(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜可能な回転軸線を各々が有する、主駆動軸線の周囲に角度を付けて配置された複数のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）であって、前記ＣＶＴが、
前記主駆動軸線と同軸の第１のステータ板であって、前記第１のステータ板が、半径方向にオフセットされた複数のスロットを有し、傾斜可能な各軸線が他の軸線から独立して案内されるように、前記半径方向にオフセットされた複数のスロットが構成される第１のステータ板と、
前記主駆動軸線と同軸の第２のステータ板であって、前記第２のステータ板が複数の半径方向スロットを有し、前記複数の半径方向スロットが前記傾斜可能な回転軸線を独立して案内するように構成される第２のステータ板と、
を備え、
傾斜可能な各軸線は、前記第１ステータ板側の第１端部及び前記第２ステータ板側の第２端部を有し、各第１端部は、単一のスロットに案内されるように構成され、
前記第１のステータ板が前記第２のステータ板に対して回転するように構成される無段変速機（ＣＶＴ）。
【請求項２】
各トラクション遊星に結合されたトラクション太陽をさらに備え、前記トラクション太陽が各トラクション遊星の半径方向内側に配置され、前記トラクション太陽がほぼ軸方向に固定されるように構成される請求項１に記載のＣＶＴ。
【請求項３】
前記半径方向にオフセットされた複数のスロットの各々は、前記第１ステータ板の中心線からオフセットされた直線部を有する請求項１に記載の無段変速機。
【請求項４】
複数のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）用のステータ板であって、
中央部を有するほぼディスク形の物体と、
前記中央部の周囲に角度を付けて配置されている半径方向にオフセットされた複数のガイドであって、前記半径方向にオフセットされたガイドの各々が、前記ディスク形の物体の中心線からオフセットされた直線部を有する半径方向にオフセットされた複数のガイドと、
を備えるステータ板。
【請求項５】
前記中央部の周囲に配置されたシフトストッパ延長部をさらに備える請求項４に記載のステータ板。
【請求項６】
前記シフトストッパ延長部が、前記半径方向にオフセットされたガイドの半径方向内側に配置される請求項５に記載のステータ板。
【請求項７】
前記シフトストッパ延長部が、前記半径方向にオフセットされたガイドの半径方向外側に配置される請求項５に記載のステータ板。
【請求項８】
傾斜可能な回転軸線を各々が有する複数のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）であって、
前記ＣＶＴの主駆動軸線の周囲に同軸に配置された第１のステータ板であって、前記第１のステータ板が各トラクション遊星に動作可能に結合され、前記第１のステータ板が、前記第１のステータ板の中央部の周囲に角度を付けて配置されている半径方向にオフセットされた複数のスロットを有し、前記半径方向にオフセットされた複数のスロットの各々が、前記第１のステータ板の中心線からオフセットされた直線部を有する第１のステータ板と、
前記ＣＶＴの主駆動軸線の周囲に同軸に配置された第２のステータ板であって、前記第２のステータ板が複数の半径方向スロットを有し、前記複数の半径方向スロットが前記第２のステータ板の中央部の周囲に角度を付けて配置され、前記複数の半径方向スロットの各々が前記第２のステータ板の前記中央部にほぼ半径方向に整列される第２のステータ板と、
前記第１および第２のステータ板の少なくとも一方に動作可能に結合されたアクチュエータであって、前記第１のステータ板と前記第２のステータ板との間で相対的回転を与えるように構成されるアクチュエータと、
を備える無段変速機（ＣＶＴ）。
【請求項９】
前記第１のステータ板に結合されたステータ駆動部をさらに備え、前記ステータ駆動部が前記アクチュエータに動作可能に結合するように構成される請求項８に記載のＣＶＴ。
【請求項１０】
各トラクション遊星に結合されたトラクション太陽をさらに備え、前記トラクション太陽が各トラクション遊星の半径方向内側に配置され、前記トラクション太陽がほぼ軸方向に固定されるように構成される請求項８に記載のＣＶＴ。
【請求項１１】
ボール遊星無段変速機（ＣＶＴ）であって、
傾斜可能な回転軸線を各々が有する複数のトラクション遊星と、
前記ＣＶＴの主駆動軸線に垂直な線に整列された第１のガイドであって、前記傾斜可能な回転軸線の第１端部に作用するように構成される第１のガイドと、
前記ＣＶＴの前記主駆動軸線に垂直な線に対し半径方向にオフセットされた第２のガイドであって、前記傾斜可能な回転軸線の第２端部に作用するように構成される第２のガイドと、
を備え、
前記傾斜可能な各回転軸線の前記第２端部は、単一の第２のガイドに案内されるように構成されるボール遊星無段変速機（ＣＶＴ）。
【請求項１２】
前記第１および第２のガイドが、前記傾斜可能な軸線の平衡状態を実質的に画定する位置を確立するように構成される請求項１１に記載のＣＶＴ。
【請求項１３】
前記第２のガイドは、前記ＣＶＴの前記主駆動軸線に垂直な線に平行である線に整列されている、
請求項１１に記載のＣＶＴ。
【請求項１４】
傾斜可能な回転軸線を各々が有する、主駆動軸線の周囲に角度を付けて配置された複数のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）であって、前記ＣＶＴが、
前記主駆動軸線と同軸の第１のステータ板であって、前記第１のステータ板が、半径方向にオフセットされた複数のスロットを有し、傾斜可能な各軸線が他の軸線から独立して案内されるように、前記半径方向にオフセットされた複数のスロットが構成される第１のステータ板と、
前記主駆動軸線と同軸の第２のステータ板であって、前記第２のステータ板が複数の半径方向スロットを有し、前記複数の半径方向スロットが前記傾斜可能な回転軸線を独立して案内するように構成される第２のステータ板と、
を備え、
前記第１のステータ板が前記第２のステータ板に対して回転するように構成され、
前記半径方向にオフセットされた複数のスロットの各々は、前記第１ステータ板の中心線からオフセットされた直線部を有する、
無段変速機（ＣＶＴ）。
【請求項１５】
各トラクション遊星に結合されたトラクション太陽をさらに備え、前記トラクション太陽が各トラクション遊星の半径方向内側に配置され、前記トラクション太陽がほぼ軸方向に固定されるように構成される請求項１４に記載のＣＶＴ。
【請求項１６】
ボール遊星無段変速機（ＣＶＴ）であって、
傾斜可能な回転軸線を各々が有する複数のトラクション遊星と、
前記ＣＶＴの主駆動軸線に垂直な線に整列された第１のガイドであって、前記傾斜可能な回転軸線に作用するように構成される第１のガイドと、
前記ＣＶＴの前記主駆動軸線に垂直な線に対し半径方向にオフセットされた第２のガイドであって、前記傾斜可能な回転軸線に作用するように構成される第２のガイドと、
を備え、
前記第２のガイドは、前記ＣＶＴの前記主駆動軸線に垂直な線に平行である線に整列されている、
ボール遊星無段変速機（ＣＶＴ）。
【請求項１７】
前記第１および第２のガイドが、前記傾斜可能な軸線の平衡状態を実質的に画定する位置を確立するように構成される請求項１６に記載のＣＶＴ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、概して変速機に、より詳しくは、無段変速機（ＣＶＴ）用の方法、アセンブリ、および構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力速度対出力速度の無段比を達成するためのよく知られた方法がある。典型的に、ＣＶＴにおいて出力速度対入力速度の速度比を調節するための機構はバリエータとして知られている。ベルト型のＣＶＴでは、バリエータは、ベルトによって結合された調節可能な２つのプーリから成る。シングルキャビティ式トロイダル型ＣＶＴにおけるバリエータは、通常、シャフトを中心に回転する２つの部分的トロイダル型変速機ディスクと、シャフトに垂直なそれぞれの軸線上で回転しかつ入力変速機ディスクと出力変速機ディスクとの間で締め付けられた２つ以上のディスク形パワーローラとを有する。通常、動作時に所望の速度比を達成することができるように、バリエータ用の制御システムが使用される。
【０００３】
本明細書に開示するバリエータの実施形態は、球形の速度アジャスタ（パワーアジャスタ、ボール、遊星、球形歯車、またはローラとしても知られている）を利用する球形バリエータであり、上記球形の速度アジャスタの各々は、動作時に所望の出力速度対入力速度比を達成するように調節されるようになっている傾斜可能な回転軸線を有する。速度アジャスタは、ＣＶＴの長手方向軸線に垂直な平面に角度的に分配される。速度アジャスタは、一方の側で入力ディスクに接触し、他方の側で出力ディスクに接触し、これらのディスクの一方または両方が、トルクを伝達するために締め付け接触力をローラに加える。入力ディスクは、ある入力回転速度で入力トルクを速度アジャスタに加える。速度アジャスタは、それら自体の軸線を中心に回転するときにトルクを出力ディスクに伝達する。出力速度対入力速度比は、速度アジャスタの軸線に対する入力ディスクおよび出力ディスクの接触点の半径の関数である。速度アジャスタの軸線をバリエータの軸線に対して傾斜させることにより、速度比が調節される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
性能および動作制御を改善するバリエータおよびその制御システムが、当業界で必要とされ続けている。本明細書に開示するシステムおよび方法の実施形態は、前記必要性に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に記載するシステムおよび方法は、いくつかの特徴を有し、これらのうちの１つだけがその望ましい属性を唯一もたらすわけではない。添付の特許請求の範囲で述べられるような範囲を限定せずに、そのより顕著な特徴をここで簡単に説明する。この説明を考慮すれば、特に「発明を実施するための形態」という見出しの項を読めば、本システムおよび方法の特徴が、従来のシステムおよび方法に勝るいくつかの利点をいかにして提供するかが理解されるであろう。
【０００６】
本発明の一態様は、一群のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）の速度比を調節する方法に関する。各トラクション遊星は、傾斜可能な回転軸線を有する。本方法は、傾斜可能な各回転軸線にスキュー状態を独立して適用するようにＣＶＴのステータを構成するステップを含む。一実施形態では、スキュー状態は少なくとも部分的にステータ板の角変位に基づく。別の実施形態では、スキュー状態は少なくとも部分的に、傾斜可能な回転軸線の傾斜角に基づく。
【０００７】
本発明の別の態様は、一群のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）の速度比を調節する方法に関する。各トラクション遊星は、傾斜可能な回転軸線を有する。一実施形態では、本方法は、各トラクション遊星が動作可能に結合されるステータを回転させるステップを含む。ステータは、傾斜可能な各回転軸線にスキュー状態を独立して適用するように構成することができる。さらに、本方法は、傾斜可能な各回転軸線を案内して平衡状態にするステップを含むことができる。平衡状態は少なくとも部分的にステータ板の回転に基づくことができる。いくつかの実施形態では、平衡状態は実質的にゼロスキュー角状態を有する。
【０００８】
本発明のさらに別の態様は、無段変速機（ＣＶＴ）の一群のトラクション遊星を支持する方法に関する。各トラクション遊星は、傾斜可能な回転軸線を有する。一実施形態では、本方法は、半径方向にオフセットされた複数のスロットを有する第１のステータ板を設けるステップを含む。半径方向にオフセットされたスロットは第１のステータ板の中央部の周囲に角度を付けて配置される。本方法は、トラクション遊星の各々を第１のステータ板に動作可能に結合するステップを含むことができる。一実施形態では、本方法は、複数の半径方向スロットを有する第２のステータ板を設けるステップを含む。半径方向スロットを第２のステータ板の中央部の周囲に角度を付けて配置することができる。さらに、本方法は、トラクション遊星を第２のステータ板に動作可能に結合するステップを含むことができる。
【０００９】
本発明の一態様は、一群のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）の速度比を調節する方法に関する。各トラクション遊星は、傾斜可能な回転軸線を有する。本方法は、トラクション遊星の各々に動作可能に結合されるステータ板を設けるステップを含む。一実施形態では、本方法は、ＣＶＴの速度比の設定値を受信するステップを含む。本方法は、ステータ板の角変位の設定値を決定するステップを含むことができる。設定値は少なくとも部分的に速度比の設定値に基づくことができる。さらに、本方法は、ステータ板をその角変位の設定値まで回転させるステップを含むことができる。ステータ板を回転させるステップにより、傾斜可能な各回転軸線でスキュー状態を生じさせることができる。ステータ板は、傾斜可能な各回転軸線が傾斜するときにスキュー状態を調節するように構成することができる。
【００１０】
本発明の別の態様は、一群のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）の速度比を調節する方法に関する。各トラクション遊星は、傾斜可能な回転軸線を有するように構成することができる。本方法は、ＣＶＴの速度比の設定値を決定するステップを含むことができる。一実施形態では、本方法は、ＣＶＴの実際の速度比を測定するステップを含むことができる。本方法は、実際の速度比と速度比の設定値とを比較し、これによって比較値を生成するステップを含む。さらに、本方法は、少なくとも部分的に比較値に基づいてステータ板を角変位まで回転させるステップを含む。ステータ板を回転させるステップにより、スキュー状態がトラクション遊星の各々に適用される。傾斜可能な各回転軸線が傾斜するときに、スキュー状態は変化し、角変位は一定のままである。
【００１１】
本発明のさらに１つ以上の態様は、主駆動軸線の周囲に角度を付けて配置された一群のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）に関する。各トラクション遊星は、傾斜可能な回転軸線を有する。ＣＶＴは、主駆動軸線と同軸の第１のステータ板を有する。第１のステータ板は、半径方向にオフセットされた複数のスロットを有することができる。傾斜可能な各軸線が他の軸線から独立して案内されるように、半径方向にオフセットされたスロットを構成することができる。ＣＶＴは主駆動軸線と同軸の第２のステータ板を有することができる。第２のステータ板は複数の半径方向スロットを有することができる。半径方向スロットは、傾斜可能な回転軸線を独立して案内するように構成することができる。第１のステータ板は第２のステータ板に対して回転するように構成される。
【００１２】
別の態様では、本発明は、複数のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）用のステータ板に関する。ステータ板は、中央部を有するほぼディスク形の物体を有することができる。一実施形態では、ステータ板は、中央部の周囲に角度を付けて配置されている半径方向にオフセットされた複数のガイドを有することができる。半径方向にオフセットされたガイドの各々は、ディスク形の物体の中心線からオフセットされた直線部を有することができる。
【００１３】
本発明の別の態様は、一群のトラクション遊星を有する無段変速機（ＣＶＴ）に関する。各トラクション遊星は、傾斜可能な回転軸線を有する。一実施形態では、ＣＶＴは、その主駆動軸線の周囲に同軸に配置された第１のステータ板を有する。第１のステータ板を各トラクション遊星に動作可能に結合することができる。第１のステータ板は、その中央部の周囲に角度を付けて配置されている半径方向にオフセットされた複数のスロットを有することができる。半径方向にオフセットされたスロットの各々は、第１のステータ板の中心線からオフセットされた直線部を有することができる。さらに、ＣＶＴは、その主駆動軸線の周囲に同軸に配置された第２のステータ板を有することができる。第２のステータ板は複数の半径方向スロットを有する。半径方向スロットを第２のステータ板の中央部の周囲に角度を付けて配置することができる。半径方向スロットの各々は第２のステータ板の中央部にほぼ半径方向に整列される。ＣＶＴは、第１および第２のステータ板の少なくとも一方に動作可能に結合されたアクチュエータを有することができる。アクチュエータは第１のステータ板と第２のステータ板との間で相対的回転を与えるように構成することができる。
【００１４】
本発明の一態様は、一群のトラクション遊星を含むボール遊星無段変速機（ＣＶＴ）に関する。各トラクション遊星は、傾斜可能な回転軸線を有する。さらに、ＣＶＴは、その主駆動軸線に垂直な線に整列された第１のガイドを含むことができる。第１のガイドは、傾斜可能な回転軸線に作用するように構成することができる。さらに、ＣＶＴは、その主駆動軸線に垂直な線に平行である線に整列された第２のガイドを含むことができる。第２のガイドは、傾斜可能な回転軸線に作用するように構成することができる。
【００１５】
本発明の別の態様は、無段変速機（ＣＶＴ）を製造する方法に関する。一実施形態では、本方法は、ＣＶＴの主駆動軸線に垂直な線に半径方向に整列される第１のガイドを設けるステップを含む。本方法は、オフセットされる第２のガイドを設けるステップを含む。投影面において、第１および第２のガイドのそれぞれの投影線が交差し、これによって交差位置が形成される。本方法は、一群のトラクション遊星を第１および第２のガイドに動作可能に結合するステップを含むことができる。さらに、本方法は、第１および第２のガイドが主駆動軸線を中心に互いに回転することができるように、第１および第２のガイドを構成するステップを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】ボール遊星無段変速機（ＣＶＴ）の特定の構成要素、および特定の該当座標系の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す座標系に関連する特定の相対座標系の図である。
【図１Ｃ】図１ＡのＣＶＴの特定の接触する構成要素の間における特定の運動学的関係の概略図である。
【図１Ｄ】ＣＶＴトラクションの構成要素の間における典型的なトラクション流体および転がり接触に関するトラクション係数対相対速度の代表的なチャートである。
【図１Ｅ】図１ＡのＣＶＴのトラクション遊星の自由物体図である。
【図１Ｆ】スキュー角を示す図１ＡのＣＶＴのトラクション遊星の概略図である。
【図２】本明細書に開示するＣＶＴおよびスキュー制御システムとそれらに関する方法との本発明の特定の実施形態を使用するように構成された駆動装置の実施形態のブロック図である。
【図３】ボール遊星ＣＶＴの特定の構成要素、および特定の該当座標系の概略図である。
【図４】図３のＣＶＴの特定の構成要素、および特定の該当座標系の概略図である。
【図５Ａ】図３のＣＶＴの特定の構成要素の概略図である。
【図５Ｂ】図３のＣＶＴの特定の構成要素の概略図である。
【図５Ｃ】図３のＣＶＴと共に使用することができる特定の構成要素の概略図である。
【図６Ａ】図３のＣＶＴと共に使用することができるスキューベース制御プロセスのフローチャートである。
【図６Ｂ】図６Ａのスキューベース制御プロセスのサブプロセスで使用することができるルックアップテーブルを示すチャートである。
【図６Ｃ】図６Ａのスキューベース制御プロセスと共に使用することができるアクチュエータサブプロセスのフローチャートである。
【図７】スキュー制御システムを有するＣＶＴの本発明の実施形態の断面図である。
【図８】スキュー制御システムを有するＣＶＴの本発明の別の実施形態の断面図である。
【図９】図７のＣＶＴの部分断面斜視図である。
【図１０】図７のＣＶＴの特定の構成要素を示す平面図である。
【図１１Ａ】図７のＣＶＴと共に使用することができるステータ板の本発明の実施形態の平面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａのステータ板の斜視図である。
【図１２】図１１のステータ板の断面図Ａ−Ａである。
【図１３】図１１のステータ板の断面図Ｂ−Ｂである。
【図１４】図６のＣＶＴと共に使用することができるステータ板の別の実施形態の平面図である。
【図１５】図１４のステータ板の断面図である。
【図１６】図６のＣＶＴと共に使用することができるトラクション遊星サブアセンブリの分解斜視図である。
【図１７】図６のＣＶＴと共に使用することができるトラクション遊星サブアセンブリの別の実施形態の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、全体を通して同様の番号が同様の要素を指す添付図を参照して、好ましい実施形態を説明する。以下の説明で使用する用語は、本発明の特定の具体的な実施形態の詳細な説明に関連して使用されているので、限定的または制限的に一切解釈されるべきではない。さらに、本発明の実施形態はいくつかの本発明の特徴を含むことができるが、これらのうちの１つだけが、その望ましい属性を唯一もたらすわけではなく、あるいは記載の本発明を実施するのに不可欠であるわけでもない。本明細書に記載する特定のＣＶＴの実施形態は、概して、米国特許第６，２４１，６３６号明細書、同第６，４１９，６０８号明細書、同第６，６８９，０１２号明細書、同第７，０１１，６００号明細書、同第７，１６６，０５２号明細書、米国特許出願第１１／２４３，４８４号明細書および同第１１／５４３，３１１号明細書、ならびにＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５４９１１号明細書および同ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３３１５号明細書に開示されているタイプに関連する。この場合、これらの特許および特許出願の各々の開示全体が、参照により本明細書に援用される。
【００１８】
本明細書で使用される場合、「動作的に接続される」、「動作的に結合される」、「動作的に連結される」、「動作可能に接続される」、「動作可能に結合される」、「動作可能に連結される」という用語、および同様の用語は、一方の要素の動作が第２の要素の対応、追従、または同時の動作または作動をもたらすような要素間の関係（機械的なもの、リンク機構、継手等）を指す。本発明の実施形態を説明するのに前記用語を使用する際には、要素を連結または結合する具体的な構造または機構が典型的に説明されることに留意されたい。しかし、特に具体的な明記がない限り、前記用語の１つが使用される場合、その用語は、実際のリンク機構または継手が、特定の例で当業者に容易に明らかであろう様々な形態をとり得ることを示す。
【００１９】
説明のために、「半径方向の」という用語は、変速機またはバリエータの長手方向軸線に垂直な方向または位置を示すために本明細書で使用される。本明細書で使用される場合、「軸方向の」という用語は、変速機またはバリエータの主軸線または長手方向軸線に平行な軸線に沿った方向または位置を指す。明瞭かつ簡潔にするために、同様の符号が付けられた同様の構成要素（例えば、軸受１０１１Ａおよび軸受１０１１Ｂ）を、単一の符号（例えば、軸受１０１１）で総称的に指す場合がある。
【００２０】
本明細書中での「トラクション」への言及は、支配的または独占的な動力伝達モードが「フリクション」によるものである用途を除外しないことに留意されたい。ここで、トラクションドライブとフリクションドライブとの範疇的相違を確立しなくても、これらは概して、異なる動力伝達形態として理解され得る。トラクションドライブは、通常、２つの要素の間に挟まれた薄い流体層における剪断力によるこれらの要素間の動力の伝達を伴う。これらの用途で使用される流体は、通常、従来の鉱油よりも大きなトラクション係数を有する。トラクション係数（μ）は、接触する構成要素の境界面で利用可能であろう最大利用可能な牽引力を表し、最大利用可能な駆動トルクの尺度である。典型的に、フリクションドライブは、概して２つの要素の間の摩擦力によってこれらの要素の間で動力を伝達することに関する。本開示の目的のために、本明細書に記載するＣＶＴが牽引用途および摩擦用途の両方で動作することができることを理解されたい。例えば、ＣＶＴが自転車用途のために使用される実施形態では、ＣＶＴは、動作中に生じるトルク状態および速度状態に応じて、あるときにはフリクションドライブとして、またあるときにはトラクションドライブとして動作することができる。
【００２１】
本明細書に開示する本発明の実施形態は、動作中に所望の入力速度対出力速度比を達成するように調節することができる傾斜可能な回転軸線（以下において「遊星回転軸線」）を各々が有するほぼ球形の遊星を使用するバリエータおよび／またはＣＶＴの制御に関する。いくつかの実施形態では、前記回転軸線を調節することにより、１つの平面における遊星軸線の角度ずれが生じて、第２の平面における遊星回転軸線の角度調節が行われ、これによってバリエータの速度比が調節される。第１の平面における角度ずれは、本明細書において「スキュー」または「スキュー角」と呼ばれる。一実施形態では、制御システムは、スキュー角の使用を調節して、バリエータの特定の接触する構成要素の間で、遊星回転軸線を傾斜させる力を発生させる。遊星回転軸線を傾斜させることにより、バリエータの速度比が調節される。以下の説明では、球形トラクション遊星に関して座標系が設定された後における、スキュー角の存在下で遊星回転軸線を傾斜させる傾向がある力を発生させる接触する構成要素の間の特定の運動学的関係を説明する。バリエータの所望の速度比を得るためのスキュー制御システムの実施形態を説明する。
【００２２】
次に図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、無段変速機（ＣＶＴ）の特定の構成要素の実施形態に関連して、座標系が画定されている。それらの座標系は、本明細書で例示目的のために示されており、本明細書で説明する実施形態に適用可能な唯一の基準系と解釈されるべきではない。ＣＶＴ１００の実施形態は、トラクション太陽１１０（概略的に線で示す）と接触するほぼ球形のトラクション遊星１０８を含む。さらに、トラクション遊星１０８は、第１の角度位置１１２および第２の角度位置１１４のそれぞれにおいて、第１のトラクションリング１０２および第２のトラクションリング１０４と接触する。図１Ａでは、グローバル座標系１５０（すなわち、ｘｇ、ｙｇ、ｚｇ）および遊星中心座標系１６０（すなわち、ｘ、ｙ、ｚ）が画定されている。グローバル座標系１５０は、概して、ＣＶＴ１００の長手方向軸線または主駆動軸線１５２に対して合わせられ、例えば、ｚｇ軸は、トラクション遊星１０８の配置の中心となる主駆動軸線１５２と一致する。遊星中心座標系１６０は、その原点がトラクション遊星１０８の幾何学的中心にあり、ｙ軸は主駆動軸線１５２にほぼ垂直であり、ｚ軸は主駆動軸線１５２にほぼ平行である。トラクション遊星１０８の各々は遊星回転軸線、すなわち遊星軸線１０６を有し、この遊星軸線は、ｘ軸を中心に回転し、これにより、ｙ−ｚ平面に投影される傾斜角１１８（本明細書ではγと呼ぶこともある）を形成するように構成することができる。傾斜角１１８は、トラクションリング１０２、１０４の間の運動学的速度比を決定する。遊星１０８の各々は、遊星軸線１０６を中心とする回転速度を有し、この回転速度は、図１Ａに遊星速度１２２として示されており、本明細書ではωと呼ぶこともある。典型的に、遊星軸線１０６は、固定することができるキャリアまたはケージ（図示せず）に動作的に結合することができる遊星軸に構造的に対応するが、他の実施形態において、遊星軸は、主駆動軸線１５２を中心に回転可能なキャリア（図示せず）に結合される。遊星中心座標系１６０において、ｘ軸はページの平面に向けられ（すなわち図１Ａでは正確に図示されておらず）、ｚ軸は概して主駆動軸線１５２に平行である。例示目的のために、傾斜角１１８は概してｙｇ−ｚｇ平面で画定される。
【００２３】
次に図１Ｂを参照すると、本明細書に記載するスキュー制御システムの実施形態で使用される遊星軸線１０６の角度調節を示すように、遊星中心座標系１６０がさらに分割されている。図１Ｂに示すように、ｙ−ｚ平面に遊星軸線１０６を有する座標系１６０をｘ軸中心に回転させて、第１の相対座標系１７０（ｘ’、ｙ’、ｚ’）を得ることによって、傾斜角１１８を導出することができる。相対座標系１７０において、遊星軸線１０６はｚ’軸と一致する。遊星軸線１０６を有する座標系１７０をｙ軸中心に回転させることにより、第２の相対座標系１８０（ｘ”、ｙ”、ｚ”）で示されているｘ−ｚ平面において、スキュー角１２０（本明細書ではζと呼ぶこともある）を得ることができる。スキュー角１２０は、遊星軸線１０６の角度合わせのｘ−ｚ平面における投影であるとほぼみなすことができる。さらに、より具体的には、スキュー角１２０は、相対座標系１７０と１８０によって画定されるようなｘ’−ｚ’平面における遊星軸線１０６の角度位置である。ＣＶＴ１００の一実施形態では、傾斜角１１８は、少なくとも部分的にスキュー角１２０を調節することによって制御される。
【００２４】
次に図１Ｃを参照して、スキュー状態の誘発により、傾斜角１１８を調節する傾向がある力がどのように発生するかを説明するために、ＣＶＴ１００の接触する構成要素の間における特定の運動学的関係を説明する。本明細書で使用される場合、「スキュー状態」という用語は、非ゼロスキュー角１２０が存在するように、主駆動軸線１５２に対して遊星軸線１０６を配置することを指す。したがって、「スキュー状態の誘発」への言及は、非ゼロスキュー角１２０に整列させるための遊星軸線１０６を形成することを意味する。さらに、ＣＶＴ１００の特定の実施形態では、特定のスピン誘発力がトラクション遊星１０８に作用することに留意されたい。スピンは、当業者に周知のトラクション接触部の現象である。速やかな説明のために、スピン誘発力の効果は無視する。ＣＶＴ１００において、構成要素が３つの位置でトラクション遊星１０８と接触して、トラクション接触領域またはフリクション接触領域を形成する。図１を参照すると、第１のリング１０２が接点１で遊星１０８を駆動し、遊星１０８が接点２で第２のリング１０４に動力を伝達する。トラクション太陽１１０は接点３でトラクション遊星１０８を支持する。説明のために、３つの接点１、２、３は、図１Ｃにおいて、ＣＶＴ１００の上方の基準から見たｘ”−ｚ”平面の図、または図１Ａの視野Ａを反映するように配置される。接触領域１、２、３は同一平面ではないので、図１Ｃにおいて、接触領域１、２、３をｘ”−ｚ”平面で示すことができるように接触中心座標系が使用される。下付き数字１、２、および３は、接触中心座標系の特定の接触領域を示すために使用される。ｚ１軸、ｚ２軸、ｚ３軸はトラクション遊星１０８の中心に向いている。
【００２５】
次に図１Ｃの接触領域１を参照すると、第１のトラクションリング１０２の表面速度が、負のｘ１方向においてベクトルＶｒ１で示され、遊星１０８の表面速度がベクトルＶｐ１で示され、ベクトルＶｒ１とＶｐ１との間に形成される角度がほぼスキュー角１２０である。トラクションリング１０２とトラクション遊星１０８との間における結果として得られる相対表面速度は、ベクトルＶｒ１／ｐで示される。トラクション遊星１０８とトラクション太陽１１０との間の接触領域３において、トラクション太陽１１０の表面速度はベクトルＶｓｖで示され、トラクション遊星１０８の表面速度はベクトルＶｐｓで示され、ＶｓｖとＶｐｓとの間に形成される角度はスキュー角１２０である。トラクション遊星１０８とトラクション太陽１１０との間の相対表面速度はベクトルＶｓｖ／ｐで示される。同様に、接点２では、接触領域２におけるトラクション遊星１０８の表面速度はベクトルＶｐ２で示され、第２のトラクションリング１０４の表面速度はベクトルＶｒ２で示され、Ｖｐ２とＶｒ２との間に形成される角度はほぼスキュー角１２０であり、トラクション遊星１０８と第２のトラクションリング１０４との間の相対表面速度は合成ベクトルＶｒ２／ｐである。
【００２６】
上記の運動学的関係は、接触する構成要素で力を発生させる傾向がある。図１Ｄは、接触領域１、２、３の各々に適用することができる一般化された代表的なトラクション曲線を示す。このグラフは、接触する構成要素の間のトラクション係数μと相対速度との関係を示す。トラクション係数μは、流体が力を伝達する能力を示す。Ｖｒ１／ｐ等の相対速度はスキュー角１２０の関数であり得る。トラクション係数μは、接触領域１、２、または３における、ｘ方向μｘのトラクション係数およびｙ方向μｙのトラクション係数のベクトル和である。一般的に、トラクション係数μは、特に、トラクション流体特性、接触領域における法線力、および接触領域におけるトラクション流体の速度の関数である。所定のトラクション流体について、トラクション係数μが最大能力に達するまで、構成要素の相対速度が増加すると共に、トラクション係数μが増加し、この後、トラクション係数μが減衰する。その結果、スキュー角１２０の存在下で（すなわち、スキュー状態で）、運動学的状態に起因して、トラクション遊星１０８の周囲の接触領域１、２、３で力が発生する。図１Ｃおよび図１Ｅを参照すると、Ｖｒ１／ｐは、横成分力Ｆｓ１によって、Ｖｒ１／ｐに平行な牽引力を発生させる。スキュー角１２０が増加することにより、Ｖｒ１／ｐが増加し、これにより、図１Ｄに示す一般的関係に従って力Ｆｓ１が増加する。Ｖｓｖ／ｐは力Ｆｓｓを発生させ、同様に、Ｖｒ２／ｐは力Ｆｓ２を発生させる。力Ｆｓ１、Ｆｓｓ、およびＦｓ２が結合して、ｙ−ｚ平面でトラクション遊星１０８を中心とする正味モーメントを生成する。より具体的には、トラクションローラ１０８を中心とするモーメントの総和は、ΣＭ＝Ｒ＊（Ｆｓ１＋Ｆｓ２＋Ｆｓｓ）であり、式中、Ｒはトラクションローラ１０８の半径であり、力Ｆｓ１、Ｆｓ２、およびＦｓｓはｙ−ｚ平面における接触力の合成成分である。本明細書ではスキュー誘発力と呼ばれることもある接触力は、上記の方程式では以下のようになる。Ｆｓ１＝μｙ１Ｎ１、Ｆｓ２＝μｙ２Ｎ２、Ｆｓｓ＝μｙｓＮ３であり、式中、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３はそれぞれの接触領域１、２、３における法線力である。トラクション係数μは、接触する構成要素の間の相対速度の関数であるので、トラクション係数μｙ１、μｙ２、およびμｙｓは、結果として、運動学的関係によって関係付けられるようなスキュー角１２０の関数である。定義上、モーメントは慣性加速度であり、したがって、ここで示す実施形態では、モーメントは傾斜角加速度
【数１】
0005492894.tif 000002
を発生させる。したがって、傾斜角
【数２】
0005492894.tif 000003
の変化率はスキュー角１２０の関数である。
【００２７】
次に図１Ｆを参照すると、ゼロに等しい傾斜角１１８を有するトラクション遊星１０８が示されており、この傾斜角１１８は、（ｙｇ−ｚｇ平面において）ＣＶＴ１００の主駆動軸線１５２にほぼ平行な遊星回転軸線１０６で得られ、トラクション遊星１０８の回転速度１２２はｚ軸と同軸である。スキュー角１２０をｘ−ｚ平面に形成して、傾斜角１１８の変化を引き起こすための力を発生させることができる。スキュー角１２０の存在下では、トラクション遊星１０８は、軸線ｚ”を中心とする回転速度１２２を有し、傾斜角１１８はｙ−ｚ’平面に形成される。
【００２８】
次に図２〜図１７に移り、傾斜角１１８の変化を引き起こすためにスキュー状態の誘発に依存するＣＶＴ用の特定の制御システムの実施形態をここで説明する。図２は、原動機５０と負荷部７５との間に動作的に結合されたＣＶＴ３００を含むドライブ２５を示す。さらに、ドライブ２５はスキューベース制御システム２００を含むことができる。典型的に、原動機５０がＣＶＴ３００に動力を送り、ＣＶＴ３００が負荷部７５に動力を送る。原動機５０は１つ以上の様々な動力発生装置であってもよく、負荷部７５は１つ以上の様々な被駆動装置または被駆動構成要素であってもよい。原動機５０の例は、人力、内燃機関、電気モータ等を含むが、それらに限定されない。負荷部の例は、駆動系差動アセンブリ、パワーテイクオフアセンブリ、発電機アセンブリ、ポンプアセンブリ等を含むが、それらに限定されない。いくつかの実施形態では、スキュー制御システム２００は、ＣＶＴ３００および原動機５０の動作を調節することができるか、またはＣＶＴ３００および負荷部７５の動作を調節することができるか、またはドライブ２５の全ての要素の動作を調節することができる。図２に示す実施形態では、スキュー制御システム２００は、スキュー角１２０の調節を用いて、ＣＶＴ３００の動作状態を制御し、したがって、ドライブ２５の制御を調節するように構成することができる。
【００２９】
次に図３〜図５Ｂを参照すると、一実施形態において、ＣＶＴ５００は、トラクション太陽５１０と接触するように構成されたほぼ球形の複数のトラクション遊星５０８を含む。さらに、トラクション遊星５０８は第１のトラクションリング５０２および第２のトラクションリング５０４と接触することができる。トラクションリング５０２、５０４は、図１Ａに示す第１のトラクションリング１０２および第２のトラクションリング１０４とほぼ同様に配置することができる。トラクション遊星５０８と第１のトラクションリング５０２と第２のトラクションリング５０４とトラクション太陽５１０との間の接触領域は、図１Ａ〜図１Ｆに示す接点１、２、および３のそれぞれとほぼ同様である。さらに、説明のために、図１Ａ〜図１Ｆに関連して示す接触中心座標系および運動学的関係をＣＶＴ５００に適用することができる。
【００３０】
一実施形態では、図３に関連してグローバル座標系５５０（すなわち、ｘｇ、ｙｇ、ｚｇ）が画定される。グローバル座標系５５０はグローバル座標系１５０とほぼ同様である。グローバル座標系５５０は、概して、ＣＶＴ５００の長手方向軸線または主駆動軸線５５２に対して合わせられ、例えば、ｚｇ軸は、トラクション遊星５０８の配置の中心となる主駆動軸線５５２と一致する。ｙｇ軸は主駆動軸線５５２に垂直である。ｘｇ軸は主駆動軸線５５２に垂直である。トラクション遊星５０８の各々は回転軸線、すなわち遊星軸線５０６を有し、この遊星軸線は、ｙｇ−ｚｇ平面で傾斜させ、これによって、傾斜角１１８（図１Ａ）とほぼ同様の傾斜角５１１（γ）を形成するように構成することができる。遊星軸線５０６は、その一端にある第１のガイド５１２（図３の線で図示）に従うように構成することができる。遊星軸線５０６は、その第２の端部にある第２のガイド５１４（図３の線で図示）に従うように構成することができる。
【００３１】
具体的には図４を参照すると、一実施形態において、第１のガイド５１２および第２のガイド５１４を第１のステータ板５１６および第２のステータ板５１８にそれぞれ形成することができる。典型的に、遊星軸線５０６は、第１のガイド５１２および第２のガイド５１４のそれぞれに動作的に結合することができる遊星軸に構造的に対応する。いくつかの実施形態では、第１のステータ板５１６および第２のステータ板５１８は、ＣＶＴ５００の動作中に、遊星軸線５０６の支持部に動作可能に結合してその支持を容易にするように構成されたほぼディスク形の物体である。説明のための例示的な実施例として、図４に示す図は、ｘｇ−ｙｇ平面のステータ板５１８上におけるステータ板５１６の投影図である。ｘｇ−ｙｇ平面において、ステータ板５１８に対するステータ板５１６の角変位５２０を画定することができる（主駆動軸線５５２と一致するｚｇ軸は図４のページの平面に垂直であり、ｘｇ軸およびｙｇ軸の各々は主駆動軸線５５２に垂直である）。角変位５２０は本明細書において「角度β」、さらに簡潔には「β」と呼ばれることもある。ＣＶＴ１００に関連して使用される座標系とほぼ同様の座標系に関連して、ほぼ同様に、スキュー角１２０等のスキュー角をＣＶＴ５００のために画定することができる。したがって、この場合、ＣＶＴ５００に関連してスキュー角１２０（ζ）が使用される。スキュー角１２０がゼロである場合（ζ＝０）、「ゼロスキュー角状態」が遊星軸線５０６の当該状態として画定される。
【００３２】
さらに、図５Ａを参照すると、第１のガイド５１２および第２のガイド５１４がｘｇ−ｙｇ平面における投影部として示されている。いくつかの実施形態では、第１のガイド５１２をｘｇ−ｙｇ平面の原点に半径方向に整列させることができ、例えば、第１のガイド５１２はｙｇ軸とほぼ一致することができる。一実施形態では、第２のガイド５１４はｘｇ−ｙｇ平面の原点からのずれ５２２を有することができる。一実施例では、ずれ５２２は、概して、構造線５１９に対する直線のずれとして画定することができ、ステータ５１６が名目上ゼロの角変位５２０（β）に配置される場合、この構造線５１９は、第２のガイド５１４に平行であり、ｘｇ−ｙｇ平面の原点を通過する。第２の実施例では、第２のガイド５１４は、第１のガイド５１２に対する基本的な基準角度位置５２３（ψｏ）を有することができる。
【００３３】
さらに、図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、ガイド５１２と５１４が概略的に示されている。一実施形態では、ステータ５１８を非ゼロ角変位５２０（β）まで回転させることができ、この非ゼロ角変位により、ガイド５１４がガイド５１２に対して移動される（図５Ｂ）。ずれ５２２は、ステータ５１８の中央部（すなわち、ｘｇ−ｙｇ平面の原点）を中心とする半径方向のずれ５２５として示すことができる。ガイド５１４は半径方向のずれ５２５の接線である。具体的には図５Ａを参照すると、ガイド５１２に対する基本的な基準角度位置５２３（ψｏ）は、ゼロ角変位５２０（β＝０）およびゼロ傾斜角５１１（γ＝０）で画定される。遊星軸線５０６の対応するゼロスキュー角状態は、ｘｇ−ｙｇ平面の投影部として見た場合に第１のガイド５１２と第２のガイド５１４との交点にある位置５２４に示されている。ここで、具体的には図５Ｂを参照すると、非ゼロ角変位５２０（β）について、ガイド５１４は、ガイド５１２に対する角度位置５２６（ψ）を有する。遊星軸線５０６の対応するゼロスキュー角状態は、ｘｇ−ｙｇの平面の投影部として見た場合にガイド５１２とガイド５１４との間の交点にある位置５２７に示されている。位置５２７は、非ゼロ角変位５２０（β）および非ゼロ傾斜角５１１（γ）に関するゼロスキュー角状態の一例である。概略的に本明細書に記載するガイド５１２、５１４は、特定の実施形態に関連して以下に示すように、ステータ５１６、５１８に形成されるスロットとして設けることができることに留意されたい。このような実施例では、ガイド５１２、５１４は、それぞれの半径方向スロットおよびオフセットスロットの中央部を通過する中心線で示すことができる。図５Ａ〜図５Ｃに概略的に示すように、ステータのスロットとボール５０８の遊星軸（またはこのような遊星軸のローラ）との接点は、概略的なガイド５１２、５１４の一方に位置する点まで減少させることができる。しかし、ステータ５１６、５１８の特定の物理的実施形態では、前記接点は半径方向線に位置しない。
【００３４】
非ゼロスキュー角１２０（ζ）は、別々に生じるかまたは組み合わせた２つの事象によって遊星軸線５０６に生じさせることができる。一方の事象は角変位５２０（β）の変化であり、他方の事象は傾斜角５１１（γ）の変化である。一実施形態では、一定の傾斜角５１１（γ）の角変位５２０（β）とスキュー角１２０（ζ）との関係は、他の要因の中でも、遊星軸線５０６の長さ、および／またはステータ５１６、５１８の半径等のＣＶＴ５００の形態に依存する。一実施形態では、一定の傾斜角５１１（γ）の角変位５２０（β）とスキュー角１２０（ζ）との関係は、小さな角度に関して、ほぼ式β＝ζで表される。角変位５２０（β）と角度位置５２６（ψ）との関係は、例えば、ＣＶＴ５００の形態と基本的な基準角度位置５２３（ψｏ）とに依存することができる。一実施形態では、角度位置５２６（ψ）は角変位５２０（β）に比例することができるので、式は、小さな角度に関して、式ψ＝β＋ψｏに近似させることができる。一定の角変位５２０（β）について、スキュー角１２０（ζ）は傾斜角５１１（γ）に関連することもできる。例えば、スキュー角１２０（ζ）は、式ｔａｎ（ζ）＝（１／２＊ｓｉｎ（デルタγ）＊ｔａｎ（ψ））により、角度位置５２６（ψ）と傾斜角５１１（デルタγ）の変化とに関連することができる。周知の小さな角度近似を前記式に適用することにより、式ζ＝１／２＊（デルタγ）＊ψとなる。
【００３５】
ＣＶＴ５００の動作中に、適切な制御入力部（図３〜図５Ｃには示されていないので、図７の例示的な制御入力部を参照されたい）によって、第１のステータ板５１６および／または第２のステータ板５１８を角変位５２０まで回転させることができる。いくつかの実施形態では、第１のステータ板５１６は、主駆動軸線５５２に対してほぼ回転不能であるように構成することができる。角変位５２０は最初に遊星軸線５０６でスキュー角１２０を生じさせる。上記のように、スキュー角１２０は遊星軸線５０６の傾斜角５１１（γ）の変化を引き起こす。遊星軸線５０６が傾斜するときに、遊星軸線５０６の端部が第１のガイド５１２および第２のガイド５１４に従う。遊星軸線５０６が、一実施例でゼロスキュー角状態に対応する平衡状態に向かって傾斜するのと同様の大きさに、スキュー角１２０が減少するように、ガイド５１２、５１４が構成される。遊星軸線５０６が、ゼロスキュー角状態とほぼ一致する傾斜角５１１（γ）に達すると、遊星軸線５０６の傾斜が停止する。一実施形態では、遊星軸線５０６の傾斜角５１１（γ）は少なくとも部分的に角変位５２０（β）に依存する。いくつかの実施形態では、傾斜角５１１（γ）と角変位５２０（β）との関係はユニークであるので、角変位５２０の各値（β）は、ＣＶＴ５００が平衡速度比状態で動作することができる傾斜角５１１（γ）の値に一致する。
【００３６】
平衡状態に達すると、遊星軸線５０６の各々はほぼゼロスキュー角状態である。ＣＶＴ５００の遊星軸線５０６、したがってトラクション遊星５０８はステータ５１６、５１８に独立して結合されるので、トラクション遊星５０８および遊星軸線５０６の各々自体が独立して、平衡速度比状態を安定させることができる。さらに説明すると、遊星軸線５０６の１つの傾斜角５１１（γ）が、（例えば、動作状態における外部の影響または擾乱により）平衡状態から移動する場合、遊星軸線５０６の端部はガイド５１２、５１４に従う。上記のように、スキュー状態が遊星軸線５０６で生じ、したがって、遊星軸線５０６が、所定の角変位５２０（β）の平衡状態にほぼ対応する傾斜角５１１（γ）に向かって傾斜する傾向になる。ガイド５１２、５１４は遊星軸線５０６の移動または傾斜を独立して案内する。したがって、遊星軸線５０６の１つの移動または傾斜は、実質的にＣＶＴ５００の他の遊星軸と独立して行うことができる。
【００３７】
ガイド５１２、５１４の構成は、ＣＶＴ５００を平衡状態に安定させる能力に影響を与える。第１のトラクションリング５０４の所定の回転方向では、図５Ａに示すガイド５１２、５１４の構成により、ＣＶＴ５００の安定した動作が得られる。例えば、ＣＶＴ５００の、角変位５２０（β）に対応する所望の速度比を維持することができる。概して図１Ａ〜図１Ｆに関連して定義された符号の例によれば、所定の角変位５２０（β）について、傾斜角５１１の正の変化（γ）がスキュー角の正の変化を生じさせ、その逆もまた同様であることが理解できる。したがって、各遊星軸線５０６は、図５Ａに示すガイド５１２、５１４の関連する構成が設けられる場合に安定して動作することができる。
【００３８】
ここで図５Ｃを参照すると、一実施形態において、ガイド５１２１およびガイド５１４１はガイド５１２、５１４の機能とほぼ同様であり得るが、ガイド５１２１、５１４１は、ｘｇ−ｙｇ平面に関連する基本的な基準角度位置５２３（ψｏ）に向かう方向とはほぼ反対側である基本的な基準角度位置５２３１（すなわち、反対の符号）に配置される。第１のリング５０４の等しい回転方向、したがってトラクション遊星５０８の回転方向を想定すると、ガイド５１２１、５１４１の構成は、少なくともいくつかの実施例において、ＣＶＴ５００の不安定な動作をもたらす場合がある。例えば、傾斜角５１１の正の変化（γ）は負のスキュー角を生じさせ、その逆もまた同様であるので、ＣＶＴ５００の角変位５２０（β）に対応する所望の速度比を維持することができない。したがって、遊星軸線５０６の１つを傾斜させる動作における擾乱により、遊星軸線５０６は、例えば機械的ストッパ（図示せず）によって制限されるまで傾斜させられる。
【００３９】
次に図６Ａを参照すると、一実施形態において、例えば、ＣＶＴ５００に結合されたパワーエレクトロニクスハードウェアと通信するマイクロプロセッサで、スキューベース制御プロセス６００を実行することができる。スキューベース制御プロセス６００は状態６０２から開始する。次に、スキューベース制御プロセス６００は状態６０４に進み、ここで、ＣＶＴ５００の所望の速度比（ＳＲ）の設定値が受信される。スキューベース制御プロセス６００は状態６０６に続き、ここで、例えば第１のステータ５１６の角変位５２０が決定される。次に、スキューベース制御プロセス６００はアクチュエータサブプロセス６０８に移り、ここで、角変位５２０が例えばステータ５１６に適用される。アクチュエータサブプロセス６０８が終了すると、スキューベース制御プロセス６００は状態６０９に進み、ここで、ＣＶＴ５００の実際のＳＲが測定される。一実施形態では、ＣＶＴ５００の実際のＳＲは、例えばトラクションリング５０２と５０４の速度、またはＣＶＴ５００に対する入力速度および出力速度を示す他の任意の成分を測定することによって決定することができる。いくつかの実施形態では、実際のＳＲは、少なくとも部分的に目標出力速度状態に基づいて、または少なくとも部分的に目標入力速度状態に基づいて計算することができる。他の実施形態では、ＣＶＴ５００の実際のＳＲは、遊星軸線５０６の傾斜角を測定することによって決定することができる。さらに他の実施形態では、ＣＶＴ５００の実際のＳＲは、ＣＶＴ５００の実際のトルク比を測定することによって決定することができる。ＣＶＴ５００の実際のトルク比は、例えばトラクションリング５０２と５０４のトルク、またはＣＶＴ５００に対する入力トルクおよび出力トルクを示す他の任意の成分を測定することによって決定することができる。次に、スキューベース制御プロセス６００は決定状態６１０に進み、ここで、測定された速度比を所望の速度比設定値と比較し、これによって比較値を形成する。測定された速度比が所望の速度比設定値に等しくない場合、スキューベース制御プロセス６００は状態６０６に戻る。測定された速度比が所望の速度比設定値に等しい場合、スキューベース制御プロセス６００は終了状態６１２に進む。いくつかの実施形態では、スキューベース制御プロセス６００は開ループで動作するように構成され、このような場合、状態６０９と６１０はサブプロセス６０８に含まれない。
【００４０】
図６Ｂを参照すると、一実施形態において、状態６０６では、曲線６０７で表すことができるルックアップテーブルを使用することができる。曲線６０７は、例えばＣＶＴ５００の角変位５２０（β）と速度比との例示的な関係を示す。曲線６０７は式ｙ＝Ａｘ２−Ｂｘ＋Ｃで表すことができ、式中、ｙは角変位５２０（β）であり、ｘは速度比である。一実施形態では、Ａ、Ｂ、およびＣの値はそれぞれ０．５９６２、−４．１６４５、および３．５３６である。いくつかの実施形態では、Ａ、Ｂ、およびＣの値はそれぞれ０．５３０４、−４．０８３８、および３．５０７である。他の実施形態では、Ａ、Ｂ、およびＣの値は、ＣＶＴ５００の寸法および形状、例えば、特に、ステータ５１６と５１８のガイド５１２と５１４の位置、遊星軸線５０６の長さ、およびトラクションリング５０２と５０４の寸法に関連する。いくつかの実施形態では、当該アクチュエータサブプロセス６０８は開ループで動作するように構成され、このような場合、状態６１９と６２０はサブプロセス６０８に含まれない。
【００４１】
図６Ｃを参照すると、一実施形態において、アクチュエータサブプロセス６０８は状態６１４から開始し、状態６１５に進むことができ、ここで、角変位５２０（β）の設定値が受信される。アクチュエータサブプロセス６０８は状態６１６に進み、ここで、アクチュエータ指令信号が少なくとも部分的に角変位５２０（β）に基づいて決定される。一実施形態では、ルックアップテーブルを使用して、角変位５２０（β）の設定値をアクチュエータ指令信号に変換することができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ指令信号は電圧または電流であり得る。他の実施形態では、アクチュエータ指令信号はケーブルまたはリンク機構の位置の変化であり得る。いくつかの実施形態では、アルゴリズムを使用して、角変位５２０（β）の設定値からアクチュエータ指令信号を導出することができる。次に、アクチュエータサブプロセス６０８は状態６１７に進み、ここで、アクチュエータ指令信号が、アクチュエータおよびそれに関連するハードウェアに送信される。一実施形態では、標準シリアル通信プロトコルを使用して、指令信号をアクチュエータハードウェアに送信することができる。いくつかの実施形態では、ケーブルまたはリンク機構を使用して、指令信号をアクチュエータハードウェアに送信することができる。次に、アクチュエータサブプロセス６０８は状態６１８に進み、ここで、ステータ、例えばステータ５１６が回転される。その次に、アクチュエータサブプロセス６０８は状態６１９に進み、ここで、角変位５２０（β）が測定される。次に、アクチュエータサブプロセス６０８は決定状態６２０に進み、ここで、測定された角変位５２０（β）がその設定値と比較される。測定された角変位５２０（β）がその設定値に等しくない場合、アクチュエータサブプロセス６０８は状態６１６に戻る。測定された角変位５２０（β）がその設定値に等しい場合、アクチュエータサブプロセス６０８は状態６２２で終了し、ここで、スキューベース制御プロセス６００は、図６Ａに関連して上述したような状態６０９に続くことができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータサブプロセス６０８は開ループで動作するように構成され、このような場合、状態６１９と６２０はサブプロセス６０８に含まれない。
【００４２】
次に図７を参照すると、一実施形態において、ＣＶＴ１０００は、バリエータアセンブリ１００４に動作可能に結合されたスキューベース制御システム１００２を含むことができる。一実施形態では、バリエータアセンブリ１００４は、ほぼ球形の複数のトラクション遊星１００８の半径方向内側に配置されかつそれらと接触するトラクション太陽１００６を含む。トラクション太陽１００６は、軸受１０１１を設けることによって主軸１０１０を中心に回転するように構成することができる。一実施形態では、トラクション太陽１００６は、主軸１０１０および軸受１０１１に結合されるクリップ１０１２により、主軸１０１０に対して軸方向に固定される。
【００４３】
一実施形態では、各トラクション遊星１００８には一組の遊星軸１００９Ａと１００９Ｂが設けられ、これらの遊星軸は、それらのそれぞれのトラクション遊星１００８のための傾斜可能な回転軸線を提供するように構成される。遊星軸１００９Ａと１００９Ｂはトラクション遊星１００８と共に回転するように構成することができる。遊星車軸１００９Ａと１００９Ｂはトラクション遊星１００８の中心軸線にほぼ整列される。他の実施形態では、トラクション遊星１００８は中央孔を有するように構成することができ、トラクション遊星１００８は軸受を介して遊星軸（図示せず）に動作可能に結合されることができ、この結果、遊星軸はほぼ回転不能であるように構成される。トラクション遊星１００８の各々は第１のステータ１０１４および第２のステータ１０１６に動作可能に結合される。第１のステータ１０１４および第２のステータ１０１６を主軸１０１０と同軸に配置することができる。
【００４４】
ＣＶＴ１０００の一実施形態では、入力ドライバ１０１８を主軸１０１０と同軸に配置することができる。入力ドライバ１０１８は、例えば、スプロケット、プーリ、または他の適切な継手から入力動力を受け取るように構成することができる。一実施形態では、入力ドライバ１０１８は、第１の軸方向力発生アセンブリ１０２０に結合されるねじり板１０１９に結合される。軸方向力発生アセンブリ１０２０は、トラクションリング１０２（図１Ａ）の機能とほぼ同様であり得る第１のトラクションリング１０２２に動作可能に結合される。第１のトラクションリング１０２２はトラクション遊星１００８の各々に接触するように構成される。第２のトラクションリング１０２４はトラクション遊星１００８の各々に接触するように構成される。第２のトラクションリング１０２４はトラクションリング１０４（図１Ａ）の機能とほぼ同様であり得る。一実施形態では、第２のトラクションリング１０２４は第２の軸方向力発生アセンブリ１０２６に結合される。第２の軸方向力発生アセンブリ１０２６は第１の軸方向力発生アセンブリ１０２０とほぼ同様であり得る。特定の実施形態では、軸方向力発生アセンブリ１０２０と１０２６は、概してＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３３１５号明細書に記載されているクランプ力発生機構とほぼ同様であり得る。
【００４５】
ＣＶＴ１０００の動作中に、例えばスプロケットを介して、入力動力を入力ドライバ１０１８に伝達することができる。入力ドライバ１０１８は、ねじり板１０１９を介して動力を第１の軸方向力発生機１０２０に伝達することができる。第１の軸方向力発生機１０２０は、第１のトラクションリング１０２２とトラクション遊星１００８の各々との間のトラクションインタフェースまたはフリクションインタフェースを介して、動力をトラクション遊星１００８に伝達することができる。トラクション遊星１００８は第２のトラクションリング１０２４および第２の軸方向力発生機１０２６を介して、動力をハブシェル１０２８に伝達する。入力速度対出力速度比のシフト、したがって、入力トルク対出力トルク比のシフトは、トラクション遊星１００８の回転軸線を傾斜させることによって実現される。一実施形態では、トラクション遊星１００８の回転軸線の傾斜は、第１のステータ５１６（図４〜図５Ｃ）とほぼ同様であり得る第１のステータ１０１４を回転させることによって実現される。
【００４６】
ここで図８を参照すると、一実施形態において、ＣＶＴ２０００はＣＶＴ１０００とほぼ同様であり得る。説明では、ＣＶＴ１０００とＣＶＴ２０００との違いのみを説明する。一実施形態では、ＣＶＴ２０００は、トラクション遊星１００８の各々の半径方向内側に配置されかつそれらと接触するトラクション太陽２００７を含む。トラクション太陽２００７は、図８のページの平面の断面図で見た場合に物体の外周を中心としてＶ字形状に形成することができるほぼ円筒状の物体である。トラクション太陽２００７は、第１の位置２００８および第２の位置２００９のそれぞれにおいてトラクション遊星１００８の各々に接触するように構成することができる。接点３に関連して示されている接触中心座標系および運動学的関係（図１Ａ〜図１Ｆ）を接触位置２００８と２００９に同様に適用することができる。ＣＶＴ２０００の動作中に、トラクション太陽２００７は、接触位置２００８と２００９で軸方向力の釣り合いをとることによってほぼ軸方向に固定される。さらに、いくつかの実施形態では、第１のリング１０２２および第２のリング１０２４は、十分な半径方向の運動学的拘束を遊星１００８に与えるように構成され、このような実施形態では、トラクション太陽２００７および軸受１０１１を、本明細書に記載するＣＶＴの様々な実施形態から排除することができる。
【００４７】
図９を参照すると、一実施形態において、スキューベース制御システム１００２は、ステータ駆動部１０３２に結合するように構成することができるレバーアーム１０３０を含むことができる。ステータ駆動部１０３２は、例えば、複数のドエルあるいは他の適切な締結具または継手（図示せず）を介して第１のステータ板１０１４に結合することができる。一実施形態では、ステータ駆動部１０３２はほぼ中空円筒状の物体であり得る。ステータ駆動部１０３２の一端には、第１のステータ板１０１４へのステータ駆動部１０３２の結合を容易にするように構成されるフランジ１０３１を設けることができる。ステータ駆動部１０３２には、例えば、軸受を保持するためのクリップ１０３５を受け入れるように構成することができる溝を設けることができる。
【００４８】
一実施形態では、第１のステータ板１０１４は主軸１０１０に対して回転するように構成することができる。例えば、ブッシュ１０３３を第１のステータ板１０１４におよびステータ駆動部１０３２に結合することができる。ブッシュ１０３３を主軸１０１０の周囲に同軸に配置することができる。一実施形態では、ナット１０３４は主軸１０１０と協働してブッシュ１０３３を軸方向に保持するように構成することができる。いくつかの実施形態では、第２のステータ板１０１６は、スプライン１０３５、または他の適切なトルク伝達継手を介して主軸１０１０に結合することができ、その結果、第２のステータ板１０１６は主軸１０１０に対してほぼ回転不能である。
【００４９】
ＣＶＴ１０００の動作中に、主軸１０１０を中心としてレバーアーム１０３０を回転させ、これによって、主軸１０１０を中心とするステータ駆動部１０３２の角度回転を生じさせることができる。レバーアーム１０３０は、リンク機構またはケーブル（図示せず）によって手動で回転させることができる。いくつかの実施形態では、レバーアーム１０３０をＤＣモータまたはサーボアクチュエータ等の電子アクチュエータ（図示せず）に動作可能に結合することができる。いくつかの実施形態では、レバーアーム１０３０を油圧アクチュエータ（図示せず）に動作可能に結合することができる。他の実施形態では、ステータ駆動部１０３２を上記アクチュエータのいずれかのようなアクチュエータに直接結合することができる。ステータ駆動部１０３２の角度回転により、角変位（β）が、第２のステータ板１０１６に対する第１のステータ板１０１４に与えられる。ＣＶＴ５００に関連して先に記載したように、第２のステータ板１０１６に対する第１のステータ板１０１４の角度回転により、トラクション遊星１００８の回転軸線の傾斜を容易にすることができる。
【００５０】
次に図１０〜図１３を参照すると、一実施形態において、第１のステータ板１０１４は、中央孔を有するほぼディスク形の物体であり得る。いくつかの実施形態では、第１のステータ板１０１４には、中央孔を中心に形成されるハブ１０３６を設けることができる。ハブ１０３６には、ステータ駆動部１０３２への第１のステータ板１０１４の結合を容易にすることができる複数の孔１０３８を設けることができる。半径方向にオフセットされた複数のスロット１０４０を第１のステータ板１０１４の面に形成することができる。半径方向にオフセットされたスロット１０４０は、例えば、玉軸１００９の各々に動作可能に結合される複数のローラ１０４２（図９参照）との接触によって、トラクション遊星１００８の支持を容易にするように構成することができる。第２のステータ板１０１６には複数の半径方向スロット１０４４を設けることができる。半径方向スロット１０４４はローラ１０４２に結合するように構成することができる。図１０は、半径方向スロット１０４４に対する、半径方向にオフセットされたスロット１０４０の例示的な構成を示す。説明のために、グローバル座標１０４７（図９）がＣＶＴ１０００に適用される。したがって、半径方向スロット１０４４は、ｘｇ−ｙｇ平面における第１のステータ板１０１４の投影部として見ることができる。半径方向スロット１０４４は図１０の破線で示されている。
【００５１】
具体的には図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、一実施形態において、半径方向にオフセットされたスロット１０４０および半径方向スロット１０４４は幅１０４６を有する。幅１０４６をローラ１０４２の外径に合うように寸法決めすることができる。図１０に示す実施形態では、半径方向スロット１０４４が第２のステータ板１０１６を中心に配置されるので、半径方向にオフセットされたスロット１０４０は、ｘｇ−ｙｇの平面への、半径方向にオフセットされたスロット１０４０および半径方向スロット１０４４の投影部に見られるように、半径方向スロット１０４４と整列しない（すなわちオフセットされる）。断面線Ａ−ＡとＢ−Ｂに依存する図１１には、直線のずれ１０４８の大きさが示されている。断面線Ａ−Ａは、半径方向にオフセットされたスロット１０４０をほぼ二等分し、この場合、二等分部分は幅１０４６のほぼ半分である。断面線Ｂ−Ｂは第１のステータ板１０１４の中心線にほぼ整列する。断面線Ｂ−Ｂは主駆動軸線ｚｇ（図９）に垂直な線である。断面線Ａ−Ａは断面線Ｂ−Ｂに平行な線である。代わりに、構造線１０５０および中心線１０５１を画定することによって、角度ずれ１０４９を有するように、半径方向にオフセットされたスロット１０４０を示してもよい。中心線１０５１は第１のステータ板１０１４の直径に関連して構成することができる。遊星軸１００９が、ゼロにほぼ等しい傾斜角である場合、構造線１０５０は、便宜上、遊星軸１００９の中央部と一致する半径方向位置にあるように示される。角度ずれ１０４９は、中心線１０５１と、構造線１０５０に沿っており半径方向にオフセットされたスロット１０４０の中央部との間の角変位として画定することができ、この場合、半径方向にオフセットされたスロット１０４０の中央部は幅１０４６のほぼ半分である。一実施形態では、角度ずれ１０４９は約０度〜４５度の範囲にある。いくつかの実施形態では、角度ずれ１０４９は、５〜２０度であり、好ましくは８度、９度、１０度、１１度または１２度であり得る。
【００５２】
次に図１２および図１３を参照すると、一実施形態において、第１のステータ板１０１４には、中央孔の周囲に配置されるシフトストッパ延長部１０５２を設けることができる。第１のステータ板１０１４には、ほぼトロイダル型のクリアランスカット１０５４を設けることができる。クリアランスカット１０５４を第１のステータ板１０１４の面に形成することができる。クリアランスカット１０５４は、図１３の平面で見た場合に、ほぼ湾曲状のプロファイルを有することができる。同様に、半径方向にオフセットされたスロット１０４０のバレイ１０４１および／または壁１０４３には、図１２の平面で見た場合に、ほぼ湾曲状のプロファイルを設けることができる。ＣＶＴ１０００の動作中、半径方向にオフセットされたスロット１０４０がローラ１０４２を案内する。シフトストッパ延長部１０５２は、半径方向にオフセットされたスロット１０４０におけるローラ１０４２の軌道に対して機械的制限を与えることができる。いくつかの実施形態では、シフトストッパ延長部１０５２を第１のステータ板１０１４の半径方向外側の周囲に形成することができる。
【００５３】
次に図１４および図１５を参照すると、一実施形態において、第２のステータ板１０１６は、中央孔１０５６を有するほぼディスク形の物体であり得る。中央孔１０５６は、例えば、スプライン、ローレット、または溶接による主軸１０１０への第２のステータ板１０１６の結合を容易にするように構成することができる。半径方向スロット１０４４は中央孔１０５６の周囲に角度を付けて配置することができる。いくつかの実施形態では、半径方向スロット１０４４は、ステータ板１０１６の周囲の近傍からまたはその近傍において、中央孔１０５６に向かって第２のステータ板１０１６に延びることができる。半径方向スロット１０４４には、図１５の平面で見た場合に、湾曲状プロファイルを設けることができる。一実施形態では、第２のステータ板１０１６にはシフトストッパ延長部１０５７を設けることができる。シフトストッパ延長部１０５７は、中央孔１０５６を中心に半径方向に形成され、そこから軸方向に延びることができる。シフトストッパ延長部１０５７はシフトストッパ延長部１０５２と同様に構成することができる。
【００５４】
次に図１６および図１７を参照すると、一実施形態において、遊星軸１００９には、クリップ１０７２を受け入れるように構成される溝１０７０を設けることができる。クリップ１０７２は遊星軸１００９へのローラ１０４２の結合を容易にすることができる。一実施形態では、表面１０７４を遊星軸１００９に設けて、軸受１０７６の支持を行うことができる。軸受１０７６はローラ１０４２の内径に結合するように構成することができる。いくつかの実施形態では、軸受１０７６がローラ１０４２に圧入される。他の実施形態では、ローラ１０４２は玉軸受１０７７を受け入れるように構成することができる。軸受面１０７８は、遊星軸１００９への軸受１０７７の結合を容易にするために遊星軸１００９に設けることができる。
【００５５】
さらに図１６および図１７を参照すると、一実施形態において、ローラ１０４２は、中央孔を有するほぼ円筒状の物体である。中央孔は軸受１０７６または軸受１０７７を受け入れるように構成することができる。ローラ１０４２には円筒体の冠状の外周を設けることができる。冠状の外周は、第１のステータ板１０１４および第２のステータ板１０１６への遊星軸１００９の結合を容易にするように構成される。
【００５６】
上記の説明が特定の構成要素またはサブアセンブリに関する寸法を提供していることに留意されたい。言及した寸法または寸法範囲は、最良の形態等の特定の法的要件に可能な限り最良に従うように意図される。しかし、本明細書に記載の本発明の範囲は、特許請求の範囲の文言によってのみ決定されるべきであり、したがって、指定の寸法またはその範囲を特徴とする請求項がない限り、言及した寸法のいずれもが、本発明の実施形態を限定するとみなされるべきではない。
【００５７】
上記の説明は、本発明の特定の実施形態を詳細に説明している。しかし、上記の文面がいかに詳細に見えようと、本発明を多くの方法で実施できることが理解されるであろう。さらに上記のように、本発明の特定の特徴または態様を説明する場合の特定の用語の使用は、その用語が関連する本発明の特徴または態様の任意の具体的な特性を含むものに限定されるように、その用語が本明細書において再定義されていることを意味するものとみなされるべきではないことに留意されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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