JP4848559B2

JP4848559B2 - 組み込まれたトルク感応器を備えた無段変速可能な円錐形プーリ巻掛け伝動装置

Info

Publication number: JP4848559B2
Application number: JP2001295649A
Authority: JP
Inventors: シュミットヨッヘン
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: US6669588B2; US20020111248A1; DE10160865B4; JP2002195362A; DE10160865A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組み込まれたトルク感応器を備えた無段変速可能な円錐形プーリ巻掛け伝動装置であって、巻掛け手段によって巻き掛けられた、それぞれ軸方向で調節可能な少なくとも１つの円錐形プーリを備えて各１本の軸に相対回動不能に結合された２つの円錐形プーリ対と、軸方向で調節可能な円錐形プーリに隣接する圧着室内で作用する圧着圧力に巻掛け伝動装置によって伝達されるトルクに関連して影響を及ぼすためのトルク感応装置とを有しており、該トルク感応装置が複数の球を有しており、これらの球が互いに相対運動可能な２つの構成部材の支持下で形成された連行子面に前記円錐形プーリに作用するトルクを伝達し、この場合、球が調節可能な円錐形プーリに不動に結合された２つのガイド面間に収容されており、これらのガイド面が球の半径方向位置を規定しており、これにより、前記連行子面を備えて形成された構成部材を、トルク変化時及び／又は調節可能な円錐形プーリの調節時に、球と協働する面に沿った球の運動によって互いに相対運動させ、これにより圧着圧力を調節するようになっている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式のドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９５１９５０号明細書に記載された伝動装置を、以下液圧式の制御装置と一緒に伝動装置部分の縦断面を示した図４に基づき説明する。
【０００３】
例えば始動クラッチを介して内燃機関に接続された駆動軸６は液圧ポンプ８を駆動し、この液圧ポンプ８はすべり弁１０を介して選択的に戻り部１２又は導管１４と接続可能であり、この導管１４は以下で更に説明する円錐形プーリ４調節用の調節室と接続可能である。ポンプ８とすべり弁１０との間には圧力制限弁１５が配置されている。別の導管１６を介してポンプ８は以下で更に説明する圧着室に接続されており、この圧着室は、円錐形プーリ２，４が例えばチェーンとして形成された巻掛け手段１８に当接する圧着圧力を規定する。別の円錐形プーリ対（図示せず）の調節可能な円錐形プーリは、導管１６を介してやはり圧力供給される対応する圧着室を有している。
【０００４】
図４の上半分に円錐形プーリの最大間隔、下半分に円錐形プーリの最小間隔を示したこのような円錐形プーリ伝動装置の基本機能は自体公知なので説明しない。
【０００５】
調節不可能な円錐形プーリ２と一体に形成された中空軸５の自由端部には、全体的に円錐形のシール支持体２０が不動に結合されており、このシール支持体２０は円筒形の領域２２で終わっている。半径方向外向きの円筒面に沿って、リングシール２４を介して円錐形プーリ４と不動且つ密に結合されたリング部材２５が可動である。半径方向内向きの円筒面２６では、リングシールを介して円錐形プーリ４のリング付加部２８が密に案内されている。
【０００６】
シール支持体２０の円錐形の領域に形成された開口３０若しくはポケットを通ってアーム３２が貫通しており、これらのアーム３２は周方向で配分されて（例えば３本のアームが設けられており）、感応器ピストン３４と不動に結合されている。全体的にポット形に形成されたこの感応器ピストン３４は、半径方向内側の端部において中空軸５の外周面に沿って軸方向でシフト可能に案内されている。感応器ピストン３４の半径方向で延びる「底部」は円筒形の領域に移行しており、この円筒形の領域の外側はリングシールを介して、シール支持体２０のリング付加部３６の半径方向内向きの内側円筒面に密に沿ってシフト可能に案内されている。図４に示したリング付加部３６の右側の端面は、ほぼ半径方向で延びる、周方向で湾曲された連行子面３８として形成されており、この連行子面３８に面してほぼ半径方向で延びる、周方向で湾曲された別の連行子面４０が位置しており、この連行子面４０はガイドピストン３４の自由端部の屈曲された付加部４１に形成されている。
【０００７】
連行子面３８，４０の間には転動体として働く球４２が収容されており、これらの球４２は感応器ピストン３４の軸方向位置を規定する。
【０００８】
球４２を案内するためには、調節可能な円錐形プーリ４に形成されたリング付加部４４の外側に凹面のガイド面４６が形成されており、このガイド面４６にはやはり凹面で全体的に斜めに延びる、終端部に向かって折り曲げられたガイド面４８が対応しており、このガイド面４８は円錐形プーリ４と不動に結合された薄板成形部材５０に形成されている。
【０００９】
薄板部材として形成されたアーム３２の半径方向外向きの端部は摺動歯列５２を備えて形成されたリング部材３３に移行しており、前記摺動歯列５２は対応するスリーブの摺動歯列と噛み合っており、このスリーブの摺動歯列は中間歯車伝動装置セット５４の車と噛み合っており、この中間歯車伝動装置セット５４もやはり回転駆動される駆動軸６の歯と噛み合っている。２つのクラッチ５５の動作に応じて、円錐形プーリ２，４の回転方向が変わる。
【００１０】
シール支持体２０と円錐形プーリ４との間には２つの圧力室、即ち半径方向内側の圧着室５６及び半径方向外側の調節室５８が形成されている。この調節室５８には、シール支持体２０に形成された孔及び駆動軸６に設けられた止り孔を介して導管１４から液圧媒体が供給される。圧着室５６には、液圧媒体圧力は駆動軸６の軸方向の止り孔６０及び複数の軸方向孔を介して供給される。戻し開口６２として働く軸方向孔は、リング付加部３６内部から圧力が圧着室５６に供給される感応器ピストン３４により多少なりとも大体において予め閉じられており、駆動軸６の別の軸方向の止り孔に開口している。
【００１１】
以下に、球４２，リング付加部３６及び感応器ピストン３４によって形成された、全体的に圧着室５６内に配置されたトルク感応器の機能を説明する。
【００１２】
駆動軸６から弱いトルクしか作用せず、これに対応して感応器ピストン３４がアーム３２を介して弱いトルクでしか負荷されない場合、感応器ピストン３４は図４では最も左の位置に位置しており、この場合、戻し開口６２として働く軸方向孔は感応器ピストン３４から概ね解放されているので、圧着室５６内の圧力は低い。トルクが増大すると、感応器ピストン３４は円錐形プーリ４若しくは薄板成形部材５０に対して相対回動しようとし、これにより感応器ピストン３４は連行子面に沿って転動する球４２の影響下で右側へシフトして、戻し開口６２を徐々に閉鎖するので、圧着室５６内の圧力は増大する。このようにして、円錐形プーリ２，４の圧着圧力及び巻掛け手段１８における圧着圧力はトルクに関連している。
【００１３】
一定のトルクにおいて液圧媒体によって調節室５８が適当に負荷されることにより円錐形プーリ４が右側に向かってより小さな変速比若しくは円錐形プーリ伝動装置速度に調節され、巻掛け手段１８が外側に向かって変位すると、球４２はガイド面４６，４８により半径方向内側へシフトされる。このことは、周方向で設けられた連行子面３８，４０の半径方向で変化する傾斜に基づき、圧着室５６内の圧力を低下させる。
【００１４】
以上のことから、円錐形プーリ２，４間の巻掛け手段１８に作用する圧着圧力は、中間車セット５４を介して円錐形プーリ対に付与されるトルクだけでなく、円錐形プーリ間の間隔延いては伝動装置の変速比にも関連しているということが明らかである。このことは、その都度の運転状態に適合されたできるだけ小さな圧着圧力に関して、円錐形プーリ２，４間の巻掛け手段１８のスリップ無しの回転が保証されており、これにより有利にはエネルギ消費が低下され且つ耐用年数が増大する。
【００１５】
説明した伝動装置の特色は、球４２が伝動装置の回転数延いてはこれらの球に作用する遠心力に対応して、圧着室内を支配する圧力に付加的に影響を及ぼす点にある。それというのも、球は回転数が増大するにつれてガイド面４６，４８に沿って半径方向外側へ運動しようとし、これにより、感応器ピストン３４の連行子面４０に付加的な調節力が加えられるからである。このことは、圧着圧力の不都合な回転数依存性を惹起する。更に、ガイド面に沿った球の運動は著しい摩擦と結びついており、このことは、調節方向及び変速比の調節速度に応じて、不都合なヒステリシスをもたらす圧着圧力の増大又は減少を生ぜしめる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上で述べた問題の解決策を講じることであり、冒頭で述べた形式の円錐形プーリ巻掛け伝動装置を改良して、圧着圧力及びヒステリシス特性に対する遠心力の影響を減少させることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明では、両ガイド面が周方向でランプを備えて、周面において球中心点を通って作用する、前記ガイド面の内の一方により惹起されて球に作用するガイド力若しくは調節力Ｆｖの成分Ｆｖ′の作用ラインが、周面において作用する、連行子面から球に作用する力Ｆ_１，Ｆ_２の成分Ｆ_１′，Ｆ_２′の作用ラインとほぼ一致するように形成されている。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によりガイド面に設けられたランプによって、一方では前記ガイド面に沿った球の運動があまり方向に関連しておらず、これによりヒステリシスが減少される。
【００１９】
更に、ランプは連行子面に適合されて、感応器ピストンに作用する調節力延いては圧着力に対する遠心力の影響が減少されるか又は完全に除去されるように成形されている。
【００２０】
本発明による伝動装置の別の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２２】
尚、導入部で説明した図４に示した伝動装置の詳細若しくは改良を示す図１〜図３では、同一構成部材には図４と同じ符号が使われている。
【００２３】
図１では、調節可能な円錐形プーリ４に形成された球４２のためのガイド面４６，４８が、周方向でランプを備えて構成されている。より正確には、リング付加部４４に形成された、半径方向内側の外向きのガイド面４６は、それぞれ軸方向で延びる隆起部６４を備えて形成されている。薄板成形部材５０に形成されたガイド面４８は、軸方向で延びる凹部６６によって形成されている。
【００２４】
図１から更に判るように、凹部６６は両側に配置された隆起部６８，７０を介して、薄板成形部材５０の半径方向内向きの円環面７２の領域へ移行している。これに対応して、内側のガイド面４６の隆起部６４は凹部を介して、リング付加部４４の外向きの円環面７４の領域に移行している。
【００２５】
ガイド面４６，４８の本発明の構成により、図２及び図３に基づき以下で説明するように、次のことが達成される。
【００２６】
即ち、調節可能な円錐形プーリ４及びこの円錐形プーリ４と共にガイド面４６，４８が軸方向で運動されると、球４２はガイド面４６，４８の傾斜に対応して半径方向で運動される。これにより、例えば図２に示した円錐形プーリ４が右側へ運動した場合、ガイド面４８においてガイド力若しくは調節力Ｆｖが発生する。
【００２７】
ガイド面４８のランプ状の構成（及びガイド面４６の円錐形プーリ４の逆の運動方向）に基づき、前記調節力Ｆｖの成分Ｆｖ′の作用ラインは、伝動装置の周方向平面内で球４２の中心点（図２の断面ＩＩＩ−ＩＩＩ）を通って、図３から判るように作用ラインＦ_１′，Ｆ_２′上に位置している。この場合、Ｆ_１′，Ｆ_２′は同一周方向平面内に位置する力Ｆ_１，Ｆ_２の成分であり、これらの力Ｆ_１，Ｆ_２は連行子面３８，４０から球４２に作用する（図２参照）。
【００２８】
図３から判るように、調節力Ｆｖ′はＦ_１′の方向を変化させない。このＦ_１′の方向は、図４に示した感応器ピストン３４を右側に向かって負荷する力、延いては圧着室５６内の圧力若しくは圧着圧力に影響を及ぼす。
【００２９】
感応器ピストン３４の連行子面４０に作用する力Ｆ_１′は、球４２を介して連行子面３８に支持されており且つ調節方向及び回転数に応じてガイド面４６，４８の内の１つに支持されている。
【００３０】
即ち、力Ｆ_１′は力Ｆ_２′，Ｆｖ′に分配されている。静止状態（円錐形プーリ４は軸方向で移動しない）では調節力Ｆｖ′＝０であり、従ってＦ_１′＝Ｆ_２′である。Ｆ_１′の力方向は、調節力とは無関係であり、円錐形プーリ対により伝達されるトルク及び連行子面３８，４０のランプ角度にのみ関連している。
【００３１】
球４２の質量及び回転数に関連して発生する遠心力はＦｖ′に吸収され、Ｆ_１′の方向には影響を及ぼさない。従って、球４２による遠心力の影響は除去されている。
【００３２】
ガイド面４６，４８のランプの形は、図１に基づき説明したように同軸的な形に移行しており、これにより、ポンピング過程中の球４２の極端に大きな半径方向移動が防止される。
【００３３】
総合すると、本発明は以下の考えに基づいている。
【００３４】
即ち、球がランプ面４８，６６；４６，６４に対して垂直な力だけを伝達する場合は、設計上トルクに基づく周方向力と調整された圧力に基づく軸方向力との間の力の平衡が達成されている。この場合、ガイド面が本発明により、周方向断面を巡る力の向きがランプ面の垂線方向と一致するように構成されている。
【００３５】
従って、通常運転が伝達されるのか、又はエンジンブレーキが伝達されるのかに応じて、ガイド面はそれぞれ異なる向きの角度を有していなければならない。
【００３６】
連行子面３８，４０の角度は変速比に関連して変化するので、正確な調整のためにはガイド面の角度も変速比に関連して変化されねばならない。
【００３７】
駆動側のランプ面との球の接触において付加的に摩擦モーメントが伝達されると、力の平衡延いては調整された圧力が損なわれる恐れがある。なぜならば、前記の付加的なモーメントは駆動側のランプに作用するからである。この場合、ガイド面が球に加える力はランプ面に対して垂直方向に向けられていない。
【００３８】
有利には、ガイド面４６，４８及び／又は連行子面３８，４０及び／又は球４２の表面は、各表面域の表面硬化により形成されている。このことは廉価であり且つ長い耐用年数を保証する。
【００３９】
択一的に、前記表面は高品質のために別の方法で熱処理又はコーティングされていてもよい。ガイド面及び連行子面によって形成された構成部材は、鍛造部材、鋳造部材、薄板変形加工部材として形成されてよいか、又は切削加工によって製作されていてもよい。
【００４０】
ガイド面４８を備えた外側のガイド（リング付加部２８）は、シフト可能な円錐形プーリ４と一体に又は複数の部分を成して形成されていてよく、例えば溶接、圧着又はねじ締結されていてよい。
【００４１】
ガイド面４８，６４は、円錐形プーリ４に対して半径方向で（図示のように）広がるか又は狭まってよい。
【００４２】
ガイド面４６，４８，６４，６６は、周方向に対して一定に傾斜しているか、又は円錐形プーリ４の軸方向位置と共に変化する傾斜を有していてよい。
【００４３】
ランプ状のガイド面４８は、薄板成形部材５０においては押曲げ加工によって形成されていてよい。
【００４４】
薄板成形部材５０は、図２に示したように、円錐形プーリ４の適当に延長された、該円錐形プーリ４と一体に形成されていてよいか、又は円錐形プーリ４に溶接された構成部材であってよいリング付加部２８にガイド面４８が直接に形成されていることにより、有利には省くことができる。
【００４５】
組み込まれたトルク感応器を備えた無段変速可能な円錐形プーリ巻掛け伝動装置が、巻掛け手段によって巻き掛けられた、それぞれ軸方向で調節可能な少なくとも１つの円錐形プーリ４を備えて各１本の軸に相対回動不能に結合された２つの円錐形プーリ対と、軸方向で調節可能な円錐形プーリに隣接する圧着室５６内で作用する圧着圧力に巻掛け伝動装置によって伝達されるトルクに関連して影響を及ぼすためのトルク感応装置とを有しており、該トルク感応装置が複数の球４２を有しており、これらの球４２が互いに相対運動可能な２つの構成部材２０，３４の支持下で形成された連行子面３８，４０に前記円錐形プーリに作用するトルクを伝達し、この場合、球が調節可能な円錐形プーリに結合された２つのガイド面４６，４８間に収容されており、これらのガイド面４６，４８が球の半径方向位置を規定しており、これにより、前記連行子面を備えて形成された構成部材を、トルク変化時及び／又は調節可能な円錐形プーリの調節時に、球と協働する面３８，４０，４６，４８に沿った球の運動によって互いに相対運動させ、これにより圧着圧力を調節するようになっている形式のものにおいて、両ガイド面４６，４８が周方向でランプ６４，６６を備えて、周面において球中心点を通って作用する、前記ガイド面の内の一方により惹起されて球に作用する調節力Ｆｖの成分Ｆｖ′の作用ラインが、周面において作用する、連行子面３８，４０から球に作用する力Ｆ_１，Ｆ_２の成分Ｆ_１′，Ｆ_２′の作用ラインとほぼ一致するように形成されていることを特徴としている。
【００４６】
本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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】図４に示した矢印Ａの方向で見た調節可能な円錐形プーリを、該円錐形プーリに形成されたガイド面と一緒に正面から見た図である。
【図２】ガイド面と連行子面との協働を説明するための、図４に示した球の領域の詳細図である。
【図３】図２の平面ＩＩＩ−ＩＩＩを断面した図である。
【図４】自体公知の円錐形プーリ巻掛け伝動装置を部分的に縦断して液圧式制御部と一緒に示した図である。
【符号の説明】
２，４円錐形プーリ、２８，４４リング付加部、３４感応器ピストン、３８，４０連行子面、４２球、４６，４８ガイド面、５０薄板成形部材、５６圧着室、６４，６８，７０隆起部、６６凹部、７２，７４円環面

Claims

組み込まれたトルク感応器を備えた無段変速可能な円錐形プーリ巻掛け伝動装置であって、巻掛け手段によって巻き掛けられた、それぞれ軸方向で調節可能な少なくとも１つの円錐形プーリを備えて各１本の軸に相対回動不能に結合された２つの円錐形プーリ対と、軸方向で調節可能な円錐形プーリに隣接する圧着室内で作用する圧着圧力に巻掛け伝動装置によって伝達されるトルクに関連して影響を及ぼすためのトルク感応装置とを有しており、該トルク感応装置が複数の球を有しており、これらの球が互いに相対運動可能な２つの構成部材の支持下で形成された連行子面に前記円錐形プーリに作用するトルクを伝達し、この場合、球が調節可能な円錐形プーリに不動に結合された２つのガイド面間に収容されており、これらのガイド面が球の半径方向位置を規定しており、これにより、前記連行子面を備えて形成された構成部材を、トルク変化時及び／又は調節可能な円錐形プーリの調節時に、球と協働する面に沿った球の運動によって互いに相対運動させ、これにより圧着圧力を調節するようになっている形式のものにおいて、
両ガイド面が周方向でランプを備えて、周面において球中心点を通って作用する、前記ガイド面の内の一方により惹起されて球に作用するガイド力若しくは調節力Ｆｖの成分Ｆｖ′の作用ラインが、周面において作用する、連行子面から球に作用する力Ｆ_１，Ｆ_２の成分Ｆ_１′，Ｆ_２′の作用ラインとほぼ一致するように形成されていることを特徴とする、組み込まれたトルク感応器を備えた無段変速可能な円錐形プーリ巻掛け伝動装置。
前記球が半径方向内側の隆起部と半径方向外側の凹部との間に収容されているように、前記ガイド面が円環面に形成されている、請求項１記載の伝動装置。
前記ガイド面及び／又は前記連行子面及び／又は前記球の表面が表面硬化されている、請求項１又は２記載の伝動装置。
半径方向外側の前記ガイド面が、前記調節可能な円錐形プーリと結合された薄板成形部材に押し曲げ成形加工により形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の伝動装置。
前記ガイド面が前記調節可能な円錐形プーリの表面域により形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の伝動装置。