(57)【要約】【課題】調整機構の故障時に制御可能であり、自動車に搭載することで自動車に有効な緊急動作をもたらす円錐リング変速機を提供する。【解決手段】円錐リング変速機（１）は、平行シャフトに取り付けられた対向する二つの円錐摩擦車（２，３）と、これら円錐摩擦車（２，３）と噛み合いかつそのうちの一つを取り囲み、円錐摩擦車（２，３）の回転軸に対して垂直に延びる回転面に対して傾斜角βが与えられることにより軸方向に移動可能な摩擦リング（５）とを備えている。ここで、少なくとも一つのアクチュエータ（９；２２，２３）を有する調整装置（７）によってアクチュエータ（９；２２，２３）がニュートラル状態のときに摩擦リング（５）の軸方向ニュートラル位置が決定され、ニュートラル位置からずれた位置では、調整装置（７）によって傾斜角βが与えられることにより摩擦リング（５）がニュートラル位置の方向に移動させられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行シャフトに取り付けられた対向する二つの円錐摩擦車（２，３）と、前記二つの円錐摩擦車（２，３）と噛み合いかつそのうちの一つを取り囲み、前記円錐摩擦車（２，３）の回転軸に対して垂直に延びる回転面に対して傾斜角βが与えられることにより軸方向に移動可能な摩擦リング（５）とを備えた円錐リング変速機であって、
少なくとも一つのアクチュエータ（９；２２，２３）を有する調整装置（７）によって前記アクチュエータ（９；２２，２３）がニュートラル状態のときに前記摩擦リング（５）の軸方向ニュートラル位置が決定され、前記ニュートラル位置からずれた位置では、前記調整装置（７）によって傾斜角βが与えられることにより前記摩擦リング（５）が前記ニュートラル位置の方向に移動させられる
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の円錐リング変速機において、
前記アクチュエータ（９；２２，２３）の各状態ごとに前記調整装置（７）によって前記摩擦リング（５）の所定の位置が決定され、前記所定の位置からずれた位置では、前記調整装置（７）によって傾斜角βが与えられることにより前記摩擦リング（５）が前記所定の位置の方向に移動させられる
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか一方に記載の円錐リング変速機において、
前記アクチュエータ（９；２２，２３）は、バネを有する線形電磁石を備えている
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の円錐リング変速機において、
前記アクチュエータのベース点は、前記摩擦リング（５）の軸方向位置に応じてその位置が変化する
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項５】
請求項４に記載の円錐リング変速機において、
前記アクチュエータ（９；２２，２３）のベース点（１１）は、ベース点ガイド（１０，２０）に連結されている
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項６】
請求項５に記載の円錐リング変速機において、
前記ベース点ガイドは、前記アクチュエータ（９）のベース点（１１）が移動可能なガイドレール（１０）として構成されている
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項７】
請求項６に記載の円錐リング変速機において、
前記ガイドレールは、前記円錐摩擦車（２，３）の平行軸に対して傾斜し、かつ、ほぼ直線状である
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項８】
請求項６及び７のいずれか一つに記載の円錐リング変速機において、
前記ガイドレール（１０）の傾斜は調整可能である
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つに記載の円錐リング変速機において、
前記少なくとも一つのアクチュエータとともに作用するもう一つのアクチュエータを備えた
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項１０】
請求項５及び９のいずれか一つに記載の円錐リング変速機において、
前記ベース点ガイドは、旋回アーム（２０）として構成されている
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項１１】
請求項１０に記載の円錐リング変速機において、
前記旋回アーム（２０）の旋回軸（２１）が前記摩擦リング（５）とともに前記円錐摩擦車（２，３）の方向に移動可能である
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の円錐リング変速機において、
リングガイド（８）及び前記旋回アーム（２０）は、前記円錐摩擦車（２，３）の軸に対して平行移動可能なスライドヘッド（１７）に取り付けられている
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一つに記載の円錐リング変速機において、
前記摩擦リング（５）の軸移動を前記旋回アーム（２０）の旋回動作に変換する変換部（２４）を備えた
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の円錐リング変速機において、
前記変換部は、前記旋回アーム（２０）及び固定点に接続されたボーデンケーブル（２４）として構成されている
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一つに記載の円錐リング変速機において、
前記摩擦リング（５）の傾斜に係る傾斜軸（６）は、前記円錐摩擦車の平行する回転軸の平面上にあり、かつ、ほぼ前記摩擦リング（５）の回転面上にある
ことを特徴とする円錐リング変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平行シャフトに取り付けられた対向する二つの円錐摩擦車とこれら円錐摩擦車と噛み合いかつそのうちの一つを取り囲む摩擦リングとを備えた円錐リング変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
円錐リング変速機又は円錐摩擦リング変速機では、シャフト軸方向への摩擦リングの移動によって変速比が無段階に変化可能な無段変速機能が重要である。摩擦リングを軸方向に移動させるには、摩擦リングを、例えば、スピンドル駆動にしてしまうことが考えられる。しかし、これにはさまざまな欠点がある。重大な欠点の一つとして、摩擦リングをそのようにスピンドル駆動にしてしまうと原動力が低下してしまうということが挙げられる。
【０００３】
また、摩擦リングを軸方向に移動させるために、円錐摩擦車の回転軸に対して垂直に延びる回転面に対して傾斜角を与えることにより同様に摩擦リングを軸方向に移動させることも可能である（例えば、特許文献１参照）。傾斜角によって二つの円錐摩擦車の回転方向に応じて摩擦リングに滑り力が発生し、それにより円錐摩擦車の軸に沿って一方向又は別方向に摩擦リングが加速される。この調整方法によると大きな原動力と良好な効率が得られるが、摩擦リングの傾斜角を常に調整する必要がある。
【０００４】
特許文献１には当該傾斜角を調整するために、調整装置又は調整機構によって旋回角の調整が調整可能な旋回可能フレームが開示されている。当該フレームは、互いに離れて円錐摩擦車の回転軸に平行に延びる二つのレールを備えている。そして、これらレールに沿って軸方向に移動可能なスライドヘッドがこれらレールにガイドされている。この移動可能なスライドヘッドは摩擦リングをガイドしており、フレームが旋回したとき、スライドヘッドを介して摩擦リングが円錐摩擦車の軸に対して垂直に延びる回転面から傾く。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９５４２７２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
調整機構の故障時の動作は設計仕様に応じてさまざまであるが、少なくとも緊急動作においては変速機をそれ以上使用させないような措置が取られる。しかし、調整機構が故障時の状態に固定されてしまうと、故障時にその固定状態によって傾斜角が与えられ続けることで、摩擦リングは軸方向の終端位置に移動してしまうおそれがある。この結果、軸方向の終端位置に到達した摩擦リングによって、円錐摩擦車の変速比は最小又は最大に調整されてしまう。このような円錐リング変速機を搭載した自動車は、調整機構が故障した場合には使い物にならなくなってしまう。すなわち、自動車の速度が非常に遅くなってしまったり、摩擦リングが軸方向の別の終端位置にある場合には自動車が停止状態から発進できなくなってしまったりしてしまう。
【０００６】
一方、故障時に調整機構が自己制動できなければ、摩擦リングは伝達されるトルクに応じて不規則な運動モデルとなってしまう。これに対して、故障時に調整機構がニュートラル状態となれば、摩擦リングは駆動トルクに応じた位置に落ち着く。
【０００７】
上記問題に鑑み、本発明は、調整機構が故障しても制御可能であり、また、自動車に搭載された場合にその自動車の緊急動作を実際的なものにする円錐リング変速機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、平行シャフトに取り付けられた対向する二つの円錐摩擦車と、これら二つの円錐摩擦車と噛み合いかつそのうちの一つを取り囲み、これら円錐摩擦車の回転軸に対して垂直に延びる回転面に対して傾斜角が与えられることにより軸方向に移動可能な摩擦リングとを備えた円錐リング変速機であって、少なくとも一つのアクチュエータを有する調整装置によってアクチュエータがニュートラル状態のときに摩擦リングの軸方向ニュートラル位置が決定され、ニュートラル位置からずれた位置では、調整装置によって傾斜角が与えられることにより摩擦リングがニュートラル位置の方向に移動させられるものとする。
【０００９】
これによると、調整装置においてアクチュエータを使用することで、誤動作又は故障の際、アクチュエータはニュートラル状態となり、調整装置によって摩擦リングはその時の位置とは無関係にニュートラル位置に運ばれ又は調整される。
【００１０】
ニュートラル位置は適宜変更可能であり、摩擦リングが当該位置にあるときには、円錐リング変速機の変速比が中程度、例えば、通常のマニュアルトランスミッション車の３速に相当する変速比となるようにしてもよい。これにより、たとえ調整装置が、例えば、供給電圧のトラブルやケーブル切断によってもはや機能しなくなってしまっても、本円錐リング変速機が搭載された自動車はなおも発進でき、また、十分な高速走行が可能である。
【００１１】
アクチュエータがニュートラル状態にあり、かつ、摩擦リングがニュートラル位置にあれば、調整装置による摩擦リングの傾斜角はゼロに等しくなる。これは、このニュートラル位置では、摩擦リングには少なくともニュートラル位置に近づこうとする調整力が働かないことを意味する。外乱によって摩擦リングがニュートラル位置からずれると、すぐに調整装置によって、より詳細には、その構造的な傾斜角によって調整されることで、摩擦リングは再び元のニュートラル位置に戻される。
【００１２】
好ましくは、アクチュエータの各状態ごとに調整装置によって摩擦リングの軸方向所定の位置が決定され、この所定の位置からずれた位置では、調整装置によって傾斜角が与えられることにより摩擦リングがこの所定の位置の方向に移動させられるものとする。これにより、アクチュエータの各状態ごとに正確に摩擦リングの位置が特定され、傾斜角の規定値を超えるたびに摩擦リングは調整装置によって安定位置に落ち着く。
【００１３】
アクチュエータは、バネを有する線形電磁石（linear proportional magnet）を備えていてもよい。これによると、電源供給が途絶えても、バネによってアクチュエータがニュートラル状態にされる。このような構成のアクチュエータは摩擦リングを傾斜させるのに必要十分な力を達成できるため非常に小さくすることができる。
【００１４】
また、好ましくは、アクチュエータのベース点は、摩擦リングの軸方向位置に応じてその位置が変化するものとする。これにより、アクチュエータのベース点の位置の変化に比例して、摩擦リングの軸方向位置を前進又は後退させることができる。
【００１５】
また、好ましくは、アクチュエータのベース点は、ベース点ガイドに連結されているものとする。より好ましくは、ベース点ガイドは、アクチュエータのベース点が移動可能なガイドレールとして構成されているものとする。これにより、ガイドレールによってアクチュエータのベース点が任意の位置に設定可能となる。
【００１６】
より好ましくは、ガイドレールは、円錐摩擦車の平行軸に対して傾斜し、かつ、ほぼ直線状であるものとする。これにより、ガイドレールを合目的的に据え付けることができる。
【００１７】
また、これにより、アクチュエータが一定状態にあるときの、摩擦リングの軸位置に応じて変化する傾斜角の変化量が、ガイドレールの傾斜によって決定される。すなわち、ガイドレールの傾斜が大きくなるにつれ、調整装置の作用によって値がゼロに等しくなる傾斜角となるときの摩擦リングの位置から見た傾斜角もまた大きくなる。
【００１８】
より好ましくは、ガイドレールの傾斜は調整可能であるものとする。これにより、円錐摩擦車の軸に対する傾斜角を可変にできる。特に、ガイドレールを正の傾斜角から負の傾斜角へと転換させることができる。傾斜角を負にすることで、円錐摩擦車が通常の回転方向に対して逆の回転方向に回転する場合であっても、アクチュエータの所定の状態に応じて摩擦リングの位置が自動調整されるといった本発明による所期の効果が奏される。したがって、これは、本発明に係る円錐リング変速機が搭載された自動車が後退する場合に効果的である。
【００１９】
また、調整装置は、上記の少なくとも一つのアクチュエータの他にもう一つのアクチュエータを備えていることが好ましい。これらアクチュエータは、いずれか一方が動くと他がそれとは逆に動くようにして調整装置においてともに作用することができるものである。これにより、いわゆる吸着／反発磁石よりも根本的に制御及び取り扱いが容易な吸着型磁石を用いてアクチュエータの調整が可能となる。
【００２０】
また、ベース点ガイドがガイドレールとして構成する場合、これを旋回アームとして構成してもよい。これによると、旋回アームは旋回軸の回りを旋回可能となり、旋回アームの旋回によってアクチュエータのベース点の位置を変更することができる。旋回軸は、円錐摩擦車の平行軸に対して垂直に移動し、これら平行軸を横切るものであってもよい。
【００２１】
より好ましくは、旋回アームの旋回軸は摩擦リングとともに円錐摩擦車の方向に移動可能であるものとする。これによると、旋回アームの旋回軸は固定されずに単に摩擦リングの軸位置に固定されるだけとなる。
【００２２】
旋回アームの旋回軸及び摩擦リングを単に互いに相対的な位置で固定することで、例えば摩擦リング用のフレームの形態をしたリングガイド及び旋回アームが取り付けられたスライドヘッドが構成可能となる。スライドヘッドは、円錐摩擦車の軸に対して平行に移動することができる。そして、フレームによって摩擦リングの傾斜角が与えられることで、当該フレームもまた旋回アームと同様にスライドヘッド上に旋回可能に取り付けられる。また、当該フレームの傾斜軸と旋回アームの旋回軸との距離は一定に保たれる。
【００２３】
上記の円錐リング変速機は、摩擦リングの軸移動を旋回アームの旋回移動に変換する変換部を備えていてもよい。これにより、摩擦リングの軸位置に応じてアクチュエータのベース点を変えることができる。
【００２４】
変換部は、一方が旋回アームに接続され他方が固定点に接続されたボーデンケーブルを備えていてもよい。このように旋回アームに固定されたボーデンケーブルによって、旋回アームの旋回軸の移動が所定の比率で旋回軸回りの旋回アームの回転動作に変換される。また、場合によっては、互いに逆の動作をするボーデンケーブルを設けて、アクチュエータのベース点を完全に固定するようにしてもよい。
【００２５】
ベース点ガイドは、旋回アームに代えて単にスライドレールに取り付けられた支持マウントを備えていてもよい。フレームに対する当該支持マウントの相対位置もまた摩擦リングの軸位置に依存する。なお、この場合、摩擦リングの移動を支持マウントの移動に変換する支持マウント調整用の変換部を設ける必要がある。
【００２６】
また、好ましくは、摩擦リングの傾斜に係る傾斜軸は、円錐摩擦車の平行する回転軸の平面上にあり、かつ、ほぼ摩擦リングの回転面上にあるものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、円錐リング変速機の一実施形態を示す。円錐リング変速機１は、円錐摩擦車２及び円錐摩擦車３を備えている。円錐摩擦車２及び３は、平行に延びる回転軸のそれぞれに、互いに対向するように所定の距離を置いて設けられている。図１において、破線４は円錐摩擦車２及び３の回転軸を表す。また、図１では、円錐摩擦車３の回転軸は円錐摩擦車２の背後にある。
【００２９】
円錐摩擦車２からのトルクを円錐摩擦車３に伝達するために、円錐摩擦車２及び３と噛み合って円錐摩擦車２を取り囲む摩擦リング５が設けられている。摩擦リング５は、図１の用紙面に対して垂直に延びる傾斜軸６の回りに回転可能となっている。これからわかるように、傾斜軸６は、破線４及び円錐摩擦車２及び３と交差している。
【００３０】
摩擦リング５を傾斜軸６回りに傾斜させるために調整装置７が設けられている。調整装置７は、リングガイド８、アクチュエータ９及びガイドレール１０を備えている。ガイドレール１０は、破線４及び円錐摩擦車２及び３の平行回転軸に対して角度αだけ傾いている。アクチュエータ９のベース点１１は、ガイドレール１０に沿って移動可能となっており、これにより、ベース点１１の位置は円錐摩擦車２及び３の軸に対してＹ方向に変化するようになっている。
【００３１】
図１に示した摩擦リング５の傾斜角βはゼロに等しくなっている。傾斜角βがゼロに等しければ、摩擦リング５は、円錐摩擦車２及び３の両回転軸に対して垂直に延びる回転面上で動作する。この場合、摩擦リング５は、円錐摩擦車２及び３の平行回転軸方向、すなわち、Ｘ方向に移動することはない。
【００３２】
ベース点１１とは反対側の端部、すなわち、摩擦リング５側の端点１２において、アクチュエータ９はオペレーティングレバー１３を介してリングガイド８に連結されている。
【００３３】
ガイドレール１０上で垂直に引かれた線１４は、アクチュエータ９がニュートラル状態にある時のベース点１１の位置を示す。摩擦リング５のニュートラル位置は、アクチュエータ９のニュートラル状態に対応して決定される。図１に示した摩擦リング５の位置とそのニュートラル位置とのギャップは、図１に示した線１４とベース点１１とのギャップに相当する。調整装置７の構造から明らかなように、傾斜角βがゼロに等しく、アクチュエータ９がニュートラル状態にあり、かつ、摩擦リング５がニュートラル位置にある場合、ベース点１１と摩擦リング５側の端点１２とのギャップは、図１に示したベース点１１と端点１２とのギャップよりも大きい。換言すると、アクチュエータ９のニュートラル状態に対するベース点１１のオフセットを調整することにより、摩擦リング５が傾斜しなくなる。このように、図１は円錐リング変速機１の任意の動作点を示しており、その動作点において、摩擦リング５の軸位置によって円錐摩擦車２及び３の有効半径に基づく所定の変速比が得られている。
【００３４】
図２は、例えばアクチュエータ９の調整動作の故障により、アクチュエータ９が上記の円錐リング変速機１の任意の動作点からニュートラル位置に遷移する場合の二つのケースを示す。図２（ａ）に示した動作点は、図１に示した動作点からわずかにずれたものである。図２（ｂ）は、ベース点１１が線１４、すなわち、ニュートラル状態から左にずれた動作点を示す。
【００３５】
図２（ａ）において、摩擦リング５は、構造上決められたニュートラル位置（ベース点１１及び線１４参照）よりも右にある。アクチュエータ９のベース点１１の位置がずれているため、摩擦リング５は通常の回転面から傾斜角β1だけ傾いている。これにより、摩擦リング５に調整力が働き、摩擦リング５は矢印１５、すなわち、左方向に移動する。矢印１５の方向に摩擦リング５が動くのと同時にアクチュエータ９もまた同じ方向に動く。これにより、ベース点１１はガイドレール１１に沿って誘導され、線１４とガイドレール１０との交点に近づく。そして、ベース点１１がＹ方向にゆっくりと移動することにより傾斜角β1は徐々に小さくなっていき、ベース点１１が線１４に納まるときにはその値はゼロとなる。傾斜角βがゼロに等しければもはや摩擦リング５に調整力が働かないため、摩擦リング５はその時の軸位置に留まる。
【００３６】
上述したように、図２（ｂ）の摩擦リング５は、ベース点１１が線１４上にあるニュートラル位置から左にある。この場合、アクチュエータ９がニュートラル状態（これはベース点１１と摩擦リング５の端点１２とのギャップを意味する）となるとき、調整装置７によって傾斜角β2が現れる。傾斜角β2は、図２（ａ）の傾斜角β1とは傾きが逆であり、これにより摩擦リング５は矢印１６の方向、すなわち、軸方向右に誘導される。そして、摩擦リング５は矢印１６の方向に移動してニュートラル位置まで到達すると、傾斜角βがゼロに等しくなるため、摩擦リング５の移動は終了する。摩擦リング５が矢印１６の方向にさらに移動しようとしても調整装置７によって制動される。この場合、調整装置７は、摩擦リング５の動きに対して反対方向に作用するように、強制的に摩擦リング５に傾斜角を与える。
【００３７】
図３は、本発明に係る別の実施形態を示す。図３の各構成要素について、図１及び図２に示した構成要素と同じ又は同様のものについては同一の符号を付して参照する。以下、図１及び図２に示した実施形態と異なる部分についてのみ言及する。
【００３８】
フレームとして構成されたリングガイド８は、スライドヘッド１７に取り付けられている。スライドヘッド１７は、二つのスライドレール１８及び１９に沿って移動可能となっている。ここで、スライドレール１８及び１９は、円錐摩擦車２及び３の回転軸（線４参照）に対して平行に取り付けられている。スライドヘッド１７に、旋回軸２１の回りに旋回可能な旋回アーム２０を設けてもよい。旋回軸２１はスライドヘッド１７に固定して連結されているため、フレーム８と旋回軸２１とのＸ方向のギャップは一定となっている。
【００３９】
二つのアクチュエータ２２及び２３は、それぞれ、旋回アーム２０上のベース点１１に支持されている。これら二つのアクチュエータ２２及び２３のベース点は、それぞれ、旋回アーム２０の端部にある。
【００４０】
ボーデンケーブル２４によって、スライドヘッド１７の軸方向位置及びその位置でフレーム８によってガイドされる摩擦リング５に応じて旋回アーム２０の旋回角γが決まる。すなわち、これは、アクチュエータ２２及び２３のベース点１１の相対位置が摩擦リング５の軸方向位置によって変わることを意味する。
【００４１】
スライドヘッド１７が別の軸方向位置にあるとき、旋回アーム２０の旋回角γの値はゼロとは異なったものとなる。この場合、摩擦リング５の調整装置７によって当該位置を保持して所定の変速比を実現するために、アクチュエータ２２及び２３は、アクチュエータ２２のベース点１１とフレーム８とのギャップとアクチュエータ２３のベース点１１とフレーム８とのギャップとの差異を相応の制御により調整する。アクチュエータ２２及び２３又はそのうちのいずれか一方が機能しなくなっても、バネ２５の助けでフレーム８及び摩擦リング５が、傾いた状態の旋回アーム２０に平行な面へと傾くため、その機能しなくなったアクチュエータはニュートラル状態へと遷移する。そのときに生じる傾斜角βによって、摩擦リング５に、摩擦リング５と円錐摩擦車２及び３との噛み合いによる調整力が調整力が生じ、スライドヘッド１７全体がニュートラル位置に戻される。このとき、ボーデンケーブル２４によって、旋回アーム２０の旋回角γはその値がゼロになるまで連続的に変化し、摩擦リング５は傾斜角β及び旋回角γのいずれもゼロに等しくなるニュートラル位置に落ち着く。そして、傾斜角βがゼロに等しくなることによって摩擦リング５に調整力が働かなくなり、アクチュエータ２２及び２３による調整なしに摩擦リング５は当該位置に留まる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ガイドレールを備えた円錐リング変速機の構成図である。
【図２】図１の円錐リング変速機の摩擦リングについて二つの異なる位置を示した図である。
【図３】旋回アームを備えた円錐リング変速機の構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  円錐リング変速機
２  円錐摩擦車
３  円錐摩擦車
５  摩擦リング
６  傾斜軸
７  調整装置
８  リングガイド
９  アクチュエータ
１０  ガイドレール
１１  ベース点
１７  スライドヘッド
２０  旋回アーム
２１  旋回軸
２２  アクチュエータ
２３  アクチュエータ
２４  ボーデンケーブル
【図１】
2006336861.tif 000003
【図２】
2006336861.tif 000004
【図３】
2006336861.tif 000005