JPS63500200A - 変速比範囲の大きな半径方向偏向型章動トラクション駆動変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 変速比範囲の大きな半径方向偏向型章動トラクション駆動変速機 関係出願のクロスレファレンス 本件は、イブ・ジャン・ケンパーによって１９８５年５月３０日出願の放棄され た米国特許出願第７３９．４１４号の一部継続出願である１９８５年６月１８日 出願の米国特許出願第７４６．２３０号の一部継続出願である１９８５年１１月 １３日出願の米国特許出願第７９７．４８１号の一部継続出願である。

発明の背景 本発明は連続可変型変速機に関するものであり、特に、変速機の寸法または全体 としての形状の妥協を除いて比較されるべき性能を有する従来の変速機に比べて 得られる速度比の範囲が遥かに増大されたこの種の変速機の独特の形態及びギヤ 系に関するものである。

米国特許第Ｒｅ２９．３２８号、第Ｒｅ３０．９８１号および第４．１１２．７ ８０号には、連続可変型の機械的変速機についての例がいくつか示され、この形 式の変速機においては、機枠に支持された３つの作動物体が作動して機械的入力 を当該変速機の設計範囲内で無段で可変の出力／入力変速比で回転出力に伝達し ている。この発明の背景の項ばかりでなく後続の本発明の詳細な説明および付随 する請求の範囲において明確にする目的で、３つの作動物体を、それぞれ、第１ または基本の変速機軸線と同心的に変速機の機枠によって支持された「アルファ 体」、第１軸線に対して傾斜し、かつ軸線の交点において第１軸線と交差する第 ２軸線と同心的にアルファ体によって支持された「ベータ体」および第１軸線と 同心的に機枠によって支持された「オメガ体」と称する。これらの３つの作動体 の何れか１つはそれが同心となっているそれぞれの軸線のまわりに回転自在であ り得るが、３つのうち１つは反動トルクを発生させるために回転しないよう保持 され、他の２つの作動体は回転自在であって変速機の入力および出力軸のそれぞ れに直接にあるいはギヤ機構によって連結される。

なお、「アルファ体」、「ベータ体」および「オメガ体」の用語は全く任意的な ものであり、それ自体はそれによって指示される要素を、上述の特許に開示され た種類の変速機に限定するものでもなければ、また、後述する特定の構造に限定 するものでもない。しかしながら、上記用語は、以下の説明における特定の一貫 性に役立つとともに、代数式によって表わされる種々の速度関係の理解を容易に する助けとなるであろう。

斯かる変速機の速度比連続可変性能は、ベータ体およびオメガ体の一方に一対の ころがりまたはトラクション表面を設けることによって達成され、これらの表面 は同心体軸線のまわりのころがり表面であり、かつ同心体軸線に沿って半径が変 化し、第２の軸線と第２の軸の交点に関して対称なころがり表面である。物理的 には、このような規定されたころがり表面は、米国特許第Ｒｅ、　２９．３２８ 号におけるように、全体が板状のオメガ体部材に対して回転する全体が円筒状の ベータ体部材の両端部に形成され、あるいはベータ体およびオメガ体の一方が双 円錐形状とされてベータ体およびオメガ体の他方の内部に延在するよう構成され る。後者のものは米国特許第Ｒｅ３０．９８１号に開示されたいくつかの例によ って示されているような一対のリング部材として明らかにされている。ベータ体 およびオメガ体のころがり表面の複数の対は、オメガ体のころがり表面の半径（ Ｒｗ）に対するベータ体のころがり表面の半径（Ｒｂ）の比を変化させるよう位 置の調整が可能な２つの接触点若しくは接触領域において、互いに摩擦係合した 状態に保たれる。従って、アルファ体が第１の軸のまわりに速度（α）で回転さ れるとき、ベータ体の第２の軸のまわりの回転速度を（ル）を基準として（ル＊ ）とすると共にオメガ体の第１の軸線上の回転速度を（あ）とすると、３つの作 動体の各々の速度は次の式によって表わされる関係となる。

（１）ｃｕ−ａ＋β”　Ｒｂ／Ｒｗ　＝　０このような変速機の一般に好ましい 作動の態様は、α体の入力トルクを加えてベータ体を駆動的に作動させ、かつオ メガ体を回転しないよう（ｃｕ＝０）保持することによってなされてきた。ベー タ体は、理論上いかなる値をもとることができ、また採用されている固有のギア 列によって正若しくは負のいずれともなる比因子（ｋ）を有するギア機構によっ て、第１の軸のまわりに回転自在な出力軸に連結される。以上の関係において、 装置の出力速度をθとし、ギア比（ｋ）を考慮するとき、装置の出力／入力速度 比は、式 ％式％ によって定まる。

式（２）によって表わされる態様における作動の主たる利点は、斯かる変速機の 物理的パラメータが、出力／入力変速比の連続可変範囲が０から１となることを 許容する関数（ｋρ）の値の範囲（１，０＜ｋρ＜　２．０）に容易に適合する ことである。また、この範囲は、単にギア比（ｋ）を選択するのみで、関数（ｋ ρ）が１の数値を含む範囲（例えば、１．５＜ｋρ＜　０．７）となるようにし て、零点を通して逆出力が含まれるよう変動させることができる。

引用した特許に開示されているトラクション駆動変速機のすべての例に共通の形 態上の特徴は、第１の軸線および第２の軸線を含む平面におけるころがり摩擦接 触点の位置が、常に第１の軸線および第２の軸線に対する平面の領域の外側に存 在するからである。従来の変速機におけるこの特徴は、一部は第１の軸線および 第２の軸線に対する角度が比較的小さいことによるものであるが、しかしこの角 度の大きさが関与する因子の唯一のものではない。ころかり表面の形状に対して 有効な形態上の変更も同様に因子なのである。従来の変速機の例においては非常 に多様のころがり表面の形状が用いられているが、上述の形態上の特徴は、得ら れるベータ体ころがり表面／オメガ体ころがり表面の半径比の範囲、従って変速 機の固有の速度比の範囲を制限する効果があるとされている。

上述の特許゛に例示される種類のトラクション駆動変速機は、当該変速機の設計 範囲内においては、いかなる速度比においても、動力の伝達において効率の高い 動作が得られる性能を有することを示しているけれども、斯かる変速機の形態も また全体の寸法形状に対して制限的である。例えば、一方が他方の内部に位置さ れているベータ体およびオメガ体の外周を包囲する部材を有する例においては、 速度比の範囲は、ベータ円錐体の表面に沿ったオメガリングの軸線方向の移動に よって達成され得る半径比因子ρの変動に制限される。大きな速度比範囲は、追 加のギア機構によって、あるいは変速機の軸線方向長さを大きくすることによっ て、達成することができる。長さを大きくすることは、多くの動力伝達装置にお いては問題となることではないが、当該変速機を、特にエンジン／変速機系のた めの空間が規定されているような自動車の動力伝達装置において用いるときるは 、重大な障害となり得る。これは、特に、自動車の前輪駆動型動力伝達装置にお いて真実である。

イブ・ジャン・ケンパーによって１９８５年４月１８日出願の先願の米国特許出 願第７２４．７４６号では、ベータ一体の軸線をアルファ体の回転軸線に対して ほぼ半径方向に配向することによって駆動トランクション駆動型無段変速機の制 限の多くを除去している。この出願の発明でも、ベータ体の形状が全体として双 円錐形状であるが、このベータ体は一対の板状オメガ一体と適切に協働して、こ ろがり摩擦接触の２個の点がアルファおよびベータ体の軸線に対する鋭角の範囲 内に常に位置するように構成している。このように構成する結果として、上記の 式（２）における半径範囲ρは従来の変速機に比べて大きいままであるが、変速 機の長さは相当短くなる。実際上、上述の先願の米国特許願に開示されている変 速機の全体形状は、作動中に回転する質量体の本質と結合すると、従来既知の往 復エンジンのフライホイールを物理的に代用することが可能であり、フライホイ ールと無段変速比駆動変速機の両方の機能を得ることができる。

発明の開示 本発明によれば、半径方向偏向型駆動トラクション駆動変速機の利点である全体 としてのコンパクトな構造および寸法的に釣合のとれた形状等をそのまま有する とともに、ギヤ比の組合わせによる二重の速度比範囲（式（２）における関数ｋ ）を有し、第１（アルファ）および第２（ベータ）軸線の交差角度を９０゜の範 囲内で調整することができ、したがって、ベータ体と一対のオメガ板とのころが り摩擦接触の点を、対角的象限内において、第１および第■象限から第■および 第■象限に移すことができる。ベータ体とオメガ板とのころがり接触の点を象限 間で上述したように移す際に、ベータ体を逆回転することになるために、式（２ ）において、関数（ｋρ）をプラス（＋）とマイナス（−）との間に変えること ができる。半径比（ρ）の最大値の逆数であるギヤ比因子（ｋ）を選択すること によって、変速機を、関数にρ＝１の場合のようなほぼ零（０）の出力／入力速 度比から関数ρの最大値にまで、１つの可変速度比トラクション駆動モードで作 動させることができる。関数（ｋρ）は零（０）の値に近づくことができるが零 （０）になることはないから、トラクション駆動モードにおいて、速度比１で変 速機を作動することはできない。しかし、ギヤ機構を流体モーターに連結して組 合せることによって、遷移的流体−機械駆動を用いて出力／入力速度比を連続的 に１または単一を経て変化させることができる。その後、ころがり接触の点が位 置されている象限を移すことによって、ベータ体の方向が逆になり、関数にρが １に加えられ、オーバードライブトラクション駆動モードとなり、この駆動モー ドにおいては、出力／入力速度比が１より僅かに大きい値からほぼ２に連続的に 変化することができる。

物理的には、本発明の変速機は、上述のイブ・ジャン・ケンバーにより１９８５ 年４月１８日出願の先願の米国特許願第７２４．７４６号に開示されている変速 機の具体例と同じである。例えば、ベータ体は全体として双円錐形状の外形を有 し、アルファ体とベータ体との両軸線の交差角度を容易に調整し得る方法でベー タ体はアルファ体によって保持されている。オメガ板は、第１またはアルファ体 軸線のまわりの回転により表面を画成するもので、はぼ半径方向に延長している 。しかしながら、この場合、ベータ体軸線をアルファ体軸線に対して相対的に調 整し得る角度範囲は、例えば、８０°〜１００°のように、９０°の大きさであ る。このようにして、ベータ体上の２個の円錐形ころがり表面のいずれか一方を オメガ板の一方または両方に係合させることができる。

ベータ一体の動きを出力軸に伝えるギヤ系は、アイドラーギヤまたはギヤセット を原理的に介して好ましくは２段の減速ギヤ列を有してベータ体と変速機の出力 軸との間に相対的に高いギヤ減速を達成している。変速機の軸線の交差角度の変 更を容易にするために、アイドラーギヤは、第１および第２変速機軸線の両方を 含む平面に対して直角な１個の軸線上に回転自在とする。また、アイドラーギヤ はアルファ体内に設けられた流体モーターに直結され、外部の可変吐出量の可逆 ポンプによって正逆両方向に駆動され得るよう構成されている。これがため、ベ ータ体の軸線をアルファ体の軸線に対して９０°の角度で配向させるとともにト ラクション表面を接触しないよう離間させることによって、動力は流体モーター によってギヤ機構を介して出力軸に直接に伝達され、出力／速度比を遷移的流体 −機械駆動モードで１を経て変化させることができる。

流体−機械駆動の代わりに、アイドラーギヤとベータ体とを連結するギヤと同じ 大きさのギヤを介してグランドにアイドラーギヤをクラッチ操作により切換える ことによって２つのトラクション駆動モード間の遷移を行うことができる。この 方法によれば、２つのトラクション駆動モードの高速側の最低駆動速度に等しい 速度に出力軸の速度を上昇することができる。

したがって、本発明の主目的は、変速機の寸法または釣合いのとれた形状を実質 的に変化−させることなしに、入力軸と変速機出力軸との間の無段変速比の範囲 を著しく増大することができる駆動トラクション駆動変速機を提供しようとする ものである。本発明の他の目的および適用可能性の範囲は、添付図面と関連して なされる以下における詳細な説明から明らかとなろう。

図面において、同様の部分は同様の参照符号で示されている。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例におてる交差する変速機軸線を含む長さ方向の面に沿 った縦断面図、 第２図は第１図の実施例における変速機のアルファ体の一側面を示す縮小端面図 、 第３図は第１図の３−３線に沿った拡大部分断面図、第４図は本発明のオメガ板 状体のための調整機構の概略を示す部分的側面図、 第５図は第１図の５−５線に沿った拡大部分断面図、第６Ａ−６Ｃ図は本発明の 変速機の種々の作動態様を示す概略図、 第７図は第５図に示す遷移駆動の他の実施例を示す第５図と同様の断面図、 第８図は作動モード間の遷移を行うための系の他の実施例を示す概略図である。

好適な実施例の詳細な説明 図面の第１図において、本発明の一実施例に係る変速機が全体的に参照数字１０ によって示され、またボルト１８によって互いにかつ固定支持体１６に固定され た２つの環状部分１２および１４を有するケーシングで形成されている機枠を有 することが示されている。固定支持体１６は、例えばエンジンの場合、あるいは 発電装置（図示せず）の機枠であってもよいことは明らかであろう。

ケーシング１２．１４内において、円板状のアルファ体２２が第１の軸線２０の まわりに回転し得るよう支持されている。図示の例においては、入力軸２４がア ルファ体２２の一側から一体に延長し、ケーシング部分１４において軸受２６に より軸線２０のまわりに回転自在に支持されている。アルファ体２２の反対側は 突出して一体のハブ２８を形成し、これも同様にケーシング部分１２内において 軸受３０により軸線２０のまわりに回転自在に支持されている。軸受２６および ３０は、後述する理由によって、軸２４およびハブ２８がケーシング部分１２． １４に対して相対的に軸線方向に移動することができるよう構成されている。

図示の例において全体が双円錐形状のベータ体は、全体的に参照数字３２で示さ れ、これは、図示の例において９０°に近いけれどもそれより小さい角度αで第 １の軸線２０と交差する第２の軸線３４のまわりに回転するようアルファ体によ って支持されている。ベータ体は中心軸３６を有し、この中心軸の両端に一対の 円錐部材３８および４０が一体に設けられている。第１図に示す実施例において は、各円錐部材３８および４０は、第２の軸線３４のまわりの回転表面である外 方に凸状のベータころがり表面４１を限定している。円錐体３８および４０の外 端には円筒状の短軸４６および４８が設けられ、これらの短軸は球形外形または 自己整列レース５３内にそれぞれ針状ころ軸受５０および５２によってジャーナ ル軸受けされている。レース５３はヨーク５４内に支承され、このヨークはアル ファ体２２内に形成された円筒形室５８内に摺動可能のピストン５６に一体に形 成され、あるいは、連結されている。図面には示していないが、円筒形室５８は ピストン５６の両側に交互に加圧流体が導入され、加圧流体が導入される側とは 反対の各ピストンの側から流体を排出するよう構成されている。言い換えれば、 ピストンは流体によって両方向のいずれか一方に押し動かされる。また、ヨーク ５４は軸線方向案内（図示せず）内に慴動してアルファ体２２に加わるトルクが ベータ体３２の両端に直接に伝達されるよう構成されている。

変速機の機枠のケーシング部分１２および１４のそれぞれによって一対の環状の オメガ板状部材７０および７２が支持されており、各オメガ板状体は、円錐体３ ８および４０の形状と協働するよう、図示の例においては第１の軸線２０のまわ りの回転表面である半径方向に凹んだオメガころがり表面７３を有する。機能的 には、オメガ板状体７０および７２は、ケーシング部分１２および１４に関して 回転しないよう固定されるが、ただし、これら両板状体７０および７２相互間の 距離を変更するための手段として、その一方若しくは両方を回転調整可能なもの とすることができる。図示の例においては、板状体７２はケーシング部分１４に 固定されている。他方、板状体７０は、ハウジング部分１２の内面に対してボー ル７４によって支持されている。第３図および第４図から明らかなように、ボー ル７４は、板状体７０とケーシング部分１２のそれぞれに形成された傾斜路７６ および７８内に位置されている。例えば、第４図に示すように、モーター８２に よって制御されるウオーム８０によって板状体７０を回転して調整することによ り、板状体７０の周りに対称的に配百されたボール７４と傾斜路７６および７８ とは、板状体７０をケーシング部分１２に向け、またケーシング部分から遠去か る方向に、従って、対向するオメガ板状部材７２に向け、また、これから遠去か る方向に軸線方向に移動させるように作動する。

変速機装置１０からの出力は短い軸８４を経て取出され、この軸８４とアルファ 体のハブ２８の内面との間の軸受８６によって軸８４はアルファ体とは無関係に 第１の軸線２０のまわりに回転し得るよう支持されている。軸８４上には後に詳 細に説明するギヤセットの一部を形成するギヤ８８が取付けられ、これによって 軸８４はベータ体の軸３６と一緒に回転するよう連結されている。

アルファ体２２０円板状の形状は、図面の第２図に示したところから明らかであ ろう。ベータ体３２は、円錐体３８および４ｏがアルファ体の窓孔９２および９ ４を通して両側に現れるよう、アルファ体２２の内部に支持されている。また、 ベータ体をアルファ体の内部に容易に組み込むことができるよう、中央の半径方 向の面で分割された２個の部分から形成されている。これらの２個の部分は、ベ ータ体３２の端部支承部並びに窓孔９ｏおよび９１によって占められていない領 域に貫通されるボルト９２などの手段によって固着される。

以上の説明および図面の第１図を参照することにより、軸線２０および３４間の 角度αが９０°以外の場合に、ベータ体３２０円錐体３８および４０の各一つが アルファ体２２の各々の側に現われることとなることが理解されよう。この結果 、円錐体３８の外周ころがり表面４１がオメガ板状体７２のころがり表面７３と 点Ｐ１において係合するようになり、また他の円錐体４０のころがり表面４１が オメガ板状体７０のころがり表面７３と点Ｐ２において係合するようになる。従 って、ベータ体の有効半径Ｒｈは、円錐体３８および４０のころがり表面４１の 軸線方向範囲における接触点Ｐ１およびＰ２の位置によって定まる。オメガ板状 体７０および７２の有効半径、即ちＲｗは、第１の軸線２０から外方に向かって 各接触点Ｐ１およびＰ２に至る距離である。

図示の例における関数ρ（式（２）参照）はＲｗ／Ｒｂに等しく、円錐体の面４ １と板表面７３との正確な形状寸法に依存する最大／最少の値で変化する。本発 明を理解するため、接触点Ｐ１およびＰ２が軸線２０に最も接近した際に生じる ρの最少値が０．５であり、接触点Ｐ１およびＰ２が円錐体３８および４０の他 端に位置するか、または近づく際に生じるρの最大値が４．０であると考えるこ とができる。これらの値は例示的なものにすぎず、板７０および７２の形状に関 連する円錐体３８および４０の外形によって相当変化する。

ベータ体３２の動きを変速機１０の出力軸８４に伝達するギヤセットは図面の第 １図および第５図を参照して理解することができる。上述したように、出力軸は ギヤ８８と一体に設けられ、あるいは、ギヤ８８と一緒に回転するよう固定され 、ギヤの歯８９は減速ギヤ機構を円錐体３８および４０間に設置するために球状 扇形体の両端に設けられている。ベータ体３２とギヤ８８との間の減速ギヤ機構 はベータ体３２の軸３Ｇと一体に形成され、あるいは軸３６に固定された傘歯車 ９３を有する。この傘歯車９３はアルファ体２２に取付けられた軸受９６によっ て支承された軸９５上に取付けられた相対的に大きなアイドラーギヤ９４と噛合 する。留意されるように、アイドラーギヤ９４の軸線、したがって、軸９５の軸 線は第１軸線２０および第２軸線３４を含む平面に対して垂直である。第２アイ ドラーギヤ９７が第１アイドラギヤ９４と一緒に回転し得るよう軸９５にキーに よって固定され、この第２アイドラーギヤは出力軸上のギヤ８８上の歯８９と噛 合する。また、全てのギヤ歯のピッチ線は変速機の軸線が交差する点Ｓに交差す る。

第１図および第５図に示すように、出力軸８４上のギヤ８８の球形扇形体の外形 は円錐体３８および４０間の空間内に出力ギヤ８８を位置させるとともに出力ギ ヤ８８の歯８９の平面内にアイドラーギヤ９４を位置させるために重要である。

さらに、留意されるように、噛合するギヤ９３および９４の傾斜角度をそれぞれ の軸線に対して３０°および６０°に選択することによって、ピニオンギヤ９３ を取付けたベータ体からアイドラーギヤ９４に１７２の減速を達成することがで きる。出力ギヤ８８に対するアイドラーギヤ９７の関係を同様に構成することに よって１７２の第２の減速を達成することができる。これがため、図示の例では 、ギヤ９３を取付けたベータ体の軸から出力軸のギヤ８８に約０．２５の組合せ 減速比が達成される。さらに、この値は式（２）におけるギヤ比因子（ｋ）であ る。

以下にさらに詳細に説明するように、１つの変速機の作動モードがころがり表面 ４１および７３の掛合を外すとともに第２軸線３４のまわりのベータ体３２の回 転を制御することによって行われる入力軸２４と出力軸８４との遷移駆動連結を 含む。このため、第５図に示すように、アイドラーギヤの軸９５をアルファ体２ ２内のギヤモーター１００にキーにより連結し、アルファ体のハブ２８内の導管 またはポート１０２に流体を一方向に供給する。一方向への作動中、流体をモー ター１００からポート１０４を経て排出する。

両ボート１０２および１０４はライニングシール１０６を経て外部の可変容量の 可逆ポンプ１０８に連通され、このポンプをアルファ体またはハブ２８上のギヤ １１０および第５図に破線１１２で示す関連のリンク機構からの入力によって駆 動することができる。ポンプ１０８およびモーター１００の代わりに、流体−機 械駆動系を設け、ころがりトラクション表面４１および７３の接触を離して、軸 線の交差角度αが９０°の際に、軸２４における入力をアルファ体２２およびギ ヤ機構を介して出力軸８４にポンプ１０８の容量および吐出方向によって決定さ れる可変速度比でアルファ体２２に直接に伝達することができる。

例えば、変数であるρが０．５ないし０．４の数値から変化し、（０，５＜ρ＞ 　４．　Ｏ）、関数ｋが０．２５であるとすると、明らかなように、関数ρが最 大である場合に、出力軸８４の回転が入力軸２４の全ての速度に対して零（０） となる。この条件が第６Ａ図に示されており、第６図においては、接触点Ｐ１お よびＰ２が対角的に対向する象限■および■内で、円錐体３８および４ｏの外端 部に位置している。第６Ａ〜６０図において、象限１．ｎ、ＩＩＩおよび■は第 １軸線２０とこの軸線２０に対しで直角で両軸線の交点Ｓを通る線９９とによっ て限定される。ｉ６Ｂ図に示すように、角度αが９０’に向けて増大するにした がって、接触点Ｐ１およびＰ２は半径比ρが０．５の最小値に到達するまで軸線 ２ｏに向けて移動する。この作動条件において、変速機の出力／入力速度比また は入力軸２４に対する出力軸８４の回転速度の比は０．８７５または、はぼ１で ある。

また、この条件においては、第２軸線３４のまわりのベータ体３４はアルファ体 および入力軸２４の回転速度より遅れている。この結果、ベータ体３２のそれ自 身の軸線３４のまわりの回転速度は零（０）である。言い換えれば、出力／入力 速度比が１の場合には、ベータ体３２および円錐体３８および４ｏの軸線３４の まわりの回転は生じない。第１トラクション作動モードにおいて角度αが９０” に向けて増大することによって半径比ρの最小値に到達する際、角度αを９０° にセットし、ころがり表面４１および７３を互いに接触しなＬ）よう離間させ（ 例えば、第３図に示すモーター８２を作動することによって、ポンプ１０８を作 動してモーター１００を駆動することによって変速機を遷移流体−機械駆動モー ドにシフトする。この作動条件またはモードは第６Ａ〜６０図に示されてぃない が、軸線３４は線９９に一致する。

流体−機械駆動モードにおいては、半径比ρの最小値において速度比が１を経て 連続的に変化されると仮定すると、先ず、モーター１００およびポンプ１０８が ベータ体３２の回転を零（０）におくらせる。次に、動力がポンプ１０８によっ て供給されてモーターを逆方向に駆動してベータ体の回転速度を増大する　（同 様に逆方向に）。この後者の状態において、ベータ体３２の流体−機械的駆動が アルファ体の回転速度または入力速度に加わる。

流体−機械的駆動モードにおける速度比がρの最小値に対して１＋にρの値に達 する際、流体−機械駆動モードが図面の第６ｃ図に示すオーバードライブトラク ション駆動モードにシフトされる。この遷移は角度αを９０°を超えて増大する ことによって簡単に行われ、円錐体３８および４０上のベータころがり表面４１ はオメガ体上のオメガころがり表面７３に異なる対角的対向象限、特に、象限■ および■において再掛合する。象限■および■における最初の接触に際して、軸 線３４のまわりの円錐体３８および４０の回転速度は、これらの円錐体が流体− 機械モードで駆動されていた際の速度と同じ速度となると考えられる。しかしな がら、角度αが、例えば、１００°に向けてさらに増大することによって半径比 ρを増大してその最大値４．０に戻すと考えられる。

軸線３４のまわりにベータ体における回転方向は、第６Ｂおよび６０図に示すよ うに象限をシフトしている際に、逆転されるので、式（２）における関数にρは 符号を変化する。したがって、出力／入力速度比は１より僅かに大きい値から、 ρが４．０の時には、約２に増大する。

第７図には、第５図の流体機械遷移駆動系の他の実施例を示しており、前述した 部分を同じ参照番号に「′」をつけて示している。第７図において、アルファ体 ２２′はアルファ体の一部を形成している中心ボス２７′に固定された入力軸２ ４′によって駆動される。この入力軸２４′は、これとは無関係に回転可能の中 空軸２９′を貫通し、この中空軸はその内端にギヤ３１′を有し、このギヤは大 径のアイドラーギヤ９４′と噛合している。中空軸２９′の外端は回転不能のオ メガ板７０′に摩擦クラッチ３３′を介して釈放可能に結合されている。ギヤ３ １′はギヤ９３と好ましくは同じ寸法であり、ギヤ９３は図面の第１および５図 に示す大径のアイドラーギヤ９４にベータ体を駆動するよう連結している。

この結果、ギヤ列３１’、　９４’、　９７’および８９′のギヤ比因子には第 １図または第５図におけるギヤ列９３．９４．９７および８９のギヤ比因子と同 じである。また、留意しなければならないこととして、軸２４′とクラッチ３３ ′との連結はオーバーランニング部材３５′を介して行われ、この部材は中空軸 ２９′がクラッチ３３′とは無関係に一方向に回転するのを許容するが、クラッ チの掛合に際しては、中空軸が回転しないよう保持し、この結果、中空軸２９′ をオメガ板７０′に連結する。

第７図に示す実施例を用いての作動に際しては、変速機は第６Ａないし６Ｂ図に つき上述したと同様に作動され、この場合、ベータ体軸線は象限Ｉおよび■内に 位置し、トラクション駆動の第１作動モードにおいて最大アウトスピードの状態 となる。第１軸線２０に対するベータ体の角度が９０°に近づくにつれてオメガ 板との接触がなくなる際、摩擦クラッチの掛合が開始される。

軸２９′およびそのギヤ３１′の速度は低下され、ギヤ列３１′。

９４’、９７’および８９′におけるギヤ列比因子３０にのため、因子に＝０． ２５として、入力軸回転＋因子にの点または入力軸の速度の１．２５倍の速度に まで出力軸８４は速度を増大すると考えられる。

比因子ρの値が１より小さいため、ベータ体表面がオメガ表面に第６Ｃ図に示す ように象限■および■において再掛合する際に駆動される速度に出力軸の速度を 同期させるようギヤ３１の回転を防止させるためにクラッチ３３′を完全に掛合 させる必要はない。しかしながら、明らかにクラッチ３３′を作動して第１およ び第２トラクション駆動モード間の遷移中に動力軸上に負荷を絶えず維持するこ とができる。

図面の第８図において、第１図につき前述した変速機ユニットの構成部分を、駆 動モードＡと作動モードＢとの間の連続的駆動変速機を確実に行うという見地か ら、第５および７図の実施例の変形例を示す駆動系に概略的に示しており、駆動 モードＡでは、ベータ体の円錐体３８および４０が象限■およびＩ（ｉｅＡ図） に配向されており、作動モードＢでは、円錐体３８および４０と板７０および７ ２間のころがり摩擦掛合の点が象限■および■内にある　（ｉ６ｃ図）。第８図 に示す実施例においては、変速機の出力軸８４が２速ギヤ変速機１２０を介して 初期負荷駆動出力軸１２２に連結されている。変速機１２０がシフトされる他の 速度比を第８図に比因子に３およびに４で示している。入力／出力変速比におい て、比因子に３は比因子に４より低く、ベータ体軸線３４が象限Ｉおよび■の位 置するモードＡでの変速機ユニッ）１０の作動中に用いられる。他方、比因子に ３はモードＢまたはベータ体軸線３４が象限■および■にシフトされている際に 用いられる。

ギヤボックス１２０の効果はｉ６Ａ〜６０図につき上述した作動を考慮して評価 することができる。これがため、ベータ体が第６Ａ図に示す位置から第６Ｂ図に 示す位置にシフトされる際、軸２４における入力速度を一定と仮定すると、軸８ ４およびギヤボックス１２０を介しての出力軸１２２の出力速度は、角度αが９ ０°に近づくにしたがいモードＡにおける最高速度にまで増大する。ベータ体を ９０°の角度にわたってシフトする際、ギヤ比に４は比に３にシフトされる。軸 ８４がベータ体円錐体３８および４０にギヤ列８８゜９３、９４および９７を介 して直接ギヤ列に連結されているために、２速ギヤボツクス１２０をに４からに ３にシフトすることにより出力軸１２２に連結された初期負荷は円錐体３８およ び４０のベータ体軸線３４のまわりの回転方向を逆転して加速する。さらにまた 、比に３は円錐体３８および４０を駆動してこれらの円錐体が象限■および■に おいてオメガ板に再掛合する際に、円錐体３８および４０を正しい方向に回転す るだけでなく、同期速度でも回転する。その後、象限■および■におけるオメガ 板に対するベータ体の角度を調整することによって全体としての変速比が有効に 作用される。

ベータ体円錐体アッセンブリの運動エネルギは、円錐体アッセンブリが減速され る際に、アルファ体２２に伝えられ、さらに二円錐体が他の方向に加速される際 に、アルファ体から円錐体アッセンブリに伝達される。この運動エネルギは、入 力速度が５０００ｒｐｍである場合に、０．２ｋＪ１０．２８ｔｕになる。この 運動エネルギの値は低いため、また、大部分において、アルファ体に伝達され、 アルファ体から伝達されるため、同期装置を用いることが可能で、ギヤボックス １２０内に多円板クラッチを用いることを避けることができる。

上述した作動は、２つの作動モード間の移動中に速度比を全体として連続的に変 化させ得るばかりでなく、ベータ体自身でベータ体の角度配向を９０°の角度に わたってシフトするベータ体に作用する初期効果をも有する。特に、ベータ体に 作用する初期力は次式で表わされる。

この式において、関数Ｍｘはベータ体の角度αを変化させるよう作動する先行モ ーメントを表わし、関数■は軸線３４の周りのベータ体の慣性モーメントであり 、関数■。は第１変速機軸線、すなわち、第１図につき上述した第１軸線２０の まわりのベータ体の慣性モーメントであり、ｈは軸線２０のまわりのアルファ体 ある。これがため、ベータ体をシフトするための制御系を前述した例に比べて簡 単にすることができる。

上述したところから明らかなように、本発明によれば、連続的に変化し得る速度 比で動力を高い割合で効率良く伝達し得る既知の駆動トラクション駆動変速機の 利点を有するばかりでなく、これを極めてコンパクトで所望の釣合いのとれたパ ッケージで達成することができる。さらに重要な点として、本発明は同じ寸法゛ の従来のトラクション駆動変速機より遥かに大きい速度比の範囲を生来達成する ものである。

上述の説明および添付図面から当業者によって意図され、かつ理解されるように 、開示した実施例に本発明の範囲内で種々の変更を加えることができる。したが って、上述した説明および添付図面は本発明を例示しているにすぎず、本発明の 真の技術的思想および範囲は附加の請求の範囲を参照して定められる。

国際調査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．機枠と、第１軸線のまわりに回転し得るよう前記機枠によって支持されたア ルファ体と、前記第１軸線と第２軸線とが交差する交点において第２軸線上に前 記アルファ体によって支持されたベータ体とを具え、このベータ体が前記第２軸 線のまわりにベータころがり表面を画成する一対の部材を前記軸線交差点の両側 に有し、また、前記第１軸線のまわりに一対のオメガころがり表面を画成し得る オメガ体手段を具え、前記ベータおよびオメガ表面が前記第１および第２軸線を 含む平面内に位置する２個の接触点においてころがり摩擦接触し、前記第１軸線 と両軸線の前記交点において第１軸線に対して直交する線とによって画成される 対角的に対向する象限内に前記２個の接触点が位置し、これらの接触点における 前記ベータおよびオメガ表面の半径比を変化させる手段を具える連続的に可変の トラクション駆動変速機において、前記第２軸線上の前記ベータ体の回転方向を 逆転させるよう前記第１軸線と前記線とによって画成される隣接の対角的対向象 限間に前記接触点をシフトさせる手段を具える連続的に可変のトラクション駆動 変速機。
2. ２．半径比を変化させる前記手段が前記第１および第２軸線間の交差角度を調整 する手段を具える請求の範囲第１項に記載の変速機。
3. ３．半径比を変化させる前記手段が第１および第２軸線の交差角度を９０°より 小さい角度と９０°より大きい角度との間に調整する手段を具える請求の範囲第 １項に記載の変速機。
4. ４．前記軸線交差角度が８０°と１００°との間で可変である請求の範囲第３項 に記載の変速機。
5. ５．前記第１および第２軸線が最小鋭角で交差する際の最大数値と前記角度が９ ０°に近づく際における最小数値との間に前記半径が可変である請求の範囲第１ 項に記載の変速機。
6. ６．前記アルファ体を駆動する入力軸と、出力軸と、前記ベータ体を前記出力軸 にリンク連結するギヤ減速手段とを具える請求の範囲第５項に記載の変速機。
7. ７．前記ギヤ変速手段が数値による減速値を与え、この減速値が前記半径比の少 なくとも１個の数値の逆数である請求の範囲第６項に記載の変速機。
8. ８．前記ギヤ減速手段が前記ベータ体と一緒に前記第２軸線上に回転可能の相対 的に小径の駆動ピニオンと、この駆動ピニオンと噛合して前記軸線交点を通りか つ前記第１および第２軸線を含む平面に対して垂直な１個の軸線上に回転可能の 相対的に大径のアイドラーギヤと、この相対的に大径のアイドラーギヤと一緒に 回転するようキー止めされた相対的に小径のアイドラーギヤと、この相対的に小 径のアイドラーギヤと指向する出力ギヤとを具える請求の範囲第６項に記載の変 速機。
9. ９．前記出力ギヤが球状扇形体で形成されて前記相対的に大径のアイドラーギヤ の円周が前記出力ギヤ上の歯の面を通過し得るよう構成されている請求の範囲第 ８項に記載の変速機。
10. １０．前記ギヤ減速手段が前記アルファ体にジャーナル軸受けされたアイドラー ギヤを具え、このアイドラーギヤに回転可能に連結された流体モーターを具える 請求の範囲第６項に記載の変速機。
11. １１．前記流体モーターを有して流体−機械駆動モードの作動を行う手段を具え 、この手段が前記第２軸線上の前記ベータ体の回転を前記ころがり表面とは無関 係に前記流体モーターによって制御するよう構成されている請求の範囲第１０項 に記載の変速機。
12. １２．前記ベータ体を介してのトルク伝達とは無関係に前記入力軸から前記ギヤ 減速手段を介して前記出力軸を駆動する手段を具える請求の範囲第６項に記載の 変速機。
13. １３．前記出力軸を駆動する手段が前記ギヤ減速手段を駆動するよう構成された 流体−機械手段を具える請求の範囲第１２項に記載の変速機。
14. １４．前記出力軸を駆動する手段が前記出力軸の速度を前記入力軸に対して相対 的に増大させるよう前記ギヤ減速装置を作動させるクラッチ手段を具える請求の 範囲第１２項に記載の変速機。
15. １５．前記ベータ体を介してのトルク伝達とは無関係に前記入力軸から前記ギヤ 減速手段を介して前記出力軸を駆動する手段を具え、この手段が前記大径のアイ ドラーギヤと噛合するグランディングギヤと、前記出力軸の速度が前記入力軸に 関連して増大されるような方向に前記グランディングギヤが回転しないよう抑止 する摩擦クラッチ手段とを具える請求の範囲第８項に記載の変速機。
16. １６．前記出力軸の速度が前記入力軸に対して相対的に増大される方向とは反対 方向における前記グランディングギヤの自由な回転を許容する手段を具える請求 の範囲第１５項に記載の変速機。
17. １７．隣接する対角的対向象限間に前記接触点をシフトさせる前記手段が回転方 向の逆転によって前記第２軸線上に回転している前記ベータ体を加速するよう前 記出力軸に連結された手段を具える請求の範囲第６項に記載の変速機。
18. １８．前記出力軸に連結された前記手段が前記出力軸を初期負荷に連結するシフ ト可能の２速ギヤ手段を具える請求の範囲第１７項に記載の変速機。
19. １９．前記ギヤ手段が前記接触点が２個の隣接の対角的対向象限の一方に位置す る際における前記出力軸の最高速度と前記接触点が前記２個の隣接の対角的対向 象限の他方に位置する際における前記出力軸の最低速度とにそれぞれ関連する一 対の速度比因子を限定する手段を具える請求の範囲第１８項に記載の変速機。