(57)【要約】  一体型差動機構を備えた平衡型分割型太陽部材アセンブリは、動力が太陽部材アセンブリから複数のボール遊星部材へ伝達されることを可能にし、又は、動力が複数のボール遊星部材から太陽部材アセンブリへ伝達されることを可能にする一方、太陽部材アセンブリ上の滑り、スピン、軸方向の引っ張り又は他の望ましくない影響を最小化する。差動機構はオフセット機構を含み、トルクが複数の分割型太陽部材回転要素間で分割されることを可能にする。分割型太陽部材アセンブリの設計の変化は、容易な製造、容易な組立て、及び容易な調整を可能にする。
2018512545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール遊星部材の配列を有する変速機用の太陽部材アセンブリであって、
中心軸の周りを回転可能な第１の太陽部材回転要素であって、前記ボール遊星部材の配列と接触するように成形された第１の太陽部材回転要素と、
前記中心軸の周りを回転可能な第２の太陽部材回転要素であって、前記ボール遊星部材の配列と接触するように成形された第２の太陽部材回転要素と、
前記第１の太陽部材回転要素及び前記第２の太陽部材回転要素それぞれに連結されたトルク差動機構であって、前記第１の太陽部材回転要素及び前記第２の太陽部材回転要素それぞれが、前記第１の太陽部材回転要素及び前記第２の太陽部材回転要素の他方から独立して動力を伝達するトルク差動機構と
を含む、
太陽部材アセンブリ。
【請求項２】
前記トルク差動機構は動力源に連結される、
請求項１に記載の太陽部材アセンブリ。
【請求項３】
前記トルク差動機構は動力負荷に連結される、
請求項１に記載の太陽部材アセンブリ。
【請求項４】
前記第１の太陽部材回転要素及び前記第２の太陽部材回転要素の一方に予め負荷を適用するように構成された軸方向力平衡化機構を更に含む、
請求項１に記載の太陽部材アセンブリ。
【請求項５】
前記軸方向力平衡化機構は、前記第１の太陽部材回転要素又は前記第２の太陽部材回転要素の一方と接触する弾性部材を含む、
請求項４に記載の太陽部材アセンブリ。
【請求項６】
剛性部材を更に含み、
前記弾性部材は、所定の間隙まで軸方向の力に抵抗するように構成され、
前記剛性部材は、軸方向の力に対抗するように構成される、
請求項５に記載の太陽部材アセンブリ。
【請求項７】
前記軸方向力平衡化機構は油圧システムを含む、
請求項４に記載の太陽部材アセンブリ。
【請求項８】
長手軸の周りを回転可能なボール遊星部材の配列と、
前記ボール遊星部材の配列と接触し、前記長手軸の周りを軌道とする第１のリングであって、前記ボール遊星部材の配列の第１の側にある第１のリングと、
前記ボール遊星部材の配列と接触し、前記長手軸の周りを軌道とする第２のリングであって、前記ボール遊星部材の配列の第２の側にある第２のリングと、
第１の中心軸を有する第１の太陽部材回転要素であって、前記ボール遊星部材の配列と接触するように成形された第１の太陽部材回転要素と、
前記第１の中心軸と一致する軸を有する第２の太陽部材回転要素であって、前記ボール遊星部材の配列と接触するように成形された第２の太陽部材回転要素と、
前記第１の太陽部材回転要素及び前記第２の太陽部材回転要素それぞれに連結されたトルク差動機構であって、前記第１の太陽部材回転要素及び前記第２の太陽部材回転要素それぞれが、前記第１の太陽部材回転要素及び前記第２の太陽部材回転要素の他方から独立して動力を伝達するトルク差動機構と
を含む、
バリエータ。
【請求項９】
前記トルク差動機構は、前記第１の太陽部材回転要素と前記第２の太陽部材回転要素との間に配置されたローラ要素を含む、
請求項８に記載のバリエータ。
【請求項１０】
前記トルク差動機構は、前記第１及び第２の太陽部材回転要素からオフセットされている、
請求項８に記載のバリエータ。
【請求項１１】
前記太陽部材アセンブリ用の第１の潤滑システムと、前記差動機構用の第２の潤滑システムとを含む、
請求項１０に記載のバリエータ。
【請求項１２】
前記差動機構はベベルギヤ機構を含む、
請求項８に記載のバリエータ。
【請求項１３】
前記トルク差動機構アセンブリによって、前記第１の太陽部材回転要素及び前記第２の太陽部材回転要素が、平衡化されたトルクを前記複数のボール遊星部材に適用することが可能になる、
請求項８に記載のバリエータ。
【請求項１４】
動力伝達装置であって、
動力源と、
前記動力源に連結されたバリエータであって、
長手軸の周りを軌道とするボール遊星部材の配列、
前記ボール遊星部材の配列と接触し、前記長手軸の周りを軌道とする第１のリングであって、前記ボール遊星部材の配列の第１の側にある第１のリング、
前記ボール遊星部材の配列と接触し、前記長手軸の周りを軌道とする第２のリングであって、前記ボール遊星部材の配列の第２の側にある第２のリング、
第１の中心軸を有する第１の太陽部材回転要素であって、前記ボール遊星部材の配列と接触するように成形された第１の太陽部材回転要素、及び、
前記第１の中心軸と一致する軸を有する第２の太陽部材回転要素であって、前記ボール遊星部材の配列と接触するように成形された第２の太陽部材回転要素、
を含むバリエータと
を含む、
動力伝達装置。
【請求項１５】
前記バリエータは、シャフトを経由して前記動力源に連結される、
請求項１４に記載の動力伝達装置。
【請求項１６】
前記シャフトは、前記バリエータを通って延在する、
請求項１５に記載の動力伝達装置。
【請求項１７】
遊星形歯車セットを更に含み、
前記シャフトは、前記遊星形歯車セットと係合するように前記バリエータを通って延在し、前記遊星形歯車セットは、前記第１のリングに動作可能に連結され、前記動力源によって生成される動力の一部は、前記第１の太陽部材回転要素及び前記第２の太陽部材回転要素を経由して前記バリエータに入り、前記動力源によって生成される動力の一部は、前記第１のリングを介して前記バリエータに入り、前記動力は、前記第２のリングを経由して前記バリエータを出る、
請求項１６に記載の動力伝達装置。
【請求項１８】
前記バリエータは、前記第１又は第２のリングを経由して動力負荷に連結される、
請求項１４に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１５年１０月３０日に出願された米国特許出願第１４／９２８，９３８号の利益を主張し、及び２０１５年３月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／１４１，１０５号の利益を主張し、本出願は、２０１１年１１月３日に出願され、米国特許第８，８８８，６４３号として現在発行されている米国特許出願第１３／２８８，７１１号に関連し、及び２０１４年１１月１４日に出願され、米国特許出願公開第２０１５／００７２８２７号として公開されている米国特許出願第１４／５４１，８７５号に関連し、それらのそれぞれは参照により組み込まれる。
【０００２】
本明細書に開示される実施形態は、ボール遊星形（ｂａｌｌ  ｐｌａｎｅｔａｒｙ）バリエータで使用される分割型太陽部材アセンブリ（ｓｐｌｉｔ  ｓｕｎ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）に関連し得る。特に、実施形態は、複数の回転要素間でトルクを共有しかつバリエータにおける滑り、スピン、軸方向の引っ張り、又は他の望ましくない影響を低減するための、トルク差動機構及び軸方向負荷平衡化機構を備えた分割型太陽部材アセンブリに関連し得る。
【背景技術】
【０００３】
従来、その速度比としても知られている歯車列の歯車比は、出力歯車の角速度に対する入力歯車の角速度の比である。伝統的な（すなわち歯車付きの）変速機を使用するとき、歯車比は、歯車列の歯車の歯数から直接的に計算することができる。機械的利点としても知られている歯車列のトルク比は、歯車比によって決定される。速度比及び機械的利点は、それらが理想的な連結において同じ数を生じるように定義される。所与の変速機に関して、最高トルク比又は最高トルク倍率は、最高速度比で生じる。
【０００４】
ボール遊星部材−遊星形（ｂａｌｌ  ｐｌａｎｅｔ−ｐｌａｎｅｔａｒｙ）無段変速機（ＣＶＴ）は、入力リングと出力リングとの間に介在されかつ太陽部材と接触する複数の球形回転要素（一般にボール遊星部材、遊星部材、又は球とも呼ばれる）を一般的に利用し、連続的な範囲の速度比を提供する。ボール遊星部材−遊星形ＣＶＴはバリエータと呼ばれることもある。
【０００５】
一部のボール遊星部材−遊星形バリエータでは、太陽部材は２つの回転要素を有し、そのそれぞれがボール遊星部材と接触する。２つの太陽部材回転要素とボール遊星部材との間の接触は直接的な接触であってもよく、又は２つの太陽部材回転要素とボール遊星部材上の対応する地点との間に、一般に牽引流体又は摩擦流体と呼ばれる中間流体が存在してもよいことに留意されたい。接触が直接的な接触か、又は中間流体が存在するかにかかわらず、ボール遊星部材傾斜角がボール遊星形バリエータにおいてゼロ以外であり、軸方向に隔てられた２つの太陽部材回転要素がある場合、２つの太陽部材回転要素は一般に異なる速度で回転する。換言すると、ボール遊星部材と第１の太陽部材回転要素との接触位置におけるボール遊星部材の表面速度は、ボール遊星部材と第２の太陽部材回転要素との接触位置におけるボール遊星部材の表面速度と異なる。両方の太陽部材回転要素が同じ速度で強制的に回転されると、接点間に滑りが存在する。滑りは、太陽からボール遊星部材への動力伝達能力を制限し、バリエータの動力性能又は効率に影響を及ぼし得る。更に、滑りは、過度の騒音、熱、振動、摩耗又は他の負の影響を引き起こし、バリエータの寿命を縮める恐れもある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの広い意味において、本明細書に開示される実施形態は、２つの太陽部材回転要素間にトルク平衡化差動機構を有する太陽部材に関連し得る。トルク平衡化差動機構アセンブリは、動力経路において、外部動力源（又は負荷）と２つの太陽部材回転要素それぞれとの間に、又は２つの太陽部材回転要素の間に配置される。太陽部材回転要素それぞれに等しいトルクが適用され得るが、太陽部材回転要素は異なる速度で回転し得る。従って、両方の太陽部材回転要素を通過するトルクは平衡化され得、この構成は、不均衡な表面速度による滑りを回避する。差動機構アセンブリは、太陽部材アセンブリに近接していてもよいし、又は太陽部材アセンブリからオフセットされていてもよい。一実施形態では、２つの太陽部材回転要素の分離を防止するスラストベアリングが、差動機構アセンブリとして使用される。その実施形態では、ベアリング回転要素を介して動力を太陽部材回転要素に、又は太陽部材回転要素から伝達することができる。
【０００７】
別の広い意味において、本明細書に開示される実施形態は、太陽部材、複数のボール遊星部材、並びに第１及び第２のリングを有するバリエータに関連し得る。複数のボール遊星部材は、第１及び第２のリング間に配置され得、更に太陽部材と接触し、太陽部材の周りを回転可能であり得る。太陽部材は、２つの太陽部材回転要素の間に配置されたトルク平衡化差動機構を有し得る。太陽部材を介してバリエータに動力が入ると、トルク平衡化差動機構は、滑りがほとんど又はまったくない状態で動力がボール遊星部材に伝達されることを保証する。太陽部材の回転要素から複数のボール遊星部材への効率的な動力の伝達は、バリエータ内の熱の蓄積を低減し、バリエータの効率を高める。太陽部材から複数のボール遊星部材への効率的な動力の伝達は、摩耗効果を低減し、バリエータの寿命、動力性能、又は効率を増大する可能性がある。
【０００８】
別の広い意味において、本明細書に開示される実施形態は、エンジン、モータ、人力、又は他の動力源から動力を受け取るための無段変速機を含む動力伝達装置に関連し得る。動力は、シャフト又は他の要素を介してＣＶＴに入り、２つの太陽部材回転要素の間にトルク平衡化差動機構を有する太陽部材を通過し得る。ＣＶＴは、太陽部材、複数のボール遊星部材、並びに第１及び第２のリングを有するバリエータを含み得る。複数のボール遊星部材は、第１及び第２のリングの間に配置され得、更に、太陽部材と接触し、太陽部材の周りを回転可能であり得る。太陽部材は、２つの太陽部材回転要素の間に配置されたトルク平衡化差動機構を有し得る。ＣＶＴは、太陽部材に連結されたシャフトの経由を含む様々な方法で動力源に連結され得る。動力が太陽部材を通ってバリエータに入ると、トルク平衡化差動機構は、実質的に滑りがない状態で動力がボール遊星部材に伝達されることを保証する。太陽部材から複数のボール遊星部材への効率的な動力の伝達は、バリエータ内の熱の蓄積を低減し、ＣＶＴの効率を高める。太陽部材から複数のボール遊星部材への効率的な動力の伝達は、摩耗効果を低減し得、及びＣＶＴの寿命、動力性能又は効率の増大、牽引流体の有効性の延長等を実現し得る。
【０００９】
各太陽部材回転要素は、多様なサブ要素から形成することができる。サブ要素の製造は、コストの削減及び好ましい製造方法をもたらす可能性があり、また、より良好な公差又は動力性能、効率又は他のパラメータを改善するための好ましい構成を更に可能にし得る。
【００１０】
これらの態様及び他の態様は、以下の記載及び添付の図面と併せて検討される場合、より深く認識され理解されるであろう。以下の記載は、様々な実施形態及びその多数の特定の詳細を示しているが、限定ではなく例示として与えられている。多くの置換、修正、追加又は再編成が本開示の範囲内で行われてもよく、本開示は、全てのそのような置換、修正、追加又は再編成を含む。
【００１１】
例示的な実施形態のより深い理解は、以下の詳細な記載及び添付の図面を読むことによって得られるであろう。図面中、同一の参照符号は類似又は同一の部品を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】分割型太陽部材アセンブリの一実施形態の図を示す。
【図２Ａ】分割型太陽部材アセンブリ及び差動機構を含むバリエータの一実施形態の部分近接図を示す。
【図２Ｂ】分割型太陽部材アセンブリ及び差動機構を含むバリエータの一実施形態の部分近接図を示し、オフセット構造を示す。
【図３Ａ】分割型太陽部材アセンブリ内で軸方向力に対抗するためのシステムの実施形態の部分断面図を示す。
【図３Ｂ】分割型太陽部材アセンブリ内で軸方向力に対抗するためのシステムの実施形態の部分断面図を示す。
【図４Ａ】軸方向力平衡化機構を備えた分割型太陽部材アセンブリを含むバリエータの実施形態の部分断面図を示す。
【図４Ｂ】軸方向力平衡化機構を備えた分割型太陽部材アセンブリを含むバリエータの実施形態の部分断面図を示す。
【図４Ｃ】軸方向力平衡化機構を備えた分割型太陽部材アセンブリを含むバリエータの実施形態の部分断面図を示す。
【図５】自己調整式軸方向力平衡化機構を備えた分割型太陽部材アセンブリを有するＣＶＴの部分断面図を示す。
【図６】ボール遊星形無段変速機を組み込む動力伝達装置の一実施形態を示す概略図を示す。
【図７】調整可能な分割型太陽部材アセンブリを含むバリエータの一実施形態の部分断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付の図面に示され、以下の記載において詳述される非限定的な実施形態を参照して、様々な特徴及び有利な詳細がより完全に説明される。周知の出発材料、処理技術、構成要素及び装置の説明は、それらが提供する特徴及び利点を不必要に不明瞭にしないように省略されている。しかしながら、詳細な説明及び特定の実施例は、好ましい実施態様を示す一方で、例示のためだけに提供され、限定のためではないことを理解されたい。本開示から当業者には、基礎をなす概念の趣旨及び／又は範囲内の様々な置換、修正、追加及び／又は再構成が明らかになるであろう。
【００１４】
本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語又はそれらの他のあらゆる変形は、非排他的な包含を網羅することを意図している。例えば、要素の列記を含むプロセス、製品、物品、又は装置は、必ずしもそれらの要素だけに限定されるものではなく、明示的に列挙されておらずまたそのようなプロセス、プロセス、物品又は装置に本来備わっていない他の要素を含む可能性がある。更に、逆のことが明示的に述べられていない限り、「又は（ｏｒ）」という用語の使用は、包括的な「又は」を意味し、排他的又は論理的な「又は」を意味するものではない。例えば、「Ａ又はＢ」という条件は、以下のいずれか１つによって満たされる：Ａが真であり（又は存在し）Ｂが偽である（又は存在しない）、Ａが偽であり（又は存在せず）Ｂが真である（又は存在する）、あるいは、Ａ及びＢの両方が真である（又は存在する）。
【００１５】
加えて、本明細書に与えられた例又は説明はいずれも、それらが一緒に使用されている用語若しくは複数の用語の制限、限定、又は明確な定義として決してみなすべきではない。代わりに、これらの例又は説明は、１つの特定の実施形態に関して説明されていると見なすべきであり、及び単なる例と見なすべきである。当業者であれば、これらの例又は説明が一緒に使用されている用語又は複数の用語は、それらと一緒に又は本明細書の他の場所に与えられているかもしれないし与えられていないかもしれない他の実施形態を網羅し、そのような実施形態はすべて、その用語又は複数の用語の範囲内に含まれることが意図される。そのような非限定的な例及び説明を指定する言語には、「例えば（ｆｏｒ  ｅｘａｍｐｌｅ）」、「例えば（ｆｏｒ  ｉｎｓｔａｎｃｅ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」「一実施形態では」が含まれるが、これらに限定されない。
【００１６】
本明細書で使用される場合、「接線力」という用語は、牽引面に対して接線方向の力であって、加えられたトルクを有する本体の軸線に対して半径方向の線に垂直な力を指す。「伝達される力」という用語は、「接線力」という用語と交換可能に使用されてもよい。
【００１７】
背景を提供し、本明細書に開示される特徴及び利点をより良く説明するために、バリエータの一例を記載する。
【００１８】
図１に示すように、バリエータ１００は複数のボール遊星部材１３０を有し、複数のボール遊星部材１３０は、長手軸１０２を定める中心軸１０５の周りに角度を付けて配置され、かつ中心軸１０５と接触し、更にリング１０４Ａ、１０４Ｂ及び太陽部材アセンブリ１０１と接触する。動力は、以下の様々な経路を経てバリエータ１００を通過し得る：第１のリング１０４Ａからボール遊星部材１３０を通って第２のリング１０４Ｂへ（ここでは、太陽部材アセンブリ１０１はアイドラとして働いている）；第１のリング１０４Ａ又は第２のリング１０４Ｂからボール遊星部材１３０を通って太陽部材アセンブリ１０１へ）；又は、太陽部材アセンブリ１０１からボール遊星部材１３０を通って第１のリング１０４Ａ又は第２のリング１０４Ｂへ。動力経路の組み合わせも可能である。例えば、動力は、太陽部材アセンブリ１０１を経由してボール遊星部材１３０を通って入力してもよく、一部は第１のリング１０４Ａに移動し、第２の部分は第２のリング１０４Ｂに移動する。
【００１９】
図１は、剛性連結部１０６によって結合された複数の太陽部材回転要素１１０、１１２で形成された太陽部材アセンブリ１０１を有するバリエータ１００を示す。複数の太陽部材回転要素を有する利点は、太陽部材アセンブリ１０１に加えられる低減されたヘルツ応力であり得る。図１に示すように、第１の太陽部材回転要素１１０及び第２の太陽部材回転要素１１２は（複数のボール遊星部材１３０のうちの）ボール遊星部材１３０と接触し、その結果、中心軸１０５からの動力は、第１の太陽部材回転要素１１０及び第２の太陽部材回転要素１１２を経由してボール遊星部材１３０に加えられる、又は、ボール遊星部材１３０に加えられた動力は、第１の太陽部材回転要素１１０及び第２の太陽部材回転要素１１２を経由して中心軸１０５に伝達され得る。ボール遊星部材１３０は、地点１１０’で第１の太陽部材回転要素１１０に接触し、地点１１２’で第２の太陽部材回転要素１１２に接触する。ボール遊星部材１３０は、ボール遊星部材軸１３２を定めるボール遊星部材の軸１３５を中心に回転するように構成される。第１の回転半径ｒｐｓ１は、ボール遊星部材軸１３２と接点１１０’（すなわち、ボール遊星部材１３０と第１の太陽部材回転要素１１０との間の界面）との間の最短距離として定義される。第２の回転半径ｒｐｓ２は、ボール遊星部材軸１３２と接点１１２’（すなわち、ボール遊星部材１３０と第２の太陽部材回転要素１１２との間の界面）との間の最短距離として定義される。ボール遊星部材の軸１３５（ひいてはボール遊星部材軸１３２）が傾斜するにつれてｒｐｓ１及びｒｐｓ２が変化することに留意されたい。
【００２０】
ボール遊星部材１３０は理想的には均一な体として機能し、その結果、ボール遊星部材１３０に加えられるトルクはボール遊星部材１３０をねじる又は変形することはなく、ボール遊星部材１３０は、実質的にゼロの内部損失で動力を伝達することができる。理想的には、ボール遊星部材の軸１３５が中心軸１０５と平行であり（したがって、ボール遊星部材軸１３２が長手軸１０２と平行であり、ｒｐｓ１＝ｒｐｓ２であり）、かつ、複数のボール遊星部材１３０が長手軸１０２を中心に回転するときに各ボール遊星部材１３０がそのボール遊星部材軸１３２を中心に回転されるとき、以下の条件が満たされる。
ａ）ボール遊星部材１３０の地点１１０’における表面速度は、ボール遊星部材１３０の地点１１２’における表面速度に等しい。
ｂ）ボール遊星部材１３０の地点１１０’におけるトルクは、ボール遊星部材１３０の地点１１２’におけるトルクに等しい。
ｃ）第１の太陽部材回転要素１１０の地点１１０’における表面速度は、第２の太陽部材回転要素１１２の地点１１２’における表面速度に等しい。
ｄ）ボール遊星部材１３０の地点１１０’におけるトルクは、ボール遊星部材１３０の地点１１２’におけるトルクに等しい。
【００２１】
しかしながら、バリエータ又は無段変速機が高比率又は低比率のどちらかである場合、半径ｒｐｓ１は半径ｒｐｓ２と異なる可能性があり、ボール遊星部材１３０は、半径ｒｐｓ１において半径ｒｐｓ２における表面速度と異なる表面速度を有し得る。これが起こるとき、第１の太陽部材回転要素１１０が第２の太陽部材回転要素１１２に対して拘束されている場合、以下の状況の１つが起こる。
ｅ）第１の太陽部材回転要素１１０に加えられるトルクは、第２の太陽部材回転要素１１２に加えられるトルクよりも大きい又は小さくなる。又は、
ｆ）ボール遊星部材１３０の地点１１０’における表面速度は、ボール遊星部材１３０の地点１１２’における表面速度よりも大きい又は小さくなる。
【００２２】
いずれかの状況が存在する場合、滑り又は他の望ましくない影響が、接点１１０’又は１１２’の一方又は両方において強いられる可能性がある。このシナリオは、第２の太陽部材回転要素１１２に対する第１の太陽部材回転要素１１０の回転が常に１：１であるように２つの要素が（例えば剛性連結器１０６を使用して）固く連結されている「ｖノッチ」太陽部材などの二重接触太陽部材において共通に見られる。小さな変化のため、牽引流体の特性は、より損失を最小限に抑えかつ負の影響を低減しつつ補償されるかもしれない。しかしながら、傾斜角又は回転速度又はトルクが増加するにつれて、牽引流体は、バリエータ内の滑りを防止する又は構成要素を保護する効果が低下する。滑りによって発生する熱は、牽引流体の動力伝達能力を低下させ、それによって太陽部材といずれかのボール遊星部材との間の牽引接触の効率を低下させる可能性がある。滑りにより騒音、振動、又は太陽部材やボール遊星部材の損傷が生じる可能性もある。牽引流体が損傷する可能性がある。他の構成要素も滑りの発生によって影響を受ける可能性がある。
【００２３】
本明細書に開示される実施形態は、従来技術のこれら及び他の欠点を克服し得る。トルク共有差動機構を含む分割型太陽部材アセンブリは、滑りを強いられることなく速度の差を許容しながら、等しい接線力の適用によって２つの太陽部材回転要素からボール遊星部材に動力を伝達し得る。更に、本明細書に開示された分割型太陽部材アセンブリの実施形態を使用するＣＶＴにおいて、分割型太陽部材アセンブリにおける回転要素は固く連結されず、代わりに、滑りを防止するために又はＣＶＴの出力性能若しくは効率を増大させるために必要に応じて相対回転を許容するベアリング又は差動機構などによって、互いに可変式に連結される。
【００２４】
図２Ａは、複数のボール遊星部材との平衡のとれた接触のための差動機構及び分割型太陽部材アセンブリの一実施形態を示すバリエータの断面部分図を示す。バリエータ２００はボール遊星部材１３０を含み、ボール遊星部材１３０は中心軸１０５の周りに角度を付けて配置され、牽引リング１０４Ａ、１０４Ｂ及び分割型太陽部材アセンブリ２０１と接触する。分割型太陽部材アセンブリ２０１は、第１の太陽部材回転要素２１０及び第２の太陽部材回転要素２１２を含む。第１の太陽部材回転要素２１０又は第２の太陽部材回転要素２１２は、複数の部品から形成されてもよい。例えば、図２Ａに示すように、第１の太陽部材回転要素２１０は、第１の太陽部材回転要素２１０の第１のサブ要素２１５及び第１の太陽部材回転要素２１０の第２のサブ要素２１６から集合的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の太陽部材回転要素２１０の第１及び第２のサブ要素２１５及び２１６は別々に形成され、第１の太陽部材回転要素２１０を製造する間又は組み立てる間、第１の太陽部材回転要素２１０を形成するために連結されてもよい。更に、第１の太陽部材回転要素２１０の第１のサブ要素２１５と第２のサブ要素２１６との間の連結は永久的であってもよいし、又は、取外し又は交換を可能にするように構成されてもよい。更に、連結は、ねじ、スプライン又はそれらの類似物などのハードウェア、溶接、はんだ付け、接着剤及びエポキシを含むがこれらに限定されない既知の機械的、熱的又は化学的手段を介して達成されてもよい。
【００２５】
第１の太陽部材回転要素２１０は、差動機構２２０を介して第２の太陽部材回転要素２１２に可変式に連結される。動力が、中心軸１０５を介して分割型太陽部材アセンブリ２０１に入ると、動力は、地点２１０’で第１の太陽部材回転要素２１０を介して、及び地点２１２’で第２の太陽部材回転要素２１２を介してボール遊星部材１３０に伝達される。可変連結は、第１の太陽部材回転要素２１０及び第２の太陽部材回転要素２１２が異なる速度で回転することを可能にし、滑りを低減しながら又はパフォーマンス若しくは構成要素に対する他の悪影響を低減しながらバリエータの出力性能及び効率の改善を可能にする。
【００２６】
図２Ａに示すように、ボール遊星部材の軸１３５は軸１３２を定める。様々な制御システム及び方法を使用して、第１の回転半径（すなわちｒｐｓ１）が第２の回転半径（すなわちｒｐｓ２）より小さく又は大きくなり得るように、ボール遊星部材軸１３２はある角度γ（ガンマ）で傾けられてもよい。米国特許第７，０１１，６００号明細書及び同第８，４６９，８５６号明細書は、ボール遊星部材軸の傾斜角を変化させる様々な方法を記載している。この角度γは、軸１０２に平行に定められた線１３３に対する軸１３２の角度変位として定義される。したがって、動力が、分割型太陽部材アセンブリ２０１からボール遊星部材１３０に伝達されている場合、実施形態は、第１の太陽部材回転要素２１０及び第２の太陽部材回転要素２１２が異なる速度で回転し、ボール遊星部材１３０に同じトルクを適用することを許容し得る。異なる回転半径ｒｐｓ１、ｒｐｓ２、ボール遊星部材１３０の半径、並びに接点２１５’及び２１２Ａ’との間の間隙２１１のために、ボール遊星部材１３０は（接線速度の変化があるが）同じ接線力を経験する。牽引流体パラメータ又はバリエータの動作条件（例えば、中心軸１０５の回転速度、牽引流体の温度又は発泡、γ（ガンマ）の値）を含む、材料特性を含む他の要因が、接線力の変化をもたらし得る。それにもかかわらず、第１のトルクは、接点２１５’で第１の太陽部材回転要素２１０の第１のサブ要素２１５によってボール遊星部材１３０に適用され得、等しい第２のトルクが接点２１２Ａ’で第２の太陽部材回転要素２１２によってボール遊星部材１３０に適用され得る。差動機構２２０は、ボール遊星部材１３０に適用されたトルクが、第１の太陽部材回転要素２１０及び第２の太陽部材回転要素２１２によって均等に分配されることを請け合う。したがって、バリエータ２００を通る動力のより効率的で均衡のとれた伝達が可能である。
【００２７】
いくつかの実施形態では、第１の太陽部材回転要素２１０は、シャフト１０５に連結された第１サブ要素２１５と、第１の太陽回転サブ要素２１５に連結された第２サブ要素２１６とを含み得る。第２サブ要素２１６の第１サブ要素２１５への連結又は組み付けは、分解又は調整を可能にするために各サブ要素２１５、２１６上の相補的スプライン２２６などの非永久的連結具により可能であり得、又は永久的連結を伴い得る。第２のサブ要素２１６の第１のサブ要素２１５への連結は、機械的、化学的又は熱的プロセスを伴い得る。機械的連結は、第１のサブ要素２１５に第２のサブ要素２１６を圧入嵌めするなど永久的連結を含み得る。第２のサブ要素２１６を第１のサブ要素２１５に連結することは、クリップ２２９又はシム２２８などのハードウェア又は他のハードウェアの使用を含み得る。他の連結は、ねじ、キー付きの特徴部、溶接等を含み得る。
【００２８】
差動機構の形成又は組立ては、第１の太陽部材回転要素２１０に対する第２の太陽部材回転要素２１２の選択的な位置決めを含み得る。第２の太陽部材回転要素２１２は、間隙２１１が形成されるように第１の太陽部材回転要素２１０の第１サブ要素２１５に対して位置決めされ得る。
【００２９】
差動機構２２０は、第１の部分２２５ａ、第２の部分２２５ｂ及び第３の部分２２５ｃを含む支持体２２５を含み得る。第１の部分２２５ａは、第１の太陽部材回転要素２１０（第１の太陽部材回転要素２１０の第１のサブ要素２１５を含む）と第２の太陽部材回転要素２１２との間にローラ２１３を保持するように構成され得る。ローラ２１３は、図２Ａに示されるように球体のローラであり得、又は、所望の負荷、第１の部分２２５ａを製造するために使用されるサイズ及び材料、第１及び第２のサブ要素２１５、２１６若しくは第２の太陽部材回転要素２１２又はそれらの類似物を形成するために使用される形状又は材料に基づいて、円筒形、楕円形又は他の何らかの形状であり得る。支持体２２５は、所望の軸方向距離に及ぶ軸方向長さを有する第２の部分２２５ｂを更に含み得る。支持体２２５は、半径方向の長さを有する第３の部分２２５ｃを更に含み得る。第２の部分２２５ｂ及び第３の部分２２５ｃの軸方向及び半径方向の長さは、差動機構２２０の内部容積を部分的に画定するように選択され得る。内部容積は、差動機構２２０の組立、設置、取り外し又は分解、熱放散又は同様のものを容易にするために、差動機構２２０内の追加の構成要素の配置を許容するように、差動機構２２０の所望の流体容量に基づいて決定され得る。いくつかの実施形態では、支持体２２５は、支持体２２５又は支持体２２５内の構成要素の組み立て、分解、設置若しくは取外しを可能にするスプライン２２４又は他の特徴部を含み得る。
【００３０】
組み立てる間、第１の太陽部材回転要素２１０はボール遊星部材１３０との所望の接点２１０’に対応して配置され得る。組立ては、第１のサブ要素２１５をシャフト１０５に連結し、第２のサブ要素２１６を第１のサブ要素２１５に連結することを含み得る。組立ては更に、ボール遊星部材１３０との所望の接点２１２Ａ’に対応して第２の太陽部材回転要素２１２を配置することを含み得る。ローラ２１３は、（第２のサブ要素２１６を含む）第１の太陽部材回転要素２１０と第２の太陽部材回転要素２１２との間に配置される。また、組立ては、ローラ２１３と第１の太陽部材回転要素２１０の第２のサブ要素２１６との間の接点２１６’における接線力が、ローラ２１３と第２の太陽部材回転要素２１２との間の接点２１２Ｂ’における接線力と等しくなることを保証することを含み得る。クリップ２２９又はシム２２８はローラ２１３を支持体２２５内に又は選択された位置に配置し得る（第１の太陽部材回転サブ要素２１６と第２の太陽部材回転要素２１２との間に均等に配置されるなど。いくつかの実施形態では、シム２２８又はクリップ２２９のサイズ又は厚さは、第１の太陽部材回転要素２１０と第２の太陽部材回転要素２１２との間の間隙２１１が所望の距離に維持されることを保証し得る。いくつかの実施形態では、シム２２８又はクリップ２２９は、所望の材料、形状から製造され得る、又は、第２の太陽部材回転要素２１２とボール遊星部材１３０との間の所望の接触を維持するため、又は第１の太陽部材回転要素２１０（第２サブ要素２１６を含み得る）と第２の太陽部材回転要素２１２を支持体２２５に対して整列させるために、所望の予負荷を提供するように構成され得る。組立ては、第１のサブ要素２１５上のスプライン２２６が第２のサブ要素２１６上のスプライン２２６と係合されることを保証することを含み得る。差動機構２２０又は分割型太陽部材アセンブリ２０１は、意図する使用又は作動範囲に依存して、ニードルベアリング、潤滑ポート、又は他の構成要素を含んでもよい。
【００３１】
動作中、動力は、差動機構に連結されたシャフト１０５を経由してバリエータに入り得る。第１の太陽部材回転要素２１０を通って流れる動力は、（地点２１５’における接線力を経由して）第１トルクを及び第１表面速度をボール遊星部材１３０に適用する。第２の太陽部材回転要素２１２を通って流れる動力は、シャフト１０５から支持体２２５を経由してローラ２１３を介して（及び第２の表面速度を経由して）地点２１２Ａ’でボール遊星部材１３０に伝達される。ローラ２１３は、接点２１０’及び２１２’で異なる表面速度を許容しながら第１の太陽部材回転要素２１０及び第２の太陽部材回転要素２１２がボール遊星部材１３０に平衡のとれた動力を提供できるように、第２のサブ要素２１６と第２の太陽部材回転要素２１２との間の相対運動を可能にする。実施形態は、より低い速度比又はより高い速度比での動作を含む、速度比の範囲内の任意の速度比で動作し得る。
【００３２】
高いトルク比は、ボール遊星部材１３０の回転軸１３２が負のγ（ガンマ）角度で傾斜しているときにボール遊星部材１３０からリング（図示せず）に動力が出力される状況を指し得る。第１の太陽部材回転要素２１０に対応する接点２１０’とボール遊星部材１３０の回転軸１３２との間の距離（ｒｐｓ２）は、第２の太陽部材回転要素２１２に対応する接点２１２Ａ’とボール遊星部材１３０の回転軸１３２との間の距離（ｒｐｓ１）より短い。ボール遊星部材１３０が軸１３２を中心に回転するとき、接点２１０’を経由してボール遊星部材１３０に伝達されるトルクは、接点２１０’におけるボール遊星部材１３０の表面速度が接点２１２Ａ’で観察されるボール遊星部材１３０の表面速度を超え得るとしても、接触点２１２Ａ’を経由してボール遊星部材１３０に伝達されるトルクに等しい。
【００３３】
別の状況は低トルク比において生じ、このとき、ボール遊星部材１３０の回転軸１３２は正のγ（ガンマ）角度で傾斜し、動力はリングに出力される。第１の太陽部材回転要素２１０に対応する接点２１０’とボール遊星部材１３０の回転軸１３２との間の距離は、第２の太陽部材回転要素２１２に対応する接点２１２Ａ’とボール遊星部材１３０の回転軸１３２との間の距離よりも長い。ボール遊星部材１３０が軸１３２を中心に回転するとき、接点２１０’を経由してボール遊星部材１３０に伝達されるトルクは、接点２１０’におけるボール遊星部材１３０の表面速度が接点２１２Ａ’で観察されるボール遊星部材１３０の表面速度未満であり得るとしても、接点２１２Ａ’を経由してボール遊星部材１３０に伝達されるトルクに等しい。
【００３４】
第１の太陽部材回転要素２１０及び第２の太陽部材回転要素２１２は太陽部材回転要素の回転速度の変化を許容しながら平衡のとれたトルクをボール遊星部材１３０に伝達することができるので、ボール遊星部材１３０に対する滑り、スピン、軸方向の引っ張り又は他の望ましくない影響は低減され得る。ボール遊星部材１３０が均一なトルクを受けると、振動、騒音、疲労、応力及び損傷（牽引流体の損傷を含む）が軽減し得、これはより静音性の又はより安定性のあるシステムをもたらし、又はシステムの寿命を延ばす。
【００３５】
いくつかの実施形態では、分割型太陽部材アセンブリの第１及び第２の太陽部材回転要素を介して伝達されるトルクがバリエータ内の複数のボール遊星部材に等しく適用されるように、差動機構は歯車を利用し得る。
【００３６】
図２Ｂの断面図に示すように、バリエータ２００は、オフセットを伴って形成された差動機構２２０に連結されてもよい。本明細書で使用する場合「オフセット」という用語は、トルク差動要素が、第１の太陽部材回転要素２１０又は第２の太陽部材回転要素２１２の軸方向外側に配置される構成を記載するために使用され得る。図２Ｂに示すように、動力は、シャフト１０５を経由して無段変速機に受け取られ得る。動力は、シャフト１０５を経由して差動機構２２０に伝達され得る。差動機構２２０は、ベベルギヤ２２０Ａ及び２２０Ｂを含み得る。動力は、ベベルギヤ２２０Ｂを経由して軸方向部材２４５を通り、第１太陽部材回転要素２１０の第２サブ要素２１６を経由して第１太陽部材回転要素２１０の第１サブ要素２１５に伝達され得る。また、動力は、ベベルギヤ２２０Ａを経由して、支持体２２５を通り、第２太陽部材回転要素２１２の第１サブ要素２１８を通って伝達され得る。ローラ２１３は、第２の太陽部材回転要素２１２の第１サブ要素２１８を第２の太陽部材回転要素２１２の第２サブ要素２１９と異なる速度で回転させることができるように、軸２１７（これは支持体又は他の図示しない構成要素の一部を形成し得る）の周囲を回転可能であり得る。
【００３７】
いくつかの実施形態では、第２の太陽部材回転要素の位置決めは、第２の太陽部材回転要素２１２の第１サブ要素２１８をボール遊星部材１３０と接触させ、複数のローラ２１３を第１サブ要素２１８の反対側に位置付け、第２の太陽部材回転要素２１２の第２サブ要素２１９を第１サブ要素２１８に対して位置付けることを含み得る。第２の太陽部材回転要素２１２の第２サブ要素２１９の位置決めは、第２サブ要素２１９を支持するためにクリップ２２９、シム２２８又は他のハードウェアを位置付けることを含み得る。いくつかの実施形態では、第１サブ要素２１８、第２サブ要素２１９、シム２２８又はクリップ２２９の２つ以上は、組み立て前に一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、第２サブ要素２１９、シム２２８、クリップ２２９又はそれらの類似物は、選択された材料から形成されてもよく、所望の構成を有し又は所望の予負荷を提供するように製造され、第２の太陽部材回転要素２１２の第１サブ要素２１８をボール遊星部材１３０と接触した状態に維持する。
【００３８】
オフセット差動機構を有する無段変速機は様々な利点を有し得る。例えば、オフセット差動機構を有する無段変速機又はバリエータは、半径方向のプロファイルを低減し得、これは、体積が制限され得る自動車のエンジンなど、特定の状況において無段変速機又はバリエータのより良い配置を可能にする。また、オフセット差動機構は、バリエータ、差動機構又はその両方のより良好な潤滑又は冷却を可能にし得る。例えば、いくつかの実施形態では、オフセット差動機構は、より良好な対流空気流及び冷却を可能にするために、フィン又は他の増大した表面積の特徴部を有する外側ハウジングを有し得る。いくつかの実施形態では、外側ハウジングを有するオフセット差動機構は、潤滑ポート、ウォータージャケット、又はその他の強制冷却システムを更に含み得る。実施形態は、分割型太陽部材アセンブリ、バリエータ、差動機構、又は何らかの組み合わせを潤滑又は冷却するために同じ流体を利用してもよく、又は、実施形態はバリエータから独立してオフセット差動機構を潤滑又は冷却してもよい。例えば、いくつかの実施形態は、差動機構用の第１の潤滑システムと、太陽部材アセンブリ又はバリエータなどの１つ又は複数の他の構成要素用の第２の潤滑システムとを含み得る。
【００３９】
バリエータ内の要素の構成は変更することができる。図３Ａ及び図３Ｂは、図２Ｂに示す第２の太陽部材回転要素２１２などの第２の太陽部材回転要素の実施形態の断面部分図を示す。
【００４０】
図３Ａに示すように、第２の太陽部材回転要素２１２は、支持体又は他の構成要素内のローラ要素との接触のための傾斜した側面を備えて形成され得る。第２の太陽部材回転要素２１２の第１サブ要素２１８の側面３０３及び３０４は、機械加工又は他の方法で直線状に形成され得、それらの間には角度が付けられる。第２の太陽部材回転要素２１２の第２サブ要素２１９には、第１サブ要素２１８と相補的な形状を有する側面３０５及び３０６が機械加工又は他の方法で形成され得る。このシナリオにおいてローラ要素２１３は第２サブ要素２１９の中に入れられてもよい。いくつかの実施形態では、ローラ要素２１３は軸３０７が通過してもよく、これは応力を低減し、組立を容易にし、又は他の何らかの利点をもたらし得る。図３Ａに示す実施形態の利点は、在庫部品を使用する能力であり、これは製造コストを低減し、構成要素を容易に交換することを可能にし得る。
【００４１】
図３Ｂに示すように、第２の太陽部材回転要素２１２には、ローラ要素との接触のための表面３１０が形成されてもよい。表面３１０は、一定の又は変化する半径の曲線面として形成され、所望の軸方向負荷を提供することができる。いくつかの実施形態では、図３Ｂに示すローラ要素２１３は自由に浮動してもよく、又は支持体によって角度的に拘束されてもよい（すなわち、駆動される）。図３Ｂに示す実施形態の利点は、第２の太陽部材回転要素２１２に対してより大きなローラ要素２１３を有する能力であり得、これにより太陽部材アセンブリの出力性能は向上され得る。
【００４２】
分割型太陽部材アセンブリのための考察は、第１の太陽部材回転要素２１０及び第２の太陽部材回転要素２１２に及ぼされる軸方向の力がそれら２つの構成要素を分離して広げる傾向があることであり得る。軸方向負荷平衡化機構は、第１の太陽部材回転機構と第２の太陽部材回転機構との間の分離を制限するのに有用であり得る。
【００４３】
軸方向負荷平衡化機構の実施形態は、予負荷要素を有するベース部分を備えていてもよい。図４Ａ〜図４Ｃは、軸方向負荷平衡化機構４００を有する分割型太陽部材アセンブリを有するバリエータの実施形態の断面図を示す。
【００４４】
図４Ａに示すように、ボール遊星部材１３０は、第１の太陽部材回転要素４１０及び第２の太陽部材回転要素４１２に接触し得る。軸方向負荷平衡化機構４００のベース部分４４０は、予め負荷力を適用しながら第１の太陽部材回転要素４１０の軸方向支持を提供するように構成された第１端部４４１を含み得る。軸方向負荷を適用することは、ベース部分４４０の第１端部４４１と第１の太陽部材回転要素４１０との間に弾性部材４４５を配置することによって達成され得る。弾性部材４４５は、弾性部材４４５内の張力、圧縮、ねじり又は曲げ応力に基づいて第１の太陽部材回転要素４１０に軸方向の力を適用する能力を有する材料から形成され得る。例えば、弾性部材４４５は、スプリングワッシャ、トーションスプリング又はそれらの類似物であり得る。組立ての間、弾性部材４４５は、軸方向負荷平衡化機構４００内に配置され得る。弾性部材４４５は恒久的に定位置に保持されてもよく、又はクリップなどのハードウェア４４７が、弾性部材４４５を適所に保持するが弾性部材４４５を取り外すことを可能にするために使用されてもよい。ベース部分４４０は、第２の太陽部材回転要素４１２の軸方向支持を提供するために半径方向に延びる第２端部４４２を含み得る。第２端部４４２は永久的であってもよいし、切り離しを同様に可能にするものであってもよい。図４Ａに示すように、第２端部４４２は、第２の太陽部材回転要素４１２にかかる摩擦を低減する球形要素４４３と接触するための湾曲した内面を有してもよい。球形要素４４３は自由に浮動していてもよく、又はベアリングケージ４４４などによって拘束されてもよい。
【００４５】
バネ又は他の弾性機構が使用される場合、軸方向の負荷に関してある状況が生じる可能性がある。バネの寸法が、バネ特性曲線が直線形状を有するような寸法である場合、バネの寸法（及びバネが使用される組立スペースの寸法）は、所望の力範囲に対して非常に厳しい公差に保たれなければならない。この状況は以下の場合に更に悪化する、すなわち、バネ定数が高く保たれており、その結果、バネを平らにするのに必要なカム運動の部分を制限し、予想されるトルクの全範囲に対して適切なカム運動を確保するためにバネが利用可能な運動の終点に達し得る場合、更に悪化する。短所には以下のことが含まれ得る：
・バネによって供給される力の範囲を制限するために製造公差は小さくする必要がある。厳しい公差によってコストが増加する。
・空転を制限するために力の範囲を定める必要性によって製造公差は更に影響を受ける。
・皿バネの上限を超える動作部分の利用可能なカム運動は、バネ運動の範囲によって制限される。
・バネ力の範囲が大きいため、バネ力が下限付近又は下限にあるときに空転を防止するために中央力を増加させる必要がある。これは、変速機の効率と寿命に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００４６】
いくつかの実施形態では、力／偏向機能の実質的に平坦な部分を有する皿ばねを使用して、より大きな範囲の偏向及び組立公差にわたって所望の予負荷を提供することができる。
【００４７】
実施形態はこれらの欠点も克服し得る。図４Ｂに示すように、ボール遊星部材１３０は、第１の太陽部材回転要素４１０及び第２の太陽部材回転要素４１２に接触し得る。軸方向負荷平衡化機構４００のベース部分４４０は、予め負荷力を適用することを含みながら第１の太陽部材回転要素４１０の軸方向支持を提供するように構成された第１端部４４１を含み得る。軸方向の負荷を加えることは、いくらかの偏向が可能な弾性部材４４５の配置と、偏向を制限するための剛性部材４５５の配置とによって達成され得る。弾性部材４４５は、所望の弾力性を有する、又は弾力性のために構成された第１の材料から作製され得る。剛性部材４５５は第２の材料から作製されてもよく、又は第１の太陽部材回転要素４１０と第２の太陽部材回転要素４１２との間の分離を制限するための第２の構成を有してもよい。ベース部分４４０は、第２の太陽部材回転要素４１２の軸方向支持を提供するために半径方向に延在する第２端部４４２を含み得る。第２端部４４２は永久的であってもよいし、切り離しを同様に可能にしてもよい。図４Ｂに示すように、第２端部４４２は、第２の太陽部材回転要素４１２にかかる摩擦を低減する球形要素４４３との接触のための湾曲した内面を有してもよい。球形要素４４３は自由に浮遊してもよいし、又はベアリングケージ４４４などによって拘束されてもよい。動作中、第１の太陽部材回転要素４１０及び第２の太陽部材回転要素４１２にかかる軸方向力が増加するにつれて、これらの要素が分離する傾向がある。最初に、軸方向力は弾性部材４４５によって対抗され、これは第１の太陽部材回転要素４１０が間隙４６０だけ第２の太陽部材回転要素４１２から分離することを許容し得る。第１の太陽部材回転要素４１０と第２の太陽部材回転要素４１２との間の距離が間隙４６０に等しくなると、この地点で第１の太陽部材回転要素４１０と第２の太陽部材回転要素４１２との間に隙間２１１が存在し、軸方向力は剛性部材４５５によって更に反応される。この手法を用いることにより、実施形態は、ボール遊星部材１３０と第１及び第２の太陽部材回転要素４１０、４１２との間の接触を請け合うためにより柔軟な弾性部材４４５を有利に利用し得、並びに第１及び第２の太陽部材回転要素４１０、４１２間の隙間２１１が所望の距離を超えないことを保証し得る。更に、実施形態は、要素の機構又はアセンブリが、ゼロトルクの状態で非ゼロである軸方向の力を提供するように構成されていることを保証し得る。
【００４８】
図４Ｃに示すように、ボール遊星部材１３０は、第１の太陽部材回転要素４１０及び第２の太陽部材回転要素４１２に接触し得る。軸方向負荷平衡化機構４００のベース部分４４０は、第１の太陽部材回転要素４１０の軸方向支持を提供するように構成された第１端部４４１を含み得る。軸方向負荷を適用することは、油圧によって達成され得る。シャフト１０５内の導管４７０は、流体が、第１の太陽部材回転要素４１０内のチャンバ４８０に流れ込む又はチャンバ４８０から流れ出ることを許容する。チャンバ４８０は、剛性部材４５５、ベース部分４４０及び第１の太陽部材回転要素４１０から形成される。シール４８４を使用して流体をチャンバ４８０又は導管４７０の中に保持してもよい。ベース部分４４０は、第２の太陽部材回転要素４１２の軸方向支持を提供するために半径方向に延在する第２端部４４２を含み得る。第２端部４４２は永久的であってもよく、又は切り離しを同様に可能にしてもよい。図４Ｃに示すように、第２端部４４２は、第２の太陽部材回転要素４１２にかかる摩擦を低減する球形要素４４３との接触のための湾曲した内面を有し得る。球形要素４４３は自由に浮動していてもよく、又はベアリングケージ４４４などによって拘束されてもよい。いくつかの実施形態では、油圧を機械的予負荷と併用することができる。機械的予負荷（バネなど）は、起動時又は油圧が利用できないときの空転を防止し得る。動作中、流体は、導管４７０を経由してチャンバ４８０内に、又はチャンバ４８０からポンプで送られ、軸方向負荷を補償するか、又は第１の太陽部材回転要素４１０と第２の太陽部材回転要素４１２との間に所望の間隙２１１を提供する。
【００４９】
また、実施形態は、牽引に基づくアセンブリに関連する潜在的な負の特性を克服することを目的とし得る。すなわち、牽引駆動変速機の表面速度が増加するにつれ、利用可能な牽引係数が減少する可能性がある。破壊的な滑りが生じる恐れがある。滑りは、動力伝達の損失、摩耗の加速又は他の望ましくないパフォーマンスを引き起こす可能性がある。
【００５０】
図５は、分割型太陽部材アセンブリを有する無段変速機５００の一実施形態の簡略図を示す。油圧シリンダ５２０及びピストン５３０が、分割型太陽部材アセンブリの第１及び第２の太陽部材回転要素５１０、５１２の間で軸方向及び回転方向に接続されて配置される。流体はリザーバ５０５から引き出され、入口又は開口５１５、５１８を介してシャフト５０４内の導管５０２を通って流れることができる。ピストン５３０は、シリンダ５２０内の流体圧力の変化に応答してシリンダ５２０の内部を移動可能であり、その結果、シリンダ圧力の増加によって、２つの太陽部材回転要素５１０、５１２が遊星部材１３０の配列に適用するクランプ力の増加がもたらされる。シリンダ５２０は、固定され得るか又は流れに抵抗して可変であり得、また双方向であり得る入口５１８と、固定され得るか又は流れに抵抗して可変であり得、また内径又は外周近くに配置され得る開口又は出口５２６とを含む。圧力が増大するにつれて、より多くの流体が開口５２６を介して押し出され得る。好ましい実施形態では、開口５２６は入口５１５又は５１８よりも小さく、その結果、シリンダ５２０内の流体塊の回転により半径方向に増大する圧力差を引き起こす（すなわち、流体圧力は半径方向位置が増大するにつれて増大する）。この流体圧力の半径方向の増大は、遠心ヘッドと呼ぶことができる。開口５１５、５１８及び５２６は、単純な開口であり得、又は流体圧力、流体損失等を制御する膜、弁又は他の特徴部を有し得ることに留意されたい。
【００５１】
シリンダ５２０の回転速度の増加は遠心ヘッドを増大させ、ひいては、２つの太陽部材回転要素５１０、５１２が遊星部材１３０の配列に適用するクランプ力を増大させる。このように、悪影響の速度は利用可能な牽引係数上に有し、軽減され、完全に補償され得る。
【００５２】
入口及び出口の流れに対する抵抗の可変性により、補償の変調が可能になる。補償の変調は、温度又は経年などの要因によるベース流体である利用可能な牽引流体中の差異を更に補償するのに有益であり得る。
【００５３】
シリンダ５２０とピストン５３０との間の力はシリンダ５２０の全直径にわたる圧力の積分の結果であるので、遠心ヘッドによる力の増大は、シリンダ５２０の中心に適用される圧力からの力に加えられる。回転油圧作動式太陽部材クランプ装置は、牽引駆動に必要なクランプ力の全部又は一部を供給し、同時に牽引に対する速度の影響を補償するために使用され得る。
【００５４】
入口５１８は、シリンダ５２０をリザーバ又はサンプ５０５などの流体塊に単に接続し得る。この場合、シリンダ５２０に適切な制限の開口又は出口５２６が同じく設けられている場合、回転シリンダ５２０は流体をサンプ５０５などの源から引き、利用可能な容積を充填し得る。速度及びクランプ力が増大するにつれてピストン５３０が外側に移動することを順応性が許容する場合、出口５２６から逃げるよりも多くの流体がシリンダ５２０に引き込まれる。速度ひいては圧力が低下すると、流体は出口５２６及び入口５１８の両方を出て、ピストン５３０が元の位置に戻ることを可能にし得る。
【００５５】
実施形態は、独立した変速機として使用されてもよく、又はより複雑な動力伝達装置、サブアセンブリ又はそれらの類似物に組み込まれてもよい。図６は、ボール遊星形無段変速機を組み込んだ動力伝達装置の一実施形態を示す概略図を示す。
【００５６】
動力伝達装置６００は、４モード変速機として動作可能であり得る。例えば、クラッチ（又は他の係合機構）６１１が歯車セット６０１に係合し、クラッチ６１２がニュートラル位置にある（すなわち、歯車セット６０２又は６０４のいずれとも係合しない）とき、動力伝達装置６００は第１の比を有する第１のモードで作動する。動力は（入力シャフト６１５を経由し、分割型太陽部材６０６を介し、遊星部材６１０を介し、歯車セット６０１に、次いで出力シャフト６２０を介して出力するなどして）無段変速機を通過し得る。
【００５７】
クラッチ（又は他の係合機構）６１２が歯車セット６０２に係合し、クラッチ６１１がニュートラル位置にある（すなわち、歯車セット６０１又は６０３のいずれとも係合しない）とき、動力伝達装置６００は第２の歯車比を有する第２のモードで作動する。動力は（入力シャフト６１５を経由し、分割型太陽部材６０６を介し、遊星部材６１０を介し、歯車セット６０３に、次いで出力シャフト６２０を介して出力するなど）無段変速機を通過し得る。
【００５８】
クラッチ（又は他の係合機構）６１１が歯車セット６０３に係合し、クラッチ６１２がニュートラル位置にあるとき（すなわち、歯車セット６０２又は６０４のいずれとも係合しないとき）、動力伝達装置６００は第３の歯車比を有する第３のモードで作動する。動力は（入力シャフト６１５を経由して、分割型太陽部材６０６を介し、遊星部材６１０を介し、歯車セット６０２に、次に出力シャフト６２０を介して出力するなど）無段変速機を通過し得る。
【００５９】
クラッチ（又は他の係合機構）６１２が歯車セット６０４に係合し、クラッチ６１１がニュートラル位置にある（すなわち、歯車セット６０１又は６０３のいずれとも係合していない）とき、動力伝達装置６００は第４のモードで動作する。図６に示すように、第４のモードは、分割された動力経路を含み得る。動力の一部は（入力シャフト６１５を経由して、分割型太陽部材６０６を介し、遊星部材６１０を介し、歯車セット６０４に至るなど）無段変速機を通過し得る。動力の別の部分は、出力シャフト６２０上を伝わる部分と、遊星歯車セット６２５を伝わる部分とに分割されてもよい（図６に複合遊星歯車セットとして示されている。２つの動力経路は下流で合流してもよく、合流した動力経路はより高い効率を有し得る。このモードは、巡航速度又は出力動力が比較的一定のままである他の状況において有益であり得る。
【００６０】
動力伝達装置６００は、ある範囲の速度比にわたって作動し得る。例えば、動力伝達装置６００は、約５：１〜約０．４：１の比範囲を達成可能であり得る。
【００６１】
入力動力は、エンジン又はモータ（図示せず）から受け取ることができる。動力経路は、様々なシフトカラーによって制御することができる。シフトカラーは同期していてもよく、クラッチであってもよく、手動又は油圧式であってもよい。
【００６２】
特定の環境又は用途は、調節可能な分割型太陽部材アセンブリを巧みに利用し得る。図７は、分割型太陽部材アセンブリを有するバリエータの一実施形態の断面部分図を示し、ここでは、第１及び第２の太陽部材回転要素が分離する傾向に対抗するべく機械的な力又は流体力が生成され得る。動力は、駆動アセンブリ７４５を経由してバリエータ７００に入ることができ、そこで動力は、中心シャフト７１５を介して第１の太陽部材回転要素７１０に、及び第２の太陽部材回転要素７１２に伝達される。いくつかの実施形態では、中心シャフト７１５はスプライン７３０を有し得、これはバリエータ７００の簡単な組立てを可能にし得る。第１の太陽部材回転要素７１０及び第２の太陽部材回転要素は、ボール遊星部材７４０のせいで異なる速度で回転し得る。第１の太陽部材回転要素７１０及び第２の太陽部材回転要素７１２を介して伝達される動力は、回転軸１３２を定める軸１３５を中心に遊星部材１３０を回転し得る。第１の太陽部材回転要素７１０及び第２の太陽部材回転要素７１２は互いに拘束されていないので、スピン及び他の望ましくない影響は低減又は回避される。
【００６３】
バリエータ７００の回転速度が増加するにつれて、第１の太陽部材回転要素７１０及び第２の太陽部材回転要素７１２は互いに離れる方向に付勢され得る。この可能性に対抗するために、速度に対して増大する力を加えるようにシステムを実装することができる。実施形態は、増大する力を提供するために機械的装置、油圧システム、又は何らかの組み合わせを使用してよい。
【００６４】
機械的システムは、スラストワッシャ７１６若しくは７１８又はその両方を、弾性部材７１９、７２２又はその両方及びピストン７０９と組み合わせて含み得る。図７に示す構成では、第１の太陽部材回転要素７１０はピストン７０９と接触している。第１の太陽部材回転要素７１０が第２の太陽部材回転要素７１２から軸方向に並進移動し始めると、弾性部材７１９（及び、場合によってはシール７２５）が抵抗を提供し得る。異なるバネ定数又は他の弾力性パラメータの２つのスラストワッシャ７１６、７１８を有するいくつかの実施形態では、第１の太陽部材回転要素７１０が第２の太陽部材回転要素７１２から軸方向に並進移動する場合、まず、弾性部材７２２が何らかの相当の力の発生をもたらす前に弾性部材７１９がスラストワッシャ７１８に対するピストン７０９の運動に抵抗することによって抵抗が提供され得る。第１の太陽部材回転要素７１０が第２の太陽部材回転要素７１２から軸方向に並進移動し続ける場合、スラストワッシャ７１８も第２の太陽部材回転要素７１２から軸方向に並進移動することを強制され得、スラストワッシャ７１６、７１８の間に間隙７１７が存在する限り、弾性部材７２２が対抗する。弾性部材７２２によって提供される抵抗が克服されると、第１の太陽部材回転要素７１０は、スラストワッシャ７１８がスラストワッシャ７１６に接触するまで（すなわち、隙間７１７が存在しなくなるまで）、及びさらなる軸方向並進がクリップ又は他の剛性部材７２０によって防止されるまで、第２の太陽部材回転要素７１２から軸方向に並進移動し続ける。この機械的システムは連続的システムと呼ばれてもよく、このシステムでは弾性部材７１９が最初にピストン７０９の軸方向の移動に抵抗し、次いで弾性部材７２２がピストン７０９及びスラストワッシャ７１８の軸方向移動に抵抗し、次いで剛性部材７２０がピストン７０９、スラストワッシャ７１８及びスラストワッシャ７１６の移動に抵抗する。
【００６５】
機械的力発生システムと並列に又は直列に機能し得る油圧システムの一実施形態も図７に示している。
【００６６】
チャンバ７１１が、ピストン７０９、中央シャフト７１５及びスラストワッシャ７１８によって画定された容積内に形成され得る。シール７２５ａ、７２５ｂ及び７２５ｃは、流体が流出通路７２９を経由しないでチャンバ７１１から逃げるのを防止し得る。油又は他の流体は通路７５０に入ってもよく、通路７２４を経由してチャンバ７１１に入ってもよい。チャンバ７１１内の流体圧力の増加は、第１の太陽部材回転要素７１０を第２の太陽部材回転要素７１２に向かって軸方向に付勢するが、チャンバ７１１内の流体圧力の低下は、第１の太陽部材回転要素７１０が第２の太陽部材回転要素７１２から軸方向に並進移動することを許容し得る。機械的抵抗と並行して油圧を使用してもよい。例えば、チャンバ７１１が弾性部材７１９を含む場合、第１の太陽部材回転要素７１０に対する抵抗は、油圧及び弾性部材７１９の両方から生じ得る。弾性部材７１９がチャンバ７１１内に含まれず、スラストワッシャ７１６及び弾性部材７２２が使用される場合、機械的システムと直列に流体抵抗を使用することができる。当業者であれば、流体力が機械的な力の発生と並行して又は直列に発生されるように、流体軸方向力発生システム及び機械的軸方向力発生システムを様々に組み合わせることができることを理解するであろう。更に、実施形態は、流体力発生システムが主要な力発生システムであるか、又は機械的な力発生システムが主要な力発生システムであるように構成されてもよい。
【００６７】
他の実施形態及び変形が可能である。例えば、いくつかの実施形態では、第１のベアリングレースが第１の太陽部材回転要素に回転可能かつ軸方向に連結されてもよく、又は第２のベアリングレースが第２の太陽部材回転要素と一体であってもよく、アセンブリは内側ベアリングレース又は第１の中心軸と一致する回転軸を有するベアリング要素スペーサを含んでもよい。各ベアリング要素は、第１の中心軸に垂直なベアリング要素の中心を含むｙ−ｚベアリング面を有し得る。いくつかの実施形態では、ベアリング回転要素と第２のベアリングレースとの間の外部接触は、第１の中心軸からベアリング回転要素の中心までの半径方向距離よりも大きい第１の中心軸からの半径方向距離で生じる。いくつかの実施形態では、ベアリング要素と第１ベアリングレースとの間の外部接触は、第１の中心軸からベアリング回転要素の中心までの半径方向距離よりも大きい第１の中心軸からの半径方向距離で生じる。いくつかの実施形態では、ベアリング回転要素と第１のベアリングレースとの間の外部接触は、ベアリング回転要素と第２のベアリングレースとの間の外部接触と同じ第１の中心軸からの半径方向距離で生じる。いくつかの実施形態では、ベアリング回転要素と第１のベアリングレースとの間の外部接触は、ベアリング回転要素と第２のベアリングレースとの間の外部接触とは反対側のｙ−ｚベアリング面にある。いくつかの実施形態では、ベアリング回転要素と内側ベアリングレースとの間の内部接触は、ベアリング回転要素が第１の中心軸に最も接近するとき、ｙ−ｚ平面内にある。いくつかの実施形態では、内側ベアリングレースは、動力源又は負荷に回転可能に連結される。いくつかの実施形態では、各外部ベアリング接触における接触角は、牽引を支持するために伝達力に対する法線力の適切な比を提供するための既知の計算を用いて設計される。
【００６８】
本明細書に開示された実施形態は、ボール遊星形無段変速機に関するものとして記載されている。更に、シャフトを介して動力が入力される実施形態が示されている。しかしながら、当業者であれば、本明細書に記載された概念及び特徴はリング又はリングとシャフトとの組み合わせを介した動力の入力を含む他の設定にも適用可能であり得ることを理解するであろう。更に、本明細書に開示された実施形態は、平衡のとれた分割型太陽部材を有する動力伝達装置、無段変速機、バリエータ又はそれらの類似物を提供するために、個別に、又は他の実施形態と組み合わせて使用されてもよい。当業者であれば、これらの概念は他の設定においても等しく有用であり得、したがって限定されないことを理解するであろう。
【図１】
2018512545.tif 000003
【図２Ａ】
2018512545.tif 000004
【図２Ｂ】
2018512545.tif 000005
【図３Ａ】
2018512545.tif 000006
【図３Ｂ】
2018512545.tif 000007
【図４Ａ】
2018512545.tif 000008
【図４Ｂ】
2018512545.tif 000009
【図４Ｃ】
2018512545.tif 000010
【図５】
2018512545.tif 000011
【図６】
2018512545.tif 000012
【図７】
2018512545.tif 000013
【国際調査報告】
2018512545.tif 000014
2018512545.tif 000015
2018512545.tif 000016
2018512545.tif 000017