(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１２８）と、第１の太陽とその上に配置された第２の太陽（１０４，１０６）とを有する太陽軸（１０２）と、遊星キャリヤ（１１２）と、ハウジング（１２８）と回転不能に結合された、摩擦リングとして形成された第１のリングギヤ部材（１２４）とを有し、
両太陽は、それぞれ摩擦ローラとして形成され、軸方向に互いに対して可動であり、太陽の少なくとも一方（１０４）が、太陽軸（１０２）と回転不能に結合され、
遊星キャリヤには、それぞれ一対の小さい直径の接触面と一対の大きい直径の接触面とを備える、摩擦ローラとして形成された複数の段付けした遊星（１０８）が、回転可能に支承され、
遊星（１０８）が、それぞれ、一方の対の接触面でもって太陽（１０４，１０６）に沿って転動し、他方の対の接触面の少なくとも一方の接触面でもって第１のリングギヤ部材（１２４）に沿って転動し、
太陽（１０４，１０６）とこれに対応する遊星（１０８）の接触面との間の接触圧が、トルクに依存した第１の軸方向移動装置による太陽の少なくとも一方（１０６）のトルクに依存した軸方向移動によって制御可能である、
摩擦ローラ式遊星伝動装置において、
摩擦リングとして形成された第２のリングギヤ部材（１２６）が設けられ、このリングギヤ部材が、第１のリングギヤ部材（１２４）に対して相対的に軸方向に可動に配置され、これにより、遊星（１０８）が、これに対応する対の接触面でもって両リングギヤ部材（１２４，１２６）に沿って転動し、
リングギヤ部材（１２４，１２６）とこれに対応する遊星（１０８）の接触面の間の接触圧が、トルクに依存した第２の軸方向移動装置によるリングギヤ部材の少なくとも一方（１２６）のトルクに依存した軸方向移動によって制御可能であること、を特徴とする摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項２】
リングギヤ部材（１２４，１２６）に対応する、対称に形成された遊星（１０８）の接触面が、太陽（１０４，１０６）に対応する遊星（１０８）の接触面よりも小さい直径を備えること、及び、太陽（１０４，１０６）に対応する接触面が、軸方向に、リングギヤ部材（１２４，１２６）に対応する接触面の間に配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項３】
第１のリングギヤ部材（１２４）が不動に、第２のリングギヤ部材（１２６）が回転不能に、ハウジング（１２８）と結合されていること、を特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項４】
太陽（１０４，１０６）に対応する軸方向移動装置が、第２の太陽（１０６）の第１の太陽（１０４）とは反対側で軸方向に太陽軸（１０２）に支持された、太陽軸（１０２）に対して回転不能のランプキャリヤ（１３０，１３２）を備え、このランプキャリヤ（１３０，１３２）と第２の太陽（１０６）の間に、これら両方と接触する１セットのスペーサ（１３６）を備え、これらスペーサ（１３６）が、ランプキャリヤ（１３０，１３２）及び／又は第２の太陽（１０６）のランプガイド内に案内されていること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項５】
ランプキャリヤが、太陽軸（１０２）と軸方向に不動に結合された支持リング（１３０）を備え、この支持リングの太陽側に、この支持リングに支持された、太陽軸（１０２）と回転不能に結合されたランプキャリヤスリーブ（１３２）を備えること、を特徴とする請求項４に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項６】
リングギヤ部材（１２４，１２６）に対応する軸方向移動装置が、第２のリングギヤ部材（１２６）の第１のリングギヤ部材（１２４）とは反対側でハウジングと不動に結合されたランプキャリヤ（１３８）を備え、このランプキャリヤ（１３８）と第２のリングギヤ部材（１２６）の間に、これら両方に接触する１セットのスペーサ（１４０）を備え、これらスペーサが、ランプキャリヤ（１３８）及び／又は第２のリングギヤ部材（１２６）のランプガイド内に案内されていること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項７】
少なくとも一方の軸方向移動装置のランプガイドが、波状の端面カムとして形成されていること、を特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項８】
少なくとも一方の軸方向移動装置のスペーサ（１３６，１４０）が、半径方向に整向されたシリンダ体として形成されていること、を特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項９】
ランプガイドが、スペーサ（１３６，１４０）の方向に軸方向にバネの予荷重を受けていること、を特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項１０】
太陽軸（１０２）が、軸方向に可動に支承されていること、を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項１１】
遊星（１０８）を軸方向に可動に遊星キャリヤ（１１２）に支承する軸受ボルト（１１０）が、半径方向に不動に遊星キャリヤ（１１２）と結合されていること、を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置。
【請求項１２】
それぞれ遊星段として形成されかつ互いに同軸に配置された入力段（３２）と、負荷段（３４）と、ディファレンシャル段（３６）とを有する変速及び差動伝動装置において、
入力段（３２）が、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置（１００）として形成されていること、を特徴とする変速及び差動伝動装置。
【請求項１３】
負荷段（３４）の出力軸及びディファレンシャル段（３６）の入力軸として、それぞれその遊星キャリヤ軸が使用され、負荷段（３４）の遊星（３４３）及びディファレンシャル段（３６）の遊星（３６３）が、共に、これら両伝動装置段（３４，３６）に共通の一貫した軸受ボルトに支承されていること、を特徴とする請求項１２に記載の変速及び差動伝動装置。
【請求項１４】
遊星セットとして形成された入力段（３２）と、遊星セットとして形成された負荷段（３４）と、１つのディファレンシャル入力軸と２つのディファレンシャル出力軸とを有する、２重遊星セットとして形成されたディファレンシャル段（３６）とを有し、
入力段の入力段入力軸として作用する太陽軸（３２１）が、伝動装置入力軸として電気機械（２０）の駆動出力軸（２１）と同軸に結合可能であり、入力段の遊星キャリヤ軸が、入力段出力軸として作用し、
負荷段の太陽軸（３４１）が、負荷段入力軸として入力段出力軸と同軸に結合され、負荷段のリングギヤ部材（３４４）が、ハウジングに不動に固定され、負荷段の遊星キャリヤ軸が、負荷段出力軸として作用し、
両ディファレンシャル出力軸が、伝動装置出力軸として自動車の駆動ホイールと結合可能である、
ハウジング（３８）と、１つの伝動装置入力軸と、この伝動装置入力軸に対して同軸に配置された２つの伝動装置出力軸とを有する電気的に駆動される自動車のための変速及び差動伝動装置において、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の摩擦ローラ式遊星伝動装置として形成された入力段の遊星（３２３）が、段付き遊星として形成され、太陽が、大きい直径の第１の遊星段に沿って転動し、ハウジングに不動に固定されたリングギヤ部材（３２４）が、小さい直径の第２の遊星段に沿って転動し、ディファレンシャル段（３６）の遊星キャリヤ軸が、ディファレンシャル段入力軸として作用し、ディファレンシャル段（３６）の太陽軸（３６１ａ，３６１ｂ）が、ディファレンシャル段出力軸として作用すること、を特徴とする変速及び差動伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングと、第１の太陽とその上に配置された第２の太陽とを有する太陽軸と、遊星キャリヤと、ハウジングと回転不能に結合された、摩擦リングとして形成された第１のリングギヤ部材とを有し、
両太陽は、それぞれ摩擦ローラとして形成され、軸方向に互いに対して可動であり、太陽の少なくとも一方が、太陽軸と回転不能に結合され、
遊星キャリヤには、それぞれ一対の小さい直径の接触面と一対の大きい直径の接触面とを備える、摩擦ローラとして形成された複数の段付けした遊星が、回転可能に支承され、
遊星が、それぞれ、一方の対の接触面でもって太陽に沿って転動し、他方の対の接触面の少なくとも一方の接触面でもって第１のリングギヤ部材に沿って転動し、
太陽とこれに対応する遊星の接触面との間の接触圧が、トルクに依存した第１の軸方向移動装置による太陽の少なくとも一方のトルクに依存した軸方向移動によって制御可能である、
摩擦ローラ式遊星伝動装置に関する。
【０００２】
本発明は、更に、それぞれ遊星段として形成されかつ互いに同軸に配置された入力段と、負荷段と、ディファレンシャル段とを有する変速及び差動伝動装置、特に、遊星セットとして形成された入力段と、遊星セットとして形成された負荷段と、１つのディファレンシャル入力軸と２つのディファレンシャル出力軸とを有する、２重遊星セットとして形成されたディファレンシャル段とを有し、
入力段の入力段入力軸として作用する太陽軸が、伝動装置入力軸として電気機械の駆動出力軸と同軸に結合可能であり、入力段の遊星キャリヤ軸が、入力段出力軸として作用し、
負荷段の太陽軸が、負荷段入力軸として入力段出力軸と同軸に結合され、負荷段のリングギヤ部材が、ハウジングに不動に固定され、負荷段の遊星キャリヤ軸が、負荷段出力軸として作用し、
両ディファレンシャル出力軸が、伝動装置出力軸として自動車の駆動輪と結合可能である、
ハウジングと、１つの伝動装置入力軸と、この伝動装置入力軸に対して同軸に配置された２つの伝動装置出力軸とを有する電気的に駆動される自動車のための変速及び差動伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
この種の摩擦ローラ式伝動装置は、米国特許第３，４７５，９９３号明細書（特許文献１）から公知である。この種の変速及び差動伝動装置は、米国特許第６，４０１，８５０号明細書（特許文献２）に記載されている。同軸構造の伝動装置配置、特に同軸のエンジン／トランスミッションユニットは、電気的に駆動される自動車のために、その構造空間、動力伝達及び効率の利点に基づいて実績がある。
【０００４】
更なる改善の可能性を、電気駆動ユニット、即ち電気機械自身が提供する。ここで、工作機械工業において非常に効率的で出力密度の高い駆動装置のために使用される電気機械を使用できることは、有利である。これらは、特に、例えば３００００ｒ／ｍｉｎ以上の高い公称回転数によって際立っている。電気的に駆動される自動車においてこのような高回転数もしくは最高回転数機械を使用する場合、高変速比の伝動装置構造、例えば変速比ｉ＝２５−４０の伝動装置構造が必要であることは、明らかである。このため、これまで公知の同軸構造の伝動装置構造は、明らかに、非常に僅かな変速比領域を有する。歯数及び／又は伝動装置段数の単なる適合は、この問題を解決するためには適していない。特にこのような伝動装置配置の入力段において生じる非常に高い回転数に基づいて、含まれる歯車は、結びつくコストがこの解決策の不経済さを生じさせるような正確さをもって製造しなければならない。加えて、高い回転数は、近代では自動車における快適さの要求に適合しない著しい騒音負荷を生じさせる。
【０００５】
ギヤ式の伝動装置の代わりに公知の摩擦ローラ式伝動装置を使用することは、この場では、同様に先に進められない。特に、この種の摩擦ローラ式遊星伝動装置は、生じる回転数に適さず、高い変速比に基づいて非常に大きい、入力軸と出力軸の間のトルク差は、前記使用目的のために適していない。公知のトラクション伝動装置（本願の範囲内で摩擦ローラ式伝動装置と同義である）は、２重の太陽と、段付きの対称な遊星と、１つのハウジングに固定のリングギヤ部材とを有する遊星伝動装置として形成されている。伝動装置入力軸として、太陽軸が使用され、伝動装置出力軸として遊星キャリヤ軸が作用する。太陽軸に配置されたこれら太陽は、その小さい端面でもって互いに向き合う切頭円錐形の摩擦ローラとして形成されている。第１の太陽は、歯切り部によって回転不能に、しかしながら軸方向には可動に太陽軸に支承されている。第２の太陽は、可動に太陽軸に支承されている。両太陽は、その切頭円錐形の接触面を介して、摩擦ローラとして形成された遊星の相応に形成された対の接触面と接触している。各遊星は、両側を面取りした周溝を備え、この周溝は、その接触面対の個々の面を互いに分離する。この溝の側壁は、摩擦リングとして形成された、ハウジングに固定のリングギヤ部材の相応に形成された立上り部と接触している。知られているように、このような伝動装置の場合、トルクは、入力軸から出力軸へ異なった摩擦体の間のトラクションを介して伝達される。幾何学的な変速比は、ギヤ式の伝動装置と同様に、関与する接触面の直径を介して計算され、それぞれ、回転軸と、摩擦体表面上の実際の接点との間の垂直間隔を直径と見なすことができる。公知のトラクション伝動装置の場合、太陽に対する遊星の接触面の直径は、リングギヤ部材に対する遊星の接触面の直径よりも大きいので、遊星は、段付き遊星として作用する。
【０００６】
トラクションによるトルク伝達の効率は、実質的に互いに相互作用する接触面の接触圧に依存し、その最適条件は、接触面の幾何学形状並びに関与する回転数及びトルクに非常に強く依存する。
【０００７】
従って、公知の装置は、ボールランプ式軸方向移動装置として形成されたトルク補正部を備える。可動の太陽の後側で、ボールランプ内でボールのセットを案内する支持体が、太陽軸と不動に結合され、ボールは、支持体と可動の太陽の間のスペーサとして使用される。伝達トルクに応じて、可動の太陽と支持体の間に相対回転が生じ、これは、ボールランプガイドによって可動の太陽の軸方向移動に変換される。これにより、太陽と遊星の間の接触圧が高まるが、これは、遊星の相対移動も伴い、この相対移動自身は、遊星とリングギヤ部材の間の接触圧を変化させる。遊星の半径方向移動は、特に、遊星を支承する軸受ボルトが、遊星キャリヤの半径方向スリットに支承されていることによって、可能にされる。
【０００８】
トラクション段のこの形成は、種々の欠点を有する。一方で、遊星軸受ボルトの半径方向に可動の支承は、技術的に費用がかかり、従って高価である。第２に、説明したように、太陽と遊星の間の接触圧のトルクに依存した変化が、直接的に遊星とリングギヤ部材の間の接触にも作用を及ぼす。これは、特に、異なった接触領域で回転数及びトルクの比が強く異なる高い変速比の場合に不利である。それは、これにより、両接触領域で最適な調整が不可能になるからである。そして最後に、特に高回転数適用時に、遊星に作用する遠心力が、遊星軸受ボルトの半径方向に可動の支承に基づいて直接的に遊星とリングギヤ部材の間の接触（負荷）と遊星と太陽の間の接触（除荷）にも作用することを、不利であると見なす必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第３，４７５，９９３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４０１，８５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、高回転数領域で作動する高変速比の同軸伝動装置のために適した入力段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、請求項１の上位概念の特徴と関係して、
摩擦リングとして形成された第２のリングギヤ部材が設けられ、このリングギヤ部材が、第１のリングギヤ部材に対して相対的に軸方向に可動に配置され、これにより、遊星が、これに対応する対の接触面でもって両リングギヤ部材に沿って転動し、
リングギヤ部材とこれに対応する遊星の接触面の間の接触圧が、トルクに依存した第２の軸方向移動装置によるリングギヤ部材の少なくとも一方のトルクに依存した軸方向移動によって制御可能であること、
によって解決される。
【００１２】
これにより、請求項１４の上位概念の特徴を有するこの種の変速及び差動伝動装置は、
このような摩擦ローラ式遊星伝動装置として形成された入力段の遊星が、段付き遊星として形成され、太陽が、大きい直径の第１の遊星段に沿って転動し、ハウジングに不動に固定されたリングギヤ部材が、小さい直径の第２の遊星段に沿って転動し、ディファレンシャル段の遊星キャリヤ軸が、ディファレンシャル段入力軸として作用し、ディファレンシャル段の太陽軸が、ディファレンシャル段出力軸として作用する
ように、発展させることができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の対象である。
【００１４】
本発明の基本思想は、太陽−遊星−接触以外に、遊星−リングギヤ部材−接触にも、トルクに依存した接触圧制御を備えることである。これは、好ましい実施形態において行なわれるように、遊星を遊星キャリヤに支承する軸受ボルトを、半径方向に不動に遊星キャリヤと結合することを可能にする。従って、一方では接触力の、他方では遠心力の、半径方向に作用する力の割合は、軸受ボルトによって支持することができるので、局所的な回転数比及びトルク比に適合させた独立した接触圧の制御を行なうことができる。この適合の特殊な設定は、個々の場合を顧慮して当業者にゆだねられ、このため特に、当業者は、それぞれの軸方向移動装置の幾何学的形態を使用することができる。換言すれば、本発明により、一方では太陽と遊星の間の、他方では遊星とリングギヤ部材の間のトラクション比を互いに依存せずにそれぞれ最適化することが可能になるので、全体として、本発明によるトラクション伝動装置の効率が最適化される。
【００１５】
有利には、リングギヤ部材に対応する、対称に形成された遊星の接触面が、太陽に対応する遊星の接触面よりも小さい直径を備え、太陽に対応する接触面が、軸方向に、リングギヤ部材に対応する接触面の間に配置されている。これは、遊星ローラの特に有利な造形を表す。遊星ローラは、回転対称の物体として説明することができ、これらは、その軸近くの領域にその軸から離れた領域よりも大きい幅を備え、この軸近くの領域及び軸から離れた領域は、好ましくは横断面がウェブ状の結合部によって互いに結合されている。この造形により、総重量と、特に慣性モーメントが、この種の従来技術による造形に対して低減される。同時に、このような段付き遊星の結果として生じる段部は、明らかに省略することができ、これは、大きい変速比の実現を可能にする。
【００１６】
当業者が認めるように、本発明によるトラクション伝動装置の場合、軸方向に可動ないくつかの要素が関与している。それにもかかわらず、本発明による伝動装置を、他の要素、例えば別の伝動装置段及び／又は駆動装置と、空間的及び動力伝達的に関係付けることができる不動の基準点の少なくとも１つの箇所を必要とする。第１のリングギヤ部材が不動に、第２のリングギヤ部材が回転不能に、ハウジングと結合されている場合が、特に有利であるとわかった。換言すれば、第１のリングギヤ部材が前に挙げた不動の基準点を構成するということである。以下で説明する有利な実施形態は、特に有利に、このような空間的な基準点と関係して使用可能である。しかしながら、例えば太陽又は太陽軸を不動の基準点として使用する他の形成も考えられる。以下で説明する実施形態の関係させた詳細を、ここに開示された教示の立場から適合させることは、当業者にとって簡単なことである。
【００１７】
好ましくは、太陽に対応する軸方向移動装置が、第２の太陽の第１の太陽とは反対側で軸方向に太陽軸に支持された、太陽軸に対して回転不能のランプキャリヤを備え、このランプキャリヤと第２の太陽の間に、これら両方と接触する１セットのスペーサを備え、これらスペーサが、ランプキャリヤ及び／又は第２の太陽のランプガイド内に案内されている。この場合、第２の太陽は、可動に太陽軸に支承されている。従って、かかっているトルクに応じて、第２の太陽とランプキャリヤの間に相対回転が生じ、この相対回転は、スペーサとランプガイドを介して第２の太陽のトルクに依存した軸方向移動に変換される。この依存性の具体的な形態は、ランプガイドの特殊な形状から得られる。例えば、直線的な、しかしながらまた明らかに複雑なトルク依存性も実現することができる。
【００１８】
ランプキャリヤとして、例えば太陽軸と不動に結合された要素を使用することができる。しかしながらこれは、製造及び組立てを顧慮して不利である。従って、好ましい実施形態の場合、ランプキャリヤが、太陽軸と軸方向に不動に結合された支持リングを備え、この支持リングの太陽側に、この支持リングに支持された、太陽軸と回転不能に結合されたランプキャリヤスリーブを備える。これは、太陽軸上に要素を嵌めることによる簡単な組立てを可能にする。支持リングは、例えば太陽軸の溝内の簡単なスナップリングとして形成することができる。
【００１９】
太陽の軸方向移動装置の形成と同様に、本発明の好ましい実施形態の場合、リングギヤ部材に対応する軸方向移動装置が、第２のリングギヤ部材の第１のリングギヤ部材とは反対側でハウジングと不動に結合されたランプキャリヤを備え、このランプキャリヤと第２のリングギヤ部材の間に、これら両方に接触する１セットのスペーサを備え、これらスペーサが、ランプキャリヤ及び／又は第２のリングギヤ部材のランプガイド内に案内されている。この軸方向移動装置の機能方式については、同様に太陽の軸方向移動装置に対して前に述べたことを参照することができる。しかしながらこの形成は、第１のリングギヤ部材によって既に不動の基準点が与えられているので、極僅か簡単である。太陽側の軸方向移動装置の場合に第１の太陽から太陽軸を介してランプキャリヤへ行なわれる力の短絡は、リングギヤ部材側の軸方向移動装置の場合は、第１のリングギヤ部材からハウジングを介してランプキャリヤへ行なわれる。第１のリングギヤ部材ではなく、例えば太陽軸が空間的な基準点として使用される本発明の既に述べた変更例の場合、当業者は、相応の適合をする。
【００２０】
好ましくは、少なくとも一方の軸方向移動装置のランプガイドが、波状の端面カムとして形成されている。ランプキャリヤ、特にランプキャリヤスリーブは、この実施形態の場合、それぞれ切離すべき要素の側のその端面に、スペーサの当接部として使用される波状のカムを備える。選択的又は付加的に、それぞれ切離すべき要素、即ち第２の太陽及び／又は第２のリングギヤ部材は、それぞれ対応するランプキャリヤの側のその端面に、このような波状の端面カムを備えることができる。当業者は、機能方式が、公知のボールランプガイドのものに一致すること、及び、このようなボールランプガイドが、実際に可能な形成形態であることを認める。しかしながら好ましくは、少なくとも一方の軸方向移動装置のスペーサが、半径方向に整向されたシリンダ体として形成されている。この形成は、２つの利点を有する。一方では、強制的にスペーサのためのガイド溝を備える必要のない端面カムの形成は、強制的に、半円形の溝底を有する溝を必要とするボールランプガイドの場合よりも明らかに簡単である。他方では、スペーサのシリンダ状の形成（と相応の端面カムの形成）によって、軸方向移動装置が半径方向力を受け止めることも防止されるが、これは、典型的なボールランプガイドの場合には、ガイド溝の側壁を介して常にそうである。
【００２１】
トルクに依存せずにベーストラクションを使用するため、好ましくは、ランプガイドが、スペーサの方向に軸方向に予荷重を受けている。例えば、ランプキャリヤの端面カムは、皿バネとして形成するか、皿バネを背後に配置することができる。
【００２２】
当業者が認めるように、遊星の軸方向の可動性は、本発明の範囲内では省略不能である。この場合、この可動性が、軸受ボルト上での遊星の可動性又は軸受ボルト自身の軸方向可動性から結果として生じるかどうかは、些細なことである。両接触圧制御の互いの独立性と共に、これは、リングギヤ部材と遊星の間の接触圧の圧力適合が遊星の軸方向移動を生じさせ、この軸方向移動は、太陽と遊星の間の接触圧制御において相当するものがないことを意味する。ここでバランスを取るため、好ましくは、太陽軸とこれと共に第１の太陽が、軸方向に可動に支承されている。選択的に太陽軸上での第１の太陽の軸方向可動性を設けることもできるが、これは、構造的に複雑である。ここでも、当業者は、ハウジングに固定の第１のリングギヤ部材によるものとは違うように空間的な基準点を実現する場合には相応の適合を行なうべきであることを認める。
【００２３】
本発明によるトラクション伝動装置の好ましい使用分野は、それぞれ遊星段として形成されかつ互いに同軸に配置された入力段と、負荷段と、ディファレンシャル段とを有する変速及び差動伝動装置の入力段としてである。この変速及び差動伝動装置は、負荷段の出力軸及びディファレンシャル段の入力軸として、それぞれその遊星キャリヤ軸が使用され、負荷段の遊星及びディファレンシャル段の遊星が、共に、これら両伝動装置段に共通の一貫した軸受ボルトに支承されている場合、特にコンパクトに形成することができる。
【００２４】
本発明の更なる特徴及び利点は、以下の詳細な説明と図面からわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】自動車の駆動系の概略図
【図２】本発明によるトラクション伝動装置の断面図
【図３】図２のトラクション伝動装置の斜視図
【図４】図２のトラクション伝動装置の部分的に切断した斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明によるトラクション伝動装置を使用するために特に適した電気的に駆動される自動車の駆動系１０の概略図を示す。電気機械２０によって発生されたトルクは、変速及び差動伝動装置３０を介して、駆動される車軸の脚４０ａ，ｂへ伝達される。電気機械２０、変速及び差動伝動装置３０並びに軸脚４０ａ，ｂは、互いに同軸に配置されている。変速及び差動伝動装置３０は、入力段３２、負荷段３４及びディファレンシャル段３６を有する。入力段の入力軸として、その太陽軸３２１が使用され、この太陽軸は、電気機械の出力軸２１と結合されている。遊星キャリヤ３２２は、１セットの段付き遊星３２３を支持し、その大きい段は太陽軸３２１と、その小さい段はリングギヤ部材３２４と、作用結合されている。リングギヤ部材３２４は、詳細には図示してない伝動装置ハウジング３８と回転不能に結合されている。入力段３２の出力軸として、遊星キャリヤ３２２の軸が使用される。この軸は、１セットの負荷段３４の太陽軸３４１と結合されている。その遊星キャリヤ３４２は、１セットの単純な遊星３４３を支持し、この遊星は、一方では太陽軸３４１と、他方ではハウジング固定のリングギヤ部材３４４と、協働する。負荷段の出力軸として、遊星キャリヤ３４２の軸が使用される。この軸は、ディファレンシャル段３６の遊星キャリヤ３６２と結合されている。ディファレンシャル段３６の遊星キャリヤ３６２は、２重の遊星セット３６３を支持し、その個々の遊星は、対で互いに協働し、２つの太陽軸３６１ａ，ｂのそれぞれ一方と協働する。太陽軸３６１ａ，３６１ｂは、ディファレンシャル段３６の出力軸として使用され、同時に変速及び差動伝動装置３０の伝動装置出力軸として使用される。特に、太陽軸３６１ａは軸脚４０ａと、太陽軸３６１ｂは軸脚４０ｂと、結合されている。
【００２７】
負荷段３４とディファレンシャル段３６が、そのそれぞれの遊星キャリヤ３４２，３６２の軸を介して互いに結合されていることが認められる。特にコンパクトな構造を実現するため、負荷段３４の遊星３４３とそれぞれこれに対応するディファレンシャル段３６の２重遊星セットの遊星は、共通の一貫した軸受ボルトに支承することができる。
【００２８】
本発明は、主に、トラクション伝動装置又は摩擦ローラ式伝動装置としての入力段３２の好ましい形成に関するが、このような伝動装置は、有利には、単独で又は図１に示したものとは違う組合せで使用可能である。
【００２９】
図２〜４は、異なった図示で、このようなトラクション伝動装置の特に有利な実施形態を示すが、特に図１の構造からのトラクション伝動装置１００の独立性を強調するために、図１に依存しない符号が使用される。統一的な符号システムを備える図２〜４を、以下で共に議論する。
【００３０】
トラクション伝動装置１００は、遊星セットとして形成されている。２重矢印Ｐ１によって図示したように限定された程度で軸方向に可動なその太陽軸１０２は、不動に、この例では特にこれと一体的に結合される太陽１０４を支持する。特許請求の範囲では第１の太陽として請求されるこの太陽は、この詳細な説明の範囲内では容易な理解のために固定太陽１０４と呼ばれる。固定太陽１０４に隣接して、別の太陽１０６が太陽軸１０２に可動に支承されている。特許請求の範囲では第２の太陽として請求されるこの太陽は、この詳細な説明に範囲内では容易な理解のために可動太陽１０６と呼ばれる。両太陽１０４，１０６は、内方へ、即ち互いに向かって薄肉になる凹に湾曲した接触面を供する。これら接触面は、これに対応するように凸に形成された段付き遊星１０８の接触面と接触しているが、これら段付き遊星のうち、図２には１つだけが図示されている。太陽側の接触面と遊星側の接触面の間の具体的な接点は、図２には概略的に図示され、Ｋ１ａとＫ１ｂで指示されている。接点Ｋ１ａ，Ｋ１ｂのそれぞれの回転軸に対して垂直な間隔は、接触半径であり、図２にはｒＳもしくはｒＰ１として指示されている。これら太陽半径及び第１の遊星半径は、以下で説明するリングギヤ部材半径と第２の遊星半径と共にトラクション伝動装置１００のための公称変速比に対して責任がある。
【００３１】
遊星１０８は、太陽軸１０２に対して同軸に配置された遊星キャリヤ軸１２２と結合された遊星キャリヤ１１２の軸受ボルトに支承されている。図示した実施形態の場合、支承は、ニードル軸受１１４を介して行なわれ、このニードル軸受は、遊星１０８の回転以外にその軸方向の移動も可能にし、この軸受ボルト１１０は、遊星キャリヤ１２２と不動に結合されている。遊星１０８は、回転対称であり、横断面が、２重鏡面対称に構成されている。遊星は、広幅の遊星ボディ１１６を有し、この遊星ボディから、中央の狭幅の遊星ネック１１８が延在し、この遊星ネックは、再び幅が広がる遊星ヘッド１２０上に、既に前で説明した太陽１０２，１０４と接触するための接触面を支持する。遊星ボディ１１６の肩は、別の対の接触面を構成する。これら接触面は、凸に形成され、これに対応するように凹に形成された２つのリングギヤ部材１２４，１２６の接触面に沿って転動する。特許請求の範囲では第１のリングギヤ部材１２４として請求される符号１２４を備えるリングギヤ部材は、図示した実施形態の場合、詳細には図示してないハウジング１２８と不動に結合され、この詳細な説明の範囲内では容易な理解のために固定リングギヤ部材１２４と呼ばれる。特許請求の範囲内では第２のリングギヤ部材１２６として請求されるリングギヤ部材１２６は、この詳細な説明の範囲内では容易な理解のために可動リングギヤ部材１２６と呼ばれる。この可動リングギヤ部材は、２重矢印Ｐ２が象徴するように、回転不能であるが、軸方向には可動にハウジング１２８と結合されている。
【００３２】
リングギヤ部材１２４，１２６と遊星１０８の肩の間の具体的な接点は、図２には概略的に図示され、Ｋ２ａもしくはＫ２ｂで指示されている。対応する要素の回転軸もしくは対称軸からのその間隔が接触半径であり、これら接触半径は、図２にはｒＨＲ及びｒＰ２で指示されている。
【００３３】
詳細には、ｒＳが太陽半径を、ｒＨＲがリングギヤ部材半径を、ｒＰ１が第１の遊星半径を、そしてｒＰ２が第２の遊星半径を示し、両遊星半径は、異なっているので、機能的に段付き遊星が実現されている。この場合、太陽１０４，１０６が大きい遊星段と相互作用をし、リングギヤ部材１２４，１２６が小さい遊星段と相互作用をする。それぞれの接触面の間の接点で作用する接触圧の制御、特にトルクに依存した制御をするため、特殊な軸方向移動装置が設けられている。トラクション伝動装置１００の内部領域で、可動太陽１０６は、固定太陽１０４に対して相対的に軸方向に移動可能である。このため、太陽軸１０２の溝内にスナップリング１３０が配置され、このスナップリングは、ランプキャリヤスリーブ１３２を軸方向に支持する。ランプキャリヤスリーブ１３２自身は、太陽軸１０２と回転不能に結合されている。遊星ヘッド１２０との可動太陽１０６の接触により、軸方向外方へ整向された力が可動太陽１０６に作用し、この可動太陽は、半径方向に整向されたシリンダ状のスペーサ１３６を介してランプキャリヤスリーブ１３２に支持される。ランプキャリヤスリーブの可動太陽１０６側の端面は、周方向に波状に形成されているので、端面カム構造が実現されている。従って、現在支配する接触圧の現在かかっているトルクへの不順応時に生じるランプキャリヤスリーブ１３２に対する可動太陽１０６の相対回転が生じた場合、可動太陽１０６の軸方向移動が生じ、これにより接触圧の変化が生じ、特にかかっているトルクへのその適合が生じる。遊星１０８の軸方向可動性に基づいて、同じ程度で遊星ヘッド１２０と固定太陽１０４の間の接触圧も変化する。従って、太陽と遊星の間のトラクションを介するトルク伝達は、対称のままである。
【００３４】
これと同様に、リングギヤ部材１２４，１２６と遊星ボディ１１６の肩との間の接触圧を制御する外側の軸方向移動装置は作動する。ここで、ランプキャリヤ１３８は、ハウジング１２８と不動に結合されている。ランプキャリヤは、半径方向に整向されたシリンダ状のスペーサ１４０を介してリングギヤ部材１２６の外側の端面と接触している。ランプキャリヤ１３８のリングギヤ部材１２６側の端面は、周方向に波状に形成されているので、ここでも端面カムが実現されている。リングギヤ部材１２４，１２６と遊星ボディ１１６の肩との間の接触圧の不順応時に生じるランプキャリヤ１３８に対する可動リングギヤ部材１２６の相対回転が生じた場合、可動リングギヤ部材１２６の軸方向移動が生じる。これにより、接触圧が変化する。遊星１０８の軸方向可動性に基づいて、リングギヤ部材１２４，１２６と遊星ボディ１１６の肩との間のトラクションを介するトルク伝達は、対称のままである。
【００３５】
当業者は、両軸方向移動装置による接触圧調整が完全に互いに依存しないことを認める。それにもかかわらず、遊星の軸方向移動によってある程度の相互作用がある。この相互作用は、太陽軸１０２の軸方向可動性によって補償することができる。これに反して、半径方向の力の成分の変化は、半径方向に不動に遊星キャリヤ内に配置された軸受ボルト１１０によって支持される。この軸受ボルトは、遠心力に依存した半径方向の力成分も支持する。
【００３６】
当然、詳細な説明で議論した及び図に示した実施形態は、単なる本発明の図解用の実施例である。当業者には、ここでの開示の立場から、バリエーションの可能性における幅広い多様性が提供されている。特に、当業者は、ランプもしくは端面カムの具体的な形状を個々の場合の特殊な要件に適合させる。ここで、トラクション伝動装置１００を作動させる時に期待すべきトルク及び回転数を考慮すべきである。特に、軸受ボルト１１０に作用する半径方向力を僅かに保つことが、典型的な設計目標の１つとなる。これは、ニードル軸受１１４の軽量の形成を可能にし、伝動装置１００の効率を向上させる。しかしながら第一に、かかっているトルクが著しい過剰接触圧なしに直接的に伝達され得るように、接点Ｋ１ａ，Ｋ１ｂもしくはＫ２ａ，Ｋ２ｂにおける接触圧を正確に調整することが、設計目標となる。
【符号の説明】
【００３７】
１０            駆動系
２０            電気機械
２１            ２０の出力軸
３０            変速及び差動伝動装置
３２            ３０の入力段
３２１          ３２の太陽軸
３２２          ３２の遊星キャリヤ
３２３          ３２の遊星
３２４          ３２のリングギヤ部材
３４            負荷段
３４１          ３４の太陽軸
３４２          ３４の遊星キャリヤ
３４３          ３４の遊星
３４４          ３４のリングギヤ部材
３６            ディファレンシャル段
３６１ａ，ｂ    ３６の太陽軸
３６２          ３６の遊星キャリヤ
３６３          ３６の２重遊星セット
３８            ハウジング
４０ａ，ｂ      軸脚
１００          トラクション伝動装置／摩擦ローラ式伝動装置
１０２          太陽軸
１０４          固定太陽／第１の太陽
１０６          可動太陽／第２の太陽
１０８          遊星
１１０          軸受ボルト
１１２          遊星キャリヤ
１１４          ニードル軸受
１１６          遊星ボディ
１１８          遊星ネック
１２０          遊星ヘッド
１２２          遊星キャリヤ軸
１２４          固定リングギヤ部材／第１のリングギヤ部材
１２６          可動リングギヤ部材／第２のリングギヤ部材
１２８          ハウジング
１３０          スナップリング
１３２          ランプキャリヤスリーブ
１３６          スペーサ
１３８          ランプキャリヤ
１４０          スペーサ
Ｋ１ａ，ｂ      太陽／遊星の接点
Ｋ２ａ，ｂ      リングギヤ部材／遊星の接点
Ｐ１，Ｐ２      ２重矢印
ｒＳ            太陽半径
ｒＨＲ          リングギヤ部材半径
ｒＰ１          第１の遊星半径
ｒＰ２          第２の遊星半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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