特許 6368319 向上した出力密度の可逆可変変速機−ＲＶＴ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6368319

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】向上した出力密度の可逆可変変速機−ＲＶＴ

(51)【国際特許分類】

   F16H 15/52 20060101AFI20180723BHJP

【ＦＩ】

   F16H15/52 B

【請求項の数】9

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2015-550079(P2015-550079)

(86)(22)【出願日】2013年12月26日

(65)【公表番号】特表2016-502056(P2016-502056A)

(43)【公表日】2016年1月21日

(86)【国際出願番号】EP2013078018

(87)【国際公開番号】WO2014102300

(87)【国際公開日】20140703

【審査請求日】2016年11月28日

(31)【優先権主張番号】1223469.6

(32)【優先日】2012年12月27日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】515172717

【氏名又は名称】マザロ エンヴェー

(74)【代理人】

【識別番号】100088904

【弁理士】

【氏名又は名称】庄司 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100124453

【弁理士】

【氏名又は名称】資延 由利子

(74)【代理人】

【識別番号】100135208

【弁理士】

【氏名又は名称】大杉 卓也

(74)【代理人】

【識別番号】100152319

【弁理士】

【氏名又は名称】曽我 亜紀

(72)【発明者】

【氏名】デ マジーレ，フィリプ

【審査官】 前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５２２１８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ １５／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能する遊星バリエータであって、該遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材との相互作用部を形成するようになっており、各遊星は、前記サンホイール又は前記リングホイールの滑り面上を滑る遊星ホイールと、該遊星を前記中心軸に連結する遊星フォークとを備え、
連続的又は不連続的な制御システム（調節機構ともいう）が、前記遊星のそれぞれのアセンブリに統合され、前記遊星フォーク内に統合されているねじ込みシステムを用いて、該中心軸に該遊星の位置が固定されることによって、
或る特定の負荷が前記滑り面に印加される場合、理論上の頂部のない該遊星ホイール滑り面によって形成される円錐体の先端が、前記遊星フォークのヒンジ軸線と正確に一致することが確実になる、遊星バリエータ。

【請求項2】

請求項１の遊星バリエータとして、２つの遊星バリエータを備え、それが、第1の遊星バリエータ及び第2の遊星バリエータである、可変変速機。

【請求項3】

請求項２の可変変速機であって、該可変変速機は、ハウジング、全てのトラクションホイールを互いに押し付ける押付けピストン、比を制御するステアリングピストン、変速機制御装置、及び最終スリップ防止機能（最終滑り防止機能ともいう）とを更に備え、
a）前記ステアリングピストンは主軸と一緒には回転せず、該ハウジングに対して軸方向に移動し、前記主軸をアキシャル軸受を介して軸方向に移動させ、前記ステアリングピストンの油圧又は空気圧は、動的シールを一切伴わず、前記ハウジングから直接供給又は排出されること、及び
b）前記変速機制御装置は、入力トルク信号又は出力トルク信号、入力速度、速度比、及び速度比変動に基づいて、前記押付けピストンに作用する押付け圧力を計算し、ここでは前記入力トルク信号は、以下の1つ又は2つの入力データのうちの最も高いものであり、該入力データとは、
b1）補助機を含むエンジンモデルから、又は出力トルクを示すモデルからの入力トルク信号、若しくは
b2）出力トルク検知装置からの任意選択のトルク信号、
であること、
を特徴とする、可変変速機。

【請求項4】

請求項３に記載の可変変速機であって、選択肢b）において、前記押付け圧力は、PID制御装置（比例積分微分制御装置）によりミクロスリップを規定値に維持することによって更に調整され、前記ミクロスリップ自体は、以下の2つの信号を比較することによって計算され、該2つの信号とは、
b3）前記ステアリングピストンの位置を測定することにより得られる理論上の無負荷速度比、又は、押付けピストン位置を測定すること及び要求される駆動方向を知ることによって計算される無負荷速度比と、
b4）前記測定された実際の速度比と、
である、可変変速機。

【請求項5】

請求項３に記載の可変変速機であって、前記可変変速機は、トルクが伝達トルク容量を超える場合、過負荷が印加される限り押付け圧力及びエンジントルクを即座にゼロにすることによる、最終滑り防止機能を更に備え、それにより、必要とされる押付け圧力が設計制限を超える場合、過負荷トルクが検出される、可変変速機。

【請求項6】

乗用車、トラック、ごみ収集トラック、市街バス、オフハイウェイ車両、草刈機、リフトトラック、伸縮ブーム式ハンドラ、運動エネルギー回生システム（KERS）、風力タービン、又は、動力を可変速度で伝達しなければならない工業用途における、請求項２〜５のいづれか一に記載の可変変速機の使用の方法。

【請求項7】

請求項１に記載の遊星バリエータであって、前記遊星ホイールは、上側遊星マントル及び下側遊星マントルによって形成され、前記上側遊星マントルの中立素分が前記遊星ホイール滑り面上の法線力のベクトルと原則的に一致するようになっており、前記下側遊星マントルの中立素分は、前記滑り面の2つの接触領域に作用する接線力によって形成される平面に原則的に存在するようになっている、遊星バリエータ。

【請求項8】

請求項２に記載の可変変速機であって、前記遊星のそれぞれに作用する軸方向力と一部の径方向力とは、１つの円錐軸受又は１つのアキシャル球面ころ軸受が受け、前記径方向力の残りは１つのラジアル軸受によって支持される、可変変速機。

【請求項9】

請求項８に記載の可変変速機であって、前記アキシャル球面ころ軸受の傾斜角は、ころ部材の中心に規定され、必要に応じて、軸方向負荷に対する外輪の転動面上の法線の傾斜角は20度〜50度の範囲である、可変変速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はギアボックス／変速機の分野に関する。特に、本発明は自動車、バス、トラック、オフロード車、リフトトラック、伸縮ブーム式ハンドラ等のような車両用の新しいタイプの可逆可変（reversible variable）変速機を提供する。代替的に、本ギアボックスは風車等のようなシステムにおいて、また、動力を可変速度で伝達する必要がある他の工業用途において使用することができる。

【背景技術】

【0002】

国際出願PCT/EP2008/057009号は、いわゆる遊星バリエータを備え、この遊星バリエータにより、手動変速機（MT）、自動変速機（AT）、ダブルクラッチ変速機（DCT）、連続可変変速機（CVT）、及び静油圧駆動装置（HSD）等の実際の自動車変速機の制約及び不都合点を克服する、可逆可変変速機を記載している。

【0003】

上述の特許出願によると、1つ又は複数の遊星バリエータの組合せを種々の可変変速機レイアウトにおいて用いることができる。遊星バリエータは、連続的に伝達比を変化させることが可能な可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能し、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとからなり、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとが、他の変速機部材との相互作用部（interface）を形成するようになっている。遊星は、基本的に円錐状の転動面を有する遊星ホイールからなる。この転動面は、牽引力及び圧縮力を伝達するように硬化又はコーティングされることが好ましい。遊星は、ラジアル軸受及びアキシャル軸受又はブッシュによって、遊星フォークの回りに自由に回転するように取り付けられ、上述の円錐体の仮想頂点が、中心軸の軸線と遊星のヒンジの軸線との交点と一致する。遊星バリエータの各遊星フォークは、ヒンジ継手の回りに自由に回転することができ、ヒンジ継手の軸線は、中心軸の軸線に対して垂直かつ遊星ホイールの平面に対して平行であり、各遊星フォーク及び各遊星ホイールは、遊星の軸線と中心軸の軸線との間の適用可能な全ての傾斜角に対して互いに干渉しないように設計される。リングホイールと、遊星と、サンホイールとは、互いに押し付けられ、それにより、転動面が互いに接触し、接触圧力が、所要トルクを伝達するのに十分に高くなる。中心軸は、伝達比及び遊星ホイールの転動面の形状を変化させるために、押付け力及び伝達トルクに関して規定の速度で軸方向に移動する。遊星ホイールの転動面の形状は、基本的に円錐状であるが、接触圧力分布を最適化するために、この理論上の形状から凸状に僅かに逸脱する。

【0004】

第1の遊星バリエータ及び第2の遊星バリエータを備える、国際出願PCT/EP2008/057009号の可逆可変変速機に関して、第1の遊星バリエータのリングホイールはハウジングに連結され、そのためこのリングホイールは回転することができないが、双方の遊星バリエータの転がり接触部を圧縮する予圧力によって軸方向に移動することができる。双方の遊星バリエータの中心軸は、1つの主軸に組み合わされ、変速機入力軸に回転するように連結され、双方向のステアリング力によって軸方向に可動であるが、入力軸は軸方向には移動しない。第1の遊星バリエータのサンホイールは、第2の遊星バリエータのリングホイールに連結され、それにより、組み合わされたサンホイールーリングホイールは、変速機の中心軸線の回りに回転することができる。第2の遊星バリエータのサンホイールは、変速機の出力軸に連結され、予圧力の反力がアキシャル軸受を介してハウジングに伝達される。

【0005】

リングホイールと、サンホイールと、遊星との相対寸法は、自動車用途に適するように選択されることが好ましい。これは、最大速度比が、エンジンが略常に最良効率点で動力を伝達することができるほど大きいことを意味するが、後進の最大速度比が、適度なエンジン速度及び低ノイズで自動車を後進走行させるのに十分大きいことも意味する。変速機の主軸を移動させることによって、伝達比は、前進の最大速度比から停止を経て後進の最大伝達比に至る間に連続的に変化する。

【0006】

各転がり接触部にかかる法線力は一方の予圧力によって生成され、ハウジングから、回転していない第1のリングホイールに作用し、また、反力が1つの軸受を通じて第2のサンホイールからハウジングに伝達される。主軸の位置を規定し、したがって伝達比も規定する、正味のステアリング力が、双方向のうち一方向に一方の力によって生成され、双方とも同じ速度で回転する入力軸から主軸に作用し、また、反力が軸受を通じて入力軸からハウジングに伝達される。

【0007】

上記で説明されたような予圧力は、ハウジング及び第1のリングホイール間の1つ又は複数のピストン及びシリンダシステムによって生成され、単一の空気圧又は油圧によって作動するか、又は機械的予圧システムによって生成され、この機械的予圧システムは、変速機が速度比ゼロとなったときに駐車ブレーキとして使用することもできる。ステアリング圧力は、双方向に作動することが可能な、入力軸及び主軸に組み入れられる、油圧式又は空気圧式ピストンシリンダシステムによって生成される。ステアリング圧力を生成する油圧又は空気圧は、ピストンリングによって、又は種々の回転速度で回転する部品をシールするように設計されたシールによって、固定ハウジング及び回転入力軸間でシールされる。

【0008】

上記で参照したような国際出願PCT/EP2008/057009号の可逆可変変速機は、油圧システム及びアプリケーションソフトウェアプログラムも提供する。これらの油圧システム及びアプリケーションソフトウェアプログラムは、自動車、トラック、又は他のオンハイウェイ車両若しくはオフハイウェイ車両の油圧弁によって可逆可変変速機を制御するように意図されている。

【0009】

転がり接触部が移動する変速機の内部は、不活性ガス若しくは通常の空気、並びに冷却及び潤滑に用いるスプラッシュ流体（splashing fluid：流体飛沫）、又は霧状冷媒を含むガスで充填され、上記内部は軸受用の潤滑油及び変速機の外部からシールされる。国際出願PCT/EP2008/057009号の可逆可変変速機は、遊星内部の軸受又はブッシュに対する潤滑油流についての複数の選択肢が与えられている。

【0010】

可逆可変変速機は、自動車、トラック、バス、オフロード車両、草刈機、風力タービン、伸縮ブーム式ハンドラ、リフトトラック、又は動力を可変速度で伝達する必要がある任意の他の工業用途において、使用者が可変速度で動力を伝達するために提供する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかし、可逆可変変速機システムの構成は、出力密度に関して更なる向上の可能性を有しており、その場合、同じ外寸でより多くの動力を伝達することができる。同じ変速機サイズ内及び同じトラクション係数では、より大きい法線力をトラクションホイールに印加すること及びトラクション限界により近づくように変速機を用いることにより、より多くの動力が伝達される。根底にある本発明はいくつかの設計の変更を開示しており、それにより、より高い出力密度がもたらされる。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、以下に規定されるような遊星バリエータを備える可逆可変変速機（RVT）の改良を提供する。本発明に係るRVTは、例えば国際出願PCT/EP2008/057009号に開示されているのと同じ寸法のRVT内で、より高い出力密度を有する。国際出願PCT/EP2008/057009号に記載されている元のRVTには、約10バールまでの押付け圧力を維持するという設計制限があったが、本発明は、通常、20バール〜150バールの範囲内のより高い押付け圧力を維持することが可能なRVTを提供する。

【0013】

通常、可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能する遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材との相互作用部を形成するようになっている。通常、遊星のそれぞれは、上記サンホイール又はリングホイールの滑り面（running surface）上を滑る遊星ホイールと、遊星を上記中心軸に連結する遊星フォークとを備える。

【0014】

より具体的には、伝達比を連続的に変化させることが可能な、可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能する遊星バリエータは、
リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとからなり、各部材、すなわち、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとが、他の変速機部材との相互作用部を形成するようになっていることと、
リングホイールは、トラクトリックス曲線に従った形状の転動面を有する、中心軸線の回りの軸対称体であり、この面は、牽引力及び圧縮力に耐えるように硬化又はコーティングされることが好ましいことと、
サンホイールはリングホイールと原則的に同じであるが、トラクトリックス曲線の内径及び外径は、リングホイールの内径及び外径とは異なり得ることと、
遊星は基本的に円錐状の転動面を有する遊星ホイールからなり、この面は、牽引力及び圧縮力を伝達するように硬化又はコーティングされることが好ましく、遊星は、ラジアル軸受及びアキシャル軸受又はブッシュによって、遊星フォークの回りに自由に回転するように取り付けられ、上述の円錐体の仮想頂点が、中心軸の軸線と遊星のヒンジの軸線との交点と一致することと、
1つの遊星バリエータの各遊星フォークは、ヒンジ継手の回りに自由に回転することができ、このヒンジ継手の軸線は、中心軸の軸線に対して垂直かつ遊星ホイールの平面に対して平行であり、各遊星フォーク及び各遊星ホイールは、遊星の軸線と中心軸の軸線との間の適用可能な全ての傾斜角に対して互いに干渉しないように設計されていることと、
リングホイールと、遊星と、サンホイールとは、互いに押し付けられ、それにより、転動面は互いに接触し、接触圧力は、所要トルクを伝達するのに十分に高いことと、
中心軸は、伝達比を変更するために、押付け力及び伝達トルクに関して規定の速度で軸方向（長手方向）に移動することと、
リングホイール及びサンホイールのトラクトリックス曲線は双方とも、遊星ホイールの転がり接触点からヒンジ軸線と中心軸の軸線との交点までの長さと同じ長さパラメータLを有し、その場合、Lは、トラクトリックス方程式：+/-x+c=L*(cosα+ln|tan(α/2)|)において用いられ、ここで、cは任意定数であり、αは接触点の接線と中心軸の軸線との間の傾斜角であることと、
基本的に円錐状である、遊星ホイールの転動面の形状は、接触圧力分布を最適化するために、この理論上の形状から凸状に僅かに逸脱することと、
を特徴とする。

【0015】

通常、可逆可変変速機（RVT）は、第1の遊星バリエータ及び第2の遊星バリエータを備え、これらの遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材との相互作用部を形成するようになっている。通常、遊星のそれぞれは、上記サンホイール又はリングホイールの滑り面上を滑る遊星ホイールと、遊星を上記中心軸に連結する遊星フォークとを備える。

【0016】

より具体的には、可逆可変変速機（RVT）は、第1の遊星バリエータ及び第2の遊星バリエータを備え、
第1の遊星バリエータのリングホイールはハウジングに連結され、そのためこのリングホイールは回転することができないが、双方の遊星バリエータの全ての転がり接触部を圧縮する予圧力によって軸方向に移動することができることと、
双方の遊星バリエータの中心軸は、1つの主軸に組み合わされ、変速機入力軸に回転するように連結され、双方向のステアリング力によって軸方向に可動であるが、入力軸は軸方向には移動しないことと、
第1の遊星バリエータのサンホイールは、第2の遊星バリエータのリングホイールに連結され、それにより、組み合わされたサンホイール−リングホイールは、変速機の中心軸線の回りに回転することができることと、
第2の遊星バリエータのサンホイールは、変速機の出力軸に連結され、予圧力の反力がアキシャル軸受を介してハウジングに伝達されることと、
を特徴とする。

【0017】

国際出願PCT/EP2008/057009号に記載の変速機構想の出力密度は、より大きい法線力をトラクションホイールに印加すること及びトラクション限界により近づくように変速機を用いることが可能な制御方法を付加することによって、今や向上されている。より大きい法線力を印加するために、元の設計の調整又は改良を行う必要があった。変速機システムに関して以下に挙げる全ての比較及び改良は、比較に用いる基準及び元のデータを含む国際出願PCT/EP2008/057009号に関して考慮する必要がある。

【0018】

これらの改良は、可逆可変変速機の以下の要素に関する：
ステアリングピストン
遊星：特に遊星ホイール、遊星カバー、遊星軸受、遊星フォークの脚部について
押付け圧力の制御方法
出力軸

【0019】

まず、より大きい法線力によって、ステアリングシリンダ内のステアリングピストンに対してより大きい圧力をもたらす。入力速度で回転していたRVTのステアリングシリンダは、ここでは固定ハウジングに統合されており、それにより、ピストンリングは設計から排除される。ピストンリングはステアリングシリンダの圧力を制限していた。さらに、ピストンリングの排除によって部材がより少なくなり、コスト及び複雑性に対する効果が高まるとともに、入力軸の慣性力が低減する。

【0020】

次に、変速機のバリエータが、トラクション限界により近づいて動作する必要がある場合、主軸の同じ点に連結される遊星ホイールは、全く同じ比を示す必要がある。したがって、遊星ホイール滑り面からヒンジ軸線までの正確な軸方向距離を確保し、ひいては動力損失、及び振動を引き起こす可能性のある不均衡を排除するために、遊星は、ここでは遊星フォーク内に統合されているねじ込みシステムを用いて調節することができる。

【0021】

さらに、遊星バリエータ又はRVTに用いられる遊星ホイールは、より大きい法線力に耐える必要があり、そのためこの遊星ホイールは再設計され、ここでは二重マントル構造を有する。この二重マントル構造によって、応力及び変形が低減し、より薄くより軽い構造をもたらし、同時に慣性力が低減する。さらに、三角形の断面を有する二重マントルは、横断方向力に対して十分な剛性をもたらす。

【0022】

同じ理由から、遊星バリエータ又はRVTに用いられる遊星ホイールは、原則的に平坦なディスクの形状の遊星ハブ及び遊星カバーを備えるように更に再設計される。遊星カバーの外径は円錐状であり、同じ円錐角を有する遊星ハブ内に嵌合する。遊星カバーを遊星ハブ内にねじ込むことによって全ての隙間が排除される。このように、遊星ハブ及び遊星ホイールの変形を回避するために、円錐面にバイアス接触応力が印加される。遊星カバーのディスクは、上側遊星マントルが遊星ハブによって支持されている位置の近くの遊星ハブ内に位置する。これは、図2に非限定的に例示されている。

【0023】

より大きい法線力によって、遊星軸受に印加される力が増加する。遊星ホイールの軸受構成は、円錐ころ軸受又はアキシャル球面ころ軸受を1つのみのラジアル軸受と組み合わせて用いることにより改良されており、軸受力損失を低減し、より小型かつより安価な（less expensive）軸受設計をもたらす。

【0024】

最後に、遊星バリエータ又はRVTに用いられる遊星に関して、遊星フォークは、前進駆動に関する応力に起因して主に負荷を受け、したがって均一には負荷を受けないため、対称な脚部を有する遊星フォークを備えるよりも非対称設計の方が相応しい。遊星フォークのより小型かつより頑丈な再設計では、脚部は不均等であり、最高負荷を有する脚部の方が僅かに厚く、一方、最低負荷を有する脚部の方が僅かに薄い部材として再成形される。

【0025】

トラクション限界により近づくように変速機を動作させるという目標は、押付け圧力が、最小の安全域によって増加した摩擦によるトルク伝達に必要なものよりも高くないことを確実にすることによって達成される。より高い押付け圧力は内部伝達損失を増加させるだけであるため、このように、効率も増加する。

【0026】

通常、変速機制御装置は、実際の速度比、速度比変動、及び入力トルクに基づいて所要押付け圧力を計算する（図7aを参照）。入力トルク信号は、以下の2つ又は3つのソースから最も高いものを取ることによって得ることができる：
・エンジンモデルからの入力トルク
・出力トルクを測定することにより再計算される最適な入力トルク
・ミクロスリップ（microslip：微小な滑り）及び押付け圧力から計算される入力トルク

【0027】

ミクロスリップ自体は以下の2つの信号を比較することによって計算される：
・ステアリングピストンの測定された位置から計算される理論上の無負荷速度比
・測定された実際の速度比

【0028】

代替的に（図7bを参照）、変速機制御装置は、実際の入力速度、速度比、速度比変動、及び入力トルク又は出力トルクに基づいて所要押付け圧力を計算する。入力トルク信号又は出力トルク信号は、以下の1つ又は2つのソースから最も高いものを取ることによって得られる：
・エンジンモデルから又は出力トルクを示すモデルからの入力トルク
・任意選択的に、出力トルクを測定することによる入力トルク

【0029】

押付け圧力は、PID制御装置によって規定値におけるミクロスリップを維持することによって更に調整することができる。

【0030】

ミクロスリップ自体は、以下の2つの信号を比較することによって計算される：
・ステアリングピストンの測定された位置から計算される理論上の無負荷速度比
・測定された実際の速度比

【0031】

この電子的制御方法は、マクロスリップ（macroslip：過剰な滑り）の電子的な防止機能（protection）としても機能する。

【0032】

必要に応じて、RVTの出力軸設計において、この軸を2つの部分（第2のサンホイール及び出力軸）に分割することによって、この電子的な滑り防止機能に加えて機械的な滑り防止機能が統合される。第2のサンホイールは、出力軸によって調心され、接線方向傾斜部（ramps）を介して出力軸によって軸方向に支持される。出力における予期せぬトルクピークは、押付け圧力の圧力ピークを誘発し、すなわち、遊星ホイールに対する第2のサンホイールの軸方向力ピークを生じ、それにより、ミクロスリップを安定させる。

【0033】

最終マクロスリップ防止機能は、トルクピークが変速機のトルク容量を超える場合は常に、エンジンの燃料噴射と押付け圧力との双方を同時にゼロにすることによって付加される。

【0034】

本発明は以下の態様を更に提供する。

【0035】

態様1：限定はしないが通常は20バール〜150バールの範囲の押付け圧力を維持することが可能な可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能する遊星バリエータであって、該遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材との相互作用部を形成するようになっており、各遊星は、前記サンホイール又は前記リングホイールの滑り面上を滑る遊星ホイールと、該遊星を前記中心軸に連結する遊星フォークとを備え、
a）連続的又は不連続的な制御システムが、前記遊星のそれぞれのアセンブリに統合され、或る特定の負荷が前記滑り面に印加される場合、理論上の頂部のない（non crowned）該遊星ホイール滑り面によって形成される円錐体の先端が、前記遊星フォークのヒンジ軸線と正確に一致することが確実になり、及び／又は、
b）前記遊星ホイールは、上側遊星マントル及び下側遊星マントルによって形成され、前記上側遊星マントルの中立素分が前記遊星ホイール滑り面上の法線力のベクトルと原則的に一致するようになっており、前記下側遊星マントルの中立素分は、前記滑り面の2つの接触領域に作用する接線力によって形成される平面に原則的に存在するようになっており、及び／又は、
c）各遊星は、遊星カバー及び遊星ハブを備え、
前記遊星カバー及び前記遊星ハブは、隙間が全くないか又は予圧を伴って互いに組み付けられ、及び／又は、
前記遊星カバーのディスクは、前記上側遊星マントルが前記遊星ハブによって支持される場所の高さの近くに取り付けられ、及び／又は、
前記遊星カバーは、接触面と前記遊星ハブとの間に少なくとも原則的に平坦なディスクを備え、及び／又は、
d）前記遊星のそれぞれに作用する軸方向力と一部の径方向力とは、１つの円錐軸受又は１つのアキシャル球面ころ軸受が受け、アキシャル球面ころ軸受の傾斜角は、ころ部材の中心に規定され、前記径方向力の残りは１つのラジアル軸受によって支持され、必要に応じて、軸方向負荷に対する外輪の転動面上の法線の傾斜角は20度〜50度の範囲であり、及び／又は、
e）前記遊星フォークの2つの脚部が同一でない、
ことを特徴とする、遊星バリエータ。

【0036】

態様2：限定はしないが通常は20バール〜150バールの範囲の押付け圧力を維持することが可能な可逆可変変速機であって、態様1に記載の第1の遊星バリエータ及び第2の遊星バリエータを備える、可逆可変変速機。

【0037】

態様3：前記可逆可変変速機は、全てのトラクションホイールを互いに押し付ける押付けピストンと、速度比を制御するステアリングピストンとを更に備え、
a）前記ステアリングピストンは主軸と一緒には回転せず、ハウジングに対して軸方向に移動し、前記主軸をアキシャル軸受を介して軸方向に移動させ、前記ステアリングピストンの油圧又は空気圧は、ピストンリング等の動的シールを一切伴わず、前記ハウジングから直接供給又は排出されること、及び／又は、
b）変速機制御装置が、入力トルク信号又は出力トルク信号、入力速度、速度比、及び速度比変動に基づいて、前記押付けピストンに作用する押付け圧力を計算し、ここでは前記入力トルク信号は、以下の1つ又は2つの入力データのうちの最も高いものであり、該入力データとは、
b1）補助機を含むエンジンモデルから、又は出力トルクを示すモデルからの入力トルク信号、
b2）出力トルク検知装置（図7b）からの任意選択のトルク信号、
であること、及び／又は、
c）該変速機は、サンホイールと軸方向出力軸軸受との間の出力軸に統合された機械的な押付け圧力制御及び滑り防止バックアップを更に備え、前記滑り防止バックアップは、双方向の潤滑された接線傾斜部と、サンホイール軸を調心して維持する調心装置とを備え、前記傾斜部の角度の接線は、軸方向出力軸力に対する最大接線軸力の比率に対応すること、
を特徴とする、態様2に記載の可逆可変変速機。

【0038】

態様4：選択肢b）において、前記押付け圧力は、PID制御装置によりミクロスリップを規定値に維持することによって更に調整され、前記ミクロスリップ自体は、以下の2つの信号を比較することによって計算され、該2つの信号とは、
b3）前記ステアリングピストンの位置を測定することにより得られる理論上の無負荷速度比、又は、押付けピストン位置を測定すること及び要求される駆動方向を知ることによって計算される無負荷速度比と、
b4）前記測定された実際の速度比と、
である、態様3に記載のRVT。

【0039】

態様5：前記RVTは、特徴b）を含み、トルクが伝達トルク容量を超える場合、過負荷が印加される限り押付け圧力及び前記エンジントルクを即座にゼロにすることによる、最終滑り防止機能を更に備え、それにより、前記必要とされる押付け圧力が設計制限を超える場合、前記過負荷トルクが検出される、態様3又は態様4に記載のRVT。

【0040】

態様6：第1の遊星バリエータ及び第2の遊星バリエータを備える可逆可変変速機であって、これらの遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材との相互作用部を形成するようになっており、この可逆可変変速機は、
全てのトラクションホイールを互いに押し付ける押付けピストンを伴う押付けシリンダと、比を制御するステアリングピストンを伴うステアリングシリンダとを更に備え、
入力トルク信号、速度比、及び伝達モデルに基づいて押付け圧力を計算する変速機制御装置を特徴とし、ここでは入力トルク信号が以下の2つ又は3つの入力データのうちの最も高いものであり、その入力データとは、
a）補助機を含むエンジンモデルからの入力トルク信号と、
b）伝達比及び損失を考慮して入力トルクに対して再計算される、出力トルク検知装置からの任意選択の入力トルク信号と、
c）実際の速度比及びその変動、実際の押付け圧力、並びに実際のスリップによる伝達モデルを介して計算される入力トルク信号であって、以下の2つの信号、すなわち、
c1）ステアリングピストンの位置を測定することから得られる理論上の無負荷速度比と、
c2）測定された実際の速度比と、
を比較することによって計算される、入力トルク信号と、
である、可逆可変変速機（図7a）。

【0041】

態様7：ステップc）において、無負荷速度比が、押付けピストン位置を測定すること、及びステアリングピストンの位置を測定する代わりに要求される駆動方向を知ることから計算される、態様6に記載の変速機。

【0042】

態様8：変速機は、サンホイールと軸方向出力軸軸受との間で出力軸に統合される機械的な押付け圧力制御及び滑り防止バックアップを更に備え、上記滑り防止部は、双方向の潤滑される接線方向傾斜部と、サンホイール軸を調心して維持する調心装置とを備え、傾斜部の角度の接線は、軸方向出力軸力を超える最大接線軸力の比率に対応する、態様6又は態様7に記載の変速機。

【0043】

態様9：トルクが変速機のトルク容量を超える場合、過負荷が印加される限り押付け圧力及びエンジントルクを即座にゼロにすることにより実現される、最終滑り防止機能を更に備え、必要な押付け圧力が設計制限を超えた場合に、過負荷トルクが検出される、態様6〜態様8のうちのいずれか1つに記載の変速機。

【0044】

態様10：第1の遊星バリエータ及び第2の遊星バリエータを備える可逆可変変速機であって、これらの遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材又は態様6〜態様9のいずれか1つに記載のRVTとの相互作用部を形成するようになっており、ステアリングピストンは、主軸と一緒には回転せず、ハウジングに対して軸方向に移動し、主軸をアキシャル軸受を介して軸方向に移動させることと、ステアリングピストンの油圧又は空気圧は、ピストンリング等の動的シールを一切伴わずハウジングから直接供給又は排出されることとを特徴とする、可逆可変変速機。

【0045】

態様11：可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能する遊星バリエータであって、この遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材との相互作用部を形成するようになっており、連続的又は不連続的な制御システムが、遊星のアセンブリに統合され、理論上の頂部のない遊星ホイール滑り面によって形成される円錐体の先端が、或る特定の負荷が滑り面に印加される場合、遊星フォークのヒンジ軸線と正確に一致することが確実になることを特徴とする、遊星バリエータ。

【0046】

態様12：可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能する遊星バリエータであって、この遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材又は態様11に記載の遊星バリエータとの相互作用部を形成するようになっており、遊星ホイールは上側遊星マントル及び下側遊星マントルによって形成され、上側遊星マントルの中立素分が、遊星ホイール滑り面上の法線力のベクトルと原則的に一致するようになっており、また、下側遊星マントルの中立素分が、滑り面の2つの接触領域に作用する接線力によって形成される平面に原則的に存在することを特徴とする、遊星バリエータ。

【0047】

態様13：可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能する遊星バリエータであって、この遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材又は態様11若しくは態様12に記載の遊星バリエータとの相互作用部を形成するようになっており、
遊星カバー及び遊星ハブは、隙間が全くないか又は予圧を伴って互いに組み付けられること、
遊星カバーのディスクは、上側遊星マントルが遊星ハブによって支持される場所の高さの近くに取り付けられること、及び／又は、
遊星カバーは、接触面と遊星ハブとの間に少なくとも原則的に平坦なディスクを備えること、
を特徴とする、遊星バリエータ。

【0048】

態様14：可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能する遊星バリエータであって、この遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとは、他の変速機部材、又は態様6〜態様8のうちのいずれか1つに記載の遊星バリエータとの相互作用部を形成するようになっており、遊星に作用する軸方向力及び径方向力を、主に1つの円錐軸受（tapered bearing）が受け、それにより、必要に応じて、軸方向負荷に対する外輪の転動面上の法線の傾斜角は20度〜50度の範囲にわたり（図8を参照）、必要に応じて、この円錐軸受は、遥かに低い軸受能力を有する1つの滑り軸受又はころ軸受によって補助されることを特徴とする、遊星バリエータ。

【0049】

態様15．可変変速機又は可逆変速機のサブシステムとして機能する遊星バリエータであって、この遊星バリエータは、リングホイールと、中心軸の回りに取り付けられる2つ以上の遊星と、サンホイールとを備え、リングホイールと、中心軸と、サンホイールとが、他の変速機部材又は態様11〜態様15のうちのいずれか1つに記載の遊星バリエータとの相互作用部を形成するようになっており、遊星フォークの2つの脚部が同一でないことを特徴とする、遊星バリエータ。

【0050】

態様16．乗用車、トラック、ごみ収集トラック、市街バス、オフハイウェイ車両、草刈機、リフトトラック、伸縮ブーム式ハンドラ、運動エネルギー回生システム（KERS）、風力タービン、又は、動力を可変速度で伝達しなければならない工業用途における、態様1〜態様15のいずれか1つに記載の前記遊星バリエータ又は前記RVTの使用。

【0051】

上述の実施形態のうちの任意のものを、全ての改良を包含する単一の好ましい実施形態として組み合わせることができる。したがって、本発明は、上述の実施形態の全ての改良を有する遊星バリエータ、及びRVT及び遊星バリエータ双方の上述の実施形態の全ての改良を包含するRVTに供する。

【0052】

本発明の実施形態は、添付図面を参照して単に例として記載する。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】ステアリングピストンの概略図である。

【図2】遊星調節システム、遊星の形状、遊星カバー、及び遊星ホイール軸受の概略図である。

【図3】不均等な脚部を有する非対称遊星フォークの概略図である。

【図4】カリバーによる遊星の調節の概略図である。

【図5】機械的な滑り防止部の概略図である。

【図6】本発明の可逆可変変速機の概略図である。

【図7a】電子的な滑り防止機能のフィードバックループ制御システムの概略図である。

【図7b】同上

【図8a】円錐軸受の傾斜角の概略図である。

【図8b】同上

【図9】国際出願PCT/EP2008/057009号の可逆可変変速機の概略図である。この図は、この先の特許出願に元々示されているとおりの文言及び符号を伴って、国際出願PCT/EP2008/057009号から完全に引き継がれており、この国際出願は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。また、符号はこの先の特許出願の符号の説明において参照されるとおりであるが、これらの符号は必然的にこの図のみに限定されるものと理解される：（1）リングホイール、（2）遊星、（3）サンホイール、（4）遊星フォーク、（5）遊星ホイール、（6）遊星ラジアル軸受、（7）遊星スラスト軸受、（8）ヒンジピン、（9）中心軸、（10）圧力逃し弁、（11）入力軸、（12）主軸、（13）遊星バリエータ、（14）ハウジング、（15）入力側のアキシャル軸受、（16）入力側のラジアル軸受、（17）サンホイール−リングホイール用のブッシュ（bushing sun-ring wheel）、（18）出力側のラジアル軸受、（19）出力側のアキシャル軸受、（20）入力側のブッシュ（input bushing）、（21）出力側のブッシュ（output bushing）、（22）オイル分配器、（23）ピストンリング、（24）リップシール、（25）シール管、（26）前進ステアリングシリンダ、（27）後進ステアリングシリンダ、（28）ステアリングピストン、（29）予圧力ピストン、（30）予圧力シリンダ、（31）ロケータピン、（32）オイル圧送ベーン、（33）前進ステアリング圧力用の減圧弁（ｐＳＦ比例弁）、（34）後進ステアリング圧力用の減圧弁（ｐＳＲ比例弁）、（35）法線圧力用の減圧弁（ｐＮ比例弁）、（36）前進ステアリング圧力用の安全遮断弁、（37）後進ステアリング圧力用の安全遮断弁、（38）低圧アキュムレータ、（39）高圧アキュムレータ、（40）オイルポンプ、（41）油圧ポンプスイッチ、（42）油圧供給スイッチ、（43）油圧アキュムレータスイッチ、（44）圧力センサー、（45）ステアリング力、（46）出力軸、（47）トルク伝達装置（すなわちスプライン連結）、（48）リングギア、（49）遊星歯車、（50）遊星歯車キャリア、（51）サンギア、（52）予圧力、（53）ステアリング力、添え字a：第1の遊星バリエータ、添字b：第2の遊星バリエータ。

【発明を実施するための形態】

【0054】

本発明は、特定の実施形態に関して或る特定の図面を参照して記載されるが、本発明はそれに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載されている図面は、例示目的で概略的にのみ記載され、また、非限定的である。

【0055】

本発明は、図9に概略的に示され、上述したような可逆可変変速機システムに対する変形として記載する。対応する部分は、更なる新規の発明的特徴を付加して以下で言及する。

【0056】

可逆可変変速機に対する変形
1．押付け圧力制御及び滑り防止
押付け圧力の電子的制御法
図6は、全てのトラクションホイールを互いに対して押し当て、摩擦によるトルク伝達を確実にするために、押付け圧力を作用させる押付けピストン21を示している。必要とされるよりも遥かに大きい押付け圧力を印加することは、内部伝達損失を増加させるだけである。したがって、伝達モデルによって必要な押付け圧力を計算することができるように、変速機制御装置がトルクレベルを知ることが重要である。

【0057】

ほとんどの駆動環境において、押付け圧力はスロットル位置及び伝達比から計算することができる。各スロットル位置に関して、理想的なエンジン速度及び対応するエンジントルクは、変速機制御装置のメモリに記憶され、理想的なエンジン速度及び対応するエンジントルクはまた、エンジン温度、周囲空気の状態、及びエンジンの動的作用によって決まる。所与の入力トルク及び要求される伝達比、並びに加速によるそれらの値の変動により、全ての転がり接触部における法線力を計算することができる。これらのデータがわかると、所要押付け圧力が計算される。

【0058】

非常に小さい速度比（速度比＝伝達出力速度÷入力速度）では、この方法は不正確になる。自動車が0.01の速度比で待機している（is queuing）ものとする。伝達出力トルクは15 Nmの大きさである。したがって、入力トルクは、損失を克服する及び補助機を駆動するのに必要なトルクよりも100倍小さいか又は0.15 Nm大きい。自動車が急な上り坂を走行し始めるとすると、伝達出力は75 Nmまで増加する。入力トルクは0.6 Nmしか増加しない。この小さいトルクレベルの増加は補助機の変動トルクレベル間には認められず、変速機制御装置は、最適な押付け圧力を計算することが可能でない。

【0059】

上述のフィードフォワード方法は、トルク検知装置により出力トルクも測定することによって改善することができる。この検知装置が設置されると、この検知装置は小さい速度比において有用なだけでなく、あらゆる速度比においてより正確なトルク情報を提供することもできる。粗い路面に起因する素早いトルク変動も測定される。次に、入力トルクは、既知の速度比によって、また伝達モデルから既知の伝達損失を付加することによって計算される。

【0060】

出力におけるトルクスパイク、すなわち路面の障害物によって引き起こされるトルクスパイクは、エンジン速度が著しく低減する前、ひいては変速機制御装置がトルクの増加を知る前に、変速機のスリップを引き起こす場合がある。出力トルク検知装置がない場合、所望の速度を下回るエンジン速度の偏差が、トルクの増加を検出する唯一の方法である。この場合、エンジン速度は、トルクスパイクの結果として全車両でともに減少する。トルクスパイクの作用に対する反応は、後からしか現れない、すなわち、早期の検出フィードバック信号はない。

【0061】

また、上述のように事後決定が遅くなることを回避するように、フィードバック入力トルク信号も、上述のエンジンモデルからのフィードフォワード入力トルク信号に加えて、変速機制御装置に提示される。

【0062】

位置センサーはステアリングピストンの位置を測定する。伝達モデルから、理論上の無負荷速度比はステアリングピストンの各位置に対して計算することができる。実際のスリップは、測定された速度比及び理論上の無負荷速度比から計算される。PID制御装置は、ミクロスリップを最適な規定値に保つように計算されたフィードフォワード押付け圧力を調整する（図7b）。

【0063】

つまり、以下の2つ又は3つの信号が押付け圧力制御に利用可能である：
・フィードフォワードのためのエンジンモデルからの入力トルク
・フィードフォワードのための出力トルク測定装置からの任意選択の入力トルク
・フィードバックのための測定されたスリップ

【0064】

2つのトルク信号の最高値は、押付け圧力を規定するモデルの入力として用いられる。

【0065】

入力トルク信号を用いることと同様に、伝達モデルは出力トルク信号も用いることができる。伝達比及び内部伝達損失のモデルによって、出力トルクを入力トルクから計算することができる。

【0066】

本発明の実施形態が図7に示されている。トルクスパイクが出力に現れる場合は常に、変速機のミクロスリップは急激に増加し、一方、測定されたミクロスリップは、ミクロスリップを最適値に向け直す押付け圧力の急速な増加をもたらす。

【0067】

ステアリングピストンの移動距離は比較的長く、そのため、適切な位置センサーを市場で見つけるのは困難である可能性がある。代替的に、位置センサーは、移動距離が遥かに短いため、圧縮センサー上に取り付けることができる。走行方向が（運転者の要求から）既知である場合、押付けピストン21の位置と理論上の無負荷速度比との間には幾何学的関係がある。

【0068】

機械的な押付け圧力制御及び滑り防止
上述の電子的押付け圧力制御のバックアップとして、滑り防止機能を有する更なる機械的な押付け圧力制御を付加することができる。

【0069】

第2のサンホイールとアキシャル軸受との間の変速機の出力軸は、押付け圧力に起因する軸方向力による負荷を受け、また、伝達トルクからのトーションによる負荷を受ける。或る特定の直径の軸において、トルクからの最大接線力は軸方向力に比例する。トルクがこの比率を超えると、変速機はスリップする。本発明の実施形態において、トルクに関するこの超過した比率の特徴が組み込まれ、出力軸をサンホイール軸22及び出力軸23に分割することによって機械的な滑り防止システムを提供する。それにより、双方の軸は、図5に示されているように接線方向傾斜部24を介して互いに嵌合する。傾斜部24は、伝達領域に位置し、軸受油によって潤滑される。機械的な滑り防止機構は、安全機構を意味し、したがって、頻繁な使用は意図されていない。結果として、軸受として作用する傾斜部間の玉又はころは必要とされない。傾斜部の角度の接線は、接線力と軸方向力との間の関係に対応する。傾斜部24は、滑り防止機能が前進及び後進の双方に作用するように、双方向に形成される。

【0070】

製造上の理由から、傾斜部24を有する別個のリングを作製し、更にそのリングを出力軸23内に取り付けることがより好都合である。傾斜部24を有するリングが出力軸23内で回転することを回避する多くの従来の方法があり、そのうちのいくつかの例を挙げることができる。可能な選択肢は、例えば、リングをボルトで取り付けること、又はリングの外径にカムを配置し、出力軸23のスロットに嵌合させること、又はスプライン接続を用いることとすることができる。

【0071】

図5を参照する本発明の実施形態に印加されるトルクに対して押付け圧力が低すぎる場合、傾斜部24は、互いに摺動し始め、押付けピストン21の方向に第2のサンホイール軸22を押す。油圧オイルは、押付けシリンダからソレノイドを制御することによって押し出される。このソレノイドのポートにおいて流れ力が生じ、それにより、押付けシリンダ内の圧力は、電子的制御システムが反応することができる前でも増加する。増加した押付け圧力は、開始スリップに反作用し、機械的な滑り防止システムの係脱を更に回避する。制御装置が不要な伝達比変化とともに不要な増加押付け圧力を測定すると、機械的な滑り防止システムが作動され、押付け圧力はマクロスリップを回避するように制御されることがわかっている。

【0072】

車両の惰行による（Coasting vehicle）滑り防止
本発明の実施形態に設けられる最終防止機能として、エンジンの燃料噴射及び押付け圧力の双方は、トルクピークが変速機のトルク容量を超える場合は常に、同時にゼロにされる。車両は、この防止機能が有効である非常に短い時間惰行する。所要押付け圧力が設計制限を超える場合、過負荷状態が検出される。

【0073】

上述の滑り防止システムを備える本発明の実施形態は、ダメージに対して変速機を保護するだけでなく、主な課題は、より小さい安全域を伴う押付け圧力レベルによる駆動を確実にすることである。

【0074】

2．ステアリングピストン
本発明の実施形態を参照して、ステアリングシリンダシステムの変速機ハウジングへの統合を、図1及び図6を参照して記載する。

【0075】

主軸5は、アキシャル軸受4又は特に4点アンギュラ型玉軸受によって軸方向に変位する。このアキシャル軸受4は、静止複動式ステアリングピストン3によって操舵される。油圧は、油圧制御ブロックと直接接続する。油圧チャネルは短く幅広のため、素早い比の変化を達成するように非常に低い圧力低下を伴う高流量が可能になる。アキシャル軸受4は、国際出願PCT/EP2008/057009号の設計と同じ力及び速度に従い、したがってそれ以上負荷を受けない。

【0076】

国際出願PCT/EP2008/057009号に記載されている設計と比較して、本発明の油圧は固定ハウジングから回転ピストンに伝達される必要はもはやない。したがって、本発明の実施形態のピストンリングは排除され、ひいてはオイル漏れが略完全に排除される。変速機は、油圧制御ブロック（block）の圧力が、ポンプが動力を消費することなくアキュムレータから供給される間、同じ比で長時間動作することができる。

【0077】

本発明の実施形態は、ステアリングピストンシステムに関する部材がより少なく、それにより費用及び組立ての複雑さが低減する。さらに、入力軸1の慣性力は、国際出願PCT/EP2008/057009号と比較して著しく減少している。

【0078】

3．遊星の調節
本発明の実施形態は、遊星ホイール滑り面16から遊星フォーク11のヒンジ軸線17までの軸方向距離の連続的な調節機構を有する構造を提供する。この調節機構は、遊星の部材において既存の不可避の製造公差によって生じる遊星間の寸法差を補償する。調節機構により、全ての遊星は、同じ幾何学寸法のころ体を規定する。これは、不所望に生じる伝達比の差、低減したトルク容量、より低い効率、及び、振動を生じる可能性がある不均衡からシステムを保護するのに必要である。

【0079】

実際の実施態様が図2及び図4に示されている。軸受を有する遊星軸12、遊星ハブ9、及び遊星ホイール6は、遊星フォーク11上でカリバー20の機械的な止端までねじ込まれ、遊星ホイール滑り面16に対するヒンジ軸線17の正確な距離をもたらす。調節位置は固定することができ、それにより、この固定は、遊星フォーク11に対して止めねじ13を締めることによって確実になる。この調節により、円錐状の遊星ホイール滑り面16からの理論上の円錐体の先端は、所与の負荷の下で遊星フォーク11のヒンジ軸線17と一致することが確実になる。

【0080】

4．遊星ホイールの形状
本発明の実施形態において、遊星ホイールは、リングホイール及びサンホイールとの接触領域に生じる大きい法線力に対抗して、トラクションを伝達し、上記接触領域のトラクションから生じる伝達される接線力とは独立するように設計される。法線力の値は、変速機のサイズ及び伝達トルクによって決まるが、図示の例では例えば約30 kNに達することができる。法線力に対するトラクション力の関係は、システムの摩擦係数によって制限される。法線力が大きくなるほど、より多くのトルクを伝達することができる。

【0081】

図2に関して記載されているように、本発明の実施形態は、二重マントル、すなわち、上側遊星マントル7及び下側遊星マントル8を備える遊星ホイール6を備える。上側遊星マントル7は、法線力から生じる圧縮応力による負荷のみを受け（曲げ応力は受けない）、一方、下側遊星マントル8は、接線力から生じる圧縮応力及び引張応力による負荷のみを受ける。結果として、遊星ホイールの二重マントルによって、応力及び変形が低減し、図9に示されている国際出願PCT/EP2008/057009号の遊星ホイールと比較してより薄くより軽い構造をもたらす。この質量低減により、慣性力も同時に低減している。

【0082】

二重マントルを備える遊星ホイールを備える本発明の実施形態は、遊星ホイールの曲げ応力の排除をもたらす。図2の細部Aを参照すると、法線力のベクトルは、上側遊星マントル7の上側中立素分18と一致し、一方、接線力のベクトルは下側遊星マントル8の下側中立素分19と同じ平面にある。

【0083】

図2の細部Aに示されているように、上側遊星マントル7及び下側遊星マントル8は三角形の断面を形成し、接触領域に接して、また図2に示されている断面の平面において、横断方向力に対して十分な剛性をもたらし、これは、素早い比の変化において顕著になる。一例として、自動車の加速中、速度比は、例えば0.5 Hzを下回る速度で変化し、横断方向力は依然として無視できるが（約20 kNの法線力と比較して10 N〜500 N）、キックダウン中、横断方向力は約1000 Nに増加する場合があり、したがって速度比は、5 Hzまでの速度で変化することができる。

【0084】

数値的な強度の計算による設計の最適化は、例えば遠心力及びジャイロモーメントを考慮して、上側遊星マントル又は下側遊星マントルを接触領域に対して再位置決めすることによって、上述の原理に関して上側中立素分18及び下側中立素分19の小さい変位につながり得る。

【0085】

5．遊星カバー
図2に示されているように、本発明の実施形態は、遊星ハブ9に取り付けられる遊星カバー10を有する遊星を提供する。ここでは、遊星ハブ9及び遊星ホイール6の変形を回避するために、隙間が存在しない。遊星カバー10がない場合、上側遊星マントル7によって遊星ハブ9の上側リムに伝達される法線力に起因して、遊星ハブ9の円形縁は楕円形に変形する。

【0086】

遊星カバー10は、円錐縁を有する平坦なディスクとして原則的に設計される。遊星カバー10の側部に作用する径方向力は、一切の曲げ応力を生じず、変形は最小になる。遊星カバー10の平面は、遊星ハブ9内の上側遊星マントル7の支持平面の近くに取り付けられる。

【0087】

図2は、本発明の実施形態に関して、遊星カバー10を遊星ハブ9内に隙間なく取り付けることができる方法を示している。遊星カバー10の外縁側壁は円錐状であり、同じ円錐角で遊星ハブ9内に嵌合する。遊星カバー10が遊星ハブ9にねじ込まれているため、全ての隙間及び起こり得る相対的な動きは排除される。したがって、円錐表面にバイアス接触応力が印加される。遊星カバー10を隙間なく取り付ける代替的な方法は、例えば、よく知られているプレス嵌めであり、これは、例えば、シャフトにギアを取り付けることにより知られている。

【0088】

遊星カバー10の最終形状は、遠心力により生じる更なる応力を補償するために平坦なディスク設計から僅かに逸脱してもよい。

【0089】

遊星カバー10が圧縮力による負荷しか受けないので、必要な剛性を維持したまま、遊星カバー10の構造にはアルミニウム等の軽い材料を選択することができる。

【0090】

6．遊星ホイール軸受
大きい軸方向力が遊星の軸受に作用する。さらに、これらの軸受はまた、径方向力に起因して負荷を受ける。国際出願PCT/EP2008/057009号に記載されているように、同様に図9に示されているラジアル軸受は、径方向負荷を受ける。遊星ホイールの特定の負荷に対処するように、より単純かつより効果的な軸受構成を使用することができる。

【0091】

トラクションホイールの摩擦係数に起因して、径方向力対軸方向力の比は、或る特定の制限を超えることができない。本発明の実施形態は、単一の円錐軸受14が軸方向負荷27及び一部の径方向負荷26の双方を受けるという、遊星の小型の軸受構造をもたらすこの特性を活用する。動作時、変速機又は遊星バリエータは、常に軸方向力27による負荷を受ける。径方向負荷の残りの部分は、図2に示されている更なるラジアル軸受15が受ける。

【0092】

通常、円錐軸受14の外輪の傾斜角は、より効果的に合力を支えるように形成される。図8a及び図8bは、軸受の外輪に作用する軸方向力及び径方向力の合力28を概略的に示している。軸受外輪の転動面上の法線は一点鎖線で示されている。

【0093】

軸方向負荷27に対する法線の傾斜角（図8において25で示されている）は、標準的な軸受よりも遥かに小さく選択されるが、この角度は、軸方向負荷27に対する合力28の角度（図8において角度29で示されている）よりも大きいままでなくてはならない。設計及び摩擦係数に応じて、軸方向負荷27に対する合力28の角度（角度29で示されている）は、10度〜25度を決して超えない。標準的な円錐軸受の軸方向負荷に対する法線の傾斜角は、通常は60度よりも大きいが、本願に関しては、軸方向負荷27に対する法線の傾斜角（25で示されている）は、20度〜50度の間で選択することができる。このようにして、軸受サイズを低減することができ、円錐軸受は安定したままになる。

【0094】

アキシャル球面ころ軸受は、小さい傾斜角を有する円錐ころ軸受と同様の幾何形状を有し、規格部品として売られている。アキシャル球面ころ軸受は、円錐軸受と交換することができる。

【0095】

円錐軸受14及びラジアル軸受15が設けられている上述の軸受構成を含む本発明の実施形態は、国際出願PCT/EP2008/057009号の軸受設計と比較してより小型かつより安価な軸受設計をもたらす。針又はころがもはや直接部材に接しては滑らないため、部材の精密さ及び硬度の要件はあまり厳しくなくなる。

【0096】

7．遊星フォークの脚部
多くの変速機用途において、大半の駆動は前進で行われる。したがって、遊星フォークの材料の寿命は、主として前進駆動中の応力によって決まる。前進時の全ての比において、遊星フォークの曲げモーメントは同じ向きで現れる。結果として、遊星フォークの1つの脚部は、遊星フォークの他の脚部よりも遥かに多い負荷を受ける。

【0097】

遊星バリエータの設計において、遊星フォーク間の干渉、遊星フォークとリングホイールとサンホイールとの間の干渉を回避することが必要である。国際出願PCT/EP2008/057009号の遊星バリエータ設計に関して記載されているような対称な脚部を有する遊星フォークは、利用可能な空間を効率的に使用せず、そのため、フォークの強度は空間制約内で最適化されていない。以下で更に記載するように、2つの不均等な脚部を含む新規の非対称設計を導入することによって、遊星バリエータは、上述の使用条件内でより多くのトルクを伝達することが可能になる。

【0098】

図3に示されているように、本発明の実施形態は、最高負荷を有する脚部を僅かにより厚い部材に調整することによって、遊星フォーク11の頑丈かつ小型の設計を示している。一方、最低負荷の脚部は僅かにより薄い部材に対して再設計されている。遊星フォーク11の対称性はもはや保たれていない。それにより、伝達可能なトルクは全体の寸法が同じままでありながら増加する。

【産業上の利用可能性】

【0099】

この変速機は、乗用車向けに考えられているが、その用途は以下に拡大することができる：
・トラック：多くの比、低比及び高比を高効率とともに必要とする。ごみ収集トラックは、クラッチが摩耗することがなくなり、より一層効率的に走行する。
・市街バスは、頻繁な発車にスリップクラッチ又はスリップトルクコンバーターを用いないことにより、より一層効率的に走行する。その上、低速での無制限のトルク増幅に起因してエンジントルクが極度に低いため、バスを発車するのにエンジンの速度を上げる必要がない。
・オフハイウェイ
○大型の草刈機等、最低速（creeper speed：微速）と、低速での良好な効率とが重要である用途
○双方の走行方向におけるスムーズな低速の操作能力と、（前進2速ギアに匹敵する）比較的高速の後進とを必要とするリフトトラック
○変動する接地抵抗とは独立して低速が制御可能でなければならない伸縮ブーム式ハンドラのような機械
・運動エネルギー回生システム（KERSとして知られる）は、フライホイールとエンジンとの間にスリップ部材を用いずに動力を伝達することができる。同時に、この車両はRVTによっても駆動される。
・変速機の「出力部」が非常に低速で回転するプロペラに連結され、「入力部」が発電機を駆動する風力タービン。
・動力を可変速度で伝達しなければならない他の工業用途。

【符号の説明】

【0100】

１ 入力軸
２ ハウジング
３ ステアリングピストン
４ アキシャル軸受
５ 主軸
６ 遊星ホイール
７ 上側遊星マントル
８ 下側遊星マントル
９ 遊星ハブ
１０ 遊星カバー
１１ 遊星フォーク
１２ 遊星軸
１３ 止めねじ
１４ 円錐軸受
１５ ラジアル軸受
１６ 遊星ホイール滑り面
１７ 遊星フォークのヒンジ軸線
１８ 上側中立素分
１９ 下側中立素分
２０ カリバー
２１ 押付けピストン
２２ 傾斜部を有するサンホイール
２３ 傾斜部を有する出力軸
２４ 接線方向傾斜部
２５ 外輪の転動面上の法線の傾斜角
２６ 径方向力
２７ 軸方向力
２８ 径方向力と軸方向力との合力
２９ 合力の角度
図2
SEE DETAIL A 細部Aを参照
DETAIL A 細部A
SCALE 4.000 倍率4.000
図7a
Engine model エンジンモデル
Input torque signal 入力トルク信号
Output torque sensor 出力トルクセンサー
Output torque signal 出力トルク信号
Speed sensors 速度センサー
Measured speed ratio 測定された速度比
Position sensor 位置センサー
Position signal 位置信号
Pressure sensor 圧力センサー
Squeezing pressure 押付け圧力
Transmission model 伝達モデル
No load speed ratio 無負荷速度比
Actual slip 実際のスリップ
Max 最大
Input torque 入力トルク
図7b
Engine model エンジンモデル
Input torque signal 入力トルク信号
Output torque sensor 出力トルクセンサー
Output torque signal 出力トルク信号
Speed sensors 速度センサー
Measured speed ratio 測定された速度比
Position sensor 位置センサー
Position signal 位置信号
Transmission model 伝達モデル
No load speed ratio 無負荷速度比
Actual slip 実際のスリップ
PID-controller PID制御装置
Squeezing pressure 押付け圧力
Feed-back フィードバック
Max 最大
Input torque 入力トルク
Feed-forward フィードフォワード
Summation 合計
図9
UPPER HALF POSITION OF HIGHEST SPEED RATIO IN FORWARD 前進最大速度比の上半分位置
LOWER HALF POSITION OF HIGHEST SPEED RATIO IN REVERSE 後進最大速度比の下半分位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図8a】

【図8b】

【図9】