(57)【要約】【課題】【解決手段】２つの転がりフリクション遊星機構からなる無段変速機（２０）であって、遊星機構のホイール（４６、８６、６８、１０６）の間に横向きに搭載されたディスクを有するものである。ディスク（５６）の位置変更は、速度比を変化させる。伝達力は、伝達トルクの機能として接触力が確立されるように、従属ホイール（８８）又は（９０）を内側リング（４４）とホイール（８６）の間の収束スペースに推進させ、ディスク（５６）に接触させる。比率変更は、ディスク（５６）を一時的に側方に駆動させ、これに伴う接触位置（１２８、１３０）の変化を利用して速度ベクトル（１３８、１４４）を確立し、ディスク（５６）を伝達された力のみで新たな位置に推進させることにより、容易に実行することができる。周知のギアシステムを使用し、比率範囲を拡大させる。周知のトラクション力、又はフリクション促進潤滑剤が潤滑剤として使用し、磨耗を防止する一方で機能を最大化させる。【選択図】図１
2004526917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリクション伝動式変速機であって、前記フリクション伝動式変速機は、：
駆動及び従動手段と、；
フリクション伝動式遊星機構と、；
前記遊星機構は、回転自在なリング、回転自在な太陽ホイール及び少なくとも２つの回転自在な遊星ホイール、前記太陽ホイールの支持体、及び前記遊星ホイールの支持体を含み、；
前記太陽ホイールと、前記少なくとも２つの遊星ホイールにおける第１の遊星ホイールとの間に配置されたディスクと、；
前記太陽ホイール及び前記少なくとも２つの遊星ホイールの軸の横断方向に軸を向けて回転自在に取り付けられ、前記太陽ホイール及び前記第１の遊星ホイールと摩擦接触する前記ディスクと、；
前記遊星機構に隣接する回転自在な部材と前記ディスクに隣接する回転自在な部材との間に法線力を存続させる手段と、；
を有する前記フリクション伝動式変速機において、；
力は、前記リングのサイズ及び前記ディスクの前記位置によって実質的に確定される比率で、前記リングと前記ディスクとの間でいずれかの方向に伝達されてもよく、かついずれかの回転方向に伝達されてもよい、；
ことを特徴とする前記フリクション伝動式変速機。
【請求項２】
請求項１記載のフリクション伝動式変速機は、：
前記ディスクと、前記遊星ホイール及び前記太陽ホイールとの接点に対して前記ディスクの軸位置を変化させ、前記リングと前記ディスクとの間の速度比を変更する手段を更に含むものである。
【請求項３】
請求項２記載のフリクション伝動式変速機は、更に、：
第２のフリクション伝動式遊星機構であって、回転自在なリング、回転自在な太陽ホイール及び少なくとも２つの回転自在な遊星ホイール、前記太陽ホイールの支持体、及び前記遊星ホイールの支持体を含む前記第２のフリクション伝動式遊星機構と、；
前記第１のフリクション伝動式遊星機構に対して前記ディスクの対向側に位置し、前記ディスクは前記太陽ホイールと前記第２のフリクション伝動式遊星機構の遊星ホイールとの間に配置されるように位置決めされる、前記第２のフリクション電動式遊星機構と、；
前記第２のフリクション伝動式遊星機構で隣接する回転自在な部材と、前記ディスクに隣接する回転自在な部材との間に法線力を存続させる手段と、；
を更に含み、；
力は、前記ディスク及び遊星部材を介して、前記リングのサイズ及び前記ディスクの軸に対する夫々の位置によって実質的に決定される速度比で、前記遊星リングの一方から前記遊星リングの他方に伝達されてもよく、かついずれかの回転方向に伝達されてもよい、；
ことを特徴とする前記フリクション伝動式変速機。
【請求項４】
請求項３記載の前記フリクション伝動式変速機は、：
前記２つの遊星機構に対して前記ディスクの軸位置を変化させ、前記遊星機構の前記リング間における相対的な速度比を変更し、無段変速の効果を実現する手段を更に含むものである。
【請求項５】
請求項１記載のフリクション伝動式変速機において、法線力をもたらす前記手段は、：
トルクが伝達されていない時、プレロードを確立する手段であって、；
前記太陽ホイールの周面と前記リングの内側面との間のラジアルギャップにより形成された２点が収束する楔形状のギャップ、１つの楔形状のギャップに位置して前記太陽ホイール及び前記リングに摩擦接触している前記少なくとも２つの遊星ホイールにおける第２の遊星ホイール、及び別の楔形状のギャップに位置して前記太陽ホイール及び前記リングに摩擦接触している前記少なくとも２つの遊星ホイールにおける第３の遊星ホイール、を有する前記手段と、；
伝達トルクに応じて前記第２の遊星ホイールの位置を変化させ、これにより前記トルクが最初の方向である場合、前記第２の遊星ホイールを前記１つの楔形状のギャップに更に推進させる手段であって、；前記トルクが反対方向になった場合、前記第２の遊星ホイールが前記１つの楔形状のギャップから移動することを防止する、前記手段と、；
伝達トルクに応じて前記第３の遊星ホイールの位置を変化させ、これにより前記トルクが前記反対方向になった場合、前記第３の遊星ホイールを前記別の楔形状のギャップに更に推進させる手段であって、；前記トルクが最初の方向になった場合、前記第３の遊星ホイールが前記別の楔形状のギャップから移動することを防止し、これにより全てのフリクション部材間で前記伝達トルクと略同等の力を生じさせ、力を伝達する部材間での滑りによる損傷を防止する、前記手段と、；
を有する前記法線力をもたらす手段。
【請求項６】
請求項５記載の前記フリクション伝動式変速機において、前記プレロードは、少なくとも１つの前記遊星ホイールが、前記太陽ホイールと前記遊星機構の前記リングとの間における前記楔形状のギャップの１つへと推進されることにより生じるものである。
【請求項７】
請求項１記載の前記フリクション伝動式変速機は、：
前記接触範囲で、前記ディスクを前記遊星機構の前記平面に対して接近又は離間させる力を生じさせるように、前記ディスクの前記軸を前記遊星機構の前記平面に対して平行に駆動させる手段と、；
前記ディスクの軸を駆動させ、前記遊星機構の前記平面に対して接近又は離間させる手段と、；
を更に含み、；
これにより、前記ディスクを介して伝達された前記力を利用し、前記ディスクと前記リングとの間での前記速度比を変化させるものである。
【請求項８】
請求項７記載の前記フリクション伝動変速機において、前記ディスクの前記軸を駆動させる手段は、：
前記ディスクの前記回転自在な手段に取り付けられた偏心体と、；
前記偏心体を駆動させる手段と、；
を含むものである。
【請求項９】
請求項８記載の前記フリクション伝動変速機において、：
前記偏心体は、レバーにより回転駆動され、；
前記レバーは、新たな位置に配置され、前記ディスクの軸が前記レバーの前記新たな位置に揃うまで前記ユニットを介した力によって前記ディスクの軸を駆動させ、；
これにより前記レバーの前記位置を用いて、漸近的に近づく新たな速度比を決定するものである。
【請求項１０】
請求項１記載の前記フリクション伝動式変速機は、トリフルオロクロロエチレンのポリマーを含むフリクション促進潤滑剤を更に有するものである。
【請求項１１】
請求項１記載の前記フリクション伝動式変速機は、フリクションを促進させる融解脂環式の潤滑剤（ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  ｆｕｓｅｄ  ａｌｉｃｙｃｌｉｃ  ｌｕｂｒｉｃａｎｔ）を更に有するものである。
【請求項１２】
請求項３記載の前記フリクション伝動式変速機において、前記第１の遊星機構の前記リングと、前記第２の遊星機構の前記リングは逆方向に回転するものである。
【請求項１３】
請求項３記載の前記フリクション伝動式変速機において、前記第１の遊星機構の前記リングと、前記第２の遊星機構の前記リングは前記同じ方向に回転するものである。
【請求項１４】
請求項４記載の前記フリクション伝動式変速機において、前記遊星機構及び前記ディスクにおける少なくとも１つの前記回転自在な部材は、転がり軸受ではなく、スライド式流体軸受に取り付けられるものである。
【請求項１５】
請求項１記載の前記フリクション伝動式変速機において、前記遊星部材は、：
少なくとも２個所の異なる円周上で摩擦接触部を有する太陽ホイールであって、前記円周の少なくとも１つは前記太陽ホイールと前記リングとの間に配置された遊星ホイールの円周に接触し、前記摩擦接触部の１つは前記ディスクに接触するものである、前記太陽ホイールと、；
前記リングとの摩擦接触部を少なくとも１つ、及び前記太陽ホイールとの摩擦接触部を１つ有する、少なくとも１つの中間遊星ホイールと、；
前記ディスクと前記リングとの間に配置され、少なくとも２つの異なる円周を有する前記遊星ホイールであって、少なくとも１つの円周は前記リングに摩擦接触されており、別の円周は前記ディスクに摩擦接触されている、前記遊星ホイールと、；
前記遊星に接触する少なくとも１つの内側表面と、前記ディスクに摩擦接触する前記遊星ホイールの前記外周用の環状空隙と、を有する前記リングと、；
を含み、；
これにより前記遊星部材上の応力サイクル数を減少させて部材の寿命を延ばし、かつ設計を自由にして表面曲率を選択可能にし、ハイドロプレイニングを克服してトラクション力を最大化させることを特徴とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフリクション伝動式の無段変速機に関し、具体的には、リング、ホイール、及びディスク若しくは複数のディスクのトラクション又はフリクションを介して力を伝達する改良された機構に関する。
【０００２】
効率性、伝達トルクに応じた負荷の制御、速度比の制御、最大動力容量、信頼性及び製造コストに関する独自の特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００３】
多くの無段変速機の概念が乗用車や工業用途向けに過去に提案されてきた。
【０００４】
電気的、油圧的、及び機械的な手段が、多くの下位概念や多くの下位概念の組合せとして提案されてきた。
【０００５】
しかし、提案されてきたいずれの方法も、手動式若しくは自動式変速機の方法に受け入れられていない。これは先行技術が１つ以上の必要要件を欠いているためである。効率性の悪さは多くの提案されたシステムにとって主要な阻害要因となっていた。同様に、使用中の損傷又は信頼性の欠如も主要な阻害要因であった。制御の複雑性は重大な困難性となっていた。大きいエンジンによって生み出された力を伝達する機能の低下は制限となっていた。高精度及び精度に対応するためのコスト高は重要な課題である。軸受機能及び軸受動力の喪失に起因して、高接触力をサポートするための高機能の軸受の必要性が制約になる。軸受動力の喪失は、フリクション促進潤滑剤により高められる。多くの他の多方面にわたる課題にも直面している。
【０００６】
依然として、これらの課題を解決しようとする無段変速機は、エンジン若しくは原動力をより経済的な状態で動作させることができるため、有用な燃費効率での動作を有するものであると認識されている。従って、貴重なエネルギーの節約になる。同時に、適正な無段変速機は、よりよい加速、変速、及び減速機能を実現させるものである。
【０００７】
多くの従来機構は、２つの物体間の転がり接触を介して力を伝達する方式を利用するものである。この方式は、空気やハロカーボン蒸気のような乾燥した環境で使用することができる；又は、様々な液体の存在下で使用することができる。いくつかの液体がこの目的のために特別に開発されており、トラクタント（ｔｒａｃｔａｎｔｓ）として公知である。これらトラクタントは、通常のオイルのように表面を潤滑させるものであるが、極所的な高圧での接触条件下における高剪断応力の支持では他に勝る。
【０００８】
トラクション機構において高い動力喪失を避けるため、変速機が最大トルク以下で作動している場合、接触力を減少させる必要がある。
【０００９】
一方、滑りが生じた場合、トルクの突然の増加とそれに伴う接触力の増加との合間の時間遅延は、転がり面に悲惨な損傷を招いていた。先行技術のシステムは、最悪の条件下における損傷を防止するにはあまりに遅いものである。
【００１０】
ほとんどの先行技術における制限された速度範囲は、所定比率のギアリング、クラッチ、ブレーキ等の様々な組合せを使用することにより部分的に克服された。これらシステムの互換性は全ての先行技術で共有されているわけではないが、いくつかのシステムにおいては主要なファクタである。
【００１１】
現在、自動車業界で所望されている３つのシステムがある。
【００１２】
第１は、略１世紀の間、開発されているダブルトリックシステム（ｄｏｕｂｌｅ  ｔｏｒｉｃ  ｓｙｓｔｅｍ）である。このシステムは、接触力をサポートするための高機能な軸受の必要性を取り除くものであるが、いくつかの他のファクタに悩む：ａ．比率を変更するために、６つのローラを全て異なる面で同時に制御する必要性；ｂ．突然のトルク変化に関連する異常な滑りを防止するために必要な部品の高慣性及び柔軟性；ｃ．高精度のローラ、凹面及び制御メカニズムのための製造コスト高；ｄ．いわゆる"スピン"に起因する転がり接触における動力の喪失、である。
【００１３】
第２は、ダブルハーフトロイド（ｄｏｕｂｌｅ  ｈａｌｆ−ｔｏｒｏｉｄ）として公知のシステムである。このシステムは、スピンに起因する動力の喪失を最小化するものであるが、：ａ．軸受との高接触力、及びそれらに付随する動力の喪失をサポートする必要性；ｂ．ローラ、凹面ディスク、及び制御メカニズムのための製造コスト高；ｃ．比率を変更するために、４つのローラを異なる面で同時に制御する必要性；ｄ．突然のトルク変化に関連する異常な滑りを防止するために必要な部品の高慣性、に悩む。
【００１４】
第３は、バンドーネ金属ベルト（ＶａｎＤｏｏｒｎｅ  ｍｅｔａｌ  ｂｅｌｔ）として公知のシステムである。このシステムは、小さいエンジンを備える乗用車で多少の成功を収めてはいるが、いくつかのファクタに悩む：ａ．大きいエンジンからの力を扱いきれない；ｂ．部分的に負荷をかけて動作させた場合の効率性に乏しい；ｃ．油圧の比率変更は、滑りを防止するために必要な圧力と調和させなければならない；ｄ．このシステムは騒音がある。
【００１５】
すなわち、先行技術は優れたシステムの要件に合致させるために実質的に改良されなければならない。このような改良は、本発明の下記の説明に記載される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の目的は、高効率の無段変速機システムを提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、突然のトルク変化による滑り損傷に対して良質の抵抗性を有する無段変速機を提供することである。
【００１８】
本発明の更なる別の目的は、小さいエンジンだけでなく大きいエンジンからの力も扱うことができる無段変速機を提供することである。
【００１９】
他の目的は、比率変更をするために必要な要素の複雑性を減少させ、速度比の制御を容易にすることである。
【００２０】
製造が容易な部品を使用する経済的な方法で上記目的を達成することが更なる利点である。
【００２１】
他の機械装置との互換性を実現し、速度比の範囲を拡大することが更なる利点である。
【００２２】
重要な目的は、公知のオイル又はトラクタントと適合する無段変速機を提供することである。
【００２３】
コスト、動力の喪失、及びサイズ制限による高接触力をサポートする軸受の必要性を取り除くことが利点である。
【００２４】
これらと、本発明のその他の目的及び利点とは、本発明の複数の実施形態を開示する図面を伴う下記の説明から明確になる。なお、図面は図示目的のみで使用されるものであり、本発明を定義するものではないと理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に従うと、遊星部材に対してディスクの位置を変更することにより伝達入力及び出力の速度比を変化させるように、ディスクは２つのフリクション伝動式遊星機構の間に配置され、同時に、接触力はトルクの変化を調節するようにされる。
【００２６】
図１、図２及び図３を参照すると、２０は無断変速機（ＣＶＴ）であり、左側にシャフト２２、及び右側にシャフト２４を有するものである：一方のシャフトを動力入力用として、他方を動力出力用として使用してよい。ケーシング２６と、エンドベル２８及び３０は、ＣＶＴのハウジングを構成する。止め輪３２及び３４は、エンドベルとケーシングを固定する。
【００２７】
軸受３６は、シャフト２２を回転自在に支持する。シール３８はシャフト２２をシールする。リング４０は、部材４２及び４４を介してシャフト２２と駆動可能に連結されている。ホイール４６は、リング４０の内径部に接触しており、ピン５０の軸受４８により回転自在に支持される。ピン５０はリテイナプレート４３ａ及び４３ｂにより支持される。リテイナプレート４３ａ及び４３ｂはスペーサにより離間されており、ケーシング２６の２つのボス（ボスの１つは図１に番号２７ｂで示されている）に螺子２９ａ及び２９ｂで固定される。止め輪５２は、ピン５０を軸方向への移動に対して固定する。
【００２８】
ディスク５６は、ホイール４６とリング４０の接点に対向する点で、ホイール４６と接触する。ディスク５６は、軸受５８により回転自在に支持され、針状軸受６２と偏心体６４を介してトラックローラアセンブリ６０に偏心するように取り付けられている。トラックローラアセンブリ６０は、シャフトに押着された２つのローラからなる。このトラックローラアセンブリは、ケーシング２６内の進路６６ａ及び６６ｂによりガイドされる。制御アーム６９ａ及び６９ｂは偏心体６４に取り付けられる。
【００２９】
別のホイール６８は、ディスクの中心を挟んでホイール４６の対向側でディスク５６に接触する。ホイール６８はリング７６の内径部に接触しており、ピン７２の軸受７０により回転自在に支持される。ピン７２はリテイナプレート７１ａ及び７１ｂにより支持される。リテイナプレート７１ａ及び７１ｂはスペーサにより離間されており、ケーシング２６の２つのボス（ボスの１つは図１に番号７５ｂで示されている）と螺子２９ｃ及び２９ｄで固定される。止め輪７４は、ピン７２を軸方向の移動に対して固定する。
【００３０】
リング７６は補強リング７８及びウエブ８０に取り付けられており、シャフト２４と駆動可能に連結される。軸受８２はシャフト２４をエンドベル３０に対して回転自在に支持する。シール８４はシャフト２４をシールする。
【００３１】
太陽ホイール８６は、ホイール４６との接点と対向する面でディスク５６に接触する。軸受８５はピン８７に接触する太陽ホイール８６を支持する。図２に示されるように、ピン８７は径方向に細長でディスク５６の表面に対して垂直なスロット８９ａ及び８９ｂに取り付けられる。スロット８９ａ及び８９ｂは、夫々ローラリテイナ８１ａ及び８１ｂの一部であり、３つのスペーサにより離間されている（その内１つは図１に番号８３ｂで示されている）。螺子２９ｅ、２９ｆ及び２９ｇは、リテイナとスペーサをハウジング２６のボスに固定させる。
【００３２】
図２に示されるように、リング４０の内径と太陽ホイール８６の外径との間のギャップの幅が変わるように、太陽ホイール８６の中心線はリング４０の中心線から外れて位置決めされる。ロードホイール８８及び９０は太陽ホイール８６とリング４０に夫々接触しており、前記ギャップに配置されている。ロードホイール８８は軸受９２に回転自在に取り付けられており、部分的にのみ制限を受ける。軸受９２のインナーレースは、組み付け面９４を備える突起を有する。ローラリテイナ８１ａ及び８１ｂの組み付け面９４、及び９６は、インナーレースの位置を限定することによりホイール８８の位置を制限する。
【００３３】
ホイール９０は軸受９８に回転自在に取り付けられ、組み付け面１００及び１０２により位置決めされる。バネ１０４ａ及び１０４ｂはテンションをもってはられており、軸受９２及び９８を互いに近づけるように付勢し、これによりリング４０内に含まれる遊星部材間の接触のプレロード力をもたらす。
【００３４】
シール８４はシャフト２４をシールする。
【００３５】
太陽ホイール１０６は、ホイール６８との接点と対向する面でディスク５６に接触する。軸受１０１は、ピン１０３に接する太陽ホイール１０６を支持する。図３に示されるように、ピン１０３は、径方向に細長でディスク５６の表面に対して垂直なスロット１０５ａ及び１０５ｂに取り付けられる。スロット１０５ａ及び１０５ｂは夫々ローラリテイナ１０７ａ及び１０７ｂの一部であり、スペーサ１０９ａ、１０９ｂ及び１０９ｃにより離間されている。螺子２９ｈ、２９ｉ及び２９ｊは、リテイナとスペーサをハウジング２６のボス２７ｈ、２７ｉ及び２７ｊに固定させる。
【００３６】
図３に示されるように、リング７６の内径と太陽ホイール１０６の外径とのギャップ幅が変化するように、太陽ホイール１０６の中心線はリング７６の中心線から外れて位置決めされる。ロードホイール１０８及び１１０は太陽ホイール１０６とリング７６に夫々接触しており、前記ギャップに配置されている。ロードホイール１０８は軸受１１８に回転自在に取り付けられており、部分的にのみ制限を受ける。軸受１１８のインナーレースは、組み付け面１００を備える突起を有する。ローラリテイナ１０７ａ及び１０７ｂの組み付け面１００、及び１０２は、インナーレースの位置を限定することによりホイール１０６の位置を制限する。
【００３７】
ホイール１１０は、軸受１２０に回転自在に取り付けられ、組み付け面１１４及び１１２により位置決めされる。バネ１１６ａ及び１１６ｂはテンションをもってはられており、軸受１１８及び１２０を互いに近づけるように付勢し、リング７６内に含まれる遊星部材間の接触のプレロード力をもたらす。
【００３８】
図４は、図１のＢ−Ｂの図である。シャフト１２２は比率制御入力シャフトであり、ＣＶＴの速度比を手動若しくは自動で選択するために通常使用される任意の適切な手段で位置決めされてよい。比率変更アーム１２４は、ピン１２６と共に固定され、制御シャフト１２２と共に回転する。ピン１２６は、制御アームのスロットを介して制御アーム６９ａ及び６９ｂの両方に嵌合される。制御アーム６９ａ及び６９ｂは、ローラアセンブリ６０に対して偏心体６４の角度位置が制御されるように、偏心体６４に取り付けられる。針状軸受６２は、偏心体６４とローラアセンブリ６０のシャフトの間での回転を容易にさせる。
【００３９】
図５は、図４のＤ−Ｄに沿う断面図である。コンタクトスポット１２８及び１３０は、夫々ディスク５６と遊星間の太陽ローラ８６及び１０６が接触する弾性たわみ面である。図５において、スポット１２８及び１３０、ディスク５６の中心、そしてローラアセンブリ６０の中心は一直線上にある。
【００４０】
図６は、偏心体６４を回転させることにより、ディスク５６の中心が１２８と１３０を結ぶ線上からずれるように制御部材１２２、１２４、１２６及び６９ｂが駆動することを除き、図５と同様のものである。
【００４１】
図７は、スポット１２８及び１３０が、比率変更アーム１２４の新たな位置に対応して新たな位置に移動したディスク５６の中心と、再度同一線上にある状態を示す。
【００４２】
図８は、速度ベクトルを示す図であって、ディスク５６の中心が１３２の位置にあり、１２８と１３０を繋ぐ線上から１３４の範囲分ずれている場合に、コンタクトスポット１２８及び１３０に存在する。ベクトル１３６及び１４２は、ディスク５６の回転がもたらす回転速度ベクトルを示す。ベクトル１４０及び１４６は、夫々遊星ローラ８６及び１０６の速度ベクトルを示す。ベクトル１３８及び１４４は、ディスク５６を新たな平衡位置に推進させる並進ベクトルを示す。
【００４３】
図９は、片方の遊星機構アセンブリがディスクを中心にして１８０度反転され、遊星間の従属ローラが一方の遊星機構では下部にあり、かつ他方の遊星機構では上部にあることを除き、図１と同様のものである。これは、図１のような逆回転ではなく、入力と出力シャフト２２及び２４の回転を同方向にさせる。新たなケーシング１４８が図１と唯一異なる部分である。
【００４４】
動作
ＣＶＴの動作は、ひどい滑りを防止するには十分の力で他部材に押着された部材の転がり接触を介する力伝達の原理に基づくものである。この原理は、空気やハロカーボンガスを含む気体環境において使用されてもよい。又は、オイルやグリースの存在下で使用されてもよい。多くのオイルやグリースをこの目的のために利用することができる。いくつかは他のものよりも高いトラクション性及び潤滑性を有しており、好ましい材料である。これらはフリクション促進潤滑剤として知られる。
【００４５】
図１及び図２を参照すると、最初の動作状態が、２つの遊星間の転がり部材とディスク５６との間のプレロード力を含むものである。従って、ＣＶＴは、シャフト２２又はシャフト２４のいずれかで力を入力する準備が整っているものである。
【００４６】
シャフト２２に力が入力され、入力端部から見て時計回りに回転するものと仮定する。これは、ＣＶＴが従来の乗用車のエンジンによって駆動された場合と同様の状態である。シャフト２２、ウエブ４２、リング４０及びリング４４は、互いに的確に連結されているので共に回転する。エンドベル２８の軸受３６はシャフト２２を支持して回転可能にする。リング４０とローラ４６はトラクションを引き起こすには十分な力で接触するので、リング４０の回転は遊星ローラ４６をピン５０の周りで軸受４８を介して回転させることになる。
【００４７】
同様に、インナーレースの突起９２及び９８に作用するバネ１０４ａ及び１０４ｂがもたらすトラクション接触により、リング４０の回転がローラ９０及び８８を回転させる。バネは、リング４０と太陽ローラ８６との間の収束ギャップで遊星ローラを維持しようとする。収束ギャップへの駆動は太陽ローラ８６の力により妨害される。また、これらの力は、軸受８５とピン８７がスロット８９ａ及び８９ｂ内で自在に径方向に駆動するため、ディスク５６と太陽ローラ８６の間の力を引き起こす。従って、ローラ９０及び８８の回転も太陽ローラ８６を回転させ、ディスク５６を駆動させることになる。また、ディスク５６はローラ４６により対向面に駆動させられる。太陽ローラ８６とディスク５６の接点は、遊星ローラ４６とディスク５６の接点と直に対向してもよく、若しくは、太陽ローラ８６を駆動させる経路での過剰接触によってベクトルを僅かに喪失するかわりに、それらは僅かにずれていてもよい。２つの異なる経路を介する正確な５０％−５０％の駆動が必要というわけではなく、ＣＶＴの機能又は効率に少し影響を与えるのみである。
【００４８】
図１０に示される、遊星ローラ８８に作用するトラクション力は、リング４０と太陽８６との間の収束ギャップでローラを維持しようとする。リング４０及び太陽ローラ８６からの通常の接触力は、前記トラクション力とベクトル的に均衡が取れていなければならない。
【００４９】
これは、トラクション力の増加に対して接触力を増加させることができ、トラクション要素間での滑りを防止する。これは、ディスク５６が回転要素間に配置されることを除き、所定比率でのフリクション遊星機構を開示する特許１，０９３，９２２でダイエトリッヒ（Ｄｉｅｔｒｉｃｈ）に使用されたものと同様の概念である。遊星ローラ９０のトラクション力は、ギャップから分散方向に駆動させようとする。この作用は、軸受のインナーレースの組み付け面１００をローラ保持部材８１ａ及び８１ｂの組み付け面１０２に接触させることにより防止される。リング４０とその構造は僅かにたわませることができ、ローラの力がそれを均衡に保持するので、通常の接触力は遊星ローラ９０上で維持される。ローラ８８及び９０は非常に低い慣性を有しており、接触負荷を増加させるためにそれらをほんの僅かに移動させればよいという事実は、高慣性を有する部分を移動させ、より大きな弾性たわみがあるため更に大幅に移動させなければならない先行技術に対して、主要な利点である。この特徴は、他個所を駆動して滑りを生じさせ、表面損傷の原因となる伝達トルクの突然の変化に本発明を対応させることができる。
【００５０】
入力２２とディスク５６の速度比率は、ローラ４６及び８６のコンタクトスポットに関連するディスク５６の位置に依存するものである。ディスク５６の中心がコンタクトスポットに接近している程、ディスク５６はより速く回転する。逆に、ディスク５６の中心がコンタクトスポットから遠ざかる程、ディスク５６はより遅く回転する。これが、本発明が無段変速比を達成したことによる方法である。ディスク５６は、軸受５８で支持されることにより自在に回転することができる。軸受５８は、トラックローラアセンブリ６０の針状軸受６２で支持される偏心体６４に取り付けられる。制御アーム６９ａ及び６９ｂは、ローラアセンブリ６０及びディスク５４に対して偏心体６４の位置を制御する。ローラアセンブリ６０は、トラック６６ａ及び６６ｂでの駆動が限定される。
【００５１】
ローラ４６及び８６によってディスク５６に伝達された力は、ディスク５６から図３に示される第２の遊星機構のローラ６８及び１０６に同様に伝達される。図１のＤ−Ｄで示されたように、出力側から見た遊星機構を示す図３を参照すると、ディスク５６の表面は左から右に駆動し、；ローラ６８、１０８、及び１１０は時計回りであり、；ローラ１０６は反時計回りである。ローラ１０８は時計回りの力でリング７６を押し、反力は太陽ローラ１０６とリング７６とのギャップの収束部分に向けてローラ１０８を押す。同様に、太陽ローラ１０６は、１０８が時計回りに回転する方向にローラ１０８を押すので、その力は１０８を収束ギャップに向けて押そうとする。
【００５２】
法線力は伝達力に抵抗するため一体化されるものであるから、伝達トルクに応じて接触力が確立される。再度、低慣性及び僅かな駆動は、先行技術と比較してトルクの変化への素早い対応を実現するものである。
【００５３】
比率変更メカニズムの動作は、図４、５、６、７、及び８を参照して説明される。制御シャフト１２２は、ハウジング２６により限定されるように、その軸の近傍で回転してもよい。制御シャフト１２２の位置は、ピン１２６を含む制御アーム１２４を位置決めする。アーム６９ｂが図５に示されるように配置された場合、コンタクトスポット１２８と１３０を結ぶ線はディスク５６の中心を通過する。
【００５４】
制御シャフト１２２の位置が図６のように変更された場合、ピン１２６の位置が変更され、制御アーム６９は新たな位置に配置される。制御アーム６９に取り付けられた偏心体６４により、ディスク５６の中心は移動する。コンタクトスポット１２８及び１３０を結ぶ線はディスクの中心１３２ともはや直線的ではなくなり、図８に示されるように、距離１３４の長さ分だけ移動する。遊星ホイールの速度ベクトルは１４０及び１４６で示されている。ディスクのコンタクトスポットの速度ベクトルは、このスポットとディスクの中心１３２を結ぶ線に対して直角であり、図８に１３６及び１４２で示される。
【００５５】
速度ベクトル１３６と１４０の差異はベクトル１３８を生じさせ、コンタクトスポット１２８の合成速度がホイールのベクトル１４０と同等になるようにディスク５６を駆動させる。同様に、コンタクトスポット１３０における合成速度ベクトルは、ベクトル１３８と同様のマグニチュードと方向を有するベクトル１４４を生じさせる。従って、両方のコンタクトスポットは力とベクトルを生じさせ、ディスクを新たな位置へと駆動させる。
【００５６】
配置が図７に示されるような状態になるようにディスクが移動すると、コンタクトスポットとディスクの中心は再度直線上に並び、ディスクを駆動させるベクトルはゼロに戻る。
【００５７】
−詳細な説明−  別の実施形態
図１０及び図１１を参照すると、接触応力サイクル数の減少を実現し、多様な摩擦接触における接触応力のマグニチュードを自由に選択することができる別の複合的な遊星機構が示されている。接触応力の自由な選択は、多少のトラクション力を伴う低い接触応力値で生じるハイドロプレイニング（ｈｙｄｒｏｐｌａｎｉｎｇ）に起因するトラクション力の喪失を防ぐ手段となる。
【００５８】
この複合的な遊星機構は、図１、２及び３の簡易な遊星機構の所定位置で使用されてもよい。
【００５９】
リング１４８は図1のリング４４と置換され、内面１６２及び１６６を含む。環状溝１５６は、リング１４８と遊星ホイール１５０の接触面１７６との間に空隙を提供するように形成される。
【００６０】
従属ホイール１５４の表面１６４及び１５８は、リング１４８の内面１６２と１６６、及び太陽ホイール１５２の外面１７０と１７２に接触している。
【００６１】
太陽ホイール１５２は、ディスク５６に表面１７４が接触している。
【００６２】
遊星ホイール１５０は、リング１４８の表面１６２及び１６６に、表面１７８及び１８０が接触している。遊星ホイール１５０はディスク５６に表面１７６が接触している。
【００６３】
軸受ジャーナル１６０は、軸受に取り付けられてホイールを回転可能にさせるものである。
【００６４】
ディスク５６の位置は図１のように様々である。
【００６５】
−動作−  別の実施形態
リング１４８が駆動していると仮定する。リング１４８から遊星ホイールへの力は、ホイール１５０の表面１７８及び１８０と、リング１４８の内径面１６２及び１６６との接触を介して伝達される。そしてホイール５０の表面１７６がディスク５６を駆動する。
【００６６】
また、リング１４８は、リング１４８の内面１６２及び１６６と、ホイール１５４の表面１６４及び１６８との接触を介して遊星従属ホイール１５４を駆動させる。ホイール１５４は表面１７０及び１７２に接触して太陽ホイール１５２を駆動させる。それから、太陽ホイール１５２は、太陽ホイール１５２の表面１７４との接触を介してディスク５６を駆動させる。
【００６７】
従って、リング１４８は、表面１７４及び１７６の接触に関連するディスク５６の位置に応じた速度比でディスク５６を駆動させる。接触応力サイクルは、図１、図２及び図３と比較すると表面１７４及び１７６で減少する。
【００６８】
接触面１６２、１６６、１６４、１５８、１７２、１７０、１７８及び１８０は、流動的なトラクション力でのハイドロプレイニングに起因する低トラクション力を防止するために、寸法合わせをされてもよい。
【００６９】
−詳細な説明−  更なる実施形態
図１２及び図１３を参照すると、更なる実施形態が概略形式で示されている。単一の遊星機構が、動力源により駆動される移動可能なディスクと共に使用される。ハウジング１８４は駆動ディスク１９２を含み、シャフト１９０を介して動力源１８６に接続されている。ディスク１９２は、片面で遊星ホイール１９６の端部に接触し、対向面で太陽ホイール１９４の端部に接触する。
【００７０】
遊星ホイール１９６はハウジング部材１９８により回転自在に支持される。太陽ホイール１９４はハウジング部材２００により回転自在に支持される。図２に示されるような従属ホイールも含まれる。出力アセンブリ１８８はハウジング１８４により回転自在に支持され、遊星ホイール１９６及び従属ホイールにトラクション接触する。
【００７１】
動力源１８６はハウジング１８４に対して移動させることができる。アクチュエータ２０２は、リンケージ２０４を介してハウジング１８４を動力源１８６に接続させる。
【００７２】
−動作−  更なる実施形態
図１２を参照すると、動力源１８６からの回転力がシャフト１９０とディスク１９２を回転させる。ディスク１９２はホイール１９４及び１９６を転がりのトラクション力を介して回転させる。遊星ホイール１９６は、転がりのトラクション力を介してアセンブリ１８８のリングを回転させる。太陽ホイール１９４からの力は、転がりのトラクション力を介してアセンブリ１８８のリングを駆動させる従属ホイールに伝達される。図１に示されるような従属ホイールは、トルクのマグニチュードに応じて通常の負荷を制御する。動力源１８６と出力アセンブリ１８８の間の速度比はディスク１９２の位置に応じて決定される。
【００７３】
図１３を参照すると、動力源１８６と出力アセンブリ１８８の間の速度比は、図１２と比較すると増大したものである。アクチュエータ２０２がリンケージ２０４の長さを変更して動力源を再び配置すると、ディスク１９２の位置が変更される。
【００７４】
−結論、効果及び範囲
従って、本発明の無段変速伝達は、先行技術のトラクション駆動の全課題を解決する手段を提供するものであると理解され、全サイズのエンジンで使用する場合、燃費を節約するために使用されてもよい。本発明は経済的に製造することができる単純な形状を使用するものである。本発明は突然の過負荷に起因する損傷から保護する手段を提供するものであり、比率変更の制御を容易にし、多くの異なる配置を可能にするものである。スラスト軸受の除外及び低接触力喪失により高効率性を実現する機能は、他の無段変速を上回る利点である。
【００７５】
上記詳細な説明は多くの具体性を含むものであるが、これらは本発明の範囲を限定して解釈するべきものではなく、好ましい実施形態の例示にすぎない。その他多くのバリエーションが可能である。例えば、２つ、３つ、又はそれ以上のディスクが２つ以上の遊星機構間に配置されてもよい。いくつかの遊星部材は歯車駆動式であってもよい。先行技術に記載されたその他の負荷手段が使用されてもよい。テーパ分割リングや焼嵌め等である。入力及び出力シャフトは同軸でもよく、遊星機構の同面側にあってもよい。本発明は他の歯車式装置と共に使用され、ギアードニュートラル、動力分割経路、同期シフト及び非同期シフトを実現するものであってもよい。全てが速度範囲を拡大するものである。
【００７６】
従って、本発明の範囲は記載された実施形態ではなく、添付の特許請求の範囲及び適法な同等物により定められるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
更なる利点及び詳細は図面を用いることにより細かく理解することができ、複数の図面にわたる同じ参照符号は同じ要素を示す。
【図１】図１は、本発明の一部断面である側面図であり、２つの遊星機構のホイールと転がり摩擦接触するディスクを示す。
【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿う正面図であり、ディスクと転がり摩擦接触する遊星ホイールと、更に接触負荷に応じたトルクを確立させる従属ホイールとを示す。
【図３】図３は、図１の線Ｃ−Ｃに沿う正面図であり、ディスクと転がり摩擦接触する遊星ホイールと、更に接触負荷に応じたトルクを確立させる従属ホイールとを示す。
【図４】図４は、図１の線Ｂ−Ｂに沿う断面図であり、偏心体及びローラトラックで制御する方法を示す。
【図５】図５は、図４の線Ｄ−Ｄに沿う部分的な平面図であり、２つの出力遊星ホイールと転がり摩擦接触するディスクである。
【図６】図６は、他の比率で要求される位置変更の制御を除き、図５と同様のものである。
【図７】図７は、図６において要求される比率の実現に応じたディスクの位置を除き、図６と同様のものである。
【図８】図８は、速度ベクトル図であり、偏心体が図６において新たな比率が要求された場合のベクトル要素を示す。
【図９】図９は、図１のシステムと同様の側面図であり、入力及び出力部材が同方向に回転する状態である。
【図１０】図１０は、異なるリング面及びホイール面で転がり接触する遊星機構の正面図である。
【図１１】図１１は、図１０の断面図である。
【図１２】図１２は、無段変速用に単一の遊星機構で使用されるディスクの概略図である。
【図１３】図１３は、異なる速度比であることを除き、図１２と同様のものである。
【符号の説明】
【００７８】
２０…無段変速機
２２…左側動力シャフト
２４…右側動力シャフト
２６…ケーシング
２７…ケーシング２６のボス
２８…左側エンドベル
２９…螺子
３０…右側エンドベル
３２…左側エンドベルの止め輪
３４…右側エンドベルの止め輪
３６…左側動力シャフトの軸受
３８…左側動力シャフトのシール
４０…左側のリング−トラクション
４２…左側のウエブ
４３…リテイナプレート
４４…左側の補強リング
４５…リテイナスペーサ
４６…ホイール−左側の遊星機構
４８…左ホイールの軸受
５０…左ホイールのピン
５２…止め輪
５６…ディスク
５８…ディスクの軸受
６０…トラックローラアセンブリ
６２…偏心体の針状軸受
６４…偏心体
６６…進路
６８…右側遊星機構のホイール
６９…制御アーム
７０…右側ホイールの軸受
７１…リテイナプレート
７２…右側ホイールのピン
７３…リテイナスペーサ
７４…止め輪
７６…リング−右側のトラクション
７８…右側の補強リング
８０…右側ウエブ
８１…ホイールリテイナ
８２…右側動力シャフトの軸受
８３…リテイナスペーサ
８４…右側シャフトのシール
８６…左側太陽ホイール
８７…ピン
８８…ロードホイール
８９…スロット
９０…ロードホイール
９２…ロードホイールの軸受
９４…インナーレースの組み付け面
９６…ケーシングの組み付け面
９８…ロードホイールの軸受
１００…９８の組み付け面
１０１…軸受
１０２…ケーシングの組み付け面
１０３…ピン
１０４…プレロードのバネ
１０５…スロット
１０６…右側太陽ホイール
１０７…ホイールリテイナ
１０８…ロードホイール
１０９…スペーサ
１１０…ロードホイール
１１２…ケーシングに連結された組み付け面
１１４…インナーレースの組み付け面
１１６…プレロードのバネ
１１８…軸受
１２０…軸受
１２２…制御シャフト
１２４…比率変更アーム
１２６…ピン
１２８…太陽８６のコンタクトスポット
１３０…太陽１０６のコンタクトスポット
１３２…ディスク５６の中心
１３４…１２８と１３０を結ぶ線から１３２に配置された偏心量
１３６…スポット１２８でのディスク５６の回転ベクトル
１３８…ディスク５６の並進ベクトル
１４０…遊星ホイール４６又は太陽ホイール８６のベクトル
１４２…スポット１３０でのディスク５６の回転ベクトル
１４４…ディスク５６の並進ベクトル
１４６…遊星ホイール６８又は太陽ホイール１０１のベクトル
１４８…遊星リング
１５０…遊星ホイール
１５２…太陽ホイール
１５４…遊星従属ホイール
１５６…リング１４８の環状溝
１５８…従属ホイールトラクション面
１６０…軸受ジャーナル
１６２…リング１４８のトラクション面
１６４…従属ホイールトラクション面
１６６…リング１４８のトラクション面
１６８…従属ホイール１５４の環状溝
１７０…太陽ホイール１５２の従動ホイール１５４に対するトラクション面
１７２…太陽ホイール１５２の従動ホイール１５４に対するトラクション面
１７４…太陽ホイール１５２のディスク５６に対するトラクション面
１７６…遊星ホイール１５０のディスク５６に対するトラクション面
１７８…遊星ホイール１５０のディスク５６に対するトラクション面
１８０…遊星ホイール１５０のディスク５６に対するトラクション面
１８４…ハウジング
１８６…動力源
１８８…出力アセンブリ
１９０…入力シャフト
１９２…駆動ディスク
１９４…太陽ホイール
１９６…遊星ホイール
１９８…遊星ホイール１９６を支持するハウジング
２００…太陽ホイール１９４及び従動ホイールを支持するハウジング
２０２…アクチュエータ
２０４…リンケージ
【図１】
2004526917.tif 000003
【図２】
2004526917.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004526917.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004526917.tif 000009
【図８】
2004526917.tif 000010
【図９】
2004526917.tif 000011
【図１０】
2004526917.tif 000012
【図１１】
2004526917.tif 000013
【図１２】
2004526917.tif 000014
【図１３】
2004526917.tif 000015
【国際公開パンフレット】
2004526917.tif 000016
2004526917.tif 000017
2004526917.tif 000018
2004526917.tif 000019
2004526917.tif 000020
2004526917.tif 000021
2004526917.tif 000022
2004526917.tif 000023
2004526917.tif 000024
2004526917.tif 000025
2004526917.tif 000026
2004526917.tif 000027
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2004526917.tif 000029
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2004526917.tif 000041
2004526917.tif 000042
2004526917.tif 000043
2004526917.tif 000044
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004526917.tif 000045
【国際調査報告】
2004526917.tif 000046