JP3758163B2 - 駆動リング式連結器 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、ギア式動力伝達装置に関し、特に、ＣＶＴ変速機の原動プーリ及び従動プーリと協働する駆動リングを備え、駆動リング同士が噛合い、ベアリングフレームによって連結されるギア式駆動リング連結器に関する。
【０００２】
（発明の背景）
自動車、自動二輪車などに用いられるギア式変速機は、従来よく知られている。変速機は発動機を駆動輪に連結する。変速機は一般に有限の数、通常は３個または４個のギアを備える。たった１つのギアのみが最も効率がよく、したがって、その他のギアは効率を必然的に低下させる。燃料効率を向上する目的では、無段変速機、すなわちＣＶＴが好ましい。
【０００３】
ＣＶＴは無段階に可変であるため、ギア式変速機に比べて広い範囲のギア比をとることができる。ＣＶＴ変速機は一般に、原動および従動プーリを備える。プーリは各々に掛け回されたベルトによって連結される。無段変速機に利用するために様々な種類のベルトが開発されている。
【０００４】
通常ＣＶＴベルトは、従来のＶベルトに似た輪郭を有する。特に、それらは上部で幅が広く、低部で幅が狭く、角張った溝を形成するプーリのシーブの間に嵌るようにデザインされている。ベルトが掛けられるプーリは、移動可能なシーブと固定されたシーブを備え、両者は切頭円錐形状をなす。一般に、一方のシーブは他方が固定された状態で移動する。
【０００５】
他方に対して一方のシーブを相対的に移動することは、ベルトが駆動される範囲において有効径Φを効果的に変化させる。したがって、ベルトの線速度(linear speed)は、プーリの有効径の関数であり、それは同様にシーブ同士の相対的な軸方向の位置の関数である。
【０００６】
従来のＣＶＴベルトは可撓性を有するが、それぞれ他の伝動ベルトにはない特性も備える。例えば、ベルトは横方向の剛性を備える必要がある。これは、ベルトがプーリシーブの間で押しつぶされることなく特定の有効径において走行することを可能にする。
【０００７】
有効径を変えるために駆動リングが無段変速機において用いられることがある。このときベルトは駆動リングに掛け回される。
【０００８】
プーリとベルトの間の従来の関係に関しては、ドノウスキ(Donowski)による米国特許第５，７０９，６２４号が可変径プーリについて開示する。単一の駆動リングがプーリのシーブの間で走行する。可撓性ベルトは、プーリを介して駆動リングの上を走行する。シーブがお互いに対して相対的に移動すると、プーリの有効径が変化する。駆動リングがシーブ間の横方向の力、すなわち圧縮力を受けるので、ベルトはこれらの力を受容するように設計される必要はない。しかしながら、ドノウスキの装置は、内燃機関の補機駆動機構の一部として用いられる単一の駆動リングのみを備える。駆動リングの回転軸をシーブ部材の回転軸に対して少なくとも実質的に平行に維持するために安定部材も必要とされる。ドノウスキの装置はＣＶＴ変速機に用いるのには適していない。
【０００９】
また、無段変速機について開示する従来技術の代表は、クラーク(Clark)の米国特許第４，８７５，８９４号である。変速機は入力及び出力シャフトを備え、各シャフトは組立て品としての回転円盤を有する。回転円盤は各々、連続的に可変な径を持つ円形に形成された接触パッドを備える。２つの回転円盤は連結機構、例えば剛性を有する連結リングにより接続されている。動力の伝達は、このリングの回転を通して各プーリの間で行われる。この装置は、２つの回転円盤に剛性を有するリングが接触することを要する代わりに、動力伝達に可撓性ベルトを用いる選択肢を与えない。これは装置が扱える空間を、概ねプーリの最大外寸法により規定される四角形あるいは円形の空間に制限する。
【００１０】
必要とされているのは、ギアの相互作用により動力を伝達する複数の協働する駆動リングを備えるギア式駆動リング連結器である。必要とされているのは、駆動リングを機械的に連結するとともに空間的に適切な位置に配置するためのフレームを備えたギア式駆動リング連結器である。本発明は、これらの要求に合致する。
【００１１】
（発明の概要）
本発明の第１の目的は、ギアの相互作用により動力を伝達する複数の協働する駆動リングを備えるギア式駆動リング連結器を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、駆動リングを機械的に連結するとともに空間的に適切な位置に配置するためのフレームを備えたギア式駆動リング連結器を提供することである。
【００１３】
本発明のその他の目的は、本発明の以下の説明と図面とに基づいて、指摘あるいは明確にされる。
【００１４】
本発明は、ギア式駆動リング連結器を含む。ギア式駆動リング連結器は、フレームの各端部に回転自在に接続された２対の隣接駆動リングを備える。それぞれの駆動リングの対は、フレームの反対側の端部に設けられた協働する一対の駆動リングと噛合わされている。各駆動リングの組の回転軸の相対的な空間配置は、フレームによって維持され、これは同様に、駆動リングをプーリシーブの間において所定の関係に保持する。原動プーリに設けられた駆動リングは、ＣＶＴ原動プーリシーブの側面との摩擦接触を通して原動プーリと同じ方向に回転する。従動プーリ側に設けられた駆動リングは、駆動リング同士が噛合わされていることから、原動プーリに設けられた駆動リングとは反対の方向に回転する。そして従動駆動リングは、従動プーリシーブの側面と摩擦接触し、これにより従動プーリを駆動する。有効径、すなわち各プーリの半径は、プーリシーブの移動により調整される。プーリシーブの移動により、駆動リングの各組の回転軸は、それぞれに対応するプーリの回転軸に対して偏心的に移動する。駆動リング同士が機械的に連結されていることから、駆動リングはフレームとともにユニットとして、プーリシーブの移動に対応して移動し、それによって、変速機の有効ギア比を変更する。
【００１５】
本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明文とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
【００１６】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１は本発明の斜視図である。ギア式駆動リングＣＶＴは、リング１、２、３、４を備える。リング１、２は、噛合いすなわちギア面により、それぞれリング３、４に回転自在に連結される。
【００１７】
リング、すなわちリングギアは、回転自在にフレーム５に取り付けられる。フレーム５は、各端部にそれぞれベアリング保持器９、１０を備える。ベアリング６、７は保持器９に取り付けられ、ベアリング１１、１２は保持器１０に取り付けられる。フレーム５の支持部材１３は、保持器９、１０を適切な関係に保持する。順次、リングギア１はベアリング６に取り付けられ、リングギア２はベアリング７に取り付けられ、リングギア３はベアリング１２に取り付けられ、リングギア４はベアリング１１に取り付けられる。各リング１、２、３、４は回転軸を備える。ベアリング６、７および１１、１２は、この分野において知られている適用できるどのようなベアリング形式であってもよく、ボールベアリング、ニードルベアリング、またはスリーブベアリングを含むが、これらに限定されない。
【００１８】
図２は、ＣＶＴプーリにおけるギア式駆動リング連結器の断面斜視図である。本発明の装置は原動プーリ１００と従動プーリ２００との間に取り付けられた状態で示される。プーリシーブ１０１、１０２は、シーブ間の間隔を広げるため、あるいは狭めるために軸方向Ｍ１に移動する。各場合において、各シーブは、合わさるように、または離れるように協働して移動する。ＣＶＴプーリシーブの移動は、従来知られている方法で達成される。移動Ｍ１、Ｍ２は固定軸Ｃに対して行われる。すなわち、各シーブ部は、協働するシーブ部に対して同じ距離ではあるが反対方向に軸Ｃに向かって、あるいは軸Ｃから遠ざかるように移動することを意味する。
【００１９】
運転時、プーリ１００は方向Ｒ１に回転し、プーリ２００は方向Ｒ２に回転する。プーリ１００の軸は、保持器９を通って突出する。プーリ２００の軸は保持器１０を通って突出する。リングギア１の表面３３（図３、４参照）は、１０５においてシーブ表面１０３に支えられる。リングギア２の表面３１（図３、４参照）は、１０６においてシーブ表面１０４に支えられる。この接触は、リングギア１、２をプーリ１００と連携して方向Ｒ３に回転させる。リングギア１、２が回転すると、それらはそれぞれリングギア３、４と噛合っており、回転可能に連結されているので、それにより、リングギア３、４は方向Ｒ４に回転される。リングギア３の表面３４（図３、４参照）は、２０５においてシーブ表面２０３に支えられる。リングギア４の表面３２（図３、４参照）は、２０６においてシーブ表面２０４に支えられる。この接触は、プーリ２００を駆動する。すなわち、リングギア３、４と連携するとともにリングギア３、４により駆動されて、プーリ２００は方向Ｒ２に回転される。表面３１、３２、３３、３４は、各々が表面１０４、２０４、１０３、２０３にそれぞれ適切に支持されるような角度を各々描く。
【００２０】
ギア式駆動リングＣＶＴの各リングの有効半径が、シーブ部の相対的な位置により決定されることは良く知られている。与えられたプーリのシーブ部が合わさるように移動すると、有効半径はリングギアの回転軸がプーリの回転軸から引き離されるにつれて大きくなる。反対に、シーブ部が離れるように移動すると、有効径はリングギアの回転軸がプーリの回転軸に向かって移動するにつれて小さくなる。
【００２１】
図３はギア式駆動リング連結器の側立面図である。支持面３１はシーブ表面１０４と接する（図２参照）。支持面３２はシーブ表面２０４と接する。リングギア２はベアリング７の上を走行する。リングギア４はベアリング１１の上を走行する。
【００２２】
図４は、ギア式駆動リング連結器の頂面図である。リングギア１はギア面２１を有する。リングギア２はギア面２２を有する。リングギア３はギア面２３を有する。リングギア４はギア面２４を有する。支持部材１３は保持器９を保持器１０に固定的に連結し、それにより、リングギア１、２をそれぞれリングギア３、４に対し適切な噛合い位置に保持する。表面２１、２２、２３、２４は、従来知られているどのようなギア形状を有してもよく、これは、はすば歯車、平歯車、あるいは傘歯車を含むがこれらに限定されるものではない。
【００２３】
代替的な実施形態では、表面２１、２２、２３、２４は平である。この代替的な実施形態では、回転可能に連結されたリング表面は、それぞれの表面の高い摩擦係数を通して動力を伝達する。
【００２４】
図５は、ベアリングフレームの斜視図である。フレーム５は、支持部材１３により固定的に連結された保持器９と保持器１０とを備える。保持器９は、ベアリング６、７がそれぞれ搭載されるベアリング取付面４１、４２を有する。保持器１０は、ベアリング１２、１１がそれぞれ搭載されるベアリング取付面４３、４４を有する。
【００２５】
図６はベアリングフレームの側立面図である。保持器９と保持器１０は、軸状に整列されて支持部材１３に連結される。
【００２６】
図７はベアリングフレームの頂面図である。保持器９の外縁４５、４６は、主軸Ａに対して角度αを描く。また保持器１０の外縁４７、４８は、主軸Ａに対して角度αを描く。角度αは、プーリシーブの内側表面の間の夾角の値の１／２よりも少し小さく、これは連結器がギアリングとプーリシーブとの間の適切な接触を保証するように作動されるものである。すなわち、図２に示されるように、この傾いた関係は１０５、１０６と２０５、２０６における適切な接触を保証する。角度αは特定のプーリの物理的な特徴に適合するように特徴づけられる。
【００２７】
ここでは、本発明の一形態についてのみ説明がなされたが、ここで説明された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、その構造と部材相互の関係を様々に変形できることは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の斜視図である。
【図２】 ＣＶＴプーリにおけるギア式駆動リング連結器の断面斜視図である。
【図３】 ギア式駆動リング機構の側立面図である。
【図４】 ギア式駆動リング機構の頂面図である。
【図５】 ベアリングフレームの斜視図である。
【図６】 ベアリングフレームの側立面図である。
【図７】 ベアリングフレームの頂面図である。

Claims (8)

1. 無段変速機においてリングを用いて原動プーリと従動プーリとの間を機械的に連結する駆動リング式連結器であって、
   前記原動プーリと係合する第１のリングと、
   前記原動プーリと係合する第２のリングと、
   前記従動プーリと係合する第３のリングと、
   前記従動プーリと係合する第４のリングと、
   第１のリング保持部と第２のリング保持部とを有するフレームとを備え、
   前記第１のリングと前記第２のリングが回転自在に前記第１のリング保持部に取り付けられ、前記第３のリングと前記第４のリングが回転自在に前記第２のリング保持部に取り付けられ、前記第１のリングが前記第３のリングに係合され、前記第２のリングが前記第４のリングに係合されるとともに、前記第１のリングの回転軸と前記第２のリングの回転軸とが夾角をなすように各々前記原動プーリの回転軸に対して所定角度傾けられ、前記第３のリングの回転軸と前記第４のリングの回転軸とが夾角をなすように各々前記従動プーリの回転軸に対して所定角度傾けられ、前記各所定角度が前記各プーリの内側表面の間の夾角の１／２よりもそれぞれ小さい
   ことを特徴とする駆動リング式連結器。
2. 前記第１のリングと前記第２のリングとが互いに隣接し、前記第３のリングと前記第４のリングとが互いに隣接することを特徴とする請求項１に記載の駆動リング式連結器。
3. 前記第１のリングと前記第３のリングとが相互に噛合面により係合され、前記第２のリングと前記第４のリングとが相互に噛合面により係合されることを特徴とする請求項２に記載の駆動リング式連結器。
4. 前記第１のリングと前記第３のリングとが相互に摩擦面により係合され、前記第２のリングと前記第４のリングとが相互に摩擦面により係合されることを特徴とする請求項２に記載の駆動リング式連結器。
5. 無段変速機において回転部材を用いて２つのプーリの間を機械的に連結する連結器であって、
   回転部材を保持するための第１の保持部と第２の保持部とを有するフレームと、
   前記第１の保持部に回転自在に取り付けられた第１の回転部材と、
   前記第２の保持部に回転自在に取り付けられた第２の回転部材とを備え、
   前記第１の回転部材と前記第２の回転部材とが係合され、それによって前記第１の回転部材の運動が前記第２の回転部材の運動を生成し、
   前記第１の保持部に前記第１の回転部材に隣接して回転自在に取り付けられる第３の回転部材と、
   前記第２の保持部に前記第２の回転部材に隣接して回転自在に取り付けられる第４の回転部材とを備え、
   前記第３の回転部材と前記第４の回転部材とが係合され、それによって前記第３の回転部材の運動が前記第４の回転部材の運動を生成するとともに、
   前記第１の回転部材の回転軸と前記第３の回転部材の回転軸とが夾角をなすように各々一方のプーリの回転軸に対して所定角度傾けられ、前記第２の回転部材の回転軸と前記第４の回転部材の回転軸とが夾角をなすように各々他方のプーリの回転軸に対して所定角度傾けられ、前記各所定角度が前記各プーリの内側表面の間の夾角の１／２よりもそれぞれ小さい
   ことを特徴とした連結器。
6. 前記第１の回転部材と前記第２の回転部材とが互いに隣接し、前記第３の回転部材と前記第４の回転部材とが互いに隣接していることを特徴とする請求項５に記載の連結器。
7. 前記第１の回転部材と前記第３の回転部材とが噛合面により互いに係合され、前記第２の回転部材と前記第４の回転部材とが噛合面により互いに連結されることを特徴とする請求項６に記載の連結器。
8. 前記第１の回転部材と前記第３の回転部材とが摩擦面により互いに係合され、前記第２の回転部材と前記第４の回転部材とが摩擦面により互いに連結されることを特徴とする請求項６に記載の連結器。

Images