JP5496102B2 - バリエータ - Google Patents

Description

本出願は、その全ての内容が参照により本明細書に組み入れられる2007年12月6日に出願された英国特許出願第GB0723857.9号の優先権の恩典を主張する。

本発明は、バリエータ、すなわち、駆動力を回転入力と回転出力との間で連続可変速度比で伝達するための装置、より具体的には、レースの適切な形状の面の上を移動し、速度比を変更するために可動であるローラのセットによって駆動力が一つのレースから別のレースに伝達されるバリエータに関する。

Torotrak（Development）Limitedの名称における数多くの公開特許出願は、少なくとも一対のレースが共通軸（以下、バリエータ軸と呼ぶ）を中心に回転するように取り付けられ、ほぼトロイド状のキャビティをいっしょになって画定するほぼ半トロイド状に凹んだ対向する面を有するようなバリエータに関する。ローラがキャビティ中に取り付けられ、レースの凹んだ面の上を移動して駆動力を一方から他方に伝達する。ローラの取り付け装置は、ローラが、自らの軸を中心に回転するだけでなく、傾動をも起こして、ローラ軸とバリエータ軸との間に形成される角度を変化させることを可能にする。このような傾動（各ローラによって同時に実行される）は、レースの相対速度の変化、ひいては、バリエータによって提供される速度比の変化と関連する。このタイプの装置は、多くの場合、トロイド状レース転動トラクション式バリエータと呼ばれる。

ローラの傾動を制御するための数多くの機構が長年にわたり提案されているが、これに関して、特に、この目的のための簡単な機構に関する国際公開公報WO2006/084906号（特許文献1）（出願番号PCT/EP2006/050860、Torotrak（Development）Ltd ら）を参照する。この出願からのある図面を本明細書で図1として再現する。参照番号は変更されている。

このバリエータ10は、前述の半トロイド状に凹んだレースの対の間に画定されたキャビティ中に取り付けられた二つのローラ12a、12bを有する。一方のレースの周囲が14で見られる。他方のレースは、これ以外ではローラを隠してしまうため、省略されている。各ローラは、それぞれのキャリヤ18a、18bのフォーク16の間でそれ自体の軸を中心に回転するように取り付けられている。各キャリヤは、それぞれ玉継手20a、20bを介してレバー22に連結されている。バリエータのハウジング（図示せず）に非可動的に固着されているピン24が、レバーのスロット26中に受けられた状態で、レバーの支点を形成している。レバーは、支点の各側に延びるクロスバー28を有し、玉継手20a、20bが支点の両側でクロスバーに連結されている。レバーのラジアルアーム30が、レバーの回転動を制御し、ひいてはバリエータ速度比を制御するために使用される。たとえば、このレバーは、駆動力制御装置に通じるプッシュバーに連結されてもよい。または、動力付き機構、たとえば液圧アクチュエータによって動かされることもできる。

ローラ12はレース14間で拘束されているため、その中心は、図中では×印34によって示すレースの共通軸（バリエータ軸）を中心に円形の経路31をたどる。図から、レバーを回すと、ローラがこの軸を中心に同じ周方向に動く（両方とも右回りまたは両方とも左回り）ということが明らかであろう。ローラのこの変位が、ローラ自体を同時に新たな傾斜角へと向けさせ（すなわち、両ローラの傾斜角が実質的に等しい量だけ変化する）、ひいては速度比の変化を生じさせる。玉継手20a、20bが、必要な動きの自由をローラに提供する。

バリエータ10は、一つの機構、すなわちレバー22を使用して、両方のローラを動かす。このタイプのバリエータは、ローラ間で不均等な負荷分担による潜在的な問題を抱えていることが知られている。ローラが、わずかでも不釣り合いである傾斜角をとるならば、一方が他方とは異なる速度比を提供しようとする。この速度不釣り合いは、ローラ／レース界面での滑りによって緩衝されなければならないが、その結果、負荷がローラ間で不均等に分散して、不十分な性能および過度な摩耗をはじめとする非常に有害な効果を生じさせる。不釣り合いは、製造公差などを介して潜在的に起こる。そのような問題を避けるために、多くの場合、一つのアクチュエータを使用するローラ制御機構がさらなる動きの自由をローラに提供して、負荷が均等に分担される位置をローラが見いだすことを可能にする。図1の例において、これは、レバー22が、バリエータ軸34に対して半径方向に動くことを可能にするスロット26によって達成される。レバーの半径方向の動き（具体的には、半径方向の平行移動）は、ローラをその円形経路31に沿って周方向に移動させるが、レバーの回転は両ローラを同じ周方向に動かし、レバーの平行移動は両ローラを反対方向に（すなわち、一方を右回りに、他方を左回りに）動かすということに注目されたい。したがって、レバーの平行移動は一方のローラの傾斜角を他方のローラの傾斜角に対して変化させる。ローラ間の負荷の不釣り合いが正味の力をレバーに加えてレバーを変位させ、結果的な変位（平行移動）がローラ負荷を均等化させようとする。レバーは、ローラ負荷が均等に分担される半径方向位置を自然に探し当てる。

図1の機構は、望ましくない振動を受けることがわかっており、これこそが、本発明が解決しようとする課題である。

国際公開公報WO2006/084906号

概要
本発明にしたがって、バリエータ軸を中心に回転するように取り付けられ、半トロイダル状に凹んだ対向する面を有する第一および第二のレース、凹んだ面の上を移動しそれによって駆動力を一方のレースから他方のレースへと連続可変速度比で伝達するように両レース間に配置され、各ローラが、それぞれのキャリヤに回転可能に取り付けられ、自由に傾動を起こして、その軸とバリエータ軸との間の傾斜角を変化させることができる第一および第二のローラ、ならびに（a）支点を中心とする回転、および（b）平行移動を起こすことを可能にする取り付け装置を設けられたローラ制御部品を含み、制御部品の回転により両ローラがバリエータ軸を中心に同じ周方向に動きかつその結果、両ローラが同時に新たな傾斜角に向き、それによって速度比の変化が提供されるように、キャリヤが、支点の両側で制御部品に連結され、かつ、制御部品の平行移動が、一方のローラの傾斜角を他方のローラの傾斜角に対して変化させ、それによって、それらに対する負荷が釣り合う位置を両ローラがとることを可能にするバリアエータであって、制御部品の平行移動を減衰させるダンパを備えることを特徴とするバリエータが得られる。

ここおよび以下の記載で、「平行移動」とは、物体の位置の変化を生じさせる動きを指し、そのような動きを「回転」から区別するために使用される。「動き」は、平行移動または回転または両方を含む運動を指すために使用される。これらの語は、当然、幾何学におけるそれらの意味で一般に使用される。

ダンパは、制御部品の平行移動のみを減衰させることもできるし、制御部品の平行移動および回転の両方を減衰させることもできる。

好ましくは、ダンパは摩擦ダンパである。たとえば、二つの面を合わせる方向に偏らせるためのばねを組み込むことができ、それらの面の間の摩擦が制御部品の平行移動に抵抗する。しかし、他の形態のダンパを使用してもよい。たとえば、ダンパは液圧ダンパであってもよい。

制御部品は、支点を介して取り付けられた、その支点を中心に回転することができるレバーであることが特に好ましい。レバーは、小さな角度範囲で自由に回動するだけでよく、語「回転」は、この意味に理解されなければならない。支点そのものが、レバーの平行移動を許容するように可動であってもよい。ダンパは、好ましくは、支点に作用してその平行移動を減衰させる。このようにして、制御部品の回転動の減衰だけが提供され、その平行移動の減衰は提供されない。または、ダンパは、制御部品の回転および平行移動の両方を減衰させるために、固定された部品と制御部品自体との間に作用することもできる。

好ましくは、制御部品の取り付け装置は１自由度の平行移動しか許容しない。さらに好ましくは、制御部品は、バリエータ軸に対して実質的に半径方向に沿ってしか動くことができない。

制御部品の取り付け装置は、好ましくは、制御部品が平行移動することができる方向を画定するスロットおよびスロット中で動く従動子を備える。
[本発明1001]
バリエータ軸を中心に回転するように取り付けられ、半トロイダル状に凹んだ対向する面を有する第一および第二のレース、該凹んだ面の上を移動しそれによって駆動力を一方のレースから他方のレースへと連続可変速度比で伝達するように両レース間に配置され、各ローラが、それぞれのキャリヤに回転可能に取り付けられ、自由に傾動を起こして、その軸と該バリエータ軸との間の傾斜角を変化させることができる第一および第二のローラ、ならびに（a）支点を中心とする回転、および（b）平行移動を起こすことを可能にする取り付け装置を設けられたローラ制御部品を含み、該制御部品の回転により両ローラが該バリエータ軸を中心に同じ周方向に動きかつその結果、両ローラが同時に新たな傾斜角に向き、それによって該速度比の変化が提供されるように、該キャリヤが、該支点の両側で該制御部品に連結され、かつ、該制御部品の平行移動が、一方のローラの傾斜角を他方のローラの傾斜角に対して変化させ、それによって、それらに対する負荷が釣り合う位置を両ローラがとることを可能にするバリアエータであって、該制御部品の平行移動を減衰させるダンパを備えることを特徴とする、バリエータ。
[本発明1002]
ダンパが制御部品の平行移動のみを減衰させる、本発明1001のバリエータ。
[本発明1003]
ダンパが制御部品の平行移動および回転の両方を減衰させる、本発明1001のバリエータ。
[本発明1004]
ダンパが摩擦ダンパである、前記本発明のいずれかのバリエータ。
[本発明1005]
二つの面を合わせる方向に偏らせるためのばねがダンパに組み込まれ、それらの面の間の摩擦が制御部品の平行移動に抵抗する、本発明1004のバリエータ。
[本発明1006]
制御部品が、支点を介して取り付けられ、その支点を中心に回転することができるレバーである、前記本発明のいずれかのバリエータ。
[本発明1007]
支点が、レバーの平行移動を許容するように可動である、本発明1006のバリエータ。
[本発明1008]
ダンパが支点に作用してその平行移動を減衰させる、本発明1007のバリエータ。
[本発明1009]
ダンパが、制御部品の回転および平行移動の両方を減衰させるために、固定された部品と該制御部品自体との間に作用する、前記本発明のいずれかのバリエータ。
[本発明1010]
制御部品の取り付け装置が1自由度の平行移動しか許容しない、前記本発明のいずれかのバリエータ。
[本発明1011]
制御部品が、バリエータ軸に対して実質的に半径方向に沿ってしか動くことができない、本発明1010のバリエータ。
[本発明1012]
制御部品の取り付け装置が、制御部品が平行移動することができる方向を画定するスロットおよび該スロット中で動く従動子を備える、前記本発明のいずれかのバリエータ。
[本発明1013]
実質的に、添付の図面を参照して本明細書に記載され、該添付の図面に示されたとおりである、バリエータ。

以下、添付図面を参照しながら本発明の具体的な態様を単なる例示として説明する。

従来技術バリエータを、そのレースの軸に沿って、内部コンポーネントを見せるためにレースの一方を省略した状態で示す、いくぶん簡略化された図である。 本発明のレバー機構の斜視図である。 本発明のレバー機構の斜視図であり、内部に収容された、部分的に断面で示されるコンポーネントを見せるために、ブラケットが切り欠かれている。 図2Bの一部を拡大スケールで示し、特定の隠れた細部が仮想線で示されている。 図3Aおよび図3Bは、本発明のレバー／ローラアセンブリを正面および片側からそれぞれ示す。 同じレバー／ローラアセンブリを正面から示すが、それを取り付けるために使用されるブラケットも含む。 図5Aおよび図5Bは、レバー機構の一部であるボタンの平面図および断面図である。 レバー機構の一部である自在継手の断面図である。

詳細な説明
図2〜4に見られるレバー122は、従来技術を参照して説明したレバー22と同様に、バリエータにおけるローラの動きを制御するために使用される。レバーはブラケット150中に枢動可能に取り付けられ、そのブラケットは逆に、バリエータのケーシング（図示せず）に固着される。ブラケットは、機械的ねじ156によって互いにアセンブルされる前後の部品152、154を備える。後部品152は一体化した後板158を有し、この後板には、ブラケットをバリエータケーシングに取り付けるための貫通孔が設けられている。後板158中には後部スロット160が形成されている。前部品は前板162を有し、その中には前スロット164が形成されている。前後のスロット160、164は、この特定の態様においては、同一形状であり、互いの正面に整列している。前後のボタン166、168がそれぞれのスロット中に延び、平面図では長方形であり、それらの側面がスロット中で滑り嵌めを形成し、それらの長手がスロットの長手よりも短く、スロットに沿って動くことができるようになっている。ウィングまたはフランジ170、172（図5ではっきりと見える）がボタンと一体に形成されており、ボタンから横方向に突出している。ボタンは、レバー122の両側に配設され、レバー122中の孔を通過するライナチューブ174（図2Cを参照）によってレバーに連結され、ライナチューブの端部はボタン166、168中のそれぞれの止まり孔に受けられている。ライナチューブ174はレバー122の枢動式取り付けを提供し、したがって、レバーは、ライナチューブ174によって画定される軸を中心に限られた角度範囲で回転することができ、また、スロット160、164によって画定される方向に短い距離だけ変位することができる。

アセンブリは、ブラケット150の前後部品152、154をレバー122およびボタン166、168の周囲で互いにねじ留めするだけでよく、その後、レバーおよびボタンは固定状態になる。

本発明によると、この機構には、レバーアセンブリの変位（平行移動）を減衰させるための構造が組み込まれている。このために、ばね176が前後のボタン166、168を離間させるように付勢する。この態様において、ばねはらせんばねであり、アセンブリ中にプレストレス（圧縮）される。ばねは、ライナチューブ174を通過して、その端部がそれぞれのボタン166、168に当接するようになっている。それによって後ボタンのウィング170、172が後板158の隣接面に対して偏らせられ、前ボタンのウィング170、172が前板162に対して偏らせられる。ウィング170、172と隣接面との間の摩擦がレバーアセンブリの平行移動に抵抗し、それによって必要な減衰を提供する。減衰の効果は、減衰されないならば望ましくないレバーの振動を招くおそれのあるエネルギーを散逸させることである。

レバー122の平行移動だけが減衰されることに注目されたい。摩擦減衰を提供する部品、すなわちウィング170、172は、ライナチューブ174によって形成されたベアリングのみを介してレバーに連結されているため、レバーの回転動は妨げられない。

ローラおよびそれらのキャリヤは図2A〜2Cから省略されているが、図3A〜3Bおよび4には見ることができる。この態様において、レバーのクロスバーは、貫通孔182（図2C）を有する横方向に突出するフランジ178a、bによって形成されている。自在継手184a、bがそれぞれのローラキャリヤ118a、bを各フランジに連結している。自在継手184の構造は図6でよく見える。各自在継手は、孔182の一つに受けられ、ナット188a、b（図3B）によってフランジ178に固着されたねじ付き軸部186を備える、第一の部品を有する。軸部186はソケット部分190に通じ、ソケット部分の部分的に球形の内面が継手の第二の部品194の球形ヘッド192を受ける。第一の部品は、ヘッドを保持するために、たとえば、ヘッド192の周囲にスエージ加工されてもよい。さらなるねじ付き軸部196がヘッド192から突出し、ヘッド192とで一体に形成されている。本態様において、バリエータのキャリヤ118a、bは、ねじ付き軸部196を介して対応する自在継手に連結された一つの肢部198a、bによってそれぞれが形成されている。ローラ199a、bは、適当な回転ベアリングを介して対応するアーム198a、bに取り付けられている。

図3Bより、キャリヤの肢部198a、bが傾いていることが見てとれる。バリエータのレースは図3A〜3Bから省略されているが、それらの共通軸（バリエータ軸）が破線200によって示されている。自在継手184aの中心およびローラ199bの中心を通過する仮想線202が、バリエータ軸200に対して非垂直な角度Cを形成することが見てとれる。この角度Cは、多くの場合、キャスタ角と呼ばれる。使用中、ローラが線202に対して自由に傾くことができることに注目されたい。当技術分野で周知であるように、ローラのこの傾きは、ローラに上を移動されるレースとの相互作用によって制御され、ローラは、その回転軸（図3Bの×印204bによって示す）がバリエータ軸200と交差するように常に自らを向けようとし、キャスター角Cのおかげでこれを達成することができる。レバー122の回転が両ローラ199a、bを同じ方向に（バリエータ軸200を中心に右回りまたは左回りに）動かす。ローラが線202に対して傾きながら自動的に自らを向けて交差状態を回復するという事実がなければ、ローラ199の軸204がバリエータ軸200との交差を逸するという結果になるであろう。その際、ローラは同時に移動して、バリエータによって提供される速度比を変化させる。このように、レバー位置とローラ傾きとの間に、または等しくは、レバー位置とバリエータ比との間に関係が確立される。特定のレバー位置を選択することにより、バリエータ比が相応に設定される。

すでに説明したように、レバー122、キャリッジ118a、bおよびローラ199a、bのアセンブリが動くことができ、負荷が均等に分担される位置をローラが見いだすことを可能にするという事実がなければ、製造交差のような要因により、ローラがわずかに異なる傾きをとり、ひいてはローラ間での不均等な負荷の分担が生じるという結果が予想されるであろう。レバーのこの動き（特に平行移動）は、レバー122を取り付ける様式、すなわち、この態様においては、スロット160、164およびそれらの中で動くボタン166、168によって提供される。平行移動は、この態様において、バリエータレースのバリエータ軸200に対して半径方向である。この方向へのアセンブリの変位は、両ローラを、バリエータ軸200を中心に反対の周方向に（一方は右回り、他方は左回りに）動かし、その結果、その傾斜角が変化して負荷分担の不均等を軽減することを可能にする。

原則的に、アセンブリがその自然な位置を中心に前後に動き、望ましくない振動を発生させるとき、レバーアセンブリのこの変位が振動性になるという危険がある。この問題は、本発明にしたがって、上記で説明したレバー変位の減衰によって解決される。

上記のように、図2A〜6の減衰構造は、レバーアセンブリの平行移動を減衰させるように作用するだけであり、その回転動を減衰させるようには作用しない。他の態様においては、レバーアセンブリの両方の運動、すなわち回転および平行移動を減衰させることが望ましいかもしれない。この方法により、さらに、レバー回転／ローラ傾きの望ましくない振動性挙動に抵抗することができる。このような減衰を達成する簡単な方法は、ボタン166、168、ライナ174およびばね176を省略し、代わりに、スロット160、164中に延びる簡単なピンによってレバー122を取り付けることであろう。その場合、レバーアセンブリの回転および平行移動の両方に抵抗しようとする摩擦を提供するための、レバー122と前後の板158、162の隣接面との間にプレストレスされたばねによって摩擦減衰を提供することもできる。円錐形の座金（しばしば「Belleville」座金と呼ばれる）の形態のばねが好適であろう。

前記態様は、限定ではなく例として提供されたものであることが理解されよう。請求の範囲で述べられる発明の範囲を逸することなく、数多くの可能な変異および設計代替が可能である。たとえば、本明細書に記載されたダンパは摩擦に依存するが、この目的のために他のタイプの機構、たとえば液圧ダンパを代用することが可能であろう。また、図示されたタイプの構造においては、レバーの平行移動を可能にするためにスロットが使用されているが、スロットは、原則的に、レバーの中（図1の従来技術バリエータ10のレバー22の場合）またはレバーの取り付け装置の中（図2A〜6の発明の態様の場合）に形成されることもできる。レバー122の移動方向が常に半径方向であるため、後者が好ましい。

Claims (12)

1. バリエータ軸を中心に回転するように取り付けられ、半トロイダル状に凹んだ対向する面を有する第一および第二のレース、該凹んだ面の上を移動しそれによって駆動力を一方のレースから他方のレースへと連続可変速度比で伝達するように両レース間に配置され、各ローラが、それぞれのキャリヤに回転可能に取り付けられ、自由に傾動を起こして、その軸と該バリエータ軸との間の傾斜角を変化させることができる第一および第二のローラ、ならびに（a）支点を中心とする回転、および（b）平行移動を起こすことを可能にする取り付け装置を設けられたローラ制御部品を含み、該制御部品の回転により両ローラが該バリエータ軸を中心に同じ周方向に動きかつその結果、両ローラが同時に新たな傾斜角に向き、それによって該速度比の変化が提供されるように、該キャリヤが、該支点の両側で該制御部品に連結され、かつ、該制御部品の平行移動が、一方のローラの傾斜角を他方のローラの傾斜角に対して変化させ、それによって、それらに対する負荷が釣り合う位置を両ローラがとることを可能にするバリエータであって、該制御部品の平行移動を減衰させるダンパを備えることを特徴とする、バリエータ。
2. ダンパが制御部品の平行移動のみを減衰させる、請求項1記載のバリエータ。
3. ダンパが制御部品の平行移動および回転の両方を減衰させる、請求項1記載のバリエータ。
4. ダンパが摩擦ダンパである、請求項1〜3のいずれか一項記載のバリエータ。
5. 二つの面を合わせる方向に偏らせるためのばねがダンパに組み込まれ、それらの面の間の摩擦が制御部品の平行移動に抵抗する、請求項4記載のバリエータ。
6. 制御部品が、支点を介して取り付けられ、その支点を中心に回転することができるレバーである、請求項1〜5のいずれか一項記載のバリエータ。
7. 支点が、レバーの平行移動を許容するように可動である、請求項6記載のバリエータ。
8. ダンパが支点に作用してその平行移動を減衰させる、請求項7記載のバリエータ。
9. ダンパが、制御部品の回転および平行移動の両方を減衰させるために、固定された部品と該制御部品自体との間に作用する、請求項1〜8のいずれか一項記載のバリエータ。
10. 制御部品の取り付け装置が１自由度の平行移動しか許容しない、請求項1〜9のいずれか一項記載のバリエータ。
11. 制御部品が、バリエータ軸に対して実質的に半径方向に沿ってしか動くことができない、請求項10記載のバリエータ。
12. 制御部品の取り付け装置が、制御部品が平行移動することができる方向を画定するスロットおよび該スロット中で動く従動子を備える、請求項1〜11のいずれか一項記載のバリエータ。

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