(57)【要約】【課題】潤滑効率を向上させることの可能なトロイダル式無段変速機を提供する。【解決手段】相対回転可能に設けられた入力ディスク２および出力ディスク３と、入力ディスク２および出力ディスク３にそれぞれ設けられたトロイダル面４，５と、トロイダル面４，５に沿って転動するパワーローラ６と、パワーローラ６を回転可能に支持する軸受１５と、この軸受１５に潤滑油を供給する潤滑油供給機構２４，２６とを有するトロイダル式無段変速機において、前記軸受１５に供給された潤滑油を前記パワーローラ６の転動面２８へと導く潤滑油導入機構２７が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能に設けられた入力ディスクおよび出力ディスクと、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクにそれぞれ設けられたトロイダル面と、前記トロイダル面に接触して転動するパワーローラと、このパワーローラを回転可能に支持する軸受と、この軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給機構とを有するトロイダル式無段変速機において、
前記軸受に供給された潤滑油を前記パワーローラの転動面へと導く潤滑油導入機構が設けられていることを特徴とするトロイダル式無段変速機。
【請求項２】
前記潤滑油導入機構は、前記軸受および前記パワーローラの転動面を覆う皿部材であることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル式無段変速機。
【請求項３】
前記皿部材は、高さ方向で前記パワーローラの下方に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のトロイダル式無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トロイダル面を持った入力ディスクと出力ディスクとの間に、外周面をトロイダル面に対応した曲面としたパワーローラなどの回転部材を挟み込み、これら三者の間に形成されるトラクションオイルの油膜のせん断力を利用してトルクを伝達するトロイダル式（トラクション式）無段変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、トロイダル式無段変速機は、対向する面をトロイダル面とした入力ディスクと出力ディスクとの間に、それらのトロイダル面に倣った周面を持つパワーローラを挟み込み、そのパワーローラと各ディスクとの間にトラクションオイルの油膜を形成し、その油膜に掛かる圧力を増大してガラス遷移化させ、それに伴うせん断力を利用してトルクを伝達するように構成されている。上記のパワーローラは、軸受を介してトラニオンにより回転可能に支持されている。このようなトロイダル式無段変速機のパワーローラを支持する構造が特許文献１に記載されている。この特許文献１においては、トラニオンにより支持されるパワーローラが、内輪および外輪およびボールおよび保持器により構成されている。そして、前記外輪および前記内輪がピポットシャフトに取り付けられ、そのピポットシャフトがトラニオンにより回転可能に支持されている。また、前記外輪と前記内輪との間に前記ボールが介在されている。そのボールが前記保持器により保持されている。また、ピポットシャフトと前記内輪との間にはニードル軸受が設けられている。このように、前記パワーローラ全体がスラスト軸受として構成されている。
【０００３】
そして、前記内輪が入出力ディスクに接触して動力伝達をおこない、前記内輪に加えられる大きなスラスト力が前記ボールで受けられる。また、前記トラニオンには第１の潤滑油路が設けられており、ピポットシャフトにも第２の潤滑油路が設けられている。そして、潤滑油が前記第１の潤滑油路から第２の潤滑油路に供給され、その潤滑油が前記ニードル軸受および前記ボールの周辺に供給されて、潤滑および冷却される。また、前記保持器の外周には、前記内輪と外輪との間を覆うようにカバーが全周に亘って設けられており、前記内輪と前記外輪との間に供給された潤滑油が、遠心力で外周側に飛散した場合に前記カバーに当たって抵抗となり、パワーローラ内に溜まるオイル量が増加して、パワーローラ内部の冷却性能および潤滑性能を向上させることができるとされている。なお、トロイダル式無段変速機において、パワーローラを潤滑する装置の一例は特許文献２にも記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４６３０１号公報
【特許文献２】特開平９−２９２０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、トロイダル式無段変速機においては、パワーローラの軸受部分の他に、入力ディスクおよび出力ディスクに対してパワーローラが接触する転動部分にも潤滑油を供給する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載された第１の潤滑油路およびカバーでは、パワーローラの転動面には潤滑油を供給することができないため、パワーローラの転動面を潤滑するために別途潤滑油を供給する必要があった。
【０００６】
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って、潤滑効率を向上させることの可能なトロイダル式無段変速機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、相対回転可能に設けられた入力ディスクおよび出力ディスクと、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクにそれぞれ設けられたトロイダル面と、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクに設けられたトロイダル面に沿って転動するパワーローラと、このパワーローラを回転可能に支持する軸受と、この軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給機構とを有するトロイダル式無段変速機において、前記軸受に供給された潤滑油を前記パワーローラの転動面へと導く潤滑油導入機構が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記潤滑油導入機構は、前記軸受および前記パワーローラの転動面を覆う皿部材であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記皿部材は、高さ方向で前記パワーローラの下方に設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、パワーローラが、入力ディスクおよび出力ディスクにそれぞれ設けられたトロイダル面に接触して転動し、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間で動力伝達がおこなわれる。また、潤滑油供給機構によって軸受に潤滑油が供給されるとともに、軸受に供給された潤滑油が、潤滑油導入機構によってパワーローラの転動面に導かれる。したがって、前記軸受けの潤滑に用いられた潤滑油を、前記パワーローラの転動面の潤滑油として再利用することができ、潤滑効率が向上する。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、前記軸受を潤滑した潤滑油が皿部材で受け止められ、その潤滑油にパワーローラの転動面が接触するため、潤滑油を確実にパワーローラの転動面に供給可能である。
【００１２】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、軸受を潤滑した潤滑油が自重で下方に流れて前記皿部材に溜まるため、パワーローラの転動面の潤滑効率が一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
つぎに、この発明の概念を説明すると、パワーローラを回転可能に支持する軸受には、パワーローラとトラニオンとの間に介在されている軸受が含まれる。また、パワーローラが複数の構成片で分割構成されているとともに、その構成片同士の間に軸受が介在されている場合は、この軸受もこの発明の軸受に含まれる。また、この発明の軸受は、スラスト軸受またはラジアル軸受のいずれでもよい。さらに、潤滑油供給機構は、軸受が設けられている空間に潤滑油を供給する機構であり、油路が挙げられる。この油路は溝、通路、凹部、窪みなどのいずれでもよい。また、油圧ポンプなどにより強制的に潤滑油を供給する機構、または、回転部材により掻き上げられた潤滑油を供給する機構、自重により落下または下降する潤滑油を移動させる機構でもよい。また、潤滑油導入機構は、パワーローラに潤滑油を付着させる機構であり、潤滑油を溜める受け皿、油路などが含まれる。そして、パワーローラに付着された潤滑油が、パワーローラの回転によって、パワーローラとトロイダル面との接触部（トラクション部）に供給される。
【００１４】
つぎに、この発明の具体例を図面に基づいて説明する。まず、この発明に係るトロイダル式無段変速機を車両に用いる場合の概略構成を、図２に基づいて説明する。図２に示されたトロイダル式無段変速機１は、例えば、車両の動力源から車輪に至る動力伝達経路に配置されるものであり、入力ディスク２および出力ディスク３を有している。この入力ディスク２および出力ディスク３は、軸線Ａ１を中心として同軸上に回転可能に設けられている。この軸線Ａ１は略水平方向に配置されている。また、前記入力ディスク２および前記出力ディスク３に軸線方向の荷重（挟圧力）を与えるアクチュエータ（図示せず）が設けられている。前記入力ディスク２には、前記軸線Ａ１を中心とする環状のトロイダル面４が形成され、前記出力ディスク３には、前記軸線Ａ１を中心とする環状のトロイダル面５が形成されている。そして、前記トロイダル面４とトロイダル面５との間に、複数、具体的には２個のパワーローラ６が介在されている。すなわち、トロイダル面４とトロイダル面５との間にキャビティが形成され、そのキャビティ内にパワーローラ６が配置されている。なお、前記トロイダル式無段変速機１は、キャビティが単数であるシングルキャビティ式の無段変速機、またはキャビティが２箇所形成されたダブルキャビティ式の無段変速機のいずれでもよい。図２では便宜上、単数のキャビティを示してある。
【００１５】
前記つぎに、前記パワーローラ６を支持する機構を図１に基づいて説明する。図１においては、便宜上、１個のパワーローラ６の支持機構が示されている。まず、前記パワーローラ６を支持するトラニオン７が設けられており、そのトラニオン７はアッパリンク８およびロアリンク９によって支持されることにより、軸線Ｂ１を中心として回転可能となっている。この軸線Ｂ１は高さ方向（鉛直方向）に沿って配置されている。また、前記トラニオン７は前記軸線方向に動作可能に構成されているとともに、前記トラニオン７は、軸線方向に延ばされた背部１０と、この背部１０の上端に連続された上壁１１と、前記背部１０の下端に連続された下壁１２とを有する。すなわち、背部１０および上壁１１および下壁１２により、コ字形の支持枠が構成されている。なお、前記トラニオン７を軸線方向に動作させるアクチュエータ（図示せず）が設けられている。
【００１６】
前記パワーローラ６は、前記背部１０および上壁１１および下壁１２により取り囲まれた空間に設けられている。このパワーローラ６は、複数の構成片によって構成されている。すなわち、パワーローラ６は内輪１３および外輪１４とを有し、その内輪１３と外輪１４との間にボール１５が介在されている。また、前記外輪１４には円柱状の軸部１６が設けられており、前記背部１０に設けられた凹部１７に前記軸部１６が配置され、前記凹部１７に設けられたラジアル軸受１８により前記外輪１４が回転可能に支持されている。なお、前記外輪１４は軸線Ｃ１を中心として所定角度の範囲内で回転可能であり、３６０度回転するわけではない。また、前記軸線Ｃ１は略水平に配置されており、前記軸線Ａ１と軸線Ｃ１とは交差しない。そして、前記外輪１４と前記背部１０との間にはスラスト軸受１９が設けられている。
【００１７】
前記内輪１３および外輪１４は、前記軸部１６の軸線方向に並べて設けられており、前記外輪１４における前記内輪１３側には凹部２０が設けられている。一方、前記内輪１３には軸部２１が設けられており、その軸部２１が前記凹部２０に配置されている。そして、凹部２０に配置されたラジアル軸受２２により前記内輪１３が回転可能に支持されている。このようにして、前記内輪１３は軸線Ｄ１を中心として回転可能に構成されている。この軸線Ｄ１は略水平に配置されており、前記軸線Ｃ１と軸線Ｄ１とが平行に配置されている。また、前記軸線Ｄ１と前記軸線Ａ１とが直交して配置されている。そして、前記内輪１３と前記外輪１４との間に前記ボール１５が複数設けられている。具体的には、前記軸部２１を中心とする円周方向に複数のボール１５が配置されている。前記内輪１３には前記軸線Ｄ１を中心とする環状溝が設けられており、前記外輪１４には前記軸線Ｄ１を中心とする環状溝が設けられている。これらの環状溝に沿って前記ボール１５が転動可能である。さらに、複数のボール１５を保持する保持器２３が設けられている。この保持器２３は、前記ボール１５が前記内輪１３と前記外輪１４との間から脱落することを防止する機構である。このように、前記内輪１３および前記外輪１４および前記ボール１５により、軸線Ｄ１に沿った方向のスラスト荷重を受けるスラスト軸受が構成されている。そして、図２に示すように、前記内輪１３の外周面の一部が、前記トロイダル面４，５に接触される。具体的には、トラクションオイルを介在させて接触する。
【００１８】
つぎに、前記パワーローラ６の摺動部分または発熱部分、具体的には前記ボール１５と配置空間に潤滑油を供給する機構について説明すると、前記トラニオン７には油路２４が設けられている。この油路２４の開口部２５は前記背部１０に設けられている。また、前記外輪１４にも前記軸線Ｃ１と同じ方向に沿って油路２６が設けられている。この油路２６と前記開口部２５とは、前記軸部２１の軸線Ｄ１を中心として同一円周上に配置されている。また、前記外輪１３に設けられた油路２６は、前記外輪１４を軸線Ｃ１と同じ方向に貫通して形成されている。
【００１９】
さらに前記ボール１５が配置された空間に供給された潤滑油を、前記パワーローラ６の転動面に供給する機構について説明する。図１の上下方向、すなわち高さ方向で、前記パワーローラ６の下方には受け皿２７が設けられている。この受け皿２７は、図１および図３に示すように、前記パワーローラ１３と前記下壁１２との間に配置されている。この受け皿２７は、前記軸部２１を中心とする内輪１３の円周方向で、前記内輪１３の外周面２８と、前記トロイダル面４，５との接触分を避けた位置に配置されている。また、前記受け皿２７は金属材料または耐熱樹脂材料などを薄板形状に成形加工したものであり、図１に示すように、前記軸線Ｄ１を含む断面で、前記パワーローラ６の外周形状に沿った形状を有している。また、前記軸線Ｄ１に沿った方向で、前記内輪１３と外輪１４との間の空間を含むパワーローラ６の配置領域全部を覆う形状および大きさを有している。
【００２０】
そして、前記受け皿２７が前記トラニオン７に固定されており、前記受け皿２７と前記パワーローラ６とが非接触状態に保持されている。すなわち、前記パワーローラ６が回転した場合でも、前記受け皿２７とパワーローラ６とが接触することはない。前記受け皿２７を前記トラニオン７に固定する場合、ねじ固定、溶接など何れの固定方法を用いてもよい。図１および図３の例では、前記上壁１１と前記下壁１２とを接続する接続部２９が設けられており、その接続部２９に図３に示すような係止孔３０が設けられている。そして、前記受け皿２７に設けられた係止爪３１が係止孔３０に挿入されて、係止爪３１が接続部２９に掛けられている。そして、係止爪３１と接続部２９とが溶接、ねじ結合などにより固定されている。
【００２１】
この実施例の作用を説明すると、前記トロイダル面４，５に対してトラクションオイルが介在されて内輪１３が接触するとともに、前記入力ディスク２および前記出力ディスク３の軸線方向における挟圧力が与えられる。また、前記入力ディスク２が回転すると、前記パワーローラ６の内輪１３がトロイダル面４，５に接触したまま転動して、前記出力ディスク３にトルクが伝達される。より具体的には、内輪１３の接触点の面圧でトラクションオイルがガラス遷移化し、せん断力によってトルクが伝達される。また、前記トラニオン７が軸線Ｂ１に沿って動作されると、前記パワーローラ６の内輪１３とトロイダル面４との接触部分に発生するスリップ力で、前記トラニオン７と共にパワーローラ６が傾転し、前記入力ディスク２および出力ディスク３に対する前記パワーローラ６の内輪１３の接触半径が変化する。すなわち、トロイダル式無段変速機１の変速比が無段階に（連続的に）変化する。この実施例において、前記入力ディスク２および出力ディスク３に対する前記内輪１３の接触点の２箇所を線分で結ぶと、その線分から外れた位置に前記パワーローラ６の傾転中心が配置されている。すなわち、トロイダル式無段変速機１はハーフトロイダル式の無段変速機である。また、前記パワーローラ６の内輪１３が転動する際には、前記内輪１３と前記外輪１４とが軸部２１を中心として相対回転する。このため、前記ボール１５が内輪１３および外輪１４に接触したまま転動する。
【００２２】
また、ハーフトロイダル式の無段変速機であるため、前記入力ディスク２および出力ディスク３に対する前記内輪１３の接触点には、前記パワーローラ６の傾転中心に向かう力が発生し、その２つの力が合成されて、図１で軸線Ｄ１に沿ったスラスト力が発生する。このスラスト力は図１で右向きの力であり、スラスト荷重が、前記ボール１５を経由して前記外輪１４に伝達される。その荷重は、スラスト軸受１８およびトラニオン７を経由してアッパリンク８およびロアリンク９で受け止められる。つまり、前記ボール１５はスラスト軸受としての機能を兼備している。
【００２３】
つぎに、前記パワーローラ６の潤滑作用について説明する。前記油路２４を経由して潤滑油が供給され、その潤滑油が前記油路２６を経由して前記ボール１５付近に供給されて、前記ボール１５の転動部分を潤滑および冷却する。この潤滑油はトラクションオイルと同じ成分である。このようにボール１５付近に供給された潤滑油は、自重および、内輪１３の回転による遠心力で下方に流れ出て前記受け皿２７に溜まる。この受け皿２７に溜まる潤滑油量が増加して、その潤滑油溜まりの液面が上昇し、前記内輪１３の外周面２８（具体的には、軸線Ｄ１を含む断面で湾曲している領域）に潤滑油が付着し、その外周面２８を潤滑および冷却する。また、パワーローラ６の回転にともない、外周面２８に付着した潤滑油がトラクション部に供給される。このようにして、前記内輪１３および前記入力ディスク２および出力ディスク３の摩耗および温度上昇を抑制できる。以上のように、この実施例では、前記油路２４，２６を経由して潤滑油がボール１５の周囲に供給されるとともに、供給された潤滑油が受け皿２７によってパワーローラ６の内輪１３の外周面２８に導かれる。
【００２４】
したがって、前記ボール１５の潤滑に用いられた潤滑油を、前記パワーローラ６の内輪１３を潤滑および冷却する潤滑油として再利用することができ、潤滑効率が向上する。また、前記ボール１５を潤滑した潤滑油が受け皿２７で受け止められ、その潤滑油に内輪１３の外周面２８が接触するため、潤滑油を確実に外周面２８に供給すること（付着させること）が可能である。さらに、ボール１５を潤滑した潤滑油が自重で下方に流れて前記受け皿２７に溜まるため、内輪１３の外周面２８の潤滑効率が一層向上する。また、新たな油路を部品に加工して設けずに済む。さらに、受け皿２７がトラニオン７に取り付けられており、前記パワーローラ６の傾転に連動して受け皿２７が移動するため、トロイダル式無段変速機の変速比に関わりなく、前記内輪１３の外周面２８に潤滑油を付着させることができる。
【００２５】
さらに、トロイダル式無段変速機１の変速比が大きくなる場合は、油路２４を経由して供給される潤滑油量が増加される構成となっている。このため、変速比が大きくなることに伴う伝達トルクの増加により、前記入力ディスク２と出力ディスク３に対して加えられる軸線方向の荷重が増加しても、そのパワーローラ６の転動面を過不足無く潤滑できる。また、受け皿２７はパワーローラ６における円周方向の部分的領域に設けられているため、受け皿２７に溜まった潤滑油とパワーローラ６とが接触することによる引き摺り損失はわずかである。また、パワーローラ６の停止時には、受け皿２７に潤滑油が残るため、トロイダル式無段変速機１を有する自車両が他車両に牽引される時、つまり、被牽引時、あるいは、極冷間時など、油路２４を経由して潤滑油が供給されない場合でも、前記パワーローラ６の転動面に潤滑油を供給可能である。ここで、この実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、前記ボール１５が、この発明の軸受に相当し、油路２４，２６が、この発明の潤滑油供給機構に相当し、前記受け皿２７が、この発明の潤滑油導入機構に相当する。前記外周面２８が、この発明の転動面に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明におけるトロイダル式無段変速機のパワーローラ支持機構を示す正面断面図である。
【図２】この発明で対象とするトロイダル式無段変速機の概念図である。
【図３】図１に示された受け皿の左側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…トロイダル式無段変速機、  ２…入力ディスク、  ３…出力ディスク、  ４，５…トロイダル面、  ６…パワーローラ、  １５…ボール、  ２４，２６…油路、  ２７…受け皿、  ２８…外周面。
【図１】
2008039089.tif 000003
【図２】
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【図３】
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