(57)【要約】【課題】一つのポンプで高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるための容量が得られることでポンプロスを低減できるとともに、重量増やコスト高を抑えることができる無段変速機を提供する。【解決手段】入力側ディスク２を出力側ディスク３Ａとでパワーローラ１１を挟み付けるように所望のローディング圧で押圧する油圧式の押圧装置８０を有し、この押圧装置８０に油を供給するポンプがローディング圧に応じて容量を変更可能な可変容量形ベーンポンプ１００であるので、この一つのポンプ１００で高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるための容量が得られる。したがって、ポンプロスを低減できるとともに、重量増やコスト高を抑えることができる。【選択図】図２
2016169843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの内側面どうしを互いに対向させた状態で互いに同心的にかつ回転自在に設けられた入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これら両ディスクの間に挟持されるパワーローラと、前記両ディスクのうち少なくともいずれか一方を、前記パワーローラを挟み付けるように所望のローディング圧で押圧する油圧式の押圧装置とを有する無段変速機において、
前記押圧装置に油を供給するポンプが前記ローディング圧に応じて容量を変更可能な可変容量形ポンプであることを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
前記可変容量形ポンプが可変容量形ベーンポンプまたは可変容量形ピストンポンプであることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ＣＶＴやＩＶＴ等の無段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用自動変速機としてトロイダル型無段変速機が研究され、一部で実施されている。トロイダル型無段変速機は、互いに同心に配置されて相対回転する入力側ディスクと出力側ディスクとの軸方向側面同士の間に複数個のパワーローラを挟持し、これら各パワーローラを介して、前記入力側ディスクから前記出力側ディスクに動力を伝達する。そして、これら各パワーローラの傾斜角度を変えることにより、これら両ディスク同士の間の変速比を調節する。このようなトロイダル型無段変速機の運転時に、これら両ディスクの軸方向側面と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）には、トラクションオイルの油膜が形成され、前記両ディスク同士の間で動力は、この油膜を介して伝達される。トロイダル型無段変速機では、このような油膜を介しての動力伝達が確実に行われるようにするために、押圧装置を設けて、前記両ディスクを互いに近づく方向に押圧している。
【０００３】
このような押圧装置としては、機械式であるローディングカム式の押圧装置が、一般的に使用されているが、油圧式の押圧装置を使用することも研究されて、広く知られている。
このうちのローディングカム式の押圧装置は、伝達トルクの大きさに比例した押圧力を機械的に発生するため、押圧装置の運転に伴って特に動力を消費しない、と言った利点を有する。但し、伝達すべきトルクの大きさと必要とする押圧力とは、必ずしも比例しないため、前記ローディングカム式の押圧装置のみでは、運転状況（トラクションオイルの温度、変速比等）の変化に拘らず、前記各トラクション部の面圧を常に適正値に維持することはできない。具体的には、これら各トラクション部で、グロススリップと呼ばれる過大な滑りが発生することを確実に防止すべく、前記ローディングカム式の押圧装置が発生する押圧力を十分に大きく（トロイダル型無段変速機の運転時に要求される押圧力の最大値に規制）すると、運転状況によっては、前記各トラクション部の面圧が過大となり、トロイダル型無段変速機の伝達効率および耐久性が低下する。
【０００４】
これに対して油圧式の押圧装置の場合には、運転状況に応じて適切な押圧力を発生させられる代わりに、油圧発生用のポンプを運転するために動力が消費され、この動力消費分だけ、トロイダル型無段変速機全体としての効率が低下する。
前記両ディスクを互いに近づく方向に押圧するに必要なローディング圧は、運転状況に応じて変更するが、一つのポンプによって高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるためには、高いローディング圧に応じたポンプが必要となるが、必要ローディング圧と必要ポンプ容量との関係は、図５に示すように、ローディング圧が高い条件では必要なポンプ容量が大きくなる傾向がある。
したがって、一つのポンプによって高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるためには、ポンプ容量の大きいポンプを使用する必要があるので、ポンプロスが大きくなる。ここで、ポンプロスとは、エンジンで発生した動力のうち、ポンプで使用する動力のことを言う。
ポンプに必要な動力ＬはＬ（ｋｗ）＝Ｐ・Ｑ／６０ηで表せる。
Ｐはポンプの突出圧力（ＭＰａ）、Ｑは吐出流量（ｌ／ｍｉｎ）、ηはポンプ効率である。
したがって、吐出流量Ｑを少なくすることで、ポンプに使用する動力Ｌを減らすことができるが、流量がそれほど必要ない場合、つまり高いローディング圧が必要でない場合に容量の大きいポンプを使用すると過剰な流量がポンプから吐出されるため、ポンプロスが大きくなる。
【０００５】
このため、高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるために容量の異なる二つのポンプを使用することで、ポンプロスを低減することも考えられる。
また、特許文献１には、高圧用と低圧用のポンプをそれぞれ備えることで、変速機の作動によって生じる負荷を受ける軸受の摩擦損失を低減、かつ寿命を長くし、ポンプロスを低減することが記載されている。
また、特許文献２には、トロイダル型無段変速機において、オイルポンプを二つ用いて吐出流量を小容量と大容量の二段に切り替えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実公平６−３７２２４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４９３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるために容量の異なる二つのポンプを備えた場合、無段変速機の重量が大きくなるとともにコスト高にもなる。
また、特許文献１および２には一つのポンプでポンプロスを低減することについては何ら開示されていない。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、一つのポンプで高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるための容量が得られることでポンプロスを低減できるとともに、重量増やコスト高を抑えることができる無段変速機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の無段変速機は、それぞれの内側面どうしを互いに対向させた状態で互いに同心的にかつ回転自在に設けられた入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これら両ディスクの間に挟持されるパワーローラと、前記両ディスクのうち少なくともいずれか一方を、前記パワーローラを挟み付けるように所望のローディング圧で押圧する油圧式の押圧装置とを有する無段変速機において、
前記押圧装置に油を供給するポンプが前記ローディング圧に応じて容量を変更可能な可変容量形ポンプであることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、押圧装置に油を供給するポンプがローディング圧に応じて容量を変更可能御な可変容量形ポンプであるので、この一つのポンプ（可変容量形ポンプ）で高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるための容量が得られる。したがって、ポンプロスを低減できるとともに、重量増やコスト高を抑えることができる。
【００１１】
本発明の前記構成において、前記可変容量形ポンプが可変容量形ベーンポンプまたは可変容量形ピストンポンプであるのが好ましい。
【００１２】
可変容量形ポンプが可変容量形ベーンポンプまたは可変容量形ピストンポンプであるので、ローディング圧が小さいときはポンプ容量を小さく、ローディング圧が大きいときはポンプ容量を大きくすることによって、高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるためのポンプ容量が容易に得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、押圧装置に油を供給するポンプがローディング圧に応じて容量を変更可能な可変容量形ポンプであるので、一つのポンプで高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるための容量が得られることでポンプロスを低減できるとともに、重量増やコスト高を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るトロイダル型無段変速機を示すもので、その断面図である。
【図２】同、押圧装置に油を供給するポンプの概略構成を示すもので、（ａ）はローディング圧が小さい場合、（ｂ）はローディング圧が大きい場合を示す断面図である。
【図３】同、可変容量形ベーンポンプを備えた油圧回路図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示すもので、可変容量形ピストンポンプの概略構成を示す図である。
【図５】必要ローディング圧と必要ポンプ容量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る無段変速機の実施形態について説明する。
図１は、無段変速機の一例としてのハーフトロイダル型無段変速機を示す断面図である。このハーフトロイダル型無段変速機は、入力軸１、入力側ディスク２，２、出力側ディスク３Ａ、当該出力側ディスク３Ａの外周面に設けられた外周歯車４Ａ、上下のヨーク２３Ａ，２３Ｂ、トラニオン、パワーローラ１１、駆動装置３２、油圧式の押圧装置８０、アッパープレート５２等が一体に組み立てられてバリエータモジュール４３とされ、このバリエータモジュール４３を図示しないケーシング内に収容して取り付けるようになっている。
【００１６】
このようなバリエータモジュール４３においては、駆動装置３２の駆動シリンダ３１を構成する上側シリンダボディ６１および下側シリンダボディ６２に固定される下側の球面ポスト６８と、アッパープレート５２に固定される上側の球面ポスト６４とが上下に一体に接合された柱状ポスト６９とされ、バリエータモジュール４３において一対の柱状ポスト６９がアッパープレート５２と、駆動シリンダ３１のシリンダボディ（上側シリンダボディ６１および下側シリンダボディ６２）を接続した状態となっている。
【００１７】
また、柱状ポスト６９の上下の中央部分を入力軸１が貫通した状態となっている。この入力軸１に一対の入力側ディスク２，２、出力側ディスク３Ａ、押圧装置８０等が支持されている。
出力側ディスク３Ａは、ラジアルニードル軸受３５を介して入力軸１に相対回転自在に支持されている。
また、前記一対の柱状ポスト６９の間に、出力側ディスク３Ａが配置され、この出力側ディスク３Ａの軸方向両端に出力側ディスク３Ａを軸方向に位置決めするとともに軸回りに回転可能に支持するスラスト軸受５５が設けられている。すなわち、柱状ポスト６９と、出力側ディスク３Ａの小径側端部との間にスラスト玉軸受６０が配置され、出力側ディスク３Ａの入力軸１の軸方向に沿った位置が規制されるとともに、出力側ディスク３Ａの軸回りの回転を許容している。
【００１８】
押圧装置８０は、入力軸１の左端部に結合される第１のシリンダ部８１と、入力側ディスク２に設けられた第２のシリンダ部８２と、環状の第１のピストン部８３と、環状の第２のピストン部８４とを備えている。
【００１９】
第１のシリンダ部８１の内面と、第１のピストン部８３と、入力軸１の外周面の一部とによって囲まれた空間は、第１の油圧室８５を構成している。
また、第２のシリンダ部８２の内周面と、第２のピストン部８４と、入力側ディスク２の背面２ｄと、入力軸１の外周面の一部とによって囲まれた空間は、第２の油圧室（油室）９０を構成している。
【００２０】
また、第１の油圧室８５を一部利用して、第１のピストン部８３と第１のシリンダ部８１との間には、予圧を付与するための皿バネ９４が介挿され、第１のシリンダ部８１に対して、入力軸１に沿って移動自在な第１のピストン部８３を入力側ディスク２に向かって付勢している。
【００２１】
このような押圧装置８０では、前記第１の油圧室８５と第２の油圧室９０とに、所定圧の圧油を送り込む。そして、これら両油圧室８５，９０内に、これら両油圧室８５，９０の軸方向寸法が増大する方向の力を惹起させる。
第１の油圧室８５に圧油が送り込まれると、第１のピストン部８３が図１中右側（入力側ディスク２側）に押圧され、これによって、入力側ディスク２の背面に一体に形成された第２のシリンダ部８２を介して当該入力側ディスク２が右側に押圧される。
【００２２】
一方、第２の油圧室９０に圧油が送り込まれると、第２のピストン部８４は図１中左側への移動が規制されているので、入力側ディスク２が右側に押圧される。
このように両油圧室８５，９０で発生した力は、何れも、入力側ディスク２を出力側ディスク３Ａ側に向け押圧する。したがって、パワーローラ１１のトラクション部が入出力側ディスク２，３の双方に転接し、入力側ディスク２の回転駆動力を所望の減速比で出力側ディスク３に伝達する。
【００２３】
図２は、入力側ディスク２を出力側ディスク３Ａ側に向けて所望のローディング圧で押圧する押圧装置８０に油を供給するポンプ１００の概略構成を示す断面図であり、（ａ）はローディング圧が小さい場合を示し、（ｂ）はローディング圧が大きい場合を示している。
ポンプ１００はローディング圧に応じて容量を変更可能な可変容量形ベーンポンプ１００である。この可変容量形ベーンポンプ１００は、ベーンポンプ本体１１０とシリンダ装置１２０とを備えている。
ベーンポンプ本体１１０は、ケーシング１１１と、リング１１２と、ロータ１１３と、ベーン１１４とを備えている。
ケーシング１１１の断面円形状の収容部１１１ａに、断面円形状のリング１１２が収容されている。リング１１２の直径は収容部１１１ａの直径より小さくなっており、収容部１１１ａ内で移動可能となっている。
【００２４】
リング１１２の内側にはロータ１１３がその中心回りに回転可能に、かつリング１１２に対して偏心して設けられている。このロータ１１３はケーシング１１１の収容部１１１ａに固定状態で設けられており、当該ロータ１１３がエンジンを駆動源として回転駆動するようになっている。
ロータ１１３には、その径方向に延在する溝が周方向に所定間隔で複数設けられており、各溝にベーン１１４が摺動可能に挿入され、当該ベーン１１４の先端部はロータ１１３の外周面より突出している。ベーン１１４はロータ１１３の回転による遠心力により径方向に移動して、リング１１２の内周面に摺接しつつロータ１１３とともに回転するようになっている。
【００２５】
図２において線分Ｘ−Ｘ´より上方側では、ベーン１１４とリング１１２とロータ１１３とによって囲まれた空間の容積は、ロータ１１３の回転（図２において時計回りの回転）にともなって増加するため、油を吸い込むようになっており、線分Ｘ−Ｘ´より下方側では、ベーン１１４とリング１１２とロータ１１３とによって囲まれた空間の容積は、ロータ１１３の回転（図２において時計回りの回転）にともなって減少するため、油を吐出するようになっている。
【００２６】
また、ケーシング１１１の内周面には凹所１１１ｂが線分Ｘ−Ｘ´に沿って設けられており、この凹所１１１ｂにバネ１１６が圧縮された状態で収容されている。バネ１１６の一端部はリング１１２に当接しており、当該リング１１２はバネ１１６の付勢力によって図２において左側に付勢されている。
一方、前記シリンダ装置１２０は、リング１１２を挟んでバネ１１６と反対側に位置しており、このシリンダ装置１２０のピストン１２０ａの先端部はケーシング１１１に設けられた挿通孔１１１ｃを摺動可能に貫通してリング１１２に当接している。なお、ピストン１２０ａのピストンロッドの外周部にはシールリング１１７が設けられている。
また、シリンダ装置１２０のシリンダ１２０ｂには、ローディング圧が作用するようになっている。
【００２７】
リング１１２の線分Ｘ−Ｘ´方向の位置は、ローディング圧によってピストン１２０ａに作用するピストン圧とバネ１１６の付勢力との関係によって決まる。
したがって、ローディング圧が大きくなると、図２（ｂ）に示すように、リング１１２はピストン１２０ａによってバネ１１６の付勢力に抗してバネ１１６側に押され、ポンプ容量が大きくなる。
一方、ローディング圧が小さくなると、図２（ａ）に示すように、リング１１２はバネ１１６の付勢力によってピストン１２０ａ側に押され、ポンプ容量が小さくなる。
ここで、リング１１２がバネ１１６の付勢力によってポンプ容量が小さい側（図２（ａ）において左側）に最大に押されても、必要最低限のポンプ容量を確保できるように、ケーシング１１１の収容部１１１ａの内壁と、ロータ１１３の中心軸の位置関係を設計しておくことで最低限のポンプ容量は確保できる。
【００２８】
図３は可変容量形ベーンポンプ１００を備えた油圧回路図を示す。この図において、ローディングピストン１３０は、図１に示すピストン部８３，８４に相当する。
ローディングピストン１３０を収容するローディングシリンダ１３１と、可変容量形ベーンポンプ１００を構成するシリンダ装置１２０のシリンダ１２０ｂとは油路１３２によって接続され、ローディングシリンダ１３１と可変容量形ベーンポンプ１００を構成するベーンポンプ本体１１０とは油路１３３によって接続されている。
油路１３３はベーンポンプ本体１１０の吐出口に接続され、この油路１３３の途中にローディング圧調整弁１３５が設けられている。そして、吐出口から吐出される油はローディング圧調整弁１３５によって油圧が調整されたうえで、ローディングシリンダ１３１に供給される。なお、このローディングシリンダ１３１は、図１に示すシリンダ部８１，８２に相当する。
また、ベーンポンプ本体１１０の吸入口は油路１３６によってオイルパン１３７に接続されている。
【００２９】
なお、可変容量形ベーンポンプ１００や後述する可変容量形ピストンポンプ１５０は、ローディングシリンダ１３１，１５２に油を供給するだけでなく、例えばトラニオンを傾転させるために軸方向に移動させる際に用いられる駆動シリンダ３１、ディスク２，３Ａとパワーローラとが接触するトラクション面、各種軸受等にも所定の油路を通して油を供給するようになっている。
【００３０】
このような可変容量形ベーンポンプ１００を備えたトロイダル型無段変速機では、エンジンを駆動源として可変容量形ベーンポンプ１００のロータ１１３が回転することによって、オイルパン１３７中の油が吸入口から吸い込まれ、吐出口から吐出し、ローディング圧調整弁１３５によって圧力が調整されたうえで、ローディングシリンダ１３１に供給される。これによって、ローディングピストン１３０が押圧され、入力側ディスク２を出力側ディスク３Ａ側に向けて所望のローディング圧で押圧することで、パワーローラ１１に押し付ける。
【００３１】
その際、ローディングシリンダ１３１とシリンダ１２０ｂとが油路１３２によって接続されているので、このローディング圧がシリンダ１２０ｂに作用する。
したがって、入力側ディスク２を強い力でパワーローラ１１に押し付ける場合に、ローディング圧が大きくなると、図２（ｂ）に示すように、リング１１２はピストン１２０ａによってバネ１１６の付勢力に抗してバネ１１６側に押され、ポンプ容量が大きくなる。
一方、入力側ディスク２を弱い力でパワーローラ１１に押し付ける場合に、ローディング圧が小さくなると、図２（ａ）に示すように、リング１１２はバネ１１６の付勢力によってピストン１２０ａ側に押され、ポンプ容量が小さくなる。
したがって、可変容量形ベーンポンプ１００で高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるための容量が得られるので、ポンプロスを低減できるとともに、重量増やコスト高を抑えることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、可変容量形ポンプとして可変容量形ベーンポンプ１００を使用した場合を例にとって説明したが、他の実施の形態として可変容量形ピストンポンプを使用してもよい。
図４は斜板式の可変容量形ピストンポンプ１５０の概略構成を示す図である。
この可変容量形ピストンポンプ１５０では、ピストンポンプ駆動軸１５１の周囲に複数のシリンダ１５２が周方向に所定間隔で複数配置されており、これら複数のシリンダ１５２は図示しないシリンダブロックによって保持されている。
【００３３】
ピストンポンプ駆動軸１５１には、ヨークと称される斜板１５４が支点О回りに回転可能に設けられ、これによって、斜板１５４はピストンポンプ駆動軸１５１に対する傾斜角度を変更可能となっている。また、斜板１５４はピストンポンプ駆動軸１５１の回転にともなって、ピストンポンプ駆動軸１５１回りに回転するようになっている。
シリンダ１５２に設けられたピストン１５３の端部は斜板１５４に摺動可能に設けられており、当該ピストン１５３は、斜板１５４がピストンポンプ駆動軸１５１回りに回転することによって、ピストン１５３の端部が斜板１５４上を相対的に摺動し、往復動するようになっている。
したがって、ピストンポンプ駆動軸１５１がエンジンを駆動源として回転することによって斜板１５４が回転すると、ピストン１５３が軸方向に往復動し、この往復動によって油を吸入、吐出するようになっている。
【００３４】
また、斜板１５４の外周側には、シリンダ装置１６０がシリンダ１５２と平行に設けられており、このシリンダ装置１６０のピストン１６０ａは斜板１５４に当接している。
また、斜板１５４はバネ１６１によってピストン１６０ａ側に付勢されており、ピストン１６０ａはバネ１６２によって斜板１５４側に付勢されている。
したがって、斜板１５４の傾斜（ピストンポンプ駆動軸１５１に対する傾斜角度）は、ローディング圧によってピストン１２０ａに作用するピストン圧とバネ１６１およびバネ１６２の付勢力との関係によって決まる。
また、シリンダ装置１６０のシリンダ１６０ｂには、ローディング圧が作用するようになっている。
【００３５】
このような可変容量形ピストンポンプ１５０では、ピストンポンプ駆動軸１５１がエンジンを駆動源として回転することによって斜板１５４が回転し、これによって、ピストン１５３が軸方向に往復動動する。この往復動によって油を吸入、吐出する。
図示しないオイルパンから吸入され、吐出口から吐出される油は図示しないローディング圧調整弁によって油圧が調整されたうえで、図示しないローディングシリンダに供給される。
そして、このローディングシリンダのローディング圧が大きくなると、シリンダ装置１６０のピストン１６０ａは図４において右側に移動し、斜板１５４が倒れる（時計方向に回転する）ので、ピストン１６０ａの往復動距離が長くなり、ポンプ容量が大きくなる。
一方、ローディング圧が小さくなると、ピストン１６０ａは図４において左側に移動し、斜板１５４が起きる（反時計方向に回転する）ので、ピストン１６０ａの往復動距離が短くなり、ポンプ容量が小さくなる。
【００３６】
したがって、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様に、可変容量形ピストンポンプ１５０で高圧側から低圧側までのローディング圧に対応させるための容量が得られるので、ポンプロスを低減できるとともに、重量増やコスト高を抑えることができる。
【００３７】
なお、本発明は、ハーフトロイダル型無段変速機の他、フルトロイダル型無段変速機にも適用でき、さらには、トロイダル型無段変速機と遊星歯車機構と組み合わされて成る無段変速機（ＩＶＴ）にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
２  入力側ディスク
３Ａ  出力側ディスク
１１  パワーローラ
８０  押圧装置
１００  可変容量形ベーンポンプ（可変容量形ポンプ）
１５０  可変容量形ピストンポンプ（可変容量形ポンプ）
【図１】
2016169843.tif 000003
【図２】
2016169843.tif 000004
【図３】
2016169843.tif 000005
【図４】
2016169843.tif 000006
【図５】
2016169843.tif 000007