【手続補正書】
【提出日】平成23年4月26日(2011.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝達比を連続的に変化させることが可能な、可変又は可逆変速機用のサブシステムとして機能する、遊星バリエータ（１３）であって、
リングホイール（１）と、中心軸の周りに取り付けられた２つ以上の遊星（２）と、サンホイール（３）とから構成され、それにより、該リングホイール、該中心軸及び該サンホイールが他の変速機部材との相互作用部を形成すること、
該リングホイールは、トラクトリックス曲線に従った形状の転動面を有する、該中心軸の周りの軸対称体であり、また、該転動面は牽引力及び圧縮力に耐えるように硬化又はコーティングされること、
該サンホイールは該リングホイールと同じであるが、該トラクトリックス曲線の内径及び外径は該リングホイールの内径及び外径とは異なり得ること、
該遊星は、ラジアル軸受及びアキシャル軸受又はブッシュ（８）によって遊星フォーク（４）の周りに自由に回転可能に取り付けられた、牽引力及び圧縮力を伝達するように硬化又はコーティングされた円錐状の転動面を有する遊星ホイール（５）から成り、また、該円錐体の仮想頂点が該遊星（２）のヒンジの軸線との該中心軸（９）の軸線の交点と一致すること、
１つの遊星バリエータ（１３）の各遊星フォーク（４）はヒンジ継手（８ｂ）の周りを自由に回転することができ、該ヒンジ継手（８）の軸線は該中心軸の軸線に対して垂直であり、該遊星ホイールの平面に対して平行であり、また、各遊星フォーク及び各遊星ホイールは、該遊星の軸線と該中心軸の軸線との間の適用可能な傾斜角全てに対して互いに干渉しないように設計されること、
該リングホイール、該遊星及び該サンホイールは互いに押し付け合わせられ、それにより、該転動面が互いに接触し、また、接触圧力が所要トルクを伝達するのに十分に高いこと、
該中心軸は、該伝達比を変えるように、該押付け力及び伝達トルクに対して規定速度で軸方向（長手方向）に移動すること、
該リングホイール及び該サンホイールの該トラクトリックス曲線は双方とも、該遊星ホイールの転がり接触点から該中心軸の軸線との該ヒンジの軸線との交点にかけての長さと同じ長さパラメータＬ（その場合、Ｌはトラクトリックス方程式＋／−ｘ＋ｃ＝Ｌ＊（ｃｏｓα＋Ｉｎ｜ｔａｎ（α／２）｜）で用いられ、ここで、ｃは任意の定数であり、αは該接触点の接線と該中心軸の軸線との間の傾斜角である）を有すること、及び
円錐状である、該遊星ホイールの該転動面の形状は、接触圧力分布を最適化するように凸状にこの理論形状から若干逸脱すること、
を特徴とする、遊星バリエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の第１及び第２の遊星バリエータを備える、可逆可変変速機であって、
該第１の遊星バリエータ（１３ａ）のリングホイール（１ａ）は、回転することはできないが双方の遊星バリエータの転がり接触全てを圧縮する予圧力によって軸方向移動することができるようにハウジング（１４）に接続されること、
双方の遊星バリエータの中心軸は１つの主軸（１２）に組み合わせられ、該変速機の入力軸（１１）に回転可能に接続され、双方向のステアリング力によって軸方向に移動可能であるが、該入力軸は軸方向に移動しないこと、
該第１の遊星バリエータ（１３ａ）のサンホイール（３ａ）は、該第２の遊星バリエータ（１３ｂ）のリングホイールに接続され、それにより、該組み合わせられたリングホイール−サンホイールが該変速機の該中心軸回りに回転することができること、及び
該第２の遊星バリエータ（１３ｂ）のサンホイール（３ｂ）が該変速機の出力軸に接続され、また、該予圧力の反力がアキシャル軸受を通じて該ハウジングに伝達されること、
を特徴とする、可逆可変変速機。
【請求項３】
リングホイール、サンホイール及び遊星の相対寸法は自動車用途用に選択され、これは、最大速度比が、エンジンが常にその最良効率点近くでその動力を伝えることができるほど高いことを意味し、伝達比に関連する寸法は、該第１及び第２のリングホイールの外径、該第１及び第２のサンホイールの内径、該遊星ホイールの有効径及び該トラクトリックス方程式の長さパラメータＬであり、実施例の得られた伝達速度比は２．２６６（絶対値）であり、これは概念的に典型的な比の範囲を示す（伝達速度比は出力速度を入力速度で除算したものであり、効率損失は無視する）、
該リングホイール、該サンホイール及び該遊星の該相対寸法は自動車用途に好適に選択され、これは、後進の最大速度比が、適度なエンジン速度及び低ノイズで自動車を後進走行させるのに十分に高いことを意味し、後進の伝達比に関連する寸法は、該第１及び第２のリングホイールの内径、該第１及び第２のサンホイールの外径、該遊星ホイールの有効径及びトラクトリックス方程式の長さパラメータＬであり、実施例の得られた後進の伝達速度比は０．６９５であり、これは、この概念的に典型的な比の範囲を示すこと、及び
該変速機の該主軸を移動させることによって、該伝達比が前進最大速度比から停止を超えて後進最大伝達比まで連続的に変化すること、
を特徴とする、請求項１又は２に記載の可逆可変変速機。
【請求項４】
各転がり接触にかかる法線力は一方の予圧力によって生成され、該ハウジングから、回転していない該第１のリングホイールに作用し、また、該反力が１つの軸受を通じて該第２のサンホイールから該ハウジングに伝達されること、及び
該主軸の位置を画定し、したがって該伝達比も画定する、正味の該ステアリング力が、双方向のうち一方向に一方の力によって生成され、双方とも同じ速度で回転する該主軸上で作用し、また、該反力が軸受を通じて該ハウジングに伝達されること、
を特徴とする、請求項２又は３に記載の可逆可変変速機。
【請求項５】
予圧力は、該ハウジング及び該第１のリングホイール間の１つ又は複数のピストン及びシリンダシステムによって生成され、単一の空気圧圧力又は油圧圧力によって作動するか、又は機械的予圧システムによって生成され、該機械的予圧システムは、該変速機が速度比ゼロとなったときに駐車ブレーキとして使用することもできること、
ステアリング圧力は、双方向に作動することが可能な、該入力軸及び該主軸に組み入れられる、油圧式又は空気圧式ピストンシリンダシステムによって生成されること、及び
ステアリング圧力を生成する該油圧圧力又は空気圧圧力は、ピストンリングによって、又は種々の回転速度で回転する部品をシールするように設計されたシールによって、該固定ハウジング及び該回転入力軸間でシールされること、
を特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の可逆可変変速機。
【請求項６】
自動車、トラック又は他のオンハイウェイ車若しくはオフハイウェイ車における、請求項２〜５のいずれか一に記載の可逆可変変速機を制御するように意図される、油圧システム（system）であって、
１つのエンジン駆動ポンプを用いて油圧圧力及び油圧流を送達すること、
高圧アキュムレータ及び低圧アキュムレータを該方式に組み入れることであって、予圧ピストン（３０）及びステアリングピストン（２８）の加圧に該低圧アキュムレータからの流体を該高圧アキュムレータよりも優先的に用いること、
該高圧アキュムレータを該低圧アキュムレータよりも優先的に該ポンプによって充填すること、
減圧弁を用いて、予圧圧力及び前進駆動方向及び後進駆動方向のステアリング圧力を制御すること、
又は、安全特徴部を予圧圧力ラインの２つの遮断弁によって加え、また、該遮断弁の一方が前進ステアリング圧力によって切り換えられ、他方が後進ステアリング圧力によって切り換えられることで、該能動的ステアリング圧力の一方が特定のバイアス圧力を下回るとすぐに予圧圧力を排するようにすること、及び
該安全特徴部は該油圧方式（scheme）から安全遮断弁（３７）を外すことによって単純化することができること、
を特徴とする、油圧システム。
【請求項７】
自動車、トラック又は他のオンハイウェイ車若しくはオフハイウェイ車における、請求項６に記載の油圧弁を用いて、請求項２〜５のいずれか一に記載の可逆可変変速機を制御するように意図される、ソフトウェアプログラムであって、
全てのエンジン動力レベルに対する最小燃料消費量を表す（エンジントルク対エンジン速度の）曲線を制御装置のメモリに格納すること、
ＰＩＤ制御装置が、該最小燃料消費量の曲線から計算される所要のエンジン速度に等しいエンジン速度を得るように、主軸に接続されたステアリングピストンの速度を規定すること、
該ＰＩＤ制御装置によって提案される、該ステアリングピストンの速度を、計算手順に基づいてミクロスリップ範囲内にとどめるように低減することができること、及び
主軸の軸に対する遊星の角度を画定する、予圧圧力及びステアリング圧力を、長手方向及び横方向のミクロスリップの公の理論に基づいて計算すること、
を特徴とする、ソフトウェアプログラム。
【請求項８】
種々の可変変速機レイアウトにおける、請求項１に記載の１つ又は複数の遊星バリエータの組合せの使用であって、
該遊星バリエータの各相互作用部である、リングホイール、中心軸及びサンホイールを、該変速機の入力部、出力部、ハウジング、別の遊星バリエータとの相互作用部、又はオフセットギア若しくは遊星歯車システムの任意の他の変速機部材に接続することができること、又は
種々の可逆可変変速機レイアウトを作製することができ、「可逆」という表現は、ここでは、入力回転方向に対する可変変速機の出力回転方向を連続的に変えることができ、該可変変速機の速度比は、トルクコンバータ又は摩擦ディスククラッチにおいて使用されるように、部材を（マクロ）スリップさせることなく低速及び出力速度ゼロであっても画定されることを意味すること、
を特徴とする、使用。
【請求項９】
転がり接触点が移動する変速機内部が不活性ガスで充填されるか、又は通常の空気並びに冷却及び潤滑用のスプラッシュ流体、又は霧状冷媒を含むガスで充填されること、及び
前記内部は、該軸受用の潤滑油及び該変速機の外部からシールされること、
を特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の可変変速機可変変速機。
【請求項１０】
請求項１に記載の遊星バリエータ又は請求項２〜５のいずれか１項に記載の可変変速機であって、
遊星の内側の軸受又はブッシュ用の潤滑油流は、各遊星の閉回路によって達成され、また、該潤滑油が、該潤滑油を外方に圧送する、該遊星の内側のベーンによって周りに圧送され、該軸受又は該ブッシュを介してさらに導かれること、
該遊星の内側の該軸受又はブッシュの代替的な潤滑油流が、入力軸及び出力軸の軸受全てが含む主要な潤滑油流に組み入れられることによって達成され、該潤滑油流は中心軸からヒンジの１つもしくはヒンジピンの１つを介して取り入れられ、該遊星の該軸受を通って導かれ、他方のヒンジもしくは他方のヒンジピンを介して流れて該中心軸に戻ること。
【請求項１１】
該遊星の該軸受がグリースで潤滑されるか、又は、いかなる潤滑も必要としないハイブリッド軸受が使用されることであること、
を特徴とする、請求項１に記載の遊星バリエータ又は請求項２〜５のいずれか一項に記載の可変変速機。
【請求項１２】
自動車、トラック、バス、オフロード車、草刈機、風力タービン、伸縮ブーム式ハンドラ、リフトトラック、又は動力が可変速度で伝達される必要のある任意の他の工業用途において、可変速度で動力を伝達するための、請求項２〜５のいずれか一項に記載の変速機の使用。
【請求項１３】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の変速機、請求項６に記載の油圧システム及び請求項７に記載のソフトウェアプログラムを含む、（可逆）可変変速機システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【図１】遊星２と相互作用するリングホイール１又はサンホイール３の概略図である。Ｌは転動する円錐体の頂点から転がり接触点までの長さを表す。図１ａは互いに転動する２つの円錐を示す。双方の円錐はそれらの頂点が一致しているときにのみ互いに（軸位置が固定されている場合）転動することができ、その場合、摺動せずに転動のみ行う。図１ｂはリングホイール又はサンホイールの断面と、曲線上の種々の点における接線とを表す。図１ｃでは、よりよい視覚化のためにそれらの３つの点に遊星が加えられている。なお、Ｌは一定である。
【図１ｂ】同上
【図１ｃ】同上
【図２】主軸９に接続されている遊星２を備える、遊星バリエータの概略図である。遊星２がリングホイール１及びサンホイール３の上を転動する結果、サンホイールが或る特定の出力速度で回転する。主軸９に対する遊星２の軸線の傾きを変えることで、主軸９、遊星フォーク４、遊星ホイール５、遊星ラジアル軸受６、遊星スラスト軸受７、ヒンジピン８、中心軸及び圧力逃し弁１０の一定速度に対する、相互作用するサンホイール３の出力速度が変わる。
【図３】本発明の可逆可変変速機の概略図である。図３ａは変速機における第１の遊星バリエータのその位置での拡大図を示し、図３ｂは変速機における第２の遊星バリエータのその位置での拡大図を示す。なお、第２のサンホイール３ｂは、変速機の長手方向における遊星バリエータの位置決め（摺動）に応じて、可変速度で変速機の軸回りに回転し、それによって、主軸に対する遊星の軸線を変更し、その後、リングホイール１ａ及び１ｂとサンホイール３ａ及び３ｂとの相互作用を変更する。
【図３ａ】同上
【図３ｂ】同上
【図４】遊星と、変速機の主軸へのその接続とを示す概略図である。
【図５】油圧方式の概略図である。
【図６】可逆可変変速機の代替的な実施形態の概略図である。
【図７】可逆可変変速機のさらに代替的な実施形態の概略図である。
【図８】可逆可変変速機のさらに代替的な実施形態の概略図である。
【図９】変速機を操作するのに必要とされるソフトウェアのソフトウェアブロック図である。
【図１０】Brandstetter and Howard(1989）を適用した、ディーゼルエンジン及び従来の変速機の典型的な燃料消費率、すなわち、Ｆｏｒｄ２．５リットルＤ１ディーゼルエンジンに関する燃料消費率の従来技術の方式を示す図である。
【図１１ａ】停止からフルスロットル発進するシミュレーション結果を示す図である。
【図１１ａ２】同上
【図１１ｂ】同上
【図１２ａ】５０ｋｍ／ｈ定速走行、その後のフルスロットルによる急加速のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２ａ２】同上
【図１２ｂ】同上
【図１３】遊星フォークの考えられ得る具現の三次元図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
微分後：
＋／−ｘ＋ｃ＝√（Ｌ２−ｙ２）−Ｌ／２×Ｉｎ（（Ｌ＋√（Ｌ２−ｙ２））／（Ｌ−√（Ｌ２−ｙ２）））
又は：
＋／−ｘ＋ｃ＝Ｌ×（ｃｏｓα−１／２×Ｉｎ（（１＋ｃｏｓα））／（１−ｃｏｓα））
又は：
＋／−ｘ＋ｃ＝Ｌ×（ｃｏｓα＋Ｉｎ｜ｔａｎ（α／２）｜）
ここで、ｃは任意の積分定数である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
一般にＳＷは予圧力の圧力並びにステアリング圧力ｐＳＦ及びｐＳＲを制御せねばならない。安全性及び可制御性の理由から、ステアリングピストン２８の両側はいずれも常にゼロ圧とならず、一方の側のバイアス圧力が常に最小限となることが観察される。ＳＷの入力は、スロットル位置、必要とされる駆動方向、入力速度、出力速度、並びにエンジントルク及びエンジン効率マップである。場合によっては、ステアリングピストンの位置がフィードバック信号として用いられるであろう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
油圧方式
小容積のオイルポンプ４０がエンジン駆動される。油圧ポンプスイッチ４１は、ポンプ４０がアキュムレータ３８又は３９の一方に動力を供給するのか又は全てのポンプ流を油溜めに戻すことでエンジンからほとんど全く動力を消費しないようにするのかを選択するオン−オフ弁である。油圧供給スイッチ４２が、どのアキュムレータを充填すべきなのかを選択する。高圧アキュムレータ３９が低圧アキュムレータ３８よりも優先される。油圧アキュムレータスイッチ４３はどのアキュムレータを３つの比例弁用の供給源として使用するかを選択する、すなわち、最小圧力が最大の所要圧力を超えるアキュムレータが使用される。変速機制御装置のための入力情報としてアキュムレータ圧を監視する圧力センサ４４が用いられる。圧力ｐＮ、ｐＳＦ及びｐＳＲが上述したように制御される。