JP2867456B2 - 摩擦無段変速機の変速制御機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、摩擦無段変速機の一種である遊星回転子型
無段変速機の変速制御機構に関する。

〔従来の技術〕

摩擦無段変速機は無段階に入力軸と出力軸の減速比を
変更できる特長を活かし、種々の分野に応用されてお
り、例えば冷房用の冷媒圧縮機を摩擦無段変速機を介し
て駆動した場合圧縮機回転数が駆動機回転数とは無関係
に調節可能となるため、消費動力の節約と冷房能力の可
変化による冷房フィーリングの向上とを同時に達成する
ことができる。

この種の無段変速機としては特公昭57−13221号公報
に記載された遊星回転子型無段変速機が知られている。
この遊星回転子型無段変速機は、入力円板を備えた入力
軸と、出力円板を備えた出力軸とを同一軸線上に対向配
置し、上記入力円板と出力円板との両方に自転かつ公転
しながら摩擦係合する複数の円錐形遊星回転子を備えた
構造であり、この遊星回転子に外接した変速リングを軸
線方向に移動させて遊星回転子の公転速度を変えること
により出力軸の回転数と入力軸回転数との比（変速比）
を無段階に変更できる特徴を有しており、上記変速比は
変速リングと遊星回転子の自転軸との距離に応じて変化
する。

また、特開昭55−149456号公報にはモータ等の回転を
ウォームギヤや螺子軸とナットの組合せ等により軸線方
向の変位に変換して前記変速リングを軸線方向に移動さ
せて変速操作を行なう変速制御機構が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように遊星回転子型無段変速機の変速比は変速
リングと遊星回転子の自転軸との距離により決まるが変
速比は上記距離には比例せず、変速リングの軸方向変位
に対し、変速比は曲線状に変化している。このため上述
の特開昭55−149456号公報のような変速制御機構を用い
た場合、変速リングを移動させる変速モータの出力軸の
回転角と変速比が比例しないため、変速モータの出力軸
回転量を検出することのみによっては正確な変速制御を
行なうことが困難であった。この問題を解決するために
は、変速機の出力軸の速度を検出し、設定速度と比較し
て直流変速モータの回転を制御するフィードバック制御
を行う方法があるが制御系統が複雑になり、制御に遅れ
を生ずる問題がある。更に上記フィードバック制御を行
なった場合でも、駆動負荷によって変速リングと遊星回
転子との接触部の摩擦力が変化するため、変速モータの
負荷が変動し、変速モータ回転速度を一定に保つことが
できず正確な制御を行なうことは困難であった。

本発明は、上記問題に鑑み、複雑な制御装置を用いる
ことなく、例えば変速モータ出力軸回転量等の外部変速
操作部の操作量を検出するだけの簡単な制御により正確
な変速比を得ることのできる摩擦無段変速機の変速制御
機構を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決するために同一軸線上に配
置された入力軸と出力軸と、上記入力軸に設けた入力円
板と上記出力軸に設けた出力円板の双方に摩擦係合し動
力を伝達する複数の円錐形遊星回転子とを備え、上記複
数の遊星回転子に摩擦係合する非回転の変速リングを前
記軸線に沿った方向に前後移動させて変速比を変更する
摩擦無段変速機において、外部変速操作部とその外部変
速操作部の動作を前記変速リングの前記軸線方向に沿っ
た移動動作に変換する機械的変換手段とを備え、該機械
的変換手段は、外部変速操作部の操作量に対する変速リ
ングの移動量の比が、変速比の変化量に対する変速リン
グの移動量の比と比例するように外部変速操作部の操作
量を変速リングの移動量に変換し、外部変速操作部の操
作量に比例した変速比の変化量が得られるようにしたこ
とを特徴としている。

〔作 用〕

上記の構成としたことにより上記変速操作部の操作量
と、変速機の変速比変化量は比例することとなり、例え
ば、変速操作部として変速モータを用い、変速モータ出
力軸の回転を螺子軸、ウォームギヤ等を用いた適当な機
械的変換手段により直線運動に変換して変速リングを移
動させるような場合にも、変速モータ出力軸の回転量と
変速比とが比例するようになる。

〔実施例〕

第１図から第３図に本発明による変速制御機構の第一
の実施例を示す。

本実施例においては遊星回転子型変速機が用いられて
おり、変速機のハウジング６は冷房用の冷媒圧縮機100
のハウジングに取付けられ、出力軸３は圧縮機100を駆
動している。また変速機の入力軸１はプーリ200を介し
てモータ、或いは車両走行用エンジン等の駆動機（図示
せず）からＶ−ベルトにより駆動されている。入力軸１
と出力軸３とは同一軸線上に配置され、それぞれ入力デ
ィスク２と出力ディスク４が設けられている。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。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。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、中心軸線の周りに回転自在に設けられてい
る。

ここで、入力軸１及び出力軸３の共通中心軸線から、
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＋b
d）で与えられる。したがって変速リング13を中心軸線
方向に移動させると、半径ｃが変化するため変速比を変
えることができるが、半径ｃと変速比との関係は比例せ
ず、第４図に示したような曲線となっている。第１図の
変速リングの位置は変速比が最大となる位置で、本実施
例では、最大の変速比は0.8となっている。また前述の
ようにｃ＝ed/fとなる位置で変速比はゼロとなり、本実
施例では変速比0.8〜０までの間の変速リング13の移動
量は14mmとなるように設計されている。

変速リング13は第１図に示すようにピン13aによりカ
ムブロック20と連結され、カムブロック20と共に中心軸
線方向に移動するようにされており、カムブロック20は
ガイドピン25,26で中心軸線方向に移動可能に支持され
ている。また、本実施例では、直流モータ300からウォ
ーム減速機310を介して駆動される螺子軸320が前記中心
軸線に平行な平面内に設けられ前記中心軸線と直角に配
置されている。この螺子軸320には移動子であるナット2
1が螺合しており、螺子軸320が回転すると螺子軸に沿っ
て前後移動するようになっていて、このナット21に設け
られた円弧状の突出部21aは前記カムブロック20の曲面
状のカム面20aと当接している。カムブロックはスプリ
ング27によりナット21方向にばね付勢されており、ナッ
ト21が移動してもカム面20aは前記突出部21aと常に接触
を保つようにされている。従って直流モータ300により
螺子軸320が回転し、ナット21が第２図の矢印Ｔの方向
に移動すると、カムブロック20は、カム曲面20aと突出
部21aとの接触を保ちつつ第１図の矢印Ｓの方向に移動
し、変速リング13を前記第３の伝動面12に沿って移動さ
せることになる。

本実施例では減速機310の減速比は30〜35の間に設定
され、螺子軸320とナット21にはピッチ3mmの台形ネジが
設けられ、カム曲面は、変速リング13が第１図の位置か
らＳ方向に14mm移動して変速比がゼロとなったとき、ナ
ット21がＴ方向に42mm移動するように設計されている。

またカム曲線20aの変位曲線は第4B図に示すように変
速リング13の移動量と変速比との関係を示す第4A図の曲
線と同一形状になるようにされている。従ってナット21
の移動量Ｔに対し、Ｔ＝0mmの変速比0.8からＴ＝42mmの
変速比ゼロまで変速比はナット21の移動量に比例して変
化することになり、前記螺子軸の回転量（螺子軸１回転
につきナット21は3mm移動する）に比例して変速比が変
化することになる。（第５図） 第６図及び第７図は本発明による変速制御機構の第２
の実施例を示し、本実施例では、第１図のカムブロック
20の代わりに、変速リング13の上面に平面部13bを形成
し、この平面部13bに第１の実施例のカム面20aと同一曲
線形状のガイド溝13cが設けられている。またナット21
には、第１図の突出部21aの代わりに、ピン21bが固定さ
れ、ピン21bは上記ガイド溝13cと摺動可能に係合してお
り、第１の実施例の場合と同様、螺子軸の回転量に比例
して変速比が変化する制御特性を得ることができる。本
実施例では第１の実施例でカムブロック20をナット21に
押圧付勢しているスプリング27は不要であり、急激な変
化の場合にも変速リング13が確実に追従し、制御遅れが
生ずることがない。

以上の実施例においては、移動子であるナットを変速
モータの出力軸の回転により移動させているが、上記移
動子を手動或いは他の適当な手段で直接直線運動をさせ
るようにしても良く、この場合も移動子の直線移動量と
変速比の変化率とは比例することになる。

〔発明の効果〕

本発明は、外部変速操作部の操作量に比例した変速比
の変化量が得られるように摩擦無段変速機の変速リング
を移動させる機械的変換手段を設けたことにより、外部
変速操作部の操作量を検出するだけの簡単な方法で正確
に所望の変速比を設定できるため、簡易でかつ信頼性の
高い変速制御機構を実現できる長所を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変速制御機構の第１の実施例を示す断
面図、第２図は第１図のII−II線に沿った断面図、第３
図は第１図のIII−III線に沿った断面図、第4A図は変速
リングの位置と変速比との関係を示すグラフ、第4B図は
カムの変位曲線、第５図は螺子軸の回転数と変速比との
関係を示すグラフ、第６図は本発明の変速制御機構の第
２の実施例を示す断面図、第７図は第６図のVII−VII線
に沿った断面図である。 １……入力軸、３……出力軸、 ５……遊星回転子、13……変速リング、 20……カムブロック、20a……カム曲面、 21……ナット、21a……突出部、 300……変速モータ、310……減速機、 320……螺子軸。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−149456（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−13221（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−42275（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 15/52,63/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一軸線上に配置された入力軸と出力軸
   と、上記入力軸に設けた入力円板と上記出力軸に設けた
   出力円板の双方に摩擦係合し動力を伝達する複数の円錐
   形遊星回転子とを備え、上記複数の遊星回転子に摩擦係
   合する非回転の変速リングを前記軸線に沿った方向に前
   後移動させて変速比を変更する摩擦無段変速機におい
   て、外部変速操作部とその外部変速操作部の動作を前記
   変速リングの前記軸線方向に沿った移動動作に変換する
   機械的変換手段とを備え、該機械的変換手段は、外部変
   速操作部の操作量に対する前記変速リングの移動量の比
   が、変速比の変化量に対する前記変速リングの移動量の
   比と比例するように外部変速操作部の操作量を変速リン
   グの移動量に変換し、外部変速操作部の操作量に比例し
   た変速比の変化量が得られるようにしたことを特徴とす
   る摩擦無段変速機の変速制御機構。