JP5694131B2 - デュアルモーションの駆動ギヤを備えた正変位変速トランスミッション - Google Patents

デュアルモーションの駆動ギヤを備えた正変位変速トランスミッション Download PDF

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Description

本発明は、広範のギヤ比を形成でき、また広範のギヤ比に亘り作動可能なトランスミッションに関する。
機械エンジンの殆ど初期から、エンジンの目的及び設計は、少なくともある程度、小さいエンジンで大きな負荷を移動し得るようにすることに焦点を合わせてきた。エンジンが発展し技術がより精巧になるに伴って、多重比のトランスミッションを有するエンジンが開発され、エンジンによって低い比で負荷が動き始めることができ、負荷が動き始める場合、より高い比で漸進的に増加し得る。このように、トランスミッションによってエンジンのトルクがより効果的に用いられ、エンジンが適切な速度辺りで継続して作動することができる。また、エンジンは、より広い出力速度範囲を提供しつつ、狭い速度範囲で作動することができる。
ギヤ比の漸進的な変化を果たすために、手動トランスミッションは、１つ以上の駆動ギヤと連結されつつ、互いに異なる大きさを有する多様な別の従動ギヤを用いる。ギヤ比変更が行われる場合、駆動ギヤは、従動ギヤから噛合解除し、他のギヤと再噛合する。例えば、クラッチによって、駆動ギヤは従動ギヤと噛合解除でき、次いで同じ又は異なる駆動ギヤは、異なる半径を有する第２従動ギヤと再噛合される。新しく噛合されたギヤは、互いに異なる半径（又はレバー）を有するため、ギヤ比が変わる。しかし、このようなギヤ比変更を果たすために、駆動ギヤは、全ての従動ギヤと一時的に断絶されなければならず、これによりギヤ比変更が行われる間、動力源も負荷から一時的に断絶される。一時的ではあるが、駆動ギヤと従動ギヤとの噛合解除は、トランスミッションを用いる装置操作者によって感知できるほどに十分長く持続し、また駆動ギヤ及び従動ギヤが互いに再噛合するとき、潜在的に損傷を与えるトルクスパイクが生じ得るほどに十分長く持続する。
自動トランスミッションも負荷からエンジンを断絶することで、ギヤ比を漸進的に変える。このために、通常、自動トランスミッションは、油圧システムによって制御される一連のクラッチ及びバンドと連結して用いられる１つ以上の遊星ギヤセットを用いる。ギヤ比の間で変えるために、多様なクラッチ及びバンドを作動させる油圧を制御するのに油圧システム内部のバルブが用いられ、これにより自動トランスミッションのキャリア及び多様なギヤがエンジンと連結され、更にエンジンから断絶される。噛合及び噛合解除する具体的なクラッチ及びバンドによって、トランスミッションは所定のギヤ比変更を達成する。
動力源が負荷から断絶されたり、噛合解除されたりする場合、負荷は、動力源が再連結されるまで惰性で進まなければならない。無視できるほどの時間の間に断絶される以外は、負荷は惰性で進んで推力が著しく喪失されることがある。例えば、セミトラクタトレーラ又は他の移動車両が上り坂へ移動しようとする場合、ギヤ比変更が要求される。クラッチで押し込むことで、又はセミトラクタトレーラの動力源を断絶することで、エンジンＲＰＭが減少し、タービンが落ちることがあり、負荷の動きにおいてそれ以上トルクが適用されないことがある。従って、単に１段又は２段下のギヤに落とすときに動力源の再噛合は、エンジンＲＰＭを十分に維持する程度に素早く起こらないため、運転手は度々２段又は３段下のギヤにギヤを変えなければならない。これによりエンジン馬力及び燃料を非効率的に使うようになる。
これと同様に、トラクタがすきのような負荷を引く場合、ギヤ比を変えるために、エンジンと負荷との連結を一時的に断絶することは、トラクタ及びすきの推力を減少させる。トラクタは惰性で進むこともできるが、すきは、惰性で進むことはあまりない。例えば、すきが十分な推力を失う場合、耕される地面上にすきが引っかかることもあり、これによりトラクタに対して引きずられて、トラクタが惰性で進むことができなくなる。すきは、突然の動きで引っかかったり止められたりして、トラクタに損傷を与えることがあり、潜在的に操作者に負傷を負わせることがある。従って、より高いギヤを用いることで、トラクタは、畑をより速く耕すことができ、より効率的に燃料を消費することができ、更に、すきを牽引するための推力を用いることができるが、損傷及び負傷を避けるために、トラクタ操作者は、ギヤ変速の必要性を回避するために、低いギヤでトラクタを駆動して耕作することができる。
また、多くの他の適用分野では、変速トランスミッションの利点を用いることができなかったが、その理由は、負荷から動力源を断絶することは、当該適用分野において安全ではなく且つ実用的ではないためである。例えば、エレベータは、上昇又は下降速度を変えるために、ギヤ比変更によって便益を得ることができた。しかし、上昇又は下降中に動力源を断絶することで、エレベータキャリッジは、惰性で進んだり、自由落下したりするようになり、エレベータ乗客にとって変速トランスミッションは安全ではない場合もあり得る。
製造作業や採掘作業で用いられるようなコンベヤシステムも、可変速度から便益を得ることができた。例えば、システムが起動する場合、コンベヤベルトは、低速で開始でき、次いで完全な作業用として速度が増加する。しかし、多くのコンベヤベルトは、その上に材料を積載し、及び／又は長さが何マイルもあるため、移動すべき大きな負荷が生成される。動力源の連結を一時的に断絶してギヤ比変更が行われると、当該材料及びコンベヤベルトは、推力を失って効果的なギヤ比変更が妨げられる。結果的に、単にコンベヤを移動させるために、度々ベルトから材料を取り除かなければならず、及び／又はコンベヤシステムが一定速度で作動されなければならない。
変速トランスミッションは、多数の長所を提供するが、これら従来のトランスミッションにおける負荷と動力源の意味ある断絶によって、エンジン及びトランスミッション設計者は、動力源が断絶される時間、および駆動ギヤが噛合解除される時間を最小化する方法及びシステムを検討してきた。ギヤの間の変速を自動化し、ギヤ比を変えることで、自動エンジンは、このような時間を少なくともある程度に減少させ、これにより負荷に供給される動力の連結解除と再連結との間の時間も減少された。しかし、自動エンジンも、潜在的に相当なトルク損失を起こすのに十分な程度に、長時間の間に駆動ギヤからエンジンを断絶させ、利用可能な馬力を効率的に使用し得ないようにする。また、比較的に広く離隔された、非常に制限された個数の不連続ギヤ比で作動させることで、概して非効率的な範囲でエンジンが作動する。結果的に、エンジンは、より多い馬力を提供しなければならず、従って、より頻繁に効率的な速度で作動される場合に要求されるものよりもエンジンがより大きくなければならない。これらのエンジンを非効率的に用いることは、エンジンがより効率的な速度で作動される場合よりも多い燃料を燃焼する。
ギヤ比の間の変動にかかる時間を減少させれば、負荷及び動力源の断絶時間も減少するが、これは、駆動トレインに損傷を与え得る更に大きいトルクスパイクを生成することもできる。特に、ギヤ比変更がある不連続ギヤ比から他の不連続ギヤ比へ行われる場合、駆動及び従動ギヤの噛合は、トルクスパイクを生成することができて、駆動ギヤ及び従動ギヤが噛合する場合、生成されたトルクがすぐに急変する。このようなトルクスパイクは、駆動及び従動ギヤを漸次的に再噛合させるようにクラッチを活性化することで減少し得る。しかし、変速が速く行われ過ぎると、トルクスパイクは、駆動シャフト、サッシ、又はアクセルに損傷を与えるほどに十分大きな出力トルクを生成することができる。
従って、トルクスパイクが損傷を起こし得る可能性を減少させるために、トルクスパイクを減少させようとする努力が行われてきた。例えば、ギヤ比変更が行われるとき、人為的にトルクを下げるために、トルクスパイク予測部が用いられる。特に、ギヤ比変更が行われるとき、トルクスパイク予測部は、ギヤ比変更中にエンジンＲＰＭを下げることができて、ギヤが新しいギヤ比を形成するために再噛合する場合、トルクスパイクの間、より小さいトルクが生成される。しかし、このようなシステムは、トランスミッションに更なる複雑性を加え、利用可能な動力を効率良く用いるために、一定速度での作動を妨害する。
低いトルクの適用時には、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）及び無限可変トランスミッション（ＩＶＴ）によって、負荷から動力源を断絶することに関する問題点がある程度減少する。ＣＶＴは、通常ベルトによって連結される２つのプーリを用いる。プーリは、互いに対向し、且つ、油圧、遠心力、又はばね張力によって、互いに引き寄せたり押し付けたりするように離れている２つの円錐を含むことができる。一方のプーリがその半径を増加させることによって、ベルトを堅く維持するために、他方はその半径を減少させる。２つのプーリが互いにそれらの半径を変えることによって、多様なギヤ比が形成される。同様な且つ補完的なプーリ及び円錐を用いる無限可変トランスミッション（ＩＶＴ）において、これと同様の概念が実現される。しかし、ベルト代りに、ＩＶＴは円錐の間に狭持される回転部材を用いる。
しかし、ＣＶＴ（包装部材）又はＩＶＴ（回転部材）が用いられるか否かにかかわらず、当該システムは、ギヤ比を調整し、動力の出力を提供するために、摩擦に依存している。しかし、摩擦によってシステム内部に熱が導入され、その結果、包装部材及び回転部材が昇温し、摩耗損傷に敏感になって、利用者は部品を修理したり交換しなければならない。修理頻度を減らすために、摩擦するようになる包装部材又は回転部材は、例えば更に厚いベルトを用いたり、ベルトに金属又は他の頑丈な材料を用いたりすることで強化し得る。しかし、ベルト強度の増加に伴って、部品費用も増加する。また、十分に頑丈な材料は、トランスミッション内の円錐を摩耗させて故障を招く。
また、これらのシステムは、摩擦基盤であるため、これらは通常低いトルクの適用時にのみ適し、高いトルクの適用時にはトランスミッション内に熱を発生し過ぎて、トランスミッション部品の更に大きな摩耗及び故障を招く。従って、ＣＶＴ及びＩＶＴトランスミッションは、広範且つ多様な範囲の低いトルク及び高いトルクの適用分野において、スケール調整が不可となる。実際、高いトルク又は高い馬力システムでトルクをＣＶＴ又はＩＶＴに適用すると、摩擦による熱によって回転部材又は包装部材が溶けたり、劣化したりする虞があるため、即時故障に近い状態を招くこともある。
ＣＶＴ及びＩＶＴは、高いトルクの適用分野では容認できない代案であることが確認されたため、高いトルクの適用分野内で、動力源及び負荷の連結解除と再連結との間に時間間隔が殆どない又は全くないようにするために、更なる研究が行われた。例えば、ジョン・ディアー社は、パワーシフトトランスミッションを備えたトラクタを生産したが、このトランスミッションは、クラッチ操作を自動で行い、負荷との連結解除及び再連結をほぼ同時に行って、実際の時間間隔がなく、トルク損失が殆どないという複雑なデザインを用いている。しかし、このトランスミッションは、標準トランスミッションより遥かに大きく、トランスミッション内に多数の油圧ラインを収容することができる。このため、ラインの補修が困難であり、更にはエンジンの大きさによって、装備の大きさ及び運搬時の重量や負荷が増加する。また、トランスミッションの複雑性及び大きさのため、ある適用分野では法外な金額になる可能性があり、低いトルクや小規模で用いる場合はスケール調整が不可になる。
従って、スケールの調整が可能で、動力源と負荷の連結解除を要求せずに、任意の多様なギヤ比の間で変えることができる改良トランスミッションが必要となる。
本発明の一態様に係るトランスミッションは、回転可能な入力シャフトを含むトランスミッション入力インターフェースと、前記トランスミッション入力インターフェースに少なくとも間接的に結合される１つ以上の駆動ギヤであって、前記１つ以上の駆動ギヤ各々は、前記駆動ギヤの各内部軸を中心にして回転運動するように、かつ、共通の外部軸を中心にして旋回運動するように構成され、前記回転運動及び前記旋回運動は、前記回転可能な入力シャフトの回転に対応する、１つ以上の駆動ギヤと、前記１つ以上の駆動ギヤと噛合するように構成される１つ以上の従動ギヤであって、前記１つ以上の駆動ギヤが前記１つ以上の従動ギヤを回転させるように適合される、１つ以上の従動ギヤと、前記１つ以上の従動ギヤに少なくとも間接的に結合されるトランスミッション出力インターフェースとを含む。
本発明の、そして少なくとも少し異なるトランスミッションは、多様なギヤ比で少なくとも１つの駆動ギヤと少なくとも１つの従動ギヤとの間に実質的に常時噛合を維持することができ、またトランスミッションが中立出力状態にある場合にも、このような噛合を維持することができる。少なくとも１つの駆動ギヤと少なくとも１つの従動ギヤとの間に実質的に常時噛合を維持することで、負荷の駆動時に、トランスミッションは、動力の負荷への連結を維持しつつ関連するギヤ比への変動を行うことができる。
本発明の他の態様に係るトランスミッションは、第１トランスミッションインターフェースと、前記第１トランスミッションインターフェースに少なくとも間接的に結合される第１セットの１つ以上の動力伝達部材であって、前記１つ以上の第１動力伝達部材の各々は、各旋回経路に沿って移動するように構成され、前記第１セットの１つ以上の動力伝達部材の各旋回経路の長さは、各旋回経路の長さに対して唯一のギヤ比が形成されるように選択的に変更可能な、第１セットの１つ以上の動力伝達部材と、前記第１セットの１つ以上の動力伝達部材と噛合するように構成される、第２セットの１つ以上の動力伝達部材と、前記第２セットの１つ以上の動力伝達部材に結合される、第２トランスミッションインターフェースとを含む。
このようなトランスミッションは、ギヤ比の範囲で小さい増分で変わり得る多重のギヤ比を採用することができる。好ましくは、トランスミッションは、トランスミッション入力インターフェース及び少なくとも１つの駆動ギヤを含み、少なくとも１つの駆動ギヤは、動力の入力に結合され且つ旋回するように構成されて、旋回経路を介して多様なギヤ比で動力伝達が可能になる。１つ以上の従動ギヤは、駆動ギヤと噛合し、１つ以上の駆動ギヤからトルク入力を受ける。好ましくは、動力出力インターフェースはまた、１つ以上の従動ギヤに結合され、動力シンク又は１つ以上の負荷で動力の出力を提供することができる。好ましくは、駆動ギヤの旋回経路は、旋回経路の長さが増加又は減少するように変わり得、旋回経路の長さを増加又は減少させることで、駆動ギヤは多様なギヤ比を実現する。旋回経路の長さを変えることで、トランスミッションに係わるギヤ比は、非常に小さい増分を有する複数の不連続ギヤ比の間で変えられる。
本発明のまた他の態様に係る動力変換システムは、トルクを受けるように構成され、これに応じて、自身の中心軸を中心に回転し、また外部軸を中心にして選択的に変更可能な旋回経路に沿って直動するように構成される、第１セットの１つ以上の動力伝達部材と、トルクの伝達のために前記第１セットの１つ以上の動力伝達部材と噛合するように構成される第２セットの１つ以上の動力伝達部材であって、前記１つ以上の第１動力伝達部材及び前記１つ以上の第２動力伝達部材が、前記第１セットの１つ以上の動力伝達部材の前記旋回経路における１つ以上の変更に応じて、複数の互いに異なるギヤ比を集合的に形成するように適合される、第２セットの１つ以上の動力伝達部材とを含む。
このような動力変換システムにおいて、第１及び第２動力伝達部材は、各セットの動力伝達部材に動力が入力されて、２つの互いに異なる方向各々にトルクがトランスミッションを介して伝達され得る。即ち第１動力伝達部材セットは、駆動又は従動部材のいずれかとして作動することができ、第２動力伝達部材セットは、同様に従動又は駆動部材として各々作動することができる。
本発明のまた他の態様に係る他の動力変換システムは、各旋回経路に沿って移動するように構成される第１セットの１つ以上の動力伝達部材であって、前記第１セットの１つ以上の動力伝達部材の各旋回経路の長さは、選択的に変わり得、前記旋回経路の互いに異なる長さ各々に対して互いに異なるギヤ比が形成される、第１セットの１つ以上の動力伝達部材と、前記第１セットの１つ以上の動力伝達部材と噛合状態にあり、前記複数のギヤ比各々において前記第１セットの１つ以上の動力伝達部材と実質的に噛合を維持するように構成される、第２セットの１つ以上の動力伝達部材とを含む。
本発明の他の態様に係るトランスミッションは、回転動力の入力を受けるように構成されるトランスミッション入力インターフェースと、前記トランスミッション入力インターフェースに結合され、複数の半径方向位置のうち任意の位置へ半径方向に沿って選択的に直動するように構成される、１つ以上の駆動部材と、前記１つ以上の駆動部材と噛合するように構成され、前記駆動部材から前記動力の入力を受けるように構成され、前記１つ以上の駆動部材の前記各複数の半径方向位置で前記１つ以上の駆動部材と実質的に常時噛合を維持するように構成される、１つ以上の従動部材と、前記１つ以上の従動部材に結合され、前記トルク入力に対応するトルク出力を伝達するように構成される、トランスミッション出力インターフェースとを含む。
このようなトランスミッションには、他の装置の回転動力の出力を受けるために、トランスミッション入力インターフェースが含まれる。このような実施例のトランスミッションは、トランスミッション入力インターフェースに結合され、半径方向に移動可能な１つ以上の入力又は駆動部材を含むことができて、他の装置によって出力されるトルクを前記移動可能な入力部材が受けるようになる。入力部材は、この入力部材からトルクが伝達する出力、又は従動部材と噛合する。出力部材は、入力部材が更に半径方向に移動するとき、多様な不連続位置で入力部材との噛合を維持する。トルク出力を他の装置に伝達するために、出力部材にトランスミッション出力インターフェースが更に結合される。
本発明の他の態様に係るトランスミッションは、トルク入力を受けるように構成されるトランスミッション入力インターフェースと、前記トランスミッションインターフェースに結合され、集合的に複数のギヤ比を形成するように構成される複数の駆動部材と、前記複数の駆動部材と噛合するように構成される複数の従動部材であって、前記複数の従動部材各々は、前記複数の駆動部材が周囲に配置される中心軸に対して半径方向に直動するように構成され、前記複数の従動部材各々は、前記中心軸に対する第１半径方向位置から少なくとも前記中心軸に対する第２半径方向位置までの所定の直動経路に沿って直動するように配置されて、前記複数の従動部材各々に対する前記所定の直動経路が少なくとも１つの他の従動部材の所定の直動経路に対して角を成してオフセットされる、複数の従動部材と、トルク出力を伝達するように構成され、前記複数の従動部材に結合され、前記複数の従動部材からトルクを受けるように構成される、トランスミッション出力インターフェースとを含む。
このようなトランスミッションで、トランスミッションのトランスミッション入力インターフェースは、トルクの入力を受け、また複数の駆動部材に連結され、この複数の駆動部材は、トランスミッション入力インターフェースからトルクの入力を受け、ギヤ比範囲内で多数の、可能な限り無限個数のギヤ比を提供することができる。駆動部材は、第１位置から第２位置への所定経路に沿って各々半径方向に移動する複数の従動部材と噛合され、各所定経路は、他の従動部材の所定経路に対して角をなしてオフセットされる。例えば、従動部材は、円周りに離隔され得、直線又は円周りに同じ角度間隔で各々オフセットされる曲線の所定経路に沿って移動することができる。従動部材は、トランスミッションのトルク出力を伝達するトランスミッション出力インターフェースに更に連結できる。
本発明のまた他の態様に係るトランスミッションは、動力源から入力トルクを受けるように構成されるトランスミッション入力インターフェースと、前記トランスミッション入力インターフェースに結合され、半径方向に直動するように構成される１つ以上の駆動ギヤと、前記１つ以上の駆動ギヤと噛合するように構成され、複数のギヤ比で前記１つ以上の駆動ギヤとの噛合を維持するように構成された仮想ギヤを集合的に形成する複数の従動ギヤであって、前記１つ以上の駆動ギヤが半径方向に直動することによって、前記仮想ギヤの大きさが変わるように構成され、前記仮想ギヤの互いに異なる大きさは、互いに異なる各々のギヤ比を形成する、複数の従動ギヤと、前記複数の従動ギヤに結合され、前記仮想ギヤの前記大きさに係わるギヤ比によって、前記入力トルクと関連付けられる出力トルクを伝達するように構成される、トランスミッション出力インターフェースとを含む。
本発明のまた他の態様に係るトランスミッションは、第１トルクを受けるように構成された動力入力インターフェースと、１つ以上の移動可能な駆動及び従動ギヤセットと、前記従動ギヤに結合され、第２トルクを伝達するように構成される動力出力インターフェースとを含む。
このようなトランスミッションで、駆動及び従動ギヤセットは、トランスミッション内で、第２トルクが無視できるほど低い、可能な限りゼロ又はほぼゼロに近接するように低い少なくとも１つの特定位置を有する。しかし、駆動及び従動ギヤは、ゼロの出力である場合にも互いに噛合を維持して、動力源が負荷に連結されて維持される場合に噛合中立状態が実現される。駆動ギヤが特定位置にある場合に、駆動ギヤが継続して回転及び旋回し得る間、駆動ギヤの運動によって従動ギヤが回転されないように、駆動ギヤは、実質的に又は完全に互いに対して相殺される回転及び旋回運動が可能である。駆動ギヤは、第２ギヤセットに入力される中間出力トルクを生成することができる。第２ギヤセットはまた、入力トルクを受けることができ、最終の純出力トルクを生成するために、入力トルクを中間出力トルクと対立するように配置することができる。駆動及び従動ギヤの特定位置で、第２ギヤセットは、入力トルクと対立するように配置されるとき、入力トルクを実質的に無効化させて、第２ギヤセットによって無視できる、可能な限りゼロ又はほぼゼロである出力トルクを提供する中間出力トルクを受けることができる。
本発明のまた他の態様に係る駆動システムは、動力源と、前記動力源に結合されるトランスミッションであって、前記動力源から入力トルクを受けるように構成されるトランスミッション入力インターフェースを備えるトランスミッションと、前記トランスミッション入力インターフェースに結合される１つ以上の駆動ギヤであって、前記駆動ギヤ各々は、駆動ギヤの各内部軸を中心に回転するように、かつ、共通の軸を中心に旋回するように構成され、前記回転運動及び前記旋回運動は、前記入力トルクを受けることによって作動する、１つ以上の駆動ギヤと、前記１つ以上の駆動ギヤと噛合するように構成される１つ以上の従動ギヤであって、前記１つ以上の駆動ギヤは、前記１つ以上の従動ギヤを回転させるように構成及び配置される、１つ以上の従動ギヤと、前記１つ以上の従動ギヤに結合されるトランスミッション出力インターフェースと、前記トランスミッションの前記トランスミッション出力インターフェースに結合される動力トレインと、前記動力トレインに結合される負荷と、を含む。
このような駆動システムでは、エンジンのような動力源が提供できる。動力源から入力トルクを受けるために、動力源にトランスミッションが結合できる。これに対応して、トランスミッションは、入力トルクを受けるためのトランスミッション入力インターフェース、このトランスミッション入力インターフェースに結合される１つ以上の駆動ギヤ、及び駆動ギヤと噛合される１つ以上の従動ギヤを含む。各駆動及び従動ギヤは、利用可能なギヤ比の範囲内で多数のギヤ比を提供するように、駆動ギヤと従動ギヤとの間に実質的に常時噛合を維持しつつ、同期して又はほぼ同期して半径方向に直動するように適合できる。更に、トランスミッションは、従動ギヤに結合されるトランスミッション出力インターフェースを含むことができて、出力トルクがトランスミッションによって伝達され得る。このような実施例において、駆動システムはまた、出力トルクを受けるようにトランスミッションのトランスミッション出力インターフェースに結合される駆動トレインを含むことができる。また駆動システムは、出力トルクの一部又は全部が案内される動力シンクを含むことができる。
更に、本発明はまた、動力伝達を提供する方法に関する。一実施例において、入力が提供され、この入力は、ギヤ比範囲の１つ以上のギヤ比のための出力に変わる。出力は、所望の量のトルクを含むことができる。付加的に又は他の方法で、入力が同時に提供されるにもかかわらず、出力はゼロ又はほぼゼロであり得る。また、出力の提供と連結される１つ以上のギヤ比は、多数のギヤ比を含むことができ、この多数のギヤ比は、選択的に、完全な整数の仮想ギヤの間で段階的に進む多数の不連続ギヤ比である。
非常に小さい、可能な限り不連続増分で生じ得るギヤ比変更中に多重の駆動ギヤ及び従動ギヤが常時噛合を維持するように構成される、本発明の一実施形態に係る例示的な正変位変速トランスミッションの斜視図。 非常に小さい不連続増分で変わり得る多重の不連続ギヤ比で多重の駆動ギヤ及び従動ギヤが互いに噛合するように構成される、本発明の他の実施形態に係る他の例示的な変速トランスミッションの斜視図。 駆動ギヤの部分的な旋回周期の多様な段階にある、図１Ａ及び１Ｂのトランスミッションの駆動及び従動ギヤの正面図。 駆動ギヤの部分的な旋回周期の多様な段階にある、図１Ａ及び１Ｂのトランスミッションの駆動及び従動ギヤの正面図。 駆動ギヤの部分的な旋回周期の多様な段階にある、図１Ａ及び１Ｂのトランスミッションの駆動及び従動ギヤの正面図。 駆動ギヤの部分的な旋回周期の多様な段階にある、図１Ａ及び１Ｂのトランスミッションの駆動及び従動ギヤの正面図。 駆動ギヤの部分的な旋回周期の多様な段階にある、図１Ａ及び１Ｂのトランスミッションの駆動及び従動ギヤの正面図。 駆動ギヤの部分的な旋回周期の多様な段階にある、図１Ａ及び１Ｂのトランスミッションの駆動及び従動ギヤの正面図。 駆動ギヤの部分的な旋回周期の多様な段階にある、図１Ａ及び１Ｂのトランスミッションの駆動及び従動ギヤの正面図。 非常に小さいギヤ比変更範囲で互いに噛合するように、各々半径方向に移動可能である３つのオフセットされたリングギヤ及び２つのムーンギヤを有する例示的な正変位変速トランスミッションの３つのギヤ比の概略図。 非常に小さいギヤ比変更範囲で互いに噛合するように、各々半径方向に移動可能である３つのオフセットされたリングギヤ及び２つのムーンギヤを有する例示的な正変位変速トランスミッションの３つのギヤ比の概略図。 非常に小さいギヤ比変更範囲で互いに噛合するように、各々半径方向に移動可能である３つのオフセットされたリングギヤ及び２つのムーンギヤを有する例示的な正変位変速トランスミッションの３つのギヤ比の概略図。 本発明の一実施形態に係る例示的なトランスミッションの多様な駆動及び従動ギヤの回転運動及び直動運動の概略図。 駆動ロッド上に取り付けられた駆動ギヤを半径方向に移動させるために、駆動ロッドを半径方向に移動させるようにキャリッジが適合された、図１Ａ及び１Ｂの正変位変速トランスミッションと共に用いるためのキャリッジの斜視図。 図１Ａ及び１Ｂのトランスミッションでリングギヤの半径方向運動を制御するための連動装置及びギヤトラックシステムの一例を示す背面図。 本発明の例示的な実施形態に係るトランスミッションを制御するための制御システムの一例を示す概略図。 非常に小さい増分で、可能な限り無限に小さい増分で変わり得る多数のギヤ比及び多様なレバー長さで、噛合のために駆動ギヤが従動ギヤと適宜整列し得るように駆動ギヤの動作を同期化するのに用いられ得る基準ギヤ及び駆動ギヤを示す図。 図１Ａ及び１Ｂのトランスミッションを介してトルク流れ経路が逆になる場合、噛合中立を得るのに用いられ得る遊星ギヤセットの一例を示す図。 半径方向に拡張可能な駆動ギヤが旋回して、円周りに同じ角度間隔で互いにオフセットされる従動ギヤと交互に噛合する例示的なトランスミッションシステムの他の実施形態における多様な駆動及び従動ギヤを示す図。 半径方向に拡張可能な駆動ギヤが旋回して、円周りに同じ角度間隔で互いにオフセットされる従動ギヤと交互に噛合する例示的なトランスミッションシステムの他の実施形態における多様な駆動及び従動ギヤを示す図。 非常に小さい、可能な限り無限に小さいギヤ比変更範囲で多重の駆動及び従動ギヤが常時噛合を維持する、正変位変速トランスミッションの他の実施形態の平面図。 ８つの旋回及び回転駆動ギヤが５つの従動ギヤと常時噛合を維持する、図１１Ａのトランスミッションの部分断面図。 駆動及び従動ギヤが二重平面構成に位置決められる、例示的なトランスミッションシステムの他の実施形態における駆動及び従動ギヤセットを示す図。 本発明に係るトランスミッションが動力源から動力を負荷に伝達するのに用いられる多様な適用を代表する例示的な駆動システムを示す図。
本発明の実施例について、添付する図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、多数の又は可能な限り無限個数のギヤ比で作動することができるトランスミッションを提供する。トランスミッションは、ギヤ比変更中に少なくとも１つの駆動ギヤと少なくとも１つの従動ギヤとの間で実質的に常時噛合を維持し、トランスミッションが中立出力状態にある間にもこのような噛合を維持することができる。少なくとも１つの駆動ギヤと少なくとも１つの従動ギヤとの間に実質的に常時噛合を維持することで、トランスミッションは、負荷が駆動されるとき、動力と負荷の連結を維持しつつ、同時に関連するギヤ比への変動を行うことができる。
本願に言及される「常時噛合」とは、制限的なものではないが、トランスミッションの全体ギヤ比への変更を果たすのに用いられる少なくとも１つの駆動ギヤと少なくとも１つの従動ギヤとの間に実質的に連続的な噛合を含み、その結果、駆動及び従動ギヤは、実質的に常時噛合するようになる。他の方式で表現すれば、常時噛合トランスミッションでは、互いに異なるギヤ比の間（及びその間で変更する間）及びトランスミッションの回転中に２つ以上のギヤが互いに噛合される。しかし、前述したように、任意の特定駆動ギヤが任意の特定従動ギヤと常に噛合される必要はないという点が理解できるはずである。
例えば、トランスミッションは、多様な駆動ギヤが１つ以上の従動ギヤと交互に噛合して、多様な駆動ギヤのうち少なくとも１つが、任意の所定時間に、１つ以上の従動ギヤと噛合される「常時噛合」で作動することができる。また、「常時噛合」は、任意の特定材料からなるギヤの間の噛合を要求するものではない。実際に、常時噛合は、単に一例であるが、金属、複合材、木、又はプラスチックを含む材料の任意の組み合わせを有するギヤの間で維持できる。金属である１つ以上の駆動ギヤと１つ以上の従動ギヤとの間に常時噛合が維持される場合、常時の金属間噛合が維持され、このような噛合は、本願で「正変位」と称されることもある。
本願では、本発明の一部の実施形態に係るトランスミッションの一態様を説明するために、「一定速度」という表現を使う。本願に言及するように、「一定速度」は、インボリュートギヤ形状のようなギヤ形状の手段によって、及び／又は非揺動の他の手段によって、入力から出力への動力伝達を示す。
本願ではまた、本発明の一部の実施形態に係るトランスミッションの一態様を説明するために、「無限に変更可能」という表現を使う。本願に言及するように、「無限に変更可能」とは、複数のギヤ比で作動することができるトランスミッションを含むが、このようなトランスミッションに制限されるのではなく、複数のギヤ比は、ギヤ比の範囲で非常に小さい、可能な限り無限に小さい増分に変わり得る。
上述したように、駆動及び従動ギヤの間に噛合を有するトランスミッションは、通常にギヤ比変更を果たすために、負荷から動力源を断絶することに依存する。このような連結解除によって招かれる問題を解消するために、多様なベルト駆動、摩擦変化、又はトルクを維持する他の方法が開発された。しかし、このような設計の如何なるものも、特に一定速度で運転しつつ、かつ、動力源と駆動及び従動ギヤとの間に常時又はほぼ常時連結を維持するように、ギヤ歯の間で常時噛合又は少なくともほぼ常時噛合を維持しつつ、エンジンがギヤ変動中に高いレベルのトルクを維持することを許容しなかった。
従って、高いトルクの適用時に、トランスミッションは、一般にギヤ比変更を提供する多重のギヤを採用する。例えば、異なる大きさを有する１つ以上の従動ギヤを駆動するために、異なる大きさを有する１つ以上の駆動ギヤが用いられる。ギヤ比の間で変えるために、トランスミッションは、駆動ギヤを従動ギヤから噛合解除させ、次いで、同じ又は異なる駆動ギヤを他の従動ギヤと再噛合させる。新たに噛合された駆動ギヤ及び／又は従動ギヤが以前に噛合されたギヤよりも小さい又は大きい直径を有して、噛合された１つのギヤの半径（レバーとも称される）が噛合された他のギヤの半径に係わって変わる限り、ギヤ比は変動される。
例えば、ギヤ比変更の前に、噛合された駆動及び従動ギヤは、例えば４：１のギヤ比で作動することができる。このようなギヤ比で、噛合された従動ギヤの半径は、噛合された駆動ギヤの半径よりも４倍大きくて、従動ギヤの１回転を果たすために、駆動ギヤが完全に４回転することが要求され得る。ギヤ比を変動させるために、駆動ギヤは、従動ギヤとの噛合から解除され得、以前に噛合された従動ギヤとは異なる大きさの他の従動ギヤと噛合され得る。新たに噛合された従動ギヤの大きさが増加又は減少することによって、関連するギヤ比も対応して増加又は減少される。従って、確認し得るように、多重の従動及び／又は駆動ギヤは、不連続ギヤ比の範囲内のギヤ比の間で変えるときに有用になる。
図１Ａには、ギヤ比変更中に常時噛合を維持することができ、非常に小さい増分を有するギヤ比の間、及び可能な限り無限に小さい又は実質的に連続的な増分を有するギヤ比の間で変えられる、トランスミッション１００の例示的な一実施形態の態様が示されている。図示の実施形態は、単に例示的な一実施形態に過ぎず、説明を補助する目的として提供することを理解しなければならず、従って本発明を制限するものとして考慮してはならない。
図示の実施形態において、トランスミッション１００は、外部動力源に連結できるトランスミッション入力インターフェース１０５を含む。更に、トランスミッション入力インターフェース１０５は、トランスミッション１００内の動力伝達システム１１０に連結できて、トランスミッション入力インターフェース１０５が外部動力源から入力される動力を動力伝達システム１１０に伝達することができる。動力伝達システム１１０は、次に、入力された動力をトランスミッション１００の動力出力システム１３０に伝達することができる。本願でより詳細に示すように、動力伝達システム１１０及び動力出力システム１３０は、ギヤ比変更中に動力伝達システム１１０が動力出力システム１３０と実質的に常時噛合を維持して、動力伝達システム１１０及び動力出力システム１３０を同期化することで、トランスミッション１００に係わる多様なギヤ比が得られるように結合できる。更に、ギヤ比の変更中に動力伝達システム１１０及び動力出力システム１３０が実質的に常時噛合を維持する限り、動力伝達システム１１０及び動力出力システム１３０は、小さい、可能な限り無限に小さい増分を有するように達成できる、ギヤ比変更中に実質的に常時噛合を維持する可変動力変換システム１３５として集合的に作動する。
本願に示すように、トランスミッション入力インターフェース１０５は、動力供給部に結合できるように適合できる。例えば、トランスミッション入力インターフェース１０５は、トランスミッション１００外部にある動力供給部に結合できる。一例として、トランスミッション入力インターフェース１０５は、駆動シャフト又はエンジンによって回転される他の回転シャフトから、直接又は間接に入力される動力を受けることができる。これらのエンジンは、その他の様々な車両、航空機、及び船舶に用いられ得る。他の実施形態では、単に一例として、トランスミッション入力インターフェース１０５が、コンベヤシステム、風車、水力発電システム、エレベータ、又は他の任意の適切な利用手段の動力供給部に連結できる。更に、自動車において動力供給部と共にトランスミッション１００を用いるのは、制限的なものではないが、一例として、旅客車両、運搬車両、建設装備、競走車両、オフロードカー（オール・テライン・ビークル）、軍用車両と装備、海上船舶、航空機、及び農業車両と装備を含むことができる。
図示の実施形態において、トランスミッション入力インターフェース１０５が動力を受けると、受けた動力が動力伝達システム１１０に伝達され、動力伝達システム１１０を介して動力出力システム１３０に伝達されるように、トランスミッション入力インターフェース１０５が動力伝達システム１１０に結合される。図示の実施形態において、動力伝達システムは、トランスミッション入力インターフェース１０５に連結され、動力の入力がトランスミッション入力インターフェース１０５に提供されるときに回転する搬送アーム１１２を含む。本願の開示内容から分かるように、動力の入力を受けると、トランスミッション入力インターフェース１０５は、トランスミッション入力１０５が完全に回転するそれぞれの場合に、搬送アーム１１２がこれに対応して完全に回転するように、搬送アーム１１２がトランスミッション入力インターフェース１０５と一致して回転するようにできる。しかし、他の実施形態では、搬送アーム１１２がトランスミッション入力インターフェース１０５とは異なる角速度で回転し、搬送アーム１１２がトランスミッション入力インターフェース１０５よりも速い又は遅い速度で回転し得るように、搬送アーム１１２がトランスミッション入力インターフェース１０５に結合することもあるという点が理解できるはずである。
図示のように、搬送アーム１１２はまた、１つ以上の比率基準ギヤ１１４に結合できる。本実施形態において、比率基準ギヤ１１４は、搬送アーム１１２が回転する場合、比率基準ギヤ１１４も搬送アーム１１２の中心周りを旋回するように搬送アーム１１２に結合される。旋回運動によって、比率基準ギヤ１１４は、基準ギヤ１１６と噛合して基準ギヤ１１６周りを回るようになり、比率基準ギヤ１１４もそれらの中心軸をそれぞれ中心に同時に回転する。２つの比率基準ギヤ１１４及び１つの基準ギヤ１１６が示されているが、これらの配置は単に例示に過ぎず、他の実施形態では、より多い又はより少ない比率基準ギヤ１１４及び／又は基準ギヤ１１６を用いることもあるという点が理解できるはずである。
図１Ａに示すように、比率基準ギヤ１１４は、いくつかの実施形態においては、トランスミッション入力インターフェース１０５に入力される動力を１つ以上の駆動ギヤセット１２０ａ−ｂに伝達する伝達ギヤ１１８ａ−ｄのセットに結合される。図１Ａに示す実施形態で比率基準ギヤ１１４は、一例として、比率基準ギヤ１１４と１対１に回転する一連の伝達ギヤ１１８ａ−ｄに結合されて、比率基準ギヤ１１４の完全な各回転に対して各伝達ギヤ１１８ａ−ｄも１回の完全な回転を有する。特に、図示の実施形態では、各比率基準ギヤ１１４がシャフト１１４ａに結合される。シャフト１１４ａは、搬送アーム１１２を通過し、更に伝達ギヤ１１８ａに連結されて、比率基準ギヤ１１４が回転するときにシャフト１１４ａ及び伝達ギヤ１１８ａ各々が同じ回転速度を維持する。搬送アーム１１２内でシャフト１１４ａが回転できるようにするために、搬送アーム１１２は軸支され、例えば、シャフト１１４ａが搬送アーム１１２内で回転できるように、ベアリング又はブッシングを含むこともあるという点が理解できるはずである。図示の実施形態は、比率基準ギヤ１１４と伝達ギヤ１１８ａとの間に１対１の比を示しているが、この比は単に一例であって、１つ以上の伝達ギヤ１１８ａ−ｄが比率基準ギヤ１１４に対してその他の比で回転することもあるという点を理解しなければならない。
伝達ギヤ１１８ａはまた、同じ又は異なるＲＰＭを維持する第２伝達ギヤ１１８ｂに結合されることもある。図示の実施形態で伝達ギヤ１１８ａ−ｂは、一例として、同じ大きさのベベルギヤとして示されているが、多様な大きさ及びタイプのギヤ、又は動力を伝達するための他のシステムが用いられ得るという点が理解できるはずである。例えば、他の実施形態で１つ以上の伝達ギヤ１１８ａ−ｂは、スプールギヤ、ウォームギヤ、ヘリカルギヤ、又は任意の他の適切なタイプのギヤであり得る。
トランスミッション１００において、伝達ギヤ１１８ｂはまた、動力を駆動ギヤセット１２０ａ−ｂに伝達するように構成された伝達ギヤ１１８ｃ−ｄに結合できる。例えば、図示の実施形態において、伝達ギヤ１１８ａ−ｂは、伝達シャフト１２２によって伝達ギヤ１２０ａ−ｂに間接的に結合される。特に、伝達ギヤ１１８ｂは、伝達ギヤ１１８ｂが伝達ギヤ１１８ａによって回転されるときに伝達シャフト１２２が回転するように、伝達シャフト１２２に結合される。動力伝達システム１１０において、伝達シャフト１２２及び伝達ギヤ１１８ｂが回転するときに伝達ギヤ１１８ｃも回転するように、伝達ギヤ１１８ｃが伝達シャフト１２２に更に結合できる。また、伝達ギヤ１１８ｃは、伝達ギヤ１１８ｃによって伝達ギヤ１１８ｄが回転されるように、伝達ギヤ１１８ｄと対をなして噛合できる。結果的に、伝達ギヤ１１８ａが比率基準ギヤ１１４ａに結合され、更に少なくとも間接的に各伝達ギヤ１１８ｂ−ｄに結合される限り、比率基準ギヤ１１４が回転する場合に各伝達ギヤ１１８ａ−ｄも回転することができる。以下でより詳細に示すように、いくつかの実施形態において、伝達ギヤ１１８ｃ−ｄは更に、伝達シャフト１２２に沿って移動可能に構成されることもある。
また、いくつかの実施形態の例によれば、伝達シャフト１２２自体が回転する間、搬送アーム１１２の内部に収容されるように、搬送アーム１１２に結合できる。図示の実施形態で伝達シャフト１２２の端部は、一例として、搬送アームの内部に延び、この部分で前記端部は、回転自在に１つ以上のベアリング、ブッシング、又はその他適切な装置と共に軸支されるが、前記端部はまた、伝達シャフト１２２が軸方向に著しく移動することを防止するように、実質的に固定できる。しかし、他の実施例では、伝達シャフト１２２が回転及び軸方向に移動するように適合でき、図示の実施形態は、単に伝達シャフト１２２の一例であって、本発明を制限するものではない。
図示の実施形態において、動力伝達システム１１０はまた、駆動ロッド１２４ａ−ｂを含む。駆動ロッド１２４ａ−ｂは、本実施形態では、各々１つ以上の駆動ギヤ１２１ａ−ｆを含む各駆動ギヤセット１２０ａ−ｂを回転させるために用いられる。図示の実施形態で駆動ロッド１２４ａ−ｂは、一例として、各伝達ギヤ１１８ｄに結合されて、伝達ギヤ１１８ｄが回転すると、駆動ロッド１２４ａ−ｂも回転し、これにより駆動ギヤセット１２０ａ−ｂの駆動ギヤ１２１ａ−ｆが回転される。
本願に示し、図１Ａの実施形態の例に示すように、各駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、１つ以上の駆動ギヤ１２１ａ−ｆを含むことができる。図示の実施形態で各駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、一例として、当該駆動ギヤセットに結合される３つの駆動ギヤを含むが、より多い又はより少ない駆動ギヤが１つ以上の駆動ギヤセットに採用されることもある。特に、図示の実施形態において、駆動ギヤセット１２０ａは、駆動ギヤ１２１ａ−ｃを含み、駆動ギヤセット１２０ｂは、駆動ギヤ１２１ｄ−ｆを含む。
図示のように、１つ以上の駆動ギヤ１２１ａ−ｆは、動力伝達システム１１０から動力出力システム１３０に動力を伝達するために、動力出力システム１３０と更に噛合できる。図示の実施形態で動力出力システム１３０は、一例として、本実施形態では、リングギヤであり、また１つ以上の駆動ギヤ１２１ａ−ｆによって各々噛合される、複数の従動ギヤ１３２ａ−ｃを含む。図示の実施形態で駆動ギヤ１２１ｆは、一例として、現在の従動ギヤ１３２ｃと噛合される。
本願に示すように、トランスミッション入力インターフェース１０５が動力源から動力を受ける場合、トランスミッション入力インターフェース１０５は、搬送アーム１１２を回転させることができる。例えば、図示の実施形態において、搬送アーム１１２は、トランスミッション入力インターフェース１０５の中心軸と実質的に同軸である中心軸を中心に回転するが、他の実施形態では、搬送アーム１１２がトランスミッション入力インターフェース１０５の中心軸と同軸ではない軸を中心に回転することもある。また、いくつかの実施形態では、搬送アーム１１２が駆動ロッド１２４ａ−ｂに結合される。例えば、図示の実施形態において、そして本願に示すように、比率基準ギヤ１１４、伝達ギヤ１１８ａ−ｄ、及び／又は伝達シャフト１２２は、搬送アーム１１２がそれらの中心軸を中心にそれぞれ回転するとき、駆動ロッド１２４ａ−ｂがそれらの中心軸を中心にそれぞれ回転するように、駆動ロッド１２４ａ−ｂを搬送アーム１１２に結合することができる。このように、トランスミッション入力インターフェース１０５が動力の入力を受けると、搬送アーム１１２、駆動ロッド１２４ａ−ｂ、及び駆動ギヤ１２１ａ−ｆはそれらの中心軸を中心にぞれぞれ回転する。
更に、図示の実施形態において、駆動ロッド１２４ａ−ｂは、搬送アーム１１２に更に結合されて、搬送アーム１１２がそれらの中心軸を中心にそれぞれ回転するとき、駆動ロッド１２４ａ−ｂは、同様の経路に沿い、搬送アーム１１２の中心軸周りに沿って集合的に旋回する。従って、トランスミッション入力インターフェース１０５が回転すると、駆動ロッド１２４ａ−ｂと、駆動ロッド１２４ａ−ｂに連結された駆動ギヤ１２１ａ−ｆは、それらの各中心軸を中心にそれぞれ回転運動し、更に搬送アーム１１２の中心軸周りに沿って旋回運動する。駆動ギヤ１２１ａ−ｆが駆動ロッド１２４ａ−ｂと同じ回転速度を維持するように、駆動ギヤ１２１ａ−ｆが駆動ロッド１２４ａ−ｂ上に固定される実施形態の例では、駆動ギヤ１２１ａ−ｆが、互いに異なる各々の軸を中心に回転運動及び旋回運動することができ、従って、本願ではムーンギヤと称されることもあることが理解できるはずである。
駆動ギヤ１２１ａ−ｆが回転及び旋回するとき、これらは動力出力システム１３０の従動ギヤ１３２ａ−ｃと噛合されており、動力が動力出力システム１３０に伝達される。また、本願に示すように、図１Ａの動力伝達システム１１０は、ギヤ比の間を変更させるのに用いられるクラッチ又はバンドなしに作動することができ、そうではない場合、トランスミッション入力インターフェース１０５と連結される外部動力源に実質的に常時連結されるように構成することもある。例えば、いくつかの実施形態において、各駆動ギヤ１２１ａ−ｆは、ムーンギヤとして作用し、リングギヤである従動ギヤ１３２ａ−ｃのいずれかの内部で回転及び旋回する。トランスミッション入力インターフェース１０５が動力の入力を受ける場合、駆動ギヤ１２１ａ−ｆが集合的にトランスミッション入力インターフェース１０５と実質的に常時連結を維持する限り、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ各々は回転及び旋回する。
また、動力出力システム１３０は、本願に示すように、任意の特定ギヤ比又は可能な限りギヤ比の間で変更する間、少なくとも１つの駆動ギヤ１２１ａ−ｆと常時噛合されるように構成できる。例えば、駆動ギヤ１２１ａ−ｆが旋回及び回転する場合、少なくとも１つの駆動ギヤ１２１ａ−ｆは、常に動力出力システム１３０の少なくとも１つの従動ギヤ１３２ａ−ｃと噛合できる。従って、少なくとも１つの従動ギヤ１３２ａ−ｃが少なくとも１つの駆動ギヤ１２１ａ−ｆと常に噛合される限り、そして少なくとも１つの駆動ギヤ１２１ａ−ｆが常に動力源と噛合される限り、少なくとも１つの従動ギヤ１３２ａ−ｃは、動力源に常時連結される。また、いくつかの実施形態において、そして本願でより詳細に示すように、従動ギヤ１３２ａ−ｃは、任意の１つ以上の従動ギヤ１３２ａ−ｃが駆動ギヤ１２１ａ−ｆと噛合されて回転される場合、噛合される１つ以上の従動ギヤ１３２ａ−ｃがそれらの中心軸を中心にそれぞれ回転し、全ての従動ギヤ１３２ａ−ｃがそれらの中心軸を中心に同期してそれぞれ回転するように接続できる。このような方式で、従動ギヤ１３２ａ−ｃの任意のいずれかが駆動ギヤ１２１ａ−ｆによって噛合され、これにより動力源に連結されると、各従動ギヤ１３２ａ−ｃも動力源に連結されて回転する。
１つ以上の駆動ギヤ１２１ａ−ｆと１つ以上の従動ギヤ１３２ａ−ｃとの間に実質的に常時噛合を維持するために、従動ギヤ１３２ａ−ｃは、少なくとも１つの駆動ギヤ１２１ａ−ｆが少なくとも１つの従動ギヤ１３２ａ−ｃと常に噛合される方式で、駆動ギヤ１２１ａ−ｆと交互に噛合されるように構成できる。例えば、図２Ａ−Ｇには、トランスミッション１００の近位端１０１からの正面視であって、図１Ａのトランスミッション１００の従動ギヤ１３２ａ−ｃ及び駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが示されている。具体的に、図２Ａ−Ｇには、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂの駆動ギヤ１２１ａ−ｆにおける特定の旋回周期の多様な段階にある駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが示されており、動力出力システム１３０と動力伝達システム１１０との常時噛合が維持できる一方式が示されている。図２Ａに示すように、例えば、いくつかの実施形態における従動ギヤ１３２ａ−ｃは、オフセットされた中心軸を中心に回転するようにオフセットできる。例えば、図示の実施形態において、従動ギヤ１３２ａ−ｃはオフセットされ、従動ギヤ１３２ａは中心１３２ａ’を通過する中心軸を中心に回転し、従動ギヤ１３２ｂは中心１３２ｂ’を通過する中心軸を中心に回転し、従動ギヤ１３２ｃは中心１３２ｃ’を通過する中心軸を中心に回転する。
図示の実施形態において、従動ギヤ１３２ａ−ｃは、円周りに１２０度間隔でオフセットされる。特に、中心１３２ａ’−ｃ’によって形成される正三角形を囲むように外接して円が描かれると、この外接円の中心を通過する線及び各中心１３２ａ’−ｃ’を通過する線は、各々１２０度でオフセットされることが分かる。しかし、このようなオフセットは一例に過ぎず、本発明を制限するものではないことを理解しなければならない。例えば、他の実施形態では、３つのリングギヤより多い又はより少ないギヤが用いられ、各リングギヤは、１２０度以外の同一間隔でオフセットできる。他の実施形態では、出力ギヤの個数にかかわらず、互いに異なる角度のオフセットが用いられる。また他の実施形態では、多重の従動ギヤが共通の軸を中心に回転することができる。
図２Ａに示すように、３つの従動ギヤ１３２ａ−ｃが１２０度の同じ角度間隔でオフセットされる場合、各従動ギヤ１３２ａ−ｃに共通し、また各従動ギヤ１３２ａ−ｃによって形成された一辺を有する、丸まった三角形部分が形成される。この共通領域内において、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、従動ギヤ１３２ａ−ｃと集合的に噛合を維持しつつ旋回及び回転することができ、また個別に従動ギヤ１３２ａ−ｃと噛合し始めたり、噛合解除したりすることができる。本実施形態における駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、一例として、円周りに１８０度でオフセットされる。しかし、他の実施形態では、２つの駆動ギヤセットより多い又はより少ない駆動ギヤセットが用いられ、及び／又は駆動ギヤや駆動ギヤセットが互いに異なる角度間隔で離隔できる。
図１Ａに示すように、各駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、各従動ギヤ１３２ａ−ｃに対応する少なくとも１つの駆動ギヤ１２１ａ−ｆを有することができる。例えば、図１Ａにおいて、駆動ギヤ１２１ａ、１２１ｄは、従動ギヤ１３２ａと同一平面にあって従動ギヤ１３２ａと噛合される。同様に、駆動ギヤ１２１ｂ、１２１ｅは、従動ギヤ１３２ｂと同一平面にあって従動ギヤ１３２ｂと噛合され、駆動ギヤ１２１ｃ、１２１ｆも従動ギヤ１３２ｃに対して同様に配置される。他の実施形態では、より多い又はより少ない駆動ギヤが用いられる。例えば、１つのギヤが２つ以上の駆動ギヤセットに代えられる。例えば、１つの駆動ギヤが各従動ギヤ１３２ａ−ｃの平面を通過して延びるように大きさが決定でき、これにより１つの駆動ギヤが各従動ギヤ１３２ａ−ｃと噛合できる。他の方法として、駆動ギヤは、各従動ギヤ１３２ａ−ｃの平面の間で移動するように軸方向に移動し、かつ、各従動ギヤ１３２ａ−ｃと噛合するように適合できる。従って、駆動ギヤセットは、わずか１つの駆動ギヤを含むことができる。
図２Ａに戻ると、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、従動ギヤ１３２ａ−ｃの共通領域内で、かつ、１つ以上の従動ギヤ１３２ａ−ｃの中心からオフセットされた軸周りに旋回することができることが分かる。例えば、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、従動ギヤ１３２ａ−ｃが回転する中心点１３２ａ’−ｃ’のいずれとも整列されない中心点１２０’を通過する軸周りに集合的に旋回することができる。駆動ギヤセット１２０ａ−ｂがこのような共通領域で回転する場合、これらは共通領域の３つの湾曲側と交互に噛合できる。少なくとも図２Ａから明らかなように、共通領域の３つの湾曲側各々は、各従動リングギヤ１３２ａ−ｃのいずれかの内部形状である。このような方式で、仮想出力ギヤ１３２のギヤ歯は、従動リングギヤ１３２ａ−ｃ各々のギヤ歯を含む。従って、従動ギヤ１３２ａ−ｃは、特定ギヤ比の駆動ギヤセット１２０ａ−ｂと常時噛合され、この駆動ギヤセット１２０ａ−ｂによって駆動される仮想出力ギヤ１３４を集合的に形成する。また、仮想ギヤ１３４の構成は、あるギヤ比から他のギヤ比に変更することができる。例えば、仮想ギヤ１３４の大きさは、従動ギヤ１３２ａ−ｃが内側又は外側に移動することによって変えられる。明らかなように、従動ギヤ１３２ａ−ｃのギヤ歯が一定の大きさを維持すると、仮想出力ギヤ１３４の大きさが変わることによって、仮想出力ギヤ１３４の仮想ギヤ歯の個数も変わり得る。図２Ａの実施例において、仮想ギヤは、３つの異なる従動ギヤ各々からのギヤ歯を含み、各従動ギヤは、仮想出力ギヤの約３分の１を形成するが、より多い又はより少ない従動ギヤを用いることで、各従動ギヤが寄与する割合だけでなく、各従動ギヤが寄与するギヤ歯の個数に対応して変えることができる。また、本願に示すように、仮想出力ギヤ１３４は、ギヤ比の間で変更する間、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂによって実質的に常時噛合することもある。
駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが従動ギヤ１３２ａ−ｃと選択的に噛合でき、これにより従動ギヤ１３２ａ−ｃによって形成された有効出力ギヤ１３４と更に噛合される方式の一例が図２Ａ−Ｇに示されており、該図２Ａ−Ｇには中心１２０’周りに駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが半旋回する間の多様な段階が示されている。例えば、図２Ａには、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが各々０度及び１８０度の仮想方向に整列される。この位置で、駆動ギヤセット１２０ｂの１つ以上の駆動ギヤは、従動ギヤ１３２ｃと死点噛合できるが、駆動ギヤセット１２０ａの任意の駆動ギヤは、従動ギヤ１３２ａ−ｃのいずれとも完全に噛合が解除される。本願の開示内容から、図２Ａに示された実施形態は、従動ギヤ１３２ｃと噛合された駆動ギヤセット１２０ｂを示しているが、駆動ギヤセット１２０ｂの各ギヤが同時に噛合されることを要求するものではないという点を理解しなければならない。実際に、駆動ギヤセット１２０ｂの任意の１つ以上の駆動ギヤ１２１ｄ−ｆが噛合されるとき、駆動ギヤセット１２０ｂが噛合できる。図１Ａの配置例で示すように、例えば、駆動ギヤ１２１ｆのみがリングギヤ１３２ｃと噛合されるときも駆動ギヤセット１２０ｂは、従動ギヤ１３２ｃと噛合される。
駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが中心１２０’を通過する中心軸周りに旋回する場合、駆動ギヤセットは、従動ギヤ１３２ａ−ｃと交互に噛合することで、仮想ギヤ１３４との噛合を維持することができる。例えば、図２Ｂには、図２Ａにおける位置から時計回りに３０度旋回した後の駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが示されている。図示のように、時計回りに３０度回転する間、駆動ギヤセット１２０ｂは、従動ギヤ１３２ｃとの噛合を維持する。更に、３０度回転時に、駆動ギヤセット１２０ｂは、従動ギヤ１３２ｃから噛合解除し始める用意をしている。しかし、それとほぼ同時に、駆動ギヤセット１２０ａは、従動ギヤ１３２ｂと噛合し始める。例えば、駆動ギヤ１２１ｂ（図１Ａ）が従動ギヤ１３２ｂと噛合し始めることができる。
駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが時計回りに３０度更に旋回すると、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、図２Ｃに示すような位置に移動するようになる。図２Ｃに示すように、駆動ギヤセット１２０ａは、従動ギヤ１３２ｂとの死点噛合位置に移動する一方、駆動ギヤセット１２０ｂは、有効出力ギヤ１３４から完全に噛合解除される。死点噛合は、例えば、噛合するギヤ歯が、対となるギヤの根元内で実質的に中央に位置するインボリュートギヤ形状で生じ得る。
また、図２Ｄに示すように、中心１２０’周りに時計回りに３０度更に旋回すると、各駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、仮想ギヤ１３４と再噛合される。例えば、駆動ギヤセット１２０ｂが従動ギヤ１３２ａと噛合されるとき、駆動ギヤセット１２０ａは、従動ギヤ１３２ｂとの噛合を維持する。例示的な一実施形態において、駆動ギヤセット１２０ｂの駆動ギヤ１２１ｄ（図１）は、従動ギヤ１３２ａと噛合される。その後、時計回りに３０度更に旋回すると、図２Ｅに示すように、駆動ギヤセット１２０ａが仮想ギヤ１３４から噛合解除されるとき、駆動ギヤセット１２０ｂは、従動ギヤ１３２ａと死点噛合し始めることができる。
図２Ｆ−Ｇに示すように、同様の噛合が駆動ギヤセット１２０ａ−ｂによる継続的な旋回運動中に維持し続けられる。特に、中心１２０’周りに時計回りに３０度更に旋回すると、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、図２Ｆに示すように、位置決められ、この位置で、駆動ギヤセット１２０ａが従動ギヤ１３２ｃと噛合し始めるとき、駆動ギヤセット１２０ｂは、従動ギヤ１３２ａとの噛合を維持する。一実施例では、駆動ギヤセット１２０ａの駆動ギヤ１２１ｃ（図１Ａ）が従動ギヤ１３２ｃと噛合し始める。その後、図２Ａの位置から計１８０度回転となるように、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが時計回りに３０度更に旋回すると、駆動ギヤセット１２０ａが従動ギヤ１３２ｃと死点噛合関係になり、ギヤセット１２０ｂが各従動ギヤ１３２ａ−ｃから噛合解除される、図２Ｇに示す位置と同様の位置になり得る。
その後、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、反対側の駆動ギヤセットが仮想ギヤ１３４と交互に噛合されるように設定される点を除いては、図２Ａ−Ｇと同様の方式で回転し続けて完全な１回転を完成することができる。特に、図２Ａ−Ｇの駆動ギヤセット１２０ａの作動は、駆動ギヤセット１２０ｂの作動に代えられ、駆動ギヤセット１２０ｂの作動は、駆動ギヤセット１２０ａの作動に代えられる。従って、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが中心１２０’を通過する軸周りに旋回するとき、仮想出力ギヤ１３４と集合的に噛合を維持する。また、一部の実施形態では、従動ギヤ１３２ａ−ｃが駆動ギヤセット１２０ａ−ｂによって交互に噛合され、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂ及び駆動ギヤ１２１ａ−ｆも従動ギヤ１３２ａ−ｃ及び仮想出力ギヤ１３４と交互に噛合されて、少なくとも１つの駆動ギヤ１２１ａ−ｆが少なくとも１つの従動ギヤ１３２ａ−ｃと常に噛合できるという点が分かる。また、同期回転を維持するために、従動ギヤ１３２ａ−ｃが接続し合う実施形態では、従動ギヤ１３２ａ−ｃのうち任意のいずれかの噛合によって、各従動ギヤ１３２ａ−ｃが対応して回転し得るようになり、これにより全ての従動ギヤ１３２ａ−ｃは、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂ及び動力源に連結された状態を維持する。
図２Ａ−Ｇには、時計回りに旋回する駆動ギヤセット１２０ａ−ｂの一部周期と、駆動ギヤ１２１ａ−ｆの中心を中心として反時計回りに回転する態様が示されているが、本発明に係るトランスミッションは、任意の特定の旋回方向に限定されるものではなく、他の実施形態では、中心１２０’又は他の基準点を通過する軸周りに反時計回り又は他の方向に沿って駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが旋回することもあるという点を理解しなければならない。例えば、反時計回りに旋回する駆動ギヤセット１２０ａ−ｂの旋回周期を示す例示的な実施形態は、図２Ａ−Ｇに示す周期の順序を逆にすることで確認することができる。また、図示の実施形態には、一方の駆動ギヤセットが噛合解除される間、他方の駆動ギヤセットが死点噛合されることが示されているが、このような配置は単に例示に過ぎず、本発明を制限するのではない点も理解しなければならない。例えば、他の実施形態において、１つ以上の駆動ギヤセットが１つ以上の従動ギヤと噛合されると同時に、同じ又は異なる駆動ギヤセットが他の従動ギヤと死点噛合されることが予想し得る。
例えば、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが旋回経路に沿うとき、従動ギヤ１３２ａ−ｃと交互に噛合させることで、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが仮想ギヤ１３４と噛合する場合、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、従動ギヤ１３２ａ−ｃを回転させる。これは、前述したように、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂの駆動ギヤ１２１ａ−ｆが旋回し得るだけでなく、回転し得るためである。例えば、各従動ギヤは、それらの中心軸周りにそれぞれ回転させるようにすることができる。図１Ａに戻って、一部の実施形態では、出力従動ギヤ１３２ａ−ｃがそれらの中心軸周りにそれぞれ回転する間、これら出力従動ギヤ１３２ａ−ｃが同じ回転を維持するように、共に接続し合えるという点が分かる。例えば、図示の実施形態における動力出力システム１３０は、各従動ギヤ１３２ａ−ｃのための連動システム１３６を含む。一般に、連動システム１３６は、各従動ギヤの回転を他の従動ギヤ各々の回転と接続する。このような方式で、いずれかの従動ギヤが回転する場合、他の従動ギヤは、それらの中心軸を中心に対応且つ同期する回転を有する。
本発明の一実施形態の例によれば、各連動システム１３６は、従動ギヤ１３２ａ−ｃのいずれかと噛合する出力ムーンギヤ１３８を含み得る。図示の実施形態において、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ各々は、従動ギヤ１３２ａ−ｃの内部上のギヤ歯形状と対となるギヤ歯形状を有し、駆動ギヤ１２１ａ−ｆが回転及び／又は旋回する場合、従動ギヤ１３２ａ−ｃの回転が生じる。また、従動ギヤ１３２ａ−ｃは、出力ムーンギヤ１３８のギヤ歯形状と対となる外部ギヤ歯形状を有することができる。単に一例であるが、このような方式で、駆動ギヤ１２１ａ−ｆが従動ギヤ１３２ａ−ｃと噛合及び従動ギヤ１３２ａ−ｃを駆動する場合、従動ギヤ１３２ａ−ｃは、連動システム１３６の出力ムーンギヤ１３８を回転させ、これにより動力が連動システム１３６の出力ムーンギヤ１３８に伝達される。
連動システム１３６はまた、出力ムーンギヤ１３８と対となる出力サンギヤ１４０を含むことができる。例えば、図１に示すように、出力ムーンギヤ１３８が従動ギヤ１３２ａ−ｃ及び出力サンギヤ１４０と噛合できるように、出力ムーンギヤ１３８が延びている。しかし、他の実施形態において、出力ムーンギヤ１３８は、互いに異なる部分に分離でき、分離された部分は、第１ギヤが従動ギヤ１３２ａ−ｃと噛合し、第２ギヤが出力サンギヤ１４０と噛合するように互いに連結できる。
出力ムーンギヤ１３８が出力サンギヤ１４０と対となる限り、出力ムーンギヤ１３８が回転する場合、出力ムーンギヤ１３８上のギヤ歯は、出力サンギヤ１４０上のギヤ歯と噛合し、これにより出力サンギヤ１４０も回転するようになる。一実施形態において、連動システム１３６は、連動シャフト１４２を更に含み、該連動シャフト１４２は、それらの遠位端上で出力サンギヤ１４０に連結される。一部の実施形態において、連動シャフト１４２は、近位端上で出力伝達ギヤ１４５にも連結される。一部の実施形態において、連動シャフト１４２、出力サンギヤ１４０、及び出力伝達ギヤ１４５は、同じ回転速度を維持するように適合される。例えば、連動シャフト１４２は、出力サンギヤ１４０が回転するとき、出力伝達ギヤ１４５も回転されるように、出力サンギヤ１４０及び出力伝達ギヤ１４５に連結できる。状況に応じて、出力伝達ギヤ１４５は、出力サンギヤ１４０と同じ速度で回転される。
一部の実施形態の例において、トランスミッション１００は、出力システム１３０における各従動ギヤ１３２ａ−ｃの連動システム１３６を連結するための構成要素を更に含んで、連動システム１３６のいずれかの出力部分が回転する場合、例えば出力サンギヤ１４０を回転させることで、他の全ての連動システム１３６の出力部分がその軸を中心に同一且つ同期して回転することができる。例えば、図示の実施形態におけるトランスミッション１００は、各連動システム１３６の各出力伝達ギヤ１４５と噛合する出力ギヤ１４６を含む。このような方式で、従動ギヤ１３２ａ−ｃのうち任意のいずれかが回転すると、噛合されて回転する従動ギヤに対応している連動システム１３６が出力ギヤ１４６と噛合して、出力ギヤ１４６を回転させる。各連動システム１３６の各出力伝達ギヤ１４５が出力ギヤ１４６と噛合される場合、出力伝達ギヤ１４５のいずれかが回転すると、出力ギヤ１４６は噛合及び回転され、これにより更に他の全ての出力伝達ギヤが対応して回転するようになる。このような方式で、１つ以上の従動ギヤ１３２ａ−ｃの回転は、その対応連動システム１３６を介して動力を出力ギヤ１４６に伝達することができ、これにより噛合されていないギヤの連動システム１３６は、噛合されていないギヤを、当該１つ以上の噛合された従動ギヤの回転と同一、且つ当該１つ以上の噛合された従動ギヤの回転に対応して回転するように同期して回転させる。従って、従動ギヤ１３２ａ−ｃの任意のいずれかが動力源と連結（例えば、１つ以上の駆動ギヤ１２１ａ−ｃとの噛合によって）されることで、各従動ギヤ１３２ａ−ｃが動力源に連結できることが分かる。
トランスミッション１００から動力を出力させるために、トランスミッション１００はまた、出力される動力を駆動トレイン、負荷、又は動力シンクに伝達するように、駆動トレイン、負荷、又は動力シンクに連結できるトランスミッション出力インターフェース１７０を含むことができる。図示の実施形態において、トランスミッション出力インターフェース１７０は、従動ギヤ１３２ｂに対応する連動システム１３６に連結されるが、このような配置は、本発明を制限するものではない。トランスミッション出力インターフェース１７０が図１のように配置されるとき、従動ギヤ１３２ｂが１つ以上の駆動ギヤセット１２０ａ−ｂによって噛合されたり、回転したりするようになる場合、連動システム１３６も回転し、これによりトランスミッション出力インターフェース１７０が回転して、動力の出力が伝達される。本願の開示内容から明らかなように、トランスミッション出力インターフェース１７０は、従動ギヤ１３２ｂが駆動ギヤセット１２０ａ−ｂによって直接噛合されない場合も動力を出力することができる。例えば、従動ギヤ１３２ａ又は１３２ｃが噛合される場合、連動システム１３６及び出力ギヤ１４６は、出力従動ギヤ１３２ｂに対応する連動システム１３６を回転させ、これによりトランスミッション出力インターフェース１７０に動力を出力することができる。
図１Ａには、従動ギヤ１３２ｂに係わる連動システム１３６の遠位端に直接的に連結されるトランスミッション出力インターフェース１７０が示されているが、このような配置は単に一例に過ぎないという点を理解しなければならない。他の実施形態において、トランスミッション出力インターフェース１７０は、任意の他の連動システム１３６に直接的に連結できる。また他の実施形態の例では、トランスミッション出力インターフェース１７０が任意の連動システム１３６と直接的に連結されない。その代りに、例えばトランスミッション出力インターフェース１７０は、任意の１つ以上の従動ギヤ１３２ａ−ｃ又は出力ギヤ１４６に直接的に連結されたり、又は任意の連動システム１３６、出力ギヤ１４６、又は従動ギヤ１３２ａ−ｃに任意の適切な手段で間接的に結合されたりする。
一部の実施形態において、各駆動ギヤ１２１ａ−ｆは、同じ物理的大きさを有する。また、各出力従動ギヤ１３２ａ−ｃも同じ物理的大きさを有することができて、駆動ギヤ１２１ａ−ｆのいずれのギヤが従動ギヤ１３２ａ−ｃと噛合するかにかかわらず、駆動ギヤ１２１ａ−ｆの半径と、噛合された従動ギヤ１３２ａ−ｃとの関係は変わらない。結果的に、そして本願でより詳細に示すように、トランスミッション１００は、互いに異なる大きさを有する物理的ギヤを選択的に噛合及び噛合解除せずに、またクラッチ及びバンドなしに、多数のギヤ比で作動することができる。従って、ギヤ比変更を果たすために駆動ギヤ又は従動ギヤと噛合及び噛合解除するクラッチ又はバンドなしに作動し得る限り、トランスミッション１００は、クラッチレストランスミッションとして作動することができる。従って、トランスミッション１００が駆動ギヤ及び従動ギヤ上に、及び／又はギヤ比を変更させるために、クラッチ又はバンドなしに作動し得る限り、トランスミッション１００でクラッチ又はバンドが上記と異ならせて用いられることにかかわらず、トランスミッション１００はクラッチレスである。しかし、トランスミッション１００の一実施形態の例では、ある目的のためのクラッチ又はバンドがトランスミッション１００に全く用いられない。
本発明の実施形態は、ギヤ比変更中にも駆動ギヤ１２１ａ−ｆが集合的に１つ以上の従動ギヤ１３２ａ−ｃと常時噛合を維持するクラッチレストランスミッションに拡大できるが、本発明の全ての実施形態でクラッチレス構成を必要とするのではない。特に、ある適用分野では、少なくとも一時的に駆動ギヤ及び従動ギヤと噛合解除して、動力源を負荷から断絶させるために、クラッチ又は他の機構を用いるのが好ましいこともある。しかし、このような実施形態の場合も、本発明の実施形態は、例えば非常に多数の、可能な限り無限に多数の連続的なギヤ比の間で変更する能力のような態様を含むことができることが理解できるはずである。本発明のこのような実施形態はまた、非常に短時間で、ギヤ比間で転換する能力を含むことができて、駆動ギヤ及び従動ギヤが一時的に互いに断絶しても、そのような断絶は関連する負荷の運動量に殆ど影響せず、トルクスパイクが殆ど生じない。
図１Ｂに示すように、例えば、変速トランスミッション１００’の他の実施形態が示されており、この実施形態では、１つ以上のクラッチ１２３が駆動ギヤ１２１ａ−ｆと共に用いられる。図示の実施形態は単に例示に過ぎず、任意の適切なタイプ及び配置を有するクラッチが本発明に係るトランスミッションと共に用いられることもあることが理解できるはずである。
図１Ｂに示す実施形態では、少なくとも１つのクラッチ１２３が各駆動シャフト１２４ａ−ｂ上に位置している。例えば、駆動シャフト１２４ａ上において、クラッチ１２３は、駆動ギヤ１２１ａと伝達ギヤ１１８ｄとの間に位置決められ、駆動ギヤ１２１の回転を停止させるように構成できる。具体的に、入力シャフト１０５が回転して、駆動シャフト１２４ａ−ｂが回転及び旋回するようになれば、クラッチ１２３が噛合できる。クラッチの噛合は、次に、入力シャフト１０５の回転から駆動ギヤ１２１ａを分離させ、これにより駆動ギヤ１２１ａの回転運動が停止する。理解し得るように、駆動ギヤ１２１ａと伝達ギヤ１１８との間にクラッチ１２３が配置されることで、クラッチ１２３が噛合されて駆動ギヤ１２１ａの回転運動が抑制される場合、駆動ギヤ１２１ｂ−ｃの回転運動も停止する。
また、図１Ｂに示すように、クラッチ１２３は、駆動ギヤ１２１ｄと伝達ギヤ１１８ｄとの間の駆動シャフト１２４ｂ上に同様に位置できる。従って、このようなクラッチが噛合することで、駆動ギヤ１２１ｄは、入力シャフト１０５の回転から分離されて、駆動ギヤ１２１ｄ−ｆ各々の回転が停止する。本願の開示内容から理解し得るように、ほぼ同じ機能を与える任意の他のクラッチ配置を採用することができる。従って、本発明の範囲は、図示の実施形態に制限されず、クラッチの個数、クラッチのタイプ、クラッチの位置などを含む他のクラッチ構成が変わることもある。更に、適切なクラッチによって、駆動ギヤ及び従動ギヤを噛合解除するために、駆動ギヤ又は従動ギヤを移動させるような追加機能を提供することもある。また、前記１つ以上のクラッチ１２３は、任意の適切な方法によって制御できる。例えば、手動又は電子制御が用いられる。従って、一実施形態の例では、本願に示す電子制御システム１８０（図７）のようなトランスミッション制御システムによってクラッチが作動及び制御できる。
前述したように、１つ以上のクラッチ１２３は、クラッチが駆動ギヤ１２１ａ−ｆを入力シャフト１０５の回転から分離させることができる任意の適切な位置に配置され得る。例えば、クラッチ１２３は、上述したように、即ち伝達ギヤ１１８ａと駆動ギヤ１２１ａ、ｄとの間に位置決められ得るが、クラッチ１２３は、他の方法によって又は付加的に、駆動シャフト１２４ａ−ｂ上の他の位置に配置されることもある。例えば、クラッチ１２３の他の方法による配置又は付加的な配置が仮想線で示されている。具体的に、駆動シャフト１２４ａ上で１つ以上のクラッチ１２３が、駆動ギヤ１２１ａと駆動ギヤ１２１ｂとの間、及び／又は駆動ギヤ１２１ｂと駆動ギヤ１２１ｃとの間に配置できる。同様に、１つ以上のクラッチ１２３が駆動ギヤ１２１ｄと駆動ギヤ１２１ｅとの間、及び／又は駆動ギヤ１２１ｅと駆動ギヤ１２１ｆとの間の駆動シャフト１２４ｂに配置されることもある。
図示のクラッチ１２３は、駆動シャフト１２４ａ−ｂ上に位置されるものとして示されているが、このような方式によってクラッチを用いるのは、前記位置決めに制限されるのではない。実際に、一部の実施形態の場合、駆動ギヤ１２１ａ−ｆの旋回運動及び回転運動の両者を停止させるのが好ましいことがある。従って、駆動ギヤ１２１ａ−ｆの旋回運動を停止させるのに、クラッチが付加的又は他の方法によって用いられることがある。制限するのではないが、一例として、クラッチ（図示せず）は、入力シャフト１０５と搬送アーム１１２との間に配置できる。このようなクラッチが噛合解除される場合、入力シャフト１０５の回転は、図１Ａを参照して上述したように、搬送アーム１１２を継続して回転させる。しかし、このようなクラッチが噛合解除されるとき、入力シャフト１０５の回転は、搬送アーム１１２から分離されて、搬送アーム１１２の旋回が停止できる。本願の開示内容から分かるように、搬送１１２の旋回運動を停止させることで、駆動ギヤ１２１ａ−ｆの回転運動及び旋回運動も停止でき、これにより入力シャフト１０５の回転から分離できる。
このような１つ以上のクラッチ１２３は、他の方法によって多様に実現し得る。例えば、一実施形態では、１つ以上のクラッチが駆動シャフト１２４ａ−ｂの端部に統合できる。このような実施形態では、シャフト装置内にシャフトが備えられるようにシャフトを配置することができ、単一クラッチが各駆動ギヤ１２１ａ−ｆの噛合及び／又は回転を制御することができる。
本願の開示内容から分かるように、クラッチ１２３は、入力シャフト１０５の回転から駆動ギヤ１２１ａ−ｆの回転及び／又は旋回運動を噛合及び分離するのに適した、及び／又は駆動ギヤ１２１ａ−ｆを従動ギヤ１３２ａ−ｃから噛合及び噛合解除するのに適した多様なタイプを有することができる。例えば、クラッチ１２３は、制限されるのではないが、特定の適用分野に好ましく、ディスククラッチ、円錐クラッチ、ジョークラッチ、爪クラッチ、螺旋爪クラッチ、ラチェットクラッチ、円錐ディスク結合クラッチ、磁気クラッチ、油圧クラッチ、又は遠心クラッチを含む多様な方法によって実現し得る。また、クラッチ１２３は、駆動ギヤ１２１ａ−ｆがクラッチ内に実現できるように位置決められるという点が理解できるはずである。例えば、駆動ギヤ１２１ａ−ｆは、クラッチパケット内に位置決められ、クラッチ１２３が従動ギヤ１３２ａ−ｃと本質的に整列できる。
また、上記トランスミッション１００’の開示は、駆動ギヤ１２１ａ−ｆを従動ギヤ１３２ａ−ｃから選択的及び一時的に噛合解除するために、１つ以上のクラッチ１２３の使用を含むが、このような開示内容は、単に一例であることを理解しなければならない。例えば、他の実施形態では、駆動ギヤ１２１ａ−ｆを再配向させるために、時間ウィンドウが形成でき、駆動ギヤ１２１ａ−ｆの配向は、当該ウィンドウにおいて従動ギヤ１３２ａ−ｃとの噛合を維持するように決定できる。時間ウィンドウは、例えばトルクスパイクを回避するか又は無視できるほどのトルクスパイクを許容するのに十分なほどに短い。更に、この時間ウィンドウは、トランスミッションの出力に連結できる。一実施形態において、このような連結は、出力速度の変更によって時間ウィンドウを伸縮させる。従って、駆動ギヤ１２１ａ−ｆの配向は、時間ウィンドウ内で予め決定できる。従って、従動ギヤ１３２ａ−ｃとの継続的な噛合のために、クラッチの噛合又は噛合解除は、駆動ギヤ１２１ａ−ｆを再配向させることができるが、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃの噛合解除をクラッチすることは不要なことがある。
本発明の実施形態は、各々同じ物理的大きさを有する駆動ギヤと、各々同じ物理的大きさを有する従動ギヤを用いることができるが、このような関係を必ずしも必要とするのではないという点を理解しなければならない。また、一部の実施形態では、駆動ギヤ及び従動ギヤが各々異なる物理的大きさを有することができるが、物理的大きさを任意に特定して変えることは、本願に示すトランスミッションにおける要求事項ではない。実際に、本発明においては、本願に示すように、ほぼ同じ物理的大きさを有する駆動ギヤ及び従動ギヤが用いられる。また、一部の実施形態では、駆動及び従動ギヤが、一方の軸方向の端部から他方の軸方向の端部まで実質的に同じ直径であるスプールギヤ又はヘリカルギヤであるため、これらのギヤは、自身の幅を横切るテーパを有しない。しかし、他の実施形態では、駆動及び従動ギヤが一方の軸方向の端部から他方まで先細となるベベルギヤであり得、又は一方の軸方向の端部から他方まで狭い又は不均一な大きさを有することができる。より一般に、本願に示す機能性の１つ以上の態様を実現するのに有効な任意のギヤ構造、大きさ、及び／又は配置が用いられ得る。従って、本発明の範囲は、本願に示す例示的な実施形態に限られるものではない。
トランスミッション１００（図１Ａ）及びトランスミッション１００’（図１Ｂ）とある程度同様なトランスミッション２００の態様が概略的に示されている図３Ａ−Ｃを参照して、動力源と負荷との連結を維持しつつ、かつ、駆動ギヤと従動ギヤとの常時噛合又は実質的に常時噛合を維持しつつ、ギヤ比を変える方法を説明する。特に、図３Ａ−Ｃには、多様なギヤ比のトランスミッション２００が示されている。
図３Ａに示す実施形態の例において、トランスミッション２００は、それらの中心を通過する軸を中心にそれぞれ回転するように構成された３つの従動ギヤ２３２ａ−ｃを含む。また、トランスミッション２００は、従動ギヤ２３２ａ−ｃと噛合されて回転する２つの駆動ギヤ２２０ａ−ｂ、即ち駆動ギヤセットを含む。従動ギヤ及び駆動ギヤの個数は単に一例に過ぎず、他の実施形態では、より多い又はより少ない個数の駆動ギヤ及び／又は従動ギヤが用いられ得るという点を理解しなければならない。更に、一部の実施形態では、そして本願に示すように、３つの従動ギヤ２３２ａ−ｃは、各従動ギヤがそれらの中心軸を中心にそれぞれ回転するとき、３つの従動ギヤ２３２ａ−ｃが同じ回転を維持するように接続できる。また、図示の実施形態において、従動ギヤ２３２ａ−ｃは、リングギヤとして約１２０度の実質的に同じ角度間隔でオフセットされ、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは約１８０度でオフセットされるが、従動ギヤ２３２ａ−ｃ及び駆動ギヤ２２０ａ−ｂの開示構成及び配置は単に一例に過ぎないという点を理解しなければならない。
本願に示すように、従動ギヤ２３２ａ−ｃは、駆動ギヤ２２０ａ−ｂによって噛合されるとき又は連動システムによって回転するときに回転するように構成できる。しかし、回転運動だけでなく、リングギヤ２３２ａ−ｃはまた、直動に入ったり出たりすることもできる。例えば、図３Ａ−Ｃに示すように、各従動ギヤ２３２ａ−ｃは、１つ以上の他の従動ギヤの直動経路とはある程度オフセットされる直動経路に沿って摺動して入ったり、出たりすることができる。例えば、図示の実施形態の例において、各従動ギヤ２３２ａ−ｃは、各従動ギヤ２３２ａ−ｃの各中心から放射状に延びる各直動経路２３３ａ−ｃに沿って各々直動する。ある場合は、各直動経路２３３ａ−ｃの角度オフセットは同じであり得る。従って、単に一例ではあるが、３つの従動ギヤ２３２ａ−ｃの場合、各直動経路２３３ａ−ｃの角度オフセットは約１２０度である。このような方式で、従動ギヤの半径方向位置にかかわらず、各従動ギヤは直動でき、他の従動ギヤから同じ角度オフセットを維持することができる。
図３Ａに示すように、本実施形態で駆動ギヤ２３２ａ−ｃは、湾曲側を備える一般に三角形の部分を形成し、この湾曲側は、少なくとも１つの駆動ギヤ２２０ａ−ｂと常時噛合される仮想ギヤ２３４を形成する。理解し得るように、仮想ギヤ２３４の大きさ及び形態は変わることができ、仮想ギヤ２３４の如何なる特定の配置、大きさ、又は形態も必要としない。例えば、仮想ギヤ２３４の形態は、仮想ギヤ２３４を形成する従動ギヤの個数によって、又は本願に示すように、従動ギヤ２３２ａ−ｃの半径方向位置によって変わることができる。
仮想ギヤ２３４内において、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、レバー２１９ａ−ｂの遠位端に位置決められる。更に、前述したように、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、旋回運動するように構成できる。従って、一実施形態の例において、レバー２１９ａ−ｂは、駆動ギヤ２２０ａ−ｂと、駆動ギヤ２２０ａ−ｂが旋回する中心軸との間の距離を示す。従って、駆動ギヤ２２０ａ−ｂが位置決められる遠位端の対向側の各近位端において、レバー２１９ａ−ｂの交差部は、駆動ギヤ２２０ａ−ｂが旋回する中心軸が通過する中心を形成する。更に、旋回運動だけでなく又は旋回運動に代わって、各駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、それらの中心を通過する各中心軸を中心にそれぞれ回転することができる。
図示のレバー２１９ａ−ｂは、本願に示す原理に従ってトランスミッション２００を実現するにあたって、実際のレバー又は仮想のレバーであり得る。例えば、物理的レバーがレバーの端部の駆動ギヤと、レバー２１９ａ−ｂとの間の交差部の中心に取り付けられ得る。他の方法において、レバーは仮想のレバーであり得る。例えば、図１Ａ−Ｂに示すように、軸方向シャフト１２０ａ−ｂは、駆動ギヤ１２１ａ−ｆと、該駆動ギヤ１２１ａ−ｆが旋回する軸との連結を維持する物理的レバーアームなしに、駆動ギヤ１２１ａ−ｆを保持することができ、中心の旋回軸を中心に駆動ギヤ１２１ａ−ｆを旋回させることができる。
実際であれ仮想であれ、レバー２１９ａ−ｂは、それらの長さが変化できるように制御及び変更可能である。例えば、駆動ギヤ２２０ａ−ｂについて、図３Ａでレバー２１９ａ−ｂの端部にある駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、半径方向外側に摺動でき、その結果、レバー２１９ａ−ｂの長さが変わる。例えば、図示のように、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、図３Ａにおける位置から図３Ｂ及び３Ｃに示す位置まで半径方向に摺動したり、又は図３Ａ及び図３Ｃに示す位置の間から任意の位置に摺動できる。従って、図３Ａから図３Ｃまで駆動ギヤ２２０ａ−ｂの半径方向への直動が生じる場合、レバー２１９ａ−ｂ長さが増加することが分かる。同様に、駆動ギヤ２２０ａ−ｂが図３Ｃの位置から図３Ｂ又は図３Ａの位置まで半径方向に直動すると、レバー２１９ａ−ｂ長さは対応して減少するようになる。
駆動ギヤ２２０ａ−ｂがレバー２１９ａ−ｂの中心周りに旋回する場合、駆動ギヤは、多様なリングギヤ２３２ａ−ｃと噛合でき、これにより従動ギヤ２３２ａ−ｃが回転するようになる。また、レバー２１９ａ−ｂ長さの増加によって、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回半径が増加するようになり、これにより駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回経路の長さも増加するようになる。駆動ギヤ２２０ａ−ｂがより長い旋回経路に沿いつつ一定の角速度を維持するために、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの線速度は、必ず増加するようになる。同様に、レバー２１９ａ−ｂ長さの減少によって、そして駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回経路の半径及び全長の減少によって、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの線速度は、対応して減少するようになる。
従って、駆動ギヤ２２０ａ−ｂ上の任意の地点の線速度は、レバー２１９ａ−ｂ長さ及び駆動ギヤ２２０ａ−ｂが回転する角速度と関連づけられる。例えば、図３Ａ−Ｃに示す実施形態の例において、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、噛合地点２３５で従動ギヤ２３２ａ−ｃと対をなす。駆動ギヤ２２０ａ−ｂ上の噛合地点２３５で当該噛合地点２３５は、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回運動に係わる線速度を有するという点が理解できるはずである。特に、ｖ１が噛合地点２３５で駆動ギヤ２２０ａ−ｂの線速度であるとすれば、ｖ１は、式ｖ１＝ω１・ｌによって駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回運動と関連づけられ、ここで、ω１は角速度、即ち駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回速度や旋回ＲＰＭであり、ｌは噛合地点２３５から駆動ギヤ２２０ａ−ｂが旋回する中心軸までの距離である。従って、ｖ１はｌに直接比例して、ω１が常数に維持されれば、ｌの増加によってｖ１が増加し、ｌの減少によってｖ１が減少するということが分かる。
また、従動ギヤ２３２ａ−ｃが駆動ギヤ２２０ａ−ｃによって噛合されるとき、それ自体の中心周りに回転すれば、従動ギヤ２３２ａ−ｃ上の噛合地点の線速度ｖ２は、式ｖ２＝ω２・ｒによって従動ギヤ２３２ａ−ｃの回転運動と関連づけられ、ここでω２は従動ギヤ２３２ａ−ｃの角速度、即ち回転速度又はＲＰＭであり、ｒは従動ギヤ２３２ａ−ｃの半径である。従って、ｖ２はω２に直接比例して、ｒが常数に維持されれば、ｖ２の増加によってω２が増加し、ｖ２の減少によってω２も減少するということが分かる。
更に、噛合地点２３５は、駆動ギヤ２２０ａ−ｂ及び従動ギヤ２３２ａ−ｃに共通するため、噛合地点２３５において、駆動ギヤ２２０ａ−ｂ及び従動ギヤ２３２ａ−ｃは、同じ線速度を有する。従って、噛合地点２３５においてｖ１＝ｖ２である。従って、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの角速度ω１と従動ギヤ２３２ａ−ｃの半径ｒが実質的に常数であるシステムにおいて、そして駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回距離ｌと従動ギヤ２３２ａ−ｃの角速度ω２が変わり得るシステムにおいて、ｌとω２との関係は、ｌ＝ｋ・ω２で表され、ここでｋはｒ／ω１に相当する常数である。従って、ω２及びｌは直接比例して、一方が増加又は減少する場合、他方もそれに対応して変わるようになる。従って、レバー２１９ａ−ｂ長さの増加及び減少によって、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの噛合地点の線速度が増加又は減少するようになり、これに対応して従動ギヤ２３２ａ−ｃの角速度も増加又は減少するようになることが分かる。
レバー２１９ａ−ｂ長さと従動ギヤ２３２ａ−ｃの角速度との関係は、簡単な２つの実施例を通じて更に説明できる。以下の実施例は、本発明を制限するのではなく、その代わり本発明の一態様を単に説明するために提供するものであることが理解できるはずである。
第１実施例において、図３Ｂのトランスミッション２００のようなトランスミッションは、レバー長さを１インチにして用意することができる。また、駆動ギヤの直径は１インチに相当し、従動ギヤの半径は８インチに相当し、駆動ギヤは２０００ＲＰＭの一定の角速度で旋回できるように、トランスミッションが配置又は構成できると仮定することができる。従って、このような実施例において、駆動ギヤが旋回する中心軸から最も離れた地点にある、駆動ギヤの外側エッジ上の噛合地点の線速度は、約４０００インチ／分（ω１＝２０００ＲＰＭ及びｌ＝（１インチ＋１インチ））に相当するという点が理解できるはずである。
また、噛合地点が駆動ギヤと従動ギヤとの間で共有される限り、噛合地点における従動ギヤの線速度ｖ２は、噛合地点における駆動ギヤの線速度ｖ１と同一である。従って、本実施例において、ｖ２も４０００インチ／分である。また、従動ギヤがその中心軸を中心に回転し、固定した半径を有する限り、従動ギヤの角速度ω２は、約５００ＲＰＭ（ｖ２＝４０００インチ／分及びｒ＝８インチ）に相当するものとして決定できる。従って、従動ギヤの角速度ω２は、駆動ギヤの角速度ω１よりも４倍（５００ＲＰＭと２０００ＲＰＭとを比べるとき）小さく、駆動ギヤ及び従動ギヤの前記例示的な配置によって４：１のギヤ減少が提供される。
しかし、第２実施例では、例えば図３Ｃのトランスミッション２００を取り、第１実施例のように、駆動ギヤが１インチの直径を有し、従動ギヤの半径が常数で８インチに相当し、駆動ギヤが２０００ＲＰＭの一定の角速度で旋回するものと仮定する。しかし、本実施例ではまた、レバー長さが、例えば３インチに増加したものと仮定する。理解し得るように、レバー長さがこのように増加すると、駆動ギヤが回転する中心軸から最も遠い距離にある、駆動ギヤの外側エッジ上の噛合地点の線速度ｖ１は、約８０００インチ／分（ω１＝２０００ＲＰＭ及びｌ＝（１インチ＋３インチ））である。従動ギヤは、駆動ギヤと共通の噛合地点を有するため、噛合地点における従動ギヤの線速度ｖ２も約８０００インチ／分である。また、線速度ｖ２の増加によって、従動ギヤの角速度ω２も第１実施例における従動ギヤの角速度よりも必ず増加する。例えば、この第２実施例において、従動ギヤ２３２ａ−ｃの角速度ω２は、約１０００ＲＰＭ（ｖ２＝８０００インチ／分及びｒ＝８インチ）である。従って、従動ギヤの角速度ω２は、駆動ギヤの角速度ω１よりも２倍（１０００ＲＰＭと２０００ＲＰＭとを比べるとき）小さく、駆動ギヤ及び従動ギヤのこのような例示的な配置によって２：１のギヤ減少が提供される。
従って、レバー２１９ａ−ｂ長さを増加又は減少させるために、駆動ギヤ２２０ａ−ｂを半径方向に移動させることで、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの角速度が常数に維持されても、従動ギヤ２３２ａ−ｃの角速度が対応して増加又は減少し得ることが分かる。結果的に、従動ギヤ２３２ａ−ｃの角速度は、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの入力角速度が一定する場合も変わり得、これによりトランスミッション２００におけるギヤ比変更が提供できる。また、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、前記実施例のように２つの位置に制限するのではないという点が理解できるはずである。実際に、一部の実施例では、図１Ａのトランスミッション１００及び図１Ｂのトランスミッション１００’における駆動ギヤのように、駆動ギヤセットが多数の位置、可能な限り無限個数の位置の間で変わり得る。半径方向の各位置は、互いに異なるレバーアームを生成し、各ギヤ比は、互いに異なるレバー長さに対応する。従って、可能な位置範囲に沿って駆動ギヤ２２０ａ−ｂが摺動でき、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、無限個数の連続的なギヤ比を形成することができる。同様に、駆動ギヤ２２０ａ−ｂが単に離散的な位置で噛合を維持し、これにより位置の間に段が形成される場合も、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、有限個数の互いに異なる多くの不連続ギヤ比の間に段を形成することができる。
例えば、図１Ａを参照すれば、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂは、半径方向内側又は外側に摺動でき、これに対応して、従動ギヤ１３２ａ−ｂが半径方向内側又は外側に摺動する。上述したように、半径方向の直動経路に沿う各位置において、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂの旋回経路は、互いに異なる長さを有し、これにより互いに異なるギヤ比が形成される。一部の実施形態では、本願でより詳細に検討するように、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃが半径方向に直動するとき、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが従動ギヤ１３２ａ−ｃとの常時噛合を維持するように構成できる。従って、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂが線形経路上の任意の位置に直動可能な限り、無限個数の連続的なギヤ比が可能である。
本願の開示内容から、必ずしも無限個数の連続的なギヤ比を形成する必要はないという点が理解できるはずである。実際に、一実施形態では、隣接するギヤ比の間の移動が微細又は殆ど軽微に、多数の不連続なギヤ比が形成され、トランスミッションは、無段変速トランスミッションに近似する。例えば、図１Ｂに示すトランスミッション１００’を考慮する。上述したように、トランスミッション１００’は、駆動ギヤ１２１ａ−ｆの回転及び／又は旋回運動を少なくとも一時的に停止させる１つ以上のクラッチ１２３を含むことができる。このような停止は、クラッチを噛合することで生じ得、これはまた、ギヤ比変更と共に生じ得る。
例えば、一実施形態の例によれば、トランスミッション１００’におけるギヤ比変更は、非常に小さい増分を有して、その変更が少なくとも殆ど軽微であり得る。例えば、一実施形態によれば、有効な各位置の旋回経路の長さは、非常に少量に増加又は減少し得、クラッチを噛合させ、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃを移動させるのにかかる時間が非常に短く、前記ギヤ比変更が何分の１秒あるいはほぼ瞬時に行われる。時間を更に減らすために、前記制御は、電子制御システムを介して自動的に行える。しかし、本願に示す如何なるものでも、クラッチ１２３、及び／又は、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃの移動が、人の操作による制御を妨害するものではない。
一実施形態によれば、様々な不連続の旋回経路が可能であり、各々の不連続の位置で仮想ギヤは、完全な整数仮想ギヤである。特に、仮想ギヤが円形であれば、仮想ギヤの円周の長さは、ギヤ歯の全体個数で割ることができ、部分的にギヤ歯がなければ、これは駆動ギヤ１２１ａ−ｆ上のギヤ歯又は従動ギヤ１３２ａ−ｃ内側のギヤ歯の大きさであると言える。一例として、ギヤ歯の幅が４分の１インチである具体例の場合、円周が１２インチの仮想ギヤは、仮想ギヤの円周が正確に４８個の完全なギヤ歯で割ることができる限り、完全な整数仮想ギヤである。従って、ギヤ歯の幅が同じ場合、１２と３分の１インチの円周を有する仮想ギヤは、仮想ギヤの円周が４９個の完全なギヤ歯＋５０番目のギヤ歯の３分の１で割ることができる限り、完全な整数仮想ギヤではない。
駆動ギヤ１２１ａ−ｆの旋回経路を、駆動ギヤ１２１ａ−ｆのギヤ歯の幅で完全に割ることができる長さを有する不連続経路の間で変えることで、更なる複雑性が減少し得る。例えば、上述したように、駆動ギヤ１２２１ａ−ｆが、従動ギヤ１３２ａ−ｃによって形成された仮想ギヤが完全な整数の仮想円ではない円周を有する半径方向位置に摺動すれば、駆動ギヤ１２１ａ−ｆが回転及び旋回するとき、駆動ギヤ１２１ａ−ｆは、従動ギヤ１３２ａ−ｃのギヤ歯と適切に整列されないことがある。その代わり、仮想ギヤの部分的なギヤ歯によって誤整列が生じ、トランスミッションの効率性を減少させることがある。
相対的に小さい直動距離上で非常に多数の不連続ギヤ比が提供できるという点は当業者に明らかである。例えば、一方の完全な整数仮想円から、その次の完全な整数仮想円に変えるために、ギヤ歯の幅に相当する量だけ円周が増加又は減少すれば良いという点が理解できるはずである。駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃが半径方向に移動する限り、そして仮想ギヤの半径及び円周が式ｃ＝２πｒによって関連づけられる限り、ｔｗがギヤ歯の幅に相当する場合、ｔｗ／（２π）に相当する半径方向の変更は、駆動ギヤ１３２ａ−ｃによって形成された仮想ギヤだけでなく、駆動ギヤ１２１ａ−ｆの旋回経路の大きさをその次の完全な整数仮想ギヤに変えることが推定され得る。またトランスミッションは、形成された仮想ギヤが完全な整数仮想ギヤである位置でのみ駆動ギヤ１２１ａ−ｆと従動ギヤ１３２ａ−ｃとの噛合を保証するように制御できる。このような方式によって噛合を制御するために、機械式又は電気式制御が用いられ得る。例えば、ロックステップ機械移動機構が用いられ得る。他の方法によって又はこれに追加して、電子制御システムが、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃの移動、噛合、及び噛合解除を制御することもできる。
駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃの対となるギヤ歯が相対的に小さい大きさを有する実施形態では、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃが半径方向に非常に小さく直動しても、不連続ギヤ比が達成できるということが理解できるはずである。例えば、具体的な実施例において、駆動ギヤは、ギヤ歯が２分の１インチの幅を有するギヤ歯形状を有することができる。結果的に、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃは、ギヤ比の間での移動のために、わずか１／（４π）インチ、即ち約０．０８インチの距離を半径方向に移動する必要がある。従って、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃが半径方向に単に２インチの距離を直動することで、２５個よりも多くの不連続ギヤ比が得られる。
更に、ギヤ比の間での移動のために要求される半径方向距離が非常に小さければ、そのような変更を招くのにかかる時間も非常に短い。その結果、一部の実施形態では、あるギヤ比から次のギヤ比への変更がほぼ瞬時に起こる。例えば、図１Ｂのトランスミッション１００’の例では、クラッチ１２３を噛合させ、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃをその次の完全な整数仮想円及び旋回経路に半径方向に沿って直動させ、次いで、駆動ギヤ１２１ａ−ｆが回転及び／又は旋回運動を再開始するようにクラッチの噛合を解除させるのにかかる時間は、ほんの何分の１秒であり得る。実際に、トランスミッション１００’が制御システムによってこのように自動的に制御される場合、このような変更を完成するのにかかる時間は、数百又は数十分の１秒オーダーであり得る。
上記説明は、仮想ギヤの大きさに対してギヤ歯１つの増分だけ離れている不連続ギヤ比の間で段階別に進む有段トランスミッションについて示しているが、このような特徴は、制限的なものではないため、他の実施形態も予想し得ることが理解できるはずである。例えば、上述したように、トランスミッション１００（図１Ａ）のような実施形態において、トランスミッションは、ギヤ比の間で段階別に進むものではなく、滑るように動くこともできる。しかし、有段ギヤ変更の他の実施形態において、１つのギヤ歯以外の他の増分が用いられることもある。例えば、他の実施形態では、ギヤ比の間の段数が２、３、４、又はより多いギヤ歯増分で行われることもある。また他の実施形態では、ギヤ比の間の段数が、トランスミッションの駆動又は従動ギヤの個数、又は駆動及び従動ギヤの位置に依存することもある。例えば、５つの駆動ギヤ、又は５つの駆動ギヤ位置を有するトランスミッションは、ギヤ歯５つ増分のギヤ比の間で段階別に進むことができる。同様に、３つの従動ギヤ又は３つの従動ギヤ位置を有するトランスミッションは、ギヤ歯３つ増分のギヤ比の間で段階別に進むことができる。
前述したように、トランスミッションへの入力によって回転が継続して生じる間、ギヤ比変更が達成できて、トランスミッションは、ギヤ比が変わる間に動力源に連結できる。しかし、他の実施形態において、本発明に係るトランスミッションは、動力源から断絶されたり、又はギヤ比が変わる間に動力源が遮断されたりし得るという点が理解できるはずである。例えば、本発明の一実施形態に係るトランスミッションは、コンベヤに連結されるギヤボックス内に実現し得る。ギヤ比の間で変更させるために、コンベヤシステムに供給される動力が断絶されることがある。そうすると、利用者は、手動で、電子的な方法で、又は他の方法で、駆動及び従動ギヤを所望のギヤ比で半径方向に沿って直動させて、動力を再噛合することもできる。このような場合、クラッチ１２３（図１Ｂ）を必要としない場合もあって、省略することがあるという点が理解できるはずである。
上記実施例では、駆動ギヤ２２０ａ−ｂ及び従動ギヤ２３２ａ−ｃの個数、大きさ、位置、角速度、及びギヤ歯に関する一部の仮定を行ったが、これらの仮定は、単に前記実施例のために行われたものであって、本発明を制限するのではないという点が理解できるはずである。その代わり、これらは単に本発明の特定の実施形態の例に係るトランスミッションがギヤ比の間で変えられる方式をより明確に示すために確認する事項に過ぎない。実際に、トランスミッション１００（図１Ａ）、トランスミッション１００’（図１Ｂ）、及びトランスミッション６００（図１１Ａ−Ｂ）のようなトランスミッションの一態様は、多様な応用分野に適用するために、スケール調整可能であるという点が理解できるはずである。従って、トランスミッションが実現される応用分野における必要に応じて、駆動及び従動ギヤは、任意の多様な大きさを有することができ、任意の適切な大きさを有する任意の多様な個数のギヤ及びギヤ歯を有することができ、任意の多様な角速度で作動できるという点が予想される。例えば、本発明の一実施例に係るトランスミッションは、航空母艦又は他の大型船舶と共に実現し得、直径がヤードではないが、数フィートの非常に大きい駆動及び従動ギヤを採用することができる。他の方法において、本発明の他の実施例に係るトランスミッションは、例えば模型自動車で実現し得、直径がミリメートルではないが、センチメートルに特定される非常に小さい駆動及び従動ギヤを採用することができる。
図３Ａ−Ｃに関して前述したように、レバー２１９ａ−ｂ長さの増加によって、そして駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回経路の変更によって、駆動ギヤ２２０ａ−ｂとの噛合を維持するために、従動ギヤ２３２ａ−ｃも移動しなければならない。従って、図３Ａ−Ｃに示すように、従動ギヤ２３２ａ−ｃが、例えば、各直動経路２３３ａ−ｃに沿って移動することによって、仮想ギヤ２３４の大きさが変わるようになる。従って、互いに異なる大きさを有する物理的従動ギヤセットと駆動ギヤ２２０ａ−ｂとを噛合させなくても、トランスミッション２００内におけるギヤ比変更が生じ得る。その代わり、本願に示すように、駆動ギヤ２２０ａ−ｂと噛合される仮想ギヤ２３４の大きさだけでなく、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回経路の大きさを変えることで、ギヤ比変更が行われる。
仮想ギヤ２３４の大きさが変わるギヤ比変更中に駆動ギヤ２２０ａ−ｂと従動ギヤ２３２ａ−ｃとの常時又は実質的に常時の噛合を維持するために、直動経路２３３ａ−ｃに沿う従動ギヤ２３２ａ−ｃの直動運動は、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの半径方向運動を招くレバー２１９ａ−ｂ長さの変更と同期化できる。特に、駆動ギヤ２３２ａ−ｃが外側又は内側に移動されることによって、レバー２１９ａ−ｂ長さは、対応する量だけ実質的に同時に増加又は減少し得、これにより従動ギヤ２３２ａ−ｃ及び駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、それら各々の旋回及び回転によって実質的に常時噛合が維持でき、上述したように、場合によっては駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回経路の長さ及び／又は直径の増加又は減少中にも、常時噛合が維持できる。このような方式で、実質的に常時噛合が多様なギヤ比で維持される。また、有段ギヤ比変更を用いる、一実施形態に係る例示的なトランスミッションの場合にも、このようなギヤ比変更が駆動ギヤ２２０ａ−ｂ及び従動ギヤ２３２ａ−ｃが若干移動することで達成でき、駆動ギヤ２２０ａ−ｂとトランスミッション入力インターフェース及び／又は外部動力源が断絶される時間が、無視できるほど軽微であったり、殆ど感知できない。このような実施形態では、駆動ギヤ２２０ａ−ｂ及び従動ギヤ２３２ａ−ｃが、ギヤ比の間で滑るように動くトランスミッションと同じ所望の効果を効果的に提供することができる。従って、多段が提供される場合、本願で説明する有段トランスミッションは、ギヤ比が変わる間、トランスミッションが駆動ギヤ２２０ａ−ｂと従動ギヤ２３２ａ−ｃとの有効な連結を維持する摺動方式で効果的に作動することができる。
例えば、従動ギヤ２３２ａ−ｃがその各直動経路２３２ａ−ｃ上で滑り込んだり滑り出、これにより仮想ギヤ２３４の大きさ及び駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回経路の長さが変わるときとほぼ同時に、レバー２１９ａ−ｂ長さが調整できる。結果的に、本発明に係るトランスミッションが駆動ギヤ２２０ａ−ｂの回転及び／又は旋回運動を停止させたり、防止したりするために、クラッチと噛合する場合にも、クラッチが噛合解除される場合、駆動ギヤ２２０ａ−ｂ及び従動ギヤ２３２ａ−ｃは、新しいレバー長さで継続して噛合される位置に置かれる。従って、駆動ギヤ２２０ａ−ｂが回転及び旋回運動を再開始するとき、噛合が維持されているため、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、従動ギヤ２３２ａ−ｃを駆動することができる。更に、本願に示すように、少なくとも部分的にレバー２１９ａ−ｂ長さに基づいて、駆動ギヤ２２０ａ−ｂ上の噛合地点２３５の線速度が増加したり減少することによって、従動ギヤ２３２ａ−ｃ上の噛合地点２３５における対応線速度も増加する。従動ギヤ２３２ａ−ｃは、固定した大きさを有することができ、一部の実施形態では、常に従動ギヤ２３２ａ−ｃの中心と整列される軸周りに回転できるため、線速度の増加によって従動ギヤ２３２ａ−ｃの角速度が増加する。従って、駆動ギヤ２２０ａ−ｂの旋回経路の長さ及び／又は直径を変えることで、及び／又は仮想ギヤ２３４の大きさを変えることで、そして互いに異なる大きさを有する物理的ギヤの間に噛合を変更させずに、ギヤ比変更が行われる。
本願で述べるように、駆動ギヤは、実際のレバー又は有効のレバーの各端部に位置できる。一部の実施形態において、このような駆動ギヤは、複数態様のうち任意の態様を有するムーンギヤとして作動することができる。例えば、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、多様なギヤ比に対応する多様な出力を得るように従動ギヤを駆動するために、従動ギヤ、例えば、従動ギヤ２３２ａ−ｂと実質的に常時噛合を維持することができる。また、本願に示すように、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、その各中心軸を中心に回転することができ、更にレバー２１９ａ−ｂの間の交差部中心を通過する軸のような外部軸周りに旋回することができる。従って、例えば本願に示すように、駆動ギヤが従動出力ギヤとちょうど噛合し始めようとするとき、駆動及び従動ギヤのギヤ歯の同期化を保証する所定の制御方式で、駆動ギヤ２２０ａ−ｂが回転できる。更に、駆動ギヤ２２０ａ−ｂは、半径方向に直動することができる。上述したように、ムーンギヤの半径方向運動によって、非常に小さく増加する、可能な限り無限に小さく増加するギヤ比の範囲によって、トランスミッションが摺動方式又は段階方式で移動できる。従って、駆動ギヤは、可変出力を生成するために、半径方向に直動することができ、及び／又は対応従動ギヤと同期した噛合を果たすために回転することができる。また、駆動ギヤが半径方向に直動して、実質的に連続的なギヤ比の間又は不連続のギヤ比の間でトランスミッションが摺動したり、段階別に進んだりする限り、トランスミッションは、トルクスパイクを生成しなくても、又はほんの軽微なトルクスパイクのみを生成しつつギヤ比を変えることができて、トランスミッション及び／又はトランスミッションに結合される駆動トレインが損なわれない。
例示的な駆動ギヤ３２０ａ及び従動ギヤ３３２の多様で可能な運動が図４に示されている。特に、図４には、実現し得る従動ギヤ３３２と同期する２つの駆動ギヤ３２０ａ−ｂが、例えばリングギヤとして示されている。しかし、特定の適用分野で必要としたり又は要求する場合、より多い又はより少ない駆動ギヤ及び／又は従動ギヤを用いることもできる。従って、２つの駆動ギヤ３２０ａ−ｂ及び１つの従動ギヤ３３２は、単に例示するために示される。
図４に示すように、任意の所定レバー長さにおいて、駆動ギヤ３２０ａは、地点３２０’を通過する軸周りに、又は駆動ギヤ３２０ａの中心３２０’’からオフセットされた任意の他の軸周りに旋回することができる。従って、駆動ギヤ３２０ａは、例えば、旋回経路３２５に沿って旋回及び移動することができる。一部の実施形態において、地点３２０’と整列されるシャフト及び／又はキャリア（図示せず）は、駆動ギヤ３２０ａを、地点３２０’を通過する軸を中心に時計回りに直接又は間接旋回させることができる。駆動ギヤ３２０ａが旋回するとき、その中心３２０’’を中心に回転するように構成することもある。例えば、前述したように、動力の入力を受け、受けた動力の入力を、例えば多様な駆動ギヤの回転及び旋回運動に変える動力伝達システムが実現し得る。
駆動ギヤ３２０ａの回転は、駆動ギヤ３２０ａの旋回方向と逆になるよう、反時計回りであり得る。また、このような回転は、駆動ギヤ３２０ａ−ｂが従動ギヤ３３２と同期するように実現し得、駆動ギヤ３２０ａ−ｂが従動ギヤ３３２との噛合を用意する場合、駆動ギヤ３２０ａ−ｂのギヤ歯は、従動ギヤ３３２のギヤ歯と適宜整列される。次いで、駆動ギヤ３２０ａが従動ギヤ３３２と噛合し始めると、駆動ギヤ３２０ａのこのような噛合と、回転及び旋回運動によって、従動ギヤ３３２がその中心３３２’周りに回転するようになる。
図４で更に確認できるように、駆動ギヤ３２０ａ−ｂは、トランスミッション内で従動ギヤと噛合を維持しつつ、駆動ギヤの沿う旋回経路の長さを増加又は減少させる半径方向に直動するように更に構成できる。図示の実施形態では、駆動ギヤ３２０ａが垂直経路３３１に沿って内側又は外側に直動できるように示されているが、このような運動は単に一例に過ぎないという点を理解しなければならない。特に、駆動ギヤ３２０ａが旋回運動する限り、本願の開示内容から、駆動ギヤ３２０ａは、旋回経路におけるその配向又は位置にかかわらず、垂直軸から任意の角度間隔でオフセットされる経路に沿って、中心３２０’に向かう半径方向内側又は中心３２０’から離れる半径方向外側に直動できるという点が理解できるはずである。また、従動ギヤ３３２のような従動ギヤは、半径方向に所定方向に沿って直動することができる。例えば、図示の実施形態において、従動ギヤ３３２は、例えば垂直から約１２０度オフセットされ、中心３２０’を通過する直動経路３３３に沿って内側及び／又は外側に直動する。本願に示すように、多重の従動ギヤが用いられる場合、各従動ギヤは、直動経路に沿って所定方向に移動することができ、一部の実施形態において、所定方向は各々実質的に同じ角度増分を有して、互いに対してオフセットできる。
本願の開示内容から、駆動ギヤ３２０ａの回転及び旋回の純合計によって、駆動ギヤ３２０ａが回転される角速度が制御されるという点を理解しなければならない。特に、前述したように、駆動ギヤ３２０ａ−ｂは、第１方向、例えば時計回りに旋回することができる一方、それらは、自身の各中心に対して第２の逆方向、例えば反時計回りに回転する。このような配置では、従動ギヤ３３２との噛合地点における、駆動ギヤ３２０ａの時計回りの旋回運動及び反時計回りの回転運動の純合計によって、従動ギヤ３２０ａの速度が決定される。特に、駆動ギヤ３２０ａの回転運動及び旋回運動各々は、駆動ギヤ３２０ａと従動ギヤ３３２との噛合地点における線速度に寄与し、従って、その噛合地点における従動ギヤ３３２の線速度と、このような線速度を生成する従動ギヤ３３２の対応角速度にも寄与する。従って、駆動ギヤ３２０ａの旋回運動及び回転運動の純合計によって、従動ギヤ３３２の回転速度も決定される。
本願の開示内容から、トランスミッション入力における特定の回転速度の場合、そして特定のレバー長さ及び駆動ギヤの大きさにおいて、自身の軸を中心とする駆動ギヤ３２０ａの回転は、噛合地点で駆動ギヤ３２０ａの旋回運動が線速度に寄与するものとは逆方向でありつつほぼ同量で、噛合地点における線速度に寄与することができるという点が理解できるはずである。このような配置では、駆動ギヤ３２０ａの回転が駆動ギヤ３２０ａの旋回運動を相殺することができ、これにより無視できる、可能な限りゼロである純線速度が得られる。従って、駆動ギヤ３２０の回転及び旋回の純合計は、ゼロ出力を生成し得る。
噛合地点における駆動ギヤ３２０ａの線速度が従動ギヤ３３２の回転する角速度（従って、トランスミッションの出力）を決定する限り、噛合地点でゼロの純線速度によって、従動ギヤは実質的に回転しなくなる。特に、駆動ギヤ３２０ａの回転及び駆動ギヤ３２０ａの反対側への旋回は、互いに中立することができる。その結果、駆動ギヤ３２０ａは、従動ギヤ３３２と噛合でき、旋回及び回転運動を維持することができるが、従動ギヤ３３２の運動を停止させるために、クラッチ又はバンドを継続して適用しなくても、従動ギヤ３３２に任意の出力を提供しなくなる。結果的に、トランスミッションが中立状態になる。
従って、本発明に係るトランスミッションの少なくとも一部の実施形態によれば、駆動ギヤの回転及び旋回が従動ギヤと噛合される噛合中立状態が提供でき、駆動及び従動ギヤが動力源に各々連結されるが、如何なる出力も提供しない。また、一部の実施形態において、噛合中立状態の間、システムの各ギヤは噛合を維持するが、トランスミッションによってゼロ出力が提供される。従って、一部の自動トランスミッションとは異なって、本発明の駆動及び従動ギヤは、ギヤの移動を制限する外力を適用する装置の使用を必要とせず、ギヤ比変更中及び中立の間に噛合を維持する。
噛合中立状態からトランスミッションを解除するために、ギヤ比が変更し得る。例えば、レバー長さを増加させることでギヤ比が減少する可能性があり、これにより所定の駆動ギヤ又はギヤの回転に係わり、かつ、常数であり得る線速度上で、駆動ギヤの旋回に係わる線速度も増加するようになり、これによりトランスミッションは、多数、そして可能な限り無限個数の順ギヤ比のうち、変わり得る順ギヤ比に移動され、ここで順ギヤ比は、潜在的に出力速度が入力速度よりも速い過駆動比を含む。逆に、レバーが減って旋回速度が回転速度よりも小くなれば、トランスミッションは逆ギヤ比に移動して、任意の個数の逆ギヤ比の間で変えられる。
図５及び図６を参照して、入力駆動ギヤ及び出力従動ギヤを移動させるための機構の一例について説明する。特に、図５には、駆動ギヤ１２１ａ−ｆを１つ以上の従動ギヤとの噛合を維持しつつ、半径方向に移動させるための機構の一例が示されている。図６には、従動ギヤ１３２ａ−ｃを所定方向に移動させて、１つ以上の駆動ギヤとの噛合を維持することができる機構の一実施形態の例が示されている。
図５には、トランスミッション入力インターフェース１０５及び２つの比率基準ギヤ１１４に連結された搬送アーム１１２を含むキャリア１１１が示されている。図１Ａに関して示すように、トランスミッション入力インターフェース１０５の回転によって、搬送アーム１１２も回転するようになる。また、搬送アーム１１２の回転は、更に比率基準ギヤ１１４を基準ギヤ１１６周りに回転させ、次いで、１つ以上の駆動ギヤセットを回転及び／又は旋回運動させることができる。
一部の実施形態において、キャリア１１１は、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ（図１Ａ−Ｂ）の半径方向への移動を容易にするように構成される。例えば、図５に示すように、キャリア１１１は、駆動ギヤセット１２０ａ−ｂ（図１Ａ）を回転させる駆動ロッド１２４ａ−ｂに連結されている伝達ギヤ１１８ｄを含むことができる。伝達ギヤ１１８ｄは伝達ギヤ１１８ｃと対をなし、伝達ギヤ１１８ｃは伝達シャフト１２２に沿って移動することもできる。伝達ギヤ１１８ｃ及び伝達ギヤ１１８ｄが伝達シャフト１２２に沿って集合的に移動する場合、駆動ロッド１２４ａ−ｂとトランスミッション入力インターフェース１０５の中心との間の距離は、増加又は減少し得るという点が分かる。トランスミッション入力インターフェース１０５の中心と整列された軸周りに駆動ギヤが旋回する一実形態において、例えば、駆動ロッド１２４ａ−ｂ及び伝達ギヤ１１８ｃ−ｄが伝達シャフト１２２に沿って外側に移動し、伝達ギヤ１１８ａ−ｂに更に近くなることによって、駆動ロッド１２４ａ−ｂによって移動される旋回経路の長さ及び直径と、駆動ロッド１２４ａ−ｂに取り付けられた駆動ギヤの対応旋回経路が増加するようになる。更に、一部の実施形態の例において、伝達ギヤ１１８ｃは、伝達シャフト１２２の各半分に沿う任意の位置に移動でき、これにより駆動ロッド１２４ａ−ｂによって移動される旋回経路の長さは、非常に小さい増分を有するように、かつ、可能な限り無限に小さい増分を有するように変えられる。従って、伝達ギヤ１１８ｃは、ギヤ比の間で滑るように行われたり、段階別に行われるトランスミッションのギヤ比変更を果たすために、伝達シャフト１２２に沿って移動することができる。
駆動ロッド１２４ａ−ｂ及び取り付けられた駆動ギヤを移動させるために、そしてこれにより駆動ギヤのレバー距離を変えるために、一部の実施形態において、キャリア１１１は、ギヤラック１２６ａ−ｂと噛合されるピニオン１２５を含むこともできる。ピニオン１２５は、搬送アーム１１２に対して軸方向に固定できる一方、ギヤラック１２６ａ−ｂは、搬送アーム１１２に対して移動するように構成できる。例えば、ピニオン１２５がその中心周りに回転すると、ピニオン１２５上の歯は、ギヤラック１２６ａ−ｂ上の歯と噛合することができ、これにより本実施形態において、ギヤラック１２６ａ−ｂは、ギヤラック１２６ａ−ｂに対して軸方向に、ピニオン１２５の中心に対して半径方向に移動するようになる。特に、ピニオンギヤ１２５が第１方向に回転すると、各ギヤラック１２６ａ−ｂは、ピニオン１２５の中心に対して半径方向外側に移動できる一方、ピニオン１２５が第２の逆方向に回転すると、各ギヤラック１２６ａ−ｂは、ピニオン１２５に対して半径方向内側に移動できるようになる。
ギヤラック１２６ａ−ｂはまた、伝達ギヤ１１８ｃ−ｄに結合できて、ギヤラック１２６ａ−ｂが移動すると、伝達ギヤ１１８ｃ−ｄは、対応距離を移動し、及び／又は対応方向に移動する。例えば、図示の実施形態において、伝達ギヤ１１８ｃ−ｄは各々ブラケット１２７に連結され、ブラケット１２７は各々ギヤラック１２６ａ−ｂのいずれかに連結される。このような構成において、ギヤラック１２６ａ−ｂが移動すると、これによりギヤラック１２６ａ−ｂがブラケット１２７及び伝達ギヤ１１８ｃ−ｄを移動させる。一部の実施形態において、駆動ロッド１２４ａ−ｂは、ブラケット１２７に直接的に連結できる。例えば、ピニオンギヤ１２５がラック１２６ａ−ｂを一方向に移動させる場合、ラック１２６ａによって駆動ロッド１２４ａが対応方向にピニオン１２５の中心に対して外側又は内側に移動され、ラック１２６ｂによって駆動ロッド１２４ｂがラック１２６ｂの移動方向に対応する方向に外側又は内側に移動されるように、駆動ロッド１２４ａ−ｂがブラケット１２７に直接的に連結でき、これにより駆動ロッド１２４ａ−ｂ上の任意の駆動ギヤは、半径方向に対応距離を移動する出力従動ギヤとの同期化を維持させるために、駆動ロッド１２４ａ−ｂの中心に対して半径方向内側又は外側に移動することができる。従って、ピニオン１２５、ギヤラック１２６ａ−ｂ、ブラケット１２７、伝達ギヤ１１８ｃ−ｄ、及び伝達シャフト１２２を含むキャリア１１１は、ギヤ比の範囲で駆動ギヤと従動ギヤとの間に実質的に常時噛合が維持されるように、駆動及び従動ギヤの移動を同期化させるための構造的な実現手段の一実施例である。
図示の実施形態では、駆動ロッド１２４ａ−ｂがブラケット１２７及びラック１２６ａ−ｂに連結されるが、他の実施形態では、駆動ロッド１２４ａ−ｂがブラケット１２７又はラック１２６ａ−ｂに直接的に連結されないこともあるという点を理解しなければならない。例えば、駆動ロッド１２４ａ−ｂは、伝達ギヤ１１８ｄが内側又は外側に移動する場合、駆動ロッド１２４ａ−ｂも対応する外側又は内側方向に移動するように、伝達ギヤ１１８ｄに直接的に連結できる。従って、例えば図１Ａ−Ｂの実施例に示すように、駆動ロッド１２４ａ−ｂ上に同一線上の駆動ギヤが取り付けられる実施形態では、駆動ロッド１２４ａ−ｂの外側又は内側への移動によって、駆動ギヤは、駆動ギヤの旋回する軸に対して半径方向に移動するようになり、これにより駆動ギヤの旋回経路も対応して増加又は減少する。
前述したように、ピニオン１２５が回転する場合、ピニオン１２５は、ギヤラック１２６ａ−ｂを移動させることができる。ピニオン１２５に供給される回転力は、任意の多様な方式であり得る。例えば、図示の実施形態では、ピニオン１２５を回転させるために、ピニオン１２５にシャフト１２８が連結される。一部の実施形態において、シャフト１２８は、トランスミッション入力インターフェース１０５を介して延びるが、ピニオン１２５の回転を制御したり、又は駆動ギヤ１２１ａ−ｆ（図１Ａ−Ｂ）が半径方向に移動するようにする任意の他の適切な手段を採用することもできる。
図６には、本発明の一部の実施形態に係る従動ギヤを移動させるための機構の一実施例が示されている。図示の実施形態では、リングギヤのような従動ギヤ１３２ａを、例えば所定方向に移動させるための機構が示されている。明確性のために、１つの従動ギヤ１３２ａのみ示されているが、他の従動ギヤを所望の他の所定方向に移動させるために、同様の装置及び機構が用いられるという点が理解できるはずである。
図６に示すように、トランスミッション内の従動ギヤ１３２ａは、出力サンギヤ１４０に連結された出力ムーンギヤ１３８を含む連動システム１３６と噛合することができる。従動ギヤ１３２ａの回転を可能にするために、従動ギヤ１３２ａは、１つ以上の駆動ギヤによって選択的に噛合される内部ギヤ形状を含むことができる。また、本願に示すように、従動ギヤ１３２ａは、その外面上に、出力ムーンギヤ１３８のギヤ形状と対となるように構成されるギヤ形状を含むことができる。出力ムーンギヤ１３８は、従動ギヤ１３２ａの回転を他の従動ギヤ及び／又はトランスミッション出力インターフェースと連動させるための連動シャフト１４２に連結された出力サンギヤ１４０に更に連結できる。
一部の実施形態において、出力サンギヤ１４０は、その中心に固定できて、出力サンギヤが回転する間、半径方向に直動しない。また、一部の実施形態において、出力ムーンギヤ１３８は、出力サンギヤ１４０周りに少なくとも部分的に旋回するように構成できる。例えば、図示の実施形態では、連動装置１４７が出力ムーンギヤ１３８及び出力サンギヤ１４０各々に連結され、出力ムーンギヤ１３８が出力サンギヤ１４０周りに回転されれば、出力サンギヤ１４０から固定した距離が維持され、これにより出力ムーンギヤ１３８と出力サンギヤ１４０との間に実質的に常時噛合が維持される。
本願の開示内容から理解し得るように、出力ムーンギヤ１３８が出力サンギヤ１４０周りに回転されれば、従動ギヤ１３２ａも出力ムーンギヤ１３８との噛合を維持するために移動することができる。一部の実施形態では、連動装置１４７が回転され、これにより出力ムーンギヤ１３８が出力サンギヤ１４０周りに回るようになれば、出力ムーンギヤ１３８のギヤ歯は、従動ギヤ１３２ａのギヤ歯と噛合し、これにより従動ギヤ１３２ａに対して押したり引いたりして従動ギヤ１３２ａを移動させる。他の実施形態において、従動ギヤ１３２ａは、連動装置１４７に連結されるケーシング内部に少なくとも部分的に含まれ得る。本実施例において、連動装置１４７が回転すると、このような回転によって従動ギヤ１３２ａ周りのケーシングは、ギヤトラック１４３に沿ってケーシング及び従動ギヤ１３２ａを押したり引いたりするようになる。また他の方法において、従動ギヤ１３２ａの円周周りに１つ以上の溝が設けられ、該溝に連動装置１４７が連結されて、連動装置１４７が回転すると、連動装置１４７は溝と噛合し、これにより従動ギヤ１３２ａが所定経路に押されたり引かれたりして、駆動ギヤとの噛合が維持される。本願の開示内容から理解し得るように、このような噛合は、ギヤ比変更中又は単に不連続ギヤ比で維持できる。
一実施形態において、従動ギヤ１３２ａは更に、所定方向への移動ラインを形成するギヤトラック１４３内に含まれ、この移動ラインに沿って従動ギヤ１３２ａが移動できる。従って、連動装置１４７によって従動ギヤ１３２ａが移動すれば、ギヤトラック１４３はその直動経路を形成する。例えば図６に示す実施形態のような場合、ギヤトラック１４３は実質的に線形移動経路を形成し、該直動経路に沿って従動ギヤ１３２ａが移動する。しかし、他の実施形態において、ギヤトラック１４３は、曲げられた経路又は他のタイプの経路を形成することができ、この経路に沿って従動ギヤ１３２ａが移動できる。本願の開示内容から理解し得るように、一部の実施形態においてギヤトラック１４３は、従動ギヤ１３２ａの移動を拘束し、これにより従動ギヤ１３２ａが半径方向に移動する間、従動ギヤ１３２ａは、軸方向に実質的に移動することができない。従って、従動ギヤ１３２ａ−ｃは、駆動ロッド１２４ａ、ｂ（図１Ａ−Ｂ）に沿って軸方向に実質的に移動することなく、ギヤトラック１４３のようなギヤトラックに沿って移動することができる。また、本願の開示内容から、従動ギヤ１３２ａ−ｃが軸方向ではなく、半径方向に移動する実施形態では、駆動ギヤ１２１ａ−ｆも従動ギヤ１３２ａ−ｃと実質的に常時噛合を維持するために、軸方向ではなく、半径方向に移動するように構成されることもあるという点が理解できるはずである。
また、本願に示すように、トランスミッションは、曲線経路１４９を形成する支持部１４８を含むことができる。一実施形態の例において、曲線経路１４９は、出力ムーンギヤ１３８及び出力サンギヤ１４０の結合半径とほぼ同じ半径を有する半円又は円形経路の他の部分であるが、他の曲線又は曲線でない経路が予想し得る。出力ムーンギヤ１３８が出力サンギヤ１４０周りを旋回する場合、曲線経路１４９は、一般に出力ムーンギヤ１３８の沿う部分的な旋回経路に対応することができる。一部の実施形態において、シャフト（図示せず）が、支持部１４８の曲線経路１４９を貫通し、出力ムーンギヤ１３８の中心を貫通して連動装置１４７と連結される。このような方式で、シャフトが曲線経路１４９に沿って移動でき、これにより連動装置１４７が移動され、ギヤトラック１４３によって形成された経路に沿って従動ギヤ１３２ａが移動される。しかし、連動装置１４７は、他の方式によって移動されることもある。例えば、一部の実施形態において、対応連動装置１４７は、出力ムーンギヤ１３８の反対側に形成され、出力サンギヤ１４０の中心と同軸に整列される回転シャフトに連結される。回転シャフトの回転によって、連動装置１４７が回転し得るようになり、出力ムーンギヤ３１８が曲線経路１４９のような経路に沿って旋回し得るようになる。
本願に示すように、本発明の少なくとも一部の実施形態の例に係るトランスミッションの入力駆動ギヤ及び出力従動ギヤの運動は、任意の半径方向に移動することができる入力駆動ギヤと、１つ以上の所定経路に沿って半径方向に移動する出力従動ギヤとの間の実質的な常時噛合を維持するように同期化できる。任意の個数の同期化システムが用いられ得る。例えば、一実施形態では、ピニオンギヤ１２５（図５）を回転させるシャフト１２８（図５）及びシャフト回転連動装置１４７が別途に制御できる。例えば、本発明の一実施形態の例に係るトランスミッションは、各回転シャフトを個別に制御するために、サーボモータのような電気機械制御装置を採用することができる。半径方向に直動する多重の従動ギヤを含むトランスミッションの実施形態では、本願の開示内容から、各従動ギヤは、多様な従動ギヤの半径方向移動を制御するための別途の連動装置及び／又はギヤトラックを有することができるという点が理解され得る。このような場合、各従動ギヤは、個別に制御されたり、又は一体のユニットとして制御されたりすることもある。
また他の実施形態の例において、ピニオン１２５及び連動装置１４７は、機械的に同期化できる。例えば、本願に示すように、各ピニオン１２５及び連動装置１４７は、時計回り及び反時計回りの両方に部分的に回転できて、これに対応して駆動ギヤ及び従動ギヤが半径方向に各々移動できる。回転シャフトが各ピニオン及び連動装置１４７を制御し得るように、ピニオンギヤ１２５の回転と連動装置１４２の回転とを関連づけるために、適切な連動器が用いられ得、これにより駆動ギヤ及び従動ギヤの同期した半径方向移動が得られる。
本願の開示内容から理解し得るように、例えば、従動ギヤ１３２ａ−ｃ及びムーン駆動ギヤ１２１ａ−ｆの半径方向運動によるトランスミッションの作動は、単に所定ギヤ比でのみ噛合を維持するために、及び／又は場合によってはギヤ比変更中に駆動及び従動ギヤの間に噛合を維持するために、手動で又は自動制御システムを用いることで、又は手動及び自動制御システムを組み合わせることで行われる。例えば、移動レバー又は他の機構がピニオン１２５及び連動装置１４７の両方に機械的に連結され、上述した方法のように、操作者がギヤ比を手動で調整することができる。しかし、他の実施形態では、ピニオン１２５及び連動装置１４７に連結される機構を制御するために、又はピニオン１２５及び連動装置１４７を個別に制御するために、電子製品であり得る自動制御システムが用いられる。
自動制御システムは、トランスミッション１００又は１００’への動力供給及び動力入力を効率的に実現するのを補助し得るようにプログラムできる。例えば、自動制御システムは、人工知能システムを含むことができ、該人工知能システムは、ギヤ比変更中に所望のトルク又は所定範囲のトルクを実質的に維持し、そして連結されたエンジンを所望の、可能な限り最適の効率で駆動させる。例えば、車両が丘の上に移動し始めて、低いギヤ比が好ましい場合、人工知能システムは、自動制御システムに、トルク、角速度、又は効率を向上させるために又は最大化するために、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ及び従動ギヤ１３２ａ−ｃが半径方向に移動すべき位置を確認することができる。このような実施形態において、例えば自動制御システムは、次いで、例えば所望のギヤ比を提供する位置で従動ギヤ１３２ａ−ｆがムーンギヤ１２１ａ−ｆと噛合状態にあるように、連動装置１４７を移動させて従動ギヤ１３２ａ−ｃをその各トラック１４３に沿って移動させると同時に、又はこれとほぼ同時に、ムーン駆動ギヤ１２１ａ−ｆに係わるレバー長さを変えるために、ピニオン１２５を回転させる指示を伝達することができる。前述したように、本発明に係るトランスミッションは、駆動ギヤと従動ギヤの間に、非常に小さい、可能な限り無限に小さい移動を有してギヤ比の間で変わり得るため、あるギヤ比から次のギヤ比への移動にかかる時間を無視でき、トランスミッションがギヤ比変更中に常時噛合を維持するように見える。
本願の開示内容から、多様な自動制御システムが設計でき、本発明の実施形態と共に用いるのに適したものであるという点を理解しなければならない。例えば図７には、適切な電子制御システム１８０の一実施形態の例が概略的に示されており、この電子制御システムは、監視装置１７２、１８２、１９２から入力１６５ａ−ｃを受ける１つ以上の入力インターフェース１６２ａ−ｃを含むことができ、この監視装置は、例えばセンサであり、トランスミッション１８０、動力源１７１、及び／又は負荷１９０に係わるパラメータに関する。例えば、１つ以上のトランスミッション監視装置１８２は、駆動及び／又は従動ギヤの現在位置と、トランスミッション１８０に入力される動力のトルク及び／又は角速度と、トランスミッション１８０から出力される動力のトルク及び／又は角速度のような情報、又はトランスミッション１８０に関するパラメータに対する任意の所望の他の情報を決定するために、そして入力インターフェース１６２ａに送るために、トランスミッション１８０に連結できる。同様に、１つ以上の負荷監視装置１９２は、負荷及び／又は負荷パラメータに対する任意の他の情報を決定するために、そして入力インターフェース１６２ｃに送るために負荷１９０に連結できる。
更に、動力源監視装置１７２は、エンジンＲＰＭや、制限するのではないが、エンジンマニホールド圧力のような動力源パラメータに関する任意の他の情報を得るために、動力源１７１に連結できる。例えば、一実施形態の例に係る動力源監視装置１７２は、マニホールド圧力や他のそのようなパラメータを決定するために、エンジンマニホールド及び／又は動力源の他の部分に連結できる。一般に、マニホールド圧力量は、エンジン上に加えられる負荷を示す。従って、エンジン上の負荷を減少させるために、従って、マニホールド圧力を変えるために、ギヤ比が変更できる。
一般に、エンジンマニホールド製造者は、マニホールドが作動されなければならない最大及び／又は最小マニホールド圧力を具体化することができる。従って、監視装置１７２、１８２、及び／又は１９２から自動制御システム１６０に伝達される情報の入力１６５ａ−ｃを用いて、自動制御システム１６０は、供給された情報に基づいて、マニホールド圧力を必要な許容範囲内で維持させるために、どのような変更が必要なのかを決定することができる。
しかし、他の実施形態では、最大又は最小マニホールド圧力に近接したり、又は超過せずにギヤ比を調整するために、トランスミッション１８０内で変更が行われる。例えば、動力源１７１によって出力される任意の特定ＲＰＭにおいて、作動エンジン又は他の動力源は、単に特定負荷において、又は狭い範囲の負荷内で最適効率で作動することができる。従って、本発明に係る自動制御システム１６０は、トランスミッション１８０、負荷１９０、及び／又は動力源１７１の現在作動パラメータを決定するために、入力１６８ａ−ｃを用いることができ、また一部の実施形態の例は、所望の効率で作動する動力源１７１を維持するために、トランスミッション１８０、動力源１７１、及び／又は負荷１９０のパラメータにどのような変更が可能なのかを決定する人工知能システム１６４及び／又はプロセッサ１６６を含む。例えば、自動制御システム１６０に入力１６５ｂによって現在のエンジンＲＰＭ及びマニホールド圧力が提供される場合、マニホールド圧力が、人工知能システムによって決定される有効圧力範囲内になければ、自動制御システム１６０は、マニホールド圧力、ＲＰＭ、トルク、又は他のパラメータを調整する変更を起こすように、１つ以上の出力１６８ａ−ｃを通じて電子信号を送ることができる。
例えば、インターフェース１６２ａ−ｃを介して、自動制御システム１６０は、制御出力信号を搬送する制御ライン１６８ａ−ｃに沿って制御出力信号を動力源１７１、トランスミッション１８０、及び／又は負荷１９０に送ることができ、この信号は、次いで制御インターフェース１７４、１８４、１９４によって解釈され、所望の変更を達成するように、１つ以上の動力源１７１、トランスミッション１８０、及び／又は負荷１９０内で作動パラメータを変えるのに用いられる。例えば、一実施形態の例において、自動制御システム１６０は、出力１６８ａをトランスミッション制御インターフェース１８４に伝達して、トランスミッション制御インターフェース１８４にトランスミッション１８０内の駆動及び／又は従動ギヤの半径方向位置を変更するように指示することができる。従って、トランスミッション制御インターフェース１８４は、所望の変更を起こす、電気、機械、又は電気機械制御装置、又は電気、機械、及び／又は電気機械制御装置が組み合わされた装置を含むことができる。例えば、一実施形態において、トランスミッション制御インターフェース１８４は、１つ以上のシャフトを回転させ、次いでトランスミッション１８０の１つ以上の駆動ギヤ及び／又は１つ以上の従動ギヤの半径方向位置を調整するサーボモータを含む。例えば、このような方式で半径方向位置を調整することで、動力源１７１内のマニホールド圧力が所望の範囲、可能な限り最適範囲内にあるように変更できる。
一部の実施形態では、マニホールド圧力が動力源に加えられる負荷を示すが、例えば、入力１６５が負荷測定装置１９２及び自動制御システム１６０に直接的に連結できて、自動制御システム１６０が、負荷に関する情報をマニホールド圧力を通じて推定するのではなく、直接受けることができる。例えば、エレベーターシステムにおいて、自動制御システムへの入力にエレベータキャリッジ及び乗客の、例えば、ポンドの負荷が含まれ得るようにして、電気モータがエレベータを移動させることができる。このような実施形態において、自動制御システムはまた、与えられた入力動力に対して最適の出力効率を有するようにするために、トランスミッション出力が如何なる速度にあるべきなのかを決定することができる。本実施例において、自動制御システムは、例えば、人工知能システム１６４を介して、メモリ又は他の記憶媒体を含んだり、これに接近したりすることができ、このようなメモリ又は他の記憶媒体には、表、アルゴリズム、又はエンジンを効率的に用いる駆動及び従動ギヤのギヤ比又は位置決めを自動制御システム１６０が確認し得るようにする他の情報が含まれる。従って、自動制御システム内のプロセッサ１６６は、人工知能システム１６４に接近して、自動制御システム１６０内のメモリ又は記憶媒体にある情報を検索及び加工することができ、これにより所望の位置決め又は駆動ギヤ及び従動ギヤの位置決めに必要な変更事項が検索される。次いで、電子制御信号を、例えばトランスミッション制御インターフェース１８４で受ける出力１６８ａとして送ることができ、それによりトランスミッション制御インターフェース１８４は、他のギヤ比及び／又は出力速度を得るために、トランスミッション１８０内で上記変更を達成する。
本願に示す内容は、自動制御システムと関連付けられ、部分的に動力源の効率を最大化することについて言及しているが、自動制御システムは、他の方法によって作動することもできるという点を理解しなければならない。例えば、一部の実施形態では、動力及び／又はトルク出力を最大化したり、最小化したりするために、自動制御システムがプログラムされる。他の実施形態では、自動制御システムが、多様な出力速度を得るために、動力源を制御するように更にプログラムされる。また他の実施形態では、自動制御システムが多様な作動モードの間で選択的に変わり得る。例えば操作者は、制御システムが各方法で作動するようにプログラムされている間、効率を最大化するか又は動力を最大化するかを選択することができる。
また、図７に示す実施形態の例には、１つ以上の動力源１７１、トランスミッション１８０、及び負荷１９０を監視及び／又は制御する集中自動制御システム１６０が示されているが、これは単に一例に過ぎず、本発明を制限するのではないという点を理解しなければならない。例えば一部の実施形態では、監視装置１７２、１８２、１９２及び／又は制御インターフェース１７４、１８４、１９４に、これらを集中制御システムと独立して作動させる回路又はプログラミングが含まれる。例えば一実施形態の例では、フィードバックループ１９１が動力源１７１、トランスミッション１８０、及び／又は負荷１９０を連結して、監視装置１７２、１８２、１９２又は制御インターフェース１７４、１８４、１９４がシステムの他の構成要素から情報を得たり、及び／又はシステムの他の構成要素を制御したりするようにできる。例えば一実施形態の例において、トランスミッション制御インターフェース１８４は、監視装置１７２からの動力源１７１におけるマニホールド圧力の表示事項、又は負荷監視装置１９２からの負荷の表示事項を、フィードバックループ１９１を介して受けることができる。それにより専用の又はプログラムされたロジックを用いて、トランスミッション制御インターフェース１８４は、例えば効率、動力、トルク、又は動力源１７１の他のパラメータを最大化するよう、トランスミッション１８０のギヤ比を修正するために、制御信号を生成したり、トランスミッション１８０を制御することができる。
制御信号を用いたり、トランスミッション１８０の運動及びパラメータを制御することで、駆動及び従動ギヤが同期化できる。例えば、駆動ギヤの多数の、可能な限り無限個数の互いに異なる旋回経路に沿って駆動ギヤと従動ギヤとの間に噛合が許容されるように、駆動及び従動ギヤの運動が同期化される場合、駆動ギヤを効率的に駆動させる噛合を維持するために、そして噛合が生じるとき、駆動ギヤのギヤ歯が従動ギヤのギヤ歯の根元内に又は根元付近で適切に一致するように保証するために、駆動ギヤのギヤ歯は、従動ギヤのギヤ歯と同期しなければならない。図８を参照して、駆動ギヤのギヤ歯が従動出力ギヤのギヤ歯と同期し得る例示的な方法について説明する。
図８に示すように、例えばトランスミッションは、基準ギヤ４１６を含むことができる。基準ギヤ４１６は、必ずしも必要とするものではないが、図１Ａに示した基準ギヤ１１６に対応し得る。一部の実施形態において、基準ギヤ４１６は、直動又は回転しないように固定されて、駆動及び従動ギヤを同期化させるための固定基準点を提供する。しかし、他の実施形態では、駆動及び従動ギヤを同期化するために、基準ギヤ４１６が移動することもできる。
基準ギヤ４１６は、ムーン駆動ギヤのギヤ歯と、従動リング又はスプールギヤのギヤ歯の噛合を同期化するのに用いられ得る。例えば、図示のように、基準ギヤ４１６の各ギヤ歯から無限長さに仮想の基準角度ライン４４５を延ばすことができる。従って、角度ライン４４５は、実質的に同じ角度間隔で離隔されており、基準ギヤ４１６のギヤ歯が離れている角度数を示す。従って、角度ライン４４５間の弧長さが増加しても、レバーが延び駆動ギヤ４２０が半径方向外側に移動する場合、半径方向の分離角度は、定数に維持される。
本実施形態において、対応する駆動ギヤ４２０は、基準ギヤ４１６と１対１の比で結合される。従って、駆動ギヤ４２０の回転及び旋回は、駆動ギヤ４２０が基準ギヤ４１６を中心として旋回するとき、駆動ギヤ４２０のギヤ歯が基準ギヤ４１６のギヤ歯と常に整列関係にあるように制御される。例えば、図８に示すように、駆動ギヤ４２０が基準角度ライン４４５上の中心にあるとき、駆動ギヤ４２０のギヤ歯は、基準角度ライン４４５と直接整列される。また、駆動ギヤ４２０が駆動ギヤ４２０’の位置に回転及び旋回すると、駆動ギヤ４２０’のギヤ歯も角度ライン４４５と整列されるように、前記旋回及び回転が制御されることが分かる。
また、このような方式によって駆動ギヤ４２０の回転を制御することで、駆動ギヤ４２０の半径方向位置にかかわらず、駆動ギヤ４２０が基準ギヤ４１６と整列できる。特に、駆動ギヤ４２０は、半径方向内側及び外側に直動することができる。しかし、基準ギヤ４１６と駆動ギヤ４２０との間に如何なる半径方向距離を有しても、駆動ギヤ４２０のギヤ歯は、角度ライン４４５に沿って、基準ギヤ４１６の対応ギヤ歯と整列関係を維持するようになる。結果的に、基準ギヤ４１６は、弧長さではなく、回転角度によってギヤ歯の同期化を提供するのに用いられ、従って、これは、駆動及び従動ギヤの同期化手段を実現する構成の一実施例となり、これによりギヤ比の範囲で１つ以上の駆動及び従動ギヤの間に実質的に常時噛合が維持される。駆動及び従動ギヤを同期化するための手段の更なる実施例は、本願の他の部分、例えば図１Ａ−Ｂ、６、及び１１Ａ−Ｂに関する部分に示されている。
図８には、各々同じ個数のギヤ歯を有して、ギヤ歯が１対１の関係にある駆動ギヤ４２０及び基準ギヤ４１６が示されているが、このような配置を必ずしも必要とするのではなく、他の関係を用いることもできることを理解しなければならない。例えば、他の一部の実施形態では、基準ギヤと駆動ギヤが異なる個数のギヤ歯を有する。このような実施形態では、基準ギヤ及び駆動ギヤが、例えば、公約数によって関連づけられるギヤ歯の個数を有することができる。例えば公約数は、従動ギヤの個数又はシステム内における従動ギヤ位置の個数であり得る。一実施形態の例において、基準ギヤ１１６（図１Ａ）のような基準ギヤは、例えば９０個のギヤ歯を有し、駆動ギヤは６つのギヤ歯を有する。このような場合、各ギヤのギヤ歯の個数は、３及び６で割ることができることが分かる。従って、従動ギヤの個数がギヤ歯のための約数である実施形態において、このような一実施形態は、３つ又は６つの従動ギヤを有することができる。
図１Ａ−Ｂに示すような一部の実施形態において、例えば、比率基準ギヤ１１４上のギヤ歯の個数及び／又は従動ギヤ上のギヤ歯の個数も、同じ又は異なる共通因子によって関連づけられる。例えば、比率基準ギヤ１１４は３０個のギヤ歯を有し、従動ギヤ１３２ａ−ｃは内部ギヤ形状上に３６個のギヤ歯を有することができ、比率基準ギヤ１１４及び従動ギヤ１３２ａ−ｃ上のギヤ歯の個数も３及び６で割ることができる。本願に示す配置及びギヤ歯の個数は、単に一例に過ぎず、他の個数のギヤ歯及び／又は公約数が用いられ得るという点を理解しなければならない。例えば、一部の実施形態では、基準ギヤ１１６、比率基準ギヤ１１４、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ、及び従動ギヤ１３２ａ−ｃが、３、６、又は他の公約数で割ることができる互いに異なる個数のギヤ歯を有することもできる。例えば、一実形態において、基準ギヤ及び比率基準ギヤは、各々９６個のギヤ歯を有する一方、各駆動ギヤは１８個のギヤ歯を有し、各従動ギヤは７２個のギヤ歯を有する。従って、基準ギヤ、比率基準ギヤ、駆動ギヤ、及び従動ギヤ上のギヤ歯の個数は、各々３及び６で割ることができるということが分かる。また、３つ又は６つの従動ギヤがある実施形態の例において、基準ギヤ、比率基準ギヤ、駆動ギヤ、及び従動ギヤ上のギヤ歯の個数も各々従動ギヤの個数で割ることができる。
他の実施形態において、多様なギヤのギヤ歯の個数は、例えば２、４、５、７、８などのような他の約数によって割ることができ、これらの約数は、従動ギヤの個数又は従動ギヤ位置の個数と同じ又は異なることがある。また他の実施形態において、ギヤ歯の個数は、公約数１によってのみ割ることもでき、ギヤ歯は、駆動ギヤと従動ギヤとの常時噛合によって同期化が維持できる。例えば、一実施形態の例において、基準ギヤは６０個、比率基準ギヤは１５個、駆動ギヤは２０個、そして従動ギヤは１６個のギヤ歯を有することができる。従って、各ギヤに対して唯一の公約数は１であることが分かる。
また、図１Ａ−Ｂに更に示すように、駆動ギヤ１２１ａ−ｆは、３０個のギヤ歯又は同じ約数や異なる約数で割ることができる異なる個数のギヤ歯を有することができる比率基準ギヤ１１４を含んでいる構成要素によって、基準ギヤ１１６に連結できる。前述したように、比率基準ギヤ１１４は、基準ギヤ１１６と噛合され、基準ギヤ１１６周りに回転することができて、駆動ギヤ１２１ａ−ｆに回転及び／又は旋回運動が与えられる。特に、比率基準ギヤ１１４を介して基準ギヤ１１６と連結されることによって、駆動ギヤ１２１ａ−ｆ各々は、自身の各中心軸周りに回転し、集団として、図示の実施形態では、基準ギヤ１１６の中心と整列されている外部軸周りに旋回する。このような方式で、比率基準ギヤ１１４及び基準ギヤ１１６の組み合わせによって、駆動ギヤ１２１ａ−ｆに係わる半径方向位置及びレバー長さにかかわらず、駆動ギヤ１２１ａ−ｆが予測可能な角度の量だけ回転され、駆動ギヤ１２１ａ−ｆのギヤ歯は噛合し始めるとき、従動ギヤ１３２ａ−ｃのギヤ歯と常に整列できる。従って、比率基準ギヤ１１４及び基準ギヤ１１６は、集合的に及び個別的に、ギヤ比の範囲で１つ以上の駆動ギヤと１つ以上の従動ギヤとの間に実質的に常時噛合が維持されるように、１つ以上の駆動及び従動ギヤを同期化する手段を実現する構成の一実施例となる。また、キャリア１１１（図５）が、駆動ロッド１２４ａ−ｂを半径方向に移動させて、駆動ギヤ１２１ａ−ｆを半径方向内側又は外側に移動させ、また半径方向内側又は外側に移動する出力ギヤ１３２ａ−ｃとの噛合を維持させ、これによりトランスミッション入力インターフェース１０５とトランスミッション出力インターフェース１７０との比が変わるように構成できる限り、キャリア１１１も、ギヤ比変更中そしてギヤ比範囲で、１つ以上の駆動及び従動ギヤの間に実質的に常時噛合が維持されるように、駆動及び従動ギヤを同期化する手段を実現する構成の一実施例である。
駆動ギヤのギヤ歯と従動ギヤのギヤ歯との常時同期化を維持するために、駆動ギヤ及び従動出力ギヤは、実質的に同じ直径ピッチを有するインボリュートギヤ歯を有することができる。このような構成の結果として、駆動ギヤのギヤ歯は、任意の他の噛合段階だけでなく、死点噛合段階にある場合、従動ギヤのギヤ歯と適切に一致するようになり、噛合段階にかかわらず駆動ギヤに一定の出力を提供する。更に、駆動ギヤ及び従動ギヤのギヤ歯は、全ての噛合段階において、ギヤ歯が整列されない場合よりもゆっくり摩耗される。更に、前述したように、駆動ギヤ及び基準ギヤは、同じ個数のギヤ歯を有したり、又は両立し得る任意の他の個数のギヤ歯を有したりすることができ、駆動ギヤが基準ギヤの角度基準ライン上に整列される場合、駆動ギヤのギヤ歯も上死点で基準ギヤのライン上の中心に位置される。一部の実施形態では、例えば基準ギヤ、比率基準ギヤ、駆動ギヤ、及び／又は従動ギヤ上のギヤ歯の個数を、従動ギヤの個数よりも多い又は少ない個数で割ることができる。他の実施形態では、約数が従動ギヤの個数と同じ場合もあるが、このような特徴は、本発明を制限するのではない。
公約数として駆動ギヤの個数を用いることは、多様な理由によって有効であり得る。例えば、このような手法は、各駆動ギヤの中心が基準ライン上にあるように保証するのに用いられる。また、前述したように、駆動ギヤのギヤ歯の個数は、同じ約数で割ることができる。このような手法はまた、１つの駆動ギヤのギヤ歯が従動ギヤと上死点で噛合するとき、全ての従動ギヤが上死点で基準ギヤの半径方向角度ラインと一列に整列される溝を有するという点でも有効であり得る。一部の実施形態では、これらの比及び特徴の組み合わせによって、駆動ギヤのギヤ歯の回転と、従動ギヤのギヤ歯及び溝の回転及び位置が接続され、レバー長さと駆動及び従動ギヤの半径位置にかかわらず、駆動及び従動ギヤが噛合及び噛合解除されるとき、駆動及び従動ギヤのギヤ歯が同期化される。従って、駆動ギヤは、小さく増加する可変出力を生成するために、半径方向外側に直動し、及び／又は従動ギヤとの噛合を同期化するために回転することができる。
上述したように、全ての駆動ギヤのギヤ歯が全ての従動ギヤのギヤ歯から噛合解除されて、入力駆動ギヤと出力従動ギヤとの間に如何なる噛合もなければ、又は従動ギヤがトランスミッション入力インターフェースに連結されなければ、トランスミッションによって駆動される負荷は、動力源から効果的に断絶され、トランスミッションが駆動及び従動ギヤを再噛合するまで、及び／又は従動ギヤとトランスミッション入力インターフェースを再噛合するまで、負荷は惰性で進むようになる。従って、動力源との連結が一定に維持されて、エンジンから負荷に一定の動力流れが保たれるのが好ましい環境及び適用分野では、常時噛合があるように、又はトランスミッションのギヤ比を決定する駆動ギヤ及び従動ギヤのギヤ歯の間に本質的に常時噛合と同じく好ましい結果を提供する、少なくとも実質的な常時噛合があるように保証されるのが好ましい。前述したように、これは、例えば基準ギヤ上に中心を有する外部軸周りの旋回経路に駆動ギヤを移動させることで達成できる。噛合が維持される場合、従動ギヤは、自身の各中心周りに集合的に回転して、動力の出力を提供する。また、従動出力ギヤが駆動ギヤの旋回軸からオフセットされる場合、駆動ギヤは、噛合解除された駆動ギヤが基準ギヤのラインに接近及び交差するとき、同期的な噛合のために、常に整列を用意しているように出力ギヤと交互に噛合することができる。更に、常時噛合の好ましい結果を提供する実質的な常時噛合はまた、非常に短時間で行われる直動方向への非常に短い移動によってギヤ比が変更できるように、多くのギヤ比を提供することで維持できる。
開示するトランスミッションの実施形態の例は、一般に２セットの駆動ギヤが３つの従動ギヤと噛合して、３つの従動ギヤを駆動する実施形態に係わるが、このような配置は単に例示に過ぎず、本発明を制限するのではないため、異なる個数の駆動ギヤ、駆動ギヤセット、及び従動ギヤを備える多様な他の配置が用いられ得るという点を理解しなければならない。また、駆動ギヤがムーンギヤ又はスプールギヤであったり、従動ギヤがリングギヤであったりする必要はない。実際に、トランスミッション構成成分は、同期して作動するため、逆モード、順モード、又は中立モードでも、動力はトランスミッションを通じて逆に流れることができる。例えば、トルク流れ経路は、一部の適用分野で好ましい他のトルク流れ経路を生成するために、トランスミッションを通じて逆になり得る。例えば、一部の実施形態の逆トルク流れ経路によって、トランスミッションは、より少ないトルクを有してより速い速度で作動することができる。
また、逆トルク流れ経路によって、リングギヤは駆動ギヤとして作動し、ムーンギヤ又はスプールギヤは、従動ギヤとして作動することができる。従って、このような実施形態では、駆動ギヤが、互いに所定の角度間隔でオフセットされる所定経路に沿って半径方向内側及び外側に直動する間、従動ギヤは、旋回及び回転運動し得るという点も理解できるはずである。しかし、動力の流れが逆になる一実施形態の例において、逆方向動力の流れは、トランスミッションの噛合された中立特徴を除くことができ、及び／又は順方向、中立、逆方向の間における容易な移動を除くことができる。このような一実施形態の例において、噛合された中立特徴と、順方向、逆方向、及び選択的に中立の間における移動は、図９の遊星ギヤセット１０４のような出力遊星ギヤセットを用いることで実現し得る。遊星ギヤセット１０４は、３つの遊星ギヤ１０７に対して回転する１つのサンギヤ１０６によって駆動されるリングギヤ１０８を示しているが、これは、単に本発明の一部の実施形態と共に用いられ得る遊星ギヤセットの一実施例に過ぎない。例えば、他の実施形態では、より多い又はより少ない個数の遊星ギヤ１０７がサンギヤ１０６周りを回転することができ、リングギヤ１０８と噛合することができる。
例えば、図１Ａのトランスミッション１００又は図１Ｂのトランスミッション１００’のようなトランスミッションがトルク流れ経路が逆になる構成を有する一実施形態の例では、トランスミッション入力インターフェース１０５がトランスミッション出力インターフェースとして作用し、トランスミッション出力インターフェース１７０がトランスミッション入力インターフェースとして作用する。このような場合に、そして図９に示すように、トランスミッション入力インターフェース１７０は、トランスミッション１００を通じて延びることができ、遊星ギヤセット１０４の入力サンギヤ１０６に連結できる一方、トランスミッション出力インターフェース１０５は、サンギヤ１０６に対して回転する遊星ギヤ１０７に連結できる。トランスミッション出力インターフェース１０５は、各遊星ギヤ１０７の同一回転を可能にする遊星キャリア（図示せず）を用いることで、各遊星ギヤ１０７に連結できる。
各遊星ギヤ１０７はまた、リングギヤ１０８と噛合する。また、サンギヤ１０６及び遊星ギヤ１０７は、互いに常時噛合状態にあり得、従って、新しいトランスミッション入力インターフェース１７０からの入力ＲＰＭが、新しいトランスミッション出力インターフェース１０５の出力ＲＰＭと対立し得る。従って、トランスミッション１００が逆方向トルク流れで駆動され、サンギヤ１０６及び遊星ギヤ１０７が同じ大きさの場合に、サンギヤ１０６の入力ＲＰＭが遊星ギヤ１０７の出力ＲＰＭと同じ大きさを有するとき、サンギヤ１０６及び遊星ギヤ１０７は、無視できる、可能な限りゼロであるリングギヤ１０８に提供される純出力を有し、これにより遊星ギヤセット１０４のサンギヤ１０６と遊星ギヤ１０７との間に、そして駆動ギヤ１２１ａ−ｆと従動ギヤ１３２ａ−ｃとの間に噛合が維持されつつ、トランスミッションが中立状態に置かれるようになることが分かる。次いで、中立出力状態からトランスミッションを移動させるために、駆動及び／又は従動ギヤの位置は、入力及び出力ＲＰＭを変えるように調整できる。このように、トランスミッション出力インターフェース１０５及び遊星ギヤ１０６の角速度が、トランスミッションを順ギヤ又は逆ギヤのいずれかに移動させるために変わり得る。
例えば、遊星ギヤ１０７の角速度を増加させることで、トランスミッション入力インターフェース１７０が一定の角速度で維持されれば、遊星ギヤ１０７の角速度は、サンギヤ１０６の角速度よりも大きくなり、これによりリングギヤ１０８は、第１方向、例えば時計回りに回転するようになり、トランスミッションが順ギヤに移動される。逆に、遊星ギヤ１０６の角速度が減少すれば、遊星ギヤ１０７の角速度は、サンギヤ１０６の角速度よりも小さくなり、これによりリングギヤ１０８は、第２方向、例えば反時計回りに回転するようになって、トランスミッションが逆ギヤに移動される。従って、遊星ギヤ１０７及び／又はサンギヤ１０６の回転速度のみを調整することで、遊星ギヤセット１０６は、例えば１つ以上のリングギヤ１０８、遊星ギヤ１０７、又はサンギヤ１０６の回転を抑制するために、例えばクラッチ板やバンドを通じて外力を適用せずに、中立、順方向、又は逆方向状態を提供することができる。
図示の実施形態の例は、トランスミッション入力インターフェース１７０がサンギヤ１０６に結合され、トランスミッション出力インターフェース１０５が遊星ギヤ１０７に結合されることを示しているが、他の実施形態では、このような関係が変わり得、入力インターフェースがサンギヤ１０６に結合され、出力インターフェースが遊星ギヤ１０７に結合されるという点が理解できるはずである。また、一実施形態の例は、同じ大きさを有するサンギヤ１０６及び遊星ギヤ１０７を含むことができ、他の実施形態では、サンギヤ１０６及び遊星ギヤ１０７が各々異なる大きさを有することができる。例えば、サンギヤ１０６は、１つ以上の遊星ギヤ１０７よりも大きいことがあり、他の実施形態では、サンギヤ１０６が遊星ギヤ１０７よりも小さいことがある。また、サンギヤ１０６及び遊星ギヤ１０７の大きさが互いに異なる場合にも、サンギヤ１０６及び遊星ギヤ１０７の角速度がサンギヤ１０６と遊星ギヤ１０７との噛合地点で、同じであるが逆方向の大きさであり得る、関連する線速度を有する限り、遊星ギヤセット１０４は、本願に示すように中立出力状態を形成することができるという点が理解できるはずである。
開示する実施形態の例では、駆動及び従動ギヤを各々スプール及びリングギヤとして示すが、他の実施形態において、駆動及び／又は従動ギヤは、必ずしもスプール又はリングギヤである必要がないという点を理解しなければならない。例えば、一実施形態において、従動ギヤは、リングギヤではなくスプールギヤである。このような実施形態において、従動スプールギヤは、半径方向に移動可能な駆動スプールギヤとの噛合を維持するために、半径方向に移動でき、選択的に、共通の中心軸周りに沿って実質的に同じ角度間隔でオフセットされる所定軸に沿って移動可能である。例えば、３つの従動スプールギヤは各々オフセットでき、他の従動スプールギヤの直動経路に対して約１２０度の角度間隔でオフセットされる直動経路に沿って半径方向に直動することができる。また、駆動及び従動ギヤが各々スプール又はヘリカルギヤである前記実施形態の例において、従動ギヤの周辺が、駆動ギヤと実質的に常時噛合の状態に維持される仮想ギヤを形成するように、駆動ギヤが従動ギヤの外周辺周りに旋回することができる。他の実施形態の例において、駆動ギヤは、従動ギヤによって形成される周辺内で旋回し、従動ギヤの内部辺が、駆動ギヤと実質的に常時噛合の状態に維持される仮想ギヤを形成する。
駆動ギヤが多重の従動ギヤに噛合する一実施形態の例の概略図が図１０Ａに示されており、ここで多重の従動ギヤは、例えばスプール又はヘリカルギヤを含むことができる。図示の実施形態において、４つの従動ギヤ５３２ａ−ｄは、９０度の同じ角度間隔でオフセットされる。また、図示の実施形態には、同じ角度間隔でオフセットされる４つの駆動ギヤ５２０ａ−ｄが示されており、これらの駆動ギヤは、従動ギヤ５３２ａ−ｄと死点噛合状態にある。従って、本実施形態において、駆動ギヤ５２０ａ−ｄは、従動ギヤ５３２ａ−ｄと９０度ごとに上死点で噛合する。一部の実施形態において、そして本願に示すように、駆動ギヤ５２０ａ−ｄ及び従動ギヤ５３２ａ−ｄは、半径方向内側及び外側に移動するように構成できる。例えば、駆動ギヤ５２０ａ−ｄは、駆動ギヤ５２０ａ−ｄに係わるレバー長さが増加又は減少し得るように、そして駆動ギヤ５２０ａ−ｄが駆動ギヤのレバーの交差点周りに旋回するときに沿う旋回経路も対応して増加又は減少するように、内側又は外側に移動することができる。同様に、従動ギヤ５３２ａ−ｄは、レバーの交差点及び各従動ギヤ５３２ａ−ｄの中心を通過する直動経路に沿って内側及び／又は外側に移動することができる。従って、図示の実施形態において、従動ギヤ５３２ａ−ｄは、互いに対して９０度の間隔でオフセットされる直動経路に沿って直動することができる。このように、従動ギヤ５３２ａ−ｄは、駆動ギヤ５２０ａ−ｄが半径方向に直動することによって、駆動ギヤ５２０ａ−ｄとの噛合を維持するために、半径方向に直動することができる。特に、一部の実施形態では、駆動ギヤ５２０ａ−ｄのみ旋回及び直動し、従動ギヤ５３２ａ−ｄは直動するが、外部中心軸を中心に旋回しない。
上述したように、４つの駆動ギヤ５２０ａ−ｄが４つの従動ギヤ５３２ａ−ｄと噛合する場合、死点噛合は、各駆動ギヤ５２０ａ−ｄが各従動ギヤ５３２ａ−ｄのいずれかと噛合する９０度ごとに生じる。図２Ａ−Ｇに示す実施形態において、３つの従動ギヤ及び２つの駆動ギヤを備える実施形態では、上死点噛合が９０度ごとではなく、６０度ごとに生じ得るという点が分かる。従って、約３７パーセント少ない個数のギヤで、上死点噛合の頻度は１５０パーセント増加する。
同様の実施形態が図１０Ｂに示されており、この実施形態では、３つの駆動ギヤ５２０ａ−ｃが４つの従動ギヤ５３２ａ−ｄを駆動するのに用いられる。図示の実施形態に示すように、図１０Ａに示す実施形態から１つの駆動ギヤを取り除くことで、全体ギヤ個数を約１２パーセント、駆動ギヤ個数を２５パーセント減少させることで、噛合頻度は、図１０Ａに示す実施形態よりも３００パーセント増加して、３０度ごとに増加し得るようになる。
駆動及び従動ギヤの個数を変えることで生じる噛合頻度の最終変更は、キャリパのような測定装置に用いられるバーニヤの原理の変形によって説明できる。キャリパの場合において、バーニヤの原理は、基本的な測定原理であって、同じ距離、例えば１０分の１インチを取り、これを奇数の増分、例えば２５、及び偶数の増分、例えば２４で割る。増分の整列に基づいて距離を測定することができる。例えば、２４個の増分の線は、２５個の増分の線と１０００分の１インチごとに整列される。
同様の方法で、本発明の実施形態の例は、入力駆動部材及び出力従動部材を互いに異なる角度間隔でオフセットさせることで、及び／又は、互いに異なる個数の駆動及び従動部材を用いることで、駆動及び従動ギヤの実質的な常時噛合を維持するのに必要な部品の個数を変えるのに採用することができる。しかし、駆動部材に対する従動部材の単一比を要求するのではなく、特定の比は、任意の特定適用分野の要求事項による設計選択の問題である。それにもかかわらず、駆動部材及び従動部材の個数は、駆動部材と従動部材との間の噛合頻度に影響を及ぼし得るという点が分かる。
例えば、表１には、駆動部材及び従動部材の個数が噛合頻度に影響を及ぼし得る方式の一例が提供される。特に、表１は、互いに同じ間隔でオフセットされる駆動及び従動部材の個数を変えるための死点噛合の頻度を提供する。表１には駆動及び従動ギヤの個数によって死点噛合の頻度が言及されているが、本願の開示内容から、噛合の頻度は、単にギヤの総個数だけでなく、駆動及び従動ギヤの互いに異なる位置の個数によって決定できるという点が理解できるはずである。例えば、図１Ａ−Ｂを参考して説明したように、例えば、トランスミッション１００又は１００’のようなトランスミッションは、駆動ギヤが２つの軸上に位置決められて、円周りへの２つの互いに異なる駆動ギヤの角度位置のみ存在するが、３つの従動ギヤ及び６つの駆動ギヤを含む。上述したように、このような実施例において、死点噛合は６０度ごとに生じる。表１に示すように、このような結果は、３つの従動ギヤ及び２つの駆動ギヤを備えるトランスミッション、又は３つの従動ギヤ及び６つの駆動ギヤを備えるトランスミッションと一致する。
他の実施例において、表１及び本願に示すように、３つの駆動ギヤは、４つの従動ギヤと３０度ごとに噛合することができる。しかし、このような噛合は、駆動及び従動部材の個数を変えることで増加し得る。例えば、６つの従動ギヤと噛合するのに５つの駆動ギヤが用いられると、１つの駆動ギヤは、従動ギヤと１２度ごとに死点噛合し始める。この時間の間、他の駆動ギヤはまた、他の従動ギヤと噛合及び噛合解除の多様な他の状態になる。また、表１に示すように、単に１つの駆動部材を更に加えることで、噛合が単に６０度ごとに１回生じるように、噛合頻度を実際に減少させることができる。
表１に示すように、一般に、駆動ギヤと従動ギヤとの間に奇数−偶数の比が存在する場合、又はその比が奇数−偶数の比で因数分解できるとき、駆動ギヤと従動ギヤとの間に最も頻繁な噛合が生じる傾向がある。例えば、表１に提供される数字において、８つの従動ギヤは、９つの駆動ギヤがあるときに最も頻繁に、即ち５度ごとに上死点で噛合され、７つの駆動ギヤがあるときは、ほぼ頻繁に、即ち６．５度ごとに上死点で噛合される。しかし、８つの従動ギヤと偶数の駆動ギヤとの最も頻繁な噛合は１５度ごとであり、これは６つの駆動ギヤが存在するときに生じる。しかし、３つの駆動ギヤのみ、即ち駆動部材の個数の半数でこれと同じ頻度を得ることができる。
図１１Ａ−Ｂを参照して、他の例示的な実施形態に係るトランスミッション６００の多様な態様を示す。本願に示す他の実施形態のように、図１１Ａ−Ｂに示す実施形態は、トランスミッション６００のギヤ比を決定し、ギヤ比変更を招く駆動及び従動ギヤの間に実質的に常時噛合を維持するように配置されるギヤ又は他の部材を含むことができる。また、駆動ギヤと従動ギヤとの間に実質的に常時噛合を維持することで、トランスミッション６００は、駆動ギヤと従動ギヤとの間に、従動ギヤと動力源との間に、そして動力源との間に実質的に常時連結を許容することができる。一部の実施形態では、駆動及び／又は従動ギヤの回転を抑制するクラッチ又は他の機構を含むことができるが、一部の実施形態では、ギヤの回転を抑制する外部ソースがない場合にも、実質的に常時連結が維持できる。しかし、どちらの例でも、トランスミッションは、本願に示すように、一般の作動原理及び同期化を採用することができる。
図示の実施形態において、トランスミッション６００は、動力源に連結されて、動力源とトランスミッション６００の間にインターフェースとして作用する入力シャフト６０１を含む。例えば動力源は、エンジンやモータであり得る。このようなエンジン又はモータは、自動車、エレベータ、コンベヤシステム、運動機構、旋盤、又は実質的に所定タイプのエンジンやモータと連結して作動する任意の他のシステム又は装置に関連し得る。従って、トランスミッション６００は、移動車両、又は任意の他の特定タイプの動力源との使用に制限されるのではなく、多様且つ広範な適用分野における任意のタイプの動力源であり得るという点を理解しなければならない。より具体的に、トランスミッション６００は、多重のギヤ比が要求される任意の適用分野に用いることができる。
図示の実施形態において、入力シャフト６０１が動力源から動力を受ければ、入力シャフトは、自身の軸を中心に回転する。このような回転を容易にするために、入力シャフト６０１は、入力ベアリング６０２を用いることで、回転のために軸支することができる。入力ベアリング６０２は、一部の実施形態において、例えばトランスミッションハウジング及び／又は他の構造物に固定されることで、適所に固定できる。
入力ベアリング６０２に隣接して、トランスミッション６００は、入力シャフト６０１が貫通して延びる開口を含むことができる基準リング６０３を含むことができる。基準リング６０３は、一部の実施形態では、本願で説明する基準ギヤであり、入力シャフト６０１が回転するとき、回転されないように固定される。基準リング６０３はまた、トランスミッションハウジング（図示せず）、入力ハウジング６０１、又は他の支持部に固定できる。例えば、基準リング６０３は、トランスミッションハウジングに直接固定できる。他の実施形態において、基準リング６０３は、例えばトランスミッションハウジングに固定される入力ベアリング６０２に連結されることで、トランスミッションハウジングに間接固定できる。
選択的に、入力ハウジング６１０が提供されることもある。一部の実施形態の例において、入力ハウジング６１０は、入力シャフト６０１に固定して回転されるように適合され、トランスミッション６００の駆動ギヤを回転させる。入力ハウジング６１０は、入力シャフト６０１に、例えば溶接、機械的締め具、又は他の適切な取り付け手段によって固定できる。従って、入力シャフト６０１の回転によって、取り付けられた動力供給部も入力ハウジング６１０を回転させる。図示の実施形態において、入力ハウジング６１０は、外周付近に多重の開口部を更に含むことができ、この開口部内にはベアリングが挿入され、その内部で回転する１つ以上の駆動シャフト６０４が収容される。開口部は、入力ハウジング６１０に任意の適切な方法で提供することができる。例えば穴は、ドリル又はリーマ、鋳造又は成形、あるいは任意の他の適切な方法で設けることができる。
図１１Ａに更に示すように、タイミングギヤ６０５が駆動シャフト６０４に取り付けられ、このタイミングギヤ６０５は、基準リング６０３と対となり得る。タイミングギヤ６０５は、例えば、基準リング６０３と噛合するスプール又はヘリカルギヤを含むことができ、基準リング６０３上のインボリュートギヤ歯と対となるインボリュートギヤ歯を含むことができる。結果的に、例えば入力シャフト６０１を回転させることで、入力ハウジング６１０が回転される場合、入力ハウジング６１０は、タイミングギヤ６０５を基準リング６０３周りに回転及び旋回させ、これにより駆動シャフト６０４を回転させる。これに関して、少なくともタイミングギヤ６０５は、図１Ａの比率基準ギヤ１１４が作動する方式と同様に作動することができる。
駆動シャフト６０４にはまたピボット駆動ギヤ６１１（図１１Ｂの実施形態の例では、集合的に「Ａ」ギヤと示す）が固定できる。従って、駆動シャフト６０４が回転する場合、ピボット駆動ギヤ６１１も回転する。駆動シャフト６０４の回転を容易にするために、入力制御リンク６１３は、ピボット駆動ギヤ６１１の各側面に位置決められ、駆動シャフト６０４が支持及び／又は回転し得るように開口部及び対応ベアリングを含むことができる。また、ピボット駆動ギヤ６１１は、ピボット駆動ギヤ６１１の回転によって回転される駆動ギヤ６１２（図１１Ｂの実施形態の例では、集合的に「Ｂ」ギヤと示す）と対となり得る。入力制御リンク６１３は、内部軸を中心に回転するムーンシャフト（図示せず）を収容する開口部及び対応ベアリングを更に含むことができる。
図示の実施形態において、入力リンク制御ギヤ６０６は、各駆動シャフト６０４上に取り付けられ、入力ハウジング６１０と第１入力制御リンク６１３との間に位置決められる。従って、入力リンク制御ギヤ６０６は、例えば一部の実施形態では、インボリュートであり得る、対となるギヤ歯を用いることで、第１チューブギヤ６３７と噛合し、その周りを回転することができる。本願に示すように、チューブギヤ６３７は、連結された制御チューブ６３４が回転するときに回転することができ、これにより入力リンク制御ギヤ６０６が回転される。一部の実施形態の例において、入力制御リンク６１３は、入力リンク制御ギヤ６０６が回転するときに回転するシャフト（図示せず）に結合されて、入力リンク制御ギヤ６０６の回転結果として、入力制御リンク６１３が回転し、更に駆動ギヤ６１２がピボット駆動ギヤ６１１周りに少なくとも部分的に旋回される。従って、駆動ギヤ６１２は、ピボット駆動ギヤ６１１周りに直動するように移動できる。従って、駆動ギヤ６１２は、ピボット駆動ギヤ６１１周りへの曲線経路に沿って内側及び／又は外側に直動し、これにより入力ハウジング６１０の中心と整列された軸に対して半径方向に移動される。このように駆動ギヤ６１２がピボット駆動ギヤ６１１周りに内側又は外側に移動することは、タイミングギヤ６０５による駆動ギヤ６１２の旋回によって、駆動ギヤ６１２の沿う旋回経路を更に変更させることができる。結果的に、駆動ギヤ６１２と、駆動ギヤ６１２が旋回する軸との間のレバー長さ、そして駆動ギヤ６１２の旋回経路の長さも増加又は減少する。
本願に示すように、入力制御リンク６１３は、入力制御リンク６１３を回転させるシャフト（図示せず）に結合できる。一部の実施形態の例において、シャフトは、入力制御リンク６１３が当該シャフトを中心に回転する場合、入力制御リンク６１３に連結された駆動ギヤ６１２の位置が変わるように、入力制御リンク６１３の中心からオフセットされる。例えば、図１１Ａに示す配置例において、入力制御リンク６１３は、駆動ギヤ６１２の半径方向位置がピボット駆動ギヤ６１１の半径方向位置内部にある内側位置に駆動ギヤ６１２が位置するように、内側構成で配置される。より詳細に、駆動ギヤ６１２と、駆動ギヤ６１２が旋回する軸との間の距離、即ちレバー長さが、前記同一軸とピボット駆動ギヤ６１１との間の距離よりも短い。駆動ギヤ６１２が各ピボット駆動ギヤ６１１周りに直動することによって、駆動ギヤ６１２の位置は変わり得る。例えば、一実施形態において、駆動ギヤ６１２は、ピボット駆動ギヤ６１１周りの曲線経路に沿って外側位置に直動しつつ、レバー長さが変わるように半径方向に直動することができて、駆動ギヤ６１２の半径方向位置は、ピボット駆動ギヤ６１１の半径位置外にある。より詳細に、外側位置において、駆動ギヤ６１２と、駆動ギヤ６１２が旋回する軸との間の距離、即ちレバー長さは、前記同一軸とピボット駆動ギヤ６１１との間の距離よりも大きい。例えば、図１１Ａ−Ｂの配置を有する一実施例では、駆動ギヤ６１２がピボット駆動ギヤ６１１周りに直動されるとき、駆動ギヤ６１２は、内側位置から外側位置に移動することができる。ムーン駆動ギヤ６１２の外側位置の一例が、図１１Ａ−Ｂで仮想線で示すムーン駆動ギヤ６１７として示されている。
ムーン駆動ギヤ６１７の外側位置が１つ示されているが、トランスミッション６００の各ムーン駆動ギヤ６１２は、対応外側位置に移動することができ、ムーン駆動ギヤ６１７は、各駆動ギヤ６１２の外側位置の一例を示す。また、図１１Ａ−Ｂには、駆動ギヤ６１２の位置が２つのみ示されているが、このような配置は単に例示に過ぎない。実際に、一部の実施形態の例において、駆動ギヤ６１２は、ピボット駆動ギヤ６１１周りの任意の位置に移動することができ、入力シャフト６０１と整列される軸周りに駆動ギヤ６１２が旋回するとき、駆動ギヤ６１２の沿う旋回経路の長さが、非常に多数の長さの間で、好ましくは無限個数の長さの間で変わり得る。本願に示すように、一部の実施形態において、従動ギヤ６１４との噛合は、駆動ギヤ６１２の旋回経路の変更中に維持できる。他の実施形態では、駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４の噛合が不連続の旋回経路でのみ生じ、トランスミッション６００内で不連続ギヤ比が提供される。しかし、前述したように、本発明の実施形態は、旋回経路における非常に小さい対応する変更によって不連続ギヤ比が維持できるようにする。例えば、各ギヤ比は、分数を含まないギヤ歯増分で維持できる。結果的に、ギヤ比変更を果たすために、非常に小さい直動方向移動が要求される。従って、従動ギヤ６１４がピボット駆動ギヤ６１１周りに直動することで、例えば１０、２０、３０、又はより多くの他の不連続ギヤ比が提供できる。
駆動ギヤ６１２はまた、従動ギヤである出力ムーンギヤ６１４（図１１Ｂで、集合的に「Ｄ」ギヤと示す）と対となって噛合することができる。従って、例えばピボット駆動ギヤ６１１の回転結果としてムーンギヤ６１２が回転する場合、図示の実施形態の例において、出力ムーンギヤ６１４も回転できる。駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４が同じ半径を有する必要はないが、入力駆動ギヤ６１２及び出力従動ギヤ６１４が同一半径の場合、回転する駆動ギヤ６１２は、入力ムーンギヤ６１２が回転する角速度と同じ角速度で従動ギヤ６１４を回転することができる。各々の場合に、駆動ギヤ６１２が従動ギヤである出力ムーンギヤ６１４と噛合する場合、出力ムーンギヤ６１４も自身の各中心軸を中心に回転する。一部の実施形態において、駆動ギヤ６１２と従動ギヤ６１４との噛合は、駆動ギヤ６１２が旋回経路に沿うときに交互に生じる。例えば、駆動ギヤ６１２が外部の軸周りに旋回する間、従動ギヤ６１４は、外部の軸周りに集合的に旋回しないように適合できる。このような実施例において、駆動ギヤ６１２が前記外部の軸周りに旋回することによって、各駆動ギヤ６１２は、各ムーン従動ギヤ６１４と噛合及び噛合解除することができる。結果的に、各従動ギヤ６１４は、多様な駆動ギヤ６１２によって交互に噛合されている。また、一部の実施例において、駆動ギヤ６１２が旋回運動する任意の段階において、少なくとも１つの駆動ギヤ６１２が少なくとも１つの従動ギヤ６１４と噛合されるように、駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４が配置される。このように、駆動ギヤ６１２は、従動ギヤ６１４と実質的に常時噛合を維持することができる。
このような実施形態の例において、従動ギヤ６１４はまた、出力制御リンク６１５に連結される。出力リンク制御リンク６１５は、出力リンク制御ギヤ６４０に更に連結でき、この出力リンク制御ギヤ６４０は、制御チューブ６８１によって回転が制御される第２チューブギヤ６３６周りに回転する。従って、第２チューブギヤ６３６が回転する場合、チューブギヤ６３６によって出力リンク制御ギヤ６４０が回転できる。また、出力リンク制御ギヤ６４０は、出力制御リンク６１５と結合でき、出力制御リンクギヤ６４０の回転によって、出力制御リンク６１５も回転される。出力ギヤ６１４は、例えば出力制御リンク６１５の中心からオフセットされたシャフトによって、出力制御リンク６１５に更に結合されることもある。一実施形態において、出力制御リンク６１５が回転する場合、出力制御リンク６１５は、従動ギヤ６１４を出力ピボットギヤ６０７（図１１Ｂで、集合的に「Ｃ」ギヤと示す）周りの曲線経路に沿って直動させる。
一部の実施形態において、そして本願に示すように、制御チューブ６３４の回転は、第１チューブギヤ６３７を入力シャフト６０１の回転に対して回転させるが、制御チューブ６８１の回転は、第２チューブギヤ６３６を回転させる。従って、制御チューブ６３４、６８１の回転によって、各駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４は、少なくとも部分的に各ピボットギヤ６０７、６１１周りに回転することができる。従って、駆動ギヤ６１２が旋回する軸、例えば入力シャフト６０１と整列された軸に対して、半径方向内側及び外側に駆動ギヤ６１２及び／又は従動ギヤ６１４が移動できて、駆動ギヤ６１２と入力シャフト６０１との間のレバー長さが増加又は減少するようになる。制御チューブ６３４、６８１の回転が同期化されて、回転が同時又はほぼ同時に生じると、制御リンク６１３、６１５の回転も同期化でき、これにより駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４の半径方向の直動も同期化される。特に、出力制御リンクギヤ６４０及び入力制御リンクギヤ６０６は、第２チューブギヤ６３６及び第１チューブギヤ６３７によって各々回転でき、従動ギヤ６１４の半径方向位置決めが駆動ギヤ６１２の半径方向位置決めとほぼ同時に制御される。結果的に、駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４は、入力シャフト６０１の中心軸と、駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４との間の距離が変わる場合、実質的に常時噛合のための整列状態を維持することができる。他の方式で表現すれば、駆動ギヤ６１２のレバー長さが変わることによって、そして、例えば入力シャフト６０１周りへの駆動ギヤ６１２の旋回経路の長さが変わることによって、駆動ギヤ６１２は、例えば自身の各中心軸周りに回転し、そして対応する半径方向距離を移動する従動ギヤ６１４と実質的に常時噛合を維持する。トランスミッション１００、１００’の実施例について前述したように、このような噛合は、例えば摺動式ギヤ比変更をするトランスミッションにおけるギヤ比変更中に、又は段階式ギヤ比変更をするトランスミッションにおける不連続ギヤ比で維持できる。図１１Ａ−Ｂのトランスミッション６００について、各々の場合において、従動ギヤ６１４の最外部、即ち制御チューブ６３４の中心から最も遠い距離である従動ギヤ６１４の部分が、図１１Ｂに仮想線で示す仮想ギヤ６５１を形成する。
図１１Ｂの実施形態の例で最も好適に示されているように、入力ハウジング６１０が回転する場合、駆動ギヤ６１２も、一部の実施例では入力シャフト６０１及び／又は制御チューブ６３４、６８１の中心と整列される入力ハウジング６１０の中心周りを旋回することができる。従って、駆動ギヤ６１２は、入力ハウジング６１０の中心から最も遠い距離である従動ギヤのエッジに沿って従動ギヤ６１４の外周周りに延びる旋回経路に沿うが、他の実施形態において駆動ギヤは、従動ギヤの内部周りの旋回経路、例えば入力ハウジング６１０の中心に最も近い従動ギヤ６１４のエッジに沿う旋回経路に沿うことができる。従って、従動ギヤ６１４は、半径方向外側に移動して、自身の外側エッジと入力ハウジング６１０の中心との間の距離が増加し、駆動ムーンギヤ６１２は、同期して又はほぼ同期して半径方向に移動でき、その結果、駆動ギヤ６１２と従動ギヤ６１４との間に実質的に常時噛合が維持される。他の方式で表現すれば、従動ギヤ６１４が半径方向外側に直動する場合、仮想ギヤ６５１の大きさが増加し、駆動ギヤ６１２は、仮想ギヤ６５１と実質的に常時噛合を維持するために、ほぼ同時に半径方向外側に対応して直動することができる。このような噛合は、例えば駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４が半径方向内側又は外側に摺動するとき、駆動ギヤ６１２と従動ギヤ６１４との常時噛合を維持するトランスミッションで、ギヤ比変更中に維持できる。他の方法で、駆動ギヤ６１２と従動ギヤ６１４との噛合は、例えばギヤ比の間の段階が駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４の不連続位置で形成されるトランスミッションでギヤ比変更が生じる場合、一時的に停止されることもある。
本願に示すように、トランスミッションがギヤ比の間で滑るように行われても、又は段階的に行われても、トランスミッションは、本質的に同じ結果を提供することができる。例えば、駆動ギヤ６１２と、駆動ギヤ６１２が旋回する軸との間の半径方向距離を変えることで、ギヤ比を変更させる摺動式又は段階式トランスミッションで、運動量又はトルクスパイクの損失は殆ど無視できる。図示の実施形態において、例えば駆動ギヤ６１２は、入力ハウジング６１０の中心と整列された軸周りに回転及び旋回する。結果的に、制御リンク６１３、６１５及びピボットギヤ６０７、６１１は、集合的に及び個別的に、非常に多数のギヤ比、可能な限り無限個数のギヤ比を形成するために、駆動及び従動ギヤが半径方向に移動するとき、駆動ギヤと従動ギヤとの間に実質的に常時噛合が維持されるように、駆動ギヤ及び従動ギヤを同期化するための手段を実現する構成の実施例である。
５つの従動ギヤ６１４を含む配置の実施例において、仮想ギヤ６５１は、従動ギヤ６１４と整列される丸まったコーナ部を有する一般的な五角形である。しかし、本願の開示内容から、仮想ギヤ６５１の形状は変わり得るという点が理解できるはずである。一般に、例えばより多くの従動ギヤが加えられることによって、仮想ギヤ６５１の形状は、円に近くなっていく。他の実施形態において、仮想ギヤの形態は、円形の仮想ギヤによって境界線が描かれる多角形の頂点に従動ギヤが位置決められる円として常にみなされ得る。例えば、図示の実施形態において、仮想ギヤ６５１は、仮想ギヤ６５１によって境界線が描かれる一般的な五角形の頂点に各駆動ギヤ６１８が位置決められる円形であり得る。また、従動ギヤ６１４が半径方向外側又は内側に移動することによって、仮想ギヤ６５１の大きさも対応して増加又は減少する。従って、駆動ギヤ６１４は、多数の、可能な限り無限個数の互いに異なる大きさを有する仮想ギヤ６５１を形成するように、任意の多様な半径方向位置に位置決められる。
前述したように、駆動ムーンギヤ６１７の位置のような外側位置に駆動ギヤ６１２が移動される場合、駆動ギヤ６１２によって取られる旋回経路の長さは増加する。このように、例えば入力ハウジング６１０の中心と整列される軸のような外部軸周りに駆動ギヤ６１２を一定の角速度で旋回させる一定の回転入力は、図１１Ａ−Ｂに示す位置で駆動ギヤ６１７が駆動ギヤ６１２よりも大きい線速度を有するようにする。これは、駆動ギヤ６１７が駆動ギヤ６１２よりも長い旋回経路に沿い、これにより回転当たりより大きい弧長さを移動しなければならないためである。駆動ギヤ６１２が従動ギヤ６１４と対となり、これにより従動ギヤ６１４が駆動される場合、このような増加した線速度は、噛合地点で従動ギヤ６１４によって共有される。従って、自身の中心を中心に回転するが、旋回しないことがある従動ギヤ６１４は、増加した線速度及び角速度を経験する。結果的に、ギヤ比の増加が実現される。ギヤ比変更は、駆動ギヤ６１２が半径方向外側に移動する経路上の任意の二地点の間で、駆動ギヤ６１２を直動させることで実現し得るという点も理解できるはずである。例えば、経路６６０上の任意の二地点の間で駆動ギヤ６１２を移動させることで、これに対応してギヤ比が増加又は減少し得る。また、経路６６０が駆動ギヤ６１２が回転できる任意の個数の不連続又は連続地点を有し得る限り、駆動ギヤ６１２は、任意の多数の、可能な限り無限個数の互いに異なる旋回経路に沿うことができ、多数の、可能な限り無限個数のギヤ比が実現し得る。
駆動ギヤの個数と従動ギヤの個数との関係は、適切に任意に変えられる。例えば、一実施形態では、同数の駆動及び従動ギヤが存在する。他の実施形態では、互いに異なる個数の駆動及び従動ギヤが存在する。また他の実施例として、偶数の入力ムーンギヤが奇数の出力ムーンギヤと共に用いられたり、その逆に用いられることが予想される。例えば、前述したように、３つの出力従動ギヤが２つの駆動ギヤと共に用いられ得る。図１１Ｂに示すように、他の実施形態では、５つの従動ギヤが８つの駆動ギヤと共に用いられる。
より具体的に、図１１Ｂは、図１１Ａに示すトランスミッション６００の部分断面図を示し、ここでは、８つの駆動ギヤ６１２（集合的に「Ｂ」ギヤと示す）が５つの従動ギヤ６１４（集合的に「Ｄ」ギヤと示す）と噛合する。図示の実施形態において、駆動ムーンギヤ６１２及び従動ムーンギヤ６１４は、各々４５度及び７２度の角度間隔で等しく離隔されて位置決められるが、任意の他の特定個数の駆動ギヤ及び／又は従動ギヤが用いられ、各ムーン駆動ギヤ間隔及びムーン従動ギヤ間隔も変えられる。駆動ギヤ６１２は、自身の各中心を通過する軸に対する回転と、入力ハウジング６１０の中心を通過する軸に対する集合的な旋回を含んで多様に回転する。駆動ギヤ６１２の旋回運動の結果として、駆動ギヤ６１２は、駆動ギヤ６１２が旋回運動する多様な段階の間、従動ギヤ６１４と多様な角度で一定に噛合及び噛合解除している。例えば、図示の実施形態において、そして表１に示すように、入力シャフト６０１の９０度回転ごとに、８つの駆動ギヤ６１２のうち１つが５つの従動ギヤ６１４のうち１つと死点噛合するようになる。図１１Ｂに示すように、１つ以上の駆動ギヤ６１２が１つ以上の従動ギヤ６１４と噛合する間、他の駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４も多様な噛合段階にあり得る。
図１１Ａに示す実施形態において、従動ギヤ６１４はまた、出力ピボットギヤ６０７（図１１Ｂで、集合的に「Ｃ」ギヤと示す）と噛合する。結果的に、従動ギヤ６１４が駆動ギヤ６１２と噛合されて、駆動ギヤ６１２によって回転される場合、従動ギヤ６１４は、出力ピボットギヤ６０７を自身の各軸に対して回転させる。各ピボット従動ギヤ６０７は、ピボットシャフト６２０に更に結合される。選択的に、ピボットシャフト６２０は、例えば、出力ハウジング６１６に備えられる穴及びベアリングを用いることで、出力ピボットギヤ６０７から出力ハウジング６１６を通過する。一部の実施形態で出力ハウジング６１６は、トランスミッションハウジング（図示せず）に連結されることもある。
図１１Ａに示すように、ピボットシャフト６２０は、出力ギヤ６２１に延びて出力ギヤ６２１と連結され得、本実施形態の例で出力ギヤ６２１は星ギヤである。結果的に、任意の出力ピボットギヤ６０７がムーン従動ギヤ６１４によって回転されることで、ピボットシャフト６２０は、対応する出力ギヤ６２１を回転させる。次いで、出力ギヤ６２１は、出力遊星リングギヤ６２２と噛合することができる。各出力ギヤ６２１が出力遊星リングギヤ６２２と噛合し得るため、各出力ギヤ６２１の回転は、各出力ギヤ６２１が自身の各中心に対して同じ回転を維持するように接続される。出力ギヤ６２１が接続されることで、ピボットシャフト６２０、ピボットギヤ６０７、及びムーン従動ギヤ６１４の回転も接続され、その結果、ムーン従動ギヤ６１４がムーン駆動ギヤ６１２によって噛合されるか否か、そして何度に噛合されているかにかかわらず、各ムーン従動ギヤ６１４は、自身の各中心軸に対して同じ回転を維持する。
本実施形態において、遊星リングギヤ６２２は、遊星ギヤ６２３と噛合する内部ギヤ形状を含む。従って、出力星ギヤ６２１の回転は、遊星リングギヤ６２２を回転させ、これにより遊星ギヤ６２３と噛合して遊星ギヤ６２３を回転させる。遊星ギヤ６２３は、比例する出力ヨーク６３０に、例えば伸長部６２５を用いて更に連結できる。伸長部６２５が遊星ギヤ６２３によって回転されることによって、出力ヨーク６３０も回転される。このような配置によってトランスミッション６００から動力の出力が可能になる。また、トランスミッション６００は、任意の適切な方法で負荷又は動力シンクに連結できて、出力ヨーク６３０もトランスミッション６００の動力の出力を提供するためのインターフェースとして作用することができる。
選択的に、例えば、サンギヤであり得る入力ギヤ６２４が入力シャフト６０１に取り付けられて、各遊星ギヤ６２３と噛合することができる。このような配置で出力遊星リングギヤ６２２は、トランスミッション６００への動力の入力を出力星ギヤ６２１の回転と関係づけることができ、これはトランスミッション６００の中間出力である。特に、遊星ギヤ６２３及び入力サンギヤ６２４が同じ大きさの場合、そして遊星ギヤ６２３が入力サンギヤ６２４の回転角速度と同じ角速度で、リングギヤ６２２によって自身の各中心軸を中心に回転される場合、遊星ギヤ６２３は、入力サンギヤ６２４と直接の対立関係にあり、これにより出力ヨーク６３０に、無視できる、可能な限りゼロである出力が招かれる。つまり、駆動ギヤ６１２は従動ギヤ６１４との噛合が維持されるが、トランスミッション６００は中立出力状態にある。このように、駆動及び従動ギヤが噛合され、自身各々の回転及び旋回運動を継続するにもかかわらず、噛合中立状態が実現される。従って、トランスミッション６００は、負荷から動力源の連結を断絶する必要なく、また駆動及び従動ギヤの連結を断絶する必要なく、そしてトランスミッション６００内で任意の駆動又は従動ギヤの回転を遅延させたり停止させる機構を必要とせず、中立出力状態にあることができる。出力ギヤ６２１が遊星ギヤ６２３を入力サンギヤ６２４よりも速く回転させる範囲で、出力ヨーク６３０は、トランスミッション６００における順方向出力を生成する一方、入力サンギヤ６２４の回転に比べ、遊星ギヤ６２３がより遅く回転する場合には逆方向出力が招かれる。入力星ギヤ６２１及び出力遊星ギヤ６２３は、一実施形態の例において、同じ大きさであるが、このような特徴を必ずしも必要とするのではない。例えば、他の実施形態の例において、入力星ギヤ６２１及び出力遊星ギヤ６２３の各大きさは変わり得る。入力星ギヤ６２１及び出力遊星ギヤ６２３が互いに異なる大きさを有する場合、出力遊星ギヤ６２３及び入力星ギヤ６２１の互いに異なる角速度にもかかわらず、トランスミッション６００は、中立出力状態に置かれることがある。
本願で検討したように、トランスミッション６００は、不連続増分を有するギヤ比の間で、又は実質的に連続的な、可能な限り無限に小さい増分を有するギヤ比の間で変更するための機構を更に含むことができる。結果的に、トランスミッション６００は、ギヤ比の間で段階的に行われたり滑るように行われ、これにより小グループの不連続ギヤ比のみの使用に依存せず、そしてトルクスパイクなしに、又はトランスミッションや関連する駆動トレインに損傷を与えるほどの大きいトルクスパイクなしに、ギヤ比を変更する、変速トランスミッションが提供される。図示の実施形態において、移動レバー６３１がピボット６３２にヒンジされる。移動レバー６３１がピボット６３２を中心に回転される場合、移動レバー６３１の回転は、本実施形態で入力シャフト６０１と同軸である制御チューブ６３４周りに位置決められた移動制御ベアリング６３３を変位させる。
一実施形態の例において、制御チューブ６３４は、一般に入力シャフト６０１の回転と同じ回転を維持するように適合される。従って、移動制御ベアリング６３３の内部側にパイロットベアリング（図示せず）が固定でき、制御チューブ６３４及び入力シャフト６０１にパイロットベアリングが固定でき、パイロットベアリングが制御チューブ６３４及び入力シャフト６０１と共に回転することができる。パイロットベアリングは、制御チューブ６３４に形成された制御溝６３５に沿って移動するように適合でき、入力シャフト６０１内部の溝（図示せず）内部に固定できる。一実施形態の例において、制御溝６３５及び入力シャフト６０１の溝は、互いに異なる経路を有することができる。その結果、移動制御ベアリング６３３の前後方向移動は、制御溝６３５によって輪郭が形成された経路に沿い、制御チューブ６３４が入力シャフト６０１の回転とは異ならせて回転される。結果的に、制御チューブ６３４は、入力シャフト６０１の回転に対して回転する。制御溝６３５は、任意の適切な経路を含むことができる。例えば、図示の実施形態において、制御溝６３５は、螺旋形の伸長した「Ｓ」構成を有するが、これは単に可能な一構成である。入力シャフト６０１の溝も任意の適切な経路を有することができる。例えば、一実施例において、入力シャフト６０１の溝は直線である。
一実施形態の例において、移動レバー６３１は、第２ピボット６８０で移動制御ベアリング６３０の外部に結合できる。従って、移動レバー６３１がピボット６３２を中心に回転され、移動制御ベアリング６３３が変位される場合、移動レバー６３１の回転は、第２ピボット６８０を更に制御チューブ６３４に対して軸方向に移動させる。一部の実施形態の例では、第２制御チューブ６８１はまた、移動制御ベアリング６３３周りに位置決められ、場合によっては、制御チューブ６３４周りに位置決められる。第２ピボット６８０は、第２制御チューブ６８１に形成された第２制御溝６８２内に位置決められて、第２ピボット６８０が第２制御溝６８２に沿って移動することによって、第２ピボット６８０は、制御チューブ６３４に対して軸方向に移動する。従って、移動制御ベアリング６３３の前後方向移動はまた、第２ピボット６８０を第２制御溝６８２によって形成された経路に従わせる。第２制御溝６８２はまた、任意の適切な経路を含むことができる。例えば、一実施形態において、第２制御溝６８２は、制御溝６３５と同様の構成を有する。一例として、制御溝６３５が螺旋形構成を有すれば、第２制御溝６８２も制御溝６３５の真上に位置づけられる又は制御溝６３５からオフセットされる螺旋形構成を有することができる。
また、移動制御ベアリング６３３及び第２ピボット６８０は、各々入力リンク制御ギヤ６０６及び出力リンク制御ギヤ６４０に更に接続できる。結果的に、移動制御ベアリング６３３及び第２ピボット６８０の前後方向移動は、制御チューブ６３４、６８１を回転させたり、制御チューブ６３４、６８１を入力シャフト６０１に対して回転させたりすることができて、入力リンク制御ギヤ６０６及び出力リンク制御ギヤ６４０が回転される。特に、制御ベアリング６３３が制御チューブ６３４に沿って軸方向に移動し、制御チューブ６３４が入力シャフト６０１に対して回転することによって、制御チューブ６３４が回転するようになる。同様に、第２ピボット６８０が第２制御チューブ６８１に沿って軸方向に移動する場合、第２制御チューブ６８１が回転する。制御チューブ６３４はまた、チューブギヤ６３６、６３７に結合できる。従って、制御チューブ６３４が入力シャフト６０１に対して回転する場合、チューブギヤ６３６、６３７も回転し、これにより入力リンク制御ギヤ６０６及び出力リンク制御ギヤ６４０が回転される。入力リンク制御ギヤ６０６が回転する場合、入力制御リンク６１３がこれと共に同時に回転し、入力制御リンクに取り付けられた駆動ギヤ６１２が、例えば直動経路６６０に沿ってピボット駆動ギヤ６１１周りに同期して直動されて、駆動ギヤ６１２に係わるレバーが変わる。同様の方式で、第２制御チューブ６８１は、チューブギヤ６３６に結合できて、第２制御チューブ６８１が回転する場合、チューブギヤ６３６も回転することができ、これにより出力リンク制御ギヤ６４６が回転するようになる。出力リンク制御ギヤ６４０が回転する場合、出力制御リンク６１５も回転するようになる。出力制御リンク６１５は、例えば、直動経路６６１に沿って出力ピボットギヤ６５７周りに直動するようになる従動ギヤ６１４に更に結合できる。結果的に、制御チューブ６３４、６８１、チューブギヤ６３６、６３７、リンク制御ギヤ６０６、６４０、及び制御リンク６１３、６１５は、集合的に及び個別的に、任意の多数の連続ギヤ比を形成するために、駆動ギヤ及び従動ギヤが半径方向に移動するとき、駆動ギヤと従動ギヤとの間に実質的に常時噛合を維持するように、駆動及び従動ギヤを同期化する手段を実現する構成の一実施例である。
制御チューブ６３４、６８１、チューブギヤ６３６、６３７、制御リンク６１３、６１５、及び／又はリンク制御ギヤ６０６、６４０、又は任意の他の等価構成を用いることで、駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４は、駆動ギヤ６１２が旋回する軸に対して１つ以上の半径方向に同期して移動できるが、他の実施形態では、制御チューブ６３４、６８１が互いに独立して回転するという点が理解できるはずである。このような関係は更に、駆動ギヤ６１２が自身が旋回するときに移動しなければならない弧長さを増加又は減少させる。本願に示すように、このような増加又は減少される弧長さは、駆動ギヤ６１２に係わる線速度を増加又は減少させ、これにより噛合地点で対応する線速度を有する従動ギヤ６１４の出力も増加又は減少され、そして対応角速度で回転される。また、駆動ギヤ６１２がピボット駆動ギヤ６１１周りの任意の位置に移動し得るため、駆動ギヤ６１２は、多数の不連続位置、又は可能な限り無限個数の連続位置のうち任意の位置に交互に位置決められ、これにより更に本願に示すように多数の、可能な限り無限個数の旋回弧長さ及びギヤ比が提供される。
また、移動レバー６３１、ピボット６３２、第２ピボット６８０、及び制御ベアリング６３３による入力リンク制御ギヤ６０６及び出力リンク制御ギヤ６４０の同期運動が、入力ムーンギヤ６１２を出力ムーンギヤ６１４と噛合状態に維持させて、入力ムーンギヤ６１２の旋回時に弧長さが変わる場合、実質的に常時噛合が維持される。特に、レバー長さが変わるとき、実質的に常時噛合が維持され、その結果、レバーの増加によって弧の距離が増加し、これにより出力ムーンギヤ６１４は、より大きい角速度で回転される。同様に、レバー長さが減少するようにレバー長さが変わると、旋回経路の弧長さも減少し、これにより出力ムーンギヤ６１４は、より少ない角速度で回転される。
一実施形態に係るトランスミッション６００は、ギヤ比変更中に駆動ギヤ６１２と入力シャフト６０１との連結を維持する。しかし、他の実施形態によれば、駆動ギヤ６１２の回転運動及び／又は旋回運動は、ギヤ比変更が行われる少なくとも短時間の間、入力シャフト６０１の回転から分離できる。例えば、図１Ｂのトランスミッション１００’と同様に、トランスミッション６００は、噛合時に駆動ギヤ６１２の旋回運動及び／又は回転運動を停止させる１つ以上のクラッチ（図示せず）を含むことができる。例えば、クラッチは、入力シャフト６０１と入力ハウジング６１０との間に位置決められる。結果的に、入力シャフト６０１が回転するときにクラッチが噛合される場合、入力ハウジング６１０は回転しない。従って、入力ハウジング６１０は回転せず、駆動ギヤ６１２も回転又は旋回しない。
本願の開示内容によれば、クラッチの上記位置決めは、単に一例に過ぎないという点が理解できるはずである。例えば、他の実施形態において、クラッチ（図示せず）は、付加的に又は他の方法で、入力ハウジング６１０と駆動ギヤ６１２との間に配置できる。従って、このような実施形態でクラッチが噛合されることで、駆動ギヤ６１２は、集合的に継続して旋回することができるが、入力ハウジング６１０が回転するときに駆動ギヤ６１２の回転が停止されることがある。
図１Ａのトランスミッション１００について前述したように、一部の適用分野ではトランスミッション６００を通じるトルク流れを逆にするのが好ましいこともある。例えば、一実施形態において、トランスミッション６００が噛合中立状態から順方向ギヤを開始する場合、低いトルク出力を有するのが好ましいことがある。従って、他の実施形態では、トランスミッション７００を通じるトルク流れが逆になり、中立状態から低いトルク特性又は他の好ましいトルク流れ特性が実現される。例えば、このような実施形態において、動力は、トランスミッション入力インターフェースとして作用するヨーク６３０を通じて入力される。トルク流れが逆になって、出力ムーンギヤ６１４は、駆動ギヤとして作動し、従動ギヤとなる入力ムーンギヤ６１２と噛合されて、入力ムーンギヤ６１２を駆動させる。ムーンギヤ６１４が回転する場合、ムーンギヤ６１４はまた旋回し、これにより入力シャフト６０１は回転するようになり、入力シャフト６０１は、動力の出力を提供するインターフェースとして作動するようになる。
ある場合には、選択的な噛合中立特徴を容易にするために、トランスミッション６００を通じるトルク流れを逆にすることに調整が必要なこともある。従って、図９に関して前述したように、噛合中立状態は、遊星ギヤセットを用いることで実現し得る。特に、ヨーク６３０における入力は、トランスミッション６００を通じて搬送でき、シャフト６０１の動力の出力に連結される多様なムーンギヤに対して回転するサンギヤに連結できる。このように、入力及び出力ＲＰＭは、対立関係に置かれるようになる。従って、噛合地点でサンギヤ及び遊星ギヤの線速度が同じ大きさを有する場合、サンギヤ及び遊星ギヤは、集合的にリングギヤに如何なる出力も提供しない。従って、トランスミッション６００は、噛合中立状態になる。しかし、入力又は出力ＲＰＭが他方よりも増加すると、可能な限り低いトルクで作動する順方向出力が得られたり、逆方向出力が得られたりする。
従って、多様な適用分野に必要な噛合頻度及びギヤ個数を変更するために、多様なタイプ及び多様な個数の駆動及び従動ギヤとギヤセットのうち、任意のものが用いられるという点が分かる。実際に、各適用分野では互いに異なるセットの事項が要求され得るという点が予想され、多様なタイプ及び多様な個数のギヤを有する長所及び特徴は、どのような、そしていくつの駆動ギヤ及び従動ギヤを用いるかを決定するのに評価されなければならない。例えば、一部の実施形態において、そして図１Ａ−Ｂについて前述したように、従動ギヤは、入力スプールギヤによって駆動されるリングギヤであり得る。他の実施形態では、従動ギヤが駆動ギヤになるように、トランスミッションを通じるトルク流れが逆になり得る。このような実施形態において、各リングギヤは、スプールギヤの旋回に有利な内部アーチを有し、これによりスプール又はヘリカルギヤによって許容されるものよりも長い弧の経路上で駆動ギヤ及び従動ギヤの噛合が維持できる。従って、より小さい個数の総部品でより一定する噛合を維持するために、リングギヤが好ましいことがある。
しかし、リングギヤは、図１１Ａ−Ｂに示す外部の従動スプールギヤよりも大きいことがある。リングギヤと逆に、外部従動ギヤの曲率は、駆動ギヤの曲線旋回経路と対照をなし、リングギヤによって維持されるものよりも短い各弧の経路上で噛合が維持できる。従って、一実施例で従動スプールギヤが用いられると、駆動ギヤと従動ギヤとの間に全体噛合を増加させるために、より多くの従動ギヤが用いられ得る。
また、トランスミッションの大きさ及び／又は重さが臨界設計パラメータである適用分野では、トランスミッションにおけるギヤの個数及び／又は大きさを最小化するのが好ましいことがある。一方、動力源が大きな負荷を支持していれば、より多くのギヤを備えるのが好ましいことがある。一例として、駆動ギヤ及び従動ギヤの個数が各々８つ及び５つに増加する場合、駆動ギヤの旋回経路に沿って約９度ごとに、駆動ギヤと従動ギヤとの間に死点噛合が生じることもある。駆動ギヤの旋回及び入力シャフトの回転が同じ角速度であるこのような配置においては、約９度の入力シャフト回転ごとに、駆動及び従動ギヤが死点噛合し始める。このような実施形態において、１つの駆動ギヤ及び１つの従動ギヤの死点噛合時に、残りの駆動及び従動ギヤは、多様な段階の噛合及び噛合解除状態にあり得る。例えば、駆動ギヤのうち５つは、ある程度の噛合状態にあり得るが、３つの駆動ギヤは、従動ギヤと噛合されない。（図１１Ｂ参照）。従って、５つの駆動ギヤは、自身のギヤ歯の間で負荷を共有することができる。逆に、２つの駆動ギヤセットが３つの従動ギヤと噛合する図２Ａ−Ｇに示す実施形態では、死点噛合時に、１つの駆動ギヤのみが任意の従動ギヤと噛合され、噛合される駆動ギヤ１つが全体負荷を支持しなければならない。
図１２を参照すれば、本願に示すように、トランスミッションで用いられ得る動力変換システム７３５の他の実施形態が概略的に示されている。動力変換システム７３５は、図１Ａ−Ｂ及び図１１Ａ−Ｂについて検討したように作動することができる多重の駆動ギヤ７１２及び従動ギヤ７１４を含む。図示の実施形態において、駆動ギヤ７１２は、各レバーアーム７１６ａ−ｂに連結される。しかし、本願で検討したように、レバーアーム７１６は、物理的レバー又は仮想的レバーであり得るという点が理解できるはずである。例えば、特に駆動ギヤ７１２は、仮想アームを通じて連結でき、駆動ギヤ７１２は、例えば駆動ギヤを半径方向内側及び／又は外側に移動させるキャリア又は他の機構に連結できる。同様に、従動ギヤ７１４は、半径方向に直動するように構成できる。また前述したように、駆動ギヤ７１２及び／又は従動ギヤ７１４は、自身の各中心を中心に回転するように構成でき、選択的に外部の中心軸周りに旋回するように構成できる。例えば、図示の実施形態において、駆動ギヤ７１２は、角をなして円周周りにオフセットでき、またその円の中心を通過する軸周りに旋回することができる。
トランスミッション６００（図１１Ａ−Ｂ）について前述したように、本発明の一態様に係るトランスミッションは、単一平面で、即ち単一の軸方向位置で整列される複数の駆動ギヤ６１２及び従動ギヤ６１４を含むことができる。本願の開示内容を考慮するとき、これは単に一例であるという点が理解できるはずである。例えば、図１２には、多重の駆動ムーンギヤ７１２が多重の従動サンギヤ７１４と噛合し、多重の従動サンギヤ７１４を回転させることができる動力変換システム７３５の一実施例が示されており、ここで駆動ギヤ７１２及び従動ギヤ７１４は、軸方向に離隔した多重の平面に位置される。
図１２に示す特定の実施形態において、動力変換システム７３５は、駆動ギヤ７１２及び従動ギヤ７１４が２つの各平面７０８ａ−ｂに配列されるスタック構成を有する。このような実施形態は単に例示として提供されるもので、制限するものではなく、他の配置の予想が可能であるという点が理解できるはずである。例えば、一部の実施形態において、駆動ギヤ７１２及び従動ギヤ７１４は、特定の適用分野に好ましく又は適切に、３、４、５、又はより多くの平面に整列されるように積み重ねることができる。
スタック配置は、特に、多様な他の適用分野に有利であり得る。例えば、改良適用分野において、トランスミッションは、特定のエンベロープ内に嵌合するように要求され得る。ある場合には、エンベロープによって、トランスミッションが単に制限された幅を有しつつ、相対的に長い軸方向の長さを有するように許容できる。このような場合に、駆動及び従動ギヤの追加スタックは、トランスミッション長さを増加させることができ、このようなトランスミッションは、幅の要求条件を容易に満たしつつ、利用可能な空間の長さ内で容易に嵌合することができる。
また、本願で示すように、ある適用分野では、駆動ギヤ７１２と従動ギヤ７１４との間における死点噛合の頻度を増加させるのが好ましい。前述したように、このような噛合を増加させるための一方法は、バーニヤの関係を用いることである。表１に示すように、全てのバーニヤの関係が同一なのではなく、噛合頻度は、駆動及び従動ギヤの個数を更に変えることで、更に増加し得る。例えば、３つの従動ギヤと交互に噛合する４つの駆動ギヤのうち１つは、旋回経路に沿って３０度ごとに死点噛合と衝突するようになる。しかし、このような噛合は、駆動及び／又は従動ギヤの個数を増加させることで増加し得る。更に、４つの駆動ギヤのうち１つは、５つの従動ギヤのうち１つと１８度ごとに直接噛合する。また、９つの駆動ギヤのうち１つは、８つの従動ギヤのうち１つと５度ごとに直接噛合する。
可能な限りバーニヤの関係を維持しつつ、ギヤの個数が増加されることによって、トランスミッションの大きさ及び性能特性が影響を受け得る。例えば、所望の性能を得るために、トランスミッションが直径各々２インチである４つの駆動ギヤを用いることができると決定される簡単な実施例を考慮する。更に幅の制限を合わせるために、そして所望の範囲のギヤ比を得るために、旋回経路の直径は４．５インチと１０インチとの間で変えなければならない。
駆動ギヤが従動ギヤの内部に位置される単一平面の実施形態において、４つの駆動ギヤは、所望の旋回経路のより小さい端部で作動し得ないこともあることが理解できるはずである。例えば、駆動ギヤが内側に直動して、各々約５インチの直径を有する仮想ギヤ及び旋回経路が形成される場合、旋回経路の内部にある４つの駆動ギヤは、衝突し始める。駆動ギヤが互いに対して噛合し始めて、互いの運動が妨害される。結果的に、トランスミッションは、４．５インチと５インチ直径の間の旋回経路にある駆動ギヤを用いることができない。結果的に、トランスミッションは、所望の範囲のギヤ比を提供し得ないこともある。
このような問題に関する１つの可能な解決策は、駆動ギヤの個数を減少させたり、より小さい駆動ギヤを用いることを含み、これにより旋回経路内部で利用可能な空間が増加される。ある適用分野では、各々の代替的な解決策が有用且つ実行可能である。しかし、前述したように、駆動ギヤの個数を減少させることは、死点噛合の頻度に影響を及ぼし得る一方、駆動ギヤの大きさを減少させることは、トルクを伝達する場合に駆動ギヤが失敗しやすくする。従って、ある適用分野では、他の解決策が要求されることがある。他の可能な解決策は、駆動ギヤがより大きい旋回経路で所望のギヤ比を提供し得るように、駆動トレインを調整することである。また、可能ではあるが、このような代案は、トランスミッションの大きさの増加を要求することができ、ある適用分野では適しないこともある。
図１２に示す実施形態は、このような状況を考慮した他の代替的な解決策を示している。例えば、図示の実施形態に示すように、動力変換システム７３５は、旋回経路の直径が減少される場合にも、所望の大きさの４つの駆動ギヤ７１２を用いることができる。これは、駆動ギヤ７１２を多重のスタックに分離させることで実現される。図示の実施形態において、例えば駆動ギヤ７１２は、２つのスタックに分離される。具体的に、２つの駆動ギヤ７１２ａ−ｂは、第１平面７０８ａに存在し、残っている２つの駆動ギヤ７１２ｃ−ｄは、互いに軸方向にオフセットされて、第２平面７０８ｂ内に存在する。
第１平面７０８ａにおいて、駆動ギヤ７１２ａは、円周りに離隔される。図示の実施形態において、駆動ギヤ７１２ａは、１８０度の角度間隔で互いに離隔される。更に、駆動ギヤ７１２ｂは、第２平面７０８ｂで同様に離隔される。図示の実施形態において、駆動ギヤ７１２ａセットは、互いに対して回転される。特に、駆動ギヤ７１２ｃ−ｄは、駆動ギヤ７１２ａ−ｂに対して９０度回転される。従って、図１２に示すように、４つの駆動ギヤ７１２は、円周りに離隔され、互いに９０度の間隔で分離して、駆動ギヤ７１２のための４つの角度位置が存在するようになる。
駆動ギヤ７１２と従動ギヤ７１４との間の噛合を維持するために、従動ギヤ７１４もスタック構成で配置され得る。図示の実施形態において、例えば５つの従動ギヤは、駆動ギヤ７１２との噛合のために、第１平面７０８ａ及び第２平面７０８ｂ各々に整列されて、第１平面７０８ａの５つの従動ギヤ７１４ａが第２平面７０８ｂの５つの従動ギヤ７１４ｂから軸方向にオフセットできる。
更に例示するように、二重スタック又は多重スタックトランスミッションの一部の実施形態において、各スタックの従動ギヤ７１４は、共通の軸に沿って整列できる。例えば、各平面７０８ａ−ｂの５つの従動ギヤ７１４各々は、７２度の間隔で円周りに離隔され得る。各スタックの従動ギヤ７１４は、残り１つ以上のスタックの従動ギヤに対して回転することもある。しかし、他の実施形態において、１つ以上のスタックの従動ギヤ７１４は、互いのスタックに対して回転しないこともある。例えば、図１２に示す実施形態において、第１平面７０８ａの５つの従動ギヤ７１４ａ各々は、第２平面７０８ｂの対となる従動ギヤ７１４ｂと同軸に整列される。従って、このような実施形態では、１０つの従動ギヤ７１４のために、５つの角度位置のみ存在し得る。
本願の開示内容から理解し得るように、駆動ギヤ７１２及び従動ギヤ７１４の二重スタックを用いることによって、従動ギヤ７１４の内周によって形成される仮想ギヤの直径だけでなく、駆動ギヤ７１２が旋回する経路の直径が減少し得、これによりトランスミッションは、減少した幅又は直径を有するようになる。具体的に、より少ない個数の従動ギヤが各平面にある限り、旋回経路内で駆動ギヤ７１２の過密、干渉、及び傾斜が減少又は除去され、これにより単一平面トランスミッションと比べるとき、より多くの駆動ギヤ７１２が同一面積内に配置できる。
また、図示の実施形態は、駆動ギヤ７１２と従動ギヤ７１４との間にバーニヤの関係を維持する。具体的に、図示の実施形態は、４対１０の比のために、４つの駆動ギヤ及び１０つの従動ギヤを用いる。しかし、従動ギヤ７１４は各平面で同軸であり、これにより従動ギヤ７１４のために、単に５つの角度位置のみ存在するため、駆動ギヤと従動ギヤとの間のバーニヤの関係はまた、４対５の比として表現でき、死点噛合は、１つの駆動ギヤ７１２と１つの従動ギヤ７１４との間で１８度ごとに生じる。
理解し得るように、駆動ギヤ７１２ａ、７１２ｂの回転及び旋回運動は、従動ギヤ７１４ａ、７１４ｂの回転のように互いに接続できる。このようなリンクは、特に、図１Ａ−Ｂ及び１１Ａ−Ｂを参照して本願で示す方式を含む任意の適切な方式で維持することができる。一部の実施形態において、各平面の駆動ギヤ７１２は、同じ方向に回転及び旋回することができる。例えば、単に一例として、各平面の駆動ギヤ７１２は、時計回りに回転することができ、反時計回りに旋回することができる。従って、駆動ギヤ７１２はまた、従動ギヤ７１４を同一方向に、例えば両平面７０８ａ−ｂから反時計回りに回転させることができる。
従って、駆動ギヤ７１２の旋回及び回転運動の大きさ及び方向の両者と、従動ギヤ７１４の回転運動の大きさ及び方向は、駆動ギヤ７１２又は従動ギヤ７１４が位置する平面にかかわらず一定し得る。しかし、これは単に一実施例であるという点が理解できるはずである。例えば、他の実施形態において、駆動ギヤ７１２ａは、駆動ギヤ７１２ｂと逆方向に回転及び旋回することができ、従動ギヤ７１４ａは、従動ギヤ７１４ｂと逆方向に回転することができる。例えば、各平面にある駆動及び従動ギヤが差動装置によって連結できて、一平面にある駆動ギヤ及び従動ギヤは、第２平面にある駆動ギヤ及び従動ギヤに対して逆方向に等しく運動するようになる。具体的に、各平面７０８ａ−ｂにある駆動ギヤ７１２は、同じサイズ及び大きさを有するが、逆方向の回転及び旋回運動が可能である。同様に、各平面にある従動ギヤ７１４も同じ大きさを有するが、逆方向の回転運動が可能である。
本願の開示内容を考慮するとき、図１２に示す実施形態は、単に一例に過ぎず、互いに異なる個数の多様な平面、スタック、又はギヤのうち任意のものが本発明に従って実現し得るという点を理解しなければならない。更に、一実施形態では、回転する駆動ギヤ７１２の利用を必要としないこともある。特に、一実施形態によれば、駆動ギヤ７１２は、旋回するが、回転はしないように固定できる。従って、従動ギヤ７１４に伝達される速度は、駆動ギヤ７１２の旋回運動のみの関数であり、旋回運動及び回転運動の両者の関数ではない。また、駆動ギヤ７１２の回転を必要としない限り、他の駆動部材に代えることもある。例えば、一実施形態によれば、駆動ギヤ７１２は、回転しない駆動フォークに代えることがある。特に、駆動フォークは、駆動ギヤ７１４と噛合する外周上にのみ歯を有することができ、これにより従動ギヤ７１４を回転させる。
従って、本発明の原理に従うトランスミッションは、任意の多様な適用分野に用いられるように適合でき、本発明は、任意の特定構成又は適用分野に制限されるのではない。例えば、本発明に係る常時噛合の変速トランスミッションは、自動車に、変速トランスミッションを用いる他の適用分野に、又は変速トランスミッションを用いていない他の適用分野に用いられる。
図１３には、本発明に係るトランスミッションが実現し得る一方法が概略的に示されている。特に、図示の実施形態において、トランスミッション７００は、動力源７０２と負荷７０４との間に配置される。このように、トランスミッション７００は、動力源７０２によって提供された動力を駆動負荷７０４に伝達するように構成される。また、トランスミッション７００が本発明の一実施形態の例に係る変速トランスミッションである場合、ギヤ比範囲で、多数の、可能な限り無限個数のギヤ比が提供でき、及び／又は負荷７０４のための噛合中立が提供できる。
また、図１３に更に示すように、動力源７０２をトランスミッション７００を介して負荷７０４に作動可能に連結するのに駆動トレインが用いられ得る。例えば、図示のように、例示的な駆動トレインは、動力源７０２をトランスミッション７００に作動可能に連結する第１駆動部材７０１を含む。例えば、一実施形態において、駆動部材７０１は、動力源７０２から出力されたトルクをトランスミッション７００の入力インターフェースに伝達する回転入力シャフトであり得る。一部の実施形態において、トルク入力シャフトは、動力源７０２をトランスミッション７００に直接的に連結する単一シャフトであるが、特に、本願の開示内容から、他の実施形態において駆動部材７０１は、２つ以上の相互連結されたシャフト、ギヤ、ベルト、チェーン、又は動力源７０２とトランスミッション７００の間に動力を伝達する他の部材を含むことができる点を理解しなければならない。
更に、本願に示すように、トランスミッション７００は、動力源７０２によって提供される動力又はトルクを受けることができ、変速出力を提供することができる。例えば、動力源７０２が１つ以上のトルク入力シャフトによってトランスミッション７００に連結される場合、動力源７０２は、トランスミッション７００に動力を供給することができ、次いで、トランスミッション７００は、入力の速度を変更させて、任意の多様な出力速度及び／又は出力方向を提供する。本願に示すように、トランスミッション７００は、互いに異なる出力速度を提供するために、ギヤ比の範囲で多数の、可能な限り無限個数のギヤ比を提供する変速トランスミッションであり得る。また、一部の実施形態に係るトランスミッション７００は、順方向出力及び逆方向出力の間で変わるように構成できる。一部の実施形態において、順方向出力と逆方向出力との間における変更は、動力源７０２を負荷７０４から実質的に噛合解除せずに、及び／又はトランスミッション７００の１つ以上の駆動ギヤと従動ギヤのセットとの間の噛合を実質的に解除せずに、行うことができる。また、一実施形態において、トランスミッション７００は、トランスミッション７００によって如何なる動力も出力されない、又は殆ど無視できる動力しか出力されない中立出力状態を更に形成する。しかし、一実施形態では、例えばトランスミッション７００で噛合中立を維持して、動力源７０２と負荷７０４との間の連結を実質的に維持することで、中立出力状態が保たれる。
動力がトランスミッション７００から出力される場合、動力は、少なくとも１つの第２駆動部材７０３によって負荷に伝達できる。駆動部材７０３は、例えば、トランスミッション７００が出力を提供するときに回転する出力シャフトであり得る。駆動部材７０３が出力トルクを受ける場合、トルク流れ経路は、トランスミッション７００への入力トルクとトランスミッション７００の出力トルクとの間で形成されることが理解できるはずである。
一部の実施形態において、トランスミッション７００は、単一トランスミッション又は多重トランスミッションを含む。例えば、広範のギヤ比を提供するために、単一トランスミッションの使用が予想される。他の実施形態では、最終的なギヤ比変更を得るために、多重トランスミッションが使用できる。
多重トランスミッションが積み重なる実施形態において、各トランスミッションは、より狭い範囲の可変ギヤ比を提供することができるが、結合の場合、更に広範のギヤ比が可能である。例えば、第１トランスミッションに入力される動力は、第１ギヤ比で出力でき、次いで、第２ギヤ比が適用される第２トランスミッションに入力される。従って、第１トランスミッションへの入力と第２トランスミッションの出力との間の最終ギヤ比は、各トランスミッションのみで提供できるものよりも大きいことがある。
従って、このように積み重なる多重トランスミッションを用いる一態様によれば、各トランスミッションは、単一トランスミッション内で最終ギヤ比を得るために必要とするものよりも小さいことがある。従って、トランスミッションが配置できる外側直径は小さいが、利用可能な長さはより長い適用分野では、より広範のギヤ比を提供するために、多重トランスミッションの端部と端部とが繋がって「積み重なる」ことができる。これは、従来のトランスミッションを除去し、本発明に係るトランスミッションに改良する場合、特に有効である。例えば、従来のトランスミッションが除去される場合、新しいトランスミッションは、除去されたトランスミッションによって残されたエンベロープ内に嵌合しなければならない。そのトランスミッションの長さが長く且つ幅が小さければ、トランスミッションが積み重なって所定範囲のギヤ比が提供できる。しかし、従来のトランスミッションのギヤ比範囲を得るために、多重トランスミッションが積み重なる必要はないという点を理解しなければならない。実際、本発明の一部の実施形態において、３インチよりも小さくレバー長さを変えることで、従来のトランスミッションによって共通に用いられる完全な範囲のギヤ比が提供でき、可能な限りその範囲内でより多くの不連続又は連続ギヤ比が提供できる。従って、本発明の一実施形態に係るトランスミッションは、従来のトランスミッションのエンベロープ内に嵌合するように、そして同じ又はより広範のギヤ比を提供するように構成できる。
本願に示すように、本発明に係るトランスミッションは、任意の多様な適用分野で実現し得る。これに関して、動力源７０２は、任意の多様な適用分野で用いられる任意の互いに異なる多様な動力源を示し、負荷７０４は、動力源７０２によって移動又は動力源７０２と共に作動する任意の互いに異なる多様な負荷を示す。一実施形態において、動力源７０２は、制限されるのではないが、一例として、電気及び／又は内部燃焼エンジンであり得、任意の他の適切な動力源が考えられる。このようなエンジンは、例えば乗用車又は他のタイプのモータ式車に用いられてよく、その例としては、乗用車、トラクタ／トレーラ、軍用車両、海上船舶、航空機、ヘリコプター、オフロードカー、建設装備などがある。このような場合、負荷７０４は、車両によって支持されたり車両内部に含まれる任意の重量だけでなく、車両自体を含むことができる。例えば、このような車両には、負荷を移動させるのに用いられる複数の車輪が含まれ得る。このような実施形態において、トランスミッション７００は、駆動部材７０１で表示される駆動トレインによって車輪に連結できる。従って、トランスミッション７００から出力された動力は、駆動部材７０１から車輪へ伝達され、負荷７０４で表示される車両の他の重量が運搬及び搬送される。
本発明に係るトランスミッションの特別な態様は、低い又は高いトルク要求条件を有する多様な適用分野にトランスミッションを用いることができるということである。例えば、雪上車のような車両は、雪上車を摩擦基盤のＣＶＴ又はＩＶＴトランスミッションで作動させる相対的に低いトルク要求条件を有することができる。しかし、セミトラクタトレーラや関連負荷の大きい任意の適用分野は、このようなトランスミッションを非実用的にするより大きいトルク要求条件を有する。しかし、本発明に係るトランスミッションは、摩擦に依存しないため、このような摩擦基盤システムに係わる燃焼や摩擦加熱の問題が生じない。また、中立で開始する場合、そして順方向及び逆方向に延びる場合、小さなギヤ比増分が得られるため、このような適用時において負荷は、クラッチを活性化せず、又はスチール間システムで燃焼を起こす摩擦を発生せずに起動できる。実際、前述したように、本発明の一部の実施形態に係るトランスミッションは、クラッチやクラッチ板なしに実現し得、摩擦クラッチによって発生される熱が減少する。また、このようなクラッチ板の必要性がなくなるため、関連クラッチを制御する油圧制御システムが減少又は除去し得、これにより動力源７０２によって駆動すべき負荷が軽減し、より小さく且つより効率的な動力源が用いられる。
本発明に係るトランスミッションが用いられ得る一適用分野として、モータが備えられた車両が示されているが、任意の多様な他の適用分野を示す動力源７０２及び負荷７０４と共にトランスミッション７００が用いられるという点が理解できるはずである。例えば、一実施形態において、動力源７０２及び負荷７０４は、コンベヤシステムを示す。そのような実施形態において、電気モータ又は他のモータは、原料、組立製品、又は任意の他の物質や製品を搬送するコンベヤベルトをコンベヤトラックに沿って駆動することができる。従って、トラック及び搬送される物質は負荷７０４に寄与し、エンジンは動力源７０２で表現される。
本願で説明されるコンベヤシステムの実施形態において、コンベヤシステムが本発明の実施形態に係るトランスミッション７００を用いる場合、実質的な利点が確認できる。例えば、トランスミッション７００は、非常に小さい、可能な限り無限に小さい増分で変更可能な多数のギヤ比のうち任意のギヤ比で作動することができる。従って、コンベヤシステムが起動される場合、動力源７０２からコンベヤベルトへ動力を伝達するために、低いギヤ比が用いられ得、それによりコンベヤベルトは、低速で起動し始める。ベルトシステムが推力を確立すると、トランスミッション７００は、ギヤ比を増加させるように制御でき、これによりギヤ比が変動される。また、コンベヤシステムを停止させる必要がある場合、トランスミッション７００は、動力源７０２と負荷７０２の連結を維持しつつ、中立状態を提供するように制御できる。従って、コンベヤが再起動される場合、動力が再噛合される必要がなく、トランスミッション７００は、作動速度を更に増加するように制御できる。また、一部の実施形態において、動力源７０２は、一定速度に作動することができ、トランスミッション７００は、滑るように進む又は漸進的に進むギヤ比範囲によって多数のギヤ比を提供することができる。従って、多重の速度上で作動するように用いられる単一エンジンが従来のシステムよりも小さく製造でき、これによりシステムの効率が増加する。
他の態様として、トランスミッション７００は、エレベータ、スキーリフト、ゴンドラ、又は他の人を移送するシステムに用いられ得る。例えば、このような実施形態において、トランスミッション７００は、電気エンジン、燃焼エンジン、又は負荷７０４を駆動する動力源７０２として作動する一部の他のタイプのエンジンに連結でき、これらの負荷７０４には、エレベータキャリッジ、リフト椅子、ゴンドラ、移送される人及び装備などが含まれ得る。このような適用分野では、人を移送する負荷から動力源を断絶することは、安全に対する不安を与えるため、変速トランスミッションは通常に用いない。しかし、本発明に係るトランスミッションを用いれば、トランスミッション７００は、多様なギヤ比を提供しつつ、負荷と動力源との間に常時連結を提供し得るという点が理解できるはずである。また、このようなシステムにおいて、負荷の増加によって、エンジンからより多くの動力が要求される代わりに、ギヤ比を変えるようにトランスミッション７００が制御でき、これにより同一又はより小さなエンジンでより重い負荷が動くようになる。
また他の態様として、本発明に係るトランスミッション７００は、動力発生システムで実現し得る。例えば、一実施形態において、動力源７０２は、風力源や水力源を含み、又は風力源や水力源から得られる。従って、単に一例として、トランスミッション７００は、風車適用分野や水力発電ダムに採用することができる。例えば、風及び流れる水は、タービンブレードによって捕獲でき、駆動部材７０１によってトランスミッション７００に伝達できる運動エネルギを有している。例えば、駆動部材７０１は、風又は水の運動エネルギが捕獲されるときに回転されるシャフトであり得る。また、駆動部材７０１は、運動の動力源を駆動部材７０１に入力させるタービンブレードを含むことができ、駆動部材７０１は、次いでトランスミッション７００への入力のために、それを回転の動力源に変換させる。
回転シャフトが動力をトランスミッション７００に入力することによって、供給されるトルクは、任意の多様な速度で出力される、そして第２駆動部材７０３によって負荷７０４で表示された発電機に連結されるトランスミッション７００を介して流れることができ、これにより回転エネルギが電気に変換される。しかし、一部の発電機では、電力が生成される前に、回転エネルギの閾値が要求されることもある。従って、このような実施形態において、発電機とタービンブレードとの間にトランスミッション７００が採用できて、非常に少ない風又は水の流れによって、駆動部材７０３のより大きい回転速度が得られる。また、流れの増加によって、そしてより多くのトルク提供によって、電力生成を増加させるようにトランスミッション７００の可変比が用いられ得、これにより発電機からより大きい電力の出力が得られる。このように、電力生成のために、より広範の風及び水の流れが用いられ、大量の流れが更に用いられる。
他の実施形態において、人間又は動物が動力を提供して、動力源７０２として作用させるための人間又は動物の動力システムに、トランスミッション７００が採用できる。例えば、本発明の一実施形態の例によれば、利用者である人間が動力の入力を提供する自転車にトランスミッション７００が実現し得、この実施形態では、自転車及び自転車上の負荷が負荷７０４として作用する。このように、自転車を操作する人が駆動部材７０３を介して動力をトランスミッション７００に提供することで、例えば負荷７０４に動力を伝達するのに必要な任意の多様なギヤ比をトランスミッション７００が実現し得る。
本願の開示内容から理解し得るように、本発明の原理に従うトランスミッションの一態様は、トランスミッションが用いられ得る適用分野の多様性である。本願に多様な適用分野の例が説明されているが、本発明のトランスミッションは、制限的ではないという点が理解できるはずである。実際に、本発明に係るトランスミッションは、変速トランスミッションが好ましい任意の適用分野に用いられ得、そのような適用分野が現在の変速トランスミッションを用いているか否かにかかわらないものと考えられる。また、本発明に係るトランスミッションと使用可能な動力源のタイプは、任意の特定タイプの動力源に制限されない。例えば、前述したように、動力源は、エンジン、人間である操作者、又はこれらのあるいは自然のエネルギ源、又は任意の他のタイプの動力源の任意の組み合わせであり得る。

Claims (20)

  1. 回転可能な入力シャフトを有するトランスミッション入力インターフェースと、
    前記トランスミッション入力インターフェースに少なくとも間接的に結合された第１及び第２の駆動部材であって、回転可能な入力シャフトにより定義される共通の外部軸周りに旋回運動すべく構成されると共に、前記第１及び第２の駆動部材により定義される共通の半径方向軸に沿って移動することで半径方向の位置を変更可能に構成された第１及び第２の駆動部材と、
    前記第１及び第２の駆動部材の一方又は両方に対して少なくとも間接的に結合され、前記第１及び第２の駆動部材の一方又は両方の位置を変更するように作動する第１ギヤと、
    前記第１及び第２の駆動部材と係合する従動部材であって、前記第１及び第２の駆動部材が前記従動部材の運動を生じさせるように構成された従動部材と、
    前記従動部材に対して間接的に結合されるギヤを含むトランスミッション出力インターフェースと
    を備えるトランスミッション。
  2. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材が前記従動部材と係合する複数の不連続な旋回経路間で旋回経路長が選択的に増減するように、前記第１及び第２の駆動部材の旋回経路を選択的に変更可能としたトランスミッション。
  3. 請求項２記載のトランスミッションにおいて、
    複数の不連続な旋回経路は、整数個の完全な歯からなる長さをそれぞれ有するように設定されているトランスミッション。
  4. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材は複数の駆動ギヤを備え、前記複数の駆動ギヤは、固定された角度間隔で円周周りに間隔を空けて設けられているトランスミッション。
  5. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材は複数の駆動ギヤを備え、前記複数の駆動ギヤは、前記従動部材と交互に係合すべく旋回経路に沿って旋回するように設けられているトランスミッション。
  6. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材は、ムーンギヤをそれぞれ有しているトランスミッション。
  7. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材は、各シャフトにそれぞれ取り付けられると共に、各シャフトにより定義される軸周りに回転運動すべく構成及び配置されているトランスミッション。
  8. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材の半径方向の位置変化は、トランスミッションのギヤ比の変化に対応しているトランスミッション。
  9. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記従動部材は、ギヤにより前記第１及び第２の駆動部材を相互に連結するトランスミッション。
  10. 請求項１記載のトランスミッションを備える車両。
  11. 請求項１０記載の車両において、
    トランスミッション入力インターフェースに少なくとも間接的に結合される電源と、
    トランスミッション入力インターフェースに少なくとも間接的に結合される動力トレインと、
    前記トランスミッションに動作可能に結合されるトランスミッション制御システムと
    を備える車両。
  12. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１ギヤは、前記第１及び第２の駆動部材の一方又は両方の半径方向の位置を変更するように作動するトランスミッション。
  13. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材は、第１及び第２の各軸周りの複数の異なる回転位置を取り得るように構成され、前記第１ギヤは、前記第１及び第２の駆動部材の一方の回転位置を変更するように作動するトランスミッション。
  14. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材は、第１及び第２の各軸周りの複数の異なる回転位置を取り得るように構成され、前記第１ギヤは、前記第１の駆動部材の回転位置を変更するように作動し、前記トランスミッションは、更に、前記第２の駆動部材に対して少なくとも間接的に結合された第２ギヤを備え、前記第２ギヤは、前記第２の駆動部材の回転位置を変更するように作動するトランスミッション。
  15. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材のうち第１の駆動部材は、前記従動部材との係合が解除されている期間中に前記従動部材に対して選択的に再配向されるように構成されているトランスミッション。
  16. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記第１及び第２の駆動部材は、各シャフトにそれぞれ取り付けられると共に各シャフトにより定義される軸周りに回転運動すべく構成され、トランスミッション入力インターフェースに入力されると旋回運動及び回転運動の一方により他方が少なくとも一部相殺され、前記トランスミッション入力インターフェースに入力される少なくとも１つに対してはトランスミッションからの出力が実質的に無くなるように旋回運動及び回転運動の一方により他方が実質的に相殺されるトランスミッション。
  17. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記トランスミッションは、所定の負荷に対して異なるギヤ比を取るように構成されているトランスミッション。
  18. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記トランスミッションは、トランスミッション入力インターフェースを通じてトランスミッションに供給される動力が負荷から断絶されたときにシステムのギヤ比が変更されるように構成されているトランスミッション。
  19. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記トランスミッションは、ギヤ比変更中に所望のトルクを実質的に維持するように作動可能であるトランスミッション。
  20. 請求項１記載のトランスミッションにおいて、
    前記トランスミッションは、一定の入力に対して複数の異なるギヤ比で作動するように構成されているトランスミッション。
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