JP4450441B2

JP4450441B2 - 伝達車加圧装置

Info

Publication number: JP4450441B2
Application number: JP32124698A
Authority: JP
Inventors: 謙吉小野木
Original assignee: 東京自動機工株式会社
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2018-10-07
Also published as: JP2000120818A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械などの産業機械、車両、モータ等に用いる定馬力伝動型の無段変速機の伝達車に印加する加圧装置で、しかも特にトルク伝動の安定円滑化と変速制御応答性の向上のための伝達車加圧装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
伝達車加圧装置として日本特許出願：特開平９−２１７８１９号（ファンドールネズ社）が公知である。二つの円板のうちの摺動円板自体が加圧装置として油圧駆動のピストンシリンダの一部を構成し、これで同円板を直接加圧摺動して、伝達車と伝達体の半径を変化させ変速する加圧装置である。油圧による直接加圧装置は、二つの利点として、（1）狭い空間で大から小までの任意の加圧力が得られること、（2）消耗品としての軸受が不要であることが挙げられる。然し油圧制御は変速機にとって致命的、決定的な欠点が二つ存在する。その欠点は、（１）油圧に弾性が無いため伝達車を直接加圧すると衝撃、誤差等に対し弾性吸収および自動調芯作用を確保できなこと、（２）油圧媒体が動作遅れ、油漏れ、遠心力等の影響を直接受け最も基本的な伝動動作がいつも不安定要因になることである。
【０００３】
通常伝達車１が負荷機器に伝動する馬力Ｐは、回転数ＮとトルクＴの関係として次式示される。即ち
Ｐ〔Ｗ〕＝１，０２７×Ｎ〔ｒｐｍ〕×Ｔ〔ｋｇｍ〕
従って所定馬力Ｐ０を伝動するには、回転数指令Ｎが増大したとき伝達体のトルク指令Ｔを減少させ、逆に回転数指令Ｎが減少するとトルク指令Ｔを増大させる必要がある。ところが上述の従来技術は、バネ等の弾性手段を従動伝達車の円板に並設しているが、弾性手段が摺動円板に供給する圧縮加圧力は、高速回転状態になるに従って増圧し、逆に低速回転状態になるに従って減圧する方向である。この事は、本来定馬力伝動型の変速機では、低速回転に到るほど印加加圧力を増大させることを要するにも拘わらず、弾性手段の弾性加圧力の方向が全く逆である。従ってこの種の弾性手段の加圧装置では原理的に適正トルクの付与ができず定馬力の負荷伝動は実現不能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、伝達車を加圧制御する際に、二つの伝達車の一方には加圧力と弾性力とでなる弾性加圧力を付与し、他方には加圧力だけを付与するもので、特に前者の加圧力と弾性力との弾性加圧力を付与する加圧方式を用い該伝達車に適正トルクの付与を共通の解決課題として提案している。第一に油圧による直接加圧方式に依存せず、前者は弾性体による間接加圧方式によって後者は弾性、不安定圧力等で押圧に乱れのない圧縮装置によってこれを実現することである。第二に極度に大きな弾性力の巨大弾性体が不可欠となり、その際に生じる解決課題として各部材及び機器類の遠心力の問題、狭空間内設置の問題さらに組立分解等の操作性の問題などを解決するものである。特に、圧縮変位量の増大に応じ加圧力も増す通常の正特性の弾性体を用いながら、その弾性装置に圧縮装置を各加圧力が相互に直列重畳させて組合せることによって、圧縮装置が伝達車に印加する弾性加圧力で伝達車および伝達体間の狭持圧の可変加圧制御を実現して適正なトルク伝達を保証すると共に、該伝達車には加圧力だけでなく同時に常時弾性力を付与し自動調芯機能によるトルク伝動の安定化をも保証することである。
【０００５】
第一の解決課題は、弾性装置とこれを圧縮する圧縮装置とを組合せながら、伝達車と弾性装置との間の連動性を確保することにより、伝達車に対して可変加圧制御用の加圧力だけでなく弾性装置の弾性力との両者でなる弾性加圧力と伝達車回転数とが互に反比例に圧縮させて負傾斜の加圧特性によって弾性加圧力の常時授受を保証させてトルク供給したことである。
【０００６】
第二の解決課題は、大きな弾性装置の操作には大きな圧縮装置を要するが、これ等を回転に伴う遠心力などの悪影響から解放され、しかも狭い空間に配置される伝達車の周囲を煩雑な操作機器類から出来る限り回避させ簡易な制御機構を構成して常時正規の可変加圧制御により伝達車にトルク制御を供給することである。
【０００７】
第三の解決課題は、圧縮装置が伝達車と弾性装置とを加圧変位させる必要になり、伝達車の変速移動量と、弾性装置の圧縮移動量とが互に異なるので、個別乃至共通に配した圧縮装置でそれぞれ個別乃至共通に加圧操作させた伝達車加圧装置を提供することである。
【０００８】
第四の解決課題は、上述第一乃至第四の課題の実現の際に、巨大寸法、巨大重量の弾性体の存在を如何に小型化し、圧縮装置を含めて取扱上の簡便性を向上させるかが実装上不可欠である。単数又は複数弾性体を圧縮装置と共に小型収納化し、変速機自体の組立分解など作業性を向上させた構造の加圧装置にした伝達車加圧装置を提供することである。
【０００９】
無段変速機では所望の軸トルク伝動を果たす第一の役割と、速比又は回転数の可変速伝動を果たす第二の役割とが同時に機能することを要するため、第一の役割を第一従動伝達車にまた第二の役割を第二主動伝達車に夫々役割分担を区分して、その際に第一伝達車には第一の役割を果たす第一加圧装置を、第二の役割を果たす第二の加圧装置をそれぞれ区分して施すことにより、可変トルク機能と可変速比又は回転数機能とを互いに連動して同時に達成させることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に共通する課題解決の手段は、弾性装置、圧縮装置等からなる加圧装置の弾性加圧力を伝達車と本体間で与えて伝達車に可変トルクを付与する加圧装置を実現することである。伝達車への加圧力が伝達車回転数の変化に対し実質的に反比例するように、弾性装置または圧縮装置の各加圧力を直列重畳させて外部指令に応じて該伝達車を可変加圧制御したことであり、圧縮装置にセルフロック機能を持たせて可変加圧力の付与と同時に常時弾性力供給の付与をも保証した伝達車加圧装置である。
【００１１】
第一の課題の解決手段は、弾性装置または圧縮装置のいずれか一方を本体に回転または非回転で安定配置状態に装着ししかも他方を浮動状態に支持することにより、浮動状態に取付けた弾性装置または圧縮装置を介して伝達車への弾性力の供給を常時保証したものである。
【００１２】
第二の課題の解決手段は、弾性装置または／および圧縮装置を、伝達車と同軸で本体の任意の位置に非回転状態で固定し、伝達車との間で圧力伝達手段を配して伝達車に常時加圧力と弾性力の同時供給を保証したものである。
【００１３】
第三の課題の解決手段は圧縮装置の構成として、伝達車の変速移動分Ｌ０１を得る第１圧縮装置と、弾性装置の押圧移動分Ｌ０２を得る第２圧縮装置とを有し、第１及び第２圧縮装置が変速指令で同期付勢されてなる伝達車加圧装置である。
【００１４】
第四の課題の解決手段は、弾性体を予め加圧状態に収納する単一筺体を有し、弾性装置は、上記弾性体を最大圧縮加圧力から最小圧縮加圧力までのいずれかの範囲内で圧縮方向に移動を可能にしかつ予め定めた所定加圧値の圧縮加圧状態に保持する係止装置を筺体に施し、かつ圧縮装置の摺動装置または変速動力伝達機の部分を弾性体と共に筐体内に組み込んでなる伝達車加圧装置である。
【００１５】
第一伝達車に連動する第一加圧装置をまた第二伝達車に連動する第二加圧装置を施す際に、前者では弾性装置と圧縮装置を組み合わせて可変加圧力と弾性力とを同時供給してベルト狭持圧の可変加圧制御を付与して可変軸トルク制御機能と自動調芯とを果たし、また後者では弾性体を介在させず、あえて圧縮装置のみを施し回転数の変速時の基準位置決めを保証して可変速比又は回転数制御機能を果たし、第一および第二の両加圧装置を互いに変速指令で同期して操作する駆動源を施すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は定馬力伝達型の無段変速伝動系統を基本原理から再検討したので乾式変速機に限らず湿式変速機にも適用でき、また利用分野も工作機類のような小馬力用から、車両類の大馬力用に至るまで適用できる。特に第一（従動）伝達車への可変加圧制御を行う際に本発明は、油圧による直接加圧方式に依存せず、弾性体による間接加圧方式に依存することによって、最終的に伝達体に対して可変加圧力の付与だけでなく、常時弾性力の付与をも実現していれば良い。従って弾性装置と圧縮装置の組合せのうち圧縮装置は巻上摺動装置でも油圧摺動装置でも良い。たとえ伝達車の摺動円板が油圧シリンダの一部分を直接構成している場合でも該摺動円板に弾性力が存在し、結果的に伝達体に常時弾性力を付与していれば良い。圧縮装置を巻上摺動機構による場合は巻上摺動装置の加圧力は弾性装置からの反力に過ぎず弾性装置自体が良好な可変加圧機構となり、更に加圧装置を油圧による場合は弾性装置は単なる弾性材として働き油圧機構が可変加圧機構となり、本発明はいずれでも良い。弾性吸収性は前者の巻上摺動機構がより優れており、その理由は、変速比に応じて弾性力も軸トルクも可変の適正な値に変化できるからである。
【００１７】
弾性体はコイルバネに限らず、板バネ、渦巻バネなど他の形態でも良い。また単一のバネでも良いが、大きな加圧力を得るにはバネ定数を大きくする必要があり、バネのヘタリ収縮が生じやすくかつ寸法形状も大幅拡大するので、これを複数の弾性体に分割しても良い。各弾性体の配置方向も、同心円状に限る必要もなく、小型で大きな加圧力が確保できるのであるならば、複数バネを並設しこれ等を同時駆動させて連続リニヤ特性を得る場合に限らず、加圧装置の変速指令に応じて階段的駆動させて非連続階段特性にしても更に連続曲線特性でも良い。
【００１８】
また加圧装置の圧縮加圧力は、伝達車と本体の間で付与すれば良いので、両者間で弾性装置と圧縮装置の互の配置順序、場所は設計に応じて任意に変更でき、操作上これ等を非回転状態にする場合は、伝達車と、圧縮装置と、弾性装置と、本体とのいずれかの間に回転分離用軸受を配すれば良い。弾性装置、圧縮装置の取付場所も伝達車回転軸と常に同軸位置に配する必要もなく、非同軸位置である本体上の任意の位置に設置し圧力伝達手段で伝達車と相互に連結すれば良い。従ってここで本体或いは本体基準面とは、回転の有無とは無関係に、伝達車に対する回転軸芯方向の相対的な基準位置が変化しない場所のことである。なお弾性体の加圧方向と伝達車への加圧方向とが互いに逆になる時は圧力伝達手段にシーソウの如き梃子機能で加圧方向を反転させても良い。
【００１９】
更に弾性装置と圧縮装置には夫々同様の部材として応動体、応動具、被動体、被動具、更に圧力伝達手段などが組込まれるが、これ等の部材は設計に応じて互に単一部材で共用したり兼用したり、又は細分化したり更に伝達車の円板、本体などの部材で逆用又は代用する等の各種選定が行われるが、これ等は単なる部材の選択設計の範囲に留まり、任意の変更を行っても本発明の範囲に含まれる。
【００２０】
圧縮装置として巻上摺動装置による場合は、巻上摺動機構とはネジ手段が最も一般的だが、円周面にカム手段を施した回転カムでも同等の機能を達する。また巻上摺動機構には駆動源からの変速指令へ誤差要因の侵入を回避し１対１で対応させる必要上、巻上機構内に周知のセルフロック機能即ち逆転防止用ブレーキ機能およびプーリ圧に基づくオーバラン阻止機能が必要である。従って台形ネジとウォーム伝達機の組合せ、或いは普通ネジ又はボールネジとブレーキ付モータの組合せ更に逆転阻止とオーバラン阻止するステップモータの使用等、各種の周知技術の組合せが配慮されるべきである。また圧縮装置の押圧移動量は、第一伝達車の変速移動分Ｌ０１と弾性装置の押圧移動分Ｌ０２の和Ｌ０(＝Ｌ０１＋Ｌ０２）が必要となる。従って移動分Ｌ０１と移動分Ｌ０２を別々の巻上摺動機構で構成しても良い。この際に従動車側の移動分Ｌ０は必然的に主動車側の移動分Ｌ１とは作動方向および作動量が異なるため、巻上摺動機構のネジ手段、カム手段のピッチ、回転方向、回転数或はネジ溝の加工方向（右ネジ、左ネジ）、伝達機の速比等の周知の要素を設計に応じて選択し互に同期付勢すれば良い。
【００２１】
【実施例】
（第１実施例）
図１乃至図４は、本発明の第１実施例伝達車加圧装置を従動伝達車に適用した車両用の無段変速機の各部の構造および加圧装置の特性を示している。変速機１０は基本構成として第二（主動）伝達車又は主動車２と、第一（従動）伝達車又は従動車１と、この両伝達車間に巻掛けされる伝達体１１とで形成され、更に各伝達車１，２を変速させる変速制御装置７として従動車１側に従動操作器６と、主動車２側に主動操作器８と、更に両操作器６，８を同期駆動する共通駆動源９とで構成される。更に主動操作器８は、駆動源９で圧縮装置１５ａを付勢し、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とで構成した加圧装置５を駆動源９で付勢することで作動される。本発明の伝達車加圧装置は、従動伝達車１、主動伝達車２を可変加圧制御する加圧装置５、１５に関し、以下に詳述する。
【００２２】
伝達車１，２は、いずれも摺動円板１ａ，２ａと、固定円板１ｂ，２ｂを相対向して、キーを介して前者が後者に対して軸芯方向に摺動可能に構成され、伝達車１と２では互に逆向に配置される。両伝達車１，２に対応する各操作器６，８からの加圧力の平衡を制御することによって両伝達車１，２での伝達体１１との接触半径ｒを連続的に変化させ、全変速領域で所定馬力の動力伝達可能な制御を果している。伝達体１１は、図１では最大速比の位置を、図２では動作説明の都合上右半分を最大径に、左半分を最小径に、更に半径r ０の回転数６０％の位置を夫々描いた。また変速機１０は本体１０ａと蓋体１０ｂとで密閉の油槽室を形成し、湿式変速機を構成すると共に、車両などの内燃機関、伝動装置等と連結される。一方、変速制御装置７の全ては本体１０の一部である蓋体１０ｂの側に集中配備される。
【００２３】
主動操作器８の加圧装置１５で圧縮装置１５ａは、摺動装置１４と指令の反転阻止するセルフロック機能を持つ主動変速動力伝達機１２と構成される。前者はボールネジを施された応動具１６と被動具１７からなり、後者はウォーム１８とホイール１９からなるウォーム伝達機１２である。加圧装置１５は可変径制御の基準位置を正確に再現するため、弾性力等の不安定な位置決め要因を除いた第二摺動装置１４で示される。
【００２４】
主動軸２０は軸受２１，２２で両軸支持される一方、圧縮装置１５ａは本体基準面１０ｃと伝達体２の間の軸受１３および２３を介して配置される。摺動装置１４の応動具１６がホイール１９で回動されると、被動具１７は、回転せず案内棒２４ａで伝達車回転軸芯方向にのみ加圧摺動する。摺動装置１４のネジは右ネジに加工される。２４は応動装置であり、この例では圧力伝達手段として働くスラスト受具として示す。
【００２５】
従動操作器６の加圧装置５は、摺動円板１ａを加圧摺動させているにも拘らず、そ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１０ｂに非回転状態に設置されている。図２中、加圧装置５は、伝達車１の回転軸芯を中心に巻上摺動装置２５の左右に延びる連結レバー２８と、二本の伝達軸４１ａ，４１ｂ、リニアボール軸受４２，４３で成る伝達レバーと、シフタレバー４４とを有しかつ伝達車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手段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とからなり、両者は軸受３１を接合点として両者の加圧力が互に直列に連結接合する例で示される。従って弾性装置３の加圧力は本体基準面１０ｃとしての底蓋３６を基準に、軸受３１から圧縮装置４、圧力伝達手段４０を経て伝達車１の回転軸芯方向に弾性加圧力として印加する。加圧装置５は、図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ線で一体組立物３０として本体１０の一部である蓋体１０ｂに伝動車１と同軸上で着脱自在に構成される。
【００２６】
弾性装置３は、複数の環状弾性体３３を同心状で伝達車回転軸芯と同軸に摺動可能に筺体３５に予め所定の加圧状態に収納した一体組立物３０を形成した例である。本来単一弾性体だけでは形成できない大きな押圧力を狭空間内で確保するため、特殊構造が採用される。四つの弾性体３３ａないし３３ｄは一端を振動伝達不能に本体１０に他端を振動伝達可能に隣の応動体と係合するための夫々連結部３９ａないし３９ｄを施される環状応動体３７ａないし３７ｄが個別に付されている。筺体３５の内壁には弾性体３３の係止装置３２として三つの段差当接部３８ｂないし３８ｄと被動体である底蓋３６とが施される。なお本例では初段弾性体３７ａに対応する当接部３８ａが無いが、これは初期加圧状態では始めから最小加圧力Ｐｍｉｎを選定するため圧縮装置４と連結するためである。点線３８ａで示す様に予め施しても良い。従って係止装置３２は底蓋３６と天上内壁とで構成される。各段差当接部３８の最内径は対応する各応動体３７の最内径よりも大きい径なので隣接する前段の段差当接部３８から突出している。従って圧縮装置４の応動に伴って応動具２６は、応動体３７ａ乃至３７ｄの順に各応動体に案内されて順次弾性体３３ａ，３３ｂ，３３ｃおよび３３ｄを押圧し、加圧力を階段状に並設加算する構造である。
【００２７】
圧縮装置４は、ボールネジを施された応動具２６および被動具２７からなる巻上装置２５と、反転阻止のセルフロック機構としてのウォーム４８およびホイール４９からなる変速動力伝達機２９とを有し、両者の間に弾性装置３を配置される。応動具２６はネジ部２６ａと、連結部２６ｂと、摺動部２６ｃと、更に押圧部２６ｄとで形成される。摺動部２６ｃがスプライン軸を形成しホイール４９との間で、回動力だけを受けてネジ部２６ａに伝え伝達車回転軸芯方向に摺動可能に係合される。この構成で、圧縮装置４が、一端が本体１０に安定配置状態に固定された弾性装置３の他端と一体組付に連結されながら、弾性装置３に対して浮遊ない浮動状態（フローティング）に支持される。なお、本例では主動操作器８の圧縮装置１５ａの応動具１６に施したボールネジが右ネジ加工であったのに対し従動操作器６の応動具２６のボールネジが左ネジ加圧を施される。図２のように被動具２７は二つのレバー２８ａ，２８ｂをもつ連結レバー２８を施され、伝達軸４１に連結する。第一摺動装置２５の応動具２６は応動体３７ａの先端部３１′と、伝達車１と連結する伝達軸４１との２つの中間位置で浮動状態に支持されるので、摺動部２６ｃは所定の長さをもつ。
【００２８】
共通駆動源９は、図３Ａ，３Ｂに示すブレーキ付の可逆モータ５３として直流サーボモータが使用され、二つの伝達機５５，６０が施され、主動および従動操作器８，６の夫々の駆動軸１８ａ，４８ａを同時に同期駆動している。変速指令としての変速動力は歯車５６，５７を経て軸５４から軸５８に、更に操作器８には歯車５９，６４にて軸５８から軸１８ａに、また操作器６にはアイドラ車６１を含め歯車５９，６２を経て軸５８から軸４８ａに夫々伝わる。歯車６４と、歯車６３，６２の相異は、主動車２の第二加圧装置の第二圧縮装置１５ａの移動変位量Ｌ1 に対し、従動車1の第一加圧装置５の第一圧縮装置４の移動変位量Ｌ０（＝Ｌ０１＋Ｌ０２）の方が大きく、摺動円板１ａと弾性体３３の双方を同時に移動押圧する必要の為である。
【００２９】
次にこの変速機１０の動作を図４にて所望特性（Ｂ）を得る加圧装置５、１５の動作を中心に述べる。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する。可逆モータ５３が速比を減る方向、即ち増速指令を受け駆動始めるとする。図３Ａの矢印のように変速動力は、軸１８ａと軸４８ａに伝えられ互に逆向きに回動する。本例ではネジ体１５ａとボールネジ体２５ｃとでは互に逆ネジ加工されているので、圧縮装置１５ａ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。従って弾性装置３への全圧加圧力も点線に示す位置に上昇し、同時に摺動装置２５の応動具２６は上昇し逆に被動具２７は加圧を解かれた分量だけ逆に降下する。この降下量は図２のレバー２８および圧力伝達手段４０を経て伝達車１への加圧力を減圧すると同時に主動車２側の加圧装置１５で引張られる結果、伝達体１１の半径はｒ０１からｒ０２に減少する。
【００３０】
この事は、図４の特性図上で最大速比εｍｉｎの出力回転数ｎ１からｎ２への移行に伴い、特性（Ａ）の階段線（ＩＶ）上を特性点ａ１からａ２に移行する。と同時に増速指令の供給に従い伝達車１へ加圧力即ち狭持圧Ｐ１もＰ２に減圧されるので軸トルクも減る事を意味する。そこで伝達車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５３から更に増速指令が与えられると同様の動作を繰返えす。仮に出力回転数が略半分のｎ６０の点では、図２の左半分に点線で描いた様に弾性体３３ｃと３３ｄは夫々段差当接部３８ｃと３８ｄに当接して伝達車１への加圧には寄与しないで、階段特性（ＩＩ）の特性点ａ６０の位置にあり、弾性体３３ａと３３ｂのみが作用していることを示す。以下同様に摺動装置２５の応動具２６の回動に伴い加圧特性は回転数の増大に伴って階段的に減少し、最高速回転時に最小加圧力Ｐｍｉｎになり軸トルクも最小になる。逆に再び減速状態に戻すには、可逆モータ５４を逆転することによって、上述の逆の動作に従い元の位置に戻る。
【００３１】
従来技術の弾性体では従動車１の回転数Ｎの増大に伴い図４の特性線（Ｄ）の如く加圧力も増す。これに対し本発明では、圧縮量を増すと弾性加圧力も増す同質の弾性体を用いながら、弾性装置３を圧縮装置４と共働させることによって、該加圧力と回転数間の特性を互いに反比例ないし逆比例の関係にして負の傾斜特性を確保したことに特徴がある。しかも従動車１のベルト・プーリ間の接触面積が最低速時には最高速時に比して数倍に達する。従ってこの特性では伝達体１１が受ける軸トルクＴは回転数Ｎが減少しても逆に増大できる。本発明の「反比例」とは、弾性加圧力が階段状乃至非直線な曲線特性も含むことを示す。
【００３２】
次に本発明の変速機の自動調芯機能を述べる。変速機の動力伝達には内部にもつ誤差要因及び外部から侵入する変動要因があり、いずれも正規の伝動の障害になる。代表例として前者には伝達体１１の長手方向の伸び、幅方向の摩耗があり、後者には変速指令の供給、入出力側機器からの衝撃荷重の侵入等が存在する。本発明は、いずれの場合も弾性装置３が悪影響要因を運転中に自動的に補償しかつ再び自動的に正規の伝動動作に復帰させる機能をもつ。
【００３３】
今最高速比ε1 の運転中に伝達体１１の周長の伸びが徐々に進んだとする。このとき主動・従動の各操作器８，６は付勢されないので、主動車２での接触半径は元のままである。しかし従動車１では伸び分に応じて半径が拡大する。回転数はその分だけ減速し円板１ａも弾性装置３も僅かに移動するが、ベルト・プーリ間挾持圧Ｐには僅かな変化しか無くトルクの変化も僅かで、伝達体１１への挾持圧はほぼ最高荷重の状態を維持し続ける。この事は回転数が僅かに変化しても伝達馬力の伝動機能自体は全く障害を受けず自動調芯して正規の伝動を保持し続ける事を示す。次に伝達体１１に幅方向の摩耗による厚味が縮小した場合を考える。このときも操作器６，８の停止中だが、従動車１での弾性装置３の押圧により自動的に主動車２での接触半径は縮少すると同時に従動車１では同様にその分半径を拡大するので出力回転数は減少するが、正規の伝動馬力を維持しながら自動調芯する。
【００３４】
更に入出力軸２０，５０に突発的な衝撃振動の侵入を考える。この場合にも自動調芯機能は同様に働く。従動伝達車１の側では伝達体１１の半径ｒ０を拡大または縮小の乱れ振動が一瞬間だけ発生するが、この弾性振動は逆に圧力伝達手段４０から圧縮装置４に伝達される。この時圧縮装置４は、被動具２７から応動具２６に伝えられるが、応動具２６の先端のスプライン摺動軸２６ｃも軸芯方向に摺動可能にホイール４９と係合しているため、圧縮装置４は弾性装置３の応動体３７の連結具３２と係合する以外は全体が浮動状態に配置されている。従って侵入した乱れ振動を直接弾性装置３のみが弾性吸収することになる。短時間内に乱れを終息し、加圧装置５は再び元の安定伝達状態に自動復帰する。
【００３５】
次に従動車１の加圧装置５が該伝達車に間接加圧として可変加圧力と弾性力との双方を供給するのに対し、主動車２の加圧装置１５が該伝達車に直接加圧として可変加圧力のみを供給する理由を述べる。この理由は、従動車１と主動車２とでは無段変速機としての各伝達車１，２のもつ機能役割を区分するためである。即ち従動車１は連結する負荷装置に対して狭持圧を可変加圧し任意の所定馬力の伝動用に可変軸トルク制御機能を確保することと内外の乱調に対し自ら安定状態に復帰する自動調芯機能をもつことであったのに対し、主動車２では、この従動車１の各役割をバックアップするため常時安定な円板２ａの位置決め制御による速比又は出力回転数制御機能を与える為である。この事は主動車２が変速伝動の回転数の基準車として作動し、従動車１がこの基準車の速比又は回転数を基準としてこれに応答して作動する追従車の機能を果させる為である。
【００３６】
第一伝達車１の加圧装置５は、圧縮装置４の伝達機２９と摺動装置２５の間に弾性装置３を一体組付し、伝達機２９を筐体３５に同時収納し全体として一体組立物３０を構成し本体１０の一部である蓋体１０ａの外側に、伝達車１の軸５０と同軸にしかも外側のＩＩＩ−ＩＩＩ線から着脱自在に配置される。一方第二伝達車２の加圧装置１５は、摺動装置１４と伝達機１２とからなる圧縮装置１５ａを蓋体１０ｂの内側でしかも蓋体１０ｂと共に一体組付される。従って図３Ａに示す本体１０ａから蓋体１０ｂを多数のボルト１０ｅを解放することによって、変速制御装置７を構成する全操作器６および８は、ＩＶ−ＩＶ線を境として第一および第二伝達車１，２を伴って軸受２１，４５および軸受５２から本体１０としての蓋体１０ｂに一体の変速機として着脱可能である。なお、ネジ軸２６の先端は、軸５０との連結は無く、当接防止用に開孔５０ａをかりて収め、ここに分離して着脱可能に構成される。
【００３７】
（第２実施例）
図５は、フライス盤、ボール盤等の工作機械用無段変速機に用いた本発明の第２実施例の断面構成を示す。本発明の加圧装置５は左側従動伝達車１に適用されている。本実施例以後全ての実施の形態は、基本的な動作および機能が略同等なので、上述した第１実施例と同一部品符号を付して、主要な相違点のみを説明する。相違点の第一は、圧縮装置４の摺動装置２５の応動具２６自体が伝達車１の回転軸５０に施した同軸貫通孔６５を経由して摺動円板１ａに対して圧力伝達手段の機能を果していることである。第二は、巻上摺動装置２５が、伝達車１の変速摺動分Ｌ０１を駆動する第１巻上摺動装置２５ａと、弾性装置３の圧縮移動分Ｌ０２を駆動する第２巻上摺動装置２５ｂとに二分割され、両者が応動具２６と変速動力伝達機２９とを共用しながら伝達車１の表側の第１圧縮装置と裏側の第２圧縮装置とに配されたことである。しかも応動具２６には二種のネジ手段２６ａ，２６ｂのネジ溝が互に逆ネジ加圧を施されている。従って同図の右左に個別に描いて示す通り、弾性装置３を加圧すると同時に伝達車１の円板１ａも同期付勢して押圧されるため、伝達車１への加圧特性も図４の特性線（Ａ）と同じになる。なお回転軸５０が軸受による片持構造であるが、本例の思想は第１実施例のような両軸受支持構造の場合にも適用できる。第三に、弾性装置３の応動体３７が巻上摺動装置２５ｂの被動具２７によって付勢されている事である。第四に、ウォーム伝達機２９が単独構成されていることなどである。
【００３８】
（第３実施例）
図６Ａの第３実施例では、更に図５の第２実施例に示した弾性装置３および圧縮装置４を全て伝達車１の摺動円板１ａの側の本体１０の一部である蓋体１０ｂに配置した例である。この場合も伝達車加圧装置５の動作機能も第２実施例と略同様である。上述以外の主な相違点は、第一に弾性体が単一であること、第二が圧縮装置４の応動手段２８が圧力伝達手段４０を兼用していること、第三に蓋体１０ｂを本体１０から取外すと軸受４５と応動装置２８とが分離でき、弾性装置３および圧縮装置４との加圧装置５が一体組立物として本体１０から着脱でき、ベルト交換保守に供したこと等がある。
【００３９】
（第４実施例）
図６Ｂの実施例は、図５の第２実施例での弾性装置３のみを伝達車１に直接設置した例であり、同軸貫通孔の構造は同じである。この場合に上述以外の図１および図５の各実施例との相違点は、第一に筺体３５が伝達車１に直接取付けられ円板１ａ自体が被動体３６でもあり筺体３５の一部を形成していることである。複数バネの順次駆動よりもむしろ単一バネ乃至複数バネの同時駆動にしてもよい。第二に弾性装置３の応動体が、複数の応動体を互に連動させた五つの応動体３７に分かれ、しかも圧縮装置４の側の応動手段２８が巻上摺動装置２５の被動具２７と兼用され、応動具２８，応動体３７間に軸受を配したことである。なお軸受４５は円板１ａと弾性体３３との間に施しても良い。加圧装置５の動作については図１の実施例と同様で、また圧縮装置４の変速動力伝達機も図５，図６Ａの各例と同じなので図示を省く。
【００４０】
（第５実施例）
図７Ａの第５実施例は、図１の実施例と同様両軸受支持した伝達車加圧装置５の例である。この例が、他の実施例との主要な相異点は、第一に伝達車1に軸受４５を経て同心状に並列配置された複数の弾性体３３が、圧縮装置４によって常に同時に圧縮されることである。図１，図５，図６Ｂの各実施例の場合と異なり、加圧特性が階段状にならず図４の特性線（Ａ′）に示すようにリニヤ特性が得られることである。なお弾性体３３ａ，３３ｂと弾性体３３ｃとは右巻バネと左巻バネで作られ、圧縮歪を相殺させている。第二に筺体３５が圧縮装置４の摺動装置２５を保持しかつ入力側応動体３７と出力側応動体３６とにより兼用係止装置３２が施され全体が浮動状態に構成したこと。第四に変速動力伝達機２９がウォーム伝達機でなくベベル伝達機で構成したことである。
【００４１】
（第６実施例）
図７Ｂの実施例は、図６Ｂの実施例と同様に弾性体３３が軸受を経ずに円板１ａを直接圧縮加圧した例である。他の実施例の相違点は、圧縮装置４の摺動装置２５の水平カム手段即ち応動具２７が水平方向に本体１０ａ上を移動し、更に圧力伝達手段４０を兼用する垂直カム手段即ち被動具２８が垂直方向に押圧する。応動具２７，被動具２８を互に直角方向に摺動可能にカム傾斜接合面２７ｃ，２８ｃを設け、両カム式応動装置により弾性装置３を圧縮加圧した点である。
【００４２】
（その他の実施例）
本発明では、油圧の直接加圧方式でなく、弾性体による間接加圧方式に依存しているが、ここで「直接」とは加圧力の供給のみを意味し、「間接」とは加圧力と弾性力の双方の同時供給を意味する。従って伝達車に直接油圧シリンダを接合して可変加圧制御する場合であっても、この伝達車の摺動円板と油圧シリンダが一体となり浮遊状態ないし浮動状態にしてある限り、加圧力だけでなく弾性力の供給も可能になるので本発明の範囲である。またこの場合に油圧シリンダからなる圧縮装置と弾性装置とを一体のまま回転可能に取付ける時には、加圧装置と伝達車との間には回転分離の軸受は不用である。更に変速制御部の共通駆動源は電気的なモータに制約されず、油圧などの流体モータなど各種のモータを採用しても良く、その場合にも巻上摺動装置および加圧装置にボールネジ、台形ネジなどの手段を利用すれば、大容量伝動を高速度で変速制御することも実現できる。従って、本発明は「特許請求の範囲」から当業者が容易に創作しうる範囲内に於いて、設計仕様に応じた各種の変更乃至変形しても権利範囲に包含される。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に共通する価値は、伝達車を可変加圧制御する際に、油圧による直接加圧方式に依存せずに弾性体による間接加圧方式に依存することにより、第一伝達車に単に加圧力だけを印加するだけでなく該加圧力と弾性力とでなる可変の弾性加圧力を常時安定に印加させることが実現した点にある。即ち従来の伝達車加圧装置では回転数に対し弾性装置の加圧力が正比例でしか操作できなかったが、本発明では圧縮装置を直列に介在させて反比例の操作が可能になったからである。この事が定馬力伝動型の無段変速機の実現に決定的意義をもたらした理由は、単に外部指令に応じてベルト狭持圧を理想特性の可変加圧制御で安定供給して連続的な可変トルク制御を実現させたことで定馬力伝達を可能にさせた点だけでなく、この種変速機がもつ内外の誤差要因等に対して変速機自体が自動調芯機能を同時に達成し常時安定伝動状態の確保を保証する点にある。特に従来油圧制御での油温変化、油の流出、弁制御による変速応答性の悪化などの誤差要因を、その都度個別に検出と回路補償とを繰返えすのでは、制御自体が著しく煩雑になり、高速応答の変速制御自体を事実上不可能ないし無価値にする。これに対し本発明では、その大部分を加圧装置による自動調芯機能が自から補償し、常時元の安定伝動状態に瞬間に自動復帰を果す。この事は同時に車両等の急発進、急停止に対応した理想的な高速度の変速応答性をも実現したことを意味する。
【００４４】
油圧に依らず弾性体の場合には極度に大きな寸法と重量の弾性材が不可欠である。これを従来の如く伝達体と共に高速回転させると動バランスの悪化により伝達車自体の安定回転が実現できない。そこで弾性装置など大重量物を本体に固定し、他のものを浮動ないし浮遊（フローテング）状態にすれば、伝達車への弾性力供給による安定伝動状態は常に保証される。その結果本発明の利用分野も工作機械類等の小馬力用から車両類の大馬力用に至るまで広範に適用でき、しかも加圧装置にボールネジ又はカムなどの手段を利用すれば大容量伝動の負荷を伝動したままで高速度の変速制御をすることが実現できる。
【００４５】
弾性装置などの極大な重量物を伝達車と共に組み込むことが回避でき、回転動バランスの悪化によって短期に軸受を劣化させることもなく、しかも加圧装置自体が伝達車の周囲から離れて、本体の任意の位置に非回転状態で伝達車と協働する様に配置でき、ベルト、プーリ等消耗品の交換保守などの作業性、量産性が著しく向上する。
【００４６】
特に無段変速機では従動車の加圧装置だけでなく主動車にも加圧装置の個別設置が不可欠で、この構成により速比指令とトルク指令への誤差要因の流出や侵入を相互に阻止できるので、従動車には弾性力を伴わせまた主動車には弾性力を除いて加圧制御すると如何なる可変操作にも常時安定伝動が図かれる利点がある。しかも両者が完全に同期させるために両加圧装置が共通の単一駆動源で付勢させ得るので、車両等などの急発進、急停止に対応する変速制御の高速度応答性を確保できる。両加圧装置を変速制御装置として同一平面に集中配備することで、同期性だけでなく量産性、保守管理の容易性は更に向上する。特に従動伝達車加圧装置は一体組立物として単独で、更に変速制御装置は全体として一体のまま本体から着脱できるのは組立、分解の作業上から理想的な構造である。
【００４７】
更に、大きな長さ寸法と重量の弾性体は取扱いが極めて煩雑である。定期的に行う分解組立等保守の都度、該弾性体を無加圧状態に解放する如き作業は危険と煩雑さが伴い、事実上現場では不可能である。しかし単一筺体に予め加圧状態で収納し、巨大なエネルギの収納箱として一体組立物に構成して、この危険から解放されると共に、変速制御方式の操作性、量産性が著しく向上する。
【００４８】
特に単一弾性体では伸縮方向に極度に長寸法となり狭空間内に配置できないが、単一にせず複数弾性体に分割しこれを並設して、各弾性体を並列同時加圧かまたは並列順次加圧させ、しかも単一筺体への各弾性体の加圧収納によって、小型であっても極度に大きな弾性力ないし加圧力を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例伝達車加圧装置を用いた車両用無段変速機の横断面図で、
【図２】図１に示す無段変速機のII−II線での縦断面図で、
【図３】図１，２に示す無段変速機の操作器の一部の同期駆動源を示し、図３Ａは第二伝達機の構成を、また図３Ｂは第一伝達機の構成を示す部分断面図で、さらに
【図４】同第１実施例加圧装置の加圧力・回転数の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の第２実施例装置を適用した工作機械用無段変速機の断面図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施例の片軸受支持の伝達車に適用した加圧装置で、図６Ａは本発明の第３実施例装置の断面図を、また図６Ｂは本発明の第４実施例装置の断面図を夫々示す。さらに
【図７】図７は、本発明の他の実施例の両軸受支持の伝達車に適用した加圧装置で、図７Ａは本発明の第５実施例装置の断面図を、また図７Ｂは本発明の第６実施例装置の断面図を夫々示す。
【符号の説明】
１従動車、従動伝達車または第一伝達車
２主動車、主動伝達車または第二伝達車
３弾性装置
４圧縮装置または第一圧縮装置
４ａ第１圧縮装置
４ｂ第２圧縮装置
５加圧装置、従動加圧装置または第一加圧装置
６従動操作器
７変速制御装置
８主動操作器
９駆動源、共通駆動源または同期駆動源
１０変速機または無段変速機
１０ａ本体または本体基準面
１０ｂ蓋体
１１伝達体
１２主動伝達機又は変速動力伝達機
１４摺動装置、第二摺動装置または巻上摺動装置
２５摺動装置、第一摺動装置または巻上摺動装置
２５ａ第１摺動装置または第１巻上摺動装置
２５ｂ第２摺動装置または第２巻上摺動装置
１５加圧装置、従動加圧装置または第二加圧装置
１５ａ圧縮装置または第二圧縮装置
１６，２６応動具または雄ネジ体
１７，２７被動具または雌ネジ体
２９従動伝達機又は変速動力伝達機
３２係止装置
３３弾性体
３５筺体
３６被動体または底蓋
３７応動体
４０圧力伝達手段

Claims

伝達車を加圧装置で加圧付勢し変速比の指令に応じて該加圧力を変化させる伝達車加圧装置において、
上記伝達車の回転軸芯と同軸に配置され一端を振動伝達可能に他端を振動伝達不能に支持された弾性装置と、与えた該指令の反転を阻止するセルフロック機能を持つ変速動力伝達機で該回転軸芯方向に摺動付勢することで上記弾性装置を該指令に応じて摺動調節する摺動装置を持つ圧縮装置と、更に上記圧縮装置に上記変速動力伝達機を経て連結しオーバラン阻止機能を持つ駆動源とを有し、上記弾性装置及び上記圧縮装置は両加圧力を互に直列重畳させて生じた弾性加圧力を上記伝達車に印加すると共に一方を本体に回転又は非回転に安定配置状態に他方を浮遊状態に夫々支持し、上記圧縮装置は該弾性加圧力と該回転数とが反比例するように上記伝達車及び伝達体間の挟持圧の値を上記圧縮装置で可変加圧制御することで上記伝達車に任意かつ連続的な可変軸トルク制御を付与してなる伝達車加圧装置。
請求項１において、上記弾性装置は、上記本体に安定配置されかつ上記圧縮装置は浮遊支持されて上記伝達車からの弾性振動を上記弾性装置に伝えるために該回転軸芯方向に振動伝達可能に支持されてなる伝達車加圧装置。
伝達車を加圧装置で加圧付勢し変速比の指令に応じて該加圧力を変化させる伝達車加圧装置において、
上記伝達車の回転軸芯と同軸に配置され一端を振動伝達可能に他端を振動伝達不能に支持された弾性装置と、与えた該指令の反転を阻止するセルフロック機能を持つ変速動力伝達機で該回転軸芯方向に摺動付勢することで上記弾性装置を該指令に応じて摺動調節する摺動装置を持つ圧縮装置と、上記圧縮装置に上記変速動力伝達機を経て連結しオーバラン阻止機能を持つ駆動源と、更に上記伝達車の該回転軸芯と同軸上で該伝達車周囲から離れた位置に配された上記弾性装置、上記圧縮装置、又は上記弾性装置及び上記圧縮装置の一体組立物と上記伝達車に同軸に配された夫々上記圧縮装置、上記弾性装置、又は回転分離用伝達車軸受との間で該回転軸芯方向に配した伝達レバーを持つ圧力伝達手段とを有し、上記弾性装置及び上記圧縮装置は両加圧力を互に直列重畳させて生じた弾性加圧力を上記伝達車に印加すると共に、上記圧縮装置は該弾性加圧力と該回転数とが反比例するように上記伝達車及び伝達体間の挟持圧の値を上記圧縮装置で可変加圧制御することで上記伝達車に任意かつ連続的な可変軸トルク制御を付与してなる伝達車加圧装置。
請求項３において、上記圧力伝達手段は、上記回転軸の軸芯上の上記摺動装置から延びる連結レバーと上記伝達車軸受に施すシフタレバーとの間に上記伝達レバーを設け、上記伝達レバーは上記回転軸に平行又は該回転軸の同軸貫通孔に配した伝達軸とこの伝達軸を本体または上記伝達車にて支持する軸受とで形成してなる伝達車加圧装置。
伝達車を加圧装置で加圧付勢し変速比の指令に応じて該加圧力を変化させる伝達車加圧装置において、
上記伝達車の回転軸芯と同軸に配置され一端を振動伝達可能に他端を振動伝達不能に支持された弾性装置と、上記伝達車と連結して該回転軸芯方向に摺動付勢する第１摺動装置の摺動変位で上記伝達車の変速移動分Ｌ０１を得る第１圧縮装置と、上記弾性装置と連結して該回転軸芯方向に摺動付勢する第２摺動装置の圧縮変位で上記弾性装置の押圧移動分Ｌ０２を得る第２圧縮装置と、与えた該指令の反転を阻止するセルフロック機能を持つ変速動力伝達機と、更に上記第１及び第２摺動装置に共用の上記変速動力伝達機を経て連結して該指令を供給する駆動源とを有し、上記第１及び第２圧縮装置は上記変速動力伝達機からの該指令で同期付勢されて上記伝達車及び伝達体間の狭持圧の値を可変加圧制御することで上記伝達車に可変の軸トルク制御を付与してなる伝達車加圧装置。
請求項５において、上記第１及び第２圧縮装置は、単一の共通圧縮装置で共用され上記伝達車および弾性手段の共通の移動分Ｌ０（＝Ｌ０１＋Ｌ０２）を圧縮押圧してなる伝達車加圧装置。
伝達車を加圧装置で加圧付勢し変速比の指令に応じて該加圧力を変化させる伝達車加圧装置において、
変速指令に応じ弾性装置を直列に圧縮押圧制御して生じた弾性加圧力を上記伝達車に供給する為にセルフロック機能を持つ変速動力伝達機で摺動装置を該伝達車回転軸芯の方向に摺動させる圧縮装置と、一端を振動伝達可能に他端を振動伝達不能に該回転軸芯と同軸に支持収納された弾性体、上記圧縮装置と連結して上記弾性体を圧縮変位させる応動体、上記弾性体の弾性加圧力を上記伝達車又は本体に供給するための被動体、更に上記弾性体を予め定めた所定加圧値に収納するための係止装置を施された単一筺体でなる上記弾性装置とを有し、上記圧縮装置は、上記弾性体の該弾性加圧力を最大値から最小値までの範囲内で圧縮方向が該回転軸芯方向と同軸に圧縮移動可能にすることで上記伝達車に可変の軸トルク制御を付与すると共に、上記筐体に上記弾性体と連結する上記圧縮装置の上記摺動装置または上記変速動力伝達機を保持させてなる伝達車加圧装置。
請求項７において、上記弾性装置は、複数の環状弾性体を同心状に並列配置し該各弾性体が移動領域内で上記応動体の変化に応じて順次圧縮付勢するために、上記筐体又は／及び上記応動体に段差当接部を施してなる伝達車加圧装置。