JP5502853B2 - 小型のクランク変速機 - Google Patents

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Description

本発明はクランクCVT変速機、特に自動車のためのクランクCVT変速機に関する。
公知のクランクCVT変速機1をケーシングなしで図5A,5B,5Cに概略的に示した。図5Bは、エンジンを側方から見た図であり、図5A及び5Cは、(前進/後進方向に見て)車両の長手方向における図及び平面図である。クランクCVT変速機は、いわゆる横向き組込み(Quereinbau)が行われるように車両に組み込まれている。つまり、エンジン(図示せず)のフライホイール4に結合されているクランク伝動装置の入力軸2と、伝動装置出力軸若しくは被駆動軸6とは、実質的に車両における横方向、つまり車両の直進走行において見て左右方向に延在している。
クランクCVT変速機1において、エンジンによって駆動可能な入力軸2又はクランク軸に、複数の偏心体ユニット8を備えた変位可能な偏心体駆動アッセンブリが設けられている。偏心体駆動アッセンブリはコネクティングロッド状の結合部材9を介して駆動される軸若しくは被駆動軸6に結合されている。被駆動軸6に偏心体ユニット8及びコネクティングロッド状の結合部材9の数に相当する数のフリーホイールユニット10が設けられているので、入力軸2の回動による偏心体ユニット8の偏心により発生する、コネクティングロッド状の結合部材9のストロークは、フリーホイールユニット10を介して被駆動軸6に伝達される。
フリーホイールユニット10は、例えば図5Bから看取可能であるように、被駆動軸6周りに設けられている多角形輪郭11と、外側リング12とを有している。外側リング12と多角形輪郭11との間には転動体、例えばローラ13が設けられているので、ローラフリーホイールは、輪郭付けされた内側走行軌道、つまり多角形輪郭11により、クランプ体であるローラ13と関連して提供され、クランプ作用は1つの回転方向において達成される。このために、外側リング12の内面と内側リングの外面若しくは多角形輪郭11とは、ローラ13が少なくとも、被駆動軸6に設けられている多角形輪郭11と外側リング12との間の一方の相対回動方向において、外側及び内側リングの回動を互いに阻止することができるように互いに調整されているので、外側リング及び多角形輪郭は一緒に回動する。他方の相対回動方向において、2つの部材の間にはローラ13によるロック作用は形成されないか、又はいわゆる切換え可能なフリーホイールが設けられる。切換え可能なフリーホイールは、切換え可能なフリーホイールが被駆動軸6と外側リング12との相対回動を可能にする中立位置の他に、2つの部材が第1若しくは第2の相対回動方向において阻止され、ひいては第1及び第2の回動方向において一緒に回動する2つのブロック位置を有している。これにより、軸6の回動方向は変更することができ、例えば後進ギアを実現することができる。
さらに、外側リング12にはコネクティングロッドアイ14が設けられており、コネクティングロッドアイ14には、例えば滑り軸受が挿入されており、コネクティングロッドアイ14によって、コネクティングロッド状の結合部材9との結合が形成される。
図5A〜5Cに示されている先行技術に基づき、フリーホイールユニット10は、被駆動軸6が延在している車両の横方向において相前後して被駆動軸6に配置されている。全てのフリーホイールユニット10により形成されたパッケージの一方の側に、ディファレンシャル16が設けられているので、一方ではディファレンシャル16とは反対の側の、フリーホイールユニット10のパッケージの端部と、他方ではディファレンシャル16の他の被駆動出力部とに、ドライブシャフト(図示せず)の接続のためのフランジ18が設けられている。したがって、一方のフランジ18は被駆動軸6と直接結合されているか、若しくは被駆動軸6に組み込まれて形成されており、他方のフランジ18は第2のディファレンシャル被駆動軸20に設けられている。フリーホイールユニット10が配置されている被駆動軸6は、第1のディファレンシャル被駆動軸20を形成する。つまり、入力軸2から伝達されるトルクは偏心体ユニット8から、ディファレンシャル被駆動軸20を同時に形成する被駆動軸6に直接、変速機構又はトルク伝達機構を介在させずに伝達され、ひいては偏心体ユニット8が設けられている被駆動軸6と、ディファレンシャル被駆動軸との間に損失は発生しない。他方、図5Aから最適に看取可能であるように、伝動装置1は、特にドライブシャフト(図示せず)の取付けのためのフランジ18が設けられているディファレンシャル被駆動軸20は、1つのディファレンシャル被駆動軸20にクランクCVT変速機1のフリーホイールユニット10の全てから成るパッケージが取り付けられており、全フリーホイールユニット10はディファレンシャル被駆動軸に対応する長さを必要とするので、車両の長手方向に延在している、ディファレンシャル16の対称軸線に対して著しく非対称的に構成されている。このことは、結果として、ドライブシャフトも明らかに異なる長さを有していることになる。このことは、特に図5に示した配向において左側のドライブシャフトは極めて短く、場合によっては特別な構造として製造する必要があるので、図5に示した配向において左側のドライブシャフトにとっては不都合である。
したがって、本発明の目的は、従来のドライブシャフトと共に使用することができる小型のクランクCVT変速機を提供することである。
上記目的は、請求項1の特徴若しくは請求項9の特徴を備えたクランクCVT変速機によって達成される。有利な構成は従属請求項に記載されている。
本発明の根底にある思想は、フリーホイールユニットを、フランジ被駆動軸の長さが互いに近似するように配置することである。つまり、フリーホイールユニットは、少なくとも部分的に伝動装置出力軸若しくはディファレンシャル被駆動軸に対して平行に配置されているが、それぞれ種々異なった軸に位置することを意味する。その結果、上記軸の軸線はディファレンシャル被駆動軸と一致しない。択一的には又は付加的には、フリーホイールユニットは、エンジンのフライホイールがフリーホイールユニット間に収容できるようにグループ化されている。したがって、各ホイールのために別個のフリーホイールパッケージを用いずに(その代わりに偏心体ユニットの種々異なる変位ユニットが必要となる)、変速機の対称的な構造を達成することができ、ひいてはドライブシャフトをほぼ同じ長さに保持することができる。
ディファレンシャル被駆動軸を短くすることができれば、それだけ一層ドライブシャフトを長く形成することができる。このことは簡単かつ廉価な製造及び構造を可能にする。
したがって、特にクランクCVT変速機は、複数の偏心体ユニットが設けられている入力軸を有しており、入力軸の回動軸線に対して各偏心体ユニットの偏心量は、有利には共通の、偏心量のための変位装置により可変であり、また、クランクCVT変速機は、偏心体ユニットの数に対応する数の被駆動軸に設けられているフリーホイールを有しており、各偏心体ユニットは、トルクの伝達のために1つの結合部材を介して1つのフリーホイールに結合されている。特に、偏心体ユニットにより提供されるストロークが、例えばコネクティングロッド状の結合部材を介して、フリーホイールユニットひいては被駆動軸に伝達されることによりトルクは伝達される。さらに、トルクの伝達のために被駆動軸に結合されているディファレンシャルが設けられている。ディファレンシャルは、ドライブシャフトとの結合のための装置を夫々備えた一組のディファレンシャル被駆動軸を有している。フリーホイールユニットは、ディファレンシャル被駆動軸がほぼ同じ長さを有しているように配置されている。有利には、ディファレンシャル被駆動軸は可能な限り短く保持される。
ディファレンシャルがトルクの伝達のために被駆動軸に結合されている、という事実において、別の構成が記載されない限りは、少なくとも1つのディファレンシャル被駆動軸はフリーホイールユニットが設けられている被駆動軸を形成する、及び/又は、1つのディファレンシャル被駆動軸は、1:1の変速比又は他の増速比又は減速比を有することができるトルク伝達機構を介して、複数のフリーホイールユニットが配置されている別体の被駆動軸に結合されている、と理解することができる。ドライブシャフトを介して車両のホイールにトルクは伝達されるので、複数のディファレンシャル被駆動軸に、ドライブシャフトとの結合のための装置、例えばフランジが夫々設けられている。
被駆動軸及びディファレンシャル被駆動軸の間のトルク伝達機構は、例えば平歯車から形成されている歯車段、又は歯付きチェーンであってよい。
単純に構成されている別の有利な構成によれば、複数のフリーホイールユニットが配置されている被駆動軸は、ディファレンシャル被駆動軸が傾動されていない状態において、ディファレンシャル被駆動軸に対してほぼ平行ではあるが同軸的には配置されていない。これにより、ディファレンシャル被駆動軸と、複数のフリーホイールユニットが配置されている被駆動軸とを、変速機が車両に組み込まれている場合、車両幅方向においてドライブシャフトをフリーホイールユニットと重畳して配置することができるように、高さ又は車両長手方向においてずらして配置することができる。その結果、特にフリーホイールユニットは被駆動軸及びディファレンシャル被駆動軸の軸線方向に、ドライブシャフトとの結合のための装置、例えばフランジを超えて突出することができ、つまり、ディファレンシャル被駆動軸が延在しているよりもさらに、ホイールの方向に延在してよい。
1つの被駆動軸若しくは複数の被駆動軸にトルク伝達機構を設けることにより、同じ又は1より大きい又は1より小さい変速比を設定することができる。例えば、高速に切り替わるフリーホイールにおいては、減速の変速比を選択でき、低速に切り替わるフリーホイールにおいては、高速の変速比を選択できる。
さらに別の有利な構成によれば、フリーホイールユニットは複数のパッケージに分けられている。各パッケージは互いに分離された被駆動軸に設けられている。これらの被駆動軸のうち1つがディファレンシャル被駆動軸であってよいか、又はディファレンシャル被駆動軸でなくてよい。
異なる軸に設けられている互いに分離された2つのフリーホイールパッケージにおいて、つまり偏心体ユニットにおける入力軸の回動点は、一致していてよいか又は別にして形成されていてよい。別にした配設おいては、所属のフリーホイールユニットの軌道速度(Bahngeschwindigkeit)は自由に形成可能である。
複数のフリーホイールユニットが設けられているディファレンシャル被駆動軸でない2つの被駆動軸が設けられている場合、ディファレンシャル被駆動軸との結合のために有利には、トルクをディファレンシャル被駆動軸に伝達するための1つの共通のトルク伝達機構が設けられている。
クランクCVT変速機の択一的な配置において、複数のフリーホイールユニットが1つのディファレンシャル被駆動軸にパッケージ状に配置される。パッケージは軸線方向に互いに分離されているので、ディファレンシャル被駆動軸は同時に、複数のフリーホイールユニットが配置されている被駆動軸を形成する。フリーホイールユニットの異なるパッケージの間の中間スペースに、フライホイールを配置できるので、フリーホイールユニットのパッケージの一部分はフライホイールの後方でエンジン側に設けられている。このことは、内燃機関の真ん中と入力軸の真ん中との間の比較的な大きな軸線間隔に繋がるので、変速機構を配置することが有利である。したがって、エンジンと入力軸との間に、例えば平歯車トレーン(Stirnradzug)又は歯付きチェーンによりもたらすことができる減速比又は増速比を設定することができる。
図1A,1B,1Cは、本発明に係るクランクCVT変速機の第1の実施の形態の平面図、車両横方向において見た側面図、及び車両長手方向において見た側面図である。 図2A,2B,2Cは、本発明に係るクランクCVT変速機の別の実施の形態の平面図、車両横方向において見た側面図、及び車両長手方向において見た側面図である。 図3A,3B,3Cは、本発明に係るクランクCVT変速機のさらに別の実施の形態の平面図、車両横方向において見た側面図、及び車両長手方向において見た側面図である。 図4A,4B,4Cは、本発明に係るクランクCVT変速機のさらに別の実施の形態の平面図、車両横方向において見た側面図、及び車両長手方向において見た側面図である。 先行技術のクランクCVT変速機の側面図、車両横方向において見た側面図、及び車両長手方向において見た側面図である。
以下に、例えば種々異なる実施の形態に基づいて及び添付の図面を参照して本発明を説明する。
本発明に係るクランクCVT変速機1の第1の実施の形態を夫々、クランクCVT変速機を上方から見た平面図、車両幅方向に沿って見た側面図、及び車両長手方向における側面図を示している図1A,1B,1Cに基づいて説明する。冒頭で述べた先行技術に関連して示した構成部材と同一又は対応する構成部材には、同じ符号を付す。
図1A,1B,1Cに示すように、クランクCVT変速機1はエンジン出力軸に結合されたフライホイール4を有している。フライホイール4は回動のために変速機の入力軸2を駆動する。変速機の入力軸2には変位ユニット(図示せず)を介して、変位ユニットの偏心量に応じて変位可能な偏心体ユニット8が設けられている。偏心体ユニット8は、選択的に引張り/押込みコネクティングロッド又は専ら引張りコネクティングロッドとして形成されているコネクティングロッド状の結合部材を介して、被駆動軸6に設けられているフリーホイールユニット10に結合されている。特に、偏心体ユニット8によりもたらされるストロークは、コネクティングロッド状の結合部材9によりフリーホイールユニット10に、ひいては被駆動軸6に伝達される。その結果、入力軸2と被駆動軸6との間においてトルクが、クランクCVT変速機1の適切な変速比を持って伝達される。冒頭で述べたように偏心体ユニット8は夫々、例えば被駆動軸6における多角形輪郭11と、外側リング12と、多角形輪郭11及び外側リング12の間に挿入されている転動体であるローラ13とにより形成されている。その結果、ローラフリーホイールが形成されている。他の自体公知のフリーホイールユニット10も同様に可能である。
図1Aから最適に看守可能であるように、被駆動軸6の軸線は変速機出力軸が中心として回動する軸線に対して平行であるが、同軸的ではない。変速機出力軸は車両のホイールに結合することができ、ディファレンシャル16に結合されている複数のディファレンシャル被駆動軸20により形成される。これらのディファレンシャル被駆動軸20には夫々、車両のホイールに関連してドライブシャフトを接続するための装置としてフランジ18が設けられている。ディファレンシャル被駆動軸20の軸線は互いに傾倒していない状態において同軸的である。
図示の実施の形態において、8つの偏心体ユニット8の全てが並んで1つのパッケージ26として配置されている被駆動軸6の間において、(車両における組付け時の右/左方向に応じて、若しくは図1Aにおいて)ディファレンシャル16寄りのパッケージの一方の端部にトルク伝達機構21が設けられている。トルク伝達機構21は歯車段22、本実施の形態においては互いにかみ合う2つの歯車22a,22bにより形成される。一方の歯車22aは1つのディファレンシャル被駆動軸20に相対回動不能に結合されている。他方の歯車22bは被駆動軸6に相対回動不能に結合されている。歯車段22には必要に応じて所定の変速比が設定されていてよいか、又は被駆動軸6とディファレンシャル被駆動軸20との間の変速比は1である。
したがって、ディファレンシャル被駆動軸20におけるフリーホイールユニット10の配置はスペースを必要とせず、むしろ車両の幅方向(図1Aにおいて左/右方向、図1Cにおいて上/下方向)において、左側(図1A)のドライブシャフトはフリーホイールユニット10と重畳して配置できるので、図1A〜1Cに示されているアッセンブリにおいて、ディファレンシャル被駆動軸20のフランジに取り付けられたドライブシャフトは夫々、両側にほぼ同じ長さを有することができる。
図1A〜1Cに関連して示されているアッセンブリに対する択一的なアッセンブリが、図2A〜2Cに示されている。図2A〜2Cは図1A〜1Cに対応する図である。図2A〜2Cに示されているクランクCVT変速機1は、図2Aと図1Aとの比較において最適に看守可能であるように、本第1の実施の形態のクランクCVT変速機1とは、異なる軸に配置されているフリーホイールユニット10が、夫々4つのフリーホイールユニットと組み合わされてパッケージ26を形成する点において異なる。特に、ディファレンシャル被駆動軸20に対して平行ではあるが、非同軸的である被駆動軸6に、第1のパッケージ26が設けられている。フリーホイールユニット10の第2のパッケージ26が、同時に1つのディファレンシャル被駆動軸20であり、特にディファレンシャル16と、ディファレンシャル被駆動軸20に設けられているフランジ18との間に設けられている被駆動軸6に設けられている。フリーホイールユニット10のパッケージ26のフランジ側の端部とフランジ18との間において、ディファレンシャル被駆動軸20にやはり歯車22aが設けられている。歯車22aに噛み合う歯車22bは、ディファレンシャル被駆動軸20に対して平行ではあるが非同軸的である被駆動軸6の対応する端部に相対回動不能に設けられている。したがって、フリーホイールユニット10のパッケージ26は、幅方向に対して互いに重畳して配置されてよく、図2Aに示された左側のディファレンシャル被駆動軸20に沿った比較的小さな構成スペースが、フリーホイールユニット10の取付けのために必要となるだけであり、フランジ18に接続されるドライブシャフトをほぼ同じ長さで構成することができる。
図2A〜2Cに示した実施の形態において、入力軸2の回動点は一致しない。しかし回動点Pが一致する構成を選択することもできる。
フリーホイールユニット10が、複数のパッケージのうちの1つがディファレンシャル被駆動軸20に直に配置されているパッケージ26として配置されていると、ディファレンシャル被駆動軸20でない被駆動軸6によって伝達される被駆動モーメントだけが、歯車段22の損失を伴い、ディファレンシャル被駆動軸20に直接位置するフリーホイールユニット10のパッケージ26により提供される被駆動モーメントの損失はない。
構造の単純化のために、本実施の形態においては歯車段22によりもたらされる変速比係数(Uebersetzungsfaktor)は有利には1である。
クランクCVT変速機1のための別の実施の形態が図3A〜3Cに示されている。図3A〜3Cはまた、図2A〜2Cに示されている図に対応する。図3A〜3Cに示されているクランクCVT変速機は、入力軸2のために1つの共通の回動点Pが設けられる点で異なる。このことはしかし、フリーホイールユニット10の軌道速度に対する可能な構成は少ない。さらに図3Aから最適に看守可能であるように、クランクCVT変速機1は、確かにフリーホイールユニット10のパッケージ26は2つの異なる被駆動軸6に配置されているが、両被駆動軸6はディファレンシャル被駆動軸20に対して平行であるが非同軸的であるという点において異なる。したがって、トルク伝達機構21が第1の被駆動軸6とディファレンシャル被駆動軸20との間にも、第2の被駆動軸6と上記ディファレンシャル被駆動軸20との間にも設けられている。有利にはディファレンシャル被駆動軸20に不動に結合された歯車22aは、歯車段が使用される場合には両被駆動軸6に配設された歯車22bによって一緒に使用され、両歯車22bが噛み合う。本発明においてまた、ドライブシャフトは車両の幅方向においてフリーホイールユニット10と重畳することができる。図1A〜1Cに示した実施の形態と類似して、フリーホイールパッケージ26は軸線方向において、フリーホイールユニット10の側でドライブシャフトのためのフランジ18を超えて車両ホイールに向かって突出している。
また、図3A〜3Cに示した実施の形態においては、トルク伝達機構21に1より大きい又は1より小さい変速比を形成することができる。
図1A〜1Cから図3A〜3Cに関連して示されている各実施の形態においては、歯車段22は後進ギア段の分だけ拡張することができ、フリーホイールユニット10は、外側リング12と被駆動軸6との間における1つの回動方向における回動だけを阻止する、単純なフリーホイールユニットとして構成することができる。後進ギアは、歯車段22に設けられている後進ギア段により形成することができる。さらに、択一的には歯車段22の代わりに歯付きチェーンを使用することができる。
省スペース構造を有する本発明に係るクランクCVT変速機のための別の実施の形態は、図4A〜4Cに示されている。本実施の形態のクランクCVT変速機1においては、全てのフリーホイールユニット10は軸線方向に互いに離間されている2つのパッケージ26において、同時に1つのディファレンシャル被駆動軸20である被駆動軸6に位置する。特に、パッケージ26は一方のフランジ18とディファレンシャル16との間に配置されている。フリーホイールユニット10の2つのパッケージ26の間のスペースは、エンジンのフライホイール4を設けるための構成スペースに使用することができる。その結果、偏心体ユニット8もフライホイール4の両側に配置されている。これにより、例えば図4において看取可能であるように、クランクCVT変速機1の入力軸2とエンジン出力軸28との間に変速機構30を配置することができる。基本的にこの関係においては、パッケージ26を、1つのパッケージが各ディファレンシャル被駆動軸20に設けられているように配置するか、若しくはパッケージを完全に分離し、ディファレンシャル16を省くことも可能である。この場合、偏心体ユニット8の偏心量の調整のために同様に互いに独立した2つの変位装置が必要になる。
1 クランクCVT変速機、 2 入力軸、 4 フライホイール、 6 被駆動軸、 8 偏心体ユニット、 9 結合部材、 10 フリーホイールユニット、 11 多角形輪郭、 12 外側リング、 14 コネクティングロッド、 16 ディファレンシャル、 18 フランジ、 20 ディファレンシャル被駆動軸、 21 トルク伝達機構、 22 歯車段、 22a,22b 歯車、 26 フリーホイールパッケージ、 28 エンジン出力軸、 30 変速機構

Claims (7)

  1. クランクCVT変速機(1)において、
    入力軸(2)を有しており、該入力軸(2)に複数の偏心体ユニット(8)が設けられており、入力軸(2)の回動軸線に対する複数の偏心体ユニット(8)の偏心量が、該偏心量のための変位装置により可変であり、偏心体ユニット(8)の数に相当する数の、少なくとも1つの被駆動軸(6)に設けられたフリーホイールユニット(10)を有しており、各偏心体ユニット(8)は結合部材(9)を介して1つのフリーホイールユニット(10)に結合されてトルクの伝達を行い、
    トルクを伝達するために、少なくとも1つの被駆動軸(6)に結合されているディファレンシャル(16)を有しており、該ディファレンシャル(16)は一組のディファレンシャル被駆動軸(20)を有しており、該ディファレンシャル被駆動軸(20)には夫々、ドライブシャフトとの結合のための装置(18)が備えられており、
    前記被駆動軸(6)が、前記ディファレンシャル被駆動軸(20)と同一方向に配置されており、
    少なくとも1つの前記被駆動軸(6)と前記ディファレンシャル(16)とは、トルク伝達機構(21)を介して結合され、少なくとも1つの前記被駆動軸(6)と前記ディファレンシャル被駆動軸(20)とは、非同軸に配置されていることを特徴とする、クランクCVT変速機。
  2. フリーホイールユニット(10)の少なくとも一部分が配置されている被駆動軸(6)とディファレンシャル被駆動軸(20)とは、傾倒していない状態において互いにほぼ平行に配置されていることを特徴とする、請求項1記載のクランクCVT変速機。
  3. トルク伝達機構(21)は歯車段(22)又は歯付きチェーンであることを特徴とする、請求項1又は2記載のクランクCVT変速機。
  4. フリーホイールユニット(10)はパッケージ(26)として軸線方向に相前後して被駆動軸(6)に配置されており、トルク伝達機構(21)は被駆動軸(6)の一方の端部に配置されていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載のクランクCVT変速機。
  5. 2つの群(26)のフリーホイールユニット(10)が設けられており、フリーホイールユニット(10)の両群(26)は夫々、第1及び第2の被駆動軸(6)に配置されていることを特徴とする、請求項からまでのいずれか項記載のクランクCVT変速機。
  6. 各群(26)のフリーホイールユニット(10)は軸線方向に相前後して、対応配置された被駆動軸(6)にパッケージとして配置されており、トルク伝達機構(21)の前記被駆動軸(6)側の部分が、各被駆動軸(6)の一方の端部に配置されており、かつ、1つのディファレンシャル被駆動軸(20)に配置されているトルク伝達機構(21)の共通の前記ディファレンシャル被駆動軸(20)側の部分に結合されていることを特徴とする、請求項記載のクランクCVT変速機。
  7. 一方の群(26)のフリーホイールユニット(10)は軸線方向に相前後して、対応配置された被駆動軸(6)にパッケージとして配置されており、他方の群(26)のフリーホイールユニット(10)は軸線方向に1つのディファレンシャル被駆動軸(20)にパッケージとして配置されており、トルク伝達機構(21)の前記被駆動軸(6)側の部分は、被駆動軸(6)の一方の端部に配置されており、かつ、フリーホイールユニット(10)が配置されているディファレンシャル被駆動軸(20)のフランジ側の端部に配置されている、トルク伝達機構(21)のフランジ被駆動軸側の部分に結合されていることを特徴とする、請求項記載のクランクCVT変速機。
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