JP2002525536A - 変速ドライブ - Google Patents

変速ドライブ

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JP2002525536A
JP2002525536A JP2000572596A JP2000572596A JP2002525536A JP 2002525536 A JP2002525536 A JP 2002525536A JP 2000572596 A JP2000572596 A JP 2000572596A JP 2000572596 A JP2000572596 A JP 2000572596A JP 2002525536 A JP2002525536 A JP 2002525536A
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JP
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drive
shaft
spring
speed
endless
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Application number
JP2000572596A
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English (en)
Inventor
ハンマーベック、ジョン・フィリップ・ロジャー
Original Assignee
ハンマーベック、ジョン・フィリップ・ロジャー
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/06—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising flexible members, e.g. an endless flexible member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Handcart (AREA)
  • Transmissions By Endless Flexible Members (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
  • Friction Gearing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 変速ドライブは、２つのドライブＡおよびＢと、出力ドライブホイール（62）と、ドライブＡおよびＢによってドライブされ、出力ドライブホイール（62）の周囲に延在していてそれを回転するエンドレスの伸縮可能な部材（66）とを含む。ドライブＡおよびＢは、第１のドライビング位置では第１の速度で、第２のドライビング位置では第２の速度で、エンドレス部材（66）がエンドレスパスの周囲を移動するように動作できる。したがって出力ドライブホイール（62）の周囲でエンドレス部材（66）は局所的に伸張または収縮し、その速度を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の属する技術分野 本発明は変速ドライブ（variable speed drive）に関する。
【０００２】 従来の技術 １つの既知の変速ドライブは、円形部から成るピラミッド形構造（circular p
yramid）の外側表面の周囲に巻き付けられ、かつそれに沿って移動できる連続ド
ライブベルトをドライブするモータを含んでいる。ピラミッド形構造上にはドラ
イブの出力シャフトが装着されている。この構成では、ベルトがピラミッド硬い
構造の幅広い端面の周りでドライブされるとき、ピラミッド、したがって出力シ
ャフトを特定の速度で回転させることができる。ベルトをピラミッドの頂点へ向
かって移動することによって、ピラミッドの回転は加速する。したがって、ピラ
ミッド形構造の表面に関係してベルトを適切に位置付けることによって、出力シ
ャフトの速度を変化させることができる。
【０００３】 発明が解決しようとする課題 このドライブに関する問題は、効率的でないことである。別の問題は、３次元
でかさばり、動作が複雑なことである。種々の他のより効率的な変速ドライブが
使用可能であるが、それらは複雑でコスト高の傾向がある。
【０００４】 本発明の目的は、低コストで、軽量で、エネルギー効率のよい変速ドライブを
提供することである。
【０００５】 本発明の１つの態様にしたがって、変速ドライブであって、ドライブ、可動部
材、出力ドライブ、および出力ドライブおよび可動部材の周囲に延在し、ドライ
ブによってドライブされるエンドレスで伸張性の部材を含み、エンドレス部材を
出力ドライブの周囲で移動させると、前記出力ドライブが動き、可動部材が動く
と、エンドレス部材が伸張または収縮して、全体的な長さが変化して、出力ドラ
イブがドライブされる速度を変更する変速ドライブを提供する。
【０００６】 ２つの間隔を置いて位置する可動部材を用意して、エンドレス部材をそれらの
間に配置し、２つの部材を互いに固定的に装着し、ドライブに関係して移動可能
にし、可動部材が一方の方向に動かされるときは、エンドレス部材は第１の可動
部材に係合し、第１の方向に出力ドライブを動かすことができ、可動部材が別の
方向に動かされるときは、エンドレス部材は第２の部材に係合し、第２の方向に
出力ドライブを動かし、可逆性（反転可能な）ドライブ（reversible drive）を
用意することができることが好ましい。該または各可動部材にはホイールを含む
ことが好ましい。
【０００７】 ドライブには中空のドライブシャフトを含むことが好ましい。中空のドライブ
シャフトは電気モータによってドライブされることが好ましい。中空のドライブ
シャフト上には、ドライブ手段を装着して、エンドレスでフレキシブルな部材と
相互作用して、それを動してもよい。
【０００８】 エンドレスで伸張性の部材にはエンドレスのコイルまたはスプリングを含むこ
とが好ましい。エンドレス部材にはベルトまたはチューブを含んでもよい。
【０００９】 エンドレス部材がスプリングまたはコイルであるとき、ドライブ手段はラグを
含み、ラグは中空のドライブシャフトの内側壁から、ばねまたはコイルの隣り合
う巻線間に位置付けるために依存し、中空のドライブシャフトが回転していると
き、ばねは連続する巻線と回転しているラグとの係合によって順方向へ進められ
る。１対のラグを用意し、対の各ラグはばねの隣接する巻線間に位置するが、互
いにオフセットしていて、対の第１のラグが隣接する巻線の前方の巻線と接触し
、対の第２のラグが後方の巻線と接触することが好ましい。
【００１０】 ２以上のラグは互いに対向して用意することが好ましい。ばねを中空のドライ
ブシャフトの中心に保持するのに効果的であるからである。ラグを対向して配置
して、各スプリングまたはコイルの巻線に対する各ラグの角度が急峻になり過ぎ
るのを防ぐことができるのが好ましい。該または各ラグには、スプリングの巻線
と係合する表面をもつローラ軸受けを用意して、摩擦作用を低減することが好ま
しい。
【００１１】 ラグの組は中空のドライブシャフトの対向する端部に用意されていることが好
ましい。その理由は、ラグ間にあるスプリングの一部は該または各可動部材の動
作によって実質的に影響を受けず、したがって影響を受ける部分を低減するのに
効果的であるからである。したがって可動部材は、このようにされていないとき
に必要であったほど動かす必要はない。
【００１２】 ドライブホイールを出力シャフト上に用意し、フレキシブルな部材をドライブ
ホイールの周囲に巻き付けることが好ましい。
【００１３】 エンドレス部材の伸張または収縮を検出する検出器を用意して、出力ドライブ
の速度を変更することが好ましい。エンドレス部材がスプリングのとき、検出器
が、隣接する巻線の分離を監視して、スプリングの伸張または収縮の測度および
その速度を得るように動作できることが好ましい。出力ドライブの側部上でスプ
リングまたはコイルの巻線の分離を比較することによって、送られる電力の実際
のレートを計算することができる。
【００１４】 可動部材の動作を制御する制御装置を用意することが好ましい。制御装置は、
検出器とは通じていて、測定された速度に関係する情報を制御装置にフィードバ
ックできることが好ましい。
【００１５】 本発明の別の態様にしたがって、変速ドライブであって、ドライブ手段、出力
ドライブ、およびドライブ手段によってドライブされ、出力ドライブの周囲に延
在して、それをドライブするエンドレスの伸張可能な部材を含み、ドライブ手段
は第１の速度で第１のドライビング点においてエンドレス部材をドライブするよ
うに動作し、第２のドライビング点でエンドレス部材の動作を速度変更するかま
たは停止して、出力ドライブの周囲でエンドレス部材を伸張または収縮させる手
段が用意されている変速ドライブを提供する。
【００１６】 エンドレス部材の動作の速度変更または停止を行う手段は、エンドレス部材の
速度を低減して、第２のドライビング点において実質的にゼロにするように動作
することができ、したがってエンドレス部材はこの第２のドライビング点を越え
て動くののを実質的に防止される。
【００１７】 エンドレスの伸張性の部材は、エンドレスコイルまたはスプリングであること
が好ましい。エンドレスのフレキシブルな部材にはベルトまたはチューブを含ん
でもよい。
【００１８】 エンドレス部材がスプリングまたはコイルであるとき、ドライブ手段は出力ド
ライブの対向側部上に位置する２つの中空のドライブシャフトを含むことが好ま
しい。中空のドライブシャフトが同じモータによってドライブされることが好ま
しい。
【００１９】 ラグは、各中空の内側シャフトから延びて、スプリングまたはコイルの隣接す
る巻線間に位置付けるようにし、各中空のドライブシャフトが回転するときには
、連続する巻線と回転しているラグとの係合によって順方向に推進されることが
好ましい。１対のラグを用意し、対の各ラグはスプリングの隣接する巻線間に位
置するが、互いにオフセットしており、対の第１のラグが隣接する巻線の前方の
巻線と接触し、対の第２のラグが後方の巻線と接触していることが好ましい。
【００２０】 ２以上のラグは中空ドライブの対向する側部上に用意してもよい。ばねを中空
ドライブシャフトの中央に保持するので効果的であるからである。ラグを対向し
て、スプリングまたはコイルの巻線に対する各ラグの角度が急峻になり過ぎるの
を防ぐことができるのが好ましい。該または各ラグにはローラ軸受けを用意して
、スプリングの巻線と係合する表面を用意して、摩擦作用を低減することが好ま
しい。
【００２１】 ラグの組は中空のドライブシャフトの対向する端部に用意されていることが好
ましい。ラグ間にあるスプリングの一部は該または各可動部材の動作によって実
質的に影響を受けず、したがって影響を受ける部分を低減するのに効果的である
からである。したがって可動部材は、このように構成されていないときほど引っ
張られる必要はない。
【００２２】 各中空のドライブシャフトは内側の中空の円筒形シャフトを含み、内側の中空
の円筒形シャフトが外側の中空の円筒形シャフトに取り外し可能に結合され、モ
ータによってドライブされることが好ましい。モータは定出力モータであること
が好ましい。
【００２３】 伸縮性の部材の動作の速度変更または停止用手段は、外側シャフトから内側シ
ャフトを取り外しすように動作することができ、したがって内側シャフトは最早
回転せず、スプリングがこの点を越えて動くのが実質的に妨げられることが好ま
しい。中空のドライブシャフトの両方は同じモータによってドライブされること
が好ましい。
【００２４】 伸縮性の部材の動作の速度変更または停止用手段は、内側シャフトの少なくと
も１つの動作にブレーキをかけて、対応する外側シャフトから内側シャフトを取
り外して、該外側シャフトを通るエンドレススプリングの速度を低減またはゼロ
にまですることができるブレーキング（制動動作）機構を含む。
【００２５】 伸縮性の部材の動作の速度変更または停止用手段は、内側ドライブシャフトの
一方の端部と外側ドライブシャフトの同じ端部との間に装着された圧縮スプリン
グを含み、圧縮スプリングが、エンドレス部材の所定のテンションに到達するま
で、内側シャフトを引っ張って、外側シャフトとドライビング係合させ、この段
階においてエンドレス部材の引っ張り力は圧縮スプリングの引っ張り力に勝って
いて、内側シャフトが外側シャフトとの係合を外して動かされるるように動作す
ることができる。
【００２６】 ドライブをオフにスイッチするときを感知し、圧縮スプリングの動作に対して
内側シャフトの１つを動かして外側シャフトとの係合を外して、外側シャフトを
内側シャフトから外し、スプリングを外すように動作できるアクチュエータが用
意されることが好ましい。スプリングが外れていることを検出する検出器を用意
して、外側シャフトをドライブするモータをオフにスイッチして、ドライブを作
動位置へ戻すことができる。
【００２７】 内側シャフトは２つの別個であるが、噛み合い、互いに長手方向に離れること
ができるインターロッキング部分をもち、各部分は外側ドライブシャフトとの係
合をドライブする際に取り外し可能に装着され、エンドレス部材を速度変更する
か、または第２の点を越えて動くのを止める手段が、内側シャフトの部分をドラ
イブされる位置から、この部分が外側シャフトから取り外される位置へ移動する
手段を含む。内側シャフトの部分を動かす手段は楕円形ホイールを含み、この楕
円形ホイールは内側シャフトの部分と回転可能に係合して、部分を互いに離して
、外側シャフトとのドライブ係合を外すことが好ましい。
【００２８】 ドライブ部材は出力ドライブ上に用意し、フレキシブルな部材をドライブ部材
の周囲に巻き付け、ドライブ部材は円形、または“西洋梨（pear）”形または楕
円形であることが好ましい。
【００２９】 フレキシブルな部材の伸張または収縮を検出する検出器を用意して、出力ドラ
イブの速度を変更することが好ましい。フレキシブルな部材がスプリングである
とき、検出器は隣接する巻線の分離を監視して、ばねの伸張または収縮の測度お
よびその速度を得るように動作できることが好ましい。出力ドライブの側部上で
のスプリングまたはコイルの巻線の分離を比較することによって、送られる電力
の実際のレートを計算することができる。
【００３０】 制御装置を用意して、可動部材の動作を制御することが好ましい。制御装置は
検出器と通じていて、測定された速度に関係する情報を制御装置にフィードバッ
クできることが好ましい。
【００３１】 ここで本発明の上述の態様を実現する種々のシステムを添付の図面を参照して
例示的に記載することにする。
【００３２】 発明の実施の形態 図１、２、および４は、定速で回転動作が可能な中空のドライブシャフト12を
備えた電気モータ10を示す。中空のドライブシャフト12の内側の壁14からは対向
しているドライブラグ16が延在している。図３ａに示したように、各ラグ16は円
筒形部材18を含み、円筒形部材18の周囲にはローラ軸受け20が延在して、摩擦を
制限する軸受け表面を用意している。ラグ16は、通常は対で用意されているが、
図３ｂに示したように、対の各ラグは他方のラグと近接しているが、シャフトの
軸に沿ってオフセットしている。
【００３３】 シャフト12の対向する端部は軸から横方向にオフセットしており、この端部に
おいてドライブシャフト22に装着されたドライブホイール20と、ドライブ機構27
を使用してシャフト12およびドライブホイール20に関係して動くことができる支
持体26上に回転可能に装着された可動テンションホイール24とがある。
【００３４】 エンドレススプリングまたはコイル28はシャフト12から延在しており、可動テ
ンションホイール24およびドライブホイール20の周囲に巻付けられている。シャ
フト12、可動テンションホイール24、およびドライブホイール20は、スプリング
28が実質的に単一平面上に位置するように配置されている。スプリングの隣り合
う巻線間にはラグ16の対が延在している。
【００３５】 スプリング28は適切な材料、例えばスチールから作られていて、モータ10がオ
ンにスイッチされないときは、ドライブラグ16、ドライブホイール20、およびテ
ンショニングホイール24とほんのわずかに接触するようにされている。
【００３６】 モータ10が作動しているとき、すなわち中空のドライブシャフト12が回転して
いるとき、可動テンショニングホイール24はモータ10から離れるように移動し、
図１に示したように、スプリング28がドライブホイール20と接触するまで、スプ
リング28は引き伸ばされ、次第にテンションをかけられる。この段階では、図３
ｂに示したように、ラグ16の対の第１のラグは前方の巻線Ｆと接触し、第２のラ
グは後方の巻線Ｒと接触する。ラグ16は中空のドライブシャフト12と共に回転し
、スプリング28は、ラグ16との最低の摩擦接触で中空のシャフト内を進められ、
次に各巻線はドライブラグ16のローラ軸受け19と係合する。このやり方では、ス
プリング28はエンドレスパスのシャフト12、円形テンションホイール24、および
ドライブホイール20を介してドライブされる。ラグ16の回転速度が一定であると
すると、スプリング28は定速で送られる。
【００３７】 理解されるように、このやり方でエンドレスパスの周囲にスプリング28を供給
すると、ドライブホイール20が回転すると、ドライブシャフト22にトルクが分け
与えられて、ドライブシャフト22は回転する。このやり方ではモータ10はスプリ
ング28を介してドライブシャフト22をドライブする。ドライブシャフト22の速度
は、スプリング28が中空のシャフト12を通るときのスプリング28の速度よりもわ
ずかに速いことに注意すべきである。
【００３８】 ドライブシャフト22の回転速度を変更するために、可動テンションホイール24
をモータ10に対して移動する。図４に示したように、テンションホイール24がモ
ータ10から離れるとき、エンドレススプリング28は伸張する。スプリング28が伸
びると、スプリング28はエンドレスパスの周囲をより迅速に移動し、ドライブホ
イール20、さらにドライブシャフト22はより迅速なレートで回転する。したがっ
て、ドライブ22の速度は、スプリング28の長さを増減することによって変更する
ことができる。
【００３９】 ドライブホイールの対向する各側部上で、検出器30はスプリング28の隣り合う
巻線の分離を監視する。各検出器30は、例えば巻線がそこを通る度ごとに、磁気
パルスを生成する簡単な光検出器または検出器である。その代わりに、スプリン
グの巻線の通過は、例えばスプリングと係合し、スプリングのテンションを変更
することによって動かされる可動ホイールを使用して機械的に監視することがで
きる。ドライブの出力が増加すると、巻線の分離は、ドライブホイール20が各側
部上で変化するので、トルク出力を自動的に監視することができる。
【００４０】 各検出器30は制御装置32に接続され、制御装置32は可動テンションホイール24
をドライブするための機構27に接続されている。ドライブホイール20のトルクを
示す信号は検出器30から制御装置32へ送られる。次に測定されたトルクは所望の
トルクと比較される。測定されたトルクと所望のトルクが一致しないときは、制
御装置32は信号をドライブ機構27へ送って、テンションホイール24を動かし、ス
プリング28、したがってドライブホイール20の速度を変更する。このやり方では
出力トルクを変更することができる。
【００４１】 図１および２の変速ドライブシステムは、標準の工業用スチールスプリングコ
イルを使用して、通常６のドライブホイール／スプリング速度比を用意すること
ができる。図１および２の複数のドライブを一緒にリンクすることによってより
高い比率を達成することができる。例えば、これらのドライブを３つリンクする
と、２１６、すなわち６×６×６の比率が得られる。
【００４２】 図５は、図１および２のドライブの変形を示している。図５では、ドライブラ
グ16の対向する対はドライブシャフト12の各端部に用意されている。使用の際に
可動ホイールが（図５に点線で示した）静止位置から伸張した位置へ動かされる
とき、シャフト12の何れかの端部のラグ間のスプリングの一部分は実質的に影響
を受けない。このやり方では、スプリングの実効長は低減し、スプリングが全長
にわたって伸張している場合に、同じ出力速度を与える限り、可動ホイール24を
移動する必要はない。これは、例えばコンパクトドライブが望ましいときに効果
的である。
【００４３】 図６は、別の変速ドライブシステムを示している。この場合にシステムは可逆
性であり、したがってドライブシャフトに対してトルクを両方向に分け与えるこ
とができる。図１および２を参照して記載したシステムにおいて、図６のシステ
ムは中空のドライブシャフト12を備えた電気モータ10を含み、中空のドライブシ
ャフト12はドライブラグ16を支持し、その中を通ってエンドレススプリング28が
延在している。
【００４４】 中空のドライブシャフト12の対向する端部には、対称に位置するドライブホイ
ール34、36、38、および40の２つの対が用意されている。ホイールの各対34と36
および38と40は、中空のドライブシャフト12の軸の対向する側部に位置付けられ
ている。各ホイールからはシャフト41が延在しており、シャフト41の端部にはよ
り小さい結合ホイール42、44がある。各対の結合ホイール42、44はドライブベル
ト46を使用して接続され、ドライブベルト46はその出力を結合して、結合された
出力トルクを生成する。
【００４５】 図７に示したようにモータ10およびドライブホイール34、36、38、40の上には
可動ガントリ48が装着され、可動ガントリ48は単一の支持体54上に１組の対向す
る可動テンションホイール50を保持している。このやり方では可動ホイール50お
よび52は互いに固定的に装着され、モータに関係して一緒に動くことができる。
ガントリ48は、テンションホイール50および52はモータ10およびドライブホイー
ル34、36、38、40よりも高いレベルで横方向に前後に、中空のドライブシャフト
12の軸に対してほぼ垂直に動くことができる。図４の可動テンションホイール50
および52の一方の周囲にはスプリング28が延在している。
【００４６】 ドライブ10が図６に示した構造であるとき、エンドレスパスの周囲にスプリン
グ28を供給して、ドライブホイール36および40を回転させ、各シャフト41へのト
ルクを分け与えて、シャフト41を第１の方向に回転させる。既に記載したように
、ドライブシャフト41の速度は、スプリング28が中空のシャフト12を通るときの
スプリング28のよりも僅かに速い。
【００４７】 シャフト41の回転速度を変更するために、ガントリ48および可動テンションホ
イール50、52はモータ10に関係して動く。テンションホイール50がモータ10から
離れるとき、エンドレスホイール28は伸びて、エンドレスパスの周りをより迅速
に動き、ドライブホイール36および48はより迅速なレートで回転する。したがっ
て、ドライブの速度はスプリング28の長さを増減することによって変更すること
ができる。
【００４８】 回転方向を反転したいとき、可動テンションホイール50および52は伸張された
位置からモータ10へ移動し、モータ10を越えて、反対側部へ動かされる。したが
ってスプリング28は第1の可動テンションホイール50との係合を外し、図８に示
したように第２の可動テンションホイール52と係合するように動く。この位置に
おいて、スプリング28をエンドレスパスの周囲に供給すると、ドライブホイール
34および38が回転し、代わって各シャフト41へトルクを分け与え、シャフト41は
第１の方向とは反対方向の第２の方向へ回転する。このやり方では、出力シャフ
ト41の回転方向は反転する。
【００４９】 前方の位置と後方の位置の間には中立の位置があり、この中立の位置ではテン
ションホイール50および52の何れもスプリング28と接触しない。
【００５０】 図９は、２つの対向し、実質的に平行の中空のドライブシャフトＡおよびＢを
含む別の変速ドライブシステムを示している。ドライブシャフトＡおよびＢの間
にはブレーキング機構60があり、ブレーキング機構60は液圧で（hydraulically
）応用して作動し、所望するときにシャフトＡまたはＢの何れか一方に作用する
ようにされている。ドライブシャフトＡまたはＢの一方の端部には出力ドライブ
ホイール62が用意され、他方の端部にはガイドホイール64が用意されている。ス
プリングは各中空のシャフトを通って出力ドライブホイールの周囲に延在し、ガ
イドホイールはエンドレスの伸縮可能な部材66、この場合はスプリングである。
中空のドライブシャフトＡおよびＢを通って延在しているスプリングの一部分は
実質的に平行するように構成されている。
【００５１】 中空のドライブシャフトＡおよびＢの各々は、図１０に示したように単一のモ
ータ68によってドライブされる。各中空のドライブシャフトＡおよびＢは中空の
内側シャフト70を含み、図１１に示したように、中空の内側シャフト70は類似の
中空の外側シャフト72を通って延在し、各シャフトは互いに関係して動くことが
できる。既に記載した実施形態において、ドライブシャフトＡおよびＢの内側周
囲表面上にはラグ74が用意されており、ラグ74は使用の際にスプリングの巻線と
係合し、スプリングをシャフトに通すようにドライブする。これらのラグ74は図
３ａおよびｂに示したように、対で与えられていることが好ましい。
【００５２】 各外側シャフト72の外側表面上にははめ歯76が用意されており、はめ歯76はエ
ンドレスのつめ付きベルト78と係合し、エンドレスのつめ付きベルト78はドライ
ビングモータ68に連結されるようにされている。このつめ付きベルト78は周囲に
延在し、モータ68はガイドホイール80へ向かってドライブし、図１１から分かる
ように、ガイドホイール80はつめ付きベルト78をドライブシャフトＢの下方端部
へ導く。ベルトは、シャフトＢの周囲の一部と他方のドライブシャフトＡの下方
端部が周囲の一部に延在し、そこからドライビングモータ68へ戻る。モータ68が
出力シャフトを時計回り方向にドライブするとき、シャフトＢは時計回り方向に
回転するが、シャフトＡは反時計回り方向に回転する。したがって、外側シャフ
トＡおよびＢの両者は単一のモータ68によってドライブされるが、回転方向は逆
である。
【００５３】 出力ホイール62の両側部の付近には間隔検出器82が用意され、スプリング66の
隣り合う巻線の分離を検出する。既に記載したように、これらの検出器の各々は
簡単な光検出器または検出器であって、巻線が通過する度に磁気パルスを生成す
る。その代わりに、スプリングの巻線の通過は可動ホイールを使用して機械的に
監視することができ、可動ホイールはスプリングを係合し、スプリングのテンシ
ョンを変化させることによって動かされる。ドライブ出力が増加すると、巻線の
分離はドライブホイール20の側部上で変化するので、出力ドライブの対向側部上
で巻線の分離を検出することによって、トルク出力を自動的に監視することがで
きる。
【００５４】 使用の際に、モータ68は両方の中空のドライブシャフトの外側シャフト72をド
ライブする。それぞれ内側シャフトと外側シャフト70、72の間の摩擦係合によっ
て、図１２ａに示したように、内側シャフト70は外側シャフト72と共に回転する
ことができる。これによりラグ74を回転させる。ラグ74とエンドレススプリング
66とが係合すると、スプリング66は１つの点において中空のドライブシャフトＡ
によってドライブされ、同時に別の点において第２のシャフトＢによってドライ
ブされる。各シャフトＡ、Ｂの速度が同じとき、これは、スプリング66が動く速
度は一定であり、出力ホイールドライブ62はスプリング66との係合によって定速
でドライブされることを意味する。しかしながらブレーキ60がドライブＡまたは
Ｂの内側シャフトの一方にかけられるとき、スプリング66が２つの点でドライブ
される速度に差が生じる。このためにスプリング66の局所的な伸びまたは縮みが
生じ、出力ドライブホイール62がドライブされる速度が変化する。
【００５５】 例えば、図９のスプリング66が時計回り方向にドライブされるとき、ドライブ
Ｂの内側シャフトのフランジ73にブレーキ60をかけると、図１２ｂに示したよう
に、内側シャフト70は動作を減速または停止する。したがってスプリング66がシ
ャフトＢを通る動作は妨げられる。スプリング66がシャフトＡを通る動作レート
は一定であるので、ドライブホイール62上のスプリング66は短くなると、スプリ
ング66のテンションは局所的に増加し、ドライブホイール62の速度は増加する。
ブレーキ60がドライブＢの内側シャフト72のフランジ73から解除されると、中空
のドライブシャフトＡおよびＢは再び同期して動作し、図１２ｃに示したように
、スプリング66は平衡位置に戻る。
【００５６】 対照的に、図１２ｄに示したように、ブレーキ60がシャフトＡのフランジ73に
かけられると、内側シャフト70の回転は妨げられる。スプリング66がシャフトＢ
を通るレートは一定であるので、出力ドライブホイール62上でスプリング66は伸
び、スプリング66のテンションは局所的に低減する。このやり方では、ホイール
62の速度は低減する。
【００５７】 出力ドライブホイール62の一方の側部上の１つの点において所定の速度でスプ
リング66をドライブし、ホイールの他方の側部上で速度を変更するかまたは動作
を停止することによって、図９のドライブシステムの出力速度を変更できること
が分かるであろう。
【００５８】 図１３は、図９の構成に代わる構成を示している。図１３は全体的なレイアウ
トが図９と類似しているが、ブレーキング機構を含まない。中空のドライブシャ
フトＡおよびＢの種類も異なる。
【００５９】 図１４は、図１３のドライブシャフトの一方を通る断面図を示している。図１
４には外側の中空の円筒形ドライブシャフト84が示されており、このシャフト84
は、２つの部分88および90をもつ内側シャフト86の周りに延在しており、各部分
88、90は中空の円筒形シャフトを含み、この中空の円筒形シャフトの一方の端部
からはリップ92が延在している。内側シャフトの各部分88および90の内側周囲表
面の一方の端部からは１組のラグ94が突出しており、このラグ94はスプリング66
を動かすのに使用される。
【００６０】 内側シャフトの部分88および90が装着され、円筒形部が中空の外側シャフト84
を通って延在しており、リップ92がこのシャフト84に当接し、さらにシャフト84
を越えて延在している。２つの部分88および90はインターロックされているので
、互いに離れることはできるが、一方の部分が他方の部分と関係して回転するこ
とはできない。スプリング66をインストールして、対向するラグ94の組間に持続
的にテンションを加えることによって、２つの部分88および90は一緒に摩擦係合
を維持される。このテンションはさらに、これらの部分のリップ92を外側シャフ
ト84と摩擦係合させて、正規の環境のもとで外側シャフト84がドライブされると
き、内側および外側シャフトは一緒に回転する。
【００６１】 外側シャフト84の外側周辺部の周りで、内側シャフトのリップ92近くには、２
つの対向する楕円形ホイール96が装着されている。ホイール96は、例えば電磁気
からの小さいインパルスをもつ手段によって、図１５に示した内側のシャフトと
も外側のシャフトとも係合していない中立の位置から、図１６に示した内側のシ
ャフトのリップ92と係合しているスラスト位置へ選択的に回転可能である。楕円
形ホイール96はスラスト位置において内側シャフトのリップ92の内側部分と接触
して、表面を摩擦結合する。続いて楕円形ホイール96が回転すると、内側シャフ
トと外側シャフト96との係合は外れる。さらに回転すると楕円形ホイール96は正
規の位置に戻り、この点で内側シャフトは外側シャフト84と再び係合する。
【００６２】 既に記載したように、モータ68は中空のドライブシャフトＡおよびＢの両者の
外側シャフトをドライブする。各ドライブの楕円形ホイール96が中立の位置にあ
るとき、内側シャフトと外側シャフトとが摩擦係合すると、内側シャフト88およ
び90は外側シャフト84と回転し、エンドレススプリング66は１つの点において中
空のドライブシャフトＡによってドライブされ、同時に別の点において第２のシ
ャフトＢによってドライブされる。各シャフトの速度は同じであるので、スプリ
ング66がその長さに沿って動く速度は一定であり、したがって出力ホイールドラ
イブ62はスプリング66と係合することによって定速でドライブされる。しかしな
がら楕円形ホイールはドライブシャフトＡまたはＢの一方においてスラスト位置
へ動かされると、ドライブの内側および外側のシャフトとの係合は外れ、内側シ
ャフトの回転を停止し、スプリング66がさらにシャフトを通るのを防ぐ。したが
ってスプリングが２つの点においてドライブされる速度に差が生じて、スプリン
グ66が局所的に伸張または収縮し、出力ドライブホイール62がドライブされる速
度に差が生じる。
【００６３】 例えば、図１３のスプリングが時計周り方向にドライブされると、シャフトＢ
の楕円形ホイール96がスラスト位置に移動すると、内側シャフトと外側シャフト
との係合が外れ、内側シャフトの動きを妨げる。したがってスプリング66がシャ
フトＢを通る動きが妨げられる。スプリング66がシャフトＡを通る動作レートは
変わらないので、ドライブホイール62上でスプリング66は縮み、スプリングのテ
ンションは局所的に増加する。このやり方では、ドライブホイール62の速度は増
加する。シャフトＢの楕円形ホイールが中立の位置へ動かされるとき、中空のド
ライブシャフトは再び同期して動作し、スプリング66は平衡位置へ戻る。
【００６４】 対照的に、ドライブＡの楕円形ホイールがスラスト位置へ動くと、ドライブＡ
の内側シャフトの回転が妨げられ、この点におけるスプリング66の動きが減速す
るかまたは停止する。スプリング66がシャフトＢを通る動作レートが一定である
とき、出力ドライブホイール上でスプリング66は伸び、スプリングのテンション
は局所的に低減する。このやり方では、ホイールの速度が低減する。
【００６５】 楕円形ホイール96を使用して、外側シャフト84に対して内側シャフトを動かす
と、高電力アクチュエータを使用する必要はなくなる。これは好都合である。し
かしながらその代わりに、いくつかの形態の液圧アクチュエータを使用して、内
側シャフトから外側シャフトを離すことができる。
【００６６】 既に記載した各ドライブシステムでは速度を連続的に変化させることができる
。しかしながらいくつかの応用では、簡単な自動ギアを配置して、例えば車輌始
動器エンジンで、数秒間の間で特定の速度まで加速して、その後停止するのが効
果的である。このようなシステムを提供するために1つのやり方では、所望の速
度まで加速するのに必要な時間に依存する異なる大きさ、すなわち相対的な大き
さのギアホイールによって２つのドライブを接続する。
【００６７】 図１７に示したドライブシステムは、２つの対向し、実質的に平行する中空の
ドライブシャフトＡおよびＢを含む。ドライブシャフトＡおよびＢの一方の端部
には出力ドライブホイール62が用意され、他方の端部にガイドホイール64が用意
されている。中空シャフトの電気モータ97はドライブＡと動作可能に係合し、シ
ャフトＡをドライブするように配置されている。既に記載したように、エンドレ
スの伸縮可能な部材66、この場合はスプリングは中空のシャフトＡおよびＢの各
々を通り、出力ドライブホイール62およびガイドホイール64の周囲に延在してい
る。この構成では、中空のドライブシャフトを通っているスプリングの一部分は
実質的に平行している。
【００６８】 既に記載したように、スプリング66をドライブするためのラグ94の組は内側シ
ャフトの内側周囲表面から延在している。
【００６９】 図１８に示したように、はめ歯98および100は、各ドライブシャフトＡ、Ｂの
周囲に取り付けられて延在しており、一方のはめ歯は他方のシャフト上のはめ歯
と噛み合うようにされている。シャフトＡの周囲に延在しているはめ歯98は、シ
ャフトＢの周囲に延在しているはめ歯よりも直径が小さい。シャフトＡは電気モ
ータ97に接続されているので、２つのはめ歯の小さい方98、すなわちドライブは
め歯がドライブされ、代わって大きい方のはめ歯100、すなわちスレーブはめ歯
をドライブする。はめ歯98および100の直径は異なっているので、中空のドライ
ブシャフトは異なる速度で回転する。したがってコイル66は出力ドライブホイー
ル62上で次第に伸び、シャフトをより迅速に回転させる。
【００７０】 スプリングが不定に伸びるのを防ぐために、各ドライブシャフトＡ、Ｂには、
特定のスプリングテンションに到達すると、さらに伸びるのを自動的に止める手
段が用意されている。したがって各ドライブシャフトＡ、Ｂは、両端部にフラン
ジを付けたより長い円筒形の内側シャフト104の周りに延在している円筒形の外
側シャフト102を含む。内側シャフト104の一方の端部には圧縮スプリング105が
あり、フランジ106、さらに加えて外側シャフト102の端部を支持している。内側
シャフト104の他方の端部に用意されているインターロッキング手段108が、外側
シャフト102の端部上の類似の手段とインターロックすると、内側シャフト104は
外側シャフト102から長手方向に離れ、外側シャフト102と共に回転することがで
きる。
【００７１】 作動位置において外側および内側シャフト102および104がインターロックされ
、外側シャフト102が回転すると、内側シャフト104が回転し、スプリング66はそ
の長さに沿って均一にテンションをかけられる。モータ97が作動すると、ドライ
ブはめ歯98は第１の速度で回転し、スレーブはめ歯100は第２のより低い速度で
回転する。したがってスプリング66は次第に伸びて、出力ドライブホイールはよ
り迅速に動く。スプリング66が特定のテンションに到達するとき、スプリング66
とラグ94との係合は圧縮スプリング105の引っ張り動作より十分に勝っていて、
内側シャフト104は外側シャフト102との係合を外して順方向に移動することがで
きる。内側シャフト104は次第に回転を止め、スプリング66が順方向にドライブ
するのを止める。したがって圧縮スプリング105が内側シャフト104を引っ張って
、外側シャフト102と再び係合させるまで、スプリング66のテンションは低減し
、この段階でプロセスは再開する。このやり方では、スプリング66の伸びは自動
的に制限されるので、スプリングは過度に応力を加えられず、加速し、その後定
速を維持するようにドライブされる。
【００７２】 ドライブシステムが所望の速度に到達し、最早加速する必要がなくなると、オ
フにスイッチされる。しかしながらドライブシステムは後で使用するために作動
位置へ戻されるのが重要である。これを保証するために、アクチュエータ108が
用意される。このアクチュエータ108は主モータジェネレータ（例えば、車輌の
ダイナモ）の上昇出力によって導かれる。アクチュエータは圧縮スプリング103
に最も近いドライブＡの内側シャフト104の端部に作用し、圧縮スプリング105を
働かせ、内側シャフト104を外側シャフト102から取り外す。アクチュエータ108
、実際には電気モータ94にはリターンが接続されていて、出力ドライブホイール
62に隣接して位置付けられている検出器110を作動する。ドライブＡが取り外さ
れると、ドライブＢは閉通路の周囲にスプリング66を供給し続け、出力ドライブ
ホイール62の周囲のスプリング66のテンションは緩められ、最終的にスプリング
66がドライブホイール62から外れる。このとき、スプリング66はリターンに当接
し、検出器110を作動し、検出器110は信号を送って、アクチュエータ108および
モータ97をオフにスイッチする。このやり方では、ドライブシステムは作動位置
に自動的に戻される。
【００７３】 図１７の構成では、機械的手段、すなわちスプリングをもち、内側および外側
シャフトの結合を外している液圧アクチュエータを使用してもよいことが分かる
であろう。
【００７４】 図９、１３、および１７に示したシステムの出力ドライブシャフトの速度は、
出力ホイールの一方の側部の1つの点においてエンドレス部材66をドライブし、
出力ホイールの反対側部上の別の点において出力ホイールを加速または減速する
か、あるいはその動作を全て停止する。したがって部材は局所的に伸張または収
縮し、出力ドライブシャフトの周囲のテンションを変化させる。したがって出力
速度を変化させることができる。
【００７５】 既に記載したシステムの出力ドライブシャフトは円形ホイールを保持している
が、適切な形状の部材を保持できることが分かるであろう。例えば、主力シャフ
トは図１９に示したように“西洋梨”形部材112を保持してもよい。このタイプ
のシャフトは、例えば高圧縮エンジンにおいて非均一の出力の電力サイクルが要
求される応用において有益である。加えて、出力ドライブホイール62およびガイ
ドホイール64は同じ大きさに示されているが、もちろん図２０に示したように異
なっていてもよい。とくにガイドホイール64および出力ドライブホイール62の大
きさが異なっているとき、特定の応用に対する速度要求に依存して各ホイールを
ドライブとして使用するのがとくに有益である。このやり方では、ドライブシス
テムは、２つのホイールのより大きい方をドライブとして使用するときの低速モ
ードと、２つのホイールのより小さい方をドライブとして使用するときの高速モ
ードとをもつことができる。例えばモータを洗浄するときには高“スピン”モー
ドおよびより低い速度の標準モードで動作しなければならないので、有益である
。
【００７６】 ガイドホイール64およびドライブホイール62の各々がドライブとして使用され
るとき、例えば、図２１に示したように、各出力シャフトＣおよびＤ上に装着さ
れている相互に噛み合うはめ歯付きホイール114および116を使用して一緒に接続
することができる。はめ歯付きホイールは、図２２に示したように両方向に回転
して、一緒に結合されることが分かるであろう。この例では、最終的な出力はシ
ャフトＥからのみ取ることができる。ドライブホイール62が直接にドライブされ
るとき、シャフトＥ上の出力は第１の方向へ回転される。ガイドホイール64が直
接に回転されると、はめ歯付きホイール116は回転し、次に他方のはめ歯付きホ
イール114が回転するが、出力ドライブホイールが主ドライブとして使用される
ときとは反対方向に回転される。このやり方ではドライブは完全に可逆性でる。
【００７７】 上述の各ドライブにおいて、スプリング28の動作は、使用されるスチールの輪
郭、ピッチ、および直径、さらに使用される材料の品質および厚さによって変化
することが分かるであろう。特定のスプリングの特徴は所望の応用に依存する。
例えば、ドライブが非常にコンパクトでなければならないとき、使用されるスプ
リングの長さは比較的に短いのがよい。しかしながらスプリング28は巻線状であ
るので、隣り合う巻線との間にはモータのラグを受け取るのに十分なギャップが
ある。さらに加えて、スプリング28は、その端部が接合されてエンドレスパスを
形成する前は、動作の融通性によってエネルギー損失を最小にし、スプリングの
トーションを低減するために、断面が円形であることが好ましい。
【００７８】 上述の変速ドライブで使用されるドライブホイールは、スプリング28との接触
表面内にスロットを形成している。これによりスプリングがスリップする可能性
が低減する。これはホイール速度／スプリング速度比が低いときにより重要であ
る。より高い比率では、スプリングテンションを増加すると、スプリングの巻線
は単にスロットに掛かるか、またはコイルがドライブホイールに係合する角度が
変化して、十分に滑りを防ぐことができる。
【００７９】 上述のドライブシステムの１つの応用は、従来の内燃エンジンで使用するスタ
ータモータである。このような内燃エンジンはシリンダの連続的な点火を生成す
るために十分迅速に調整されなければならない。現在の高圧縮エンジンでこれを
達成するには相当なトルクが要求される。従来、電力のソレノイドイッチングお
よび重いデューティバッテリを必要とする強力な電気スタータが使用して、電流
を十分に速く供給していた。電気モータは高い毎分回転数で最も効率的に機械的
出力を供給する。しかしながら従来のシステムでは、スタータはエンジン内で大
きいギアホイールと係合するので、回転数は低減し、エンジンは最低毎分回転数
よりもわずかに高く加速される。しかしながら実際にはより効率的でより迅速な
スターティングが、エンジンをより相当に高い毎分回転数まで加速することによ
って達成される。
【００８０】 本発明を実現する変速ドライブがスターティングモータとして使用されるとき
、モータの大きさは、おそらくソレノイドスイッチングを必要とせずに低減する
ことができる。この理由は、スプリングドライブが低い比率で減速ギアとして働
くので、エンジン内により大きいギアホイールが必要とされず、バッテリの大き
さも相当に低減できるからである。本発明が実現される変速ドライブは通常、従
来のスターティングモータの半分の重量であると推定される。したがって本発明
の変速ドライブは、エンジンの全重量および全体的なコストを低減するので好都
合である。
【００８１】 本発明を実現する変速ドライブは同様の従来技術のドライブよりも軽量である
ので、振動を低減する。したがって非常に好都合である。本発明の別の長所は従
来のドライブよりも摩擦が低いことである。したがって全体的な効率が向上する
。
【００８２】 多くの家庭用機器、例えばドライヤおよび洗濯機は現在は高電力を必要としな
い電気モータをを使用していて、電気的に速度を制御することができるので、本
発明を実現するドライブを使用するのに適している。本発明のドライブでは低電
力モータを使用することができる。
【００８３】 上述のドライブを反転して、ジェネレータを提供できるのは、これらの機械の
各々が、同じ原理、すなわちフレキシブルな部材の長さを変化させるか、または
２つの異なる点において異なるレートで部材をドライブして、部材を局所的に伸
張または収縮させることによって速度変更できるといった原理で動作するからで
あることが分かるであろう。
【００８４】 上述のモータが回転する一方で、線形またはチューブ形モータを使用して、エ
ンドレスパスの周囲にフレキシブルな部材をドライブできることが分かるであろ
う。さらに、フレキシブルな部材はスプリングまたはコイルではなくベルトまた
はチューブであってもよい。この場合に、パルス位相の線形またはチューブ形モ
ータをドライブとして使用し、素材（例えば鉄スラグ）を部材の長さに沿って間
隔を置いて配置するとき、この素材をモータによって磁気的に引き寄せるかまた
は反発することができる。このやり方ではドライブをパルス化することによって
、フレキシブルな部材をエンドレスパスの周囲でドライブすることができる。出
力ドライブの付近の隣接するスラグの分離を測定することによって、出力におい
て速度を判断することができる。出力ドライブの側部におけるベルトまたはチュ
ーブのスラグの分離を比較することによって、送られる電力の実際のレートを計
算することができる。
【００８５】 例示的に記載した本発明の原理は、種々のやり方で実行できることが分かるで
あろう。当業者は変形および変更実施形態を作成できるが、本明細書に示し記載
した例示的応用に厳密にしたがう必要がないことを容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 変速ドライブシステムを表わす模式化した部分断面図。
【図２】 矢印Ａの方向から見た図１のドライブシステムの側面図。
【図３】 図１においてＢでマークを付された部分の展開断面図（図３ａおよび３ｂ）。
【図４】 図１に類似しているが、異なる形状のドライブを示す図。
【図５】 図１の変速ドライブシステムの変形を表わす模式化した部分断面図。
【図６】 反転できる変速ドライブを表わす模式化した部分断面図。
【図７】 矢印Ｃの方向から見た図６のドライブシステムの側面図。
【図８】 図８のドライブシステムに類似しているが、ドライブが反対の位置に示されて
いる模式図。
【図９】 別の変速ドライブシステムの模式化した平面図。
【図１０】 図９のドライブシステムの線Ｄ−Ｄ上の断面図。
【図１１】 図９の線Ｅ−Ｅからとった断面図。
【図１２】 図９のドライブシステムの内側シャフトにブレーキをかける効果を示す図。
【図１３】 さらに別の変速ドライブシステムの模式化した平面図。
【図１４】 図１３の線Ｆ−Ｆ上の断面図。
【図１５】 中立の位置にある図１４のシャフトの上面図。
【図１６】 図１５に類似しているが、スラスト位置にあるシャフトの上面図。
【図１７】 さらに別の変速ドライブの断面図。
【図１８】 図１７の線Ｇ−Ｇ上の断面図。
【図１９】 “西洋梨”形のドライブシャフトの平面図。
【図２０】 ドライブシステムに使用できるガイドホイール／出力ドライブホイールの平面
図。
【図２１】 別の特定のガイドホイール／出力ドライブホイールの断面図。
【図２２】 図２１の構成の上面図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年９月２７日（２０００．９．２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】 発明の実施の形態 図１、２、および４は、定速で回転動作が可能な中空のドライブシャフト12を
備えた電気モータ10を示す。中空のドライブシャフト12の内側の壁14からは対向
しているドライブラグ16が延在している。図３ａに示したように、各ラグ16は円
筒形部材18を含み、円筒形部材18の周囲にはローラ軸受け19が延在して、摩擦を
制限する軸受け表面を用意している。ラグ16は、通常は対で用意されているが、
図３ｂに示したように、対の各ラグは他方のラグと近接しているが、シャフトの
軸に沿ってオフセットしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５９】 図１４は、図１３のドライブシャフトの一方を通る断面図を示している。図１
４には外側の中空の円筒形ドライブシャフト84が示されており、このシャフト84
は、２つの部分88および90をもつ内側シャフトの周りに延在しており、各部分88
、90は中空の円筒形シャフトを含み、この中空の円筒形シャフトの一方の端部か
らはリップ92が延在している。内側シャフトの各部分88および90の内側周囲表面
の一方の端部からは１組のラグ94が突出しており、このラグ94はスプリング66を
動かすのに使用される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７２】 ドライブシステムが所望の速度に到達し、最早加速する必要がなくなると、オ
フにスイッチされる。しかしながらドライブシステムは後で使用するために作動
位置へ戻されるのが重要である。これを保証するために、アクチュエータ108が
用意される。このアクチュエータ109は主モータジェネレータ（例えば、車輌の
ダイナモ）の上昇出力によって導かれる。アクチュエータは圧縮スプリング105
に最も近いドライブＡの内側シャフト104の端部に作用し、圧縮スプリング105を
働かせ、内側シャフト104を外側シャフト102から取り外す。アクチュエータ109
、実際には電気モータ94にはリターンが接続されていて、出力ドライブホイール
62に隣接して位置付けられている検出器110を作動する。ドライブＡが取り外さ
れると、ドライブＢは閉通路の周囲にスプリング66を供給し続け、出力ドライブ
ホイール62の周囲のスプリング66のテンションは緩められ、最終的にスプリング
66がドライブホイール62から外れる。このとき、スプリング66はリターンに当接
し、検出器110を作動し、検出器110は信号を送って、アクチュエータ109および
モータ97をオフにスイッチする。このやり方では、ドライブシステムは作動位置
に自動的に戻される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 変速ドライブシステムを表わす模式化した部分断面図。
【図２】 矢印Ａの方向から見た図１のドライブシステムの側面図。
【図３】 図１においてＢでマークを付された部分の展開断面図（図３ａおよび３ｂ）。
【図４】 図１に類似しているが、異なる形状のドライブを示す図。
【図５】 図１の変速ドライブシステムの変形を表わす模式化した部分断面図。
【図６】 反転できる変速ドライブを表わす模式化した部分断面図。
【図７】 矢印Ｃの方向から見た図６のドライブシステムの側面図。
【図８】 図６のドライブシステムに類似しているが、ドライブが反対の位置に示されて
いる模式図。
【図９】 別の変速ドライブシステムの模式化した平面図ム。
【図１０】 図９のドライブシステムの線Ｄ−Ｄ上の断面図。
【図１１】 図９の線Ｅ−Ｅからとった断面図。
【図１２】 図９のドライブシステムの内側シャフトにブレーキをかける効果を示す図。
【図１３】 さらに別の変速ドライブシステムの模式化した平面図。
【図１４】 図１３の線Ｆ−Ｆ上の断面図。
【図１５】 中立の位置にある図１４のシャフトの上面図。
【図１６】 図１５に類似しているが、スラスト位置にあるシャフトの上面図。
【図１７】 さらに別の変速ドライブの断面図。
【図１８】 図１７の線Ｇ−Ｇ上の断面図。
【図１９】 “西洋梨”形のドライブシャフトの平面図。
【図２０】 ドライブシステムに使用できるガイドホイール／出力ドライブホイールの平面
図。
【図２１】 別の特定のガイドホイール／出力ドライブホイールの断面図。
【図２２】 図２１の構成の上面図。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── 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，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ドライブ手段、出力ドライブ、およびドライブ手段によって
    ドライブされ、出力ドライブの周囲に延在してそれをドライブするエンドレスで
    伸張可能な部材とを含む変速ドライブであり、 ドライブ手段はエンドレス部材を第1の速度で第1のドライブ位置でドライブ
    するように動作でき、第２の位置においてエンドレス部材の速度を変更するかま
    たは動作を停止して、出力ドライブの周囲でエンドレスドライブを局所的に伸張
    または収縮するように動作することができる変速ドライブ。
  2. 【請求項２】 エンドレス部材を変更または停止する手段が、エンドレス部
    材の速度をドライブ位置の一方において実質的にゼロに低減して、エンドレス部
    材がその点を越えて動いてしまうのを実質的に防ぐ請求項１記載のドライブ。
  3. 【請求項３】 エンドレスの、伸張可能な部材がエンドレスコイル、スプリ
    ング、ベルト、またはチューブである請求項１または２記載のドライブ。
  4. 【請求項４】 エンドレス部材がスプリングまたはコイルであるとき、ドラ
    イブ手段が２つの中空のドライブシャフトを含む請求項３記載の変速ドライブ。
  5. 【請求項５】 中空のドライブシャフトが同じモータによってドライブされ
    る請求項４記載の変速ドライブ。
  6. 【請求項６】 ラグが各中空のドライブシャフトの内側周囲表面から延びて
    、スプリングまたはコイルの隣接する巻線間に位置付けるようにし、各中空のド
    ライブシャフトが回転するとき、スプリングが連続する巻線と該または各回転ラ
    グとを係合することによって順方向に進められる請求項４または５記載の変速ド
    ライブ。
  7. 【請求項７】 １対のラグが用意され、対の各ラグがスプリングの隣接する
    巻線間にあるが、他方のラグとオフセットしていて、対の第１のラグが隣接する
    巻線の前方の巻線と接触し、対の第２のラグが後方の巻線と接触しているように
    る請求項６記載の変速ドライブ。
  8. 【請求項８】 ２以上のラグが互いに対向して用意されている請求項６また
    は７記載の変速ドライブ。
  9. 【請求項９】 ラグの組が中空のドライブシャフトの両端部に用意されてい
    る請求項４ないし７の何れか１項記載の変速ドライブ。
  10. 【請求項１０】 各中空のドライブシャフトが内側の中空の円筒形シャフト
    を含み、この内側の中空の円筒形シャフトが、出力モータによってドライブされ
    る外側の中空の円筒形シャフトに取り外し可能に結合される請求項４ないし９の
    何れか１項記載の変速ドライブ。
  11. 【請求項１１】 エンドレス部材の速度変更または停止用手段が、内側シャ
    フトを外側シャフトから取り外すように動作できる請求項１０記載の変速ドライ
    ブ。
  12. 【請求項１２】 エンドレス部材の速度変更または停止部材用手段が液圧式
    である請求項１１記載の変速ドライブ。
  13. 【請求項１３】 速度変更または減速用手段が、内側シャフトの少なくとも
    1つのブレーキング動作用ブレーキング機構を含み、対応する外側シャフトから
    内側シャフトを取り外し、シャフトを通るエンドレススプリングの速度が低減さ
    れるか、またはゼロにされる請求項１０ないし１２の何れか１項記載の変速ドラ
    イブ。
  14. 【請求項１４】 伸張性の部材の速度変更または停止用手段が、内側ドライ
    ブシャフトの一方の端部と外側シャフトの同じ端部との間に装着された圧縮スプ
    リングを含み、圧縮スプリングが、エンドレススプリングの所定のテンションに
    到達するまで、内側シャフトを引っ張って、外側シャフトと係合させ、この段階
    において内側シャフトが外側シャフトとの係合を外して動かされるように動作で
    きるアクチュエータを含む請求項１１記載の変速ドライブ。
  15. 【請求項１５】 ドライブをオフにスイッチするときを感知して、スプリン
    グの動作に対して内側シャフトの一方を動かして、外側シャフトとの係合を外し
    、内側シャフトを外側シャフトから取り外すように動作できる請求項１４記載の
    変速ドライブ。
  16. 【請求項１６】 検出器がスプリングの緩みを検出し、外側シャフトをドラ
    イブするモータをオフにスイッチして、ドライブを作動位置へドライブする請求
    項１５記載の変速ドライブ。
  17. 【請求項１７】 内側シャフトが２つの別個であるが、インターロックし、
    互いに長手方向に離れることができる部分をもち、各部分は出力ドライブシャフ
    トとの係合をドライブする際に取り外し可能に装着され、エンドレス部材を速度
    変更するか、または第２の点を越えて動くのを止める手段が、内側シャフトの部
    分をドライブされる位置から、外側シャフトから取り外される位置へ移動する手
    段を含む請求項１０ないし１６の何れか１項記載の変速ドライブ。
  18. 【請求項１８】 内側シャフトの部分を動かす手段が液圧式である請求項１
    ７記載の変速ドライブ。
  19. 【請求項１９】 内側シャフトの部分を動かす手段が楕円形ホイールを含み
    、この楕円形ホイールが内側シャフトの部分と回転可能に係合して、内側シャフ
    トの部分を互いに押し離して、外側シャフトとのドライビング係合を外す請求項
    １７記載の変速ドライブ。
  20. 【請求項２０】 ドライブ部材が出力ドライブ上に用意され、エンドレスの
    伸張可能な部材が、円形または“西洋梨”形あるいは楕円形のドライブ部材の周
    囲に巻き付けられる請求項１ないし１９の何れか１項記載の変速ドライブ。
  21. 【請求項２１】 フレキシブルな部材の伸張または収縮を検出する検出器を
    用意して、出力ドライブの速度を変更する請求項２ないし２０の何れか１項記載
    の変速ドライブ。
  22. 【請求項２２】 フレキシブルな部材がスプリングであり、検出器が隣り合
    う巻線の分離を監視して、スプリングの伸張または収縮の測度またはその速度を
    得るように動作できる請求項２１記載の変速ドライブ。
  23. 【請求項２３】 出力ドライブの対向する側部上の２つの検出器および巻線
    の分離を比較する比較器を含み、送られる電力レートを計算する請求項２２記載
    の変速ドライブ。
  24. 【請求項２４】 ドライブ、可動部材、出力ドライブ、および前記ドライブ
    によってドライブされ、前記出力ドライブと前記可動部材との周囲に延在するエ
    ンドレスでフレキシブルな部材を含み、フレキシブルな部材が出力ドライブ上で
    動くと、前記出力ドライブが動き、可動部材が動くと、フレキシブルな部材を伸
    張または収縮して、全体的な長さを変更し、出力ドライブがドライブされる速度
    を変更する変速ドライブ。
  25. 【請求項２５】 ２つの間隔をおいて位置し、可動に位置付けられた部材を
    含み、この部材の間にはスプリングが用意されていて、２つの部材は互いに対し
    ては固定的に装着され、モータに対しては可動に装着されていて、一方の方向へ
    動かされるときは、スプリングを第１の可動部材に係合させ、第１の方向に第２
    のドライブシャフトを動かすことができ、別の方向へ動かされるときは、スプリ
    ングを第２の可動部材に係合させ、第２の方向に第２のドライブシャフトを動か
    して、可逆性ドライブを用意することができる請求項２４記載の変速ドライブ。
  26. 【請求項２６】 該または各可動部材がホイールを含む請求項２４または２
    ５記載の変速ドライブ。
  27. 【請求項２７】 フレキシブルな部材がスプリングまたはコイルである請求
    項２４ないし２６の何れか１項記載の変速ドライブ。
  28. 【請求項２８】 ドライブが中空のドライブシャフトを含み、中空のドライ
    ブシャフト上にはドライブ手段が用意され、フレキシブルな部材と相互作用して
    、中空のドライブシャフトを動かす請求項２４ないし２７の何れか１項記載の変
    速ドライブ。
  29. 【請求項２９】 ドライブ手段が、中空のドライブシャフトの内側壁から、
    スプリングの巻線間に位置付けるために依存するラグを含み、中空のドライブシ
    ャフトが回転するとき、連続する巻線を回転するラグと係合することによってス
    プリングが順方向に進められる、請求項２７に依存するときに、請求項２８記載
    の変速ドライブ。
  30. 【請求項３０】 ２以上のラグが用意されている請求項２９記載の変速ドラ
    イブ。
  31. 【請求項３１】 該または各ラグが、スプリングの巻線と係合する表面をも
    ち、摩擦作用を低減するローラ軸受けを用意されている請求項３０記載の変速ド
    ライブ。
  32. 【請求項３２】 ドライブホイールが出力ドライブ上に用意されていて、フ
    レキシブルな部材がドライブホイールの周囲に巻き付けられている請求項２４な
    いし３１の何れか１項記載の変速ドライブ。
  33. 【請求項３３】 フレキシブルな部材の伸張または収縮を検出する検出器を
    用意して、ドライブの速度および出力ドライブへ電力を送るレートを変更する請
    求項２４ないし３２の何れか１項記載の変速ドライブ。
  34. 【請求項３４】 検出器がスプリングまたはコイルの隣り合う巻線の分離を
    監視して、スプリングの伸張または収縮の測度を得るように動作できる、請求項
    ２７に直接または間接に依存するとき、請求項３３記載の変速ドライブ。
  35. 【請求項３５】 フレキシブルな部材がエラスチックなベルト／チューブで
    ある請求項２４ないし２７の何れか１項記載の記載の変速ドライブ。
  36. 【請求項３６】 ドライブが線形の電気モータである請求項３５記載の変速
    ドライブ。
  37. 【請求項３７】 材料がベルトの長さに沿って規則正しく間隔を置いて装着
    され、この材料が磁気的に引き付けられるか、または反発するか、あるいはこの
    両方が可能である請求項３６記載の変速ドライブ。
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