JP2013515922A - 連続可変トランスミッションのための調節可能なプーリ - Google Patents

Abstract

特に連続可変トランスミッション（１）のための、調節可能なプーリ（７）であって、１対のプーリシーブ（８，９）が設けられており、該プーリシーブのうち、第１のプーリシーブ（９）が、調節可能なプーリ（７）のプーリ軸（６）に固定されており、第２のプーリシーブ（８）が、プーリ軸（６）のスリーブ（２５）に配置されており、該スリーブ（２５）が、プーリ軸（６）の軸方向若しくは長さ方向に移動可能である。前記調節可能なプーリ（７）に、第２の移動可能なプーリシーブ（８）と、プーリ軸（６）又は該プーリ軸（６）に固定された調節可能なプーリ（７）の別の構成部材（２６）との間に設けられた、円錐形のばね（１０１）が設けられている。

Description

本発明は、１対のプーリシーブ若しくはディスクが設けられており、そのうちの一方のシーブがプーリの軸に固定されており、他方は、プーリ軸の周囲に取り付けられたシールに設けられることにより、プーリ軸に対して軸方向に移動可能である、特に連続可変トランスミッション若しくはＣＶＴのための、調節可能なプーリに関する。移動可能なスリーブは、このような移動可能なシーブと、プーリ軸又はプーリ軸に固定されたプーリの一部との間に保持された円筒形のコイルばねによって、固定されたシーブに向かって付勢されている。

このようなプーリは、例えば、欧州特許出願公開第０７７７０７０号明細書より公知であり、特に、乗用自動車のためのＣＶＴにおいて使用される。ＣＶＴは、シーブ対の間にＶ字形の溝を形成した少なくとも２つのプーリと、このようなプーリの周囲に巻き掛けられた駆動ベルトとを有しており、この駆動ベルトは、少なくとも前記ばねによって加えられる締付力の影響を受けることによりそれぞれのシーブ対の間に締め付けられながら、プーリ溝に保持されている。しかしながら、一般的に、プーリには、付加的に、移動可能なシーブを固定されたシーブに向かって付勢するための、すなわち、ばねによって加えられる締付力に加えて作動中に駆動ベルトに制御可能な付加的な締付力を提供するための、液圧により作動されるピストン・シリンダアセンブリが設けられている。プーリ締付力は、伝達比、及びＣＶＴによって伝達することができるトルクを決定する。

例えば欧州特許出願公開第１４２７９５３号明細書から、プーリシーブが締付力の影響により弾性変形することが知られている。特に、シーブは、互いから離れるように軸方向に撓み、これにより、シーブの間の軸方向分離が増大する。このような相互のシーブ撓みの結果、駆動ベルトの半径方向位置（走行半径とも呼ばれる）が、少なくとも局所的に減少し、少なくともこのような半径方向位置は、プーリシーブの間の駆動ベルトの円弧状の軌道に沿って一定ではない。相互のシーブ撓みの量は、それぞれのシーブ対の半径方向寸法に沿って、及び増大する締付力に応じて増大する。

ＣＶＴの上述の動的な変形動作は、トランスミッションの効率にとって不都合であることが知られている。しかし、同時に、ある量の相互のシーブ撓みは、実用的なＣＶＴ設計のために受け入れられなければならない。本発明は、この公知の開示から離れ、特にプーリの設計を最適化することによって、ＣＶＴのシステム性能をさらに改良することを目的とする。

本発明によれば、この目的は、少なくとも実質的に円錐の形状を備えたプーリの前記コイルばねを提供し、ばねのより大きな直径の第１の端部が、移動可能なシーブに当接し、ばねのより小さな直径の反対側の第２の端部は、プーリ軸又はプーリ軸に固定されたプーリ部分に当接する。その結果、ばねによって加えられる締付力は、少なくとも公知の円筒形のばねと比較して、半径方向外方の位置において、移動可能なシーブに作用し、これにより、作動中のシーブの軸方向の撓みが減じられる。より重要なことに、ばねの前記円錐形により、ばねの半径方向内側において、移動可能なシーブと、スリーブとの間に、強化リブ若しくは支持リブを設けることができ、この支持リブは、好適には、移動可能なスリーブを剛性化する、つまり好適には作動中のスリーブの軸方向撓みを減じる。特に、支持リブを、移動可能なシーブと、シーブのスリーブと、最も圧縮された状態におけるばねとの間に提供されたスペースを完全に占めるように設計することができる。

本発明によって達成される、移動可能なシーブの軸方向撓みの減少により、駆動ベルトの半径方向移動若しくは滑りは、著しく減じられ、その結果、伝達効率が著しく改良される。本発明の重要な態様は、この改良が、好適には同じ"パッケージング"において、つまり１つ又は複数のプーリの輪郭が従来技術のプーリ設計よりも拡大されることなく、実現されるということである。慣用の円筒形のばねのように、円錐形のばねも線形のばね定数を有することも留意される。

発明の根底にある別の洞察は、相互スリーブ撓みの絶対量のみでなく、個々のスリーブの軸方向撓みの相対的な量も、プーリ設計における決定的な要因であるということである。すなわち、相互スリーブ撓みの前記量が主に２つのプーリシーブのうちのいずれか一方の変形によって生ぜしめられる場合、駆動ベルトの半径方向位置が、従来技術において説明したように減少するのみならず、駆動ベルトの軸方向位置が、２つの変形されていない完全に剛性のスリーブの間の理論的な位置に対して変位させられる。異なる見方では、プーリのシーブの間の相互シーブ撓みの非対称分布により、シーブの間に形成されたＶ字形溝の中央は、最も変形するシーブに向かって軸方向にシフトする。この軸方向シフトは、通常、ＣＶＴの２つのプーリに対して同じではなく、これにより、プーリのＶ字形溝の相互軸方向整合がこれによって影響される。このような軸方向不整合は望ましくない。なぜならば、これは、ＣＶＴの動力伝達効率を減じ及び／又はプーリの間を通過するときに駆動ベルトを傾け、これは、プーリの（早期の）故障を生ぜしめる場合がある。

実質的に同じ設計の２つのプーリがＣＶＴにおいて使用されているとしても、Ｖ字形溝の中央の前記軸方向シフトは、通常、全く同じではないということが留意される。第１に、Ｖ字形溝における駆動ベルトの走行半径、ひいてはプーリシーブの軸方向撓みの量は、一般的に、２つのプーリの間で異なり、第２に、プーリは、プーリの移動可能なシーブと固定されたシーブとが軸方向で互いに反対側になるようにトランスミッションに組み込まれている。

本発明によれば、移動可能なシーブを、特に前記形式で剛性化することによって、２つのプーリシーブの前記相対的な軸方向撓みは好適にはより均等に分配されるようになる。最も好適には、このような個々のプーリに関して前記駆動ベルト走行半径及び締付力の最大発生値によって規定される運転条件においてプーリのシーブの軸方向撓みが実質的に同じになるように、プーリはこのように設計されており、つまり、プーリシーブが個々のプーリに組み込まれている。

発明を添付の図面に関して説明する。

従来技術による２つの調節可能なプーリを備えた連続可変トランスミッションの概略的な断面図を示している。 プーリ軸に対して最も前方及び後方の位置における公知のプーリの移動可能なシーブの拡大図である。 同様にプーリ軸に対して最も前方及び後方の位置において示された、本発明によるプーリの移動可能なシーブの典型的な実施形態を示す図である。 ＦＥＭ分析によって近似された、公知のプーリと比較した本発明によるプーリの弾性変形を示す図である。

図１に概略的に断面で示された連続可変トランスミッション１は、従来技術による一次調節可能プーリ３及び二次調節可能プーリ７とともにトランスミッションハウジング１１内に設けられている。各プーリ３，７は、シーブ４，５及び８，９の対を有しており、これらのシーブ４，５；８，９の対は、それぞれ一次プーリ軸２と二次プーリ軸６とに配置されている。プーリ軸２，６はトランスミッションハウジング１１における軸受５０，５１に取り付けられている。各プーリ３，７の第１のシーブ４，９は個々のプーリ軸２，６に固定されているのに対し、各プーリの第２のシーブ５，８は、個々の軸２，６の個々のスリーブ２０，２５に配置されることにより、個々のプーリ軸２，６に対して軸方向に移動可能に設けられている。その結果、プーリ３，７の間における駆動ベルト１０の半径方向位置を変更することができ、変速比を設定することができる。

軸方向に移動可能なシーブ５及び８にはそれぞれ、液圧式に作動させられるピストン・シリンダアセンブリが設けられている。二次プーリ７の移動可能なシーブ８の場合、これはシングルピストン・シリンダアセンブリ２６，２７であり、一次プーリ３の移動可能なシーブ５の場合、これはダブルピストン・シリンダアセンブリである。ダブルピストン・シリンダアセンブリは、第１及び第２のシリンダ室１３，１４を有する。第１のシリンダ室１３は、シリンダ１９，２４と、ピストン１８と、一次プーリ軸２とによって取り囲まれている。第２のシリンダ室１４は、シリンダ２１と、ピストン１７と、移動可能なシーブ５と、一次プーリ軸２のスリーブ２０とによって取り囲まれている。流体は、ボア１５及び１６を通じてシリンダ室１３及び１４に出入することができ、これにより、移動可能なシーブ５及びそのスリーブ２０は一次プーリ軸２に沿って軸方向に移動させられる。二次プーリ７の移動可能なシーブ８のピストン・シリンダアセンブリ２６，２７は、同様の構成及び働きを有するが、追加的に、ピストン・シリンダアセンブリにおけるオイル圧力がない場合にも、駆動ベルト１０に基本的な締付力を提供するために、シリンダ２７内に円筒形のコイルばね１００が設けられている。あるトランスミッション設計においては、一次プーリ３のシリンダ室１３，１４にもばねが設けられることが留意される。

図２において、二次プーリ７の移動可能なシーブ８は、二次プーリ軸６に対するシーブの２つの最も末端の軸方向位置においてより詳細に示されている。ばね１００は、一方における移動可能なシーブ８と、他方における二次プーリ７のピストン・シリンダアセンブリ２６，２７のピストン２６との間に保持されており、ピストン２６は二次プーリ軸６に固定されていることが、図２に示されている。二次プーリ軸６に対する移動可能なシーブ８の軸方向位置に応じて、ばね１００はより大きな又はより小さな延びに圧縮される。

図３において、本発明による二次プーリ７の一実施形態が示されている。本発明による二次プーリ７には、円錐形の外輪郭を有するコイルばね１０１が設けられており、このコイルばねの、より大きな直径の第１の端部１０２は、移動可能なシーブ８に当接しており、より小さな直径の、反対側の第２の端部１０３は、ピストン２６に当接している。この円錐形のばね１０１によって加えられる締付力は、少なくとも図２における公知の円筒形のばね１００と比較して、半径方向外方の位置において、移動可能なシーブ８に作用する。これにより、作動中にベルト１０の荷重を受けた、移動可能なシーブ８の、ベルト１０からの外方への曲げは、減じられる。より重要なことには、円錐形のばね１０１により、コイルばね１０１の内部において、移動可能なシーブ８とそのスリーブ２５との間に、支持リブ、リブ又はカラー１０４を設けることができる。図３の左側の図における点線Ａは、移動可能なシーブ８とそのスリーブ２５の従来慣用の輪郭を示しており、支持カラー１０４は、それよりも半径方向外方に配置されている。この支持カラー１０４は、移動可能なシーブ８の軸方向変形及び／又は撓みを著しく減じる。図示の実施形態において、支持カラー１０４は、移動可能なシーブ８と、そのスリーブ２５と、最も圧縮された状態における円錐形のばね１０１との間に設けられたスペースを満たす。

図４において、図１及び図２の公知の設計による二次プーリ７の移動可能なシーブ８の軸方向撓みが、駆動ベルト１０の走行半径と駆動ベルト１０に加えられる締付力とについての最高発生値を伴う運転条件の場合に計算され、図４の左側の図に示されている。図４の右側の図には、このような軸方向撓みが同様のプーリ設計について示されている。しかしながら、この設計は、本発明により、支持カラー１０４を有することによって変更されている。支持カラー１０４は、この場合、プーリ７の全周にわたって、すなわち連続的な円錐形のボディとして提供されている。二次プーリ７の移動可能なシーブ８のこのような軸方向撓みの絶対量は、０．２５ｍｍから０．１６ｍｍに、すなわち３分の１だけ減じることができることが明らかである。さらに、移動可能なシーブ８のこのような剛性化によって、シーブ８の軸方向撓みは、図４からも明らかなように、固定されたシーブ９の軸方向撓みと実質的に等しくなることができる。

上記の例、及び上記の例に関して言及された数は、公知のプーリ設計に支持カラー１０４を組み込むことによる公知のプーリ設計の最小限の変更に関し、それ自体は、達成可能な肯定的結果を単に示していることが留意される。発明を最適に利用するために完全に委ねられるプーリの完全な再設計の場合、著しく改良された結果が実際に達成される。

Claims (6)

1. 特に連続可変トランスミッション（１）のための、調節可能なプーリ（７）であって、１対のプーリシーブ（８，９）が設けられており、該プーリシーブのうち、第１のプーリシーブ（９）が、調節可能なプーリ（７）のプーリ軸（６）に固定されており、第２のプーリシーブ（８）が、プーリ軸（６）のスリーブ（２５）に配置されており、該スリーブ（２５）が、プーリ軸（６）の軸方向若しくは長さ方向に移動可能である形式のものにおいて、前記調節可能なプーリ（７）に、第２の移動可能なプーリシーブ（８）と、プーリ軸（６）又は該プーリ軸（６）に固定された調節可能なプーリ（７）の別の構成部材（２６）との間に位置する、円錐形のばね（１０１）が設けられていることを特徴とする、調節可能なプーリ（７）。
2. 前記円錐形のばね（１０１）のより大きな直径の軸方向端部（１０２）が、第２の移動可能なシーブ（８）に当接しており、前記円錐形のばね（１０１）のより小さな直径の反対側の他方の軸方向端部（１０３）が、プーリ軸（６）又は該プーリ軸（６）に固定された調節可能なプーリ（７）の別の構成部材（２６）に当接している、請求項１記載の調節可能なプーリ（７）。
3. 前記調節可能なプーリ（７）に、ピストン・シリンダアセンブリ（２６，２７）が設けられており、該ピストン・シリンダアセンブリのピストン（２６）がプーリ軸（６）に固定されており、前記円錐形のばね（１０１）がピストン（２６）に当接している、請求項１又は２記載の調節可能なプーリ（７）。
4. スリーブ（２５）と、第２の移動可能なプーリシーブ（８）との間に、前記円錐形のばね（１０１）の半径方向内側に配置された、強化リブ、リブ又はカラー（１０４）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の調節可能なプーリ（７）。
5. スリーブ（２５）又は強化リブ（１０４）が、第２の移動可能なプーリシーブ（８）の方向に向かって半径方向外方へテーパしており、最も圧縮された状態におけるばね（１０１）の内周の輪郭に実質的に適合した形状を成している、請求項１から４までのいずれか１項記載の調節可能なプーリ（７）。
6. 調節可能なプーリ（７）の作動中に、第１の固定されたプーリシーブ（９）の軸方向での変形量が、反対の軸方向での、第２の移動可能なプーリシーブ（８）の対応する変形量と、実質的に等しい、請求項１から５までのいずれか１項記載の調節可能なプーリ（７）。

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