JP5653361B2 - 連続可変トランスミッションのための調節可能なプーリ、及びプーリを組み立てる方法 - Google Patents

Description

本発明は、中央開口を有する２つのシーブが設けられており、前記中央開口にプーリの軸が挿入されており、プーリの第１のシーブがプーリ軸に固定して結合されており、プーリの第２のシーブがプーリの作動手段によってプーリ軸に沿って軸方向に可動であるような、特に連続可変トランスミッション若しくはＣＶＴのための調節可能なプーリに関する。

この形式のプーリは、例えば米国特許第６０１２９９８号明細書から公知であり、特に乗用車のＣＶＴにおいて使用されている。連続可変トランスミッションにおいて、２つのプーリが使用されており、これらのプーリの間には駆動ベルトが設けられており、この駆動ベルトは、それぞれの場合に、作動手段によって前記第２の若しくは可動シーブを前記第１の又は固定シーブに向かって軸方向に移動させる、すなわち少なくとも押し付けることによって、運転中に２つのプーリの２つのシーブの間に締め付けられる。シーブを介して個々の作動手段によって駆動ベルトに加えられる締付力は、この場合、２つのプーリのこれらのシーブの間の駆動ベルトの半径方向位置、すなわち、ＣＶＴの変速比を決定する。同時に、前記締付力は、２つのプーリの間で伝達することができる最大トルク、すなわち、駆動ベルトと個々のプーリのシーブとの間に加えることができる最大摩擦力を決定する。

一般的に、自動車産業は低い製造コストを目標としている。ＣＶＴの場合、プーリは、特に比較的複雑でかつ著しく寸法決めされた構成部材であり、従ってプーリは、ＣＶＴ全体のコスト価格を大きく決定する。

本発明は、有利には、現在知られている構成よりも安価に製造することができる、新規のプーリ構成に関する。特に、本発明によるプーリの多数の構成部材は、従来可能であったよりも単純な形式で製造しかつ／又は組み立てることができる。本発明によるプーリの特に有利な実施の形態において、プーリは、公知のプーリよりも少ない構成部材をも有する。

本発明によれば、固定されたプーリシーブの中央開口の横断面は、非円形であり、プーリ軸には、少なくとも固定シーブが軸に配置されているところにおいて、中央開口の形状と実質的に同じ形状の横断面が設けられており、固定シーブは、圧力ばめによって軸にはめ込まれている。好適には、固定シーブの中央開口は、４つ以上の丸み付けられた角を有しておりかつこれらの角の間において少なくとも僅かに凸状に湾曲した辺を有する正多角形を成している。このような形状は、比較的容易に製造することができ、シーブと軸との間の最適な嵌合及び圧力ばめを生じる。固定シーブと軸との組立ては、
−まず固定シーブを加熱しかつ／又は軸を冷却し、次いで軸を固定シーブの中央開口に挿入し、最後に２つの構成部材を同じ温度及び／又は周囲温度にすることによって、又は
−まず固定シーブの中央開口の壁部及び／又は軸の周囲に潤滑剤を塗布し、次いで軸を固定シーブの中央開口に押し込むことによって、
行われる。

この後者の組立て技術は、特に単純であるので、安価に行うことができ、原理的に好適である。

公知のプーリの場合、シーブと軸との間でトルクを伝達することができるように、（軸方向で）可動シーブは、接線方向若しくは周辺方向におけるキー・溝結合によって軸に固定して（相対回動不能に）結合されている。公知のキー・溝結合のキーは、通常、例えば円筒状のピン又は多数の（軸受）球体の形状の、１つ又は複数の別個の構成部材として提供されている。しかしながら、本発明によれば、特に有利な形式において、固定シーブの中央開口よりも実際には大きいが、好適には固定シーブの中央開口と実質的に同じ形状である非円形横断面を備えた可動シーブの中央開口を提供することによっても、可動シーブと軸との間の前記相対回動不能な結合を提供することができる。明らかに、軸は、可動シーブの開口よりも小さいがこの開口と実質的に同じ形状であり、ひいては好適には固定シーブの開口と実質的に同じ形状である、可動シーブの位置における横断面を有していなければならない。可動プーリシーブ及び固定プーリシーブと、プーリ軸との組立ては、軸を可動シーブの開口に挿入することによって、単純な形式で行われる。

例えばトランスミッションの出力軸（の歯車）にトルクを伝達するために、プーリ軸に歯車を提供することが知られている。公知のプーリを製造しかつ／又は組み立てることを可能にするために、この歯車は、常に別個の構成部材として軸に提供され、キー・溝結合によって軸に相対回動不能に結合される。しかしながら、本発明によれば、有利には、可動プーリシーブ及び固定プーリシーブとプーリ軸とを組み立てる前述の方法と組み合わせることにより、軸の第１の側又は端部において歯車を軸と一体に形成することができる。プーリ軸の個々の他方の側又は端部には、この場合、非円形の横断面が設けられており、この端部が、可動プーリシーブ及び固定プーリシーブの中央開口に、所望の順序で挿入されかつ／又は押し込まれる。

発明を添付の図面を参照しながら説明する。

従来技術による２つの調節可能なプーリを備えた連続可変トランスミッションの断面図を概略的に示している。 従来技術によるプライマリプーリの軸方向断面図を概略的に示している。 固定シーブの位置における、軸方向でみた、本発明による調節可能なプーリの第１の典型的な実施の形態の横断面図を概略的に示している。 可動シーブの位置における、軸方向でみた、本発明による調節可能なプーリの第１の典型的な実施の形態の横断面図を概略的に示している。 本発明による調節可能なプーリの第２の典型的な実施の形態の断面図を概略的に示している。

図１に概略的にかつ断面図で示された従来技術による連続可変トランスミッション１には、トランスミッションハウジング１１において、いわゆる調節可能なプライマリプーリ３と、いわゆる調節可能なセカンダリプーリ７とが設けられている。プーリ３，７はそれぞれ２つのシーブ４，５；８，９を有しており、これらのシーブは、それぞれプライマリ軸２とセカンダリ軸６とに取り付けられている。各プーリ３；７の一方のシーブ５；８は軸方向に可動であり、その結果、プーリ３と７との間における駆動ベルト１０の半径方向位置を変化させることができ、変速比を調節することができるのに対し、それぞれの他方の固定シーブ４；９は、軸方向及び接線方向で、個々の軸２；６に固定して結合されている。

可動シーブ５及び８のそれぞれには、ピストン・シリンダアセンブリの形式の、個々のプーリ３，７の作動手段が設けられており、セカンダリプーリ７の可動シーブ８にはシングルピストン２６・シリンダ２７アセンブリが設けられており、プライマリプーリ３の可動シーブ５には、ダブルピストン・シリンダアセンブリが設けられている。プライマリプーリ３のダブルピストン・シリンダアセンブリは、２つのシリンダチャンバ１３，１４を有している。第１のシリンダチャンバ１３は、シリンダ１９と、ピストン１８と、半径方向壁部２４と、軸２とによって包囲されている。第２のシリンダチャンバ１４は、シリンダ２１と、ピストン１７と、シーブ５と、可動シーブ５が取り付けられているプライマリ軸２のスリーブ２０とによって包囲されている。ボア１５及び１６によって、流体を前記シリンダチャンバ１３，１４に導入しかつ該シリンダチャンバ１３，１４から除去することができかつ／又はスリーブ２０を備えた可動シーブ５がプライマリ軸２に沿って軸方向に移動させられることによってシリンダチャンバ１３，１４の体積を増減することができる。

軸２，６は、軸２；６ごとにそれぞれ２つの軸受４９，５２を用いてトランスミッションハウジング１１に取り付けられており、そのうちの少なくとも一方の軸受４９は、前記軸２又は６の軸方向端部５５に設けられたナット５３によって個々の軸２又は６に取り付けられている。

米国特許第６０１２９９８号明細書から公知のプライマリプーリ３が、図２に断面図で示されている。プライマリプーリ３の固定シーブ４は、別個の構成部材として軸２に配置されている。軸方向で、固定シーブ４は、段部３３に当接して配置されており、これにより前記軸方向で固定されている。段部３３は、軸２の外径の段状の増大によって形成されている。接線方向では、固定シーブ４は、接着剤によって又はキー・溝結合によって軸２に固定されている。

本発明によれば、固定シーブ４は、対照的に、固定シーブ４の位置におけるプライマリプーリ３の横断面図によって図３に概略的に示されているように、少なくとも１つの多角形の圧力ばめによって軸２に固定されている。圧力ばめは、固定シーブ４を軸方向及び接線方向で固定し、接線方向では、円から逸脱した、固定シーブ４の中央開口と軸２との輪郭の嵌合が、これらの相互の固定を保証している。本発明によれば、半径方向で測定すると、この場合の（組み立てられていない、別個の）軸２の輪郭は、（組み立てられていない、別個の）固定シーブ４の中央開口の輪郭と比較して０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲の過剰寸法を有している。好適には、半径方向の半径方向過剰寸法は、この場合０．０２５ｍｍ未満であり、例えば０．０１５ｍｍ〜０．０２０ｍｍの値を有している。このような小さな半径方向過剰寸法と、これに伴う、材料がプレスされなければならない小さな程度と、作動中の予期せぬ低い内部応力とが、固定シーブ４と軸２との間の嵌合の前記付加的な接線方向固定、つまり非円形横断面を有する中央開口と軸との嵌合による固定により、可能になった。しかしながら、例えばクレビス腐食又はフレッチング腐食を防止するために、作動中に固定シーブ４と軸２との間にギャップが開放し得ることを回避すべきであるならば、本発明による半径方向過剰寸法は、０．０２５ｍｍよりも大きくなければならず、好適には０．０３５ｍｍよりも大きくなければならない。

前記半径方向過剰寸法の他に、軸２と、固定シーブ４の中央開口との各横断面は、実質的に同じ形状であり、この場合、実質的に、丸み付けられた角と凸状の辺とを有する四角形を形成している。本発明によれば、前記角は、少なくともほぼ、円弧を形成しており、この円弧の半径Ｒｈは１ｍｍ〜１０ｍｍであり、前記辺は、少なくともほぼ、円弧を形成しており、この円弧の半径Ｒｚは１０ｍｍよりも大きく、好適には５０ｍｍ〜１００ｍｍである。このような嵌合のために技術分野において一般的に使用される多角形は、連続的に可変の曲率半径を有しており、この場合、前記円弧及び半径は、単なる近似である。

本発明によれば、固定シーブ４の中央開口のエッジに小さな斜面若しくは丸みを提供することが特に有利である。これは、固定シーブ４と軸２との間に作動中に生じる接触応力を３〜４のファクタだけ減じることが分かった。１つの好適な実施の形態において、提供された前記斜面又は丸みの軸方向寸法は、０．５〜２．５ｍｍであり、好適には、１０〜５０ｍｍの半径を有する円弧によって形成されており、前記中央開口の輪郭に滑らかに移行している。本発明によれば、可動シーブ５も、可動シーブ５の位置におけるプライマリプーリ３の横断面によって、図４に概略的に示されているように少なくとも接線方向でのみ、多角形の嵌合によって軸２に固定されている。この場合、軸２の輪郭と、可動シーブ５の中央開口の輪郭との間には、僅かな隙間が残されており、この隙間は、半径方向で測定されると、いかなる場合にも０．０５０ｍｍよりも小さくなければならず、好適には０．０２５ｍｍよりも小さく、特に０．０１０ｍｍ〜０．０２０ｍｍの値を有する。このような半径方向隙間は、形成するのが比較的困難であるが、本発明によれば、軸２に対する可動シーブ５の可能な傾斜が最小限でなければならないＣＶＴにおいてプーリを使用することができるためには、必要である。

前記半径方向隙間の他に、軸２と、可動シーブ５の中央開口との各横断面は、実質的に同じ形状であり、この場合、実質的に、丸み付けられた角と凸状に湾曲した辺とを有する四角形を形成している。本発明によれば、前記角は、少なくとも実質的に円弧を形成しており、この円弧の半径Ｒｈは１ｍｍ〜１０ｍｍであり、前記辺は、少なくとも実質的に円弧を形成しており、この円弧の半径Ｒｚは１０ｍｍよりも大きく、好適には５０ｍｍ〜１００ｍｍである。

図５は、半径方向で見た本発明による調節可能なプーリ７の第２の典型的な実施の形態を断面図で概略的に示している。これは、セカンダリプーリ７であり、その軸６には、（少なくともこの例において）左側において、軸６と一体に形成された歯車５６が設けられている。プーリ７の組立てにおいて、従って、２つのプーリシーブ８，９は、軸６の右側の端部から前記歯車５６に向かって順次に移動及び／又は押圧される。特に、セカンダリプーリ７のピストン２６・シリンダ２７アセンブリのピストン２６は、シーブ８，９の前に軸６上を移動させられ、このピストン２６は、個々のシリンダ２７において、軸６の第１の段部５７と、この目的のために提供されたばね５８との間に締め付けられる。

図５に示された典型的な実施の形態において、固定シーブ９の中央開口と、軸６とには、前記固定シーブ９の位置において、第２の段部５９が設けられており、この第２の段部５９は、固定シーブ９のための軸方向での機械的ストッパを形成しており、軸受４９とともに、固定シーブを軸方向でロックし、これにより、軸６と固定シーブ９との間の前記圧力ばめは前記軸方向においても軽減されかつ／又は相互固定を保証する。

Claims (8)

1. 特に連続可変トランスミッションのための、調節可能なプーリ（３；７）において、
   中央開口を有する２つのシーブ（４，５；８，９）が設けられており、前記中央開口にプーリ（３；７）の軸（２；６）が挿入されており、固定シーブ（４；９）が圧力ばめにより前記軸（２；６）に固定して結合されており、可動シーブ（５；８）がプーリ（３；７）の作動手段（１７，１８，１９，２１；２６，２７，５８）によって前記軸（２；６）に沿って軸方向に可動であり、可動シーブ（５；８）と軸（２；６）との間に隙間が設けられている調節可能なプーリ（３；７）であって、前記固定シーブ（４；９）及び前記可動シーブ（５；８）の中央開口が、横断面でみて実質的に同じ形状の正多角形であり、前記固定シーブ（４；９）及び前記可動シーブ（５；８）の位置における軸（２；６）の横断面が、前記固定シーブ（４；９）及び前記可動シーブ（５；８）の中央開口の横断面の正多角形と形状が実質的に同じである、ことを特徴とする、調節可能なプーリ（３；７）。
2. 前記圧力ばめが、固定シーブ（４；９）の中央開口の輪郭と比較して半径方向で０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲の大きさの過剰寸法を有する軸（２；６）の輪郭によって達成されている、請求項１記載の調節可能なプーリ（３；７）。
3. 前記圧力ばめが、固定シーブ（４；９）の中央開口の輪郭と比較して半径方向で０．０１５ｍｍ〜０．０２５ｍｍの範囲の大きさの過剰寸法を有する軸（２；６）の輪郭によって達成されている、請求項２記載の調節可能なプーリ（３；７）。
4. 前記固定シーブ（４；９）の中央開口が、４つの丸み付けられた角を有しており、これらの角の間に、少なくとも僅かに凸状に湾曲した辺が設けられている、請求項３記載の調節可能なプーリ（３；７）。
5. 前記角が、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の大きさの曲率半径（Ｒｈ）に従って湾曲させられており、前記辺が、１０ｍｍよりも大きい曲率半径（Ｒｚ）に従って湾曲させられている、請求項４記載の調節可能なプーリ（３；７）。
6. 前記辺が、５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の曲率半径（Ｒｚ）に従って湾曲させられている、請求項５記載の調節可能なプーリ（３；７）。
7. 前記隙間が半径方向でみて０．０５０ｍｍよりも小さい、請求項１から６までのいずれか１項記載の調節可能なプーリ（３；７）。
8. 前記隙間が半径方向でみて０．０１０ｍｍ〜０．０２５ｍｍの範囲の値を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の調節可能なプーリ（３；７）。

Images