(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関のフロントエンド補機駆動部で、内燃機関運転時に廃棄されるエネルギーを削減する。【解決手段】フロントエンド補機駆動部（ＦＥＡＤ）において使用することができる動力変調装置２Ａ〜２Ｃ（ＰＭＤ）を包含する。連続可変変速機（ＣＶＴ）が原動機４のクランクシャフトへと直接接続され、ＣＶＴが、補機へと届けられる速度および／またはトルクを調節するために使用される。複合駆動装置が、トルクの増倍または分割を有するモータの機能を提供し、あるいはトルクの増倍または分割を有する発電機の機能を提供するために、ＣＶＴサブアセンブリと協働するモータ／発電機サブアセンブリを含んでいる。ＦＥＡＤが、ＰＭＤのサンならびに電機子または界磁などの電気モータの部品へと接続されるように構成されたサン軸を有している。電機子および界磁が同心かつ同軸に配置され、互いに対して反対方向に回転するように構成されている。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトを有する自動車のエンジンのためのフロントエンド補機駆動部（ＦＥＡＤ）であって、
クランクシャフトに取り付けられた動力変調装置、および
該動力変調装置へと動作可能に接続された少なくとも１つの補機
を含んでいるＦＥＡＤ。
【請求項２】
前記動力変調装置を前記補機へと動作可能に接続する第１の動力伝達継手をさらに含んでいる、請求項１に記載のＦＥＡＤ。
【請求項３】
前記動力変調装置が、可変遊星トルク／速度調節器を備えている、請求項１に記載のＦＥＡＤ。
【請求項４】
前記トルク／速度調節器が、回転可能なハウジングを備えている、請求項３に記載のＦＥＡＤ。
【請求項５】
前記回転可能なハウジングが、動力伝達継手を備えている、請求項４に記載のＦＥＡＤ。
【請求項６】
前記動力伝達継手が、プーリを備えている、請求項５に記載のＦＥＡＤ。
【請求項７】
原動機シャフトを有する車両のためのフロントエンド補機駆動（ＦＥＡＤ）システムであって、
原動機シャフトへと直接接続された動力変調装置と、
少なくとも１つの補機と、
前記動力変調装置を前記補機へと動作可能に接続する動力伝達継手と
を含んでいるＦＥＡＤシステム。
【請求項８】
前記動力変調装置が、少なくとも１つの傾動可能な遊星−レッグアセンブリと、サンアセンブリとを備えている、請求項７に記載のＦＥＡＤ。
【請求項９】
前記補機が、ウォーターポンプを備えている、請求項８に記載のＦＥＡＤ。
【請求項１０】
前記補機が、冷却ファンを備えている、請求項８に記載のＦＥＡＤ。
【請求項１１】
前記補機が、空調コンプレッサを備えている、請求項８に記載のＦＥＡＤ。
【請求項１２】
前記動力伝達継手が、ベルトまたはチェーンなどのエンドレス部材を備えている、請求項９、１０、または１１のいずれかに記載のＦＥＡＤ。
【請求項１３】
前記動力変調装置を車両の動かない部材へと固定するための少なくとも１つのブラケットをさらに含んでいる、請求項７に記載のＦＥＡＤ。
【請求項１４】
前記動力変調装置の比を制御するための制御機構をさらに備えている、請求項７に記載のＦＥＡＤ。
【請求項１５】
前記制御機構が、ステッピングモータを備えている、請求項１４に記載のＦＥＡＤ。
【請求項１６】
前記制御機構が、前記ステッピングモータを制御するための制御ハードウェアおよび／またはソフトウェアを備えている、請求項１５に記載のＦＥＡＤ。
【請求項１７】
始動モータと、発電機と、動力変調装置とを備えており、該始動モータ、該発電機、および該動力変調装置が１つの装置へと一体化されている複合装置、および
該複合装置を原動機へと動作可能に接続するように構成された第１の動力伝達継手
を備えているフロントエンド補機駆動部（ＦＥＡＤ）。
【請求項１８】
前記複合装置が、電機子および界磁を備えており、該電機子および該界磁の両者が、共通の軸を中心にして回転できる、請求項１７に記載のＦＥＡＤ。
【請求項１９】
前記複合装置を補機へと動作可能に接続するように構成された第２の動力伝達継手をさらに備えている、請求項１８に記載のＦＥＡＤ。
【請求項２０】
前記補機が、ウォーターポンプ、空調コンプレッサ、および／または冷却ファンを含んでいる、請求項１９に記載のＦＥＡＤ。
【請求項２１】
前記複合装置が、回転可能なハウジングを備えている、請求項１８に記載のＦＥＡＤ。
【請求項２２】
前記回転可能なハウジングに、複数の永久磁石が組み合わせられている、請求項２１に記載のＦＥＡＤ。
【請求項２３】
前記回転可能なハウジングが、磁界を生み出すように構成されている、請求項２１に記載のＦＥＡＤ。
【請求項２４】
原動機と、
該原動機に接続された動力変調装置と、
該動力変調装置へと接続された被駆動装置と、
を含んでいる駆動系。
【請求項２５】
前記動力変調装置が、第１の継手を介して前記原動機へと接続されている、請求項２４に記載の駆動系。
【請求項２６】
前記第１の継手が、スプライン、キー、またはフランジを備えている、請求項２５に記載の駆動系。
【請求項２７】
前記第１の継手が、歯車装置を備えている、請求項２５に記載の駆動系。
【請求項２８】
前記第１の継手が、遊星歯車セットを備えている、請求項２７に記載の駆動系。
【請求項２９】
前記動力変調装置が、第２の継手を介して前記被駆動装置へと接続されている、請求項２４に記載の駆動系。
【請求項３０】
前記動力変調装置および／または前記原動機へと接続された制御システムをさらに含んでいる、請求項２４に記載の駆動系。
【請求項３１】
前記原動機が、内燃機関および／または電気モータを備えている、請求項２４に記載の駆動系。
【請求項３２】
前記被駆動装置が、コンプレッサ、バルブ、ポンプ、ファン、オルタネータ、または発電機で構成されるグループから選択される１つ以上の装置を含んでいる、請求項２４に記載の駆動系。
【請求項３３】
潤滑システムをさらに備えている、請求項２４に記載の駆動系。
【請求項３４】
原動機と、
複数の動力変調装置と、
前記原動機を前記複数の動力変調装置へと接続する継手と、
それぞれが１つの動力変調装置に対応するように前記複数の動力変調装置へと接続された複数の被駆動装置と、
を含んでいる駆動系。
【請求項３５】
前記継手が、ベルトを駆動するためのプーリを備えている、請求項３４に記載の駆動系。
【請求項３６】
前記原動機が、内燃機関を備えている、請求項３４に記載の駆動系。
【請求項３７】
前記継手が、ベルトを備えており、前記動力変調装置のそれぞれが、前記ベルトによって動作可能に駆動される、請求項３６に記載の駆動系。
【請求項３８】
前記被駆動装置が、コンプレッサ、バルブ、ポンプ、ファン、オルタネータ、および発電機で構成されるグループから選択される少なくとも２つの装置を含んでいる、請求項３７に記載の駆動系。
【請求項３９】
少なくとも１つの動力変調装置が、
バリエータアセンブリと、
前記バリエータアセンブリの少なくとも一部を支持するように構成されたケージアセンブリと、
前記バリエータアセンブリへと接続され、当該動力変調装置へのトルクを受け取るように構成された入力アセンブリと、
前記バリエータアセンブリへと接続され、当該動力変調装置からトルクを伝達するように構成された出力アセンブリと、
を備えている、請求項３４に記載の駆動系。
【請求項４０】
前記動力変調装置が、
バリエータアセンブリと、
前記バリエータアセンブリの少なくとも一部を支持するように構成されたケージアセンブリと、
前記バリエータアセンブリへと接続され、当該動力変調装置へのトルクを受け取るように構成された入力アセンブリと、
前記バリエータアセンブリへと接続され、当該動力変調装置からトルクを伝達するように構成された出力アセンブリと、
を備えている、請求項２４に記載の駆動系。
【請求項４１】
前記ケージアセンブリ、入力アセンブリ、および出力アセンブリの少なくとも１つを支持するように構成された中心軸をさらに備えている、請求項４０に記載の駆動系。
【請求項４２】
前記動力変調装置の速度比の変速を促進するように構成されたシフトロッドをさらに備えており、前記中心軸が、該シフトロッドを受け入れるように構成された穴を備えている、請求項４１に記載の駆動系。
【請求項４３】
前記バリエータアセンブリが、第１のトラクションリング、第２のトラクションリング、傾けることができる遊星−レッグアセンブリ、およびサンアセンブリを備えている、請求項４２に記載の駆動系。
【請求項４４】
前記バリエータアセンブリを収容するように構成されたケースをさらに備えており、該ケースが、自動車の補機を駆動するようにさらに構成されている、請求項４０に記載の駆動系。
【請求項４５】
前記ケースに組み合わせられた冷却フィンをさらに備えている、請求項４４に記載の駆動系。
【請求項４６】
前記動力変調装置の動作の際に生じる熱を放散するために前記ケースへと接続された冷却ファンをさらに備えている、請求項４４に記載の駆動系。
【請求項４７】
前記バリエータアセンブリが、
トラクションリング間のトルクの伝達を促進するように構成された遊星と、
前記遊星のための回転軸を提供する遊星軸と、
前記遊星軸の傾きを促進すべく前記遊星軸へと接続されたレッグと、
を備えている、請求項４０に記載の駆動系。
【請求項４８】
少なくとも１つのレッグが、ステータホイールを備えている、請求項４７に記載の駆動系。
【請求項４９】
少なくとも１つのレッグが、シフトカムホイールをさらに備えている、請求項４８に記載の駆動系。
【請求項５０】
前記遊星軸へと接続されたスキューローラをさらに備えている、請求項４７に記載の駆動系。
【請求項５１】
前記サンアセンブリが、シフトカムを備えており、該シフトカムが、該シフトカムの軸方向の位置によって前記傾けることが可能な遊星−レッグアセンブリのレッグの半径方向の位置が制御されるように構成されている、請求項４３に記載の駆動系。
【請求項５２】
前記シフトロッドの軸方向の位置を制御するための送りねじアセンブリをさらに備えている、請求項４２に記載の駆動系。
【請求項５３】
シフトアクチュエータをさらに備えている、請求項４２に記載の駆動系。
【請求項５４】
前記シフトアクチュエータが、シフトアクチュエータの外径のシフト歯車を備えており、該シフトアクチュエータが、該シフトアクチュエータの内径において前記シフトロッドに係合するように構成されている、請求項５３に記載の駆動系。
【請求項５５】
前記シフト歯車へと動作可能に接続されたモータをさらに備えている、請求項５４に記載の駆動系。
【請求項５６】
駆動歯車が、前記モータを前記シフト歯車へと接続している、請求項５５に記載の駆動系。
【請求項５７】
前記シフトロッドが、該シフトロッドの前記サンアセンブリの内側の部位に形成されたねじ山を備えている、請求項４３に記載の駆動系。
【請求項５８】
前記中心軸をエンジンブロックへと接続するように構成された取り付けブラケットをさらに備えている、請求項４１に記載の駆動系。
【請求項５９】
前記入力アセンブリが、前記動力変調装置をクランクシャフトへと接続するように構成されたクランクシャフトマウントを備えている、請求項４０に記載の駆動系。
【請求項６０】
前記動力変調装置が、１つ以上の補機へと動作可能に接続されている、請求項５９に記載の駆動系。
【請求項６１】
前記１つ以上の補機が、オルタネータ、パワーステアリングポンプ、またはアイドラプーリを含んでいる、請求項６０に記載の駆動系。
【請求項６２】
ベルトが、前記動力変調装置を前記１つ以上の補機へと接続している、請求項６０に記載の駆動系。
【請求項６３】
サン軸と、
前記サン軸へと接続されたサンと、
それぞれが遊星軸を有している複数の遊星と、
前記サンを前記遊星軸へと動作可能に接続する制御装置と、
前記複数の遊星へと接続されたトラクションリングと、
前記トラクションリングへと組み合わせられた１つ以上の磁石と、
前記１つ以上の磁石に電磁気的に接続された電機子と、
前記電機子を前記サン軸へと接続する動力伝達継手と、
を備えている複合駆動装置。
【請求項６４】
前記トラクションリングへと動作可能に接続された少なくとも１つの軸方向力発生器をさらに備えている、請求項６３に記載の複合駆動装置。
【請求項６５】
前記サン軸へとトルクを伝達し、あるいは前記サン軸からトルクを伝達するための動力伝達継手をさらに備えている、請求項６３に記載の複合駆動装置。
【請求項６６】
前記トラクションリングへとトルクを伝達し、あるいは前記トラクションリングからトルクを伝達するための動力伝達継手をさらに備えている、請求項６３に記載の複合駆動装置。
【請求項６７】
前記電機子および前記１つ以上の磁石が、前記サン軸を中心にして同心に取り付けられている、請求項６３に記載の複合駆動装置。
【請求項６８】
前記遊星軸を支持および／または案内するように構成されたケージをさらに備えている、請求項６７に記載の複合駆動装置。
【請求項６９】
前記サン軸が、クランクシャフトへと接続されており、前記ケージが、グラウンドへと固定されている、請求項６８に記載の複合駆動装置。
【請求項７０】
前記サン軸が、前記電機子を駆動し、該電機子および前記１つ以上の磁石が、電気を生成すべく相互作用するように構成されている、請求項６９に記載の複合駆動装置。
【請求項７１】
前記電機子および前記１つ以上の磁石が、モータとして機能するように構成されている、請求項６８に記載の複合駆動装置。
【請求項７２】
複数の球状遊星と、
前記球状遊星に接するサンと、
前記サンに動作可能に接続された電機子と、
前記電機子の周囲に同軸かつ同心に取り付けられた電界と、
前記複数の球状遊星に接する第１および第２のトラクションリングと、
を備えている動力変調装置。
【請求項７３】
前記電機子および前記電界が、該電機子および該電界の両者が該電機子と同軸な軸を中心として回転できるように構成されている、請求項７２に記載の動力変調装置。
【請求項７４】
前記電機子および前記電界が、反対の方向に回転する、請求項７３に記載の動力変調装置。
【請求項７５】
前記電機子および前記電界が、４極のモータおよび３つの電機子相を含んでいる、請求項７２に記載の動力変調装置。
【請求項７６】
前記電機子および前記電界が、モータ／発電機を含んでいる、請求項７２に記載の動力変調装置。
【請求項７７】
界磁が前記第１のトラクションリングへと剛に取り付けられている、請求項７２に記載の動力変調装置。
【請求項７８】
前記界磁が、複数の電磁石を含んでいる、請求項７２に記載の動力変調装置。
【請求項７９】
軸方向に動くことができるサン軸をさらに備えており、該サン軸が、前記サンを動かすことによって当該動力変調装置の伝達比の変速を促すように構成されている、請求項７２に記載の動力変調装置。
【請求項８０】
前記サン軸へと接続された電機子マウントをさらに備えている、請求項７９に記載の動力変調装置。
【請求項８１】
前記電機子が、複数の薄板の周囲に巻き付けられた複数のコイルを含んでいる、請求項７２に記載の動力変調装置。
【請求項８２】
電気ソケットに電気的に連絡した回転導体をさらに備えており、前記電気ソケットが、前記電機子へと接続された電気リードを受け取るように構成されている、請求項７２に記載の動力変調装置。
【請求項８３】
前記回転導体に電気的に連絡した導体キャップをさらに備えている、請求項８２に記載の動力変調装置。
【請求項８４】
動くことがない構造体へと取り付けられたシフトねじと、該シフトねじへとねじ込まれるシフトナットとをさらに備えており、該シフトナットが、前記サン軸の軸方向の動きを生じさせるように構成されている、請求項７９に記載の動力変調装置。
【請求項８５】
前記サン軸の周囲に取り付けられたステータ板をさらに備えており、該ステータ板が、前記複数の球状遊星のために半径方向軸方向の支持をもたらすように構成されている、請求項７９に記載の動力変調装置。
【請求項８６】
前記ステータ板が、グラウンドへと固定されている、請求項８０に記載の動力変調装置。
【請求項８７】
前記サン軸に接続されたサン軸プーリをさらに備えている、請求項７９に記載の動力変調装置。
【請求項８８】
前記第２のトラクションリングへと接続された出力プーリをさらに備えている、請求項７９に記載の動力変調装置。
【請求項８９】
前記第１のトラクションリングへと接続されたプーリをさらに備えている、請求項７９に記載の動力変調装置。
【請求項９０】
動力変調装置の伝達比を変速するための装置であって、
動くことがない構造体へと取り付けられたシフトねじ、および
該シフトねじへとねじ込まれるシフトナット
を備えており、
前記シフトナットが、動力変調装置のサン軸の軸方向の動きを生じさせるように構成されている装置。
【請求項９１】
前記シフトナットの回転が、前記サン軸の軸方向の動きを生じさせる、請求項９０に記載の装置。
【請求項９２】
前記シフトナットが、シフト歯車を備えている、請求項９１に記載の装置。
【請求項９３】
前記シフトナットへと接続されたシフトリングをさらに備えている、請求項９２に記載の装置。
【請求項９４】
前記シフトリングおよび前記シフトナットが整列するピンマウントをさらに備えている、請求項９３に記載の装置。
【請求項９５】
前記ピンマウントに受け入れられた少なくとも１つのシフトピンをさらに備えている、請求項９４に記載の装置。
【請求項９６】
前記少なくとも１つのシフトピンと協働して前記サン軸を軸方向に動かすように構成された１つ以上のピンベアリングをさらに備えている、請求項９４に記載の装置。
【請求項９７】
第１のシフトベアリングおよび第１のピンベアリングをさらに備えており、前記シフトナットが、該第１のシフトベアリングおよび該第１のピンベアリングを受け入れるように構成されている、請求項９３に記載の装置。
【請求項９８】
第２のシフトベアリングおよび第２のピンベアリングをさらに備えており、前記シフトリングが、該第２のシフトベアリングおよび該第２のピンベアリングを受け入れるように構成されている、請求項９７に記載の装置。
【請求項９９】
ピンマウントをさらに備えており、前記シフトナットおよび先記シフトリングが、該ピンマウントを囲むように一体に組み合わせられている、請求項９８に記載の装置。
【請求項１００】
シフトピンをさらに備えており、前記ピンマウントが、該シフトピンを受け入れるように構成されている、請求項９９に記載の装置。
【請求項１０１】
ピニオンへと接続されたモータをさらに備えており、該ピニオンが、前記シフト歯車を駆動するように構成されている、請求項１００に記載の装置。
【請求項１０２】
動力変調装置においてトルクを伝達するためのシャフトであって、
当該シャフトの外表面に形成され、当該シャフトの主軸に平行である第１の複数の溝、
当該シャフトの外表面に形成され、前記第１の複数の溝よりも当該シャフトの末端近くに位置しており、当該シャフトの主軸に平行である第２の複数の溝、
動力変調装置のサンを受け入れて該サンと結合するためのサン座、および
おおむね当該シャフト内に同心に形成されたシャフト穴
を有しているシャフト。
【請求項１０３】
補機と、
前記補機へと接続され、複数の傾動可能な球状遊星を有している動力変調装置と、
前記動力変調装置の伝達比を調節するために当該動力変調装置へと接続されたモータと、
前記モータを制御するためのコントローラと、
を備えている、駆動系。
【請求項１０４】
前記補機の実際の速度を検出するためのセンサをさらに含んでいる、請求項１０３に記載の駆動系。
【請求項１０５】
前記コントローラが、モータ・コントローラ・マイクロプロセッサを備えている、請求項１０３に記載の駆動系。
【請求項１０６】
前記コントローラが、前記モータ・コントローラ・マイクロプロセッサへと信号をもたらす比例−微分制御の仕組みを備えている、請求項１０５に記載の駆動系。
【請求項１０７】
所望の補機速度を表わす信号を受信または保存するための手段をさらに備えている、請求項１０６に記載の駆動系。
【請求項１０８】
原動機の速度を検出するための手段をさらに備えている、請求項１０７に記載の駆動系。
【請求項１０９】
前記動力変調装置が、前記モータが該動力変調装置の比を調節するときに軸方向に動くように構成されたサン軸を備えている、請求項１０８に記載の駆動系。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００６年６月２６日付の米国特許仮出願第６０／８１６，７１３号の利益を主張し、同出願の全体が本明細書に参照により組み込まれる。
【発明の背景】
【０００２】
本発明の分野は、一般的には、機械式および／または電気機械式の動力変調装置および動力変調方法に関し、さらに詳しくは、連続的かつ／または無限に可変な遊星動力変調装置、ならびに原動機から１つ以上の補機または被駆動装置への動力の流れなど、駆動系または駆動部における動力の流れを変調するための方法に関する。
【０００３】
特定のシステムにおいては、単一の動力源が複数の装置を駆動する。動力源は、典型的には、動力源の性能が最適となる動作速度範囲が狭い。動力源を、その性能が最適となる動作速度範囲で運転することが好ましい。被駆動装置も、典型的には、被駆動装置の性能が最適となる動作速度範囲が狭い。被駆動装置もまた、その性能が最適となる動作速度範囲で動作させることが好ましい。動力源から被駆動装置へと動力を伝えるために、通常は、継手が使用される。直接の変調なしの継手が動力源を被駆動装置へと接続する場合、被駆動装置は、動力源と同じ速度で動作する。しかしながら、多くの場合、被駆動装置の最適な動作速度は、動力源の最適な動作速度と同じではない。したがって、動力源の速度と被駆動装置の速度との間で変調を行うように構成された継手を、システムに取り入れることが好ましい。
【０００４】
動力源と被駆動装置との間の継手を、動力源からの入力速度が、所与の継手の出力において減速または増速されるように選択することができる。しかしながら、広く実施されているシステムにおいては、典型的な公知の駆動系の構成および／または継手機構が、動力源からの入力速度と被駆動装置へと伝達される動力の速度の間に、最良でも一定の比を可能にしているにすぎない。そのようなシステムの１つは、多数の自動車の用途において使用されているいわゆるフロントエンド補機駆動（Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  Ａｃｃｅｓｓｏｒｙ  Ｄｒｉｖｅ：ＦＥＡＤ）システムである。典型的なＦＥＡＤシステムにおいては、原動機（通常は、内燃機関）が、冷却ファン、ウォーターポンプ、オイルポンプ、パワーステアリングポンプ、オルタネータ、などといった１つ以上の補機を動作させるための動力を供給する。自動車の動作時に、補機類は、原動機の速度に対して固定の関係を有する速度で動作することを強いられる。すなわち、例えばエンジンの速度がアイドル時の毎分８００回転（８００ｒｐｍ）から巡航速度の２，５００ｒｐｍへと高められるとき、エンジンによって駆動される各補機の速度は、エンジン速度の増加に比例して増加し、一部の補機は、１，６００ｒｐｍ〜８，０００ｐｍの範囲のさまざまな速度で運転される可能性がある。このようなシステムの構成の結果として、所与の補機が、その最大効率の速度範囲を外れて運転されることもしばしばである。結果として、運転時に廃棄されるエネルギー、ならびに速度および／またはトルクの範囲に対処するための大きすぎる補機サイズから、非効率が生じる。
【０００５】
したがって、原動機と被駆動装置との間の動力の伝達を変調するための装置および方法に対するニーズが常に存在している。いくつかのシステムにおいては、電気モータおよび／または内燃機関からさまざまな効率最適加速度で動作する１つ以上の被駆動装置への速度および／またはトルクの伝達を調節することが、有益であると考えられる。いくつかの現行の自動車の用途においては、既存のパッケージングの制約の範囲内でフロントエンド補機駆動部を制御するための動力変調装置に対するニーズが存在している。後述される本発明の動力変調装置および／または駆動系の実施の形態は、これらのニーズの１つ以上に対処する。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書において図示および説明されるシステムおよび方法は、いくつかの特徴を有しているが、それらのうちのただ１つが単独で望ましい属性をもたらすわけではない。まずは、以下の説明によって明らかにされるとおりの技術的範囲を限定することなく、本明細書に開示される本発明の実施の形態のうちのいくつかについて、より目立つ特徴を簡単に説明する。この説明を検討し、とくには「好ましい実施の形態の詳細な説明（Ｄｅｔａｉｌｅｄ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ  Ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」という名称の個所を検討することで、本システムおよび本方法の特徴がどのようにして公知のシステムおよび方法を超えるいくつかの利点をもたらすのかを、理解できるであろう。
【０００７】
本発明の実施の形態の一態様は、図１５Ａ〜図２０に広く示されているような複合動力変調装置に関する。本発明の実施の形態の他の特徴は、図２Ａ〜図２Ｄ、図３、図４、図１０、図１３、図１４に広く示されているとおりの動力変調装置を包含する。本発明の実施の形態のさらに別の態様は、図１Ａ、図１Ｂ、あるいは図２１および図２２に広く示されているような動力変調付きの駆動系に関する。さらに、本発明の実施の形態は、図１Ａ〜図２７Ｂに広く示され、本明細書において説明されるような装置、アセンブリ、サブアセンブリ、構成部品、および／または方法に関する。
【０００８】
一実施の形態において、本発明は、クランクシャフトを有する自動車のエンジンのためのフロントエンド補機駆動部（ＦＥＡＤ）に関する。ＦＥＡＤが、クランクシャフトに取り付けられた動力変調装置を含むことができ、補機が、この動力変調装置へと動作的に接続される。動力変調装置は、可変遊星トルク／速度調節器を有することができ、トルク／速度調節器は、特定の用途においては、回転可能なハウジングを有している。
【０００９】
別の実施の形態において、本発明は、原動機シャフトを有する車両のためのＦＥＡＤに関する。ＦＥＡＤは、原動機シャフトへと直接接続された動力変調装置を含むことができる。さらにＦＥＡＤは、この動力変調装置へと動作的に接続された補機を含むことができる。特定の実施の形態においては、動力変調装置が、傾けることができる遊星−レッグアセンブリを有している。補機は、例えばウォーターポンプ、冷却ファン、または空調コンプレッサであってよい。動力伝達継手は、ベルトまたはチェーンなどといったエンドレス部材であってよい。いくつかの用途においては、ＦＥＡＤが、動力変調装置を自動車の動かない部材へと固定するためのブラケットを含んでいる。動力変調装置の比を制御するための制御機構を、設けることができる。制御機構は、ステッピングモータを制御するための制御ハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。
【００１０】
さらに別の進歩的な実施の形態においては、ＦＥＡＤが、複合装置と、この複合装置を原動機へと動作的に接続するように構成された動力伝達継手とを含んでいる。複合装置は、始動モータ、発電機、および動力変調装置を、これら始動モータ、発電機、および動力変調装置が１つの装置へと一体化されるような方法で含むことができる。複合装置は、電機子および磁界を有することができ、電機子および磁界を、どちらも共通の軸を中心にして回転できるように配置することができる。さらにＦＥＡＤは、複合装置を補機へと動作的に接続するように構成された第２の動力伝達継手を有することができる。補機は、例えばウォーターポンプ、空調コンプレッサ、および／または冷却ファンであってよい。いくつかの実施の形態においては、複合装置が、回転可能なハウジングを有している。特定の実施の形態においては、回転可能なハウジングを、複数の永久磁石へと組み合わせることができる。
【００１１】
本発明のさらなる態様は、被駆動装置へと接続された動力変調装置へと接続された原動機を有している駆動系に関する。動力変調装置を、例えば遊星歯車セットを介して、原動機へと接続することができる。被駆動装置は、コンプレッサ、バルブ、ポンプ、ファン、オルタネータ、または発電機であってよい。この駆動系が、動力変調装置および／または原動機へと接続された制御システムを含むことができる。
【００１２】
本発明のさらにもう１つの態様は、複数の動力変調装置へと接続された原動機を有する駆動系を包含する。いくつかの実施の形態においては、この駆動系が、それぞれが１つの動力変調装置に対応するように複数の動力変調装置へと接続された複数の被駆動装置を含んでいる。原動機を、例えばベルトによって複数の動力変調装置へと接続することができる。
【００１３】
いくつかの実施の形態において、本発明の別の態様は、バリエータアセンブリと、バリエータアセンブリの少なくとも一部を支持するように構成されたケージアセンブリと、当該動力変調装置へのトルクを受け取るように構成された入力アセンブリと、当該動力変調装置からトルクを伝達するように構成された出力アセンブリとを有し、入力および出力アセンブリがバリエータアセンブリへと接続されている動力変調装置に関する。この動力変調装置が、ケージアセンブリ、入力アセンブリ、および／またはバリエータアセンブリを支持するように構成された中心軸を含むことができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様は、サンへと接続されたサン軸を有する複合駆動装置に向けられている。いくつかの実施の形態においては、この複合駆動装置が、それぞれが遊星軸を有している複数の遊星と、サンを遊星軸へと動作的に接続する制御装置とを含んでいる。一実施の形態においては、複合駆動装置に、複数の遊星へと接続されたトラクションリングと、トラクションリングへと組み合わせられた１つ以上の磁石とが設けられる。複合駆動装置は、前記１つ以上の磁石に電磁気的に接続された電機子と、電機子をサン軸へと接続する動力伝達継手とを含むことができる。
【００１５】
本発明の１つの態様は、サンに接する複数の球状遊星と、サンへと動作的に接続された電機子と、電機子の周囲に同軸かつ同心に取り付けられた電界と、複数の球状遊星に接する第１および第２のトラクションリングとを有する動力変調装置に関する。いくつかの実施の形態においては、電機子および電界が、電機子および電界の両者が電機子と同軸な軸を中心として回転できるように構成されている。一実施の形態においては、この動力変調装置が、軸方向に動くことができるサン軸を含んでおり、サン軸が、サンを動かすことによって当該動力変調装置の伝達比の変速を促すように構成されている。この動力変調装置に、動くことがない構造体へと取り付けられたシフトねじと、シフトねじへとねじ込まれるシフトナットとを設けることができ、シフトナットが、サン軸の軸方向の動きを生じさせるように構成される。
【００１６】
本発明のまた別の態様は、動力変調装置の伝達比を変速するための装置に関する。この装置が、動くことがない構造体へと取り付けられたシフトねじへとねじ込まれるシフトナットを含んでいる。シフトナットが、好ましくは、動力変調装置のサン軸に軸方向の動きを生じさせるように構成されている。
【００１７】
本発明のさらなる態様は、動力変調装置においてトルクを伝達するためのシャフトに関する。一実施の形態においては、シャフトが、当該シャフトの主軸に平行である第１および第２の複数の溝を含んでおり、第１および第２の複数の溝は、当該シャフトの外表面に形成されている。第２の複数の溝は、好ましくは、第１の複数の溝よりも当該シャフトの末端近くに位置している。いくつかの実施の形態においては、シャフトに、動力変調装置のサンを受け入れてこのサンと結合するためのサン座が設けられる。一実施の形態においては、シャフトが、おおむね当該シャフト内に同心に形成されたシャフト穴を有している。
【００１８】
本発明の別の態様は、複数の傾けることができる球状遊星を有している動力変調装置へと接続された補機を有している駆動系に関する。一実施の形態においては、この駆動系が、動力変調装置の伝達比を調節するために動力変調装置へと接続されたモータを含んでいる。いくつかの実施の形態においては、この駆動系が、モータを制御するためのコントローラを有している。一実施の形態においては、この駆動系の動力変調装置が、モータによって動力変調装置の比を調節するときに軸方向に動くように構成されたサン軸を備えている。
【００１９】
これらの進歩的態様および他の進歩的態様が、以下の詳細な説明を検討し、添付の図面を眺めることで、当業者にとって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
添付の図面は、本明細書に取り入れられて本明細書の一部を形成するが、本発明の実施の形態の固有の特徴を示している。
【図１Ａ】動力変調装置（ＰＭＤ）を取り入れてなる駆動系の概略のブロック図である。
【図１Ｂ】ＰＭＤを取り入れてなるさらに別の駆動系の概略のブロック図である。
【図２Ａ】ＰＭＤの一実施の形態の断面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＰＭＤの斜視図である。
【図２Ｃ】ケースに冷却フィンを備えている図２ＡのＰＭＤの斜視図である。
【図２Ｄ】ケースに冷却ファンを備えている図２ＡのＰＭＤの斜視図である。
【図３】ＰＭＤの第２の実施の形態の断面図である。
【図４】図３のＰＭＤの部分分解断面図である。
【図５】図１のＰＭＤの取り付けブラケットの斜視図である。
【図６】図１のＰＭＤの制御サブアセンブリの斜視図である。
【図７】ＰＭＤにおいて使用することができるカム・ローラ・ディスクである。
【図８】ＰＭＤにおいて使用することができるステータ板である。
【図９】ＰＭＤにおいて使用することができる掻き落としスペーサの斜視図である。
【図１０】ＰＭＤにおいて使用することができるシフタアセンブリの断面図である。
【図１１】ＰＭＤにおいて使用するための遊星−レッグアセンブリの斜視図である。
【図１２】球式のＰＭＤにおいて使用することができるケージの斜視図である。
【図１３】ＰＭＤの別の実施の形態の断面図である。
【図１４】図１３のＰＭＤの斜視図である。
【図１５Ａ】ＰＭＤ、モータ、および発電機を含んでいる複合装置の概念図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの複合装置の一実施の形態の断面図である。
【図１６】図１５Ｂの複合装置のスプラインアセンブリの一部分の斜視図である。
【図１７】図１５Ｂの複合装置の電機子マウントの斜視図である。
【図１８】図１５Ｂの複合装置の薄板の斜視図である。
【図１９】図１５Ｂの複合装置の電機子の斜視図である。
【図２０】図１５Ｂの複合装置の斜視図である。
【図２１】自動車のエンジンのクランクシャフトへと接続された図１３のＰＭＤの斜視図である。
【図２２】図２１のＰＭＤの別の斜視図である。
【図２３】図１３のＰＭＤの別のトラクションリングの正面図である。
【図２４】図２３のトラクションリングの断面図である。
【図２５】図２３のトラクションリングの斜視図である。
【図２６Ａ】図１５Ｂの複合装置において使用することができるシャフトの斜視図である。
【図２６Ｂ】図２６Ａのシャフトの上面図である。
【図２６Ｃ】図２６Ａのシャフトの断面図である。
【図２７Ａ】図１５Ｂの複合装置のための制御システムのいくつかの構成部品の分解斜視図である。
【図２７Ｂ】図２７Ａに示した構成部品の断面図である。
【図２８】本明細書に記載される動力変調装置において使用することができる制御システムのブロック図である。
【好ましい実施の形態の詳細な説明】
【００２１】
以下で、好ましい実施の形態を、添付の図面を参照して説明する。添付の図面においては、同じ参照番号は、全体を通じて、同じ構成要素を表す。本明細書に提示される説明において使用される用語は、本発明の特定の具体的実施の形態の詳細な説明に連動して使用されているにすぎないため、それらは決して限定的または制限的に解釈されるべきものでない。さらに、本発明の実施の形態は、いくつかの新規な特徴を含むと考えられるが、それらのうちのただ１つが単独で望ましい属性をもたらすわけではなく、あるいは本明細書に記載の本発明を実施するために不可欠というわけでもない。
【００２２】
本明細書において使用されるとき、用語「動作的に接続される（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「動作的に連結される（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「動作的にリンクされる（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｌｙ  ｌｉｎｋｅｄ）」、「動作可能に接続される（ｏｐｅｒａｂｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「動作可能に連結される（ｏｐｅｒａｂｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）」、および「動作可能にリンクされる（ｏｐｅｒａｂｌｙ  ｌｉｎｋｅｄ）」などは、一方の要素の動作によって第２の要素に対応、追随、または同時の動作または作動が引き起こされる要素間の関係（機械的、リンク、継手、など）を指す。本発明の実施の形態を説明するために上記用語が使用されるとき、要素をリンクまたは連結する特定の構造または機構が、典型的には説明される。しかしながら、特に具体的に明記しない限り、上記用語のうちの１つが使用されるとき、それら用語は、実際のリンクまたは連結がさまざまな形態（特定の場合には、当業者にとって自明であろう）をとってよいことを示している。説明の目的において、用語「半径方向の（ｒａｄｉａｌ）」は、本明細書において使用されるとき、変速機または連続可変装置の長手軸に対して垂直な方向または位置を指す。用語「軸方向の（ａｘｉａｌ）」は、本明細書において使用されるとき、変速機または連続可変装置の主軸または長手軸に平行な軸に沿った方向または位置を指す。
【００２３】
本明細書において説明される本発明の動力変調装置またはトルク／速度調節器の実施の形態は、広くには、米国特許第６，２４１，６３６号、同第６，４１９，６０８号、同第６，６８９，０１２号、および同第７，０１１，６００号、ならびに米国特許出願第１１／２４３，４８４号（米国特許出願公開第２００６／００８４５４９Ａ１号）に開示されているものなど、連続可変変速機（ＣＶＴ）装置に関する。これらの特許および出願のそれぞれの全開示が、本明細書に参照により組み込まれる。以下で説明される本発明の特定の実施の形態は、球状速度調節器を使用する球式の可変装置であって、典型的にはそれぞれの球状速度調節器の回転軸を傾けることができる球式の可変装置を取り入れている。速度調節器は、動力調節器、ボール、プラネット、球歯車またはローラとしても知られている。通常は、調節器は、ＣＶＴの長手軸に垂直な平面において半径方向に配列される。トラクションリングが、動力調節器のアレイの各側に１つ配置され、動力調節器に接するとともに、一方または両方のトラクションリングが、トラクションリングから動力調節器を介して他方のトラクションリングへとトルクを伝えるために、ローラへと挟み付けの接触力を加える。第１のトラクションリングが、ローラへと入力回転速度で入力トルクを加える。ローラが自身の固有の軸を中心にして回転し、出力回転速度で第２のトラクションリングへとトルクを伝える。出力回転速度に対する入力回転速度の比（「速度比」）は、第１および第２のトラクションリングのそれぞれのローラの回転軸への接触点の半径の比の関数である。ローラの軸をＣＶＴの軸に対して傾けることで、速度比が調節される。
【００２４】
本明細書に開示されるトルク／速度調節装置の一態様は、原動機が種々の被駆動装置を駆動する駆動システムに関する。原動機は、例えば、電気モータおよび／または内燃機関であってよい。本明細書における説明の目的において、補機類には、原動機を動力とすることができる任意の機械または装置が含まれる。例示の目的において、それらの機械または装置は、これらに限られるわけではないが、動力取り出し装置（Ｐｏｗｅｒ  Ｔａｋｅｏｆｆ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＴＯ）、ポンプ、コンプレッサ、発電機、補助電気モータ、などであってよい。さらに、補機類として、オルタネータ、ウォーターポンプ、パワーステアリングポンプ、燃料ポンプ、オイルポンプ、空調コンプレッサ、冷却ファン、スーパーチャージャ、および自動車のエンジンを典型的に動力とする他の任意の装置を挙げることができる。すでに述べたように、通常は、原動機の速度が、速度または出力の要求が変化するにつれて変化する一方で、補機類は、多くの場合、所与の実質的に一定な速度で最適に機能する。本明細書に開示されるトルク／速度調節装置の実施の形態を、原動機によって駆動される補機類へと届けられる動力の速度を制御するために使用することができる。
【００２５】
例えば、いくつかの実施の形態においては、本明細書に開示される速度調節器を、自動車のエンジンのクランクシャフトに取り付けられたプーリによって駆動される自動車の補機類の速度を制御するために使用することができる。通常は、補機類は、エンジンが低速でアイドリングしているとき、およびエンジンが高速で動作しているときの両方で、適切に機能しなければならない。補機類が、１つの速度において最適に動作する一方で、別の速度において効率の低下を抱えることもしばしばである。エンジンが低速以外の速度で運転している多くの場合に、補機類が余分な動力を消費し、車両の燃料経済性を低下させる。さらに、補機類によって生じる動力の引き出しは、車両を走行させるためのエンジンの能力を小さくし、場合によってはより大型のエンジンを必要にする。
【００２６】
特定の状況において、本明細書に開示される本発明のトルク／速度調節装置の実施の形態を、エンジンが低速で動作しているときに補機類への速度を高め、エンジンが高速で動作しているときに補機類への速度を下げるために使用することができる。したがって、補機類を１つの実質的に好ましい速度で動作させることが可能になることで、補機類の設計および動作を最適化することができ、補機類を、エンジン速度が低いときに充分な性能をもたらすために必要以上に大きくする必要がない。また、エンジンが高速で動作しているときに、トルク／速度調節装置が補機類への速度を減少させて、高いｒｐｍにおいて補機類が耐えなければならない応力荷重を小さくできるため、補機類を小さくすることが可能である。補機類が高速にさらされることがないため、期待される寿命を大幅に長くすることができる。いくつかの場合には、補機類を低速または高速で動作させなくてもよいため、より滑らかな車両の動作がもたらされる。さらに、補機類がより低い速度で動作するため、自動車を高速においてより静かに運転することができる。
【００２７】
本明細書に開示されるトルク／速度調節装置は、補機類ならびに自動車のエンジンのサイズおよび重量の削減を促進でき、したがって車両の重量を小さくし、燃料経済性を高めることができる。さらに、いくつかの場合には、より小さな補機類およびより小さなエンジンを使用するという選択肢が、これらの部品および自動車のコストを低くする。より小さな補機類およびより小さなエンジンは、パッケージングに柔軟性をもたらすことができ、エンジン室のサイズを小さくすることを可能にする。また、本明細書に開示されるトルク／速度調節装置の実施の形態は、エンジンのあらゆる動作範囲において補機類を最も効率的な速度で動作させることを可能にすることで、燃料経済性を高めることができる。最後に、このトルク／速度調節装置は、低速以外のあらゆるエンジン速度において補機類が余分な動力を消費することを防止することで、燃料経済性を向上させる。
【００２８】
ここで、図１Ａに目を向けると、本明細書に記載の本発明の実施の形態による動力変調装置２（すなわち、ＰＭＤ２）を含む一般的な駆動系５０が示されている。駆動系５０は、第１の継手６を介してＰＭＤ２へと接続された少なくとも１つの原動機４を含むことができる。通常は、ＰＭＤ２が、第２の継手８を介して被駆動装置８へと動力を届けるように構成されている。いくつかの実施の形態においては、潤滑システム１２が、ＰＭＤ２へと接続され、あるいはＰＭＤ２に一体化されている。典型的には、駆動系５０は、ＰＭＤ２および／または原動機４へと接続された制御システム１４を含むことができる。
【００２９】
原動機４は、例えば、内燃機関、電気モータ、あるいは両者の組み合わせであってよい。特定の用途においては、原動機４が、人力で動かされる機械的なリンクであってよく、他の実施の形態においては、原動機４は、補助動力付きの人力駆動装置であってよい。用途に応じ、第１および第２の継手６、１０は、スプライン、キー、またはフランジ継手から単一の遊星歯車セット、さらには並列または直列配置の複数の遊星歯車セットおよび他の歯車を有するギアボックスまでの範囲にわたる任意の種類の継手であってよい。特定の実施の形態においては、一方または両方の継手６、１０を使用しなくてもよく、その場合には、ＰＭＤ２が、原動機４または被駆動装置８へと直接接続される。被駆動装置８は、ＰＭＤ２および／または第２の継手１０からトルクの入力を受け取るように構成された任意の機械または設備であってよい。被駆動装置８は、例えば、コンプレッサ、バルブ、ポンプ、ファン、車両のオルタネータ、発電機、などであってよい。
【００３０】
いくつかの実施の形態においては、潤滑システム１２は、ＰＭＤ２の種々の部品を被覆および／または冷却するように構成された潤滑剤である。他の実施の形態においては、潤滑システムは、ＰＭＤ２における潤滑剤の案内を促進および推進するように構成された部品を含んでいる。例えば、さらに詳しく後述されるとおり、一実施の形態においては、潤滑システム１２が、ＰＭＤ２の内表面からＰＭＤ２の他の内部部品へと潤滑剤を案内するスクレーパを含んでいる。さらに他の実施の形態においては、潤滑システム１２が、ＰＭＤ２の種々の内部部品へと適量の潤滑剤を届けるように構成されたポンプ制御の油圧回路を含むことができる。駆動系５０の特定の実施の形態においては、制御システム１４が、ＰＭＤ２、原動機４、および／または潤滑システム１２と連絡してこれらを制御する電気式、機械式、または電気機械式の装置であってよい。例えば、一実施の形態においては、制御システム１４は、モータを動作させるためのロジックを備えるモータコントローラを有している電気機械式のシステムであってよく、モータが、ＰＭＤ２の状態変化（比の変更など）を生じさせるべく、１つ以上の機械的な歯車、リンク、などを駆動する。
【００３１】
駆動系５０の動作の際に、原動機４が、とりわけ原動機４に課される種々の負荷要件に応じた特定のトルクおよび速度レベルにて動力を生成して届ける。制御システム１４は、ＰＭＤ２が原動機４からの動力を受け取って、所望の（あるいは、変調された）トルクおよび速度レベルで動力を被駆動装置８へと届けるような方法で動作し、このトルクおよび速度レベルは、原動機４の動作のトルクおよび速度レベルと同じである必要はない。いくつかの用途においては、ＰＭＤ２を、原動機４から受け取る動力のトルクおよび速度レベルが変動する場合でも、一定の速度で被駆動装置へと動力を届けるように制御することが望ましい。
【００３２】
次に、図１Ｂを参照すると、駆動系６０が示されている。いくつかの実施の形態においては、駆動系６０が、１つ以上の継手６Ａを介して１つ以上のＰＭＤ２Ａ、２Ｂ、および２Ｃへと接続された原動機４を含むことができる。図示の実施の形態においては、ＰＭＤ２Ａが、第２の継手１０Ａを介して被駆動装置８Ａへと接続される一方で、ＰＭＤ２Ｂが、第２の継手１０Ｂを介して被駆動装置８Ｂへと接続されている。いくつかの実施の形態においては、原動機４が、被駆動装置８Ｃおよび駆動／被駆動装置８Ｄへと接続された少なくとも１つのＰＭＤ２Ｃを含むことができる複合装置１６へと、継手６Ａを介して接続される。駆動系６０の一実施の形態においては、継手６Ａが、ベルトを駆動するプーリを含んでおり、ベルトが、ＰＭＤ２Ａ、２Ｂ、および２Ｃのうちの１つ以上を駆動する。いくつかの実施の形態においては、第２の継手１０Ａ、１０Ｂが、例えばチェーンを駆動するスプロケットまたはベルトを駆動するプーリであってよい。このチェーンおよびベルトが、それぞれ、該当の被駆動装置８Ａ、８Ｂへと接続された対応するスプロケットまたはプーリを駆動する。このように、駆動系６０の一実施の形態においては、動力変調装置を、駆動系６０に存在する被駆動装置のそれぞれに専属させることができる。図示されていないが、ＰＭＤ２Ａ、２Ｂ、２Ｃのそれぞれが、自身の固有の制御システム１４および／または潤滑システム１２を有することができる。さらに別の実施の形態においては、複合装置１６が、オルタネータおよび／または始動モータへと接続または一体化されたＰＭＤ２Ｃであってよい。一実施の形態においては、例えば、複合装置が、ＰＭＤ２Ｃを車両の冷却ファンおよび／またはウォーターポンプに一体化させている。駆動／被駆動装置について、ＰＭＤ２Ｃとの他の組み合わせまたは一体化が実現可能であり、かつ望ましいことが、当業者にとって明らかであろう。
【００３３】
次に、図２Ａを参照すると、入力−対−出力の速度／トルク比を変化させることができる連続可変遊星トルク／速度調節装置１００（以下では、動力変調装置１００またはＰＭＤ１００と称する）の一実施の形態が示されている。いくつかの実施の形態においては、ＰＭＤ１００が、ＰＭＤ１００の中心を貫いて第１の取り付けブラケット１０および第２の取り付けブラケット１１を超えて延びている中心軸１０５を有している。説明の目的のために、中心軸１０５が、ＰＭＤ１００の長手軸を定め、これがＰＭＤ１００の他の部品の位置および／または運動を説明するための基準点として機能する。本明細書において使用されるとき、用語「軸方向の（ａｘｉａｌ）」、「軸方向に（ａｘｉａｌｌｙ）」、「横方向の（ｌａｔｅｒａｌ）」、「横方向に（ｌａｔｅｒａｌｌｙ）」は、中心軸１０５によって定められる長手軸に同軸または平行な位置または方向を指す。用語「半径方向の（ｒａｄｉａｌ）」および「半径方向に（ｒａｄｉａｌｌｙ）」は、中心軸１０５によって定められる長手軸から垂直に延びる位置または方向を指す。特定の実施の形態においては、第１および／または第２の取り付けブラケット１１、１２が、取り外し可能に構成されている。第１の端部ナット１０６および第２の端部ナット１０７が、それぞれ中心軸１０５該当の端部に位置し、中心軸１０５を取り付けブラケット１１、１２へと取り付けている。図示のＰＭＤ１００の実施の形態は、自動車のエンジンのクランクシャフトに取り付けられて、例えばフロントエンド補機駆動システム（ＦＥＡＤ）の補機類の速度を制御するために使用されるように構成されているが、ＰＭＤ１００は、トルク／速度調節装置を利用する任意の設備または車両において実践可能である。中心軸１０５が、ケージアセンブリ１８０、入力アセンブリ１５５、および出力アセンブリ１６５のために半径方向のおよび横方向の支持を提供している。この実施の形態においては、中心軸１０５が、シフトロッド１１２を収容するように構成された穴１９９を含んでいる。後述されるように、シフトロッド１１２が、ＰＭＤ１００の速度比の変化を実行する。
【００３４】
ＰＭＤ１００は、バリエータ／アセンブリ１４０を含んでいる。バリエータアセンブリ１４０は、ＰＭＤ１００への入力速度のＰＭＤ１００からの出力速度に対する比を変化させるように構成された任意の機構であってよい。一実施の形態においては、バリエータアセンブリ１４０が、第１のトラクションリング１１０、第２のトラクションリング１３４、傾けることができる遊星−レッグアセンブリ１５０、およびサンアセンブリ１２５を含んでいる。第１のトラクションリング１１０は、中心軸１０５を中心にして同軸かつ回転可能に取り付けられたリングであってよい。第１のトラクションリング１１０の半径方向外側の縁において、トラクションリング１１０は、斜めに延びて接触面１１１を終端としている。いくつかの実施の形態においては、接触面１１１が、例えば第１のトラクションリング１１０へと取り付けられたリングなど、別個の構造体であってよく、第１のトラクションリング１１０が、接触面１１１の支持を提供することができる。接触面１１１を、第１のトラクションリング１１０へとねじ込みまたは圧入でき、あるいは任意の適切な固定具または接着剤によって取り付けることができる。このように、いくつかの実施の形態においては、トラクションリング１１０、１３４が、遊星１０１のアレイに接触するおおむねリング状の部品である。いくつかの実施の形態においては、トラクションリング１１０、１３４が、接触面１１１から半径方向外側へと延びる支持構造１１３を有しており、支持構造１１３が、半径方向の剛性を高め、ＰＭＤ１００において軸方向の力を受ける部品のコンプライアンスに抗し、軸方向の力の成分を半径方向外側へと動かすことができるようにする構造的な支持をもたらし、ＰＭＤ１００の軸方向の長さを短くしている。
【００３５】
いくつかの実施の形態においては、ＰＭＤ１００は、中心軸１０５を中心にして回転可能なおおむね円筒形の筒であるケース１３８を含んでいる。ケース１３８は、ＰＭＤ１００の構成部品の大部分を収容する内側と、ＰＭＤ１００を使用する何らかの部品、設備、または車両へと動作可能に接続されるように構成された外側とを有している。一実施の形態においては、ケース１３８の外側が、自動車の補機類の駆動部として構成されている。
【００３６】
図２Ｃを参照すると、ケース１３８は、いくつかの実施の形態において、ケース１３８の外周に放射状に配置された１つ以上の冷却フィン６６を備えている。冷却フィン６６は、好ましくは、アルミニウム、銅、または鋼など、熱を速やかに散逸させることができる材料から形成されるが、任意の適切な材料を使用することができる。いくつかの実施の形態においては、冷却フィン６６およびケース１３８が、１部品として形成されるが、他の実施の形態においては、冷却フィン６６が別個の部品であって、標準的な固定具、接着剤、締まりばめ、キー、スプライン、溶接、または他の任意の適切な方法によってケース１３８へと取り付けられる。いくつかの実施の形態においては、冷却フィン６６が、鋳造または鍛造アルミニウムからの筒として形成され、冷却フィン６６の筒状部の外径から半径方向外側に延びている。とりわけ、冷却フィン６６を、ＰＭＤ１００の動作時に生じる熱を放射するように構成でき、ＰＭＤ１００の周囲の空気の流れを促進するように構成できる。いくつかの実施の形態においては、冷却フィン６６が、中心軸１０５の軸に平行である一方で、別の実施の形態においては、冷却フィン６６が、ケース１３８の外径を巡る１つ以上のフランジ（図示せず）として構成される。さらに他の実施の形態においては、冷却フィン６６が、ファンとして機能することができるらせん羽根（図示せず）である。
【００３７】
図２Ｄを参照すると、いくつかの実施の形態においては、冷却ファン６８が、ケース１３８に取り入れられている。冷却ファン６８の羽根６９は、いくつかの実施の形態においては、アルミニウム、銅、または鋼など、熱を速やかに散逸させることができる材料から製作されるが、ガラス充填ナイロンあるいは他のプラスチックおよび複合材料など、他の材料も使用可能である。冷却ファン６８は、いくつかの実施の形態においては、別個の部品であって、標準的な固定具（冷却ファン６８の貫通孔７０に挿入され、ケース１３８の対応する穴へとねじ込まれる）を使用してケース１３８へと剛に取り付けられる。他の実施の形態においては、冷却ファン６８を、接着剤、キー、スプライン、締まりばめ、溶接、または他の任意の適切な方法によって取り付けることができる。さらに別の実施の形態においては、冷却ファン６８およびケース１３８が、１つの部品として形成される。冷却ファン６８の羽根６９は、好ましくは、ＰＭＤ１００の動作時に生じる熱の迅速な放散をもたらすとともに、エンジン室の全体の気流を促進するように構成される。いくつかの実施の形態においては、冷却ファン６８が、ラジエタを通って空気を引き込むように構成される一方で、他の実施の形態においては、冷却ファン６８が、エンジン室を通過するように空気を押す。
【００３８】
図２Ａ、図２Ｂ、図１０、および図１１を参照すると、ＰＭＤ１００は、トルクを第１のトラクションリング１１０から第２のトラクションリング１３４へ伝達するため、および入力速度−対−出力速度の比を変化させるための遊星−レッグアセンブリ１５０を含むことができる。いくつかの実施の形態においては、遊星−レッグアセンブリ１５０は、遊星１０１、遊星軸１０２、およびレッグ１０３を含んでいる。遊星軸１０２は、遊星１０１の中心を通って形成される穴を貫いて延びるおおむね円柱形の軸であってよい。いくつかの実施の形態においては、軸１０２は、遊星１０１を軸１０２上に整列させるニードルまたはラジアルベアリングを介して、遊星１０１の穴の表面と取り合っている。いくつかの実施の形態においては、軸１０２が、レッグ１０３によって遊星１０１の回転の軸を動かすことができるよう、遊星１０１の両側において穴の終端を超えて延びている。軸１０２は、遊星１０１の端を超えて延びている部位において、レッグ１０３の半径方向外側の端部と結合する。レッグ１０３は、遊星軸１０２を傾けるように構成された半径方向の延長部である。
【００３９】
軸１０２は、レッグ１０３の半径方向外側の端部に形成された穴を貫通している。レッグ１０３を、ｅリングなどのクリップリングによって軸１０２上に配置することができ、あるいは軸１０２上へと圧入することができるが、軸１０２およびレッグ１０３の間に、他の任意の種類の固定を利用することができる。また、遊星−レッグアセンブリ１５０は、遊星軸１０２のそれぞれの端部に取り付けられる転がり部材であって、ＰＭＤ１００の他の部品が軸１０２に整列するときに軸１０２の転がり接触をもたらすスキューローラ１５１を含むことができる。いくつかの実施の形態においては、レッグ１０３が、半径方向内側の端部にシフトカムホイール１５２を備えている。シフトカムホイール１５２は、レッグ１０３の半径方向の位置の制御、したがって軸１０２の傾斜角の制御を容易にする。さらに別の実施の形態においては、レッグ１０３が、ケージアセンブリ１８０またはステータ板８００（図８を参照）におけるレッグ１０３の案内および支持を可能にするステータホイール１１０５（図１１を参照）に組み合わせられている。図１１に示されているように、ステータホイール１１０５は、レッグ１０３の長手軸に対して斜めであってよい。いくつかの実施の形態においては、ステータホイール１１０５が、ステータホイール１１０５の中心軸が遊星１０１の中心と交差するように構成される。
【００４０】
さらに図２Ａ、図２Ｂ、図１０、および図１１を参照すると、種々の実施の形態において、遊星１０１と軸１０２との間の取り合いは、他の実施の形態において後述されるベアリングのいずれかであってよい。しかしながら、別の実施の形態においては、遊星１０１が軸１０２に固定され、遊星１０１と一緒に回転する。このような実施の形態においては、ベアリング（図示せず）が、軸１０２上に作用する横力がレッグ１０３および／またはケージアセンブリ１８０によって対処されるように、軸１０２とレッグ１０３との間に配置される（さまざまな実施の形態において後述）。このような実施の形態においては、軸１０２とレッグ１０３との間に配置されるベアリングが、ラジアルベアリング（球またはニードル）、ジャーナルベアリング、または他の任意の種類のベアリング、あるいは適切な機構または手段である。
【００４１】
次に、図２Ａ、図３、図４、および図１０を参照して、サンアセンブリ１２５を説明する。いくつかの実施の形態において、サンアセンブリ１２５は、サン１２６、シフトカム１２７、およびサンベアリング１２９を含む。サン１２６は、おおむね円筒形の筒である。一実施の形態において、サン１２６は、おおむね一定の外径を有するが、他の実施の形態においては、外径は一定ではない。シフトカム１２７は、サン１２６の一端または両端に配置され、シフトカムホイール１５２と相互作用して、レッグ１０３を動かす。図示の実施の形態においては、シフトカム１２７が凸状であるが、レグ１０３の所望の動きを生み出す任意の形状であってよい。いくつかの実施の形態においては、シフトカム１２７が、シフトカム１２７の軸方向の位置によってレッグ１０３の半径方向の位置を制御して、軸１０２の傾きの角度を制御するように構成されている。
【００４２】
いくつかの実施の形態においては、シフトカム１２７の半径方向の内径が、一方のシフトカム１２７を他方のシフトカム１２７へと取り付けるべく互いに向かって軸方向に延びている。図２Ａに示されるとおり、カムの延長部１２８が、中心軸１０５の周囲の円筒を形成している。カム延長部１２８が、一方のカム１２７から他方のカム１２７へ延び、クリップリング、ナット、または他の何らかの適切な固定具によって所定の位置に保持されている。いくつかの実施の形態においては、シフトカム１２７の一方または両方が、カムディスクの延長部１２８へとねじ込まれ、それらが所定の位置に固定される。図示の実施の形態においては、カム１２７の凸曲線が、サンアセンブリ１２５の軸方向の中心から軸方向に離れるように極大まで延び、次いで半径方向外側へと延び、サンアセンブリ１２５の軸方向の中心に向かって軸方向に内側へと戻る。カムのこの輪郭は、サンアセンブリ１２５が軸方向の極端において移動する際に生じうるバインディングを低減させる。他のカムの形状も、同様に使用することができる。
【００４３】
図２Ａに示した実施の形態においては、シフトロッド１１２が、ＰＭＤ１００の伝達比の変化を生じさせる。一実施の形態においては、中心軸１０５の穴１９９の内側に同軸に配置されたシフトロッド１１２が、ねじ山付きの端部１０９を中心軸１０５の片側から突き出させて有している細長いロッドである。シフトロッド１１２の他端は、サンアセンブリ１２５へと延びており、シフトロッド１１２におおむね横方向に取り付けられたシフトピン１１４を含んでいる。シフトピン１１４が、シフトロッド１１２によってサンアセンブリ１２５の軸方向の位置を制御できるよう、サンアセンブリ１２５に係合している。送りねじアセンブリ１１５が、中心軸１０５内のシフトロッド１１２の軸方向の位置を制御する。いくつかの実施の形態においては、送りねじアセンブリ１１５が、シフトアクチュエータ１１７を含んでおり、シフトアクチュエータ１１７は、外径にシフト歯車１１８を有することができ、内径の一部にシフトロッド１１２と係合するねじ山を有することができる。いくつかの実施の形態においては青銅またはプラスチックなどの低摩擦材料で構成されるシフトブシュ１１９が、中心軸１０５上に回転可能に配置される円板状の部品である。シフトブシュ１１９を、任意の手段によって中心軸１０５上で軸方向について拘束でき、図２Ａに示した実施の形態においては、シフトブシュ１１９が、端部ナット１０７によって所定の位置に保持されている。シフトアクチュエータ１１７は、平頭ねじなどといった標準的な固定具を使用してシフトブシュ１１９へと取り付けられる。シフト歯車１１８が、駆動歯車２２（図２Ｂを参照）に係合し、いくつかの実施の形態にいては、駆動歯車２２を、電気ステッピングモータなどのモータ２０によって動かすことができる。いくつかの実施の形態においては、シフト歯車１１８が、標準的な平歯車であるが、他の実施の形態においては、シフト歯車１１８が、はすば歯車などといった別の種類の歯車であってよい。
【００４４】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、入力アセンブリ１５５が、バリエータアセンブリ１４０へのトルクの伝達を可能にする。いくつかの実施の形態においては、入力アセンブリ１５５が、例えばベルト（図示せず）からの直線運動を回転運動に変換する入力プーリ１５６を含んでいる。いくつかの実施の形態においては、入力プーリ１５６が、原動機の軸（自動車のエンジンのクランクシャフトまたはモータなど）へと動作可能に取り付けられたベルトからのトルクを受け取る。ここでは、プーリが使用されているが、ＰＭＤ１００の他の実施の形態は、例えばチェーンから運動を受け取るスプロケットを使用してもよい。入力プーリ１５６は、軸方向の力生成機構へとトルクを伝達する。図示の実施の形態においては、軸方向の力生成機構は、トルクを第１のトラクションリング１１０へ伝達するカムローダ１５４である。カムローダ１５４は、第１の負荷カムリング１５７、第２の負荷カムリング１５８、および負荷カムリング１５７、１５８の間に配置された１式のカムローラ１５９を含んでいる。カムローダ１５４が、プーリ１５６からのトルクを第１のトラクションリング１１０へと伝達し、最終的に第１のトラクションリング１１０、遊星１０１、サン１２６、および第２のトラクションリング１３４のための接触力になる軸方向の力を生成する。軸方向の力は、カムローダ１５４へ印加されるトルクの大きさにおおむね比例する。いくつかの実施の形態においては、入力プーリ１５６が、ケース１３８が回転するがプーリ１５６はトルクを供給していないときに惰行機構として作用する一方向クラッチ（図示せず）を介して、第１の負荷カムリング１５７へとトルクを加える。いくつかの実施の形態においては、第２の負荷カムリング１５８が、第１のトラクションリング１１０と一体の一部品であってよい。
【００４５】
さらに図２Ａを参照すると、第２のカムローダ５４を、遊星１０１へと加えられる軸方向の力を最適化するために使用することができる。一実施の形態においては、第２のカムローダ５４が、第２のトラクションリング１３４とケース１３８との間に配置され、負荷カムリング５７、負荷カムリング５８、および負荷カムリング５７、５８の間に介装された１式のカムローラ５９を含んでいる。
【００４６】
図２Ａ、図２Ｂに示されているように、端部キャップ１６０が、ＰＭＤ１００の内部の構成部品のケース１３８への収容を容易にしている。いくつかの実施の形態においては、端部キャップ１６０が、ケース１３８の開放端へと取り付けられるおおむね平坦な円板であり、第１の負荷カムリング１５７、中心軸１０５、およびシフトロッド１１２を通すことができるように中央を貫く穴を有している。いくつかの実施の形態においては、端部キャップ１６０がケース１３８に取り付けられ、カムローダ１５４によって生成される軸方向の力に対処するうえで役に立つ。端部キャップ１６０を、アルミニウム、チタニウム、鋼、あるいは高強度の熱可塑性または熱硬化プラスチックなど、軸方向の力に応じることのできる任意の材料で製造することができる。端部キャップ１６０は、固定具（図示せず）によってケース１３８へと固定されるが、端部キャップ１６０をケース１３８へとねじ込んでも、あるいは他の方法でケース１３８へと取り付けてもよい。
【００４７】
一実施の形態においては、端部キャップ１６０のカムローダ１５４に対向する面に、プレローダ（図示せず）を収容する溝が半径を巡って形成される。プレローダは、トルクのレベルがきわめて低いときに初期の拘束力をもたらすばねであってもよい。プレローダは、ばねまたはＯリングのような弾性材料など、カムローダ１５４、したがってトラクションリング１３４へと初期の力を供給することができる任意の装置であってよい。プレローダは、その寿命を通じて高いばね定数を有しかつ高レベルの弾性を維持することができる点で、波状ばねであってもよい。
【００４８】
いくつかの実施の形態においては、プレローダが、スラストワッシャ１６２およびスラストベアリング１６３によって端部キャップ１６０へと直接荷重される。図示の実施の形態においては、スラストワッシャ１６２は、プレローダを収容する溝を覆ってスラストベアリング１６３のためのスラストレースを提供する典型的なリングワッシャである。スラストベアリング１６３は、コンビネーション・スラスト・ラジアル・ベアリングに比べて高レベルのスラスト容量を有し、構造的剛性を向上させるとともに、公差の要件およびコストを低減させるニードル・スラスト・ベアリングであってよいが、他の任意の種類のスラストベアリングまたはコンビネーションベアリングを使用することも可能である。特定の実施の形態においては、スラストベアリング１６３は、ボール・スラスト・ベアリングである。カムローダ１５４によって生成される軸方向の力は、スラストベアリング１６３およびスラストワッシャ１６２を介して端部キャップ１６０へと反作用される。端部キャップ１６０が、ケース１３８へ取り付けられてＰＭＤ１００の構造を完成させる。
【００４９】
さらに図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、特定の実施の形態においては、プーリ３６がケース１３８に組み合わせられている。プーリ３６は、サーペンタインベルトの輪郭を有することができるが、他の実施の形態においては、プーリ３６を、タイミングベルト、Ｖベルト、丸ベルト、または他の任意の種類のベルトを受け入れるように設計することができる。プーリ３６を、ケース１３８へとキーで固定することができ、あるいはプーリ３６を、ピン、ねじ、スプライン、溶接、圧入、または剛な接続をもたらす任意の方法を使用して、取り付けることができる。いくつかの実施の形態においては、プーリ３６およびケース１３８が１つの部品であるように、プーリ３６がケース１３８へと一体に形成される。
【００５０】
図２Ａおよび図２Ｂにおいて、１つ以上のカムディスクベアリング１７２が、第１の負荷カムリング１５７を中心軸１０５に対する半径方向の位置に保持する一方で、端部キャップベアリング１７３が、第１の負荷カムリング１５７と端部キャップ１６０の内径との間の半径方向の整列を維持する。カムディスクベアリング１７２および端部キャップベアリング１７３は、ここではニードル・ローラ・ベアリングであるが、他の種類のラジアルベアリングも同様に使用可能である。ニードル・ローラ・ベアリングの使用は、より大きな軸方向フロートを許容し、プーリ１５６によって生じるバインディングモーメントに対応する。ＰＭＤ１００の他の実施の形態、あるいは本明細書に記載される任意の他の実施の形態においては、カムディスクベアリング１７２および端部キャップベアリング１７３の各々またはいずれかを、コンビネーション・ラジアル−スラスト・ベアリングの相補ペアで置き換えることも可能である。そのような実施の形態においては、ラジアル・スラスト・ベアリングが、半径方向の支持をもたらすだけでなく、スラストを吸収することもでき、これが、スラストベアリング１６３を補助し、かつスラストベアリング１６３の負荷を少なくとも部分的に軽減することができる。
【００５１】
さらに図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、中心軸１０５の周囲に同軸に取り付けられて中心軸１０５とケース１３８の閉鎖端の内径との間に保持される支持部材である軸１４２が、ケース１３８を中心軸１０５に対して半径方向に整列させて保持する。軸１４２は、中心軸１０５に角度に関して整列させられた状態で固定される。ここでは、キー１４４が、軸１４２を角度に関して整列した状態に固定しているが、この固定は、当業者にとって公知の任意の手段によって行うことができる。軸１４２とケース１３８の内径との間に、ラジアル・ハブ・ベアリング１４５が取り付けられ、ケース１３８の半径方向の位置および軸方向の整列を維持する。ハブベアリング１４５は、封止用の軸キャップ１４３によって所定の位置に保持される。軸キャップ１４３は、中心軸１０５の周囲に適合する中央穴を有しており、ここでは固定具１４７によってケース１３８に取り付けられる円板である。
【００５２】
次に、図３、図４、および図１０に目を向け、ＰＭＤ１００の別の実施の形態であるＰＭＤ３００を説明する。ＰＭＤ３００は、とりわけトラクションリング３３４、ケージ３８９、サンアセンブリ３２５、遊星−レッグアセンブリ３５０、およびトラクションリング３１０を、他の構成部品とともに収容するケース３５１を含んでいる。トラクションリング１１０、１３４に比べ、トラクションリング３１０、３３４の角度が小さくなっており、これが軸方向の力に耐えるトラクションリング３１０、３３４の能力を高め、ＰＭＤ３００の全体としての半径方向の径を縮小する。ＰＭＤ３００は、別のシフト機構を備えており、そこでは、シフトロッド３１２が、サンアセンブリ３２５の軸方向の動きを生じさせるように構成された送りねじ機構を含んでいる。この実施の形態においては、送りねじ機構が、サンアセンブリ３２５の内側または付近のシフトロッド３１２の端部に形成された１式の送りねじ３１３を含んでいる。１つ以上のサン・アセンブリ・ピン３１４が、カムディスク延長部３２８から送りねじ３１３へと半径方向に延びており、シフトロッド３１２の回転につれて軸方向に移動する。
【００５３】
図示の実施の形態においては、サン３２６の外径が一定ではなく、サン３２６の両端において外径が大きくなっている。この設計により、サン３２６に接するＰＭＤ内の潤滑剤が、サン３２６の最大の直径へと遠心力によって引き出される。潤滑剤は、ひとたびサン３２６の両端に達すると、ＰＭＤ３００の中心から半径方向に離れるように潤滑を必要とする部品へと噴き付けられる。いくつかの実施の形態においては、この設計により、サン３２６が、サン３２６を中心位置から軸方向に離れるように駆動しようとする力に抵抗できる。しかしながら、これは単に一例にすぎず、サン３２６の外径は、サン３２６へと加わる力に対応するため、およびＰＭＤ３００のシフトを補助するために、設計者が望む任意の方法で変更されてもよい。
【００５４】
次に、図２Ａ、図２Ｂ、図５、および図６を参照すると、いくつかの実施の形態においては、取り付けブラケット１０、１１が、ＰＭＤ１００を自動車のフレーム（図示せず）、エンジンブロック（図２１を参照）、あるいはフレームまたはエンジンブロックへと取り付けられたブラケット（図示せず）などといった固定の物体へと接続するように構成されている。一実施の形態においては、ブラケット１０、１１が、中心軸１０５のそれぞれの端部の付近に形成された平坦部２６に取り付けられている。端部ナット１０６、１０７が、取り付けブラケット１０、１１をＰＭＤ１００へと締め付けるべく中心軸１０５のそれぞれの端部にねじ込まれる。いくつかの実施の形態においては、取り付けブラケット１０、１１が鋼から製作されるが、他の実施の形態においては、チタニウム、アルミニウム、または複合材料など、他の材料も使用することができる。一方または両方の取り付けブラケット１０、１１を、着脱可能に構成することができる。取り付けブラケット１０が、標準的な固定具を使用して取り付けブラケット１０をエンジンブロックまたはフレームなどの固定の物体へと取り付けできるようにする穴１２を含むことができる。一実施の形態においては、取り付けブラケット１１が着脱可能であり、エンジンブロックまたはフレームなどの固定の物体への取り付けを可能にする穴１３を有している。いくつかの実施の形態においては、取り付けブラケット１０、１１が、標準的な固定具を使用して互いに取り付けられる。他の実施の形態においては、着脱式のブラケット１１は使用されず、取り付けブラケット１０が、標準的な固定具を使用してＰＭＤ１００を固定の物体へと取り付けることを可能にするように穴１２が形成されているＵ字形の部品である。いくつかの実施の形態においては、取り付けブラケット１１を、入力ベルト（図示せず）または出力ベルト（図示せず）の交換を容易にするために、標準的な固定具によって速やかに取り外すことができる。他の実施の形態においては、取り付けブラケット１０および／または取り付けブラケット１１が、取り付け相手の物体に対応するように、他の形状であってよい。特定の実施の形態においては、取り付けブラケット１０、１１の一方または両方を、ケージアセンブリ１８０へと動作可能に接続し、ケージアセンブリ１８０の固定および回転防止に役立てることができる。
【００５５】
いくつかの実施の形態においては、ステッピングモータなどのモータ２０を、ＰＭＤ１００の速度比の変更および調節のために使用することができる。モータ２０が、モータブラケット２４および標準的な固定具によって取り付けブラケット１０へと取り付けられ、いくつかの実施の形態においては、モータブラケット２４が、取り付けブラケット１０、１１と同じ材料で製作されている。駆動歯車２２が、モータ２０の軸へと接続されている。駆動歯車２２は、シフト歯車１１８に噛合しており、シフト歯車１１８は、いくつかの実施の形態においては、シフトロッド１１２におけるトルクを大きくし、速度を小さくするために、駆動歯車２２よりも大きい。シフトブシュ１１９が、シフトブシュ１１９の自由な回転を可能にするすきまばめにて、中心軸１０５上に同心に取り付けられている。端部ナット１０７が、シフトブシュ１１９がＰＭＤ１００の中心に向かって軸方向に移動することがないようにしている。シフト歯車１１８は、シフトロッド１１２へとねじ込まれ、標準的な固定具によってシフトブシュ１１９へと取り付けられている。
【００５６】
動作時、モータ２０が駆動歯車２２を駆動し、駆動歯車２２がシフト歯車１１８を駆動し、シフト歯車１１８がシフトロッド１１２を回転させ、ＰＭＤ１００の速度比の変更を生じさせる。いくつかの実施の形態においては、モータ２０が、自動車のエンジンの回転数および／またはＰＭＤ１００の回転数を計数し、次いでＰＭＤ１００を変速すべくステッピングモータ２０へと信号を送ることができる制御フィードバックループを備えるロジック装置（図示せず）によって制御される。このロジック装置は、当該技術分野において周知である。
【００５７】
図７は、例えばＰＭＤ１００、ＰＭＤ３００、または他の球状遊星ＰＭＤにおいてにおいて使用することができるカムリング７００を示している。カムリング７００は、半径方向の外側の縁に形成されたカム溝７１０を有している。カム溝７１０は、１式のカムローラ（図示せず）を収容する。カムローラは、球（ベアリング球など）であってよいが、バリエータアセンブリ１４０、３４０へと加えられる軸方向の力をＰＭＤ１００、３００へと加えられるトルクに実質的に比例する量にて加減すべくカム溝７１０の形状との組み合わせにおいてトルクをトルク成分および軸方向の力成分へと変換する他の任意の形状であってもよい。他に、そのような形状として、円柱形のローラ、たる型ローラ、非対称ローラ、または他の任意の形状が挙げられる。多くの実施の形態において、カムディスク溝７１０に使用される材料は、好ましくは、カムディスク７００が経験することになる荷重において過剰または恒久的な変形に対抗するために充分に強い。大トルクの用途においては、特別な硬化処理が必要な場合もある。いくつかの実施の形態においては、カムディスク溝７１０が、４０ＨＲＣ以上へと硬化処理された炭素鋼で製造される。カムローダ（図１のカムローダ１５４、または任意の他の種類のカムローダ、など）の動作の効率は、上記の硬さ値によって左右され、典型的には、効率を高めるために硬さが増されるが、高度の硬化は、カムの荷重部品を脆くする可能性があり、コストも高まる可能性がある。
【００５８】
図７は、コンフォーマルカムの一実施の形態を示している。すなわち、カム溝７１０の形状が、カムローラの形状に実質的に一致する。溝７１０がローラに一致するため、溝７１０がベアリングローラ・リテーナとして機能し、いくつかの状況においてカムローラの収容および／または離間のためのケージ部材の使用を不要にする。図７に示した実施の形態は、一方向の負荷カムリング７００であるが、負荷カムリング７００は、双方向の負荷カムリングであってもよい（例えば、図２３〜２５の双方向の負荷カムリングを参照）。いくつかの実施の形態においては、ベアリング・ローラ・リテーナを使用する必要がなくなることで、ＰＭＤ１００、３００の設計が単純になる。さらに、コンフォーマルなカム溝７１０は、ベアリングローラと溝７１０との間の接触応力の低減を可能にし、ベアリングローラのサイズの縮小および／または数の削減を可能にし、あるいは材料選択の柔軟性を拡大できる。
【００５９】
図８は、バリエータアセンブリ１４０のケージアセンブリ１８０のケージ１８９またはバリエータアセンブリ３４０のケージアセンブリ３８９の支持構造体を形成するために使用されるケージディスクまたはステータ板８００を示している。いくつかの実施の形態においては、ケージディスク８００が、変速時にレッグ１０３が半径方向内側および外側に移動するときにレッグ１０３を案内及び支持するように形作られている。また、ケージディスク８００は、軸１０２の角度の整列ももたらす。いくつかの実施の形態においては、それぞれの軸１０２のための２つのケージディスク８００の対応する溝が、バリエータアセンブリ１４０、３４０におけるシフト力を低減するために、角度方向にわずかにオフセットされている。
【００６０】
特定の実施の形態においては、レッグ１０３が、ステータ板８００のスロットによって案内される。レッグ１０３上のレッグローラ１１０７（図１１を参照）が、ステータ内の円形の輪郭に追従する。レッグローラ１１０７は、通常は、シフト力または牽引接触回転力によって加えられる並進力に対向する並進反作用点をもたらす。レッグ１０３およびそれぞれのレッグローラ１１０７は、ＰＭＤ１００、３００の比が変更されるときに平面運動にて移動し、レッグ１０３が、遊星１０１の中心付近に中心を持つ円形の包絡線を描く。レッグローラ１１０７は、レッグ１０３の中心からオフセットされているため、同様にオフセットされた包絡線を描く。各ステータ板８００にレッグローラ１１０７の平面運動に一致する矛盾のない輪郭を生成するために、各レッグ１０３におけるローラのオフセットと同じ量だけ溝の中心からオフセットされた円形の切断が必要である。
【００６１】
次に、図２Ａ、図９、および図１２を参照すると、潤滑向上潤滑スペーサ９００を実装するケージアセンブリ３８９の別の実施の形態が示されている、図示の実施の形態においては、この場合にはケージ３８９（図４も参照）である遊星１０１のための支持構造体が、ケージディスク１２２０を１つ以上の潤滑スペーサ９００を含む複数のスペーサ１２１０へ取り付けることによって形成される。潤滑スペーサ９００は、ケース１３８、３５１の表面から潤滑剤を掻き落として、潤滑剤をバリエータアセンブリ１４０、３４０の中央の部材に向かって戻すように案内するためのスクレーパ９１０を有している。さらに、いくつかの実施の形態の潤滑スペーサ９００は、潤滑剤の流れを潤滑剤を最も利用する領域へと案内するうえで役に立つ通路９２０を有している。いくつかの実施の形態においては、潤滑スペーサ９００における通路９２０の間の部分が、潤滑剤の流れを通路９２０へと案内する隆起したくさび９２５を形成している。スクレーパ９１０は、スペーサ９００と一体であってよく、あるいは別個であって、スクレーパ９１０の材料と異なる材料（これに限られるわけではないが、ケース１３８から潤滑剤の掻き落としを向上させるゴムなど）で製作されていてもよい。スペーサ１２１０および潤滑スペーサ９００の両端は、ケージディスク１２２０との結合のための表面を形成すべく垂直に延びるフランジ状のベース１２４０を終端としている。図示の実施の形態のベース１２４０は、ケージディスク１２４０に対向する面がおおむね平坦であるが、遊星１０１に対向する面は、レッグローラ１５１が当接する上述の曲面を形成するために丸められている。また、ベース１２４０は、レッグ１０３がその行程の全体において当接する溝も形成している。
【００６２】
次に、図３、図９、および図１０を参照して、潤滑システムおよび潤滑方法の実施の形態を説明する。遊星１０１が回転するとき、潤滑剤は、遊星１０１の赤道へ向かって流れ、次いでケース３５１に向かって噴き付けられる傾向にある。一部の潤滑剤は、最大の径を有するケース３５１の内壁に落下しないが、このような潤滑剤も、遠心力によってケース３５１の最大の内径に向かって流れる。スクレーパ９１０が、ケース３５１の内側に蓄積される潤滑剤を除去するように垂直に配置される。潤滑剤は、重力によってＶ字形のくさび９２５の各側を通路９２０へと降下する。スペーサ９００は、通路９２０の半径方向内側の端部がカムディスク３２７およびサン１２６の付近で終わるように配置される。このように、サン１２６およびカムディスク３２７が、ケース３５１内を循環する潤滑剤を受け取る。一実施の形態においては、スクレーパ９１０が、ケース３５１から約１０００分の３０インチだけ離れるように寸法付けられる。当然ながら、このすき間は、種々の用途に応じて、より大きくても、より小さくてもよい。
【００６３】
図３および図１０に示されているように、カムディスク３２７を、サン３２６に対向する面が傾けられ、通路９２０から落下する潤滑剤を受け取って、カム３２７とサン３２６との間の空間に向かって潤滑剤を案内するように、構成することができる。潤滑剤は、サン３２６へと流れた後に、サン３２６の最大径に向かって流れ、潤滑剤の一部が軸１０２へと噴き付けられる。潤滑剤の一部は、通路９２０からサン３２６へと落下する。この潤滑剤は、サン３２６ならびに遊星１０１とサン３２６との間の接触面を潤滑する。サン３２６の各側が傾斜しているため、潤滑剤の一部が遠心力によってサン３２６の縁に向かって流れ、潤滑剤が半径方向に噴き付けられる。
【００６４】
図３を参照すると、いくつかの実施の形態においては、サン１２６、３２６から軸１０２に向かって噴き付けられた潤滑剤が、溝３４５へ落下し、溝３４５が、潤滑剤を受け取って、遊星１０１の内側へと送る。潤滑剤の一部は、トラクションリング１１０、１３４が遊星１０１に接している接触面１１１にも落下する。潤滑剤は、遊星１０１の片側を出るとき、遠心力のもとで遊星１０１の赤道に向かって流れる。この潤滑剤の一部が、第１のトラクションリング１１０および遊星１０１に接し、接触面１１１に接触し、次いで遊星１０１の赤道に向かって流れる。潤滑剤の一部は、第２のトラクションリング１３４の遊星１０１とは反対側を向いている面に沿って、半径方向に流れ出る。
【００６５】
図１３、図１４、図２１、図２２を参照すると、一実施の形態において、ＰＭＤ１３００が、自動車のエンジン７９０のクランクシャフトへと直接接続されている。簡略化のために、ＰＭＤ１００とＰＭＤ１３００との間の相違のみを説明する。中心軸１０５に類似した中心軸１３０５が、今やシフト操作が、端部キャップ１６０の側からではなく、軸キャップ１４３の側から行われるように変更されている。モータ２０、駆動歯車２２、モータブラケット２４、取り付けブラケット１０、および送りねじアセンブリ１１５を、今や軸キャップ１４３の近傍に見ることができる。
【００６６】
クランクシャフトマウント１３１４が、いくつかの実施の形態においてはフランジ１３１５を備えるおおむね円板状の部品であるが、エンジンのクランクシャフト（図示せず）の対応する部位（図示せず）へと取り付けられるように構成されている。フランジ１３１５は、いくつかの実施の形態においては、標準的な固定具を通過させてエンジンのクランクシャフトへと取り付けられた対応する部品のねじ穴へとねじ込むための穴を含んでいる。いくつかの実施の形態においては、クランクシャフトマウント１３１４が、エンジンのクランクシャフトへとキーで取り付けられる円筒形のカプラとして構成されている。図１３の実施の形態においては、クランクシャフトマウント１３１４が、キー、スプライン、固定具、しまりばめ、または他の任意の適切な方法によってドライバ１３７２に接続されている。ドライバ１３７２は、いくつかの実施の形態においては、硬化処理した鋼で製作された円筒である。いくつかの実施の形態においては、２つのニードル・ローラ・ベアリング１３７４、１３７６が、ＰＭＤ１３００の動作の際に生じる大きなトルク伝達荷重を吸収するために、ドライバ１３７２の穴の内側かつ中心軸１３０５の外側に配置される。ドライバ１３７２は、キー、スプライン、固定具、しまりばめ、または他の任意の適切な方法によって第１の負荷カムリング１５７へと取り付けられ、第１の負荷カムリング１５７へとトルクを伝達する。
【００６７】
図１３および図１４を参照すると、ＰＭＤ１３００は、おおむねＰＭＤ１００と同じ方法および類似の構成部品にて変速を行うが、シフトアクチュエータ１１７を備える送りねじアセンブリ１１５、シフト歯車１１８、シフトブシュ１１９、およびプーリ・スナップ・リング１１６が、今や軸１４３の近傍に位置している。モータ２０、駆動歯車２２、モータブラケット２４、および取り付けブラケット１０も、今や軸１４３の近傍にある。この実施の形態においては、取り付けブラケット１０およびクランクシャフトマウント１３１４の両者が協働して、ＰＭＤ１３００を支持する。
【００６８】
図２１および図２２を参照すると、ＰＭＤ１３００が、自動車のエンジン７９０のクランクシャフトへと接続され、さらにオルタネータ７９２、パワーステアリングポンプ７９４、およびアイドラプーリ７９６へと動作可能に接続されて示されている。エンドレスサーペンタインベルト７９８が、プーリ３６に動作可能に接続されてプーリ３６によって駆動され、オルタネータ７９２およびパワーステアリングポンプ７９４に動力をもたらしている。ウォーターポンプ、燃料ポンプ、オイルポンプ、空調コンプレッサ、冷却ファン、スーパーチャージャ、ならびに自動車のエンジン７９０を動力とすることができる他の任意の装置など、他の自動車の補機類（図示せず）も、サーペンタインベルト７９８によって駆動することができる。特定の実施の形態においては、ＰＭＤ１３００が、速度／トルク減速機構を介してクランクシャフトへと接続される。例えば、ベルトで駆動されるプーリまたはチェーンで駆動されるスプロケットをクランクシャフトへと接続し、それぞれベルトまたはチェーンによってＰＭＤ１３００へと接続することができる。さらに別の実施の形態においては、ＰＭＤ１３００を、エンジンの動作時に生じる振動力に対処すべく車両のエンジンのクランクシャフトに典型的に接続される装置である高調波バランサを取り入れるように構成でき、あるいはそのような高調波バランサと協働するように構成することができる。
【００６９】
以下でさらに説明されるとおり、本明細書に示される動力変調器の特定の実施の形態のまた別の態様は、オルタネータおよび／または始動モータを動力変調装置（ＰＭＤ）に一体化させてなる複合装置に関する。いくつかの実施の形態においては、ＰＭＤが、オルタネータ／モータの電機子および固定子（または、界磁部品）の両者が回転するように、遊星動力変調器として構成される。回転子および固定子が反対の方向に回転するため、大きな速度差が生み出され、したがってきわめて高い出力密度のオルタネータおよび／または始動モータが生み出される。本明細書において使用されるとき、「電機子」は、モータまたは発電機などといった電気機械装置の２つの主たる構成要素のうちの一方である。説明の目的のため、本明細書において、用語「界磁（ｆｉｅｌｄ）」は、界磁巻線または界磁磁石など、電気機械装置の第２の主たる構成要素を指す。通常は、界磁は、電機子と相互作用するための磁界を生成し、したがって界磁は、典型的には、永久磁石または導電コイルによって形成された電磁石を含んでいる。電機子は、通常は、界磁ならびに運動、トルク（回転機械）、または力（直線機械）の方向の両者に対して垂直に向けられた導体または導電コイルである。電機子は、界磁と対照的に、通常は電流または起電力（通常は両方）を運ぶように構成されている。電機子を、界磁を横切って電流を運ぶように構成でき、（回転機械における）軸トルクまたは（直線機械における）力を生み出すことができる。さらに、電機子を、起電力を生み出すように構成することができる。電機子において、起電力は、電機子および界磁の相対運動によって生成される。機械がモータとして機能するとき、この起電力が電機子電流に反対し、電機子が電力を機械的なトルクへと変換し、トルクを、軸を介して負荷へと伝える。機械が発電機として機能するとき、電機子の起電力が電機子電流を駆動することで、軸の機械的な力が電力へと変換される。
【００７０】
図１５Ａに示されているとおり、一実施の形態においては、複合装置１５５０が、サン１５５４へと接続されたサン軸１５５２を含むことができる。一実施の形態においては、制御装置１５５６が、サン１５５４および遊星軸１０２へと接続されている。一群の遊星１０１が、サン１５５４に係合して、摩擦または弾性流体力学的相互作用あるいは両者によってトルクを伝達するように構成されている。ケージ３８９であってよく、さらには／あるいはステータ板８００、１２２０と同様の適切な形状のステー板を含むことができるケージ１５５８を、遊星軸１０２および／または制御装置１５５６の構成部品を支持および／または案内するために使用することができる。いくつかの実施の形態においては、トラクションリング１５６０、１５６２が、摩擦または弾性流体力学的相互作用あるいは両者によってトルクを伝達すべく、遊星１０１に接触して配置されている。
【００７１】
一実施の形態においては、制御装置１５８６が、サン軸１５５２へと接続され、サン軸１５５２の軸方向の移動を生み出すように構成されている。特定の実施の形態においては、制御装置１５５６および制御装置１５８６が、サン軸１５５２の軸方向の移動をサン１５５４の軸方向の移動および遊星軸１０２の傾きに協調させるよう、動作可能に連結される。図１５Ａにおいては、サン軸１５５２が、サン軸１５５２とサン１５５４とが一緒に軸方向に動かなければならないような方法で、サン１５５４へと接続されているが、他の実施の形態においては、サン軸１５５２およびサン１５５４の軸方向の移動が分離される。したがって、いくつかの実施の形態においては、制御装置１５５６が遊星軸１０２の傾きおよび／またはサン１５５４の軸方向の移動を実行するが、サン軸１５５２は軸方向について固定されたままである。制御装置１５５６、１５８６は、遊星軸１０２の傾きならびに／あるいはサン軸１５５２および／またはサン１５５４の軸方向の移動を達成するように構成された任意の電気式、機械式、または電気機械式の装置、磁気または電磁気装置、サーボモータ、あるいはサーボ機構であってよく、そのような軸方向の移動は、いくつかの場合においては、遊星軸１０２を傾けるのと同時であってよい。例えば、一実施の形態においては、制御装置１５８６が、電気モータを動力としてサン軸１５５２を軸方向に動かす送りねじ機構であってよい。サン軸１５５２と遊星軸１０２との間の機械的な結合が、サン軸１５５２が軸方向に動かされるときに遊星軸１０２を傾ける。
【００７２】
一実施の形態においては、複合装置１５５０が、複合装置１５５０の内部部品をとりわけ収容および／または保護するハウジングまたはケース１５６４を含むことができる。特定の実施の形態においては、ハウジング１５６４が、端部カバーへと取り付けられるおおむね円筒形の外殻を含んでおり、さらに別の実施の形態においては、ハウジング１５６４が、中央穴を備える底部と、同様に中央穴を有するカバー板によって覆われる開口とを有する円筒形の缶で構成される。一実施の形態においては、トラクションリング１５６２が、ハウジング１５６４の少なくとも一部分と一体である。いくつかの実施の形態においては、ハウジング１５６４の少なくとも一部分が、動力伝達継手１５６６へと接続され、さらに別の実施の形態においては、動力伝達継手１５６６が、トラクションリング１５６２に直接接続され、あるいはハウジング１５６４およびトラクションリング１５６２と一体に形成される。
【００７３】
いくつかの実施の形態においては、複合装置１５５０が、トラクションリング１５６０、遊星１０１、サン１５５４、およびトラクションリング１５６２を横切ってのトルクの伝達を促進する締め付け力をもたらすために、１つ以上の軸方向力生成器（ＡＦＧ）１５６８を含んでいる。ＡＦＧ１５６８は、例えば１つ以上のカムローダ５４、１５４が軸方向力生成器として機能する図２Ａおよび図１３に関して上述した形式であってよい。いくつかの実施の形態においては、サン軸１５５２が、トルクを軸１５７０へと伝達し、あるいは軸１５７０から伝達するように構成された動力伝達継手１５７０へと接続される。動力伝達継手１５７２を、トルクをトラクションリング１５６０へと伝達するため、またはトラクションリング１５６０から伝達するために、動作可能に接続することができる。いくつかの実施の形態においては、動力伝達継手１５７２が、ＡＦＧ１５６８を介してトラクションリング１５６０へと接続され、さらに別の実施の形態においては、動力伝達継手１５７２およびＡＦＧ１５６８が、少なくとも部分的に互いに一体化される。動力伝達継手１５６６、１５７０、１５７２は、動力（トルクおよび／または速度の特性を有している動力）を伝達するように構成された任意の装置、造作、または部品であってよく、例えば、動力伝達継手１５６６、１５７０、１５７２は、プーリ、スプロケット、ワンウェイクラッチ、フリーホイール、コグ、レバー、クランク、スプライン、キー、締まりばめ、溶接、磁界、などであってよく、これらを、動力を伝達すべく対応するプーリ、チェーン、ベルト、などと協働するように適切に構成することができる。
【００７４】
図１５Ａに示されているように、複合装置１５５０は、複合装置１５５０の他の構成部品と関連して動作するモータ／発電機ユニット１５７４を含むことができる。モータ／発電機ユニット１５７４は、サン軸１５５２の周囲に同心に取り付けられた電機子１５７６を含むことができる。電機子１５７６は、磁界発生器１５７８と協働して発電機または電気モータの機能をもたらすように構成されている。磁界発生器１５７８は、一群の永久磁石または電磁石サブアセンブリであってよい。いくつかの実施の形態においては、磁界発生器１５７８が、ハウジング１５６４および／またはトラクションリング１５６２と一体である。他の実施の形態においては、磁界発生器１５７８が、フランジ、スプライン、歯車、などを介してトラクションリング１５６２および／またはハウジング１５６４へと接続される。特定の実施の形態においては、サン軸１５５２が、溝付きスプライン、直線スプライン、ボールスプライン、ゼネラルスプライン、キー、などであってよい動力伝達継手１５８０を介して、電機子１５７６へと接続される。
【００７５】
一実施の形態においては、電機子１５７６が、電気インターフェイス１５８４へと接続された電気導体１５８２へと接続されている。図１５Ａの複合装置１５５０は、３相モータ／発電機の３つのリードを代表する３つの電気導体１５８２を示している。しかしながら、他の実施の形態においては、モータ／発電機ユニット１５７４が、より多数または少数の相を含んでもよい。電気インターフェイス１５８４は、電気導体１５８２から電気を受け取り、あるいは電気導体１５８２へと電気を届けるように構成された任意の装置であってよい。いくつかの実施の形態においては、電気インターフェイス１５８４が、回転する電気導体および／または電池を含んでいる。
【００７６】
動作時、一構成においては、動力をＰＴＣ１５７０を介して複合装置１５５０へと入力することができる。例えば自動車のクランクシャフトなどの原動機がＰＴＣ１５７０を駆動し、サン軸１５５２を時計方向に回転させる場合、サン１５５４が時計方向に駆動される。ケージ１５５８をグラウンドへと固定した状態で、遊星１０１が反時計方向に回転し、結果として、トラクションリング１５６０、１５６２を反時計方向に駆動する。次いで、トラクションリング１５６０、１５６２が、それぞれＰＴＣ１５７２、１５６６へと反時計方向の回転にて動力を届けることができる。ＰＴＣ１５７２、１５６６を、例えばウォーターポンプ、冷却ファン、空調システムのコンプレッサ、などといった自動車の補機類を駆動するために使用することができる。同時に、モータ／発電機ユニット１５７４の極性が、サン軸１５５２がＰＴＣ１５８０を介して電機子１５７６を駆動するときに電機子１５７６および磁界生成器１５７８が相互作用して電気を生成するように設定され、電気導体１５８２がこの電気を受け取り、電気インターフェイス１５８４へと届ける。
【００７７】
他の動作状態においては、複合装置１５５０が、ＰＴＣ１５７２において直接またはベルトを介して、クランクシャフトから例えば反時計方向の動力を取り出す。次いで、機械的な動力が、トラクションリング１５６０、遊星１０１、トラクションリング１５６２を通り、反時計方向にてケース１５６４および／またはＰＴＣ１５６６を通って流れ出る。機械的な動力は、トラクションリング１５６０、遊星１０１、サン１５５４、サン軸１５５２を通り、時計方向にてＰＴＣ１５７０を通って流れ出ることもできる。いくつかの実施の形態においては、ＰＴＣ１５７０を、サン軸１５５２のいずれかの端部に配置することができる。また、サン軸１５５２が電機子１５７６を時計方向に駆動すると同時に、トラクションリング１５６２が磁界発生器１５７８を反時計方向に回転させるとき、機械的な動力を、電力へと変換することができる。
【００７８】
さらに別の動作状態においては、複合装置１５５０が、とりわけ自動車のエンジンなどの原動機を始動させるために使用することができるモータとして機能することができる。電力が、電気インターフェイス１５８４を介して複合装置１５５０へと届けられる。電力の源は、例えば電池であってよい。複合装置１５５０へと届けられた電力が、電機子１５７６を励起し、電機子１５７６が磁界発生器１５７８と協働し、サン軸１５５２および電機子１５７６を接続するＰＴＣ１５８０を介してサン軸１５５２を駆動する駆動トルクを生み出す。モータ／発電機ユニット１５７４の極性が、サン軸１５５２の時計方向の回転を生じさせるように選択される場合、サン軸１５５２は、サン１５５４を時計方向に駆動する。その結果、遊星１０１が反時計方向に駆動され、遊星１０１が、トラクションリング１５６０、１５６２を反時計方向に駆動する。次いで、動力を、ＰＴＣ１５６６、１５７２から取り出すことができる。一実施の形態においては、ＰＴＣ１５６６が、いくつかのプーリ、ベルト、スプロケット、チェーン、歯車、および／または１つ以上の補機を含むことができるフロントエンド補機駆動システムへと動作可能に接続される。ＰＴＣ１５７２を、原動機の始動を促進する方法でクランクシャフトへと直接的または間接的に接続することができる。実施の形態に応じて、ＰＴＣ１５７０を、サン軸１５５２のいずれかの端部に位置させることができ、使用しても、使用しないでおくこともでき、あるいはそもそも存在していなくてもよい。
【００７９】
上述の動作状態以外にも、多数の動作状態が可能であることに注意すべきである。上述の動作状態は、あくまでも例として使用されているにすぎず、それらの説明は、他にも考えられる動作状態を除外しようとするものではなく、決して複合装置１５５０において可能な種々の動作状態を限定しようとするものではない。例えば、いくつかの実施の形態においては、ケージ１５５８を、サン軸１５５２を中心にして回転するように構成することができる。ケージ１５５８がそのように構成されるとき、複合装置１５５０は、無限に可変のトルク／速度調節を有することができる。
【００８０】
上述の動作状態のいずれについても、制御装置１５５６、１５８６を、動力の入力と動力の出力との間のトルク／速度比を遊星軸１０２の傾きによって調節するように構成することができる。例えば、クランクシャフトからＰＴＣ１５７２へと、トルク／速度が時間につれて変化する動力の入力が存在する場合に、複合装置１５５０を、ＰＴＣ１５６６における動力の出力が一定の速度であるように制御することができ、そのような出力で、例えば一群の補機を駆動することができる。
【００８１】
次に、図１５Ｂ〜図２０を参照すると、モータ／発電機６０１を取り入れてなるＰＭＤ６００が示されている。モータ／発電機６０１が組み込まれたＰＭＤ６００は、図１５Ａに関して上述したような複合装置の一実施の形態であり、便宜上、次に説明される複合装置およびＰＭＤ６００は、入れ換え可能に言及される。特定の構成において、ＰＭＤ６００は、時間的に交代で、エンジンの始動モータの機能および車両のオルタネータ（または、発電機）の機能の両方を提供することができる。モータ／発電機６０１は、本明細書においてＭ／Ｇ６０１とも称される。簡略化のために、ＰＭＤ１００とＰＭＤ６００との間の相違のみを説明する。一実施の形態においては、Ｍ／Ｇ６０１が、３つの電機子相を備える４極のモータである。Ｍ／Ｇ６０１は、反対方向に回転する電機子６８２および界磁６９４を有することができる。電機子６８２が、動作可能にサン７１８へと取り付けられている。遊星１０１が遊星の構成であるがため、サン７１８は、トラクションリング７５０の回転方向と反対の方向に回転する。界磁６９４は、いくつかの実施の形態においてはトラクションリング１３４へと剛に取り付けられた回転磁性鋼円筒であってよいが、トラクションリング１３４と一体であってよく、あるいは別個に作成されてトラクションリング１３４へと組み合わせられてもよい。いくつかの実施の形態においては、界磁６９４は、界磁６９４の内径を巡って環状に配置されて界磁６９４の内径へと取り付けられる永久磁石６８０を利用する。他の実施の形態においては、界磁６９４が、磁界を生成するための１つ以上の電磁石を使用する。いくつかの実施の形態においては、電機子６８２が、多数の薄板６８６（電機子マウント６３０へと取り付けられる）の周囲に巻き付けられたコイル６８４を含んでいる。一実施の形態においては、電気子６８２が、１８個の歯をそれぞれが有している２４枚のケイ素鋼板を有している。さらに、電機子マウント６３０は、電機子６８２を界磁６９４および磁石６８０に対して位置させ、電機子６８２を自動車のバッテリ（図示せず）などの電気の源へと接続する複数の配線（図示せず）を案内する。電機子マウント６３０は、複数のスプラインベアリング６３６を介してサン軸６０２へと動作可能に取り付けられる。サン軸６０２は、ＰＭＤ６００の中心に配置された長い円柱形の軸であって、長手軸１１に一致し、サン７１８を動かしてＰＭＤ６００の変速を行うために軸方向に移動することが可能である。サン軸は、図２６Ａ〜図２６Ｃを参照してさらに後述される。
【００８２】
ケーブル６７６が、Ｍ／Ｇ６０１の配線を収容しており、これらの配線が、電機子６８２から電機子マウント６３０を通って引き回され、サン軸６０２の内側のソケット６７４を終端としている。一実施の形態においては、円筒形のソケット６７４が、電機子６８２の３相からの３つのリードを受け入れ、これら３つのリードを回転導体６７２へと案内している。円柱形の部品である回転導体６７２が、ソケット６７４に位置する回転端から導体キャップ６６８に位置する固定端へと電気を伝える。一実施の形態においては、回転導体６７２が、水銀などの液体金属を使用して電流をソケット６７４に位置する回転端から導体キャップ６６８に位置する固定端へと伝える形式である。他の実施の形態においては、スリップリングが使用されるが、他の任意の適切な方法も使用可能である。３つのリード６７０は、導体キャップ６６８から延びて、モータコントローラ（図示せず）および／または電気の源へとつながっている。特定の実施の形態においては、モータコントローラが、電気の源へとつながっている。
【００８３】
次に、とくには図１５Ｂおよび図２０を参照すると、一実施の形態においては、サン７１８が、Ｍ／Ｇ６０１がモータとして動作しているとき、トラクションリング１３４よりもトラクションリング７５０により近く位置する。多数の自動車の用途においては、エンジンを回転させるために適切なトルクの増幅を達成するために、Ｍ／Ｇ６０１からエンジンのクランクシャフトへと回転数の低減が存在することが好ましい。サン７１８がトラクションリング１３４に向かって移動するにつれ、サン７１８の速度に対するトラクションリング１３４の速度が減少する一方で、トラクションリング７５０の速度は大きくなる。Ｍ／Ｇ６０１が一定の速度で動作する場合、界磁６９４がトラクションリング１３４へと接続され、電機子６８２およびサン７１８に対して一定の速度で回転するため、サン７１８がトラクションリング１３４に向かって移動するにつれ、界磁６９４の速度が遅くなる。正味の効果は、Ｍ／Ｇ６０１の速度に対してすべての比でのトラクションリング７５０における速度の大幅な低減の存在である。
【００８４】
ＰＭＤ６００をＭ／Ｇ６０１に組み合わせることで、軸、ケース、およびベアリングを共有することができる。ＰＭＤ６００のいくつかの用途においては、トラクションリング１３４および界磁６９４が、磁性鋼から１つの一体の部品として製作されるため、磁石６８０を囲む磁性鋼の追加の重量およびコストが不要になり、あるいは大幅に削減される。
【００８５】
さらに別の実施の形態においては、電機子６８２の液体冷却をＰＭＤ６００と同じ流体を使用して行うことができる可能性がある。同じ液体を電機子６８２へと預けることによって、大幅に大きな動力をＭ／Ｇ６０１を介して伝えることができる。いくつかの実施の形態においては、液冷式のモータが、ＰＭＤ６００に使用される同じ流体、ポンプ、ホース、およびシールを利用することができる。特定の実施の形態においては、３つの別個の装置（すなわち、始動モータ、オルタネータ、および動力変調装置）が１つの装置へと組み合わせられるため、サイズおよび重量の削減が実現される。サイズおよび重量がより小さくなることで、慣性が減少するとともに、ＰＭＤ６００およびＭ／Ｇ６０１を、元より必要とされる空間よりも小さな空間に入れ込むことができる。他の実施の形態は、ＰＭＤ６００およびＭ／Ｇ６０１を結合させ、必要とされるベアリングの数の削減および他の装置およびプーリの省略からの効率向上をもたらす。
【００８６】
さらに図１５Ｂおよび図２０を参照すると、一実施の形態において、界磁６９４が、横キャップ６１２および端部キャップ６５８へと接続されている。横キャップ６１２および端部キャップ６５８を、標準的な固定具を使用して界磁６９４へと剛に固定することができる。横キャップ６１２は、おおむね円板状の部品であってよく、潤滑剤、冷却液を収容し、ＰＭＤ６００の構成部品を保護および収容するように機能する。いくつかの実施の形態においては、横キャップ６１２および端部キャップ６５８が鋼で製作されるが、他の材料も使用可能である。トラクションリングベアリング６０５が、実施の形態に応じて半径方向の荷重および軸方向の荷重を支持することができるが、トラクションリング７５０の延長部の外径の周囲かつ端部キャップ６５８の穴の内側に取り付けられている。トラクションリングベアリング６０５は、トラクションリング７５０と端部キャップ６５８との間の相対運動を可能にする。キャップベアリング６２６が、サン軸６０２の周囲かつ横キャップ６１２の穴の内側に配置され、界磁６９４とサン軸６０２との間の相対運動を提供し、半径方向の荷重を支持でき、いくつかの実施の形態においては軸方向の荷重を支持できる。横キャップ６１２の軸方向の移動を防止すべく機能するスラストベアリング６２４が、横キャップ６１２とシフトねじ６２２との間に取り付けられている。いくつかの実施の形態においては、スラストベアリング６２４が、半径方向の荷重ならびにスラスト荷重を支持することができ、あるいは半径方向の荷重のみを支持することができる。シフトねじ６２２は、通常は、ＰＭＤ６００によって伝達される最大トルクに耐えることができるフレームまたは車台などといった剛な運動しない構造体へと標準的な固定具によって取り付けることができる固定の部品である。シフトナット６２１が、シフトねじ６２２へとねじ込まれ、シフトナット６２１の回転によってサン軸６０２に軸方向の動きが生じ、ＰＭＤ６００が変速される。シフトナット６２１は、通常は、ねじ山付きの中央穴を有して環状に形作られた部品であり、大きなトルクを受けることがない。いくつかの実施の形態においては、シフトナット６２１がアルミニウムで製作されるが、プラスチックおよび鋼などといった他の材料も使用することができる。
【００８７】
ここで、図２７Ａおよび図２７Ｂを追加で参照すると、一実施の形態においては、ＰＭＤ６００が、すでに説明したステッピングモータ２０および駆動歯車２２を使用して変速される。シフト歯車７４８が、シフトリング６２０およびシフトナット６２１の外径へと、キー、標準的な固定具、締まりばめ、接着剤、または他の任意の適切な方法を使用して接続される。シフト歯車７４８の幅は、シフトリング６２０およびシフトナット６２１の軸方向の移動を許容しつつ、依然として駆動歯車２２と係合するために充分である。遠心シフタなど、他のシフト方法をモータ２０の代わりとすることも可能である。遠心シフタは、原動機の速度が増加するときに出力プーリ７２４およびサン軸プーリ７２２の速度を遅くし、原動機の速度が低下するときに出力プーリ７２４およびサン軸プーリ７２２の速度を高める１つ以上のおもりを使用する。
【００８８】
シフトナット６２１は、中央穴を有する円板状のシフトリング６２０へと、標準的な固定具によって取り付けられる。一実施の形態においては、シフトリング６２０が、シフトナット６２１と同じ材料で製作されるが、他の材料も使用可能である。シフトナット６２１およびシフトリング６２０は、シフトナット６２１およびシフトリング６２０がピンマウント６５０に対して回転するときの摩擦を最小限にする２つのシフトベアリング６２５Ａ、６２５Ｂを収容している。ピンマウント６５０は、円板状であって、シフトねじ６２２に対するすき間をもたらす中央穴を備えている。ピンマウント６５０の軸は、長手軸１１と同心であり、シフトナット６２１およびシフトリング６２０の沈め穴に整列している。ピンマウント６５０は、中心から半径方向に延びる２つのねじ穴を１８０度の間隔で有しているが、より少数または多数のねじ穴を使用してもよい。一実施の形態においてはピンマウント６５０のねじ穴へとねじ込まれるが、押し込まれても、溶接されても、あるいは他の任意の適切な方法を使用して挿入されてもよい２つのシフトピン６１６Ａ、６１６Ｂが、ピンマウント６５０の穴へと延び、シフトねじ６２２のスロットを通過し、シフトねじ６２２の穴へと延びるねじ山付きのピンである。シフトピン６１６Ａ、６１６Ｂは、サン軸６０２の外側かつシフトねじ６２２の穴の内側に配置された２つのピンベアリング６５４Ａ、６５４Ｂに接触する。ピンベアリング６５４Ａ、６５４Ｂは、回転するサン軸６０２とシフトピン６１６Ａ、６１６Ｂとの間の相対運動を提供するとともに、ＰＭＤ６００の変速から生じるスラスト荷重を吸収する。
【００８９】
さらに図１５Ｂおよび図２０を参照すると、ステータベアリング６１４が、サン軸６０２の周囲でステータ板７８０Ｂの穴に取り付けられ、サン軸６０２とステータ板７８０Ｂとの間の軸方向の動きを可能にするとともに、半径方向の荷重に耐えることを可能にしている。サン軸６０２の片側（端部キャップ６５８に近い方）においては、シャフトベアリング６１０が、サン軸６０２の外側かつステータブレース６０８の穴の内側に取り付けられている。いくつかの実施の形態においては、シャフトベアリング６１０が、ニードルローラまたは円柱ローラベアリングであり、ローラがサン軸６０２の硬化および研磨領域に接触する。これにより、サン軸６０２を、最小限の摩擦にてシャフトベアリング６１０に対して軸方向に動かすことができる。ステータブレース６０８は、通常は円筒形であり、いくつかの実施の形態においては硬化鋼から製作されるが、任意の適切な材料が使用可能である。ステータブレース６０８は、第１の端部において、標準的な固定具、溶接、またはステータ板７８０Ａの穴への圧入によって、ステータ板７８０Ａへと剛に取り付けられている。ステータブレース６０８は、第２の端部において、フレームまたは車台などといった固定の構造体へと剛に取り付けられている。ステータブレース６０８とトラクションリング７５０との間に相対運動を提供するために、１つ以上のブレースベアリング６０４Ａ、６０４Ｂが、ステータブレース６０８上かつトラクションリング７５０の穴の内側に取り付けられている。さらにブレースベアリング６０４Ａ、６０４Ｂは、半径方向の荷重を支持し、いくつかの実施の形態においては軸方向の荷重も支持する。
【００９０】
次に、図１５Ｂ、図１６、および図１７を参照し、サン軸６０２と電機子６８２との間の動力伝達の１つの方法を説明する。いくつかの実施の形態においては、サン軸６０２が、１つ以上のシャフト溝６３４を含んでおり、シャフト溝６３４は、軸１１に平行であって、いくつかの実施の形態においてはスプラインベアリング６３６よりもわずかに大きい半径を有しているおおむね長手方向の溝である。いくつかの実施の形態においては、スプラインベアリング６３６が、電機子６８２とサン軸６０２との間でトルクを伝達するおおむね球形の転がり部材である。スプラインベアリング６３６を、硬化鋼または他の適切な材料から製作することができる。使用されるスプラインベアリング６３６の数およびサイズは、伝達しなければならないトルクの大きさ、シャフト溝６３４の半径および長さ、ならびにＰＭＤ６００のサイズに依存して決まる。
【００９１】
一実施の形態においては、１つ以上のマウント溝６３２が、電機子マウント６３０の内径へと形成されている。マウント溝６３２は、いくつかの実施の形態においては、シャフト溝６３４と同一であるが、他の実施の形態においては、より長くても、より短くてもよく、あるいは別の半径を使用してもよい。いくつかの実施の形態においては、スプラインベアリング６３６が、それぞれのスプラインベアリング６３６の中心がシャフト溝６３４およびマウント溝６３２の両者の半径方向深さの間の中間に位置するように、配置されている。スプラインベアリング６３６は、シャフト溝６３４の半径およびマウント溝６３２の半径の両者に接して同じ量だけ転がるため、自動調心である。典型的には、２つ以上のシャフト溝６３４およびマウント溝６３２が角度方向において等間隔で配置されるとき、スプラインベアリング６３６は、電機子６８２をサン軸６０２に対して中心に位置させる。いくつかの実施の形態においては、自動調心が生じることができるようにするため、および組み立てを容易にするために、スプラインベアリング６３６に少量のすき間が設けられる。少量のすき間が設けられる場合、スプラインベアリング６３６は、ＰＭＤ６００が変速されるときに初めて自身を適切な位置に配置させる。ＰＭＤ６００が変速されるとき、スプラインベアリング６３６は、サン軸６０２の軸方向の移動距離の半分だけ、シャフト溝６３４およびマウント溝６３２に沿って軸方向に転がる。結果として、特定の実施の形態においては、シャフト溝６３４およびマウント溝６３２の長さは、好ましくは、スプラインベアリング６３６の直径に各シャフト溝６３４のスプラインベアリング６３６の数を掛けた長さの少なくとも約２倍である。いくつかの実施の形態においては、ステータベアリング６１４およびキャップベアリング６２６が、スプラインベアリング６３６の軸方向の移動を制限するために使用される。
【００９２】
次に、図１５Ｂ、図１６、図１７、および図２６を参照し、電機子６８２への電気配線の案内を説明する。いくつかの実施の形態においては、３つの電気配線が、サン軸６０２のシャフト穴６３８へと案内され、すでに述べたように、回転導体６７２が、非回転の配線を回転する配線へと変換する。ケーブル６７６に収容された配線が、サン軸６０２の中心の中空の行き止まり穴であるケーブル筒６３９へと案内され、次いでシャフトスロット６３５を通過する。シャフトスロット６３５は、サン軸６０２の一部分に沿って軸方向に延び、サン軸６０２の外径からケーブル筒６３９までの通路を形成しているスロットである。次いで、３つの電気配線（図示せず）は、ケーブル６７６を出て、電機子マウント６３０の配線空洞６４８の内側の３つの固定子相のそれぞれへと分岐する。変速時にＰＭＤ６００においてサン軸６０２が軸方向に移動するとき、サン軸６０２が、電機子６８２へと接続された配線を交互に延長および短縮させる。配線空洞６４８は、変速の際に必要となる電気配線の余分な長さのための空間を提供する。電気配線の案内を容易にするために、電機子マウント６３０が、配線空洞６４８内の配線へのアクセスを提供する１つ以上の組み立て穴６４６を含んでいる。さらに、電機子マウント６３０は、３つの電気配線のそれぞれについてそれぞれの固定子相への案内を容易にするために、電機子６３０の壁を貫いて軸方向に形成された１つ以上の案内穴６４４を含むことができる。組み立て穴６４６または案内穴６４４を、電気配線および電機子６８２からのリードへとアクセスするために使用することができ、配線およびリードを組み立て穴６４６または案内穴６４４を通って引き出し、はんだで接続し、絶縁し、次いで再び配線空洞６４８へと戻すことができる。いくつかの実施の形態においては、電機子マウント６３０の半径方向に延びる壁が、電機子６８２を電機子マウント６３０へと固定するように構成された１つ以上の積層ねじ穴６４２を含んでいる。
【００９３】
次に、図１５Ｂ、図１８、および図１９を参照すると、電機子６８２および界磁６９４の一実施の形態が示されている。図１９に最もよく見られるように、いくつかの実施の形態においては、電機子６８２が、多数の薄板６８６をまとめて積層して構成された鉄心と、スロット６９０によってもたらされる空間においてそれぞれの歯６９２へと巻き付けられたいくつかの導電線コイル６８４とを含んでいる。他の実施の形態においては、無鉄心の固定子が使用される。いくつかの実施の形態においては、１８個の溝６９０および１８個の歯６９２が使用されるが、用途に応じて、より少数または多数を使用してもよい。いくつかの実施の形態においては、それぞれの薄板６８６の積層穴６８８が、電機子６８２を電機子マウント６３０へと固定するために使用される。一実施の形態においては、小ねじなどといった標準的な固定具が、積層穴６８８を通って挿入され、電機子マウント６３０のねじ穴６４２へとねじ込まれる。
【００９４】
次に、図１５Ｂおよび図２０を参照すると、いくつかの実施の形態においては、４極のＭ／Ｇ６０１を生成するために４つの磁石６８０が使用されているが、他の実施の形態においては、より少数または多数の磁石６８０を使用してもよい。磁石６８０は、永久磁石式であってよく、硬質フェライトセラミック、サマリウムコバルト、およびネオジムホウ素鉄などの任意の適切な材料から製作することができる。いくつかの実施の形態においては、磁石６８０の外径が、界磁６９４の内径に一致し、磁石６８０の内径の半径が、界磁６９４および電機子６８２と同心である。いくつかの実施の形態においては、磁石６８０と電機子６８２との間の距離が、好ましくは、磁束を最大にし、したがってＭ／Ｇ６０１によって生み出されるトルクまたはオルタネータ６０１によって生み出される電気を最大にするために、可能な限り小さい。磁石６８０の半分は、極性がＳからＮへと半径方向に延びるように磁化され、磁石６８０の残りの半分は、ＮからＳへと半径方向に延びる極性を有している。磁石６８０は、交互の磁石６８０が同じ極性を有するように配置される。
【００９５】
次に、図１５Ｂを参照すると、サン７１８が、ＰＭＤ１００のサン１２６に類似しているが、サン７１８が動力を伝達する点で相違している。サン７１８が、締まりばめ、溶接、標準的な固定具、キー、または他の任意の適切な方法によって、サン軸６０２へと剛に取り付けられている。サンベアリング７１７Ａ、７１７Ｂが、サン７１８と非回転のシフトカム７１３との間の相対運動を提供している。シフトカム７１３は、シフトカム７１３と回転および軸方向の移動が可能なサン軸６０２との間の干渉を防止するために、シフトカム７１３の内径とサン軸６０２との間にすき間が形成されている点を除き、ＰＭＤ１００のシフトカム１２７と同様である。
【００９６】
次に、図１５Ｂ、図２０、図２７Ａ、および図２７Ｂを参照し、シフトねじ６２２および関連の部品を説明する。いくつかの実施の形態においては、支持ブラケット７４０が、動作時にシフトねじ６２２の静止位置を維持するために、シフトねじ６２２へと剛に取り付けられている。支持ブラケット７４０は、剛な非回転のフレーム、車台、または物体へと取り付けられる。シフトねじ６２２の内径によって定められるシフト穴６６０が、導体キャップ６６８、回転導体６７２、および他の部品を覆って保護している。シフトスロット６６２（図２０を参照）が、リード６７０を閉じ込めて回転を防止するため、およびＰＭＤ６００が変速されるときのリード６７０の軸方向の移動を可能にするために、軸方向に延びている。シフトねじ６２２のねじ山６６６は、種々の変速速度ならびに打ち勝たなければならない変速力に対処するためのピッチおよびサイズであってよい。いくつかの実施の形態においては、複数のねじ山６６６が、好ましくは、組み立ての容易さおよび緩い公差を改善するために、サン軸６０２の軸方向の移動よりも大きな軸方向長さである。
【００９７】
ピンマウント６５０が、すき間および規制のない動きをもたらすために、ねじ山６６６の直径よりもわずかに大きい穴を有している。ＰＭＤ６００の変速を行うために、シフトナット６２１が回転し、ピンマウント６５０の軸方向の移動を生じさせる。２つのシフトピン６１６Ａ、６１６Ｂが、ねじ山付きのピン穴６５６Ａ、６５６Ｂへとねじ込まれ、ピンマウント６５０の穴を超えてシフト穴６６０へと延びている。シフトピン６１６Ａ、６１６Ｂが、シフトピン６１６Ａ、６１６Ｂの各側に配置された２つのピンベアリング６５４Ａ、６５４Ｂに接触し、サン軸６０２とシフトピン６１６Ａ、６１６Ｂとの間の相対移動をもたらすとともに、軸方向の力を吸収する。ピンベアリング６５４Ａ、６５４Ｂを、標準的な固定具によって所定の位置に保持することができ、一実施の形態においては、保持リングが使用され、ピンベアリング６５４Ａ、６５４Ｂのシフトピン６１６Ａ、６１６Ｂから離れる方を向いている側においてサン軸６０２の表面に形成された溝に挿入される。
【００９８】
図１５Ｂおよび図２０を参照すると、入力プーリ７２０が、例えばエンジンのクランクシャフトのプーリへと動作可能に取り付けられたベルト（図示せず）から入力される機械的な動力を受け取るように構成されている。さらに別の実施の形態においては、入力プーリ７２０が、チェーンによって駆動されるスプロケットであってよい。動力が、入力プーリ７２０から、トラクションリング７５０、遊星１０１、第２のトラクションリング１３４を通って流れ、出力プーリ７２４から出る。入力プーリ７２０および／または出力プーリ７２４は、いくつかの実施の形態においては、Ｖベルトプーリ、サーペンタインベルトプーリ、タイミングベルトプーリ、または他の任意の種類のプーリまたはスプロケットであってよい。出力プーリ７２４は、入力プーリ７２０と同じ方向に回転し、例えば自動車において補機類および他の装置に動力をもたらすように構成することができる。
【００９９】
特定の実施の形態においては、動力を、遊星１０１から、サン７１８、サン軸６０２を通り、サン軸プーリ７２２の外へと案内することも可能である。サン軸プーリ７２２が、出力プーリ７２４よりも高い速度で出力プーリ７２４とは反対方向に回転し、自動車の補機類および他の装置に動力をもたらすことができる。サン軸プーリ７２２は、いくつかの実施の形態においては、マウント溝６３２と同じ形状であってよく、マウント溝６３２と同じ機能を実行することができるプーリマウント溝７３２を有している。サン軸６０２が、いくつかの実施の形態においては、シャフト溝６３４と同じ形状であってよく、シャフト溝６３４と同じ機能を実行することができるプーリシャフト溝７３４を有している。いくつかの実施の形態においてはスプラインベアリング６３６と同一であるプーリスプラインベアリング７３６が、プーリマウント溝７３２およびプーリシャフト溝７３４によって生成されるスロットへと挿入されている。
【０１００】
図１５Ｂおよび図２０をさらに参照すると、フランジ７３８が、キー、スプライン、締まりばめ、標準的な固定具、または他の任意の適切な方法によって、ステータブレース６０８へと剛に取り付けられている。いくつかの実施の形態においては、フランジナット７３０が、ステータブレース６０８の第１の端部へとねじ込まれ、フランジ７３８を軸方向に規制する。一実施の形態においては、フランジ７３８が、サン軸プーリ７２２の周囲を巡るベルト（図示せず）のための開口をもたらすために、切り欠きを有している。サン軸プーリ７２２の各側に配置されたプーリベアリング７２８Ａ、７２８Ｂが、ＰＭＤ６００の変速の際にサン軸プーリ７２２を軸方向に拘束する。カバー板７２６が、フランジ７３８へと取り付けられる。いくつかの実施の形態においては、標準的な固定具が、フランジ７３８をカバー板７２６へと固定しており、フランジ７３８およびカバー板７２６の両者を、ＰＭＤ６００の取り付けのために、フレーム、支持ブラケット、または他の固定の構成部品へと固定することができる。
【０１０１】
入力プーリ７２０、サン軸プーリ７２２、または出力プーリ７２４の任意の１つを、エンジンのクランクシャフトのプーリへと取り付けられたベルトによって駆動することができる。さらに、プーリ７２０、７２２、または７２４のいずれかを、自動車の補機類または装置に動力をもたらすように構成することができる。いくつかの実施の形態においては、プーリ７２０、７２２、または７２４のうちのただ１つが補機類へと動力をもたらすために使用され、したがって、エンジンのクランクシャフトへと動作可能に取り付けられた１つのプーリ、および補機類に動力をもたらすただ１つのプーリが存在する。これらの実施の形態においては、残りのプーリを取り除くことができ、あるいは残りのプーリが使用されない。
【０１０２】
図１５Ｂ、図２０、図２３〜図２５を参照し、トラクションリング７５０の別の実施の形態を説明する。Ｍ／Ｇ６０１が主としてモータとして機能する用途においては、トルクが、第２のトラクションリング１３４においてＰＭＤ６００へと入力され、動力が、遊星１０１を通ってトラクションリング７５０へと移動する。このような逆駆動の状態においては、カムローダ１５４が、好ましくは、トラクションリング７５０および／または第１の負荷カムリング１５７上の浅いＶ字の斜面を使用する。浅いＶ字の斜面が、トルクがトラクションリング７５０を介して入力されるか、第２のトラクションリング１３４を介して入力されるかにかかわらず、最適な軸方向力の生成を可能にする。図２３〜図２５が、接触面１１１の反対側においてトラクションリング７５０の表面へと浅いＶ字の斜面が形成されている実施の形態を示している。特定の実施の形態においては、斜面の表面７５２が、Ｖ字の中心７５４の各側について鏡像である。Ｖ字の中心７５４は、斜面において最も低い点であり、斜面の表面７５２が、Ｖ字の中心７５４の各側で斜めに立ち上がっている。
【０１０３】
次に図２６Ａ〜図２６Ｃに目を向け、図１５Ｂを参照すると、サン軸６０２の一実施の形態が、プーリスプラインベアリング７３６およびプーリマウント溝７３２と協働してサン軸６０２からサンシャフトプーリ７２２へと（あるいは、この反対に）トルクを伝達するように構成された１つ以上のプーリシャフト溝７３４を含んでいる。さらに、サン軸６０２は、スプラインベアリング６３６およびマウント溝６３２と協働してサン軸６０２から電機子マウント６３０へと（あるいは、この反対に）トルクを伝達するように構成された１つ以上のシャフト溝６３４を含むことができる。一実施の形態においては、サン軸６０２は、サン７１８を支持し、サン軸６０２をサン７１８へと接続するように構成された座６６９を含むことができる。座６６９は、例えばサン７１８上の対応する継手に係合するためのスプラインまたはキー接続（図示せず）を含むことができる。ケーブル６７６の収容および案内ならびにソケット６７４の収容を容易にするために、サン軸６０２は、おおむねサン軸６０２の内部にサン軸６０２と同心に形成されるシャフト穴６３８およびケーブル筒６３９を含むことができる。図２６Ａ〜図２６Ｃに示されるように、サン軸６０２は、いくつかの実施の形態においては、ＰＭＤ６００の他の構成部品との充分なすき間をもたらしながら、ＰＭＤ６００の動作の際に生じるトルクに耐えて伝達を行うことができるように構成された細長いネック部６６８を含んでいる。サン軸６０２を、ＰＭＤ６００のトルクおよび速度に耐えるように設計された任意の適切な材料で構成でき、いくつかの実施の形態においては、サン軸６０２が硬化鋼で製作されるが、軟鋼、アルミニウム、チタニウム、炭素繊維も使用可能である。
【０１０４】
次に、図２７Ａおよび図２７Ｂを参照すると、ＰＭＤ６００のための制御機構サブアセンブリ６７５が、シフトベアリング６２５Ａおよびピンベアリング６５４Ａを受け入れるように構成されたシフト歯車７４８を含むことができる。制御機構サブアセンブリ６７５は、さらに、シフトベアリング６２５Ｂおよびピンベアリング６５４Ｂを受け入れるように構成されたシフトリング６２０を有することができる。シフト歯車７４８およびシフトリング６２０を、ピンマウント６５０をシフトベアリング６２５Ａ、６２５Ｂの間に配置して備える囲いを形成するように、一体に固定することができる。ピンマウント６５０は、例えばピンマウント６５０の半径方向のねじ穴６７７へとねじ込まれるように構成されたシフトピン６１６Ａ、６１６Ｂを受け入れるように構成されている。すでに上述したように、シフトねじ６２２上のシフト歯車７４８の回転によって、ピン６１６Ａ、６１６Ｂが、サン軸６０２へと動作可能に接続されたピンベアリング６５４Ａ、６５４Ｂを軸方向に動かすことによって、サン軸６０２の軸方向の動きを生じさせる。
【０１０５】
次に、図２８を参照すると、本明細書に記載の駆動系において使用することができる制御システム２８００が示されている。制御ハードウェアおよびソフトウェア２８０２が、例えば、制御ハードウェアおよびソフトウェア２８０２のメモリに存在できる比例−微分制御の仕組み２８０５から信号を受け取るためのマイクロステッパ・コントローラ・マイクロプロセッサ２８０３を含むことができる。所望の補機速度２８０６を、制御ハードウェアおよびソフトウェア２８０２による使用のためにメモリに保存することができる。マイクロプロセッサ２８０３が、一実施の形態においては、原動機２８０４の速度を表わす信号（例えば、内燃機関のクランクシャフトの速度センサからの信号）および実際の補機速度２８０７を表わす信号（例えば、補機２８１０の速度センサからの信号）を受信する。
【０１０６】
比例−微分制御２８０５が、制御の戦略を実施するように構成されている。制御ハードウェアおよびソフトウェア２８０２が、所望の補機速度２８０６と実際の補機速度２８０７（フィードバックループによって得られる）との間の誤差２８０９を計算する。ハードウェアおよびソフトウェア２８０２が、誤差２８０９を比例定数および微分定数によって拡大する。所望の補機速度２８０６と実際の補機速度２８０７との間に差が存在する場合には、ステッピングモータドライバ２８１４が、ステッピングモータ２８１６にＰＭＤの比２８０８の調節を行わせ、補機２８１０の速度を所望の補機速度２８０６により密に一致させる。実際の補機速度２８０７が所望の補機速度２８０６に実質的に等しくなるとき、誤差信号は存在しなくなり、ステッピングモータ２８１６を停止させることができる。他の実施の形態においては、ステッピングモータ２８１６が、比２８０８を保持するために活動状態に保たれる。さらに別の実施の形態においては、ロック機構（図示せず）を使用して、ステッピングモータ２８１６を停止させてもＰＭＤの比２８０８が変化しないようにすることができる。一実施の形態においては、ステッピングモータ２８１６を、１２Ｖまたは４２Ｖの電池またはシステムなどの電源によって駆動することができる。
【０１０７】
本明細書に記載の実施の形態は、とりわけ法的要件を満足させるために提示された例である。これらの例は、あくまでも使用が可能な実施の形態にすぎず、決して本発明を限定しようとするものではない。すなわち、これらの例ではなく、以下の特許請求の範囲が、本発明を定める。
【図１Ａ】
2014051986.tif 000003
【図１Ｂ】
2014051986.tif 000004
【図２Ａ】
2014051986.tif 000005
【図２Ｂ】
2014051986.tif 000006
【図２Ｃ】
2014051986.tif 000007
【図２Ｄ】
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【図３】
2014051986.tif 000009
【図４】
2014051986.tif 000010
【図５】
2014051986.tif 000011
【図６】
2014051986.tif 000012
【図７】
2014051986.tif 000013
【図８】
2014051986.tif 000014
【図９】
2014051986.tif 000015
【図１０】
2014051986.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
2014051986.tif 000018
【図１３】
2014051986.tif 000019
【図１４】
2014051986.tif 000020
【図１５Ａ】
2014051986.tif 000021
【図１５Ｂ】
2014051986.tif 000022
【図１６】
2014051986.tif 000023
【図１７】
2014051986.tif 000024
【図１８】
2014051986.tif 000025
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2014051986.tif 000029
【図２３】
2014051986.tif 000030
【図２４】
2014051986.tif 000031
【図２５】
2014051986.tif 000032
【図２６Ａ】
2014051986.tif 000033
【図２６Ｂ】
2014051986.tif 000034
【図２６Ｃ】
2014051986.tif 000035
【図２７Ａ】
2014051986.tif 000036
【図２７Ｂ】
2014051986.tif 000037
【図２８】
2014051986.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月2日(2013.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、
複数の動力変調装置と、
前記原動機を前記複数の動力変調装置へと接続する継手と、
それぞれが１つの動力変調装置に対応するように前記複数の動力変調装置へと接続された複数の被駆動装置と、を含んでいる駆動系。
【請求項２】
前記継手が、ベルトを駆動するためのプーリを備えている、請求項１に記載の駆動系。
【請求項３】
前記原動機が、内燃機関を備えている、請求項１に記載の駆動系。
【請求項４】
前記継手が、ベルトを備えており、
前記動力変調装置のそれぞれが、前記ベルトによって動作可能に駆動される、請求項１に記載の駆動系。
【請求項５】
前記被駆動装置が、コンプレッサ、バルブ、ポンプ、ファン、オルタネータ、および発電機で構成されるグループから選択される少なくとも２つの装置を含んでいる、請求項４に記載の駆動系。
【請求項６】
少なくとも１つの動力変調装置が、
バリエータアセンブリと、
前記バリエータアセンブリの少なくとも一部を支持するように構成されたケージアセンブリと、
前記バリエータアセンブリへと接続され、当該動力変調装置へのトルクを受け取るように構成された入力アセンブリと、
前記バリエータアセンブリへと接続され、当該動力変調装置からトルクを伝達するように構成された出力アセンブリと、を備えている、請求項１に記載の駆動系。
【請求項７】
前記ケージアセンブリ、入力アセンブリ、および出力アセンブリの少なくとも１つを支持するように構成された中心軸をさらに備えている、請求項６に記載の駆動系。
【請求項８】
前記動力変調装置の速度比の変速を促進するように構成されたシフトロッドをさらに備えており、
前記中心軸が、該シフトロッドを受け入れるように構成された穴を備えている、請求項７に記載の駆動系。
【請求項９】
前記バリエータアセンブリが、第１のトラクションリング、第２のトラクションリング、傾けることができる遊星−レッグアセンブリ、およびサンアセンブリを備えている、請求項８に記載の駆動系。
【請求項１０】
前記バリエータアセンブリを収容するように構成されたケースをさらに備えており、
前記ケースが、自動車の補機を駆動するようにさらに構成されている、請求項６に記載の駆動系。
【請求項１１】
サン軸と、
前記サン軸へと接続されたサンと、
それぞれが遊星軸を有している複数の遊星と、
前記サンを前記遊星軸へと動作可能に接続する制御装置と、
前記複数の遊星へと接続されたトラクションリングと、
前記トラクションリングへと組み合わせられた１つ以上の磁石と、
前記１つ以上の磁石に電磁気的に接続された電機子と、
前記電機子を前記サン軸へと接続する動力伝達継手と、を備えている複合駆動装置。
【請求項１２】
前記トラクションリングへと動作可能に接続された少なくとも１つの軸方向力発生器をさらに備えている、請求項１１に記載の複合駆動装置。
【請求項１３】
前記サン軸へとトルクを伝達し、あるいは前記サン軸からトルクを伝達するための動力伝達継手をさらに備えている、請求項１２に記載の複合駆動装置。
【請求項１４】
前記トラクションリングへとトルクを伝達し、あるいは前記トラクションリングからトルクを伝達するための動力伝達継手をさらに備えている、請求項１１に記載の複合駆動装置。
【請求項１５】
前記電機子および前記１つ以上の磁石が、前記サン軸を中心にして同心に取り付けられている、請求項１１に記載の複合駆動装置。
【請求項１６】
前記遊星軸を支持および／または案内するように構成されたケージをさらに備えている、請求項１５に記載の複合駆動装置。
【請求項１７】
複数の球状遊星と、
前記球状遊星に接するサンと、
前記サンに動作可能に接続された電機子と、
前記電機子の周囲に同軸かつ同心に取り付けられた電界と、
前記複数の球状遊星に接する第１および第２のトラクションリングと、を備えている動力変調装置。
【請求項１８】
前記電機子および前記電界が、該電機子および該電界の両者が該電機子と同軸な軸を中心として回転できるように構成されている、請求項１７に記載の動力変調装置。
【請求項１９】
前記電機子および前記電界が、反対の方向に回転する、請求項１８に記載の動力変調装置。
【請求項２０】
前記電機子および前記電界が、４極のモータおよび３つの電機子相を含んでいる、請求項１７に記載の動力変調装置。
【請求項２１】
界磁が前記第１のトラクションリングへと剛に取り付けられている、請求項１７に記載の動力変調装置。
【請求項２２】
軸方向に動くことができるサン軸をさらに備えており、
前記サン軸が、前記サンを動かすことによって該動力変調装置の伝達比の変速を促すように構成されている、請求項１７に記載の動力変調装置。
【請求項２３】
前記サン軸へと接続された電機子マウントをさらに備えている、請求項２２に記載の動力変調装置。
【請求項２４】
電気ソケットに電気的に連絡した回転導体をさらに備えており、
前記電気ソケットが、前記電機子へと接続された電気リードを受け取るように構成されている、請求項１７に記載の動力変調装置。
【外国語明細書】
2014051986000001.pdf
2014051986000002.pdf
2014051986000003.pdf
2014051986000004.pdf