JPH10503264A

JPH10503264A - 可変変速機

Info

Publication number: JPH10503264A
Application number: JP8502421A
Authority: JP
Inventors: フォウラー，ジョン・イー
Original assignee: フォウラー，ジョン・イー
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1998-03-24
Also published as: US5546822A; DE69522322D1; EP0760065A4; EP0760065A1; WO1995034773A1; EP0760065B1; AU2773095A

Abstract

(57)【要約】入力回転速度対出力回転速度との比を変化させる手段を内蔵する自動変速機が記載されている。端部が開放したシリンダカム（３０）が、該シリンダカム内の対応するヘリカル状の内歯車に係合するヘリカル状歯車歯を有するカム駆動体（２５）に取り付けられている。該シリンダカム（３０）は、連続的に変化するカム角度を有し且つカム駆動体（２５）に沿って軸方向に並進可能である。カム（３０）は、必要トルク量に従って、カム駆動体（２５）のヘリカル状歯車を通じてカムに伝達された力により自動的にカム駆動体（２５）の上に位置決めされる。球クラスタ（４２）内に取り付けられた球状カム従動子（４０）がシリンダカム（３０）に係合する。これらのクラスタは、カムの回転軸線に対して垂直な軸線の周りで回転可能に取り付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】可変変速機発明の分野本発明は、変速機、より具体的には、所定の入力シャフトの速度に対して、対応するトルクの増幅を伴って可変の出力シャフト速度を提供する変速機に関する。背景技術シャフト速度及び／又はトルクの増幅程度を調節するために可変変速機を利用することは多数の研究の課題であり、これに対応して多数の変速機の設計がある。このようにトルクを増幅させ且つ速度を変化させる変速機は、ポンプの駆動装置、コンベヤの駆動装置等のような適用例で使用される産業用装置として一般に利用可能である。勿論、車への適用が最も周知であり、その適用例が、多分、最も解決すべき課題の多い分野であろう。従来技術の可変速度変速機は、極めて多岐に亙る形態をしている。かかる変速機の殆どは、完全に機械式可変変速機ではなくて、その他の手段にかなり依存するものである。例えば、従来の自動変速機は、実際には、歯車比を選択する機械的なシフト機構を内蔵する液圧トルク変換機である。このため、機械式歯車比を変更しようとするとき、かかる変速機に命令するために、機械式ではない各種の信号が必要とされる。勿論、クラッチを操作して、変速機を動力源、適当なレバー及び連結機構から切り離して、幾つかの歯車比の一つを選択し得る点で従来の手動式変速機は可変であるとみなすことができる。真に可変である変速機、即ち、少なくとも所定の回転速度の範囲に亙って入力シャフトと出力シャフトとの間の比を無限に変化させる変速機は、通常、完全な機械式ではない。入力／出力シャフトの速度の無限比を実現する機械式の変速機は、その効率が極めて劣る傾向がある。例えば、各種の摩擦駆動装置は、交差するホイール又はコーンの有効直径の差を利用して、入力シャフト対出力シャフトの速度の比を無限に変化させることがある。こうした型式の機械式の無限可変の変速機を精密にすれば、そのトルク及び馬力容量が制限されることが多い。特定型式の動力源を対象とする基本的な設計を具体化する可変変速機は、対象が異なれば使用できない。例えば、内燃機関に適用すべく設計された可変変速機は、動力源が内燃機関以外であるとき、通常、全く不適当である。例えば、車の駆動用に利用できる電気モータは、一般に、トルク性能に優れており、典型的な内燃機関の速度範囲に亙ってトルク増幅する必要がない。しかしながら、車全体の効率を保つため、車の性能に対する自由度を与えつつ、電源及び電気モータに対する運転パラメータのピーク効率を保つ可変変速機を提供することが望ましいことが頻繁にある。発明の目的このため、本発明の一つの目的は、入力シャフトと出力シャフトとの間にて無限可変の駆動比と実現する可変変速機を提供することである。また、本発明の一つの目的は、変速機内の完全に機械式の手段により、その可変駆動比を自動的に選択することのできる可変変速機を提供することである。また、本発明の一つの目的は、適当なトルク増幅を自動的に行う可変変速機を提供することである。本発明の別の目的は、その速度変化及びトルク増幅が機械式に判断される自動変速機を提供することである。本発明の更に別の目的は、必要なトルク出力を求め且つそのトルク必要量に対応して入力シャフトと出力シャフトとの間の速度比を変化させる手段を内蔵する機械式な可変変速機を提供することである。本発明の上記及びその他の目的は、以下の説明から当該技術の当業者に明らかになるであろう。発明の概要本発明は、複数の駆動カップル（その各々がシリンダ駆動カムと、関係するカム駆動体とを内蔵している）を通じて入力駆動シャフトを出力シャフトに相互に接続する。この入力シャフトは、カム駆動体を駆動し得るように歯車とかみ合う一方、該カム駆動体はシリンダカムを駆動する。該シリンダ駆動カムは、連続的に変化するカム歯ピッチ及びピッチ角度を内蔵しており、該駆動カムは、球の形態をしたカム従動子に連続的に係合する。該球は、クラスタハブの周りで円形列の集合体（クラスタ）として配置されている。該クラスタハブは、ベベル歯車機構を通じて変速機の出力シャフトを駆動する。入力駆動シャフト及び駆動カップルの各々と関係付けられたカム駆動体に力が加わると、シリンダカムは、球状クラスタの対応する球と係合して、可能な限り小さい駆動比（入力回転数を出力回転数を割った値）を生じさせようとして、カム駆動体におけるら旋ハブの傾斜角度によりシリンダカムの位置を調節しようとする。出力シャフトに付与される回転抵抗により、シリンダ駆動体カムが再位置決めされて、出力シャフトを回転させるのに十分なトルクが出力シャフトに供給される迄、トルク及び駆動比を増大させる。トルクの必要量が減少すると、シリンダ駆動体カムはそれ自体を連続的に再位置決めして、駆動比を小さくし、出力シャフトの速度を増大させる。図面の簡単な説明本発明は、添付図面を参照することにより、より容易に理解することができる。添付図面において、図１は、本発明の教示に従って形成された変速機の一部断面、一部分解図とした斜視図、図２は、対応する球クラスタに対する駆動体カップルの相対的動作を説明するのに有用な本発明の変速機の一部の概略図的な端面図、図３は、本発明の変速機の作用を説明するのに有用な選択した変速機構成要素の側面図、図４は、高駆動比の位置に配置された駆動体カップルと関係する球クラスタの側面図、図５は、中間の駆動比の位置に配置された駆動体カップルと関係する球クラスタの側面図、図６は、低駆動比の位置に配置された駆動体カップルと関係する球クラスタの側面図、図７は、駆動比の選択手段を内蔵する変形例を示す本発明の変速機の一部の側面図、図８は、本発明の変速機の駆動体カップルの代替的な実施の形態の図、図９は、本発明の変速機に内蔵することのできる別の代替的な駆動体カップルの図である。発明を実施するための最良の形態次に、図１を参照すると、本発明の教示に従って形成された変速機の一部断面、一部分解図とした斜視図が図示されている。この図は本発明の説明に有用ではあるが、個々の構成要素に関して以下により詳細に説明する。該変速機のケーシング及び個々の支持構造体は、変速機の作用構成要素を露出させるために省略してある。軸受を支持する通常のウェブ材を内蔵し、その軸受がシャフト及びその他の回転部品を支持するようなケーシングの各種の形態とすることが可能であることが当業者に明らかであろう。該変速機１０は、自動車に使用するような適用例に適した形態にて示してある。入力シャフト１１は、内燃機関のような適当な動力源に接続されて、矢印１２で示した方向に駆動される。入力シャフト１１に供給されたトルクは、同軸状に配置された出力シャフト１５に供給される一方、該出力シャフトは矢印１６で示した方向に回転するように駆動される。入力シャフトの速度対出力シャフトの速度の比、及び入力シャフトと出力シャフトとの間で必要とされるトルクの増幅程度は、その２つのシャフトを相互に接続する機械的な要素により設定される。入力駆動シャフト１１は、入力駆動歯車２０にキー止めされて且つ該入力駆動歯車を駆動する一方、該入力駆動歯車は、複数のアイドラー歯車２１とかみ合う。説明のために選択した実施の形態において、４つのアイドラー歯車があり（説明の便宜上、図１にはその２つのみを図示）、そのアイドラー歯車の各々は対応するカム駆動歯車２２とかみ合い且つ該カム駆動歯車と駆動関係にある。カム駆動歯車の各々は、それぞれのカム駆動体２５、２６、２７、２８にキー止めされ且つこれらのカム駆動体を駆動する。これらのカム駆動体は、図１に説明のために選択した実施の形態において、ヘリカル歯車（その各々が所定のピッチ、ヘリカル角度及び歯数を有する）により形成される。カム駆動体は、それぞれシリンダカム３０、３１、３２、３３の内ねじであるヘリカルねじに接触する。このため、シリンダカム３０乃至３３の各々は、カムの内ねじが対応するカム駆動体のヘリカルねじとかみ合った状態でカム駆動体の上に取り付けられる。このため、シリンダカム３０乃至３３の各々は、対応するカム駆動体２５乃至２８に取り付けられて、通常、対応するカム駆動体を回転させたとき、そのカム駆動体の軸線に沿って並進自在である。しかしながら、かかる並進は、以下に説明する方法で制限される。シリンダカムはその端部が開放している。即ち、これらのシリンダカムには、カムの一端にて開始し、カムの他端にて終了する、連続的に変化する歯ピッチ及び歯角度を有するカム作用歯が形成される。シリンダ駆動カム３０乃至３３の各々は、連続的に変化するカム歯ピッチ及びカム歯角度を有するように形成されている。該シリンダ駆動カムは、球クラスタ４２を形成し得るように球レース４１の周りに配置された球状カム従動子、又は球４０に係合する。球クラスタ４２の各々は、対応するシリンダ駆動カムの回転軸線に対して略垂直な軸線の周りで回転し得るように取り付けられている。図１に図示すべく選択された実施の形態において、球クラスタ４２の各々は、該クラスタの周りに均一に離間された７つの球カム従動子、又は球４０を収容している。これらが回転すると、シリンダ駆動カムは個々の球状カム従動子に連続的に接触し、これにより、以下により詳細に説明する方法にて球クラスタを回転させる。この球クラスタの回転により、一体に形成された球クラスタのベベル歯車４５も回転する。図示すべくまた説明の簡略化のために選択した実施の形態において、球クラスタベベル歯車４５は、球レース４１と一体に形成されている。球レース及び対応するベベル歯車は、互いに回転するようにキー止めされた独立的な構成要素として製造し且つ組み立てることがより経済的であることが当業者に明らかであろう。球レース４１は、反対方向に回転し、このため、向き合った球クラスタベベル歯車４５は、出力シャフト１５にキー止めされ且つ該出力シャフト１５を駆動する出力駆動ベベル歯車４７に係合可能であることが理解できる。球レースベベル歯車に加わる力を均衡させるために、出力駆動ベベル歯車４７から直径方向の位置にアイドラーベベル歯車４９が配置されている。図１に説明のために選択した実施の形態において、４つの駆動カップルが利用され、その駆動カップルの各々は、シリンダカムと、カム駆動体とを備えている。それぞれのシリンダ駆動カムが一対の球クラスタの１つに接触する。球クラスタは、ボール軸受（周知の軸受技術を使用して軸受レース又は球レース内に拘束されている）のような鋼球で形成されている。図１に関して上述したように、一体に形成されたベベル歯車を有する球レースが図示されている。しかしながら、球レースをベベル歯車と別個に形成し、スプライン結合又はキー止めシャフトを使用してそのベベル歯車をレースに接続することも可能である。球及び球レースの代替例として、シリンダカムの対応する面と係合する適当な輪郭の接触面が設けられた歯車歯を有する歯車を形成することも可能である。しかしながら、より経済的な形態は、球レース内に球鋼ボールを拘束してクラスタを形成する上述したものと考えられる。図１の実施の形態において、４つの駆動カップルの各々は、それぞれ90°の間隔にて出力シャフトを駆動し、任意の１つのカムが360°回転する結果、対応する球クラスタの少なくとも１つ、最大で４つの球が通過する。このため、入力回転速度対出力速度の比は、４：１から１：１に変化させることができる。球クラスタは７つの球を内蔵することが理解できる。その他の数も採用可能であるが、この数が実際的な適用に最も適していると考えられる。奇数の球は主として同一の球を通じて回転する毎に、カムが常に球クラスタを駆動するとは限らず、これにより球及びクラスタのより均一な摩耗を確実にすることを認識することが重要である。図２を参照すると、本発明の変速機の一部の概略図的な端面図が図示されている。この図は、対応する球クラスタと共に駆動体カップルの相対的な動作を説明するのに有用である。カム駆動体２５（図１に関して説明したようにカム駆動体歯車を通じて入力シャフトにより駆動される）は、対応するシリンダ駆動カム３０のヘリカル内ねじを貫通して伸長し且つ該内ねじとかみ合う。このように、駆動カムは、矢印５０で示した方向に回転して、クラスタハブ５２に取り付けられた球クラスタの球５１に接触する。上述したように、クラスタハブ５２のレースはベベル歯車５３と一体に形成されている。駆動カムは対にて作動し、その対の対応する第二の駆動カムがカム３３である。この後者のカムはカム駆動体２８に接続される一方、該カム駆動体は、入力シャフトから矢印５４で示した方向に駆動される。カム駆動体２８は、シリンダ駆動カム３３（球クラスタの球５６に接触する）のヘリカル内ねじにかみ合う。カム駆動体２５、２８が駆動されて回転し、カム歯駆動カム３０、３３がこれに対応して駆動回転される結果、カムは球クラスタの球と常に接触する。同様の方法にて、カム駆動体対２６、２７の各々は、入力駆動シャフトから矢印６０、６１で示した方向に駆動されて、それぞれ、駆動カムの各々に設けられたヘリカル内ねじにより、その対応するシリンダ駆動カム３１、３２に結合されている。カム３０、３２は、それぞれ球クラスタの球６３、６５に接触し、これにより、クラスタを矢印６６で示した方向に回転させ又は付勢する。カム駆動体の全てが同一の入力シャフトから駆動されるため、これらのカム駆動体は、そのそれぞれの矢印で示した方向に回転して、入力シャフトによる力を出力駆動ベベル歯車４７の回転に伝達する。この出力ベベル歯車４７は、出力シャフト１５にキー止めされている。カム駆動体及び対応するシリンダ駆動カム（対）の協働については、図３に関して説明する。図３は、変速機の機能を説明するのに有用な選択した変速機の構成要素の側面図である。図３を参照すれば、変速機のケース７０及び内部ウェブ７１が軸受７３を支持する一方、該軸受はカム駆動体７５、７６を支持することが理解できる。一方、カム駆動体は、入力駆動歯車７８及びカム駆動歯車７９、８０を通じて入力シャフト７７により駆動される。簡略化のため、入力駆動歯車からカム駆動歯車に力を伝達するアイドラー歯車は図３では省略してある。カム駆動体７５、７６の回転力は、それぞれ、そのヘリカルねじがシリンダ駆動カム８５、８６のヘリカル内ねじとかみ合い且つ係合することで伝達されて、シリンダ駆動カムを矢印８７、８８で示した方向に回転させる。一方、駆動カム８５及び８６は、球クラスタ９１の球に連続的に接触する。図３に示した位置において、シリンダ駆動カム８６は、球９３に接触しており、該球を右方向に付勢するカム８６のカム歯９５は球９３、９４の間に配置されている。対である駆動カップル７５、８５及び駆動カップル７６、８６に関して、カム歯は、常に、クラスタの球の間に配置されていることを認識することが重要である。即ち、変速機の作動中、また、任意の１つの作用対の駆動カップルに関して、対応する球クラスタは、駆動カムのカム歯と常に接触しており、カム歯は、球クラスタの隣接する２つの球の間に配置されている。シリンダ駆動カム８６が回転を続けると、球９３はカム歯の表面に沿って「走行し」、カム歯と接触しなくなる迄、矢印９７で示した方向に加速される。かかる接触が中断する時点までに、シリンダ駆動カムのカム歯は球クラスタの別の球と接触し始め、球クラスタの駆動過程が繰り返される。カム歯９５の表面の厚さ９８は変化し、カム歯がカムの前方部分から後方部分まで伸長するのに伴いテーパーが付けられていることを認識することが重要である。この可変のカム歯の厚さは、カム歯の連続的に変化するカム歯角度θ（即ち、カム歯の外縁部に対する接線とシリンダカムの回転軸線との間の角度θ）の連続的な変化を補正する。変化するカム歯の角度は、その駆動面に接触する球に加速力を付与する。更に、カム歯の外面の厚さの変化により、（カム歯の角度が小さくなるのに伴い、カム歯に関してその球間の距離に入る角度は小さくなるにも拘わらず）、カム歯が隣り合った球の間に配置されて、球間の距離を占めるようにすることが可能となる。図３に図示するような２つの駆動カップルを使用する結果、球クラスタは駆動又は回転して、シリンダカムが完全に360°回転する毎に、球クラスタの少なくとも１つ、最大で２つの球が通過する。このため、シリンダカムの一方は、常に対応する球に接触し且つ該球を駆動する一方、他方のシリンダ駆動カムは、所定位置に回転して、球クラスタの別の球に接触する。シリンダ駆動カムが回転を続けると、カムは後続の球との接触を続け、その球に力を伝達して、球クラスタを回転させる。シリンダ駆動体カムをそのそれぞれのカム駆動体上に軸方向に位置決めすることに関しては、以下に更に詳細に説明する。図３を参照すると、シリンダ駆動カム８５、８６は各々、それぞれのカム駆動体７５、７６（駆動カムの各々の内部の対応するヘリカル状の内歯車歯にかみ合うヘリカル状歯車歯を有する）の上に取り付けられているのが理解される。このため、球クラスタ及び球がカムの動作を拘束しない場合であっても、シリンダカムはカム駆動体の周りで回転自在であり、カム駆動体に沿って軸方向に進む。しかしながら、カムは対応する球に接触するため、カムはカム駆動体の周りで回転自在ではなく、また、カムは球を駆動し且つ該球に力を伝達しなければならないため、それぞれのカム駆動体のヘリカル状歯車歯及びシリンダカムを通じてカム駆動体とカムとの間に力の相互作用が生ずる。図３に関して説明した対の駆動体カップルは、球クラスタの周りで180°の位置に配置された２つの駆動体偶を利用する１つの実施の形態を示すものである。駆動カムの一方を一回転させると、球クラスタの少なくとも１つ、最大２つの球が通過する。図１の実施の形態は、４つの駆動カップルを使用し、その結果、駆動カムが一回転する毎に、最大４つの球が通過する。連続的に変化する歯の角度の変化速度は、変速機に使用される駆動カップルの数に対応し得るよう選択する。駆動カップルの数は増加可能である。例えば、６つの駆動カップルを利用する場合、駆動カップルが一回転すると、最大６つの球がカムを通過する。単一の駆動カップルの場合、駆動カップルと被動球クラスタとの同期化が失われるため、連続的に作動するためには、少なくとも２つの駆動カップルが必要とされることが認識される。シリンダカム及びその対応するカム駆動体の相互作用は、図４、図５及び図６を参照することにより、最も良く説明することができる。図４を参照すると、シリンダ駆動カム１００と、関係したカム駆動体１０１とを備える駆動カップルが図示されている。該シリンダカムは連続的に変化するカム歯ピッチ、即ち、カム歯の縁部１０２が図４に図示したカムの回転軸線と形成する角度、角度θが連続的に変化するものとして示してある。駆動カップルのカムは球１０４と接触した状態で示してある。カム駆動体１０１は一対の軸受１０６、１０７により回転可能に支持される一方、該一対の軸受は、変速機フレーム１０９及びウェブ材１１０により支持されている。カム駆動体１０１は、カム駆動歯車１１１により駆動される。カムが矢印１１２で示した方向に回転すると、球１０４は図４の左方向に動いて、球クラスタ１１４を矢印１１５で示した方向に回転させる。カム１００が球１０４と最初に接触する点は、カム歯角度θが最大となる点１１６である。カムが図示した位置にあるとき、球クラスタを360° 回転させるためのカムの回転数は最大となる。即ち、図４に示したカム１００及び球１０４の位置は高歯車比を示す。この位置にあるとき、カムがその軸線の周りで回転する角度当たり、球が球クラスタの周りを進む角度が最小である。また、この特別な位置にあるとき、最大の力を球に付与することができ、その力は球クラスタ及び球レースに付与される最大のトルクに変換される。しかしながら、カムは、ヘリカル状歯車歯の説明のために選択し且つ図４に示した実施の形態において、ヘリカル角度αが45°であるヘリカル状歯車歯を通じてカム駆動体により駆動される。このため、該カムは球を接触した状態で動かし且つ球クラスタを回転させるのに必要な力に対応して、カム駆動体の軸線に沿って並進することができる。カム駆動体からカムへの力の伝達は、４５°のヘリックス角度を通じてを行われる。この角度は、変速機の適用例に対応して、駆動カップル／球クラスタの組合せ体の高又は低歯車比が設定し得るように選択することができる。図５を参照すると、図４のカム駆動体及びシリンダカムが中間の歯車比を提供し得るように位置決めした状態で示してある。球と接触したカム歯の部分は、図４の球に接触するカム歯の角度よりも小さいカム歯角度θにあることが認識できる。同様に、図５のカムの左側におけるカム歯角度θはより小さく、低歯車比にて作用可能なカム歯角度となる。図４及び図５を比較すると、カムは、それ自体が位置決めされ又は回転に伴って右方向に並進し、また、カム駆動体のヘリカル歯車により駆動され且つ球クラスタを駆動することが理解できる。図６には、球に接触するカム歯角度θが最小の状態でカム駆動体上に右側に配置されたカムが図示されている。このように、図４及び図５及び図６を参照することにより、シリンダカムは、その連続的に変化するカム歯角度を通じて接触する球を駆動する一方、カムはヘリカル角度45°のヘリカル歯車から成るカム駆動体により駆動されることが理解できる。シリンダカムは、カムが回転し且つ球クラスタを駆動する間に、カム駆動体の軸線に沿って並進することができる。カムがそれ自体をカム駆動体の軸線に沿って配置するとき、歯車比は、高歯車比（図４に示すようにカムが左側に配置されたとき）から、低歯車比（図６に図示するように、カムが右側に配置されたとき）まで変化する。ヘリカル角度及び連続的に変化するカム角度は次のように釣り合わせることができる。即ち、変速機に必要とされるトルクが最小のとき（出力シャフトの負荷を切り離し、球クラスタが回転自在であるようなとき）、カムは右方向、即ち、低歯車比位置に偏倚されて、出力シャフトに対して最高の回転速度（最小トルク）を許容するように釣り合わせる。出力シャフトに負荷が付与され、球クラスタの回転が制限されるとき、カムに加わる力によりカムは左方向に並進する。カム駆動体のヘリカル歯を通じてカムに伝達された力は、カムを回転させ続けるが、カムが左方向に作用して、最終的にそれ自体を高歯車比の位置に配置することを可能にする。後者の状態のとき、出力シャフトの速度は最小であるが、トルクは最大となる。この歯車比は、カム駆動体のヘリカル状歯を使用する以外の手段で選択することができる。例えば、図７を参照すると、シリンダカム１２５の伸長体１２４に設けられた円周溝１２２に係合するシフトフォーク１２０が図示されている。該シフトフォーク１２０は、セレクタ機構１２７（シフトフォーク、カム１２５をカム駆動体１３０に沿って駆動することができる）を利用して配置することも可能である。該セレクタ機構は、液圧作動式、電気作動式とすることができ、又は状況によっては、手動式とすることができることが当業者に認識されよう。変速機が高トルク環境で利用される場合、このセレクタは液圧で作動させなければならないと考えられる。しかしながら、コンベヤベルト等のような低トルクの適用例においては、操作者は、セレクタを設定するのに十分な力を有すると考えられる。上記の実施の形態は、シリンダカム及びカム駆動体を内蔵する駆動カップルについて説明し、駆動体が所定のピッチ及びヘリカル角度を有するヘリカル状歯車歯を有するものとして説明した。シリンダカムと駆動カップルのカム駆動体との相互作用により、カムを駆動体に沿って自動的に配置することが容易となり、必要とされる負荷及びトルクに対応し、また、適当な歯車比を自動的に選択することができる。カムの高歯車比部分における約85°からカムの低歯車比部分における約60°の範囲に亙るカム歯角度は、カム駆動体のヘリカル角度が約45°であることが好ましいときに、適当であると考えられる。図７に関して説明した装置のように適当な歯車比を選択するため外部の選択機構を内蔵する場合、カム駆動体のヘリカル状歯車歯に代えて、カムをカム駆動体に接続する代替的な手段を使用することも可能である。例えば、カム及び駆動体は、スロット内を軸方向に摺動可能に移動するキーにより共に結合することができる。しかしながら、より実際的な技術は、図８に図示したようなスプライン結合シャフトを利用するものである。次に、図８を参照すると、カム駆動体１４０は、内側スプライン（カム１４１に設けられた摺動可能にかみ合い係合する）を有するスプライン結合シャフトに形成されている。このため、カム駆動体１４０の回転力は、カム１４１に付与される一方、カムはカム駆動体に沿って軸方向に並進自在である。図８に図示するような、駆動偶を利用する結果、カムは、カム駆動体に沿って自動的に並進し、低歯車比を提供する位置に達する。カムをその他の歯車比となるように位置決めするためには、図７に関して説明した歯車比セレクタのような駆動源からカムに対して外力を軸方向に加える必要がある。ばね１４５を使用して図８のカムを偏倚させ、そのカムをカム駆動体に沿った軸方向に最適な位置に位置決めすることができる。特定の適用例に合った変速機の必要な負荷に対応するばね定数を有するばねを設計することができる。本発明の変速機の駆動カップルの別の実施の形態が図９に図示されている。図９において、カム駆動体１５０は、その表面に形成された溝１５１（駆動体の円筒面の周りに沿って伸張し、連続的に変化するヘリカル角度を有する）を備えている。該溝が図９の左側から右側に伸長するに伴い、溝の接線が駆動体の軸線と形成する角度が増大することが理解できる。カム１５２には、その各々が所定の軸方向長さ１５６及び半径方向深さ１５７を有する複数の内部スロット１５５が形成されている。該スロットは、カムの内側とカム駆動体のスロットとの間に複数の鋼製ボール１６０を拘束する働きをする。駆動体が回転すると、該駆動体の表面の通路から対応する鋼製ボールを通じて、カムの内側に設けられたスロットの壁まで力が伝達される。このように、カム駆動体からそれぞれの鋼製ボールを通じてカムに伝達される力の結果、カムが駆動体の軸線に沿って並進し、駆動カップルに付与すべき負荷の必要量に対応した位置まで移動するのを許容しつつ、カムを駆動して回転させることができる。それぞれの内部スロット１５５の軸方向長さ１５６は、鋼製ボール１６０がそれ自体を軸方向に位置決めして、溝１５１のピッチの変化（ヘリカル角度が連続的に変化することに起因する）に対応することが可能となる。このように、カム１５２がカム駆動体１５０の右側に接近するに伴い、鋼製ボール１６０は、互いにより近接した位置となる。このため、本発明の変速機は、出力シャフトに対する要求に従って、内燃機又は電気モータのような動力源が入力シャフトを駆動して、トルク及び回転速度で表現される動力をその出力シャフトに供給することを可能にする。即ち、例えば、自動車の環境において、登坂のとき、又は停止状態から始動するようなとき、大きいトルクが必要とされるため、変速機の個々の駆動カップルがそれ自体を高駆動比に位置決めし、これにより、出力シャフトに対し大きいトルクを提供する。これと逆に、車が定速状態にあるようなとき、負荷が一定の値まで減少すると、この変速機は、それ自体を可能とされる最小の駆動比に調節する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．入力回転速度対出力回転速度の比を変化させる手段にして、駆動体の軸線の周りで回転可能に取り付けられたカム駆動体と、該駆動体により駆動され得るように該駆動体に取り付けられた、カム角度が連続的に変化する、端部が開放したシリンダカムであって、前記駆動体の軸方向に並進可能である前記シリンダカムと、前記カムを前記駆動体の上に軸方向に位置決めする手段と、その各々が前記カムにより駆動されるように該カムに連続的に接触する複数の複数のカム従動子であって、前記駆動体の軸線に対して垂直な軸線の周りで回転可能に取り付けられたカム従動子クラスタを形成する、前記複数のカム従動子とを備えることを特徴とする歯車比の変化手段。２．請求項１に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カムのヘリカル状内歯に係合する前記駆動体の上のヘリカル状歯車歯を備えることを特徴とする組み合わせ体。３．請求項１に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記駆動体に形成された可変ピッチのヘリカル状溝と、該溝に係合し得るように前記カムに固着された手段とを備えることを特徴とする組み合わせ体。４．請求項１に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カム内の雌型スプライン部分とかみ合い係合するスプライン結合駆動体と、前記カムに係合して該カムを前記駆動体の上に位置決めするセレクタ機構とを備えることを特徴とする組み合わせ体。５．入力回転速度対出力回転速度の比を変化させる手段にして、駆動体の軸線の周りを回転可能に取り付けられたカム駆動体と、連続的に変化する歯ピッチ及び歯角度を有するカム作用歯が設けられたシリンダカムであって、該歯が、該カムの軸端にて開始し且つ該カムの反対側の軸端にて終了し、前記歯がその外面に連続的に変化する厚さを有し、前記駆動体の軸方向に並進可能である前記シリンダカムと、前記カムを前記駆動体の上に軸方向に位置決めする手段と、その各々が前記カムにより駆動されるように該カムに連続的に接触する複数のカム従動子であって、前記駆動体の軸線に対して垂直な軸線の周りで回転可能に取り付けられたカム従動子クラスタを形成する前記複数のカム従動子とを備えることを特徴とする歯車比の変化手段。６．請求項１に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カムのヘリカル状内歯に係合する前記駆動体の上のヘリカル状歯車歯を備えることを特徴とする組み合わせ体。７．請求項５に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記駆動体に形成された可変ピッチのヘリカル状溝と、該溝に係合し得るように前記カムに固着された手段とを備えることを特徴とする組み合わせ体。８．請求項５に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カム内の雌型スプライン部分とかみ合い係合するスプライン結合駆動体と、前記カムに係合して該カムを前記駆動体の上に位置決めするセレクタ機構とを備えることを特徴とする組み合わせ体。９．可変速度変速機において、動力源に接続されるカム駆動体であって、駆動体の軸線の周りで回転可能に取り付けられた前記カム駆動体と、該駆動体により駆動され得るように該駆動体に取り付けられた、カム角度が連続的に変化する端部が開放したシリンダカムであって、前記駆動体の軸方向に並進可能である前記シリンダカムと、前記カムを前記駆動体の上に軸方向に位置決めする手段と、その各々が前記カムにより駆動されるように該カムに連続的に接触しする、複数のカム従動子であって、前記駆動体の軸線に対して垂直な軸線の周りで回転可能に取り付けられたカム従動子クラスタを形成する前記複数のカム従動子とを備えることを特徴とする可変速度変速機。１０．請求項９に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カムのヘリカル状内歯に係合する前記駆動体の上のヘリカル状歯車歯を備えることを特徴とする組み合わせ体。１１．請求項９に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記駆動体に形成された可変ピッチのヘリカル状溝と、該溝に係合し得るように前記カムに固着された手段とを備えることを特徴とする組み合わせ体。１２．請求項９に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カム内の雌型スプライン部分とかみ合い係合するスプライン結合駆動体と、前記カムに係合して該カムを前記駆動体の上に位置決めするセレクタ機構とを備えることを特徴とする組み合わせ体。１３．可変速度変速機において、動力源に駆動されるカム駆動体であって、駆動体の軸線の周りで回転可能に取り付けられた前記カム駆動体と、連続的に変化する歯ピッチ及び歯角度を有するカム作用歯が形成されたシリンダカムであって、前記歯が該カムの一端にて開始し且つ該カムの他端にて終了し、前記歯がその外面の上に連続的に変化する厚さを有し、前記駆動体の軸方向に並進可能である前記シリンダカムと、前記カムを前記駆動体の上に軸方向に位置決めする手段と、その各々が前記カムにより駆動されるように該カムに連続的に接触する、複数のカム従動子であって、前記駆動体の軸線に対して垂直な軸線の周りで回転可能に取り付けられたカム従動子クラスタを形成する前記複数のカム従動子とを備えることを特徴とする可変速度変速機。１４．請求項１３に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カムのヘリカル状内歯に係合する前記駆動体の上のヘリカル状歯車歯を備えることを特徴とする組み合わせ体。１５．請求項１３に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記駆動体に形成された可変ピッチのヘリカル状溝と、該溝に係合し得るように前記カムに固着された手段とを備えることを特徴とする組み合わせ体。１６．請求項１３に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カム内の雌型スプライン部分とかみ合い係合したスプライン結合駆動体と、前記カムに係合して該カムを前記駆動体の上に位置決めするセレクタ機構とを備えることを特徴とする組み合わせ体。１７．自動変速機にして、入力駆動シャフトと、該駆動シャフトの第一及び第二の駆動カップルに接続する手段とを備え、該駆動カップルの各々が、駆動体の軸線の周りで回転可能に取り付けられたカム駆動体と、該駆動体により駆動され得るように該駆動体に取り付けられた、カム角度が連続的に変化する、端部が開放したシリンダカムであって、前記駆動体の軸方向に並進可能である前記シリンダカムと、前記カムを前記駆動体の上に軸方向に位置決めする手段と、その各々が前記カムにより駆動されるように該カムに連続的に接触する、複数のカム従動子であって、前記駆動体の軸線に対して垂直な軸線の周りで回転可能に取り付けられたカム従動子クラスタを形成する前記複数のカム従動子と、出力シャフトと、該出力シャフトを前記クラスタに接続する手段とを備えることを特徴とする自動変速機。１８．請求項１７に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カムのヘリカル状内歯に係合する前記駆動体の上のヘリカル状歯車歯を備えることを特徴とする組み合わせ体。１９．請求項１７に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記駆動体に形成された可変ピッチのヘリカル状溝と、該溝に係合し得るように前記カムに固着された手段とを備えることを特徴とする組み合わせ体。２０．請求項１７に記載の組み合わせ体にして、前記駆動体の上に前記カムを軸方向に位置決めする前記手段が、前記カム内の雌型スプライン部分とかみ合い係合したスプライン結合駆動体と、前記カムに係合して該カムを前記駆動体の上で位置決めするセレクタ機構とを備えることを特徴とする組み合わせ体。２１．自動変速機にして、入力駆動シャフトと、該駆動シャフトを第一及び第二の駆動カップルに接続する手段とを備え、該駆動カップルの各々が、駆動体の軸線の周りで回転可能に取り付けられたカム駆動体と、該駆動体により駆動され得るように該駆動体に取り付けられた、カム角度が連続的に変化する、端部が開放したシリンダカムであって、前記駆動体の軸方向に並進可能である前記シリンダカムと、前記カムを前記駆動体の上に軸方向に位置決めする手段と、その各々が前記カムにより駆動されるように該カムに連続的に接触し複数のカム従動子であって、前記駆動体の軸線に対して垂直な軸線の周りで回転可能に取り付けられたカム従動子クラスタを形成する前記複数のカム従動子と、異なるクラスタを駆動する各対の駆動カップルと、出力シャフトと、該出力シャフトを前記クラスタに接続する手段とを備えることを特徴とする自動変速機。２２．請求項２１に記載の組み合わせ体にして、対応する駆動体の上に各駆動カップルを軸方向に位置決めする前記手段が、対応する各カムの内歯に係合する前記駆動体の各々におけるヘリカル状歯車歯を備えることを特徴とする組み合わせ体。２３．請求項２１に記載の組み合わせ体にして、対応する駆動体の上に各駆動カップルを軸方向に位置決めする前記手段が、前記駆動体の各々に形成された可変ピッチのヘリカル状溝と、該溝に係合し得るように対応する溝の各々に固着された手段とを備えることを特徴とする組み合わせ体。２４．請求項２１に記載の組み合わせ体にして、対応する駆動体の上に各駆動体を軸方向に位置決めする前記手段が、各々が対応するカム内の雌型スプライン部分とかみ合い係合したスプライン結合駆動体と、前記カムに係合して該カムを前記駆動体の上で位置決めするセレクタ機構とを備えることを特徴とする組み合わせ体。