(57)【要約】【課題】必要最小限の潤滑油を有効利用してトラクション部の潤滑を行ない、耐久性を確保しつつ効率の向上を図る。【解決手段】給油ノズル２７ｂの給油孔２９、２９から入力側、出力側各ディスク２、５の内側面に供給する潤滑油の吹き付け位置を、変速比変更に伴って変化する接触楕円の最も内径位置よりも更に内径寄り部分とする。上記内側面に吹き付けられた潤滑油は、上記各ディスク２、５の回転に伴う遠心力により径方向外方に移動して、上記トラクション部に供給される。従って、変速比の如何に拘らず、上記内側面に吹き付けられた潤滑油を有効利用して、上記課題を解決できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが断面円弧形に形成された内側面同士を対向させた状態で互いに同心に、且つ、相対回転自在に支持された入力側、出力側両ディスクと、これら両ディスクの中心軸の方向に対し直角方向でこの中心軸とは交差しない捻れの位置にある、互いに同心の１対ずつの枢軸を中心として揺動する複数個のトラニオンと、これら各トラニオン毎にそれぞれの基半部を支持された支持軸と、これら各支持軸の先半部でこれら各トラニオンの内側面から突出した部分の周囲に回転自在に支持され、上記入力側、出力側両ディスクの内側面同士の間に挟持され、球状凸面であるそれぞれの周面を上記両ディスクの内側面に転がり接触させたパワーローラと、給油ノズルから噴出した潤滑油をこれら両ディスクの内側面とこれら各パワーローラの周面との転がり接触部に供給する給油手段とを備えたトロイダル型無段変速機に於いて、上記給油ノズルから噴出した潤滑油を、上記両ディスクの内側面のうちで、上記転がり接触部に存在する接触楕円が当該内側面の最も内径寄り部分に移動した状態で存在する部分よりも更に内径寄り部分に吹き付ける事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
入力側ディスクの内側面に潤滑油を吹き付ける位置が、最大減速時に接触楕円が存在する位置よりも内径寄り部分であり、出力側ディスクの内側面に潤滑油を吹き付ける位置が、最大増速時に接触楕円が存在する位置よりも内径寄り部分である、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用変速機の変速ユニットとして利用するトロイダル型無段変速機の改良に関し、潤滑油の供給量が過剰になる事を防止しつつ、厳しい使用条件下でも十分な耐久性を得られる構造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用自動変速装置として、図２〜４に示す様なトロイダル型無段変速機が広く知られており、一部で実施されている。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、入力軸１の両端部周囲に入力側ディスク２、２を、ボールスプライン３、３を介して支持している。従ってこれら両入力側ディスク２、２は、互いに同心に、且つ、同期した回転を自在に支持されている。又、上記入力軸１の中間部周囲に出力歯車４を、この入力軸１に対する相対回転を自在として支持している。そして、この出力歯車４の中心部に設けた円筒部の両端部に出力側ディスク５、５を、それぞれスプライン係合させている。従ってこれら両出力側ディスク５、５は、上記出力歯車４と共に、同期して回転する。
【０００３】
又、上記各入力側ディスク２、２と上記各出力側ディスク５、５との間には、それぞれ複数個ずつ（通常２〜３個ずつ）のパワーローラ６、６を挟持している。これら各パワーローラ６、６は、それぞれトラニオン７、７の内側面に、支持軸８、８及び複数の転がり軸受を介して、回転自在に支持されている。上記各トラニオン７、７は、それぞれの長さ方向（図２、４の上下方向、図３の表裏方向）両端部に、これら各トラニオン７、７毎に互いに同心に設けられた枢軸９、９を中心として揺動変位自在である。これら各トラニオン７、７を傾斜させる動作は、油圧式のアクチュエータ１０、１０により、これら各トラニオン７、７を上記枢軸９、９の軸方向に変位させる事で行なうが、総てのトラニオン７、７の傾斜角度は、油圧式及び機械式に互いに同期させる。
【０００４】
即ち、前記入力軸１と出力歯車４との間の変速比を変えるべく、上記各トラニオン７、７の傾斜角度を変える場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を、それぞれ逆方向に、例えば、図４の右側のパワーローラ６を同図の下側に、同図の左側のパワーローラ６を同図の上側に、それぞれ変位させる。この結果、これら各パワーローラ６、６の周面と上記各入力側ディスク２、２及び各出力側ディスク５、５の内側面との当接部に作用する、接線方向の力の向きが変化（当接部にサイドスリップが発生）する。そして、この力の向きの変化に伴って上記各トラニオン７、７が、支持板１１、１１に枢支された枢軸９、９を中心として、互いに逆方向に揺動（傾斜）する。この結果、上記各パワーローラ６、６の周面と上記入力側、出力側各ディスク２、５の内側面との当接位置が変化し、上記入力軸１と出力歯車４との間の回転変速比が変化する。
【０００５】
上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排状態は、これら各アクチュエータ１０、１０の数に関係なく１個の制御弁１２により行ない、何れか１個のトラニオン７の動きをこの制御弁１２にフィードバックする様にしている。この制御弁１２は、ステッピングモータ１３により軸方向（図４の左右方向、図２の表裏方向）に変位させられるスリーブ１４と、このスリーブ１４の内径側に軸方向の変位自在に嵌装されたスプール１５とを有する。又、上記各トラニオン７、７と上記各アクチュエータ１０、１０のピストン１６、１６とを連結するロッド１７、１７のうち、何れか１個のトラニオン７に付属のロッド１７の端部にプリセスカム１８を固定しており、このプリセスカム１８とリンク腕１９とを介して、上記ロッド１７の動き、即ち、軸方向の変位量と回転方向との変位量との合成値を上記スプール１５に伝達する、フィードバック機構を構成している。又、上記各トラニオン７、７同士の間には同期ケーブル２０を掛け渡して、油圧系の故障時にも、これら各トラニオン７、７の傾斜角度を、機械的に同期させられる様にしている。
【０００６】
変速状態を切り換える際には、上記ステッピングモータ１３により上記スリーブ１４を、得ようとする変速比に見合う所定位置にまで変位させて、上記制御弁１２の所定方向の流路を開く。この結果、上記各アクチュエータ１０、１０に圧油が、所定方向に送り込まれて、これら各アクチュエータ１０、１０が上記各トラニオン７、７を所定方向に変位させる。即ち、上記圧油の送り込みに伴ってこれら各トラニオン７、７が、前記各枢軸９、９の軸方向に変位しつつ、これら各枢軸９、９を中心に揺動する。そして、上記何れか１個のトラニオン７の動き（軸方向及び揺動方向の変位）が、上記ロッド１７の端部に固定したプリセスカム１８のカム面２１とリンク腕１９とを介して上記スプール１５に伝達され、このスプール１５を軸方向に変位させる。この結果、上記トラニオン７が所定量変位した状態で、上記制御弁１２の流路が閉じられ、上記各アクチュエータ１０、１０への圧油の給排が停止されて、上記トラニオン７の傾斜角度が、上記ステッピングモータ１３により上記スリーブ１４を軸方向に変位させた量に見合う角度になる。
【０００７】
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、エンジン等の動力源に繋がる駆動軸２２により一方（図２、３の左方）の入力側ディスク２を、図示の様なローディングカム式の押圧装置２３を介して回転駆動する。この結果、前記入力軸１の両端部に支持された１対の入力側ディスク２、２が、互いに近づ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６、６を介して上記各出力側ディスク５、５に伝わり、前記出力歯車４から取り出される。
【０００８】
上記入力軸１と出力歯車４との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力歯車４との間で減速を行なう場合には、上記各アクチュエータ１０、１０により上記各トラニオン７、７を上記各枢軸９、９の軸方向に移動させ、これら各トラニオン７、７を図３に示す位置に揺動させる。そして、上各パワーローラ６、６の周面をこの図３に示す様に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の中心寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面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７、７を図３と反対方向に揺動させ、上各パワーローラ６、６の周面を、この図３に示した状態とは逆に、上記各入力側ディスク２、２の内側面の外周寄り部分と上記各出力側ディスク５、５の内側面の中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各トラニオン７、７を傾斜させる。これら各トラニオン７、７の傾斜角度を中間にすれば、入力軸１と出力歯車４との間で、中間の変速比（速度比）を得られる。
【０００９】
上述の様なトロイダル型無段変速機の運転時には、上記各パワーローラ６、６の回転支持部に設けた各転がり軸受等の可動部に潤滑油（トラクションオイル）を供給する必要がある。この為、上記各トラニオン７、７の内部に通油路２４、２４を設け、これら各通油路２４、２４を、給油ポンプ等の図示しない潤滑油供給部に通じさせている。トロイダル型無段変速機の運転時には上記各通油路２４、２４を通じて、上記各パワーローラ６、６回りの転がり軸受に潤滑油を供給する。そして、これら各パワーローラ６、６が高速回転した場合にも、上記各パワーローラ６、６回りの転がり軸受の耐久性が十分に確保できる様にする。
【００１０】
又、上記潤滑油は、上記各パワーローラ６、６の周面と、上記入力側、出力側各ディスク２、５の内側面との各転がり接触部（動力伝達を行なうトラクション部）にも供給し、これら各転がり接触部に必要とする油膜を形成すると共に、これら各転がり接触部を冷却する様にしている。この為に従来から、前記１対の支持板１１、１１を支持する為の支持ポスト２５ａ、２５ｂ部分に給油ノズルを設け、この給油ノズルから、上記各パワーローラ６、６の周面、或は、上記入力側、出力側各ディスク２、５の内側面に、潤滑油を吹き付ける様にしていた。例えば、図２に示した構造では、前記各アクチュエータ１０、１０を収納したアクチュエータボディー２６と反対側の支持板１１を支持した支持ポスト２５ａ、２５ａ部分に給油ノズル２７、２７を設けている。トロイダル型無段変速機各部に潤滑油を供給する構造としては、上述の様な構造の他にも、例えば特許文献１〜６に記載されたものが知られている。
【００１１】
図５は、このうちの特許文献４に記載された構造を示している。この従来構造の第２例の場合には、アクチュエータボディー２６側の支持ポスト２５ｂに、給油ノズル２７ａを設けている。そして、この給油ノズル２７ａから噴出した潤滑油を、各パワーローラ６、６の周面と入力側、出力側両ディスク２、５の内側面（図２、３参照）に吹き付ける様にしている。又、上記特許文献４に記載された構造の場合には、同一の給油口２８から、上記給油ノズル２７ａと上記各パワーローラ６、６回りの転がり軸受に潤滑油を供給する様に構成している。
【００１２】
尚、上記特許文献１〜６に記載された給油構造のうち、特許文献１、２、４に記載された構造は、給油ノズルから噴出した潤滑油により、トラクション部の潤滑を行なう様にしている。又、特許文献３には、給油ノズルから噴出する構造に加えて、入力側、出力側両ディスクの小径側端部同士の間に配置した油溜部材から送り出す潤滑油により、これら両ディスクの内側面に内径側から潤滑油を供給する構造が記載されている。更に、特許文献５、６には、各パワーローラの軸方向両端面同士を連通させる状態で形成した潤滑油通路により、トラクション部への潤滑油供給を行なう構造が記載されている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平６−２８０９６０号公報
【特許文献２】
特開平１１−２１０８５５号公報
【特許文献３】
特開平１１−２８０８７６号公報
【特許文献４】
特開２０００−３４６１５９号公報
【特許文献５】
実開平２−４７４５８号公報
【特許文献６】
実公平６−１１４２６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
トロイダル型無段変速機の運転時にトラクション部に十分な潤滑油が供給されないと、このトラクション部で、入力側ディスク２（又は出力側ディスク５）の内側面と各パワーローラ６、６の周面とが潤滑油の油膜を介さずに直接接触する、金属接触が発生する。この様な金属接触が発生すると、上記トラクション部を構成する各面の損傷が急速に進み、トロイダル型無段変速機の耐久性を著しく低下させる。一方、トロイダル型無段変速機の運転時に給油ノズルから入力側、出力側各ディスク２、５の内側面に吹き付けられた潤滑油は、これら各ディスク２、５の回転に伴う遠心力により、これら各ディスク２、５の内側面に達した直後から、これら各ディスク２、５の内側面の径方向外方に移動し始める。この為、これら各ディスク２、５の内側面のうちで、上記給油ノズルから潤滑油が吹き付けられた部分よりも径方向内側部分への潤滑油供給は不十分になり易い。しかも、上記各ディスク２、５の内側面に於ける、上記トラクション部の径方向位置は、上記入力側ディスク２と出力側ディスク５との間の変速比に応じて変化する。
【００１５】
この様な事情に対して上記特許文献１〜６には、上記変速比変化に拘らず、各トラクション部への潤滑油供給を確実に行なう事に就いては記載されていない。唯一、特許文献３の明細書の段落番号［０００４］の後段部分に、入力側、出力側両ディスクの内径寄り部分に吹き付けた潤滑油を遠心力により径方向外側に拡げる旨の記載がある。但し、この部分の記載にしても、上記トラクション部との関係で、給油ノズルから上記両ディスクの内側面に潤滑油を吹き付ける位置を規定しているものではない。
【００１６】
給油ノズルから上記両ディスクの内側面に潤滑油を吹き付ける位置との関係で、この潤滑油の有効利用を図れない場合には、上記給油ノズルから上記内側面に吹き付ける潤滑油の量を多くして、上記トラクション部で金属接触が発生する事を防止する必要がある。但し、上記潤滑油の量を多くする事は、この潤滑油を供給する為のポンプの運転に伴う動力損失の増大に結び付き、トロイダル型無段変速機全体としての効率低下の原因となる為、好ましくない。
【００１７】
特許文献３に記載されている様に、油溜部材から送り出す潤滑油により両ディスクの内側面に潤滑油を内径側から供給する構造や、特許文献５、６に記載されている様に、各パワーローラに潤滑油通路を形成した構造によれば、潤滑油の有効利用により、上記ポンプの運転に伴う動力損失を低減できる可能性はある。但し、特許文献３に記載された構造は、複雑で組み付け作業が相当に面倒になると考えられる等、実用的とは言えない。又、特許文献５、６に記載された構造は、非常に硬い各パワーローラに潤滑油通路を形成する事が面倒で、コストが嵩むだけでなく、これら各パワーローラに亀裂等の損傷が発生し易くなる等、やはり実用的とは言えない。
本発明のトロイダル型無段変速機は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のトロイダル型無段変速機は、前述した従来から知られているトロイダル型無段変速機と同様に、入力側、出力側両ディスクと、複数個のトラニオンと、複数本の支持軸と、複数個のパワーローラと、給油手段とを備える。
このうちの入力側、出力側両ディスクは、それぞれが断面円弧形に形成された内側面同士を対向させた状態で互いに同心に、且つ、相対回転自在に支持されている。
又、上記各トラニオンは、上記両ディスクの中心軸の方向に対し直角方向でこの中心軸とは交差しない捻れの位置にある、互いに同心の１対の枢軸を中心として揺動する。
又、上記各支持軸は、上記各トラニオン毎に、それぞれの基半部を支持されている。
又、上記各パワーローラは、上記各支持軸の先半部で上記各トラニオンの内側面から突出した部分の周囲に回転自在に支持され、上記入力側、出力側両ディスクの内側面同士の間に挟持され、球状凸面であるそれぞれの周面を上記両ディスクの内側面に転がり接触させている。
更に、上記給油手段は、給油ノズルから噴出した潤滑油を、これら両ディスクの内側面とこれら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）に供給する。
【００１９】
特に、本発明のトロイダル型無段変速機に於いては、上記給油ノズルから噴出した潤滑油を、上記両ディスクの内側面のうちで、上記転がり接触部（トラクション部）に存在する接触楕円が当該内側面の最も内径寄り部分に移動した状態で存在する部分よりも更に内径寄り部分に吹き付ける。
この場合に、上記給油ノズルから上記入力側ディスクの内側面に潤滑油を吹き付ける位置は、最大減速時に上記転がり接触部に存在する接触楕円（の長径方向に関して、上記入力側ディスクの径方向内側の端縁）位置よりも内径寄り部分である。又、上記給油ノズルから上記出力側ディスクの内側面に潤滑油を吹き付ける位置は、最大増速時に上記転がり接触部に存在する接触楕円（の長径方向に関して、上記出力側ディスクの径方向内側の端縁）よりも内径寄り部分である。尚、上記接触楕円の大きさは、上記トロイダル型無段変速機で定格トルク（伝達可能な最大トルク）を伝達する場合の大きさとする。
【００２０】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機の場合、給油ノズルから入力側、出力側両ディスクの内側面に吹き付ける潤滑油を有効利用して、これら両ディスクの内側面と各パワーローラの周面との各転がり接触部（トラクション部）を効果的に潤滑できる。即ち、上記給油ノズルから上記入力側、出力側両ディスクの内側面に吹き付けられた潤滑油は、これら両ディスクの回転に伴う遠心力によってこれら両ディスクの内側面の径方向外方に移動する。上記各転がり接触部に存在する接触楕円は、トロイダル型無段変速機の変速状態に関係なく、上記給油ノズルから潤滑油が吹き付けられた部分よりも径方向外側に存在する。従って、上記給油ノズルから吹き出す潤滑油を過剰にしなくても、上記変速状態に関係なく、上記各転がり接触部に十分な潤滑油を送り込める。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、入力側、出力側両ディスク２、５の内側面と各パワーローラ６、６（図３〜５参照）の周面との各転がり接触部（トラクション部）への潤滑油供給を、給油ノズル２７ｂを通じて行なう構造で、この潤滑油の有効利用を図るべく、上記両ディスク２、５の内側面への潤滑油の吹き付け位置を規制する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２２】
本例のトロイダル型無段変速機の場合、上記入力側ディスク２と上記出力側ディスク５との間の変速比変更に伴って上記各転がり接触部に存在する接触楕円の中心は、上記入力側ディスク２の内側面に関しては図１のα範囲で、上記出力側ディスク５の内側面に関しては図１のβ範囲で、それぞれの内側面の径方向に移動する。本例の場合には、上記給油ノズル２７ｂに形成した各ノズル孔２９、２９から吹き出される潤滑油が、上記α範囲、上記β範囲よりも、上記両ディスク２、５の内側面の径方向内側部分に達する様にしている。即ち、上記各転がり接触部には、上記両ディスク２、５の径方向をそれぞれの長径方向とする接触楕円が存在するが、上記各ノズル孔２９、２９から吹き出される潤滑油は、上記α範囲、或は上記β範囲の内径側端部よりも、更に上記接触楕円の長径の１／２だけ内径寄り部分、若しくはこれよりも更に内径に寄った部分に達する様に、上記各ノズル孔２９、２９の方向を規制している。尚、上記接触楕円の大きさ（長径の寸法）は、上記トロイダル型無段変速機で定格トルク（伝達可能な最大トルク）を伝達する場合の大きさとする。
【００２３】
上述の様に構成する本例のトロイダル型無段変速機の場合、上記給油ノズル２７ｂの給油孔２９、２９から上記入力側、出力側両ディスク２、５の内側面に吹き付ける潤滑油を有効利用して、これら両ディスク２、５の内側面と前記各パワーローラ６、６の周面との各転がり接触部（トラクション部）を効果的に潤滑できる。即ち、上記給油ノズル２７ｂの各ノズル孔２９、２９から上記入力側、出力側両ディスク２、５の内側面に吹き付けられた潤滑油は、これら両ディスク２、５の回転に伴う遠心力によってこれら両ディスク２、５の内側面の径方向外方に移動する。上記各転がり接触部に存在する接触楕円は、トロイダル型無段変速機の変速状態に関係なく、上記給油ノズルから潤滑油が吹き付けられた部分よりも径方向外側に存在する。従って、上記給油ノズル２７ｂのノズル孔２９、２９から吹き出す潤滑油を過剰にしなくても、上記変速状態に関係なく、上記各転がり接触部に十分な潤滑油を送り込める。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上に述べた通り構成され作用するので、必要最小限の潤滑油を有効利用して十分な耐久性確保を図れるので、効率の良いトロイダル型無段変速機の実現を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、図２のＡ−Ａ断面に相当する図。
【図２】従来から知られているトロイダル型無段変速機の第１例を示す断面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図４】同Ａ−Ａ断面図。
【図５】従来の潤滑油供給構造の１例を示す、図２のＡ−Ａ断面に相当する図。
【符号の説明】
１    入力軸
２    入力側ディスク
３    ボールスプライン
４    出力歯車
５    出力側ディスク
６    パワーローラ
７    トラニオン
８    支持軸
９    枢軸
１０    アクチュエータ
１１    支持板
１２    制御弁
１３    ステッピングモータ
１４    スリーブ
１５    スプール
１６    ピストン
１７    ロッド
１８    プリセスカム
１９    リンク腕
２０    同期ケーブル
２１    カム面
２２    駆動軸
２３    押圧装置
２４    通油路
２５ａ、２５ｂ  支持ポスト
２６    アクチュエータボディー
２７、２７ａ、２７ｂ  給油ノズル
２８    給油口
２９    ノズル孔
【図１】
2004308868.tif 000003
【図２】
2004308868.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004308868.tif 000006
【図５】
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