(57)【要約】  単一の最小旋回装置のみを有するトランスミッションである。入力ギアと出力ギアがそれぞれ別々の入力シャフトと出力シャフトに接続されている。入力ギアと出力ギアは、これら入力ギアおよび出力ギアのみと噛合する旋回クラスタギアを介して相互接続されている。クラスタギアはウェブに支持されている。このウェブは、第１クラッチを介して流体圧制御モータにより回転される。ウェブの回転が阻止されると、入力ギアの回転により駆動入力に対する所定の減速比で出力ギアの回転が発生する。このギア減速比は、第１方向におけるウェブの回転速度に比例して連続的に減少する。車両がハイウェイ速度に達すると、制御モータが切断され、第２クラッチが起動して所定のオーバドライブ装置が接続される。このオーバードライブ装置は、従来のようにトランスミッションと最終出力シャフトとの間に位置するのではなくエンジン駆動装置とトランスミッションとの間に配置されている。
2005517881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動エンジンのためのトラスミッションにおいて、単一の旋回装置を備え、
前記旋回装置は、第１軸に設けられ、前記原動エンジンにより提供される駆動入力を受ける入力ギアと、前記第１軸に設けられた出力ギアと、前記入力ギアおよび出力ギアのみと噛合するとともに、回転するようにして前記第１軸と平行に位置する旋回シャフトに設けられた少なくとも一つのクラスタギアと、を有し、
前記旋回シャフトがウェブに支持され、このウェブが前記第１軸を中心として回転するように設けられ、これにより該旋回シャフトと前記クラスタギアが、それぞれ前記第１軸，前記入力ギア，出力ギアの周りを旋回できるようにし、
前記クラスタギアと前記入力および出力ギアとの間の歯数比が、前記ウェブの回転が阻止された時に、前記入力ギアの回転が前記駆動入力に対する所定の減速比で前記出力ギアの回転を発生させるように選択され、
さらに前記旋回装置と作用的に接続可能な回転制御装置を備え、この回転制御装置は、
前記ウェブの回転を阻止することにより、前記駆動入力に対する前記所定の減速比で前記出力ギアを回転させ、
前記ウェブを第１方向に回転させることにより、前記駆動入力に対する前記出力ギアの所定の減速比を、前記ウェブの回転速度に比例して減少させ、
前記ウェブが所定の速度で反対方向に回転するのを許容することにより、前記出力ギアの回転を停止させる
ことを特徴とするトランスミッション。
【請求項２】
前記回転制御装置がモータであることを特徴とする請求項１に記載のトランスミッション。
【請求項３】
エンジン駆動装置を出力駆動シャフトに接続するための連続無段変速のトランスミッションであって、
前記エンジン駆動装置と前記出力駆動シャフトとの間に接続可能であるとともに、前記エンジン駆動を所定の低いギア減速比から前記エンジン駆動まで連続的に変化させる旋回装置を備え、
該旋回装置が、(i)第１軸に設けられるとともに前記エンジン駆動装置に接続される入力ギアと、(ii)前記第１軸に設けられるとともに前記出力駆動シャフトに接続される出力ギアと、(iii)前記入力および出力ギアのみと噛合するとともに、前記第１軸と平行に位置する旋回シャフトに回転するように設けられた少なくとも一つのクラスタギアと、(iv) 前記旋回シャフトを支持して前記第１軸を中心として回転するように設けられ、これにより、該旋回シャフトと前記クラスタギアが、それぞれ前記第１軸と前記入力，出力ギアの周りを旋回できるようにしたウェブとだけを有し、(v)前記クラスタギアと前記入力，出力ギアとの間の前記歯数比は、前記ウェブの回転が阻止された時に、前記入力ギアの回転により前記所定の低いギア減速比で前記出力ギアの回転が発生するように選択され、
さらに、前記エンジン駆動装置によって駆動される制御モータを備え、この制御モータは、前記旋回装置のウェブの回転を制御し、
(a)前記ウェブの回転を阻止することにより、駆動入力に対する前記所定の低いギア減速比でのみ前記出力ギアを回転させ、(b)前記ウェブを第１方向に回転させることにより、該ウェブの回転速度に比例して前記所定の低いギア減速比を減少させ、(c)前記ウェブが所定速度で反対方向に回転するのを許容することにより、前記出力ギアの回転を停止させ、(d)前記ウェブを前記所定速度より高速で前記反対方向に回転させることにより、前記入力駆動装置の回転と反対方向に前記出力ギアを回転させる
ことを特徴とするトランスミッション。
【請求項４】
さらに、
前記制御モータと前記旋回装置のウェブとを接続する第１クラッチと、
前記エンジン駆動装置と前記旋回装置のウェブとを接続する第２クラッチと、
前記エンジン駆動装置と前記第２クラッチとの間に位置する第１オーバドライブ装置と、
から成り、
前記第１，第２のクラッチが選択的に動作可能であり、これにより、
前記第１クラッチが係合して前記第２クラッチが非係合の時に、前記旋回装置のウェブの回転が前記制御モータにより制御され、
前記第２クラッチが係合して前記第１クラッチが非係合の時に、前記旋回装置のウェブが前記所定のオーバドライブで回転し、これにより、前記エンジン駆動に対するオーバドライブを前記出力駆動シャフトに提供する
ことを特徴とする請求項３に記載のトランスミッション。
【請求項５】
前記制御モータが電動モータであり、さらに発電機を備え、この発電機が、前記エンジン駆動装置により駆動されるとともに、一方では前記電動制御モータを駆動するための出力電流を発生させることを特徴とする請求項３に記載のトランスミッション。
【請求項６】
前記制御モータが流体圧モータであり、さらに、流体圧ポンプを備え、この流体圧ポンプは、前記エンジン駆動装置により駆動されるとともに、一方では、流体圧出力を発生させて前記流体圧制御モータを駆動し、前記ポンプの回転速度を最高回転速度に達するまで増加させ、前記モータの回転速度も前記最高回転速度に達するように増加させることを特徴とする請求項４に記載のトランスミッション。
【請求項７】
さらに、前記エンジン駆動装置と前記流体圧ポンプとの間に位置する第２オーバドライブ装置を備え、この第２オーバドライブ装置は、前記ウェブが前記第１オーバドライブ装置により駆動される時に、前記エンジン駆動に対する前記の同一の所定オーバドライブで前記流体圧ポンプを駆動し、これにより、
前記流体圧ポンプと前記流体圧モータとがそれぞれ前記最高回転速度に達する時に、前記第１オーバドライブ装置も同じ速度で回転して、前記第２クラッチの係合と前記第１クラッチの非係合を容易にし、前記エンジン駆動に対する前記オーバドライブを前記出力駆動シャフトに提供する
ことを特徴とする請求項６に記載のトランスミッション。
【請求項８】
前記流体圧ポンプが前記エンジン駆動に対して調整可能である流体圧出力を有し、これにより、前記流体圧ポンプの前記流体圧出力に対して前記流体圧モータの速度が調整可能となる請求項６に記載のトランスミッション。
【請求項９】
さらに、前記所定の低いギア減速比をさらに減少させるために、前記出力ギアと前記出力軸との間に接続された別のギア減速装置を備えた請求項３に記載のトランスミッション。
【請求項１０】
さらに、前記流体圧ポンプと前記流体圧モータとを接続する閉ループ流体圧回路と、前記閉ループの中に組み込まれた一対の平行バイパス回路とを備え、
前記バイパス回路の各々がバルブによって選択的に閉じられ、これにより、両バイパス回路が閉じられた時に、前記閉ループを流れる圧力流体の循環が影響されないようになっており、
前記バイパス回路が選択的に開かれ、これにより、(a)圧力流体が前記ポンプを循環することなく前記モータからまた該モータへ直接に循環するのを許容するとともに、(b)圧力流体が前記モータを循環することなく前記ポンプからまた該ポンプへ直接に循環するのを許容する
ことを特徴とする請求項６に記載のトランスミッション。
【請求項１１】
さらに、前記閉ループと連携したセンサを備え、前記センサが選択されたパラメータの所定の第１レベルによって作動した時に前記バイパスバルブが開かれ、前記センサが前記選択されたパラメータの所定の第２レベルに応答した時に前記バイパスバルブが閉じられることを特徴とする請求項１０に記載のトランスミッション。
【請求項１２】
前記センサは流体圧力に応答し、前記閉ループ内の前記流体圧力が所定の高レベルに達した時に前記バイパスバルブが開かれ、前記閉ループ内の前記流体圧力が所定の低レベルに達する時に前記バイパスバルブが閉じられることを特徴とする請求項１１に記載のトランスミッション。
【請求項１３】
さらに、前記一対の平行バイパス回路を開閉するためにピストンバルブを備えたことを特徴とする請求項１０に記載のトランスミッション。
【請求項１４】
前記第１および第２オーバドライブ装置の各々が、前記エンジン駆動装置に固定された大型ギアによって駆動される一段ギアから成り、これら一段ギアが同一形状であるとともに、前記の同じ大型ギアによって駆動されることを特徴とする請求項７に記載のトランスミッション。
【請求項１５】
前記第１クラッチが係合して前記第２クラッチが非係合になっている時にはいつでも、前記エンジン駆動装置が、(a)アイドリング速度と(b)好適な動作速度のうちの一方に維持されることを特徴とする請求項４に記載のトランスミッション。
【請求項１６】
前記エンジン駆動装置が前記アイドリング速度に維持されて前記第１クラッチが非係合になっている時に、前記ウェブが前記反対方向に回転して、前記出力ギアの回転を停止させるような前記所定速度を自動的に探すことを特徴とする請求項１５に記載のトランスミッション。
【請求項１７】
さらに、
動力取出しシャフトと、前記第１オーバドライブ装置により駆動される動力取出しギアとを有する動力取出しアセンブリと、
前記動力取出しギアと前記動力取出しシャフトとを接続する第３クラッチと、
を備え、
前記第３クラッチが係合した時のみ、前記動力取出しシャフトと動力取出しギアとがともに前記第１オーバドライブ装置により駆動される、
ことを特徴とする請求項４に記載のトランスミッション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してエンジンの出力トルクを変化させるためのトランスミッション、好ましくは、エンジン駆動装置のトルクと速度とを車両始動時から通常ハイウエイ走行まで連続，無段に変化させることができるタイプの自動車トランスミッションに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、2002年2月15日に出願された米国仮出願第60/357,612号の特典を請求する。この仮出願はここに参照することにより明細書に組み込まれる。
市販されている自動車トランスミッションはすべて、大型かつ複雑で燃料を浪費し、特にディーゼルエンジンに使用される際には、深刻な大気汚染問題を引き起こす。トルクコンバータを備えた市販オートマチックトランスミッションの相対的な非効率性は、６０年以上もの間、必要とされる改良の主たる対象であった。自動の自動車オートマチックトランスミッションのため、多数の遊星，旋回ギアの概念の変形例は、先行技術に多く見られる。これらの変形例では、出力速度が複数の段階的ギア比によって順に追って連続的に変化する。
【０００３】
荷物を積載したトラックなどの車両が（例えば静止した停止状態から）加速を始める時には、継続的なギアチェンジを介して従来の車両トランスミッション（マニュアルでもオートマチックでも）を動かす際に、エンジン駆動装置の速度が反復的に変化する。このような反復的な速度変化のたびに、未燃焼の燃料が非効率的に排出され、特にディーゼルエンジンでは、望ましくない不健康な汚染物質が発生する結果となる。そのため、新しいトランスミッション設計が多数提案されており、エンジン効率を増加させるとともに汚染物質を減少させるための何らかの方法を発見しようという試みが為されている。これらの設計の中には、駆動ベルトにより、または要素間の摩擦牽引を増加させる潤滑材により接続された入力，出力駆動の円錐またはトロイド面（ギアとは区別される）を含む無段変速トランスミッションについての提案が見られる。前者は比較的小型の車両に限定されるのに対して、後者は市販での成功には未だ達していない。
【０００４】
ごく最近になって、新しい連続無段変速の自動車トランスミッション(ＩＶＴ)が米国特許第５,１８６,６９２号（Gleasman 他）に開示された。このGleasman ＩＶＴは、旋回駆動装置（モデルTでHenry Fordに使用されているものと類似）によりエンジン駆動装置を出力シャフトに接続し、流体圧ポンプにより作動する独立した流体圧制御モータによって旋回装置の制御ギアの回転を制御することにより、ギア比が無段に変えられる。このGleasman ＩＶＴも市販のトランスミッションより小型かつ軽量であり、実験用モデルの試験は、旋回駆動装置の制御ギアを回転するのに流体圧装置を使用して成功した。
【０００５】
しかし、上記Gleasman ＩＶＴの市販用プロトタイプの開発中に、突然我々は、他の自動車技術分野、つまり無限軌道車両の操縦駆動装置の設計において我々がごく最近開発した新技術に類似した方法でこの機構を変形することにより、重大な改良が達成できることに気づいた。周知のグループの操縦駆動装置では、従来の車両トランスミッションの出力シャフトから受け取られたエンジン駆動トルクを分割するのに、２台の同一の差動装置の組合せが使用される。〔例えば、米国特許１,９８４,８３０号(Higley)と米国特許第５,３９０,７５１号(Puetz 他)を参照。〕このタイプの操縦駆動装置では、二つの同一差動装置が、大型オフロード車両の各トラックについて（または各特大車輪について）一つずつ、駆動トルクを二つの同一駆動装置に分割する。米国特許６,３４２,０２１号(Gleasman 他)に開示されたこの周知のグループの操縦駆動装置に対する我々の最近の改良では、操縦駆動装置内の二つの差動装置の代わりに一対の同一の旋回装置が使用され、これにより、従来のステアリングホイールを用いてハイウエイ速度で無限軌道車両を操縦することが可能となった。
【０００６】
上記のGleasman ＩＶＴは、ここに開示される発明により改良されると、比較的小さく、大型トレーラートラックだけでなく小型車両に使用するため拡大，縮小できる。また、我々の以前の実験用プロトタイプ（上述したもの）の試験は、ＩＶＴが、このＩＶＴと組み合わされたディーゼルエンジンから排出される汚染物質を大幅に減少させるはずであることを示している。
【発明が解決しようとしている課題】
【０００７】
ここに開示される改良トランスミッションは、我々の上記操縦駆動装置の特許に開示された二つの同一の旋回差動装置の形態を概ね取り入れている。しかしこの改良では、新しい組合せにおいて単一の旋回装置のみが使用され、比較的マイナーな変形であるが重大な変形を含んでおり、以前に認められていれば９０年以上前にFordのModel Tトランスミッションに対して行われたであろう。このわずかな変形は、ＩＶＴの旋回機構を単純にするだけでなく、自動車の用途については、効率の著しい増加と寸法および重量のさらなる縮小とをもたらす。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
改良トランスミッションの主要な要素は、著しく単純な単一の最小旋回装置のみである。つまり別々の入力シャフトおよび出力シャフトにそれぞれ接続された入力ギアおよび出力ギアは、ともに同一の第１軸上に設けられ、入力ギアおよび出力ギアのみと係合するクラスタギアを介して相互接続されている。クラスタギアは、旋回シャフト上で回転するように設けられている。旋回シャフトは第１軸と平行に配置されるとともにウェブに支持されており、このウェブ自身も第１軸を中心に回転するように設けられている。旋回シャフトとクラスタギアとはそれぞれ、第１軸と入力ギア，出力ギアの両方の周りを旋回する。
【０００９】
この最小ギア機構の旋回ウェブは制御モータに接続されており、これにより、(a)制御モータが旋回ウェブの回転を阻止する場合には、出力ギアが入力駆動装置と直接に、だが入力駆動装置に対して所定の減速比のみで回転し、(b)制御モータが第１（「前方」）方向に回転する場合には、入力駆動装置に対する出力ギアの所定の減速比が、制御モータがウェブを回転させる速度に比例して減少し、(c)制御モータが所定の比較的低速で反対（「後方」）方向に回転する場合には、出力ギアが停止し、実質的に「ギヤードニュートラル」を提供し、この状態では、始動のため及び往来での停止時の停止位置に車両を保持するためトルクがウェブに付与される。 (d)最後に、車両がハイウエイ速度に達した時には、制御モータが旋回ウェブから切断され、この旋回ウェブは所定のオーバドライブギア比を介して、入力駆動シャフトに接続され、これによりトランスミッションは、所定のオーバドライブ装置によってエンジン駆動装置よりも高速で出力駆動シャフトを回転させる。
【００１０】
上述したオーバドライブ装置は、従来のようにトランスミッションと最終出力シャフトとの間に位置するのでなく、エンジン駆動装置とトランスミッションとの間に配置されている。そのため、本発明のオーバドライブ装置は、トランスミッションのギア減速により発生される高いトルクを受けるのではなく、エンジントルクのみを受ける。ゆえに、本発明のオーバドライブ装置は、大幅に小型化かつ軽量化でき、従来のトランスミッションと比較すると重量と寸法をさらに小さくできる。
【００１１】
しかし、上述した「ギヤードニュートラル」状態に関して、この新規の旋回装置の改良が持つ、驚くべきそしておそらくは価値のある特徴が、実験用モデルによる研究で明らかとなった。エンジン駆動装置がアイドリング中に制御モータを（例えばクラッチを非係合にすることにより）「ニュートラル化」すると、入力ギアのアイドリング速度回転により、クラスタギアは、出力ギアを自動的に停止させる速度でウェブを反対方向に回転させる。これは、始動のためおよび往来での停止のために必要なゼロ速度のオートマチック「ニュートラル」を自動的に提供し、プログラムされた逆トルクを印加して、必要な所定速度でのウェブの逆回転を発生させることを必要としない。
【００１２】
この後者の特徴の波及効果として考えられるものの多くは、未だ完全には理解されていない。しかし、本発明の好適な流体圧ポンプ／モータの実施例は、ポンプ／モータの組合せによって共有される閉ループ流体圧回路構成におけるバルブ制御の「バイパス」を含む。この構成では、第１クラッチを非係合状態にせずに入力ギアのアイドリング速度回転によって制御モータを逆転させることができる。
【００１３】
ハイウエイでの用途ために、この改良トランスミッションは、単一の旋回装置に含まれる最小の機能のギア装置に加えて幾つかのオーバドライブギアのみを使用する。しかし、当業者であれば、同一のウェブに支持された一つ，二つまたは三つの同一のクラスタギアを追加することにより、ウェブに取り付けられたクラスタギアにより提供されるギア減速比を変化させずに、増加したトルク負荷に対応して本発明の最小旋回トランスミッションを強化できることは、理解できるであろう。
【００１４】
また、(a)任意の付加的な周知のギア減速（例えば大型トラックの始動時用）と、(b)流体圧ポンプとモータとを接続する閉ループ圧力流体回路における圧力過負荷を防止するための安全装置として、上述したバルブ制御の「バイパス」を閉ループ圧力流体回路に利用することと、(c)動力取出し装置が開示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１を参照すると、図示されたたエンジン１０は、本発明の単純なトランスミッションに接続されている。このトランスミッションは、(a)最小旋回装置１２と、(b)可変流体圧ポンプ（または発電機）１６と組み合わされた制御モータ１４（例えば電動モータ、より好ましくは可変流体圧モータ）のみを備えている。
【００１６】
旋回装置１２は、ともに第１軸２４を中心として回転するように設けられた入力ギア２０および出力ギア２２と、第１軸２４と平行な第２軸２８を中心として回転するように設けられたクラスタギア２６のみを備えている。入力ギア２０はエンジン１０の駆動シャフト３０とともに回転するように固定されているのに対して、出力ギア２２は出力シャフト３２とともに回転するように固定されている。クラスタギア２６は旋回シャフト３３に固定されており、この旋回シャフト３３は回転するようにしてウェブ３４に支持されている。ウェブ３４自体は、第１軸２４を中心として回転するように設けられている。これにより、旋回シャフト３３とクラスタギア２６とはそれぞれ、入力ギア２０および出力ギア２２を中心としてだけでなく、第１軸２４を中心として旋回することができる。クラスタギア２６は、入力ギア２０と出力ギア２２の歯とそれぞれ噛み合う二組の歯３６,３８を有する。
【００１７】
入力ギア２０とクラスタギアの歯３６との歯数比、およびクラスタギアの歯３８と出力ギア２２との歯数比は、ウェブ３４の回転が禁じられた時に、入力ギア２０の回転に対して所定の減速比で出力ギア２２が回転するように選択される。例えば好適な実施例では、歯数比は以下のように選択される。
ギア 歯数
入力ギア２０            ２１
クラスタギア３６        ４６
クラスタギア３８        ２１
出力ギア２２            ４６
この例では、ウェブ３４の回転が禁じられると、出力ギア２２は入力ギア２０の回転に対して約４.８：１の減速比で回転する。
【００１８】
ウェブ３４の外側には、ギア４０が固定されている。このギア４０はモータギア４２と噛み合う。このモータギア４２は、第１クラッチ４６によりモータシャフト４４へ接続可能である。このクラッチ４６は、好ましくは図２に示すような単純なジョークラッチ（後述する）である。好適な実施例では、モータシャフト４４は流体圧制御モータ１４によって駆動され、クラッチ４６によって接続された時には、モータギア４２とウェブギア４０とを１：１の比で回転させる。一方、制御モータ１４は、「閉ループ」流体圧回路４８を介して流体圧ポンプ１６から送られた圧力流体によって作動する。エンジン駆動シャフト３０に固定された補助駆動ギア５０は、より小径の第１係合ギア５１とポンプシャフト５２を、所定のオーバドライブ（例えば０.７：１）で回転させる。この流体圧ポンプ１６のオーバドライブについては、以下でさらに説明する。
【００１９】
流体圧ポンプ／モータの組み合わせ構造の動作は当該技術分野で周知であるため、本明細書ではこのような動作については一般的な説明にとどめる。エンジン駆動シャフト３０によるポンプシャフト５２の補助的回転で、流体圧ポンプ１６は、ポンプ１６の斜板（図示せず）の調整された角度にしたがって、制御モータ１４のための圧力流体の方向と流れを発生させる。流体圧モータ１４は可変である（つまり可変斜板を有する）とも記載されているが、この斜板（図示せず）は、通常はポンプ１６の斜板の最大調整角度と等しい所定角度に位置している。そのため、モータ１４の回転は、ポンプ１６によりいつでも提供される流体の流方向と量とにしたがって、ポンプ１６の最大回転まで比例変化するようになっている。
【００２０】
ポンプ１６の斜板が最大調整角度に達した時には、すでに説明した所定のオーバドライブにより、ポンプ１６とモータ１４の回転速度はエンジン駆動シャフト３０および入力ギア２０の速度より高いという事実に特に注意を要する。制御モータ１４は、ウェブ３４の回転を制御し、この改良トランスミッションの連続，無段に変化可能なギア比を決定する。
【００２１】
ＩＶＴの前方動作
第１クラッチ４６が係合すると、制御モータ１４がウェブ３４に接続される。ポンプ１６の斜板が０°に設定された場合には、ポンプシャフト５２が回転してもポンプ１６から圧力流体が出ない。これは閉ループ４８における流体すべての流れを停止させ、制御モータ１４をロックする。これにより、ウェブ３４の回転を禁じ、上述したようにギアの歯数の選択によって決定される所定の低いギア比のみで出力ギア２２を回転させる。
【００２２】
非常に大型のトラックにとって所定の低いギア比が不十分であるならば、符号５３として点線で示されたように付加的なギア減速装置を追加できることは、当業者には理解できるであろう。
【００２３】
ポンプ１６の斜板の調整角度が正方向に連続して増加すると、圧力流体がループ４８を流れ始め、前方向における制御モータ１４の回転さらにはウェブ３４の回転を、連続的に増加させる。モータ１４とウェブ３４の回転速度が連続的に増加するにつれて、出力ギア２２の回転速度の所定の減速比（入力ギア２０の速度に対する）が、変化するウェブ３４の回転速度に比例して連続，無段に減少し、最終的には、すでに説明したように、ギア５０,５１によるポンプ１６とモータ１４の所定のオーバドライブで、出力ギア２２が入力ギア２０の速度よりも速く回転する（例えば、出力シャフト３２がエンジン駆動シャフト３０に対して０.７：１で回転する）。
【００２４】
そのため、上の例に見られるギアの歯では、モータ１４とウェブ３４との回転速度が連続的に増加すると、出力シャフト３２の回転速度が、エンジン速度の変動ないしは増加を伴わずに、４.８：１から０.７：１のオーバドライブまで無限数のギア比によって、連続的に増加する。
【００２５】
上述したように、連続，無段に増加するギア比の変化（所定の低ギア比からオーバドライブまで）が、エンジン１０の速度変化を伴わずに発生するという事実に、特に注意すべきである。すなわち、前述の背景部分で言及したGleasman ＩＶＴの試験中には、車両エンジンの速度は、８５０ rpmのアイドリング速度から約１８００ rpmの初期動作速度まで増加したに過ぎない。マニュアルとオートマチックトランスミッションのいずれかの従来のギア範囲の間の各連続シフトに必要なエンジン速度の通常の増加（２５００〜３０００rpmに達する）と比較すると、この増加は比較的小さい。停止からオーバドライブまでの加速全域にわたって、エンジンは、この比較的低く効率的な動作レベルに維持された。この顕著な特徴は、燃料の節約だけでなく、より重要なことに、汚染物質の大幅な削減につながる。これは特にディーゼルエンジン車両に当てはまる。なぜなら、選択されたエンジンの動作速度は性能を最適化する「スイートスポット」にあらかじめ決定されるからである。周知のように、ディーゼルエンジンが一定速度で作動する時には、あるとしてもわずかな汚染物質しか排出しない。
【００２６】
特殊オーバドライブ
このトランスミッションの特殊オーバドライブ機構の一部として、補助駆動ギア５０は、第１係合ギア５１と同一である第２係合ギア５６とも係合し、こうして、ギア５１が補助駆動ギア５０により駆動されるのと同じ所定オーバドライブ（例えば０.７：１）で回転させる。しかし、ギア５６は最初に「自由回転」し、通常は非係合にある第２クラッチ５４によりトランスミッションの残りから切断されている。係合されると、第２クラッチ５４がシャフト５７,５８を接続し、これにより、同じ所定のオーバドライブでオーバドライブギア５９をギア５６とともに回転させる。
【００２７】
第２クラッチ５４は、図２に示されたような単純なジョークラッチであることが望ましい。接続シャフト５７,５８の各端部に、それぞれ平ギア７２,７４が固定されている。シャフト５８に遊嵌された摺動ジョー７６は、内側の噛合平歯７８を有する。図示された位置では、内歯７８が平ギア７２の歯のみと噛合状態にあり、これにより、ジョー７６は平ギア７２およびシャフト５７のみと回転し、シャフト５８の表面上で自由回転し、シャフトの相互に独立した回転を許容する。しかし、ジョー７６が右側へ移動すると、内歯は、平ギア７２の歯との噛合関係を維持しながら、平ギア７４の歯との噛み合うことになり、これによりシャフト５７,５８間の接続がなされる。
【００２８】
上述したように、ポンプ１６とモータ１４とが一致した最高回転速度に達すると、ウェブ３４の回転は連続的に増加して入力ギア２０の速度に達し、ギア５０,５１によるポンプ１６とモータ１４との所定のオーバドライブにより、入力ギア２０の速度よりも高速になる。この時点で、出力ギア２２も上述の同じ所定のオーバドライブで入力ギア２０の速度より高速で回転している（例えば、出力シャフト３２がエンジン駆動シャフト３０に対して０.７：１で回転する）。
【００２９】
次に、第１クラッチ４６が非係合状態となり、第２クラッチが係合状態となる。これによってウェブ３４と制御モータ１４との接続が解除され、これ同時に、オーバドライブギア５９がギア５６と回転するようにギア５６に接続される。オーバドライブギア５９は、第２ウェブギア７０と１：１噛合状態にある。この第２ウェブギア７０は、反対側ではあるが第１ウェブギア４０と同様にウェブ３４に固定されている。すでに説明したが、ギア５６は補助駆動ギア５０により、ギア５１，ポンプ１６，モータ１４，第１ウェブギア４０と同じ所定のオーバドライブ（例えば、０.７：１）で、回転する。
【００３０】
そのため、クラッチ４６,５４がそれぞれ非係合状態，係合状態になった瞬間には、ウェブ３４とウェブギア４０,７０が、ギア５６,５９とともに、エンジン駆動シャフト３０に対して０.７：１の比ですべて回転し、これによりクラッチの動作を容易にする。上述した本発明のオーバドライブが作動すると、ウェブ３４，出力ギア２２，出力シャフト３２がすべてギア５６とがっちりと噛み合い、これにより、エンジン駆動シャフト３０と出力シャフト３２との間に、全体にわたる機械的オーバドライブ接続が発生し、同時にトランスミッションの流体圧システムがウェブ３４に対して完全に非係合状態となる。そのため、この時にポンプ１６の斜板を０°位置に再調整して、ポンプシャフト５２の回転がポンプ１６から圧力流体を流さないようにすることは、当業者には理解できるであろう。これにより、閉ループ４８を通る流体の流れを停止させて、制御モータ１４のあらゆる移動をロックする。こうして、流体圧システムは機能を停止し、エンジン１０への負荷は最小となる。
【００３１】
すでに示したように、流体圧モータ１４は可変であってよい。そのため、すでに言及した通常設定に対してモータ１４の斜板を調整することにより、代替オーバドライブ機構を実現することができる。
【００３２】
ＩＶＴの「停止」と後方動作
ポンプ１６の斜板の角度が若干負の設定（例えば１〜３°）へ移動した場合には、制御モータ１４が比較的低速の所定速度で反対方向（「後方」）に回転する。これは、出力ギア２２の完全停止をもたらすだろう。制御モータ１４のこの低速動作は圧力流体の流れによって生じるものなので、実際にはこれは、始動時と往来で停止した時の停止位置でウェブ３４を一定トルクで保持する「ギヤードニュートラル」を提供する。
【００３３】
ポンプ１６の斜板の設定が負方向に連続的に増加すると（つまり、出力ギア２２を停止させるのに使用される若干負の設定を越えると）、制御モータ１４，ウェブ３４，出力ギア２２，出力シャフト３２の回転がすべて、後方方向に連続して増加する。しかし上述のように、この新規のトランスミッションの最小旋回装置に関して、驚くべき、価値ある特徴が、実験用モデルでの研究から明らかになっている。制御モータ１４が（例えば第１クラッチ４６の解除により）「ニュートラル化」した場合には、入力ギア２０のアイドリング速度回転により自動的に、クラスタギア２６が出力ギア２２を完全に停止させる正確な速度でウェブ３４を後方方向に回転させることを、我々は思いがけず知った。すなわち、ウェブの回転制御がニュートラル化した時、本発明の最小旋回装置は自動的に最小トルクの位置を探すのである。
【００３４】
そのため、車両を停止させる時にトランスミッションをゼロ速度にするのに必要な所定速度のウェブ逆転を発生させるために、ポンプ１６の斜板の調整を正確にプログラムすることは不要である。この後者の特徴の多くの波及効果を追求する中で、我々は、入力ギア２０の速度がアイドリングエンジン速度まで低下すると必ず、第１クラッチ４６を解放させることなく、車両を完全に停止させるのに適するように制御モータ１４を逆転させることのできる本発明の好適な流体圧ポンプ／モータの実施例を開発した。
【００３５】
流体圧バイパス回路
図３を参照する。図３は、ポンプ１６とモータ１４とにより共有される閉ループ流体圧回路４８に組み込まれるバルブ調整の「バイパス」アセンブリ６０を示す。一対の「バイパス」通路６１,６２は閉ループ４８の両側を接続し、シリンダを通過しており、スプールバルブ６６のピストン部分６５によって遮断される。一対のステム６８,６９がスプールバルブ６６に配置されており、これにより、スプールバルブ６６が矢印の方向に左側へ移動した時に、ステム６８,６９により圧力流体がバイパス通路６１,６２を流通するのを可能する。センサ８０は、選択された車両動作パラメータ（例えば車両速度および／または閉ループの流体圧）の上下レベルに反応する。これらの選択されたパラメータのうち第１レベルを検知すると、（例えば、車両速度が低下して停止状態に近づくと必ず）スプールバルブ６６は左へ移動して通路６１,６２を開くが、第２レベルを検知すると、バルブ６６が図示された位置へ回復して、閉ループ流体圧回路４８を通常状態に戻す。
【００３６】
スプールバルブ６６が左へ作動すると、ポンプ１６の斜板が駆動されるか０°に停止されたままであっても、制御モータ１４のシャフト４４が単独で移動できる。そのため、バイパスアセンブリ６０は、エンジン始動中にトランスミッションの負荷を減少させるのに使用でき、これにより、車両のフライホイールクラッチを代替することができる。この点において、センサ８０を閉ループ流体圧回路４８における流体圧力の大きな変化を検知するのに使用でき、そのため、バイパスアセンブリ６０は安全装置としての役割も果たし、流体圧システムの異例な過負荷を防止する。
【００３７】
動力取出し装置
当技術分野で周知のように、補助装置を車両エンジンから作動させるため、トラクタとトラックには動力取出しシャフトが設けられることが多い。そのため、この新トランスミッションの他の特徴の一つは、第３ジョークラッチ８８によって接続された動力取出しシャフト８４と動力取出しギア８６を含む単純な動力取出しアセンブリ８２である。
【００３８】
動力取出しギア８６は、すでに説明したように所定のオーバドライブ（例えば０.７：１）で回転する第２係合ギア５６によって駆動される。動力取出しギア８６は通常は「自由回転」し、通常は非係合状態にあるクラッチ８８により動力取出しシャフト８４から切断されている。しかし、クラッチ８８が係合すると、動力取出しシャフト８４も所定のオーバドライブで回転して補助装置を作動させる。
【００３９】
上記説明では、主として自動車の用途に適したものとして本発明を開示したが、工業用タイプのエンジンの出力を制御するのにも等しく適していることは、当業者には理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、基本トランスミッションの部分断面概略図であり、最小旋回装置と、制御モータの組合せと、駆動エンジンに接続された動作クラッチとを示す。
【図２】図２は、図１において記号でのみ示したジョークラッチの部分断面概略図である。
【図３】図３は、流体圧制御ポンプ／モータの組合せの一実施例を示す部分断面概略図であり、本発明のバルブ調整「バイパス」を備えた閉ループの流体圧回路構成を示す。
【図１】
2005517881.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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