(57)【要約】      （修正有）【課題】回転速度の増減時の応答性に優れた摩擦式変速機を提供する。【解決手段】スクロール型の圧縮機構４０と一体の摩擦式変速機構３０として、変速機付き圧縮機とされている。内部に変速室１０ａをもつハウジング１０と、変速室１０ａ内で第１軸芯Ｏ１回りに回転可能に支承された入力軸１７、出力軸２４と、変速室１０ａ内で第１軸芯Ｏ１回りに公転可能であるとともに、第１軸芯Ｏ１に対して傾斜した第２軸芯Ｏ２回りに自転可能に設けられた遊星回転子２７と、第１軸芯Ｏ１と同心の環状をなし、各遊星回転子２７の自転速度を変化させる変速リング２６とを備えている。各遊星回転子２７は、入力軸１７と入力ロータ１８を介して摩擦接触する受動面２７ｃと、出力軸２４と出力ロータ２５を介して摩擦接触する作動面２７ｂと、変速リング２６と摩擦接触する変速面２７ａとを有している。各遊星回転子２７はセラミックス製である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に変速室をもつハウジングと、該変速室内で第１軸芯回りに回転可能に支承された入力軸と、該変速室内で該第１軸芯回りに回転可能に支承された出力軸と、該変速室内で該第１軸芯回りに公転可能であるとともに、該第１軸芯に対して傾斜した第２軸芯回りに自転可能に設けられた少なくとも３個の遊星回転子と、該第１軸芯と同心の環状をなし、各該遊星回転子の自転速度を変化させる変速リングとを備え、
各該遊星回転子は、該入力軸と摩擦接触する受動面と、該出力軸と摩擦接触する作動面と、該変速リングと摩擦接触する変速面とを有し、
該入力軸、該出力軸及び該変速リングが各該遊星回転子と接触することにより、該入力軸のトルクを該出力軸に伝達しつつ該入力軸の回転速度を増減して該出力軸に伝達可能な摩擦式変速機において、
前記入力軸、前記出力軸、各前記遊星回転子及び前記変速リングの少なくとも一つは、互いの最大押圧力に耐え得る範囲内で可及的に軽量化されていることを特徴とする摩擦式変速機。
【請求項２】
各前記遊星回転子が前記入力軸、前記出力軸及び前記変速リングとの最大押圧力に耐え得る範囲内で可及的に軽量化されていることを特徴とする請求項１記載の摩擦式変速機。
【請求項３】
各前記遊星回転子がセラミックス製であることを特徴とする請求項２記載の摩擦式変速機。
【請求項４】
車両空調用圧縮機を駆動するものであることを特徴とする請求項３記載の摩擦式変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は摩擦式変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に一般的な摩擦式変速機が開示されている。この摩擦式変速機は内部に変速室をもつ図示しないハウジングを備えており、その変速室内では、図７に示すように、入力軸９１が第１軸芯Ｏ１回りに回転可能に支承されているとともに、出力軸９２が第１軸芯Ｏ１回りに回転可能に支承されている。また、変速室内では、第１軸芯Ｏ１回りにキャリヤ９３が回転可能に設けられており、キャリヤ９３には少なくとも３個の遊星回転子９４が第１軸芯Ｏ１に対して傾斜した第２軸芯Ｏ２回りに自転可能に片持ちで支承されている。
【０００３】
各遊星回転子９４は、一端側で第２軸芯Ｏ２と同心に形成された変速面９４ａと、他端側で第２軸芯Ｏ２と同心に形成された作動面９４ｂと、より他端側で第２軸芯Ｏ２と同心に形成された受動面９４ｃとを有している。
【０００４】
各遊星回転子９４の変速面９４ａは一端側が頂点をなすテーパ状に形成されており、外周側の母線が第１軸芯Ｏ１と平行にされている。そして、各遊星回転子９４の変速面９４ａには、第１軸芯Ｏ１と同心の環状をなし、第１軸芯Ｏ１と平行な方向に移動可能な変速リング９５が摩擦接触されている。また、各遊星回転子９４の作動面９４ｂは平面状に形成されており、各遊星回転子９４の作動面９４ｂには出力軸９２と一体的な出力ロータ９８が摩擦接触されている。さらに、各遊星回転子９４の受動面９４ｃは他端側が頂点をなすテーパ状に形成されており、各遊星回転子９４の受動面９４ｃには入力軸９１と一体的な入力ロータ９６が摩擦接触されている。
【０００５】
入力軸９１はフランジ状の入力ロータ９６を一体に有しており、入力ロータ９６の外周面が各遊星回転子９４の受動面９４ｃと当接されている。また、出力軸９２は調圧手段９７を介してフランジ状の出力ロータ９８を一体的に有しており、出力ロータ９８の外周面が各遊星回転子９４の作動面９４ｂと当接されている。
【０００６】
調圧手段９７は、出力軸９２と一体に設けられたフランジ状の第１部材９７ａと、第１部材９７ａと対面し、出力ロータ９８と一体に設けられたフランジ状の第２部材９７ｂとを有している。第１部材９７ａの第２部材９７ｂ側には両周方向で深さが浅くなる少なくとも３個のボール溝９７ｃが凹設され、第２部材９７ｂの第１部材９７ａ側にも両周方向で深さが浅くなるボール溝９７ｄがボール溝９７ｃと同数凹設されている。そして、両ボール溝９７ｃ、９７ｄ内にはボール９７ｅが収納されている。
【０００７】
この摩擦式変速機では、入力軸９１が第１軸芯Ｏ１回りに回転駆動されれば、入力ロータ９６が各受動面９４ｃを押圧することにより各遊星回転子９４を第２軸芯Ｏ２回りに自転させ、各作動面９４ｂに押圧された出力ロータ９８が第１軸芯Ｏ１回りで逆方向に回転する。これにより、出力ロータ９８の回転が調圧手段９７を介して出力軸９２に伝達される。
【０００８】
この際、変速リング９５が各遊星回転子９４における変速面９４ａの小径側で摩擦接触すれば、各遊星回転子９４は、高速で自転しつつ低速で第１軸芯Ｏ１回りを公転することから、出力軸９２は高速で回転する。また、変速リング９５が各遊星回転子９４における変速面９４ａの大径側で摩擦接触すれば、各遊星回転子９４は、高速で自転しつつ高速で第１軸芯Ｏ１回りを公転することから、出力軸９２は低速で回転する。
【０００９】
この間、調圧手段９７は、各ボール９７ｅが出力ロータ９８と出力軸９２との間に作用するトルクに応じて両ボール溝９７ｃ、９７ｄ内の深さの浅い方向に転動し、出力ロータ９８を各遊星回転子９４側に付勢する。このため、入力ロータ９６、変速リング９５及び出力ロータ９８がそのトルクに応じた付勢力で各遊星回転子９４に付勢され、各々と各遊星回転子９４との相対すべりが防止されている。
【００１０】
こうして、この摩擦式変速機では、入力軸９１のトルクを出力軸９２に伝達しつつ入力軸９１の回転速度を増減して出力軸９２に伝達することができる。このため、この摩擦式変速機の入力軸９１を車両のエンジンやモータによって駆動し、出力軸９２によってその車両に搭載される圧縮機を駆動するとすれば、エンジン等の回転速度に拘わらない圧縮容量の増減が可能であり、快適な空調が可能になる。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−７９５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記従来の摩擦式変速機は、発明者らの試験結果によれば、回転速度の増減時の応答性が十分でない。このため、特に、この摩擦式変速機を用いて車両空調用圧縮機を駆動する場合、圧縮容量の増減時の応答性も十分でないこととなり、好みの空調及び運転フィーリングの実現にタイムラグを生じてしまうこととなる。
【００１３】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、回転速度の増減時の応答性に優れた摩擦式変速機を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは上記課題解決のために鋭意研究を行った。すなわち、上記従来の摩擦式変速機は、ＳＵＪ２等の鋼材からなる変速リングを採用しており、入力軸、出力軸、各遊星回転子及び変速リングの全てについて、慣性モーメントの考慮を行っていない。このため、その摩擦式変速機では、これらの回転速度の変化が遅れやすく、これによって回転速度の増減時の応答性を悪化させているのである。
【００１５】
この一方、摩擦式変速機は、入力軸、出力軸及び変速リングがある程度の大きさの押圧力で各遊星回転子に接触するものである。発明者らの試験結果によれば、これらの間には１〜３ＧＰａ程度の面圧が作用するのである。このため、入力軸、出力軸、各遊星回転子及び変速リングの慣性モーメントを単に小さくするだけでは、その変速作用を損ねてしまう。
【００１６】
発明者らはこれらの解析を経て以下の発明を完成させるに至った。
【００１７】
本発明の摩擦式変速機は、内部に変速室をもつハウジングと、該変速室内で第１軸芯回りに回転可能に支承された入力軸と、該変速室内で該第１軸芯回りに回転可能に支承された出力軸と、該変速室内で該第１軸芯回りに公転可能であるとともに、該第１軸芯に対して傾斜した第２軸芯回りに自転可能に設けられた少なくとも３個の遊星回転子と、該第１軸芯と同心の環状をなし、各該遊星回転子の自転速度を変化させる変速リングとを備え、
各該遊星回転子は、該入力軸と摩擦接触する受動面と、該出力軸と摩擦接触する作動面と、該変速リングと摩擦接触する変速面とを有し、
該入力軸、該出力軸及び該変速リングが各該遊星回転子と接触することにより、該入力軸のトルクを該出力軸に伝達しつつ該入力軸の回転速度を増減して該出力軸に伝達可能な摩擦式変速機において、
前記入力軸、前記出力軸、各前記遊星回転子及び前記変速リングの少なくとも一つは、互いの最大押圧力に耐え得る範囲内で可及的に軽量化されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の摩擦式変速機では、入力軸、出力軸、各遊星回転子及び変速リングの少なくとも一つが軽量化されており、これらの慣性モーメントを小さくしている。このため、この摩擦式変速機では、これらの少なくとも一つの部材の回転速度が迅速に変化し、回転速度の増減時の応答性が向上している。
【００１９】
この一方、この摩擦式変速機は、これらの少なくとも一つの部材を単に軽量化しているのではなく、これらの少なくとも一つの部材を互いの最大押圧力に耐え得る範囲内で可及的に軽量化している。このため、この摩擦式変速機は、入力軸、出力軸及び変速リングと各遊星回転子とが変速作用を損なうことはない。
【００２０】
したがって、この摩擦式変速機によれば、回転速度の増減時の応答性が向上するのである。
【００２１】
本発明の摩擦式変速機は、入力軸、出力軸、各遊星回転子及び変速リングの少なくとも一つがこのように軽量化されていることで本発明の作用効果を奏する。本発明の摩擦式変速機が変速室内で第１軸芯回りに回転可能に設けられ、各遊星回転子を支承するキャリヤを備えている場合には、このキャリヤもこのように軽量化されていることができる。
【００２２】
これらのうち、各遊星回転子が入力軸、出力軸及び変速リングとの最大押圧力に耐え得る範囲内で可及的に軽量化されていることが好ましい。各遊星回転子は、第１軸芯回りを公転するとともに第２軸芯回りに自転し、入力軸に対して最大２倍程度の回転数で回転する。このため、各遊星回転子をこのように軽量化することにより、各遊星回転子の公転時の遠心力及び自転時の慣性力が低下し、回転速度の増減時の応答性を最も効果的に向上させることができる。
【００２３】
各遊星回転子をこのように軽量化する場合、各遊星回転子を中空に形成してもよく、各遊星回転子をセラミックス等の鋼材よりも比重の小さい材料製のものとしてもよい。各遊星回転子をセラミックス製とすることが好ましい。この場合、各遊星回転子は、質量が鋼材に比して１／３程度に軽量化されるとともに、高い硬度を有して入力軸、出力軸及び変速リングとの最大押圧力に耐え得るものとなり易い。各遊星回転子を構成するセラミックスとしては、窒化チタン、窒化チタンカーボン、窒化チタンアルミニウム、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等を採用することができる。
【００２４】
なお、特開平１０−３３１９３５号公報には、円錐摩擦リング式変速機において、円錐摩擦ホイールの摩擦面と摩擦リングとがセラミックスからなるコーティングを有し得る点が開示されている。また、特開２０００−６５１７２号公報にも、円錐摩擦リング式変速機において、摩擦リングがセラミックス製であり得る点が開示されている。さらに、特開２００２−７０９７３号公報には、摩擦ローラ式変速機において、中間ローラの外周面にＤＬＣからなる皮膜を形成し得る点が開示されている。しかしながら、これらは、全て摺動面の耐摩耗性を向上させるためにその表面をセラミックスにしているに過ぎず、部材の強度と軽量化との両立を図ったものではない。
【００２５】
本発明の摩擦式変速機が車両空調用圧縮機を駆動するものである場合、顕著な効果が現れる。すなわち、この摩擦式変速機を用いて車両空調用圧縮機を駆動する場合、摩擦式変速機の回転速度の増減時の応答性が向上することから、圧縮機の圧縮容量の増減時の応答性も向上する。このため、車両のエンジンやモータの回転速度に拘わらず、圧縮機を低速で駆動することによるソフトな空調、圧縮機を高速で駆動することによるハードな空調等、好みの空調がタイムラグをさほど生じることなく実現される。また、車両の加速時、登坂時等に圧縮機の圧縮容量を迅速に小さくすることができ、好みの運転フィーリングがタイムラグをさほど生じることなく実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２７】
実施例１の摩擦式変速機は、図１に示すように、スクロール型の圧縮機構４０と一体の摩擦式変速機構３０として、変速機付き圧縮機とされている。この変速機付き圧縮機は車両用空調装置を構成している。
【００２８】
この変速機付き圧縮機は、フロントハウジング１１、センターハウジング１２、シェル１３及びリヤハウジング１４からなるハウジング１０を備えている。フロントハウジング１１及びセンターハウジング１２は互いに締結されることにより、内部に変速室１０ａを形成している。シェル１３は後述する固定スクロール４１を一体に有しており、センターハウジング１２とシェル１３との間には後述する可動スクロール４２等が設けられている。シェル１３及びリヤハウジング１４は互いに締結されることにより、内部に吸入室５１及び吐出室５２を形成している。
【００２９】
フロントハウジング１１にはボス１１ａが形成されており、ボス１１ａ内には前端をボス１１ａ内に位置させる入力軸１７がシール部材１５及びラジアル軸受１６を介して第１軸芯Ｏ１回りに回転可能に支承され、入力軸１７の後方は変速室１０ａ内に延びている。変速室１０ａ内に位置する入力軸１７には入力ロータ１８が圧入されており、入力ロータ１８の前端面とフロントハウジング１１との間にはスラスト軸受１９が設けられている。入力ロータ１８の外周側の後方に向いた部分には、押圧面１８ａが形成されている。
【００３０】
また、変速室１０ａ内において、第１キャリヤ２０１に軸受メタル２０４が圧入されており、入力軸１７は第１キャリヤ２０１と摺動可能になっている。第１キャリヤ２０１には第２キャリヤ２０２が挿入されており、第２キャリヤ２０２には内周面に軸受メタル２０３が圧入された軸孔２０２ａが後述する遊星回転子２７の個数だけ貫設されている。第１キャリヤ２０１の入力ロータ１８側には凹んだテーパ状の支持面２０１ａが遊星回転子２７の個数だけ凹設されている。
【００３１】
さらに、変速室１０ａ内において、出力軸２４には軸受メタル２３が圧入されており、軸受メタル２３の内周に入力軸１７が挿入され、出力軸２４は第１軸芯Ｏ１回りで回転摺動可能に支承されている。出力軸２４の第１、２キャリヤ２０１、２０２側には径外方向に延びる出力ロータ２５が一体に形成されている。出力ロータ２５の外周側の先端に向いた部分には押圧面２５ａが形成されている。
【００３２】
センターハウジング１２には、第１軸芯Ｏ１と平行かつ同心の環状をなすシリンダ室１２ａがフロントハウジング１１側を開いて形成されている。シリンダ室１２ａ内には筒状をなす変速リング２６が往復動可能に収納されている。変速リング２６の先端側の内周には円筒状の押圧面２６ａが形成されている。なお、変速リング２６の後方側の外周面及び内周面にはシールリング２６ｂ、２６ｃが装着されている。また、フロントハウジング１１の内周面には、シリンダ室１２ａから変速室１０ａ側に突出した変速リング２６の外周面を案内するガイド面１１ｂが形成され、ガイド面１１ｂの最も前端は変速リング２６の先端面と当接するストッパ面１１ｃとされている。
【００３３】
また、変速室１０ａ内では、少なくとも３個の遊星回転子２７が第１軸芯Ｏ１に対して傾斜した第２軸芯Ｏ２回りに自転可能に第１、２キャリヤ２０１、２０２によって片持ちで支承されている。この際、各遊星回転子２７は入力ロータ１８、出力ロータ２５及び変速リング２６によって押圧されている。
【００３４】
各遊星回転子２７は、図２に示すように、中実のセラミックス製のものである。各遊星回転子２７は、一端側が仮想の頂点をなすテーパ状の変速面２７ａと、変速面２７ａの大径側と連続し、他端側が仮想の頂点をなすテーパ状の作動面２７ｂと、変速面２７ａよりも一端側で他端側が仮想の頂点をなすテーパ状の受動面２７ｃと、作動面２７ｂの小径側から段差を有して形成された円筒状の中間面２７ｄと、中間面２７ｄの他端側から段差を有して形成された円筒状の軸部２７ｅとを有している。各遊星回転子２７の頂点は第２軸芯Ｏ２上に位置しており、各頂角は鋭角に設定されている。
【００３５】
図１に示すように、各遊星回転子２７の受動面２７ｃは入力ロータ１８の押圧面１８ａと摩擦接触するようになっている。また、各遊星回転子２７の変速面２７ａは変速リング２６の押圧面２６ａと摩擦接触するようになっている。さらに、各遊星回転子２７の作動面２７ｂは、出力ロータ２５の押圧面２５ａと摩擦接触するとともに、第１キャリヤ２０１の支持面２０１ａと整合している。また、各遊星回転子２７の軸部２７ｅは第２キャリヤ２０２の軸受メタル２０３の内周面と整合している。
【００３６】
出力軸２４は円柱状の駆動ブッシュ４３に対して偏心して挿入されている。駆動ブッシュ４３の出力ロータ２５側には径外方向に延びる駆動ロータ４４が出力ロータ２５と対面するように一体に形成されている。図３に示すように、出力ロータ２５の後端面には周方向で深さが浅くなる溝２５ｂが凹設され、駆動ロータ４４の前端面には溝２５ｂと面対称をなす溝４４ａが凹設され、溝２５ｂ、４４ａ内には変速機付き圧縮機の径方向を軸方向とする円柱状のコロ２８が収納されている。この変速機付き圧縮機では、これら溝２５ｂ、４４ａ及びコロ２８が周方向で等間隔に６組設けられている。全ての溝２５ｂ、４４ａ及びコロ２４によって調圧手段２９が構成されている。なお、駆動ロータ４４はバランスウェイトも兼ねている。
【００３７】
以上のハウジング１０、入力軸１７、入力ロータ１８、第１、２キャリヤ２０１、２０２、出力軸２４、出力ロータ２５、各遊星回転子２７、変速リング２６及び調圧手段２９等によって摩擦式変速機構３０が構成されている。
【００３８】
また、図１に示すように、センターハウジング１２には駆動ブッシュ４３側に突出する内フランジ１２ｂが形成されており、駆動ロータ４４の後端面と内フランジ１２ｂの前端面との間にはスラスト軸受４５が設けられている。一方、内フランジ１２ｂとシェル１３との間には、駆動ブッシュ４３の外周面にラジアル軸受４６を介して可動スクロール４２が設けられている。
【００３９】
可動スクロール４２は、ラジアル軸受４６が設けられるボス４２ａと、このボス４２ａと一体をなし、径方向に延びる円板状の可動側板４２ｂと、この可動側板４２ｂから第１軸芯Ｏ１と平行かつ後方に一体に突出された渦巻状の可動渦巻部４２ｃとからなる。可動渦巻部４２ｃの先端にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるチップシール４２ｄが設けられている。
【００４０】
内フランジ１２ｂの後端面には３本以上の固定ピン４７が第１軸芯Ｏ１と平行に固定されており、可動スクロール４２の可動側板４２ｂには固定ピン４７と同数の可動ピン４８が第１軸芯Ｏ１と平行に固定されている。また、内フランジ１２ｂと可動側板４２ｂとの間には、固定ピン４７及び可動ピン４８と同数の貫通孔４９ａが形成された可動リング４９が設けられており、対をなす固定ピン４７及び可動ピン４８は各々の軸芯間を公転距離とした状態で貫通孔４９ａ内に収納されている。これら固定ピン４７、可動ピン４８及び可動リング４９により自転防止手段５０が構成されている。
【００４１】
シェル１３は固定スクロール４１を一体に有している。固定スクロール４１は、径方向に延びる円板状の固定側板４１ｂと、この固定側板４１ｂから第１軸芯Ｏ１と平行かつ前方に一体に突出された渦巻状の固定渦巻部４１ｃとからなる。固定渦巻部４１ｃの先端にもＰＴＦＥからなるチップシール４１ｄが設けられている。
【００４２】
固定スクロール４１の固定渦巻部４１ｃ及び可動スクロール４２の可動渦巻部４２ｃは第１軸芯Ｏ１方向の突出長さが等しく設定されており、固定スクロール４１の固定渦巻部４１ｃがチップシール４１ｄを介して可動スクロール４２の可動側板４２ｂと摺動し、可動スクロール４２の可動渦巻部４２ｃがチップシール４２ｄを介して固定スクロール４１の固定側板４１ｂと摺動するようになっている。
【００４３】
固定側板４１ｂの中心部分には吐出室５２と連通可能に吐出口５２ａが貫設されており、吐出室５２内では吐出口５２ａを塞ぐように吐出弁５３及びリテーナ５４が固定側板４１ｂに固定されている。また、固定側板４１ｂの外周部分には吸入室５１と連通する吸入口５１ａが貫設されている。
【００４４】
以上のハウジング１０、出力軸２４、駆動ブッシュ４３、駆動ロータ４４、可動スクロール４２、自転防止手段５０及び固定スクロール４１等によって圧縮機構４０が構成されている。
【００４５】
そして、車両用空調装置において、吐出室５２は配管６１によって凝縮器７１に接続され、凝縮器７１は配管６２によって膨張弁７２を介して蒸発器７３に接続され、蒸発器７３は配管６３によって吸入室５１に接続されている。また、図示しない制御弁によって変速リング２６がシリンダ室１２ａから出没可能に構成されている。
【００４６】
以上のように構成された実施例１の変速機付き圧縮機においては、摩擦式変速機構３０の入力軸１７が車両のエンジン又はモータによって第１軸芯Ｏ１回りに回転駆動されれば、入力ロータ１８が各受動面２７ｃを押圧することにより各遊星回転子２７を第２軸芯Ｏ２回りに自転させ、各作動面２７ｂに押圧された出力ロータ２５が第１軸芯Ｏ１回りで逆方向に回転する。これにより、出力ロータ２５の回転が出力軸２４に伝達される。
【００４７】
このため、圧縮機構４０においては、出力軸２４が回転駆動されることにより、駆動ブッシュ４３が自己の軸芯に偏心して回転し、可動スクロール４２が自転防止手段５０によって自転が規制された状態で公転する。これにより、固定スクロール４１と可動スクロール４２との間に形成される圧縮室は、外周側から中心部分に向かって容積が縮小される。このため、吸入室５１内の冷媒が圧縮室で圧縮され、吐出室５２に吐出される。吐出室５２内の冷媒は凝縮器７１に供給され、蒸発器７３によって車両の冷房が実現される。
【００４８】
この際、摩擦式変速機構３０において、出力軸２４には遊星回転子２７の自転と公転との差に相当する角速度が伝達される。つまり、制御弁によって変速リング２６が各遊星回転子２７における変速受動面２７ａの小径側で摩擦接触すれば、各遊星回転子２７は、高速で自転しつつ低速で第１軸芯Ｏ１回りを公転することから、出力軸２４は高速で回転する。また、制御弁によって変速リング２６が各遊星回転子２７における変速受動面２７ａの大径側で摩擦接触すれば、各遊星回転子２７は、高速で自転しつつ高速で第１軸芯Ｏ１回りを公転することから、出力軸２４は低速で回転する。
【００４９】
この間、調圧手段２９は、各コロ２８が出力ロータ２５と駆動ロータ４４との間に作用するトルクに応じて両溝２５ｂ、４４ａの深さの浅い方向に転動し、出力ロータ２５を各遊星回転子２７側に付勢する。このため、入力ロータ１８、変速リング２６及び出力ロータ２５がそのトルクに応じた付勢力で各遊星回転子２７に付勢され、各々と各遊星回転子２７との相対すべりが防止されている。
【００５０】
こうして、この変速機付き圧縮機では、摩擦式変速機構３０において、入力軸１７のトルクを出力軸２４に伝達しつつ入力軸１７の回転速度を増減して出力軸２４に伝達することができるため、圧縮機構４０において圧縮容量が制御される。つまり、この変速機付き圧縮機では、エンジン等の回転速度に拘わらない圧縮容量の増減が可能であり、快適な空調が可能になる。
【００５１】
これらの間、この変速機付き圧縮機では、各遊星回転子２７が中実のセラミックス製のものとして軽量化されており、各遊星回転子２７の慣性モーメントを小さくしている。このため、この変速機付き圧縮機では、各遊星回転子２７の回転速度が迅速に変化し、回転速度の増減時の応答性が向上している。各遊星回転子２７は、第１軸芯Ｏ１回りを公転するとともに第２軸芯Ｏ２回りに自転し、入力軸１７に対して最大２倍程度の回転数で回転する。このため、各遊星回転子２７をこのように軽量化することにより、各遊星回転子２７の公転時の遠心力及び自転時の慣性力が低下し、回転速度の増減時の応答性を最も効果的に向上させることができる。
【００５２】
この一方、この変速機付き圧縮機は、各遊星回転子２７を単に軽量化しているのではなく、各遊星回転子２７を互いの最大押圧力に耐え得る範囲内で可及的に軽量化している。特に、各遊星回転子２７は、質量が鋼材に比して１／３程度に軽量化され、かつ高い硬度を有して入力ロータ１８、出力ロータ２５及び変速リング２６との最大押圧力に耐え得るセラミックス製とされている。このため、この変速機付き圧縮機は好適に変速作用を行うことができる。
【００５３】
セラミックスとしてのアルミナにより各遊星回転子２７を構成した実施例１の変速機付き圧縮機と、ＳＵＪ２により各遊星回転子を構成した比較例の変速機付き圧縮機とをシミュレートし、実施例１の変速機付き圧縮機の効果を確認した。実施例１の変速機付き圧縮機と比較例の変速機付き圧縮機とは、各遊星回転子の材料が異なる点を除き、同一の構成を有している。
【００５４】
制御弁によって出力軸２４の回転数が２０００ｒｐｍを維持するように制御する条件の下、入力軸１７の回転数を一定時間内に１０００ｒｐｍから５０００ｒｐｍに増加させた場合の結果を図４に示す。また、同条件の下、入力軸１７の回転数を一定時間内に５０００ｒｐｍから１０００ｒｐｍに減少させた場合の結果を図５に示す。
【００５５】
図４及び図５より、実施例１の変速機付き圧縮機は比較例の変速機付き圧縮機よりも短時間で２０００ｒｐｍに集束することがわかる。
【００５６】
したがって、実施例１の変速機付き圧縮機は、比較例の変速機付き圧縮機と比べ、摩擦式変速機構３０の回転速度の増減時の応答性が向上することが明らかである。これにより、実施例１の変速機付き圧縮機は、比較例の変速機付き圧縮機と比べ、圧縮機構４０の圧縮容量の増減時の応答性も向上できるのである。
【００５７】
このため、実施例１の変速機付き圧縮機によれば、車両のエンジン等の回転速度に拘わらず、圧縮機構４０を低速で駆動することによるソフトな空調、圧縮機構４０を高速で駆動することによるハードな空調等、好みの空調がタイムラグをさほど生じることなく実現できることがわかる。また、実施例１の変速機付き圧縮機によれば、車両の加速時、登坂時等に圧縮機構４０の圧縮容量を迅速に小さくすることができ、好みの運転フィーリングがタイムラグをさほど生じることなく実現できることもわかる。
【実施例２】
【００５８】
実施例２の変速機付き圧縮機は、図６に示すように、内部に中空部２８ａを有するアルミ系金属等の遊星回転子２８を採用している。中空部２８ａを閉塞する壁は１〜３ＧＰａ程度の面圧に耐え得るようになっている。
【００５９】
中空部２８ａは、完全に密閉されていてもよく、入力ロータ１８、出力ロータ２５、変速リング２６等と接触する部分以外の箇所で外部に連通していてもよい。また、中空部２８ａ内に強度を維持するリブを形成することも可能である。さらに、中空部２８ａを閉塞する壁を補強繊維等によって補強することも可能である。他の構成は実施例１の変速機付き圧縮機と同様である。この変速機付き圧縮機においても、同様の作用効果を奏することができる。
【００６０】
以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の摩擦式変速機は車両用空調装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１の変速機付き圧縮機の断面図である。
【図２】実施例１の変速機付き圧縮機に係り、遊星回転子の拡大断面図である。
【図３】実施例１の変速機付き圧縮機に係り、調圧手段の拡大断面図である。
【図４】実施例１の変速機付き圧縮機と比較例の変速機付き圧縮機との回転数増加時における応答性をシミュレートしたグラフである。
【図５】実施例１の変速機付き圧縮機と比較例の変速機付き圧縮機との回転数減少時における応答性をシミュレートしたグラフである。
【図６】実施例２の変速機付き圧縮機に係り、遊星回転子の拡大断面図である。
【図７】従来の摩擦式変速機の要部断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
３０…摩擦式変速機構（摩擦式変速機）
１０ａ…変速室
１０…ハウジング（１１…フロントハウジング、１２…センターハウジング、１３…シェル、１４…リヤハウジング）
Ｏ１…第１軸芯
１７…入力軸（１８…入力ロータ）
２４…出力軸（２５…出力ロータ）
Ｏ２…第２軸芯
２７…遊星回転子
２６…変速リング
２７ｃ…受動面
２７ｂ…作動面
２７ａ…変速面
４０…圧縮機構（圧縮機）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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