(57)【要約】  分割されたプーリ変速機が提供される。プーリ・アセンブリは、回転可能に軸に載置される。プーリ・アセンブリは、その周縁表面上に歯合要素の第１の集合を有するコア・プーリを含む。プーリ部分集合は、摺動可能にプーリ・アセンブリに取り付けられ、コア・プーリと同心のリングに配置される多くのプーリ部分を含む。プーリ部分は、プーリ・アセンブリから係合位置へ、プーリ・アセンブリから非係合位置へ個別に作動可能である。プーリ部分は、歯合要素の第１の集合に適合して、周縁表面上に第２の歯合要素の集合を有する。係合位置におけるコア・プーリ及びプーリ部分の歯合要素の第１および第２の集合を係合するため、循環式駆動部材は内側の面上に対応した歯合要素を有する。循環式駆動部材及びコア・プーリ間の接触は、コンタクトゾーンを定義するものである。プーリ部分がコンタクトゾーンの外にある場合、アクチュエータは、係合及び非係合位置間のプーリ部分を作動させる。プーリ部分集合のキーのプーリ部分のうちの１つは、キーのプーリ部分が係合位置に作動し、コンタクトゾーンへ回転した場合、循環式駆動部材の対応している歯合要素は、著しいたるみまたは張力の導入なしで、コア・プーリの歯合要素の第１の集合、及び、キーのプーリ部分の歯合要素の第２の集合と係合するように、コア・プーリと関連して配置されるキーのプーリ部分である。
2008540963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割されたプーリ変速機であって、
軸に回転可能に取り付けられたプーリ・アセンブリであって、その周縁表面上に歯合要素の第１の集合を有するコア・プーリを含むようなプーリ・アセンブリと、
前記プーリ・アセンブリに摺動可能に取り付けられ、前記コア・プーリと同心のリング状に配置される多くのプーリ部分を含むプーリ部分の集合であって、前記プーリ部分は、前記プーリ・アセンブリ外の係合位置へ、及び、前記プーリ・アセンブリ内の非係合位置へ個別に駆動されることが可能であり、歯合要素の前記第１の集合と適合する周縁表面上の第２の歯合要素の集合を有するプーリ部分の集合と、
前記コア・プーリ及び係合位置にある前記プーリ部分の前記歯合要素の第１及び第２の集合と係合する内側の面上の対応した歯合要素を有する循環式駆動部材であって、前記循環式駆動部材とコア・プーリ間の接触は、コンタクトゾーンを定義するような循環式駆動部材と、
前記プーリ部分が前記コンタクトゾーンの外にあるときに、前記係合及び非係合位置間で前記プーリ部分を選択的に駆動するアクチュエータから構成され、
前記プーリ部分集合におけるプーリ部分のうちの１つは、キーのプーリー部分であり、前記キーのプーリー部分は、前記キーのプーリ部分が前記係合位置に作動し、前記コンタクトゾーンに回転した場合、前記循環式駆動部材の前記対応する歯合要素が、著しいたるみまたは干渉を生じることなく、前記コア・プーリの前記歯合要素の第１の集合及び前記キーのプーリ部分の前記歯合要素の第２の集合と係合するように、前記コア・プーリに対して配置さえれることを特徴とする分割されたプーリ変速機。
【請求項２】
分割されたプーリ変速機であって、
軸に回転可能に取り付けられるプーリ・アセンブリであって、その周縁表面上で歯合要素の第１の集合を有するコア・プーリを含み、更に、前記コア・プーリによって分離された第１の回転ラック及び第２の回転ラックを含むプーリ・アセンブリと、
前記第１の回転ラックに摺動可能に取り付けられる第１のプーリ部分の副集合、及び、前記第２の回転ラックに摺動可能に取り付けられる第２のプーリ部分の副集合であって、前記第１および第２のプーリ部分の副集合は、前記コア・プーリと同心のリング状に配置され、前記第１のプーリ部分の副集合の前記プーリ部分は、前記第１の回転ラックから前記第２の回転ラックの方へ駆動されることが可能であり、前記第２のプーリ部分の副集合の前記プーリ部分は、前記第２の回転ラックから前記第１の回転ラックの方へ駆動されることが可能であり、前記第１および第２のプーリ部分の副集合の前記プーリ部分は、交互に重なり合って、前記コア・プーリより大きい仮想のプーリを提供するように配置されていることを特徴とする分割されたプーリ変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年５月１９日に出願され、同期され区分的に交換するプーリ変速機システムと題された米国仮出願番号第６０／５７２，０７５号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、変速機システムに関連し、特にマルチレシオ変速機に関連がある。
【背景技術】
【０００３】
負荷の下でシフトすることができるマルチレシオ変速機の開発が、２０世紀にわたって、数多く試みられてきた。このような変速機システムの潜在的な用途は、自動車、人力車、海洋船舶及び動力生成のためのタービンさえも含み、数多くある。
【０００４】
Ｔｙｇａｒｄに対する米国特許第１，４２８，９９９号は、軸方向に係合し、ドライブプーリ直径を変化させるための同心の入れ子構造が可能なリムを有する変速機システムを開示する。Ｃａｂａｌｌｅｒｏｓに対する米国特許第２，８２７，７９５号は、プーリ部分の円錐形に成形された配列を利用した類似した設計を開示する。Ｈａに対する米国特許第５，４４３，４２３号及び第５，６３７，０４６号の両方、及び、Ｇｒｕｉｃｈに対する米国特許第６，２６７，６９９号は、それぞれ、特に自動車及び自転車の用途のために設計される変速機メカニズムを開示する。マルチレシオ変速機の発生の他の技術的な方法は数多くある。最も一般的な特徴は、２つのプーリが、１つまたはそれ以上のプーリ直径を変化させる放射状に移動する部材を有して循環式（endless）の可撓性部材によって接続される；または、プーリが、循環式の駆動装置部材が重なる半径を制御するため、対向する層の片方を軸方向に移動することによって連続的に動力伝達の可変比を生じるように、循環式の駆動装置部材がその間で張力をかけられ、圧縮される対向する円錐形の層の片方で構成されることである。他の発現は、改良した円錐形の構成要素を利用するものである。
【０００５】
特定の機械的な問題は、それらの広範囲にわたる利用を制限するクラッチのないマルチレシオ変速機、具体的には、実用的な用途において、効果的かつ効率的に高速でまたは著しい負荷の下で機能するこのような変速機システムの能力に持続的に影響を及ぼす。加えて、ラチェッティング、ずれ及び張力の問題は、摩耗などを増加させて、それらの信頼性を減少させることで、このようなシステムの商業的な生存能力を制限する可能性がある。
【０００６】
したがって、新規なマルチレシオ変速機の必要性がある。
【特許文献１】米国特許第５，４４３，４２３号
【特許文献２】米国特許第５，６３７，０４６
【特許文献３】米国特許第６，２６７，６９９号
【発明の開示】
【０００７】
本発明の態様において、分割されたプーリ変速機であって、
軸に回転可能に取り付けられたプーリ・アセンブリであって、その周縁表面上に歯合要素の第１の集合を有するコア・プーリを含むようなプーリ・アセンブリと、
前記プーリ・アセンブリに摺動可能に取り付けられ、前記コア・プーリと同心のリング状に配置される多くのプーリ部分（pulley segment）を含むプーリ部分の集合（pulley segment set）であって、前記プーリ部分は、前記プーリ・アセンブリ外の係合位置へ、及び、前記プーリ・アセンブリ内の非係合位置へ個別に駆動されることが可能であり、歯合要素の前記第１の集合と適合する周縁表面上の第２の歯合要素の集合を有するプーリ部分の集合と、
前記コア・プーリ及び係合位置にある前記プーリ部分の前記歯合要素の第１及び第２の集合と係合する内側の面上の対応した歯合要素を有する循環式駆動部材（endless drive member）であって、前記循環式駆動部材とコア・プーリ間の接触は、コンタクトゾーンを定義するような循環式駆動部材と、
前記プーリ部分が前記コンタクトゾーンの外にあるときに、前記係合及び非係合位置間で前記プーリ部分を選択的に駆動するアクチュエータから構成され、
前記プーリ部分集合におけるプーリ部分のうちの１つは、キーのプーリー部分であり、前記キーのプーリー部分は、前記キーのプーリ部分が前記係合位置に作動し、前記コンタクトゾーンに回転した場合、前記循環式駆動部材の前記対応する歯合要素が、著しいたるみまたは干渉を生じることなく、前記コア・プーリの前記歯合要素の第１の集合及び前記キーのプーリ部分の前記歯合要素の第２の集合と係合するように、前記コア・プーリに対して配置さえれることを特徴とする分割されたプーリ変速機である。
【０００８】
本発明の他の観点によれば、
分割されたプーリ変速機であって、
軸に回転可能に取り付けられるプーリ・アセンブリであって、その周縁表面上で歯合要素の第１の集合を有するコア・プーリを含み、更に、前記コア・プーリによって分離された第１の回転ラック（カルーセル／carousel）及び第２の回転ラックを含むプーリ・アセンブリと、
前記第１の回転ラックに摺動可能に取り付けられる第１のプーリ部分の副集合（pulley segment subset）、及び、前記第２の回転ラックに摺動可能に取り付けられる第２のプーリ部分の副集合であって、前記第１および第２のプーリ部分の副集合は、前記コア・プーリと同心のリング状に配置され、前記第１のプーリ部分の副集合の前記プーリ部分は、前記第１の回転ラックから前記第２の回転ラックの方へ駆動されることが可能であり、前記第２のプーリ部分の副集合の前記プーリ部分は、前記第２の回転ラックから前記第１の回転ラックの方へ駆動されることが可能であり、前記第１および第２のプーリ部分の副集合の前記プーリ部分は、交互に重なり合って、前記コア・プーリより大きい仮想のプーリを提供するように配置されていることを特徴とする分割されたプーリ変速機。
【０００９】
本発明の一つの特徴は、同期化の方法論である。いくつかのプーリ部分は、一つのプーリ部分集合から他のものへの転移の間異なる半径の複数プーリ部分集合における共整列配置されたプーリ部分と同時的な循環式駆動部材の係合を可能にするキーのプーリ部分として設計され表わされる。矢継ぎばやに、循環式駆動部材をプーリ部分に正確に係合するため、キーのプーリ部分を利用することによって、本発明は、著しい負荷の下での高速比率変化量に関連した著しい制限を克服した。
【００１０】
本発明は、効率的な方法で複数のギア比を提供することができる。プーリ部分集合間の転移のためにクラッチが必要でないので、動力伝達が強制的に中断されることはない。加えて、比率を変える際の不利益が減少するので、それらの範囲は、特に車両のエンジンで示される低い比率の方へ拡張されることができる。この利益により、加速が強化され、より多くの用途のために適切なより小さくかつ効率的なエンジンを作成することができ、さらに、性能志向の車両の加速を増加させることができる。
【００１１】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴、利点及び目的は、以下の明細書、請求項及び添付の図面を参照することでさらに理解され、当業者により認識される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、負荷の下で比率を変える動力伝達装置の一部として作動し、チャネルにおいてまたは回転軸に沿ったレール上で、歯付ベルトまたはチェーンの経路へ／から移動する部分に分割される複数のプーリを含む。この変速機システムにおいて、歯を有し、同心かつ同軸の複数のプーリの部分が、ベルトまたはチェーンのどちらかの側面から、チャネルまたはレールに沿って、歯付ベルトまたはチェーン経路へ／から軸方向に移動するので、プーリ部分の運動は、同期化及び時間調整システムによって調整され、プーリ部分の調整された運動がそれらの回転またはベルトまたはチェーンを通じた動力の回転や送達を中断させずに、ベルトまたはチェーンが複数の同心のプーリ間の係合を変化させるのを可能にする。これは、ベルトの歯が少なくとも１つの歯を有するプーリと連続的に係合されることを可能にすることによって達成され、ベルトが、転移においてプーリの係合及び分離の両方によって係合したプーリ間の係合を変える場合のいくつかの点で達成される。歯を有するベルトは、通常のプーリまたは本発明の例の複製へ動力を供給するまたは動力を受容する可能性がある。
【００１３】
図１から３は、本発明の実施例によるプーリ変速機２０を示す。プーリ変速機20は、一対の支持ブラケット２８を有するプーリ・ハウジング２４を有する。軸３２は、回転可能に支持ブラケット２８に載置される。プーリ・アセンブリ３６は、固定的に軸３２に載置される。プーリ・アセンブリ３６は、コア・プーリ４５にまたがる２つの回転ラック４４ａ、４４ｂを順番に有するプーリ・アセンブリ・フレーム４０を有する。コア・プーリは、その周縁表面上で歯合要素、すなわち、歯を有する。回転ラック４４ａ、４４ｂは、その間で、及び、循環式駆動部材４７が移動することができるプーリ・アセンブリ３６周辺で周囲のチャネル４６を提供するため、互いに間隔を置いて配置される。回転ラック４４ａ、４４ｂは、軸３２周辺で同心円において配置される多くのプーリ部分４８を有する。プーリ部分４８は、それらが軸３２に軸方向において摺動することが可能であるように回転ラック４４ａ、４４ｂに取り付けられた。特に、回転ラック４４ａに取り付けられるプーリ部分４８は、操作可能な状態で回転ラック４４ｂの方へ摺動する。対応して、回転ラック４４ｂに取り付けられるプーリ部分４８は、操作可能な状態で回転ラック４４ａの方へ摺動する。回転ラック４４ａ、４４ｂのプーリ部分４８は、互いの方へ付勢される場合に挟まれるように、交互に角張って並置される。
【００１４】
プーリ部分４８は、回転ラック４４ａ、４４ｂ両方の上の同心円に配置されて示される。集合的に、各々の回転ラック４４ａ、４４ｂの対応している同心円のプーリ部分４８は、プーリ部分集合を形成する。全体でプーリ・アセンブリ３６は、仮想のプーリを形成するため、４つの最も内部の集合が回転ラック４４ａ、４４ｂから偏って示される合計６つのプーリ部分の集合を有する。各々のプーリ部分の集合は、２つのプーリ部分の副集合で形成され、その部分集合のうちの１つは、回転ラック４４ａに取り付けられ、その副集合の他方は回転ラック４４ｂに取り付けられる。
【００１５】
プーリ部分の集合のプーリ部分４８は、プーリ部分が、対向する小面でレールまたはチャネル間でプーリ部分を保ち、かつ、導く半径方向の強い支柱を形成するため、半径にすぐ近くに配列される保持または誘導レールまたはチャネルを使用して、その間で回転ラック４４ａ、４４ｂの材料または構造を支持せずに、次の大きいまたは小さいプーリ部分の集合において密接して支持されることができるように、循環式駆動部材４７が移動するチャネルのいずれかの側面から交互に配列される。
【００１６】
プーリ・アセンブリのプーリ部分集合は、２つの位置、すなわち、プーリ部分が循環式駆動部材と軸方向に整列配置され、循環式駆動部材を係合する可能性がある「係合している位置」、または、プーリ部分が循環式駆動部材の経路から離れて軸方向に配置され、したがって、循環式駆動部材と係合しない「非係合位置」のうちの１つにおいて保たれるプーリ部分を特徴とする。
【００１７】
回転ラック４４ａの各々のプーリ部分４８は、対向する回転ラック４４ｂの対応しているアパーチャ７２によって、安全に受けられるために必要な大きさにされるスタッド６８を有する。対応して、回転ラック４４ｂの各々のプーリ部分４８は、対向する回転ラック４４ａの対応しているアパーチャ７２によって、安全に受けられるために必要な大きさにされるスタッド６８を有する。
【００１８】
協同しているプーリ７６は回転可能にハウジング２４に載置され、外周周辺で多くの歯を有する。協同しているプーリ７６の外周上の歯の形状及び「ピッチ」は、プーリ部分４８のそれらに適合する。
【００１９】
アクチュエータ８０は、各々のプーリ部分４８及びプーリ・アセンブリ・フレーム４０に連結される。アクチュエータ８０は、対向する回転ラックの方へ／それから離れるように、空気作用によりプーリ部分４８を移動する。
【００２０】
センサ８４は、ハウジング２４に固定され、プーリ・アセンブリ３６の回転位置、方向及び速度を検出するために使用可能である。センサ８４は、シーケンサ８８に位置及び速度情報を伝達する。シーケンサ８８はまた、アクチュエータ８０と連通し、アクチュエータ８０を制御する。
【００２１】
アイドラプーリ及びテンショナ（図示せず）は、プーリ・アセンブリに隣接して位置する。アイドラプーリは、テンショナに載置される軸受またはブッシュ上で自由に回転するプーリである。アイドラプーリの目的は、循環式駆動部材のゆるい部分に張力をかけ、ラチェット駆動、スリップ、または、さもなければあらゆるプーリ部分と干渉しないように循環式駆動部材を保つためにある。
【００２２】
プーリ・アセンブリは、ブッシュまたは軸受を経てハウジングにおいて自由に軸で回転する。力は、軸またはギア、または、プーリ・アセンブリに一体化されるプーリを潜在的に経て、プーリ・アセンブリの回転を通じて、本発明へ／から伝達される。
【００２３】
図２を参照すると、歯を有する表面５２の形で、循環式駆動部材４７の機能と合う機能、及び、２つの横方向の小面５６を有して、プーリ部分４８が示される。歯を有する表面５２上の歯の形状及び歯または「ピッチ」間の間隔は、各々のプーリ部分４８に共通し、循環式駆動部材47の歯及びピッチに対応する。各々の横方向の小面５６は、回転ラック４４ａ、４４ｂの嵌合するレール機能を受容し、プーリ部分４８が回転ラック４４ａ、４４ｂへ／から軸方向に摺動するのを可能にするチャネル６０を有する。
【００２４】
プーリ部分４８は、循環式駆動部材４７を係合するため、それらの歯を有する表面５２上で各々が歯を有し、更に、それらの軸方向の運動を導くため、回転ラック４４ａ、４４ｂ上の対応したレールと嵌合するそれらの小面５６上にチャネル６０を有する。これらのレールは、潤滑剤をさされる、または、摩擦を減少するために軸受またはブッシュと適合される可能性がある。プーリ部分は、各々の集合が一緒に全体のプーリとして機能する同心のプーリ部分のリングである複数の集合において結合する。プーリ部分４８は、アクチュエータが各々その係合位置からその非係合位置まで移動することができるように、アクチュエータによって機能するための特徴を有する。
【００２５】
「キーの」プーリ部分として表わされる１つまたはそれ以上のプーリ部分４８は、より小さいプーリ部分の集合からの転移に関係した初期のプーリ部分、及び、より小さいプーリ部分集合への転移に関係した最後のプーリ部分である。キーのプーリ部分は、１つまたはそれ以上のより小さいプーリ部分集合とそれらの角度の関係によって定義される。特に、キーのプーリ部分が係合位置に移動される場合、キーのプーリ部分の周囲の位置は、循環式駆動部材４７がまだより小さいプーリ部分集合と係合している一方、著しい干渉またはたるみを循環式駆動部材４７に導入せずに循環式駆動部材４７を係合するのを可能にする。これは、循環式駆動部材の歯は、キーのプーリ部分の歯、及び、より小さいプーリ部分集合の隣接したプーリ部分の歯と係合する場合、著しい干渉またはたるみが導入されない位置でキーのプーリ部分を配置する設計により達成される。すなわち、キーのプーリ部分の歯、及び、循環式駆動部材４７によってまたがれるより小さいプーリ部分集合の間の距離は、循環式駆動部材４７の歯間の同等の間隔の倍数と一般に同等である。
【００２６】
各々のプーリ集合のプーリ部分４８は、増加した強度でプーリ・アセンブリを提供するパターンで、プーリ・アセンブリの各々の側面上に交互に配列される。したがって、同心のプーリ部分集合のプーリ部分４８がそれらの係合位置に作動する場合、仮想のプーリを形成するため、プーリ部分４８は、回転ラック４４Ａ及び回転ラック４４Ｂをはさむ。プーリ部分は、循環式駆動部材の経路の左右に配置されるそれらの非係合位置において載置される。
【００２７】
この設計は、プーリ部分４８がそれらの小面５６に沿ってレールまたはチャネルによって保持され、導かれるのを可能にするので、プーリ部分集合間の半径方向の距離は、互いに近接してプーリ部分の集合を入れ子にする可能性があるプーリ部分４８の小面５２間の案内または支持構造がなく、減少する可能性がある。
【００２８】
図３は、コア・プーリ４５の断面図及びコア・プーリ４５を直接に囲んでいる２つのプーリ部分集合を示す。循環式駆動部材４７は、コア・プーリ４５及びプーリ部分４８を係合して示される。循環式駆動部材４７は、その内側の外周に沿って係合機能を有するベルトである。特に、係合機能は、一般にプーリ部分４８の歯と嵌合する歯である。
【００２９】
循環式駆動部材４７は、１以上のプーリ部分集合のプーリ部分４８を係合し、同時に協同しているプーリ７６を係合する。
【００３０】
各々のプーリ部分４８は、シーケンサ８８によって制御されると、軸方向に、その非係合位置からその係合位置まで、及び、その係合位置からその非係合位置までアクチュエータ８０によって個別に移動される。
【００３１】
プーリ部分運動の配列及び同期化は、機械的に、または、センサ及びアクチュエータの電子的またはコンピュータ化されたシステムを通じたいずれかで達成される。シーケンサの目的は、プーリ部分の作動を係合位置から非係合位置に各々のプーリ部分を主として手順に沿って運動するように制御すること、及び、プーリ部分が係合位置または非係合位置に適切に存在するのをさらに保証することである。シーケンサ８８は、適切なプーリ部分が、離れているプーリ部分集合（「起点集合」）から係合しているプーリ部分集合（「目的地集合」）までの循環式駆動部材の転移の間、循環式駆動部材が１以上の集合のプーリ部分に係合されるのに最適である順序及びタイミングで係合位置から非係合位置まで、または、非係合位置から係合位置まで移動するのを保証する。
【００３２】
プーリ変速機２０の動作は、図１から４を参照して次に記載される。プーリ変速機２０が一定の比率で力を伝達している動作の段階の間、循環式駆動部材は、プーリ部分集合のうちの１つと係合し、その集合は、プーリ・アセンブリ及び協同しているプーリ間で力を伝達して、通常のプーリまたはコア・プーリのように回転し、作用する。
【００３３】
この議論のために、目下離れているプーリ部分集合は「起点集合」と名づけ、循環式駆動部材が転移するプーリ部分集合は「目的地集合」と名づけられる。これらの用語のどちらかがより小さいプーリ部分集合を指す場合、それらはまた、コア・プーリを指すことができる。
【００３４】
動作中、プーリ・アセンブリ３６における１以上のプーリ部分集合のプーリ部分４８は、係合位置にある。この位置において、最も外部のプーリ部分は循環式駆動部材４７と係合し、力を伝達するために、集合的にプーリのように作用する。プーリ・アセンブリ３６が一定の比率で力を伝達する一方で、すべてのプーリ部分４８はプーリ・アセンブリ３６に関して静的である。循環式駆動部材４７が最も外部のプーリ部分４８のみと係合するので、完全に係合しているプーリ部分集合より小さいプーリ部分集合のプーリ部分４８は、それらの係合位置において、循環式駆動部材４７と接触しない。結果として、より小さいプーリ部分集合の軸方向の位置は、結果として生じない。しかしながら、これらのプーリ部分４８は、係合位置の最も大きいプーリ部分４８が非係合位置に収縮する場合、循環式駆動部材４７を係合する準備で係合位置において載置される可能性がある。このことにより、循環式駆動部材４７を分離する。目下係合しているプーリ部分集合より大きいプーリ部分集合のプーリ部分４８は、循環式駆動部材４７及び目下係合しているプーリ部分４８の間に入らないように、それらの非係合位置に存在しなくてはならない。
【００３５】
循環式の部材と係合する最も大きいプーリ部分集合のすべてのプーリ部分４８がそれらの係合位置にある一方、それらは、プーリのように集合的に作用し、プーリ・アセンブリ３６が、循環式駆動部材４７を経て協同しているプーリ７６を回転させ駆動するのを可能にする。代替的に、協同しているプーリ７６は、循環式駆動部材４７を経て係合しているプーリ部分集合及びプーリ・アセンブリ３６を動かす可能性がある。
より小さいプーリ部分集合またはコア・プーリからのより大きいプーリ部分集合への転移
【００３６】
次に図３及び４を参照すると、より小さいプーリ部分集合またはプーリ・コア４５からのより大きいプーリ部分集合への転移が記載される。より小さいプーリ部分集合またはコア・プーリからのより大きいプーリ部分集合への転移において、起点集合は、循環式駆動部材と係合するより小さいプーリ部分集合である。プーリ・アセンブリ３６が回転するので、所望の転移は、循環式駆動部材４７が目的地集合のプーリ部分４８によって完全に係合されるまで、循環式駆動部材４７は、起点集合においてプーリ部分４８またはコア・プーリ４５の全てから離れることなく、より大きい目的地集合のプーリ部分と係合することである。
【００３７】
特に、図３はコア・プーリ４５周辺で２つのプーリ部分集合を図示する。各々のプーリ部分集合は、１０のプーリ部分４８を含む。コア・プーリ４５を直接に囲んでいるプーリ部分集合は、プーリ部分４８ａから４８ｊを有して示される。回転の方向は、時計回りであるように示される。
【００３８】
一般に、係合位置のプーリ部分集合の大部分のプーリ部分４８は、循環式駆動部材と接触している。角度の領域ＣＺは、第１のプーリ部分集合の循環式駆動部材及び循環式駆動部材間のアンギュラー・コンタクトゾーンを定義して示される。当業者に公知であるように、コンタクトゾーンは、プーリ部分集合の間で変化することができる。より大きいプーリ部分集合のために、コンタクトゾーンは、角度のサイズにおいて増加する可能性がある。
【００３９】
プーリ部分４８ａは、キーのプーリ部分であり、循環式駆動部材を係合するように示された。
【００４０】
起点集合から目的地集合までの循環式駆動部材の転移を始めるため、目的地集合の一つのプーリ部分はまず、それが前記アンギュラー・コンタクトゾーンの外側にある場合、循環式駆動部材４７の経路にアクチュエータによって移動される循環式駆動部材４７と係合するために移動される。目的地集合のこのプーリ部分は、起点集合に関してキーのプーリ部分である。循環式駆動部材４７に著しいたるみまたは干渉を導入せずに、循環式駆動部材４７の歯が、適切に起点集合及びこのキーのプーリ部分の歯に同時に係合されることができるように、目的地集合及び起点集合が軸周辺でそれぞれの回転角において特に整列配置されるので、このプーリ部分はキーである。したがって、このキーのプーリ部分が作動し、それが係合される循環式駆動部材４７の経路に移動される場合、力がプーリ・アセンブリ３６及び協同しているプーリ７６の間で伝達されていても、循環式駆動部材４７は確実にそれと係合する。
【００４１】
このキーのプーリ部分がその係合位置に移動するならば、それがアンギュラー・コンタクトゾーンの外に通過すると、同じプーリ部分集合の各々の続くプーリ部分は、その係合位置に続いて移動される。したがって、続くプーリ部分は、目的地集合と循環式駆動部材の係合を継続する。アクチュエータ８０は、それらがコンタクトゾーンの外側にある一定の期間、係合位置及び非係合位置間のその運動を完了するために十分な速度で各々の個々のプーリ部分４８をいずれかの方向で移動する。
【００４２】
これらのプーリ部分４８がそれらの係合位置に移動されるならば、アクチュエータ８０、及び、プーリ・アセンブリ３６の設計は、それらを適所に存在するように保つ。
【００４３】
プーリ部分４８は、それらが外部アンギュラー・コンタクトゾーンにある一方、係合及び非係合位置間で移動する。プーリ部分が係合及び非係合位置の間で移動するこの回転範囲は、プーリ部分４８がプーリとして執る動作において循環式駆動部材４７と決して接触しない範囲である。目的地集合における最後のプーリ部分４８が、その係合位置に移動した場合、目的地集合のプーリ部分４８の全ては、プーリとして集合的に作用する。起点集合から目的地集合への循環式駆動部材４７の転移は、それで終了し、目的地集合のプーリ部分４８は、その係合位置において載置される。
【００４４】
キーのプーリ部分は正しい時に作動し、続いて、続くプーリ部分４８は、起点集合から目的地集合までの循環式駆動部材４７を転移するため、システムコントローラからの入力信号を受け入れるシーケンサによって作動する。シーケンサ８８は、センサ８８によって検知されるプーリ・アセンブリ３６及びプーリ部分４８の相対的な回転角、方向及び速度に関する入力信号により、正確な時に対応するアクチュエータ８０を経てキーのプーリ部分を作動させる。
より大きいプーリ部分集合からより小さいプーリ部分集合またはコア・プーリへの転移
【００４５】
より大きいプーリ部分集合からより小さいプーリ部分集合またはコア・プーリ４５への転移において、循環式駆動部材４７が起点集合としてより大きいプーリ部分集合に係合され、プーリアセンブリ３６が回転する場合、所望の転移は、循環式駆動部材４７が、循環式駆動部材４７が目的地集合のプーリ部分４８に係合されるまで、起点集合のプーリ部分４８から離れずに目的地集合のより小さいプーリ部分４８またはコア・プーリと係合するものである。より小さいプーリ部分集合に対する転移のこの議論のため、起点集合から目的地集合への循環式駆動部材４７の係合の転移の作用は、起点集合からコア・プーリ４５へのその係合の転移の作用と基本的に同じであるので、参照が「目的地集合」に作成される場合、目的地集合は、またコア・プーリ４５であり、コア・プーリ４５それ自体はプーリ部分４８から構成されないということが唯一の違いである。
【００４６】
より大きい起点集合からより小さい目的地集合への、またはコア・プーリ４５への循環式駆動部材の係合の転移は、より大きい目的地集合へのより小さい起点集合またはコア・プーリ４５からの循環式駆動部材４７の転移において多くの点で類似している。しかしながら、それらの係合位置に移動するプーリ部分４８の列を始めるキーのプーリ部分の代わりに、キーのプーリ部分は、循環式駆動部材４７に接触する起点プーリ部分集合の最後のプーリ部分であり、起点プーリ部分集合の次のプーリ部分は、循環式駆動部材４７がより小さい目的地プーリ部分集合と係合することを可能にするために収縮している。
【００４７】
循環式駆動部材４７の歯は、循環式駆動部材４７の著しいたるみまたは干渉を導入せずに起点集合のキーのプーリ部分の歯及び目的地プーリ集合の次のプーリ部分の歯と同時に係合されることができるように、より大きい起点集合からより小さい目的地集合またはコア・プーリ４５への転移のためのキーのプーリ部分は、特に目的地集合と関連して軸周辺でそのそれぞれの回転角において整列配置される。したがって、キーのプーリ部分に続く起点集合のプーリ部分４８が非係合位置に作動し、循環式駆動部材４７の経路から移動された場合、力がプーリ・アセンブリ３６及び協同しているプーリ７６の間で伝達されている場合でさえも、循環式駆動部材４７は確実に目的地集合と係合する。このキーのプーリ部分がコンタクトゾーンから移動するならば、それは収縮し、目的地集合は循環式駆動部材４７によって、完全に係合される。
【００４８】
本発明の一つの用途は、乗物の運搬である。本発明は、自動車、モーターサイクル、ボート及び重機における現代のオートマチック及びマニュアル変速機の機能を強化し、相当な効率及び他の利益を与える可能性がある。このような用途において、エンジンによって駆動される本発明の分割されたプーリ変速機は、他の標準のドライブ列車構成要素と協同して、車両の車輪またはプロペラを動かすことができる。分割されたプーリ変速機は、協同しているプーリとして、通常のプーリでハウジングにおいて、プーリ部分、アクチュエータ及びシーケンサの一つの集合によって実行される可能性がある。代替的に、各々それぞれのプーリ・アセンブリのためのプーリ部分集合、アクチュエータ及び調整されたシーケンサを有する２つのプーリ・アセンブリは、単一のハウジングにおいて実行される。各々のプーリ・アセンブリ集合によって提供される比率範囲は、２つのプーリ・アセンブリ範囲の倍数である比率の全体範囲を作成するために結合するので、後者の実施は有益である。例えば、各々のプーリ・アセンブリの最も大きいプーリ部分集合が、プーリ・アセンブリのコア・プーリの３倍の外周または歯数を有する場合、２つのプーリ・アセンブリは、プーリ・アセンブリのコア・プーリの９倍の外周または歯数を有する外側のプーリ部分集合の一つのプーリ・アセンブリと同等の比率の範囲を提供するため、結合される。シーケンサは、センサに及び他のシステムに連結される。
【００４９】
車両の動力伝達装置の外側のコンピュータ化された制御装置は、車両の速度、エンジンの速度、アクセラレータ制御装置への運転者の入力、及び、増加した性能および／または効率のために必要とされる適切なギア比変化を決定するために利用されることができる他のデータをモニタする。シーケンサは順番に、一つのプーリ部分集合から他のものへと変える時間を決定する。ギアチェンジが開始及び完了される場合に制御装置に指示し、どのギア比が車両において現在可能であるかを確実に指し示すため、シーケンサは（コンピュータ化されている場合）電子信号を送り返す、または、センサはデータを生ずる。コンピュータ化された制御装置はまた、変速機と協同する車両におけるエンジン機能または他の機能の態様を制御することができる。シーケンサは、算出され、実行されるタイミング調整及び補正でアクチュエータを制御し、コンピュータ化されたバージョンでは（例えばリニアモータまたはソレノイド、または、油圧または空気式または他のアクチュエータ方法の電気的制御のような）高速モータに信号を送り、プーリ部分上に直線力の伝達を作用させるので、部分は、係合位置及び非係合位置間のいずれかの方向においてそれらの転移を作成する。
【００５０】
現代の車両変速機における本発明の主要な利益は、それ自身がきわめて効率的である一方、加えられた比（提供された範囲内で）の使用が多くの他の現代の変速機に負わせるかなりの効率及び加速の不利益に苦しむことなく、車両がそのパワートレインにおいて利用できる多くのギア比を有することを可能にすることである。プーリ部分集合間の転移のためにクラッチが必要でないので、力の伝達の強制的な中断はなく、一方で、変速機は、エンジンまたは他のこのような動力供給源に示されたロータリ比を変える。また、比率を変える際にほとんど時間またはエネルギの不利益がないので、比率の範囲は、特に車両のエンジンに示されるより低い比率の方へ拡張されることができる。このことにより、加速が強化し、多数の用途においてより適切であるより小さい、効率的なエンジンを作成することができる。それはまた、本来の力として、性能志向の車両の加速能力を増加させ、循環式駆動部材の確実な係合は高トルク処理要求のために適切である。
【００５１】
本発明が次のより大きいまたはより小さいギアへ切り替える特性によって記載された一方、次のより大きいまたはより小さいギアではない他のギアへの切り替えに対応するように作成されることができる。そのような場合、同じまたは異なるプーリ部分は、キーのプーリ部分として表わすことができる。例えば、プーリ部分集合は、各々の以下の状況のための一つのキーのプーリ部分を有することができる：１つのギアをより大きく切替える、１つのギアをより小さく切替える、２つのギアをより大きく切替える、２つのギアをより小さく切替える。
【００５２】
アクチュエータは、機械的な連結、（ソレノイドまたはリニアのまたは回転モータのような）電磁手段、油圧手段、気圧手段及び遠心手段を含むがこれに限らず、プーリ部分の運動を達成するため、力を出す様々な方法を使用することができる。
【００５３】
プーリ・アセンブリ上の受容及び連結機能はまた、それがその係合位置において停止すると、例えばプーリ部分を減速するダンパのようなエネルギを吸収する機能を含むことが可能である。
【００５４】
循環式駆動部材は、ベルト、チェーン、または、プーリ部分の歯合要素を係合するための他の一般の可撓性の装置であり得る。循環式駆動部材は、カスタマイズされることができてまたは標準の部品であり得る。
【００５５】
プーリ部分集合は、円形のリング上に配置される必要はなく、他の構造において配置されることができる。例えば、集合のプーリ部分は、卵形または楕円リングにおいて配置されることができる。当業者は他の形状を思い当たるであろう。
【００５６】
コア・プーリは、プーリ部分集合によって提供されることができる。
【００５７】
前述の説明が、現在、発明者によって考えられるように、特有の好適な実施例に関連があるにもかかわらず、発明の幅広い態様は、本願明細書において記載される要素の機械的及び機能的な同等物を含むと当業者によって理解される。
【００５８】
本発明の範囲が以下に説明される請求項のみによって制限されることは明瞭である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
本発明が直ちに理解される為に、本発明の一実施例は添付の図面において例として図示される。
【図１】プーリ・アセンブリの一部の斜視図を示す。
【図２】プーリ部分の斜視図を示す。
【図３】コア・プーリ及びプーリ部分の集合の側面断面図を示す。
【図４】プーリ部分の集合の係合の斜視側面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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