(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの円錐摩擦車（２，３）と該円錐摩擦車（２，３）間に配置された摩擦リング（８）とを備える円錐リング変速機（１）のための接触装置（１４）であって、機械式接触ユニット（１５）と液圧式接触ユニット（１６）とを備え、上記機械式接触ユニット（１５）が、上記円錐摩擦車（２，３）が上記摩擦リング（８）を挟んで互いに噛み合うように、少なくとも１つの円錐摩擦車（３）に対して接触圧力を印加する接触装置（１４）において、
上記液圧式接触ユニット（１６）が加圧されていない位置にある場合、上記機械式接触ユニット（１５）は、接触圧力を印加せず、
上記液圧式接触ユニット（１６）は、上記機械式接触ユニット（１５）を支持する第１液圧式ピストン（２７）と、第２液圧式ピストン（３３）とを備え、
上記第２液圧式ピストン（３３）は、付加的な接触圧力、または、上記機械式接触ユニット（１５）の接触圧力に対抗する補償力を上記少なくとも１つの円錐摩擦車（３）に印加することを特徴とする接触装置。
【請求項２】
上記第１液圧式ピストン（２７）に作用する油圧は、切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の接触装置。
【請求項３】
上記第１液圧式ピストン（２７）は、加圧時に、スラストワッシャ（４２）に接していることを特徴とする請求項１または２に記載の接触装置。
【請求項４】
上記機械式接触ユニット（１５）は、回転モーメントに応じて軸方向のシフトまたは接触圧力を生成する回転モーメント力サーボ機構（１７）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接触装置。
【請求項５】
上記機械式接触ユニット（１５）は、少なくとも１つのバネ素子を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接触装置。
【請求項６】
上記第２液圧式ピストン（３３）に作用する油圧は、制御可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の接触装置。
【請求項７】
上記第１液圧式ピストン（２７）、および／または、上記第２液圧式ピストン（３３）は、リングピストンとして設計されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の接触装置。
【請求項８】
上記第１液圧式ピストン（２７）および上記第２液圧式ピストン（３３）は、同心円状に互いに配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の接触装置。
【請求項９】
上記第１液圧式ピストン（２７）と上記少なくとも１つの円錐摩擦車（３）との間に、第１転がり軸受け（２９）が配置されていることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の接触装置。
【請求項１０】
上記第２液圧式ピストン（３３）と上記少なくとも１つの円錐摩擦車（３）との間に、第２転がり軸受け（３５）が配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の接触装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの円錐摩擦車とこれら円錐摩擦車の間に配置された摩擦リングとを備える円錐リング変速機用の接触装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に、円錐リング変速機用の接触装置が開示されている。この接触装置は、機械式接触ユニットと、液圧式接触ユニットとを備えている。機械式接触ユニットは、特にバネ素子を有し、円錐摩擦車の１つに接触圧力を印加する。その結果、摩擦リングを挟んで円錐摩擦車を互いに噛み合わせることができる。この噛み合いによって、回転モーメントが、一方の円錐摩擦車から摩擦リングを介して他方の円錐摩擦車へ伝送される。
【０００３】
機械式接触ユニットは、一方側では軸方向の力を受け止める軸受けに支持されており、他方側では円錐摩擦車に支持されている。この場合、機械式接触ユニットは、機械式接触ユニットと連動する円錐摩擦車を摩擦リングを介して他方の円錐摩擦車に押し付ける圧力を印加する。液圧式接触ユニットによって、機械式接触ユニットのリング形の面に、液圧が生成される。機械式接触ユニットを円錐摩擦車へ押し付ける力は、この液圧によって低減される。したがって、液圧式接触ユニットは、機械式接触ユニットにかかる接触圧力を（部分）補償する機能を果たす。液圧式接触ユニットが加圧されないように設定される場合、すなわち、機械式接触ユニットのリング形の面における圧がゼロに設定されている場合、補償は行われない。その結果、機械式接触ユニットは、減衰されずに、双方の円錐摩擦車を互いに噛み合わせる。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３４８７１８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
安全性の理由から、円錐リング変速機における回転モーメントの流れを非常時に切断することが示されていてもよい。これにより、例えば円錐リング変速機が自動車に設けられている場合は、非常時にモーターと経路との間の接続を切断することができる。回転モーメントの流れのこのような中断は、特許文献１の接触装置では、液圧式接触ユニットによって生成される補償力が機械式モータユニットの接触圧力を完全に平均化する、ということによって原理的には可能である。したがって、機械式接触ユニットに影響を及ぼすことなく、液圧式接触ユニットによって回転モーメントの流れが中断される。しかしながら、特許文献１の接触装置は、非常時には液圧式接触ユニットに十分に高い圧をかける必要がある、という欠点を有している。しかし、圧を提供するためのシステムも非常時に損傷された場合、円錐リング変速機における回転モーメントの流れは、必要とされるとおりに中断されなくなる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、円錐リング変速機の回転モーメントの流れを非常時に確実に中断することを保証する接触装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、請求項１に記載の特徴の組み合わせによって達成される。好ましい実施例は、従属請求項から分かる。
【０００７】
請求項１の接触装置は、液圧式接触ユニットが加圧されていない位置にある場合には機械式接触ユニットは接触圧力を印加しない、ということを特徴とする。機械式接触ユニットの接触圧力がゼロに設定されることにより、双方の円錐摩擦車は互いに噛み合わなくなる。その結果、双方の円錐摩擦車の間に配置されている摩擦リングに、回転モーメントを伝送できなくなる。したがって、非常時に、液圧式接触ユニットに対して適切な高圧をかける必要がなくなる。それゆえ、たとえ液圧式接触ユニットに圧を提供するためのシステムが欠損していても、円錐リング変速機の回転モーメントの流れを中断することができる。
【０００８】
液圧式接触ユニットを加圧されていない位置にすることで機械式接触ユニットを「オフ」にする方法は、さらに、以下の利点を有している。すなわち、他の変速比を調整するために摩擦リングを軸方向にシフトする、ということが自動車の静止状態において可能である。なぜなら、摩擦リングは、円錐摩擦車間に噛み合わさっていないからである。自動車の発進時に、摩擦リングは、リングに良好に給油されるようにまず負荷無しで回転してもよい。円錐リング変速機は、自動車においてクラッチと接続されていてもよい。クラッチは、提供される圧、または、提供される力の加わらない通常状態において閉鎖されている（ノーマルクローズ型クラッチ）。
【０００９】
液圧式接触ユニットは、機械式接触ユニットを支持する第１液圧式ピストンを備えている。この液圧式ピストンが加圧されないように設定される場合、液圧式ピストンは力を受けられない、すなわち、支持部がなくなることにより機械式接触ユニットは少なくとも１つの円錐摩擦車に接触圧力をかけることができなくなる。
【００１０】
液圧式接触装置は、第２液圧式ピストンを備えている。この第２液圧式ピストンは、付加的な接触圧力、または、機械式接触ユニットの接触圧力に対して対抗する補償力を、少なくとも１つの円錐摩擦車に印加する。この場合、第２液圧式ピストンに作用する油圧は制御可能であることが好ましい。油圧の制御可能性により、第２液圧式ピストンにおける結果として生じる接触圧力、すなわち、機械式モータユニットの接触圧力と、液圧式モータユニットの接触圧力または補償力との合計は、第２液圧式ピストンによって制御される。したがって、結果として生じる接触圧力と回転モーメントとの関係を示す得られた特性曲線は、広範囲で影響を受ける。この場合、第２液圧式ピストンを有する液圧式接触装置は、液圧式接触ユニットが加圧されていない位置にある場合には接触圧力が第２液圧式ピストンを介して少なくとも１つの円錐摩擦車に印加されなくなるように形成されていてもよい。
【００１１】
第１液圧式ピストンに作用する油圧は切り替え可能であってもよい。したがって、液圧式ピストンに、一方では最大の油圧をかけることができ、他方では加圧されないように設定することができる。液圧式ピストンの有効面を考慮した最大の油圧は、便宜的には、機械式接触ユニットが生成する最大の接触圧力よりも大きい。したがって、このような場合は、液圧式ピストンは機械式接触ユニットのための安定した支持部である。
【００１２】
第１液圧式ピストンは、加圧時に、スラストワッシャに接していてもよい。スラストワッシャにより、液圧式ピストンの正確な位置が定義される。この場合、液圧式ピストンに作用する油圧が、液圧式ピストンをスラストワッシャに押し付けている。したがって、機械式接触ユニットのための支持部の位置は正確に決定されている。
【００１３】
好ましい一実施例では、機械式接触ユニットは、回転モーメント力サーボ機構を備えている。この回転モーメント力サーボ機構は、回転モーメントに応じて、軸方向のシフトを引き起こす、または、軸方向の力を生成する。例えば、回転モーメント力サーボ機構が高い回転モーメントを伝える場合、軸方向のシフトまたは軸方向の力が生じ、このシフトまたは力によって、機械式モータユニットの接触圧力が上昇され、その結果、円錐リング変速機によって伝送可能な回転モーメントが大きくなる。
【００１４】
特に反応時間を短くするため、回転モーメント力サーボ機構は純粋に機械的に形成されていてもよい。この場合、回転モーメント力サーボ機構は、第１傾斜曲面部と、第２傾斜曲面部と、少なくとも１つの転動体とを備えている。転動体は、双方の傾斜曲面部間に配置されており、傾斜曲面部間で回転モーメントを伝送する。双方の傾斜曲面部は、互いに少なくともある程度の回転角の範囲内で捻転可能である。この場合、双方の傾斜曲面部間の回転モーメントの変化によって、これらの傾斜曲面部における転動体の位置が変化する。この場合、この位置変化は、傾斜曲面部を互いに軸方向にシフトさせる。
【００１５】
機械式接触ユニットは、機械式接触ユニットの接触圧力に寄与する少なくとも１つのバネ素子を備えていてもよい。バネ素子は、回転モーメント力サーボ機構に対して並列または直列に接続されていてもよい。複数のバネ素子が設けられていてもよく、これら複数のバネ素子は、異なって配置されていてもよい。バネ素子の独自の接続および寸法決定の方法に応じて、回転モーメント力サーボ機構により円錐リング変速機における回転モーメントに依存した機械式接触ユニットの特性曲線が生成される。例えば、並列接続されたバネ素子により、回転モーメント力サーボ機構の特性曲線は、基線の形で、ゼロ点から特定量だけシフトされる。したがって、回転モーメントが印加されない場合、機械式接触ユニットは接触圧力も生成するであろう。
【００１６】
第１液圧式ピストン、および／または、第２液圧式ピストンは、リングピストンとして形成されていてもよい。第１液圧式ピストンおよび第２液圧式ピストンは、この場合、同心円状に互いに配置されていてもよい。
【００１７】
第１液圧式ピストンと少なくとも１つの円錐摩擦車との間に、第１転がり軸受けが配置されていてもよい。第１液圧式ピストンは、機械式接触ユニットの好ましい実施例でのように、つまり、回転軸の周囲を回転する必要なく、この第１転がり軸受けを介して機械式接触ユニットに対して圧をかけることができる。このことは、対応する液圧式シリンダにおける第１液圧式ピストンの密閉を簡単化する。同様に、第２液圧式ピストンおよび少なくとも１つの円錐摩擦車も、回転方向において第２転がり軸受けによって分離されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図に示す実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１９】
図１に、円錐リング変速機を示す。円錐リング変速機全体を１で示す。円錐リング変速機１は、第１円錐摩擦車２と第２円錐摩擦車３とを備えている。円錐摩擦車２，３は、対向して配置されており、これらの回転軸は平行に延びており、互いに間隔が開いている。円錐摩擦車２，３の回転軸を、破線４，５によって示す。各円錐摩擦車２，３は、開口角αを有している。
【００２０】
円錐リング変速機１の他に、図１に、自動車のクラッチ６を示す。自動車の全体はここには図示されていない。第１円錐摩擦車２とクラッチ６との間に、ギアボックス７が接続されている。プラネットギアの形態のギアボックス７を介して、自動車の２つの走行方向（前後）が切り替えられる。クラッチ６は、閉じた状態において、アクチュエータまたはモータ（図示せず）の回転モーメントを、ギアボックス７を介して、第１円錐摩擦車２へ伝送する。この回転モーメントを、第１円錐摩擦車２から第２円錐摩擦車３へ伝送するために、摩擦リング８が備えられている。この摩擦リング８は、双方の円錐摩擦車２，３に噛み合い、第１円錐摩擦車２を取り囲んでいる。摩擦リング８は、調整メカニズム（ここには図示せず）を介して、円錐摩擦車２，３の回転軸４，５に対して平行に、軸方向にシフトされる。摩擦リング８を軸方向にシフトすることにより、円錐リング変速機１の変速比が調整される。摩擦リング８の軸方向の位置を無段階で調節できるので、円錐リング変速機１は、無段階で変更可能な変速比を有している。
【００２１】
第２円錐摩擦車３へ伝送される回転モーメントは、歯車９と歯車９に噛み合う環状歯車１０とからなる歯車対を介して、動力取出ユニット１１へ導かれる。動力取出ユニット１１は、ディファレンシャル１２と２つの軸１３ａ，１３ｂとを備えている。
【００２２】
第２円錐摩擦車３は、軸方向に（すなわち、第２円錐摩擦車３の回転軸５の方向に）シフト可能なように設けられている。全体を１４で示す接触装置によって、第２円錐摩擦車３は、摩擦リング８を挟んで第１円錐摩擦車２に押し付けられる。このことにより、摩擦リング８は、円錐摩擦車２，３間に噛み合い、同様に、圧力がかかる。この圧力によって、第１円錐摩擦車２から第２円錐摩擦車３へ回転モーメントを伝送できる。
【００２３】
接触装置１４について、図２を参照してさらに説明する。
【００２４】
図２に、接触装置１４を、第２円錐摩擦車３と共に拡大した尺度で示す。接触装置１４は、機械式接触ユニット１５と、液圧式接触ユニット１６とを備えている。機械式接触ユニット１５は、主に回転モーメント力サーボ機構１７からなる。回転モーメント力サーボ機構１７は、第２円錐摩擦車３のシリンダ形の空洞１８に配置されている。空洞１８は、端面１９と側内面２０とによって制限されている。
【００２５】
回転モーメント力サーボ機構１７は、回転しないように歯車９に接続されたシリンダ形の接触体２１を備えている。接触体２１は、第２円錐摩擦車３に対向する端部２２に、接触体２１の周囲に分散された球２４の形の転動体のための複数の滑り溝２３を備えている。さらに、球２４は、更なる滑り溝２５によって支持されている。滑り溝２５は、側内面２０が第２円錐摩擦車３の端面１９に対して遷移するあたりに設けられている。
【００２６】
回転モーメントは、球２４を介して、第２円錐摩擦車３から接触体２１へ伝送される。この場合、接触体２１と第２円錐摩擦車３とは、特定の回転角の範囲内で互いに捻転可能である。滑り溝２３，２５と、これらに保持されている転動体２４とは、以下のように連動する。すなわち、球２４から接触体２１へ伝送される回転モーメントに応じて、接触体２１と円錐摩擦車３とが、軸方向に離ればなれに押される。伝送される回転モーメントが高いほど、接触体２１と円錐摩擦車３とは離ればなれに押される。
【００２７】
接触体２１は、円錐摩擦車３とは反対側の端部２６において、第１液圧式ピストン２７に支持されている。第１液圧式ピストン２７は、リングピストンとして形成されており、液圧シリンダ２８の内部において、軸方向（すなわち、回転軸５の方向）にシフトされる。第１液圧式ピストン２７と接触体２１との間に、第１転がり軸受け２９が配置されている。第１転がり軸受け２９は、第１シリンダピストンの軸方向の圧を接触体２１へ転送するが、第１液圧式ピストン２７が安定している（すなわち、回転軸５の周囲を回転しない）場合には、回転軸５の周囲の接触体２１の回転を可能にする。
【００２８】
第１液圧式ピストン２７は、液圧導管３０を介して、加圧される。この場合、液圧導管３０は、液圧式ピストン２７と液圧式シリンダ２８とによって制限されているポンピングチャンバ３１を、後で詳細に説明するバルブユニット３２に接続している。
【００２９】
第１液圧式ピストン２７に対して、第２液圧式ピストン３３が同軸状に配置されている。リング形の第２液圧式ピストン３３は、放射状の方向において第１液圧式ピストン２７を取り囲んでいる。第２液圧式ピストン３３は、リング形の液圧式シリンダ３４中をシフトできるように設けられている。第１液圧式ピストン２７とは対照的に、第２液圧式ピストン３３は、接触体２１に対してではなく、中間接続された第２転がり軸受け３５を介して、第２円錐摩擦車３の円錐底面３６に対して押し付けられる。この場合、第２液圧式ピストン３３を第２円錐摩擦車３の円錐底面３６に押し付ける力は、第２液圧式ピストン３３と第２液圧式シリンダ３４とによって制限されるポンピングチャンバ３７に占める圧に応じている。ポンピングチャンバ３７は、液圧導管３８を介してバルブユニット３２と接続されている。
【００３０】
バルブユニット３２は、切り替えバルブ３９と、制御バルブ４０とを備えている。切り替えバルブ３９のバネ負荷のかかった静止位置において、ポンピングチャンバ３１，３７は、液圧導管３０，３８を介して加圧されないよう設定される。これに対し、流れの励起される位置では、切り替えバルブ３９の上流におけるシステム圧４１が、液圧導管３０を介してポンピングチャンバ３１にかけられる。このシステム圧４１により、第１液圧式ピストン２７が、スラストワッシャ４２の方へ進む。この場合、第１液圧式ピストン２７の有効ピストン面は、たとえ接触体２１が最大の力でピストン２７に押し付けられるとしても、第１液圧式ピストン２７が装置４２に接しているように寸法決定されている。言い換えれば、第１液圧式ピストン２７は、システム圧４１が印加される場合は、接触体２１のための安定した、固定された支持部となっている。
【００３１】
第２液圧式ピストン３３を第２円錐摩擦車３の底面３６に押し付ける力は、制御バルブ４０を介して制御される。したがって、円錐摩擦車３には、一方では第２液圧式ピストン３３によって生成される力が作用し、他方では回転モーメント力サーボ機構１７によって生成される力が作用する。切り替えバルブ３９を流れの励起される位置から静止位置へと切り替えることにより、必要に応じて、または、非常時に、円錐摩擦車３に作用する力をゼロに低減することができる。このことにより、ポンピングチャンバ３１，３７は加圧されないように設定される。その結果、第２円錐摩擦車３にかかる第２液圧式ピストン３３の力は、ゼロに設定される。回転モーメント力サーボ機構１７も、接触体２１を介して支持できなくなり、その結果、機械式接触ユニット１５を介した接触圧力もゼロに設定される。液圧式接触ユニットが加圧されていない位置にある場合に接触体２１を定義された開始位置に戻す複数のバネ４３が設けられている。しかしながら、バネ４３の力の作用は、回転モーメント力サーボ機構１７が円錐摩擦車２，３を噛み合せるために生成することのできる力に比べて、著しく低い。
【００３２】
本発明の接触装置によって、摩擦リング８を挟んで互いに噛み合わさった円錐摩擦車２，３を、液圧式接触ユニット１６を介した切り替えにより解除することができ、それによって、円錐リング変速機１の回転モーメントの流れが中断される。このようにすれば、たとえエラーによって制御バルブ３９が作動できなくなった場合でも、回転モーメントの流れは中断される。
【００３３】
本発明の接触装置１４は、摩擦接触により回転モーメントを伝送するために、回転モーメントを伝送する変速部を噛み合せる必要のある他の変速機のためにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】接触装置を有する円錐リング変速機の概略図である。
【図２】図１の接触装置を拡大した尺度で示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    円錐リング変速機
２    第１円錐摩擦車
３    第２円錐摩擦車
４    回転軸
５    回転軸
６    クラッチ
７    ギアボックス
８    摩擦リング
９    歯車
１０  リング歯車
１１  動力取出ユニット
１２  ディファレンシャル
１３  軸
１４  接触装置
１５  機械式接触ユニット
１６  液圧式接触ユニット
１７  回転モーメント力サーボ機構
１８  空洞
１９  端面
２０  側内面
２１  接触体
２２  端部
２３  滑り溝
２４  転動体／球
２５  滑り溝
２６  端部
２７  第１液圧式ピストン
２８  第１液圧式シリンダ
２８  第１転がり軸受け
３０  液圧導管
３１  ポンピングチャンバ
３２  バルブユニット
３３  第２液圧式ピストン
３４  第２液圧式シリンダ
３５  第２転がり軸受け
３６  円錐底面
３７  ポンピングチャンバ
３８  液圧導管
３９  切り替えバルブ
４０  制御バルブ
４１  システム圧
４２  スラストワッシャ
４３  バネ
【図１】
0005392996.tif 000002
【図２】
0005392996.tif 000003