JP5271374B2 - 可変伝動機 - Google Patents

Description

本発明は一般産業機械、車両、電動機等に使う可変伝動機に関し特にプーリへの弾性力と加圧力の識別供給と指令制御形態とで摩擦力安定化と広帯域高効率伝動を果す可変伝動機に関する。

定馬力型ベルト無段変速機の動作は、米国特許第４９７３２８８号又は同第５２６９７２６号等で開発中だが満足な商品の実現に至らない。入出力車を後者は油圧でまた前者はネジ巻上機で夫々同時加圧する思想である。然しこれ等の思想は決定的かつ重大な機能上乃至原理上の欠陥を持つ。通常出力車が負荷に伝える出力馬力Ｐ〔Ｗ〕は該回転数Ｎ〔ｒｐｍ〕とトルクＴ〔Ｋｇｍ〕との伝動関係式Ｐ＝１．０２７×Ｎ×Ｔで決る。回転数はベルトプーリ間接触位置即ち半径比で決まるのに対しトルクは両者間の接触摩擦圧と接触面積で決まる。この事は回転数がプーリ内ベルトの位置決め制御だけで決まるのに対し軸トルクが該プーリとの該面積と常時摩擦圧の可変加圧制御だけで決まる事を意味する。従って無段変速機での所望回転数とトルクの確保策は各プーリに可変径位置決め制御と摩擦圧の可変加圧制御とを識別適用し相互に同期操作すべき事を上述伝動関係式自体が示す。然し上述米国特許思想は仮に入出力車に同期した加圧力の位置決め機能を与えても常時適正なベルト位置を維持する保証は無くまして両車に常時所定摩擦力付与のトルク保証機能は全く無い。この事は上述両特許思想では適正な回転数とトルクの確保と維持ができず定馬力伝動が原理的に不可能な事を示す。

これに対し本件出願人は欧州特許出願ＥＰ０９３１９６０Ａ２号で入出力車の二つの各プーリに可変加圧制御と可変径位置決め制御の各機能役割の分化を提案した。然し幾つかの未解決な問題が残る。その第一は入出力車のベルトプーリ間摩擦力の平衡が崩れた不安定性であり第二はそれに伴う伝動効率の悪化の問題である。前者は引張型ベルトの低速伝動を不能に到らせる。その原因は直接にプーリへの外部加圧による摩擦力確保策では接触半径又は面積の増大時に摩擦伝動面の摩擦係数が不安定化し摩擦力過剰を招く為である。後者では押込型ベルトでも伝動効率は速比ε＝１付近で最大だがそれ以外の速比域は両プーリの接触面積と摩擦力の平衡が崩れて悪化する。即ち両プーリ中接触面積の増大側での摩擦力過剰でベルト食込みによるブレーキ発熱と、接触面積の減少側での摩擦力不足でスリップ発熱とが同時発生するのが原因と推測され制御形態を充実する対策が望まれる。

米国特許第４，９７３，２８８号 米国特許第５，２６９，７２６号 欧州特許出願ＥＰ０９３１９６０Ａ

本発明の共通解決課題は、可変径車への加圧力は速比の弾性力はトルクの制御機能を果すが従来の単一制御指令では満足な操作が出来ないので、調節装置内で予め速比又は回転数指令やトルク又は摩擦力指令等複数指令に分化し制御要素別に個別化して回転数又はトルクの単独操作を可能にする指令供給系路に関し高効率伝動と長期安定伝動を果す可変伝動機を提供する。

本発明の第一解決課題は、可変径車に加圧力印加時は摩擦力過剰でベルトが変位するが弾性力印加時は供給圧に応じ摩擦力は過剰と不足の中間域の任意摩擦力を施す利点があり加圧力と弾性力指令に各指令供給系路を区分し速比又はトルクを単独操作する思想である。

本発明の第二解決課題は、速比とトルク用に加圧装置を個別設置しても更に操作量を速比用とトルク用に区分すれば例えば弾性体にヘタリ劣化の発生や伝動負荷が増減に伴う伝動トルクの強制増減策等の対策を施す高精度管理でトルクのみを単独操作する思想である。

本発明の第三解決課題は、速比とトルクの二制御機能を入力及び出力車の二加圧装置に個別付与する際調節装置の指令供給も速比又はトルク制御機能を他制御機能から分離し個別にサーボ制御して予め定めた速比対接触半径・摩擦力特性に従った伝動制御思想である。

本発明の第四解決課題は、定馬力伝動は上述伝動関係式の通り回転数（速比）制御とトルク制御を要し調節装置から第一及び第二加圧装置に出力回転数制御する加圧力指令及び出力トルク制御する弾性力指令を入力又は出力車に並列供給して摩擦伝動する思想である。

本発明の第五解決課題は入出力車の一方に加圧力で速比を他方に弾性力でトルクを制御すると加圧力供給側伝達車は指令供給の停止後は弾性力供給側伝達車が摩擦力過剰に成り摩擦力の平衡が崩れて伝動の不安定化を招くので両車で摩擦力を安定化する思想である。

本発明の第六解決課題は、調節装置は可変径車に加圧力又は弾性力指令の形で速比又はトルク指令等の制御指令を施すが各指令加圧系路を共用利用して他指令をも施す事で第一圧縮装置の作動と停止を切換えし又は伝動機休止中に高圧縮弾性体を解放する思想である。

本発明の第七解決課題は、定馬力伝動は低速時で高摩擦圧を要し停止中も弾性装置は高圧縮状態を維持しベルトプーリ等伝動部材が劣化する為当然速比とトルクの指令供給形態が非独立時は別途弾性体の除加圧機構か劣化部品の交換を要しこれを回避する思想である。

本発明の第八解決課題は、入力又は出力車を可変径車で速比及びトルク制御する際可変径車周囲の狭い空間に加圧力系路と弾性力系路とを同時設置する為第一及び第二加圧装置の指令信号を円環状形成し互に誤信号要因が無く同芯円配置で個別制御する思想である。

本発明の第九解決課題は、調節装置が出力する速比指令とトルク指令の特性相互関係が変化すると伝動機形態が変化し更に両指令の一方のみを可変操作し他方を一定値にする運転操作では簡易な伝動形態又は特殊な伝動形態を選択して運転する事が出来る思想である。

本発明の共通解決手段は、調節装置から各伝達車までの指令供給を速比指令系路とトルク指令系路に分化識別する為調節装置内の段階で予め操作量も速比（回転数）指令とトルク（摩擦力）指令に分離し途中の駆動源も個別化し、圧縮装置、弾性装置等加圧装置の総てを加圧力指令と弾性力指令に機能分化して各制御要素を単独操作可能にする構成である。

本発明の第一解決手段は、調節装置から速比とトルクの指令供給系路も加圧装置も駆動源も構造的に互に独立で干渉不能に区分し供給指令も加圧力と弾性力に機能的に品質区分し入力又は／及び出力加圧装置と調節装置間で速比又はトルクの単独操作する構成である。

本発明の第二解決手段は、指令発生源の調節装置から出た弾性力指令が入出力車の可変径車までのトルク指令供給系路内にプーリ摩擦圧検出器を設け調節装置で摩擦力又はトルク検出値を帰還し摩擦力又はトルクの閉プール制御で高精度トルク伝動を果す構成である。

本発明の第三解決手段は、調節装置が速比及びトルク制御する第一及び第二圧縮装置に夫々施す第一及び第二駆動源を経て互に分離し識別供給した速比及びトルク指令を直接施す事で速比又はトルクを単独操作可能にサーボ制御し予め定めた速比対入力又は出力摩擦圧特性に従い高効率操作する構成である。

本発明の第四解決手段は入出力車の一方に弾性体を他方に速比制御の第一加圧装置とトルク制御の第二加圧装置とを並設する事で、入出力車への両弾性力で両者の摩擦力に平衡を施しながら調節装置からの速比指令及びトルク指令の個別操作で伝動する構成である。

本発明の第五解決手段は入出力車の一方に加圧力指令を他方に弾性力指令を施すと共に加圧力供給する伝達車にもう一つ別の弾性体から弾性力供給して入出力車双方に弾性力を適正付与して常時摩擦力の平衡が崩れない様に他方の弾性体で可変制御する構成である。

本発明の第六解決手段は、加圧力供給の有無を制御し加圧力と弾性力の同時供給又は単独供給を選択する為第一圧縮装置に作動指令を又は伝動機の運転休止中に高圧縮状態の弾性装置の加圧を解放し起動時に加圧する為第二圧縮装置に除加圧指令を施す構成である。

本発明の第七解決手段は、速比とトルクの両指令供給形態を独立し調節装置の指令の変更だけで該系路をそのまま利用し弾性装置への除圧又は加圧の為の指令を調節装置から駆動源、加圧装置を共用して施し高圧縮状態の弾性装置を除加圧する劣化阻止の構成である。

本発明の第八解決手段は、弾性装置と第一又は第二圧縮装置の摺動装置を円環状成形し互に同軸同芯円配置する事で、調節装置で施す速比及びトルク指令を夫々加圧力及び弾性力指令に信号変換後の両指令をプーリ回転軸に沿い該軸芯方向に平行に施す構成である。

本発明の第九解決手段は、速比と出力摩擦圧間が正比例又は反比例で増減に応じ定馬力型又は定トルク型伝動機に働き速比を可変に弾性力を一定値操作では簡易な定馬力又は定トルク伝動機で逆に速比を一定値に弾性力を可変操作ではトルク変換機で働く構成である。

本発明は定馬力伝動等に要する回転数（速比）制御する第一加圧装置と摩擦圧（トルク）制御する第二加圧装置に施す調節装置の指令供給系路に関し、調節装置内の指令発生源の段階と駆動源からプーリ可動車までに至る指令供給系路の段階とを何れも速比指令供給系路とトルク指令供給系路とに分離識別し、前者の段階で予め加圧力と弾性力指令用に夫々速比とトルク指令に機能的分化し、後者の段階で更に速比とトルクで夫々加圧力と弾性力供給する様に該指令供給系路を構造的にも機能的にも異質の構成にしたので、第一に該両加圧装置を単一指令で共用する際の制約が無く同期操作も単独操作も調節装置で任意に選定でき、第二に速比とトルクの指令を共用すると加圧装置の構造にも各種の制約が残るが両指令を分離すると調節装置側で指令操作方向や加圧方向更に動作不動作までも任意に選択でき、第三に指令供給系路相互間での誤信号要因を排除でき各指令の反転逆転を阻止でき、第四に速比又はトルク指令供給系路に操作指令の誤差補償の外に強制増減策や劣化阻止等の他指令を制御要素毎に付与でき、第五に単一可動車に加圧力と弾性力とを同時供給する事も又は入出力車双方に弾性力を同時供給する事も実現し結果的には良好な高効率伝動を果す等の効果がある。

特に（1）速比及びトルクの両制御機能を入力及ぶ出力車の何れかに配置すればその同期又は単独操作で定馬力伝動も定トルク伝動も更にトルク変換伝動も実現できしかも速比やトルクの補償演算が瞬時かつ高精度管理できるので安定伝動と高効率伝動が常時かつ長期に渡り保証される。（2）一つの可動車に第一及び第二加圧装置を並設すると調節装置で速比又はトルクの制御機能の一方を選択し或いは双方を同時供給できるので、負荷の必要に応じて入出力車双方で同時かつ個別に両トルク制御操作が可能になるので常時両車の高精度トルク管理により高効率伝動が果せるが、特に摩擦力不足と過剰を招き易い低速域と高速域での効率改善し結果的に実用帯域の広帯域化も実現する。（3）入出力車の一方又は双方の弾性装置が内外で生じる誤差要因を瞬時に吸収能力し安定伝動に復帰するので次の変速動作を促し結果的に常時高速度の可変速可変トルクの応答性も確保できる。（4）二伝達車双方に第一及び第二加圧装置を施すと入力及び出力車が夫々トルク及び速比を制御する第一伝動形態と夫々速比及びトルクを制御する第二伝動形態との二つの伝動形態が一台の伝動機で果せる結果、両形態からより高効率の伝動帯域を選択すると著しく広帯域高効率伝動機が実現する。

上述以外に複数の制御要素を個別区分する利点は、（イ）ベルト周長の伸びやベルトプーリ摩擦面の磨耗は速比及びトルクの誤差要因になるが、これ等の各制御要素の操作が分離した構成の為回転数及び摩擦圧等の検出器を用いて各誤差補償が可能で又速比の誤差補償だけでなく弾性体のヘタリ劣化した際のトルク誤差補償も加圧装置を個別設置の思想により実現する。（ロ）当然に低速域で安定性や安全操作性の為に摩擦力の増減操作や、高速域で効率の為に摩擦圧の軽減操作など各種トルク付与対策も弾性力操作のみで達成できる。
（ハ）また入出力車の双方でトルク制御する際には高負荷トルク時や軽負荷トルク時など負荷の要求に応じ両トルクを調節装置の二つの指令供給だけで常時最適なトルク制御の付与が実現するので結果的に高負荷時でも軽負荷時でも常時高効率伝動を果す効果がある。
（ニ）更に可変伝動機の制御要素には速比、トルク以外にも可変を要しない作動指令、除圧加圧指令等の制御要素が存在し、この場合に既存加圧装置の指令供給系路を共用する事でそこに他指令による他機能の動作を付与する事も可能である。例えば弾性体を用いる伝動機では運転中に弾性体がトルク制御の付与に有効に働く反面停止中は高加圧状態の弾性力が弾性体を含む伝動部材の変形劣化を促進するので、その劣化阻止策として停止時に高加圧状態にある弾性体の高圧縮を解除し起動の際に加圧する除加圧指令を弾性体の加圧装置に強制的に供給して各伝動部材保護と長期の安定伝動を果す効用が働く利点がある。

（ホ）可変伝動機は速比制御とトルク制御を要するが入出力車の一方で速比を他方でトルクを操作する例を示したが必ずしもその必要は無く本願図１の通り入力車又は出力車に加圧力と弾性力が同時に可変付与可能ならば当然可変伝動機の機能を果す事になる。図１の例では入力車では既に加圧力供給しているので出力車に加圧力供給すべきでなく当然図１、８の通り弾性力供給すべきである。その際は圧縮装置で可変加圧しても良いが必ずしも圧縮装置による可変付与せず弾性装置の設置だけでも良い。その理由は当然設置すべき弾性装置の加圧方向は定馬力型又は定トルク型伝動が要求する加圧方向に一致させるように設置するので、ベルト変位に従い可動車が変位し之に伴い弾性力も増減しトルクも変化するからである。従って上述の様に摩擦圧特性に応じて定馬力伝動も定トルク伝動も実現可能で入出力車双方で弾性力付与する分だけ両車摩擦力の平衡状態の安定性も増すので当然トルク伝動の安定度も増す。

本発明は所定出力トルクを確保するのに、出力車への直接的な外部加圧に依らず入力車を外部可変加圧制御しベルトを経て間接的出力摩擦力を得るので、出力軸トルクを創出する構成は如何なる構造でも良く入力車での摩擦力不足も無くす事ができる。特に可変径プーリを入出力車に用いる無段変速機では、ベルトプーリ間の接触半径又は面積が増大した時に、プーリ可動車に変速動作時以外は実質的な加圧力を供給せず相手プーリ摩擦力で生じたベルト張力に基きＶベルトとプーリＶ溝間のクサビ効果で間接的に接触摩擦力を作り出すので、外部加圧力に応じて変化する摩擦係数の不安定性を解消し、高負荷トルク時にも安定かつ高効率伝動を達成する。特にベルトがプーリ内に食い込む謂所巻込現象が生じ易い引張型ベルトでも伝達不能に到る事が無く、ベルトプーリの材質、湿式乾式等潤滑性、温度等の周囲条件の変化に拘わらず安定したクサビ摩擦力を創出できる為、従来の不安定なカム機構等の巻込防止対策を別途に施す事なく安定伝動を実現する。ベルト接触半径の増減は入出力車で発生し各操作器が対応プーリへの基準車又は追従車機能の切換能力をもたせる事で安定伝動可能な変速領域を大幅に拡大でき然もその両端部領域で高効率伝動を維持するので、車両や受発電設備等の分野では低燃費、低価格かつ低運転コスト高効率の伝動機を実現する効果がある。

本発明の第１実施例可変伝動機の全体構成断面図を、 同第１実施例の入力車及び入力操作器の断面図を、 同第１実施例の出力車及び出力操作器の断面図を、 同第１実施例の各操作器用の駆動源及び調節装置の構成図を、 同第１実施例の出力操作器に施した圧力検出器の断面図を、 同第１実施例の速比対接触半径・摩擦力特性で図６Ａは入力車側の図６Ｂは出力車側の夫々の動作特性説明図を、さらに 同第１実施例の速比対伝動効率特性図を夫々示す。 本発明の第２実施例可変伝動機の全体構成断面図を、さらに 同第２実施例の入力車及び入力操作器の断面図を夫々示す。 本発明の第３実施例可変伝動機の入力車及び入力操作器の断面図を、更に 同第３実施例の出力車及び出力操作器の断面図を夫々示す。

本発明思想は変速伝動装置と変速制御装置を共に油層に納めた湿式型に限定されず、両者を空中に納めた乾型でも又夫々を個別収納しても良い。又伝動形態として本発明は特に定馬力伝動型可変伝動機で大きな効力を発揮するが速比制御のみ単独操作して定トルク伝動型可変伝動機に適用してもよい。制御形態として変速制御装置の操作器は、加圧力と弾性力の識別に際し第一及び第二加圧装置で成る個別加圧方式と、複合装置による複合加圧方式とを開示したが、入出力両操作器を共に個別加圧装置による加圧方式にしても良く又入力側を複合加圧装置による加圧方式に出力側を個別加圧装置による等各種の加圧方式にしても良いので当然入力側に圧力検出器を配し摩擦圧を検出しても良い。その際出力車に図６Ｂの予備圧は当然可変制御しても良く又必ずしも与える事を要しない。プーリを押圧する加圧装置、複合装置、圧縮装置、弾性装置又は当接装置は全て非回転配置の例を示したが回転状態で使用しても良く、取付位置もプーリの周囲に制約されず油圧ジャッキや梃子の圧力伝達装置にて任意位置に配しても良い。

操作器の加圧力と弾性力を切換する例では速比ε＝１で優先的に切換える例を示したが任意の速比の時点で切換えを行っても良く、調節操作や切換操作の基準を速比で無く出力回転数又は出力トルクを優先的な基準に調節し又は切換えても良い。その際望ましくは該出力回転数とトルクとが共に瞬時の衝撃なく安全にバンプレス切換させる事が好ましい。更に入力動力が内燃機関や直流電動機等の如き該出力回転数が変速する時は可変伝動機の速比制御を或る定速比のままで出力トルクのみを該回転数に応じ入力操作器の単独操作で可変トルク制御を施してトルク変換機にしても良い。尚基準車機能のプーリは回転数制御をまた追従車機能のそれはトルク制御を夫々果すので、操作器が各機能切換した時は当然調節装置から供給される速比及びトルク指令も同時切換えるべきは明白で該指令も増速・減速の回転数指令と、増圧・減圧のトルク指令とを夫々識別選択して供給制御すべきは当然である。従って伝動部材のベルトプーリ摩擦面劣化等には該補償した回転数指令を弾性体劣化等には該補償したトルク指令を当然夫々識別供給すべきである。

次に、各装置、部品等の代替化、兼用共用化は各種変更が可能である。加圧装置は圧縮装置が弾性装置又は／及び当接装置と直列連結ならば配列順序は任意である。圧縮装置は指令信号の供給停止後も該押圧位置を安定保持できるなら他の巻上機や油圧ジャッキ又はカム機構等でも良い。弾性装置も皿バネに限る事なく他の如何なる型でも良い。当接装置も他形態で良く例えば各弾性体自体に当接具をもたせ直列配列させても良い。入力及び出力加圧装置は二摺動材が該相互間間隙の有無で当接又は解放状態に応じて各プーリ可動車に加圧力供給の有無を制御可能な入力及び出力当接装置を切換器として持たせても良い。尚夫々の加圧手段である摺動具、摺動体、摺動材等は相互に兼用、共用したり本体、車、圧力伝達装置等の他伝動部材類と代替兼用しても良い。圧力伝達装置や第一及び第二検出器も他の如何なる型式でも良く、例えば圧力伝達装置はプーリ回転軸の中空軸芯内を伝達させても良い。第一及び第二又は入出力駆動源の制御モータは入力及び出力側の各加圧装置毎に個別配置の例を示したが、駆動源には共用化又は単一化でき周知の伝達機や歯車同期嵌合装置等切換器を用いても良く、モータ種類も交流又はステップモータでも良い。尚可動車と弾性体の同時加圧装置では圧縮装置操作量と円板車相対距離間で比例又は反比例し且つ弾性体と弾性力間で夫々反比例又は比例する構成であれば良い。又各操作器は該各圧縮装置を該第一及び第二各加圧装置に対して夫々個別に又は共用単一に持っても良い。

該モータと圧縮装置をもつ加圧装置では、プーリ高圧力に耐えて長期間の高精度の位置決めと加圧値の供給制御を要する。故に操作器の各加圧指令供給系路を互に分離しセルフロック機能即ち逆転阻止機能とモータのオーバラン阻止機能等の速比、トルク及び制御指令への誤信号要因を積極的に排除する事を要す。即ち各圧縮装置は二摺動具間に押圧装置を施した摺動装置と該押圧装置を動かす付勢装置とでなり該摺動装置及び付勢装置の一方又は双方に自己反転阻止機能を持たせている。従って台形ネジ等金属面接触摩擦手段やウォーム伝達機等一方向伝達機を用いたり、更にクラッチ、ブレーキ機能付モータや逆転阻止機能をもつステップモータの適用がされるべきである。尚圧縮装置の摺動量は、基準車機能の出力車移動量ｌ_０ではプーリ移動分１ｐのみだが追従車機能の入力車移動量ｌ_１ではプーリ移動分１ｐと弾性体圧縮量1sが加わり合計移動量は１ｐ＋１ｓとなる。従って回転数指令とトルク指令では操作量も加圧操作方向も互に異なるため、ネジ又はカム等の巻上摺動装置の場合は巻上ピッチ、回転方向、右ネジ・左ネジ等のネジ溝加工方向、歯車伝達機の速比等周知要素を設計に応じて選択すれば良い。

次に調節装置９０の指令制御形態は各種考えられ、出力回転数Ｎ０又は出力トルクＴ０に精度を要しない時は予め初期設定した操作量として単一の制御指令を供給すれば良い。それ等に高精度を維持し安定伝動させて可変速可変トルク動作の高速度応答性を優先する時はベルトプーリ摩擦面、周長又は弾性体ヘタリ等伝動部材の劣化誤差を定期感知し、出力回転数や摩擦力の検知値と設定値との偏差に応じた補償量、劣化量に応じて回転数又はトルクの各指令に、予めメモリに定めた基準値となる様に補償量をＣＰＵ
にて算出加味して入力及び出力操作器に与え実質的な回転数又は摩擦圧又はトルク値の該操作値を付与して開又は閉ループにてサーボ制御し補償を施しても良い。更にトルクと速比の高精度管理を要する場合には、入出力車の回転数又は速比と摩擦圧又はトルク値の各検出値と予めメモリに定めたこれ等の基準値とを比較し負帰還制御を入力又は／及び出力側の各操作器に供給する事により閉ループのサーボ操作で高負荷伝動でも極めて高い効率の長期安定運転を果す。調節装置は負荷に伴い予め速比対接触半径・入出力摩擦力設定圧特性を収めたメモリと演算処理装置でプログラマブル制御しても良い。

本発明の共通実施形態は、可変径プーリＶ溝とＶベルト間摩擦力を操作器の外部加圧力供給で制御する際入出力プーリ中一方車の軸トルク確保の為他方車摩擦力を外部弾性力供給で制御しベルト張力を経て該一方車軸トルクを間接調節してベルト種類に制約されず特に定馬力型に適する無段変速機を提供する事である。第一実施形態は、特に出力車トルク確保の為、調節装置が入力操作器の操作で入力車の摩擦力不足を償い且つ入力車に常時弾性力供給し入力車摩擦力を可変制御しベルト張力を経て出力車を間接的に可変トルク制御する事である。第二実施形態は、出力車への直接加圧に伴うベルト巻込を避け出力摩擦力の安定確保の為調節装置が入力車に常時弾性力供給すべき加圧値を可変加圧制御して間接的に出力プーリＶ溝のクサビ効果を利用し出力摩擦力を調整して可変トルク制御する事で、引張型又は押込型ベルト等ベルト種類に制約されずに特に大きい速比域で高効率で安定な定馬力伝動を達成する事である。

第三実施形態は、大速比域に於ける入力車の摩擦力不足と出力車の摩擦力過剰を抑制すると同時に小速比域に於いても入力車の摩擦力過剰と出力車の摩擦力不足を抑制して全変速域で最適伝動効率の無段変速機を提供する事である。第四実施形態は、上述第三解決課題の具体化の際入力車の一方には加圧力と弾性力の識別可能な操作機構を、他方には加圧力と弾性力の識別供給可能な簡易な加圧機構を夫々配して高効率を果たす無段変速機を提供する事である。第五実施形態は、無段変速機の入力車と出力車の一方又は双方の可動車にプーリＶ溝の正確な位置決めを果す非弾性加圧力と、誤差・振動等の吸収整定を果す弾性力とを夫々指令に応じ識別供給可能な操作機構を提供する事です。第六実施形態は、上述第五解決課題を更に簡略化し入出力車の一方又は双方の可動車に対し簡易かつ軽量に非弾性の加圧力と、弾性体による弾性力とを単一の制御指令に応じて識別供給可能な加圧機構を提供する事である。

本発明の共通実施手段は、互に定馬力伝動する入出力プーリ中、一方車のトルク確保の為他方車に該操作器が弾性装置を圧縮装置で圧縮して生じた弾性力を常時供給制御し且つ該他方車を出力回転数又は速比の指令に応じて可変加圧制御し、調節装置が該他方車摩擦力の操作でベルトを経て間接的に該一方車軸トルクを調節する事により可変トルク制御を果した無段変速機を提供する事である。第一実施手段は、弾性装置を圧縮装置で直列圧縮して生じた弾性力を入力車に常時供給する加圧装置と、更に調節装置の指令により該加圧装置を経て可変加圧制御する駆動源とでなる入力操作器で入力車摩擦力を可変加圧制御する事でベルトを経て該出力車軸トルクを間接的に可変トルク制御する構成である。第二実施手段は入力車に常時弾性力供給で可変加圧制御する追従車機能を又出力車に変速時に加圧力で非変速時に実質的に非加圧で可変位置決め制御する基準車機能を夫々与え調節装置が入力操作器で入力車摩擦力からＶベルトと出力車Ｖ溝で作るクサビ摩擦力で間接的に出力軸の可変トルク制御した事です。

第三実施手段は、無段変速機の大速比域では入力車に追従車機能を又出力車に基準車機能を与え更に小速比域では入力車に基準車機能を又出力車に追従車機能を与え、各操作器が各車の操作機能を変速域の途中で切換えた事である。第四実施手段は、入出力可動車の一方は二つの圧縮装置が弾性装置と当接装置を夫々個別に直列連結する個別操作器で又他方は単一圧縮装置が弾性装置と当接装置の並列体を直列連結する識別操作器で夫々加圧切換した事です。第五実施手段は、入出力車可動車の一方又は双方に、弾性装置と第一圧縮装置を直列重畳した第一加圧装置と、当接装置と第二圧縮装置を直列連結した第二加圧装置とで夫々弾性力と加圧力を個別供給する操作器を施す事である。第六実施手段は、入出力車可動車の一方又は双方に、弾性装置と圧縮装置に直列重畳しかつ当接装置と該弾性装置を並列連結して成る加圧装置が制御指令に応じ変速域を弾性力域と加圧力域に識別供給する操作器を施す事である。

図１乃至図６に於いて、車両用の可変伝動機１０は、入力車１と出力車２間に施すベルト３で成る変速伝動装置１０Ａと、該同一平面側に入力操作器９と出力操作器８を図４で示す調節装置９０で調節する変速制御装置１０Ｂとで構成される。本例では入力操作器９は第一及び第二入力加圧装置１１，５１でなる個別加圧装置５０を更に出力操作器８は出力加圧装置２１でなる複合加圧装置４０を有し夫々図４に示す駆動源６０で付勢される。各加圧装置１１，５１，２１は夫々圧縮装置１４，５４，２４を有し入力弾性装置３１と、入力当接装置３５と、出力複合装置２０とを夫々操作する。入力操作器９は入力車１に第一及び第二入力加圧装置１１，５１とで調節装置９０が個別に又出力操作器８は出力車２に加圧装置２１が単一で指令に応じ夫々弾性力と加圧力を識別供給する能力を有する。尚入出力側に略同等機能部品が存在する為本明細書では各部品名称に「入力」、「出力」の区別を要す時は付すが、前後の記述や図面等で解る時は省く。

変速伝動装置１０Ａは夫々可動車１ａ，２ａ と固定車１ｂ，２ｂ を相対向しキーを経て前者が後者に対し軸芯方向に摺動可能に配された可変径プーリ１，２
を含み、夫々入力軸１ｃと出力軸２ｃに互に逆向きに配される。各プーリ１，２ は夫々一対の軸受７，６で軸支されて回転し、更に本体１０と各可動車１ａ，２ａとの間を夫々一対の軸受５，４で回転力を分離しながら各加圧装置１１，５１，２１で夫々該プーリ可動車を加圧操作している。本体１０は、車両等の他伝動機器等を収める第一本体１０ａと、可変伝動機１０を収める第二本体１０ｂとが分離可能に組付される。

Ｖベルト３は、入力車が出力車を引張伝動する引張型と押込伝動する押込型との二種類のベルトが周知で本発明にはこの両者が適用可能である。その構造説明は省略し例えば前者は米国特許第４，４９３，６８１号等で又後者は同第３，９４９，６２１号等の例示を記述するに留める。尚本実施例思想は特に引張ベルトでもカム機構等の不安定摩擦力の補償対策を付せずに安定伝動を果すので、金属芯体３ａを耐熱樹脂、セラミック、金属等の複合材３ｂを囲む構造の引張型ベルト３で図示する。本発明の変速伝動装置１０Ａは次に述べる変速制御装置１０Ｂの操作により図７に示す通り広い可変速可変トルク帯域の全帯域で定馬力の動力伝動を高効率で果すものである。

各操作器９，８は、対応する各伝達車１，２の可動車１ａ，２ａに加圧力又は弾性力を制御指令に応じて個別に識別供給可能に構成されている。即ち第一加圧装置による加圧力供給は対応伝達車を基準車機能に又第二加圧装置による弾性力供給は対応伝達車を追従車機能に夫々働かせる。ここで、基準車・追従車機能とは、摩擦伝動時の安定要因の設定を基準車側で定め又不安定要因を追従車側で自己収束し整定する機能を云う。即ち基準車機能は摩擦伝動時のベルトの基準位置を定めて出力回転数や速比を決定する機能で、ベルト接触半径を定めるプーリＶ溝の位置決め制御を意味する。変速操作時はプーリからベルトに加圧力を付与して可変径位置決め制御するが速比が決まると実質的に加圧力印加も停止し可動車によるＶ溝位置は固定されるので通常の定速比プーリと同一条件のＶ溝を形成する。追従車機能はベルトプーリの接触面摩粍や内外の外乱振動等の誤差要因が生じても上述位置決め制御とは全く無関係に両者間に常時所定摩擦力の供給維持しその誤差要因を正規伝動状態に瞬時に復帰させる自己整定乃至自動調芯機能を弾性力の働きで果し各軸の軸トルクを決定する機能である。

入力操作器９は、本例では入力車１への加圧力供給用の第一入力加圧装置１１と弾性力供給用の第二入力加圧装置５１と夫々個別の指令供給系路を持つ個別加圧装置５０の入力加圧装置と駆動源６０ａ，６０ｂとで構成される。第一加圧装置１１は入力切換器の当接装置３５と第一圧縮装置１４との直列構造で、又第二加圧装置５１は弾性装置３１と第二圧縮装置５４との直列構造で夫々構成し両者は共用の摺動体３６と軸受５を経てプーリ１の可動車１ａを互に回転軸芯方向に平行に加圧する。当接装置３５と弾性装置３１は入力車１の軸１ｃの外周に同軸で同芯円上に並列で軸芯方向に平行に配され、又各圧縮装置１４，５４は同軸上に縦続配列される。従って各加圧装置の加圧形態は、車１ａに対し装置１４が第二本体１０ｂの内壁から又装置５４が外壁から図２の圧力伝達装置７０を経て弾性装置３１に圧力伝達する。

各加圧装置１１，５１の各圧縮装置１４，５４は共に摺動装置１３，５３とこれを付勢する付勢装置１２，５２とで成る。各摺動装置１３，５３は、二つの摺動具１６，１７と５６，５７並びに両者間を摺動させる押圧装置１５，５５を有し本例ではボールネジである。摺動装置１３は管状形成し入力車１の周囲に又摺動装置５３は棒状形成され該軸１の延長上に離隔して位置する。付勢装置１２，５２は本例では共にウォーム１８，５８とホイール１９，５９から成るウォーム伝達機で成り、夫々軸１８ａ，５８ａに駆動源６０ａ、６０ｂからの速比、トルク指令が入力され摺動装置１３，５３が一旦位置決め又は摩擦圧が決るとその指令の供給を停止しても該位置又は該摩擦力を保つセルフロック機能を果す。各加圧装置１１，５１はテーパローラ５とスラスト軸受５ｂとの間で非回転状態で車１を加圧する。歯車１９のキー１９ａを経た雄ネジの摺動具１６と歯車５９に直結の雌ネジの摺動具５７とは回転に伴って上下に摺動する事はなく、加圧装置１１では摺動具１７が又加圧装置５１では摺動具５６が上下動する。

第一加圧装置１１の当接装置３５は切換器として働き、間隙３８を経て配される二つの摺動材３６，３７で成り、圧縮装置１４は作動指令の選択に応じ両者を互に当接する当接動作時と、両者間を離隔させる当接解除時とを調節装置９０の作動指令で加圧力の供給と停止を制御される。当接動作時は圧縮装置１４が摺動材３６，３７と軸受５を介し、入力車１に直接加圧力を与えるので該車１が可変径位置決め制御の基準車機能を果す事になる。当接解除時は間隙３８を生じ圧縮装置１４は入力車１には作用しないので追従車機能のトルク制御が選択できる。本例では摺動材３７は圧縮装置１４の摺動具１７と共用し摺動材３６は弾性装置３１の摺動体３４と共用する。７７は自転阻止の回止具である。

第二加圧装置５１の弾性装置３１は中心貫通孔を施され、四枚の皿バネの直列構造で示す弾性体３２と、これを両端で加圧する二つの摺動体３３，３４とで成り、第一摺動装置１３の第一摺動具１６、１７と当接装置３５の外周に該貫通孔が同芯配置される。弾性体は弾性振動の伝達を一端で可能で他端で不能に構成し且つ両端が摺動可能な為浮遊状態に支持される。図２の通り弾性装置３１は本例では圧縮装置５１との間に圧力伝達装置７０が配されて弾性体３２をトルク指令で直列圧縮し同時に生じた弾性力を摺動体３４と軸受５を介し供給するので、この時該車１が可変加圧制御の追従車機能を果す事になる。従って第一加圧装置１１の加圧力と第二加圧装置５１の弾性力とは同時供給でき共に共通の摺動体３４と軸受５を経て互に車１を並列印加する。

図２の圧力伝達装置７０は、圧縮装置５４の摺動具５６の端部５６ａに連結しこれを中心受加圧点から左右対称に延長した第一伝達手段７１と摺動体３３を兼ねる第二伝達手段７４とでなる横伝達手段７８と、その両端に連結し摺動具５６の軸芯方向に平行に二本の加圧軸７２でなる縦伝達手段７３と、更に弾性装置３１の押圧用加圧軸７２，７２の摺動方向を円滑案内する軸受と本体貫通孔でなる支持装置７９と成る。各手段７１，７２，７３は四角形枠を形成し高加圧でも四角形を保守させる為各軸７２，７２はリニヤボール軸受７５，７６を介して本体１０ｄで支持し摺動具５６と同方向に加圧する。尚本例では摺動体３３と加圧環７４を共用し弾性装置３１を直列加圧する。そこで各操作器は、該プーリ周囲に配した該各弾性装置又は当接装置、該各圧縮装置、若しくは該各加圧装置と、該プーリ離隔地の該圧縮装置、該弾性装置又は当接装置、若しくは該プーリ軸受との間を夫々上記圧力伝達装置で互に圧力伝達している。

図３の出力操作器８は、本例では出力車２への第一加圧装置の加圧力供給と第二加圧装置の弾性力供給との各圧縮装置を単一共用に持つ出力加圧装置２１が駆動源６０ｃへの単一の制御指令に応じて両者を夫々識別供給する。操作器９と異なり、円環状をなす出力弾性装置４１とその内側又は外側に出力切換器である出力当接装置４５を同軸同芯円状に並列組付した複合装置２０を更に単一の出力圧縮装置２４で直列組付した複合加圧装置４０である出力加圧装置２１を持つ。圧縮装置２４は２つ摺動具２６，２７とボールネジ２６ａの押圧装置２５とでなる摺動装置２３、更にウォーム２８とホイール２９で成りセルフロック機能を持つウォーム伝達機の付勢装置２２で成る。圧縮装置２４及び５４の相違点は、摺動装置５３は右ネジ加圧されるが摺動装置２３は左ネジ加圧された事と、摺動具５６は非回転で上下動するが、摺動具２６は回転しかつ上下動する為軸受４９が配される事と、更に圧縮装置５４の全体が振動不能に本体１０ｂに設置されるが、圧縮装置２４では摺動装置２３のみは伝達車２と弾性装置４１との間を弾性振動伝達可能な連動状態又は浮遊状態に支持する為摺動具２６は付勢装置２２のホイール２９との間に軸芯方向に摺動可能にスプライン結合２６ｃを延長配置して回転伝動を可能にした事等がある。

軸受４９を経て加圧される弾性装置４１は一端閉止の円環状型枠又は鍋に形成した摺動体４３と、摺動体４４との間で収納加圧する複数の皿バネでなる弾性体４２を持つ。本例では図２の弾性体３２は伝達車側に又図３の弾性体４２は本体側に夫々配されるが、共に弾性体３２，４２の一端は弾性振動可能に他端は振動不能に支持させて摩擦伝動面での振動抑制を効果的に実施する。当接装置４５は、二つの摺動材４６，４７で成り両者間の間隙を指令で制御される、本例では摺動材４７が摺動体４３の鍋状外縁で又摺動材４６は摺動体４４で夫々共用している。図３は中心線の左半分で弾性装置４１の軽負荷トルク時には間隙４８が介在し当接装置４５が当接解除状態で弾性力を又右半分で弾性装置４１が所定値を越え当接装置４５が当接動作状態で加圧力を夫々伝達車２に識別供給する状態を示す。尚本例の当接動作状態では弾性体４２の弾性力Ｐｓは加圧力に加わり常時供給する。

尚加圧装置２１でも加圧装置５１と同一構造の縦伝達手段８３と横伝達手段８８と支持装置８９とで成り左右対称に四角形枠の圧力伝達装置８０を持つ為類似参照符号を付し説明を省く。相違点は本例では全加圧機構を固定車２ｂの裏側に配し弾性振動も相互に伝える事である。又図５は加圧装置２１の本体１０ｄと複合装置２０の一端間に配した第一検出器の圧力検出器９４の断面図である。環状の弾性体４２を持つ弾性装置４２と摺動材４６、４７でなる当接装置４５とが液封した主ダイヤフラム１０４を同時に圧縮可能に構成した環状検出端１０１と、この検出端１０１の一箇所から放射状に延長して副ダイヤフラム１０６を変位する導出端１０２と、この端部に配し半導体歪ゲージをもった圧力−電気信号変換部１０３と、更に油媒体１０５とで成る。単に印加弾性力又は加圧力だけで無く定速比運転時での出力摩擦伝達面での摩擦力の値を適正に感知し且つ摩擦圧によるトルクの負帰還制御が可能となる。

図４の通り各操作器８，９は、各加圧装置１１，５１及び２１に夫々個別に駆動源６０ａ，６０ｂ及び６０ｃを隣接して施し電子調節装置９０から速比、トルク及び制御指令が個別の指令供給系路に加圧力、弾性力及び制御指令として供給される。各駆動源６０には夫々にギヤヘッド６４、直流サーボの可逆モータ６５，ブレーキ６６，エンコーダ６７を持ち各対応する参照部品番号に符号ａ，ｂ，ｃを付して示す。両操作器には互に同期したサーボ制御を要するが、各圧縮装置１４，５４及び２４の移動操作量は夫々異る為対応の各軸１８ａ，５８ａ及び２８ａへの速比、トルク及び制御指令は調節装置９０から個別に設けた速比の異なる歯車伝達機６１ａ，６１ｂ，６１ｃをもち必要に応じ歯車６８，６９を付設する。

調節装置９０は、ＣＰＵ又は演算処理装置９５及び各種ＲＡＭ，ＲＯＭでなる記憶装置９６，９７を中心としてＡ／Ｄ乃至Ｄ／Ａ等の変換増幅器９８、伝送バスをもつ入出力装置９１を経て入力及び出力情報を導出入する。入力情報はエンジン等のスタータスイッチ等の変速機１０の起動指令と、変速指令又は除加圧指令などの制御指令と、図１で第二検出器として伝達車１，２の回転数検出器９２，９３の回転数と、圧力検出器９４からフィルタ９９を経たベルトプーリ摩擦接触圧と、更に各エンコーダ操作量Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ等である。出力情報は変換増幅器９８ａ，９８ｂ，９８ｃから各モータ６５ａ，６５ｂ，６５ｃへの操作指令Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃとブレーキ指令Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃである。

記憶装置９６は演算処理装置９５がプログラマブル制御を実行する基礎情報を持つ。又記憶装置９７は三つの処理情報で成りメモリ９７ａはプーリ１が追従車機能でプーリ２が基準車機能で作動する時の同期及び切換制御情報を、メモリ９７ｂはプーリ１が基準車機能でプーリ２が追従車機能で作動する時の同期及び切換制御情報を、メモリ９７ｃは両プーリ１，２の機能切換時の同期操作情報や各操作器８，９を非同期で個別の単独操作した時の夫々定トルク型伝動機、トルク変換型伝動機、入出力弾性力の同時操作や除加圧の為の指令操作等の制御情報を予め記憶される。フィルタ９９は弾性力から弾性振動分を除く。上述の各駆動源６０および調節装置９０の各機器は例えば山洋電気（株）出版「１９９８〜９９サーボシステム総合カタログ」等で既に開示され市販中なので詳細説明は省く。

次に第１実施例の動作を述べる。本例の思想は、引張型ベルトを用いて入力又は出力車のいずれの伝達車に対してもベルトプーリ間の接触半径が大きい時は常に該伝達車を基準車機能に、接触半径が小さい時は常に該伝達車を追従車機能に夫々働かせる為に、対応する各操作器からの加圧力又は弾性力を識別して供給制御する事である。本例では入力及び出力回転数Ｎ１，Ｎ０の速比ε（＝Ｎ１／Ｎ０）が中間域のε＝１を基準に切換える場合を述べる。即ち変速領域が、ε＞１の大速比域又は低速域では入力車１に追従車機能を出力車２に基準車機能を与え個別操作して成る第一伝動装置Ａの伝動形態で、逆にε＜１の小速比域又は高速域では入力車１に基準車機能を出力車２に追従車機能を与え個別操作して成る第二伝動装置Ｂの伝動形態で夫々作動する様に、両操作器８，９と伝動装置の動作形態を切換える。図１は入力車１が最小半径ｒ１０で出力車２が最大半径ｒ００なので、操作器９では入力切換器の当接装置３５は当接解除状態で弾性装置３１の弾性力を、操作器８では出力切換器の当接装置４５が当接動作状態で加圧力を夫々供給し第一伝動装置Ａを成し、この伝動中に増速指令が供給されたとする。

図６は、変速域の速比εを横軸に、ベルトプーリ間摩擦力Ｐと接触半径ｒを夫々左右の縦軸に示す動作特性図で、図６Ａは入力車の又図６Ｂは出力車の各特性を示す。起動時は図１の最大速比εｍａｘの為に入力車１には弾性体３２の最大圧縮圧により最大摩擦力が施される。最大張力のＶベルト３を経て出力車２のＶ溝には張力による最大摩擦力が保証される。本例の場合は出力当接装置４５が当接動作中でも弾性体４２の弾性加圧力は軸受４９、摺動装置２３及び圧力伝達装置８０を経て、図６Ｂの二点鎖線の基礎圧Ｐｓ０は供給され続ける。従って出力車２の摩擦力はベルト張力と基礎圧Ｐｓ０が重畳した最大値Ｐ０ｍａｘになる。増速指令が加わり三つのモータ６７が動くと各軸１８ａ，５８ａ，２８ａが回動し、入力車側では当接装置３５の間隙３８は挾まるが影響は無く、弾性体３２が圧縮装置５４により図６Ａの通り圧縮がＰ１１に減圧されるのでトルク指令としての供給弾性力も減り入力摩擦力も減る。出力車側ではベルト張力による摩擦力分が減少する為出力摩擦力もＰ０１に減圧し同時圧縮装置２１により複合装置２０はそのままの状態で圧縮装置２１の摺動具２６，２７間のみが相対変位し、圧力伝達装置８０を経て可動車２ａを速比指令としての供給加圧力で強制移動しベルト半径をｒ０１に減ずる。この時同時に弾性力の働きで減圧に拘わらず入力車１の半径ｒ１０は増しｒ１１に移動する。この一連の動作が同時に同期して行われる。以下同様に再度増速指令が加わると同じ動作を繰返し、速比ε＝１に達するまで繰返す。

更に増速指令がε＝１に達すると当接装置３５、４５が両切換器として働き二つの操作器８，９の動作が瞬時に切換わる。即ち入力側では当接装置３５の僅かに残された間隙３８は調節装置９０の作動指令で瞬時に消去し摺動材３６，３７は当接動作状態に入り弾性体３２の弾性力は当接装置３５の加圧力に優先的に速比を固定して切換が行われる。出力側では同時に付勢装置２２の働きで摺動具２６は上昇し複合装置２０を減圧するので当接装置４５は圧力検出器９４から当接解除状態に入り、弾性体４２の弾性力が摺動装置２３、圧力伝達装置８０を経て車２に伝えられる。従ってε＜１の小速比域では、入力車１が接触半径を増大し基準車機能で又出力車２が接触半径を減少し追従車機能で成る第二伝動装置Ｂとして働く事になる。第一伝動装置Ａでは出力回転数は出力操作器８で直接制御し、出力トルクは入力操作器９でベルト張力を経て間接制御したのに比し、切換後は第二伝動装置Ｂでは出力回転数が操作器９の速比指令で間接制御され出力トルクが操作器８のトルク指令で直接制御される。従って以後は調節装置９０による各制御指令と該各補償信号の供給切換がある以外は全く同様に安定伝動を続ける。図３の左半分は増速指令が更に加わり出力回転数での速比εs の出力車２及び加圧装置２１の状態を示す。最小速比εｍｉｎまで同じ動作をする。

逆に再び最大速比εｍａｘに復帰するには上述と逆回転の減速指令を各モータ６５に与える事で上述と逆の動作手順で達成できる。速比ε＝１での機能切換は、ベルト３の長手方向の伸びと幅方向の厚味の経年変化の悪影響を無くす為に本例では調節装置９０が常時入出力車回転数検出器９２，９３と圧力検出器９４から算出し演算する速比信号εとトルク信号を基準に各加圧装置へのトルク及び速比指令の指令供給の切換をする例を述べる。然も実際には速比ε＝１付近での伝動装置Ａ及びＢ間のハンチングを阻止する為各指令は図６Ａ，６Ｂの速比対接触半径・摩擦力特性に示す通り動作スキ間（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）を施して制御される。尚上述の例では操作器９の弾性装置３１又は当接装置３５の一方のみしか車１の加圧に影響しないので両圧縮装置１４，５４を常に駆動しても良いが必ずしもそうする必要は無く、車１に影響しない圧縮装置は図２の左側摺動体の如くその期間弾性体への指令の供給を停止し又は外部加圧を停止しある圧縮状態で待機しても良くまた切換時のみだけでなく常時両者を同時駆動させれば良い。更に弾性体３１，４１、プーリ１，２、ベルト３等の伝動部材が長期間の高圧縮圧で磨耗やヘタリ変形劣化した時に各車１，２で所定摩擦力が継続維持でき無くなる恐れが残るが、本例では図１の最大速比状態で伝動運転を停止する際でも調節装置９０から加圧装置５１，２１の高加圧を低加圧に強制的に解除又は加圧する除圧又は加圧の為の指令を与え長期間の運転停止の時の強制解放による経年劣化の阻止対策を施し得る。調節装置は変速機停止中に該第二及び複合加圧装置等入出力車側の各弾性装置の圧縮を解放状態にしても良い。又各増幅器９８は両操作器の切換時のみ直流モータ６５を供給電圧又はパルス量操作で急速切換動作でき瞬時速動指令を供給して機能切換しても良い。

更に本例では、出力トルクを入力及び出力操作器９、８の間接又は直接加圧制御で果す場合を持つが、各弾性体３２，４２の劣化した時にも高精度の所望摩擦力を入力及び出力車１、２で補償する為圧力検出器がトルクの算出に使用される。入力又は出力車１、２が基準車機能で働く時でも弾性力供給しても良くクサビ摩擦力は同検出器で常時感知できるので、当然サーボ制御させても良い。各摩擦力又はトルクの低下時のトルク補償制御は、予め弾性体３１の劣化の摩擦圧又はトルク検出値を知りＣＰＵ９５とメモリ９７ａとで予め負荷に応じて定めた摩擦力又はトルク基準値に適するように入力又は出力操作器９、８に閉ループ制御を施すことによってサーボ制御すれば良く、他にも開ループ制御で所定摩擦力供給での可変トルク制御を任意に制御する事が達成できる。出力回転数を入力又は出力操作器９、８の間接又は直接位置決め制御で行う際回転数検出器９３を用いた時も同様である。

本例の効用は、両車１，２のベルトプーリ間の接触半径又は面積が減少時は高圧の弾性力の常時供給を維持し続けるので加圧不足に因る滑りを解消し、接触半径又は面積が増大時は変速動作時以外には弾性力を全く印加しないか又は僅かに可変制御した弾性力Ｐｓを加えるだけなので摩擦係数変動や摩擦力過剰の不安定化を招く事が無く、必要以上の外部加圧に因るベルトの巻込み現象に伴う伝動不良が解消する。故に本明細書及び請求項で「実質的な非加圧」とは摩擦伝動に悪影響の無い範囲内で積極的に弾性力を可変制御しても良い事を意味する。その結果図７の通り二つの効率特性の各最高効率域間の中間域で大速比域での第一伝動装置Ａと小速比域での第二伝動装置Ｂとを両最高効率域間の中間域で単に安定連結するだけで無く両変速領域を安定のまま大幅に拡大し広帯域化ができる事を示し、所望摩擦力の安定維持が確立する為に高速度の変速応答性を果しかつ低速域及び高速域の該変速領域の両端域でも高効率伝動を果す。然も最大の利点はベルト巻込み現象が解消する為従来周知の押込型ベルトだけで無く引張型ベルトを、カム機構等の調整装置を全く付さずに適用できる点に有る。尚各操作器の機能切換位置は必ずしも速比ε＝１に制約されず任意に変更可能である。

図８及び図９は第２実施例可変伝動機を示す。第２実施例が第１実施例との相違点は入力操作器９の構成のみにあり実質的な第一及び第二伝動装置Ａ，Ｂ
の機能切換による可変トルク制御及び可変径位置決め制御動作は全く同一である。そこで同一又は類似機能の部材には第１実施例と同じ参照番号を付し相違点を述べる。構造上の相違点は、入力操作器９が出力操作器８と同様に単一の圧縮装置１４と複合装置３０の直列連結で複合加圧装置５０′の入力加圧装置１１を形成した点である。複合装置３０は第二入力加圧装置５１の弾性装置３１と第一入力加圧装置１１の当接装置３５とを予め並列に圧縮組付してある。本例では摺動装置１３の摺動具１７と、弾性装置３１の摺動体３３と、更に当接装置３５の摺動材３７が一体共用化して複合装置２０に相異し圧縮状態で両端閉止した円環鍋型収納枠を成す。該室内に複数皿バネの弾性体３２を収め摺動体３４を兼用する摺動材３６及び３７とで弾性体３２を圧縮収納してある。図６Ａ，６Ｂの各摩擦力特性の実線で示す通り入力弾性体３２は高加圧域特性Ｐｓ１を出力弾性体４２は低加圧域特性Ｐｓ０を夫々担うので、第１実施例と同様に通常は前者が後者より大きい弾性圧縮圧の皿バネが選定されるがベルトプーリ間摩擦係数によっても変化する。摺動材３７は可動材３７ａと可動材３７ｂとの間でネジ３９が施され当接装置３５の当接又は解除状態の動作点を可調整にしてある。当接装置４５も同様に構成しても良い。

複合装置３０と２０の相違点は弾性体の圧縮動作方向が互に逆である。複合装置３０が予め圧縮収納した弾性体閉止型だが同装置２０では開放型である。複合加圧装置は二摺動材の一方を型枠摺動体に又他方を弾性体と一方摺動材間に摺動可能に配し予め最小圧縮圧Ｐs１で封じた閉止型でなり入力操作器に配置し、又は二摺動材の一方を型枠摺動体で又他方を本体で夫々共用し両摺動材の当接時に弾性体の最大圧縮圧Ｐs０を供給する開放型でなり出力操作器に配置する。動作上も図６Ａ，６Ｂ と同様に変速機１０が第一伝動装置Ａで作動中は操作器８が加圧力でベルト３を位置決め制御する為、当接装置３５では図８の間隙３８が生じ弾性体３２が有効に働く。然し第二伝動装置Ｂに移ると、操作器８が弾性力の可変加圧制御域に入り同時に当接装置３５も間隙３８は消失し操作器９が図９の当接動作状態に移るので、小速比域では実質的に弾性体３２の機能は無効になり、入力車１が基準車機能として作動する。尚ベルト３は無端帯体３ａと多数ブロック３ｂとの押込型で示す。

本例の効用は第１実施例と略同様だが更に小型軽量化が果せる。然し複合装置３０が閉止型の為変速機の停止中に伝動部材の劣化防止策用の弾性体３２を除圧操作できないが弾性体３２に圧縮圧に経年変化が生じても出力トルク制御に圧力検出器９４を使う為ＣＰＵ９５とメモリ９７ｃが出力車２での所定摩擦力を常時調節するので弾性力の劣化減少分は入力操作器９の操作量を増す補償操作で障害を克服できる。検出器無しでも少ない劣化の弾性材を使用して長期伝動に耐えさせ又はネジ３９で再調整すれば良い。

図１０及び１１は、本発明の共通ベース思想を示す第３実施例であり、両操作器とも常時機能切換せずに第一伝達装置Ａを構成する可変伝動機の夫々入力車及び出力車断面図である。本例では変速領域の全域で、入力操作器９はトルク指令で常時弾性力供給する可変加圧制御によるトルク制御の追従車機能を又出力操作器８は変速時の速比指令で加圧力供給し定常時に無加圧の可変位置決め制御による速比制御の基準車機能を夫々果す。ベルトプーリ間で大摩擦力を得る為に伝達車に巨大外部圧を施す方法は摩擦係数が安定せず摩擦力過剰による伝動不能に到る。特にこの傾向は入力車１よりも出力車２で生じ易い。その理由は出力回転数Ｎ_０の方がより小さくなり逆に出力トルクＴ_０はその分増大する事を要するからである。本例では制御指令供給時は加圧力供給してもそれ以外の定速比運転時は出力車２のＶ溝に対し加圧装置による外部圧を全く与えず単に定速比プーリのＶ溝と同等の構成である。所定出力トルクの確保は入力操作器９で追従車機能する入力車１の弾性摩擦力にて与えたベルト張力のみで決定させた思想である。図中のチェーンベルト３の様にプーリ内巻込現象が生じ易い引張型ベルトでも又生じ難い押込型ベルトでもその型式に因らず、大速比域での安定伝動と高効率伝動を果す。

構造的には入力操作器９は、図９の操作器９から当接装置３５を除去して弾性装置３１を圧縮装置１４が直列圧縮する弾性加圧装置５１と駆動源６０ｂとでなる。出力操作器８は、図１，３又は図８の操作器８から複合装置２０を除去し、摺動装置２３と付勢装置２２を直結した圧縮装置２４にて変速動作時だけ加圧力を施し出力車２を可変径位置決め制御の基準車機能を果す構造である。他の構造は第１，第２実施例と同一なので同一の参照符号を付して詳細な説明を省く。尚圧力検出器９４の検出端１０１はホイール２９のスラスト軸受４ｂでの圧力を感知する為摩擦力の値は可動車２ａ、圧力伝達装置８０を経て圧縮装置２４と本体１０ｄ間で常時感知でき他実施例と同様調節装置９０にて操作器９にサーボ制御を施しそれを更に開又は閉ループ制御を施す事で適正な摩擦力管理による任意のトルク制御が達成できる。

上述実施例で入出力車のいずれか一方が弾性力による追従車機能を持つ理由はベルトの周長伸びや厚味摩粍等の誤差要因の吸収能力を弾性力自体に持たせて常時安定伝動の維持を果させる為である。従って入力操作器９を図１０の構造で又出力操作器８を図３の構造で夫々組立てた可変伝動機であっても又入力弾性体３２が出力弾性体４２よりバネ圧を大きく選定し実質的に加圧力として機能する時は安定伝動を果す。そこで本発明では入力及び出力車に同時に弾性力供給して両車で摩擦力を平衡させるトルク付与を行ってもよいが同時に加圧力供給状態にすべきでは無い。従って、両操作器８、９の一方を個別加圧装置又は複合加圧装置で他方を圧縮装置が弾性装置を直列圧縮する弾性加圧装置として両操作器でトルク用に可変加圧制御しても良いので負荷に応じた可変トルク制御が可能である。この時各加圧装置が第３実施例等の様に当接装置等の切換器を持つ必要は無く、更に入力車１に図１０の操作器９を出力車に可変径車又は図示しない定速比プーリをベルト接触半径一定で施しても出力トルクを入力操作器で調節する本発明思想は達成できると共に本発明の範囲に含むのは当然である。
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各種の変更、変形を加えても該範囲に包含される。

実施態様１において、出力プーリは可変径型又は定速比プーリで該ベルト接触半径が一定である可変伝動機。実施態様２において、調節装置は予め負荷に応じ定めた速比対入出力摩擦力設定圧基準値を収めた記憶装置と演算処理装置でプログラマブル制御した可変伝動機。実施態様３において、調節装置は摩擦圧又はトルクの検出値と設定摩擦圧又はトルク基準値との夫々偏差に応じた補償量を入力操作器への操作量に加味した閉ループ制御又は入出力トルクに応じ予め定めた弾性力指令を施す開ループ制御をしてなる可変伝動機。実施態様４において、各圧縮装置は二摺動具間に押圧装置を施した摺動装置と該押圧装置を動かす付勢装置とでなり該摺動装置及び付勢装置の一方又は双方に自己反転阻止機能を持たせてなる可変伝動機。実施態様５において、第一入力及び出力加圧装置は二摺動材が該相互間間隙の有無で当接又は解放状態に応じて上記各プーリ可動車に加圧力供給の有無を制御可能な入力及び出力当該装置を持つ可変伝動機。実施態様６において、各弾性装置は、弾性体及び該弾性体の両端に配した二摺動体で成り、弾性力振動の伝達を一端で可能に他端で不能に支持した該弾性体の一端又は他端を各圧縮装置で圧縮した可変伝動機。

実施態様７において、調節装置は該速比がε＝１の時点に切換えてなる可変伝動機。実施態様８において、調節装置は各操作器の切換の際に該動作時点に速比減少と増大時の間で動作スキ間を有する可変伝動機。実施態様９において、各操作器は該入力操作器に複合加圧装置を又該出力操作器に個別加圧装置を夫々施した可変伝動機。実施態様１０において、調節装置は変速機停止中に該第二及び複合加圧装置の各弾性装置の圧縮を解放状態にする可変伝動機。実施態様１１において、調節装置は本体と該出力圧縮装置及び弾性装置との間に入出力摩擦力を感知する圧力検出器をもつ可変伝動機。実施態様１２において、入力又は／及び出力操作器は受加圧点から左右に伸びる上側及び下側の横伝達手段と、該各横伝達手段の端部間を互に繋げた二本の加圧軸でなる縦伝達手段と、更に該縦伝達手段を本体及び軸受で摺動可能に支える支承体とでなる圧力伝達装置を持つ可変伝動機。

実施態様１３において、各操作器は該プーリ周囲に配した該各弾性装置又は当接装置、該各圧縮装置、若しくは該各加圧装置と、該プーリ離隔地の該圧縮装置、該弾性装置又は当接装置、若しくは該プーリ軸受との間を夫々圧力伝達装置で互に圧力伝達してなる可変伝動機。実施態様１４において、第一及び第二加圧装置は該各圧縮装置の一方を環状で該プーリ軸を貫通させ他方を該軸延長上に施す可変伝動機。実施態様１５において、第一及び第二加圧装置は互に円環状の該弾性装置と該当接装置を該プーリ軸芯方向に平行に施した可変伝動機。実施態様１６において、第一及び第二加圧装置は該プーリ可動車の軸受と該弾性及び当接装置の共用摺動体とを経て加圧した可変伝動機。実施態様１７において、両操作器は一方を該個別加圧装置で他方を圧縮装置が弾性装置を直列圧縮する弾性加圧装置でなる可変伝動機。

実施態様１８において、複合加圧装置は円環状をなす該弾性装置の内側又は外側に該当接装置を互に同芯円上に配した可変伝動機。実施態様１９において、複合加圧装置は二摺動材間の間隙を制御する該当接装置と、二摺動体及び弾性体でなる該弾性装置とを一方の該摺動体にて一端閉止の円環状型枠に形成した単一複合装置を持つ可変伝動機。実施態様２０において、複合加圧装置は該二摺動材の一方を該型枠摺動体に又他方を該弾性体と該一方摺動材間に摺動可能に配し予め最小圧縮圧Ｐs１で封じた閉止型でなり上記入力操作器に配した可変伝動機。実施態様２１において、複合加圧装置は該摺動材の一方を該型枠摺動体で又他方を本体で夫々共用し該両摺動材の当接時に該弾性体の最大圧縮圧Ｐs０を供給する開放型でなり上記出力操作器に配した可変伝動機。実施態様２２において、両操作器は一方を該複合加圧装置で他方を圧縮装置が弾性装置を直列圧縮する弾性加圧装置でなる可変伝動機。

１，２ プーリ
３ ベルト
８，９ 操作器
１０ 可変伝動機又は本体
１１，２１，５１ 加圧装置
１２，２２，５２ 付勢装置又はウォーム伝達機
１３，２３，５３ 摺動装置
１４，２４，５４ 圧縮装置
１５，２５，５５ 押圧装置
３０，２０ 複合装置
３１，４１ 弾性装置
３５，４５ 当接装置又は切換器
４０ 複合加圧装置
５０ 個別加圧装置
６０ 駆動源
７０，８０ 圧力伝達装置
９０ 調節装置
９２，９３ 第二検出器又は回転数検出器
９４ 第一検出器又は圧力検出器

Claims (11)

1. ベルトを巻掛した可変径車の入力及び出力車を加圧装置で加圧する可変伝動機において、第一圧縮装置が加圧力で速比制御する第一加圧装置と、第二圧縮装置が弾性装置を直列圧縮し得た弾性力でトルク制御する第二加圧装置と、更に該第一及び第二圧縮装置に夫々繋ぐ第一及び第二駆動源とを持つ入力又は／及び出力加圧装置に、調節装置は上記第一及び第二駆動源と直結し操作量を予め速比及びトルク指令に分化して夫々該第一及び第二駆動源に施し加圧力又は弾性力指令で夫々速比又はトルクを単独操作可能にした可変伝動機。
2. ベルトを巻掛した可変径車の入力及び出力車を加圧装置で加圧する可変伝動機において、第一圧縮装置が加圧力で速比制御する第一加圧装置と、第二圧縮装置が弾性装置を直列圧縮し得た弾性力でトルク制御する第二加圧装置と、該第一及び第二圧縮装置に夫々繋ぐ第一及び第二駆動源を持つ入力又は／及び出力加圧装置と、入力又は出力摩擦圧検出値を得る入力又は出力検出器と、更に該検出器で得た摩擦力又はトルクを帰還し予め定めた摩擦力又はトルク基準値と対比して算出したトルク指令と速比指令に分化し夫々上記第二駆動源と上記第一駆動源から弾性力指令と加圧力指令で施す調節装置とを有する可変伝動機。
3. ベルトを巻掛した可変径車の入力及び出力車を加圧装置で加圧する可変伝動機において、第一圧縮装置が加圧力で速比制御する第一加圧装置と、第二圧縮装置が弾性装置を直列圧縮し得た弾性力でトルク制御する第二加圧装置と、該第一及び第二圧縮装置に夫々繋ぐ第一及び第二駆動源を持つ入力又は／及び出力加圧装置と、更に速比及びトルク指令を分化し加圧力及び弾性力指令に変換する各加圧系路別にサーボ制御し速比とトルクを予め定めた速比対入力又は出力摩擦力特性に従い個別操作する調節装置とを有する可変伝動機。
4. ベルトを巻掛した可変径車の入力及び出力車を加圧装置で加圧する可変伝動機において、上記入力及び出力車に弾性力を施す入力及び出力弾性装置と、第一圧縮装置が加圧力で可変速比制御する第一加圧装置と、第二圧縮装置が上記弾性装置の一方を直列加圧し得た弾性力で可変トルク制御する第二加圧装置と、該第一及び第二圧縮装置に夫々繋ぐ第一及び第二駆動源と、上記第一及び第二加圧装置を並設し上記入力又は出力車に該加圧力及び弾性力を施す入力又は出力加圧装置と、更に該第一及び第二駆動源に夫々速比及びトルク指令を分化して施す定馬力又は定トルク伝動制御する調節装置とを有する可変伝動機。
5. ベルトを巻掛した可変径車の入力及び出力車を加圧装置で加圧する可変伝動機において、第一圧縮装置が加圧力で速比制御する第一加圧装置と、第二圧縮装置が弾性装置を直列加圧し得た弾性力でトルク制御する第二加圧装置と、該第一及び第二圧縮装置に夫々繋ぐ第一及び第二駆動源と、速比及びトルク指令を分化して夫々該入力及び出力車の一方車に加圧力及び他方車に弾性力を施す入力及び出力加圧装置と、更に速比又は出力回転数に対し出力摩擦力が正比例又は逆比例させた速比及びトルク指令を夫々上記第一及び第二駆動源に個別付与して定馬力又は定トルク伝動制御する調節装置とを有する可変伝動機。
6. ベルトを巻掛した可変径車の入力及び出力車を加圧装置で加圧する可変伝動機において、第一圧縮装置が加圧力で速比制御する第一加圧装置と、第二圧縮装置が弾性装置を直列重畳し得た弾性力でトルク制御する第二加圧装置と、該第一及び第二圧縮装置に夫々繋ぐ第一及び第二駆動源を持つ入力又は／及び出力加圧装置と、更に上記伝動機運転中は予め分化して施す速比又はトルク指令と該伝動機休止中は上記弾性装置の高加圧状態を解除する為の除加圧の為の指令或いは基準車又は追従車機能の選択時に施す作動指令とを上記第一又は／及び第二駆動源に共用して施す調節装置とを有する可変伝動機。
7. ベルトを巻掛した可変径車の入力及び出力車を加圧装置で加圧する可変伝動機において、第一圧縮装置が加圧力で速比制御する第一加圧装置と、第二圧縮装置が弾性装置を直列圧縮し得た弾性力でトルク制御する第二加圧装置と、該第一及び第二圧縮装置に夫々繋ぐ第一及び第二駆動源を持つ入力又は／及び出力加圧装置と、更に上記伝動機運転時に予め分化した速比及びトルク指令を夫々上記第一及び第二駆動源に分化して施しかつ該伝動機停止時に休止中は高加圧状態にある上記弾性装置を除圧指令で解除状態に起動時に加圧指令で加圧状態にする除加圧指令を上記第二駆動源に施す調節装置とを有する可変伝動機。
8. 回転軸と可変径車で成る入力及び出力車間で伝動するベルト巻掛式可変伝動機において、第一圧縮装置が加圧力で速比制御する第一加圧装置と、第二圧縮装置が弾性装置を直列重畳し得た弾性力でトルク制御する第二加圧装置と、該第一及び第二圧縮装置に夫々繋ぐ第一及び第二駆動源と、上記第一又は第二圧縮装置の摺動装置と上記弾性装置とを環状形成し対応の該回転軸に同軸同芯円状に貫通配置した入力又は／及び出力加圧装置と、更に予め速比及びトルク指令に分化して施し夫々上記摺動装置又は上記弾性措置を経た加圧力又は弾性力指令を該回転軸芯に平行に該可変径車に伝える調節装置とを有する可変伝動機。
9. ベルトを巻掛した可変径車の入力及び出力車を加圧装置で加圧する可変伝動機において、第一圧縮装置が加圧力で速比制御する第一加圧装置と、第二圧縮装置が弾性装置を直列重畳し得た弾性力でトルク制御する第二加圧装置と、該第一及び第二圧縮装置に夫々繋ぐ第一及び第二駆動源を持つ入力又は／及び出力加圧装置と、更に上記可変伝動機を予め分化して施す速比及びトルク指令の供給時は加圧特性に応じて定馬力型又は定トルク型可変伝動機に、速比を可変に弾性力を一定値操作時は簡易の定馬力又は定トルク型可変伝動機に、或いは速比を一定値に弾性力を可変操作時はトルク変換型可変伝動機に夫々選定する調節装置とを有する可変伝動機。
10. 請求項１、２、３、５、６、７、８又は９において、上記入力又は出力加圧装置は、上記入力又は出力車に上記第一加圧装置の該加圧力と並列に弾性力を施す他方弾性装置又は上記調節装置の他トルク指令で操作する他方駆動源及び他方加圧装置内に持ち互に直列加圧する該他方弾性装置及び他方圧縮装置を有し上記両車に弾性力供給する可変伝動機。
11. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９において、上記調節装置は、高負荷トルク時又は軽負荷トルク時に伝動負荷変化に伴い予め速比対入力又は出力摩擦圧特性を定めた記憶装置と演算処理装置とに従い速比指令に応じた入力又は出力トルク指令の電気信号を上記両駆動源で機械信号に変換しサーボ操作した可変伝動機。
    
    
    

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