JP6654135B2 - バリエータ - Google Patents
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Description
トロイダルバリエータとして知られている様々なバリエータは、2つの主要カテゴリ、すなわち、バリエータの入力作動面と出力作動面との間に存在するトロイダル(又はハーフトロイダル)キャビティによってそのように称される、「ハーフトロイダル」バリエータと、「フルトロイダル」バリエータに分類される。フルトロイダルバリエータでは、各回転可能要素がバリエータ内のそれぞれのレースを駆動し、レースが共通の軸(「バリエータ軸」)を中心として回転する。各レースは、バリエータ軸に平行な方向に互いに対向するように配置される作動面を有する。弓形断面の環状凹部が、各作動面内にバリエータ軸と同軸に形成される。凹部は、それらが共通の仮想円上に存在するように配置され、その平面はバリエータ軸と交差し、その中心は、レースに平行な、レース間の等間隔に離間された平面(「中心平面」)内にある。仮想円をバリエータ軸の周りに広げることによって、作動面がトーラスの境界の反対領域を占める、仮想的なトーラスが説明される。したがって、レースの作動面間のスペースは、「トロイダルキャビティ」と呼ばれる。バリエータ軸に関する仮想円の中心の半径は、「トロイダル半径」と称され、仮想円の半径は、「トロイドの小半径」と称される。
バリエータを制御するのに用いられる主要な2つのストラテジ、すなわち、トルク制御及び比制御が存在する。
・各キャリッジは、中心平面に対して小さい角度だけ傾斜される反力軸を中心として回転する自由を有する。
・各キャリッジは、アクチュエータによってかかる力に抗して反力軸に沿って軸方向に動くことができる。
これらの要件のうちの第1の要件は、トルク制御下にある間、チルト角がアクチュエータによって直接制御されないことを意味することに留意されたい。
原動機から装置に駆動力を伝達するのにトランスミッションシステム内でバリエータが用いられる多くの場合に、装置が実際に駆動される必要がない動作条件が存在する。例えば、装置がスーパーチャージャであり、かつ、原動機が内燃機関(ICE)であれば、エンジン動作条件がスーパーチャージャのブーストを必要としない場合に、駆動される必要はない。こうした条件下で、バリエータ及び装置を駆動するのに必要とされるエネルギーは、有用な結果を達成せず、従って損失を表し、これはシステムの総電力消費を増加させることがある。車両を駆動するのに用いられるICEでは、これは、それ自体が燃料消費の増加として現れる。
駆動構成において、駆動力がレース間で転動要素を通して伝達されるように、レース間に転動要素をクランプするべく荷重がかけられ、
ニュートラル構成において、転動要素及びレースが、レースが互いに独立して動くことができるように構成される、
バリエータを提供する。
軸方向端部荷重〜トルク/(tan(ランプ角)*半径)
Claims (59)
- バリエータ軸を中心として回転するように配置される第1のレース及び第2のレースと、前記第1及び第2のレース間のキャビティ内に配置される少なくとも1つの転動要素とを備えるバリエータであって、
a.駆動構成において、駆動力が前記第1及び第2のレースと前記少なくとも1つの転動要素との間で伝達され、
b.ニュートラル構成において、前記少なくとも1つの転動要素を前記第1及び第2のレースのうちの少なくとも1つと接触しなくなる位置に動かすことによって、前記第1及び第2のレースが互いに独立して動くことができるように、前記少なくとも1つの転動要素及び/又は前記第1及び第2のレースが構成され、
前記第1及び第2のレースのうちの1つのレースが、前記少なくとも1つの転動要素のチルトに応答して、前記第1及び第2のレースのうちの一方又は両方のレース上に軸方向の力を及ぼすように形状設定された部分を含む、
バリエータ。 - 前記駆動構成において、駆動力がトラクション流体を媒介して前記第1および第2のレース間で前記少なくとも1つの転動要素を通して伝達される、請求項1に記載のバリエータ。
- 端部荷重を減少させて、前記第1および第2のレースと前記少なくとも1つの転動要素との間の接触トラクション力をゼロに向けて減少させることによって前記バリエータを前記ニュートラル構成に入れるように動作可能な端部荷重適用手段を含む、請求項1又は請求項2に記載のバリエータ。
- 端部荷重のその後の再適用が、前記バリエータが前記駆動構成に戻るように前記接触トラクション力を発生させる、請求項3に記載のバリエータ。
- 端部荷重が油圧作動によって制御され、前記端部荷重適用手段にかかる油圧が、前記バリエータを通して伝達されるべきトルクに従って変えられ、又は前記バリエータを前記ニュートラル構成に入れるように減少させられる、請求項3に記載のバリエータ。
- 前記端部荷重適用手段が機械的システムを含む、請求項3に記載のバリエータ。
- 前記端部荷重適用手段が弾性的に変形可能な手段を含む、請求項6に記載のバリエータ。
- 前記弾性的に変形可能な手段が円盤ばねである、請求項7に記載のバリエータ。
- 前記端部荷重適用手段が、前記バリエータによって伝達されるトルクに関係づけられる端部荷重を前記少なくとも1つの転動要素にかけるように構成される一方のレース又は両方のレースへのリンクを含む、請求項6〜請求項8のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記リンクがカムを含む、請求項9に記載のバリエータ。
- 前記リンクが、前記カムの周方向ランプ上に存在する低摩擦転動要素を含む、請求項10に記載のバリエータ。
- フルトロイダルバリエータである、請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記第1のレース及び第2のレースのうちの少なくとも1つが、前記少なくとも1つの転動要素が前記第1及び第2のレースのうちの一方又は両方のレースとの接触を生じない接続解除領域を含むように、形状設定及び寸法設定される、請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記接続解除領域が、前記バリエータが低比で動作しているときに前記少なくとも1つの転動要素と前記第1及び第2のレースのうちの一方又は両方のレースとの間に接触が生じる領域に隣接する、請求項13に記載のバリエータ。
- 前記接続解除領域に隣接するキャビティの領域に比べて前記接続解除領域においてより大きい小半径を備えるように形成されるトロイダルキャビティを有する、請求項13又は請求項14に記載のバリエータ。
- 前記ニュートラル構成において、前記少なくとも1つの転動要素のレース接触面が前記第1及び第2のレースのうちの1つのレースの辺縁に隣接する、請求項1〜請求項15のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記第1及び第2のレース間の距離が可変である、請求項1〜請求項16のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記第1及び第2のレースが互いに向けて動くことができる範囲を制限するように動作するストップ手段を含み、前記ストップ手段が前記少なくとも1つの転動要素の代わりに端部荷重を支えるのに効果的である、請求項17に記載のバリエータ。
- 前記バリエータを前記ニュートラル構成から前記駆動構成に変化させるように動作可能な再係合手段を含む、請求項1〜請求項18のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記再係合手段が、前記少なくとも1つの転動要素のチルト角を変化させるべく前記少なくとも1つの転動要素を直接動かすことによって動作する、請求項19に記載のバリエータ。
- 前記再係合手段が、前記バリエータの少なくとも1つのレースが回転している間に動作する、請求項19又は請求項20に記載のバリエータ。
- 前記再係合手段が、前記バリエータのいずれのレースも回転していない間又は駆動されていない間に動作しない、請求項19又は請求項20に記載のバリエータ。
- 前記形状設定部分が、前記少なくとも1つの転動要素が前記第1及び第2のレース上に及ぼすことができる前記力又はバリエータ比を増加させる、請求項1〜請求項22のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記形状設定部分が、前記第1及び第2のレースのうちの1つのレースの作動面に形成されたランプを含む、請求項23に記載のバリエータ。
- 前記ニュートラル構成にある間、前記少なくとも1つの転動要素と1つだけのレースとの間の接続が維持される、請求項1〜請求項24のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記1つだけのレースとの接続が半径方向内側の位置にあり、前記少なくとも1つの転動要素が半径方向外側の位置で接続解除される、請求項25に記載のバリエータ。
- 前記半径方向内側の位置が前記バリエータの入力レース上にある、請求項26に記載のバリエータ。
- 前記端部荷重適用手段が、前記バリエータが前記ニュートラル構成にある間又は前記ニュートラル構成から前記駆動構成への遷移中に、前記少なくとも1つの転動要素のチルト角の関数として前記バリエータに端部荷重をかけるように動作可能である、請求項3に記載のバリエータ。
- 比制御型である、請求項1〜請求項28のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記少なくとも1つの転動要素がキャリッジ組立体上に設置され、前記キャリッジ組立体が前記バリエータ軸に沿って平行移動することができ、前記ニュートラル構成において、前記キャリッジ組立体の前記平行移動の変化が、前記キャリッジ組立体の一部又は前記キャリッジ組立体に取り付けられた一部と前記バリエータのケーシングに対して固定された形状設定部分との接触を生じさせることができ、こうした接触が、前記キャリッジ組立体を前記少なくとも1つの転動要素のチルト角が変化するように付勢し、これにより、前記キャリッジ組立体に関連する前記少なくとも1つの転動要素が前記第1及び第2のレースと作動的に駆動接触する、請求項1〜請求項29のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記形状設定部分がガイド又はカムである、請求項30に記載のバリエータ。
- 前記ガイド又はカムが、前記バリエータ軸に関して前記キャリッジ組立体から半径方向に離間されている、請求項31に記載のバリエータ。
- 前記第1及び第2のレースが、前記バリエータ軸を中心として回転するように同軸方向に設置される、それぞれ作動面を有する入力レース及び出力レース、並びに前記作動面間に画定されるトロイダルキャビティを備え、
少なくとも1つの転動要素が、それぞれの接触領域で前記作動面間にそれらと駆動係合する状態で配置され、前記少なくとも1つの転動要素が、作動面との第1の転がり接触部、第2の転がり接触部を有し、転動軸を中心として回転するようにキャリッジ組立体上に設置され、前記少なくとも1つの接触部が、前記バリエータの比に従って可変である前記バリエータ軸に関して半径方向にあり、
前記少なくとも1つの転動要素が、前記少なくとも1つの転動要素のピッチ角を変化させるピボット運動をするように設置され、前記ピッチ角は、前記それぞれの接触領域を通るピッチ軸を中心とし、
前記バリエータが、前記ピボット運動をするように前記少なくとも1つの転動要素を作動して、前記ピッチ角を変化させ、前記キャリッジ組立体を前記少なくとも1つの転動要素のチルト軸を中心としてピボットするように付勢し、これにより、バリエータ比の変化を提供するように動作可能な制御部材をさらに備える、請求項1〜請求項29のいずれか一項に記載のバリエータ。 - 各キャリッジ組立体が、1つだけの転動要素と、それぞれの作動面との第1の転動要素接触部及び第2の転動要素接触部を備える、請求項33に記載のバリエータ。
- 各キャリッジ組立体が、一対の転動要素を備え、各対が、前記第1及び第2のレース間にそれらと駆動係合する状態で配置される、請求項33に記載のバリエータ。
- 前記転動要素が、比の範囲内の1つのバリエータ比のときに転動要素と作動面との間の各接触部での接触スピンが最小にされ、ゼロに近づくように相互に傾斜される、請求項35に記載のバリエータ。
- 前記ニュートラル構成において、転動要素の前記ピッチ軸の変化が、前記キャリッジ組立体の接触部又は前記キャリッジ組立体に取り付けられた接触部と前記バリエータのケーシングに対して固定された形状設定部分との接触を生じさせることができ、こうした接触が、前記キャリッジ組立体をそのチルト軸を中心としてピボットするように付勢し、これにより、前記キャリッジ組立体に関連する転動要素が前記第1及び第2のレースと作動的に駆動接触する、請求項33〜請求項36のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記接触部が、キャスタ又は操舵軸の一方の側部に配置される、請求項37に記載のバリエータ。
- 前記接触部が、前記バリエータ軸に関して前記キャリッジ組立体から半径方向に離間されている、請求項37又は請求項38に記載のバリエータ。
- 前記固定された形状設定部分がピンである、請求項37〜請求項39のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記固定された形状設定部分が、前記バリエータ軸に関して前記キャリッジ組立体の半径方向に離間されている、請求項37〜請求項40のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 前記バリエータが、4よりも大きい、5よりも大きい、6よりも大きい、又は7よりも大きい範囲の比を有する、請求項1〜請求項41のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 2つのレース間にそれぞれ画定される複数のキャビティを有し、前記各キャビティ内に複数の転動要素が存在する、請求項1〜請求項42のいずれか一項に記載のバリエータ。
- 原動機と、前記原動機の出力に接続される1つのレースを有する請求項1〜請求項43のいずれか一項に記載のバリエータと、前記バリエータの他のレースに接続される被駆動装置とを含む、駆動システム。
- 前記被駆動装置が、前記バリエータが前記駆動構成から前記ニュートラル構成に入る直前に最小比で前記バリエータによって駆動される、請求項44に記載の駆動システム。
- 前記被駆動装置が、前記バリエータが前記駆動構成から前記ニュートラル構成に入る直前に最大比で前記バリエータによって駆動される、請求項44に記載の駆動システム。
- 前記被駆動装置の駆動が必要でないときに前記バリエータを前記ニュートラル状態に入れるように動作可能である、請求項44〜請求項46のいずれか一項に記載の駆動システム。
- 前記被駆動装置が、前記被駆動装置が駆動される速度に依存する荷重を出力する、請求項47に記載の駆動システム。
- 前記原動機が内燃機関であり、前記被駆動装置が補機である、請求項44〜請求項48のいずれか一項に記載の駆動システム。
- 前記被駆動装置が、空気を前記内燃機関の入口に送達するように構成されるスーパーチャージャを含む、請求項49に記載の駆動システム。
- 前記スーパーチャージャが、遠心圧縮機及び容積式圧縮機のうちの1つを含む、請求項50に記載の駆動システム。
- 前記被駆動装置がはずみ車を含む、請求項44〜請求項50のいずれか一項に記載の駆動システム。
- 車両の減速中に動いている車両からはずみ車に運動エネルギーを伝達し、車両の加速中に前記はずみ車から前記車両に運動エネルギーを伝達するように動作可能である、請求項52に記載の駆動システム。
- 前記原動機の速度が閾値を超過するときに前記バリエータが前記駆動構成にあるように動作するように構成される、請求項44〜請求項53のいずれか一項に記載の駆動システム。
- 前記被駆動装置への駆動入力速度を増加させるように動作する速度増加ステージをさらに含む、請求項44〜請求項54のいずれか一項に記載の駆動システム。
- 前記速度増加ステージがエピサイクリックを含む、請求項55に記載の駆動システム。
- バリエータ軸を中心として回転するように配置される第1のレース及び第2のレースと、前記第1及び第2のレース間のキャビティ内に配置される少なくとも1つの転動要素とを備えるバリエータを作動させる方法であって、前記第1及び第2のレースのうちの1つのレースが、前記少なくとも1つの転動要素のチルトに応答して、前記第1及び第2のレースのうちの一方又は両方のレース上に軸方向の力を及ぼすように形状設定された部分を含み、駆動構成において、駆動力が前記第1及び第2のレースと前記少なくとも1つの転動要素との間で伝達され、ニュートラル構成において、前記少なくとも1つの転動要素と前記第1及び第2のレースが、前記第1及び第2のレースが互いに独立して動くことができるように構成され、前記ニュートラル構成が、前記少なくとも1つの転動要素を前記第1及び第2のレースのうちの少なくとも1つと接触しなくなる位置に動かすことによって得られる、方法。
- バリエータ軸を中心として回転するように配置される第1のレース及び第2のレースと、前記第1及び第2のレース間のキャビティ内に配置される少なくとも1つの転動要素とを備えるバリエータを作動させる方法であって、前記第1及び第2のレースのうちの1つのレースが、前記少なくとも1つの転動要素のチルトに応答して、前記第1及び第2のレースのうちの一方又は両方のレース上に軸方向の力を及ぼすように形状設定された部分を含み、駆動構成において、駆動力が前記第1及び第2のレースと前記少なくとも1つの転動要素との間で伝達され、ニュートラル構成において、前記少なくとも1つの転動要素と前記第1及び第2のレースが、前記第1及び第2のレースが互いに独立して動くことができるように構成され、前記駆動構成が、前記少なくとも1つの転動要素を前記第1及び第2の両方の前記レースとの接触を生じる位置に動かすことによって得られる、方法。
- 前記少なくとも1つの転動要素を前記第1及び第2の両方の前記レースとの接触を生じる位置に動かすことが、前記少なくとも1つの転動要素をピッチ軸を中心として動かすことによって達成され、ローラキャリヤに取り付けられた接触点がバリエータケーシングに対して固定された形状設定部分との接触を生じる、請求項58に記載のバリエータを作動させる方法。
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