(57)【要約】  本発明に係るＣＶＴ（ギア比連続可変型変速機構）は、入力軸、コア入力軸、コア出力軸、中間軸及び出力軸という５種類の軸が組み込まれたＣＶＴであって、高域モジュール、低域モジュール及びインバータを備える。インバータは中間軸と出力軸の間に連結される。高域モジュールはコア及び４個の多段変速機構を備え、これら多段変速機構によりコアの変速レンジを拡張する。更に、コアは２個のディファレンシャル機構を備え、コア内の各ディファレンシャル機構の軸１本ずつがコア入力軸により駆動され、他の１本ずつがコア出力軸を駆動し、更に他の１本ずつが変速機に連結される。加えて、低域モジュールは２個のディファレンシャル機構を備え、低域モジュール内のディファレンシャル機構のうち一方の機構の軸１本が入力軸により駆動され、他方の機構の軸１本が中間軸を駆動する。低域モジュール内のディファレンシャル機構の軸のうち、入力軸にも出力軸にも連結されていない軸同士の間に、２個の多段変速機を設ける。変速機は低域モジュール内の多段変速機のうち第１の多段変速機の軸と第２の多段変速機の軸の間に連結する。
2007522421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本ＣＶＴの入力軸に連結された第１軸、本ＣＶＴの出力軸に連結された第２軸、並びに本ＣＶＴの入力軸及び出力軸に連結されない第３軸を各々有する２個のディファレンシャル機構と、各ディファレンシャル機構の第３軸同士の間に連結された変速機と、を備えることを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項２】
コアの入力軸及びコアの出力軸に対し二者択一的に連結可能な入力軸と、コアの入力軸及びコアの出力軸に対し二者択一的に連結可能な出力軸と、本機構の入力軸をコアの入力軸に連結し本機構の出力軸をコアの出力軸に連結するとき並びに本機構の入力軸をコアの出力軸に連結し本機構の出力軸をコアの入力軸に連結するときに各連結に介在させる複数通りのギア比を提供するギア比ユニットと、を備え、その回転方向を逆転可能な機械式ＣＶＴを上記コアとしその変速レンジ幅を拡張することを特徴とする変速レンジ拡張機構。
【請求項３】
その出力軸が拘束され入力軸が自在回転する０からその入力軸が拘束され出力軸が自在回転する∞に至る範囲内でそのギア比を変化させ得る変速機と、本ＣＶＴの入力軸に連結された第１軸、変速機に連結された第２軸、並びに第３軸を有する第１ディファレンシャル機構と、本ＣＶＴの出力軸に連結された第１軸、変速機に連結された第２軸、並びに第３軸を有する第２ディファレンシャル機構と、それぞれクラッチその他の連結システムにより何れかの固定ギア比を選択的に提供可能な二組のギア比ユニットと、を備え、第１ディファレンシャル機構の第３軸と第２ディファレンシャル機構の第２軸との間及び第２ディファレンシャル機構の第３軸と第１ディファレンシャル機構の第２軸との間が随時、対応する組のギア比ユニットによる何れかの固定ギア比で連結されることを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項４】
出力軸が拘束され入力軸が自在回転する０から入力軸が拘束され出力軸が自在回転する∞に至る範囲内でそのギア比を変化させ得る変速機と、本ＣＶＴの入力軸に連結された第１軸、本ＣＶＴの出力軸に連結された第２軸、並びに本ＣＶＴの入力軸及び出力軸に連結されない第３軸を各々有する複数個のディファレンシャル機構と、奇数番目のディファレンシャル機構の第３軸と変速機の軸のうち１本との間、並びに偶数番目のディファレンシャル機構の第３軸と変速機の軸のうち他の１本との間を、選択的に、クラッチその他の適当な連結手段によって連結箇所毎に異なるギア比で連結させるギア比ユニットと、を備えることを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項５】
請求項１記載の機械式ＣＶＴであって、請求項２記載の変速レンジ拡張機構によりその変速レンジ幅を拡張したことを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項６】
請求項１又は５記載の機械式ＣＶＴであって、上記変速機が、−∞から０を通り∞に至る範囲内でそのギア比を連続的に変化させ得る変速機であることを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項７】
請求項１、３、４及び１５〜１８のうち何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、その総ギア比を０から最大値に至る範囲内で連続的に変化させ得るよう、そのディファレンシャル機構特性及びギア比特性が設定されたことを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項８】
請求項１、３、４及び１５〜１８の何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、その総ギア比を負の最小値から０における回転方向逆転を経て正の最大値に至る範囲内で連続的に変化させ得るよう、そのディファレンシャル機構特性及びギア比特性が設定されたことを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項９】
請求項記載の機械式ＣＶＴであって、更に、本ＣＶＴの出力軸に連結可能なもう１本の軸を備え、このもう１本の軸と本ＣＶＴの出力軸との間の連結を、回転方向を逆転させる一組のギアを介した連結から直結へまたその逆へと切替可能なことを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項１０】
機械式ＣＶＴであって、出力トルクが常に許容最大トルクより低く制限を課す必要がない高域のギア比では請求項１、２、５又は６記載の機械式ＣＶＴ又は変速レンジ拡張機構を高域機構として動作させ、許容最大トルクを上回らないよう出力トルクを制限する必要がある低域のギア比では請求項７〜９の何れか一項記載の機械式ＣＶＴを低域機構として動作させることを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項１１】
請求項１０記載の機械式ＣＶＴであって、高域機構が使用される最小のギア比が低域機構が使用される最大のギア比と等しいか或いは高域機構が使用されるギア比領域のうち当該最小のギア比寄りの部分と低域機構が使用されるギア比領域のうち当該最大のギア比寄りの部分が一部重複しており、且つ、低域高域間の切替が、低域機構のギア比と高域機構のギア比が一致したときクラッチその他の適当な連結手段により行われることを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項１２】
請求項１１又は１２記載の機械式ＣＶＴであって、高域機構及び低域機構が上記変速機を共用することを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、上記変速機が、発電機としても原動機としても随時動作させることができ且つ適当な電気回路により制御される２個の電機を備えることを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項１４】
請求項１３記載の機械式ＣＶＴであって、上記変速機を構成する電機を始動用電動機及び蓄電池充電用発電機として使用できるよう、熱機関を備えたマシン例えば原動機付輸送機器に搭載されたことを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項１５】
請求項３記載の機械式ＣＶＴであって、固定ギア比のうち一種類が０であり、この固定ギア比＝０で軸間を連結したときそれらの軸のうち１本が本ＣＶＴのシャーシに連結され制動又は拘束されるよう構成されたことを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項１６】
請求項３又は１５記載の機械式ＣＶＴであって、上記変速機が、第１及び第２ディファレンシャル機構の第２軸間ではなく、第１ディファレンシャル機構の軸のうち本ＣＶＴの入力軸に連結されていない２本の軸間に連結されたことを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項１７】
請求項３又は１５記載の機械式ＣＶＴであって、上記変速機が、第１及び第２ディファレンシャル機構の第２軸間ではなく、第２ディファレンシャル機構の軸のうち本ＣＶＴの出力軸に連結されていない２本の軸間に連結されたことを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【請求項１８】
請求項４記載の機械式ＣＶＴであって、クラッチその他の適当な連結手段を作動又は作動停止させることにより上記変速機の軸のうち１本を本ＣＶＴの出力軸に直結可能なことを特徴とする機械式ＣＶＴ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギア比を連続的に変化させ得る機械式変速機及びその構成要素となり得る種々の機構に関し、特に、変速機、相異なる複数通りの固定ギア比を提供する手段、並びに複数個のディファレンシャル機構を機能的に組み合わせることにより、変速機内を伝達乃至循環するパワー（変速機伝達パワー）を所望水準まで低減する技術に関する。本発明は、更に、この目的を最低限の構成要素点数で且つ入力軸から出力軸へとパワーが可能な限りそのまま伝達されるように達成する手法や、出力軸へのトルク伝達が決して中断しないようにする手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械回転力をある角速度ω１から別の角速度ω２へと変換するとき、それらの角速度の比をギア比と呼び、このギア比を連続的且つ漸進的に変化させる変速機構のことをギア比連続可変型変速機構（ＣＶＴ）と呼ぶ。
【０００３】
ＣＶＴは３個のグループＡ〜Ｃに大別できる。まず、グループＡに属するのは、回転する入力軸との摩擦によって中間要素を駆動し、この摩擦要素により出力軸を駆動するシステムであり、入力軸から出力軸へと回転力が回転力のまま伝達されることを特徴としている。このグループに分類されるのはＶベルト変速機、トロイダル変速機、コニカルローラ変速機等である。次に、グループＢに属するのは、入力軸を介し伝達されてくる機械回転力をより取扱が容易な別形態のエネルギに変換し、後にそれを出力軸の機械回転力に再変換するシステムである。このグループに分類されるのは静止流体圧変速機やトルクコンバータである。発電機として動作させる電機と原動機として動作させる電機との組合せや、回転運動を別種の振動に変換しその振動から回転運動を再発生させるシステムも、このグループに分類される。そして、グループＣに属するのは、グループＡ及びＢの何れかに属する変速機同士を１個又は複数個のディファレンシャル機構を介し結合したシステムである。
【０００４】
グループＡに属する機構乃至システムでは、ギア比を最小値から最大値まで連続的且つ漸進的に変化させることができるものの、ギア比の最小値と最大値の符号が同じ符号でなければならず、従ってその回転方向を逆転させることができない。これは、ギア比＝０を過ぎるときに摩擦要素によって軸（シャフト）のうち１本を半径＝０従って張力＝∞で駆動しなければならなくなるからである。実際には、ギア比＝０に近いある最小のギア比にて、摩擦要素が滑り機構としての動作が停止してしまう。また、摩擦要素を使用しているため、ギア型変速機に比べ出力エネルギが見劣りするものになる。
【０００５】
グループＢに属する機構乃至システムは、その回転方向を逆転させ得るように設計することが可能であるが、やはり、ギア型変速機と比べ機械出力が貧弱になる。これは、パワーの形態変換が複数回行われる結果、パワー変換損失が累積するためである。
【０００６】
グループＣに属する機構乃至システム、即ち変速機と１個又は複数個のディファレンシャル機構とを組み合わせたシステムは、これまで、次の二通りの目的の達成に利用されてきた。第１の目的は、回転方向逆転不能型の変速機を利用し回転方向逆転可能型の機構を実現することであり、第２の目的は、パワーを二分割し変速機経由及びギア経由で分配伝達することにより、変速機の小型化及び機械出力の増大を同時実現することである。
【０００７】
グループＣに属するシステムは、更に、変速機を単純に何個かのディファレンシャル機構と組み合わせた第１サブグループと、変速レンジ幅を拡張するため変速機に外部ギアチェンジ機構を付加した第２サブグループとに、二分できる。
【０００８】
それらのうち、ディファレンシャル機構とコア変速機とを組み合わせる第１サブグループの機構については、幾つかの特許文献に変速機伝達パワー低減手法に関する記載がある。中でも特許文献１等に記載されているものはパワースプリット型、特許文献２〜５等に記載されているものはパワーリサーキュレーティング型として知られており、パワーリサーキュレーティング型機構によればその回転方向を逆転させることができる。但し、パワースプリット型でもパワーリサーキュレーティング型でも、両効果・両目的を並立させることはできない。即ち、パワーリサーキュレーティング型は回転方向を逆転可能であるがコア変速機伝達パワーをむしろ増幅しているし、パワースプリット型はコア変速機伝達パワーを抑えられるがその回転方向を逆転させることができない。なお、各種特許文献間の違いは、専ら、変速機の種類、ディファレンシャル機構の種類、並びにそれらの連結に使用される伝達機構の違いにある。
【０００９】
上掲の特許文献に記載されている機構においては、機構全体のギア比（総ギア比）τが変速機ギア比ｒの関数として次の式
（数１）
τ＝ａ＋ｂ・ｒ、但しｒｍｉｎ≦ｒ≦ｒｍａｘ
又は
（数２）
τ＝１／（ａ＋ｂ・ｒ）、但しｒｍｉｎ≦ｒ≦ｒｍａｘ
により与えられる。総ギア比τは機構全体の出力軸の角速度を同入力軸の角速度で除した値であり、変速機ギア比ｒはその最小値ｒｍｉｎとその最大値ｒｍａｘの間で変化する。回転方向逆転不能型のコア変速機では、これら最小値ｒｍｉｎ及び最大値ｒｍａｘは同一符号になる。そして、ａ及びｂは定数であり、併用する固定ギア比（複数）の値、ディファレンシャル機構特性及び異種構成要素間連結形態によって変わる。
【００１０】
この条件下では、変速機伝達パワーは常に総ギア比τの関数であるので、変速機伝達パワーが最大になる点で総ギア比τが極力最小になるように定数ａ及びｂが選ばれていれば、グループＡの変速機を用いた場合は
（数３）
λｍａｘ＝（β−１）／β・ｒａｎｇ／（ｒａｎｇ−１）
が成り立ち、グループＢの変速機を用いた場合は
（数４）
γｍａｘ＝（β−１）／（β＋１）
が成り立つ。λｍａｘ及びγｍａｘは、総ギア比τを変化させたときの総伝達パワーに対する変速機伝達パワーの最大比率、即ち変速機伝達パワーを機構全体での伝達パワーで除した値が総ギア比τに対して採り得る最大値である。また、βは機構全体としてのギア比の最大値を最小値で除した値が採り得る最大値、即ち機構全体としてのギア比の可変レンジ（総変速レンジ）の幅であり、ｒａｎｇは変速機ギア比ｒの可変レンジ（変速機変速レンジ）の幅ｒｍａｘ／ｒｍｉｎである。
【００１１】
更に、コア変速機と組み合わせるディファレンシャル機構を複数個とした機構も、例えば特許文献６〜８に記載の通り、その構成要素間の中間軸比は大小様々であるが種々提案されている。図１７〜図１９に、特許文献６〜８に記載された機構をブロック図により同順で示す。これらの機構における総ギア比τは何れもその変速機ギア比ｒに基づき次の式
（数５）
ωｏ／ωｉ＝τ＝（ａ・ｒ＋ｂ）／（ｃ・ｒ＋ｄ）
により表される。この式中、ａ，ｂ、ｃ及びｄはディファレンシャル機構特性及び中間軸比に応じて設定した値である。これらの機構は使用ディファレンシャル機構個数が１の機構にはない長所を有する反面、中間軸を用いている分損失が多いという短所も有している。中間軸を廃止するには、既知の通り特許文献９に記載の手法を使用すればよい。図２０にそのブロック構成を示す特許文献９記載の機構によれば、中間軸を廃止することができる。しかしながら、図２０に示した機構には、入力軸からディファレンシャル機構を１個だけ経由して出力軸に向かうことができるのは一部のパワーに留まり、残りのパワーはディファレンシャル機構を２個経由しなければならないため、累積損失が発生するという短所がある。
【００１２】
他方、第２サブグループに属する機構、即ち機構全体としての変速レンジ拡張を達成するため外部ギアチェンジ機構を付加した機構においても、同様に、変速機変速レンジ幅を最低限に抑える必要がある。これは、その構成要素を適切に選択、設定することによって、変速機伝達パワー比率を所望レベルまで抑えることができ、またそれには外部ギアチェンジ機構によって十分多数のギアを付加すればよい、ということを意味している。
【００１３】
外部ギアチェンジ機構による変速レンジ拡張手法としては二種類の手法が知られている。そのうち特許文献１０に記載されている第１の手法においては、概ね、変速機ギア比が最小ギア比から漸増させていき最大ギア比に達したらクラッチにより外部ギアチェンジ機構を開放し、外部ギアチェンジ機構が切り離されている間に変速機ギア比を最小ギア比に変化させて次段のギアを連結する、という手順がサイクル的に繰り返される。このシステムの短所は、ギアチェンジ中にいっときシステムが開放され非ギア連結状態になることである。外部ギアチェンジ機構を連結しなおしギア連結状態とする前に、変速機ギア比を最大ギア比から最小ギア比まで（又はその逆に）変化させるには、やはりある程度の時間が必要になる。反面、この手法によれば、システム設計次第で外部ギアチェンジ機構の変速段数を所望の段数にすることができ、また段間隔を決める級数を任意設定できる。
【００１４】
他方、特許文献１１に記載されている第２の手法は、基本的には、ディファレンシャル機構の第３軸を機構の入力軸として使用する一方そのディファレンシャル機構の第１軸及び第２軸を二者択一的に機構の出力軸に連結し、この二者択一的連結によって外部ギアチェンジ機構のギア比を切り替える、という発想に基づくものである。切替前後のギア比は、対応するクラッチにより各ギア比に対応するギア対を共に連結した状態で切替を行えるように、即ち同期切替を行えるように、決めてある。そのため、切替に要する時間は無視し得る程に短く、しかも機構の出力軸へのパワー伝達が途切れることもない。更に、このシステムは、その入力軸と出力軸を入れ替えても同様に機能する。
【００１５】
但し、特許文献１１中でコメントされているように、連結段数を３段以上にすることも可能であるとはいうものの、段間に相互依存があることから、このシステムにて最適設定可能なのは最初の２段のみである。例えば、特許文献１１中の例に従いこのシステムを２段で実施したとする。変速機変速レンジ幅（比率）が２．５であり総パワーに占める変速機伝達パワーの比率が最大７１．４％である場合、２段で構成すると２．５2＝６．２５という総変速レンジ幅が得られまた変速機伝達パワー比率最大値が５０％になる。しかし、段数を仮に∞に増やせたとしてもそれ以上変速機伝達パワー比率を抑えることはできず、５０％の低減が達成されるに留まる。
【００１６】
特許文献１１には、回転方向逆転手法も記載されている。この手法は、回転方向を逆転させるとき以外は遊動するよう第２ディファレンシャル機構を付加し、第１ディファレンシャル機構の２本のアームの速度差を第２ディファレンシャル機構によって得る構成とすることにより、正の値から０を挟んで負の値へと回転速度を変更可能にした手法である。但し、回転方向逆転動作中のシステム構成が図２１に示した構成と等価な構成となるため、入力パワーが２個のディファレンシャル機構を通りまたコア変速機を巡って出力軸へと伝達されることとなってしまう。
【００１７】
そして、以上述べたシステムを実施する際には、例外なく、変速要素に作用する電動機、流体圧シリンダ、液体圧シリンダ等の機構を随時作動させて要求ギア比を実現する制御システムが、必要になる。
【００１８】
【特許文献１】米国特許第１７６２１９９号明細書
【特許文献２】米国特許第１８３３４７５号明細書
【特許文献３】仏国特許第０９１７０５号明細書
【特許文献４】米国特許第２７４５２９７号明細書
【特許文献５】西国特許第２１４２２２３号明細書
【特許文献６】米国特許第２３８４７７６号明細書
【特許文献７】米国特許第４９３６１６５号明細書
【特許文献８】西国特許第２１９０７３９号明細書
【特許文献９】米国特許第６５９５８８４号明細書
【特許文献１０】米国特許第５１６７５９１号明細書
【特許文献１１】米国特許第５６４３１２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
以上述べた通り、変速機及びディファレンシャル機構を備える変速機構には、技術的に見て、その変速要素を通るパワーを最低限に抑え、機構全体としての変速レンジ幅を拡げ、しかも回転方向逆転を可能にする、という要解決課題がある。
【００２０】
同様に、機構におけるギア個数、構成状態の転変回数及び段数を最低限に抑えることも求められている。
【００２１】
更に、機構連結解除無しに即ち出力軸へのトルク伝達を遮ること無しに段間切替を行えるようにすることも期待されている。
【００２２】
同様に、入力軸から出力軸へのパワー伝達ができるだけ直に行われるようにすること、またできれば中間軸や複数個のディファレンシャル機構を経由すること無しにそれを達成することも、期待されている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明によれば、以下に述べるように、従来にない新規な技術の組合せによって、上述した課題が解決される。
【００２４】
図１に、２個のディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂ並びに変速機Ｖを備える機構を示す。その入力軸ｉはディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂ双方の第１軸に、またその出力軸ｏはディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂ双方の第２軸に、同時に連結されており、また、変速機Ｖは、ディファレンシャル機構Ｄａの軸のうち入力軸ｉ及び出力軸ｏの何れにも連結されていない軸６と、ディファレンシャル機構Ｄｂの軸のうち入力軸ｉ及び出力軸ｏの何れにも連結されていない軸７との間に、連結されている。
【００２５】
この機構における総ギア比τは変速機ギア比ｒに応じ次の式
（数６）
ωｏ／ωｉ＝τ＝（ａ・ｒ＋ｂ）／（ｃ・ｒ＋ｄ）
により決まる。この式中、ａ，ｂ，ｃ及びｄは次の表
【表１】
2007522421.tif 000003
により決まる値である。この表中、Ｄａは出力軸ｏを拘束（ブロック）したときディファレンシャル機構Ｄａにて軸６・入力軸ｉ間に発生するギア比であり、Ｄｂは出力軸ｏを拘束したときディファレンシャル機構Ｄｂにて入力軸ｉ・軸７間に発生するギア比である。
【００２６】
この機構においては、ギア比Ｄａ及びＤｂを適切に設定することによって、変速機ＶがグループＡに属する摩擦型の場合は次の式
【数１】
2007522421.tif 000004
により与えられる最大値λｍａｘ以下に、またグループＢに属する回転方向逆転可能型の場合は次の式
【数２】
2007522421.tif 000005
により与えられる最大値γｍａｘ以下に、変速機Ｖを通るパワーを抑えることができる。式中のαは
【数３】
2007522421.tif 000006
である。
【００２７】
また、この機構には中間軸が存在しておらずしかも使用ディファレンシャル機構個数が１ではなく２であるのに出力が損なわれていない。これは、入力パワーを分割してそれぞれを別々のディファレンシャル機構に通しているからである。そのため、１個のディファレンシャル機構で発生するエネルギ損失を上回るエネルギ損失が発生することはない。そして、これら２個のディファレンシャル機構は対称的に動作するので、パワーの大部分がディファレンシャル機構Ｄａを通りその残りがディファレンシャル機構Ｄｂを通る状態、その逆の状態、ディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂをちょうど５０％ずつパワーが通る状態等を採り得る。
【００２８】
上述の機構と共に本発明に組み込まれる機構の一つは多段機構である。図２にその多段機構を示す。この機構は変速レンジ幅を拡張するための機構、即ち変速機単体での変速レンジ幅より広い変速レンジ幅を機構全体として得るための機構である。
【００２９】
この機構は、文字Ｖ付のブラックボックスで表されたコアと、それぞれ複数通りのギア比を提供し得る四組のギア比ユニットと、を備えている。コアＶは、入力軸ｉ及び出力軸ｏを有する逆転可能な変速機構であり、本願中で上述したシステム或いは既存の他種システムによって実現することができる。また、各ギア比ユニットの第ｎ段ギア比はギア比ユニット毎にＲ2n、Ｒ2n+1、Ｓ2n、Ｓ2n+1と表されている。機構入力軸ｉ’はコア入力軸ｉ及びコア出力軸ｏに二者択一的に連結され、機構出力軸ｏ’はコア出力軸ｏ及びコア入力軸ｉに二者択一的に連結される。この機構は、まず第１段ギア比Ｒ0を介し機構入力軸ｉ’とコア入力軸ｉがつながり第１段ギア比Ｓ0を介し機構出力軸ｏ’とコア出力軸ｏがつながっている状態で、変速機Ｖのギア比が最小値τｍｉｎから最大値τｍａｘに変化したら、次段のギア比Ｒ1及びＳ1による連結を形成すると共にギア比Ｒ0及びＳ0による連結を解除し、その状態で変速機Ｖのギア比が最大値τｍａｘから最小値τｍｉｎに変化したら次段のギア比Ｒ2及びＳ2による連結を形成する、等々という手順で動作する。各ギア比Ｒ2n、Ｒ2n+1、Ｓ2n及びＳ2n+1は、変速機Ｖの変速レンジ幅
（数７）
β＝τｍａｘ／τｍｉｎ
を用いて次の式
（数８）
Ｒ2n＝Ｒ0・βn、Ｓ2n＝Ｓ0・βn、Ｒ2n+1＝Ｒ0・βn・τｍａｘ、Ｓ2n+1＝Ｓ0・βn・τｍｉｎ
により表すことができる。また、段の切替は４種類のギア比による連結が同時に形成されている状態で行われる。
【００３０】
従って、この機構における総変速レンジ幅β’は、段数をｍとすると次の式
（数９）
β’＝βm
で与えられる値となる。この機構によれば、段の切替中もトルク伝達を確保でき、またコアＶの変速レンジ幅βを抑えつつ機構全体の変速レンジ幅β’を所望通りに得ることができる。
【００３１】
また、この機構中のコアＶの内部は、図１に示した機構とするのが望ましくまた簡便である。それは、コアＶ（図２）の内部機構が図１に示した機構であれば、所要段数を最低限に抑えられ、且つ、変速機（図１中のＶ）出力を最大限活かしつつコア（図１全体、図２中のＶ）から出力を得ることができるからである。但し、コアＶは既知構成のシステムも含め他種構成のシステムによっても実現でき、そうした場合でも変速レンジ拡張効果を得ることは可能である。
【００３２】
また、ギア比連続可変型の機械式変速機においてはその動作領域を低域と高域とに区別しなければならない。即ち、ギア比連続可変型の機械式変速機ではギア比が０にかなり近づくので、その出力トルクも非常に高い値になり得（仮に機械出力効率が１００％なら出力トルクは∞に近づいていき）、従ってギア比が０に近い領域では機構出力軸上に作用する出力トルクを制限しなければならない。この領域を低域と呼び、それ以外の領域を高域と呼ぶ。より正確に定義するなら、低域とは
（数１０）
−τｅｑ≦τ≦τｅｑ
但し
（数１１）
τｅｑ＝Ｔｍａｘｅｎｇ／Ｔｍａｘｍｅｃ
に該当する領域のことである。式中のτｅｑは低域と高域の境目を示すギア比、Ｔｍａｘｅｎｇは機構入力軸に連結されている原動機から供給し得る最大トルク、Ｔｍａｘｍｅｃは機構出力軸に生じ得る最大トルクである。低域にて機構内を通るパワーは原動機定格パワーより低いパワーであり、低域と高域の境目に当たるギア比τｅｑでのパワー（これを１００％とする）からギア比τ＝０における０％まで直線的に減っていく。
【００３３】
低域及び高域における変速機伝達パワーを表す数式を検討すると判明することであるが、多段変速機の場合、多段システムを高域で動作させる上で最適な段分布を得るにはギア比を幾何級数に従って決めればよく、低域で動作させる上で最適な段分布を得るにはギア比を算術級数に従って決めればよい。既知の多段システム中、出力軸にトルクを間断なく伝達できるように構成されているものは、前述の通り、何れも幾何級数に従って一連の段を設定したものであって、算術級数に従って設定したものはこれまでになかった。以下、本発明に係る機構として説明する二種類の機構においては、低域での使用に望ましい構成とするため、算術級数に従って一連の段が設定されている。
【００３４】
一種類目の機構の構成を図３に示す。この機構は、２個のディファレンシャル機構Ｄｃ及びＤｄと、２本の軸のうち何れかを回転させつつ他方の軸の回転方向を逆転させる（或いは少なくとも回転を停止させる）ことが可能な変速機Ｖとを、備えている。入力軸ｉはディファレンシャル機構Ｄｃの第１軸に、また出力軸ｏはディファレンシャル機構Ｄｄの第１軸に、それぞれ連結されている。変速機Ｖは軸６・軸７間に連結されており、軸８・軸７間には（クラッチその他の適当な連結手段により）複数通りのギア比Ｒ1iの何れかによる連結を随時形成／解除でき、同様に軸６・軸９間にも複数通りのギア比Ｒ2jの何れかによる連結を随時形成／解除できる。各構成要素間の連結形態は例えば図７又は図８に示す形態へと変形することもできる。図７に示した変形例では変速機Ｖが軸８・軸６間に連結されており、図８に示した変形例では軸７・軸９間に連結されているが、それ以外の点ではこれらの変形例は図３と変わりない。図３に示したシステムは、まずギア比Ｒ11及びＲ21による連結を形成し変速機Ｖをつないだ状態で、変速機Ｖのギア比が∞（即ち軸６の回転が停止しており軸７がディファレンシャル機構Ｄｃ及びギア比Ｒ11により決まる速度で回転しているときのギア比）から０（即ち軸７の回転が停止しており軸６がディファレンシャル機構Ｄｃにより決まる速度で回転しているときのギア比）まで変化したら、軸６及び９双方の回転の停止、ギア比Ｒ22による連結の形成並びにギア比Ｒ21による連結の解除を実行し、その後変速機Ｖのギア比が０から∞へと変化したら軸８及び７双方の回転の停止、ギア比Ｒ12による連結の形成並びにギア比Ｒ21による連結の解除を実行する、等々の手順で動作する。
【００３５】
この機構の総ギア比τは、図３に示した機構の場合次の式
（数１２）
τ＝｛（１−Ｄｃ）・Ｒ1i・ｒ−（１−Ｄｃ）・Ｄｄ・Ｒ2i・Ｒ1i｝／｛（１−Ｄｄ）・ｒ−Ｄｃ・（１−Ｄｄ）・Ｒ1i｝
により表される値になり、図７に示した機構の場合次の式
（数１３）
τ＝｛（１−Ｄｃ）・Ｒ1i・ｒ−（１−Ｄｃ）・Ｄｄ・Ｒ2i｝／｛（１−Ｄｄ）・ｒ−Ｄｃ・（１−Ｄｄ）｝
により表される値になる。図８に示した機構の場合は、図７に示した機構における入力軸ｉと出力軸ｏを入れ替えた機構であるため、図７に示した機構のそれと対称的な式により表される値になる。これらの式中、Ｄｃは入力軸ｉを拘束した状態でディファレンシャル機構Ｄｃが軸６・軸８間にもたらすギア比であり、Ｄｄは出力軸ｏを拘束した状態でディファレンシャル機構Ｄｄが軸９・軸７間にもたらすギア比である。以上の式から解るように、図３、図７及び図８の何れにおいても、変速機Ｖのギア比ｒが０であれば
（数１４）
τ＝（１−Ｄｃ）／（１−Ｄｄ）・Ｒ2i
となり、∞であれば
（数１５）
τ＝（１−Ｄｃ）／（１−Ｄｄ）・Ｒ1i
となる。
【００３６】
従って、システム各段でのギア比を次の表
【表２】
2007522421.tif 000007
に従い設定したい場合、次の式
（数１６）
Ｒ２＝｛（１−Ｄｄ）・Ｄｃ｝／｛（１−Ｄｃ）・Ｄｄ｝
により決まるＲ２及び次の式
（数１７）
Ｒ１＝（１−Ｄｄ）／（１−Ｄｃ）
により決まるＲ１に基づき
（数１８）
Ｒ21＝Ｒ２・τ１ｍｉｎ、Ｒ11＝Ｒ１・τ１ｍａｘ、Ｒ22＝Ｒ２・τ２ｍａｘ、Ｒ12＝Ｒ１・τ３ｍａｘ、Ｒ23＝Ｒ２・τ４ｍａｘ、Ｒ13＝Ｒ１・τ５ｍａｘ
の式に従い５通りのギア比を設定すればよい。とりわけＤｃ＝Ｄｄ従ってＲ１＝Ｒ２＝１の場合には、この式が
（数１９）
Ｒ21＝τ１ｍｉｎ、Ｒ11＝τ１ｍａｘ、Ｒ22＝τ２ｍａｘ、Ｒ12＝τ３ｍａｘ、Ｒ23＝τ４ｍａｘ、Ｒ13＝τ５ｍａｘ
となる。従って、この機構を用いれば、算術級数に従って一連の段が設定された多段システムでも、幾何級数に従って一連の段が設定された多段システムでも、或いはその他の級数に従って一連の段が設定された多段システムでも、実現することができる。算術級数による段設定が可能であるということは低域向けの最適ということであり、従って図示機構は低域機構に相応しいということである。但し、図示機構を高域機構として用いることもできるし、低域機構及び高域機構双方を図示機構とすることもできる。
【００３７】
また、図示機構によれば、算術級数的段設定を最低限の構成要素点数にて実現するという課題が解決されるが、反面、この機構には、全パワーがディファレンシャル機構Ｄｃを通り更にディファレンシャル機構Ｄｄをも通るので出力が見劣りする、という問題がある。多少コストが嵩んでもよいから大きな出力を得たいという用途では、次に説明する二種類目の機構を用いて算術級数的段設定を実現する方がよい。
【００３８】
図４に示すように、この機構は、一群のディファレンシャル機構Ｄｉと、２本の軸のうち一方を回転させながら他方の回転方向を逆転させること或いは少なくともその回転を停止させることができる変速機Ｖと、ギア比Ｒｉを提供する一群の部材とを、備えている。各ディファレンシャル機構Ｄｉの第１軸は機構入力軸ｉにまた第２軸は機構出力軸ｏに連結されている。奇数番目のディファレンシャル機構Ｄ2n+1の軸のうち機構入力軸ｉにも機構出力軸ｏにも連結されていない第３軸と、変速機Ｖの軸のうち１本（軸６）との間は、図示しないクラッチその他の機械連結手段によってギア比Ｒ2n+1で連結することができる。また、偶数番目のディファレンシャル機構Ｄ2nの軸のうち機構入力軸ｉにも機構出力軸ｏにも連結されていない第３軸と、変速機Ｖの軸のうち他の１本（軸７）との間も、図示しないクラッチその他の機械連結手段によってギア比Ｒ2nで連結することができる。
【００３９】
この機構は、次のような手順で動作する。まず、当初、ディファレンシャル機構Ｄ1がギア比Ｒ1で軸６にまたディファレンシャル機構Ｄ2がギア比Ｒ2で軸７にそれぞれ連結されていたとする。この状態で、変速機Ｖのギア比が０（軸７の回転が停止しており軸６がディファレンシャル機構Ｄ1及びＤ2のギア比により決まる速度で回転しているときのギア比）から∞（軸６の回転が停止しており軸７がディファレンシャル機構Ｄ1及びＤ2のギア比により決まる速度で回転しているときのギア比）へと変化したら、ディファレンシャル機構Ｄ3を連結し且つディファレンシャル機構Ｄ1を切り離し、軸７によって変速機Ｖが回転する状態とする。その状態で変速機Ｖのギア比が∞から遠ざかり再び０に達したら、ディファレンシャル機構Ｄ4を連結してディファレンシャル機構Ｄ2を切り離す。動作手順はこのようなものである。
【００４０】
この機構においては、状態切替を実行する短時間の間、ディファレンシャル機構のうち３個を同時に連結できるようにするためには、ギア比Ｒi（ｉ＞２）を次の式
（数２０）
Ｒi+1＝｛（Ｄi−Ｄi+1）／（１−Ｄi+1）｝・｛（１−Ｄi-1）／（Ｄ1−Ｄi-1）｝・Ｒi-1
に従い設定する必要がある。Ｒ1及びＲ2の値は自由に設定できるので、残りの値が都合のよい値になるようにＲ1及びＲ2を設定すること、即ち機構を構成する各軸の角速度が最適値になるようＲ1及びＲ2を設定することができる。上式を用いた結果あるギア比Ｒiが負になったとしたら、それは、そのギア比Ｒiで連結しているときは回転方向を逆転させねばならないということである。更に、この機構の総ギア比τは、次の式
（数２１）
τ＝｛Ｄ1・（１−Ｄj）・Ｒj・ｒ−Ｄj・（１−Ｄi）・Ｒi｝／｛（１−Ｄj）・Ｒj・ｒ−（１−Ｄi）・Ｒi｝
で表せる値になる。この式中、Ｒiは軸６と奇数番目のディファレンシャル機構の第３軸（機構入力軸ｉにも機構出力軸ｏにも連結されていない軸）との間のギア比、Ｒjは軸７と偶数番目のディファレンシャル機構の第３軸（機構入力軸ｉにも機構出力軸ｏにも連結されていない軸）との間のギア比、Ｄiは奇数番目のディファレンシャル機構の第３軸（変速機Ｖに連結されている軸）を拘束した状態で当該ディファレンシャル機構の作用によって機構入力軸ｉ・機構出力軸ｏ間に発生するギア比、Ｄjは偶数番目のディファレンシャル機構の第３軸（変速機Ｖに連結されている軸）を拘束した状態で当該ディファレンシャル機構の作用によって機構入力軸ｉ・機構出力軸ｏ間に発生するギア比である。
【００４１】
従って、もし総ギア比τを次の級数
（数２２）
［τ１ｍｉｎ，τ１ｍａｘ］，［τ１ｍａｘ，τ２ｍａｘ］，［τ２ｍａｘ，τ３ｍａｘ］…
に従って設定したければ、次の式
（数２３）
Ｄ1＝τ１ｍｉｎ，Ｄ2＝τ１ｍａｘ，Ｄ3＝τ２ｍａｘ，Ｄ4＝τ３ｍａｘ…
を満たすように各ディファレンシャル機構の第３軸拘束時ギア比Ｄiを設計すればよい。その第３軸拘束時ギア比Ｄiが０になったディファレンシャル機構は省略できる。即ち、そのディファレンシャル機構が奇数番目のディファレンシャル機構ならば軸６をまた偶数番目なら軸７を、対応するギア比Ｒiで機構出力軸ｏに直結してそのディファレンシャル機構自体は廃止すればよい。図９に示したのは、ディファレンシャル機構Ｄ1についてそうした条件が成り立った場合の構成である。この図の初段においては、軸６がギア比Ｒ1で機構出力軸ｏに直結されており、その間にディファレンシャル機構は介在していない。軸７はギア比Ｒ2でディファレンシャル機構Ｄ2に連結されている。
【００４２】
この機構によれば、一種類目の機構と同様、算術級数、幾何級数その他の級数に従い段設定できるので、低域機構、高域機構の何れとしてもこの機構を推奨できる。
【００４３】
また、どのような多段機構でも、あらゆる段に必ず少なくとも１個のギア比が割り振られており、従って各段に少なくとも一組のギアが実装されているはずである。従って、ギア比＝０を挟み正転方向及び逆転方向双方で使用できるよう多段機構を構成する場合、どちらかの方向（例えば逆転方向）の段を設けるのに必要な機構を省略するには、その方向の段を実現するためのサブユニットの構成と、もう一方の方向（例えば正転方向）の段を実現するためのサブユニットの構成とを、一致させればよい。そのようにすれば、一方の方向（例えば逆転方向）における出力低下と引替にではあるが、機構規模を縮小できる。図５に、正転方向の段の全て又は一部を裏返して逆転方向でも使用できるようにした機構を示す。図中、方形枠Ｖはそのギア比を０から所定の最大値まで変化させることができる多段機構（極端な場合は１段でもよい）を表しており、その出力軸ｏはギアによる連結を介さず軸ｏ’に直結することもギアによる連結を介して軸ｏ’に連結することもできる。ギアによる連結を介する場合、そのギアによって回転方向を逆転させる。直結・ギア介在連結間の切替は、機構Ｖのギア比が０で軸ｏ及びｏ’が共に停止したときに行う。即ち、例えば軸ｏが軸ｏ’に直結している正転状態で機構Ｖのギア比が０に達したらその直結を切り離し、ギア比＝−１のギアを介して軸ｏを軸ｏ’に連結させ、更に機構Ｖの機能を逆転して機構Ｖを正転状態に保つことにより全体としては逆転状態とする。
【００４４】
以上示した各種機構にはそれぞれ長所がある。そうした長所を並立できるようそれら機構を組み合わせることによって、変速機内を通るパワーを所望水準まで抑えることが可能な変速機構を、最小限の段数で構成することができる。そうした構成を図６に示す。この図に示す機構は３個のモジュール、即ち高域モジュール、低域モジュール及びインバータモジュールを備えている。そのうちの高域モジュールは、例えば図１に示した構成を有するコアの変速レンジより広い変速レンジを、例えば図２に示した構成を有する機構の付加によって、実現するモジュールである。低域モジュールは、例えば図３に示した構成を有するモジュールであり、単一の変速機Ｖを高域モジュールと共有している。そして、インバータモジュールは、逆転方向用のギアを正転方向用のギアと同一のギアによって兼用できるようにすることにより、他の二種類のモジュールの各段を正転と逆転で重複して設ける必要をなくすモジュールである。
【００４５】
その構成要素の特性は、低域モジュールの最大ギア比が高域モジュールの最小ギア比以上になるよう、設定されている。このようにすると、重複するギア比領域では、高域モジュール連結用のクラッチその他の連結手段と、低域モジュール連結用のクラッチその他の連結手段とが同時に作動し、両モジュールが同時に出力軸に連結されることになるので、低域モジュールから高域モジュールへまたその逆への切替を、出力軸へのトルク伝達を中断させることなく行うことができる。更に、この重複ギア比領域内のあるポイントで低域モジュール使用時変速機ギア比と高域モジュール使用時変速機ギア比が一致することとなるよう各種パラメタを設定してあるため、単一の変速機Ｖを高域モジュールと低域モジュールとで共有することができる。
【００４６】
また、図６は目的機能の好ましい実施形態、即ち出力面での目標と構成要素点数の面での目標とを折衷的に達成することを狙った実施形態を示したものである。従って、図６に示した形態と異なる形態によって本発明を実施することもできる。本発明は他種実施形態を排除するものではなく、例えば、
・図４に示した機構を用いて低域モジュールを構成したもの
・インバータモジュール無しで全ての段を実現し全変速レンジをカバーする機構
・停止状態を含む切替ギア比以下のギア比範囲では低域モジュールの代わりにクラッチ又はトルクコンバータで出力軸につなぎ、切替ギア比以上のギア比では高域モジュールを動作させる機構
・高域モジュールのコアを他種機構により実現した機構
・高域モジュールを設けず例えば図３又は図４に示した機構によって全変速レンジをカバーする機構
・高域モジュール内に変速レンジ拡張機構がなくコアだけで高速モジュールを構成した機構
・低域モジュールの段数が１である機構
等、各種の組合せ形態が本発明に包含される。
【発明の効果】
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、容易に実現可能な個数の段によって、変速機内を通るパワーを十分小さくすることができ、従って変速機を一対の電機によって、即ち任意の一方を原動機とし他方を発電機として動作させ得る一対の電機によって、実現することができる。無論、これは本発明の好適な実施形態の一つに過ぎず本発明は例えば他種変速機を変速機として用いる形態でも実施できるものの、複数の電機を組み合わせたものを変速機として使用することにより更に次のような効果を得ることができる。
【００４８】
ａ）電機の組合せによる変速機以外の変速機を使用する場合、変速機と制御信号発生用電子回路及び電源との間に、流体圧アクチュエータ、空気アクチュエータ、電動アクチュエータ等の制御用アクチュエータ並びにその弁及び取付用アタッチメントが必要になる。これに対して、複数個の電機により変速機を構成した場合、制御信号発生用電子回路や電源をそれら電機に直結でき、従って他の様々な構成要素が不要になる。
【００４９】
ｂ）熱機関を搭載した輸送機器（車両等）にて使用する場合、変速機を構成する複数の電機のうち何個かをその輸送機器の原動機を始動するための電動機として、また何個かを蓄電池充電用の発電機として、兼用することができる。従って、原動機始動用電動機や蓄電池充電用発電機を別途その輸送機器上に搭載する実際上の必要性はなくなる。勿論、併用せずに専用の機器を使用することとすれば、使い勝手は更によくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
別紙図面は、機構概略図、模式的機構詳細図、ブロック図及び角速度グラフの四種類に大別できる。図１〜図５、図７〜図９及び図１７〜図２０は機構概略図、図１０及び図１２〜図１５は模式的機構詳細図、図１６はブロック図、図１１は角速度グラフである。
【００５１】
機構概略図は次のような約束に従い作成されている。まず、線は軸即ち回転可能な部材を表している。その線が直線か曲線か破線か等の別は軸の実体に関係ない。次に、２本の直線が引き出されている方形枠はそれら２本の直線（軸）間にギア比を提供する機構を表している。その機構が円筒歯車列（cylindrical gear train）、円錐歯車列（conical gear train）、エピサイクリック歯車列（epicyclic train）等の何れであっても方形枠で表してある。ギア比が固定のものも可変のものも方形枠で表してあり、固定か可変かの区別は文字列の併記により表してある。即ち、その文字列の頭文字がＲかＳなら固定ギア比、Ｖなら可変ギア比である。また、ある同じ組合せの軸間を様々なギア比で連結できる場合、それらの軸間に複数通りのギア比を記すことはせず、単一の文字列に添え字を付して複数通りのギア比を一括表記してある。更に、破線は、その破線がつながっている先の軸に対するあるギア比での連結を随時形成／解除できることを表している。連結の形成／解除手法は問わない。機械連結でもクラッチでもよい。また、図４、図５及び図９においては、図示を簡素化するため、連結を形成／解除するユニットを矢印付破線、即ち破線にギア比を付記したもので表してある。円形枠は、ディファレンシャル機構、即ち３本の軸を有しそれらの軸（任意の添え字１〜３で表す）の角速度ω１〜ω３の間に次の式
（数２４）
ω１＝ｋ・ω２＋（１−ｋ）・ω３
により示される制限条件が成立する機構を表している。この条件式中、ｋはそのディファレンシャル機構の特性及び各軸への付番の仕方により定まる定数である。この条件式は、そのディファレンシャル機構がどのような形態で実現されているか、例えば円筒エピサイクリック歯車列（cylindrical epicyclic train）、球面エピサイクリック歯車列（spherical epicyclic train）、流体圧回路（hydraulic circuit）等のうちの何れか、といった事情によって変わることのない一般式である。
【００５２】
また、模式的機構詳細図においては、機械工学の分野で軸、ギア及びエピサイクリック歯車列を表すのに通常使用されているものと同じ記号を用いている。また、図示の簡便化のため、サテライトキャリア軸がサテライトと交差するように描いてあるが、どのサテライトも対応するサテライトキャリアの周りで自在回転可能であることを理解されたい。
【００５３】
更に、図示参照説明においては、ある軸にある構成要素の軸のうち１本がつながっていることを指して「軸が構成要素と連結されている」と称することとし、また、ある軸にある構成要素の軸のうち１本をつなげることができ且つその動作を制御できることを指して「軸を構成要素と連結できる」と称することとする。
【００５４】
以下、上述機構各々の実施形態について説明する。但し、以下の説明は例示に過ぎず本発明の要旨を限定することを意図するものではない。
【００５５】
図１０に、実施形態に係る機構のうち図１相当部分を示す。図中、ディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂはそれぞれエピサイクリック歯車列として実現されており、ディファレンシャル機構Ｄａはプラネット１、複数個のサテライト２及びリング３から、ディファレンシャル機構ＤａＤｂはプラネット８、複数個のサテライト５及びリング４からそれぞれ構成されている。リング４には入力軸ｉがまたリング３には出力軸ｏがそれぞれ連結されており、その周りをサテライト２が遊動する軸は入力軸ｉによりまたその周りをサテライト５が遊動する軸はこの出力軸ｏによりそれぞれ駆動されている。更に、プラネット１及び８にはあるギア比で変速機Ｖの軸６及び７が連結されている。プラネット１及び８の歯数は１３、サテライト２及び５の歯数は４９、リング３及び４の歯数は１１１であるので、変速機Ｖにおける軸６・軸７間ギア比をｒとすると、本実施形態における総ギア比τｉｏは
（数２５）
τｉｏ＝ωｏ／ωｉ＝（１１１・ｒ＋１２４）／（１２４・ｒ＋１１１）
となる。図１１に、そのギア比を１／１．１７から１．１７まで変化させる際に軸６及び７に加えるべき角速度と、入力軸ｉの角速度を３０００回転毎分で一定に保持したときに出力軸ｏに現れる角速度とを示す。この図に示されるように、本実施形態では、入力軸ｉから出力軸ｏへと伝わるパワー全体で変速機Ｖ内を通るパワーが占める割合が、５．５％を上回ることがない。
【００５６】
図１２に、実施形態に係る機構のうち図２相当部分を示す。この図に示したのは４段による実施形態であり、変速機Ｖの入力軸ｉを機構全体の入力軸ｉ’に連結するギア比Ｒ0及びＲ2はギア対（１，１’）及び（３，３’）により、変速機Ｖの出力軸ｏを機構入力軸ｉ’に連結するギア比Ｒ1及びＲ3はギア対（２，２’）及び（４，４’）により、変速機出力軸ｏを機構全体の出力軸ｏ’に連結するギア比Ｓ0及びＳ2はギア対（５，５’）及び（７，７’）により、変速機入力軸ｉを機構出力軸ｏ’に連結するギア比Ｓ1及びＳ3はギア対（６，６’）及び（８，８’）により、それぞれ実現されている。機構入力軸ｉ’の周りを遊動するギア１、２、３及び４は、セレクタＳ１、Ｓ２、Ｓ３又はＳ４（同順）が作動すると個別に機構入力軸ｉ’に連結されるので、ギア比毎に機構入力軸ｉ’への連結を形成及び解除することができる。機構出力軸ｏ’の周りを遊動するギア５、６、７及び８は、セレクタＳ５、Ｓ６、Ｓ７又はＳ８（同順）が作動すると個別に機構出力軸ｏ’に連結されるので、ギア比毎に機構出力軸ｏ’への連結を形成及び解除することができる。また、この例では各ギアの歯数を、一例として、ギア１＝５５枚、ギア２＝６０枚、ギア３＝６６枚、ギア４＝７２枚、ギア５＝９５枚、ギア６＝９０枚、ギア７＝８４枚、ギア８＝７８枚、ギア１’＝９５枚、ギア２’＝９０枚、ギア３’＝８４枚、ギア４’＝７８枚、ギア５’＝５５枚、ギア６’＝６０枚、ギア７’＝６６枚、ギア８’＝７２枚と設定してある。従って、４個ある段それぞれを実現するのにセレクタＳ１〜Ｓ８のうちどれを連結しどの連結を解除すればよいか、また各段においてどのようなギア比が得られるかを詳細にまとめると、次の表
【表３】
2007522421.tif 000008
の通りとなる。
【００５７】
この表中、「変速機Ｖのギア比」が「初期値」になると機構全体のギア比が最小になり、「終期値」になると最大になる。ご理解頂けるように、変速機Ｖのギア比は最大値から最小値へ又はその逆へと変化し得るので、１個の段内でギア比が不連続に変化することはない。また、段から段への切替は、その軸間ギア比が厳密に一致している四種類のギア対を同時に連結させて行っている。従って、トルク伝達中断をもたらすことなくそのギア比を０．２８４〜１．００５の範囲内で連続的に変化させ得る機構が得られる。しかも、それに使用する変速機Ｖは、最低でも０．８４８〜１．１７５の変速レンジがあれば十分である。また、この機構を図１０の機構に変速機Ｖとして組み込むことにより、先の説明から明らかな通り、変速機伝達パワーが機構伝達パワーに対して占める比率を５．５％に抑えることができる。
【００５８】
図１３に、実施形態に係る機構のうち図３相当部分を示す。この図に示したのは４段構成の例である。ディファレンシャル機構Ｄｃはプラネット１、複数個のサテライト２及びリング３からなるエピサイクリック歯車列として、ディファレンシャル機構Ｄｄはプラネット４、複数個のサテライト５及びリング１０からなるエピサイクリック歯車列として、それぞれ実現されている。変速機Ｖの一端はリング３に連結された軸６にまた他端はリング１０に連結された軸７に、互いに別々のギア対を介して連結されている。更に、入力軸ｉはディファレンシャル機構Ｄｃのサテライトキャリア軸（プラネット２）にまた出力軸ｏはディファレンシャル機構Ｄｄのサテライトキャリア軸（プラネット５）にそれぞれ連結されている。また、セレクタＳ０を作動させてプラネット４につながる軸９の回転を停止、拘束することによって、ギア比Ｒを０にすることができる。更に、リング３に連結されている軸６とプラネット４に連結されている軸９の間には、二組のギア歯車列（ｂ, ｂ’, ｂ’’, ｂ’’’）及び（ｄ, ｄ’,ｄ’’,ｄ’’’）並びに２個のセレクタＳ２及びＳ４が設けられている。ギア歯車列（ｂ, ｂ’, ｂ’’, ｂ’’’）による連結が形成されると軸６・軸９間がギア比Ｒ11でつながり、ギア歯車列（ｄ, ｄ’,ｄ’’,ｄ’’’）による連結が形成されるとギア比Ｒ12でつながる。セレクタＳ２はそのためホイールｂ’・ホイールｂ’’間連結を形成／解除する手段であり、セレクタＳ４も同じくホイールｄ’・ホイールｄ’’間連結を形成／解除する手段である。即ち、セレクタＳ２によってホイールｂ’・ホイールｂ’’間を連結するとホイールｂ’及びｂ’’は噛み合って動き始め、軸６・軸９間が一連なりのギア歯車列（ｂ, ｂ’, ｂ’’, ｂ’’’）によって連結される。その際のギア比Ｒ11の値は、ギア歯車列（ｂ, ｂ’, ｂ’’, ｂ’’’）を構成するギアの歯数の比により決まる。逆に、ホイールｂ’・ホイールｂ’’間を切り離すと、それぞれホイールｂ又はｂ’’’により駆動されていたホイールｂ’及びｂ’’は遊動状態になり、軸６・軸９間にギア歯車列（ｂ, ｂ’, ｂ’’, ｂ’’’）によるギア比は生じなくなる。ホイールｄ’・ホイールｄ’’間連結の形成／解除についても同様のことが成り立つ。他方、プラネット１に連結されている軸８とリング１０に連結されている軸７の間にも、二組のギア歯車列（ａ, ａ’, ａ’’, ａ’’’）及び（ｃ, ｃ’,ｃ’’,ｃ’’’）並びに２個のセレクタＳ１及びＳ３がある。ギア歯車列（ａ, ａ’, ａ’’, ａ’’’）による連結が形成されると軸８・軸７間がギア比Ｒ21でつながり、ギア歯車列（ｃ, ｃ’,ｃ’’,ｃ’’’）による連結が形成されるとギア比Ｒ22でつながる。セレクタＳ１はそのためホイールａ’・ホールａ’’間連結を形成／解除する手段であり、セレクタＳ３も同じくホイールｃ’・ホイールｃ’’間連結を形成／解除する手段である。即ち、セレクタＳ１によってホイールａ’・ホイールａ’’間を連結するとホイールａ’及びａ’’は噛み合って動き始め、軸８・軸７間が一連なりのギア歯車列（ａ, ａ’, ａ’’, ａ’’’）によって連結される。その際のギア比Ｒ21の値は、ギア歯車列（ａ, ａ’, ａ’’, ａ’’’）を構成するギアの��数の比により決まる。逆に、ホイールａ’・ホイールａ’’間を切り離すと、ホイールａ’及びａ’’はそれぞれホイールａ又はａ’’’によって駆動される遊動状態になり、軸８・軸７間にギア歯車列（ａ, ａ’, ａ’’, ａ’’’）によるギア比は生じなくなる。ホイールｃ’・ホイールｃ’’間連結の形成／解除についても同様のことが成り立つ。また、ここでは、各ギアの歯数を、一例としてプラネット１及び４＝１６枚、 サテライト２及び５＝８枚、リング３及び１０＝３２枚、ギアｂ及びｂ’’＝１４枚、ギアｂ’及びｂ’’＝３６枚、ギアｄ及びｄ’’＝１８枚、ギアｄ’及びｄ’’＝３２枚、ギアａ及びａ’’＝１１枚、ギアａ’及びａ’’＝３９枚、ギアｃ及びｃ’’＝１６枚、ギアｃ’及びｃ’’＝３４枚と設定してある。更に、変速機Ｖは、その連結先たる２本の軸の回転速度を、軸７の回転が停止し軸６が自在回転しているときの０から、軸６の回転が停止し軸７が自在回転しているときの∞まで、徐変できる機構であれば、どの種の機構によっても実現することができる。そうした機構は、例えば、１個が発電機としてまた他の１個が原動機として動作する一組の電機、１個がポンプとしてまた他の１個が原動機として動作する一組の流体圧マシン、或いは変速機とディファレンシャル機構の組合せにより構成された機構等、各種形態で実現することができる。そして、４個ある個々の段の連結をセレクタＳ１〜Ｓ８によりどのように形成／解除すればよいか、また各段において得られるギア比はどのような値になるかについて、詳細に示すと次の表
【表４】
2007522421.tif 000009
の如くとなる。
【００５９】
この表中、軸６及び７の角速度は回転毎分単位で表してある。また、この表は、入力軸ｉが３０００回転毎分の角速度で定常回転している場合についての表である。ご理解頂けるように、段から段への切替の際に軸６・軸９間又は軸８・軸７間に所定ギア比での連結を二種類同時に形成できるのは、切替元及び切替先の軸が回転していないときに段から段への切替を行うようにしているためである。
【００６０】
図１４に、他の実施形態に係る機構のうち図４相当部分、厳密には図９相当部分を示す。ここに示したのは４段構成の例である。この例では、ディファレンシャル機構Ｄ2がプラネット１、複数個のサテライト２及びリング３からなるエピサイクリック歯車列として、ディファレンシャル機構Ｄ3がプラネット４、複数個のサテライト５及びリング８からなるエピサイクリック歯車列として、ディファレンシャル機構Ｄ4がプラネット９、複数個のサテライト１０及びリング１１からなるエピサイクリック歯車列として、そしてディファレンシャル機構Ｄ5がプラネット１２、複数個のサテライト１３及びリング１４からなるエピサイクリック歯車列として、それぞれ実現されている。ディファレンシャル機構Ｄ1は図９では０特性であることから、この例では、セレクタＳ１による連結を介し出力軸ｏを軸６に直結できるようにすることによって、図９に例示した如くディファレンシャル機構Ｄ1を省略してある。また、軸６・軸７間の変速機Ｖは、この例では２個の電機Ｍ１及びＭ２により実現されている。これら電機Ｍ１及びＭ２としては発電機／電動機兼用型の電機を必ず使用し、一方が発電機として動作しているときに他方が原動機として動作するようにすると共に、原動機動作中の電機にて消費されるエネルギが発電機動作中の電機による生成エネルギにより賄われるよう、これら電機Ｍ１及びＭ２間を接続する必要があり、更に、両電機Ｍ１及びＭ２間のギア比を制御するための制御システムを設ける必要がある。また、入力軸ｉはディファレンシャル機構Ｄ2〜Ｄ5のプラネット１、４、９及び１２それぞれに連結されており、出力軸ｏはサテライト２、５、１０及び１３のサテライトキャリア軸に連結されている。更に、軸６は、セレクタＳ３を作動させることでギア１７、１５及び１６を介しリング８に、セレクタＳ５を作動させることでギア１８及び１９を介しリング１４に、セレクタＳ１を作動させることでギア２０及び２１を介し所定ギア比で出力軸ｏに、それぞれ連結することができる。同様に、軸７は、セレクタＳ２を作動させることでギア２２及び２３を介しリング３に、セレクタＳ４を作動させることでギア２５、２４及び２６を介しリング１１に、それぞれ連結させることができる。そして、各ギアホイールの歯数は、プラネット１＝９枚、サテライト２＝５４枚、リング３＝１１７枚、プラネット４＝１２枚、サテライト５＝３０枚、リング８＝７２枚、プラネット９＝１８枚、サテライト１０＝２４枚、リング１１＝６６枚、プラネット１２＝１６枚、サテライト１３＝１２枚、リング１４＝４０枚、ギア１７＝２８枚、ギア１５＝４０枚、ギア１６＝２４枚、ギア１８＝７７枚、ギア１９＝５５枚、ギア２０＝６６枚、ギア２１＝６６枚、ギア２２＝６６枚、ギア２３＝６６枚、ギア２５＝２６枚、ギア２４＝４２枚、ギア２６＝２２枚と設定してある。セレクタＳ１〜Ｓ４による連結をどのように形成／解除すれば４個ある各段を実現できるか、また各段におけるギア比はどのようになるかについて、詳細に述べると次の表
【表５】
2007522421.tif 000010
の通りである。
【００６１】
この表中、軸６及び７の角速度は回転毎分単位で表してある。また、この表は、入力軸ｉを３０９４回転毎分の角速度で定常回転させた場合についての表である。段から段への切替の前後でギア比が厳密に一致するように各ギア比や各ディファレンシャル機構の特性を設定してあるので、看取できるように、同時に３通りのギア比による連結を形成できる。また、先に説明した通り初段の２個のギア比については自由に選択設定できる。従って、それらギア比を設定するに際しては、軸６及び７の最大角速度が、変速機Ｖを構成する電機Ｍ１及びＭ２を動作させる上で最も適当な値になるようにするとよい。
【００６２】
図１５に、実施形態に係る機構のうち図５相当部分を示す。図中、Ｖは軸ｉ・軸ｏ間ギア比を０から所定の最大値まで連続的に変化させ得る機構を表している。軸ｏは、連結手段Ｓ１を作動させることにより出力軸ｏ’に直結可能であり、また連結手段Ｓ２を作動させることにより、中間軸及び図示されている回転方向逆転用の一組のギアを介し間接的に出力軸ｏ’に連結させることも可能である。機構Ｖのギア比が０であるとき即ち軸ｏの回転が止まっているときには、連結手段Ｓ１による連結と連結手段Ｓ２による連結とを同時に形成することができる。２個の連結手段Ｓ１及びＳ２のうち一方を切り離す際には、軸ｏ’の回転方向を軸ｏの回転方向と同一方向にするか反対方向にするかに応じ、連結手段Ｓ１及びＳ２のうちどちらを切り離すかを決める。２個の連結手段Ｓ１及びＳ２のうち一方が切り離されている状態での総ギア比は、そのどちらが切り離されているか（軸ｏ’の回転方向がどちらの方向か）、並びに機構Ｖにおけるギア比がどの程度０から離れているかにより決まる。
【００６３】
図１６に、図６に示した機構のブロック構成を示す。図中、「高域」ブロックは図１２に示した機構により実現されている。従って図１６中の軸ｉ及びｏは図１２中の軸ｉ’又はｏ’のことである（同順）。但し、図１２中のブロックＶとしては図１に示した機構全体を用いる。また、「低域」ブロックは、図１３に示した機構によって実現されている。図１及び図１３中の変速機Ｖは２個の電機Ｍ１及びＭ２によって実現されている。電機Ｍ１及びＭ２は共に発電機／電動機兼用可能型であり、一方を原動機他方を発電機として動作させることまた当該原動機／発電機としての役割を入れ替えることができる。更に、電機Ｍ１及びＭ２の軸はそれぞれ別々のギア対を介しギア比１：１で、図１及び図１２における軸６及び７のうち対応するものに連結されている。そして、「インバータ」ブロックは、図１５に示した機構によって実現されている。
【００６４】
インバータは、出力軸ｏの回転が停止しているときに、前進が求められているか後進が求められているかに応じインバータ内の連結手段Ｓ１及びＳ２のうち一方をつなぐ機能を有している。つなぎかえの際に連結手段Ｓ１及びＳ２双方を一旦同時につなぐようにすれば、出力軸ｏ’に対するトルク伝達の中断を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】２個のディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂ並びに可変ギア比ユニットＶを備え、ディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂの第１軸に入力軸ｉがまた第２軸に出力軸ｏが連結され、ディファレンシャル機構Ｄａの第３軸（軸６）とディファレンシャル機構Ｄｂの第３軸（軸７）の間に変速機Ｖが連結された機構の概要を示す図である。
【図２】可変ギア比ユニットＶ並びに四組のギア比ユニット（ギア比：Ｒ2n、Ｒ2n+1、Ｓ2n及びＳ2n+1）を備え、軸ｉ・軸ｏ間には可変ギア比ユニットＶが連結され、軸ｉ・軸ｉ’間を複数段のギア比Ｒ2nのうち何れかにより、軸ｏ・軸ｉ’間を複数段のギア比Ｒ2n+1のうち何れかにより、軸ｏ・軸ｏ’間を複数段のギア比Ｓ2nのうち何れかにより、そして軸ｉ・軸ｏ’間を複数段のギア比Ｓ2n+1のうち何れかにより、それぞれ連結及び連結解除できまたそれを制御できる機構の概要を示す図である。
【図３】可変ギア比ユニットＶ、二組の固定ギア比ユニット（ギア比：Ｒ1i及びＲ2j）並びに２個のディファレンシャル機構Ｄｃ及びＤｄを備え、軸６・軸７間には可変ギア比ユニットＶが連結され、軸８・軸７間を複数段のギア比Ｒ1iのうち何れかにより、軸６・軸９間を複数段のギア比Ｒ2jのうち何れかにより、それぞれ連結及び連結解除できまたそれを制御でき、軸ｉ、６及び８の間にはディファレンシャル機構Ｄｃがまた軸７、軸９及びｏの間にはディファレンシャル機構Ｄｄがそれぞれ連結された機構の概要を示す図である。
【図４】可変ギア比ユニットＶ、一群のディファレンシャル機構Ｄ1、Ｄ2、…Ｄ2n-1及びＤ2n、並びに一群のギア比ユニット（ギア比：Ｒ1、Ｒ2、…Ｒ2n-1及びＲ2n）を備え、軸６・軸７間には可変ギア比ユニットＶが連結され、各ディファレンシャル機構の第１軸には軸ｉがまた第２軸には軸ｏがそれぞれ連結され、軸６と奇数番目のディファレンシャル機構の第３軸の間並びに軸７と偶数番目のディファレンシャル機構の第３軸の間が同じ添え字のギア比でそれぞれ連結された機構の概要を示す図である。
【図５】可変ギア比ユニットＶ及び２個の固定ギア比ユニットを備え、軸ｉ・軸ｏ間に可変ギア比ユニットＶが連結され、軸ｏ・軸ｏ’間に固定ギア比ユニットを連結でき、それら固定ギア比ユニットのうち、上側に矢印付破線で示された部材のギア比が１：１即ち軸ｏ・軸ｏ’間を直結するギア比であり、下側に矢印付破線で示された部材のギア比が回転方向を逆転させるギア比であり、矢印付破線で示されている通り各固定ギア比ユニットを連結するか連結解除するかを制御できる機構の概要を示す図である。
【図６】可変ギア比ユニットＶ、４個のディファレンシャル機構Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ及びＤｄ、並びに六組のギア比ユニット（ギア比：Ｒ2n、Ｒ2n+1、Ｓ2n、Ｓ2n+1、Ｒ1i及びＲ2j）を備え、ディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂの第１軸にはコア入力軸がまた第２軸にはコア出力軸がそれぞれ選択的に連結され、ディファレンシャル機構Ｄａの第３軸が軸６にまたディファレンシャル機構Ｄｂの第３軸が軸７にそれぞれ連結され、軸６・軸７間に可変ギア比ユニットＶが連結され、入力軸・コア入力軸間、入力軸・コア出力軸間、コア出力軸・中間軸間及びコア入力軸・中間軸間は順にギア比Ｒ2n、Ｒ2n+1、Ｓ2n又はＳ2n+1で連結でき、入力軸、軸６及び８の間にはディファレンシャル機構Ｄｃがまた軸７、軸９及び中間軸の間にはディファレンシャル機構Ｄｄがそれぞれ連結され、軸８・軸７間及び軸６・軸９間は順にギア比Ｒ1i又はＲ2jで連結でき、中間軸・出力軸間は矢印付破線で示されるように互いに直結し又は回転方向を逆転して連結することが可能な機構の概要を示す図である。
【図７】図３に示した機構の変形例、特に軸６・軸８間に変速機Ｖを連結したものを、図３における記号用例と同じ要領で示した図である。
【図８】図３に示した機構の変形例、特に軸７・軸９間に変速機Ｖを連結したものを、図３における記号用例と同じ要領で示した図である。
【図９】図４に示した機構の変形例、特にディファレンシャル機構Ｄ1がなくギア比Ｒ1で軸６・軸ｏ間を連結できるものを、図４における記号用例と同じ要領で示した図である。
【図１０】図１にその概要を示した機構の実施形態であって、２個のディファレンシャル機構及び変速機Ｖを備え、第１ディファレンシャル機構がプラネット１、複数個のサテライト２及びリング３から構成され、第２ディファレンシャル機構がプラネット８、複数個のサテライト５及びリング４から構成され、軸ｉが、リング４及びその周りをサテライト２が遊動するサテライトキャリアの双方に連結され、軸ｏが、リング３及びその周りをサテライト５が遊動するサテライトキャリアの双方に連結され、プラネット１及び８に１：１のギア比でつながっている軸６及び７が変速機Ｖにより駆動されるように変速機Ｖが連結されたものを、模式的に示した図である。
【図１１】各ギアの歯数を「発明を実施するための最良の形態」の欄で詳細に説明した特定の歯数にし且つ軸ｉの回転数を３０００回転毎分に維持したとき、図１０に示した機構を構成する軸ｉの角速度ωｉ、軸ｏの角速度ωｏ、軸６の角速度ω６及び軸７の角速度ω７がどのように変化するかを、その横軸を角速度（単位：回転毎分）、縦軸を軸ｉ・軸ｏ間ギア比とした直交座標系で、また軸ｉの回転方向を正転方向として扱いこれと逆の回転方向即ち逆転方向の角速度を負で示した図である。
【図１２】図２にその概要を示した機構の実施形態であって、軸ｉ・軸ｏ間に連結された変速機Ｖ、並びに８対のギア（１，１’）、（２，２’）、（３，３’）、（４，４’）、（５，５’）、（６，６’）、（７，７’）及び（８，８’）を備え、軸ｉ’の周りを遊動するギア１、２、３及び４を連結手段Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４のうち対応する１個又は複数個を作動させることによって軸ｉ’に連結でき、軸ｏ’の周りを遊動するギア５、６、７及び８を連結手段Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７及びＳ８のうち対応する１個又は複数個を作動させることによって軸ｏ’に連結でき、ギア８’、３’、６’及び１’が軸ｉにまたギア５’、２’、７’及び４’が軸ｏにそれぞれ連結されたものを、模式的に示した図である。
【図１３】図３にその概要を示した機構の実施形態であって、２個のディファレンシャル機構及び変速機Ｖを備え、第１ディファレンシャル機構がプラネット１、複数個のサテライト２及びリング３からまた第２ディファレンシャル機構がプラネット４、複数個のサテライト５及びリング１０からそれぞれ構成され、軸ｉ及びｏが、その周りをサテライト２又は５（同順）が遊動するサテライトキャリアに連結され、軸６、８、９及び７がリング３、プラネット１、プラネット４又はリング１０（同順）に連結され、変速機Ｖが軸６・軸７間に連結され、ギアｂ及びｄが軸６に、ギアａ及びｃが軸８に、ギアｂ’’’及びｄ’’’が軸９に、ギアａ’’’及びｃ’’’が軸７にそれぞれ連結され、ギア対（ａ’，ａ’’）、（ｂ’，ｂ’’）、（ｃ’，ｃ’’）及び（ｄ’，ｄ’’）が中間軸の周りを巡り、連結手段Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４のうち対応するものによってそれら対をなすギア同士の相互連結を形成／解除でき、機構シャーシに固定保持されたブレーキＳ０によりあらゆる回転に抗し軸９を拘束しておけるものを、模式的に示した図である。
【図１４】図９にその概要を示した機構の実施形態であって、それぞれプラネット１、４、９又は１２（同順）、複数個のサテライト２、５、１０又は１３（同順）及びリング３、８、１１又は１４（同順）から構成された４個のディファレンシャル機構、並びに電動機としても発電機としても動作し得るよう構成され軸７又は６（同順）に連結された電機Ｍ１及びＭ２を備え、軸ｉがプラネット１、４、９及び１２にまた軸ｏがその周りをプラネット２、５、１０及び１３が遊動するプラネットキャリア軸にそれぞれ連結され、軸６の周りを遊動するギア１７、１８及び２０を連結手段Ｓ３、Ｓ５又はＳ１（同順）を作動させることによって軸６に連結でき、軸７の周りを遊動するギア２２及び２５を連結手段Ｓ２又はＳ４（同順）を作動させることによって軸７に連結でき、ピニオン１７と噛み合うギア１５と噛み合うギア１６がリング８に、ピニオン１８と噛み合うギア１９がリング１４に、ピニオン２０と噛み合うギア２１が軸ｏに、ピニオン２２と噛み合うギア２３がリング３に、ピニオン２５と噛み合うギア２４と噛み合うギア２６がリング１１に、それぞれ連結されたものを、模式的に示した図である。
【図１５】図５にその概要を示した機構の実施形態であって、軸ｉ・軸ｏ間に連結された変速機Ｖ、軸ｏ・軸ｏ’間を直結するための直結手段Ｓ１、並びに軸ｏ・軸ｏ’間をその回転方向を逆転させて連結するための連結手段Ｓ２を備えるものを、模式的に示した図である。
【図１６】図６にその概要を示した機構の実施形態の全体像であって、例えば図１３に示される機構により実現される「低域」と、図１等の仕組みにより可変ギア比を提供しつつ例えば図１２に示される機構により実現される「高域」と、それぞれ発電機としても電動機としても動作させることができ図１及び図１３でいうところの変速機Ｖを構成する電機「Ｍ１」及び「Ｍ２」と、軸ｏ・軸ｏ’間に連結され例えば図１５に示される機構により実現される「インバータ」と、を備えるもののブロック図である。
【図１７】特許文献６に記載の機構、即ち球面エピサイクリック歯車列により実現されたディファレンシャル機構Ｄｂと入力軸ｉとの間で回転方向を逆転でき、同じく球面エピサイクリック歯車列により実現されたディファレンシャル機構Ｄｂと変速機Ｖとの間でも補助ギアにより回転方向を逆転でき、出力軸ｏがディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂ双方の軸により同時駆動される機構の概要を示す図である。
【図１８】特許文献７に記載の機構、即ち２個のディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂ、変速機Ｖ並びに３個の固定ギア比ユニットＲ１、Ｒ２及びＲ３を備え、入力軸ｉ及び出力軸ｏがそれぞれディファレンシャル機構Ｄａの別々の軸に連結された機構の概要を示す図である。
【図１９】特許文献８に記載の機構、即ち２個のディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂ、変速機Ｖ並びに２個の固定ギア比ユニットＲ１及びＲ２を備え、入力軸ｉ及び出力軸ｏがそれぞれディファレンシャル機構Ｄａ又はＤｂ（同順）の軸に連結された機構の概要を示す図である。
【図２０】特許文献９に記載の機構、即ち２個のディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂ並びに変速機Ｖを備え、入力軸ｉがディファレンシャル機構Ｄａ及びＤｂの第１軸に同時連結され、出力軸ｏがディファレンシャル機構Ｄｂの第２軸に連結され、変速機Ｖがディファレンシャル機構Ｄａの残り２本の軸（７及び６）の間に連結され、更に軸６がディファレンシャル機構Ｄｂの第３軸に連結された機構の概要を示す図である。
【図２１】特許文献１１に記載の機構、特に２個のディファレンシャル機構Ｄ１及びＤ２の第１軸に入力軸ｉ又は出力軸ｏ（同順）がそれぞれ連結され、ディファレンシャル機構Ｄ１及びＤ２の残り２本ずつの軸が相互連結され、またそれらの間に固定ギア比ユニット（ギア比：Ｒ）及び変速機Ｖが直列に連結される回転方向逆転モード動作中の機構を示す図である。
【図１】
2007522421.tif 000011
【図２】
2007522421.tif 000012
【図３】
2007522421.tif 000013
【図４】
2007522421.tif 000014
【図５】
2007522421.tif 000015
【図６】
2007522421.tif 000016
【図７】
2007522421.tif 000017
【図８】
2007522421.tif 000018
【図９】
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【図１０】
2007522421.tif 000020
【図１１】
2007522421.tif 000021
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007522421.tif 000025
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2007522421.tif 000028
【図１９】
2007522421.tif 000029
【図２０】
2007522421.tif 000030
【図２１】
2007522421.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月16日(2005.12.16)
【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】
Ａ）コア入力軸（ｉ）、コア出力軸（ｏ）、第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）、第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）及び変速機（Ｖ）を有するコアであって、その第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）及び第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）が、変速機（Ｖ）に連結された第１軸（６，７）、コア入力軸（ｉ）に連結された第２軸、並びにコア出力軸（ｏ）に連結された第３軸を各々有し、その変速機（Ｖ）が、コア入力軸（ｉ）から第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）又は第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）を経てコア出力軸（ｏ）へと通り抜けるパワーの比率を規制できるよう、第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）の第１軸（６）及び第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）の第１軸（７）に連結されたコアと、
Ｂ）機構入力軸（ｉ’）をコア入力軸（ｉ）に連結したときに機構出力軸（ｏ’）がコア出力軸（ｏ）に連結されまた機構入力軸（ｉ’）をコア出力軸（ｏ）に連結したときに機構出力軸（ｏ’）がコア入力軸（ｉ）に連結されるよう、何れもコア入力軸（ｉ）及びコア出力軸（ｏ）に対し択一連結可能に構成された機構入力軸（ｉ’）及び機構出力軸（ｏ’）と、
Ｃ）第１ギア比ユニット（Ｒ2n）を介して機構入力軸（ｉ’）とコア入力軸（ｉ）を、第２ギア比ユニット（Ｒ2n+1）を介して機構入力軸（ｉ’）とコア出力軸（ｏ）を、第３ギア比ユニット（Ｓ2n+1）を介して機構出力軸（ｏ’）とコア入力軸（ｉ）を、第４ギア比ユニット（Ｓ2n）を介して機構出力軸（ｏ’）とコア出力軸（ｏ）を、それぞれ連結することができるよう、またその連結の際のギア比が、それらの軸間に介在する個々のギア比ユニットが提供可能な複数通りのギア比から選択されるよう、構成された第１乃至第４ギア比ユニット（Ｒ2n，Ｒ2n+1，Ｓ2n，Ｓ2n+1）と、
を備え、その変速レンジを拡張可能な機械式ＣＶＴ。
【請求項２】
機構入力軸（ｉ）及び機構出力軸（ｏ）と、
第１軸（６）、機構入力軸（ｉ）に連結された第２軸、並びに第３軸（８）を有する第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）と、
第１軸（７）、機構出力軸（ｏ）に連結された第２軸、並びに第３軸（９）を有する第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）と、
変速機入力軸と変速機出力軸の間のギア比を、変速機出力軸を拘束しつつ変速機入力軸を自在回転させたときのギア比である０と、変速機入力軸を拘束しつつ変速機出力軸を自在回転させたときのギア比である∞と、の間の値とすることができるよう構成された変速機（Ｖ）と、
何れもクラッチその他の連結システムを有し、個々のギア比ユニットで提供可能な複数通りのギア比のうち指定モードに相応するギア比で軸間を連結し、その連結を保持することができるよう、それぞれ構成された第１ギア比ユニット（Ｒ1i）及び第２ギア比ユニット（Ｒ2j）と、
を備え、
変速機（Ｖ）が、第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）の第１軸（６）と第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）の第１軸（７）の間に連結され、
第１ギア比ユニット（Ｒ1i）が、第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）の第３軸（８）と第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）の第１軸（７）の間を連結可能に配置され、
第２ギア比ユニット（Ｒ2j）が、第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）の第３軸（９）と第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）の第１軸（６）の間を連結可能に配置された機械式ＣＶＴ。
【請求項３】
機構入力軸（ｉ）及び機構出力軸（ｏ）と、
第１軸（６）、機構入力軸（ｉ）に連結された第２軸、並びに第３軸（８）を有する第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）と、
第１軸（７）、機構出力軸（ｏ）に連結された第２軸、並びに第３軸（９）を有する第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）と、
変速機入力軸と変速機出力軸の間のギア比を、変速機出力軸を拘束しつつ変速機入力軸を自在回転させたときのギア比である０と、変速機入力軸を拘束しつつ変速機出力軸を自在回転させたときのギア比である∞と、の間の値とすることができるよう構成された変速機（Ｖ）と、
何れもクラッチその他の連結システムを有し、個々のギア比ユニットで提供可能な複数通りのギア比のうち指定モードに相応するギア比で軸間を連結し、その連結を保持することができるよう、それぞれ構成された第１ギア比ユニット（Ｒ1i）及び第２ギア比ユニット（Ｒ2j）と、
を備え、
変速機（Ｖ）が、第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）の第１軸（６）と第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）の第３軸（８）の間に連結され、
第１ギア比ユニット（Ｒ1i）が、第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）の第３軸（８）と第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）の第１軸（７）の間を連結可能に配置され、
第２ギア比ユニット（Ｒ2j）が、第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）の第３軸（９）と第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）の第１軸（６）の間を連結可能に配置された機械式ＣＶＴ。
【請求項４】
機構入力軸（ｉ）及び機構出力軸（ｏ）と、
第１軸（６）、機構入力軸（ｉ）に連結された第２軸、並びに第３軸（８）を有する第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）と、
第１軸（７）、機構出力軸（ｏ）に連結された第２軸、並びに第３軸（９）を有する第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）と、
変速機入力軸と変速機出力軸の間のギア比を、変速機出力軸を拘束しつつ変速機入力軸を自在回転させたときのギア比である０と、変速機入力軸を拘束しつつ変速機出力軸を自在回転させたときのギア比である∞と、の間の値とすることができるよう構成された変速機（Ｖ）と、
何れもクラッチその他の連結システムを有し、個々のギア比ユニットで提供可能な複数通りのギア比のうち指定モードに相応するギア比で軸間を連結し、その連結を保持することができるよう、それぞれ構成された第１ギア比ユニット（Ｒ1i）及び第２ギア比ユニット（Ｒ2j）と、
を備え、
変速機（Ｖ）が、第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）の第１軸（７）と第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）の第３軸（９）の間に連結され、
第１ギア比ユニット（Ｒ1i）が、第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）の第３軸（８）と第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）の第１軸（７）の間を連結可能に配置され、
第２ギア比ユニット（Ｒ2j）が、第２ディファレンシャル機構（Ｄｄ）の第３軸（９）と第１ディファレンシャル機構（Ｄｃ）の第１軸（６）の間を連結可能に配置された機械式ＣＶＴ。
【請求項５】
機構入力軸（ｉ）及び機構出力軸（ｏ）と、
機構入力軸（ｉ）に連結された第１軸、機構出力軸（ｏ）に連結された第２軸、並びに第３軸を各々有する複数個のディファレンシャル機構であって、奇数番目のものを複数個（Ｄ1，…Ｄ2n-1）及び偶数番目のものを複数個（Ｄ2，…Ｄ2n）含む複数個のディファレンシャル機構（Ｄ1，Ｄ2，…Ｄ2n-1，Ｄ2n）と、
変速機入力軸と変速機出力軸の間のギア比を、変速機出力軸を拘束しつつ変速機入力軸を自在回転させたときのギア比である０と、変速機入力軸を拘束しつつ変速機出力軸を自在回転させたときのギア比である∞と、の間の値とすることができるよう構成された変速機（Ｖ）と、
クラッチその他の連結システムを各々有し、対応するディファレンシャル機構（Ｄ1，Ｄ2，…Ｄ2n-1，Ｄ2n）と変速機（Ｖ）の間を、対応する個々のギア比ユニットで提供可能な複数通りのギア比のうち指定モードに相応するギア比で連結し、その連結を保持することができるよう、それぞれ配置及び構成された複数個のギア比ユニット（Ｒ1，Ｒ2，…Ｒ2n-1，Ｒ2n）であって、奇数番目のものを複数個（Ｒ1，…Ｒ2n-1）及び偶数番目のものを複数個（Ｒ2，…Ｒ2n）含む複数個のギア比ユニット（Ｒ1，Ｒ2，…Ｒ2n-1，Ｒ2n）と、
を備え、
ギア比ユニット（Ｒ1，Ｒ2，…Ｒ2n-1，Ｒ2n）を介したディファレンシャル機構（Ｄ1，Ｄ2，…Ｄ2n-1，Ｄ2n）と変速機（Ｖ）の連結が、奇数番目についてはそのディファレンシャル機構（Ｄ1，…Ｄ2n-1）の第３軸と変速機（Ｖ）に連結された軸（６）との連結として、対応する奇数番目のギア比ユニット（Ｒ1，…Ｒ2n-1）により行われ、偶数番目についてはそのディファレンシャル機構（Ｄ2，…Ｄ2n）の第３軸と変速機（Ｖ）に連結された軸（７）との連結として、対応する偶数番目のギア比ユニット（Ｒ2，…Ｒ2n）により行われる機械式ＣＶＴ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、０から最大値までギア比を連続的に変化させ得るようディファレンシャル機構及びギア比ユニットの特性が設定された機械式ＣＶＴ。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、負の最小値から０における回転方向逆転を経て正の最大値までギア比を連続的に変化させ得るようディファレンシャル機構及びギア比ユニットの特性が設定された機械式ＣＶＴ。
【請求項８】
請求項２乃至７の何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、機構出力軸（ｏ）をもう１本の軸に対し直結すること及び回転方向を逆転させる一組のギアを介して連結することができ、且つ何れの連結形態とするかを選択可能な機械式ＣＶＴ。
【請求項９】
請求項１記載の機械式ＣＶＴであって、機構出力軸（ｏ’）をもう１本の軸に対し直結すること及び回転方向を逆転させる一組のギアを介して連結することができ、且つ何れの連結形態とするかを選択可能な機械式ＣＶＴ。
【請求項１０】
請求項２乃至８の何れか一項に機械式ＣＶＴとして記載された機構を含み、許容最大値を上回ることがないよう出力トルクを制限する必要があるギア比領域で使用される低域機構と、
その変速レンジを拡張するための速度レンジ拡張機構を含み、出力トルクが常に許容最大値より低いため出力トルクを制限する必要がないギア比領域で使用される高域機構と、
を備え、
速度レンジ拡張機構が、
Ａ）コア入力軸（ｉ）、コア出力軸（ｏ）、第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）、第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）及び変速機（Ｖ）を有するコアであって、その第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）及び第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）が、変速機（Ｖ）に連結された第１軸（６，７）、コア入力軸（ｉ）に連結された第２軸、並びにコア出力軸（ｏ）に連結された第３軸を各々有し、その変速機（Ｖ）が、コア入力軸（ｉ）から第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）又は第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）を経てコア出力軸（ｏ）へと通り抜けるパワーの比率を規制できるよう、第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）の第１軸（６）及び第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）の第１軸（７）に連結されたコアと、
Ｂ）機構入力軸（ｉ’）をコア入力軸（ｉ）に連結したときに機構出力軸（ｏ’）がコア出力軸（ｏ）に連結されまた機構入力軸（ｉ’）をコア出力軸（ｏ）に連結したときに機構出力軸（ｏ’）がコア入力軸（ｉ）に連結されるよう、何れもコア入力軸（ｉ）及びコア出力軸（ｏ）に対し択一連結可能に構成された機構入力軸（ｉ’）及び機構出力軸（ｏ’）と、
Ｃ）第１ギア比ユニット（Ｒ2n）を介して機構入力軸（ｉ’）とコア入力軸（ｉ）を、第２ギア比ユニット（Ｒ2n+1）を介して機構入力軸（ｉ’）とコア出力軸（ｏ）を、第３ギア比ユニット（Ｓ2n+1）を介して機構出力軸（ｏ’）とコア入力軸（ｉ）を、第４ギア比ユニット（Ｓ2n）を介して機構出力軸（ｏ’）とコア出力軸（ｏ）を、それぞれ連結することができるよう、またその連結の際のギア比が、それらの軸間に介在する個々のギア比ユニットが提供可能な複数通りのギア比から選択されるよう、構成された第１乃至第４ギア比ユニット（Ｒ2n，Ｒ2n+1，Ｓ2n，Ｓ2n+1）と、
を備える機械式ＣＶＴ。
【請求項１１】
請求項１０記載の機械式ＣＶＴであって、高域機構の最小ギア比が低域機構の最大ギア比と等しい機械式ＣＶＴ。
【請求項１２】
請求項１０記載の機械式ＣＶＴであって、高域機構の最小ギア比寄り領域と低域機構の最大ギア比寄り領域とに重複がありその重複領域内では高域機構及び低域機構が同一ギア比で動作し得る機械式ＣＶＴ。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２の何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、低域機構使用と高域機構使用との切替が、低域機構のギア比と高域機構のギア比が一致したときクラッチその他の適当な連結手段により行われる機械式ＣＶＴ。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３の何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、高域機構と低域機構が単一の変速機（Ｖ）を共用する機械式ＣＶＴ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、変速機（Ｖ）が２個の電機を含み、各電機が、随意に発電機としても原動機としても動作可能で且つ電気回路により制御される機械式ＣＶＴ。
【請求項１６】
請求項１５記載の機械式ＣＶＴであって、熱機関付マシン例えば原動機付輸送機器に搭載される機械式ＣＶＴにおいて、その熱機関付マシンの始動用電動機と、その熱機関付マシンの蓄電池充電用発電機とが、変速機を構成する電機として使用される機械式ＣＶＴ。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れか一項記載の機械式ＣＶＴであって、ギア比のうち一種類が０であり、この０のギア比が、そのギア比で連結されるべき軸のうち１本を制動乃至拘束し本ＣＶＴのシャーシに連結できるようにすることで実現された機械式ＣＶＴ。
【請求項１８】
請求項５記載の機械式ＣＶＴであって、変速機（Ｖ）に連結された軸（６，７）のうち１本が、クラッチその他の適当な連結手段により作動／作動解除可能なギア比ユニット（Ｒ1）を介して直に機構出力軸（ｏ）に連結された機械式ＣＶＴ。
【請求項１９】
コア入力軸（ｉ）、コア出力軸（ｏ）、第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）、第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）及び変速機（Ｖ）を有するコアを備え、
第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）及び第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）が、変速機（Ｖ）に連結された第１軸（６，７）、コア入力軸（ｉ）に連結された第２軸、並びにコア出力軸（ｏ）に連結された第３軸を各々有し、
第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）が、第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）の第１軸（６）に連結されたプラネット（１）、コア入力軸（ｉ）に連結されたサテライトキャリアの周りを遊動する複数個のサテライト（２）、並びにコア出力軸（ｏ）に連結されたリング（３）を有し、
第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）が、第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）の第１軸（７）に連結されたプラネット（８）、コア出力軸（ｏ）に連結されたサテライトキャリアの周りを遊動する複数個のサテライト（５）、並びにコア入力軸（ｉ）に連結されたリング（４）を有し、
変速機（Ｖ）が、第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）及び第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）の第１軸（６，７）を駆動できるよう、またコア入力軸（ｉ）から第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）又は第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）を経てコア出力軸（ｏ）へと通り抜けるパワーの比率を規制できるよう、第１ディファレンシャル機構（Ｄａ）の第１軸（６）及び第２ディファレンシャル機構（Ｄｂ）の第１軸（７）に連結された機械式ＣＶＴ。
【国際調査報告】
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