JP2002513897A - 摩擦車式無段変速機 - Google Patents

摩擦車式無段変速機

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JP2002513897A
JP2002513897A JP2000547384A JP2000547384A JP2002513897A JP 2002513897 A JP2002513897 A JP 2002513897A JP 2000547384 A JP2000547384 A JP 2000547384A JP 2000547384 A JP2000547384 A JP 2000547384A JP 2002513897 A JP2002513897 A JP 2002513897A
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disk
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friction wheel
shaft
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ワルター、クーン
ユルゲン、バフツィヒ
マルクス、ホヘル
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H15/00Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
    • F16H15/02Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members without members having orbital motion
    • F16H15/04Gearings providing a continuous range of gear ratios
    • F16H15/06Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B
    • F16H15/32Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line
    • F16H15/36Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface
    • F16H15/38Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a curved friction surface formed as a surface of a body of revolution generated by a curve which is neither a circular arc centered on its axis of revolution nor a straight line with concave friction surface, e.g. a hollow toroid surface with two members B having hollow toroid surfaces opposite to each other, the member or members A being adjustably mounted between the surfaces

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Abstract

(57)【要約】 摩擦車式変速機は、入力軸(3)と、この入力軸(3)に対して同軸的に配置されたトルク軸(20)と、入力ディスク(5、12)とこれと対を成した出力ディスク(6、11)とから成る二対の入出力ディスク対を有している。入力軸(3)に固く結合された軸方向フランジ(9)と1つの入力ディスク(5)との間に、ユニバーサル軸受(18)が設けられ、このユニバーサル軸受(18)が入力ディスク(5)の軸方向支持並びに半径方向支持の作用を負っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は特許請求の範囲請求項1の上位概念部分に記載の摩擦車式無段変速機
に関する。
【0002】 このような摩擦車式無段変速機は、通常、共通軸上に同軸的に配置された入力
ディスクと出力ディスクとを有している。これらは互いに対を成して配置され、
互いに向かい合う内側面はトロイド状に形成され、その入力ディスクと出力ディ
スクとの間に、摩擦車が配置されている。この摩擦車は入力ディスク並びに出力
ディスクと摩擦接触し、この摩擦車に入力ディスクから伝達されるトルクを出力
ディスクに摩擦結合によって伝達する。摩擦車の回転数は、その入力ディスクと
の接触点と回転中心線との間隔が大きくなればなるほど大きくなる。これに反し
て、出力軸ディスクの回転数は、摩擦車と出力ディスクとの接触点が回転中心線
に近づけば近づくほど大きくなる。従って、摩擦車を揺動することによって、出
力ディスクの回転数を無段階に任意に調整することができる。この目的のために
、摩擦車の回転軸は、揺動装置を介して制御できるホルダ(支持体)に支持され
ている。
【0003】 このような摩擦車式無段変速機の原理は、1939年に開示された米国特許第
2152796号明細書に記載されている。そこでは、二対の凹面入力ディスク
・凹面出力ディスク対が設けられ、その各対の入力ディスクと出力ディスクとの
間にそれぞれ摩擦車が揺動可能に支持して配置されている。これによって、入力
軸によって入力ディスクおよび摩擦車に伝達するトルクは、摩擦車の相対位置に
応じて、それに関係する伝達比で、出力ディスク、歯車および中空軸を介して、
遊星歯車装置の形をした加算変速機に導かれる。遊星歯車装置のキャリヤは出力
軸を駆動する。この出力軸は例えば自動車の駆動輪に結合されている。その出力
軸は入力軸に対して平行に、そこから間隔を隔てて配置される。出力歯車および
両出力ディスクはブッシュ上に回転可能に配置されている。そのブッシュは両端
が軸受台に支持されている。その軸受台をそれぞれの入力ディスクと出力ディス
クとの間に配置することは、両ディスク間の構造空間を十分に大きくすることを
前提とする。
【0004】 米国特許第3739658号明細書における変速機は同様に、二対の入力ディ
スク・出力ディスク対が配置された可逆式無段変速機を有している。その入力デ
ィスクと出力ディスクとの間に摩擦車が揺動可能に支持され配置されている。こ
の構造の場合、唯一の軸受台が存在している。この軸受台は変速機ハウジングの
構造部品を成し、空間的に両出力ディスク間に置かれて配置されている。出力デ
ィスクから出る動力は、差動装置として作用する遊星歯車装置を介して、中空軸
に導かれる。この中空軸は出力歯車に相対回転不能に結合され、球軸受を介して
軸受台に回転可能に保持されている。
【0005】 トルクコンバータのハウジングに歯車が相対回転不能に結合されている。この
歯車に出力歯車が伝動結合されている。この歯車は変速機の出力軸を駆動する。
出力軸の入力端にトルクコンバータを配置することは、変速機の入力軸と出力軸
との軸間距離を非常に大きくすることを条件づける。このために、必要な組込み
空間は常に用立てられないので、その変速機の用途は非常に限られる。
【0006】 米国特許第4893517号明細書において、入力軸がハウジングを貫通して
延びている摩擦車式無段変速機が知られている。そのハウジングは隔壁によって
2つの中空室に分割され、その各中空室にそれぞれ、入力ディスクおよびそれに
対向して位置する出力ディスクが支持され、その入力ディスクと出力ディスクと
の間に摩擦車が存在している。その両中空室における入力ディスクおよび出力デ
ィスクは、共通軸上に置かれている。所望の速度伝達比を得るために、摩擦車は
その共通軸に対して揺動できるようにされている。二対の入力ディスク・出力デ
ィスク対は、互いに鏡面対称に中空室内に配置され、即ち両出力ディスクが並ん
で位置し、詳しくは、両中空室を互いに分離する隔壁の両側に位置するように、
配置されている。その隔壁に歯車が支持され、この歯車は両出力ディスクから一
緒に出力トルクを供給される。
【0007】 本件出願人のドイツ特許出願第19732084.8号明細書に、入力軸がこ
れと同軸的に配置されたトルク軸によって包囲され、入力軸が無段変速機全体を
貫通して延び、その一端に軸方向ディスクを備えているような摩擦車式無段変速
機が記載されている。その軸方向ディスクに押圧装置が付属され、この押圧装置
は、第1変速機ユニットの入力ディスクをそれに対応して出力ディスクに向けて
押圧する。第2変速機ユニットの入力ディスクは、スラスト軸受を介して第2軸
方向ディスクに接触支持され、ラジアル軸受を介して入力軸に支持されている。
【0008】 その両変速機ユニット間に、ポット状軸受台要素が設けられている。この軸受
台要素に、両変速機ユニットの両出力ディスクから動力を供給される歯車が、配
置されている。この歯車は、出力軸の従動歯車にかみ合っている。軸受台要素は
上下のフレームと共に保持フレームを形成している。そのフレームは上側ないし
下側の横桁を支持している。この上下の横桁に、摩擦車のホルダが支持されてい
る。その摩擦車は、それぞれの入力ディスクからトルクを無段伝達比で変速機ユ
ニットの出力ディスクに伝達するために、予め選択された傾斜平面内を転動する
【0009】 本発明の課題は、このような摩擦車式無段変速機における構造費用を低減し、
製造費用を減少することにある。
【0010】 この課題は本発明に基づいて、特許請求の範囲請求項1の上位概念部分に記載
の特徴事項のほかに、特徴部分に記載の特徴事項を有する摩擦車式無段変速機に
よって解決される。本発明の有利な実施態様は各従属請求項に記載されている。
【0011】 本発明によれば、一方の入力ディスクに半径方向力および軸方向力を受けるユ
ニバーサル軸受を利用することによって、次のような利点が得られる。即ち、従
来一般的な長いスパンのスラスト軸受が省かれるので、無段変速機の全長を短く
することができる。この入力ディスクの従来一般的なラジアル軸受が省かれるこ
とによって、球の利用して実行されるトルク軸の連動(ボール・スプライン)個
所を、入力ディスクの僅かしか荷重されない個所に移すことができる。これによ
って、変速機の寿命が延長される。
【0012】 以下図に示した有利な実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【0013】 図1には、本発明に基づく無段変速機が断面図で示されている。以下において
本発明の理解にとって重要な構造部分についてだけ説明する。
【0014】 摩擦車式変速機1(ないしトロイダル式変速機)は入力軸3を有している。こ
の入力軸3は、自動車の駆動機械の始動要素(図示せず)に、例えばトルクコン
バータあるいは湿式始動クラッチに、結合されている。この変速機は入力軸3に
対して同軸的に配置されている2つの変速機ユニットを有している。その第1変
速機ユニットは入力ディスク5と出力ディスク6を有し、第2変速機ユニットは
入力ディスク12と出力ディスク11を有している。第1変速機ユニットの入力
ディスク5と出力ディスク6および第2変速機ユニットの入力ディスク12と出
力ディスク11は、それぞれ互いに向かい合う表面がトロイド状(環状)に形成
されている。第1および第2の両変速機ユニットにはそれぞれ好適には、2つの
摩擦車(図示せず)が設けられている。これらの摩擦車は揺動可能なホルダ(支
持体)に取り付けられ、入力ディスク5、12および出力ディスク6、11の互
いに向かい合う表面に摩擦接触している。各変速機ユニットの摩擦車は入力軸3
の軸線に対して対称に配置されている。
【0015】 いま摩擦車が揺動装置(詳細に図示せず)によって入力軸3の長手軸線に関し
て傾斜されると、摩擦車の外周面の接触点が移動し、これによって、入力速度と
出力速度との伝達比が連続的に、即ち無段階に調整される。
【0016】 入出力ディスク5、6、11、12はトルク軸20上に支持されている。この
トルク軸20は入力軸3に対して僅かに軸方向に相対移動できる。第1変速機ユ
ニットの入力ディスク5はトルク軸20に相対回転不能に結合されているが、球
状連動装置19(ボール・スプライン)を介してトルク軸20上に軸方向に滑り
移動可能に支持されている。第2変速機ユニットの入力ディスク12もかみ合い
歯によってトルク軸20に相対回転不能に結合されている。両変速機ユニットの
出力ディスク6、11は、変速機内に互いに鏡面対称に並べて置かれ、共通のブ
ッシュ上に配置されている。その両出力ディスク6、11は歯車8に固く結合さ
れている。この歯車8は回転可能にトルク軸20を包囲している。入力ディスク
5から出力ディスク6に伝達されたトルクおよび入力ディスク12から出力ディ
スク11に伝達されたトルクは、ブッシュに固く結合されている両出力ディスク
6、11から歯車8に伝達される。歯車8は出力軸の歯車(図示せず)にかみ合
っている。
【0017】 4はローラ状の押圧装置である。この押圧装置4はカム軌道を備えた入力ディ
スク12とカム軌道を備えたディスク10との間に設けられている。このディス
ク10は入力軸3上に軸方向に移動可能に支持され、入力軸3に相対回転不能に
結合されている。ディスク10は押圧装置4の助けを借りて、入力ディスク12
を軸方向に出力ディスク11に向けて押圧する。
【0018】 9は軸方向フランジである。入力ディスク5はユニバーサル軸受18を介して
軸方向フランジ9に接触支持されている。そのユニバーサル軸受18は押圧装置
4から入力ディスク5に軸方向力を伝達するために使われ、且つトルクを伝達す
るために使われる。入力ディスク5はトルク軸20上に、鎖錠装置(ボール・ス
プライン)19を介して、軸方向に移動可能に支持されている。その鎖錠装置1
9はトルク軸20との相対回転不能接続を保証している。
【0019】 ユニバーサル軸受18は、入力ディスク5の通常のスラスト軸受および通常の
ラジアル軸受を代理し、入力ディスク5に作用するすべての半径方向力および軸
方向力を受ける。この軸受は好適には球軸受として形成されている。この軸受は
一方では入力ディスク5に加工されている断面半円状環状凹所21に係合し、他
方では軸方向フランジ9における対応して形成された断面半円状環状凹所22に
係合している。これらの両環状凹所21、22は有利に互いに高さがずらされて
いる。これによってユニバーサル軸受18に対する別個の軸受リングは不要とな
り、構造空間が小さくなる。ナット23を締め付けて与えられるバイアス力が、
軸方向フランジ9を介して伝達される。その軸方向フランジ9はナット23を無
段変速機に対して接触支持する。
【0020】 7はポット状軸受台要素であり、この軸受台要素7は両変速機ユニットを互い
に分離し、その中に歯車8が支持されている。13、14は上側横桁であり、1
5、16はこれらの横桁を両方向に固定するためのピンである。これらのピン1
5、16は保持枠2に対する接続部となっている。
【0021】 摩擦車のホルダ(図示せず)は横桁に支持されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に基づく摩擦車式無段変速機の断面図。
【符号の説明】
1 変速機 2 保持枠 3 入力軸 4 押圧装置 5 入力ディスク 6 出力ディスク 7 軸受台要素 8 歯車 9 軸方向フランジ 10 カム軌道付きディスク 11 出力ディスク 12 入力ディスク 13 上側横桁 14 上側横桁 15 ピン 16 ピン 17 連動装置 18 ユニバーサル軸受 19 連動装置 20 トルク軸 21 環状凹所 22 環状凹所 23 ナット
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年4月6日(2000.4.6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルクス、ホヘル ドイツ連邦共和国フリードリッヒスハーフ ェン、リンツガウシュトラーセ、52 Fターム(参考) 3J051 AA03 AA08 BA03 BB02 BD02 BE09 CB07 EA06 ED15 FA02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力軸(3)と、 この入力軸(3)に対して同軸的に配置されたトルク軸(20)と、 入力軸(3)に対して同軸的に配置されトロイド状内側面を備えた2つの入力
    ディスク(5、12)と、 入力軸(3)に対して同軸的に前記各入力ディスク(5、12)とそれぞれ対
    を成して配置され、トロイド状内側面を備えた2つの出力ディスク(6、11)
    であって、両出力ディスク(6、11)が互いに鏡面対称に並べて配置されてい
    る出力ディスク(6、11)と、 各入力・出力ディスクの対における入力ディスクから出力ディスクにトルクを
    伝達するための、各入力・出力ディスクの対における入力ディスクの内側面と出
    力ディスクの内側面との間に配置された複数の摩擦車と、 一方の入力ディスクを出力ディスクの方向に押圧するための入力ディスクの押
    圧装置(4)と、 両出力ディスク間における歯車と を備えた摩擦車式無段変速機において、 入力軸(3)に固く結合された軸方向フランジ(9)と入力ディスク(5)と
    の間に、ユニバーサル軸受(18)が設けられ、 このユニバーサル軸受(18)が入力ディスク(5)の軸方向支持並びに半径
    方向支持の作用を負っている、ことを特徴とする摩擦車式無段変速機。
  2. 【請求項2】 軸方向フランジ(9)が、トルクを伝達するためおよび押圧装置(4)から入
    力ディスク(5)に軸方向力を伝達するために使われる、ことを特徴とする請求
    項1記載の摩擦車式変速機。
  3. 【請求項3】 ユニバーサル軸受(18)が球軸受であり、この球軸受が、一方では入力ディ
    スク(5)に加工された断面半円形環状凹所(21)に係合し、他方では軸方向
    フランジ(9)に対応して形成された断面半円形環状凹所(22)に係合してい
    る、ことを特徴とする請求項1記載の摩擦車式変速機。
  4. 【請求項4】 両環状凹所(21、22)が互いに高さをずらされている、ことを特徴とする
    請求項3記載の摩擦車式変速機。
JP2000547384A 1998-05-06 1999-05-03 摩擦車式無段変速機 Withdrawn JP2002513897A (ja)

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