JP5229335B2 - 無段変速装置およびエアコンシステム - Google Patents
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Description
入力側揺動アーム(15)を揺動自在に支持する支持部材(133)と、
入力軸(12)の一方向の回転運動を入力側揺動アーム(15)の揺動運動に変換する回転−揺動変換機構(13)と、
入力側揺動アーム(15)の所定部位から押圧されることによって揺動する出力側揺動アーム(16)と、
出力側揺動アーム(16)の揺動運動を出力軸(22)の一方向の回転運動に変換する揺動−回転変換機構(17、18、19、20)と、
出力側揺動アーム(16)に対する入力側揺動アーム(15)の作用点の位置を入力側揺動アーム(15)の揺動半径の方向に変化させることによって出力側揺動アーム(16)の揺動量を調整可能な調整機構(14)とを備えることを特徴とする。
入力側揺動アーム(15)には、駆動ピン(137)が挿入される第1の溝(151)が形成され、
出力側揺動アーム(16)の揺動軸は、入力側揺動アーム(15)の揺動角を2等分する仮想揺動中心線に対してずれて配置され、
作用点は、第1の溝(151)よりも出力側揺動アーム(16)の揺動軸側に位置していることを特徴とする。
入力側揺動アーム(15)には、ピン(161)が挿入される第2の溝(152)が形成され、
第1の溝(151)および第2の溝(152)は、互いに非平行な直線形状を有している。
調整機構(14)は、偏心カム(30)の軸に対する支持部材(133)の回転角度を所定範囲内の任意の角度で固定可能にする機構で構成されていてもよい。
入力側揺動アーム(15)は、キャリア(133)に揺動自在に支持され且つ遊星ギヤ(132)の自転によって揺動し、
支持部材はキャリア(133)で構成され、
調整機構(14)は、キャリア(133)の回転角度を所定範囲内の任意の角度で固定可能にする機構で構成され、
遊星ギヤ(132)に揺動自在に連結された梃子クランク機構(35)を備え、
梃子クランク機構(35)は、複数本の連接棒(351、352)を有し、
出力側揺動アーム(16)は、複数本の連接棒(351、352)のうち所定の連接棒(352)の所定部位から押圧されることによって揺動し、
入力側揺動アームは、出力側揺動アーム(16)を押圧する連接棒(352)によって構成されていることを特徴とする。
また、遊星ギヤ(132)に揺動自在に連結された梃子クランク機構(35)を備えることにより、出力側揺動アーム(16)の揺動量を大きく確保して最大変速比を大きくできる。
入力側揺動アーム(15)は、入力側揺動アーム(15)の作用点の位置を零点位置に調整したときの入力側揺動アーム(15)の作用点の位置公差を吸収する公差吸収部(152a)を有していることを特徴とする。
入力軸(12)の回転運動を、回転−揺動変換機構(13、30、31)、入力側揺動アーム(15)、出力側揺動アーム(16)および揺動−回転変換機構(17、18、19、20)をバイパスして差動歯車機構(32)に伝達するバイパス軸(30)とを備え、
差動歯車機構(32)は、揺動−回転変換機構(17、18、19、20)で変換された回転およびバイパス軸(30)から伝達された回転を出力軸(22)に伝達することを特徴とする。
断続機構(31)がバイパス軸(30)への回転伝達を断続することによって、得られる変速比の範囲が変化することを特徴とする。
第1の回転制限機構(33)は、揺動−回転変換機構(17、18、19、20)から差動歯車機構(32)に伝達される回転の方向と反対の方向にバイパス軸(30)が回転することを許容し、揺動−回転変換機構(17、18、19、20)から差動歯車機構(32)に伝達される回転の方向と同じ方向にバイパス軸(30)が回転することを制限するものであることを特徴とする。
出力側揺動アーム(16)の軸の回転を差動歯車機構(32)に伝達する歯車機構(18、19、20)と、
出力側揺動アーム(16)の軸から歯車機構(18、19、20)に伝達される回転を一方向に制限する第2の回転制限機構(17)とを有し、
歯車機構(18、19、20)は、出力側揺動アーム(16)の軸から第2の回転制限機構(17)を介して伝達された回転と、差動歯車機構(32)に伝達する回転とが互いに逆方向になるように構成され、
第2の回転制限機構(17)が制限する回転の方向は、第1の回転制限機構(33)が制限する回転の方向と反対になっている。
揺動−回転変換機構(17、18、19、20)から回転が伝達されるキャリア(323)と、
バイパス軸(30)から回転が伝達される太陽ギヤ(321)と、
出力軸(22)に回転を伝達する内歯ギヤ(324)とを有している。
無段変速装置(2)の出力によって駆動され、冷媒を吸入・圧縮する圧縮機(1)と、
調整機構(14)を駆動制御する駆動制御手段(5、6、7)とを備え、
調整機構(14)は、作用点の位置を、入力側揺動アーム(15)のうち揺動半径が0になる零点位置に調整可能になっており、
駆動制御手段(5、6、7)は、圧縮機(1)の始動時において、無段変速装置(2)にかかるトルク(T)が通常動作トルク(TN )以下となるように調整機構(14)を駆動制御するエアコンシステムを特徴とする。
本第1実施形態は、本発明の無段変速装置を冷凍サイクルの圧縮機に適用したものである。図1は、本実施形態における無段変速装置を示す断面図である。図2は、図1の無段変速装置の内部構造の要部を示す斜視図である。
上記第1実施形態では、入力側揺動アーム15の第2の溝152は、出力側揺動アーム16のピン161に対して逃がしをもたない形状になっているが、本第2実施形態では、図9に示すように、第2の溝152の長手方向一端部152aに、ピン161に対する逃がし形状が形成されている。具体的には、逃がし形状は、ピン161の外形よりも所定寸法大きい形状になっている。
上記第1実施形態では、入力軸12の回転運動を入力側揺動アーム15の揺動運動に変換する回転−揺動変換機構を遊星歯車機構13によって構成しているが、本第2実施形態では、図10に示すように、回転−揺動変換機構を、入力軸12に連結された偏心カム30と、出力側揺動アーム16に設けられた弾性部材31とによって構成している。
上記第1実施形態では、遊星ギヤ132に入力側揺動アーム15を直接連結しているが、本第3実施形態では、図11に示すように、遊星歯車機構13に梃子クランク機構35を連結し、梃子クランク機構35を構成する複数本の連接棒351、352のうち遊星歯車機構13に直接連結されていない連接棒352が入力側揺動アームの役割を果たすようにしている。
上記第1実施形態では、入力軸12の回転力が、遊星ギヤ132→入力側揺動アーム15→出力側揺動アーム16→外歯ギヤ18→外歯ギヤ20→出力軸22という経路で伝達されるが、図12、図13に示す第5実施形態では、入力軸12の回転力が、上記経路に加えて、バイパス軸30にも分配して伝達されるようにしている。
本第6実施形態は、上記各実施形態の無段変速装置を、車両用エアコンシステムの圧縮機に適用した場合における、圧縮機始動時の変速比制御に関するものである。
γCVT =NComp/NEng
次いで、ステップS130にて、無段変速装置2の変速比γを0から目標変速比γCVT まで変化させる際の変速比γの時間変化率、すなわち変速比γの時間変化の傾きdγ(t)/dtを演算する。具体的には、無段変速装置2に入力されるトルクTが無段変速装置2の通常動作トルクTN を超えないような傾きdγ(t)/dtを演算する。
なお、上記各実施形態では、本発明の無段変速装置を冷凍サイクルの圧縮機に適用した例を示したが、本発明の無段変速装置は種々の回転機械に広く適用することが可能である。
13 遊星歯車機構(回転−揺動変換機構)
131 太陽ギヤ
132 遊星ギヤ
133 キャリア(支持部材)
134 内歯ギヤ
14 調整機構
15 入力側揺動アーム
16 出力側揺動アーム
17 一方向クラッチ(揺動−回転変換機構)
18 外歯ギヤ(揺動−回転変換機構)
19 内歯ギヤ(揺動−回転変換機構)
20 外歯ギヤ(揺動−回転変換機構)
22 出力軸
Claims (16)
- 入力側揺動アーム(15、352)と、
前記入力側揺動アーム(15)を揺動自在に支持する支持部材(133、32)と、
入力軸(12)の一方向の回転運動を前記入力側揺動アーム(15)の揺動運動に変換する回転−揺動変換機構(13、30、31)と、
前記入力側揺動アーム(15)の所定部位から押圧されることによって揺動する出力側揺動アーム(16)と、
前記出力側揺動アーム(16)の揺動運動を出力軸(22)の一方向の回転運動に変換する揺動−回転変換機構(17、18、19、20)と、
前記出力側揺動アーム(16)に対する前記入力側揺動アーム(15)の作用点の位置を前記入力側揺動アーム(15)の揺動半径の方向に変化させることによって前記出力側揺動アーム(16)の揺動量を調整可能な調整機構(14、33)とを備え、
前記回転−揺動変換機構(13、30、31)は、前記入力側揺動アーム(15)を駆動する駆動ピン(137)を有し、
前記入力側揺動アーム(15)には、前記駆動ピン(137)が挿入される第1の溝(151)が形成され、
前記出力側揺動アーム(16)の揺動軸は、その軸方向から見たときに、前記入力側揺動アーム(15)の揺動角を2等分する仮想揺動中心線に対してずれて配置され、
前記作用点は、前記第1の溝(151)よりも前記出力側揺動アーム(16)の前記揺動軸側に位置していることを特徴とする無段変速装置。 - 前記出力側揺動アーム(16)は、前記入力側揺動アーム(15)によって押圧されるピン(161)を有し、
前記入力側揺動アーム(15)には、前記ピン(161)が挿入される第2の溝(152)が形成され、
前記第1の溝(151)および前記第2の溝(152)は、互いに非平行な直線形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の無段変速装置。 - 前記調整機構(14、33)は、前記出力側揺動アーム(16)に対する前記支持部材(133、32)の相対位置を変化させる機構で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の無段変速装置。
- 前記回転−揺動変換機構は、前記入力軸(12)に連結された偏心カム(30)と、前記出力側揺動アーム(16)を前記入力側揺動アーム(15)側に付勢する弾性部材(31)とで構成され、
前記調整機構(14)は、前記偏心カム(30)の軸に対する前記支持部材(32)の回転角度を所定範囲内の任意の角度で固定可能にする機構で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の無段変速装置。 - 前記回転−揺動変換機構(13)は、太陽ギヤ(131)、遊星ギヤ(132)、キャリア(133)および内歯ギヤ(134)を有する遊星歯車機構で構成され、
前記入力側揺動アーム(15)は、前記キャリア(133)に揺動自在に支持され且つ前記遊星ギヤ(132)の自転によって揺動し、
前記支持部材は前記キャリア(133)で構成され、
前記調整機構(14)は、前記キャリア(133)の回転角度を所定範囲内の任意の角度で固定可能にする機構で構成され、
前記遊星ギヤ(132)に揺動自在に連結された梃子クランク機構(35)を備え、
前記梃子クランク機構(35)は、複数本の連接棒(351、352)を有し、
前記出力側揺動アーム(16)は、前記複数本の連接棒(351、352)のうち所定の連接棒(352)の所定部位から押圧されることによって揺動し、
前記入力側揺動アームは、前記所定の連接棒(352)によって構成されていることを特徴とする請求項3に記載の無段変速装置。 - 前記調整機構(14)は、前記作用点の位置を、前記入力側揺動アーム(15)のうち揺動半径が0になる零点位置に調整可能になっており、
前記入力側揺動アーム(15)は、前記作用点の位置を前記零点位置に調整したときの前記作用点の位置公差を吸収する公差吸収部(152a)を有していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の無段変速装置。 - 前記揺動−回転変換機構(17、18、19、20)で変換された回転運動が伝達される差動歯車機構(32)と、
前記入力軸(12)の回転運動を、前記回転−揺動変換機構(13、30、31)、前記入力側揺動アーム(15)、前記出力側揺動アーム(16)および前記揺動−回転変換機構(17、18、19、20)をバイパスして前記差動歯車機構(32)に伝達するバイパス軸(30)とを備え、
前記差動歯車機構(32)は、前記揺動−回転変換機構(17、18、19、20)で変換された回転および前記バイパス軸(30)から伝達された回転を前記出力軸(22)に伝達することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の無段変速装置。 - 前記入力軸(12)、前記出力軸(22)および前記バイパス軸(30)は、互いに同軸上に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の無段変速装置。
- 前記入力軸(12)から前記バイパス軸(30)への回転伝達を断続する断続機構(31)を備え、
前記断続機構(31)が前記バイパス軸(30)への回転伝達を断続することによって、得られる変速比の範囲が変化することを特徴とする請求項7または8に記載の無段変速装置。 - 前記断続機構(31)は、クラッチ機構で構成されていることを特徴とする請求項9に記載の無段変速装置。
- 前記バイパス軸(30)の回転方向を制限する第1の回転制限機構(33)を備え、
前記第1の回転制限機構(33)は、前記揺動−回転変換機構(17、18、19、20)から前記差動歯車機構(32)に伝達される回転の方向と反対の方向に前記バイパス軸(30)が回転することを許容し、前記揺動−回転変換機構(17、18、19、20)から前記差動歯車機構(32)に伝達される回転の方向と同じ方向に前記バイパス軸(30)が回転することを制限するものであることを特徴とする請求項9または10に記載の無段変速装置。 - 前記揺動−回転変換機構は、
前記出力側揺動アーム(16)の軸の回転を前記差動歯車機構(32)に伝達する歯車機構(18、19、20)と、
前記出力側揺動アーム(16)の軸から前記歯車機構(18、19、20)に伝達される回転を一方向に制限する第2の回転制限機構(17)とを有し、
前記歯車機構(18、19、20)は、前記出力側揺動アーム(16)の軸から前記第2の回転制限機構(17)を介して伝達された回転と、前記差動歯車機構(32)に伝達する回転とが互いに逆方向になるように構成され、
前記第2の回転制限機構(17)が制限する回転の方向は、前記第1の回転制限機構(33)が制限する回転の方向と反対になっていることを特徴とする請求項11に記載の無段変速装置。 - 前記差動歯車機構(32)は、
前記揺動−回転変換機構(17、18、19、20)から回転が伝達されるキャリア(323)と、
前記バイパス軸(30)から回転が伝達される太陽ギヤ(321)と、
前記出力軸(22)に回転を伝達する内歯ギヤ(324)とを有していることを特徴とする請求項7ないし12のいずれか1つに記載の無段変速装置。 - 請求項1ないし13のいずれか1つに記載の無段変速装置(2)と、
前記無段変速装置(2)の出力によって駆動され、冷媒を吸入・圧縮する圧縮機(1)と、
前記調整機構(14)を駆動制御する駆動制御手段(5、6、7)とを備え、
前記調整機構(14)は、前記作用点の位置を、前記入力側揺動アーム(15)のうち揺動半径が0になる零点位置に調整可能になっており、
前記駆動制御手段(5、6、7)は、前記圧縮機(1)の始動時において、前記無段変速装置(2)にかかるトルク(T)が通常動作トルク(TN )以下となるように前記調整機構(14)を駆動制御することを特徴とするエアコンシステム。 - 前記駆動制御手段(5、6、7)は、前記圧縮機(1)の始動時において、前記無段変速装置(2)の変速比(γ)を0から目標変速比(γCVT )まで変化させる際の前記変速比(γ)の時間変化率(dγ(t)/dt)を演算し、前記時間変化率(dγ(t)/dt)に基づいて前記調整機構(14)を駆動制御することを特徴とする請求項14に記載のエアコンシステム。
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