(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラクション油をトロイダル型変速機構のトラクション面に圧送するためのトラクション油送出手段と、前記トロイダル型変速機構と駆動輪との間に配置されて発進時及び停止時のトルク断続を切り換えるための発進機構とを有するトロイダル型無段変速機に組み込まれ、
前記トラクション油送出手段は、前記トラクション油を蓄積するシリンダ室と、該シリンダ室内に嵌装されたピストンと、該ピストンの背面と前記シリンダ室の内壁との間に配された弾性体と、一端部が前記ピストンの正面側に取り付けられ、他端部が前記シリンダ室に穿設された通し穴から外へ延びているピストン軸と、該ピストン軸の他端部に連結され、前記弾性体を圧縮する方向に前記ピストン軸を推進するピストン押圧機構と、前記ピストン軸の中間部に形成された顎部にストッパを係合させるソレノイドとを備え、
前記ピストン軸の推進量が所定量に達した時点で、前記ソレノイドに通電して前記ストッパを前記ピストン軸の顎部に係合させることにより、通常走行中に予め前記弾性体の圧縮状態を創生し、かつ、
原動機が始動される際に、前記ソレノイドに通電して前記ストッパと前記ピストン軸の顎部との係合を解除することにより、前記原動機の出力軸が実際に回転を開始するよりも先に前記トロイダル型変速機構のトラクション面にトラクション油を供給するトロイダル型無段変速機のトラクション油供給装置。
【請求項２】
トラクション油をトロイダル型変速機構のトラクション面に圧送するためのトラクション油送出手段と、原動機の出力軸と前記トロイダル型変速機構との間に配置されて発進時及び停止時のトルク断続を切り換えるための発進機構とを有するトロイダル型無段変速機に組み込まれ、
前記トラクション油送出手段は、前記トラクション油を蓄積するシリンダ室と、該シリンダ室内に嵌装されたピストンと、該ピストンの背面と前記シリンダ室の内壁との間に配された弾性体と、一端部が前記ピストンの正面側に取り付けられ、他端部が前記シリンダ室に穿設された通し穴から外へ延びているピストン軸と、該ピストン軸の他端部に連結され、前記弾性体を圧縮する方向に前記ピストン軸を推進するピストン押圧機構と、前記ピストン軸の中間部に形成された顎部にストッパを係合させるソレノイドとを備え、
前記ピストン軸の推進量が所定量に達した時点で、前記ソレノイドに通電して前記ストッパを前記ピストン軸の顎部に係合させることにより、通常走行中に予め前記弾性体の圧縮状態を創生し、かつ、
前記原動機が停止した状態で駆動輪が外部から回転される場合に、前記ソレノイドに通電して前記ストッパと前記ピストン軸の顎部との係合を解除することにより、前記トロイダル型変速機構のトラクション面にトラクション油を供給するトロイダル型無段変速機のトラクション油供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用の変速機として使用されるトロイダル型無段変速機において、トロイダル型変速機構がいわゆる油膜切れ状態で回転される際に、入力ディスク及び出力ディスクのトラクション面ならびにパワーローラの周面に擦り合いによる損傷が生じることを防止するトロイダル型無段変速機のトラクション油供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主に自動車用の変速機として従来より研究が進められているトロイダル型無段変速機は、互いに対向する面がそれぞれ円弧形状の凹断面を持つ入力ディスク及び出力ディスクと、これらのディスク間に挟持される回転自在な複数個のパワーローラとが組み合わされた構造を有するトロイダル変速機構を少なくとも１組備えている。入力ディスクは、トルク入力軸に対して一体的に回転可能かつトルク入力軸方向への移動が制限されるように係止されて取り付けられ、一方出力ディスクは、トルク入力軸に対して相対的に回転可能かつ入力ディスクから離れる方向への移動が制限されるように入力ディスクと対向して取り付けられる。
【０００３】
上述のようなトロイダル型変速機構では、入力ディスクが回転するとパワーローラを介して出力ディスクが逆回転するため、トルク入力軸に入力される回転運動は、逆方向の回転運動として出力ディスクと結合する出力ギアへと伝達され出力軸から取り出される。この際、パワーローラの周面が入力ディスクの外周付近と出力ディスクの中心付近とにそれぞれ当接するようにパワーローラの回転軸の傾斜角度を変化させることでトルク入力軸から出力ギアへの増速が行なわれ、これとは逆に、パワーローラの周面が入力ディスクの中心付近と出力ディスクの外周付近とにそれぞれ当接するようにパワーローラの回転軸の傾斜角度を変化させることでトルク入力軸から出力ギアへの減速が行なわれる。さらに両者の中間の変速比についても、パワーローラの回転軸の傾斜角度を適当に調節することにより、ほぼ無段階に得ることができる。
【０００４】
トロイダル型変速機構における入力ディスク／パワーローラ間及びパワーローラ／出力ディスク間の駆動力伝達は共に摩擦接触を介して行われるため、入力ディスク及び出力ディスクの各トラクション面とパワーローラの周面との間にそれぞれ油膜を形成するようにして各部材の金属表面の保護を図っている。これらの油膜は、エンジン等の原動機によって駆動される供給ポンプから送出されたトラクション油をトロイダル型変速機構のトラクション面へと導くことで、絶えず再形成される。
【０００５】
また、自動変速を行う自動車の駆動系では、エンジン等の原動機から駆動輪が装着されている車軸へと伝達する駆動トルクの大きさを、発進時には漸増させ、停止時には漸減させる必要があることから、発進時及び停止時のトルク断続状態を切り換えるための発進機構が備わっている。自動変速機としてトロイダル型無段変速機を搭載する自動車の場合、湿式多板クラッチやトルクコンバータといった作動油を介して駆動力の大きさを変化させる形式の発進機構が多く使用され、発進機構は、エンジン等の原動機からトロイダル型変速機構の入力ディスクまでの間、あるいはトロイダル型変速機構の出力ディスクから駆動輪までの間のいずれかに配置される。そのため、発進機構がトロイダル型変速機構と駆動輪の間に備わるトロイダル型無段変速機では、トロイダル型変速機構の各部が常に原動機と共に回転し、一方、発進機構が原動機とトロイダル型変速機構の間に備わるトロイダル型無段変速機では、トロイダル型変速機構の各部が常に駆動輪と共に回転することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
トロイダル型変速機構の各トラクション面とパワーローラ周面との間の油膜を形成しているトラクション油は、重力の影響を受けて時間の経過と共に少しずつ落下するため、これらの面は、次第にいわゆる油膜切れ状態へと変化してゆく。その結果、原動機を停止させたまま長期間放置されていた自動車に搭載されているトロイダル型無段変速機では、各トラクション面とパワーローラ周面との間の油膜が完全に消失してしまい、入力ディスク及び出力ディスクとパワーローラの各金属部材同士は、直接触れ合った状態になる。
【０００７】
上述のように、長期間放置されていた自動車のトロイダル型変速機構が回転を開始する場合には、油膜を介さずに接触している入力ディスク及び出力ディスクとパワーローラの金属同士が直接擦り合わされるため、各部材の表面に損傷が生じる。高温かつ高面圧の条件下で運転されるトロイダル型変速機構のトラクション部では、このような油膜切れ状態での直接接触回転により形成される部材表面の微細な損傷が起点となって、面剥離等のトロイダル型無段変速機全体の耐久性を低下させるような重大な問題に至る危険性が高い。
【０００８】
例えば、発進機構がトロイダル型変速機構と駆動輪の間に備わるトロイダル型無段変速機の場合、原動機を始動する際に、油供給ポンプが安定に作動し始めるよりも先に原動機によってトロイダル型変速機構の各部が強制的に回転させられるため、上述の各部材の直接接触に関する問題が生じる。また、発進機構が原動機とトロイダル型変速機構の間に設けられているトロイダル型無段変速機の場合、牽引等に伴い原動機が停止した状態で駆動輪が外部から回転される際に、油供給ポンプが駆動されないまま駆動輪の摩擦トルクによってトロイダル型変速機構の各部が強制的に回転させられるため、やはり上述の各部材の直接接触に関する問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上述の事情に応じてなされたものであり、入力ディスク及び出力ディスクの各トラクション面とパワーローラの周面とが油膜を介さずに直接接触している状態のまま、トロイダル型変速機構の各部が回転される場合に、接触点周辺にトラクション油を供給することで、トラクション面及びパワーローラ周面の損傷を防止するトロイダル型無段変速機のトラクション油供給装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トロイダル型無段変速機のトラクション油供給装置に関するものであり、本発明の上記目的は、トラクション油をトロイダル型変速機構のトラクション面に圧送するためのトラクション油供給ポンプと、前記トロイダル型変速機構と駆動輪との間に配置されて発進時及び停止時のトルク断続を切り換えるための発進機構とを有するトロイダル型無段変速機に組み込まれ、原動機が始動される際に、前記原動機の出力軸が実際に回転を開始するよりも先に前記トロイダル型変速機構のトラクション面にトラクション油を供給するトロイダル型無段変速機のトラクション油供給装置により効果的に達成される。
【００１１】
また、本発明の上記目的は、トラクション油をトロイダル型変速機構のトラクション面に圧送するためのトラクション油供給ポンプと、原動機の出力軸とトロイダル型変速機構との間に配置されて発進時及び停止時のトルク断続を切り換えるための発進機構とを有するトロイダル型無段変速機に組み込まれ、前記原動機が停止した状態で駆動輪が外部から回転される場合に、前記トロイダル型変速機構のトラクション面にトラクション油を供給するトロイダル型無段変速機のトラクション油供給装置によっても効果的に達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のトラクション油供給装置は、トラクション油をトロイダル型変速機構のトラクション面付近に圧送するためのトラクション油供給ポンプが備わるトロイダル型無段変速機に組み込まれ、このトラクション油供給ポンプとは独立して動作する。以下では、本発明のトラクション油供給装置がエンジン等の内燃機関を原動機として持つ車両に適用される場合の各構成例について説明する。本発明の構成は、発進時及び停止時のトルク断続を切り換えるための発進機構が設けられている位置に応じて、大きく２種類に分けられる。
【００１３】
発進機構がトロイダル型変速機構と駆動輪の間に配置されたトロイダル型無段変速機に組み込まれる形式のトラクション油供給装置の場合、原動機が始動される際にトロイダル型変速機構の各部材表面が損傷することを防ぐために、運転者によりエンジン等の原動機を始動する操作が行われてから実際に原動機の出力軸の回転を開始させるまでの間に、トラクション油をトロイダル型変速機構のトラクション面付近へと供給する。したがって、この形式のトラクション油供給装置では、イグニッションスイッチに接続するセンサと、所定量のトラクション油を短時間で送出するための油送出手段とが必要になる。油送出手段としては、例えば、電動ポンプ、アキュームレータ、圧縮状態に保持されたシリンダといったものが使用可能である。
【００１４】
油送出手段として電動ポンプを用いる構成例では、トロイダル型変速機構のトラクション面付近にモータにより駆動される圧送ポンプを配置する。エンジン等が始動される際にイグニッションスイッチへの操作をセンサによって検知すると、モータに通電して圧送ポンプを作動させることで、トロイダル型変速機構が回転を開始するよりも前に油膜形成に必要な量のトラクション油をトラクション面周辺へと送出する。このときに、セルモータへの電力供給が、圧送ポンプへの通電から約１〜２秒経過した後に行われるようにすれば、エンジン等の出力軸が実際に回転を開始するまでに時間差を生じさせることができる。その結果、エンジン等の出力軸と一体回転されるトロイダル型変速機構のトラクション面及びパワーローラ周面には、始動前に確実に油膜が形成されるようになる。
【００１５】
油送出手段としてアキュームレータを用いる構成例では、トロイダル型変速機構のトラクション面付近にアキュームレータを配置する。トラクション油の油路の途中に接続されているアキュームレータには、トラクション油供給ポンプから送出されるトラクション油の一部を通常走行中に前もって導入し、適当なトラクション油圧が醸成されたときに、アキュームレータの吐出口に設けられている開閉制御可能なバルブを閉じておく。このため、エンジン等を停止させた後にも、アキュームレータ内には高いトラクション油圧を有する畜圧状態が長期間にわたって保持される。次回エンジン等が始動される際にイグニッションスイッチへの操作をセンサによって検知すると、アキュームレータ吐出口バルブを開くことで、アキュームレータ内に醸成されている油圧を直ちに開放する。自己圧力によってアキュームレータ吐出口から送出されたトラクション油は、トロイダル型変速機構のトラクション面周辺に供給されて油膜を形成する。したがって、エンジン等の出力軸が回転を開始するときに、トロイダル型変速機構の各部材の金属表面同士が直接擦り合わされることはない。なお、この構成例においても、吐出口バルブの開放からセルモータへの電力供給までに数秒程度の遅延時間を生じさせるようにして、油膜形成の確実性を高めても良い。
【００１６】
油送出手段として圧縮状態に保持されたシリンダを用いる構成例では、トロイダル型変速機構のトラクション面付近に、図１のようなバネ等の弾性体３及びピストン２を内蔵したシリンダ室１を設ける。ピストン２は、トラクション油を蓄積するシリンダ室１内に嵌装されており、ピストン２の背面とシリンダ室１の内壁との間には、バネ等の弾性体３が伸縮自在に配置される。シリンダ室１に穿設された通し穴４から外へと延びるピストン軸５の端部には、送りネジ機構６と螺合するネジ山５０が形成され、送りネジ機構６の外周には、ワンウェイクラッチ７を介してネジ送りギア８が結合されている。このネジ送りギア８は、モータ９の出力軸に駆動結合されている駆動ギア１０と歯合しているため、モータ９に供給する電力を制御することで、送りネジ機構６によるピストン軸５の送り込み量を調節できる。また、ピストン軸５の中間部には、ソレノイド１１によって上下方向へと駆動されるストッパ１２と係合する顎部５１が突設されている。
【００１７】
モータ９の駆動は、通常走行中の余剰電力を利用して行われる。駆動ギア１０の回転にしたがって送りネジ機構６が作動すると、ネジ山５０からの推力を受けたピストン軸５がシリンダ室１に向かって押し込まれ、バネ等の弾性体３を圧縮する。シリンダ室１は、側壁に形成された出入口を経由してトラクション油の油路と接続されているため、ピストン軸５が押し込まれてシリンダ室１の容積が増大すると、トラクション油がシリンダ室１内へと流入する。ピストン軸５の送り込みが所定量に達した時点で、ソレノイド１１に通電してストッパ１２を押し下げ、ピストン軸５の顎部５１と係合させることで、通常走行中に予めバネ等の弾性体３の圧縮状態を創生しておくことができる。この圧縮状態はエンジン等を停止させた後も喪失しないため、シリンダには、バネ等の弾性体３の反発力に基づく高い送出力が長期間にわたって保持される。
【００１８】
次回エンジン等の始動時にイグニッションスイッチへの操作をセンサによって検知すると、ソレノイド１１へと通電してストッパ１２を引き上げることで、シリンダの送出力を直ちに開放する。バネ等の弾性体３の反発力を受けたピストン２の移動により容積を急速に減少させるシリンダ室１の出入口から排出されたトラクション油は、トロイダル型変速機構のトラクション面及びパワーローラ周面周辺に供給されて油膜を形成する。なお、バネ等の弾性体３から反発力を受けたピストン２がシリンダ室１から押し出されてシリンダ室１の容積を減少させる際には、ワンウェイクラッチ７の働きにより送りネジ機構６が空転するため、ネジ送りギア８及びモータ９がピストン軸２の軸方向に沿った移動を妨げることはない。
【００１９】
発進機構が原動機とトロイダル型変速機構の間に配置されたトロイダル型無段変速機に組み込まれる形式のトラクション油供給装置の場合、原動機が停止した状態のままトロイダル型変速機構が回転される際の各部材表面の損傷を防止するために、駆動輪が回転している間は、継続的にトラクション油をトロイダル型変速機構のトラクション面付近へと供給する。したがって、この形式のトラクション油供給装置では、常に所定量のトラクション油を送出し続けるための油送出手段が必要になる。油送出手段としては、電動ポンプや機械式ポンプといったものが使用可能である。
【００２０】
油送出手段として電動ポンプを用いる構成例では、駆動輪または駆動軸に回転センサを接続し、トロイダル型変速機構のトラクション面付近にモータにより駆動される圧送ポンプを配置する。車両の牽引時など、エンジン等が停止している状態で駆動輪の回転が開始されたことを回転センサによって検知すると、モータに通電して圧送ポンプを作動させることで、油膜形成に必要な量のトラクション油をトラクション面周辺へと送出する。圧送ポンプを作動させるモータへの電力供給は、トロイダル型変速機構が回転している間は継続して行われ、回転センサが駆動輪の一定時間以上の静止を検知したときにのみ停止される。
【００２１】
油送出手段として機械式ポンプを用いる構成例では、駆動系の発進機構から駆動輪までの間に動力抽出部を配置する。動力抽出部は、駆動輪から入力された回転力の一部を取り出して、機械式ポンプへと伝達する。牽引などの際に外部から加えられた力によって車両が進行すると、エンジン等を停止させたまま駆動輪が回転されるため、動力抽出部で自動的に配分された駆動力が機械式ポンプを作動させ、油膜形成に必要な量のトラクション油がトラクション面周辺へと送出される。この構成例では、機械式ポンプが路面からの摩擦力を受けた駆動輪の回転に応じて自動的に作動を開始するため、駆動輪が回転を停止しない限りトラクション油の送出は継続される。なお、ここで使用する機械式ポンプとしては、小容量のトロコイドポンプなど、種々の作動形式の中から適当なものを選択することができる。
【００２２】
上記のような、発進機構が原動機とトロイダル型変速機構の間に配置されたトロイダル型無段変速機に組み込まれる形式のトラクション油供給装置では、エンジン等が停止しているかどうか判別するための検出部が必要となる。この検出部としては、点火系の電流値や電圧値を監視する方法のほか、イグニッションスイッチに接続したセンサ、ギアポジションセンサ、クランク角センサ等から入力される信号を活用することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のトロイダル型無段変速機のトラクション油供給装置によれば、入力ディスク及び出力ディスクの各トラクション面とパワーローラの周面とが油膜を介さずに直接接触している場合にも、実際にトロイダル型変速機構の各部が回転を開始するよりも先に、接触点周辺にトラクション油を供給することができるため、各金属同士が油膜を介さずに直接擦り合わされることがなくなる。その結果、部材表面における損傷の発生が防止され、トロイダル型無段変速機全体の耐久性の大幅な向上が見込める。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトロイダル型無段変速機のトラクション油供給装置の一構成例を示した模式図である。
【符号の説明】
１    シリンダ室
２    ピストン
３    弾性体
４    通し穴
５    ピストン軸
６    送りネジ機構
７    ワンウェイクラッチ
８    ネジ送りギア
９    モータ
１０    駆動ギア
１１    ソレノイド
１２    ストッパ
５０    ネジ山
５１    顎部
【図１】
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