(57)【要約】  本発明はバリエータ（１０）のためのトラクション制御装置に関する。トラクション制御装置は、トラクション荷重圧力を制御し、少なくとも２つのモードにおいて動作可能であるトラクション制御弁（１１９、１１９ａ）を有し、１）第１のモードにおいて、トラクション制御弁が、（ａ）トラクション荷重圧力に対応する第１のパイロット圧力信号と、（ｂ）第１および第２の反作用圧力の高い方の反作用圧力に対応する第２のパイロット圧力信号とを受けて、第１のパイロット圧力信号と第２のパイロット圧力信号との間の差に応答してトラクション荷重圧力を制御し、２）第２のモードにおいて、トラクション制御弁が、（ａ）トラクション荷重圧力に対応する第１のパイロット圧力信号と、（ｂ）第１および第２の反作用圧力の高い方の反作用圧力に対応する第２のパイロット圧力信号と、（ｃ）第１および第２の反作用圧力の低い方の反作用圧力に対応する第３のパイロット圧力信号とを受けて、第１、第２および第３のパイロット圧力信号の作用としてトラクション荷重圧力を制御する。トラクション荷重圧力と反力との間の関係が、２つのモードにおいて異なり、この方式で、バリエータにおけるトラクション係数を選択的に変化させることができるようになっている。本発明の第２の態様によれば、予め応力を与えられたリリーフばねが、トラクション荷重アクチュエータに対抗して作用する。【選択図】図２
2013520628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のレースと、両レースと係合して駆動力を一方のレースから他方のレースに伝達するように配置され、一方のレースの速度を他方のレースの速度に対して変化させることを可能にするように移動可能である少なくとも１つのローラと、液圧のトラクション荷重圧力を受けて前記レースおよび前記ローラを係合させ、前記レースと前記ローラとの間にトラクションをもたらす液圧式トラクション荷重アクチュエータと、対抗する第１および第２の反作用圧力を受けて反力を前記ローラに加えるように配置された少なくとも１つの液圧式ローラ制御アクチュエータとを有するバリエータのためのトラクション制御装置であって、
前記トラクション荷重圧力を制御し、少なくとも２つのモードで動作可能なトラクション制御弁を備え、前記２つのモードは、
前記トラクション制御弁が（ａ）前記トラクション荷重圧力に対応する第１のパイロット圧力信号と、（ｂ）前記第１および第２の反作用圧力の高い方の反作用圧力に対応する第２のパイロット圧力信号とを受け、前記第１のパイロット圧力信号と前記第２のパイロット圧力信号との間の差に応答して前記トラクション荷重圧力を制御する、第１のモードと、
前記トラクション制御弁が（ａ）前記トラクション荷重圧力に対応する第１のパイロット圧力信号と、（ｂ）前記第１および第２の反作用圧力の高い方の反作用圧力に対応する第２のパイロット圧力信号と、（ｃ）前記第１および第２の反作用圧力の低い方の反作用圧力に対応する第３のパイロット圧力信号とを受け、前記第１、第２および第３のパイロット圧力信号の作用として前記トラクション荷重圧力を制御する、第２のモードとであり、
トラクション荷重圧力と反力との間の関係が、前記２つのモードにおいて異なる、トラクション制御装置。
【請求項２】
前記トラクション制御弁は、トラクション荷重供給ポートと圧力源との間の接続を開閉するように移動可能であることにより前記トラクション荷重圧力を制御する弁部材を有する、請求項１に記載のトラクション制御装置。
【請求項３】
前記トラクション制御弁は、前記弁部材に独立に移動可能であるが、適切な液圧を受けると、前記弁部材に力を加えて、その位置に影響を与えるように配置されたダートをさらに備えた、請求項２に記載のトラクション制御装置。
【請求項４】
前記ダートは、前記第２のモードで、前記第１および第２の反作用圧力のうちの前記低い方および前記高い方の反作用圧力をそれぞれ受ける第１および第２の作動面を有することにより、前記ダートは、前記反作用圧力の作用である力を前記弁部材に加える、請求項３に記載のトラクション制御装置。
【請求項５】
前記弁部材は第１および第２の対向する弁部材作動面を有し、前記ダートは対向する第１および第２のダート作動面を有し、
前記第１のモードにおいて、前記トラクション荷重圧力が前記第１の弁部材作動面に作用し、前記第１および第２の反作用圧力の高い方の反作用圧力が前記第２の弁部材作動面に作用し、
前記第２のモードにおいて、前記トラクション荷重圧力が前記第１の弁部材作動面に作用し、前記第１および第２の反作用圧力の低い方の反作用圧力が前記第２の弁部材作動面に作用し、前記ダートの前記第１および第２の作動面が、それぞれ、前記第１および第２の反作用圧力のうちの低い方および高い方の反作用圧力を受けて、前記ダートが前記反作用圧力の作用である力を前記弁部材に加える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のトラクション制御装置。
【請求項６】
前記ダートの前記第１および第２の作動面は等しい面積を有することにより、前記ダートによって加えられた前記力が、前記第１の反作用圧力と前記第２の反作用圧力との間の前記差に比例する、請求項４または５に記載のトラクション制御装置。
【請求項７】
前記トラクション制御弁は第２のダートを付加的に備え、前記トラクション制御装置は、第３のモードで、トラクション荷重圧力と反力との間に第３の代替的関係をもたらすように動作可能である、請求項３乃至６のいずれか一項に記載のトラクション制御装置。
【請求項８】
１対のレースと、両レースを係合させて駆動力を一方のレースから他方のレースに伝達するように配置され、一方のレースの速度を他方のレースの速度に対して変化させることを可能にするように移動可能な少なくとも１つのローラとを備えたバリエータのためのトラクション荷重装置であって、液圧のトラクション荷重圧力を受けて、トラクション荷重を加えて、前記レースおよび前記ローラを係合させ、前記レースと前記ローラとの間にトラクションをもたらすための液圧式トラクション荷重アクチュエータと、前記トラクション荷重アクチュエータに対抗して作用して前記トラクション荷重を低減する、予め応力を与えられたリリーフばねとを備えた、トラクション荷重装置。
【請求項９】
前記トラクション荷重アクチュエータの前記力は、予め応力を与えられたプリロードばねを介して反応して、前記トラクション荷重が最小値より低く低下するのを前記プリロードばねが防止する、請求項８に記載のトラクション荷重装置。
【請求項１０】
前記トラクション荷重アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダに沿って移動可能であり、トラクション荷重作動チャンバをその中に画定するピストンと、前記シリンダに沿う前記ピストンの移動の制限を画定するアバットメントとを備えたことにより、前記トラクション荷重作動チャンバ内のトラクション荷重圧力は、前記シリンダに沿って前記アバットメントから離れるように前記ピストンを移動させてトラクション荷重を加え、前記リリーフばねは、前記ピストンと前記シリンダとの間に予め応力を与えられて、前記ピストンを前記アバットメントに向けて押し、前記トラクション荷重アクチュエータの前記力は、予め応力を与えられたプリロードばねを介して反応されて、前記トラクション荷重圧力が閾値より低く低下すると前記ピストンが前記アバットメントに接触し、前記プリロードばねの力が前記ピストンおよび前記アバットメントを介して伝達されて前記トラクション荷重をもたらして、トラクション荷重が最小レベルより低く低下しないことを確実にする、請求項８に記載のトラクション荷重装置。
【請求項１１】
前記プリロードばねは、前記アクチュエータの前記力を、前記バリエータレースおよび前記トラクション荷重アクチュエータが搭載されたバリエータシャフトに反応させる、請求項９または１０に記載のトラクション荷重装置。
【請求項１２】
前記シリンダは移動可能であり、前記ピストンは移動可能な反応板によって形成され、前記反応板の前側は前記トラクション荷重作動チャンバを画定し、前記反応板の後側は前記プリロードばねによって反応して、前記トラクション荷重が前記反応板を介して前記ばねに反応される、請求項１０または１１に記載のトラクション荷重装置。
【請求項１３】
１対のレースと、両レースと係合して駆動力を一方のレースから他方のレースに伝達するように配置され、一方のレースの速度を他方のレースの速度に対して変化させることを可能にするように移動可能である少なくとも１つのローラと、液圧のトラクション荷重圧力を受けて前記レースおよび前記ローラを係合させ、前記レースと前記ローラとの間にトラクションをもたらすトラクション荷重を加える液圧式トラクション荷重アクチュエータと、対向する基底圧力および制御圧力を受け、それに応答して反力を前記ローラに加えるように配置された少なくとも１つの液圧式ローラ制御アクチュエータと、前記基底圧力および前記制御圧力をもたらし、前記基底圧力を大気圧より高く維持するための液圧装置と、前記制御圧力の作用として前記トラクション荷重圧力を制御するトラクション荷重圧力制御装置とを有するバリエータを備えた伝達装置であって、前記バリエータは、前記液圧式トラクション荷重アクチュエータの前記作動に対抗して前記トラクション荷重を低減する予め応力を与えられたリリーフばねが設けられ、前記基底圧力および前記制御圧力が等しいとき、前記リリーフばねの力は、前記液圧式トラクション荷重アクチュエータによって加えられた前記力にほぼ等しい、伝達装置。
【請求項１４】
前記液圧装置は、前記基底圧力をもたらして、ほぼ一定に維持するための加減弁を備える、請求項１３に記載の伝達装置。
【請求項１５】
前記トラクション荷重圧力制御装置は、前記基底圧力と前記制御圧力との間の前記差に比例するトラクション荷重圧力をもたらすようなものである、請求項１３または１４に記載の伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローリングトラクション型の無段変速装置（「バリエータ」）におけるトラクション荷重の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
バリエータは、回転入力と、回転出力と、入力速度の出力速度に対する比の連続的（無段階の）変化をもたらしながら、駆動力を一方から他方に伝達するための機構とを有する装置である。
【０００３】
ローリングトラクションバリエータでは、駆動力は、両レース上で走行する少なくとも１つのローラ（およびより典型的には一組のローラ）を介して入力レースと出力レースとの間で伝達される。ローラとレースとの間でトラクションをもたらすために、ローラおよびレースは、付勢されて、互いに係合する必要がある。付勢力は、本明細書では「トラクション荷重」と呼ばれる。知られているバリエータでは、ローラおよびレースは、「トラクション流体」の薄膜によって離隔されるので、互いに接触することはない。必要なローラ／レース・トラクションをもたらすのは、この流体のせん断である。
【０００４】
トラクション荷重の制御は、バリエータの性能に対して重要である。このことに対する１つの理由は、ローラ／レース接合面において発生するエネルギー損失は、トラクション荷重によって変化し、それゆえ、トラクション荷重は、バリエータ効率と関係があるからである。これらの損失は、（１）接合面における枢動、すなわち、２つの表面が異なる軸周りに円形の経路を追従しているという事実によって、一方の表面が他方の表面に対して回転すること、および（２）接合面におけるせん断、すなわち、流体内にせん断を生じる、２つの表面の間の速度差、に起因する。過度に高いトラクション荷重は枢動損失を増加させ、一方で低いトラクション荷重は高いせん断損失をもたらし、最適な効率は、２つの極端の間に存在することが見出されている。トラクション荷重制御を制御することが重要である別の理由は、不十分なトラクション荷重によって引き起こされる、レースに対するローラの過度の滑りが、バリエータの早期の摩耗、またはさらに損傷を結果としてもたらす可能性があるからである。
【０００５】
「反力」と調和してトラクション荷重を変えることが知られている。まず第一に反力が何であるかを説明するために、伝達されるトルクによって、レースは、ローラのそれぞれに接線力を与えることを考慮されたい。この力は、伝達装置のケーシングに戻って反応される必要がある。知られているローリングトラクションバリエータでは、ローラは、通常、移動可能に搭載され、レースによって与えられる力は、ローラの取り付け台に作用するアクチュエータを介して、ケーシングによって対抗され、ケーシングに対して反応される。アクチュエータによって加えられた反力は、バリエータを制御する目的に対して調整可能であり、レースによって与えられる接線力に等しいが向かい合っている。
【０００６】
バリエータのトラクション係数（traction coefficient）は、半分にされ（２つの接点が存在するため）、トラクション荷重で除された反力として定義され得る。厳密には、これは単純化である。というのは、ローラ／レース接合面におけるトラクションの真の係数は、接合面に垂直な力および平行な力の大きさに応じて決まり、トラクション荷重は、一般に、接合面に垂直ではないからである。しかし、この単純な定義は、現在の議論にとって十分であろう。
【０００７】
一定のトラクション係数をもたらすために、そのトラクション荷重が反力と同調して変えられるバリエータの一例が、Torotrak (Development) Ltd社の、国際公開ＷＯ９７／４０２９２号として公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ９７／００９３８号によって提供され、そこにおいて、反力が、複動の液圧式ローラアクチュエータによってもたらされ、アクチュエータに加えられる２つの圧力が、同様に、液圧式トラクション荷重アクチュエータに導かれる。ローラとトラクション荷重アクチュエータとの液圧結合が有利である。なぜなら、それは、反力と調和してトラクション荷重を非常に速やかに変えることを可能にするからである。このことは、「トルクスパイク」、すなわち、車両の緊急ブレーキなど、伝達装置の外部の要因に起因して発生する伝達装置のトルクの急激な変動に応答することにおいて重要である。仮に、知られている装置において、ローラアクチュエータ内で生成された、増加された圧力は、トラクション荷重アクチュエータに伝えられ、それに応じて時間遅れがほとんどなくトラクション荷重が増加するという事実がないとしたら、トルクスパイクは、反力における急激な変化を生じ、その変化が、ローラとレースとの間に滑りをもたらす可能性がある。
【０００８】
反力に対するトラクション荷重の応答の速度をいっそう増加させるために、Torotrak (Development) Ltd社の、国際公開ＷＯ０２／０７９６７５号のもとで公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ０２／０１５５１号が、いかにして、ローラアクチュエータからの圧力が、次いで、高圧源からトラクション荷重アクチュエータへの流体の適用（application）を制御するパイロット動作弁を制御するために使用されうるかを教示する。同じ文書が、トラクション係数を調整することが望ましいことを認識しており、このことが達成され得る方法をいくつか提供している。
【０００９】
トラクション流体の特性（とりわけその粘性）およびそれゆえ、最適なトラクション係数は温度によって変わるので、トラクション係数の調整、すなわち反力とトラクション荷重との間の比例定数の変化、を提供することが有利である。バリエータの回転速度によって、またバリエータ比率によってトラクション係数を調整することも有利である。トラクション荷重と反力との間に所望の直線的関係を依然としてもたらしながら、トラクション係数を調整するための実際的な手段を提供することは、少なくとも連続的調整が必要とされる場合は、難易度が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
Torotrak (Development) Ltd社の、国際公開ＷＯ２００５／０１５０６１号のもとで公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２００４／００２５００号が、トラクション荷重をもたらすアクチュエータ、またはアクチュエータに加えられる液圧を設定するパイロット制御弁（pilot controlled valve）のいずれかに加えられる液圧信号のオン／オフ供給を切り替えることによって、トラクション係数が離散（段階）方式で変化可能である装置を説明する。その出願で開示される弁装置の実際的実施は、潜在的に問題含みであり、かつ／または製造することが高価であるものと思われる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、１対のレースと、両レースと係合して駆動力を一方のレースから他方のレースに伝達するように配置され、一方のレースの速度を他方のレースの速度に対して変化させることを可能にするように移動可能である少なくとも１つのローラと、液圧のトラクション荷重圧力を受け、それに応答してレースおよびローラを押して係合させ、レースとローラとの間にトラクションをもたらす液圧式トラクション荷重アクチュエータと、対抗する第１および第２の反作用圧力を受け、それに応答して反力をローラに加えるように配置された少なくとも１つの液圧式ローラ制御アクチュエータとを有するバリエータのためのトラクション制御装置であって、トラクション荷重圧力を制御し、少なくとも２つのモード、すなわち
トラクション制御弁が（ａ）トラクション荷重圧力に対応する第１のパイロット圧力信号と、（ｂ）第１および第２の反作用圧力の高い方の反作用圧力に対応する第２のパイロット圧力信号とを受け、第１のパイロット圧力信号と第２のパイロット圧力信号との間の差に応答してトラクション荷重圧力を制御する、第１のモードと、
トラクション制御弁が（ａ）トラクション荷重圧力に対応する第１のパイロット圧力信号と、（ｂ）第１および第２の反作用圧力の高い方の反作用圧力に対応する第２のパイロット圧力信号と、（ｃ）第１および第２の反作用圧力の低い方の反作用圧力に対応する第３のパイロット圧力信号とを受け、第１、第２および第３のパイロット圧力信号の作用としてトラクション荷重圧力を制御する、第２のモードと、
において動作可能であるトラクション制御弁を備え、
トラクション荷重圧力と反力との間の関係が、２つのモードにおいて異なる、トラクション制御装置が存在する。
【００１２】
本発明は、単純で経済的な弁装置を使用して実施されてよく、反作用圧力とトラクション係数の調整とによってトラクション荷重の直線的変化をもたらすことができる。
好ましくは、トラクション制御弁は、トラクション荷重供給ポートと圧力源との間の接続を開閉するように移動可能であり、それによりトラクション荷重圧力を制御する弁部材を有する。弁部材は、弁本体の内腔内に収容された弁スプールであってよいが、例えば代わりに、移動可能なスリーブであってよい。
【００１３】
より好ましいことには、トラクション制御弁は、弁部材に独立に移動可能であるが適切な液圧を受けると弁部材に力を加えてその位置に影響を与えるように配置されるダートを、さらに備える。
【００１４】
好ましくは、ダートは、第２のモードにおいて第１および第２の反作用圧力のうちの低い方および高い方の反作用圧力をそれぞれ受ける、第１および第２の作動面（working face）を有し、それによりダートは、前記反作用圧力の作用である力を弁部材に加える。
【００１５】
好ましくは、弁部材は第１および第２の対向する弁部材作動面を有し、第１のモードにおいて、トラクション荷重圧力が第１の弁部材作動面に作用し、第１および第２の反作用圧力の高い方の反作用圧力が第２の弁部材作動面に作用する。
【００１６】
好ましくは、ダートは第１および第２の対向するダート作動面を有し、第２のモードにおいて、トラクション荷重圧力が第１の弁部材作動面に作用し、第１および第２の反作用圧力の低い方の反作用圧力が第２の弁部材作動面に作用し、ダートの第１および第２の作動面が、それぞれ、第１および第２の反作用圧力のうちの低い方および高い方の反作用圧力を受け、それにより、ダートが前記反作用圧力の作用である力を弁部材に加える。
【００１７】
好ましくは、ダートの第１および第２の作動面は等しい面積を有し、それにより、ダートによって加えられる力が、第１の反作用圧力と第２の反作用圧力との間の差に比例する。
【００１８】
トラクション係数の３つ以上の可能値（possible value）を提供することが望ましい。好ましい実施形態では、トラクション制御弁は、第２のダートを付加的に備え、トラクション制御装置が、第３のモードにおいて、トラクション荷重圧力と反力との間に第３の代替的関係をもたらすように動作可能である。
【００１９】
上記のように、反力をバリエータローラに加えるために使用されるローラ制御アクチュエータは、通常、２つの液圧を受けて互いに反対に作用し、それにより反力は、２つの圧力の間の差によって決定される。両反作用圧力を大気圧より高いレベルに維持することが有利であることが見出されている。それゆえ、２つの反作用圧力は、大気圧より高い一定レベルに維持される基底圧力、および反力を変えるために調整される制御圧力（control pressure）と呼ばれてよい。しかし、このことは、仮に、トラクション荷重圧力が、基底圧力を受け入れない制御圧力に比例するように制御されるならば、困難を生じる。というのは、反力によるトラクション荷重の変動は、それゆえ、所望の特性を持たないからである。
【００２０】
本発明の第２の態様によれば、１対のレースと、両レースを係合させて駆動力を一方のレースから他方のレースに伝達するように配置され、一方のレースの速度を他方のレースの速度に対して変化させることを可能にするように移動可能である少なくとも１つのローラとを備えるバリエータのためのトラクション荷重装置であって、液圧のトラクション荷重圧力を受け、それに応答して、トラクション荷重を加え、前記レースおよび前記ローラを押して係合させ、前記レースと前記ローラとの間にトラクションをもたらすための液圧式トラクション荷重アクチュエータと、前記トラクション荷重アクチュエータに対抗して作用して前記トラクション荷重を低減する、予め応力を与えられたリリーフばねとを備える、トラクション荷重装置が存在する。
【００２１】
リリーフばねによって与えられる力は、所望の反力／トラクション荷重特性を復元するように選択されてよい。
トラクション荷重は、大半のバリエータの動作の間、反力に比例することが好ましいが、トラクション荷重が、最小値より下に低下しないことを確実にすることも、同様に望ましい。好ましい実施形態では、トラクション荷重アクチュエータの力は、予め応力を与えられたプリロードばねを介して反応され、それにより、プリロードばねは、トラクション荷重が最小値より下に低下するのを防止する。
【００２２】
より好ましくは、トラクション荷重アクチュエータは、シリンダと、シリンダに沿って移動可能であり、トラクション荷重作動チャンバをその中に画定するピストンと、シリンダに沿うピストンの移動の制限を画定するアバットメントとを備え、それにより、トラクション荷重作動チャンバ内のトラクション荷重圧力が、シリンダに沿ってアバットメントから離れる方向にピストンを移動させてトラクション荷重を加えることになり、リリーフばねが、ピストンとシリンダとの間に予め応力を与えられて、ピストンをアバットメントに向けて押し、トラクション荷重アクチュエータの力が、予め応力を与えられたプリロードばねを介して反応され、それにより、トラクション荷重圧力が閾値より低く低下するとピストンがアバットメントに接触し、プリロードばねの力がピストンおよびアバットメントを介して伝達されてトラクション荷重をもたらし、それにより、トラクション荷重が最小レベルより低く低下しないことを確実にする。
【００２３】
好ましくは、プリロードばねは、アクチュエータの力を、バリエータレースおよびトラクション荷重アクチュエータが搭載されるバリエータシャフトに反応させる。
特に好ましい実施形態では、シリンダは移動可能であり、ピストンが移動可能な反応板によって形成され、反応板の前側がトラクション荷重作動チャンバを画定し、反応板の後側がプリロードばねによって作用され、それにより、トラクション荷重が反応板を介してばねに反応される。
【００２４】
本発明の第３の態様によれば、１対のレースと、両レースと係合して駆動力を一方のレースから他方のレースに伝達するように配置され、一方のレースの速度を他方のレースの速度に対して変化させることを可能にするように移動可能である少なくとも１つのローラと、液圧のトラクション荷重圧力を受け、それに応答してレースおよびローラを押して係合させ、レースとローラとの間にトラクションをもたらすトラクション荷重を加える液圧式トラクション荷重アクチュエータと、対抗する基底圧力および制御圧力を受け、それに応答して反力をローラに加えるように配置された少なくとも１つの液圧式ローラ制御アクチュエータと、基底圧力および制御圧力を発生し、基底圧力を大気圧より高く維持するための液圧装置と、制御圧力の作用としてトラクション荷重圧力を制御するトラクション荷重圧力制御装置とを有するバリエータを備える伝達装置であって、バリエータが、液圧式トラクション荷重アクチュエータの作動に対抗し、トラクション荷重を低減する、予め応力を与えられたリリーフばねを設けられ、基底圧力および制御圧力が等しいとき、リリーフばねの力が、液圧式トラクション荷重アクチュエータによって加えられる力にほぼ等しい、伝達装置が存在する。
【００２５】
好ましくは、液圧装置は、基底圧力をもたらして、それをほぼ一定に維持するための加減弁を備える。
好ましくは、トラクション荷重圧力制御装置は、基底圧力と制御圧力との間の差に比例するトラクション荷重圧力をもたらすようなものである。
【００２６】
次に、本発明の具体的な実施形態が、添付の図面を参照して、例としてのみ説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】知られている種類のトロイダルレースのローリングトランクションバリエータの単純化された図である。
【図２】バリエータを制御するための液圧装置（hydraulic arrangement）の概略図である。
【図３】本発明の態様を具現化するトラクション荷重アクチュエータの単純化された部分断面図である。
【図４】図４ａは、図２の液圧装置で使用されるトラクション荷重制御弁の概略図である。図４ｂは、図２の液圧装置で使用されるトラクション荷重制御弁の概略図である。
【図５】トラクション荷重に対する反力のグラフである。
【図６】他のトラクション荷重制御弁の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
トロイダルレースのローリングトラクションバリエータの動作のいくつかの原理が、図１を参照して説明される。図１に描かれるバリエータは、従来技術に属する。２つの成形されたディスク１２、１４が、シャフト１６によって回転するためにシャフト１６に搭載され、内側ディスク２６上に形成された、対応する部分トロイダル面２２、２４に対面するそれぞれの部分トロイダル面１８、２０を有し、そのようにして、２つのトロイダルキャビティが、ディスク間に画定される。内側ディスク２６は、シャフト１６とは独立に回転可能である。エンジンまたは他の原動機（prime mover）からの駆動力（drive）は、シャフト１６および外側ディスク１２、１４を介して入力され、トロイダルキャビティの中に配置された一組のローラ２８を介して内側ディスク２６に伝達される。単一のローラ２８が例示されるが、典型的には、３つのそのようなローラが各キャビティの中に設けられる。シャフト１６は、バリエータの入力を形成する。内側ディスク２６は、バリエータの出力を形成する。駆動力は、内側ディスク２６から伝達装置の他の部分に、通常、当分野でよく知られているような遊星歯車混合器に導かれる。
【００２９】
液圧式トラクション荷重アクチュエータ１５によって外側ディスク１４に加えられるトラクション荷重は、ローラとディスクとの間の接点において圧力をもたらし、そのような駆動力の伝達を可能にする。トラクション荷重は、ローラ２８および内側ディスク２６を介して、シャフトに固定され、それゆえ荷重をシャフトに反応させる外側ディスク１２に伝達され、シャフトを引っ張り状態に置く。各ローラは、個別の取付部３０に回転可能に搭載され、取付部３０は、それ自体を液圧式アクチュエータ３２に連結され、それにより、調節可能な反力が、ローラ／取付部の組合せに加えられ得る。ローラ／取付部の組合せは、並進運動（translational motion）が可能であるのと同時に、ローラの傾斜角度（ローラ軸がシャフト１６の軸に対して成す角度）を変化させ、それゆえ、ローラ２８が内側ディスク２６および外側ディスク１２、１４を係合する半径を変化させるように軸３３周りに傾くことができ、それによって、当業者にはよく知られているように、バリエータ伝達装置の比率における変化が可能になる。
【００３０】
例示されるバリエータは、当分野で「トルク制御型（torque controlled）」として知られている種類のものである。バリエータは、バリエータが枢動するのを避けるために、ケーシングに反応される必要のあるトルクである「反作用トルク」を調整する。同等に、反作用トルクは、バリエータによってその回転入力および回転出力に与えられたトルクの合計であると言うことができる。液圧式アクチュエータ３２は、制御された反力をローラ／取付部に与え、この制御された反力が、ディスク面１８、２０、２２、２４とローラ２８との間で伝達される力によってローラ上に結果としてもたらされる、等しいが対向する力によって平衡を保たれる。反力は、アクチュエータピストン（actuator piston）３１の両側に導かれる液圧流路Ｓ１およびＳ２における圧力差によって決定される。流路Ｓ１およびＳ２に制御圧力Ｐ１およびＰ２を設定することによって、バリエータの反作用トルクが設定される。バリエータ比率は、直接的に設定されるのではなく、バリエータの入力および出力における速度の変化を調整するように、自動的に変化することができる。バリエータ入力における速度の変化はトルクの不平衡に起因する。バリエータによってエンジンに加えられる荷重が、エンジントルクに等しくないならば、バリエータ入力（およびバリエータ入力が連結されるエンジン）の速度は、不平衡の大きさが入力慣性で除されることによって決定される比率で変化する。同様に、バリエータ出力におけるトルクは、車両を駆動するように働き、車両は、それに応じて加速または減速する。車両速度の変化は、バリエータ出力における速度変化によって適合される。バリエータの入力および／または出力の速度が変化するにつれて、ローラ２８は、圧力差Ｐ１−Ｐ２に対応する反作用トルクをもたらすことを継続しながら、バリエータ速度比（入力速度対出力速度）を適切に変えるために、自動的に新しい位置に移動する。
【００３１】
圧力Ｐ１およびＰ２は、例えば、電子制御器の指令のもとで圧力制御弁を使用して設定されてよい。しかし、外部事象もまた、Ｐ１およびＰ２に、それゆえ反作用トルクに影響を与える可能性がある。伝達装置のトルクスパイクが、例えば激しい車両制動によって発生される場合に、何が発生するかを考察する。ブレーキが大きなトルクを働かせて車輪、それゆえバリエータ出力を減速させる。バリエータ比率は、急速に変化することを要求され、これを達成するために、バリエータローラ２８は、速やかに移動する必要がある。液圧機器内の流体が、急速に移動するアクチュエータ３２のピストン３１によって押しのけられ、結果としてもたらされた液圧機器内の流れに対する抵抗が、各アクチュエータの一方の側に流体圧力の増加を、他方の側に流体圧力の減少を生み出し、ローラの移動に抵抗する結果につながる。反力は、伝達装置の電子制御で起動されず、また直接予測できないやり方で、一時的に急激に増加する可能性がある。
【００３２】
システムは、ローラ／駆動部接合面において制御されたトラクション係数をもたらすために、反力と調和して（in sympathy with）トラクション荷重を変化させるのに必要である。上で説明された理由により、ローラの滑りを防止するためにトルクスパイクに速やかに反応することが必要であり、トラクション係数を変化させることを可能にすることが必要である。
【００３３】
図２は、反力およびトラクション荷重を制御するための液圧回路の、概略的な、いくぶん単純化された図である。この図では、単一の液圧式アクチュエータ３２が示されるが実用的なバリエータにおいて、いくつかのそのようなアクチュエータが存在し得る。バリエータ自体の他の部分は、図２から省略されている。回路は、図中で単にポンプ１００として表される圧力源を有する。加減弁または他の装置（図示されず）が、ポンプの出力圧力を調整するために設けられてよい。ポンプ１００は、制御された流体圧力を供給流路Ｓ１およびＳ２に出力する１対の電気制御式比例圧力制御弁Ｖ１およびＶ２に、加圧された流体を供給し、図１におけるように、ピストン３１の両側が、それぞれの反作用圧力Ｐ１およびＰ２を受けて、対応する力をバリエータローラに与える。電子制御１０２は、バリエータを制御するために、圧力要求を圧力制御弁Ｖ１およびＶ２に送る。
【００３４】
供給流路内の反作用圧力Ｐ１およびＰ２は、ゼロまで低下することはなく、基底圧力ＢＰ以上に維持されることに留意されたい。このことは、例示される実施形態では、基底圧力制御弁１０４によって確実にされ、基底圧力制御弁１０４は、加圧された流体をポンプ１００から受け、パイロット流路１０６を通してその出力圧力のフィードバックに基づいてそれ自体の出力を修正し、出力圧力を基底圧力に維持する。蓄圧器（accumulator）１０８は、前記出力を受けて、過渡事象の間に基底圧力を維持するのに必要な流れに貢献することができる。また、基底圧力調整弁１０４の出力は、個別の一方向弁ＯＷ１およびＯＷ２を介して供給流路Ｓ１およびＳ２に接続可能である。一方向弁は、そうでなければ、供給流路圧力が基底圧力より下に低下する場合にのみ開くように方向を合わせられる。
【００３５】
図面は、バリエータの安定性を維持するように働く減衰器装置の概略図を含む。第１の減衰器Ｄ１およびＤ２が、それぞれの供給流路Ｓ１およびＳ２に組み込まれ、それにより、すべてのアクチュエータ３２への流れが減衰器を通過し、バリエータローラのすべてが互いに同相で動く振動のモードを減衰させるように働く。第２の減衰器Ｃ１およびＣ２は、個別のアクチュエータ３２につながる分岐流路（branch line）に組み込まれ、バリエータローラが互いに位相不一致で動く、別の可能な振動のモードを減衰させるように働く。
【００３６】
出力一方向弁（one-way output valve）ＯＵ１およびＯＵ２は、それぞれの供給流路Ｓ１およびＳ２に接続されて供給流路を出る流れのみを許容し、供給流路に入る流れを許容しない。出力一方向弁の出力は、それらが組み合わされた出力Ｈが供給流路圧力Ｐ１およびＰ２より高くなるように、共に接続される。
【００３７】
トラクション荷重を制御するための装置が、図２における箱（box）によって表される。切替弁装置（switching valve arrangement）１１０は、
−接続部１１２を通って基底圧力調整弁１０４に至る基底圧力（ＢＰ）と、
−アクチュエータピストン３１に加えられる２つの圧力のうちの高い方の圧力とを受ける。この高い方の圧力は、アクチュエータピストン３１の両側に接続され、高い方の圧力を選択し、その圧力を出力１１６を通して供給する、「高圧側優勢開閉」弁装置１１４から取られる。この高い方の圧力は、バリエータを制御するために調整される圧力であるので、以下、「制御圧力」と呼ばれる。
【００３８】
基底圧力ＢＰおよび制御圧力ＣＰは、トラクション荷重の制御が基礎を成す信号を形成する。それらの圧力は、切替弁装置１１０を通してトラクション制御弁装置１１９に接続される。また、トラクション制御弁装置１１９は、以下に説明されるように、供給流路圧力のうちの高い方の圧力Ｈにおける流体の供給を受け、これを調整してトラクション荷重圧力ＴＰを形成する。
【００３９】
図３は、本発明によって構築されたトラクション荷重アクチュエータ１１７を表す。図１のバリエータにおけるように、アクチュエータは、バリエータディスク１４に付勢力を与え、バリエータディスクを押してバリエータローラ２８と係合させ、それによりディスク／ローラトラクションをもたらすように働く。バリエータディスク１４は、移動可能な環状シリンダ部１１８の中に受けられ、バリエータディスク１４によって確定されるシリンダの一端を閉じる。トラクション荷重作動チャンバ１２０が、バリエータディスク１４と、バリエータシャフト１６に搭載され、そのシャフトに沿って移動可能な反応板１２２との間に形成される。反応板１２２は、シール（seal）１２４を介してシャフト１６と係合し、他のシール１２６を介してシリンダ部１１８の内腔とも係合する。バリエータディスク１４とシリンダ部１１８との間の、さらに他のシール１２７が、その領域内の流体の流出（egress）に抵抗する。反応板１２２は、シリンダ部１１８の中のピストンとして作動する。リリーフばね１２８が、シリンダ部１１８の肩（shoulder）１３０と反応板１２２の後部（トラクション荷重作動チャンバ１２０から離れて面する表面）との間で予め応力を与えられる。例示される実施形態では、リリーフばねは、多くの場合「ベルビルワッシャ（Belleville washer）」と呼ばれる種類の円錐ばねである。バリエータを組み立てる間に、ディスク１４、反応板１２２、シリンダ部１１８およびリリーフばね１２８は、内蔵式部分組立体（self-contained sub assembly）を形成し、円形ばねクリップ（clip）１３２によって共に保持される。これらの構成要素によって形成されるアクチュエータによって与えられる力は、プリロードばね（pre-load spring）１３４を介して反応される。より具体的には、プリロードばね１３４は、反応板１２２の後部に作用し、バリエータシャフト１６上のカラー（collar）１３６によって予め応力を与えられる。
【００４０】
次に、トラクション荷重アクチュエータ１１７の動作が説明される。プリロードばね１３４が、伝達装置の始動時に、初期の最小レベルのトラクション荷重をもたらす。始動時には、通常、トラクション荷重作動チャンバ１２０の中に液圧は存在しない。プリロードばね１３４は、反応板１２２を介して、かつ反応板１２２とディスク１４との間のアバットメント１３６を介して作用し、動作のこの初期段階（initial phase）において必要なトラクション荷重をもたらす。また、プリロードばね１３４は、トラクション荷重が最小値（プリロードばねの力に等しい）より低く低下することを防止する。伝達装置が動作中の、大半の時間に対して、トラクション荷重作動チャンバ１２０内のトラクション荷重圧力ＴＰは、プリロードばね１３４に打ち勝ち、アバットメント１３６をディスク１４から分離し、それにより、プリロードばね１３４は、トラクション荷重に貢献することはない。代わりに、トラクション荷重は、
−バリエータディスク１４に作用してトラクション荷重を生成するトラクション圧力ＴＰと、
−その力がシリンダ部１１８およびそのばねクリップ１３２に起因し、トラクション荷重圧力に対抗して作用し、トラクション荷重を低減する、リリーフばね１２８とで決定される。リリーフばね１２８の目的は、以下に明らかにされる。
【００４１】
次に、その目的がトラクション荷重圧力ＴＰを制御することにあるトラクション制御弁１１９の概略図である、図４ａおよび図４ｂを参照する。トラクション制御弁１１９は、高圧供給源を受け、高圧供給源は、例示される実施形態では、出力一方弁ＯＵ１およびＯＵ２の出力Ｈであるが、他の実施形態では、例えばより直接的にポンプから取られてよい。トラクション制御弁１１９から出力ポート１４０を通って出力されるトラクション荷重圧力ＴＰが、トラクション荷重作動チャンバ１２０（図３参照）に加えられ、それによりトラクション荷重を決定する。基底圧力ＢＰおよび制御圧力ＣＰによって形成されるパイロット圧力信号に応答して、トラクション制御弁１１９は、
−トラクション荷重圧力ＴＰを高めるために、ポート１４２（高圧Ｈを受けている）を出力ポート１４０に接続すること、
−トラクション荷重圧力ＴＰを軽減するために、排液ポート１４４を出力ポート１４０に接続すること、または
−トラクション荷重圧力ＴＰを維持するために、入力ポート１４２および出力ポート１４０の両方を閉じること
が可能である。
【００４２】
例示される実施形態では、弁のポートは、排液ポートおよび入口ポートをそれぞれ開／閉するために２つのヘッド（head）１４８、１５０を有する可動スプール１４６で制御され、流体を流通させるための通路が、スプールのヘッド１４８と１５０との間に画定される。また、トラクション制御弁１１９は、スプール１４６と独立に移動可能であるが、アバットメント１５４を介してスプールに力を与えることができるダート１５２を有する。
【００４３】
３つのパイロット圧力ポート：
−そのポートを通して圧力がスプール１４６の面積Ａ１に加えられてよく、図を見て左にスプール１４６を押す、第１のパイロット圧力ポート１５６と、
−そのポートを通る圧力が、図を見て右にスプール１４６を押すために、スプール１４６の面積Ａ２（例示される実施形態ではＡ１はＡ２に等しい）に作用し、かつ左にダートを押すために、ダートの面積Ｂ１に作用する、第２のパイロット圧力ポート１５８と、
−そのポートを通る圧力が、右にダートを押してスプール１４６と係合させるために、ダート１５２の面積Ｂ２（例示される実施形態ではＢ１はＢ２に等しい）に作用する、第３のパイロット圧力ポート１６０と
が存在し、それらのポートを通して、弁を制御するために、圧力信号が加えられてよい。
【００４４】
切替弁装置１１０は、図４ａおよび図４ｂでそれぞれ例示される異なる構成で、パイロット圧力ＢＰおよびＣＰをパイロット圧力ポートに選択的に接続するために使用される。両構成において、トラクション荷重圧力ＴＰ（すなわち、トラクション制御弁１１９の出力圧力）が第１のパイロット圧力ポート１５６に導かれて、フィードバック信号を形成する。
【００４５】
図４ａでは、トラクション荷重圧力ＴＰは、第２のパイロット圧力ポート１５８を通して作用する制御圧力ＣＰによってのみ対抗される。第３のパイロット圧力ポート１６０は排液され、それゆえ、ダート１５２は、弁の出力圧力に影響を及ぼさない。トラクション制御弁１１９は、制御圧力ＣＰを平衡させるようにトラクション荷重圧力ＴＰを調整し、弁作動面積Ａ１およびＡ２は、この例では等しいので、ＴＰおよびＣＰはほぼ等しい。
【００４６】
ほぼ一定のバリエータトラクション係数、すなわち、ほぼ一定の、アクチュエータ３２によって与えられる反力の、トラクション荷重アクチュエータ１１７によって与えられるトラクション荷重に対する比、を維持することが望ましいことを想起されたい。また、反力は、制御圧力ＣＰに比例しないことに留意されたい。むしろ、反力は、制御圧力ＣＰと、（ほぼ一定の）基底圧力ＢＰとの間の差に比例する。図５では、線１６２は、（水平軸上の）反力と、トラクション荷重作動チャンバ１２０内に結果としてもたらされる圧力によってバリエータディスク１４に与えられる力との間の関係を表す。基底圧力ＢＰの影響によって生成されるオフセット１６４は、トラクション荷重が反力に、要求されるようには比例しないことを意味する。しかし、その問題はリリーフばね１２８によって克服され、リリーフばね１２８の効果は、オフセット１６４に等しい一定量だけトラクション荷重を低下させることにある。結果としてもたらされる反力／トラクション荷重の特性１６６は、この例では、原点を通過するほぼ真っ直ぐな線であり、トラクション荷重が反力に、要求される通りに比例することを意味する。
【００４７】
次に、図４ｂを考察する。ここでは、基底圧力ＢＰは、第２のパイロット圧力ポート１５８を通って、スプールの作動面積Ａ２およびダートの作動面積Ｂ１に加えられる。制御圧力ＣＰは、第３のパイロット圧力ポート１６０を通って、ダートの作動面積Ｂ２に加えられる。それゆえ、スプール１４６は、基底圧力ＢＰによって力ＢＰ×Ａ２を受け続け、その力のトラクション荷重圧力ＴＰへの影響は、リリーフばね１２８によって相殺され続ける。ダート１５２は、Ｂ１×（ＣＰ−ＢＰ）に等しい力をスプール１４６に与え、すなわち、その力は反力に比例する。それゆえ、この構成は、再び、一定のトラクション係数をもたらすが、任意の所与の反力に対して生み出されるトラクション荷重は、制御圧力ＣＰが２つの構成において作用する面積の違いに起因して、図４ａの装置で生み出されるトラクション荷重と、倍数Ａ１／Ｂ１だけ異なる。
【００４８】
例示された例は、バリエータトラクション係数の２つの可能値を提供する。図６は、３つの可能値を提供する代替案のトラクション制御弁１１９ａを示す。この案は、第２のダート２００および第４のパイロット圧力ポート２０２を有する点で、第１の案と異なる。それゆえ、図４を参照して説明されたのと同じ２つの接続の構成が、図６の案の弁を用いて、両ケースにおいてポート２０２が排液される状態で実施されうるが、一方で、第３のトラクション係数の弁が、例示される構成によってもたらされ、そこにおいて、基底圧力ＢＰが第１のダート１５２の両端に（正味の力を生み出さずに）作用し、制御圧力ＣＰが、第４のパイロット圧力ポート２０２を通って第２のダート２００の面積Ｃに作用して、Ｃ×ＣＰの力をスプール１４６に生成する。面積Ｃは面積Ｂ２とは異なるので、異なるトラクション係数が結果としてもたらされる。他のダートが、トラクション係数の他の離散値を与えるために設けられてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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