JP2015517641A - 変速装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2012年5月25日に出願された米国特許仮出願61/652,148号について米国特許法119条(e)に基づく利益を主張する。
A.各内ローラーは、軸線方向に整列した2つ以上のローラー部分で形成されている。
B.各外ローラーは、軸線方向に整列した2つ以上のローラー部分で形成されている。
本発明の変速装置の好ましい実施形態は、本開示に記載される多数の所望の利益だけでなく他の利益も同様に提供することが可能であると考えられている。多要素自己増力式変速装置は、多くのその好ましい実施形態では、多数のユニークな特徴及び利点を含むトルク応答式トラクション駆動変速装置である。
・ゼロバックラッシュ
・サイズ及び重量に対する高トルク
・サイズ及び重量に対する高剛性
・高い精度
・高い変速比
・低いトルク入力
・必要に応じて自己ロック性
・必要に応じて逆転駆動可能性
・必要に応じて一体化された非常時噛合いクラッチ
・ロープロファイル
・軽量化
・一体型の空気、電動又は他のタイプのモータ
・大きな中心貫通孔
・入力エンコーダ及び出力エンコーダの統合の容易性
・高効率
Pmax=2F/πbl (2)
ここで:
b=楕円形の接触プロファイルの半値幅
Pmax=材料が経験する最大応力
F=負荷荷重
l=接触長さ
E1,E2=それぞれの材料のヤング率
ν1,ν2=それぞれの材料のポアソン比
d1,d2=各円筒の直径、dは、円筒が、接触領域に対して凸面ではなくなく、凹面を規定する場合に、負であるとする。
<!−Tmaxの補間−>
if(mu>=0.0&&mu<0.15){Tmax=0.387−(041-0.387)*(mu/0.15)};
if(mu>=0.15&&mu<0.3){Tmax=0.41+{0.51-0.41)*(mu-0.15)/0.15};
if(mu>=0.3&&mu<0.4){Tmax=0.51+(0.579-0.51)*(mu-0.3)/0.1};
if(mu>=0.4&&mu<0.5){Tmax=0.579+{0.686-0.579)*(mu-0.4)/0.1};
if(mu>=0.5&&mu<0.6){Tmax=0.686+{0.811-0.686)*(mu-0.5)/0.1};
if(mu>=0.6&&mu<0.7){Tmax=0.811+{0.937-0.811)*(mu-0.6)/0.1};
if(mu>=0.7&&mu<0.8){Tmax=0.937+{1.064-0.937)*(mu-0.7)/0.1};
if(mu>=0.8&&mu<0.9){Tmax=1.064+(1.19-1.064)*{mu-0.8)/0.1};
if(mu>=0.9&&mu<=1.0){Tmax=1.19−(1.317-1.19)*(mu-0.9)/0.1};
if(mu>1){Tmax=「未規定」};
dpc=(Tmax/0.387);
dFl=l/(dpc*dpc)
<!−Tmaxの補間−>
T=Fd (3)
ここで、T=トルクであり;F=最大負荷であり;d=接点とアクチュエータの中心との間の垂直距離である。
図55は、第1の構成の一例を示す図である。式(4)〜式(6)は、第1の構成の入力リングの回転方向に対する変速比及び出力回転速度を決定するための基準を提供する。入力ローラーは、出力ローラーと同じ速度で回転する。
e1=−(r1/rf)×(ri/r2) (5)
e2=rf/ro (6)
ここで:
ωo=出力角速度
ωi=入力角速度
rf=固定レースの直径
ri=入力リングの直径
ro=出力レースの直径
r2=入力ローラーの直径
r1=出力ローラーの直径
r3=遊動輪ローラーの直径である。
ωo/ωi=−e1(e2−1)/(e1−1) (4)
e1=(ri/r1×r2/rf) (7)
e2=rf/ro (8)
ここで:
ωo=出力角速度
ωi=入力角速度
rf=固定レースの直径
ri=入力リングの直径
ro=出力レースの直径
r2=入力ローラーの直径
r1=出力ローラーの直径
r3=遊動輪ローラーの直径である。
e1=−r1/rf (9)
e2=rf/ro (10)
ここで:
ωo=出力角速度
ωi=入力角速度
rf=固定レースの直径
ri=入力リングの直径
ro=出力レースの直径
r2=入力ローラーの直径
r1=出力ローラーの直径
r3=遊動輪ローラーの直径である。
ωo/ωi=−e1(e2−1)/(e1−1) (4)
e1=−(ri/r3×r4/rf) (11)
e2=(rf/r4×r5/r2×r1/ro (12)
ここで:
ωo=出力角速度
ωi=入力角速度
rf=固定レースの直径
ri=入力リングの直径
ro=出力レースの直径
r2=入力ローラーの直径
r1=出力ローラーの直径
r3=遊動輪ローラーの直径である。
ωo/ωi=−e1(e2−1)/(e1−1) (4)
e1=−(ri×r2×r4/r1×r3×rf) (13)
e2=(rf/r4×r3/ro) (14)
ここで:
ωo=出力角速度
ωi=入力角速度
rf=固定レースの直径
ri=入力リングの直径
ro=出力レースの直径
r2=入力ローラーの直径
r1=出力ローラーの直径
r3=遊動輪ローラーの直径である。
Claims (85)
- 変速装置であって、当該変速装置は:
外面を有する内レースと;
内面を有する外レースと;
前記内レースの外面と転がり接触する内ローラーと、前記外レースの内面と転がり接触する外ローラーとを含む軌道ローラーのセットと;を有しており、
全ての内ローラーは、2つの外ローラーと転がり接触しており、
全ての外ローラーは、2つの内ローラーと転がり接触している、
変速装置。 - 前記内レース及び前記外レースのそれぞれは、ある軸線に中心が置かれており、第1外ローラーに接触する第1内ローラーの各対について、トラクション角度φは、第1内ローラーの中心を通って前記軸線から外向きに延びる第1のラインと、第1外ローラーと前記外レースとの接点及び第1内ローラーと前記内レースとの接点から延びる第2のラインとの間の角度として規定されており、第1内ローラーは、第1の摩擦係数CF1を有する前記内レースに接触しており、第1外ローラーは、第2の摩擦係数CF2を有する前記外レースに接触しており、CF1>tan(φ)及びCF2>tan(φ)である、
請求項1に記載の変速装置。 - 前記トラクション角度は、45°、40°、39°、38°、37°、36°、35°、34°、33°、32°、31°、30°、29°、28°、27°、26°、25°、24°、23°、22°、21°、20°、19°、18°、17°、16°又は15°以下である、
請求項2に記載の変速装置。 - 前記軌道ローラーの1つ又は複数が、中空である、
請求項1,2又は3に記載の変速項装置。 - 各内ローラーは、軸線方向に整列した複数のローラー部分から形成されている、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の変速装置。 - 各外ローラーは、前記外ローラーが接触するような各内ローラーのそれぞれのローラー部分と接触する、
請求項5に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、前記内ローラーよりも長く、前記外ローラーは、前記内レース及び前記外レースと同軸となる入力リングによって駆動されるように接続されている、
請求項5又は6に記載の変速装置。 - 前記入力リングは、外向き面を有しており、該外向き面は、前記外ローラーとギヤ接触する、
請求項7に記載の変速装置。 - 各外ローラーは、軸線方向に整列したローラー部分のペアから形成される、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の変速装置。 - 各内ローラーは、前記内ローラーが接触するような各外ローラーのそれぞれのローラー部分と接触している、
請求項9に記載の変速装置。 - 前記内ローラーは、前記外ローラーよりも長く、前記内ローラーは、前記内レース及び前記外レースと同軸となるような入力リングによって駆動されるように接続される、
請求項9又は10に記載の変速装置。 - 前記入力リングは、内向き面を有しており、該内向き面は、前記内ローラーとギヤ接触する、
請求項11に記載の変速装置。 - 前記内ローラーは、第1の摩擦係数CF1を有する前記内レースに接触しており、前記外ローラーは、第2の摩擦係数CF2を有する外レースに接触しており、CF1及びCF2の少なくとも一方が、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.45、0.50又は0.60以上である、
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の変速装置。 - 予備変速段階と統合される、
請求項1乃至13のいずれか一項に記載の変速装置。 - 統合された予備変速段階を含む予備変速装置は、自己増力式の本発明の変速装置を使用して、第1段での前記ローラーのカム作用によって、第1段の前記外レース上のこれらのローラーの接触力を増大させ、第1段の前記外レースは、この増大したラジアル力を、第2段の前記ローラーの入力トラクション面に伝達するように拡大することができる、
請求項14に記載の変速装置。 - 前記内ローラー及び前記外ローラーは、前記レース内に前負荷力がかかった状況で互いに押圧される、
請求項1乃至15のいずれか一項に記載の変速装置。 - 変速装置であって、当該変速装置は:
外面を有する内レースと;
内面を有する外レースと;
前記内レースの外面と転がり接触する19個以上の内ローラーと、前記外レースの内面と転がり接触する外ローラーとを含む軌道ローラーのセットと;を有しており、
各内ローラーは、2つの外ローラーと転がり接触している、
変速装置。 - 前記内ローラー及び前記外ローラーは、前記レース内に前負荷力がかかった状況で互いに押圧される、
請求項17に記載の変速装置。 - 変速装置であって、当該変速装置は:
外面を有する内レースと;
内面を有する外レースと;
前記内レースの外面と転がり接触する内ローラーと、前記外レースの内面と転がり接触する外ローラーとを含む軌道ローラーのセットと;を有しており、
各内ローラーは、2つの外ローラーと転がり接触しており、
前記内レース及び前記外レースのそれぞれが、ある軸線に中心が置かれており、第1外ローラーに接触する第1内ローラーの各対について、トラクション角度φは、第1内ローラーの中心を通って前記軸線から外向きに延びる第1のラインと、第1外ローラーと前記外レースとの接点及び第1内ローラーと前記内レースとの接点から延びる第2のラインとの間の角度として規定されており、第1内ローラーは、第1の摩擦係数CF1を有する前記内レースに接触しており、第1外ローラーは、第2の摩擦係数CF2を有する前記外レースに接触しており、CF1>tan(φ)及びCF2>tan(φ)である、
変速装置。 - 前記内ローラー及び前記外ローラーは、前記レース内に前負荷力がかかった状況で互いに押圧される、
請求項19に記載の変速装置。 - 変速装置であって、当該変速装置は:
外面を有する内レースと;
内面を有する外レースと;
前記内レースの外面と転がり接触する内ローラーと、前記外レースの内面と転がり接触する外ローラーとを含む軌道ローラーのセットと;を有しており、
各内ローラーは、2つの外ローラーと転がり接触しており、そして、以下のA又はBのいずれか、又は両方として形成される:
A.各内ローラーは、軸線方向に整列した2つ以上のローラー部分で形成されている;
B.各外ローラーは、軸線方向に整列した2つ以上のローラー部分で形成されている;
変速装置。 - 前記外ローラーは、前記内ローラーよりも長く、前記外ローラーは、前記内レース及び前記外レースと同軸となる入力リングによって駆動されるように接続される、
請求項21に記載の変速装置。 - 前記内ローラーは、前記外ローラーよりも長く、前記内ローラーは、前記内レース及び前記外レースと同軸となる入力リングによって駆動されるように接続される、
請求項21に記載の変速装置。 - 前記内ローラー及び前記外ローラーは、前記レース内に前負荷力がかかった状況で互いに押圧される、
請求項21,22又は23に記載の変速装置。 - 変速装置であって、当該変速装置は:
第1段と第2段とを含んでおり、第1段及び第2段のそれぞれは、請求項1,17,19又は21のうちの1つ又は複数による変速装置で形成されており、第1段での前記軌道ローラーのカム作用によって、第1段の前記外レース上の前記軌道ローラーの接触力を増大させ、それによって、第1段の前記外レースは、第2段の前記ローラー上の入力トラクション面にラジアル力を伝達するように拡大する、
変速装置。 - 各トラクション角度は、15°、16°、17°、18°、19°、20°、25°又は30°に等しいか又はこれらの角度未満である、
請求項25に記載の変速装置。 - 前記内レースは、単一の円筒面で構成されている、
請求項1乃至24のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内レースは、他の構成要素のためのスペースを確保するのに十分な大きさの領域によって区切られた2つ以上の円筒面で構成されている、
請求項1乃至24のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外レースは、単一の円筒面で構成されている、
請求項1乃至24のいずれか一の請求項の変速装置。 - 前記外レースは、他の構成要素のためのスペースを確保するのに十分な大きさの領域によって区切られた2つ以上の円筒面で構成されている、
請求項1乃至24のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内レース及び/又は前記外レースは、前記内レース及び/又は前記外レースの円筒形の接触面の外縁から軸線方向に測定された、中心位置に又はこの位置付近の前記レースの軸線に対して直交する平面の一方の側にある2つの円筒面で構成されている、
請求項1乃至24のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内レース及び前記外レースと同心となるリングをさらに含んでおり、該リングは、前記軌道ローラーを駆動する、又は前記軌道ローラーによって駆動されるように前記軌道ローラーに接続されている、
請求項1乃至5及び請求項17乃至21のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記リングは、前記内ローラーを駆動するために該内ローラーに接続されている、
請求項32に記載の変速装置。 - 前記リングは、内面を有しており、該内面は、1つ又は複数の内ローラーに接触している、
請求項33に記載の変速装置。 - 前記リングの内面は、1つ又は複数の内ローラーとギヤ接触している、
請求項34に記載の変速装置。 - 前記リングの内面は、1つ又は複数の内ローラーとトラクション接触している、
請求項34に記載の変速装置。 - 前記リングは、前記外ローラーを駆動するために該外ローラーに接続されている、
請求項32に記載の変速装置。 - 前記リングは、外面を有しており、リングの外面は、1つ又は複数の外ローラーと接触している、
請求項37の変速装置。 - 前記リングの外面は、1つ又は複数の外ローラーとギヤ接触している、
請求項38に記載の変速装置。 - 前記リングの外面は、1つ又は複数の外ローラーとトラクション接触している、
請求項38に記載の変速装置。 - 全ての転がり接触は、ギヤ接触である、
請求項1乃至35及び36乃至39のいずれか一項に記載の変速装置。 - 全ての転がり接触は、トラクション接触である、
請求項1乃至7、9乃至11、13乃至34、36乃至38及び40のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内レースと各内ローラーとの接触部、トルクを伝達する前記外ローラーと各内ローラーとの接触部が、トルク伝達径を有しており、全てのトルク伝達径が等しい、
請求項1乃至42のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外レースと各外ローラーとの接触部、トルクを伝達する前記内ローラーと各外ローラーとの接触部が、トルク伝達径を有しており、全てのトルク伝達径が等しい、
請求項1乃至43のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、前記外ローラーと前記内ローラーとが接触する直径とは異なる、前記外レースの内面と接触する直径を有している、
請求項1乃至43のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、前記内ローラーに接触する主トルク伝達径よりも大きな、前記外レースの内面に接触する主トルク伝達径を有する、
請求項1乃至43のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、前記内ローラーと接触する主トルク伝達径よりも大きな、前記外レースの主トルク伝達の接触内面に接触する主トルク伝達径を有しており、
前記内ローラーは、前記外ローラーと接触する主トルク伝達径と同じ、前記外レースに接触する主トルク伝達径を有する、
請求項1乃至43のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内ローラーは、前記外ローラーと接触するより大きな主トルク伝達径と、前記内レースの外面と接触するより小さな主トルク伝達径と、を有する、
請求項1乃至43のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、2つの直径を有しており、前記内ローラーは、前記外レースが固定される場合に、ローラーの回転によって、一方向に前記ローラーの周回が生じて、ローラーの周回方向と同じ方向に前記内レースの回転がもたらされるような1つの直径を有する、
請求項1乃至43のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、2つの直径を有しており、前記内ローラーは、前記外レースが固定される場合に、ローラーの回転によって、一方向に前記ローラーの周回が生じて、ローラーの周回方向と反対方向に前記内レースの回転がもたらされるような1つの直径を有する、
請求項1乃至43のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、2つの直径を有しており、前記内ローラーは、前記外レースが固定される場合に、ローラーの回転によって、一方向に前記ローラーの周回が生じて、ローラーの周回方向と同じ方向に前記内レースの回転がもたらされるような2つの異なる直径を有する、
請求項1乃至43のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、2つの直径を有しており、前記内ローラーは、前記外レースが固定される場合に、ローラーの回転によって、一方向に前記ローラーの周回が生じて、ローラーの周回方向と反対方向に前記内レースの回転がもたらされるような2つの異なる直径を有する、
請求項1乃至43のいずれか一項に記載の変速装置。 - 変速装置であって、当該変速装置は:
外面を有する内レースと;
内面を有する外レースと;
前記内レースの外面と転がり接触する内ローラーと、前記外レースの内面と転がり接触する外ローラーとを含む軌道ローラーのセットと;を有しており、
各内ローラーは、2つの外ローラーと転がり接触しており、
少なくとも各外ローラー又は各内ローラーは、2つの異なる直径を有しており、前記外ローラーの直径に対する前記内ローラーの直径の比に依存して、前記軌道ローラーは、前記内レースの回転と同じ方向又は反対方向に周回する、
変速装置。 - 前記軌道ローラーは、軸線方向の両端部の間に延びており、前記軌道ローラーの少なくともいくつかは、前記軸線方向の端部の少なくとも一方に向けて直径が減少する、
請求項1乃至53のいずれか一項に記載の変速装置。 - 変速装置であって、当該変速装置は:
外面を有する内レースと;
内面を有する外レースと;
前記内レースの外面と転がり接触する内ローラーと、前記外レースの内面と転がり接触する外ローラーとを含む軌道ローラーのセットと;を有しており、
各内ローラーは、2つの外ローラーと転がり接触しており、
前記軌道ローラーは、軸線方向の両端部の間に延びており、前記軌道ローラーは、前記軸線方向の端部に向けて減少する直径を有する、
変速装置。 - 前記軌道ローラーのローラーは、前記ローラーが軸線方向に中心が置かれていない場合には、前記軌道ローラーの他のローラーの円錐面に接触するような円錐面を有する、
請求項1乃至55のいずれか一項に記載の変速装置。 - 変速装置であって、当該変速装置は:
外面を有する内レースと;
内面を有する外レースと;
前記内レースの外面と転がり接触する内ローラーと、前記外レースの内面と転がり接触する外ローラーとを含む軌道ローラーのセットと;を有しており、
各内ローラーは、2つの外ローラーと転がり接触しており、
前記軌道ローラーのローラーは、該ローラーが軸線方向に中心が置かれていないときに、前記軌道ローラーの他のローラーの円錐面に接触するような円錐面を有する、
変速装置。 - 前記内レース及び前記外レースの一方又は両方に接続された構造部材をさらに含む、
請求項1乃至57のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記構造部材は、出力部材の360゜回転を防ぐためにストッパを形成する、
請求項58の変速装置。 - 前記軌道ローラーは、ラジアル負荷に耐えるように構成されている、
請求項1乃至59のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内レースは、中心に貫通孔を有する、
請求項1乃至60のいずれか一項に記載の変速装置。 - 入力装置を提供するために、前記変速装置と一体化されたモータをさらに有している、
請求項1乃至61のいずれか一項に記載の変速装置。 - ハウジング内に収容される、
請求項1乃至61のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内レースは、ハウジングによって接続された分割内レースで形成されている、
請求項1乃至61のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外レースは、ハウジングによって接続された分割外レースで形成されている、
請求項1乃至61及び64のいずれか一項に記載の変速装置。 - 入力装置を提供するために、前記変速装置と一体化されたモータをさらに有しており、該モータは、前記ハウジング内に収容されている、
請求項64又は65に記載の変速装置。 - 一体型回転センサをさらに含む、
請求項1乃至66のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記一体型回転センサは、高速センサと低速センサとを有しており、前記高速センサは、前記低速センサのキャリブレーションとして使用される、
請求項67に記載の変速装置。 - 前記内ローラーは、前記外ローラーよりも低い摩擦係数を有する材料で形成されており、前記内レース及び前記内ローラーは、動作中に互いに接触する、
請求項1乃至68のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、前記内ローラーよりも低い摩擦係数を有する材料で形成されており、前記外レース及び前記外ローラーは、動作中に互いに接触する、
請求項1乃至68のいずれか一項に記載の変速装置。 - 360°回転以上の出力を有するアクチュエータをさらに含む、
請求項1乃至70のいずれか一項に記載の変速装置。 - 注油されない、
請求項1乃至71のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内ローラーは、固定式間隔調整用のケージによって支持されている、
請求項1乃至72のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内ローラーは、前記ケージに固定されたピンによって支持されている、
請求項73に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、固定式間隔調整用のケージによって支持されている、
請求項1乃至72のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、前記ケージに固定されたピンによって支持されている、
請求項75に記載の変速装置。 - 前記内ローラーは、分離した内ローラーに取り付けられた円形部材によって離間されており、前記分離した内ローラー同士の間に介在する前記内ローラー上でボスに当接する、
請求項1乃至72のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、分離した外ローラーに取り付けられた円形部材によって離間されており、前記分離した外ローラー同士の間に介在する前記外ローラー上でボスに当接する、
請求項1乃至72のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記内ローラーは、該内ローラーの少なくともいくつかとギヤ接触するギヤ付きリングによって離間されている、
請求項1乃至72のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記ギヤ付きリングは、各内ローラーとギヤ接触している、
請求項79に記載の変速装置。 - 前記ギヤ付きリングは、前記内ローラーとの間でトルク伝達を提供するように配置される、
請求項79又は80に記載の変速装置。 - 前記外ローラーは、該外ローラーの少なくともいくつかとギヤ接触するギヤ付きリングによって離間されている、
請求項1乃至72のいずれか一項に記載の変速装置。 - 前記ギヤ付きリングは、各外ローラーとギヤ接触している、
請求項82に記載の変速装置。 - 前記ギヤ付きリングは、前記外ローラーとの間でトルク伝達を提供するように配置される、
請求項82又は83に記載の変速装置。 - 変速装置であって、当該変速装置は:
外面を有する内レースと;
内面を有する外レースと;
前記内レースの外面と転がり接触する内ローラーと、前記外レースの内面と転がり接触する外ローラーとを含む軌道ローラーのセットと;を有しており、
各内ローラーは、2つの外ローラーと転がり接触しており、
前記軌道ローラーの少なくともいくつかは、ギヤ付きリング、前記軌道ローラーの少なくともいくつかに取り付けられており且つ離間して置かれた軌道ローラー上の円形部材及びボス部材と協働するケージの1つ又は複数によって離間されている、
変速装置。
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