JP4699206B2 - 歯車装置 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、お互いが回転カップリング部材のための接触面を具備し、これによって接触面の少なくとも１つは、接触半径が異なるカップリング部材用の軌道を少なくとも２つ備え、調整手段が提供されており、この事を介して、カップリング部材は２本の軌道の一方から２つの軌道の他方に移動できる、２つの回転歯車部材を具備する歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これらの歯車装置は、例えば、ＥＰ ０ ８７８ ６４１ Ａ１またはＥＰ ０ ９８０ ９９３ Ａ２から、円錐摩擦リングギアとしてこれらの種類の歯車装置が知られている。例えば、米国特許第１，７０９，３４６号または米国特許第４，２２９，９８５号に類似する組立体が認められ、後者では、２つの回転歯車装置間の力の伝達は、個々の摩擦リンクによっては起こらず、より複雑な装置によって起こる装置を開示している。また、米国特許第５５７５，７３４号では、回転歯車装置部材として円錐形状をしているが、しかしながら、お互いにボールを介して結合されている。カップリング部材として、回転ベルトまたはチェーンなどの他の装置も使用できる。この他、このような歯車装置は異なる回転歯車装置部材を具備し、それ故、歯車装置は、例えば、ＤＥ ３８ ３５ ０ ５２Ａ１、米国特許第２，２０５，０３１号、およびＥＰ ０ ６５７ ６６３ Ａ１に開示されているような回転歯車部材などの円錐に限定されない。円錐または複数のリングを装備している円錐もまた、米国特許第５，６０１，５０９で示すようにカップリング部材として使用できる。さらに、上記の文書では、２つの回転歯車装置部材を含む単なる歯車装置の代わりに、２つ以上の回転歯車部材を備え、機能するよう１つ以上のカップリング部材と連結されている歯車装置を提供できる。
【０００３】
これらすべての歯車装置は、共通して、回転歯車装置の少なくとも１つの接触面が、接触半径が異なる対応するカップリング部材用の少なくとも２つの軌道を備えているため、軌道の交換を介して変換比を変えることもできる。特に、一般的には、これらの変換比ほとんど連続的に変化することが可能で、対応するカップリング部材はお互いが隣接し連続して配列された異なる軌道に対して個々の接触面で調整され、それによって明らかに、歯車部材またはカップリング部材はそれに応じて調整できる。
【０００４】
対応する調整については、歯車装置は調整手段を具備し、例えば、モーター式ドライブなどの制御可能調整装置を具備する。この方法で、面倒なことはなく、所望の変換比を実現できる。しかしながら、制御が誤動作するような、既知の条件の下で問題点が存在する。このような機械的またはモーターの問題は非常に稀であると予測される一方で、特に制御電子装置の誤動作は重大な問題につながる。この点に関して、特に、回転歯車部材を備えたカップリング部材は長くは導かれず、接触面に沿って無制御に移動し、一方でこのことがドライブの損傷または閉塞を導くことがある。両方の場合で、車両は無制御となり、例えば、横滑りの起こすことがある。これに加えて、破損した歯車装置は実質上、欠陥電子装置を交換しなければならないときによりも費用が高くなる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、既知の制限において制御可能な調整装置による動作に関して機能が存続し、総合誤動作に対して影響を受けにくい、上記タイプの歯車装置を提供することにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決策として、本発明では、各々が回転カップリング部材のための少なくとも１つの接触面を具備する。２つの軌道の一方から２つの軌道の他方にカップリング部材を移動できることを介して、また制御可能な調整装置の誤動作で安全な軌道にカップリング部材が移動する、制御可能な調整装置を備えていることを介して、それによって接触面の少なくとも１つが、接触半径が異なるカップリング部材の少なくとも２つの軌道を具備し、２つの回転歯車部材を備えた歯車装置を提案する。
【０００７】
これに加えまたは代用として、安全装置が規定された速度で、好ましくは安全な軌道内にカップリング部材を移動することが提案されている。
【０００８】
さらに、これに加えてまたは代用として、安全装置には、調整装置のさらに少なくとも１つの構成部品グループの事前応力を含む。
【０００９】
以前に記載した特徴によって、歯車装置は、システム誤動作、特に制御の誤動作があっても制御動作状態が維持される。この点に関連して、調整ブリッジ、ケージまたは同様品などの構成部品グループの事前応力によって、制御可能な調整装置の調整力が生じない場合、予備応力に基づいて、この構成部品グループは所望の位置に移動するため、カップリング部材は適切な方法で調整される。特に、カップリング部材が安全な軌道内に移動すると、歯車装置を備えた自動車または駆動トレーンは機能をそのまま維持でき、カップリング部材はシステムエラー状態の間接触面から離れることはない。好ましくは、変換比についてモーターが始動手順を実行できる安全な軌道を選択する。これに関して、自動車はまた駐車などの目的地点までほんのゆっくり移動できる。さもなければ、自動車は中間地点に停止してそれ以上運転することはできない。しかしながら、歯車装置が、回転歯車部材およびカップリング部材に加えて、変換比を調整する歯車部材を備えている場合、例えば、ローギア、高速運転を可能にする変換比をもつ軌道も、安全な軌道として選択できる。ローギアによって始動プロセスを引き継ぐことができ、その一方で安全な軌道を高速運転用に使用できる。
【００１０】
好ましくは、このような歯車装置を用いることで、対応する歯車部材の回転が少ない可能な軌道全体または接触面全体においてカップリング部材が調節できる装置が可能であるため、安全な軌道へのカップリング部材の調整は規定速度で起こる。このような装置において、好ましくない動作条件の下でのこのような装置、無制御調整、または移動は素早く起こるため、ドリブンモーターはもはや変更された動作条件に適合する位置には留まっていない。これによりエンジンがただちに停止することがあり、エンジンの破損または歯車装置の破損を招き、それによって、例えば、自動車が急に制御不能となることがある。規定された調整速度によって、例えば電子制御のシステム誤動作中の動作条件は制御されず、また特に、素早く変更されないためエンジンがこれらの変更に従うことが可能である。例えば、適切な事前応力により、このような規定調整速度を可能にできる。例えば、安全な軌道は、バネによって提供される対応する停止によって規定できる。同様に、２個のバネ装置を提供でき、バネ装置の一方は調整方向の調整速度を少なくとも制御し、他の方は他の調整方向の調整速度を少なくとも制御するため、対応するカップリング部材は、動作位置から安全な軌道まで急停止することなく２つのエラーのある装置の相互作用を介して導くことができる。
【００１１】
固定ストップの代わり、または固定ではあるがバネ式ストップの代わりに、安全装置は、追加調整装置を介して移動可能である、調整可能ストップまたは調整可能を装着することができる。この方法では、直接的には変更不可能な規定された安全な軌道は提供されない。これは補助調整装置を介して追加的に提供できる。
【００１２】
その上、本発明の長所、目標、および特性が添付図面を参考にしてより詳しく記述され、この中で本発明に準ずる歯車装置は例によって示されている。
【００１３】
図１および図２に示す円錐摩擦リング歯車は、ラジアル方向に平行な２本の軸１、２上に２個の円錐摩擦歯車３、４を備え、これら２本の軸はお互いが逆に配置され円錐角度は同じである。円錐摩擦歯車３、４間に、摩擦リング５が配置され、この間隙を埋め、円錐摩擦歯車３を囲み、ケージ６に保持されている。
【００１４】
ケージ６は、２個のクロスヘッド７、８およびその中に適応するようになされた２本の平行軸９、１０からなるフレームで構成される。これらの軸９、１０は軸１、２と平行に配置され、同時に円錐摩擦歯車３、４の円錐角に傾斜する母線と平行で、お互いに向かい合う２個のピン１２を用いた調整ブリッジを支え、その上に各々、ガイド・ローラー１３が着座する。ガイド・ローラー１３は摩擦リングの両側を係合し、必要な軸ガイダンスをこれらに提供する。
【００１５】
クロスヘッド７の中心に回転の縦軸を備え、この軸を中心にしてケージ６全体が旋回する。この目的のため、下部クロスヘッド８は下部クロスヘッド内で係合された横軸駆動１５（図に示されていない）およびフラッシュシフティングモーター１６と連結されている。
【００１６】
回転軸１４は、この実施例および円錐摩擦歯車３、４の回転軸によって決まる平面に描写される実施例の範囲に入る。
【００１７】
実施例は、実施例と平行な平面に存在するか、鋭角に前途の平面を切断しても構わない。
【００１８】
ケージ６が最低角度範囲で旋回すれば、次に摩擦駆動は調整ブリッジ１１の軸調整とともに円錐摩擦歯車の変換比の変化に影響を与える。この連結は、最低限のエネルギー消費で満たされる。
【００１９】
本発明の実施例において、バネ１７が横駆動１５に提供され、ケージ６と事前応力とを係合する。この事前応力によって、フラッシュシフティングモーター１６の誤動作またはこのフラッシュシフティングモーター１６によって駆動される電子機器の誤動作に際して、ケージ６は、円錐摩擦歯車３、４の回転軸によって決定された平面に関連する規定調整角度を中心にして旋回する。これによって摩擦リングは、既知の通り、両円錐摩擦歯車３、４の回転に基づいたマントル表面に沿って移動するようになる。
【００２０】
ドリブンモーターがフラッシュシフティングモーター１６に関するシステム誤動作の場合でも過負荷とならないように、予め定められた角度に加えて予め定められた移動速度または調整速度が可能なるよう、バネ１７は配置されている。
【００２１】
また、この実施例に関して、受入プロジェクション１８は調整ブリッジ１１に設けられ、摩擦ブリッジ１１はウェッジ１９に合致し、ウェッジ１９はバネ２０を介して歯車装置ハウジングに装着されている。調整装置のフラッシュシフティングモーターまたは別の部品に運用誤動作がある場合、規定安全な軌道に摩擦リングが保持されるよう、バネ２０を介して、バネの力に対する対抗力が加えられる。
【００２２】
フラッシュシフティングモーター１６または円錐摩擦歯車３、４の摩擦力がそれ以上無効にできるよう、この実施例でバネ１７、２０が選択される。
【００２３】
図３で示す歯車装置は、図１および図２の歯車装置に本質的に対応するため、詳細な説明は省略できる。また、この歯車装置には２個の円錐摩擦歯車が備えられ、その歯車は円錐摩擦歯車２１として点線表示で示されている。同様に、この歯車装置に関しては、ケージ２２が提供され、摩擦リング（表示なし)用の調整ブリッジ（表示なし）を保持し、回転軸２３が中心になっている。回転軸２３は円錐摩擦歯車２１の円錐中心の概ねの高さで配置されている。
【００２４】
また、この装置には調整手段が設けられ、フラッシュシフティングモーターまたは油圧制御もしくは同様のドライブの形態をとる制御可能な調整装置、ならびに安全装置を具備する。この方法では、制御可能調整装置がこれらの場合に常に無力であるとき、円錐摩擦歯車２１の軸を基準とする僅かな角度でこれが移動または調整されるようケージ２２は予め応力がかけられている。一方で安全装置は、歯車装置ハウジング２５に取り付けられたバネ２４を備えている。この方法では、予め応力がかけられた通常の動作状態で保持されている。
【００２５】
図１および図２に示した実施例からの逸脱において、この装置はバネ２６を介してバネ式ストップ２７を備えている。摩擦リングがストップ２７に逆らうとき、バネ２６に対向力が蓄積されるため、ケージはバネ２４の力に抗して係合され、摩擦リングは規定安全な軌道に挿入される。
【００２６】
図４に準ずる装置は本質的に図３の装置に対応し、しかしながら、そのためにストップ２７は除外される。これを基準にして、同一の番号付けがこの実施例で用いられている。
【００２７】
この実施例の実際の構造に準ずると、ケージ２２は一方でストップとして機能する。その一方で、両円錐摩擦歯車の回転移動に基づいた摩擦リングのリング表面の適切な適合によって、
【００２８】
トルクが得られ、その結果として円錐摩擦歯車の回転軸によって決定された平面に存在し、円錐摩擦歯車間のコラムと垂直に配列されている軸を中心に摩擦リングが回転する。摩擦リングと個々の円錐摩擦歯車間の異なる接触面によって、ならびに半径が異なるこれらの接触面によってトルクが生じ、このトルクの回転方向は円錐摩擦歯車の回転方向に応じて異なる。
【００２９】
このトルクに基づいて、無誘導の摩擦リングは２個の円錐摩擦歯車間のコラムに沿って決められた方向に移動する。ケージまたは調整ブリッジが十分に滑らかに稼動するよう装着され、他の面においても力が加わらない限り、ケージまたは調整ブリッジ上を導かれる摩擦リングについてもこれが当てはまる。
【００３０】
摩擦リング表面の実際の構造に従うと、この動きは調整経路に沿った強度に応じて異なる。
【００３１】
図４に示した実施例によると、バネ力が安全な軌道としても使用される決められた軌道上で規定回転速度でトルクを補うよう、バネ２４を選択できる。摩擦リングによって生じるトルクはこの安全な軌道の他方よりも上にあるため、摩擦リングは安全な軌道上を移動するが、その一方で、このバネのバネ力はより上であり、そのためにも、これに関しては、摩擦リンクは安全な軌道上を動くことが確実である。例えば、図４に安全な軌道28が示されている。
【００３２】
図５は、図４のスケッチを手段として示された実施例の実際の実行例を示す。これに関連して、車両のリアアクスルドライブ用に使用されるような、対応する歯車として動作する。個々の円錐摩擦歯車２９の前面には、流体カップリングまたは油圧コンバータ３０が見られ、円錐摩擦歯車２９の背面には、プラネタリギア３１が見られる。ドライブシャフト３２は同時に円錐摩擦ギア３３の軸となり、円錐摩擦３３は摩擦リングを介して従動摩擦歯車３５を駆動し、その出力軸３６にピニオン３７が着座し、歯車出力軸３９に着座している自由に回転可能なギアホイールと係合する。歯車出力軸３９は軸３２と一直線に整列され、これにおいて自由に回転可能に適応されている。
【００３３】
1つの個体としてギアホイール４０と連結されたピニオン４１は、プラネタリギア３１の太陽歯車を形成する。これは、駆動軸３９の周りを回転するプラネタリピニオンサポート４３に保持されているプラネタリギアホイール４２と係合する。プラネタリピニオンサポート５３は円筒形ショルダーを備え、マグネットホイール４４を具備し、プラネタリギアホイール４２と係合し、縦方向噛み合わせ４５上で歯車出力軸３９と固定的に連結されている。
【００３４】
プラネタリギア３１において、これに加え、薄層カップリング４６が提供されている。薄層カップリング４６は、円錐ギア４４を介して歯車出力軸３９と接続できる。最終的には、ブレーキ46はプラネタリピニオンサポート４３のショルダーと関連している。ラメラカップリングの稼動によって、前進駆動のスイッチが入る。ブレーキ４６が稼動すると、プラネタリピニオンサポート４３がきつく保持され、歯車出力軸３９の方向変化が起こる。すなわち、逆に駆動する。
【００３５】
図５で直接見えるように、ドリブン円錐摩擦歯車３３は摩擦リング３４によって支持され、ドリブン円錐摩擦歯車３３の接触面１５がある内側マントル表面、および出力円錐摩擦歯車３５の接触面５１がある外側マントル表面と摩擦による係合状態にある。
【００３６】
両円錐摩擦歯車３３、３５は示すように直径が異なり、これによって、同様に、以降の出力で変換段階を省略できる。重量を考慮すると、両円錐摩擦歯車３３、３５を中空に形成しても構わない。すなわち、単にマントル表面に左右される。
【００３７】
摩擦リング３４はケージ２２に保持され、回転２３の軸の周りのポイント5２上を旋回するように配置されている。ケージ２２において、２本の平行軸５３が保持され、この軸の傾斜角度は円錐摩擦歯車３３、３５の円錐角度と同じである。これらの軸５３では、調整ブリッジ５４が導かれ、ここに摩擦リング３４が滑動可能に取り付けられている。
【００３８】
ケージ２２を調整するため、ハウジング２5に取り付けた調整スピンドル５５が提供され、制御可能な調整装置としてフラッシュシフティングモーター（示していない）またはマグネットと連結され、ケージ２２で係合している。調整スピンドル５５と向かい合わないケージ２２の一端に、バネ２4が提供されている。
【００３９】
調整ブリッジはブリッジとして無条件に形成されてはならないことを理解するべきである。さらに、これに関して、円錐軸と平行に取り付け可能で、摩擦リングを導く個々の構成部品グループを使用しても構わない。ケージに関しても同じことが言えて、これらの代わりに、調整ブリッジを保持する個々の他のグループを使用することもできる。
【００４０】
前に説明したように、バネ式ストップを省くことができる。この代わりに、例えば、図6の実施例で見られるよう、硬いまたは固定のストップを使用できる。一般的に、この実施例の構造は必然的に前に説明した歯車の実施例と対応していているため、これに関しては詳細な説明を省略しても構わない。前の実施例で用いた場合と同様、この歯車装置を用いて、摩擦リング60は円錐摩擦歯車６１を中心にして係合し、調整ブリッジ６２および２本の軸６３を具備するケージを介して取り付けられ、この摩擦リングは回転軸６４を中心にして回転可能である。一般的に、この歯車装置は、図1および２、または5に示した歯車装置と、操作法および構造の点で同じである。図３に示した実施例とは対称的に、図６の歯車装置はバネ式ストップを備えていない。この実施例では、ハウジング６５に設けた固定ストップ６６が、安全な軌道の定義の役に立つ。この方法では、安全装置は手段を（示していない）設け、矢印６７の方向に回転軸６４についてケージにトルクを与える。これは、図３の実施例で示すバネに対応するバネ２4または、円錐摩擦歯車あるいは摩擦リング６０の回転によって起こるトルクであっても構わない。ストップ６６に達すると、トルク６、７は逆圧力がかけられ、そのために摩擦リング６０は円錐軸によって形成された平面に対して直角に配向される。逆のモーメントがトルク６７を超えると、摩擦リング６０がこの安全な軌道を離れ、これによって逆のモーメントがゼロまで減少し、それに加えて、摩擦リング６０を安全な軌道に運ぶトルク６７が再び有効になる。
【００４１】
図７で示した装置は図６による装置と本質的に対応するため、したがって、同一の参照番号が使用される。一般的には、図７による歯車装置はスピンドル６８を介して調整可能なストップ６９が設けられ、そのため安全な軌道を自由に選択できる。ストップ６９に代わって、図８で示すようにホルダー７０を提供でき、このホルダー７０は惰性で走る方法で通常の動作で摩擦リング６０の移動に従い、摩擦リング６０の調整または位置決めのための安全事象に使用される。このようなホルダー70は予め定められた動作状態の下で摩擦リング６０を所望の位置に固定するため、通常の動作の場合の追加保持装置としても使用できる。この方法では、一定の変換率を維持でき、信頼できる方法で保持でき、オーバドライブ（高速）状況または始動行程で長所が認められる。
【００４２】
このようなストップがハウジング固定または移動可能であろうと、このようなストップあるいはこのような追加調整装置もしくは追加保持装置が、本発明の残存機能とは関係のない長所であることを理解すべきである。また、感覚では、特に、カップリング部材または摩擦リングの最終位置の電気的な検出を提供できる。この方法では、特に、例えば、歯車装置の欠陥のような異なる動作状態を素早く確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図２のラインＩ−Ｉに沿った区分における本発明に準ずる歯車装置の略図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２と同様な図において円錐摩擦リングギアの略図である。
【図４】図２および図３と同様な図における本発明に準ずる歯車装置の略図である。
【図５】図４の略図の実現における本発明の歯車装置を介する断面を示す。
【図６】図２から図４のような同様な図における本発明の歯車装置の略図を示す。
【図７】図２から図４および図６のような同様な図における本発明の歯車装置の略図を示す。
【図８】図２から図４、図６および図７のような同様な図における本発明の歯車装置の略図を示す。

Claims (8)

1. ２個の円錐回転歯車部材（３，４）を備える円錐摩擦リング歯車装置であって、
   ２個の円錐摩擦回転歯車部材（３，４）の各々が回転カップリング部材である摩擦リング（５，３４）のための少なくとも1つの接触面（５０、５１）を備え、
   接触面の少なくとも1つが摩擦リング（５，３４）のための接触半径が異なる２本の軌道を具備し、接触面の少なくとも1つには調整手段（６，１１，２２，６２）が設けられ、前記調整手段（６，１１，２２，６２）を介して、２本の軌道の一方から２本の軌道の他方に前記摩擦リング（５，３４）が移動され、前記調整手段（６，１１，２２，６２）は調整可能な調整装置（１５、１６；５５）、および安全装置（１７，２４，２６）を備えており、
   前記調整装置（１５、１６；５５）は、円錐摩擦回転歯車部材（３，４）の回転軸に対して垂直な軸（１４，２３）を中心に、摩擦リング（５，３４）を回転させて、接触面（５０、５１）上の所定の軌道へと移動させ、
   前記安全装置（１７，２４，２６）は、前記調整装置（１５、１６；５５）が故障した時に、円錐摩擦回転歯車部材（３，４）の回転軸に対して垂直な軸（１４，２３）を中心に、摩擦リング（５，３４）を回転させて接触面（５０、５１）上の所定の軌道である安全な軌道に摩擦リング（５，３４）を移動させることを特徴とする円錐摩擦リング歯車装置。
2. 安全装置（１７，２４，２６）がカップリング部材を定義済み速度で安全な軌道に移動することを特徴とする、請求項１記載の円錐摩擦リング歯車装置。
3. 安全装置（１７，２４，２６）が、調整手段（６，１１，２２，６２）の少なくとも1つの組立部品に事前応力を作用させることを特徴とする、請求項1または２記載の円錐摩擦リング歯車装置。
4. 安全装置（１７，２４，２６）が少なくとも１個のバネを具備することを特徴とする、請求項１システムの請求項１乃至３のいずれか一つに記載の円錐摩擦リング歯車装置。
5. 安全装置（１７，２４，２６）が、カップリング部材を安全な軌道に固定するためのストップ（１９、６６，６９）を備えていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の円錐摩擦リング歯車装置。
6. ストップ（１９、６６，６９）にバネ（２０）を備えたことを特徴とする、請求項５記載の円錐摩擦リング歯車装置。
7. 安全装置（１７，２４，２６）が、カップリング部材を安全な軌道に固定するための、移動可能な補助調整装置（６９，７０）を具備し、前記補助調整装置（６９，７０）を移動させることで、カップリング部材を安全な軌道に固定する位置を変更することができることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の円錐摩擦リング歯車装置。
8. カップリング部材の末端位置部を検出する電気的センサーを有することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の円錐摩擦リング歯車装置。

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