面３、７同士の間部分（キャビティ）毎に、それぞれの周面を球状凸面としたパワーローラ８、８を、２個ずつ、合計４個配置している。これら各パワーローラ８、８は、それぞれトラニオン９、９の内側面に、基半部と先半部とが偏心した支持軸１０、１０と複数の転がり軸受とを介して、これら各支持軸１０、１０の先半部回りの回転、及び、これら各支持軸１０、１０の基半部を中心とする若干の揺動変位を自在に支持されている。又、上記各トラニオン９、９は、それぞれの長さ方向（図６の表裏方向、図７の上下方向）両端部にこれら各トラニオン９、９毎に互いに同心に設けられた、傾転軸１１、１１を中心として揺動変位自在である。

これら各トラニオン９、９を揺動（傾斜）させる動作は、油圧式のアクチュエータ１２、１２により、これら各トラニオン９、９を上記各傾転軸１１、１１の軸方向に変位させる事により行なう。即ち、変速時には、上記各アクチュエータ１２、１２への圧油の給排により、上記各トラニオン９、９を上記各傾転軸１１、１１の軸方向に変位させる。この結果、上記各パワーローラ８、８の周面と上記入力側、出力側各内側面３、７との接触部（トラクション部）の接線方向に作用する力の方向が変化する（サイドスリップが発生する）ので、上記各トラニオン９、９が上記各傾転軸１１、１１を中心として揺動変位する。

上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、駆動軸１３により一方（図６の左方）の入力側ディスク１を、ローディングカム式の押圧装置１４を介して回転駆動する。この結果、前記入力回転軸２の両端部に支持された１対の入力側ディスク１、１が、互いに近付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、上記各パワーローラ８、８を介して前記両出力側ディスク６、６に伝わり、前記出力歯車４から取り出される。

上記入力回転軸２と上記出力歯車４との回転速度の比を変える場合で、先ず入力回転軸２と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、上記各トラニオン９、９を図６に示す位置に揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面を、上記両入力側ディスク１、１の入力側内側面３、３の中心寄り部分と上記両出力側ディスク６、６の出力側内側面７、７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、上記各トラニオン９、９を図６と反対方向に揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面を、上記両入力側ディスク１、１の入力側内側面３、３の外周寄り部分と上記両出力側ディスク６、６の出力側内側面７、７の中心寄り部分とにそれぞれ当接させる。上記各トラニオン９、９の揺動角度を中間にすれば、上記入力回転軸２と出力歯車４との間で、中間の速度比（変速比）を得られる。

上記トロイダル型無段変速機は、上述した通り、入力ディスクと出力ディスクのトラクション面の間に、複数のパワーローラを組み合わせた機構を備えており、エンジンなどの動力源からの入力により入力ディスクが回転し、その回転力がパワーローラを介して出力ディスクに伝達される。そして、パワーローラの回転軸の傾斜角度を制御して、入力ディスクと出力ディスクのトラクション面に対するパワーローラの周面の接触位置を変化させることにより、変速比を無段階に設定することができる。この時、入力および出力ディスクのトラクション面とパワーローラの周面は、動力を伝達するために強い押し付け力によって圧接されており、それらの接触面には、供給ポンプから供給されるトラクション油の油膜が形成されている。しかしながら、トロイダル型無段変速機が長期間に渡って停止した場合には、油膜を形成しているトラクション油が重力の影響により徐々に落下して、油膜切れ状態となるおそれがある。

そこで、特許文献１
には、トラニオンの下側における傾転軸設定ボス部にオイル溜まり画成周壁を嵌着し、これら傾転軸設定ボス部およびオイル溜まり画成周壁によりオイル溜まりを形成することにより、焼き付きや発熱等を防止することが記載されている。

特開２００９−２９９７８９号公報

しかしながら、特許文献１のように、オイル溜まりに溜まった油を掻き揚げて潤滑する場合では、そのオイル溜りの中をパワーローラが回転する為、攪拌抵抗により回転効率が低下し、燃費が悪化するおそれがある。そして、低温時には、更に攪拌抵抗が大きくなり、エンジン始動性が悪化するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、部品を追加することなく、しかも、燃費の悪化を招く事のない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、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を自在に支持された少なくとも１対のディスクと、軸方向に関してこれら各ディスクの軸方向片側面同士の間位置の円周方向に関して複数個所に、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心とする揺動変位を自在に設けられた複数のトラニオンと、これら各トラニオンにそれぞれ、スラスト転がり軸受を介して回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記両ディスクの軸方向片側面にそれぞれ当接させた複数のパワーローラとを備えたトロイダル型無段変速機であって、前記パワーローラの外周部分に、凹部を前記外周部分の全周に亘って所定間隔で複数設けたことを特徴とする。

本発明のトロイダル型無段変速機によれば、パワーローラの外周部分に設けた凹部に、潤滑油を溜めておくことで、油膜切れ状態となったとしても、エンジン再始動時にも、潤滑油の供給を素早く行なうことで、焼き付きや発熱を防止でき、パワーローラやディスクの破損防止や耐久性の向上を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態を説明する図。 本発明の第１の実施の形態を説明する図。 本発明の第１の実施の形態の斜視図。 本発明の第２の実施の形態を説明する図。 本発明の第２の実施の形態の斜視図。 従来の具体的構造の一例を示す図。 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図。

図１〜３は、本発明の第１の実施の形態を示している。本発明の特徴は、ディスクやパワーローラのトラクション面が、油膜切れ状態でエンジンを再始動した時でも、焼き付きや発熱を起こさなくする為、パワーローラの形状を工夫した点にあり、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中心に言及し、それ以外の部分については、図６〜図７と同一の符号を付して簡潔に説明するに留める。

本実施形態のパワーローラ８の大径側外周面の全周に亘って、断面が矩形状の凹部１５、１５を複数個設けている。又、図２に示すように、トラニオン９の中心軸方向に関して、トラニオン９の前記凹部１５、１５に対向する部分に潤滑油穴を１６設けている。

本実施形態の場合、アクチュエータ側（図７参照）から、図示しない油圧ポンプ等により、潤滑油が供給され、潤滑油穴１６から潤滑油が吐出される。これにより、エンジンが停止し、パワーローラ８も停止した際に、前記凹部１５、１５に潤滑油が溜まることになり、エンジンが再始動した際に、パワーローラ８とディスクのトラクション面に対して、潤滑油を素早く供給できる。

よって、エンジンの始動により、パワーローラ８に潤滑油が供給される前に、パワーローラ８が回転することになっても、前記凹部１５、１５に溜まった潤滑油をトラクション面に供給でき、潤滑油が切れた状態で回転することがなくなり、パワーローラ８やディスクの焼き付きや発熱を防止することができる。

又、パワーローラ８が停止した際に、パワーローラ８周辺を流れ落ちる潤滑油を凹部１５、１５に溜めるようにし、前記凹部１５、１５に対向した潤滑油穴１６を設けない構成としてもよい。

又、前記凹部１５、１５に対向するように、回転センサや変位センサ等をトラニオン９に設置し、この凹部１５、１５を利用して、各種状態量を検出してもよい。これにより、回転数を検出する場合には、各パワーローラ８の同期不良やすべり状態を検出することができ、何らかの故障発生を素早く検知することができる。

図４、５は、本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施形態の場合には、第１の実施の形態と比べ、凹部の形状が異なる。第２の実施形態の凹部１７、１７は、第１の実施の形態と同様、パワーローラ８の大径側外周面の全周に亘って、複数個設けているが、パワーローラ８の円周方向断面から見ると、凹部１７、１７は台形状となっている。

これにより、凹部１７、１７を構成するパワーローラ８の回転方向に対向する平面１８、１６が、回転方向に対して垂直ではなく、傾斜することになり、パワーローラ８が回転した際の、円周方向の攪拌抵抗を、第１の実施の形態より低減することが可能となる。その他の構成及び作用は、第１の実施の形態と同様ある為、重複する説明は省略する。

１ 入力側ディスク
２ 入力回転軸
３ 入力側内側面
４ 出力歯車
５ 出力筒
６ 出力ディスク
７ 出力側内側面
８ パワーローラ
９ トラニオン
１０ 支持軸
１１ 傾転軸
１２ アクチュエータ
１３ 駆動軸
１４ 押圧装置
１５ 凹部
１６ 潤滑油穴
１７ 凹部
１８ 平面

Claims (1)

1. それぞれが断面円弧形のトロイド曲面である互いの軸方向片側面同士を対向させた状態で、互いに同心に、相対回転を自在に支持された少なくとも１対のディスクと、軸方向に関してこれら各ディスクの軸方向片側面同士の間位置の円周方向に関して複数個所に、これら各ディスクの中心軸に対し捩れの位置にある傾転軸を中心とする揺動変位を自在に設けられた複数のトラニオンと、これら各トラニオンにそれぞれ、スラスト転がり軸受を介して回転自在に支持され、球状凸面としたそれぞれの周面を、上記両ディスクの軸方向片側面にそれぞれ当接させた複数のパワーローラとを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、
   前記パワーローラの外周部分に、凹部を前記外周部分の全周に亘って所定間隔で複数設けたことを特徴とするトロイダル型無段変速機。

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