JP5046925B2

JP5046925B2 - 変動器

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Publication number: JP5046925B2
Application number: JP2007514137A
Authority: JP
Inventors: ダトソン，ブライアン・ジョセフ
Original assignee: トロトラク・（ディヴェロプメント）・リミテッド
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2025-06-07
Also published as: EP1753976A1; US20080254933A1; RU2382917C2; KR20070035557A; US7951041B2; DE602005006557D1; CN1993572A; RU2006147305A; WO2005121602A1; EP1753976B1; CN100451388C; CA2569114C; CA2569114A1; ES2306157T3; ATE394613T1; KR101229578B1; MXPA06014103A; GB0412615D0; JP2008501902A; BRPI0511818A

Description

本発明は、変動器駆動比の変化に従って変化する方位を有する１又はそれ以上のローラにより一方のレースから他方のレースへ駆動力を伝達するような形式の転がり牽引変動器に関する。特に、本発明はローラの方位を制御するための新規な機構に関する。

ここで使用するような「変動器（variator）」という用語は連続可変比を提供する伝達装置を言う。図１は、限定ではなく単なる例として、極めて簡単な形で、既知の転がり牽引形式の変動器１０のいくつかの主要な素子を示し、この場合、駆動力はレース上を走行するローラ１８を介して外側のディスク状のレース１２、１４から内側のディスク状のレース１６へ（又はその逆へ）伝達される。たった２つのローラを示すが、実際の変動器は典型的には合計で６個のこのようなローラを有し、レース間で画定される空洞３８の双方に３個ずつのローラが位置する。ローラとレースとの間の牽引力はこれらを互いの方へ偏倚することにより提供され、この例では、これは一方のレース１４を他方のレースの方へ押圧する液圧アクチュエータ２０により達成される。

図示の例においては、左手側の外側レース１４は変動器シャフト２２にキー止めされてこれと一緒に回転し、一方、この図示では、右手側の外側レース１２はシャフトと一体的に形成される。内側レース１６はシャフトのまわりで回転するようにジャーナル接続され、符号２３で概略的に示すエンジンにより駆動することができる。外側レース１２、１４の回転により、ローラ１８従って内側レース１６が旋回する。内側レースからのパワーの取り出しは、当業界で周知のように、その上を走行するチェーンにより又はある同軸の構成により達成することができる。

ローラは「転頭運動（precess）」できる。すなわち、各ローラはその方位を変更することができ、シャフト２２により画定される「変動器軸線（variator axis）」２１に対するローラの軸線の傾斜を変更させる。ローラ１８の２つの交互の方位を図１に実線及び破線でそれぞれ示す。一方の方位から他方の方位へ移動させることにより、各ローラは、ローラが内側及び外側のレース上で追従するその経路の相対円周長さを変更し、それによって、変動器駆動比の変更を可能にする。

それ故、ローラの装着部はその自軸のまわりでスピンでき、また、「転頭軸線（precession axis）」と呼ぶ異なる軸線のまわりで旋回できなければならない。対応的に、ここでは、ローラの方位を変化させる旋回運動はしばしば「転頭運動（precession）」と呼ぶ。ローラの転頭運動は転頭軸線のまわりでローラ装着部にトルクを適用することによっては、直接制御されない。代わりに、ローラの装着部はローラを転頭のない状態に保ち、ローラの方位はレースによりローラ上に加えられる操舵効果により制御される。

この例として、図２、図３に示す既知の変動器の構造を考察する。これらの図はトロトラック（デベロップメント）社(Torotrak(Development) Limited)のＧＢ２２２７２８７から（一部を修正して）転用したものであり、この形式及び他の形式の変動器構成及び作動についての更なる詳細に対しては、その文献を参照すべきである。図２、３は変動器のレース１２、１６の２つのみを示す。各ローラ１８（１つのみを示す）は可動のキャリヤ３０にジャーナル接続され、キャリヤはシリンダ３４内で走行するピストン３２に結合される。

ローラ及びそのキャリヤは、この特定の構成においては、シリンダ３４の位置決めにより決定される転頭軸線３６のまわりで一緒に転頭運動できる。転頭軸線は半径方向の面内に存在しないことに留意されたい。代わりに、図２に示しように、転頭軸線は半径方向の面に対して「キャスタ角度（castor angle）」ＣＡを形成する。ピストンがシリンダに沿って前後に移動すると、ローラは同様に前後に移動する。

この例においては、レース１２、１６はトロイダル空洞を画定するように形状づけられ、このトロイダル空洞は、図１に示す空洞３８と同様に、円形断面のローラを収容する。ローラが前後に移動するときに、その中心がトラス(torus)の中心円４０の円弧である経路を追従するように、レースがローラ１８を拘束する。この中心円はトラスの発生円の中心点の軌跡である。この経路に沿うローラの運動は（ａ）ピストン３２によりローラのキャリヤに加えられる偏倚力の円周方向の成分２Ｆと（ｂ）それぞれのレース１２、１６によりローラ１８上に作用する２つの力Ｆとの間の平衡に依存する。
ＧＢ２２２７２８７（英国特許明細書）

各ローラは、ローラ１８とレース１２、１６との間の「接触点」（「接触点」という用語は広い意味で使用する。その理由は、これらの素子は実際には接触せず、既知のように牽引流体の薄いフィルムにより離間されているからである）において、ローラ周辺部の運動がレースの表面の運動に対して平行になるような位置の方へ向かう。接触点でのローラ及びレース運動間の不整合は転頭軸線のまわりでのローラ上の操舵運動を生じさせ、不整合を減少させるようにローラを転頭運動させる傾向を有する。２つの運動を平行にさせる（即ち、操舵モーメントをゼロにする）ための条件は、ローラの軸線を変動器軸線と交差させることである。

ローラ／キャリッジ組立体１８、３０が図３の左又は右へ変位したときに生じることを考察する。ローラ軸線４１が最初に変動器軸線２１と交差する場合、ローラの変位はその交差を解除するように生じるが、これは単なる一時的なものである。その理由は、結果としての操舵運動が変位時にローラを転頭運動させるからである。キャスタ角度ＣＡのため、このような転頭運動は２つの軸線の交差を回復することができる。その結果、ローラの「転頭角度（precession angle）」はその円形経路４０に沿ったその変位の関数となる。この既知の構成においては、ローラの位置と転頭角度との間の関係はキャスタ角度に依存する。

この構成は「トルク制御」すべき変動器のための便宜を提供する。変動器の作動のこの方法はＥＰ４４４０８６（欧州特許）を含む上記のトロトラック（デベロップメント）社による種々の公告された特許において説明されており、当業者にとっては既知である。簡単に説明すると、トルク制御される変動器においては、変動器比は直接制御されない。制御された偏倚力（図２の力２Ｆ）が各ローラに適用され、平衡状態において、この力は変動器のレースによりローラ上に加えられる力（図２の力Ｆ）と平衡しなければならない。レースによりローラ上に加えられる力は、それぞれの変動器レース上のトルク、及び、ローラが追従するディスク上の経路の半径により、決定される。簡単な分析では、次のようになる：
アクチュエータ偏倚力αＴ_in＋Ｔ_out
ここに、Ｔ_in及びＴ_outはそれぞれ内側及び外側の変動器ディスク上のトルクである。Ｔ_in＋Ｔ_outの合計は「反力トルク」として参照し、これは、直接制御される変動器比ではなく、その特性である。変動器比の変更は変動器の入力及び出力に作用する慣性に対して（例えば駆動するエンジンから外的に適用されるトルクに加えられる）Ｔ_in及びＴ_outの適用から由来する。ローラは変動器比の結果として生じる変化に従って自動的に移動し、転頭運動する。
ＥＰ４４４０８６（欧州特許）

別の既知の形式の変動器の構成は例えばＧＢ１００２４７９（英国特許明細書）において見ることができ、これを図４に示す。変動器のローラは、ここでは１つの空洞内における完全なセットの３つのローラを示すが、これまた符号１８で示され、スパイダ構造体５８の整合したボア内に受け入れられたスピゴット５４、５６の反対側において空洞５２内で軸受５０上にジャーナル接続される。従って、キャリヤは変動器軸線に対して横断する方向に沿って前後に僅かに移動できる。

このようなキャリヤの運動は、ボール及びソケット継手６２により各キャリヤに結合された３スポーク付のスラスト受け取り部材６０によって、制御される。変動器軸線のまわりでの部材６の僅かな回転運動が上述の横断方向に沿ってローラ及びキャリヤを移動させる。スピゴット５４、５６を受け入れる整合したボアはキャスタ角度を生じさせるように軸方向に沿って片寄ることができ、上述の操舵効果はローラの方位を制御するために使用される。ローラの軸受５０はローラのある横方向の「浮揚」を許容し、そのため、キャリヤ５２が直線を追従するにも拘らず、ローラは変動器軸線のまわりで必要な円形経路を追従できる。

上述の実施の形態は必要なローラの転頭運動を達成するために一緒に回転するキャリヤ及びローラを包含する。ローラの制御についての異なる接近法は上記のトロトラック（デベロップメント）社のＷＯ０３／０６２６７０として公告されたＰＣＴ／ＧＢ０３／００２５９（国際公開パンフレット）に教示されており、図５はこれに関連する構成を示す。ここでは、キャリヤ７０はその両側でツインピストンヘッド７２、７４を有し、これらのヘッドはそれぞれのシリンダ７６、７８内を走行する。１つの例をこれまた符号１８で示す各変動器ローラはローラ軸受８０のためにその自軸のまわりでスピンすることができ、また、キャリッジに関して転頭運動できる。その理由は、軸受８０がボール８０及びスプライン８４を有するジンバル構造体を介してキャリッジに結合されているからであり、スプラインは、そのまわりでローラがキャリッジに関して転頭運動するような軸線を画定する。

ここでは、キャリヤ自体は回転できない。その理由は、ローラの中心がピストンヘッド７２、７４の軸線から片寄っているからである。この構成の利点のうちの１つは、スプライン８４の位置決めにより画定されるキャスタ角度を自由に選択できることである。先に説明した変動器においては、例えば変動器ディスクでのファウリングの問題がキャスタ角度の選択を制限する。
ＷＯ０３／０６２６７０（国際公開パンフレット）

それにも拘らず、上述のすべての変動器では、共通して、ローラの方位を制御するのに必要な操舵効果はトロイダル空洞の中心円に沿ってキャリヤを前後に変位させることにより簡単に達成される。

本発明の目的は、転がり牽引形式の変動器におけるローラ（単数又は複数）の制御方法において改善を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、共通軸線（「変動器軸線」）のまわりで回転するように装着された第１及び第２のレースと、ローラ軸線のまわりで回転するようにキャリヤに結合され、可変の駆動比で両方のレース間で駆動力を伝達するように両方のレース上において走行する少なくとも１つのローラとを有し、ローラが、駆動比の対応する変更を生じさせるように、ローラ軸線と変動器軸線との間の角度を変更するために、ローラ軸線に平行ではない転頭軸線のまわりで転頭運動できるようになった、連続可変比装置が提供され、この装置の特徴とするところは、ローラが、キャリヤに関して転頭運動するのを許容するような方法で、キャリヤに結合され、それによって、転頭軸線がキャリヤに関して画定され、キャリヤは、キャリヤ軸線のまわりでのキャリヤの回転が転頭軸線の方位を変更するのに役立ち、変動器の駆動比の変化により達成されるように、転頭軸線に平行ではないキャリヤ軸線のまわりで回転できることである。

キャリッジに関するローラの転頭運動を許容しながら、転頭軸線とは異なる軸線のまわりでキャリヤ自体を回転させることにより、ローラ制御の新規なモードが可能になる。キャリヤ軸線は好ましくは変動器軸線に平行である。また、キャリヤの回転がローラの中心の半径方向の変位を生じさせないように、キャリヤ軸線がローラの中心を通るのが好ましい。転頭軸線はローラの中心を通るのが特に好ましい。従って、ローラは、その中心を半径方向に変位させることなく、転頭運動できる。典型的な変動器の構成においては、ローラの中心は２つのレース間で画定されるトラスの中心線を追従するように拘束され、従って、実質的な半径方向の変位を行うことができない。

転頭軸線の方位は一定ではない。その理由は、この軸線がそれ自体回転できるキャリヤに関して画定されるからである。しかし、好ましくは、転頭軸線は変動器軸線に垂直な面に関してゼロ以外のキャスタ角度だけ常に傾斜すべきである。キャスタ角度のため、キャリヤの回転に続き、ローラは、その転頭運動により、ローラ軸線が変動器軸線と交差するような状態へ戻ることができる。

特に好ましくは、キャリヤは、キャリヤ軸線のまわりで回転できるのみならず、変動器軸線のまわりの円形の経路に沿って前後に移動できるようにすべきである。このような構成はそれ自体トルク制御につながる。その経路に沿ってキャリヤを偏倚するように調整可能な力を適用する手段を設けることができる。平衡のためには、この偏倚力は、トルク制御のバイアスである、レースによりローラに加えられる力と平衡しなければならない。歯車装置は、キャリヤの回転を制御するための好ましい手段である。

キャリヤが変動器軸線のまわりのその経路に沿って前後に移動したときに、変動器軸線から半径方向に向かうラインに対して一定の傾斜を維持させた場合、変動器比の変化は生じない。本発明の特に好ましい実施の形態においては、変動器軸線に対して半径方向に向きローラの中心を通るラインに対するキャリヤの傾斜が変動器軸線のまわりでのその経路に沿ったキャリヤの位置の関数として変化するように、キャリヤを回転駆動させる手段を設ける。このようにして、変動器軸線のまわりでのその経路に沿ったキャリヤの変位がキャリヤの傾斜の変化及びその結果としての変動器の駆動比の変化により達成されるように構成することができる。

本発明は、設計者に対して、キャリヤの適当な制御によりキャリヤの変位と変動器の駆動比との間の関係を決定する大きな機会を与える。特に好ましい実施の形態においては、装置は更に、共に変動器軸線と同軸のサンギヤ及びリングギヤを有し、キャリヤはサンギヤ及びリングギヤの双方に作動的に結合され、それによって、これらのギヤはキャリヤの回転及び位置を制御する。従って、簡単かつ便利な方法で、キャリヤについての必要な制御が提供される。キャリヤは遊星歯車構成における遊星の方法でサンギヤ及びリングギヤにより駆動することができる。最も好ましくは、サンギヤ及びリングギヤは共に歯車であり、キャリヤはそれを介して両方の歯車に係合する歯車歯を具備する。

実際の変動器においては、２つのレースにより画定された空洞内で他方による一方の可動の素子の「ファウリング（fouling;付着物）」を回避する問題が生じることがある。キャリヤが完全に円形の周辺部を備えた完全な歯車として形成された場合に、このような問題を予期できる。しかし、キャリヤはサンギヤ及びリングギヤに関して全３６０°にわたって回転する必要はなく、そのため、完全に円形の周辺部を必要としない。代わりに、本発明の好ましい実施の形態においては、キャリヤは、それぞれサンギヤ及びリングギヤと係合するようになった共通の円形軌道上に存在する内側及び外側の歯付き部分を備えた歯車で構成される。

特に好ましくは、サンギヤ及びリングギヤの双方は変動器軸線のまわりで回転可能とすべきである。このような実施の形態においては、これらの素子は、一方の素子の位置が他方の素子の位置の関数となるように、例えば歯車装置を介して、作動的に結合することができる。好ましくは、このような構成によって、いずれかの方向への一方の回転が異なる回転速度での同じ方向への他方の回転により達成される。これは、サンギヤとリングギヤとの間で一定の速度比を提供できる。

このような実施の形態においては、サンギヤを駆動させることのできるある構成が要求され、ローラ、キャリヤ等の他の変動器素子のファウリングを阻止するような方法でこれを提供する必要がある。本発明の好ましい実施の形態においては、遊星キャリヤが設けられ、このキャリヤはサンギヤ及びリングギヤに係合する少なくとも１つの遊星歯車を担持する。このような実施の形態においては、サンギヤ、リングギヤ及び遊星キャリヤは遊星歯車機構の方法で一緒に機能する。サンギヤはリングギヤ及び遊星キャリヤを介して駆動することができる。

ここで、単なる例として、添付図面を参照しながら、本発明の特定の実施の形態を説明する。以下に説明する本発明のすべての実施の形態は、駆動構成のために傾斜させられることのできるそれぞれのキャリヤ上での各変動器ローラの装着を包含する。原理は図６ａ、６ｂから理解することができ、これらの図では、ローラの１つのみ（後述する覆い２０２内に大半が収容される）を符号２００で示し、キャリヤを符号２０４で示す。図６ａを図６ｂと比較すると、キャリヤ２０４はキャリヤ軸線２２６のまわりで傾斜しており、そのため、傾斜角度θはゼロではない。傾斜角度の変化はローラ軸線を変動器軸線との交差から一時的に解除し、結果として生じる操舵モーメントがローラを転頭運動させて、交差を回復させる。ローラの引き続きの傾斜は、もはや１：１ではない変更された駆動比に対応する。

キャリヤ軸線２２６のまわりで傾斜できるようにキャリヤ２０４を装着し、キャリヤのこの傾斜運動を駆動させる、これに使用される構成及び以後の実施の形態は、共に、内側のサンギヤ２１２と、環状の外側のリングギヤ２１４とを有し、これらのギヤは共に変動器軸線２１８に同心的に装着され、そのまわりで回転できる。キャリヤ２０４は歯車として形成され、サンギヤ２１２とリングギヤ２１４との間の空間内に配置され、両方のギヤと噛み合う。キャリヤは変動器軸線に沿って移動するように使用できる。その理由は、それを担持するローラの位置が変動器のレースにより規定されるからである。

レースそれ自体はこれらの図面には示さないが、（以後の図面から明らかなように）ローラ２００の前後に位置し、紙面に垂直に位置し変動器軸線として参照する共通軸線２１８のまわりで回転する。キャリヤはこれまた紙面に垂直なキャリヤ軸線２２６のまわりで回転できる。この軸線のまわりで回転するようにキャリヤを駆動し、それによってキャリヤの「傾斜角度」を変更するような構成が提供される。図６ｂにθで示す傾斜角度を、（１）変動器軸線２１８（即ち変動器レースの軸線）から半径方向に向くライン２１６と（２）キャリヤに沿うある任意のライン２２０との間の角度と定義する。ローラの転頭運動及び結果として生じる変動器比の変化を生じさせるのに必要な操舵モーメントは傾斜角度θの変化から由来する。

図６ａにおいては、傾斜角度はゼロであり、変動器はほぼ１：１の駆動比で作動している。平衡でなければならないため、ローラ軸線２２２は変動器軸線２１８に垂直でこれと交差する。キャリヤの角度運動範囲が制限されるので、その外側周辺部は完全な円である必要はない。代わりに、キャリヤはほぼ半径方向に延びる突出部２０８を介して半径方向外側の部分円形の歯付き部分２１０に結合された半径方向内側の部分円形の歯付き部分２０６を有する。キャリヤ２０４のこの構成は、ローラ自体のような他の部品のファウリングを伴うことなく、キャリヤが利用可能な空間にフィットするのを可能にする。

例えば、サンギヤ及びリングギヤ２１２、２１４及びキャリヤ２０４が変動器軸線のまわりで単に旋回するように、互いに関する固定の位置を維持しながら、サンギヤ及びリングギヤが同じ角度で回転するように駆動された場合に生じることを考察する。傾斜角度θは変わらない。ローラ軸線２２２が図６に示すように変動器軸線２１８と最初に交差している場合、その交差を維持し、変動器比は変化しない。

しかし、サンギヤ及びリングギヤが異なる割合で駆動された場合に生じることを考察する。一般に、これは、変動器軸線のまわりの円形経路に沿ったキャリヤの運動を生じさせる。ローラの中心は変動器レースにより画定されるトラスの中心円である円２２４を追従する。しかし、同時に、キャリヤ２０４はキャリヤ軸線２２６のまわりで回転し、その傾斜角度θを変化させる。

ローラは、それを介してキャリヤに結合される軸受構成のため、キャリヤ２０４に関して転頭運動する自由を有し、本実施の形態のこの態様を、図７乃至９を参照しながら、ここで説明する。軸受構成は、ローラ２００が（１）その自軸のまわりで回転すること及び（２）キャリヤ２０４に関して画定され、固定される転頭軸線２２８のまわりで転頭運動することを許容する。

その自軸のまわりでのローラ２００の回転はローラの中心ボア内に受け入れられたニードル軸受２３０（図８）により提供される。ローラと軸受との間には、公差リング２３２（図８）を設ける。波形構成のため、公差リングはローラと軸受との間にあるコンプライアンスを提供する。使用において、ローラは、変動器レースにより、ローラの直径に沿って大きな圧縮力を受ける。その結果、ローラは幾分弾性変形する。公差リングはローラの変形を吸収するように弾性的に変形し、それによって、圧縮力が、軸受２３０に伝達されるのではなく、原則的にはローラ自体により支えられるのを保証する。

ニードル軸受２３０の内側レースはキャリヤ（図７）のハブ２３８のまわりで組立てられた２つの部分２３４、２３６で形成される。２つの部分２３４、２３６は例えば一緒に溶接され、これに続いて、その外周辺部が機械加工され、内側の軸受レースに必要な規則的な円形表面を提供する。代わりに、これらの部分は軸受表面として作用するその周辺部（図示せず）のまわりのバンドにより一緒に固定することができる。円形のスピゴット２４０はハブ２３８のいずれかの側から突出し、転頭軸線２２８と同心的にこれに沿って整合する。スピゴットはそれぞれの内側レース部分２３４、２３６の内面の補足的な円形くぼみ２４２内に受け入れられ、ワッシャ２４４はハブ２３８の隣接する面から内面２４１を離間させる。この構成は、内側軸受レース２３４、２３６及びそれに担持されたローラが上述のように転頭軸線２２８のまわりでキャリヤ２０４に関して転頭運動するのを許容する。

転頭軸線は変動器軸線に対して半径方向に向く（即ち垂直な）（図６の紙面のような）面内に存在しないことに留意することは重要である。代わりに、転頭軸線２２８はこのような面に対して傾斜し、キャスタ角度を形成する。転頭軸線２２８に垂直な方向に沿うキャリヤ２０４を示す図２０から要点を最もよく理解できよう。キャリヤの歯車歯は転頭軸線に垂直ではなく転頭軸線に対して傾斜した状態で示される。この実施の形態においては、歯車歯の角度は転頭軸線と半径方向の面との間のキャスタ角度を決定する。図２に示す従来形式の構成に比べて、この構成の利点の１つは、キャスタ角度が変動器の構成により制限されないことである。図２においては、変動器の可能な最大キャスタ角度は変動器レースによるアクチュエータのファウリングにより制限される。これとは逆に、ここで考察している形式の構成は変動器の応答速度及び振動に対する安定性の要求を満たすのに必要なキャスタ角度を選択するための増大した自由を設計者に与える。

図１０、図１１は、キャリヤ２０４及びローラ２００の運動を明確にするためのものである。これらの図面は実践的な構成を示し、この場合、３つのローラは一対のトロイダル変動器レース間に形成されたトロイダル空洞内において等角度間隔で配置される。レースの詳細はこれらの図面には示さないが、レースは図１に示すレース１２、１４、１６と同様に形成することができる。キャリヤが前後に移動するときに変動器軸線のまわりでローラの中心が追従するような円形経路は、図１０に再度符号２２４で示す。事実、これはレースにより画定されるトロイダル空洞の中心線である。この実施の形態においては、以後に説明するが、サンギヤ２１２を駆動するためにスポーク付きのスパイダ構造体２４８を使用する。

図１０においては、変動器はほぼ１：１の比率で作動している。ローラの軸は変動器軸線にほぼ垂直である（当の角度は変動器軸線を含む面即ち紙面に垂直な面において測定され、従ってこの図では見ることができない）。各ローラ軸線２２２は、平衡しなければならないので、変動器軸線２１８と交差する。各キャリヤ２０４の共通傾斜角度θはこの状態でゼロとなるように定義される。

図１０と比較して、図１１では、サンギヤ２１２及びリングギヤ２１４は共に右回り方向に沿って前進しており、サンギヤはリングギヤよりも更に移動している。その結果、いくつかの変化が生じる：
i）サンギヤ及びリングギヤが共に同じ方向（右回り）に回転したので、キャリヤ２０４
及びローラ２００も右回りに前進しており、各ローラ２００の中心は円２２４に沿って移動する；
ii）サンギヤ２１２がリングギヤ２１４よりも一層速く回転したので、各キャリヤ２０４
は傾斜させられ、即ち、そのキャリヤ軸線２２６のまわりで回転させられ、その傾斜角度θを変化させる。
iii）キャリヤの傾斜角度の変化がローラ軸線の角度移動を生じさせ、変動器軸線との交差から一時的に解除される。従って、上述のように操舵効果がローラ上に作用しており、ローラを図示の位置へ（キャリヤ２０４に関して画定された転頭軸線２２８のまわりで）転頭運動させ、それによって、交差を回復させる。ローラ軸線は変動器軸線に対してもはや垂直とはならず、変動器軸線に対して傾斜すること明らかである。対応的に、変動器の駆動比は変更されており、事実、変動器は利用可能な比範囲の一方の極限の近傍で示されている。

それ故、サンギヤ及びリングギヤ２１２、２１４により、変動器に制御を及ぼすことができることが明らかとなろう。サンギヤ２１２を駆動すると、変動器の空洞内でのギヤの位置のため、チャレンジが阻止される。これまで、２つの異なる解決策が工夫された。一方の解決策は図１０、図１１に示し、この場合、スパイダ構造体２４８は空洞を通過し、サンギヤ２１２を空洞の外部のホイールに結合する形状づけられた半径方向の突出部２５０を有し、駆動力はホイールに適用することができる。ホイール自体はこれらの図面において前景とはならず、その周辺部を破線２５１で示す。半径方向の突出部２５０は、その形状のための理由により、ローラ及びキャリッジが移動するときにローラ及びキャリッジのファウリングを回避するような方法で、形成しなければならない。

サンギヤを駆動する第２の手段は、サンギヤ及びリングギヤを遊星構成内に組み込むことを包含する。図１２、１３に示す変動器は一例を提供し、ここで詳細に説明する。これらの図面は２つのトロイダル空洞を有する図６のものと同様の変動器を示す。図１２においては、内側レースを符号２５２で示し、図面の右手側に、一方の外側レース２５４を示す。この構成は図面の左手側にある別の外側レースを有するが、他の素子を見えるようにするためにこのレースは図示省略してある。キャリヤ及びローラは再度符号２０４、２００でそれぞれ示す。図示を簡略化するため、キャリヤをローラに結合する軸受構成は図１２から図示省略するが、図１３において見ることができる。各変動器空洞は３つのローラ２００を収容し、各ローラは関連するリングギヤ２１４、２１４’及びサンギヤ２１２、２１２’を有する。この構成は更に、各空洞内に、変動器軸線のまわりで回転するように装着された遊星キャリヤ２５６、２５６’を有し、遊星歯車２６２を担持し、遊星キャリヤを一体の外側ホイール２６４に結合するように作用するハブ２５８及び半径方向の突出部２６０を有する。

各遊星歯車２６２はサンギヤ２１２及びリングギヤ２１４に係合し、遊星形式の歯車構成を形成する。その結果、遊星キャリヤ２５６及びリングギヤ２１４の回転を制御することにより、サンギヤ２１２の回転も制御される。この形式の遊星歯車構成に包含される原理は全体的に当業者が精通している。この構成は便利である。その理由は、遊星歯車２６２をキャリヤ２０４間に配置してこれらと一緒に移動させることができるからであり、そのため、他方による一方のファウリングが回避される。キャリヤ２０４と同様、遊星歯車２６２は完全円形の周辺部を有さず、代わりに、内側及び外側の部分円形の歯付き部分２６６、２８８を有する。これまた、これは、変動器空洞内での素子のファウリングを回避する補助を行う。

サンギヤ及びリングギヤ２１２、２１４を駆動するためのある手段が必要である。図１３においては、これはリングギヤ２１４の外側の歯付き周辺部及び遊星キャリヤのホイール部分２６４の外側の歯付き周辺部とそれぞれ噛み合う歯付きラック２７０、２７２により達成される。もちろん、サンギヤ自体は遊星歯車２６２を介して間接的に駆動される。２つのラック２７０、２７２は一緒に移動するように互いに結合することができる。ラックの運動がキャリヤの傾斜角度を変更して変動器の駆動比を変化させるような場合は、ラックはリングギヤ２１４及び遊星キャリヤ２５６を異なる割合で駆動しなければならない。図１３の実施の形態では、これは、リングギヤ２１４の外側周辺部が遊星キャリヤの外側ホイール２６４とは異なる直径を有するという事実により、達成される。それ故、ラック２７０、２７２が前後に移動すると、これらのラックはリングギヤ及び遊星キャリヤを異なる割合で移動させる。対応的に、リングギヤ及びサンギヤは異なる割合で回転し、キャリヤの傾斜角度の変化従って変動器比の変化を生じさせる。

この形式の構成は変動器のトルク制御を可能にする。サンギヤ及びリングギヤは共働して、円形経路２２４に沿って各ローラ２００を押圧する偏倚力を生じさせる。この力はレース２５２、２５４によってローラ上に作用する力により対抗される。経路２２４に沿ったローラ２００の運動は傾斜角度の変化従って変動器比の変化を生じさせる。その結果、図１、２を参照して上述した既知の構成におけるように、変動器は各ローラに適用される偏倚力により決定される反力トルクを生じさせる。制御された力を歯付きラック２７０、２７２に適用するためのある手段が必要であり、図１３においては、この目的を果たすために２つのラック２７０、２７２に結合された液圧ピストン及びシリンダ構成を符号２７４で概略的に示す。これは、ピストン２８４のいずれかの側でシリンダ２８２内に形成された２つの作業室２７６、２７８を有する複動形式のものである。従って、変動器の挙動は２つの作業室２７６、２７８に適用された流体圧力により制御される。

もちろん、必要なトルクをサンギヤ及びリングギヤに適用できる多くの代わりの方法がある。図１４は歯車装置を駆動するための代わりの構成を概略的に示し、この場合、枢着されたシリンダ２８６はサンギヤ２１２又はリングギヤ２１４に又は遊星キャリヤ２５６に接続されたラグ２９２にピストンロッド２９０を介して結合されたピストン２８８を収容する。この構成においては、ピストン２８８は歯車装置のこれら部品の１つを駆動し、歯車装置の別の部品を駆動するためにはある他の手段が必要である。

図１５は、チェーン２９２が歯車装置の１つの素子を駆動するためにその素子のまわりを通るような構成を示し、チェーンにより与えられるトルクはチェーンを両方向に引っ張る液圧アクチュエータ２９８、３００の作業室２９４、２９６内の液圧圧力間の差により決定される。

図１６においては、歯車装置の１つの素子に選択されたトルクを作用させるために、ワイヤ及びプーリーを有する構成が使用される。この形式の構成は小型の変動器構造を達成するためにもしかすると有利であると思われる。その理由は、（この図面では図示省略するが、矢印３００、３０２で示すようなライン上で引っ張りを与えることを理解すべきである）アクチュエータが変動器軸線に対して横断方向に整合する必要がないからである。ワイヤ３０３は（これまたサンギヤ２１２、リングギヤ２１４又は遊星キャリヤ２５６のうちの任意のものとすることのできる）歯車装置の素子のまわり及びプーリー３０４、３０６のまわりで案内され、このため、アクチュエータがラインを引っ張る方向は、例えばパッケージ化の要求を満たすように設計者により選択することができる。

上述したように、ローラ２００及びレース２５２、２５４は通常互いに物理的に接触しておらず、流体の薄いフィルムにより離間されている。ローラとレースとの間の牽引力はこの流体フィルム内のせん断力から生じる。フィルムを維持するために、牽引流体の流れが回転する部分に供給される。牽引流体の供給のための既知の構成は、例えば、上記トロトラック社の公告されたＷＯ０３／０６２６７５（国際公開パンフレット）及びＥＰＯ９３０４４９（欧州特許）に記載されており、ローラを装着したキャリヤを通る流体の供給に依存する。キャリヤを通しての牽引流体の供給は、先の図６に示す形式の変動器においては、キャリヤの運動の性質のため、さほど簡単ではないが、図１７、１８はこれを達成できる１つの方法を示す。図１８に最も明確に示すように、Ｔ字状の流体供給通路３０８はキャリヤ２０４内に形成され、キャリヤの内側の歯付き部分２０６の開いた端部から内側の軸受レースの対応する半部分２３４、２３６内の対応する通路３１０、３１２に通じる。

これらの通路はニードル軸受２３０の内部に通じ、そこから、流体はローラ２００とこれを取り巻く覆い（shroud）２０２との間に画定された室内へ入る。覆い２０２は２つの同様に形成された半部分を有し、これらの半部分はローラ２００のまわりで組立てられ、外側のフランジ３１８により互いに結合される。覆いは内側の軸受レース部分２３４、２３６上に装着され、そのため、ローラ２００と一緒に移動する。覆いは図６、１０、１１に示すように３２０で切除され、ローラ２００が変動器のレース２５２、２５４と係合するのを可能にする。ローラと変動器レースとの間に牽引力を提供するその機能に加えて、流体はローラを冷却するように作用する。図示の構成は、ローラの半径方向内側部分で流体を供給するため及び覆いを設けたため、ローラの近傍での流体の長期の滞在を提供し、有効な冷却を促進する。
ＷＯ０３／０６２６７５（国際公開パンフレット）ＥＰＯ９３０４４９（欧州特許）

ジャンプチューブ３２２は流体供給通路３０８の開いた端部内及びサンギヤ２１２の半径方向のボア３２４内に受け入れられ、半径方向のボアから開いた端部への流体の流れのための導管を形成する。キャリヤが傾斜すると、通路３０８とボア３２４との間の角度が変化し、このジャンプチューブ３３２を収容するために、部分球状のヘッド３２６、３２８が設けられ、これらのヘッドの各々は、シールを維持しながら、幾分回転することができる。流体は軸方向の通路に沿って供給され、半径方向のボア３２４に達する。

図１９は本発明を具体化した変動器を通る軸方向の断面図であり、２つの変動器空洞内の２つの部分を一緒に結合できる方法を示す。変動器軸線２１８の片側での変動器の半分のみを示す。変動器シャフト３３０は歯車装置（図示せず）を介して自動車のエンジンに結合される。変動器レースは符号２５２、２５４、２５５で示す。最左側の外側レース２５５は、シャフトに沿ってのレースの移動は許容するがシャフトのまわりでのレースの回転は許容しないようなスプラインを介して、変動器シャフト３３０上に装着される。

このレースは、それ自体変動器シャフト３３０に装着されピストンのような態様で外側レース２５５を受け入れるシリンダ３２２により形成された液圧アクチュエータにより、「端荷重」を受ける。最右側の外側レース２５４はシャフトに固定的に装着され、内側レース２５２は、これに装着した軸受３３４のため、軸方向への運動に対するある限られた自由を有する。その結果、端荷重の効果はすべての３つのレースをローラ２００に係合するように押圧するようなものとなり、ローラ／レースの牽引力を提供する。この図においては、ローラ２００は、それぞれ１：１の比、利用できる最大比及び最小比に対応する３つの異なる位置において示され、最大比及び最小比の位置は鎖線で示す。

この図においては、変動器の２つのトロイダル空洞内のサンギヤ２１２、２１２’は第１のスリーブ３３６を介して結合された状態で示され、このスリーブは変動器シャフト３３０のまわりでこれと同心的に位置し、２つのサンギヤを一体的に移動させる。２つの遊星キャリヤ２５６、２５６’は第２のスリーブ３３８により結合され、この実施の形態においては、遊星キャリヤの半径方向の突出部２６０、２６０’は対となっており、遊星シャフト３４０は軸受３４２を介して対応する遊星歯車２６２を装着するように各対間で装着される。先の図面のように、遊星キャリヤの外側歯付きホイール部分は符号２６４で示す。この実施の形態では、リングギヤ２１４、２１４’はそれぞれの遊星キャリヤの突出部２６０、２６０’間に位置する。この構成は、駆動力を一方のみの変動器空洞の遊星素子に適用し、スリーブを介して他の空洞内の素子に伝達するのを許容する。

変動器の内側レース２５２に対しての回転駆動力の適用及び（又は）取り出しを提供する必要があり、多くの応用に対しては、（変動器軸線から片寄ったシャフトに通じるチェーン又は歯車装置ではなく）変動器軸線のまわりで回転するある部材を介してこの適用及び（又は）取り出しを行うのが望ましい。内側レースに対するこのような同軸結合は、ローラを制御する機構が変動器空洞の外部で半径方向に延びるような既存の変動器デザインにより達成する場合に、比較的複雑になることがある。

しかし、この実施の形態では、同軸のパワー結合は、変動器の内側レース２５２に接続され、最右側の外側レース２５４を越えて軸方向に延びるローラ３４４により、簡単に達成され、ローラの外方部分はある別の歯車構成（図示せず）に結合される。この単純な形の同軸結合は可能である。その理由は、右手側の変動器空洞内の歯車装置の大半がこの空洞内に収容されており、ローラをファウリングするような大きな半径方向の突起が存在しないからである。

半径方向に沿って見た、既知の形式の変動器の極めて簡単化した部分断面図である。半径方向に沿って見た、別の既知の変動器の一部の部分断面図である。ほぼ軸方向に沿って見た、背後の素子を見えるようにするために変動器のレースの前景を切除した状態での、図２の部品の別の図である。軸方向に沿って見た、内部の素子を見えるようにするために変動器レースの前景全体を図示省略した状態での、更に別の既知の形式の変動器の部品を示す部分断面図である。これまた軸方向に沿って見た、内部の素子を見えるようにするために変動器レースの前景を図示省略した状態での、更に他の既知の形式の変動器の部品を示す図であって、ある内部構造を破線で示す図である。図６ａは、変動器軸線に沿って見た、単一のローラ／キャリヤ組立体及び本発明を具体化した変動器のある関連する部品の極めて概略的な図である。図６ｂは、図６ａと同じ組立体であるが、これを僅かに異なる形状で示す図である。同じ変動器のキャリヤ／軸受構成のある部品を示す斜視図である。同じ変動器のローラ及び公差リングを示す斜視図である。図７、図８のローラ、キャリヤ及び軸受構成を有する組立体を示す斜視図である。ある内部の素子を見えるようにするために変動器レースの前景を図示省略した状態での、軸方向に沿った本発明を具体化した別の変動器を示す図である。ある内部の素子を見えるようにするために変動器レースの前景を図示省略した状態での、軸方向に沿った本発明を具体化した別の変動器を示す図である。本発明を具体化した別の変動器の選択された素子の斜視図であるが、ある内部の素子を見えるようにするために変動器レースの前景を図示省略した状態での、軸方向の面における変動器の断面を示す図である。内部の素子を見えるようにするために最前方の変動器レースを図示省略した状態での、軸方向に沿った図１２と同じ変動器を示す図である。軸方向に沿った、本発明を具体化した更に別の変動器の概略図である。軸方向に沿った、本発明を具体化した更に他の変動器の概略図である。本発明を具体化した更に別の変動器の選択された部品を示す概略斜視図である。本発明を具体化した変動器に使用するローラ／キャリヤ／覆い組立体を示す斜視図であるが、ローラ軸線を含む面における組立体を通る断面を示す図である。図１７に示す組立体を組み込んだ本発明を具体化した変動器を通る半径方向の面における断面図である。本発明を具体化した更に別の変動器を通る軸方向の面における断面図である。本発明の種々の実施の形態に使用するキャリヤの斜視図である。

Claims

共通軸線（「変動器軸線」）のまわりで回転するように装着された第１及び第２のレースと、ローラ軸線のまわりで回転するようにキャリヤに結合され、可変の駆動比で両方のレース間で駆動力を伝達するように両方のレース上において走行する少なくとも１つのローラと、を有し、ローラが、駆動比の対応する変更を生じさせるように、ローラ軸線と変動器軸線との間の角度を変更するために、ローラ軸線に平行ではない転頭軸線のまわりで転頭運動できるようにされた連続可変比装置であって、
ローラは、キャリヤに関して転頭運動するのを許容するような方法で、キャリヤに結合され、それによって、転頭軸線がキャリヤに関して画定され、キャリヤは、キャリヤ軸線のまわりでのキャリヤの回転が転頭軸線の方位を変更するのに役立ち、変動器の駆動比の変化により達成されるように、転頭軸線に平行ではないキャリヤ軸線のまわりで回転でき、
前記キャリヤは変動器軸線のまわりの経路に沿って前後に移動でき、
更に、サンギヤ及びリングギヤを有し、サンギヤ及びリングギヤの両方とも変動器軸線に対して同心であり、キャリヤがサンギヤ及びリングギヤの双方に作動的に結合され、それによってキャリヤの回転及び位置を制御することを特徴とする連続可変比装置。
共通軸線（「変動器軸線」）のまわりで回転するように装着された第１及び第２のレースと、ローラ軸線のまわりで回転するようにキャリヤに結合され、可変の駆動比で両方のレース間で駆動力を伝達するように両方のレース上において走行する少なくとも１つのローラと、を有し、ローラが、駆動比の対応する変更を生じさせるように、ローラ軸線と変動器軸線との間の角度を変更するために、ローラ軸線に平行ではない転頭軸線のまわりで転頭運動できるようにされた連続可変比装置であって、
ローラは、キャリヤに関して転頭運動するのを許容するような方法で、キャリヤに結合され、それによって、転頭軸線がキャリヤに関して画定され、キャリヤは、キャリヤ軸線のまわりでのキャリヤの回転が転頭軸線の方位を変更するのに役立ち、変動器の駆動比の変化により達成されるように、転頭軸線に平行ではないキャリヤ軸線のまわりで回転でき、
更に、サンギヤ及びリングギヤを有し、サンギヤ及びリングギヤの両方とも変動器軸線に対して同心であり、キャリヤがサンギヤ及びリングギヤの双方に作動的に結合され、それによってキャリヤの回転及び位置を制御することを特徴とする連続可変比装置。
前記キャリヤ軸線はローラの中心を通ることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続可変比装置。
前記キャリヤ軸線は変動器軸線に平行であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の連続可変比装置。
前記転頭軸線は、変動器軸線に垂直な面に対して、ゼロではないキャスタ角度だけ、常に傾斜することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の連続可変比装置。
前記転頭軸線は、ローラの中心を通る請求項１乃至５のいずれかに記載の連続可変比装置。
前記キャリヤにその経路に沿ってキャリヤを偏倚するために調整可能な力を適用する手段を有する請求項１乃至６のいずれかに記載の連続可変比装置。
前記変動器軸線に対して半径方向に向きローラの中心を通るラインに対するキャリヤの傾斜が変動器軸線のまわりでのその経路に沿ったキャリヤの位置の関数として変化するように、キャリヤを回転駆動する手段を有する請求項１乃至７のいずれかに記載の連続可変比装置。
前記サンギヤ及びリングギヤが共に歯車であり、キャリヤが、それを介してサンギヤ及びリングギヤの両方に係合する歯車歯を具備する請求項１乃至８のいずれかに記載の連続可変比装置。
前記キャリヤが、サンギヤ及びリングギヤとそれぞれ係合するようにされた共通の円形軌跡上に位置する内側及び外側の歯付き部分を備えた歯車であることを特徴とする請求項９に記載の連続可変比装置。
前記サンギヤ及びリングギヤの双方が変動器軸線のまわりで回転できる請求項１乃至１０のいずれかに記載の連続可変比装置。
前記サンギヤ及びリングギヤは、これらギヤの一方の位置が他方のギヤの位置の関数となるように、作動的に結合される請求項１１に記載の連続可変比装置。
前記変動器軸線のまわりで回転するように装着され、サンギヤ及びリングギヤに係合する少なくとも１つの遊星を担持する遊星キャリヤを更に有する請求項１１に記載の連続可変比装置。
前記サンギヤがリングギヤ及び遊星キャリヤにより駆動される請求項１３に記載の連続可変比装置。
前記サンギヤ及びリングギヤのうちの少なくとも１つと係合する直線的に可動な歯付きラックを更に有する請求項１乃至１４のいずれかに記載の連続可変比装置。
前記サンギヤ及びリングギヤの双方が１又はそれ以上の直線的に可動な歯付きラックから駆動されるように配置される請求項１５に記載の連続可変比装置。
更に、調整可能な力を与えるリニアアクチュエータと、その力を、サンギヤ及びリングギヤのうちの少なくとも１つに適用されるトルクに変換する手段とを有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の連続可変比装置。
前記リニアアクチュエータは液圧式である請求項１７に記載の連続可変比装置。