(57)【要約】本発明は、伝達比を加速方向でも減速方向で無段階に調節可能な伝動装置に関し、この場合、トルクが循環的に連結される切換エレメントを介して原動節から従動節へ伝達され、伝達比が原動節を従動節に対して偏心的にずらすことによって規定されるようになっている。切換エレメントの連結が本発明に基づき自由に選択可能な調節装置を介して行われ、その結果、回転数を増大する方向での変速も回転数を減少させる方向での変速も可能である。
2004517277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環的に係合可能な切換エレメント（３０，７０，１０３）を備えた段階的に調節可能な伝動装置であって、該伝動装置が、原動節（２０，６０）及び従動節（４０，８０）を互いに同心的な位置から偏心的な任意の位置へ相対的に移すことによって切換エレメントの同一の周速度で原動節と従動節との間の異なる角速度、ひいては異なる変速を生ぜしめるようになっている形式のものにおいて、切換エレメント（３０，７０，１０３）が所定の制御によってそれぞれトルク伝達可能な係合状態で連結されるようになっていることを特徴とする連続的に調節可能な伝動装置。
【請求項２】
切換エレメント（３０）と有利にはプーリー若しくは軸である原動節との間の連結が、一時的な形状係合部（１０，３１；１０３，１０２）を介して行われるようになっている請求項１記載の伝動装置。
【請求項３】
切換エレメント（７０）が方向切換手段によって締め付け体として自動的に係止されてされるようになっており、原動節から従動節へのトルク伝達のための締め付け面接触が、所定の制御によって予め規定された所定の伝達のための予め選ばれた角度領域でのみ生ぜしめられるようになっている請求項１又は２記載の伝動装置。
【請求項４】
切換エレメント（３０，７０）の制御が軸線方向で行われるようになっている請求項１から３のいずれか１項記載の伝動装置。
【請求項５】
制御のために制御プーリー（５０，９０）を設けてあり、制御プーリーが、切換エレメント（３０，７０）のための半径方向案内（４２，８１）を有するプーリー（４０，８０）に対して常に同心的な位置に配置されている請求項１から４のいずれか１項記載の伝動装置。
【請求項６】
制御プーリーが半径方向の運動によって制御されるようになっている請求項１から５のいずれか１項記載の伝動装置。
【請求項７】
形状係合部が、切換エレメントと従動節との間のセレーション歯部（１０，３１；１０２，１０３）によって形成されている請求項２から６のいずれか１項記載の伝動装置。
【請求項８】
プーリー（４０）が、溝案内内に半径方向運動可能に弾性的に支承されており、これによって歯部係合の際のエラー及び誤差による衝突が補償されるようになっている請求項２から７のいずれか１項記載の伝動装置。
【請求項９】
プーリー（４０）内での切換エレメント（３０）の半径方向の運動のほかに、エラストマが切換エレメント（３０）と歯車若しくは形状係合プーリー（１０）との間の半径方向の運動及び周方向の運動を可能にして、歯部係合の際の位置ずれ及び誤差を補償するようになっている請求項１から８のいずれか１項記載の伝動装置。
【請求項１０】
連結過程が電気機械式、液圧式、電気式、磁気式に制御され、若しくは圧電素子若しくは圧電スタックアクチュエータを介して制御されるようになっている請求項１から９のいずれか１項記載の伝動装置。
【請求項１１】
歯部幾何学形状（１０，３１；１０２，１０３）は、歯厚さと歯高さとの比がすべての回転数で負荷伝達時の最大の周方向速度差と連結過程の際の切換エレメント（３０）若しくはサテライト（１０１）の軸線方向の行程運動の速度との比よりも大きくなるように選ばれている請求項１から１０のいずれか１項記載の伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、循環的に係合可能な切換エレメントを備えた段階的に調節可能な伝動装置であって、該伝動装置が、原動節及び従動節を互いに同心的な位置から偏心的な任意の位置へ相対的に移すことによって切換エレメントの同一の周速度で原動節と従動節との間の異なる角速度、ひいては異なる変速を生ぜしめるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
ヨーロッパ特許第０７０８８９６Ｂ１号明細書により公知の無段階若しくはほぼ無段階に調節可能な形状係合式のサテライト型伝動装置（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｇｅａｒ）が、原動節、従動節並びに個別の複数の歯車を備えており、該歯車が互いに一緒に１つのサテライトギアを形成しており、該サテライトギアが中央歯車に常に形状係合している。サテライトギア及び中央歯車の有効な半径の比並びにサテライトギアと中央歯車との相対的な偏心位置が適切な手段によって変えられることに基づき、原動節と従動節との間の回転比が規定される。サテライトギアを形成する歯車が、中央歯車に対する偏心位置でトルク伝達可能な負荷区間と負荷のない区間とを循環的に走行するようになっており、この場合、歯車が一方ではサテライトギア軸を中心としてかつ他方では一方向で接続可能なクラッチを介して一方向でのみ固有の軸を中心として回転可能に配置されている。負荷のない区間から負荷区間への移行に際して、歯車が形状係合によって歯車自体の回転のロック状態でトルクを伝達する。トルク伝達の不均一性が、負荷区間の円弧によって規定された半径及び／又は周期的な調節に基づく有効な接線方向成分の変化によって補償される。前記明細書に記載の具体的な実施例では、連結エレメントが原動節の周囲に取り付けられて、従動節の半径方向の溝内に互いに異なる走行半径で受容されている。この場合に連結エレメントが、接続された互いに異なる力及び／又は形状係合作用で係合させられるようになっており、従って従動節の最大の角速度を生ぜしめる連結エレメントが常にトルクを伝達する。その結果、残りの連結エレメントは必然的に追い越し運転で走行し、即ち連結解除される。ヨーロッパ特許第０７０８８９６Ｂ１号明細書に記載の伝動装置においては原理的な欠点として、必然的な連結解除に基づき従動回転数の増大の方向での加速のみが可能で、従動回転数の減少の方向での減速が不可能である。
【０００３】
本発明の課題は、変速の無段階若しくはほぼ無段階の調節のための伝動装置を改善して、従動回転数の高い方向でも低い方向でも切換可能であるようにすることである。
【０００４】
前記課題が請求項１に記載の構成によって解決される。
【０００５】
公知技術とは逆に本発明では、切換エレメントは意図的な制御によってそれぞれトルク伝達可能な係合状態に連結され、即ち各切換エレメントが最大の角速度を伝達する場合には常に方向切換手段を介しては係合されないようになっている。連結若しくは連結解除のために用いられる手段が、従動節に関連して軸線方向若しくは半径方向で切換エレメントの運動を生ぜしめるようになっていてよい。
【０００６】
有利には、切換エレメントと円板若しくは軸であってよい従動節との間の連結が、一時的な形状係合部を介して行われる。
【０００７】
本発明の別の実施態様では、切換エレメントが方向切換手段を介して、方向に依存して接続可能な連結部に用いられた締め付け体に対応して自動的に係止されるようになっており、しかしながら、原動節から従動節へのトルク伝達のための締め付け面接触が、所定の制御によって予め規定された所定の伝達のための予め選ばれた角度領域でのみ生ぜしめられるようになっている。有利には、切換エレメントの制御が軸線方向で行われるようになっている。
【０００８】
本発明の具体的な実施態様では、制御のために制御プーリーを設けてあり、制御プーリーが別のプーリーに対して常に同心的な位置に配置されており、該別のプーリーが切換エレメントのための半径方向案内を有している。有利には、制御プーリーが半径方向の運動によって制御されるようになっている。切換エレメントと従動節との間の形状係合部として、特にセレーション歯部が用いられている。
【０００９】
本発明の別の実施態様では、歯部係合の際のエラー及び誤差による衝突を補償するために、プーリーが、溝案内内に（伝達比の変更のために）半径方向運動可能に弾性的に支承されている。歯部係合の位置エラー及び誤差のさらなる補償のために、前記プーリー内での切換エレメントの半径方向の運動のほかに、エラストマを設けてあり、該エラストマが切換エレメントと形状係合プーリーとの間の半径方向の運動及び周方向の運動を許すようになっている。
【００１０】
本発明の実施態様では連結過程が電気機械式、液圧式、電気式、磁気式に制御され、若しくは圧電素子若しくは圧電スタックアクチュエータを介して制御されるようになっている。
【００１１】
有利には形状係合に用いられた歯部幾何学形状は、歯厚さと歯高さとの比がすべての回転数で負荷伝達時の最大の周方向速度差と連結過程の際の切換エレメントの軸線方向の行程運動の速度との比よりも大きくなるように選ばれている。
【００１２】
本発明を図示の実施例に基づき説明する。
【００１３】
図１及び図２は、本発明に基づく伝動装置の分解斜視図であり、
図３は本発明に基づく別のサテライト型伝動装置の部分斜視図である。
【００１４】
図１に示す伝動装置は、軸２１を有しかつ歯車１０を備えたプーリー２０（原動節として）からプーリー４０（従動節として）へのトルク伝達を可能にするものであり、この場合、トルクが切換エレメント３０を介して伝達されるようになっており、切換エレメントがカムディスク５０を介して意図的に制御可能である。原動側と従動側とは交換されてよい。
【００１５】
プーリー４０が両側に半径方向の案内４２を備えており、案内が直線の中空体として放射状に配置されていて、かつピン３５のための相対する溝を有しており、ピンによって切換エレメント３０の不都合な傾倒が避けられる。切換エレメント３０が、セレーション歯部を備えた歯車１０に向いた側に、対応する歯部を備えた部材３１を有している。切換エレメント３０は、滑子３３及び半径方向の案内４２を介して周方向力をすべてプーリー４０に伝達するようになっている。切換エレメント３０の軸線方向の移動、即ち滑子３３内での軸３２の摺動運動によって、部材３１と歯車１０との間の形状係合（かみ合い）が有効にされる。切換エレメント３０はローラ３４を介して走行するようになっており、該ローラが軸３２の端部に取り付けられている。カムディスク５０がカム５１を有しており、該カムが図示の実施例では４５°の角度区分（扇形）にわたって延びており、従って８つの切換エレメントを設けると、切換エレメントのうちの常に１つだけがカムによって軸線方向に移動させられて、歯車１０の歯部に係合せしめられる。扇形のカム５１からの切換エレメントの走出に際して、切換エレメントが押圧ばね（図示せず）を介しかつ歯部間かみ合い力の軸線方向の力成分に基づき再び係合を解除される。カムディスク５０はプーリー４０に対して常に同軸的に保たれている。原動部と従動部との間の回転数変化が、プーリー４０をプーリー２０若しくは歯車１０に対して偏心させることによって行われる。
【００１６】
１つの切換エレメントから別の切換エレメントへの荷重（動力）の移行をできるだけ衝撃なしに行うために、かつ構造的な誤差を補償して、歯部（部材３１と歯車１０）間のかみ合いの際に同期エラーを補償するために、有利な実施例では半径方向案内溝４２がプーリー４０上に回転可能にかつばね負荷された状態で支承されている。有利には回転中心点が、伝達比１である半径上に配置されている。軸２１及びプーリー２０を介してトルクが歯付きプーリー１０から伝動装置出力部へ導かれ、即ち伝動装置は逆方向運転も可能であり、この場合には原動部と従動部とが互いに交換される。図示の実施例では、減速を含む任意の伝達比が設定され得る。
【００１７】
本発明の枠内で、切換エレメント３０の歯面がエラストマを介在して切換エレメントの軸に結合されて、その結果連結過程の際の歯部係合エラーが周方向の弾性的な運動によって補償されるようになっていてよい。介在されたエラストマを介して付加的に半径方向の運動を可能にした場合には、伝動装置の構造的な不均一性の改善も達成される。別の実施例では、エラストマによって許される相対運動が終端ストッパを用いて制限されてよく、従ってエラストマが周方向力のピーク負荷によって過負荷されることはない。セレーション歯部１０，３１を介した形状係合的な連結のほかに、公知のスプラグ形フリーホイールのような摩擦式の連結も可能である。
【００１８】
図２に示す切換エレメント７０は、スプラグ（締め付け体）７１、滑子７２及び曲げられた軸７３を有しており、軸にローラ７４が取り付けられている。滑子７２が溝８１内を半径方向に滑動すると共に回転できるようになっており、切換エレメントの傾倒運動が可能であり、該傾倒運動によってスプラグ７１がリングホイールの締め付け側面６１，６２に接触して、滑子７２に作用する周方向力に基づき滑りのない係合を可能にし、その結果、トルクが伝達される。追い越し運転に際して、滑子７２に逆向きの周方向力が作用するようになり、傾倒モーメントが締め付け作用が消滅する。押圧ばね（図示せず）が追い越し運転時にも滑子７２を接触状態に保つようになっている。軸７３の端部の曲げ及び走行ローラ７４が、カムディスク９０に沿った走行ローラの転動に基づき切換エレメントに付加的な傾倒運動を生ぜしめ、該傾倒運動が押圧ばねに抗して滑子を締め付け接触を解除し、即ち空転切換位置（フリーホイール位置）へ移す。扇形に形成された溝９１の通過に際して、切換エレメント７０のフリーホイール作用が解かれ、滑子が押圧ばねによって締め付け接触状態に移されて、トルク伝達の周方向力が生ぜしめられる。このようにして、一方ではフリーホイール作用のほかに切換エレメント７０の係止作用が、摩擦接続に役立つ垂直力を周方向力によって必然的に強めることによって得られ、従って滑りのない連結が保証され、かつ他方ではその都度加速度の最も高い切換エレメント７０のみを係合させて、加速伝動のみを行ってしまうようなことが避けられる。該実施例でもプーリー８０を変更して、周方向力の形成をプーリー４０（図１）と同じ形式で達成することも可能である。
【００１９】
図３には、連結可能な伝動装置の別の実施例の軸及びリング状輪郭部を備えた完全なプーリーの１つの扇形区分のみが示してあり、リングプーリー１００としての該プーリーが案内溝内に歯部を有している。サテライト（付随体）１０１が案内成形部１０５を介してリングプーリー１００の中央に保持されている。中間層１０４が圧電効果によって厚さ方向に膨張若しくは収縮して歯付き区分１０３をリングプーリー１００の歯部内に押し込み、若しくは該歯部から引き抜く。これによって、連結過程が生ぜしめられて、トルクがリングプーリーからサテライト内へ伝達され、そこから伝達ピン１０２を介してスタープーリー内に導入され、若しくは荷重方向に応じて逆にスタープーリーからサテライト、ひいてはリングプーリーに伝達される。圧電素子１０４の構成高さを高くし、かつ大きな連結距離を可能にするために、別の実施例では中間層１０４を伝達ピン１０２内へ延長するようになっている。
【００２０】
圧電スタックとしての実施例の代わりに、別の実施例では伝達ピン１０２がシリンダーとして中空に形成されており、シリンダー内に案内されたピストンが液圧若しくは空圧式に運動させられて、歯部が係合させられ若しくは係合解除させられるようになっている。連結過程の制御が有利には液圧回路内の絞りスリットを介して行われ、この場合、軸線方向の案内内に圧力が持続的に生ぜしめられており、回転中に連結を行いたい扇形区分、即ち連結区分内でシリンダーが絞りスリットを通過して液圧で負荷される。
【００２１】
図３に示す実施例において、連結過程のための力形成が電磁式若しくは磁気式に行われてよい。
【００２２】
伝動装置において著しく短い周方向距離にわたってしか２つのサテライトによる伝達を行わず、かつ連結過程が極めて迅速に行われないことに起因する運動力学的なロックを避けるために、歯部形状が次のように選ばれており、即ち用いられた山形セレーションの歯厚さと歯高さとの比が、すべての回転数で負荷伝達時の最大の周方向速度差と連結過程の際のサテライトの軸線方向の行程運動の速度との比よりも大きくなるように選ばれている。
【００２３】
滑子７１のさらなる詳細についてはヨーロッパ特許第１００３９８４号明細書に添付の図１３乃至図１６並びにその説明が参照されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に基づく伝動装置の分解斜視図。
【図２】
本発明に基づくべつの伝動装置の分解斜視図。
【図３】
本発明に基づくさらに別の伝動装置の部分斜視図。
【符号の説明】
１０  歯車、  ２０  プーリー、  ３０  切換エレメント、  ３２  軸、  ３３  滑子、  ３４  ローラ、  ４０  プーリー、  ４２  半径方向の案内、  ５０  カムディスク、  ７０  切換エレメント、  ７１  スプラグ、  ７２  滑子、  ７３  軸、  ７４  ローラ、  ８０  プーリー、  ８１  溝、  ９０  カムディスク
【国際公開パンフレット】
2004517277.tif 000003
2004517277.tif 000004
2004517277.tif 000005
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2004517277.tif 000014
2004517277.tif 000015
2004517277.tif 000016
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004517277.tif 000017
2004517277.tif 000018
【国際調査報告】
2004517277.tif 000019
2004517277.tif 000020
2004517277.tif 000021
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