(57)【要約】【課題】本発明の目的は、安価で、製造が容易であり、かつより高い信頼性を有するスラスト吸収遊星ドライブを提供することである。【解決手段】タービン又はコンプレッサーによりターボシャフトに発生するスラストを吸収するように傾斜したローラーシャフトトラクション界面を利用するスラスト吸収遊星トラクションドライブの実施形態が開示される。ターボシャフトの太陽部の傾斜トラクション面は内側に傾斜することで、上記ターボシャフトが遊星トラクションドライブにおいて調心されて保持される。ダブルローラー遊星又はシングルローラー遊星のいずれかを用いて、ターボシャフトの軸方向のスラストを吸収することができる。様々な湾曲面及び傾斜面を利用して、上記ターボシャフトを軸方向及び径方向の両方に保持するとともに安定させるトラクション界面を形成することができる。【選択図】図１
2015102246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンシステムにより機械的に駆動されるとともに、該エンジンシステムからの排気ガスにより駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、
ターボシャフトと、
前記ターボシャフトの一方の端部に結合されたタービンと、
前記ターボシャフトの反対側の端部に結合されたコンプレッサーと、
前記ターボシャフトに形成された第１の傾斜トラクション面であって、該第１の傾斜トラクション面は第１の方向に第１の角度だけ傾斜している、第１の傾斜トラクション面と、
前記ターボシャフトに形成された第２の傾斜トラクション面であって、該第２の傾斜トラクション面は第２の角度だけ傾斜し、該第２の角度は前記第１の角度と実質的に等しく、かつ前記第１の角度とは逆向きである、第２の傾斜トラクション面と、
第１のローラー及び第２のローラーを有し、前記第１のローラーは、前記ターボシャフトの前記第１の傾斜トラクション面と係合して第１のローラーシャフトトラクション界面を形成する第１のローラー外側トラクション面を有し、前記第２のローラーは、前記ターボシャフトの前記第２の傾斜トラクション面と係合して、該第２のローラーと前記ターボシャフトとの間に第２のローラーシャフトトラクション界面を形成する第２のローラー外側トラクション面を有し、前記第１のローラーシャフトトラクション界面及び前記第２のローラーシャフトトラクション界面は前記ターボシャフトを軸方向に位置付け、前記ターボシャフトに軸方向に生じるスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させる、少なくとも１つのダブルローラー遊星と、
を備える、遊星トラクションドライブ。
【請求項２】
前記第１のローラーの第１の内側傾斜トラクション面と係合して、第１の遊星リングトラクション界面を形成するように配置された第１のリングトラクション面を有する第１のトラクションリングと、
前記第２のローラーの第２の内側傾斜トラクション面と係合して、第２の遊星リングトラクション界面を形成するように配置された第２のトラクションリングトラクション面を有する第２のトラクションリングと、
前記第１のトラクションリング及び前記第２のトラクションリングと連結された外側リングであって、該外側リングは前記エンジンと連結されることで、前記エンジンと前記ターボシャフトとの間でトルクを伝達することができる外側リングと、
を更に備える、請求項１に記載の遊星トラクションドライブ。
【請求項３】
前記第１のトラクションリングと前記外側リングとの間、及び前記第２のトラクションリングと前記外側リングとの間に配置されるボールランプと、
前記ボールランプに配置され、前記第１のトラクションリング及び前記第２のトラクションリングを前記外側リングから外方に付勢するボールであって、前記第１のトラクションリング及び前記第２のトラクションリングを前記外側リングと連結するとともに、前記第１の遊星リングトラクション界面及び前記第２の遊星リングトラクション界面の法線方向の力を増大し、前記第１の遊星リングトラクション界面及び前記第２の遊星リングトラクション界面のトルク伝達容量を増大するとともに、前記ダブルローラー遊星を前記ターボシャフトに付勢し、前記第１のローラーシャフトトラクション界面と前記第２のローラーシャフトトラクション界面との間の法線方向の力を増大させ、前記第１のローラーシャフトトラクション界面及び前記第２のローラーシャフトトラクション界面のトルク容量を増大させるボールと、
を更に備える、請求項２に記載のトラクションドライブ。
【請求項４】
特定の設定された法線方向の力が前記遊星リングトラクション界面に生じる状態で、前記第１のトラクションリング及び前記第２のトラクションリングを前記外側リングに堅く固定する締結具であって、前記設定された法線方向の力は、前記第１の内側傾斜トラクション面と前記第２の内側傾斜トラクション面との間の前記第１のトラクションリング及び前記第２のトラクションリングを所定の力で締め付ける少なくとも３つの前記ダブルローラー遊星によって生じる、締結具を更に備える、請求項２に記載のトラクションドライブ。
【請求項５】
前記第１の内側傾斜トラクション面と前記第２の内側傾斜トラクション面との間のそれぞれの前記ダブルローラー遊星の中心に位置し、前記外側リングの内側ギヤ歯と噛合して、前記遊星リングトラクション界面の直径と実質的に等しい直径の遊星リングギヤ界面を形成することで、前記ダブルローラー遊星と前記外側リングとの間で、前記遊星リングトラクション界面のみが可能とするよりも大きいトルクの伝達を可能にするギヤ歯を更に備える、請求項４に記載のトラクションドライブ。
【請求項６】
前記ターボシャフトの周囲に配置され、遊星キャリアにより適所に保持されることで、前記ダブルローラー遊星は前記ターボシャフトを軸方向及び径方向の両方に位置付ける、３つのダブルローラー遊星を更に備える、請求項１に記載の遊星トラクションドライブ。
【請求項７】
前記ターボシャフトと前記ダブルローラー遊星との間における、前記ローラーシャフトトラクション界面を介して一貫した接触を確実にするように、前記第１のローラー外側トラクション面及び前記第２のローラー外側トラクション面が湾曲する、請求項１に記載の遊星トラクションドライブ。
【請求項８】
トラクションドライブを有するスーパーターボチャージャーの機械的回転エネルギーを伝達する方法であって、
前記スーパーターボチャージャーを、エンジンと該エンジンからの排気ガスとで機械的に駆動することと、
ターボシャフトに、実質的に等しいが両側に傾いた角度を有し、前記ターボシャフトを軸方向に位置付け、前記ターボシャフトの軸方向に生じるスラスト力を打ち消す軸方向の力を前記ターボシャフトに発生させる傾斜トラクション面を形成することと、
を含む、方法。
【請求項９】
前記ターボシャフトの前記傾斜トラクション面をダブルローラー遊星のローラーの外側傾斜トラクション面と係合させることでローラーシャフトトラクション界面を形成することと、
前記ダブルローラー遊星の各ローラーの間に配置されたトラクションリングにリング傾斜トラクション面を設けることと、
前記トラクションリングを外側リングに連結することと、
前記リング傾斜トラクション面を前記ダブルローラー遊星の内側傾斜トラクション面と係合させることであって、前記ダブルローラー遊星と前記トラクションリングとの間で機械的回転エネルギーを伝達する遊星リングトラクション界面を形成することと、
を更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記トラクションリングと前記外側リングとの間に配置されるボールランプ内にある、前記遊星リングトラクション界面及び前記ローラーシャフトトラクション界面の法線方向の力を増大させるボールを用いて、前記遊星リングトラクション界面及び前記ローラーシャフトトラクション界面のトルク伝達容量を増大させるように、前記トラクションリングを前記外側リングから外方に付勢することを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ダブルローラー遊星が前記ターボシャフトを径方向にも軸方向にも位置付けるように、遊星キャリア内に支持され、前記ターボシャフトの周囲に配置される３つのダブルローラー遊星を設けることと、前記ターボシャフトの軸回りの回転以外の動きを防止することと、を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ターボシャフトと前記ダブルローラー遊星との間における、前記ローラーシャフトトラクション界面を介して一貫した接触を確実にするために、前記ローラーの前記外側傾斜トラクション面を湾曲させることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
エンジンと、前記エンジンからの排気ガスとにより機械的に駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、
ターボシャフトと、
前記ターボシャフトの第１の端部に結合されたタービンと、
前記ターボシャフトの第２の端部に結合されたコンプレッサーと、
前記ターボシャフトに形成された第１の傾斜トラクション面であって、該第１の傾斜面は第１の角度だけ傾斜している、第１の傾斜トラクション面と、
前記ターボシャフトに形成された第２の傾斜トラクション面であって、該第２の傾斜トラクション面は第２の角度だけ傾斜し、該第２の角度は前記第１の角度と実質的に等しく、かつ前記第１の角度とは逆向きである、第２の傾斜トラクション面と、
第１の方向に前記第１の角度だけ傾斜した第１の部位、及び第２の方向に前記第２の角度だけ傾斜した第２の部位を有するローラー外側トラクション面を有するシングルローラー遊星であって、該シングルローラー遊星は、前記ローラー外側トラクション面の、前記第１の方向に傾斜した前記第１の部位が、前記ターボシャフトの前記第１の傾斜トラクション面と係合して、前記第１の方向に、前記ターボシャフトに軸方向の力を発生させる第１のローラーシャフトトラクション界面を形成し、前記ローラー外側トラクション面の、前記第２の方向に傾斜した前記第２の部位が、前記ターボシャフトの前記第２の傾斜トラクション面と係合して、前記第２の方向に、前記ターボシャフトに軸方向の力を発生させ、前記ターボシャフトの軸方向の力を打ち消すとともに、前記ターボシャフトを軸方向に位置付けるように配置された、シングルローラー遊星と、
を備える、遊星トラクションドライブ。
【請求項１４】
第１のリングトラクション面を有する第１のトラクションリングと、
前記第１のリングトラクション面と係合して、第１の遊星リングトラクション界面を形成する、前記シングルローラーの第１の内側傾斜トラクション面と、
第２のリングトラクション面を有する第２のトラクションリングと、
前記第２のリングトラクション面と係合して、第２の遊星リングトラクション界面を形成する、前記シングルローラーの第２の内側傾斜トラクション面と、
前記第１のトラクションリング、及び前記第２のトラクションリング、並びに前記エンジンと連結することで、前記エンジンと前記ターボシャフトとの間で、前記第１のローラーシャフトトラクション界面、前記第２のローラーシャフトトラクション界面、並びに前記第１の遊星リングトラクション界面、及び前記第２の遊星リングトラクション界面を介してトルクを伝達することができる、外側リングと、
を更に備える、請求項１３に記載の遊星トラクションドライブ。
【請求項１５】
前記第１のトラクションリングと前記外側リングとの間、及び前記第２のトラクションリングと前記外側リングとの間に配置されるボールランプと、
前記ボールランプに配置され、更なるトルクが前記外側リングに印加されると前記第１のトラクションリング及び前記第２のトラクションリングを内側に前記シングルローラー遊星に向かって付勢し、前記第１のトラクションリング及び前記第２のトラクションリングを前記外側リングに連結し、前記第１の遊星リングトラクション界面及び前記第２の遊星リング界面の法線方向の力を増大させることで、前記第１の遊星リングトラクション界面及び前記第２の遊星リングトラクション界面のトルク伝達容量を増大し、前記シングルローラー遊星を前記ターボシャフトに向けて付勢することで、前記第１のローラーシャフトトラクション界面と前記第２のローラーシャフトトラクション界面との間の法線方向の力を増大させて、前記トラクションドライブに更なるトルクが印加される際に、前記第１のローラーシャフトトラクション界面及び前記第２のローラーシャフトトラクション界面のトルク伝達容量を増大させるボールと、
を更に備える、請求項１４に記載のトラクションドライブ。
【請求項１６】
前記ターボシャフトの周囲に配置され、遊星キャリアにより適所に保持されることで、前記ダブルローラー遊星は前記ターボシャフトを軸方向及び径方向の両方に位置付ける、３つのシングルローラー遊星を更に備える、請求項１３に記載の遊星トラクションドライブ。
【請求項１７】
前記ターボシャフトと前記シングルローラー遊星との間の前記ローラーシャフトトラクション界面における、一貫した接触を確実にするために、前記ローラー外側トラクション面の前記第１の部位及び前記第２の部位を湾曲させることを特徴とする、請求項１３に記載の遊星トラクションドライブ。
【請求項１８】
トラクションドライブを有するスーパーターボチャージャーの機械的回転エネルギーを伝達する方法であって、
前記スーパーターボチャージャーをエンジン及び該エンジンからの排気ガスによって機械的に駆動することと、
ターボシャフトに、実質的に等しいが両側に傾いた角度を有する、２つの傾斜トラクション面を形成することと、
前記ターボシャフトの前記傾斜トラクション面を、シングルローラー遊星の２つの外側傾斜トラクション面と係合させることで、前記ターボシャフトに、該ターボシャフトに軸方向に生じるスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させる、ローラーシャフトトラクション界面を形成することと、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記ダブルローラー遊星の軸部の周りに配置されたトラクションリングにリング傾斜トラクション面を設けることと、
前記トラクションリングを外側リングに連結することと、
前記シングルローラー遊星と前記トラクションリングとの間で機械的回転エネルギーを伝達する遊星リングトラクション界面を形成するために、前記リング傾斜トラクション面を前記シングルローラー遊星の内側傾斜トラクション面と係合させることと、
を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記トラクションリングと前記外側リングとの間に配置されるボールランプ内にある、前記遊星リングトラクション界面及び前記ローラーシャフト界面の法線方向の力を増大させるボールを用いて、前記遊星リングトラクション界面及び前記ローラーシャフト界面のトルク伝達容量を増大させるように、前記トラクションリングを前記シングルローラー遊星に対して内方に付勢することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
第１のリング傾斜トラクション面を有する第１のリングギヤと、
前記第１のリング傾斜トラクション面と係合して、第１の遊星リングトラクション界面を形成する、前記シングルローラー遊星の第１の内側傾斜トラクション面と、
第２のリングトラクション面を有する第２のリングギヤと、
前記第２のリング傾斜トラクション面と係合して、第２の遊星リングトラクション界面を形成する前記シングルローラー遊星の第２の内側傾斜トラクション面であって、前記第１の遊星リングトラクション界面、前記第２の遊星リングトラクション界面、前記第１のローラーシャフトトラクション界面、及び前記第２のローラーシャフトトラクション界面は、前記ターボシャフトと、前記第１のリングギヤ及び前記第２のリングギヤとの間でトルクを伝達するように機能し、前記第１のリングギヤ及び前記第２のリングギヤは前記エンジンと連結している、第２の内側傾斜トラクション面と、
を更に備える、請求項１３に記載の遊星トラクションドライブ。
【請求項２２】
外力を前記第１のリングギヤに伝達し、前記第１のリング傾斜トラクション面を前記第１の内側傾斜トラクション面に対して付勢し、前記第１の遊星リングトラクション界面の法線方向の力を増大させるとともに、前記第１の遊星リングトラクション界面のトルク伝達容量を増大させる、第１のローラーベアリングと、
外力を前記第２のリングギヤに伝達し、前記第２のリング傾斜トラクション面を前記第２の内側傾斜トラクション面に対して付勢し、前記第２の遊星リングトラクション界面の法線方向の力を増大させるとともに、前記第２の遊星リングトラクション界面のトルク伝達容量を増大させる、第２のローラーベアリングと、
を更に備える、請求項１４に記載のトラクションドライブ。
【請求項２３】
エンジンからの排気ガス、及び前記エンジンにより発生される機械的回転エネルギーの両方により駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、
ターボシャフトと、
前記ターボシャフトの第１の端部に結合されたタービンと、
前記ターボシャフトの第２の端部に結合されたコンプレッサーと、
前記ターボシャフトの湾曲トラクション面と、
前記ターボシャフトの前記湾曲トラクション面と係合して、前記遊星と前記ターボシャフトとの間でトルクを伝達するとともに、前記ターボシャフトのスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させることで前記ターボシャフトを軸方向に位置付ける、ローラーシャフト湾曲トラクション界面を形成する、外側湾曲トラクション面を有する遊星ローラーと、
を備える、遊星トラクションドライブ。
【請求項２４】
前記湾曲トラクション面と実質的に同じであり、前記遊星ローラーの第２の外側湾曲トラクション面と係合して、第２のローラーシャフト湾曲トラクション界面を形成する、前記ターボシャフトの第２の湾曲トラクション面を更に備える、請求項２３に記載の遊星トラクションドライブ。
【請求項２５】
前記ターボシャフトの周囲に配置され、前記ターボシャフトを径方向及び軸方向に位置付け、前記ターボシャフトの、該ターボシャフトの軸回りの回転以外の動きを防止する、少なくとも３つの遊星ローラーを更に備える、請求項２４に記載の遊星トラクションドライブ。
【請求項２６】
エンジンシステムにより機械的に駆動されるとともに、前記エンジンシステムからの排気ガスにより駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、
ターボシャフトと、
前記ターボシャフトの一方の端部に結合されたタービンと、
前記ターボシャフトの反対側の端部に結合されたコンプレッサーと、
前記ターボシャフトに形成された第１の傾斜トラクション面であって、該第１の傾斜トラクション面は第１の角度だけ第１の方向に傾斜している、第１の傾斜トラクション面と、
前記ターボシャフトに形成された第２の傾斜トラクション面であって、該第２の傾斜トラクション面は第２の角度だけ傾斜し、該第２の角度は前記第１の角度と実質的に等しく、かつ前記第１の角度とは逆向きである、第２の傾斜トラクション面と、
第１のローラー及び第２のローラーを有するダブルローラー遊星手段であって、前記第１のローラーは、前記ターボシャフトの前記第１の傾斜トラクション面と係合して第１のローラーシャフトトラクション界面を形成する第１のローラー外側トラクション面を有し、前記第２のローラーは、前記ターボシャフトの前記第２の傾斜トラクション面と係合して、前記第２のローラーと前記ターボシャフトとの間に第２のローラーシャフトトラクション界面を形成する第２のローラー外側トラクション面を有し、前記第１のローラーシャフトトラクション界面及び前記第２のローラーシャフトトラクション界面は、前記ターボシャフトを軸方向に位置付けるとともに、前記ターボシャフトに軸方向に生じるスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させる、ダブルローラー遊星手段と、
を備える、遊星トラクションドライブ。
【請求項２７】
機械的回転エネルギーを伝達するトラクションドライブを有するスーパーターボチャージャーであって、
該スーパーターボチャージャーを機械的に駆動するエンジン手段と、
前記エンジンからの排気ガスにより、該スーパーターボチャージャーを駆動するターボ手段と、
ターボシャフトを軸方向に位置付けるとともに、前記ターボシャフトに軸方向に生じるスラスト力を打ち消すターボシャフトの軸方向の力を発生させる、ターボシャフトの傾斜トラクション面手段と、
を備える、スーパーターボチャージャー。
【請求項２８】
エンジンからの排気ガス、及び前記エンジンにより発生される機械的回転エネルギーの両方により駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、
タービンと、
コンプレッサーと、
前記タービンと前記コンプレッサーとを結合するターボシャフトと、
前記ターボシャフトの湾曲トラクション面と、
前記ターボシャフトの前記湾曲トラクション面と係合して、前記遊星ローラー手段の間でトルクを伝達して、前記ターボシャフトに、該ターボシャフトのスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させるローラーシャフト湾曲トラクション界面を形成することで、前記ターボシャフトが軸方向に動くことを防止する、外側湾曲トラクション面を有する遊星ローラー手段と、
を備える、遊星トラクションドライブ。
【請求項２９】
コンプレッサーと、
タービンと、
前記コンプレッサーと前記ターボシャフトとを結合するターボシャフト手段と、
前記ターボシャフトに結合されて、出力部における前記ターボシャフトの回転速度を低下させる機械的速度下降手段であって、該機械的速度下降手段は前記ターボシャフトを軸方向に位置付けるとともに、前記ターボシャフトのスラスト力を打ち消す反力をもたらして、前記ターボシャフトの軸方向の動きを防止する、機械的速度下降手段と、
を備える、駆動ターボチャージャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンシステムにより機械的に駆動されるとともに、上記エンジンシステムからの排気ガスにより駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブ、及びスーパーターボチャージャーの機械的回転エネルギーを伝達する方法に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本出願は、いずれも「Thrust Absorbing Planetary Traction Drive Superturbo」と題する、２０１３年１１月２１日に出願の米国仮特許出願第６１／９０６９３８号、及び２０１４年１０月１０日に出願の米国特許出願第１４／５１１２５９号に基づくとともに、これらの出願の優先権を主張する。上述の出願の全内容は、開示及び教示される全てに関して、引用することにより、特に本明細書の一部をなす。
【背景技術】
【０００３】
ターボチャージャー及びスーパーチャージャーの両方とも、エンジンの性能を高める能力がある。スーパーターボチャージャーが、エンジンの性能を高めるのに、更により効果的である。スーパーターボチャージャーは、ターボコンパウンドを利用するとともに、ターボラグを無くし、ターボチャージャー及びスーパーチャージャーの両方の利点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、安価で、製造が容易であり、かつより高い信頼性を有するスラスト吸収遊星ドライブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明の一実施形態は、エンジンシステムにより機械的に駆動されるとともに、該エンジンシステムからの排気ガスにより駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、ターボシャフトと、前記ターボシャフトの一方の端部に結合されたタービンと、前記ターボシャフトの反対側の端部に結合されたコンプレッサーと、前記ターボシャフトに形成された第１の傾斜トラクション面であって、該第１の傾斜トラクション面は第１の方向に第１の角度だけ傾斜している、第１の傾斜トラクション面と、前記ターボシャフトに形成された第２の傾斜トラクション面であって、該第２の傾斜トラクション面は第２の角度だけ傾斜し、該第２の角度は前記第１の角度と実質的に等しく、かつ前記第１の角度とは逆向きである、第２の傾斜トラクション面と、第１のローラー及び第２のローラーを有し、前記第１のローラーは、前記ターボシャフトの前記第１の傾斜トラクション面と係合して第１のローラーシャフトトラクション界面を形成する第１のローラー外側トラクション面を有し、前記第２のローラーは、前記ターボシャフトの前記第２の傾斜トラクション面と係合して、該第２のローラーと前記ターボシャフトとの間に第２のローラーシャフトトラクション界面を形成する第２のローラー外側トラクション面を有し、前記第１のローラーシャフトトラクション界面及び前記第２のローラーシャフトトラクション界面は前記ターボシャフトを軸方向に位置付け、前記ターボシャフトに軸方向に生じるスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させる、少なくとも１つのダブルローラー遊星とを備える、遊星トラクションドライブを含むことができる。
【０００６】
本発明の一実施形態は、トラクションドライブを有するスーパーターボチャージャーの機械的回転エネルギーを伝達する方法であって、前記スーパーターボチャージャーを、エンジンと該エンジンからの排気ガスとで機械的に駆動することと、ターボシャフトに、実質的に等しいが両側に傾いた角度を有し、前記ターボシャフトを軸方向に位置付け、前記ターボシャフトの軸方向に生じるスラスト力を打ち消す軸方向の力を前記ターボシャフトに発生させる傾斜トラクション面を形成することとを含む、方法を更に含むことができる。
【０００７】
本発明の一実施形態は、エンジンと、前記エンジンからの排気ガスとにより機械的に駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、ターボシャフトと、前記ターボシャフトの第１の端部に結合されたタービンと、前記ターボシャフトの第２の端部に結合されたコンプレッサーと、前記ターボシャフトに形成された第１の傾斜トラクション面であって、該第１の傾斜面は第１の角度だけ傾斜している、第１の傾斜トラクション面と、前記ターボシャフトに形成された第２の傾斜トラクション面であって、該第２の傾斜トラクション面は第２の角度だけ傾斜し、該第２の角度は前記第１の角度と実質的に等しく、かつ前記第１の角度とは逆向きである、第２の傾斜トラクション面と、第１の方向に前記第１の角度だけ傾斜した第１の部位、及び第２の方向に前記第２の角度だけ傾斜した第２の部位を有するローラー外側トラクション面を有するシングルローラー遊星であって、該シングルローラー遊星は、前記ローラー外側トラクション面の、前記第１の方向に傾斜した前記第１の部位が、前記ターボシャフトの前記第１の傾斜トラクション面と係合して、前記第１の方向に、前記ターボシャフトに軸方向の力を発生させる第１のローラーシャフトトラクション界面を形成し、前記ローラー外側トラクション面の、前記第２の方向に傾斜した前記第２の部位が、前記ターボシャフトの前記第２の傾斜トラクション面と係合して、前記第２の方向に、前記ターボシャフトに軸方向の力を発生させ、前記ターボシャフトの軸方向の力を打ち消すとともに、前記ターボシャフトを軸方向に位置付けるように配置された、シングルローラー遊星とを備える、遊星トラクションドライブを更に含むことができる。
【０００８】
本発明の一実施形態は、トラクションドライブを有するスーパーターボチャージャーの機械的回転エネルギーを伝達する方法であって、前記スーパーターボチャージャーを、エンジンによって及び該エンジンからの排気ガスによって機械的に駆動することと、ターボシャフトに、実質的に等しいが両側に傾いた角度を有する、２つの傾斜トラクション面を形成することと、前記ターボシャフトの前記傾斜トラクション面を、シングルローラー遊星の２つの外側傾斜トラクション面と係合させることで、前記ターボシャフトに、該ターボシャフトに軸方向に生じるスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させる、ローラーシャフトトラクション界面を形成することと、を更に含むことができる。
【０００９】
本発明の一実施形態は、エンジンからの排気ガス、及び前記エンジンにより発生される機械的回転エネルギーの両方により駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、ターボシャフトと、前記ターボシャフトの第１の端部に結合されたタービンと、前記ターボシャフトの第２の端部に結合されたコンプレッサーと、前記ターボシャフトの湾曲トラクション面と、前記ターボシャフトの前記湾曲トラクション面と係合して、前記遊星と前記ターボシャフトとの間でトルクを伝達するとともに、前記ターボシャフトのスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させることで前記ターボシャフトを軸方向に位置付ける、ローラーシャフト湾曲トラクション界面を形成する、外側湾曲トラクション面を有する遊星ローラーと、を備える、遊星トラクションドライブを更に含むことができる。
【００１０】
本発明の一実施形態は、エンジンシステムにより機械的に駆動されるとともに、前記エンジンシステムからの排気ガスにより駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、ターボシャフトと、前記ターボシャフトの一方の端部に結合されたタービンと、前記ターボシャフトの反対側の端部に結合されたコンプレッサーと、前記ターボシャフトに形成された第１の傾斜トラクション面であって、該第１の傾斜トラクション面は第１の角度だけ第１の方向に傾斜している、第１の傾斜トラクション面と、前記ターボシャフトに形成された第２の傾斜トラクション面であって、該第２の傾斜トラクション面は第２の角度だけ傾斜し、該第２の角度は前記第１の角度と実質的に等しく、かつ前記第１の角度とは逆向きである、第２の傾斜トラクション面と、第１のローラー及び第２のローラーを有するダブルローラー遊星手段であって、前記第１のローラーは、前記ターボシャフトの前記第１の傾斜トラクション面と係合して第１のローラーシャフトトラクション界面を形成する第１のローラー外側トラクション面を有し、前記第２のローラーは、前記ターボシャフトの前記第２の傾斜トラクション面と係合して、前記第２のローラーと前記ターボシャフトとの間に第２のローラーシャフトトラクション界面を形成する第２のローラー外側トラクション面を有し、前記第１のローラーシャフトトラクション界面及び前記第２のローラーシャフトトラクション界面は、前記ターボシャフトを軸方向に位置付けるとともに、前記ターボシャフトに軸方向に生じるスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させる、ダブルローラー遊星手段とを備える、遊星トラクションドライブを更に含むことができる。
【００１１】
本発明の一実施形態は、機械的回転エネルギーを伝達するトラクションドライブを有するスーパーターボチャージャーであって、該スーパーターボチャージャーを機械的に駆動するエンジン手段と、前記エンジンからの排気ガスにより、該スーパーターボチャージャーを駆動するターボ手段と、ターボシャフトを軸方向に位置付けるとともに、前記ターボシャフトに軸方向に生じるスラスト力を打ち消すターボシャフトの軸方向の力を発生させる、ターボシャフトの傾斜トラクション面手段とを備える、スーパーターボチャージャーを更に含むことができる。
【００１２】
本発明の一実施形態は、エンジンからの排気ガス、及び前記エンジンにより発生される機械的回転エネルギーの両方により駆動されるスーパーターボチャージャーの遊星トラクションドライブであって、タービンと、コンプレッサーと、前記タービンと前記コンプレッサーとを結合するターボシャフトと、前記ターボシャフトの湾曲トラクション面と、前記ターボシャフトの前記湾曲トラクション面と係合して、前記遊星ローラー手段の間でトルクを伝達して、前記ターボシャフトに、該ターボシャフトのスラスト力を打ち消す軸方向の力を発生させるローラーシャフト湾曲トラクション界面を形成することで、前記ターボシャフトが軸方向に動くことを防止する、外側湾曲トラクション面を有する遊星ローラー手段と、を備える、遊星トラクションドライブを更に含むことができる。
【００１３】
本発明の一実施形態は、コンプレッサーと、タービンと、前記コンプレッサーと前記ターボシャフトとを結合するターボシャフト手段と、前記ターボシャフトに結合されて、出力部における前記ターボシャフトの回転速度を低下させる機械的速度下降手段であって、該機械的速度下降手段は前記ターボシャフトを軸方向に位置付けるとともに、前記ターボシャフトのスラスト力を打ち消す反力をもたらして、前記ターボシャフトの軸方向の動きを防止する、機械的速度下降手段とを備える、駆動ターボチャージャーを更に含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】スラスト吸収遊星トラクションドライブの一実施形態の概略等角図である。
【図２】図１の実施形態の概略断面図である。
【図３】荷重が設定されたダブルローラー遊星のスラスト吸収遊星トラクションドライブの概略断面図である。
【図４】遊星とリングとの間にギヤ界面が追加された、図３の実施形態の概略断面図である。
【図５】図１の実施形態に利用できるダブルローラー遊星及びターボシャフトを示す概略側面図である。
【図６】図１の実施形態に利用できるダブルローラー遊星及びターボシャフトの一実施形態の概略側面図である。
【図７】図１の実施形態に利用できるダブルローラー遊星及びターボシャフトの概略図である。
【図８】図１の実施形態に従って利用できるダブルローラー遊星及びトラクションドライブの概略側面図である。
【図９】図１の実施形態に従って利用できるダブルローラー遊星及びトラクションドライブの概略側面図である。
【図１０】図１の実施形態に従って利用できるダブルローラー遊星及びトラクションドライブの概略側面図である。
【図１１】外部のクランプを利用する、スラスト吸収遊星ドライブの一実施形態の概略等角図である。
【図１２】図１１の実施形態の概略断面図である。
【図１３】自動の内部のクランプを利用する、スラスト吸収遊星ドライブの一実施形態の等角図である。
【図１４】図１３の実施形態の概略断面図である。
【図１５】図１３の実施形態で利用できる、シングルローラー遊星及びターボシャフトの側面図である。
【図１６】図１３の実施形態で利用できる、シングルローラー遊星及びターボシャフトの側面図である。
【図１７】図１３の実施形態で利用できる、シングルローラー遊星及びターボシャフトの側面図である。
【図１８】図１３の実施形態で利用できる、シングルローラー遊星及びターボシャフトの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、スーパーターボチャージャーに用いられるスラスト吸収遊星トラクションドライブ１００の一実施形態の概略等角図である。スーパーターボチャージャーは、エンジンシステムによって機械的に駆動されるとともに、このエンジンシステムからの排気ガスによっても駆動される装置である。スーパーターボチャージャーの主な利点のうちのの１つは、ターボラグが無いことである。スーパーターボチャージャーは、「Super-Turbocharger Having a High Speed Traction Drive and a Continuously Variable Transmission」と題する、２０１３年１０月２２日に発行された米国特許第８，５６１，４０３号、「Rich Fuel Mixture Super-Turbocharged Engine System」と題する、Ed VanDyne、Volker Schumacher、Jared William Brown、Tom Waldronにより２０１１年１月２４日に出願された米国特許出願第１３／０１２７７８号、及び「Rich Fuel Mixture Super-Turbocharged Engine System」と題する、Ed VanDyne及びJared William Brownにより２０１１年５月１６日に出願された米国特許出願第１３／１０８８３１号により詳細に開示されている。これらの特許出願は、それらの開示及び教示の全てに関し、引用することにより、特に本明細書の一部をなす。「Symmetrical Traction Drive」と題する、２０１３年１２月１７日に発行された米国特許第８，６０８，６０９号、及び「High Torque Traction Drive」と題する、２０１４年３月１１日に発行された米国特許第８，６６８，６１４号も、それらの開示及び教示の全てに関し、特に本明細書の一部をなす。
【００１６】
また、図１に示されているように、スラスト吸収遊星トラクションドライブ１００は、コンプレッサー１０４及びタービン１０６に連結されるターボシャフト１０２を備える。スラスト吸収遊星トラクションドライブ１００は、ダブルローラー遊星１０８、ダブルローラー遊星１１０、及びダブルローラー遊星１１１を有する３組のダブルローラー遊星を備える。ダブルローラー遊星１０８は、ローラー外側傾斜トラクション面１１８、１２０を有する２つのローラーを有する。同様に、ダブルローラー遊星１１０は、ローラー外側傾斜トラクション面１２２、１２４を有する２つのローラーを有する。ダブルローラー遊星１１１は、ローラー外側傾斜トラクション面１２６、１２８を有する（図２）。ローラー外側傾斜トラクション面１２０、１２４、及び１２６は、ターボシャフト１０２の傾斜トラクション面１３８と連動する。ローラー外側トラクション面１１８、１２２、１２８は、図２に、より明確に示されているように、ターボシャフト１０２の傾斜トラクション面１３６と連動する。ダブルローラー遊星１０８は、ベアリング１３０、１３２によって支持されている（図２）。ダブルローラー遊星１１１は、ベアリング１３７と、図示されていない別のベアリングとによって支持されている。ダブルローラー遊星１１０は、ベアリング１３４と、図示されていない別のベアリングとによって支持されている。スラスト吸収遊星トラクションドライブ１００は、外側リングギヤ歯１１６を有する外側リング１４２を囲むトラクションリング１１２、１１４（図２）をも含む。
【００１７】
図２は、図１のスラスト吸収遊星トラクションドライブ１００の実施形態の断面図である。図２に示されているように、ターボシャフト１０２は、ローラー外側トラクション面１１８と係合する傾斜トラクション面１３６を有し、ローラーシャフトトラクション界面１５２を形成する。同様に、ターボシャフト１０２は、ローラー外側トラクション面１２０とともにトラクション界面を形成する傾斜トラクション面１３８を有することで、ローラーシャフトトラクション界面１５４を形成する。ローラーシャフトトラクション界面１５４とローラーシャフトトラクション界面１５２とが互いに対し反対方向に傾いているため、ターボシャフト１０２は、ターボシャフト１０２の長さに沿って軸方向に、ターボシャフト１０２に生じるスラストに応じて適所に保持される。換言すると、ターボシャフト１０２の軸方向の、ターボシャフト１０２の力が、ローラーシャフトトラクション界面１５２、１５４によって打ち消され、ターボシャフト１０２が、スラスト吸収遊星トラクションドライブ１００の適所に保持される。コンプレッサー１０４及びタービン１０６は、ターボシャフト１０２の軸方向に沿って、ターボシャフト１０２にスラスト力を発生させ得る。ローラーシャフトトラクション界面１５２、１５４は両方ともターボシャフト１０２の中心に向かって傾いており、ローラーシャフトトラクション界面１５２、１５４のそれぞれから、ターボシャフト１０２の中心に向かう内向きの力を発生させる。このことは、ダブルローラー遊星１０８、１１０、１１１により、ターボシャフト１０２を調心する機能を果たす。他の設計では、ターボシャフト１０２の軸に対する横断方向又は軸方向の動きを防止することで、スラスト吸収遊星トラクションドライブ１００においてターボシャフト１０２を適所に、かつ調心して保持するように、ターボシャフト１０２のスラストベアリングが必要とされてきた。ターボシャフト１０２の傾斜トラクション面１３６、１３８を用いることで、ターボシャフトが軸方向に動くのを防ぐターボシャフト１０２のスラストベアリングの必要性を無くしている。
【００１８】
図２にも示されているように、ダブルローラー遊星１０８は、単一の構造から構成され、ベアリング１３０、１３２により支持されている。ダブルローラー遊星１０８等のダブルローラー遊星は、１つの固形部品として、又はボルトで一体に留めることができる２つ若しくは３つの部品に構成することができる。ダブルローラー遊星は、ベアリング１３２、１３４、１３７、及び、ダブルローラー遊星の反対側の、ベアリング１３０等の同様のベアリングにより、遊星キャリア（不図示）によって保持され、これにより、ダブルローラー遊星の回転を可能にする一方、ダブルローラー遊星の軸方向の動きを可能にしない。したがって、このことにより、ターボシャフト１０１が一定の軸方向位置に保持される。遊星キャリアは、「Symmetrical Traction Drive」と題する、Ryan Sherrill、Sterling Holman、Ed VanDyne、及びWayne Penfoldにより２０１１年１２月２３日に出願された米国特許出願第１３／３３６３４６号に開示されている方式で、可撓性とすることもできる。この特許出願は、その開示及び教示の全てに関し、引用することにより、特に本明細書の一部をなす。可撓性キャリアにより、ダブルローラー遊星は径方向、すなわちターボシャフト１０２に対して内側及び外側に動くことが可能となり、これにより、ローラーシャフトトラクション界面１５２、１５４のトラクションが変化する。トラクションリング１１２、１１４は、リング傾斜トラクション面１４８、１５０を有する。リングトラクション面１４８は、ダブルローラー遊星１０８の軸部に形成された内側傾斜トラクション面１５６とともに遊星リングトラクション界面１６０を形成する。リングトラクション面１４８は傾斜面であり、遊星リング傾斜トラクション界面１６０を形成する。同様の方式で、リングトラクション面１５０は傾斜しており、ダブルローラー遊星１０８の軸部の内側傾斜トラクション面１５８と係合して、遊星リング傾斜トラクション界面１６２を形成する。ボール１６３がボールランプ１６４内に位置し、ボール１６５がボールランプ１６６内に位置する。ボールランプ１６４、１６６は、外側リング１４２、及びトラクションリング１１２、１１４にそれぞれ形成される。外側ギヤリング歯１１６、又は、ターボシャフト１０２を通してダブルローラー遊星１０８にトルクが印加されると、ボール１６３、１６５はボールランプ１６４、１６６内を移動するとともに、トラクションリング１１２、１１４に外方向への力を発生させる。このことは、外側リングギヤ歯１１６に、又はターボシャフト１０２を通してトルクが印加されると、自動的に起こる。ターボシャフト１０２の軸に実質的に平行であり、かつ、ダブルローラー遊星１０８の回転軸に実質的に平行である、横向きに発生する力は、トラクションリング１１２、１１４を軸方向外側に付勢する。これにより、リングトラクション面１４８、１５０が径方向外方に、ダブルローラー遊星１０８の内側傾斜トラクション面１５６、１５８に押し付けられ、遊星リングトラクション界面１６０、１６２に法線方向の力を生じる。これらの遊星リングトラクション界面１６０、１６２は、実質的に同じ傾斜を逆方向に有し、これにより外側リング１４２は、ダブルローラー遊星１０８によって実���的に調心されて留まっている。トルクが増大すると、外側リング１４２と、トラクションリング１１２、１１４との間の横方向外向きの力が増大し、これにより遊星リングトラクション界面１６０、１６２の法線方向の力が増大する。これにより、より大きいトルクをトラクションリング１１２、１１４とダブルローラー遊星１０８との間で伝達することができる。この方式で、ターボシャフト１０２又は外側リングギヤ歯１１６のいずれか一方に生じるトルクが、トルクの大きさに対応する分だけ、トラクションリング１１２、１１４をローラー内側傾斜トラクション面１５６、１５８と自動的に係合させる。内側傾斜トラクション面１５６、１５８が径方向にターボシャフト１０２に向く構成要素を有しているため、これらの面の力が増大すると、ローラーシャフトトラクション界面１５２、１５４の法線方向の力も増大して、これらの界面を通るトルクの伝達をも増大させる。
【００１９】
図３は、荷重が設定されたダブルローラースラスト吸収遊星トラクションドライブ３００の断面図である。図３に示されているように、トラクション面については、図２の基本的な概念が維持されており、トラクション面の荷重を付す方法のみが異なる。ターボシャフト３０２は、ダブルローラー遊星３０８のローラー外側トラクション面３１８、３２０と係合して、ローラーシャフトトラクション界面３５２、３５４を形成する、ターボシャフト３０２に形成された傾斜トラクション面３３６、３３８を有する。これらのローラーシャフトトラクション界面３５２、３５４は、ダブルローラー遊星３０８とターボシャフト３０２との間でトルクを伝達し、また、ターボシャフト３０２を軸方向に位置付けるとともに、タービン３０６及びコンプレッサー３０４からのスラスト力を吸収する。ダブルローラー遊星３０８も、トラクションリングトラクション面３４８、３５０と係合して遊星リングトラクション界面３６０、３６２を形成する内側傾斜トラクション面３５６、３５８を有する。これらの遊星リングトラクション界面３６０、３６２はダブルローラー遊星３０８とトラクションリング３１２、３１４との間でトルクを伝達する。さらに、トラクションリング３１２、３１４は、外側リング３４２と堅く結合しているか、外側リング３４２に形成される。この外側リング３４２は、スラスト吸収遊星トラクションドライブ３００をエンジンシステム（不図示）に連結する外側リングギヤ歯３１６を有する。少なくとも１つのダブルローラー遊星３０８は、左側ローラー３６３及び右側ローラー３６５の２つの部品から構成される。ボルト３６４が左側ローラー３６３と右側ローラー３６５とを結合し、組み立ての際には或る特定のレベルまで締め付けられる。ボルト３６４が締め付けられると、左側ローラー３６３及び右側ローラー３６５が互いに対して付勢され、遊星リングトラクション界面３６０、３６２に、増大する法線方向の力が生じる。これにより、ダブルローラー遊星３０８をターボシャフト３０２の方向に付勢し、ローラーシャフトトラクション界面３５２、３５４の法線方向の力を増大する。したがって、ボルト３６４を或るレベルまで締め付けることで、全てのトラクション界面３５２、３５４、３６０、３６２を通して、設定された法線方向の力が生じて、これらのトラクション界面３５２、３５４、３６０、３６２が、スラスト吸収遊星トラクションドライブ３００を通してトルクを伝達することを可能にする。
【００２０】
図４は、ダブルローラー遊星４０８と外側リング４４２との間に遊星リングギヤ界面４７０が追加された、図３の実施形態の断面図である。ダブルローラー遊星４０８はそれぞれ、内側傾斜トラクション面４５６と内側傾斜トラクション面４５８との間に、遊星ギヤ歯４６６、４６８を有する。外側リング４４２は、対応する内側リングギヤ歯４１７を有し、この内側リングギヤ歯４１７は遊星ギヤ歯４６６、４６８と噛合して、遊星リングギヤ界面４７０、４７２を形成する。遊星リングギヤ界面４７０、４７２を追加することで、高トルク用途のために、ダブルローラー遊星４０８と外側リング４４２との間で大きいトルクを伝達することが可能となる。遊星リングトラクション界面４６０、４６２はもはやトルクを伝えないが、ボルト４６４が締め付けられた際に、ダブルローラー遊星４０８をターボシャフト４０２に押し付ける力を発生させてローラーシャフトトラクション界面４５２、４５４に法線方向の力を生じることで、ターボシャフト４０２とダブルローラー遊星４０８との間でトルクを伝達することができる。遊星リングトラクション界面４６０、４６２における滑りを最小化するには、遊星リングトラクション界面４６０、４６２及び遊星リングギヤ界面４７０の両方を通してのダブルローラー遊星４０８と外側リング４４２との間の接触の中心を、径方向の同じ位置にあるように設計して、界面４６０、４６２、及び４７０の間の速度差を最小化する。
【００２１】
図５は、図１の実施形態のダブルローラー遊星１０８及びターボシャフト１０２の概略側面図である。図５に示されているように、ダブルローラー遊星は、傾斜したローラー外側トラクション面１１８、１２０を有する。ローラー外側トラクション面１１８、１２０の傾斜は、横方向の平面に対して数度程度とすることができる。ローラー外側傾斜トラクション面１１８、１２０は、実質的に逆向きの傾斜を有する傾斜トラクション面１３６、１３８と係合することで、ローラーシャフトトラクション界面１５２、１５４が形成される。これらのローラーシャフトトラクション界面１５２、１５４は滑らかであるとともに、ローラー外側トラクション面１１８、１２０と、傾斜トラクション面１３６、１３８との間の接触面の、実質的に全体に渡って延在する。この方式で、ローラーシャフトトラクション界面１５２、１５４は実質的に真っ直ぐであるとともに、実質的に同等で、かつ反対側の傾きを有する。この方式で、ターボシャフト１０２の軸に沿うスラスト又は力により、ターボシャフト１０２が適所に保持される。
【００２２】
図６は、別の実施形態のダブルローラー遊星６００及びターボシャフト６１４の側面図である。図６に示されているように、ダブルローラー遊星６００は外側トラクション面を有し、この外側トラクション面は、傾斜トラクション面６０６、６０８の傾きと同じだけ、内側方向に僅かに傾いている。これにより、ダブルローラー遊星６００間でターボシャフト６１４を調心するローラーシャフトトラクション界面６１０、６１２が形成される。このローラー外側湾曲トラクション面６０２、６０４により、ターボシャフト６１４とダブルローラー遊星６００との間における僅かな芯ずれが許容される。
【００２３】
図７は、別の実施形態のダブルローラー遊星７００及びターボシャフト７１４の概略側面図である。図７に示されているように、ダブルローラー遊星７００は凸状外側湾曲トラクション面７０２、７０４を有する。ターボシャフト７１４は、凹状であるとともに、凸状外側湾曲トラクション面７０２、７０４の湾曲と実質的に一致する湾曲を有する湾曲トラクション面７０６、７０８を有する。凸状外側湾曲トラクション面７０２、７０４と湾曲トラクション面７０６、７０８との交わる共通部分が、それぞれのローラーシャフトトラクション界面７１０、７１２を形成する。凸状外側湾曲トラクション面７０２、７０４、及び湾曲トラクション面７０６、７０８の湾曲により、ターボシャフト７１４の軸方向の動きが防止されるとともに、ローラーシャフトトラクション界面７１０、７１２の接触面の寸法を大きく変更することなく、ターボシャフト７１４とダブルローラー遊星７００との間の僅かな芯ずれもまた許容される。
【００２４】
図８は、別の実施形態のダブルローラー遊星８００及びターボシャフト８１４の概略側面図である。図８に示されているように、ダブルローラー遊星８００は、ダブルローラー遊星８００の中心に向かって内側に傾いた、凸状外側湾曲トラクション面８０２、８０４を有する。ターボシャフト８１４は、両方向、すなわち、ターボシャフト８１４の中心から横方向（径方向）に傾いた、湾曲トラクション面８０６、８０８を有する。ダブルローラー遊星８００の凸状外側湾曲トラクション面８０２、８０４と湾曲トラクション面８０６、８０８との交わる共通部分が、それぞれローラーシャフトトラクション界面８１０、８１２を形成する。ローラーシャフトトラクション界面８１０、８１２は、ターボシャフト８１４に横方向の力を作り出し、この力により、ダブルローラー遊星８００とともに、ターボシャフト８１４を調心する。ターボシャフト８１４及びダブルローラー遊星８００の両方のトラクション面の湾曲により、ローラーシャフトトラクション界面８１０、８１２の接触面の寸法を大きく変更することなく、ターボシャフト８１４とダブルローラー遊星８００との間の僅かな芯ずれが許容される。
【００２５】
図９は、別の実施形態のダブルローラー遊星９００及びターボシャフト９１４の概略側面図である。図９に示されているように、ダブルローラー遊星９００は、凸状外側湾曲トラクション面９０２、９０４を有する。ターボシャフト９１４は、凹状湾曲トラクション面９０６、９０８を有する。凹状湾曲トラクション面９０６、９０８と凸状外側湾曲トラクション面９０２、９０４との交わる共通部分が、ローラーシャフトトラクション界面９１０、９１２を形成する。ローラーシャフトトラクション界面９１０、９１２が、ターボシャフト９１４の軸に沿うスラストを打ち消す。
【００２６】
図１０は、ダブルローラー遊星１０００及びターボシャフト１０２４の一実施形態の概略側面図である。図１０に示されているように、ダブルローラー遊星１０００は、凸状外側湾曲トラクション面１００２、１００４を有する第１のローラーを備える。中心溝１００９が、凸状湾曲トラクション面１００２、１００４の間に配置されている。さらに、ダブルローラー遊星１０００は、凸状外側湾曲トラクション面１００６、１００８を有する。中心溝１０１０が凸状外側湾曲トラクション面１００６、１００８を分割する。凸状外側湾曲トラクション面１００２、１００４は、ターボシャフト１０２４の、凹状湾曲トラクション面１０１２と係合する。これにより、ローラーシャフトトラクション界面１０１６、１０１８がそれぞれ形成される。同様に、凸状外側湾曲トラクション面１００６、１００８は、ターボシャフト１０２４の、凹状湾曲トラクション面１０１４と係合して、ローラーシャフトトラクション界面１０２０、１０２２をそれぞれ形成する。中心溝１００９、１０１０により、ローラーとターボシャフトとのトラクション面の径方向の寸法をより短くさせ（to be closer）、これにより、ローラーシャフトトラクション界面１０１６、１０１８、１０２０、１０２２の回転の減損を減少させる。回転の減損は、トラクション面の湾曲に起因して、ダブルローラー遊星１０００の外側トラクション面の半径が変化するために生じる。中心溝１００９、１０１０により、ローラー凸状外側湾曲トラクション面の一部が取り除かれている。そうでなければ、凸状外側湾曲ローラートラクション面は、より大きい径方向の寸法を有し、凹状湾曲トラクション面１０１２、１０１４上のローラーの回転の減損、又は滑りを発生させる。ローラーシャフトトラクション界面１０１６、１０１８、１０２０、１０２２は、ターボシャフト１０２４を、調心された軸位置に配置するとともに、ターボシャフト１０２４の軸方向に生じるスラストに応じて、ターボシャフト１０２４を保持する。ローラーシャフトトラクション界面１０１６、１０１８、１０２０、１０２２の湾曲により、ターボシャフト１０２４とダブルローラー遊星１０００との間の僅かな芯ずれが許容される。
【００２７】
図１１は、別の実施形態の、外部のクランプ及びシングルローラー遊星を利用するスラスト吸収遊星ドライブ１１００の概略斜視図である。図１１に示されているように、スラスト吸収遊星トラクションドライブ１１００は、タービン１１０２及びコンプレッサー１１０４を結合するターボシャフト１１０６を有する。大ローラーベアリング１１０８、１１１０が、リングギヤ１１１２、１１１４の側部にそれぞれ配置される。リングギヤ１１１２はリングギヤ歯１１１６を有し、リングギヤ１１１４はリングギヤ歯１１１８を有する。遊星キャリア１１２２が、ベアリング１１２０等のベアリングを支持する３つのベアリング支持部を有する。ベアリング１１２０等のベアリングは、シングルローラー遊星１１２４等のシングルローラー遊星を支持する。
【００２８】
図１２は、図１１に示されたスラスト吸収遊星トラクションドライブ１１００の実施形態の断面図である。図１２に示されているように、シングルローラー遊星１１２６は、太陽両側傾斜トラクション面１１２８と交わってローラーシャフトトラクション界面１１３２を形成する、Ｖ字状、又はＹ字状に形成されたローラー外側トラクション面１１３０を有する。太陽両側傾斜トラクション面１１２８の傾斜面は、ローラー外側トラクション面１１３０と係合すると、ターボシャフト１１０６の軸方向の動きを防止する。ターボシャフト１１０６の軸方向のスラストは、ターボシャフト１１０６のタービン１１０２又はコンプレッサー１１０４により発生し得る。ローラーシャフトトラクション界面１１３２は、ターボシャフト１１０６のスラストを打ち消す。ローラーシャフトトラクション界面１１３２は、ターボシャフト１１０６と、シングルローラー遊星１１２６等のシングルローラー遊星との間でのトルクの伝達もする。シングルローラー遊星１１２６は、ベアリング１１２０、１１２１により、遊星キャリア１１２２内に保持される。「Symmetrical Traction Drive」と題する、Ryan Sherrill、Sterling Holman、Ed VanDyne、及びWayne Penfoldにより２０１１年１２月２３日に出願された米国特許出願第１３／３３６３４６号に開示されている方式と同様の方式で、遊星キャリア１１２２は、僅かに撓むことにより、シングルローラー遊星１１２６がターボシャフト１１０６に向かう方向、及びターボシャフト１１０６から離れる方向の径方向の僅かな動きを可能とし、これにより、ローラーシャフトトラクション界面１１３２の法線方向の力を増大、及び低下させる。米国特許出願第１３／３３６３４６号は、その開示及び教示の全てに関し、引用することにより、特に本明細書の一部をなす。シングルローラー遊星１１２６の、ターボシャフト１１０６に対する径方向の動きは、ターボシャフト１１０６の軸方向における、リングギヤ１１１２、１１１４の横方向の動きにより発生する。「Symmetrical Traction Drive」と題する、Ryan Sherrill、Sterling Holman、Ed VanDyne、及びWayne Penfoldにより２０１１年１２月２３日に出願された米国特許出願第１３／３３６３４６号、並びに「High Torque Traction Drive」と題する、Ryan Sherrill、及びEd VanDyneにより２０１２年１月１９日に出願された米国特許出願第１３／３５４３２０号に記載されている方式で、リングギヤ１１１２、１１１４の横方向の動きは、大ローラーベアリング１１０８、１１１０を通して印加される外力により発生する。米国特許出願第１３／３３６３４６号及び米国特許出願第１３／３５４３２０号は、その開示及び教示の全てに関し、引用することにより、特に本明細書の一部をなす。リングギヤ１１１２は、リング傾斜トラクション面１１３４を有し、リングギヤ１１１４は、リング傾斜トラクション面１１３６を有する。リングトラクション面１１３４、１１３６は、ローラー内側傾斜トラクション面１１４２、１１４４と交わって、遊星リングトラクション界面１１３８、１１４０をそれぞれ形成する。遊星リングトラクション界面１１３８、１１４０は、シングルローラー遊星１１２６と、リングギヤ１１１２、１１１４との間でトルクを伝達する。この方式で、ターボシャフト１１０６���らの回転力がシングルローラー遊星１１２６に伝達され、次いでこの回転力がリングギヤ１１１２、１１１４に伝達される。回転力は次に、スラスト吸収遊星トラクションドライブ１１００からリングギヤ歯１１１６、１１１８を通して、外部の装置に伝達される。外部の装置は、エンジンのクランクシャフトに結合される、連続可変変速機等の変速機を含むことができる。
【００２９】
作動中は、図１２に示されているリングギヤ１１１２、１１１４は内向きに押し付けられているため、シングルローラー遊星１１２６に、径方向にターボシャフト１１０６に向かって力が発生する。遊星キャリア１１２２が撓むことができることにより、シングルローラー遊星１１２６が径方向に動くことができるため、シングルローラー遊星１１２６はターボシャフト１１０６に向かって僅かに動くことができるとともに、ターボシャフト１１０６のスラスト吸収界面１１３２により高いトラクション力を発生させる。さらに、より高いトラクション力は遊星リングトラクション界面１１３８、１１４０にも発生する。したがって、スラスト吸収遊星ドライブ１１００のトラクション力は、大ローラーベアリング１１０８、１１１０に生じる外力の変化により変化させることができる。
【００３０】
図１３は、トルク要件の変化に合せて自動的に調整する別の実施形態のスラスト吸収遊星トラクションドライブ１３００の概略等角図である。さらに、図１３の実施形態はシングルローラー遊星を利用する。図１３に示されているように、スラスト吸収遊星トラクションドライブ１３００は、タービン１３０２及びコンプレッサー１３０４を有し、これらはターボシャフト１３０６の両側に固定される。リングギア１３１２、１３１４がボルト１３２４によって結合する。リングギヤ１３１２はリングギヤ歯１３１６を有し、リングギヤ１３１４はリングギヤ歯１３１８を有する。リングギヤ歯は、スーパーターボチャージャー又は駆動ターボチャージャーシステムを利用するエンジンと連結することができる変速機（不図示）と噛合する。スラスト吸収遊星トラクションドライブ１３００は、遊星キャリア１３２２を利用して、ベアリング１３２０等のベアリングに取り付けられるシングルローラー遊星を支持する。
【００３１】
図１４は、図１３に示されたスラスト吸収遊星トラクションドライブ１３００の概略断面図である。図１４に示されているように、ターボシャフト１３０６の中心部は、ローラー外側トラクション面１３３０と係合して、ターボシャフト１３０６とシングルローラー遊星１３２６との間にローラーシャフトトラクション界面１３３２を形成する両側傾斜トラクション面１３２８を有する。ローラーシャフトトラクション界面１３３２は、互いに対し反対側に傾斜する傾斜部を有し、タービン１３０２又はコンプレッサー１３０４からスラスト荷重が印加される際に、両方向への、ターボシャフト１３０６の軸方向の動きを防止する。ローラーシャフトトラクション界面１３３２はターボシャフト１３０６とシングルローラー遊星１３２６との間でのトルクの伝達もする。ベアリング１３２０、１３２１は、遊星キャリア１３２２内に取り付けられることで、シングルローラー遊星１３２６の回転が可能になる。遊星キャリア１３２２は、ベアリング１３２０、１３２１に取り付けられるシングルローラー遊星１３２６が僅かに撓むことを可能にするように構成され、このことが、シングルローラー遊星１３２６が、ターボシャフト１３０６に向かう方向、及びターボシャフト１３０６から離れる方向の、径方向の僅かな動きを可能とし、これにより、ローラーシャフトトラクション界面１３３２の法線方向の力を増大、及び低下させる。この方式で、ローラーシャフトトラクション界面１３３２を通して伝達できるトルクの量を変化させることができる。
【００３２】
図１４にも示されているように、シングルローラー遊星１３２６は、傾斜したローラー内側トラクション面１３６０、１３６２を有する。ローラー内側トラクション面１３６０、１３６２は、傾斜したリングトラクション面１３３４、１３３６と係合して、遊星リングトラクション界面１３３８、１３４０をそれぞれ形成する。ボールランプ１３５０、１３５２がトラクションリング１３４６、１３４８を、リングギヤ１３１２、１３１４の適所にそれぞれ保持する。ボールランプ１３５０、１３５２は傾斜したランプであり、これにより、リングギヤ歯１３１８又はターボシャフト１３０６のいずれかにトルクが印加されると、ボールランプ１３５０、１３５２に位置するボールが動くとともに、トラクションリング１３４６、１３４８をリングギヤ１３１２、１３１４から離れる方向に付勢する。トラクションリング１３４６、１３４８がそれぞれ、リングギヤ１３１２、１３１４から離れる方向に動くと、リング傾斜トラクション面１３３４、１３３６がローラー内側傾斜トラクション面１３６０、１３６２に、外側に向かって乗り上がり、これにより、シングルローラー遊星１３２６に、ターボシャフト１３０６に向かう径方向内向きの力を発生させる。したがって、遊星リングトラクション界面１３３８、１３４０の法線方向の力と、ローラーシャフトトラクション界面１３３２の法線方向の力とが増大する。トラクション力が増大することで、スラスト吸収遊星トラクションドライブ１３００が、トラクション界面１３３８、１３４０、１３３２を通してより大きいトルクを伝達することが可能になる。この方式で、エンジンの動作状況に基づく、遊星リングトラクション界面１３３８及びローラーシャフトトラクション界面１３３２の両方の、様々なレベルのトルクの許容量を、ボールランプ１３５０、１３５２が自動的に提供する。トラクション界面１３３８、１３４０、１３３２の最小の予荷重は、ボルト１３２４のトルクを調整することにより設定できる。もちろん、「Symmetrical Traction Drive」と題する、Ryan Sherrill、Sterling Holman、Ed VanDyne、及びWayne Penfoldにより２０１１年１２月２３日に出願された米国特許出願第１３／３３６３４６号、並びに「High Torque Traction Drive」と題する、Ryan Sherrill、及びEd VanDyneにより２０１２年１月１９日に出願された米国特許出願第１３／３５４３２０号に記載されている方法を含み、トラクションリング１３４６、１３４８を軸方向に動かす他の方法を用いることができる。米国特許出願第１３／３３６３４６号及び米国特許出願第１３／３５４３２０号は、その開示及び教示の全てに関し、引用することにより、特に本明細書の一部をなす。
【００３３】
図１４の実施形態の利点は、リングギヤ１３１２、１３１４、及びトラクションリング１３４６、１３４８が、スラスト吸収遊星トラクションドライブ１３００のシングルローラー遊星１３２６及び他の２つのシングルローラー遊星によってスラスト吸収遊星トラクションドライブ１３００内に保持されることで、大ローラーベアリングを必要としないことである。ベアリング１３２０、１３２１等のベアリングが、シングルローラー遊星１３２６等のシングルローラー遊星、ターボシャフト１３０６、及びリングギヤ１３１２、１３１４を含む組立体全体の軸方向の芯合せを可能としている。
【００３４】
図１５〜図１８は、本明細書に開示されたスラスト吸収遊星トラクションドライブの様々な実施形態とともに用いることができる、シングルローラー遊星の様々な実施形態を示す。図１５に示されているように、シングルローラー遊星１５００が、内側に傾斜するとともに、実質的に同じ傾斜を有する外側トラクション面１５０２、１５０４を備える。シングルローラー遊星１５００の両側ローラー外側傾斜トラクション面１５０２、１５０４は、余角（complementary angle）だけ傾いたターボシャフト１５１８の傾斜トラクション面１５０６、１５０８と係合して、ローラーシャフトトラクション界面１５１４、１５１６を形成する。ターボシャフト１５１８に形成された両側傾斜トラクション面１５１０は逃げ１５１２（relief）を有し、ローラーシャフトトラクション界面１５１４、１５１６の所望の接触幾何形状を維持することの助けになる。さらに、ローラーシャフトトラクション界面１５１４、１５１６における滑りが低減される。
【００３５】
図１６は別の実施形態のシングルローラー遊星１６００を示している。図１６に示されているように、ターボシャフト１６０２は凸状湾曲トラクション面１６０４を有する。シングルローラー遊星１６００は外側傾斜トラクション面１６０６、１６０８を有する。凸状湾曲トラクション面１６０４は、シングルローラー遊星１６００の真っ直ぐな外側傾斜トラクション面１６０６、１６０８と係合して、ローラーシャフトトラクション界面１６１０、１６１２を形成する。ローラーシャフトトラクション界面１６１０、１６１２は両方とも軸方向内側に傾斜し、ターボシャフト１６０２を調心された位置に保持する。凸状湾曲トラクション面１６０４の湾曲により、ターボシャフト１６０２とシングルローラー遊星１６００との間の僅かな芯ずれを許容しつつ、ローラーシャフトトラクション界面１６１０、１６１２の接触面を実質的に変化させない。
【００３６】
図１７は、シングルローラー遊星１７００及びターボシャフト１７０２の一実施形態の概略側面図である。図１７に示されているように、シングルローラー遊星１７００は凹状外側湾曲トラクション面１７０４を有する。凹状外側湾曲トラクション面１７０４は、ターボシャフト１７０２の凸状湾曲トラクション面１７０６と係合して、ローラーシャフトトラクション界面１７０８を形成する。凸状湾曲トラクション面１７０６及び凹状外側湾曲トラクション面１７０４の湾曲により、ターボシャフト１７０２の軸方向のスラストが吸収される。凸状湾曲トラクション面１７０６及び凹状外側湾曲トラクション面１７０４の湾曲により、ローラーシャフトトラクション界面１７０８の接触幾何形状を変えることなく、ターボシャフト１７０２とシングルローラー遊星１７００との間の、僅かな芯ずれを許容する。
【００３７】
図１８は、別の実施形態のシングルローラー遊星１８００及びターボシャフト１８０２の概略側面図である。図１８に示されているように、シングルローラー遊星１８００は凹状外側湾曲トラクション面１８０４を有する。ターボシャフト１８０２は、中心溝１８１０により分割された凸状湾曲トラクション面１８０６、１８０８を有する。中心溝１８１０により、ローラーシャフトトラクション界面１８１２、１８１４がより一定の径方向位置にあることを可能とし、ローラーシャフトトラクション界面１８１２、１８１４における回転の減損を低減する。凸状湾曲トラクション面１８０６、１８０８は、凹状外側湾曲トラクション面１８０４の軸方向の両側に接触部を有することで、シングルローラー遊星１８００はターボシャフト１８０２を軸方向に配置するとともに、ターボシャフト１８０２からのスラスト荷重を吸収する。凸状トラクション面１８０６、１８０８及び凹状外側トラクション面１８０４の湾曲により、ローラーシャフトトラクション界面１８１２、１８１４の接触幾何形状を実質的に変えることなく、ターボシャフト１８０２とシングルローラー遊星１８００との間の、僅かな芯ずれを許容する。
【００３８】
様々な実施形態が本明細書に開示され、それによって安価で、製造が容易なスラスト吸収遊星ドライブの様々な実施形態が提供される。さらに、本明細書に開示された実施形態が単純であるため、スラスト吸収遊星ドライブの様々な実施形態の、より高い信頼性と、長い寿命（extended service）が得られる。
【００３９】
本発明の上記説明は、例示及び説明を目的として示されている。網羅的であること、又は本発明を開示される正確な形態に限定することは意図されず、上記教示に照らして他の修正及び変形が可能となり得る。実施形態は、本発明の原理及びその実際の応用を最も良く説明し、それにより当業者が企図される特定の用途に適合するような様々な実施形態及び様々な修正形態において本発明を最も良く利用することができるように、選択及び説明された。添付の特許請求の範囲は、先行技術により限定される場合を除いて、本発明の他の代替の実施形態を含むように解釈されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
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