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Title:
FRICTION TYPE TRANSMISSION DEVICE AND PRESSING FORCE CONTROL METHOD FOR FRICTION TYPE TRANSMISSION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/107543
Kind Code:
A1
Abstract:
A friction type transmission device for transmitting power by frictional force between two roller units in contact with and pressing against each other. The transmission device has pressing force application means which, in order that frictional force between both the roller units changes smoothly during shifting, increases and decreases pressing force applied to a roller pair.

Inventors:
YAMAMOTO TAKESHI
Application Number:
PCT/JP2009/052891
Publication Date:
September 03, 2009
Filing Date:
February 19, 2009
Export Citation:
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Assignee:
NISSAN MOTOR (JP)
YAMAMOTO TAKESHI
International Classes:
F16H13/14; F16H13/04; F16H61/04; F16H61/682
Foreign References:
JP2006132738A2006-05-25
JP2005188701A2005-07-14
JP2007187275A2007-07-26
JPH08277896A1996-10-22
JP2005188701A2005-07-14
Other References:
See also references of EP 2264333A4
Attorney, Agent or Firm:
HASHIMOTO, Takeshi et al. (JP)
Hashimoto 剛 (JP)
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Claims:
 摩擦伝動変速装置、この摩擦伝動装置は以下より成る:
 回転自在に支持された駆動ローラユニットと従動ローラユニット、前記駆動ローラユニットと従動ローラユニットは互いに押圧接触し、その接触部に生じる摩擦伝達力によって、上記2個のローラユニットのうち、一方のローラユニットから他方のローラユニットに動力を伝達し、前記駆動ローラユニットおよび従動ローラユニットは径の異なる複数のローラ対で構成される、駆動ローラおよび従動ローラユニットのうち少なくとも一方は偏心軸で回転自在に支持され、偏心軸を回転させることで、各ローラ対の軸間距離を変えて、選択的にいずれかのローラ対で動力を伝達する;及び
 押し付け力付与手段、この押し付け力付与手段は変速時の摩擦伝達力が滑らかに変化するよう、ローラ対に付与する押し付け力を増減する。
 請求項1に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記押し付け力付与手段は、
 少なくとも一方のローラユニットの回転支持部に当接し、両ローラユニットの接触点における接線に対し角度を持ったカム斜面を有するカム部材と、
 前記カム斜面を経て、前記ローラユニットに付与する荷重を増減する荷重付加手段と、
 を備えることを特徴とする摩擦伝動変速装置。
 請求項2に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記荷重付加手段は、変速前の押し付け力を維持するように荷重を増減することを特徴とする摩擦伝動変速装置。 
 請求項3に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記荷重付加手段は、変速時に入力トルクが減少傾向の場合、変速前の押し付け力を維持するように荷重を増減することを特徴とする摩擦伝動変速装置。 
 請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記荷重付加手段は、変速時に入力トルクが減少傾向でない場合、変速前よりも一旦押し付け力を増加させた後、押し付け力が徐々に減少するように荷重を増減することを特徴とする摩擦伝動変速装置。 
 請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記荷重付加手段は、変速終了後に荷重の増減を終了することを特徴とする摩擦伝動変速装置。 
 請求項3ないし請求項6のいずれか1項に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記荷重付加手段は、両ローラユニットの周速の差が所定値よりも小さくなったとき、荷重の増減を終了することを特徴とする摩擦伝動変速装置。 
 請求項2に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記荷重付加手段は、前記カム斜面の方向に対し略平行に荷重を付与することを特徴とする摩擦伝動変速装置。 
 請求項2に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記回転支持部は、ローラユニットと一体回転する回転部と、カム斜面に支持される固定部とからなり、
 前記荷重付加手段は、前記固定部に荷重を付与することを特徴とする摩擦伝動変速装置。
 請求項2に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記荷重付加手段を、前記カム斜面と当接するローラユニットの並進移動を規制する並進移動規制手段としたことを特徴とする摩擦伝動変速装置。 
 請求項10に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記並進移動規制手段を、絞りを可変とした油圧ダンパで構成したことを特徴とする摩擦伝動変速装置。 
 請求項10に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記並進移動規制手段を、摩擦ブレーキで構成したことを特徴とする摩擦伝動変速装置。 
 回転自在に支持された駆動ローラユニットと従動ローラユニットとを押圧接触させ、その接触部に生じる摩擦伝達力によって、上記2個のローラユニットのうち、一方のローラユニットから他方のローラユニットに動力を伝達し、 前記駆動ローラユニットおよび従動ローラユニットを、径の異なる複数のローラ対で構成し、駆動ローラユニットおよび従動ローラユニットのうち少なくとも一方を偏心軸で回転自在に支持し、偏心軸を回転させることで、各ローラ対の軸間距離を変えて、選択的にいずれかのローラ対で動力を伝達する摩擦伝動変速装置の押し付け力制御方法であり、この制御方法は 変速時の摩擦伝達力が滑らかに変化するよう、ローラ対に付与する押し付け力を増減するステップを含む。
 摩擦伝動変速装置、この摩擦伝動装置は以下より成る:
 第1ローラユニット、この第1ローラユニットは外径の異なる複数のローラを有する;
 第2ローラユニット、この第2ローラユニットは外径の異なる複数のローラを有し、第2ローラユニットの複数のローラは第1ローラユニットの複数のローラとそれぞれローラ対を成す;
 偏心軸, この偏心軸は第1ローラユニットと第2ローラユニットのうち少なくとも一方を回転自在に支持し、偏心軸は回転することにより複数のローラ対の一つを選択し、選択したローラ対を摩擦接触させ動力を伝達するように構成されている;
 カム部材、このカム部材は第1ローラユニットの回転支持部に当接するカム斜面を有する;
 減衰力発生手段、この減衰力発生手段は前記第1ローラユニットに対してカム斜面方向に減衰力を発生させるように構成されている。 
 請求項14に記載の摩擦伝動変速装置において、
 前記減衰力発生手段は第1ローラユニットの動きを規制する油圧シリンダーと油圧シリンダと接続された油路に設けられた絞りを有する。 
Description:
摩擦伝動変速装置および摩擦伝 変速装置の押し付け力制御方法

 本発明は、複数の摩擦伝動ローラ対を用 た摩擦伝動変速装置の技術分野に属する。

 従来の摩擦伝動変速装置では、偏心軸を回 させて各ローラ対の軸間距離を変えて動力 伝達するローラ対を切り替えることで、変 を達成している。この摩擦伝動変速装置で 、トラクションドライブにより動力を伝達 ることで、大きな動力伝達容量を確保する とができる。(特許文献1参照)。 

特開2005-188701号公報

 しかしながら、上記従来の摩擦伝動装置 あっては、変速時の変速段間比分、ローラ 間に回転数差が生じ、その回転数差に伴う 熱によって両ローラ間のトラクション係数( 転がり方向の接線力を法線力で割った無次元 量)が低下し、摩擦伝達力が大きく落ち込む め、変速ショックの増大を招くおそれがあ 。 

 本発明は、上記問題に着目してなされた ので、その目的とするところは、変速時の 速ショックを低減することができる摩擦伝 変速装置および摩擦伝動変速装置の押し付 力制御方法を提供することにある。 

 上記目的を達成するため、本発明では、 速時の摩擦伝達力が滑らかに変化するよう ローラ対に付与する押し付け力を増減する し付け力付与手段を設けた。 

実施例1の前進3速後進1速の変速装置を す全体図である。 実施例1の摩擦伝動変速装置の構成を示 す側面図である。 実施例1の荷重付加方法を示す押し付け 力のタイムチャートである。 変速時のすべりの変化に対するトラク ョン特性図である。 伝達力と押し付け力との関係を示す摩 伝動変速装置の側面図である。 変速時の伝達力低下を示す説明図であ 。 伝達力低下に伴う変速ショックの発生 示す伝達力のタイムチャートである。 実施例1の荷重付与作用を示す摩擦伝動 変速装置の側面図である。 実施例1の変速ショック抑制作用を示す 伝達力のタイムチャートである。 実施例2の荷重付加方法を示す押し付 力のタイムチャートである。 実施例2の変速ショック抑制作用を示 伝達力のタイムチャートである。 従来の摩擦伝動装置において、変速時 にエンジントルクが減少傾向である場合のタ イムチャートである。 実施例3の変速ショック抑制作用を示 タイムチャートである。 従来の摩擦伝動装置において、変速時 にエンジントルクが減少されない場合のタイ ムチャートである。 実施例4の変速ショック抑制作用を示 タイムチャートである。 実施例5の変速ショック抑制作用を示 変速時のすべりの変化に対するトラクショ 特性図である。 実施例6の荷重付与方向を示す摩擦伝 変速装置の側面図である。 実施例7の摩擦伝動変速装置の構成を す側面図である。 実施例8の摩擦伝動変速装置の構成を す側面図である。 押し付け力とローラの並進移動量との 関係を示す図である。 実施例9の摩擦伝動変速装置の構成を す側面図である。 駆動ローラの並進移動を押し付け力が 増える方向に規制した場合の、トラクション 係数のタイムチャートである。 実施例9の変速ショック抑制作用を示 伝達力のタイムチャートである。 実施例10の摩擦伝動変速装置の構成を す側面図である。 実施例11の摩擦伝動変速装置の構成を す側面図である。

  以下、本発明の摩擦伝動変速装置を実 するための最良の形態を、実施例1~11に基づ て説明する。

 まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の前進3速後進1速の摩擦伝動 速装置を示す全体図であり、実施例1の変速 置は、エンジンにより駆動する車両の駆動 に設けられている。この変速装置は、回転 在に支持された駆動ローラ1(駆動ローラユ ット)と従動ローラ2(従動ローラユニット)と 押圧接触させ、その接触部に生じる摩擦力 よって、上記2個のローラ1,2のうち、一方の ローラ1または2から他方のローラ2または1に 力を伝達する。 

 駆動ローラ1(駆動ローラユニット)は、1速 用駆動ローラ11と、2速用駆動ローラ12と、3速 用駆動ローラ13と、駆動ローラ支持軸部17,18 、を一体形成して構成されている。ローラ は、1速用駆動ローラ11<2速用駆動ローラ12& lt;3速用駆動ローラ13であり、駆動ローラ支持 軸部17,18の間に、図1の左から1速用駆動ロー 11、2速用駆動ローラ12、3速用駆動ローラ13が 順に配列される。

  従動ローラ2(従動ローラユニット)は、1 用従動ローラ21と、2速用従動ローラ22と、3 用従動ローラ23と、偏心従動ローラ軸(偏心 )24と、により構成されている。ローラ径は 1速用従動ローラ21>2速用従動ローラ22>3 用従動ローラ23であり、偏心従動ローラ軸24 上に、図1の左から1速用従動ローラ21、2速用 動ローラ22、3速用従動ローラ23、が配列さ る。

 3個の従動ローラ21,22,23は、両端に第1支持 軸受け3と第2支持軸受け4を配置した偏心従動 ローラ軸24上に設定すると共に、変速比を異 らせて設定した三対のローラ対を切り替え 能に構成している。 

 三対のローラ対は、駆動ローラ支持軸部1 7,18に駆動ローラ支持軸受け(回転支持部)5,6を 設定し、これら駆動ローラ支持軸受け5,6に、 フレーム7に設定したカム(カム部材)8を当接 ることで、ローラ対間に押し付け力を付与 ている。 

 カム8は、駆動ローラ1と従動ローラ2との 触点における接線に対し角度αを持った2つ カム斜面8a,8b(図2参照)を有し、回転方向に じて、カム斜面8aまたは8bを駆動ローラ支持 受け5,6のカムフォロア5a,6aに当接すること ローラ対を押圧接触させている。カム斜面8a は、正転トルク(車両前進時に伝達されるト ク)のときカムフォロア5a,6aに当接してロー 対を押圧接触させる正転カム斜面であり、 ム斜面8bは、逆転トルク(車両後退時に伝達 れるトルク)のときカムフォロア5a,6aに当接 てローラ対を押圧接触させる逆転カム斜面 ある。なお、駆動ローラ支持軸受け5,6は、 輪としてのカムフォロア(固定部)5a,6aと、転 体としてのニードル(回転部)5b,6bと、を有し て構成されている。

 3個の従動ローラ21,22,23は、両端に第1支持 軸受け3と第2支持軸受け4とを配置した偏心従 動ローラ軸24上にボール等を介して回転可能 設定すると共に、偏心従動ローラ軸24を回 させるサーボモータ9を偏心従動ローラ軸24 一端部に設けている。変速指令時には、サ ボモータ9による偏心従動ローラ軸24の回動 より、変速前の変速位置に対応する従動ロ ラ回転軸21a,22a,23aのうち1つの軸を駆動ロー 回転軸1aから離し、変速後の変速位置に対応 する従動ローラ回転軸21a,22a,23aのうち1つの軸 を駆動ローラ回転軸1aに近づけ、変速比を異 らせて設定した3対のローラ対を切り替え可 能に構成している。

 複数のローラ対は、1速ローラ対11,21と2速 ローラ対12,22と3速ローラ対13,23であり、従動 ーラ2の両端の支持軸受けを、第1支持軸受 3と第2支持軸受け4としたとき、第1支持軸受 3と第2支持軸受け4との間に、第1支持軸受け 3から順に、1速用従動ローラ21と2速用従動ロ ラ22と3速用従動ローラ23とを並べて配置し 1速用従動ローラ21と2速用従動ローラ22と3速 従動ローラ23とは、第1連結部31と第2連結部3 2により、径方向は互いに移動可能で、かつ 回転方向は一体に連結している。なお、摩 伝動変速装置への駆動入力は、駆動ローラ 持軸部17,18のいずれか一方からなされ、摩擦 伝動変速装置からの出力は、2速用従動ロー 22から径方向あるいは軸方向になされる。

 図2は、実施例1の摩擦伝動変速装置の構 を示す側面図であり、実施例1の摩擦伝動変 装置は、偏心従動ローラ軸24を回転させて 力を伝達するローラ対を切り替える変速時 おいて、ローラ間の摩擦伝達力が滑らかに 化するよう、ローラ同士を押圧接触させる し付け力を増減する押し付け力付与手段を えている。この押し付け力付与手段は、上 したカム8と、駆動ローラ支持軸受け5,6のカ フォロア5a,6aに対し図2中の矢印方向から荷 を付与することで、両ローラ1,2に作用する し付け力をカム斜面8aを経て増減させる荷 付加手段10とから構成される。両ローラ1,2に 作用する押し付け力を、該作用方向で直接増 減させるのではなく、カム斜面8aを経て増減 せることで小さい荷重付加で大きな押し付 力付与が可能となり、荷重付加手段10を小 かつ簡易な構造にすることが出来る。 

 荷重付加手段10は、変速時にカム8が発生 る押し付け力が低下する際、この押し付け の低下を補う押し付け力が発生するよう、 動ローラ支持軸受け5,6に付与する荷重を増 する(図3)。実施例1では、荷重付加手段10が える荷重の方向は、押し付け力の方向に対 て約90°の角度とする。 

 次に、カム8による押し付け力の付与につい て説明する。
駆動ローラ1から従動ローラ2にトルクが伝達 れると、駆動ローラ1には伝達力の反力が働 く。この伝達力の反力は、駆動ローラ支持軸 受け5,6のカムフォロア5a,6aとカム斜面8aの当 部で支持されるが、当接部においては接触 に垂直な力しか発生できないので、大きな 線力を生じ、水平方向成分が伝達力の反力 釣り合う。この法線力の垂直方向成分が押 付け力となり両ローラ1,2の接触部に働くこ になる。

 このとき水平方向成分と垂直方向成分、 なわち、伝達力と押し付け力の比は、当接 におけるカム斜面8aの角度αに等しい。この カム斜面8aの角度αは一定であるので、伝達 に比例した押し付け力を動力伝達部に加え ことができる。これにより、くさびローラ アクチュエータを用いることのない簡単な 成としながら、伝達トルクに比例した押し け力を与えることにより、寿命と動力伝達 率の向上を達成することができる。

 次に、荷重付与手段10の作用を説明する。
接触面にできる油圧のレオロジー特性で動力 を伝達するトラクションドライブ方式の変速 装置において、変速時におけるローラの周速 とトラクション係数μとの関係を考えると、 速した瞬間は変速前後の段間比分だけロー の周速が異なっており、駆動ローラと従動 ーラは大きなすべり速度で接触する。この き、大きなすべりに伴う発熱によって、ト クション係数μは図4のように大きく低下し 図5のカム斜面の勾配tanαよりもトラクショ 係数μの方が小さくなる。

 したがって、駆動ローラへの入力トルク よってローラを駆動する力に対し、トラク ョンドライブによって発生する伝達力が小 くなるため、駆動ローラの回転数は上昇し これに伴いすべり速度が大きくなってトラ ション係数μがさらに低下する。このとき 伝達力は小さくなり、伝達力に比例して発 する押し付け力も小さくなるため、さらに 達力が小さくなる循環を繰り返す(図6)。こ で、伝達力はトラクション力×押し付け力で あるが、変速の最中はその両方が小さくなる ため、伝達力が著しく低下し(図7)、変速ショ ックが大きくなる。

 これに対し、実施例1の摩擦伝動変速装置 では、変速時の伝達力が滑らかに変化するよ う、押し付け力を増減する押し付け力付与手 段(カム8+荷重付加手段10)を設けた。これによ り、変速時には、図8に示すように、伝達力 応じてカム8が発生する押し付け力(荷重)に えて、荷重付加手段10により付加された荷重 が押し付け力として作用するため、押し付け 力の低下が抑制される。

 図9は、実施例1の変速時における押し付 力付加作用を示す伝達力のタイムチャート あり、実施例1では、押し付け力の付加によ 伝達力(=トラクション力×押し付け力)の落 込みのないスムーズな変速を実現でき、変 ショックが低減されている。

 また、実施例1では、押し付け力付与手段 を、両ローラ1,2の接触点における接線に対し 角度αを持ったカム斜面8a,8bを有するカム部 8と、外部から押し付け力を増減させる荷重 加手段10とから構成したため、荷重付加手 10により与えられた荷重はカム斜面8a,8bによ て増幅され、大きな押し付け力を発生させ ことができる。したがって、外部から与え 荷重は小さな値でよく、荷重付加手段10を ンパクトな構成とすることができる。

 また、実施例1では、駆動ローラ支持軸受 け5,6のカムフォロア5a,6aに対して荷重を付与 ている。すなわち、回転しているローラに を直接与えると、荷重付与部分にはすべり 生じ、大きな摩擦が発生する。これに対し 施例1では、ほとんど回転しない駆動ローラ 支持軸受け5,6のカムフォロア5a,6aに接触して 重を与えているので、摩擦損失を生じない

 次に、効果を説明する。
実施例1の摩擦伝動変速装置にあっては、以 の効果を奏する。

 (1) 変速時における両ローラ1,2間の摩擦 達力が滑らかに変化するよう、ローラ対に 与する押し付け力を増減する押し付け力付 手段を設けたため、変速ショックの低減を ることができる。

 (2) 押し付け力付与手段は、駆動ローラ1 駆動ローラ支持軸受け5,6に当接し、両ロー 1,2の接触点における接線に対し角度αを持 たカム斜面8a,8bを有するカム8と、駆動ロー 1に付与する荷重を増減させる荷重付加手段1 0と、を備える。これにより、小さな荷重で きな押し付け力を発生させることができ、 置のコンパクト化を図ることができる。

 (3) 荷重付加手段10は、駆動ローラ支持軸 受け5,6のカムフォロア5a,6aに荷重を付与する め、荷重付加手段とローラとの接触部分に 受けなど摩擦低減要素を設けることなく、 重付加時の摩擦損失を小さく抑えることが きる。

 実施例2は、変速中は変速前の押し付け力 を維持するように荷重を付与し、変速終了後 は荷重の付与を停止する例である。

 すなわち、実施例2では、図10に示すように 変速開始から変速が終了するまでは、変速 の押し付け力が維持されるよう荷重付与手 10により荷重を与え、変速終了後は荷重の 与を停止する。
なお、他の構成については図1,2に示した実施 例1と同様であるため、図示ならびに説明を 略する。

 作用を説明すると、実施例2では、実施例 1と同様に変速中の伝達力の落ち込みを回避 て変速ショックを低減できることに加え、 速中は押し付け力を一定に維持するだけで るため、制御の簡素化を図ることができる( 11)。また、荷重付与を終了すると伝達力は 激に低下するが、この時点で変速を終了し いるので、変速後の伝達力を下回ることは い。したがって変速ショックを小さく抑え ことができる。

 次に、効果を説明する。
実施例2の摩擦伝動変速装置にあっては、実 例1の効果(1)~(3)に加えて、以下の効果を奏す る。

 (4) 荷重付加手段10は、変速前の押し付け 力を維持するように荷重を増減するため、荷 重付与制御の簡素化を図ることができる。

 (5) 荷重付加手段10は、変速終了後に荷重 の付与を終了するため、荷重付与制御の簡素 化を図ることができる。

 実施例3は、変速時に入力トルクが減少傾 向の場合、変速前の押し付け力を維持するよ うに荷重を増減する例である。

 すなわち、実施例3では、変速時にエンジン トルクが減少傾向の場合、荷重付加手段10は 変速前の押し付け力を維持するように荷重 増減する。
なお、他の構成については図1,2に示した実施 例1と同様であるため、図示ならびに説明を 略する。

 図12は、従来の摩擦伝動装置において、 速時にエンジントルク(入力トルク)が減少傾 向の場合のタイムチャートである。変速の瞬 間t0では、段間比分のすべりが生じ、これに いトラクション係数μが低下し、押し付け が低下する。この後、しばらくはそれぞれ 下するものの、エンジントルクが減少傾向 あるため、時点t1から押し付け力が増加し始 め、その後時点t2ではトラクション係数μ>t anαとなり、すべりは収束する。すなわち、 ンジントルクの減少によりすべりは自然収 するものの、変速の瞬間には大きなショッ が発生しているのがわかる。

 これに対し、実施例3では、図13に示すよ に、変速の瞬間t0からトラクション係数μ> ;tanαとなる時点t2までの間、押し付け力を維 するように荷重を付与しているため、エン ントルクが減少傾向である場合において、 速ショックを抑制できる。

 次に、効果を説明する。
実施例3の摩擦伝動変速装置にあっては、実 例1の効果(1)~(3)に加えて、以下の効果を奏す る。

 (6) 荷重付加手段10は、変速時にエンジン トルクが減少傾向の場合、変速前の押し付け 力を維持するように荷重を増減するため、エ ンジン状態に合わせて最適な押し付け力を付 与し、変速ショックを確実に抑制することが できる。

 実施例4は、変速時に入力トルクが減少し ない場合、変速前よりも一旦押し付け力を増 加させた後、押し付け力が徐々に減少するよ うに荷重を増減する例である。

 すなわち、実施例4では、変速時にエンジン トルクが減少しない場合、荷重付加手段10は 一旦変速前よりも押し付け力を増加させた 、減少するように荷重を増減する。
なお、他の構成については図1,2に示した実施 例1と同様であるため、図示ならびに説明を 略する。

 図14は、従来の摩擦伝動装置において、 速時にエンジントルク(入力トルク)が減少し ない場合のタイムチャートである。変速の瞬 間t0では、段間比分のすべりが生じ、これに いトラクション係数μが低下し、押し付け が低下する。ここで、エンジントルクが減 されていないため、エンジンが吹け上がっ すべり速度は増加し、押し付け力、伝達力 により低下してしまう。つまり、エンジン ルクが減少されない場合、には、変速の瞬 のすべりに加え、エンジン吹け上がりによ 更なるすべりが発生することとなる。

 これに対し、実施例4では、図15に示すよ に、変速の瞬間t0には押し付け力を一旦増 させるように荷重を付加し、その後、トラ ション係数μ>tanαとなる時点t2までの間、 し付け力を徐々に減少させている。これに り、エンジントルクが減少されない場合に いても、変速ショックを確実に抑制するこ ができる。

 次に、効果を説明する。
実施例4の摩擦伝動変速装置にあっては、実 例1の効果(1)~(3)に加えて、以下の効果を奏す る。

 (7) 荷重付加手段10は、変速時にエンジン トルクが減少されない場合、変速前よりも一 旦押し付け力を増加させた後、押し付け力が 徐々に減少するように荷重を増減するため、 エンジン状態に合わせて最適な押し付け力を 付与し、変速ショックを確実に抑制すること ができる。

 実施例5は、両ローラの周速の差が所定値 (μ>tanαを示す値))よりも小さくなったとき 荷重の増減を終了する例である。

 すなわち、実施例5の荷重付加手段10では、 16に示すように、変速の進行に伴いすべり が低下してトラクション係数μがカム斜面の 勾配tanαよりも大きくなったことを、駆動ロ ラ1と従動ローラ2の回転速度から算出した べり率と、あらかじめ用意した潤滑油の特 データより判定し、荷重の付与を終了させ 。ここで、駆動ローラ1と従動ローラ2の回転 速度は、車両の変速装置において一般的に設 けられる入力軸回転数センサおよび出力軸回 転数センサの検出値からそれぞれ算出するこ とができる。
なお、他の構成については図1,2に示した実施 例1と同様であるため、図示ならびに説明を 略する。

 次に、作用を説明すると、実施例5では、 すべり率とあらかじめ用意した潤滑油の特性 データとに基づき、すべり率が低下してトラ クション係数μがカム斜面8a,8bの勾配tanαより も大きくなったことを検知し、荷重の付与を 終了するため、荷重付与を終了する最適なタ イミングを、簡単かつ正確に判断することが でき、よりスムーズな変速を実現できる。

 次に、効果を説明する。
実施例5の摩擦伝動変速装置にあっては、実 例1の効果(1)~(3)に加えて、以下の効果を奏す る。

 (8) 荷重付加手段10は、両ローラ1,2の周速 の差が所定値よりも小さくなったとき、荷重 の増減を終了するため、安価な回転数センサ のみで押し付け力操作のタイミングを正確に 制御でき、よりスムーズな変速を実現できる 。

 実施例6は、外部から与える荷重を、カム斜 面の方向に対し略平行とした例である。すな わち、実施例6では、図17に示すように、荷重 付加手段10は、駆動ローラ支持軸受け5,6に対 、カム斜面8aの方向と平行な方向に荷重を 与する。
なお、他の構成については図1,2に示した実施 例1と同様であるため、図示ならびに説明を 略する。

 次に、作用を説明する。
荷重付与手段10が付与する荷重をFとし、Fが 達力となす角度をβとすると、Fによって発 する押し付け力faは、
fa=F(sinβ+cosβ/tanα)
となる。

 βに対するfaの極大値を求めると、
dfa/dβ=F(cosβ-sinβ/tanα)=0
これを解くとβ=αとなる。
すなわちFをカム斜面8aに対して平行にするこ とで、最も大きなfaが得られる。なお略平行 あれば効果は大きく変わらない。

 次に、効果を説明する。
実施例6の摩擦伝動変速装置にあっては、実 例1の効果(1)~(3)に加えて、以下の効果を奏す る。

 (9) 荷重付加手段10は、カム斜面8aの方向 対し略平行に荷重を付与するため、荷重の 幅率を最も大きくとることができ、荷重付 手段10のコンパクト化を図ることができる

 実施例7は、荷重付与手段として油圧シリ ンダを用いた例である。

 図18は、実施例7の摩擦伝動変速装置の構成 示す側面図であり、実施例7では、フレーム 7に油圧シリンダ14を取り付け、油圧によりピ ストン14aを伸長させることでカムフォロア5a, 5bに荷重を付与する。
なお、他の構成については図1,2に示した実施 例1と同様であるため、図示ならびに説明を 略する。

 よって、実施例7の摩擦伝動変速装置では 、実施例1の効果(1)~(3)を得ることができる。

 実施例8は、変速時にカム斜面と当接する ローラの並進移動を規制し、その反力によっ て荷重を生成する例である。

 実施例8では、図19に示すように、実施例7 と同様の油圧シリンダ14をカムフォロア5a,6a 当接させるが、油圧シリンダ14に接続された 油路15にON/OFF切り替えバルブ16を設けている このON/OFF切り替えバルブ16は、変速時以外は ON、変速時はOFFとし、変速時における駆動ロ ラ1のカム斜面8a,8b上の移動(並進移動)を規 する。

 次に、作用を説明すると、変速前にトル を伝達しているときは、ローラ間接触部の 形を吸収するためカム側ローラはカム斜面8 a,8b上を並進移動した状態にある(図20)。ここ 変速を開始すると同時にON/OFF切り替えバル 16を閉じることで、並進移動量が固定され 。このときローラ間接触部の変形も維持さ ることになり、押し付け力も同じ値を保つ すなわち、押し付け力の付与にあたり、油 発生源等の動力を必要としないため、構造 簡素化を図ることができる。また、動力損 を生じることもない。

 次に、効果を説明する。
実施例8の摩擦伝動変速装置にあっては、実 例1の効果(1)~(3)に加えて、以下の効果を奏す る。

 (10) 荷重付加手段を、カム斜面8a,8bと当接 る駆動ローラ1の並進移動を規制
する並進移動規制手段としたため、荷重の付 与に動力を必要とせず、より安価な構成とす ることができる。

 実施例9は、並進移動規制手段を、絞りを 有する油圧ダンパで構成した例である。

 実施例9では、図21に示すように、ピスト 14aを有する油圧シリンダ14Aとピストン14bを する油圧シリンダ14Bとを対向して2つ配置し 、駆動ローラ支持軸受け5,6のカムフォロア5a, 6aを挟み込む構成としている。それぞれの油 シリンダ14A,14Bの油圧室は油路19で連通され 油路19の途中には絞り20が設けられている。 この絞り20は図21の例では絞り弁であり、変 をしない通常の運転時には適度な開度を維 し、変速時には完全に閉じた状態とする。 りは図示のような可変タイプ(絞り弁)に限定 されることなく、固定タイプ(オリフィス等) もよい。油圧シリンダ14A,14B、油路19、絞り2 0は一方のローラに対してカム斜面方向に減 力を発生させる減衰力発生手段を構成する

 作用を説明すると、変速をしない通常の 転時は絞り弁20が適度な開度に設定されて るため、駆動系の振動を抑えるダンパとし 機能させることができる。一方、変速時に 、絞り弁20を閉じることで、駆動ローラ1の 進移動が規制されるため、その反力によっ 押し付け力を与えることができる。

 ここで、変速終了間際には、すべりの減 と共にトラクション係数μが増加するため 伝達力が急激に増加することで変速ショッ が発生するおそれがある(図22)。これに対し 実施例9では、2つの油圧シリンダ14A,14Bを対 配置しているため、押し付け力が増える方 への駆動ローラ1の並進移動も規制すること ができる。よって、変速終了間際における伝 達力の急増に伴う変速ショックの発生を抑制 することができる。

 次に、効果を説明する。
実施例9の摩擦伝動変速装置にあっては、実 例1の効果(1)~(3)、および実施例8の効果(10)に え、以下の効果を奏する。

 (11) 並進移動規制手段を、絞りを可変とし 油圧ダンパで構成したため、変速終了間
際における伝達力の急増に伴う変速ショック の発生を抑制することができる。また、変速 をしない通常走行時には、振動を抑制するダ ンパとして機能させることができる。

 図24は、実施例10の摩擦伝動変速装置の構 成を示す側面図であり、実施例10では、図19 示した実施例8のON/OFF切り替えバルブ16に代 て、チェック弁25とオリフィス26を油路14に し並列して設けた例である。

 図24中の右方向の動きに対してはチェッ 弁25が開くため、油圧シリンダ14のピストン1 4aは自由に移動できるが、左方向の動きには ェック弁25が閉じてオリフィス26の絞りが作 用するため、ピストン14aの移動は規制される 。

 実施例10の作用は、実施例9と同様である 、ピストン14aの移動を規制するために絞り 20を開閉制御する実施例9と比較して、作動 アクチュエータを用いていないため、機構 簡素化を図ることができる。

 実施例11は、並進移動規制手段を、摩擦 レーキで構成した例である。

 実施例11では、図25に示すように、並進移 動規制手段として、スプラグ27を使ったワン ェイクラッチ28を用いる。スプラグ27は図外 のモータに結合され、ブレーキとフリーを制 御する。

 作用を説明すると、変速時はスプラグ27 モータで回してワンウェイクラッチ28をロッ クし、駆動ローラ1の移動を規制して押し付 力を発生させる。油圧シリンダに比べてシ ルなどが不要であるため、簡単な機構とす ことができる。

 次に、効果を説明する。
実施例11の摩擦伝動変速装置にあっては、実 例1の効果(1)~(3)、実施例8の効果(10)に加えて 、以下の効果を奏する。

 (12) 並進移動規制手段を、摩擦ブレーキ 構成したため、機構の簡素化を図ることが きる。

 (他の実施例)
以上、本発明の摩擦伝動変速装置を実現する 最良の形態を、各実施例に基づいて説明して きたが、具体的な構成については、各実施例 に限定されるものではなく、特許請求の範囲 の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限 り、設計の変更や追加等は許容される。

 例えば、実施例1では、押し付け力の低下 により駆動力よりも伝達力が小さくなること を前提とし、これに伴う変速ショックを抑制 するために、押し付け力を増加させる例を示 したが、変速時に伝達力が過大となる場合も 考えられるため、その場合は、押し付け力を 減少させる必要がある。すなわち、段間比が 小さく、トラクション係数μが高い場合には 駆動力よりも伝達力が著しく大きくなるた 、変速時には駆動ローラの回転数が急激に 下し、その慣性モーメントによって伝達力 衝撃的に大きくなり、過大な変速ショック 発生する。よって、この場合には押し付け を小さくすることにより、過大な伝達力の 生に伴う変速ショックを抑制することがで る。 

 また、実施例では、本発明の摩擦伝動変速 置を3速の変速装置に適用した例を示したが 、4速や5速、あるいは7速以上の変速装置とし ても適用することができる。
実施例では、駆動ローラのみをカム部材に当 接させた構成を示したが、カム部材は従動ロ ーラのみ、または駆動ローラと従動ローラの 両方に設けてもよい。

 本発明の摩擦伝動変速装置は、車両に適 される加減速機や変速機への適用に限らず 加速機能や減速機能や変速機能が要求され 産業機器等に対し広汎な用途として適用す ことができ、各実施例と同様の作用効果を ることができる。

 以上のように、本発明の実施例では、変 時の摩擦伝達力が滑らかに変化するよう、 ーラ対に付与する押し付け力を増減する押 付け力付与手段(押し付け力付与デバイス)( たは押し付け力付与セクション)を設けた。 従って、本発明にあっては、押し付け力の変 動を抑制して変速時の摩擦伝達力を滑らかに 変化させるため、変速ショックの低減を図る ことができる。

 図2に示す荷重付加手段(荷重付加デバイ または荷重付加セクション)10は制御システ を構成していてもよい。この場合、制御シ テムはコントローラ、荷重を付加するアク ュエータ、及び 押し付け力の増減制御に必 要な情報を集めるセンサ部(インプット部)よ 成り、荷重付加手段は少なくともアクチュ ータとコントローラの一方または双方を含 。図2に点線のブロックで示す例では、荷重 付加手段10はアクチュエータとして機能し、 ントローラ101と接続され、センサ部103から 情報に基づいて、コントローラ101は変速時 摩擦伝達力が滑らかに変化するようにアク ュエータを制御してローラ対に付与する押 付け力を増減するように構成されている。 アクチュエータとして例えば油圧あるいは 気を用いるアクチュエータを用いることが 来る。実施例9に於いて、固定タイプの絞り( オリフィス)20を用いる場合などはコントロー ラなしに変速ショックを低減することができ る。 

 コントローラ101はアクチュエータを制御 て押し付け力をいろいろなモードで増減す ことができる。例えば、コントローラ101は 下の何れか一つまたは複数の方式で押し付 力を制御することができる:(1)変速前の押し 付け力を維持するように荷重を増減する、(2) 変速時に入力トルクが減少傾向の場合、変速 前の押し付け力を維持するように荷重を増減 する、(3)変速時に入力トルクが減少傾向でな い場合、変速前よりも一旦押し付け力を増加 させた後、押し付け力が徐々に減少するよう に荷重を増減する、 (4)変速終了後に荷重の 減を終了する、(5)両ローラユニットの周速 差が所定値よりも小さくなったとき、荷重 増減を終了する。 

 図3の例では、荷重付加手段10(アクチュエ ータ)により加えられる押し付け力は変速時 一時的にあるいは過渡的に増大させる。さ にこの例では変速前、変速後の定常時には 重付加手段10(アクチュエータ)により加えら る押し付け力は最低レベル(ゼロ)に保持さ る。 

 図2の例では、駆動ローラ1と従動ローラ2 想像上の正中面に関して左右対称であり、 2では、正中面は駆動ローラ回転軸1aと従動 ーラ回転軸2aを結ぶ直線となる。荷重付加 段10(アクチュエータ)により加えられる押し け力の方向は図2の例では正中面に垂直であ り駆動ローラ回転軸1aに向かう。図2の例では カム斜面8a、8bはこの正中面に関して左右対 に配置され、荷重付加手段10(アクチュエー )は正中面の第1側(図2の左側)に在り、(正転) ム斜面8aは正中面の第2側(右側)にあり、押 付け力の方向は第1側から第2側に向かう。 

 図17の例では荷重付加手段10(アクチュエ タ)により加えられる押し付け力の方向は、 中面に直角ではなく、(正転)カム斜面8aに平 行な方向と正中面に直角の方向の間にある。

 図21の例では油圧シリンダ14A,14Bは各カム ォロア5a、6aの両側に、前述の正中面に関し て左右対称に配置される。図21の例では、油 ダンパは、前記正中面に対して垂直な方向 於ける、カムフォロア(5aまたは6a)の移動を 制するように配置されている。

 あるひとつの解釈によれば、図示の実施 では、摩擦伝動変速装置(又は、摩擦伝動変 速方法)は少なくとも下記の要素(装置の要素 たは方法の要素)を含む。押し付け力付与の ための要素(装置を構成するミーンズ(means)ま は方法のステップ)は変速時の摩擦伝達力が 滑らかに変化するようにローラ対に付与する 押し付け力を増減する。摩擦伝動変速装置( は、摩擦伝動変速方法)は更に変速制御要素( ミーンズまたはステップ)を含んでいてもよ 。変速制御要素は変速を要求する条件が成 すると変速制御を開始し、押し付け力付与 素はこの変速制御中に一時的に押し付け力 増大(または減少)させる。例えば、変速制御 要素はサーボモータ9などの変速アクチュエ タを含む。摩擦伝動変速装置の場合、変速 御要素はさらに変速アクチュエータを制御 る変速コントローラを含んでいてもよい。 えば、一つのコントローラ101が荷重付加ア チュエータを制御するコントローラおよび 速コントローラの両方のコントローラとし 機能するように構成されていてもよい。

 本願は日本特許出願 特願2008-043693に基づ く、この特許出願の内容をここに引用する。