JP6220843B2 - 無段変速機 - Google Patents
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Description
(すなわち、x、y、z)が画定されている。グローバル座標系150は、概して、CVT100の長手方向軸線または主駆動軸線152に対して合わせられ、例えば、zg軸は
、トラクション遊星108の配置の中心となる主駆動軸線152と一致する。遊星中心座標系160は、その原点がトラクション遊星108の幾何学的中心にあり、y軸は主駆動軸線152にほぼ垂直であり、z軸は主駆動軸線152にほぼ平行である。トラクション遊星108の各々は遊星回転軸線、すなわち遊星軸線106を有し、この遊星軸線は、x軸を中心に回転し、これにより、y−z平面に投影される傾斜角118(本明細書ではγと呼ぶこともある)を形成するように構成することができる。傾斜角118は、トラクションリング102、104の間の運動学的速度比を決定する。遊星108の各々は、遊星軸線106を中心とする回転速度を有し、この回転速度は、図1Aに遊星速度122として示されており、本明細書ではωと呼ぶこともある。典型的に、遊星軸線106は、固定することができるキャリアまたはケージ(図示せず)に動作的に結合することができる遊星軸に構造的に対応するが、他の実施形態において、遊星軸は、主駆動軸線152を中心に回転可能なキャリア(図示せず)に結合される。遊星中心座標系160において、x軸はページの平面に向けられ(すなわち図1Aでは正確に図示されておらず)、z軸は概して主駆動軸線152に平行である。例示目的のために、傾斜角118は概してyg−zg
平面で画定される。
ン遊星108の中心に向いている。
1で示され、ベクトルVr1とVp1との間に形成される角度がほぼスキュー角120で
ある。トラクションリング102とトラクション遊星108との間における結果として得られる相対表面速度は、ベクトルVr1/pで示される。トラクション遊星108とトラ
クション太陽110との間の接触領域3において、トラクション太陽110の表面速度はベクトルVsvで示され、トラクション遊星108の表面速度はベクトルVpsで示され
、VsvとVpsとの間に形成される角度はスキュー角120である。トラクション遊星
108とトラクション太陽110との間の相対表面速度はベクトルVsv/pで示される
。同様に、接点2では、接触領域2におけるトラクション遊星108の表面速度はベクトルVp2で示され、第2のトラクションリング104の表面速度はベクトルVr2で示さ
れ、Vp2とVr2との間に形成される角度はほぼスキュー角120であり、トラクショ
ン遊星108と第2のトラクションリング104との間の相対表面速度は合成ベクトルVr2/pである。
度はスキュー角120の関数であり得る。トラクション係数μは、接触領域1、2、または3における、x方向μxのトラクション係数およびy方向μyのトラクション係数のベ
クトル和である。一般的に、トラクション係数μは、特に、トラクション流体特性、接触領域における法線力、および接触領域におけるトラクション流体の速度の関数である。所定のトラクション流体について、トラクション係数μが最大能力に達するまで、構成要素の相対速度が増加すると共に、トラクション係数μが増加し、この後、トラクション係数μが減衰する。その結果、スキュー角120の存在下で(すなわち、スキュー状態で)、運動学的状態に起因して、トラクション遊星108の周囲の接触領域1、2、3で力が発生する。図1Cおよび図1Eを参照すると、Vr1/pは、横成分力Fs1によって、V
r1/pに平行な牽引力を発生させる。スキュー角120が増加することにより、Vr1
/pが増加し、これにより、図1Dに示す一般的関係に従って力Fs1が増加する。Vs
v/pは力Fssを発生させ、同様に、Vr2/pは力Fs2を発生させる。力Fs1、
Fss、およびFs2が結合して、y−z平面でトラクション遊星108を中心とする正
味モーメントを生成する。より具体的には、トラクションローラ108を中心とするモーメントの総和は、ΣM=R*(Fs1+Fs2+Fss)であり、式中、Rはトラクショ
ンローラ108の半径であり、力Fs1、Fs2、およびFssはy−z平面における接
触力の合成成分である。本明細書ではスキュー誘発力と呼ばれることもある接触力は、上記の方程式では以下のようになる。Fs1=μy1N1、Fs2=μy2N2、Fss=
μysN3であり、式中、N1、N2、N3はそれぞれの接触領域1、2、3における法
線力である。トラクション係数μは、接触する構成要素の間の相対速度の関数であるので、トラクション係数μy1、μy2、およびμysは、結果として、運動学的関係によっ
て関係付けられるようなスキュー角120の関数である。定義上、モーメントは慣性加速度であり、したがって、ここで示す実施形態では、モーメントは傾斜角加速度
g)が画定される。グローバル座標系550はグローバル座標系150とほぼ同様である
。グローバル座標系550は、概して、CVT500の長手方向軸線または主駆動軸線552に対して合わせられ、例えば、zg軸は、トラクション遊星508の配置の中心とな
る主駆動軸線552と一致する。yg軸は主駆動軸線552に垂直である。xg軸は主駆
動軸線552に垂直である。トラクション遊星508の各々は回転軸線、すなわち遊星軸線506を有し、この遊星軸線は、yg−zg平面で傾斜させ、これによって、傾斜角1
18(図1A)とほぼ同様の傾斜角511(γ)を形成するように構成することができる。遊星軸線506は、その一端にある第1のガイド512(図3の線で図示)に従うように構成することができる。遊星軸線506は、その第2の端部にある第2のガイド514(図3の線で図示)に従うように構成することができる。
る。xg−yg平面において、ステータ板518に対するステータ板516の角変位52
0を画定することができる(主駆動軸線552と一致するzg軸は図4のページの平面に
垂直であり、xg軸およびyg軸の各々は主駆動軸線552に垂直である)。角変位52
0は本明細書において「角度β」、さらに簡潔には「β」と呼ばれることもある。CVT100に関連して使用される座標系とほぼ同様の座標系に関連して、ほぼ同様に、スキュー角120等のスキュー角をCVT500のために画定することができる。したがって、この場合、CVT500に関連してスキュー角120(ζ)が使用される。スキュー角120がゼロである場合(ζ=0)、「ゼロスキュー角状態」が遊星軸線506の当該状態として画定される。
yg平面における投影部として示されている。いくつかの実施形態では、第1のガイド5
12をxg−yg平面の原点に半径方向に整列させることができ、例えば、第1のガイド
512はyg軸とほぼ一致することができる。一実施形態では、第2のガイド514はx
g−yg平面の原点からのずれ522を有することができる。一実施例では、ずれ522
は、概して、構造線519に対する直線のずれとして画定することができ、ステータ516が名目上ゼロの角変位520(β)に配置される場合、この構造線519は、第2のガイド514に平行であり、xg−yg平面の原点を通過する。第2の実施例では、第2の
ガイド514は、第1のガイド512に対する基本的な基準角度位置523(ψo)を有
することができる。
中心とする半径方向のずれ525として示すことができる。ガイド514は半径方向のずれ525の接線である。具体的には図5Aを参照すると、ガイド512に対する基本的な基準角度位置523(ψo)は、ゼロ角変位520(β=0)およびゼロ傾斜角511(
γ=0)で画定される。遊星軸線506の対応するゼロスキュー角状態は、xg−yg平
面の投影部として見た場合に第1のガイド512と第2のガイド514との交点にある位置524に示されている。ここで、具体的には図5Bを参照すると、非ゼロ角変位520(β)について、ガイド514は、ガイド512に対する角度位置526(ψ)を有する。遊星軸線506の対応するゼロスキュー角状態は、xg−ygの平面の投影部として見
た場合にガイド512とガイド514との間の交点にある位置527に示されている。位置527は、非ゼロ角変位520(β)および非ゼロ傾斜角511(γ)に関するゼロスキュー角状態の一例である。概略的に本明細書に記載するガイド512、514は、特定の実施形態に関連して以下に示すように、ステータ516、518に形成されるスロットとして設けることができることに留意されたい。このような実施例では、ガイド512、514は、それぞれの半径方向スロットおよびオフセットスロットの中央部を通過する中心線で示すことができる。図5A〜図5Cに概略的に示すように、ステータのスロットとボール508の遊星軸(またはこのような遊星軸のローラ)との接点は、概略的なガイド512、514の一方に位置する点まで減少させることができる。しかし、ステータ516、518の特定の物理的実施形態では、前記接点は半径方向線に位置しない。
角度位置526(ψ)は角変位520(β)に比例することができるので、式は、小さな角度に関して、式ψ=β+ψoに近似させることができる。一定の角変位520(β)に
ついて、スキュー角120(ζ)は傾斜角511(γ)に関連することもできる。例えば、スキュー角120(ζ)は、式tan(ζ)=(1/2*sin(デルタγ)*tan(ψ))により、角度位置526(ψ)と傾斜角511(デルタγ)の変化とに関連することができる。周知の小さな角度近似を前記式に適用することにより、式ζ=1/2*(デルタγ)*ψとなる。
反対側である基本的な基準角度位置5231(すなわち、反対の符号)に配置される。第1のリング504の等しい回転方向、したがってトラクション遊星508の回転方向を想定すると、ガイド5121、5141の構成は、少なくともいくつかの実施例において、CVT500の不安定な動作をもたらす場合がある。例えば、傾斜角511の正の変化(γ)は負のスキュー角を生じさせ、その逆もまた同様であるので、CVT500の角変位520(β)に対応する所望の速度比を維持することができない。したがって、遊星軸線506の1つを傾斜させる動作における擾乱により、遊星軸線506は、例えば機械的ストッパ(図示せず)によって制限されるまで傾斜させられる。
Bx+Cで表すことができ、式中、yは角変位520(β)であり、xは速度比である。一実施形態では、A、B、およびCの値はそれぞれ0.5962、−4.1645、および3.536である。いくつかの実施形態では、A、B、およびCの値はそれぞれ0.5304、−4.0838、および3.507である。他の実施形態では、A、B、およびCの値は、CVT500の寸法および形状、例えば、特に、ステータ516と518のガイド512と514の位置、遊星軸線506の長さ、およびトラクションリング502と504の寸法に関連する。いくつかの実施形態では、当該アクチュエータサブプロセス608は開ループで動作するように構成され、このような場合、状態619と620はサブプロセス608に含まれない。
の傾斜可能な回転軸線を提供するように構成される。遊星軸1009Aと1009Bはトラクション遊星1008と共に回転するように構成することができる。遊星車軸1009Aと1009Bはトラクション遊星1008の中心軸線にほぼ整列される。他の実施形態では、トラクション遊星1008は中央孔を有するように構成することができ、トラクション遊星1008は軸受を介して遊星軸(図示せず)に動作可能に結合されることができ、この結果、遊星軸はほぼ回転不能であるように構成される。トラクション遊星1008の各々は第1のステータ1014および第2のステータ1016に動作可能に結合される。第1のステータ1014および第2のステータ1016を主軸1010と同軸に配置することができる。
投影部として見ることができる。半径方向スロット1044は図10の破線で示されている。
半径方向にオフセットされたスロット1040および半径方向スロット1044の投影部に見られるように、半径方向スロット1044と整列しない(すなわちオフセットされる)。断面線A−AとB−Bに依存する図11には、直線のずれ1048の大きさが示されている。断面線A−Aは、半径方向にオフセットされたスロット1040をほぼ二等分し、この場合、二等分部分は幅1046のほぼ半分である。断面線B−Bは第1のステータ板1014の中心線にほぼ整列する。断面線B−Bは主駆動軸線zg(図9)に垂直な線
である。断面線A−Aは断面線B−Bに平行な線である。代わりに、構造線1050および中心線1051を画定することによって、角度ずれ1049を有するように、半径方向にオフセットされたスロット1040を示してもよい。中心線1051は第1のステータ板1014の直径に関連して構成することができる。遊星軸1009が、ゼロにほぼ等しい傾斜角である場合、構造線1050は、便宜上、遊星軸1009の中央部と一致する半径方向位置にあるように示される。角度ずれ1049は、中心線1051と、構造線1050に沿っており半径方向にオフセットされたスロット1040の中央部との間の角変位として画定することができ、この場合、半径方向にオフセットされたスロット1040の中央部は幅1046のほぼ半分である。一実施形態では、角度ずれ1049は約0度〜45度の範囲にある。いくつかの実施形態では、角度ずれ1049は、5〜20度であり、好ましくは8度、9度、10度、11度または12度であり得る。
Claims (19)
- 無段変速機(CVT)の速度比を調節する方法であって、前記無段変速機は、主駆動軸の周りに角度を付けて配列された複数のトラクション遊星と、第1のステータ板と、第2のステータ板とを有し、各トラクション遊星は、第1端及び第2端を有する傾斜可能な回転軸を有し、前記第1のステータ板は、該第1のステータ板の中心周りに配列された半径方向にオフセットされた複数のスロットを有するとともに、前記傾斜可能な回転軸の前記第1端を案内するように構成され、前記第2のステータ板は、該第2のステータ板の中心周りに配列された複数のスロットを有するとともに、前記傾斜可能な回転軸の前記第2端を案内するように構成され、該方法は、
目標速度比に対応する角変位まで前記第2のステータ板に対し前記第1のステータ板を回転させるステップであって、前記角変位の変化はスキュー状態を誘導し、前記第1端及び前記第2端の1つ以上を前記第1のステータ板の前記半径方向にオフセットされた複数のスロット内又は前記第2のステータ板の前記複数のスロット内を移動させるステップと、
前記複数の傾斜可能な回転軸が角度調節において平衡状態になるまで前記角変位を維持するステップであって、前記平衡状態において前記スキュー状態はゼロまで低減する、ステップと
を含む、方法。 - 前記第1のステータ板は、原動機に接続され、前記目標速度比は、前記原動機に関連するトルク及び入力速度の1つ以上に基づく、
請求項1に記載の方法。 - 前記目標速度比は、少なくとも部分的に前記原動機の入力速度に基づき、前記入力速度は、自転車の速度を含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記目標速度比は、少なくとも部分的に前記原動機によって発生させられる力に基づき、前記原動機は、内燃機関を備える、
請求項2に記載の方法。 - 前記第2のステータ板は、負荷に接続され、前記目標速度比は、前記負荷に関連するトルク及び入力速度の1つ以上に基づく、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1のステータ板は、前記主駆動軸に対して実質的に回転不能である、
請求項1に記載の方法。 - プロセッサは、前記目標速度比に関連する設定値を受信するように構成されており、アクチュエータに前記第1のステータ板を角度変位させるようにさらに構成されている、
請求項1に記載の方法。 - 前記スキュー状態は、少なくとも部分的に前記回転軸の傾斜角に基づく、
請求項1に記載の方法。 - 第1端及び第2端を有する傾斜可能な回転軸を各々が有する複数のトラクション遊星を有する無段変速機(CVT)のためのスキュー制御システムであって、
第1のステータ板であって、該第1のステータ板の中心周りに配列された半径方向にオフセットされた複数のスロットを有するとともに、前記傾斜可能な回転軸の前記第1端を案内するように構成された第1のステータ板と、
第2のステータ板であって、該第2のステータ板の中心周りに配列された複数のスロットを有するとともに、前記傾斜可能な回転軸の前記第2端を案内するように構成された第2のステータ板と、
前記第1のステータ板及び前記第2のステータ板の一方に接続されたアクチュエータであって、目標速度比に対応する非ゼロ角変位まで前記第2のステータ板に対し前記第1のステータ板を回転させ、前記複数の傾斜可能な回転軸が角度調節において平衡状態になるまで前記角変位を維持するように構成されているアクチュエータであって、前記平衡状態においてスキュー状態はゼロまで低減する、アクチュエータと
を備える、
スキュー制御システム。 - プログラムを実行するように構成されたプロセッサをさらに備え、前記プログラムは、前記プロセッサに前記角変位を決定させる、
請求項9に記載のスキュー制御システム。 - 前記角変位は、設定値を含む、
請求項10に記載のスキュー制御システム。 - 前記スキュー状態は、少なくとも部分的に前記回転軸の傾斜角に基づく、
請求項9に記載のスキュー制御システム。 - 原動機と、
負荷部と、
無段変速機(CVT)と
を備えるシステムであって、
前記無段変速機は、
主駆動軸の周りに角度を付けて配列され、第1端及び第2端を有する傾斜可能な回転軸を各々が有する複数のトラクション遊星と、
第1のステータ板であって、該第1のステータ板の中心周りに配列された半径方向にオフセットされた複数のスロットを有し、前記傾斜可能な軸の前記第1端を案内するように構成された第1のステータ板と、
第2のステータ板であって、該第2のステータ板の中心周りに配列された複数の半径方向スロットを有し、前記傾斜可能な軸の前記第2端を案内するように構成された第2のステータ板と、
前記原動機又は前記負荷の状態に対応する速度比を決定し、目標速度比に対応する非ゼロ角変位まで前記第2のステータ板に対し前記第1のステータ板を回転させ、前記複数の傾斜可能な回転軸が角度調節において平衡状態になるまで、前記角変位を維持するスキュー制御システムであって、前記平衡状態においてスキュー状態はゼロまで低減する、スキュー制御システムと
を有する、システム。 - 前記負荷は、ドライブトレイン差動アセンブリを含む、
請求項13に記載のシステム。 - 前記負荷は、発電機アセンブリを含む、
請求項13に記載のシステム。 - 前記負荷は、ポンプアセンブリを含む、
請求項13に記載のシステム。 - 前記原動機は、人力を含む、
請求項13に記載のシステム。 - 前記原動機は、内燃機関を含む、
請求項13に記載のシステム。 - 前記原動機は、電気モーターを含む、
請求項13に記載のシステム。
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