JPH06506048A - 一方向クラッチをなくした連続可変式変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 一方向クラッチをな（した連続可変式変速機（技術分野） 本発明は、ラチェット形無段すなわち連続可変式変速機（ＩＶＴｓ）　、特に一 方向クラッチの代わりに特殊な構造の高速切換えアセンブリを含むＩＶＴに関す るものである。本発明が対象としている一般形式のＩＶＴは、１９９１年１月８ 日４寸けでボール・ビー・ビアーズ［Ｐａｕｌ　Ｂ。

Ｐｉｒｅｓｌ　に許可された米国特許第４，９８３，１５１号に記載されており 、その特許は参考として本説明に含まれる。

（背景技術） 変速機は、エンジンから回転パワー人力を受け取って、ギア比（機械的利点）を 変換することによって、トルク及び速度成分を出力の使用目的の要求によりうま く適合するように変化させる装置である。

入力部から出力部へ動力を伝達してギア比を変換するために「ハードギヤリング 」を用いた機械式変速機には４つの基本形式がある。それらを以下に説明するが 、それぞれを簡単に説明すると次のようになる。

１、従来形手動変速機 ２、自動変速機 ３、ラチェット形の連続すなわち無段可変式変速機図１ａは、クラッチを手動操 作することによってエンジンからの動力を瞬間的に切り離す間に、異なる比歯車 組が手動で選択される手動変速機を模式的に表示したものである。同時に２つの 歯車組が連結した場合には変速機が緊縛されて破損するので、シフトリンク機構 はそのようなことが生じない構造になっている。

図１ｂは、自動変速機を模式的に表示したものである。エンジンからのパワー人 力が多数の経路に分割されてそれぞれの比歯車組へ送られ、各比歯車組は自動作 動式クラッチと、比変換歯車組と、一方向クラッチすなわち「フリーホイール」 の−刃側とで構成されている。各一方向クラッチの他方側は共通出力軸に連結さ れている。

比変換は、低い方の比経路のクラッチのロックを解除している間に、高い方の比 経路のクラッチをロックすることによって行われる。すべてのクラッチが同時に 解除されてエンジンが空転してから高い方の比クラッチを連結する場合に発生す る過大なショックを避けるため、低い方の比クラッチが解除される前に高い方の 比クラッチが連結される。両クラッチが連結している間の緊縛及び破損を避ける ため、各比歯車組が一方向クラッチを介して共通出力部を駆動する。これによっ て、高い方の比歯車組が共通出力部を駆動する一方、連結している低い方の比歯 車組はオーバーランされる。

図１０は、ラチェット形の連続すなわち無段可変式変速機を模式的に表示したも のである。この装置は、エンジンによって供給される入力回転からの可変振幅の 幾つかの回転振動を利用している。これらの振動の望ましい極性を一方向クラッ チで集めて変速機の出力軸へ送ることによって、発生した振動の振幅に比例した 出力比を与えることができる。これらの一方向クラッチはロックアツプされるこ とによって振動の「望ましい」極性を伝達して、それらが出力部を駆動できるよ うにする一方、「望ましくない」極性の振動はオーバーランされて出力部に作用 しないようにすることができる。これの−例が、上記のパイアーズ特許に記載さ れている。

「ラチェット形ＪＩＶＴでは、この形式の装置で発生した振動は必ず正及び負の 両方の運動を特徴としているという明白な理由のため、一方向クラッチｒＯＲｃ ’　Ｓ」が必要である。ＯＲＣ’　Ｓは、望ましい極性だけを集めて他方の極性 はオーバーランできるようにするために用いられる。これらの装置は、以下の理 由からこの仕事には合わない。

１．０ＲＣ３は確かに適当な極性を伝達し、他方の極性をオーバーランさせるが 、適当な極性の入力より過大ないずれの運動も許容する。これによって、実際の 動的エンジン破損が進行しないようにするフリーホイール挙動が明らかになる。

２．０ＲＣ３は振動の極性だけを見て、入力速度に対する位相を見ないので、装 置が一方向へずれていることは、たとえ位相が反対であっても他方向へのずれと 同じ効果を持っており、逆の出力や拡大した前進出力を発生しないため、装置の 調整範囲が実質的に半分になる。

３．０ＲＣ３は変速機内で最も弱いリンクであって、それらの定格トルクの割に は非常にかさばると共に、信頼性がはっきりしない装置である。さらに、それら が耐えられるサイクル比率及びそれらが耐えられる切り換え総数に関して実際的 な制限がある。

４、可動部材が比較的少なく、高速で「ロックアツプ」する変速機にすることが 望ましく、ＩＶＴはこの方法で構成できる。しかし、これは０ＲＣ３に対してそ のオーバーラン方向と一直線に並ぶ方向に自動的に負荷を加えるため、この構造 ではトルクを伝達できない。

５、最後に、０ＲＣ３は高価であり、作動の信頼性を得るために独特な加圧潤滑 系を必要としており、また組み付けの際に厳しい公差を必要とし、全ての半径方 向及びスラスト負荷を支持する高価な軸受を必要とする。

以上の点から、本発明の目的は、一方向クラッチを必要とせず、従って上記の問 題点をなくした、ラチェット形の無段すなわち連続可変式変速機を提供すること である。

本発明のさらなる目的は、一方向クラッチの代わりに、複雑ではないが信頼性が 高い高速切換えアセンブリを備えた上記ＩＶＴを提供することである。

以下にさらに詳細に説明するように、本発明による変速機は、全体として４つの 機能構造体または手段を含んでいる。第１手段は、回転入力を確保するために設 けられている。第２手段は、この入力に応答して複数の異なった連続中間回転を 発生し、その各々がそれぞれの振動波形に応じて速度及び方向を変える（すなわ ち前後に往復する）ことによって、すべての波形が所定通りに互いに位相ずれを 生じるようになっている。第３手段は、中間回転の各々に応答して、いずれの一 方向クラッチの補助も受けないで複数の異なった連続出力回転を発生するために 設けられている。これらの出力回転はそれぞれの波形に応じて速度が変化するが 、一方の同じ方向だけに回転する。第４手段は、出力回転に応答して、最終的に 変更回転出力を発生する。

本発明に従って構成されたＩＶＴ及び特にそれの高速切換え構造について図面を 参照しながら以下に詳細に説明する。

図１ａは、従来の手動式変速機を概略的に示している。

図１ｂは、従来の標準形自動変速機を概略的に示している。

図１０は、前述のパイアーズ特許に開示されているような一方向クラッチを含む 従来形のＩＶＴを概略的に示している。

図１ｄは、本発明に従って、一方向クラッチの代わりに特殊な構造の高速切換え アセンブリを含むように構成されたＩＶＴを概略的に示している。

図１は、本発明による構造のＩＶＴの実際の作動実施例の前面図である。

図２は、図１の２−２線に沿った、アームクランク対（８ａ）及び（８ｃ）の軸 線に沿った図１のＩＶＴの破断側面図である。

図３は、図１の３−３線に沿った、アームクランク対ｆ９ｂ及び９ｄｌの軸線に 沿った破断底面図である。

図４は、図２の４−４１！に沿った、インデックスプレート（７）及びインデッ クススライド（８）を示す破断後面図である。

図５は、図２の５−５線に沿った、同期セクター歯車を示す破断後面図である。

図６は、図２の６−６線に沿った、平面形差動装置を示す破断後面図である。

図７は、はぼ図２の７−７線に沿った、ＩＶＴの切換えアセンブリを形成してい るコミュテータ歯車及び反動歯車を示す破断前面図であり、図２２の基になって いる。

図８は、はぼ図３の８−８線に沿った、アームクランク（９ｂ）及び（９ｄ）か ら始まる動力経路の接続関係を示す破断前面図であり、わかりやすくするために 歯車（１７ａｌ、（１７ｃｌ　、　（３４ａｌ　、　（３４ｃｌ及び（２０）が 取り除かれていることに注意されたい。

図９は、はぼ図２の９−９線に沿った、アームクランク（８ａ）及び（８ｃ）か ら始まる動力経路の接続関係を示す破断前面図である。

図１Ｏは、はぼ図２の１０−１０線に沿った、出力差動装置を示す破断前面図で ある。

図１１は、図７の両袖正部分の拡大図である。

図１２は、図１１と同様な図であるが、遊星ケージが回転方向に２２″遅れてい る。

図１３は、図１１と同様な図であるが、遊星ケージが回転方向に１５″遅れてい る。

図１４は、図１１と同様な図であるが、遊星ケージが回転方向に７″遅れている 。

図１５は、入力軸（５）へ送られた時計回り方向の１１００ｒｐ＋入力速度にお ける１人力回転中のアームクランク（８ａ）及び（８ｃ）の回転速度を表すグラ フである。

図１６は、入力軸（５）へ送られた時計回り方向の１０［１ｒｐｍ入力速度にお ける１人力回転中のアームクランク（９ｂ）及び（９ｄ）の回転速度を表すグラ フである。

図１７は、入力軸（５）へ送られた時計回り方向のｉｏＯｒｐｍ入力速度におけ る１人力回転中のアームスパイダ［１３ａｌびｆ１３ｃｌの回転速度を表すグラ フである。

図１８は、入力軸（５）へ送られた時計回り方向の１１００ｒｐ入力速度におけ る１人力回転中のアームスパイダ（１３ｂ）び（１３ｄｌの回転速度を表すグラ フである。

図１９は、入力軸（５）へ送られた時計回り方向の１１００ｒｐ入力速度におけ る１人力回転中の反動歯車（１６ｂｌ及び（１６ｄｌの回転速度を表すグラフで ある。

図２０は、入力軸（５）へ送られた時計回り方向の１１００ｒｐ＋１６ｄｌの回 転速度を表すグラフである。

図２１は、図１５〜２０に示されている個々の成分速度に対応した、入力軸（５ ）へ送られた時計回り方向の１００ｒｐ■人力速度における１人力回転中の出力 スパイダ軸（２５）の回転速度を表すグラフである。

図２２は、インデックススライド（６）の様々な側方変位に対応した、入力軸（ ５）へ送られた時計回り方向の１００ｒｐａ＋入力速度における１人力回転中の 出力スパイダ軸（２５）の回転速度を表すグラフである。

図２３ａ及び２３ｂは、図１ｄに示されている切換えアセンブリの特殊な特徴を 概略的に説明している。

次に図面に注視すると、本発明に従って構成されたＩＶＴ装置ＩＤが概略的に図 １ｄに示されてしている。この図面に示されているように、本発明は、エンジン からの入力回転に応じて可変振幅回転振動を発生するために偏心部材及びクラン クアームを用いている。

各回転振動は、平面形差動装置の歯車組Ｗ％Ｘ、Ｙ及びＺに１つの入力として送 られる。これらの平面形差動装置の歯車組への別の回転入力が、コミュテータ歯 車アセンブリから送られる。振動の「望ましい」極性がクランクアームに現れた 時、コミュテータアセンブリは補助回転入力をそのクランクアームの平面形差動 装置の歯車組へ送る。平面形差動装置に２つの入力がある時、それは２つの入力 の平均である出力を発生する。

この中間出力は次に、再結合差動装置へ送られ、そこで別の中間出力と結合され て、コミュテータによって変速機の出力を発生できる。回転振動の「望ましくな い」極性がクランクアームに現れた時、そのアームの平面形差動装置の歯車組へ のコミュテータ入力が切り離されて、そのコミュテータ入力「脚」が「自由」回 転できるようにし、これによってその「望ましくない」平面形差動装置の出力部 が自由に回転して装置の出力部を妨げないようにすることができる。

図１ｄに示されている装置では、平面形差動装置の歯車組Ｗ及びＹの中間出力が 結合されて１対を形成し、また平面形差動装置の歯車組Ｘ及びＺの中間出力が結 合されて１対を形成している。これらの２つの平面形差動装置対に対応した２対 のクランクアームは互いに同期して、１対のアームが常に同じであるが反対の回 転振動を行うようになっている。

これは、１対のうちの一方のクランクアームが「望ましい」、例えば時計回りの 振動を行う時、他方のクランクアームが「望ましくない」、例えば反時計回りの 振動を行うことを意味している。

対の中間出力が連結されているため、一方の平面形差動装置コミュテータ入力脚 が、そのクランクアーム振動が「望ましくない」間に、「自由に」回転する時、 「望ましい１組の入力と連結された出力は、「望ましい」回転振動及び連結した コミュテータの補助速度からなる望ましい出力回転を行う。

これは、その対の「自由」コミュテータ入力「脚」の速度を、「望ましい」振動 ＋「望ましい」組と連結したコミュテータ入力＋「望ましくない」振動との和の 平均として決定する。

アーム振動が「望ましくない」ものから「望ましい」ものに変わる時、コミュテ ータが補助入力をアームの平面形差動装置へ供給し始めるため、またその時点で そのアームの振動が（逆転に備えて）ゼロになるため、またその対の他方のアー ムの振動も（同期によって）ゼロになるために、（共通出力連結のために）連結 したコミュテータの回転だけが与えられるので、「自由」コミュテータ人力「脚 」の速度は、その対の（コミュテータに連結されている）他方のコミュテータ入 力「脚」の速度と同じである。これは、平面形差動装置の「自由」脚がコミュテ ータアセンブリに再連結された時に、ショックが発生しないことを意味している 。

次に図１を参照しながら説明すると、装置ＩＤへの入力は、入力軸前プレート５ °に連結されているモータまたはエンジン（図示せず）によって供給される回転 力（この場合は時計回り）である。

図２に示されているように、入力軸前プレート５゛は遊星ロータ２９、支持プレ ート２７及びバックプレート２７に連結されて、プレート５゛の軸に供給された 入力回転に応じて一体状に回転するケージを形成している。この遊星ケージは、 ベースｌに取り付けられている前支持体２及び後支持体４によって回転可能に支 持されている。遊星ケージは、機能的に前述のビアーズ特許に開示されている遊 星アセンブリ１６に相当している。

この遊星ケージは、遊星ケージの回転軸線回りに放射状に等間隔に配置された４ つのクランクアーム８ａ、９ｂ、８ｃ及び９ｃを独立回転可能に支持している。

これらのクランクアームは２組の向き合ったアーム群に分けられており、ビアー ズ特許の軸２４と同様に、一方の組が他方の組から９０°離れている。一方の組 はクランクアーム８ａ及び８ｃで構成されているのに対して、他方の組はクラン クアーム９ｂ及び９ｄで構成されている。クランクアーム対８ａ及び８ｃ及びそ れに関連した部材が図２に詳細に示されている。

図３は、９ｂ及び９ｃ組に関連した同様な詳細図である。

４つのアームの各々はその一端部に、アームの回転軸線に平行であるがその軸線 から外れた位置にローラを設けて、クランクを形成している。これらのローラの 各々は、ビアーズ特許のインデックスプレート８４に相当するインデックスプレ ート７の締まりばめスロット内にはまっている。

図４に示されているように、インデックスプレート７のスロット６０ａ−ｄはイ ンデックスプレートの回転軸線回りに放射状に等間隔に配置されて、その軸線に 直交する向きになっている。インデックスプレート７は、その軸線回りに回転可 能になるように、インデックススライド６に取り付けられた支持ローラ６２によ って支持されている。

インデックススライド６は前支持体２に取り付けられた支持ローラ６４によって 支持されて、側方（水平方向）移動だけができるようになっている。インデック ススライド６内のスロット６６によって隙間が設けられて、干渉を生じないで軸 ５が貫通し、またインデックススライド６が側方移動できるようにしている。

図１に戻って説明すると、インデックススライド６の側方移動は調節ノブ３３に よってねじ３１で制御されており、このねじにノブ３３が取り付けられており、 このねじは固定ブロック３２内を回転自在であるが、ブロック３２によって側方 移動しないように拘束されている。

このように、ノブ３３を回してねじ３１を回転させることによって、ノブ３３が 時計回り及び反時計回りに回転するのに応じて、インデックススライド６がそれ に取り付けられたねじ付きブロック３０によって前後方向に移動する。この構造 によって、インデックスプレートの回転軸線を図１から見て軸５の左方向へ偏心 した位置から軸５と同心的な位置へ、軸５の右側へ偏心した位置へと、いずれの 側方位置へも調節することができる。

クランクアーム及び図２に戻ると、クランクアーム８ａ及び８ｃがそれぞれセク ターリングハブ１０ａ及び１０ｃに連結されていることがわかるであろう。図５ に示されているように、セクターハブ１０ａびｌＯｃには、互いに噛み合ったセ クター歯車が形成されており、これらによってハブが遊星ケージに対して等しく かつ互いに反対の角度位置を取るようにすることができ、従ってそれらはそれぞ れの軸線回りに等しくかつ互いに逆向きの回転速度になるだけである。

図３に示されているように、アーム対９ｂ及び９ｄもセクターハブｌｌｂ及びｌ ｉｄによって同様に同期しているが、一方のアーム対の移動が他方対に影響を与 えないことに注意する必要がある。

当面は図２に示されているアームクランク対８ａ及び８Ｃに関連した部材だけに ついて説明することとし、各クランクアーム８ａ及び８ｂに関連している各セク ターハブ１０ａび１０ｃは、それぞれ平面形歯車組のビニオン１４と噛み合った 内歯付きリング歯車１２を回転可能に支持してそれを駆動することに注意された い。

図６に示されているように、これらの平面形歯車組は、リング歯車１２と、太陽 歯車１５と、アームスパイダ１３の固定ビンによって回転可能に支持されている ビニオン１４とで構成されている。太陽歯車１５は、図７に示されているように ベースに固定されたブラケット３によって固定保持されている内歯付きコミュテ ータ歯車２８と噛み合っている反動歯車１６に連結している。コミュテータ歯車 は１８０°だけに内歯が付けられており、その内表面の残りの部分は平滑になっ ていることに注意されたい。

図６の太陽歯車１５及び図７の反動歯車１６は、アームスパイダ１３の軸上に軸 受で回転可能に支持されており、アームスパイダ１３は軸受によってセクターハ ブ、遊星ロータ２９及び支持プレート２７内に支持されている。すなわち、アー ムスパイダ１３ａ及び１３ｃの軸は遊星ロータ２９を貫通して、それぞれ歯車１ ７ａ及び１７ｃ駆動する。

図９に示されているように、歯車１７ａ及び１７ｃは、遊星ローラ２９及び支持 プレート２７間のギャップに渡されているビンによって回転可能に支持されてい るアイドラ歯車３４ａ及び３４ｃと噛み合っている。これらのアイドラ歯車は、 図２に示されているように複合ビニオンの歯車２３と噛み合っている出力リング 歯車２１を回転可能に支持して駆動する出力リング歯車ハブ２０の中央歯車と噛 み合っている。

クランクアーム対９ｂ及び９ｄに関連した部材及び図３に戻ると、このアームク ランク対からの連結経路は実質的に同じであるが、図８に示されているように、 アームスパイダ１３ｂ及び１３ｄは、複合ビニオンの歯車２４と噛み合っている 出力太陽歯車２２を駆動する軸１９の中央歯車を駆動するアイドラ歯車３４ｂ及 び３４ｄと噛み合っている歯車１８ｂ及び１８ｄを駆動することに注意されたい 。

複合ビニオンは、遊星ケージ及び後支持体４の両方の内部に軸受で回転可能に支 持されている出力スパイダ２５によって回転可能に支持されてそれを駆動する。

出力スパイダ２５上の軸が後支持体４を貫通して出力軸を形成している。

図１１は両袖正機構７０を示している。これは、ストップビン３８と、前フィン ガ３６及び後フィンガ３７を回転可能に支持している２つのピボットとを備えた 取り付はブラケット３５で構成されている。両フィンガは、ストップビン３８に よって回転が制限されており、フィンガ３７に連結された個別のばね３９及びフ ィンガ３６に連結した第２フインガ（図示せず）によってストップビンに向けて 押し付けられている。

以上に装置ＩＤ全体の構造を説明したので、次にそれが機能する方法について説 明する。

外部動力源から時計回り回転が軸遊星前プレート５°にそれの軸を介して供給さ れると、それが遊星ケージ及びそれによって支持されているすべての部材を時計 回り方向に駆動する。アームクランク対８ａ、　８ｃ及び９ｂ％９ｄが、インデ ックスプレート７のスロット６に係合しているクランクローラによってインデッ クスプレート７をその軸線回りに回転駆動する。

対になって互いに噛み合い、それぞれアームクランク８ａ、８ｃ及び９ｂ、９ｄ に連結されているセクター歯車ハブ１０ａ　％Ｉｎｃ及びｌｌｂ　、　ｌｉｄは 、向き合ったアームクランクを互いに同じであるが逆の方向へ移動させることが できるだけであるため、クランクアームはインデックスプレート７を遊星ケージ と同期回転するように駆動する。

インデックスプレート７を遊星ケージに対して前転または後転させるためは、ア ームクランクは各組のそれらの対向クランクと同じ方向へ回転しなければならな いであろう。

さらに、ノブ３３を回してねじ３１を固定ブロック３２及びねじ付きブロック３ ０内で回転させることによってインデックススライド６を中心から側方へ移動さ せることによって、インデックスプレート７の回転中心を遊星ケージの回転軸線 から側方へ変位させることができる。この偏心位置にある時、インデックスプレ ート７は遊星ケージとの同期回転を継続するが、アームクランク対はそれぞれの 軸線回りに振動するように押し付けられながら、ビアーズ特許に記載されている ように、それらを収容している遊星ケージと共に軌道移動する。

この振動の振動数は、常に１入力回転当たり遊星ケージに対する各アームクラン クの時計回り及び反時計回りの１回転掃引になっている。この回転の振幅は、サ イン入力角度Ｘインデックススライド６の側方オフセット量÷クランクアーム長 さの比の正弦関数である。クランクアーム速度の等式は次の通りである。

ω＋ｎ１ｃｏｓθ 但し、ωｉｎは入力速度、 Ｌはクランク長さ、 ■は（６）の側方変位量、 θは遊星ケージ角度位置である。

各振動の始動点すなわちゼロ点は、アームクランク軸線がインデックススライド ６の側方オフセットによって定められた平面に対して９０″回転した位置にある 時の発生する。各アームクランク速度のピーク振幅は、常に各クランクアーム軸 線がインデックススライド６の側方オフセットと一直線に並んだ時に発生する。

図１５は、遊星ケージが１１００ｒｐで１回転する間のアームクランク８ａ及び ８ｃのｒｐ−速度のグラフである。グラフの水平軸のゼロ位置は、図１に示され ている遊星位置に相当している。この例では、アームクランク長さが１．５″で 、インデックススライドの側方オフセット量は図１において遊星中心線の右側へ １．３０″である。

図１８は、遊星ケージが一１００ｒｐ−で１回転する間のアームクランク９ｂ及 び９ｄのｒｐｍ速度のグラフである。グラフの水平軸のゼロ位置は、図１に示さ れている遊星位置に相当している。この例では、アームクランク長さが１．５″ で、インデックススライドの側方オフセット量は図１において遊星中心線の右側 へ１．３０″である。

図２のアームクランク８ａ及び８ｃからのこれらの振動の経路を説明すると、こ れらの回転振動がリング歯車１２によって平面形歯車組に送られることがわかる であろう。

平面形歯車組への他方の入力は、固定コミュテータ歯車２８内で移動する反動歯 車１６ａ及び１６ｃによって駆動された太陽歯車１５ａ及び１５ｃである。

図７を参照すれば、反動歯車１６ａ及び１６ｃは、コミュテータ２８の内歯が１ ８０°であることによって入力回転の半分の間にコミュテータによって駆動され るだけであって、入力回転の残りの半分の間は自由になっていることがわかるで あろう。

また、１つの反動歯車１６が、例えば歯車１６ｂが駆動された時、それに向き合 った反動歯車、例えば歯車１６ａが自由になっていることにも注意する必要があ る。このことは、他方組の反動歯車１６ｂ及び１６ｄについても言えることであ るため、各対の一方の反動歯車がいつも駆動されている一方、各対の他方の反動 歯車が自由になっている。

自由状態から駆動状態へのこの切換えのタイミングは、各反動歯車がインデック ススライド６の側方移動によって定められた水平面から９０°の位置にある時に 発生する。これは、まさに入力回転中の、その反動歯車に関連したアームクラン クが遊星ケージに対して停止している時である。

その時点で、アームクランク８ａ及び８ｃに現れる振動が後進に備えて停止して いるので、平面形歯車組に対するリング歯車振動が同じ速度である。また、アー ムスパイダ１３ａ及び１３ｃも、それらが並列状態でアイドラ歯車３４ａ及び３ ４ｃを介して中央歯車２０を駆動しているので、同じ速度である。従って、太陽 歯車１５ａ及び１５ｃの速度は同じであるはずである。

これは、いずれの「自由」反動歯車も、コミュテータ歯車２８の歯付きの半分に 入った時に固定コミュテータ歯車２８内を移動するための適当な回転速度を自動 的に取ることを意味している。そのため、両アームスパイダ歯車組１３ａ及び１ ３ｃの速度は、連結反動歯車速度に連結反動歯車に関連したアームクランクの振 動速度を加えたものの平均であり、太陽歯車１５の歯車ピッチ円直径に対するリ ング歯車１２の歯車ピッチ円直径の比によって調節される。アームスパイダ速度 をめる正確な等式は次の通り但し、Ｒｃｏ＋＊はコミュテータ歯車（２８）のピ ッチ円直径、Ｒｒｅａｃｔは反動歯車（１６）のピッチ円直径、ωｒｅはコミュ テータ歯車（２８）に連結している時の反動歯車（１６）の速度である。また、 ωｒｅＩＩＲ８ｕｎ＋ωＣｒａｎｋＩＩＲｒｉｎｇω５ｐｉｄｅｒ” Ｒｒｉｎｇ　＋　Ｒｓｕｎ 但し、（Ｌｌ　５ｐｉｄｅｒは（１３）の回転速度、Ｒｒｉｎｇは（１２）°の ピッチ円直径、Ｒｓｕｎは（１５）のピッチ円直径である。

図１７は、図１５に指定されているアームクランク速度及び同じ１１００ｒｐ入 力速度を用いたアームスパイダ対１３ａ。

１３ｃのｒｐｍ速度のグラフである。

図１８は、図１６に指定されているアームクランク速度及び同じ１００ｒｐ■入 力速度を用いたアームスパイダ対１３ｂ、１３ｄのｒｐｓ速度のグラフである。

アームスパイダ速度がわかれば、各アームスパイダ組に対する自由反動歯車のそ の速度の計算は、上記環及び自由反動歯車速度を表すωｒｅａｃｔを用いて以下 のようにＲ＊ｕｎ 図１９は、図１５及び１７に見られる状態の場合の反動歯車１６ａ及び１６ｃ速 度のグラフである。図７と比較することによって、「自由」反動歯車がコミュテ ータ歯車２８に再度入ると同時に連結反動歯車の速度を取ることに注意されたい 。

図２０は、図１６及び１８に見られる状態の場合の反動歯車１６ｂ及び１６ｄ速 度のグラフである。図７と比較することによって、「自由」反動歯車がコミュテ ータ歯車２６に再度入った時に連結反動歯車の速度を取ることに注意されたい。

１つの実施例では１反動「歯車」２６とコミュテータ「歯車」２８との間の接合 部を、反動歯車なローラに置き換え、コミュテータを断続トラックに置き換えた 牽引素子にすることができ、その場合には「噛み合わせ」を確保する努力が必要 なくなる。

しかし、好適な実施例では、噛み合い接合が用いられ、「自由」反動歯車がコミ ュテータ歯車２８の歯付き部分に再度入った時に適切にコミュテータ歯車２８と 噛み合うことができるようにするために両袖正機構が必要である。

これが必要であるのは、「自由」反動歯車が、対向の「駆動」反動歯車に対応し たアームクランクの振動に応じた予測できない量だけ前進または後退（その軸線 回りに回転）しているからである。これを補償するため、以下に説明するように 、反動歯車は再度入る時に歯車の歯の間隔の最大１／２まで前進または後退させ なければならない。

図１１は、コミュテータ２８の一部の拡大図であり、特に両袖正機構７０を示し ている。図１２は、延出位置にある両袖正装置７０に出会う直前の反動歯車１６ Ｇを示している。

この位置では、前フィンガ３６及び後フィンガが３７の両方が付勢ばね３９及び ４０によって完全に伸張している。この位置では、２つのフィンガの先端の間隔 は、２つの反動歯車の歯の間のギャップよりもわずかに小さくなっている。

このような間隔になっているため、フィンガの一方または他方、あるいは両方が 、接近してくる反動歯車１６ｃの歯の隙間にはまるはずである。反動歯車１６Ｃ がコミュテータ歯車２８の内歯と噛み合う方向へ前進すると、両フィンガはそれ ぞれのばねに逆らって下向きに押し付けられ、これによって２つのフィンガ間の ギャップが広がる。

この作用によって、反動歯車の歯のギャップへの係合部に近い方のフィンガが引 掛かり、係合部から遠い方のフィンガは図１３に示されているように次の歯のギ ャップまで前進または後退する。これが発生した後、反動歯車は遊星回転軸線と ２つのフィンガ先端間の点との間の位置へ移動する。この位置で、両フィンガは 下向きに押し付けられて、やがて図１４に示されているように後フィンガの後部 のロッカーストップ４２が前フィンガの背面に当たることによって両フィンガの 下向き移動が制限される。

この位置では、両フィンガが歯車２８のピッチ円直径に沿った位置を占めており 、コミュテータ歯車の歯がそこまで延在していれば存在しているはずである位置 と同じ位置にある。そのように、それらは反動歯車の歯の位置を調節しているた め、それは前進してコミュテータ歯車と噛み合うことができる。

これは装置全体を拘束するものではないが、この両袖正機構が自由反動歯車１６ Ｃに作用している間、それに向き合った反動歯車１６Ａは依然としてコミュテー タ歯車によって駆動されているが、それは精密歯車列でもこれを許すことができ る十分な累積バックラッシュを備えているからである。反動歯車の駆動状態から 自由状態へ切り損わる時点でも、それは各アームクランク対の少なくとも１つの 反動歯車対を制御することができる。

要約すると、インデックスの回転中心が遊星ケージの回転軸線と同軸的な位置か ら側方へ（オフセンター位置へ）変位している時、アームクランク及びインデッ クスアセンブリはアームクランクに振動を発生する。これらの振動はアームの平 面形歯車組（平面形差動装置）への２つの入力のうちの一方であり、反動歯車が コミュテータ歯車２８と噛み合っている時だけを除いて他方の入力がその組の反 動歯車１６からの回転である。

このことは、対応の反動歯車がコミュテータ歯車と噛み合っている場合には、ア ームクランクの振動だけがアームスパイダ１３の速度に寄与できることを意味し ている。

アームクランクの反動歯車がコミュテータから「自由」であれば、それは対応の アームクランクの振動に応答して回転して、その対の共通のアームスパイダ１３ が連結反動歯車及びそれに対応したアームクランクに見られる振動速度に応じて 回転できるようにする。

アームスパイダに見られるこの回転速度と遊星ケージの軌道速度との合計が、歯 車１７ａ　、　１７ｃ　、３４ａ及び３４ｃよって出力リングハブ２０の中央歯 車に伝達される。このハブは出力差動装置のリング歯車２１を支持して駆動する 。

アームクランク９ｂ及び９ｄとその連結部の機能は上記アームクランク８ａ及び ８ｃの機能と同じであるが、アームクランク９ｂ及び９ｄはアーム対８ａ及び８ ｃから９０”の位置において遊星ケージに取り付けられており、それらの対応し たアームスパイダ１３ｂ及び１３ｄは歯車１８ｂ及び１８ｄとアイドラ歯車３４ ｂ及び３４ｄとによって軸１９の中央歯車に連結されている。

アームスパイダ１３ａ及び１３ｃの場合と同様に、１３ｂ及び１３ｄからの噛み 合い連結状態が内向きに１９の中央歯車へ送られた時、遊星回転速度も１９の歯 車へ伝達され、それが出力差動装置太陽歯車２２を駆動する。

２つのアームスパイダ対の回転速度に入力回転を加えたものが、出力子面形差動 装置への２つの入力になる。

出力スパイダ軸速度２５の等式は次のようになる。

但し、Ｒｒｉｎｇは（２１）の大きさ、Ｒｓｕｎは（２２）の大きさ、 Ｒ５Ｐｉｎは（２４）の大きさ、 ＲｒＰｉｎは（２３）の大きさ、 ωｏｕｔは（２５）の速度である。

図２１は、先の図１５〜２ｏにおける状態での軸２５の出力速度のグラフである 。

図２２は、インデックススライド６の様々な側方変位に応じた軸２５の出力速度 のグラフである。

図２２かられかるように、上記機構は反時計回りの＋１１．７２ｒｐａ＋　（後 進）からゼロｒｐｍ　にュートラル）を通り、さらに時計回りの−８３，７２ｒ ｐｍの全速力（前進）までの入力に対する出力の平均速度比を発生することがで きる。

この装置は、出力負荷を駆動している時と共に、出力負荷によって駆動されてい る（制動）時に出力比が制御される点で従来技術と異なっている。これは、一方 向クラッチを含む装置の場合には制動すべき時にこれらの装置が「フリーホイー ル」になるので、当てはまらない。

本発明をさらに要約するため、図２３ａ及び２３ｂと合わせて図１ｄを再び参照 する。

本発明の詳細な説明の最初の部分で、装置ＩＤについて図１〜２２を参照しなが ら詳細に説明する前に、それは図１ｄの模式図で全体的に説明されている。その 装置についての詳細な説明が済んでいるので、図１ｄの模式的に表示しかつ図２ ３ａ及び２３ｄに示されている装置の模式的に表示された特徴と関連させて装置 ｌＤの作用の説明または要約を再び行うことが有益であると考えられる。

図１ｄに示されているインデックスジェネレータは、クランクアーム８ａ〜８ｃ 及び９ａ〜９ｂを含む装置の「前端部」を示しており、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ及び Ｄの回転振動を発生する。これらの振動はそれぞれ、図１ｄにＷ、Ｘ、Ｙ及びＺ で表されている平面形歯車組すなわち差動装置への入力となる。回転振動Ａは差 動装置Ｗへの入力であり、回転振動Ｂは差動装置Ｘへの入力であり、回転振動Ｃ は差動装置Ｙへの入力であり、回転振動りは差動装置Ｚへの入力であることに注 意されたい。

さらに、回転振動Ａ及びＣには互いに１８０”の位相ずれがあり、回転振動Ｂ及 びＤには互いに１８０″の位相ずれがあり、２組Ａ／Ｃ及びＢ／Ｄ間には９０’ の位相ずれがあることも思い出されたい。またここで、これらのクランクアーム 組によって与えられた回転振動は差動装置Ｗ、Ｘ、Ｙ及びＺへの入力となり、前 述したように前述のビアーズ特許に開示されている通りの方法で与えられること にも注意されたい。

図１ｄにおいて、コミュテータ歯車（図７に示されている）は平面形差動装置Ｗ 、Ｘ、Ｙ及びＺの各々に第２人力部として連結されている。実際に、コミュテー タの一部を形成している４つの反動歯車１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ及び１６ｄ は４つの差動装置への第２人力部となる。

同時に、これらの平面形差動装置の各々の出力は、結合差動装置への２つの入力 の一方となる。これに関連して、平面形差動装置Ｗ及びＹの出力が互いに結合し て再結合差動装置への一方の入力になり、平面形差動装置Ｘ及びＺからの出力が 互いに結合して再結合差動装置への他方の入力になることに注意されたい。

これらの平面形差動装置の出力は発生して再結合差動装置へ送られるため、再結 合差動装置は上記のようにして、また前述のビアーズ特許に記載されているよう にして出力を発生することができる。

次に、図１ｄ及び図２３ａ及び２３ｂに模式的に表示されている装置３の作動説 明をする。最初に、この装置が回転振動の正極性で作動していると仮定する。こ のため、最終的に再結合差動装置への一方の入力部が回転振動Ａ及びＣから連続 した正の半サイクルを受け取るのに対して、他方の入力部は回転振動Ｂ及びＤか ら連続した正の半サイクルを受け取るが、これらの後者の２つの正の半サイクル には前者の正の半サイクルに対して９０”の位相のずれがあることを覚えておく 。

また１回転振動Ａの正の半サイクルがその平面形差動装置Ｗに加えられた時、回 転振動Ｃの対応の負の半サイクルがそれの平面形差動装置Ｙに加えられているこ とも覚えておく必要がある。これは回転振動Ｂ及びＤにも当てはまる。

上記のことを覚えておきながら、次に２つの平面形差動装置Ｗ及びＹが回転振動 Ａ及びＣの結果として連続した正の半サイクルをどのように発生するかを説明し ている図２３ａ及び２３ｂを参照する。

最初に、回転振動Ａの陰を付けた正の半サイクルが平面形差動装置Ｗの入力部に 加えられているとする。その同じ時間帯で、平面形差動装置Ｗへの第２人力部と して機能する対応の反動歯車１６ａコミユテータ２８に連結しており（自由であ ることの反対）、そのために図２３ａに８０で模式的に表示されているようにそ れの入力が平面形差動装置Ｗに与えられる。

これらの２つの入力の結果、対応の回転半サイクルが平面形差動装置の出力部に 得られて、再結合差動装置へ入力される。回転振動Ａの次の半サイクルでは、す なわち図２３ｂに示されている陰が付けられた負の半サイクルでは、８２で概略 的に示されているように反動歯車１６ａがコミュテータから切り離される。

このため、回転振動Ａの負の半サイクルが存在している時間帯では、第２人力が 平面形差動装置Ｗへ送られない、その結果、その時間帯では平面形差動装置Ｗは それの出力を発生しない。

しかし、図２３ｂに示されているように、平面形差動装置Ｙからの出力が前述し たように平面形差動装置Ｗの出力に結合される。

さらに、前述したように、信号Ａの負の半サイクルが差動装置Ｗに加えられてい るまさにその時間帯では、回転振動Ｃの陰を付けた正の半サイクルが差動装置Ｙ の入力部に加えられている。また、差動装置Ｙの第２人力部として機能する反動 歯車１６ｃはコミュテータ歯車２８によって駆動されており、従って差動装置Ｙ の第２人力部として機能する。

その結果、差動装置Ｙへの出力はそれを正回転させる。平面形差動装置Ｗ及びＹ からのこれらの連続出力はそれぞれ８６及び８８で表されている。このため、再 結合差動装置の一方の入力部は連続した正回転８６及び８８を受け取る。

同様に、２つの平面形差動装置Ｘ及びＺは対応の正回転を再結合差動装置の他方 の入力部へ発生するが、前述したようにこれらの後者の回転には回転８６及び８ ８に対して９０°の位相ずれがある。

前述のビアーズ特許の場合にように一方向クラッチを用いることなく、回転振動 Ａ及びＣから生じた正回転８６及び８８、及びそれらと同様に回転振動Ｂ及びＤ から生じた正回転が得られる。これは、コミュテータが回転振動に同期する構造 であることによる。

すなわち、回転振動Ａの正の半サイクルが存在する間、反動歯車１６ａは駆動モ ードにあり、回転振動Ａの負の半サイクルの間は１反動歯車１６ａは自由モード にある。これは、他の回転振動の各々及びそれらの反動歯車にも当てはまり、図 ７に示されているようにこれらはすべて互いに９０°ずれている。

ノＺ２／α ノＺり／ｂ １’Ａり　／Ｓ ノＩり１５ ／Ｚグ／７ ｊＺぐ／！ ！Ａり！／ Ｆｉｔ；、　、’、５’α Ｊ’Ａり２．９６ 補正した請求の範囲 補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成５年８月２ｏｎ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １． （ａ）回転入力を確保するための第１手段と、（ｂ）前記回転入力に応答して複 数の異なった連続中間回転を発生し、その各々は、所定通りに互いに位相がずれ ているそれぞれの振動波形に従って速度及び方向が変化するようにした第２手段 と、（ｃ）前記異なった連続中間回転の各々に応答して、いずれの一方向クラッ チの補助も受けないで複数の異なった連続出力回転を発生して、前記出力回転は それぞれの波形に従って速度が変化するが、一方の同じ方向だけに回転するよう にする第３手段と、（ｄ）前記出力回転に応答して、変更回転出力を発生する第 ４手段と、 を有することを特徴とするラチェット型式の連続すなわち無段可変式変速機。
2. ２．前記第３手段には、 （ａ）前記第２手段に連結されてその構造の中間回転を受け取る第１入力部と、 第２入力部と、それ自身の出力回転を発生する、前記第４手段に連結された出力 部とを備えている、前記中間回転の各々に対応した平面形差動装置と、 （ｂ）前記中間回転の各々に対して反動回転を発生する手段を含むコミュテータ 歯車アセンブリとが設けられており、前記反動出力の各々は前記平面形差動装置 の対応のものの第２入力部に連結されていることによって、一方向クラッチの補 助を受けないで、ある平面形差動装置への入力として中間回転及びそれに対応し た反動回転を結合することによってその構造の出力部に出力回転を生じるように したこと、を特徴とする請求項１の変速機。
3. ３． （ａ）前記複数の中間回転は、第１、第２、第３及び第４中間回転からなり、そ の各々はそれぞれの正弦波形に従って速度及び方向が変化し、各波形の一方の半 サイクルが一方向の回転を表し、他方の半サイクルが反対方向の回転を表すよう になっており、前記第１及び第３中間回転の各々と前記第２及び第４中間回転の 各々とは互いに１８０°位相がずれており、前記第１及び第３中間回転は前記第 ２及び第４中間回転に対して９０°位相がずれており、（ｂ）前記コミュテータ 歯車アセンブリは、その反動回転発生手段が、前記中間回転の同一の選択された 半回転サイクルが前記構造の第１入力部に存在する時だけ前記平面形差動装置の 第２入力部に反動回転を発生し、前記中間回転の選択されない半回転サイクルが 前記構造の第１入力部に存在する時には反動回転を発生しないように構成されて いること、を特徴とする請求項２の変速機。
4. ４． （ａ）前記平面形差動装置は、第１、第２、第３及び第４構造体からなり、それ ぞれに設けられた第１入力部が前記第２手段に連結されて、それぞれ前記第１、 第２、第３及び第４中間回転を受け取って第１、第２、第３及び第４出力回転を 発生し、（ｂ）前記第４手段には、第１及び第２入力部と、前記入力に応じて最 終的に前記変更回転出力を発生する出力部とを備えた再結合差動装置が設けられ 、（ｃ）前記変速機には、前記第１及び第３平面形差動装置の出力を結合して前 記再結合差動装置の第１入力部へ送り、前記第２及び第４平面形差動装置の出力 を結合して前記再結合差動装置の第２出力部へ送る手段が設けられ、これによっ て前記再結合差動装置は前記第１及び第３出力回転をその第１入力部に受け取り 、前記第２及び第４出力回転をその第２入力部に受け取るようにしたこと、 を特徴とする請求項３の変速機。
5. ５．前記コミュテータ歯車アセンブリには、（ａ）半径方向内向きの環状表面を 備え、その半分に連続駆動表面が形成され、残りの半分にフリーホイール表面が 形成されている固定コミュテータリング歯車と、 （ｂ）前記リング内において前記リングの中心周りに互いに９０°の間隔でそれ ぞれの軸線回りに回転可能に取り付けられて、第１及び第３反動歯車が１８０° 離れ、第２及び第４反動歯車が１８０°離れるようにした第１、第２、第３及び 第４反動歯車と、（ｃ）前記反動歯車の４つすべてをコミュテータリング歯車の 中心回りに回転可能に支持して、反動歯車が前記リング歯車の駆動表面上を通過 する時に各反動歯車が噛み合ってその軸線回りに回転することによってそれ自身 の反動回転を発生し、それが前記リング歯車のフリーホイール表面を通過する時 にはその軸線回りに空転することによって反動回転を発生しないようにする手段 とが設けられていること、を特徴とする請求項４の変速機。
6. ６．前記反動歯車には外側駆動歯が設けられており、前記リング歯車の駆動表面 には、前記反動歯車の駆動歯と噛み合う位置に協働駆動歯が設けられ、前記フリ ーホイール表面は前記反動歯車の駆動歯から離れた位置にあってそれと係合しな いようになっていることを特徴とする請求項５の変速機。
7. ７．各反動歯車がリング歯車のフリーホイール表面から駆動表面に近づいた時、 前記反動歯車の各々の歯がリング歯車の駆動表面の駆動歯と適切に噛み合うこと を保証する手段を特徴とする請求項６の変速機。
8. ８．ラチェット型式の連続すなわち無段可変式変速機を用いて特別な回転出力を 発生するために回転入力を変更する方法であって、 （ａ）前記回転入力を確保する段階と、（ｂ）前記回転入力から複数の異なった 連続中間回転を発生し、その各々は、所定通りに互いに位相がずれているそれぞ れの振動波形に従って速度及び方向が変化するようにした段階と、 （ｃ）いずれの一方向クラッチの補助も受けないで前記中間回転から複数の異な った連続出力回転を発生し、前記出力回転はそれぞれの波形に従って速度が変化 するが、一方の同じ方向だけに回転するようにする段階と、 （ｄ）前記出力回転から前記特別な回転出力を発生する段階とを有していること を特徴とする方法。