JP4582634B2 - 円錐円盤巻掛け伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、駆動側の円錐円盤対と被動側の円錐円盤対とを備えた円錐円盤巻掛け伝動装置に関する。

円錐円盤巻掛け伝動装置は近年ますます乗用自動車で使用されるようになってきた。円錐円盤巻掛け伝動装置は快適性の向上ばかりでなく、燃費の向上も可能にする。円錐円盤巻掛け伝動装置の使用多様性を拡大するために、最近、そのトルク伝達能力に関する集中的な開発努力がなされている。

図５には、自体公知の円錐円盤巻掛け伝動装置の断面図の上半分が示されている。軸線Ａ−Ａを有する、円錐円盤巻掛け伝動装置の円錐円盤対の軸２は有利には、図示されていない固定円盤と一体的に形成されている。固定円盤から間隔を置いて、軸２に相対回動不能に、ただし軸方向では摺動可能に、可動円盤６と呼ばれる円錐円盤が配置されている。可動円盤６の背面から間隔を置いて、軸２に剛性的に支持リング８が結合されている。支持リング８の、半径方向中央の領域に、軸方向で方向付けられた円筒状のリング壁１０が円錐円盤６に向かって張り出している。可動円盤６の背面の、半径方向外側の領域に、リングポット状の壁部分１２が当て付けられているか、またはこれに固定されており、壁部分１２は半径方向内側と外側とに、軸方向で延びる円筒状のリング壁１４，１６を有している。内側のリング壁１４はシールされながらリング壁１０とすべり接触し、外側のリング壁１６はシールされながら支持リング８の外周とすべり接触する。このようにして、軸２と、円錐円盤と、リング壁１０，１４との間に、内側の圧力チャンバ２２が形成されており、リング壁１０，１４，１６と、壁部分１２の底部２４と、支持リング８との間に、外側の圧力チャンバ２６が形成されている。

内側の圧力チャンバ２２の圧力媒体供給は、軸２内に形成された軸方向の流路を介して実施される。流路は軸２の、半径方向の流路２８を介して室３０に開口する。室３０は軸２と可動円盤６との間に形成されており、可動円盤６内に形成された流路３２を介して圧力チャンバ２２に接続されている。室３０の、軸方向の長さは、可動円盤６の全作動ストロークにわたって、流路２８と流路３２との間の圧力媒体接続が存在するようになっている。有利には、室３０は直接、詳細には図示されていないスプラインに隣接している。スプラインを介して、可動円盤６と軸２との間の、相対回動不能であって、軸方向では摺動可能な結合が行われる。

外側の圧力チャンバ２６は、支持リング８内に形成された通路３４と、リング通路３６と、軸２内に形成された半径方向の流路３８とを介して、軸２の、軸方向の流路に接続される。この軸方向の流路は、流路２８に接続されている軸方向の流路とは別個のものである。

両圧力チャンバ２２，２６はこのようにして互いに無関係に圧力媒体で負荷されることができる。その結果、可動円盤６は図示されていない固定円盤に向かって摺動させられることができる。

リング壁１６と、リング壁１６を延長したフード４２と、支持リング８の背面との間に、遠心油チャンバ４０が形成されている。遠心油チャンバ４０は自体公知の形式で、チャンバ２２，２６内に作用する圧力に対する回転数影響を補償するために役立つ。

内側の圧力チャンバ２２の圧力媒体供給に関する問題点は、可動円盤６の、横方向孔として形成される流路３２もしくは室３０が、図１で見て左方向で、図示されていない固定円盤に向かって、唯一のシールギャップによって封止されているにすぎない点にある。このシールギャップは軸２の外周と円錐円盤６の内周との間に形成されている。このことは実際の使用において、特に圧力チャンバ２２内の圧力が高い場合に、比較的高い漏れ損失につながる。

これを防止するために、構造に若干手が加えられる。図６には、改変された円錐円盤巻掛け伝動装置の円錐円盤対の軸方向断面図が示されている。図６には付加的に、有利には軸２と一体的に形成された固定円盤４が示されている。見通しのために、図６では、これから説明する改変に関して重要な領域にのみ、符号を付与した。

図５とは異なり、図６に示した実施形態では、半径方向内側の圧力チャンバ２２が、可動円盤６の首４４の始端領域で可動円盤６内に形成された半径方向の流路３２を介して供給されるのではなく、可動円盤６の首４４の、支持リング８側の端部領域に、全体的に半径方向で延びる溝４６が設けられており、その際の幾何学的な対応配置関係は、可動円盤６が図１で見て完全に右方向に摺動させられたときに、溝４６が、軸２の、全体的に半径方向で延びる流路４８にオーバーラップするようになっている。その結果、常時圧力媒体接続が、軸の、軸方向の流路５０と、圧力チャンバ２２との間に存在している。

図６の抜粋図Ｃには、溝４６が首４４の端面に、単純で真っ直ぐな溝として形成されている実施形態が示されている。この溝は既に円錐円盤６の半製品時に鍛造またはフライス削りにより成形されていることができる。

下側の部分図面Ｄには、溝４６の、改変された実施形態が示されている。この実施形態では、溝が角溝として形成されており、溝の深さは、流動媒体の通過を保証するために、半径方向内側で、直接可動円盤もしくは該可動円盤の首の直径に沿ってのみ大きく、溝は外方に向かって、減じられた深さを備えて形成されている。これにより、材料の負荷は減じられる。

図６に示した実施形態では、図５に示した実施形態に対して、両円錐円盤４，６間の中間スペースに向かっての漏れギャップ損失の発生が僅かになる。それというのも、直接見て取ることができるように、流動が通過せねばならない軸方向のギャップ長さが比較的大きいからである。

伝達可能なトルクが例えば３５０Ｎｍを超える場合に発生するような、可動円盤６の、より高い機械的な負荷時に、上記実施形態は漏れ損失および機械的な変形および負荷に基づいてもはや満足に作動しない。

本発明の課題は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、駆動側の円錐円盤対と被動側の円錐円盤対とを備えた円錐円盤巻掛け伝動装置を改良して、軸に直接隣接する圧力チャンバが、極めて高い、固定円盤により伝達されるトルク時においても、申し分なく作動するようにすると共に、軸から円錐円盤対の圧力シリンダへの油供給を、構成部分負荷を同時に減じながら、特に極低温時にも保証することができるようにすることである。

上記課題は、駆動側の円錐円盤対と被動側の円錐円盤対とを備えた円錐円盤巻掛け伝動装置であって、円錐円盤対がその都度１つの軸に配置されており、軸と一体的にまたは複数部分から形成された固定円盤と、軸に相対回動不能に、ただし軸方向では摺動可能に結合された可動円盤と、可動円盤の背面から間隔を置いて軸に軸方向で摺動不能に固定された支持リングと、少なくとも１つの、軸方向で支持リングと可動円盤の背面との間に形成された圧力チャンバとが設けられており、該圧力チャンバに、軸内に形成されていて軸の周面に開口する流路を介して、液圧媒体が供給され、該液圧媒体の圧力が可動円盤の摺動のために変更可能である形式のものにおいて、可動円盤の、軸に沿って案内される内面の端部領域が、固定円盤からの最大の離間時に、流路の開口上に達し、流路と圧力チャンバとの間の液圧媒体接続が実質的に、可動円盤の内面と軸の外面との間の漏れギャップを介して実施されることにより解決される。

有利には、可動円盤が支持リングに向かって、端部領域で終わっている首を備えて形成されている。これにより、可動円盤を軸に支持する大きな支持長さが達成されるので、可動円盤に対して、円錐円盤巻掛け伝動装置の巻掛け手段によりここで働く力の結果として加えられる傾動モーメントが受容されることができる。

有利には、端部領域が、円錐円盤から加わる傾動モーメントの結果として、楕円形に変形する。この楕円変形により、圧力媒体供給を実施する漏れギャップの形成が促される。

有利には、流路の開口の、支持リング寄りの側または開口全体が凹められている。

円錐円盤対の有利な構成では、可動円盤の、軸の外面寄りおよび支持リング寄りの端部に、面取り部が設けられている。

有利には、面取り部の傾きが２°〜１０°である。

有利には、面取り部の傾きが外側に向かって、すなわち支持リングに向かって増大する。

有利には、長さが０．５ｍｍ〜５ｍｍである。

別の有利な構成では、面取り部が丸み付け部として構成されており、該丸み付け部が接線方向でまたは折れ目を備えて、可動円盤の円筒状の内面に移行している。

本発明の別の有利な構成では、軸が有利には、支持リングの座にかけての先細部の直接的な近傍に、少なくとも１つの、面取り部または丸み付け部の形の凹みを備えた半径方向の通過孔を有しており、同時に支持リングが、円錐円盤と支持リングとが当接する箇所で、環状に延在する溝を有している。択一的に、この溝は段付けされた支持リングに設けられることができる。これにより、強度面で危険な箇所の緩和が生じる。さらに、円錐円盤の、手間のかかる高価な後処理が省略される。

さらに有利には、円錐円盤の首端部に、環状に延在する切欠き、有利には面取り部または湾曲の形の切欠きが存在している。組立可能性はこれにより明らかに簡単化される。それというのも、軸孔および円錐円盤の油溝の対応配置が省略されるからである。円錐円盤内の、環状に延在する切欠きは既に半製品製作時に設けられることができる。このことはかなりのコスト節減につながる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施例につき詳説する。
図１：円錐円盤巻掛け伝動装置の円錐円盤対の、上半分の軸方向断面図である。
図２：図１の拡大された詳細図である。
図３：図１の実施形態の詳細図である。
図４：図１の、改変された実施形態の詳細図である。
図５：既述した公知の円錐円盤巻掛け伝動装置の一部の、半分の軸方向断面図である。
図６：図５に対して改変された構成を備えた円錐円盤対の軸方向断面図である。
図７：円錐円盤対の別の実施形態を示す図であって、対称軸線の上側には、引き戻された位置が示されており、対称軸線の下側には、押し込まれた位置が示されている。
図８：通路の、相応に形成された開口を示す、図７の抜粋図Ｘである。
図９：段付けされた支持リングを示す、図７の抜粋図Ｘである。

図１では、図５と同じ符号が使用されているので、既述の範囲についての再度の説明は省略する。

図５に示した実施形態とは異なり、軸２に設けられた軸方向の流路５０を、半径方向内側の圧力チャンバ２２に接続する、軸２に設けられた全体的に半径方向の流路２８は、可動円盤６が図１で見て完全に右側に移動したときに、全体的に半径方向の流路２８の開口５２が可動円盤６の首４４の端部領域により乗り越えられる、つまり覆われるように配置されている。可動円盤６、ひいては首４４が軸２に対して相対的に軸方向で摺動可能であるので、必然的に、可動円盤６および首４４の、軸２の外面に沿って案内される内面、例えば首４４の、軸方向で延びる内面５４と、軸２の外面との間に、約５０μｍまでの遊びが存在する。この原理的に存在する遊びに加えて、可動円盤６に対して、図示されていない巻掛け手段の圧着力の結果として傾動モーメントが作用すると、特に首４４の右側の端部の、軽微な楕円変形が生じる。傾動もしくは楕円変形時に部分的に拡大される、首４４と軸２との間で必然的に存在するリングギャップは、流路２８と首４４もしくは可動円盤６との間のギャップ接続が、流路２８をその開口５２と、形成されるギャップのギャップ横断面とを介して圧力室２２に接続し、圧力チャンバ２２の圧力負荷を可能にするのに十分であるようになっている。実際の運転時に、満足のいく実験結果が得られた。ただし、圧力チャンバ２２内の増圧は、軸方向の流路５０内の増圧に比べて、例えば数１００ｍｓオーダの遅延を有する。

抜粋図Ｅには、図１に示した実施形態の有利な構成の詳細が示されている。これにより、圧力チャンバ２２と流路２８との間に存在するギャップ横断面は、増圧の遅延を減じるために拡大されている。

軸２の、一般に単純な半径方向の孔または半径方向に対して傾いて方向付けられた孔として形成されている流路２８は、可動円盤６に面した側に、皿もみされた凹み６０を有している。凹み６０は液圧媒体のためのギャップ通過横断面を、抜粋図Ｅから直接見て取れるように拡大する。このことは特に、可動円盤６もしくはその首４４の、右側の端部に、可動円盤６の傾動時のエッジ圧を回避するために形成されている、軽微な面取り部６２もしくは斜面との関連で該当する。そのような面取り部６２の、軸方向に対して相対的な傾きは例えば約２°のオーダにある。さらに、抜粋図Ｅから判るように、凹み６０は右側で、軸方向で見てほぼ、首４４の、半径方向の端面が完全に右方向に摺動させられた位置に相当する領域で終わっている。面取り部６０が流路２８の軸線と相俟って形成する角度αは有利には約４５°である。面取り部６０は軸２の、支持リング８（図１）が当て付けられているステップから間隔ａを置いて終わっている。その際、支持リング８は可動円盤６のためのストッパを形成する。寸法ａは例えば約０．４ｍｍである。図２の抜粋図Ｆには、矢印Ｆ′の方向で見た流路２８の開口５２の平面図が示されている。

図３には、首４４の端部領域の構成の詳細が示されている。

可動円盤６の首４４の端部に、面取り部６４が形成されている。面取り部６４は第１の領域６６で約２°の傾き（角度Ｘ）を有しており、その後、軸線Ａ−Ａ（図１）に対して、１０°までのより大きな角度Ｚで傾斜している。

寸法Ａ、すなわち面取り部６４の始端と首４４の端部との間の間隔は約２．５ｍｍである。寸法Ｂ、すなわち第２の領域の始端と首４４の端部との間の間隔は約１．５ｍｍである。

図４には、図３に対して改変された実施形態が示されている。この実施形態では、面取り部６４が丸み付けられて、例えば半径Ｒを備えた円弧の形で形成されている。この円弧は首４４の、軸方向の端部から約３ｍｍの間隔Ａを置いて開始し、接線方向でまたは折れ目を有して、首４４の、軸平行の円筒状の内面へと移行する。

図７には、円錐円盤対および支持リング８もしくは円筒状のリング壁１６の、別の構造的な実施形態が示されている。この構成では、円錐円盤がそれぞれ分割されている。それにより、円錐円盤はその都度円盤６自体と円盤支持体６ａとから成っており、両者は有利には互いに螺設されている。この構造的な構成が有する利点は、円盤６の磨耗が明らかになると、円盤６が簡単に円盤支持体６ａから解離され、新しい円盤６に交換され得るという点にある。

図８の抜粋図Ｘには、流路２８の開口５２の別の解決策が示されている。この開口５２には、図１と同様にこの事例でも、凹みまたは面取り部６０が設けられている。可動円盤支持体６ａの端部が支持リング８と共に、流路２８とのコンタクト領域に、半径方向通路７０を画成しているので、圧力媒体は流路２８から、両面取り部６０，６２により形成される小さな中間室及び半径方向通路７０及び軸方向溝７１を介して圧力チャンバ２２に流入することができる。

圧力媒体の案内の別の可能性は図９の抜粋図Ｘに示した構造的な構成から見て取れる。この場合、支持リング８は流路２８に覆い被さるように段付けされている。これにより、圧力媒体が流路２８から直接半径方向通路７０及び軸方向溝７１を介して圧力チャンバ２２に到達し得ることが保証されている。流入横断面を拡大するために、もしくは圧力媒体の流動特性を改善するために、可動円盤支持体６ａの、軸２とのコンタクト領域に、面取り部６２が設けられている。

上記の特徴により、全ての運転状態で、内側の圧力チャンバ２２に圧力媒体を供給する十分なギャップ横断面が提供されるようになる。

上記の特徴は個別的にも種々異なる組み合わせでも使用されることができる。

本発明は図１または図７に示した圧力チャンバの配置を備えた円錐円盤巻掛け伝動装置に限定されるものではない。本発明は特に、可動円盤の背面に設けられた、軸に直接隣接する圧力チャンバが軸を通して圧力媒体を供給されるようになっている、あらゆる種類の圧力チャンバのために、例えば唯一の圧力チャンバを備えた配置またはタンデム構造の自体公知の圧力チャンバ配置を備えた配置のために適している。

本出願で提出した特許請求の範囲の請求項は記述提案であって、別の請求項の申請を断念するものではない。本出願人は明細書および／または図面に開示されているに過ぎない別の特徴組み合わせについて特許を申請する権利を留保する。

従属請求項に用いた引用は、各従属請求項の特徴による独立請求項の対象の別の構成を意味し、引用した従属請求項の特徴の組み合わせのための独立した対象保護を得ることを断念することを意味するものではない。

従属請求項の対象は優先権主張日の時点での公知先行技術に関して独立した固有の発明を成し得るので、本出願人はこれらの従属請求項の対象を独立請求項の対象とすることを留保する。さらに、これらの従属請求項の対象は、先行する従属請求項の対象とは別個の独立した構成を有する独立した発明をも含んでいる場合がある。

本発明は明細書に記載した実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明の枠内で数多くの変化と変更とが可能であり、特に明細書全般および実施例ならびに請求の範囲に記述されかつ図面に示された特徴もしくは部材または方法段階と関連した個々の特徴の組み合わせまたは変更により、当業者にとって課題解決に関して推察可能であり、かつ組み合わされた特徴によって新しい対象または新しい方法段階もしくは方法段階順序をもたらすようなヴァリエーション、部材および組み合わせおよび／または材料が、製造法、試験法および作業法に関しても考えられる。

円錐円盤巻掛け伝動装置の円錐円盤対の、上半分の軸方向断面図である。

図１の拡大された詳細図である。

図１の実施形態の詳細図である。

図１の、改変された実施形態の詳細図である。

公知の円錐円盤巻掛け伝動装置の一部の、半分の軸方向断面図である。

図５に対して改変された構成を備えた円錐円盤対の軸方向断面図である。

円錐円盤対の別の実施形態を示す図であって、対称軸線の上側には、引き戻された位置が示されており、対称軸線の下側には、押し込まれた位置が示されている。

通路の、相応に形成された開口を示す、図７の抜粋図Ｘである。

段付けされた支持リングを示す、図７の抜粋図Ｘである。

Claims (16)

1. 駆動側の円錐円盤対と被動側の円錐円盤対とを備えた円錐円盤巻掛け伝動装置であって、円錐円盤対がそれぞれ１つの軸（２）に配置されており、
   前記軸（２）と一体的にまたは複数部分から形成された固定円盤（４）と、
   前記軸（２）に相対回動不能に、ただし軸方向では摺動可能に結合された可動円盤（６）と、
   前記可動円盤（６）の背面から間隔を置いて前記軸（２）に軸方向で摺動不能に固定された支持リング（８）と、
   少なくとも１つの、軸方向で前記支持リング（８）と前記可動円盤（６）の背面との間に形成された圧力チャンバ（２２）とが設けられており、該圧力チャンバ（２２）に、単数または複数の、前記軸（２）内に形成されていて軸（２）の周面に開口する流路（２８）を介して、液圧媒体が供給され、該液圧媒体の圧力が前記可動円盤（６）の摺動のために変更可能である形式のものにおいて、
   前記可動円盤（６）の、前記軸（２）に沿って案内される内面（５４）の端部領域が、前記固定円盤（４）からの最大の離間時に、前記流路（２８）の開口（５２）上に達し、前記流路（２８）と前記圧力チャンバ（２２）との間の液圧媒体接続が、前記可動円盤（６）の内面（５４）と前記軸（２）の外面との間の漏れギャップを介して実施され、かつ
   前記可動円盤（６）の、前記軸（２）の外面寄りおよび前記支持リング（８）寄りの端部に、前記漏れギャップを拡大する面取り部（６４）が設けられていることを特徴とする円錐円盤巻掛け伝動装置。
2. 前記可動円盤（６）が前記支持リング（８）に向かって、前記端部領域で終わっている首（４４）を備えて形成されている、請求項１記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
3. 前記端部領域が、前記可動円盤（６）から加わる傾動モーメントの結果として、半径方向で変位し、ひいては部分周囲で、半径方向のギャップが前記内面（５４）と前記軸（２）との間に生じる、請求項１または２記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
4. 前記端部領域が、前記可動円盤（６）から加わる傾動モーメントの結果として、楕円形に変形する、請求項１または２記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
5. 前記端部領域が、前記可動円盤（６）から加わる傾動モーメントの結果として、部分周囲において軸方向で前記支持リング（８）から持ち上がる、請求項１または２記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
6. 前記軸（２）の外面を形成する外壁が、前記流路（２８）の流動横断面を拡大するように、前記開口（５２）に沿って少なくとも部分的に切り欠かれている、請求項１から５までのいずれか１項記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
7. 前記面取り部（６４）の傾きが２°〜１０°である、請求項１から６までのいずれか１項記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
8. 前記面取り部（６４）の長さが０．５ｍｍ〜５ｍｍである、請求項１から７までのいずれか１項記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
9. 前記面取り部（６４）の傾きが軸方向で外側に向かって増大する、請求項１から８までのいずれか１項記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
10. より急傾斜の面取り部（６８）の長さが、面取り部（６４）全体の長さの２０％〜８０％である、請求項９記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
11. 前記面取り部（６４）が、前記漏れギャップを拡大させるように、円弧状に形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
12. 前記円弧の半径が５ｍｍ〜５０ｍｍである、請求項１１記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
13. 前記円弧の、軸方向の長さが１ｍｍ〜８ｍｍである、請求項１１または１２記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
14. 前記円弧が接線方向で前記可動円盤（６）の円筒状の内面へ移行する、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
15. 前記円弧から前記可動円盤（６）の円筒状の内面への移行部が折れ目を有する、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。
16. 前記可動円盤（６）が可動円盤支持体（６ａ）を有しており、前記支持リング（８）が、前記可動円盤支持体（６ａ）と前記支持リング（８）とが当接する側で、段付けされており、かつ環状に延在する溝を有している、請求項１から１５までのいずれか１項記載の円錐円盤巻掛け伝動装置。

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