JP3792199B2 - ベルト式駆動リングｃｖｔ連結器 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、駆動プーリから従動プーリへの動力伝達に用いられるベルト式駆動リングＣＶＴ連結器に関する。
【０００２】
（発明の背景）
自動車、自動二輪車などに用いられるギア式変速機は、従来よく知られている。燃料効率を向上する目的では、無段変速機、すなわちＣＶＴが好ましい。無段変速機に用いられる様々なタイプのベルトが開発されている。
【０００３】
一般に、ＣＶＴベルトは通常のＶベルトに似た外観を有する。特に、上部で幅が広く、底部で幅が狭く、角張った溝を形成するプーリのシーブの間に嵌るようにデザインされている。ベルトが掛けられるプーリは、移動可能なシーブと固定されたシーブとを備え、両者は切頭円錐形状をなす。一般に、一方のシーブは他方が固定された状態で移動する。
【０００４】
他方に対して一方のシーブを相対的に移動することは、ベルトが駆動される範囲においてプーリの有効径Φを効果的に変化させる。従って、ベルトの速度は、プーリの有効径の関数であり、それは同様にシーブ同士の相対的な軸方向の位置の関数である。一般に、駆動プーリと従動プーリの２つがＣＶＴ変速機内に存在する。
【０００５】
従来技術によるＣＶＴベルトは可撓性を有するが、それぞれ他の伝動ベルトにはない特性も備える。例えば、ベルトは横方向の剛性を備える必要がある。これは、特定の有効径においてベルトがプーリシーブの間で押しつぶされることなく走行することを可能にする。その結果、それぞれのＣＶＴベルトシステムは、直径が変更可能なプーリの周囲に掛けられるベルトを有する。
【０００６】
可撓性を有するＣＶＴベルトに代わるものとしては駆動リングがある。駆動リングは、丈夫なプラスチックあるいは金属から成り、プーリ内にて掛けられる。そして、可撓性ベルトは、リングの回りに掛けられる。プーリシーブの移動により、リングの回転軸は、対応するプーリの回転軸に対して偏心的に移動する。
【０００７】
プーリとベルトの間の従来の関係に関しては、ドノウスキ(Donowski)の米国特許第５，７０９，６２４号が可変径プーリについて開示する。単一の駆動リングがプーリのシーブの間で走行する。可撓性ベルトは、プーリを介して駆動リングの上を走行する。シーブがお互いに対して相対的に移動すると、プーリの有効径が変化する。駆動リングがシーブ間の横方向の力、すなわち圧縮力を受けるので、ベルトはこれらの力を受容するように設計される必要はない。しかしながら、ドノウスキの装置は、内燃機関の補機駆動機構の一部として用いられる単一の駆動リングのみを備える。駆動リングの回転軸をシーブ部材の回転軸に対して少なくとも実質的に平行に維持するために安定部材も必要とされる。ドノウスキの装置はＣＶＴ変速機に用いるのには適していない。
【０００８】
また、無段変速機について開示する従来技術の代表は、クラーク(Clark)の米国特許第４，８７５，８９４号である。変速機は入力及び出力シャフトを備え、各シャフトは組立て品としての回転円盤を有する。回転円盤は各々、連続的に可変な径を持つ円形に形成された接触パッドを備える。２つの回転円盤は連結機構、例えば剛性を有する連結リングにより接続されている。動力の伝達は、このリングの回転を通して各プーリの間で行われる。この装置は、２つの回転円盤に剛性を有するリングが接触することを要する代わりに、動力伝達に可撓性ベルトを用いる選択肢を与えない。このことは、概ねプーリの最大外寸法により規定される四角形あるいは円形の空間に、装置が占める空間を拡大する。
【０００９】
駆動リングは、ＣＶＴ連結器に用いられていない。一般に、可撓性ＣＶＴベルトは、作動時の熱や摩擦により悪影響を受ける。さらに、ＣＶＴベルトは、一般に補機駆動に用いられる動力伝達ベルトよりも高価である。その結果、ＣＶＴベルトを用いることが出来ない場合、より安価なＶベルトの代わりのベルトに類似するものにより置き換えられる必要がある。
【００１０】
必要とされているのは、駆動リングを備えるベルト式駆動リングＣＶＴ連結器である。必要とされているのは、駆動リング間に掛け回された無端ベルトを備えるベルト式駆動リングＣＶＴ連結器である。必要とされているのは、駆動リングを所定の空間的な配置に固定するためのフレームを備えたベルト式駆動リング連結器である。本発明は、これらの要求に合致する。
【００１１】
（発明の概要）
本発明の第１の目的は、駆動リングを備えるベルト式駆動リングＣＶＴ連結器を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、駆動リングの間に掛け回される無端ベルトを備えるベルト式駆動リングＣＶＴ連結器を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、駆動リングを所定の空間的な配置に固定するためのフレームを備えるベルト式駆動リング連結器を提供することである。
【００１４】
本発明のその他の目的は、本発明の以下の説明と図面とに基づいて、指摘あるいは明確にされる。
【００１５】
本発明は、ベルト式駆動リング連結器を含む。１対の駆動リングは、フレームの各端部に回転自在に接続される。フレームは、駆動リング同士の空間的な位置関係をコントロールし、連結器の作動時におけるリングの相対的移動を防ぎ、その結果、摩擦熱を減らして動力伝達を増加し、連結器を長寿命化させる。駆動リングは、金属製、あるいは非金属製であり、従来技術である弾性体によるベルトに比べて耐摩耗性に優れ、そのためベルト寿命を長期化する。ベルトは駆動リングの回りに掛けられる。ベルトは、これまでの技術により入手可能ないかなるものであっても良いため、ユーザにとって連結器のコストは軽減される。フレームは、駆動リング同士を所定の配置でがプーリシーブの間に保持する。駆動プーリ上の駆動リングは、ＣＶＴ駆動プーリシーブ側面に接する摩擦接触を通して、駆動プーリと同じ方向に回転する。従動プーリ側の駆動リングは、ベルトにより機械的に連結されているため、駆動プーリ上の駆動リングと同じ方向に回転する。従動駆動リングは、従動プーリシーブの側面と摩擦接触し、それにより、従動プーリを駆動する。リングがベルトではなくシーブ側面に接触することから、連結器の摩擦摩耗は、大幅に軽減される。有効径、すなわち各プーリの半径は、プーリシーブの移動により調整される。プーリシーブの移動により、各駆動リングの回転軸は、それぞれに対応するプーリの回転軸に対して偏心的に移動する。駆動リング同士が機械的に連結されていることから、駆動リングはフレームとともにユニットとして、プーリシーブの移動に対応して移動し、それによって、変速機の有効ギア比を変更する。
【００１６】
本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明文とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
【００１７】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１は本発明の連結器の斜視図である。ベルト式駆動リングＣＶＴ連結器は、駆動リング１０、１１を備える。フレーム１５は、各端部に穴１６、１７を有する。ベアリング１８、１９は、穴１６、１７にそれぞれ取付けられる。リングすなわちリングギヤ１０、１１はフレーム１５のベアリング１８、１９に回転自在に取付けられる。当業者が理解できるように、フレーム１５は、リングギヤ１０、１１が適当な位置関係となるようにベアリング１８、１９を適当な位置関係に保持する。リング１０、１１はそれぞれ回転面を有し、それらは同じ面上にある。ベアリング１８、１９は、この分野において知られている適用できるどのようなタイプであっても良く、ボールベアリング、ニードルベアリング、またはスリーブベアリングを含むが、これらに限定されない。
【００１８】
ベルト２１、２２はリング１０、１１の外面に掛け回される。ベルト２１、２２はそれぞれ隣り合わせで、リング１０からリング１１へと走行する。ベルトは、この分野において入手可能ないかなるものであっても良い。好ましい実施形態では、それらは歯付き形状あるいはコグ形状を有している。それらはまた、ユーザの必要性に応じて、長手方向に走るリブあるいはＶベルト形状を有しても良い。さらに、好ましい実施形態においてはベルトはフレーム１５の両側に示されている。別の実施形態においては、それぞれのリング１０、１１の中心面の軸は、フレームの主な軸と一致せず、フレームの中心線の片側に偏って配置されるようにリング１０、１１はフレーム１５に連結される。このため、ベルトすなわち単一のベルトは、フレームの片側において回転し得る。この方法によりリングをフレームの片側に設置することは、ユーザにＣＶＴ変速機ケースの様々な形状の選択を可能にする。
【００１９】
図２は、２つのプーリ間にある本発明の断面図である。本発明の機械装置は、駆動プーリ１００と従動プーリ２００の間に設けられた状態で示されている。プーリシーブ１０１、１０２は、プーリシーブ間の距離を広げるあるいは狭めるようにそれぞれ軸Ｍ１、軸Ｍ１’に沿って移動する。プーリシーブ２０１、２０２は、プーリシーブ間の距離を広げるあるいは狭めるようにそれぞれ軸Ｍ２、軸Ｍ２’に沿って移動する。図２に示されるように、軸Ｍ１と軸Ｍ１’は平行ではない。軸Ｍ２と軸Ｍ２’も平行ではない。これらの軸は、所定の角度で互いにわずかに傾いている。これは、プーリが、大きいギャップのアンダードライブ状態から小さいギャップのオーバードライブ状態に移る時、図２に示され以下により詳しく述べるのとは反対側のシーブの側面に、リング１０、１１が、接触するかもしれないことによる。図２に示すように、それぞれのシーブの回転軸を相方の軸とわずかに傾けることにより、シーブ同士の間にある内側のシーブ間の間隔を広げる。このことは、オーバードライブ状態において、リング１０あるいは１１が、各々のシーブの内側との接触することを防ぐ。ＣＶＴのプーリシーブの移動は、この分野において知られている方法により達成される。
【００２０】
作動時にプーリ１００はＲ１方向に回転し、プーリ２００はＲ２方向に回転する。プーリ１００の回転軸は、穴１６を通って突出する。プーリ２００の回転軸は、穴１７を通って突出する。リング１０の面３３、面３４はそれぞれシーブ面１０３、シーブ表面１０５に接触領域１１０、接触領域１１１において支えられる(図３、４、９参照)。リング１１の面３１、面３２はそれぞれシーブ表面１０４、シーブ表面１０６に接触領域２１０、接触領域２１１において支えられる(図３、４、９参照)。
【００２１】
これらの接触は、リング１０をプーリ１００と共にＲ３方向に回転させる。リング１０が回転すると、ベルト２１、２２はリング１１をＲ４方向に回転させ、これはプーリ２００をリング１１による駆動に従って共にＲ２方向に回転させる。ベルト式駆動リングＣＶＴ連結器のそれぞれのリングの有効半径は、シーブ部の相対的な位置関係により定められるということが、この分野において知られている。所与のプーリのシーブ部同士が近づく方向に移動すると、リングギヤの回転軸がプーリの回転軸に向けて移動させられるに従って、有効半径は大きくなる。反対に、シーブ部同士が離れる方向に移動すると、リングギヤの回転軸がプーリの回転軸から離れるように移動させられるに従って、有効半径は小さくなる。
【００２２】
図３は、駆動リング連結器の側立面図である。ベアリング面３２はシーブ表面１０５に接触する（図２参照）。ベアリング面３４はシーブ表面１０６に接触する。
【００２３】
図４は、駆動リング連結器の側立面図である。
【００２４】
図５は、ベアリングフレームの斜視図である。フレーム１５は、フレームの各端部に穴１６、１７を有する。ベアリング１８、１９は、穴１６、１７にそれぞれ取付けられる。リング１０、１１はそれぞれベアリング１８、１９に押圧されて嵌め込まれる。各リング１０、１１は、ベルトの形状と協働する形状を有する（図示せず）。図５では、リング１０、１１は歯付きの形状で示されるが、この分野において知られているいかなる形状であっても適用可能である。ベアリング１８、１９は各リング１０、１１を機械的に保持し、フレーム１５に対して適正に配置する。
【００２５】
図６は、ベアリングフレームとリングの側立面図である。図７は、ベアリングフレームとリングの側面図である。図８は、リングとベアリングの斜視図である。ベルト２１、２２およびフレーム１５は示されていない。
【００２６】
図９は、リングの斜視図である。相対するリング１０の面３３、３４は互いに対して角度α傾いている。角度αの頂点は、実質的にリング１０の回転軸上に合わせられる。相対するリング１１の面３１、３２（図示せず）もまた、互いに対して角度α傾いている。角度αは、リングが駆動されるプーリシーブの内側表面同士の間の狭角の値の１／２に実質的に等しい。そのため、αは、ある特定のプーリの物理的特徴に適応するように特化されているであろう。この図はリング１０、１１に特有なものである。勿論当業者は、リングが作動するプーリの狭角によって、各リングごとに角度αは異なっても良いことを理解できる。面１０１は、リング１０を取り囲む。図８に示されるようにベアリングは、面１０１上に着座される。面３１、３２、３３、３４は、好ましい実施形態では、非金属製の摩耗性素材から成る。勿論、面３１、３２、３３、３４は、摩耗素材金属素材であっても良い。
【００２７】
図１０は、一組のプーリ上の連結器の横断面図である。連結器は、プーリ１００と２００の間に示されている。
【００２８】
ここでは、本発明の一形態についてのみ説明がなされたが、ここで説明された本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、その構造と部材相互の関係を様々に変形できることは当業者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の連結器の斜視図である。
【図２】 ２つのプーリ間における本発明の横断面図である。
【図３】 駆動リング連結器の側立面図である。
【図４】 駆動リング連結器の側立面図である。
【図５】 ベアリングフレームの斜視図である。
【図６】 ベアリングフレームとリングの側立面図である。
【図７】 ベアリングフレームとリングの側面図である。
【図８】 リングとベアリングの斜視図である。
【図９】 リングの斜視図である。
【図１０】 一組のプーリ上の連結器の横断面図である。

Claims (10)

1. フレームと、前記フレームに回転自在に取付けられ、第１および第２のプーリに協働的に係合するためのベアリング面を有する第１および第２回転部材と、前記第１および前記第２回転部材の間に掛け回され、前記第１および前記第２回転部材の外側表面に装着される少なくとも一つの無端ベルト部材とを備え、前記回転部材各々の前記ベアリング面が、前記第１および前記第２のプーリの軸が互いに傾くように、傾いていることを特徴とするベルト式駆動リングＣＶＴ連結器。
2. 前記第１および第２回転部材各々の厚さ方向の中心面が互いに実質的に同一平面内にあることを特徴とする請求項１に記載の連結器。
3. 前記第１および第２回転部材各々の厚さ方向の中心面と前記フレームの厚さ方向の中心面とがそれぞれ実質的に同一平面内にあることを特徴とする請求項２に記載の連結器。
4. 前記ベアリング面が、前記第１および第２回転部材各々の回転面に関して相対することを特徴とする請求項２に記載の連結器。
5. 前記第１および前記第２回転部材の前記外側表面が、前記無端ベルト部材に協働的に係合する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の連結器。
6. 前記フレームに前記第１および前記第２回転部材の各々を回転自在に取付けるためのベアリングをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の連結器。
7. 前記第１および前記第２回転部材の外部表面の周りに掛けまわされ、前記第１および第２の回転部材の間に掛け回される複数の無端ベルト部材をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の連結器。
8. 前記フレームが前記第１および前記第２回転部材を弾発的に付勢して引き離すことにより、前記無端ベルト部材における張力が維持されることを特徴とする請求項１に記載の連結器。
9. 前記ベアリング面が、非金属素材から成ることを特徴とする請求項１に記載の連結器。
10. 前記形状が歯付形状を有することを特徴とする請求項５に記載の連結器。

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