JP2011231926A - 円錐摩擦リングギヤ及び円錐摩擦リングギヤを用いた無段階のトルク伝達方法 - Google Patents
円錐摩擦リングギヤ及び円錐摩擦リングギヤを用いた無段階のトルク伝達方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】円錐摩擦リングギヤをよりコンパクトに製造可能にする。
【解決手段】第1の摩擦円錐4は第1の摩擦円錐ベアリング14によって第1の摩擦円錐ベアリングシャフト11を中心に回転しながら支持され、第2の摩擦円錐5は第2の摩擦円錐ベアリング18によって第2の摩擦円錐ベアリングシャフト15を中心に回転しながら支持されており、摩擦円錐4、5は摩擦リング9により相互に力がかかった状態で配置され、摩擦円錐ベアリングシャフト11、15に関して半径方向に作用するメインベアリング力60は、両方の摩擦円錐ベアリングシャフト11、15によって固定されているベアリング主要面41の中に広がり、一方の摩擦円錐4、5とギヤメンバ36、39との間では連結トルク55が生じ、この連結トルクによって生じる応力56はベアリング主要面41のメインベアリング力60とは反対方向に作用する。
【選択図】図1
【解決手段】第1の摩擦円錐4は第1の摩擦円錐ベアリング14によって第1の摩擦円錐ベアリングシャフト11を中心に回転しながら支持され、第2の摩擦円錐5は第2の摩擦円錐ベアリング18によって第2の摩擦円錐ベアリングシャフト15を中心に回転しながら支持されており、摩擦円錐4、5は摩擦リング9により相互に力がかかった状態で配置され、摩擦円錐ベアリングシャフト11、15に関して半径方向に作用するメインベアリング力60は、両方の摩擦円錐ベアリングシャフト11、15によって固定されているベアリング主要面41の中に広がり、一方の摩擦円錐4、5とギヤメンバ36、39との間では連結トルク55が生じ、この連結トルクによって生じる応力56はベアリング主要面41のメインベアリング力60とは反対方向に作用する。
【選択図】図1
Description
本発明は、第1の摩擦円錐と、第2の摩擦円錐と、摩擦リングと、少なくとももう1つのギヤメンバと、を備え、第1の摩擦円錐は第1の摩擦円錐ベアリングによって摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転しながら支持され、第2の摩擦円錐は第2の摩擦円錐ベアリングによって第2の摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転しながら支持されており、両方の摩擦円錐は摩擦リングにより力をかけられた状態で相互に配置され、摩擦円錐ベアリングシャフトに関して半径方向に作用するメインベアリング力は、両方の摩擦円錐ベアリングシャフトによって固定されているベアリング主要面の中に広がり、少なくとももう1つのギヤメンバは摩擦円錐の上流又は下流に接続されており、一方の摩擦円錐と少なくとももう1つのギヤメンバとの間で連結トルクが生じ得る円錐摩擦リングギヤに関する。さらに、本発明は、円錐摩擦リングギヤを用いた無段階のトルク伝達方法にも関し、摩擦円錐軸とトランスミッション側との間又はその逆のトルク伝達では、摩擦円錐側とトランスミッション側との間に連結トルクが発生し、この連結トルクは摩擦円錐ベアリング内に応力を生み出す。
業界標準の円錐摩擦リングギヤは、従来技術からよく知られており、駆動系においてトルクを無段階に設定し、駆動系の駆動側と出力側との間でトルクを伝達するのに非常に適している。
例えば、文献1では、ギャップによって互いに隔離された2つの回転体を備える摩擦リングギヤが説明されており、これらの回転体は、軸方向の回転体軸上を回転しながら摩擦リングによって相互に対応している。この摩擦リングは、軸方向に自由に調整可能な調整ブリッジの中で、ギャップに沿って軸方向に調整距離を移動可能に配置されている。この場合、調整ブリッジは、軸方向の唯一のガイド装置を使って支持されているため、摩擦リングギヤは、この唯一のガイド装置により、特に小さい構造にすることができる。
別の円錐摩擦リングギヤは、例えば、文献2から知られており、この場合、ガイド軸上で円錐摩擦車の軸と平行にガイドメンバが通されており、このガイドメンバは円錐摩擦車に沿って摩擦リングをガイドしている。このことによって円錐摩擦リングギヤのギヤ比の無段階調整は達成されるが、摩擦リングを調整するためには特殊なドライブが必要であり、このドライブが円錐摩擦リングギヤを構造的にかなり複雑に形成している。
再びコンパクトな構造になった円錐摩擦リングギヤが文献3に説明されており、円錐摩擦車として形成された少なくとも2つのギヤメンバと、摩擦リングの形で形成された少なくとも1つの接続リンクとを備えている。この摩擦リングによって、ギヤメンバは互いに動作可能に接続されている。摩擦リングは、その位置においてギヤメンバに対し無段階に移動可能であるように配置されている。両方の円錐摩擦車の間で摩擦リングを無段階に調整できるようにするため、摩擦リングはガイド装置の中に配置され、このガイド装置は、回転軸を中心に回転可能に支持されており、その軸方向にコンポーネントを有し、このコンポーネントは円錐摩擦車の両方の軸によって作られている面に対して平行に配置されている。この円錐摩擦リングギヤは、例えば、トルクが入力円錐から回転摩擦リングを介して出力円錐に伝達されるような円錐リングギヤに、その適用領域を有している。ここで使用されているガイド装置によって、摩擦リングの制御を非常に小さくすることができるため、円錐摩擦リングギヤは、車両のトランスミッションにも有利に使用することができる。
前述した円錐摩擦リングギヤを用いることにより、伝達トルクの無段階調整はスムーズにできるようになるが、そのために必要な摩擦リングのガイド又は制御を比較的小さくした場合でも、摩擦円錐ベアリングが比較的大きいために、周知の円錐摩擦リングギヤはかなり大きな構造になっている。このことは、特に、自動車のトランスミッションとの関連では妨げとなる。なぜなら、自動車分野では、コンパクトかつ軽量の車両コンポーネントが常に重視されているからでる。
その趣旨で、本発明は、周知の円錐摩擦リングギヤを発展させ、これまでの標準よりもさらにコンパクトに製造可能な円錐摩擦リングギヤを開発するという課題に基づいている。
本発明の課題は、1つには、第1の摩擦円錐と、第2の摩擦円錐と、摩擦リングと、少なくとももう1つのギヤメンバと、を備える円錐摩擦リングギヤによって解決され、この円錐摩擦リングギヤの場合、第1の摩擦円錐は第1の摩擦円錐ベアリングによって第1の摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転しながら支持され、第2の摩擦円錐は第2の摩擦円錐ベアリングによって第2の摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転しながら支持されており、両方の摩擦円錐は摩擦リングにより力をかけられた状態で相互に配置され、摩擦円錐ベアリングシャフトに関して半径方向に作用するメインベアリング力は、両方の摩擦円錐ベアリングシャフトによって作られているベアリング主要面の中に広がり、少なくとも1つの他のギヤメンバは摩擦円錐の上流又は下流に接続されており、一方の摩擦円錐と少なくとももう1つのギヤメンバとの間では連結トルクが生じ、この連結トルクによって生じる応力はベアリング主要面のメインベアリング力とは反対方向に作用する。
連結トルクによって生じる応力が摩擦円錐ベアリングのメインベアリング力とは反対に作用することにより、有利な方法で従来の円錐摩擦リングギヤの場合よりも、摩擦円錐ベアリングを有意に小さく設計することが可能となる。
このことは、特に、円錐摩擦リングギヤと関連して有利である。なぜなら、円錐摩擦リングギヤの場合、摩擦円錐と摩擦リングとに力がかかっている構造で必然的に生じる張力を吸収するためには、比較的大きな摩擦円錐ベアリングの使用が必要であるからである。伝達するトルクが高くなればなるほど、摩擦円錐と摩擦リングとは、互いに一層強く力がかかっている状態にする必要がある。機械製造の他の適用分野において、とりわけベアリング力を削減するために、反対に作用する力を用いるとしても、この場合、特に大きなベアリング力を制御する必要があるにもかかわらず、円錐摩擦リングギヤに関しては適切な構造がまだ存在していない。
ここで使用する「摩擦円錐ベアリング」は、例えば、摩擦円錐の固定ベアリング側を実現するテーパローラベアリングとして、フローティングベアリング側としての円筒ローラベアリングと組み合わせて設計することができる。とりわけ、主要な力を適切に削減することにより、有利な方法で、コンパクトな構造のテーパボールベアリングも使用することができる。
「摩擦円錐ベアリングシャフト」とは、摩擦円錐の縦軸を意味し、摩擦円錐はこの縦軸を中心に回転することができる。
「ギヤメンバ」は、ここでは、円錐摩擦リングギヤの構成部品であり、これは「摩擦円錐/摩擦リング」コンポーネントユニットには属さず、摩擦円錐ベアリングシャフトで摩擦円錐と一緒には回転しない。
ここで説明されている円錐摩擦リングギヤに関して、両方の摩擦円錐と摩擦リングとが、円錐摩擦リングギヤの、正常に機能する第1のコンポーネントユニットを形成しており、このユニットによって、円錐摩擦リングギヤの入力側から円錐摩擦リングギヤの出力側にトルクを無段階に伝達することができる。
このコンポーネントユニットの上流及び/又は下流には、もう1つのギヤメンバを接続することができる。このようなギヤメンバは、連結部分において、摩擦円錐側に設けられているギヤコンポーネントと相互に作用することができる。このことによって、摩擦円錐又は摩擦円錐シャフトに固定接続されているギヤコンポーネントと、もう1つのギヤメンバとの間で連結力が生じ、この力が連結トルクを引き起こす。
有利な方法では、この連結トルクが円錐摩擦リングギヤの中に存在し、摩擦円錐ベアリングシャフトによって作られているベアリング主要面において応力を生むようになっている。これらの応力は、ベアリング主要面において半径方向に作用するメインベアリング力の反対方向に作用するため、半径方向に作用するメインベアリング力がこれらの応力によって減弱する。このことから、より小さく設計された摩擦円錐ベアリングを使用することが可能となる。
この関連において、本発明の課題は、摩擦円錐側とトランスミッション側との間又はその逆の間でトルクを伝達する際に、摩擦円錐側とトランスミッション側との間で摩擦円錐ベアリングの応力を生み出す連結トルクが生じる円錐摩擦リングギヤを用いた、無段階のトルク伝達方法によっても解決され、この方法では、2つの摩擦円錐ベアリングシャフトのベアリング主要面に広がる応力の成分が、ベアリング主要面に広がるメインベアリング力の成分に対抗して作用する。
有利な方法では、すでに説明したように、反対に作用する応力を用いて、メインベアリング力が削減されるため、ベアリング荷重のより少ない摩擦円錐ベアリングを円錐摩擦リングギヤに使用することができ、このことによって、円錐摩擦リングギヤの必要な構造容積も同様に削減することができる。
特に有利であるのは、例えば車両で後進ギヤを実現するために、回転方向が摩擦円錐に作用するトルクとは逆に作用する場合である。ここでは、円錐摩擦リングギヤが逆方向に作動すると、応力とメインベアリング力とが累積することになる。しかしながら、後進ギヤでは円錐摩擦リングギヤが短時間しか作動せず、摩擦円錐ベアリングは、短時間だけ増加したメインベアリング力に耐えればよいので、このことは無視することができる。
円錐摩擦リングギヤの好ましい実施形態では、連結トルクが連結範囲の連結力によって引き起こされるようになっており、この連結範囲は、ベアリング主要面に広がる、連結力によって生じる応力が、ベアリング主要面に広がるメインベアリング力に対抗して作用できるように、ベアリング主要面から半径方向に離れて配置されている。
この連結範囲がベアリング主要面から半径方向に離れて配置されている場合、応力は、ベアリング主要面の中で構造的に有利に移動させることができる。
この「連結範囲」は、摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントと、円錐摩擦リングギヤのもう1つのギヤメンバとの間のインタフェースである。
もう1つのギヤメンバが、円錐摩擦リングギヤの入力摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントと相互作用し、出力摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントとも相互作用することができるのは明らかである。
従って、連結範囲も、円錐摩擦リングギヤの入力摩擦円錐側及び/又は出力摩擦円錐側に設けることができる。
もう1つの好ましい実施形態では、摩擦円錐ベアリングシャフトの摩擦円錐側に、摩擦円錐に固定接続されたギヤコンポーネントが設けられ、このギヤコンポーネントは、接続範囲において少なくとももう1つのギヤメンバとかみ合うようになっている。
この場合、ギヤコンポーネントは、例えば摩擦円錐と一体形成され、さらには、例えば摩擦円錐自体となることができる。代替として、摩擦円錐に固定接続されているギヤコンポーネントは、摩擦円錐とともに摩擦円錐ベアリングシャフトを中心に回転している摩擦円錐シャフトにも配置することができる。後者の場合、ギヤコンポーネントが直接摩擦円錐シャフトによって準備され得る、又はギヤコンポーネントが、例えばポジティブ結合によって摩擦円錐シャフトと接続され得ることは自明のことである。この場合、摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントを用いて、ベアリング主要面から半径方向に離れて配置されている連結範囲を、円錐摩擦リングギヤに形成できることが重要である。
第1の代替の実施形態では、摩擦円錐側に歯車が設けられており、少なくとも1つのギヤメンバがチェーンを有している。このような実施例では、摩擦円錐と固定接続されているギヤコンポーネントが歯車として形成されており、この歯車は、少なくとも1つのギヤメンバを提供するチェーンとかみ合っており、この場合、連結トルクを引き起こす連結力が生じる。
追加又は代替として、摩擦円錐側に歯車が設けられており、少なくとも1つのギヤメンバが同様に歯車を有している。この実施形態の場合、これらの歯車は、円錐摩擦リングギヤの連結範囲で互いにかみ合っており、このことにより、歯車と歯車との間に連結トルクを引き起こす連結力が生じる。
達成しなければならない摩擦円錐ベアリングの荷重軽減に応じて、連結範囲を、ほぼ任意にベアリング主要面に対し半径方向に離して配置することができるのは明らかである。好ましいのは、連結範囲が半径方向に離されて配置されており、その際、連結範囲はベアリング主要面に対して垂直に配置されており、垂線が摩擦円錐ベアリングシャフトの1つを通っているようにされる。連結範囲と、両方の摩擦円錐ベアリングシャフトの一方との間に、ベアリング主要面の垂線が配置されている場合、連結トルクによって生じた応力を、とりわけ効果的に、メインベアリング面のメインベアリング力とは逆方向に作用させることができる。
有利であるのは、回転するその他のギヤメンバの回転軸が、摩擦円錐ベアリングシャフトと面一に、かつ摩擦円錐ベアリングシャフトによって作られているベアリング主要面の横に配置されている場合である。
とりわけ、その他のギヤメンバの回転軸が、摩擦円錐ベアリングシャフトと平行に通っている場合、円錐摩擦リングギヤを非常にコンパクトな構造にすることができる。しかしながら、この場合、ギヤメンバと、摩擦円錐に固定接続されているギヤコンポーネントとの間の連結範囲が、ベアリング主要面にないことに注意しなければならない。なぜなら、このことによって、連結トルクは、ベアリング主要面において、ベアリング主要面に配置されるメインベアリング力の反対方向に作用する応力を全く発生させないか、もしくは不適切にしか発生させられないからである。
さらに、ベアリング主要面とトランスミッション下部及び/又は移動可能面との間が20°以上の角度になるように、ベアリング主要面が、円錐摩擦リングギヤにおいて、トランスミッション下部又は移動可能な表面に対向して位置調整されている場合は有利である。角度調整をこのように決定することによって、連結力によって生じる応力とメインベアリング力とが、有利な方法で反対に作用し、これらの力を十分に削減することができる。
本発明のその他の利点、目的及び特徴を、円錐摩擦リングギヤ及び構成部品の例が示されている以下の添付図の説明に基づいて述べる。
図1に示されているトランスミッション1は、主として、2つのギヤステージ1A、1Bを含み、これらは同期調整されるマニュアルトランスミッション2によって選択的に駆動系に接続される。この場合、第1のギヤステージ1Aは、反対向きに回転するように配置された2つの摩擦円錐4、5を備える円錐摩擦リングギヤ3を有し、第1の摩擦円錐4は円錐摩擦リングギヤの入力摩擦円錐6となり、第2の摩擦円錐5は出力摩擦円錐7となる。両方の摩擦円錐4、5は、摩擦円錐4、5の間にあるギャップ8が残るように配置されており、このギャップの中を摩擦リング9が摩擦円錐4を取り囲む状態で通っている。
この円錐摩擦リングギヤ3が特に高いトルクを伝達できるように、この実施例では、摩擦円錐5が追加的に、ここでは詳しく説明されていない圧力装置10を有し、この圧力装置が摩擦リング9に様々な圧力を加えて両方の摩擦円錐4及び5に力をかけている。
第1の摩擦円錐4は、第1の摩擦円錐ベアリングシャフト11を中心に回転し、一方ではテーパローラベアリング12によって支持され、他方では円筒ローラベアリング13によって支持されており、テーパローラベアリング12と円筒ローラベアリング13とで、円錐摩擦リングギヤ3の摩擦円錐ベアリング14を形成している。
第2の摩擦円錐5は、第2の摩擦円錐ベアリングシャフト15を中心に回転し、一方では、円錐摩擦リングギヤ3のもう1つのテーパローラベアリング16によって支持され、他方ではもう1つの円筒ローラベアリング17によって支持されており、もう1つのテーパローラベアリング16ともう1つの円筒ローラベアリング17とで、円錐摩擦リングギヤ3の第2の摩擦円錐ベアリング18を形成している。
図示されているトランスミッション1の実施例は、さらに、無段階に調整可能な円錐摩擦リングギヤ3に関して駆動側に、トリロックトルクコンバータ19として実現されている発進クラッチを含んでいる。
この円錐摩擦リングギヤ3を含むギヤステージ1Aは、マニュアルトランスミッション2又は駆動歯車20及び同期調整される歯車21によって、直接トリロックトルクコンバータ19のポンプ歯車22に接続可能であり、トリロックトルクコンバータ19のタービンホイール23及びディファレンシャルギヤ部品24によって発進することができる。後者のディファレンシャルギヤ部品24は、一方の差動面25とタービンホイール23とが固定接続されており、第2の差動面26は第2のギヤステージ1Bのアウトプットとして使用され、ディファレンシャルギヤ歯車27によって、トランスミッション1の、アウトプットピニオン29を含むメインアウトプットシャフト30のメインアウトプットシャフト歯車28に接続されており、このメインアウトプットシャフト歯車28は、他方で円錐摩擦リングギヤ部品1のアウトプット歯車31とかみ合っている。アウトプットピニオン29は、例えば、自動車(ここでは図示されていない)のメインディファレンシャル(ここでは図示されていない)にかみ合うことができる。
ディファレンシャルギヤ部品24は、さらに2つの摩擦クラッチ30、31を含み、これらの摩擦クラッチは、ハウジング34又は第2の差動面26に選択的にディファレンシャルギヤ部品24のメインインプットを固定することができる。これによって明らかなように、アウトプットの回転方向を変更することができることから、前進ギヤと後進ギヤとを問題なく実現することができる。
摩擦クラッチ32、33が開いている場合、ディファレンシャルギヤ部品24及びタービンホイール23は自由に回転するため、アウトプットの連結に関わりなく円錐摩擦リングギヤ3を使用することができる。この配置は、発進の際又は後進ギヤにおいて、トリロックトルクコンバータ19の利点を利用できるというメリットがある。さらに、このディファレンシャルギヤ部品24により、前進ギヤと後進ギヤとが、極めてコンパクトな形で実現されている。標準作動状態における滑りによる大きな出力損失及びトルク上昇を引き起こすというトリロックトルクコンバータ19の欠点は、マニュアルトランスミッション2によって回避される。これは、マニュアルトランスミション2により、タービンホイール23が短時間閉じられ、第1のギヤステージ1Aがその円錐摩擦リングギヤ3を使って、直接ポンプギヤ22により駆動されるためである。両方のギヤステージ1A及び1Bのアウトプット側の連結により、さらに、これらの両方のギヤステージ1Aと1Bとの間のシフト切替え前に、両方のギヤステージ1Aと1Bとがインプット側でもほとんど同期して作動するように、円錐摩擦リングギヤ3のギヤ比を調整することが可能になる。残りの同期は、マニュアルトランスミッション2自体によって行うことができ、トリロックトルクコンバータ19も補助的に作用することができる。
駆動歯車20は第1のギヤコンポーネント35を形成し、このコンポーネントは、摩擦円錐側で第1の摩擦円錐4に固定接続されており、この場合、コンポーネントは、摩擦円錐4と一緒に第1の摩擦円錐ベアリングシャフト11を中心に回転する。
同期調整された歯車21は、ここでは第1のギヤメンバ36を形成し、このギヤメンバは、円錐摩擦リングギヤ3の第1の連結範囲37において、動作可能に駆動歯車20に接続されている。
アウトプット歯車31は、もう1つのギヤコンポーネント38を形成し、このギヤコンポーネントは第2の摩擦円錐5に固定接続されており、この摩擦円錐とともに摩擦円錐ベアリングシャフト15を中心に回転している。ここでは、アウトプット歯車31が、トランスミッション1のもう1つのギヤメンバ39となるメインアウトプットシャフト歯車28と相互作用するため、メインアウトプットシャフト歯車28とアウトプット歯車31とは、円錐摩擦リングギヤ3のもう1つの連結範囲40で相互作用する。
両方の摩擦円錐ベアリングシャフト11及び15は、この実施例において図表面にあるベアリング主要面41を作っている。
ディファレンシャルギヤ回転軸42とメインアウトプットシャフト回転軸43は、両方とも、このベアリング主要面41から半径方向に最適な形で離されているため、両方の連結範囲37と40とを、ベアリング主要面41から半径方向に離して配置することができる。
連結範囲37、40をベアリング主要面41の外に配置できることから、連結力54(ここでは例としてのみ示す)によって引き起こされる連結トルク55(ここでは例としてのみ示す)が、第1のギヤコンポーネント35と第1のギヤメンバ36との間、並びにもう1つのギヤコンポーネント38ともう1つのギヤメンバ39との間で生じる。この連結トルク55は、次に、応力56(ここでは例としてのみ示す)を生み出し、この応力は、ベアリング主要面41の中に広がるメインベアリング力60(ここでは例としてのみ示す)に対抗して作用する。ここでは、メインベアリング力60に対抗して作用できる応力56を、連結トルク55によって適切に生み出すことができる限り、連結トルク55の位置は重要ではない。
摩擦円錐ベアリングシャフト11、15と、ディファレンシャルギヤ回転軸42と、メインアウトプットシャフト回転軸43とは、最適な方法で様々な面に配置されているが、少なくともこの実施例では、これらが互いに平行に配置されているため、互いに面一に通っている。
すでに前述し、引き続き説明する力及びトルクについては、とくに例として示されていない。なぜなら、車両トランスミッションで後進ギヤを実現するため、特に、円錐摩擦リングギヤが逆方向に作動する場合は、これらの大きさ、位置及び作用方向がそれぞれの構造の実状に応じて生じるか、又は変動することがあるからである。また、相互作用する個々のギヤ構成部品のギヤリングの種類も、発生する力の方向及び/又はトルクの方向に影響する。
円錐摩擦リングギヤのコンポーネント(ここでは詳しく図示されていない)の出力摩擦円錐105が図2に示されており、この出力摩擦円錐は、摩擦円錐ベアリングシャフト115を中心に回転しながら摩擦円錐ベアリング114と第2の摩擦円錐ベアリング118とに支持されており、これらのベアリングは、この実施例においてはテーパボールベアリングとして形成されている。出力摩擦円錐105とともに、摩擦円錐側では、出力摩擦円錐105に固定接続されている歯車150が回転している。
出力摩擦円錐105は、摩擦リング109と接触しており、この摩擦リング109を使って、ここでは詳しく図示されていない入力摩擦円錐と動作可能に接続されている。出力摩擦円錐105と摩擦リング109との間には、半径方向の摩擦力成分152と軸方向の摩擦力成分153による摩擦力151が作用する。
この摩擦力151は、出力摩擦円錐105、摩擦リング109及びここでは詳しく図示されていない入力摩擦円錐が、相互に力をかけ合った状態に配置されていることに起因している。摩擦力151は、この場合、摩擦円錐ベアリング114、118においてメインベアリング力160を発生させ、この力は摩擦円錐ベアリング114、118によって吸収されなければならない、
ここでは詳しく図示されていないもう1つのギヤメンバと相互作用する歯車150では、連結力154(ここでは例としてのみ示す)が発生し、この連結力が連結トルク155(ここでは例としてのみ示す)を引き起こす。
連結トルク155は、応力156(ここでは例としてのみ示す)を生み出し、この応力は、ベアリング主要面141において半径方向に作用する摩擦力成分152に対抗して作用するため、摩擦円錐ベアリング114、118のメインベアリング力160(ここでは例としてのみ示す)が減少する。有利であるのは、この力の減少によって、摩擦円錐ベアリング114、118をより小さく設計することができるため、一方では取付けスペースが節約され、他方では重量が削減されることである。
図3に示されている円錐摩擦リングギヤ203は、第1の摩擦円錐204と、第2の摩擦円錐205と、これらの間に配置されている摩擦リング209と、を有している。この図では、主な力とトルクの割合が図に示されており、図の中にそれらの作用を示すために、力を何回も表示して、符号を付けることができる。
第1の摩擦円錐204は、第1の摩擦円錐ベアリングシャフト211を中心に回転し、第2の摩擦円錐205は、第2の摩擦円錐ベアリングシャフト215を中心に逆方向に回転する。第2の摩擦円錐205とともに、第2の摩擦円錐205に固定接続されたギヤコンポーネント238が回転しており、このギヤコンポーネントはアウトプット歯車231として設計されている。両方の摩擦円錐ベアリングシャフト211、215はベアリング主要面241を作っており、このベアリング主要面において、メインベアリング力260がメインベアリング力ペア261として作用する。
アウトプット歯車231は、連結範囲240において、メインアウトプットシャフト歯車228として設計されている、もう1つのギヤメンバ239とかみ合っている。このメインアウトプットシャフト歯車228は、メインアウトプットシャフト回転軸243を中心に回転可能に支持されている。
連結範囲240には連結力254が生じ、この連結力は、第2の摩擦円錐205のアウトプットトルク262のために、摩擦円錐側のアウトプットシャフト歯車231とトランスミッション側のメインアウトプットシャフト歯車228との間に生じる。
連結範囲240は、連結範囲240と摩擦円錐ベアリングシャフト215との間で垂線264が下りるように、間隔263によってベアリング主要面241から離されて配置されている。
連結力254は、ここでも連結トルク255を引き起こし、この連結トルクは、間隔263によって連結範囲240とベアリング主要面241との間で応力256を生み出し、この応力は、ベアリング主要面241においてメインベアリング力242とは逆方向に作用するため、力の図266から分かるように、メインベアリング力242からこの応力256の分が差し引かれ、結果として生じる力265にまで減少する。メインアウトプットシャフト歯車228に関しては、ここでは無視できるメインアウトプットシャフト歯車ベアリング力が生じる。
図4の側面図に示された円錐摩擦リングギヤ303は、前述した図3の円錐摩擦リングギヤ203と似た構造になっている。
この円錐摩擦リングギヤ303は、第1の摩擦円錐304と第2の摩擦円錐305とを有し、これらはギャップ308を隔てて、摩擦リング309によって相互に作用するように接触している。
この場合、第1の摩擦円錐304は第1の摩擦円錐ベアリングシャフト311を中心に回転し、第2の摩擦円錐は第2の摩擦円錐ベアリングシャフト315を中心に回転している。両方の摩擦円錐304、305は、第1のテーパボールベアリング314Aと第2のテーパボールベアリング318Aによって支持されている。
第2の摩擦円錐305は、もう1つのギヤコンポーネント338に固定接続されており、このもう1つのギヤコンポーネント338は、第2の摩擦円錐305とともに第2の摩擦円錐ベアリングシャフト315を中心に回転している。
ギヤコンポーネント338は、ベアリング主要面341から半径方向に距離を置いて位置している連結範囲340を提供している。
繰り返しを避けるため、ここで生じる力及びトルクの作用機序は、前述した図1〜3の実施例の説明を参照されたい。
図5及び6に示されている円錐摩擦リングギヤ403は、第1の摩擦円錐404と第2の摩擦円錐405とを含み、それらの間のギャップ408の中で摩擦リング409が取り囲んでいる。第1の摩擦円錐404は、第1のテーパボールベアリング414Aの中で支持されているため、確実に摩擦円錐ベアリングシャフト411を中心に回転することができる。これに対応して、第2の摩擦円錐405も第2の摩擦円錐ベアリング418の中で支持されており、第2の摩擦円錐ベアリングシャフト415を中心に回転している。
第1の摩擦円錐404には、第1のギヤコンポーネント435が固定され、この実施例では、このコンポーネントが第1の摩擦円錐歯車470として形成されている。
第2の摩擦円錐405の第2の摩擦円錐ベアリングシャフト415には、ギヤメンバ436が、ニードルローラベアリング471によって回転しながら第2の摩擦円錐405に支持されている。第1のギヤメンバ436は、ギヤメンバ歯車472を含んでいる。この場合、第1の摩擦円錐歯車470とギヤメンバ歯車472とは、タイミングチェーン473によって相互に接続されている。このタイミングチェーン473は、円錐摩擦リングギヤ403の追加のギヤメンバ474である。
第1の摩擦円錐歯車470とタイミングチェーン473とは、第1の連結範囲437(ここでは、例としてのみ符号が付けられている)の中で相互作用し、ギヤメンバ歯車472は、摩擦円錐側の別のギヤコンポーネント438として、第2の連結範囲440(ここでは、例としてのみ符号が付けられている)においてタイミングチェーン473と相互作用する。
第1及び第2の連結範囲437、440は、両方の摩擦円錐ベアリングシャフト411と415によって固定されているベアリング主要面441によって、間隔463(例としてのみ示す)によって互いに距離を置いて配置されている。第1及び第2の連結範囲437、440は、摩擦円錐ベアリングシャフト411と415に対向して、それぞれ、間隔463がこれらのシャフトの間で垂線464(例としてのみ示す)を形成するように配置されており、この垂線は、それぞれの摩擦円錐回転軸411、415及び該当する連結範囲437、440を通っている。
両方の摩擦円錐404、405が、摩擦リング409によって相互に力のかかった状態にあることにより、テーパボールベアリング414A、418Aには、ベアリング主要面441に広がるメインベアリング力460が作用する。
タイミングチェーン473の引張力から、連結範囲437、440の中に、連結トルク455を引き起こす連結力454が生じ、この連結トルクは、ベアリング主要面441に対して半径方向に離れた連結範囲437、440の位置により、応力456を生み出し、この応力は、引張力の引張方向に応じて、ベアリング主要面441の中でメインベアリング力460に対抗して作用することができる。有利であるのは、タイミングチェーン473によってすでにメインベアリング力の削減を達成することができ、摩擦円錐404、405とともに回転するギヤコンポーネント435、438が、例えば、同期調整された歯車(図1を参照)又はメインアウトプットシャフト歯車(図1を参照)と、ベアリング主軸441の外で、必ずしもかみ合うひつようがないことである。
図7に示されている円錐摩擦リングギヤ503は、摩擦円錐504、505を含み、それらはギャップ508で互いに隔てられて配置されており、摩擦リング509により相互に作用するように接触している。この場合、両方の摩擦円錐504、505は、摩擦リング509によって周知の方法で力がかかった状態にあるため、それぞれの摩擦円錐ベアリング514、518において、該当する大きさのメインベアリング力560が生じる。
第1の摩擦円錐504は、第1の摩擦円錐504に固定接続されている第1のギヤコンポーネント535を含んでいる。第2の摩擦円錐505には、第2の摩擦円錐505に固定接続されているもう1つのギヤコンポーネント538が設けられている。
さらに、第1の摩擦円錐504では、第1のギヤメンバ536が第1のニードルローラベアリング571によって支持されている。第1の摩擦円錐504及び第1のギヤメンバ536は、ニードルローラベアリング571によって個別に回転可能な状態で第1の摩擦円錐ベアリングシャフト511に支持されている。これに対応して、第2の摩擦円錐ベアリングシャフト515には、第2のニードルローラベアリング572によってもう1つのギヤメンバ539が支持されている。第2の摩擦円錐505は、同様に、第2の摩擦円錐ベアリングシャフト515を中心に回転することができる。
図5及び6による前述した円錐摩擦リングギヤ403の場合と同様に、この円錐摩擦リングギヤ503でも、第1のギヤコンポーネント535は、第1のタイミングチェーン573によって、もう1つのギヤメンバ539に接続されている。さらに、もう1つのギヤコンポーネント535538と第1のギヤメンバ536とは、しかし、第2のタイミングチェーン576によって接続されている。
ギヤメンバ536、539及びギヤコンポーネント535、538は、ここでは詳しく示されていない連結範囲を介して、図5及び6の円錐摩擦リングギヤ403に関して説明されているのと同じように、タイミングチェーン573、576に接続されており、このことから、タイミングチェーン573、576によってメインベアリング力の削減を達成することができ、摩擦円錐404、405と一緒に回転するギヤコンポーネント535、536、538及び539は、第1のギヤメンバ(例えば図1を参照)又はもう1つのギヤメンバ(同じく図1を参照)とベアリング主軸441の外で必ずしもかみ合っている必要はない。分かりやすくするため、及び繰り返しを避けるため、この実施例では、この場合に作用する力とトルクの詳しい説明は省略する。
しかしながら、さらに、考えられる好ましい出力の流れが示され、この流れは、入力580から始まり、第1のタイミングチェーン573を介して、ギヤメンバ539から第1のギヤコンポーネント535に送られ、さらに第1の摩擦円錐504に送り込まれる。そこから、ギヤメンバ539で送られた出力の流れは、摩擦リング509を介して進み、入力580は、引き続き、第2の摩擦円錐505に伝達され、そこから、出力の流れは、もう1つのギヤコンポーネント538と第2のタイミングチェーン576とによって第1のギヤメンバ536に伝達され、次に、伝動又は減速された出力581としてこのギヤメンバ536で取り出される。
1 トランスミッション
1A 第1のギヤステージ
1B 第2のギヤステージ
2 マニュアルトランスミッション
3 円錐摩擦リングギヤ
4 第1の摩擦円錐
5 第2の摩擦円錐
6 入力摩擦円錐
7 出力摩擦円錐
8 ギャップ
9 摩擦リング
10 圧力装置
11 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
12 テーパローラベアリング
13 円筒ローラベアリング
14 第1の摩擦円錐ベアリング
15 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
16 もう1つのテーパローラベアリング
17 もう1つの円筒ローラベアリング
18 第2の摩擦円錐ベアリング
19 トリロックトルクコンバータ
20 駆動歯車
21 同期調整された歯車
22 ポンプ歯車
23 タービンホイール
24 ディファレンシャルギヤ部品
25 第1の差動面
26 第2の差動面
27 ディファレンシャルギヤ歯車
28 メインアウトプットシャフト歯車
29 アウトプットピニオン
30 メインアウトプットシャフト
31 アウトプット歯車
32 第1の摩擦クラッチ
33 第2の摩擦クラッチ
34 ハウジング
35 第1のギヤコンポーネント
36 第1のギヤメンバ
37 第1の連結範囲
38 もう1つのギヤコンポーネント
39 もう1つのギヤメンバ
40 もう1つの連結範囲
41 ベアリング主要面
42 ディファレンシャルギヤ回転軸
43 メインアウトプットシャフト回転軸
54 連結力
55 連結トルク
56 応力
60 メインベアリング力
105 円錐摩擦リングギヤ
109 摩擦リング
114 第1の摩擦円錐ベアリング
115 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
118 第2の摩擦円錐ベアリング
141 ベアリング主要面
150 歯車
151 摩擦力
152 半径方向に作用する摩擦力成分
153 軸方向に作用する摩擦力成分
154 連結力
155 連結トルク
156 応力
160 メインベアリング力
203 円錐摩擦リングギヤ
204 第1の摩擦円錐
205 第2の摩擦円錐
209 摩擦リング
211 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
215 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
228 メインアウトプットシャフト歯車
231 アウトプット歯車
238 もう1つのギヤコンポーネント
239 もう1つのギヤメンバ
240 連結範囲
241 ベアリング主要面
243 メインアウトプットシャフト回転軸
254 連結力
255 連結トルク
256 応力
260 メインベアリング力
261 メインベアリング力ペア
262 出力トルク
263 間隔
264 垂線
265 結果として生じる力
266 力の図
267 メインアウトプットシャフト歯車ベアリング力
303 円錐摩擦リングギヤ
304 第1の摩擦円錐
305 第2の摩擦円錐
308 ギャップ
309 摩擦リング
311 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
314A 第1のテーパローラベアリング
315 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
318A もう1つのテーパボールベアリング
338 もう1つのギヤコンポーネント
340 連結範囲
341 ベアリング主要面
403 円錐摩擦リングギヤ
404 第1の摩擦円錐
405 第2の摩擦円錐
408 ギャップ
409 摩擦リング
411 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
411A 第1のテーパボールベアリング
415 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
418A 第2のテーパボールベアリング
435 第1のギヤコンポーネント
436 第1のギヤメンバ
437 第1の連結範囲
438 もう1つのギヤコンポーネント
440 もう1つの連結範囲
441 ベアリング主要面
455 連結トルク
456 応力
460 メインベアリング力
463 間隔
464 垂線
470 第1の摩擦円錐歯車
471 ニードルローラベアリング
472 ギヤメンバ歯車
473 タイミングチェーン
474 追加のギヤメンバ
503 円錐摩擦リングギヤ
504 第1の摩擦円錐
505 第2の摩擦円錐
508 ギャップ
509 摩擦リング
511 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
514 第1の摩擦円錐ベアリング
515 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
518 第2の摩擦円錐ベアリング
535 第1のギヤコンポーネント
536 第1のギヤメンバ
538 もう1つのギヤコンポーネント
539 もう1つのギヤメンバ
560 メインベアリング力
571 第1のニードルローラベアリング
573 第1のタイミングチェーン
575 第2のニードルローラベアリング
576 第2のタイミングチェーン
580 入力
581 出力
1A 第1のギヤステージ
1B 第2のギヤステージ
2 マニュアルトランスミッション
3 円錐摩擦リングギヤ
4 第1の摩擦円錐
5 第2の摩擦円錐
6 入力摩擦円錐
7 出力摩擦円錐
8 ギャップ
9 摩擦リング
10 圧力装置
11 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
12 テーパローラベアリング
13 円筒ローラベアリング
14 第1の摩擦円錐ベアリング
15 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
16 もう1つのテーパローラベアリング
17 もう1つの円筒ローラベアリング
18 第2の摩擦円錐ベアリング
19 トリロックトルクコンバータ
20 駆動歯車
21 同期調整された歯車
22 ポンプ歯車
23 タービンホイール
24 ディファレンシャルギヤ部品
25 第1の差動面
26 第2の差動面
27 ディファレンシャルギヤ歯車
28 メインアウトプットシャフト歯車
29 アウトプットピニオン
30 メインアウトプットシャフト
31 アウトプット歯車
32 第1の摩擦クラッチ
33 第2の摩擦クラッチ
34 ハウジング
35 第1のギヤコンポーネント
36 第1のギヤメンバ
37 第1の連結範囲
38 もう1つのギヤコンポーネント
39 もう1つのギヤメンバ
40 もう1つの連結範囲
41 ベアリング主要面
42 ディファレンシャルギヤ回転軸
43 メインアウトプットシャフト回転軸
54 連結力
55 連結トルク
56 応力
60 メインベアリング力
105 円錐摩擦リングギヤ
109 摩擦リング
114 第1の摩擦円錐ベアリング
115 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
118 第2の摩擦円錐ベアリング
141 ベアリング主要面
150 歯車
151 摩擦力
152 半径方向に作用する摩擦力成分
153 軸方向に作用する摩擦力成分
154 連結力
155 連結トルク
156 応力
160 メインベアリング力
203 円錐摩擦リングギヤ
204 第1の摩擦円錐
205 第2の摩擦円錐
209 摩擦リング
211 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
215 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
228 メインアウトプットシャフト歯車
231 アウトプット歯車
238 もう1つのギヤコンポーネント
239 もう1つのギヤメンバ
240 連結範囲
241 ベアリング主要面
243 メインアウトプットシャフト回転軸
254 連結力
255 連結トルク
256 応力
260 メインベアリング力
261 メインベアリング力ペア
262 出力トルク
263 間隔
264 垂線
265 結果として生じる力
266 力の図
267 メインアウトプットシャフト歯車ベアリング力
303 円錐摩擦リングギヤ
304 第1の摩擦円錐
305 第2の摩擦円錐
308 ギャップ
309 摩擦リング
311 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
314A 第1のテーパローラベアリング
315 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
318A もう1つのテーパボールベアリング
338 もう1つのギヤコンポーネント
340 連結範囲
341 ベアリング主要面
403 円錐摩擦リングギヤ
404 第1の摩擦円錐
405 第2の摩擦円錐
408 ギャップ
409 摩擦リング
411 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
411A 第1のテーパボールベアリング
415 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
418A 第2のテーパボールベアリング
435 第1のギヤコンポーネント
436 第1のギヤメンバ
437 第1の連結範囲
438 もう1つのギヤコンポーネント
440 もう1つの連結範囲
441 ベアリング主要面
455 連結トルク
456 応力
460 メインベアリング力
463 間隔
464 垂線
470 第1の摩擦円錐歯車
471 ニードルローラベアリング
472 ギヤメンバ歯車
473 タイミングチェーン
474 追加のギヤメンバ
503 円錐摩擦リングギヤ
504 第1の摩擦円錐
505 第2の摩擦円錐
508 ギャップ
509 摩擦リング
511 第1の摩擦円錐ベアリングシャフト
514 第1の摩擦円錐ベアリング
515 第2の摩擦円錐ベアリングシャフト
518 第2の摩擦円錐ベアリング
535 第1のギヤコンポーネント
536 第1のギヤメンバ
538 もう1つのギヤコンポーネント
539 もう1つのギヤメンバ
560 メインベアリング力
571 第1のニードルローラベアリング
573 第1のタイミングチェーン
575 第2のニードルローラベアリング
576 第2のタイミングチェーン
580 入力
581 出力
Claims (10)
- 第1の摩擦円錐(4)と、第2の摩擦円錐(5)と、摩擦リング(9)と、少なくとも1つのギヤメンバ(36、39)と、を備え、前記第1の摩擦円錐(4)は第1の摩擦円錐ベアリング(14)によって第1の摩擦円錐ベアリングシャフト(11)を中心に回転しながら支持され、前記第2の摩擦円錐(5)は第2の摩擦円錐ベアリング(18)によって第2の摩擦円錐ベアリングシャフト(15)を中心に回転しながら支持されており、両方の前記摩擦円錐(4、5)は前記摩擦リング(9)により相互に力がかかった状態で配置され、前記摩擦円錐ベアリングシャフト(11、15)に関して半径方向に作用するメインベアリング力(60)は、両方の前記摩擦円錐ベアリングシャフト(11、15)によって固定されているベアリング主要面(41)の中に広がり、少なくとももう1つの前記ギヤメンバ(36、39)が前記摩擦円錐(4、5)の上流又は下流に接続されており、一方の前記摩擦円錐(4、5)と少なくとも1つの前記ギヤメンバ(36、39)との間で連結トルクが生じ得る、円錐摩擦リングギヤ(3)であって、
前記連結トルク(55)によって生じる応力(56)は前記ベアリング主要面(41)のメインベアリング力(60)とは反対方向に作用することを特徴とする円錐摩擦リングギヤ(3)。 - 前記連結トルク(55)が、連結範囲(37、40)の連結力(54)によって引き起こされ、前記連結範囲(37、40)は、前記ベアリング主要面(41)に広がる、前記連結力(54)によって生じる前記応力(56)が、前記ベアリング主要面(41)に広がる前記メインベアリング力(60)に対抗して作用できるように、前記ベアリング主要面(41)から半径方向に離れて配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の円錐摩擦リングギヤ(3)。
- 前記摩擦円錐ベアリングシャフト(11、15)の摩擦円錐側に、前記摩擦円錐(4、5)に固定接続されたギヤコンポーネント(35、38)が設けられ、該ギヤコンポーネントは、接続範囲(37、40)において少なくとももう1つの前記ギヤメンバ(36、39)とかみ合うようになっていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の円錐摩擦リングギヤ(3)。
- 摩擦円錐側に歯車(470)が設けられており、少なくとも1つの前記ギヤメンバがチェーン(473)を有していることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ(3)。
- 摩擦円錐側に歯車(20)が設けられており、少なくとも1つの前記ギヤメンバ(36)が歯車(21)を有していることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ(3)。
- 前記連結範囲(240)と、両方の前記摩擦円錐ベアリングシャフト(211、215)の一方(215)との間に、前記ベアリング主要面(241)の垂線(264)が配置されていることを特徴とする、請求項2〜5のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ(3)。
- 回転するその他のギヤメンバ(36)の回転軸(42)が、前記摩擦円錐ベアリングシャフト(11、15)と面一に、かつ前記摩擦円錐ベアリングシャフト(11、15)によって固定されている前記ベアリング主要面(41)の横に配置されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ(3)。
- 前記ベアリング主要面(41)とトランスミッション下部及び/又は移動可能面との間が20°以上の角度になるように、前記ベアリング主要面(41)が、前記円錐摩擦リングギヤ(3)において、前記トランスミッション下部又は前記移動可能な表面に対向して位置調整されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の円錐摩擦リングギヤ(3)。
- 摩擦円錐側とトランスミッション側との間又はその逆の間でトルクを伝達する際に、前記摩擦円錐側と前記トランスミッション側との間で、前記摩擦円錐ベアリング(14、18)内に応力(56)を生み出す連結トルク(55)が生じる円錐摩擦リングギヤ(3)を用いた、無段階のトルク伝達方法であって、
2つの摩擦円錐ベアリングシャフト(14、18)のベアリング主要面(41)に広がる前記応力(56)の成分は、前記ベアリング主要面(41)に広がるメインベアリング力(60)の成分に対抗して作用することを特徴とする方法。 - 車両で後進ギヤを実現するために、前記摩擦円錐(4、5)の回転方向が逆方向にされることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
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