JP2005331024A - 摩擦式変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現可能な対面コーン型の摩擦式変速機を提供する。
【解決手段】各遊星コーン２８は、太陽コーン１８と摩擦接触する第２受動面２８ａと、頂点が各第１変速面２７ｂの頂点と対面する側にあり、外周側の母線が各固定コーン２７の各第１変速面２７ｂと同径位置で第１軸芯Ｏ１と平行であり、かつ第３軸芯Ｏ３と同心のテーパ状に形成されて変速リング２６と摩擦接触する第２変速面２８ｂとを有する。各第１変速面２７ｂ及び変速リング２６の接点である第１接点Ｐが第２軸芯Ｏ２に対する有効径を第１有効径ｂとし、各第２変速面２８ｂ及び変速リング２６の接点である第２接点Ｑが第３軸芯Ｏ３に対する有効径を第２有効径ｃとした場合、第１有効径ｂ及び第２有効径ｃの一方は第１有効径ｂと第２有効径ｃとが等しくなる値未満にはならないように、各第１変速面２７ｂ及び各第２変速面２８ｂの一方の頂点側が削除されている。
【選択図】図１

Description

本発明は摩擦式変速機に関する。

特許文献１に従来の摩擦式変速機が開示されている。この摩擦式変速機では、図８に示すように、その一部を示すハウジング９０内に変速室９０ａが形成されており、この変速室９０ａ内には入力軸９１及び出力軸９２が第１軸芯Ｏ１回りに回転可能に支承されている。この摩擦式変速機では、入力軸９１の後方に大径の太陽コーン９１ａが一体的に形成されているとともに、出力軸９２の前端に大径の出力ロータ９２ａが一体的に形成されている。

また、ハウジング９０にはそれぞれ軸部９３ｃによって少なくとも３個の固定コーン９３が支承されており、これらの固定コーン９３は変速室９０ａ内で第１軸芯Ｏ１に対して傾斜した第２軸芯Ｏ２回りに自転可能になっている。

各固定コーン９３は、太陽コーン９１ａと摩擦接触する第１受動面９３ａと、外周側の母線が第１軸芯Ｏ１と平行であり、かつ第２軸芯Ｏ２と同心のテーパ状に形成された第１変速面９３ｂとを有している。また、各固定コーン９３は第２軸芯Ｏ２と同心の軸部９３ｃを有している。

また、出力ロータ９２ａにはそれぞれ軸部９４ｃによって少なくとも３個の遊星コーン９４が支承されており、これらの遊星コーン９４は変速室９０ａ内で第１軸芯Ｏ１に対して傾斜した第３軸芯Ｏ３回りに自転可能になっている。

各遊星コーン９４は、太陽コーン９１ａと摩擦接触する第２受動面９４ａと、頂点が各固定コーン９３の各第１変速面９３ｂの頂点と対面する側にあり、外周側の母線が各固定コーン９３の各第１変速面９３ｂと同径位置で第１軸芯Ｏ１と平行であり、かつ第３軸芯Ｏ３と同心のテーパ状に形成された第２変速面９４ｂとを有している。また、各遊星コーン９４は第３軸芯Ｏ３と同心の軸部９４ｃを有している。

さらに、変速室９０ａ内には第１軸芯Ｏ１と同心の環状をなす変速リング９５が第１軸芯Ｏ１と平行な方向に移動可能に設けられている。変速リング９５は各固定コーン９３の第１変速面９３ｂ及び各遊星コーン９４の第２変速面９４ｂと摩擦接触しており、この変速リング９５によって各固定コーン９３及び各遊星コーン９４の自転速度を変化させるようになっている

この摩擦式変速機では、入力軸９１が第１軸芯Ｏ１回りに回転駆動されれば、太陽コーン９１ａが各固定コーン９３の各第１受動面９３ａを押圧することにより、各固定コーン９３が第２軸芯Ｏ２回りに自転する。このため、各第１変速面９３ｂに押圧された変速リング９５が第１軸芯Ｏ１回りで入力軸９１の回転方向とは逆方向に回転する。また、太陽コーン９１ａが各遊星コーン９４の各第２受動面９４ａを押圧することにより、各遊星コーン９４は第３軸芯Ｏ３回りに自転するとともに、第１軸芯Ｏ１回りに入力軸９１の回転方向と同方向（正方向）に公転しようとする。しかし、変速リング９５が各遊星コーン９４の各第２変速面９４ｂを押圧するため、各遊星コーン９４には第１軸芯０１回りに逆方向に公転しようとする力が働く。従って、各遊星コーン９４の公転する方向及び回転数は、太陽コーン９１ａが各第２受動面９４ａを押圧することによる正方向への公転力と、変速リング９５が各第２変速面９４ｂを押圧することによる逆方向への公転力との差によって決まり、各遊星コーン９４の公転が出力ロータ９２ａを介して出力軸９２に伝達される。

この際、図９に示すように、各固定コーン９３の第１変速面９３ｂと変速リング９５との接点を第１接点Ｐ、各遊星コーン９４の第２変速面９４ｂと変速リング９５との接点を第２接点Ｑとすると、第１変速面９３ｂの外周側の母線が第２変速面９４ｂの外周側の母線と同径位置であるため、第１接点Ｐの第１軸芯Ｏ１に対する有効径ａは第２接点Ｑの第１軸芯Ｏ１に対する有効径ａに等しい。

なお、各第１受動面９３ａ及び太陽コーン９１ａの接点である第３接点Ｒの第２軸芯Ｏ２に対する有効径ｄと、第３接点Ｒの第１軸芯Ｏ１に対する有効径ｅと、各第２受動面９４ａ及び太陽コーン９１ａの接点である第４接点Ｓの第３軸芯Ｏ３に対する有効径ｆと、第４接点Ｓの第１軸芯Ｏ１に対する有効径ｇとの間には、ｃ／ｄ＝ｆ／ｇが成立している。

そして、第１接点Ｐが第２軸芯Ｏ２に対する有効径を第１有効径ｂとし、第２接点Ｑが第３軸芯Ｏ３に対する有効径を第２有効径ｃとした場合、変速リング９５がｂ＝ｃで等しい位置で各固定コーン９３及び各遊星コーン９４と摩擦接触すれば、ｂ／ａ×ａ／ｃ＝１であり、増減速比０となる。つまり、この状態では、入力軸９１の回転にかかわらず、出力軸９２は回転しない。

また、変速リング９５がｂ＜ｃの位置で各固定コーン９３及び各遊星コーン９４と摩擦接触すれば、ｂ／ａ×ａ／ｃ＜１であり、増減速比はプラスとなる。つまり、変速リング９５が各固定コーン９３における第１変速面９３ｂの小径側と各遊星コーン９４における第２変速面９４ｂの大径側とで摩擦接触すれば、各遊星コーン９４の正方向への公転力が、変速リング９５による逆方向への公転力を上回るため、出力軸９２は正方向に回転する。変速リング９５が各固定コーン９３における第１変速面９３ｂのより小径側と各遊星コーン９４における第２変速面９４ｂのより大径側とで摩擦接触すれば、出力軸９２は正方向に高速で回転する。

一方、変速リング９５がｂ＞ｃの位置で各固定コーン９３及び各遊星コーン９４と摩擦接触すれば、ｂ／ａ×ａ／ｃ＞１であり、増減速比はマイナスとなる。つまり、変速リング９５が各固定コーン９３における第１変速面９３ｂの大径側と各遊星コーン９４における第２変速面９４ｂの小径側とで摩擦接触すれば、各遊星コーン９４の正方向への公転力より、変速リング９５による逆方向への公転力が上回るため、出力軸９２は逆方向に回転する。変速リング９５が各固定コーン９３における第１変速面９３ｂのより大径側と各遊星コーン９４における第２変速面９４ｂのより小径側とで摩擦接触すれば、出力軸９２は逆方向に高速で回転する。

こうして、この摩擦式変速機では、入力軸９１のトルクを出力軸９２に伝達しつつ入力軸９１の回転速度を増減して出力軸９２に伝達可能になっている。

この種の対面コーン型の摩擦式変速機は、各固定コーン９３及び各遊星コーン９４という２組のコーンを用いている点において、各遊星コーンの１組だけを用いる例えば特許文献２開示の摩擦式変速機と異なる。後者の摩擦式変速機が０〜１程度の増減速比を発揮できるに留まるのに対し、対面コーン型である前者の摩擦式変速機は、マイナスからプラスまでの増減速比を発揮できるというメリットを有する。

特公昭５０−１９８０７号公報 特開２００２−２２１２６６号公報

しかし、上記従来の対面コーン型の摩擦式変速機は、各固定コーン９３及び各遊星コーン９４という２組のコーンを第１軸芯Ｏ１方向で対面させていることから、軸長が長く、体格も大きなものである。このため、この摩擦式変速機を例えば車両に搭載して空調圧縮機等の補機の駆動に用いる場合、搭載スペースと、大重量による燃費等の悪化とが問題になる。

一方、この摩擦式変速機によって補機を駆動する場合、増減速比０によって電磁クラッチを不要にしたり、増減速比０程度によって小型化したりできることとなり、これによって例えば車両の重量増加や部品点数増加を回避できるメリットはあるものの、逆方向の回転を生じる増減速比は補機によっては不要な場合もある。例えば、車両用空調圧縮機は逆転して駆動されることを要求することはない。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、小型化を実現可能な対面コーン型の摩擦式変速機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の摩擦式変速機は、内部に変速室をもつハウジングと、該変速室内で第１軸芯回りに回転可能に支承された入力軸と、該変速室内で該第１軸芯回りに回転可能に支承された出力軸と、該ハウジングに支承されて該変速室内で該第１軸芯に対して傾斜した第２軸芯回りに自転可能に設けられた少なくとも３個の固定コーンと、該出力軸に支承されて該変速室内で該第１軸芯に対して傾斜した第３軸芯回りに自転可能に設けられた少なくとも３個の遊星コーンと、該変速室内で該第１軸芯と同心の環状をなして該第１軸芯と平行な方向に移動可能に設けられ、各該固定コーン及び各該遊星コーンの自転速度を変化させる変速リングとを備え、
各該固定コーンは、該入力軸と摩擦接触する第１受動面と、外周側の母線が該第１軸芯と平行であり、かつ該第２軸芯と同心のテーパ状に形成されて該変速リングと摩擦接触する第１変速面とを有し、
各該遊星コーンは、該入力軸と摩擦接触する第２受動面と、頂点が各該第１変速面の頂点と対面する側にあり、外周側の母線が各該固定コーンの各該第１変速面と同径位置で該第１軸芯と平行であり、かつ該第３軸芯と同心のテーパ状に形成されて該変速リングと摩擦接触する第２変速面とを有し、
該入力軸及び該変速リングが各該固定コーン及び各該遊星コーンと接触することにより、該入力軸のトルクを該出力軸に伝達しつつ該入力軸の回転速度を増減して該出力軸に伝達可能な摩擦式変速機において、
各前記第１変速面及び前記変速リングの接点である第１接点が前記第２軸芯に対する有効径を第１有効径とし、各前記第２変速面及び該変速リングの接点である第２接点が前記第３軸芯に対する有効径を第２有効径とした場合、該第１有効径及び該第２有効径の一方が、該第１有効径と該第２有効径とが等しくなる値未満にならないように、各該第１変速面及び各該第２変速面の一方は頂点側が削除された切頭円錐面となっていることを特徴とする。

本発明の摩擦式圧縮機では、各固定コーンの第１変速面の外周側の母線が各遊星コーンの第２変速面の外周側の母線と同径位置であるため、第１接点の第１軸芯に対する有効径は第２接点の第１軸芯に対する有効径に等しい。そして、変速リングが第１軸芯と平行な方向に移動することにより、第１有効径と第２有効径とが等しい値をとれば、増減速比０となり、入力軸の回転にかかわらず、出力軸は回転しない。

第１有効径と第２有効径とが等しくなる値未満に第１有効径がならないように、各固定コーンの第１変速面の頂点側が削除されている場合、変速リングが各固定コーンにおける第１変速面の大径側と各遊星コーンにおける第２変速面の小径側とで摩擦接触するので、各遊星コーンの正方向への公転力より変速リングによる逆方向への公転力が上回り、出力軸は逆方向に回転する。変速リングが各固定コーンにおける第１変速面のより大径側と各遊星コーンにおける第２変速面のより小径側とで摩擦接触すれば、出力軸は逆方向に高速で回転する。

一方、第１有効径と第２有効径とが等しくなる値未満に第２有効径がならないように、各遊星コーンの第２変速面の頂点側が削除されている場合、変速リングが各固定コーンにおける第１変速面の小径側と各遊星コーンにおける第２変速面の大径側とで摩擦接触するので、各遊星コーンの正方向への公転力が変速リングによる逆方向への公転力を上回り、出力軸は正方向に回転する。変速リングが各固定コーンにおける第１変速面のより小径側と各遊星コーンにおける第２変速面のより大径側とで摩擦接触すれば、出力軸は正方向に高速で回転する。

本発明の摩擦式圧縮機は、第１有効径と第２有効径とが等しくなる値未満に第１有効径がならないように各第１変速面の頂点側を削除するか、その値未満に第２有効径がならないように各第２変速面の頂点側を削除する。いずれを選択するかは、入力軸の回転の方向と出力軸の所望される回転の方向とによって決定される。例えば、入力軸が出力軸の所望される回転の方向とは逆方向に回転される場合は、第１有効径がその値未満にならないように各固定コーンの第１変速面の頂点側を削除する。一方、入力軸が出力軸の所望される回転の方向と同じ方向に回転される場合は、第２有効径がその値未満にならないように各遊星コーンの第２変速面の頂点側を削除する。

こうして、この摩擦式変速機は、各固定コーン及び各遊星コーンという２組のコーンを第１軸芯方向で対面させていながら、各固定コーン及び各遊星コーンの一方の頂点側を削除することにより、その分だけ短軸化される。

したがって、この摩擦式変速機は小型化が実現されている。

本発明の摩擦式変速機は車両用補機を駆動するものである場合に大きな効果を奏する。すなわち、車両においては、補機等の搭載スペースが制限されやすいとともに、優れた燃費等が要求されるのであるが、本発明の摩擦式変速機によれば、小型化によってそれらを容易に解決することができる。

特に、本発明の摩擦式変速機は空調圧縮機を駆動するものである場合に大きな効果を奏する。すなわち、空調圧縮機は作動の要否のために電磁クラッチを備える場合があり、本発明の摩擦式変速機によれば、増減速比０によってそのような電磁クラッチを不要にしたり、増減速比０程度によって電磁クラッチを小型化したりできることとなり、これによって車両の重量増加や部品点数増加を回避できるメリットがある。また、空調圧縮機は逆転して駆動されることはなく、本発明の摩擦式変速機で十分に作動可能である。

以下、本発明を具体化した実施例１〜４を図面を参照しつつ説明する。

実施例１の摩擦式変速機は、図１に示すように、スクロール型の圧縮機構４０と一体の摩擦式変速機構３０として、変速機付き圧縮機とされている。この変速機付き圧縮機は車両用空調装置を構成している。

この変速機付き圧縮機は、フロントハウジング１１、センターハウジング１２、シェル１３及びリヤハウジング１４からなるハウジング１０を備えている。フロントハウジング１１及びセンターハウジング１２は互いに締結されることにより、内部に変速室１０ａを形成している。シェル１３は後述する固定スクロール４１を一体に有しており、センターハウジング１２とシェル１３との間には後述する可動スクロール４２等が設けられている。シェル１３及びリヤハウジング１４は互いに締結されることにより、内部に吸入室５１及び吐出室５２を形成している。

フロントハウジング１１にはボス１１ａが形成されており、ボス１１ａ内には前端をボス１１ａ内に位置させる入力軸１７がシール部材１５及びラジアル軸受１６を介して第１軸芯Ｏ１回りに回転可能に支承され、入力軸１７の後方は変速室１０ａ内に延びている。変速室１０ａ内に位置する入力軸１７の後端には太陽コーン１８が圧入されている。太陽コーンは、前方を小径とする第１軸芯Ｏ１と同心のテーパ状に形成された第１作動面１８ａと、後方を小径とする第１軸芯Ｏ１と同心のテーパ状に形成された第２作動面１８ｂとを有している。

また、変速室１０ａ内において、フロントハウジング１１には複数個の軸受メタル２１ａが圧入されており、各軸受メタル２１ａにはそれぞれ軸部２７ｃによって少なくとも３個の固定コーン２７が第１軸芯Ｏ１に対して傾斜した第２軸芯Ｏ２回りに自転可能に片持ちで支承されている。また、各固定コーン２７のスラスト側とフロントハウジング１１との間にも軸受メタル２１ｂが介在されている。

各固定コーン２７は、図２に示すように、太陽コーン１８の第１作動面１８ａと摩擦接触する円弧状の第１受動面２７ａと、外周側の母線が第１軸芯Ｏ１と平行であり、かつ第２軸芯Ｏ２と同心のテーパ状に形成された第１変速面２７ｂとを有している。また、各固定コーン２７は第２軸芯Ｏ２と同心の軸部２７ｃを有している。この変速機付き圧縮機は、入力軸１７が出力軸２４の所望される回転の方向と逆の方向に回転されるべきものであるため、各固定コーン２７の第１変速面２７ｂは頂点側が削除された切頭円錐面となっている。

また、図１に示すように、変速室１０ａ内において、第１軸芯Ｏ１回りで回転可能な出力軸２４には第１軸芯Ｏ１方向に延びるキー２３を介して出力ロータ２５が挿入されている。出力ロータ２５の各固定コーン２７側には複数個の軸受メタル２２ａが圧入されており、各軸受メタル２２ａにはそれぞれ軸部２８ｃによって少なくとも３個の遊星コーン２８が第１軸芯Ｏ１に対して傾斜した第３軸芯Ｏ３回りに自転可能に片持ちで支承されている。また、各遊星コーン２８のスラスト側と出力ロータ２５との間にも軸受メタル２２ｂが介在されている。

各遊星コーン２８は、図２に示すように、太陽コーン１８の第２作動面１８ｂと摩擦接触する円弧状の第２受動面２８ａと、頂点が各固定コーン２７の各第１変速面２７ｂの仮想の頂点と対面する側にあり、外周側の母線が各固定コーン２７の各第１変速面２７ｂと同径位置で第１軸芯Ｏ１と平行であり、かつ第３軸芯Ｏ３と同心のテーパ状に形成された第２変速面２８ｂとを有している。また、各遊星コーン２８は第３軸芯Ｏ３と同心の軸部２８ｃを有している。

図１に示すように、センターハウジング１２には、第１軸芯Ｏ１と平行かつ同心の環状をなすシリンダ室１２ａがフロントハウジング１１側を開いて形成されている。シリンダ室１２ａ内には筒状をなす変速リング２６が往復動可能に収納されている。変速リング２６は、先端側の内周に円弧状の第１押圧面２６ａが形成され、この第１押圧面２６ａより後方側の内周に円弧状の第２押圧面２６ｂが形成されている。なお、フロントハウジング１１の内周面には、シリンダ室１２ａから変速室１０ａ側に突出した変速リング２６の外周面を案内するガイド面１１ｂが形成され、ガイド面１１ｂの最も前端は変速リング２６の先端面と当接するストッパ面１１ｃとされている。

変速リング２６の第１押圧面２６ａは各固定コーン２７の第１変速面２７ｂと摩擦接触し、その第２押圧面２６ｂは各遊星コーン２８の第２変速面２８ｂと摩擦接触し、この変速リング２６によって各固定コーン２７及び各遊星コーン２８の自転速度を変化させるようになっている。

出力軸２４は出力ロータ２５の後端面と対面するフランジ２４ａを有している。出力ロータ２５の後端面には周方向で深さが浅くなる溝２５ｂが凹設され、フランジ２４の前端面には溝２５ｂと面対称をなす溝２４ｂが凹設され、溝２５ｂ、２４ｂ内には球形のボール２９が収納されている。この変速機付き圧縮機では、これら溝２５ｂ、２４ｂ及びボール２９が周方向で等間隔に６組設けられている。全ての溝２５ｂ、２４ｂ及びボール２９によって調圧手段が構成されている。

以上のハウジング１０、入力軸１７、太陽コーン１８、各固定コーン２７、各遊星コーン２８、出力軸２４、出力ロータ２５、変速リング２６及び調圧手段等によって摩擦式変速機構３０が構成されている。

また、出力軸２４はフランジ２４ａの後方に大径部２４ｃを有している。一方、センターハウジング１２には第１軸芯Ｏ１方向に移動可能に隔壁３３を有している。隔壁３３をこのように構成するためには、キーやスプラインを採用することができる。そして、出力軸２４のフランジ２４ａと隔壁３３との間にはスラスト軸受３４が設けられ、出力軸２４の大径部２４ｃと隔壁３３との間にはラジアル軸受３５が設けられている。大径部２４ｃの後端には駆動ピン３６が第１軸芯Ｏ１に対して偏心して突設されている。駆動ピン３６は駆動ブッシュ４３に対して偏心して圧入されている。なお、駆動ブッシュ４３はバランスウェイトも兼ねている。

駆動ブッシュ４３の外周面にはラジアル軸受４６を介して可動スクロール４２が設けられている。可動スクロール４２は、ラジアル軸受４６が設けられ、径方向に延びる円板状の可動側板４２ｂと、この可動側板４２ｂから第１軸芯Ｏ１と平行かつ後方に一体に突出された渦巻状の可動渦巻部４２ｃとからなる。可動渦巻部４２ｃの先端にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるチップシール４２ｄが設けられている。

隔壁３３の後端面には３本以上の固定ピン４７が第１軸芯Ｏ１と平行に固定されており、可動スクロール４２の可動側板４２ｂには固定ピン４７と同数の可動ピン４８が第１軸芯Ｏ１と平行に固定されている。また、隔壁３３と可動側板４２ｂとの間には固定ピン４７及び可動ピン４８と同数の可動リング４９が設けられており、各可動リング４９には貫通孔４９ａが形成されている。各貫通孔４９ａ内には対をなす固定ピン４７及び可動ピン４８が各々の軸芯間を公転距離とした状態で収納されている。これら固定ピン４７、可動ピン４８及び可動リング４９により自転防止手段が構成されている。

シェル１３は固定スクロール４１を一体に有している。固定スクロール４１は、径方向に延びる円板状の固定側板４１ｂと、この固定側板４１ｂから第１軸芯Ｏ１と平行かつ前方に一体に突出された渦巻状の固定渦巻部４１ｃとからなる。固定渦巻部４１ｃの先端にもＰＴＦＥからなるチップシール４１ｄが設けられている。

固定スクロール４１の固定渦巻部４１ｃ及び可動スクロール４２の可動渦巻部４２ｃは第１軸芯Ｏ１方向の突出長さが等しく設定されており、固定スクロール４１の固定渦巻部４１ｃがチップシール４１ｄを介して可動スクロール４２の可動側板４２ｂと摺動し、可動スクロール４２の可動渦巻部４２ｃがチップシール４２ｄを介して固定スクロール４１の固定側板４１ｂと摺動するようになっている。

固定側板４１ｂの中心部分には吐出室５２と連通可能に吐出口５２ａが貫設されており、吐出室５２内では吐出口５２ａを塞ぐように吐出弁５３及びリテーナ５４が固定側板４１ｂに固定されている。また、固定側板４１ｂの外周部分には吸入室５１と連通する吸入口５１ａが貫設されている。

以上のハウジング１０、出力軸２４、駆動ブッシュ４３、可動スクロール４２、自転防止手段及び固定スクロール４１等によって圧縮機構４０が構成されている。

そして、車両用空調装置において、吐出室５２は配管６１によって凝縮器７１に接続され、凝縮器７１は配管６２によって膨張弁７２を介して蒸発器７３に接続され、蒸発器７３は配管６３によって吸入室５１に接続されている。また、図示しない制御弁によって変速リング２６がシリンダ室１２ａから出没可能に構成されている。

以上のように構成された実施例１の変速機付き圧縮機においては、摩擦式変速機構３０の入力軸１７が車両のエンジン又はモータによって第１軸芯Ｏ１回りに回転駆動されれば、太陽コーン１８の第１作動面１８ａが各固定コーン２７の各第１受動面２７ａを押圧することにより、各固定コーン２７が第２軸芯Ｏ２回りに自転する。このため、各第１変速面２７ｂに第１押圧面２６ａで押圧された変速リング２６が第１軸芯Ｏ１回りで逆方向に回転する。また、太陽コーン１８の第２作動面１８ｂが各遊星コーン２８の各第２受動面２８ａを押圧するとともに、変速リング２６の第２押圧面２６ｂが各第２変速面２８ｂを押圧することにより、各遊星コーン２８が第３軸芯Ｏ３回りに自転するとともに、第１軸芯Ｏ１回りに公転する。これにより、各遊星コーン２７の公転が出力ロータ２５を介して出力軸２４に伝達される。

このため、圧縮機構４０においては、出力軸２４が回転駆動されることにより、駆動ブッシュ４３が自己の軸芯に偏心して回転し、可動スクロール４２が自転防止手段によって自転が規制された状態で公転する。これにより、固定スクロール４１と可動スクロール４２との間に形成される圧縮室は、外周側から中心部分に向かって容積が縮小される。このため、吸入室５１内の冷媒が圧縮室で圧縮され、吐出室５２に吐出される。吐出室５２内の冷媒は凝縮器７１に供給され、蒸発器７３によって車両の冷房が実現される。

この際、摩擦式変速機構３０において、図２に示すように、各固定コーン２７の第１変速面２７ｂと変速リング２６の第１押圧面２６ａとの接点を第１接点Ｐ、各遊星コーン２８の第２変速面２８ｂと変速リング２６の第２押圧面２６ｂとの接点を第２接点Ｑとすると、第１変速面２７ｂの外周側の母線が第２変速面２８ｂの外周側の母線と同径位置であるため、第１接点Ｐの第１軸芯Ｏ１に対する有効径ａは第２接点Ｑの第１軸芯Ｏ１に対する有効径ａに等しい。

なお、各第１受動面２７ａ及び太陽コーン１８の第１作動面１８ａの接点である第３接点Ｒの第２軸芯Ｏ２に対する有効径ｄと、第３接点Ｒの第１軸芯Ｏ１に対する有効径ｅと、各第２受動面２８ａ及び太陽コーン１８の第２作動面１８ｂの接点である第４接点Ｓの第３軸芯Ｏ３に対する有効径ｆと、第４接点Ｓの第１軸芯Ｏ１に対する有効径ｇとの間には、ｃ／ｄ＝ｆ／ｇが成立している。

そして、第１接点Ｐが第２軸芯Ｏ２に対する有効径を第１有効径ｂとし、第２接点Ｑが第３軸芯Ｏ３に対する有効径を第２有効径ｃとした場合、制御弁によって変速リング２６の第１、２押圧面２６ａ、２６ｂがｂ＝ｃで等しい位置で各固定コーン２７及び各遊星コーン２８と摩擦接触すれば、ｂ／ａ×ａ／ｃ＝１であり、増減速比０となる。つまり、この状態では、入力軸１７の回転にかかわらず、出力軸２４は回転しない。このため、圧縮機構４０においては、電磁クラッチをＯＦＦしたと同様、圧縮仕事がなされないこととなる。

この変速機付き圧縮機では、各固定コーン２７の第１変速面２７ｂの頂点側が削除されており、第１有効径ｂが第２有効径ｃより小さくなることはない。このため、制御弁によって変速リング２６の第１、２押圧面２６ａ、２６ｂがｂ＞ｃの位置で各固定コーン２７及び各遊星コーン２８と摩擦接触すれば、ｂ／ａ×ａ／ｃ＞１であり、増減速比はマイナスとなる。つまり、変速リング２６が各固定コーン２７における第１変速面２７ｂの大径側と各遊星コーン２８における第２変速面２８ｂの小径側とで摩擦接触するので、各遊星コーン２８の正方向への公転力より変速リング２６による逆方向への公転力が上回り、各遊星コーン２８は逆方向へ公転することから、出力軸２４は逆方向に回転する。

より詳細に説明するにあたり、入力軸１７側から各固定コーン２７及び変速リング２６を見た場合を図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示し、入力軸１７側から各遊星コーン２８及び変速リング２６を見た場合を図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示す。

第１有効径ｂが第２有効径ｃより僅かに大きい場合、図３（Ａ）に示すように、各固定コーン２７は逆方向に自転し、変速リング２６は逆方向に回転する。それに対し、各遊星コーン２８は逆方向に自転しつつ正方向に公転する力が働く。しかしｂ／ａ×ａ／ｃ＞１の場合、変速リング２６の逆方向への回転力が各遊星コーン２８の正方向への公転力を上回る。従って、図３（Ｂ）に示すように、各遊星コーン２８は第１軸芯０１回りを逆方向に低速で公転することから、出力軸２４は逆方向に低速で回転する。

そして、第１有効径ｂが第２有効径ｃよりかなり大きい場合、図４（Ａ）に示すように、各固定コーン２７は逆方向に自転し、変速リング２６は逆方向に高速で回転する。このため、図４（Ｂ）に示すように、各遊星コーン２８は逆方向に自転しつつ第１軸芯Ｏ１回りを逆方向に高速で公転することから、出力軸２４は逆方向に高速で回転する。

この間、調圧手段は、各ボール２９が出力ロータ２５とフランジ２４ａとの間に作用するトルクに応じて両溝２５ｂ、２４ｂの深さの浅い方向に転動し、出力ロータ２５及び各遊星コーン２８を太陽コーン１８側に付勢する。そして、太陽コーン１８が各固定コーン２７も付勢する。このため、太陽コーン１８、変速リング２６及び出力ロータ２５がそのトルクに応じた付勢力で各固定コーン２７及び各遊星コーン２８に付勢され、各々と各固定コーン２７及び各遊星コーン２８との相対すべりが防止されている。

こうして、この変速機付き圧縮機では、摩擦式変速機構３０において、入力軸１７のトルクを出力軸２４に伝達しつつ入力軸１７の回転速度を増減して出力軸２４に伝達することができるため、圧縮機構４０において圧縮容量が制御される。つまり、この変速機付き圧縮機では、エンジン等の回転速度に拘わらない圧縮容量の増減が可能であり、快適な空調が可能になる。

また、この変速機付き圧縮機は、各固定コーン２７及び各遊星コーン２８という２組のコーンを第１軸芯Ｏ１方向で対面させていながら、各固定コーン２７の頂点側を削除することにより、その分だけ短軸化されている。

したがって、この変速機付き圧縮機は、小型化によって車両における搭載スペース及び燃費の問題を容易に解決することができる。また、この変速機付き圧縮機によれば、増減速比０によって電磁クラッチを不要にしたり、増減速比０程度によって電磁クラッチを小型化したりできるため、車両の重量増加や部品点数増加を回避することもできる。

実施例２の変速機付き圧縮機は、図５に示すように、入力軸１７が出力軸２４の所望される回転の方向と正方向に回転されるべきものであるため、各固定コーン２７の第１変速面２７ｂの頂点側は削除されず、各遊星コーン２８の第２変速面２８ｂの頂点側が削除された切頭円錐面となっている。他の構成は実施例１と同様である。

この変速機付き圧縮機では、第２有効径ｃが第１有効径ｂより小さくなることはない。このため、制御弁によって変速リング２６の第１、２押圧面２６ａ、２６ｂがｂ＜ｃの位置で各固定コーン２７及び各遊星コーン２８と摩擦接触すれば、ｂ／ａ×ａ／ｃ＜１であり、増減速比はプラスとなる。つまり、変速リング２６が各固定コーン２７における第１変速面２７ｂの小径側と各遊星コーン２８における第２変速面２８ｂの大径側とで摩擦接触すれば、各遊星コーン２８の正方向への公転力が変速リング２６による逆方向への公転力を上回り、各遊星コーン２８が第１軸芯０１回りを正方向に公転することから、出力軸２４は正方向に回転する。変速リング２６が各固定コーン２７における第１変速面２７ｂのより小径側と各遊星コーン２８における第２変速面２８ｂのより大径側とで摩擦接触すれば、出力軸２４は正方向に高速で回転する。他の作用効果は実施例１と同様である。

実施例３の変速機付き圧縮機は、図６に示すように、実施例１、２の各固定コーン２７及び各遊星コーン２８とは異なる各固定コーン２７１及び各遊星コーン２８１を採用している。

各固定コーン２７１は、太陽コーン１８１の第１作動面１８１ａと摩擦接触する他端側が頂点をなすテーパ状の第１受動面２７１ａと、外周側の母線が第１軸芯Ｏ１と平行であり、かつ第２軸芯Ｏ２と同心のテーパ状に形成された第１変速面２７１ｂとを有している。また、各固定コーン２７１はハウジング１１１に支承される第２軸芯Ｏ２と同心の軸部２７１ｃを有している。

また、各遊星コーン２８１は、太陽コーン１８１の第２作動面１８１ｂと摩擦接触する他端側が頂点をなすテーパ状の第２受動面２８１ａと、仮想の頂点が各固定コーン２７１の各第１変速面２７１ｂの頂点と対面する側にあり、外周側の母線が各固定コーン２７１の各第１変速面２７１ｂと同径位置で第１軸芯Ｏ１と平行であり、かつ第３軸芯Ｏ３と同心のテーパ状に形成された第２変速面２８１ｂとを有している。また、各遊星コーン２８１は出力ロータ２５１に支承される第３軸芯Ｏ３と同心の軸部２８１ｃを有している。この変速機付き圧縮機は、入力軸１７が出力軸２４の所望される回転の方向と正方向に回転されるべきものであるため、各遊星コーン２８１の第２変速面２８１ｂの頂点側が削除されている。

変速リング２６１は、先端側の内周に円弧状の第１押圧面２６１ａが形成され、この第１押圧面２６１ａより後方側の内周に円弧状の第２押圧面２６１ｂが形成されている。他の構成は実施例１、２と同様である。

この変速機付き圧縮機においても、実施例１、２と同様の作用効果を奏することができる。

実施例４の変速機付き圧縮機は、図７に示すように、実施例１〜３の各固定コーン２７、２７１及び各遊星コーン２８、２８１とは異なる各固定コーン２７２及び各遊星コーン２８２を採用している。

各固定コーン２７２は、太陽コーン１８２の第１作動面１８２ａと摩擦接触する他端側が頂点をなすテーパ状の第１受動面２７２ａと、外周側の母線が第１軸芯Ｏ１と平行であり、かつ第２軸芯Ｏ２と同心のテーパ状に形成された第１変速面２７２ｂとを有している。また、各固定コーン２７２はハウジング１１１に支承される第２軸芯Ｏ２と同心の軸部２７２ｃを有している。

また、各遊星コーン２８２は、太陽コーン１８２の第２作動面１８２ｂと摩擦接触する他端側が頂点をなすテーパ状の第２受動面２８２ａと、仮想の頂点が各固定コーン２７２の各第１変速面２７２ｂの頂点と対面する側にあり、外周側の母線が各固定コーン２７２の各第１変速面２７２ｂと同径位置で第１軸芯Ｏ１と平行であり、かつ第３軸芯Ｏ３と同心のテーパ状に形成された第２変速面２８２ｂとを有している。また、各遊星コーン２８２は出力ロータ２５１に支承される第３軸芯Ｏ３と同心の軸部２８２ｃを有している。この変速機付き圧縮機も、入力軸１７が出力軸２４の所望される回転の方向と正方向に回転されるべきものであるため、各遊星コーン２８２の第２変速面２８２ｂの頂点側が削除されている。他の構成は実施例１〜３と同様である。

この変速機付き圧縮機においても、実施例１〜３と同様の作用効果を奏することができる。

以上において、本発明を実施例１〜４に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜４に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。例えば各軸受メタルに替えてボールやコロを用いた軸受を採用することは可能である。

本発明は車両用空調圧縮機を駆動する場合に用いて好適である。

実施例１の変速機付き圧縮機の断面図である。 実施例１の変速機付き圧縮機の要部断面図である。 実施例１の変速機付き圧縮機の説明図である。 実施例１の変速機付き圧縮機の説明図である。 実施例２の変速機付き圧縮機の要部断面図である。 実施例３の変速機付き圧縮機の要部断面図である。 実施例４の変速機付き圧縮機の要部断面図である。 従来の摩擦式変速機の断面図である。 従来の摩擦式変速機の要部断面図である。

符号の説明

３０…摩擦式変速機構（摩擦式変速機）
１０ａ…変速室
１０…ハウジング（１１…フロントハウジング、１２…センターハウジング、１３…シェル、１４…リヤハウジング）
Ｏ１…第１軸芯
１７…入力軸（１８…太陽コーン）
２４…出力軸（２５…出力ロータ）
Ｏ２…第２軸芯
２７、２７１、２７２…固定コーン
Ｏ３…第３軸芯
２８、２８１、２８２…遊星コーン
２６、２６１…変速リング
２７ａ、２７１ａ、２７２ａ…第１受動面
２７ｂ、２７１ｂ、２７２ｂ…第１変速面
２８ａ、２８１ａ、２８２ａ…第２受動面
２８ｂ、２８１ｂ、２８２ｂ…第２変速面
Ｐ…第１接点
ｂ…第１有効径
Ｑ…第２接点
ｃ…第２有効径
４０…圧縮機構（圧縮機）

Claims (3)

1. 内部に変速室をもつハウジングと、該変速室内で第１軸芯回りに回転可能に支承された入力軸と、該変速室内で該第１軸芯回りに回転可能に支承された出力軸と、該ハウジングに支承されて該変速室内で該第１軸芯に対して傾斜した第２軸芯回りに自転可能に設けられた少なくとも３個の固定コーンと、該出力軸に支承されて該変速室内で該第１軸芯に対して傾斜した第３軸芯回りに自転可能に設けられた少なくとも３個の遊星コーンと、該変速室内で該第１軸芯と同心の環状をなして該第１軸芯と平行な方向に移動可能に設けられ、各該固定コーン及び各該遊星コーンの自転速度を変化させる変速リングとを備え、
   各該固定コーンは、該入力軸と摩擦接触する第１受動面と、外周側の母線が該第１軸芯と平行であり、かつ該第２軸芯と同心のテーパ状に形成されて該変速リングと摩擦接触する第１変速面とを有し、
   各該遊星コーンは、該入力軸と摩擦接触する第２受動面と、頂点が各該第１変速面の頂点と対面する側にあり、外周側の母線が各該固定コーンの各該第１変速面と同径位置で該第１軸芯と平行であり、かつ該第３軸芯と同心のテーパ状に形成されて該変速リングと摩擦接触する第２変速面とを有し、
   該入力軸及び該変速リングが各該固定コーン及び各該遊星コーンと接触することにより、該入力軸のトルクを該出力軸に伝達しつつ該入力軸の回転速度を増減して該出力軸に伝達可能な摩擦式変速機において、
   各前記第１変速面及び前記変速リングの接点である第１接点が前記第２軸芯に対する有効径を第１有効径とし、各前記第２変速面及び該変速リングの接点である第２接点が前記第３軸芯に対する有効径を第２有効径とした場合、該第１有効径及び該第２有効径の一方が、該第１有効径と該第２有効径とが等しくなる値未満にならないように、各該第１変速面及び各該第２変速面の一方は頂点側が削除された切頭円錐面となっていることを特徴とする摩擦式変速機。
2. 車両用補機を駆動するものであることを特徴とする請求項１記載の摩擦式変速機。
3. 前記車両用補機は空調圧縮機であることを特徴とする請求項２記載の摩擦式変速機。

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