(57)【要約】  自動車の動力取り出し装置（ＰＴＯ）のための駆動装置が開示される。この装置は、動力被駆動器具に結合されることを意図する既知の形式のＰＴＯシャフト１０４、１５８、２０７を有する。入力シャフトは、エンジンのような回転駆動機に結合されるように構成される。１０のような連続可変トランスミッションは、入力シャフトとＰＴＯシャフトとの間において連続可変比で駆動力を伝達するように入力シャフトとＰＴＯシャフトとの間で結合される。本発明によれば、連続可変トランスミッションはトルクを規制し、その駆動比の変化によるＰＴＯシャフトにおける速度変化を自動的に調節するように構成され配列される。
2008543643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の動力取り出し装置（ＰＴＯ）であって、
動力被駆動器具に結合されるように配列されたＰＴＯシャフトと、回転駆動機に結合されるように配列されそれに適する入力シャフトと、連続可変駆動比で入力シャフトとＰＴＯシャフトの間で駆動力を伝達するように入力シャフトとＰＴＯシャフトの間を結合する連続可変トランスミッションと、を含み、
連続可変トランスミッションが、トルクを規制し駆動比の変化によるＰＴＯシャフトの速度変化を自動的に調節するように構成され配列されることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記トランスミッションが、比変更ユニット（「変動器」）を含み、該変動器が、回転変動器入力部及び回転変動器出力部を有し、且つ変動器の反力トルクを規制するように構成され配列されることを特徴とする請求項１の駆動装置。
【請求項３】
前記変動器がトロイダルレース形式であることを特徴とする請求項２の駆動装置。
【請求項４】
請求項２又は３の駆動装置であって、通常の作動中に一定のＰＴＯ速度を提供するように変動器の反力トルクを制御するためのコントローラを含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
前記反力トルクが動力取り出し速度のフィードバックに基づき制御されることを特徴とする請求項４の駆動装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかの駆動装置であって、コントローラを含み、該コントローラが、動力取り出しシャフトに適用される過剰な負荷に応答して、反力トルクがコントローラにより制限され、それに適用される負荷による動力取り出しシャフトの減速が駆動比の変化により自動的に調節されるように、過剰なエンジン負荷を回避すべく反力トルクを制限することを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
前記変動器及びＰＴＯに作動的に結合された遊星シャント歯車を含むことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかの駆動装置。
【請求項８】
前記シャント歯車のそれぞれの入力は、ある変動器比において２つのシャント入力が互いに相殺し合い、運動する入力シャフトに機械的に結合されているにも拘らずＰＴＯシャフトを静止にするような歯車中立状態を提供するように、変動器及び固定比の歯車チェーンを介して入力シャフトに結合されることを特徴とする請求項７の駆動装置。
【請求項９】
前記変動器の反力トルクをゼロに設定して、入力シャフトに機械的に結合されているにも拘らずＰＴＯシャフトを惰走させることのできるような擬似中立状態を提供する手段を有することを特徴とする請求項２乃至８のいずれかの駆動装置。
【請求項１０】
前記ＰＴＯシャフトにおいて駆動トルクを生じさせるように変動器の反力トルクを上昇させることにより擬似中立状態からのＰＴＯの発進を制御する手段を含み、変動器がその駆動比の変更によるＰＴＯシャフトの結果としての加速を自動的に調節することを特徴とする請求項９の駆動装置。
【請求項１１】
請求項１０の駆動装置であって、与えられた反力トルク及びエンジン速度に対して、出力トルクが増大する出力速度で減少するように、構成され配列されることを特徴とする駆動装置。
【請求項１２】
前記入力シャフトとＰＴＯシャフトとの間での作動的な結合を形成及び破棄するように配列されたクラッチを含むことを特徴とする請求項２乃至１１のいずれかの駆動装置。
【請求項１３】
前記変動器の反力トルク及びクラッチの双方が液圧的に制御され、同じ液圧圧力をこれら双方に供給する手段を設けたことを特徴とする請求項１２の駆動装置。
【請求項１４】
自動車動力取り出し装置（ＰＴＯ）を制御する方法であって、ＰＴＯが、動力被駆動器具に結合されるように配列されそれに適するＰＴＯシャフトと、回転駆動機に結合されるように配列されそれに適する入力シャフトと、入力シャフトとＰＴＯシャフトの間で駆動力を伝達するように入力シャフトとＰＴＯシャフトの間を結合する連続可変トランスミッションとを含むものであり、
前記方法が、トランスミッションの反力トルクを規制する工程と、ＰＴＯシャフトに関連する慣性負荷に対する結果としてのトランスミッション出力トルクの適用に由来する出力速度の変化に従ってトランスミッション比の変更を許容する工程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法であって、回転変動器入力及び回転変動器出力を有し、その入力及び出力におけるトルクの合計として規定される反力トルクを規制するように構成され配列された比変更ユニット（「変動器」）を前記トランスミッションに組み込む工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記変動器の反力トルクをゼロに設定することにより擬似中立状態を提供する工程を含むことを特徴とする請求項１５の方法。
【請求項１７】
請求項１６の方法であって、擬似中立状態が使用者の要求に応答して提供されることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１４乃至１７のいずれかの方法であって、
ＰＴＯシャフトにおいて駆動トルクを生じさせるように反力トルクを上昇させることにより、反力トルクがゼロに設定されるような静的状態から、ＰＴＯに結合された器具を発進させる工程と、
ＰＴＯシャフトの結果としての加速を調節するように変動器の駆動比を自動的に変更できるようにする工程と、を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のための動力取り出し装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで使用するような「動力取り出し装置（power take off arrangement）」とは、自動車のエンジン（又は電気モータのような他の回転駆動機）から車両の被駆動車輪以外のある動力使用地点へ回転駆動力を伝達するための装置を言う。用語としては「ＰＴＯ」と略記する。トラクタのような農業車両は従来収穫機、草刈機、被駆動車輪トレーラ等のような動力被駆動器具に接続されるようになったＰＴＯを具備する。ＰＴＯは、典型的には、ある形のトランスミッションを介してエンジンに結合され、器具のシャフトに対して解放可能な結合を形成するための手段を具備する駆動シャフトを有する。ＰＴＯは農業車両においては単独で使用されない。軍事車両はまた被駆動車輪トレーラ及び他の器具を駆動するためのＰＴＯを使用し、ＰＴＯが実際的又は潜在的な応用を有するような他の分野が存在する。
【０００３】
従来の農業用ＰＴＯは、典型的には固定の速度で作動するようになっている。典型的には車両のトランスミッションとは別個の固定比歯車箱は１つの又は一組の駆動比を提供し、車両の速度管理ディーゼルエンジンは必要なＰＴＯ出力速度を提供するように固定速度に設定される。駆動力がＰＴＯにおいて必要ではない場合に２つを切り離すために、エンジンとＰＴＯとの間にクラッチが必要となる。
【０００４】
この従来のＰＴＯ技術はいくつかの欠点に悩む。１つの欠点は「発進」時即ち静止状態から所要の作動速度へ加速するために駆動力をＰＴＯシャフトに適用した時に体験する。被駆動器具はしばしば大きな慣性モーメントを有し、これは、その作動速度を達成するためにかなりの時間期間にわたって加速を必要とする。クラッチが最初に係合している場合は、エンジンとＰＴＯシャフトとの間の速度の不適合が急激で望ましくない衝撃を生じさせ、エンジンを停止させることがある。オペレータは発進を行わせるためにクラッチを繰り返し係合及び係合解除することを学習するが、未熟なアプローチは器具を損傷させることがある。一層制御された発進が望ましい。
【０００５】
別の問題は被駆動車輪トレーラに関連して生じる。多くの農業及び軍事車両は動力取り出しを通してトレーラの車輪に駆動力を与え、例えば粗面での車両の運行を補助する。路面上でのトレーラ車輪の速度は被駆動車輪と常に同じとは限らない。コーナリングの場合は、例えば、異なる車輪は異なる半径の経路を追従し、従って異なる速度で路面を走行する。しかし、車輪の相対回転速度はこれらを駆動するトランスミッション（単数又は複数）により提供される比率のため一定であり、差動歯車は通常設けられない。その結果、車輪のスリップは避けられないが、トランスミッション（単数又は複数）を通しての極めて大きな望ましくない動力再循環を伴う。その結果、農業車両の頑丈な構造にも拘らず、高価な故障が生じる。問題はコーナリングのためのみならず、車輪の寸法の不適合、不規則な地面等のためにも生じる。必要なトレーラ車輪トルクを提供しながら、その速度を車両の被駆動車輪の速度に適合させることのできる、ＰＴＯを駆動するある手段を提供するのが望ましい。
【０００６】
既知のＰＴＯの別の問題はエネルギ効率に関する。通常一定の駆動比は、エンジンが高速で作動するか又はそのピーク動力を提供できるような速度又はその近傍で作動することに基づいて、選択される。このため、必要な場合に、その所要の駆動速度から逸脱することなく、高動力を被駆動器具に提供することができる。その結果、器具により要求される動力が比較的小さい場合でさえ、エンジンは同じ固定の高速度で運転しなければならず、これは不必要に燃料を燃焼させてしまう。
【０００７】
最後の困難は、ＰＴＯ上の負荷が変化したときに遭遇する。例としては、刈り取った材料を収集するように車両に装着され、高動力を消費する器具であるまぐさ収穫機を使用する場合である。まぐさ収穫機が材料の特に密度の高い領域に遭遇したとき、これを駆動するのに必要なトルクは増大する。ＰＴＯ速度を維持するのに必要な動力はエンジンから利用できる動力を越えることがある。この状況においては、エンジンを停止させるのではなく、ＰＴＯの減速を許容するのが望ましい。好ましくは、そうする場合、高エンジン動力を提供するために高いエンジン速度を維持すべきである。
【０００８】
ＰＴＯを駆動するために、連続可変トランスミッション即ち駆動比の無段変化を提供できるトランスミッションを使用することが先に提案されている。これに関し、公告された国際特許出願ＵＳ２００３／００７０８１９号としての出願番号第１０／２３６５８９号明細書を参照する。改善された発進及び駆動エンジンの速度の融通性を含む、ＣＶＴの使用から生じる利点はその中で認識される。制御の問題が残っている。例えば、従来のＣＶＴはそれ自体負荷により生じる過剰な負荷に応答してエンジンを停止から保護することができない。
【特許文献１】国際特許出願ＵＳ２００３／００７０８１９号明細書
【０００９】
本発明についてのヨーロッパ特許庁により行われたサーチでは、ＥＰ１１０６８７０号（川崎重工株式会社）を見つけ出した。その明細書は一定の速度でジェットエンジンから航空機発電機を駆動するための装置を記載している。この装置は発電機の速度を規制するために完全トロイダル状又は部分トロイダル状の変動器を使用するが、これは比制御装置であることは明らかである。これに関し、パラグラフ５５における関連する記述において図１０を参照している。同じサーチでは、これまた航空機の同期発電機を駆動することを意図したトランスミッションに関するＵＳ４１８６６１６号（シャープ）に注意を促している。これはトロイダル形式の変動器を使用するが、これがトルク制御されるか否かは特定されていない。もちろん、航空機のための同期発電機の駆動はそのフレーズがここで使用されているような意味において、自動車のための動力取り出しではない。
【特許文献２】ＥＰ１１０６８７０号明細書
【特許文献３】ＵＳ４１８６６１６号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、自動車動力取り出し装置（ＰＴＯ）のための駆動装置が提供され、この駆動装置は動力被駆動器具に結合されるように配列されそれに適するＰＴＯシャフトと、回転駆動機に結合されるように配列されそれに適する入力シャフトと、連続可変駆動比で入力シャフトとＰＴＯシャフトの間で駆動力を伝達するように入力シャフトとＰＴＯシャフトの間を結合する連続可変トランスミッションとを有し、その特徴とするところは、連続可変トランスミッションが、トランスミッションの反力トルクを規制し、その駆動比の変化によるＰＴＯシャフトの速度変化を自動的に調節するように、構成され配列されることである。
【００１１】
回転駆動機は、内燃エンジン特にディーゼルエンジンとすることができるが、本発明は回転駆動力を提供するために代わりに電気モータ、外燃エンジン等を使用する車両に適用できることが考えられる。トランスミッションは、回転変動器入力部及び回転変動器出力部を備え、且つ、その入力部及び出力部でのトルクの合計として定義される変動器反力トルクを規制するように構成され配列された比変更ユニット（「変動器」）を有することが特に好ましい。この形式の機能性はトロイダルレース転がり牽引形式の変動器により提供することができる。
【００１２】
変動器は、通常の作動中に一定のＰＴＯ速度を提供するように変動器の反力トルクを制御するためのコントローラに関連するのが好ましい。この関係において使用するような「通常」とは、もちろん、ＰＴＯ速度が漸進的に変化しなければならず、ＰＴＯ負荷が過剰になるような状態の場合は、発進を除外する。反力トルクの制御はＰＴＯシャフト速度に基づくことができる。
【００１３】
本発明は、ＰＴＯ負荷が過剰になり、既知のＰＴＯでは、エンジンをオーバーロードさせ、エンジンを停止させるような状況の取り扱いに関して、特に有利である。このようなオーバーロードについてのトルクを規制するトランスミッションの自然の応答は駆動比の変化によりＰＴＯシャフトを減速させ、これは、（エンジンの動力を維持できるようにその速度を強制的に変えることなく）エンジンの動力要求を減少させ、ＰＴＯシャフトにおいて利用できるトルクを増大させる。事実、トランスミッションの応答はＰＴＯ被駆動器具及びエンジンの機能性の双方を適正に保つのに必要な事項と精確に合致する。たとえば、ＰＴＯシャフトの速度を維持する傾向を有するコントローラを設けるような場合、状況は僅かに複雑になる。この関係において、コントローラの方策は好ましくは可能性のあるオーバーロードに応じて幾分修正される。
【００１４】
コントローラは、好ましくは、ＰＴＯシャフトに適用される過剰な負荷に応答して、反力トルクがコントローラにより制限され、それに適用される負荷によるＰＴＯシャフトの減速が駆動比の変化により自動的に調節されるように、過剰なエンジン負荷を回避すべく反力トルクを制限する。トランスミッションは、更に変動器及びＰＴＯに作動的に結合された遊星シャント歯車を有することが特に好ましい。
【００１５】
１つのそのような実施の形態においては、シャント歯車のそれぞれの入力は、ある変動器比において２つのシャント入力が互いに相殺し合い、運動する入力シャフトに機械的に結合されているにも拘らずＰＴＯシャフトを静止にするような歯車中立状態を提供するように、変動器及び固定比の歯車チェーンを介して入力シャフトに結合される。あるこのような実施の形態においては、入力シャフトからＰＴＯを係合解除するためのクラッチを無しで済ませることができる。
【００１６】
クラッチが無い場合、ＰＴＯシャフトを惰走させることのできるような「中立状態」をある方法で提供するのが望ましい。これはまた本発明により提供することができる。好ましい実施の形態は変動器の反力トルクをゼロに設定し、それによって、入力シャフトに機械的に結合されているにも拘らずＰＴＯシャフトが惰走できるような擬似中立状態を提供する手段を有する。好ましくは、ＰＴＯシャフトにおいて駆動トルクを生じさせるように変動器の反力トルクを上昇させることにより擬似中立状態からのＰＴＯの発進を制御する手段を設け、変動器はその駆動比の変更によるＰＴＯシャフトの結果としての加速を自動的に調節する。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、動力被駆動器具に結合されるように配列されそれに適するＰＴＯシャフトと、回転駆動機に結合されるように配列されそれに適する入力シャフトと、入力シャフトとＰＴＯシャフトとの間で駆動力を伝達するように入力シャフトとＰＴＯシャフトとの間で結合される連続可変トランスミッションとを有する、自動車動力取り出しを制御する方法が提供され、その特徴とするところは、トランスミッションの反力トルクを規制する工程と、ＰＴＯシャフトに関連する慣性負荷に対する結果としてのトランスミッション出力トルクの適用に由来する出力速度の変化に従ってトランスミッション比の変更を許容する工程と、を有することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付図面を参照しながら、単なる例として、本発明の特定の実施の形態をここで説明する。以下に述べる本発明の実施の形態においては、動力取出しは、比ではなくトルクを規制するように作動する、トランスミッション及び特に連続可変比装置（「変動器」）を介して回転駆動機（典型的には自動車のディーゼルエンジン）により駆動される。このようなトランスミッションは以下「トルク制御」形式として参照する。概念は本出願人及び他人による種々の公報（番号１６０６１３５として公告されたＥＰ０４７２３９８９号明細書を含む）から既知であるが、一層普通のトランスミッションに精通した読者にとっては直観的ではないので、トロイダルレース転がり牽引形式の例示的なトランスミッションを参照して以下に説明する。しかし、例えば公告されたヨーロッパ特許出願第０７３６１５３号明細書に見られるように、トルク制御により作動する他の形式のトランスミッションを構成できることに留意すべきである。
【特許文献４】ＥＰ０４７２３９８９号明細書
【特許文献５】ヨーロッパ特許出願第０７３６１５３号明細書
【００１９】
図１、図２に示す変動器１０は、それ自体新規ではない。図面は極めて概略的で、単にその作動原理を示すことを意図する。構造上の更なる詳細は、例えば公告されたヨーロッパ特許出願第０８９４２１０号明細書及び同第１０７１８９１号明細書を含む、本出願人による種々の公報において見ることができる。図１は変動器入力シャフト１２及び変動器出力シャフト１４を示し、これらのシャフト間で、入力レース１６、出力レース１８及び一組のローラ２０（図１に１つのみを示す）を備えた構成により駆動力が伝達される。入力及び出力レースは共通軸線（変動器軸線２１）のまわりで回転するように装着され、ローラ２０を収容するほぼトロイダル状の空洞２６を一緒に画定するように形状づけられた対面する表面２２、２４を有する。
【００２０】
ローラ２０は、両方のレースの形状付けられた表面上を走行し、一方のレースから他方のレースへ駆動力を伝達するのに役立つ。「牽引流体」のフィルムは対面における磨耗を最少にするようにローラとレースとの間に維持され、駆動力はこのフィルムのせん断により伝達される。この駆動力の伝達を可能にするのに必要な圧力を対面において提供するように、レースは典型的には液圧アクチュエータ（図示せず）により互いに向かって偏倚される。
【００２１】
各ローラ２０は、３つの自由度を許容するような方法で装着される：すなわち、（１）ローラはレースにより駆動されたときに自軸のまわりで回転できる；（２）ローラは変動器軸線２１のまわりで円周方向の経路に沿って前後に移動できる；（３）ローラは「転頭運動」できる、即ち、ローラの傾斜を変更するようにローラ軸線及び変動器軸線の双方に平行でない転頭軸線２８のまわりで回転できる。これは、図示の変動器においては、ピストンロッド３２を介してピストン３４に結合されたキャリッジ３０内でジャーナル運動させることにより、達成される。ピストン３４は運行２７のその円周方向に沿った成分を備えた制御された偏倚力をローラに適用するための液圧アクチュエータを形成するようにシリンダ３６内に収容される。
【００２２】
転頭軸線２８は、変動器軸線２１に対して垂直ではないが、その垂直に対してキャスタ角度ＣＡだけ傾斜していることに留意されたい。更に、ローラはその運動時にレースにより操舵効果を受け、ローラ及び隣接するレースの運動がその対面において平行になることを保証する傾向を有する。これは、操舵効果が変動器軸線２１と交差するようにローラ軸線を維持する傾向を有すると言うことと等価である。その結果、ローラの円周方向位置とその傾斜との間に関係が存在する。ローラが前後に移動すると、ローラはまた転頭運動し、即ちその傾斜度を変える。
【００２３】
ローラは、一体となって運動する傾向を有し、ローラの傾斜は変動器駆動比に対応する。ローラの傾斜度が変化すると、１つのレース上でローラが追従する経路の半径は減少し、一方、他方のレース上で追従される経路の半径は増大し、それによって、２つのレースの相対速度を変化させ、即ち駆動比を変更する。
【００２４】
ここで、変動器軸線２１のまわりで作用するトルクを考察する。エンジンは入力レース１６を駆動し、このレースに入力トルクＴｉｎを適用する。ローラは入力レース１６により駆動されて、出力レース１８を駆動し、それによって、出力レースに出力トルクＴｏｕｔを適用する。ローラ自体は、その円周方向の経路に沿って押圧し、（反対方向に作用する）入力及び出力トルクの合計により決定される反力トルクを受ける。反力トルクはまた現在のローラの傾斜に依存する。ローラを適所に保つため、この反力トルクに対して対抗しなければならず、図示の実施の形態では、液圧アクチュエータ８、３４、３６により対抗トルクが適用される。
【００２５】
単一のローラを上述したが、同じ議論を全体の組のローラに集合的に適用することに留意されたい。レースは変動器軸線のまわりでの円においてローラを駆動する傾向を有する。これは、それぞれのアクチュエータによりローラに適用される正味のトルクにより抵抗される。ローラ組立体を加速させるいかなるトルクをも無視すれば、反力トルクＴｉｎ＋Ｔｏｕｔはアクチュエータにより適用される正味のトルクと等しくなければならない。アクチュエータトルク（等価的には、各アクチュエータにより適用される円周方向の力と言うことができる）を制御することにより、反力トルクが制御される。図示の例においては、液圧アクチュエータを使用して、共通の流体圧力が各アクチュエータの両側に適用され、２つの流体圧力の差が変動器の反力トルクを決定する。
【００２６】
図１は、単一のトロイダル空洞を画定するたった一対のレースを示すが、実際の変動器は典型的には２つの空洞を画定する２対のレースを有し、各々がそれぞれの組のローラを含む。図２はこのような装置を示し、大半の素子は図１のバージョンに対して直接の相対物であり、同じ符号で示すが、付加的な入力及び出力レースは１６ａ、１８ａでそれぞれ示す。出力シャフト１４は２つの出力レース１６ａ、１８ａ間に位置することに留意されたい。このシャフトからの駆動力は、周知のように、レイシャフトへのチェーンを介して又はある共軸の構造を介して、取り出すことができる。
【００２７】
トランスミッションは、ある駆動比を提供するように設定され、それに従ってそれ自体調整されるものと仮定することは普通であり、その作動モードは「比制御」として参照することができる。これは、上述のトルク制御変動器を使用するトランスミッションの場合ではない。代わりに、変動器はトルク（特に反力トルク）を規制し、駆動比のその後の変化を調節するようにそれ自体自動的に調整を行う。図３は原理を示すことを意図するものである。再度、変動器１０を極めて概略的な形で示し、入力及び出力レース１６、１８並びに単一のローラ２０のみを示す。変動器の入力は伝動装置を介してエンジンに結合され、図面においては、伝動装置及びエンジンはボックス５０により簡単に表され、このボックスは（エンジン、伝動装置及び変動器自体の一部により与えられる）慣性モーメントＪｅを有し、変動器上に駆動エンジントルクＴｅを作用させる。変動器の出力は伝動装置を介して動力取り出しシャフト及びある外部の器具に結合される。
【００２８】
ボックス５２は（伝動装置、変動器の一部及び器具の運動部分の慣性のため）変動器出力として参照される正味の慣性モーメントＪｖ及び器具により行われる仕事及び摩擦損失のために変動器出力上に作用する後退トルクＴｖの双方を表す。反力トルクＴｉｎ＋Ｔｏｕｔは変動器により規制されることを思い出そう。比率Ｔｉｎ／Ｔｏｕｔは現在の変動器比により決定される。それ故、Ｔｉｎ及びＴｏｕｔの値は（変動器の非効率性を無視した場合）変動器の反力トルク及び現在の変動器比により決定される。変動器の出力においては、正味のトルクＴｏｕｔ−Ｔｖは出力慣性Ｊｖを加速するために利用できる。
【００２９】
この正味のトルクがゼロでない場合、出力速度が変化する。変動器は（ローラの並進及び転頭運動による）その駆動比の変化のためこの変化を自動的に調節し、出力速度及び変動器比の変化は、ＴｏｕｔがＴｖに等しくなるような平衡に達するまで、続く。原理においては、同じことが必要な変更を加えて変動器の入力側に適用される：その入力において変動器により生じる、エンジントルクＴｅとトルクＴｉｎとの間のいかなる不平衡もが変動器の入力速度を変化させて、平衡を回復させる傾向を与える。しかし、ＰＴＯはしばしば、選択されたエンジン速度を維持するようにその出力トルクを自動的に調整する速度管理ディーゼルエンジンにより駆動され、そのため、実際は、エンジン自体は変動器の入力において実質上一定の速度を達成するようにそのトルクＴｅを調整することができる。
【００３０】
変動器は、その入力及び出力トルクを規制し、（大半の他のＣＶＴのように）その駆動比を規制し且つその比を達成するのに必要なトルクを入力部及び出力部において生じさせるのではなく、入力及び出力慣性についてのこれらのトルクの作用から由来する比にそれ自体自動的に調整する。
【００３１】
上述のように、エンジンと動力取り出しシャフトとの間で変動器に結合される伝動装置を設ける。図４は、変動器１０がエンジン１００から固定比伝動装置Ｒ１を介して駆動され、クラッチ１０２及び伝動装置Ｒ２を介して動力取り出し１０４に結合されるような極めて簡単な構造を示す。クラッチ１０２は必要時にＰＴＯ１０４からエンジンを切り離して、発進を生じさせるために使用される。
【００３２】
一層精巧な構造は、図５に示され、ここでは「シャント」１５０として参照される遊星歯車構造を使用する。この一般的な形式の構造は自動車の車輪の駆動のためのトランスミッションという面において知られている。遊星歯車の一般的な構造は極めて周知であり、ここでは詳細に述べない。この構造は、（１）サンギヤ；（２）リングギヤ；及び（３）サンギヤ及びリングギヤに係合する遊星歯車を装着したキャリヤにそれぞれ接続された３つの入力シャフトを有する。図示の構造においては、シャントシャフトの１つ１５２は伝動装置Ｒ１を介してエンジン１５３に結合される。別のシャントシャフト１５４は変動器１０及び伝動装置Ｒ２、Ｒ３を介してエンジンに結合される。第３のシャントシャフト１５６は最終の伝動装置Ｒ４を介してＰＴＯ１５８に結合される。
【００３３】
この形式の構造は時として「動力再循環」形式として参照される。その理由は、動力がシャント及び変動器により形成されるループ内で循環するからである。これは、無限速度減少即ち「歯車中立」のための便宜を与えるという重要な利点を有する。ある変動器比においては、シャントへの入力１５２、１５４は互いに相殺し合い、そのため、その出力１５６は、運動するエンジンに物理的に結合されているにも拘らず、静止状態となる。この歯車中立の便宜さのため、この構造はエンジンからＰＴＯを切り離すためのクラッチを必要としない。
【００３４】
もちろん、使用者は、ＰＴＯが惰走するような「中立」状態を達成するためにこのようなクラッチを係合解除できることに慣れる。しかし、等価の状態は、ゼロの反力トルクを提供するように変動器を設定することにより、トルク制御変動器の使用のため、図示の構造において容易に達成することができる。この場合、摩擦損失を無視すると、変動器の入力及び出力トルクは対応的にゼロになる。出力は惰走し、一方、変動器比はＰＴＯ速度のその結果の変化を調節するように必要に応じて変化する。
【００３５】
従って、例えば、ＰＴＯが梱包機械のような運動する負荷に接続されている間に、この構造がこの擬似中立状態に置かれた場合、駆動力は負荷から取り除かれて中立停止状態となり、一方、変動器比は歯車中立比へ自動的に移動し、エンジンが連続的に運転するのを許容する。上述の液圧的に制御される変動器においては、擬似中立状態はピストン３４の両側の圧力を等しくするだけで達成される。
【００３６】
図６に示す代わりの構造は、歯車中立を提供せず、その結果クラッチ２００を必要とする。変動器を通る全体動力の比率を減少させることができる方が有利である。ＰＴＯへ送給されるトルク及び動力は大きくすることができる。伝動装置を通してできる限り多くの動力を送給し、変動器自体を通してできる限り少ない動力を送給するのが望ましく、これら両方は効率を改善し、変動器の重量及び嵩を減少させるのを許容する。
【００３７】
この構造では、シャント２０１は伝動装置Ｒ１を介してエンジン２０３に結合された第１のシャフト２０２と；伝動装置Ｒ２を介して変動器１０の入力側に結合された第２のシャフト２０４と；伝動装置Ｒ３を介してＰＴＯ２０７に結合された第３のシャフト２０６とを有する。第３のシャフト２０６は更にクラッチ２００の係合により変動器の出力側に結合することができる。クラッチ２００が係合解除されたときに、変動器及び第２のシャフト２０４は惰走する。その結果、シャントは全体として、同様に、惰走することができる。駆動力はその第１のシャフト２０２からその第３のシャフト２０６へ伝達されず、従って構造体は中立となる。クラッチが係合したとき、変動器は全体の駆動比を指令し、一部の動力は変動器を通して必然的に循環させられるが、歯車比を適当に選択することにより、この動力は伝達される全体の動力のほんの一部となることを保証できる。
【００３８】
PTOの制御は、単純に機械的／液圧的な装置を介して多分達成することができるが、制御の好ましいモードは、瞬間的な入力及び出力速度を表示する入力を受け取り、変動器を制御する液圧弁に出力を提供するマイクロプロセッサを使用し、この場合、適当なクラッチが関連する。変動器制御弁は変動器ピストン３４の２つの側部に適用される圧力を規制し、このようにして反力トルクを決定する。
【００３９】
使用者に提供される制御は、簡単にすることができる。典型的な実施の形態は中立（ニュートラル）と駆動（ドライブ）との間で切換えを行うためにオン／オフ制御を使用し、変動器（及び、この場合はクラッチ）はマイクロプロセッサにより対応的に制御される。農業用ＰＴＯは最も頻繁に１０００ｒｐｍのような一定速度で作動することを必要とする。使用者が作動できる制御はレンジから又は一組の別個の代替物から速度を選択するために提供することができる。最後に、制御は、使用者が発進時に出力トルクのレベルを規制し、実際、迅速発進をどのように制御するかを許容するために提供することができる。
【００４０】
上述のように、多くの場合、ＰＴＯを駆動するために使用されるエンジンは速度管理され、即ち、設定速度を維持することができる。また、多くの場合、ＰＴＯにおける要求は固定の速度に対してのものである。従来のトランスミッションでは、必要な出力速度は入力速度及び駆動比の選択から由来する。しかし、ここで述べる形式のトルク制御変動器は比の直接制御を提供しないことに留意されたい。それ故、必要な出力速度を維持するためには、ＰＴＯの出力速度を維持するのに必要なような変動器の反力トルクを調整するためのコントローラが必要となる。これは、例えば、遠心ガバナーにより達成することができるが、好ましい解決策はマイクロプロセッサにより実行されるこの機能を有することである。最も簡単なアプローチは、例えば比例積分差動（ＰＩＤ）コントローラを使用して、出力速度のフィードバックに基づき反力トルクを調整することである。一定のＰＴＯ速度のための制御に対する平凡な代替はＰＴＯ速度を車両の路面速度にリンクさせることである。これは、車両の路面速度をコントローラに供給することにより又は同じトランスミッションからＰＴＯ及び車両車輪を駆動することにより、達成できる。
【００４１】
トルク制御変動器の使用は、ＰＴＯの発進のための有利な方策を可能にする。図５に示す形式の構造を制御するための簡単な方策は、発進時に、ゼロ反力トルクから変動器制御弁を使用して設定されたある固定の反力トルクへの切換えを単に行うことである。これは、エンジン速度及びＰＴＯ速度の不適合によるエンジンの停止の危険性を伴う従来のPTOにおけるクラッチの突然の係合解除と等価ではないことに留意されたい。反力トルクが上昇すると、ＰＴＯ出力においてトルクを生じさせ、エンジンに適用すべき対応するトルクを生じさせるが、駆動比におけるいかなる瞬間的な変化をも必要としない。代りに、ＰＴＯ負荷はその慣性により要求される割合で休止状態から加速することができ、一方、エンジンはその設定速度で運転し続け、変動器は駆動比における結果としての漸進的な変化を自動的に調節する。
【００４２】
更に、図５の構造は、エンジンに適用される負荷が漸進的に増大するような「穏やかな始動」を自動的に提供する。その理由を理解するために、歯車中立が実際エンジンからＰＴＯへの無限の速度減少であることを思い出そう。（摩擦効果を無視した）歯車中立においては、ＰＴＯ出力において生じるトルクに関係なく、エンジンに適用される負荷はゼロである。出力速度が増大すると、変動器は反力トルクの一定値を維持するが、ＰＴＯ出力トルクに対するエンジン負荷トルクの比率は徐々に増大する。それゆえ、エンジンの停止の問題を伴わずに、負荷を最初に加速するために高トルクを適用できる。負荷の加速の制御を含む、一層精巧な発進方策はマイクロプロセッサを使用して容易に履行することができる。ＰＴＯがクラッチを組み込んでいる場合、クラッチ適用圧力及び変動器制御圧力を制御するための別個の液圧手段を設けることができる。代りに、同じ液圧圧力を変動器及びクラッチの双方に適用することができ、穏やかな始動を提供するように発進時にこの圧力を徐々に増大させることができる。
【００４３】
発進と対照的に、通常の作動におけるエンジン停止の問題はまた本発明により容易に対処できる。ＰＴＯで駆動される器具上の負荷は、例えば処理している材料の特性の変化のため、劇的に変化することがある。例えば、まぐさ収穫機により体験する草の特に湿った又は厚い領域は（固定の駆動比を使用する従来のＰＴＯにおいては）エンジンをオーバーロードさせることがあり、そのため、エンジンはその速度を維持するのに不十分な動力を有することとなり、停止する。トルク制御ＰＴＯが同じ状況を体験する場合に発生することを考察しよう。変動器の反力トルクが調整されない場合、これはＰＴＯを駆動するために利用できるトルクを越えるＰＴＯ負荷を招く。
【００４４】
その結果、ＰＴＯは減速し、変動器は、設定反力トルクを維持しながら、その結果としての駆動比の変化を自動的に調節する。エンジン速度は維持することができる。駆動比の減少はＰＴＯ出力トルクの増大を生じさせ、そのため、ある地点において、エンジンが一定のたとえ減少した速度でＰＴＯを駆動できるような平衡に達することができる。一定のＰＴＯ出力を維持しようとするコントローラを設けることにより状況は多少複雑になるが、この関係において、エンジンに適用できる最大負荷に基づき反力トルクを単に制限する方策を履行することが簡単なことであり、必要な場合に変動器を上述のように作動させることができる。
【００４５】
車輪速度に不適合がある場合にトレーラ又は連接車両の車輪を駆動するために使用されるＰＴＯに関連する問題を以上において参照した。このような問題はここで遭遇する形式のＰＴＯにより容易に回避される。その理由は、ＰＴＯ従ってこれを駆動する車輪の速度を設定する必要が必ずしもないからである。代わりに、反力トルクの設定は（与えられた駆動比に対して）車輪に適用されるトルクを決定する。このような速度は全体の車両速度を適合させるように必要に応じて自由に変化し、その結果としての駆動比の変化は変動器により自動的に調節される。地面、運転手の要求等に応じての車輪トルクの調整を含む精巧な方策もまた履行することができる。
【００４６】
エンジンの効率に関して、エンジン及びＰＴＯを駆動するトランスミッションの調和された制御により、従来のＰＴＯ駆動装置に比べて改善を行うことができる。従って、例えば、動力要求が小さい場合にエンジン速度を減少させることができ、変動器は出力速度を維持するように調整され、燃料消費を減少させる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に使用されるトロイダルレース転がり牽引形式の変動器の一部の概略簡単図である。
【図２】同じ形式の変動器の斜視図である。
【図３】本発明に係る動力取出しを駆動するトランスミッションの極めて概略的な図である。
【図４】本発明を具体化した、ＰＴＯを駆動するためのトランスミッションの極めて概略的な図である。
【図５】本発明を具体化した、ＰＴＯを駆動するための別のトランスミッションの極めて概略的な図である。
【図６】本発明を具体化した、ＰＴＯを駆動するための更に別のトランスミッションの極めて概略的な図である。
【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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【国際調査報告】
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