JP2000205360A - 摩擦式変速機 - Google Patents

摩擦式変速機

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JP2000205360A JP10363382A JP36338298A JP2000205360A JP 2000205360 A JP2000205360 A JP 2000205360A JP 10363382 A JP10363382 A JP 10363382A JP 36338298 A JP36338298 A JP 36338298A JP 2000205360 A JP2000205360 A JP 2000205360A
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friction
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無段調節可能な変速比を有する摩擦式変速機
であって、半環状面を有する１つの駆動円板に対して同
軸的に配置されて向き合う半環状面を有する１つの被動
円板を備え、少なくとも１つの摩擦ローラが前記半環状
面上を転動してトルクを前記円板の一方から他方へ伝達
し、この摩擦ローラは１つのローラホルダー内に回転可
能に支承されており、このローラホルダー保持装置内に
おいてケーシング内で駆動軸に対して直角な旋回軸線を
中心として旋回可能に支承されていて、シリンダ並びに
復動ピストンを有する１つの油圧操作機構によって前記
旋回軸線の方向で調節されて旋回される形式のものを対
象とする。 【解決手段】 スプールを有する１つの弁機構が制御縁
を介して伝達すべき所望のトルクに比例した圧力差を生
じ、この圧力差による負荷が両方のピストン面及びスプ
ールの両端面へ及ぼされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特許請求の範囲の
請求項１中の上位概念に示す形式の摩擦式変速機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】無段調節可能な変速比を有する摩擦式変
速機であって、半環状面を有する少なくとも２つの円板
を備え、これらの円板の間で、トルクを一方の円板から
他方の円板へ伝達するために摩擦ローラが転動する形式
のものが既に種々知られている。このような変速機の場
合、一方の円板が駆動軸に、他方の円板は被動軸に伝動
結合されている。変速比を変えるためには摩擦ローラの
回転軸線が駆動軸線に対して旋回されて、駆動円板にお
ける摩擦ローラが被動円板における接触半径とは異なる
接触半径に沿って転動するようにする。両方の接触半径
相互の比が変速比を生ずる。
【０００３】ドイツ国特許第２８０７９７１Ａ号明細書
に、この種の簡単な摩擦式変速機として、摩擦ローラが
１つの保持装置内に支承されていて、軸方向移動可能な
ドラムを介して旋回される構成のものが示されている。
【０００４】ヨーロッパ特許第０４１５３９１Ｂ１号明
細書によれば、別の摩擦式変速機として、２つの摩擦ロ
ーラが駆動軸に対して直径方向で駆動円板と被動円板と
の間に配置されていて、駆動円板及び被動円板は互いに
向き合わせに半環状面を有している構成のものが知られ
ている。摩擦ローラは２つのローラホルダーの偏心軸上
に支承されており、ローラホルダーは変速機ケーシング
に結合された１つの保持装置内に旋回可能に支承されて
いる。このローラホルダーは油圧式調節装置を介してそ
の旋回軸線の方へ位置調節することができ、その際同時
に旋回される。２つの摩擦ローラは駆動軸に対して直径
方向に配置されているので、両方のローラは互いに逆向
きに旋回され、即ち、一方が時計回りに旋回されるなら
ば、他方は逆時計回りに旋回される。
【０００５】この油圧式調節装置は１つの復動ピストン
を備えており、この復動ピストンの両方のピストン面は
圧力差の負荷を及ぼされ、この圧力差は、４つの制御縁
を有する１つのスプールを備えた弁機構によって生ぜし
められる。１つの制御ユニットがステップモータによっ
て制御ばねを介してスプールを調節し、ひいては所望の
変速比に設定する。カム並びにレバー機構を有する１つ
の戻し機構がスプールへ作用し、設定した変速比が厳守
されるように働く。
【０００６】弁機構は、制御困難な変速比偏差、それも
特に極度に大きな変速比の場合、例えばギヤード・ニュ
ートラル・システム（ｇｅａｒｅｄ ｎｅｕｔｒａｌ−
ｓｙｓｔｅｍ）の場合発進時に制御困難な走行状態を呈
するような変速比偏差に対して、非線形の著しい圧力差
の増強を生ずる。このような変速機の場合、無段調節可
能な変速段、いわゆるバリエータが、出力分岐した変速
機の出力分岐部に配置されており、このバリエータは、
作動状態において１つの増加変速段の被動軸が回転数ゼ
ロを呈し、ひいてはこのような駆動装置を備えた自動車
が停止するように制御される。しかしながら、極めて低
い被動回転数の際には極めて大きなトルクが発生し、こ
のトルクはたしかに発進のためには望ましいが、自動車
の停止時には常用ブレーキによって制動できずにクリー
プ現象を招くことになる。さらに、回転数制御に必要な
回転数センサがゼロになろうとする任意に小さな回転数
を検出することはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式の変速機の特性を改善し、一層確実に制御
できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を本発明は特許
請求の範囲の請求項１に示す特徴事項によって解決し
た。個々の実施形態は請求項２以下に示されている。
【０００９】本発明によれば、弁機構は、伝達すべき所
望のトルクに比例した圧力差を生ぜしめ、この圧力差は
スプールの互いに反対側の端面へ戻すことによって調整
される。これによって、良好に制御可能な発進特性並び
に摩擦ローラと半環状面との間の良好な摩擦接触状態で
の安定した制御が得られる。というのは、停止状態にお
いて被動軸にトルクが作用してなく、これに対して発進
時には任意に最大トルクまで増大させることができるか
らである。トルクに比例した支持力に相当する大きさで
ピストン面へ作用する圧力差が油圧式に弁機構のスプー
ルへ戻されるので、公知技術による極めて複雑な機械的
な戻しは不要になる。さらに、弁ブッシュは弁ケーシン
グに不動に結合するか又は弁ケーシングの一体構造部分
とすることができる。
【００１０】スプールは、ピストンの両方のピストン面
における圧力比を調整するために４つの制御縁を有して
いるのを基本とする。この場合各２つの制御縁がそれぞ
れ片方のピストン面に属して、１つは流入部への接続部
を制御し、１つは流出部への接続部を制御する。
【００１１】本発明の１実施態様によれば、スプールが
たんに２つだけの制御縁を有している。これら２つの制
御縁は一方のピストン面に属し、他方のピストン面は一
定圧を負荷される。この簡単な構成の場合、圧力差は一
定圧と可変圧との差から生ずる。
【００１２】伝達すべきトルクの方向がエンジンブレー
キ運転時に切り替わると、支持力、ひいてはピストン面
における圧力差が負になる。即ち、トラクション運転時
に高い圧力負荷を受けていたピストン面がエンジンブレ
ーキ運転時に低い圧力負荷を受けることになる。このこ
とはしかし、スプールへ作用する押し力がトラクション
運転からエンジンブレーキ運転（惰性運転）へ切り替わ
るのに伴い作用方向を変えることにつながる。こうした
ことを避けるために、本発明によれば、ピストンの圧力
の負荷を受けるスプールの両方の端面が互いに異なる大
きさであって相互に同調されることにより、スプールへ
作用する押し力が伝達すべきトルクの方向変換の際にも
作用方向を固持することになる。
【００１３】スプールが、伝達すべき所望のトルクに比
例する制御圧の負荷を端面に受けるならば有利である。
この制御圧は１つの制御ユニットによって圧力調節部材
を介し設定することができ、スプールの全端面の内で段
部として形成された１つの部分端面へ負荷を及ぼす。残
りの部分端面は一方のピストン面の圧力の負荷を受け
る。平衡状態の場合、スプールによって設定されたピス
トン面における差圧は圧力調節部材によって与えられた
圧力に相当する。この場合に、制御圧の負荷を受ける部
分端面が、スプールの両端面の内一方のピストン面の圧
力負荷を受ける小さい方の端面側に設けられていると有
利である。
【００１４】別の、ただしコスト高の実施態様によれ
ば、ピストン面の圧力負荷を受けるスプールの両方の端
面が等しい場合に、これら両方の端面側に制御圧用の部
分端面が設けられており、これらの両方の部分端面は互
いに異なる制御圧の負荷を、それも一方はトラクション
モーメントを設定するために、他方はエンジンブレーキ
モーメントを設定するために受ける。
【００１５】伝達すべきトルクを変えるためには、差
圧、ひいては摩擦ローラにおける支持力が変えられる。
これによって同時に変速比が変化し、その結果相応のト
ルク増大が生ずる。弁機構は、絞り機構、制御ばね及び
蓄圧部材なしのままでは強い微分動作を呈する。制御ば
ねの使用によってこの挙動を弱めることができる。ま
た、絞り機構並びに蓄力部材を使用するならば減衰挙動
及び積分挙動の両方の内少なくともいずれかが十分に作
用して最適な調節特性に設定することができる。この場
合、絞り機構が調節可能であると有利である。駆動側の
無段調節可能な変速段の前に１つの可逆変速段が接続さ
れている場合、摩擦式変速機内の回転方向の変換に伴っ
て支持力の作用方向が切り替わる。それにも拘わらず両
方の圧力方向のためにスプールの方向制御を維持するこ
とができるように、ピストン面へ通ずる導管は１つの切
替え弁を経由しており、この切替え弁は後進信号によっ
て方向制御されてピストン面への圧力負荷を信号に応じ
て切り替える。
【００１６】別の利点は以下の図面の説明に示されてい
る。図面には本発明の実施例が示されており、実施例の
説明並びに特許請求の範囲には多くの特徴事項が組み合
わせて開示されている。これらの特徴事項の有利な更な
る組み合わせも容易に可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】図示の摩擦式変速機１は駆動軸２
を備え、この駆動軸２はケーシング２０内で一方の端部
側をアンギュラ玉軸受６２を介して、他方の端部側をこ
ろ軸受６６を介して支承されている。駆動軸２上には支
持円板４が固定されていて、この支持円板４は直接にか
又は駆動軸２を介して駆動円板３に相対回動不能に結合
されている。この駆動円板３は支持円板４とは反対側に
半環状面７を有しており、この半環状面７に対置して、
駆動軸２に対する直角な平面に対して鏡面対称的に被動
円板６の半環状面８が配置されている。被動円板６は１
つの被動歯車６０に相対回動不能に結合されており、こ
の被動歯車６０はアンギュラ玉軸受６１を介してケーシ
ング２０に支承されている。被動円板６はまた他面にお
いてころ軸受６６を介して駆動軸２上に支承されてい
る。アンギュラ玉軸受６１、６２は軸受リング６３、皿
ばね６４及び止めナット６５を介して遊びなしに固定さ
れている。
【００１８】駆動円板３と被動円板６との間には２つの
摩擦ローラ９、１０が駆動軸２に対して直径方向で配置
されて周面を介して半環状面７、８上を転動する。トラ
クション運転時にはトルクが駆動円板３から被動円板６
へ伝達され、エンジンブレーキ運転時には逆方向へ伝達
される。このトルクはローラホルダー１５、１６を介し
て支えられる。ローラホルダー１５、１６の偏心軸１
３、１４上にはローラホルダー９、１０がスラスト軸受
１１及びラジアル軸受１２を介して回転可能に支承され
ている。
【００１９】支持円板４と駆動円板３との間には１つの
圧着装置５が設けられており、これにより、摩擦ローラ
９、１０の半環状面７、８の接触面での押圧力を伝達す
べきトルクに適合させることができる。この圧着装置５
は機械式にか又は油圧式に作用する。
【００２０】ローラホルダー１５、１６は１つの保持装
置１９内で旋回軸線１７、１８を中心として球面軸受２
１を介して旋回可能に支承されている。ローラホルダー
１５、１６は１つの調節装置の復動ピストン２２、２３
に結合されており、この調節装置によってローラホルダ
ーを旋回軸線１７、１８の方向で位置調節することがで
きる。この位置調節によって摩擦ローラ９、１０は接触
面の幾何学的関係に基づき旋回軸線１７、１８を中心と
して互いに逆向きに旋回され、その結果変速比並びに伝
達すべきトルク（モーメント）が変化する。このような
調節装置によって、伝達すべきトルクが、軸方向に働く
１つの支持力の形で支えられる。この目的のため、互い
に反対側をなす両方のピストン面２４、２５が導管２
９、３０を介して１つの差圧を負荷される。この差圧は
１つの弁機構２８（図３、図４）によって生ぜしめられ
る。２つの復動ピストン２２、２３の代わりに、同様の
形式で協働する各２つの分割されたピストンを使用する
こともできる。
【００２１】弁機構２８は１つのスプール３３を備えて
おり、このスプール３３は弁ブッシュ３２内で軸方向に
移動可能である。弁ブッシュ３２は弁ケーシング３１の
一体構造部分である。スプール３３は２つの制御カラー
３４、３５を有しており、この制御カラー３４、３５の
制御縁３８、３９、４０、４１が弁ブッシュ３２の相応
の制御みぞ３６、３７と協働する。制御みぞ３６、３７
からは導管２９、３０がそれぞれ対応するピストン面２
４、２５へ通じている。ポンプ４７が圧力媒体をサンプ
５０から流入部４８を介して制御カラー３４、３５相互
の中間室へ送る。圧力媒体は制御カラー３４、３５の外
側の流出部４９を介してサンプ５０へ戻される。
【００２２】スプール３３の一方の端面４３は導管２９
から分岐した接続導管５９を介してピストン面２５と等
しい圧力の負荷を受け、他方の端面４２は導管３０から
分岐した接続導管５８を介してピストン面２４と等しい
圧力の負荷を受ける。いずれも段付けされた全端面の一
部分端面であるこれら両方の端面４３、４２は、エンジ
ンブレーキ運転時のトルクの方向変換の際にもスプール
３３へ戻される押し力の作用方向が維持されるように、
互いに同調されている。これによって、スプール３３は
トラクション運転かエンジンブレーキ運転かによって左
右されずに常に同じ端面側から所望のトルクに比例した
制御圧で方向制御される。
【００２３】すなわち、図３に示す端面４２、４３は、
これら端面４２，４３より大きい径を有するスプール３
３の一部であり、これら端面４２、４３は、スプール３
３の両側を向いた面の小さな一部をなすにすぎない。こ
れら端面４２、４３のサイズ（面積）は、エンジンブレ
ーキ運転時においても、端面４２に負荷される荷重が端
面４３に負荷される荷重より小さくなるように（端面４
２に加わる圧力は端面４３に加わる圧力より高くなる
が、その分以上に端面４２の面積が端面４３の面積より
ずっと小さくなっている）、設定されている。従って、
この場合ですら、正の値に維持されなければならない端
面４４に加わる圧力を正の値に保つことができ、スプー
ル３３を平衡状態に保つことができる。このため、トラ
ンスミッションのトルク制御は、エンジントルクの正負
に関わらず、１つの端面４４のみに加わる圧力を制御す
ることにより行うことができる。このように端面４２，
４３の面積比を適正に設定することにより、制御の容易
化が実現される。
【００２４】端面４２は図３に示すスプール３３の右側
の端面の内の単に１つの部分端面である。残る部分端面
４４は段部４５によって軸方向にずらされていて、制御
導管６８及び圧力制御弁６７を介して制御圧の負荷を受
ける。１つの電磁制御ユニット６９が圧力制御弁６７を
動作させ、この圧力制御弁６７は伝達すべき所望のトル
クに相当する１つの制御圧を生ずる。
【００２５】平衡位置、即ち両方のピストン面２４、２
５へ負荷を及ぼす差圧が制御圧によって与えられた所望
の伝達すべきトルクに相当する平衡位置においては、制
御カラー３４、３５が流入部４８もしくは流出部４９か
ら導管２９、３０への流路を絞る（負の重なり（negati
ve overlap：制御縁と制御縁に隣接する制御みぞの角部
との軸方向距離が正である状態））。平衡位置が乱され
ると、スプール３３は移動して制御縁４０、４１の一方
において流入部４８から導管２９、３０の一方への流路
を開く。一方の導管２９もしくは３０が流入部４８に接
続されるのに対して、同時に他方の導管２９もしくは３
０は流入部４８から遮断されて流出部４９へ接続され、
これによって迅速に再び平衡位置に相当する差圧が発生
することになる。
【００２６】弁機構２８は基本的に強い微分作用を有す
る。制御ばね５１、５２、５３似因ってこの作用を緩和
することができる。さらに、接続導管５８、５９内の絞
り機構５４、５５は減衰挙動のために役立ち、この減衰
挙動に加えて蓄圧部材５６、５７によって積分挙動を帯
びさせることができる。このようにして弁機構は最適な
調節挙動に合わせることができる。このために絞り機構
５４、５５は適切に調整可能である。
【００２７】図３に示すような４つの制御縁３８、３
９、４０、４１を有するスプール３３の代わりに、他方
の導管２９が弁”Ｘ”を介して一定圧を供給される場
合、たんに２つの制御縁３８、４０を有するだけの簡単
なスプール７２（図４）を使用することもできる。弁”
Ｘ”を介して導管２９内の圧力が調整されて流入部４８
の最大圧力を大幅に下回り、端面４３、４２に、どのよ
うなトラクション状態やエンジンブレーキ状態であれ平
衡が生ずることになる。このような場合復動ピストン２
２、２３における支持力は一定圧と制御圧によって調整
された圧力との差から生ずる。
【００２８】導管２９、３０は１つの切替え弁４６を介
して通じており、この切替え弁４６によってピストン面
２４、２５の圧力負荷が後進のために切り替わることが
できる。この点は、例えば、駆動側に無段調節可能な変
速段の前に１つの可逆変速段が接続され、後進時に駆動
円板並びに被動円板の回転方向が逆転して支持力の作用
方向が変わるような場合に有利である。又は、制御圧を
後進時にスプール３３の反対側の部分端面７０へ作用さ
せることもできる（図４）。この構成では、トラクショ
ン運転からエンジンブレーキ運転への転換時にも制御圧
がそれぞれ他方の部分端面４２、７０へ向けて切り替え
られる場合は、ピストン面２４、２５から負荷を受ける
部分端面４２、４３のサイズを等しくすることもでき
る。切替え弁４６は、制御ユニット６９によって相応に
制御される１つの切替え弁７１に代えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】半環状面を有する摩擦式変速機の略示縦断面
図。
【図２】図１中のII−II線による断面図。
【図３】弁機構の略示図。
【図４】図３の例とは別の弁機構の略示図。
【符号の説明】
１ 摩擦式変速機 ２ 駆動軸 ３ 駆動円板 ４ 支持円板 ５ 圧着円板 ６ 被動円板 ７、８ 半環状面 ９、１０ 摩擦ローラ １１ スラスト軸受 １２ ラジアル軸受 １３、１４ 偏心軸受 １５、１６ ローラホルダー １７、１８ 旋回軸線 １９ 保持装置 ２０ ケーシング ２１ 球面軸受 ２２、２３ 復動ピストン ２４、２５ ピストン面 ２６、２７ シリンダ ２８ 弁機構 ２９、３０ 導管 ３１ 弁ケーシング ３２ 弁ブッシュ ３３ スプール ３４、３５ 制御カラー ３６、３７ 制御みぞ ３８、３９、４０、４１ 制御縁 ４２、４３ 端面 ４４ 部分端面 ４５ 段部 ４６ 切替え弁 ４７ ポンプ ４８ 流入部 ４９ 流出部 ５０ サンプ ５１、５２、５３ 制御ばね ５４、５５ 絞り機構 ５６、５７ 蓄圧部材 ５８、５９ 接続導管 ６０ 被動歯車 ６１、６２ アンギュラ玉軸受 ６３ 軸受リング ６４ 皿ばね ６５ 止めナット ６６ ころ軸受 ６７ 圧力制御弁 ６８ 制御導管 ６９ 制御ユニット ７０ 部分端面 ７１ 切替え弁 ７２ スプール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J051 AA04 BA03 BB01 BD02 BE09 CA05 CB06 DA05 FA01 3J052 AA20 FB02 FB13 FB22 FB23 FB27 HA13 LA01

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】無段調節可能な変速比を有する摩擦式変速
    機（１）であって、半環状面（７）を有する１つの駆動
    円板（３）に対して同軸的に配置されて向き合う半環状
    面（８）を有する１つの被動円板（６）を備え、少なく
    とも１つの摩擦ローラ（９、１０）が前記半環状面
    （７、８）上を転動してトルクを前記円板（３、６）の
    一方から他方へ伝達し、この摩擦ローラ（９、１０）は
    ローラホルダー（１５、１６）内に回転可能に支承され
    ており、このローラホルダー（１５、１６）は保持装置
    （１９）内においてケーシング（２０）内で駆動軸
    （２）対して直角な旋回軸線（１７、１８）を中心とし
    て旋回可能に支承されていて、シリンダ（２６、２７）
    並びに復動ピストン（（２２、２３）を有する１つの油
    圧操作機構によって前記旋回軸線（１７、１８）の方向
    で位置調節されて旋回される形式のものにおいて、スプ
    ール（３３）を有する１つの弁機構（２８）が制御縁
    （３８、３９、４０、４１）を介して所望の伝達すべき
    トルクに比例した圧力差を生じ、この圧力差の負荷が両
    方のピストン面（２４、２５）及びスプール（３３）の
    両端面（４２、４３）へ及ぼされることを特徴とする、
    摩擦式変速機。
  2. 【請求項２】スプール（３３）が４つの制御縁（３８、
    ３９、４０、４１）を有しており、そのつど１つの制御
    縁が流入部（４８）と両方のピストン面（２４、２５）
    との接続部を制御し、別の１つの制御縁が両方のピスト
    ン面（２４、２５）と流出部（４９）との接続部を制御
    することを特徴とする、請求項１記載の摩擦式変速機。
  3. 【請求項３】スプール（３３）が２つの制御縁（３８、
    ４０）を有しており、一方の制御縁（４０）が流入部
    （４８）から一方のピストン面（２４）への接続部を制
    御し、他方の制御縁（３８）が同じ一方のピストン面
    （２４）から流出部（４９）への接続部（４９）を制御
    し、これに対して他方のピストン面（２５）は一定圧の
    負荷を受けることを特徴とする、請求項１記載の摩擦式
    変速機。
  4. 【請求項４】ピストン面（２４、２５）の圧力の負荷を
    受けるスプール（３３）の両方の端面（４２、４３）
    は、伝達すべきトルクの方向変換の際にもスプール（３
    ３）へ作用する押し力がその作用方向を維持するよう
    に、相互に同調されていることを特徴とする、請求項１
    から請求項３までのいずれか１項記載の摩擦式変速機。
  5. 【請求項５】スプール（３３）の少なくとも一方の端面
    が１つの段部（４５）を有しており、一方の部分端面
    （４２）は一方のピストン面（２４）の圧力の負荷を受
    け、他方の残る部分端面（４４）は伝達すべき所望のト
    ルクに相当する１つの制御圧の負荷を受けることを特徴
    とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項記載
    の摩擦式変速機。
  6. 【請求項６】圧力負荷を受けるスプール（３３）の端面
    （４２、４３、４４）に制御ばね（５１、５２、５３）
    が配置されていることを特徴とする、請求項１から請求
    項５までのいずれか１項記載の摩擦式変速機。
  7. 【請求項７】ピストン面（２４、２５）へ通ずる導管
    （２９、３０）とスプール（３３）の端面（４２、４
    ３）との間の接続導管（５８、５９）に絞り機構（５
    ４、５５）が設けられていることを特徴とする、請求項
    １から請求項６までのいずれか１項記載の摩擦式変速
    機。
  8. 【請求項８】絞り機構（５４、５５）が調整可能である
    ことを特徴とする、請求項７記載の摩擦式変速機。
  9. 【請求項９】絞り機構（５４、５５）とスプール（３
    ３）の端面（４２、４３）との間の接続導管（５８、５
    ９）が蓄圧部材（５６、５７）に接続されていることを
    特徴とする、請求項７又は請求項８記載の摩擦式変速
    機。
  10. 【請求項１０】ピストン面（２４、２５）への導管（２
    ９、３０）が、後進信号によって制御される１つの切替
    え弁（４６）を介して通じていることを特徴とする、請
    求項１から請求項９までのいずれか１項記載の摩擦式変
    速機。
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