JP2001141000A5

JP2001141000A5 - 伝動機の為の弾性体による伝達車加圧制御装置

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Publication number: JP2001141000A5
Application number: JP1999359669A
Authority: JP
Filing date: 1999-11-13
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2019-11-13

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】二円板間で伝達体を挾込む従動車に伝動機本体から加圧力を加えて主動車との間で摩擦伝動する伝動機の為の弾性体による伝達車加圧制御装置において、
上記弾性体を回転又は非回転状態に配した弾性装置と該弾性体を直列に圧縮押圧する圧縮装置とで生れた弾性加圧力を上記従動車に加える加圧装置と、上記加圧装置に加圧操作指令を施すための駆動源を持つ操作装置と、該弾性加圧力の加圧力検出値を得る圧力検出器と、更に入力操作指令に応じ記憶装置に予め定めた弾性加圧力の所望加圧力選定値を加圧操作指令として出力する制御装置とを含み、上記制御装置は、該選定値と該検出値の圧力偏差に応じた補償量及び／又は調整量を入力操作指令に施し加圧操作指令に変換して出力する演算処理装置を有し、該選定値に夫々弾性加圧力に対する加圧力の誤差補償及び／又は加圧力の機能調整を施してなる弾性体による伝達車加圧制御装置。
【請求項２】請求項１において、上記加圧装置は、変速指令に応じ上記主動車が回転数または速比を可変または定速比で制御するのに対し、上記圧縮装置への加圧操作指令が上記弾性体による弾性加圧力との間でそれぞれ反比例又は比例してなる伝達車加圧制御装置。
【請求項３】請求項１において、上記制御装置は加圧操作指令が上記円板間の相対距離を一定値とする上記主動車を可変径シーブで、または定速比シーブで構成し上記従動車への該弾性加圧力を可変加圧して軸トルク制御してなる伝達車加圧制御装置。
【請求項４】請求項２または３において、上記加圧装置は、圧縮押圧で厚味方向に屈曲する傾斜屈曲部をもつ輪型の上記弾性体で加圧操作量対加圧値が互に反比例する直線的加圧特性を構成しかつ上記圧縮装置をカム変位摺動機構、ネジ巻上摺動機構または流体加圧摺動機構でなる伝達車加圧制御装置。
【請求項５】請求項１又は４において、上記圧力検出器は、上記本体と、上記弾性装置又は上記圧縮装置との間に介在配置してなる伝達車加圧制御装置。
【請求項６】請求項５において、上記圧力検出器は、弾性加圧力を検知可能な状態量に直す受圧器と該状態量を電気量に直す歪ゲージ器とでなる伝達車加圧制御装置。
【請求項７】請求項１または５において、上記制御装置は、上記弾性体の加圧力誤差が圧縮量対加圧力値間の製造誤差、収縮変形による劣化誤差又は温度による伸縮誤差で生じた加圧力誤差であり、上記演算処理装置が偏差量相当の補償量を入力操作指令から増減して該偏差を実質的に零にして該誤差を復元補償してなる伝達車加圧制御装置。
【請求項８】請求項１または５において、上記制御装置は、上記伝動機の伝動運転期間に該機能調整として該選定値に伝動の安全率及び／又は効率の強制微調整分を加味して予め上記記憶装置に収めて加圧操作指令に変換してなる伝達車加圧制御装置。
【請求項９】請求項８において、上記制御装置は上記伝動機出力の低速域では該安全率を及び／又は高速域では該効率を増強調整してなる伝達車加圧制御装置。
【請求項１０】請求項1または５において、上記制御装置は上記伝動機の伝動停止期間に上記弾性体を実質的に圧縮解除し該選定値に強制低減調整量を予め上記記憶装置に収めて上記弾性体の劣化を抑制してなる伝達車加圧制御装置。
【請求項１１】請求項１０において、上記制御装置は、該強制低減調整が上記伝動機の起動の前又は後と停止の前又は後に上記弾性体を所定期間に単独に除加圧付勢する為に夫々付圧モードと除圧モードを有する伝達車加圧制御装置。
【請求項１２】請求項１１において、上記制御装置は、停止指令で該選定値にて伝達体を最高圧最高速状態に移行する強制加圧モードと移行後の除圧モードとを記憶し停止中に該弾性体を解除圧値Ｐｓにしてなる伝達車加圧制御装置。
【請求項１３】二円板間で伝達体を挾込む主動車および従動車に伝動機本体から加圧力を加えて上記主動車と従動車の間で摩擦伝動する伝動機の為の弾性体による伝達車加圧制御装置において、
主動車側圧縮装置が弾性力を除いた加圧力で上記主動車をかつ従動車側圧縮装置が弾性装置を直列に圧縮押圧して生じた弾性加圧力で上記従動車を夫々加圧操作指令に応じて個別付勢する主動および従動加圧装置と、上記主動および従動加圧装置に夫々連結された主動および従動駆動源を経て該駆動源と上記各加圧装置との三者間の誤信号の相互干渉を防ぐため制御装置からの加圧操作指令を夫々個別に供給する主動および従動操作器と、さらに上記主動および従動操作器を同期駆動又は上記主動操作器を定速比で上記従動操作器を単独駆動し上記主動操作器は回転数または速比をかつ上記従動操作器は軸トルクを夫々個別に可変制御すると共に、上記主動および従動操作器に変速指令としての入力操作指令をそのまま加圧操作指令に供給し、または入力操作指令を予め定めた変換特性に従い加圧操作指令に変換し上記弾性装置による伝達体の摩擦伝動に機能調整を施して供給し夫々付勢制御する上記制御装置とを有してなる伝達車加圧制御装置。
【請求項１４】請求項１３において、上記各操作器は、上記各圧縮装置にセルフロック機能をかつ上記各駆動源に逆転防止ブレーキ機能またはオーバラン阻止機能を持つ誤信号伝達阻止手段を施してなる伝達車加圧制御装置。

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速伝動機又は定速比伝動機等で伝達車及びベルト伝達体間の摩擦伝動面に外部から加圧力とこれに見合う弾性力とを常に同時付与し該弾性加圧力精度を長期に渡り安定維持する伝動機の為の弾性体による伝達車加圧制御装置に関する。

【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の基本解決課題は、加圧装置が従動車に対し、単なる加圧力で無く該加圧力に相当する値の弾性力をも併せもつ弾性加圧力を常時供給し、然も該弾性加圧力の加圧力誤差を補償及び／又は加圧機能を調整するのに伴い予め定めた所望加圧力選定値に常時制御することにより結果的に弾性体のもつ該弾性加圧力の効用機能を長期間に渡り安定維持しかつ強化する伝動機の為の弾性体による伝達車加圧制御装置を提供することである。

【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本課題の解決手段は、圧縮装置が弾性装置の弾性体を直列に圧縮押圧して生じた弾性加圧力を従動車に印加する加圧装置と、該加圧装置を作動する操作装置と、該弾性加圧力の検出値を知る圧力検出器と、更に入力操作指令に応じ記憶装置に予め定めた弾性加圧力の所望選定値を加圧操作指令として出力する制御装置とを含み、上記制御装置は、該選定値と該検出値の圧力偏差に応じた補償量及び／又は調整量を入力操作指令に施し該加圧操作指令に変換出力する演算処理装置を有し、該選定値に夫々弾性加圧力に対する加圧力誤差の補償及び／又は加圧機能の調整を施した伝動機の為の弾性体による伝達車加圧制御装置である。

本発明の第２課題の解決手段は、上述の基本解決手段に加え、更に上記制御装置は、上記記憶装置に上記伝達機の伝動運転又は伝動停止の期間中に該弾性加圧力の所望選定値を強制的に摩擦伝動に対する効率乃至安全率の向上の為微調整し又は弾性体の高圧縮からの劣化抑制の為低減調整する調整量を予め記憶し、上記演算処理装置が該調整量を入力操作指令から強制的に増減させて加圧操作指令に変換し上記加圧装置に強化機能を付与してなる伝達車加圧制御装置である。

圧縮装置は、通常の台形ネジでも良く、回転カムの様に回転を摺動に変えるカム変位摺動機構またはネジ巻上摺動機構に限らず、油圧シリンダの如き流体加圧摺動機構でも良く、加圧能力をもつジャッキ機構ならば、駆動源が電動式と流体圧式とを問わず設置場所も非同軸位置でも又回転か非回転かも任意である。第１圧縮装置は、従動車の変速変位量Ｌ０１と弾性装置の圧縮変位量Ｌ０２とを単一ボールネジで合計変位量Ｌ０（＝Ｌ０１＋Ｌ０２）を移動する例を開示したが、互に同期して作動する限り夫々個別に圧縮装置とその付勢制御装置を施しても良い。弾性体圧縮量を更に減らす必要がある時は弾性体単独の圧縮変位量Ｌ０３を別途に施しても良い。

【００２１】
【実施例】
（第１実施例）
図１乃至図９は、本発明の第１実施例弾性体による伝達車加圧制御装置を適用した車両用無段変速伝動機を一例として各部の構造および加圧装置の特性を示している。変速伝動機１０は基本構成として主動伝達車又は主動車２と、従動伝達車又は従動車１と、更にこの両伝達車間に巻掛けされる伝達体１１とで構成される変速伝動装置１０ａ、並びに各伝達車１，２を変速制御させるため従動車１側に従動操作器６と、主動車２側に主動操作器８と、さらに両操作６，８を同期または単独駆動するため駆動源６０を含む操作装置９と、更に制御装置６９とで構成される変速制御装置１０ｂで成る。駆動源６０は二つの駆動源６０ａ，６０ｂをもち、主動操作器８は主動駆動源６０ｂと圧縮装置１４で構成した主動加圧装置８′とで付勢され、従動操作器６は弾性装置３とこれを圧縮する圧縮装置４とで構成した従動加圧装置５を従動駆動源６０ａで付勢され夫々個別の構成である。本発明の伝動機の為の弾性体による伝達車加圧制御装置７は、主動および従動伝達車２、１を可変加圧制御する加圧装置８′、５の制御形態に関しており、以下に詳述する。

主動操作器８の圧縮装置１４は、巻上式の押圧装置１５ａをもつ摺動装置１５とこれを作動させる付勢装置１２とで構成される。実施例では前者はボールネジを施された二つの摺動体１６，１７からなり、後者は反転阻止のセルフロック機構としてウォーム１８とホイール１９からなるウォーム伝達機１２で夫々構成されている。主動軸２０は軸受２１，２２で両軸支持される。圧縮装置１４は本体基準面１０ｃと伝達体２の間の軸受１３ａ，１３ｂおよび２３を介して配置される。摺動体１６がホイール１９で回動されると、別の摺動体１７は、回転せず案内棒２４ａで軸芯方向にのみ加圧摺動する。圧縮装置１４の巻上ネジは右ネジに加工される。２４は摺動体１７の一部の圧力伝達装置である。操作器８では主動車２と伝達体１１間の接触半径を制御しその不安定化を排除する為直接加圧力のみを付与して積極的に弾性力を除いてある。

従動操作器６の加圧装置５は、摺動円板１ａの周囲に設置されずに主動操作器８と同一平面上の蓋体１０ｄに非回転状態に設置された例が開示されている。図２の通り加圧装置５は、従動車回転軸と同軸上に配する圧縮装置４を中心に左右に分岐したレバー２８から二本の伝達レバー４１ａ，４１ｂと、４つのリニアボール軸受４２，４３と、シフタ４４とを有し、伝達車１に配したジンバル４７、スラスト受具４６、軸受４５を経て加圧力を伝える圧力伝達装置４０と連結している。加圧装置５の内部構成は、弾性装置３と圧縮装置４が軸受３１を接合点として両者の加圧力が互に直列に接合する例で示す。従って弾性装置３の弾性加圧力は本体基準面１０ｃである底蓋３６を基準に軸受３１から圧縮装置４、圧力伝達装置４０を経て伝達車１に圧縮装置４との直列の複合加圧力として印加する。

操作装置９は、本例では従動車１と主動車２と各伝達車加圧装置５，８′を変速同期または単独駆動するのに個別に駆動源６０ａ，６０ｂを有し同一仕様のギヤヘッド付可逆モータ５３ａ，５３ｂとギヤヘット５３ｃ，５３ｄと、更に歯車伝達機６３で構成され各伝達車加圧装置５，８′の圧縮装置４，１４に連結する。両可逆モータ５３はブレーキ及びエンコーダをもつ周知の直流サーボモータである。尚駆動源は単一モータで共用しても良い。変速運転の時主動車２の移動変位量Ｌ_１の変位に同期し従動車１の圧縮装置４の移動変位量Ｌ_０は従動車１の変速変位量Ｌ_０１と弾性体３３の圧縮変位量Ｌ_０２が互に同期し総和量Ｌ_０（＝Ｌ_０１＋Ｌ_０２）を移動する。従って歯車６１，６２の伝達機６３は各加圧装置間で変位量Ｌ_１をＬ_０より減らして両者を同期させている。

次に伝達車加圧制御装置７の動作を図６と共に加圧装置５を中心に述べる。図１の通り、変速機１０で伝達体１１が最大速比の位置の状態で入出力軸２０，５０が伝動し一定速比の定速回動しているものと仮定する。可逆モータ５３ａ，５３ｂが制御装置６９から速比を減る方向、即ち増速指令を受け駆動始めると、図１の矢印のように変速動力は、軸１８ａと軸４８ａと互に逆向きに回動する。本例ではネジ手段１５ａとネジ手段２５ａとでは互に逆ネジ加工されているので、主動操作器８の摺動装置１５が円板２ａを加圧すると伝達体１１の半径はｒ１０からｒ１１に増大し従動車回転数は増大し始める。同時に最大加圧力Ｐmax で押圧していた加圧装置５は、圧縮装置４の摺動装置２５の加圧力を減少する方向に作動する。摺動装置２５の摺動体２６は上昇し摺動体２７は巻上を解かれた分量だけ逆に降下し、弾性装置３への全圧加圧力も点線に示す位置に軽減する。摺動体２７の降下量は図２のレバー２８および圧力伝達装置４０を経て伝達車１への加圧力を減圧すると同時に伝達体１１が主動車２で引張られる結果、従動車での伝達体１１の半径はｒ００からｒ０１に減少する。

この事は、図６の特性図Ａ上で最小操作量Ｅmin の出力回転数ｎ０からｎ１への移行に伴い、特性点ａ０からａ１に移行すると共に伝達車１への加圧力Ｐ０もＰ１に減圧される事を意味する。同時にこの事は従動車１での加圧力と回転数との間が互に反比例の関係にある事を示す。同様に可逆モータ５３ａ，５３ｂから増速指令が与えられると同様の動作を繰返えす。回転数ｎ１がｎ２に加圧点ａ１がａ２に移り加圧力Ｐ１がＰ２に下がる。即ち先述の（１）式に従い回転数Ｎが増大した時トルクＴが減少する事を示す。仮に出力回転数が７０％のｎ７０では、図２の左半分に描いた様に弾性体３３の圧縮量は図６の特性線Ａに沿って負傾斜で直線的に減少しａ７０点でＰ７０に至り、該加圧力も圧縮装置４と圧力伝達装置４０から従動車１に伝わる。以下同様に摺動装置２５の摺動体２６の回動に伴い加圧特性は操作量の増大に伴って直線的に減少し、最高速回転時には最小加圧力Ｐmin に至る。逆に再び減速状態に戻すには、可逆モータ５３ａ，５３ｂを逆転し、上述の逆の動作に従い元の位置に戻る。即ち従動車１で回転数Ｎが減少した時軸トルクＴは増大する。

次に図６乃至図９にて弾性体の加圧力精度の安定化をプログラム制御する制御装置６９の動作を述べる。両加圧装置５及び８′に単一の変速指令を分岐し同期供給する場合と、主動車２に変速指令を固定し定速状態で従動車１のみを単独で加圧制御する場合があるので、ここでは従動車１への指令を単に操作指令として述べる。図７の変換特性Ｂの入出力信号間が１対１の変換時は、変速指令としての入力操作指令がそのまま直接加圧装置５の加圧操作指令であり加圧力の補償乃至調整の存在しない通常制御形態となる。即ち加圧装置５の側で最高圧Ｐmaxと最低圧Ｐminを夫々最小操作量Ｅ０＝Ｅminと最大操作量Ｅ１００＝Ｅmaxに予め対応させた時である。この時制御装置６９の側では操作量の入力ε０を出力Ｅ０に又入力ε１００を出力Ｅ１００に夫々対応させ直接加圧装置５に入力Ｅ＝εを与えた場合である。記憶装置６６ａには弾性体３３のもつ一次式Ｐ＝−αＥ＋βなる所望加圧特性Ａを収め、また同装置６６ｂには加圧操作量Ｅを調整する為の仮想一次式Ｅ＝α０×ε＋β０の変換特性Ｂを加圧力選定値として収めてある。本発明は変換特性Ｂの側で該選定値に補償乃至調整を施し結果的に弾性体が従動車に与える加圧力選定値を常時変換制御して弾性加圧力の精度と機能効用を長期安定化したものである。

（１）弾性体の変形劣化補償；弾性体３３の劣化で図６の初期加圧特性Ａが劣化特性Ａ１に低減した時、安定摩擦伝動には元の加圧状態に実質的に復元補償を要する。従動車１は弾性体の劣化有無に拘らず記憶装置６６ａに定めた加圧変化域Ｐmin〜Ｐmaxを必要とするので、特性Ａ１での圧力ＰminとＰmaxを圧力検出器７１で検知した時の夫々の操作量Ｅ′１００とＥ′０をモータ５３ａのエンコーダ信号Ｒ１から読み込むことが出来る。この事は二つの点ＰminとＰmaxでの入力情報ε０とＥ′０及びε１００とＥ′１００により点線で示す新たな仮想一次式の変換特性Ｂ１をＥ＝α′０×ε＋β′０として記憶装置６６ｂにα′０、β′０とを更新し取り込める事を意味する。

即ち弾性体３３に劣化が生じても入力操作指令εが従来の領域ε０乃至ε１００間で任意に変化しても従動車１への弾性加圧力は、変換特性Ｂから特性Ｂ１への補償処理に更新され制御装置６９と加圧装置５間の制御域がＳ０からＳ１に変化するだけで、従来通り従動車には所定加圧力に安定維持される。一旦記憶装置６６ｂに補償後の変換特性Ｂ１が取込まれると以後の操作指令εは変換特性にて入力および出力加圧操作指令Ｅに変換して出力供給される。例えば図７で５０％の入力操作指令ε５０がある時出力加圧操作量はＥ５０からＥ′５０に変化しており、図６のａ５０からａ′５０に劣化した圧力誤差量△Ｐは記憶装置６６ａに定めた所望加圧力選定値Ｐ５０との偏差量となり、特性Ａ１上に沿ってａ′５０からａ″５０に沿った補償量△Ｅを初期の出力操作指令Ｅ５０から減算処理し新たな出力指令Ｅ′５０（＝Ｅ５０−△Ｅ）を出力する。

弾性体３３の変形劣化は圧縮方向の寸法収縮に起因するため劣化の前後で一次式の傾きαは変化が少なくほぼ同等でβ分のみが変化する場合が多い。そこで二点情報によらず一点情報のみで実質的な誤差補償が可能である。例えば最低圧Ｐminを通過時の特性Ａ１の操作量Ｅ′１００をエンコーダ信号Ｒ１で検知すれば初期値Ｅ１００から補償後の変換特性Ｂ１の一次式は定数β０をβ′０に変更するだけで算出できる。従って一次式Ｅ＝α０×ε＋β′０により圧力誤差を実質的に補償できる事になる。記憶装置６６ａはＰmax、Ｐmin以外に入力操作量εに対する加圧値Ｐの情報が有るのでＰmin以外の特性点でもこの演算処理は可能である。

（２）弾性体の製造誤差補償；図８は点線の正規加圧特性Ａに対し弾性体３３が製造誤差により実線の特性Ａ２の状態に乱れていた時、安定摩擦伝動の為には元の加圧力に復元補償を要する。この場合は記憶装置６６ａに定めた正規特性Ａを基準として補償演算を行う例で示す。摩擦伝動に要する所望加圧力Ｐ０（Ｐmax ）とＰ１００(Ｐmin)が予め決めてあるので、ａ０点とａ１００点の２ヶ所で上述した劣化誤差と同様の変換式の演算を行う。圧力検出器７１とモータ５３のエンコーダ信号Ｒ１とは、夫々従動車加圧力Ｐと操作量Ｅを示すので、ａ′０点とａ′１００点の検出情報としてＰmaxでのε０とＥ″１、Ｐminでのε１００とＥ″１００を知れば、新たな一次式Ｅ＝α″０×ε＋β″０の変換特性Ｂ２を図７の如く得られる。定数α″０とβ″０に従って如何なる入力εに対しても正規の従動車加圧力に復元補償した事になり、制御域がＳ０からＳ１へ上下限の両側で拡大した例である。

（４）弾性体の劣化抑止調整；図９は伝動機１０の停止期間での弾性体３３の高加圧圧縮状態の継続を阻止して実質的に解除するシーケス図で、図９Ａは伝動機が伝動運転時の解除シーケンスを、図９Ｂは伝動機が停止時の解除シーケンスを夫々示す。記憶装置６６ｃには従動車１の変速又は加圧制御域Ｔ１の前及び後に夫々付圧モードＴ１１と除圧モードＴ１２との所定時限で加圧制御されている。

図９Ａでは制御装置６９は伝動機１０の起動指令が有ると伝動中の時限期間Ｔ１１の間に付圧モードが働き弾性体のみを付圧した後伝動機１０は変速又は加圧制御域Ｔ１に入る。停止指令が入ると伝達体１１はいずれかの速比位置ｂ′５０，ｂ′０の半径でオフ遅延時間Ｔ１２の間除圧モードが弾性体のみを除圧した後伝動機１０は停止する。従って記憶装置６６ｃは停止指令時の速比を可逆モータ５３ａのエンコーダ信号Ｒ１で記憶し付圧モードＴ１１の復帰時に該速比の伝達体半径での加圧力が供給復帰される。本例は起動又は停止指令が従動車と負荷間のクラッチ等で伝動を阻止できる時有効である。尚弾性体３３の劣化抑制が最低圧Ｐ１００乃至それ以上で可能ならば、特別に選定した解除圧値Ｐｓまで下げる必要は無い。

図９Ｂでは制御装置６９が伝動機の伝動停止中でも従動車１への付圧及び除圧モードＴ１１，Ｔ１２を単独に付勢制御する例を示す。伝動機１０の起動・停止指令と別枠で付圧・除圧モードを供給できる。又本例では停止指令の供給時に伝動運転中に任意位置ｂ１００，ｂ５０の主動車２側で伝達体１１の接触半径を強制減速の操作指令を与えて最低速状態Ｎmin 即ちｂ０の最高圧Ｐmax に復帰させる強制加圧モードＴ３を施してある。故に次回の再起動時前の付圧モードの制御動作で加圧力の変動・劣化等の全加圧状態を制御監視でき然も伝動機１０を最低速から起動する緩起動制御を付与できる。図９Ａの制御形態は一般産業機械に、図９Ｂは車両等の制御に向き、その際両モードの駆動をエンジンキー等と連動させても良い。

上述（１）と（２）で誤差補償を又（３）と（４）で機能調整を夫々制御装置６９がプログラマブル制御器で実行する例を示したが、両者を複合した時は更に優れた機能を果たす。上述（４）の機能調整を果たす際に同時に（１）と（２）の誤差補償の動作を達成可能だからである。即ち付圧又は除圧モードの一方の動作中にいずれか二点例えばｂ０点とｂ１００点での各エンコーダ操作量Ｅ０，Ｅ１００と圧力検出値Ｐ０，Ｐ１００でのε０，ε１００とを検知すれば、弾性体３３の劣化後の上述一次方程式の各定数α，βを算出できるからである。検出箇所はｂ０，ｂ５０等他でもよい。

【００５４】
【他の実施例】
圧縮装置４の変位量Ｌ０が二つの変位量Ｌ０１とＬ０２の和で示したが、図１０Ａの右半分の摺動体２６と２７間で円板間変位量Ｌ０１から独立して単独に弾性体３３のみの圧縮を除圧するための除圧変位量Ｌ０３を予め更に大きく選定しておき図６に示す解除圧Ｐｓ以下の加圧力Ｐ´ｓまで解放させ制御可能な全変位量Ｌ０（＝Ｌ０１＋Ｌ０２＋Ｌ０３）としても良い。以上の通り本明細書の「特許請求の範囲」から当業者が容易に創作し得る範囲は本発明の権利の範中である。