JP3402627B2 - 連続可変伝動装置 - Google Patents

連続可変伝動装置

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JP3402627B2 JP16774392A JP16774392A JP3402627B2 JP 3402627 B2 JP3402627 B2 JP 3402627B2 JP 16774392 A JP16774392 A JP 16774392A JP 16774392 A JP16774392 A JP 16774392A JP 3402627 B2 JP3402627 B2 JP 3402627B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は第１の可変プーリ装置及
び第２の可変プーリ装置を有していて入力軸と出力軸と
の間の変速比すなわち伝動比を制御する連続可変伝動装
置すなわち無段変速機に関する。更に詳細には、本発明
は、無段変速機の第２の可変プーリ装置の両作動サーボ
に関し、そのサーボは低い伝動比において大きな把持力
を与える。
【０００２】
【従来の技術】連続可変伝動装置すなわち無段変速機
（ＣＶＴ）は、一対の軸に取り付けられた一対の調整可
能なすなわち可変のプーリと、それらプーリ間を連結す
る無端のベルトとを備え、エンジンのような入力源から
車両のドライブラインのような出力部にトルクを伝達す
る。各プーリは軸方向に固定の少なくとも一つのシーブ
すなわちベルト車と、そのベルト車に関して軸方向に可
動の他のシーブすなわちベルト車とを備えている。金属
又は弾性材料の可撓性ベルトがプーリを相互に連結して
いる。
【０００３】プーリのベルト車の内面は、固定されたベ
ルト車に関する移動可能ベルト車の軸方向移動によりベ
ルト車間の距離が調整されそれによってプーリの有効直
径が調整されるように、傾斜されている。第１のプーリ
すなわち一次プーリは主軸すなわち入力軸に取り付けら
れかつエンジンによって直接駆動されるか、トルクコン
バータ、流体継ぎ手又は始動クラッチを介して駆動され
る。第２のプーリすなわち二次プーリは第２の軸すなわ
ち出力軸に取り付けられ、出力軸は車両のドライブトレ
インを駆動する。ドライブトレインはクラッチを介して
第２の軸に接続されても良い。「可変プーリ変速機」と
いう名称の米国特許第４，４３３，５９４号はＣＶＴに
関する情報を提供し、したがってこの米国特許が本発明
には参照されている。
【０００４】一次及び二次可変プーリ装置はプーリのベ
ルト車を移動するためのサーボ装置を備えている。各プ
ーリの移動可能なベルト車は、ベルト車を移動して有効
プーリ直径を変えるために流体を受けるための環状のチ
ャンバを備えている。チャンバ内の流体が増加するとプ
ーリの有効直径が増加する。流体がチャンバから排出さ
れると、プーリの直径は減少される。二次プーリの有効
直径がいずれかの方向に移動すると、一次プーリの有効
直径はそれと反対の方向に移動する。
【０００５】一次プーリサーボのベルト車を移動すると
ＣＶＴを通る伝動比が調整される。二次プーリのベルト
車を移動すると、一次及び二次プーリを接続するベルト
に作用する把持力が調整される。ベルトの滑りに起因す
る損傷を阻止するために十分な把持力が必要である。本
発明は、主に二次プーリのサーボに十分な把持力を与え
てベルトの滑りを防止する。
【０００６】二次プーリに十分な把持力を与えることは
高いトルクを付加する場合には特に困難である。このよ
うなトルクの付加において、従来のＣＶＴの幾つかの設
計は必要な車両駆動比の範囲及び十分な量の出力トルク
を供給することが十分でなかった。例えば、自動車の伝
動装置において、単一の２ベルト車ＣＶＴは以下の四つ
の目的の全てを達成することができない。すなわち、
（ａ）特に車両が急な傾斜面を上るとき又はトレーラを
牽引するときに二次ベルト車においてベルトが滑ること
がなく車両を静止位置から最適に発進させるのに必要な
高いトルクを与えること、（ｂ）実際のエンジン速度に
おいて車両を非常にゆっくり動かすのに十分な始動トル
クを分配するように低く十分な伝動比を与えること、
（ｃ）車両が高速道路上にあるとき高速で有効に走れる
のに十分な高い伝動比を与えること、及び（ｄ）高速時
に観測される、回転する液圧ベルト車のシリンダ内での
好ましからざる遠心圧力の増加を阻止することである。
これらのファクタは以下で詳細に説明される。
【０００７】発進における高い車輪トルクに対する需要
又は低い始動伝動比に対する需要は低いエンジン速度に
おいてエンジンによって低いトルクが供給されることに
よって達成される。エンジンによって供給される発進ト
ルクを最大にするために、エンジンからのトルクは、エ
ンジンの出力部とＣＶＴの入力部との間に通常のトルク
コンバータを挿入することによって、低速において増幅
されなければならない。代わりに、ＣＶＴの伝動比は低
速では極めて低くなけらばならず、これにより、高速伝
動比の上限が制限される。
【０００８】トルクコンバータを使用することにより、
高い伝動比に妥協することなく、これらの低トルク及び
低速伝動比の問題は克服される。トルクコンバータは、
トルクコンバータが高い伝動比において有効にロックア
ップされるとき、高い伝動比において入力又は出力トル
クに増幅効果はない。ある応用例において、ＣＶＴの出
力だけでは車輪を十分に発進させるのに適切でないかも
しれない。不幸にも、トルクコンバータによって与えら
れるトルクの増幅によりベルトが滑るのを阻止するのに
必要な二次的把持力を増加する。
【０００９】ＣＶＴの出力トルク及び一次ベルト車の有
効直径はベルトの滑りを阻止するために二次ベルト車に
おける必要な把持力を決定する。車両の発進において、
高い出力トルクは高い把持力を必要とする。更に、車両
の発進において、一次ベルト車の有効直径は最も小さな
位置にある。したがって、要求される二次サーボ把持力
は発進時に最も高い。二次サーボにおける力を増加する
と、力を加えるためのサーボチャンバの面積は増加され
得るか、又はチャンバに加えられる流体の圧力は増加さ
れ得る。
【００１０】低い駆動比において要求される増加した把
持力に対する二次サーボの寸法決めにおいて特に考慮す
べきことは、サーボと共に回転する油によって発生され
る遠心力への設計の影響である。油によって生起される
遠心力はベルト車の角速度の二乗及びベルト車直径の４
乗で増加する。ベルト車のサーボに作用する油の遠心力
はベルトに作用する把持力を増加させるように作用しか
つ高い二次的角速度において過剰の把持力を引き起こ
す。
【００１１】遠心力による油圧の負の影響を最小にする
伝統的な方法は、サーボを遠心的に釣り合わすことであ
る。これは、典型的には、サーボに隣接して釣り合いカ
ン（ｃａｎ）を有する単一の二次ベルト車を使用して遠
心力に反作用することによって達成される。このカンは
作用サーボのオリフィスを通してか又は外部の流体源か
ら油で満たされる。カンは典型的には大気圧に開口しか
つその容積内に収容された油の遠心力を介してベルト把
持力を減少するように作用する。
【００１２】遠心力の影響による高い二次的力は、伝動
装置の効率を悪くするベルトの過剰な把持力を引き起こ
すだけでなく、このような力は所望の比率を保持するた
めに必要な一次的ベルトの把持力対二次的ベルトの把持
力の比率を得ることを困難にしまた不可能にする。これ
により、もし二次の力が高いレベルにあると、一次の力
は必要な力の比率を得るためにより高くなければならな
い。
【００１３】高い把持力は液圧流体の圧力を増加するこ
とによって得られる。二次サーボの液圧流体はポンプに
よって加圧されるので、そのサーボへの流体は必要な把
持力を与えるために発進中非常に高い圧力で供給され得
る。流体圧力はそれから、特に流体が遠心力によって自
分で加圧されるとき、高い角速度で調整される。
【００１４】不幸にも、この解決策はある応用例におい
ては実用的でない。第１に、発進において必要な把持力
を与えるよう十分に大きな圧力を適当な直径のサーボピ
ストンに発生するために、ポンプのサイズが非実用的に
大きくなる。第２に、適当なポンプが設けられていると
き、サーボに供給される圧力は二次軸のシールの圧力容
量によって制限される。更に、トルクコンバータを使用
するＣＶＴにおいて、妥当な圧力で動作するために要求
される作用面積を得るのに必要な単一の二次サーボの直
径は遠心力の問題を引き起こすほど大きくなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題を克服できると共に発進時に大きな出力トルクを供
給できるＣＶＴを提供することである。両作動一次プー
リを有するＣＶＴは従来技術において知られているが、
本発明は上記問題を解決する試みに両作動二次サーボを
使用する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、トルク入力装
置からトルク出力装置にトルクを伝達するための連続可
変伝動装置において、回転可能な入力軸及び出力軸と、
前記入力軸を前記出力軸に駆動接続するための駆動装置
であって、前記入力軸と共に回転可能な第１の可変プー
リ、前記出力軸と共に回転可能な第２の可変プーリ及び
前記第１及び第２の可変プーリを連結するベルト装置と
を備え、前記第１及び第２の可変プーリの各々が固定の
ベルト車と可動のベルト車とを有する駆動装置と、前記
第１の可変プーリの固定及び可動のベルト車を共に連続
的に偏倚するための第１の偏倚装置及び前記第２の可変
プーリの固定及び可動のベルト車を共に連続的に偏倚す
る第２の偏倚装置と、を備え、前記第２の偏倚装置が加
圧された液圧流体源への流体接続部を有する複数の流体
チャンバを備え、前記流体チャンバへの流体の供給及び
その流体チャンバからの流体の排出により前記可動のベ
ルト車を相対移動させ、前記複数の流体チャンバが第
１、第２及び第３の流体チャンバを備え、前記第１のチ
ャンバが前記液圧流体源に連通し、前記第３の流体チャ
ンバが、前記第２の可変プーリの前記可動ベルト車の位
置に応じて前記第２の可変プーリの前記可動ベルト車に
形成された導管を介して前記第１及び第２の流体チャン
バの一方と連通可能であるように構成されている。
【００１７】
【作用】本発明は、高いトルク状態の下で十分な把持力
を与えるために改良された二次サーボ装置を有する連続
可変伝動装置すなわち無段変速機を意図している。本発
明は、複数の流体チャンバを有していて、流体圧力を作
用させる面積を増加する。チャンバ間の流体導管はチャ
ンバへ流体を通じ、可変プーリの可動シーブすなわちベ
ルト車の位置を制御する。
【００１８】本発明は二つのサーボ区域とそのサーボ区
域間の釣り合い空洞を有する二次装置（ｓｅｃｏｎｄａ
ｒｙ）を使用する。この装置は必要な力の比率の要件が
完全に遠心的に釣り合わされた二次装置なしでＣＶＴを
動作することを許容する。
【００１９】一つの実施例において、一次ベルト車圧力
は釣り合い空洞に直接供給される。一次圧力が増加する
と、流体は釣り合い空洞に供給され、二つの二次サーボ
作用区域内の力に反作用する。他の実施例において、一
定圧力が釣り合い空洞に供給される。弁が釣り合い空洞
への流体圧力の供給を制御し、二次把持力を減少する。
【００２０】したがって、本発明の実施例によれば、無
段変速機はトルク入力装置からトルク出力装置にトルク
を伝達するために提供される。変速機は回転可能な入力
軸及び出力軸と、入力軸を出力軸に駆動的に連結するた
めの駆動装置とを備えている。駆動装置は入力軸と共に
回転可能な第１の可変プーリ装置と、出力軸と共に回転
可能な第２の可変プーリ装置と、第１及び第２の可変プ
ーリを連結する無端チエーン又はベルトとを備えてい
る。
【００２１】第１及び第２の可変プーリの各々は固定の
ベルト車及び可動のベルト車、並びに各可変プーリの固
定のベルト車及び可動のベルト車を共に連続的に偏倚す
る偏倚装置を備えている。第２の可変プーリ用の偏倚装
置は加圧された液圧流体源への流体接続部を有する複数
の流体チャンバを備えている。流体チャンバへの流体の
供給及びそこからの流体の排出によってベルト車の相対
移動が行われる。第２の可変プーリの可動のベルト車は
第１の位置から第２の位置に移動するように動作可能に
配置され、その移動は第２の可変プーリの固定のベルト
車への接近位置から固定のベルト車からの末端位置への
移動に相当する。
【００２２】一つの実施例において、第１の流体チャン
バ及び第３の流体チャンバは二次サーボ作用区域を備え
ている。第２の流体チャンバは釣り合い空洞を備えてい
る。第２のチャンバは釣り合いカンに接続されている。
第１の流体チャンバは導管によって変速機の液圧流体源
に直接連通されている。流体導管は、可動のベルト車が
第１の位置にあるとき、第１のチャンバと第３のチャン
バとの流体の連通を導管によって許容する。可動のベル
ト車が第２の位置に位置決めされたとき、その同じ導管
は第２のチャンバと第３のチャンバとの間の流体の連通
を許容するが、第１のチャンバと第３のチャンバとの連
通を許容しない。
【００２３】第１のチャンバは固定のベルト車と一体の
第１の内面と可動のベルト車と一体の第２の内面とを備
えている。可動のベルト車の変位は第１及び第２の内面
の変位によって第１のチャンバの利用可能な容積を有効
に変える。第２のチャンバ及び第３のチャンバは各々固
定のベルト車と一体の第１の内面と可動のベルト車と一
体の第２の内面とを備え、可動のベルト車の変位は第１
及び第２の内面の各々の変位により第２及び第３のチャ
ンバの各々の利用可能な流体容積を有効に変える。
【００２４】別の実施例において、追加の導管は第３の
チャンバと液圧流体源とを直接連通する。可動のベルト
車を第２の位置に位置決めすると、その導管を介しての
第３のチャンバと液圧流体源との間の連通が有効に禁止
される。弁装置が導管を通しての流体の流れを調整する
ために設けられる。
【００２５】他の実施例において、一次圧力が第２のサ
ーボの第２のチャンバ又は釣り合い空洞に直接送られ
る。ストール状態（最も低い初期比率）において、一次
サーボには圧力が供給されない。したがって、釣り合い
空洞には圧力が供給されず、これにより二次サーボに最
大の把持力を許容する。比率が増加すると、トルクコン
バータはロックされ、流体（油）圧力は一次ベルト車に
供給されてＣＶＴをアップシフトする。したがって、圧
力が釣り合い空洞に供給され、これにより二次の把持力
が減少される。これにより、一次圧力が降下するとき二
次の把持力が増加するので、ダウンシフト動作のときに
別の利点をもたらす。
【００２６】他の実施例において、一定の流体圧力が第
２のチャンバすなわち釣り合い空洞に供給される。この
一定の圧力は弁によって制御される。二次の把持力を減
少することが望まれるなら、弁は開かれかつ釣り合い空
洞は一定の圧力が供給される。釣り合い空洞内の圧力は
他の二つの二次空洞内の圧力に抗して反作用し、それに
よって把持力を減少する。釣り合い空洞は遠心釣り合い
として作用する。
【００２７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は従来技術で知られた連続可変伝動装
置すなわち無段変速機（ＣＶＴ）のコンパクトな配置を
示している。このＣＶＴの構造の詳細はここで引用され
ている米国特許第５，００６，０９２号に述べられてい
る。通常のＣＶＴの詳細は本発明を理解するのに必要な
程度に記載されている。
【００２８】ＣＶＴは図１において全体を１０で示さ
れ、ベルト及びベルト車装置１４の上流側に滑り可能な
始動クラッチ１２が配置されている。滑り可能な始動ク
ラッチはトルクコンバータの代わりに使用され得る。非
動的な前進及び後進クラッチ１６、１８はベルト及びベ
ルト車装置の下流側に配置されている。クラッチ１２、
１６、１８のこの装置は望まれるようにＣＶＴ内に含ま
れているが、本発明の一部を構成しない。
【００２９】無段変速機はエンジンから変速機へトルク
を入力するための入力軸２０及び主軸すなわち一次軸２
１と、変速機から車両の駆動輪にトルクを出力するため
の一対の出力軸２２、２３とを備えている。第１の可動
のシーブすなわちベルト車２６及び第１の固定のシーブ
すなわちベルト車２７を有する第１の可変プーリ２４が
軸２１に配置されている。第２の可動のシーブすなわち
ベルト車３０及び第２の固定のシーブすなわちベルト車
３１を有する第２の可変プーリ２８が二次軸３２に配置
されている。第１のサーボチャンバ３４、３５は第１の
可動のベルト車２６を動かすために流体を受け、第２の
サーボチャンバ３６は第２の可動のベルト車３０を動か
すために流体を受ける。
【００３０】第１のプーリ２４及び第２のプーリ２８は
無端のベルト３８によって連結されている。可撓性のベ
ルトは技術的に知られた金属又は弾性構造体でよい。Ｃ
ＶＴに使用するのに適した伝動ベルトは米国特許第４，
３１３，７３０号及び第４，５０７，１０６号に示され
ている。
【００３１】始動クラッチ１２は入力軸２０と一次軸２
１との間に配置されている。始動クラッチは入力軸２０
から一次軸２１にトルクを伝達するように作用する。図
において、始動クラッチは流体作動滑りクラッチとして
示されているが、トルクコンバータ、他の流体継ぎ手又
は電気粒子（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐａｒｔｉｃｌｅ）ク
ラッチがエンジンと入力軸との間に使用され得る。
【００３２】無段変速機１０の駆動比すなわち比率は第
１すなわち一次サーボチャンバ３４、３５及び第２すな
わち二次サーボチャンバ３６に供給される流体によって
制御される。一次サーボチャンバ３４、３５内の圧力は
第１の可動のベルト車２６を移動して一次軸２１と二次
軸３２との間の比率を調整する。第２のすなわち二次サ
ーボチャンバ３６に供給された圧力は第２の可動のベル
ト車を移動してベルトの把持力を調整し、滑りを阻止す
る。以下に記載されるように、本発明は主に二次サーボ
チャンバの構造に関する。
【００３３】ベルト及びベルト車装置１４の下流におい
て、二次軸３２に前進クラッチ１６が配置されかつ中間
軸４４には後進クラッチ１８が配置されている。前進ク
ラッチ及び後進クラッチが係合すると、変速機の出力軸
２２、２３が一連の歯車部材を通して前進方向及び後進
方向に回転する。駆動歯車４０及び被駆動歯車４２を含
む前進歯車装置４６は前進クラッチ１６の可動のクラッ
チプレート３９と共に回転するように連結されている。
中間軸４４は出力歯車装置４７を介して出力軸２２、２
３に連結され、その出力歯車装置は駆動歯車４８及び被
駆動歯車５０を備えている。駆動歯車５４、遊び歯車５
６及び被駆動歯車５８を有する後進歯車装置５２は中間
軸を後進クラッチ１８の可動のクラッチプレート６０に
連結している。これらの特徴は本発明の周辺技術を与え
るために詳述されている。
【００３４】図１は通常の一次ベルト車サーボ及び二次
ベルト車サーボの詳細を示している。一次ベルト車装置
及び特に可動のベルト車フランジ２４は全体を６６で示
されている二重作動（ｄｏｕｂｌｅ−ａｃｔｉｎｇ）一
次サーボを備え、その一次サーボはシリンダ装置によっ
て連結されたピストン表面６８と反動板６９とを備えて
いる。実質的に流体密封の環状のシリンダすなわちサー
ボチャンバ３４、３５が入れ子式の外側スリーブ７２及
び内側プレート７４、７６と、反動板６９と、ピストン
表面６８とによって限定されて要る。
【００３５】液圧流体がサーボチャンバ３４、３５に供
給されかつその圧力が流体供給装置によって制御され、
その流体供給装置はポート８０を介して外部の液圧流体
供給装置（図示せず）に連通している。ポート８０はサ
ーボチャンバ３４、３５と環状のリセス８２の間を連通
し、そのリセスは出力軸２２を囲んでいる。したがっ
て、シリンダすなわちサーボチャンバ３４、３５の回転
する溜めは加圧された静止の液圧流体源と連通してい
る。
【００３６】図１に示される変速機の二次プーリ２８
は、殆どの部分が一次プーリ２４と似ている。二次プー
リ２８はベルト車フランジ９０及び９２を備えている。
ベルト車フランジ９０及び９２の表面はベルト３８を配
置するための溝を二次プーリ２８に限定する。
【００３７】全体が９４で示される二次サーボは可動の
ベルト車３０の位置を制御する。二次サーボ９４の主な
目的は、十分な把持力を与えてベルト３８が滑るのを阻
止することである。二次サーボ９４は環状の溜めを有す
る液圧流体シリンダすなわちサーボチャンバ３６を備え
る。溜めは外側スリーブ９６とピストン表面９８とによ
って限定されている。溜めは加圧流体源に連通してい
る。
【００３８】図１はＣＶＴの変速比すなわち比率の変化
を示す。図１において、ＣＶＴはベルト車２４が基本的
に最小有効直径を有しかつベルト車２８が基本的に最大
の有効直径を有するので最も低い比率を有する。ベルト
車２４のフランジはベルト３８の所望の比率を設定す
る。二次ベルト車２８はベルト３８に必要な張力を与
え、いずれのベルト車におけるベルトの滑りを防止す
る。ベルト車２４及び入力軸２０は二次ベルト車２８及
び二次軸３２より速く回転する。もしトルクコンバータ
が使用されるなら、そのトルクコンバータはエンジンか
ら入力軸２０に供給されるトルクを増幅する。
【００３９】図１のベルト３８は、ＣＶＴが一次ベルト
車２４のフランジ間の力を増加することによって「シフ
トした」すなわち変更されたときの状態を破線で示す。
この状態は図１に示されるようにベルト３８を半径方向
外側にかつ右側に偏倚することによってベルト車２４の
有効半径を増加する。一次ベルト車２４のベルト３８の
このシフトによりベルト３８の一部は図１に示されるよ
うに二次ベルト車２８の内側に及び右にずれる。ベルト
３８のシフトは表面９０及び９２を引き離し、溝を開き
かつ二次ベルト車２８の有効直径を減少する。一方、二
次サーボ９４は表面９０及び９２加えられるベルト３８
の十分な把持力を保ち、ベルト３８が滑るのを防止す
る。
【００４０】ＣＶＴの基本的動作のこの背景により、本
発明の改良がより簡単に説明され得る。この改良は二次
サーボ９４に関係し、かつ図２ないし図１０の幾つかの
実施例に示される。
【００４１】図２ないし図４は本発明の第１の実施例を
示す。ここで、ベルト車のフランジ１２４は、第１の流
体チャンバ１４０を限定するピストン表面１５４を備え
る。流体は、ポート１５６、環状のリセス１５８、ポー
ト１６０及び二次軸の軸孔１６２を有する導管によって
チャンバ１４０内に入力され、その導管は液圧装置に作
動的に接続されている。環状のリセスの軸方向寸法はポ
ート１５６と位置決めされたときベルト車のフランジ１
２４の全ての位置に対してポートと流体連通する。第１
のチャンバ１４０内の流体圧力はピストン表面を偏倚し
かつこれによってベルト車の表面１３６を表面１３４の
方向に偏倚する。ベルト車のフランジ１２４から軸方向
に伸びる外側スリーブ１４８はチャンバ１４０の上部分
を限定する。
【００４２】図２ないし図４の実施例は軸方向に固定さ
れて軸方向に隔てられた第１の反動板１８０及び第２の
反動板１８２を備え、それらはこの単純化された実施例
において二次軸と一体として示されている。この実施例
において、反動板１８０及び１８２はピストン表面１５
４と二次ベルト車の同じ側で二次軸３２に支持されてい
る。反動板１８０及び１８２は軸方向に伸びるスリーブ
１８４によって接合される。装置は、更に、ピストンプ
レート１８６を備え、そのピストンプレートはスリーブ
１８８の半径方向延長部を備える。
【００４３】第１の反動板１８０は軸方向に固定されか
つ上側周辺部１９０を有し、その周辺部に沿ってスリー
ブ１４８の内側の円筒状表面１９２が実質的にシールさ
れて軸方向に移動可能である。第１の反動板１８０は下
側周辺部１９４を有し、その周辺部に沿って外側の円筒
状表面１９６が実質的にシールされて軸方向に移動可能
である。このように、ピストン表面１５４、すなわち第
１の反動板１８０、内側の円筒状表面１９６及び内側の
円筒状表面１９２の四つの表面は第１の流体チャンバ１
４０の溜めを限定する。
【００４４】ピストンプレート１８６は軸方向に可動
で、スリーブ１８４の内側の円筒状表面２００と実質的
にシールして滑動可能な外側周辺部１９８を有してい
る。ピストンプレート１８６は内側周辺部２０２を有
し、その内側周辺部は内側のスリーブ１８８の内側周辺
部と併合し、その内側周辺部は二次軸３２の円筒状の外
側表面２０４と実質的にシールして滑動可能に係合す
る。反動板１８０、ピストンプレート１８６、内側の円
筒状表面２００及び外側の円筒状表面１９６の四つの表
面は第２の流体チャンバ２０６の溜めを限定する。
【００４５】第２の反動板１８２はスリーブ１８４及び
前述の円筒状の外側表面２０４にシールされかつそのス
リーブと一体として示されている。ピストンプレート１
８６、反動板１８２、外側の円筒状表面２０４及び内側
の円筒状表面２００は第３の流体チャンバ２０８を限定
している。
【００４６】内側スリーブ１８８はほぼＬ形の導管２１
０を有し、その導管は半径方向に伸びる部分と軸方向に
伸びる部分とを有し、ある条件下で第３のチャンバ２０
８から第１のチャンバ１４０に連通しかつ他の条件下で
第３のチャンバから第２のチャンバに連通する。流体は
出口ポート２１４を介して第２のチャンバ２０６から釣
り合いカン２１６に通る。これらの状態は図２ないし図
４に示されている。
【００４７】図２において、二次プーリの有効半径は最
大値近くにあり、それ故、ベルト３８は内面１３４と１
３６との間で溝の外側近くにある。したがって、ベルト
車のフランジ１２４は図２にいて軸方向に左に十分移動
され、その結果、表面１３６は表面１３４に最も接近し
た位置にある。同時に、導管２１０は第１のチャンバ１
４０と第３のチャンバ２０８とを連通する。したがっ
て、流体は前述のポートによって液圧装置からほぼ等し
い圧力で（ポート２１０を通して僅かな圧力降下は別と
して）チャンバ１４０及び２０８に供給される。
【００４８】ベルト車のフランジ１２４を左に（図２で
見て）偏倚する把持力は第１のチャンバ１４０及び第３
のチャンバ２０８内の流体によって生起された圧力を有
し、それらのチャンバは圧力作用区域を有する。把持力
の大きさは流体圧力及び組合わされたピストン表面１５
４及びピストンプレート１８６の環状の区域によって決
定される。したがって、図２に示される二次サーボにお
いて、把持力のおおよそ２倍の力が第１のチャンバ１４
０内に圧力流体を送ることによって単に加えられる。図
２に示されるように、大きな把持力はこの低比率の限界
においてベルト車のフランジ１２４の第１及び第３の流
体チャンバの圧力作用区域によって発揮され、ベルトが
表面１３４と１３６との間で滑るのを阻止する。
【００４９】図３は中間位置（図２及び図４に示される
ものの間）に軸方向にシフトされたベルト車のフランジ
１２４を示している。ベルト３８は表面１３４と１３６
との間で半径方向内側に動かされ、それらと係合を保
ち、それ故変速機は図２より高い比率を有する。図３に
示されるように、半径方向ポート２１０は第１の反動板
１８０の内側周辺部１９４の下にあり、したがって第１
のシリンダすなわちチャンバ１４０と第３のシリンダす
なわちチャンバ２０８との間の導管を閉じている。この
位置において、流体はチャンバ２０８内に止まるが、第
１のチャンバ１４０との連通が阻止される。
【００５０】ベルト車１２４及びスリーブ１８８が図４
に示されるように更に先端（表面１３４から離れる方
向）に移動すると、第２のチャンバ２０６と第３のチャ
ンバ２０８とが導管２１０によって連通される。第３の
チャンバ２０８内の液圧流体は第２のチャンバ２０６又
は釣り合い空洞内に送られる。流体はポート２１４によ
って第２のチャンバから移動されて遠心釣り合いカン
（ｃａｎ）２１６を満たし、かつ流体は釣り合いカンを
あふれたとき再使用するめに貯槽（図示せず）に戻され
る。第２のチャンバ内に止まる流体は遠心釣り合いとし
て作用する。
【００５１】第２のチャンバ２０６及び第３のチャンバ
２０８内の外部的に作用される流体圧力は、ベルト車の
フランジ１２４が、図４に示されるように、軸方向移動
の高比率限界すなわち先端限界にあるとき又はその近く
にあるとき、加圧されない。第１のチャンバ１４０は単
独で作用し、ベルト３８に把持力を加える。しかしなが
ら、遠心圧力はまだ回転している油のために第２及び第
３のチャンバ内に存在する。
【００５２】図２において説明したように変速機が低比
率位置にあるとき、第２のチャンバ２０６内に作用され
る流体圧力は基本的にゼロであり（ポート２１４を介し
て液圧流体が逃げるため）かつチャンバ１４０及び２０
８内の流体圧力はかなりな値である。したがって、ベル
ト車のフランジ１２４が図４に示されるように高比率限
界に向かってシフトされるとき第２のチャンバ２０６内
の圧力に比較して第３のチャンバ２０８内の圧力を減少
するために流体制御装置が設けられる。その結果、図２
ないし図４の装置では、図４の高比率状態におけるより
も図２の低比率状態においてかなり大きな把持力が加え
られる（与えられた流体圧力に対して）。
【００５３】ＣＶＴの高比率動作中、外部的に作用され
る又は公称の（ｎｏｍｉｎａｌ）流体圧力は図４の高比
率状態において加えられる流体圧力のみではない。チャ
ンバ１４０、２０６及び２０８内の回転する液圧流体の
遠心力は二次ベルト車２８の軸の回転速度と共に増加す
る。チャンバ２０６の遠心力の影響はチャンバ２０８の
影響を相殺することを意図している。同様に、釣り合い
カン２１６はチャンバ１４０の遠心力の影響を相殺する
こと意図している。
【００５４】図２及び図４において加えられる把持力は
ベルト車のフランジ１２４を左にシフトし又は偏倚しよ
うとする力であるが、図２ないし図４は、二次軸３２の
速度が増加するとベルト車のフランジ１２４が実際に右
にシフトすることを示している。ベルト３８がベルト車
のフランジ１２４に追従するのでなくて実際にはフラン
ジ１２４がベルト３８に追従する。したがって、第１の
チャンバ１４０及び第３のチャンバ２０８内に送られた
圧力はベルト車のフランジ１２４を駆動するよりもむし
ろ、そのフランジ１２４のシフト動作に反作用する。
【００５５】図５ないし図７は本発明の他の実施例を示
している。図５ないし図７の実施例と図２ないし図４の
実施例との間の基本的な相違は、図５ないし図７におい
て穴１６２と第３のチャンバ２０８との間を連通する半
径方向ポート２３０が設けられていることである。図５
の実施例は、第１のチャンバ１４０及び第３のチャンバ
２０８を流体で満たしておくために図６に示されるよう
に、第１のチャンバと第３のチャンバとの間を連通する
二つの装置があるのを除いて、図２の実施例と基本的に
同じ方法で機能する。図２の実施例におけるように、ポ
ート２１０はこのような連通を行う。しかしながら、流
体連通の平行な通路はポート２３０及び１６０、リセス
１５８並びに半径方向ポート１５６によって与えられ
る。ポート２３６は第２のチャンバ２０６を釣り合いカ
ンへ逃がす。釣り合いカンがあふれたとき、流体は貯槽
に戻る。
【００５６】図６において、この実施例は図２ないし図
４の実施例とは僅かに異なった方法で動作する。ポート
２１０は、図３におけるように、図６の内側周辺部１９
４によって被い隠され、かついずれのチャンバとも連通
することが阻止されるけれども、ポート２３０は第３の
チャンバ２０８と連通を保つ。第１のチャンバ１４０及
び第３のチャンバ２０８はこの被い隠しの瞬間中に等し
い把持力を加え続ける。
【００５７】一度ポート２１０が被い隠し位置を越えて
右にシフトして第２のチャンバ２０６と連通すると（こ
れは図７に示される位置である）、第２のチャンバ２０
６と第３のチャンバ２０８との間の圧力は再び基本的に
等しくされる。チャンバ２０６は、圧力がポート２３０
を介して第３のチャンバ２０８に作用され続けるので、
ポート２１０を介して加圧され続ける。第２のチャンバ
２０６内の流体は加圧されて反作用（ｃｏｕｎｔｅｒ−
ａｃｔｉｎｇ）液圧力を与える。
【００５８】ベルト車のフランジ１２４が図７に示され
るように移動の高比率限界にあると、図２ないし図４の
実施例におけるように、チャンバ１４０に流体を供給す
ることにより把持力が加えられる。流体はオリフィス２
３６を通して釣り合いカンに逃がされ、その流体はチャ
ンバ２０６内で圧力を生起する。
【００５９】図８において他の実施例が示されている。
この実施例はチャンバ間の連通を与えるポート２１０を
取り除いている。図５ないし図７のポート２３０は半径
方向ポート２４４及び軸方向ポート２４６によって置き
換えられていて、それらのポートは２４８で概略的に示
されている流体通路すなわち導管によって第３のチャン
バ２０８を外部的に制御される弁２５０に接続する。発
進時のようにかなりの把持力が必要なとき、弁２５０が
動作されかつサーボはここでも前の実施例と同様にして
機能する。発進後又はその代わりにトルクコンバータが
ロックアップされた後、弁２５０は切り換えられて第３
の力２０８と解放抜け穴との間を連通し、それによって
チャンバ２０８内の流体圧力を減少させる。第２のチャ
ンバ２０６は流体で満たされ、釣り合いカンと共に遠心
釣り合い力を与える。
【００６０】図９において別の実施例が示されている。
図９はＣＶＴ用の一次及び二次の両サーボを示してい
る。ベルト及びサーボは高比率及び低比率状態で示され
ている。全体を３００で示されている二次サーボは、把
持圧力を作用させるための第１及び第３のチャンバ３０
２及び３０４を備えている。第１及び第３のチャンバ
は、前述の実施例と同様に、低比率状態に対して必要な
把持力を与える。
【００６１】釣り合い空洞３０６又は第２の流体チャン
バは高比率状態のための流体溜めを与える。流体接続部
３０５が一次サーボへの流体供給部と釣り合い空洞３０
６との間に設けられる。流体接続部は、流体通路の技術
分野で使用されているように、変速機ケーシング内流体
通路内用の管状の接続部又は一連の導管を備える。流体
接続部は液圧源と連通させる。
【００６２】一次圧力の流体は流体接続部３０５を通し
て釣り合い空洞に直接送られる。ストール状態又は始動
状態において、一次プーリは最も小さい直径の状態にあ
るので一次プーリには圧力は加えられない。一次プーリ
に圧力が加えられないので、導管すなわち流体接続部３
０５を介して釣り合い空洞にも圧力は加えられず、これ
により二次プーリには最大の把持力が加えられる。
【００６３】ストール状態から変速比すなわち比率が増
加すると、トルクコンバータはロックされかつ流体圧力
は一次ベルト車に加えられ、ＣＶＴの高比率にアップシ
フトする。アップシフトするために圧力が一次プーリに
供給されると、流体圧力は釣り合い空洞にも供給され、
これにより二次プーリの把持力を減少する。変速機がダ
ウンシフトすると、二次プーリの把持力は一次プーリの
圧力が減少するにつれて増加する。
【００６４】したがって、図９の実施例は一次プーリへ
の圧力を利用することによって釣り合い空洞への圧力を
制御する。この実施例は、釣り合い空洞内の流体圧力を
直接制御すると共に、両区域二次サーボの高い把持力を
提供する。
【００６５】他の実施例が図１０に示されている。この
図は高比率状態及び低比率状態にある二次サーボ装置を
示している。二つの流体チャンバ３２０及び３２２は前
述のように必要な把持力を加える。流体はポート３２
４、３２６及び３２８として示されている流体導管を介
してチャンバ３２０及び３２２に供給される。
【００６６】一定の流体圧力がポート３３２、３３４、
３３６として示されている流体導管を介して釣り合い空
洞３３０に供給される。導管への流体は図１０で概略的
に示されている弁３４０によって制御される。弁３４０
は好ましくは液圧供給源又は流体源の近くに配置され
る。
【００６７】釣り合い空洞に供給される一定の圧力は弁
３４０によって制御される。高比率へのアップシフト中
のように二次の力を減少することが望まれたとき、弁は
開かれかつ釣り合い空洞は流体が供給される。釣り合い
空洞内の圧力は他の二つのチャンバ３２０、３２２内の
圧力に抗して反作用し、把持力を減少する。低比率への
ダウンシフト中のように二次の力を増加することが望ま
れたとき、弁は閉じられかつ釣り合い空洞３３０は加圧
されず、一方流体は二つの作用チャンバ３２０及び３３
０に供給される。第２のチャンバは遠心釣り合いとして
作用する。
【００６８】本発明のトルクコンバータ付きＣＶＴの性
能のグラフ表示が図１１及び図１２に示されている。図
１１は通常のＣＶＴを示し、図１２は本発明のＣＶＴを
示す。これらの図は本発明の幾つかの利点をグラフで示
している。各図における二つのプロットはスロットルを
広く開いた（ｗｉｄｅ−ｏｐｅｎ ｔｈｒｏｔｔｌｅ）
状態の一次及び二次サーボ内の液圧流体を示している。
各例の他のプロットは道路負荷におけるＣＶＴの一次及
び二次サーボ内の流体圧力を示す。これらのグラフ表示
は本発明のＣＶＴの一実施例のサンプルプロットのみを
示しかつ本発明のＣＶＴの一般的に期待された性能以外
の特定の結果を示す意図ではない。
【００６９】図１１は、二次ベルト車に適切な把持力を
与えるために、非常に高い圧力、本実施例では４５バー
ル（ｂａｒｓ）が発進時に二次サーボに加えられなけれ
ばならないことを示す。ＣＶＴが低比率状態にある間に
車両の速度が増加すると、必要な流体圧力は急激に減少
して約２０ｋｍ／ｈｒで最小になる。最小値はトルクコ
ンバータがロックアップされる点を示す。０から約２０
ｋｍ／ｈｒまでの減少するプロットは、車両の速度が増
加するときトルクコンバータによって与えられるトルク
の増幅の減衰を示す。
【００７０】約２０ｋｍ／ｈｒから約４０ｋｍ／ｈｒま
で、エンジンは比較的高い回転速度（ＲＰＭ）で回転
し、一方図１のＣＶＴは低比率状態にシフトされない。
エンジンのトルクはこの速度で高く、その結果必要な把
持力はこの範囲において比較的平らな最大値に増加す
る。ＣＶＴが低比率状態から高比率状態にシフトすると
き、二次サーボ内の必要な流体圧力はこの最大値の右ま
で安定的に減少する。
【００７１】一次ベルト車のフランジは二次サーボによ
って生起されるベルト上の力に抗して作用するストッパ
に対抗するので、一次サーボの流体圧力は０ｋｍ／ｈｒ
から２０ｋｍ／ｈｒまでゼロである。一次サーボは約２
０ｋｍ／ｈｒにおいて最大値まで加圧される。この変化
によりＣＶＴは低比率状態から高比率状態にシフトを開
始する。このシフトを開始するよりもそれを続けるのに
より低い一次圧力が必要とされ、かつＣＶＴの比率が高
速時における高比率状態からダウンシフトするのを防止
するために一次サーボにより低い圧力が必要とされ、そ
の結果一次圧力は車両の速度が増大すると降下する。
【００７２】図１１のＣＶＴに比較して図１２のＣＶＴ
は発進時に高い二次サーボ圧力を必要としない。図１２
のＣＶＴのための発進時における二次サーボ圧力は、約
２４バールであり、これは図１１に示された車両に使用
されるポンプの圧力容量の半分の容量を有するポンプが
図１２に示される車両に使用されることを、示す。これ
は、図１２の実施例の二次サーボ流体圧力が図１１の実
施例の二次サーボ流体圧力の約２倍のサーボピストン面
積で作用するから、可能である。
【００７３】図１２の実施例において、遠心力は各々が
同じピストン面積及び半径を有する三つのチャンバ全て
に作用し、第２のチャンバの圧力が第１及び第３のチャ
ンバの圧力に反対に作用する。第２及び第３のチャンバ
内に加えられる正味の遠心力はほぼ除去され、その結
果、図１２の一次サーボは図１１の単一のサーボチャン
バと同様の有効遠心把持力を与える。
【００７４】要約すると、発進時に高い出力トルクを供
給でき、かつ全範囲の動作状態の下でベルトが滑らない
ようにするため十分な力で二次プーリにおいてベルト又
は他の回転部材を把持するＣＶＴが、説明された。ＣＶ
Ｔは、実用的なエンジン速度において受け入れ可能な車
輪トルクで車両ゆっくり動くのを許容するために、十分
低い変速比及び高い速度において車両が効率的に移動で
きる十分高い最大変速比を有する。高速において回転す
る液圧ベルト車のサーボ内で圧力の増加を引き起こす好
ましくない遠心力は、釣り合い空洞内に反作用する流体
圧力を加えることによって又は二次サーボの有効面積を
減少することによって、調和されてきた。
【００７５】
【発明の効果】本発明によれば、車両の発進時に大きな
ベルトの把持力を生起できる。本発明の好ましい実施例
が説明されてきたが、本発明が示された実施例に限定さ
れるものではない。当業者は本発明の原理に基づいて種
々の改良、変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の通常の連続可変伝動装置の断面図で
あって、本発明の周辺技術を説明する図である。
【図２】本発明の一つの実施例の二次ベルト車のサーボ
の中心軸線を通って切断した概略の半分の概略図であ
る。
【図３】中間の変速比を与える状態にある図２の二次サ
ーボの図である。
【図４】最も高い変速比を与える状態にある図２の二次
サーボの図である。
【図５】本発明の他の実施例の二次ベルト車のサーボの
中心軸線を通って切断した半分の概略図であって、最も
低い変速比を与える状態を示す図である。
【図６】中間の変速比を与える状態にある図５の二次サ
ーボの図である。
【図７】最も高い変速比を与える状態にある図５の二次
サーボの図である。
【図８】本発明の更に他の実施例の二次ベルト車のサー
ボの中心軸線を通って切断した半分の概略図であって、
中間の変速比を与える状態を示す図である。
【図９】他の実施例の一次及び二次ベルト車のサーボの
中心軸線を通って切断した断面図である。
【図１０】他の実施例の二次サーボの中心軸線を通って
切断した断面図である。
【図１１】自動車の通常のＣＶＴに対する車両速度（ｋ
ｍ／ｈｒ）に対してプロットした一次流体圧力及び二次
流体圧力（各々バールで示す）のグラフ表示である。
【図１２】本発明による二次サーボ形状を有するＣＶＴ
に対する車両速度（ｋｍ／ｈｒ）に対してプロットした
一次流体圧力及び二次流体圧力（各々バールで示す）の
グラフ表示である。
【符号の説明】 ２４ ベルト車 ２８ ベルト車 ３８ ベルト ９４ 二次サーボ １２４ フランジ １４０ チャンバ ２０６ チャンバ ２０８ チャンバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ・ジェイ・モット アメリカ合衆国ニューヨーク州13053, ドライデン，キンバリー・サークル １ (56)参考文献 特開 昭53−70265（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−259262（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−93657（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−80550（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 9/00 - 9/26 F16H 55/32 - 55/56 F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/36 F16H 63/00 - 63/48

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 トルク入力装置からトルク出力装置にト
    ルクを伝達するための連続可変伝動装置において、 回転可能な入力軸及び出力軸と、 前記入力軸を前記出力軸に駆動接続するための駆動装置
    であって、前記入力軸と共に回転可能な第１の可変プー
    リ、前記出力軸と共に回転可能な第２の可変プーリ及び
    前記第１及び第２の可変プーリを連結するベルト装置と
    を備え、前記第１及び第２の可変プーリの各々が固定の
    ベルト車と可動のベルト車とを有する駆動装置と、 前記第１の可変プーリの固定及び可動のベルト車を共に
    連続的に偏倚するための第１の偏倚装置及び前記第２の
    可変プーリの固定及び可動のベルト車を共に連続的に偏
    倚する第２の偏倚装置と、を備え、 前記第２の偏倚装置が加圧された液圧流体源への流体接
    続部を有する複数の流体チャンバを備え、前記流体チャ
    ンバへの流体の供給及びその流体チャンバからの流体の
    排出により前記可動のベルト車を相対移動させ、 前記複数の流体チャンバが第１、第２及び第３の流体チ
    ャンバを備え、前記第１のチャンバが前記液圧流体源に
    連通し、前記第３の流体チャンバが、前記第２の可変プ
    ーリの前記可動ベルト車の位置に応じて前記第２の可変
    プーリの前記可動ベルト車に形成された導管を介して前
    記第１及び第２の流体チャンバの一方と連通可能である
    連続可変伝動装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の連続可変伝動装置にお
    いて、前記第２の可変プーリの前記可動のベルト車が第
    １の位置から第２の位置に移動するように動作可能に配
    置され、前記第１の位置から第２の位置への前記移動が
    前記第２の可変プーリの前記固定のベルト車に接近した
    位置から離れた位置への移動に相当する連続可変伝動装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の連続可変伝動装置にお
    いて、前記第１の位置が低速伝動比に相当しかつ前記第
    ２の位置が高速伝動比に相当する連続可変伝動装置。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の連
    続可変伝動装置において、前記第１の流体チャンバが前
    記固定のベルト車と一体の第１の内面と前記可動のベル
    ト車と一体の第２の内面とを有し、前記可動のベルト車
    の移動が前記第２の内面の移動によって前記第１の流体
    チャンバの容積を変える連続可変伝動装置。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載の連
    続可変伝動装置において、前記第１、第２及び第３の流
    体チャンバの各々が前記固定のベルト車と一体の第１の
    内面と前記可動のベルト車と一体の第２の内面とを有
    し、前記可動のベルト車の移動が前記第１の内面と第２
    の内面との間の相対移動によって前記第１、第２及び第
    ３の流体チャンバの各々の容積を変える連続可変伝動装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載の連続可変伝動装置にお
    いて、前記可動のベルト車が前記可動のベルト車から伸
    びるスリーブを有し、前記伸びるスリーブが前記第１の
    流体チャンバの内面を限定する連続可変伝動装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の連続可変伝動装置にお
    いて、前記第３のチャンバが前記液圧流体源と流体連通
    している連続可変伝動装置。
  8. 【請求項８】 トルク入力装置からトルク出力装置にト
    ルクを伝達するための連続可変伝動装置において、 回転可能な入力軸及び出力軸と、 前記入力軸を前記出力軸に駆動接続するための駆動装置
    であって、前記入力軸と共に回転可能な第１の可変プー
    リ、前記出力軸と共に回転可能な第２の可変プーリ及び
    前記第１及び第２の可変プーリを連結するベルト装置と
    を備え、前記第１及び第２の可変プーリの各々が固定の
    ベルト車と可動のベルト車とを有する駆動装置と、 前記第１の可変プーリの固定及び可動のベルト車を共に
    連続的に偏倚するための第１の偏倚装置及び前記第２の
    可変プーリの固定及び可動のベルト車を共に連続的に偏
    倚する第２の偏倚装置と、を備え、 前記第２の偏倚装置が加圧された液圧流体源への流体接
    続部を有する複数の流体チャンバを備え、前記流体チャ
    ンバへの流体の供給及びそのチャンバからの流体の排出
    により前記可動のベルト車を相対移動させ、 前記複数の流体チャンバが第１、第２及び第３の流体チ
    ャンバを備え、前記第２の偏倚装置の前記第１の流体チ
    ャンバと前記加圧された液圧流体源との間で流体が通
    じ、 前記第１の偏倚装置が前記加圧された液圧流体源への流
    体接続部を有する第１の流体チャンバを備え、前記第２
    の偏倚装置の第２の流体チャンバは、前記加圧された液
    圧流体源と前記第２の偏倚装置の前記第１の流体チャン
    バとの間で流体が通じるのとは別個に、前記第１の偏倚
    装置の前記第１の流体チャンバと流体が通じる連続可変
    伝動装置。
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