JP4478225B2

JP4478225B2 - 伝達車

Info

Publication number: JP4478225B2
Application number: JP04847998A
Authority: JP
Inventors: 謙吉小野木
Original assignee: 東京自動機工株式会社
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2018-01-26
Also published as: JPH11210850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械などの産業機械、車両、モータ等に設ける無段変速機等に使われる可変径伝達車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、無段階に変速比（すなわち入力回転数Ｎ１と出力回転数Ｎ０の比Ｎ１／Ｎ０）を変えることのできる無段変速機の概念断面図である。この種の無段変速機の技術は、例えば日本特許第２，５６２，０８１号に記載されており周知である。
【０００３】
この変速機の特色は、従動側伝達車１にスプリング３が使われていることである。この変速機の動作原理は、従動（出力）側伝達車１および駆動（入力）側伝達車２に伝達体４を巻掛けておき回動する。そこで駆動側伝達車２の第一（可動）円板車２ａを第二（固定）円板車２ｂに向って、回転中に両者の円板車の相対距離が収縮または伸長できる様に、弾性手段３より大きな押圧力を軸受５を介して外部のハンドル１２などの変速動力供給源からネジ軸６を経て付与する構造である。
【０００４】
このとき伝達体４は、伝達車１、２での接触半径が押圧力に応じて変化し押圧力を増せば増速するが、逆に装置６の押圧力を減らせば弾性手段３の加圧力が優先して減速し始め、自動的に伝達体４の位置は弾性手段３の作用で自動調芯する位置にて安定伝達する。
【０００５】
然し乍ら、この種変速機を適用する産業機械では、一般的に低速域および高速域のいずれの領域でも所定の伝達馬力Ｑ０を伝達することが要求される場合が多いが、実際にはこの構造原理では、変速領域の全域で所定馬力Ｑ０を安定して伝達することは不可能である。
【０００６】
その理由を図２および図３で説明する。図２はこの変速機の動作説明図で、図３は弾性手段３の加圧特性図である。図２は従動側伝達車１における伝達体４の接触半径ｒを最低速時半径ｒＬおよび最高速時半径ｒＨを夫々実線および破線で示している。また図３は弾性手段３が、第一円板車１ａによる順方向の圧縮に伴って加圧力を増大し、正方向の加圧傾斜特性（本明細書では正特性と略す）を持つことを示す。
【０００７】
通常、伝達車１が伝達する所定馬力Ｑは、回転数ＮとトルクＴの関係は
Ｑ〔Ｗ〕＝１．０２７×Ｎ〔ｒｐｍ〕×Ｔ〔ｋｇｍ〕
で示される。そこで正特性の弾性手段３では、高速域に入るに従って回転数Ｎも加圧力も大きくなるが伝達体との接触面積は減るので、最高速時に最大の伝達馬力Ｑｍａｘを伝達するが、低速域に到るに従って動力Ｑの伝達能力は回転数Ｎも加圧力も同時に低下するが接触面積は増すので、結果的にトルクＴの変化は少なくほぼ一定だが伝動能力は出力回転数Ｎの低下に伴い急速に降下する。
【０００８】
すなわち、このことは低速域で伝達馬力を強制的に増大させると、伝達体４の張力Ｔは必要以上に増大し負担が増す。さらに図２のように伝達車１の接触面ＳＬが最高速時の面積ＳＨに比して著しく増大しているにも拘らず、回転数Ｎも低いときには図３のように弾性手段３の加圧力も全く脆弱である。従って摩擦表面でスリップを招き接触摩擦圧による発熱で短期に伝達体４は焼損し切断する。
【０００９】
よってこの種変速機は、産業機械の中でも送風機、ポンプ等のように伝達動力Ｑが回転数Ｎの三乗低減（Ｎ³ ）法則に従うもの、或いは低速域での伝達馬力を必要としないもの等、所謂特殊な性質をもつ産業機械にしか適用できないという欠陥があった。やむなく、低馬力伝達時であっても現状では枠番を数枠上げて大型の変速機を選定せざるを得ず極めて不経済であった。
【００１０】
然して、最大の問題点は、伝達トルクの確保が果せずこの種変速機が低速域で所定動力の伝達能力を発揮できないため、それを必要としている一般産業機械自体の能力を発揮できないことであり、特に例えば百馬力以上の大容量の無段変速の動力伝達機に至っては、全くその道が開かれてないのが現状である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、正特性の性質をもつ弾性手段を利用しながら、実装運転上は伝達車の少なくとも一方の円板車に弾性手段を経由して印加する弾性加圧力が例えば低速域に行くほど増大し高速域に行くほど減少するように、弾性手段に外部からの指令に応じて押圧力を加えるためのアクチェータの加圧機構を改良する事により、円板車と伝達体間の接触摩擦圧を変化させて結果的に伝達車に任意の伝達トルクを連続的に可変付与させる事が可能な可変径の伝達車を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、圧縮に対し弾性加圧力を増す弾性手段と、加圧機構からの押圧力と弾性手段の該加圧力とを互に直列重畳させて該加圧力を該一方円板車に印加する際に該加圧力と押圧力とが伝達車の回転軸芯方向に印加するように弾性手段を伝達車と同軸にかつ加圧機構を伝達車と同軸または平行に配し与えた指令の逆転阻止機構をもつアクチェータとによって、外部の指令に応じて弾性手段の圧縮での弾性加圧力による接触摩擦圧を増減制御することで伝達トルクを該伝達車に可変に付与したことを特徴とする伝達車である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上記アクチェータは、本来順方向の圧縮に対して加圧力を増大する加圧特性をもつ弾性手段に対して、結果的に最高速時の最大荷重とほぼ同等かまたは少なくともそれ以上の押圧力を逆方向、すなわち例えば高速域に到るのに応じて減少させまた低速域に到るのに応じて増大させる方向として回転数に対し負方向の加圧傾斜特性（速比に対しは正特性）に伝達車の接触摩擦圧を比例動作で加圧することができるので、低速域での回転数ＮＬ〔ｒｐｍ〕に対しても増々大きな伝達トルクＴＬ〔ｋｇｍ〕を確保できる。そのため低速域での動力伝達能力が低下することもなく、むしろアクチェータの押圧力を増すことによって、所定の伝達馬力を維持できる。
【００１４】
特に伝達体の伸び摩耗ないし伝達車の摩擦接触面の摩耗など、この種の変速機独特の誤差要因に対し、低速域では大きな加圧力でまた高速域では小さな加圧力で弾性手段が自動調芯して安定するので、これ等の誤差要因に対しても円滑に動力伝達の機能を果す。またこの機能は回転中の負荷側或いは原動機側からの衝撃振動も滑らかに吸収する。
【００１５】
【実施例】
〔第１実施例〕
図４は、本発明の第１実施例伝達車を適用した無段変速機の断面図である。図４において、１および２は伝達車で、いずれも加圧機構１４ｂ、２４ｂ及び２４ｃで加圧される摺動円板車すなわち第一円板車１ａ、２ａと、固定円板車すなわち第二円板車１ｂ、２ｂとを相対向して配置され、両伝達車１、２間に伝達体４が巻掛けされる点は図１の場合と同じである。図４では、動作説明の理解の都合上、中心線を境界として各伝達車１、２と伝達体４との接触半径ｒが、右側で最大径、左側で最小径に便宜的に描かれ、作図上途中の無端伝達体４の連結の描写は省略されている。また図面上キー構造、潤滑構造などの詳細は省いて画くことにする。
【００１６】
駆動側伝達車２は、固定円板１０に取付けた原動機１１としてここでは誘導電動機の軸端を入力軸７として装備される。図１と同様に変速指令の供給源９として手動のハンドル１２は、連結棒１３とジョイント８とで連結された変速押圧アクチェータ６の加圧機構１４ｂが軸受５を介して第一円板車２aと連結している。変速押圧アクチェータ６は、ここでは逆転阻止の特質をもつ台形ネジ軸を有するスクリュジャッキの加圧ジャッキ機構が使われ、更に逆転阻止の特質を持つとして周知のウォームおよびウォームホイールでなるウォーム伝達機１４ａを内蔵したジャッキ本体１４を変速機本体１０に固定し、加圧連結体１５aおよびネジ軸１５がハンドル１２に応じて上下動する構造である。
【００１７】
一方、従動側伝達車１には本発明の伝達車の技術思想が適用されている。伝達車１が装備されている回転軸、即ち変速機１０の出力軸２０は、軸芯と同軸に貫通孔２１が施されると共に軸受２２、２３で片持支持され、全体を軸枠２９で本体１０に支持されている。
【００１８】
変速逆押圧アクチェータ２５は、この例では逆方向に働く変速押圧アクチェータ６のスクリュジャッキと構成が多少異なった加圧ジャッキ機構を有している。逆転阻止の特質をもつウォームおよびウォームホイールのウォーム伝達機２４ａを内蔵したジャッキ本体２４と、台形ネジ軸２６、さらに、本例では二つの送りナットで示した加圧連結体２７、２８とで二つの加圧機構が構成され、各ナット２７、２８には基準位置を確保する回り止めレバー２７ａ、２８ａが施されている。ネジ軸２６は出力軸２０の貫通孔２１を貫通され、孔２１を突出する端部に互に逆ネジの関係にたつネジ溝２６ａおよび２６ｂが施され、それぞれの送りナット２７および２８がネジ軸２６の回動により互に逆方向に進むように配置される。このジャッキ本体２４のウォーム伝達機２４ａの一端は、ヒンジ１６ｂが施され、もう１つのジャッキ本体１４のウォーム伝達機１４ａに施したヒンジ１６ａとの間で連結棒１７および伸縮部１８をもった連結手段１９で両者は結合され、互にアクチェータ６、２４間で変速動力および変速比信号の双方を変速指令として同期させながらリンク伝達している。
【００１９】
この変速逆押圧アクチェータ２５は、上述以外にさらに二つの点で変速押圧アクチェータ６と加圧機構の働きが異っている。第１相異点は、アクチェータ２５のウォーム伝達機２４ａの回動に伴って、アクチェータ２５のネジ軸は原則として回転するだけである。第２の相異点は、図６に示す様に、ネジ軸２６の端部とウォームホイール４３とがスプライン軸で係合されている点である。これによりウォームホイール４３の回転動力の伝達だけでなく、後述するように微調整作用の目的で、ネジ軸２６は弾性手段３０の弾性振動に伴い僅かな量の上下動が可能な構造にしてある。
【００２０】
なお、本実施例の変速逆押圧アクチェータ２５は、弾性手段３０の押圧移動分即ち第二変位量Ｌ２を押圧するネジ溝２６ａおよび加圧連結体の送りナット２７で形成した第二加圧ジャッキ機構としての第二アクチェータ２５ａと、また伝達車１の円板車１ａを単に変速移動分即ち第一変位量Ｌ１を変位させるためネジ溝２６ｂおよび加圧連結体２８で形成した第一加圧ジャッキ機構としての第一アクチェータ２５ｂとが、共通した単一のネジ軸２６およびジャッキ２４で付勢動力源として共用した例の加圧機構を示した。然し変速比信号を変速指令の供給源９等から連動して得られる限り、この両者の付勢動力源を全く別体に分離してもよい。
【００２１】
図５は、本実施例の弾性手段３０の拡大断面図である。この弾性手段３０は、直径が、順次大きくなる四つのコイルスプリング３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを伝達車１の回転軸２０と同軸で同心円状に予め加圧状態で収納し底蓋３６およびケース３５により単一の構造物とした弾性手段である。なおスプリングは他の如何なる形状でも良い。後述の図１０のように環状板バネを単一形状に連結してもよいが、本実施例では図７に示す様に比例動作に近似する階段特性を得るために送りナット２７の送り量に応じて、各スプリングに施した連動環３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄが順次連結しながら加圧力を階段状に加算するカスケード構造になっている。
【００２２】
本実施例では、本来単一のコイルスプリングだけでは形成することの出来ない押圧力を小さな空間で確保するため、弾性手段３０は特殊な構造を採用している。すなわち、ケース３５の内部は階段状当接部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが施され、各当接部３８の最内径が各連動環３７の最内径より大きいので、各連動環は突出している。この突出部分が、送りナット２７の変位に伴って隣接の連動環３７と係止し、順次押圧力を増していく構造である。以上の構成により、変速機１０の回転動力は、伝達車１と一体に形成されたシーブ４１から他の伝達体４０を介して出力され、図示しないフライス盤、ボール盤などの主軸に連結される。
【００２３】
次に第１実施例伝達車の作用を図２を借りて、図４から図７に従って説明する。図４において、変速機１０の初期状態を最高速状態と仮定すると、従動側および駆動側の各伝達車１、２の第一円板車１ａ、２ａが図中のＨＩＧＨの位置にあるときの状態である。
【００２４】
この状態よりハンドル１２を操作し、減速する方向に回動したと仮定すると、変速押圧アクチェータ６の加圧機構によりネジ軸１５はそれ自体が下方に降下して、円板車２ａへの押圧を解除し始める。このとき伝達車１の第一円板車１ａは、軸受５、送りナット２８、リードスクリュ２６および送りナット２７によって常時加圧されている。しかも弾性手段３０のスプリング３３の中の第１番スプリング３３ａのみが単独で常時加圧している。この初期加圧力Ｐ１１（＝Ｐｍｉｎ最低加圧力）は予め送りナット２７の位置決め操作で調整された加圧力である。
【００２５】
図４に示す従動側伝達車１の左半分の断面図は、この減速操作前の最高速時の初期状態を示している。従って減速操作して伝達車２への位置決め操作するアクチェータ６の押圧が解除し始めると、従動側円板車１ａの加圧力が駆動側伝達車２の押圧力より大きくなるので、伝達体４の接触半径ｒＨは従動車１の側で増しｒＨ′になり、駆動車２の側での接触半径は減る方向に作用するので伝達車1の回転数は減速する。
【００２６】
この時ハンドル１２の回動力は、駆動側押圧アクチェータ６のウォーム軸から連結手段１９を経て変速逆押圧アクチェータ２５の各加圧機構にも加わる。そこで第二従動アクチェータ２５ａの送りナット２７は上昇し始め、第１番スプリング３３ａへの押圧力を増す。同時に第一従動アクチェータ２５ｂの送りナット２８は、ネジ溝２６ａと２６ｂが互に逆ネジなので、逆に降下し第一円板車１ａを、第二アクチェータ２５ａによって増大した押圧力を直列に重畳させながら、更に強い加圧力で下方に印加する。そこで第二円板車１ｂとの相対距離を収縮とすることになり、同時に弾性加圧力も伝達車２と逆方向に増大し接触摩擦圧も増大するので伝達車１のトルクは増大する。
【００２７】
その結果、変速機１０としての変速比は増し始め最高速状態から減速しているにも拘わらず、伝達車１の第一円板車１ａへの加圧力は逆に増大することを意味している。このことは、図７のとおり伝達車１への弾性手段３が示す加圧力特性が、変速比に対し正の傾きを有する正特性であるのに対し、本願発明の伝達車１への弾性手段３０が示す加圧力特性は、図７の第１番スプリング３３ａの特性線Ｉが示す様に、伝達車1の回転数に対しては逆に負の傾きを有する負特性になっていることを示す。従って、変速逆押圧アクチェータ２５が、元来は正特性の弾性手段３０を逆に負特性の加圧特性として作用していることを意味している。
【００２８】
続いて、ハンドル１２を更に減速操作すると、ナット２7に加わる押圧力が増大して特性線ＩのＰ１０に達した所で弾性手段３０の第1番スプリング３３ａに予め溶接固着した連動環３８ａが第2番スプリング３３ｂに当接し、それ以後二つのスプリング３３ａおよび３３ｂが同時に協働し始める。このことは図７の特性図に示す如く、ネジ軸２６を経て第一円板車１ａに印加される加圧力は階段的に急上昇してＰ２１に至り、特性線Ｉから特性線ＩＩに移行することになる。続いて更に減速操作すると特性線ＩＩに沿って加圧力は第１、第２のスプリングの和の特性線ＩＩに従って負の傾斜に沿って増大していく。
【００２９】
以下、同様にハンドル１２を最低速状態にまで減速操作すると、上述と同様の動作を順次繰り返えす。図４において、従動側および駆動側の各伝達車１、２の第一円板車１ａ、２ａが同図のＬＯＷの位置まで達したことになると、このとき、弾性手段３０のすべてのスプリング３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、図５の右半分に示す様に、全押圧状態に到るので、最低速状態における全スプリング荷重の総和としての加圧力Ｐ４０は最大加圧力Ｐｍａｘとなり、その加圧特性図は図７のように負の傾きの特性になりトルクＴも最大になる。
【００３０】
次に、逆にハンドル１２を増速操作する場合を述べる。この場合は上述した減速操作のときの動作と全く反対になる。最低速状態から増速するときは、従動車１に最大加圧力Ｐｍａｘが印加されているが、変速比が最大減速比εｍａｘであるので、駆動車２の第一円板車２ａに供給する押圧力は、減速比εｍａｘの割合だけ軽減した押圧力が変速押圧アクチェータ６から確保されれば、増速操作は行われ得る。従ってハンドル１２の増速操作によって伝達車１の第一円板車１ａへの加圧力は図７の階段状特性線に沿って降下し始め、順次増速するに従い減少して行く。
【００３１】
上述の如く、本実施例では、順方向の圧縮に伴って加圧力が増大する通常の弾性手段と、この加圧力に直列重畳させた押圧力を供給するアクチェータ２５との両者から変速比に対応した加圧力を印加し、両総合加圧力が、第一円板車１ａと固定本体１０との間に印加することによって、回転数に対し負特性の加圧力を第一円板車１ａに印加し従動車1の軸トルクを任意に選定するものである。このことは変速逆押圧アクチェータの押圧力が、伝達車１における第一および第二円板車１ａ、１ｂの相対距離Ｄｍが収縮摺動し減速するのに応じて増大し、逆に相対距離Ｄｍが伸長摺動し増速するのに応じて減少するように作用していることを示す。従って明らかに従来例としての図３の特性線と相異しており、このアクチェータ２５は弾性手段３０の加圧力が従動車1の回転数に対して負特性を付与することを示す。
【００３２】
伝達車１への加圧力特性線Ａを印加する場合には、実装運転上における伝達体４の張力は、同図７の特性線Ｂのように特性線Ａ以下で使用し伝達トルクを連続的に比例制御することになるが、両者の圧力差が大きくなると、伝達中の発熱が増しまた伝達効率も悪化する。従って理想的には階段状特性Ａよりは、トルクを連続的に比例制御する実装特性線Ｂの変動幅を想定して、これに近いリニヤ特性の加圧力特性を後述のように実装特性線Ｂより大きい特性線Ａ′として施すのが望しいので、各種の許容可能な伝動容量の微調整にも利用できる利点がある。
【００３３】
図２に示したように、この種の変速機では、最低速時の接触面積ＳＬまたは接触摩擦圧は最高速時のＳＨの数倍を既に自動的に確保していることを意味する。そのため結果的に伝達体４から伝達車回転軸が受ける該回転軸トルク即ち伝達トルクＴとしては、回転数Ｎの減少に伴って逆に増大できるので、この伝達トルクが接触摩擦圧の効果により任意かつ可変に制御されたことを示す。
【００３４】
このことは、先に述べた関係式に従い回転数Ｎ又は速比と伝達トルクＴとを同期して夫々の伝達車に付与すれば伝達馬力Ｑを一定に確保できることを示している。ちなみに、図７の加圧特性線Ｄは、図３の従来例と全く同様に、単一のスプリング３３ａのみ使用し、しかも変速逆押圧アクチェータ２５を採用しない場合の正特性の加圧特性を示す。
【００３５】
次に図４および図６に従って、変速機構の誤差要因および負荷側衝撃要因等の自動調芯機能について説明する。ここで、変速機出力への誤差要因には、各種存在するが、代表的なものとして例えば、（1）伝達体４の伸び、(2)伝達体４の接触面の劣化摩耗、(3) 円板車１ａ、１ｂの接触面の寸法摩耗、さらに(4)ジャッキ部ホイール摩耗等がある。いずれの場合にも、結果的には伝達体４に常時加圧力が付与されているので、従動側伝達車１において、回転中にこれを自動的に押圧調芯する。
【００３６】
図６は、図４のウォーム本体２４の内部構造図である。例えば図４の伝達車１が最高速度の外部指令時のＨＩＧＨ（左半分に示す）状態のとき、伝達体４ａが破線４ａ′まで伸びていたものと仮定する。このとき該当している第１番加圧スプリング３３ａがネジ軸２６ａを送りナット２７が下方向に押圧している。そこでジャッキ本体２４内のウォームホイール４３は、ネジ軸２６の下端部に施したスプライン軸部２６ｃと回動可能に連結している。
【００３７】
そこでネジ軸２６全体は、伝達体４ａ′の伸びの微量分Ｍだけホイール４３を貫通して下方に移動し、回転しながら自動調芯する。また、低速域では大きい加圧力で逆に高速域では小さな加圧力でそれぞれ同様の自動調芯が機能する。このことは変速域でそれぞれ加圧量が変速比に応じて変化するので、いずれの変速域でも接触圧が不安定になることが無く、スリップやベルトの伝達上の乱れが全て吸収できることを意味している。
【００３８】
特にこの自動調芯機能は、高速時は弱い押圧力でまた低速時には強い押圧力で誤差を吸収するので、回転中の伝達動作が乱れることなく、安定して調芯する利点は、永年使用による誤差要因をすべて吸収する効果として、伝達車に実用的なの価値を与えている。更にこの機能は負荷側の突発的負荷変動である振動衝撃が印加されたときにも、或いは原動機１１の側で発生した場合にも、同様に弾性手段３０およびネジ軸２６がこれを即座に吸収して自動復帰させる機能も果たす。
【００３９】
〔第２実施例〕
図８は、本発明の第２実施例の伝達車１の断面図である。図４の実施例との相異点は次のとおりである。（１）弾性手段３０の一端が固定本体１０でなく第一円板車に直接装着され、しかも直接該円板車を加圧していること。（２）アクチェータ２５のネジ軸２６には１ヶ所で、しかも長いネジ溝２６ｄが施されていること、（３）加圧連結体としての送りナット２８のストロークは、第二アクチェータとしての弾性手段３０の押圧移動分Ｌ２と、第一アクチェータとしての円板車１ａの変速移動分Ｌ１とが単一のリード部２６ｂ上で共用して移動を行うため、その結果として両移動分の和のストロークＬ０（＝Ｌ１＋Ｌ２）が必要で大幅に増している。このためネジ溝が駆動アクチェータより長い加圧ジャッキ機構で構成されること、（４）弾性手段３０が円板車１ａを直接加圧しているので図６のようなネジ溝２６とウォームホイール４３間にスプライン結合が不用で微動不可能に固定してあること、さらに（５）弾性手段３０のスプリングが５本存在していること、等が挙げられる。この実施例の動作は、外部制御動力源で制御されるが図４の実施例とほぼ同等であるので、詳細説明は省略する。
【００４０】
〔第３実施例〕
図９は、本発明の第３実施例の伝達車１の断面図である。図中、加圧力を増すため三つのスプリング３０ａ、３０ｂ、３０ｃが第一円板車１に直接装着され同時に加圧される。本願では複数のスプリングは全て同一動作なので一体として単一のスプリング３０として定義する。逆押圧アクチェータ２５の加圧ジャッキ機構は、シリンダおよびプランジャと変速比手段を有する圧力流体ジャッキで構成し周知の変速手段５４および流体ポジショナ５３で変速比信号を供給処理する変速比手段からの圧力流体で押圧力を調節された流体圧アクチェータで示された例である。この実施例の特徴は、図７の階段状に示した特性線（Ａ）が、階段状ではなく、正確な直線状のリニヤ特性（Ａ′）の比例動作になることである。回転数に対し負特性の傾斜量は、ポンプ等をもち油圧等の供給処理する変速手段５４、供給圧状態量を検出しサーボ制御する制御装置であるポジショナ５３の変速比手段から流路４７、４８を経由して加圧連結体としてのプランジャ４６と圧力室４５の圧力、面積等と、弾性手段３０のバネ圧とで決まる。またこの加圧機構では低速から高速までの加圧速度が早くすることが可能なので、応答性が早くしかも大きい加圧力が得られる利点がある。また内燃原動機を回転入力した際には、入力回転数の変動に応じて弾性手段３０への押圧力を変速比信号以外の制御要素で変化させる事も要求され、該回転数信号または圧力室の圧力の検出器５３ａを導入して、変速比と共にカスケード制御を加えてもよい。
【００４１】
〔第４実施例〕
図１０は、本発明の第４実施例伝達車１の断面図を示す。図９の場合と同様に、油圧または空圧などの圧力流体ポンプ及び変速比手段等によるリニヤ特性の加圧ジャッキ機構をもつ伝達車１の例である。但し、この場合にも図４と同様に圧力流体を階段的に供給すれば、階段的加圧特性も可能である。図９の例との相異点は次の通りである。すなわち、（１）弾性手段３０のメンバがリニヤな正特性ではないが錐環状板バネの５９ａ，５９ｂの複合体の複数組合せたものである。また（２）変速逆押圧アクチェータ２５が固定本体１０に固定され加圧ジャッキ機構ユニット６０と加圧連結体としてのプランジャ６１と第１連動連結体５６、第２連動連結体５５で構成され、（３）弾性手段３０とアクチェータ２５の間は軸受５でラジアル回転力を分離し圧力流体ジャッキ６０を非回転にしたことである。ポンプ、シリンダおよびプランッジャを有する圧力流体ジャッキ６０は周知なので詳細は省く。
【００４２】
〔第５実施例〕
図１１は、本発明の第５実施例伝達車１の断面図を示す。この例は、変速アクチェータ２５を電気的に加圧制御するサーボ式逆押圧アクチェータ２５の操作装置として押圧ユニット６５が加圧ジャッキ機構と一体のまま変速機本体１０に着脱可能に組付けると共に、組付けと同時にアクチェータ２５の加圧連結体としての送りナット２８と一体の操作シフタ即ち第１連動連結体６６が、弾性手段３０に施した第２連動連結体５５のＤ型カット面５５ａに連結する構造である。可逆電動機６２およびギヤヘッド６３の動力はギヤ群６８を介してカム・リード７０と台形ネジ、即ちジャッキのネジ軸２６とに付与され、カム・リード７０はポテンショメータ６９にて変速比をシフタ６６の位置信号で検出し、サーボ回路７１に供与される。一方、ネジ軸２６はシフタ６６を上下動し、加圧連結体５５を介して弾性手段３０を加圧制御する。このアクチェータ２５は、更に変速比に対する状態量を検出しサーボ制御する制御装置と、この制御指令に応答して上記弾性手段へ押圧動力を付与するために可逆電動機６２及びギャヘッド６３をもつ操作装置とを有する例である。センサ５４で状態量の変化を検出し、フィードバックしたシフタ位置信号との偏差を増巾判別回路７１おとびスイッチ付勢回路７２を経てなる制御装置の操作出力で可逆電動機６２を外部制御する構造のものである。
【００４３】
なお、伝達体４の交換時は、逆押圧アクチェータ２５を本体１０から取外すと、それまで加圧状態にある弾性体３０が飛散する危険がある。そこで、予め蓋７７を開け破線で示すネジ７６をもつ補助具７５によって連結体５５を押圧養生してから、アクチェータ２５の着脱作業を行う。また台形ネジおよび送りナットはボールスクリューでも良く、更に可逆電動機６２およびギヤヘッド６３を油圧など圧力流体モータにしても良い。
【００４４】
〔他の実施例〕
以上の実施例は主にフライス盤、ボール盤などの工作機械用の例で開示したため変速機は空気雰囲気内で使用する乾式で示したが、車両等の重機械では油室内で伝達する湿式の型式にすることも容易である。またアクチェータ６、２５の加圧ジャッキ機構として、手動および自動式の各種形式を示したが、その他にもカム加圧機構等が考えられる。更には弾性手段３０を図５のように缶詰化できることは、弾性手段３０自体を形状記憶合金材にし、ヒータ等のアクチェータで温度制御する機構も可能であり、変速比に伴って正特性の加圧特性が得られれば良い。また図４のハンドル１２の代わりに電気式可逆モータまたは圧力流体モータ及び変速比手段等の周知の変速動力の供給源９を設置して、完全な自動制御化することは、当然に当業者が容易に実施可能な範囲である。
【００４５】
図１２は本発明の思想を各種態様に使用する場合の組合形態を示す説明図である。本発明の思想は、本体１０を基準位置として逆押圧アクチェータ（ＡＣＴ）２５および弾性手段（ＥＬＳ）３０を経て軸芯方向に摺動する第一円板車１ａへの軸芯方向の加圧力を付勢の変速比に応じて制御したものである。ここで、本体とは、回転力の有無に拘わらず、ハウジング１０との相対的な距離が軸芯方向に変化のないものをいう。従って回転方向の力の有無は、本発明思想と無関係であるが、実際には基準となる本体１０が固定している場合が多いのに対し第一円板車１ａは常に回転している。このため回転力の分離が必要となり、軸受５（ＢＲＧ）との関係を考慮した場合の実施形態を示している。
【００４６】
図１２の（Ａ）および（Ｅ）は伝達車１の回転軸２０が片持支持構造の例であり、（Ｄ）および（Ｈ）は伝達車１の両端軸受の支持構造の例である。いずれも伝達車１と共にアクチェータ２５の加圧部分と弾性手段３０が回転し、また本体１０も回転するが軸芯方向には固定していること示す。図８の実施例は同図（Ｄ）の例を示す。また（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｆ）および（Ｇ）は軸受５を介在させてアクチェータ２５または弾性手段３０を、回転しない本体１０に固定した例を示す。図４の実施例は同図（Ｆ）の例を示し、図８、図１０および図１１の実施例はいずれも同図（Ｃ）の例を示す。
【００４７】
図１２（Ｉ）は、形状記憶合金をヒータ制御によって押圧力を制御する例であり、また更に同図（Ｊ）は、アクチェータ２５を二つに分離した例である。これは、例えば、図４の実施例では、ネジ軸２６ａおよび送りナット２７は弾性手段３０に働く第二アクチェータ（ＡＣＴ−１）２５ａを形成し、またネジ軸２６ｂおよび送りナット２８は第一円板車を変速摺動させる第一アクチェータ（ＡＣＴ−２）２５ｂを形成し、互に共通のネジ軸２６およびジャッキ本体２４を適用した例であるが、これ等全く分離し別々のアクチェータで付勢しても良いことを示している。この様に本発明の思想は、軸芯方向の加圧力、押圧力が直列に重畳して円板車１ａに印加されていれば、軸受（ＢＲＧ）の有無と無関係に本願発明の思想に包含される。
【００４８】
【発明の効果】
この発明の伝達車によれば順方向の圧縮に対し正特性の性質を持つ通常の弾性手段を用いながら、弾性手段を増減圧縮して発生した該加圧力を伝達車に印加し、伝達車と伝達体間の接触摩擦圧を制御する事で結果的に外部の指令に応じて伝達車回転軸トルクを任意かつ連続的に可変制御して該伝達車に付与する事が可能にできる利点がある。このことは伝達トルクという状態量についてもこの可変制御を必要とする産業機械を自動制御化するための道が開かれたことを意味している。本実施例ではこれを実装上は伝達車の回転数と加圧力の関係が負特性の加圧特性として作動させるアクチェータに採用し、伝達車に伝達トルクを任意に外部から制御できるので結果的に変速域の全領域で所定容量の動力伝達を達成する定馬力型可変伝動機が実現できる利点がある。特にこのことはこの種伝達車を用いた変速機の適用可能な産業機械の分野を特殊な分野から広範な分野に拡大できることを示す。同時に従来不可能と考えられていた数百馬力〔ＨＰ〕以上の大容量変速機の実現が可能になり、大多数の産業機械類の省力化、省エネルギー化に貢献する。
【００４９】
また本発明によれば、同径の可変径伝達車であっても、弾性手段およびアクチェータの加圧量、押圧量を変更するだけで、任意の伝達トルクが単独に確保できるので各種の許容可能な伝達容量の変速機を微調整して任意に選定操作できるため、機種に応じた生産性が著しく向上する。同時に伝達車自体の伝達効率も変速比に対する加圧特性を任意に制御し設計できるので、伝達機としての高効率かつ高負荷伝達が達成できる。
【００５０】
従来型の変速機では低速域で円板車への加圧量が減るため、伝達体が起動時の衝撃で乱れ易すく、変速機の発停回数に起因して伝達体の寿命を損やすい。しかし本発明では伝達体が低速域で大きな荷重で挾持されているので発停に伴う損傷も皆無となるだけでなく、弾性手段を経由して加圧しているので、伝達体の伸び、摩耗等の劣化に基づく誤差要因に対してもまた突発的な負荷変動、原動機側変動などの外乱に対しても変速域の全範囲でこれ等を瞬時に吸収し元の状態に復帰させる自動調芯機能を果すので安定した動力伝動機と早い可変応答性をもつ可変制御機構が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の伝達車を用いた変速機断面図である。
【図２】従来の伝達車の動作説明図である。
【図３】従来の伝達車の円板車に加わる弾性手段の回転数に対する加圧特性図である。
【図４】本発明の第１実施例伝達車を用いた変速機断面図である。
【図５】同第１実施例に示す弾性手段の拡大図である。
【図６】同第１実施例伝達車に用いられるウォーム伝達機の概略構成図である。
【図７】同第１実施例伝達車の円板車に加わる回転数に対する加圧特性図である。
【図８】本発明の第２実施例伝達車の断面図である。
【図９】本発明の第３実施例伝達車の断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例伝達車の断面図である。
【図１１】本発明の第５実施例伝達車の断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例として各種組合態様を示す概念説明図であり、（Ａ）から（Ｊ）までは、いずれも組合態様を示す。
【符号の説明】
１伝達車または従動車
１ａ第一円板車
１ｂ第二円板車
２伝達車または駆動車
３，３０弾性手段
４伝達体
５軸受
９変速動力供給源
１５ネジ軸
１５a 加圧連結体、連結体または送りナット
１０本体
２４ジャッキまたはジャッキ本体
２４ａウォーム伝達機
２４ｂ，２４ｃ加圧機構または加圧ジャッキ機構
２５アクチェータ
２５ａ第二アクチェータ
２５ｂ第一アクチェータ
２６ａ、２６ｂネジ溝又は変速比手段
２７，２８加圧連結体、連結体または送りナット
４６，６１加圧連結体、連結体またはプランジャ
５４変速手段

Claims

本体に軸支持された回転軸の軸芯と同軸に第一および第二円板車を相対向して配し、上記第一円板車は上記第二円板車に向って該回転軸芯と同軸に配した弾性手段を経て常時該軸芯方向の弾性加圧力を付与されると共に上記第二円板車との相対距離を収縮または伸長するため該軸芯方向に摺動可能に構成された伝達車において、
圧縮に対して該加圧力が増す正特性の上記弾性手段と、さらにこの弾性手段から連結体を介して上記第一円板車に加える該加圧力を該回転軸芯と同軸または平行方向に摺動変位する加圧機構が生む押圧力で上記弾性手段を外部指令に従い増減操作して付与させるアクチェータとを有すると共に、上記弾性手段は上記本体を基準として少なくとも上記第一円板車への該加圧力と与えた該外部指令の逆転阻止機能を持つ上記アクチェータからの該押圧力とを該軸芯方向に直列に重畳して上記第一円板車を加圧制御したことで上記伝達車と伝達体との間の接触摩擦圧を可変に加圧制御して上記伝達車に伝達トルクを任意に選定付与することを特徴とする伝達車。
本体に軸支持された回転軸の軸芯と同軸に第一および第二円板車を相対向して配し、上記第一円板車は上記第二円板車に向って該回転軸芯と同軸に配した弾性手段を経て常時該軸芯方向の弾性加圧力を付与されると共に上記第二円板車との相対距離を収縮または伸長するため該軸芯方向に摺動可能に構成された伝達車において、
順方向の圧縮に対して該加圧力が増す上記弾性手段と、この弾性手段に連結体を介して上記第一円板車に付与する該加圧力を任意に制御ししかも該加圧力と直列に該軸芯方向の押圧力を変速比または回転数に応じて上記弾性手段に供給するため該回転軸芯と同軸または平行に配した加圧機構をもつアクチェータと、さらに与えた外部指令の逆転阻止機能を持ち上記アクチェータへの付勢動力として該外部指令を付与する操作装置とを有すると共に、上記アクチェータの押圧力は、少なくとも上記第一円板車が上記第二円板車との相対距離または回転数に対して負特性或いは変速比に対して正特性となるように、該軸芯方向に沿って上記弾性手段の該加圧力を付与することで外部から上記伝達車に任意の伝達トルクを連続的に付与のため上記第一円板車を可変に加圧制御したことを特徴とする伝達車。
請求項１または２において、上記アクチェータは、変速比または回転数に応じて上記第一円板車の第一変位量Ｌ１を摺動変位させる第一アクチェータと、変速比または回転数に応じて上記弾性手段に第二変位量Ｌ２を押圧付与する第二アクチェータとを、ジャッキを用いて互に別体の上記加圧機構で構成しかつ別体または共通の変速動力供給源で付勢したことを特徴とする伝達車。
請求項１または２において、上記アクチェータは、変速比または回転数に応じて上記第一円板車を摺動変位させる第一変位量Ｌ１と、変速比または回転数に応じて上記弾性手段を押圧付与する第二変位量Ｌ２とを、ジャッキを用いて互に単一共用の上記加圧機構で付与しかつ共通の変速動力供給源で付勢したことを特徴とする伝達車。
請求項３または４において、上記アクチェータは、変速比または回転数に対応する状態量を検出し該外部指令で操作装置をサーボ制御する電気的制御装置と、この制御装置に応答して上記伝達車および上記弾性手段へ押圧動力を付与する可逆電動機または圧力流体動力源の外部制御動力源でなる上記変速動力供給源の上記操作装置とで制御されることを特徴とする伝達車。
本体に軸支持された回転軸の軸芯と同軸に第一および第二円板車を相対向して配し、上記第一円板車は上記第二円板車に向って該回転軸芯と同軸に配した弾性手段を経て常時該軸芯方向の弾性加圧力を付与されると共に上記第二円板車との相対距離を収縮または伸長するため該軸芯方向に摺動可能に構成された伝達車において、
順方向の圧縮に対して該加圧力が増す上記弾性手段と、この弾性手段に連結体を介して変速比または回転数に応じた押圧力を付与するジャッキでなる加圧機構を有し上記加圧機構の押圧力を上記弾性手段の該加圧力に直列に重畳させて該軸芯方向に上記第一円板車に印加するため上記加圧機構を該回転軸芯と同軸または平行に配したアクチェータと、与えた外部指令の逆転阻止機能を持ち上記アクチェータへの付勢動力として変速動力供給源を付与する操作装置と、さらに上記操作装置を制御するための該外部指令を付与する制御装置とを有すると共に、上記弾性手段は、上記本体を基準として上記第一円板車に該相対距離または回転数に対して負特性或いは変速比に対して正特性に該加圧力を印加することで上記伝達車の伝達トルクを連続的に可変付与するため上記制御装置から外部制御して上記第一円板車を加圧したことを特徴とする伝達車。
請求項６において、上記アクチェータで、上記ジャッキは変速比または回転数に応じて上記第一円板車を摺動変位させる第一アクチェータと、変速比または回転数に応じて上記弾性手段を押圧変位させる第二アクチェータとの夫々の押圧力を直列複合する共通のネジ軸を回動させる上記ウォーム伝達機としてウォームおよびウォームホイールを有することを特徴とする伝達車。
請求項７において、上記アクチェータで、上記ネジ軸は上記第一アクチェータ用の第一ネジ溝と、上記第二アクチェータ用の第二ネジ溝とは互に逆ネジとなるように形成し、上記第一および第二ネジ溝に夫々第一および第二連結体を送りナットで施すと共に、上記弾性手段は上記本体と上記アクチェータとの間に配されたことを特徴とする伝達車。
請求項７において、上記アクチェータで、上記ネジ軸は上記第一円板車の摺動変位用の第一ネジ溝と、上記弾性手段の押圧変位用の第二ネジ溝とは互に単一の同方向ネジ溝に形成し、単一共通の上記連結体を送りナットで施すと共に、上記弾性手段は上記連結体と上記第一円板車との間に配されたことを特徴とする伝達車。
請求項８または９において、上記アクチェータは、上記連結体を送りナットで形成され該ナットおよびネジ軸を台形ネジまたはボールスクリュで構成し、上記アクチェータが上記弾性手段と上記第一円板車との間に配し上記ネジ軸と上記ホイールとの間を軸芯方向に微動可能に配置したことを特徴とする伝達車。
請求項８または９において、上記アクチェータは、上記連結体を送りナットで形成され該ナットおよびネジ軸を台形ネジまたはボールスクリュで構成し、上記アクチェータが上記弾性手段と上記本体との間に配し上記ネジ軸と上記ホイールとの間を軸芯方向に微動不可能に配置したことを特徴とする伝達車。
請求項５、７、１０または１１において、上記伝達車は、変速逆押圧アクチェータとして働く従動側伝達車の上記アクチェータおよび駆動側伝達車の変速押圧アクチェータと、上記変速動力供給源とを連結手段で結合し上記連結手段を経由して外部指令を上記変速逆押圧及び変速押圧アクチェータに伝達した無段変速の動力伝達機の上記従動側伝達車に適用したことを特徴とする伝達車。