JP2010515000A

JP2010515000A - 連続可変変速機

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Publication number: JP2010515000A
Application number: JP2009543969A
Authority: JP
Inventors: アドリアヌスヨセフスマリアフェースパウルス; ヘラルトファンティルボルフピーター
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: CN101617150A; CN101617150B; EP2126421A1; JP5228162B2; WO2008078981A1

Abstract

本発明は、プッシュタイプ駆動ベルト（３）が設けられた連続可変変速機であって、ベルト（３）の無端引張り手段（３１）に沿って可動な複数の横断エレメント（３３）が設けられており、前記無端引張り手段（３１）が、横断エレメント（３３）の凹所（３７）に、無端引張り手段と凹所との間に軸方向に僅かな遊びを有しながら、収容されており、それぞれが２つのプーリディスク（４，５）を含むプーリ（１，２）が、個々のプーリシャフト（６，７）に設けられており、前記プーリディスクの間に、大体がＶ字形のプーリ溝が形成されており、該プーリ溝が、相互に軸方向でずれているか、又は少なくとも相互に軸方向にずれることができ、駆動ベルト（３）が、プーリの個々のプーリディスク（４，５）の間に嵌合されながら、プーリ（１，２）の周囲に巻き掛けられている形式のものに関する。本発明によれば、変速機（１）に、ベルト（３）の横断エレメント（３３）をプーリ（１，２）の間に位置決めするための案内手段（５０）が装備されている。

Description

本発明は、請求項１の前提部に定義されているような、それぞれがプーリディスクの間に可変の幅のテーパした溝を規定している、変速機の２つの調整可能なプーリの周囲に巻き掛けられたプッシュタイプ駆動ベルトを有する連続可変変速機と、このような変速機を作動させる方法とに関する。

このような変速機は、本出願人の名において例えば欧州特許出願公開第１４２７９５３号明細書から概して知られている。与えられた範囲の速度伝達比、すなわち変速機の比率有効範囲、のための変速機の質量及び／又は容量の単位毎の駆動パワーのスループットの点から、公知の変速機の設計を最適化することが、概略的な開発目的である。しかしながら、特にパワースループットの所望の増大の点から、変速機において生じる場合があるトルク変動のために、変速機の性能は実地において制限されるおそれがある。これらのトルク変動は、変速機耐久性、騒音、又はその結果としての駆動ライン振動の点から、ある運転条件において、ある決定的なレベル又は少なくとも許容レベルを超えるおそれがある。

本発明は、変速機の耐久性を改良するために及び／又はパワースループットにおけるさらなる増大を許容するために、変速機パワースループットに関するこのようなトルク変動を低減することを目的とする。さらに、本発明は、特に変速機駆動ベルト構成部材の著しい再設計を行うことなくこの目的を達成する、すなわち、好適には既存の変速機設計においてさえも迅速に実施されることができる費用効果の高い形式で同じことを実現することを目的とする。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴部によって提供されるような手段を用いることによって、及び駆動ベルト、特に駆動ベルトの横断エレメントを案内するための案内手段を有することによって実現される。これらの案内手段によって、横断エレメントの横方向位置、移動及び／又は回転が、特に駆動プーリのプーリ溝に進入する前に安定化される。このような案内手段が設けられることにより、前記トルク変動が著しく低減され、パワー変速機の効率さえも僅かに改良されることができることが分かった。

好適には、案内手段は、横断エレメントを駆動プーリのプーリ溝と軸方向で整合させるために、少なくともエレメントを軸方向で位置決めする。通常、変速機の運転中、個々の横断エレメントは、プーリ溝に関して軸方向でずれた駆動プーリに到達する。しかしながら、このずれは、横断エレメントがプーリディスクの間に進入する、すなわち挟まれた時に自動的に修正され、従って、例えば欧州特許出願公開第０２９１１２９号明細書に記載されているように、前記ずれが許容範囲内である限り、以前は問題と考えられていなかった。

さらに、以下に示される測定結果に基づき、本発明によれば、すなわち横断エレメントがプーリディスクの間に取り上げられる直前に、プーリ溝と合致するように横断エレメントを軸方向で予め位置決めすることによって、前記トルク変動が著しい減少を示すことが、予想に反して分かった。明らかに、横断エレメントは、より滑らかにプーリディスクの間に取り上げられ、このことは、高いトルクレベル及び回転速度において、及び駆動プーリにおいて、特に重要であることが分かった。

このような高いトルクレベルにおいて、プーリディスクは、このようなトルクを伝達するのに十分なベルトとの摩擦を生じるために強く押し付けられるが、その結果、プーリディスクは、プーリ溝が、横断エレメントが溝に進入する位置において所定の程度まで閉鎖するという形式で、弾性変形する。したがって、エレメントは、プーリ溝に嵌合するために同時に整合及び変形することが要求され、その結果、溝に進入する際に著しくかつ明らかに変動する抵抗を受ける。このような抵抗は、横断エレメントが、プーリ溝に進入する前にプーリ溝と軸方向で整合させられる場合に著しく低減される。

本発明はここで、物理的な実施形態によって図面に沿ってさらに説明される。

本発明が関係する駆動ベルトを有する連続可変変速機の概略的な図である。ベルトの区分の斜視図である。時間に関する、変速機入力回転速度と、入力及び出力トルクとの測定結果を示すグラフである。本発明による案内手段の実施形態の概略的な斜視図である。本発明による案内手段の作動原理を示す図である。別の測定結果を示す、図３と同様のグラフである。

図１は、エンジンと車輪との間の自動車の駆動ラインにおいて一般的に適用される公知の連続可変変速機の中心部分を示している。変速機は、それぞれに２つの円錐形のプーリディスク４，５が設けられた２つのプーリ１，２を有しており、プーリディスクの間に大体がＶ字形のプーリ溝が形成されており、そのうちの一方のディスク４は、ディスクが配置された個々のプーリシャフト６，７に沿って軸方向に可動である。一方のプーリ１，２から他方のプーリ２，１へ回転運動及び随伴するトルクを伝達するために、プッシュタイプ駆動ベルト３がプーリ１，２の周囲に巻き掛けられている。

変速機は概して、ベルト３がディスク４，５の間に締め付けられるように、前記少なくとも一方のディスク４に、個々の他方のプーリディスク５に向けられた軸方向に向けられた締付力Faxを提供する作動手段をも有している。また、変速機の速度比はこれにより決定され、この速度比は以下、被動プーリ２の回転速度と駆動プーリ１の回転速度との比として定義される。

プッシュタイプ駆動ベルト３は、無端引張り手段３１と、引張り手段の長手方向に沿って可動に引張り手段に設けられておりかつ引張り手段に対して主に横方向に向けられた多数の板状の横断エレメント３３とを有している。横断エレメント３３は締付力Faxを取り上げ、入力トルクTinがいわゆる駆動プーリ１に提供されると、ディスク４，５とベルト３との間の摩擦が横断エレメント３３を駆動プーリ１からいわゆる駆動プーリ２へ推進させ、被動プーリ２に出力トルクToutを加える。この場合、横断エレメント３３は引張り手段３１によって案内及び支持されている。

図２は、２つの部分から成る引張り手段３１と、多数の横断エレメント３３とを有するベルト３の区分を斜視図で示しており、このベルト３は、例えば前記欧州特許出願公開第０６２６５２６号明細書に、より詳細に説明されている。このタイプのベルト３において、横断エレメントは、大部分は横方向に延びた２つの凹所３７を規定しており、これらの凹所は、軸方向でベルト３の外側に向かって開放しておりかつ、それぞれ、僅かな軸方向の遊びを備えながら引張り手段３１を収容するためにエレメント３３の支持面１９に関連している。

横断エレメント３３には、運転中に駆動プーリ及び被動プーリ１，２それぞれのディスク４，５の間に締め付けられかつこれらのディスクと摩擦接触する側面若しくはプーリ接触面３５が設けられている。ベルト３の湾曲軌道部分において、２つの隣接するエレメント３３の間の概して軸方向に向けられた接触線に沿ったエレメント３３の相互揺動を許容するために、エレメントには、個々の前側主要面３８にいわゆる揺動縁部３４が設けられており、この揺動縁部３４は、小さいが概念的な角度で互いに向き付けられた前側主要面３８の２つの区分の間の、軸方向に向けられた、鋭い又は僅かに丸味付けられた縁部を規定している。エレメント３３にはさらに、エレメントの後側主要面に設けられた相補的な穴と相互作用するための、エレメントの前側主要面３８から突出した突出部３９が設けられている。図２は、エレメント３３の上側部分４０がベルト３の半径方向外側に向かってテーパしていることも示している。

ベルト３において、隣接する横断エレメント３３は、突出部３９と、個々のエレメント３３の穴との間に設けられた遊びによって許容されるように、相対的に横方向に可動である。この特徴は特に、駆動ベルト３が、個々のプーリ１，２のプーリ溝の間の軸方向のずれを補償することができるために存在している。また、隣接する横断エレメント３３は、ベルトの長手方向軸線に向けられた仮想軸線の周囲を、少なくとも突出部３９を中心として回転することができる。

図３に示されているように、運転中、変速機において、比較的高い公称入力トルクTinにおいて、著しいトルク及び回転速度の変動が出現することが分かった。図３は、時間ｔ₁に関する、被動プーリ２の回転速度ω₂と、変速機入力トルクTinと、変速機出力トルクToutとの試験台測定結果を提供しており、この測定の間、駆動プーリの回転速度ω₁は、ほぼ一定に維持される、すなわち安定したｒｐｍに制御される。

また、図３において、前記トルク及び回転速度の変動の著しい減少は、６秒の直後に始まり８秒の直後に終了する時間範囲において観察されることができる。この範囲は、本発明による案内手段が作動させられる時間範囲と正確に対応し、これは、横断エレメント３３に予め規定された位置を与え、これにより横断エレメントのあらゆる逸脱移動又は回転を排除することによって、横断エレメント３３を安定化させることを意味する。この実施形態において、案内手段は付加的に、エレメント３３を駆動プーリ１のプーリ溝に対して軸方向で整合させる。

さらに図３において、案内手段の作動の時間範囲において、被動プーリの回転速度ω₂が実際に平均して僅かに増大することを意味し、これにより、その時間の間、変速機は好適にはより高い効率で作動する。本発明による案内手段の実用的な実施形態の例が図４に斜視側面図で示されている。

図４は、本発明による案内手段５０の可能な実施形態を斜視図で示している。この手段は、大部分がＶ字形の周方向溝５２を備えるローラ５１を有している。ローラ５１はサブフレーム５３に取り付けられており、このサブフレーム５３は、案内手段５０の中央ピン５６に沿って案内されながら、空気シリンダ５５によって案内手段５０の取付けプレート５４に関して可動である。取付けプレート５４は例えば変速機ハウジングにボルトによって取り付けられており、この場合、ローラ５１はベルト３の半径方向外側に配置されており、ローラ５１のＶ字形の周方向溝５２は、変速機の、好適には駆動プーリ１の少なくとも１つの変速比において、好適には少なくとも、最大（エンジン）パワーが変速機によって伝達される速度比、いわゆるＴＯＰ比において、プーリ１，２のＶ字形のプーリ溝と軸方向で整合させられる。

この実施形態において、案内手段５０は前記ＴＯＰ比においてのみ作動させられ、この場合、ローラ５１が駆動ベルト３に向かって延長しかつ駆動ベルト３に係合するように空気シリンダ５５が加圧され、横断エレメント３３のテーパした上側部分４０が周方向溝５に捕らえられる。空気シリンダ５５における圧力は、ローラ５１によってベルト３に対して実質的に半径方向内向きで加えられる力を決定する。ローラ５１のＶ字形の周方向溝５２に進入しかつ周方向溝に対して軸方向で変位された横断エレメント３３ａは、ローラ５１との上側部分４０の相互作用によって位置決めされ、この溝５２から出て行くエレメント３３ｂは、図５に示されているように、溝と軸方向で整合させられている。すなわち、個々のプーリ１，２のＶ字形の溝と整列したローラ５１のＶ字形の溝５２を提供することによって、横断エレメント３３は軸方向で溝と予め整合させられる。本発明によれば、このような手段は好適には、個々のプーリ１，２のディスク４，５の間に進入する時にエレメント３３が受ける抵抗を低減し、その結果、前記トルク変動が著しい減少を示す。

例えばローラ５１と横断エレメント３３との間の摩擦によるパワー損失を最小限にするために、ローラ５１は能動的に駆動されてよい。好適には、ローラ５１は、個々のプーリ１，２に回転可能に結合されている。さらに、案内手段５０は、軸方向に可動に変速機に配置されることができ、この場合、ローラ５１（のＶ字形の周方向溝５２）の軸方向位置が、好適には、個々のプーリ１，２の軸方向に可動なプーリディスク４の軸方向位置に連結されている。この特徴は、案内手段５０が、変速機のあらゆる速度比において作動している、すなわち個々のプーリ溝の軸方向移動に追従することを許容する。

さらに、本発明によれば、ローラ５１がベルト３に係合する力、すなわち空気シリンダ５５における圧力は、少なくともローラの回転速度に関して制御可能である。本発明によれば、前記力は、ベルト３の回転速度が増大するのに従って増大し、ベルトの回転速度が減少するのに従って減少するように制御されるべきである。本発明のこの特定の特徴は実験的観察に基づく。一方では、前記力がベルト速度に関して小さすぎる場合は、前記トルク変動が存続するか又は少なくとも前記力を増大することによってさらに減衰させることができることが観察された。他方では、前記力がベルト速度に関して大きすぎる場合は、被動プーリの回転速度ω₂が、前記トルク変動が有効に減衰されたままであるが、変速機が不都合なほど低下した効率で作動するように減じられるということも観察された。

後者の実験的観察は、図３のグラフと同様のグラフに沿って、図６に示されている。この特定の実験において、案内手段５０は、約９秒後から約１３秒まで作動させられたが、この場合、案内手段５０のローラ５１によって半径方向内向きに駆動ベルト３に加えられる力は、より早期の実験において決定された、力の最適なレベルに対してほぼ３倍にされた。

好適には、本発明によれば、前記力は、変速機によって伝達されるべきトルク、すなわち入力トルクTinと比例しても制御される。

当業者によって容易にかつ明白に導き出されるような、前記説明以外の発明及び付属の図面からの全ての詳細は、さらに、請求の範囲内の定義によって提供されるような全ての原理及び詳細に関する。

１，２プーリ、３プッシュタイプ駆動ベルト、４，５プーリディスク、６，７プーリシャフト、１９支持面、３１無端引張り手段、３３横断エレメント、３４揺動縁部、３５プーリ接触面、３７凹所、３８前側主要面、３９突出部、４０上側部分、５０案内手段、５１ローラ、５２周方向溝、５４取付けプレート、５５空気シリンダ、５６中央ピン

Claims

プッシュタイプ駆動ベルト（３）が設けられた連続可変変速機であって、
ベルト（３）の無端引張り手段（３１）に沿って可動な複数の横断エレメント（３３）が設けられており、前記無端引張り手段（３１）が、横断エレメント（３３）の凹所（３７）に、無端引張り手段と凹所との間に軸方向に僅かな遊びを有しながら、収容されており、それぞれが２つのプーリディスク（４，５）を含むプーリ（１，２）が、個々のプーリシャフト（６，７）に設けられており、前記プーリディスクの間に、大体がＶ字形のプーリ溝が形成されており、該プーリ溝が、相互に軸方向でずれているか、又は少なくとも相互に軸方向にずれることができ、駆動ベルト（３）が、プーリの個々のプーリディスク（４，５）の間に嵌合されながら、プーリ（１，２）の周囲に巻き掛けられている形式のものにおいて、
変速機（１）に、プーリ（１，２）の間においてベルト（３）の横断エレメント（３３）を位置決めするための案内手段（５０）が装備されていることを特徴とする、連続可変変速機。
前記案内手段（５０）が、少なくとも１つのプーリ（１）のプーリ溝に関して軸方向で横断エレメント（３３）に所定の位置を強制する、請求項１記載の変速機。
前記案内手段（５０）が、横断エレメント（３３）が個々のプーリ溝と軸方向で整合して位置決めされるように設けられている、すなわち、横断エレメント（３３）の中央が個々のプーリ（１）のプーリ溝の軸方向中央と整列するように軸方向で位置決めされている、請求項２記載の変速機。
前記案内手段に、ベルト（３）の半径方向外側から横断エレメント（３３）に係合するための係合手段（５１）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の変速機。
前記係合手段（５１）が、ベルト（３）の半径方向内側に向けられた可変かつ制御可能な力を横断エレメント（３３）に加えるように配置されている、請求項４記載の変速機。
前記係合手段（５１）が、前記力を、ベルト（３）の回転速度に関して及び好適には変速機によって伝達されるトルクにも関して制御するように配置されている、請求項５記載の変速機。
前記横断エレメント（３３）に、ベルト（３）の半径方向外側に配置されたテーパした上側部分（４０）が設けられている形式ものにおいて、前記案内手段（５０）に、横断エレメント（３３）の前記上側部分（４０）上に配置されかつ該上側部分と係合する大体がＶ字形の周方向溝（５２）を有するローラ（５１）が設けられている、請求項１から７までのいずれか1項記載の変速機。
ローラ（５１）の周方向溝（５２）が個々のプーリ（１）のプーリ溝と軸方向で整合しており、ローラ（５１）の周方向溝（５２）の軸方向中央が前記プーリ溝の軸方向中央と整列している、請求項７記載の変速機。
ローラ（５１）が、移動手段（５５）によってベルト（３）に関して可動なサブフレーム（５３）に回転可能に取り付けられており、これにより、ローラが、ベルト（３）の半径方向内側に向けられた力を横断エレメント（３３）に加えることができるようになっている、請求項７又は８記載の変速機。
プッシュタイプ駆動ベルト（３）が設けられた連続可変変速機を作動させる方法において、ベルト（３）の無端引張り手段（３１）に沿って可動な複数の横断エレメント（３３）が設けられており、引張り手段（３１）が、横断エレメント（３３）の凹所（３７）に、引張り手段と凹所との間に設けられた軸方向の僅かな遊びを有しながら、収容されており、それぞれが２つのプーリディスク（４，５）を含むプーリ（１，２）が、個々のプーリシャフト（６，７）に設けられており、前記プーリディスクの間にＶ字形のプーリ溝が形成されており、これらのプーリ溝が、変速機の作動中に互いに軸方向でずれているか、又は少なくとも変速機の作動中に互いに軸方向でずれることができ、駆動ベルト（３）が、プーリの個々のプーリディスク（４，５）の間に嵌合されながら、プーリ（１，２）の周囲に巻き付けられており、ベルト（３）の横断エレメント（３３）所定の位置が、横断エレメントが少なくとも１つのプーリ（１）の個々のプーリ溝に取り上げられる前に変速機の案内手段（５０）によって横断エレメント（３３）に強制されることを特徴とする、連続可変変速機を作動させる方法。
横断エレメント（３３）が、個々のプーリ溝と軸方向で整合して位置決めされている、すなわち、横断エレメント（３３）の中間点が個々のプーリ（１）のプーリ溝の軸方向中間点と整合するように軸方向で位置決めされている、請求項１０記載の方法。