JPH0674309A - 機械的可変の伝動装置 - Google Patents

機械的可変の伝動装置

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JPH0674309A
JPH0674309A JP3060949A JP6094991A JPH0674309A JP H0674309 A JPH0674309 A JP H0674309A JP 3060949 A JP3060949 A JP 3060949A JP 6094991 A JP6094991 A JP 6094991A JP H0674309 A JPH0674309 A JP H0674309A
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adjustable
sheave
variable transmission
pulley
power ring
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JP3060949A
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Saul Herscovici
ハースコービッチ サウル
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Power Engineering & Manufacturing Ltd
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    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
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  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃費およびエネルギ変換効率を早くもエンジ
ン始動時から向上させ、不完全燃焼に因る排気ガスの少
ない対公害エンジンの提供。 【構成】 同軸上に可動ハブが配置されたレース付き第
１滑車と、該可動ハブ配置側と反対側に同様に別の同軸
上に可動ハブが配置されたレース付き第２滑車と、これ
ら滑車双方のレースに接触するパワー環と、該パワー環
を放射方向に位置決めするポジションアクチュエータ
と、上記滑車のいずれか一方に接続される出力シャフト
とを特徴とする伝動装置において、上記滑車双方の側面
は一定の刃先角が形成され、上記パワー環の側壁がこれ
ら刃先角に対応する角度の傾斜面を形成され、出力シャ
フトの速度やトルクに応じてポジションアクチュエータ
がパワー環を位置決めし、該伝動装置に接続されるエン
ジンの最大トルク、最低限速度で同エンジンを回転させ
るよう手動またはコンピュータで操作可能にされてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は不変または可変の速度
入力および不変または可変のトルク入力を行い、出力速
度および出力トルクを変化させる機構的に可変の伝動装
置に関する。より詳細には本発明は、入力滑車[input s
heave]と出力滑車[output sheave]に対してパワー環[po
wer ring]を放射方向に位置付ける手段が装備された円
形のパワー環と１本の出力シャフトに回転可能に接続さ
れる１個の入力滑車と１個の出力滑車を有する無限に機
械的に可変の伝動装置を設けるための遊星歯車[planeta
ry device]に連結された滑車とパワー環との新規な配列
に関する。入力滑車と出力滑車とは軸方向に調節可能で
約０.５゜〜４５゜の刃先角[included angle]を持ち、
動力を出力シャフトに変化させたり伝達したりする入力
滑車および出力滑車に対し放射方向に位置付けることが
できる略平らな側面を有する略円錐台形の断面形状を持
っている。
【０００２】放射方向に調節可能なパワー環により遊星
歯車に供給される入力滑車からの動力と出力滑車とから
の動力との間のバランスは、本発明の新規な伝動装置を
して不変または可変な入力速度と不変または可変な入力
トルクを用いることを可能にし、不変または可変な出力
と不変または可変な出力トルクを燃料効率やエンジン寿
命を最高にし、またエンジン(以下「内燃機関」とも言う)
が最高の燃料効率で運転するのに必要な最低速度で最大
トルク運転を可能にする。この新規な機械的可変のの伝
動装置は本発明に従い構成された新規な伝動装置にのみ
利用することができるコピュータ制御が可能であり、所
望速度を維持するのにこの新規な伝動装置で運転率を継
続的に変更することによって不変または所望の対地速度
を維持するため滑車に対してパワー環の位置を変更させ
ると共に可能な最低速度で最大トルクのエンジン運転す
るため新規な伝動装置とエンジンの双方に連結すること
ができる。本発明による伝動装置は、エンジンが可能な
最低速度で最大トルクに継続的に動いていないときは大
気を汚染する不完全燃焼ガスを排気することになりエン
ジンの回転数を上げたり下げたりすることになり負荷条
件、速度条件および道路条件により変速ギヤに要求され
る動力伝達に障害なく負荷中でも変速することによって
従来の伝動装置より動力効率の優れた装置を提供するこ
とがき、エンジン寿命を延ばし、燃料消費ならびに公害
を減少することがきる。
【０００３】
【従来の技術】最近はエンジン効率を改良するための多
大な研究が行われており、燃費を向上させ公害を減少さ
せている。しかし車の運転にとって最も効率的なエンジ
ンの力とトルクの伝動をもたらすエンジンと伝動接触面
に着目することによって最高効率の伝動最高の燃費効
率、最高のエンジン効率および最小のエンジン公害をも
たらすエンジンと車の伝動接触面に関する改良は殆ど進
歩してこなかった。車の内燃機関の最も効率的な運転
は、所望の対地速度を維持または得るために必要な最低
限の速度でエンジンを最高トルクにして運転することで
ある。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】従来の伝動装置では、
車の運転中に遭遇する負荷や地形条件に応じて広範なギ
ヤ変速を要求されるトルクや速度の運転範囲をギヤが限
界付けるので、効率的なエンジン運転は大体不可能であ
る。車の速度はひとたびギヤが選択されればエンジンの
毎分回転数（以下ＲＰＭ、または単に回転数とも言う）
によって決まるように、エンジンのＲＰＭとギヤ率によ
って決定される。従来技術の伝動装置とエンジンとの連
結最高効率は、エンジンは従来所与の速度で運転するの
に必要な最大トルク最低速度で運転していたから、最高
速度最大負荷、最適地形で達成された。しかし本発明の
新規な伝動装置は新規なパワー環と滑車を用いることに
より、こうした最高効率を、その他のあらゆる負荷、地
形条件下でも達成する。
【０００５】概して燃料エネルギの１／３は無駄に燃焼
された熱や排気ガスとして排出され、１／３は摩擦熱
で、その摩擦熱の一部はラジエータを介して共に排出さ
れ、残りの１／３が車の運転に有用な仕事をする。不幸
にして有用な仕事をする１／３は、エンジンが最小限量
の汚染物質だけを大気中に排出し、エンジンが最大効率
で稼働する最大負荷で運転されているときに限って効率
的に利用されるに過ぎない。
【０００６】固定比率のギヤを使用する現在の伝動装置
は、不変な走行速度を維持するためにはエンジン回転数
が不変であることを要求するので、従来のエンジンと伝
動装置の組合せは常に最大トルクで稼働することができ
ない。したがってエンジン効率は、太陽歯車を除去し所
望の道路速度を得るためにエンジンが最大トルクで、か
つ可能な最低限の速度で稼働することができる伝動装置
システムによって初めて最適なものを得ることができ
る。そしてこうすれば燃費とか公害を軽減し、エンジン
の効率的な運転を向上させ、ひいては車が通常経験する
高いエンジン疲労を減少させることができる。こうした
利点は一般に使用されている伝動装置を除去して、道路
条件の如何に関係無くエンジンを最低の限界速度、最大
トルクで稼働させ、一定の所望速度達成後これを維持す
るためエンジン速度を変化させることなく伝動を変化さ
せる伝動装置で従来の伝動装置を交換することによって
得ることができる。
【０００７】従来技術は、米国特許第4,406,178号,同4,
644,820,同4,546,673,同2,88,716,同4,553,450,及び英
国特許第2,115,091号に開示されたように、無限に変化
する前後方向性の動力伝動装置を使用することによる利
点を認識している。そこでは変速駆動を提供する様々な
形状の遊星歯車と結合したベルトまたはチェインによっ
て接続された変速プーリを採用している。しかし、この
ような従来技術における問題点は摩擦に伴う負荷がベル
トを疲労させ破損したりチェインを遅らせプーリやギヤ
の周りに絡み付かせる原因になることである。チェイン
やベルトの弾力性に起因するこうした力は積極的な駆動
を供給することにならない。かかる従来技術は、効率的
な伝動と力の分割を供給するための負荷耐久性の側面を
持つ堅牢なパワー環と調節可能な滑車との組合せを使用
することを示唆ないし教示するものではない。
【０００８】かかる従来技術はまた、最適なエンジン効
率および燃費を得るのに、入力滑車と出力滑車間の力の
伝動を変化させながら最低速度を維持して内燃機関へ最
高のトルク出力を供給しようとして伝動装置を動力源に
インターフェイスするためのコンピュータを利用してい
なかった。このような従来技術装置のコンピュータ制御
不適用性は、様々な道路条件下ではベルトやチェインの
弾性が影響するという結果であって、従来技術にコンピ
ュータを適用すれば信頼性ある恒常的な力の伝動を確保
するのが十分でなく困難であったからである。
【０００９】米国特許第4,718,012号および第4,546,673
号のようなその他の先行技術は出力最適化や様々なエン
ジン速度にコーディネートする種々の伝動装置の様々な
コンピュータ制御構成を含むものであった。こうした先
行技術はベルト(4,546,673)や油圧システム(4,718,012)
のコンピュータ制御に関するもので、ベルトや液体の圧
力性の弾性ゆえに制御が困難で複雑であった。こうした
先行技術はコンピュータで効果的に制御できる実質的に
即効性の積極的な力を供給する調節自在な滑車と組み合
わされた実質的に非弾性な金属製のパワー環を採用する
積極的な制御システムを開示ないし示唆するものではな
い。従来技術のシステムはベルト、チェイン、油圧のフ
ローラインを液体の生来的な圧力性および流動性からく
る致命的な限界をもつものをコンピュータと組み合わせ
て使用する設計にしているから非効率的で高価なものと
なっていた。かかるシステムはコンピュータの非効率的
な使用、また、ベルトやチェインあるいは油圧のズレの
結果即刻変化するコンピュータ制御という欠陥を持って
いた。一見堅牢なパワー環を採用している唯一の公知技
術は、処理石鹸の変化する粘性を許容する石鹸圧中に使
用される断面形状が円形の円形金属環が連結された１個
の入力滑車と１個の出力滑車を持つ可変速伝動装置を図
示する独国特許第185,184号である。この装置は自動車
その他の輸送手段の伝動装置に関するものではなく、ま
た調節自在な滑車間に力を伝動するのに必要な配置の１
パワー環を採用していないので、動力伝動装置に反対の
速度伝動装置となっている。独国特許第185,184号は本
出願人の伝動装置を開示、示唆するものではなく、また
内燃機関の最大トルクや最適速度を維持、即ち車のエン
ジンと伝動装置との間のインターフェイスを維持しなが
ら変化する伝動装置のトルクや速度のためにコンピュー
タを利用することを開示ないし示唆するものではない。
【００１０】従来技術の欠点は、入力と出力シャフト間
および入力滑車と出力滑車との間にコンピュータ制御が
できる機構的に無限に可変な速度を供給するのに最適な
対応伝動装置を提供する１パワー環を有する積極的なギ
ヤ関係を設けている本発明により解消される。調節自在
な滑車とパワー環の新規な組合せは、燃費効率を最高度
にし公害や内燃機関疲労を最小にするように内燃機関の
出力のコンピュータ制御ができる機構的に無限可変な伝
動装置を提供するものである。滑車間、ならびに出力シ
ャフトとエンジンとのギヤ関係は、道路条件ならびに車
の荷重状態との関係で最も効率的な燃費の運転状態を確
保する速度で運転中に最大トルクでエンジンを稼働する
ことを可能にする。
【００１１】新規な無限に変化する伝動装置の構成要素
間の積極的なギヤ関係は、出力速度が一定に維持される
か変化しているかしている間前方または後方へゼロ出力
速度またはその他の何らかの速度を維持しながら、伝動
装置が１方向における最高回転速度から逆方向への最高
回転速度に出力速度を円滑に変化させることを可能にす
る。全範囲内で出力速度の変化は、ギヤチェンジするの
にクラッチを切る必要がないし、伝動装置の積極制御を
妨害するベルトや液体その他の弾性部材が除去されてい
るため、最大荷重下でも継続的に行われ得る。本発明の
調節可能な滑車および遊星歯車と組み合わされた金属製
のパワー環は、燃費効率、向上されたエンジン寿命、低
公害を確保するように装置全体をコンピュータ制御可能
にする直接ギヤシステムを廉価で効率的に提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、軸上互に反対
側方向に配置された可動ハブを各々有する２個の調節可
能な滑車で、該滑車の少なくとも１個は、その可調節滑
車に対して放射方向にパワー環を位置せしめる手段と共
に金属その他の非弾性材で構成された実質的に円形のパ
ワー環に接続された出力シャフトに操作可能に接続され
ている機械的に可変な伝動装置に関する。本発明の実施
例では遊星歯車を使用しなくてもよいが、新規な伝動装
置は無限に可変というものではなく、２個の滑車間の力
の転換による逆効果をもたらすものではない。
【００１３】本発明は、多数の機械的に配列された遊星
歯車に２個の調節自在な滑車を操作可能に接続すること
によって２方向性となる機械的に無限に可変の伝動装置
に都合よく採用することができる。新規な無限可変伝動
装置は、内燃機関に、あるいは入力クラッチを介して入
力モータに、または動力源に伝動装置を間欠的に接続す
るその他の装置に、接続することができる。可調節な入
力滑車は直接内燃機関から、またはクラッチを介して力
を受け、シャフト経由で遊星歯車にその力を伝達する。
入力滑車はまた、略円錐形状の実質的に平らな側面を有
する実質的に円形のパワー環を介して第２の可調節滑車
に、入力モータから受けた力の一部も伝達する。出力滑
車はパワー環から力を受け、それを出力シャフトに操作
可能に接続されている遊星連動装置に伝達する。パワー
環を介して入力滑車に接続されている出力滑車の速度
は、速度変化および入力滑車から出力滑車への力の伝達
を供給する滑車内のパワー環の放射状位置によって決定
される。
【００１４】可調節滑車は約０.５゜〜４５゜の刃先角
を持つ滑車の側面によってパワー環に伝達される。実質
的に円形のパワー環は滑車の刃先角に対応する円錐台状
の断面形を持ち、滑車の側面に略ピッタリと密接するよ
うにされている。パワー環が滑車の側面に放射方向に移
動することにより変化するパワー環の相対的放射方向位
置に入力滑車と出力滑車から供給される相互関連力は依
存する。出力滑車速度は、パワー環の接触点に対する滑
車の入力滑車半径に分割されると、出力滑車半径率に反
比例する。
【００１５】遊星歯車は３要部から構成される。即ち太
陽歯車、環ギヤ、および該環ギヤを有する遊星キャリア
である。本発明の好ましい実施例では、遊星キャリアは
出力シャフトに操作可能に接続され、太陽歯車は入力滑
車に接続され入力滑車と同速度で回転する。環ギヤも入
力要素であるが、可調節な入力滑車と出力滑車に係合す
るパワー環の位置に左右される出力シャフトにより所定
の可変速度で運転される。
【００１６】本発明の伝動装置の原動力は、入力滑車シ
ャフトに流れる入力シャフトに力を伝達する内燃機関そ
の他の力源から得る。内燃機関からの力は好ましい実施
例では遊星キャリアに接続されている出力シャフトに操
作可能に接続された入力滑車から直接太陽歯車に伝達さ
れる。入力滑車は入力滑車と出力滑車間に可変力の伝達
を供給するようにパワー環によって出力滑車に接続され
ている。出力滑車は出力シャフトに操作可能に接続され
ている環ギヤを駆動するギヤに接続されている。
【００１７】入力滑車と出力滑車間のトルクと力の分割
は入力滑車ならびに出力滑車のレース内にあるパワー環
の位置によって制御される。入力滑車の太陽歯車ならび
に出力シャフトに対する直接力と、パワー環に対する出
力滑車の、ならびに出力シャフトに対する遊星キャリア
の直接力との力の分割は、種々のエンジン回転数や入力
セットの最高効率にセットされたコンピュータにより、
または種々のパワーレベルに手動でセットされて制御さ
れる。機械的に無限に可変の伝動装置は、負荷および遭
遇する道路条件による所定速度の相関位置を得るための
最大トルク、最低速度でエンジンを運転するため伝達、
エンジンまたはこれら双方を制御することによってコン
ピュータ制御することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の１実施例を示す図面を参照し
て詳細に説明する。
【００１９】図１は３種の異なる負荷がかけられた車と
地形条件を示すグラフで、本発明による伝動装置と従来
技術によるものとの地上速度、エンジン速度、燃費、エ
ネルギ変換効率の各々につき図２、図３、図４、および
図５で比較するものである。
【００２０】図２は、本発明の伝動装置と従来のそれと
が所定地上速度において遭遇する様々な地形条件や負荷
条件での図１に示した車の地上速度を示すグラフであ
る。
【００２１】図３は本発明の伝動装置と従来のそれとを
使った特定の地上速度、負荷条件ならびに地形条件と関
係するエンジン速度回転率の比較を示すグラフである。
【００２２】図４は、本発明の伝動装置と従来のそれと
を使った特定の地上速度、負荷条件ならびに地形条件と
の関係における燃費の比較を示すグラフである。
【００２３】図５は本発明の伝動装置と従来のそれとを
使った特定の地上速度、負荷条件ならびに地形条件との
関係におけるエネルギ変換効率の割合の比較を示すグラ
フである。
【００２４】図１〜図５は、燃費とエネルギ変換効率の
比較が完全負荷の車と、一部負荷の車、およびゼロ負荷
の車につき、従来の伝動装置を付けている場合と本発明
の新規な伝動装置を付けた場合の、種々の地形で走行し
たときの比較である。図１において線２２上にある負荷
ゼロ車２０は、連続した図１〜図５を通じる線２２で時
速５０マイルという所定の対地速度につき、同じ時速５
０マイルの対地速度を維持するのにエンジンが本発明の
伝動装置では約５００回転／分で運転するのに対し従来
技術では３０００回転／分で運転されることの比較であ
る。負荷ゼロの車２０の対地速度は対地速度時速５０マ
イルを維持するのに必要な最低限速度、最大トルクでエ
ンジン運転するように滑車に対するパワー環の関係を変
化させることにより維持される。
【００２５】図４は線２２に示される下り坂を走る負荷
ゼロ車２０は燃費７５％に近い値を達するのに対して従
来技術の伝動装置は約１０％の燃費であることを示す。
図５は線２２上の従来技術の負荷ゼロ車２０がエネルギ
変換率５％以下なのに対して、本発明の伝動装置装備の
負荷ゼロ車２０は２５％に近い値のエネルギ変換率であ
ることを示す。
【００２６】図１〜図５の比較は、一部負荷の車２４で
本発明の伝動装置装備のものが、同じ時速５０マイルの
対地速度で線２６上の下り坂を走行するとき約５００RP
Mのエンジン回転数で、約９０％の燃費、エネルギ変換
率２５％向上であるのに対し従来技術のものはエンジン
回転数３０００RPM、約１５〜２０％の燃費、約５％の
エネルギ変換率約である。本発明の伝動装置装備の全負
荷の車２８が線３０上の同じ下り坂を走行するには時速
５０マイルを維持するのに約８００RPMのエンジン速度
であるのに対し、従来技術の全負荷車は５０マイルの時
速を維持するのに３０００RPMのエンジン速度を必要と
する。したがって従来技術のものが燃費約２５％エネル
ギ変換率約１０％であるのに対し本発明の伝動装置によ
れば約９０％の燃費効率、３０％に近いエネルギ変換率
となる。
【００２７】さらに負荷ゼロの車２０、一部負荷車２
４、全負荷車２８が、各々平坦な地形を時速５０マイル
で走行するときの従来技術と本発明とを比較するものが
線３２、線３４、線３６に各々示されている。図１〜図
５に示されるように時速５０マイルを維持するには従来
の伝動装置は下り坂でも平坦道でも上り坂でも常に３０
００RPMを維持しなければならず、したがって燃費、エ
ネルギ変換率を犠牲にしなければならなかったのに対
し、本発明の伝動装置では公害を軽減するようエンジン
の最大トルクを維持しつつエンジンRPMを変化させるこ
とにより燃費を向上させている。図１〜図５の線３８、
４０、４２に見れるように、所定速度において従来の車
が本発明の車の効率に近付く唯一の時は車が全負荷にさ
れていてエンジントルクが所定速度を維持するために最
大に維持されているときだけである。しかし車は常に全
負荷状態にあるものでもなく最大トルクで上り坂を登る
ものでもないので、このような状態は従来技術下では限
定された条件下でのみ実現される。一方本発明の伝動装
置は、線４０、３８、３６、３４、３２、３０、２６、
２２でエネルギ変換率および燃費につき従来技術より向
上している。
【００２８】本発明の伝動装置は１つの負荷、地形状態
から別の負荷地形状態へ円滑に転移でき、したがってエ
ンジン効率を最大限にし従来技術でギヤチェンジすると
きの急速な速度変化による公害を軽減する利点も有して
いる。本発明の伝動装置はエンジンを最大トルクで運転
し所定負荷道路条件下で所定速度を維持するのに必要な
最低限のエンジンRPMにRPMを節減することによって、い
かなる速度においても最高効率でエンジン運転すること
を可能にしている。
【００２９】本発明伝動装置の効率はさらに、地形条件
間の変化に円滑に転移するためのパワー環位置を制御す
るコンピュータ利用することにより向上される。
【００３０】本発明の伝動装置は最高の燃費を得るため
最大値でトルク維持することがきるし、最高のエンジン
効率を達成、維持するようパワー環を再位置決めするこ
とによって所望の対地速度を維持するようエンジン速度
を調節することができる。本発明の伝動装置をエンジン
とインターフェイスさせてコンピュータと組み合わせて
使用するときは、コンスタントのまたは所望の速度に維
持するため伝動率を変えつつ、エンジンを最大トルク、
最低限速度でエンジンと伝動装置両者の直接的で積極的
な制御をすることができる。したがって一方で所望の走
行速度を維持するため伝動装置はパワー環の位置を常に
変化させながら、所定速度を維持するのに必要な馬力と
速度を供給するためエンジンは最低限のRPMで運転され
ることになる。
【００３１】速度範囲を拡張するために本発明の伝動装
置の効率をさらに改善するのにクラッチをオプショナル
に取り付けてもよい。逆進効率を改善し、一定速度で両
方向に進まなければならない車にとって前後に最大効率
でエンジン作動させることができるように、適切なギヤ
のあるクラッチを利用するのがよい。さらにクラッチ付
きの本発明伝動装置は、車を停止位置に維持するため出
力シャフト上のゼロ出力を供給する遊星歯車と環歯車に
入力滑車と出力滑車間の力の分割を等しくし、これを入
力するため始動時に入力滑車出力滑車間の力を分割し始
動から停止へ車を運転するのにより効率的である。
【００３２】また本発明の伝動装置は標準クラッチ、米
国特許第3,511,349号にあるように所定のトルクでディ
スクとセパレータ板とが互いに滑り合うように予定オー
バーロードのトルクレベルでオープンニングの追加的利
点を供給するトルクボール／ランプクラッチを採用する
こともできる。ボール／ランプ型の装置はクラッチに比
較し、滑車と協働して所定のトルクレベルを越えるトル
クピークの濾過を促進するように使用することができ
る。
【００３３】図６は本発明に係る伝動装置の断面図であ
る。図７は図６の７−７線断面図。図８は図６の８−８
線断面図。図９は本発明の好ましい実施例においてトル
クのオーバーロードを受容するボールとランプのトルク
装置を有する滑車の変形例を示す。図１０は図９のボー
ルとランプのトルク装置の１０−１０線拡大断面図。図
１１は入力滑車と出力滑車とを接続するパワー環の側面
図である。図１２は図１１のパワー環の部分断面図。図
１３は蟻溝を有する実質的に平らな側面を持ったパワー
環の別の実施例の部分断面図。図１４は図１３のパワー
環の部分側面図。図１５は非同心の蟻溝模様を持つ実質
的に平らな側面を有するパワー環の別の実施例の部分側
面図である。図１６は実質的に平らな側面と放射状の蟻
溝模様を持つパワー環の別の実施例の部分側面図。図１
７は入力滑車と出力滑車とを持ち、該入力滑車は操作可
能に直接上記出力シャフトに接続されている本発明の機
械的に変速可能な伝動装置を示す。図１８は、入力滑車
が固定ギヤに接続され出力滑車は操作可能に遊星キャリ
ヤに接続され、かつ、出力シャフトが操作可能に出力ギ
ヤに接続されている入力滑車、出力滑車、および遊星連
動装置付きのパワー環を有する図６に類似の無限に可変
な機械的伝動装置を示す。図１９は、入力滑車が固定ギ
ヤに操作可能に接続され、出力滑車は操作可能に遊星キ
ャリヤに接続され、かつ、出力シャフトが操作可能に環
ギヤに接続されている入力滑車、出力滑車、および遊星
連動装置付きのパワー環を有する図６に類似の無限に可
変な機械的伝動装置を示す。図２０は本発明の新規な伝
動装置のコンピュータ制御を示すブロックダイヤグラム
である。図２１は入力動力モータと本発明の新規な伝動
装置のコンピュータ制御を示すブロックダイヤグラム。
図２２は入力滑車、出力滑車およびパワー環相互間の関
係を示す概念図。図２３は入力滑車、出力滑車、パワー
環および遊星連動装置相互間の関係を示す概念図。図２
４はパワー環のためのアクチュエータの別の実施例を示
す側面図である。
【００３４】図６において、遊星歯車ハウジング５２
と、滑車ハウジング５４と、該滑車ハウジング５４に取
り付けられたオプショナルなクラッチハウジング５６
と、から成るハウジング５０を有する本発明の伝送装置
が示されている。これら３個のハウジング５２、５４、
５６は便宜上ボルトで連結されているが、一体のハウジ
ングとして構成してもよい。ハウジング５０の３個のハ
ウジング５２、５４、５６は、メインテナンスの必要か
ら遊星ハウジング、滑車ハウジングおよびクラッチハウ
ジングへ容易に手を入れることができるようにボルト５
８で締め付けられている。
【００３５】入力シャフト６０はモータまたは内燃機関
６１（図１７）からの動力入力シャフトで、該内燃機関
６１は入力滑車または出力滑車に直接接続されている
か、またはクラッチハウジング５６中のオプショナルな
クラッチ部を介して接続されている。好ましい実施例で
は入力シャフト６０は内燃機関からベヤリング６２を介
してクラッチハウジング５６に回転自在に取り付けられ
ている。入力シャフト６０は標準クラッチに接続されて
いるか、または入力滑車６８の回転運動に係合したり係
合解除したりするクラッチハブ６６に入力シャフト６０
を係合／係合解除するクラッチとして作用するボール／
ランプ駆動部材６４を有する米国特許第3,511,349号に
開示のものと類似のボールとランプのオーバーロード装
置付クラッチに接続されている。入力滑車６８はベヤリ
ング７０および７２を介して滑車ハウジング５４に回転
自在に取り付けられている。入力滑車６８は３個の遊星
ギヤ７８（図７）に噛み合う入力固定ピニオン７６にキ
ー溝固定（スプライン）されている。遊星ギヤ７８は、
出力シャフト８２に支持されている遊星シャフト８０に
支持される。
【００３６】入力滑車６８はまた、出力滑車８４および
入力滑車６８各々の固定壁９０と入力滑車６８および出
力滑車８４およびの可動ハブ９２の可動壁９１によって
形成されるレース８８中に組み込まれた実質的に円形の
パワー環８６を介して出力滑車８４に接続され、かつ同
出力滑車８４を駆動している。パワー環８６の実質的に
平らな側面全面に対する摩擦接触は、入力滑車６８およ
び出力滑車８４の可動ハブ９２間に収められたバネ９４
の付勢によってレース８８中に維持される。バネ９４は
押えナット９６により止められている。レース８８中の
実質的に円形のパワー環８６の位置は、パワー環８６の
外側の環であるレース９３（図１１）に接続されるポジ
ションアクチュエータ９８の位置によって決定される。
【００３７】僅かにテーパ付けされ大略平らな実質的に
円形のパワー環８６の側壁１００、１０２に合致するよ
うに形成された固定壁９０の側面と入力滑車６８および
出力滑車８４の可動壁９１は、レース８８を限界付ける
入力滑車６８と出力滑車８４の固定壁９０と可動壁９１
とに形状を一致させている。レース８８は、約０.５゜
〜４５゜の刃先角[included angle]を持つ実質的に平ら
な側面を形成する固定壁９０と可動壁９１とで囲まれた
角度で限界付けられている。好ましくはこの滑車の実質
的に平らな側面の刃先角は約３゜〜１５゜がよい。実質
的に円形のパワー環８６は、パワー環８６の側壁１０
０、１０２が滑車６８、８４の壁面９０、９１との間に
実質的にピッタリ密接するように、滑車の刃先角に合致
するテーパが付けられた側壁１００、１０２を同様に持
っている。レース８８もまた、パワー環８６を介して滑
車６８および８４から力を伝達するために付勢されたバ
ネ９４と協働でポジションアクチュエータ９８の位置に
より決定される滑車６８と滑車８４の各可動壁９１の相
対的な軸位置によって限界付けられる。このようにして
パワー環８６の側壁は滑車６８、８４の壁面９０、９２
間に完全に密接させられ、入力滑車６８と出力滑車８４
間にある力の伝達のためレース８８を限界付ける。
【００３８】出力滑車８４は一端をベアリング１０４に
より他端をベアリング１０６によりハウジング５４中に
回転自在に取り付けられる。出力滑車８４は遊星歯車ハ
ウジング５２中の環ギヤ駆動シャフト１０８に接続され
る。環ギヤ駆動シャフト１０８はベアリング１１０を介
してハウジング５２内に回転自在に取り付けられ、環ギ
ヤ１１４を駆動するギヤ１１２を有する。環ギヤ１１４
は、出力シャフト８２に操作可能に接続され入力滑車６
８との関係で出力滑車８４間から出る力を分割する遊星
歯車７８に操作可能に接続されている。入力滑車６８と
出力滑車８４との間の力分割は出力シャフト８２の回転
速度を決定するレース８８中のパワー環８６の位置に関
係する。
【００３９】ポジションアクチュエータ９８の位置は好
ましい実施例ではコンピュータで制御されるが、シャフ
ト８２による所定の出力を維持するよう要求される内燃
機関からの最低速度で、入力シャフト６０を介して内燃
機関から供給された最大トルクを維持するためレース８
８内にパワー環８６を位置決めすることを機械的に制御
してもよい。ポジションアクチュエータ９８は、出力シ
ャフト８２に所望の回転速度を達成、維持するため、入
力滑車６８と出力滑車８４間に回転力を分割するレース
８８内のパワー環８６を位置決めする。ポジションアク
チュエータ９８は、図６に示されるように棒とレースの
配列であるか、入力滑車６８と出力滑車８４のレース８
８内にパワー環８６を放射状に位置決めするスロット７
７（図２４）に係合するローラ７５を持つものか、ある
いはパワー環８６を滑車６８、８４中に放射状に位置決
めする何等かのアクチュエータ手段でもよい。パワー環
８６は図６の位置にあるときは、出力滑車８４は最高速
度で回転しているから入力滑車６８経由で出力シャフト
８２に最大入力を供給する。ポジションアクチュエータ
９８を図６の矢印１１６方向へ移動させれば、矢印１１
８方向へパワー環８６をレース８８中に動かし入力滑車
８４の速度を上げ、シャフト１０８に分配される力量を
増加させ環ギヤ１１４と出力シャフト８２の速度を変化
させる。さらに続けて円筒形のパワー環８６を矢印１１
６方向へ動かせば、滑車の相対寸法に拠って出力滑車８
４へより大きな力を移転させることができ、また車を後
方向へセットする選択が行われれば出力シャフト８２を
後方向へ動かす結果になる。
【００４０】本発明の好ましい実施例では、ボール／ラ
ンプのクラッチがクラッチハウジング５６中に使用され
る。ボール／ランプ配列の１変形例も好ましい実施例と
してあり、そこでは一時的なオーバーロードで伝動装置
に掛かる損傷を防止するため入力滑車６８および出力滑
車８４のボール／ランプトルク手段を設けている。図９
において、ボール／ランプトルク手段は入力滑車６８お
よび出力滑車８４両者に設けられているが、該手段は見
易いように図９において入力滑車６８に表され、該入力
滑車６８は、バネ９４と、ボール／ランプ板１５０と、
該ボール／ランプ板１５０およびブッシング１５６を介
して保持されているボール／ランプシャフト１５４との
間に配置されたボール１５２と、を有している。図９お
よび図１０に示したボール／ランプトルク手段の目的と
いえば、入力滑車６８および出力滑車８４に付加される
ボール／ランプトルク手段は各滑車から伝達されるトル
クに比例して軸力[axial force]を供給することができ
るので、伝動装置全体の伝動効率、耐久性を向上させる
ことにある。
【００４１】滑車に対してボール／ランプトルク手段を
設けなければ、バネ９４から供給される軸力は常に最大
レベルにあらねばならない。しかしかかる最大力は一時
的に必要なだけで、継続的に要求されるものではない。
継続的に最大力レベルにあるということは高い疲労率と
エネルギの高浪費にむすびつく。ボール／ランプトルク
手段を入力滑車６８および出力滑車８４に付加すれば、
壁面９０、９１間のパワー環８６に作用する力のレベル
を軽減し、パワー環８６の実質的に平らな側壁１００、
１０２を適切な運転にとって必要な最低限レベルにさ
せ、こうして寿命と効率を向上させる。
【００４２】クラッチハウジング５６に囲まれている図
６のボール／ランプ型のスリップクラッチの目的は、伝
動のオーバーロード条件下で滑車上をパワー環がスリッ
プしないように予め定められた正確なスリップトルクを
供給することにある。このようなパワー環の滑車上のス
リップは、伝動装置を働かなくするような故障の原因と
なり得る。標準クラッチはボール／ランプクラッチのト
ルク制限をする長所を有しておらず、したがって標準ク
ラッチはパワー環や滑車が損傷したりオーバーロード時
にスリップしたりすることを回避する適切な予防手段を
持っていないのかもしれない。したがって入力滑車６８
や出力滑車８４に適用されたボール／ランプトルク手段
は、出力滑車８４や、ギヤ１１２と出力滑車８４間の環
ギヤ駆動シャフト１０８をオーバーロードから保護する
ことにおける改良となる。
【００４３】好ましい実施例では、パワー環８６がレー
ス８８に対して放射状に動いたときパワー環８６が滑車
６８、８４に対して略垂直に維持されるように、入力滑
車６８の可動ハブ９２は１軸方向に配置され、出力滑車
８４の可動ハブは反対軸方向に配置されている。この配
列は滑車の壁面９０、９１間の実質的な密接状態ならび
にパワー環８６の側壁１００、１０２間の実質的な密接
状態を維持するのに役立つ。
【００４４】パワー環８６の実質的に平らな壁面１０
０、１０２は、パワー環８６の滑車６８、８４との間の
接触領域において断面がほぼ円錐台形状[a frustro con
ical cross sectional configuration]をパワー環８６
が持つようにされている。実質的に平らな側壁１００、
１０２（図１２）は滑車６８、８４の壁面９０、９１と
パワー環８６間の潤滑を向上させる１本または２本以上
の蟻溝１１１（図１３）を有していてもよい。蟻溝１１
１は図１３および図１４に示されたようにパワー環８６
に同心に配設されていてもよく、またパワー環８６に非
同心に（図１５）あるいは図１６のようにパワー環８６
に放射状に、あるいはまたこれらの組み合わせで設けら
れていてもよい。
【００４５】パワー環８６ならびに遊星歯車に対する入
力滑車６８と出力滑車８４間の関係を図２２に示す。入
力滑車と出力滑車のインクルーデッドアングル間の関係
と、これら滑車の軸運動に対するパワー環８６とパワー
環８６の放射方向への再位置決めが図２２に示される。
パワー環８６に対する滑車間の速度関係の計算式を次の
通り。
【００４６】図２２の語句の定義 ＲＡＦ＝環の軸力[Ring Axial Force] ＲＮＦ＝環の通常力[Ring Normal Force] ＲＡＦ＝ＲＮＦ Cos (ＦＡ) ＲＲＳ＝環の外周[Ring Radial Section] ＩＳＲ＝環接触する入力滑車の外周[Input Sheave Radi
us to Ring Contact] （ＲＲＳの中心での） ＯＳＲ＝環接触する出力滑車の外周[Output Sheave Rad
ius to Ring Contact] Sheave Coeff.＝牽引係数＝μ （摩擦係数） ＦＰＭにおける環の線形速度 （その他の寸法はインチ表示） ＯＳ＝２μ × ＲＮＦ × ＯＳＲ ＲＲＦ＝ＲＩＮＧ ＲＡＤＩＡＬ ＦＯＲＣＥ ＲＲＦ＝ＲＮＦ × Sin（ＦＡ）
【００４７】本発明の滑車とパワー環間の面圧力は、最
高率の接触半径を使う凸面滑車と凹面環に基づいてい
る。滑車と環の基面間の図２２の関係は、パワー環を介
する滑車間に低応力で高馬力の伝動を可能にし、以下の
計算式で計算される。
【００４８】面圧力 滑車とパワー環の設計。計算は効率的な接触半径を用い
た凸面滑車と凹面環に基づく。 ＩＳＲ＝環接触中心点への入力滑車半径 ＲＲ＝環外周部の厚さの中心への環半径 ＲＯＤ＝環外周の直径 ＲＲＳ＝環外周部の厚さ ＲＮＦ＝環の通常力 ＦＡ＝滑車の面角度 ＣＲＩＳ＝入力滑車の実行半径 ＣＲＲ＝環の実行半径
【００４９】図２２に概念的に示した無限可変伝動装置
の滑車、パワー環および遊星連動歯車間の関係は、次の
計算式で表される。 注意：滑車率は変化するが、計算は所定の滑車率に基づ
く。 下記要素のＲＰＭ（毎分回転数）は次の通り（なおＩＲ
＝内側の環ギヤ、Ｓ＝太陽歯車、Ｐ＝遊星歯車、Teeth
＝歯数）： 太陽歯車＝入力 入力滑車＝太陽歯車 出力滑車＝入力滑車／滑車率 環ピニオン＝出力滑車
【数１】
【数２】 （ただしＳRPMとＩＲRPMの符号は常に逆になる）
【００５０】次にトルクについては次の通り（なおＣ＝
キャリヤ、ＩＳ＝入力滑車、ＯＳ＝出力滑車、ＲＰ＝環
ピニオン、ＥＲ＝外側の環ギヤ）：もし
【数３】 なら、使われる入力トルクは最大入力トルクに等しい、
そうでなければ、
【数４】
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【００５１】上記計算式は、出力トルクリミットファク
ター１の２５０馬力モータにつき計算されると、表１に
示され、出力トルクリミットファクターが３のものは表
２に示される。
【表１】 出力トルク制限ファクター３の２５０馬力のモータにつ
き計算されたときの上記等式は表２に示される。
【表２】
【００５２】本発明は、入力滑車６８と出力滑車８４間
に配設される任意的なクラッチを持つ、あるいは持たな
いで、エンジンを出力滑車に接続した適用例（図１
７）、または入力滑車に接続した適用例（図６）として
実施することができる。本発明の拡大的な適用例におい
ては、入力滑車６８と出力滑車８４は出力シャフトに接
続されている滑車のうち１個とパワー環８６に接続する
ことができる。かかる適用例においては伝動装置はクラ
ッチおよび、もし逆転ギヤが所望なら標準逆転ギヤを持
っていてもよい。図１７においてパワー環８６の位置は
出力シャフト８２に供給される力を決定し、一方、内燃
機関６１を最大トルクで、また所望の出力シャフトトル
クまたは速度または両者の組合せを得、もしくはそれを
維持するのに必要な最低速度で、運転する利点をもたら
す。
【００５３】図１７、図１８および図１９に入力滑車６
８と出力滑車８４を出力シャフトに接続する点に関する
いくつかの変形例を開示している。図１７に示すよう
に、滑車の１個は出力シャフトに直接接続され、一方、
図６、図１８、および図１９においては、様々な形状の
遊星歯車が入力滑車と出力滑車とを出力シャフト８２に
操作可能に接続するのに採用されている。図６において
入力滑車６８は太陽歯車７６に接続され、出力滑車８４
は操作可能に環ギヤ１１４に接続されている。図１８に
おいて入力滑車６８と出力滑車８４は、入力滑車６８が
操作可能に太陽歯車７６に接続され、出力シャフト８２
が複合ギヤ５３のギヤ歯５５に操作可能に接続されてい
る複合ギヤ５３を有する遊星キャリヤ５１に操作可能に
接続されている。図１９において入力滑車６８は操作可
能に太陽歯車７６に接続され、出力滑車８４は遊星キャ
リヤ５１に操作可能に接続され、出力シャフトは環ギヤ
１１４に操作可能に接続されている。これら入力滑車と
出力滑車のいずれかまたは双方を新規な環を介して出力
シャフトに接続する配列は当業者が考え出すことができ
るもので、これらのものを含むその他の具体例は本発明
の範囲内にある。
【００５４】本発明の好ましい具体例として、パワー環
８６をレース８８に対して入力滑車６８、出力滑車８４
中に放射状に位置付けるためコンピュータないしマイク
ロプロセッサを使用することが考えられる。パワー環８
６を位置決めするためアクチュエータをコンピュータ制
御することは、伝動装置だけへの入力を利用することに
よってパワー環８６の位置を調整することができ（図２
０）、あるいは伝動装置への入力を利用し、トルク入
力、速度入力またはこれら両者の組み合せとの関係で入
力を制御し、内燃機関をその最大効率点で運転する制御
をすることができる。
【００５５】図２０においてコンピュータコントローラ
２０２は、出力速度要求２１２の変化をコオーディネー
トし、標準ギヤ伝動装置ではクラッチを入れたりギヤを
チェンジするとき急激にエンジン速度を増減する必要が
あるが、そうしないでも出力シャフト８２に対するギヤ
式の駆動関係を増減するためパワー環８６を放射状に位
置付けるポジションアクチュエータ９８を作動する出力
トルク要求２１４でスロットルのセッティングの変化を
モニターする出力シャフトセンサ２１０（図１７、図２
０）に連結されている。このようにすれば不完全燃焼の
排気ガス放出を防止しエンジン疲労や損傷を軽減、公害
も低下することができる。
【００５６】本発明の利点は、パワー環８６の位置とト
ルクおよび速度の双方をモニターし制御するとか、内燃
機関をその最大効率で運転するためコンピュータコント
ローラ２０２を内燃機関にインターフェイスしたとき、
さらに認識される。このようにして内燃機関は所望トル
クまたは速度または両者を出力シャフト８２に供給する
のに最大トルク、最低速度で運転することができる。
【００５７】図２０は、本発明の無限可変の機械的伝動
装置を変化させるためコンピュータに接続した場合のフ
ローダイヤグラムである。図１８および図２０において
ブロック２００のトルクセンサまたは速度センサ２０
４、またはこれら両者は、エンジン６１の運転に関しコ
ンピュータコントローラに情報提供するためコンピュー
タコントローラ２０２に接続されている。出力トルク要
求センサ２１４、出力速度要求センサ２１０またはこれ
ら両者がコンピュータコントローラ２０２に情報提供す
るため出力シャフト８２に配設されている。これらの入
力とエンジン入力効率に関する予め定められたデータと
で、コンピュータコントローラは、エンジンをして最大
効率で運転することができる最低速度、最大トルクを供
給する位置にパワー環８６を位置決めする環位置転換器
を作動させることができる。
【００５８】出力速度要求センサ２１２と出力トルク要
求センサ２１４は、エンジンをして最低可能率で、また
運転限界内の完全負荷で運転するための伝動率を決定す
るパワー環８６の放射状滑車接触を適切に維持すること
ができるようにコンピュータ２０２に情報を送る。出力
速度要求センサ２１２と出力トルク要求センサ２１４
が、所望の負荷と速度の運転を達成するため入力箇所
に、任意的に取り付けられてもよい。あるいは、出力シ
ャフト８２の速度を常に伝動するために出力シャフト速
度センサ２１０がコンピュータ２０２に接続されてもよ
い。好ましい具体例におけるコンピュータコントローラ
２０２は、本発明の可変伝動装置からの所定出力を達
成、維持するのに必要な限りの最低可能速度でエンジン
運転しながら最高すなわち最大トルクでエンジン運転す
るように、速度や負荷状態によって環位置を調節する。
【００５９】実質的に非変形の金属製パワー環と協働し
て調節できる滑車は、入力滑車と出力滑車との間の力を
精確に分割制御する。滑車とパワー環８６間の面接触
は、精確な制御をすることができるようにセンターライ
ンに直交する面を成す円錐面で小さな角度を持つように
形成することができる。これは滑車の周縁の円錐構造を
平面に接近させることができるからである。表１に示す
ように本発明では、滑車の外周半径[outside radius]は
５インチでパワー環８６の半径は９.１２インチであっ
ても、滑車にはパワー環８６との接触半径によるが５
５.４〜９２.７インチの実質半径[virtual radius]を与
えている。同時にパワー環８６は滑車間のセンターライ
ン距離１０.１９７インチのために１７１.５インチの実
質半径を持つことができる。上記の実質半径は滑車の３
゜の面角度[face angles]に対してである。実質的な滑
車半径サイズは、角度が小さくなるに従い、そして運転
半径が大きくなるに従い、大きくなる。滑車とパワー環
とが実際の半径より実質的に大きい実質半径を持つこと
ができる能力は、小さな構成要素でより大きな力量を伝
達することができるキャパシティを持ったより大きな仕
事を可能にする。
【００６０】滑車とパワー環の新規な組合せは、それ単
独あるいは種々のギヤや遊星歯車と結合させて使用する
ことができる。図１８、図１９において環ピニオン１０
８が遊星歯車キャリア２５２に組み込まれたギヤ２５０
に接続されている。図１８、図１９で２個の遊星ギヤ２
５４、２５６は各々歯数を異にするが１つの移動部材に
結合されている。図１８の出力シャフト８２は太陽歯車
２５８に連結され、遊星ギヤ２５６により操作される。
この遊星配列は図６や図１９の遊星歯車とは違って種々
の速度範囲を出力できるという利点を持つ点にある。図
１９の遊星ギヤは、出力環ギヤ２６０に接続された出力
シャフト８２を持っている。この遊星配列は図６や図１
８の遊星配列とはまた異なる率のものを持つ利点があ
る。種々の遊星配列を様々なタイプの遊星の速度範囲や
馬力キャパシティを組合せたクラッチ手段で各々組合せ
ることができる。
【００６１】
【発明の効果】本発明の機械的変速伝動装置は、図２０
図２１に関してこれまで述べたようにコンピュータ利用
により効率向上することができ、あるいは車操縦者の機
械的操作により変速することがきる。いずれの実施例に
よるも、本発明の機械的に無限に変速な伝動装置は、よ
り良い燃費効率をもたらし、最大トルク最低速度のエン
ジン運転を可能にして公害を軽減し、従来技術において
ギヤチェンジするとき必要とされたクラッチ切替時の高
速から低速への急速な変化を除去するという点において
従来技術より優れている。
【００６２】本発明の伝動装置は、前方あるいは後方へ
ゼロ出力速度その他いかなる速度でも通過しあるいは維
持しながら、１方向における最高回転速度から逆方向に
おける最高回転速度へ出力速度を円滑に変化させること
ができる。出力速度の変化は本発明の変速伝動装置を変
速するのにはクラッチを切ることが必要でないから、完
全荷重下でも継続的に出力速度を変化させることがき
る。
【００６３】本発明の変速伝動装置の操作は、パワー環
の位置によって決定される速度で滑車が作動することで
ある。例えば入力滑車への接触の半径ポイントが出力滑
車のそれより２倍あるなら、出力滑車の速度は入力滑車
のそれより２倍になる。逆に出力滑車の接触の半径ポイ
ントが入力滑車のそれより２倍なら、出力滑車速度は入
力滑車速度の半分になる。パワー環は設計上の制約を受
けるがこれら滑車に対していかなる半径ででも作用する
ことができる。
【００６４】さらに入力滑車からの出力と出力滑車から
の出力との間の関係は固定ピニオンと環ギヤとの歯数に
拠って決まる。例えば遊星歯車が歯数２０の１固定ピニ
オンとその３倍の歯数即ち歯数６０の１環ギヤを持つと
すれば、その固定ピニオンが１方向に３０００回転／分
するとき環ギヤが１／３の速度即ち１０００回転／分で
逆方向に回転すれば遊星キャリアは静止する。このよう
に入力が全速力で運転していてもゼロ出力速度を得るこ
とができる。本発明のこの利点はまた、たとえエンジン
が全速力で運転されクラッチがかかっていても車を静止
させておくことができる。
【００６５】従来技術と異なり本発明は、入力滑車と出
力滑車間に力の積極的な伝達をすることができる利点を
持ち、それはこれら滑車の側面に最大接触する側壁を有
する実質的に円形のパワー環を用いて、パワー環が滑車
に対し放射方向に移動させることにより行われる。重な
り合ったり皺になったり、あるいは無理をするため破損
したりする従来技術のベルト、チェインその他の部材の
欠点を除去するため、パワー環は実質的に円形で実質的
に変形しない材質でできている。滑車にさらにボール／
ランプトルク手段を適用すれば、伝動がクラッチでオー
バーロードになっても滑車がパワー環上をスリップする
ことを防止するため精確な所定値のスリップトルクで滑
車がスリップするようにできる。
【００６６】本発明はまた、より高い馬力で運転するこ
とができ、殆ど損傷を受けることなく衝撃負荷を吸収す
ることができ、少しくらい汚れたオイルや潤滑油でも運
転可能である、という点で従来技術より優れている。本
発明の入力滑車、出力滑車は高い制御性の配列を持つか
ら、油圧伝動装置より制御性に優れ、また、機械的な装
置で実質的な高効率性を有し、油圧伝動装置につきもの
の液体汚染、液体圧力、流体系上の問題等を回避してい
る。
【００６７】本発明の伝動装置はまた、無限に変速の伝
動装置が同時進行性パワーシフトまたはギヤによる伝動
装置に求められている力伝達を妨げることなく負荷下の
速度を変化させるものであるため、標準伝動装置より公
害を少なくして運転できるジーゼルあるいはガソリンの
内燃機関を可能にする。標準伝動装置ではエンジンが高
負荷からゼロ負荷状態へと急速な変化にさらされている
ため、不完全燃焼排気燃料が大気を汚染する問題があ
る。しかるに本発明では力の伝達に関してエンジン効率
を最大限にすることによってエンジン疲労や公害を軽減
し、エンジン寿命を向上させている。
【００６８】本発明は、自動車、ボート、飛行機、その
他負荷変化が必要なエンジンへの適用が可能である。ま
た本発明には、例えばエンジン速度や伝動速度、あるい
は入力滑車と出力滑車の遊星歯車に対する関係をコオデ
ィネートするためのコンピュータ制御を利用するなど、
様々な適用法がある。さらに本発明は、特殊な適用法で
は２個以上の入力滑車と出力滑車、あるいはモータ形式
を２種以上使う等で実施することもできる。さらにま
た、具体的な設計上の必要によってはクラッチ配列を使
わなかったり、両滑車を出力シャフトに接続させなかっ
たりすることも考えられる。
【００６９】
【図面の簡単な説明】
【図１】３種の異なる負荷がかけられた車と地形条件を
示すグラフで、本発明による伝動装置と従来技術による
ものとの地上速度、エンジン速度、燃費、エネルギ変換
効率の各々につき図２、図３、図４、および図５で比較
するものである。
【図２】本発明の伝動装置と従来のそれとが所定地上速
度において遭遇する様々な地形条件や負荷条件での図１
に示した車の地上速度を示すグラフである。
【図３】本発明の伝動装置と従来のそれとを使った特定
の地上速度、負荷条件ならびに地形条件と関係するエン
ジン速度回転率の比較を示すグラフである。
【図４】本発明の伝動装置と従来のそれとを使った特定
の地上速度、負荷条件ならびに地形条件との関係におけ
る燃費の比較を示すグラフである。
【図５】本発明の伝動装置と従来のそれとを使った特定
の地上速度、負荷条件ならびに地形条件との関係におけ
るエネルギ変換効率の割合の比較を示すグラフである。
【図６】本発明に係る伝動装置の断面図である。
【図７】図６の７−７線断面図。
【図８】図６の８−８線断面図。
【図９】本発明の好ましい実施例においてトルクのオー
バーロードを受容するボールとランプのトルク装置を有
する滑車の変形例を示す。
【図１０】図９のボールとランプのトルク装置の１０−
１０線拡大断面図。
【図１１】入力滑車と出力滑車とを接続するパワー環の
側面図である。
【図１２】図１１のパワー環の部分断面図。
【図１３】蟻溝を有する実質的に平らな側面を持ったパ
ワー環の別の実施例の部分断面図。
【図１４】図１３のパワー環の部分側面図。
【図１５】非同心の蟻溝模様を持つ実質的に平らな側面
を有するパワー環の別の実施例の部分側面図である。
【図１６】実質的に平らな側面と放射状の蟻溝模様を持
つパワー環の別の実施例の部分側面図。
【図１７】入力滑車と出力滑車とを持ち、該入力滑車は
操作可能に直接上記出力シャフトに接続されている本発
明の機械的に変速可能な伝動装置を示す。
【図１８】入力滑車が固定ギヤに接続され出力滑車は操
作可能に遊星キャリヤに接続され、かつ、出力シャフト
が操作可能に出力ギヤに接続されている入力滑車、出力
滑車、および遊星歯車付きのパワー環を有する図６に類
似の無限に可変な機械的伝動装置を示す。
【図１９】入力滑車が固定ギヤに操作可能に接続され、
出力滑車は操作可能に遊星キャリヤに接続され、かつ、
出力シャフトが操作可能に環ギヤに接続されている入力
滑車、出力滑車、および遊星歯車付きのパワー環を有す
る図６に類似の無限に可変な機械的伝動装置を示す。
【図２０】本発明の新規な伝動装置のコンピュータ制御
を示すブロックダイヤグラムである。
【図２１】入力パワーモータと本発明の新規な伝動装置
のコンピュータ制御を示すブロックダイヤグラム。
【図２２】入力滑車、出力滑車およびパワー環相互間の
関係を示す概念図。
【図２３】入力滑車、出力滑車、パワー環および遊星連
動装置相互間の関係を示す概念図。
【図２４】パワー環のためのアクチュエータの別の実施
例を示す側面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月２３日
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｈ 61/00 8009−3Ｊ // Ｆ１６Ｈ 59:14 8009−3Ｊ 59:40 8009−3Ｊ

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (ａ)軸の第１側方向に配置された可動ハ
    ブにより一部を限界付けられる大きさのレースを有する
    第１の可調節滑車と、(ｂ)上記第１可調節滑車の可動ハ
    ブ軸の反対側方向に配置された可動ハブにより一部を限
    界付けられる大きさのレースを有する第２の可調節滑車
    と、(ｃ)上記第２可調節滑車のレースに上記第１可調節
    滑車のレースを接続する実質的に平らな側壁を有する実
    質的に円形なパワー環と、(ｄ)上記第１可調節滑車また
    は上記第２可調節滑車の少なくとも１つのレース中に上
    記実質的に円形のパワー環を放射方向に位置決めする位
    置決め手段と、(ｅ)上記第１可調節滑車または上記第２
    可調節滑車に回転可能に接続された出力シャフトと、 を有する機械的可変の伝動装置。
  2. 【請求項２】 上記第１可調節滑車と上記第２可調節滑
    車が約０.５゜〜４５゜の刃先角の側面を持つ請求項１
    の機械的可変の伝動装置。
  3. 【請求項３】 上記刃先角が約３゜〜１５゜の請求項２
    の機械的可変の伝動装置。
  4. 【請求項４】 上記実質的に円形のパワー環が上記第１
    可調節滑車と上記第２可調節滑車の上記刃先角に対応す
    る実質的に円錐台の断面形状を上記パワー環が有してい
    る請求項２の機械的可変の伝動装置。
  5. 【請求項５】 上記パワー環の上記側壁が蟻溝を有して
    いる請求項４の機械的可変の伝動装置。
  6. 【請求項６】 上記蟻溝が放射状に、または接線方向
    に、あるいはこれら両者の組合せに付けられている請求
    項５の機械的可変の伝動装置。
  7. 【請求項７】 上記出力シャフトに回転可能に接続され
    ている遊星歯車の１個に上記第１可調節滑車が回転可能
    に接続されている請求項３の機械的可変の伝動装置。
  8. 【請求項８】 上記第２可調節滑車が上記出力シャフト
    に回転可能に接続された遊星歯車キャリアに操作可能に
    接続されている請求項７の機械的可変の伝動装置。
  9. 【請求項９】 上記第１可調節滑車が太陽歯車に操作可
    能に接続され、上記第２可調節滑車が遊星歯車キャリア
    に接続され、上記出力シャフトが１組の遊星歯車に操作
    可能に接続されている請求項７の機械的可変の伝動装
    置。
  10. 【請求項１０】 上記第１可調節滑車、上記第２可調節
    滑車、またはこれら滑車の双方がボール／ランプトルク
    手段を有している請求項９の機械的可変の伝動装置。
  11. 【請求項１１】 上記パワー環を放射方向に位置決めす
    る上記ボール／ランプトルク手段が、上記パワー環を位
    置決めするため該パワー環のレースに回転可能に接続さ
    れた請求項１０の機械的可変の伝動装置。
  12. 【請求項１２】 出力シャフト速度、出力シャフトトル
    クまたはこれら双方に応じてパワー環を位置決めするポ
    ジションアクチュエータに操作可能に接続されたコンピ
    ュータをさらに有する請求項１１の機械的可変の伝動装
    置。
  13. 【請求項１３】 上記第１可調節滑車または上記第２可
    調節滑車に操作可能に接続された内燃機関をさらに有す
    る請求項１２の機械的可変の伝動装置。
  14. 【請求項１４】 上記コンピュータが上記内燃機関と上
    記ポジションアクチュエータとを制御する請求項１３の
    機械的可変の伝動装置。
  15. 【請求項１５】 上記コンピュータが、上記内燃機関を
    最大トルク、最低速度で回転させ、上記ポジションアク
    チュエータを所定の出力シャフト速度、出力シャフトト
    ルクまたはこれら双方を維持するように再位置決めさせ
    る請求項１４の機械的可変の伝動装置。
  16. 【請求項１６】 上記可調節滑車が太陽歯車に操作可能
    に接続され、上記第２可調節滑車が遊星歯車キャリアに
    操作可能に接続され、上記出力シャフトが環ギヤに操作
    可能に接続されている請求項７の機械的可変の伝動装
    置。
  17. 【請求項１７】 上記第１可調節滑車、上記第２可調節
    滑車またはこれら双方の可調節滑車が、ボール／ランプ
    トルク手段を有している請求項１６の機械的可変の伝動
    装置。
  18. 【請求項１８】 上記パワー環を放射方向に位置決めす
    る上記ボール／ランプトルク手段が、上記パワー環を位
    置決めするため該パワー環に回転可能に接続されたポジ
    ションアクチュエータである請求項１６の機械的可変の
    伝動装置。
  19. 【請求項１９】 出力シャフト速度、出力シャフトトル
    クまたはこれら双方に応じて上記パワー環を位置決めす
    る上記ポジションアクチュエータに操作可能に接続され
    たコンピュータをさらに有する請求項１８の機械的可変
    の伝動装置。
  20. 【請求項２０】 上記第１可調節滑車または上記第２可
    調節滑車に操作可能に接続された内燃機関をさらに有す
    る請求項１９の機械的可変の伝動装置。
  21. 【請求項２１】 上記コンピュータが上記内燃機関およ
    び上記ポジションアクチュエータを制御する請求項２０
    の機械的可変の伝動装置。
  22. 【請求項２２】 上記コンピュータが上記内燃機関を最
    大トルク、最低限速度で回転させ、上記ポジションアク
    チュエータを所定の出力シャフト速度、出力シャフトト
    ルクまたはこれら両者に維持させる請求項２１の機械的
    可変の伝動装置。
  23. 【請求項２３】 上記第１可調節滑車が太陽歯車に操作
    可能に接続され、上記第２可調節滑車が環ギヤに操作可
    能に接続され、上記出力シャフトが遊星歯車キャリアに
    操作可能に接続されている請求項７の機械的可変の伝動
    装置。
  24. 【請求項２４】 上記第１可調節滑車、上記第２可調節
    滑車またはこれら双方の可調節滑車がボール／ランプト
    ルク手段を有する請求項２３の機械的可変の伝動装置。
  25. 【請求項２５】 上記パワー環を放射方向に位置決めす
    る上記ボール／ランプトルク手段が、上記パワー環を位
    置決めするため該パワー環に操作可能に接続されたポジ
    ションアクチュエータを有する請求項２４の機械的可変
    の伝動装置。
  26. 【請求項２６】 出力シャフト速度、出力シャフトトル
    クまたはこれら双方の組合せに応じて上記パワー環を位
    置決めするポジションアクチュエータに操作可能に接続
    されたコンピュータをさらに有する請求項２５の機械的
    可変の伝動装置。
  27. 【請求項２７】 上記第１可調節滑車または上記第２可
    調節滑車に操作可能に接続される内燃機関をさらに有す
    る請求項２６の機械的可変の伝動装置。
  28. 【請求項２８】 上記コンピュータが上記内燃機関およ
    び上記ポジションアクチュエータを制御する請求項２６
    の機械的可変の伝動装置。
  29. 【請求項２９】 上記コンピュータが上記内燃機関を最
    大トルク、最低限速度で回転させ、上記ポジションアク
    チュエータを所定の出力シャフト速度、出力シャフトト
    ルクまたはこれらの組合せに維持するよう再位置決めさ
    せる請求項２８の機械的可変の伝動装置。
  30. 【請求項３０】 (ａ)約０.５゜〜４５゜の刃先角の側
    面を有する第１可調節滑車と、(ｂ)約０.５゜〜４５゜
    の刃先角の側面を有する第２可調節滑車と、(ｃ)上記第
    １可調節滑車と上記第２可調節滑車の上記刃先角に対応
    する角度で配置された実質的に平らな側面の実質的に円
    形なパワー環と、(ｄ)上記第１可調節滑車と上記第２可
    調節滑車に対して上記パワー環を放射方向に位置決めす
    るポジションアクチュエータと、(ｅ)出力シャフト、上
    記第１可調節滑車、ならびに上記第２可調節滑車に操作
    可能に接続された遊星歯車と、 を有する機械的可変の伝動装置。
  31. 【請求項３１】 上記第１可調節滑車と上記第２可調節
    滑車が、上記刃先角と上記第１可調節滑車と上記第２可
    調節滑車との可動ハブとによって限界付けされるレース
    の大きさを調節する可動ハブを有する請求項３０の機械
    的可変の伝動装置。
  32. 【請求項３２】 上記第１可調節滑車と上記第２可調節
    滑車の上記可動ハブが反対方向に軸上に配列されている
    請求項３１の機械的可変の伝動装置。
  33. 【請求項３３】 上記第１可調節滑車、上記第２可調節
    滑車またはこれら双方の可調節滑車がボール／ランプト
    ルク手段を有する請求項３２の機械的可変の伝動装置。
  34. 【請求項３４】 上記出力シャフト速度要求、トルク要
    求またはこれらの組合せに応じて上記ポジションアクチ
    ュエータを移動させるコンピュータをさらに有する請求
    項３３の機械的可変の伝動装置。
  35. 【請求項３５】 入力モータと上記コンピュータが、ポ
    ジションアクチュエータを作動させることで所望の出力
    シャフト速度、出力シャフトトルクまたはこれらの組合
    せを維持する最大トルク最低限速度で、もしくはそれら
    の近似値で、上記入力モータを制御運転する手段を有す
    る入力モータをさらに有する請求項３４の機械的可変の
    伝動装置。
  36. 【請求項３６】 (ａ)約０.５゜〜４５゜の刃先角を有
    する第１可調節滑車の側面で限界付けられるレースと、
    第１方向に軸上配置された可動ハブとを有する第１可調
    節滑車と、(ｂ)約０.５゜〜４５゜の刃先角を有する第
    ２可調節滑車の側面で限界付けられるレースと、上記第
    １可調節滑車の可動ハブと反対方向に軸上配置された可
    動ハブとを有する第２可調節滑車と、(ｃ)上記第１可調
    節滑車のレースを上記第２可調節滑車のレースに接続す
    る側壁を有する実質的に円形のパワー環と、(ｄ)上記パ
    ワー環を上記第１可調節滑車と上記第２可調節滑車に対
    して放射方向に位置決めするポジションアクチュエータ
    と、(ｅ)出力シャフト、上記第１可調節滑車、および上
    記第２可調節滑車に操作可能に接続される遊星歯車と、
    (ｆ)出力シャフト速度要求、出力シャフトトルク要求、
    またはこれらの組合せに応じてポジションアクチュエー
    タを操作するため上記ポジションアクチュエータに操作
    可能に接続されているコンピュータと、 を有するコンピュータ制御の機械的可変の伝動装置。
  37. 【請求項３７】 上記第１可調節滑車、上記第２可調節
    滑車またはこれら双方の可調節滑車がボール／ランプト
    ルク手段を有する請求項３６のコンピュータ制御の機械
    的可変の伝動装置。
  38. 【請求項３８】 上記第１可調節滑車と上記第２可調節
    滑車の上記刃先角が約３゜〜１５゜である請求項３７の
    コンピュータ制御の機械的可変の伝動装置。
  39. 【請求項３９】 上記コンピュータに操作可能に接続さ
    れた入力モータをさらに有する請求項３７のコンピュー
    タ制御の機械的可変の伝動装置。
  40. 【請求項４０】 １または２以上のクラッチ機構をさら
    に有する請求項３９のコンピュータ制御の機械的可変の
    伝動装置。
JP3060949A 1990-02-20 1991-02-20 機械的可変の伝動装置 Pending JPH0674309A (ja)

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US07/482074 1990-02-20
US07/482,074 US5073157A (en) 1990-02-20 1990-02-20 Mechanically variable transmission

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EP (1) EP0447801B1 (ja)
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