JP5238962B2 - 円錐形プーリ式巻掛け変速機および当該変速機を備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は円錐形プーリ式巻掛け変速機および当該変速機を備えた車両に関する。

円錐形プーリ式巻掛け変速機は、連続的に変化可能な自動的に行われる変速比変更により可能である高い快適性のみならず、マニュアルトランスミッションまたは別の自動的な変速機に比べて円錐形プーリ式巻掛け変速機によって可能な燃費改善によっても、特に乗用車において人気が高まっている。

この種の無段式の自動変速機は、たとえば始動ユニットと、前進／後進走行ユニットである遊星歯車式前後進切換伝動装置と、液圧ポンプと、バリエータと、中間シャフトとデファレンシャルとを有している。バリエータは２つの円錐形プーリ対偶と巻掛け機構とから成っている。各円錐形プーリ対偶は軸方向で移動・摺動可能な第２の円錐式プーリを有している。これらの円錐形プーリ対偶の間において、たとえばプッシュ用コマ付きベルトまたはプル用チェーン、ベルトといった巻掛け機構が走行する。第２の円錐式プーリの調整を介して、巻掛け機構の回転半径は変化し、ひいては無段式の自動変速機の変速比が変化する。

無段式の自動変速機は、バリエータの円錐式プーリをあらゆる運転点において所望の速度で調整することができるように且つさらに十分な基本押付け圧を用いて磨耗せずに十分にトルクを伝達するために、高い圧力レベルを必要とする。

本発明の根底にある課題は、高い運転強度のままで有利に製造可能であって高い寿命を有する円錐形プーリ式巻掛け変速機を提供することにある。

この課題は請求項１記載の特徴部により解決される。

従属請求項２から８は、本発明による円錐形プーリ式巻掛け変速機の有利な構成と改良形に向けられている。

本発明による変速機を備えた車両が請求項９によって保護されている。

本発明による円錐形プーリ式巻掛け変速機は、駆動側の円錐形プーリ対偶と被動側の円錐形プーリ対偶とを有していて、これらの円錐形プーリ対偶はそれぞれ１つの固定プーリと１つの可動プーリとを内蔵している。固定プーリと可動プーリとはそれぞれ駆動側および被動側のシャフトに配置されていて、トルク伝達のための巻掛け手段を介して結合可能である。この場合、少なくとも１つのシャフトは、シャフトの長手方向で延びている少なくとも１つの軸方向孔を有している。この軸方向孔からシャフトの外周面に向かって延びている少なくとも１つの結合孔が出発している。外周面に設けられた結合孔の開口部は、可動プーリの軸方向の位置に左右されずに可動プーリによってカバーされる領域に配置されていて、シャフトの外周面と可動プーリの半径方向の内面との間に形成された環状室には、この環状室から気泡を導出するための導出装置が備え付けられている。環状室は結合孔を介して液圧で負荷可能である。

シャフトの外周面に通じている結合孔により、軸方向孔の軸方向で短い構成が可能である。これは廉価であり、軸方向の短縮を可能にする。導出装置によって、環状室内にある気泡は流出し、その結果、可動プーリのスライドシートにおける嵌合部のさびの形成は減じられるか、または完全に避けることができる。

有利には可動プーリは相対回転不能ではあるものの歯列を介してシャフトに結合されていて、この歯列は環状室の領域に配置されている。

さらに有利には、円錐形プーリ式巻掛け変速機は、外周面からの結合孔の開口部が歯列の領域に配置されていて、導出装置が軸方向溝により形成されている。この軸方向溝が開口部から出発して、その底部がシャフトの外周面に対して下げられている、つまり低い位置に設けられている。

有利には歯列は、軸方向溝と結合孔の開口部との領域には設けられていない。

導出装置は、環状室から軸方向の間隔をもって結合孔の開口部から離れている導出孔により形成されていてよい。この導出孔は軸方向孔に通じている。

導出孔の開口部から軸方向溝が出発することができる。この軸方向溝の底部はシャフトの外周面に凹設されている。

本発明の円錐形プーリ式巻掛け変速機の別の有利な構成においては、環状室はシャフトと可動プーリの軸方向のフランジとの間に配置されたシール部によって一方の側でシールされていて、導出装置はシール部と結合孔の開口部との間の環状室に配置されている。

さらに有利には、結合孔に対してシール部とは反対の環状室の側には、結合通路が可動プーリを貫通している液圧で可動プーリを負荷するための圧力室へと環状室から出発している。

本発明に係る円錐形プーリ式巻掛け変速機は、駆動側の円錐形プーリ対偶と被動側の円錐形プーリ対偶とを有する円錐形プーリ式巻掛け変速機において、前記円錐形プーリ対偶が、それぞれ固定プーリと可動プーリとを有しており、前記円錐形プーリ対偶が、それぞれ駆動側のシャフトと被動側のシャフトとに配置されており、トルク伝達のための巻掛け手段を介して結合可能であり、少なくとも１つのシャフトが、該シャフトの長手方向で延びている少なくとも１つの軸方向孔を有しており、該軸方向孔から前記シャフトの外周面に向かって延びている少なくとも１つの結合孔が出発しており、該結合孔の開口部が、前記可動プーリの軸方向位置に左右されずに前記可動プーリによってカバーされる領域における外周面に配置されており、前記シャフトの外周面と前記可動プーリの半径方向の内面との間に形成された、前記結合孔を介して液圧で負荷可能である環状室に、該環状室から気泡を導出するための導出装置が備え付けられていることを特徴とする。

本発明に係る円錐形プーリ式巻掛け変速機は、有利には、前記可動プーリが、相対回転不能ではあるが軸方向で摺動可能に歯列を介して前記シャフトに結合されており、前記歯列が、前記環状室の領域に配置されている。

本発明に係る円錐形プーリ式巻掛け変速機は、有利には、前記外周面からの結合孔の開口部が、前記歯列の領域に配置されており、前記導出装置が軸方向溝により形成されており、前記軸方向溝が、前記結合孔の開口部から出発しており、前記軸方向溝の底部が、前記シャフトの外周面に対して下げられている。

本発明に係る円錐形プーリ式巻掛け変速機は、有利には、前記シャフトの前記歯列が、前記軸方向溝の領域および前記結合孔の開口部の領域に設けられていない。

本発明に係る円錐形プーリ式巻掛け変速機は、有利には、前記導出装置が、前記環状室から軸方向の間隔をもって前記結合孔の開口部から離れている導出孔により形成されており、該導出孔が、軸方向孔に通じている。

本発明に係る円錐形プーリ式巻掛け変速機は、有利には、前記導出孔の開口部から軸方向溝が出発しており、該軸方向溝の底部が、前記シャフトの外周面に対して凹設されている。

本発明に係る円錐形プーリ式巻掛け変速機は、有利には、前記環状室が、前記シャフトと前記可動プーリの軸方向のフランジとの間に配置されたシール部により一方の側でシールされており、前記導出装置が、前記シール部と前記結合孔の開口部との間の前記環状室に配置されている。

本発明に係る円錐形プーリ式巻掛け変速機は、有利には、前記環状室から、前記結合孔に対して前記シール部とは反対の前記環状室の側において、前記可動プーリを貫通している結合通路が、液圧で前記可動プーリを負荷するための圧力室へと出発している。

本発明に係る円錐形プーリ式巻掛け変速機を備えた車両は、請求項１から８までのいずれか一項記載の変速機が設けられていることを特徴とする。

以下に、本発明を概略的な図面につき例示的に詳細に説明する。

図１には円錐形プーリ式巻掛け変速機の一部分、つまり原動機、たとえば内燃機関によって駆動される、全体的に符号１で示された円錐形巻掛け変速機の駆動側または入力側の部分が示されている。完全に構成された円錐形巻掛け変速機においては、この入力側の部分に、無段式に調節可能な円錐形プーリ式巻掛け変速機の相補的に形成された出力側の部分が対応配置されている。この場合、両部分はトルク伝達のための、たとえばリンクプレートチェーン２の形をした巻掛け手段を介して互いに結合されている。円錐形プーリ式巻掛け変速機１は入力側にシャフト３を有していて、このシャフト３は図示の実施例では、定位置の円錐形プーリまたは固定プーリ４とワンピースに、つまり一体に形成されている。軸方向で位置固定式の円錐形プーリ４は、シャフト３の軸長手方向で、軸方向スライド可能な円錐形プーリまたは可動プーリ５に隣り合って向かい合い位置している。

原動機（図示せず）によって製造されたトルクは、円錐形プーリ式巻掛け変速機の図１に示した駆動側の部分に、シャフト３に支承された歯車６を介して導入される。この歯車６はシャフト３において、軸方向および半径方向の力を受け止める玉軸受７の形の転がり軸受を介して支承されている。玉軸受７はシャフト３において軸方向で位置固定されている。歯車６と軸方向スライド可能な円錐プーリ５との間にはトルクセンサ１０が設けられている。このトルクセンサ１０は軸方向で定位置の拡開ディスク１１を有している。この拡開ディスク１１は同様に軸方向で定位置の支持リング１２に支持され、ボール１３として形成された転動体を介して可動ディスク５に直に形成された拡開面１４と協働する。

図１に示された状態では、可動プーリ５は、固定プーリから最大限に離間された可動プーリ５の位置にあり、つまり変速機はアンダドライブにある。

歯車６を介して導入されたトルクは、軸方向で定位置の拡開ディスク１１と軸方向スライド可能な、可動プーリ５の拡開面１４との間の相対回転に繋がり、これによりとりわけ転動斜面に基づき、図面で右側への可動プーリの軸方向摺動が行われる。前記転動斜面に沿ってボールが転動する。

トルクセンサ１０はさらに圧力室１４を有している。この圧力室１４はシャフト３と、可動プーリ５、支持リング１２、感知ピストン１５とによって仕切られる。この感知ピストン１５はボール１３の軸方向運動に追従する。従って感知ピストン１５の位置はトルクに依存している。圧力室１４内に流入孔１６が通じていて、この流入孔１６はシャフト３の中央の軸方向孔１８を介してハイドロリック媒体で負荷可能である。流入孔１６の開口部は、プーリセットの図示のアンダドライブ位置においては、可動プーリ５のフランジ２０の左側の縁部によって十分に閉鎖されている。さらに流出孔２２が圧力室１４内に通じている。流出孔２２はシャフト３の軸方向の流出通路２４内に通じている。流出孔２２の有効な横断面は、感知ピストン１５の位置により影響を受ける。記載の配置によって全体的に可動プーリに加えられる力は、自体公知の形式でトルクに関連して且つ変速比に関連して変更することができる。

可動プーリ５の調整のために別の圧力室２６が働く。この圧力室２６は支持リング１２と可動プーリ５に取り付けられたリングピストン２８との間に形成されていて、圧力室２６に可動プーリ５を貫通案内されている結合通路３０を介して環状室３２からハイドロリック圧手段が供給される。環状室３２は可動プーリ５の内面もしくは可動プーリ５のフランジ２０の切欠きと、シャフト３の外周面との間に形成されている。環状室３２の内側には軸方向歯列３４が設けられている。この軸方向歯列３４を介して可動プーリ５はシャフト３に相対回転不能ではあるが軸方向に摺動可能に係合している。環状室３２内に、シャフト３に形成された結合孔３６が通じている。この結合孔３６を介して環状室３２、ひいては圧力室２６は制御圧によって負荷可能であり、この制御圧は盲孔３８として形成されたシャフト３の軸方向孔３８に供給可能である。軸方向孔３８に接している変速比調整のための制御圧は、自体公知の形式では制御機器によって制御され、この制御装置は可動プーリ５を、圧力室１４内に存在するトルクに依存した圧力に加えて車両の運転条件に関連した調整圧で付加的に負荷する。

図示の変速機はコンパクトに形成され、その構造自体は公知である。

複数の運転領域において種々異なる圧力で負荷される圧力室１４，２６は、変速機の種々異なる機能のため、ハイドロリック圧的に明らかに互いに分離する必要がある。このことはたとえばシールリング４０として構成されたシール部によって行われる。このシール部は、可動プーリ固定式のフランジ２０の、図１では左側の端部領域と、シャフト３の外周面との間をシールする。

図１から直に判るように、歯列の左側には環状室３２の盲室領域４２が形成されている。この盲室領域４２からはシール部４０によってハイドロリック圧手段が流出することはない。フランジ２０の内側とシャフト３の外側に形成された案内面は、可動プーリ５を軸方向で案内し、リンクプレートチェーンの圧着により引き起こされる高い傾倒力を吸収することにより、常に新しくされるハイドロリック圧手段により潤滑されてはいないので、嵌合部の腐食を回避するためにハイドロリック圧手段の状態に対して高い要求が課される。たとえば腐食を促進する永続的な気泡が隣接する盲室領域４２に存在する場合には、特に嵌合部の腐食に繋がることがある。

従って有利には、環状室３２には空気もしくは気泡を導出するための導出装置が備え付けられている。この種の導出装置の例は以下、図２〜図４に基づき説明される。この場合、図２には図１の拡大された一部が示されていて、図３には図２で可視のシャフトの一部分しか示されておらず、図４にはシャフトの平面ＩＶ−ＩＶ（図１）の縦断面図が示されている。

図面によれば、結合孔３６は軸方向歯列３４の領域において環状室３２に通じている。このことは歯列のより良好な潤滑という利点だけを有しているのではなく、図面で歯列３４の右側の旋削加工部の領域への結合孔３６の開口部に対する機械的な利点も有している。

図３および図４から特に明らかなように、環状室３２の盲室領域４２内への結合孔３６の開口部から、軸方向溝４６が出ている。この軸方向溝４６はシャフト３の歯列３４_１の溝底部に凹設されていて、その結果、軸方向溝４６の底部はシャフト３の隣り合う外周面４４よりも低い位置にある。この外周面４４は図面で長手方向側の延長部に１つの案内面４４を形成する。外周面４４に対する軸方向溝４６の底部をより低い位置で配置することにより、シャフトの回転時に盲室領域４２に場合によっては存在する気泡は、液圧流体に比べて僅かな比重のため「ネガティブ」な遠心力に基づき、環状室の極めて僅かな直径を備えた個所に移動し、すなわち気泡が回転供給部の不密個所において液圧流体から盲孔３６に流れ込むことにより、気泡は軸方向溝４６に達し、そこから結合孔３６と軸方向孔３８とを通って、場合によっては装置から抜け出る。

歯列３４の右側には、シャフト３において可動プーリ５を案内するために同様に案内面４５（図１）が形成されている。しかしそこでは嵌合部の腐食の恐れは存在しないか、または極めて僅かにしか存在していない。なぜならば案内面は互いにシールされていないからである（僅かな量の液圧流体が２つの円錐形プーリの間の空間に流出することができる）。しかし場合によっては結合孔３６の開口部の右側にも図示の軸方向溝４６に類似の軸方向溝を形成することも有利であり得る。

図４には前記配置の横断面図が示してある。軸方向溝４がはっきりと可視であり、この軸方向溝４６は、符号４８で記した高さを備えた歯元に対して下げられている。さらに図４では、結合孔３６の領域ではシャフト３の軸方向歯列３４_１の１つの歯が欠けているということもはっきりと可視である。図４によればシャフト３に同じ角度間隔をおいて３つの盲孔３８が付属の結合孔３６をもって形成されている。この場合、歯列は各開口部の領域において欠けている。歯列は全軸方向長さにわたって欠けている必要はなく、有利には結合孔３６の開口部を覆う歯列の領域においてのみ欠けているか、もしくは軸方向溝４６が長手方向で延びている領域に沿って欠けている。さらに図４によれば全３つの結合孔３６の開口部から軸方向溝４６が出発することができる。

図５には、図２に類似の変化実施例の断面図が示してある。この変化実施例では結合孔３６から分離された導出孔５０が設けられている。この導出孔５０は盲室領域４２または有利にはシャフトの外周面に凹設された軸方向溝から出発している。導出孔は有利には盲室領域４２の領域から出発していると解される。この盲室領域４２は、可動プーリが最大で右方に移動させられる位置に運動した場合、少なくともシール部４０によっては通過されない。

環状室３２から、特にその盲室領域４２から気泡を導出するための記載の手段は、個々にまたは組み合わせて使用することができる。周面に沿って分割された軸方向溝もしくは導出孔の数は、それぞれの要求に応じて調整される。シャフト３の外周面への軸方向溝４６の底部の凹みの程度は、たとえば約０，２ｍｍである。図示のようにシャフトの噛み合った領域が小さな凹みを介して次いで連続的な曲率半径をもって形成された外周面に移行するとさらに有利である。外周面はガイド面を形成する。たとえば軸方向溝の深部が増大することにより、軸方向溝４６の底部が、シャフト３の軸方向孔３８に通じる各結合孔の開口部に向かって傾斜しているとさらに有利である。結合孔３６もしくは導出孔５０は半径方向に延在している必要はなく、半径方向に傾いて延在していることができる。

本発明は有利には、円錐形プーリ式巻掛け変速機のシャフトを中心に環状の盲室が形成されている所ではどこでも使用可能である。盲室は互いにシールされた嵌合部面もしくは案内面に接している。

本発明による円錐形プーリ式巻掛け変速機の部分図である。 図１の詳細な拡大図である。 図１の詳細な拡大図である。 図２の線ＩＶ−ＩＶに基づく部分的な断面図である。 本発明の、図２に類似した変化実施例の詳細図である。

符号の説明

１ 円錐形プーリ式巻掛け変速機、 ２ リンクプレートチェーン、 ３ シャフト、 ４ 固定プーリ、 ５ 可動プーリ、 ６ 歯車、 ７ 玉軸受、 １０ トルクセンサ、 １１ 拡開ディスク、 １２ 支持リング、 １３ ボール、 １４ 圧力室、 １５ 感知ピストン、 １６ 流入孔、 １８ 軸方向孔、 ２０ フランジ、 ２２ 流出孔、 ２４ 流出通路、 ２６ 圧力室、 ２８ 環状ピストン、 ３０ 結合通路、 ３２ 環状室、 ３４ 軸方向歯列、 ３６ 結合孔、 ３８ 軸方向孔、 ４０ シール部、 ４２ 盲室領域、 ４４，４５ 案内面、 ４６ 軸方向溝、 ４８ 歯元、 ５０ 導出孔

Claims (11)

1. 駆動側の円錐形プーリ対偶と被動側の円錐形プーリ対偶とを有する円錐形プーリ式巻掛け変速機（１）において、
   前記円錐形プーリ対偶が、それぞれ固定プーリ（４）と可動プーリ（５）とを有しており、
   前記円錐形プーリ対偶が、それぞれ駆動側のシャフト（３）と被動側のシャフト（３）とに配置されており、トルク伝達のための巻掛け手段（２）を介して結合可能であり、
   前記可動プーリ（５）が、相対回転不能ではあるが軸方向で摺動可能に歯列（３４）を介して前記シャフト（３）に結合されており、
   少なくとも１つのシャフト（３）が、該シャフト（３）の長手方向で延びている少なくとも１つの軸方向孔（３８）を有しており、該軸方向孔（３８）は、前記シャフト（３）の外周面に向かって延びている少なくとも１つの結合孔（３６）に連通しており、該結合孔（３６）の開口部が、前記可動プーリ（５）の軸方向位置に左右されずに前記可動プーリ（５）によってカバーされる領域における外周面に配置されており、前記シャフトの外周面と前記可動プーリの半径方向の内面との間に形成された、前記結合孔（３６）を介して液圧で負荷可能である環状室（３２）に、該環状室から気泡を導出するための少なくとも１つの導出装置（３６；５０）が備え付けられており、
   第１の導出装置が軸方向溝（４６）により形成されており、前記軸方向溝（４６）が、前記結合孔（３６）の開口部に連通しており、前記軸方向溝（４６）の底部が、前記シャフト（３）の歯列（３４）の溝底部に対して下げられていることを特徴とする、円錐形プーリ式巻掛け変速機。
2. 駆動側の円錐形プーリ対偶と被動側の円錐形プーリ対偶とを有する円錐形プーリ式巻掛け変速機（１）において、
   前記円錐形プーリ対偶が、それぞれ固定プーリ（４）と可動プーリ（５）とを有しており、
   前記円錐形プーリ対偶が、それぞれ駆動側のシャフト（３）と被動側のシャフト（３）とに配置されており、トルク伝達のための巻掛け手段（２）を介して結合可能であり、
   前記可動プーリ（５）が、相対回転不能ではあるが軸方向で摺動可能に歯列（３４）を介して前記シャフト（３）に結合されており、
   少なくとも１つのシャフト（３）が、該シャフト（３）の長手方向で延びている少なくとも１つの軸方向孔（３８）を有しており、該軸方向孔（３８）は、前記シャフト（３）の外周面に向かって延びている少なくとも１つの結合孔（３６）に連通しており、該結合孔（３６）の開口部が、前記可動プーリ（５）の軸方向位置に左右されずに前記可動プーリ（５）によってカバーされる領域における外周面に配置されており、前記シャフトの外周面と前記可動プーリの半径方向の内面との間に形成された、前記結合孔（３６）を介して液圧で負荷可能である環状室（３２）に、該環状室から気泡を導出するための少なくとも１つの導出装置（３６；５０）が備え付けられており、
   第２の導出装置が、前記環状室（３２）から軸方向の間隔をもって前記結合孔（３６）の開口部から離れている導出孔（５０）により形成されており、該導出孔（５０）が、軸方向孔（３８）に通じていることを特徴とする、円錐形プーリ式巻掛け変速機。
3. 前記歯列が、前記環状室（３２）の領域に配置されている、請求項１又は２記載の円錐形プーリ式巻掛け変速機。
4. 前記外周面からの結合孔（３６）の開口部が、前記歯列（３４）の溝底部の領域に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の円錐形プーリ式巻掛け変速機。
5. 第１の導出装置が軸方向溝（４６）により形成されており、前記軸方向溝（４６）が、前記結合孔（３６）の開口部に連通しており、前記軸方向溝（４６）の底部が、前記シャフト（３）の歯列（３４）の溝底部に対して下げられている、請求項２又は請求項２を引用する請求項３若しくは４記載の円錐形プーリ式巻掛け変速機。
6. 前記シャフト（３）の前記歯列（３４）の歯が、前記軸方向溝（４６）の領域および前記結合孔（３６）の開口部の領域に設けられていない、請求項１、５又は請求項１を引用する請求項３若しくは４記載の円錐形プーリ式巻掛け変速機。
7. 第２の導出装置が、前記環状室（３２）から軸方向の間隔をもって前記結合孔（３６）の開口部から離れている導出孔（５０）により形成されており、該導出孔（５０）が、軸方向孔（３８）に通じている、請求項１又は請求項１を引用する請求項３、４、若しくは６記載の円錐形プーリ式巻掛け変速機。
8. 前記導出孔（５０）の開口部が軸方向溝に連通しており、該軸方向溝の底部が、前記シャフト（３）の歯列（３４）の溝底部に対して凹設されている、請求項２、７又は請求項２を引用する請求項３から６までのいずれか１項記載の円錐形プーリ式巻掛け変速機。
9. 前記環状室（３２）が、前記シャフト（３）と前記可動プーリ（５）の軸方向のフランジ（２０）との間に配置されたシール部（４０）により一方の側でシールされており、前記導出装置（３４，５０）が、前記シール部と前記結合孔（３６）の開口部との間の前記環状室に配置されている、請求項１から８までのいずれか一項記載の円錐形プーリ式巻掛け変速機。
10. 前記環状室（３２）から、前記結合孔（３６）に対して前記シール部（４０）とは反対の前記環状室（３２）の側において、前記可動プーリ（５）を貫通している結合通路（３０）が、液圧で前記可動プーリ（５）を負荷するための圧力室（２６）に連通している、請求項１から９までのいずれか一項記載の円錐形プーリ式巻掛け変速機。
11. 請求項１から１０までのいずれか一項記載の変速機が設けられていることを特徴とする、車両。

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