JP4714695B2 - 無段変速機の操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに規定されたプッシュ・タイプ駆動ベルトを組み込んだ無段変速機の操作方法に関する。

そうした変速機は、例えば、本出願人の名義での欧州特許出願である下記の特許文献１で一般的に既知である。そうした変速機は、変速比の所与の範囲、即ち、変速比範囲に対して、変速機の質量及び／或は体積の単位当たりの駆動パワーの出力が最適化されるように使用される。この目標を達成する様々な方法が存在し、しばしば変速機或はそのプーリー構成要素の大規模な調査研究や重大な再設計を必要としている。それ故に、本発明の目標は、可能な限り既存の変速機設計内での主要な変更無しで、費用対効果の高い相対的に簡素な方法で上記の目標を実現することである。
ＥＰ-Ａ-１１６７８２９ ＥＰ-Ａ-０６２６５２６ ＷＯ２００４／０５７２１７

本発明に従えば、この目標は、請求項１の特徴部分によって提供される方策を適用することによって実現され、そして、プッシュ・タイプ駆動ベルトの伸張手段をガイドするガイド手段を含み、そのガイド手段は、少なくとも部分的に伸張手段をプーリーの外周より外側で駆動させることを可能にしている。そうしたガイド手段の存在によって、伸張手段の軸線方向の限界をもたらし、それによってベルト内の横断要素に対する伸張手段の最遠方軸線方向作動位置を規定し、ベルトの伸張手段がプーリー・ディスクの径方向の境界を越えた径方向位置に少なくとも部分的に位置することを可能としている。この効果は変速比範囲の著しい増大を、その重量を著しく増大させること無しに且つその主要な再設計を必要とすること無しにもたらすことを可能としている。好適には、ガイド手段は局所だけに存在する必要があり、それ故に軽量であると共に相対的に安価である。本発明に従ったこの設計の更なる長所は、特定の変速機の変速比範囲を増大するのではなく、同等の変速比範囲を維持しながら、プーリーの回転質量を減少させることにより効率が向上されることである。また、プーリー間の距離はこのように好都合なことに減少され得る。

以下、本発明は例示的目的で図面に沿って明らかとされる。

（図面の簡単な説明）
図１は、本発明による駆動ベルトを含む無段変速機の概略図である。
図２は、ベルトの断面の斜視図である。
図３は、既存技術によるプーリー及びベルトを含む変速機部分の軸線方向及び径方向の断面図である。ベルトは動作中における最遠方径方向位置にある。
図４は、本発明による図２に基づく新規の変速機部分を表し、変速機に付加されたガイド手段の幾つかの実施例が表されている。
図５は、本発明に従った方策及び手段による効果と更なるガイド手段の実施例との両方を表す変速機の概略側面図である。
図６は、径方向に湾曲したプーリー接触面を具備するベルトの横断要素をベルトの長手方向に見た図である。
図７は、本発明による、変速機内に装填された際の図６の特徴を有するベルトの動作中の最遠方径方向位置を表す。

図面を通じて、同等参照番号は、同等或は少なくとも比肩し得る技術的特徴に関する。

図１は、エンジンとその駆動ホィールとの間において自動車の駆動ラインに共通して適用されている既知の無段変速機の中央パーツを示す。この変速機は２つのプーリー１，２を含み、その各々には２つのプーリー・ディスク４，５が具備され、それらの間にプッシュ・タイプ駆動ベルト３が一方のプーリー１，２から他方のプーリー２，１まで回転運動及び付随するトルクを伝達するために設けられている。プーリー・ディスク４及び５は略円錐状に形作られ、そして、少なくとも一方のプーリー・ディスク４は、それが配置されている各プーリー・シャフト６，７に沿って軸線方向に移動可能に変速機内に組み入れられている。変速機は、ベルト３がそれらの間に挟圧されるように、他方のプーリー・ディスク５に向く軸線方向挟圧力Ｆを、前記ディスクの少なくとも一方４に対して印加する、起動手段をも一般に有する。

ベルト３は、無端伸張手段３１と、該伸張手段３１上に設けられて長手方向に沿って移動可能であると共に伸張手段を主に横断するように配向された多数のプレート状横断要素３３とを含む。この要素３３は挟圧力Ｆ軸線を吸収し、駆動プーリー１の回転時に、ディスク４，５及びベルト３の間の摩擦が、当該要素３３を駆動プーリー１から従動プーリー２まで押しやるように為し、そしてまた戻るようにし、それによって伸張手段３１によってガイドされると共に支持される。変速機の変速比は、従動プーリー２でのベルト３の実効接触半径Ｒ２と、駆動プーリー１でのベルト３の実効接触半径Ｒ１との商によって決定されると共に規定される。そうした変速比は、変速機の特定の動作条件に依存して変速比の範囲内で、典型的には、ローと一般に表示される約２．３の最大値と、オーバードライブと一般に表示される約０．４５の最小値の間で、連続的に変動し得る。これによって、最大値及び最小値の間の商として規定される変速機の変速比範囲ＲＣは、約５の典型的値を有する。

図２は、２つに別れた伸張手段３１と、多数の横断要素３３とを表すベルト３の断面を斜視図で示し、ベルト３は、例えば、欧州特許出願の下記の特許文献２により詳細に記載されている。横断要素３３には側面或はプーリー接触面３５が具備されており、それら面３５が、動作中、駆動及び従動プーリー１，２のディスク４，５の間に挟圧されると共にそれらディスクと摩擦接触する。既存の技術設計においては、これら面３５は直線状に設計され、即ち、平坦に設計されている。２つの隣接する要素３３の間で、概ね軸線方向に向いた線の周りで要素３３が揺動することを可能にするため、それらには、各前方主要面３８上に、所謂、揺動縁３４が具備され、その揺動縁３４は軸線方向に向いた、鋭利或は僅かに丸みを帯びた縁を前方主要面３８の２つの区分の間に画成しており、それら前方主要面は小さい公称角度で相互に傾いている。横断要素３３には更にその前方主要面３８から突出する突起３９が具備されており、横断要素の後方主要面に設けられた相補的な穴と相互作用する。図２は、横断要素３３が２つの主に横断方向に延在する凹部３７を具備し、それら凹部が軸線外側方向に開口すると共に、伸張手段３１の少なくとも一部を収容し且つ接触するための要素３３の支持面１９を伴っている。

図３は、上記のベルト３を用いて具現化された既存技術の効果を図示している。１つの例えば軸線方向に固定されたプーリー・ディスク５がベルト３や各プーリー・シャフト６，７に対する各ベアリングと共に断面図で示されている。そこに示されているように、動作中、ベルト３の最遠方径方向位置と前記実効的接触半径Ｒ１及びＲ２とは、伸張手段３１が最遠方の軸線方向位置を強制するプーリー・ディスク４，５によって軸線方向に常にガイドされるように画定され、それによって伸張手段３１及び横断要素３３は相互に一体的に保持される。

図４は、本発明の基本思想を図示し、即ち、ベルト３の最遠方径方向位置を拡張し、またそれにより、プーリー・ディスク４，５の径寸法を増大することなく、変速機の変速比範囲を拡張する。これは、本発明によれば、付加的なガイド手段４０，４３，４５，４８を変速機に組み込むことによって、相対的に安価に実現可能であり、それらガイド手段は、伸張手段が各凹部３７内の各支持面１９に対してその最適な機能的位置を意図せず離れるか或は離れるようとする場合にいつも、ベルト３の伸張手段３１に軸線方向に作用し、それによって伸張手段に軸線方向の最遠方位置を強制する。本発明の基本思想に従って付加された外部手段４０，４３，４５，４８は、伸張手段３１が外周を越えて、即ち、各凹部３７を離れる危険性を犯すことなくプーリー１，２の径方向寸法を超えて径方向に延出出来るように組み込まれている。好ましくは、それらガイド手段４０，４３，４５，４８はプーリー１，２から離れた形態で設けられて、プーリー１，２及びベルト３を包含する変速機のハウジング内に固定した位置を有する。

本発明に係る更なる局面に従えば、ガイド手段４０，４３，４５，４８は、好ましくは、金属材料、或は、耐摩耗且つ耐圧合成材料で形成される。

こうして本発明によるガイド手段４０，４３，４５，４８は、プーリー・ディスク４，５の関連する機能を肩代わりし、即ち、伸張手段３１が主として軸線方向に軸線方向開口凹部３７から離脱することを防止し、それによって、伸張手段が理由、結果に拘わらず、離脱しようとする際に作用する。機能のそうした肩代わりによって、本発明によれば、既知の変速機の場合と比較して、ベルト３が、プーリー１，２のディスク４，５の間のより極端な最遠方径方向位置をとることが可能となり、それによって、径方向位置は少なくとも凹部３７の径方向高さによって増大させ得る。これによって、前記実効的接触半径Ｒ２の最大値、変速比の最大及び最小値、並びに、変速比範囲は、好都合に増大させられる。このようにして、横断要素３３の支持面１９はプーリー１，２の外周と本質的には同じ高さとなるように位置決めされる。

ガイド手段４０，４３，４５，４８の幾つかの特定の実施例が、それによって好都合に得られる変速比範囲の量と共に、図４乃至７に沿って図示されている。注目されることは、ガイド手段４０，４３，４５，４８の特性及び機能を仮定すれば、これは限界手段としても表され、その理由は、それが、変速機内そしてより詳細にはベルト内において、伸張手段３１の例えば軸線位置を限定しているからである。

注目されることは、通常、伸張手段３１は要素３３の支持面１９上の中央の位置に留まるか留まるように強く促され、伸張手段３１とガイド手段４０，４３，４５，４８の間には接触は、又は少なくとも激しい接触は全く生じない。また、どのような理由でも、伸張手段３１が動作中にその通常の軸線方向位置を離れるか或は離れようとする際、その移動は限定される。そのため、ガイド手段４０，４３，４５，４８が本発明によって提供される。

図４は、本発明の思想を実施し、且つ、これが実施され得る方法の更なる着想を可能とする３つの主要な解決策を概略的に示している。図４の右側には、軸線方向に移動可能なディスク４に付随した、ガイド手段４０，４３，４５，４８を実現する最も直接的な方法である、ブロック要素４０が断面で示される。それは、各プーリー・ディスク４の外周のすぐ外側に上記のベルト３の最遠方径方向位置と直に隣接して配置されている。ブロック要素４０の伸張手段との接触面４１は、好ましくは、伸張手段３１を最適にガイドし限定するため、接線及び半径の両方向にある限度まで延在している。この実施例においては、ガイド手段４０は、好ましくは、プーリー各々のプーリー・ディスク４，５各々に隣接するベルト３の各側部に位置決めされた少なくとも１つのブロック要素４０を含む。プーリー・ディスク４，５の周辺に沿ったその箇所は、好ましくは、各プーリー１，２におけるベルト３の入口の近辺に配置されるが、勿論、ガイド手段４０，４３，４５，４８を伸張手段３１と接触させることは少なくとも可能とすべきである。

図４の左側には、軸線方向に固定されたディスク５に付随する、ガイド手段４０，４３，４５，４８の第２実施例４３がホィール要素４３の形態で図示され、該ホィール要素はシャフト４４によって回転自在に支持されている。このホィール要素４３は、伸張手段３１との接触中、それらの間での摩擦が最小となり得ることで好都合である。

ガイド手段４０，４３，４５，４８の第３実施例を図４に断面図で示す。それは、静止手段或はシャフト４６によって回転自在に支持される手段の何れかで組み入れられ得る。この第３実施例において、ガイド手段４０，４３，４５，４８はドーム要素４５として形作られ、それは比較的製作が容易であり、物流面及び取り付けの面で長所を有する。ガイド手段４０，４３，４５，４８の中で先に記載された第１及び第２実施例４０，４３と同様に、それには伸張手段接触面４１が設けられている。図４に示されたようなドーム要素４５のドーム状内部形状４７は、ベルト３の横断要素３３を収容するように意図され、可能であれば、それの最遠方径方向位置を画成している。またこの設計は、軸線方向に移動可能であり、それによって横断要素３３との相互作用はガイド手段４５のこの特定の実施例上において最適軸線方向位置を強制する。回転設計の場合、ドーム要素４５はプーリー１，２によって駆動が伝わるように係合され得て、例えば、ガイド手段４５上と少なくとも一方のプーリー・ディスク４，５の外周上の双方に設けられた相互係合歯の提供、或は、ベルト３の横断要素３３によって、例えば、それらの間の摺動接触によって係合され得る。

図５は、ガイド手段４０，４３，４５，４８の第４実施例を図示しており、プーリー１，２の間のベルト３の軌道の直線部分において、ベルト３の近傍に配置される。そうした箇所で、ガイド手段は、ベルト３と隣接して位置決めされた伸張手段３１の箇所でのブロックとして設計されてもよいが、ベルト３が走行する完全或は部分的に閉じられたチャネル４８を有していてもよい。好ましくは、このタイプのガイド手段４８はその方向をベルト３の方向と共に、例えば、矢印で示されたシャフト４９周りの回転によって、自動的に変更する。図５は、一点破線で、先に述べたロー及びオーバードライブ伝動状態での伸張手段３１の径方向位置を更に示し、そうした位置は、本発明によれば、プーリー・ディスク４，５の内の一方の外周の径方向外側に配置されている。また図５は中間変速比状態をも示し、ここではミディアムとして表示される。最初の３つの実施例を凌ぐこの第４実施例の１つの長所は、付加的な径方向スペースがガイド手段４８のこの実施例を収容すべく何等必要とされないことであり、その理由は、そのガイド手段が、ベルト３と関係するプーリー１，２の周辺での該ベルトの湾曲軌道部分ではなく、ベルト３関係するプーリー１，２間のベルトの直線軌道部分に設けられているからである。

注目されることは、そうした実施例は幾何学的に規定された変速比を測定する手段としても機能し得ることであり、ガイド手段４８のシャフト４９に対する回転がベルト３の配向を表示し、次いでそれが、例えばロー、ミディアム、或は、オーバードライブ等の上記の変速状態或は変速比によって決定されるからである。よって、ガイド手段４８の回転を表示する信号を発生することによって、そうした信号は変速機の幾何学的変速比を表すため変速機制御システムによって使用され得る。そうした信号は、国際公開である上記の特許文献３から知られるようなタイプ、即ち、ベルト-スリップに基づく伝動トルク制御のタイプの変速機制御システムに特に有用である。

本発明の更なる発展例において、ガイド手段４０、４３，４５，４８の任意の実施例は、例えば、関連する軸線方向に移動可能なディスク４の軸線方向の位置或はベルト３の軸線方向の位置に依存して、変速機に軸線方向に変位可能に組み込まれ得る。それに加えて、その手段は、例えば、少なくとも軸線方向にプーリー・ディスク４，５と好都合にリンクされ得る。その手段は、本発明に従えば、プーリー・ディスク４，５と接触することが意図された特別な面を有し、その面には潤滑或は冷却の目的でオイルが好ましくは供給される。あるいはさらに、そうした従属性に対して、ガイド手段はスプリング等によってバイアスされて、ベルト３に向かって能動的に付勢され得る。ガイド手段４０，４３，４５，４８のそうした軸線方向の変位可能性は有益であり、その理由は、ベルト３そしてそれ故の伸張手段３１の軸線方向位置が、プーリー・ディスク４，５の円錐形状に起因して実効接触半径Ｒ１，Ｒ２と共に変動するからである。更には、そうした軸線方向の変位可能な実施例において、そのガイド手段は、変速機の組立時に許容される種々の公差の集合から生ずる実際の公差に自動的に適合し得て、そして、相対的に高い挟圧力の影響下、ディスク４，５の軸線方向の偏向、即ち、変形に適合する。

図６は、異なる種類の横断要素３３を図示し、その使用によって本発明による思想の最大限の利益が実現され得る。このタイプの横断要素３３はプーリー接触面３６と共に設計され、該接触面は径方向に湾曲されて、同図に示されるように径方向に同じく湾曲されたプーリー・ディスク５５と協働するように意図されている。この設計によって要素３３は、図３に先に描写説明された直線状プーリー接触面３５を有する横断要素３３の場合のようにその全径方向範囲にわたるよりも、そうした湾曲接触面３６上の接触の規定された半径方向の点ＣＲ１，ＣＲ２でディスク５５と接触する。これによって、接触のそうした径方向の点ＣＲ１，ＣＲ２はベルト３の実効接触半径Ｒ１，Ｒ２と共に変動し、それによってそうした点ＣＲ２は実効接触半径Ｒ２の最大値で湾曲接触面３６の径方向底部近辺に或は底部に配置される。この実施例において、支持面１９はこうしてプーリー・ディスク５５の外周を径方向に越えて位置決めされ得て、ベルト３の最遠方径方向位置の相対的な増大ΔＲは、最大実効的接触半径Ｒ２がプーリー・ディスク５５の径方向寸法とせいぜい同等である限り、悪影響無しに凹部３７の径方向寸法を超え得て、図７に描写された状況を付与する。この構成において、実効接触半径Ｒ２に対する最大値は、実際上、多くの用途において、約５ｍｍの量ΔＲだけ拡張され得る。要約すれば、典型的には、従来の変速機において３１−７５ｍｍの間で変動するＲ１及びＲ１に対し、本発明による変速機では、変速比範囲ＲＣは、殆ど１５％増大する、即ち、例えば従来のＲＣ＝（７０／３１）^２＝４．８に対し、改善されたＲＣ＝（［７０＋５］／３１）^２＝５．５となる。

本発明は、先行する記載や関連図面からの全詳細に基づいて当業者が容易に且つ明らかに導出できることに関し、またさらに添付の特許請求の範囲内に規定される全ての主要部及び詳細とに更に関する。

本発明による駆動ベルトを含む無段変速機の概略図である。 ベルトの断面の斜視図である。 既存技術によるプーリー及びベルトを含む変速機部分の軸線方向及び径方向の断面図である。ベルトは動作中における最遠方径方向位置にある。 本発明による図２に基づく新規の変速機部分を表し、変速機に付加されたガイド手段の幾つかの実施例が表されている。 本発明に従った方策及び手段による効果と更なるガイド手段の実施例との両方を表す変速機の概略側面図である。 径方向に湾曲したプーリー接触面を具備するベルトの横断要素をベルトの長手方向に見た図である。 本発明による、変速機内に装填された際の図６の特徴を有するベルトの動作中の最遠方径方向位置を表す。

１，２ プーリー
３ ベルト
４，５ プーリー・ディスク
６，７ プーリー・シャフト
１９ 支持面
３１ 伸張手段
３３ 横断要素
４０，４３，４５，４８ ガイド手段

Claims (1)

1. 無段変速機を操作する方法であって、
   前記変速機は、
   プッシュ-タイプ駆動ベルト（３）と、
   前記ベルトは、前記ベルト（３）の無端伸張手段（３１）に沿って移動可能な複数の横断要素（３３）を有し、
   ここにおいて前記横断要素（３３）の各々に、前記無端伸張手段（３１）を収容するために、前記横断要素（３３）の支持面（１９）によって少なくとも部分的に画成された、少なくとも１つの軸線方向の開口凹部（３７）が設けられ、
   一組のプーリー（１，２）と、
   ここにおいて前記プーリーは、２つのプーリー・ディスク（４，５）を有し、
   前記プーリー・ディスクの内の少なくとも一方（４）が各前記プーリー（１，２）のシャフト（６，７）に沿って軸線方向に移動可能であり、
   からなり、
   ここにおいて前記支持面（１９）から径方向内方の両方の側面に位置する前記横断要素（３３）のプーリー接触面（３５）が、前記プーリー（１，２）の前記ディスク（４，５）の間に挟圧され、
   前記ベルト（３）の、前記プーリー（１，２）の前記ディスク（４，５）に対する径方向位置が、前記変速機の動作条件に依存して変動される、
   方法において、
   前記径方向位置が、前記ベルト（３）の前記無端伸張手段（３１）が各プーリー（１，２）のディスク（４，５）の径方向限度を越えて、少なくとも部分的に配置される径方向位置を含み、
   前記変速機は、前記支持面（１９）に対する前記伸張手段（３１）の最遠方軸線方向位置を規定するガイド手段（４０；４３；４５；４８）を前記最遠方軸線方向位置に具備する、ことを特徴とする方法。

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