JP4464591B2

JP4464591B2 - 振動トルクおよび一方向ドライブを使用する連続可変変速機

Info

Publication number: JP4464591B2
Application number: JP2001521927A
Authority: JP
Inventors: レスター、ウイリアム、ティ．
Original assignee: レスター、ウイリアム、ティ．
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: DE69938846D1; WO2001018427A1; JP2003508707A; EP1210531B1; AU6276299A; EP1210531A1; EP1210531A4; US6044718A; ATE397168T1; ES2307342T3

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、自動車に使用されるような、エンジンまたは原動機から負荷への動力伝達を調整するために使用されるタイプの変速機に関する。
【０００２】
（発明の背景）
変速機は様々な用途に使用されて、エンジンまたは原動機が提供する速度およびトルクを変化させる。変速機の１つの一般的な用途は自動車用である。自動車では、変速機がエンジンと駆動輪またはタイヤの間に接続される。
【０００３】
先行技術の自動車は、固定比変速機を使用する。その変速機は、エンジンからの入力とタイヤへの出力との間に幾つかの固定した別個の速度比を提供する１組の歯車を有する。エンジンのｒｐｍ（毎分回転数）は、速度比ごとに広範囲に変動する。エンジンは広範囲の速度にわたって動作しなければならないので、その全体的効率が低下する。
【０００４】
連続可変変速機（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｌｙｖａｒｉａｂｌｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ）は、エンジン効率を増強する一方法を提供する。固定比変速機とは異なり、連続可変変速機は、エンジンからの入力とタイヤへの出力との間に広範囲の速度比を提供する。これによって、エンジンは狭い範囲の最適ｒｐｍにわたって動作し、エンジン効率を上昇させることができる。速度比を変動させることにより、様々な運転状態でもエンジン速度を最適範囲に維持し、それによって燃費を改善することができる。
【０００５】
（発明の概要）
連続可変変速機を提供することが、本発明の目的である。
【０００６】
本発明は、回転式入力部材を備える変速機を提供する。また長さ（ｌｅｎｇｔｈ）および端部（ｅｎｄ）を有するアームもある。アームは、長さを横断する軸線を有し、端部は軸線から隔置される。アーム端部は軸線を中心に回転可能である。アームは、入力部材から独立して回転可能である。アームは、回転自在にアーム端部に結合される質量を有する。第１質量（ｍａｓｓ）はアーム端部に対して偏心している。入力部材は、第１質量がアーム端部に対して回転するよう、第１質量に結合される。第１の一方向クラッチが、アームと出力部材の間に結合される。第１の一方向クラッチは、アームが一方向に回転すると、出力部材をその方向に駆動する。第２質量が回転自在にアーム端部に結合され、第２質量はアーム端部に対して偏心しており、入力部材によって回転可能である。第２質量は、第１質量に対して調節可能な位相を有する。第１質量に対する第２質量の位相を調節するよう、第２質量に結合された位相制御装置がある。
【０００７】
本発明の別の態様によると、アームは、第１質量に対する第１釣合錘および第２質量に対する第２釣合錘を有する。
【０００８】
本発明の別の態様によると、アーム端部は第１アーム端部である。アームは第２端部を有し、第１アームと第２アーム間の中間部分を中心に回転可能である。第３質量および第４質量がアーム第２端部に対して偏心していて、入力部材によって回転可能である。第４質量は、第３質量に対して調節可能な位相を有する。位相制御装置は、第３質量に対する第４質量の位相を調節するよう、第４質量に結合される。
【０００９】
本発明のさらに別の態様では、アームに対して回転する毎にアームの回転軸線を通過するよう、第１、第２、第３および第４質量がアームに装着される。
【００１０】
本発明のさらに別の態様では、入力部材は入力シャフトであり、入力部材への第１、第２、第３および第４質量の結合は歯車を備え、アームの入力および出力部材が回転自在に枠に結合される。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、アームと出力部材の間に結合された第２の一方向クラッチがあり、第２の一方向クラッチは、アームが他方向に回転すると、出力部材を一方向に駆動する。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、第２の一方向クラッチがアームの他方向への回転を防止する。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、入力部材、アームおよび出力部材に対して静止している枠があり、第２の一方向クラッチが枠に結合される。
【００１４】
本発明の別の態様によると、機械的動力を動力源から負荷に伝達する方法がある。回転入力は動力源から受ける。回転入力は、アームの端部の回りに第１偏心質量を回転し、アームの端部の回りに第２偏心質量を回転することにより、振動トルク（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｔｏｒｑｕｅ）に変換される。振動トルクは、軸線の回りにアームを回転することにより、双方向回転（ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｒｏｔａｔｉｏｎ）に変換される。双方向回転は一方向の回転に変換される。一方向の回転が負荷に提供される。第１質量と第２質量との間の位相は、アームに加えられるトルクの量を制御するよう調節される。
【００１５】
本発明の１つの態様によると、回転入力の振動トルクへの変換は、さらに、第１および第２偏心質量をアームの第１端部の回りに回転することと、第３偏心質量および第４偏心質量をアームの第２端部の回りに回転することとを含む。振動トルクは、アームの第１端部と第２端部の間の中間部分を通る軸線の回りにアームを回転することにより、双方向回転に変換される。双方向回転は一方向の回転に変換される。一方向の回転が負荷に提供される。第１質量と第２質量及び第３質量と第４質量の間の位相は、アームに加えられるトルクの量を制御するよう調節される。
【００１６】
本発明の別の態様によると、アームは第１方向に回転することができるが、アームの回転はその逆の方向では防止される。第１方向でアームに作用するトルクが、負荷に提供される。
【００１７】
（好ましい実施例の説明）
図１では、車両の動力システム１１の略図が図示されている。このシステムは原動機１３、変速機１５、および出力負荷１７を有する。
【００１８】
原動機１３は、通常、内燃機関であり、ガソリン、ディーゼル（ｄｉｅｓｅｌ）、天然ガスなどによって動力を供給することができる。あるいは、原動機は電気モータまたは何らかの他の動力源でよい。
【００１９】
変速機１５は本発明の変速機であり、好ましい実施形態に従って図示されている。変速機１５は、原動機１３に接続された入力部、および負荷１７に接続された出力部を有する。負荷１７はドライブ・シャフト１９および車両の車輪２１として図示されている。
【００２０】
変速機１５は連続可変タイプである。多くの内燃機関（および電気モータ）は、エンジン速度の範囲が狭い方がより高い効率で作動する。連続可変変速機には、狭い範囲の入力速度を設けて、負荷に広範囲の出力速度をもたらすことができる。各出力速度が特定の歯車を有する先行技術の歯車式変速機とは異なり、連続可変変速機は連続する速度出力を提供する。これによって、エンジンは、狭くそれ故により効率的な速度範囲内で作動することができる。
【００２１】
図１および図２を参照すると、変速機１５は枠２３、入力シャフト２５、速度制御装置２７、アーム・アセンブリ２９、回転式質量３１、および出力アセンブリ３３を有する。原動機またはエンジン１３が入力シャフト２５を回転する。変速機は入力シャフト２５の回転動力を受け、その動力を振動トルクに変換する。これは、偏心状態で装着した質量３１をアーム・アセンブリ２９の端部の周囲で回転することにより達成される。質量３１が回転するにつれ、これはトルクを最初は一方向（例えば時計回り）に、次に他方向（例えば反時計回り）に加える。振動トルクがアーム・アセンブリに作用し、アーム・アセンブリを前後に回転させる。したがって、アーム・アセンブリは両方向に回転する。この双方向の回転が、出力アセンブリ３３によって単一方向の回転へと変換される。出力アセンブリ３３は、負荷１７に回転動力を提供する。
【００２２】
したがって、変速機１５は入力シャフト２５の回転動力を受け、その動力を負荷に伝達する。
【００２３】
変速機の出力速度は、アーム・アセンブリ２９に加えられる振動トルクの量を制御することによって制御される。変速機が負荷に接続されると、トルクが大きいほど生成される出力速度は大きくなり、その逆にもなる。アーム・アセンブリ２９に加えられるトルクの量は、速度制御装置２７によって制御される。出力速度は、アーム・アセンブリに加わる振動トルクが高い場合、高くなる。出力速度を低下させるには、振動トルクを減少させる。
【００２４】
振動トルクは、質量３１を操作することによって制御する。トルクの式は以下の通りである。
トルク＝Ｆｄ
ここでＦ＝質量が生成する力（以下で説明するように、主に遠心力）、
ｄ＝力から回転軸線までの距離である。
したがって、トルクは、質量によって加えられる力、または力を加える距離を変化させることによって変更することができる。好ましい実施形態では、複数の偏心質量をアーム・アセンブリ２９の端部に設ける。まとまった質量は重心を有し、この重心が回転して、アーム・アセンブリへのトルクを生成する。重心は、相互に対する質量の方向を変化させることにより変更することができる。質量が相互に整列している場合は、重心がアーム・アセンブリの回転軸線から最も遠い距離にあり、最大トルクを生成する。この整列状態で、質量は相互に同相であると言う。質量が相互に反対に整列すると、重心が質量の回転軸線にあり、アーム・アセンブリ上にトルクが生成されない。反対に整列した質量は、１８０°位相がずれていると言う。
【００２５】
質量は、ゼロから１８０°の間の任意の位相で、相互に対して整列することができる。したがって、アーム・アセンブリに加えられるトルクを、連続する範囲にわたって変化させることができる。これは、負荷に対して連続可変出力速度を生成する。
【００２６】
次に、変速機１５についてさらに詳細に説明する。図３を参照すると、枠２３の好ましい実施形態が図示されている。枠２３は静止し、回転部材を支持する。枠２３は、第１、第２および第３脚部３５、３７、３９を有し、これらは全て一端でベース部材４１によって相互に結合される。脚部は相互に平行で、相互から隔置される。脚部には様々な開口４３、４５、４７、４９を設け、以下でさらに詳細に説明するように、他の構成要素の幾つかを受ける。枠２３は、車両または機器のシャーシまたは建物の床など、固定した物体に装着することができる。
【００２７】
以下の説明では、「内側」とは第１脚部と第３脚部３５、３９の間の空間を指し、「外側」とは、第１脚部の内側とは反対側にある空間、および第３脚部の内側とは反対側にある空間を指す。
【００２８】
入力シャフト２５が図４Ａおよび図４Ｂに図示されている。入力シャフト２５は、開口４３によって回転可能に枠の３本の脚部全てに結合される。回転式結合は、軸受けまたはブッシュを使用してもよい。シャフトは、枠に対し長手方向軸線に沿って移動しないよう固定される。入力シャフト２５の第２脚部と第３脚部３７、３９間に位置する部分は、自身上に装着された歯車５１を有する。歯車５１は入力シャフト２５と一体で回転する。入力シャフトは、第１脚部３５から出て多少の距離だけ延在する。入力シャフトのこの外部分２５Ａは、原動機の出力部に結合されるよう構成され、配置される。入力シャフトは、原動機に直接結合する必要はなく、何らかの回転動力源に結合することができる。
【００２９】
速度制御装置２７が図５Ａで個別に図示され、図５Ｂの入力シャフトに装着される。速度制御装置は、回転式質量の相互に対する方向を調節するため使用される。速度制御装置は、入力シャフト２５の周囲に配置され、入力シャフトとは別個に回転できる歯車５３を有する。しかし、歯車は、概して入力シャフトとともに回転するよう、速度制御装置の残りの部分によって入力シャフト２５に結合される。歯車５３は、延長管５５の一方端に装着される。延長管５５の他方端には第１傘歯歯車５７がある。歯車５３、延長管５５および第１傘歯歯車５７は、相互に一体で、入力シャフト２５の第１脚部３５の外側に配置することができる。
【００３０】
速度制御装置２７は、入力シャフト２５の垂直に延在する突起６１（図４Ａ参照）に装着された第２傘歯歯車５９も有する。第２傘歯歯車５９は、この突起６１を中心に回転することができる。第２傘歯歯車５９は、２部片のリンク機構６５によってスライド・ブロック６３に接続される。スライド・ブロック６３は、入力シャフト２５の長手方向軸線に沿って滑動することができるが、それとともに回転する。好ましい実施形態では、入力シャフトのその部分２５Ａは、スライド・ブロックを入力シャフトとともに回転させるため、スライド・ブロック６３の穴と同様、正方形の断面を有する。他の形態の結合を使用して、スライド・ブロックを滑動自在に入力シャフトに結合することができる（例えばキー）。スライド・ブロック６３は、回転自在に制御部材６７に結合され、これが入力シャフト２５に装着される。制御部材６７は、スライド・ブロック６３とともに入力シャフトに沿って滑動する。しかし、入力シャフト２５およびスライド・ブロック６３が回転する間、制御部材６７は静止したままである。制御部材６７は、スティック６９に接続される。スティック６９は、オペレータによって作動し、変速機の出力速度を変化させる。
【００３１】
スティック６９が動作するにつれ、制御部材６７およびスライド・ブロック６３は入力シャフト２５の長さに沿って移動する。制御部材６７が入力シャフトに沿って滑動するにつれ、第１および第２傘歯歯車５７、５９および歯車５３が入力シャフト２５および他の歯車５１に対して回転する。入力シャフト２５が回転するにつれ、スライド・ブロック６３が回転し、リンク機構６５および第２傘歯歯車５９も（突起６１によって）回転する。第２傘歯歯車５９が歯車５３を回転する。制御ブロック６７は回転しない。
【００３２】
アーム・アセンブリ２９を図６Ａに示す。アーム・アセンブリ２９は２本の平行で隔置されたアーム７１を有する。アーム７１の端部は、シャフト７３によって相互に結合され、図示のように長方形を形成する。各アーム７１の中心は、枠２３に装着する際に使用する開口７５を有する。アームの一方は、自身上に装着され、自身から垂直に延在する装着用管７７を有する。装着用管７７は、自身を通って延在する開口７５を有する。
【００３３】
アーム・アセンブリ２９は、図６Ｂで示すように、枠２３の第１脚部と第２脚部３５、３７の間に配置される。装着用管７７が、第２脚部３７の開口４５（図３参照）を通って配置される。装着用管は、第２脚部３７に対して回転可能である。装着用管７７は第１入力アーム・シャフト７９（図７Ａおよび図７Ｂ参照）を受け、該シャフトは、装着用管を伴うアーム（アームは第２脚部３７に隣接する）および装着用管を通って延在し、枠２３の第３脚部３９の開口４７（図３参照）に入る。第１入力アーム・シャフト７９は、自身上に２つの歯車８１、８３を有し、この歯車はシャフト７９と一体で回転する。一方の歯車８１はアーム・アセンブリ２９の内側に配置される。他方の歯車８３は装着用管７７と第３脚部３９の間に配置される。他方のアーム（第１脚部３５に隣接する）は、第２入力アーム・シャフト８５によって第１脚部に結合され、シャフトは、第１脚部およびアームそれぞれの開口４７、７５を通って延在する。第２入力アーム・シャフト８５は、シャフトの各端に配置された歯車８７、８９を有する。歯車は第２入力アーム・シャフト８５と一体で回転する。したがって、第１脚部３５の外側に歯車８７があり、アーム・アセンブリ２９の内側に別の歯車８９が配置される。第２入力アーム・シャフト８５は、アーム・アセンブリ２９および枠２３とは別個に回転する。第２入力アーム・シャフト８５も、アーム・アセンブリ２９の枠２３への装着を補助する。アーム・アセンブリ２９は、枠に対してシャフト７９、８５を中心に回転する。
【００３４】
アーム・アセンブリ２９の内側は、内側の歯車８１、８９に隣接して垂直に延在する突起９１（図６Ａおよび図７Ｂ参照）を有する。内側の歯車と各シャフト７３の間に突起９１が挟まれる。調時歯車（ｔｉｍｉｎｇｇｅａｒ）９３が、図８Ａおよび図８Ｂで示すように、この突起９１それぞれに取り付けられる。各アーム上の調時歯車９３は、内側の歯車８１、８９によって回転自在に相互に結合される。
【００３５】
回転式質量３１を図９Ａおよび図９Ｂに示す。質量３１は、シャフト７３に対して（したがってアーム７１の端部に対しても）偏心し、したがって質量を回転すると、アームに遠心力がかかる。回転式質量は、第１および第２セット９５、９７にまとめられる。各セットは１つまたは複数の位相合わせ質量（９５Ａ、９７Ａ）および１つまたは複数の非位相合わせ質量（９５Ｂ、９７Ｂ）を有する。各セットは、アーム・アセンブリ２９（図６Ｂ参照）のシャフト７３に回転自在に装着された１対のハブ９９も有する。延長部１０１が各ハブ９９から半径方向外側に突き出す。各延長部１０１の端部には質量または錘３１がある。
【００３６】
各ハブ９９の外端は歯車１０３を有する。したがって、ハブ９９を個々のアーム・アセンブリ・シャフト７３に組み付けると、歯車１０３が調時歯車９３と噛み合う。
【００３７】
質量３１は、回転すると個々のシャフト７３の回りに３６０°回転することができる。したがって、質量３１の形状および延長部１０１の長さは、回転が可能になるようなものでなければならない。さらに、第１セット９５の質量は、第２セット９７の質量との接触を回避しなければならない。１セット９５の質量が他方セット９７の質量と接触するのを回避するため、第１セットの質量は、アーム７１間で第２セットの質量に対してずれる。例えば、第１セット９５の質量９５Ａ、９５Ｂ（およびその延長部）は、個々のハブ９９の長さに沿ってセンタリングされ、第２セット９７の質量９７Ａ、９７Ｂは、個々のハブの端部に向かって配置される。したがって図２５に示すように、第２セットの各質量（例えば質量９５Ａ）は、干渉または接触することなく、第２セットの２つの質量（例えば質量９７Ｂ）間を通過する。第２セットの質量２個およびその延長部の重量は、第１セットの質量のうち一方およびその延長部の重量と等しい。質量をこの方法で分散させることにより、重心は、変速機の振動を最小にする位置に維持される。
【００３８】
調時歯車９３は、質量によって引き起こされるようなフィードバック負荷を減少させる。
【００３９】
質量は、ドライブ・ベルト１０５（図１０Ａおよび図１０Ｂ参照）によって回転する。第１脚部３５の外側に位置し、入力シャフト２５上の歯車５３を第２入力アーム・シャフト８５上の歯車８７に結合する１本のドライブ・ベルト１０５がある。別のベルト１０５は、第２脚部３９の内側に配置され、入力シャフト２５上の歯車５１を第１入力アーム・シャフト７９上の歯車８３に結合する。したがって、第１および第２入力アーム・シャフト７９、８５（図７Ａ参照）が入力シャフト２５に結合される。
【００４０】
出力アセンブリ３３が図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂに図示される。出力アセンブリ３３は、装着用管７７（図６Ａ、図１１Ａおよび図１１Ｂ参照）に装着された第１および第２の一方向歯車１０７、１０９を有する。装着用管７７が第１方向に回転すると、第１の一方向歯車１０７が第１方向に駆動され、第２の一方向歯車は駆動されない。装着用管が反対、つまり第２方向に回転すると、第２の一方向歯車１０９が第２方向に駆動され、第１の一方向歯車は駆動されない。一方向歯車は、駆動されない場合、装着管に対して滑動することができる。
【００４１】
一方向歯車の動作は出力、つまり駆動シャフト１９（図１２Ａおよび図１２Ｂ参照）に提供される。第１の一方向歯車１０７は、出力シャフト上の歯車１１１によって出力シャフト１９に結合される。第２の一方向歯車１０９は、補助シャフト１１３によって出力シャフトに結合される。補助シャフトは、第２の一方向歯車１０９と噛み合う歯車１１５を有する。補助シャフト１１３は、出力シャフト１９上の歯車１１９と噛み合う歯車１１７も有する。歯車１１１、１１９は出力シャフト１９と一体で回転し、歯車１１５、１１７は補助シャフト１１３と一体で回転する。
【００４２】
一方向歯車１０７、１０９は、従来の一方向クラッチ１２１（図１３参照）を使用する。一方向クラッチには４つの基本的タイプ、つまり爪車、ばね、ころまたは玉、またはスプラグ・クラッチ（ｓｐｒａｇｃｌｕｔｃｈｅｓ）がある。（One Way Clutch Design Guide Types, Selection, Applications［Borg Warner Automotive, 1978］参照。その開示は参照により本明細書に援用される。）スプラグ・クラッチが好ましい実施形態に使用される。スプラグ・クラッチは、従来からあり、市販されている装置である。各歯車１０７、１０９が、歯車の内側に配置されたスプラグ・クラッチ１２１を有する。図１３を参照すると、各スプラグ・クラッチは平坦な円筒形軌道輪１２３、１２４を有する。外輪１２３と内輪１２４とがある。軌道輪１２３の間には、一方向の回転時には、スプラグが軌道輪の間に楔になって停止させ、クラッチを通してトルクを伝達し、他方向の回転時には、力を与える側のばね１２９に対してスプラグが撓み、他方の軌道輪を駆動することなく、一方の軌道輪が回転できるようにするよう、一連のカムまたはスプラグ１２５が重ねられている。スプラグ１２５は一つまたは二つの保持器１２７によって保持されている（図１３では、図示のクラッチは保持器が１つのスプラグ・クラッチである）。保持器１２７は、スプラグ１２５の軸線方向の整列が等間隔であることを保証する。ばね１２９が、スプラグと保持器との接触を維持し、軌道輪の表面に対するスプラグの適切な配置を維持する。
【００４３】
各クラッチ１２１の内輪１２４が装着用管７７に結合される。各クラッチの外輪１２３は個々の歯車１０７、１０９に結合される。第１の一方向歯車１０７のスプラグ１２５は、第２の一方向歯車１０９のスプラグとは反対方向に配向される。したがって、一方のクラッチは他方のクラッチに対して逆転する。
【００４４】
出力シャフト１９および補助シャフト１１３は、開口４９（図３参照）および軸受けまたはブッシュによって回転自在に枠に結合される。
【００４５】
出力シャフト１９は負荷に結合され、これは車輪２１（図１参照）として図示される。
【００４６】
次に、変速機の操作について説明する。最初に操作作業について説明し、その後に出力速度の制御方法について検討する。
【００４７】
概して、入力シャフト２５（図２参照）の回転は、出力シャフト１９の回転を生じさせる。入力シャフト２５は、アーム・アセンブリ２９の端部の周囲で質量３１を回転する。第１セットの質量９５Ａ、９５Ｂは第２セットの質量９７Ａ、９７Ｂと同じ方向に回転する。質量が回転するにつれ、可変トルクがアーム・アセンブリ２９に加えられる。アーム・アセンブリは、最初は一方向に、次に反対方向に回転する。この回転は、通常、一回転より少ない。
【００４８】
アーム・アセンブリ２９は装着用管７７と一体である。したがって、装着用管は前後に２方向に回転する。この前後の回転は、一方向歯車１０７、１０９によって、一方向に回転する出力シャフト１９に転換される。
【００４９】
次に特性について説明する。原動機１３は一定速度で、または狭い範囲の速度で操作される。したがって、原動機は、より効率的に動作するよう設計することができる。入力シャフト２５が原動機（図１）によって回転する。図２を参照すると、入力シャフト２５が回転するにつれ、２つの歯車５１、５３が回転する。これはドライブ・ベルト１０５を回転させる。ドライブ・ベルト１０５は第１および第２入力アーム・シャフト７９、８５（図７Ｂ参照）を回転し、これはアーム・アセンブリ２９の内側の内歯車８１、８９を回転する。
【００５０】
アーム７１は、第１および第２入力アーム・シャフト７９、８５および枠２３の周囲で自由に回転する。したがって、アームの端部に偏心質量がないと、入力シャフト２５が回転しても、アームは静止したままである（摩擦はないものとする）。しかし、回転する偏心質量を設けることによって、アームの端部にトルクが生じ、アームを回転させる。
【００５１】
偏心して装着された質量３１は、質量が回転するとアームに引張り力を加える。図１４を参照すると、アームの一方端が図示され、その上に時計回りに回転する質量３１がある。回転する質量３１は遠心力を生成し、それによってアーム７１が第１および第２入力アーム・シャフト７９、８５の周囲で回転する。
【００５２】
質量３１によって生成される加速度の一般式は以下の通りである。
ａ＝∝_r＋ｒω²＋２ωｒ（・）＋ｒ（¨）＋ａ_rel
ここで２ωｒ（・）＝０および
ｒ（¨）＝０である。
ｒ（アーム７１の長さ）が一定であるので、下式のようにもなる。
∝_r＝０
入力シャフトが一定速度で回転する場合、∝が０だからである。調時歯車９３は、同様に質量を入力シャフトと同じ一定速度で回転させる。したがって下式のようになる。
ａ＝ｒω²＋ａ_rel
ここでｒω²は遠心力であり、ａ_relはアーム７１の端部におけるシャフト７３の運動である。
【００５３】
実際的に、ａ_relは質量３１の遠心力と比較すると小さい。これは、アーム７１の質量が回転質量３１に対して小さいからであり、質量３１が半回転程度するごとにアームの回転方向が変化するからでもある。
【００５４】
回転する質量３１によって、アームが最初は一方向に、次に反対方向に回転する。そうなる理由については、図１４および図１５を参照されたい。遠心力は延長部１０１と同一線上にあり、アームの端部から半径方向外側を指し示す。質量３１は位置１から位置２へと時計回りに回転し、次に位置３、位置４、そして位置１に戻る。質量は一定のｒｐｍで回転する。位置１で、回転式質量３１はアーム７１から十分に延長して、それと一直線上にある。質量によって加えられた遠心力はアームと平行で、アームの回転軸（これはシャフト７３の長手方向軸線である）に直角である。したがって、この位置では、質量によってアームの端部に加えられる力またはトルクがない。
【００５５】
質量が時計回りに回転すると、位置２に到達する。位置２では、質量の遠心力がアーム７１の端部に直角である（そしてシャフト７３の長手方向軸線に対して傾斜する）。遠心力はアームにトルクを加え、アームを回転軸の周囲で時計回りに動作させる。このトルクを図１５に示す。
【００５６】
質量は、時計回りに回転し続けるにつれ、位置３に到達する。位置３で、質量の遠心力は再び回転軸線に直角になる。したがって、質量によってアームの端部に加えられるトルクがない。
【００５７】
質量は、時計回りに回転し続けるにつれ、位置３から位置４へと移動し、位置１に戻る。質量が位置４にある時、これは位置２で加えた方向とは反対方向にトルクを加える。アーム７１は、回転軸を中心に反時計回りに動作する。
【００５８】
図１５で示すよう、質量３１によってアーム７１内に加えられるトルクＴは正弦曲線である。トルクは、質量が位置１および３にある時に０である。トルクは、質量が位置１、２、３の間で動作する時に時計回りになり、質量が位置２にある時に最大となる。トルクは、質量が位置３、４、１の間で動作する時に反時計回りになり、質量が位置４にある時に最大となる。位置２と位置４の間で、トルクは増加する（位置１から位置２および位置３から位置４）、または減少する（位置２から位置３および位置４から位置１）。また、トルクは、質量のように方向が変化する。質量が時計回りに回転するにつれ、トルクは最初は時計回り（位置１から位置３）であり、次に反時計回り（位置３から位置１）になる。好ましい実施形態では、偏心質量３１が個々のシャフト７３の周囲で毎秒２５から３０サイクルまたは回転で、回転することができる。
【００５９】
アームの各端部の質量は、図１６から図１９に示すように、相互に作用する。（図１６から図１９では、質量３１は個々のシャフト７３を中心に時計回りに回転する。）したがって、両方のアームが個々の位置１にある時（図１６に図示）、アーム７１に加えられるトルクＴはない。両方のアームが、図１７に示すように位置２で、アームに垂直である時、時計回りのトルクがアームに加えられ、アームが時計回りに回転する。アームは、質量が位置２から位置３（図１８）へと回転するにつれて、時計回りに回転し続け、ここで０トルクがアームに加えられる。質量が位置４（図１９）へと回転するにつれ、アームは方向転換し、反時計回りに回転する。アーム７１は、質量が位置４から位置１へと回転するにつれ、反時計回りに回転し続け、ここで回転サイクルが繰り返される。アームは実際に時計回りの方向に前進する。（両方のアーム７１が一体で回転する。）
【００６０】
アーム７１が前後に振動するにつれ、取り付けられた装着用管７７も振動する。したがって、アーム・アセンブリ２９全体が回転する。このアーム・アセンブリ２９の双方向の回転は、一方向歯車１０７、１０９によって一方向の回転に変換され、これは出力シャフト１９を回転する。図２を参照する（および第３脚部３９から第１脚部３５へと見る）と、アーム・アセンブリが時計回りに回転するにつれ、第１の一方向歯車１０７がアーム・アセンブリによって駆動され、これも時計回りに回転する。第２の一方向歯車１０９は反時計回りに回転する。しかし、第２の一方向歯車は、装着用管ではなく歯車１１５、１１７、１１９によって駆動される。したがって、第２の一方向歯車１０９は、時計回りに回転するアーム・アセンブリ２９の反対方向に回転する。第２の一方向歯車を装着用管７７に結合するスプラグ・クラッチにより、第２の一方向歯車が装着用管に対して滑動することができる。
【００６１】
アーム・アセンブリが反時計回りに回転すると、第２の一方向歯車１０９はアーム・アセンブリによって反時計回りに駆動される。第１の一方向歯車１０７は時計回りに回転し、歯車１１５、１１７、１１９、１１１によって駆動される。したがって、第１の一方向歯車１０７は、反時計回りに回転するアーム・アセンブリとは反対方向に回転する。第１の一方向歯車に関連するスプラグ・クラッチにより、第１の一方向歯車が装着用管７７に対して滑動することができる。
【００６２】
出力シャフト１９は、アーム・アセンブリ２９が時計回りに回転する時は、第１の一方向歯車１０７によって駆動され、アーム・アセンブリが反時計回りに回転する時は、第２の一方向歯車１０９によって駆動される。
【００６３】
出力シャフト１９の速度は、入力シャフト２５が一定速度で、あるいは狭い速度範囲で回転している場合でも、変更することができる。出力シャフトの速度は、セット９５、９７に対する質量３１の重心を変化させることにより、変更される。
【００６４】
これは図２０から図２２に図示され、それは第１セットの質量９５Ａ、９５Ｂを示す。（図２０から図２２では、ハブ９９が図示されていない。）質量９５Ａは、位相合わせ質量と呼ばれる。その位相が、他方の質量９５Ｂに対して変化することができるからである。他方の質量９５Ｂは非位相合わせ質量と呼ばれる。位相合わせ質量９５Ａの基準として使用されるからである。図２０では、２つの質量９５Ａ、９５Ｂが相互に整列した状態で図示されている。２つの延長部１０１は相互に隣接し、２つの質量は相互に同相であると言われる。２つの質量の重心１０２は、歯車１０３から比較的遠くに位置する。図２０に示す配置構成では、入力シャフト２５の全速度が出力シャフト１９に伝達される。
【００６５】
変速機１５は、出力シャフト１９が入力シャフト２５より高速で回転できるよう設計することができる。例えば、調時歯車９３（図８Ｂ）は、質量３１を入力シャフトより高速で回転し、したがってオーバードライブ構成を生成するよう設計することができる。あるいは、オーバードライブ構成を提供するよう、歯車５１、５３を設計するか、出力歯車１１１その他のサイズを決定することができる。
【００６６】
有力シャフトの速度に対する出力シャフトの速度を減少させるため、位相合わせ質量９５Ａを、同じセットの非位相合わせ質量９５Ｂに対して角度をつける。例えば図２１では、質量９５Ａ、９５Ｂは、相互から９０°位相がずれた状態で図示されている。これは、重心１０２を質量の回転軸に近づけ、軸は歯車１０３の中心である。その結果、質量によってアーム・アセンブリの端部に加えられるトルクが減少する。負荷に加えられるトルクが減少するにつれ、加重された出力シャフト１９の速度も減少する。
【００６７】
図２２では、２つの質量９５Ａ、９５Ｂの位相が相互から１８０°ずれている。重心１０２は、質量の回転軸へと移動している。その結果、質量はアーム・アセンブリの端部にトルクを加えない。出力シャフトは全く回転しない。
【００６８】
中間速度は、質量の位相を０°から１８０°間の何らかの位相に調節することによって達成することができる。
【００６９】
２セットの質量９５、９７は、平衡を維持し、振動を減少させるため、等しい位相である。例えば、図２３から図２５を参照する。図２３を参照すると、第１セットの質量９５Ａ、９５Ｂが、相互に対して同相であり、第２セットの質量９７Ａ、９７Ｂもそうである。出力シャフトを駆動するため、最大トルクが生成される。図２４では、第１セットの質量９５Ａの一方が、他方の質量９５Ｂから９０°位相がずれる。アーム・アセンブリを釣り合わせるため、第２セットの質量９７Ａのうち２つが、第２セットの他の質量９７Ｂから９０°位相がずれる。時計回りに回転するため、質量９５Ａおよび９７Ａは、他の質量９５Ｂ、９７Ｂの背後で回転する。図２４の配置構成によって生成されるトルクは、図２３の配置構成によって生成されるトルクより小さい。出力シャフトに加重すると、出力速度は、図２３の配置構成で示した速度より小さくなる。
【００７０】
図２５では、第１セットの質量９５Ａは、他の質量９５Ｂから１８０°位相がずれ、第２セットの質量９７Ａは、他の質量９７Ｂから１８０°位相がずれる。出力シャフトは全く回転しない。アーム・アセンブリの端部に加えられるトルクがゼロだからである。
【００７１】
質量３１の位相は、速度制御装置２７（図２３参照）によって制御される。速度制御装置２７は、歯車５１に対する歯車５３の位相を変化させる。制御スティック６９を動作させると（図２３および図２４参照）、制御部材６７およびスライド・ブロック６３が入力シャフトに沿って歯車５３に接近する。リンク機構６５が傘歯歯車５９、５７を回転させ、これが歯車５３を入力シャフトの周囲で回転させる。歯車５３が個々のドライブ・ベルト１０５を回転し、これが第２入力アーム・シャフト８５を回転する。シャフト８５が歯車８９および調時歯車９３を回転し、これが位相合わせ質量９５Ａ、９７Ａを回転させる。したがって、位相合わせ質量９５Ａ、９７Ａの位相が入力シャフト２５に対して、および非位相合わせ質量９５Ｂ、９７Ｂに対しても変化する。非位相合わせ質量９５Ｂ、９７Ｂは入力シャフト２５に対して変化しないままである。これは、歯車５１が入力シャフトに固定されるからであり、歯車５１が非位相合わせ質量９５Ｂ、９７Ｂを駆動するからでもある。入力シャフトが回転するにつれ、歯車５１、５３が同じ速度で回転する。同様に、質量は同じ速度で回転するが、ここでは相互に対して位相がずれる。
【００７２】
ロック機構を設けて、制御スティックをその位置に含むことができる。
【００７３】
本発明の変速機は、様々な方法で修正することができる。例えば図２６では、変速機１３１が、アーム・アセンブリ１３３の回転軸と同軸である入力シャフト２５を有するよう図示される。アーム・アセンブリ１３３は、入力シャフト２５とは別個に回転する。アーム・アセンブリ１３３は、シャフト１３９によって端部で相互に接合された第１および第２平行アーム１３５、１３７で構成される。第１アームは、垂直に延在する突起１４１を有し、これが調時歯車９３を受ける。位相合わせ質量９５Ａ、９７Ａは第１アーム１３５の外側に配置され、非位相合わせ質量９５Ｂ、９７Ｂは第１アーム１３５と第２アーム１３７の間に配置される。シャフト１３９は、入力シャフト２５から十分に隔置されて、シャフトを中心とする質量９５Ａ、９５Ｂ、９７Ａ、９７Ｂの回転を可能にする。質量９５Ａ、９５Ｂ、９７Ａ、９７Ｂは全て同じ値を有し、延長部１０１は全て等しい長さおよび質量である。位相合わせ質量９５Ａ、９７Ａは、位相合わせ歯車１４３によって制御され、これはスリーブ１４５に結合される。スリーブ１４５は入力シャフト２５の周囲に配置される。位相合わせ質量９５Ａ、９７Ａの位相は、スライダ・クランク１４７が入力シャフト２５に対してスリーブ１４５および歯車１４３を回転させることによって変化する。入力シャフト２５はスリーブ１４５、および歯車１４３、１４９を回転させる。非位相合わせ歯車１４９は非位相合わせ質量９５Ｂ、９７Ｂを回転させる。第２アーム１３７の外側には、第１および第２の一方向歯車１０７、１０９を支持するシャフト１５１がある。
【００７４】
変速機１３１の操作は、上述した変速機１５の操作と同じである。入力シャフト２５は、質量９５Ａ、９５Ｂ、９７Ａ、９７Ｂを歯車１４３、９３、１０２（位相合わせ質量９５Ａ、９７Ａ）および歯車１４９、９３、１０３（非位相合わせ質量９５Ｂ、９７Ｂ）によって回転させる。回転する質量は、アーム・アセンブリ１３３を前後に動作させる振動トルクを生成する。これは、シャフト１５１を前後に回転させ、それは一方向歯車１０７、１０９によって一方向での出力シャフト１９の回転に転換される。
【００７５】
図２７の変速機１６１は、出力アセンブリ１６３以外、図２６の変速機１３１と同様である。図２６では、第１および第２の一方向歯車１０７、１０９が相互に直列である。図２７では、第１および第２の一方向歯車１０７、１０９が相互に平行である。一方向歯車はそれぞれ個々の補助シャフト１６５、１６７に装着され、補助シャフトは相互に平行である。補助シャフト１６５、１６７は、回転自在に枠２３Ａに結合する。一方向歯車は相互に結合され、第１の一方向歯車１０７は出力シャフト上の歯車１７１によって出力シャフト１９に結合される。一方向歯車はそれぞれ、結合歯車１６９によってアーム・アセンブリの歯車１７３に結合される。
【００７６】
回転する質量によってアーム・アセンブリ１３３が前後に振動するにつれ、アーム・アセンブリの歯車１７３も同様に回転する。アーム・アセンブリ歯車１７３が（図２７の左から右に見て）時計回りに回転すると、第１の一方向歯車１０７が補助シャフト１６５によって反時計回りに駆動され、したがって出力シャフト１９を時計回りに駆動する。第２の一方向歯車１０９が時計回りに回転して、補助シャフト１６７に対して滑動し、シャフトが反時計回りに回転する。アーム・アセンブリ歯車１７３が反時計回りに回転すると、出力シャフト１９が、第１の一方向歯車１０７を通して第２の一方向歯車１０９によって駆動される。特に、アーム・アセンブリ歯車１７３は補助シャフト１６７を時計回りに回転させ、これは第２の一方向歯車１０９を駆動する。第２の一方向歯車１０９は、（反対方向に回転する個々の補助シャフト１６５に対して滑動する）第１の一方向歯車１０７を駆動し、これは出力シャフト１９を駆動する。
【００７７】
図２８は、別の変速機１８１を示す。この変速機１８１は、直列の一方向歯車１０７、１０９を伴う半アーム・アセンブリ１８３を有する。アーム・アセンブリのアーム１８５はそれぞれ、（図２に示すように）自由端が２つではなく、自由端１８７が１つしかない。回転式質量は回転自在にシャフト１８９に装着され、これはアーム１８５の端部１８７を相互に結合する。アームは、回転自在に枠１９１に結合される。質量９５Ａ、９５Ｂは、アーム・アセンブリ１８３の回転軸で回転する。
【００７８】
振動を低下させるため、釣合錘１９３、１９５を使用して、各質量を釣り合わせる。各釣合錘は個々の質量に対して１８０°位相がずれる。
【００７９】
入力シャフト２５が回転するにつれ、非位相合わせ質量９５Ｂがドライブ・ベルト１９７によって回転する。ドライブ・ベルト１９７は歯車２０７を回転させ、これはシャフトによって別の歯車２０９に拘束される。歯車２０９は、ベルトによって質量９５Ｂを回転させる。その個々の釣合錘１９５もベルト１９９によって回転する。位相合わせ質量９５Ａはベルト２０１によって回転し、その釣合錘１９３はベルト２０３によって回転する。ベルト２０１は歯車２０７を回転させ、それはシャフトによって別の歯車２０９を回転させる。歯車２０９はベルトによって質量９５Ａを回転させる。質量９５Ａ、９５Ｂが回転すると、アーム・アセンブリ１８３が振動し、その振動は一方向歯車１０７、１０９によって一方向の回転に変換される。
【００８０】
速度を変動させるには、スライダ２０５を移動させ、これが入力シャフト２５に対してスリーブ２１３およびベルト２０１、２０３を回転させる。位相合わせ質量９５Ａは、非位相合わせ質量９５Ｂから位相がずれる。釣合錘１９３も、位相合わせ質量９５Ａと１８０°位相がずれたままになるよう、移動する。
【００８１】
変速機１８１は、アーム質量が低いという利点を有し、これは効率を上げると考えられる。
【００８２】
釣合錘１９３、１９５は、回転する質量によって生じるような振動を減少させる働きをする。釣合錘はアームにトルクを提供しない。
【００８３】
速度制御機構はリンク機構（図２）またはスリーブおよびスライダ・クランク（図２８）を含むものとして説明してきたが、他の機構を使用することもできる。例えば、速度制御装置はサーボ制御することができる（図１参照）。また、スライダの位置は、ガバナまたは他のフィードバック装置で制御して、自動速度制御を提供することができる。
【００８４】
図２９は、別の実施形態による本発明の変速機３０１を示す。変速機３０１は、出力アセンブリ３０３を除き、ほぼ図２に示す変速機と同様である。同様の数字は、両方の変速機で同様の構成要素を表す。
【００８５】
出力アセンブリ３０３は、２つの一方向クラッチ３０５、３０７を使用する（図２９および図３０参照）。好ましい実施形態では、クラッチ３０５、３０７はスプラグ・クラッチである。クラッチは、相互に対して逆方向である。したがって、クラッチの一方のスプラグは、他方クラッチのスプラグとは反対方向に配向される。
【００８６】
各クラッチ３０５、３０７の内輪は、装着用管７７に結合される。したがって、装着用管が回転すると、各クラッチの内輪が回転する。
【００８７】
クラッチの外輪は、図２の変速機とは異なる方法で結合する。第１クラッチ３０５の外輪は、枠２３に固定されるよう、それに接続される。第２クラッチ３０７の外輪は出力歯車１０７に接続される。出力歯車１０７は、出力シャフト１９の歯車１１１に回転自在に結合される。
【００８８】
変速機の操作は、出力を除き、図２の変速機と同じである。一方向クラッチの構成のため、アーム（１本または複数）７１が一方向にしか回転しない。図３１から図３４を参照すると、アーム７１は（図３１から図３４に示す方向に対して）時計回りに回転するが、反時計回りに回転することができない。
【００８９】
質量３１は、個々のシャフトの周囲で時計回りに回転する。質量３１が図３１に示すように外側に延在すると、トルクがアーム７１に加えられない。その結果、出力シャフト１９にトルクが加えられない。質量が、図３２に示すようにアーム７１に対して垂直の場合は、時計回りのトルクがアーム７１に加えられ、アームが時計回りに回転する。アーム７１は装着用管７７を回転させる。第１クラッチ３０５が滑動して、第２クラッチ３０７が駆動され、したがって出力シャフト、つまりドライブ・シャフト１９を駆動する。
【００９０】
質量が、図３３に示すように内側に延在する場合は、アーム７１にトルクが加えられない。その結果、出力シャフト１９にトルクが加えられない。質量は時計回りに回転し続け、図３４に示すように、アーム７１に垂直に延在する。質量は、アーム７１に反時計回りのトルクを加える。しかし、アーム７１は、枠に結合された第１の一方向クラッチによって時計回りの動作が防止される。同様に、出力シャフト１９は回転を防止される。第２の一方向クラッチ３０７は、装着用管が反時計回りに回転できる場合に滑動する。質量が図３１に示すように外側に延在する状態で、サイクルが繰り返される。
【００９１】
アーム７１の動作を一方向のみに制限することにより、幾つかの利点が実現される。第１に、変速機の出力が増加する。これは、アーム・アセンブリ２９がオンとオフの速度間のみで遷移するからである。図３１から図３４の例を参照すると、アーム・アセンブリは時計回りに回転するか、停止する。図１６から図１９で与えられた例では、アーム・アセンブリが両方向に自由に回転し、アーム・アセンブリがオンとオフと反転の間で遷移する。アーム・アセンブリは時計回りに回転し、次にオフになり（つまり停止し）、次に反時計回りに回転する。
【００９２】
アーム・アセンブリが高速で（例えば８００〜１８００ｒｐｍで）回転すると、単純に、十分に方向を反転させる時間がない。その結果、変速機のトルクまたは出力が減少する。アーム・アセンブリは、オンおよびオフの状態で一方向に回転する。図３１から図３３は、オンの状態で回転するアーム７１を示し、図３４はオフ、つまり静止状態のアームを示す。アームの出力速度が上がるにつれ、サイクルのオン部分がオフ部分に対して長くなる。図３５はこれを示し、アーム７１の出力速度が実線（１，０００ｒｐｍ）および点線（２５０ｒｐｍ）で図示されている。高速の方では、アームは約０．０２５秒回転し、低速ではアームは約０．０１７５秒しか回転しない。出力に提供されるトルクの量は、アームの速度が上がるにつれて増加する。図３５のグラフは例示的であり、以下の状態で動作する変速機を示す。つまり入力シャフトの速度が１８００ｒｐｍ、不平衡の質量が約４．５４ｋｇ（１０ｐｏｕｎｄｓ）で直径が約１５．２４ｃｍ（６ｉｎｃｈｅｓ）、アームの質量慣性モーメントは約０．４７７ｋｇ・ｃｍ秒²（０．４１４ｉｎｃｈ−ｐｏｕｎｄｓｓｅｃｏｎｄ²）、アームの半径は約１０．１６ｃｍ（４ｉｎｃｈｅｓ）である。
【００９３】
図２９の変速機の別の利点は、出力アセンブリが、可動部品の減少により単純化されることである。
【００９４】
上記で検討した出力アセンブリ３０３は、本明細書のいずれの変速機でも使用することができる。
【００９５】
図３６から図３７は、本明細書で説明する変速機のいずれかで使用する、別の実施形態による回転式質量３２１を示す。質量３２１は円盤形であり、外周に溝３２３がある。質量３２１はアーム３２５の端部に回転自在に結合される。アーム３２５はハブ３２７に結合される。ハブ３２７は歯車１０３に接続される。ハブ３２７および歯車１０３は、アーム・アセンブリ２９（図７Ｂおよび図８Ｂ参照）のシャフト９１に取り付けられる。（シャフト９１は、ハブ３２７内に延在するよう長めである。）
【００９６】
エンドレス・ベルト３２９が、質量３２１の周囲の溝３２３内、およびシャフト９１の周囲でループを生成する。歯車１０３が回転するにつれ、ハブ３２７およびアーム３２５が同様に回転する。質量３２１の中心も回転するが、質量はアーム３２５に対して回転する。このアームに対する質量の回転は、ベルトによるものである。ベルト３２９が、回転する質量の遠心力の多くを受ける。これによって、アーム３２５およびベルト３２９が、図９Ａの質量のアーム１０１より少ない質量になることができる。
【００９７】
アーム・アセンブリの慣性モーメントは、ベルト構成によって減少する。これにより、出力される力の量が増加する。また、アーム・アセンブリの疲労寿命が延長される。
【００９８】
以上の開示および図面の表示は、本発明の原理を例示するに過ぎず、制限的な意味では解釈されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変速機を示す車両の動力伝達（ｄｒｉｖｅｔｒａｉｎ）の略図である。
【図２】好ましい実施形態による本発明の変速機の等角図である。
【図３】枠の等角図である。
【図４Ａ】入力シャフトの斜視図である。
【図４Ｂ】変速機に組み付けた入力シャフトの斜視図である。
【図５Ａ】速度制御装置の等角図である。
【図５Ｂ】変速機に組み付けた速度制御装置の等角図である。
【図６Ａ】アーム・アセンブリの等角図である。
【図６Ｂ】変速機に組み付けた状態のアーム・アセンブリの等角図である。
【図７Ａ】アーム・シャフトの等角図である。
【図７Ｂ】変速機に組み付けた状態のアーム・シャフトの等角図である。
【図８Ａ】調時歯車の等角図である。
【図８Ｂ】変速機に組み付けた状態の調時歯車の等角図である。
【図９Ａ】回転式質量の等角図である。
【図９Ｂ】変速機に組み付けた状態の回転式質量の等角図である。
【図１０Ａ】ドライブ・ベルトの等角図である。
【図１０Ｂ】変速機に組み付けた状態のドライブ・ベルトの等角図である。
【図１１Ａ】一方向歯車の等角図である。
【図１１Ｂ】変速機に組み付けた状態の一方向歯車の等角図である。
【図１２Ａ】出力アセンブリの等角図である。
【図１２Ｂ】変速機に組み付けた状態の出力アセンブリの等角図である。
【図１３】スプラグ・クラッチの平面図である。
【図１４】アームの端部に対する回転式質量の様々な回転位置を示す線図である。
【図１５】図１４の回転式質量の様々な位置に対するトルクを示す線図である。
【図１６】図２の線ＸＶＩ−ＸＶＩを通って切り取ったアーム・アセンブリの断面図である。
【図１７】偏心および回転式質量の回転によって引き起こされるアームの回転を示す線図である。
【図１８】偏心および回転式質量の回転によって引き起こされるアームの回転を示す線図である。
【図１９】偏心および回転式質量の回転によって引き起こされるアームの回転を示す線図である。
【図２０】回転式質量の位相変化が回転式質量の重心に与える効果を示す線図である。
【図２１】回転式質量の位相変化が回転式質量の重心に与える効果を示す線図である。
【図２２】回転式質量の位相変化が回転式質量の重心に与える効果を示す線図である。
【図２３】相互に対して位相が合った回転質量を示す、枠なしで示した変速機の等角図である。
【図２４】図２３と同様であるが、質量の位相が９０°ずれて図示されている。
【図２５】図２３と同様であるが、回転式質量の位相が相互から１８０°ずれて図示されている。
【図２６】別の実施形態による変速機の等角図である。
【図２７】別の実施形態による変速機の等角図である。
【図２８】別の実施形態による変速機の等角図である。
【図２９】別の実施形態による本発明の変速機の等角図である。
【図３０】図２９の変速機の枠の等角図である。
【図３１】図２９の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿って切り取ったアーム・アセンブリの断面図であり、偏心および回転式質量の回転によって引き起こされるアーム・アセンブリの回転を示す。
【図３２】図２９の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿って切り取ったアーム・アセンブリの断面図であり、偏心および回転式質量の回転によって引き起こされるアーム・アセンブリの回転を示す。
【図３３】図２９の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿って切り取ったアーム・アセンブリの断面図であり、偏心および回転式質量の回転によって引き起こされるアーム・アセンブリの回転を示す。
【図３４】図２９の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿って切り取ったアーム・アセンブリの断面図であり、偏心および回転式質量の回転によって引き起こされるアーム・アセンブリの回転を示す。
【図３５】図２９の変速機のアーム・アセンブリの２つの異なる速度を比較するグラフである。
【図３６】別の実施形態による回転式質量の等角図である。
【図３７】図３６の回転式質量の組立分解等角図である。

Claims

変速機であって、
回転式入力部材と、
長さおよび端部を有するアームと
を備え、アームが、長さに対して横方向の軸線を有し、端部が軸線から隔置され、アームの端部が軸線の周囲で回転可能であり、アームが回転式入力部材とは別個に回転することができ、
第１質量が、アームの端部に対して偏心して、アームの端部に回転自在に結合され、
回転式入力部材は、第１質量をアームの端部の周り回転させ、
さらにアームと出力部材の間に結合された第１の一方向クラッチ
を備え、第１の一方向クラッチは、アームが一方向に回転すると、出力部材を一方向に駆動し、
第２質量がアームの端部に対して偏心して、アームの端部に回転自在に結合され、
回転式入力部材は、第２質量をアームの端部の周りに回転させ、
第１質量と第２質量とは質量の回転軸を中心に回転し、
第１質量と第２の質量は、相互の重心を有し、
質量の回転軸から重心までの距離は変更可能であり、
第１質量と第２質量は互いに整合すると０度の位相となり、質量の回転軸からの重心の距離がさらに遠くなり、第１質量と第２質量とが質量の回転軸に関して互いに反対の位置となると位相が１８０度となり、重心が質量の回転軸上に位置し、
第２質量は、第１質量に対して位相の調節が可能であり、
位相制御装置が第２質量に結合され、第１質量に対して第２質量の位相を調節するようにした変速機。
アームが、第１質量のための第１釣合錘となる第３の質量および第２質量のための第２釣合錘となる第４の質量を有する、請求項１に記載の変速機。
アームの端部が第１アーム端部であり、
さらにアームは、第２アーム端部を有し、アームが第１アーム端部と第２アーム端部との間の中間部分で回転可能であり、
第２アーム端部に対して偏心して、第２アーム端部に第３質量と第４質量とが回転自在に結合され、第３および第４質量が、回転式入力部材によって回転可能であり、
質量の回転軸が第１の質量の回転軸であり、かつ重心が第１の重心であり、第３質量と第４質量が第２の質量の回転軸を中心に回転し、相互の第２重心を有し、
第４質量が、第３質量に対して位相が調節可能であり、
位相制御装置が第４質量に結合され、第３質量に対する第４質量の位相を調節するようにした、請求項１に記載の変速機。
第１、第２、第３および第４質量が、アームに対してそれぞれ回転する毎にアームの回転軸線を通過するよう、アームに装着される、請求項３に記載の変速機。
回転式入力部材が入力シャフトであり、
入力シャフトが少なくとも一つの入力歯車を有し、
第１質量が、入力歯車と係合する少なくとも一つの第１質量歯車を有し、第２質量が入力歯車と係合する少なくとも一つの第２質量歯車を有し、第３質量が入力歯車と係合する少なくとも一つの第３質量歯車を有し、第４質量が入力歯車と係合する少なくとも一つの第４質量歯車を有し、
アームの回転式入力部材および出力部材は、回転可能に枠に結合される、請求項４に記載の変速機。
さらに、アームと出力部材の間に結合される第２一方向クラッチを備え、第２一方向クラッチは、アームが他方向に回転すると、出力部材を一方向に駆動する、請求項１に記載の変速機。
第２の一方向クラッチが、アームの他方向への回転を防止する、請求項１に記載の変速機。
さらに、回転式入力部材、アームおよび出力部材に対して静止している枠を備え、第２の一方向クラッチが枠に結合される、請求項７に記載の変速機。
機械的動力を源から負荷へと伝達する方法で、
長さと端部を有し、アーム軸の周りに回転可能なアームを準備するステップと、
アームの端部に対して共に偏心した第１質量と２質量を準備するステップと、
ここで第１質量と２質量は、質量の回転軸を中心に回転可能であり、また第１質量と２質量は、相互の重心を有し、第１質量と第２質量は互いに整合すると０度の位相となり、質量の回転軸から重心までの距離がさらに遠くなり、第１質量と第２質量とが質量の回転軸に関して互いに反対の位置となると位相が１８０度となり、重心が質量の回転軸上に位置し、
源から回転入力を受け取るステップと、
回転入力で第１質量と第２質量を質量の回転軸を中心に回転させ、アームに振動トルクを与えるべく回転入力を用いるステップと、
振動トルクでアーム軸の周りにアームを双方向に回転させるべく振動トルクを用いるステップと、
双方向回転を一方向の回転に変換するステップと、
一方向の回転を負荷に与えるステップと
第１質量と第２質量との間の位相を調節してアームに付加するトルクの大きさを調節するステップと
を含む方法。
回転入力を用いる段階が、さらにアームの第１アーム端部の周りに第１偏心質量と第２偏心質量とを回転させ、かつ第３偏心質量と第４偏心質量とをアームの第２アーム端部の周りに回転させるステップを含み、
振動トルクを用いてアーム軸の周りにアームを双方向に回転させるステップが、さらにアームの第１アーム端部と第２アーム端部との間の中間部分を通るアーム軸の周りにアームを回転させるステップを含み、
双方向回転を一方向回転に変換して、一方向回転を負荷に与え、第１質量と第２質量との間の位相と、第３質量と第４質量との間の位相を調節してアームに付与するトルクの大きさを調節するようにした、請求項９に記載の方法。
第１方向にアームを回転させるが、その反対方向にアームを回転させることを禁止するステップと、
第１方向でアームに作用するトルクを負荷に付与するステップと
をさらに有する、請求項９に記載の方法。