JP2010515000A - Continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
本発明は、プッシュタイプ駆動ベルト(3)が設けられた連続可変変速機であって、ベルト(3)の無端引張り手段(31)に沿って可動な複数の横断エレメント(33)が設けられており、前記無端引張り手段(31)が、横断エレメント(33)の凹所(37)に、無端引張り手段と凹所との間に軸方向に僅かな遊びを有しながら、収容されており、それぞれが2つのプーリディスク(4,5)を含むプーリ(1,2)が、個々のプーリシャフト(6,7)に設けられており、前記プーリディスクの間に、大体がV字形のプーリ溝が形成されており、該プーリ溝が、相互に軸方向でずれているか、又は少なくとも相互に軸方向にずれることができ、駆動ベルト(3)が、プーリの個々のプーリディスク(4,5)の間に嵌合されながら、プーリ(1,2)の周囲に巻き掛けられている形式のものに関する。本発明によれば、変速機(1)に、ベルト(3)の横断エレメント(33)をプーリ(1,2)の間に位置決めするための案内手段(50)が装備されている。 The present invention is a continuously variable transmission provided with a push-type drive belt (3), and is provided with a plurality of transverse elements (33) movable along endless pulling means (31) of the belt (3). The endless tension means (31) is received in the recess (37) of the transverse element (33) with a slight play in the axial direction between the endless tension means and the recess; Pulleys (1, 2), each including two pulley disks (4, 5), are provided on individual pulley shafts (6, 7), and between these pulley disks are roughly V-shaped pulley grooves And the pulley grooves can be offset axially relative to one another or at least axially offset from one another so that the drive belt (3) is connected to the individual pulley discs (4, 5) of the pulley. While being fitted between Over about of the type that is wound around the Li (1,2). According to the invention, the transmission (1) is equipped with guide means (50) for positioning the transverse element (33) of the belt (3) between the pulleys (1, 2).
Description
本発明は、請求項1の前提部に定義されているような、それぞれがプーリディスクの間に可変の幅のテーパした溝を規定している、変速機の2つの調整可能なプーリの周囲に巻き掛けられたプッシュタイプ駆動ベルトを有する連続可変変速機と、このような変速機を作動させる方法とに関する。
The present invention relates to the periphery of two adjustable pulleys of a transmission, each defining a variable width tapered groove between the pulley disks as defined in the preamble of
このような変速機は、本出願人の名において例えば欧州特許出願公開第1427953号明細書から概して知られている。与えられた範囲の速度伝達比、すなわち変速機の比率有効範囲、のための変速機の質量及び/又は容量の単位毎の駆動パワーのスループットの点から、公知の変速機の設計を最適化することが、概略的な開発目的である。しかしながら、特にパワースループットの所望の増大の点から、変速機において生じる場合があるトルク変動のために、変速機の性能は実地において制限されるおそれがある。これらのトルク変動は、変速機耐久性、騒音、又はその結果としての駆動ライン振動の点から、ある運転条件において、ある決定的なレベル又は少なくとも許容レベルを超えるおそれがある。 Such a transmission is generally known in the name of the applicant, for example from EP-A-1427953. Optimize known transmission designs in terms of transmission power throughput per unit of mass and / or capacity of the transmission for a given range of transmission ratios, i.e. the effective ratio of the transmission. This is the general purpose of development. However, transmission performance may be limited in practice due to torque fluctuations that may occur in the transmission, especially in terms of the desired increase in power throughput. These torque variations can exceed certain critical levels or at least acceptable levels under certain driving conditions in terms of transmission durability, noise, or resulting drive line vibration.
本発明は、変速機の耐久性を改良するために及び/又はパワースループットにおけるさらなる増大を許容するために、変速機パワースループットに関するこのようなトルク変動を低減することを目的とする。さらに、本発明は、特に変速機駆動ベルト構成部材の著しい再設計を行うことなくこの目的を達成する、すなわち、好適には既存の変速機設計においてさえも迅速に実施されることができる費用効果の高い形式で同じことを実現することを目的とする。 The present invention aims to reduce such torque fluctuations with respect to transmission power throughput in order to improve the durability of the transmission and / or to allow further increases in power throughput. Furthermore, the present invention achieves this objective without significant redesign of the transmission drive belt components, in particular cost effectiveness that can be implemented quickly, preferably even in existing transmission designs. The goal is to achieve the same in a high form.
本発明によれば、この目的は、請求項1の特徴部によって提供されるような手段を用いることによって、及び駆動ベルト、特に駆動ベルトの横断エレメントを案内するための案内手段を有することによって実現される。これらの案内手段によって、横断エレメントの横方向位置、移動及び/又は回転が、特に駆動プーリのプーリ溝に進入する前に安定化される。このような案内手段が設けられることにより、前記トルク変動が著しく低減され、パワー変速機の効率さえも僅かに改良されることができることが分かった。
According to the invention, this object is achieved by using means as provided by the features of
好適には、案内手段は、横断エレメントを駆動プーリのプーリ溝と軸方向で整合させるために、少なくともエレメントを軸方向で位置決めする。通常、変速機の運転中、個々の横断エレメントは、プーリ溝に関して軸方向でずれた駆動プーリに到達する。しかしながら、このずれは、横断エレメントがプーリディスクの間に進入する、すなわち挟まれた時に自動的に修正され、従って、例えば欧州特許出願公開第0291129号明細書に記載されているように、前記ずれが許容範囲内である限り、以前は問題と考えられていなかった。 Preferably, the guiding means position at least the element in the axial direction in order to align the transverse element with the pulley groove of the drive pulley in the axial direction. Normally, during operation of the transmission, the individual transverse elements reach a drive pulley that is axially offset with respect to the pulley groove. However, this deviation is automatically corrected when the transverse element enters between the pulley discs, i.e. is pinched, so that the deviation is, for example, as described in EP-A-0291129. As long as is within acceptable limits, it was not previously considered a problem.
さらに、以下に示される測定結果に基づき、本発明によれば、すなわち横断エレメントがプーリディスクの間に取り上げられる直前に、プーリ溝と合致するように横断エレメントを軸方向で予め位置決めすることによって、前記トルク変動が著しい減少を示すことが、予想に反して分かった。明らかに、横断エレメントは、より滑らかにプーリディスクの間に取り上げられ、このことは、高いトルクレベル及び回転速度において、及び駆動プーリにおいて、特に重要であることが分かった。 Furthermore, on the basis of the measurement results given below, according to the invention, i.e. by prepositioning the transverse element axially so as to coincide with the pulley groove, just before the transverse element is picked up between the pulley disks, It was found unexpectedly that the torque variation shows a significant decrease. Obviously, the transverse elements are picked up more smoothly between the pulley disks, which has been found to be particularly important at high torque levels and rotational speeds and in drive pulleys.
このような高いトルクレベルにおいて、プーリディスクは、このようなトルクを伝達するのに十分なベルトとの摩擦を生じるために強く押し付けられるが、その結果、プーリディスクは、プーリ溝が、横断エレメントが溝に進入する位置において所定の程度まで閉鎖するという形式で、弾性変形する。したがって、エレメントは、プーリ溝に嵌合するために同時に整合及び変形することが要求され、その結果、溝に進入する際に著しくかつ明らかに変動する抵抗を受ける。このような抵抗は、横断エレメントが、プーリ溝に進入する前にプーリ溝と軸方向で整合させられる場合に著しく低減される。 At such high torque levels, the pulley disk is strongly pressed to create friction with the belt sufficient to transmit such torque, so that the pulley disk has a pulley groove and a transverse element. It is elastically deformed in the form of closing to a predetermined degree at the position entering the groove. Thus, the elements are required to be aligned and deformed at the same time in order to fit into the pulley groove, and as a result are subject to significantly and clearly variable resistance as they enter the groove. Such resistance is significantly reduced when the transverse element is axially aligned with the pulley groove before entering the pulley groove.
本発明はここで、物理的な実施形態によって図面に沿ってさらに説明される。 The invention will now be further described with reference to the drawings by means of physical embodiments.
図1は、エンジンと車輪との間の自動車の駆動ラインにおいて一般的に適用される公知の連続可変変速機の中心部分を示している。変速機は、それぞれに2つの円錐形のプーリディスク4,5が設けられた2つのプーリ1,2を有しており、プーリディスクの間に大体がV字形のプーリ溝が形成されており、そのうちの一方のディスク4は、ディスクが配置された個々のプーリシャフト6,7に沿って軸方向に可動である。一方のプーリ1,2から他方のプーリ2,1へ回転運動及び随伴するトルクを伝達するために、プッシュタイプ駆動ベルト3がプーリ1,2の周囲に巻き掛けられている。
FIG. 1 shows the central part of a known continuously variable transmission which is generally applied in the driveline of an automobile between an engine and wheels. The transmission has two
変速機は概して、ベルト3がディスク4,5の間に締め付けられるように、前記少なくとも一方のディスク4に、個々の他方のプーリディスク5に向けられた軸方向に向けられた締付力Faxを提供する作動手段をも有している。また、変速機の速度比はこれにより決定され、この速度比は以下、被動プーリ2の回転速度と駆動プーリ1の回転速度との比として定義される。
The transmission generally has an axially directed clamping force Fax applied to the respective
プッシュタイプ駆動ベルト3は、無端引張り手段31と、引張り手段の長手方向に沿って可動に引張り手段に設けられておりかつ引張り手段に対して主に横方向に向けられた多数の板状の横断エレメント33とを有している。横断エレメント33は締付力Faxを取り上げ、入力トルクTinがいわゆる駆動プーリ1に提供されると、ディスク4,5とベルト3との間の摩擦が横断エレメント33を駆動プーリ1からいわゆる駆動プーリ2へ推進させ、被動プーリ2に出力トルクToutを加える。この場合、横断エレメント33は引張り手段31によって案内及び支持されている。
The push-
図2は、2つの部分から成る引張り手段31と、多数の横断エレメント33とを有するベルト3の区分を斜視図で示しており、このベルト3は、例えば前記欧州特許出願公開第0626526号明細書に、より詳細に説明されている。このタイプのベルト3において、横断エレメントは、大部分は横方向に延びた2つの凹所37を規定しており、これらの凹所は、軸方向でベルト3の外側に向かって開放しておりかつ、それぞれ、僅かな軸方向の遊びを備えながら引張り手段31を収容するためにエレメント33の支持面19に関連している。
FIG. 2 shows, in perspective view, a section of a
横断エレメント33には、運転中に駆動プーリ及び被動プーリ1,2それぞれのディスク4,5の間に締め付けられかつこれらのディスクと摩擦接触する側面若しくはプーリ接触面35が設けられている。ベルト3の湾曲軌道部分において、2つの隣接するエレメント33の間の概して軸方向に向けられた接触線に沿ったエレメント33の相互揺動を許容するために、エレメントには、個々の前側主要面38にいわゆる揺動縁部34が設けられており、この揺動縁部34は、小さいが概念的な角度で互いに向き付けられた前側主要面38の2つの区分の間の、軸方向に向けられた、鋭い又は僅かに丸味付けられた縁部を規定している。エレメント33にはさらに、エレメントの後側主要面に設けられた相補的な穴と相互作用するための、エレメントの前側主要面38から突出した突出部39が設けられている。図2は、エレメント33の上側部分40がベルト3の半径方向外側に向かってテーパしていることも示している。
The
ベルト3において、隣接する横断エレメント33は、突出部39と、個々のエレメント33の穴との間に設けられた遊びによって許容されるように、相対的に横方向に可動である。この特徴は特に、駆動ベルト3が、個々のプーリ1,2のプーリ溝の間の軸方向のずれを補償することができるために存在している。また、隣接する横断エレメント33は、ベルトの長手方向軸線に向けられた仮想軸線の周囲を、少なくとも突出部39を中心として回転することができる。
In the
図3に示されているように、運転中、変速機において、比較的高い公称入力トルクTinにおいて、著しいトルク及び回転速度の変動が出現することが分かった。図3は、時間t1に関する、被動プーリ2の回転速度ω2と、変速機入力トルクTinと、変速機出力トルクToutとの試験台測定結果を提供しており、この測定の間、駆動プーリの回転速度ω1は、ほぼ一定に維持される、すなわち安定したrpmに制御される。
As shown in FIG. 3, it has been found that during operation, significant torque and rotational speed variations appear in the transmission at a relatively high nominal input torque Tin. FIG. 3 provides test bench measurement results of the rotational speed ω 2 of the driven
また、図3において、前記トルク及び回転速度の変動の著しい減少は、6秒の直後に始まり8秒の直後に終了する時間範囲において観察されることができる。この範囲は、本発明による案内手段が作動させられる時間範囲と正確に対応し、これは、横断エレメント33に予め規定された位置を与え、これにより横断エレメントのあらゆる逸脱移動又は回転を排除することによって、横断エレメント33を安定化させることを意味する。この実施形態において、案内手段は付加的に、エレメント33を駆動プーリ1のプーリ溝に対して軸方向で整合させる。
Also, in FIG. 3, a significant decrease in the torque and rotational speed fluctuations can be observed in the time range starting immediately after 6 seconds and ending immediately after 8 seconds. This range corresponds exactly with the time range in which the guiding means according to the invention are activated, which gives the
さらに図3において、案内手段の作動の時間範囲において、被動プーリの回転速度ω2が実際に平均して僅かに増大することを意味し、これにより、その時間の間、変速機は好適にはより高い効率で作動する。本発明による案内手段の実用的な実施形態の例が図4に斜視側面図で示されている。 Furthermore, in FIG. 3, it means that the rotational speed ω 2 of the driven pulley actually increases slightly on average in the time range of operation of the guide means, so that during that time the transmission is preferably Operates with higher efficiency. An example of a practical embodiment of the guiding means according to the invention is shown in perspective side view in FIG.
図4は、本発明による案内手段50の可能な実施形態を斜視図で示している。この手段は、大部分がV字形の周方向溝52を備えるローラ51を有している。ローラ51はサブフレーム53に取り付けられており、このサブフレーム53は、案内手段50の中央ピン56に沿って案内されながら、空気シリンダ55によって案内手段50の取付けプレート54に関して可動である。取付けプレート54は例えば変速機ハウジングにボルトによって取り付けられており、この場合、ローラ51はベルト3の半径方向外側に配置されており、ローラ51のV字形の周方向溝52は、変速機の、好適には駆動プーリ1の少なくとも1つの変速比において、好適には少なくとも、最大(エンジン)パワーが変速機によって伝達される速度比、いわゆるTOP比において、プーリ1,2のV字形のプーリ溝と軸方向で整合させられる。
FIG. 4 shows a possible embodiment of the guiding means 50 according to the invention in a perspective view. This means has a
この実施形態において、案内手段50は前記TOP比においてのみ作動させられ、この場合、ローラ51が駆動ベルト3に向かって延長しかつ駆動ベルト3に係合するように空気シリンダ55が加圧され、横断エレメント33のテーパした上側部分40が周方向溝5に捕らえられる。空気シリンダ55における圧力は、ローラ51によってベルト3に対して実質的に半径方向内向きで加えられる力を決定する。ローラ51のV字形の周方向溝52に進入しかつ周方向溝に対して軸方向で変位された横断エレメント33aは、ローラ51との上側部分40の相互作用によって位置決めされ、この溝52から出て行くエレメント33bは、図5に示されているように、溝と軸方向で整合させられている。すなわち、個々のプーリ1,2のV字形の溝と整列したローラ51のV字形の溝52を提供することによって、横断エレメント33は軸方向で溝と予め整合させられる。本発明によれば、このような手段は好適には、個々のプーリ1,2のディスク4,5の間に進入する時にエレメント33が受ける抵抗を低減し、その結果、前記トルク変動が著しい減少を示す。
In this embodiment, the guide means 50 is operated only at the TOP ratio, in which case the
例えばローラ51と横断エレメント33との間の摩擦によるパワー損失を最小限にするために、ローラ51は能動的に駆動されてよい。好適には、ローラ51は、個々のプーリ1,2に回転可能に結合されている。さらに、案内手段50は、軸方向に可動に変速機に配置されることができ、この場合、ローラ51(のV字形の周方向溝52)の軸方向位置が、好適には、個々のプーリ1,2の軸方向に可動なプーリディスク4の軸方向位置に連結されている。この特徴は、案内手段50が、変速機のあらゆる速度比において作動している、すなわち個々のプーリ溝の軸方向移動に追従することを許容する。
For example, the
さらに、本発明によれば、ローラ51がベルト3に係合する力、すなわち空気シリンダ55における圧力は、少なくともローラの回転速度に関して制御可能である。本発明によれば、前記力は、ベルト3の回転速度が増大するのに従って増大し、ベルトの回転速度が減少するのに従って減少するように制御されるべきである。本発明のこの特定の特徴は実験的観察に基づく。一方では、前記力がベルト速度に関して小さすぎる場合は、前記トルク変動が存続するか又は少なくとも前記力を増大することによってさらに減衰させることができることが観察された。他方では、前記力がベルト速度に関して大きすぎる場合は、被動プーリの回転速度ω2が、前記トルク変動が有効に減衰されたままであるが、変速機が不都合なほど低下した効率で作動するように減じられるということも観察された。
Furthermore, according to the present invention, the force with which the
後者の実験的観察は、図3のグラフと同様のグラフに沿って、図6に示されている。この特定の実験において、案内手段50は、約9秒後から約13秒まで作動させられたが、この場合、案内手段50のローラ51によって半径方向内向きに駆動ベルト3に加えられる力は、より早期の実験において決定された、力の最適なレベルに対してほぼ3倍にされた。
The latter experimental observation is shown in FIG. 6 along a graph similar to that of FIG. In this particular experiment, the guide means 50 was activated from about 9 seconds to about 13 seconds, in which case the force applied to the
好適には、本発明によれば、前記力は、変速機によって伝達されるべきトルク、すなわち入力トルクTinと比例しても制御される。 Preferably, according to the invention, the force is also controlled in proportion to the torque to be transmitted by the transmission, ie the input torque Tin.
当業者によって容易にかつ明白に導き出されるような、前記説明以外の発明及び付属の図面からの全ての詳細は、さらに、請求の範囲内の定義によって提供されるような全ての原理及び詳細に関する。 All details from the invention other than the foregoing description and the accompanying drawings, as easily and clearly derived by those skilled in the art, further relate to all the principles and details as provided by the definitions in the claims.
1,2 プーリ、 3 プッシュタイプ駆動ベルト、 4,5 プーリディスク、 6,7 プーリシャフト、 19 支持面、 31 無端引張り手段、 33 横断エレメント、 34 揺動縁部、 35 プーリ接触面、 37 凹所、 38 前側主要面、 39 突出部、 40 上側部分、 50 案内手段、 51 ローラ、 52 周方向溝、 54 取付けプレート、 55 空気シリンダ、 56 中央ピン 1, 2 Pulley, 3 Push type drive belt, 4, 5 Pulley disc, 6, 7 Pulley shaft, 19 Support surface, 31 Endless tension means, 33 Transverse element, 34 Oscillating edge, 35 Pulley contact surface, 37 Recess 38 Front main surface, 39 Protruding part, 40 Upper part, 50 Guide means, 51 Roller, 52 Circumferential groove, 54 Mounting plate, 55 Air cylinder, 56 Center pin
Claims (11)
ベルト(3)の無端引張り手段(31)に沿って可動な複数の横断エレメント(33)が設けられており、前記無端引張り手段(31)が、横断エレメント(33)の凹所(37)に、無端引張り手段と凹所との間に軸方向に僅かな遊びを有しながら、収容されており、それぞれが2つのプーリディスク(4,5)を含むプーリ(1,2)が、個々のプーリシャフト(6,7)に設けられており、前記プーリディスクの間に、大体がV字形のプーリ溝が形成されており、該プーリ溝が、相互に軸方向でずれているか、又は少なくとも相互に軸方向にずれることができ、駆動ベルト(3)が、プーリの個々のプーリディスク(4,5)の間に嵌合されながら、プーリ(1,2)の周囲に巻き掛けられている形式のものにおいて、
変速機(1)に、プーリ(1,2)の間においてベルト(3)の横断エレメント(33)を位置決めするための案内手段(50)が装備されていることを特徴とする、連続可変変速機。 A continuously variable transmission provided with a push type drive belt (3),
A plurality of transverse elements (33) movable along the endless tension means (31) of the belt (3) are provided, and the endless tension means (31) is in the recess (37) of the transverse element (33). The pulleys (1, 2), each having two pulley discs (4, 5), are accommodated with a slight play in the axial direction between the endless pulling means and the recesses. The pulley shafts (6, 7) are provided with a generally V-shaped pulley groove between the pulley disks, and the pulley grooves are offset from each other in the axial direction or at least mutually. The drive belt (3) is wound around the pulleys (1, 2) while being fitted between the individual pulley disks (4, 5) of the pulleys. In
Continuously variable transmission, characterized in that the transmission (1) is equipped with guide means (50) for positioning the transverse element (33) of the belt (3) between the pulleys (1, 2) Machine.
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