JP2004523706A - 連続可変トランスミッションおよびトランスミッション部材 - Google Patents
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Abstract
連続可変トランスミッションは、カップリング要素を有する2つのトランスミッション部材を含む。その少なくとも1つは回転軸の周りで回転可能な回転部材である。カップリング要素の少なくとも1つは、トランスミッションの転換率を変化させるため、回転軸に対して半径方向に移動可能である。1つのトランスミッション部材の上にある、1つのグループのカップリング要素は、向かい合った表面間のトランスミッション部材表面上に形成され、回転軸に対して垂直な表面の全ての断面に同一ピッチを有する、各固定構成の凹部と互い違いになる凸部を形成する固定構成となっている。他方のグループのカップリング要素は自己適合型構成となっており、半径方向に移動可能なカップリング要素の、全ての移動位置にある固定構成カップリング要素の構成にそれ自身を適合させるよう、さらにノンスリップカップリングに作用するよう、反対方向に可動となっている。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続可変トランスミッションとして特に役立つノンスリップトランスミッション、およびまた、そこに含まれるトランスミッション部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の多くのタイプの連続可変トランスミッション(CVT)における主な問題は、接触した表面間の滑りである。滑りは、エネルギー損失および低効率と共に、接触面の急速な摩耗を引き起こす。これらの問題は、伝達するトルクが増えるにつれ、より深刻なものとなる。この理由で、連続可変トランスミッションは、現在では、中型および重量のある乗り物や産業機械など、高いトルクトランスミッションを必要とする機械では、ほとんど用いられなくなっている。
【０００３】
現在用いられている連続可変トランスミッションは、概して、滑り不能および低摩擦係数を有する歯車などの金属ボディー間の接触よりも、むしろ高い摩擦係数を有する、2つの滑らかな表面間の高圧接触に基礎を置いている。現行システムの最も一般的な例は、ゴム製Vベルトに基づくものである。高い摩擦係数および側面間の高圧により、滑りを防ぐよう意図されてはいるが、場合によってはこれさえ不十分である。こうしたシステムは、小トルクのトランスミッションには適切かも知れないが、高トルクのトランスミッションに適用するのは、不経済であり、効率が悪いと一般に考えられている。
【０００４】
ギヤを基本としたトランスミッションシステムでは、凸部および凹部(ギアの歯)の組をマッチさせることにより互いに係合し、一方の部材が動くと、それに合わせて他方の部材が滑ることなく動かされる、駆動部材および被駆動部材を含んでいる。これらのギヤの、駆動部材と被駆動部材との間のトランスミッションレシオは、一定である。
【０００５】
こうしたギヤのトランスミッションレシオは、各部材上のはめ歯数もしくは歯(凸部)数間の比率によって決定されるので、それらを可変トランスミッションレシオの生成に用いることは出来ない：１つの部材の直径を、歯数を変えることなく変化させるなら、歯間ピッチは他方の部材に合わなくなるだろう；さらに、ピッチを保持しながら直径を変更するなら、部材の周りの歯数が時として分数化し、片方の部材と一連して係合することが不可能となるだろう。
【０００６】
以下を含むいくつかの特許が、一連の可変ノンスリップトランスミッション(CVT)作成方法に関して発行されている：
【０００７】
米国特許第1,650,449号明細書（ジーガー(Jaeger)）および米国特許第4,952,196号明細書（チルコート(Chilcote)）は、2個のホイールがその全直径を変化させ、それによって、固定長チェーンが両ホイールの周りに掛けられるCVTを開示している。この方法での多くのホイール直径に対して、ホイール周は、歯の整数とはなっていない；従って、チェーンによるリンクは、ホイール周と不一致を来たすことになる。それゆえ、可能であるにせよ、この問題を克服するためには、特別に厄介な手段が必要である。
【０００８】
米国特許第1,601,662号明細書（アボット(Abbott)）では、あらゆる直径を有する他方の部材と形状を合わせるために、一方の部材のカップリング要素が位置を調整する円錐構造を用いて、上述の問題を処理するCVTを開示されている。この方法には、摩擦と曲げモーメントの増加を引き起こしながら、接触には不適合な角度で、他の部品の形状と滑り合い衝突し合う、厄介な前後方向の形状を通して、その動作位置に収まるカップリング要素が必要である。
【０００９】
米国特許第6,055,880号明細書（ゴゴヴィッツァ(Gogovitza)）では、いかなるトランスミッションレシオでも確実に正係合をし、各カップリング要素を直接その動作位置に持って来ることにより、特許第1,601,662号の問題を処理する、CVTの他の円錐アプローチが開示されている。しかし、この特許システムの円錐構造では、カップリング要素とその形状との間の接触線に沿い、不均等なピッチおよび不均等な速度が生成され、その結果、過度の差応力、曲げモーメント、および結合要素間の滑りを発現することになる。実際には、このシステムは接触の大きさも小さく、その数も少ないことを含意しており、その結果、モーメントの伝達も限られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上述の点のいくつか、もしくは全てにおいて、利点を有するトランスミッション、および特に連続可変トランスミッション(CVT)を提供することである。特に、本発明の目的は、大きな負荷を駆動可能で、実質的に滑りを排除し、係合した表面間の接触の十分な面積を提供し、および/または、低摩擦損失および高耐久性により特徴付けられる、連続可変トランスミッションを提供することである。本発明の他の目的は、無限可変トランスミッション(IVT)の能力を有するCVTを供給することである。さらなる目的は、こうしたトランスミッションシステムで特に役立つ新規なトランスミッション部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの広い態様では、連続可変トランスミッションが提供されるが、それは以下を含んでいる：それぞれが、共に運動するようトランスミッション部材を連結する、一連の係合可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；前記トランスミッション部材の少なくとも1つは回転軸の周りを回転可能な回転部材である；カップリング要素の前記群の少なくとも1つは前記トランスミッションの変換率を変えるために、回転軸に向かい、および、回転軸から離れるよう、半径方向に移動可能である；前記トランスミッション部材のうちの1つの上にある、前記群の１つのカップリング要素は、各固定構成の凹部を変更する各固定構成の凸部の配列を決定する、固定構成である；凸部および凹部の前記配列は、前記の1つのトランスミッション部材の反対側表面間の前記の1つのトランスミッション部材の表面にあり、回転軸に垂直な前記表面の全ての断面に対して同一ピッチを有する；前記のトランスミッション部材の他方上にある、前記群の他方のカップリング要素は、半径方向に移動可能なカップリング要素の、すべての移動位置にある前記固定構成カップリング要素にそれ自身を適合させるよう、さらに、すべての前記半径方向の移動位置で、ノンスリップカップリングに作用するよう、それぞれが個々に反対方向に可動な自己適合型構成である。
【００１２】
凸部および凹部の配列の「ピッチ」は、配列の共通点間の距離である。本願のCVTでは、凸部および凹部で形成された表面ピッチは、回転軸に対して垂直な表面のあらゆる断面において同一である；これは、従来技術の多くのCVTシステムの円錐状表面と異なっており、そのため、簡潔ながらも上述したように、従来技術システムにおける欠点の多くを回避している。
【００１３】
以下に説明する、本発明の好ましい実施例でのさらなる特徴によれば、1つのトランスミッション部材の一方の側面の固定構成カップリング要素の凸部および凹部は、1つのトランスミッション部材の反対の側面の凸部および凹部に対して、一方の側面の各凸部が、回転軸に平行な線に沿って反対の側面の凹部と並ぶよう、交互の関係にある。
【００１４】
以下に説明される、いくつかの好ましい実施例では、各固定構成カップリング要素は、一方の側面の凸部から反対側の凹部まで徐々に変化することを含み、さらに、他の説明される好ましい実施例では、各固定構成カップリング要素は、一方の側面の凸部から反対の側面の凹部まで段階的に変化することを含んでいる。
【００１５】
より詳しく以下に説明するように、以上の特徴により、それぞれのトランスミッション部材の直径変化により、カップリング要素の間隔が変化するにもかかわらず、いかなる有意な滑りも摩擦も有さない連続可変トランスミッションの提供を可能にする。以上の特徴はさらに、カップリング要素間の接触の広い面積、最小限のエネルギートス、および高トルク伝送能力を提供する。加えて、こうしたシステムでは、円錐状表面上に凸部および凹部を有する連続可変トランスミッション(CVT)システムに特有の、接触線に沿ったカップリング要素における、過度の差応力の生成を回避する。また、こうしたトランスミッションは、クラッチを必要とすることなく、アウトプットシャフト上で速度ゼロにまで下がる、広範囲な可能トランスミッションレシオを有する無限可変トランスミッション(IVT)として設計可能である。
【００１６】
より詳細には、そして、以下により詳細に説明されるように、本発明は、自己適応要素を備えることにより、上述した従来技術CVTシステムの欠点を克服するものである。自己適応要素は：
1. あらゆるトランスミッションレシオにおいて、無摩擦で対形状自己調整を行い、
2. いかなる偶発接触点においても、無摩擦で対形状自己調整を行い、
3. 通常歯のホイールが互いに係合すると、部材間の係合の向きに動くことにより、自己調節を行い、
4. その形状で接触線を横切る一定ピッチを維持し、その結果、等速運動および部材間の等しい圧力を確実にし、
5. 大きな力、および大きなトランスミッションモーメントを可能にするよう、接触線がいかなる所望の長さであっても設計可能である。
【００１７】
加えるに、本発明のCVTメカニズムは、平行な入出力軸、同心入出力部材、間接(例えば、チェーン、ベルト)および直接トランスミッションを含む、さまざまな構成で設計可能である。
【００１８】
以下では、本発明の多くの実施例が、例示目的で説明されている。説明されたいくつかの実施例では、回転部材は、その上に半径方向に移動可能な形で自己適合型カップリング要素を担持する可変直径歯車である；さらに、他方のトランスミッション部材は、固定構成カップリング要素を担持する固定直径歯車、又は歯付きラック、又は、フレキシブルチェーンもしくはベルトである。他方のトランスミッション部材が、半径方向に移動可能な形で自己適合型カップリング要素を担持する場合については、他の実施例で説明されている；さらに、回転部材は、固定構成カップリング要素を担持している。後に説明される実施例のいくつかでは、他方のトランスミッション部材は、中心軸の周りの、半径方向スロットの環状の配列で形成された円盤を含んでいる；そして、自己適合型カップリング要素は、スロット内で中心軸へ向かって、および中心軸から離れて移動可能な、環状に配列したピンを含んでいる。
【００１９】
回転部材が半径方向に移動可能な形で固定構成カップリング要素を担持する場合については、さらなる実施例で説明されている；そして他方のトランスミッション部材は、そのあらゆる移動位置で、固定構成カップリング要素の構成に適合するよう、個々に移動可能な形で、自己適合型カップリング要素を担持する。
【００２０】
本発明の他の態様では、以下を含む連続可変トランスミッションが提供される：それぞれが、共に運動するようトランスミッション部材を連結する、一連の係合が可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；回転軸の周りを回転可能な回転部材である、少なくとも1つの前記トランスミッション部材；前記トランスミッションの転換率を変えるために、回転軸に向かって、および、回転軸から遠くへ、半径方向に移動可能な、少なくとも1つの前記一群のカップリング要素；各固定構成の凹部に代わって、凸部を形成する固定構成である、前記一群のカップリング要素；半径方向に移動可能なカップリング要素の、すべての移動位置にある前記の固定構成のカップリング要素にそれ自身を適合させるよう、それぞれが個々に反対方向に移動可能な自己適合型構成である、前記一群の他方のカップリング要素；半径方向スロットの環状配列で形成された円盤を含む、前記他のトランスミッション部材；前記スロット内で移動可能な環状配列のピンを含む、前記自己適合型カップリング要素；および、前記円盤と前記環状配列の中心の周りの前記ギヤアセンブリ間で、相対的な回転に作用する一方で、ノンスリップカップリングを生成するための前記環状配列ピンと噛合うギヤを有する、ギヤアセンブリを含んでいる、前記回転部材。
【００２１】
「歯車」という用語は、本願明細書では、トルクを一方から他方へと移すために、他のトランスミッション部材の凸部および凹部とカップリングさせる凸部および凹部を有する、いかなるタイプの回転式トランスミッション部材も含まれるよう、最も広い意味で用いられている。従って、歯車は、歯車もしくは歯付き円盤など比較的小規模な軸、または、歯付きシリンダもしくはドラムなど比較的大規模な軸のものであってもよい。
【００２２】
本発明の他の態様によれば、これまで述べた特徴の、1つ以上の組み合わせを有する、連続可変トランスミッションを含んだトランスミッションシステム、および、回転部材の有効直径を変化させ、さらに、それにより、感知した状態に応答して連続可変トランスミッションのトランスミッションレシオを変化させるよう、第1のグループの凸部および凹部を自動的に置換える自動制御システムが提供される。
【００２３】
説明される１つの好ましい実施例では、状態センサは、トランスミッション、もしくはそのドライブの速度(例えば、自転車の足ペダルの速度)を感知して、それに応答して自動的にトランスミッションレシオを制御する；さらに、他の説明される実施例では、状態センサは、トランスミッションもしくはそのドライブ上の負荷(例えば、動力車のエンジンへの負荷)を感知し、それに応答して自動的にトランスミッションレシオを制御する。自動制御システムは、さらに、所定の感知された状態に対するトランスミッションレシオの自動制御の、少なくとも2つの所定の応答(例えば、遅くしたり、あるいは、速くしたりする)のうちの1つを選択する、応答セレクタを含んでいてもよい。
【００２４】
本発明のさらに他の態様によると、こうした連続可変トランスミッションで特に役に立つ可変直径回転ホイールが提供され、それは以下を含んでいる：第1のリングにより結合した距離を置いた円盤の内部の対、そして、第1のリングと同軸の第2のリングにより結合した距離を置いた円盤の外側の対；半径方向に延びる複数のまっすぐなスロットで形成された円盤の1つの対、および、半径方向に延びる複数の曲がったスロットで形成された円盤の他方の対；他方の円盤に対する、各対内の円盤のうちの1つの回転が、回転方向に従って、ピンを円盤に対して半径方向に動かし、それによって、回転部材の有効直径を変更するような形で、それぞれの円盤のまっすぐなスロットおよび曲がったスロットの双方に受けられる両端を有する、複数のピン。
【００２５】
本発明のさらなる態様によると、連続可変トランスミッションが提供され、それは以下を含んでいる：それぞれが、共に運動するようトランスミッション部材を連結する、一連の係合が可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；回転軸の周りを回転可能な回転部材となっている、少なくとも1つの前記トランスミッション部材；前記トランスミッションの転換率を変えるために、回転軸に向かって、および、回転軸から遠くへ、半径方向に移動可能な、少なくとも1つの前記一群のカップリング要素；各固定構成の凹部に代わって、凸部を形成する固定構成となっている、前記一群のカップリング要素；半径方向に移動可能なカップリング要素の、すべての移動位置にある前記の固定構成のカップリング要素にそれ自身を適合させるよう、それぞれが個々に反対方向に移動可能な自己適合型構成となっている、前記一群の他方のカップリング要素；第1のリングにより結合した距離を置いた円盤の内部の対、および、第1のリングと同軸の第2のリングにより結合した距離を置いた円盤の外側の対を含む、前記回転部材；半径方向に延びる複数のまっすぐなスロットで形成された円盤の1つの対、および、半径方向に延びる複数の曲がったスロットで形成された円盤の他方の対；他方の円盤に対して対を成す、各対内の前記円盤のうちの1つの回転が、回転方向に従って、前記カップリング要素を円盤に対して半径方向に動かし、それによって、回転部材の有効直径を変更するような形で、それぞれの円盤のまっすぐなスロットおよび曲がったスロットの双方に受けられる、前記回転部材の前記各カップリング要素の両端。
【００２６】
本発明のさらなる態様によると、本発明の連続可変トランスミッションで特に役に立つ他の可変直径回転ホイール構造が提供されている。
【００２７】
本発明の他の態様では、第1の部材と第2の部材との間の所定の方向への機械的な動きを伝えるトランスミッションが提供されている；第1の部材は、カップリング要素を含み；第2の部材は、動きの方向に対して平行なあらゆる断面内で、同一ピッチの周期的パターンの、凸部および凹部の形状で形成された、係合表面を有し；第1部材のカップリング要素は、動く方向に沿った任意の点で、および、静止点によって決定された少なくとも1つの接触線に沿った表面上に静止している、第2の部材の係合面上に配置可能であり；第1の部材のカップリング要素は、第2部材の上方で、任意の静止点に対して、高度を変えることのない、少なくとも1点を有し；接触線は、少なくとも一部分が係合表面の正勾配上に、さらに一部分が負勾配上にかかっている。
【００２８】
本発明のこの態様におけるさらなる特徴によれば、第1の部材は、その有効直径を変えるよう、半径方向に移動可能なカップリング要素の環状配列を含む可変直径回転部材であり、それにより、トランスミッションは、第1および第2の部材間のトランスミッションレシオを一連的に変化させることが可能となる。
【００２９】
さらに他の態様によると、本発明は、平行な回転軸を有する回転駆動部材と回転被駆動部材との間で、機械的な動きを伝えるためのトランスミッションを提供する。それは以下を含んでいる：前記駆動および被駆動部材の回転軸に平行なピン；実質的に、前記ピンが、前記回転軸に対して垂直、およびそのピンに対して垂直な方向にのみ相対運動可能となるよう、そのピンに係合している前記の部材のうちの1つ；前記他の部材が回転するとき、それによって、ピンを接線および半径方向の双方に動かすような形で、前記ピンと係合している前記部材のうちの他方。ここで、接線方向への動きは前記動きの方向におけるものであり、半径方向への動きは、周期的に中央半径を回る動きである。
【００３０】
さらに本発明のさらに他の態様によれば、回転軸の周りで回転可能な回転部材へカップリングするトランスミッション部材が提供されている；トランスミッション部材は、反対の側面、および、他のトランスミッション部材と結合する凸部および凹部の配列を形成している、側面間の表面を有し；凸部および凹部の配列は、一方の側面から反対の側面まで同一ピッチとなっており；一方の側面の凸部および凹部は、一方の側面の各凸部が、回転軸に平行な線に沿った反対の側面内の凹部に並べられる形で、反対の側面における凸部および凹部と交互の関係となっている。トランスミッション部材が、歯車、閉ループフレキシブルチェーン、閉ループフレキシブルベルト、およびラックなどである、様々な実施例が説明される。
【００３１】
本発明のさらなる特徴と利点は、以下の説明から明らかとなるだろう。
【００３２】
本発明は、本願明細書に、添付図面を参照して、例示としてのみ説明される。ここで、図面の詳細な特定のレファレンスとともに示された細目は、例示としてのものであり、さらに、本発明の好ましい実施例を説明する議論のみを目的とするものであって、本発明の原則と概念的態様の説明に最も役立ち、容易に理解されると信じられるものを提供するために、提示されている。この点で、本発明の基本的な理解に必要とされる以上の、本発明の構造の細部を示すいかなる試みもなされていない。図面に関連する説明は、本発明のいくつかの形態が実際にどのように実施され得るかを、当業者に明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、2つのトランスミッション部材間の機械的係合を用いて、入力(駆動)トランスミッション部材と出力(被駆動)トランスミッション部材との間のトランスミッションレシオを一連の変更するのに役立つ、連続可変トランスミッションのためのメカニズムを開示する。トランスミッション部材間の係合は、駆動部材により駆動方向に動かされるカップリング要素により達成され、そして、順番に被駆動部材を同方向に動かす。
【００３４】
本発明の重要な特徴は、カップリング要素がトランスミッション部材の1つに接続される方法、および、カップリング要素がそれらの部材の表面に結合される方法にある。この革新的手法により、本発明のトランスミッションを、実質的に滑りがなく、最小の摩擦で部材間のトランスミッションレシオを変更することが可能となる。
【００３５】
以下に説明される本発明のすべての実施例では、少なくとも2つの部材の1つは回転式であり、軸の周りを回転する。この部材は、他方のトランスミッション部材の凹部および凸部に合わせるように設計された凸部および凹部を有するカップリング要素の環状構成と、環状構成の有効半径を変更するメカニズムを備えている。環状構成の半径の変更は、トランスミッション部材の有効半径を変更し、それによって、トランスミッションのトランスミッションレシオを変更するが、同時にそれは、カップリング要素の接線密度をも変更し、その結果、カップリング要素は、歯車、トランスミッションチェーンもしくはベルトなどの、通常のトランスミッション部材に係合出来なくなる。これらの通常のトランスミッション要素は、固定ピッチを有しているため、滑りも摩擦もなく、異なるピッチを有した要素の環状構成に係合させることは出来ない。
【００３６】
以下に説明される本発明の実施例では、回転トランスミッション部材のカップリング要素は、環状構成の半径を変更することにより、そのピッチを変更する。これらのカップリング要素、または他方のトランスミッション部材の形状を決定するカップリング要素は、これらのカップリング要素を可能にする局所的動き(揺動、回転、もしくは小規模な移動)のための自由度を有しており、これにより、それらは、互いの上でトランスミッションの方向にモーメントを抜き取ることなく、少なくとも一本の接触線(休息ポイント)に沿って、しっかり接触することにより互いに接触するよう、互いに他方の部材の形状にそれら自身を適合させる、他方のトランスミッション部材の形状への接触のためのアプローチが可能となる。この特徴は、そのうちの若干が以下の本願明細書内に説明されている、いくつかの方法のどの方法によっても達成可能である。説明される実施例のいくつか(例えば、図1から図4や他のいくつか)では、これは、少なくとも接触線の一部が正勾配に対して他方の部材の形状に接触し、それにより、他方の部材をトランスミッションの方向に動かすように、1つの部材のカップリング要素を、例えばピボット点の周りで運動可能にし、他方の部材の形状と接触するよう自己適合させることによって達成される。トランスミッションは、カップリング要素のピボット点が部材の1つによって駆動され、さらに被駆動部材が、形状の正勾配により、他方の部材との接触線の動きを通して動かされることにより実行される。カップリング部材の形は、ピボット点がその半径を変えない間、他方の部材との正の接触が実現するような形になっている。
【００３７】
カップリング要素と他の部材との間の接触線は、運動時に、カップリング要素と他の部材との間の滑りもしくは摩擦が僅少なものとなるよう、形状ピッチが、接触線を実質的に常に横切るように方向付けられている。さらに、形は、発展形で、通常の歯車と同様のトランスミッション機構をなすものを用いて設計可能である。
【００３８】
滑ることなくカップリング要素と他方の部材の表面との間の接触を維持するメカニズムについて説明するために、以下のパラグラフでは、カップリング要素に接触するトランスミッション部材を「駆動部材」とし、カップリング要素に接触されるトランスミッション要素を「被駆動部材」として言及することにする。しかし、部材の役割(「駆動」および「被駆動」)を逆にすることが可能であることは理解されるものだろう。
【００３９】
従って、図1から図4の実施例では、与えられたトランスミッションレシオにおいて、トランスミッション部材の回転軸からカップリング要素のピボットまでの距離が一定となるよう、駆動部材はカップリング要素を保持している。カップリング要素のピボットは、駆動部材に接続される物理的軸、もしくは、カップリング部材が回転可能となる円形ガイドにより決定される仮想ピボットのいずれかでよい。駆動部材は、そのピボットに全カップリング要素を保持し、駆動部材が動くのに応じてカップリング要素を回転させ、被駆動部材の表面(形状)に向かってそれらを押しつける。カップリング要素が被駆動部材の表面に接近するにつれ、その凸部の縁の1つがその表面に触れ、カップリング要素がそのピボットの周りで自由に動くと、カップリング要素は、その位置を接近する表面に適合させることになる。動きは、カップリング要素の他の点が被駆動部材の表面に接触するまで続き、その瞬間に、カップリング要素が少なくとも3点で支えられることになり、ピボットに対するいかなる動きも無理となる。被駆動部材に向かって駆動部材がさらに力を加えると、(カップリング要素の仲介により)2つの部材間の圧力を増加させることになる。
【００４０】
この状況により、駆動部材が被駆動部材になおも近づくことが出来るよう、カップリング部材が被駆動部材の表面上を滑ったりスライドしたりすることになりかねない。しかし、被駆動部材表面の特殊な形状とカップリング要素の形により、この滑りが起こることはない：被駆動部材の形状は、駆動要素の表面に対してカップリング要素がいかなる相対位置あっても、それらの間の接触線両端の変位量の合計が一定となるような形にされている。これは、カップリング要素の一方の縁が被駆動部材の表面に触れるために2mm凹まなければならない場合、同じカップリング要素の他方の縁は、被駆動部材の表面に触れるために2mm突出することを意味する。こうした形状は、変化する半径を伴う2枚の平行な円盤の対として、被駆動部材を設計することにより、容易に作成可能である。例えば、第1の円盤は、その周辺に沿い、方程式R(φ°) = 12 cm＋sin(10*φ°)に従う36正弦波周期を有することが可能であり、一方、他方の円盤は、方程式R(φ°) = 12 cm−sin(10*φ°) に従う36の正弦波凸部および凹部を有することが可能である。どんな角度φ、2枚の円盤周辺上で角度φのそれぞれの点をつなげるセグメントでも、2枚の円盤間の仮想円上に、12cmの固定半径で、その中心を有していることが明らかである。従って、この仮想円がカップリング要素の環状構成のピボット点を含み、さらに、まっすぐなセグメントが被駆動部材の形状とのカップリング要素の接触線を表し、さらになお、2枚の円盤が被駆動部材の形状を表している場合、いかなる接触位置に対しても(さらに、カップリング要素の大きさおよび形状を十分考慮に入れても)、カップリング要素の1つの縁の凸部は、もう一方の端の凹部と同じであり、ピボット点は回転軸からの距離を保持している。
【００４１】
この要件を満たす図1から図4のもの以外の他の多くの形状があり、形状が、図1から図4のものと同様の状態を維持するのみならず、一本の線もしくは複数の線に沿って、連続しており、カップリング要素に接触可能であることは明らかである。
【００４２】
被駆動部材の形状には正負の勾配があるので、カップリング部材が接触線に沿ってそれに押しつけられ、また、運動方向に押されるなら、トランスミッションの向きに沿ってそれを進ませるよう、カップリング要素の縁の1つが被駆動部材の勾配に係合するのは明らかである。カップリング要素が一本の線に沿って被駆動部材に接触している場合、接触線の一部は正勾配で被駆動部材の形状を満たし、機械的係合はその半直線に沿って実現される。
【００４３】
形状の勾配は、少なくともいくつかの場所では、カップリング要素が形状のカーブに沿って滑るのを防止可能な程度に、急峻でなければならない。
【００４４】
カップリング要素をその定位置に運ぶために適用される必要がある力が、無視可能で、駆動部材によって容易に供給されるよう、その定位置に向かって被駆動部材に接近する間、カップリング要素が動かねばならない小さな運動は、結合する方向に起こることに留意すべきである。
【００４５】
また、その定位置に向かって被駆動部材に接近する間、カップリング要素が動かねばならない運動は、小さく、かつ単方向であることにも留意すべきである。
【００４６】
接触線の長さは、大きな駆動力を支えるのに充分な長さとなるよう、設計可能である。こうした長さは、被駆動部材の幅を拡大することにより提供可能である。これが、トランスミッションの直径の増加を意味しないことは理解されるだろう。
【００４７】
本願明細書内で説明される一連のトランスミッションは、図1から図4に加えて幅広くさまざまなメカニズムで実行可能である。2枚の円盤間の距離を変えることにより、駆動部材の有効直径を変更し、さらに、その2枚の円盤は、回転軸に沿って互いを部分的に重ね合わせることができ、それにより、スペースが節約され、比較的小さなメカニズムを実現出来るよう、設計可能である。
【００４８】
被駆動部材は、歯車よりむしろチェーンであってもよい。チェーンのリンクの2つの平行面は、所望の形状をなすよう切断され、カップリング要素は、この場合、駆動輪に接続されることにより、リンクを互いに接続するジョイントに対して平行な直線に沿って交わるよう、自己適合することになる。カップリング要素と接触させるよう働くリンクの表面を用いることにより、リンクの軸は、自由に通常の歯車に係合可能となり、本発明のCVTによってチェーンが動かされ、順番に通常の歯車を動かすことが出来るようになる。
【００４９】
本願明細書に説明されているCVTは、無限可変トランスミッション(IVT)メカニズムに適用可能であり、それは駆動部材と被駆動部材との間のトランスミッションレシオを、任意の負の比率から、ゼロ値(この場合、駆動部材が回転している間、被駆動部材は全く回転しない)を越え、任意の正の比率にまで変更することが出来る。これは、2枚の平行な歯付き円盤間に、互いに対面し差動歯車に係合した歯の環状構成を備えた、差動歯車を保持することにより達成可能である。その回転速度がいくつかの固定トランスミッションレシオによって決定されるよう、駆動部材に平行な歯付き円盤の1つを係合させ、本願明細書に述べられたように、他の歯付き円盤をCVTメカニズムへ係合させ、それに対し、第1歯付き円盤より遅い速度から歯付き円盤より速い速度まで変化する速度範囲を与えることにより、差動歯車は、2枚の歯付き円盤の速度の違いに比例する率でそれ自身の周りを回転し、さらに、この2枚の歯付き円盤の合計速度に比例する率で歯付き円盤の軸の周りを回転することになる。この合計は、負、ゼロ、もしくは正となることが出来るため、デフ装置は無限トランスミッションレシオで回転することになる。
【００５０】
カップリング要素のリングの有効半径を制御し、それにより、トランスミッションのトランスミッションレシオを変更するいくつかの方法がある。これらの方法の例は、本願明細書内に詳細に述べられている。
【００５１】
1つの方法は、半径位置を変更可能な滑り部材上にカップリング要素を保持し、それに対して、一方向(内側もしくは外側へ)に向かう(通常スプリングを使用して)永久的な力を適用し、逆方向に永久的な力に打ち勝つ正の制御可能な力を適用して、カップリング部材のピボットを所望の半径にすることである。
【００５２】
第2の方法は、要素が駆動部材の回転軸に向かって、あるいは離れるように、半径方向に動くことを可能にするガイド内にカップリング要素を保持し、それを被駆動部材と係合した状態に保つ、被駆動部材上の被駆動部材とサポートホイールとの間のカップリング要素を捉え、そして、カップリング要素が駆動部材のガイドに沿ってその位置を変えさせられ、それによって、トランスミッションの有効半径を変更させるよう、2つの部材の軸間距離を変更することである。
【００５３】
第3の方法は、2対の平行な円盤の間にカップリング要素を保持することあり、1対は、それを通してカップリング部材が噛合される対面平行スロットを有し、他の対は、それを通して同じカップリング要素もまた噛合される同数の対面らせん状スロットを有している。各ラジアルスロットは、4枚の円盤を貫通する1本のまっすぐな貫通路を作るよう、1つのらせん状スロットと重なり合っており、この重なり合う点に、カップリング要素が位置決めされる。らせん状スロットに対するラジアルスロットの角度位置を変更することにより、重なり合う点の半径が変わり、カップリング要素の半径を変え、それによって、トランスミッションレシオが変化する。
【００５４】
従って、この本発明の重要な特徴は、以下に参照される、「カプライン（the coupline）」と定義された線の周辺の保持トランスミッション部材の周りを、制限された自由度を有して運動する、カップリング要素を用いていることである。
【００５５】
本発明の実施例におけるカップリング要素は、トランスミッション過程を通して、それらが他方のトランスミッション部材の形状に近づくとき、その空間内での方向を変化させるという意味で、自己適合型である。
【００５６】
自己適合が始まる前に、カップリング要素の方向は、それが第1のトランスミッション部材と接続される方法によって決定される。この接続方法により、カップリング部材にある程度の制限された自由運動を可能にし、さらに、重力、遠心力、およびスプリング動作などの力は、この制限された自由運動の範囲内で、その方向に作用し得ることになる。
【００５７】
自己適合終了後、カップリング要素の方向は、トランスミッション要素間でしっかり抑制され、第1のトランスミッション部材から第2のトランスミッション部材までモーメントを伝える「デューティー」が終了するまで、両方の部材に対して実質上静止しており、その後、再び「デューティー」をなすようコールされるまで、制限された自由位置を回復するために部材間から解放される。
【００５８】
各カップリング部材に対して、回転トランスミッション部材の回転軸に平行な線があり、カップリング要素が固定点で接続されるトランスミッション部材に交差し、カップリング要素とトランスミッション部材との間のいかなる可能な接触位置に対しても、適合の過程の終わりに第2のトランスミッション部材から同距離となる。以下に説明される本発明の若干の実施例では、この線は、トランスミッション部材上にカップリング部材を保持する軸の中央である。説明される他の実施例では、この線は、円盤形のカップリング部材が内部で回転可能なトランスミッション部材内の、円形溝の中央である。さらに他の実施例では、この線は、カップリング要素内を動くピンの、複数の可能位置の中央線である。
【００５９】
この線、以下「カプライン（the coupline）」と呼ぶ、は、保持トランスミッション部材に対し固定されており、カップリング要素が、いかなるトランスミッションレシオに対しても、また、形状に沿ったいかなる接触点に対しても、確実に第2のトランスミッション部材と固く係合するようにする。
【００６０】
カプラインの存在は、この本発明の重要な特徴であり、これは従来のCVTシステムと明確に区別されるものである。それにより、2つのトランスミッション部材は、通常の平歯車トランスミッションのように、相互に正の機械的係合をなすことが可能となり、摩擦ベルトギヤのようにそれらがいかなる位相で合わさっても、それらの間の係合の位相は完全に一連している。本発明のCVTの他の利点は、平歯車システムのように、駆動および被駆動シャフト軸が互いに平行であることである。
【００６１】
(説明される実施例の一般構造および利点)
本発明の連続可変トランスミッションは、以下において、そのすべてが多くの重要な利点を生み出す特徴の組み合わせを含む、多くの好ましい実施例に関して説明されており、以下で、より詳しく説明されている。
【００６２】
説明される実施例に共通な1つの特徴は、2つのトランスミッション部材の少なくとも1つが、回転軸の周りで回転可能な回転部材であるということである。以下に説明される好ましい実施例の大部分では、回転部材は、(上に広い意味で定義されているように)歯車である；他方のトランスミッション部材もまた、例えば、他の歯車、フレキシブル閉ループチェーンもしくはベルトなどの回転部材である。しかし、他方のトランスミッション部材が非回転式、例えば、直線移動ラック、もしくは、固定または回転可能なリングギヤである、他の実施例が説明されている。
【００６３】
以下に説明される、本発明の好ましい実施例に共通のさらなる特徴によると、カップリング要素のグループの少なくとも1つは、トランスミッションの転換率を変化させるため、回転軸へ向かって、あるいは離れるよう、好ましくはグループとして、半径方向に移動可能である。さらなる共通点によれば、トランスミッション部材の1つの上にある、グループのうちの1つのカップリング要素は、各固定構成の凹部と互い違いになる凸部を形成する固定構成となっている。以下に説明されるように、そのトランスミッション部材の向かい合った表面の間に延びる、1つのトランスミッション部材の表面上に形成された凸部および凹部の配列は、一方の側面から反対の側面へ同一ピッチを有している。さらに、他方のトランスミッション部材上の、他方のグループのカップリング要素は、自己適合型構成となっている；すなわち、凸部および凹部の配列の反対の勾配を有する表面に係合するよう、それぞれは個別に移動可能であり、それにより、すべての半径の移動位置でノンスリップカップリングを達成するよう、半径方向に移動可能なカップリング要素のすべての移動位置にある、固定構成カップリング要素の構成に、それら自身を適合させる。
【００６４】
半径方向に移動可能なカップリング要素は、いずれのトランスミッション部材にあってもよい。加えて、固定構成カップリング要素は、どちらのトランスミッション部材にもあってもよく、さらに、他方のトランスミッション部材上に自己適合型カップリング要素があってもよい。従って、この点において、固定構成凸部および凹部、もしくは自己適合型凸部および凹部のいずれであれ、トランスミッションレシオを制御するために半径方向に移動可能である、当該カップリング要素となり得ることが理解されるだろう。
【００６５】
凸部および凹部のピッチ、すなわち、その上にある共通点間の距離、は、トランスミッション部材の両側面上で同じであるので、トランスミッション部材間の接触線に沿った差応力の生成、円錐接触表面を用いる従来技術CVTシステムの特性、は、本発明に従って組み立てられたCVTでは、明らかに回避され、もしくは高度に抑制される。
【００６６】
以下に説明される本発明の好ましい実施例での追加的利点は、接触要素を半径方向に移動させるのに要する力が比較的小さいということである。このため、接触板は、丁度通常のメッシュギアの歯のように、回転軸に対して垂直に動く。こうした構成は、より効率的なトルク転送をもたらし、摩擦、摩耗、および、折損可能性を減少させ、さらにまた、比較的小さな力の適用でのトランスミッション変化を可能にする。
【００６７】
以上の動作メカニズムおよび利点は、追加的利点と同様に達成可能であり、それについては、本発明の多くの好ましい実施例における以下の説明から、より容易に明らかなになるだろう。
【００６８】
好ましい実施例の説明
図1から図4は、本発明に従って構成され、2つの回転部材、すなわち、回転軸RAの周りを回転可能な可変直径歯車10、および回転軸のRAに平行な回転軸25の周りを回転可能な固定直径歯車20を含む、連続可変トランスミッションCVTを示している。
【００６９】
可変直径歯車10は、カップリング要素13の環状配列の両端を受ける、半径方向に延びる複数のスロット12、12、で形成された、1対の軸方向に離された円盤11、11を含んでいる。
【００７０】
カップリング要素13の各々構造は、図3にさらに詳しく示されている。それは、ホイール円盤11、11のスロット12、12内に、スライド可能な形で両端か受けられる取付板14を含んでいる。それはまた、16において取付板に対して旋回可能に取り付けられた接触板15を含んでいる。17に示されるように、取付板14の両端は肉が厚くされており、ホイール円盤11、11のスロット12、12内にスライド可能な形で受けられるよう、トラック18を形作っている。各スロット12、12の片端は、円盤11のスロット12から取付板14の適用および取り外しを容易にするよう、広くされてもよい(図示せず)。
【００７１】
歯車の有効直径を変更するように、スロット12、12内にスライド可能な形で受け取られた取付板14が、歯車10に対してカップリング要素13を半径方向に移動させるのが分かるだろう。また、接触板15の旋回取付部16が、ホイール20内の凹部に係合されるよう凸部を形作るために、各接触板の一端を(例えば、15インチ)上向きに動かし、それにより、ホイール20内の凸部により係合される凹部を形作るために、他端を(例えば、15インチ)下向きに押す形に出来ることが理解されるだろう。カップリング要素13は、その結果、可変直径歯車10の全有効直径内で、固定直径歯車20内の凸部および凹部の構成に、自身を適合させ得るようにする、自己適合型の構成となる。
【００７２】
固定直径歯車20の構造は、図4において、さらに詳しく示される。それは、外周上の、一方の側面上の第1の一連の凸部および凹部21、22、反対の側面上の、第1の一連と交互になる関係で、第2の一連の凸部および凹部23、24が形成される；すなわち、一方の表面に形成される凸部(例えば、21)は、反対の表面に形成される凹部(例えば、24)に対して、それ自身の軸25のみならず、ホイール10の回転軸RAへの平行線に沿って軸状に配列される。 (円錐構造よりむしろ)筒状構造の歯車20であるため、ホイールの一方の側面上の凸部21、22のピッチは、たとえ、2つの一連する凸部および凹部が、上述の交互になる関係にあっても、反対側の凸部23および凹部24のピッチと正確に一致する。
【００７３】
図1および図4に示される歯車20の構造では、2つの一連する凸部および凹部21 -24間のこの交互の関係は、歯車20の回転軸25に対して斜角をなす凸部および凹部を形成することによって生成される。そのため、こうした構成は、一方の側面上の凸部および凹部21、22の一連と、反対の側面上の凸部および凹部23、24の一連の間に、緩やかな移行を形成することになる。
【００７４】
その結果、図1から図4に示されるトランスミッションは、可変直径歯車10の2枚の円盤11、11を互いに向かって、あるいは互いに離れるように動かすことにより、一連の可変となることが分かるだろう。互いに向かって円盤を動かすと、それにより、歯車10のカップリング要素13は、半径方向に対して外側に動かされ、事実上歯車の直径を増加させることになる；反対に、この円盤を互いに離れるように動かすと、それにより、カップリング要素13は内側に向かって動かされ、その結果、歯車の有効直径を減少させることになる。
【００７５】
さらに、歯車10の有効直径にかかわりなく、そのカップリング要素の接触板15は、固定直径ホイール20の凸部および凹部が係合している場合、接触板15の両端で、凸部および凹部21‐24の向かい合った勾配のある表面に係合するために、自動的に ピボット16上で旋回する。それにより、この凸部および凹部の構成へ自身を自己適合させる。各接触板15の両端は、その2つの終端の平均距離が接触板の各旋回位置に対して同一となるよう、同距離ではあるが反対方向に向かうように移動する。
【００７６】
さらに、接触板15の、歯車20の凸部および凹部21‐24への係合は、単一線接触に沿うものであることが理解されよう；そして、さらに、凸部および凹部21‐24のピッチが、ホイール20の両側面で同じであるので、各接触線に沿う凸部および凹部のピッチは、個々の接触線上の全ての点に対して同じとなる。従って、接触線に沿い、カップリング要素内に過度の差応力が生成される問題、円錐状表面に凸部および凹部を有するCVTの特性、は、回避され、もしくは大いに軽減される。
【００７７】
歯車の有効直径を変化させるために、2枚の円盤11、11を、互いに向かって、あるいは互いに離れるように動かすいくつかの方法は、以下、特に図29から図37において説明される。
【００７８】
図1から図4では、可変直径歯車10と固定直径歯車20間のカップリングは、カップリング要素13の外周上に作用するが、そのカップリングはまた、カップリング要素の内周上にも作用可能であり、その場合、固定直径歯車20は可変直径歯車10内に位置することが理解されるであろう。同様に、固定直径歯車20は、凸部および凹部がリングの内周にあり、リング内に位置する可変直径歯車の外周に結合されるリングの形をとることも可能である。
【００７９】
さらに、以下のことも理解されるだろう。図1から図4に示されるCVTは、2つの回転部材(10、12)間の所定の方向、すなわち、それらの回転軸の回りに、機械的な動きを伝える；1つの部材(ホイール10)はカップリング要素(13)を含み、さらに他方の部材(ホイール20)は、運動方向に平行なあらゆる断面において、同一ピッチの周期的パターンでの凸部および凹部21‐24の形状で形成された係合表面を有している；ホイール10のカップリング要素13は、動きの方向に沿ったいかなる点でも、ホイール20の係合表面上に配置可能であり、さらに、少なくとも1本の接触線に沿ったその表面上で停止可能である；カップリング要素13は、カップリング要素13のいかなる休止点に対するホイール20上の高さも変えず、カップリング要素13の接触板15の接触線が、少なくとも部分的に、凸部および凹部21‐24に形成された表面の正勾配上にかかり、部分的に負勾配にかかる、少なくとも1点、すなわち、接触板15のあらゆる傾斜した中点を有している。
【００８０】
接触板の接触面の下にあり、各カップリング要素13によって担持される接触板15のピボット軸16があることに図3で注意されることになっている。従って、プレートが平らであるときに2つの接触点の平均高さがプレートが傾く時より低い状況は作成されます。固定直径の歯車20の凸部および凹部21-24を適切に構成することによって、これは適当に補われるかもしれない。
【００８１】
図5は、図1および図4の歯車20で使用する、可変直径歯車10内の自己適合型凸部および凹部を形作るために、そこで13aとして示されているカップリング要素の他の構造を示している。図5に示される構造では、カップリング要素13aは、取付板14a内に形成された、半円溝18a内で回転可能な、平坦接触縁16aおよび準回状下縁17aを有する円盤の形で、接触板15aを回転可能に取り付ける、取付板もしくはホルダー14aを含んでいる。これにより、円盤15aが一方向に回転すると、その接触縁16a の一方の端16a'は、ホイール20上の凹部と係合可能な凸部を形作るよう一方に動かされ、さらに、その接触縁の他方の端16a''は、ホイール20上の凸部により係合される凹部を形作るよう、同距離だけ逆方向に動かされる。
【００８２】
図5の回転可能な円盤構成の利点は、円盤がいかなる回転位置にあっても接触点の平均高さが同一のままであるよう、円盤15aの回転の中心を円盤の上縁16aの中心に配置可能なことである。接触円盤15aの回転の間、摩擦を減少させるために、ボールベアリングなどの追加アクセサリーが加えられてもよい。
【００８３】
図6および図7は、図中で20aと指定された固定直径歯車20の構造変化を示している。従って、図6および図7に示されるように、歯車20aはまた、一方の側面上の第1の一連の凸部および凹部21a、22a、および、一方の一連での凸部が、軸方向に他方の一連での凹部となるよう並べられた、第1の一連の交互の関係にある、反対の側面の第2の一連の凸部および凹部23a、24aを含んでいる。しかし、この場合は、2つの一連の凸部間に、図1および図4にあるようなゆるやかな移行を施す代わりに、個々に1つの一連の凸部および凹部で形成された2枚の円盤が、2つの一連間にゆるやかな移行を施すというよりも、むしろ段差を有するように、中央のリング25に固定されていてもよい。しかし、動作は、図1および図4に示された歯車20に関して上述したものと基本的に同様であり、ここでは、歯車20a上の固定凸部および凹部21a‐20aは、一方の側面から反対の側面まで同一ピッチとなっている。さらに、可変直径歯車10内の自己適合可能なカップリング要素13を、歯車20a上の凸部および凹部の構成に対して、自動的に自己適合させる。その結果、歯車20aの凸部21a‐24aは、ホイール10のあらゆる有効直径において、線接触を実現することになる。その結果、図10および図11の構造はまた、図1から図4に関して上述したものと同じ方法により、トランスミッションのすべての転換率で、接触表面に沿って過度の差応力を発生させることなく、ノンスリップカップリングに作用する。
【００８４】
図8は、図8および図9に示された可変直径歯車10内で使用可能な、自己適合型カップリング要素13bを示している。こうしたカップリング要素はまた、カップリング要素13bを、可変直径歯車10(図1、図3)の2枚の円盤11、11上のラジアルスロット12、12内に、半径方向に移動可能な形で取り付ける、取付板14bを含んでいる。しかし、この場合、旋回接触板(図3の接触板15に対応する)を含む代わりに、図8に示されるカップリング要素13bは、取付板14bの反対側面上に、旋回式ロッキングバー16bにより一緒に作動する、歯15b1、15b2の形の1対の接触要素を備えている。この構成は、一方の端の歯15bが凸部を形作るよう一方向に動かされると、他端の歯15bは、凹部を形作るよう逆方向に動かされるようになっている。
【００８５】
従って、自己適合型カップリング要素13b(図8)が、図6および図7の歯車20a、さらに、図1から図5の歯車20に対し、カップリング要素13について上述したのと実質的に同じ方法で働いていることが理解されよう。カップリング要素13d(図8)はまた、図6および図7の二重歯車20aが係合すると、その両端15b1、15b2では、凸部および凹部21a‐24aの逆勾配となった表面と係合するよう、個々に移動され、それにより、接触線、この場合、2本の接触線、に沿ってそこにカップリング作用するよう、後者の凸部および凹部の構成にそれ自身を適合させ、カップリング要素13bのあらゆる半径の移動位置では、この場合を除いて、歯車20aの2つの部分間の間隔により、それぞれ中断される、歯15b1、15b2により、各接触要素は2本の接触線を生成する。
【００８６】
図9は、図6および図7の固定直径歯車20aを用いる場合、その平坦および傾斜位置での接触板15の平均高さの差を補う方法を示している。結果として、図9で示されるように、そこに15cに指定された接触板は、わずかに湾曲しており、いかなる2点が接触しても、さらに、接触板がいかなる傾きになっても、平均高は同一となるような形で、旋回軸16cと配列した中央の凹み15c'が形成されている。
【００８７】
図10は、図3の接触板15に対応する接触板15dを示しているが、その断面は、標準歯車内の歯の断面と同じものとなっている。図10に示される接触板15dもまた、図3に関して上述したものと同じ方法で、接触板が自身を固定凸部および凹部の構成に自己適合させるのを可能にするよう、16dで示される旋回取り付け上で旋回可能となっている。凸部および凹部の曲線の設計可能性の変形内では、標準歯車に共通の、インボリュート曲線などの形を選択可能である。こうした曲線形は、固定凸部と自己適合凸部との接触範囲を最上係合点を超えて増加させる。
【００８８】
図11は、15eで示される凸部が、接触板15eの高さが同じままとなるよう、インボリュート曲線形を形成する一方の側面15e'、および、その逆として形成された反対の側面15e"を有している、こうした構造を示している。
【００８９】
図11に示される技術は非対称の歯形を生成させるのみならず、常に圧力が回転方向へ印加されるため、これは動作に有意には影響を与えない。これは、ほとんどの部分のために、接触板の半側面のみが係合していることを意味している。この場合、トランスミッションは、圧力がインボリュート形をした側に加えられるよう、設計されてもよい。曲線をなす両側面は、接触板の厚さを考慮に入れる場合、凸部が接触板15eを反対の凹部に向かって押すタスクを実行するようなものとなっている。
【００９０】
他の可能な構造は、図6および図7の歯車内の、自己適合型カップリング要素13に用いられてもよい。例えば、図8に示される歯の対の構成は使用可能であったが、そこでは、2つの歯は、ロッキングバー16bによるよりむしろ、流体圧力によって作動させられ、1つの歯が凹部を形成するために下向きに動かされると、他方の歯が凸部を形成するために上向きに動かされるという形となった。
【００９１】
図12は、可変直径回転ホイール10と適合するトランスミッション部材は、回転部材(例えば、図1の20)ではなく、回転運動よりむしろ直線的な運動用に取り付けられた歯付きラック20bである点を除いて、図1から図4について上述されたものと同様の、連続可変トランスミッションを示している。ラック20bは、他のすべての点で、図1から図4の歯車20、もしくは図6および図7の歯車20aと同じであってよい。
【００９２】
従って、ラック20bはまた、21b‐24bで示された、共に同一ピッチで、可変直径歯車10のカップリング要素13により形作られる凸部および凹部と係合する、2つの一連の固定凸部およびその反対の側面の凹部とを含んでいる。このように、カップリング要素13は、可変直径回転ホイール10のあらゆる有効直径で、ラック20bの凸部および凹部の構成に適応するよう、各カップリング要素(13)の接触板(15)の両端が、カップリング要素内の全移動位置において、ラックの凸部および凹部の逆勾配をなす表面と接触線に沿うような形で、さらに自動的に、さらに自らを適合させ、それにより、歯車とラックは、あらゆるトランスミッションレシオで、滑りのないカップリングを作用させることになる。加えて、ラック13の凸部および凹部のピッチが、ラックの両側面で同一となっているため、この構成はまた、ホイール10の各有効直径で、接触線に沿うカップリング要素における過度の差応力の発生を回避する。
【００９３】
図12が特定構造のラックと結合された、特定構造の回転部材を示す一方で、トランスミッションが、例えば、本願明細書内に述べられたように、回転部材の様々な構造、および/または、ラックを含むことが可能であることは、理解されるものであろう。
【００９４】
図13は、図1における可変直径歯車10を含む、連続可変トランスミッションを示しているが、他方のトランスミッション部材として、歯車(図1の20)の代わりに、閉ループチェーン30を伴っている。図12に示されるトランスミッションでは、閉ループチェーン30の一方の端は、回転軸10'の周りで回転可能な可変直径歯車10のカップリング要素13の周りに適用され、さらに、チェーンの反対側の端は、回転軸35'の周りで回転可能なスプロケットホイール35の周りに適用される。
【００９５】
旋回アーム37の一方の端に取り付けられたチェーントートニングピニオン36は、歯車10の全有効直径下で、チェーン30をピンと張った状態に維持する。
【００９６】
図14は、スプロケットホイール(図13の35)の周りにチェーン30の端を適用する代わりに、一方の歯車の有効直径が減少すると他方のそれが対応する量だけ増加し、それによって、あらゆるトランスミッションレシオの下でチェーン30をピンと張った状態に維持するような形で、歯車10のような構造に似た、他の可変直径歯車10の周りに巻きつけられるのを除き、同じような構成を示している。
【００９７】
チェーン30は、図13および図14の双方において、固定構成の凸部および凹部を含むよう、歯車20(図1)、もしくは歯車20a(図10)として同様に組み立てられる。チェーン上の凸部および凹部はまた、チェーンの反対の側面上と同じ構造であり、さらにまた、図1から図12に関して上述されたように、あらゆる有効直径の間に、カップリング要素間の同タイプのノンスリップ線接触を生成するよう、可変直径歯車10内のカップリング要素13により形作られた自己適合型構成の凸部および凹部と共働可能である。
【００９８】
図15から図19は、この目的に使用され得るチェーンの、様々な構造を示している。
【００９９】
従って、図15(さらにまた、図13)に示されるように、チェーン30は、その両端に、同一ピッチの、2つの一連の凸部および凹部を備えている。一方の一連は、凸部31と凹部32を含んでいる；そして、他方の一連は、それに対して、一方の一連内の各凸部(例えば、31)が、回転軸10'に沿った他方の一連における凹部(例えば、34)と軸方向に並べられるように、交互の関係となる凸部33および凹部34を含んでいる。これは、図15に示されるように、同一構成ではあるが、各一連において交互に逆になったリンクを用いることにより達成される。
【０１００】
図16に示されるように、それぞれ軸方向に並べられた凸部31および凹部34、それぞれ軸方向に並べられた凸部32および凹部33間の平均距離は、チェーンリンクの旋回軸PA、PBを貫通する共通中間旋回線MPLにある。
【０１０１】
図17は、カップリング要素の接触板(例えば、カップリング要素13bの接触歯15b1、15b2、図8)を伴った、チェーンリンクの接触点を概略的に示している。図17では、凸部を有する接触板の接触が曲線「a」によって示され、さらに、凹部を有するものが曲線「b」によって示されている。2つの曲線間の平均距離は、中央接触線MCLであることが理解されるだろう；すなわち、曲線「a」、「b」に沿う、任意の2点間の中央距離は、常に線MCL上にあることになる。従って、回転部材の有効直径である線MCLは、接触板とチェーンリンクとの間のあらゆる接点に対して、同一であり続け、さらに中央旋回線MPLの下方に一定距離を保っている。
【０１０２】
従って、接触板が、チェーン構成に対し、自動的に自己調整をしていることが理解されるだろう。こうして、接触板もまた、歯15b1、15b2(図8)が、チェーン30にある凸部および凹部31‐34の逆勾配となった表面と係合する、2本の共直線に沿って、完全な接触を提供し、それにより、接触要素13のあらゆる半径位置、すなわち、歯車10の全有効直径においても、いかなる滑りも起こすことがなくなる。さらに、チェーン30内の凸部および凹部31‐34が同一幅のピッチであるので、凸部および凹部との各接触線のすべての点は同一ピッチとなり、それにより、さらに、カップリング要素内の接触線に沿った応力生成を回避する。
【０１０３】
図15に示された、チェーン30内の凸部および凹部31、32、および33、34の2つの一連は、共に凸部(例えば、31、33)および凹部(例えば、32、34)を形作る、2要素のリンクL1、L2を含んでいるが、チェーン内では交互に逆になっている。続く凸部と凹部との間の移行は、図10の歯車20aの段差移行に類似した、段差移行である。
【０１０４】
図18は、さらに、交互に逆になり得る単一要素リンクを含む、他のチェーン構造を示している。こうして、図18に示されるように、リンクL3、L4は、2つの一連の凸部および凹部31'、32'と33'、34'が、それぞれ、図15に関して上述されたように、チェーンの各側面で形作られる形で、交互に逆となる方法で組み立てられている。
【０１０５】
図19は、リンクL5、L6により示されるように、交互に逆となった単一要素チェーンリンクを示しているが、そこでは、そこに3la、32a、および33a、34a、と示された、2つの一連の凸部および凹部間の移行は、それぞれ、図1および4に示された歯車20の構造に類似している。図19に示された各単一要素リンクL5、L6には、こうしたリンクのチェーンを組み立てるために、リンクの一方の端に雄コネクタMCが設けられ、さらに反対の端に雌コネクタFCが設けられている。
【０１０６】
図15から図17のチェーン構造に関して上述したように、図18および図19のチェーン構造内の凸部および凹部はまた、滑ることがなく、接触線に沿う圧力を引き起こさない、チェーンとの線接触を生成させるよう、可変直径歯車10内の半径方向に移動可能なカップリング要素13が、カップリング要素30の全半径位置内のチェーンの凸部および凹部に自身を自動適合させるようにする。
【０１０７】
図20は、チェーン30もしくは30aの代わりに、図13もしくは図14の連続可変トランスミッションで使用可能な、そこでは一般に30bと指定されたベルトを示している。従って、ベルト30bはまた、上述されたものと同じ方法で同じ結果を生み出すよう、後者のカップリング要素が、自動的に、カップリング要素13の全半径位置内の凸部および凹部31b‐34bの構成に自己適合させるために、それぞれ、ベルトの反対側面間に同一ピッチを有し、図1の可変直径歯車10内のカップリング要素13と共働し得る、2つの一連の凸部および凹部31b、32bおよび33b、34bが構成されている。図20に示されるベルト30bは、それぞれ、図19のチェーンリンク、および図1および図3の歯車20内の凸部および凹部と類似した、2つの一連の凸部31b、32bおよび33b、34b間のゆるやかな移行を含んでいる。
【０１０８】
図21は、そこで30cと指定され、２つの一連の凸部および凹部31c、32cと33c、34cの間の移行はそれぞれ図15から図18のチェーンリンク、および図6および図7の二重歯車20aに類似する段差移行であるベルトのバリエーションを示している。
【０１０９】
図22は、可変直径歯車(例えば、図1の10)により担持される、自己適合型のカップリング要素13fと共働し得る閉ループチェーン30fを含む、使用可能な他の構成を示している。この場合、チェーン30fはまた、一方の側面に一連の凸部および凹部31f、32fを、さらに、反対の側面に交互の関連にあり、第1の一連の凸部と同一ピッチの、他の一連の凸部および凹部33f、34fを有している。可変直径歯車(例えば、図1の10)により担持される各カップリング要素13fは、凹み18fで分けられた両端に、1対の歯16f、17fを形成された、シフト板15fを担持するホルダー14fを含んでいる。板15fは、ローラー19f上でシフトする。凹み18fには、両端に歯16f、17fを形作る勾配した壁が形成され、それは、チェーン30fの幅に従って大きさが決定される。従って、チェーンは、凹み18fに滑り込み、その結果、板15fは、チェーンを受けるよう適切にシフトすることになる。
【０１１０】
図22の構造では、以前に説明された構造のように、チェーン30fの凸部および凹部31f‐34fは、結果として、歯車10内のカップリング要素13fを、カップリング要素13eの全半径位置の凸部および凹部31f‐34fの構成に自身を自己適合させることになるのが、理解されるだろう。また、2本の接触共直線の各々(それぞれ、歯16f、17fによって)では、接触板(15f)の両端の2つの歯が、チェーン30f内の凸部および凹部の逆勾配表面に係合し、それにより、そこにノンスリップカップリングを作用させ、さらに、凸部および凹部のピッチが各接触線上の全点に沿って同一となり、それにより、接触線に沿う応力の生成を回避することが理解されるだろう。
【０１１１】
図23は、上述されたのと同じ基本的動作を実現する歯車(10、10a)内で、そこでは13gと示されているが、図24に示されるカップリング要素の特定構造と共に使用可能な、30gと示された、チェーンリンクのさらなる構造を示している。図23に示されるチェーン30gはまた、2つの一連の凸部および凹部、すなわち、チェーンの一方の側面沿った第1の一連の凸部および凹部31g、32g、および、反対の側面に沿い、第1の一連と同一ピッチの第2の一連の凸部および凹部33g、34gを含んでいる。
【０１１２】
しかし、以前の構造と区別されるように、2つの一連の凸部および凹部は、互いに軸配列となっていて、以前に述べられた実施例のような交互の関係にはない。この場合、可変直径歯車(例えば、図1の10)上の各カップリング要素13gは、交互配置よりむしろ、配列した2つの一連の凸部および凹部を有するチェーン30gの構成に、自己適合させ得るよう変更されている。これは、以下の通り行われる：
【０１１３】
図23で、一連の凸部および凹部31g、32gおよび33g、34gのピッチは、それぞれ「P」として示される；その結果、凸部および凹部の対応点間の距離は、ピッチの半分、もしくはP/2である。
【０１１４】
歯車上のカップリング要素に、図23に示したチェーン30gとの、上述した自己適合機能を生成させるよう、各カップリング要素13gは、図24に示される構造のものである。こうした構造では、カップリング要素13gは、上述されたような、歯車のラジアルスロット内でスライド可能な取付板14 g、および図3の接触板15に類似した、取付板に旋回式に取り付けられた接触板を含んでいる。しかし、この場合、概して、図24の15gに示される接触板は、図3のような単一部分の構成にはならず、むしろ、16gで取付板14gに旋回式に取り付けられた、接合部分15g3によって相互接続された、2つの部分15g1、15g2で構成されている。
【０１１５】
2の部分15g1、15g2は互いに平行であるが、距離は、チェーン30gの凸部と凹部との間のピッチの半分(P/2)に正確に等しくオフセットされている。このように、図24に示されるカップリング要素13gが、図23に示されるチェーンと共に使用される場合、接触要素の1つの部分15g1は、チェーン内の凸部と配列することになるが、他方の部分15g2は、チェーンの凹部と配列することになる。したがって、接触要素13gはまた、上述されたものと同じ方法で、滑ることのない、歯車内の接触要素13gの全半径位置に対して応力を受けない接触線を生成するために、チェーン30g内の凸部および凹部31g‐34gの構成へ、その構成を自己適合させる。
【０１１６】
図23および図24に示される構成は、この新規なトランスミッションを、従来のほとんど全てのチェーン構造と併用することを可能にする。チェーンに対して、図23と図24について説明された同じ技術はまた、図20および図21について説明されたように、ベルトに対しても、さらには、図1および図6について説明されたように、歯車に対しても適用可能であることが理解されるだろう。
【０１１７】
図25および図26は、一方のトランスミッション部材の全半径位置内の、他方のトランスミッション部材上の固定構成凸部および凹部(例えば、歯車20であるが、単一の一連の凸部および凹部を用いている)へ自己適合を可能にする、自己適合型構成の一方のトランスミッション部材(例えば、図1の、可変直径歯車10上のカップリング要素13)上にカップリング要素を提供する他の方法を概略的に示している。
【０１１８】
図25では、固定構成凸部および凹部を備えたトランスミッション部材が40として概略的に示されており、凸部および凹部は、それぞれ41および42と概略的に示されている；これに対して、自己適合型構成の各カップリング要素は、43と概略的に示されている。図25に見られるように、各自己適合型構成カップリング要素は、トランスミッション部材40の動きの方向に対して垂直な旋回軸44上での旋回アセンブリの形となり、さらに、旋回アセンブリ43の旋回軸44に対して平行な、1対のアーム45、46を有し、旋回アセンブリの全旋回位置で、部材40の凸部および凹部上の距離を置いた点に係合している。
【０１１９】
図25は、旋回アセンブリ43の4つの位置を概略的に示している。こうしたすべての位置では、各旋回アセンブリのアーム45、46の双方は、トランスミッション部材40の1つの凸部もしくは隣接する凸部の、反対の側面上の距離を置いた2点に係合し、それによって、可変直径歯車の全有効直径内で、ノンスリップカップリングを作用させる。
【０１２０】
図26は、同様の構成を概略的に示すもので、1つのトランスミッション部材40aは、固定の凸部および凹部41a、42aを備えており；さらに、他方のトランスミッション部材は、トランスミッション部材40aの動く方向に対して垂直な軸44aの周りで旋回する、旋回アセンブリ43aとして示される、自己適合型カップリング要素が提供されている。しかし、図26に示される構成では、旋回アセンブリ43aは、カップリング要素43aを担持する回転部材の全有効直径内でノンスリップカップリングが作用する形で、トランスミッション部材40aの凸部および凹部41a、42a上の距離を置いた点に係合するよう適合した、1対の距離を置いた歯45a、46aを含んでいる。
【０１２１】
また、図25および図26は、自己適合型の各カップリング要素が、その両端で、接触線に沿って凸部および凹部とのノンスリップカップリングを作用させるよう、他方のトランスミッション部材(40、40a、例えば、上述のような歯車、チェーン、ベルト、または歯付きラック)内の凸部および凹部の逆勾配表面とどのように係合するかを明確に示している。
【０１２２】
これらの実施例では、他方のトランスミッション部材(40、40a)が均一な厚さであるので、その凸部および凹部のピッチは各接触線の全点で同一となり、それによって、上述されたのと同じ方法で、接触線に沿うカップリング要素内での過度な差応力の生成を回避する。
【０１２３】
自己適合型カップリング要素の動き、および、他のカップリング要素の固定構成凸部および凹部の高速係合の結果として生じる、雑音および振動を軽減させるために、様々な技術が使用可能である。図27および図28は、雑音と振動問題の2つの可能な解決法を示している。
【０１２４】
図27は、一方の側面に沿って第1の一連の凸部および凹部51、52を有し、反対の側面に沿って第2の一連の凸部および凹部53、54を有する歯車50を示している。雑音および振動の軽減のために、2つの一連の凸部および凹部の外縁は、それぞれ、適所でピン57によって固定された、ゴムもしくは他の緩衝材で出来たリング55、56により、被覆され、もしくは形作られている。
【０１２５】
他方のトランスミッション部材上の、自己適合型構成のカップリング要素は、図28に示されるように、同様に、ゴム、もしくは他の緩衝材が設けられることが可能である。図28に60と示されるカップリング要素は、例えば、図3におけるような旋回タイプである。各カップリング要素は、片方の端が上向きに動かされると、他方の端が下向きに動かされるような、センター62に旋回可能な形で取り付けられた、接触板61を含んでいる。この場合、接触板61の両端には、雑音および/または振動の軽減のため、63および64と示されるような、ゴムもしくは他の緩衝材で作られたパッドが設けられている。
【０１２６】
他の可能な技術は、ゴムパッドを、歯車(例えば、金属製)との接触前に、旋回式接触板によって打たれ、それにより打撃をやわらげるような、弾性鉄鋼タブなどのスプリング要素に取り替えることである。さらなる可能性は、旋回接触板の動きの反対方向に、対称的に補償するホイール方向からの圧力の下で油がポンプで送られ、それによりその衝撃を和らげるよう、歯車上に油のチャンネルを取り付けることである。
【０１２７】
それぞれが半径方向に移動可能なカップリング要素(13)を受ける、ラジアルスロットの環状配列が形成された2個の円錐円盤を含む、図1および図2に示されたもの以外でも、可変直径歯車の他の多くの構造を使用可能であった。
【０１２８】
図29は、こうした1つの歯車構造(カップリング要素は持たない)を示しており、さらに図30は、図29の歯車と共に使用するカップリング要素を示している。
【０１２９】
図29に70と示された歯車は、2枚の円盤71、72を含んでいる。円盤71は円錐であることが好ましく、半径方向に延びるスロット73の環状配列が形成されているが、円盤72は、スロット73内で受け取り可能な、半径方向に延びる三角形型リブ74の環状配列を担持している。
【０１３０】
図30に示される各カップリング要素75は、図5に示される回転式円盤構造をしているが、図29の歯車70と共に用いるよう適合されている。このように、各カップリング要素75は、他方のトランスミッション部材のカップリング要素(例えば、図1のホイール20)の接触面として役立つ、上方の平坦な縁77'を有する円盤77を回転可能な形で取り付ける、取付板76を含んでいる。取付板76は、円盤72上の三角形リブ74の対角線の縁を、スライド可能な形で受ける、スロット76a と共に1つの縁に沿って形成されている；そして、取付板76の反対の端は、円盤71のスロット73内に、スライド可能な形で受けられるリブ76bと共に形成される。スプリング78は、取付板を、図29の歯車70の内部へと動かすよう設けられてもよい。
【０１３１】
結果として、以下のことが理解されよう。2枚の円盤71、72を互いに離れるように動かすことは、カップリング要素75を半径方向に対して内側へと動かすことになり、それにより、歯車の有効直径が減少する；逆に、2枚の円盤71、72を互いに向かって動かすことは、カップリング要素75を半径方向に対して外側へと動かすことになり、それにより、歯車の有効直径が増加する。また、係合した固定構成カップリング要素の構成に適合するように、図9について上述したのと同じ方法で、接触板77が、取付板76内で回転することが理解されるだろう：すなわち、接触板の一方の端が上向きに動かされると、反対側の端は、それと同時に下向きに動かされる。
【０１３２】
従って、図29に示された歯車70の有効直径は、2枚の円盤71、72を互いに向かって、あるいは互いから離れるよう動かすことにより、変更可能である。歯車の各直径に対して、カップリング要素75の接触板77は、他方のトランスミッション部材(例えば、図1の固定直径ホイール20)の固定構成の凸部および凹部に対するカップリング要素の構成に自己適合させ、それによって、例えば図5について上述したのと同じ方法により、そのトランスミッション部材とのノンスリップカップリングを作用させるよう、そのそれぞれの取付板76内で回転可能となる。
【０１３３】
カップリング要素を外部のみならず内部へと動かすために、カップリング要素に対するスプリングバイアスを有する代わりに、適当なリブおよび溝を、円盤並びにカップリング要素上に設け得ることが、理解されるだろう。
【０１３４】
図31は、使用可能な可変直径歯車の他の構造を示している。図31ではまた、概して80と示される歯車は、1対の円盤81、82を含んでいる。しかし、この場合、両方の円盤は、平坦であり、それぞれ、8la、82aと示される半径方向に延びるスロットの環状配列が形成されている。
【０１３５】
図示された歯車は、さらに中心軸84a上で直線運動および回転運動可動な共通の取付部材84により担持された、三角板83の環状配列を含んでいる。三角板83は、2枚の円盤81、82の整列されたスロット81a、82a内に受けられ、さらに、全三角板は、円盤と共に回転し、円盤内のスロット81a、82aを通して、共通の取付部材8により、一緒に運動可能である。
【０１３６】
2枚の円盤81、82は、カップリング要素85の環状配列により連結される。各カップリング要素85は、円盤81のスロット81a内の一方の端、および、円盤82のスロット82a内の反対の端に、スライド可能な形で受けられている。各カップリング要素85には、さらに、上述されたように、その両端が、他方のトランスミッション部材の凸部および凹部内の逆勾配表面に係合するよう、図3の接触板15に対応する、87で旋回する旋回接触板86が設けられている。カップリング要素は例えば、図30に示されるように、スプリングにより半径方向に対して内側へ引かれてもよく、さらには、三角板83の傾斜した対角線の縁により、半径方向に外側へ可動であってもよい。
【０１３７】
取付部材84は、全三角板83が2枚の円盤81、82と共に回転するよう、スピンドル84aの周りを回転可能であり、さらに、そのそれぞれのスロット内でカップリング要素を半径方向に対して内側もしくは外側へと動かし、それによって、2枚の円盤81、82間のカップリング要素85により形作られる有効直径を変化させるよう、スピンドル84aに対して軸可動となっている。
【０１３８】
図32は、シャフト92上の内側終端に回転可能な形で取り付けられた円錐部材91を含み、その外側の大直径端から内側の小直径端まで、半径方向に延びる複数のスロット93で形成された、概して90と示される他の可変直径歯車を概略的に示している。
【０１３９】
それぞれ95と示されるカップリング要素の環状配列は、スロット93内にスライド可能な形で取り付けられている。各カップリング要素95は、すでに述べた歯車、チェーンまたはベルトなどのような、他方のトランスミッション部材に結合するための、図3に示された接触板15に類似した、旋回接触板(図示せず)を含んでいる。共通のアクチュエータ部材(図示せず)は、カップリング要素95をそのそれぞれのスロット92の内側もしくは外側へ一緒に動き、それにより、これらのカップリング要素により形作られる有効直径を変化させる。
【０１４０】
図32に示されるような歯車構造は、特に、カップリング要素95の接触板が、自転車のスプロケットチェーンに結合され、さらに、カップリング要素95を動かす共通アクチュエータが、手動制御もしくは(例えば、遠心速度センサによる)自動制御でカップリング要素の位置を変更し、それにより、トランスミッションレシオを変化させる、自転車の後部歯車として役立つだろう。
【０１４１】
図33は、図中では100と示される、連続可変トランスミッションで使用可能な、他の可変直径歯車を示している。歯車は、ホイールの有効直径を変えるために、スロット102内でスライド可能なカップリング要素103のうちの1つを受ける、複数のラジアルスロット102で形成された、単一の円盤101を含んでいる。カップリング要素103は、円盤101を跨いで、共通軸106上に取り付けられた、1対の歯車104、105と係合するよう、円盤101の両側面のそのそれぞれのスロット102を通して突出している。
【０１４２】
各カップリング要素102は、これらのホイールにより上述された方法で係合される場合、これらを、その両端の、2つの段差ホイール104、105の外周上にある、凸部および凹部106‐109の逆勾配表面で係合させ、それにより、円盤101のスロット102内のカップリング要素103の全半径位置内で、歯車とノンスリップカップリングを作用させるような、上述のいずれかの構造に従う自己適合型構成であってもよい。
【０１４３】
図34から図37は、図中で110と示される、可変直径歯車の他の構造を示している。こうした歯車は、2対の共軸取付円盤、すなわち、外部の対111、112、および内部の対113、114を含んでいる。外部の対111、112は、それぞれ、半径方向に延びる曲線構成スロット111a、112aの環状配列を含んでいる；それに対して、内部円盤113、114は、それぞれ、直線構成の半径方向に延びるスロット113a、114aの環状配列を含んでいる。2枚の外部円盤111、112は、内側リング115aにより一緒に回転するよう取り付けられ、さらに、2枚の内側円盤113、114は、内側リング115aを包囲する他のリング115bにより一緒に回転するよう取り付けられる。
【０１４４】
図34に示される歯車110は、さらにカップリング要素116の環状配列を含んでいる。より詳しく図37に示されるように、各カップリング要素116は、その両端に筒状チップ118a、118bを有する、長方形断面のピン118に固定されたU字形取付板117を含んでいる。カップリング要素116は、さらに、取付板117の上端に、119aで旋回式に取り付けられた接触要素119を含んでいる。接触要素119は、図5に図示された構造として示されるが、他のいかなる適当な構造でも使用可能であることは理解されるものであろう。
【０１４５】
各カップリング要素116は、2対の円盤111、113および114、112の間に取り付けられる。従って、カップリング要素116の一方の端では、その長方形ピン118は、円盤113内のそのそれぞれの直線スロット113a内に受けられ、その筒状チップ118aは、終端円盤111のそれぞれの曲線スロット111a内に受けられる。同様に、カップリング要素116の反対側の端では、その長方形断面ピン118は、直線スロット114a内に受けられ、その筒状チップ118bは、それぞれの曲線スロット112a内に受けられる。他方の円盤113、114の対に対する、円盤111、112の対の有効回転は、回転の方向に従って、カップリング要素116を半径方向に移動させることが理解されよう。
【０１４６】
図35は、組み立てられた状態の歯車を示す端面図である；そして、図36は、それが、歯車を、図14に示されるような他の歯車状構造、もしくは図13に示されるような自転車のスプロケットホイールに結合するチェーン30内に受けられるのを示している。
【０１４７】
図36に示されるトランスミッションでは、歯車110は、チェーン30により、反時計方向に回転するよう駆動されている。歯車内の曲線スロット111a、112aは、ホイールの回転方向に対して反対方向へ曲がっている。これは、チェーン30を、歯車110のカップリング要素116にしっかりと係合させ、さらに、そのそれぞれの曲線スロット内で外側へ動かそうとし、それによって、歯車の有効直径を最大にすることになる。また、これは、チェーン30の反対側の端に結合した他方の歯車(図示せず)の有効直径を最小にする。結果として、チェーン30は、ピンと張った状態に維持され、2つの歯車のカップリング要素116にしっかりと押しつけられる。
【０１４８】
さらに、2つの歯車の間に力の均衡が得られ、比較的小さな力で十分歯車の有効直径を変え、その結果、それらによって決定されるトランスミッションレシオを変更するような形で、チェーン30に等しい大きさの反対方向の力を共に印加する。図38および図39(後述する図64と同様)は、こうした可変直径歯車構造でトランスミッションレシオを変える、様々な方法を示している。
【０１４９】
図示の目的のために、図37に示されるカップリング要素116内の接触119は、図9に示された構造のものであるが、他の構造の接触要素を使用可能であることは理解されるものだろう。さらに、結合されるべき凸部および凹部の表面に接触するために接触板(例えば、119)を用いる代わりに、後述の実施例のいくつかのように、一方の円盤のスロットから突出したピン(118)を、カップリング要素として使用可能である。
【０１５０】
図38では、歯車110の有効直径で決まるトランスミッションレシオは、軸スロット121で形成される制御レバー120により制御される。制御レバー120の内側終端は、曲線スロット111a、112aが形成された2個の外側円盤111、112に固定されたピン122へ、旋回可能な形で結合されている。制御レバー120内のスロット121の外側終端は、直線スロット113a、114aが形成された2個の内側円盤113、114に固定された他のピン123を受ける。レバーアーム120の外側終端は、錘124を担持している。
【０１５１】
錘124は、速度に応答して自動的にトランスミッションレシオを変える、速度センサとして役立つ。このように、速度が上がるに従い、錘124は、遠心力により制御レバー120を外側へ向かって動かし、それによってその方向へ歯車の有効直径が変化し、結果的に歯車とチェーン間のトランスミッションレシオが適切に変更される。そして、逆もまた同様である。このように生成された遠心力は、ピン123の回転半径に対する錘124の回転半径の比により、増幅されることになる。
【０１５２】
図38に示されるようなトランスミッションシステムは、特に自転車で役立つものである。
【０１５３】
図39は、動力駆動車両、もしくは他の動力駆動装置で役立つ、自動制御を有するCVTシステムを示している。図39に示され、さらに概して130と示される、トランスミッションシステムは、各構造が図34から図37において上述されたチェーン30により連結されている、2つの可変直径歯車110a、110bを含んでいる。例えば、歯車110aのシャフト131は駆動シャフトであってもよく、さらに、歯車110bのシャフト132は被駆動シャフトであってもよい。図38に示された状態で、歯車110aは比較的大きな有効直径を有し、さらに、歯車110bは相応して小さな有効直径を有する。
【０１５４】
図39では、2つの駆動シャフト131、132は反時計回りに回転する；それに対して、2つの歯車10a、10b内の曲線トラックは、回転方向に対して反対方向へ曲がっている。すでに述べたように、こうした構成は、チェーン30をピンと張った状態に維持し、2つの歯車110a、110b内のカップリング要素にしっかり押しつけた状態に維持する；また、それは、比較的小さな力で十分歯車の有効直径を変え、その結果、それらによって決定されるトランスミッションレシオを変更するような形で、2つの歯車の間に力の均衡を生成させた。
【０１５５】
図39は、2つの歯車110a、110bの有効直径を変え、それにより、それらの間のトランスミッションレシオを変更する制御機構を図示する。こうした機構は、その歯車の有効な内部直径を決定し、それによって、間接的に、歯車110aの有効直径も決定する、歯車110bに巻きつけられたチェーン30の端に面して位置を保つ円盤133を備えている。円盤133は、コントローラ137によって制御される油圧モータ136によるシリンダ135内での可動のピストン134により担持される。コントローラ137は、順番に、手動で、もしくは自動的に制御可能であった。従って、それは、手動制御を可能にするために手動制御入力138aを含み、さらに、速度に応答して自動制御を可能にするために、車両ホイール、駆動シャフト、足ペダルなどの速度などの速度センサ入力138bを含んでいる。それは、さらに、例えば、車両エンジン上、ドリル上などの負荷などの、負荷に応答して自動制御を可能にするよう、負荷センサ入力138cを含んでいる。コントローラ137は、さらに、予め選択した状態への応答特性を、ユーザが選択可能となる、入力138dを備えている；例えば、動力化車両では、ユーザは、速度に応答してトランスミッションレシオの、速い変化もしくは遅い変化を選択可能である。
【０１５６】
コントローラ137は、油圧ポンプ自体が、エンジン負荷に応答してトランスミッションを制御するエンジン負荷センサに役立つような、車両エンジンにより駆動され、さらに油圧モータ136を駆動する、水圧ポンプとなり得、もしくは含むことが可能である。
【０１５７】
図40は、概して140と示される、図14のものと同様のトランスミッションシステムを示しているが、それは、図14での歯車10およびチェーン30に対応する、チェーン143によって連結された1対の可変直径歯車141、142を含んでいる。
【０１５８】
図40に示されるトランスミッション140は、歯車141用制御部材145、および他の歯車142用制御部材146に作用する、旋回式に取り付けられた制御バー144により制御される。制御部材145、146は、そのそれぞれの歯車141、142のシャフト上へ、スライド可能な形で帯びられ、さらに、制御部材が円盤を内側へ動かすと、それが歯車の有効直径を増加させ、円盤を外側へ動かすと、それが歯車の有効直径を減少させるよう、それぞれの歯車内の円盤の1つに対して帯びられている。これまでに述べられた構成のいずれもが、この目的、例えば、図29から図31の可変直径歯車構造などに使用可能である。
【０１５９】
制御バー144は、一方の端144aが歯車141用制御部材145に結合され、反対の端144bが歯車142用制御部材146に結合される形で、その中央で旋回式に取り付けられている。その結果、制御バー144が、歯車141の有効直径を減少させるよう制御部材145を外側へ動かすために旋回させられると、反対の端は、その歯車142の有効直径を増加させるよう制御部材146を内側へ動かし、その逆もまた同様であることが、理解されるだろう。このように、2つの歯車141,142を結合するチェーン143は、図14に関して上述したように、常に一定張力となるよう維持されている。
【０１６０】
バー144の旋回は、手動でおよび/または自動的に感知状態に応答して作用してもよい。例えば、制御バーは、速度に応答して2つの歯車141、142間のトランスミッションレシオを自動的に変化させるよう、遠心装置などのように、その旋回点144cで速度センサ147へ結合されてもよい。こうしたトランスミッションは、自動車車両、自転車などに特に適している。
【０１６１】
図41は、図40のものと同様であるが、カップリングチェーン内に一定の張力を維持するような、異なる構成を含むトランスミッション制御システムを示している。概して150と示される、図41に示される制御システムは、図40に示されるように、チェーン153によって共に連結された1対の可変直径歯車151、152を含んでいる。しかし、ここで、制御は、歯車151用シリンダ155、および他の歯車152用シリンダ156に巻きつけられる、ケーブル154により実行される。シリンダ155は、順番に、シリンダが一方向に回転すると、歯車の有効直径を減少させるよう、歯車の円盤が外側へ動かされ、さらに、シリンダが反対方向に回転すると、歯車の有効直径を増加させるよう、円盤が内側に動かされるような形で、順番に歯車151内の円盤の1つと結合された、ねじ部材157に結合している。同様の構成は、ケーブル154により回転された、および、歯車の有効直径を減少させるよう円盤を外側へ動かし、もしくは、歯車の有効直径を増加させるよう内側に動かすために、可変歯車152内の円盤のねじ部材158を通して結合した、シリンダ156についても存在している。
【０１６２】
ケーブル154は、スプリング159に対する一方向にケーブルを引くと、1つの歯車がその有効直径を増加させ、さらに、他方の歯車がその有効直径を減少させるような形で、2つのシリンダ155、156上で、反対の方向に巻かれてもよい。ねじ部材155、156に反対方向のねじを設けることにより、同じ結果を達成してもよい。
【０１６３】
図41に示される構成は、自転車トランスミッションなど、可変直径歯車151、152が、互いに離れている場合に特に役立つ。ケーブル154の一方の端は、スプリング159に固定されていてもよく、反対の端は、自転車のホイールもしくはフットペダルの速度に応答して、自動的にトランスミッションレシオを調整するために、ケーブル154をより強く一方向に引くのに有効な、遠心装置などの速度センサ159aに結合していてもよい。
【０１６４】
図42 は、システムが回転している間、トランスミッションがコントロールが可能な、CVTシステムを示している。図42に示された、概して160と示されるCVTシステムは、図34から図37に関して上述したものと同じ構造の、曲線スロットが形成された1対の外側の円盤161、162、および直線ラジアルスロットが形成された1対の内側の円盤163、164を含む、可変直径歯車を含んでいる。ホイール160は、車軸160a上で回転する。
【０１６５】
曲線スロットが形成された外側円盤162は、車軸160a上で回転する転送円盤166を回転させる、車軸165a上で回転するベベルギヤ165と係合している。転送円盤166は、可変直径ホイール160の直線ラジアルスロットと共に進める内側円盤164とかみ合っている、車軸167a上の他のギヤ167を順番に回転させる。
【０１６６】
ギヤ165の車軸165aは、適所に固定されているが、ギヤ167の車軸167aは、可変直径ホイール160の中心車軸160aの周りを動くことが出来る。車軸167aが適所に留まる限り、2枚のホイール円盤162、164間の角度は一定なままであり続け、それによって、ホイール160の有効直径もまた一定のままである。しかし、車軸167aが動くやいなや、2枚の円盤162、164間の角度が変わり、それにより、図34から図37について上述したように、ホイール160の有効直径を変えるよう、半径方向にカップリングピン(図34の116)を動かす。
【０１６７】
その結果、ギヤ165、転送円盤166、およびギヤ167を含むアセンブリが、回転中にCVTシステムを制御可能にする、差動機構を構成していることが理解されるであろう。
【０１６８】
車軸167aは、CVTシステムのトランスミッションレシオを変えるよう、手動で制御され、および/または、自動的に制御されてもよい。例えば、図39に関して上述した自動制御のいずれもは、また、図42のシステムを制御するために使用可能である。
【０１６９】
図43は、本発明に従って組み立てられるCVTシステムを示すものであるが、CVTシステムを、クラッチを必要とすることなく、トランスミッションレシオを完全な停止にまで落とし、さらには反転も可能にするIVT(無限可変トランスミッション)システムへと変換する、差動機構を含んでいる。従って、こうしたシステムは、特に車両に役立つものとなる。
【０１７０】
図43に示され、概して170と示されるシステムは、図34から図37に関して上述されたような構造の、2枚の可変直径歯車171、172を含み、さらに、チェーン173により一緒に連結されている。ホイール172の車軸172aは、ホイール172の車軸172aに対し、ギヤ175の回転速度は同じだが、回転方向が反対になるような形で、順番に他のギヤ175と連結する、ギヤ174に連結されている。
【０１７１】
ギヤ175は、ギヤ177、178、179によって概略的に示された差動機構を通して、可変直径ホイール171の外側円盤176に連結されている。この差動機構は、トランスミッションレシオがギヤ175の速度が円盤176の速度と同じとなる点では、回転しない静止状態のままである。トランスミッションレシオにいかなる変化が起こっても、差動機構の中央リングギヤ179は、回転し始めることになる。この方法で、エンジン速度を変えることなく、さらにクラッチを用いることなく、静止状態から所望の最高速度まで、エンジン速度をいかなる希望出力速度へも変換可能な、トランスミッションが達成可能である。
【０１７２】
図44は、概して180と示される、トランスミッションレシオ率変化の範囲を増加させるのに使用可能な、他のトランスミッションシステムを図示している。こうしたシステムはまた、入出力シャフトの位置を変更することなく、トランスミッションシステムの負荷能力を増加させるのに使用可能である。
【０１７３】
トランスミッションシステム181は、181、182で概略的に示される、共通シャフト183上に一緒に固定された、2枚(あるいは、それ以上)の可変直径歯車を含んでおり、さらに、共通のシャフト186上に一緒に回転式に固定された、2枚(あるいは、それ以上)の固定直径歯車184、185を含んでいる。各可変直径歯車181、182、および、各固定直径歯車184、185は、図1から図4に関して上述されたような構造のものであってもよい。しかし、交互の構成は、結果として滑りを生じる、歯車181、182の歯間の隙間の復元をなすことなく、このシステムにより、許容されるトランスミッションレシオの範囲を増加させるよう、一方で歯車181、184間に用いられ、他方でホイール182、185間に用いられるのが好ましい。また、非交互関係は、ホイール181、184および182、185の各対の間で、負荷を分割することが好ましいところで使用されてもよく、それによって、トランスミッションシステムの負荷能力を増加させることになる。
【０１７４】
図44にさらに示されるように、2つの固定直径歯車184、185は、旋回アーム187の一方の端に担持される共通シャフト186上に取り付けられる。旋回アーム187の他方の端は、軸188の周りで旋回され、さらに、歯車184に噛合う固定直径歯車189を、回転可能な形で取り付ける。
【０１７５】
図44に示されるCVTシステムは、システムの負荷能力と同様に、システムのトランスミッションレシオの範囲を増加させるよう(滑りを引き起こしかねない歯間の過度の隙間なく)使用可能であり、双方とも、入出力シャフト(183,188)の位置決めを変えることはない。また、2つより多い可変直径歯車181,182、および、固定直径歯車184,185は、対応する数の転送ホイール189と同様に、トランスミッションレシオの範囲、および/または、トランスミッションシステムの負荷能力を、さらに増加させるよう使用可能であった。
【０１７６】
図45は、可変直径歯車181(さらに、182)の構造を、より詳しく示す、図44のCVTシステム180の側面図である；これに対して、図46は、可変直径ホイール181、182、および、それらに連結される固定直径歯車184、185の双方の構造を、より詳しく示す斜視図である。
【０１７７】
図47から図49は、概して190と示される、中心車軸192を有する円盤191を含む、他のCVTシステムを示している。円盤191は、半径方向に延びるスロット193の環状配列が形成されており、各々は、それぞれのスロット内に、中心車軸192へ向かったり、あるいは離れたりするようにスライド可能な、ピン194を受けている。各スロット193の上端は、193aで示されるように、ピンの挿入および取り外しを容易にするよう、拡大されている。各ピン194は、図47に示されるように、それぞれのスロット193内に受けられる減少直径部194a(図48)、円盤191の外側に突出する比較的長い終端部194b、さらには、ピンの反対側の端のより短い終端部194cを含んでいる。
【０１７８】
こうして、円盤191は、ピン194と一緒に、その中心軸192の周りで回転可能、もしくは回転不能な、可変直径歯車を構成する。
【０１７９】
図示されたトランスミッションは、さらに、円盤191によって形成される歯車、および、そのピン194の環状配列に対して、円盤の車軸192の周りで回転する、概して195と示されるギヤアセンブリを含んでいる。ギヤアセンブリ195は、円盤191の両側(もしくは、片側だけ)に、アーム198に取り付けられた1対のギヤ196、197を含んでいる。特に図49に示されるように、2つのギヤ196、197は、互いに係合することなく、歯間の隙間を提供するよう、大きさを決められた歯を有している。その隙間は、ピン194の直径と正確に等しく、長方形であってもよい。
【０１８０】
ピンがアセンブリ195と共に半径方向に動くので、ギヤアセンブリ195は、半径方向に円盤191の中心軸192へ向かうように、あるいは離れるように動いてもよく、結果として、ピン194によって形作られた歯車の有効直径が変化してもよい。ギヤアセンブリのこうした動きは、こうして、図示されたトランスミッションの、トランスミッションレシオを変更する。例えば、ギヤアセンブリ195の半径位置を変えることにより、2本のシャフト間のトランスミッションレシオを変えることができるよう、ギヤアセンブリ195のアーム198は入力シャフトと連結可能であり、さらに、円盤191の中心軸192は出力シャフトと連結可能であった。
【０１８１】
他方で、円盤191は、2本のシャフト間のトランスミッションレシオを変えるよう、シフト可能であった。こうした構成は、入力もしくは出力シャフトを動かすことなく、トランスミッションレシオを変化可能にするという利点を提供するだろう。
【０１８２】
その結果、円盤191は、1つのトランスミッション部材を構成し、および、ピン194の環状配列は、トランスミッションの転換率を変えるよう、半径方向に対し、軸192に向かい、あるいは離れて移動可能な、その部材の凸部および凹部のグループを形作る。ギヤアセンブリ195は、軸192の周りを回転可能な回転部材を構成し、回転式アセンブリ195のギヤ196、197は、ギヤアセンブリ195が中心軸192の周りで回転する間に、円盤193のピン194に係合可能な、固定構成の一連の凸部および凹部を構成している。円盤191のスロット193内のピン194は、ピンの全半径位置においてノンスリップカップリングを作用させるように、ピン194の全置換位置において、ギヤアセンブリ195のギヤ196、197上の歯の構成に自動的に自己適合するよう、個別に移動可能である。
【０１８３】
結果として、図47から図49に示されたCVTシステムは、平行な回転軸を有する、回転駆動部材、および回転被駆動部材の間、すなわち、その回転軸192の周りを回転可能な円盤191、および回転軸192に平行な回転軸の周りを回転可能な、ギヤアセンブリ190の間に機械的な動きを伝える。図示されるCVTシステムはまた、駆動部材および被駆動部材の回転軸に平行なピン(194)を含んでいることも分かるであろう；回転部材の1つ、すなわち(円盤191)は、各ピン194に係合可能であり、実質上、ギヤアセンブリ195および円盤191の回転軸に垂直、および、ピン194に垂直な方向にのみ相対運動が可能である；そして、他の回転部材(ギアアセンブリ195)は、ギヤアセンブリ195が回転すると、それによって、ピンを接線方向および半径方向の双方の方向に動かすよう、各ピン194と係合可能であり、そこでは、接線方向への動きは、その運動方向へのものであり、半径方向への動きは、中央半径の周りの周期的な動きである。
【０１８４】
また、ピン194は、その接触線に沿ったノンスリップカップリングに作用するよう、自己適合型カップリング要素を構成し、ギヤの歯196、197の逆勾配をした表面に係合することが分かるだろう；そして、ギヤ196、197が均一な厚さであるので、それらによって形作られる凸部および凹部のピッチは、ピン194との各接触線に沿って同一であり、これらの接触線に沿うカップリング要素における、過度の差応力の生成を回避する。
【０１８５】
図50は、図47から図49に示される構造の、歯車の一方の端に作用する可変直径歯車、および、歯車の反対側の端に作用する他のギヤアセンブリを含む、概して200と示される、他のCVTシステムを示している。理解を容易にするために、図47から図49に関して上述された要素に一致している、図50のシステム200内のこれらの要素は、対応する参照数字によって特定されている。
【０１８６】
従って、図50に示されるように、ギヤアセンブリ195の2つのギヤ196、197を取り付けるアーム198は、歯車190の反対側へと延び、歯車円盤191の反対側でピン194と噛合う1対のギヤ201、202を含む他のギヤアセンブリ200を担持している。アーム197には、円盤191の中心軸19laを収容する、細長いスロット203が設けられる。ピン194の環状配列の中心軸は194aで示されている。図50に示される構成では、ギヤ201に固定されるシャフト204は、CVTシステムへの入力シャフトとしてに役立つことが可能であり、さらに、ギア196に連結されたシャフト205は、出力シャフトとして役立つことが可能であった。逆もまた同様である。
【０１８７】
こうして、入出力シャフト間のトランスミッションレシオは、ピン194の環状配列の中心軸194aに対して、その中心軸19laをシフトするよう、適切にシフトする円盤191により、所望のままに変更可能である。このように、円盤191は、その軸191aが、ピン194の配列の中心軸194aと同時に起こるよう、配置され、入力シャフト204と出力205との間のトランスミッションレシオは、1：1となるだろう；そして、一方向もしくは他方向に円盤191をシフトすることにより、2本のシャフト間のトランスミッションレシオは、適宜変更される。
【０１８８】
図50に示されるCVTシステムでは、トランスミッションレシオを変えても、スロット付き円盤191のピン194の配列の直径は変わることがなく、むしろ、ピンによって形作られる環状配列のそれぞれの部分の有効半径が変わることが理解されるだろう。また、その直径に対して反対側のピン194の環状配列の有効半径での変化が、トランスミッションレシオの変更に対して累積するので、円盤191の比較的小さな運動が、トランスミッションレシオの変更に必要であることも理解されるだろう。
【０１８９】
図51は、概して、図50のそれに類似しているが、図49および図50の190で示した、各構造の2つの可変直径歯車190a、190bを含んでおり、概して211と示される、単一のギヤアセンブリと共に、各歯車の半径方向に移動可能なピン194と連結している、CVTシステム210を示している。ギヤアセンブリ211は、一方の端に、歯車190a内部で受けられるギヤ213を取り付け、さらに、他方の端に、歯車190b内部で受けられる他のギヤ214を取り付けた、取付部材もしくはアーム212、を含んでいる。ギヤアセンブリ211は、さらに2つの歯車190a、190bの間に、図47から図49に関して上述したのと同じ方法で、2つの歯車190a、190b内の、それぞれのピン194へそれらを連結させる、2つのギヤ213、214と共働し得る、中間ギヤ215を含んでいる。
【０１９０】
例えば、入力シャフトは、歯車190aの中心車軸192aに連結可能で、出力シャフトは、歯車190bの中心車軸192bと連結可能であった。ギヤアセンブリ211が2つの車軸192a、192bの間の正確な中点に位置する場合、2つの歯車190a、190bの有効直径は等しく、従って、入出力シャフトの間のトランスミッションレシオは1：1になるだろう。ギヤアセンブリ211を入力シャフト192aへ向かってシフトさせると、図51に示されるように、歯車190aの有効直径が減少し、歯車190bの有効直径は増加することになり、もしくは、その逆もまた同様で、それにより、入出力シャフトの間のトランスミッションレシオを変化させる。結果として、こうした構成もまた、入出力シャフト位置を変えることなく、トランスミッションレシオを変化させることを可能にする。
【０１９１】
図52から図55は、本発明に従うCVTシステムで使用可能な、概して220と示される可変直径歯車の他の構造を示している。ここで、歯車は2つの円錐形円盤221、222に組み立てられ、それぞれは、ピンアセンブリ223の環状配列を受ける、半径方向に延びる複数のスロット221a、222aを形成している。
【０１９２】
各ピンアセンブリ223の構造は、図53においてより詳しく示されている。それは、円形中間部分224cにより接合された、両端224a、224bの配列を有するピン224を含んでいる。ピンアセンブリ223は、さらに、中央円形部分224cの一方の側面に担持されたローラー225a、および、その部分の反対側で担持された第2のローラー225bを含んでいる。
【０１９３】
2つの円錐形円盤221、222は、円錐形円盤221、222内の、それぞれのスロット221a、222a内で受けられた、ピンアセンブリ223の環状配列の2つの終端部分224a、224bと共に、図54に示されるように組み立てられる。
【０１９４】
歯車220内に担持される1対のギヤは、そのうちの1つが図52において226と示されているが、ピンアセンブリ223の終端部分224a、224bの表面に係合している。2つのギヤ226は、1対の取付部材227の内部終端に担持されている。取付部材227の外部終端は、歯車220内のピンアセンブリ223の配列の、円形中間部分224cの外部表面に沿って、ロール可能なローラー228を担持している。
【０１９５】
2つの円錐形円盤221、222は、例えば、図2、図29、図31、もしくは図32に関して上述したように、または図64に関して後述するように、歯車220とギヤ226との間のトランスミッションレシオを変えるよう、いかなる適当な手段によっても、互いに向かって、あるいは互いから離れて動くことが可能である。従って、2枚の円盤221、222が互いに向かって動かされる場合、ピンアセンブリ223は、円盤の円錐形表面に沿って外側へ動かされ、それにより、歯車220の有効直径を増加させる。そして、逆もまた同様である。
【０１９６】
図55に示されるように、各円盤(例えば、221)の各スロット(例えば、221a)は、各ピンアセンブリ223のローラー225a、225bを受けるよう、その反対の両面に沿って凹んでいる。図55に221b、221cで示される凹みは、異なる深さであり、2枚の円盤に対して、一方のローラーは、他方の円盤から離れている間、一方の円盤上で一方向へ自由に転がり、さらに他方のローラーは、一方の円盤から離れている間、他方の円盤上で、反対方向に自由に転がるように、配置されるのが好ましい。
【０１９７】
ローラー228は、歯車220に対するギヤ226の回転の間、ピンアセンブリ223の中央部分224cを係合させるよう、凹形外部表面を含んでいる。
【０１９８】
2枚の円盤221、222の円錐形表面を逆にすること、すなわち、2枚の円盤が、一緒により近づくと、ホイールの有効直径が減少するよりむしろ増えるようにすることが可能であることは、理解されるものだろう。
【０１９９】
図56は、可変直径歯車231および固定直径歯車232を含み、概して230と示される他のCVTシステムを示している。この場合、可変直径歯車231は、固定構成の凸部および凹部を形作るカップリング要素を担持するが、固定直径歯車232は、後者の要素の全半径位置で、可変直径歯車231上のカップリング要素の構成に合致する自己適合型構成のカップリング要素を担持する。
【０２００】
従って、図56で示されるように、可変直径歯車231は、それぞれが、凸部235を形作る要素、および、凹部236を形成する他の要素を担持するピン234を受ける、複数のラジアルスロット233が形成されている。一方のピン234では、凸部235および凹部236は、ピンの最終端に位置するが、これに対して、図56に234'で示される、隣接ピンでは、凸部および凹部はピンの中間部分に位置し、凸部235'と凹部236'は、ピン234に比べて逆になっている。こうした構造は、歯車231の有効直径を変えるよう、それぞれのスロット233内で半径方向に移動可能な、凸部および凹部の環状配列のコンパクトな構成を生じさせる。
【０２０１】
固定直径歯車232は、個別旋回ピン237の環状配列を含んでいる。ピン237は、歯車231内の凸部235および凹部236に係合し、さらに、その構成をその凸部235および凹部236に自己適合させ、それにより、その凸部および凹部の全半径位置でノンスリップカップリングを作用させるよう適合される。
【０２０２】
固定直径歯車232はまた、237および237'で示される、2つのタイプのピンを含んでいるのが好ましい。ピン237は、ピン237'より長く、それらをその両端に担持する、ピン234の凸部235および凹部236に係合するよう、方向づけられる；それに対して、ピン237'は、より短く、ピン234'の中間的部分に位置する、ピン234'の凸部235'および凹部236'に係合するよう、方向付けられる。こうした構成は、歯車231の有効直径が増加するとき、いかなる過度な隙間も出来ないという保証を伴って、ピン237、237'、さらに凸部235、235'、および凹部236、236'のコンパクトな配置を実現する。
【０２０３】
図57は、図6のものと同様ではあるが、それぞれ、チェーン239により一緒に連結された、図56の歯車231(従って、同じ参照数字231により特定される)の半分のような、同一構造の2個の可変直径歯車を含む、CVTシステムを示している。図57の2つの歯車231は、図56におけるように、凸部235および凹部236を担持するピン234を含んでいるが、それに対して、図56について説明されたように、チェーン239が、凸部および凹部の構成に自己適合する、旋回ピン237を担持していることは、理解されるだろう。また、図14に関して上述したように、一方のホイール231の有効直径における減少は、他方のホイール231の有効直径の増加を伴うので、チェーン239は、常にピンと張った状態に維持されるのが理解されるだろう。
【０２０４】
図58は、2つの歯車241、242も含む、CVTシステム240を示しているが、この場合は、両方のホイールのカップリング要素は半径方向に移動可能であり、それにより、それぞれのホイールの有効直径が変更される。さらに2つの歯車241、242は、互いに対して異なった方向づけをされていることを除いて、同様の構造をしている。これにより、CVTシステムは、同様の構造の2つ(もしくは、それ以上)の歯車で構成可能となり、その結果、初期ツーリング、維持、および在庫コストを実質的に減少させることが出来る。
【０２０５】
図58で示されるように、歯車241は固定構成のカップリング要素を担持する第1の部分241a、および自己適合型構成のカップリング要素を担持する他の部分241bで構成されている。他方の歯車242は、固定構成カップリング要素を担持する部分242a、および自己適合型の構成カップリング要素を担持する部分242bの同様の構成である。図58にさらに示されるように、ホイール241の部分241aは、ホイール242の部分242bと並べられ、ホイール241の部分241bは、ホイール242の部分242aと並べられる。
【０２０６】
ホイール242の部分242aが、ホイール241の部分241aと、全く同一に構成され、ホイール241の部分241bが、ホイール242の部分242bと、全く同一に構成されるので、以下の説明は、ホイール241の部分241a、および、部分241aにより係合されたホイール241の部分242bのものに限ることとする。
【０２０７】
ホイール241の部分241a、241bの双方は、半径方向に延びるスロット243の環状配列で形成されている。ホイール部分242bに見られるように、 (ホイール241の部分241bと同様に) その部分は、それぞれが、凸部245を形成する要素および凹部246を形成する要素を受ける、複数のピン244を受けている。ホイール部分241aに見られるように、 (ホイール242の部分242aと同様に) その部分は、それにより係合すると、自動的に凸部245および凹部246の構成に適合する、自己適合型カップリング要素を形成する、複数の旋回ピン247を受ける。
【０２０８】
その結果、2つの歯車241、242が、図58に示されるように、ホイール241の部分241aが、ホイール242の部分242bと噛み合い、さらに、ホイール241の部分241bが、ホイール242の部分242aに噛合うように配列される場合、以下のことが分かる： (1) カップリング要素244、247の双方の半径位置は、それぞれの歯車の有効直径を変えるよう、変更される； (2) 1つのホイールの有効直径が変化するに伴い、他方のホイールの有効直径も対応して変化する； (3) ホイール241の部分241a内、およびホイール242の部分242a内の旋回ピンカップリング要素247は、凸部および凹部の全半径位置において、それらの構成を、ホイール241の部分241b、およびホイール242の部分242bの、凸部245および凹部246の構成へ自己適合させることになり、それによって、CVTシステムのあらゆるトランスミッションレシオでのノンスリップカップリングを作用させる。
【０２０９】
図59aおよび図59bは、図47から図49に示されるCVTシステムが、その出力シャフトにゼロ速度能力を含む、無限可変トランスミッション(IVT)システムとして構成され得る方法を概略的に示している。こうしたシステムは、遊星無限可変トランスミッション(PIVT)システムと呼ばれることもある。図59aおよび図59bは、こうしたPIVTシステムの2つの状態を概略的に示している。
【０２１０】
概して250と示され、図59aおよび図59bに図示されたPIVTシステムは、歯車の有効直径を可変にするよう、中心軸252に向かい、あるいは離れて、半径方向に移動可能である、図47から図49のピン194に対応するピン(図示せず)の環状配列を有する、可変直径歯車251を含んでいる。
【０２１１】
トランスミッション250はまた、歯車251の歯、すなわち図47から図49に示される円盤191のピン194、の周りで回転する、概して253と示される遊星アセンブリを含んでいる。遊星アセンブリ253は、ピン194に噛合う第1のギア254、そこで回転するようにギア254に固定された第2のギヤ255、ギヤ255に噛合う第3のギヤ256、およびギヤ256に噛合う第4ギヤ257を含んでいる。遊星アセンブリ253は、さらに、一方の終端にギヤ254、255を、さらに反対側の終端にギヤ256を、回転可能に取り付けた第1のアーム258、および、アーム258の後者の終端に旋回式に取り付けられ、さらにその反対側の終端にギヤ257を回転可能に取り付けた第2のアーム259を含んでいる。ギヤ257の回転軸は、歯車251の中心軸252と同軸となっている。
【０２１２】
歯車251が固定されていて、遊星アセンブリ253が歯車251の中心軸252の周りで回転すると仮定する。入力シャフトが遊星アセンブリ253と結合され、出力シャフトが歯車251の中心軸252に連結されると、歯車251の有効直径を変えることにより、入出力シャフト間のトランスミッションレシオを変更することが出来るのが分かるだろう。図47から図49またはその他に関して上述されるように、図59aおよび59bで歯車251を形作る、円盤191のラジアルスロット193内のピン197を移動させることにより、歯車251の有効直径を変更可能である。
【０２１３】
図59aは、トランスミッションの１つの状態、すなわち、ピン194(図47)が、歯車251の有効直径が比較的大きくなる、その最も外側の位置にある状態を示している；これに対して、図59bは、そのピン194が、そのそれぞれのスロット内で、歯車251の有効直径がより小さくなる、最も内側の位置にある状態を概略的に示している。
【０２１４】
歯車251が回転に対して固定され、それに反して、他のすべてのギヤは、自由に回転出来ると仮定する。さらに、歯車251は、図59aの状態では120mm、図59bの状態では90mmの直径を有し、さらに、ギヤ254には40歯があり、ギヤ255には10歯があり、ギヤ256には30歯があり、ギヤ257には30歯があると仮定する。実際上は、ギヤ256の役割は、ギヤ255からギヤ257へと逆方向に回転を伝えるだけのものなので、その大きさは全く重要ではない。
【０２１５】
ギヤ254、255間の直径比が歯車251とギヤ257との間の直径比と等しい、図59aに示された状態では、出力ギヤ257は回転することはなく；従って、ギヤ257に連結された出力シャフト252はゼロ速度を有することになる；ことが分かる。
【０２１６】
図59bは、歯車251の直径が、例えば、120mmから90mmまで減少した状態を示している。これは、トランスミッションレシオは、図59aでの1：0から、図59bでの1：0.275まで変化することを示すことができる。
【０２１７】
このようにして、駆動シャフトが歯車251に接続され、出力シャフトが内部のギヤ257に接続される場合、図59aの状態では1：1のトランスミッションレシオが得られ、図59bの状態では1：0.75のトランスミッションレシオが得られる。
【０２１８】
下に示されるように、トランスミッションレシオの範囲は、トランスミッションレシオを、例えば1：1〜1：0.75から、1：1〜1：0.25まで変更可能にする、遊星ギヤリングシステムを備えることにより、さらに多様、もしくは分割可能なものとなる。
【０２１９】
図60は、図59a、図59bに概略的に示されるIVTシステムのインプリメンテーションを示す端面図であり、図61はその分解斜視図である。理解を容易にするために、概して図59aおよび図59bで図示される要素に対応する、図60および図61内のこれらの要素は、同じ参照数字により特定されている。
【０２２０】
結果として、図59a、図59bのシステム250内の可変直径歯車251は、図34から図37に関して上述したのと、幾分類似した方法で構成されているが、スロット内の複数のピン251d を受ける、3枚のスロット付き円盤251a、251b、251cのみを含むものに変更されている。ピン251dが、中央円盤251bに対して、2枚の外側円盤251a、251c間の回転に作用することにより、半径方向に内側あるいは外側に移動可能なように、2枚の円盤251a、251cは直線ラジアルスロットが形成され、それに対して、中間円盤251bは曲線スロットが形成されている。
【０２２１】
遊星アセンブリ253は、ピン251dに係合するギヤ254が、例えば、図10に示される歯車20aと同様の2つの歯車254a、254b(図61)で構成されていることを除けば、図59a、図59bに関して説明されたように、4個のギヤ254、255、256、257を含んでいる。歯車254a、254bは、ピン251dに係合する固定凸部および凹部を含んでおり、ピンは、すでに図10に関して詳しく述べたように、歯車251の全有効直径でノンスリップカップリングを作用させるよう、そのピンの全半径位置で歯車254a、254b上の凸部の構成に、その構成を自己適合させることになる。
【０２２２】
上述のように、ギヤ254a、254bによるギヤ255の回転は、中央ギヤ257を順番に回転させる、ギヤ256を回転させる。対称性を得るために、遊星ギヤアセンブリ253は、図60に示されるように、歯車251の反対の側面に2組のギヤを含み、中央ギヤ257に連結されていることが好ましい。
【０２２３】
図62は、歯車251内の各ピン251dをより詳しく示している。図62に見られるように、各ピン251dの中点には、一方の表面上に、他方の表面上の半円形の窪み251fと並ぶ、半円形の膨らみ251eが形成されている。窪み251fは、歯車251の有効直径を変えるために、各ピン251dが、それぞれのスロット内で半径方向に移動されるのと同じく、旋回可能となるよう、中間リング251dの曲線スロット内に受けられる。
【０２２４】
図61は、概して260と称され、トランスミッションレシオの分割もしくは増加を可能にするために用いることが出来る、追加の遊星ギヤアセンブリの提供を示している。遊星ギヤアセンブリ260は、外部のリング261、3つの遊星ギヤ262、太陽ギヤ263、および、3つの遊星ギヤ262に回転可能な形で取付けられた遊星リング264を含んでいる。以下の3つの部分、外部リング261、太陽ギヤ263、および遊星リング264については、一部分は1本のシャフトに取り付けられ、他の部分は他のシャフトに取り付けられている。こうした構成では、出力は、遊星ギヤアセンブリ260における、ギヤの相対的寸法に従う所定数により、分割され、もしくは増加されることになるのが分かるだろう。
【０２２５】
例えば、遊星ギヤアセンブリ260を持たないトランスミッションシステム250は、1：1から1：0.75までに及ぶトランスミッションレシオを実現すると仮定する。遊星ギヤアセンブリ260は、トランスミッションレシオを3のファクターで分割するよう接続可能であり、結果として、トランスミッションレシオの範囲を1：1から1：0.25まで増加させることになる。これを実行するためには、例えば、外部リング261が60歯を有し、太陽ギヤ263が30歯を有し、さらに、遊星ギヤ262がそれぞれ15歯を有することが可能であった。これにより、外部リング261が静止している一方で、太陽ギヤ263の回転数と遊星リング264の回転数の間には、1：3の比が実現することになる。
【０２２６】
このように、遊星トランスミッション260の外部リング261が元の入力シャフト(例えば、歯車251の回転シャフト)に接続され、遊星トランスミッション260の太陽ギヤ263が元の出力シャフト(例えば、ギヤ257のシャフト)に接続されている場合、出力シャフトで起こる出力は、遊星トランスミッションにより分割される。
【０２２７】
トランスミッションが1：1の状態にある場合、入力シャフトと出力シャフトは同速度で一緒に動いている。トランスミッションレシオが減少すると、出力シャフトは入力シャフトより遅いレートで動き始め、その速度は、入力シャフト速度の75%となる最高回転数に達するまで、徐々に小さくなる。従って、遊星トランスミッション260は、比率が1：1である場合は、外部のリング261に接続された元の入力シャフト、および太陽ギヤ263に接続された元の出力シャフトが同速度で一緒に動くため、何ら影響を与えない。従って、トランスミッションレシオが1：1のままであるよう、遊星ギヤ262も同じ速度で動き、さらに遊星リング264も同じ速度で動くことになる。
【０２２８】
しかし、比率が1：1から1：0.75の向きに減少し始めると、遊星トランスミッション260の遊星ギヤ262は、太陽ギヤ263に接続された元の出力シャフトの速度の1/3に達するレートで、太陽ギヤ263と外部リング261の間を動き、その結果、元のトランスミッションが、その速度を0.75まで落としている間、0.25の減少に達し、それにより、所望のように、1：1から1：0.25までに及ぶトランスミッションレシオを実現することになる。
【０２２９】
遊星トランスミッション260はまた、分割の代わりに増加を実行するよう接続可能であったことも理解されるだろう。例えば、新しい出力シャフトが遊星トランスミッション260のギヤ263に接続され、元の出力シャフトが遊星トランスミッションの遊星リング264に接続されるよう、接続が逆にされると、その結果は、3のファクターにより分割される代わりに、3のファクターで乗算されるだろう。
【０２３０】
図60および図61に示されるIVTシステム250は、自転車における連続可変トランスミッションとして、特に役立つものである。一般に、自転車の前部ギヤと後部ギヤとの間のトランスミッションレシオは、ローギアでのおよそ1：1から、トップギアでのおよそ4：1までの範囲に及ぶ。図60および図61に示されるPIVTシステム250は、一般の自転車の21ギヤシステムの代用品として、無限数のギヤを提供するために使用可能である。これは、例えば、以下の通りに実行可能である：
【０２３１】
前部ギヤおよびチェーンは、標準の自転車にあるもののままでよい。チェーンは、4：1の一定比率で後部ギヤを回転させ、このギヤは、単方向ラッチェットベアリングドライブにより、トランスミッション自体が自転車の後輪と一緒に動き、乗り手がペダルを踏むと、単方向ラチェットベアリングが回転するだけとなるよう、60、61のPIVTシステムに取り付けられる。
【０２３２】
7ギヤトランスミッションの後部システムは、1：1から1：0.25までの間の範囲のトランスミッションレシオを実現するよう、すでに述べられたような設計を含む、PIVTシステムに取り替えられてもよい。PIVTシステムのこうした取り替えでは、トランスミッションレシオが1：1である場合、1：4のギアホイールの元の比率が保存されることになる；これに対して、トランスミッションが1：0.25の状態となる場合、1：1の比率を得るよう、元の比率は4によって分割される。結果は、所望のように、1：1から4：1にまで及ぶ、さまざまなトランスミッションレシオの範囲となる。
【０２３３】
図63および図64の以下に述べられるシステムと同じく、図60および図61のシステムの他の利点は、駆動シャフトと被駆動シャフトが同軸であり得るということである。加えて、ピン251dが2枚の円盤の間に支えられているので、それらは大きな負荷に耐えることが出来る。
【０２３４】
図63は、概して270と示される、上述のものと同様ではあるが、可変直径歯車を可変直径外部リングとして用いる代わりに、可変直径内部のリングとして使用する、PIVTシステムを示している。こうしたアプローチでの利点は、可変直径歯車の旋回ピンの数の減少、および対応する他の部品数の減少を可能にするということである。図59a、図59b、および図60から図62に関してすでに説明された原則は、トランスミッションレシオが、外部固定直径リング271と内部可変直径歯車272の有効直径との間の比率に従って決定されるという点を除いて、同じままである。
【０２３５】
この場合には、その半径方向に移動可能なピン273の環状配列を含む歯車272は、歯車272の全有効直径において、歯車274の凸部および凹部へ自己適合する構成をピン273に仮定させるよう、上述のように構成された1対の固定直径ホイール273に連結される。歯車274は、外側リング271の周りを遊星のように回る遊星ギヤ276に噛合う、より小さなギヤ275に連結している。対称性を得るために、図示されたシステムは、3つのこうした遊星ギヤアセンブリを含んでいる。
【０２３６】
遊星アセンブリ内で内部ギヤとして役立つ可変直径歯車272は、上述の構造のいずれに従って構成されてもよい。図63は、例示目的のために、カップリングピン273(図34の116)の環状配列を半径方向に移動させる、その直線スロット円盤(図34の113、114)に関して、その曲線スロット円盤(図34の111、112)を回転させることにより、歯車の有効直径を変化させる、図34から図37の構造を示している。可変直径歯車272は、カップリングピンが、カップリングピンの全半径位置で、ホイール273上の凸部および凹部の構成に自らを自己適合させ、それによって、歯車272の全有効直径において、カップリングピンとのノンスリップカップリングを実現するよう、上述された方法により、カップリングピン273を通して、固定直径歯車274に連結される。
【０２３７】
この構造では、外部リング271の直径と内部歯車272の直径との間の比が、ホイール274とホイール275との間の比と同一である場合、トランスミッション1：1が達成される。外部リング271が回転すると、内部歯車272はそれと共に1:1の比率で回転するだろう。内部歯車272の直径のいかなる変化も、そのピン273の環状配列の環状移動により、このトランスミッションレシオを変化させることになる。
【０２３８】
図61に示されるシステムの場合のように、他の遊星ギヤアセンブリは、図63のシステムでのトランスミッションレシオの、さらなる増加、もしくは分割のために、(図61のアセンブリ260に対応して)設けられてもよい。
【０２３９】
図64は、図52に示された構造に従う、可変直径歯車を含むPIVTシステム280を示しており、従って同じ参照数字220で特定されている。それは、互いに向かうように、あるいは、互いから離れるように、2つの円錐形円盤221、222を動かすことにより、ホイールの有効直径を変えるよう、半径方向に可動な、ピンアセンブリ223の環状配列を取り付けた、2つの円錐形円盤221、222を含んでいる。
【０２４０】
図64に示されるシステムでは、2つの円錐形円盤221、222は、281、282で示された、1つもしくは2つの旋回レバーにより、互いに向かうように、あるいは、互いから離れるように動かされる。従って、各レバーは、レバーが一方向に旋回されたとき、2枚の円盤221、222が互いに向かって動かされるよう、2つの逆のねじを有する、ねじピン283、284に連結されていてもよい；さらに、逆方向に旋回されると、円盤は動かされてさらに離れている。2つのレバー281、282は、手動操作可能であるか、もしくは、例えば、レバー281、282の端に担持する錘285、286により感知された速度に応答して、自動操作可能である。
【０２４１】
図64に示されるシステムは、さらに、図60および図61に関して上述されたタイプの、上述されたのと同じ方法の歯車220の全直径内で、ノンスリップカップリングを作用させるよう、ピンアセンブリ223の環状配列に連結された、概して287と示されるギヤアセンブリを含んでいる。
【０２４２】
以上に簡潔に説明されたように、こうしたIVTシステムは、特に自転車で役立つものである。つまり、自転車の速度が上がるに従い、錘285、286に適用される遠心力は、自動的にシステムのトランスミッションレシオを増加させるよう、レバーアーム281、282をスプリング(図示せず)の動作に抗して旋回させる。
【０２４３】
本発明は、これまで多くの好ましい実施例に関して説明されて来たが、これらは単に例示目的のために明示されたものであり、さらに他の多くの変更をなすことが可能であることは、理解されるであろう。例えば、2つの回転部材を伴う使用のために説明されたトランスミッションの多くは、例えば、図12に説明されたラックなどのように、トランスミッション部材のうちの1つが直線的可動部材である場合でも使用可能であった。さらに、歯車を駆動させるよう説明されたトランスミッションシステムの多くは、チェーンもしくはベルトを駆動させることにも使用可能であったし、逆もまた同様である。さらに、歯車の有効直径を変えるよう、カップリング要素を半径方向に移動させるための様々な構成は、他のCVTシステム、もしくは他のアプリケーションで使用可能であった。
【０２４４】
明瞭さのために別々の実施例の文脈で説明された、本発明の特定の特徴は、また、単一の実施例での組合せにも提供可能であることは、理解されるであろう。逆に、簡潔さのために単一の実施例に関する文脈で説明された、本発明の様々な特徴は、別々に、または、いかなる適当な副次組合せでも、提供可能である。
【０２４５】
本発明は、その特定の実施例に関連して説明されるが、当業者にとって多くの代替手段、変更、および変形が明らかであることは、論を待たない。従って、附属した請求項の、精神および広い範囲内に含まれる、すべてのこうした代替手段、変更、および変形は、包含されるよう意図されている。この明細書で参照される、すべての刊行物、特許、および特許出願は、明細書への参照として、それぞれの個々の刊行物、特許または特許出願が、参照により、本願明細書内で明確かつ個別に示された場合と同程度に、本願明細書にその全体が組み込まれている。加えて、この出願内のいかなる参照の引用もしくは識別も、こうした参照が、本発明への従来技術として利用可能だという認識として、解釈されるものではないものとする。
【図面の簡単な説明】
【０２４６】
【図１】本発明に従って構成された、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ） の一形式を示す図である。
【図２】図１のトランスミッションの、可変直径歯車をより詳細に示す図である。
【図３】図１のトランスミッションの、自己適合型カップリング要素の１つを示す図である。
【図４】図１の連続可変トランスミッションの、固定直径歯車を示す図である。
【図５】図３の自己適合型カップリング要素の構造内の変更を示す図である。
【図６】他のタイプの固定直径歯車を含むＣＶＴを示す図である。
【図７】図６の固定直径歯車をより詳細に示す図である。
【図８】図６および図７の歯車と共に使用可能な、自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図９】図６および図７の歯車と共に使用可能な、自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図１０】自己適合型カップリング要素の構造、および固定構成カップリング要素のさらなる例を示す図である。
【図１１】自己適合型カップリング要素の構造、および固定構成カップリング要素のさらなる例を示す図である。
【図１２】図１と同様であるが、歯車よりむしろ歯付きラックを備えた、本発明に従って組み立てられたＣＶＴを示す図である。
【図１３】閉ループチェーンを用いた、本発明に従って組み立てられたＣＶＴを示す図である。
【図１４】図１３と同様であるが、閉ループチェーンにより結合された、２つの可変直径歯車を含むトランスミッションを示す図である。
【図１５】図８に示されるタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた可変直径歯車と共に、図１３もしくは図１４のトランスミッション内で使用可能なチェーンの構造を示す図である。
【図１６】図８に示されるタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた可変直径歯車と共に、図１３もしくは図１４のトランスミッション内で使用可能なチェーンの構造を示す図である。
【図１７】図８に示されるタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた可変直径歯車と共に、図１３もしくは図１４のトランスミッション内で使用可能なチェーンの構造を示す図である。
【図１８】図８に示されるタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた可変直径歯車と共に、図１３もしくは図１４のトランスミッション内で使用可能なチェーンの構造を示す図である。
【図１９】図１から５に示されたタイプの、自己適合型カップリング要素を含む可変直径歯車と共に使用可能な、代替的チェーン構造を示す図である。
【図２０】図３および図８のタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた、図１３もしくは図１４のものと同様のトランスミッションで使用可能な、閉ループベルトの構造を示す図である。
【図２１】図３および図８のタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた、図１３もしくは図１４のものと同様のトランスミッションで使用可能な、閉ループベルトの構造を示す図である。
【図２２】こうしたトランスミッションで使用可能な、自己適合型カップリング要素の他の構造と一緒に用いる、チェーンの他の構造を示す図である。
【図２３】図１３もしくは図１４のトランスミッションで使用可能な、チェーンおよび自己適合型カップリング要素の他の構造を示す図である。
【図２４】図１３もしくは図１４のトランスミッションで使用可能な、チェーンおよび自己適合型カップリング要素の他の構造を示す図である。
【図２５】使用可能な自己適合型カップリング要素の、さらなる２つの構造を概略的に示す図である。
【図２６】使用可能な自己適合型カップリング要素の、さらなる２つの構造を概略的に示す図である。
【図２７】図１に示される、弾力があるパッドがそれらのそれぞれのカップリング要素との接触をやわらげるためにそれぞれ提供されるようなトランスミッションにおける使用のためにそれぞれ歯車と自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図２８】図１に示される、弾力があるパッドがそれらのそれぞれのカップリング要素との接触をやわらげるためにそれぞれ提供されるようなトランスミッションにおける使用のためにそれぞれ歯車と自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図２９】本発明に従う可変直径歯車（カップリング要素を持たない）の他の構造を示す図である。
【図３０】図２９の歯車と共に用いる、自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図３１】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す図である。
【図３２】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す図である。
【図３３】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す図である。
【図３４】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す分解組立図である。
【図３５】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す端面図である。
【図３６】図３４および図３５の、チェーンおよび可変直径歯車を含むＣＶＴの斜透視図である。
【図３７】図３４から図３６の可変直径歯車内の半径方向に移動可能なカップリング要素のうちの１つの例を示す図である。
【図３８】図３４から図３７に従い、さらに、速度、もしくは負荷などの他の所定の状態に応じた、トランスミッションレシオ制御のための自動制御を有する、ＣＶＴシステムを示す図である。
【図３９】図３４から図３７に従い、さらに、速度、もしくは負荷などの他の所定の状態に応じた、トランスミッションレシオ制御のための自動制御を有する、ＣＶＴシステムを示す図である。
【図４０】図２、図２９、図３１もしくは図３２のものと同様の、トランスミッションレシオの自動制御のための他の構成を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４１】図２、図２９、図３１もしくは図３２のものと同様の、トランスミッションレシオの自動制御のための他の構成を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４２】トランスミッションが回転している間、差動なメカニズムが一連の制御を備えている図３４から図３７に示すタイプのＣＶＴシステムを示す図である。
【図４３】アウトプットシャフトにおいて、ゼロ速度で無限可変トランスミッション（ＩＶＴ） として動作するシステムを可能にする差動メカニズムを備えた、図３４から図３７に示されたタイプのＣＶＴシステムを示す図である。
【図４４】トランスミッションレシオ、および／または、負荷容量の範囲を増加させる方法を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４５】トランスミッションレシオ、および／または、負荷容量の範囲を増加させる方法を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４６】トランスミッションレシオ、および／または、負荷容量の範囲を増加させる方法を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４７】トランスミッション部材の１つが、回転もしくは非回転リングギヤとして役立つ、ピンカップリング要素の環状配列を有する可変直径歯車を含み、さらに他方のトランスミッション部材は、ピンの反対側に位置するギヤを備えたギヤアセンブリであり、それらが噛合う、ＣＶＴシステム内での本発明の実行を示す図である。
【図４８】図４７のトランスミッション内でのピンカップリング要素の１つを示す図である。
【図４９】図４７のＣＶＴシステムの端面図である。
【図５０】可変直径ピン配列を有する歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５１】可変直径ピン配列を有する歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５２】ピンの環状配列を有する可変直径歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５３】ピンの環状配列を有する可変直径歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５４】ピンの環状配列を有する可変直径歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５５】ピンの環状配列を有する可変直径歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５６】本発明に従う、他のＣＶＴシステムを示し、そこでは、トランスミッション部材の１つが自己適合型ピンカップリング要素の環状配列を有する固定直径歯車であり、他方のトランスミッション部材が固定構成カップリング要素を有する可変直径歯車である。
【図５７】図５６のそれに類似しているが、固定構成カップリング要素を有する、２つの可変直径歯車を結合させる、自己適合型カップリング要素を有するチェーンを含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図５８】連続可変トランスミッションを提供するために共に結合される２つの回転部材を結合し、自己適合型のカップリング要素および固定構成カップリング要素でピボット上に置かれる各々、および固定構成存在のように同様の構成の２つの回転部材を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図５９ａ】本発明に従う無限可変トランスミッション（ＩＶＴ）能力を提供するよう構成された、他のＣＶＴシステムのステージを概略的に示す図である。
【図５９ｂ】本発明に従う無限可変トランスミッション（ＩＶＴ）能力を提供するよう構成された、他のＣＶＴシステムのステージを概略的に示す図である。
【図６０】図５９ａおよび図５９ｂに示したＣＶＴシステムの端面図である。
【図６１】トランスミッションが許容するトランスミッションレシオの範囲を増加させるための遊星ギヤアセンブリを含む、図６０のＣＶＴシステムの分解組立図である。
【図６２】図６１のピンの環状配列内のピンのうちの１つを示す図である。
【図６３】図６０から図６２に示したものと類似しているが、ピンの半径方向に移動可能な環状配列が外部ギヤよりむしろ内部ギヤを形作るように変更された、本発明に従って構成されている、他のＣＶＴシステムを示す図である。
【図６４】図６３に示したものと類似しているが、手動もしくは自動的に、転換率を制御する制御機構を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【符号の説明】
【０２４７】
10 可変直径歯車、11 ホイール円盤、12 スロット、14 取付板、15 接触板、18 トラック、20ホイール、20 固定直径歯車、21 凸部、22 凹部、23 凸部、24 凹部、25 回転軸、137 コントローラ、138a 手動コントローラ、138b 速度センサ、138c エンジン負荷センサ、138d 応答センサ。
【０００１】
本発明は、連続可変トランスミッションとして特に役立つノンスリップトランスミッション、およびまた、そこに含まれるトランスミッション部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の多くのタイプの連続可変トランスミッション(CVT)における主な問題は、接触した表面間の滑りである。滑りは、エネルギー損失および低効率と共に、接触面の急速な摩耗を引き起こす。これらの問題は、伝達するトルクが増えるにつれ、より深刻なものとなる。この理由で、連続可変トランスミッションは、現在では、中型および重量のある乗り物や産業機械など、高いトルクトランスミッションを必要とする機械では、ほとんど用いられなくなっている。
【０００３】
現在用いられている連続可変トランスミッションは、概して、滑り不能および低摩擦係数を有する歯車などの金属ボディー間の接触よりも、むしろ高い摩擦係数を有する、2つの滑らかな表面間の高圧接触に基礎を置いている。現行システムの最も一般的な例は、ゴム製Vベルトに基づくものである。高い摩擦係数および側面間の高圧により、滑りを防ぐよう意図されてはいるが、場合によってはこれさえ不十分である。こうしたシステムは、小トルクのトランスミッションには適切かも知れないが、高トルクのトランスミッションに適用するのは、不経済であり、効率が悪いと一般に考えられている。
【０００４】
ギヤを基本としたトランスミッションシステムでは、凸部および凹部(ギアの歯)の組をマッチさせることにより互いに係合し、一方の部材が動くと、それに合わせて他方の部材が滑ることなく動かされる、駆動部材および被駆動部材を含んでいる。これらのギヤの、駆動部材と被駆動部材との間のトランスミッションレシオは、一定である。
【０００５】
こうしたギヤのトランスミッションレシオは、各部材上のはめ歯数もしくは歯(凸部)数間の比率によって決定されるので、それらを可変トランスミッションレシオの生成に用いることは出来ない：１つの部材の直径を、歯数を変えることなく変化させるなら、歯間ピッチは他方の部材に合わなくなるだろう；さらに、ピッチを保持しながら直径を変更するなら、部材の周りの歯数が時として分数化し、片方の部材と一連して係合することが不可能となるだろう。
【０００６】
以下を含むいくつかの特許が、一連の可変ノンスリップトランスミッション(CVT)作成方法に関して発行されている：
【０００７】
米国特許第1,650,449号明細書（ジーガー(Jaeger)）および米国特許第4,952,196号明細書（チルコート(Chilcote)）は、2個のホイールがその全直径を変化させ、それによって、固定長チェーンが両ホイールの周りに掛けられるCVTを開示している。この方法での多くのホイール直径に対して、ホイール周は、歯の整数とはなっていない；従って、チェーンによるリンクは、ホイール周と不一致を来たすことになる。それゆえ、可能であるにせよ、この問題を克服するためには、特別に厄介な手段が必要である。
【０００８】
米国特許第1,601,662号明細書（アボット(Abbott)）では、あらゆる直径を有する他方の部材と形状を合わせるために、一方の部材のカップリング要素が位置を調整する円錐構造を用いて、上述の問題を処理するCVTを開示されている。この方法には、摩擦と曲げモーメントの増加を引き起こしながら、接触には不適合な角度で、他の部品の形状と滑り合い衝突し合う、厄介な前後方向の形状を通して、その動作位置に収まるカップリング要素が必要である。
【０００９】
米国特許第6,055,880号明細書（ゴゴヴィッツァ(Gogovitza)）では、いかなるトランスミッションレシオでも確実に正係合をし、各カップリング要素を直接その動作位置に持って来ることにより、特許第1,601,662号の問題を処理する、CVTの他の円錐アプローチが開示されている。しかし、この特許システムの円錐構造では、カップリング要素とその形状との間の接触線に沿い、不均等なピッチおよび不均等な速度が生成され、その結果、過度の差応力、曲げモーメント、および結合要素間の滑りを発現することになる。実際には、このシステムは接触の大きさも小さく、その数も少ないことを含意しており、その結果、モーメントの伝達も限られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上述の点のいくつか、もしくは全てにおいて、利点を有するトランスミッション、および特に連続可変トランスミッション(CVT)を提供することである。特に、本発明の目的は、大きな負荷を駆動可能で、実質的に滑りを排除し、係合した表面間の接触の十分な面積を提供し、および/または、低摩擦損失および高耐久性により特徴付けられる、連続可変トランスミッションを提供することである。本発明の他の目的は、無限可変トランスミッション(IVT)の能力を有するCVTを供給することである。さらなる目的は、こうしたトランスミッションシステムで特に役立つ新規なトランスミッション部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの広い態様では、連続可変トランスミッションが提供されるが、それは以下を含んでいる：それぞれが、共に運動するようトランスミッション部材を連結する、一連の係合可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；前記トランスミッション部材の少なくとも1つは回転軸の周りを回転可能な回転部材である；カップリング要素の前記群の少なくとも1つは前記トランスミッションの変換率を変えるために、回転軸に向かい、および、回転軸から離れるよう、半径方向に移動可能である；前記トランスミッション部材のうちの1つの上にある、前記群の１つのカップリング要素は、各固定構成の凹部を変更する各固定構成の凸部の配列を決定する、固定構成である；凸部および凹部の前記配列は、前記の1つのトランスミッション部材の反対側表面間の前記の1つのトランスミッション部材の表面にあり、回転軸に垂直な前記表面の全ての断面に対して同一ピッチを有する；前記のトランスミッション部材の他方上にある、前記群の他方のカップリング要素は、半径方向に移動可能なカップリング要素の、すべての移動位置にある前記固定構成カップリング要素にそれ自身を適合させるよう、さらに、すべての前記半径方向の移動位置で、ノンスリップカップリングに作用するよう、それぞれが個々に反対方向に可動な自己適合型構成である。
【００１２】
凸部および凹部の配列の「ピッチ」は、配列の共通点間の距離である。本願のCVTでは、凸部および凹部で形成された表面ピッチは、回転軸に対して垂直な表面のあらゆる断面において同一である；これは、従来技術の多くのCVTシステムの円錐状表面と異なっており、そのため、簡潔ながらも上述したように、従来技術システムにおける欠点の多くを回避している。
【００１３】
以下に説明する、本発明の好ましい実施例でのさらなる特徴によれば、1つのトランスミッション部材の一方の側面の固定構成カップリング要素の凸部および凹部は、1つのトランスミッション部材の反対の側面の凸部および凹部に対して、一方の側面の各凸部が、回転軸に平行な線に沿って反対の側面の凹部と並ぶよう、交互の関係にある。
【００１４】
以下に説明される、いくつかの好ましい実施例では、各固定構成カップリング要素は、一方の側面の凸部から反対側の凹部まで徐々に変化することを含み、さらに、他の説明される好ましい実施例では、各固定構成カップリング要素は、一方の側面の凸部から反対の側面の凹部まで段階的に変化することを含んでいる。
【００１５】
より詳しく以下に説明するように、以上の特徴により、それぞれのトランスミッション部材の直径変化により、カップリング要素の間隔が変化するにもかかわらず、いかなる有意な滑りも摩擦も有さない連続可変トランスミッションの提供を可能にする。以上の特徴はさらに、カップリング要素間の接触の広い面積、最小限のエネルギートス、および高トルク伝送能力を提供する。加えて、こうしたシステムでは、円錐状表面上に凸部および凹部を有する連続可変トランスミッション(CVT)システムに特有の、接触線に沿ったカップリング要素における、過度の差応力の生成を回避する。また、こうしたトランスミッションは、クラッチを必要とすることなく、アウトプットシャフト上で速度ゼロにまで下がる、広範囲な可能トランスミッションレシオを有する無限可変トランスミッション(IVT)として設計可能である。
【００１６】
より詳細には、そして、以下により詳細に説明されるように、本発明は、自己適応要素を備えることにより、上述した従来技術CVTシステムの欠点を克服するものである。自己適応要素は：
1. あらゆるトランスミッションレシオにおいて、無摩擦で対形状自己調整を行い、
2. いかなる偶発接触点においても、無摩擦で対形状自己調整を行い、
3. 通常歯のホイールが互いに係合すると、部材間の係合の向きに動くことにより、自己調節を行い、
4. その形状で接触線を横切る一定ピッチを維持し、その結果、等速運動および部材間の等しい圧力を確実にし、
5. 大きな力、および大きなトランスミッションモーメントを可能にするよう、接触線がいかなる所望の長さであっても設計可能である。
【００１７】
加えるに、本発明のCVTメカニズムは、平行な入出力軸、同心入出力部材、間接(例えば、チェーン、ベルト)および直接トランスミッションを含む、さまざまな構成で設計可能である。
【００１８】
以下では、本発明の多くの実施例が、例示目的で説明されている。説明されたいくつかの実施例では、回転部材は、その上に半径方向に移動可能な形で自己適合型カップリング要素を担持する可変直径歯車である；さらに、他方のトランスミッション部材は、固定構成カップリング要素を担持する固定直径歯車、又は歯付きラック、又は、フレキシブルチェーンもしくはベルトである。他方のトランスミッション部材が、半径方向に移動可能な形で自己適合型カップリング要素を担持する場合については、他の実施例で説明されている；さらに、回転部材は、固定構成カップリング要素を担持している。後に説明される実施例のいくつかでは、他方のトランスミッション部材は、中心軸の周りの、半径方向スロットの環状の配列で形成された円盤を含んでいる；そして、自己適合型カップリング要素は、スロット内で中心軸へ向かって、および中心軸から離れて移動可能な、環状に配列したピンを含んでいる。
【００１９】
回転部材が半径方向に移動可能な形で固定構成カップリング要素を担持する場合については、さらなる実施例で説明されている；そして他方のトランスミッション部材は、そのあらゆる移動位置で、固定構成カップリング要素の構成に適合するよう、個々に移動可能な形で、自己適合型カップリング要素を担持する。
【００２０】
本発明の他の態様では、以下を含む連続可変トランスミッションが提供される：それぞれが、共に運動するようトランスミッション部材を連結する、一連の係合が可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；回転軸の周りを回転可能な回転部材である、少なくとも1つの前記トランスミッション部材；前記トランスミッションの転換率を変えるために、回転軸に向かって、および、回転軸から遠くへ、半径方向に移動可能な、少なくとも1つの前記一群のカップリング要素；各固定構成の凹部に代わって、凸部を形成する固定構成である、前記一群のカップリング要素；半径方向に移動可能なカップリング要素の、すべての移動位置にある前記の固定構成のカップリング要素にそれ自身を適合させるよう、それぞれが個々に反対方向に移動可能な自己適合型構成である、前記一群の他方のカップリング要素；半径方向スロットの環状配列で形成された円盤を含む、前記他のトランスミッション部材；前記スロット内で移動可能な環状配列のピンを含む、前記自己適合型カップリング要素；および、前記円盤と前記環状配列の中心の周りの前記ギヤアセンブリ間で、相対的な回転に作用する一方で、ノンスリップカップリングを生成するための前記環状配列ピンと噛合うギヤを有する、ギヤアセンブリを含んでいる、前記回転部材。
【００２１】
「歯車」という用語は、本願明細書では、トルクを一方から他方へと移すために、他のトランスミッション部材の凸部および凹部とカップリングさせる凸部および凹部を有する、いかなるタイプの回転式トランスミッション部材も含まれるよう、最も広い意味で用いられている。従って、歯車は、歯車もしくは歯付き円盤など比較的小規模な軸、または、歯付きシリンダもしくはドラムなど比較的大規模な軸のものであってもよい。
【００２２】
本発明の他の態様によれば、これまで述べた特徴の、1つ以上の組み合わせを有する、連続可変トランスミッションを含んだトランスミッションシステム、および、回転部材の有効直径を変化させ、さらに、それにより、感知した状態に応答して連続可変トランスミッションのトランスミッションレシオを変化させるよう、第1のグループの凸部および凹部を自動的に置換える自動制御システムが提供される。
【００２３】
説明される１つの好ましい実施例では、状態センサは、トランスミッション、もしくはそのドライブの速度(例えば、自転車の足ペダルの速度)を感知して、それに応答して自動的にトランスミッションレシオを制御する；さらに、他の説明される実施例では、状態センサは、トランスミッションもしくはそのドライブ上の負荷(例えば、動力車のエンジンへの負荷)を感知し、それに応答して自動的にトランスミッションレシオを制御する。自動制御システムは、さらに、所定の感知された状態に対するトランスミッションレシオの自動制御の、少なくとも2つの所定の応答(例えば、遅くしたり、あるいは、速くしたりする)のうちの1つを選択する、応答セレクタを含んでいてもよい。
【００２４】
本発明のさらに他の態様によると、こうした連続可変トランスミッションで特に役に立つ可変直径回転ホイールが提供され、それは以下を含んでいる：第1のリングにより結合した距離を置いた円盤の内部の対、そして、第1のリングと同軸の第2のリングにより結合した距離を置いた円盤の外側の対；半径方向に延びる複数のまっすぐなスロットで形成された円盤の1つの対、および、半径方向に延びる複数の曲がったスロットで形成された円盤の他方の対；他方の円盤に対する、各対内の円盤のうちの1つの回転が、回転方向に従って、ピンを円盤に対して半径方向に動かし、それによって、回転部材の有効直径を変更するような形で、それぞれの円盤のまっすぐなスロットおよび曲がったスロットの双方に受けられる両端を有する、複数のピン。
【００２５】
本発明のさらなる態様によると、連続可変トランスミッションが提供され、それは以下を含んでいる：それぞれが、共に運動するようトランスミッション部材を連結する、一連の係合が可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；回転軸の周りを回転可能な回転部材となっている、少なくとも1つの前記トランスミッション部材；前記トランスミッションの転換率を変えるために、回転軸に向かって、および、回転軸から遠くへ、半径方向に移動可能な、少なくとも1つの前記一群のカップリング要素；各固定構成の凹部に代わって、凸部を形成する固定構成となっている、前記一群のカップリング要素；半径方向に移動可能なカップリング要素の、すべての移動位置にある前記の固定構成のカップリング要素にそれ自身を適合させるよう、それぞれが個々に反対方向に移動可能な自己適合型構成となっている、前記一群の他方のカップリング要素；第1のリングにより結合した距離を置いた円盤の内部の対、および、第1のリングと同軸の第2のリングにより結合した距離を置いた円盤の外側の対を含む、前記回転部材；半径方向に延びる複数のまっすぐなスロットで形成された円盤の1つの対、および、半径方向に延びる複数の曲がったスロットで形成された円盤の他方の対；他方の円盤に対して対を成す、各対内の前記円盤のうちの1つの回転が、回転方向に従って、前記カップリング要素を円盤に対して半径方向に動かし、それによって、回転部材の有効直径を変更するような形で、それぞれの円盤のまっすぐなスロットおよび曲がったスロットの双方に受けられる、前記回転部材の前記各カップリング要素の両端。
【００２６】
本発明のさらなる態様によると、本発明の連続可変トランスミッションで特に役に立つ他の可変直径回転ホイール構造が提供されている。
【００２７】
本発明の他の態様では、第1の部材と第2の部材との間の所定の方向への機械的な動きを伝えるトランスミッションが提供されている；第1の部材は、カップリング要素を含み；第2の部材は、動きの方向に対して平行なあらゆる断面内で、同一ピッチの周期的パターンの、凸部および凹部の形状で形成された、係合表面を有し；第1部材のカップリング要素は、動く方向に沿った任意の点で、および、静止点によって決定された少なくとも1つの接触線に沿った表面上に静止している、第2の部材の係合面上に配置可能であり；第1の部材のカップリング要素は、第2部材の上方で、任意の静止点に対して、高度を変えることのない、少なくとも1点を有し；接触線は、少なくとも一部分が係合表面の正勾配上に、さらに一部分が負勾配上にかかっている。
【００２８】
本発明のこの態様におけるさらなる特徴によれば、第1の部材は、その有効直径を変えるよう、半径方向に移動可能なカップリング要素の環状配列を含む可変直径回転部材であり、それにより、トランスミッションは、第1および第2の部材間のトランスミッションレシオを一連的に変化させることが可能となる。
【００２９】
さらに他の態様によると、本発明は、平行な回転軸を有する回転駆動部材と回転被駆動部材との間で、機械的な動きを伝えるためのトランスミッションを提供する。それは以下を含んでいる：前記駆動および被駆動部材の回転軸に平行なピン；実質的に、前記ピンが、前記回転軸に対して垂直、およびそのピンに対して垂直な方向にのみ相対運動可能となるよう、そのピンに係合している前記の部材のうちの1つ；前記他の部材が回転するとき、それによって、ピンを接線および半径方向の双方に動かすような形で、前記ピンと係合している前記部材のうちの他方。ここで、接線方向への動きは前記動きの方向におけるものであり、半径方向への動きは、周期的に中央半径を回る動きである。
【００３０】
さらに本発明のさらに他の態様によれば、回転軸の周りで回転可能な回転部材へカップリングするトランスミッション部材が提供されている；トランスミッション部材は、反対の側面、および、他のトランスミッション部材と結合する凸部および凹部の配列を形成している、側面間の表面を有し；凸部および凹部の配列は、一方の側面から反対の側面まで同一ピッチとなっており；一方の側面の凸部および凹部は、一方の側面の各凸部が、回転軸に平行な線に沿った反対の側面内の凹部に並べられる形で、反対の側面における凸部および凹部と交互の関係となっている。トランスミッション部材が、歯車、閉ループフレキシブルチェーン、閉ループフレキシブルベルト、およびラックなどである、様々な実施例が説明される。
【００３１】
本発明のさらなる特徴と利点は、以下の説明から明らかとなるだろう。
【００３２】
本発明は、本願明細書に、添付図面を参照して、例示としてのみ説明される。ここで、図面の詳細な特定のレファレンスとともに示された細目は、例示としてのものであり、さらに、本発明の好ましい実施例を説明する議論のみを目的とするものであって、本発明の原則と概念的態様の説明に最も役立ち、容易に理解されると信じられるものを提供するために、提示されている。この点で、本発明の基本的な理解に必要とされる以上の、本発明の構造の細部を示すいかなる試みもなされていない。図面に関連する説明は、本発明のいくつかの形態が実際にどのように実施され得るかを、当業者に明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、2つのトランスミッション部材間の機械的係合を用いて、入力(駆動)トランスミッション部材と出力(被駆動)トランスミッション部材との間のトランスミッションレシオを一連の変更するのに役立つ、連続可変トランスミッションのためのメカニズムを開示する。トランスミッション部材間の係合は、駆動部材により駆動方向に動かされるカップリング要素により達成され、そして、順番に被駆動部材を同方向に動かす。
【００３４】
本発明の重要な特徴は、カップリング要素がトランスミッション部材の1つに接続される方法、および、カップリング要素がそれらの部材の表面に結合される方法にある。この革新的手法により、本発明のトランスミッションを、実質的に滑りがなく、最小の摩擦で部材間のトランスミッションレシオを変更することが可能となる。
【００３５】
以下に説明される本発明のすべての実施例では、少なくとも2つの部材の1つは回転式であり、軸の周りを回転する。この部材は、他方のトランスミッション部材の凹部および凸部に合わせるように設計された凸部および凹部を有するカップリング要素の環状構成と、環状構成の有効半径を変更するメカニズムを備えている。環状構成の半径の変更は、トランスミッション部材の有効半径を変更し、それによって、トランスミッションのトランスミッションレシオを変更するが、同時にそれは、カップリング要素の接線密度をも変更し、その結果、カップリング要素は、歯車、トランスミッションチェーンもしくはベルトなどの、通常のトランスミッション部材に係合出来なくなる。これらの通常のトランスミッション要素は、固定ピッチを有しているため、滑りも摩擦もなく、異なるピッチを有した要素の環状構成に係合させることは出来ない。
【００３６】
以下に説明される本発明の実施例では、回転トランスミッション部材のカップリング要素は、環状構成の半径を変更することにより、そのピッチを変更する。これらのカップリング要素、または他方のトランスミッション部材の形状を決定するカップリング要素は、これらのカップリング要素を可能にする局所的動き(揺動、回転、もしくは小規模な移動)のための自由度を有しており、これにより、それらは、互いの上でトランスミッションの方向にモーメントを抜き取ることなく、少なくとも一本の接触線(休息ポイント)に沿って、しっかり接触することにより互いに接触するよう、互いに他方の部材の形状にそれら自身を適合させる、他方のトランスミッション部材の形状への接触のためのアプローチが可能となる。この特徴は、そのうちの若干が以下の本願明細書内に説明されている、いくつかの方法のどの方法によっても達成可能である。説明される実施例のいくつか(例えば、図1から図4や他のいくつか)では、これは、少なくとも接触線の一部が正勾配に対して他方の部材の形状に接触し、それにより、他方の部材をトランスミッションの方向に動かすように、1つの部材のカップリング要素を、例えばピボット点の周りで運動可能にし、他方の部材の形状と接触するよう自己適合させることによって達成される。トランスミッションは、カップリング要素のピボット点が部材の1つによって駆動され、さらに被駆動部材が、形状の正勾配により、他方の部材との接触線の動きを通して動かされることにより実行される。カップリング部材の形は、ピボット点がその半径を変えない間、他方の部材との正の接触が実現するような形になっている。
【００３７】
カップリング要素と他の部材との間の接触線は、運動時に、カップリング要素と他の部材との間の滑りもしくは摩擦が僅少なものとなるよう、形状ピッチが、接触線を実質的に常に横切るように方向付けられている。さらに、形は、発展形で、通常の歯車と同様のトランスミッション機構をなすものを用いて設計可能である。
【００３８】
滑ることなくカップリング要素と他方の部材の表面との間の接触を維持するメカニズムについて説明するために、以下のパラグラフでは、カップリング要素に接触するトランスミッション部材を「駆動部材」とし、カップリング要素に接触されるトランスミッション要素を「被駆動部材」として言及することにする。しかし、部材の役割(「駆動」および「被駆動」)を逆にすることが可能であることは理解されるものだろう。
【００３９】
従って、図1から図4の実施例では、与えられたトランスミッションレシオにおいて、トランスミッション部材の回転軸からカップリング要素のピボットまでの距離が一定となるよう、駆動部材はカップリング要素を保持している。カップリング要素のピボットは、駆動部材に接続される物理的軸、もしくは、カップリング部材が回転可能となる円形ガイドにより決定される仮想ピボットのいずれかでよい。駆動部材は、そのピボットに全カップリング要素を保持し、駆動部材が動くのに応じてカップリング要素を回転させ、被駆動部材の表面(形状)に向かってそれらを押しつける。カップリング要素が被駆動部材の表面に接近するにつれ、その凸部の縁の1つがその表面に触れ、カップリング要素がそのピボットの周りで自由に動くと、カップリング要素は、その位置を接近する表面に適合させることになる。動きは、カップリング要素の他の点が被駆動部材の表面に接触するまで続き、その瞬間に、カップリング要素が少なくとも3点で支えられることになり、ピボットに対するいかなる動きも無理となる。被駆動部材に向かって駆動部材がさらに力を加えると、(カップリング要素の仲介により)2つの部材間の圧力を増加させることになる。
【００４０】
この状況により、駆動部材が被駆動部材になおも近づくことが出来るよう、カップリング部材が被駆動部材の表面上を滑ったりスライドしたりすることになりかねない。しかし、被駆動部材表面の特殊な形状とカップリング要素の形により、この滑りが起こることはない：被駆動部材の形状は、駆動要素の表面に対してカップリング要素がいかなる相対位置あっても、それらの間の接触線両端の変位量の合計が一定となるような形にされている。これは、カップリング要素の一方の縁が被駆動部材の表面に触れるために2mm凹まなければならない場合、同じカップリング要素の他方の縁は、被駆動部材の表面に触れるために2mm突出することを意味する。こうした形状は、変化する半径を伴う2枚の平行な円盤の対として、被駆動部材を設計することにより、容易に作成可能である。例えば、第1の円盤は、その周辺に沿い、方程式R(φ°) = 12 cm＋sin(10*φ°)に従う36正弦波周期を有することが可能であり、一方、他方の円盤は、方程式R(φ°) = 12 cm−sin(10*φ°) に従う36の正弦波凸部および凹部を有することが可能である。どんな角度φ、2枚の円盤周辺上で角度φのそれぞれの点をつなげるセグメントでも、2枚の円盤間の仮想円上に、12cmの固定半径で、その中心を有していることが明らかである。従って、この仮想円がカップリング要素の環状構成のピボット点を含み、さらに、まっすぐなセグメントが被駆動部材の形状とのカップリング要素の接触線を表し、さらになお、2枚の円盤が被駆動部材の形状を表している場合、いかなる接触位置に対しても(さらに、カップリング要素の大きさおよび形状を十分考慮に入れても)、カップリング要素の1つの縁の凸部は、もう一方の端の凹部と同じであり、ピボット点は回転軸からの距離を保持している。
【００４１】
この要件を満たす図1から図4のもの以外の他の多くの形状があり、形状が、図1から図4のものと同様の状態を維持するのみならず、一本の線もしくは複数の線に沿って、連続しており、カップリング要素に接触可能であることは明らかである。
【００４２】
被駆動部材の形状には正負の勾配があるので、カップリング部材が接触線に沿ってそれに押しつけられ、また、運動方向に押されるなら、トランスミッションの向きに沿ってそれを進ませるよう、カップリング要素の縁の1つが被駆動部材の勾配に係合するのは明らかである。カップリング要素が一本の線に沿って被駆動部材に接触している場合、接触線の一部は正勾配で被駆動部材の形状を満たし、機械的係合はその半直線に沿って実現される。
【００４３】
形状の勾配は、少なくともいくつかの場所では、カップリング要素が形状のカーブに沿って滑るのを防止可能な程度に、急峻でなければならない。
【００４４】
カップリング要素をその定位置に運ぶために適用される必要がある力が、無視可能で、駆動部材によって容易に供給されるよう、その定位置に向かって被駆動部材に接近する間、カップリング要素が動かねばならない小さな運動は、結合する方向に起こることに留意すべきである。
【００４５】
また、その定位置に向かって被駆動部材に接近する間、カップリング要素が動かねばならない運動は、小さく、かつ単方向であることにも留意すべきである。
【００４６】
接触線の長さは、大きな駆動力を支えるのに充分な長さとなるよう、設計可能である。こうした長さは、被駆動部材の幅を拡大することにより提供可能である。これが、トランスミッションの直径の増加を意味しないことは理解されるだろう。
【００４７】
本願明細書内で説明される一連のトランスミッションは、図1から図4に加えて幅広くさまざまなメカニズムで実行可能である。2枚の円盤間の距離を変えることにより、駆動部材の有効直径を変更し、さらに、その2枚の円盤は、回転軸に沿って互いを部分的に重ね合わせることができ、それにより、スペースが節約され、比較的小さなメカニズムを実現出来るよう、設計可能である。
【００４８】
被駆動部材は、歯車よりむしろチェーンであってもよい。チェーンのリンクの2つの平行面は、所望の形状をなすよう切断され、カップリング要素は、この場合、駆動輪に接続されることにより、リンクを互いに接続するジョイントに対して平行な直線に沿って交わるよう、自己適合することになる。カップリング要素と接触させるよう働くリンクの表面を用いることにより、リンクの軸は、自由に通常の歯車に係合可能となり、本発明のCVTによってチェーンが動かされ、順番に通常の歯車を動かすことが出来るようになる。
【００４９】
本願明細書に説明されているCVTは、無限可変トランスミッション(IVT)メカニズムに適用可能であり、それは駆動部材と被駆動部材との間のトランスミッションレシオを、任意の負の比率から、ゼロ値(この場合、駆動部材が回転している間、被駆動部材は全く回転しない)を越え、任意の正の比率にまで変更することが出来る。これは、2枚の平行な歯付き円盤間に、互いに対面し差動歯車に係合した歯の環状構成を備えた、差動歯車を保持することにより達成可能である。その回転速度がいくつかの固定トランスミッションレシオによって決定されるよう、駆動部材に平行な歯付き円盤の1つを係合させ、本願明細書に述べられたように、他の歯付き円盤をCVTメカニズムへ係合させ、それに対し、第1歯付き円盤より遅い速度から歯付き円盤より速い速度まで変化する速度範囲を与えることにより、差動歯車は、2枚の歯付き円盤の速度の違いに比例する率でそれ自身の周りを回転し、さらに、この2枚の歯付き円盤の合計速度に比例する率で歯付き円盤の軸の周りを回転することになる。この合計は、負、ゼロ、もしくは正となることが出来るため、デフ装置は無限トランスミッションレシオで回転することになる。
【００５０】
カップリング要素のリングの有効半径を制御し、それにより、トランスミッションのトランスミッションレシオを変更するいくつかの方法がある。これらの方法の例は、本願明細書内に詳細に述べられている。
【００５１】
1つの方法は、半径位置を変更可能な滑り部材上にカップリング要素を保持し、それに対して、一方向(内側もしくは外側へ)に向かう(通常スプリングを使用して)永久的な力を適用し、逆方向に永久的な力に打ち勝つ正の制御可能な力を適用して、カップリング部材のピボットを所望の半径にすることである。
【００５２】
第2の方法は、要素が駆動部材の回転軸に向かって、あるいは離れるように、半径方向に動くことを可能にするガイド内にカップリング要素を保持し、それを被駆動部材と係合した状態に保つ、被駆動部材上の被駆動部材とサポートホイールとの間のカップリング要素を捉え、そして、カップリング要素が駆動部材のガイドに沿ってその位置を変えさせられ、それによって、トランスミッションの有効半径を変更させるよう、2つの部材の軸間距離を変更することである。
【００５３】
第3の方法は、2対の平行な円盤の間にカップリング要素を保持することあり、1対は、それを通してカップリング部材が噛合される対面平行スロットを有し、他の対は、それを通して同じカップリング要素もまた噛合される同数の対面らせん状スロットを有している。各ラジアルスロットは、4枚の円盤を貫通する1本のまっすぐな貫通路を作るよう、1つのらせん状スロットと重なり合っており、この重なり合う点に、カップリング要素が位置決めされる。らせん状スロットに対するラジアルスロットの角度位置を変更することにより、重なり合う点の半径が変わり、カップリング要素の半径を変え、それによって、トランスミッションレシオが変化する。
【００５４】
従って、この本発明の重要な特徴は、以下に参照される、「カプライン（the coupline）」と定義された線の周辺の保持トランスミッション部材の周りを、制限された自由度を有して運動する、カップリング要素を用いていることである。
【００５５】
本発明の実施例におけるカップリング要素は、トランスミッション過程を通して、それらが他方のトランスミッション部材の形状に近づくとき、その空間内での方向を変化させるという意味で、自己適合型である。
【００５６】
自己適合が始まる前に、カップリング要素の方向は、それが第1のトランスミッション部材と接続される方法によって決定される。この接続方法により、カップリング部材にある程度の制限された自由運動を可能にし、さらに、重力、遠心力、およびスプリング動作などの力は、この制限された自由運動の範囲内で、その方向に作用し得ることになる。
【００５７】
自己適合終了後、カップリング要素の方向は、トランスミッション要素間でしっかり抑制され、第1のトランスミッション部材から第2のトランスミッション部材までモーメントを伝える「デューティー」が終了するまで、両方の部材に対して実質上静止しており、その後、再び「デューティー」をなすようコールされるまで、制限された自由位置を回復するために部材間から解放される。
【００５８】
各カップリング部材に対して、回転トランスミッション部材の回転軸に平行な線があり、カップリング要素が固定点で接続されるトランスミッション部材に交差し、カップリング要素とトランスミッション部材との間のいかなる可能な接触位置に対しても、適合の過程の終わりに第2のトランスミッション部材から同距離となる。以下に説明される本発明の若干の実施例では、この線は、トランスミッション部材上にカップリング部材を保持する軸の中央である。説明される他の実施例では、この線は、円盤形のカップリング部材が内部で回転可能なトランスミッション部材内の、円形溝の中央である。さらに他の実施例では、この線は、カップリング要素内を動くピンの、複数の可能位置の中央線である。
【００５９】
この線、以下「カプライン（the coupline）」と呼ぶ、は、保持トランスミッション部材に対し固定されており、カップリング要素が、いかなるトランスミッションレシオに対しても、また、形状に沿ったいかなる接触点に対しても、確実に第2のトランスミッション部材と固く係合するようにする。
【００６０】
カプラインの存在は、この本発明の重要な特徴であり、これは従来のCVTシステムと明確に区別されるものである。それにより、2つのトランスミッション部材は、通常の平歯車トランスミッションのように、相互に正の機械的係合をなすことが可能となり、摩擦ベルトギヤのようにそれらがいかなる位相で合わさっても、それらの間の係合の位相は完全に一連している。本発明のCVTの他の利点は、平歯車システムのように、駆動および被駆動シャフト軸が互いに平行であることである。
【００６１】
(説明される実施例の一般構造および利点)
本発明の連続可変トランスミッションは、以下において、そのすべてが多くの重要な利点を生み出す特徴の組み合わせを含む、多くの好ましい実施例に関して説明されており、以下で、より詳しく説明されている。
【００６２】
説明される実施例に共通な1つの特徴は、2つのトランスミッション部材の少なくとも1つが、回転軸の周りで回転可能な回転部材であるということである。以下に説明される好ましい実施例の大部分では、回転部材は、(上に広い意味で定義されているように)歯車である；他方のトランスミッション部材もまた、例えば、他の歯車、フレキシブル閉ループチェーンもしくはベルトなどの回転部材である。しかし、他方のトランスミッション部材が非回転式、例えば、直線移動ラック、もしくは、固定または回転可能なリングギヤである、他の実施例が説明されている。
【００６３】
以下に説明される、本発明の好ましい実施例に共通のさらなる特徴によると、カップリング要素のグループの少なくとも1つは、トランスミッションの転換率を変化させるため、回転軸へ向かって、あるいは離れるよう、好ましくはグループとして、半径方向に移動可能である。さらなる共通点によれば、トランスミッション部材の1つの上にある、グループのうちの1つのカップリング要素は、各固定構成の凹部と互い違いになる凸部を形成する固定構成となっている。以下に説明されるように、そのトランスミッション部材の向かい合った表面の間に延びる、1つのトランスミッション部材の表面上に形成された凸部および凹部の配列は、一方の側面から反対の側面へ同一ピッチを有している。さらに、他方のトランスミッション部材上の、他方のグループのカップリング要素は、自己適合型構成となっている；すなわち、凸部および凹部の配列の反対の勾配を有する表面に係合するよう、それぞれは個別に移動可能であり、それにより、すべての半径の移動位置でノンスリップカップリングを達成するよう、半径方向に移動可能なカップリング要素のすべての移動位置にある、固定構成カップリング要素の構成に、それら自身を適合させる。
【００６４】
半径方向に移動可能なカップリング要素は、いずれのトランスミッション部材にあってもよい。加えて、固定構成カップリング要素は、どちらのトランスミッション部材にもあってもよく、さらに、他方のトランスミッション部材上に自己適合型カップリング要素があってもよい。従って、この点において、固定構成凸部および凹部、もしくは自己適合型凸部および凹部のいずれであれ、トランスミッションレシオを制御するために半径方向に移動可能である、当該カップリング要素となり得ることが理解されるだろう。
【００６５】
凸部および凹部のピッチ、すなわち、その上にある共通点間の距離、は、トランスミッション部材の両側面上で同じであるので、トランスミッション部材間の接触線に沿った差応力の生成、円錐接触表面を用いる従来技術CVTシステムの特性、は、本発明に従って組み立てられたCVTでは、明らかに回避され、もしくは高度に抑制される。
【００６６】
以下に説明される本発明の好ましい実施例での追加的利点は、接触要素を半径方向に移動させるのに要する力が比較的小さいということである。このため、接触板は、丁度通常のメッシュギアの歯のように、回転軸に対して垂直に動く。こうした構成は、より効率的なトルク転送をもたらし、摩擦、摩耗、および、折損可能性を減少させ、さらにまた、比較的小さな力の適用でのトランスミッション変化を可能にする。
【００６７】
以上の動作メカニズムおよび利点は、追加的利点と同様に達成可能であり、それについては、本発明の多くの好ましい実施例における以下の説明から、より容易に明らかなになるだろう。
【００６８】
好ましい実施例の説明
図1から図4は、本発明に従って構成され、2つの回転部材、すなわち、回転軸RAの周りを回転可能な可変直径歯車10、および回転軸のRAに平行な回転軸25の周りを回転可能な固定直径歯車20を含む、連続可変トランスミッションCVTを示している。
【００６９】
可変直径歯車10は、カップリング要素13の環状配列の両端を受ける、半径方向に延びる複数のスロット12、12、で形成された、1対の軸方向に離された円盤11、11を含んでいる。
【００７０】
カップリング要素13の各々構造は、図3にさらに詳しく示されている。それは、ホイール円盤11、11のスロット12、12内に、スライド可能な形で両端か受けられる取付板14を含んでいる。それはまた、16において取付板に対して旋回可能に取り付けられた接触板15を含んでいる。17に示されるように、取付板14の両端は肉が厚くされており、ホイール円盤11、11のスロット12、12内にスライド可能な形で受けられるよう、トラック18を形作っている。各スロット12、12の片端は、円盤11のスロット12から取付板14の適用および取り外しを容易にするよう、広くされてもよい(図示せず)。
【００７１】
歯車の有効直径を変更するように、スロット12、12内にスライド可能な形で受け取られた取付板14が、歯車10に対してカップリング要素13を半径方向に移動させるのが分かるだろう。また、接触板15の旋回取付部16が、ホイール20内の凹部に係合されるよう凸部を形作るために、各接触板の一端を(例えば、15インチ)上向きに動かし、それにより、ホイール20内の凸部により係合される凹部を形作るために、他端を(例えば、15インチ)下向きに押す形に出来ることが理解されるだろう。カップリング要素13は、その結果、可変直径歯車10の全有効直径内で、固定直径歯車20内の凸部および凹部の構成に、自身を適合させ得るようにする、自己適合型の構成となる。
【００７２】
固定直径歯車20の構造は、図4において、さらに詳しく示される。それは、外周上の、一方の側面上の第1の一連の凸部および凹部21、22、反対の側面上の、第1の一連と交互になる関係で、第2の一連の凸部および凹部23、24が形成される；すなわち、一方の表面に形成される凸部(例えば、21)は、反対の表面に形成される凹部(例えば、24)に対して、それ自身の軸25のみならず、ホイール10の回転軸RAへの平行線に沿って軸状に配列される。 (円錐構造よりむしろ)筒状構造の歯車20であるため、ホイールの一方の側面上の凸部21、22のピッチは、たとえ、2つの一連する凸部および凹部が、上述の交互になる関係にあっても、反対側の凸部23および凹部24のピッチと正確に一致する。
【００７３】
図1および図4に示される歯車20の構造では、2つの一連する凸部および凹部21 -24間のこの交互の関係は、歯車20の回転軸25に対して斜角をなす凸部および凹部を形成することによって生成される。そのため、こうした構成は、一方の側面上の凸部および凹部21、22の一連と、反対の側面上の凸部および凹部23、24の一連の間に、緩やかな移行を形成することになる。
【００７４】
その結果、図1から図4に示されるトランスミッションは、可変直径歯車10の2枚の円盤11、11を互いに向かって、あるいは互いに離れるように動かすことにより、一連の可変となることが分かるだろう。互いに向かって円盤を動かすと、それにより、歯車10のカップリング要素13は、半径方向に対して外側に動かされ、事実上歯車の直径を増加させることになる；反対に、この円盤を互いに離れるように動かすと、それにより、カップリング要素13は内側に向かって動かされ、その結果、歯車の有効直径を減少させることになる。
【００７５】
さらに、歯車10の有効直径にかかわりなく、そのカップリング要素の接触板15は、固定直径ホイール20の凸部および凹部が係合している場合、接触板15の両端で、凸部および凹部21‐24の向かい合った勾配のある表面に係合するために、自動的に ピボット16上で旋回する。それにより、この凸部および凹部の構成へ自身を自己適合させる。各接触板15の両端は、その2つの終端の平均距離が接触板の各旋回位置に対して同一となるよう、同距離ではあるが反対方向に向かうように移動する。
【００７６】
さらに、接触板15の、歯車20の凸部および凹部21‐24への係合は、単一線接触に沿うものであることが理解されよう；そして、さらに、凸部および凹部21‐24のピッチが、ホイール20の両側面で同じであるので、各接触線に沿う凸部および凹部のピッチは、個々の接触線上の全ての点に対して同じとなる。従って、接触線に沿い、カップリング要素内に過度の差応力が生成される問題、円錐状表面に凸部および凹部を有するCVTの特性、は、回避され、もしくは大いに軽減される。
【００７７】
歯車の有効直径を変化させるために、2枚の円盤11、11を、互いに向かって、あるいは互いに離れるように動かすいくつかの方法は、以下、特に図29から図37において説明される。
【００７８】
図1から図4では、可変直径歯車10と固定直径歯車20間のカップリングは、カップリング要素13の外周上に作用するが、そのカップリングはまた、カップリング要素の内周上にも作用可能であり、その場合、固定直径歯車20は可変直径歯車10内に位置することが理解されるであろう。同様に、固定直径歯車20は、凸部および凹部がリングの内周にあり、リング内に位置する可変直径歯車の外周に結合されるリングの形をとることも可能である。
【００７９】
さらに、以下のことも理解されるだろう。図1から図4に示されるCVTは、2つの回転部材(10、12)間の所定の方向、すなわち、それらの回転軸の回りに、機械的な動きを伝える；1つの部材(ホイール10)はカップリング要素(13)を含み、さらに他方の部材(ホイール20)は、運動方向に平行なあらゆる断面において、同一ピッチの周期的パターンでの凸部および凹部21‐24の形状で形成された係合表面を有している；ホイール10のカップリング要素13は、動きの方向に沿ったいかなる点でも、ホイール20の係合表面上に配置可能であり、さらに、少なくとも1本の接触線に沿ったその表面上で停止可能である；カップリング要素13は、カップリング要素13のいかなる休止点に対するホイール20上の高さも変えず、カップリング要素13の接触板15の接触線が、少なくとも部分的に、凸部および凹部21‐24に形成された表面の正勾配上にかかり、部分的に負勾配にかかる、少なくとも1点、すなわち、接触板15のあらゆる傾斜した中点を有している。
【００８０】
接触板の接触面の下にあり、各カップリング要素13によって担持される接触板15のピボット軸16があることに図3で注意されることになっている。従って、プレートが平らであるときに2つの接触点の平均高さがプレートが傾く時より低い状況は作成されます。固定直径の歯車20の凸部および凹部21-24を適切に構成することによって、これは適当に補われるかもしれない。
【００８１】
図5は、図1および図4の歯車20で使用する、可変直径歯車10内の自己適合型凸部および凹部を形作るために、そこで13aとして示されているカップリング要素の他の構造を示している。図5に示される構造では、カップリング要素13aは、取付板14a内に形成された、半円溝18a内で回転可能な、平坦接触縁16aおよび準回状下縁17aを有する円盤の形で、接触板15aを回転可能に取り付ける、取付板もしくはホルダー14aを含んでいる。これにより、円盤15aが一方向に回転すると、その接触縁16a の一方の端16a'は、ホイール20上の凹部と係合可能な凸部を形作るよう一方に動かされ、さらに、その接触縁の他方の端16a''は、ホイール20上の凸部により係合される凹部を形作るよう、同距離だけ逆方向に動かされる。
【００８２】
図5の回転可能な円盤構成の利点は、円盤がいかなる回転位置にあっても接触点の平均高さが同一のままであるよう、円盤15aの回転の中心を円盤の上縁16aの中心に配置可能なことである。接触円盤15aの回転の間、摩擦を減少させるために、ボールベアリングなどの追加アクセサリーが加えられてもよい。
【００８３】
図6および図7は、図中で20aと指定された固定直径歯車20の構造変化を示している。従って、図6および図7に示されるように、歯車20aはまた、一方の側面上の第1の一連の凸部および凹部21a、22a、および、一方の一連での凸部が、軸方向に他方の一連での凹部となるよう並べられた、第1の一連の交互の関係にある、反対の側面の第2の一連の凸部および凹部23a、24aを含んでいる。しかし、この場合は、2つの一連の凸部間に、図1および図4にあるようなゆるやかな移行を施す代わりに、個々に1つの一連の凸部および凹部で形成された2枚の円盤が、2つの一連間にゆるやかな移行を施すというよりも、むしろ段差を有するように、中央のリング25に固定されていてもよい。しかし、動作は、図1および図4に示された歯車20に関して上述したものと基本的に同様であり、ここでは、歯車20a上の固定凸部および凹部21a‐20aは、一方の側面から反対の側面まで同一ピッチとなっている。さらに、可変直径歯車10内の自己適合可能なカップリング要素13を、歯車20a上の凸部および凹部の構成に対して、自動的に自己適合させる。その結果、歯車20aの凸部21a‐24aは、ホイール10のあらゆる有効直径において、線接触を実現することになる。その結果、図10および図11の構造はまた、図1から図4に関して上述したものと同じ方法により、トランスミッションのすべての転換率で、接触表面に沿って過度の差応力を発生させることなく、ノンスリップカップリングに作用する。
【００８４】
図8は、図8および図9に示された可変直径歯車10内で使用可能な、自己適合型カップリング要素13bを示している。こうしたカップリング要素はまた、カップリング要素13bを、可変直径歯車10(図1、図3)の2枚の円盤11、11上のラジアルスロット12、12内に、半径方向に移動可能な形で取り付ける、取付板14bを含んでいる。しかし、この場合、旋回接触板(図3の接触板15に対応する)を含む代わりに、図8に示されるカップリング要素13bは、取付板14bの反対側面上に、旋回式ロッキングバー16bにより一緒に作動する、歯15b1、15b2の形の1対の接触要素を備えている。この構成は、一方の端の歯15bが凸部を形作るよう一方向に動かされると、他端の歯15bは、凹部を形作るよう逆方向に動かされるようになっている。
【００８５】
従って、自己適合型カップリング要素13b(図8)が、図6および図7の歯車20a、さらに、図1から図5の歯車20に対し、カップリング要素13について上述したのと実質的に同じ方法で働いていることが理解されよう。カップリング要素13d(図8)はまた、図6および図7の二重歯車20aが係合すると、その両端15b1、15b2では、凸部および凹部21a‐24aの逆勾配となった表面と係合するよう、個々に移動され、それにより、接触線、この場合、2本の接触線、に沿ってそこにカップリング作用するよう、後者の凸部および凹部の構成にそれ自身を適合させ、カップリング要素13bのあらゆる半径の移動位置では、この場合を除いて、歯車20aの2つの部分間の間隔により、それぞれ中断される、歯15b1、15b2により、各接触要素は2本の接触線を生成する。
【００８６】
図9は、図6および図7の固定直径歯車20aを用いる場合、その平坦および傾斜位置での接触板15の平均高さの差を補う方法を示している。結果として、図9で示されるように、そこに15cに指定された接触板は、わずかに湾曲しており、いかなる2点が接触しても、さらに、接触板がいかなる傾きになっても、平均高は同一となるような形で、旋回軸16cと配列した中央の凹み15c'が形成されている。
【００８７】
図10は、図3の接触板15に対応する接触板15dを示しているが、その断面は、標準歯車内の歯の断面と同じものとなっている。図10に示される接触板15dもまた、図3に関して上述したものと同じ方法で、接触板が自身を固定凸部および凹部の構成に自己適合させるのを可能にするよう、16dで示される旋回取り付け上で旋回可能となっている。凸部および凹部の曲線の設計可能性の変形内では、標準歯車に共通の、インボリュート曲線などの形を選択可能である。こうした曲線形は、固定凸部と自己適合凸部との接触範囲を最上係合点を超えて増加させる。
【００８８】
図11は、15eで示される凸部が、接触板15eの高さが同じままとなるよう、インボリュート曲線形を形成する一方の側面15e'、および、その逆として形成された反対の側面15e"を有している、こうした構造を示している。
【００８９】
図11に示される技術は非対称の歯形を生成させるのみならず、常に圧力が回転方向へ印加されるため、これは動作に有意には影響を与えない。これは、ほとんどの部分のために、接触板の半側面のみが係合していることを意味している。この場合、トランスミッションは、圧力がインボリュート形をした側に加えられるよう、設計されてもよい。曲線をなす両側面は、接触板の厚さを考慮に入れる場合、凸部が接触板15eを反対の凹部に向かって押すタスクを実行するようなものとなっている。
【００９０】
他の可能な構造は、図6および図7の歯車内の、自己適合型カップリング要素13に用いられてもよい。例えば、図8に示される歯の対の構成は使用可能であったが、そこでは、2つの歯は、ロッキングバー16bによるよりむしろ、流体圧力によって作動させられ、1つの歯が凹部を形成するために下向きに動かされると、他方の歯が凸部を形成するために上向きに動かされるという形となった。
【００９１】
図12は、可変直径回転ホイール10と適合するトランスミッション部材は、回転部材(例えば、図1の20)ではなく、回転運動よりむしろ直線的な運動用に取り付けられた歯付きラック20bである点を除いて、図1から図4について上述されたものと同様の、連続可変トランスミッションを示している。ラック20bは、他のすべての点で、図1から図4の歯車20、もしくは図6および図7の歯車20aと同じであってよい。
【００９２】
従って、ラック20bはまた、21b‐24bで示された、共に同一ピッチで、可変直径歯車10のカップリング要素13により形作られる凸部および凹部と係合する、2つの一連の固定凸部およびその反対の側面の凹部とを含んでいる。このように、カップリング要素13は、可変直径回転ホイール10のあらゆる有効直径で、ラック20bの凸部および凹部の構成に適応するよう、各カップリング要素(13)の接触板(15)の両端が、カップリング要素内の全移動位置において、ラックの凸部および凹部の逆勾配をなす表面と接触線に沿うような形で、さらに自動的に、さらに自らを適合させ、それにより、歯車とラックは、あらゆるトランスミッションレシオで、滑りのないカップリングを作用させることになる。加えて、ラック13の凸部および凹部のピッチが、ラックの両側面で同一となっているため、この構成はまた、ホイール10の各有効直径で、接触線に沿うカップリング要素における過度の差応力の発生を回避する。
【００９３】
図12が特定構造のラックと結合された、特定構造の回転部材を示す一方で、トランスミッションが、例えば、本願明細書内に述べられたように、回転部材の様々な構造、および/または、ラックを含むことが可能であることは、理解されるものであろう。
【００９４】
図13は、図1における可変直径歯車10を含む、連続可変トランスミッションを示しているが、他方のトランスミッション部材として、歯車(図1の20)の代わりに、閉ループチェーン30を伴っている。図12に示されるトランスミッションでは、閉ループチェーン30の一方の端は、回転軸10'の周りで回転可能な可変直径歯車10のカップリング要素13の周りに適用され、さらに、チェーンの反対側の端は、回転軸35'の周りで回転可能なスプロケットホイール35の周りに適用される。
【００９５】
旋回アーム37の一方の端に取り付けられたチェーントートニングピニオン36は、歯車10の全有効直径下で、チェーン30をピンと張った状態に維持する。
【００９６】
図14は、スプロケットホイール(図13の35)の周りにチェーン30の端を適用する代わりに、一方の歯車の有効直径が減少すると他方のそれが対応する量だけ増加し、それによって、あらゆるトランスミッションレシオの下でチェーン30をピンと張った状態に維持するような形で、歯車10のような構造に似た、他の可変直径歯車10の周りに巻きつけられるのを除き、同じような構成を示している。
【００９７】
チェーン30は、図13および図14の双方において、固定構成の凸部および凹部を含むよう、歯車20(図1)、もしくは歯車20a(図10)として同様に組み立てられる。チェーン上の凸部および凹部はまた、チェーンの反対の側面上と同じ構造であり、さらにまた、図1から図12に関して上述されたように、あらゆる有効直径の間に、カップリング要素間の同タイプのノンスリップ線接触を生成するよう、可変直径歯車10内のカップリング要素13により形作られた自己適合型構成の凸部および凹部と共働可能である。
【００９８】
図15から図19は、この目的に使用され得るチェーンの、様々な構造を示している。
【００９９】
従って、図15(さらにまた、図13)に示されるように、チェーン30は、その両端に、同一ピッチの、2つの一連の凸部および凹部を備えている。一方の一連は、凸部31と凹部32を含んでいる；そして、他方の一連は、それに対して、一方の一連内の各凸部(例えば、31)が、回転軸10'に沿った他方の一連における凹部(例えば、34)と軸方向に並べられるように、交互の関係となる凸部33および凹部34を含んでいる。これは、図15に示されるように、同一構成ではあるが、各一連において交互に逆になったリンクを用いることにより達成される。
【０１００】
図16に示されるように、それぞれ軸方向に並べられた凸部31および凹部34、それぞれ軸方向に並べられた凸部32および凹部33間の平均距離は、チェーンリンクの旋回軸PA、PBを貫通する共通中間旋回線MPLにある。
【０１０１】
図17は、カップリング要素の接触板(例えば、カップリング要素13bの接触歯15b1、15b2、図8)を伴った、チェーンリンクの接触点を概略的に示している。図17では、凸部を有する接触板の接触が曲線「a」によって示され、さらに、凹部を有するものが曲線「b」によって示されている。2つの曲線間の平均距離は、中央接触線MCLであることが理解されるだろう；すなわち、曲線「a」、「b」に沿う、任意の2点間の中央距離は、常に線MCL上にあることになる。従って、回転部材の有効直径である線MCLは、接触板とチェーンリンクとの間のあらゆる接点に対して、同一であり続け、さらに中央旋回線MPLの下方に一定距離を保っている。
【０１０２】
従って、接触板が、チェーン構成に対し、自動的に自己調整をしていることが理解されるだろう。こうして、接触板もまた、歯15b1、15b2(図8)が、チェーン30にある凸部および凹部31‐34の逆勾配となった表面と係合する、2本の共直線に沿って、完全な接触を提供し、それにより、接触要素13のあらゆる半径位置、すなわち、歯車10の全有効直径においても、いかなる滑りも起こすことがなくなる。さらに、チェーン30内の凸部および凹部31‐34が同一幅のピッチであるので、凸部および凹部との各接触線のすべての点は同一ピッチとなり、それにより、さらに、カップリング要素内の接触線に沿った応力生成を回避する。
【０１０３】
図15に示された、チェーン30内の凸部および凹部31、32、および33、34の2つの一連は、共に凸部(例えば、31、33)および凹部(例えば、32、34)を形作る、2要素のリンクL1、L2を含んでいるが、チェーン内では交互に逆になっている。続く凸部と凹部との間の移行は、図10の歯車20aの段差移行に類似した、段差移行である。
【０１０４】
図18は、さらに、交互に逆になり得る単一要素リンクを含む、他のチェーン構造を示している。こうして、図18に示されるように、リンクL3、L4は、2つの一連の凸部および凹部31'、32'と33'、34'が、それぞれ、図15に関して上述されたように、チェーンの各側面で形作られる形で、交互に逆となる方法で組み立てられている。
【０１０５】
図19は、リンクL5、L6により示されるように、交互に逆となった単一要素チェーンリンクを示しているが、そこでは、そこに3la、32a、および33a、34a、と示された、2つの一連の凸部および凹部間の移行は、それぞれ、図1および4に示された歯車20の構造に類似している。図19に示された各単一要素リンクL5、L6には、こうしたリンクのチェーンを組み立てるために、リンクの一方の端に雄コネクタMCが設けられ、さらに反対の端に雌コネクタFCが設けられている。
【０１０６】
図15から図17のチェーン構造に関して上述したように、図18および図19のチェーン構造内の凸部および凹部はまた、滑ることがなく、接触線に沿う圧力を引き起こさない、チェーンとの線接触を生成させるよう、可変直径歯車10内の半径方向に移動可能なカップリング要素13が、カップリング要素30の全半径位置内のチェーンの凸部および凹部に自身を自動適合させるようにする。
【０１０７】
図20は、チェーン30もしくは30aの代わりに、図13もしくは図14の連続可変トランスミッションで使用可能な、そこでは一般に30bと指定されたベルトを示している。従って、ベルト30bはまた、上述されたものと同じ方法で同じ結果を生み出すよう、後者のカップリング要素が、自動的に、カップリング要素13の全半径位置内の凸部および凹部31b‐34bの構成に自己適合させるために、それぞれ、ベルトの反対側面間に同一ピッチを有し、図1の可変直径歯車10内のカップリング要素13と共働し得る、2つの一連の凸部および凹部31b、32bおよび33b、34bが構成されている。図20に示されるベルト30bは、それぞれ、図19のチェーンリンク、および図1および図3の歯車20内の凸部および凹部と類似した、2つの一連の凸部31b、32bおよび33b、34b間のゆるやかな移行を含んでいる。
【０１０８】
図21は、そこで30cと指定され、２つの一連の凸部および凹部31c、32cと33c、34cの間の移行はそれぞれ図15から図18のチェーンリンク、および図6および図7の二重歯車20aに類似する段差移行であるベルトのバリエーションを示している。
【０１０９】
図22は、可変直径歯車(例えば、図1の10)により担持される、自己適合型のカップリング要素13fと共働し得る閉ループチェーン30fを含む、使用可能な他の構成を示している。この場合、チェーン30fはまた、一方の側面に一連の凸部および凹部31f、32fを、さらに、反対の側面に交互の関連にあり、第1の一連の凸部と同一ピッチの、他の一連の凸部および凹部33f、34fを有している。可変直径歯車(例えば、図1の10)により担持される各カップリング要素13fは、凹み18fで分けられた両端に、1対の歯16f、17fを形成された、シフト板15fを担持するホルダー14fを含んでいる。板15fは、ローラー19f上でシフトする。凹み18fには、両端に歯16f、17fを形作る勾配した壁が形成され、それは、チェーン30fの幅に従って大きさが決定される。従って、チェーンは、凹み18fに滑り込み、その結果、板15fは、チェーンを受けるよう適切にシフトすることになる。
【０１１０】
図22の構造では、以前に説明された構造のように、チェーン30fの凸部および凹部31f‐34fは、結果として、歯車10内のカップリング要素13fを、カップリング要素13eの全半径位置の凸部および凹部31f‐34fの構成に自身を自己適合させることになるのが、理解されるだろう。また、2本の接触共直線の各々(それぞれ、歯16f、17fによって)では、接触板(15f)の両端の2つの歯が、チェーン30f内の凸部および凹部の逆勾配表面に係合し、それにより、そこにノンスリップカップリングを作用させ、さらに、凸部および凹部のピッチが各接触線上の全点に沿って同一となり、それにより、接触線に沿う応力の生成を回避することが理解されるだろう。
【０１１１】
図23は、上述されたのと同じ基本的動作を実現する歯車(10、10a)内で、そこでは13gと示されているが、図24に示されるカップリング要素の特定構造と共に使用可能な、30gと示された、チェーンリンクのさらなる構造を示している。図23に示されるチェーン30gはまた、2つの一連の凸部および凹部、すなわち、チェーンの一方の側面沿った第1の一連の凸部および凹部31g、32g、および、反対の側面に沿い、第1の一連と同一ピッチの第2の一連の凸部および凹部33g、34gを含んでいる。
【０１１２】
しかし、以前の構造と区別されるように、2つの一連の凸部および凹部は、互いに軸配列となっていて、以前に述べられた実施例のような交互の関係にはない。この場合、可変直径歯車(例えば、図1の10)上の各カップリング要素13gは、交互配置よりむしろ、配列した2つの一連の凸部および凹部を有するチェーン30gの構成に、自己適合させ得るよう変更されている。これは、以下の通り行われる：
【０１１３】
図23で、一連の凸部および凹部31g、32gおよび33g、34gのピッチは、それぞれ「P」として示される；その結果、凸部および凹部の対応点間の距離は、ピッチの半分、もしくはP/2である。
【０１１４】
歯車上のカップリング要素に、図23に示したチェーン30gとの、上述した自己適合機能を生成させるよう、各カップリング要素13gは、図24に示される構造のものである。こうした構造では、カップリング要素13gは、上述されたような、歯車のラジアルスロット内でスライド可能な取付板14 g、および図3の接触板15に類似した、取付板に旋回式に取り付けられた接触板を含んでいる。しかし、この場合、概して、図24の15gに示される接触板は、図3のような単一部分の構成にはならず、むしろ、16gで取付板14gに旋回式に取り付けられた、接合部分15g3によって相互接続された、2つの部分15g1、15g2で構成されている。
【０１１５】
2の部分15g1、15g2は互いに平行であるが、距離は、チェーン30gの凸部と凹部との間のピッチの半分(P/2)に正確に等しくオフセットされている。このように、図24に示されるカップリング要素13gが、図23に示されるチェーンと共に使用される場合、接触要素の1つの部分15g1は、チェーン内の凸部と配列することになるが、他方の部分15g2は、チェーンの凹部と配列することになる。したがって、接触要素13gはまた、上述されたものと同じ方法で、滑ることのない、歯車内の接触要素13gの全半径位置に対して応力を受けない接触線を生成するために、チェーン30g内の凸部および凹部31g‐34gの構成へ、その構成を自己適合させる。
【０１１６】
図23および図24に示される構成は、この新規なトランスミッションを、従来のほとんど全てのチェーン構造と併用することを可能にする。チェーンに対して、図23と図24について説明された同じ技術はまた、図20および図21について説明されたように、ベルトに対しても、さらには、図1および図6について説明されたように、歯車に対しても適用可能であることが理解されるだろう。
【０１１７】
図25および図26は、一方のトランスミッション部材の全半径位置内の、他方のトランスミッション部材上の固定構成凸部および凹部(例えば、歯車20であるが、単一の一連の凸部および凹部を用いている)へ自己適合を可能にする、自己適合型構成の一方のトランスミッション部材(例えば、図1の、可変直径歯車10上のカップリング要素13)上にカップリング要素を提供する他の方法を概略的に示している。
【０１１８】
図25では、固定構成凸部および凹部を備えたトランスミッション部材が40として概略的に示されており、凸部および凹部は、それぞれ41および42と概略的に示されている；これに対して、自己適合型構成の各カップリング要素は、43と概略的に示されている。図25に見られるように、各自己適合型構成カップリング要素は、トランスミッション部材40の動きの方向に対して垂直な旋回軸44上での旋回アセンブリの形となり、さらに、旋回アセンブリ43の旋回軸44に対して平行な、1対のアーム45、46を有し、旋回アセンブリの全旋回位置で、部材40の凸部および凹部上の距離を置いた点に係合している。
【０１１９】
図25は、旋回アセンブリ43の4つの位置を概略的に示している。こうしたすべての位置では、各旋回アセンブリのアーム45、46の双方は、トランスミッション部材40の1つの凸部もしくは隣接する凸部の、反対の側面上の距離を置いた2点に係合し、それによって、可変直径歯車の全有効直径内で、ノンスリップカップリングを作用させる。
【０１２０】
図26は、同様の構成を概略的に示すもので、1つのトランスミッション部材40aは、固定の凸部および凹部41a、42aを備えており；さらに、他方のトランスミッション部材は、トランスミッション部材40aの動く方向に対して垂直な軸44aの周りで旋回する、旋回アセンブリ43aとして示される、自己適合型カップリング要素が提供されている。しかし、図26に示される構成では、旋回アセンブリ43aは、カップリング要素43aを担持する回転部材の全有効直径内でノンスリップカップリングが作用する形で、トランスミッション部材40aの凸部および凹部41a、42a上の距離を置いた点に係合するよう適合した、1対の距離を置いた歯45a、46aを含んでいる。
【０１２１】
また、図25および図26は、自己適合型の各カップリング要素が、その両端で、接触線に沿って凸部および凹部とのノンスリップカップリングを作用させるよう、他方のトランスミッション部材(40、40a、例えば、上述のような歯車、チェーン、ベルト、または歯付きラック)内の凸部および凹部の逆勾配表面とどのように係合するかを明確に示している。
【０１２２】
これらの実施例では、他方のトランスミッション部材(40、40a)が均一な厚さであるので、その凸部および凹部のピッチは各接触線の全点で同一となり、それによって、上述されたのと同じ方法で、接触線に沿うカップリング要素内での過度な差応力の生成を回避する。
【０１２３】
自己適合型カップリング要素の動き、および、他のカップリング要素の固定構成凸部および凹部の高速係合の結果として生じる、雑音および振動を軽減させるために、様々な技術が使用可能である。図27および図28は、雑音と振動問題の2つの可能な解決法を示している。
【０１２４】
図27は、一方の側面に沿って第1の一連の凸部および凹部51、52を有し、反対の側面に沿って第2の一連の凸部および凹部53、54を有する歯車50を示している。雑音および振動の軽減のために、2つの一連の凸部および凹部の外縁は、それぞれ、適所でピン57によって固定された、ゴムもしくは他の緩衝材で出来たリング55、56により、被覆され、もしくは形作られている。
【０１２５】
他方のトランスミッション部材上の、自己適合型構成のカップリング要素は、図28に示されるように、同様に、ゴム、もしくは他の緩衝材が設けられることが可能である。図28に60と示されるカップリング要素は、例えば、図3におけるような旋回タイプである。各カップリング要素は、片方の端が上向きに動かされると、他方の端が下向きに動かされるような、センター62に旋回可能な形で取り付けられた、接触板61を含んでいる。この場合、接触板61の両端には、雑音および/または振動の軽減のため、63および64と示されるような、ゴムもしくは他の緩衝材で作られたパッドが設けられている。
【０１２６】
他の可能な技術は、ゴムパッドを、歯車(例えば、金属製)との接触前に、旋回式接触板によって打たれ、それにより打撃をやわらげるような、弾性鉄鋼タブなどのスプリング要素に取り替えることである。さらなる可能性は、旋回接触板の動きの反対方向に、対称的に補償するホイール方向からの圧力の下で油がポンプで送られ、それによりその衝撃を和らげるよう、歯車上に油のチャンネルを取り付けることである。
【０１２７】
それぞれが半径方向に移動可能なカップリング要素(13)を受ける、ラジアルスロットの環状配列が形成された2個の円錐円盤を含む、図1および図2に示されたもの以外でも、可変直径歯車の他の多くの構造を使用可能であった。
【０１２８】
図29は、こうした1つの歯車構造(カップリング要素は持たない)を示しており、さらに図30は、図29の歯車と共に使用するカップリング要素を示している。
【０１２９】
図29に70と示された歯車は、2枚の円盤71、72を含んでいる。円盤71は円錐であることが好ましく、半径方向に延びるスロット73の環状配列が形成されているが、円盤72は、スロット73内で受け取り可能な、半径方向に延びる三角形型リブ74の環状配列を担持している。
【０１３０】
図30に示される各カップリング要素75は、図5に示される回転式円盤構造をしているが、図29の歯車70と共に用いるよう適合されている。このように、各カップリング要素75は、他方のトランスミッション部材のカップリング要素(例えば、図1のホイール20)の接触面として役立つ、上方の平坦な縁77'を有する円盤77を回転可能な形で取り付ける、取付板76を含んでいる。取付板76は、円盤72上の三角形リブ74の対角線の縁を、スライド可能な形で受ける、スロット76a と共に1つの縁に沿って形成されている；そして、取付板76の反対の端は、円盤71のスロット73内に、スライド可能な形で受けられるリブ76bと共に形成される。スプリング78は、取付板を、図29の歯車70の内部へと動かすよう設けられてもよい。
【０１３１】
結果として、以下のことが理解されよう。2枚の円盤71、72を互いに離れるように動かすことは、カップリング要素75を半径方向に対して内側へと動かすことになり、それにより、歯車の有効直径が減少する；逆に、2枚の円盤71、72を互いに向かって動かすことは、カップリング要素75を半径方向に対して外側へと動かすことになり、それにより、歯車の有効直径が増加する。また、係合した固定構成カップリング要素の構成に適合するように、図9について上述したのと同じ方法で、接触板77が、取付板76内で回転することが理解されるだろう：すなわち、接触板の一方の端が上向きに動かされると、反対側の端は、それと同時に下向きに動かされる。
【０１３２】
従って、図29に示された歯車70の有効直径は、2枚の円盤71、72を互いに向かって、あるいは互いから離れるよう動かすことにより、変更可能である。歯車の各直径に対して、カップリング要素75の接触板77は、他方のトランスミッション部材(例えば、図1の固定直径ホイール20)の固定構成の凸部および凹部に対するカップリング要素の構成に自己適合させ、それによって、例えば図5について上述したのと同じ方法により、そのトランスミッション部材とのノンスリップカップリングを作用させるよう、そのそれぞれの取付板76内で回転可能となる。
【０１３３】
カップリング要素を外部のみならず内部へと動かすために、カップリング要素に対するスプリングバイアスを有する代わりに、適当なリブおよび溝を、円盤並びにカップリング要素上に設け得ることが、理解されるだろう。
【０１３４】
図31は、使用可能な可変直径歯車の他の構造を示している。図31ではまた、概して80と示される歯車は、1対の円盤81、82を含んでいる。しかし、この場合、両方の円盤は、平坦であり、それぞれ、8la、82aと示される半径方向に延びるスロットの環状配列が形成されている。
【０１３５】
図示された歯車は、さらに中心軸84a上で直線運動および回転運動可動な共通の取付部材84により担持された、三角板83の環状配列を含んでいる。三角板83は、2枚の円盤81、82の整列されたスロット81a、82a内に受けられ、さらに、全三角板は、円盤と共に回転し、円盤内のスロット81a、82aを通して、共通の取付部材8により、一緒に運動可能である。
【０１３６】
2枚の円盤81、82は、カップリング要素85の環状配列により連結される。各カップリング要素85は、円盤81のスロット81a内の一方の端、および、円盤82のスロット82a内の反対の端に、スライド可能な形で受けられている。各カップリング要素85には、さらに、上述されたように、その両端が、他方のトランスミッション部材の凸部および凹部内の逆勾配表面に係合するよう、図3の接触板15に対応する、87で旋回する旋回接触板86が設けられている。カップリング要素は例えば、図30に示されるように、スプリングにより半径方向に対して内側へ引かれてもよく、さらには、三角板83の傾斜した対角線の縁により、半径方向に外側へ可動であってもよい。
【０１３７】
取付部材84は、全三角板83が2枚の円盤81、82と共に回転するよう、スピンドル84aの周りを回転可能であり、さらに、そのそれぞれのスロット内でカップリング要素を半径方向に対して内側もしくは外側へと動かし、それによって、2枚の円盤81、82間のカップリング要素85により形作られる有効直径を変化させるよう、スピンドル84aに対して軸可動となっている。
【０１３８】
図32は、シャフト92上の内側終端に回転可能な形で取り付けられた円錐部材91を含み、その外側の大直径端から内側の小直径端まで、半径方向に延びる複数のスロット93で形成された、概して90と示される他の可変直径歯車を概略的に示している。
【０１３９】
それぞれ95と示されるカップリング要素の環状配列は、スロット93内にスライド可能な形で取り付けられている。各カップリング要素95は、すでに述べた歯車、チェーンまたはベルトなどのような、他方のトランスミッション部材に結合するための、図3に示された接触板15に類似した、旋回接触板(図示せず)を含んでいる。共通のアクチュエータ部材(図示せず)は、カップリング要素95をそのそれぞれのスロット92の内側もしくは外側へ一緒に動き、それにより、これらのカップリング要素により形作られる有効直径を変化させる。
【０１４０】
図32に示されるような歯車構造は、特に、カップリング要素95の接触板が、自転車のスプロケットチェーンに結合され、さらに、カップリング要素95を動かす共通アクチュエータが、手動制御もしくは(例えば、遠心速度センサによる)自動制御でカップリング要素の位置を変更し、それにより、トランスミッションレシオを変化させる、自転車の後部歯車として役立つだろう。
【０１４１】
図33は、図中では100と示される、連続可変トランスミッションで使用可能な、他の可変直径歯車を示している。歯車は、ホイールの有効直径を変えるために、スロット102内でスライド可能なカップリング要素103のうちの1つを受ける、複数のラジアルスロット102で形成された、単一の円盤101を含んでいる。カップリング要素103は、円盤101を跨いで、共通軸106上に取り付けられた、1対の歯車104、105と係合するよう、円盤101の両側面のそのそれぞれのスロット102を通して突出している。
【０１４２】
各カップリング要素102は、これらのホイールにより上述された方法で係合される場合、これらを、その両端の、2つの段差ホイール104、105の外周上にある、凸部および凹部106‐109の逆勾配表面で係合させ、それにより、円盤101のスロット102内のカップリング要素103の全半径位置内で、歯車とノンスリップカップリングを作用させるような、上述のいずれかの構造に従う自己適合型構成であってもよい。
【０１４３】
図34から図37は、図中で110と示される、可変直径歯車の他の構造を示している。こうした歯車は、2対の共軸取付円盤、すなわち、外部の対111、112、および内部の対113、114を含んでいる。外部の対111、112は、それぞれ、半径方向に延びる曲線構成スロット111a、112aの環状配列を含んでいる；それに対して、内部円盤113、114は、それぞれ、直線構成の半径方向に延びるスロット113a、114aの環状配列を含んでいる。2枚の外部円盤111、112は、内側リング115aにより一緒に回転するよう取り付けられ、さらに、2枚の内側円盤113、114は、内側リング115aを包囲する他のリング115bにより一緒に回転するよう取り付けられる。
【０１４４】
図34に示される歯車110は、さらにカップリング要素116の環状配列を含んでいる。より詳しく図37に示されるように、各カップリング要素116は、その両端に筒状チップ118a、118bを有する、長方形断面のピン118に固定されたU字形取付板117を含んでいる。カップリング要素116は、さらに、取付板117の上端に、119aで旋回式に取り付けられた接触要素119を含んでいる。接触要素119は、図5に図示された構造として示されるが、他のいかなる適当な構造でも使用可能であることは理解されるものであろう。
【０１４５】
各カップリング要素116は、2対の円盤111、113および114、112の間に取り付けられる。従って、カップリング要素116の一方の端では、その長方形ピン118は、円盤113内のそのそれぞれの直線スロット113a内に受けられ、その筒状チップ118aは、終端円盤111のそれぞれの曲線スロット111a内に受けられる。同様に、カップリング要素116の反対側の端では、その長方形断面ピン118は、直線スロット114a内に受けられ、その筒状チップ118bは、それぞれの曲線スロット112a内に受けられる。他方の円盤113、114の対に対する、円盤111、112の対の有効回転は、回転の方向に従って、カップリング要素116を半径方向に移動させることが理解されよう。
【０１４６】
図35は、組み立てられた状態の歯車を示す端面図である；そして、図36は、それが、歯車を、図14に示されるような他の歯車状構造、もしくは図13に示されるような自転車のスプロケットホイールに結合するチェーン30内に受けられるのを示している。
【０１４７】
図36に示されるトランスミッションでは、歯車110は、チェーン30により、反時計方向に回転するよう駆動されている。歯車内の曲線スロット111a、112aは、ホイールの回転方向に対して反対方向へ曲がっている。これは、チェーン30を、歯車110のカップリング要素116にしっかりと係合させ、さらに、そのそれぞれの曲線スロット内で外側へ動かそうとし、それによって、歯車の有効直径を最大にすることになる。また、これは、チェーン30の反対側の端に結合した他方の歯車(図示せず)の有効直径を最小にする。結果として、チェーン30は、ピンと張った状態に維持され、2つの歯車のカップリング要素116にしっかりと押しつけられる。
【０１４８】
さらに、2つの歯車の間に力の均衡が得られ、比較的小さな力で十分歯車の有効直径を変え、その結果、それらによって決定されるトランスミッションレシオを変更するような形で、チェーン30に等しい大きさの反対方向の力を共に印加する。図38および図39(後述する図64と同様)は、こうした可変直径歯車構造でトランスミッションレシオを変える、様々な方法を示している。
【０１４９】
図示の目的のために、図37に示されるカップリング要素116内の接触119は、図9に示された構造のものであるが、他の構造の接触要素を使用可能であることは理解されるものだろう。さらに、結合されるべき凸部および凹部の表面に接触するために接触板(例えば、119)を用いる代わりに、後述の実施例のいくつかのように、一方の円盤のスロットから突出したピン(118)を、カップリング要素として使用可能である。
【０１５０】
図38では、歯車110の有効直径で決まるトランスミッションレシオは、軸スロット121で形成される制御レバー120により制御される。制御レバー120の内側終端は、曲線スロット111a、112aが形成された2個の外側円盤111、112に固定されたピン122へ、旋回可能な形で結合されている。制御レバー120内のスロット121の外側終端は、直線スロット113a、114aが形成された2個の内側円盤113、114に固定された他のピン123を受ける。レバーアーム120の外側終端は、錘124を担持している。
【０１５１】
錘124は、速度に応答して自動的にトランスミッションレシオを変える、速度センサとして役立つ。このように、速度が上がるに従い、錘124は、遠心力により制御レバー120を外側へ向かって動かし、それによってその方向へ歯車の有効直径が変化し、結果的に歯車とチェーン間のトランスミッションレシオが適切に変更される。そして、逆もまた同様である。このように生成された遠心力は、ピン123の回転半径に対する錘124の回転半径の比により、増幅されることになる。
【０１５２】
図38に示されるようなトランスミッションシステムは、特に自転車で役立つものである。
【０１５３】
図39は、動力駆動車両、もしくは他の動力駆動装置で役立つ、自動制御を有するCVTシステムを示している。図39に示され、さらに概して130と示される、トランスミッションシステムは、各構造が図34から図37において上述されたチェーン30により連結されている、2つの可変直径歯車110a、110bを含んでいる。例えば、歯車110aのシャフト131は駆動シャフトであってもよく、さらに、歯車110bのシャフト132は被駆動シャフトであってもよい。図38に示された状態で、歯車110aは比較的大きな有効直径を有し、さらに、歯車110bは相応して小さな有効直径を有する。
【０１５４】
図39では、2つの駆動シャフト131、132は反時計回りに回転する；それに対して、2つの歯車10a、10b内の曲線トラックは、回転方向に対して反対方向へ曲がっている。すでに述べたように、こうした構成は、チェーン30をピンと張った状態に維持し、2つの歯車110a、110b内のカップリング要素にしっかり押しつけた状態に維持する；また、それは、比較的小さな力で十分歯車の有効直径を変え、その結果、それらによって決定されるトランスミッションレシオを変更するような形で、2つの歯車の間に力の均衡を生成させた。
【０１５５】
図39は、2つの歯車110a、110bの有効直径を変え、それにより、それらの間のトランスミッションレシオを変更する制御機構を図示する。こうした機構は、その歯車の有効な内部直径を決定し、それによって、間接的に、歯車110aの有効直径も決定する、歯車110bに巻きつけられたチェーン30の端に面して位置を保つ円盤133を備えている。円盤133は、コントローラ137によって制御される油圧モータ136によるシリンダ135内での可動のピストン134により担持される。コントローラ137は、順番に、手動で、もしくは自動的に制御可能であった。従って、それは、手動制御を可能にするために手動制御入力138aを含み、さらに、速度に応答して自動制御を可能にするために、車両ホイール、駆動シャフト、足ペダルなどの速度などの速度センサ入力138bを含んでいる。それは、さらに、例えば、車両エンジン上、ドリル上などの負荷などの、負荷に応答して自動制御を可能にするよう、負荷センサ入力138cを含んでいる。コントローラ137は、さらに、予め選択した状態への応答特性を、ユーザが選択可能となる、入力138dを備えている；例えば、動力化車両では、ユーザは、速度に応答してトランスミッションレシオの、速い変化もしくは遅い変化を選択可能である。
【０１５６】
コントローラ137は、油圧ポンプ自体が、エンジン負荷に応答してトランスミッションを制御するエンジン負荷センサに役立つような、車両エンジンにより駆動され、さらに油圧モータ136を駆動する、水圧ポンプとなり得、もしくは含むことが可能である。
【０１５７】
図40は、概して140と示される、図14のものと同様のトランスミッションシステムを示しているが、それは、図14での歯車10およびチェーン30に対応する、チェーン143によって連結された1対の可変直径歯車141、142を含んでいる。
【０１５８】
図40に示されるトランスミッション140は、歯車141用制御部材145、および他の歯車142用制御部材146に作用する、旋回式に取り付けられた制御バー144により制御される。制御部材145、146は、そのそれぞれの歯車141、142のシャフト上へ、スライド可能な形で帯びられ、さらに、制御部材が円盤を内側へ動かすと、それが歯車の有効直径を増加させ、円盤を外側へ動かすと、それが歯車の有効直径を減少させるよう、それぞれの歯車内の円盤の1つに対して帯びられている。これまでに述べられた構成のいずれもが、この目的、例えば、図29から図31の可変直径歯車構造などに使用可能である。
【０１５９】
制御バー144は、一方の端144aが歯車141用制御部材145に結合され、反対の端144bが歯車142用制御部材146に結合される形で、その中央で旋回式に取り付けられている。その結果、制御バー144が、歯車141の有効直径を減少させるよう制御部材145を外側へ動かすために旋回させられると、反対の端は、その歯車142の有効直径を増加させるよう制御部材146を内側へ動かし、その逆もまた同様であることが、理解されるだろう。このように、2つの歯車141,142を結合するチェーン143は、図14に関して上述したように、常に一定張力となるよう維持されている。
【０１６０】
バー144の旋回は、手動でおよび/または自動的に感知状態に応答して作用してもよい。例えば、制御バーは、速度に応答して2つの歯車141、142間のトランスミッションレシオを自動的に変化させるよう、遠心装置などのように、その旋回点144cで速度センサ147へ結合されてもよい。こうしたトランスミッションは、自動車車両、自転車などに特に適している。
【０１６１】
図41は、図40のものと同様であるが、カップリングチェーン内に一定の張力を維持するような、異なる構成を含むトランスミッション制御システムを示している。概して150と示される、図41に示される制御システムは、図40に示されるように、チェーン153によって共に連結された1対の可変直径歯車151、152を含んでいる。しかし、ここで、制御は、歯車151用シリンダ155、および他の歯車152用シリンダ156に巻きつけられる、ケーブル154により実行される。シリンダ155は、順番に、シリンダが一方向に回転すると、歯車の有効直径を減少させるよう、歯車の円盤が外側へ動かされ、さらに、シリンダが反対方向に回転すると、歯車の有効直径を増加させるよう、円盤が内側に動かされるような形で、順番に歯車151内の円盤の1つと結合された、ねじ部材157に結合している。同様の構成は、ケーブル154により回転された、および、歯車の有効直径を減少させるよう円盤を外側へ動かし、もしくは、歯車の有効直径を増加させるよう内側に動かすために、可変歯車152内の円盤のねじ部材158を通して結合した、シリンダ156についても存在している。
【０１６２】
ケーブル154は、スプリング159に対する一方向にケーブルを引くと、1つの歯車がその有効直径を増加させ、さらに、他方の歯車がその有効直径を減少させるような形で、2つのシリンダ155、156上で、反対の方向に巻かれてもよい。ねじ部材155、156に反対方向のねじを設けることにより、同じ結果を達成してもよい。
【０１６３】
図41に示される構成は、自転車トランスミッションなど、可変直径歯車151、152が、互いに離れている場合に特に役立つ。ケーブル154の一方の端は、スプリング159に固定されていてもよく、反対の端は、自転車のホイールもしくはフットペダルの速度に応答して、自動的にトランスミッションレシオを調整するために、ケーブル154をより強く一方向に引くのに有効な、遠心装置などの速度センサ159aに結合していてもよい。
【０１６４】
図42 は、システムが回転している間、トランスミッションがコントロールが可能な、CVTシステムを示している。図42に示された、概して160と示されるCVTシステムは、図34から図37に関して上述したものと同じ構造の、曲線スロットが形成された1対の外側の円盤161、162、および直線ラジアルスロットが形成された1対の内側の円盤163、164を含む、可変直径歯車を含んでいる。ホイール160は、車軸160a上で回転する。
【０１６５】
曲線スロットが形成された外側円盤162は、車軸160a上で回転する転送円盤166を回転させる、車軸165a上で回転するベベルギヤ165と係合している。転送円盤166は、可変直径ホイール160の直線ラジアルスロットと共に進める内側円盤164とかみ合っている、車軸167a上の他のギヤ167を順番に回転させる。
【０１６６】
ギヤ165の車軸165aは、適所に固定されているが、ギヤ167の車軸167aは、可変直径ホイール160の中心車軸160aの周りを動くことが出来る。車軸167aが適所に留まる限り、2枚のホイール円盤162、164間の角度は一定なままであり続け、それによって、ホイール160の有効直径もまた一定のままである。しかし、車軸167aが動くやいなや、2枚の円盤162、164間の角度が変わり、それにより、図34から図37について上述したように、ホイール160の有効直径を変えるよう、半径方向にカップリングピン(図34の116)を動かす。
【０１６７】
その結果、ギヤ165、転送円盤166、およびギヤ167を含むアセンブリが、回転中にCVTシステムを制御可能にする、差動機構を構成していることが理解されるであろう。
【０１６８】
車軸167aは、CVTシステムのトランスミッションレシオを変えるよう、手動で制御され、および/または、自動的に制御されてもよい。例えば、図39に関して上述した自動制御のいずれもは、また、図42のシステムを制御するために使用可能である。
【０１６９】
図43は、本発明に従って組み立てられるCVTシステムを示すものであるが、CVTシステムを、クラッチを必要とすることなく、トランスミッションレシオを完全な停止にまで落とし、さらには反転も可能にするIVT(無限可変トランスミッション)システムへと変換する、差動機構を含んでいる。従って、こうしたシステムは、特に車両に役立つものとなる。
【０１７０】
図43に示され、概して170と示されるシステムは、図34から図37に関して上述されたような構造の、2枚の可変直径歯車171、172を含み、さらに、チェーン173により一緒に連結されている。ホイール172の車軸172aは、ホイール172の車軸172aに対し、ギヤ175の回転速度は同じだが、回転方向が反対になるような形で、順番に他のギヤ175と連結する、ギヤ174に連結されている。
【０１７１】
ギヤ175は、ギヤ177、178、179によって概略的に示された差動機構を通して、可変直径ホイール171の外側円盤176に連結されている。この差動機構は、トランスミッションレシオがギヤ175の速度が円盤176の速度と同じとなる点では、回転しない静止状態のままである。トランスミッションレシオにいかなる変化が起こっても、差動機構の中央リングギヤ179は、回転し始めることになる。この方法で、エンジン速度を変えることなく、さらにクラッチを用いることなく、静止状態から所望の最高速度まで、エンジン速度をいかなる希望出力速度へも変換可能な、トランスミッションが達成可能である。
【０１７２】
図44は、概して180と示される、トランスミッションレシオ率変化の範囲を増加させるのに使用可能な、他のトランスミッションシステムを図示している。こうしたシステムはまた、入出力シャフトの位置を変更することなく、トランスミッションシステムの負荷能力を増加させるのに使用可能である。
【０１７３】
トランスミッションシステム181は、181、182で概略的に示される、共通シャフト183上に一緒に固定された、2枚(あるいは、それ以上)の可変直径歯車を含んでおり、さらに、共通のシャフト186上に一緒に回転式に固定された、2枚(あるいは、それ以上)の固定直径歯車184、185を含んでいる。各可変直径歯車181、182、および、各固定直径歯車184、185は、図1から図4に関して上述されたような構造のものであってもよい。しかし、交互の構成は、結果として滑りを生じる、歯車181、182の歯間の隙間の復元をなすことなく、このシステムにより、許容されるトランスミッションレシオの範囲を増加させるよう、一方で歯車181、184間に用いられ、他方でホイール182、185間に用いられるのが好ましい。また、非交互関係は、ホイール181、184および182、185の各対の間で、負荷を分割することが好ましいところで使用されてもよく、それによって、トランスミッションシステムの負荷能力を増加させることになる。
【０１７４】
図44にさらに示されるように、2つの固定直径歯車184、185は、旋回アーム187の一方の端に担持される共通シャフト186上に取り付けられる。旋回アーム187の他方の端は、軸188の周りで旋回され、さらに、歯車184に噛合う固定直径歯車189を、回転可能な形で取り付ける。
【０１７５】
図44に示されるCVTシステムは、システムの負荷能力と同様に、システムのトランスミッションレシオの範囲を増加させるよう(滑りを引き起こしかねない歯間の過度の隙間なく)使用可能であり、双方とも、入出力シャフト(183,188)の位置決めを変えることはない。また、2つより多い可変直径歯車181,182、および、固定直径歯車184,185は、対応する数の転送ホイール189と同様に、トランスミッションレシオの範囲、および/または、トランスミッションシステムの負荷能力を、さらに増加させるよう使用可能であった。
【０１７６】
図45は、可変直径歯車181(さらに、182)の構造を、より詳しく示す、図44のCVTシステム180の側面図である；これに対して、図46は、可変直径ホイール181、182、および、それらに連結される固定直径歯車184、185の双方の構造を、より詳しく示す斜視図である。
【０１７７】
図47から図49は、概して190と示される、中心車軸192を有する円盤191を含む、他のCVTシステムを示している。円盤191は、半径方向に延びるスロット193の環状配列が形成されており、各々は、それぞれのスロット内に、中心車軸192へ向かったり、あるいは離れたりするようにスライド可能な、ピン194を受けている。各スロット193の上端は、193aで示されるように、ピンの挿入および取り外しを容易にするよう、拡大されている。各ピン194は、図47に示されるように、それぞれのスロット193内に受けられる減少直径部194a(図48)、円盤191の外側に突出する比較的長い終端部194b、さらには、ピンの反対側の端のより短い終端部194cを含んでいる。
【０１７８】
こうして、円盤191は、ピン194と一緒に、その中心軸192の周りで回転可能、もしくは回転不能な、可変直径歯車を構成する。
【０１７９】
図示されたトランスミッションは、さらに、円盤191によって形成される歯車、および、そのピン194の環状配列に対して、円盤の車軸192の周りで回転する、概して195と示されるギヤアセンブリを含んでいる。ギヤアセンブリ195は、円盤191の両側(もしくは、片側だけ)に、アーム198に取り付けられた1対のギヤ196、197を含んでいる。特に図49に示されるように、2つのギヤ196、197は、互いに係合することなく、歯間の隙間を提供するよう、大きさを決められた歯を有している。その隙間は、ピン194の直径と正確に等しく、長方形であってもよい。
【０１８０】
ピンがアセンブリ195と共に半径方向に動くので、ギヤアセンブリ195は、半径方向に円盤191の中心軸192へ向かうように、あるいは離れるように動いてもよく、結果として、ピン194によって形作られた歯車の有効直径が変化してもよい。ギヤアセンブリのこうした動きは、こうして、図示されたトランスミッションの、トランスミッションレシオを変更する。例えば、ギヤアセンブリ195の半径位置を変えることにより、2本のシャフト間のトランスミッションレシオを変えることができるよう、ギヤアセンブリ195のアーム198は入力シャフトと連結可能であり、さらに、円盤191の中心軸192は出力シャフトと連結可能であった。
【０１８１】
他方で、円盤191は、2本のシャフト間のトランスミッションレシオを変えるよう、シフト可能であった。こうした構成は、入力もしくは出力シャフトを動かすことなく、トランスミッションレシオを変化可能にするという利点を提供するだろう。
【０１８２】
その結果、円盤191は、1つのトランスミッション部材を構成し、および、ピン194の環状配列は、トランスミッションの転換率を変えるよう、半径方向に対し、軸192に向かい、あるいは離れて移動可能な、その部材の凸部および凹部のグループを形作る。ギヤアセンブリ195は、軸192の周りを回転可能な回転部材を構成し、回転式アセンブリ195のギヤ196、197は、ギヤアセンブリ195が中心軸192の周りで回転する間に、円盤193のピン194に係合可能な、固定構成の一連の凸部および凹部を構成している。円盤191のスロット193内のピン194は、ピンの全半径位置においてノンスリップカップリングを作用させるように、ピン194の全置換位置において、ギヤアセンブリ195のギヤ196、197上の歯の構成に自動的に自己適合するよう、個別に移動可能である。
【０１８３】
結果として、図47から図49に示されたCVTシステムは、平行な回転軸を有する、回転駆動部材、および回転被駆動部材の間、すなわち、その回転軸192の周りを回転可能な円盤191、および回転軸192に平行な回転軸の周りを回転可能な、ギヤアセンブリ190の間に機械的な動きを伝える。図示されるCVTシステムはまた、駆動部材および被駆動部材の回転軸に平行なピン(194)を含んでいることも分かるであろう；回転部材の1つ、すなわち(円盤191)は、各ピン194に係合可能であり、実質上、ギヤアセンブリ195および円盤191の回転軸に垂直、および、ピン194に垂直な方向にのみ相対運動が可能である；そして、他の回転部材(ギアアセンブリ195)は、ギヤアセンブリ195が回転すると、それによって、ピンを接線方向および半径方向の双方の方向に動かすよう、各ピン194と係合可能であり、そこでは、接線方向への動きは、その運動方向へのものであり、半径方向への動きは、中央半径の周りの周期的な動きである。
【０１８４】
また、ピン194は、その接触線に沿ったノンスリップカップリングに作用するよう、自己適合型カップリング要素を構成し、ギヤの歯196、197の逆勾配をした表面に係合することが分かるだろう；そして、ギヤ196、197が均一な厚さであるので、それらによって形作られる凸部および凹部のピッチは、ピン194との各接触線に沿って同一であり、これらの接触線に沿うカップリング要素における、過度の差応力の生成を回避する。
【０１８５】
図50は、図47から図49に示される構造の、歯車の一方の端に作用する可変直径歯車、および、歯車の反対側の端に作用する他のギヤアセンブリを含む、概して200と示される、他のCVTシステムを示している。理解を容易にするために、図47から図49に関して上述された要素に一致している、図50のシステム200内のこれらの要素は、対応する参照数字によって特定されている。
【０１８６】
従って、図50に示されるように、ギヤアセンブリ195の2つのギヤ196、197を取り付けるアーム198は、歯車190の反対側へと延び、歯車円盤191の反対側でピン194と噛合う1対のギヤ201、202を含む他のギヤアセンブリ200を担持している。アーム197には、円盤191の中心軸19laを収容する、細長いスロット203が設けられる。ピン194の環状配列の中心軸は194aで示されている。図50に示される構成では、ギヤ201に固定されるシャフト204は、CVTシステムへの入力シャフトとしてに役立つことが可能であり、さらに、ギア196に連結されたシャフト205は、出力シャフトとして役立つことが可能であった。逆もまた同様である。
【０１８７】
こうして、入出力シャフト間のトランスミッションレシオは、ピン194の環状配列の中心軸194aに対して、その中心軸19laをシフトするよう、適切にシフトする円盤191により、所望のままに変更可能である。このように、円盤191は、その軸191aが、ピン194の配列の中心軸194aと同時に起こるよう、配置され、入力シャフト204と出力205との間のトランスミッションレシオは、1：1となるだろう；そして、一方向もしくは他方向に円盤191をシフトすることにより、2本のシャフト間のトランスミッションレシオは、適宜変更される。
【０１８８】
図50に示されるCVTシステムでは、トランスミッションレシオを変えても、スロット付き円盤191のピン194の配列の直径は変わることがなく、むしろ、ピンによって形作られる環状配列のそれぞれの部分の有効半径が変わることが理解されるだろう。また、その直径に対して反対側のピン194の環状配列の有効半径での変化が、トランスミッションレシオの変更に対して累積するので、円盤191の比較的小さな運動が、トランスミッションレシオの変更に必要であることも理解されるだろう。
【０１８９】
図51は、概して、図50のそれに類似しているが、図49および図50の190で示した、各構造の2つの可変直径歯車190a、190bを含んでおり、概して211と示される、単一のギヤアセンブリと共に、各歯車の半径方向に移動可能なピン194と連結している、CVTシステム210を示している。ギヤアセンブリ211は、一方の端に、歯車190a内部で受けられるギヤ213を取り付け、さらに、他方の端に、歯車190b内部で受けられる他のギヤ214を取り付けた、取付部材もしくはアーム212、を含んでいる。ギヤアセンブリ211は、さらに2つの歯車190a、190bの間に、図47から図49に関して上述したのと同じ方法で、2つの歯車190a、190b内の、それぞれのピン194へそれらを連結させる、2つのギヤ213、214と共働し得る、中間ギヤ215を含んでいる。
【０１９０】
例えば、入力シャフトは、歯車190aの中心車軸192aに連結可能で、出力シャフトは、歯車190bの中心車軸192bと連結可能であった。ギヤアセンブリ211が2つの車軸192a、192bの間の正確な中点に位置する場合、2つの歯車190a、190bの有効直径は等しく、従って、入出力シャフトの間のトランスミッションレシオは1：1になるだろう。ギヤアセンブリ211を入力シャフト192aへ向かってシフトさせると、図51に示されるように、歯車190aの有効直径が減少し、歯車190bの有効直径は増加することになり、もしくは、その逆もまた同様で、それにより、入出力シャフトの間のトランスミッションレシオを変化させる。結果として、こうした構成もまた、入出力シャフト位置を変えることなく、トランスミッションレシオを変化させることを可能にする。
【０１９１】
図52から図55は、本発明に従うCVTシステムで使用可能な、概して220と示される可変直径歯車の他の構造を示している。ここで、歯車は2つの円錐形円盤221、222に組み立てられ、それぞれは、ピンアセンブリ223の環状配列を受ける、半径方向に延びる複数のスロット221a、222aを形成している。
【０１９２】
各ピンアセンブリ223の構造は、図53においてより詳しく示されている。それは、円形中間部分224cにより接合された、両端224a、224bの配列を有するピン224を含んでいる。ピンアセンブリ223は、さらに、中央円形部分224cの一方の側面に担持されたローラー225a、および、その部分の反対側で担持された第2のローラー225bを含んでいる。
【０１９３】
2つの円錐形円盤221、222は、円錐形円盤221、222内の、それぞれのスロット221a、222a内で受けられた、ピンアセンブリ223の環状配列の2つの終端部分224a、224bと共に、図54に示されるように組み立てられる。
【０１９４】
歯車220内に担持される1対のギヤは、そのうちの1つが図52において226と示されているが、ピンアセンブリ223の終端部分224a、224bの表面に係合している。2つのギヤ226は、1対の取付部材227の内部終端に担持されている。取付部材227の外部終端は、歯車220内のピンアセンブリ223の配列の、円形中間部分224cの外部表面に沿って、ロール可能なローラー228を担持している。
【０１９５】
2つの円錐形円盤221、222は、例えば、図2、図29、図31、もしくは図32に関して上述したように、または図64に関して後述するように、歯車220とギヤ226との間のトランスミッションレシオを変えるよう、いかなる適当な手段によっても、互いに向かって、あるいは互いから離れて動くことが可能である。従って、2枚の円盤221、222が互いに向かって動かされる場合、ピンアセンブリ223は、円盤の円錐形表面に沿って外側へ動かされ、それにより、歯車220の有効直径を増加させる。そして、逆もまた同様である。
【０１９６】
図55に示されるように、各円盤(例えば、221)の各スロット(例えば、221a)は、各ピンアセンブリ223のローラー225a、225bを受けるよう、その反対の両面に沿って凹んでいる。図55に221b、221cで示される凹みは、異なる深さであり、2枚の円盤に対して、一方のローラーは、他方の円盤から離れている間、一方の円盤上で一方向へ自由に転がり、さらに他方のローラーは、一方の円盤から離れている間、他方の円盤上で、反対方向に自由に転がるように、配置されるのが好ましい。
【０１９７】
ローラー228は、歯車220に対するギヤ226の回転の間、ピンアセンブリ223の中央部分224cを係合させるよう、凹形外部表面を含んでいる。
【０１９８】
2枚の円盤221、222の円錐形表面を逆にすること、すなわち、2枚の円盤が、一緒により近づくと、ホイールの有効直径が減少するよりむしろ増えるようにすることが可能であることは、理解されるものだろう。
【０１９９】
図56は、可変直径歯車231および固定直径歯車232を含み、概して230と示される他のCVTシステムを示している。この場合、可変直径歯車231は、固定構成の凸部および凹部を形作るカップリング要素を担持するが、固定直径歯車232は、後者の要素の全半径位置で、可変直径歯車231上のカップリング要素の構成に合致する自己適合型構成のカップリング要素を担持する。
【０２００】
従って、図56で示されるように、可変直径歯車231は、それぞれが、凸部235を形作る要素、および、凹部236を形成する他の要素を担持するピン234を受ける、複数のラジアルスロット233が形成されている。一方のピン234では、凸部235および凹部236は、ピンの最終端に位置するが、これに対して、図56に234'で示される、隣接ピンでは、凸部および凹部はピンの中間部分に位置し、凸部235'と凹部236'は、ピン234に比べて逆になっている。こうした構造は、歯車231の有効直径を変えるよう、それぞれのスロット233内で半径方向に移動可能な、凸部および凹部の環状配列のコンパクトな構成を生じさせる。
【０２０１】
固定直径歯車232は、個別旋回ピン237の環状配列を含んでいる。ピン237は、歯車231内の凸部235および凹部236に係合し、さらに、その構成をその凸部235および凹部236に自己適合させ、それにより、その凸部および凹部の全半径位置でノンスリップカップリングを作用させるよう適合される。
【０２０２】
固定直径歯車232はまた、237および237'で示される、2つのタイプのピンを含んでいるのが好ましい。ピン237は、ピン237'より長く、それらをその両端に担持する、ピン234の凸部235および凹部236に係合するよう、方向づけられる；それに対して、ピン237'は、より短く、ピン234'の中間的部分に位置する、ピン234'の凸部235'および凹部236'に係合するよう、方向付けられる。こうした構成は、歯車231の有効直径が増加するとき、いかなる過度な隙間も出来ないという保証を伴って、ピン237、237'、さらに凸部235、235'、および凹部236、236'のコンパクトな配置を実現する。
【０２０３】
図57は、図6のものと同様ではあるが、それぞれ、チェーン239により一緒に連結された、図56の歯車231(従って、同じ参照数字231により特定される)の半分のような、同一構造の2個の可変直径歯車を含む、CVTシステムを示している。図57の2つの歯車231は、図56におけるように、凸部235および凹部236を担持するピン234を含んでいるが、それに対して、図56について説明されたように、チェーン239が、凸部および凹部の構成に自己適合する、旋回ピン237を担持していることは、理解されるだろう。また、図14に関して上述したように、一方のホイール231の有効直径における減少は、他方のホイール231の有効直径の増加を伴うので、チェーン239は、常にピンと張った状態に維持されるのが理解されるだろう。
【０２０４】
図58は、2つの歯車241、242も含む、CVTシステム240を示しているが、この場合は、両方のホイールのカップリング要素は半径方向に移動可能であり、それにより、それぞれのホイールの有効直径が変更される。さらに2つの歯車241、242は、互いに対して異なった方向づけをされていることを除いて、同様の構造をしている。これにより、CVTシステムは、同様の構造の2つ(もしくは、それ以上)の歯車で構成可能となり、その結果、初期ツーリング、維持、および在庫コストを実質的に減少させることが出来る。
【０２０５】
図58で示されるように、歯車241は固定構成のカップリング要素を担持する第1の部分241a、および自己適合型構成のカップリング要素を担持する他の部分241bで構成されている。他方の歯車242は、固定構成カップリング要素を担持する部分242a、および自己適合型の構成カップリング要素を担持する部分242bの同様の構成である。図58にさらに示されるように、ホイール241の部分241aは、ホイール242の部分242bと並べられ、ホイール241の部分241bは、ホイール242の部分242aと並べられる。
【０２０６】
ホイール242の部分242aが、ホイール241の部分241aと、全く同一に構成され、ホイール241の部分241bが、ホイール242の部分242bと、全く同一に構成されるので、以下の説明は、ホイール241の部分241a、および、部分241aにより係合されたホイール241の部分242bのものに限ることとする。
【０２０７】
ホイール241の部分241a、241bの双方は、半径方向に延びるスロット243の環状配列で形成されている。ホイール部分242bに見られるように、 (ホイール241の部分241bと同様に) その部分は、それぞれが、凸部245を形成する要素および凹部246を形成する要素を受ける、複数のピン244を受けている。ホイール部分241aに見られるように、 (ホイール242の部分242aと同様に) その部分は、それにより係合すると、自動的に凸部245および凹部246の構成に適合する、自己適合型カップリング要素を形成する、複数の旋回ピン247を受ける。
【０２０８】
その結果、2つの歯車241、242が、図58に示されるように、ホイール241の部分241aが、ホイール242の部分242bと噛み合い、さらに、ホイール241の部分241bが、ホイール242の部分242aに噛合うように配列される場合、以下のことが分かる： (1) カップリング要素244、247の双方の半径位置は、それぞれの歯車の有効直径を変えるよう、変更される； (2) 1つのホイールの有効直径が変化するに伴い、他方のホイールの有効直径も対応して変化する； (3) ホイール241の部分241a内、およびホイール242の部分242a内の旋回ピンカップリング要素247は、凸部および凹部の全半径位置において、それらの構成を、ホイール241の部分241b、およびホイール242の部分242bの、凸部245および凹部246の構成へ自己適合させることになり、それによって、CVTシステムのあらゆるトランスミッションレシオでのノンスリップカップリングを作用させる。
【０２０９】
図59aおよび図59bは、図47から図49に示されるCVTシステムが、その出力シャフトにゼロ速度能力を含む、無限可変トランスミッション(IVT)システムとして構成され得る方法を概略的に示している。こうしたシステムは、遊星無限可変トランスミッション(PIVT)システムと呼ばれることもある。図59aおよび図59bは、こうしたPIVTシステムの2つの状態を概略的に示している。
【０２１０】
概して250と示され、図59aおよび図59bに図示されたPIVTシステムは、歯車の有効直径を可変にするよう、中心軸252に向かい、あるいは離れて、半径方向に移動可能である、図47から図49のピン194に対応するピン(図示せず)の環状配列を有する、可変直径歯車251を含んでいる。
【０２１１】
トランスミッション250はまた、歯車251の歯、すなわち図47から図49に示される円盤191のピン194、の周りで回転する、概して253と示される遊星アセンブリを含んでいる。遊星アセンブリ253は、ピン194に噛合う第1のギア254、そこで回転するようにギア254に固定された第2のギヤ255、ギヤ255に噛合う第3のギヤ256、およびギヤ256に噛合う第4ギヤ257を含んでいる。遊星アセンブリ253は、さらに、一方の終端にギヤ254、255を、さらに反対側の終端にギヤ256を、回転可能に取り付けた第1のアーム258、および、アーム258の後者の終端に旋回式に取り付けられ、さらにその反対側の終端にギヤ257を回転可能に取り付けた第2のアーム259を含んでいる。ギヤ257の回転軸は、歯車251の中心軸252と同軸となっている。
【０２１２】
歯車251が固定されていて、遊星アセンブリ253が歯車251の中心軸252の周りで回転すると仮定する。入力シャフトが遊星アセンブリ253と結合され、出力シャフトが歯車251の中心軸252に連結されると、歯車251の有効直径を変えることにより、入出力シャフト間のトランスミッションレシオを変更することが出来るのが分かるだろう。図47から図49またはその他に関して上述されるように、図59aおよび59bで歯車251を形作る、円盤191のラジアルスロット193内のピン197を移動させることにより、歯車251の有効直径を変更可能である。
【０２１３】
図59aは、トランスミッションの１つの状態、すなわち、ピン194(図47)が、歯車251の有効直径が比較的大きくなる、その最も外側の位置にある状態を示している；これに対して、図59bは、そのピン194が、そのそれぞれのスロット内で、歯車251の有効直径がより小さくなる、最も内側の位置にある状態を概略的に示している。
【０２１４】
歯車251が回転に対して固定され、それに反して、他のすべてのギヤは、自由に回転出来ると仮定する。さらに、歯車251は、図59aの状態では120mm、図59bの状態では90mmの直径を有し、さらに、ギヤ254には40歯があり、ギヤ255には10歯があり、ギヤ256には30歯があり、ギヤ257には30歯があると仮定する。実際上は、ギヤ256の役割は、ギヤ255からギヤ257へと逆方向に回転を伝えるだけのものなので、その大きさは全く重要ではない。
【０２１５】
ギヤ254、255間の直径比が歯車251とギヤ257との間の直径比と等しい、図59aに示された状態では、出力ギヤ257は回転することはなく；従って、ギヤ257に連結された出力シャフト252はゼロ速度を有することになる；ことが分かる。
【０２１６】
図59bは、歯車251の直径が、例えば、120mmから90mmまで減少した状態を示している。これは、トランスミッションレシオは、図59aでの1：0から、図59bでの1：0.275まで変化することを示すことができる。
【０２１７】
このようにして、駆動シャフトが歯車251に接続され、出力シャフトが内部のギヤ257に接続される場合、図59aの状態では1：1のトランスミッションレシオが得られ、図59bの状態では1：0.75のトランスミッションレシオが得られる。
【０２１８】
下に示されるように、トランスミッションレシオの範囲は、トランスミッションレシオを、例えば1：1〜1：0.75から、1：1〜1：0.25まで変更可能にする、遊星ギヤリングシステムを備えることにより、さらに多様、もしくは分割可能なものとなる。
【０２１９】
図60は、図59a、図59bに概略的に示されるIVTシステムのインプリメンテーションを示す端面図であり、図61はその分解斜視図である。理解を容易にするために、概して図59aおよび図59bで図示される要素に対応する、図60および図61内のこれらの要素は、同じ参照数字により特定されている。
【０２２０】
結果として、図59a、図59bのシステム250内の可変直径歯車251は、図34から図37に関して上述したのと、幾分類似した方法で構成されているが、スロット内の複数のピン251d を受ける、3枚のスロット付き円盤251a、251b、251cのみを含むものに変更されている。ピン251dが、中央円盤251bに対して、2枚の外側円盤251a、251c間の回転に作用することにより、半径方向に内側あるいは外側に移動可能なように、2枚の円盤251a、251cは直線ラジアルスロットが形成され、それに対して、中間円盤251bは曲線スロットが形成されている。
【０２２１】
遊星アセンブリ253は、ピン251dに係合するギヤ254が、例えば、図10に示される歯車20aと同様の2つの歯車254a、254b(図61)で構成されていることを除けば、図59a、図59bに関して説明されたように、4個のギヤ254、255、256、257を含んでいる。歯車254a、254bは、ピン251dに係合する固定凸部および凹部を含んでおり、ピンは、すでに図10に関して詳しく述べたように、歯車251の全有効直径でノンスリップカップリングを作用させるよう、そのピンの全半径位置で歯車254a、254b上の凸部の構成に、その構成を自己適合させることになる。
【０２２２】
上述のように、ギヤ254a、254bによるギヤ255の回転は、中央ギヤ257を順番に回転させる、ギヤ256を回転させる。対称性を得るために、遊星ギヤアセンブリ253は、図60に示されるように、歯車251の反対の側面に2組のギヤを含み、中央ギヤ257に連結されていることが好ましい。
【０２２３】
図62は、歯車251内の各ピン251dをより詳しく示している。図62に見られるように、各ピン251dの中点には、一方の表面上に、他方の表面上の半円形の窪み251fと並ぶ、半円形の膨らみ251eが形成されている。窪み251fは、歯車251の有効直径を変えるために、各ピン251dが、それぞれのスロット内で半径方向に移動されるのと同じく、旋回可能となるよう、中間リング251dの曲線スロット内に受けられる。
【０２２４】
図61は、概して260と称され、トランスミッションレシオの分割もしくは増加を可能にするために用いることが出来る、追加の遊星ギヤアセンブリの提供を示している。遊星ギヤアセンブリ260は、外部のリング261、3つの遊星ギヤ262、太陽ギヤ263、および、3つの遊星ギヤ262に回転可能な形で取付けられた遊星リング264を含んでいる。以下の3つの部分、外部リング261、太陽ギヤ263、および遊星リング264については、一部分は1本のシャフトに取り付けられ、他の部分は他のシャフトに取り付けられている。こうした構成では、出力は、遊星ギヤアセンブリ260における、ギヤの相対的寸法に従う所定数により、分割され、もしくは増加されることになるのが分かるだろう。
【０２２５】
例えば、遊星ギヤアセンブリ260を持たないトランスミッションシステム250は、1：1から1：0.75までに及ぶトランスミッションレシオを実現すると仮定する。遊星ギヤアセンブリ260は、トランスミッションレシオを3のファクターで分割するよう接続可能であり、結果として、トランスミッションレシオの範囲を1：1から1：0.25まで増加させることになる。これを実行するためには、例えば、外部リング261が60歯を有し、太陽ギヤ263が30歯を有し、さらに、遊星ギヤ262がそれぞれ15歯を有することが可能であった。これにより、外部リング261が静止している一方で、太陽ギヤ263の回転数と遊星リング264の回転数の間には、1：3の比が実現することになる。
【０２２６】
このように、遊星トランスミッション260の外部リング261が元の入力シャフト(例えば、歯車251の回転シャフト)に接続され、遊星トランスミッション260の太陽ギヤ263が元の出力シャフト(例えば、ギヤ257のシャフト)に接続されている場合、出力シャフトで起こる出力は、遊星トランスミッションにより分割される。
【０２２７】
トランスミッションが1：1の状態にある場合、入力シャフトと出力シャフトは同速度で一緒に動いている。トランスミッションレシオが減少すると、出力シャフトは入力シャフトより遅いレートで動き始め、その速度は、入力シャフト速度の75%となる最高回転数に達するまで、徐々に小さくなる。従って、遊星トランスミッション260は、比率が1：1である場合は、外部のリング261に接続された元の入力シャフト、および太陽ギヤ263に接続された元の出力シャフトが同速度で一緒に動くため、何ら影響を与えない。従って、トランスミッションレシオが1：1のままであるよう、遊星ギヤ262も同じ速度で動き、さらに遊星リング264も同じ速度で動くことになる。
【０２２８】
しかし、比率が1：1から1：0.75の向きに減少し始めると、遊星トランスミッション260の遊星ギヤ262は、太陽ギヤ263に接続された元の出力シャフトの速度の1/3に達するレートで、太陽ギヤ263と外部リング261の間を動き、その結果、元のトランスミッションが、その速度を0.75まで落としている間、0.25の減少に達し、それにより、所望のように、1：1から1：0.25までに及ぶトランスミッションレシオを実現することになる。
【０２２９】
遊星トランスミッション260はまた、分割の代わりに増加を実行するよう接続可能であったことも理解されるだろう。例えば、新しい出力シャフトが遊星トランスミッション260のギヤ263に接続され、元の出力シャフトが遊星トランスミッションの遊星リング264に接続されるよう、接続が逆にされると、その結果は、3のファクターにより分割される代わりに、3のファクターで乗算されるだろう。
【０２３０】
図60および図61に示されるIVTシステム250は、自転車における連続可変トランスミッションとして、特に役立つものである。一般に、自転車の前部ギヤと後部ギヤとの間のトランスミッションレシオは、ローギアでのおよそ1：1から、トップギアでのおよそ4：1までの範囲に及ぶ。図60および図61に示されるPIVTシステム250は、一般の自転車の21ギヤシステムの代用品として、無限数のギヤを提供するために使用可能である。これは、例えば、以下の通りに実行可能である：
【０２３１】
前部ギヤおよびチェーンは、標準の自転車にあるもののままでよい。チェーンは、4：1の一定比率で後部ギヤを回転させ、このギヤは、単方向ラッチェットベアリングドライブにより、トランスミッション自体が自転車の後輪と一緒に動き、乗り手がペダルを踏むと、単方向ラチェットベアリングが回転するだけとなるよう、60、61のPIVTシステムに取り付けられる。
【０２３２】
7ギヤトランスミッションの後部システムは、1：1から1：0.25までの間の範囲のトランスミッションレシオを実現するよう、すでに述べられたような設計を含む、PIVTシステムに取り替えられてもよい。PIVTシステムのこうした取り替えでは、トランスミッションレシオが1：1である場合、1：4のギアホイールの元の比率が保存されることになる；これに対して、トランスミッションが1：0.25の状態となる場合、1：1の比率を得るよう、元の比率は4によって分割される。結果は、所望のように、1：1から4：1にまで及ぶ、さまざまなトランスミッションレシオの範囲となる。
【０２３３】
図63および図64の以下に述べられるシステムと同じく、図60および図61のシステムの他の利点は、駆動シャフトと被駆動シャフトが同軸であり得るということである。加えて、ピン251dが2枚の円盤の間に支えられているので、それらは大きな負荷に耐えることが出来る。
【０２３４】
図63は、概して270と示される、上述のものと同様ではあるが、可変直径歯車を可変直径外部リングとして用いる代わりに、可変直径内部のリングとして使用する、PIVTシステムを示している。こうしたアプローチでの利点は、可変直径歯車の旋回ピンの数の減少、および対応する他の部品数の減少を可能にするということである。図59a、図59b、および図60から図62に関してすでに説明された原則は、トランスミッションレシオが、外部固定直径リング271と内部可変直径歯車272の有効直径との間の比率に従って決定されるという点を除いて、同じままである。
【０２３５】
この場合には、その半径方向に移動可能なピン273の環状配列を含む歯車272は、歯車272の全有効直径において、歯車274の凸部および凹部へ自己適合する構成をピン273に仮定させるよう、上述のように構成された1対の固定直径ホイール273に連結される。歯車274は、外側リング271の周りを遊星のように回る遊星ギヤ276に噛合う、より小さなギヤ275に連結している。対称性を得るために、図示されたシステムは、3つのこうした遊星ギヤアセンブリを含んでいる。
【０２３６】
遊星アセンブリ内で内部ギヤとして役立つ可変直径歯車272は、上述の構造のいずれに従って構成されてもよい。図63は、例示目的のために、カップリングピン273(図34の116)の環状配列を半径方向に移動させる、その直線スロット円盤(図34の113、114)に関して、その曲線スロット円盤(図34の111、112)を回転させることにより、歯車の有効直径を変化させる、図34から図37の構造を示している。可変直径歯車272は、カップリングピンが、カップリングピンの全半径位置で、ホイール273上の凸部および凹部の構成に自らを自己適合させ、それによって、歯車272の全有効直径において、カップリングピンとのノンスリップカップリングを実現するよう、上述された方法により、カップリングピン273を通して、固定直径歯車274に連結される。
【０２３７】
この構造では、外部リング271の直径と内部歯車272の直径との間の比が、ホイール274とホイール275との間の比と同一である場合、トランスミッション1：1が達成される。外部リング271が回転すると、内部歯車272はそれと共に1:1の比率で回転するだろう。内部歯車272の直径のいかなる変化も、そのピン273の環状配列の環状移動により、このトランスミッションレシオを変化させることになる。
【０２３８】
図61に示されるシステムの場合のように、他の遊星ギヤアセンブリは、図63のシステムでのトランスミッションレシオの、さらなる増加、もしくは分割のために、(図61のアセンブリ260に対応して)設けられてもよい。
【０２３９】
図64は、図52に示された構造に従う、可変直径歯車を含むPIVTシステム280を示しており、従って同じ参照数字220で特定されている。それは、互いに向かうように、あるいは、互いから離れるように、2つの円錐形円盤221、222を動かすことにより、ホイールの有効直径を変えるよう、半径方向に可動な、ピンアセンブリ223の環状配列を取り付けた、2つの円錐形円盤221、222を含んでいる。
【０２４０】
図64に示されるシステムでは、2つの円錐形円盤221、222は、281、282で示された、1つもしくは2つの旋回レバーにより、互いに向かうように、あるいは、互いから離れるように動かされる。従って、各レバーは、レバーが一方向に旋回されたとき、2枚の円盤221、222が互いに向かって動かされるよう、2つの逆のねじを有する、ねじピン283、284に連結されていてもよい；さらに、逆方向に旋回されると、円盤は動かされてさらに離れている。2つのレバー281、282は、手動操作可能であるか、もしくは、例えば、レバー281、282の端に担持する錘285、286により感知された速度に応答して、自動操作可能である。
【０２４１】
図64に示されるシステムは、さらに、図60および図61に関して上述されたタイプの、上述されたのと同じ方法の歯車220の全直径内で、ノンスリップカップリングを作用させるよう、ピンアセンブリ223の環状配列に連結された、概して287と示されるギヤアセンブリを含んでいる。
【０２４２】
以上に簡潔に説明されたように、こうしたIVTシステムは、特に自転車で役立つものである。つまり、自転車の速度が上がるに従い、錘285、286に適用される遠心力は、自動的にシステムのトランスミッションレシオを増加させるよう、レバーアーム281、282をスプリング(図示せず)の動作に抗して旋回させる。
【０２４３】
本発明は、これまで多くの好ましい実施例に関して説明されて来たが、これらは単に例示目的のために明示されたものであり、さらに他の多くの変更をなすことが可能であることは、理解されるであろう。例えば、2つの回転部材を伴う使用のために説明されたトランスミッションの多くは、例えば、図12に説明されたラックなどのように、トランスミッション部材のうちの1つが直線的可動部材である場合でも使用可能であった。さらに、歯車を駆動させるよう説明されたトランスミッションシステムの多くは、チェーンもしくはベルトを駆動させることにも使用可能であったし、逆もまた同様である。さらに、歯車の有効直径を変えるよう、カップリング要素を半径方向に移動させるための様々な構成は、他のCVTシステム、もしくは他のアプリケーションで使用可能であった。
【０２４４】
明瞭さのために別々の実施例の文脈で説明された、本発明の特定の特徴は、また、単一の実施例での組合せにも提供可能であることは、理解されるであろう。逆に、簡潔さのために単一の実施例に関する文脈で説明された、本発明の様々な特徴は、別々に、または、いかなる適当な副次組合せでも、提供可能である。
【０２４５】
本発明は、その特定の実施例に関連して説明されるが、当業者にとって多くの代替手段、変更、および変形が明らかであることは、論を待たない。従って、附属した請求項の、精神および広い範囲内に含まれる、すべてのこうした代替手段、変更、および変形は、包含されるよう意図されている。この明細書で参照される、すべての刊行物、特許、および特許出願は、明細書への参照として、それぞれの個々の刊行物、特許または特許出願が、参照により、本願明細書内で明確かつ個別に示された場合と同程度に、本願明細書にその全体が組み込まれている。加えて、この出願内のいかなる参照の引用もしくは識別も、こうした参照が、本発明への従来技術として利用可能だという認識として、解釈されるものではないものとする。
【図面の簡単な説明】
【０２４６】
【図１】本発明に従って構成された、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ） の一形式を示す図である。
【図２】図１のトランスミッションの、可変直径歯車をより詳細に示す図である。
【図３】図１のトランスミッションの、自己適合型カップリング要素の１つを示す図である。
【図４】図１の連続可変トランスミッションの、固定直径歯車を示す図である。
【図５】図３の自己適合型カップリング要素の構造内の変更を示す図である。
【図６】他のタイプの固定直径歯車を含むＣＶＴを示す図である。
【図７】図６の固定直径歯車をより詳細に示す図である。
【図８】図６および図７の歯車と共に使用可能な、自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図９】図６および図７の歯車と共に使用可能な、自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図１０】自己適合型カップリング要素の構造、および固定構成カップリング要素のさらなる例を示す図である。
【図１１】自己適合型カップリング要素の構造、および固定構成カップリング要素のさらなる例を示す図である。
【図１２】図１と同様であるが、歯車よりむしろ歯付きラックを備えた、本発明に従って組み立てられたＣＶＴを示す図である。
【図１３】閉ループチェーンを用いた、本発明に従って組み立てられたＣＶＴを示す図である。
【図１４】図１３と同様であるが、閉ループチェーンにより結合された、２つの可変直径歯車を含むトランスミッションを示す図である。
【図１５】図８に示されるタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた可変直径歯車と共に、図１３もしくは図１４のトランスミッション内で使用可能なチェーンの構造を示す図である。
【図１６】図８に示されるタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた可変直径歯車と共に、図１３もしくは図１４のトランスミッション内で使用可能なチェーンの構造を示す図である。
【図１７】図８に示されるタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた可変直径歯車と共に、図１３もしくは図１４のトランスミッション内で使用可能なチェーンの構造を示す図である。
【図１８】図８に示されるタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた可変直径歯車と共に、図１３もしくは図１４のトランスミッション内で使用可能なチェーンの構造を示す図である。
【図１９】図１から５に示されたタイプの、自己適合型カップリング要素を含む可変直径歯車と共に使用可能な、代替的チェーン構造を示す図である。
【図２０】図３および図８のタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた、図１３もしくは図１４のものと同様のトランスミッションで使用可能な、閉ループベルトの構造を示す図である。
【図２１】図３および図８のタイプの、自己適合型カップリング要素を備えた、図１３もしくは図１４のものと同様のトランスミッションで使用可能な、閉ループベルトの構造を示す図である。
【図２２】こうしたトランスミッションで使用可能な、自己適合型カップリング要素の他の構造と一緒に用いる、チェーンの他の構造を示す図である。
【図２３】図１３もしくは図１４のトランスミッションで使用可能な、チェーンおよび自己適合型カップリング要素の他の構造を示す図である。
【図２４】図１３もしくは図１４のトランスミッションで使用可能な、チェーンおよび自己適合型カップリング要素の他の構造を示す図である。
【図２５】使用可能な自己適合型カップリング要素の、さらなる２つの構造を概略的に示す図である。
【図２６】使用可能な自己適合型カップリング要素の、さらなる２つの構造を概略的に示す図である。
【図２７】図１に示される、弾力があるパッドがそれらのそれぞれのカップリング要素との接触をやわらげるためにそれぞれ提供されるようなトランスミッションにおける使用のためにそれぞれ歯車と自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図２８】図１に示される、弾力があるパッドがそれらのそれぞれのカップリング要素との接触をやわらげるためにそれぞれ提供されるようなトランスミッションにおける使用のためにそれぞれ歯車と自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図２９】本発明に従う可変直径歯車（カップリング要素を持たない）の他の構造を示す図である。
【図３０】図２９の歯車と共に用いる、自己適合型カップリング要素を示す図である。
【図３１】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す図である。
【図３２】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す図である。
【図３３】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す図である。
【図３４】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す分解組立図である。
【図３５】本発明に従う、さらなる可変直径歯車構造を示す端面図である。
【図３６】図３４および図３５の、チェーンおよび可変直径歯車を含むＣＶＴの斜透視図である。
【図３７】図３４から図３６の可変直径歯車内の半径方向に移動可能なカップリング要素のうちの１つの例を示す図である。
【図３８】図３４から図３７に従い、さらに、速度、もしくは負荷などの他の所定の状態に応じた、トランスミッションレシオ制御のための自動制御を有する、ＣＶＴシステムを示す図である。
【図３９】図３４から図３７に従い、さらに、速度、もしくは負荷などの他の所定の状態に応じた、トランスミッションレシオ制御のための自動制御を有する、ＣＶＴシステムを示す図である。
【図４０】図２、図２９、図３１もしくは図３２のものと同様の、トランスミッションレシオの自動制御のための他の構成を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４１】図２、図２９、図３１もしくは図３２のものと同様の、トランスミッションレシオの自動制御のための他の構成を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４２】トランスミッションが回転している間、差動なメカニズムが一連の制御を備えている図３４から図３７に示すタイプのＣＶＴシステムを示す図である。
【図４３】アウトプットシャフトにおいて、ゼロ速度で無限可変トランスミッション（ＩＶＴ） として動作するシステムを可能にする差動メカニズムを備えた、図３４から図３７に示されたタイプのＣＶＴシステムを示す図である。
【図４４】トランスミッションレシオ、および／または、負荷容量の範囲を増加させる方法を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４５】トランスミッションレシオ、および／または、負荷容量の範囲を増加させる方法を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４６】トランスミッションレシオ、および／または、負荷容量の範囲を増加させる方法を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図４７】トランスミッション部材の１つが、回転もしくは非回転リングギヤとして役立つ、ピンカップリング要素の環状配列を有する可変直径歯車を含み、さらに他方のトランスミッション部材は、ピンの反対側に位置するギヤを備えたギヤアセンブリであり、それらが噛合う、ＣＶＴシステム内での本発明の実行を示す図である。
【図４８】図４７のトランスミッション内でのピンカップリング要素の１つを示す図である。
【図４９】図４７のＣＶＴシステムの端面図である。
【図５０】可変直径ピン配列を有する歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５１】可変直径ピン配列を有する歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５２】ピンの環状配列を有する可変直径歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５３】ピンの環状配列を有する可変直径歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５４】ピンの環状配列を有する可変直径歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５５】ピンの環状配列を有する可変直径歯車を含むＣＶＴシステムでの、本発明のさらなる実行を示す図である。
【図５６】本発明に従う、他のＣＶＴシステムを示し、そこでは、トランスミッション部材の１つが自己適合型ピンカップリング要素の環状配列を有する固定直径歯車であり、他方のトランスミッション部材が固定構成カップリング要素を有する可変直径歯車である。
【図５７】図５６のそれに類似しているが、固定構成カップリング要素を有する、２つの可変直径歯車を結合させる、自己適合型カップリング要素を有するチェーンを含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図５８】連続可変トランスミッションを提供するために共に結合される２つの回転部材を結合し、自己適合型のカップリング要素および固定構成カップリング要素でピボット上に置かれる各々、および固定構成存在のように同様の構成の２つの回転部材を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【図５９ａ】本発明に従う無限可変トランスミッション（ＩＶＴ）能力を提供するよう構成された、他のＣＶＴシステムのステージを概略的に示す図である。
【図５９ｂ】本発明に従う無限可変トランスミッション（ＩＶＴ）能力を提供するよう構成された、他のＣＶＴシステムのステージを概略的に示す図である。
【図６０】図５９ａおよび図５９ｂに示したＣＶＴシステムの端面図である。
【図６１】トランスミッションが許容するトランスミッションレシオの範囲を増加させるための遊星ギヤアセンブリを含む、図６０のＣＶＴシステムの分解組立図である。
【図６２】図６１のピンの環状配列内のピンのうちの１つを示す図である。
【図６３】図６０から図６２に示したものと類似しているが、ピンの半径方向に移動可能な環状配列が外部ギヤよりむしろ内部ギヤを形作るように変更された、本発明に従って構成されている、他のＣＶＴシステムを示す図である。
【図６４】図６３に示したものと類似しているが、手動もしくは自動的に、転換率を制御する制御機構を含むＣＶＴシステムを示す図である。
【符号の説明】
【０２４７】
10 可変直径歯車、11 ホイール円盤、12 スロット、14 取付板、15 接触板、18 トラック、20ホイール、20 固定直径歯車、21 凸部、22 凹部、23 凸部、24 凹部、25 回転軸、137 コントローラ、138a 手動コントローラ、138b 速度センサ、138c エンジン負荷センサ、138d 応答センサ。
Claims (132)
- 連続可変トランスミッションは、以下を含む：
それぞれが、共に動くようトランスミッション部材を連結する、連続的に係合可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；
回転軸の周りを回転可能な回転部材である、少なくとも１つの前記トランスミッション部材；
前記トランスミッションの転換率を変えるために、回転軸に向かい、および、回転軸から離れる、半径方向に移動可能な、少なくとも1つの前記一群のカップリング要素；
各固定構成の凹部と交代し、前記の1つのトランスミッション部材の反対の側面間の前記の1つのトランスミッション部材の表面にあり、回転軸に垂直な前記表面の全ての断面に対して同一ピッチを有する、各固定構成の凸部の配列を形成する、固定構成である、前記トランスミッション部材のうちの1つの上にある、前記一群の１つのカップリング要素；
半径方向に移動可能なカップリング要素の、すべての移動位置にある前記固定構成カップリング要素にそれ自身を適合させるよう、さらに、すべての前記半径方向の移動位置で、ノンスリップカップリングに作用するよう、それぞれが個々に反対方向に可動な自己適合型構成となっている、前記のトランスミッション部材の他方上にある、前記1群の他方のカップリング要素。 - 前記1つのトランスミッション部材の前記一方の側面の前記固定構成カップリング要素の凸部および凹部が、前記1つのトランスミッション部材の反対の側面の凸部および凹部に対して、一方の側面の各凸部が、回転軸に平行な線に沿って反対の側面の凹部と並ぶよう、交互の関係にある、請求項1に従うトランスミッション。
- それぞれの前記固定構成カップリング要素が、一方の側面の凸部から反対側の凹部までのゆるやかな移行を含む、請求項２に従うトランスミッション。
- 前記各自己適合型カップリング要素が、カップリング要素が旋回すると、一方の終端が固定構成カップリング要素の凹部と係合可能な凸部を形成し、さらに、他方の終端が固定構成カップリング要素の凸部によって係合される凹部を形成するよう、旋回式に前記1つのトランスミッション部材に取り付けられる、請求項２に従うトランスミッション。
- 前記各自己適合型のカップリング要素が、接触縁を有し、前記1つのトランスミッション部材により担持されたホルダー内で回転可能な円盤を、前記円盤が回転すると、前記接触縁の一方の終端が、固定構成カップリング要素の凹部と係合可能な凸部を形作り、そして、反対側の終端が、固定構成カップリング要素の凸部により係合される凹部を形作るような形で含んでいる、請求項２に従うトランスミッション。
- 前記各固定構成カップリング要素が、一方の側面の凸部から、反対の側面の凹部へ段差移行を含んでいる、請求項2に従うトランスミッション。
- 前記各自己適合型カップリング要素が、一方の終端の歯が一方向に移動されるとき、それが、固定構成カップリング要素の凹部で係合可能な凸部を形作り、さらに、反対側の終端の歯が、固定構成カップリング要素の凸部によって係合可能な凹部を形作るよう、前記一方のトランスミッション部材により担持され、反対方向に一緒に移動されるような形で、その反対側の終端上に、1対の歯を含んでいる、請求項2に従うトランスミッション。
- 前記の歯が、ロッキングバーにより、機械的に一緒に作動させられる、請求項7に従うトランスミッション。
- 前記各自己適合型カップリング要素が、その両端と前記歯の間のスペースに歯を有する、シフトプレートを含んでおり、前記プレートが一方向に移動すると、それにより、固定構成カップリング要素内の凹部と係合する凸部を形作るのに有効な一方の終端の歯、および固定構成カップリング要素の凸部によって係合可能な凹部を形作るのに有効な前記歯間スペースを形成するような形で、前記シフトプレートがそれぞれのトランスミッション部材により担持されるホルダー内でシフト可能である、請求項2に従うトランスミッション。
- 前記一方のトランスミッション部材の一方の側面の前記固定構成カップリング要素の凸部および凹部が、前記1つのトランスミッション部材の反対の側面の凸部および凹部に対して配列した状態にあり、そして、前記他のトランスミッション部材の前記各自己適合カップリング要素は、前記回転部材の全有効直径でノンスリップカップリングを作用させるような形で、前記固定構成カップリング要素の構成に自動的に自身を適合させる、前記自己適合型カップリング要素を可能とするために、互いから前記ピッチの半分に等しい距離にオフセットされる、2つの終端部分を含んでいる請求項1に従うトランスミッション。
- 前記一方のトランスミッション部材の一方の側面の前記固定構成カップリング要素の凸部および凹部が、前記一方のトランスミッション部材の反対の側面の凸部および凹部に対して配列した状態にあり、そして、前記各自己適合型カップリング要素は、一方のトランスミッション部材の運動方向に垂直な軸の周りに旋回する、前記他のトランスミッション部材上の旋回アセンブリを含んでおり；前記各旋回アセンブリは、前記一方のトランスミッション部材の凸部および凹部上の距離を置いた点に係合するよう適合した、1対の距離を置いたアームを有し、それにより、前記自己適合型カップリング要素は、前記回転部材の全有効直径でノンスリップカップリングを作用させるような形で、自動的に自身を前記固定構成カップリング要素の構成に適合可能とする請求項1に従うトランスミッション。
- 前記一方のトランスミッション部材の一方の側面の前記固定構成カップリング要素の凸部および凹部が、前記1つのトランスミッション部材の反対の側面の凸部および凹部に対して配列した状態にあり、そして、前記各自己適合型カップリング要素は、一方のトランスミッション部材の運動方向に垂直な軸の周りに旋おり；前記各旋回アセンブリは、前記一方のトランスミッション部材の凸部および凹部上の距離を置いた点に係合するよう適合した、1対の距離を置いた歯車を有し、それにより、前記自己適合型カップリング要素は、前記回転部材の全有効直径でノンスリップカップリングを作用させるような形で、自動的に自身を前記固定構成カップリング要素の構成に適合可能とする請求項1に従うトランスミッション。
- 前記回転部材は、その上に半径方向に移動可能な形で、前記自己適合型カップリング要素を担持する可変直径歯車であり、そして、前記他のトランスミッション部材は、前記固定構成カップリング要素を担持する固定直径歯車である請求項1に従うトランスミッション。
- 前記の回転部材は、その上に半径方向に移動可能な形で、前記自己適合型カップリング要素を担持する可変直径歯車であり、そして、前記他のトランスミッション部材は、前記固定構成カップリング要素を担持する歯付きラックである請求項1に従うトランスミッション。
- 前記回転部材は、その上に半径方向に移動可能な形で、前記自己適合型カップリング要素を担持する可変直径歯車であり、そして、前記他のトランスミッション部材は、前記固定構成カップリング要素を担持するフレキシブルチェーンである請求項1に従うトランスミッション。
- 前記回転部材が、その上に半径方向に移動可能な形で、前記自己適合型カップリング要素を担持する可変直径歯車であり、そして、前記他のトランスミッション部材は、前記固定構成カップリング要素を担持するフレキシブルベルトである請求項1に従うトランスミッション。
- 前記他方のトランスミッション部材は、半径方向に移動可能な形で前記自己適合型のカップリング要素を担持し、そして、前記回転部材は、前記固定構成カップリング要素を担持する請求項1に従うトランスミッション。
- 前記他方のトランスミッション部材は、中心軸の周りのラジアルスロットの環状配列が形成された円盤を含み、そして、前記自己適合型カップリング要素は、前記中心軸へ向かい、および、離れる、前記スロット内で移動可能なピンの環状配列を含んでいる請求項17に従うトランスミッション。
- 前記回転部材は、ギヤアセンブリが前記円盤の前記中心軸の周りで回転するような形で、ピンの前記環状配列と噛合う少なくとも1つのギヤを有する、ギヤアセンブリを含む、請求項18に従うトランスミッション。
- 前記円盤は、円盤の前記中心軸からのギヤアセンブリのラジアル距離を変化させるよう、ギヤアセンブリに対して可動であり、その結果、前記トランスミッションのトランスミッションレシオを変化させる、請求項19に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、円盤の前記中心軸からのギヤアセンブリのラジアル距離を変化させるよう、円盤に対して可動であり、その結果、前記トランスミッションのトランスミッションレシオを変化させる、請求項19に従うトランスミッション。
- 前記回転部材は、半径方向に移動可能な形で前記固定構成カップリング要素を担持し、そして、前記他方のトランスミッション部材は、その全移動位置で前記固定構成カップリング要素の構成に自身を適合するよう、個別に移動可能な形で前記自己適合型のカップリング要素を担持する請求項1に従うトランスミッション。
- 前記回転部材は、中心軸の周りのラジアルスロットの環状配列が形成され、さらに、前記スロット内で半径方向に移動可能なピンの環状配列を含み、前記固定構成カップリング要素を担持している、請求項22に従うトランスミッション。
- 前記他方のトランスミッション部材により担持される前記自己適合型カップリング要素は、前記他方のトランスミッション部材に旋回式に取り付けられたピンである、請求項23に従うトランスミッション。
- 前記他方のトランスミッション部材は、第2の回転部材である、請求項24に従うトランスミッション。
- 前記第2の回転部材は、その内部表面に、前記旋回式に取り付けられたピンを担持する、フレキシブルチェーンもしくはベルトである、請求項25に従うトランスミッション。
- 前記第2の回転部材は固定直径歯車であり、その外周の回りに、環状配列の形で、前記旋回式に取り付けられたピンを担持する、請求項25に従うトランスミッション。
- 前記トランスミッション部材の双方は回転部材であり；
前記各回転部材は、前記自己適合型カップリング要素を担持する第1の部分、および前記固定構成カップリング要素を担持する第2の部分を含んでおり；
前記一方の部分のカップリング要素は、前記トランスミッションのトランスミッションレシオを変えるよう、回転軸へ向かうように、および、回転軸から離れるように、グループとして半径方向に移動可能なものであり；
各回転部材の2つの部分は並列関係にあり、さらに、2つの回転部材は、1つの回転部材の第1の部分か、他方の回転部材の第2の部分に並べられて係合し、逆もまた同様であるような形で、互いに対して方向付けられている請求項27に従うトランスミッション。 - 前記第1および第2のトランスミッション部材は、それぞれ、第1および第2の回転部材であり；
前記第1の回転部材は、可変直径歯車であって、前記半径方向に移動可能なカップリング要素を含んでおり；
前記第2の回転部材は、固定直径歯車である請求項1に従うトランスミッション。 - 前記可変直径歯車上の前記半径方向に移動可能なカップリング要素は、前記自己適合型構成となっており；そして、前記固定直径歯車上の前記カップリング要素は、前記固定構成となっている請求項29に従うトランスミッション。
- 前記凸部および凹部の間の過度の隙間を復元することなく、トランスミッションレシオの範囲を広げ、および/または、負荷を共有することが出来るような形で、一緒に回転する、互いに固定された複数の前記可変直径歯車、および、互いに固定された複数の前記固定直径歯車がある、請求項29に従うトランスミッション。
- 前記固定直径歯車は、後者の歯車を、前記可変直径歯車のカップリング要素と係合するよう促すアームの一方の終端に取り付けられ；前記アームは、前記アームの旋回軸が、前記第2の固定直径歯車の回転軸として役立つような形で、最初に述べた固定直径歯車と噛合う第2の固定直径歯車を回転可能な形で取り付ける軸の周りを旋回するものであり、その回転軸は、トランスミッションの全トランスミッションレシオにおける、前記の可変直径歯車の回転軸に対して、固定位置にあり続ける請求項29に従うトランスミッション。
- 前記回転部材は、ラジアルスロットの環状配列によって形成される、1対の円錐形円盤；
前記半径方向に移動可能なカップリング要素は、前記円盤間の環状配列に配置され、それらの両端は、円盤を、互いに近づくようにあるいは離れるように動かすと、回転部材の有効直径を変えるよう、前記後者カップリング要素を半径方向に移動するような形で、前記スロット内にスライド可能な状態で受けられる請求項1に従うトランスミッション。 - 請求項1に従うトランスミッションにおいて、前記回転部材は以下を含む：
回転部材の回転軸から放射する、ラジアルスロットの環状配列を有する、円盤の形をした第1の部材；および、
前記ラジアルスロットで受けられ、さらにそこで可動な、傾斜縁を有する三角板の環状配列を担持する第2の部材；
前記半径方向に移動可能なカップリング要素は、前記第1の部材および第2の部材を、互いに近づくようにあるいは離れるように動かすと、回転部材の有効直径を変えるよう、前記カップリング要素の環状配列を半径方向に移動するような形で、前記ラジアルスロットおよび三角板の間の環状配列内に配置されている。 - 前記三角板を担持する前記第2の部材は、ラジアルスロットを有する前記円盤に対して、近づいたり離れたりする形で可動となっている第2の円盤である、請求項34に従うトランスミッション。
- 前記三角板を担持する前記第2の部材は、回転部材の回転軸上に、スライド可能な形で受けられるベアリング部材を含んでいる、請求項34に従うトランスミッション。
- 前記半径方向に移動可能な各カップリング要素は、一方の終端が前記円盤のラジアルスロット内にスライド可能な形で受けられ、さらに、反対側の終端が前記三角板の1つの傾向縁をスライド可能な形で受ける、請求項34に従うトランスミッション。
- 前記回転部材は、回転軸上に回転可能に取り付けられた、小直径の内部終端および大直径の外部終端を有する円錐形をしており、前記円錐は、前記外部終端と前記内部終端の間に延びる、複数のラジアルスロットが形成されており；
前記半径方向に移動可能なカップリング要素は、前記回転部材の有効直径を変えるよう、前記スロット内で可動である請求項1に従うトランスミッション。 - 前記回転部材は、前記半径方向に移動可能なカップリング要素を受ける、複数の半径方向に延びるスロットが形成された円盤を含み、さらに、前記他方のトランスミッション部材は、前記円盤にまたがり、前記後者のカップリング要素の両端で係合可能な、1対の歯車を含んでいる、請求項1に従うトランスミッション。
- 前記半径方向に移動可能な各カップリング要素は、回転部材の回転軸に向かって付勢されるスプリングである、請求項1に従うトランスミッション。
- 前記回転部材は、少なくとも直線ラジアルスロットの環状配列が形成された第1の円盤、および、曲線ラジアルスロットの環状配列が形成された第2の円盤を含み；
前記半径方向に移動可能なカップリング要素は、一方の円盤を、他方の円盤に対して回転させると、回転部材の有効直径を変えるよう、前記カップリング要素を半径方向に移動する形で、前記スロット内に配列されている請求項1に従うトランスミッション。 - 前記回転部材は、前記カップリング要素の各両端上に、1対の前記第1の円盤および第2の円盤を含む、請求項41に従うトランスミッション。
- 半径方向に移動可能なカップリング要素の前記各環状配列は、前記自己適合型の構成となっており、さらに、前記スロット内で受けられるピン、および前記ピンに旋回式に取り付けられた接触要素を含んでいる、請求項41に従うトランスミッション。
- 請求項1に従うトランスミッションにおいて：
前記他方のトランスミッション部材は、ラジアルスロットの環状配列が形成された円盤を含み；
前記自己適合型カップリング要素は、前記スロット内で移動可能なピンの環状配列を含み；
そして、前記回転部材は、ギヤアセンブリを前記環状配列の中央の周りで回転させる、ピンの前記環状配列と噛合うギヤを有する、ギヤアセンブリを含む。 - 前記円盤およびピンの前記環状配列は、回転軸の周りで回転可能である、請求項44に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、そのそれぞれのスロット内のピンを半径方向に移動させるよう、前記円盤に対して半径方向に可動であり、それによって、トランスミッションレシオを変更する、請求項44に従うトランスミッション。
- 前記円盤は、そのそれぞれのスロット内のピンを半径方向に移動させるよう、前記ギヤアセンブリに対して半径方向に可動であり、それによって、トランスミッションレシオを変更する、請求項44に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、前記円盤の直径をはさんだ両側のそれぞれの上の1対のギヤアセンブリを含んでおり、さらに、前記円盤は、前記円盤のスロット内でピンを半径方向に移動させるよう、一方のギヤの対へ向かい、また、他方のギヤの対から離れるように動くことが出来、それによって、トランスミッションレシオを変更する、請求項44に従うトランスミッション。
- トランスミッションは、ピンの環状配列を有する第2の円盤を含み、前記ギヤアセンブリは、前記ギヤの対が、前記円盤の1つのピンの環状配列にまたがり、さらに噛合う形で、前記ギヤの対と共に軸に配列した第3のギヤを含み；その一方で、前記第3のギヤおよび前記ギヤの対の1つが、前記第2の円盤のピンの環状配列にまたがり、さらに噛合う請求項44に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、前記円盤の反対の側面にまたがる2対の前記のギヤを含み、各対のギヤは、円盤のそれぞれの側面を貫通して突出する、ピンの終端と噛合う、請求項44に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、ピンの前記環状配列の一方の側面上のローラー、および、ピンの前記環状配列の中央の周りで、ギヤアセンブリを回転させるための、ピンの前記環状配列の反対の側面と噛合う1対のギヤを含む請求項44に従うトランスミッション。
- 前記他方のトランスミッション部材は、互いに軸方向に距離を置き、１対の前記円盤の間のピンの前記環状配列を移動可能に支える、ラジアルスロットの環状配列で形成された、1対の前記円盤を含み；前記円盤は、前記ピンを半径方向に移動させるよう、互いに対して可動であり、それにより、前記ギヤアセンブリの回転の有効半径を変更する請求項44に従うトランスミッション。
- 前記円盤は、互いに向かうように、および互いに離れるように可動であり、さらに、ピンの前記環状配列を移動可能に支える、円錐形表面を有する、請求項52に従うトランスミッション。
- 前記ピンは、前記ピンを半径方向に移動させるために、前記円錐形表面に沿って転回可能なローラーを有する、請求項53に従うトランスミッション。
- 前記トランスミッション部材の双方は回転部材であり、前記回転部材の1つは、その外周上に、それぞれが、その中間位置で旋回する軸方向に延びるピンの環状配列の形で、前記自己適合型カップリング要素を、前記自己適合型の構成を定するように担持し；
前記回転部材の他方は、その外周に、前記固定構成の凸部および凹部を担持する、軸方向に延びるピンの環状配列の形で、前記固定構成カップリング要素を担持する請求項1に従うトランスミッション。 - 前記固定構成カップリング要素を担持する前記ピンは、前記他方の回転部材の有効直径を変えるよう、半径方向に移動可能である、請求項55に従うトランスミッション。
- 前記固定構成カップリング要素を担持する前記各ピンは、凸部を形作る要素、および凸部を形作る前記要素から距離を置いた、凹部を形作る他の要素を含んでいる、請求項55に従うトランスミッション。
- 前記固定構成カップリング要素を担持するピンは、2つの交互の一連に構成され、一方の一連内のピンがその両端に凸部および凹部を含み、他方の一連内のピンがそれぞれのピンの中間部分に凸部および凹部を含む、請求項57に従うトランスミッション。
- 前記一方の回転部材内の、前記自己適合型カップリング要素を形作るピンは、また、より長いピンと交互関係にある短いピンの、2つの交互の一連内に配置されている、請求項58に従うトランスミッション。
- 前記回転部材の1つは可変直径歯車であり、前記回転部材の他方は固定直径歯車である、請求項55に従うトランスミッション。
- 前記回転部材の1つは可変直径歯車であり、前記回転部材の他方は閉ループカップリング部材である、請求項55に従うトランスミッション。
- 前記各回転部材は、並列関係にある2つの部分を含み、前記各回転部材の第1の部分は、前記自己適合型カップリング要素のピンを含み、さらに、前記各回転部材の第2の部分は、前記固定構成カップリング要素のピンを含み；
前記回転部材は、前記1つの回転部材の第1の部分が、他方の回転部材の第2の部分と配列され、および係合するような形で方向付けされ、逆もまた同様である請求項55に従うトランスミッション。 - 前記トランスミッション部材の双方は回転部材であり；
前記各回転部材は前記自己適合型カップリング要素を担持する第1の部分、および前記固定構成カップリング要素を担持する第2の部分を含み；
前記部分の1つのカップリング要素は、前記トランスミッションの転換率を変更するよう、回転軸へ向かう、および離れる、グループとして半径方向に移動可能であり；
各回転部材の2つの部分は並列関係となっており、さらに、2つの回転部材は、互いに対して、1つの回転部材の第1の部分が、他方の回転部材の第2の部分と配列し、および係合するような形で、方向付けされ、逆もまた同様である請求項1に従うトランスミッション。 - 前記固定構成カップリング要素は、それぞれの回転部材内の半径方向に移動可能である、請求項63に従うトランスミッション。
- 前記他方のトランスミッション部材は、前記回転部材をスプロケットホイールに連結するチェーンであり、前記トランスミッションは、前記チェーン内の張力を維持するよう、前記のチェーンに対してスプリングによって付勢された状態のピニオンをさらに含む、請求項1に従うトランスミッション。
- 前記他方のトランスミッション部材は、前記回転部材を、前記フレキシブル閉ループ内の張力を維持するよう、1方の回転部材の直径の増加が、他方の回転部材における直径の減少を伴う形で、類似構造の他の回転部材に連結するフレキシブル閉ループである、請求項1に従うトランスミッション。
- 2つの回転部材は、前記フレキシブル閉ループカップリング内の張力を維持するよう、前記1つの回転部材の直径を増加させると同時に、他の前記の回転部材の直径を縮小させる、制御機構により制御される、請求項66に従うトランスミッション。
- 前記制御機構は、一方の側で1つの回転部材に、その有効直径を増加させるよう連結され、さらに、反対の側で他方の回転部材に、その有効直径を減少させるよう連結された旋回アームを含む、請求項67に従うトランスミッション。
- 前記制御機構は、前記各回転部材と連結された、ねじ部材を含み、前記ねじ部材は一緒に連結され、さらに、2つの回転部材の有効直径において、同量ではあるが反対方向へ向かう、同時に起こる変化を作用させるよう、そのそれぞれの回転部材と連結される請求項67に従うトランスミッション。
- 1方の回転部材は第1のギヤと連結され、さらに、他方の回転部材は前記第1のギヤとかみ合う第2のギヤと連結され、前記トランスミッションは、前記回転部材間のトランスミッションレシオの範囲を、ゼロ速度出力を達成するよう制御可能にするのに有効な、前記のギヤ間の差動機構をさらに含む請求項67に従うトランスミッション。
- 前記回転部材は、第1のリングにより一緒に結合された、距離を置いた円盤の内部の対、および、第1のリングと同軸の第2のリングにより一緒に結合された、距離を置いた円盤の外部の対を含み；
一方の対の円盤は半径方向に延びる複数の直線スロットが形成され、さらに、他方の対の円盤は半径方向に延びる複数の曲線スロットが形成され；
前記回転部材の前記各カップリング要素の両端は、各対内の前記円盤の1方の、その対内の他方の円盤に対する回転が、前記カップリング要素を回転方向に従って前記円盤に対して半径方向に動かし、それによって、回転部材の有効直径を変更させるような形で、それぞれの円盤の直線スロット内および曲線スロット内の双方で受けられる請求項1に従うトランスミッション。 - 各対の1枚の円盤は、2枚の円盤の角度的な移動に作用するよう制御可能な差動ギヤアセンブリにより、それぞれの対の他方の円盤と連結され、それによって、トランスミッションが作動している間、前記回転部材の有効直径を変化させる、請求項71に従うトランスミッション。
- 前記他方のトランスミッション部材は、歯車の軸に向かって、および、軸から離れるように、半径方向に移動可能な自己適合型カップリング要素の環状一連を有する可変直径歯車であり、そして、前記回転部材は、前記歯車の中心軸の周りで回転するよう、前記歯車とかみ合うギヤアセンブリである請求項1に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、前記歯車内に位置して回転する、請求項73に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、前記歯車の外側に位置して周りを回転する、請求項73に従うトランスミッション。
- 前記回転部材の前記カップリング要素は、前記トランスミッション部材のカップリング要素との接触を和らげるよう、弾力性パッドを設けられている、請求項1に従うトランスミッション。
- 前記他方の回転部材の前記カップリング要素は、前記トランスミッション部材のカップリング要素との接触を和らげるよう、弾力性パッドを設けられている、請求項1に従うトランスミッション。
- トランスミッションは、所定の状態を感知する状態センサ、および、前記回転部材の回転軸からの半径距離を変えるための、前記半径方向に移動可能なカップリング要素を自動的に移動させる自動制御システムを含んでおり、それによって、感知した状態に応じて、前記連続可変トランスミッションのトランスミッションレシオを変化させる、請求項1に従うトランスミッション。
- 前記状態センサは、トランスミッションの速度を感知し、さらに、それに応じてトランスミッションレシオを自動的に制御する、請求項78に従うトランスミッション。
- 前記状態センサは、トランスミッション上の負荷を感知し、さらに、それに応じてトランスミッションレシオを自動的に制御する、請求項78に従うトランスミッション。
- トランスミッションは、車両運転用エンジンを有する車両に含まれており、前記状態センサは前記エンジンの負荷を感知し、それに応じて自動的にトランスミッションレシオを制御する、請求項78に従うトランスミッション。
- 前記自動制御システムは、所定の感知状態に対する連続可変トランスミッションのトランスミッションレシオ自動制御の、少なくとも2つの所定の応答のうち1つを選択する応答セレクタを含んでいる、請求項78に従うトランスミッション。
- 連続可変トランスミッションは、以下を含む：
それぞれが、一緒に運動するようトランスミッション部材を連結する、一連の係合可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；
回転軸の周りを回転可能な回転部材である、少なくとも1つの前記トランスミッション部材；
前記トランスミッションの転換率を変えるために、回転軸に向かい、および、回転軸から離れるように、半径方向に移動可能な、少なくとも1つの前記一群のカップリング要素；
各固定構成の凹部を交替する固定構成の凸部である、前記一群の１つのカップリング要素；
自己適合型の構成で、半径方向に移動可能なカップリング要素の全移動位置で、前記固定構成カップリング要素の構成に自身を適合させるよう、個々に反対方向に可動である、前記他の一群カップリング要素；
ラジアルスロットの環状配列で形成された円盤を含む、前記他のトランスミッション部材；
前記スロット内で移動可能なピンの環状配列を含む、前記自己適合型カップリング要素；および、
前記環状配列の中央の周りで、前記円盤と前記ギヤアセンブリとの間の相対的回転に作用する一方で、そこでノンスリップカップリングを達成するために、ピンの前記の環状配列とかみ合うギヤを有するギヤアセンブリを含む、前記回転部材。 - 前記円盤および前記ピンの環状配列もまた、回転軸の周りを回転可能である、請求項83に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、それぞれのスロット内のピンを半径方向に移動させるよう、前記円盤に対して半径方向に可動であり、それにより、トランスミッションレシオを変更する、請求項83に従うトランスミッション。
- 前記円盤は、そのそれぞれのスロット内のピンを半径方向に移動させるよう、前記ギヤアセンブリに対して半径方向に可動であり、それにより、トランスミッションレシオを変更する、請求項83に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、前記円盤の直径に対して反対側の2つの各側面上の1対のギヤを含み、さらに、前記円盤は、前記円盤のスロット内でピンを半径方向に移動させるよう、一方のギヤの対へ向かい、また、他方のギヤの対から離れるように動くことが出来、それによって、トランスミッションレシオを変更する、請求項83に従うトランスミッション。
- トランスミッションは、ピンの環状配列を有する第2の円盤を含み、前記ギヤの組が、前記円盤の1つのピンの環状配列にまたがり、さらにかみ合うような形で、前記ギヤアセンブリは前記ギヤの対と共に軸に配列した第3のギヤを含み、その一方で、前記第3のギヤおよび前記ギヤの対の1つが、前記第2の円盤のピンの環状配列にまたがり、さらにかみ合う請求項83に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、前記円盤の反対側面にまたがる2対の前記ギヤを含み、ギヤの各対は、円盤のそれぞれの側面を貫通して突出する、ピンの終端とかみ合う、請求項83に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、ピンの前記環状配列の一方の側上のローラー、および、ピンの前記環状配列の中央の周りで、ギヤアセンブリを回転させるための、前記環状配列の反対側と係合する1対のギヤを含む請求項83に従うトランスミッション。
- 前記他方のトランスミッション部材は、互いに軸方向に距離を置き、前記円盤の間のピンの前記環状配列を移動可能に支える、ラジアルスロットの環状配列で形成された、1対の前記円盤を含み、前記円盤は、前記ピンを半径方向に移動させるよう、互いに対して可動であり、それにより、前記ギヤアセンブリの回転の有効半径を変更する請求項83に従うトランスミッション。
- 前記円盤は、互いに向かうように、および互いに離れるように可動であり、さらに、ピンの前記環状配列を移動可能に支える、円錐形表面を有する、請求項91に従うトランスミッション。
- 前記ピンは、前記ピンを半径方向に移動させるために、前記円錐形表面に沿って転回可能なローラーを有する、請求項92に従うトランスミッション。
- 前記トランスミッション部材の双方は回転部材であり、前記回転部材の1方は、その外周上に、それぞれが、その中間位置で旋回する軸方向に延びるピンの環状配列の形で、前記自己適合型カップリング要素を、前記自己適合型の構成を呈するように担持し、前記の回転部材の他方は、その外周に、前記凸部および凹部の固定構成を担持する、軸方向に延びるピンの環状配列の形で、前記固定構成カップリング要素を担持する請求項83に従うトランスミッション。
- 前記固定構成カップリング要素を担持する前記ピンは、前記他の回転部材の有効直径を変えるよう、半径方向に移動可能である、請求項94に従うトランスミッション。
- 前記固定構成カップリング要素を担持する前記各ピンは、凸部を形作る要素、および凸部を形作る前記要素から距離を置いた、凹部を形作る他の要素を含んでいる、請求項94に従うトランスミッション。
- 前記固定構成カップリング要素を担持するピンは、2つの交互の一連で構成され、一方の一連内のピンはその両端に凸部および凹部を含み、他方の一連内のピンはそれぞれのピンの中間部分に凸部および凹部を含む、請求項96に従うトランスミッション。
- 1方の前記回転部材内の、前記自己適合型カップリング要素を形作るピンは、また、より長いピンと交互関係にある短いピンの、2つの交互の一連内に配置されている、請求項94に従うトランスミッション。
- 前記回転部材の1方は可変直径歯車であり、さらに、前記回転部材の他方は固定直径歯車である、請求項94に従うトランスミッション。
- 前記回転部材の1方は可変直径歯車で、さらに、前記回転部材の他方は閉ループカップリング部材である、請求項94に従うトランスミッション。
- 前記各回転部材は、並列関係にある2つの部分を含んでおり、前記各回転部材の第1の部分は、前記自己適合型カップリング要素のピンを含み、前記各回転部材の第2の部分は、前記固定構成カップリング要素のピンを含み；
前記回転部材は、前記1つの回転部材の第1の部分が、他方の回転部材の第2の部分と配列し、および係合するような形で方向付けされ、逆もまた同様である請求項94に従うトランスミッション。 - 連続可変トランスミッションは、以下を含む：
それぞれが、一緒に運動するようトランスミッション部材を連結する、一連の係合可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；
回転軸の周りを回転可能な回転部材である、少なくとも1つの前記トランスミッション部材；
前記トランスミッションの転換率を変えるために、回転軸に向かい、および、回転軸から離れるように、半径方向に移動可能な、少なくとも1つの前記一群のカップリング要素；
各固定構成の凹部を交替する固定構成の凸部である、前記一群の１つのカップリング要素；
自己適合型の構成で、半径方向に移動可能なカップリング要素の全移動位置で、前記固定構成カップリング要素の構成に自身を適合させるよう、個々に反対方向に可動である、前記他の一群のカップリング要素；
第1のリングにより結合した距離を置いた円盤内部の対、および、第1のリングと同軸の第2のリングにより結合した距離を置いた円盤外側の対を含む、前記回転部材；
半径方向に延びる複数のまっすぐなスロットで形成された1方の対、および、半径方向に延びる複数の曲線スロットで形成された円盤の他方の対；
各対内の前記円盤の1方の、その対内の他方の円盤に対する回転が、回転方向に従って、前記カップリング要素を前記円盤に対して半径方向に動かし、それによって、回転部材の有効直径を変更するような形で、それぞれの円盤の直線スロット内および曲線スロット内の双方で受けられる、前記回転部材の前記各カップリング要素の両端。 - 各対の1方の円盤は、2枚の円盤の角度的な移動に作用するよう制御可能な差動ギヤアセンブリにより、それぞれの対の他方の円盤と連結され、それによって、トランスミッションが作動している間、前記回転部材の有効直径を変化させる、請求項102に従うトランスミッション。
- 連続可変トランスミッションは、以下を含む：
それぞれが、一緒に運動するようトランスミッション部材を連結する、一連の係合可能な一群のカップリング要素を有する、第1および第2のトランスミッション部材；
前記トランスミッションの転換率を変えるために、回転軸に向かい、および、回転軸から離れるように、半径方向に移動可能な、少なくとも1つの前記一群のカップリング要素；
各固定構成の凹部を交替する固定構成の凸部である、前記一群の１つのカップリング要素；
自己適合型の構成で、半径方向に移動可能なカップリング要素の全移動位置で、前記固定構成カップリング要素の構成に自身を適合させるよう、個々に反対方向に可動である、前記他の一群のカップリング要素；
歯車の軸に向かって、および、軸から離れるように、半径方向に移動可能な自己適合型カップリング要素の環状の一連を有する可変直径歯車である、一方の前記回転トランスミッション部材；
前記歯車の中心軸の周りで回転するよう、前記歯車とかみ合うギヤアセンブリである、他方の前記回転トランスミッション部材。 - 前記ギヤアセンブリは、前記歯車内に位置し、その内部で回転する、請求項104に従うトランスミッション。
- 前記ギヤアセンブリは、前記歯車の外側に位置し、その周りで回転する、請求項104に従うトランスミッション。
- 第1の部材と第2の部材との間の所定の方向に、機械的な動きを伝えるトランスミッション；
前記第1の部材はカップリング要素を含み；
前記第2の部材は、動きの方向に対して平行なあらゆる断面内で、同一ピッチの周期的パターンの、凸部および凹部の形状で形成された、係合表面を有し；
前記第1の部材のカップリング要素は、前記動く方向に沿った任意の点で、および、静止点によって決定された少なくとも1つの接触線に沿った表面上に静止している、前記第2の部材の係合面上に配置可能であり；
前記第1の部材の前記カップリング要素は、前記第2の部材の上方で、任意の静止点に対して、高度を変えることのない、少なくとも1点を有し；
前記接触線は、少なくとも一部分が係合表面の正勾配上に、さらに一部分が負勾配上にかかっている。 - 前記部材の少なくとも1つは回転部材であり、前記所定の方向は、その周りで前記回転部材が回転する、回転軸の回転方向である、請求項107に従うトランスミッション。
- 前記第1の部材は、その有効直径を変えるよう、半径方向に移動可能な前記カップリング要素の環状配列を含んだ可変直径回転部材であり、それにより、前記トランスミッションは、前記第1および第2の部材間のトランスミッションレシオを連続的に変化させることが可能となる、請求項108に従うトランスミッション。
- 平行な回転軸を有する回転駆動部材と回転被駆動部材との間で、機械的な動きを伝えるトランスミッションは、以下を含む：
前記駆動および被駆動部材の回転軸に平行なピン；
実質的に、前記回転軸に対して垂直、および前記ピン対して垂直な方向にのみ相対運動可能となるよう、前記ピンに係合している一方の前記部材；
他方の部材が回転するとき、それによって、ピンを接線方向および半径方向の双方に動かすような形で、前記ピンと係合可能であり、ここで、接線方向への動きはその方向への前記動きであり、半径方向への動きは、周期的に中央半径を回る動きである他方の前記部材。 - 前記第1の部材および第2の部材の前記回転軸の間の距離を変える機構を含む、請求項110に従うトランスミッション。
- 可変直径回転ホイールは、以下を含む：
第1のリングにより一緒に結合された、距離を置いた円盤の内部の対、および、第1のリングと同軸の第2のリングにより一緒に結合された、距離を置いた円盤の外部の対;
半径方向に延びる複数の直線スロットが形成された円盤の1方の対、および、半径方向に延びる複数の曲線スロットが形成された円盤の他方の対；
および、他方の円盤に対して対をなしている、各対内の円盤のうちの1つの回転が、回転方向に従って、前記ピンを円盤に対して半径方向に動かし、それによって、回転部材の有効直径を変更するような形で、それぞれの円盤の直線スロット内および曲線スロット内の双方で受けられる両端を有する、複数のピン。 - 前記複数のピンの各々が、可変直径回転ホイールをトランスミッション部材と連結するよう、旋回式にカップリング要素を取り付ける、請求項112に従う可変直径回転ホイール。
- 各対の1方の円盤は、2枚の円盤の角度的な移動に作用するよう制御可能な差動ギヤアセンブリにより、それぞれの対の他方の円盤と連結され、それによって、前記ホイールの有効直径を変化させる、請求項112に従う可変直径回転ホイール。
- 可変直径回転式のホイールは、以下を含む：
小直径の内部終端および大直径の外部終端を有する円錐；
前記外部終端と前記内部終端との間に延びる、複数のラジアルスロットが形成されている前記円錐；および、
円錐をトランスミッション部材と連結させ、前記ホイールの有効直径を変えるよう、前記スロット内を動くことが出来る複数のカップリング要素。 - 可変直径回転ホイールは、以下を含む：
複数の半径方向に延びるスロットが形成された円盤；および、
前記スロット内で半径方向に移動可能で、可変直径回転ホイールをトランスミッション部材と連結させるよう、旋回式にカップリング要素を取り付けたピンの環状配列。 - 可変直径回転ホイールは、以下を含む：
軸方向に距離を置いた1対の円盤；
半径方向直線スロットの環状配列で形成された一方の前記円盤、および、半径方向曲線スロットで形成された他方の前記円盤；および、
前記スロット内で受けられ、前記ホイールの有効直径を変更するよう、一方の前記円盤を他方に対して回転させることにより、そこで半径方向に移動可能な複数のピン。 - 他の類似の回転部材に連結する回転部材は、以下を含む：
固定構成の凸部および凹部を形作る回転部材の第1の部分上の、軸方向に延び、半径方向に移動可能な複数のカップリング要素；
自己適合型構成の凸部および凹部を形作る回転部材の第2の部分上の、軸方向に延び、半径方向に移動可能な複数のカップリング要素。 - 前記半径方向に移動可能なカップリング要素は、回転部材に形成されたラジアルスロット内で移動可能なピンにより担持され、前記旋回カップリング要素は、回転部材の外周に中間位置で旋回式に取り付けられたピンの形である、請求項118に従う回転部材。
- 回転軸の周りで回転可能な回転部材と連結し、他のトランスミッション部材と連結するための凸部および凹部の配列が形成された、向かい合った側面、および、前記両側面の間の表面を有するトランスミッション部材;
前記凸部および凹部の配列は、一方の側面から反対の側面まで同一ピッチである、前記回転軸に垂直な前記表面の全ての断面と同一ピッチを有している；
一方の側面内の凸部および凹部は、反対の側面内の凸部および凹部に対して、一方の側面内の各凸部が、回転軸に平行な線に沿って反対の側面内の凹部に並ぶような形で、交互の関係となっている。 - トランスミッション部材は歯車である、請求項120に従うトランスミッション部材。
- 前記各凸部および凹部は、歯車の一方の側面の凸部から歯車の反対の側面の凹部へのゆるやかな移行を含む、請求項121に従うトランスミッション部材。
- 前記各凸部および凹部は、歯車の一方の側面の凸部から歯車の反対の側面の凹部への段差移行を含む、請求項121に従うトランスミッション部材。
- 前記トランスミッション部材は、閉ループフレキシブルチェーンである、請求項120に従うトランスミッション部材。
- 前記各凸部および凹部は、歯車の一方の側面の凸部から歯車の反対の側面の凹部へのゆるやかな移行を含む、請求項124に従うフレキシブルチェーン。
- 前記各凸部および凹部は、歯車の一方の側面の凸部から歯車の反対の側面の凹部への段差移行を含む、請求項124に従うフレキシブルチェーン。
- 前記トランスミッション部材は、閉ループフレキシブルベルトである、請求項120に従うトランスミッション部材。
- 前記各凸部および凹部、歯車の一方の側面の凸部から歯車の反対の側面の凹部へのゆるやかな移行を含む、請求項127に従うフレキシブルベルト。
- 前記各凸部および凹部は、歯車の一方の側面の凸部から歯車の反対の側面の凹部への段差移行を含む、請求項127に従うフレキシブルベルト。
- 前記トランスミッション部材は、ラックである、請求項120に従うトランスミッション部材。
- 前記各凸部および凹部は、歯車の一方の側面の凸部から歯車の反対の側面の凹部へのゆるやかな移行を含む、請求項130に従うラック。
- 前記各凸部および凹部は、歯車の一方の側面の凸部から歯車の反対の側面の凹部への段差移行を含む、請求項130に従うラック。
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