JP2007505269A - 可変運動制御装置および使用方法 - Google Patents

可変運動制御装置および使用方法 Download PDF

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Abstract

可変運動制御装置および使用方法である。これらの装置および方法は、回転軸入力から伝達される回転軸出力等の出力を制御入力に基づいて変動させて提供することに関する。前記装置および方法を用いて、たとえばコンプレッサ、動力取出し装置または動力伝達または差動装置に用いられる可変出力を得ることができる。この可変出力を得るために、前記装置および方法には、平歯車遊星系、リングギヤ遊星系、かさ歯車機構またはこれらの機能を組み合わせたもの等の機械部品系の使用が含まれる。制御入力は、たとえば結合可能にかみ合う歯車の機構、ベルトにより連結されるプーリまたはスプロケットとチェーンとの同様の機構間における張力、磁気および／または電磁クラッチの使用、油圧式または空気式制御装置またはブレーキ装置によって実施される。

Description

本発明は、可変運動制御装置に関し、特に、入力軸の回転が固定的または可変的である場合に、出力軸において無限に可変的かつ選択的な回転出力を可能にする可変差動式または動力伝達式の装置であって、変量が１つ以上の追加の入力により制御されうる可変差動式または動力伝達式の装置に関する。
入力軸の回転が固定的または可変的である場合に、容易に使用することができ、制御が第２の入力により行なわれる可変回転軸出力装置を提供することの必要性は、まだ満たされないままになっている。
本発明は、可変運動制御装置および使用方法である。これらの装置および方法は、一般に、回転軸入力から伝達される回転軸出力等の出力を制御入力に基づいて変動させて提供することに関する。前記装置および方法を用いて、たとえばコンプレッサ、動力取出し装置または動力伝達または差動装置に用いられる可変出力を得ることができる。この可変出力を得るために、前記装置および方法には、平歯車遊星系、リングギヤ遊星系、かさ歯車機構またはこれらの機能を組み合わせたもの等の機械部品系の使用が含まれる。制御入力は、たとえば結合可能にかみ合う歯車の機構、ベルトにより連結されるプーリまたはスプロケットとチェーンとの同様の機構間における張力、磁気および／または電磁クラッチの使用、油圧式または空気式制御装置またはブレーキ装置によって実施される。
前記制御装置は、さらにまた、出力の操作と関連づけられうる。たとえば、入力用速度センサを前記装置の制御装置に動作的に関連づけて、入力速度の変動が制御の変動によって相殺されるようにすること、出力が一定になるようにすること、または入力速度の大きな変化が初期に相殺されるとともに、その後は徐々に出力に用いられる（たとえばコンプレッサ始動用）ようにすることができる。
本発明は、各装置が、１）入力と；２）出力と；３）制御との少なくとも３つの可変要素を含む出力装置およびその使用方法である。ひとつの実施例において、前記入力は、たとえばモータからの回転入力であり、前記出力は、動力伝達装置または差動装置と併用されるか、またはこれらの代わりに用いられるコンプレッサ、ジェネレータまたはオルタネータ始動制御装置、動力取出し装置（ＰＴＯ）またはその他の装置に用いられうるような可変回転出力である。本実施例における入力の制御は、出力を、たとえばゼロから最大限まで変動させる可変入力である。前記制御は、たとえばユーザ制御入力または自動入力（たとえば出力装置からの帰還制御または所定条件が起こった場合の自動制御）を含みうる。
本発明は、１）使用する部品の数が少ないことと；２）装置が非常に小型に構成されうることと；３）装置が相応の周知の装置と比べて一般に低費用で製作されることと；４）摩耗部品が最小限しかないため、メンテナンスが最小限になることと；５）ほとんどの実施例において、装置は、従来技術の一部の可変制御装置の場合のような「フリーホイール」またはワンウェイクラッチ機能（たとえばスプラグ式一方クラッチ）を必要としないことと；６）動作が円滑に行なわれうるため、装置は、入力または出力においていかなる「脈動」も生じないことと；７）入力から出力への実質的に無制限の増倍が可能であることとを含む、従来技術に勝る数多くの利点をもたらす。
本発明には、１）コンプレッサの動作を制御して、効率を高めるとともに、コンプレッサの始動に係わる問題を最小限に抑えるようにすることと；２）ジェネレータおよびオルタネータの動作を制御して、効率を高めるとともに、コンプレッサの始動に係わる問題を最小限に抑えるようにすることと；３）自動車またはその他の装置（たとえば動力伝達装置または差動装置用）の可変制御および動作の向上を達成すること等の数多くの用途がある。
本発明の機能性は、多数の機構または装置により達成されうる。いくつかの実施形態においては、平歯車遊星系が、全ての平歯車が単一または同様の直径を有して用いられる。また他の実施形態においては、平歯車遊星系が、１個以上の平歯車が多数の直径を有して用いられる。さらに他の実施形態では、リングギヤ遊星系が用いられる。さらにまた他の実施形態においては、かさ歯車機構が用いられる。これらの機構を組み合わせたものも用いられる。
前記制御入力は、１）２個のかみ合った歯車間に結合力を加えて両者間における運動を可能にするか、防止するか、または遅延させることと；２）たとえばベルトおよびプーリを用いて、プーリの中心間距離を利用してプーリ間における張力を制御し、以って両者間における運動を可能にするか、防止するか、または遅延させることと；３）ベルトおよびプーリと同様に動作するチェーンおよびスプロケットを用いることと；４）磁気および／または電磁クラッチを操作することと；５）油圧式制御装置を用いることと；６）空気式制御装置を用いることと；７）ブレーキ機構を用いることといったような数多くの機構により実施されうる。
さらにまた、単一の入力以外の追加制御を前記装置に追加して、さらに用途と柔軟性とを増加させることもできる。たとえば、ひとつの実施例では、出力制御が追加されて、出力速度がさらに制御される。また他の実施例では、前進および逆転制御が追加される。
本発明のさらに他の利点と新規な特徴とは、以下の説明に部分的に記載されるとともに、さらにまた、当業者には、以下の説明を吟味することまたは本発明を実践により理解することによって明らかになろう。
次に、本発明のさまざまな実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に、２つの幅寸法の平歯車が用いられる遊星歯車式機構を用いた本発明の実施例にしたがった可変運動制御装置の第１の実施形態の断面図が示されている。図２には、図１の可変差動装置の端面切取図が示されている。図１および２に示されるように、入力軸１は、モータ２から可変差動装置本体５を通って出力スリーブ軸６内へと延在する。前記入力軸１は、第１の外歯と幅ｗ１とを有する第１の入力軸歯車１０を延在させて含む。第１の歯車１０は、第２の外歯を有する第２の歯車１１とかみ合い可能に係合する。図１および２にさらに示されるように、第２の遊星歯車１１は、歯車幅ｗ２を有して、第２の歯車１１を第１の歯車１０および幅ｗ３を有する第３の遊星歯車１２のいずれもと係合させる。同様に、ひとつの実施例において、幅ｗ２を有する第４の遊星歯車１４と幅ｗ３を有する第５の遊星歯車１５とは、第４の歯車１４が第１の歯車１０と外歯により係合する状態で、外歯によりかみ合い可能に係合する。
第３の歯車１２と第５の歯車１５とは、出力スリーブ軸６に固定可能に取り付けられる第６の歯車１７と係合する。
第２の歯車１１は、心棒２０のまわりにおいて摺動可能に回転し、第３の歯車１２は、心棒２１のまわりにおいて摺動可能に回転し、第４の歯車１４は、心棒２３のまわりにおいて摺動可能に回転し、第５の歯車１５は、心棒２２のまわりにおいて摺動可能に回転する。心棒２０、２１、２２および２３は、固定可能に取り付けられる外歯歯車部分３１、３２を有するドラム形歯車３０に取り付けられて、以って第２の歯車１１、第３の歯車１２、第４の歯車１４および第５の歯車１５がドラム形歯車３０に結合される。ドラム形歯車３０の外歯歯車部分３１、３２は、それぞれ心棒３７に固定可能に取り付けられる歯車部分３５、３６の歯と係合する。さらに、心棒３７は、外側ハウジング４０内において心棒保持部４１、４２により摺動可能に回転する。心棒４６に固定可能に取り付けられる外歯歯車部分４４、４５は、それぞれ心棒３７に取り付けられる外歯３５、３６と係合する。
心棒４６は、コントロールロッド５０の円形開口部５１内において摺動可能に回転する。心棒３７は、コントロールロッド５０の長円形開口部５２内において摺動可能に回転する。コントロールロッド５０は、開口部５５によりハウジング４０に摺動可能に取り付けられる。張力は、心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６と心棒４６に取り付けられる外歯歯車部分４４、４５との間における係合部に張力付与機能５６により可変的に加えられうる。ひとつの実施例において、張力付与機能は、コントロールロッド５０上のおねじと螺合可能なめねじを有するねじ部材（たとえばボルト）等の張力調整部５７と、前記張力調節部が第１の方向に移動することを張力的に妨げる（たとえば張力調節部５７がハウジング４０の方へと移動することを妨げる）、伸長構成に偏倚せしめられるばね等の偏倚部５８とを含む。張力調節部５７の移動が偏倚部５８の反対方向の偏倚と合わさって、以って心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６と心棒４６に取り付けられる外歯歯車部分４４，４５との歯車境界面に可変張力が加えられる（歯車境界面に作用するこのような張力は、本明細書において互換的に「拘束力」とも呼ばれる）。
作用において、モータ２は、軸１の回転をもたらし、前記軸が、さらに第１の歯車１０を回転させる。第１の歯車１０は、さらに第２の歯車１１および第４の歯車１４と係合し、第２の歯車１１および第４の歯車１４は、さらに、それぞれ第３の歯車１２および第５の歯車１５と係合する。第３の歯車１２と第５の歯車１５は第６の歯車１７と係合する。
第６の歯車１７によるスリーブ軸６の出力は、ドラム形歯車３０の回転運動によって変動する。第１の動作モードにおいて、最小張力係合が、心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６と心棒４６に取り付けられる外歯歯車部分４４、４５との間において生じしめられる。その結果として、第１の動作モードにおいては、ドラム形歯車３０は自由に回転して、係合した第２の歯車１１と第３の歯車１２と第４の歯車１４と第５の歯車１５とを第１の歯車１０のまわりにおいて、したがって第６の歯車１７のまわりにおいて回転させて、スリーブ軸６において最小限の出力を生じしめる。
第２の動作モードにおいては、心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６と心棒４６に取り付けられる外歯歯車部分４４、４５との間において高張力係合が生じしめられる。その結果として、第２の動作モードでは、心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６と心棒４６に取り付けられる外歯歯車部分４４、４５との間における干渉が、心棒３７の、したがって心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６の回転を防ぐ。心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６が保持されることにより、さらにドラム形歯車３０が保持されて、該歯車の回転が防がれる。第２の歯車１１と第３の歯車１２と第４の歯車１４と第５の歯車１５とは、第１の歯車１０のまわりにおいて回転することができなくなる。第６の歯車１７と係合する第２の歯車１１と第３の歯車１２と第４の歯車１４と第５の歯車１５との回転を伴わない回転は、第６の歯車１７の最大限の回転を、したがってスリーブ軸６の最大出力を生じしめる。
第３の動作モードにおいて、部分張力係合が、心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６と心棒４６に取り付けられる外歯歯車部分４４、４５との間において生じしめられる。その結果として、第３の動作モードにおいては、心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６と心棒４６に取り付けられる外歯歯車部分４４、４５との間における部分干渉が、心棒３７の回転を遅らせ、したがって心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６の回転を遅らせる。心棒３７に取り付けられる外歯歯車部分３５、３６の回転運動の遅れが、さらにドラム形歯車３０の回転運動を遅らせる。これにより、第２の歯車１１と第３の歯車１２と第４の歯車１４と第５の歯車１５との、第１の歯車１０のまわりにおける回転が遅くなる。第６の歯車１７と係合する第２の歯車１１と第３の歯車１２と第４の歯車１４と第５の歯車１５との回転の遅れは、第６の歯車１７の回転の遅れをもたらし、したがってドラム形歯車３０の回転の遅れによって変動するスリーブ軸６における出力がもたらされる。
（第２の実施形態）
図３〜５に、単一の直径の平歯車が用いられる遊星歯車式機構を用いた本発明の無限可変運動制御装置の第２の実施形態の断面図が示されている。図３〜５に示されるように、入力軸１３１は、モータ（図示せず）から可変差動装置本体１３５を通って出力スリーブ軸１３６内へと延在する。前記入力軸１３１は、第１の外歯と幅ｗ１３１とを有する第１の歯車１４０を延在させて含む。第１の歯車１４０は、第２の外歯を有する第２の歯車１４１とかみ合い可能に係合する。第２の歯車１４１は、心棒１６０に取り付けられる。図５に示されるように、第２の歯車１４１は、歯車幅ｗ１３２を有して、第２の歯車１４２を第１の歯車１４０と幅ｗ１４２を有する第３の歯車１４２とのいずれもと係合させる。第３の歯車１４２は、心棒１４３に取り付けられ、心棒１６０および１４３は、第２の歯車１４１の外歯が第３の歯車１４２の外歯と連続的に係合するように配置される。各々の心棒１４３および１６０は、ハブ１６１に取り付けられ、前記ハブは、さらに出力スリーブ軸１３６に取り付けられて、前記第２の歯車１４１と第３の歯車１４２とがスリーブ軸１３６に結合されるようになっている。図１および２に示されるところの第２の対をなす歯車１４および１５と同様に、第２の実施形態のひとつの実施例においては、第２の対をなす心棒に取り付けられる第２の歯車１４１および第３の歯車１４２に対応する第２の対をなす歯車が任意で用いられる。
スリーブ装置１５０は、第３の歯車１４２の外歯と係合する外歯を有する第４の歯車１４５を延在させて含む。加えて、スリーブ装置１５０は、外歯を有する第５の歯車１５１を延在させて含む。第６の歯車１８０は、心棒１７５に取り付けられる。心棒１７５は、コントロールロッド１７０の円形開口部１７６、１７７内において摺動可能に回転する。入力軸１３１とスリーブ装置１５０のスリーブ軸１５２とは、コントロールロッド１７０の長円形開口部１７８、１７９内において摺動可能に回転する。コントロールロッド１７０は、開口部１７１によりハウジング１３５に摺動可能に取り付けられる。張力は、第５の歯車１５１の外歯と第６の歯車１８０の外歯との間における係合部に可変的に加えられうる。ひとつの実施例において、張力付与機能は、コントロールロッド１７０上のおねじと螺合可能なめねじを有するねじ部材（たとえばボルト）等の張力調整部１９０と、前記張力調節部が第１の方向に移動することを張力的に妨げる（たとえば張力調節部１９０がハウジング１３５の方へと移動することを妨げる）、伸長構成に偏倚せしめられるばね等の偏倚部１９１とを含む。張力調節部１９０の移動が偏倚部１９１の反対方向の偏倚と合わさって、以って第５の歯車１５１の外歯と心棒１７５に取り付けられる第６の歯車１８０の外歯との間における歯車境界面に可変張力が加えられる。
作用において、モータは、軸１３１の回転をもたらし、前記軸は、さらに第１の歯車１４０を回転させる。第１の歯車１４０は、さらに第２の歯車１４１と係合し、第２の歯車１４１は、さらに第３の歯車１４２と係合する。第３の歯車１４２は、さらに第４の歯車１４５と係合する。
スリーブ軸１３６の出力は、ハブ１６１の回転運動によって変動する。第１の動作モードにおいて、最小張力係合が、第５の歯車１５１と第６の歯車１８０との外歯間において生じしめられる。その結果として、第１の動作モードにおいては、スリーブ装置１５０と該スリーブ装置に取り付けられる第４の歯車１４５とは自由に回転して、係合した第３の歯車１４２を心棒１４３のまわりにおいて回転させるとともに、第２の歯車１４１を同様に心棒１６０のまわりにおいて回転させるが、ハブ１６１または該ハブに取り付けられる出力スリーブ軸１３６の回転を引き起こすことはない。
第２の動作モードにおいては、第５の歯車１５１および第６の歯車１８０の外歯歯車間において高張力係合が生じしめられる。その結果として、第２の動作モードでは、第５の歯車１５１と第６の歯車１８０との外歯間における干渉が、スリーブ装置１５０の回転を防ぎ、したがって第４の歯車１４５は、回転することができなくなる。第４の歯車１４５が保持されることにより、さらに心棒１６０上の第３の歯車１４２の、第４の歯車１４５のまわりにおける回転がもたらされる。第３の歯車１４２が第４の歯車１４５のまわりにおいて回転することにより、ハブ１６１の回転が、したがって該ハブに取り付けられる出力スリーブ軸１３６の回転がもたらされる。
第３の動作モードにおいて、部分張力係合が、第５の歯車１５１および第６の歯車１８０の外歯間において生じしめられる。その結果として、第３の動作モードにおいては、第５の歯車１５１と第６の歯車１８０との外歯間における部分干渉が、スリーブ装置１５０の回転を遅らせ、したがって第４の歯車１４５の回転を遅らせる。第４の歯車１４５の回転の遅れは、さらに心棒１４３上の第３の歯車１４２の、第４の歯車１４５のまわりにおける回転の遅れをもたらし、さらにハブ１６１の、したがって該ハブに取り付けられたスリーブ出力軸１３６の回転の遅れをもたらす。
（第３の実施形態）
図６〜８に、単一の直径の平歯車が用いられる遊星歯車式機構を用いた本発明の無限可変運動制御装置であって、さらに速度制御入力部が含まれる無限可変運動制御装置の第３の実施形態の断面図が示されている。図６〜８の装置の各々の特徴は、出力スリーブ軸歯車である、外歯を有する第７の歯車２００が追加されることと、前記歯車２００は、出力スリーブ軸２１０から延在することと、図３〜５に関連して図示および説明されたところの第１のコントロールロッド１７０と同様の特徴および機能を有する第２のコントロールロッド２２０が含まれることと、可変差動装置本体２３５の大きさが速度制御要素を収容することができるように増大せしめられることとを除いて、図３〜５に示された第２の実施形態の対応する特徴と設計および機能において同様である。第３の歯車２００を含む以外は、出力スリーブ軸２１０は、図５に示された出力スリーブ軸１３６と設計および機能において同様である。
図６〜８に示されるように、第８の歯車２２５が心棒２２６に取り付けられる。心棒２２６は、コントロールロッド２２０の円形開口部２２１、２２２内において摺動可能に回転する。出力スリーブ軸２１０は、コントロールロッド２２０の長円形開開部２２３、２２２内において摺動可能に回転する。コントロールロッド２２０は、開口部２３６によりハウジング２３５に摺動可能に取り付けられる。張力は、第７の歯車２００の外歯と第８の歯車２２５の外歯との間における係合部に可変的に加えられうる。ひとつの実施例において、張力付与機能は、コントロールロッド２２０上のおねじと螺合可能なめねじを有するねじ部材（たとえばボルト）等の張力調整２４０と、前記張力調節部が第１の方向に移動することを張力的に妨げる（たとえば張力調節部２４０がハウジング２３５の方へと移動することを妨げる）、伸長構成に偏倚せしめられるばね等の偏倚部２４１とを含む。張力調節部２４０の移動が偏倚部２４１の反対方向の偏倚と合わさって、以って第７の歯車２００の外歯と心棒２２６に取り付けられる第８の歯車２２５の外歯との間における歯車境界面に可変張力が加えられる。ひとつの実施例においては、制御歯車１９０および２４０が張力を逆に調節する。
このため、出力スリーブ軸２１０のいかなる遅れも防がれる（拘束が起こる配置になる）ように第１のコントロールロッド１７０に張力が加えられない限り、第２のコントロールロッド２２０を張力付与可能に用いて、出力スリーブ軸２１０の回転速度をさらに制御することができる。
（第４の実施形態）
図９と図１０および１１の拡大図とに、さらに、単一の直径の平歯車が用いられる遊星歯車式機構を用いた本発明の無限可変運動制御装置であって、図６〜８の速度制御入力部およびその他の特徴のいずれもと出力回転方向を逆転させる特徴とを含む無限可変運動制御装置の第４の実施形態の断面図が示されている。図９の装置の各々の特徴は、第１の出力軸３１０に取り付けられて、前進運動を制御する第２のハブ（本明細書において互換的に第２の「ドラム形歯車」とも呼ばれる）３００（および付随の機能）が追加されることと、第２の出力スリーブ軸３３０に取り付けられる第３のハブ３２０（および付随の機能）が追加されることと、可変差動装置本体３３５の大きさが、速度制御要素と方向逆転要素とのいずれをも収容することができるように増大せしめられることとを除いて、図６〜８に示された第３の実施形態の対応する特徴と設計および機能において同様である。第２のハブ３００を取り付けられて含むこと以外は、出力スリーブ軸３１０は、図８に示された出力スリーブ軸２１０と設計および機能において同様である。加えて、出力回転の前進および逆転方向を制御するその他の特徴が設けられる。
図９に示されるように、第１の出力スリーブ軸３１０は、第２のハブ３００を取り付けられて有し、この第２のハブ３００は、スリーブ軸３１０の回転に伴って回転する。第２のハブ３００は、第２のハブの第１の歯車である、外歯を有する第９の歯車３０３がそのまわりにおいて回転する軸３０２と、第２のハブの第２の歯車である、外歯を有する第１０の歯車３１６がそのまわりにおいて回転する軸３１５とを含む。第９の歯車３０３の外歯は、第１０の歯車３１６の外歯とかみ合い可能に係合する。第９の歯車３０３と第１０の歯車３１６とは、以って第２のハブ３００に結合される。ひとつの実施例において、対応する第２の対をなす歯車は、図１および２のドラム形歯車３０に関する説明と同様に、第２のハブ３００の第２の対をなす軸によりかみ合い可能に係合する。さらにまた、第２のハブ３００のスリーブ部分３０５から、外歯を有する第１１の歯車３０６が延在する。
前進制御スリーブ軸３１７は、第１の出力スリーブ軸３１０のスリーブを形成する。前進制御スリーブ軸３１７は、図１および２に関して説明されたところのコントロールロッド５０とかみ合い歯車３５、３６および４４、４５と同様のコントロールロッドおよびかみ合い歯車等の制御機構等により、スリーブ軸の回転を防ぐ制御機能３１８を有する。これに代わる方法として、たとえば従来技術において周知のクラッチまたはブレーキ装置を用いて前進制御スリーブ軸３１７の運動を阻止してもよい。制御スリーブ歯車である、外歯を有する第１２の歯車３１９は、前進制御スリーブ軸３１７から延在する。第１２の歯車３１９の外歯は、第９の歯車３０３の外歯とかみ合い可能に係合する。第１０の歯車３１６の外歯は、さらにまた、第２の出力スリーブ軸３３０から延在する第２の出力スリーブ軸歯車である第１３の歯車３３１の外歯と係合する。第２の出力スリーブ軸３３０は、さらに、第２の出力スリーブ軸３３０と一緒に回転する第３のハブ３２０を取り付けられて有する。この第３のハブ３２０は、第３のハブの第１の歯車である、外歯を有する第１４の歯車３２２がそのまわりにおいて回転する心棒３２１と、第３のハブの第２の歯車である、外歯を有する第１５の歯車３２４がそのまわりにおいて回転する心棒３２３とを含む。第１４の歯車３２２の外歯は、第１５の歯車３２４の外歯とかみ合い可能に係合する。ひとつの実施例において、対応する第２の対をなす歯車が、図１および２のドラム形歯車３０に関する説明と同様に、第２のハブ３００の第２の対をなす心棒によりかみ合い可能に係合する。
逆転制御スリーブ軸３４０は、第２の出力スリーブ軸３３０のスリーブを形成する。逆転制御スリーブ軸３４０は、図１および２に関して説明されたところのコントロールロッド５０およびかみ合い歯車３５、３６および４４、４５と同様のコントロールロッドおよびかみ合い歯車等の、スリーブ軸の回転を防ぐ制御機能３４２を有する。これに代わる方法として、たとえば、従来技術において周知のクラッチまたはブレーキ装置を用いて、逆転制御スリーブ軸３４０の運動を阻止してもよい。逆転制御スリーブ軸の歯車である、外歯を有する第１６の歯車３４１は、逆転制御スリーブ軸３０６から延在する。第１６の歯車３４１の外歯は、第１５の歯車３２４の外歯とかみ合い可能に係合する。
第１の動作モードにおいて、前記前進制御スリーブ軸３１７と、以って該軸に取り付けられた第１２の歯車３１９とは、制御機能３１８により回転防止され、第１の出力軸３１０の回転出力（第１の回転方向）が、第２のハブ３００の回転（第１の回転方向）をもたらす。第１の動作モードにおいては、逆転制御スリーブ軸３４０の回転は、妨げられない。第２のハブ３００の回転（第１の回転方向）は、第１２の歯車３１９のまわりにおいて回転する第９の歯車３０３の回転（第１の回転方向）をもたらす。第９の歯車３０３の回転（第１の回転方向）は、第１０の歯車３１６の回転（第１の回転方向と逆の第２の回転方向）をもたらす。第１０の歯車３１６の回転（第２の回転方向）は、さらに、第１３の歯車３３１の回転（第１の回転方向）を、したがって第２の出力軸３３０の回転（第１の回転方向）をもたらす。
第２の動作モードにおいて、前記逆転制御スリーブ軸３４０と、以って該軸に取り付けられる第１６の歯車３４１とは、制御機能３４２により回転防止される。第１の出力軸３１０の回転出力（第１の回転方向）は、第２のハブ３００の回転（第１の回転方向）をもたらす。第２の動作モードにおいては、前進制御スリーブ軸３１７の回転は、妨げられない。第２のハブ３００の回転（第１の回転方向）は、第１４の歯車３２２の回転（第１の回転方向と逆の第２の回転方向）をもたらす。第１４の歯車３２２の回転（第２の回転方向）は、第１５の歯車３２４の回転（第１の回転方向）をもたらす。第１５の歯車３２４の回転（第１の回転方向）は、第１６の歯車３４１のまわりにおける第１５の歯車３２３の回転（第２の回転方向）をもたらし、さらに第３のハブ（３２０）の回転（第２の回転方向）を、したがって第２の出力軸３３０の回転（第２の逆回転方向）をもたらす。
図１０および１１に、図９の実施例の作用が図示されている。図１０において、入力（図９に示された第１の出力スリーブ３１０による）と前進制御の使用（図９の前進制御機能３１８による）とが、前進出力を生じしめる。図１１において、入力（図９に示されたスリーブ３０５による）と逆転制御の使用（図９の制御機能３４２）とが、逆転出力を生じしめる。
本発明の前記の各実施形態例を各々の平歯車が単一の直径を有する第１の遊星平歯車機構に関連させて説明したが、いくつかの平歯車が多数の直径部分を有する、異なる遊星平歯車機構を用いることもできる。さらにまた、対応する遊星リングギヤまたはかさ歯車機構を同様に用いて、入力と出力スリーブ軸との間における同じ相対運動を達成することができる。
さらにまた、出力方向制御およびその他の制御は、その他の構成要素と、前記に説明されたように、２個のかみ合い歯車間において結合力を加えて両者間における運動を可能にするか、防止するか、または遅延させる（すなわち、拘束力を加える）以外の方法とによって達成されうる。たとえば、このような構成要素および方法は、１）たとえばベルトおよびプーリを用いて、プーリの中心間距離を利用してプーリ間における張力を制御し、以って両者間における運動を可能にするか、防止するか、または遅延させることと；２）ベルトおよびプーリと同様に動作するチェーンおよびスプロケットを用いることと；３）磁気電磁クラッチを操作することと；４）油圧式制御装置を用いることと；５）空気式制御装置を用いることと；６）ブレーキ機構を用いることとの１つ以上を含みうる。
本発明のさらに他の変形態様を以下に説明する。
（第１の実施形態の第２の変形態様）
図１２および１３に、いくつかの平歯車が２つの異なる直径部分を有する第２の遊星平歯車機構を備えた本発明の実施形態が示されている。図１２および１３に示されるように、たとえばモータから延在する入力軸４００は、外歯を有する第１の歯車４０１を取り付けられて有しており、この歯車４０１は、単一の直径を有する。各々が外歯を有するとともに単一の直径を有する第２の歯車４１０および第３の歯車４１１は、それぞれドラム部分４２０から延在する軸４１２、４１３のまわりにおいて回転する。ドラム部分４２０は、出力スリーブ軸４２１を取り付けられて有する。
ドラム部分４２０は、さらにまた、第４の歯車４４０と第５の歯車４４１とがそのまわりにおいて回転する第１の心棒４３０と第２の心棒４３１とを含む。前記第４の歯車４４０は、異なる直径ＡおよびＢの２つの部分を有しており、これらの異なる直径部分は、外歯を有する。同様に、前記第５の歯車４４１は、異なる直径ＣおよびＤの２つの部分を有しており、各々の異なる直径部分は、外歯を有する。第４の歯車４４０の第１の直径Ａを有する前記部分の外歯は、第２の歯車４１０の外歯と係合する。第５の歯車４４１の第１の直径Ｃを有する前記部分の外歯は、第３の歯車の外歯と係合する。
前記第４の歯車４４０の第２の直径Ｂを有する前記部分の外歯と、前記第５の歯車４４１の第２の直径Ｃを有する前記部分の外歯との各々は、制御スリーブ歯車である第６の歯車４５０の外歯と係合する。この第６の歯車４５０は、制御スリーブ軸４５１に取り付けられる。前記第６の歯車の回転は、たとえば、図３〜５に関する説明と同様に、コントロールロッドと第８の歯車とを用いて、制御スリーブ軸４５１に取り付けられる第７の歯車により制御されうる。
作用において、入力軸４００が回転すると、第１の歯車４０１により第２の歯車４１０と第３の歯車４１３との回転がもたらされる。第２の歯車４１０は、第４の歯車４４０の回転をもたらし、第３の歯車４１３は、第５の歯車４４１の回転をもたらす。第６の歯車４５０が回転自在である場合は、いかなる回転運動も出力スリーブ軸４２１に伝達されることなしに、第４の歯車４４０と第５の歯車４４１とが、第６の歯車４５０とスリーブ軸４５１との回転を引き起こす。スリーブ軸４５１が保持されて、第６の歯車４５０の回転運動が防止される場合は、第４の歯車４４０と第５の歯車４４１との回転が、ドラム部分４２０の回転を、したがって出力スリーブ軸４２１の回転運動をもたらす。スリーブ軸４５１の回転運動が遅らされる場合は、第４の歯車４４０と第５の歯車４４１との遅延回転がもたらされて、その結果としてドラム部分４２０の遅延回転が、したがって出力スリーブ軸４２１の遅延回転運動がもたらされる。
（第１の実施形態の第３の変形態様）
図１４および１５に、遊星リングギヤ機構による本発明の実施形態が示されている。図１４および１５に示されるように、たとえばモータから延在する入力軸５００は、外歯を有する第１の歯車５０１を取り付けられて有する。各々が外歯を有する第２の歯車５１０と第３の歯車５１１と第４の歯車５１２とは、それぞれ心棒５１５、５１６および５１７のまわりにおいて回転する。心棒５１５、５１６および５１７は、出力スリーブ軸５２１を取り付けられて有するドラム部分５２０によって保持される。
制御リングギヤ部分５３０は、内面５３１上において、第２の歯車５１０と第３の歯車５１１と第４の歯車５１２との外歯と係合する歯を含む。制御リングギヤ部分５３０は、さらにまた、制御スリーブ軸５３２を取り付けられて含む。この制御リングギヤ部分５３０の回転は、たとえば、図３〜５に関する説明と同様に、コントロールロッドと第６の歯車とを用いて、制御スリーブ軸５３２に取り付けられる第５の歯車により制御されうる。
作用において、入力軸５００が回転すると、第１の歯車５０１により第２の歯車５１０と第３の歯車５１１と第４の歯車５１２との回転がもたらされる。制御リングギヤ部分５３０が回転自在である場合は、いかなる回転運動も出力スリーブ軸５２１に伝達されることなしに、第２の歯車５１０と第３の歯車５１１と第４の歯車５１２とが、制御リングギヤ部分５３０とスリーブ軸５３２との回転を引き起こす。スリーブ軸５３２が保持されて、制御リングギヤ部分５３０の回転運動が防止される場合は、第２の歯車５１０と第３の歯車５１１と第４の歯車５１２との回転が、ドラム部分５２０の回転を、したがって出力スリーブ軸５２１の回転運動をもたらす。スリーブ軸５３２の回転運動が遅らされる場合は、第２の歯車５１０と第３の歯車５１１と第４の歯車５１２との遅延回転がもたらされて、その結果としてドラム部分５２０の遅延回転が、したがって出力スリーブ軸５２１の遅延回転運動がもたらされる。
（第１の実施形態の第４の変形態様）
図１６および１７に、かさ歯車機構による本発明の実施形態が示されている。図１６および１７に示されるように、たとえばモータから延在する入力軸６００は、第１のかさ歯車６０１を取り付けられて有する。入力軸６００は、第１の延在部６２０と第２の延在部６２１とを取り付けられて有する出力軸６１０をスリーブ状に受ける。第２のかさ歯車６３０は、第１の延在部６２０のまわりにおいて回転し、第３のかさ歯車６３１は、第２の延在部６２１のまわりにおいて回転する。第２のかさ歯車６３０と第３のかさ歯車６３１との各々は、第１のかさ歯車６０１とかみ合い可能に係合する。
第２のかさ歯車６３０と第３のかさ歯車６３１との各々は、さらにまた、出力軸６１０のスリーブを形成する第４のかさ歯車６４０とかみ合い可能に係合する。第４のかさ歯車６４０は、さらにまた、制御スリーブ軸６４１を取り付けられて含む。第４のかさ歯車６４０の回転は、たとえば、図３〜５に関する説明と同様に、コントロールロッドと第６の歯車とを用いて、制御スリーブ軸６４１に取り付けられる第５の歯車により制御されうる。
作用において、入力軸６００の回転による第１のかさ歯車６０１の回転は、第２のかさ歯車６２０と第３のかさ歯車６３１との回転をもたらす。第４のかさ歯車６４０が回転自在である場合は、第４のかさ歯車６４０の回転は、延在部６２０、６２１のいかなる運動も、したがって出力軸６１０のいかなる回転運動も生じしめることなしに、第２のかさ歯車６３０と第３のかさ歯車６３１とを回転させる。スリーブ軸６４１が保持される場合は、第２のかさ歯車６３０と第３のかさ歯車６３１とが、第４のかさ歯車６４０のまわりにおいて移動して、延在部６２０、６２１により出力軸６１０の回転運動をもたらす。スリーブ軸６４１の回転運動が遅らされる場合は、第４のかさ歯車６４０の遅延回転が、第２のかさ歯車６３０と第３のかさ歯車６３１との遅延回転運動をもたらして、その結果として延在部６２０、６２１により出力軸６１０の遅延回転が引き起こされる。
（第４の実施形態の第２の変形態様）
図１８および図１９の図に、それぞれ単一直径の平歯車が用いられる遊星歯車式機構を用いた本発明の無限可変運動制御装置の第４の実施形態の第２の変形態様であって、図３〜５の速度制御入力とその他の特徴とのいずれもと、出力回転方向の逆転を可能にする追加の機能とを含む第４の実施形態の第２の変形態様の断面図と端面図とが示されている。図１８および１９の装置の各々の特徴は、第１の部分出力スリーブ軸７１１から延在する出力スリーブ軸歯車である、外歯を有する第７の歯車７００が追加されることと、エンジンブレーキおよび方向逆転要素が収容されるように、延長ハウジング部７１２内においてウォームギヤ出力部７１０が含まれることとを除いて、設計および機能において、図３〜５に示された第２の実施形態の対応する特徴と同様である。第７の歯車７００が含まれる以外は、出力スリーブ軸７１１は、設計および機能において、図５に示された出力スリーブ軸１３６と同様である。
図１８および１９に示されるように、第７の歯車７００の外歯は、軸歯車である第８の歯車７２０の外歯とかみ合い可能に係合する。第８の歯車７２０は、軸７２１により、ウォームギヤ歯を有するウォームギヤ７３０に取り付けられる。ウォームギヤ７３０の歯は、さらに、直交歯車である第９の歯車７４０の外歯と係合する。第９の歯車７４０は、たとえばハウジング７１２の開口部７４２、７４３内において摺動可能に回転しうる直交軸７４１から延在するとともに、該軸のまわりにおいて回転する。さらにまた、軸７４１から、外歯を有する第２の直交軸歯車である第１０の歯車７５０が延在して、方向逆転要素を収容するようになっている。
第１の逆転軸歯車である、外歯を有する第１１の歯車７６０は、たとえばハウジング７１２の開口部７６２、７６３内において摺動可能に回転しうる逆転軸７６１から延在するとともに、該軸のまわりにおいて回転する。第１１の歯車７６０の外歯は、第１０の歯車７５０の外歯とかみ合い可能に係合する。さらにまた逆転軸７６１からは、第２の逆転軸歯車である、外歯を有する第１２の歯車７７０が延在する。
再配置可能な出力軸歯車である、外歯を有する第１３の歯車７８０は、出力軸７８１から延在するとともに、該軸のまわりにおいて回転する。この第１３の歯車７８０は、たとえばハウジング７１２の開口部内において軸７８１が摺動することにより、軸方向Ｋに沿って摺動可能に移動せしめられ得、以って第１３の歯車７８０は、第１３の歯車７８０の外歯を第１２の歯車７７０または第１０の歯車７５０のいずれかの外歯と選択的にかみ合い可能に係合させることができるように配置される。
作用において、出力軸の回転（第１の回転方向）は、第７の歯車７００により第８の歯車７２０（第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に回転する）に伝達される。第８の歯車７２０の回転（第２の回転方向）は、ウォームギヤ７３０に伝達され、このことがさらに第９の歯車７４０の回転（第１の直交回転方向）を引き起こす。第９の歯車の回転（第１の直交回転方向）は、第１０の歯車７５０の回転（第１の直交回転方向）をもたらす。第１０の歯車７５０の回転（第１の直交回転方向）は、第１１の歯車７６０と第１２の歯車７７０との回転（いずれも第１の直交回転方向とは逆の第２の直交回転方向）をもたらす。
第１３の歯車７８０と第１２の歯車７７０との係合は、第１３の歯車の回転運動（第１の直交回転方向）を、したがって出力軸７８１の回転（第１の直交回転方向）をもたらす。第１３の歯車７８０と第１０の歯車７５０との係合は、第１３の歯車の回転運動（第２の直交回転方向）を、したがって出力軸の逆回転（第２の直交回転方向）をもたらす。第１３の歯車７８０と第１２の歯車７７０または第１０の歯車７５０のいずれかとの選択的係合は、たとえば、出力スリーブ軸７００が、図３〜５に関して説明されたように、第１の動作モードにおいて生じるような静止状態にあるときに行なわれうる。
（２個のかさ歯車要素を用いた実施形態）
図２０に、本発明のさらにまた他の実施例にしたがった可変出力運動制御装置の断面図が示されている。図２０に示されるように、入力軸８０１は、第１および第２の入力軸かさ歯車８０２、８０３がその上において回転する１個以上の延長部８０１ａ、８０１ｂを有する。かさ歯車８０２、８０３は、さらに、第１のスリーブ軸かさ歯車８０４ａにより第１のスリーブ軸８０４とかみ合い可能に係合する。入力軸の第１の端部をスリーブ状に受ける第１のスリーブ軸８０４は、さらにまた、第１のスリーブ軸歯車（たとえば平歯車）８０６を取り付けられて有する。スリーブ軸８０４には、該第１のスリーブ軸８０４の回転運動の可変的遅延または停止を可能にする第１のブレーキ機構８１７が結合される。たとえば、第１のブレーキ機構８１７は、図１および２に関して説明されたところのコントロールロッド５０およびかみ合い歯車３５、３６および４４、４５と同様のコントロールロッドおよびかみ合い歯車等の制御機構に接続されるか、または該制御機構を含みうる。
また、かさ歯車８０２、８０３は、さらに第２のスリーブ軸かさ歯車８０５ａにより第２のスリーブ軸８０５とかみ合い可能に係合する。入力軸の第２の端部をスリーブ状に受ける第２のスリーブ軸８０５は、さらにまた第２のスリーブ歯車（たとえば平歯車）８０８を取り付けられて有する。第２のスリーブ軸８０５には、該第２のスリーブ軸８０５の回転運動の可変的遅延または停止を可能にする第２のブレーキ機構８１８が結合される。たとえば、第２のブレーキ機構８１８は、図１および２に関して説明されたところのコントロールロッド５０およびかみ合い歯車３５、３６および４４、４５と同様のコントロールロッドおよびかみ合い歯車等の制御機構に接続されるか、または該制御機構を含みうる。
第１のスリーブ軸歯車８０６は、第３のスリーブ軸８１２に接続される第３のスリーブ歯車８０７とかみ合い可能に係合する。第３のスリーブ軸８１２は、一方の端部において第３のスリーブ軸かさ歯車８１２ａを接続されて有する。第３のスリーブ軸８１２は、出力軸８１６の第１の端部上においてスリーブ状に受けられる。出力軸８１６の前記第１の端部上には、固定可能に保持されているときに出力軸８１６の回転運動を一方の方向にのみ可能にする第１の一方向クラッチ機構８１９がスリーブ状に受けられる。たとえば、前記第１の一方向クラッチ機構８１９は、図１および２に関して説明されたところのコントロールロッド５０およびかみ合い歯車３５、３６および４４、４５と同様のコントロールロッドおよびかみ合い歯車等の制御機構に接続されるか、または該制御機構を含みうる。
出力軸８１６は、出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５がその上において回転する１個以上の延長部８１６ａ、８１６ｂを有する。かさ歯車８１４、８１５は、第４のスリーブ軸８１３に接続される第４のスリーブ軸かさ歯車８１３ａとかみ合い可能に係合する。第４のスリーブ軸８１３は、出力軸８１６の第２の出力端部上においてスリーブ状に受けられる。第４のスリーブ軸８１３は、さらにまた、第４のスリーブ歯車（たとえば平歯車）８１１を取り付けられて含む。出力軸８１６の第２の出力端部上において、固定可能に保持されているときに出力軸８１６の回転運動を一方の方向にのみ可能にする第２の一方向クラッチ機構８２０がスリーブ状に受けられる。たとえば、前記第２の一方向クラッチ機構８２０は、図１および２に関して説明されたところのコントロールロッド５０およびかみ合い歯車３５、３６および４４、４５と同様のコントロールロッドおよびかみ合い歯車等の制御機構に接続されるか、または該制御機構を含みうる。
第２のスリーブ歯車８０８は、中間歯車８０９とかみ合い可能に係合し、この中間歯車は、さらに第４のスリーブ歯車８１１とかみ合い可能に係合する。中間歯車８０９は、心棒８１０のまわりにおいて回転する。
第１のモードでの作用において、いかなる入力も受けられず、かつ第１のブレーキ機構８１７と第２のブレーキ機構８１８と第１の一方向クラッチ機構８１９と第２の一方向クラッチ機構８２０とが係合していない場合は、出力軸８１６は、自由に回転するとともに、出力軸延長部８１６ａ、８１６ｂの回転が、出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５の回転をもたらして、前記かさ歯車は、さらに第３のスリーブ軸かさ歯車８１２ａおよび第４のスリーブ軸かさ歯車８１３ａのまわりにおいて移動する。
第２のモードでの作用において、入力が受けられ、かつ第１のブレーキ機構８１７と第２のブレーキ機構８１８と第１の一方向クラッチ機構８１９と第２の一方向クラッチ機構８２０とが係合していない場合は、入力軸８０１が回転するとともに、入力軸延長部８０１ａ、８０１ｂの回転が、入力軸の第１および第２のかさ歯車８０１、８０３の回転をもたらして、前記かさ歯車は、さらに第１のスリーブ軸かさ歯車８０４ａおよび第２のスリーブ軸かさ歯車８０５ａのまわりにおいて移動する。出力軸８１６は、自由に回転するとともに、出力軸延長部８１６ａ、８１６ｂの回転が、出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５の回転をもたらし、前記かさ歯車は、さらに第３のスリーブ軸かさ歯車８１２ａおよび第４のスリーブ軸かさ歯車８１３ａのまわりにおいて移動する。
第３のモードでの作用において、入力が受けられ、かつ第１のブレーキ機構８１７と第２のブレーキ機構８１８と第２の一方向クラッチ機構８２０とは係合していないが、第１の一方向クラッチ機構８１９が係合している場合は、入力軸８０１が回転するとともに、入力軸延長部８０１ａ、８０１ｂの回転が、入力軸の第１および第２のかさ歯車８０２、８０３の回転をもたらして、前記かさ歯車は、さらに第１のスリーブ軸かさ歯車８０４ａおよび第２のスリーブ軸かさ歯車８０５ａのまわりにおいて移動する。出力軸８１６は、一方の方向にのみ自由に回転するとともに、出力軸延長部８１６ａ、８１６ｂの対応する回転が、出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５の回転をもたらし、前記かさ歯車は、さらに第３のスリーブ軸かさ歯車８１２ａおよび第４のスリーブ軸かさ歯車８１３ａのまわりにおいて移動する。一方向クラッチ機構８１９は、出力軸８１６の回転を一方の方向にのみ可能にする。
第４のモードでの作用において、入力が受けられ、かつ第２のブレーキ機構８１８と第２の一方向クラッチ機構８２０とは係合していないが、第１のブレーキ機構８１７と第１の一方向クラッチ機構８１９とが係合している場合は、入力軸８０１が回転するとともに、入力軸延長部８０１ａ、８０１ｂの回転が、入力軸の第１および第２のかさ歯車８０２、８０３の回転をもたらし、前記かさ歯車は、さらに固定された第１のスリーブ軸かさ歯車８０４ａのまわりにおいて移動する。入力軸の第１および第２のかさ歯車８０２、８０３の移動は、第２のスリーブ軸かさ歯車８０５ａおよび第２のスリーブ軸歯車８０８の第１の方向への回転をもたらし、第２のスリーブ軸歯車８０８は、さらに中間歯車８０９の第１の方向とは逆の方向への回転をもたらす。中間歯車８０９の逆回転は、第４のスリーブ歯車８１１の第１の方向への回転をもたらす。第４のスリーブ歯車８１１の回転は、さらに第４のスリーブ軸かさ歯車８１３ａの第１の方向への回転をもたらし、このことが、出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５の回転を引き起こす。出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５の回転は、さらに、固定された第３のスリーブ軸かさ歯車８１２ａのまわりにおける、出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５の移動を、したがって出力軸８１６の回転を引き起こす。一方向クラッチ機構８１９は、出力軸８１６の回転を一方の方向にのみ可能にする。
第４のモードにおいて、第１のブレーキ機構８１７が単に部分的に適用される（すなわち第１のスリーブ軸８０４が固定可能に保持されるほどには用いられない）場合は、第１のスリーブ軸かさ歯車８０４ａが回転して、第１のスリーブ軸歯車８０６の第１の方向とは逆の方向への回転を、したがって第３のスリーブ軸歯車８０７の第１の方向への回転をもたらす。第３のスリーブ軸歯車８０７の第１の方向への回転と、第２のスリーブ軸８０５の回転が減速される結果として第４のスリーブ軸８１３の第１の方向への回転が減速されることと組み合わさることにより、第４のモードにおいて第１のブレーキ機構８１７が完全に適用される場合と比べて、出力軸８１６の回転が減速されることになる。
第５のモードでの作用において、入力が受けられ、かつ第１のブレーキ機構８１７と第１の一方向クラッチ機構８１９とは係合していないが、第２のブレーキ機構８１８と第２の一方向クラッチ機構８２０とが係合している場合は、入力軸８０１が回転するとともに、入力軸延長部８０１ａ、８０１ｂの回転が、入力軸の第１および第２のかさ歯車８０２、８０３の回転をもたらし、前記かさ歯車は、さらに、固定された第２のスリーブ軸かさ歯車８０５ａのまわりにおいて移動する。入力軸の第１および第２のかさ歯車８０２、８０３の移動は、第１のスリーブ軸かさ歯車８０４ａの第１の方向への回転をもたらして、さらに、第１のスリーブ歯車８０６が回転することにより第３のスリーブ歯車８０７の第１の方向とは逆の方向への回転をもたらす。第３のスリーブ歯車８０７の逆回転は、さらに第３のスリーブ軸かさ歯車８１２ａの逆方向への回転をもたらし、このことが、出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５の回転を引き起こす。出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５の回転は、さらに、固定された第４のスリーブ軸かさ歯車８１３ａのまわりにおける出力軸の第１および第２のかさ歯車８１４、８１５の移動を、したがって出力軸８１６の回転を引き起こす。一方向クラッチ機構８２０は、出力軸８１６の回転を一方の方向にのみ可能にする。
第５のモードにおいて、第２のブレーキ機構８１８が単に部分的に適用される（すなわち第２のスリーブ軸８０５が固定可能に保持されるほどには用いられない）場合は、第２のスリーブ軸かさ歯車８０５ａが回転して、第２のスリーブ軸歯車８０８の第１の方向とは逆の方向への回転を、以って中間歯車８０９の第１の方向への回転と第４のスリーブ軸歯車８１１の第１の方向への回転とをもたらす。第４のスリーブ軸歯車８１１の第１の方向への回転と、第１のスリーブ軸８０４の回転が減速される結果として第３のスリーブ軸８０７の第１の方向への回転が減速されることと組み合わさることにより、第５のモードにおいて第２のブレーキ機構８１８が完全に適用される場合と比べて、出力軸８１６の回転が減速されることになる。
図２０に示された実施形態では、かさ歯車８０２、８０３、８０４ａ、８０５ａ、８１４、８１５、８１２ａおよび８１３ａが用いられているが、本実施例は、適切な平歯車機構を用いても達成されうる。加えて、図２０の入力および出力軸の配向では、これらの軸が略平行に配置されて示されているが、前記軸を直列に配置して、たとえば適切な接続用歯車を用いて、図示されたものと同様に動作させることもできる。
（作用の概要）
ブレーキ機構は、広く受動的駆動力と見なされうる。受動的駆動力は、たとえば装置を駆動する直接的な力を作用させるのではなしに、その代わりに多少は制動力として作用して、装置の１つの分岐を動作させて、また他の分岐に作用する力を増大させる。したがって、このような受動的駆動力を使用することは、ある一定量の力を内包する装置内において力を再配分するのに役立つと言える。理論的には、摩擦によるエネルギー損失を除いて、装置内における前記一定量の力の全部を使用することができる。
このような受動的駆動力の汎用的な例は、一般的な自動車用差動装置の機能において見受けられる。自動車において、動力伝達装置の出力は、差動装置と呼ばれるかさ歯車組立体のブラケットを駆動する。自動車が旋回するときは、その旋回の内側の弧上に位置する、前記差動装置に結合された車輪は、その旋回の外側の弧上に位置する車輪と比べて速度（毎分回転数、すなわちｒｐｍ）を低下させなければならない。差動装置は、結合された車輪間におけるこの速度の変動を可能にして、以って旋回をより容易かつより円滑にする。本例において、動力伝達装置の出力からの入力速度は、独立変数であり、車輪への出力は、従属変数である。しかし、実際の作用においては、より小さい弧を描く車輪もまた、舗装道路による追加の摩擦力を受け、より大きい弧を描く車輪は、より小さい摩擦力を受ける。これらの力は、前記の第３および第４の実施形態に関する前記実施例の場合と同様に、互いに逆に作用する。この摩擦力は、装置に対して第２の入力として作用する。したがって、現実には、作動装置は、一方は動力伝達装置により内部的に生じしめられる力であり、他方は摩擦により外部的に作用する力である２つの独立変数の作用を受ける。この外力は、装置を駆動するのではなしに、一方の車輪を減速させて、他方の車輪の速度を増大させる。前記外力は、本例において、受動的駆動力と呼ばれうる。
本発明の本実施例にしたがって設計される無限可変動力伝達装置（ＩＶＴ）であって、各々が３つの可変制御装置（ＴＶＣ）を含む構成部分からなる無限可変動力伝達装置（ＩＶＴ）は、差動装置と同じ原理に基づいて作用する受動的駆動装置を内蔵する。自動車が直線上において巡行しているときは、いかなる受動的駆動力も加えられず、両方の車輪は、同じ速度で回転する。自動車が急旋回すると、受動的駆動力が高くなり、外側の車輪は、より高い速度で回転する。旋回の角度が鈍くなるほど、受動的駆動力は小さくなり、その結果として外側の車輪の速度は低くなる。
ＴＶＣを備え、かつ受動的駆動装置を内蔵するＩＶＴは、ＩＶＴが一方の入力はエンジンからのものであり、他方の入力は制御装置により供給されるものである２つの独立変数を有することを除いて、差動装置と同様に作用する。反対方向に回転するＩＶＴの第２のＴＶＣに対するこれらの２つの独立入力の結果として、ＴＶＣのブラケットを介した入力はゼロとなる。受動的駆動装置が作動すると、ある大きさの作動力が、差動装置の場合のより小さい弧を描く車輪と同様に作用し、その結果として得られる出力は、より大きい弧を描く車輪の場合と同様に増加する。
本実施例に用いられる可変的受動的駆動力を生じしめる多くの機構がある。このような機構には、張力制御装置を有するベルトおよびプーリ、張力制御装置を有するチェーンおよびスプロケット、中心間加圧制御装置を有する歯車、スラスト変動を有するスラスト軸受、電磁制御装置および油圧流量制御装置が含まれる。
これらの各々の機構は、可変出力運動制御装置において断続的なトルクおよび速度を創出することができる。たとえば、ベルトおよびチェーンの張力制御装置は、張力調節アイドラを追加することによって、この目的に用いられうる。２つの歯車の加圧制御装置は、歯車の軸間における中心間距離を調節することによって用いられうる。軸の摩耗を最小限に抑えるために、軸受またはブシュを用いることができる。スラスト軸受は、発生するスラストを克服することができるように設計され、可変スラストを用いることにより、トルクと速度とを制御することができる。電磁制御装置は、電磁制御装置が駆動力ではなしに制動力を生じしめることを除いて、電動式制御装置と同様の態様で作用する。この制動力は、実際には、駆動力より効果的である。油圧制御装置もまた、受動的駆動力である。油圧制御装置における流量は、一般に弁を用いて制御される。流量を抑制する作用をする弁を用いることにより、装置の応答がより迅速になる。ある特定の場合には、油圧制御装置を本発明とともに用いると、主油タンクからの流体の流量を制御することにより、ポンプを排除することができる。
本発明の実施例を前記利点にしたがって説明した。これらの例は、本発明の例証にすぎないことが理解されよう。多くの変形態様および改変が、当業者には明らかになろう。
図１は、各々の歯車が単一の直径を有する遊星歯車式機構を用いた本発明の可変差動装置の第１の実施形態の断面図である。 図２は、図１の可変差動装置の端面切取図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に用いられるコントロールロッドの側面図である。 図４は、本発明の前記第２の実施形態の端面切取図である。 図５は、本発明の前記第２の実施形態の側断面図である。 図６は、本発明の第３の実施形態に用いられる２本のコントロールロッドの側面図である。 図７は、本発明の前記第３の実施形態の端面切取図である。 図８は、本発明の前記第３の実施形態の側断面図である。 図９は、本発明の第４の実施形態の側断面図である。 図１０は、図９の実施形態の前進制御機能を示す線図である。 図１１は、図９の実施形態の逆転制御機能を示す線図である。 図１２は、本発明の前記第１の実施形態の第２の変形態様の側断面図である。 図１３は、図１２の前記変形態様の切取端面図である。 図１４は、本発明の前記第１の実施形態の第３の変形態様の側断面図である。 図１５は、図１４の前記変形態様の切取端面図である。 図１６は、本発明の前記第１の実施形態の第４の変形態様の側断面図である。 図１７は、図１６の前記変形態様の切取端面図である。 図１８は、本発明の無限可変運動制御装置の前記第４の実施形態の第２の変形態様の断面図である。 図１９は、本発明の無限可変運動制御装置の前記第４の実施形態の第２の変形態様の端面図である。 図２０は、さまざまなかさ歯車および平歯車を含む本発明のまた他の実施例の図である。

Claims (27)

  1. 入力端部と出力端部とを有する入力軸と；
    中間装置を取り付けられて有する出力スリーブ軸であって、前記入力軸の前記出力端部をスリーブ状に受ける開口部を有する出力スリーブ軸と；
    前記入力軸に取り付けられる第１の入力軸歯車と；
    前記中間装置に結合される第２の歯車であって、前記第１の歯車とかみ合い可能に係合する第２の歯車と；
    前記出力スリーブ軸のハブに結合される第３の歯車であって、前記第２の歯車とかみ合い可能に係合する第３の歯車と；
    前記中間装置に結合される第４の歯車と；
    前記第４の歯車とかみ合い可能に係合する制御機構歯車を取り付けられて有する制御機構であって、前記制御機構歯車により前記第４の歯車の可変制御を達成する制御機構とからなり；
    前記制御機構の変動が、前記第４の歯車の運動を変動させて、以って前記出力スリーブ軸の出力を変動させる可変運動制御装置。
  2. 前記中間装置は、遊星歯車からなる請求項１の装置。
  3. 前記中間装置は、ドラム形歯車からなる請求項１の装置。
  4. 前記中間装置は、かさ歯車からなる請求項１の装置。
  5. 前記制御機構は、コントロールロッドを含む請求項１の装置。
  6. 前記制御機構は、前記コントロールロッドに結合されて前記第４の歯車と前記制御機構歯車との間における結合張力を変動させる張力付与機構を含む請求項５の装置。
  7. 入力端部と出力端部とを有する入力軸と；
    スリーブ歯車を取り付けられて有するスリーブ軸であって、前記入力軸の前記出力端部をスリーブ状に受ける開口部を有するスリーブ軸と；
    前記入力軸から延在する第１の入力軸歯車と；
    前記第１の歯車とかみ合い可能に係合する第２の遊星歯車と；
    前記第２の歯車とかみ合い可能に係合する第３の遊星歯車であって、前記スリーブ歯車と自身とがかみ合い可能に係合する第３の遊星歯車と；
    前記第２の遊星歯車および前記第３の遊星歯車と結合される外歯を有するドラム形歯車と；
    前記ドラム形歯車とかみ合い可能に係合する心棒歯車を有する心棒と；
    前記心棒歯車とかみ合い可能に係合するコントロールロッド歯車を取り付けられて有するコントロールロッドと；
    前記コントロールロッドに結合されて前記心棒歯車と前記コントロールロッド歯車との間における結合張力を変動させる張力付与機構とからなり；
    前記結合張力の変動が、前記ドラム形歯車の運動を制御して、以って前記スリーブ軸の出力を変動させる可変運動制御装置。
  8. 前記コントロールロッドは、前記心棒歯車を摺動可能に受ける開口部を含む請求項７の装置。
  9. 前記結合張力は、前記心棒歯車の運動を停止させることができるように変動可能である請求項７の装置。
  10. 入力端部と出力端部とを有する入力軸と；
    ハブを取り付けられて有する出力スリーブ軸であって、前記入力軸の前記出力端部をスリーブ状に受ける開口部を有する出力スリーブ軸と；
    前記入力軸から延在する第１の入力軸歯車と；
    前記出力スリーブ軸のハブに結合される第２の歯車であって、前記第１の歯車とかみ合い可能に係合する第２の歯車と；
    前記出力スリーブ軸のハブに結合される第３の歯車であって、前記第２の歯車とかみ合い可能に係合する第３の歯車と；
    第４の歯車を取り付けられて有するとともに、第５の歯車を取り付けられて有する第２のスリーブ装置であって、前記入力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第４の歯車が前記第３の歯車とかみ合い可能に係合する第２のスリーブ装置と；
    前記第５の歯車とかみ合い可能に係合するコントロールロッド歯車を取り付けられて有するコントロールロッドと；
    前記コントロールロッドに結合されて前記第５の歯車と前記コントロールロッド歯車との間における結合張力を変動させる張力付与機構とからなり；
    前記第５の歯車と前記コントロールロッド歯車との間における結合張力の変動が、前記第２のスリーブ装置の運動を制御して、以って前記出力スリーブ軸の出力を変動させる可変運動制御装置。
  11. 前記出力スリーブ軸は、スリーブ軸歯車を取り付けられて有し、
    前記スリーブ軸歯車とかみ合い可能に係合する第２のコントロールロッド歯車を取り付けられて有する第２のコントロールロッドと；
    前記第２のコントロールロッドに結合されて、前記スリーブ軸歯車と前記第２のコントロールロッド歯車との間における結合張力を変動させる第２の張力付与機構とをさらに含み；
    前記スリーブ軸歯車と前記第２のコントロールロッド歯車との間における結合張力の変動が、前記出力スリーブ軸の出力の運動を制御する請求項１０の装置。
  12. 前記出力スリーブ軸に取り付けられる第２のハブと；
    前記第２のハブに結合される第２のハブの第１の歯車と；
    前記第２のハブに結合される第２のハブの第２の歯車であって、前記第２のハブの第１の歯車とかみ合い可能に係合する第２のハブの第２の歯車と；
    前記第２のハブをスリーブ状に受ける開口部を有する前進制御スリーブ軸であって、自身から延在する前進制御機能を有する前進制御スリーブ軸と；
    前記制御スリーブに取り付けられる前進制御スリーブ歯車と；
    前記前進制御機能と可変的に係合しうる前進制御機構であって、自身と前記前進制御機能との間における係合の変動が、前記第２のハブの運動を可変的に制御する前進制御機構と；
    第２の出力スリーブ軸歯車を有する第２の出力スリーブ軸であって、前記入力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第２の出力スリーブ軸歯車は、前記第２のハブの第２の歯車とかみ合い可能に係合する第２の出力スリーブ軸と；
    前記第２の出力スリーブ軸に取り付けられる第３のハブと；
    前記第３のハブに結合される第３のハブの第１の歯車と；
    前記第３のハブに結合される第３のハブの第２の歯車であって、前記第３のハブの第１の歯車とかみ合い可能に係合する第３のハブの第２の歯車と；
    前記第３のハブをスリーブ状に受ける開口部を有する逆転制御スリーブ軸であって、自身から延在する逆転制御機能を有する逆転制御スリーブ軸と；
    前記逆転制御スリーブに取り付けられる逆転制御スリーブ歯車と；
    前記逆転制御機能と可変的に係合しうる逆転制御機構であって、自身と前記逆転制御機能との間における係合の変動が、前記第３のハブの運動を可変的に制御する逆転制御機構とをさらに含む請求項１１の装置。
  13. 前記出力スリーブ軸に取り付けられる出力スリーブ軸歯車と；
    ウォームギヤと軸歯車とを有するウォームギヤ軸であって、前記軸歯車は、前記出力スリーブ軸歯車とかみ合い可能に係合するウォームギヤ軸と；
    前記ウォームギヤとかみ合い可能に係合する第１の直交軸歯車を取り付けられて有する直交軸であって、第２の直交軸歯車を取り付けられて有する直交軸と；
    前記第２の直交軸歯車とかみ合い可能に係合する第１の逆転軸歯車を取り付けられて有する逆転軸であって、第２の逆転軸歯車を取り付けられて有する逆転軸と；
    再配置可能な出力軸歯車を有する出力軸であって、前記再配置可能な出力軸歯車は、前記第２の直交軸歯車および前記第２の逆転軸歯車と選択的に係合しうる出力軸とをさらに含む請求項１０の装置。
  14. 入力端部と、出力端部と、自身から延在する第１の入力軸歯車とを有する入力軸と；
    ドラム形歯車を取り付けられて有するスリーブ軸であって、前記入力軸の前記出力端部をスリーブ状に受ける開口部を有するスリーブ軸と；
    前記第１の歯車とかみ合い可能に係合する第２の遊星歯車であって、前記ドラム形歯車に結合される第２の遊星歯車と；
    前記第２の歯車とかみ合い可能に係合する第３の遊星歯車であって、前記ドラム形歯車と結合する第３の遊星歯車と；
    制御スリーブ歯車を取り付けられて有する制御スリーブであって、前記制御スリーブ歯車は、前記第３の遊星歯車とかみ合い可能に係合する制御スリーブとからなる可変運動制御装置。
  15. 前記制御スリーブに可変的に作用可能に係合する制御機構であって、自身と前記制御スリーブとの可変的係合が前記スリーブ軸の可変的出力をもたらす制御機構をさらに含む請求項１４の装置。
  16. 前記第２の歯車は、第２の歯車直径を有し、前記第３の歯車は、第３の歯車直径を有し、前記第２の歯車直径は、前記第３の歯車直径とは異なる請求項１５の装置。
  17. 入力端部と、出力端部と、自身から延在する第１の入力軸歯車とを有する入力軸と；
    ドラム形歯車を取り付けられて有するスリーブ軸であって、前記入力軸の前記出力端部をスリーブ状に受ける開口部を有するスリーブ軸と；
    前記第１の歯車とかみ合い可能に係合する第２の遊星歯車であって、前記ドラム形歯車に結合される第２の遊星歯車と；
    前記第２の遊星歯車とかみ合い可能に係合する制御リングギヤを取り付けられて有する制御スリーブとからなる可変運動制御装置。
  18. 前記制御スリーブに可変的に作用可能に係合する制御機構をさらに含み、前記制御機構と前記制御スリーブとの可変的係合が、前記スリーブ軸の可変的出力をもたらす請求項１７の装置。
  19. 入力端部と、出力端部と、自身から延在する出力軸延長部とを有する出力軸と；
    出力端部において第１のかさ歯車を有する入力スリーブ軸であって、前記出力軸の前記入力端部をスリーブ状に受ける開口部を有する入力スリーブ軸と；
    前記出力軸の前記出力軸延長部のまわりにおいて回転可能な第２のかさ歯車であって、前記第１のかさ歯車とかみ合い可能に係合する第２のかさ歯車と；
    入力端部において制御スリーブかさ歯車を有する制御スリーブであって、前記制御スリーブかさ歯車は、前記第２のかさ歯車とかみ合い可能に係合する制御スリーブとからなる可変運動制御装置。
  20. 前記制御スリーブと可変的に作用可能に係合する制御機構をさらに含み、前記制御機構と前記制御スリーブとの可変的係合が、前記出力軸の可変的出力をもたらす請求項１９の装置。
  21. 入力軸と；
    第１の端部において第１の回転運動伝達歯車を取り付けられて有する第１の入力スリーブ軸であって、前記出力軸の前記入力端部をスリーブ状に受ける開口部を有する第１の入力スリーブ軸と；
    前記出力軸の前記出力軸延長部のまわりにおいて回転可能な第２のかさ歯車であって、前記第１のかさ歯車とかみ合い可能に係合する第２のかさ歯車と；
    入力端部において制御スリーブかさ歯車を有する制御スリーブであって、前記制御スリーブかさ歯車は、前記第２のかさ歯車とかみ合い可能に係合する制御スリーブとからなる可変運動制御装置。
  22. 第１の回転運動伝達歯車を有する入力軸と；
    第２の回転運動伝達歯車を取り付けられ、かつ第３の歯車を取り付けられて有する第１の入力スリーブ軸であって、前記入力軸の第１の端部において前記入力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第２の回転運動伝達歯車は、前記第１の回転運動伝達歯車と連通する第１の入力スリーブ軸と；
    第４の回転運動伝達歯車を取り付けられ、かつ第５の歯車を取り付けられて有する第２の入力スリーブ軸であって、前記入力軸の第２の端部において前記入力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第４の回転運動伝達歯車は、前記第５の回転運動伝達歯車と連通する第２の入力スリーブ軸と；
    前記第５の歯車とかみ合い可能に係合する中間歯車と；
    第６の回転運動伝達歯車をスリーブ状に受ける第１の延長部を有する出力軸と；
    第７の回転運動伝達歯車を取り付けられ、かつ第８の歯車を取り付けられて有する第１の出力スリーブ軸であって、前記出力軸の第１の端部において前記出力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第７の回転運動伝達歯車は、前記第６の回転運動伝達歯車と連通し、前記第８の歯車は、前記第３の歯車とかみ合い可能に係合する第１の出力スリーブ軸と；
    第９の回転運動伝達歯車を取り付けられ、かつ第１０の歯車を取り付けられて有する第２の出力スリーブ軸であって、前記入力軸の第２の端部において前記入力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第９の回転運動伝達歯車は、前記第６の回転運動伝達歯車と連通し、前記第１０の歯車は、前記中間歯車とかみ合い可能に係合する第２の出力スリーブ軸と；
    前記第１の入力スリーブ軸に結合されるブレーキ機構と；
    前記第１の出力スリーブ軸に結合される一方向クラッチ機構とからなり；
    前記入力軸の回転運動は、前記ブレーキ機構と前記一方向クラッチ機構との可変的係合により、前記出力軸に可変的に伝達されうる可変運動制御装置。
  23. 第１の延長部を有する入力軸であって、前記第１の延長部は、第１のかさ歯車をスリーブ状に受ける入力軸と；
    第１の端部において第２のかさ歯車を取り付けられ、かつ第３の歯車を取り付けられて有する第１の入力スリーブ軸であって、前記入力軸の第１の端部において前記入力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第２のかさ歯車は、前記第１のかさ歯車とかみ合い可能に係合する第１の入力スリーブ軸と；
    第１の端部において第４のかさ歯車を取り付けられ、かつ第５の歯車を取り付けられて有する第２の入力スリーブ軸であって、前記入力軸の第２の端部において前記入力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第４のかさ歯車は、前記第１のかさ歯車とかみ合い可能に係合する第２の入力スリーブ軸と；
    前記第５の歯車とかみ合い可能に係合する中間歯車と；
    第１の延長部を有する出力軸であって、前記第１の延長部は、第６のかさ歯車をスリーブ状に受ける出力軸と；
    第１の端部において第７のかさ歯車を取り付けられ、かつ第８の歯車を取り付けられて有する第１の出力スリーブ軸であって、前記出力軸の第１の端部において前記出力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第７のかさ歯車は、前記第６のかさ歯車とかみ合い可能に係合し、前記第８の歯車は、前記第３の歯車とかみ合い可能に係合する第１の出力スリーブ軸と；
    第１の端部において第９のかさ歯車を取り付けられ、かつ第１０の歯車を取り付けられて有する第２の出力スリーブ軸であって、前記入力軸の第２の端部において前記入力軸をスリーブ状に受ける開口部を有しており、前記第９のかさ歯車は、前記第６のかさ歯車とかみ合い可能に係合し、前記第１０の歯車は、前記中間歯車とかみ合い可能に係合する第２の出力スリーブ軸と；
    前記第１の入力スリーブ軸に結合されるブレーキ機構と；
    前記第１の出力スリーブ軸に結合される一方向クラッチ機構とからなり、
    前記入力軸の回転運動は、前記ブレーキ機構と前記一方向クラッチ機構との可変的係合により、前記出力軸に可変的に伝達されうる可変運動制御装置。
  24. 前記ブレーキ機構は、前記第１の入力スリーブ軸に結合される第１のブレーキ構成要素と、前記第２の入力スリーブ軸に結合される第２のブレーキ構成要素とを含む請求項２３の装置。
  25. 前記一方向クラッチ機構は、前記第１の出力スリーブ軸に結合される第１の一方向クラッチ構成要素と、前記第２の出力スリーブ軸に結合される第２の一方向クラッチ構成要素とを含む請求項２３の装置。
  26. 入力端部と出力端部とを有する入力軸と；
    運動伝達手段に結合される出力スリーブ軸であって、前記入力軸の前記出力端部をスリーブ状に受ける開口部を有する出力スリーブ軸と；
    前記入力軸に取り付けられる第１の入力軸歯車と；
    前記運動伝達手段に結合される第２の歯車であって、前記第１の歯車とかみ合い可能に係合する第２の歯車と；
    前記出力スリーブ軸のハブに結合される第３の歯車であって、前記第２の歯車とかみ合い可能に係合する第３の歯車と；
    前記中間装置に結合される第４の歯車と；
    前記第４の歯車に結合される制御手段であって、前記第４の歯車の運動の可変制御を達成する制御手段とからなり；
    前記制御手段の変動が、前記第４の歯車の運動を可変的に制御して、以って前記出力スリーブ軸の出力を変動させる可変運動制御装置。
  27. 制御を用いて可変入力から可変出力を得る方法において：
    入力軸への入力運動を受ける段階と；
    前記入力運動を、第１の歯車により、前記第１の歯車とかみ合い可能に係合する第２の歯車に伝達する段階と；
    前記第２の歯車の運動を、出力軸に取り付けられる中間装置に伝達する段階と；
    前記中間装置に可変的に拘束力を加える段階であって、前記拘束力を可変的に加えることによって前記出力軸の出力を変動させる段階とからなる、制御を用いて可変入力から可変出力を得る方法。
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