JP5570512B2

JP5570512B2 - 自動車の伝動装置のための駆動軸アッセンブリ

Info

Publication number: JP5570512B2
Application number: JP2011531343A
Authority: JP
Inventors: フリートマンオスヴァルト
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: DE102009042834A1; JP2012506003A; WO2010043193A1; DE112009002339A5

Description

本発明は、自動車の伝動装置、特にクランクＣＶＴのための駆動軸アッセンブリに関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２４３５３５号明細書において、自動車の、この種の無段階に調節可能な伝動装置が公知である。この公知の伝動装置は、主として駆動軸及び被動軸を有している。駆動軸と被動軸とは、互いに平行に配向されて伝動装置ハウジング内に回転可能に支承されている。駆動軸と被動軸とは、駆動軸に設けられる偏心体装置と、被動軸に配置されるフリーホイール装置と、偏心体装置とフリーホイール装置との間に配置されるコンロッド装置とを介して互いに接続されている。偏心体装置は、軸方向で相並んで駆動軸上に配置されている複数の偏心体ユニットからなっている。フリーホイール装置は、被動軸上に軸方向で相並んで配置されている複数のフリーホイールユニットからなっている。相応に、コンロッド装置は、それぞれ１つの偏心体ユニットと１つのフリーホイールユニットとを互いに接続する複数のコンロッド部材を有している。

図１に示すように、伝動装置ハウジング１０内に支承される駆動軸１は、駆動軸１と一体的に形成される、駆動軸１の回転軸線３に対して偏心的にずらされた三日月形のカム部材４を有している。カム部材４の周面２には、それぞれ１つの偏心体構成部材５が回動可能に支承されている。偏心体構成部材５には、少なくとも１つのコンロッド部材７の片側が、軸受１８により回動可能に支承されている。

各々の偏心体構成部材５は、カム部材４を収容するための孔１５（図３）を有している。孔１５を取り巻くように内歯列６が延びている。内歯列６は、カム部材４の周面２に合わせて、偏心体構成部材５が内歯列６を介してカム部材４上にセンタリングされているように調整されている。

駆動軸１、あるいは駆動軸１のカム部材４は、駆動軸１の回転軸線３の方向で延在する切欠き８を有している。切欠き８内には、調節軸９が回動可能に配置されている。調節軸９は、偏心体構成部材５の内歯列６に係合する外歯列１３を有している。調節軸９は、外歯列１３の、この外歯列１３の歯先円を形成する区分を介して、駆動軸１の切欠き８内に支承されている。カム部材４は、カム部材４の切欠き８が所定の角度範囲にわたって開口しており、この開口する角度範囲において、調節軸９の外歯列１３が、カム部材４の外側の周面２から半径方向で突出して、偏心体構成部材５の内歯列６への係合が可能となるように、三日月形に形成されている。

カム部材４は、カム部材４の柱状の周面２に関して中心軸線１６を有している（図３）。中心軸線１６は、駆動軸１の回転軸線３に対して所定の間隔を置いて偏心的に配置されている。偏心体構成部材５は、偏心体構成部材５の柱状の周面１２に関して中心軸線１４を有している。中心軸線１４は、カム部材４の上述の中心軸線１６に対して偏心的に所定の間隔を置いて、駆動軸１の回転軸線３に対する偏心体構成部材５の中心軸線１４の偏心率が、例えば、回転軸線３に対するカム部材４の中心軸線１６の偏心率の２倍の大きさであるようにずらされている。

駆動軸１の切欠き８内での調節軸９の回動により、偏心体構成部材５は、対応するカム部材４の中心軸線１６周りに回動する。その際、偏心体構成部材５の中心軸線１４は、カム部材４の中心軸線１６周りに移動する。駆動軸１の回転軸線３に関する偏心体構成部材５の偏心率の大きさは変化する。調節軸９は、電動モータ１７の形態の調節駆動装置によって回転させられる。電動モータ１７と調節軸９との間には、増速伝動装置１９が接続されている。

この種の駆動軸アッセンブリの問題は、偏心体構成部材５の重量により、駆動軸１の回転時に、外向きに作用するトルクが生じることにある。このトルクは、対応する増速伝動装置１９を備える電動モータ１７によって支持されなければならない。それゆえ、自動車の一定走行の際あるいは低速での調節の際に、電動モータ１７は通電されなければならない。コンロッド引張り力から生じるトルクは、多くの運転点において、遠心力から生じるトルクを補償するには小さすぎる。

本発明の課題は、伝動装置、特にクランクＣＶＴのための駆動軸アッセンブリを、自動車の主走行領域において、遠心力及びコンロッド引張り力から偏心体構成部材において発生するトルクが補償あるいは均衡されるように形成することである。

この課題は、自動車の伝動装置、特にクランクＣＶＴのための駆動軸アッセンブリであって、伝動装置ハウジング内に支承される駆動軸を備え、駆動軸に、駆動軸の回転軸線に対してずらされた少なくとも１つのカム部材が相対回動不能に配置されており、カム部材の周面に偏心体構成部材が回動可能に支承されている、自動車の伝動装置、特にクランクＣＶＴのための駆動軸アッセンブリにより解決される。偏心体構成部材の周面には、コンロッド部材の一端が軸受により回動可能に支承されている。偏心体構成部材の偏心率は、調節機構により調節可能である。偏心体構成部材は、偏心体構成部材の回動時に発生する遠心力及び／又はコンロッド部材に生じるコンロッド引張り力に起因すべきトルクを少なくとも部分的に補償する補償質量体領域を備える。すなわち、本発明に係る自動車の伝動装置、特にクランクＣＶＴのための駆動軸アッセンブリは、伝動装置ハウジング内に支承される駆動軸を備え、該駆動軸に、該駆動軸の回転軸線に対してずらされた少なくとも１つのカム部材が相対回動不能に配置されており、該カム部材の周面に偏心体構成部材が回動可能に支承されており、該偏心体構成部材の周面にコンロッド部材の一端が軸受により回動可能に支承されており、前記偏心体構成部材の偏心率が調節機構により調節可能である、自動車の伝動装置のための駆動軸アッセンブリ形式のものにおいて、前記偏心体構成部材が、該偏心体構成部材の回動時に発生する遠心力及び／又は前記コンロッド部材に生じるコンロッド引張り力に起因すべきトルクを補償する補償質量体領域を備えることを特徴とする。好ましくは、前記偏心体構成部材が調節機構として、該偏心体構成部材の中心軸線に関して偏心的にずらされた孔を備え、該孔内に前記カム部材が回動可能に支承されており、前記駆動軸が、軸方向で延びる切欠きを備え、該切欠き内に、外歯列を備える調節軸が回動可能に配置されており、前記偏心体構成部材の偏心的な前記孔の内周に内歯列が配置されており、前記カム部材は、前記切欠きが該切欠きの一部領域において所定の角度範囲にわたって開口していて、該角度範囲において前記調節軸の前記外歯列が前記偏心体構成部材の前記内歯列に係合するように三日月形に形成されている。好ましくは、前記偏心体構成部材の前記孔の前記内歯列は、前記偏心体構成部材が前記内歯列の歯先円を介して前記カム部材上でセンタリングされているように、該カム部材の周面に合わせて調整されている。好ましくは、前記調節軸の前記外歯列は、前記調節軸が前記外歯列の歯先円を介して前記駆動軸の前記切欠き内に回動可能に支承されているように寸法設定されている。好ましくは、前記補償質量体領域は、前記偏心体構成部材の重心に対して該偏心体構成部材の中心軸線に関して対向するように、該偏心体構成部材に配置されている。好ましくは、前記補償質量体領域が、前記偏心体構成部材の重心に対して該偏心体構成部材の中心軸線に関して直径方向で対向している。好ましくは、前記補償質量体領域が、少なくとも部分的に、前記コンロッド部材のための前記軸受の内径の半径方向外側に存在する。好ましくは、前記補償質量体領域が軸方向で見て前記軸受の片側に存在する。好ましくは、前記補償質量体領域が、前記軸受の片側において半径方向で延びる質量体領域を備える。好ましくは、前記質量体領域に、軸方向で延びる保持領域が一体成形されており、該保持領域が、前記偏心体構成部材の周面と前記軸受との間に保持される。好ましくは、前記補償質量体領域が軸方向で見て前記軸受の両側に存在する。好ましくは、前記補償質量体領域が、前記軸受の一方の側において半径方向で延びる第１の質量体領域と、該軸受の、前記第１の質量体領域に軸方向で対向する側において、半径方向で延びる第２の質量体領域とを備える。好ましくは、前記第１の質量体領域に、軸方向で延びる第１の保持領域が一体成形され、前記第２の質量体領域に、軸方向で延びる第２の保持領域が一体成形されており、該第１の保持領域及び該第２の保持領域が、前記偏心体構成部材の周面と前記軸受との間に保持される。好ましくは、前記補償質量体領域は前記偏心体構成部材に、該偏心体構成部材の中心軸線に関して該偏心体構成部材の重心側に位置するように配置されている。好ましくは、前記偏心体構成部材が軽量化のために少なくとも１つの材料凹部を、前記中心軸線に関して前記補償質量体領域に対向する側に備える。好ましくは、軸方向で見て、前記偏心体構成部材の各々の側に、材料凹部が設けられている。

本発明に係る駆動軸アッセンブリの主な利点は、クランクＣＶＴの偏心体構成部材に付加質量体あるいは補償質量体を設けることにより、自動車の主走行領域において、遠心力及びコンロッド引張り力に起因すべきトルクを補償することが達成される点にある。

それゆえ、これらのトルクは、対応する増速伝動装置を備える調節モータによって補償される必要がない。それゆえ、自動車の一定走行の際あるいは偏心体構成部材の低速の調節の際に、電動モータは、有利には通電されずに済む。

本発明の有利な態様では、偏心体構成部材が、特に有利な調節機構として、偏心体構成部材の中心軸線に関して偏心的にずらされた孔を備え、この孔内にカム部材が回動可能に支承されており、駆動軸が、軸方向で延びる切欠きを備え、この駆動軸の切欠き内に、外歯列を備える調節軸が回動可能に配置されている。偏心体構成部材の偏心的な孔の内周には、内歯列が配置されている。カム部材は、上述の切欠きがこの切欠きの一部領域において所定の角度範囲にわたって開口していて、この角度範囲において調節軸の外歯列が偏心体構成部材の内歯列に係合するように三日月形に形成されている。この場合、偏心体構成部材の孔の内歯列は、偏心体構成部材が内歯列の歯先円を介してカム部材上でセンタリングされているように、カム部材の周面に合わせて調整されていてよい。さらに、調節軸の外歯列は、調節軸が外歯列の歯先円を介して駆動軸の切欠き内に回動可能に支承されているように寸法設定されていてよい。

特に有利であるのは、補償質量体領域が、偏心体構成部材の重心に対して偏心体構成部材の中心軸線に関して対向するように、偏心体構成部材に配置されている態様である。有利には、補償質量体領域が、偏心体構成部材の重心に対して偏心体構成部材の中心軸線に関して直径方向で対向している。しかし、補償すべき力の種類に応じて、遠心力を高めるために、補償質量体領域を偏心体構成部材の中心軸線から見て重心の側に配置することも可能である。

本発明に係る駆動軸アッセンブリの特に簡単かつコンパクトな態様では、補償質量体領域が、少なくとも部分的に、コンロッド部材のための軸受の内径の半径方向外側に、特に軸方向で見て軸受の片側に存在する。この場合、補償質量体領域は、軸受の片側において半径方向で延びる質量体領域を有していてよい。質量体領域には、軸方向で延びる保持領域が一体成形されていてよく、保持領域は、偏心体構成部材の周面と軸受の内輪との間に保持される。

特に有利には、かつ構造的に簡単には、対称的に配置される補償質量体領域が、軸方向で見て軸受の両側に存在する。この場合、補償質量体領域は、軸受の一方の側において半径方向で延びる第１の質量体領域と、軸受の、第１の質量体領域に軸方向で対向する側において、半径方向で延びる第２の質量体領域とを有していてよい。この場合、第１の質量体領域に、軸方向で延びる第１の保持領域が一体成形され、第２の質量体領域に、軸方向で延びる第２の保持領域が一体成形されていてよく、第１の保持領域及び第２の保持領域は、偏心体構成部材の周面と軸受の内輪との間に保持される。

軽量化のために、偏心体構成部材は少なくとも１つの材料凹部を、偏心体構成部材の中心軸線に関して補償質量体領域に対向する側に備えていてよい。有利には、軸方向で見て、偏心体構成部材の各々の側に、材料凹部が設けられている。

以下に、本発明及びその形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

クランクＣＶＴの公知の駆動軸アッセンブリの断面図である。本発明の原理を説明する図である。本発明に係る駆動軸アッセンブリの、一部を断面して示す側面図である。図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿った本発明に係る駆動軸アッセンブリの縦断面図である。

図２に示すように、図１に示した上述の駆動軸アッセンブリを備える伝動装置の運転時に、以下のような力が発生する。カム部材４が矢印Ｐ１の方向、すなわち左回りに回転するとき、中心軸線１６周りに回転する偏心体構成部材５には、遠心力に起因すべき引張り力Ｋ１が作用する。遠心力に起因すべきトルクＤ１が、偏心体構成部材５において発生する。コンロッド７には、駆動モーメントに起因すべき引張り力Ｋ２が作用する。これにより、偏心体構成部材５には、引張り力Ｋ２に起因すべきトルクＤ２が発生する。トルクＤ１及び／又はトルクＤ２を補償するために、本発明により、偏心体構成部材５に補償質量体領域２１を設けることができる。補償質量体領域２１については以下に図３及び図４との関連で詳細に説明する。

図３の、既に図１との関連で説明した個々の部材は、相応に記載されている。看取できるように、駆動軸（図示せず）及びカム部材４の切欠き８内には、調節軸９が配置されている。調節軸９は、軸方向の外歯列１３を有しており、この外歯列１３の歯先円を介して切欠き８内に回転可能に支承されている。

偏心体構成部材５は、偏心的な孔１５を有している。この孔１５の内周には、内歯列６が存在している。この内歯列６は、カム部材４の周面２に合わせて、偏心体構成部材５が内歯列６を介してカム部材４上にセンタリングされているように調整されている。冒頭で既に言及したように、カム領域４は、カム領域４の切欠き８が所定の角度範囲にわたって開口しているように、三日月形に形成されている。その結果、この開口した角度範囲において、調節軸９の外歯列１３が、カム部材４の外側の周面２に対して半径方向で突出しており、偏心体構成部材５の内歯列６との係合が可能となっている。それゆえ、調節軸９を回転させると、駆動軸１の回転軸線３に関する偏心体構成部材５の偏心率が変化する。

カム部材４の中心点には符号１６を付し、偏心体構成部材５の中心点には符号１４を付した。

偏心体構成部材５の外周１２には、コンロッド７のための軸受１８が配置されている（図４）。

偏心体構成部材５は、自体公知の形式で軽量化のために、有利には軸方向で対向する２つの材料凹部２０を有している。

本発明では、看取できるように、円板状の偏心体構成部材５に補償質量体領域２１が設けられている。補償質量体領域２１は、実質的にコンロッド７のための軸受１８の半径方向外側に存在している。補償質量体領域２１は、偏心体構成部材５の重心に対してそれの中心軸線１４に関して有利には１８０°対向している。極めて低速のエンジンの場合、遠心力を高めるために、質量体を重心と同じ側に置くことも可能である。

補償質量体領域２１の大きさは、本発明により、自動車の主走行領域において、遠心力及びコンロッド引張り力により生じるトルクＤ１，Ｄ２がちょうど相殺されるように設計される。これにより、有利には、調節軸９における保持モーメントを最小値に下げることが達成される。加えて、伝動装置の良好な非常走行特性が達成される。これは、エンジン回転数の上昇時には自動的にオーバードライブ方向に、エンジン回転数の低下時又はホイールモーメントの上昇時には増速方向に、無限に調節されるからである。

図３及び図４、特に図４から看取されるように、補償質量体領域２１は、有利にはコンロッド７の軸受１８の両側に分配されている。それに応じて、第１の質量体領域２２は、軸受１８の一方の側において半径方向外向きに延び、第２の質量体領域２３は、軸受１８の対向する側において半径方向外向きに延びている。第１の質量体領域２２には、有利には、軸方向で延びる保持領域２４が、調節軸９に面した側に一体成形されている。この保持領域２４は、軸受１８の軸方向の延在長さの半分まで延びている。相応に、第２の質量体領域２３には、軸方向で延びる保持領域２５が、調節軸９に面した側に一体成形されている。この保持領域２５は、軸受１８の軸方向の延在長さの半分まで、保持領域２４に向かって、有利には保持領域２４まで延びている。このような構成により、両保持領域２４，２５がコンロッド７の軸受１８のプレスばめにより保持されることが達成される。

補償質量体領域を軸受１８の片側にのみ配置することも可能である。

１駆動軸
２周面
３回転軸線
４カム部材
５偏心体構成部材
６内歯列
７コンロッド部材
８切欠き
９調節軸
１０伝動装置ハウジング
１２周面
１３外歯列
１４中心軸線
１５孔
１６中心軸線
１７電動モータ
１８軸受
１９増速伝動装置
２０材料凹部
２１補償質量体領域
２２質量体領域
２３質量体領域
２４保持領域
２５保持領域

Claims

自動車の伝動装置のための駆動軸アッセンブリであって、
伝動装置ハウジング（１０）内に支承される駆動軸（１）を備え、該駆動軸（１）に、該駆動軸（１）の回転軸線（３）に対してずらされた少なくとも１つのカム部材（４）が相対回動不能に配置されており、該カム部材（４）の周面（２）に偏心体構成部材（５）が回動可能に支承されており、該偏心体構成部材（５）の周面（１２）にコンロッド部材（７）の一端が軸受（１８）により回動可能に支承されており、前記偏心体構成部材（５）の偏心率が調節機構により調節可能である、自動車の伝動装置のための駆動軸アッセンブリにおいて、
前記偏心体構成部材（５）が、該偏心体構成部材（５）の回動時に発生する遠心力（Ｋ１）及び／又は前記コンロッド部材（７）に生じるコンロッド引張り力（Ｋ２）に起因すべきトルク（Ｄ１，Ｄ２）を補償する補償質量体領域（２１）を備えており、
前記補償質量体領域（２１）が半径方向で延びる質量体領域（２２）を備えており、
前記質量体領域（２２）に、軸方向で延びる保持領域（２４）が一体成形されており、該保持領域（２４）が、前記偏心体構成部材（５）の周面（１２）と前記軸受（１８）との間に保持されていることを特徴とする、自動車の伝動装置のための駆動軸アッセンブリ。
前記偏心体構成部材（５）が調節機構として、該偏心体構成部材（５）の中心軸線（１４）に関して偏心的にずらされた孔（１５）を備え、該孔（１５）内に前記カム部材（４）が回動可能に支承されており、前記駆動軸（１）が、軸方向で延びる切欠き（８）を備え、該切欠き（８）内に、外歯列（１３）を備える調節軸（９）が回動可能に配置されており、前記偏心体構成部材（５）の偏心的な前記孔（１５）の内周に内歯列（６）が配置されており、前記カム部材（４）は、前記切欠き（８）が該切欠き（８）の一部領域において所定の角度範囲にわたって開口していて、該角度範囲において前記調節軸（９）の前記外歯列（１３）が前記偏心体構成部材（５）の前記内歯列（６）に係合するように三日月形に形成されている、請求項１記載の駆動軸アッセンブリ。
前記偏心体構成部材（５）の前記孔（１５）の前記内歯列（６）は、前記偏心体構成部材（５）が前記内歯列（６）の歯先円を介して前記カム部材（４）上でセンタリングされているように、該カム部材（４）の周面（２）に合わせて調整されている、請求項２記載の駆動軸アッセンブリ。
前記調節軸（９）の前記外歯列（１３）は、前記調節軸（９）が前記外歯列（１３）の歯先円を介して前記駆動軸（１）の前記切欠き（８）内に回動可能に支承されているように寸法設定されている、請求項２又は３記載の駆動軸アッセンブリ。
前記補償質量体領域（２１）は、前記偏心体構成部材（５）の重心に対して該偏心体構成部材（５）の中心軸線（１４）に関して対向するように、該偏心体構成部材（５）に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の駆動軸アッセンブリ。
前記補償質量体領域（２１）が、前記偏心体構成部材（５）の重心に対して該偏心体構成部材（５）の中心軸線（１４）に関して直径方向で対向している、請求項５記載の駆動軸アッセンブリ。
前記補償質量体領域（２１）は前記偏心体構成部材（５）に、該偏心体構成部材（５）の中心軸線（１４）に関して該偏心体構成部材（５）の重心側に位置するように配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の駆動軸アッセンブリ。
前記補償質量体領域（２１）が、少なくとも部分的に、前記コンロッド部材（７）のための前記軸受（１８）の内径の半径方向外側に存在する、請求項１から７までのいずれか１項記載の駆動軸アッセンブリ。
前記補償質量体領域（２１）が軸方向で見て前記軸受（１８）の片側に存在する、請求項１から８までのいずれか１項記載の駆動軸アッセンブリ。
前記補償質量体領域（２１）が、前記軸受（１８）の片側において半径方向で延びる質量体領域（２２）を備える、請求項１から９までのいずれか１項記載の駆動軸アッセンブリ。
前記補償質量体領域（２１）が軸方向で見て前記軸受（１８）の両側に存在する、請求項１から８までのいずれか１項記載の駆動軸アッセンブリ。
前記補償質量体領域（２１）が、前記軸受（１８）の一方の側において半径方向で延びる第１の質量体領域（２２）と、該軸受（１８）の、前記第１の質量体領域（２２）に軸方向で対向する側において、半径方向で延びる第２の質量体領域（２３）とを備える、請求項１から８までのいずれか１項、又は請求項１１記載の駆動軸アッセンブリ。
前記第１の質量体領域（２２）に、軸方向で延びる第１の保持領域（２４）が一体成形され、前記第２の質量体領域（２３）に、軸方向で延びる第２の保持領域（２５）が一体成形されており、該第１の保持領域（２４）及び該第２の保持領域（２５）が、前記偏心体構成部材（５）の周面（１２）と前記軸受（１８）との間に保持される、請求項１２記載の駆動軸アッセンブリ。
前記偏心体構成部材（５）が軽量化のために少なくとも１つの材料凹部（２０）を、前記中心軸線（１４）に関して前記補償質量体領域（２１）に対向する側に備える、請求項１から１３までのいずれか１項記載の駆動軸アッセンブリ。
軸方向で見て、前記偏心体構成部材（５）の各々の側に、材料凹部（２０）が設けられている、請求項１４記載の駆動軸アッセンブリ。
前記伝動装置はクランクＣＶＴである、請求項１から１５までのいずれか１項記載の駆動軸アッセンブリ。