JP2004522073A

JP2004522073A - ローラ制御ユニット

Info

Publication number: JP2004522073A
Application number: JP2002546096A
Authority: JP
Inventors: ロビンソン，レスリー・ケンドリック; コーンウェル，イアン・ディビッド; ダットソン，ブライアン・ジョセフ
Original assignee: トロトラック・（ディベロップメント）・リミテッド
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2004-07-22
Also published as: WO2002044587A1; US20040038773A1; EP1337770A1; US7018320B2; AU2002222103A1

Abstract

無段変速比トランスミッション（１０）においてローラ（２６）を制御するのに適した制御システム（３４）は、油圧ピストン配列（３６）を備え、この油圧ピストン配列において、ローラ支持ステム（３８）が、前記ピストンの近位端部（４２）に接続され、前記ピストン（３６）内の中空部分（４４）を介してピストン・ヘッド（４０）を通過した後でそこから出る。

Description

【０００１】
本発明は、制御ユニットに関し、そのユニットに接続された物体の所望位置間の運動を促すのに適し、特に、無段変速トランスミッション（ＩＶＴ）などのローラ機構に動作可能に接続することができる油圧式ピストンの形態をした制御ユニットに関するが、これに限定されるわけではない。また、本発明は、前記制御ユニットを組み込んだＩＶＴに関する。
【０００２】
例えばＷＯ９０／０５８６０など、近年のいくつかの特許公報には、制御された油圧を受けるピストンに各ローラを直接接続することによって、各ローラの角度配向、すなわちローラにより入力ディスクから出力ディスクに伝達される変速比を常に適当な値に維持する無段変速トランスミッションが記載されている。このような見かけ上簡略なローラ制御方法の有効性の鍵は、バリエータによって伝達されるトルクを、油圧の調節によって制御することができることである。制御システムは、必要不可欠なパラメータを全て表す入力を受信し、所望の配向に関連するトルク反作用に一致する適当な油圧をシリンダ内で発生させ、それによりローラをその配向に近づけ、その状態で保つ。
【０００３】
ローラを制御するＩＶＴで実際に生じる問題の１つは、ローラを十分に制御するために必要なピストンの行程の長さが比較的長いことである。その結果として、ピストン／シリンダ用のハウジングの長さが、いくつかのエンジンまたはトランスミッションのコンパートメントの狭い領域内に設置することが困難になる可能性がある長さになる。
【０００４】
上述の問題の解決策は、ＷＯ９９／５４６４６に与えられている。この文書には、円環状レース・ローラ・トラクション・タイプの連続可変比トランスミッション用のローラ制御ユニットが記載されている。このユニットは、ピストンと端部壁面の間に延びる可変長の伸縮シュラウドを特徴とするピストン／シリンダ配列を含む。これらのシュラウドは、ピストンおよびシリンダと組み合わさって、作動流体を受けるチャンバを形成し、ピストンの運動時に伸張位置と収縮位置の間で移動する。伸縮シュラウドを設けることにより、作動機構の軸方向の長さを短縮することが容易になり、これはいくつかのエンジンまたはトランスミッションのコンパートメントの狭い領域に設置するときにはかなりの利点となる。
【０００５】
本発明の目的は、限られた空間内で使用するのに適し、かついくつかの従来の装置より容易に組み立てられる代替の制御ユニットを提供することである。本発明の別の目的は、ローラ機構に動作可能に接続することができる油圧作動式ピストンの形態をした制御ユニットを提供することである。本発明のさらに別の目的は、本明細書に記載の制御ユニットを備えた無段変速トランスミッションまたは類似物を提供することである。
【０００６】
したがって、本発明は、シリンダと、近位端部および遠位端部を有するピストンと、前記ピストンに接続された支持ステムとを含み、前記ピストンが中空で、関連する作動流体と相互作用するヘッド部分および前記ヘッド部分から離れるように延びる近位部分を有する、無段変速比トランスミッション用の制御ユニットであって、前記支持ステムが、連接継手によって前記ピストンの前記近位部分に接続され、前記継手から前記ヘッド部分を通って延びて、前記ピストンの前記遠位端部から出ていることを特徴とする制御ユニットを提供する。
【０００７】
本発明は、この制御ユニットを有する無段変速トランスミッションも提供する。
【０００８】
次に、例示のみを目的として、添付の図面を参照しながら本発明の特定の実施形態について説明する。
【０００９】
図１を参照すると、無段変速トランスミッションが１０で概略的に示してある。この無段変速トランスミッションは、中央シャフト１６に接続され、このシャフトとともに回転するようになっている一対の外側ディスク１２、１４と、シャフト１６で支持されるが、これに対して相対的に回転可能である一対の内側ディスク１８、２０とを含む。ディスク１２、１４、１８、２０の対向する各面１２ａ、１４ａ、１８ａ、２０ａで、２２、２４で示す一対の円環状空洞をそれぞれの対向する表面の間に形成させている。複数の油圧作動ローラ２６は、各空洞に対して円周方向に離れて配置され、関連するディスク間でそれらのローラを介して運動を伝達するように、関連づけられた対向する各表面と接触するように位置決めされている。油圧チャンバ装置２８の形で示す端部負荷機構と、３０で概略的に示すこれと関連づけられた作動流体源とを設け、当技術分野で既知であり、したがって本明細書では説明しない方法で様々にディスクを駆動する。図１にはエンジン３２またはその他の原動機も示してあり、このエンジンまたはその他の原動機は、シャフト１６を直接（図示のように）駆動し、または並列軸配列および伝達機構を用いてディスク１８、２０を駆動する。後者は当技術分野で周知であり、したがって分かりやすくするために本明細書には示さない。ローラ２６はそれぞれ、図２を見ると最もよく分かる制御ユニットによって、ＷＯ９０／０５８６０に関連して上述した方法で作動される。
【００１０】
次に、図面全般を参照するが、特に図２を参照すると、ＩＶＴのローラ２６などの物体の所望位置間での管理を容易にするのに適した制御ユニット３４は、軸方向に変移可能なピストン３６とローラ支持ステム３８とを含む。図示のように、ピストン自体は、ヘッド部分４０と、前記ヘッド部分４０から互いに反対方向に延びるヘッド４０より細い第１および第２の軸方向部分４２、４４とを含む。部分４２の自由端がピストン３６の近位端であり、ピストン３６の近位端に受けられるのに適した形に成形されたローラ支持ステム３８の近位端３８ａを受けるようにその自由端が成形されている。この特定の配列では、ステム３８は、部分４２の内側の相補的な球面部分４２ｂで受けられるように成形された球状部分３８ｂを備える。この球面継手は当技術分野では周知であり、球状部分３８ｂの周りの凹部をスエージング（変形）させ、それにより前記球状部分を部分４２内に収めることによって形成することができる。球面接合により、ステム３８は、例えば矢印Ｂ−Ｂの方向に横方向に移動することができる。ローラは、矢印Ａ−Ａの方向にも回転することができなければならない。この実施形態では、この機能は、ピストン３６がその軸の周りで自由に回転することができることによって実現される。この動作については本明細書の後の部分でさらに詳細に述べるが、この２つの運動のいずれか一方しか必要でない場合には、より簡単な接合配列を利用することもできることは分かるであろう。例えば、単純なピン継手であれば、矢印Ｂ−Ｂの方向の運動のみが容易になる。その他の配列も、当業者なら思いつくであろう。
【００１１】
制御ユニット３４のその他の特徴として、ステム３８がその中を通ってローラ支持ヘッド４６に向かって延びる、ピストン３６内の空洞４５がある。空洞４５およびステム３８のサイズは、ステムとローラとが妨害し合わないようにして望ましい程度のステム／ローラの運動が可能になるように選択される。必要なら、空洞４５の出口端部４５ａを内側を一部切除して、隙間を大きくすることもできる。ヘッド部分４０は、外側リング５２の内側表面５０を密封するための密封ランド４８を備える。外側リング、すなわちシリンダのライナ５２は、径方向に延びる部分５４、および軸方向に延びる部分５６を含み、ケーシング部分５８にある相補形の孔に嵌合するように成形される。ケーシング部分は、ＩＶＴ自体のケーシングでもよい。部分５４は、部分４４を密封する密封ランド６０と、ケーシング５８の孔の中でその径方向外側の縁部を密封する密封リング６２とを含む。部分５４には、複数の円弧または完全な円で形成することができる凹部６４も形成されている。その機能については、本明細書の後の部分で説明する。径方向に延びる部分は、いくつかの特徴を備えており、その第１の特徴は、ケーシング５８に形成された対応する段差部分６８と係合する、円周方向に延びる段差部分６６である。これらの間で、２つの段差部分６６、６８は、リングまたはシリンダのライナ５２を、ケーシング５８に対する所望の軸方向位置に位置づける働きをする。さらに、リング５２は、外部溝７０、およびそれと関連づけられた、リングの外側をケーシング５８に対して密封するシール７２を備える。このシールを設けた理由については、本明細書の後の部分で明らかにする。リング５２の第１の端部は、サークリップ８０または何らかの同様の器具でケーシングに密封固定された端部キャップ７８と係合する先端７６を有する先細部分７４を備える。部分５２の他端は、ケーシング５８に形成された入り口８４から作動流体を受けるための円周方向に延びる凹部またはチャネル８２を備える。凹部８２は軸方向に延び、その一端で、制御ユニット自体の内部に形成された第１のピストン・チャンバ８８にこのチャネルを接続する、径方向に延びる孔８６が複数設けられている。図示のように、孔８６は、ピストン・ヘッド４０の外部表面の径方向外側にあり、かつ凹部６４と流体接続されたチャンバ８８の領域中まで延びる。端部キャップ７８も、円周方向に延びる凹部９２を備えるが、部分５２の先端７６が端部キャップ７８の少なくとも一部の表面９４とは接触するように、これは円周の一部にしか延びていない。図示のように、入り口９６を介して供給された作動流体が先端７６の周りを通り、凹部９２に入り、その後、作動制御ユニット自体の内部にある環状チャンバ９８に入るように、凹部９２は先端７６をまたいでいる。端部キャップ７８は、その中に形成された適当なサイズの空洞１０２中に部分４２を受ける。この空洞は、流体ドレンを備え、ピストンの運動中にそこに流体を確実に排出することができるようになっている。端部キャップ７８と部分４２の間にも、適当なリング・シール１０４が設けられる。図２の実施形態の構成要素としては、支持ステム３８に取り付けられたローラ支持キャリッジ４６があり、このキャリッジ内にローラ２６が取り付けられ、このローラは、軸受１０８およびシャフト１１０によってキャリッジ内で自由に回転することができる。
【００１２】
上述の装置を組み立てるには、２つの段差部分６６、６８が係合して部分５２の軸方向位置を決めるように、ケーシング５８の適当に成形および位置決めされた孔に部分５２、５４を挿入すればよい。次いで、密封ランド６０によって形成される孔に部分４４を通し、部分４４がその反対側から突き出るようにすることによって、ピストン３６をライナ部分５２内に組み込む。その後、ピストン３６の自由端４２を端部キャップ７８で覆う前に、ボルトまたはその他任意の適当な手段でローラ・ヘッド部分４６をステム３８に固定することができる。上述のように、端部キャップ７８は、部分５２の先端７６と係合して端部キャップ７８の軸方向部分を形成する表面を備える。適所に配置した後で、端部キャップ７８をサークリップ８０で孔内に固定し、組立てプロセスは完了する。分解は、単純に上述の組立てプロセスを逆に行えばよい。
【００１３】
動作中には、ローラ制御作動流体は、１１０で概略的に示す差圧調整デバイスによって様々な圧力で入り口８４、９６に加えられる。入り口８４からの流体は、環状チャンバ８２に入り、その後、孔８６に入り、チャンバ８８に流入する。入り口９６に進入した流体は、先端７６を過ぎたところで脇に逸れ、凹部９２に入り、その後、環状チャンバ９８に流入する。チャンバ８８、９８内の圧力によって、ピストンは、静止状態のまま止まるか、あるいは圧力変化にしたがって運動し、ローラ２６の位置を変化させる。上述のシールは、チャンバ８８、９８の油圧の完全さを保証する働きをする。
【００１４】
上記配列の本発明の特徴は、「単動式」ピストン、すなわち作動チャンバ８８、９８を１つしか持たないピストンで使用することもできることは理解されるであろう。このような装置（図示せず）では、単純にチャンバ８９および部分４４を削除して、チャンバ９８への流体の入力のみによって作動を行うようにする。望ましい場合には、作動流体の動作に対する戻りを補助するために、ばねを使用することもできる。
【００１５】
また、特にＩＶＴに関連して上記装置について説明したが、制御ユニットの作動機構は、例えばロボット・アームやマニピュレータ・デバイスの動作など、いくつかの異なる状況で利用することもできることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
既知のタイプの無段変速トランスミッションを示す概略図である。
【図２】
本発明を実現する制御ユニットの断面図である。

Claims

シリンダ（５２）と、近位端部および遠位端部を有するピストン（３６）と、前記ピストン（３６）に接続された支持ステム（３２）とを含み、前記ピストンが中空であり、かつ関連する作動流体と相互作用するヘッド部分（４０）および前記ヘッド部分（４０）から離れるように延びる近位部分（４２）を有する無段変速比トランスミッション（１０）用の制御ユニット（３４）であって、前記支持ステム（３８）が、連接継手（３８ｂ、４２ｂ）によって前記ピストン（３６）の前記近位部分（４２）に接続され、前記継手（３８ｂ、４２ｂ）から前記ヘッド部分（４０）を通って延びて、前記ピストン（３６）の前記遠位端部から出ていることを特徴とする制御ユニット（３４）。
前記ピストン（３６）が、前記近位部分（４２）とは反対方向に前記ヘッド部分（４０）から離れるように延びる遠位部分（４４）を含み、前記支持ステム（３８）が、前記ピストン（３６）から出る前に前記遠位部分（４４）の中も通る請求項１に記載の制御ユニット（３４）。
前記継手が、球面継手（３８ｂ、４２ｂ）を含む請求項１または２に記載の制御ユニット（３４）。
前記ピストン（３６）が複動式ピストンであり、前記ヘッド部分（４０）が、チャンバ（８８、９８）を、作動流体源（１１０）にそれぞれ動作可能に接続された２つのチャンバ部分（８８、９８）に分割する働きをする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の制御ユニット（３４）。
前記近位部分（４２）が、それと関連するチャンバ部分（９８）の内側の境界となり、前記チャンバ（８８、９８）の端部壁面（９４）を通過する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の制御ユニット（３４）。
前記遠位部分（４４）が、それと関連するチャンバ部分（９９）の内側の境界となり、前記チャンバ（８８、９８）の端部壁面（５４）を通過する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の制御ユニット（３４）。
ピストンの移動中に前記近位部分（４２）が延びる空洞（１０２）を有する端部キャップ（７８）を含む請求項１ないし６のいずれか一項に記載の制御ユニット（３４）。
前記ユニット（３４）を設置したトランスミッション（１０）のケーシング（５８）の一部を含むアセンブリを含む請求項１ないし７のいずれか一項に記載の制御ユニット（３４）。
前記端部キャップ（７８）が前記ケーシング（５８）に取り付けられる請求項８に記載の制御ユニット。
前記ユニット（３４）が前記ケーシング（５８）を通る孔の中に設置される請求項８または９に記載の制御ユニット（３４）。
前記シリンダ（５２）が、径方向に延びる部分（５４）および軸方向に延びる部分（５６）を含み、前記径方向に延びる部分が、前記チャンバ（８８）の端部壁面を決め、前記軸方向に延びる部分（５６）が、前記ピストン（３６）のヘッド（４０）が動作時に接する表面（５０）を決める請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の制御ユニット（３４）。
前記シリンダ（５２）が、作動流体源（１１０）から作動流体を受けるための環状チャネル（８２）と、前記流体を油圧作動チャンバ（８８）に送り、またそこから受け取るための複数の径方向に延びる孔（８６、９０）とを含む請求項１１に記載の制御ユニット（３４）。
シリンダ（５２）が、ケーシング部分（５２）に設けられた対応する段差（６８）と係合し、両者の間でシリンダを所望の軸方向位置に位置づける働きをする、円周方向に延びる段差（６６）をさらに含む請求項７ないし１２のいずれか一項に記載の制御ユニット（３４）。
シリンダが、前記端部キャップ（７８）の面（７８ａ）と係合する先端（７６）をさらに含み、前記端部キャップ（７８）が、前記面（７８ａ）内に、前記先端（７６）の周りを流れる作動流体を受け、この作動流体を油圧チャンバ（９０）に向けて送る、またはそこから受け取るための円周方向に延びる凹部（９２）を含む請求項７ないし１３のいずれか一項に記載の制御ユニット（３４）。
ローラ支持体（４６）によって支持ステムに取り付けられたローラ（２６）をさらに含む請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の制御ユニット（３４）。
請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の制御ユニットを有する無段変速比トランスミッション。