JP2014517223A - 物体間の摩擦面としての操舵可能ユニット - Google Patents
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Abstract
開示されるのは、操舵可能ユニットを含む表面に対する転がり接触体の角度を制御することができる、転がり接触体を、物体の摩擦面として用いることで摩擦力の大きさ及び方向の可変性を可能にする操舵可能ユニットである。これは、物体が摩擦を通じて伝達する力の方向及び大きさを調節できるようにし、且つまた、物体の転がり接触面を受けることで受ける摩擦力の方向及び大きさが変わることを可能にする。同じく開示されるのは、種々の機械での操舵可能ユニットの適用である。
Description
本発明は、一般に、機械における基本ユニットとしての操舵可能ユニットに関する。より具体的には、本発明は、操舵可能ユニットの回転部品に、それらを備える表面に対して角度をつけることができ、したがって別の物体に対する表面の速度を制御できるようにする、操舵可能ユニットを備える表面に関する。
駆動される出力歯車よりも少ない歯をもつ入力歯車を駆動させることによって、トルクを増加させ且つRPMを減少させる単純なトランスミッションをもたらすことができる。
単純な標準のトランスミッションは、関連した歯車比の値をもついくつかの固定の歯車の組の構成を用いる。
この歯車の組の集合体は、エンジンの出力を使用できる可能性がある車両速度の範囲を広げる。
これらの固定の歯車比間の移行は、エンジンのRPMを変えることを必要とし、そのため標準のトランスミッションに伴うエンジンの最も経済的なRPMで連続的に作動させることができない。
エンジンがその最も効率的なRPMで走ることができるようにするには、需要に合わせて調節できる適切な歯車比の連続体をもつトランスミッションが必要である。
連続可変トランスミッション(continuously variable transmission:CVT)は、最大値と最小値との間の無数の有効歯車比を通して無段変化することができるトランスミッションである。
種々の形態のCVTが開発されており、今日商業的に使用されている。しかしながら、種々の設計は、典型的に、それらを種々の用途に不適切なものにする1つ又は複数の実装問題に悩まされる。
一般的なフリクションドライブ式CVTは、可変径プーリ(Variable Diameter Pulley:VDP)又はリーブス駆動(Reeves drive)である。プーリ間の距離は変化せず、ベルトの長さも変化しない。vベルトプーリのうちの一方は、狭まってその側部上のベルトをより高く乗せ、他方は広がってその側部上のベルトをより低く乗せる。同時調節は、有効径及び歯車比を変化させる。このタイプのCVTでは、最小径はゼロよりも大きく、最大値はプーリ径に制限される。
フリクションドライブは、動力を無段階に伝達する最も一般的な方法であるが、限られた摩擦接触面が、それらが取り扱うことができる動力及びトルクの量を取るに足らないものにする(marginalize)。
CVTは、正の歯車比だけを提供し、したがって、低速度での車両の典型的な必要性に対処するために、逆方向及び高トルクに関する付加的な機構を必要とする。
ラチェッティング式CVTは、別の形態のCVTであるが、このタイプは、典型的に振動問題に悩まされる。
別の形態のCVTは、静油圧式CVT又はHydristorsであり、これは典型的に、流体粘度問題の難点を有する複雑な油圧/流体システムを用いる。
トラクションドライブ、又は転がり接触式CVTは、転がり接触体を採用する無段トランスミッションの一形態である。これらのトランスミッションでは、動力は、シリンダ、コーン、ボール、ローラ、及びディスクの形態の物体の転がり摩擦に依存する方法で伝動される。転がり接触式CVTは、転がり接触体と回転駆動面の中心との間の距離を変えることで出力を変化させる転がり接触を用いる。トルクは、転がり接触体が駆動面の中心に向けて動かされるときに増加する。しかしながら、トルクが駆動装置表面と駆動される表面との間の力の伝達に依存することを実現する能力は、駆動面の中心に近づくに伴い二乗の割合で減少する。
したがって、これらのトランスミッションでは、速度をトルクにもっと変換しようとしてもそれらはあまりトルクを伝達することができないので、設計は、高いトルクに伴う問題を有する。
さらに、それらは、駆動面の中心までずっと転がり接触を可能にするものではなく、そのため、それらはゼロよりも大きい最低速度を伴う限られた範囲にわたってのみ動力を変換することができる。
本発明は、すべての他のトランスミッションの欠点を克服し、接触表面積を変化させる必要はなく、そのため、最大量のトルクを取り扱うことができ、ゼロ速度に行きつくことができ、調和振動問題を有さず、無数の有効歯車比を通して無段変化することができる。
本発明の一態様によれば、機械で用いられる操舵可能ユニットが提供される。操舵可能ユニットは、機械の表面に挿入するための環と、環を横断する車軸と、車軸上に位置決めされる1つ又は複数の転がり接触体とを備える。機械の表面に対する1つ又は複数の転がり接触体の角度は制御可能である。
一実施形態では、機械の表面に対する1つ又は複数の転がり接触体の角度は、環の中心を中心として車軸を回転させることで制御される。
別の実施形態では、機械の表面に対する1つ又は複数の転がり接触体の角度は、機械の表面内で環を回転させることで制御される。
さらなる実施形態では、1つ又は複数の転がり接触体の円周面を機械の別の表面と摩擦係合することができる。
またさらなる実施形態では、操舵可能ユニットは、環内に位置決めされ、その内面に接触してスライド可能な第2の環をさらに備え、車軸が第2の環の内面に取り付けられる。
さらに別の実施形態では、機械の表面に対する1つ又は複数の転がり接触体の角度は、リンク機構、無線周波数装置、又は電気モータによって制御される。リンク機構はロープ又はプーリとすることができる。
別の実施形態では、1つ又は複数の転がり接触体は合成ゴム又は天然ゴムから作製される。代替的に、1つ又は複数の転がり接触体は電磁石である。
さらなる実施形態では、1つ又は複数の転がり接触体は、球、ホイール、及びシリンダから選択される。
またさらなる実施形態では、車軸上に2つの転がり接触体が同軸に位置決めされる。
一実施形態では、車軸上に位置決めされる1つ又は複数の転がり接触体は、車軸を中心として回転する。代替的に、転がり接触体と車軸が単一構造体を形成し、車軸が環によって形成された平面を中心として回転する。
一実施形態では、車軸上に位置決めされる1つ又は複数の転がり接触体は、車軸を中心として回転する。代替的に、転がり接触体と車軸が単一構造体を形成し、車軸が環によって形成された平面を中心として回転する。
本発明の別の態様によれば、前述の操舵可能ユニットのうちの1つ又は複数を備える表面が提供される。
本発明のさらなる態様によれば、前述の2つの操舵可能ユニットを備えるシャーシが提供される。シャーシはクレセント形にされ、2つの操舵可能ユニットがシャーシのウィング上に位置決めされる。
本発明の一態様によれば、接続システムが提供される。接続システムは、第2の部分的中空シリンダを受け入れる寸法にされた第1の部分的中空シリンダを備える。第1の部分的中空シリンダの内側に面する表面は、前述の複数の操舵可能ユニットを備え、第2の部分的中空シリンダの外側に面する表面もまた、複数の操舵可能ユニットを備える。第2の部分的中空シリンダが第1の部分的中空シリンダと係合するときに、第1の部分的中空シリンダの内側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットが第2の部分的中空シリンダの外側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットと摩擦係合する。
一実施形態では、第1の部分的中空シリンダの内側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットは、内側に面する表面の周囲に列状に位置決めされる。
第2の実施形態では、第2の部分的中空シリンダの外側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットは、内側に面する表面の周囲に列状に位置決めされる。
第3の実施形態では、第1の部分的中空シリンダの内側に面する表面上に3列の複数の操舵可能ユニットが位置決めされる。
さらなる一実施形態では、第2の部分的中空シリンダの外側に面する表面上に3列の複数の操舵可能ユニットが位置決めされる。
またさらなる実施形態では、第1の部分的中空シリンダの外側に面する表面は、前述の複数の操舵可能ユニットを備える。
本発明の一態様によれば、エピサイクリック・ホイールシステムが提供される。エピサイクリック・ホイールシステムは、出力シャフトを備える太陽ディスクと、入力シャフトを備えるプラネットキャリアと、プラネットキャリアから回転入力を受け取り、且つ出力シャフトを回転させるために太陽ディスクと係合する、1つ又は複数の遊星ディスクの組と、太陽ディスク、プラネットキャリア、及び1つ又は複数の遊星ディスクを取り囲む環であり、遊星ディスクの円周面と相互作用するように寸法設定される環とを備える。少なくとも1つ又は複数の遊星ディスクの円周面及び環の内方に面する表面は、前述の複数の操舵可能ユニットを備える。
別の実施形態では、太陽ディスクの表面は、複数の操舵可能ユニットを備える。
さらなる一実施形態では、1つ又は複数の遊星ディスクの複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度は、環上の複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度に対して独立して制御可能である。
さらなる一実施形態では、1つ又は複数の遊星ディスクの複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度は、環上の複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度に対して独立して制御可能である。
またさらなる一実施形態では、1つ又は複数の遊星ディスクの複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度は、環上の複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度及び太陽ディスクの表面上の複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度に対して独立して制御可能である。
本発明のさらなる態様によれば、速度調整器が提供される。速度調整器は、速度調整器における段としてそれぞれ作用する、前述の複数の相互接続されるエピサイクリック・ホイールシステムを備える。各段は速度調整因子を有し、システムの各後続段の入力が直前の段の出力と接続される。
一実施形態では、1つのエピサイクリック・ホイールシステムの出力シャフトは、隣接するエピサイクリック・ホイールシステムのための入力シャフトとして作用する。
第2の実施形態では、直前の段の太陽ディスクのシャフトが後続段の環ホイールに接続された直交ディスクに接続されるように、直前のエピサイクリック・ホイールシステムと後続のエピサイクリック・ホイールシステムが直列に相互接続される。
本発明のさらなる態様によれば、連続可変トランスミッションが提供される。連続可変トランスミッションは、バースと、機械的動力の入力に応答して第1のシャーシ方向に動き且つバースに接続するように構成される動力入力シャーシと、それを中心として回転可能面が回転できる回転軸を有する回転可能面であり、機械的動力入力の力の方向に対する連続可変角度配向を有し、回転可能面の回転軸が、動力入力シャーシが機械的動力の入力に応答して動き且つバースに接続するように第1の方向に実質的に平行に配向されていてもよい、回転可能面と、動力入力シャーシと前述の操舵可能ユニットを備える回転可能面との間の操舵可能転がり接触体であり、機械的動力入力の力の方向に対する連続可変角度配向を有し且つバースに接続する、操舵可能転がり接触体と、機械的動力の入力に応答して第1のランド方向に動き且つバースに接続するように構成される動力出力ランドとを備える。バースは、入力点及び出力点が回転可能面、操舵可能転がり接触体、シャーシ、又はランドのいずれであるかに関係なく、動力入力から動力出力までの間で機械的動力を伝導するように回転可能に構成される。
一実施形態では、その機械的動力入力の力の方向に対する操舵可能転がり接触体の連続可変角度配向を360°以上連続的に変化させることができる。
別の実施形態では、その機械的動力入力の力の方向に対する回転可能面の連続可変角度配向を360°以上連続的に変化させることができる。
さらなる実施形態では、連続可変トランスミッションは、直列に構成可能であり、あらゆる直前の操舵可能転がり接触体の出力を列の次の回転可能面又はランドによって入力として受け取り可能であり、あらゆる直前の回転可能面の出力を列の次の操舵可能転がり接触体又はシャーシによって入力として受け取り可能であり、逆もまた同様である。
またさらなる一実施形態では、バースとの接触が転がり接触を含む。
またさらなる一実施形態では、動力出力ランドと回転可能面との間の転がり接触は、操舵可能転がり接触である。
またさらなる一実施形態では、動力出力ランドと回転可能面との間の転がり接触は、操舵可能転がり接触である。
別の実施形態では、回転可能面が実質的にトロイダル形状を有するように、動力入力シャーシ、回転可能面、及び動力出力ランドが円形構成で配置される。
さらなる実施形態では、連続可変トランスミッションは、動力出力ランドの円形構成の外部の周りに配置されるスプロケットをさらに備える。
またさらなる一実施形態では、動力入力シャーシと回転可能面との間の操舵可能転がり接触が、複数の操舵可能転がり接触を含む。
またさらなる一実施形態では、回転可能面は、動力出力ランドのバース内のその回転軸の周りを回転可能であるが、第1の方向の運動を制約される。
別の実施形態では、操舵可能転がり接触は、回転可能面上に集積される複数の操舵可能ホイールを含む。
さらなる一実施形態では、複数の操舵可能ホイールがその上に集積された回転可能面は、動力入力シャーシの一部として集積される。
本発明の別の態様によれば、機械の移動部品の速度を制御する方法が存在する。方法は、入力シャーシに入力速度を提供するステップと、速度を出力シャーシに伝達するために前記入力シャーシを出力シャーシに対して動かすステップであり、出力シャーシに接触する入力シャーシの表面又は入力シャーシに接触する出力シャーシの表面又はこの両方が前述の操舵可能ユニットを備える、ステップと、出力シャーシの速度を動力として出力するステップとを含む。入力シャーシ又は出力シャーシ又はこの両方に対する操舵可能ユニットのホイールの角度が、出力シャーシの回転速度を制御する。
一実施形態では、出力シャーシに対して入力シャーシを動かすステップは、入力シャーシを出力シャーシに対して回転させることを含む。
本発明のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明及び添付の図面に関してよりよく理解されることになるであろう。
以下の説明は、本発明を実施するのに必要な特徴の組み合わせへの限定ではなく、実施形態の単なる例である。
本発明は、機械で用いられる操舵可能ユニットに関する。図1に示すように、操舵可能ユニット(1)は、環(2)、環(2)を横断する車軸(3)、及び車軸(3)上に位置決めされた1つ又は複数の転がり接触体(4)を備える。
操舵可能ユニット(1)は、転がり接触体(4)を取り囲む環(2)を備える。環(2)の高さは、例えば図1a及び図2aに示すように変えることができる。典型的に、環(2)の高さは、操舵可能ホイール(1)が挿入される機械の表面の厚さ以上となるであろう。一実施形態では、機械の表面(10)に対する転がり接触体(4)の角度は、ロープ又はワイヤ(11)を環(2)の周りに巻きつけることで制御される(図3)。この場合、環(2)は、機械の表面(10)の厚さよりも大きい高さを備えることができ、又は環(2)の一部が機械の表面(10)を超えて延びるように機械の表面(10)内に位置決めされる。図3に示すように、この配置は、ロープ又はワイヤ(11)を環(2)の周りに巻きつけることができるようにする。ワイヤ又はロープ(11)が環(2)に沿ってスライドして操舵可能ユニット(1)から完全に外れるのを防ぐために、環(2)の一方の端又は両方の端上に、外方に延びるフランジ(5)を有利に設けることができる(図2a及び図3参照)。
ロープ又はワイヤ(11)の一方の端を引っぱることで、環(2)が機械の表面(10)に対して時計回りに回転することになる。一方、ロープ又はワイヤ(11)の反対の端を引くことで、環(2)が機械の表面(10)に対して反時計回りに回転することになる。車軸(3)の回転が環(2)の回転に直接つながる実施形態では、ロープ又はワイヤ(11)を引っぱることで機械の表面(10)に対する転がり接触体(4)の角度が回転することになる。以下に説明するように、機械の表面(10)に対する転がり接触体(4)の角度を制御することは、物体が摩擦を通じて伝達する力の方向及び大きさを調節できるようにし、且つまた物体の回転可能面を受けることで受ける摩擦力の方向及び大きさが変わることを可能にする。
環(2)は、チタン、アルミニウム、及び炭素繊維を含むがこれらに限らない任意の数の物質で作製することができる。環(2)は、機械の表面(10)と同じ又は同様の物質で作製することができる。しかしながら、作動時に転がり接触体(4)の回転速度が大きな熱を生じることがあるため、熱伝達を含む熱損傷に耐えることができる物質の中に環(2)を設けることが有利な場合がある。
操舵可能ユニット(1)の車軸(3)は、環(2)を横断し、典型的に環(2)の中心を通る。一実施形態では、車軸(3)は、環(2)の内面に両端で直接接続される。この特定の配置では、図3b及び図3cに示すように、環(2)の回転は、環の中心(2)を中心として車軸(3)を直接回転させる。代替的な実施形態では、車軸(3)は、環(2)によって画定される内部スペース内に設けられた第2の環(6)の内面に両端で接続される(図2a及び図2b)。この配置は、第2の環(6)及び接続された車軸(3)が環(2)とは独立して回転できるようにする。代替的に、環(6)が静止したままの状態で車軸(3)が環(6)の中心を中心として自由に回転するように、環(6)の内面上にトラック又はチャネル(図示せず)を設けることができる。この場合、車軸(3)をトラック内の異なる位置に保持するために、トラックに沿ってボスなどのような止め部が設けられてもよい。
車軸(3)上に転がり接触体(4)が設けられる。図1a、図1b、図1e、及び図1fに示されるようないくつかの実施形態では、車軸(3)上に単一の転がり接触体(4)が設けられる。図1c及び図1dに示されるような他の実施形態では、車軸(3)上に1つよりも多い転がり接触体(4)を設けることができる。本明細書と共に提供される図面は、車軸(3)上の最大2つの転がり接触体(4)を示すが、転がり接触体(4)の実際の最大数は、車軸(3)の縦軸の長さ及び転がり接触体(4)の幅によってのみ制限される。
図1に示すように、転がり接触体(4)の実際の形状は、車軸(3)を中心として円形パターンで回転できる、限定ではないが球、ホイール形、又は円筒形のような任意の丸い形状とすることができる。ホイールの場合、ホイールの実際の構造は、固体、半固体、又は伝統的なスポーク及びリム設計とすることができる。
転がり接触体(単数又は複数)(4)の少なくとも円周面は、摩擦のような力を伝達し、別の転がり接触体(4)の円周面を含むがこれに限らない機械の別の表面と係合することができる材料から作製されることが好ましい。こうした摩擦力伝達材料の例は、天然ゴム、合成ゴム、天然樹脂、及び合成樹脂、並びにポリマーを含むがこれらに限定されない。他の用途では、転がり接触体(単数又は複数)(4)は、低い摩擦係数を有する材料から作製することができる。この場合、転がり接触体(4)は、転がり接触体(4)の円周面に対して圧縮力をかけることで機械の別の表面と摩擦係合することができる。こうした圧縮力は、操舵可能ユニット(1)を機械の表面の方向に動かすこと又は機械の表面を静止した操舵可能ユニット(1)に押しつけることのいずれかによって達成できる可能性がある。別の実施形態では、転がり接触体(4)は電磁石となるように作製することができ、ゆえに転がり接触体(4)の回転速度は、帯電した転がり接触体(4)と同様に帯電した機械の表面との間の力によって制御される。この場合、金属のような低い摩擦係数をもつ材料が、転がり接触体(4)を製造するのに用いられることが好ましい可能性がある。
一実施形態では、転がり接触体(4)は、車軸(3)と共に単一の構造体を形成し、ゆえに、その縦軸を中心とした車軸(3)の回転が、転がり接触体(4)を同じ軸を中心として回転させる。この場合、車軸を回転できるようにするために、車軸(3)と環(2)又は第2の環(6)との間の回転可能な接触が必要とされる。別の実施形態では、転がり接触体(単数又は複数)(4)は、車軸(3)がこの軸に沿って静止したままの状態で車軸(3)の縦軸を中心として回転する。
本発明の一態様を例証するために、以下のシナリオは、駆動装置操舵可能ユニット(1)が、必ずしもその方向ではない力の大きさを変換する機械の表面(10)と別の物体との間の摩擦接触部としてどのように用いられるかを示す。
図4を参照すると、時間ゼロでの前述の操舵可能ユニット(1)は、動きがなく、図4aに示される想像線のy軸と平行である。この説明の目的上、「右」という用語は正のx軸に沿った動きを指し、「左」という用語は負のx軸に沿った動きを指す。
操舵可能ユニット(1)の転がり接触体(4)は、方向転換されたときに、操舵可能ユニット(1)をもつ表面(10)が係合される物体に、x成分とy成分との両方をもつ力を及ぼす。物体は、車軸(3)を通して、操舵可能ユニット(1)、及びその速度及び方向を変化させる操舵可能ユニット(1)を含む表面(10)に、等しい反対の力を及ぼす。
x軸に沿った力の伝達が拒否される場合、力のy成分だけが伝動される。この場合、力のy成分の大きさ及び方向は、転がり接触体(4)が方向転換される量に比例し、操舵可能ユニット(1)及び表面(10)はy軸のみに沿って動くであろう。
操舵可能ユニット(1)の転がり接触体(4)が自身と係合された物体は、正又は負のx方向のいずれかに自由にスピンでき、駆動された場合、y軸に沿って摩擦を提供しながらx軸に沿った力の伝達が拒否されることになる。このタイプの物体(20)は、その車軸がy軸に沿って位置合わせされた別の操舵可能ユニット(1’)とそれ自体類似しているであろう(図4b)。
この物体(20)及び転がり接触体(4’)に沿った移動がy方向から方向転換されないとき、表面(10)速度及び方向は、操舵可能ユニット(1)の転がり接触体(4)から予測され得るものである。
図4cに示すように、操舵可能ユニット(1)の転がり接触体(4)がy軸から左45°に操舵される場合、表面(10)の速度が低下するが、y軸に沿ったその方向は不変である。動力損失が存在せず、そのため速度のあらゆる減少は、トルクの比例的増加を意味する。
図4dに示すように、転がり接触体(4)がy軸の左90°にさらに方向転換されるとき、表面(10)及び操舵可能ユニット(1)は速度ゼロで静止しているであろう。
転がり接触体(4)がy軸の左135°にさらにより一層方向転換される際に、操舵可能ユニット(1)をもつ表面(10)は、45°の方向転換と同じ速度の大きさで後方に(負のy)方向に移動する(図4e)。
転がり接触体(4)を180°の角度をなすまで操舵することで、操舵可能ユニット(1)をもつ表面(10)は、元の速度の大きさで、しかし後方に移動することになる。
操舵可能ユニット(1)の転がり接触体(4)の角度を、同じく回転可能な操舵可能ユニット(1’)をもつ物体(20)に対し0°から180°に変えることによって、x軸に沿ったその方向に影響しないことを含めて表面(10)の速度を100%から0%から−100%に連続的に変えることができる。動力損失がないので、トルクは、速度低下の絶対値として比例的に増加する。
一実施形態では、入力速度は、駆動される操舵可能ユニットによって調整され、その出力速度は、相継いで駆動される操舵可能ユニットによって調整される。
図5及び図6は、シャーシ102又は前述した操舵可能ユニットを備える表面、並びに2つの相継ぐ転がり接触体110及び112による速度ベクトルの大きさ及び方向の変化を図示する、駆動される転がり接触体のベクトル図である。結果としてシャーシ102に対し同じ方向であるが増加したトルク及び低下した速度をもつランド104又は上述の物体の移動がもたらされる。
図5では、転がり接触体110は30°配向であるとみなされている。しかしながら、これは単に例証する目的のためであり、0°から90°までの間のあらゆる複数のあらゆる角度配向に関して同じ分析が有効である。
シャーシ102に力がかかる際に、シャーシ102が動き始め、これは、転がり接触体110が速度ベクトル122を有することを意味する。
転がり接触体110が図6の転がり接触体112と転がり接触するので、入力速度ベクトル122は、転がり接触体110の回転軸に沿った速度ベクトル126と転がり接触体110の回転軸に垂直な速度ベクトル127との2つの成分に分解することができる。
速度ベクトル126と速度ベクトル127は、損失が無視される場合に入力速度ベクトル122に等しくなるようにベクトル的に合計されるべきである。
転がり接触体110の回転軸に垂直な速度ベクトル成分127は、転がり接触体110の回転によって「振り落とされ(spun off)」、伝達されないが、転がり接触体110の回転軸に平行な速度ベクトル126は、図6の転がり接触体112に伝動される。
入力速度ベクトル122が大きさω1をもつとみなされる場合、速度ベクトル126の大きさω2は、次式によって与えられることが分かる。
ω2=ω1×sin(α1) (8)
式中、α1は、入力速度ベクトル122の方向と平行な線に対する転がり接触体110の角度配向であり、図示された例では30°である。
ω2=ω1×sin(α1) (8)
式中、α1は、入力速度ベクトル122の方向と平行な線に対する転がり接触体110の角度配向であり、図示された例では30°である。
図6を参照すると、ランド104上のバースにおける転がり接触体112にかかる速度ベクトル126は、転がり接触体112の回転軸に沿った速度ベクトル128と転がり接触体112の回転軸に垂直な速度ベクトル129との2つの成分に分解できることが分かる。
速度ベクトル128と速度ベクトル129は、損失が無視される場合に速度ベクトル126に等しくなるようにベクトル的に合計されるべきである。
転がり接触体112の回転軸に垂直な速度ベクトル成分129は、転がり接触体112の回転によって「振り落とされる」。
転がり接触体112の回転軸に平行な速度ベクトル成分128は、転がり接触体112の接触を通じてバースのランド104への接触に伝動される。
図6をさらに参照すると、速度ベクトル126が大きさω2をもつとみなされる場合、速度ベクトル128の大きさω3は、次式によって与えられることが分かる。
ω3=ω2×sin(α2) (9)
図示された例では、図5の転がり接触体110の角度配向と図6の操舵可能ホイール112は、両方とも30°配向として示される。この場合、入力速度ベクトルの大きさの減少は、次式に等しくなるであろう。
ω3=ω2×sin(α2) (9)
図示された例では、図5の転がり接触体110の角度配向と図6の操舵可能ホイール112は、両方とも30°配向として示される。この場合、入力速度ベクトルの大きさの減少は、次式に等しくなるであろう。
動力保存の法則により、これは、出力動力に関する力成分の4倍の増加を意味する。
トルクの増加を実現する能力は、転がり接触体間の最大摩擦力がどれぐらいなのかに依存する。一実施形態では、転がり接触体を一緒に押す圧力の増加が、こうした力を生み出すことができる。
トルクの増加を実現する能力は、転がり接触体間の最大摩擦力がどれぐらいなのかに依存する。一実施形態では、転がり接触体を一緒に押す圧力の増加が、こうした力を生み出すことができる。
摩擦によって力を実際的に伝達する能力は、物体間の安定した接触面積に関係する。この手法での接触面積は不変である。
本発明の一実施形態に係る線形構成の連続可変トランスミッション(CVT)の一例が、図7〜図15を参照してここで説明されることになる。
図7は、本発明の一実施形態に係る線形構成のCVT100の動作の例証であり、操舵可能ユニットの転がり接触体の4つの異なる角度設定(90°、60°、30°、及び0°)に関する動作が示される。
図7に示されるCVT100は、シャーシ102を含む「車両」要素101と「ランド」要素104との2つの主要な要素を含む。
ランド104は、操舵可能ユニット106が据え付けられるバース108を含む。
シャーシ102は、操舵可能ユニット106と転がり接触する二対の操舵可能ユニット110(図8〜図15参照。対のうちの1つだけが図1で見られる)を有する。操舵可能ユニット110は、それらがシャーシ102の中のそれらのハウジング内でゼロ方向転換半径を有するように構成される。操舵可能ユニットは、この配置では、シャーシのウィング上に位置決めされることが好ましい。
シャーシ102は、操舵可能ユニット106と転がり接触する二対の操舵可能ユニット110(図8〜図15参照。対のうちの1つだけが図1で見られる)を有する。操舵可能ユニット110は、それらがシャーシ102の中のそれらのハウジング内でゼロ方向転換半径を有するように構成される。操舵可能ユニットは、この配置では、シャーシのウィング上に位置決めされることが好ましい。
シャーシ102は、操舵可能ユニット106における転がり接触体の回転軸に平行にシャーシに力をかけることでシャーシ102を車両101の長さに沿って動かすことができるように、車両101上にスライド可能に設置される。
ランド104は、該ランドが置かれる表面の上を動くことができるようにホイール103上に設置される。同様に、車両101はまた、ホイール105上に設置される。
操舵可能ユニット110と操舵可能ユニット106との間の転がり接触が、シャーシ102からランド104への動力伝達を可能にする。操舵可能ユニット106における転がり接触体の回転軸に対する操舵可能ホイール110における転がり接触体の角度が、シャーシ102にかかる力のどれだけがランド104に伝達されるかを決める。
操舵可能ユニット106の転がり接触体の回転軸に対する操舵可能ユニット110の転がり接触体の角度配向は、少なくとも0°から90°に連続的に変えることができる。上記のように、図7は、操舵可能ユニット110の転がり接触体の4つの異なる配向に関するCVT100の動作を図示する。各場合に、シャーシを車両101の長さに沿って右から左に動かすために、シャーシ102に力がかけられる。
これらの配向のうちの第1の配向では、操舵可能ユニット110の転がり接触体は、シャーシ102にかかる力の方向に対して90°の角度をなす。すなわち、操舵可能ユニット110の転がり接触体の回転軸は、操舵可能ユニット106の転がり接触体の回転軸に及びシャーシ102にかかる力の方向に平行である。この構成では、シャーシ102を車両101の長さに沿って動かす力がシャーシ102にかかる際に、操舵可能ユニット110の転がり接触体が、かかる力に対し90°(垂直)に及び操舵可能ユニット106の転がり接触体の回転軸に平行に位置合わせされるので、操舵可能ユニット110は操舵可能ユニット106に対して動かない。したがって、操舵可能ユニット106と、操舵可能ユニットがバース108を介して接続されるランド104は、シャーシ102の移動と同じ方向に動かされ、シャーシと同じ量だけ動かされる。
90°配向の動作の斜視図が図8及び図9に示される。
図9で分かるように、90°の配向では、シャーシ102の距離107の移動は、ランド104を等しい距離109だけ移動させる。言い換えれば、かかる力の方向に対して90°の配向の操舵可能ユニット110の転がり接触体は、ランド104をシャーシ102と同じ時間量で同じ距離だけ動かし、これは、入力動力の速度成分及び力成分が出力動力の速度成分及び力成分に等しいことを意味する(摩擦損失を無視する)。
図9で分かるように、90°の配向では、シャーシ102の距離107の移動は、ランド104を等しい距離109だけ移動させる。言い換えれば、かかる力の方向に対して90°の配向の操舵可能ユニット110の転がり接触体は、ランド104をシャーシ102と同じ時間量で同じ距離だけ動かし、これは、入力動力の速度成分及び力成分が出力動力の速度成分及び力成分に等しいことを意味する(摩擦損失を無視する)。
第2の及び第3の配向では、操舵可能ユニット110の転がり接触体は、シャーシ102にかかる力の方向に対してそれぞれ60°及び30°の角度をなす。すなわち、操舵可能ユニット110の転がり接触体の回転軸は、これらの2つの構成において操舵可能ユニット106の転がり接触体の回転軸に及びシャーシ102にかかる力の方向に平行からそれぞれ30°及び60°である。これらの構成では、シャーシ102を車両101の長さに沿って動かす力がシャーシ102にかかる際に、操舵可能ユニット110の転がり接触体の回転軸がシャーシ102の移動方向に平行ではないので、操舵可能ユニット110の転がり接触体は操舵可能ユニット106の転がり接触体に対して回転し及び並進運動することになり、これは、シャーシ102にかかる力のうち、操舵可能ユニット110の転がり接触体の回転軸に平行な力の部分だけが、操舵可能ユニット110の転がり接触体と操舵可能ユニット106の転がり接触体との間の転がり接触を通じてランド104に伝達されることを意味する。すなわち、シャーシ102にかかる力から操舵可能ユニット110の転がり接触体と操舵可能ユニット106の転がり接触体との間の転がり接触を通じてランド104に伝達される力の量は、操舵可能ユニット110の転がり接触体の角度配向の変化に伴い変化する。
60°配向の動作の斜視図が図10及び図11に示される。
30°配向の動作の斜視図が図12及び図13に示される。
30°配向の動作の斜視図が図12及び図13に示される。
図9、図11、及び図13では、90°配向でのシャーシ102の距離107の移動が、結果的にシャーシによって動かされる距離107に等しいランド104の距離109の移動をもたらし、一方、60°配向では、及び30°配向でのより一層大きい範囲まで、シャーシによって動かされる距離107が、結果的にランド104によって動かされるより小さい距離109をもたらすことがはっきりと分かる。言い換えれば、各場合にシャーシ102は同じ距離107だけ動かされたが、ランド104によって動かされる距離109は、60°配向では減少し、30°配向ではより一層減少する。ランド104が同じ時間量でより小さい距離を動くので、ランド104の出力速度が低下する。しかしながら、動力及びエネルギー保存の法則により、ランド104からの出力は比例的に増加する。
第4の配向では、操舵可能ユニット110の転がり接触体は、シャーシ102にかかる力の方向に対して0°の角度をなす。すなわち、操舵可能ユニット110の転がり接触体の回転軸は、操舵可能ユニット106の転がり接触体の回転軸に及び第4の構成のシャーシ102にかかる力の方向に平行から90°である。したがって、この構成では、操舵可能ユニット110の転がり接触体がその回転軸に平行な操舵可能ユニット106の転がり接触体に沿って単に転がるので、シャーシ102にかかるあらゆる力が、ランド104に如何なる力も分け与えずにシャーシを動かすことになる。
0°配向の動作の斜視図が図14及び図15に示される。
図15で分かるように、0°構成のシャーシ102の距離107の移動はランド104の移動を引き起こさない。すなわち、シャーシ102にかかる動力のいずれもランド104に伝達されない。
図15で分かるように、0°構成のシャーシ102の距離107の移動はランド104の移動を引き起こさない。すなわち、シャーシ102にかかる動力のいずれもランド104に伝達されない。
別の実施形態では、前述のいくつかの線形CVTは、トロイダルCVTを提供するために円形構成で配置されてもよい。
図16は、本発明の一実施形態に係る円形CVT130を形成する図7〜図15に示される線形CVTセグメント100と同一の25個の線形CVTセグメント100の円形構成を示す。線形CVTセグメントは、各セグメントのシャーシが相互接続されて固体リングを形成するように構成され、操舵可能ユニット110及び106は、操舵可能ユニット110の転がり接触体が操舵可能ユニット106の転がり接触体と絶えず又はほぼ絶えず転がり接触するように寸法設定される。このようにして、操舵可能ユニットは、全体としてセグメント化されたトロイダル回転可能体を形成する。
図17及び図18は、個々のセグメントの詳細を示す拡大図を提供する。図示された例では、転がり接触体は30°配向で配置されるが、0°から90°(0〜1:1歯車比)までの間の任意の複数の任意の角度配向に操舵することができる。
図19は、単に例証する目的で自転車で用いられるように設計されている円形トランスミッションシステム200の例証である。この特定の例は自転車トランスミッションとの関連で説明されるが、設計の概念及び態様を、機械的動力のトランスミッションを変えることが望まれるあらゆる機械的システムに容易に適用できることは明らかであろう。
この例の円形CVTシステム200は、それぞれがシャーシセグメント102、ランドセグメント104、及び操舵可能ユニット106を含む、25個の線形CVTセグメントを含む。操舵可能ユニット106は、回転可能セグメントの回転軸に平行に定位置に固定される回転軸を双方とも有する転がり接触体112によって、ランドセグメント104におけるバース108の中に保持される。各シャーシセグメント102は、90°配向に配向されたときに1:1歯車比を提供する転がり接触体をそれぞれが有する、一対の操舵可能ユニット110を含む。
25個のシャーシセグメントは、その中心で一対のクランクアーム116に接続される固体リング形状のシャーシを形成するために接続される。各クランクアーム116は、それに取り付けられるそれぞれのペダル118を有する。ランドセグメント104のそれぞれは、その外面上でスプロケット120に接続される。自転車上で、スプロケット120は、典型的に、リアホイールに動力を伝達するために自転車の後輪上の或るタイプの歯車組立体に接続されるチェーンを駆動するのに用いられるであろう。
回転可能セグメント106によって形成されるトロイダル回転体は、ランドセグメント104とシャーシセグメント102との間の定位置に保持される。回転可能セグメント106は、ランドセグメント104に対して並進運動しない。
しかしながら、転がり接触体が90°配向よりも小さい任意の角度配向に配向される場合、ペダル118のペダリングに起因するシャーシセグメント102によって形成されるシャーシリングの円形運動が、トロイダル回転体に対するシャーシリングの1:1未満の関係性の円形並進運動を引き起こすであろう。
すなわち、歯車比が1:1よりも小さく1:0よりも大きい場合の、90°よりも小さく0°よりも大きい配向のあらゆる角度配向では、これは、ランドセグメント104の1回転を生じるのにペダル及びシャーシリングの2回以上の回転を必要とするであろう。
したがって、操舵可能ユニット110の転がり接触体の角度配向は、トランスミッションシステムの歯車比を変えるために変化するであろう。
0°の角度配向は1:0の関係性であり、ランドセグメント104の回転を生じない。
円形CVTシステム200は、操舵可能ユニット110の転がり接触体のそれぞれを、回転可能セグメント106によって形成されるトロイダル回転体に対して新しい角度配向に同時に操舵できるようにする、ステアリングシステム114を含む。図示された例では、各操舵可能ホイールは、各シャーシセグメントの内部表面上のサスペンション上に設置され、各サスペンションは、シャーシを通してトランスミッションシステムの中央部の中に突き出る回転車軸を有する。一実施形態では、ステアリングシステム114は、操舵可能ユニットが設置されるサスペンションの各回転車軸の周りに巻きつけられるワイヤを用いて実装される。ワイヤに張力をかけることで回転車軸が回転することができ、したがって操舵可能ユニット110及び転がり接触体の角度を方向転換させる。このタイプのステアリングシステムは、本発明のいくつかの実施形態で用いられてもよいステアリングシステムの単なる一例である。図19に示される操舵可能ユニット110の転がり接触体のようなゼロ方向転換半径の転がり接触体を操舵するのに用いられてもよい他の形態のリンク機構、無線周波数装置、又は電気モータを含むがこれらに限らない複数の可能なステアリング機構が存在することが当業者には分かるであろう。
円形CVTシステム200は、操舵可能ユニット110の転がり接触体のそれぞれを、回転可能セグメント106によって形成されるトロイダル回転体に対して新しい角度配向に同時に操舵できるようにする、ステアリングシステム114を含む。図示された例では、各操舵可能ホイールは、各シャーシセグメントの内部表面上のサスペンション上に設置され、各サスペンションは、シャーシを通してトランスミッションシステムの中央部の中に突き出る回転車軸を有する。一実施形態では、ステアリングシステム114は、操舵可能ユニットが設置されるサスペンションの各回転車軸の周りに巻きつけられるワイヤを用いて実装される。ワイヤに張力をかけることで回転車軸が回転することができ、したがって操舵可能ユニット110及び転がり接触体の角度を方向転換させる。このタイプのステアリングシステムは、本発明のいくつかの実施形態で用いられてもよいステアリングシステムの単なる一例である。図19に示される操舵可能ユニット110の転がり接触体のようなゼロ方向転換半径の転がり接触体を操舵するのに用いられてもよい他の形態のリンク機構、無線周波数装置、又は電気モータを含むがこれらに限らない複数の可能なステアリング機構が存在することが当業者には分かるであろう。
一実施形態では、接続システムを提供するために、前述の操舵可能ユニットを、相互接続するシャフト又はシリンダの表面上に設けることができる。特に、1つのシリンダの外面は、第2のシリンダの内面上に設けられる対応する操舵可能ユニットと嵌合する操舵可能ユニットを備えることができる。
任意の数の操舵可能ユニットを両面に及びあらゆるパターンで設けることができるが、図20は、単に例証する目的で、操舵可能ユニット(300)が第1のシリンダ(301)を包囲する同軸の列状に第1のシリンダ(301)の外面上に設けられる配置を示す。この配置では、第1のシリンダ(301)が第2のシリンダ(302)と係合するときに、各表面の操舵可能ユニット(300)の転がり接触体が互いに接触するように、操舵可能ユニット(300)の対応する同軸の列が第2のシリンダ(302)の内面上に設けられる。
いくつかの実施形態では、操舵可能ユニット(300)の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、又はその乗数個の同軸の列を、第1のシリンダ(301)及び第2のシリンダ(302)の表面に適用することができる。さらに、操舵可能ユニット(300)をシリンダ(301及び302)の内面上及び/又は外面上に設けることによって、一連のシリンダを互いに相互接続することができる。例えば、図20の第1のシリンダ及び第2のシリンダを例として挙げると、第2のシリンダと係合しない端の近傍の第1のシリンダの外面は、本発明の操舵可能ユニット(300)を含んでいてもよい。同様に、第1のシリンダと係合しないシリンダの端の近傍の第2のシリンダ(302)もまた、シリンダ(302)の外面上に操舵可能ユニット(300)を備えていてもよい。
前述の速度及び動力調整効果を提供することに加えて、この配置の操舵可能ユニット(300)は、2つのシリンダを一緒に係止する機構として用いることができる。この実施形態では、第1のシリンダ(301)及び第2のシリンダ(302)の操舵可能ユニット(300)の転がり接触体は、転がり接触体が互いの上を自由に移動するように最初に位置合わせされる。これは、図4aに示された操舵可能ユニット(1)の配置に類似しているであろう。代替的に、第1のシリンダ(301)又は第2のシリンダ(302)のいずれかの上の操舵可能ユニット(300)の転がり接触体の角度は、固定することができ、他のシリンダ上の操舵可能ユニット(300)の転がり接触体は、シリンダ(301、302)が係合されることを可能にするためにあらゆる方向に自由に回転することができる。さらにまた、第1のシリンダ(301)又は第2のシリンダ(302)のいずれかの上の操舵可能ユニット(300)の列のうちの1つ又は複数は、転がり接触体の固定の角度を有することができ、他の列は自由に回転する。異なる構成の操舵可能ユニットの列を提供することで、その縦軸に沿ったシリンダ(301、302)の運動を許す又は制限することができ、及び/又はシリンダ(301、302)の互いに対する回転運動を可能にする又は制限することができる。
一実施形態では、第1のシリンダ(301)が第2のシリンダ(302)の中に挿入され、これと係合すると、第1のシリンダ(301)の外面上の及び第2のシリンダ(1)(302)の内面上の操舵可能ユニット(1’)(300)の転がり接触体は、それらの開始位置から反対方向に90°回転する。この配置は、前述の図4dに示された配置と類似している。係止位置にあるとき、接続されたシリンダ301及び302の縦軸に沿った移動が防止される。
本発明の操舵可能ユニットはまた、出力シャフトの出力速度の制御を提供するために、エピサイクリック・ホイールシステムにおけるディスク又は歯車の円周面のうちの少なくともいくつかに適用することができる。
図21を参照すると、典型的なエピサイクリック歯車システムは、太陽歯車(150)又は太陽ディスクと通常呼ばれる、最も内側の歯車を備える。太陽歯車(150)は、出力速度を出力する出力シャフト(155)を備える。太陽歯車(150)は、この周りを回る遊星歯車(151)とかみ合わされる。
遊星歯車(151)又は遊星ディスクは、太陽歯車(150)と同じ回転軸上で回転するプラネットキャリア(152)に固定された車軸上で回転可能である。プラネットキャリア(152)は、入力速度を受け取る入力シャフト(153)を備える。
環状歯車(154)又は環状ディスクと通常呼ばれる、最も外側の歯車は、典型的に、内向きに面する歯をもつ中空リングであり、これもまた太陽歯車(150)と同じ回転軸上で回転する。環状歯車(154)は、その内部で遊星歯車(151)にかみ合わされる。
各遊星歯車(151)は太陽歯車(155)と環(154)との両方とかみ合うので、環(154)の直径は、太陽歯車(150)の直径と太陽歯車(150)の各側部上の遊星歯車(151)の直径との合計でなければならない。
本発明の一実施形態によれば、遊星ディスク(151)の少なくとも円周面は、前述の操舵可能ユニット(1)を備える。好ましい実施形態では、太陽ディスク(150)の円周面、環(154)の内側に面する表面、及び車軸(単数又は複数)、並びにプラネットキャリア(152)の駆動シャフト中空内側円周面のすべては、前述の操舵可能ユニットを備える。さらにまた、入力シャフト(153)及び出力シャフト(155)の表面は、操舵可能ユニットを含むことができる。
作動時に、プラネットキャリア(152)の入力シャフト(153)が入力速度で回転する。この速度は、プラネットキャリア(152)を遊星ディスク(151)と並進運動させることで遊星ディスク(151)を通じて伝動する。ほとんどの場合、遊星ディスク(151)から下りるステムがプラネットキャリア(153)と係合して、プラネットキャリア(153)の並進運動速度を遊星ディスク(151)に伝動させる。
この例では、システム全体を通して伝達される速度量の調整及び制御は、環(154)上の操舵可能ユニットの転がり接触体の角度を調整することによって達成することができる。
いくつかの場合には、太陽ディスク(150)の直径は出力シャフト(155)の直径に等しい。したがって、太陽ディスク(150)及び出力シャフト(155)は、図21に示すように円柱として見える可能性がある。
多くのエピサイクリック・ホイールシステムは、速度調整器をもたらすために相互接続することができる。このタイプのシステムでは、個々のエピサイクリック・ホイールシステムのそれぞれは、速度調整器における段として作用する。調整器における各段は、速度調整因子を有し、システムの各後続段の入力が直前の段の出力と接続される。言い換えれば、速度調整器の1つの段の出力シャフトがシステムにおける後続段の入力シャフトに直接接続される。この接続は、1つの段の出力シャフトを後続段の入力シャフトに接続する継手の形態とすることができ、又は出力シャフトは後続段の入力シャフトとすることができる。
他の実施形態では、速度調整器の1つの段の太陽ディスクの出力シャフトは、直交ディスクに接続することができ、これは後続段のプラネットキャリアの中空駆動シャフトに接続される。
本発明は好ましい実施形態に関して説明されている。しかしながら、本明細書に記載の本発明の範囲から逸脱することなく多くの変形及び修正を加えることができることが当業者には明白であろう。
Claims (42)
- 機械で用いられる操舵可能ユニットであって、
機械の表面に挿入するための環と、
前記環を横断する車軸と、
前記車軸上に位置決めされる1つ又は複数の転がり接触体と、
を備え、前記機械の表面に対する前記1つ又は複数の転がり接触体の角度を制御可能である、
操舵可能ユニット。 - 前記機械の表面に対する前記1つ又は複数の転がり接触体の角度が、前記環の中心を中心として前記車軸を回転させることで制御される、請求項1に記載の操舵可能ユニット。
- 前記機械の表面に対する前記1つ又は複数の転がり接触体の角度が、前記機械の表面内で前記環を回転させることで制御される、請求項1に記載の操舵可能ユニット。
- 前記1つ又は複数の転がり接触体の円周面を前記機械の別の表面と摩擦係合することができる、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
- 前記環内に位置決めされ、その内面に接触してスライド可能な第2の環をさらに備え、前記車軸が前記第2の環の内面に取り付けられる、請求項1に記載の操舵可能ユニット。
- 前記機械の表面に対する前記1つ又は複数の転がり接触体の角度が、リンク機構、無線周波数装置、又は電気モータによって制御される、請求項1に記載の操舵可能ユニット。
- 前記リンク機構がロープ又はプーリである、請求項6に記載の操舵可能ユニット。
- 前記1つ又は複数の転がり接触体が合成ゴム又は天然ゴムから作製される、請求項4に記載の操舵可能ユニット。
- 前記1つ又は複数の転がり接触体が電磁石である、請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
- 前記1つ又は複数の転がり接触体が、球、ホイール、及びシリンダから選択される、請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
- 前記車軸上に2つの転がり接触体が同軸に位置決めされる、請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
- 前記車軸上に位置決めされる前記1つ又は複数の転がり接触体が、前記車軸を中心として回転する、請求項1から請求項11までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
- 前記転がり接触体と前記車軸が単一構造体を形成し、前記車軸が前記環によって形成された平面を中心として回転する、請求項1から請求項11までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
- 請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニットのうちの1つ又は複数を備える表面。
- 請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の2つの操舵可能ユニットを備えるシャーシであって、クレセント形にされ、2つの操舵可能ユニットがシャーシのウィング上に位置決めされる、シャーシ。
- 接続システムであって、
第2の部分的中空シリンダを受け入れる寸法にされた第1の部分的中空シリンダであり、その内側に面する表面が、請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備える、第1の部分的中空シリンダ、
を備え、前記第2の部分的中空シリンダの外側に面する表面が、請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備え、これにより、前記第2の部分的中空シリンダが前記第1の部分的中空シリンダと係合するときに、前記第1の部分的中空シリンダの内側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットが前記第2の部分的中空シリンダの外側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットと摩擦係合する、
接続システム。 - 前記第1の部分的中空シリンダの内側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットが、前記内側に面する表面の周囲に列状に位置決めされる、請求項16に記載の接続システム。
- 前記第2の部分的中空シリンダの外側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットが、前記内側に面する表面の周囲に列状に位置決めされる、請求項16又は請求項17に記載の接続システム。
- 前記第1の部分的中空シリンダの内側に面する表面上に3列の前記複数の操舵可能ユニットが位置決めされる、請求項17に記載の接続システム。
- 前記第2の部分的中空シリンダの外側に面する表面上に3列の前記複数の操舵可能ユニットが位置決めされる、請求項18又は請求項19に記載の接続システム。
- 前記第1の部分的中空シリンダの外側に面する表面が、請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備える、請求項16から請求項20までのいずれか一項に記載の接続システム。
- エピサイクリック・ホイールシステムであって、
出力シャフトを備える太陽ディスクと、
入力シャフトを備えるプラネットキャリアと、
前記プラネットキャリアから回転入力を受け取り、且つ前記出力シャフトを回転させるために前記太陽ディスクと係合する、1つ又は複数の遊星ディスクの組と、
前記太陽ディスク、前記プラネットキャリア、及び前記1つ又は複数の遊星ディスクを取り囲む環であり、前記遊星ディスクの円周面と相互作用するように寸法設定される環と、
を備え、
少なくとも前記1つ又は複数の遊星ディスクの円周面及び前記環の内方に面する表面が、請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備える、
エピサイクリック・ホイールシステム。 - 前記太陽ディスクの表面が、請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備える、請求項22に記載のエピサイクリック・ホイールシステム。
- 前記1つ又は複数の遊星ディスクの前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度を、前記環上の前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度に対して独立して制御可能である、請求項22に記載のエピサイクリック・ホイールシステム。
- 前記1つ又は複数の遊星ディスクの前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度を、前記環上の前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度及び前記太陽ディスクの表面上の前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度に対して独立して制御可能である、請求項23に記載のエピサイクリック・ホイールシステム。
- 速度調整器であって、
速度調整器における段としてそれぞれ作用する、請求項22から25までのいずれか一項に記載の複数の相互接続されるエピサイクリック・ホイールシステムを備え、前記各段が速度調整因子を有し、前記システムの各後続段の入力が直前の段の出力と接続される、
速度調整器。 - 1つの前記エピサイクリック・ホイールシステムの出力シャフトが、隣接する前記エピサイクリック・ホイールシステムのための入力シャフトとして作用する、請求項26に記載の速度調整器。
- 直前の段の前記太陽ディスクのシャフトが後続段の前記環ホイールに接続された直交ディスクに接続されるように、直前の前記エピサイクリック・ホイールシステムと後続の前記エピサイクリック・ホイールシステムが直列に相互接続される、請求項26に記載の速度調整器。
- 連続可変トランスミッションであって、
バースと、
機械的動力の入力に応答して第1のシャーシ方向に動き且つ前記バースに接続するように構成される動力入力シャーシと、
それを中心として回転できる回転軸を有する回転可能面であり、機械的動力入力の力の方向に対する連続可変角度配向を有し、前記回転可能面の回転軸が、前記動力入力シャーシが前記機械的動力の入力に応答して動き且つ前記バースに接続するように前記第1の方向に実質的に平行に配向されていてもよい、回転可能面と、
前記動力入力シャーシと請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の前記操舵可能ユニットを備える回転可能面との間の操舵可能転がり接触体であり、前記機械的動力入力の力の方向に対する連続可変角度配向を有し且つ前記バースに接続する、操舵可能転がり接触体と、
機械的動力の入力に応答して第1のランド方向に動き且つ前記バースに接続するように構成される動力出力ランドと、
を備え、
前記バースが、前記入力点及び前記出力点が前記回転可能面、前記操舵可能転がり接触体、前記シャーシ、又は前記ランドのいずれであるかに関係なく、動力入力から動力出力までの間で機械的動力を伝導するように回転可能に構成される、
連続可変トランスミッション。 - その機械的動力入力の力の方向に対する前記操舵可能転がり接触体の連続可変角度配向を360°以上連続的に変化させることができる、請求項29に記載の連続可変トランスミッション。
- その機械的動力入力の力の方向に対する前記回転可能面の連続可変角度配向を360°以上連続的に変化させることができる、請求項29に記載の連続可変トランスミッション。
- 直列に構成可能であり、あらゆる直前の操舵可能転がり接触体の出力を列の次の回転可能面又はランドによって入力として受け取り可能であり、あらゆる直前の回転可能面の出力を列の次の操舵可能転がり接触体又はシャーシによって入力として受け取り可能であり、逆もまた同様である、請求項29に記載の連続可変トランスミッション。
- 前記バースとの接触が転がり接触を含む、請求項32に記載の連続可変トランスミッション。
- 前記動力出力ランドと前記回転可能面との間の転がり接触が、操舵可能転がり接触である、請求項33に記載の連続可変トランスミッション。
- 前記回転可能面が実質的にトロイダル形状を有するように、前記動力入力シャーシ、前記回転可能面、及び前記動力出力ランドが円形構成で配置される、請求項29に記載の連続可変トランスミッション。
- 前記動力出力ランドの円形構成の外部の周りに配置されるスプロケットをさらに備える、請求項32に記載の連続可変トランスミッション。
- 前記動力入力シャーシと前記回転可能面との間の操舵可能転がり接触が、複数の操舵可能転がり接触を含む、請求項29に記載の連続可変トランスミッション。
- 前記回転可能面が、前記動力出力ランドの前記バース内のその回転軸の周りを回転可能であるが、第1の方向の運動を制約される、請求項29に記載の連続可変トランスミッション。
- 前記操舵可能転がり接触が、回転可能面上に集積される複数の操舵可能ホイールを含む、請求項29に記載の連続可変トランスミッション。
- 前記複数の操舵可能ホイールがその上に集積された前記回転可能面が、前記動力入力シャーシの一部として集積される、請求項39に記載の連続可変トランスミッション。
- 機械の移動部品の速度を制御する方法であって、
入力シャーシに入力速度を提供するステップと、
前記速度を出力シャーシに伝達するために前記入力シャーシを前記出力シャーシに対して動かすステップであり、前記出力シャーシに接触する前記入力シャーシの表面又は前記入力シャーシに接触する前記出力シャーシの表面又はこの両方が請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニットを備える、ステップと、
前記出力シャーシの速度を動力として出力するステップと、
を含み、これにより、前記入力シャーシ又は前記出力シャーシ又はこの両方に対する前記操舵可能ユニットのホイールの角度が、前記出力シャーシの回転速度を制御する、
方法。 - 前記出力シャーシに対して前記入力シャーシを動かすステップが、前記入力シャーシを前記出力シャーシに対して回転させることを含む、請求項41に記載の方法。
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