JP2019522763A - 変速機およびそのような変速機を備えた車両 - Google Patents

Abstract

本発明は、２つの循環要素と、歯付きベルトなどの伝達要素とを備える変速機に関する。少なくとも１つの循環要素は、伝達要素と接触し、伝達要素の走行半径を決定する複数の接触要素と、接触要素を半径方向に変位させることができる接触要素のための半径方向ガイドと、接触要素を半径方向に変位させるための変位手段とを備え、伝達要素は、歯などの係合要素を有する。各々の接触要素は、半径方向ガイドおよび変位手段と接触するベース部と、ベース部に接続され、ベース部に対して半径方向に移動可能である係合部材とを備え、それぞれの循環要素の複数の接触要素のうちの少なくとも１つの接触要素の係合部材は、伝達要素と確実な噛み合いにて接触する。【選択図】図１ｂ

Description

本発明は、変速機に関する。

英国特許第２２３９０６３号明細書が、２つのプーリを備えており、これらのプーリの周りをベルトが通過する無段変速機に関する。この変速機においては、プーリ上のベルトの走行半径を接触ブロックの半径方向変位によって増減させる円錐体が使用されている。

米国特許第５，４９２，５０６号明細書が、変速機用のプーリを開示している。プーリは、２枚のディスクの間を半径方向に行き来することができる接触ブロックを有する。接触ブロックは、プーリの周りを通過する歯付きベルトの走行半径を決定する。接触ブロックは、歯付きベルトとの係合のための歯付きの外形を有する。英国特許第２２３９０６３号明細書の変速機に対する米国特許第５，４９２，５０６号明細書によるプーリの利点は、接触ブロックと歯付きベルトとの間の確実な噛み合いの接触（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｌｏｃｋｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ）により、両者の間の滑りに関する問題が防止される点にある。米国特許第５，４９２，５０６号明細書による既知のプーリの欠点は、実際には、プーリの走行半径を限られた数の離散的な位置にしか調整できない点にある。結果として、適用の範囲が限定され、作動が比較的複雑である。

したがって、本発明の目的は、適用の範囲がより広く、より単純な作動が可能である変速機を提供することである。

この目的は、第１の回転軸を中心にして回転することができる第１の循環要素と、第２の回転軸を中心にして回転することができる第２の循環要素と、第１の循環要素および第２の循環要素の両方の周りを通る細長くて可撓な連続的な伝達要素とを備えており、
第１および第２の循環要素の少なくとも一方は、
・伝達要素に接触するようにそれぞれの循環要素の回転軸の周りに分布し、それぞれの循環要素の周りを通る伝達要素の走行半径を定める複数の接触要素と、
・それぞれの接触要素を半径方向内側位置と半径方向外側位置との間で半径方向に往復移動させることができる各々の接触要素のための半径方向ガイドと、
・接触要素を内側および外側位置の間で半径方向に往復移動させるための変位手段と
を備え、
伝達要素は、接触要素に面する側に一定のピッチで設けられた複数の係合要素を備え、
接触要素の各々は、
・半径方向ガイドおよび変位手段に動作可能に接触するベース部と、
・ベース部に接続され、該ベース部に対して半径方向に移動することができる係合部材と
を備え、
それぞれの循環要素の複数の接触要素のうちの少なくとも１つの接触要素の係合部材は、伝達要素の複数の係合要素のうちの少なくとも１つの係合要素と確実な噛み合いにて接触する、請求項１に記載の変速機によって達成される。

本発明による変速機は、それぞれがベース部とベース部に対して半径方向に移動可能な係合部材とを有する接触要素を備える。接触要素は、半径方向内側位置と半径方向外側位置との間の任意の半径方向位置に位置することができる。これにより、伝達要素の走行半径が決定される。さらに、接触要素の係合部材が関連のベース部に対して半径方向に移動できるという事実により、各々の半径方向位置において、接触要素のうちの少なくとも１つによる伝達要素との確実な噛み合いの接触が達成され、あるいは少なくとも改善された程度まで保証される。このようにして、係合部材は、確実な噛み合いの接触を達成できるようなやり方で伝達要素に対して位置することができ、接触要素のうちの少なくとも１つの接触要素の係合部材が、伝達要素の係合要素に対して、確実な噛み合いの接触を形成できるような相対位置に位置する。この場合、さらなる接触要素の係合部材は、走行半径に影響を及ぼさず、あるいは限られた程度までしか影響を及ぼさないようなやり方で、半径方向に移動することができる。このように、本発明による接触要素のベース部は、確実な噛み合いの接触を保ちつつ、内側位置から外側位置までのあらゆる位置に位置することができるという事実ゆえに、変位手段の作動を著しく単純化することができる。さらに、これは、変速機の適用の範囲を広げる。これは、上述の既知のプーリにおいては、特定の半径方向位置において少なくとも接触ブロック上の歯の間の距離が固定されていて、変更不可能であるがゆえに、不可能である。半径方向位置の大部分において、この距離は、接触ブロックの歯のピッチの整数倍に対応せず、結果として、これらの半径方向位置においては歯付きベルトとの協働が不可能であり、あるいは歯付きベルトの走行半径の許容できない影響を伴わなければ不可能である。

好ましくは、各々の接触要素は、半径方向ガイドに沿って半径方向内側位置と半径方向外側位置との間を半径方向に往復する変位のみが可能であるように構成される。

より好ましくは、ベース部は、ベース部に対する第１および第２の端部位置の間の係合部の移動を制限するための阻止要素を備える。

係合部材は、循環要素の回転時に、係合部材と伝達要素の複数の係合要素のうちの一係合要素とが互いに接触することによって半径方向に移動できるように構成されると、とくに好都合である。このようにして、動作時に確実な噛み合いの接触が自動的に達成される。換言すると、係合部材は、動作時に自動的に適切な位置に位置する。この目的のために、伝達要素の係合要素および／または係合部材が、動作において循環要素が回転する際に互いに接触するそれぞれの部位の位置に、面取りされ、あるいは丸められた縁または側面を有すると、好都合である。その結果として、循環要素の回転の最中に、最初の接触の直前の互いの位置が最適でなくても、確実な噛み合いによる接触が容易に達成される。

好ましくは、伝達要素の係合要素は、歯によって形成され、好ましくは歯の側面が面取りされ、あるいは丸められている。

複数の接触要素のうちの各々の接触要素が、ベース部と係合部材との間で働いて、少なくとも係合部材と伝達要素との間に接触が存在しないときに、係合部材を所定の中立位置へと移動させるばね部材を備えると、さらに好都合である。

一実施形態において、係合部材は、接触要素のベース部に対して半径方向に移動可能でありかつ好ましくは伝達要素の係合要素の間のピッチと少なくとも実質的に同じ互いのピッチで配置された複数の個別のラグ要素によって形成される。

あるいは、係合部材を、接触要素のベース部に対して半径方向に移動可能でありかつ伝達要素の係合要素の間のピッチと比べて異なる互いのピッチで配置された複数のラグ要素によって形成することが考えられる。結果として、確実な噛み合いによる接触が達成される確度が高くなる。

好ましくは、ベース部は、それぞれの循環要素の周りの伝達要素の回転の方向に湾曲した外面を有し、係合部材は、第１の端部位置において、ベース部の外面の下方へと半径方向に完全に引っ込み、第２の端部位置において、外面の上方向に半径方向に突出する。結果として、動作時に、確実な噛み合いによる接触が存在し、あるいは引っ込んでいる場合には、係合部材が伝達要素と接触要素との間の相互の接触に悪影響を及ぼさない。好ましくは、所定の位置は、ここでは係合部材の第２の端部位置である。

あるいは、ベース部は、それぞれの循環要素の周りの伝達要素の回転の方向に湾曲した外面を有し、係合部材は、第２の端部位置において、外面から比較的大きく半径方向に突出し、第１の端部位置においては、ベース部の外面からの半径方向の突出が比較的小さく、所定の位置は、係合部材の第２の端部位置である。結果として、循環要素の回転時に係合部材と伝達要素の複数の係合要素のうちの一係合要素とが互いに接触するため、この接触が、最初の接触時に係合部材が第２のより半径方向に突出した位置に位置しており、その後に係合部材または上述のラグのうちのいくつかのラグなどの係合部材の一部が伝達要素によって第１の位置へと移動するという事実ゆえに、滑らかにもたらされる。

好ましい実施形態においては、好ましくは第２の端部位置において外面の上方への突出が比較的小さい係合部材の上述の実施形態との組み合わせにおいて、係合部材は、接触要素のベース部に対してそれぞれの循環要素の周りの伝達要素の回転の方向にも移動可能である。結果として、係合部材を、伝達要素に対してさらに最適に位置させることができる。

この場合、接触要素が接続片をさらに備え、係合部材が半径方向に移動可能であるように接続片に保持され、接続片は、接触要素のベース部に対してそれぞれの循環要素の周りの伝達要素の回転の方向に移動可能であるように、ベース部に接続されると好都合である。結果として、半径方向の移動が、回転の方向の移動から効率的なやり方で分離される。

この場合、ベース部が回転の方向に湾曲した外面を有し、この外面に沿って接続片が回転の方向に移動可能であると好都合である。結果として、接触要素の係合部を、接続片を介して回転の方向に容易に移動させることができる。

この場合、接続片が回転の方向に湾曲しており、ベース部に面する接続片の内面の曲率がベース部の外面の曲率に対応すると好都合である。結果として、高い耐荷重能力を有する摺動接触を達成することができる。

伝達要素は、好ましくは、歯付きベルトまたは歯付きチェーンなどのチェーンである。

複数の接触要素の各々の接触要素が、ベース部と接続片との間で働き、少なくとも係合部材と伝達要素との間の接触が存在しないときに接続片を所定の中立位置へと移動させるさらなるばね部材を備えると好都合である。

この場合、接続片が回転の方向に変位できる距離が、伝達要素の係合要素の間のピッチに少なくとも等しく、好ましくはこのピッチの１または２倍の範囲内にあり、好ましくは接続片の中立位置が、この距離の中ほどに位置すると好都合である。より好ましくは、この距離がピッチの１．２〜２倍の範囲内にあり、さらにより好ましくはピッチの約１．５倍である。

所定の位置が、第１の端部位置と第２の端部位置との間の中央に少なくともほぼ位置する中央位置であると好都合である。結果として、係合部材は、循環要素の回転の方向に従い、あるいは逆らって、回転の方向における２方向に移動することができる。結果として、確実な噛み合いによる接触の達成が高度に保証される。

循環要素が、第１のディスク要素と第１のディスク要素に平行な第２のディスク要素とを備え、各々のディスク要素が、スロットまたはリブなどの第１または第２のそれぞれの半径方向ガイド要素を各々の接触要素のために備え、これらの半径方向ガイド要素が半径方向ガイドを形成し、複数の接触要素は、第１および第２のディスク要素の間に位置し、すなわち軸方向において囲まれるとさらに好都合である。半径方向ガイド要素は、きわめて好ましくは、それぞれのディスク要素の円周に沿って均等に分布する。好ましくは、第１および／または第２のディスク要素の半径方向ガイド要素は、スロットを備え、各々の接触要素のベース部が、その接触要素に関連する第１および／または第２のそれぞれのスロット内へと延びる。ベース部は、さらに好ましくは、第１のディスク要素と第２のディスク要素との間の距離を埋めるようなブロック形状を有する。換言すると、ベース部は、滑り嵌めによって軸方向における第１および第２のディスク要素の間に囲まれ、半径方向ガイドの存在ゆえに前記ディスク要素の間を半径方向に移動することができる。

好ましくは、ベース部は、第１のディスク要素の側に位置する変位手段と接触し、第２のディスク要素の側に第２のディスク要素に当接する軸方向の接触面をさらに備える。

変位手段が、くさび面を有する少なくとも１つの変位要素を備え、このくさび面と接触要素とが互いに接触し、少なくとも１つの変位要素を、接触要素を半径方向内側位置に位置させる第１の軸方向位置と、接触要素を半径方向外側位置に位置させる第２の軸方向位置との間で、循環要素の回転軸に対して軸方向に往復移動させることができ、そのような軸方向の変位の際に接触要素がくさび面に沿って移動することが、さらに好都合である。

この文脈において、各々の接触要素のための変位手段が、変位手段の変位要素のそれぞれの押し要素上に設けられた別々のくさび面を備え、各々の押し要素が第１のディスク要素の関連のスロットを通って少なくとも部分的に延びることができるような配置および構成を有することが、さらに好都合である。結果として、軸方向に見ても変速機のコンパクトな構成を実現することができる。接触要素は、それらのベース部分に、好ましくは、第１のディスク要素のスロットに整列して設けられた凹部を有し、この凹部は、くさび面を有する押し要素が第１のディスク要素のスロットを介して接触要素のベース部へと延び、接触要素の係合部材の下方でベース部に接触できるようなやり方で、くさび面の形状に合わせられる。

この場合、少なくとも接触要素の半径方向外側位置において、押し要素は、好ましくは、少なくとも部分的に第１のディスク要素の関連のスロットを通って延びる。

接触要素を変位要素の押し要素に接触した状態に保ち、動作時の循環要素の高い回転速度における遠心力に起因する接触要素の意図せぬ半径方向外側への移動を防止するために、接触要素の各々は、好ましくは案内突起を備え、関連するそれぞれの押し要素の各々が、押し要素においてくさび面に平行に延びる案内溝を備え、案内溝は、案内突起を受け入れると同時に、接触要素をくさび面に接触した状態に保つように構成される。したがって、接触要素の半径方向変位の際に、案内突起は案内溝を通って移動し、接触要素の押し要素からの脱落が防止される。

好ましくは、変位手段は、圧力媒体用の室を備え、この室は、室内の圧力媒体の圧力の変化によって変位要素が軸方向に変位するようなやり方で、変位要素に動作可能に接続される。好ましくは、室は、室内において油圧または空気圧媒体、より好ましくは油圧油を、圧力下に保つことができるように構成される。

好ましくは、循環要素は、４〜１２個、好ましくは６〜８個の接触要素を備える。

好ましくは、第１および第２の両方の循環要素が、上述のやり方で接触要素を備える。より好ましくは、第１および第２の循環要素は、少なくとも実質的に同一の設計である。

接触要素の各々が、ベース部に取り付けられた転がり車を備え、転がり車が、変位要素の軸方向変位の際にくさび面を転がるように構成されることが、さらに好都合である。上述の凹部を備える接触要素の場合、転がり車は、好ましくは、半径方向に見た接触要素とくさび面との間の接触がその接触要素の係合部材の下方の少なくともほぼ中央で生じるようなやり方で配置される。

本発明による変速機の一実施形態において、本発明による接触要素を備える循環要素、好ましくは両方の循環要素は、円錐形ディスク循環要素であり、変位手段は、円錐形ディスク循環要素の軸方向に変位可能な円錐形ディスクによって形成される。円錐形ディスク循環要素は、それ自体は周知であり、自動車産業用の無段変速機に使用される循環要素の実施形態であり、伝達要素は押しベルトまたはＣＶＴチェーンである。このような円錐形ディスク循環要素は、固定の円錐形ディスクと、軸方向に変位可能な円錐形ディスクとを有する。このようなＣＶＴ変速機において本発明による接触要素を使用するとき、循環要素の２つのディスクは、接触要素が半径方向に案内される半径方向のスロットを備えることができる。その場合、変位手段は、軸方向に移動可能な円錐形ディスクによって形成される。押しベルトなどの伝達要素の代わりに、接触要素の係合部材との確実な噛み合いによる接触のための接触要素を備える歯付きベルトまたはチェーンなどを設けることができる。この場合、各々の接触要素のベース部は、好ましくは係合部が回転の方向にも移動可能である好ましい実施形態において、好ましくは円錐形ディスク循環要素の２つの円錐形ディスクの間のＶ字形の介在空間に合わせられ、この目的のために、互いに角度を成す２つの滑り面を有し、各々の滑り面は、２つの対向する円錐形ディスクのうちの一方に滑りながら当接する。この場合、ベース部は、その接触要素に関連する第１および／または第２のそれぞれのスロットへと延びる。

さらに、本発明は、本発明による変速機に使用されるように構成された接触要素であって、半径方向ガイドおよび変位手段と動作可能に接触するベース部と、ベース部に接続され、ベース部に対して移動可能である係合部材とを備え、それぞれの循環要素の複数の接触要素のうちの少なくとも１つの接触要素の係合部材が、伝達要素の複数の係合要素のうちの少なくとも１つの係合要素と確実な噛み合いにて接触する接触要素に関する。

さらに、本発明は、本発明による変速機を備えた乗用車およびトラックならびに自転車およびモペットなどの車両に関する。本発明による接触要素および車両の利点は、本発明による変速機の上述の利点と同様である。本発明による変速機は、風力タービンなどの産業の用途にも好都合に使用することができる。

本発明を、以下の概略図を参照して、本発明による変速機の好ましい実施形態によって以下で説明する。

本発明による変速機の好ましい実施形態の側面図を示している。 図１ａによる断面Ａ−Ａを示している。 図１ａによる変速機の種々の構成要素を示している。 図１ａによる変速機の種々の構成要素を示している。 図１ａによる変速機の種々の構成要素を示している。 図１ａによる変速機の種々の構成要素を示している。 図１ａによる変速機の種々の構成要素を示している。 図１ａによる変速機の構成要素の好ましい実施形態を三次元図にて示している。 図３ａからの構成要素の上面図を示している。 図３ａによる構成要素の正面図を示している。 図３ｂによる断面Ａ−Ａを示している。 三次元図である図３ａの構成要素の代案の実施形態のやはり三次元図を示している。 図４ａからの構成要素の上面図を示している。 図４ａからの構成要素の正面図を示している。 図４ｃによる断面Ｂ−Ｂを示している。 図３ａに示した構成要素の代案の実施形態をやはり三次元図にて示している。 図５ａからの構成要素の上面図を示している。 図５ａからの構成要素の正面図を示している。 図５ｂによる断面Ａ−Ａを示している。 図５ｂによる断面Ｂ−Ｂを示している。 図５ａによる構成要素の構成要素を三次元図にて示している。 図５ａによる構成要素の構成要素を三次元図にて示している。 図５ａによる構成要素の構成要素を三次元図にて示している。 図１ａによる変速機のための油圧作動システムを示している。 図６ａによる作動システムの油圧図を示している。 本発明による変速機の一部分の好ましい実施形態を三次元図にて示している。 図７による変速機の側面図を示している。 図７による変速機の正面図を示している。 図７による変速機の（図８ａによる側面図の）反対側の側面図を示している。

図１ａおよび図１ｂは、入力シャフト７と出力シャフト８との間の変速比を無段のやり方で設定することができる本発明による変速機１を示している。変速機１は、入力シャフト７を備える第１の循環要素２と、出力シャフト８を備える第２の循環要素３とを有する。第１の循環要素２が、ハウジング４内に取り付けられ、軸５を中心にして回転することができる一方で、出力シャフト８は、やはりハウジング４内に取り付けられ、軸６を中心にして回転することができる。入力シャフト７は、フランジ１０を有しており、フランジ１０によって、入力シャフト７を、エンジンまたはエンジンに設けられたクラッチあるいは減速ギアなど、変速機１が組み込まれる駆動系のさらなる構成要素に結合させることができる。したがって、出力シャフト８にはフランジ１１が設けられ、フランジ１１によって、変速機１の出力シャフト８を、差動装置などの最終的な駆動装置またはシャフトへと結合させることができる。

図面に示される本発明による変速機の典型的な実施形態は、自動車などの動力付きの車両において用いられるように意図されているが、さらに本発明は、風力タービンなどの産業用途における本発明による変速機の使用、ならびに自転車またはモペットなどの輸送手段における変速機の使用にも関係する。本発明による変速機を自転車に使用する場合、さらに詳しく後述される循環要素２または３と同様に、循環要素が自転車の後部シャフトに取り付けられると有利である。ギアをクランクシャフトに取り付けることができる。後部シャフトにおける伝達要素の走行半径の変化に起因して生じる歯付きベルトまたはチェーンなどの伝達要素の動作時の長さの変動を、テンションプーリを使用して吸収することができる。

第１の循環要素２および第２の循環要素３は、実務においてシャフト間隔と称される不変の介在距離にて、ハウジング４内に収容されている。とくには、変速機１は、自動車などの車両に使用されるように設計されている。変速機１は、歯付きベルト１２の形態の伝達要素を備える。歯付きベルト１２は、図７〜図９に示されている。歯付きベルト１２は、歯１３を一定の相互のピッチで有している。歯付きベルト１２は、第１の循環要素２および第２の循環要素３の周りを回転方向６６に通過する。第１および第２の循環要素２、３における歯付きベルト１２の走行半径は、各々の循環要素２、３について循環要素２、３の円周に沿って設けられた６つの接触要素２４０によって決定される。接触要素２４０の構成は、図３ａ〜図４ｄを参照して、さらに詳しく後述される。接触要素２４０は、図１ｂにおいて第１の循環要素２に示されている半径方向内側位置と、図１ｂにおいて第２の循環要素３に示されている半径方向外側位置との間を、シャフト７、８の軸５、６に対して半径方向ｒに変位可能である。半径方向外側位置において、接触要素２４０は、循環要素の周りを通過する歯付きベルト１２の最大有効走行半径を決定する。半径方向内側位置において、接触要素２４０は、循環要素の周りを通過する歯付きベルト１２の最小有効走行半径を決定する。

図面による典型的な実施形態においては、第１の循環要素２および第２の循環要素３が同一の設計であるが、これは本発明の目的において必須ではない。第１の循環要素２および第２の循環要素３の各々は、軸体１６を有し、第１のディスク２０と、第１のディスク２０に平行に設けられた第２のディスク２２とを備えるディスク部１８が、軸体１６上に設けられ、第１のディスク２０および第２のディスク２２は、それぞれ第１および第２のディスク要素を形成する。この典型的な実施形態において、第１のディスク２０および第２のディスク２２はディスク体１８の一体の構成要素である。第１および第２のディスク２０、２２は、実質的に平坦であり、半径方向に広がり、互いに離れて位置しており、接触要素２４０が、第１および第２のディスク２０、２２の平坦かつ互いに対向する面の間に位置している。第１のディスク２０および第２のディスク２２の各々は、接触要素２４０のための互いに整列した半径方向ガイドを備え、そのような半径方向ガイドは、それぞれのディスクの円周全体に均等に分布した６つの半径方向のスロット２４によってそれぞれ形成され、接触要素がスロット２４内を延びる。第１および第２のディスク２０、２２の半径方向のスロット２４は、いずれも互いに整列している。図２ａ、図２ｂ、図２ｄ、および図２ｅも参照されたい。結果として、接触要素２４０は、半径方向のスロット２４によって案内されて、半径方向内側位置と半径方向外側位置との間の純粋な半径方向の往復移動を実行することができる。ディスク体１８は、スプライン接続部２６によって軸体１６に対して回転することがないように固定されている。

さらに、第１および第２の循環要素２０、２２は、六角形の貫通孔３６を備える支持ディスク３２を有する変位手段の変位要素を形成するアクチュエータ３０を備え、支持ディスク３２は、アクチュエータ３０の位置に六角形の外形を有している軸体１６、１８において、六角形の形状ゆえに回転はできないが、軸方向に移動可能である。さらに、アクチュエータ３０は、６つの押し要素３４を有する（とくには、図１ａおよび図２ｃを参照）。押し要素３４は、各々が第１のディスク２０の半径方向のスロット２４を通って接触要素１４の下方へと進入できるようなやり方で配置されている。押し要素３４は、接触面３８を形成する斜めのくさび面を有し、その場合、アクチュエータ３０が第２のディスク２２の方向に移動することにより、接触要素２４０は、接触面３８に沿って外側へと半径方向外側位置の方向に移動し、逆もまた然りである。このようにして、アクチュエータ３０の軸方向変位によって接触要素２４０を半径方向に変位させて、第１および第２の循環要素２、３における歯付きベルト１２の走行半径を決定することができる。関連する循環要素の軸方向、あるいは軸５または６に対する接触面３８の角度は、４５度であるが、代案の実施形態においては、さらに大きくても、さらに小さくてもよい。好ましくは、角度は、３０〜８０度の範囲内である。第１および第２の循環要素２、３のアクチュエータ３０は、軸受を介してブシュ４０に接続され、ブシュ４０のアクチュエータ３０から遠い方の自由端が、環状の油室４２に挿入される。ブシュ４０および環状の油室４２は、油室４２内の油圧によってブシュ４０の軸方向の変位、したがってアクチュエータ３０の軸方向の変位がもたらされるようなやり方で、相互にシールされている。

第１の循環要素２および第２の循環要素３の曲げ剛性を高めるために、それらの第１のディスク２０は、外周に沿って支持ベアリング４４を介してハウジング４に対して直接取り付けられている。

図３ａ〜図３ｄは、本発明による接触要素２４０の第１の好ましい実施形態を示しており、この接触要素２４０は、図１ｂおよび図２ａにも示されている。接触要素２４０は、実質的に、半径方向ガイドのスロット２４および軸方向変位手段を形成するアクチュエータ３０の押し要素３４と協働するように構成されたベース部２５０で構成される。さらに、接触要素２４０は、５つのキー状ラグ２５４によって形成される係合部材２５２を有し、各々のキー状ラグは、変速機１内の接触要素２４０の取り付け位置において軸方向に延びている。ラグ２５４が協働して、接触要素２４０の係合部材２５２を形成する。とくには図３ｂに示されるように、キー状ラグ２５４は、回転方向６６に互いに等しいピッチで設けられ、このピッチは、歯付きベルト１２の連続する歯の間のピッチと同一である。したがって、ラグは、接触要素２４０を備える変速機１の動作時に、歯付きベルト１２の連続する歯の間に確実な噛み合いの様相で入り込むことができる。ラグ２５４は、ベース部２５０の外面２６８よりも下方へと完全に引っ込んだ第１の端部位置と、図３ａ〜図３ｄに示されている湾曲した外面２６８よりも突出した第２の端部位置との間を移動可能である。ラグ２５４は、各々のラグ２５４の下方に設けられた押しばね２７２によって第２の端部位置へと押されている。したがって、接触要素２４０において、歯付きベルト１２の走行半径は、ベース部２５０の外面２６８によって決まる。

このような接触要素１４０を変速機１において使用しているとき、第１および第２の循環要素２、３が回転すると、複数のラグは、おそらくは、歯付きベルト１２の歯および接触要素１４０のラグ１５４の相互の位置に応じて、接触要素１４０と歯付きベルト１２とが最初に接触したときに歯付きベルト１２の連続する歯の間に正確に入り込み、結果として、これらのラグは第２の端部位置に位置し続けることができる。さらに、歯付きベルト１２の歯の頭部が、ベース部１５０の湾曲した外面１６８に当接する。このようにして、歯付きベルト１２の走行半径は、ベース部１５０の半径方向位置によって決定され、その場合、係合部材１５２が、ラグ１５４の形態で歯付きベルト１２の歯との確実な噛み合いの接触を達成することができる。ラグ１５４が互いに異なる位置に配置された回転方向６６の列に並べられているため、４つ以上のラグ１５４が歯付きベルト１２に確実な噛み合いにて接触することが、より高い確度で保証される。この構成において、いずれの場合も、動作時にそれぞれの循環要素２または３上の接触要素１４０のうちの少なくとも１つの接触要素１４０の間に確実な噛み合いの接触が存在する一方で、接触要素２４０を使用すると、循環要素２、３の円周のうちの歯付きベルト１２が通過する部分（すなわち、平均で円周の半分）に位置するすべての接触要素２４０が、いずれの場合も歯付きベルト１２に確実な噛み合いにて接触する。

変速機１の動作時に、循環要素２が駆動されて回転し、第２の循環要素３も歯付きベルト１２を介して回転するとき、各々の循環要素２、３の接触要素２４０、またはその少なくともラグ２４５が、歯付きベルト１２に順次に接触し、循環要素２の１回転の一部分（平均で１回転のおおむね半分）において歯付きベルト１２に接触した状態になる。次いで、接触要素２４０は、歯付きベルト１２から離れ、その後に、循環要素２がさらに回転すると、再び歯付きベルト１２に接触する。

係合部材２５２の幅、すなわち関連の循環要素２、３の軸方向における係合部材２５２の広がりは、ディスク体１８の第１のディスク２０と第２のディスク２２との間にぴったりと適合するような幅、すなわち広がりである。これは、ベース部２５０にも当てはまる。この点に関して、とくには図３ｂによる上面図を参照されたい。係合部材２５２に隣接する両側に、ベース部２５０は、半径方向のスロット２４を通過するように構成されたくびれ５６、５６’を備える。幅の広い端部５８、５８’が、第１および第２のディスク２０、２２に対して軸方向に接触要素２４０をさらに囲む。

アクチュエータ３０に面する側において、ベース部２５０の下面は、傾斜面６０を備える凹部を有し、傾斜面６０は、組み込まれた位置において、押し要素３４の接触面３８と少なくともおおむね同じ傾斜角度を形成し、半径方向のスロット２４に整列する。さらに、大部分が表面６０に凹まされて設けられ、接触面３８における低摩擦での接触要素２４０の滑らかな往復移動に貢献するローラ２６２が設けられている。

接触要素２４０をアクチュエータ３０の押し要素３４に接触した状態に保ち、高い回転速度における遠心力に起因する接触要素２４０の意図せぬ半径方向外側への移動を防止するために、接触要素２４０は、２つの小さい案内突起６４をさらに備え、これらの案内突起６４は、組み込まれた位置において、各々の押し要素３４の各側において接触面３８の付近を延びる案内溝３９に係合する。図２ｃも参照されたい。

図４ａ〜図４ｄは、本発明による変速機１などの変速機に使用することができる接触要素２４０の別の実施形態１４０を示している。すなわち、接触要素２４０を、接触要素１４０によって置き換えることができる。同様の機能を有する構成要素は、１００を足した参照番号または１００を引いた参照番号によって指し示されている。接触要素１４０のベース部１５０のうち、半径方向ガイドおよび軸方向変位手段と動作時に接触する部分は、上述したように、ベース部２５０と同様の設計であるため、接触要素２４０を接触要素１４０で置き換えることが可能である。接触要素１４０は、ベース部１５０と、ベース部１５０の湾曲した外面１６８に設けられた１２個のラグ１５４によって形成された係合部材１５２とで構成される。ラグ１５４は、とくには図４ｄに示されるように、ベース部１５０に対して半径方向ｒにのみ往復移動可能である。ラグ１５４は、３つの列にて設けられ、各列は、回転の方向で見たとき湾曲した表面１６８上で互いに隣接する４つのラグからなり、ラグ１５４の中央の列は、その両側のラグ１５４の２つの外側の列に対して半ピッチだけずらされている。とくには図４ｂを参照されたい。列のラグ１５４の間のピッチは、接触要素２４０の個々のラグ２５４の間のピッチに等しく、したがって接触要素１４０を備える変速機１の動作時に歯付きベルト１２の連続する歯の間に入り込むのに適している。

ラグ１５４は、湾曲した表面１６８に完全に引っ込んだ第１の端部位置と、ラグ１５４が湾曲した表面１６８よりも突出する第２の端部位置との間を変位可能である。とくには図４ａ、図４ｃ、および図４ｄが示すように、ラグの中央列が、第２の端部位置に位置している。ラグ１５４は、各々のラグ１５４の下方に設けられた半径方向の押しばね１７２によって、この第２の端部位置へと押されている。

このような接触要素１４０を変速機１において使用しているとき、第１および第２の循環要素２、３が回転すると、複数のラグは、おそらくは、歯付きベルト１２の歯および接触要素１４０のラグ１５４の相互の位置に応じて、接触要素１４０と歯付きベルト１２とが最初に接触したときに歯付きベルト１２の連続する歯の間に正確に入り込み、結果として、これらのラグは第２の端部位置に位置し続けることができる。さらに、歯付きベルト１２の歯の頭部が、ベース部１５０の湾曲した外面１６８に当接する。このようにして、歯付きベルト１２の走行半径は、ベース部１５０の半径方向位置によって決定され、その場合、係合部材１５２が、ラグ１５４の形態で歯付きベルト１２の歯との確実な噛み合いの接触を達成することができる。ラグ１５４が互いに異なる位置に配置された回転方向６６の列に並べられているため、４つ以上のラグ１５４が歯付きベルト１２に確実な噛み合いにて接触することが、より高い確度で保証される。この構成において、いずれの場合も、動作時にそれぞれの循環要素２または３上の接触要素１４０のうちの少なくとも１つの接触要素１４０の間に確実な噛み合いの接触が存在する。

変速機１のアクチュエータ３０の油圧による作動が、図６ａおよび図６ｂを図１ｂと組み合わせて参照して以下で説明される。上述したように、循環要素２、３の各々は、油室４２を有する。油または他の油圧媒体を油室４２へと送り込むことによって、ブシュ４０が、図１ｂに示した変速機１の図において右側へと移動する一方で、油が圧力室４２から取り除かれると、アクチュエータ３０は、図１ｂに示した図において左側へと移動する。歯付きベルト１２が循環要素２、３の周りを通過するという事実ゆえ、変速機１の動作の最中に、２つのアクチュエータ３０のうちの一方が常に一方の側へと軸方向に移動する一方で、他方のアクチュエータは、他方の側へと軸方向に移動する。すなわち、アクチュエータ３０の反対向きの軸方向変位ゆえに、歯付きベルト１２の走行半径は、一方の循環要素において大きくなり、他方の循環要素において小さくなり、結果として変速機１の変速比が変化する。

図６ａおよび図６ｂによる図式的に示された油圧システム８０は、２つの油圧出口８１を有しており、その各々が配管（図８ａには示されていない）を介して油室４２に接続される。油圧システム８０は、電気モータ８３の電気的作動（図には示されていない）によって電気モータ８３によって駆動することができる油ポンプ８２をさらに備える。油ポンプ８２は、油配管８４を介してサンプ８５に接続され、配管８６を介して弁部材８７に接続される。さらに、リザーバ８５は、調節可能な遮断弁８８および配管８９を介して同じ弁８７に接続される。弁８７を、配管８６および８９を２つの別々の動作状態において出口８１の各々へと接続できるようなやり方で駆動手段（図示せず）によって作動させることができる。すなわち、第１の動作状態において、配管８６が出口８１のうちの第１の出口８１に接続され、配管８９が他方の出口８１に接続される一方で、第２の動作状態において、出口８１との接続は逆になる。結果として、油ポンプによって油を所望の油室４２へと送り込むことができる。この場合、他方の油室は、弁部材８７を介してリザーバ８５に接続される。第３の動作状態においては、配管８６、８９と出口８１との間に接続は存在しない。弁部材８７の３つの動作状態、ならびに弁部材８７と変速機１の第１および第２の循環要素の２つの油室４２（きわめて図式的に示されている）との間の接続は、図８ｂに図式的に示されている。

油ポンプ８２を使用して、油圧をシステムに加えることができ、その結果として、変速機１の圧力室４２に圧力を発生させることができる。弁８７の動作位置に応じて、油ポンプ８２は、配管８６および一方の出口８１を介して一方の圧力室４２に油圧を発生させる。圧力室は、アクチュエータ３０および歯付きベルト１２を介して互いに結合しているため、調節可能な遮断弁８８の適切な動作によって調節される油圧が、他方の圧力室４２にも発生する。このようにして、油ポンプ８２ならびに弁８７および８８の適切な動作によって両方の圧力室４２に所望の油圧を発生させて、変速機１の変速比を調節することができる。

図５ａ〜図５ｈは、キー状ラグ２５４との類似度が大きいキー状ラグ３５４を有する接触要素３４０の形態の本発明による接触要素のさらなる好ましい実施形態を示している。ラグ３５４が協働して、接触要素３４０の接触部材３５２を形成する。

とくには図５ｂが示すように、キー状ラグ３５４は、回転方向６６に互いに等しいピッチで設けられているため、ラグ１５４および２５４と同様に、４つのラグ３５４が歯付きベルト１２の歯に確実な噛み合いにて接触することができる。各々のラグ３５４は、接続片部分３５０の外面３６８からそれほど突出していない第１の端部位置（例えば、図５ｅによる図の最も左側のラグ３５４を参照）と、ラグが湾曲した外面３６８からさらに突出し、すなわち第１の端部位置にあるときよりも大きく突出した第２の端部位置との間を、個別に移動可能である。例えば、図５ｅによる図の最も右側のラグ３５４を参照されたい。ラグ３５４は、各々のラグ３５４の下方に存在する押しばね３７２によって第２の端部位置に向かって押されている。したがって、接触要素３４０において、歯付きベルト１２の走行半径は、接続片３５０の湾曲した外面３６８によって決まる。接続片３５０は、接触要素３４０のベース部４５０に対して、それぞれの循環要素の周りの歯付きベルト１２の回転方向６６に移動可能である。接続片３５０は、第２の部分３５０ｂがねじで取り付けられる第１の部分３５０ａを有し、第２の部分が接続片３５０の外面３６８を決定する。図５ｅ、図５ｆ、および図５ｇも参照されたい。

ベース部４５０の表面４６８に、押しばねとして構成されたばね要素４７２が設けられる２つの溝４７０が設けられている。接続片３５０の底面において、２つの突起４７４が接触面４６９から下方へ突出しており、これらの突起４７４は、溝４７０へと入るようなやり方で形成されている。図５ｆおよび図５ｈも参照されたい。図５ｄおよび図５ｅが示すように、各々の接触要素３４０において、２つのばね４７２の各々が２つの突起４７４のうちの一方に対して反対向きに作用するという事実ゆえ、接続片３５０は、ばね動作によりベース部４５０に対して中立の中心位置に保持される。図５ｄが示すように、接続片３５０は、突起４７４の背後に存在する許容部４７６ゆえに、今や回転方向６６に図中の右側へと第１の端部位置まで少しだけ移動することができる。同じことが、回転方向６６における第２の終端位置までの他方の方向の移動に関して、図５ｅにも同様に当てはまる。ベース部４５０に対する接続片３５０の第１および第２の端部位置の間の移動の全自由度は、いずれの場合も接続片３５０の２つのラグ３５４の間のピッチの１．５倍にほぼ等しい。

接触要素１４０および２４０とは対照的に、接触要素３５０は、以下でさらに詳しく説明されるように、ＣＶＴ変速機の円錐形ディスク循環要素における使用に適している。しかしながら、接触要素３５０のベース部４５０を、図１ａおよび図１ｂによる変速機、すなわち２枚の平坦なディスク２０、２２を有する変速機における使用に適するように、ベース部１４０または２４０と同様に構成することも可能である。反対に、接触要素１４０および２４０のベース部を、半径方向に移動することができるラグのみを有する接触要素をＣＶＴ変速機の円錐形ディスク循環要素における係合部材として使用するために、ベース部４５０と同様に構成することも可能である。

本発明による変速機の一実施形態において、接触要素を備える循環要素、好ましくは両方の循環要素は、ＣＶＴ変速機の円錐形ディスク循環要素であり、変位手段は、円錐形ディスク循環要素の軸方向に変位可能な円錐形ディスクによって形成される。図７〜図９は、２枚の円錐形ディスク３２０、３２２をそれぞれが有する２つの円錐形ディスク循環要素３０２、３０３の組み合わせを示している。好ましくは、各々の循環要素において、２枚の円錐形ディスクのうちの一方、例えばディスク３２２は、固定された円錐形ディスク、すなわち回転および軸方向変位に関して固定された円錐形ディスク３２２であり、この例ではディスク３２０である他方のディスクは、軸方向に変位可能な円錐形ディスクである。すでに詳しく上述した接触要素３４０が使用されている。接触要素は、２つの円錐形ディスク３２０、３２２の半径方向のスロット３２４において半径方向に案内される。変位手段は、軸方向に変位可能な円錐形ディスク３２０によって形成され、軸方向に変位するときに接触要素３２４を半径方向に移動させる。そのような実施形態において、歯付きベルト１２などの歯付きベルトをやはり使用することができる。円錐形ディスク３２０、３２２と接触要素３４０との組み合わせは、ＣＶＴ変速機のシャフトに取り付けられ、ＣＶＴ変速機は、残りの部分については、圧力室の油圧動作を変位可能な円錐形ディスクと組み合わせて使用して、既知のやり方で構成される。

本発明の一態様によれば、押しベルトまたはチェーンによる既存のＣＶＴトランスミッションが、以下のステップ、すなわち
・押しベルトまたはチェーンをＣＶＴから取り除くステップと、
・２つの循環要素の円錐形ディスクを、半径方向ガイドを形成すべく好ましくは半径方向のスロットによって形成される半径方向の案内要素を備えるようなやり方で変更し、あるいは交換するステップと、
・好ましくは４〜１０個の本発明による接触要素を、それぞれの循環要素の円周に分布し、かつ各々が半径方向ガイドと協働するように、循環要素に取り付け、接触要素のベース部を、２枚の円錐形ディスクと当接するように半径方向に対して斜めの接触面を有するようなやり方で構成するステップと、
・ＣＶＴに元々備えられていた押しベルトまたはチェーンと少なくともほぼ同じ長さを有し、接触要素に面する側に等しい互いのピッチで設けられた歯などの複数の係合要素を備えている細長くて可撓な連続的な伝達要素を、循環要素の周りに通すステップと
を含むやり方で適合される。

Claims (19)

1. 第１の回転軸を中心にして回転することができる第１の循環要素と、第２の回転軸を中心にして回転することができる第２の循環要素と、前記第１の循環要素および前記第２の循環要素の両方の周りを通る細長くて可撓な連続的な伝達要素とを備えており、
   前記第１および第２の循環要素の少なくとも一方は、
   前記伝達要素に接触するように前記それぞれの循環要素の前記回転軸の周りに分布し、前記それぞれの循環要素の周りを通る前記伝達要素の走行半径を定める複数の接触要素と、
   それぞれの接触要素を半径方向内側位置と半径方向外側位置との間で半径方向に往復移動させることができる各々の接触要素のための半径方向ガイドと、
   前記接触要素を前記内側および外側位置の間で半径方向に往復移動させるための変位手段と
   を備え、
   前記伝達要素は、前記接触要素に面する側に一定のピッチで設けられた複数の係合要素を備え、
   前記接触要素の各々は、
   前記半径方向ガイドおよび前記変位手段に動作可能に接触するベース部と、
   前記ベース部に接続され、該ベース部に対して半径方向に移動することができる係合部材と
   を備え、
   前記それぞれの循環要素の前記複数の接触要素のうちの少なくとも１つの接触要素の前記係合部材は、前記伝達要素の複数の係合要素のうちの少なくとも１つの係合要素と確実な噛み合いにて接触する、変速機。
2. 前記係合部材は、前記循環要素の回転時に、該係合部材と前記伝達要素の前記複数の係合要素のうちの係合要素とが互いに接触することで、半径方向に移動できるように構成されている、請求項１に記載の変速機。
3. 前記複数の接触要素の各々の接触要素は、前記ベース部と前記係合部材との間で働いて、少なくとも該係合部材と伝達要素との間に接触が存在しないときに、該係合部材を所定の中立位置へと移動させるばね部材を備える、請求項１または２に記載の変速機。
4. 前記係合部材は、前記接触要素の前記ベース部に対して半径方向に移動可能でありかつ好ましくは前記伝達要素の前記係合要素の間のピッチと少なくとも実質的に同じ互いのピッチで配置された複数のラグ要素によって形成される、請求項１から３のいずれかに記載の変速機。
5. 前記ベース部は、前記それぞれの循環要素の周りの前記伝達要素の前記回転の方向に湾曲した外面を有し、前記ラグ要素は、第２の端部位置において、前記外面よりも半径方向に突出し、第１の端部位置において、前記外面からの半径方向の突出が前記第２の端部位置における突出よりも小さく、あるいは前記外面よりも下方へと前記ベース部内に半径方向に完全に引っ込む、請求項４に記載の変速機。
6. 前記所定の位置は、前記第２の端部位置に関係している、請求項３ならびに請求項４または５に記載の変速機。
7. 前記係合部材は、前記接触要素の前記ベース部に対して前記それぞれの循環要素の周りの前記伝達要素の前記回転の方向にも移動可能である、請求項１から６のいずれかに記載の変速機。
8. 前記接触要素は、接続片をさらに備え、前記係合部材は、半径方向に移動可能であるように前記接続片に保持され、前記接続片は、前記接触要素の前記ベース部に対して前記それぞれの循環要素の周りの前記伝達要素の前記回転の方向に移動可能であるように、前記ベース部に接続されている、請求項７に記載の変速機。
9. 前記ベース部は、前記回転の方向に湾曲した外面を有し、該外面に沿って前記接続片が前記回転の方向に移動可能である、請求項８に記載の変速機。
10. 前記接続片は、前記回転の方向に湾曲しており、前記ベース部に面する前記接続片の内面の曲率は、前記ベース部の前記外面の曲率に対応する、請求項９に記載の変速機。
11. 前記複数の接触要素の各々の接触要素は、前記ベース部と前記接続片との間で働いて、少なくとも前記係合部材と伝達要素との間に接触が存在しないときに、該接続片を所定の中立位置へと移動させるさらなるばね部材を備える、請求項８から１０のいずれかに記載の変速機。
12. 前記接続片が前記回転の方向に変位できる距離は、前記伝達要素の前記係合要素の間のピッチに少なくとも等しく、好ましくは該ピッチの１または２倍の範囲内にある、請求項１１に記載の変速機。
13. 前記接続片の前記中立位置は、前記距離の中ほどに位置する、請求項１１または１２に記載の変速機。
14. 前記循環要素は、第１のディスク要素および第２のディスク要素を備え、該第１および第２のディスク要素の各々は、それぞれ各々の接触要素のための第１および第２の半径方向のスロットを備え、該半径方向のスロットは、前記半径方向ガイドを形成し、前記複数の接触要素は、前記第１および第２のディスク要素の間に位置し、前記接触要素の各々の接触要素の前記ベース部は、該接触要素に関連する第１および第２のスロットへと延びている、請求項１から１３のいずれかに記載の変速機。
15. 前記ベース部は、前記第１のディスク要素の側に位置する前記変位手段と接触し、かつ前記第２のディスク要素に当接する軸方向の接触面をさらに備える、請求項１４に記載の変速機。
16. 前記変位手段は、くさび面を有する少なくとも１つの変位要素を備え、前記くさび面と前記接触要素とが互いに接触し、前記少なくとも１つの変位要素は、前記接触要素を前記半径方向内側位置に位置させる第１の軸方向位置と、前記接触要素を前記半径方向外側位置に位置させる第２の軸方向位置との間を、前記循環要素の前記回転軸に対して軸方向に往復移動可能であり、該軸方向の変位の際に前記接触要素は前記くさび面に沿って移動する、請求項１から１５のいずれかに記載の変速機。
17. 前記接触要素の各々は、前記ベース部に取り付けられた転がり車を備え、該転がり車は、前記変位要素の前記軸方向変位の際に前記くさび面を転がるように構成されている、請求項１６に記載の変速機。
18. 前記接触要素を備える前記循環要素は、円錐形ディスク循環要素であり、前記変位手段は、該円錐形ディスク循環要素の軸方向に変位可能な円錐形ディスクによって形成される、請求項１から１７のいずれかに記載の変速機。
19. 請求項１から１８のいずれかに記載の変速機を備える車両。

Images