JP2001515999A

JP2001515999A - 可変径ドラムの周りに巻いたケーブルを用いる無段変速機

Info

Publication number: JP2001515999A
Application number: JP2000510996A
Authority: JP
Inventors: ヨセフヤナイ
Original assignee: ヨセフヤナイ
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2001-09-25
Also published as: WO1999013242A1; US5830093A; AU9566998A; EP1012490A1

Abstract

(57)【要約】回転駆動軸と出力軸との間を連結する無段変速システム（１４）は、駆動軸によって回転される第一のドラム（１６）と、出力軸に結合された第二のドラム（１８）とからなり、これらドラムの少なくとも一方、典型的には両方には、調節可能な有効径領域が設けられる。第一及び第二のドラムを囲む閉じたケーブル（２０）は、小さな締付力でも、有効な牽引ロックを提供するように、第一及び第二のドラムの各々の周りに複数回巻かれている。好適実施例においては、ドラムに沿ったケーブルのクリープを防止するためのメカニズムが提供される。このメカニズムは、通常、各々が螺旋溝（６０）を持つ複数の要素（２２）を含む。この要素は、ケーブルが溝の一部に係合するように実装され、メカニズムは、ケーブルが係合する溝の部分を変えるように要素を回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、無段変速機に関し、特に、可変径ドラムの周りに巻いたケーブルを
用いる無段変速システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

入出力回転率を連続的に可変しながら駆動軸から出力軸へ回転動力を伝達する
ための種々のシステムが知られている。このようなシステムは、一般的に「無段
変速」システム（ＣＶＴ）あるいは等しく「無限可変変速」システム（ＩＶＴ）
と述ばれる。ヴァン・ドーン（Van-Doorne）ベルトすなわち「Ｖベルト」、そし
て環状牽引駆動装置が、このようなシステムとして最も普及している。もう一つ
の例としては、各々の直径が可変である一対のプーリを囲むベルトを用いる、ク
ム（Kumm）氏の米国特許第４,８１０,２３４号に開示されたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

理論的に、エンジン回転速度を必要な動力に正しく調和させることができるの
で、ＣＶＴシステムは、従来の固定比率変速機よりも効率的であると考えられる
が、実際は、省エネルギーの効果は少ない、あるいは全く得られない。さらに、
ＣＶＴシステムは、通常、非常に大きなトルクを伝達することはできない。

【０００４】これらの欠点の主要な原因は、ＣＶＴシステムが牽引に基づいているというこ
とにある。ＣＶＴの可変比率が連動ギヤの使用を除外するため、トルクの伝達は
、牽引を介して、典型的には、二つの回転要素の周りに配設したベルトを介して
達成される。大きなベルト張力すなわち「締付圧力」でさえも、ある低度のベル
トの滑りが生じるため、摩擦損失が悪化する。また、締付圧力が大きい場合は信
頼性の問題が生じる。

【０００５】このため、大きな締付圧力を必要としないで効果的な牽引係合を得ることがで
きる無段変速システムが必要とされている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本発明は、入力及び出力ドラムが、各々のドラムの周りに複数回巻かれて閉じ
たケーブルによって連結された無段変速システムに関する。

【０００７】本発明によれば、回転駆動軸と出力軸とを連結する無段変速システムが提供さ
れる。このシステムは、（ａ）回転軸を持ち、駆動軸によって回転されるように
駆動軸に作用するように連結された第一のドラムと、（ｂ）回転軸を持ち、出力
軸に作用するように連結された第二のドラムと、（ｃ）第一及び第二のドラムの
各々を複数回巻いて第一及び第二のドラムを囲んで閉じたケーブルとから構成さ
れ、第二のドラムの回転軸は、第一のドラムの回転軸にほぼ平行に配置される。
この場合、第一のドラム及び第二のドラムの少なくとも一方が調節可能な有効径
領域を含む。

【０００８】さらに、本発明の特徴によれば、ケーブルは、第一のドラムの周りに第一方向
の螺旋状に巻かれ、第二のドラムの周りに、第一方向の螺旋に対して反対の、第
二方向の螺旋状に巻かれる。

【０００９】さらに、本発明の特徴によれば、ケーブルに張力を維持するように作用するテ
ンション機構が提供される。

【００１０】さらに、本発明の特徴によれば、第一及び第二のドラムの両方は調節可能な有
効径の領域を含み、そしてテンション機構は、第一及び第二のドラムに作用する
ように連結されており、第一及び第二のドラムの領域の有効径を増加させるよう
に働き、ケーブルに張力を維持する。

【００１１】さらに、本発明の特徴によれば、テンション機構の作用を無効にするオーバー
ライド機構が提供される。これは、変速機の「中立」状態に対応するように、ケ
ーブルと、ドラムの少なくとも一方との摩擦係合を解除するものである。

【００１２】さらに、本発明の特徴によれば、第一及び第二のドラムの少なくとも一方は、
ドラムに沿ったケーブルのクリープを防止するためのメカニズムを含む。

【００１３】さらに、本発明の特徴によれば、ドラムに沿ったケーブルのクリープを防止す
るためのメカニズムは、（ａ）螺旋溝を持ち、ケーブルが溝の一部に係合するよ
うに実装された少なくとも一つの要素と、（ｂ）ケーブルが係合する溝の部分を
変えるように、少なくとも一つの要素を回転させる機構とから構成される。

【００１４】さらに、本発明の特徴によれば、第一のドラム及び第二のドラムの、調節可能
な有効径の領域を含む少なくとも一方のドラムは、（ａ）回転軸から半径方向に
間隔を決め、そして回転軸の周りに角度的に配分されて実装された、有効なドラ
ム面を形成する複数のロッドと、（ｂ）回転軸からの、ロッドの各々の少なくと
も一部の半径方向の間隔を変えて、少なくとも有効なドラム面の領域における有
効径を変える調整メカニズムとから構成される。

【００１５】さらに、本発明の特徴によれば、少なくとも一方のドラムは、さらに、ドラム
へ、あるいはドラムから、トルクを伝達するためのシャフトを含む。このシャフ
トは、シャフトを回転軸に沿って変位させることによって、有効径が変化するよ
うに調整メカニズムへ連結されている。

【００１６】さらに、本発明の特徴によれば、少なくとも一方のドラムは、ドラムに沿った
ケーブルのクリープを防止するためのメカニズムを含む。このメカニズムは、（
ａ）ケーブルが部分的に係合するようにロッドの各々に形成された螺旋溝と、（
ｂ）少なくとも一方のドラムに対してロッドを回転させて、ケーブルが係合する
溝の部分を変えるための機構とから構成される。

【００１７】さらに、本発明の特徴によれば、ロッドを回転させる機構は、静的な基準系で
見た場合に少なくとも一方のドラムの回転からは独立して、複数のロッドの回転
位置を一定に維持するように構成される。

【００１８】さらに、本発明の特徴によれば、ロッドを回転させる機構は、少なくとも一方
のドラムの回転軸に平行に変位した第二の軸の周りに、少なくとも一方のドラム
と共に回転するように連結された回転要素を含む。

【００１９】

【好適実施例の説明】

本発明は、各ドラムの周りに複数回巻かれて閉じているケーブルによって結合
される入力ドラム及び出力ドラムからなる無段変速システムに関する。

【００２０】本発明による無段変速システムの原理及び作動は、図面及びその説明文から明
確に理解することができる。

【００２１】本発明の詳細に入る前に、まず、本発明の基礎となる自縛巻線の原理を示す図
１を参照する。図１は、ケーブル１０が固定ロッド１２の周りにｎ＋１/２回転巻かれた静的なシステムを示す。ケーブル１０の一端には、分銅Ｇが取り付けら
れており、張力Ｆが他端に加えられている。

【００２２】重量Ｇが作用する条件下において滑りに対抗するために必要な力Ｆは、次式に
よって表すことができる。

【００２３】

【数１】Ｆ≧Ｇ・ｅ−^μα _rad この場合、α_rad ＝２（ｎ＋１／２）π、 μは、任意の条件下における二つの物質間の摩擦係数である。

【００２４】ｎの値が小さい場合は（例えば０あるいは１）、分銅Ｇの下降を防ぐために必
要な力Ｆは、摩擦力がかなり小さいため、Ｇの値に近い。巻き数が増加して摩擦
力が大きくなるにつれ、滑りを防ぐために必要な力Ｆは急速に減少する。したが
って、任意の物質、使用条件、そして理論的な最大重量Ｇに対して、任意の比較
的に小さな張力Ｆ_０によってケーブル１０とロッド１２との間の摩擦ロックが維
持されることを保証するように、特定な限度ｎ_０を定めることができる。

【００２５】本発明によれば、大きな締付圧力を必要とせずに、ドラムの周りのケーブルに
よる牽引ロックを得るように同等な原理を動的なシステムへ応用することもでき
る。さて、この原理に関する実施例を、図２から図１８を参照しながら説明する
。

【００２６】さて、図２から図１３に、本発明に従って構成されて操作可能な無段変速シス
テムを示す。これは、回転駆動軸と出力軸との間を連結するためのもので、全体
的に１４と符号が付されている。

【００２７】概略的に、システム１４は、駆動軸に回転的に連結された第一のドラム１６と
、出力軸に回転的に連結された第二のドラム１８とを含む。二つのドラム１６及
び１８は、各々の回転軸が互いに対して平行に離れて配置されている。

【００２８】これらのドラムは、ドラム１６とドラム１８とを囲んで閉じられたケーブル２
０を介して回転的に連結されている。ドラムの少なくとも一方、なるべくなら両
方が、ある範囲に渡って有効径が調節可能であることが好ましい。ドラムの有効
径の比率を変えることによって、駆動軸と出力軸との間の駆動比を連続的に調節
することができる。ドラム１６及び１８の各々の周りにケーブル２０が複数回巻
かれていることが、本発明の特徴である。任意の物質と操作条件の範囲とに対し
て、前述の臨界数を超えるように巻き数を選ぶ。通常、各ドラムの完全巻き数は
、少なくとも３以上で、４から１０の範囲になるが、より大きな数を用いてもよ
い。先に述べたが、これは、非常に大きな張力あるいは大きい締付力を必要とせ
ずに、ドラムに対するケーブルの牽引ロックを達成し、従来のＣＶＴシステムを
悩ます滑りを効率的に排除する。

【００２９】より詳細にシステム１４の特徴を説明する前に、分かり易くするために、説明
文及び請求項の箇所で用いる複数の用語を定義する。第一に、用語「ドラム」は
、ケーブルを巻くことができる回転構造物を示す。本発明のドラムの有効面は、
必ずしも連続的なものである必要はなく、また円筒状である必要もない。

【００３０】有効面が円筒状でない場合、用語「有効径」は、ドラム部分の周りの巻きの平
均直径を示す。したがって、有効径は、πｎで、ドラムに接触したケーブルの長
さを割ることによって容易に計算することができる。この場合、ｎは巻き数であ
る。

【００３１】また、用語「ケーブル」は、要求されるトルクをドラム間で伝達するのに十分
な強度を持つ柔軟なケーブル、ベルトあるいは鎖を示す。また、ケーブルは、限
定せずに、円形、そして扁平ベルト形状を含み、所望の断面形状に形成してもよ
い。ケーブルは、システムの通常の使用条件下において、ほぼ非弾性であること
が好ましい。例えば、限定せず、よったスチールケーブルやケヴラー（Kevlar）
等の高張力ポリマーケーブルが好ましい。

【００３２】さて、システム１４の特徴を詳しく説明する。ケーブル２０を第一方向の螺旋
でドラム１６の周りに、そして反対方向の螺旋でドラム１８の周りに巻く。この
例においては、ドラム１６の螺旋は右巻きに、そしてドラム１８のものは左巻き
になっている。この例を説明全体を通じて用いるが、システムの作動を変えるこ
となく、全システムの「右巻き及び左巻きの方向」を反転してもよいことは明ら
かである。さらに、ケーブルをドラム間に「８の字」形状に掛け渡して、両ドラ
ム上の巻きを同じ方向にしてもよい。この範囲において、用語「囲む」は、閉じ
たケーブルが二つのドラムの周りに巻かれることを意味し、８の字状の形態のも
のも含む。

【００３３】各ドラムの有効面は、複数のロッド２２によって形成されることが好ましい。
この場合、これらのロッドは、ドラムの回転軸に対して、平行に、放射状に間隔
をとって角度を定めて配置される。この場合、ほぼドラムの全長に沿って延びる
可変有効径の領域は、ロッド２２の半径方向の間隔を変えて定めることができる
。したがって、図２に示す例では、入力ドラム１６のロッド２２は、最小有効径
に対応するように半径方向へ引っ込められ、出力ドラム１８のロッド２２は、最
大有効径に対応するように半径方向へ広げられている。

【００３４】さて、図２から図７を参照しながら、ロッドの半径方向の間隔を変えるための
、望ましいシステムの作動原理を説明する。各ドラムは、一対の位置決めディス
ク２４と一対の調整ディスク２６とを含む。

【００３５】図３は、位置決めディスク２４の構造を示す概要図である。各ディスク２４は
、ディスクの、通常、外周近くに設けられたピボット３０に一端が旋回可能に取
り付けられた複数のアーム２８を含む。各アーム２８の他端は、通常、ディスク
を通る湾曲スロット３２に対応して、弓形経路内を自由に移動する。ピボット３
０、アーム２８、そしてスロット３２は、ディスク２４の周囲に等間隔に配置さ
れることが好ましい。

【００３６】ディスク２４には、角度的な位置を保持するためのものが提供される。この実
施例では、中央孔３６内に位置合わせ突起３４が設けられている。

【００３７】図４に示す調整ディスク２６には、各アーム２８に対応する調整スロット３８
が設けられている。この場合も、中央孔４２内に位置合わせ突起４０を設けるこ
とによって角度的な位置合わせを行ってもよい。

【００３８】図５、図６Ａ及び図６Ｂに最も良く示すが、調整スロット３８の角度は、調整
ディスク２６を位置決めディスク２４の側面に沿って配置し、回転させた場合に
、湾曲スロット３２と対応する調整スロット３８との重なりが、最も外側の位置
（図６Ａ）と最も内側の位置（図６Ｂ）との間を、スロット３２に沿って移動す
るように形成されている。したがって、アーム２８の間に調整スロット３８を通
してロッド２２を取り付けた場合、カメラに用いる絞り機構の作動に類似した、
調整ディスク２６と位置決めディスク２４との間の相対回転による全体的な効果
として、ロッドが形成するドラム面の有効径が増加あるいは減少する。図２に示
す入力ドラム１６及び出力ドラム１８は、各々、最小及び最大限有効径の位置に
ある。

【００３９】無段変速システム１４の好適実施例の詳細を、図７から図１３を参照しながら
、さらに説明する。それぞれのドラムの内部構造は図８の分解組立図で最も良く
示されている。前記同様、各ドラムには、一セットのアーム２８を含む一対の位
置決めディスク２４と一対の調整ディスク２６とが取り付けられている。後に説
明するが、この構造において、位置決めディスク（２４ｂ）の一方には、スロッ
ト３２を形成しなくともよいが、他方（２４ａ）にはスロット３２が必要である
。環状保持要素４３が、位置決めディスク２４の外縁に当接して調整ディスク２
６の周りに取り付けられているため、両ディスクは互いに近位に維持される。

【００４０】アーム２８には、ロッド２２の端部を受けるための突起スリーブ要素４４が設
けられている。スリーブ要素４４は、組み立てられたときにぴったりと調整スロ
ット３８内に嵌って正確にロッド２２の位置を定める大きさに形成されている。

【００４１】大きな力を受けてもドラムの構造的な完全性が維持されるためには、各一対の
ディスクが単一の機械的ユニットとして機能するようにしっかりと連結されるこ
とが重要である。Ｃ型断面を持つプロファイルドコネクタを用いることよって、
これを達成してもよい。したがって、位置決めディスク２４ｂは、第一のプロフ
ァイルドコネクタ４６と一体に形成される。プロファイルドコネクタ４６には、
位置合わせリング４８に係合する造形端部が形成されており、位置合わせリング
は、さらに、ディスク２４ａの中央孔３６に係合する。同様に、調整ディスク２
６は、第二のプロファイルドコネクタ５０によって結合される。プロファイルド
コネクタ４６及び５０は、中心シャフト５２の外面に当接させて同時に取り付け
ることが可能なように、ほぼ円筒状のスリーブの、二つの同じ広がりをもつ部分
として形成されることが好ましい。プロファイルドコネクタは、組まれた状態で
、シャフト５２の全表面を覆うのではなく、外周の１８０°以上、通常、約２４
０°から約３３０°の間の範囲を覆うことが好ましい。このようにすれば、位置
決めディスクと調整ディスクとの間の相対回転を許容しながら、シャフト５２を
効率的に囲むことができる。図１２は、ドラム１６における最小有効径位置と、
ドラム１８における最大有効径位置とに対応する二つの極限相対角度位置を最も
明瞭に示す。

【００４２】さらに、ドラムが正しく機能するためには、シャフト５２によってドラムから
、あるいはドラムへトルクが伝えられるときに、位置決めディスクと調整ディス
クとの相対角度位置が正確に制御されることが必要である。このことは、シャフ
ト５２の軸方向の位置へ、二つのプロファイルドコネクタの角度位置を連係する
ことによって達成することができる。したがって、シャフト５２には、第一の軸
方向スロット５４と第二の斜角スロット５６とが設けられ、図１２に最も明瞭に
示すが、プロファイルドコネクタ４６及び５０には、これらスロット５４及び５
６内に係合する突起ピン５８が設けられる。この結果、シャフト５２の軸方向へ
の移動によって、位置決めディスクと調整ディスクとの間に相対回転が起こり、
半径方向におけるロッド２２の位置が変わり、それに応じてドラムの有効径が変
化する。再び図１２を参照するが、ドラム１６の状態が、シャフト５２が完全に
挿入された状態に対応し、ドラム１８が、シャフトが完全に引っ込んだ状態に対
応する。また、ピン５８は、シャフト５２とディスク２４及び２６との間でトル
クを伝達するのに役立つ。

【００４３】各ドラムは、一方の側が固定軸５３上に、そして他方の側が、シャフト５２の
周りの固定軸受スリーブ５５に旋回可能に取り付けられる。図１０から明らかな
ように、位置合わせリング４８及びスリーブ５５には、軸受が備えられている。

【００４４】上記の構造は、ドラムの有効径を連続的に調節しながら、シャフト５２を介し
てドラムへ、あるいはドラムからトルクを連続的に伝達することが可能である。
通常、シャフト５２の最も外側の位置がドラムの最大有効径に対応し、そして最
も内側の位置が最小有効径に対応するようにドラムを形成するが、この関係は反
対であってもよい。

【００４５】システム１４の駆動比の規制は、概略的に図１０に示す制御メカニズム５７に
よって行う。この制御メカニズムは、ドラム１６及び１８の一方あるいは他方の
シャフト５２をドラムの回転軸に沿って変位させるためのアクチュエータを含む
。このように、いずれか一方のドラムの有効径を減少させることによって、駆動
比を調節する。

【００４６】また、ケーブル２０の張力を維持するために、制御メカニズム５７は、両ドラ
ムの有効径を増加させるように連結されたテンション機構５９を含む。テンショ
ン機構５９を制御メカニズム５７の一部として表したが、アクチュエータ・シス
テムから機械的に独立した構造として具現してもよいことは明らかである。これ
ら二つは、共に作用して変速システムが正しく作動することを保証するという機
能的な繋がりがある。このことを表すために、ここでは、まとめて制御メカニズ
ムと呼ぶ。

【００４７】ここに示すテンション機構５９の単純な実施例は、両シャフト５２に、シャフ
トの現在位置から独立して、かなり一定の比較的に小さな外向きの力を加えるよ
うに構成された中央旋回式弾力フォーク装置を用いる。先に述べたが、各ドラム
の周りにケーブル２０を多数回巻くことによって、比較的に小さな締付力でも摩
擦ロックが生じることが保証される。したがって、家庭用自動車に用いるコンパ
クトなシステムの一例では、５.５回巻きのケーブルを用いるシステムは、摩擦係数が０.１と想定すると（金属対金属で油が存在する状態）、３５ｋｇｍを超えるトルクに対応する９５０ｋｇの力に対して牽引を維持するのに約３０ｋｇの
締付力を必要とする。６.５回巻きのケーブルを用いた場合は、約１７ｋｇの締付力で十分である。斜角スロットの角度５６が適度に浅い場合、テンション機構
５９が加えなければならない力は、必要な締付力よりもかなり小さい。したがっ
て、テンション機構によって生成される張力は、特に大きい必要はない。

【００４８】さらに、本発明の実施例においては、ケーブル２０と、ドラム１６及び１８の
一方あるいは両方との摩擦係合を解放するために、制御メカニズム５７が、テン
ション機構５９の作用よりも優先されるように構成されることが好ましい。例え
ば、制御メカニズム５７のアクチュエータを、テンション機構５９が提供するバ
ネ付勢に打ち勝つように同時に用いてもよい。このようにすれば、ドラムが独立
して回転する変速機の「中立」状態を単純な実施例で提供することができる。

【００４９】さて、本発明の好適実施例の特徴について、さらに説明する。これらの特徴は
、ドラムに沿ったケーブルのクリープを防ぐためのメカニズムに関する。回転ド
ラムの周りへのケーブルの巻きが進むにつれて、通常、ドラム面に沿ったケーブ
ルの軸方向へのクリープが伴う。二つのドラム上に反対方向で巻かれる場合は、
このクリープは、二つのドラムに対して、対向する方向へ発生し、心狂いが起こ
り、張力が増し、そしてケーブルの滑り、あるいはうねりが生じる。これらすべ
ての複雑な問題を避けるために、ドラムに沿ったケーブルのクリープを防ぐため
のメカニズムが設けられる。

【００５０】図７から図９に最も良く示す好適実施例においては、クリープ防止メカニズム
は、ロッド２２の各々に形成した螺旋溝６０と、ドラムの端部に対してロッド２
２を回転させるメカニズム６２とを用いる。この場合、ケーブル２０は溝の一部
分に係合し、そしてメカニズム６２は、ケーブルが係合する溝６０の部分を変え
るように機能する。したがって、ロッド２２は、ウォーム歯車のセットとして効
率的に機能し、クリープの方向に対抗してケーブル２０を抱え、各ドラム上にお
けるケーブルの軸方向の位置を一定に維持する。

【００５１】溝６０の螺旋は、溝の角度が巻き方向を妨害しないように選択される。この例
においては、図９に最も明らかに示すが、ドラム１６の溝６０は右巻きの螺旋と
して、そしてドラム１８のものは左巻きの螺旋として形成されている。ケーブル
を８の字に巻いた場合は、両ドラムの螺旋は同じである。溝の形状は、用いるケ
ーブルの断面形状に調和し、丸いケーブルに対しては、Ｕの字の溝が通常用いら
れる。Ｖ字ベルトあるいは他のタイプのベルトに対しては、それに調和する溝の
形状が選ばれる。

【００５２】各ドラムの周りへのケーブル２０の巻き間隔は、各ロッド２２の螺旋溝６０の
、一回転につき一ステップに等しいことが好ましい。ドラムの端部に対してロッ
ド２２が回転的に固定されている場合は、ケーブルは、ドラムの各回転に対して
一巻き分の間隔だけクリープする。したがって、ドラムの端部に対して各ロッド
２２を逆方向へ一回転すれば、ドラムの前方への一回転に起因するクリープ効果
を正確に補正することができる。静的な範囲において、このことは、ドラムが回
転されるときに、回転式コンベヤと同様なやり方で、ロッド２２が一定な角度方
向を維持することを意味する。

【００５３】この回転式コンベヤ効果を得るための回転メカニズム６２は、ロッド２２へ結
合され、そしてドラムの回転軸に対して平行に変位した第二の軸の周りをドラム
と共に回転するように構成された一つ以上の回転要素として最も単純に具現する
ことができる。

【００５４】図７及び図８に最も良く示すところの、この実施例では、各ロッド２２からス
ロット３８、スリーブ４４及びスロット３２を通って、回転的に非対称なピン６
４が延び、このピン６４に取り付けた片寄りブラケット６６が突起ペグ６８を提
供する。そして、軸５３に取り付けられた三角形ブラケット７４の角の部分には
、ローラーを介して二つの環状タイミングプレート６８及び７０が取り付けられ
ている。三角形ブラケット７４は、各ロッド２２の中心軸からペグ６８までの距
離に等しい距離だけ、タイミングプレート６９及び７０の有効回転軸をドラムの
回転軸から変位させるように形成されている。

【００５５】ペグ６８は、タイミングプレート６９及び７０に設けられたほぼ半径方向へ延
びるスロット７２に係合するため、ドラムが回転するとき、タイミングプレート
６９及び７０も同じスピードで回転する。ドラムの回転軸とタイミングプレート
６９及び７０の回転軸との間に一定の心違いが存在するため、ドラムが回転する
とき、全片寄りブラケットは一定の角度位置に維持され、所望の回転式コンベヤ
効果を生み出す。同時に、ペグ６８がスロット７２に沿って自由に移動するため
、先に説明したロッド位置の半径方向への調整が可能である。

【００５６】原理的には、半径方向のスロットを持つ単一のタイミングプレートによって、
必要な機能を行うことが可能である。しかしながら、回転中の特定な位置におい
て、特定な片寄りブラケット６６が、対応するスロット７２の長さ方向に直角な
状態で横たわり、スロットに沿ってペグ６８が滑動する僅かな可能性がある。こ
のような可能性を避けるためには、違った角度のスロット７２を持つ二つのタイ
ミングプレートを重ね合わせて用いることが好ましい。この実施例においては、
一方のタイミングプレートのスロットは、半径方向から第一の方向へ最大約３０
°まで、通常１０°の角度で、そして他方のタイミングプレートのスロットは、
半径方向から反対方向へ同じ角度で形成される。タイミングプレートの相対角度
位置は、ペグ６８が通過する、二つのプレートのスロットが重なって形成された
スロットの半径方向の位置を決定する。すべてのペグ６８の半径方向への同時移
動が妨げられることはないが、ペグが単一で他のペグから独立して半径方向へ外
れることは防止される。

【００５７】この範囲において、メカニズム６２は、ロッドが取り付けられたドラムに対し
てロッドの角度位置を変えるので、ロッド２２を「回転するためのメカニズム」
であると表現できる。静的な基準系において考察した場合のメカニズムの効果は
、ロッドの回転を防止するように見えるが、メカニズムは、さもなければロッド
が共に回転するであろうところのドラムに対して、実際にロッド２２を回転させ
るものである。

【００５８】ここまでは、単一のケーブルを用いる実施例に関連させて本発明を説明したが
、二つ以上のケーブルを同時に駆動するようなものとしても、等しく具現化する
こともできる。この場合、各ロッド２２には、各ケーブルが一つの溝に係合する
よう、二重あるいは三重の螺旋として形成した多数の溝６０が設けられる。

【００５９】２本のケーブルを用いる一つの特に有利な構成を図１９及び図２０に示す。図
１９に示すように、この場合は、ドラム１６及び１８の異なる領域の周りに、２
本のケーブル３００及び３０２が左右対称に巻き進められている。したがって、
ケーブル３００はドラム１６の周りに左巻きの螺旋で巻かれ、ケーブル３０２は
そのドラムに右巻きの螺旋で巻かれている。ドラム１８上では、これらの状態は
反転している。左右対称に巻き進められた２本のケーブルを用いることによって
、システム作動中の力のバランスが最適になる。

【００６０】このように巻かれた２本のケーブルを使用するには、クリープ防止メカニズム
のロッド２０の構成を変更する必要がある。図２０に、この実施例に対するロッ
ド２２の望ましい形状を示す。この場合、螺旋溝６０は、対向する第一及び第二
の螺旋溝３０４及び３０６によって置き換えられる。ここに示すロッドは、ドラ
ム１８のための構成であり、溝３０４が右巻きの螺旋として形成され、溝３０６
が左巻きの螺旋として形成されている。他の点に関するシステムの構造及び作動
は、上記のものと全く同じである。

【００６１】さて、図１４から図１８を参照する。これらは、本発明に従って構成されて操
作可能な無段変速システムの第二実施例を示すもので、全体的に２１４と符号が
付けられている。

【００６２】無段変速システム２１４は、概念的に上記システム１４に非常に類似しており
、各々可変有効径の領域２３０を持つ入力ドラム及び出力ドラム２１６及び２１
８と、それらの周りに複数回巻かれたケーブル２２０とを用いる。しかし、シス
テム２１４は、可変有効径を得るために用いるメカニズムの構成が大きく異なる
。

【００６３】ドラム２１６及び２１８は、二つのエンドプレート２２４及び２２６の間を結
ぶ複数のロッド２２２から構成されている。ロッド２２２は、有効なドラム面を
形成するように、ドラムの回転軸から半径方向へ間隔を決めて、そしてドラムの
回転軸の周りに角度配分されて実装されている。エンドプレート２２４及び２２
６へのロッド２２２の連結は、自在継手すなわち回転継手２２８、典型的に玉継
手タイプのものを介して行われる。エンドプレート２２４及び２２６は、互いに
対してドラムの回転軸の周りに回転させることができるため、ロッド２２２の配
列は、ほぼ平行な状態（ドラム２１８の図示の状態）と、コンパクトに捩れた状
態（ドラム２１６の図示の状態）との間で変化する。この調節範囲は、有効なド
ラム面の中間領域２３０の有効径を大きく変化させられることに対応する。

【００６４】ドラム２１６及び２１８の有効径を調節するための制御メカニズムを最も良く
理解するには、図１７を参照する必要がある。各ドラムは、固定スピンドル２３
４上に軸受アセンブリ２３６によって旋回可能に取り付けられた軸２３２を含む
。エンドプレート２２４は、フランジとして、軸２３２の外側に回転的にロック
された状態で嵌められ、軸２３２の端部には、エンドプレート２２６を支える中
空端部を持つシャフト２３８が取り付けられる。エンドプレート２２６は、シャ
フト２３８に沿ってスライド可能に取り付けられているが、エンドプレート２２
６内のキー溝に係合するシャフト２３８に沿った長手方向のリッジ２４４によっ
て回転的にロックされる。軸２３２とシャフト２３８との結合は、軸２３２から
突出してシャフト２３８内の角度付スロット２４２に係合するピン２４０によっ
て達成される。スロット２４２は、シャフト２３８にトルクが加えられたときに
トルクがピン２４０を介して軸２３２へ伝達されるように、浅い角度で設けられ
ている。シャフト２３８を軸２３２に対して軸方向へ移動することによって、シ
ャフト２３８及びエンドプレート２２６が、軸２３２及びエンドプレート２２４
に対して回転する。

【００６５】前記実施例とまったく同様に、この構造は、ドラムの有効径を連続的に調節し
ながら、シャフト２３８を介して、ドラムから、あるいはドラムへ、トルクを連
続的に伝達することが可能であることは明らかである。特に図１７の右側から見
たドラム２１６においては、シャフト２３８の内向きの、すなわち軸２３２に向
かう軸方向への移動によって、エンドプレート２２６は、エンドプレート２２４
に対して反時計回りに回転する。逆に、シャフト２３８を外側へ引くことによっ
て、時計回りの回転が生じる。典型的に、ドラムは、シャフト２３８の最も外側
の位置がドラムの最大有効径に対応し、そして最も内側の位置が最小有効径に対
応するように形成される。

【００６６】この場合も、システム２１４には、ドラムに沿ったケーブルのクリープを防ぐ
ために、螺旋溝２４５を設けたロッド２２２の回転を利用するメカニズムがある
。このシステムの詳細を下記に説明するが、しかしながら、この段階では、スロ
ット２４２の方向が、ドラム２１６及び２１８では反対であることに注目すべき
である。この結果、上記と同じ見方をすれば、ドラム２１８内でシャフト２３８
を内向きへ移動することによって、エンドプレート２２６は、エンドプレート２
２４に対して時計回りに回転する。このことは、螺旋溝の角度が、各ドラムに対
するケーブルの巻き方向と矛盾しないことを保証する。

【００６７】システム２１４の駆動比の規制は、ドラム２１６及び２１８の一方あるいは他
方のシャフト２３８を、その回転軸に沿って内向きへ変位させるアクチュエータ
を含む制御メカニズム２４６によって達成される。この方法では、いずれのドラ
ムの有効径をも減少させることが可能であり、駆動比を調節することができる。
ケーブル２２０に張力を維持するために、制御メカニズム２４６は、さらに、ド
ラムの有効径を増加させるように作用する、典型的に上記メカニズム５９と同等
なテンション機構２４８を含む。この場合も、変速機に中立状態を提供するため
に、テンション機構２４８を無効にすることができることが好ましい。

【００６８】特に図１５から明らかであるが、エンドプレート２２４及び２２６間の距離は
ドラムの状態に応じて変化するため、変速比が変化するときに、ドラム２１６及
び２１８の一方あるいは両方を軸方向へ移動して調節可能な領域２３０の配列を
保守するように、ある種の定心機構（図示せず）を設けることが好ましい。この
定心機構は、多数の方法で具現化することができる。例えば、限定せずに、ドラ
ム軸に直角にスライド可能な中央ピボットを持つフォークあるいは鋏タイプのメ
カニズムを各ドラムに設ける、あるいは変速制御システムによって直接的に制御
される油圧アクチュエータを設けてもよい。

【００６９】さて、ドラムに沿ったケーブルのクリープを防ぐためのメカニズムの実施例を
説明する。これは、先の実施例において説明したメカニズムと概念的には全く同
じである。ロッド２２２の端部が一定な半径方向の位置に配置された結果として
、構造が単純になっている。また、この例では、片寄りブラケット２５４への非
スライド旋回連結２５２を持つ単一のタイミングプレート２５０が、先の実施例
の二重溝のタイミングプレートに置き変わっている。

【００７０】他方、片寄りブラケット２５４のロッド２２２への結合は、自在連結が必要で
あるため、幾分複雑である。一つの可能なカプリング構造を図１８に示す。従来
の玉継ぎ手２５６の自由な回転が、ロッド２２２の長さ方向に直角な、結合部２
５６の周りの環状スロット２６０内を移動する中央ピン２５８によって制限され
ている。この構造は、ロッド２２２に必要な二度の旋回自由度を許容しながら、
ロッド２２２が、結合部ハウジング２６２に対して、ロッド自身の軸の周りに回
転することを防止する。片寄りブラケット２５４を支える結合部ハウジング２６
２自体は、軸受２６４を介してエンドプレート２２４内に旋回可能に取り付けら
れている。片寄りブラケット２５４をエンドプレート２２４に対して回転するこ
とによって、ロッド２２２は、どの旋回位置にあったとしても軸が回転する。

【００７１】上記説明は、単に例として意図しているものであり、本発明の範囲内において
、多くの他の実施例が可能であることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ケーブルの摩擦ロックを示す概要図である。ケーブルをロッドへ巻くことによ
ってロックする。

【図２】本発明に従って構成されて操作可能な無段変速システムの第一実施例の、概略
的な等尺図である。

【図３】図２の無段変速システムに使用する位置決めディスクの概略的な側面図である
。

【図４】図２の無段変速システムに使用する調整ディスクの概略的な側面図である。

【図５】図３の二つの位置決めディスクから形成したドラムと、図４の二つの調整ディ
スクとを示す概略的な分解等尺図である。

【図６Ａ】最大有効径に対応する位置決めディスクと調整ディスクとの第一の相対位置を
示す、図５のドラムの概略的な側面図である。

【図６Ｂ】最小有効径に対応する位置決めディスクと調整ディスクとの第二の相対位置を
示す、図５のドラムの概略的な側面図である。

【図７】図２に示す無段変速システムの好適実施例の等尺図である。

【図８】図７に示す実施例の一つのドラムの分解等尺図である。

【図９】図７に示す実施例の上面図である。

【図１０】図７に示す実施例の入力軸及び出力軸を通過する横断面図である。

【図１１】図７に示す実施例の側面図である。

【図１２】図１０の線Ｉ−Ｉに沿った横断面図である。

【図１３】図１０の線II−IIに沿った横断面図である。

【図１４】本発明に従って構成されて操作可能な無段変速システムの第二実施例を示す等
尺図である。

【図１５】図１４に示す無段変速システムの平面図である。

【図１６】図１５の線III−IIIに沿った横断面図である。

【図１７】図１６の線IV−IVに沿った横断面図である。

【図１８】図１４に示す無段変速システムに用いる回転軸継手の拡大横断面図である。

【図１９】本発明による無段変速システムの、好適実施例としての２本の−ケーブルの概
略的な等尺図である。

【図２０】図１９に示す実施例のドラム内に用いるロッドの構造を示す上面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動軸と出力軸とを連結する無段変速システムであって
、（ａ）この駆動軸に作用的に連結されて駆動軸によって回転される、回転軸を持
つ第一のドラムと、（ｂ）この第一のドラムの回転軸にほぼ平行に配置された回転軸を持ち、前記出
力軸に作用的に連結された第二のドラムと、（ｃ）前記第一及び前記第二のドラムの各々の周りを複数回巻いて前記第一及び
前記第二のドラムを囲む閉じたケーブルとからなり、前記第一のドラム及び前記第二のドラムの少なくとも一方が、調節可能な有効
径を形成する領域を含むことを特徴とする変速システム。
【請求項２】前記ケーブルが、前記第一のドラムの周りに第一方向の螺旋
状に巻かれ、そして前記第二のドラムの周りに、前記第一方向の螺旋に対して反
対方向の、第二方向の螺旋状に巻かれることを特徴とする請求項１に記載の変速
システム。
【請求項３】さらに、前記ケーブルに張力を維持するように作用するテン
ション機構からなる請求項１に記載の変速システム。
【請求項４】前記第一及び前記第二のドラムの両方が、調節可能な有効径
領域を含み、前記テンション機構が、前記第一及び第二のドラムにおける前記領
域の有効径を増加させて前記ケーブルに張力を維持するように前記第一及び第二
のドラムに作用的に連結されている請求項３に記載の変速システム。
【請求項５】さらに、変速機の「中立」状態に対応するように、前記テン
ション機構の作用を無効にして、前記ケーブルと、前記ドラムの少なくとも一方
との摩擦係合を解除するためのオーバーライド機構からなる請求項３に記載の変
速システム。
【請求項６】前記第一及び前記第二のドラムの少なくとも一方が、ドラム
に沿った前記ケーブルのクリープを防ぐためのメカニズムを含む請求項１に記載
の変速システム。
【請求項７】ドラムに沿った前記ケーブルのクリープを防ぐための前記メ
カニズムが、（ａ）前記ケーブルの一部が係合するように形成された螺旋溝を持つ少なくとも
一つの要素と、（ｂ）この少なくとも一つの要素を回転させて、前記ケーブルが係合する前記溝
の部分を変えるための機構とを含む請求項６に記載の変速システム。
【請求項８】前記第一及び前記第二のドラムの、調節可能な有効径領域を
含む前記少なくとも一方のドラムが、（ａ）前記回転軸から半径方向へ間隔を決め、そして前記回転軸の周りに角度的
に配分され実装されて有効なドラム面を形成する複数のロッドと、（ｂ）これらロッドの各々の少なくとも一部の、前記回転軸からの半径方向の間
隔を変えて、少なくとも前記有効なドラム面の領域の有効径を変えるための調整
メカニズムとからなる請求項１に記載の変速システム。
【請求項９】前記少なくとも一つのドラムが、さらに、前記ドラムへ、あ
るいは前記ドラムからトルクを伝達するためのシャフトを含み、このシャフトを
、前記回転軸に沿って変位させることによって、前記有効径が変わるように、前
記シャフトが前記調整メカニズムへ結合されている請求項８に記載の変速システ
ム。
【請求項１０】前記第一及び前記第二のドラムの、調節可能な有効径領域
を含む前記少なくとも一方のドラムが、前記第一及び前記第二のドラムの両方を
含む請求項８に記載の変速システム。
【請求項１１】さらに、前記第一及び第二のドラムの前記調整メカニズム
に作用的に連結され、前記ドラムの一方の有効径を選択的に減少させるように構
成された、前記第一及び第二のドラム間における有効径の比率を調節するための
制御メカニズムからなる請求項１０に記載の変速システム。
【請求項１２】前記制御メカニズムが、さらに、前記ケーブルに張力を維
持するために、前記第一及び第二のドラムの有効径を増加させるように構成され
たテンション機構を含む請求項１１に記載の変速システム。
【請求項１３】前記制御メカニズムが、変速機の「中立」状態に対応する
ように、前記テンション機構の作用を無効にして、前記ケーブルと、前記ドラム
の少なくとも一方との摩擦係合を解除できるように構成されている請求項１２に
記載の変速システム。
【請求項１４】前記少なくとも一つのドラムが、ドラムに沿った前記ケー
ブルのクリープを防止するためのメカニズムを含み、このメカニズムは、（ａ）前記ロッドの各々に形成され、前記ケーブルが部分的に係合する螺旋溝と
、（ｂ）前記少なくとも一つのドラムに対して前記ロッドを回転させて、前記ケー
ブルが係合する前記溝の部分を変えるための機構とからなる、請求項８に記載の
変速システム。
【請求項１５】前記回転するための機構が、静的な基準系で見た場合に前
記少なくとも一つのドラムの回転からは独立して、前記複数のロッドの回転位置
を一定に維持するように構成されている請求項１４に記載の変速システム。
【請求項１６】前記回転するための機構が、前記少なくとも一つのドラム
の回転軸に平行に変位した第二の軸の周りに、前記少なくとも一つのドラムと共
に回転するように連結した回転要素を含む請求項１４に記載の変速システム。
【請求項１７】前記ケーブルが第一のケーブルとして言及され、前記シス
テムが、さらに、前記第一及び前記第二のドラムを囲む第二の閉じたケーブルか
らなり、前記第一のケーブルが、前記第一のドラムの周りに第一方向の螺旋状に
巻かれ、前記第二のドラムの周りに、この第一方向の螺旋に対して反対方向の、
第二方向の螺旋状に巻かれ、そして前記第二のケーブルが、前記第一のドラムの
周りに前記第二方向の螺旋状に巻かれ、前記第二のドラムの周りに前記第一方向
の螺旋状に巻かれる請求項１に記載の変速システム。
【請求項１８】前記第一及び前記第二のドラムの少なくとも一方が、ドラ
ムに沿った前記ケーブルのクリープを防ぐためのメカニズムを含み、このメカニ
ズムが、（ａ）第一方向にある第一螺旋溝と、この第一方向に対して反対な、第二方向の
第二螺旋溝とを持つ少なくとも一つの要素と、（ｂ）この少なくとも一つの要素を回転させて、前記ケーブルが係合する前記溝
の部分を変えるための機構とからなり、前記少なくとも一つの要素は、前記第一のケーブルが前記第一の溝の一部に係
合し、前記第二のケーブルが前記第二の溝の一部に係合するように実装される請
求項１７に記載の変速システム。