JP4982683B2 - 円錐ベルト車巻き掛け伝動装置のための円錐ベルト車対 - Google Patents

Description

本発明は、円錐ベルト車巻き掛け伝動装置のための円錐ベルト車対に関する。

例えば自動車に使用される円錐ベルト車巻き掛け伝動装置は、一般的に２つの円錐ベルト車対を有しており、これらの円錐ベルト車対に、巻き掛け手段例えば特殊なチェーンが巻き掛けられる。各円錐ベルト車対の円錐ベルト車間の間隔を互いに逆向きに変化させることによって、伝動装置の変速比を連続的に変えることができる。

円錐ベルト車対は、有利には駆動側に組み込まれたトルクセンサを有しており、このトルクセンサによって、駆動モータからのトルクが検出され、所属の円錐ベルト車対の円錐ベルト車間の押圧力がトルクに応じて変えられるようになっている。トルクセンサが、円錐ベルト車対の可動ベルト車を支持する、円錐ベルト車対の軸に堅固に結合された支持リング壁と可動ベルト車との間のスペース内に直接配置されていれば、トルクセンサのコンパクトな構造のために有利である。これを可能にするために、トルクセンサに所属するセンサピストンは軸方向のアームを有しており、このアームは支持リング壁を貫通して突き出していて、支持リング壁の外側で例えば駆動モータによって駆動される入力歯車に噛み合っている。

駆動モータの全出力若しくは全モーメントを伝達する歯の噛み合いに基づいて、センサピストンの、歯列を備えたアームに、高い機械的な要求、つまり高価値の材料より正確に形成することが要求され、また長期の運転時における持続性に関連した問題が生じる可能性がある、高い機械的な要求が課せられる。

本発明の課題は、以上のような問題を解決することである。つまり、センサピストンのアームが高い持続性において安価な形式で製造可能であるように、円錐ベルト車対を構成する可能性を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載した円錐ベルト車対によって解決される。

本発明による円錐ベルト車対の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。

本発明による、円錐ベルト車巻き掛け伝動装置のための円錐ベルト車対は、固定ベルト車に堅固に結合された入力軸と、該入力軸に軸方向で摺動可能、しかしながら相対回動不能に配置された可動ベルトと、トルクセンサ装置とを有しており、該トルクセンサ装置が、前記入力軸と相対回動不能に結合された成形面と、該成形面とは別の成形面とを有していて、該別の成形面が、前記入力軸を把持し、かつ前記入力軸に対して相対的に軸方向で摺動可能かつ回動可能なセンサピストンに堅固に結合されており、前記２つの成形面は、前記センサピストンと前記可動ベルト車との間で有効なトルクが変化するとセンサピストンの軸方向位置が、前記２つの成形面間に配置された転動体が前記成形面に沿って転動することによって変化するように、構成されており、前記センサピストンが、その可動ベルト車とは反対側に、周方向で互いに間隔を保って、軸方向に向けられたアームを有しており、これらのアームが、前記入力軸に回転可能かつほぼ軸方向で摺動可能に支承された、回転駆動可能な入力歯車の周面に形成された軸方向の歯列と噛み合うようになっており、支持リングが設けられていて、該支持リングが、前記アームの歯列に半径方向で向き合う側がアームに当接して、前記アームの歯列を前記入力歯車の周方向歯列に噛み合わせるようになっている。

本発明に従って設けられた支持リングによって、アームに作用する半径方向力が直接支えられる。周方向に作用する力も、支持リングによって連行される。

センサピストンの軸方向の付加部の周面に設けられた歯列は、入力歯車が内歯列を備えて構成されていれば、例えば半径方向外側に構成することができる。

支持リングは有利な形式で、アームの自由な端部領域に当接している。

さらにまた、支持リングがアームの歯列と重なり合っていなければ、力の伝達のための有利である。

支持リングを、スナップ係合によってアームに固定するようにすれば特に有利である。

記支持リングが、この支持リングの直径を含む軸線を中心にして１８０゜の回転を基準にして左右対称であれば、確実な組み付けのために有利である。

さらに、支持リングがその端面側で、センサピストンのアームの自由な端部に遊びを保って被せ嵌め可能な予備センタリング段を備えていれば、有利である。

本発明を以下に概略的な図面を用いて以下に詳しく説明する。

図１は、円錐ベルト車対の縦断面図、
図２は、軸方向でシフトされたセンサピストンを有する、図１と同様の円錐ベルト車対の縦断面図、
図３は、アームに被せ嵌める際の支持リングの詳細を示す図、
図４は、アームに被せ嵌めた支持リングの詳細を示す、図３と同様の図である。

図１によれば、円錐ベルト車巻き掛け伝動装置の円錐ベルト車対は、入力軸１０を有しており、この入力軸１０は、固定ベルト車１２と一体的に構成されている。軸１０に、軸方向で摺動可能しかしながら相対可動不能に（つまり一緒に回転するように）軸に結合された可動ベルト車１４が配置されている。図示されていない巻き掛け手段は、固定ベルト車１２の円錐形面と可動ベルト車１４の円錐形面との間、並びに図示していない別の円錐ベルト車対の円錐形面との間で循環走行する。

可動ベルト車１４の後ろ側の半径方向外側領域に、半径方向で間隔を保った２つの壁部を備えたシリンダリング１６が堅固に固定されており、このシリンダリング１６内でピストン１８が作業するようになっていて、図１でピストン１８の右側に第１の圧力室２０が形成されており、この圧力室２０は、可動ベルト車１４内に形成された半径方向の孔２２と、可動ベルト車１４と軸１０との間の環状室２４と、軸１０内に形成された半径方向孔２６と、軸方向孔２８とによって、液圧で負荷可能である。この液圧は伝達比を調節するために変えられるようになっている。

全体的に環状のピストン１８は、全体的に杯状の支持リング壁３０に堅固に結合されており、この支持リング壁３０は、軸１０に堅固に結合されている。内側で支持リング壁３０に、成形面３２を備えた環状の構成部分３４が堅固に固定されている。

支持リング壁３内において、全体的に環状に構成されたセンサピストン３６が、軸１０の外周面及び環状の構成部分３４の内周面に対してシールされて、軸方向に摺動可能に配置されている。センサピストン３６は、可動ベルト車１４に向けられた突起を備えて構成されており、この突起の後ろ側に成形面３８が形成されていて、この成形面３８が、前記成形面３２の対抗面を形成している。成形面３２と３８との間に、転動体、図示の実施例では球４０が配置されている。

センサピストン３６と可動ベルト車１４との間に第２の圧力室４２が形成されており、この第２の圧力室４２は、軸を通ってガイドされた導入管路４４を介して液圧で負荷可能である。この場合、液圧媒体は、やはり軸１０内に形成された導出管路４６を介して導出可能である。

第２の圧力室内に通じる導入開口４８の有効横断面は、可動ベルト車１４の軸方向の位置によって規定される。第２の圧力室から外へガイドされた導出開口５０の自由な横断面は、センサピストン３６の位置によって規定される。センサピストン３６は、周方向で有利には同じ間隔を保って配置された複数のアーム５２で以て、支持リング壁３０の複数の切欠を貫通して突き出している。これらのアーム５２の半径方向の外側面は、軸方向及び半径方向に向けられた歯列を備えており、これらの歯列は入力歯車５４の内歯列に噛み合っている。入力歯車５４は、全体が符号５８で示された軸受のアウターシェル５６に、軸方向でほぼ摺動不能に支承されている。

以上述べた円錐ベルト車対の構成及び機能は、公知であるので詳しい説明は省く。

回転駆動可能な入力歯車５４からセンサピストン３６に作用するトルクにおいて、トルクは、成形面３８、球４０及び成形面３２を介して、支持リング壁３０及びひいては軸１０に伝達される。これらの成形面３８，３２は、センサピストン３６が、図１に示したようにトルクが大きくなるのに伴って右方へ移動するので、図１に示した円錐ベルト車対の基本位置又は初期位置がセンサピストンによって完全に覆われない導出開口５０は、次第に閉鎖されるようになっている。図２は、非常に高いトルクにおける図１の装置を示す。この非常に高いトルクにおいて、センサピストンは可能な限り大きく右方に摺動せしめられていて、導出開口５０が完全に覆われている。導出開口５０の有効な大きさが次第に小さくなるにつれて、第２の圧力室４２内の圧力は大きくなるので、可動ベルト車１４に入力トルクに関連した押圧力が作用する。

本発明によれば、センサピストンのアーム５２の自由端部を支持するために、支持リング６０が設けられており、この支持リング６０は、アーム５２の端部領域の半径方向内側に当接し、アームの端部領域を外方に押しやるので、アームの外歯列は入力歯車５４の内歯列と確実に噛み合う。

アーム５２は、図示のように、有利な形式で、センサピストンに溶接されたリング部分に形成されていて、このリング部分から軸方向に突き出している。このような形式で、アーム若しくはリング部分の溶接部は、アームに周方向で直接作用する曲げ力に対して負荷軽減されている。

図３及び図４は、図１及び図２に円で示した領域を拡大して、支持リング６０及びアーム５２の自由な端部領域６２の一部を示す。この場合、少なくとも３つのアームのそれぞれ１つだけが示されている。

図３及び図４には、アーム５２の外歯列６４が示されており、この外歯列６４は、符号の付けられていない入力歯車５４の内歯列に噛み合う。図１及び図２に示されているように、外歯列６４は内歯列に対して相対的に軸方向で摺動可能であり、それによってセンサピストンの軸方向の摺動可能性が保証される。

図３によれば、各アーム５２の端部領域６２の内側は切欠６６を備えており、この切欠６６は、その端面側が突起面６８で終わっている。支持リング６０は、半径方向外方に向いた外側面７０を有しており、この外側面７０は、前記切欠６６に対応しているが、切欠６６よりもやや大きき構成されていて、予備センタリング段７２を介して支持リングの端面に移行している。

支持リング６０の横断面は有利な形式で、支持リング６０が直径方向に１８０°回転すると、内方に移行するように、つまり両側から、周方向で間隔を保って配置されたアーム５２内に摺動せしめられるように、構成されている。支持リング６０の予備センタリング段７２の半径方向の直径は、突起面６８の最小直径よりもやや小さい、例えば０．０５ｍｍだけ小さいので、支持リング６０は、アーム５２の端面側の端部に被せ嵌める際に自動的にセンタリングされる。支持リング６０をアーム５２にさらに被せ嵌める際に、アーム６２の端部領域６２は、支持リング６０が切欠６６内に挿入されて端部領域６２をばね弾性的に押し戻すまで、広げられ、それによって突起面６８が支持リング外側面７０に後ろからスナップ係合する。支持リング６０の外側面７０の最大直径部の、切欠６６の最大内径を越える余剰寸法は、例えば０．１５ｍｍである。

図示のように、支持リング６０は、アーム５２内に挿入された状態で有利には外歯列６４の軸方向でやや外側に位置しており、この外歯列６４の領域内で、アーム５２は半径方向で、その端部領域６２内におけるよりも大きい厚さを有している。

アーム５２の、半径方向だけではなく周方向での形状安定性のために、外側面７０と切欠６６の内側面とに、軸方向にローレット目を付けてよい。

本発明の支持リングによって、前の加工段階でのアーム５２の曲がりを押し戻して修正することができるので、アームの歯列を入力歯車の歯列に確実に噛み合わせることができる。

アームに歯列を形成する際に、遅い接合面に対する相対的に狭い公差を支持リング（切欠６６）によって維持することができる。次いで発生するアームの遅れとは無関係に、歯列を有するアームは、支持リングを挿入することによって修正された位置に押しやられる。

以上の実施例において、支持リングは追加的なスペースを必要としない。何故ならば、支持リングは壁厚の薄いアームの端部領域内で、軸受５８とアーム５２とシール支持体との間に形成された環状室内に配置されているからである。

前記のようなスナップ係合を介して行われる支持リングの固定は、機械的に堅固な結合例えば溶接に対して、ほぼ完成されたベルト車対において支持リングとアームとの間の溶接部又ははんだ付け部を設ける必要がなく、支持リングとアームとの間の強制運動に基づいて素材結合において著しく高い力が発生する、という利点を有している。

スナップ係合式の固定部は種々異なる構成のものが考えられる。例えば支持リングに幅の狭いスナップ突起を形成し、この場合、突起の左右に半径方向の支承部が得られるようにしてもよい。選択的に、リングに幅の広いスナップ突起を形成してもよい。この場合、図３及び図４に示したように突起部に直に半径方向の支承部が形成され、突起の両側でスナップ係合が行われる。

支持リングを組み付ける際に、組み付け中に、リングをアーム内に挿入する時の力・ストローク特性曲線（力とストロークとの関係を示す特性曲線）を監視すれば有利である。これによって申し分のないスナップ結合が保証される。

幾何学的に最適なスナップ係合を得るために、支持リングを、両側から組み付けができる左右対称の構成からずれた構成にすれば有利である。

センサピストンと堅固に結合されたアームは、有利には、表面硬化又は浸炭窒化される。支持リングは、有利には鋼、焼入れされた鋼、例えばＲｍ≒１０００ＭＰａを有するＥＴＧ１００より、その以上の熱処理、その他の鋼を使用することなしに、硬化されるか又は浸炭窒化される。

歯列を備えたアームを有する、軟質加工された構成部分を測定する時に、支持リングを被せ嵌めれば、有利である。

また、支持リングを、遅延を短くするために熱処理プロセス時に被せ嵌めれば、有利である。

前記実施例では、アーム５２はその外側に歯列を備えているので、支持リング６０はアーム内に配置されている。選択的に、アームはその内側に歯列を備えていて、入力歯車の前記外側の歯列と協働するようになっている。次いで支持リングがアームの半径方向外側に配置されていて、アームを内方に押しやり、入力歯車と噛み合わせるようになっている。

円錐ベルト車対の縦断面図である。 軸方向でシフトされたセンサピストンを有する、図１と同様の円錐ベルト車対の縦断面図である。 アームに被せ嵌める際の支持リングの詳細を示す、図１のIIIで示した部分の拡大図である。 アームに被せ嵌めた支持リングの詳細を示す、図３と同様の図である。

符号の説明

１０ 入力軸、 １２ 固定ベルト車、 １４ 可動ベルト車、 １６ シリンダリング、 １８ ピストン、 ２０ 第１の圧力室、 ２２ 孔、 ２４ 環状室、 ２６ 半径方向孔、 ２８ 軸方向孔、 ３０ 支持リング壁、 ３２ 成形面、 ３４ 環状の構成部分、 ３６ センサピストン、 ３８ 成形面、 ４０ 球、 ４２ 第２の圧力室、 ４４ 導入管路、 ４６ 導出管路、 ４８ 導入開口、 ５０ 導出開口、 ５２ アーム、 ５４ 入力歯車、 ５６ アウターシェル、 ５８ 軸受、 ６０ 支持リング、 ６２ 端部領域、 ６４ 外歯列、 ６６ 切欠、 ６８ 突起面、 ７０ 外側面、 ７２ 予備センタリング段

Claims (7)

1. 円錐ベルト車巻き掛け伝動装置のための円錐ベルト車対であって、
   固定ベルト車（１２）に堅固に結合された入力軸（１０）と、
   前記入力軸（１０）に軸方向で摺動可能、しかしながら相対回動不能に配置された可動ベルト（１４）と、
   トルクセンサ装置とを有しており、
   前記トルクセンサ装置が、前記入力軸（１０）と相対回動不能に結合された成形面（３２）と、該成形面（３２）とは別の成形面（３８）とを有していて、該別の成形面（３８）が、前記入力軸（１０）を把持し、かつ前記入力軸（１０）に対して相対的に軸方向で摺動可能かつ回動可能なセンサピストン（３６）に堅固に結合されており、前記２つの成形面（３２，３８）は、前記センサピストンと前記可動ベルト車との間で有効なトルクが変化するとセンサピストンの軸方向位置が、前記２つの成形面間に配置された転動体（４０）が前記成形面に沿って転動することによって変化するように、構成されており、前記センサピストン（３６）が、その可動ベルト車（１４）とは反対側に、周方向で互いに間隔を保って、軸方向に向けられたアーム（５２）を有しており、これらのアーム（５２）が、前記入力軸（１０）に回転可能かつほぼ軸方向で摺動可能に支承された、回転駆動可能な入力歯車（５４）の周面に形成された軸方向の歯列と噛み合うようになっており、
   支持リング（６０）が設けられていて、該支持リング（６０）が、前記アームの歯列に半径方向で向き合う側がアームに当接して、前記アームの歯列を前記入力歯車の周方向歯列に噛み合わせるようになっていることを特徴とする、円錐ベルト車巻き掛け伝動装置のための円錐ベルト車対。
2. センサピストン（３６）の前記アーム（５２）の前記歯列（６４）が半径方向外側に形成されている、請求項１記載の円錐ベルト車対。
3. 前記支持リング（６０）が前記アーム（５２）の自由な端部領域（６２）に当接する、請求項１又は２記載の円錐ベルト車対。
4. 前記支持リング（６０）が前記アーム（５２）の歯列（６４）と重なり合わない、請求項１から３までのいずれか１項記載の円錐ベルト車対。
5. 前記支持リング（６０）が、スナップ係合によって前記アーム（５２）に固定されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の円錐ベルト車対。
6. 前記支持リング（６０）が、この支持リングの直径を含む軸線を中心にして１８０゜の回転を基準にして左右対称である、請求項１から５までのいずれか１項記載の円錐ベルト車対。
7. 前記支持リング（６０）の端面側に予備センタリング段が形成されており、該予備センタリング段が、前記センサピストン（３６）のアーム（５２）の自由端部に遊びを保って被せ嵌め可能である、請求項１から６までのいずれか１項記載の円錐ベルト車対。

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