(57)【要約】  ローラー伝達およびギアリング機構は、駆動体と、ローラー手段と、被駆動体を具備する。駆動体は、ローラー手段により被駆動体に結合され、駆動体および被駆動体は、単一自由度でガイドされその上にそれぞれのローラーガイドトラックを画定し、トラックは、ローラー手段に接触し、ローラーの運動を決定し、ローラーは、ローリング曲線に沿うローラーガイドトラックに接触し、ローラーガイドトラックは、制限表面のそれぞれの対において開始および終了する。駆動体および被駆動体の役割は交換可能であり、駆動体との被駆動体上のローリング曲線の点の間の距離は異なり、ローラー手段は、純粋なローリング運動で移動し、ローリング曲線上のすべての点対に対して、それぞれの接線方向の平面は、お互いに対して平行であり、接触する点対の速度は、同一であるが、反対の符号を有する。接触点においては、力の作用線は、ローラー手段の中心軸と交差し、駆動体と被駆動体のローリング曲線の長さは、等しく、前記接触点の前後において、ローリング曲線は、角度的に傾斜した接線方向の平面を有する。
2009522512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラー伝達およびギアリング機構であって、
駆動体と、
それぞれの中心または中心軸を有するローラー手段と、
被駆動体を具備し、
前記駆動体は、前記ローラー手段により前記被駆動体に結合され、
前記駆動体および被駆動体は、単一自由度を有する運動をガイドされ、
前記駆動体および被駆動体は両者とも、その上にそれぞれのローラーガイドトラックを画定し、
前記トラックは、前記ローラー手段に接触し、前記関連体に対する、前記ローラー手段の前記相対運動を決定し、
前記ローラー手段は、それぞれのローリング曲線に沿う前記ローラーガイドトラックに接触し、
前記ローラーガイドトラックは、制限表面のそれぞれの対において、前記駆動体および被駆動体上で開始および終了し、
前記ローラー手段は、それらの関連するローラーガイドトラックに沿って移動し、
前記駆動体および被駆動体の前記役割は交換可能であるローラー伝達およびギアリング機構において、
前記駆動体（１０，ｚ１）上の前記ローリング曲線（ｇ１）と、前記被駆動体（２０，ｚ２）上の前記ローリング曲線（ｇ２）とのそれぞれの点の間で画定される距離は異なり、
前記ローラー手段（Ｇ）は、それらが前記トラックに入ってから出るまで、前記ローラーガイドトラック（１２，２２）に沿って、実質的に純粋なローリング運動で移動され、
前記ローリング曲線（ｇ１，ｇ２）上のすべての点対に対して、前記ローラー手段（Ｇ）により接触されたとき、これらの点対において描かれる前記それぞれの接線方向の平面（Ｅ１，Ｅ２）は、実質的にお互いに対して平行であり、
前記接触する点対の前記速度（ｕ１，ｕ２）は、前記ローラー手段（Ｇ）の前記座標系において定義されるときは、実質的に同一であるが、反対の符号を有し、
前記接触点においては、前記ローラー手段（Ｇ）に作用する力（Ｆ）の前記それぞれの作用線は、前記ローラー手段（Ｇ）の前記中心または中心軸と交差し、
前記駆動体（１０，ｚ１）の前記ローリング曲線（ｇ１）の前記長さは、前記被駆動体（２０，ｚ２）の前記ローリング曲線（ｇ２）の前記長さと実質的に等しく、
前記ローリング曲線（ｇ１，ｇ２）は、前記接触点の前後に、お互いに関して角度的に傾斜している接線方向の平面を有することを特徴とするローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２】
前記ローラー手段は、球形ローリングボール（３０，３０ａ，および３０ｄ）であることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項３】
前記ローラー手段は、回転対称体であることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項４】
前記ローラー手段が前記ローラーガイドトラックを離れた後、前記ローラー手段を案内して前記ローラーガイドトラックに戻すための、それぞれのローラーリターン経路を具備することを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項５】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）の少なくとも１つは、回転対称であり、それぞれの回転軸を画定することを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項６】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）の両者は、回転対称であり、それぞれの非平行回転軸（１１と１２）を有することを特徴とする請求項５に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項７】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）の少なくとも１つは、回転対称前部表面を有し、前記ローラーガイドトラック（１２または２２）は、前記前部表面上に画定され、前記制限表面はリング（１４，１５）であることを特徴とする請求項５に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項８】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）の少なくとも１つは、所与の線に沿って移動し、平坦表面を有するギアラックセットであり、前記ローラーガイドトラックは、前記ギアラックの前記平坦表面上に画定されることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項９】
複数のローラーガイドトラックが、前記駆動および被駆動体（１０，ｚ１；２０，ｚ２）の少なくとも１つの上に画定されることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１０】
前記駆動／被駆動体上の前記複数のローラーガイドトラックは、形状および曲率が同一であり、前記それぞれの駆動／被駆動体の前記回転軸の周りに、それぞれの角度間隔により、お互いに関して角度的に変位されていることを特徴とする請求項９に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１１】
前記変位角は３６０°／ｎであり、ここにおいて、ｎは前記駆動／被駆動体上に等間隔で配置されたローラーガイドトラックの数であることを特徴とする請求項１０に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１２】
前記ローラーガイドトラックは、前記関連する駆動／被駆動体（１０，ｚ１；２０，ｚ２）の平面表面上で画定され、形状と曲率が同一であり、お互いに間隔を置いて配置されることを特徴とする請求項９に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１３】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）のいずれか１つは、それぞれの側面表面を有するリッジ（２６）を具備し、前記他の駆動体又は被駆動体は、形状が前記リッジ（２６）に従う溝（１６）を画定し、それにより、それぞれのギャップが、前記リッジ（２６）の前記側面表面と、前記溝（１６）の前記側面表面のそれぞれの間に形成され、前記ローラー手段（３０ａ，３０ｂ）は、前記ギャップの少なくとも１つに配置され、前記ローラーガイドトラック（１７，２７，１８，２８）は、前記リッジと前記溝の前記対向する側面表面上で定義され、前記ローラー手段が配置されることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１４】
複数のローラーガイドトラック（１７ａ，２７ａ；１８ｂ，２８ｂ；１７ｃ，２７ｃ；１８ｄ，２８ｄ）が、前記ギャップ内で画定され、それぞれのローラー手段（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）は、前記ローラーガイドトラックのそれぞれに沿ってガイドされることを特徴とする請求項１３に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１５】
双方向負荷のために、それぞれのローラー手段（３０ａ，３０ｂ）が、前記ギャップの両者内に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１６】
複数の対応するリッジと溝の対が、前記駆動／被駆動体のそれぞれの上に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１７】
前記ローラー手段は、前記ギャップを実質的に充填する小さなボールであることを特徴とする請求項１３に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１８】
前記小さなボールは、潤滑流体中に浮遊していることを特徴とする請求項１７に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１９】
前記ローラーガイドトラックにより画定される前記経路以外の方向において、前記ローラー手段の変位を制限するバッフラ（３１と３２）を具備し、前記バッフラ（３１と３２）は、前記トラックのそれぞれの側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２０】
隣接するローラー手段間に、その間の所定距離を保つためのスペーサ（３５）を具備することを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２１】
前記ローラーガイドトラックを離れるときの、前記ローラー手段の前記運動の前記方向と、前記リターン経路に入るときの運動のそれらの方向は、その余弦が、前記リターン経路における前記ローラー手段の前記速度と、前記ローラーガイドトラックを離れるときの前記ローラー手段の速度との比に等しい角度を形成し、更に、前記同一角度は、その前記他の端部における前記リターン経路の前記方向と、前記ローラーガイドトラックに入るときの前記ローラー手段の前記運動の前記方向との間にも当てはまることを特徴とする請求項４に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２２】
緩やかに減少する距離が、制限表面を終了する前記ローラーガイドトラックに近接する、隣接するローラーガイドトラック間に形成され、緩やかに増加する距離が、制限表面を開始する前記ローラーガイドトラックに近接する、隣接するローラーガイドトラック間に形成され、それらの関連するローラーガイドトラックとリターン経路の両者に沿う前記ローラー手段の運動を滑らかにすることを特徴とする請求項４に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２３】
前記ローラーガイドトラックは、前記制限表面に接近するときに、前記トラックの前記開始および終了部分において緩やかに拡大され、前記ローラー手段に作用する前記力を減少し、それらが入ることと離れることの両者を容易にさせることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動体と、それぞれの中心または中心軸を有するローラー手段と、被駆動体を具備するローラー伝達およびギアリング（歯車）機構に関し、駆動体は、ローラー手段により被駆動体に結合され、駆動および被駆動体は、単一自由度を有する運動に対してガイドされ、駆動および被駆動体の両者は、その上に、それぞれのローラーガイドトラック（軌道）を画定し、トラック（軌道）は、ローラー手段に接触して、関連体（駆動及び被駆動体）に対するローラー手段の相対運動を決定し、ローラー手段は、それぞれのローリング（転がり）曲線に沿ってローラーガイドに接触し、ローラーガイドトラックは、駆動および被駆動体上で、制限表面のそれぞれの対において開始および終了し、ローラー手段は、その関連するローラーガイドトラックに沿って移動し、駆動および被駆動体の役割は交換可能である。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達およびギアリング（歯車）システム（装置）は、機械工学産業にとっては基本的であり、その多様な種類が利用可能である。それらのほとんどは、とりわけ、そのギア比、最大伝達可能動力、その構造的設計および寸法、特に、駆動体および被駆動体の相対位置およびサイズ、駆動体に対して、被駆動体の回転方向の互換性、そして、最後に、しかし特に重要である動力伝達効率により特徴付けることができる。
【０００３】
例えば、ワームギアは、その特に低い動力伝達効率で悪評が高い。ワームギアは、それらの接触表面間の広い摺動の結果としての大きな摩擦エネルギー損失により、かなりの量のエネルギーを発散する。過去には、ローリングボールを、ワームの溝の接触表面と、ワームホイールの歯の間に導入することにより、摺動の範囲を縮小するための種々の提案がなされた。この結果、ワームとワームホイールはもはや直接接触することはなく、両者の結合は、ローリングボールのセット（組）により確立された。結合位置にあるボールは、ワームとワームホイールの間の経路に沿って移動する。ボールが経路の端部に到達すると、ボールは経路から出て、結合から切り離される。そして、ボールは外部装置を通して経路の出発点に戻され、そこで再び結合が確立される。
【０００４】
そのような提案は、例えば、米国特許第３，３６５，９７４号、第２，６６４，７６０号、第４，６５６，８８４号、および第４，２８３，３２９号に見られる。しかし、これらの設計は、ボールに対する純粋なローリング運動の条件が満たされなかったので、ローリングボールの適用から期待できるすべての恩典をもたらすことはできなかった。これらの条件が存在しない場合は、ボールは、そのトラックに沿ってかなり広範囲にわたって摺動することを強制され、かなりの摩擦エネルギー損失のための、非最適伝達効率という結果になった。
【０００５】
線形運動に使用された、例えば、加工ツールにおけるテーブルの移動に使用された古典的ボールスクリューの場合、ローラーに対する純粋なローリング運動の条件は、自動的に満たされる。これは、駆動体および被駆動体は同一直線である回転軸を有し、ローラーガイドトラックは、同心円状であることによる。ローラーに対する純粋なローリング運動の観点からは、これは、その小さな摩擦エネルギー損失と純粋なローリング運動の他の利点のために、広く使用されているローラー伝達機およびギアリングシステムの唯一の知られた例である。しかし、ボールスクリューが、回転運動を、回転軸に平行な経路に沿う直線変位に変換するためにのみしか適用できないという事実により、ボールスクリューは、二次元または三次元経路のような、より高い自由度の運動の提供には適用できず、そのような制限により、この特別なギアリングシステムは、より一般的に適用され、広く普及することはなかった。
【０００６】
最も広く普及しているギアリング機構は、歯付きホイールを使用するものに過ぎない。それは多数の利点を有するが、多数の不都合点も有する。不都合点の１つは、係合ファクタ、つまり、所与の時間において同時に接触している歯の数が比較的少なく、それをかなりな程度まで増やすことはできないということである。これは、機械的負荷が、少ない数の係合する歯に集中していて、従って、最大伝達可能動力は、そのサイズおよび空間に比べて比較的低く、それをかなりな程度まで増やすことは難しいということである。最大伝達可能動力に対する制限に加えて、駆動シャフトおよび被駆動シャフト間の距離と角度のいずれかを変える操作をする余地があまりない。設計に対する別の制約は、接続ホイールの所与の構造的構成に対して、ホイールに対する相対的回転方向は予め決められているということである。相対的回転方向を変更するためには、追加のホイールをホイール間に挿入しなければならない。これは、一方では、構成のサイズを増大し、他方では、追加的な摩擦エネルギー損失を導入してしまう。歯付きホイールの最も重要な不都合点の１つは、ホイールの接続歯が、その係合の時間のほとんどの間、お互い上を摺動するという事実に起因する摩擦エネルギー損失である。これは、適切な潤滑が適用されても、動力伝達効率における相当な減少を引き起こす。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の主要な目的は、既存の伝達およびギアリングシステムの上記の欠点および制限がほとんどなく、より高い動力伝達効率を有し、より小さな空間で間に合い、より高いトルクを伝達できる新規の伝達およびギアリング機構を提供することである。
【０００８】
本発明による目的を解決するためには、純粋なローリング運動が、駆動体、ローリング（転がり）体、および被駆動体の間に実現される、新規のローリング伝達およびギアリング機構が提供されるべきであるということが認識された。
【０００９】
従って、ローラー伝達およびギアリング機構が提供され、この機構は、駆動体と、それぞれの中心または中心軸を有するローラー手段と、被駆動体を具備し、駆動体は、ローラー手段により被駆動体に結合され、駆動体および被駆動体は、単一自由度を有する運動をガイドされ、駆動体および被駆動体は両者とも、その上にそれぞれのローラーガイドトラックを画定し、トラックは、ローラー手段に接触し、関連体（駆動体及び被駆動体）に対する、ローラー手段の相対運動を決定し、ローラー手段は、それぞれのローリング曲線に沿うローラーガイドトラックに接触し、ローラーガイドトラックは、制限表面のそれぞれの対において、駆動体および被駆動体上で開始および終了し、ローラー手段は、それらの関連するローラーガイドトラックに沿って移動し、駆動体および被駆動体の役割は交換可能であり、本発明によれば、駆動体上のローリング曲線と、被駆動体上のローリング曲線とのそれぞれの点の間で画定される距離は異なり、ローラー手段は、それらがトラックに入ってから出るまで、ローラーガイドトラックに沿って、実質的に純粋なローリング運動で移動され、ローリング曲線上のすべての点対に対して、ローラー手段により接触されたとき、これらの点対において描かれるそれぞれの接線方向の平面は、実質的にお互いに対して平行であることは真実であり、接触する点対の速度は、ローラー手段の座標系において定義されるときは、実質的に同一であるが、反対の符号を有し、接触点においては、ローラー手段に作用する力のそれぞれの作用線は、ローラー手段の中心または中心軸を通過または交差し、駆動体ローリング曲線の長さは、被駆動体のローリング曲線の長さと実質的に等しく、ローリング曲線は、接触点の前後に、お互いに関して角度的に傾斜している接線方向の平面を有する。
【００１０】
この定義において、用語「単一自由度」は、直線に沿う運動に制限されず、一般的に、線に沿って行われる、任意の空間的な運動も含む。
【００１１】
いくつかの個所で使用される表現「実質的に」は、定義された条件が、数学的に完全な正確性をもって満たされる必要はなく、設計の利点がそのような許容誤差を正当化する限り、完全な条件からの小さな逸脱が許容されることを意味する。
【００１２】
いくつかの好適な実施の形態においては、ローラー手段は、球形ローリングボール、または、それらは円柱形または樽型ローラーのような回転対称体でである。
【００１３】
ローラー伝達およびギアリング機構は、好ましくは、ローラー手段がローラーガイドトラックを離れた後、ローラー手段を案内して、ローラーガイドトラックのそれぞれの入口の開口部に戻し、再び入らせるための、それぞれのローラーリターン経路を具備しても良い。
【００１４】
駆動体および被駆動体の少なくとも１つは回転対称であり、それぞれの回転軸を有すると好ましい。
【００１５】
上記の場合、駆動体および被駆動体の両者は回転対称であり、それぞれの非平行回転軸を有すると更に好ましい。
【００１６】
いくつかの適用に対して、駆動体および被駆動体の少なくとも１つは、回転対称前部表面を有し、ローラーガイドトラックは前部表面上に画定され、制限表面はリングであると好ましい。
【００１７】
更に好ましい実施の形態において、駆動体および被駆動体の少なくとも１つは、所与の線に沿って移動するギアラックセットであり、ローラーガイドトラックは、ギアラックの平坦表面上に画定される。
【００１８】
更に好ましい実施の形態においては、複数のローラーガイドトラックが、駆動体および被駆動体の少なくとも１つの上に画定される。
【００１９】
その場合、駆動／被駆動体上のローラーガイドトラックは、形状および曲率が同一であり、関連体（駆動／被駆動体）の回転軸の周りに、それぞれの角度間隔により、お互いに対して角度的に変位されていると好ましい。
【００２０】
変位角が３６０°／ｎであり、ここにおいて、ｎは駆動／被駆動体上に等間隔で配置されたローラーガイドトラックの数であると、均一な角度的分布が得られる。
【００２１】
更に好ましい実施の形態においては、ローラーガイドトラックは、関連体（駆動／被駆動体）の平面表面上で画定され、それらは形状と曲率が同一であり、所定の方向に沿って、お互いに間隔を置いて配置される。
【００２２】
更に好ましい実施の形態においては、駆動体および被駆動体のいずれかは、それぞれの側面表面を有するリッジを具備し、他の駆動体又は被駆動体は、形状がリッジに従う溝を画定し、それにより、それぞれのギャップが、リッジの側面表面と、溝の側面表面のそれぞれの間に形成され、ローラー手段は、ギャップの少なくとも１つに配置され、ローラーガイドトラックは、リッジと溝の対向する側面表面上で画定され、ローラー手段が配置される。
【００２３】
この最後の実施の形態の別のバージョンにおいては、複数のローラーガイドトラックが、ギャップ内で画定され、それぞれのローラー手段は、前記ローラーガイドトラックのそれぞれに沿ってガイドされる。
【００２４】
双方向負荷のために、それぞれのローラー手段が、ギャップの両者内に配置されると好ましい。
【００２５】
複数の対応するリッジと溝の対が、駆動／被駆動体のそれぞれの上に配置されると更に好ましい。
【００２６】
更に好ましい実施の形態においては、ローラー手段は、ギャップを実質的に充填する小さいボールである。好適な別の実施の形態においては、小さなボールは、潤滑流体中に浮遊している。
【００２７】
ある設計においては、ローラーは、それぞれのガイドされる経路に対する側面方向において逸脱する可能性がある。これは、機構が、ローラーガイドトラックにより画定される経路以外の方向において、ローラー手段の任意の変位を制限するバッフラを具備すると防止できる。バッフラは、トラックのそれぞれの側に配置される。
【００２８】
機構が、隣接するローラー手段間に、その間の所定距離を保つためのスペーサを具備することも好適である。
【００２９】
ローラー手段の滑らかでノイズのない循環を提供するために、ローラーガイドトラックを離れるときの、ローラー手段の運動の方向と、リターン経路に入るときのそれらの運動の方向は、その余弦が、リターン経路におけるローラー手段の速度と、ローラーガイドトラックを離れるときのローラー手段の速度との比に等しい角度を形成し、更に、同一角度は、その他の端部におけるリターン経路の方向と、ローラーガイドトラックに入るときのローラー手段の運動の方向の間にも当てはまる。
【００３０】
良好に機能するリターン経路を提供する代替の解決策は、緩やかに減少する距離を、制限表面を終了するローラーガイドトラックに近接する、隣接するローラーガイドトラック間に形成し、緩やかに増加する距離を、制限表面を開始するローラーガイドトラックに近接する、隣接するローラーガイドトラック間に形成することである。
【００３１】
リターン経路への、およびそこからの滑らかの移行を提供する更なる方法において、ローラーガイドトラックは、制限表面に接近するときに、トラックの開始および終了部分において緩やかに拡大され、それにより、ローラー手段に作用する力が減少され、ローラー手段が入ることと出ることの両者が容易になる。
【００３２】
本発明によるローラー伝達およびギアリング機構は、設定されたすべての目的を達成し、伝達およびギアリング（歯車）タスク（仕事）に対して新しい解決策を提供し、直接伝達が、駆動および被駆動体の任意の相対位置の間の小さな空間において提供され、伝達できる力とトルクは、駆動および被駆動体の間の係合ファクタを増大することにより増大できる。摺動運動を除去することにより、摩擦エネルギー損失が減少され、動力伝達効率が増大される。列挙される利点は、決してここで網羅されているわけではない。
【００３３】
本発明によるローラー伝達およびギアリング機構は、そのいくつかの例としての実施の形態との連係において説明され、添付された図面が参照される。
【００３４】
本発明において導入されたローラー伝達およびギアリング機構の主要な部分と特徴を示すために、まず、２つの物体（又は、駆動／被駆動体）が、２つの回転対称ホイール構成である場合で、その物体の回転軸がお互いに対して斜めの（スキュー）線を形成し、且つ角度を含む場合の基本設計の例を示す。図１は、第１ホイール１０と、第２ホイール２０と、そのそれぞれの回転軸１１と２１を含むこの設計の模式図を示している。ここでの説明においては、「ホイール」は、その対称軸の周りを回転可能であるが、その軸方向に沿って固定されている回転対称体を意味する。各駆動／被駆動体（又は、物体）は、ローラーガイドトラック（軌道）がその上で展開される駆動／被駆動体の回転軸を中心とする、内部または外部の回転対称表面のいずれかを有している。これらの表面は、トラック表面と称される。トラック表面は、典型的には回転軸に直交する、平面であるが、しかし必ずしも常にはそうでない平面である、２つの別個の制限（又は限界）表面により境界を区切られている。図１に示されている例においては、ホイール１０と２０の両者は、その上にローラーガイドトラック１２と２２が展開される外部回転対称トラック表面を有し、ホイール１０に対する制限表面１４と１５と、ホイール２０に対する制限表面２４と２５はすべて、回転軸に直交する平面である。第１ホイール１０の回転対称トラック表面は、２つの制限表面１４と１５の間のみにあると考えられる。２つの制限表面１４と１５は、２つの端部、つまり、第１ホイール１０の２つの前部表面を形成する。同様に、第２ホイール２０は、制限表面２４と２５を有している。
【００３５】
図１に示されている例においては、第１ホイール１０と第２ホイール２０の２つの回転対称トラック表面の間の距離は、典型的には非常に小さいが、それでも、２つの駆動／被駆動体がお互いに直接接触することは決してない。接触はせず、第１ホイール１０と第２ホイール２０は、多数のローラー３０を介して結合されている。本例においては、実際には、ローラーは球形ローラーである。２つの回転対称体１０と２０の相対位置、およびローラーの位置は、図５の模式図において最もよく分かる。２つの回転対称体の両者に対して、それらのトラック表面上の点の線があり、これらの点においてトラック表面の接線方向の平面間の距離は、２つの駆動／被駆動体自身のトラック表面間の最小距離に等しくなる。これらの２つの特別な接線方向の平面は、ローラー３０を横切っている。各ローラー３０の本体の一部は、第１ホイール１０の本体に向かう、第１ホイール１０の接線方向の平面側に位置し、第１ホイール１０のローラーガイドトラック１２に向かって延伸し、その中に収まっている。同じローラー３０の本体の別部分は、第２ホイール２０の本体に向かう、第２ホイール２０の接線方向の平面側に位置し、第２ホイール２０のローラーガイドトラック２２に向かって延伸し、その中に収まっている。上述したように、非常に小さな距離で分離されている２つの接線方向の平面間において、ローラー３０は、それぞれのホイール１０と２０の２つのローラーガイドトラック１２と２２の外側に位置する、その本体の非常に狭い部分を有している。
【００３６】
図１において、ローラーガイドトラック１２と２２は、螺旋状の線に沿って、それぞれのホイール１０と２０の回転対称トラック表面上に展開されていることが明白である。実際には、ローラーガイドトラック１２と２２は、第１ホイール１０と第２ホイール２０のトラック表面上の別個のねじ山の数がギア比に対応する従来のねじ山に類似している。
【００３７】
下記に詳細に示されるように、ローラーの数、形状、およびサイズは、ホイール１０と２０それぞれのローラーガイドトラック１２と２２の数、形状、曲率、および断面輪郭と同様に、詳細な定量的設計と寸法決めの結果である。
【００３８】
ローラー３０は、第１ホイール１０と第２ホイール２０上の対応するローラーガイドトラックに収まることにより、２つのホイール間の剛性結合を確立する。このようにして、ローラーは、２つのホイールがお互いに独立して回転することを防止する。
【００３９】
図１に示されている基本設計の場合、ホイール１０と２０は、回転対称体であり、一対のバッフラ（邪魔部材）３１、３２が、ローラー結合チャネル（溝）に直接隣接していて且つそれの両側にある２つの駆動／被駆動体のトラック表面間の自由空間に設置されている。バッフラ３１、３２は、ローラー３０が、ローラー結合チャネルに関して側面方向において逸脱することから保護するためのものである。バッフラの適用は、多くの場合において、ローラー結合チャネルはそれらのチャネル内のローラーを、本来外部装置の支援なしに保持するので、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の種々の設計のすべての場合に対して必ずしも必要でないことに留意されたい。これは、例えば、図１０〜１１のように、ローラーガイドトラックが前部表面上で展開される、２つの平行回転軸を有する設計のほとんどに対して、また、図１７〜２２に示されているような、それらのトラック表面上に溝およびリッジ（尾根部）を有する設計のほとんどに対して当てはまる。
【００４０】
図１の例を見ると、例えば、第１ホイール１０を、ある角速度で回転（駆動）すると、ローラー３０は、ローラーガイドトラック１２と２２に沿って転がり、同時に、第１駆動ホイール１０から第２被駆動ホイール２０にトルクを伝達する。ローラーガイドトラック１２と２２の長さは有限であり、等しい。ローラー３０が、ホイールの制限表面におけるローラーガイドトラックの端部に到達すると、ローラー３０はローラー結合チャネルから出て、ホイール１０と２０の間の結合から離脱する。ホイール１０と２０間の連続的な結合を持続し、ローラー結合チャネルが如何なる時点においても空にならないことを確実にするために、新しいローラー３０が、ホイールの他の制限表面において、ローラーガイドトラック１２と２２に入り、新しい結合サイクルで、トラックの端部まで転がることが必要である。新しいローラーは、１つのホイール上のローラーガイドトラックと、他のホイール上の対応するローラーガイドトラックが共に、ローラー結合チャネルへの入口を開いたときに、ホイールの制限表面においてローラーガイドトラックに入る。ローラー結合チャネルにローラーを連続的に供給するために、ローラーに対する閉じた、連続的ループが構成されており、それは、ローラー結合チャネルを出たローラーを、チャネルの開始点に戻すようにリサイクルする。ローラー３０のリサイクリングの連続的性質を強調するために、ローラーの連続線が図１に示されている。このローラー線は、ローラーリサイクリングチャネル３３を決定する。ローラーリサイクリングチャネル３３の位置は、ホイール１０と２０を回避するような位置であるべきである。ローラーリサイクリングチャネル３３に対する最も簡単な解決策は、その内部において、ローラ−は連続線を形成し、ローラーがリサイクリング経路に沿って移動するときに、お互いに押し合う、良好に位置決めされたパイプまたはバスケット状の管状ガイドを使用することである。
【００４１】
図２においては、第１ホイール１０は存在せず、第２ホイール２０のみが示されている。第２ホイール２０上に、お互いに並べられ、ホイール２１の回転軸に対してある角度を有して設置されているローラーガイドトラック２２を見ることができる。図においては、その中心が、ローラー結合経路に沿って整列された、隣接するローラーガイドトラック２２内に１つずつ隣合って収まっている８つのローラー３０を見ることができる。隣接するローラーガイドトラック２２（そして１２もまた）間の距離は、ローラーの直径よりも明らかに大きい。図２においては、２つのバッフラ３１と３２が、ローラー結合経路の両側に設置され、ローラーを、そのローラー結合経路上と、ローラーガイドトラック１２と２２の上に維持することを支援する。バッフラ３１、３２は、ローラー結合チャネルに直接隣接して設置され、ローラー結合チャネルに最も近いエッジは、鋭利にされ、ローラー結合チャネルの線にその形状を合わせている。図においては、３０ａと指定されている１つのローラーは、ローラー結合チャネルと、２つのホイール１０と２０の制限表面において対応する２つのローラーガイドトラック１２と２２にまさに入ろうとしていることが分かる。３０ｂと指定される別のローラーは、結合から離脱しようとしており、ローラー結合チャネルと、２つのホイール１０と２０の他の制限表面において２つの対応するローラーガイドトラック１２と２２から出ようとしている。ローラーリサイクリングチャネル３３の全経路を移動した後、ローラー３０ｂは、今は、ローラー３０ａが図において見える、チャネルの入口点において再びローラー結合チャネルに入り、２つのホイール１０と２０間の結合を再確立する。
【００４２】
図３と４は、図１におけるものと同じ設計の、それぞれの正面および上面図を示している。図４の上面図においては、この設計の場合は、第１ホイール１０と第２ホイール２０の両者の上に展開された複数のローラーガイドトラック１２と２２がある、つまり、第１ホイール１０上には６つのトラック１２が、第２ホイール２０上には１２のトラック２２があることは明白である。両者のホイールの前部表面は、周囲に沿って均等に分布していて且つその前部領域が多角形のように見える、ローラーガイドトラックに対する複数の開口部を示している。前部表面上のローラーガイドトラックの開口部において見えるのは、ホイールの前部表面の平面により形成されたローラーガイドトラックの輪郭の断面と、開口部の間にあって且つこれもまた同じ平面で形成された、ローラーガイドトラックの壁面の断面とである。図４においては、バッフラ３１と３２の両者が見えるが、図３においては、第１ホイール１０が他のバッフラ３２を覆っているので、バッフラ３１しか見えない。ローラー３０は、プレートが、ローラーをそのローラーガイドトラック上に保つためのみに使用されているので、如何なる重要な力または圧力をバッフラ３１と３２に及ぼさない。ローラーとバッフラ間の相互作用は小さいので、それらの間に発生する摩擦エネルギー損失は無視できるほど小さい。
【００４３】
図５においては、単一ローラー３０により結合された第１ホイール１０と第２ホイール２０の簡略模式図が示されており、２つのそれぞれのホイール１０と２０上に展開されたローラーガイドトラック１２と２２の形状と特性的な特徴を示している。これは図１に示されているものと同じ設計である。結合位置において、ローラーガイドトラック１２と２２は、お互いに対して対面して回転しており、共に、図５に示されている単一ローラー３０を含むローラー結合チャネルを形成している。ローラー（例としての場合は、ローラー３０）の中心点の移動経路により定義されるローラー結合チャネルの中心線は、ローラー結合経路と称され、参照番号３４により示されている。１つは第１ホイール１０上にあり、他方は第２ホイール２０にある、２つの曲線は、それらの曲線に沿って、ローラー３０が、２つのそれぞれのローラーガイドトラック１２と２２に接触する曲線であって、ローリング曲線と称され、図５においては、それぞれ１３と２３により指定されている。ローリング曲線１３と２３は、それぞれのローラーガイドトラック１２と２２の一部であることは明白である。各ホイールにおいて、ローラーガイドトラックは、関連するホイールの２つの対向する端部表面において開始および終了し、このようにして、これらの端部表面は、トラックを含む表面を制限する。ローラーは、トラックが開始する第１制限表面においてローラーガイドトラックに入り、ローラーガイドトラック上のローリング曲線に沿って転がり、最終的には、トラックが終了する他の制限表面においてローラーガイドトラックから出る。いわゆる係合ファクタ（係数）を定義することができ、それは、ローラー結合経路３４上の、およびそれに沿う、同時に結合位置にあるローラー３０の数である。図２の場合は、係合ファクタは８であり、図７に示されている類似の設計の場合は、それは１８であるが、原則として、この数は、もっと大きくすることができ、ある適用においては、はるかに大きくできる。
【００４４】
図６は、図１と図２に類似しているが、より分かりやすくするために、第２ホイール２０と単一ローラー３０のみが示されている。ローラー結合経路３４は、この図においては明白であり、それに沿って、ローラー３０の中心が、ホイール間のその結合位置を維持しながら移動する。
【００４５】
図１から図６に基づくと、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の動作および動作条件は、次のように説明される。駆動動作においては、２つのホイールのうちの１つは、入力トルクを提供する駆動ホイールであり、他方が、伝達されたトルクを受け取る被駆動ホイールである。第１ホイール１０が駆動ホイールで、第２ホイール２０が被駆動ホイールであるか、あるいはその逆のいずれかである。駆動ホイールがその回転軸の周りを回転すると、入力トルクの結果として、駆動ホイール上のローラーガイドトラックがローラー３０に力を及ぼす。ローラーは、その力を被駆動ホイール上のローラーガイドトラックに渡し、それにより、被駆動ホイールをそれ自身の回転軸の周りに回転させるトルクを生成する。駆動および被駆動ホイールが回転すると、ローラー３０は、それぞれのホイール１０と２０の上で、その結合位置を保持し、２つの対応するローラーガイドトラック１２と２２に沿って転がる。ローラー３０は、単一点において２つのローラーガイドトラックに接触し、それにより、２つのローリング曲線１３と２３を定義する。ローラー３０がローリング曲線１３と２３に沿って転がると、ローラー３０の中心は、ローラー結合経路３４に沿って移動する。ローラー３０は、ローラーガイドトラックの端部まで転がり、その移動中に、駆動ホイールから被駆動ホイールに力を伝達する。ローラー３０が制限表面におけるローラーガイドトラックの端部に到達すると、それらは結合から離脱し、トラックから出る。それに引き続いて、ほとんどの場合、ローラー３０はローラーリサイクリングチャネル３３を通って、ホイールの他の制限表面におけるローラー結合経路３４の開始部まで戻される。ここにおいて、ローラー３０は再び、ローラーガイドトラックに入り、駆動ホイールと被駆動ホイールの間の結合を再確立する。ローラー３０は、新しい結合サイクルを開始し、そこにおいて、駆動ホイールから被駆動ホイールに力を伝達する。このサイクルは永続的に繰り返される。
【００４６】
図１から図６に基づくと、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の場合においては、駆動ホイールの回転方向に対する被駆動ホイールの回転方向は、ホイールの表面上のローラーガイドトラックの特別な形状および曲率により単純に決定されていることにここで留意されたい。つまり、駆動および被駆動ホイールに対して同じ２つの回転軸が与えられると、ホイールの表面上のローラーガイドトラックの異なるセット、つまり形状と曲率が異なるセットを適用すると、駆動ホイールの回転方向に対する被駆動ホイールの回転方向を変更できる。この自由に回転方向を変更できるということは、従来ではホイールの所与の構造的構成に対する駆動および被駆動ホイールの相対的な回転方向は固定されているので、従来の歯付きホイールギア駆動の場合には当てはまらない。回転方向は、新しいアイドル（遊び）ホイールを駆動および被駆動ホイール間に導入することのみにより変更できるが、システムのサイズが増大し、摩擦エネルギー損失が増大するという問題を招く可能性がある。
【００４７】
本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の、滑りがなく、摩擦のない作動に対する条件を説明する前に、いくつかの例を示すことにより、多くの種類の可能な構造的設計を示す。
【００４８】
図７に、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の実施形態が示されており、２つのホイールの軸は斜めの（スキュー）線を形成している。第１ホイール１０は、ローラーガイドトラック１２の外輪郭線を使用して描かれているが、他の部分は透明にして示されている。第２ホイール２０は、透明な第１ホイール１０の背後に見ることができ、同時に、結合位置にあるローラー３０もまた見ることができる。ローラー３０の中心は、ローラー結合経路３４の外形を描いている。ローラー結合経路３４は、制限表面２４と２５と、制限表面１４と１５の間でのみ画定されている。ローラー３０に対するローラーリサイクリングチャネル３３は示されていない。図７から、第１ホイール１０と第２ホイール２０の間の結合は、多数のローラー３０、つまり、１８個のローラーを介して確立されているということは明白である。ローラー３０の数とサイズは、直径または２つのホイール１０と２０の直径の比によっては直接には決定されず（従来のギアホイール駆動における歯の数に関する場合と異なり）、比較的柔軟な方法で設定できる。言い換えると、同じ２つのホイール１０と２０に対しては、ローラー３０の種々の数とサイズが、比較的広い範囲の値から選択でき、対応するローラー結合経路およびローラーガイドトラックのセット（組）が計算できる。ローラー３０の数が多いほど、つまり、係合ファクタが高いほど、伝達可能なトルクは大きいということに留意されたい。ホイール直径の比はギア比を直接には決定しない。言い換えれば、異なるホイール直径比を有する２つの設計は、依然として同じギア比を生成できる。実際、ホイールの形状とサイズ、およびローラーの形状、サイズ、および数は、ローラーガイドトラックの形状、曲率、および数と共に、全体としてシステムの仕様を決める。変数としてのこれらのパラメータは、比較的広い範囲の値内で柔軟に変更でき、要求されるシステム仕様を満たす最適な構造的構成を作成できる。
【００４９】
図８と図９は、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の２つの更なる例を示しており、第２ホイール２０上のローラーガイドトラック２２は、ホイール２０の内部回転対称表面上に展開されており、ホイール２０は、この場合は、実際にはリングである。第１ホイール１０は、前述した実施の形態と同様に、その外部表面上に展開された自身のローラーガイドトラック１２を有しており、第２リング形状ホイール２０の内部に位置している。これらの２つの図において、第２ホイール２０（図７と同様）は、そのローラーガイドトラック２２の外輪郭線と、それ自身の外輪郭線を使用して描かれているが、他の部分は透明にして示されている。結合位置におけるローラー３０と、ローラー結合経路３４もまた、図８と図９に描かれている。図８と図９に描かれている２つの例においては、異なる数のローラー３０が使用され、ローラー結合経路の長さも異なっている。その結果、ギア比と同様に伝達可能トルクは、２つの構成に対して異なっている。
【００５０】
図１０と図１１は、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の２つの例を示しており、２つのホイール１０と２０の回転軸は平行である。ホイール２０は、自身のローラーガイドトラック２２の外輪郭線と、それ自身の外輪郭線を使用して描かれており、他の部分は透明にしてある。これにより、ローラー３０とローラー結合経路３４は、第２ホイール２０を通して見ることができるようになる。これらの２つの例においては、ローラーガイドトラックは、ホイール１０と２０のそれぞれの前部表面上に展開されている。お互いに面しているこれらの表面は、ホイールのそれぞれの回転軸に直交する平面であり、制限表面１４と１５と制限表面２４と２５によりその境界を区切られている。制限表面は、同心の回転対称表面であり、回転軸と同一直線をなす軸を有している。その特別な曲率の結果として、２つのホイール１０と２０の上の対応するローラーガイドトラックは、連結されたローラー結合チャネルの内部にローラー３０を安全に保持している。これは、ローラー３０が、連結されたローラー結合チャネルに対して、側面方向に逸脱する危険がなく、従って、バッフラ（邪魔部材）または他の外部装置を適用して、ローラーをそのローラー結合チャネル内に保つことは必要でないことを意味する。図１０と図１１に示されている２つの例の間の主要な違いは、被駆動ホイール２０が、駆動ホイール１０の回転方向に比較して、これらの２つの実施の形態においては、異なる相対方向に回転するということである。言い換えると、例の１つにおいては、被駆動ホイール２０に対する回転方向は、駆動ホイール１０の回転方向と同じであるが、一方、他の実施の形態においては、それは反対である。これは、ローラーガイドトラックの異なるシステム、つまり、形状と曲率が異なるシステムの適用により達成される。
【００５１】
図１２から図１４において、２つの更なる実施の形態が示されており、そのうちの１つは図１２に、他の１つは図１３と図１４に示されており、そこにおいては所与の回転運動は、所与の線に沿う運動に変換され、またはその逆である。図１２においては、上記の場合のほとんどと同様に、第１ホイール１０は、その外部回転対称表面（前部表面ではない）上に展開されたローラーガイドトラック１２を有している。ホイール１０は、その回転対称軸１１の周りを回転するが、その縦方向の位置は、回転軸の軸方向に沿って固定されている。ホイール１０の接線方向平面の方向に整列していて、ホイール１０から少しの距離だけ離れて位置するギアラック４０がある。ギアラック４０は、ホイール１０の接線方向平面に平行な所与の線に沿って移動できる構成である。ホイール１０に、より接近しているギアラック４０の表面上に展開されているローラーガイドトラック４２がある。図１２において、ホイール１０とギアラック４０は、ローラーが、ホイール１０のローラーガイドトラック１２と、ギアラック４０のローラーガイドトラック４２に同時に接触するときに、ローラー３０により結合されるということが分かる。ホイール１０の表面が、ギアラック４０の表面から曲線を描いて離れていき、それにより自由空間が２つの表面の間に開かれるということを考慮すると、バッフラの適用が、ローラー３０をそのローラーガイドトラック上およびローラー結合経路上に保つために可能になる。バッフラは図１２には示されていないが、それらは、上記で検討したものと非常に類似している。ローラー３０を、ローラー結合経路の端部からその開始部まで導くローラーリサイクリングトラックもまた図１２には示されていない。ホイール１０を回転すると、ホイール上のローラーガイドトラック１２は、ローラー３０に力を及ぼし、ローラー３０はこれに引き続いて、ギアラック４０上のローラーガイドトラック４２に力を及ぼす。これにより、最終的にギアラック４０を、ギアラックの構成により指定される所与の線に沿って移動させる。被駆動ギアラック４０の移動方向は、一方では、駆動ホイール１０の回転方向に明白に依存し、他方では、ホイール１０上のローラーガイドトラック１２の特別な形状と曲率、およびギアラック４０上のローラーガイドトラック４２にも依存する。当然のことであるが、ホイール１０とギアラック４０の、駆動体と被駆動体としての役割は、交換可能である。
【００５２】
図１３と図１４は、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の別の例を示しており、所与の回転運動は、所与の線に沿う運動に変換される。しかし、ここにおいては、ホイール１０の回転軸は、ギアラック４０の平面表面に直交し、ホイール上のローラーガイドトラックは、ホイールの前部表面上に位置している。図１４と図１３とは、ローラー結合経路３４に沿って整列しているときのローラー３０を直接示すためにホイール１０が取り去られたことを除いて同じである。この構成における駆動ホイール１０は、図１０と図１１におけるものと同じである。つまり、それは、同心の回転対称制限表面１４と１５を有するリングであり、ローラーガイドトラック（見えない）は、図１０と図１１におけるものと類似するその前部表面上に展開されている。リング１０上のローラーガイドトラックと、ギアラック４０上のローラーガイドトラックは、上記の場合と同様に、一式のローラー３０により結合される。ローラー３０は、図１４に直接示されている。リング１０をその垂直軸の周りに回転すると、ローラー３０は、ギアラック４０を、ギアラック４０の特別な構成により指定される所与の線に沿って移動させる。被駆動ギアラック４０の運動方向は、一方では、駆動ホイール１０の回転方向に明白に依存し、他方では、ホイール１０上のローラーガイドトラックの特別な形状と曲率、およびギアラック４０にも依存する。
【００５３】
図１５と図１６に、構造設計の別の種類が示されており、駆動ホイール１０の回転軸と、被駆動ホイール２０の回転軸はお互いに交差している。駆動ホイール１０と被駆動ホイール２０のトラック表面の結果としての形状は共に球面の断面であり、両者のホイールに対する球面の中心は、駆動ホイール１０と被駆動ホイール２０の回転軸の交差する点に位置している。図１５と図１６それぞれに示されている２つの実施の形態において、２つのトランスミッション（動力伝達機構）について、それらの構造設計は、駆動ホイール１０の、被駆動ホイール２０に関する相対位置が異なっているが、それらは、ギア比、最大伝達可能動力、および相対的回転方向のように、同じ作動上の特徴を呈示している。この例は、同じ作動上の特徴を達成するために多様な構造設計が使用できるので、本発明による伝達機構の柔軟性を強調している。
【００５４】
図１７と図１８に、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の構造設計の新しい種類の例が示されており、ここにおいて、駆動体１０と被駆動体２０の両者は、トラック表面上に、従来のねじ山と類似した螺旋状の溝とリッジ（尾根部）を具備しており、一方の駆動／被駆動体上のリッジは、他方の駆動／被駆動体上の溝の凹部に自由に延伸し、また、その逆である。ローラーガイドトラックは、図１８における断面図に示されているように、両者のホイール上の溝とリッジの両側に形成されている。図１７と図１８において、２つのホイールは、それぞれ参照番号１０と２０で示されており、ここにおいて、溝１６は、第１ホイール１０上で画定され、２つのローラーガイドトラック１７と１８は、溝１６の両側に作成されている。同様に、リッジ２６は、溝１６を補完する輪郭を有する第２ホイール２０から延伸している。それぞれのローラーガイドトラック２７と２８は、第２ホイール２０上のリッジ２６の両側に画定されている。ローラー３０ａと３０ｂの一対が、溝１６とリッジ２６の反対側に位置する２つの側にある２つのローラーガイドトラック１７、１８に沿って動くように配置される。第１ホイール１０上の溝１６上のローラーガイドトラック１７と、第２ホイール２０上の対応する補完リッジ２６上のローラーガイドトラック２７は、溝とリッジの一方の側のローラー３０ａ用であり、同様に、溝１６上のローラーガイドトラック１８と、リッジ２６上のローラーガイドトラック２８は、溝とリッジの他方の側のローラー３０ｂ用である。作業負荷の任意に所与の方向に対して、溝とリッジの一方の側のみのローラー、例えば、３０ａで示されている、即ち３０ｂではないローラーは、力を駆動ホイール１０から被駆動ホイール２０へ伝達する作動状態にあるが、溝とリッジの他方の側のローラー、つまり、この例では３０ｂは、そこには何らの力もかからず、非作動状態にあることに留意されたい。一方、作業負荷の方向が変わると、ローラーの役割もまた変わり、前に非作動状態にあったローラー、つまり３０ｂが作動状態になって、駆動ホイール１０から被駆動ホイール２０へ力を伝達し、前に作動状態にあったローラー３０ａは、何らの力もかからない非作動状態になる。このため、エレベータやクレーンのように、作業負荷の方向がいつも同じである場合は、結合状態にある活動状態のローラー、例えばローラー３０ａの１つのセットのみを使用すれば十分であり、非活動状態の他のローラー、つまり、ローラー３０ｂは原理的に省略できる。他方、種々の作業負荷の方向を有するシステムを設計するときは、両者のローラーセット、つまり、そのセットの一方が任意の所与の時間において常に余分（又は、予備）であったとしてもその３０ａと３０ｂの両者を使用しなければならない。ローラーの同様な交換が、ホイール１０と２０の役割が交換されたとき、つまり、前に駆動していたホイール１０は被駆動ホイールになるとき、及びその逆の場合に起こる。
【００５５】
溝とリッジを有するこの設計において、駆動体および被駆動体の表面上に、つまり、溝とリッジの表面に沿って、ほぼ平行に配置された複数のローラーガイドトラックを展開することは比較的に容易である。この場合のローラーガイドトラックは、ローラーを、複数の異なるローラー結合経路およびローラー結合チャネルに沿って導く。この場合に対する例が図１９と図２０に示されており、そこにおいては、ローラーガイドトラック１７ａと１７ｃは、ローラーガイドトラック１８ｂと１８ｄのそれぞれの対は、駆動体１０上の溝１６のそれぞれの側面に沿って展開され、対応するローラーガイドトラック２７ａと２７ｃと、ローラーガイドトラック２８ｂと２８ｄは、被駆動体２０上のリッジのそれぞれの側面に沿って展開される。これらのローラーガイドトラックは、４セット（式）のローラーを駆動する。図２０の断面図に示されているように、ローラーガイドトラック１７ａと２７ａはローラー３０ａを駆動し、ローラーガイドトラック１７ｃと２７ｃはローラー３０ｃを駆動し、ローラーガイドトラック１８ｂと２８ｂはローラー３０ｂを駆動し、ローラーガイドトラック１８ｄと２８ｄはローラー３０ｄを駆動する。図１９と図２０から明白なように、この場合の、それぞれの溝およびリッジ上のローラーガイドトラックは、正確には回転せず、また、お互いに平行移動された複製（コピー）というわけではなく、それらは、それら自身によるそれぞれの運動学方程式の、別個の、独立したソリューション（解）である。
【００５６】
駆動体および被駆動体のトラック表面上に溝およびリッジを有するローラー伝達およびギアリング機構のこのタイプの設計は、本発明における他の設計と比較したときに、いくつかの特別な特徴と利点を有している。例えば、ホイールの軸に直交して作用し、ホイールを押し離すようにしようとする力は、この場合は、比較的に小さい。また、駆動ホイール上のローラーガイドトラックの曲率と、被駆動ホイール上のその曲率とは、符号が反対なので、ローラーが側面方向において逸脱する危険はなく、従って、それぞれのローラー結合チャネル内にローラーを保つためのバッフラまたは他の外部装置が必要ない。この設計においては、駆動／被駆動体の１つにおいてローラーガイドトラックの幅を、対応するローリング曲線を構成するように、単一の線になるまで減少することは比較的に容易である。これは、トラック表面上に溝もリッジも有しない他の設計のほとんどの場合には、行うことは典型的には非常に困難、あるいは不可能である。ここで、直径が数ミリメートル、あるいは更に小さい直径の小型ローラーを使用して、５個から１０個、あるいは更に多くの、比較的に多い数のローラーガイドトラックを、溝およびリッジの表面上で展開することも比較的に容易である。小型のローラーの場合を極端にすれば、この設計は、他の設計とは異なり、下記に詳細に検討するように、顕微鏡レベルの小型ローラーと、顕微鏡レベルに狭いローラーガイドトラックを使用して構成できる。また、この設計は、係合ファクタが比較的高いという特徴がある。
【００５７】
溝とリッジを有する上記の設計に対する特別な場合が、図２１と図２２に示されており、ここにおいては、非常に多くの数の顕微鏡レベルの小型ローラーが、数ミクロンしかない直径を有する状態で使用される。実際、「貯蔵庫（収容部）」におけるローラーの数は、数兆のオーダーまたは更に多いことを意味する、１リットルもの容積のローラーのような、巨視的に大きな容積を有するローラーの「貯蔵庫」が使用される。個々のローラーは、もちろん、小さすぎるので図では見ることができないが、ローラーの容積は、ホイールの結合領域、つまり、ローラー結合チャネルの容積が浸漬されている、ある種類の「潤滑液」として想像できる。ローラーに対応するローラーガイドトラックは、顕微鏡レベルで狭く、実際は、ローリング（転がり）曲線の単一線と化している。それらは数においても多く、ぎっしりと詰まって配置され、溝とリッジの両側の全表面を非常に細かく覆っている。言い換えると、図２２における断面図で与えられているような全体輪郭は、図２１に示されているような駆動体１０および被駆動体２０上の溝とリッジの形状と曲率と同様に、顕微鏡レベルで狭いローラーガイドトラックのアンサンブル（組み合わせ）により決定される。例えば、米国特許第５，５４９，７４３号に記載されているように、潤滑液に浮かべられた球体の対象物の複合混合体を使用できる。図２２において特に、駆動ホイール１０上の溝１６の表面１７と１８は、被駆動ホイール２０上のリッジ２６の対応する表面２７と２８と同様に、非常に多数の、ぎっしりと配置された顕微鏡レベルの狭いローラーガイドトラックを画定し、これらのトラックの断面輪郭はまた、極端に狭いので、実際には、ほぼローリング曲線の単一点と化している。図２２における断面図において、ローリング曲線の単一点の線により決定される曲線は繋ぎ合わされて、このように溝とリッジの輪郭を形成する。図２２が見かけ上示しているのとは反対に、溝とリッジは、お互いに決して直接接触することはなく、図２２において、やはりここでも、その薄いサイズのために見ることができない、非常に薄いローラーのフィルムにより分離されていることに留意されたい。また、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構に特徴的な条件（本明細書の後の部分で詳細に記載および定義されるが、それにより、対向する表面の間の摺動は起きない）は、依然として存在し、ローラーが、駆動体１０と被駆動体１０の間の結合位置にあるときに、純粋なローリング運動を実行することを保証し、その結果、摩擦エネルギー損失は非常に小さなものになることにも留意されたい。この特別な場合においては、駆動体と被駆動体は、それらがローラーの貯蔵庫に浸されているときのみお互いに接触するので、前述したようなローラーリサイクリング装置は必要ない。しなければならないことのすべては、ローラー「液」の十分な量が、システムを「潤滑」するために定常的に利用できることを保証することである。
【００５８】
普通のサイズのローラーに再び戻って、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の上述した実施の形態においては、ローラーは球形ボールであったことに留意されたい。しかし、実際は、円柱形ローラーおよび樽型ローラーのような他の回転対称体もまたローラーとして使用できる。円柱形および樽型ローラーは、典型的には、例外的に大きな作業負荷の場合に有効である。そのような実施の形態は、図２３と図２４に示されており、ローラーガイドトラック１２と２２を結合するローラー３０は、球面形状の前部を有する円柱形ローラーである。図２４は、ローラー３０を２つのグループ、つまり、それぞれ軸３１ａと３１ｂを有するローラー３０ａと３０ｂに分割できることを示している。それらの円柱形表面３２ａと３２ｂは、球面キャップ３３ａと３３ｂにより制限されている。第１駆動ホイール１０および第２被駆動ホイール２０は、図２３に示されているような、平行な回転軸を有している。図２４は、ホイール１０と２０両者上の２つのローラーガイドトラック１２と２２の断面輪郭はそれぞれ、ローラーガイドトラック１２に対する２本の直線１２ａと１２ｂと、ローラーガイドトラック２２に対する直線２２ａと２２ｂを含んでいることを示している。ローラー３０ａのようなローラーの半分は、その円柱形の表面３２ａにおいて、ホイール１０上のローラーガイドトラック１２の直線状の辺１２ａの１つと接触し、更にホイール２０上のローラーガイドトラック２２の直線状の辺２２ａの１つと接触する。ローラー３０ａの軸３１ａと、ホイールの回転軸の間の角度は、これらのローラー３０ａのすべてに対して同一である。ローラー３０ｂ等の他の半分は、円柱形表面３２ｂにおいて、ホイール１０上のローラーガイドトラック１２の他の直線状の辺１２ｂと接触し、ホイール２０上のローラーガイドトラック２２の他の直線状の辺２２ｂと接触する。これらのローラー３０ｂの軸３１ｂと、ホイールの回転軸の間の角度は、これらのローラー３０ｂのすべてに対して同一であるが、ローラー３０ａの最初の半分に対する角度とは異なっている。作業負荷の所与の方向に対して、例えば、３０ａのようなローラーの半分のみが、２つのホイールの間の結合および力の伝達において作動状態にあり、その他の半分３０ｂは、それらには何らの力も作用せず、非作動状態にある。作業負荷の反対方向に対しては、ローラー３０ｂ等の第２の半分は作動状態にあり、その第１の半分３０ａは非作動状態にある。作業負荷の方向が変化しない設計の場合、例えば、ローラー３０ａのような、結合において作動状態にあるローラーの１つのセットのみを使用すれば十分であり、例えば、ホイール１０上の直線１２ａとホイール２０上の直線２２ａにような、ローラーガイドトラックの輪郭における１つの対応する直線のみがローラー３０ａと接触する。この場合は、すべてのローラーは、輪郭の単一の所与の直線状の辺においてホイールと接触し、すべては、同じように、常時、結合に貢献する。ローラー３０ａに対する３３ａ、およびローラー３０ｂに対する３３ｂのようなローラーの前部表面は、典型的には、ホイールとは直接は接触せず、それらが時折、および一時的に、ローラーの軸方向の頂点において接触するとしても、伝達された力と、そのような結合の強度は、無視できるほど小さいままに留まる。ローラーとの主要な接触が起こる、ローラーガイドトラックの輪郭の直線１２ａと２２ａ、または１２ｂと２２ｂは、すべての実施の形態において、必ずしも直線状である必要はなく、いくつかの特別な適用においては、適用される作業負荷と、設計の実際の強度要求に依存して、わずかな曲率を有することができる。この機構は、樽型ローラーの場合に対しても同様に構成される。
【００５９】
図２５から図２９に関連して、本発明のある基本的な特徴的特性を、トルクが駆動体から被駆動体へ伝達されるときに、ローラーガイドトラックとローラーの間に作用する特徴的な力の模式的な概略を示すことにより説明する。図２５において、駆動体ｚ１は、ω１の角速度で回転して示されている。駆動体ｚ１の一部は、ローラーＧと接触しているローラーガイドトラックである。ローラーは、球形ボールとして表現されている。ローラーガイドトラックとローラーＧは、駆動体ｚ１上で定義されるローリング曲線の一部を形成する単一点において、お互いに接触している。この点においては、ローラーガイドトラックの表面に対して接線方向の平面と、ローラーＧの表面に対して接線方向の平面は一致する。この接線方向の平面は、参照符号Ｅ１で示され、図においては、小さな長方形により表現されている。
【００６０】
同様に、図２５においては、被駆動体ｚ２は、ω２の角速度で回転される。ほとんどの一般的な場合において、被駆動体ｚ２の回転軸は、駆動体ｚ１の回転軸に対して斜めの（スキュー）線である。被駆動体ｚ２上のローラーガイドトラックは、１つの単一点においてローラーＧと接触している。これは、被駆動体ｚ２上のローリング曲線上の点であり、この点においては、ローラーガイドトラックの表面に対して接線方向の平面と、ローラーＧの表面に対して接線方向の平面は一致する。ローラーとローラーガイドトラックに対する共通の接線方向の平面は、図２５において小さな長方形で表現されており、参照符号Ｅ２により示されている。図２６は、図２５に対応するが、分かりやすくするために、接線方向の平面Ｅ１とＥ２は、接触点から平行に遠ざかるようにずらされている。摺動がなく、摩擦エネルギー損失もない純粋なローリング運動の場合、ローラーＧに作用する力は、ローラーＧの中心を正確に向けられていなければならない。そのような場合、駆動体ｚ１は、ローラーＧとローラーガイドトラックの接触点において、ローラーＧに作用する単一の力ベクトルＦにより表現でき、図２７に示されているように、ローラーＧの中心に向けられている。従って、力ベクトルＦは、接線方向の平面Ｅ１に直交していることになる。摺動がなく、摩擦エネルギー損失もないことについての同じ議論に従えば、被駆動体ｚ２に作用する力もまた、図２８に示されているように、同じ力ベクトルＦであるべきことは明白である。力ベクトルＦは、ローラーＧと被駆動体ｚ２上のローラーガイドトラックの接触点において、被駆動体ｚ２に作用している。また、力ベクトルＦは、接線方向の平面Ｅ２にも直交していなければならないことになる。
【００６１】
図２９は、図２８に基づく、被駆動体ｚ２の正面、上面、および側面図を示しており、被駆動体ｚ２に作用する力ベクトルＦの結果として、被駆動体ｚ２上で発生するトルクを説明している。ほとんどの一般的な場合においては、力ベクトルＦは、被駆動体ｚ２の回転軸に関して斜めの線である線に沿って作用している。被駆動体ｚ２の回転軸に直交する平面内の力ベクトルＦのベクトル成分に、力ベクトルＦのこの成分と、被駆動体ｚ２の回転軸の間の距離を乗算したものは、被駆動体ｚ２上に発生するトルクを与える。ほとんどの一般的な場合においては、力ベクトルＦはまた、被駆動体ｚ２の回転軸に平行に作用するベクトル成分を有することもできる。しかし、力ベクトルのベクトル成分は、トルクを生成しないので、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の基本動作という観点からは、何らの意味も持たない。力ベクトルのこの成分は、被駆動体ｚ２のベアリングに作用する力により打ち消される被駆動体ｚ２に作用する余分な負荷と応力を提供するのみである。
【００６２】
上記においては、ローラー結合経路に沿う所与の結合位置における単一のローラーＧを考慮して、被駆動体ｚ２に作用する力とトルクを示した。図３０には、同じ位置における同じローラーＧを考慮した機構の運動学が示されている。駆動体ｚ１は、ω１の角速度を有している。ローラーＧと駆動体ｚ１上のローラーガイドトラックの接触点Ｐ１は、ｖ１の速度ベクトルを有している。接触点Ｐ１は、駆動体ｚ１のローラーガイドトラック上のローリング曲線の一部であり、従って、その速度ベクトルｖ１は、ローリング曲線に対して接線方向である。同様に、被駆動体ｚ２は、ω２の角速度ベクトルを有している。ローラーＧと被駆動体ｚ２上のローラーガイドトラックの接触点Ｐ２は、ｖ２の速度ベクトルを有している。接触点Ｐ２は、被駆動体ｚ２のローラーガイドトラック上のローリング曲線の一部であり、従って、その速度ベクトルｖ２は、ローリング曲線に対して接線方向になる。ローラーＧの中心は、ｖの速度ベクトルを有しており、それは、摩擦エネルギー損失がない純粋なローリング運動の場合は、速度ベクトルｖ１とｖ２の算術平均、つまり、ｖ＝１／２（ｖ１＋ｖ２）に等しい。ここでもまた、ローラーＧの中心に取り付けられた座標系からみた運動学を見ることができる。この場合、速度ベクトルｕ１は、接触点Ｐ１の速度ベクトルであり、速度ベクトルｕ２は、接触点Ｐ２の速度ベクトルである。ローラーＧは、それ自身の座標系においては、単純な旋回運動をするので、速度ベクトルｕ１とｕ２は、大きさが同じで、接触点Ｐ１とＰ２をそれぞれ指している半径ベクトルに直交している。また、接触点Ｐ１とＰ２は、ローラーＧの表面上で、お互いに対角線上の反対側に位置しているので、速度ベクトルｕ１とｕ２は平行で、反対方向を指し示している。つまりｕ１＝−ｕ２である。
【００６３】
図３０は、ローラーＧと駆動体ｚ１のローラーガイドトラックの１つの間の接触点Ｐ１の連続的組み合わせ（アンサンブル）から作成されるローリング曲線ｇ１の１つを示している。ローリング曲線ｇ１は、明らかに、駆動体ｚ１上の対応するローラーガイドトラックに追随し、ローラーＧは、駆動体ｚ１に接触しながら、このローリング曲線に沿って転がる。同様に、図３０はまた、ローラーＧと被駆動体ｚ２のローラーガイドトラックの１つの間の接触点Ｐ２の連続総体から作成されるローリング曲線ｇ２も示している。ローリング曲線ｇ２は、明らかに、被駆動体ｚ２上の対応するローラーガイドトラックに追随し、ローラーＧは、被駆動体ｚ２に接触しながら、この曲線に沿って転がる。ローラーＧは、駆動体ｚ１および被駆動体ｚ２それぞれの上に位置する２つのローリング曲線ｇ１とｇ２に沿って同時に転がることに留意されたい。接触点Ｐ１とＰ２が、それぞれのローリング曲線ｇ１とｇ２に沿って動く間、ローラーＧの中心点は、図３０においてｇｐとして示されているローラー結合経路と称される、異なる曲線に沿って移動する。ローラー結合経路ｇｐは、駆動体ｚ１および被駆動体ｚ２上の対応するローラーガイドトラック上に位置するローリング曲線ｇ１とｇ２と同様に、有限の長さを有する。曲線とトラックの開始および終了点は、駆動および被駆動体の２つの制限表面に位置しており、これらの点は、駆動および被駆動体ｚ１とｚ２のローラーガイドトラックへの、ローラーＧの入口および出口位置を決定する。これらは、ローラーＧに対する開始および終了点であり、それぞれ、駆動および被駆動体ｚ１とｚ２の間の係合を確立および終了する。接触点Ｐ１とＰ２は、それぞれのローリング曲線ｇ１とｇ２に沿って同期して動き、特に、摺動がなく動くことに留意されたい。
【００６４】
図３０において、２つのローリング曲線ｇ１とｇ２は、その形状と位置がどのように異なっているかは明白である。同時に、上記の分析から、非摺動無摩擦運動に対する同じ運動学条件が、両者の曲線にも当てはまることになり、従って、同時接触点Ｐ１とＰ２における２つの曲線に対する接線方向の平面（つまり、Ｅ１とＥ２）は常に平行である。速度ベクトルｕ１とｕ２は、２つの接線方向の平面Ｅ１とＥ２の方向を向いており、従って、それら自身は平行である。更に、それらは、大きさが同じで方向が反対である。更に、ローラーＧは、駆動および被駆動体ｚ１とｚ２上の２つのローラーガイドトラックに同時に入り、また同時にそこから出るので、ローラーＧは、２つのローリング曲線ｇ１とｇ２上で正確に同じ時間を消費する。ローラーＧに対する２つの接触点がローリング曲線に沿って動くときの速度ベクトルｕ１とｕ２の同じ大きさと、ローラーＧがローリング曲線上で同じ時間を消費することに基づくと、２つのローリング曲線ｇ１とｇ２が、形状と位置が、明白に非常に異なっているとしても、それらは正確に同じ長さを有しなければならないということになる。
【００６５】
無摩擦運動に対する運動学条件を使用して、また、駆動および被駆動体ｚ１とｚ２の回転軸の方向を特に含む、構造設計に対する特別な条件、およびローラーＧの数とサイズに基づいて、駆動および被駆動体ｚ１とｚ２の形状とサイズと、ローラー結合経路ｇｐと、駆動および被駆動体ｚ１とｚ２上のローリング曲線ｇ１とｇ２と、対応するローラーガイドトラックが計算できる。これは、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構は、完全な詳細において設計および寸法を決めることができることを意味している。
【００６６】
ここで図３１と図３２を参照すると、ローラーが結合から切り離された後にどのように戻されるかが示される。図１、図２、および図６において明白なように、ローラー３０がローラー結合チャネル内のローラー結合経路３４の端部に到達し、チャネルから出ることにより結合から切り離された後、それらは、ローラーリサイクリングチャネル３３を介して、ローラー結合チャネルの開始点に戻される。ローラー結合チャネル内のローラー３０は、ローラーガイドトラック１２と２２により駆動され、有限の非ゼロの（ゼロでない）距離においてお互いに追従する。ローラー３０間の非ゼロのギャップがあることに対する主な理由は、ローラーの点におけるローラーガイドトラック１２と２２の方向と、ローラー結合経路３４の方向は、直角でない角度を含むということである。ローラー結合チャネル内の各ローラー３０の速度は、ホイール１０と２０それぞれと共に回転しているローラーガイドトラック１２と２２により決定される。２つのホイール１０と２０の角速度が変化すると、ローラー３０の速度も変化することは明らかである。他方、ホイールの所与の一定角速度に対しては、ローラー結合チャネル内の結合位置におけるローラー３０の速度は、ローラー結合チャネルを通して一定に近く、また、お互いに非常に類似している。しかし、ローラーリサイクリングチャネル３３内では、図１と図２に示されているように、ローラー３０の動きは、如何なる外部装置によっても制御されず、ローラーは、それらがローラーリサイクリングチャネル３３に沿ってお互いに押し合うので動く。その結果、ローラー３０間の距離は消失し、ローラーは、ローラーリサイクリングチャネル３３内に連続線を形成する。また、いったん連続線が形成されると、ローラー３０は、お互いに直接接触しているので、ローラーリサイクリングチャネル３３内において正確に同じ速度で動くように拘束される。それにも拘わらず、ローラーの動きは外部からは制御されないので、一時的なギャップの開口部ができ、ローラー間に衝突が発生することもあり、それは、ローラーに対して熱を発生する制御されない運動と、システム内のノイズの原因になる可能性がある。これは、ローラーが、ローラー結合チャネルからローラーリサイクリングチャネルへ（またはその逆に、ローラーリサイクリングチャネルからローラー結合チャネルへ）移動し、外部制御およびローラー間のギャップが突然消失（または現れる）場合に特に当てはまる。下記の例において、この問題に対するいくつかの解決策を提供しており、そこでは、ローラーの動きが、ローラー結合チャネルとローラーリサイクリングチャネルの両者において滑らかであり、制御され、それによりローラーを、ローラー結合チャネルに連続的に供給できることが保証される。
【００６７】
図３１に示されているように、１つの考えは、隣接するローラー３０ｃと３０ｄの間にスペーサ３５を導入して、その間を一定の距離に保つことである。スペーサ３５の長さは、ローラー結合チャネル内の結合位置にあるときに測定されるローラー間の距離に等しい。スペーサ３５は、ローラー３０ｄと３０ｃの間に設置され、システムにおける全行程の間、ローラー３０ｄと３０ｃに追従する。
【００６８】
別の考えが図３２に示されている。ここでは、ローラーリサイクリングチャネルにおける連続するローラー３０ｃと３０ｄの中心間の距離は、ローラーがお互いに接触している限りローラー３０ｃと３０ｄの直径に等しく、ローラー結合チャネルにおいては、ローラー間の距離ｈは、ローラーＤの直径に、ローラー結合チャネルにおけるローラー間のギャップを加えたものに等しい。このように、ローラー結合チャネル内のローラーの速度は、ローラーリサイクリングチャネル内のローラーの速度よりも高くなければならない。より速い速度を、より低いレベルに下げるために、ローラーリサイクリングチャネルの開始部分と、ローラー結合チャネルの終了部分の間に、図３２に示されるように角度を設け、この角度の余弦が、チャネルのそれぞれの部分におけるローラーの速度の比に等しくなるようにした。このようにして、ローラーが、ローラー結合チャネルからローラーリサイクリングチャネルに滑らかに移行することが保証される。同様に、ローラーリサイクリングチャネルの終了部分とローラー結合チャネルの開始部分の間にも角度を設けるべきであり、この角度の余弦は、チャネルのそれぞれの部分内のローラーの速度の比に等しくなるようにする。
【００６９】
図３３と図３４は、ローラー結合チャネルからローラーリサイクリングチャネルへのローラーの移行を最適化する別の方法を示しており、ローラー結合チャネルの終了部分において、隣接するローラーガイドトラックの間の距離を徐々に減少させることにより、ローラー間の空間を徐々に除去している。ホイール１０のそのような端部Ａは図３４に示されており、また、図３３に拡大図で示されている。図３３から分かるように、ローラーが、ローラー結合チャネルの端部に到達するまでに、ローラー間のギャップは消失し、ローラーは、ローラーリサイクリングチャネルに入り、連続線を形成する。このため、ローラーがお互いに衝突し、および制御されない状態で動く可能性は大幅に減少される。同様に、ローラーがローラーリサイクリングチャネルからローラー結合チャネルに進む、ホイール１０の別の端部におけるローラー結合チャネルの開始部分において、ローラー間のギャップが、ローラーガイドトラック１２間の距離を徐々に拡大することにより導入される。ローラーがローラーリサイクリングチャネルを出るときに、その間にギャップがない連続線を形成する間に、ローラーは、ローラー結合チャネルの開始部分において徐々に分離され、その間隔が、機構に対する動作条件により要求されるギャップの理想的なレベルに達するようにする。図３３と図３４においては、１つのホイールのみが示されているが、他のホイール上のローラーガイドトラックに対しても、図のホイールに対してなされた調整に直接対応する類似の調整がなされるということは明白である。ホイールに対する回転方向を変更すると、機構は、ローラーの動きが方向を変更し、ホイールの開始部分と終了部分が入れ替わること以外は、上記と完全に同じように作動する。ローラーガイドトラック間の距離を調整することにより、純粋なローリング運動に対する条件のような、理想的な作動条件からシステムはわずかに逸脱する結果になる。しかし、この逸脱は典型的には非常に小さく、機構の特性的な特徴を大きく変えることはない。更に、下記の考えもまた、とりわけ逸脱の影響を完全に除去するために使用することもできる。
【００７０】
図３３と図３４は、この例においては、ローラー結合チャネルの開始および終了部分におけるローラーガイドトラック１２の間の距離ばかりでなく、同時にローラーガイドトラックの断面輪郭も調整することを示している。特に、ローラー結合チャネルの終了部分において、ローラーガイドトラックの断面輪郭は、徐々に拡大され、それにより、ローラーが２つのホイールと同時に接触する、２つのローラーガイドトラック上の２つのローリング曲線上の対応する点が、更に離れるように徐々に動き、最終的には、ローラーの直径よりも大きな距離で分離されるようになる。その結果、ローラーはホイールとの接触を徐々に失い、ローラーとホイール間で作用する力は、徐々に消失する。このようにして、ローラーは徐々に結合から切り離され、一方、依然としてローラー結合チャネルの終了部分内に存在している。これは少なくとも２つの大きな利点がある。一方では、ローラーは、工程の間、大きな衝撃もなく、滑らかに結合から切り離される。他方、この手順は、上述したように、ローラーガイドトラック間の間隔の調整に起因する負の影響を削減し、最終的には除去する。間隔の調整と、ローラーガイドトラックの断面輪郭の調整は、最大の効果を達成するためには、同時に（そして徐々に）行われなければならない。一方では、ローラーをお互いに近づくように動かし、最終的にはその間の距離を、ローラーガイドトラック間の距離を短くすることにより除去し、これと同時に、ローラーを結合から切り離して、最終的には、ローラーガイドトラックの断面形状輪郭を徐々に拡大することにより、ローラーをホイールから切り離す。このようにして、ローラーは、ローラーガイドチャネルからローラーリサイクリングチャネルへ、滑らかで秩序のある方法で移行し、ローラー間の衝突の回数を遥かに少なくし、従って、システムのノイズをはるかに少なくする。同時に、純粋なローリング運動の条件のような、機構に対する理想的な作動条件が維持される。この手順は、ローラーがローラーリサイクリングチャネルから出てローラー結合チャネルに入るホイールの他の端部において反対の順序であるが、まったく同じように機能する。ローラー結合チャネルの開始部分におけるローラー間に、ローラーガイドトラック間の距離を徐々に拡大することによりギャップを導入して、これと同時に、ローラーとホイールの間に、ローラーの周りのローラーガイドトラックの断面輪郭を徐々に絞り、ローラーとホイール間を接触させ、力を構築することにより結合を徐々に導入する。このようにして、ローラーは、滑らかで秩序のある方法でローラー結合チャネル内で徐々に再結合し、ローラー間の衝突をはるかに少なくし、システム内のノイズをはるかに少なくするという結果になる。同じ調整は、機構内の両者のホイールの両端部に対しても適用される。ホイールに対する回転方向を変更すると、機構は、ローラーの動きが方向を変更し、ホイールの開始部分および終了部分が入れ替わることを除いて、まったく同じように作動する。
【００７１】
上記の例に示されているように、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構は、動力伝達およびギアリング作業と問題のほとんどに対する１つまたは２つ以上の代替解決策を提供することができ、その解決案は、多数の比較的良好な優位点と利点を有して、既存の解決策に対して明らかに優っている。ローラーによりその間に結合が確立される、駆動よび被駆動体のどちらかまたは両者が、所与の回転軸の周りを回転し、または所与の線に沿って移動し、またはこの両者の組合せの動きをするように構成されるということは、この機構に特徴的なことである。特徴的な軸、つまり回転軸および／または動きの所与の線は、実際には、直交、平行、および他の角度を含む任意の相対角度において構成できる。この特徴的な軸は、ある平面内でお互いに交差してもよく、またお互いに回避的であってもよい。実際の適用の典型的な場合においては、駆動および被駆動体は、回転対称体またはホイールであり、ローラーは回転ボールである。しかし、いくつかの場合においては、駆動／被駆動体の１つまたは両者は、ギアラックであってもよく、ローラーは、あるときは、円柱形ローラーまたは樽型ローラーのような非球形ローラーであってもよい。伝達可能トルクは、係合ファクタ、つまり、同時結合にあるローラーの数が増えれば、増加することができる。本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の典型的な特徴は、駆動および被駆動体間の相対回転方向は、ローラーガイドトラックの異なるセットを有する、駆動／被駆動体の異なる対を単に適用することにより任意に変更できるということである。歯付きホイールギアドライブの場合のように、システムに追加的（第３アイドル）ホイールを導入する必要はない。本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の主な利点の１つは、駆動および被駆動体に結合するローラーにより実行される純粋なローリング運動の結果として、極端に小さな摩擦エネルギー損失と、高い動力伝達効率が特徴であるということである。これは、高伝達可能トルクシステムおよび高ギア比の場合においても当てはまる。摩擦エネルギー損失が極端に小さいことによる純粋なローリング運動エネルギー散逸の場合においては、散逸は実際には、現存する伝達およびギアリングシステムの大半に対して典型的な、移動体がお互いの接触表面に沿って摺動する場合よりもはるかに小さい。
【００７２】
本発明によるローラー伝達およびギアリング機構は、現存の伝達およびギアリング作業および問題の実際的にすべてに対して解決策を提供する。本発明の可能な適用を示すために、それぞれ典型的な適用に対する３つの例を図３５から図３７において示す。図３５は、本発明による新しいローラー伝達およびギアリング機構が、２つの点Ｈ１とＨ２において適用された自転車を示している。Ｈ１のギア比は２.６２５：１であり、Ｈ２は１：１である。両者の駆動装置に対する係合ファクタは約９である。新しい機構をＨ１とＨ２に適用すると、自転車の駆動装置を単純、小型、および強固にできる。今日の自転車の駆動装置の実際的な全体の場合とは異なり、スプロケットホイールやチェーンはない。その結果、動作は滑らかであり信頼性がある。各駆動装置Ｈ１とＨ２のサイズは、従来のスプロケットホイールのサイズよりも小さいが、この理由は、トルクが一度には１つのスプロケットにしか加えられないスプロケットホイールの場合とは反対に、高い係合ファクタのために、トルクは９個の回転ボールに同時に加えられるからである。チェーンがないので、全システムのサイズも小さく、都合よく、全システムをより小型に、保護性があり、信頼性があるようにできる。システムを更に小型にするために、駆動装置Ｈ１とＨ２を接続する軸４３を、自転車のフレームの内部に置くことができる。新しい駆動装置機構は、システムが単純で小型なため、自転車のシステムを、必要なときに容易に、かつ迅速に折り畳むことができるので、折り畳みフレームを有する自転車に対して利点がある。これは、チェーンがあると手順が複雑で厄介になるために、従来の設計に対しては当てはまらない。
【００７３】
図３６は、本発明による新しいローラー伝達およびギアリング機構を、ディファレンシャルギアの場合に、どのように適用できるかを示している。図における半車軸ｋｔ１とｋｔ２は、車両用のホイール車軸である。ドライブシャフトｈｔは、その車軸の周りを回転して、エンジンからのトルクを駆動ホイールｈｋに送る。駆動ホイールｈｋは、本発明による新しいローラー伝達およびギアリング機構の適切な実施の形態に従って、被駆動ホイールをｔｋ駆動する。駆動ホイールｈｋは、いくつかの前述の実施の形態において示されたホイール１０に対応し、被駆動ホイールｔｋはホイール２０に対応する。ホイールｈｋの直径は比較的に小さく、ローラーガイドトラックは、その外部表面上に展開されており、一方、ホイールｔｋの直径は比較的に大きく、ローラーガイドトラックは、その前部表面上に展開されている。被駆動ホイールｔｋの軸は、駆動ホイールｈｋの軸に直交しており、２つの軸は、お互いに対して斜めの線を形成する。減速ディファレンシャルギアに対するこの新しい解決策を、現在の典型的なディファレンシャルギアの、歯付きホイールを有する従来のベーベルギアに対して比較する。ベーベルギア内のホイールの接続歯は、弧状歯付きホイールが適用されたとしても、従来の設計においては大きな応力がかかる。更に、弧状歯付きベーベルギアの問題は、直線状の歯を有する通常の歯付きホイールギアの動力伝達効率よりもはるかに低い効率を呈示する傾向にあることである。これは、歯の輪郭に沿う「通常の」半径方向の摺動に加えて、歯もまた、歯の弧に沿って摺動するため、相当な過剰摩擦エネルギー損失を引き起こすからである。本発明による新しいローラー伝達およびギアリング機構を適用することにより、これらの問題は自然に解決できる。一方では、伝達可能なトルクは、大きな過剰応力を、構造、ホイール、または個々のローラー自身に加えることなく、システムにおいて係合ファクタを増大することにより、大幅に増大できる。他方、動力伝達効率は、純粋なローリング運動に対する条件が、より低いトルクの適用に対する場合とまったく同じように効果的であるので、非常に高いままである。
【００７４】
ディファレンシャルギアの設計は、２つの被駆動リヤ車軸を有する車両の場合は特に困難である。２つの車軸を同時に駆動するために、斜めの線を形成する軸を有するギアを適用しなければならない。従来の歯付きホイールギアを使用すると、これらの設計は、特に低い動力伝達効率を呈示する。本発明による新しいローラー伝達およびギアリング機構は、図３７の模式図に示されているように、非常に有利な解決策を提供する。２つの半車軸ｋｔ１とｋｔ２から構成される第１車軸は、ディファレンシャルギアｄｍ１により駆動され、２つの半車軸ｋｔ３とｋｔ４から構成される第２車軸は、ディファレンシャルギアｄｍ２により駆動される。ディファレンシャルギアｄｍ１とｄｍ２の両者は、同じ駆動シャフトｈｔにより同時に駆動される。両者のディファレンシャルギアの回転軸、つまり、２つの半車軸ｋｔ１とｋｔ２の、およびｋｔ３とｋｔ４の回転軸は、駆動シャフトｈｔの回転軸に対して両者とも斜めの線である。駆動シャフトｈｔは、まず第１駆動ホイールｈｋ１に接続し、そして、第２駆動ホイールｈｋ２に接続する。２つの駆動ホイールｈｋ１とｈｋ２の間で、駆動シャフトｈｔは、カルダン（ｃａｒｄａｎ）ジョイントｋｃｓを通る。２つの駆動ホイールｈｋ１とｈｋ２は、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構に従って設計された２つのギア内の第１駆動ホイールであり、それらは、ホイールｔｋ１とｔｋ２をそれぞれ駆動する。第１駆動ホイールｈｋ１とｈｋ２は、前述の例の第１ホイール１０に対応し、第２被駆動ホイールｔｋ１とｔｋ２は、第２被駆動ホイール２０に対応する。駆動ホイールｈｋ１と被駆動ホイールｔｋ１は、ホイールｈｋ２とｔｋ２と同様に、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構のいくつかの実施の形態の１つにより結合される。ｈｋ１とｈｋ２、同時にｔｋ１とｔｋ２を含むホイールのすべては、その表面上にローラーガイドトラックを呈示する。被駆動ホイールｔｋ１とｔｋ２は、それぞれのディファレンシャルギアｄｍ１とｄｍ２に直接接続される。この設計を適用すると、両者のディファレンシャルギアと、接続された半車軸は、単一の連続駆動シャフトにより同時に駆動され、一方、同時に、システムは、結合ローラーに対する純粋なローリング運動と、潜在的に非常に高いギア比による、非常に高い動力伝達効率を含む、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の利点から恩恵を受けることができる。実際、この設計は、単一の駆動シャフトが、お互いに対して斜めの線を形成する軸を有する一連のギアを駆動する、任意の数の順次設置されたディファレンシャルギアに拡張できる。本発明によるローラー伝達およびギアリング機構により提供されるこの非常に高い動力伝達効率と他の利点は、このような極端な場合においても、依然として維持することができる。
【００７５】
上記に示された３つの例に加えて、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構は、機械産業、特に、車両や、輸送および処理機械、機械ツール、および精密機械の実際的に全領域、および機械工学産業の他の種々の領域において、多くの他の適用が可能である。可能な適用には、駆動および被駆動体に対する種々の異なる位置および角度、形、形状、および寸法、異なる種類のローラー、多様なギア比、回転方向、伝達可能動力などに対して、かなりの柔軟性を示す多様な構造設計および構成が含まれる。新しい機構は、現存する機構および設計と比べて大きな恩恵と利点を示し、現存の伝達およびギアリング作業と問題の、おそらくすべてに対してより優った解決策を提供できると信じている。恩恵（又は、効果）と利点には、高い動力伝達効率とギア比、小型サイズと信頼性、正確な動きと変更可能な回転方向が含まれる。更に、この新しい機構が、現存のシステムが実際には適用できないような適用領域において、解決策を提供できるような根本的に新しい機構であると信じている。その明白な、大きな恩恵と利点の結果として、本発明による新しいローラー伝達およびギアリング機構は、異なる産業の種々の分野における広い領域での適用に広がる高い潜在性を有していると信じている。
【００７６】
現実において、回避できない製造上の不正確性のため、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構を決定する、特に、結合ローラーに対する純粋なローリング運動に対する条件を含む条件は、正確性において決して完全ではなく、ある程度までしか満たすことができない。不要であるが、不可避の「固有」な不正確性に加えて、種々の理由により、動作条件が、意図的に完全なものから逸脱するように、つまり不正確性が「必要」であるような、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の可能な適用も想像できる。しかし、「必要」および「不要」の両者の場合において、不正確性の比較的広い範囲に対して、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構に特徴的な動作特性を、たとえ部分的およびある程度であるかもしれないが維持することができる。従って、本発明は、数学的に完全に動作条件を満たすローラー伝達およびギアリング機構に制限されず、ある程度の不完全さを有する機構も含む。本発明によるローラー伝達およびギアリング機構における不完全さは、例えば、ローラーが、駆動および被駆動体上のローラーガイドトラックに同時に接触する２つの点において、ローリング曲線に対して接線方向の２つの平面を見て、それら２つの平面の間の角度が平行にどの程度近いかを測定することにより測定できる。完全な条件において、それらの平面な正確に平行でなければならない。不完全さの別の等価な測定値は、２つのローリング曲線の長さがどの程度違うかの量であってもよい。完全な条件においては、その長さは、完全に同じで違いはないはずである。上記の接線方向の平面に対しての、５〜１０°程度の量の不完全さ、または上記のローリング曲線の長さの５から１０％程度の違いは、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の主要な特徴に大きな影響は与えない。特に、結合ローラーに対する純粋なローリング運動の条件は、それほど大きくは劣化せず、本システムの主要な恩恵と利点は維持される。従って、本発明は、数学的に完全な正確性を有する完全な動作条件で作動するローラー伝達およびギアリング機構に制限されず、動作条件が、数学的方程式により決定される完全な条件からある程度逸脱するが、結合ローラーに対する純粋なローリング運動に起因する恩恵を含む完全なシステムの主要な特徴が、少なくとも部分的およびある程度は維持できるような設計、条件、および状況も含む。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の基本設計の１つの模式図である。
【図２】図２は、図１におけるものと同じ設計の模式図であるが、第１ホイール１０が示されず、ローラー結合チャネルの両側のバッフラ対は、ローラー結合チャネル内の結合位置におけるローラーと、ローラーリサイクリングチャネルのローラーを含むローラーの全サイクルと共に完全に見ることができる。
【図３】図３は、図１におけるものと同じ設計の模式図であるが、ローラーのリサイクリングは示されていない。
【図４】図４は、図３に示されている設計の上面図である。
【図５】図５は、図１におけるものと同じ設計の模式図であるが、各駆動／被駆動体上に１つのローラーガイドトラックと、結合位置における１つのローラーのみを有している。
【図６】図６は、図１におけるものと同じ設計の模式図であるが、第１ホイール１０は示されず、ローラー結合チャネルの内部の結合位置における、１つのローラーのみが示されている。
【図７】図７は、図１におけるものと類似する基本設計の別の例の模式図であり、第１ホイール１０は透明に示されており、ローラー結合経路に沿う結合位置におけるローラーのみが示され、ローラーリサイクリングは示されていない。
【図８】図８は、駆動／被駆動体の１つがリングである設計の模式図であり、ローラーガイドトラックは、その内部表面上で展開されている。
【図９】図９は、図８におけるものと類似する設計の模式図である。
【図１０】図１０は、駆動／被駆動体の回転軸が平行であり、ローラーガイドトラックは、駆動／被駆動体の前部表面上に展開されている場合の設計の模式図である。
【図１１】図１１は、図１０におけるものと類似する設計の模式図である。
【図１２】図１２は、駆動／被駆動体の１つが回転対称体であり、他方はギアラックである場合の設計の模式図であり、ローラーリサイクリングは示されていない。
【図１３】図１３は、駆動／被駆動体の１つがギアラックであり、他方はギアラックの面に直交する回転軸を有するリングである場合の設計の模式図であり、ローラーガイドトラックは、お互いに対向するリングの前部表面上と、ギアラックの側面上に展開されており、ローラーリサイクリングは示されていない。
【図１４】図１４は、図１３におけるものと同じ設計の模式図であるが、リング１０は示されず、ローラー結合経路に沿う結合位置におけるローラーは、全体を見ることができるが、ローラーリサイクリングは示されていない。
【図１５】図１５は、２つの駆動／被駆動体が、球面断面構成であり、交差する回転軸の周りを回転する場合の設計の模式図である。
【図１６】図１６は、図１５におけるものと類似する設計の模式図である。
【図１７】図１７は、１対１ローラーガイドトラックが、駆動ホイールと被駆動ホイール上の整合する溝とリッジの両側で展開されている場合の設計の模式図である。
【図１８】図１８は、図１７に示された設計に対応する模式図であり、溝と、その両側に展開された１対１ローラーガイドトラックを有するリッジの断面輪郭を示しており、ローラーもまた示されている。
【図１９】図１９は、ローラーガイドトラックの２つの対が、駆動ホイールと被駆動ホイール上の整合する溝とリッジの両側で展開されている場合の設計の模式図である。
【図２０】図２０は、図１９に示されている設計に対応する模式図であり、溝と、その両側に展開している２対２ローラーガイドトラックを有するリッジの断面輪郭を示しており、ローラーもまた示されている。
【図２１】図２１は、多数の顕微鏡レベルの小さいローラーが使用され、対応するローリング曲線が、駆動ホイールと被駆動ホイール上の整合する溝とリッジの両側の表面を決定する場合の設計の模式図である。
【図２２】図２２は、図２１に示されている設計に対応する模式図であり、２対２の溝とリッジの断面輪郭を示しており、ローラーは、図に示すには小さすぎ、一方、単一線のローリング曲線と化しているローラーガイドトラックは、溝とリッジの全体の輪郭を決定する。
【図２３】図２３は、円柱形ローラーが使用される場合の設計の模式図である。
【図２４】図２４は、図２３に示されている設計に対応する模式図であり、２つのホイール上のローラーガイドトラックの断面輪郭を示しており、ローラーガイドトラックにおける円柱形ローラーもまた示されている。
【図２５】図２５は、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構におけるトルク伝達の原理を示す第１模式図であり、この図で示されている例においては、２つの回転対称体ｚ１とｚ２が、それらの回転軸を任意の角度に設定して使用される。
【図２６】図２６は、図２５における例を示す、第２模式図である。
【図２７】図２７は、図２５における例を示す、第３模式図である。
【図２８】図２８は、図２５における例を示す、第４模式図である。
【図２９】図２９は、図２５における例を示す、第５模式図であり、３つの主要方向における図が示されている。
【図３０】図３０は、本発明によるローラー伝達およびギアリング機構の運動学の模式図であり、１つのローラーと、その対応するローラー結合経路と、２つのローリング曲線が、本システムに特徴的な種々の速度と角速度と共に示されている。
【図３１】図３１は、ローラー間のスペーサを示している模式図である。
【図３２】図３２は、ローラー結合チャネルとローラーリサイクリングチャネル間の角度構成を表現するローラー線の模式図である。
【図３３】図３３は、ローラーガイドトラックの形状と間隔が、ローラーがローラー結合チャネルから出る／に入るときに、ローラー間の空間を除去／拡大し、ローラーとローラーガイドトラックの間の力を除去／蓄積するために調整される場合の模式図である。
【図３４】図３４は、駆動／被駆動体の１つとローラーの全サイクルを示している設計の模式図であり、図の部分Ａは、図３３に拡大されている。
【図３５】図３５は、特別な適用例、自転車用のローラー伝達およびギアリングの模式図である。
【図３６】図３６は、特別な適用例、ディファレンシャルギア用のローラー伝達およびギアリングの模式図である。
【図３７】図３７は、特別な適用例、２車軸車両用の２つのディファレンシャルギアを同時に駆動するローラー伝達およびギアリングの模式図である。
【図１】
2009522512.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2009522512.tif 000018
【図１７】
2009522512.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年10月23日(2007.10.23)
【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】
ローラー伝達およびギアリング機構であって、
駆動体と、
それぞれの中心または中心軸を有するローラー手段と、
被駆動体を具備し、
前記駆動体は、前記ローラー手段により前記被駆動体に結合され、
前記駆動体および被駆動体は、単一自由度を有する運動をガイドされ、
前記駆動体および被駆動体は両者とも、その上にそれぞれのローラーガイドトラックを画定し、
前記トラックは、前記ローラー手段に接触し、前記関連体に対する、前記ローラー手段の前記相対運動を決定し、
前記ローラー手段は、それぞれのローリング曲線に沿う前記ローラーガイドトラックに接触し、
前記ローラーガイドトラックは、制限表面のそれぞれの対において、前記駆動体および被駆動体上で開始および終了し、
前記ローラー手段は、それらの関連するローラーガイドトラックに沿って移動し、
前記駆動体および被駆動体の前記役割は交換可能であるローラー伝達およびギアリング機構において、
前記駆動体（１０，ｚ１）上の前記ローリング曲線（ｇ１）と、前記被駆動体（２０，ｚ２）上の前記ローリング曲線（ｇ２）とのそれぞれの点の間で画定される距離は異なり、
前記駆動体（１０，ｚ１）の前記ローリング曲線（ｇ１）の前記長さは、前記被駆動体（２０，ｚ２）の前記ローリング曲線（ｇ２）の前記長さと実質的に等しく、
前記ローリング曲線（ｇ１，ｇ２）上のすべての点対に対して、前記ローラー手段（Ｇ）により接触されたとき、これらの点対において描かれる前記それぞれの接線方向の平面（Ｅ１，Ｅ２）は、実質的にお互いに対して平行であり、
前記接触する点対の前記速度（ｕ１，ｕ２）は、前記ローラー手段（Ｇ）の前記座標系において定義されるときは、実質的に同一であるが、反対の符号を有し、
前記接触点においては、前記ローラー手段（Ｇ）に作用する力（Ｆ）の前記それぞれの作用線は、前記ローラー手段（Ｇ）の前記中心または中心軸と交差し、
それにより、前記ローラー手段（Ｇ）は、それらが前記トラックに入ってから出るまで、前記ローラーガイドトラック（１２，２２）に沿って、実質的に純粋なローリング運動で移動されることを特徴とするローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２】
前記ローラー手段は、球形ローリングボール（３０，３０ａ，および３０ｄ）であることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項３】
前記ローラー手段は、回転対称体であることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項４】
前記ローラー手段が前記ローラーガイドトラックを離れた後、前記ローラー手段を案内して前記ローラーガイドトラックに戻すための、それぞれのローラーリターン経路を具備することを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項５】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）の少なくとも１つは、回転対称であり、それぞれの回転軸を画定することを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項６】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）の両者は、回転対称であり、それぞれの非平行回転軸（１１と１２）を有することを特徴とする請求項５に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項７】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）の少なくとも１つは、回転対称前部表面を有し、前記ローラーガイドトラック（１２または２２）は、前記前部表面上に画定され、前記制限表面はリング（１４，１５）であることを特徴とする請求項５に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項８】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）の少なくとも１つは、所与の線に沿って移動し、平坦表面を有するギアラックセットであり、前記ローラーガイドトラックは、前記ギアラックの前記平坦表面上に画定されることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項９】
複数のローラーガイドトラックが、前記駆動および被駆動体（１０，ｚ１；２０，ｚ２）の少なくとも１つの上に画定されることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１０】
前記駆動／被駆動体上の前記複数のローラーガイドトラックは、形状および曲率が同一であり、前記それぞれの駆動／被駆動体の前記回転軸の周りに、それぞれの角度間隔により、お互いに関して角度的に変位されていることを特徴とする請求項９に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１１】
前記変位角は３６０°／ｎであり、ここにおいて、ｎは前記駆動／被駆動体上に等間隔で配置されたローラーガイドトラックの数であることを特徴とする請求項１０に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１２】
前記ローラーガイドトラックは、前記関連する駆動／被駆動体（１０，ｚ１；２０，ｚ２）の平面表面上で画定され、形状と曲率が同一であり、お互いに間隔を置いて配置されることを特徴とする請求項９に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１３】
前記駆動体（１０，ｚ１）と前記被駆動体（２０，ｚ２）のいずれか１つは、それぞれの側面表面を有するリッジ（２６）を具備し、前記他の駆動体又は被駆動体は、形状が前記リッジ（２６）に従う溝（１６）を画定し、それにより、それぞれのギャップが、前記リッジ（２６）の前記側面表面と、前記溝（１６）の前記側面表面のそれぞれの間に形成され、前記ローラー手段（３０ａ，３０ｂ）は、前記ギャップの少なくとも１つに配置され、前記ローラーガイドトラック（１７，２７，１８，２８）は、前記リッジと前記溝の前記対向する側面表面上で定義され、前記ローラー手段が配置されることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１４】
複数のローラーガイドトラック（１７ａ，２７ａ；１８ｂ，２８ｂ；１７ｃ，２７ｃ；１８ｄ，２８ｄ）が、前記ギャップ内で画定され、それぞれのローラー手段（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）は、前記ローラーガイドトラックのそれぞれに沿ってガイドされることを特徴とする請求項１３に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１５】
双方向負荷のために、それぞれのローラー手段（３０ａ，３０ｂ）が、前記ギャップの両者内に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１６】
複数の対応するリッジと溝の対が、前記駆動／被駆動体のそれぞれの上に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１７】
前記ローラー手段は、前記ギャップを実質的に充填する小さなボールであることを特徴とする請求項１３に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１８】
前記小さなボールは、潤滑流体中に浮遊していることを特徴とする請求項１７に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項１９】
前記ローラーガイドトラックにより画定される前記経路以外の方向において、前記ローラー手段の変位を制限するバッフラ（３１と３２）を具備し、前記バッフラ（３１と３２）は、前記トラックのそれぞれの側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２０】
隣接するローラー手段間に、その間の所定距離を保つためのスペーサ（３５）を具備することを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２１】
前記ローラーガイドトラックを離れるときの、前記ローラー手段の前記運動の前記方向と、前記リターン経路に入るときの運動のそれらの方向は、その余弦が、前記リターン経路における前記ローラー手段の前記速度と、前記ローラーガイドトラックを離れるときの前記ローラー手段の速度との比に等しい角度を形成し、更に、前記同一角度は、その前記他の端部における前記リターン経路の前記方向と、前記ローラーガイドトラックに入るときの前記ローラー手段の前記運動の前記方向との間にも当てはまることを特徴とする請求項４に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２２】
緩やかに減少する距離が、制限表面を終了する前記ローラーガイドトラックに近接する、隣接するローラーガイドトラック間に形成され、緩やかに増加する距離が、制限表面を開始する前記ローラーガイドトラックに近接する、隣接するローラーガイドトラック間に形成され、それらの関連するローラーガイドトラックとリターン経路の両者に沿う前記ローラー手段の運動を滑らかにすることを特徴とする請求項４に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【請求項２３】
前記ローラーガイドトラックは、前記制限表面に接近するときに、前記トラックの前記開始および終了部分において緩やかに拡大され、前記ローラー手段に作用する前記力を減少し、それらが入ることと離れることの両者を容易にさせることを特徴とする請求項１に記載のローラー伝達およびギアリング機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
線形運動に使用された、例えば、加工ツールにおけるテーブルの移動に使用された古典的ボールスクリューの場合、ローラーに対する純粋なローリング運動の条件は、自動的に満たされる。そのような設計は、例えば米国特許第6,092,434号の図３に示されている。これは、駆動体および被駆動体は同一直線であるか又は共通の回転軸を有し、ローラーガイドトラックは、同心円状であることによる。ローラーに対する純粋なローリング運動の観点からは、これは、その小さな摩擦エネルギー損失と純粋なローリング運動の他の利点のために、広く使用されているローラー伝達およびギアリングシステムの唯一の知られた例である。その様な運動において、駆動体及び被駆動体の両者は、それぞれのローラーガイドトラックを具備しており、ボールは、これらのガイドトラックに沿って転がって、それぞれのローリング曲線に沿ってトラックに接触する。全ての瞬間において、各ボールは、駆動体のローリング曲線の一接触点と、被駆動体の一点とに接触する。ローリング曲線は、同軸のらせん状線（スパイラル）であるので、それらの間の距離は一定である。駆動体上のローリング曲線の任意の点と被駆動体上のローリング曲線との間の距離は、幾何学形状の法則から既知なように、即ち、もし我々が該点を被駆動体上のローリング曲線の異なる点に接続するならば、定義により決定可能であり、これらの接続線の最短のものが距離である。同軸のローリング曲線に関して、この距離は、２つのローリング曲線の全ての点に対して同じである。これらの条件は、ローリング曲線が同軸ではなく、通常のらせん状線とは異なる形状を有する場合に満足されない。
しかし、前述の同軸タイプのボールスクリューが、回転運動を、回転軸に平行な経路に沿う直線変位に変換するためにのみしか適用できないという事実により、ボールスクリューは、二次元または三次元経路のような、より高い自由度の運動の提供には適用できず、そのような制限により、この特別なギアリングシステムは、より一般的に適用され、広く普及することはなかった。
【国際調査報告】
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2009522512.tif 000042