JP2011231926A - 円錐摩擦リングギヤ及び円錐摩擦リングギヤを用いた無段階のトルク伝達方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円錐摩擦リングギヤをよりコンパクトに製造可能にする。
【解決手段】第１の摩擦円錐４は第１の摩擦円錐ベアリング１４によって第１の摩擦円錐ベアリングシャフト１１を中心に回転しながら支持され、第２の摩擦円錐５は第２の摩擦円錐ベアリング１８によって第２の摩擦円錐ベアリングシャフト１５を中心に回転しながら支持されており、摩擦円錐４、５は摩擦リング９により相互に力がかかった状態で配置され、摩擦円錐ベアリングシャフト１１、１５に関して半径方向に作用するメインベアリング力６０は、両方の摩擦円錐ベアリングシャフト１１、１５によって固定されているベアリング主要面４１の中に広がり、一方の摩擦円錐４、５とギヤメンバ３６、３９との間では連結トルク５５が生じ、この連結トルクによって生じる応力５６はベアリング主要面４１のメインベアリング力６０とは反対方向に作用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１の摩擦円錐と、第２の摩擦円錐と、摩擦リングと、少なくとももう１つのギヤメンバと、を備え、第１の摩擦円錐は第１の摩擦円錐ベアリングによって摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転しながら支持され、第２の摩擦円錐は第２の摩擦円錐ベアリングによって第２の摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転しながら支持されており、両方の摩擦円錐は摩擦リングにより力をかけられた状態で相互に配置され、摩擦円錐ベアリングシャフトに関して半径方向に作用するメインベアリング力は、両方の摩擦円錐ベアリングシャフトによって固定されているベアリング主要面の中に広がり、少なくとももう１つのギヤメンバは摩擦円錐の上流又は下流に接続されており、一方の摩擦円錐と少なくとももう１つのギヤメンバとの間で連結トルクが生じ得る円錐摩擦リングギヤに関する。さらに、本発明は、円錐摩擦リングギヤを用いた無段階のトルク伝達方法にも関し、摩擦円錐軸とトランスミッション側との間又はその逆のトルク伝達では、摩擦円錐側とトランスミッション側との間に連結トルクが発生し、この連結トルクは摩擦円錐ベアリング内に応力を生み出す。

業界標準の円錐摩擦リングギヤは、従来技術からよく知られており、駆動系においてトルクを無段階に設定し、駆動系の駆動側と出力側との間でトルクを伝達するのに非常に適している。

例えば、文献１では、ギャップによって互いに隔離された２つの回転体を備える摩擦リングギヤが説明されており、これらの回転体は、軸方向の回転体軸上を回転しながら摩擦リングによって相互に対応している。この摩擦リングは、軸方向に自由に調整可能な調整ブリッジの中で、ギャップに沿って軸方向に調整距離を移動可能に配置されている。この場合、調整ブリッジは、軸方向の唯一のガイド装置を使って支持されているため、摩擦リングギヤは、この唯一のガイド装置により、特に小さい構造にすることができる。

別の円錐摩擦リングギヤは、例えば、文献２から知られており、この場合、ガイド軸上で円錐摩擦車の軸と平行にガイドメンバが通されており、このガイドメンバは円錐摩擦車に沿って摩擦リングをガイドしている。このことによって円錐摩擦リングギヤのギヤ比の無段階調整は達成されるが、摩擦リングを調整するためには特殊なドライブが必要であり、このドライブが円錐摩擦リングギヤを構造的にかなり複雑に形成している。

再びコンパクトな構造になった円錐摩擦リングギヤが文献３に説明されており、円錐摩擦車として形成された少なくとも２つのギヤメンバと、摩擦リングの形で形成された少なくとも１つの接続リンクとを備えている。この摩擦リングによって、ギヤメンバは互いに動作可能に接続されている。摩擦リングは、その位置においてギヤメンバに対し無段階に移動可能であるように配置されている。両方の円錐摩擦車の間で摩擦リングを無段階に調整できるようにするため、摩擦リングはガイド装置の中に配置され、このガイド装置は、回転軸を中心に回転可能に支持されており、その軸方向にコンポーネントを有し、このコンポーネントは円錐摩擦車の両方の軸によって作られている面に対して平行に配置されている。この円錐摩擦リングギヤは、例えば、トルクが入力円錐から回転摩擦リングを介して出力円錐に伝達されるような円錐リングギヤに、その適用領域を有している。ここで使用されているガイド装置によって、摩擦リングの制御を非常に小さくすることができるため、円錐摩擦リングギヤは、車両のトランスミッションにも有利に使用することができる。

前述した円錐摩擦リングギヤを用いることにより、伝達トルクの無段階調整はスムーズにできるようになるが、そのために必要な摩擦リングのガイド又は制御を比較的小さくした場合でも、摩擦円錐ベアリングが比較的大きいために、周知の円錐摩擦リングギヤはかなり大きな構造になっている。このことは、特に、自動車のトランスミッションとの関連では妨げとなる。なぜなら、自動車分野では、コンパクトかつ軽量の車両コンポーネントが常に重視されているからでる。

国際特許出願公開第２００６／０１２８９２Ａ２明細書 英国特許出願公開第ＰＳ２９８６７６明細書 国際特許出願公開第２００５／０６１９２８Ａ２明細書

その趣旨で、本発明は、周知の円錐摩擦リングギヤを発展させ、これまでの標準よりもさらにコンパクトに製造可能な円錐摩擦リングギヤを開発するという課題に基づいている。

本発明の課題は、１つには、第１の摩擦円錐と、第２の摩擦円錐と、摩擦リングと、少なくとももう１つのギヤメンバと、を備える円錐摩擦リングギヤによって解決され、この円錐摩擦リングギヤの場合、第１の摩擦円錐は第１の摩擦円錐ベアリングによって第１の摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転しながら支持され、第２の摩擦円錐は第２の摩擦円錐ベアリングによって第２の摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転しながら支持されており、両方の摩擦円錐は摩擦リングにより力をかけられた状態で相互に配置され、摩擦円錐ベアリングシャフトに関して半径方向に作用するメインベアリング力は、両方の摩擦円錐ベアリングシャフトによって作られているベアリング主要面の中に広がり、少なくとも１つの他のギヤメンバは摩擦円錐の上流又は下流に接続されており、一方の摩擦円錐と少なくとももう１つのギヤメンバとの間では連結トルクが生じ、この連結トルクによって生じる応力はベアリング主要面のメインベアリング力とは反対方向に作用する。

連結トルクによって生じる応力が摩擦円錐ベアリングのメインベアリング力とは反対に作用することにより、有利な方法で従来の円錐摩擦リングギヤの場合よりも、摩擦円錐ベアリングを有意に小さく設計することが可能となる。

このことは、特に、円錐摩擦リングギヤと関連して有利である。なぜなら、円錐摩擦リングギヤの場合、摩擦円錐と摩擦リングとに力がかかっている構造で必然的に生じる張力を吸収するためには、比較的大きな摩擦円錐ベアリングの使用が必要であるからである。伝達するトルクが高くなればなるほど、摩擦円錐と摩擦リングとは、互いに一層強く力がかかっている状態にする必要がある。機械製造の他の適用分野において、とりわけベアリング力を削減するために、反対に作用する力を用いるとしても、この場合、特に大きなベアリング力を制御する必要があるにもかかわらず、円錐摩擦リングギヤに関しては適切な構造がまだ存在していない。

ここで使用する「摩擦円錐ベアリング」は、例えば、摩擦円錐の固定ベアリング側を実現するテーパローラベアリングとして、フローティングベアリング側としての円筒ローラベアリングと組み合わせて設計することができる。とりわけ、主要な力を適切に削減することにより、有利な方法で、コンパクトな構造のテーパボールベアリングも使用することができる。

「摩擦円錐ベアリングシャフト」とは、摩擦円錐の縦軸を意味し、摩擦円錐はこの縦軸を中心に回転することができる。

「ギヤメンバ」は、ここでは、円錐摩擦リングギヤの構成部品であり、これは「摩擦円錐／摩擦リング」コンポーネントユニットには属さず、摩擦円錐ベアリングシャフトで摩擦円錐と一緒には回転しない。

ここで説明されている円錐摩擦リングギヤに関して、両方の摩擦円錐と摩擦リングとが、円錐摩擦リングギヤの、正常に機能する第１のコンポーネントユニットを形成しており、このユニットによって、円錐摩擦リングギヤの入力側から円錐摩擦リングギヤの出力側にトルクを無段階に伝達することができる。

このコンポーネントユニットの上流及び／又は下流には、もう１つのギヤメンバを接続することができる。このようなギヤメンバは、連結部分において、摩擦円錐側に設けられているギヤコンポーネントと相互に作用することができる。このことによって、摩擦円錐又は摩擦円錐シャフトに固定接続されているギヤコンポーネントと、もう１つのギヤメンバとの間で連結力が生じ、この力が連結トルクを引き起こす。

有利な方法では、この連結トルクが円錐摩擦リングギヤの中に存在し、摩擦円錐ベアリングシャフトによって作られているベアリング主要面において応力を生むようになっている。これらの応力は、ベアリング主要面において半径方向に作用するメインベアリング力の反対方向に作用するため、半径方向に作用するメインベアリング力がこれらの応力によって減弱する。このことから、より小さく設計された摩擦円錐ベアリングを使用することが可能となる。

この関連において、本発明の課題は、摩擦円錐側とトランスミッション側との間又はその逆の間でトルクを伝達する際に、摩擦円錐側とトランスミッション側との間で摩擦円錐ベアリングの応力を生み出す連結トルクが生じる円錐摩擦リングギヤを用いた、無段階のトルク伝達方法によっても解決され、この方法では、２つの摩擦円錐ベアリングシャフトのベアリング主要面に広がる応力の成分が、ベアリング主要面に広がるメインベアリング力の成分に対抗して作用する。

有利な方法では、すでに説明したように、反対に作用する応力を用いて、メインベアリング力が削減されるため、ベアリング荷重のより少ない摩擦円錐ベアリングを円錐摩擦リングギヤに使用することができ、このことによって、円錐摩擦リングギヤの必要な構造容積も同様に削減することができる。

特に有利であるのは、例えば車両で後進ギヤを実現するために、回転方向が摩擦円錐に作用するトルクとは逆に作用する場合である。ここでは、円錐摩擦リングギヤが逆方向に作動すると、応力とメインベアリング力とが累積することになる。しかしながら、後進ギヤでは円錐摩擦リングギヤが短時間しか作動せず、摩擦円錐ベアリングは、短時間だけ増加したメインベアリング力に耐えればよいので、このことは無視することができる。

円錐摩擦リングギヤの好ましい実施形態では、連結トルクが連結範囲の連結力によって引き起こされるようになっており、この連結範囲は、ベアリング主要面に広がる、連結力によって生じる応力が、ベアリング主要面に広がるメインベアリング力に対抗して作用できるように、ベアリング主要面から半径方向に離れて配置されている。

この連結範囲がベアリング主要面から半径方向に離れて配置されている場合、応力は、ベアリング主要面の中で構造的に有利に移動させることができる。

この「連結範囲」は、摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントと、円錐摩擦リングギヤのもう１つのギヤメンバとの間のインタフェースである。

もう１つのギヤメンバが、円錐摩擦リングギヤの入力摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントと相互作用し、出力摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントとも相互作用することができるのは明らかである。

従って、連結範囲も、円錐摩擦リングギヤの入力摩擦円錐側及び／又は出力摩擦円錐側に設けることができる。

もう１つの好ましい実施形態では、摩擦円錐ベアリングシャフトの摩擦円錐側に、摩擦円錐に固定接続されたギヤコンポーネントが設けられ、このギヤコンポーネントは、接続範囲において少なくとももう１つのギヤメンバとかみ合うようになっている。

この場合、ギヤコンポーネントは、例えば摩擦円錐と一体形成され、さらには、例えば摩擦円錐自体となることができる。代替として、摩擦円錐に固定接続されているギヤコンポーネントは、摩擦円錐とともに摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転している摩擦円錐シャフトにも配置することができる。後者の場合、ギヤコンポーネントが直接摩擦円錐シャフトによって準備され得る、又はギヤコンポーネントが、例えばポジティブ結合によって摩擦円錐シャフトと接続され得ることは自明のことである。この場合、摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントを用いて、ベアリング主要面から半径方向に離れて配置されている連結範囲を、円錐摩擦リングギヤに形成できることが重要である。

第１の代替の実施形態では、摩擦円錐側に歯車が設けられており、少なくとも１つのギヤメンバがチェーンを有している。このような実施例では、摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントが歯車として形成されており、この歯車は、少なくとも１つのギヤメンバを提供するチェーンとかみ合っており、この場合、連結トルクを引き起こす連結力が生じる。

追加又は代替として、摩擦円錐側に歯車が設けられており、少なくとも１つのギヤメンバが同様に歯車を有している。この実施形態の場合、これらの歯車は、円錐摩擦リングギヤの連結範囲で互いにかみ合っており、このことにより、歯車と歯車との間に連結トルクを引き起こす連結力が生じる。

達成しなければならない摩擦円錐ベアリングの荷重軽減に応じて、連結範囲を、ほぼ任意にベアリング主要面に対し半径方向に離して配置することができるのは明らかである。好ましいのは、連結範囲が半径方向に離されて配置されており、その際、連結範囲はベアリング主要面に対して垂直に配置されており、垂線が摩擦円錐ベアリングシャフトの１つを通っているようにされる。連結範囲と、両方の摩擦円錐ベアリングシャフトの一方との間に、ベアリング主要面の垂線が配置されている場合、連結トルクによって生じた応力を、とりわけ効果的に、メインベアリング面のメインベアリング力とは逆方向に作用させることができる。

有利であるのは、回転するその他のギヤメンバの回転軸が、摩擦円錐ベアリングシャフトと面一に、かつ摩擦円錐ベアリングシャフトによって作られているベアリング主要面の横に配置されている場合である。

とりわけ、その他のギヤメンバの回転軸が、摩擦円錐ベアリングシャフトと平行に通っている場合、円錐摩擦リングギヤを非常にコンパクトな構造にすることができる。しかしながら、この場合、ギヤメンバと、摩擦円錐に固定接続されているギヤコンポーネントとの間の連結範囲が、ベアリング主要面にないことに注意しなければならない。なぜなら、このことによって、連結トルクは、ベアリング主要面において、ベアリング主要面に配置されるメインベアリング力の反対方向に作用する応力を全く発生させないか、もしくは不適切にしか発生させられないからである。

さらに、ベアリング主要面とトランスミッション下部及び／又は移動可能面との間が２０°以上の角度になるように、ベアリング主要面が、円錐摩擦リングギヤにおいて、トランスミッション下部又は移動可能な表面に対向して位置調整されている場合は有利である。角度調整をこのように決定することによって、連結力によって生じる応力とメインベアリング力とが、有利な方法で反対に作用し、これらの力を十分に削減することができる。

本発明のその他の利点、目的及び特徴を、円錐摩擦リングギヤ及び構成部品の例が示されている以下の添付図の説明に基づいて述べる。

２つのギヤステージを備えるトランスミッションの縦断面図であり、この場合、第１のギヤステージは、入力摩擦円錐と、出力摩擦円錐と、その間に配置されている摩擦リングとを備える円錐摩擦リングギヤを有している。 摩擦リング力が図示されている出力摩擦円錐の図である。 摩擦円錐側に配置されている歯車と、これとかみ合っている、歯車を含むギヤメンバとを備える円錐摩擦リングギヤを軸方向に見た図である。 図３の円錐摩擦リングギヤと同様に、円錐摩擦リングギヤを半径方向に見た図である。 摩擦円錐側に配置されている歯車と、チェーンを含むギヤメンバとを備えるもう１つの円錐摩擦リングギヤを軸方向に見た図である。 図５のもう１つの円錐摩擦リングギヤを半径方向に見た図である。 ２つのチェーンを備える代替の円錐摩擦リングの図である。

図１に示されているトランスミッション１は、主として、２つのギヤステージ１Ａ、１Ｂを含み、これらは同期調整されるマニュアルトランスミッション２によって選択的に駆動系に接続される。この場合、第１のギヤステージ１Ａは、反対向きに回転するように配置された２つの摩擦円錐４、５を備える円錐摩擦リングギヤ３を有し、第１の摩擦円錐４は円錐摩擦リングギヤの入力摩擦円錐６となり、第２の摩擦円錐５は出力摩擦円錐７となる。両方の摩擦円錐４、５は、摩擦円錐４、５の間にあるギャップ８が残るように配置されており、このギャップの中を摩擦リング９が摩擦円錐４を取り囲む状態で通っている。

この円錐摩擦リングギヤ３が特に高いトルクを伝達できるように、この実施例では、摩擦円錐５が追加的に、ここでは詳しく説明されていない圧力装置１０を有し、この圧力装置が摩擦リング９に様々な圧力を加えて両方の摩擦円錐４及び５に力をかけている。

第１の摩擦円錐４は、第１の摩擦円錐ベアリングシャフト１１を中心に回転し、一方ではテーパローラベアリング１２によって支持され、他方では円筒ローラベアリング１３によって支持されており、テーパローラベアリング１２と円筒ローラベアリング１３とで、円錐摩擦リングギヤ３の摩擦円錐ベアリング１４を形成している。

第２の摩擦円錐５は、第２の摩擦円錐ベアリングシャフト１５を中心に回転し、一方では、円錐摩擦リングギヤ３のもう１つのテーパローラベアリング１６によって支持され、他方ではもう１つの円筒ローラベアリング１７によって支持されており、もう１つのテーパローラベアリング１６ともう１つの円筒ローラベアリング１７とで、円錐摩擦リングギヤ３の第２の摩擦円錐ベアリング１８を形成している。

図示されているトランスミッション１の実施例は、さらに、無段階に調整可能な円錐摩擦リングギヤ３に関して駆動側に、トリロックトルクコンバータ１９として実現されている発進クラッチを含んでいる。

この円錐摩擦リングギヤ３を含むギヤステージ１Ａは、マニュアルトランスミッション２又は駆動歯車２０及び同期調整される歯車２１によって、直接トリロックトルクコンバータ１９のポンプ歯車２２に接続可能であり、トリロックトルクコンバータ１９のタービンホイール２３及びディファレンシャルギヤ部品２４によって発進することができる。後者のディファレンシャルギヤ部品２４は、一方の差動面２５とタービンホイール２３とが固定接続されており、第２の差動面２６は第２のギヤステージ１Ｂのアウトプットとして使用され、ディファレンシャルギヤ歯車２７によって、トランスミッション１の、アウトプットピニオン２９を含むメインアウトプットシャフト３０のメインアウトプットシャフト歯車２８に接続されており、このメインアウトプットシャフト歯車２８は、他方で円錐摩擦リングギヤ部品１のアウトプット歯車３１とかみ合っている。アウトプットピニオン２９は、例えば、自動車（ここでは図示されていない）のメインディファレンシャル（ここでは図示されていない）にかみ合うことができる。

ディファレンシャルギヤ部品２４は、さらに２つの摩擦クラッチ３０、３１を含み、これらの摩擦クラッチは、ハウジング３４又は第２の差動面２６に選択的にディファレンシャルギヤ部品２４のメインインプットを固定することができる。これによって明らかなように、アウトプットの回転方向を変更することができることから、前進ギヤと後進ギヤとを問題なく実現することができる。

摩擦クラッチ３２、３３が開いている場合、ディファレンシャルギヤ部品２４及びタービンホイール２３は自由に回転するため、アウトプットの連結に関わりなく円錐摩擦リングギヤ３を使用することができる。この配置は、発進の際又は後進ギヤにおいて、トリロックトルクコンバータ１９の利点を利用できるというメリットがある。さらに、このディファレンシャルギヤ部品２４により、前進ギヤと後進ギヤとが、極めてコンパクトな形で実現されている。標準作動状態における滑りによる大きな出力損失及びトルク上昇を引き起こすというトリロックトルクコンバータ１９の欠点は、マニュアルトランスミッション２によって回避される。これは、マニュアルトランスミション２により、タービンホイール２３が短時間閉じられ、第１のギヤステージ１Ａがその円錐摩擦リングギヤ３を使って、直接ポンプギヤ２２により駆動されるためである。両方のギヤステージ１Ａ及び１Ｂのアウトプット側の連結により、さらに、これらの両方のギヤステージ１Ａと１Ｂとの間のシフト切替え前に、両方のギヤステージ１Ａと１Ｂとがインプット側でもほとんど同期して作動するように、円錐摩擦リングギヤ３のギヤ比を調整することが可能になる。残りの同期は、マニュアルトランスミッション２自体によって行うことができ、トリロックトルクコンバータ１９も補助的に作用することができる。

駆動歯車２０は第１のギヤコンポーネント３５を形成し、このコンポーネントは、摩擦円錐側で第１の摩擦円錐４に固定接続されており、この場合、コンポーネントは、摩擦円錐４と一緒に第１の摩擦円錐ベアリングシャフト１１を中心に回転する。

同期調整された歯車２１は、ここでは第１のギヤメンバ３６を形成し、このギヤメンバは、円錐摩擦リングギヤ３の第１の連結範囲３７において、動作可能に駆動歯車２０に接続されている。

アウトプット歯車３１は、もう１つのギヤコンポーネント３８を形成し、このギヤコンポーネントは第２の摩擦円錐５に固定接続されており、この摩擦円錐とともに摩擦円錐ベアリングシャフト１５を中心に回転している。ここでは、アウトプット歯車３１が、トランスミッション１のもう１つのギヤメンバ３９となるメインアウトプットシャフト歯車２８と相互作用するため、メインアウトプットシャフト歯車２８とアウトプット歯車３１とは、円錐摩擦リングギヤ３のもう１つの連結範囲４０で相互作用する。

両方の摩擦円錐ベアリングシャフト１１及び１５は、この実施例において図表面にあるベアリング主要面４１を作っている。

ディファレンシャルギヤ回転軸４２とメインアウトプットシャフト回転軸４３は、両方とも、このベアリング主要面４１から半径方向に最適な形で離されているため、両方の連結範囲３７と４０とを、ベアリング主要面４１から半径方向に離して配置することができる。

連結範囲３７、４０をベアリング主要面４１の外に配置できることから、連結力５４（ここでは例としてのみ示す）によって引き起こされる連結トルク５５（ここでは例としてのみ示す）が、第１のギヤコンポーネント３５と第１のギヤメンバ３６との間、並びにもう１つのギヤコンポーネント３８ともう１つのギヤメンバ３９との間で生じる。この連結トルク５５は、次に、応力５６（ここでは例としてのみ示す）を生み出し、この応力は、ベアリング主要面４１の中に広がるメインベアリング力６０（ここでは例としてのみ示す）に対抗して作用する。ここでは、メインベアリング力６０に対抗して作用できる応力５６を、連結トルク５５によって適切に生み出すことができる限り、連結トルク５５の位置は重要ではない。

摩擦円錐ベアリングシャフト１１、１５と、ディファレンシャルギヤ回転軸４２と、メインアウトプットシャフト回転軸４３とは、最適な方法で様々な面に配置されているが、少なくともこの実施例では、これらが互いに平行に配置されているため、互いに面一に通っている。

すでに前述し、引き続き説明する力及びトルクについては、とくに例として示されていない。なぜなら、車両トランスミッションで後進ギヤを実現するため、特に、円錐摩擦リングギヤが逆方向に作動する場合は、これらの大きさ、位置及び作用方向がそれぞれの構造の実状に応じて生じるか、又は変動することがあるからである。また、相互作用する個々のギヤ構成部品のギヤリングの種類も、発生する力の方向及び／又はトルクの方向に影響する。

円錐摩擦リングギヤのコンポーネント（ここでは詳しく図示されていない）の出力摩擦円錐１０５が図２に示されており、この出力摩擦円錐は、摩擦円錐ベアリングシャフト１１５を中心に回転しながら摩擦円錐ベアリング１１４と第２の摩擦円錐ベアリング１１８とに支持されており、これらのベアリングは、この実施例においてはテーパボールベアリングとして形成されている。出力摩擦円錐１０５とともに、摩擦円錐側では、出力摩擦円錐１０５に固定接続されている歯車１５０が回転している。

出力摩擦円錐１０５は、摩擦リング１０９と接触しており、この摩擦リング１０９を使って、ここでは詳しく図示されていない入力摩擦円錐と動作可能に接続されている。出力摩擦円錐１０５と摩擦リング１０９との間には、半径方向の摩擦力成分１５２と軸方向の摩擦力成分１５３による摩擦力１５１が作用する。

この摩擦力１５１は、出力摩擦円錐１０５、摩擦リング１０９及びここでは詳しく図示されていない入力摩擦円錐が、相互に力をかけ合った状態に配置されていることに起因している。摩擦力１５１は、この場合、摩擦円錐ベアリング１１４、１１８においてメインベアリング力１６０を発生させ、この力は摩擦円錐ベアリング１１４、１１８によって吸収されなければならない、

ここでは詳しく図示されていないもう１つのギヤメンバと相互作用する歯車１５０では、連結力１５４（ここでは例としてのみ示す）が発生し、この連結力が連結トルク１５５（ここでは例としてのみ示す）を引き起こす。

連結トルク１５５は、応力１５６（ここでは例としてのみ示す）を生み出し、この応力は、ベアリング主要面１４１において半径方向に作用する摩擦力成分１５２に対抗して作用するため、摩擦円錐ベアリング１１４、１１８のメインベアリング力１６０（ここでは例としてのみ示す）が減少する。有利であるのは、この力の減少によって、摩擦円錐ベアリング１１４、１１８をより小さく設計することができるため、一方では取付けスペースが節約され、他方では重量が削減されることである。

図３に示されている円錐摩擦リングギヤ２０３は、第１の摩擦円錐２０４と、第２の摩擦円錐２０５と、これらの間に配置されている摩擦リング２０９と、を有している。この図では、主な力とトルクの割合が図に示されており、図の中にそれらの作用を示すために、力を何回も表示して、符号を付けることができる。

第１の摩擦円錐２０４は、第１の摩擦円錐ベアリングシャフト２１１を中心に回転し、第２の摩擦円錐２０５は、第２の摩擦円錐ベアリングシャフト２１５を中心に逆方向に回転する。第２の摩擦円錐２０５とともに、第２の摩擦円錐２０５に固定接続されたギヤコンポーネント２３８が回転しており、このギヤコンポーネントはアウトプット歯車２３１として設計されている。両方の摩擦円錐ベアリングシャフト２１１、２１５はベアリング主要面２４１を作っており、このベアリング主要面において、メインベアリング力２６０がメインベアリング力ペア２６１として作用する。

アウトプット歯車２３１は、連結範囲２４０において、メインアウトプットシャフト歯車２２８として設計されている、もう１つのギヤメンバ２３９とかみ合っている。このメインアウトプットシャフト歯車２２８は、メインアウトプットシャフト回転軸２４３を中心に回転可能に支持されている。

連結範囲２４０には連結力２５４が生じ、この連結力は、第２の摩擦円錐２０５のアウトプットトルク２６２のために、摩擦円錐側のアウトプットシャフト歯車２３１とトランスミッション側のメインアウトプットシャフト歯車２２８との間に生じる。

連結範囲２４０は、連結範囲２４０と摩擦円錐ベアリングシャフト２１５との間で垂線２６４が下りるように、間隔２６３によってベアリング主要面２４１から離されて配置されている。

連結力２５４は、ここでも連結トルク２５５を引き起こし、この連結トルクは、間隔２６３によって連結範囲２４０とベアリング主要面２４１との間で応力２５６を生み出し、この応力は、ベアリング主要面２４１においてメインベアリング力２４２とは逆方向に作用するため、力の図２６６から分かるように、メインベアリング力２４２からこの応力２５６の分が差し引かれ、結果として生じる力２６５にまで減少する。メインアウトプットシャフト歯車２２８に関しては、ここでは無視できるメインアウトプットシャフト歯車ベアリング力が生じる。

図４の側面図に示された円錐摩擦リングギヤ３０３は、前述した図３の円錐摩擦リングギヤ２０３と似た構造になっている。

この円錐摩擦リングギヤ３０３は、第１の摩擦円錐３０４と第２の摩擦円錐３０５とを有し、これらはギャップ３０８を隔てて、摩擦リング３０９によって相互に作用するように接触している。

この場合、第１の摩擦円錐３０４は第１の摩擦円錐ベアリングシャフト３１１を中心に回転し、第２の摩擦円錐は第２の摩擦円錐ベアリングシャフト３１５を中心に回転している。両方の摩擦円錐３０４、３０５は、第１のテーパボールベアリング３１４Ａと第２のテーパボールベアリング３１８Ａによって支持されている。

第２の摩擦円錐３０５は、もう１つのギヤコンポーネント３３８に固定接続されており、このもう１つのギヤコンポーネント３３８は、第２の摩擦円錐３０５とともに第２の摩擦円錐ベアリングシャフト３１５を中心に回転している。

ギヤコンポーネント３３８は、ベアリング主要面３４１から半径方向に距離を置いて位置している連結範囲３４０を提供している。

繰り返しを避けるため、ここで生じる力及びトルクの作用機序は、前述した図１〜３の実施例の説明を参照されたい。

図５及び６に示されている円錐摩擦リングギヤ４０３は、第１の摩擦円錐４０４と第２の摩擦円錐４０５とを含み、それらの間のギャップ４０８の中で摩擦リング４０９が取り囲んでいる。第１の摩擦円錐４０４は、第１のテーパボールベアリング４１４Ａの中で支持されているため、確実に摩擦円錐ベアリングシャフト４１１を中心に回転することができる。これに対応して、第２の摩擦円錐４０５も第２の摩擦円錐ベアリング４１８の中で支持されており、第２の摩擦円錐ベアリングシャフト４１５を中心に回転している。

第１の摩擦円錐４０４には、第１のギヤコンポーネント４３５が固定され、この実施例では、このコンポーネントが第１の摩擦円錐歯車４７０として形成されている。

第２の摩擦円錐４０５の第２の摩擦円錐ベアリングシャフト４１５には、ギヤメンバ４３６が、ニードルローラベアリング４７１によって回転しながら第２の摩擦円錐４０５に支持されている。第１のギヤメンバ４３６は、ギヤメンバ歯車４７２を含んでいる。この場合、第１の摩擦円錐歯車４７０とギヤメンバ歯車４７２とは、タイミングチェーン４７３によって相互に接続されている。このタイミングチェーン４７３は、円錐摩擦リングギヤ４０３の追加のギヤメンバ４７４である。

第１の摩擦円錐歯車４７０とタイミングチェーン４７３とは、第１の連結範囲４３７（ここでは、例としてのみ符号が付けられている）の中で相互作用し、ギヤメンバ歯車４７２は、摩擦円錐側の別のギヤコンポーネント４３８として、第２の連結範囲４４０（ここでは、例としてのみ符号が付けられている）においてタイミングチェーン４７３と相互作用する。

第１及び第２の連結範囲４３７、４４０は、両方の摩擦円錐ベアリングシャフト４１１と４１５によって固定されているベアリング主要面４４１によって、間隔４６３（例としてのみ示す）によって互いに距離を置いて配置されている。第１及び第２の連結範囲４３７、４４０は、摩擦円錐ベアリングシャフト４１１と４１５に対向して、それぞれ、間隔４６３がこれらのシャフトの間で垂線４６４（例としてのみ示す）を形成するように配置されており、この垂線は、それぞれの摩擦円錐回転軸４１１、４１５及び該当する連結範囲４３７、４４０を通っている。

両方の摩擦円錐４０４、４０５が、摩擦リング４０９によって相互に力のかかった状態にあることにより、テーパボールベアリング４１４Ａ、４１８Ａには、ベアリング主要面４４１に広がるメインベアリング力４６０が作用する。

タイミングチェーン４７３の引張力から、連結範囲４３７、４４０の中に、連結トルク４５５を引き起こす連結力４５４が生じ、この連結トルクは、ベアリング主要面４４１に対して半径方向に離れた連結範囲４３７、４４０の位置により、応力４５６を生み出し、この応力は、引張力の引張方向に応じて、ベアリング主要面４４１の中でメインベアリング力４６０に対抗して作用することができる。有利であるのは、タイミングチェーン４７３によってすでにメインベアリング力の削減を達成することができ、摩擦円錐４０４、４０５とともに回転するギヤコンポーネント４３５、４３８が、例えば、同期調整された歯車（図１を参照）又はメインアウトプットシャフト歯車（図１を参照）と、ベアリング主軸４４１の外で、必ずしもかみ合うひつようがないことである。

図７に示されている円錐摩擦リングギヤ５０３は、摩擦円錐５０４、５０５を含み、それらはギャップ５０８で互いに隔てられて配置されており、摩擦リング５０９により相互に作用するように接触している。この場合、両方の摩擦円錐５０４、５０５は、摩擦リング５０９によって周知の方法で力がかかった状態にあるため、それぞれの摩擦円錐ベアリング５１４、５１８において、該当する大きさのメインベアリング力５６０が生じる。

第１の摩擦円錐５０４は、第１の摩擦円錐５０４に固定接続されている第１のギヤコンポーネント５３５を含んでいる。第２の摩擦円錐５０５には、第２の摩擦円錐５０５に固定接続されているもう１つのギヤコンポーネント５３８が設けられている。

さらに、第１の摩擦円錐５０４では、第１のギヤメンバ５３６が第１のニードルローラベアリング５７１によって支持されている。第１の摩擦円錐５０４及び第１のギヤメンバ５３６は、ニードルローラベアリング５７１によって個別に回転可能な状態で第１の摩擦円錐ベアリングシャフト５１１に支持されている。これに対応して、第２の摩擦円錐ベアリングシャフト５１５には、第２のニードルローラベアリング５７２によってもう１つのギヤメンバ５３９が支持されている。第２の摩擦円錐５０５は、同様に、第２の摩擦円錐ベアリングシャフト５１５を中心に回転することができる。

図５及び６による前述した円錐摩擦リングギヤ４０３の場合と同様に、この円錐摩擦リングギヤ５０３でも、第１のギヤコンポーネント５３５は、第１のタイミングチェーン５７３によって、もう１つのギヤメンバ５３９に接続されている。さらに、もう１つのギヤコンポーネント５３５５３８と第１のギヤメンバ５３６とは、しかし、第２のタイミングチェーン５７６によって接続されている。

ギヤメンバ５３６、５３９及びギヤコンポーネント５３５、５３８は、ここでは詳しく示されていない連結範囲を介して、図５及び６の円錐摩擦リングギヤ４０３に関して説明されているのと同じように、タイミングチェーン５７３、５７６に接続されており、このことから、タイミングチェーン５７３、５７６によってメインベアリング力の削減を達成することができ、摩擦円錐４０４、４０５と一緒に回転するギヤコンポーネント５３５、５３６、５３８及び５３９は、第１のギヤメンバ（例えば図１を参照）又はもう１つのギヤメンバ（同じく図１を参照）とベアリング主軸４４１の外で必ずしもかみ合っている必要はない。分かりやすくするため、及び繰り返しを避けるため、この実施例では、この場合に作用する力とトルクの詳しい説明は省略する。

しかしながら、さらに、考えられる好ましい出力の流れが示され、この流れは、入力５８０から始まり、第１のタイミングチェーン５７３を介して、ギヤメンバ５３９から第１のギヤコンポーネント５３５に送られ、さらに第１の摩擦円錐５０４に送り込まれる。そこから、ギヤメンバ５３９で送られた出力の流れは、摩擦リング５０９を介して進み、入力５８０は、引き続き、第２の摩擦円錐５０５に伝達され、そこから、出力の流れは、もう１つのギヤコンポーネント５３８と第２のタイミングチェーン５７６とによって第１のギヤメンバ５３６に伝達され、次に、伝動又は減速された出力５８１としてこのギヤメンバ５３６で取り出される。

１ トランスミッション
１Ａ 第１のギヤステージ
１Ｂ 第２のギヤステージ
２ マニュアルトランスミッション
３ 円錐摩擦リングギヤ
４ 第１の摩擦円錐
５ 第２の摩擦円錐
６ 入力摩擦円錐
７ 出力摩擦円錐
８ ギャップ
９ 摩擦リング
１０ 圧力装置
１１ 第１の摩擦円錐ベアリングシャフト
１２ テーパローラベアリング
１３ 円筒ローラベアリング
１４ 第１の摩擦円錐ベアリング
１５ 第２の摩擦円錐ベアリングシャフト
１６ もう１つのテーパローラベアリング
１７ もう１つの円筒ローラベアリング
１８ 第２の摩擦円錐ベアリング

１９ トリロックトルクコンバータ
２０ 駆動歯車
２１ 同期調整された歯車
２２ ポンプ歯車
２３ タービンホイール
２４ ディファレンシャルギヤ部品
２５ 第１の差動面
２６ 第２の差動面
２７ ディファレンシャルギヤ歯車
２８ メインアウトプットシャフト歯車
２９ アウトプットピニオン
３０ メインアウトプットシャフト
３１ アウトプット歯車
３２ 第１の摩擦クラッチ
３３ 第２の摩擦クラッチ
３４ ハウジング
３５ 第１のギヤコンポーネント
３６ 第１のギヤメンバ
３７ 第１の連結範囲
３８ もう１つのギヤコンポーネント
３９ もう１つのギヤメンバ
４０ もう１つの連結範囲
４１ ベアリング主要面
４２ ディファレンシャルギヤ回転軸
４３ メインアウトプットシャフト回転軸
５４ 連結力
５５ 連結トルク
５６ 応力
６０ メインベアリング力

１０５ 円錐摩擦リングギヤ
１０９ 摩擦リング
１１４ 第１の摩擦円錐ベアリング
１１５ 第２の摩擦円錐ベアリングシャフト
１１８ 第２の摩擦円錐ベアリング
１４１ ベアリング主要面
１５０ 歯車
１５１ 摩擦力
１５２ 半径方向に作用する摩擦力成分
１５３ 軸方向に作用する摩擦力成分
１５４ 連結力
１５５ 連結トルク
１５６ 応力
１６０ メインベアリング力

２０３ 円錐摩擦リングギヤ
２０４ 第１の摩擦円錐
２０５ 第２の摩擦円錐
２０９ 摩擦リング
２１１ 第１の摩擦円錐ベアリングシャフト
２１５ 第２の摩擦円錐ベアリングシャフト
２２８ メインアウトプットシャフト歯車
２３１ アウトプット歯車
２３８ もう１つのギヤコンポーネント
２３９ もう１つのギヤメンバ
２４０ 連結範囲
２４１ ベアリング主要面
２４３ メインアウトプットシャフト回転軸
２５４ 連結力
２５５ 連結トルク
２５６ 応力
２６０ メインベアリング力
２６１ メインベアリング力ペア
２６２ 出力トルク
２６３ 間隔
２６４ 垂線
２６５ 結果として生じる力
２６６ 力の図
２６７ メインアウトプットシャフト歯車ベアリング力

３０３ 円錐摩擦リングギヤ
３０４ 第１の摩擦円錐
３０５ 第２の摩擦円錐
３０８ ギャップ
３０９ 摩擦リング
３１１ 第１の摩擦円錐ベアリングシャフト
３１４Ａ 第１のテーパローラベアリング
３１５ 第２の摩擦円錐ベアリングシャフト
３１８Ａ もう１つのテーパボールベアリング
３３８ もう１つのギヤコンポーネント
３４０ 連結範囲
３４１ ベアリング主要面

４０３ 円錐摩擦リングギヤ
４０４ 第１の摩擦円錐
４０５ 第２の摩擦円錐
４０８ ギャップ
４０９ 摩擦リング
４１１ 第１の摩擦円錐ベアリングシャフト
４１１Ａ 第１のテーパボールベアリング
４１５ 第２の摩擦円錐ベアリングシャフト
４１８Ａ 第２のテーパボールベアリング
４３５ 第１のギヤコンポーネント
４３６ 第１のギヤメンバ
４３７ 第１の連結範囲
４３８ もう１つのギヤコンポーネント
４４０ もう１つの連結範囲
４４１ ベアリング主要面
４５５ 連結トルク
４５６ 応力
４６０ メインベアリング力
４６３ 間隔
４６４ 垂線
４７０ 第１の摩擦円錐歯車
４７１ ニードルローラベアリング
４７２ ギヤメンバ歯車
４７３ タイミングチェーン
４７４ 追加のギヤメンバ

５０３ 円錐摩擦リングギヤ
５０４ 第１の摩擦円錐
５０５ 第２の摩擦円錐
５０８ ギャップ
５０９ 摩擦リング
５１１ 第１の摩擦円錐ベアリングシャフト
５１４ 第１の摩擦円錐ベアリング
５１５ 第２の摩擦円錐ベアリングシャフト
５１８ 第２の摩擦円錐ベアリング
５３５ 第１のギヤコンポーネント
５３６ 第１のギヤメンバ
５３８ もう１つのギヤコンポーネント
５３９ もう１つのギヤメンバ
５６０ メインベアリング力
５７１ 第１のニードルローラベアリング
５７３ 第１のタイミングチェーン
５７５ 第２のニードルローラベアリング
５７６ 第２のタイミングチェーン
５８０ 入力
５８１ 出力

Claims (10)

1. 第１の摩擦円錐（４）と、第２の摩擦円錐（５）と、摩擦リング（９）と、少なくとも１つのギヤメンバ（３６、３９）と、を備え、前記第１の摩擦円錐（４）は第１の摩擦円錐ベアリング（１４）によって第１の摩擦円錐ベアリングシャフト（１１）を中心に回転しながら支持され、前記第２の摩擦円錐（５）は第２の摩擦円錐ベアリング（１８）によって第２の摩擦円錐ベアリングシャフト（１５）を中心に回転しながら支持されており、両方の前記摩擦円錐（４、５）は前記摩擦リング（９）により相互に力がかかった状態で配置され、前記摩擦円錐ベアリングシャフト（１１、１５）に関して半径方向に作用するメインベアリング力（６０）は、両方の前記摩擦円錐ベアリングシャフト（１１、１５）によって固定されているベアリング主要面（４１）の中に広がり、少なくとももう１つの前記ギヤメンバ（３６、３９）が前記摩擦円錐（４、５）の上流又は下流に接続されており、一方の前記摩擦円錐（４、５）と少なくとも１つの前記ギヤメンバ（３６、３９）との間で連結トルクが生じ得る、円錐摩擦リングギヤ（３）であって、
   前記連結トルク（５５）によって生じる応力（５６）は前記ベアリング主要面（４１）のメインベアリング力（６０）とは反対方向に作用することを特徴とする円錐摩擦リングギヤ（３）。
2. 前記連結トルク（５５）が、連結範囲（３７、４０）の連結力（５４）によって引き起こされ、前記連結範囲（３７、４０）は、前記ベアリング主要面（４１）に広がる、前記連結力（５４）によって生じる前記応力（５６）が、前記ベアリング主要面（４１）に広がる前記メインベアリング力（６０）に対抗して作用できるように、前記ベアリング主要面（４１）から半径方向に離れて配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の円錐摩擦リングギヤ（３）。
3. 前記摩擦円錐ベアリングシャフト（１１、１５）の摩擦円錐側に、前記摩擦円錐（４、５）に固定接続されたギヤコンポーネント（３５、３８）が設けられ、該ギヤコンポーネントは、接続範囲（３７、４０）において少なくとももう１つの前記ギヤメンバ（３６、３９）とかみ合うようになっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の円錐摩擦リングギヤ（３）。
4. 摩擦円錐側に歯車（４７０）が設けられており、少なくとも１つの前記ギヤメンバがチェーン（４７３）を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ（３）。
5. 摩擦円錐側に歯車（２０）が設けられており、少なくとも１つの前記ギヤメンバ（３６）が歯車（２１）を有していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ（３）。
6. 前記連結範囲（２４０）と、両方の前記摩擦円錐ベアリングシャフト（２１１、２１５）の一方（２１５）との間に、前記ベアリング主要面（２４１）の垂線（２６４）が配置されていることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ（３）。
7. 回転するその他のギヤメンバ（３６）の回転軸（４２）が、前記摩擦円錐ベアリングシャフト（１１、１５）と面一に、かつ前記摩擦円錐ベアリングシャフト（１１、１５）によって固定されている前記ベアリング主要面（４１）の横に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ（３）。
8. 前記ベアリング主要面（４１）とトランスミッション下部及び／又は移動可能面との間が２０°以上の角度になるように、前記ベアリング主要面（４１）が、前記円錐摩擦リングギヤ（３）において、前記トランスミッション下部又は前記移動可能な表面に対向して位置調整されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ（３）。
9. 摩擦円錐側とトランスミッション側との間又はその逆の間でトルクを伝達する際に、前記摩擦円錐側と前記トランスミッション側との間で、前記摩擦円錐ベアリング（１４、１８）内に応力（５６）を生み出す連結トルク（５５）が生じる円錐摩擦リングギヤ（３）を用いた、無段階のトルク伝達方法であって、
   ２つの摩擦円錐ベアリングシャフト（１４、１８）のベアリング主要面（４１）に広がる前記応力（５６）の成分は、前記ベアリング主要面（４１）に広がるメインベアリング力（６０）の成分に対抗して作用することを特徴とする方法。
10. 車両で後進ギヤを実現するために、前記摩擦円錐（４、５）の回転方向が逆方向にされることを特徴とする、請求項９に記載の方法。