JPS6014948B2 - 変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は変速装置もしくはトランスミッションに関す
る。 特にこの発明は、第１軸を有する第１要素と、第１軸と
ある角度をなす第２輪を有する第２要素とを含み、第２
軸は第１鞠との交点を頂点とする円錐運動をするように
設定され第１要素は第１麹のまわり｝こ回転面を有する
とともに第２要素も第２軸のまわりに回転面を有するも
のであり、さらにこれらの回転面を回転係合させる装置
とｔ第１要素と第２要素の少なくとも一つに結合された
駆動入出力装置とを含む変速装置に関するものである。 さらに本発明の対象とする変速装置の回転係合装置は、
上記第１および第２要素の回転面に反作用させる機械的
手段であり、駆動入出力装置は運動軸を有するものであ
る。本発明が関与する変速装置の回転面の１つは円錐形
であり、第１軸線に対する第２軸線の傾斜角度にほぼ等
しい２等分頂角を有する。 この構成に依れば、他方の回転面との接触を維持しなが
ら、回転軸線に沿っての１つの回転面の軸万向位鷹を変
化する事が可能となる。その結果、第１および第２要素
の各回転面上の接触点で描かれる円の半径の比を容易に
変えることができ、これにより変速比を変化させること
が可能である。この種の変速装層は既に知られている。 米国特許第２３１９３１９号、第２４０５９５７号およ
び第２５３５４０計号各明細書には、程度の差こそあれ
「上に述べた構造を有する変速装置が公知にされている
。 これらの変速装置は、第１の軸線の周りに遊星として配
置された凸円錐形の複数の第２の要素を備えている。こ
れら円錐形要素に形成された回転面は凹環状で且つトー
ラス形の片と接触維持される。この場合、接舷点の数は
遊星円錐形要素の数に等しい。これら円錐形遊星要素の
各々は、例えば米国特許第２３１９３１９号の場合のよ
うに上述の第１軸線を軸線とする支持板の内部に受けら
れた軸受によってその両端を支持されるか、或いはまた
米国特許第２４０５９５７号および第２５３５４０９号
の場合のように、第１軸線を軸線とする１つの板・支持
体の内部に収容された軸受により小さい方の円錐形の織
部を支持されている。種々な円錐形遊星要素とトーラス
環との間の点接触圧力は、支持板が回転する時に遊星要
素が受ける遠′○力および例えばばね等によって遊星要
素の各々に半径方向に加えられる支持圧力の相乗作用に
由り発生するものである。 米国特許第２３１９３１ｙ号および第２４０５９５７号
明細書に記載されている変速装置においては「軸受が板
状支持体の内部に枢動可能に取付けられ、それにより半
径面内での遊星要素の或る程度の自由度が保証されてい
る。 この構成によれば、円錐形遊星要素は遠′○力の作用下
でトーラス状環に対し対援するようになる。米国特許第
２５３５４０計号明細書に記載されている変速装置の場
合には、遠心力が存在しない場合でも伝動可能な接触力
で円錐形遊星要素をトーラス環に圧接するように設定さ
れたキー固定装置で軸受が支持板に固定されている。 トーラス状凹環は、その長手軸線、即ち第１の鼠線に沿
って変位可能であり「 これにより遊星の転動領域に接
触点で描かれる円の半径ＲＩと、トーラス環の転動領域
上に接触点で描かれる円の一定半径Ｒ２との比を変える
ことができる。 支持板で支持された遊星要素の回転で、遊星要素の各々
は第１の鼠線に対し頂角ａを有する円錐運動を行なう。 これ等遊星要素の各々は単一点で環の転動領域と接触す
る。該環はその藤線則ち第１の軸線を中心に回転できな
いので、遊星は反作用によってその軸線（第２の軸線）
を中心に自転することになる。これ等遊星の各々の円錐
運動の駆動速度とその固有軸線を中心とする自転速度と
の合成速度が出側の惑星歯車列により第１鯛線と同軸の
運動軸（出力軸）に伝達される。したがって公知の変速
装置には、次のような不利点がある。 ‘ａ｝ 接触点に作用する垂直な力は、ＲＩ／Ｒａ七が
大きい時に最小になり、そしてＲＩ／ＲＺ七が小さい時
に最大となる。 その結果、接触圧力には相当大きな変動が生ずる。‘ｂ
）接触圧力を均等化するように作用する鞠方向および半
径方向の反作用力は「円錐形遊星要素を支持する軸受に
よって吸収される。 この力は接触点が遊星要素の重心のどちらの側に在るか
によって、異なった方向を有する。この種の力は「一般
にかなり大きなものである。と言うのは「垂直方向の接
触力と同種度の大きさであるからである。したがって遊
星要素を支持する軸受はし動作中このような大きな力を
吸収できるように充分考慮して設計しなければならない
。

【ｃ｝ トーラス環に対して遊星要素を鰯摩擦接触で対
接維持する働きをなす遠心力の外に、ジャイｏ様のトル
クもしくは偶力が発生する。 このトルクは、公知の変速装置においては、接触点圧力
を減少し、円錐形遊星要素を支持する軸受に加わる半径
方向の力を増大すると言う作用を惹起する。よって、本
発明の目的は、上述の型の変速装置の利点を保持しつつ
、上述のような欠点を除去もしくは抑制することにある
。 換言するならば、本発明は次のことを目的とする。 即ち、円錐運動中に大寸法の軸受で回転面を支持する必
要なく、且つまた鞠方向の反作用力を発生することなく
、相当大きな動力を安定に伝達するのに充分な圧力で以
つて第１および第２要素の回転面を互いに圧接維持する
こと、および円錐回転する回転軌道と出力軸との間にカ
ルダン型の機械的連結機構を設ける必要ないこ伝動速度
の比を大はばに変更できるようにすることを目的とする
。 本発明によれば第１軸をもつ第１要素と、第１軸とある
角度で交叉する第２藤をもち、これら両軸の交点を頂点
とする円錐形の双円錐運動をなすように配置された第２
要素とを有し、第１の要素は両藤の交点を通り第１職に
垂直な平面の各側にそれぞれ位置する第１軸まわりの１
対の回転面を有し、第２要素は両軸の交点を通り第２藤
に垂直な平面の両側にそれぞれ位置する第２髄まわりの
一対の回転面を有し、両藤の交点を通り第１軸に垂直な
平面の両側に位置する点において第２軸が第１軸のまわ
りに双円錐運動をした時、第１と第２の要素のそれぞれ
の回転面は相対回転的接触状態で係合可能であり、さら
には少なくとも第１要素と第２要素の一つに結合された
騒動入出力装置とを有する変速装置において、第２要素
の双円錐運動で得られるトルクは、それぞれの回転面を
相対回転接触される力の結果であり、一つの要素の回転
面はその軸に関して対向して煩斜する母線によって画定
され、この母線にそって接触する点の位置を変更し、回
転面半径の可変比を提供する袋贋をさらに有し、この接
触点の位置の変更によっては両藤の交叉角度がほとんど
変化しないように機成された変速装置が提供される。 第２要素の円錐連動で縛られるトルクは両軸の交点の各
側で２つの部分に回転面を分ける構成は、本出願人の袴
磯昭４９一８００概号に開示されている。 この袴磯昭４９一８００雛号の内容は、本願においても
本発明の理解に資する範囲において参考のために援用さ
れる。本発明による装置の上述のような新規な構成によ
れば、先に掲げた本発明の目的は次の如くして達成され
るのである。 即ち‘ａ’ ２つの接触点ＰＩおよびＰ２に及ぼされる
垂直な力は（遠０力や外力が関与することなく）単にジ
ャィロ様のトルクによるものである。 この垂直方向の力は、接触点が円錐の大きな基底（大き
な接触面）側にある時に最大となり、そして円錐の小さ
い方の基底（小さな接触面）側にある時に最小になる。
したがって接触点における圧力は、入力および出力速度
の比が変っても殆んど変ることはなく、これは１つの大
きな利点である。｛ｂー さらに、圧力はジャィロスコ
ープの原理に基ずくトルクにより発生されるもので、そ
の方向は「第１および第２の軸線ならびに２つの接触点
を含む面に対して垂直である（このことについては後節
で詳述する）。 他方また、２つの接触点Ｐ１，Ｐ２は両藤の交点Ｓにお
いて第１の軸線に対し垂直な平面の両側に位置する。 この結果、第２の要素は、第１の要素に対して２つの接
触点により常時均一に圧倭され支持されることになる。
実際、第２の要素を支持する軸受は、（轍方向にしろ半
径方向にしろ）反作用力を受けることはない。したがっ
て第２要素を支持する軸受は、入力トルクに由る弱い半
径方向の力に耐える程度の大きさに設計することができ
、寸法をおさえることで力の損失は減少される。‘ｃ’
比ＲＩ／Ｒ２の値の関数としての各接触点Ｐ１，Ｐ創こ
作用する垂直な力の強さの変動は「出力に伝達されるト
ルクが実質的に出力の速度に逆比例して変動するような
性質のものである。 その結果、変速装置で伝達される動力は、広範囲の出力
の速度変化にわたりほとんど関係なく実質的にほぼ一定
である。このことは変速装置にとって大きな利点である
。‘ｄ’回転面を２つに分割することにより「各接触点
Ｐ１，Ｐ２が全動力のＩＪ２を伝達することになるので
、変速菱鷹で伝達される動力を２倍にすることができる
と言う利点が得られる。 本発明の好ましい実施形態によれば、第２要素の回転面
は、第１柚線および第２鞄線を含む平面に平行な方向に
おいて自由度を有する。 このようにすれば〜第２要素の双円錐運動から得られる
トルクの作用下で第２要素は第１要素の回転面に圧酸し
うろことになる。この構成によれば、ジャィロスコープ
手段を動作が容易になる。ここで「「第２要素に連結さ
れてジャィロ様トルクを発生するジャィロスコープ手段
」について説明しておくのが有用であろう。 これを理解するためには、ジャィロスコープ運動の機械
的性質を想起されるのが良い。本発明は、１つの固定点
の周りを連動する剛体に現れる慣性現象の利用に基礎を
置くものである。 このような運動を行なう剛体の最も代表的な例がジャィ
ロスコープである（本発明において動作せしめられる手
段を称するのに「ジヤイロスコープ様」もしくは「ジセ
ィロ様」の形容を用いたのはこの理由からである）。本
発明による第２の要素は実際上、回転軸線（第２の軸線
）を中心に自転する剛体であると言える。なお、この鯛
線目体は変速装贋の共通軸線（第１の軸線）を中心に第
１軸と第２髄の交点を頂点Ｓとする円錐回転運動を行な
う。第２要素に現れる慣性力の集合は、力学の一般法則
を用いることによって「頂点Ｓに加わる力およびトルク
に還元される。 ‘ａ｝ Ｓに加えられる力について 第２要素の重心が実質的に頂点Ｓと一致する場合には、
頂点Ｓに加わる力は、ほぼ零である。 そうでない場合には、頂点Ｓに加わる力は「変速装置の
共通軸線（第１軸線）に垂直な面内に位置する回転力で
ある。本発明の好ましい実施形態においては、第２要素
の重心は頂点Ｓの近傍に位置してし これにより頂点Ｓ
に加えられる力の強さが制限している。 これと対比しても公知の変速装置の場合にはＬ第２要素
の重心は頂点Ｓからかなりずれておりトこれによってで
きるだけ大きな力を発生させるようにしている。 実際、公知の変速菱層においては「第２要素が第１要素
に対して動摩擦接触維持されるのは「本質的に上記の力
に由るのである。｛ｂ’トルクについて ジヤイロスコープの分野で用いられる術語に類似して「
ジャィロ様トルク」または「ジヤィロスコ−プ原理に基
ず〈トルク」と称される本発明によるトルクは、第１お
よび第２の鞠線を含む平面に垂直な方向を有するベクト
ル量である。 この理由から、既に述べたように、このトルクによって
第２の要素は第１および第２の藤線を含む面に垂直な軸
線の周りで松動もしくは揺動することができるのである
。本発明の別の好ましい実施態様においては、第２の要
素は、第１軸線と第２藤線の交点において第２軸線に垂
直な対称平面をもつ第２軸線を中心に回転する中実体で
ある。 回転体の場合には、剛体力学の古典的法則を適用してト
ルクのモーメントを計算することができる。 このモーメントは次式で与えられる。ＣＩ＝（Ｊ，一Ｊ
３）。 〇２ｓｉｎのｃｏｓＱ−Ｊ３。〇（Ｑ。−８０）。ｓｉ
ｎの上式中、Ｊ，およびＪ３は、第２鞠線と、該第２軸
線に対し垂直で両軸の交点を通る軸線とにおける第２要
素の慣性モーメントを表わす。Ｑ‘ま本明細書中でａと
も表現されて、第１軸線に対する第２輪線の傾き角を表
わす。Ｑｏは第１軸線の周りの第２要素の角速度を表わ
す。８ｏは、第２軸線を中心とする第２要素の角速度を
表わす。 なお、上記各量の固定基準は、基台においている。（以
下に使用される記号８０＊は、第１轍線および第２鞠線
を含む回転面に関連づけられた基準における第２鞄線を
中心とする第２要素の角速度を表わすもので、Ｂ。＊＝
Ｂ。一Ｑ〇の関係にある。上記式は、総慣性力から生ず
るジャィロスコープ様トルクのモーメントの大きさを与
えるものである。これに関連して次の点に注意する必要
がある。【ａ）上式は、２つの項で表わされており、第
１項には遠０力と呼ぶことができる慣性作用の影響が表
わされている。 実際、Ｑ。＝８０である時には「上式の第２項は消える
。即ち、回転軸線（第２鞄線）を中心とする第２要素の
角速度の値に無関係な、第１項しか残らない。一般に、
本発明による変速装直においては、Ｑ。 ≠８０（８０＊≠０）である点に注意されたい。‘ｂ｝
ジャィロ様トルクのモーメントは代数的和で表わされ
る。 したがって、このトルクは、パラメータの値に左右され
て、第２要素を第１要素の圧するか、或いはまた反対に
、第２要素が第１要素に対綾することを防止するように
作用する。 換言すれば、 慣性モーメント（Ｊ，、Ｊ３）に影響する第２要素の形
、角速度（Ｑｏ、３ｏ）および円錐運動の角度ａ（また
はＱ） のような種々のパラメ−外ま「どの実施形態においても
、変速装簿によって伝達される動力に比例した接触圧力
で第２要素を第１要素に対し適所に保持するために充分
なきさおよび方向を有するトルクが得られるように、選
ばれ調整されるべきである。 また「ジャィロスコープ特性」とは、ジヤィロ様トルク
の強さおよび方向に影響を与える構造のあらゆるパラメ
ータおよび第２要素の動力学的パラメータを指すものと
理解されたい。 ジャィロスコープ特性の計算（即ち構造のパラメータお
よび第２要素の動力学的パラメータの計算）は、当業者
には容易である。 特に本発明の或る種の実施形態においては先に掲げた式
を利用することができる。超生したトルクは伝達動力に
関して充分な力で第２要素を第１要素に保持するもので
なければならない。本発明は種々な実施形態が可能であ
る。 第１に、公知変速装置の円錐回転面と異なって、第２要
素上に位鷹づけられる傾斜した母線によって画成される
回転面は必須の要件ではない。 実際、第１要素が円錐形の２つの回転面を有する変速装
置を構成することもできる。第２に、第２の要素が第１
要素の内部に位置すること、言い換えるならば第２要素
を凸状形態にして第１要素を横断面内で凹形状を有する
ようにすることはもはや不可欠事項ではない。 本発明によれば第１要素が第２要素内部に位置する変速
装置、言い換えるならば第１要素の回転面がほぼ凸状に
形成され第２要素の回転面が横断面内でほぼ凹状になる
ようにした変速装置を構成することができる。同様にし
て〜本発明によれば、子午線平面（即ち第１鞠線を通る
半径方向の平面）において、回転面の一般的形態が凹状
にも凸状にもすることができる変速装置の実現が可能な
のである。 横断面および子午線面内での回転面の曲率半径を選択す
ることにより、その他のフアク外ま同一として、比公１
／Ｒ２の変化の所定の範囲で異なる出力速度の変動、出
力速度の関数として伝達される動力の変動の種々の法則
、および種々な負荷伝達 を得ることができるのである。 したがって本発明による変速装置は、所望の作動条件に
マッチさせることも可能である。 第３に変速装置は、少なくとも２つの運動軸（入、出力
軸）を有することが必要であることは自明である。 １つの軸は入力に用いられ他の軸は出力に用いられるが
、しかしながらこれ等の軸が第１および第２要素に各々
回転駆動連結しなければならないことはない。 実際、運動軸のうちの１つを第２軸線を中心とする第２
要素の角速度（８ｏ ＊）の回転運動に結合し、他の軸
を第１鞠線を中心とする第２要素の角速度Ｑｏでの回転
（すなわち第１軸線まわりの第２軸線）に結合すること
が考えられ得る。 第４に、第１の要素は固定していてもまた第１の軸線の
周りで可動であっても良い。第２の要素はＱｏの角速度
で第１の軸線を中心に回転運動することが必要であった
としても「逆に第１の要素が該軸を中心に回転運動でき
ることは必須要件でない。反対に、第１の要素が第１軸
線を中心に回転運動可能である事例においては、該第１
の要素を運動もしくは入「出力鞄の１つと回転駆動連結
して、第２の鎚線を中心とする第２要素の速度８ｏ＊で
の回転運動が他の入ｔ出力軸に結合されるのを阻止する
ことが可能である点に注意されたい。 第５に、第１および第２要素は異なったやり方で入、出
力軸に連結することができる。なおト本細書で用いる術
語「回転連結」もしくは「回転騒動連結」とは、同一ま
たは一定の所定の比「 または可変の所定の比で同一角
速度又は角速度を意味するものであり、「回転的装着」
とは同一の角速度を意味するものである点を留意すべき
である。特に本発明の好ましい実施形態においてはも駆
動伝達軸（第１軸）は以下の方法で第２軸に関係づけら
れている。すなわちト駆動伝達軸（第１軸）には、第１
鞄線を麹とし、両端に支持板を備えた一つの戦頭円筒部
が提供され「第２要素が自体に固定されかつ軸受けによ
り上記支持板に取付けられた一対の同軸半体を提供され
、しかもこれら半軸体の軸線を第２軸線としている。好
ましくは、この実施形態において、２つの半藤体を支持
する軸受は外形形状がプリズム形のスリーブ内側に取付
けられｔスリーブは第１議線と第２鞄線を含む平面内で
遊びを有するようにして支持板に取付けられるが、この
平面に垂直な方向には遊びを有しないように取付けられ
ておりもよって第２要素は第１麹線と第２軸線を含む平
面に垂直な軸のまわりに枢敷可能な自由度をもって支持
板に取付けられており「そこで第１要素と第２要素の反
作用面は係合される。 本発明の更に好ましい実施形態においては「第１藤が第
１鞠線に一致する軸線を有する第１の支持板を有し、該
支持板は第２鞠線と一致した軸線を有する支持軸の一端
に固定され、該支持軸の他織は、第１の支持板とは関係
なく第１髄線を中心に回転自在である第２の支持板に固
定されトそして第２要素は軸受により上記支持軸を中心
に自由に回転できるように、第１軸（駆動伝達軸）を第
２要素に回転駆動連結することができる。 本発明の上記実施形態の変形例として「支持軸を中心に
自由な回転を第２要素に許容する軸受をプリズム形の外
面形状のレース内に取付けて、該プリズム形レースを第
１および第２藤線を含む回転面内では充分な遊びを以つ
てト但し該面に垂直な方向においては遊びなく第２要素
に取付けている。 この構成によれば「先の実施形態の場合と同様に、第２
の要素は、第１および第２軸線を含む回転面に対し垂直
な軸線を中′０に枢動するのに充分な自由度を持って支
持聡に取付けられると言う効果が得られる。 第２要素が速度３ｏ ＊で第２麹線を中心に回転運動可
能な事例においては、該第２要素は種々なやり方で且つ
また簡単に第２軸に回転駆動連結することができる。 例えばも（半径方向平面内で第２要素の或る程度の自由
度を許す遊びを維持しながら）第１鞠線に対する第２鞠
線の傾き角ａをほぼ一定にするようにして第２髄に回転
駆動連結することができる。第２要素は特に歯車伝動装
置〜等速伝動継ぎ手等を介して第２軸と回転駆動連結す
ることができる。 本発明の更に別の実施形態においてはト連結歯車列を第
１額線と第２轍線の交点である同じ頂点Ｓを有する３つ
の凸円錐形歯車により構成し「そのうちの第１の歯車は
、第２軸線をその藤線とし且つ第２麹線を中心に回転可
能に第２要素に固定しも第２の歯車は、第１歯車と噛合
い且つ頂点Ｓを通る敵線を有しそして軸受により遊星支
持板（第１軸線を中心に回転可能である）に対し自由回
転可能に支持され「そして第３の歯車は第２の歯車と噛
合っても第１騎線をその藤線とし且つ第２軸（第２駆動
伝達麹）により支持する。 本発明の更に別の有利な実施形態においては「連結歯車
列を第１鞄線と第２藤線の交点で同じ頂点Ｓを有する２
つの凸円錐形の歯車により構成し「そのうちの第１の歯
車は第２鞠線をその軸線としてそれを中心に回転するよ
うに第２要素に固定し〜そして第２の歯車は第１歯車と
噛合って第１軸線と一致する軸線を有し且つ上記の第２
軸（第２駆動伝達額）により支持される。 本発明の更に別の有利な実施形態によれば、蓮結歯車列
は第１鞄線と第２轍線の交点である同じ頂点Ｓを有する
２つの円錐形歯車により構成され、そのうちの第１の歯
車は凸状をしておって第２藤線をその敵線として回転す
るように第２要素に固定され、そして第１歯車と噛合う
第２の歯車は、凹状をしておって第１鞄線をその鞠線と
し且つ第２髄と共に回転するように固定される。 第６に、本発明による変速装置は、第１鞠線まわりの第
１要素の角速度と、第２鞠線まわりの第２要素の角速度
と第２要素の第１鞠線まわりの第２要素の章動の角速度
とのそれぞれに駆動伝達藤を関連させるようにしている
。この場合、３つの運動軸のうち少なくとも２つの軸の
間に回転結合手段を設けるのが好ましい。この結合手段
は、できるだけ広い意味に解されるべきである。 しかしながら、特にこの結合手段は「一定または可変の
比で速度を関係づけることができる歯車列その他の適し
た伝動装置から構成することができる。この種の結合手
段は特別の利点を呈する。 実際、ジャィロ様トルクは、第１軸線と第２鞠線の横角
、第２軸線を中心とする第２要素の角速度、第１軸線を
中心とする第２要素の角速度の関数として変動する。し
たがって結合手段により、出力速度の関数としてジャィ
ロ様トルクの発生を調整することが可能であり．変速装
置を種々な用例（一定トルク、一定動力等々）に適合さ
せることができる。本発明による変速装置は異なった２
つの方法で使用することができる。 第１に、速度変更器として利用することができ、この場
合には、速度比を変えることなく、入力軸の速度に対し
出力軸の速度を増、滅することが可能である。第２に変
速装置は、鱒段変速機として利用することができ「 こ
の場合には入力速度を低いまたは高い出力速度に変換す
るばかりでなく、連続的に入力速度に対する出力速度の
変換比を変更することができる。 後者の場合、本発明の更に別な実施形態において「変速
装置はさらに、第１および第２要素の２対の回転面のう
ち少なくとも１対の回転面を相対的に鞠方向に変位する
それ自体公知の操作手段を備える。 この制御手段は、第１鞠線に対する第２軸線の傾き角が
ほぼ一定で円錐形の回転面の頂角の１／２に等しい場合
には、一層簡単になる。本発明の別の実施形態において
は、上記操作手段を容易に実現するために、第１の要素
は相対的に軸万向に可動な２つの部分を有し、該部分に
第１要素の２つの回転面を形成し、そして第１要素のこ
れ等２つの部分は第１鞠線を鞠線とする支持体内に摺動
可能に取付けられる。第１藤線に沿って第１要素の２つ
の回転面の鞠方向相対位置を変えるための制御手段は、
同一の部分を互に逆ねじとなるようにされた第１鼠線に
平行な軸の１つの棒を有し、このねじ棒を制御部村で回
転することにより制御手段を作動するのが好ましい。 この実施形態は、第１軸線を中心に角速度のｏで回転連
動する第１の要素が第３の鞠に回転駆動連結されている
事例に特に好適である。 実際、この場合には、第３軸（第３駆動伝達軸）で支持
体を回転連結するだけで充分である。第１要素の回転面
の軸方向離間を行なうねじ榛の制御手段は電動機で構成
するのが有利である。本発明はまた、上述した特徴を有
する少なくとも２つの変速機を有する変速装置にも係る
。 その場合、２つの変速機は、その第２要素が受けるジャ
イロ様トルクの合力が実質的に零になるように連結する
のを可とする。また、この場合、３つの変速機を共通軸
線を中心に１２０ｏ ×３の星形配列で取付けて、第１
の要素の２つの可動部分を共通にしそして上記共通軸の
周りで回転しないように基部に固定するのが好ましい。 本発明の他の特徴は、図面に示す幾つかの具体例に関す
る以下の説明から明らかとなろう。 第１図、第２図、第７図に示す本発明による変速装置は
、２つの凸円錐形回転面１９，２０（ここでｒｌ（＝の
）および【３は第２軸線１２を通る子午線面および第１
軸と直交する平面内における回転面の曲率半径を表わす
）を有する既述の第２要素３から構成される。なお、回
転面は第２の藤線１２を中心とする回転面である。これ
等２つの円錐形回転面１９，２９‘ま「鞠線１２上の点
Ｓに関して互いに対称である。これ等円錐形回転面１９
，２０の各々は、凹環状および凸環状回転面８，９（図
中、ｒ４＜０、ｒ２＞０でｒ４およびｒ２は、第１軸線
７を通る子午線面および第１轍線に直交する平面内にお
ける回転面８，９各々の曲率半径を表わす）の各々と摩
擦接触している。なお回転面８，９は各々、第１要素２
の２つの部分４，５に形成されたものである。これ等２
つの表面８，９は、第１軸線７のまわりに配置され第１
藤線７に位置する′点Ｓに関して互いに対称である。要
素３の円錐形回転面１９および要素２の回転面８は鼠線
７に平行な回転面１９の母線上に位置する一点ＰＩで接
触している。要素３の円錐形回転面２０および要素２の
回転面９は藤線７に平行な回転面２０の母線上に位置す
る一点Ｐ２で接触している。これ等２つの薮触点Ｐ１，
Ｐ２は、点Ｓに関して互いに対称である。′点Ｓで交わ
る軸線１２および７は角度ａだけ互いに額し、ている。
要素３は、軸線７と同軸の第１軸１８の作用下で駆動さ
れて、軸線７、頂点Ｓおよび頂角２ａの円錐運動を行な
う。この目的で、軸受２７および３０を介し歯車箱１，
９７，１０５，１０７内で藤線７を中心に回転する第１
軸１８は、鞄線７に同軸の２つの板１８ａおよび１８ｂ
を有し、これ等板は要素３を囲線する軸線７と同軸の裁
頭円筒形部分１８ｃにより互いに連結されている。これ
等２つの板１８ａおよび１８ｂは各々要素３に固定され
ている鞠線１２と同軸の２つの半藤体５０および５１を
支持する。これ等半藤体５０および５１は、例えばニー
ドル型の軸受１４を介して板１８ａおよび１８ｂに取付
けられている。したがって、軸受１４に由り、要素３は
板１８ａおよび１８ｂによって円錐回転駆動される際に
、その軸線１２を中心に自由に自転することができる。
軸受１４の外側レースは、板１８ａおよび１８ｂに取付
けられたスリーブ１５によって構成される。これ等スリ
ーブは方形（例えば正方形）の外部横断面を有し、板１
８ａおよび１８ｂに形成された（例えば矩形のような）
方形の横断面を有する収容孔内に軸線７および１２を含
む平面内で鞠線１２に垂直な１方向に遊びを有するよう
にして取付けられ、このようにして、要素３には、軸線
７および１２の回転面に対して垂直でしかも点Ｓを通る
鞠線２２を中心軸として回動することができる自由度が
与えられる。この場合軸線２２を中心としてジヤィロ様
のトルク（方向は矢印ｆで示されている）が生じ、それ
により要素３は章動運動をして要素３の回転面１９およ
び２０が各々点ＰＩおよびＰ２で要素２の回転面８およ
び９と接触することになるのである。要素２の２つの回
転面８，９は、各々要素２の２つの部分４，５の藤線７
を有する円筒形部分４ｂ，５ｂから突出する半径方向部
分４ａ，５ａに形成されている。要素２のこれ等２つの
部分４，５は、藤線７を有する円筒形の箱を形成する要
素１とのキー達線４ｄ，５ｄにより藤線７を中心に相対
的回転することを防止されている。また、要素１は側部
９８でカバー９７と連結されており、そして池側９９で
は、鼠線７を有する継ぎ手フランジ１０７に１０６の個
所で固定された中空軸もし〈は第３の軸１０５と連結し
ている。この歯車箱は、基部Ａで軸受２９および３１を
介して鞠線７を中心に自由に回転できると共に、軸受２
７および３０を介して板１８ｂに設けられた軸線７の中
空円筒状突部１８ｄおよび軸１８を中心に回転すること
ができる。要素３は、同一の頂点Ｓを有する３つの凸状
円錐歯車伝動部を介して軸線７の軸２１則ち第２軸に回
転連結されている。該伝動部の第１の円錐歯車４７はそ
の鞠線として軸線１２を有し、そして半軸５１に固定さ
れており、したがって軸線１２を中心とし要素３と一体
的に回転する。この歯車４７はさらに要素３の麹線７を
中心とする円錐運動において軸５１により駆動され、第
２の歯車４５と協働する。該歯車４５は中間歯車として
の働きをなし、軸４６により支持されている。この軸４
６の軸線は頂点Ｓを通し、そして軸４６は板１８Ｍこ支
持されているので、上記歯車４５は、板１８ｂに設けら
れた軸受を介して軸４６の鞠線を中心に自由に回転でき
るばかりでなく、軸線７を中心に板１８ｂによって駆動
される。なお、第１図において、軸＆６のＳを通る軸線
は図の平面内には無い。上記第２の歯車４５はさらにこ
の歯車伝動装置の第３の歯車４４と協働する。この第３
の歯車４４はその軸線が軸線７と一致し、そして第２の
軸２１の一端に支持されて伝動装置の太陽歯車を構成す
る。軸２１は鞄受４０を介して板１８ｂの鞠線７を有す
る円筒形突部１８ｄ内で麹線７を中心に自由に回転する
。変速装置の３つの軸１８，２１および１０５〜１０７
は回転することもできるしまたは回転しなくても良く、
しかも機械的連結（歯車機構等）で相互連結しても、ま
たしなくても良く、そして、入力、出力および帰還の３
つの作用のうち各々１つの作用を司どろ。要素２の２つ
の部分４，５は鞠線７に沿い相対的に鞠線方向に可動で
あって、点Ｓで藤線７に垂直な平面１０に関して互いに
対称であり、この結果、接触点ＰＩおよびＰ２、これ等
２つの点において比公１／Ｒ２が常に同じであるように
、点Ｓに関して対称に維持される。歯車箱１が鞠線７を
中心に回転する特殊例においては、部分４，５の鞠方向
間隔を変えるのに使用される手段は、歯車箱１に固定さ
れたマイク。電動機Ｍから成り、この電動機は蚤源に接
続されたプッシュ・ボタン・スイッチＢ１，８２により
外部から制御される。該スイッチは、押榛Ｔ１，Ｔ２を
介して、カバー１０５内に形成された鞠線７を有する環
状の導体路と協働する。教導体路は、歯車箱１の円筒壁
を横切る導線によりモータＭに接続されている。モータ
Ｍは、軸線７に平行な軸でしかも同じピツテで逆方向に
ねじ切りされている２つの部分４８および４９から成る
軸を駆動し、そして２つの鞠部分４８および４９は要素
２の２つの部分４および５と協働する。ボタン・スイッ
チＢＩかＢ２を押すことによって、モータＭは、軸４７
，４８を２つの方向のうちどちらか１つの方向に駆動し
て、要素２の２つの部分４，５を同時に離間させたりま
たは同時に接近させたりする。上記したように構成され
た第１図の装置では、例えば、入力トルクは軸１８へ伝
えられることができ、反作用は部分４，５によって生じ
ることができ、かつ出力は軸２１から取出されることが
できる。 要素２、軸１８および軸２１は通常の単純な遊星歯車伝
動装置のリング歯車、遊星歯車支持体および太陽歯車に
類似したものであり、遊星歯車は要素３すなわち背合せ
された戦頭円錐部材である。当業界でよく知られている
ように、リング歯車、譲星歯車支持体および太陽歯車は
入力動作、出力動作および反作用動作の１つをすること
ができる。このようにこの変速装置はいるいるな作動様
態で動作することができる。第２図は、接触点Ｐ２を通
りそして鞠線７および１２の子午線面に垂直な平面（第
１図の線０−０）における第１図の装置の断面図である
。 この図から接触点における断面曲率半径ｒ３＞０、ｒ４
く０であることが理解できる。第３図は、２つの凸状双
円錐形要素３Ａおよび３８を有する機械的変速装置を示
す。 該双円錐形要素は、第１要素２Ａおよび２Ｂの各々の環
状表面８Ａ，９Ａおよび８８，９Ｂと各々２つの点Ｐ１
，Ｐ２およびＰ３，Ｐ４で接触している。これら２つの
要素３Ａおよび３Ｂは、鞠線７に対し同じ角度で但し逆
方向に鏡斜している鞠線１２Ａおよび１２８を有する２
つの部分５１Ａおよび５１８から成る曲り軸上に対面し
て取付けられている。要素３Ａおよび３８は頂点ＳＡお
よびＳＢおよび頂角２ａの円錐回転運動において、軸線
７と同軸の同一の軸１８則ち第１の軸により鞠線７を中
心に駆動される。軸１８は軸受２７により歯車箱１〜１
０５に回転自在に保持され入力または出力軸を構成する
。この目的で、要素３８および３Ａを支持する曲り軸の
２つの部分５１８および５１Ａは２つの支持板ＴＩおよ
び６３により保持されている。板７１は軸１８の延長部
であって、５５で連結された軸５１８の端を受ける。板
６３は軸受７８により軸線７を中心に回転自在に取付け
られて、５４で固定された軸５１Ａの端を受けている。
各要素３Ａおよび３８は、ＳＡおよびＳＢを通りそして
軸線７，１２Ａおよび１２Ｂを含む回転面に対し垂直な
鞠線２２Ａおよび２２Ｂを中心に回動もしくは枢動する
のに充分な自由度を有している。この自由度は、子午線
面および鞠線１２Ａ，１２８に対し各々垂直な方向にお
いて遊びを以つて、要素３Ａおよび３Ｂに形成された方
形（例えば正方形）断面の外側レース５６Ａおよび５６
Ｂ内で鞠５１Ａおよび５１８に要素３Ａおよび３Ｂを支
持する軸受１４Ａおよび１４Ｂを取付けることによって
確保される。要素３Ａおよび３Ｂに加わるジャィロ様ト
ルク（矢印ｆＡおよびｍ）は、要素２Ａおよび２Ｂの環
状表面上の接触点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に作用する。
これら環状表面は、基台に固定された同一の歯車箱１〜
１０５〜９７と一体的に設けられているので、麹線７を
中心に回転することはできない。反作用によって、要素
３Ａおよび３Ｂは、同一の速さおよび同じ方向で、各々
の鞄線１２Ａおよび１２８を中心に回転する。２つの要
素３Ａおよび３Ｂは円錐歯車６９および７０により回転
連結され、且つ軸線７を有する同じ軸２１則ち第２の軸
に回転連結されている。 軸２１は軸受５７により、ボス部９７内に回転自在に支
持されて入力軸または出力軸を構成する。この回転駆動
連結は、軸２１と要素３Ａとの間において、同じ頂点Ｓ
Ａを有する２つの円錐形歯車により実現される。第１の
歯車４７は凸状をしており軸線１２Ａを有して要素３Ａ
に形成されトそして５２の個所で歯車４７と協働する第
２の歯車５３は藤線７を有する凹状の歯車（歯環）であ
って、軸２１の部分６０と回転駆動連結されており伝動
歯車装置の外環を構成している。この歯環５３は軸受６
２により歯車箱１内に保持される。軌道８Ａおよび９Ａ
は面１０Ａに対して対称であり、そして軌道８Ｂおよび
９８は面１０Ｂに対して対称である。歯車箱１を固定し
たならば、速度変速指令は、直接外部から手鰯電気手段
によって与えることができる。２つの双円錐形要素３Ａ
および３８を有するこの装置は、発生するジャィロ様ト
ルクが基台に対して零もし〈は殆んど零となるような仕
方で使用することができる。 ４つの接触点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は動力の伝達に際
して並列に働き直列には作用しない点に注意されるべき
である。 第４図は「別の機械的変速装置を示す。 この装置は、第３図のものと次の点で異なる。即ち、第
２の軸２１が基台Ａと６５の個所で結合されておって回
転することができず、そして第１の軸１８は常に入力軸
か出力軸を構成し、第３の軸１０５は回転可能であって
入力軸または出力麹を構成している点である。軸１８‘
こよる２つの要素３Ａおよび３Ｂへの円錐運動の伝達、
枢動の自由度を許容する要素３Ａおよび３Ｂの取付けな
らびに麹２１（この例では静止）との連結のための２つ
の円錐形歯車から成る伝動装置は、第３図に示す対応の
ものと同じである。歯車箱１が回転する場合、速度変動
制御はマイクロ・モータＭにより実現される。第５図お
よび第６図は、歯車歯１の部分４および５に対して３つ
の要素３Ａ，３Ｂ，３Ｃにより伝達される３つの慣性ト
ルクの合成トルクを無効にする見地から同一の鞠線７を
中心に３×１２００の星形で取付けられた３つの双円錐
形要素３Ａ，３Ｂおよび３Ｃから構成される機械的変速
装置が示されている。 これ等３つの要素の各々は、共通軸線７に平行な各々の
鞄線７Ａ，７Ｂおよび７Ｃを中心に頂角２ａの円錐運動
で駆動されるものである。この目的で、要素３Ａ，３８
，３Ｃの各々は、軸線７Ａ，７Ｂ，７Ｃに対して煩斜し
ている軸６１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃに取付けられる。これ
等軸の各々は、２つの板７１Ａ，６３Ａ，７１８，６３
Ｂおよび７１Ｃ，６３Ｃによって、第３図および第４図
の装贋の場合と同様に支持される。要素３Ａ，３Ｂ，３
Ｃの各々は、第３図および第４図の場合と同じ軸受１４
Ａ，亀４Ｂり １４Ｃの取付けに由り軸線２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃを中心に松動するのに必要な自由度を有して
いる。各要素３Ａ， ３Ｂ，３Ｃは、対応の凹状環状面
の藤線７Ａの８Ａ「轍線７８の８Ｂおよび鞠線７Ｃの８
Ｃに１つの点で接触すると共に第２の点で、鞠線７Ａの
面９Ａ、鞠線７Ｂの面９Ｂおよび勅線７Ｃの面９Ｃに各
々接触する。３つの環状面８Ａ，８Ｂ，８Ｃは３×１２
００の配列で軸線７の同一の片４に形成されており、そ
して他の３つの環状面９Ａ，９Ｂ，９Ｃも同様に軸線７
の同一の片５に形成されている。 これ等２つの片４および５は、４ｄおよび５ｄで示すよ
うに、円筒形で鞄線７を有する中間箱ｌｅにより鼠線７
を中心として相対回転しないように連結されている。な
お、中間箱ｌｅ自体は「やはり軸線７を有する共通箱１
，９７〜１０５に７９の個所で連結されている。この装
置においては、箱１〜１０５は鞄線７を中心に回転する
ことができず、２つの部分亀および５もしたがって該髄
のまわりでの回転を禁止されているが、しかしながら速
度を変えるために平面１０１こ対する対称関係を維持し
つつ鞄線７に沿い鞠方向に移動することは可能である。
独立した板６３Ａ，６３８，６３Ｃは、軸線７を有する
固定支持板８０により保持された軸受７８Ａ，７８８，
７８Ｃにより各々、その鞄線を中心に回転可能に取付け
られている。なお、支持板８川ま中間箱ｌｅに８１の個
所で固定されている。板７１Ａ．７１Ｂ，７１Ｃは、歯
車箱１に７９の個所で固定された軸線７を有する固定支
持板９４に軸受６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃにより取付けら
れている。板７１Ａ，７１Ｂ，ＴＩＣの３つの軸１８Ａ
，１８Ｂ，１８Ｃは、軸線７の軸１８の延長部を成す同
一の歯車７１に歯車７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃを介して回
転駆動連結されているので、各々の鞠線７Ａ，７Ｂ，７
Ｃを中心に同じ速さおよび同じ方向で回転する。なお、
軸ｉ８は装置の入力鞠または出力軸を構成する。軸１８
は、軸受２７に由つて、歯車歯１〜１０５内で麹線７の
周りを回転することができる。６つの環状面８Ａ，９Ａ
，８Ｂ，９Ｂ，８Ｃ，９Ｃにおける６つの接触点‘こ生
ずる反作用によってｔ ３つの要素は、各々の軸線１２
Ａ，１２８，ｉ２Ｃを中心に同じ速さおよび方向で回転
する。 これ等３つの要素の各々は、軸受５１１こより歯車箱９
７〜１〜１０５内で回転する軸線７の同じ軸２１に回転
駆動連結されている。この回転駆動連結は、鞄線７Ａ，
７Ｂ，７Ｃを有する環状片９０Ａ，９０８，９０Ｃによ
り支持されて頂点ＳＡ，ＳＢ，ＳＣおよび藤線７Ａ，Ｔ
Ｂ，７Ｃを各々有する円錐形歯車９１Ａ，９１Ｂ。９１
Ｃにより実現される。 該歯車９１Ａ，９１８，９亀Ｃは、要素３Ａ，３８９
３Ｃの各々の２つの円錐部分に形成されて各々頂点ＳＡ
夢ＳＢ．ＳＣおよび鞠線】２Ａ？ ｉ２８？ １２Ｃを
有する円錐形歯車９３Ａ，９３８，９３Ｃと協働する。
また「環状片９０Ａ，９０８，９０Ｃは、その彫られた
歯で、８７９ ８６および８５の個所で軸２１に固定さ
れた鞠線７を有する歯環８８の歯８９と協働する。この
装置の６つの摩擦接触点‘ま動力の伝達においてすべて
並列に作用し直列には作用しない点に注意されるべきで
ある。第６図は藤線７に対し垂直で３つの接触点を通る
面（第５図の線瓜−ｍ）における断面図であり、一方第
６図は第６図の線（Ｗ‐Ｗ）における断面図である。

【図面の簡単な説明】

第１図は３つの回転軸を有する摩擦式機械的変速装置の
軸方向断面図であって内部双円錐形第２要素を子午線位
置で示し、第２図は第１図の糠Ｕ−０‘こおける断面図
「第３図は第３の軸が回転を禁止されそして直列に取付
けられた２つの双円錐形要素を有する摩擦式械的変速装
置を示す鞄方向断面図、第４図は第２の藤が回転を阻止
されそして直列に取付けられた２つの双円錐形要素を有
する摩擦式機械的変速装置の軸方向断面図、第５図は第
３の軸が回転を阻止されそして３×１２００の星形配列
で取付けられた３つの内部双円錐形要素を有する摩擦式
機械的変速装置の麹方向断面図「第６図は第５図の線ｍ
一皿こおける断面図、第７図は第１図に示す装置を１部
切除して示す斜視図、そして第８図は第５図および第６
図の装置を一部切除して示す斜視図である。 １…・・・歯車箱、２・…・・第１要素、３…・・・第
２双円錐形要素、７……第１鞠線、１２・・・…第２敵
線、１８，２１・・・・・・入、出力軸、４４，４５．
４７…・・・伝動歯車列、１８ａ・・・・・・１８に固
着された回転円板、２９，３０，３１，４０…・・・軸
受、１４・・・・・・所定の方向に遊びをもって取付け
られた軸受、Ａ・・・…基台、Ｍ・・・・・・電動機、
４８，４９…・・・送りねじ、Ｐ１，Ｐ２・・・・・・
接触点、４，５・・・・・・変速比調整部材、５０，５
１・…・・第２要素の取付け軸。 第１図 第２図 第３図 第６図 第４図 第５図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１軸線７を有する第１要素２と、前記第１軸線７
   と交差する第２軸線１２を有する第２要素３とを含み、
   該第２要素３が前記第１軸線７および前記第２軸線１２
   の交点Ｓを頂点とする円錐運動である前記第１軸線７の
   まわりの双円錐運動を行うようにされ、前記第１要素２
   は交点Ｓを通りかつ第１軸線７に垂直な第１平面１０の
   それぞれの側に個々に前記第１軸線７を中心として配置
   された一対の回転面８，９を有し、前記第２要素３は交
   点Ｓを通りかつ第２軸線１２に垂直な第２平面１６のそ
   れぞれの側に個々に前記第２軸線１２を中心として配置
   された一対の回転面１９，２０を有し、第１要素２およ
   び第２要素３のそれぞれの回転面８，９，１９，２０は
   第２軸線１２が第１平面１０のそれぞれの側に位置する
   点Ｐ１およびＰ２において第１軸線７のまわりに双円錐
   運動する時に相対的に回転接触係合し、さらに第１軸線
   ７上に回転可能に配置されかつ第２要素３を第２軸線１
   ２上に回転可能に支持する第３要素１８と、第１軸線７
   上に回転可能に配置された第４要素２１と、第２要素３
   および第４要素２１を作動上連結する連結要素とを含み
   、第１要素２、第３要素１８および第４要素２１が個々
   に入力動作、出力動作および反作用動作の１つをし、か
   つ第２要素３の双円錐運動がそれぞれの回転面８，９，
   １９，２０を相対的に回転接触させるように押圧する力
   を生じさせ、第１要素２および第２要素３の一方の回転
   面が反対方向に傾いた全体的に円錐形の面１９，２０で
   あり、さらに回転面８，９，１９，２０の接触点Ｐ１お
   よびＰ２の間隔を制御して変化させて前記第１軸線７お
   よび第２軸線１２の交差角度を実質的に変化させずに可
   変速駆動を行う位置決め装置Ｍ，４８，４９を含む変速
   装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の変速装置において、第３平
   面が第１軸線７および第２軸線１２を通つて形成され、
   第３軸線２２が第３平面に垂直に交点Ｓを通つて形成さ
   れ、かつ第２要素３が第３軸線２２のまわりに枢動する
   自由度を有する変速装置。 ３ 特許請求の範囲第１項の変速装置において、第１要
   素２の２つの回転面８，９が第１平面１０に関して対称
   的に配置され、かつ第２要素３の２つの回転面１９，２
   ０が第２平面１６に関して対称的に配置されている変速
   装置。 ４ 特許請求の範囲第１項の変速装置において、第２要
   素３が第１軸５１を含み、第４要素２１が第２軸２１を
   含み、かつ前記連結装置が動力を第１軸５１および第２
   軸２１の間に伝達する複数個の歯車４４，４５，４７を
   含む変速装置。 ５ 特許請求の範囲第１項の変速装置において、第１要
   素２が残りの回転面８，９を形成する２つの環状部分４
   ，５を含み、かつ位置決め装置Ｍ，４８，４９が環状部
   分４，５を互いの方へまたは互いに離れる方へ同時に運
   動させる選択的に回転可能なねじ棒４８，４９を含む変
   速装置。 ６ 特許請求の範囲第１項の変速装置において、第１軸
   線７および第２軸線１２が互いに予じめ選択された角度
   ａで傾斜しており、かつ全体的に円錐形の面１９，２０
   が全体的に前記角度ａにほぼ等しい２等分頂角を有する
   円錐面である変速装置。