(57)【要約】【課題】  ２本の軸上に互いに逆向きに配置されて回転する２個のコーン、即ち一次コーンと二次コーン及び一方のコーンを取り囲むリングを有するコーンリング式変速機において、コンパクト化及び効率の向上を図る。【解決手段】  摩擦結合を生じるための接触圧力がトルク依存性に加えて少なくとも変速比依存性となるように構成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の軸上に互いに逆向きに配置されて回転する２個のコーン、即ち一次コーンと二次コーン及び一方のコーンを取り囲むリングを有するコーンリング式変速機において、
摩擦結合を生じるための接触圧力がトルク依存性に加えて少なくとも変速比依存性であることを特徴とするコーンリング式変速機。
【請求項２】
接触圧力の変速比依存性のために非線形経路依存性ボール・ランプ系（Ball-Ramp-System）が設けられ、コーンの軸方向位置が変速比依存性に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコーンリング式変速機。
【請求項３】
一次コーン（２）と二次コーン（３）の円錐角（α、β）が異なることを特徴とする請求項２に記載のコーンリング式変速機。
【請求項４】
２つのコーンの一方（３）の円錐面が凸形であることを特徴とする請求項２又は３に記載のコーンリング式変速機。
【請求項５】
２つのコーンの一方（２）の円錐面が凹形であることを特徴とする請求項２、３又は４に記載のコーンリング式変速機。
【請求項６】
２つのコーン（２、３）の円錐面が凹形であることを特徴とする請求項２又は３に記載のコーンリング式変速機。
【請求項７】
一次コーン（２）及び二次コーン（３）の軸（５、６）がゼロでない小さな角を挟むことを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１つに記載のコーンリング式変速機。
【請求項８】
接触圧力の変速比依存性がコーンの幾何学的形状によって得られることを特徴とする請求項１に記載のコーンリング式変速機。
【請求項９】
一次コーン（２）が凸形、二次コーン（３）が凹形であることを特徴とする請求項８に記載のコーンリング式変速機。
【請求項１０】
接触圧力がさらに温度及び／又は入力回転数及び／又は出力回転数に依存することを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載のコーンリング式変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２本の軸上に互いに逆向きに配置されて回転する２個のコーン、即ち一次コーン及び二次コーンと、２個のコーンと接触し、一方のコーンを取り囲むリングとを有する請求項１の上位概念に基づくコーンリング式変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
平行な軸上に互いに半径方向間隔をおいて配置された２個の円錐形摩擦車を有し、これらの円錐形摩擦車が互いに逆向きに配置され、等しい円錐角を有するコーンリング式無段変速機がＥＰ８７８６４１により周知である。円錐形摩擦車の間に、その間隙を埋める摩擦リングが配置されている。摩擦リングは２個の円錐形摩擦車の一方を取り囲み、保持器の中に保持される。
【０００３】
その場合保持器は２個のクロスヘッドとこれに支えた２本の平行な軸で構成されたフレームからなる。軸上に調整ブリッジ及びガイドローラが配置され、ガイドローラは摩擦車の両側に作用し、摩擦車に必要な軸方向案内を与える。また保持器は垂直な回転軸の周りに旋回可能であり、この回転軸は円錐形摩擦車の回転軸で決まる平面にある。保持器を僅かな角度だけ旋回すると、摩擦駆動が調整ブリッジの軸方向変位を生じ、それとともに円錐形摩擦車の変速比を変化する。
【０００４】
この刊行物によれば、このようなコーンリング式変速機は流体コンバータ又は流体クラッチ、これに後置された、コーンリング式変速機のためのシフトユニット及び出力部を有する自動車の特にフロントドライブに適している。その場合流体クラッチの出力部は電子制御式のブレーキディスクが配置された軸上にある。ブレーキディスクの後方にオーバランニング歯車が設けられ、この歯車は副軸とかみ合い、出力側で後退ギヤを作動させることができる。この歯車は片側にクラウンギヤを有する。軸上に保持され、内側軸方向歯部を有する軸方向移動可能なシフトスリーブとこのクラウンギヤをかみ合わせて、作動させることができる。
【０００５】
このようにしてコーンリング式変速機は、互いに半径方向間隔をおいて逆向きに配置され、等しい円錐角と平行な軸を有する２個の円錐形摩擦車からなる。入力軸と結合された円錐形摩擦車、即ち一次コーンは摩擦リングによって取り囲まれ、摩擦リングの内周面は一次コーンと、外周面は出力軸と結合された円錐形摩擦車即ち二次コーンと摩擦接触する。
【０００６】
別のコーンリング式変速機及び変速比の調整方法がＥＰ９８０９９３に記載されている。この公知のコーンリング式変速機も平行な軸に互いに逆向きに配置された２個の円錐形摩擦車及び２つの円錐形摩擦車の一方と連動する摩擦装置を有するが、摩擦装置には２つのコーンの軸で決まる平面に対して垂直な成分を持つトルクが作用する。摩擦装置は案内によって円錐形摩擦車に沿って移動させられ、トルクによって案内に押し付けられるように構成されている。摩擦装置は締め付けられるから、変速機のフラッタの危険を最小にすることができる。摩擦装置は円錐形摩擦車の間に配置され、２つの円錐形摩擦車のうち第１の円錐形摩擦車に沿って転動する第１の接触区域と、２つの円錐形摩擦車のうち第２の円錐形摩擦車に沿って転動する第２の接触区域を有する。２つの接触区域は摩擦装置の回転軸に対して垂直に配置された摩擦装置の回転面に関して食違いに配置されている。従って２つの接触区域は回転面から異なる間隔を有する。
【０００７】
この公知のコーンリング式変速機の変速比は回転する摩擦部材の相対位置に応じて調整され、軸に関する回転位置の変化によって摩擦部材の相対位置は可変である。摩擦部材の回転位置は制御のための操作量として利用される。この回転位置は例えばフレーム又はフレームのガイドロッドをねじることによって変えることができる。この刊行物による具体的な実施例では、入力軸にも出力軸にも回転速度計を設けることによって、変速比の調整が行われる。制御量として２つの軸の回転数比が利用され、回転数比は摩擦リングの回転位置によって調整される。測定された回転数比が所望の回転数比と異なる時は、摩擦リングの変位が引き起こされる。こうして摩擦リングは所望の回転数比に到達するまで、円錐形摩擦車の外周面に沿って移動する。この回転数比で摩擦リングの適当な回転位置変更が行われ、摩擦リングは再び円錐形摩擦車の軸と平行に整列される。
【０００８】
さらに軸方向に円錐台から円錐の頂点へ差向けられた力を少なくとも一方の円錐形摩擦車に働かせる油圧手段が設けられている。それによって円錐形摩擦車と摩擦装置の間の締付け力を制御することができる。この制御は負荷に応じて、さらには選ばれた加速又は速度に応じて行うことができる。この油圧手段は例えば円錐形摩擦車に関して軸方向に移動可能なプランジャを有する。プランジャは円錐形摩擦車の当該の軸受に作用する。力を掛けることを可能にする機械的手段、特に円錐形摩擦車に軸方向締付け力を働かせるさらばねを設けることも可能であるという。
【０００９】
最後にＤＥ１０１５０３１７は第１のプーリセットと第２のプーリセットを有する無段変速機、いわゆるＣＶＴ変速機及びこれらのプーリセットの間でトルクを伝達することができる巻掛け手段を記載する。さらにこれらのプーリセットの少なくとも一方に負荷する油圧系及びポンプへの駆動エネルギーの流れを変える切換え装置が設けられている。
【００１０】
その場合ポンプは無段変速機の少なくとも一方のプーリセット又は両方のプーリセットに負荷するために、トルクセンサと協動する。また無段変速機の変速比の調整のための手段が設けられ、一方のプーリセットの負荷は他方のプーリセットの負荷と無関係に、又は他方のプーリセットの負荷に応じて制御される。
【００１１】
調整された変速比を保持するために、各プーリセットに軸方向に負荷が掛けられる。この負荷はプーリセットの間で授受されるトルク及び／又は調整された変速比に依存し、それに対応して制御される。この負荷の結果、巻掛け手段と当該のプーリセットの間に生じる摩擦力はプーリセットの間で授受されるトルクの伝達のために十分である。さらに変速比の保持のための手段はトルクセンサを有する。トルクセンサは入力側のトルクに従って、又は無段変速機で調整される変速比に従って出力側の力を生じさせ、この力が当該のプ−リセットに負荷される。
【００１２】
冒頭で述べた２つのコーンリング式変速機では、摩擦結合を生じるための接触圧力はボール・ランプ系（Ball-Ramp-System）によって発生される。その場合出力軸と結合されたコーン、即ち二次コーンの出力トルクに比例して軸方向力が発生され、この軸方向力がリングとの接触部に摩擦結合のために必要な法線力を生じる。
【００１３】
この場合ボール・ランプ系はスリップの危険のあるシフトアップのために設計しなければならない。その結果シフトダウンの際に係数約２ないし２．５に相当する過剰接触圧力が生じる。この欠点は直ちに設計に影響する。シフトダウンの場合にいずれにしてもコーンリング式変速機の寿命を左右する極めて高い圧力値がすでに現れるからである。
【特許文献１】欧州特許出願公開公報ＥＰ８７８６４１Ａ１
【特許文献２】欧州特許出願公開公報ＥＰ９８０９９３Ａ２（対応日本特許公開公報：特開２０００−６５１７２号）
【特許文献３】独国特許出願公開公報ＤＥ１０１５０３１７Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、小さな寸法に設計され、最適化された効率を有するコーンリング式変速機を提供することである。また本発明に基づく変速機は安価に製造することができなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この課題は請求項１の特徴によって解決される。その他の実施態様と利点は従属請求項で明らかである。
【００１６】
それによれば２本の軸上に配置されて回転する２個のコーン、即ち一次コーンと二次コーン及び２つのコーンと接触し、かつ一方のコーンを取り囲むリングを有するコーンリング式変速機において、接触圧力がトルク依存性に加えて少なくとも変速比依存性であるコーンリング式変速機が提案される。
【００１７】
発明の別の変型に関連して、接触圧力はさらに別のパラメータ、例えば温度及び／又は入力回転数及び／又は出力回転数に依存するように構成される。
【００１８】
接触圧力の変速比依存性を得るために、発明の特に有利な実施態様に関連してコーンの軸方向位置が変速比に依存するように構成することが提案される。
【００１９】
この場合２つのコーンが異なる円錐角を有するように構成することができる。その代案として、コーンが真直の円錐形でなく、例えば凸形又は凹形の円錐面を有することができる。別の実施形態に関連して、２つのコーンの軸を互いに平行しないように配置することができる。
【００２０】
軸方向コーン位置が変速比依存性であるならば、伝達されるトルクに比例し、かつ調整された変速比に依存する接触圧力を非線形経路依存性ボール・ランプ系によって実現することができる。
【００２１】
別の好ましい実施形態に関連して、コーンの幾何学的形状によって接触圧力の変速比依存性を得ることを提案する。この場合ランプの輪郭を変えることは必要でない。この目的のために一次コーンが凸形、二次コーンが凹形であることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に幾つかの有利な実施例を示した図面に基づき、発明を詳述する。
【００２３】
クラッチ１により自動車のエンジンと結合することができる在来のコーンリング式変速機の概要を図１に示す。コーンリング式変速機は一次コーン２及び二次コーン３を有し、一次コーン２はリング７によって取り囲まれている。５は一次コーン２の軸、６は二次コーン３の軸を示し、２つの軸５及び６は互いに平行に配置されている。
【００２４】
図２は発明に基づく第１の実施例を示す。同じ部材には同じ参照符号を付した。この実施例では２つのコーンの一方の軸方向位置の所望の変速比依存性を得るために、２つのコーン即ち一次コーン２及び二次コーン３は異なる円錐角α及びβを有する。
【００２５】
同様に同じ部材に同じ参照符号を付した図３に示す実施例では、２つのコーンの一方の軸方向位置の変速比依存性を得るために、２つのコーンの円周面が凹形になっている。
【００２６】
図４に示す実施例では一次コーン２及び二次コーン３の２つの軸５、６が互いにゼロでない小さな角をなして、即ちもはや互いに平行でないように配置されている。
【００２７】
図示したすべての本発明の実施例で非線形経路依存性ボール・ランプ系によって、トルク依存性に加えて変速比依存性を有する接触圧力を実現することができる。
【００２８】
このようなランプ形状が図５の主題である。この場合一定の出力トルクで考察すれば、ランプ形状に基づきシフトアップｉｈｉｇｈの場合はシフトダウンｉｌｏｗでの接触圧力ＦＡｘよりはるかに高い接触圧力ＦＡｘが働く。ここにＦｕｍｆは円周力を示す。
【００２９】
図６に、接触圧力の変速比依存性がコーンの幾何学的形状によって得られる実施形態が示されている。この場合は一次コーン２が凸形、二次コーン３が凹形に形成されている。
【００３０】
本発明に基づく着想によれば、僅かな過剰接触圧力が得られ、その結果コーンリング式変速機の小さな寸法、コストの節減、効率の改善が生じる利点がある。
【００３１】
本発明は２本の軸上に互いに逆向きに配置されて回転する２個のコーンを有するコーンリング式変速機だけでなく、コーンの代わりに２個の回転対称体を具備する変速機にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】在来のコーンリング式変速機の構造の概略図を示す。
【図２】本発明に基づくコーンリング式変速機の第１の実施例を示す。
【図３】本発明に基づくコーンリング式変速機の第２の実施例を示す。
【図４】本発明に基づくコーンリング式変速機の第３の実施例を示す。
【図５】本発明に基づくランプ形状の概略図を示す。
【図６】本発明に基づくコーンリング式変速機の別の実施例を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１  クラッチ
２  一次コーン
３  二次コーン
４  エンジン
５  軸
６  軸
７  リング
【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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