JP2016169828A - 変速装置及びそれを備える発電システム - Google Patents

変速装置及びそれを備える発電システム Download PDF

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Abstract

【課題】 所定の条件を充足すると、変速比を大きくして入力側の回転駆動力が十分に減速されて出力側から出力されるようにすることができる変速装置を提供する。【解決手段】 変速装置では、パワーローラが傾転角に応じた変速比で入力ディスクから出力ディスクに回転駆動力を伝達する。パワーローラは、傾転可能に支持されるトラニオンの位置をトラニオン駆動機構によって変えられることで変速比を変える。トラニオン駆動機構には、油圧ポンプからの圧油が方向切換弁を介して供給されており、方向切換弁は、圧油の流れる方向を切換えてトラニオン駆動機構の減速室及び増速室のいずれか一方に圧油を供給し、他方の圧油を排出するようになっている。また、排出条件を充足すると、制御器は、増速室の圧油を排出させるように排出弁の動きを制御する。【選択図】 図３

Description

本発明は、トロイダル無段変速機を有する変速装置及びそれを備える発電システムに関する。
入力軸側の回転駆動力を増速又は減速して出力側に伝達する変速装置として、例えば特許文献１のようなトロイダル無段変速機の変速制御装置が知られている。特許文献１の装置では、入力ディスクと出力ディスクとに挟持されたパワーローラが傾転することで変速比が無段階で変わるようになっている。パワーローラは、トラニオンによって傾転可能に支持されており、トラニオンが傾転軸方向に変位することでパワーローラが傾転するようになっている。また、トラニオンには、油圧駆動式のシリンダ機構が設けられており、シリンダ機構は、圧油が供給されるとピストンを進退させてトラニオンを傾転軸方向に変位させるようになっている。また、ピストンには、スプール弁とポンプから成る油圧駆動装置が設けられている。油圧駆動装置は、ポンプから吐出される圧油をシリンダ機構に供給するようになっており、シリンダ機構に供給される圧油の流れる方向をスプール弁によって切換えるようになっている。シリンダ機構は、そこに供給される圧油の流れる方向に応じてピストンを進退させる。これにより、パワーローラが傾転し、パワーローラの傾転角に応じて入力軸側の回転駆動力が増速又は減速される。
特開平８−２３３０８３号公報
特許文献１の装置では、スプール弁がケーシングとスプールとを有しており、ケーシング内をスプールが摺動するようになっている。スプールの両端部には、パイロット圧が互いに抗するように作用しており、スプールは、２つのパイロット圧の差圧に応じた位置に移動するようになっている。スプール弁は、スプールの位置に応じた方向に圧油を流すようになっている。流れる圧油の中には、金属粉等の異物が含まれていることがあり、異物がスプールとケーシングとの間に入り込んでスプールがスティックする等してスプールが動かなくなる場合がある。スプールが動かなくなると、トラニオンの位置を調整することができなくなり、その結果変速比を所望の比率に制御できなくなる。そのような事態になった時等のように所定の条件を充足する際、変速比を大きくして入力側の回転駆動力が十分に減速されて出力側から出力されるようにすることが望まれる。
そこで本発明は、所定の条件を充足すると、変速比を大きくして入力側の回転駆動力が十分に減速されて出力側から出力されるようにすることができる変速装置及びそれを備える発電システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る変速装置は、互いに対向配置される入力ディスク及び出力ディスクと、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に傾転可能に挟まれ、前記入力ディスクの回転駆動力を傾転角に応じた変速比で前記出力ディスクに伝達するパワーローラと、前記パワーローラを回転自在に支持し、且つ位置を変えることで前記パワーローラの傾転角を変えられるトラニオンと、減速室と増速室とを有し、前記減速室に圧油が供給され且つ前記増速室の圧油が排出されると前記変速比が大きくなるように前記トラニオンの位置を変え、前記増速室に圧油が供給され且つ前記減速室の圧油が排出されると前記変速比を小さくなるように前記トラニオンの位置を変えるトラニオン駆動機構と、前記トラニオン駆動機構に供給するための圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油の流れる方向を切換えて前記減速室及び前記増速室のいずれか一方の油室に圧油を供給し、且つ他方の油室の圧油を排出する方向切換弁と、前記増速室の圧油を排出する排出弁と、予め定められた排出条件を充足すると、前記増速室の圧油を排出させるように前記排出弁の動きを制御する制御器とを備えるものである。
前記構成によれば、予め定められた排出条件を充足すると排出弁によって増速室の圧油が排出されるので、変速比が大きくなるようにトラニオン駆動機構によってトラニオンの位置が変えられる。これにより、入力側である入力ディスクの回転駆動力が十分に減速されて出力ディスクから出力させることができる。
本発明の他の態様に係る変速装置は、互いに対向配置される入力ディスク及び出力ディスクと、前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に傾転可能に挟まれ、前記入力ディスクの回転駆動力を傾転角に応じた変速比で前記出力ディスクに伝達するパワーローラと、前記パワーローラを回転自在に支持し、且つ位置を変えることで前記パワーローラの傾転角を変えられるトラニオンと、減速室と増速室とを有し、前記減速室に圧油が供給され且つ前記増速室の圧油が排出されると前記変速比が大きくなるように前記トラニオンの位置を変え、前記増速室に圧油が供給され且つ前記減速室の圧油が排出されると前記変速比を小さくするように前記トラニオンの位置を変えるトラニオン駆動機構と、前記トラニオン駆動機構に供給するための圧油を吐出する油圧ポンプと、前記スプールの位置に応じて前記トラニオン駆動機構に供給される圧油の流れる方向を切換えて前記減速室及び前記増速室のいずれか一方の油室に圧油を供給し且つ他方の油室の圧油を排出する方向切換弁と、前記スプールを押圧して前記トラニオン駆動機構に供給される圧油の流れる方向を前記減速室側に切換えさせる押圧機構と、予め定められた排出条件を充足すると前記押圧機構を作動させて前記圧油の流れる方向を切換えさせる制御器とを備えるものである。
前記構成によれば、予め定められた排出条件を充足すると押圧機構によってスプールが押圧され、減速室に圧油が供給されるようにスプールの位置が変えられる。これにより、トラニオン駆動機構によってトラニオンの位置が変えられて変速比が大きくなり、入力側である入力ディスクの回転駆動力が十分に減速されて出力ディスクから出力させることができる。
本発明によれば、所定の条件を充足すると、変速比を大きくして入力側の回転駆動力が十分に減速されて出力側から出力されるようにすることができる。
第１実施形態に係る発電装置のケーシングを切断して示した斜視図である。 図１の発電装置をケーシングの切断面に沿って切断して見た概要断面図であって、発電装置の動力伝達経路を模式的に示している概要断面図である。 第１実施形態の発電装置に備わる変速装置の油圧回路を示す回路図である。 第２実施形態の発電装置に備わる変速装置の油圧回路を示す回路図である。 第３実施形態の発電装置に備わる変速装置の油圧回路を示す回路図である。 第４実施形態の発電装置に備わる変速装置の油圧回路を示す回路図である。 第５実施形態の発電装置に備わる変速装置の油圧回路を示す回路図である。 第６実施形態の発電装置に備わる変速装置の油圧回路を示す回路図である。 第７実施形態の発電装置に備わる変速装置の油圧回路を示す回路図である。
以下、各実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１乃至３に示す発電システム２は、例えば航空機のエンジン（図示せず）に搭載され、エンジンからの回転動力によって発電する。発電システム２は、変速装置１と、発電機３と、変速装置１から出力される回転駆動力を発電機３に伝達する動力伝達機構１２とを備えている。変速装置１は、エンジンの回転駆動力を変速して発電機３に伝達する機能を有し、変速比を無段階で変更できるよう構成されている。変速装置１は、トロイダル無段変速機１１（以下、「変速機１１」ともいう）と、油圧駆動機構１３と、制御器１４とを有している。発電機３、変速機１１及び油圧駆動機構１３は、ケーシング４に収容され、駆動機構一体型発電装置５（Integrated Drive Generator：以下、「発電装置」ともいう）を構成している。なお、制御器１４は、ケーシング４の外部に配置されている。
発電装置５は、ケーシング４から露出する装置入力軸２１を有し、エンジンから装置入力軸２１に伝達された回転動力が、伝達ギヤ２２を介して変速機１１に伝達される。変速機１１は、トラクションドライブ式の無段変速機であり、本実施形態では、ダブルキャビティ式ハーフトロイダル無段変速機である。変速機１１は、変速機入力ギヤ２３と、変速機入力軸２４と、入力ディスク２５と、変速機出力軸２６と、出力ディスク２７と、パワーローラ２８と、トラニオン２９とを有している。
図２に示すように、装置入力軸２１は、その軸心を中心に回転可能にケーシング４内に収容されており、その一端部がケーシング４から外方に突出している。装置入力軸２１の一端部は、エンジンに連結されており、エンジンから回転駆動力が入力されて装置入力軸２１が回転するようになっている。また、装置入力軸２１の他端部には、伝達ギヤ２２が設けられており、伝達ギヤ２２は、装置入力軸２１と一体的に回転するようになっている。伝達ギヤ２２は、変速機入力ギヤ２３と噛合しており、変速機入力ギヤ２３は、変速機入力軸２４の軸線方向中間部分に一体的に形成されている。変速機入力軸２４は、ケーシング４に軸線Ｌ１回りに回転可能に設けられており、伝達ギヤ２２を及び変速機入力ギヤ２３介して伝達される装置入力軸２１の回転駆動力によって回転するようになっている。また、変速機入力軸２４の両端部の各々には、入力ディスク２５がスプライン結合などによって一体的に回転するように設けられている。また、変速機入力軸２４は、中空円筒状に形成されており、その内孔に変速機出力軸２６が挿通されている。変速機出力軸２６は、ケーシング４に軸線Ｌ１回りに回転可能に設けられており、変速機入力軸２４とは独立して回転するようになっている。変速機出力軸２６の両端部の各々には、出力ディスク２７が入力ディスク２５の各々に対応させて設けられており、対応する入力ディスク２５に対向するように配置されている。また、出力ディスク２７は、スプライン結合などによって変速機出力軸２６と一体的に回転するようになっており、対応する入力ディスク２５との間にキャビティ３０を形成している。キャビティ３０は、変速機出力軸２６の軸線周りに周方向全周にわたって形成されており、キャビティ３０の周方向の断面が半円形状になっている。このような形状を有するキャビティ３０には、一対のパワーローラ２８，２８が配置されている。なお、図１及び図２では、説明の便宜上、一対のパワーローラ２８，２８を異なる位置に配置された状態で示されている。一対のパワーローラ２８，２８は、図１のように配置されていることが好ましい。但し、一対のパワーローラ２８，２８の位置は、図１の位置に限定されず、図２のように配置してもよい。なお、トラニオン２９、及びローラ軸３１の位置についても同様である。
一対のパワーローラ２８，２８は、キャビティ３０に周方向に等間隔を開けて、即ち１８０度ずらして配置されている。パワーローラ２８は、大略円環状の板部材であって、その外周面が部分球面状になっている。また、入力ディスク２５及び出力ディスク２７の互いに対向する面が、パワーローラ２８の外周面の形状に合せて断面半円形状になっており、各パワーローラ２８は、入力ディスク２５及び出力ディスク２７の間に嵌まり込んで軸線方向両側から挟持されている。また、パワーローラ２８は、その内孔２８ａにローラ軸３１が挿通されており、ローラ軸３１を中心にして回転可能に構成されている。ローラ軸３１は、スラスト軸受３２と一体的に構成されており、パワーローラ２８は、このスラスト軸受３２を介してトラニオン２９に回転可能に設けられて支持されている。
トラニオン２９は、図１及び図３に示すように大略Ｕ字状に形成されており、パワーローラ２８は、トラニオン２９の側壁部２９ａ，２９ｂの間に配置されて本体部２９ｃにスラスト軸受３２を介在させて設けられている。また、トラニオン２９は、側壁部２９ａ，２９ｂの各々に軸部材３３，３３を有しており、軸部材３３，３３は、回動可能に軸支されている。これにより、トラニオン２９は、軸部材３３，３３の中心軸（即ち、回転軸線Ｌ２）回りに回動することができ、回動することでパワーローラ２８を傾転させてパワーローラ２８の傾転角を変えることができるようになっている（後述する図３の矢符Ｂ１，Ｂ２参照）。ここで、パワーローラ２８の傾転角とは、回転軸線Ｌ２に沿う方向にみた平面視において変速機出力軸２６の軸線に直交する線に対してローラ軸３１がなす角度である。
図２に戻って、このように構成されている変速機１１では、パワーローラ２８と各ディスク２５，２７とが高粘度の潤滑油膜を介して接触しており、回転時に潤滑油膜が各ディスク２５，２７とパワーローラ２８との間に流体摩擦を生じさせるようになっている。流体摩擦を生じることで、入力ディスク２５の回転駆動力によってパワーローラ２８が回転し、更にパワーローラ２８が出力ディスク２７を回転させるようになっている。即ち、入力ディスク２５の回転駆動力は、パワーローラ２８及び潤滑油膜を介して出力ディスク２７に伝達されるようになっている。また、変速機１１では、パワーローラ２８と各ディスク２５，２７の接触位置を変える、本実施形態ではパワーローラ２８の傾転角を変えることで入力ディスク２５から出力ディスク２７に伝達される回転駆動力の変速比が変わるようになっている。即ち、変速機１１では、入力ディスク２５に入力される回転駆動力がパワーローラ２８の傾転角に応じた変速比で変速されて出力ディスク２７に伝達されるようになっている。このようにして回転駆動力が伝達される出力ディスク２７は、変速機出力軸２６の各端部に夫々取付けられており、２つの出力ディスク２７のうち一方には、動力伝達機構１２が設けられている。
動力伝達機構１２は、出力ディスク２７に伝達された回転駆動力を発電機３及び補機である油圧ポンプ１５，１６に伝達するようになっている。動力伝達機構１２は、複数のギヤ４１〜４７を有している。第１ギヤ４１は、スプライン結合等によって一方の出力ディスク２７と連結されており、一方の出力ディスク２７と一体的に回転するようになっている。また、第１ギヤ４１は、第２ギヤ４２と噛合し、第２ギヤ４２は、第３ギヤ４３が噛合している。更に、第３ギヤ４３には、第４ギヤ４４が噛合しており、第４ギヤ４４は、発電機３の発電機入力軸３ａに取付けられている。また、第２ギヤ４２には、第５ギヤ４５が一体的に回転するように設けられている。第５ギヤ４５には、図１に示すように第６ギヤ４６及び第７ギヤ４７が噛合しており、第６ギヤ４６及び第７ギヤ４７は、油圧ポンプ１５，１６の入力軸に取付けられている。このように、出力ディスク２７に伝達された回転駆動力は、第１乃至第７ギヤ４１〜４７を介して発電機３及び油圧ポンプ１５，１６の各々に入力される。発電機３は、入力された回転駆動力によって発電し、油圧ポンプ１５，１６は、入力された回転駆動力によって回転駆動して圧油を吐出するようになっている。
このように構成されている変速装置１は、図３に示すトラニオン駆動機構１７と油圧供給装置１８とを更に備えている。トラニオン駆動機構１７は、トラニオン２９毎に対応付けて設けられており、対応するトラニオン２９をその回転軸線Ｌ２に沿って減速方向及び増速方向に往復運動させるようになっている。このような機能を有するトラニオン駆動機構１７は、ピストン５１とシリンダ５２とを有しており、シリンダ機構を構成している。ピストン５１は、トラニオン２９の軸部材３３に一体的に形成されており、シリンダ５２に挿通されている。また、ピストン５１の中間部分の外周面には、周方向全周にわたって延在し且つ半径方向外方に向かって突出する受圧部５１ａが形成されている。シリンダ５２内は、受圧部５１ａによって減速室５３及び増速室５４と区画されている。
トラニオン駆動機構１７は、前述の通り、トラニオン２９毎に対応付けて設けられており、一対のディスク２５，２７に対して２つのトラニオン駆動機構１７が設けられている。これら２つのトラニオン駆動機構１７の各々は、２つのトラニオン２９を互いに相反する方向に変位させるようになっている。例えば、一方のトラニオン駆動機構１７がピストン５１を前進させる（図３の矢符Ａ１参照）と、他方のトラニオン駆動機構１７がピストン５１を後退させる（図３の矢符Ａ２参照）ようになっている。それ故、２つのトラニオン駆動機構１７では、シリンダ５２内における減速室５３及び増速室５４の位置が逆転している。即ち、一方のトラニオン駆動機構１７の減速室５３は、受圧部５１ａよりトラニオン２９側に位置し、他方のトラニオン駆動機構１７の増速室５４は、受圧部５１ａよりトラニオン２９側に位置するようになっている。なお、一方のトラニオン駆動機構１７では、ピストン５１が前進する方向が減速方向であり、他方のトラニオン駆動機構１７では、ピストン５１が後退する方向が減速方向となっている。また、それらの逆方向が増速方向である。
このように、各トラニオン駆動機構１７が、ピストン５１を減速方向又は増速方向に進退させることでトラニオン２９が減速方向又は増速方向に移動するようになっている。トラニオン駆動機構１７は、油圧式のシリンダ機構であって、減速室５３に圧油が供給されるとトラニオン２９が減速方向に移動してパワーローラ２８が傾転すると変速比が大きくなり、増速室５４に圧油が供給されるとトラニオン２９が増速方向に移動してパワーローラが傾転し、変速比が小さくなる。トラニオン駆動機構１７には、油圧供給装置１８によって圧油が供給されるようになっている。
油圧供給装置１８は、主に前述する油圧ポンプ１５と、フィルター６１と、リリーフ弁６２と、方向切換弁６３と、タンク６４と、排出弁６５とを有している。油圧ポンプ１５は、前述の通り、変速機１１及び動力伝達機構１２を介して入力される回転駆動力によって駆動され、圧油を吐出するようになっている。油圧ポンプ１５は、主通路７１に接続されており、吐出された圧油が主通路７１を流れるようになっている。主通路７１には、フィルター６１が介在しており、圧油に含まれる異物を除去するようになっている。また、主通路７１には、フィルター６１の上流側にリリーフ弁６２が分岐するように設けられている。リリーフ弁６２は、主通路７１の圧力が予め定められたリリーフ圧を超えるとタンク６４に圧油をリリーフするようになっている。更に、主通路７１のフィルター６１の下流側には、方向切換弁６３が繋がっている。
方向切換弁６３は、スプール６３ａを有する電気油圧式サーボ弁（例えば、フラッパーノズル型弁）であって、４つのポートが形成されている。スプール６３ａは、その位置を変えることができるようになっており、スプール６３ａの位置に応じて４つのポートの接続状態が切換わるようになっている。４つのポートの各々には、主通路７１、タンク通路７２、減速側通路７３、及び増速側通路７４が接続されている。タンク通路７２は、タンク６４に繋がり、減速側通路７３は、各トラニオン駆動機構１７の減速室５３に繋がり、増速側通路７４は、各トラニオン駆動機構１７の増速室５４に繋がっている。更に、スプール６３ａには、その位置を調整するための電磁パイロット機構６３ｄが設けられている。電磁パイロット機構６３ｄは、例えば電磁パイロット弁を含んで構成されている。電磁パイロット機構６３ｄは、電磁パイロット弁に入力される変速信号に応じたパイロット圧をスプール６３ａに与えるようになっており、スプール６３ａは、パイロット圧に応じた位置へと移動するようになっている。
スプール６３ａは、受圧するパイロット圧に応じて３つの位置、具体的に第１乃至第３の位置Ｓ１〜Ｓ３に移動するようになっている。第１の位置では、スプール６３ａによって主通路７１が減速側通路７３に繋がり且つタンク通路７２が増速側通路７４に繋がっている。第２の位置では、４つのポートの全てが遮断されている、即ち４つの通路７１〜７４の全てが遮断されている。第３の位置では、主通路７１が増速側通路７４に繋がり、タンク通路７２を減速側通路７３に繋がる。更に詳細に説明すると、電磁パイロット機構６３ｄに変速信号が入力されていない状態（例えば、電磁パイロット機構６３ｄの電源がオフの状態）においてスプール６３ａが第１の位置Ｓ１に位置している。電磁パイロット機構６３ｄに信号が入力されてパイロット圧が上昇することでスプール６３ａは、各ポートの開口面積を小さくしながら第２の位置Ｓ２に向かって移動し、第２の位置に到達することで各ポートが遮断される。第２の位置に到達した後も更にパイロット圧が上昇すると、主通路７１が増速側通路７４に繋がり且つタンク通路７２を減速側通路７３に繋がるように接続状態が切換えられ、各ポートの開口面積を大きくしながら第３の位置Ｓ３に向かって移動する。
このように構成されている油圧供給装置１８では、方向切換弁６３が、そこに入力される変速信号に応じて圧油の流れる方向を換えて、減速室５３及び増速室５４のいずれ一方の部屋に圧油を供給する。圧油が供給されることによって、各トラニオン駆動機構１７のピストン５１が進退し、トラニオン２９が減速方向又は増速方向に移動する。これにより、パワーローラ２８が傾転して変速比が変わる。その後、変速信号に応じた流量の圧油が一方の部屋に供給されると、サーボ弁である方向切換弁６３は、そこに備わるスリーブ６３ｅによって４つの通路７１〜７４を遮断してトラニオン２９の位置を維持する。これにより、変速機１１の変速比が変速信号に応じた変速に維持される。他方、主通路７１は、方向切換弁６３によって遮断されることによって油圧が上昇する。油圧が上昇することで、リリーフ弁６２が開いて主通路７１の圧油がタンク６４側へと排出される。また、増速側通路７４には、圧油をタンク６４に排出するための排出弁６５が接続されている。
排出弁６５は、いわゆるノーマルオープン形の電磁開閉弁であり、増速側通路７４とタンク６４との間を開閉するようになっている。更に詳細に説明すると、排出弁６５は、遮断信号を入力できるようになっており、遮断信号が入力されると増速側通路７４とタンク６４との間を遮断して閉じるようになっている。他方、遮断信号の入力が止まると、排出弁６５は、増速側通路７４をタンク６４に繋ぎ、各トラニオン駆動機構１７の増速室５４から圧油を排出させてタンク６４に導くようになっている。また、方向切換弁６３によって増速側通路７４が主通路７１と繋がっている場合、油圧ポンプ１５から吐出される圧油も排出弁６５によってタンク６４に排出されるようになっている。これにより、排出弁６５は、方向切換弁６３の位置に関わらず、増速室５４から圧油を排出するようになっている。
このように動作する排出弁６５は、増速室５４から圧油を排出させ且つ油圧ポンプ１５から増速室５４への圧油の供給も停止させるので、各トラニオン駆動機構１７のピストン５１が減速室５３側に進退する。これにより、トラニオン２９を減速方向に移動させて最大減速位置に到達させることができ、その結果パワーローラ２８が最大減速角まで傾転する。そうすることで、変速機１１の変速比が最大減速比まで大きくなり、入力ディスク２５に入力された回転駆動力が最大減速比で十分に減速されて発電機３に入力される。このように変速機１１の変速比を最大減速比にすることで、発電機３の回転数が許容回転数以上になることを防ぐことができる。このような動作をする排出弁６５は、制御器１４に電気的に接続されている。
制御器１４は、方向切換弁６３にも電気的に接続されており、変速信号及び遮断信号を出力して各弁６３，６５の動きを制御するようになっている。また、制御器１４には、回転数センサ１９が接続されている。回転数センサ１９は、変速機１１によって変速された出力側の回転数に応じた信号を出力するようになっており、変速機出力軸２６から発電機３までの動力伝達経路に配置されている。例えば、本実施形態において、回転数センサ１９は、第３ギヤ４３に設けられており、制御器１４は、回転数センサ１９から出力される信号に基づいて変速機１１の出力側の回転数を検出するようになっている。
このように構成されている制御器１４では、目標回転数が予め設定又は入力されており、回転数センサ１９の信号に基づいて検出される回転数が目標回転数になるように方向切換弁６３の動きを制御するようになっている。また、制御器１４は、目標回転数より大きい許容回転数が入力または予め設定されるようになっており、回転数センサ１９の信号に基づいて検出される回転数と許容回転数とに基づいて所定の排出条件を満たしているか否かを判定する。所定の排出条件とは、例えば検出される回転数が許容回転数を越えていることである。制御器１４は、所定の排出条件の充足の有無に基づいて排出弁６５の動きを制御するようになっている。
このように構成されている発電システム２では、図示しないエンジンの回転駆動力が変速装置１の装置入力軸２１に入力され、更にその回転駆動力が変速機１１及び動力伝達機構１２を介して発電機３に入力される。発電機３は、規定の回転数の回転駆動力が入力されることで発電するようになっており、変速装置１では、規定の回転数に応じた目標回転数の回転駆動力を発電機３に出力すべく、変速機１１の変速比を調整するようになっている。具体的に説明すると、制御器１４は、回転数センサ１９からの信号に基づいて回転数を検出し、検出された回転数と目標回転数との偏差を演算する。制御器１４は、この偏差に応じた変速信号を方向切換弁６３に出力してスプール６３ａの位置を変えて変速比を調整し、検出される回転数が目標回転数になるように変速比を調整する。このように変速装置１では、発電機３に入力される回転駆動力の回転数を規定の回転数に調整し、発電機３から電気を発生させるようにしている。
また、変速装置１では、様々な事態によって発電機３に入力される回転駆動力の回転数が目標回転数に調整することができなくなることがある。例えば、方向切換弁６３のスプール６３ａが固着する等して動かなくなることが考えられ、スプール６３ａが第２の位置Ｓ２より第３の位置Ｓ３側に位置して固着するとトラニオン２９が増速方向に移動する。そうすると、装置入力軸２１に入力された回転駆動力が変速機１１によって増速されて発電機３に入力される。回転駆動力が増速され続けると出力側の回転数が上昇し、やがて検出される回転数が許容回転数を超える。そうすると、制御器１４は、排出条件を充足すると判定し、排出弁６５に出力している遮断信号を止める。そうすると、各トラニオン駆動機構１７の増速室５４から圧油が排出されて変速機１１の変速比が最大減速比まで大きくなる。これによって、発電機３の回転数が過度に大きくなることを防ぎ、不所望な回転数で発電機３が回転することを防ぐことができる。
また、発電システム２は、装置入力軸２１に入力される回転駆動力を止めることなく発電機３の回転数を下げることができる。つまり、エンジンを止めることなく発電機３の回転数を下げることができる。それ故、航空機のようにエンジンを止めることができない乗り物に特に好適に用いられる。
（第２実施形態）
第２実施形態の変速装置１Ａは、第１実施形態の変速装置１と構成が類似している。以下では、第２実施形態の変速装置１Ａの構成について第１実施形態の変速装置１の構成と異なる点について主に説明し、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。第３乃至第７実施形態の変速装置１Ｂ〜１Ｆについても同様である。
図４に示す第２実施形態の変速装置１Ａでは、油圧供給装置１８が排出弁６５Ａを有している。排出弁６５Ａは、いわゆるノーマルオープン形の電磁開閉弁であり、減速側通路７３と増速側通路７４とに接続されて減速側通路７３と増速側通路７４との間を開閉するようになっている。排出弁６５Ａは、遮断信号が入力されると減速側通路７３と増速側通路７４との間を遮断して閉じ、遮断信号の入力が止まると減速側通路７３と増速側通路７４との間を連通するようになっている。
このように構成されている変速装置１Ａでは、排出条件を充足していないと判定すると、制御器１４は、排出弁６５Ａに遮断信号を出力する。他方、排出条件を充足すると判定すると、制御器１４は、排出弁６５Ａに出力している遮断信号を止める。これにより、減速側通路７３と増速側通路７４とが排出弁６５Ａによって連通する。変速機１１のような無段変速機では、作動中において出力ディスク２７に負荷（油圧ポンプ１５，１６からの負荷）がかかっていると、その負荷に応じた荷重がトラニオン２９を減速側に移動させる方向へとパワーローラ２８に作用するようになっている。つまり、ピストン５１が増速室５４側へと押されるようになっている。そのため、排出弁６５Ａが減速側通路７３と増速側通路７４とを連通することによって、各トラニオン駆動機構１７の増速室５４から圧油が排出されて減速室５３に導かれる。
このように変速装置１Ａでは、排出弁６５Ａが減速側通路７３と増速側通路７４とを連通して増速室５４から圧油を排出させて減速室５３に導くようになっている。これにより、第１実施形態の変速装置１より素早く変速機１１の変速比を最大減速比まで大きくすることができ、発電機３の回転数が過度に大きくなることを防いで不所望な回転数で発電機３が回転することを防ぐことができる。
その他、第２実施形態の変速装置１Ａは、第１実施形態の変速装置１と同様の作用効果を奏する。
（第３実施形態）
第３実施形態の変速装置１Ｂは、第２実施形態の変速装置１Ａと構成が類似している。
図５に示す第３実施形態の変速装置１Ｂは、各トラニオン駆動機構１７の減速室５３に弾性部材である圧縮コイルばね５５が収容されている。圧縮コイルばね５５は、ピストン５１の受圧部５１ａを増速室５４側（即ち、減速方向）に付勢している。それ故、制御器１４が排出弁６５Ａに出力している遮断信号を止めて減速側通路７３と増速側通路７４とを連通すると、増速室５４から圧油をより積極的に排出させて減速室５３に導くことができる。これにより、第２実施形態の変速装置１Ａより素早く変速機１１の変速比を最大減速比まで大きくすることができ、発電機３の回転数が過度に大きくなることを防いで不所望な回転数で発電機３が回転することを防ぐことができる。
その他、第３実施形態の変速装置１Ｂは、第２実施形態の変速装置１と同様の作用効果を奏する。
（第４実施形態）
第４実施形態の変速装置１Ｃは、第２実施形態の変速装置１Ａと構成が類似している。
図６に示す第４実施形態の変速装置１Ｃでは、ピストン５１Ｃの受圧部５１ａが、減速室５３側に位置する減速側受圧面５１ｂと、増速室５４側に位置する増速側受圧面５１ｃとを有している。減速側受圧面５１ｂは、ピストン５１を減速方向に移動させるような荷重を減速室５３の油圧から受圧しており、増速側受圧面５１ｃは、ピストン５１を増速方向に移動させるような荷重を増速室５４の油圧から受圧している。また、減速側受圧面５１ｂの受圧面積は、増速側受圧面５１ｃの受圧面積より大きくなっている。それ故、制御器１４が排出弁６５Ａに出力している遮断信号を止めて減速側通路７３と増速側通路７４とを連通した際に減速室５３及び増速室５４の油圧が略同圧になると、受圧部５１ａが増速室５４に押される。そのため、増速室５４から圧油をより積極的に排出させて減速室５３に導くことができる。これにより、第２実施形態の変速装置１Ａより素早く変速機１１の変速比を最大減速比まで大きくすることができ、発電機３の回転数が過度に大きくなることを防いで不所望な回転数で発電機３が回転することを防ぐことができる。
その他、第４実施形態の変速装置１Ｃは、第２実施形態の変速装置１Ａと同様の作用効果を奏する。
（第５実施形態）
第５実施形態の変速装置１Ｄは、第１実施形態の変速装置１と構成が類似している。
図７に示す第５実施形態の変速装置１Ｄでは、油圧供給装置１８が電磁開閉弁６５Ｄを有している。供給弁及び排出弁である電磁開閉弁６５Ｄは、４つのポートを有しており、各ポートが主通路７１、タンク通路７２、減速側通路７３、及び増速側通路７４に繋がっている。電磁開閉弁６５Ｄは、制御器１４と接続されており、給排信号を入力できるようになっている。電磁開閉弁６５Ｄは、給排信号が入力されると電磁開閉弁６５Ｄは、４つの通路７１〜７４の全てを閉じて遮断するようになっている。他方、給排信号の入力が停止すると、主通路７１と減速側通路７３とを接続し且つタンク通路７２と増速側通路７４とを接続するようになっている。また、電磁開閉弁６５Ｄでは、各通路７１〜７４が連通された際の電磁開閉弁６５Ｄにおける圧力損失が方向切換弁６３における圧力損失より小さくなっている。
このように構成されている変速装置１Ｄでは、排出条件を充足していないと判定すると、制御器１４が電磁開閉弁６５Ｄに排出信号を入力するようになっている。他方、制御器１４は、排出条件を充足していると判定すると、電磁開閉弁６５Ｄに排出信号の入力を停止する。これにより、主通路７１と減速側通路７３との間に電磁開閉弁６５Ｄを介した供給用バイパス通路７５が形成され、主通路７１と減速側通路７３とが供給用バイパス通路７５を介して連通する。また、タンク通路７２と増速側通路７４との間に排出用バイパス通路７６が形成され、タンク通路７２と増速側通路７４とが排出用バイパス通路７６によって連通する。電磁開閉弁６５Ｄの圧力損失が方向切換弁６３の圧力損失より小さいので、各通路７１〜７４が連通されることで、油圧ポンプ１５からの圧油が供給用バイパス通路７５を介して減速室５３に導かれ、増速室５４の圧油が排出用バイパス通路７６を介してタンク６４に排出される。
このように変速装置１Ｄでは、電磁開閉弁６５Ｄが各通路７１〜７４の各々を連通することで減速室５３に圧油が供給され且つ増速室５４から圧油が排出される。これにより、第１実施形態の変速装置１より素早く変速機１１の変速比を最大減速比まで大きくすることができ、発電機３の回転数が過度に大きくなることを防いで不所望な回転数で発電機３が回転することを防ぐことができる。
その他、第５実施形態の変速装置１Ｄは、第１実施形態の変速装置１と同様の作用効果を奏する。
（第６実施形態）
第６実施形態の変速装置１Ｅは、第５実施形態の変速装置１Ｄと構成が類似している。
図８に示す第６実施形態の変速装置１Ｅでは、減速側通路７３に減速室側絞り７７が介在し、増速側通路７４に増速室側絞り７８が介在している。また、電磁開閉弁６５Ｄは、減速室側絞り７７より後側（即ち、トラニオン駆動機構１７側）で減速側通路７３と繋がり、増速室側絞り７８より前側（即ち、方向切換弁６３側）で増速側通路７４と繋がっている。これにより、方向切換弁６３を通って減速室５３及び増速室５４に導かれる圧油が流れる流路の圧力損失が大きくなる。他方、供給用バイパス通路７５及び排出用バイパス通路７６を通って減速室５３及び増速室５４に導かれる圧油が流れる流路の圧力損失は、前記流路に対して小さくなる。それ故、電磁開閉弁６５Ｄの圧力損失を第５実施形態の変速装置１Ｅより小さく設計することができ、電磁開閉弁６５Ｄの小型化を図ることができる。これにより、変速装置１Ｅを小型化することができる。
その他、第６実施形態の変速装置１Ｅは、第５実施形態の変速装置１Ｄと同様の作用効果を奏する。
（第７実施形態）
第７実施形態の変速装置１Ｆは、第１実施形態の変速装置１と構成が類似している。
図９に示す変速装置１Ｆでは、油圧供給装置１８が押圧機構８０を有している。押圧機構８０は、電磁パイロット弁８１を有しており、電磁パイロット弁８１は、押圧信号を入力できるようになっている。電磁パイロット弁８１は、主通路７１とスプール６３ａとに繋がるパイロット通路８２に介在しており、押圧信号の入力の有無に応じてパイロット通路８２を開閉するようになっている。更に詳細に説明すると、電磁パイロット弁８１は、押圧信号が入力されるとパイロット通路８２を閉じ、押圧信号を止めるとパイロット通路８２を開くようになっている。パイロット通路８２が開かれると、電磁パイロット機構６３ｄによる力に抗するパイロット圧（即ち、スプール６３ａを第１の位置Ｓ１に移動させるように押すパイロット圧）がスプール６３ａに与えられるようになっている。
このように構成されている変速装置１Ｆでは、排出条件を充足していないと判定すると、制御器１４が電磁パイロット弁８１に押圧信号を入力するようになっている。他方、排出条件を充足すると判定されると、制御器１４は、電磁パイロット弁８１に入力されている押圧信号を止める。これにより、電磁パイロット弁８１を介してパイロット油がスプール６３ａに作用する。パイロット圧は、油圧ポンプ１５を圧力源としており、大きな圧力を確保することができる。これにより、大きな圧力のパイロット圧をスプール６３ａに作用させることで、固着等で動かなくなったスプール６３ａを強制的に第１の位置Ｓ１に移動させることができる。これにより、油圧ポンプ１５の圧油が減速室５３に導かれ且つ増速室５４の圧油がタンク６４に排出されるようになる。やがて変速機１１の変速比が最大減速比に達する。これにより、発電機３の回転数が過度に大きくなることを防いで不所望な回転数で発電機３が回転することを防ぐことができる。
その他、第７実施形態の変速装置１Ｆは、第１実施形態の変速装置１と同様の作用効果を奏する。
（その他の実施形態）
第１乃至第７実施形態の変速装置１では、排出弁６５にノーマルオープン形の電磁弁が採用されているが、ノーマルクローズ形の電磁弁が採用されていてもよい。また、制御器１４における所定の排出条件は、検出される回転数が許容回転数を越えていることであったが、必ずしもそのような排出条件に限定されない。例えば、変速機１１の変速比が予め定められる上限変速比を越えていることであってもよく、出力側の回転数が過度に上昇していることを示す排出条件であればよい。また、スプール６３ａの位置を検出するセンサを設けて、制御器１４から方向切換弁６３への動作指令（変速信号）が入力されているにもかかわらずスプール６３ａの位置に変化がないことを排出条件としてもよい。更に、排出条件は、変速機出力軸２６の角加速度が所定の角加速度以上であることとしてもよい。これにより、変速機出力軸２６が急激に加速された場合において変速機出力軸２６の回転数が上限値（例えば、許容回転数）に到達する前に増速室５４から圧油が排出させることができ、発電機３の回転数が過度に大きくなることを防いで不所望な回転数で発電機３が回転することを防ぐことができる。また、排出条件としては、変速機出力軸２６の回転数及び角加速度の両方が含まれていてもよく、変速機出力軸２６の回転数及び角加速度の各々が許容回転数及び所定の角加速度以上になると排出条件を充足すると判定されてもよい。
第５及び６実施形態の変速装置１Ｄ，１Ｅでは、電磁開閉弁６５Ｄが供給弁及び排出弁の機能を有するように一体的に構成されているが、別々に設けられてもよい。即ち、供給用バイパス通路７５に供給弁を介在させ、排出用バイパス通路７６に排出弁を介在させるように各々の弁を設けてもよい。また、第６実施形態の変速装置１Ｅでは、各通路７３，７４において分岐する前に絞り７７，７８が介在しているが分岐後の各通路に７３，７４が介在してもよく、その場合であっても同様の作用効果を奏する。
第７実施形態の変速装置１Ｆでは、電磁パイロット弁８１の圧力源として油圧ポンプ１５が用いられているが、図示しないパイロットポンプを圧力源としてもよい。また、電磁パイロット弁８１は、押圧信号を入力されるとパイロット通路８２を開くようになっているが、押圧信号を入力されるとパイロット通路８２を閉じるように構成されていてもよい。更に、押圧機構８０として電磁パイロット弁８１が用いられているが、必ずしも電磁パイロット弁８１である必要はない。例えば、押圧機構８０としてボールねじ機構が採用されてもよい。ボールねじ機構は、モータによってボールねじを駆動するようになっており、制御器１４からモータに押圧信号（電流）が入力されるとモータ駆動し、ボールねじによってスプール６３ａが第１の位置Ｓ１の方に移動するように押される。これにより、固着等で動かなくなったスプール６３ａを強制的に第１の位置Ｓ１に移動させることができ、第７実施形態の変速装置１Ｆと同様の作用効果を奏する。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。前記各実施形態は互いに任意に組み合わせてもよく、例えば１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよい。また、前述した実施形態に示した変速装置は、航空機等の発電装置への用途に限定されず、その他の用途の発電装置や、自動車または各種産業機械への用途で使用してもよい。
１，１Ａ，１Ｆ 変速装置
２ 発電システム
３ 発電機
１１ トロイダル無段変速機
１３ 油圧駆動機構
１４ 制御器
１５ 油圧ポンプ
１７ トラニオン駆動機構
１８ 油圧供給装置
１９ 回転数センサ
２５ 入力ディスク
２７ 出力ディスク
２８ パワーローラ
２９ トラニオン
５１ ピストン
５１ａ 受圧部
５１ｂ 減速側受圧面
５１ｃ 増速側受圧面
５２ シリンダ
５３ 減速室
５４ 増速室
５５ 圧縮コイルばね
６３ 方向切換弁
６３ａ スプール
６４ タンク
６５，６５Ａ 排出弁
６５Ｄ 電磁開閉弁
７７ 減速室側絞り
７８ 増速室側絞り
８０ 押圧機構

Claims (12)

  1. 互いに対向配置される入力ディスク及び出力ディスクと、
    前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に傾転可能に挟まれ、前記入力ディスクの回転駆動力を傾転角に応じた変速比で前記出力ディスクに伝達するパワーローラと、
    前記パワーローラを回転自在に支持し、且つ位置を変えることで前記パワーローラの傾転角を変えられるトラニオンと、
    減速室と増速室とを有し、前記減速室に圧油が供給され且つ前記増速室の圧油が排出されると前記変速比が大きくなるように前記トラニオンの位置を変え、前記増速室に圧油が供給され且つ前記減速室の圧油が排出されると前記変速比を小さくなるように前記トラニオンの位置を変えるトラニオン駆動機構と、
    前記トラニオン駆動機構に供給するための圧油を吐出する油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプから吐出される圧油の流れる方向を切換えて前記減速室及び前記増速室のいずれか一方の油室に圧油を供給し、且つ他方の油室の圧油を排出する方向切換弁と、
    前記増速室の圧油を排出する排出弁と、
    予め定められた排出条件を充足すると、前記増速室の圧油を排出させるように前記排出弁の動きを制御する制御器とを備える、変速装置。
  2. 前記排出弁は、前記増速室の圧油を前記減速室に排出するようになっている、請求項１に記載の変速装置。
  3. 前記トラニオンは、減速方向と増速方向とに移動するようになっており、
    前記トラニオン駆動機構は、ピストンと、シリンダと、付勢部材とを有する油圧シリンダ機構であり
    前記シリンダは、前記減速室と前記増速室とを有し、
    前記ピストンは、前記減速方向及び前記増速方向に進退し、且つ前記減速室の油圧を前記減速方向に受圧し且つ前記増速室の油圧を前記増速方向に受圧するようになっており、
    前記付勢部材は、前記ピストンを前記減速方向に付勢している、請求項１又は２に記載の変速装置。
  4. 前記トラニオンは、減速方向と増速方向とに移動するようになっており、
    前記トラニオン駆動機構は、ピストンと、シリンダとを有する油圧シリンダ機構であり
    前記シリンダは、前記減速室と前記増速室とを有し、
    前記ピストンは、前記減速方向及び前記増速方向に進退し、前記減速室の油圧を前記減速方向に受圧する減速室側受圧面と前記増速室の圧油を前記増速方向に受圧する増速室側受圧面とを有しており、
    前記減速室側受圧面の受圧面積は、前記増速室側受圧面の受圧面積より大きくなっている、請求項１又は２に記載の変速装置。
  5. 前記油圧ポンプから吐出される圧油を前記減速室に供給する供給弁を備え、
    前記制御器は、前記排出弁によって前記増速室の圧油を排出すると共に前記供給弁によって前記圧油を前記減速室に供給させるようになっている、請求項１に記載の変速装置。
  6. 前記方向切換弁は、前記圧油を排出するためのタンクに接続され、
    前記排出弁は、前記方向切換弁と前記増速室との間に接続され且つ前記方向切換弁と前記タンクとの間に接続され、
    前記供給弁は、前記方向切換弁と前記減速室との間に接続され且つ前記方向切換弁と前記油圧ポンプとの間に接続され、
    前記制御器は、予め定められた排出条件を充足すると、前記増速室の圧油を前記タンクに排出させるように前記排出弁の動きを制御し且つ前記油圧ポンプからの圧油を前記減速室に供給するように前記供給弁の動きを制御するようになっている、請求項５に記載の変速装置。
  7. 前記方向切換弁と前記減速室との間に形成されている減速室側絞りと、
    前記方向切換弁と前記増速室との間に形成されている増速室側絞りとを備え、
    前記排出弁は、前記方向切換弁と前記増速室との間において前記増速室側絞りより前記方向切換弁側に接続され、
    前記供給弁は、前記方向切換弁と前記減速室との間において前記減速室側絞りより前記減速室側に接続されている、請求項６に記載の変速装置。
  8. 前記出力ディスクから出力される回転数を検出すべく前記回転数に応じた信号を出力する回転数検出器を更に備え、
    前記排出条件は、前記回転数が予め定められる許容回転数以上であることであり、
    前記制御器は、前記回転数検出器から信号に基づいて前記回転数を検出し、検出される前記回転数に基づいて前記排出条件を充足するか否かを判定するようになっている、請求項１乃至７の何れか１つに記載の変速装置。
  9. 互いに対向配置される入力ディスク及び出力ディスクと、
    前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に傾転可能に挟まれ、前記入力ディスクの回転駆動力を傾転角に応じた変速比で前記出力ディスクに伝達するパワーローラと、
    前記パワーローラを回転自在に支持し、且つ位置を変えることで前記パワーローラの傾転角を変えられるトラニオンと、
    減速室と増速室とを有し、前記減速室に圧油が供給され且つ前記増速室の圧油が排出されると前記変速比が大きくなるように前記トラニオンの位置を変え、前記増速室に圧油が供給され且つ前記減速室の圧油が排出されると前記変速比を小さくするように前記トラニオンの位置を変えるトラニオン駆動機構と、
    前記トラニオン駆動機構に供給するための圧油を吐出する油圧ポンプと、
    前記スプールの位置に応じて前記トラニオン駆動機構に供給される圧油の流れる方向を切換えて前記減速室及び前記増速室のいずれか一方の油室に圧油を供給し且つ他方の油室の圧油を排出する方向切換弁と、
    前記スプールを押圧して前記トラニオン駆動機構に供給される圧油の流れる方向を前記減速室側に切換えさせる押圧機構と、
    予め定められた排出条件を充足すると前記押圧機構を作動させて前記圧油の流れる方向を切換えさせる制御器とを備える、変速装置。
  10. 前記押圧機構は、電磁パイロット弁を有しており、
    前記電磁パイロット弁は、押圧信号に応じてパイロット通路を開いてパイロット油を前記スプールに作用させ、前記パイロット油によって前記スプールを押圧するようになっている、請求項９に記載の変速装置。
  11. 前記パイロット通路は、前記油圧ポンプに接続されている、請求項１０に記載の変速装置。
  12. 回転駆動力を受けて発電する発電機と、
    請求項１乃至１１の何れか１つに記載の変速装置と、
    前記変速装置の出力ディスクの回転駆動力を前記発電機に伝達する動力伝達機構とを備える、発電システム。
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