(57)【要約】出力源からの出力を受けて回転するメイン入力シャフト有する出力源を用いた変速機。補助シャフトが、メインシャフトに対して可変速度で補助シャフトを回転させるリンクを介して、メイン入力シャフトによって回転する。メインシャフトとともに回転するリングギヤが、リングギヤに噛合するスパーギヤを有する。補助シャフトとともに回転するギヤホイールがベアリングを介してスパーギヤに結合し、リングギヤと平行に回転する。出力シャフトがリングギヤとスパーギヤとの間の相対回転に従って回転するように、出力シャフトがスパーギヤに結合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力源を用いた変速機構であって、
ａ．前記出力源から出力を受けることによって回転するメイン入力シャフトと、
ｂ．補助シャフトと、
ｃ．前記メイン入力シャフトから前記補助シャフトに出力を伝達し、前記メインシャフトに対して可変速度で前記補助シャフトを回転させる第１のリンクと、
ｄ．前記メインシャフトの回転とともに回転し、前記リングギヤに噛合する少なくとも１のスパーギヤ（ｓｐｕｒ  ｇｅａｒ）を有するリングギヤと、
ｅ．前記補助シャフトとともに回転するよう結合され、前記リングギヤと平行に回転するよう前記スパーギヤに結合されたホイールと、
ｆ．出力シャフトと、
ｇ．前記出力シャフトが前記リングギヤと前記スパーギヤとの相対回転に従って回転するように、前記出力シャフトに前記スパーギヤを回転可能に結合した第２のリンクと、
を具えることを特徴とする変速機構。
【請求項２】
前記第１のリンクが可変速プーリを具えることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項３】
前記スパーギヤが、前記ギヤホイールを通して延びて前記出力シャフトを回転させるための連結具を終端とするスパーギヤシャフトを有していることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項４】
前記第２のリンクが、前記スパーギヤシャフトに結合された第１のギヤと、前記出力シャフトに結合された第２のギヤと、を具えており、
前記第１のギヤが前記第２のギヤに噛合していることを特徴とする請求項３に記載の機構。
【請求項５】
前記補助シャフトとともに回転するよう結合された前記ホイールが、さらに、前記ギヤホイールに係合するチェーン及び前記補助シャフトに固定されたスプロケットを有することを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項６】
前記スパーギヤが、前記ギヤホイールを通して延びるスパーギヤシャフトと、前記スパーギヤシャフトと前記ギヤホイールとの間に配置されたベアリングと、を有していることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項７】
前記出力シャフトが前記メイン入力シャフトに対して同軸に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項８】
前記第１のリンクが可変速プーリを具えることを特徴とする請求項７に記載の機構。
【請求項９】
前記スパーギヤが、前記ギヤホイールを通して延びて前記出力シャフトを回転させるための連結具を終端とするスパーギヤシャフトを有していることを特徴とする請求項７に記載の機構。
【請求項１０】
前記第２のリンクが、前記スパーギヤシャフトに結合された第１のギヤと、前記出力シャフトに結合された第２のギヤとを具えており、前記第１のギヤが前記第２のギヤに噛合していることを特徴とする請求項９に記載の機構。
【請求項１１】
前記補助シャフトとともに回転するよう結合された前記ギヤホイールが、さらに、前記ギヤホイールに係合するチェーン及び前記補助シャフトに固定されたスプロケットを有することを特徴とする請求項７に記載の機構。
【請求項１２】
前記スパーギヤが、前記ギヤホイール通して延びるスパーギヤシャフトと、前記スパーギヤシャフトと前記ギヤホイールとの間に配置されたベアリングと、を有していることを特徴とする請求項７に記載の機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、新規且つ有用な変速機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の変速機を使用して、出力源からホイール又は他の動力手段にエネルギ又は出力を伝達する。基本的に、変速機は、回転運動の１つの速度を車両のホイールに結合された出力シャフトの様々な出力速度に変換する。また一般的に、多くのギヤを使用して出力シャフトの速度を決め、様々な地形をうまく走行するのに必要な様々な速度を車両が得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来から多くの可変速度変速機システムが提案されている。例えば、米国特許第５，２６９，７３４号及び第６，１２９，０６１号が、入力シャフトに沿って複数のギヤを組み込んで遊星ギヤ配列を介して出力シャフトに機械的回転を伝達する減速歯車装置を表している。
【０００４】
米国特許第３，１３３，４５５号及び第４，０６３，４６７号は、駆動シャフトと少なくとも１の出力シャフトとの間の変速機を提供するためにプーリを用いた変速装置を表している。
【０００５】
米国特許第６，０１０，４２３号は、管路を通して流体を送り込むための回転可能な入力部材及びポンプを有する可逆可変速度変速機を記載している。ギヤ列がポンプの入力部材に動作可能に結合されており、順方向又は逆方向のいずれかに出力シャフトを運動させる。
【０００６】
米国特許第４，８２４，４１９号は、フラットベルト式の無段変速機を記載しており、らせん型のガイドウェイディスクがベルトを支持してプーリ対の有効直径を維持する。遊星歯車システムは、星形歯車に噛合して出力シャフトの回転を変える。
【０００７】
日本特許第６２２０９２６０号及び第６３０３８７５７号の英文抄録が、入力シャフトに取り付けられたサンギヤを用いてシャフトの出力速度を変えるための可変プーリ駆動装置を記載している。また、リングギヤが同心円状にサンギヤの外側に配置されており、サンギヤの軸方向の運動が可能である。
【０００８】
効率的に出力シャフトの速度及び方向を変え得る出力源を用いた変速機構は、自動車の技術において著しい進歩となろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、出力源を用いて出力シャフトの速度及び方向を変える新規且つ有用な変速機の発明が本書に記載されている。
【００１０】
本発明の機構は、自動車のエンジン、及び電気モータ、蒸気エンジン等といった出力源から出力を受けることによって回転するメイン入力シャフトを利用する。いずれのケースにおいても、メイン入力シャフトの回転が、本発明の変速機の残りの部品についての力のモードとして作用する。メイン入力シャフトから第１のリンクに、メイン入力シャフトから補助シャフトの回転運動に回転運動を伝達する出力伝達装置の形式で供給される。このようなリンクにより、メインシャフトに対する補助シャフトの可変速度の回転が可能となる。この点で、第１のリンクは、当技術分野で既知の又はこれに相当する他の装置といった可変速プーリの形式を取ってもよい。
【００１１】
また、メインシャフトは、リングギヤに噛合する少なくとも１のスパーギヤを有するリングギヤを回転させる。リングギヤは、一般に、第１のリンクの向こう側に設置されており、メイン入力シャフトと同軸に直接的に結合された中間シャフトを有している。リングギヤに噛合する各スパーギヤは、リングギヤから外側に向かって延びるシャフトを有しているが、この目的は以下で論じることとする。
【００１２】
ホイール、又は遊星シャフトキャリアが、ギヤホイールの形式を取っており、補助シャフトとともに回転するよう結合されている。このような結合は、チェーン及びスプロケット機構を有してよいが、当然ながらこのような構成に限定されない。さらに、リングギヤに噛合する各スパーギヤシャフトの外側への突出部分により、リングギヤに対するスパーギヤの回転を生じさせる。このような結合は、スパーギヤシャフトとギヤホイールとの間の相対運動が可能なギヤホイールを通して延びるベアリングの形式を取ってもよく、ギヤホイールがこのようなベアリングに接触する。
【００１３】
出力シャフトが入力シャフトから離れて設置されており、入力シャフトに対して同軸であるが離れて配置されている。第２のリンクが、出力シャフトがリングギヤ及びスパーギヤの相対回転に従って回転するように、出力シャフトに少なくとも１のスパーギヤを回転可能に結合させる。当然ながら、このような回転は、前述のリンクを通る補助歯車の回転速度から最終的に得る。第２のリンクは、ギヤホイールを通って延びるスパーギヤシャフトに結合された別のギヤに噛合する出力シャフトに結合されたギヤの形式を取ってもよい。好適には、出力シャフトに結合されたギヤがサンギヤを具えており、一方スパーギヤシャフトに結合されこのようなサンギヤに噛合する各ギヤは遊星歯車と考えられる。当然ながら、複数のスパーギヤを使用してリングギヤに噛合させる場合、複数の遊星歯車を出力シャフトの軸周りにサンギヤに噛合させる。
【００１４】
このため、補助シャフトの回転速度を変えることにより、上述の機構を介して、出力シャフトが、入力シャフトと同じ速度及び方向で、又は入力シャフトに対してニュートラルの速度及び方向で、又は入力シャフトとは逆方向にある速度で回転する。
【００１５】
新規で有用な変速機構が上記のように説明されていることが明らかである。
【００１６】
このため、本発明の目的は、回転する入力シャフトを利用し様々な速度及び方向により出力シャフトを駆動できる変速機構を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、出力源を利用して入力シャフトを回転させるエネルギ効率の良い変速機構を提供することである。
【００１８】
本発明の別の目的は、入力シャフトを回転させる出力源を利用して、入力シャフトと出力シャフトとの間の大きなギア比の拡がりを有する変速機構を提供することである。
【００１９】
本発明の別の目的は、出力源を利用して入力シャフトを回転させ出力シャフトの逆回転から出力シャフトの増速回転まで出力が連続可変の変速機構を提供することである。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、入力シャフトへの出力源を利用してクラッチ及びトルクコンバータの使用を必要とせず、又は少なくともこれらの要素を予備の状態におく変速機構を提供することである。
【００２１】
本発明のさらなる目的は、出力源を利用して入力シャフトを回転させて入力シャフトが所望のエンジン回転速度において所望の速度で出力シャフトを回転させ、入力シャフトへの出力源として使用される変速機構を提供することである。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、出力源を利用して手動制御又はコンピュータを介して制御される変速機構を提供することである。
【００２３】
本発明のさらに別の目的は、出力源を利用した比較的少数の可動部品を有する変速機構を提供することである。
【００２４】
本発明は、本書を読み進めるにしたがって明らかとなるであろう特にその特定の特性及び性質に関する他の目的及び利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のさらなる理解のために、下記の図面を参照して好適な実施例に係る以下の詳細な説明について記載する。
【００２６】
本発明の様々な態様が、下記の図面とともに好適な実施例の以下の詳細な説明から発展するであろう。
【００２７】
本発明の好適な実施例を全体として符号１０で図示する。変速機構１０が、その要素の１つとして、自動車のエンジン、電気モータ、蒸気エンジン等といった動力源（図示せず）からの出力を受け取るメイン入力シャフト１２を有する。いずれの場合でも、動力源が矢印１３の方向に従って入力シャフト１２を回転させる。入力シャフトがベース部材１４、特にブラケット１８を介してステップ１６に取り付けられている。ベアリング２０及びスペーサ２２が所定の位置に入力シャフト１２を保持する。
【００２８】
補助シャフト２４は全体として入力軸１２と平行である。補助シャフト２４が可変速プーリを形成する第１のリンク２６から延びている。駆動プーリ２８が入力シャフト１２によって駆動される一方で、従動プーリが補助シャフト２４を回転させる。ベルト３２が従動プーリ３０に駆動プーリ２８を結合させる。調整機構３４が従動プーリ３０の回転速度を決めることで、補助シャフト２４の回転速度を決める。可変速プーリ２４が従来技術の市販の製品であることに留意されたい。また、第１のリンクが、入力シャフト１２と補助シャフト２４との間の電気的又は油圧式要素といった他の形態を取って、これらのシャフト間の相対的な回転速度を決めてもよいことに留意されたい。入力シャフト１２と同軸に補助シャフト２４を設けてもよいことが分かる。補助シャフトが、ボルト締結されたブラケット３７及び３９によってそれぞれステップ３６及び３８に保持されている。
【００２９】
ここで図３を参照すると、リングギヤ４０がハブ４２を介して回転するよう入力軸１２に結合されている。リングギヤ４０は、スパーギヤ４６，４８，及び５０に噛合する環状の歯付面４４を有している。スパーギヤ４６，４８，５０は、リングギヤ４０から外側に向けて可変速プーリ２６から離れるよう延びるシャフト５２，５４及び５６をそれぞれ有していることに留意されたい。
【００３０】
図４を参照すると、歯付ホイール又は歯車又はスプロケット５８に固定された補助シャフト２４が見られ、これらスプロケット５８等はチェーン６２によってスプロケット又は歯車又はスプロケット６０に結合されている。当然ながら、ホイール６０をプーリ等といった他の手段によってスプロケット又はホイール５８に結合させてもよい。最も重要であることに、スパーギヤシャフト４６，４８及び５０がホイール６０を通って延びており、これにより、これらが補助シャフト２４及びスプロケット５８の回転に応じてホイールとともに回転する。各スパーギヤ４６，４８及び５０は、図１のベアリング６４，６６及び６８でそれぞれ示すようなベアリングを通って延びている。同様に、ホイール６０が図１及び図３に示すようなベアリング７０の周りを回転する。言うまでもなく、ベアリング６４，６６，６８及び７０により、ホイール６０及びスパーギヤ４６，４８及び５０のリングギヤ４０に対する回転が、入力シャフト１２及びリングギヤ４０の運動から独立して可能である。しかしながら、ホイール６０は、補助シャフト２４の回転に応じてリングギヤ４０の歯付面４４に噛合した状態で、スパーギヤ４６，４８及び５０を運動させることができる。
【００３１】
また、出力シャフト７２が本発明の機構１０に見られる。出力シャフト７２は、ボルト締結したブラケット７４によってステップ３８に、さらにボルト締結したブラケット７８によってベース部材１４のステップ７６に保持されており、入力シャフト１２から離れて位置する。シャフトがスペーサ８４及び８６とともにベアリング８０及び８２によってこのような位置で支持されている。
【００３２】
リンク８８は、出力シャフト７２にスパーギヤ４６，４８及び５０を回転可能に結合している。このようなリンクは、ホイール６０を貫通してベアリング６４，６６及び６８に対してそれぞれ回転し得るスパーギヤシャフト５２，５４及び５６を介して形成される。図４を参照すると、リンク８８が、出力シャフト７２とともに回転するよう固定されたサンギヤ９０と、サンギヤ９０に噛合してスパーギヤシャフト５２，５４，５６とともに回転するよう固定された遊星ギヤ９２，９４及び９６との形態を取ることが分かる。このように、サンギヤ９０及び遊星ギヤ９２，９４及び９６が、出力シャフト７２とスパーギヤシャフト５２，５４，及び５６との間の連結具として機能する。
【００３３】
動作時に、入力シャフト１２が出力源（図示せず）からの回転運動を受ける。駆動プーリ２８を回転させることによって、入力シャフトが可変速プーリを動作させる。ベルト３２が、調整機構３４のパーツである従動プーリ３０にこのような運動を伝達して、従動プーリ３０に可変速度を与える。従動プーリ３０は補助シャフト２４に結合されている。補助シャフト２４は、スプロケット５８に固定されており、スプロケット５８自身はチェーン６２を介してホイール又はスプロケット６０に結合されている。入力シャフト１２に固定されたリングギヤ４０が、スパーギヤ４６，４８及び５０に噛合する歯付面４４を有しており回転する。スパーギヤ４６，４８及び５０のシャフト５２，５４及び５８が、それぞれホイール６０を通して延びているが、ベアリング６４，６６，６８を介してホイール６０に対して自由回転できる。スパーギヤ４６，４８及び５０のシャフト５２，５４及び５６は、それぞれ遊星ギヤ９２，９４及び９６にそれぞれ結合されている。遊星ギヤ９２，９４及び９６は、図１の矢印９８方向に従って出力シャフト７２を回転させるサンギヤ９０に係合する。図１から図５に示す実施例１０では、入力シャフト１２と補助シャフト２４との間の１２．５％の制御変動により、５０％の逆回転から１００％（１：２のギヤ比）の増速駆動（ｏｖｅｒｄｒｉｖｅ）までの範囲、２５０％のギヤ比の拡がりを有する、出力シャフト７２の運動を発生させる。補助シャフト２４よりも７．５％速くリングギヤ４０及び入力シャフト１２を駆動させることにより、出力シャフト７２の５０％の逆回転を生じる。補助シャフト２４よりも５％速くメイン入力シャフト１２及びリングギヤ４０を駆動させることにより、出力シャフト７２のゼロ出力、すなわち、中立状態（ｎｅｕｔｒａｌ）を発生する。同じ速度で可変速プーリ２６を介して入力シャフト１２及び補助シャフト２４を回転させることで、第１のリンクが出力シャフト７２の1対1の運動を発生させる。このようなモードでは、スパーギヤ４６，４８及び５０とリングギヤ４０との間に相対運動が生じる。また、この時点で、ゼロ噛合速度が、遊星ギヤ９２，９４，及び９６とサンギヤ９０との間に有る。出力シャフト１２よりも５％速く補助シャフト２４を運動させることで、１００％の増速駆動を発生させる。言うまでもなく、入力シャフト１２と補助シャフト２４との間の運動の大きなバリエーションにより、入力シャフト１２及び補助シャフト２４の非常に多くのほぼ千差万別の組み合わせを具えた可変伝達機構１０をもたらす。当然ながら、機構１０の要素のギヤ比を変えて、上記とは異なる効果を発生させてもよい。
【００３４】
上記のように、本発明の完全な開示を行うことを目的として、本発明の実施例についてかなり詳細に説明したが、本発明の精神及び原理から逸脱することなしに、このような詳細に多くの変更を行ってもよいことは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明に係る変速機の平面図である。
【図２】図２は、図１のライン２−２に沿った断面図である。
【図３】図３は、図１のライン３−３に沿った断面図である。
【図４】図４は、図１のライン４−４に沿った断面図である。
【図５】図５は、図１のライン５−５に沿った断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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