JP2638922B2 - 摩擦無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は摩擦無段変速機に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕

従来この種の無段変速機として、例えば遊星回転子型
無段変速機が知られており、その構成は特公昭57−1322
1号公報に開示されている。第８図を参照して説明する
と、入力軸１と出力軸３とを同一軸線Ａ上に配置しこれ
ら両軸の間に複数個の円錐体状の遊星回転子５を設け、
この遊星回転子５の第１の伝動面10には入力軸１に固定
した入力ディスク２を、第２の伝動面11には出力軸３に
連結した出力ディスク４を、また第３の伝動面12には変
速リング13を、それぞれ摩擦係合させ、この変速リング
13を前記入力軸１及び出力軸３の中心軸線Ａ方向に移動
させ、遊星回転子５の第３伝動面12との係合位置を変え
ることにより、入力軸１と出力軸３との間の変速比を変
えるようにしている。予圧スプリング20は出力ディスク
４を遊星回転子５に押圧付勢して、変速機始動時、遊星
回転子５各部の摩擦係合を与えている。

しかし上記無段変速機の出力軸側に例えば冷媒圧縮機
の駆動軸を連結して圧縮機を運転する場合、圧縮機のト
ルク変動が変速機に直接伝達されることとなる。すなわ
ち圧縮機は、圧縮及び吸入行程において必要トルクが大
きく変動するため、出力軸にトルク変動の振動が伝達さ
れる。このため、変速機の各摩擦係合部にすべりを生じ
て、伝達トルクの低下、回転速度変動、摩擦係合部の摩
耗による寿命低下という問題を生ずる。

また、従来は変速機始動時における摩擦係合を得るた
め予圧スプリングが必要であり、このため構成が複雑に
なるという問題がある。

なお、特公昭49−22846号公報には、ハブとクラッチ
との間にゴムスリーブを介在した磁気駆動クラッチが開
示されているが、本願の構成を示すものではない。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明によれば出力軸と一
体回転する摩擦伝達部と入力軸との間に、摩擦伝達部及
び入力軸とに係合する変速部を設け、入力軸及び出力軸
間の変速比を変えるようにした摩擦無段変速機におい
て、摩擦伝達部と出力軸との間に弾性を有する回転伝達
体を介在せしめ、この回転伝達体を介して摩擦伝達部と
出力軸間の回転伝達を行うようにすると共に、回転伝達
体の表面を出力軸の軸線方向に対して傾斜させて形成す
ることにより、回転伝達体によって摩擦伝達部を変速部
側に向かって押圧付勢するように構成する。

〔作 用〕

本発明は上記した構成によって出力軸に連結された負
荷のトルク変動は回転伝達体に吸収されることとなる。
また、回転伝達体の弾発力によって摩擦伝達部は変速部
側に向かって押圧付勢されることとなる。

〔実施例〕

以下本発明の摩擦無段変速機の一実施例を図に基づい
て説明する。

第１図は、本発明の摩擦無段変速機の一実施例を示
す。第１図において、１は、入力ディスク２が一体形成
された入力軸で、ハブ201を介してプーリ200が取り付け
られており、Ｖベルト等を介して車両走行用エンジンか
ら回転力が伝達される。３は、入力軸１と同軸的に設け
られた出力軸で、摩擦伝達部、即ち出力ディスク４を有
し、冷媒圧縮機100の軸を兼ねている。５は、遊星回転
子で、入力軸１及び出力軸３の中心軸線Ａのまわりに設
けられており、自転かつ公転し、遊星回転子５の公転速
度を変えることによって、入力軸からの回転速度を変速
することができる。６は無段変速機のハウジングで、圧
縮機100のフロントサイド101に図示しないボルトによっ
て固定されている。

遊星回転子５は、鈍角の頂角を有する円錐部5aと、円
錐部5aの底部に同軸に一体的に設けられたディスク部5b
と、ディスク部5bの底部に同軸に一体的に設けられた取
付軸5cとを備えている。遊星回転子５は、３つの伝動面
を有する。第１の伝動面10は円錐底面に同軸に設けられ
たディスク部5bの側面部でありその断面形状は、入力デ
ィスク２と摩擦係合するよう凹状をなしている。第２伝
動面11は、円錐部5aの底面周縁部で、平面又はそれに近
い面であり、出力ディスク４と摩擦係合している。第３
伝動面12は、円錐部5aの側面で、後述する変速リング13
と摩擦係合する。遊星回転子５を取り付けた状態におい
て、変速リング13と接する側の円錐部5aの母線は、前記
中心軸線Ａと平行、またはほぼ平行である。13は複数の
遊星回転子５を囲む変速リングで中心軸線Ａの方向に移
動可能であるが、回転は不可能にハウジング６に支持さ
れ、遊星回転子５の第３伝動面12に摩擦係合し、中心軸
線Ａの方向に移動させることによって、変速比を変化さ
せることができる。従って、図示実施例においては遊星
回転子５と変速リング13を「変速部」と呼ぶことができ
る。遊星回転子５は、取付軸5cを介して保持具14に適当
なクリアランスを有して、回転自在に取り付けられてい
る。保持具14は、環状であって円錐台形状を呈し、複数
の遊星回転子５を相互に連結し、中心軸線Ａの周りに回
転自在に設けられている。

31は、押圧力発生手段であり、第１、第２のカム部1
7,19及び鋼球18とから構成される。

第１のカム部17は、出力ディスク４と一体形成され、
第５図及び第６図に示すように、円周上に配された複数
の円弧状の溝17aに鋼球18が配設され、鋼球18は、前記
溝17aと、第２のカム部19の対応する円弧状の溝19aとに
よってはさまれている。出力ディスク４及び第２カム部
19は中心軸線Ａ方向に移動可能である。

第２図は停止時における変速機の拡大図を示してお
り、第２カム部19は、出力ディスク４対向側面と反対側
上に、中心軸線Ａに垂直な側面19bを有する。この側面1
9bから中心軸線Ａに沿って環状突起19cが右方向に延び
る。第４図には、中心軸線Ａに垂直な平面による環状突
起19cの断面図を示す。第２図及び第４図を参照して、
環状突起19cは円環状であり、その内周側は、中心軸線
Ａの周りに30度毎に凹部19d、凸部19eが交互に形成され
ている。凹部19dは円弧とこの円弧の中点を通る半径に
平行な２本の直線により形成される略四角形形状であ
り、凸部19eは円弧を上底とし両隣りの凹部19dのそれぞ
れの直線により形成される略台形形状である。環状突起
19cの内周側面19fは中心軸線Ａの方向に、側面19bに近
い程小径となるように傾斜している。側面19b及び環状
突起19cによって形成される凹部45には、環状突起19cの
内周側面19fに対応した形状のハブ42が配置される。ハ
ブ42は円筒状であり、その外周側は、中心軸線Ａの周り
に30度毎に凹部42a凸部42bが交互に形成されている。凹
部42aは略台形形状であり、凸部42bは略四角形形状であ
る。ハブ42の外周側面42cは中心軸線Ａの方向に左方程
小径となるよう環状突起19cの内周側面19fと同様の角度
で傾斜している。環状突起19cの凹部19d及び凸部19eに
ハブ42の凸部42b及び凹部42aがそれぞれ対応して配置さ
れ、これらの間には一定距離Ｄの隙間47が形成される。
この隙間47中には、隙間47に対応した形状の回転伝達体
であるゴムダンパ41が圧入されている。ハブ42の右側面
がスラスト軸受46に当接し、かつ押圧力発生手段31が押
圧力を発生していない状態（第６図参照）のとき、隙間
47の距離をD₀とする。ゴムダンパ41の自由状態における
厚さｔはD₀より大きく形成される。従ってゴムダンパ41
は隙間47に圧入されるため、環状突起19cの内周面19f及
びハブ42の外周面42cの軸線Ａ方向の傾斜によって、第
２カム部19を中心軸線Ａ方向左側に付勢する分力が生ぜ
しめられる。この軸線Ａ方向の力は、例えば５から15kg
である。これにより、鋼球18及び第１カム部17を介し
て、出力ディスク４は遊星回転子５の第２伝動面11に付
勢される。ゴムダンパ41は、耐冷媒性及び耐冷凍機油性
に優れた、例えばNBR系のゴムが使用される。このゴム
ダンパ41の捩りばね定数は１から3kg・m/degが好まし
い。第２カム部19の側面19b上には、出力軸３の中心軸
線Ａ方向に摺動可能かつ第２カム部19と一体回転するワ
ッシャ44が設けられる。第２図に示すように、変速機停
止時においては、ワッシャ44とハブ42のワッシャ44対向
側面42dとの間には、距離Ｂの隙間48を有する。距離Ｂ
は、例えば0.5から1.5mm程度である。ハブ42は半月キー
43を介して出力軸３に同心に取付けられ、出力軸３と一
体回転する。

再び第１図に戻って、出力軸３には圧縮機100の駆動
軸104が一体回転するよう連結されている。圧縮機100は
公知のウエーブプレート型圧縮機であり、例えば特開昭
63−90679号公報に開示されている。円板状のウエーブ
プレート105が駆動軸104に一体回転可能に取付けられ、
ウエーブプレート105の両側面はその円周方向に沿って
波状に凹部及び凸部が形成されている。ピストン106に
取付けられた２つのローラ102,103は、軸線E,Fの周りに
回転可能であり、これら２つのローラ102,103の間にウ
エーブプレート105が挾持されている。複数のピストン1
06が、ウエーブプレート105の周に沿って等距離間隔で
配設されている。ピストン106は軸線Ａ方向に左右に往
復動可能である。圧縮機駆動軸104が回転してウエーブ
プレート105が回転すると、ウエーブプレート105の波状
の凹凸によりピストン106が往復運動する。これによ
り、吸入通路110から吸入された冷媒は、ハウジング６
内を通過した後、圧縮機100内で高温高圧のガス冷媒に
圧縮され、吐出通路111から吐出された後、冷却システ
ムを循環せしめられることとなる。

次に第１図から第３図を参照して本実施例の動作を説
明する。

第２図は変速機停止時を示しており、出力ディスク４
はゴムダンパ41によって遊星回転子５に付勢係合されて
いる。これによって入力ディスク２と第１伝動面10、出
力ディスク４と第２伝動面11及び変速リング13と第３伝
動面12との摩擦係合力が与えられる。従って始動開始時
においてはゴムダンパ41の弾発力により遊星回転子５各
部の摩擦係合が確保されるため、従来のような予圧スプ
リングを用いることなく確実な変速機の始動を行なうこ
とができる。

次に、入力軸１が回転すると入力ディスク２は連動回
転し、複数の遊星回転子５と摩擦係合し、これを回転さ
せる。変速リング13は回転不可能すなわち円周方向には
回転変位しないように取り付けられているので、遊星回
転子５は自転するとともに、変速リング13の内周に沿っ
て公転し、出力ディスク４に摩擦係合してこれに回転を
伝達する。

前記入力軸１及び出力軸３の中心軸線Ａから、入力デ
ィスク２と第１の伝動面10との接触点までの距離をａ、
出力ディスク４と第２の伝動面11との接触点までの距離
をｆ、変速リング13と第３の伝動面12との接触点までの
距離をｄとし、前記取付軸5cの中心から、入力ディスク
２と第１の伝動面10との接触点までの距離をｂ、出力デ
ィスク４と第２の伝動面11との接触点までの距離をｅ、
変速リング13と第３の伝動面12との接触点までの距離を
ｃとすると、変速比は、ａ（cf−ed）/f（ac＋bd）で与
えられる。したがって変速リング13を中心軸線Ａ方向に
移動させることによって、半径ｃが変わり変速させるこ
とができる。なおｃ＝ed/fの位置が、変速比を０とする
唯一の位置である。第１図では、変速リング13を右側へ
移動すれば、変速比は小さくなる。

出力ディスク４の回転は第１のカム部17、鋼球18を介
して、第２のカム部19に伝達され、ゴムダンパ41、ハブ
42を介して出力軸３を回転せしめる。このとき、出力軸
３の負荷によって第１および第２のカム部17および19の
円弧溝17aおよび19aにずれを生じ、鋼球18によって押圧
力を発生する（第７図参照）。この力によって、第３図
に示されるように、第２カム部19は右方向に移動し、ワ
ッシャ44がハブ42の側面42dと係合する。これによりゴ
ムダンパ41には軸線Ａ方向の過大な荷重が加わらない。
一方出力ディスク４は遊星回転子５に押し付けられ、遊
星回転子５各部の摩擦係合部に負荷に応じた面圧を発生
させる。圧縮機100は、圧縮及び吸入行程において必要
トルクが大きく変動する。従って圧縮機100の運転によ
り、出力軸３及びハブ42にトルク変動が伝達される。こ
のトルク変動はゴムダンパ41が弾性変形することにより
吸収され、第２カム部19、出力ディスク４、遊星回転子
５、入力ディスク２及び入力軸１に伝達されない。ゴム
ダンパに吸収されるトルク変動は微量の熱として放出さ
れる。この熱は、圧縮機100の性能低下とならない程度
の熱である。このように圧縮機100のトルク変動は、遊
星回転子５各部の摩擦係合部に伝達されないため、これ
らの摩擦係合部でのすべりによる伝達トルク低下、回転
速度変動、摩擦係合部の摩耗による寿命低下を防止する
ことができる。特に、圧縮機100の捩り共振時における
振動減衰に大きな効果を発揮する。

また、車両搭載時の圧縮機の振動が原因となる騒音低
減に大きな効果がある。

また、ゴムダンパは、変速機停止時及び運転時におい
て、その形状および取付け構造により常に圧縮状態で使
用されるため、ゴムの寿命を長くすることができる。

なお本実施例では遊星回転子型無段変速機について説
明したが、他の摩擦無段変速機、例えばハーフトロイダ
ル型無段変速機であってもよい。

また、変速機の出力軸側に連結される負荷は圧縮機に
限らずどのような負荷であってもよい。

また、ゴムダンパの取付けは圧入によらないで、例え
ば加硫焼付けによってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、出力軸に連結された負
荷のトルク変動は弾性の回転伝達体に吸収されるので、
変速機の摩擦係合部に負荷トルク変動が伝達されるのを
防止することができる。

また、弾性回転伝達体の弾発力によって、始動時に各
摩擦係合部に必要な予圧を付与するため、従来の予圧ス
プリングのような予圧手段を別に設ける必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は出力軸側に圧縮機が取付けられた摩擦無段変速
機の縦断面図、第２図及び第３図は摩擦無段変速機の要
部拡大縦断面図で、第２図は変速機停止状態を示す図、
第３図は変速機運転状態を示す図、第４図は第２図の線
Ｇ−Ｇによる要部断面図、第５図から第７図はスラスト
力発生手段を示す略図で、第５図はその正面図、第６図
は側面図、第７図はスラスト力発生時の側面図、第８図
は従来の摩擦無段変速機の要部縦断面図である。 １……入力軸、３……出力軸、 ４……出力ディスク、５……遊星回転子、 19……第２カム部、41……ゴムダンパ、 42……ハブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹本 剛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−228162（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−33055（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力軸と一体回転する摩擦伝達部と入力軸
   との間に、前記摩擦伝達部及び前記入力軸とに係合する
   変速部を設け、前記入力軸及び前記出力軸間の変速比を
   変えるようにした摩擦無段変速機において、前記摩擦伝
   達部と前記出力軸との間に弾性を有する回転伝達体を介
   在せしめ、該回転伝達体を介して前記摩擦伝達部と前記
   出力軸間の回転伝達を行うようにすると共に、前記回転
   伝達体の表面を前記出力軸の軸線方向に対して傾斜させ
   て形成することにより、前記回転伝達体によって前記摩
   擦伝達部を前記変速部側に向かって押圧付勢するように
   した摩擦無段変速機。