(57)【要約】  開示されるのは、操舵可能ユニットを含む表面に対する転がり接触体の角度を制御することができる、転がり接触体を、物体の摩擦面として用いることで摩擦力の大きさ及び方向の可変性を可能にする操舵可能ユニットである。これは、物体が摩擦を通じて伝達する力の方向及び大きさを調節できるようにし、且つまた、物体の転がり接触面を受けることで受ける摩擦力の方向及び大きさが変わることを可能にする。同じく開示されるのは、種々の機械での操舵可能ユニットの適用である。
2014517223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械で用いられる操舵可能ユニットであって、
機械の表面に挿入するための環と、
前記環を横断する車軸と、
前記車軸上に位置決めされる１つ又は複数の転がり接触体と、
を備え、前記機械の表面に対する前記１つ又は複数の転がり接触体の角度を制御可能である、
操舵可能ユニット。
【請求項２】
前記機械の表面に対する前記１つ又は複数の転がり接触体の角度が、前記環の中心を中心として前記車軸を回転させることで制御される、請求項１に記載の操舵可能ユニット。
【請求項３】
前記機械の表面に対する前記１つ又は複数の転がり接触体の角度が、前記機械の表面内で前記環を回転させることで制御される、請求項１に記載の操舵可能ユニット。
【請求項４】
前記１つ又は複数の転がり接触体の円周面を前記機械の別の表面と摩擦係合することができる、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
【請求項５】
前記環内に位置決めされ、その内面に接触してスライド可能な第２の環をさらに備え、前記車軸が前記第２の環の内面に取り付けられる、請求項１に記載の操舵可能ユニット。
【請求項６】
前記機械の表面に対する前記１つ又は複数の転がり接触体の角度が、リンク機構、無線周波数装置、又は電気モータによって制御される、請求項１に記載の操舵可能ユニット。
【請求項７】
前記リンク機構がロープ又はプーリである、請求項６に記載の操舵可能ユニット。
【請求項８】
前記１つ又は複数の転がり接触体が合成ゴム又は天然ゴムから作製される、請求項４に記載の操舵可能ユニット。
【請求項９】
前記１つ又は複数の転がり接触体が電磁石である、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
【請求項１０】
前記１つ又は複数の転がり接触体が、球、ホイール、及びシリンダから選択される、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
【請求項１１】
前記車軸上に２つの転がり接触体が同軸に位置決めされる、請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
【請求項１２】
前記車軸上に位置決めされる前記１つ又は複数の転がり接触体が、前記車軸を中心として回転する、請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
【請求項１３】
前記転がり接触体と前記車軸が単一構造体を形成し、前記車軸が前記環によって形成された平面を中心として回転する、請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニット。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニットのうちの１つ又は複数を備える表面。
【請求項１５】
請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の２つの操舵可能ユニットを備えるシャーシであって、クレセント形にされ、２つの操舵可能ユニットがシャーシのウィング上に位置決めされる、シャーシ。
【請求項１６】
接続システムであって、
第２の部分的中空シリンダを受け入れる寸法にされた第１の部分的中空シリンダであり、その内側に面する表面が、請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備える、第１の部分的中空シリンダ、
を備え、前記第２の部分的中空シリンダの外側に面する表面が、請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備え、これにより、前記第２の部分的中空シリンダが前記第１の部分的中空シリンダと係合するときに、前記第１の部分的中空シリンダの内側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットが前記第２の部分的中空シリンダの外側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットと摩擦係合する、
接続システム。
【請求項１７】
前記第１の部分的中空シリンダの内側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットが、前記内側に面する表面の周囲に列状に位置決めされる、請求項１６に記載の接続システム。
【請求項１８】
前記第２の部分的中空シリンダの外側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットが、前記内側に面する表面の周囲に列状に位置決めされる、請求項１６又は請求項１７に記載の接続システム。
【請求項１９】
前記第１の部分的中空シリンダの内側に面する表面上に３列の前記複数の操舵可能ユニットが位置決めされる、請求項１７に記載の接続システム。
【請求項２０】
前記第２の部分的中空シリンダの外側に面する表面上に３列の前記複数の操舵可能ユニットが位置決めされる、請求項１８又は請求項１９に記載の接続システム。
【請求項２１】
前記第１の部分的中空シリンダの外側に面する表面が、請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備える、請求項１６から請求項２０までのいずれか一項に記載の接続システム。
【請求項２２】
エピサイクリック・ホイールシステムであって、
出力シャフトを備える太陽ディスクと、
入力シャフトを備えるプラネットキャリアと、
前記プラネットキャリアから回転入力を受け取り、且つ前記出力シャフトを回転させるために前記太陽ディスクと係合する、１つ又は複数の遊星ディスクの組と、
前記太陽ディスク、前記プラネットキャリア、及び前記１つ又は複数の遊星ディスクを取り囲む環であり、前記遊星ディスクの円周面と相互作用するように寸法設定される環と、
を備え、
少なくとも前記１つ又は複数の遊星ディスクの円周面及び前記環の内方に面する表面が、請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備える、
エピサイクリック・ホイールシステム。
【請求項２３】
前記太陽ディスクの表面が、請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の複数の操舵可能ユニットを備える、請求項２２に記載のエピサイクリック・ホイールシステム。
【請求項２４】
前記１つ又は複数の遊星ディスクの前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度を、前記環上の前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度に対して独立して制御可能である、請求項２２に記載のエピサイクリック・ホイールシステム。
【請求項２５】
前記１つ又は複数の遊星ディスクの前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度を、前記環上の前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度及び前記太陽ディスクの表面上の前記複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度に対して独立して制御可能である、請求項２３に記載のエピサイクリック・ホイールシステム。
【請求項２６】
速度調整器であって、
速度調整器における段としてそれぞれ作用する、請求項２２から２５までのいずれか一項に記載の複数の相互接続されるエピサイクリック・ホイールシステムを備え、前記各段が速度調整因子を有し、前記システムの各後続段の入力が直前の段の出力と接続される、
速度調整器。
【請求項２７】
１つの前記エピサイクリック・ホイールシステムの出力シャフトが、隣接する前記エピサイクリック・ホイールシステムのための入力シャフトとして作用する、請求項２６に記載の速度調整器。
【請求項２８】
直前の段の前記太陽ディスクのシャフトが後続段の前記環ホイールに接続された直交ディスクに接続されるように、直前の前記エピサイクリック・ホイールシステムと後続の前記エピサイクリック・ホイールシステムが直列に相互接続される、請求項２６に記載の速度調整器。
【請求項２９】
連続可変トランスミッションであって、
バースと、
機械的動力の入力に応答して第１のシャーシ方向に動き且つ前記バースに接続するように構成される動力入力シャーシと、
それを中心として回転できる回転軸を有する回転可能面であり、機械的動力入力の力の方向に対する連続可変角度配向を有し、前記回転可能面の回転軸が、前記動力入力シャーシが前記機械的動力の入力に応答して動き且つ前記バースに接続するように前記第１の方向に実質的に平行に配向されていてもよい、回転可能面と、
前記動力入力シャーシと請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の前記操舵可能ユニットを備える回転可能面との間の操舵可能転がり接触体であり、前記機械的動力入力の力の方向に対する連続可変角度配向を有し且つ前記バースに接続する、操舵可能転がり接触体と、
機械的動力の入力に応答して第１のランド方向に動き且つ前記バースに接続するように構成される動力出力ランドと、
を備え、
前記バースが、前記入力点及び前記出力点が前記回転可能面、前記操舵可能転がり接触体、前記シャーシ、又は前記ランドのいずれであるかに関係なく、動力入力から動力出力までの間で機械的動力を伝導するように回転可能に構成される、
連続可変トランスミッション。
【請求項３０】
その機械的動力入力の力の方向に対する前記操舵可能転がり接触体の連続可変角度配向を３６０°以上連続的に変化させることができる、請求項２９に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項３１】
その機械的動力入力の力の方向に対する前記回転可能面の連続可変角度配向を３６０°以上連続的に変化させることができる、請求項２９に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項３２】
直列に構成可能であり、あらゆる直前の操舵可能転がり接触体の出力を列の次の回転可能面又はランドによって入力として受け取り可能であり、あらゆる直前の回転可能面の出力を列の次の操舵可能転がり接触体又はシャーシによって入力として受け取り可能であり、逆もまた同様である、請求項２９に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項３３】
前記バースとの接触が転がり接触を含む、請求項３２に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項３４】
前記動力出力ランドと前記回転可能面との間の転がり接触が、操舵可能転がり接触である、請求項３３に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項３５】
前記回転可能面が実質的にトロイダル形状を有するように、前記動力入力シャーシ、前記回転可能面、及び前記動力出力ランドが円形構成で配置される、請求項２９に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項３６】
前記動力出力ランドの円形構成の外部の周りに配置されるスプロケットをさらに備える、請求項３２に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項３７】
前記動力入力シャーシと前記回転可能面との間の操舵可能転がり接触が、複数の操舵可能転がり接触を含む、請求項２９に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項３８】
前記回転可能面が、前記動力出力ランドの前記バース内のその回転軸の周りを回転可能であるが、第１の方向の運動を制約される、請求項２９に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項３９】
前記操舵可能転がり接触が、回転可能面上に集積される複数の操舵可能ホイールを含む、請求項２９に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項４０】
前記複数の操舵可能ホイールがその上に集積された前記回転可能面が、前記動力入力シャーシの一部として集積される、請求項３９に記載の連続可変トランスミッション。
【請求項４１】
機械の移動部品の速度を制御する方法であって、
入力シャーシに入力速度を提供するステップと、
前記速度を出力シャーシに伝達するために前記入力シャーシを前記出力シャーシに対して動かすステップであり、前記出力シャーシに接触する前記入力シャーシの表面又は前記入力シャーシに接触する前記出力シャーシの表面又はこの両方が請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の操舵可能ユニットを備える、ステップと、
前記出力シャーシの速度を動力として出力するステップと、
を含み、これにより、前記入力シャーシ又は前記出力シャーシ又はこの両方に対する前記操舵可能ユニットのホイールの角度が、前記出力シャーシの回転速度を制御する、
方法。
【請求項４２】
前記出力シャーシに対して前記入力シャーシを動かすステップが、前記入力シャーシを前記出力シャーシに対して回転させることを含む、請求項４１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、機械における基本ユニットとしての操舵可能ユニットに関する。より具体的には、本発明は、操舵可能ユニットの回転部品に、それらを備える表面に対して角度をつけることができ、したがって別の物体に対する表面の速度を制御できるようにする、操舵可能ユニットを備える表面に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動される出力歯車よりも少ない歯をもつ入力歯車を駆動させることによって、トルクを増加させ且つＲＰＭを減少させる単純なトランスミッションをもたらすことができる。
【０００３】
単純な標準のトランスミッションは、関連した歯車比の値をもついくつかの固定の歯車の組の構成を用いる。
【０００４】
この歯車の組の集合体は、エンジンの出力を使用できる可能性がある車両速度の範囲を広げる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの固定の歯車比間の移行は、エンジンのＲＰＭを変えることを必要とし、そのため標準のトランスミッションに伴うエンジンの最も経済的なＲＰＭで連続的に作動させることができない。
【０００６】
エンジンがその最も効率的なＲＰＭで走ることができるようにするには、需要に合わせて調節できる適切な歯車比の連続体をもつトランスミッションが必要である。
【０００７】
連続可変トランスミッション（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：ＣＶＴ）は、最大値と最小値との間の無数の有効歯車比を通して無段変化することができるトランスミッションである。
【０００８】
種々の形態のＣＶＴが開発されており、今日商業的に使用されている。しかしながら、種々の設計は、典型的に、それらを種々の用途に不適切なものにする１つ又は複数の実装問題に悩まされる。
【０００９】
一般的なフリクションドライブ式ＣＶＴは、可変径プーリ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ  Ｐｕｌｌｅｙ：ＶＤＰ）又はリーブス駆動（Ｒｅｅｖｅｓ  ｄｒｉｖｅ）である。プーリ間の距離は変化せず、ベルトの長さも変化しない。ｖベルトプーリのうちの一方は、狭まってその側部上のベルトをより高く乗せ、他方は広がってその側部上のベルトをより低く乗せる。同時調節は、有効径及び歯車比を変化させる。このタイプのＣＶＴでは、最小径はゼロよりも大きく、最大値はプーリ径に制限される。
【００１０】
フリクションドライブは、動力を無段階に伝達する最も一般的な方法であるが、限られた摩擦接触面が、それらが取り扱うことができる動力及びトルクの量を取るに足らないものにする（ｍａｒｇｉｎａｌｉｚｅ）。
【００１１】
ＣＶＴは、正の歯車比だけを提供し、したがって、低速度での車両の典型的な必要性に対処するために、逆方向及び高トルクに関する付加的な機構を必要とする。
【００１２】
ラチェッティング式ＣＶＴは、別の形態のＣＶＴであるが、このタイプは、典型的に振動問題に悩まされる。
【００１３】
別の形態のＣＶＴは、静油圧式ＣＶＴ又はＨｙｄｒｉｓｔｏｒｓであり、これは典型的に、流体粘度問題の難点を有する複雑な油圧／流体システムを用いる。
【００１４】
トラクションドライブ、又は転がり接触式ＣＶＴは、転がり接触体を採用する無段トランスミッションの一形態である。これらのトランスミッションでは、動力は、シリンダ、コーン、ボール、ローラ、及びディスクの形態の物体の転がり摩擦に依存する方法で伝動される。転がり接触式ＣＶＴは、転がり接触体と回転駆動面の中心との間の距離を変えることで出力を変化させる転がり接触を用いる。トルクは、転がり接触体が駆動面の中心に向けて動かされるときに増加する。しかしながら、トルクが駆動装置表面と駆動される表面との間の力の伝達に依存することを実現する能力は、駆動面の中心に近づくに伴い二乗の割合で減少する。
【００１５】
したがって、これらのトランスミッションでは、速度をトルクにもっと変換しようとしてもそれらはあまりトルクを伝達することができないので、設計は、高いトルクに伴う問題を有する。
【００１６】
さらに、それらは、駆動面の中心までずっと転がり接触を可能にするものではなく、そのため、それらはゼロよりも大きい最低速度を伴う限られた範囲にわたってのみ動力を変換することができる。
【００１７】
本発明は、すべての他のトランスミッションの欠点を克服し、接触表面積を変化させる必要はなく、そのため、最大量のトルクを取り扱うことができ、ゼロ速度に行きつくことができ、調和振動問題を有さず、無数の有効歯車比を通して無段変化することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一態様によれば、機械で用いられる操舵可能ユニットが提供される。操舵可能ユニットは、機械の表面に挿入するための環と、環を横断する車軸と、車軸上に位置決めされる１つ又は複数の転がり接触体とを備える。機械の表面に対する１つ又は複数の転がり接触体の角度は制御可能である。
【００１９】
一実施形態では、機械の表面に対する１つ又は複数の転がり接触体の角度は、環の中心を中心として車軸を回転させることで制御される。
【００２０】
別の実施形態では、機械の表面に対する１つ又は複数の転がり接触体の角度は、機械の表面内で環を回転させることで制御される。
【００２１】
さらなる実施形態では、１つ又は複数の転がり接触体の円周面を機械の別の表面と摩擦係合することができる。
【００２２】
またさらなる実施形態では、操舵可能ユニットは、環内に位置決めされ、その内面に接触してスライド可能な第２の環をさらに備え、車軸が第２の環の内面に取り付けられる。
【００２３】
さらに別の実施形態では、機械の表面に対する１つ又は複数の転がり接触体の角度は、リンク機構、無線周波数装置、又は電気モータによって制御される。リンク機構はロープ又はプーリとすることができる。
【００２４】
別の実施形態では、１つ又は複数の転がり接触体は合成ゴム又は天然ゴムから作製される。代替的に、１つ又は複数の転がり接触体は電磁石である。
【００２５】
さらなる実施形態では、１つ又は複数の転がり接触体は、球、ホイール、及びシリンダから選択される。
【００２６】
またさらなる実施形態では、車軸上に２つの転がり接触体が同軸に位置決めされる。
一実施形態では、車軸上に位置決めされる１つ又は複数の転がり接触体は、車軸を中心として回転する。代替的に、転がり接触体と車軸が単一構造体を形成し、車軸が環によって形成された平面を中心として回転する。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、前述の操舵可能ユニットのうちの１つ又は複数を備える表面が提供される。
【００２８】
本発明のさらなる態様によれば、前述の２つの操舵可能ユニットを備えるシャーシが提供される。シャーシはクレセント形にされ、２つの操舵可能ユニットがシャーシのウィング上に位置決めされる。
【００２９】
本発明の一態様によれば、接続システムが提供される。接続システムは、第２の部分的中空シリンダを受け入れる寸法にされた第１の部分的中空シリンダを備える。第１の部分的中空シリンダの内側に面する表面は、前述の複数の操舵可能ユニットを備え、第２の部分的中空シリンダの外側に面する表面もまた、複数の操舵可能ユニットを備える。第２の部分的中空シリンダが第１の部分的中空シリンダと係合するときに、第１の部分的中空シリンダの内側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットが第２の部分的中空シリンダの外側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットと摩擦係合する。
【００３０】
一実施形態では、第１の部分的中空シリンダの内側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットは、内側に面する表面の周囲に列状に位置決めされる。
【００３１】
第２の実施形態では、第２の部分的中空シリンダの外側に面する表面上の複数の操舵可能ユニットは、内側に面する表面の周囲に列状に位置決めされる。
【００３２】
第３の実施形態では、第１の部分的中空シリンダの内側に面する表面上に３列の複数の操舵可能ユニットが位置決めされる。
【００３３】
さらなる一実施形態では、第２の部分的中空シリンダの外側に面する表面上に３列の複数の操舵可能ユニットが位置決めされる。
【００３４】
またさらなる実施形態では、第１の部分的中空シリンダの外側に面する表面は、前述の複数の操舵可能ユニットを備える。
【００３５】
本発明の一態様によれば、エピサイクリック・ホイールシステムが提供される。エピサイクリック・ホイールシステムは、出力シャフトを備える太陽ディスクと、入力シャフトを備えるプラネットキャリアと、プラネットキャリアから回転入力を受け取り、且つ出力シャフトを回転させるために太陽ディスクと係合する、１つ又は複数の遊星ディスクの組と、太陽ディスク、プラネットキャリア、及び１つ又は複数の遊星ディスクを取り囲む環であり、遊星ディスクの円周面と相互作用するように寸法設定される環とを備える。少なくとも１つ又は複数の遊星ディスクの円周面及び環の内方に面する表面は、前述の複数の操舵可能ユニットを備える。
【００３６】
別の実施形態では、太陽ディスクの表面は、複数の操舵可能ユニットを備える。
さらなる一実施形態では、１つ又は複数の遊星ディスクの複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度は、環上の複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度に対して独立して制御可能である。
【００３７】
またさらなる一実施形態では、１つ又は複数の遊星ディスクの複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度は、環上の複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度及び太陽ディスクの表面上の複数の操舵可能ユニットにおける転がり接触体の角度に対して独立して制御可能である。
【００３８】
本発明のさらなる態様によれば、速度調整器が提供される。速度調整器は、速度調整器における段としてそれぞれ作用する、前述の複数の相互接続されるエピサイクリック・ホイールシステムを備える。各段は速度調整因子を有し、システムの各後続段の入力が直前の段の出力と接続される。
【００３９】
一実施形態では、１つのエピサイクリック・ホイールシステムの出力シャフトは、隣接するエピサイクリック・ホイールシステムのための入力シャフトとして作用する。
【００４０】
第２の実施形態では、直前の段の太陽ディスクのシャフトが後続段の環ホイールに接続された直交ディスクに接続されるように、直前のエピサイクリック・ホイールシステムと後続のエピサイクリック・ホイールシステムが直列に相互接続される。
【００４１】
本発明のさらなる態様によれば、連続可変トランスミッションが提供される。連続可変トランスミッションは、バースと、機械的動力の入力に応答して第１のシャーシ方向に動き且つバースに接続するように構成される動力入力シャーシと、それを中心として回転可能面が回転できる回転軸を有する回転可能面であり、機械的動力入力の力の方向に対する連続可変角度配向を有し、回転可能面の回転軸が、動力入力シャーシが機械的動力の入力に応答して動き且つバースに接続するように第１の方向に実質的に平行に配向されていてもよい、回転可能面と、動力入力シャーシと前述の操舵可能ユニットを備える回転可能面との間の操舵可能転がり接触体であり、機械的動力入力の力の方向に対する連続可変角度配向を有し且つバースに接続する、操舵可能転がり接触体と、機械的動力の入力に応答して第１のランド方向に動き且つバースに接続するように構成される動力出力ランドとを備える。バースは、入力点及び出力点が回転可能面、操舵可能転がり接触体、シャーシ、又はランドのいずれであるかに関係なく、動力入力から動力出力までの間で機械的動力を伝導するように回転可能に構成される。
【００４２】
一実施形態では、その機械的動力入力の力の方向に対する操舵可能転がり接触体の連続可変角度配向を３６０°以上連続的に変化させることができる。
【００４３】
別の実施形態では、その機械的動力入力の力の方向に対する回転可能面の連続可変角度配向を３６０°以上連続的に変化させることができる。
【００４４】
さらなる実施形態では、連続可変トランスミッションは、直列に構成可能であり、あらゆる直前の操舵可能転がり接触体の出力を列の次の回転可能面又はランドによって入力として受け取り可能であり、あらゆる直前の回転可能面の出力を列の次の操舵可能転がり接触体又はシャーシによって入力として受け取り可能であり、逆もまた同様である。
【００４５】
またさらなる一実施形態では、バースとの接触が転がり接触を含む。
またさらなる一実施形態では、動力出力ランドと回転可能面との間の転がり接触は、操舵可能転がり接触である。
【００４６】
別の実施形態では、回転可能面が実質的にトロイダル形状を有するように、動力入力シャーシ、回転可能面、及び動力出力ランドが円形構成で配置される。
【００４７】
さらなる実施形態では、連続可変トランスミッションは、動力出力ランドの円形構成の外部の周りに配置されるスプロケットをさらに備える。
【００４８】
またさらなる一実施形態では、動力入力シャーシと回転可能面との間の操舵可能転がり接触が、複数の操舵可能転がり接触を含む。
【００４９】
またさらなる一実施形態では、回転可能面は、動力出力ランドのバース内のその回転軸の周りを回転可能であるが、第１の方向の運動を制約される。
【００５０】
別の実施形態では、操舵可能転がり接触は、回転可能面上に集積される複数の操舵可能ホイールを含む。
【００５１】
さらなる一実施形態では、複数の操舵可能ホイールがその上に集積された回転可能面は、動力入力シャーシの一部として集積される。
【００５２】
本発明の別の態様によれば、機械の移動部品の速度を制御する方法が存在する。方法は、入力シャーシに入力速度を提供するステップと、速度を出力シャーシに伝達するために前記入力シャーシを出力シャーシに対して動かすステップであり、出力シャーシに接触する入力シャーシの表面又は入力シャーシに接触する出力シャーシの表面又はこの両方が前述の操舵可能ユニットを備える、ステップと、出力シャーシの速度を動力として出力するステップとを含む。入力シャーシ又は出力シャーシ又はこの両方に対する操舵可能ユニットのホイールの角度が、出力シャーシの回転速度を制御する。
【００５３】
一実施形態では、出力シャーシに対して入力シャーシを動かすステップは、入力シャーシを出力シャーシに対して回転させることを含む。
【００５４】
本発明のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明及び添付の図面に関してよりよく理解されることになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）は、本発明の操舵可能ユニットの一実施形態を示す図であり、（ｂ）は、この実施形態の平面図であり、（ｃ）は、本発明の操舵可能ユニットの一実施形態を示す図であり、（ｄ）は、この実施形態の平面図であり、（ｅ）は、本発明の操舵可能ユニットの一実施形態を示す図であり、（ｆ）は、この実施形態の平面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の操舵可能ユニットの一実施形態を示す図であり、（ｂ）は、この実施形態の平面図である。
【図３】（ａ）は、機械の表面における本発明の操舵可能ユニットの一実施形態を示す図であり、（ｂ）は、転がり接触部が機械の表面に対して或る角度をなす状態の操舵可能ユニットの平面図であり、（ｃ）は、転がり接触部が機械の表面に対して別の角度をなす状態の操舵可能ユニットの平面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る操舵可能ユニットを備える表面を示す図であり、（ｂ）は、操舵可能ユニットをそれぞれ有する２つの並列な表面の斜視図であり、（ｃ）は、転がり接触部がｙ軸から４５°の角度をなす操舵可能ユニットを備える表面を示す図であり、（ｄ）は、転がり接触部がｙ軸から９０°の角度をなす操舵可能ユニットを備える表面を示す図であり、（ｅ）は、転がり接触部がｙ軸から１３５°の角度をなす操舵可能ユニットを備える表面を示す図である。
【図５】結果的に本発明の一実施形態に係るシャーシに対するランドの並進運動をもたらすためにシャーシに適用される速度成分の大きさ及び方向の変化を例証するベクトル図である。
【図６】結果的に本発明の一実施形態に係るシャーシに対するランドの並進運動をもたらすためにシャーシに適用される速度成分の大きさ及び方向の変化を例証するベクトル図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態に係る連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の線形構成の例証である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態に係る連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の線形構成の例証である。
【図９】本発明のいくつかの実施形態に係る連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の線形構成の例証である。
【図１０】本発明のいくつかの実施形態に係る連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の線形構成の例証である。
【図１１】本発明のいくつかの実施形態に係る連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の線形構成の例証である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態に係る連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の線形構成の例証である。
【図１３】本発明のいくつかの実施形態に係る連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の線形構成の例証である。
【図１４】本発明のいくつかの実施形態に係る連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の線形構成の例証である。
【図１５】本発明のいくつかの実施形態に係る連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の線形構成の例証である。
【図１６】図７〜図１５の線形ＣＶＴセグメントの円形構成の例証である。
【図１７】図７〜図１５の線形ＣＶＴセグメントの円形構成の例証である。
【図１８】図７〜図１５の線形ＣＶＴセグメントの円形構成の例証である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る自転車で用いられるように設計された円形トランスミッションシステムの例証である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る接続システムの例証である。
【図２１】本発明の一実施形態に係るエピサイクリックシステムの例証である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下の説明は、本発明を実施するのに必要な特徴の組み合わせへの限定ではなく、実施形態の単なる例である。
【００５７】
本発明は、機械で用いられる操舵可能ユニットに関する。図１に示すように、操舵可能ユニット（１）は、環（２）、環（２）を横断する車軸（３）、及び車軸（３）上に位置決めされた１つ又は複数の転がり接触体（４）を備える。
【００５８】
操舵可能ユニット（１）は、転がり接触体（４）を取り囲む環（２）を備える。環（２）の高さは、例えば図１ａ及び図２ａに示すように変えることができる。典型的に、環（２）の高さは、操舵可能ホイール（１）が挿入される機械の表面の厚さ以上となるであろう。一実施形態では、機械の表面（１０）に対する転がり接触体（４）の角度は、ロープ又はワイヤ（１１）を環（２）の周りに巻きつけることで制御される（図３）。この場合、環（２）は、機械の表面（１０）の厚さよりも大きい高さを備えることができ、又は環（２）の一部が機械の表面（１０）を超えて延びるように機械の表面（１０）内に位置決めされる。図３に示すように、この配置は、ロープ又はワイヤ（１１）を環（２）の周りに巻きつけることができるようにする。ワイヤ又はロープ（１１）が環（２）に沿ってスライドして操舵可能ユニット（１）から完全に外れるのを防ぐために、環（２）の一方の端又は両方の端上に、外方に延びるフランジ（５）を有利に設けることができる（図２ａ及び図３参照）。
【００５９】
ロープ又はワイヤ（１１）の一方の端を引っぱることで、環（２）が機械の表面（１０）に対して時計回りに回転することになる。一方、ロープ又はワイヤ（１１）の反対の端を引くことで、環（２）が機械の表面（１０）に対して反時計回りに回転することになる。車軸（３）の回転が環（２）の回転に直接つながる実施形態では、ロープ又はワイヤ（１１）を引っぱることで機械の表面（１０）に対する転がり接触体（４）の角度が回転することになる。以下に説明するように、機械の表面（１０）に対する転がり接触体（４）の角度を制御することは、物体が摩擦を通じて伝達する力の方向及び大きさを調節できるようにし、且つまた物体の回転可能面を受けることで受ける摩擦力の方向及び大きさが変わることを可能にする。
【００６０】
環（２）は、チタン、アルミニウム、及び炭素繊維を含むがこれらに限らない任意の数の物質で作製することができる。環（２）は、機械の表面（１０）と同じ又は同様の物質で作製することができる。しかしながら、作動時に転がり接触体（４）の回転速度が大きな熱を生じることがあるため、熱伝達を含む熱損傷に耐えることができる物質の中に環（２）を設けることが有利な場合がある。
【００６１】
操舵可能ユニット（１）の車軸（３）は、環（２）を横断し、典型的に環（２）の中心を通る。一実施形態では、車軸（３）は、環（２）の内面に両端で直接接続される。この特定の配置では、図３ｂ及び図３ｃに示すように、環（２）の回転は、環の中心（２）を中心として車軸（３）を直接回転させる。代替的な実施形態では、車軸（３）は、環（２）によって画定される内部スペース内に設けられた第２の環（６）の内面に両端で接続される（図２ａ及び図２ｂ）。この配置は、第２の環（６）及び接続された車軸（３）が環（２）とは独立して回転できるようにする。代替的に、環（６）が静止したままの状態で車軸（３）が環（６）の中心を中心として自由に回転するように、環（６）の内面上にトラック又はチャネル（図示せず）を設けることができる。この場合、車軸（３）をトラック内の異なる位置に保持するために、トラックに沿ってボスなどのような止め部が設けられてもよい。
【００６２】
車軸（３）上に転がり接触体（４）が設けられる。図１ａ、図１ｂ、図１ｅ、及び図１ｆに示されるようないくつかの実施形態では、車軸（３）上に単一の転がり接触体（４）が設けられる。図１ｃ及び図１ｄに示されるような他の実施形態では、車軸（３）上に１つよりも多い転がり接触体（４）を設けることができる。本明細書と共に提供される図面は、車軸（３）上の最大２つの転がり接触体（４）を示すが、転がり接触体（４）の実際の最大数は、車軸（３）の縦軸の長さ及び転がり接触体（４）の幅によってのみ制限される。
【００６３】
図１に示すように、転がり接触体（４）の実際の形状は、車軸（３）を中心として円形パターンで回転できる、限定ではないが球、ホイール形、又は円筒形のような任意の丸い形状とすることができる。ホイールの場合、ホイールの実際の構造は、固体、半固体、又は伝統的なスポーク及びリム設計とすることができる。
【００６４】
転がり接触体（単数又は複数）（４）の少なくとも円周面は、摩擦のような力を伝達し、別の転がり接触体（４）の円周面を含むがこれに限らない機械の別の表面と係合することができる材料から作製されることが好ましい。こうした摩擦力伝達材料の例は、天然ゴム、合成ゴム、天然樹脂、及び合成樹脂、並びにポリマーを含むがこれらに限定されない。他の用途では、転がり接触体（単数又は複数）（４）は、低い摩擦係数を有する材料から作製することができる。この場合、転がり接触体（４）は、転がり接触体（４）の円周面に対して圧縮力をかけることで機械の別の表面と摩擦係合することができる。こうした圧縮力は、操舵可能ユニット（１）を機械の表面の方向に動かすこと又は機械の表面を静止した操舵可能ユニット（１）に押しつけることのいずれかによって達成できる可能性がある。別の実施形態では、転がり接触体（４）は電磁石となるように作製することができ、ゆえに転がり接触体（４）の回転速度は、帯電した転がり接触体（４）と同様に帯電した機械の表面との間の力によって制御される。この場合、金属のような低い摩擦係数をもつ材料が、転がり接触体（４）を製造するのに用いられることが好ましい可能性がある。
【００６５】
一実施形態では、転がり接触体（４）は、車軸（３）と共に単一の構造体を形成し、ゆえに、その縦軸を中心とした車軸（３）の回転が、転がり接触体（４）を同じ軸を中心として回転させる。この場合、車軸を回転できるようにするために、車軸（３）と環（２）又は第２の環（６）との間の回転可能な接触が必要とされる。別の実施形態では、転がり接触体（単数又は複数）（４）は、車軸（３）がこの軸に沿って静止したままの状態で車軸（３）の縦軸を中心として回転する。
【００６６】
本発明の一態様を例証するために、以下のシナリオは、駆動装置操舵可能ユニット（１）が、必ずしもその方向ではない力の大きさを変換する機械の表面（１０）と別の物体との間の摩擦接触部としてどのように用いられるかを示す。
【００６７】
図４を参照すると、時間ゼロでの前述の操舵可能ユニット（１）は、動きがなく、図４ａに示される想像線のｙ軸と平行である。この説明の目的上、「右」という用語は正のｘ軸に沿った動きを指し、「左」という用語は負のｘ軸に沿った動きを指す。
【００６８】
操舵可能ユニット（１）の転がり接触体（４）は、方向転換されたときに、操舵可能ユニット（１）をもつ表面（１０）が係合される物体に、ｘ成分とｙ成分との両方をもつ力を及ぼす。物体は、車軸（３）を通して、操舵可能ユニット（１）、及びその速度及び方向を変化させる操舵可能ユニット（１）を含む表面（１０）に、等しい反対の力を及ぼす。
【００６９】
ｘ軸に沿った力の伝達が拒否される場合、力のｙ成分だけが伝動される。この場合、力のｙ成分の大きさ及び方向は、転がり接触体（４）が方向転換される量に比例し、操舵可能ユニット（１）及び表面（１０）はｙ軸のみに沿って動くであろう。
【００７０】
操舵可能ユニット（１）の転がり接触体（４）が自身と係合された物体は、正又は負のｘ方向のいずれかに自由にスピンでき、駆動された場合、ｙ軸に沿って摩擦を提供しながらｘ軸に沿った力の伝達が拒否されることになる。このタイプの物体（２０）は、その車軸がｙ軸に沿って位置合わせされた別の操舵可能ユニット（１’）とそれ自体類似しているであろう（図４ｂ）。
【００７１】
この物体（２０）及び転がり接触体（４’）に沿った移動がｙ方向から方向転換されないとき、表面（１０）速度及び方向は、操舵可能ユニット（１）の転がり接触体（４）から予測され得るものである。
【００７２】
図４ｃに示すように、操舵可能ユニット（１）の転がり接触体（４）がｙ軸から左４５°に操舵される場合、表面（１０）の速度が低下するが、ｙ軸に沿ったその方向は不変である。動力損失が存在せず、そのため速度のあらゆる減少は、トルクの比例的増加を意味する。
【００７３】
図４ｄに示すように、転がり接触体（４）がｙ軸の左９０°にさらに方向転換されるとき、表面（１０）及び操舵可能ユニット（１）は速度ゼロで静止しているであろう。
【００７４】
転がり接触体（４）がｙ軸の左１３５°にさらにより一層方向転換される際に、操舵可能ユニット（１）をもつ表面（１０）は、４５°の方向転換と同じ速度の大きさで後方に（負のｙ）方向に移動する（図４ｅ）。
【００７５】
転がり接触体（４）を１８０°の角度をなすまで操舵することで、操舵可能ユニット（１）をもつ表面（１０）は、元の速度の大きさで、しかし後方に移動することになる。
【００７６】
操舵可能ユニット（１）の転がり接触体（４）の角度を、同じく回転可能な操舵可能ユニット（１’）をもつ物体（２０）に対し０°から１８０°に変えることによって、ｘ軸に沿ったその方向に影響しないことを含めて表面（１０）の速度を１００％から０％から−１００％に連続的に変えることができる。動力損失がないので、トルクは、速度低下の絶対値として比例的に増加する。
【００７７】
一実施形態では、入力速度は、駆動される操舵可能ユニットによって調整され、その出力速度は、相継いで駆動される操舵可能ユニットによって調整される。
【００７８】
図５及び図６は、シャーシ１０２又は前述した操舵可能ユニットを備える表面、並びに２つの相継ぐ転がり接触体１１０及び１１２による速度ベクトルの大きさ及び方向の変化を図示する、駆動される転がり接触体のベクトル図である。結果としてシャーシ１０２に対し同じ方向であるが増加したトルク及び低下した速度をもつランド１０４又は上述の物体の移動がもたらされる。
【００７９】
図５では、転がり接触体１１０は３０°配向であるとみなされている。しかしながら、これは単に例証する目的のためであり、０°から９０°までの間のあらゆる複数のあらゆる角度配向に関して同じ分析が有効である。
【００８０】
シャーシ１０２に力がかかる際に、シャーシ１０２が動き始め、これは、転がり接触体１１０が速度ベクトル１２２を有することを意味する。
【００８１】
転がり接触体１１０が図６の転がり接触体１１２と転がり接触するので、入力速度ベクトル１２２は、転がり接触体１１０の回転軸に沿った速度ベクトル１２６と転がり接触体１１０の回転軸に垂直な速度ベクトル１２７との２つの成分に分解することができる。
【００８２】
速度ベクトル１２６と速度ベクトル１２７は、損失が無視される場合に入力速度ベクトル１２２に等しくなるようにベクトル的に合計されるべきである。
【００８３】
転がり接触体１１０の回転軸に垂直な速度ベクトル成分１２７は、転がり接触体１１０の回転によって「振り落とされ（ｓｐｕｎ  ｏｆｆ）」、伝達されないが、転がり接触体１１０の回転軸に平行な速度ベクトル１２６は、図６の転がり接触体１１２に伝動される。
【００８４】
入力速度ベクトル１２２が大きさω１をもつとみなされる場合、速度ベクトル１２６の大きさω２は、次式によって与えられることが分かる。
ω２＝ω１×ｓｉｎ（α１）      （８）
式中、α１は、入力速度ベクトル１２２の方向と平行な線に対する転がり接触体１１０の角度配向であり、図示された例では３０°である。
【００８５】
図６を参照すると、ランド１０４上のバースにおける転がり接触体１１２にかかる速度ベクトル１２６は、転がり接触体１１２の回転軸に沿った速度ベクトル１２８と転がり接触体１１２の回転軸に垂直な速度ベクトル１２９との２つの成分に分解できることが分かる。
【００８６】
速度ベクトル１２８と速度ベクトル１２９は、損失が無視される場合に速度ベクトル１２６に等しくなるようにベクトル的に合計されるべきである。
【００８７】
転がり接触体１１２の回転軸に垂直な速度ベクトル成分１２９は、転がり接触体１１２の回転によって「振り落とされる」。
【００８８】
転がり接触体１１２の回転軸に平行な速度ベクトル成分１２８は、転がり接触体１１２の接触を通じてバースのランド１０４への接触に伝動される。
【００８９】
図６をさらに参照すると、速度ベクトル１２６が大きさω２をもつとみなされる場合、速度ベクトル１２８の大きさω３は、次式によって与えられることが分かる。
ω３＝ω２×ｓｉｎ（α２）      （９）
図示された例では、図５の転がり接触体１１０の角度配向と図６の操舵可能ホイール１１２は、両方とも３０°配向として示される。この場合、入力速度ベクトルの大きさの減少は、次式に等しくなるであろう。
【００９０】
【数１】
2014517223.tif 000003
【００９１】
動力保存の法則により、これは、出力動力に関する力成分の４倍の増加を意味する。
トルクの増加を実現する能力は、転がり接触体間の最大摩擦力がどれぐらいなのかに依存する。一実施形態では、転がり接触体を一緒に押す圧力の増加が、こうした力を生み出すことができる。
【００９２】
摩擦によって力を実際的に伝達する能力は、物体間の安定した接触面積に関係する。この手法での接触面積は不変である。
【００９３】
本発明の一実施形態に係る線形構成の連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）の一例が、図７〜図１５を参照してここで説明されることになる。
【００９４】
図７は、本発明の一実施形態に係る線形構成のＣＶＴ１００の動作の例証であり、操舵可能ユニットの転がり接触体の４つの異なる角度設定（９０°、６０°、３０°、及び０°）に関する動作が示される。
【００９５】
図７に示されるＣＶＴ１００は、シャーシ１０２を含む「車両」要素１０１と「ランド」要素１０４との２つの主要な要素を含む。
【００９６】
ランド１０４は、操舵可能ユニット１０６が据え付けられるバース１０８を含む。
シャーシ１０２は、操舵可能ユニット１０６と転がり接触する二対の操舵可能ユニット１１０（図８〜図１５参照。対のうちの１つだけが図１で見られる）を有する。操舵可能ユニット１１０は、それらがシャーシ１０２の中のそれらのハウジング内でゼロ方向転換半径を有するように構成される。操舵可能ユニットは、この配置では、シャーシのウィング上に位置決めされることが好ましい。
【００９７】
シャーシ１０２は、操舵可能ユニット１０６における転がり接触体の回転軸に平行にシャーシに力をかけることでシャーシ１０２を車両１０１の長さに沿って動かすことができるように、車両１０１上にスライド可能に設置される。
【００９８】
ランド１０４は、該ランドが置かれる表面の上を動くことができるようにホイール１０３上に設置される。同様に、車両１０１はまた、ホイール１０５上に設置される。
【００９９】
操舵可能ユニット１１０と操舵可能ユニット１０６との間の転がり接触が、シャーシ１０２からランド１０４への動力伝達を可能にする。操舵可能ユニット１０６における転がり接触体の回転軸に対する操舵可能ホイール１１０における転がり接触体の角度が、シャーシ１０２にかかる力のどれだけがランド１０４に伝達されるかを決める。
【０１００】
操舵可能ユニット１０６の転がり接触体の回転軸に対する操舵可能ユニット１１０の転がり接触体の角度配向は、少なくとも０°から９０°に連続的に変えることができる。上記のように、図７は、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体の４つの異なる配向に関するＣＶＴ１００の動作を図示する。各場合に、シャーシを車両１０１の長さに沿って右から左に動かすために、シャーシ１０２に力がかけられる。
【０１０１】
これらの配向のうちの第１の配向では、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体は、シャーシ１０２にかかる力の方向に対して９０°の角度をなす。すなわち、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体の回転軸は、操舵可能ユニット１０６の転がり接触体の回転軸に及びシャーシ１０２にかかる力の方向に平行である。この構成では、シャーシ１０２を車両１０１の長さに沿って動かす力がシャーシ１０２にかかる際に、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体が、かかる力に対し９０°（垂直）に及び操舵可能ユニット１０６の転がり接触体の回転軸に平行に位置合わせされるので、操舵可能ユニット１１０は操舵可能ユニット１０６に対して動かない。したがって、操舵可能ユニット１０６と、操舵可能ユニットがバース１０８を介して接続されるランド１０４は、シャーシ１０２の移動と同じ方向に動かされ、シャーシと同じ量だけ動かされる。
【０１０２】
９０°配向の動作の斜視図が図８及び図９に示される。
図９で分かるように、９０°の配向では、シャーシ１０２の距離１０７の移動は、ランド１０４を等しい距離１０９だけ移動させる。言い換えれば、かかる力の方向に対して９０°の配向の操舵可能ユニット１１０の転がり接触体は、ランド１０４をシャーシ１０２と同じ時間量で同じ距離だけ動かし、これは、入力動力の速度成分及び力成分が出力動力の速度成分及び力成分に等しいことを意味する（摩擦損失を無視する）。
【０１０３】
第２の及び第３の配向では、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体は、シャーシ１０２にかかる力の方向に対してそれぞれ６０°及び３０°の角度をなす。すなわち、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体の回転軸は、これらの２つの構成において操舵可能ユニット１０６の転がり接触体の回転軸に及びシャーシ１０２にかかる力の方向に平行からそれぞれ３０°及び６０°である。これらの構成では、シャーシ１０２を車両１０１の長さに沿って動かす力がシャーシ１０２にかかる際に、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体の回転軸がシャーシ１０２の移動方向に平行ではないので、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体は操舵可能ユニット１０６の転がり接触体に対して回転し及び並進運動することになり、これは、シャーシ１０２にかかる力のうち、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体の回転軸に平行な力の部分だけが、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体と操舵可能ユニット１０６の転がり接触体との間の転がり接触を通じてランド１０４に伝達されることを意味する。すなわち、シャーシ１０２にかかる力から操舵可能ユニット１１０の転がり接触体と操舵可能ユニット１０６の転がり接触体との間の転がり接触を通じてランド１０４に伝達される力の量は、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体の角度配向の変化に伴い変化する。
【０１０４】
６０°配向の動作の斜視図が図１０及び図１１に示される。
３０°配向の動作の斜視図が図１２及び図１３に示される。
【０１０５】
図９、図１１、及び図１３では、９０°配向でのシャーシ１０２の距離１０７の移動が、結果的にシャーシによって動かされる距離１０７に等しいランド１０４の距離１０９の移動をもたらし、一方、６０°配向では、及び３０°配向でのより一層大きい範囲まで、シャーシによって動かされる距離１０７が、結果的にランド１０４によって動かされるより小さい距離１０９をもたらすことがはっきりと分かる。言い換えれば、各場合にシャーシ１０２は同じ距離１０７だけ動かされたが、ランド１０４によって動かされる距離１０９は、６０°配向では減少し、３０°配向ではより一層減少する。ランド１０４が同じ時間量でより小さい距離を動くので、ランド１０４の出力速度が低下する。しかしながら、動力及びエネルギー保存の法則により、ランド１０４からの出力は比例的に増加する。
【０１０６】
第４の配向では、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体は、シャーシ１０２にかかる力の方向に対して０°の角度をなす。すなわち、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体の回転軸は、操舵可能ユニット１０６の転がり接触体の回転軸に及び第４の構成のシャーシ１０２にかかる力の方向に平行から９０°である。したがって、この構成では、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体がその回転軸に平行な操舵可能ユニット１０６の転がり接触体に沿って単に転がるので、シャーシ１０２にかかるあらゆる力が、ランド１０４に如何なる力も分け与えずにシャーシを動かすことになる。
【０１０７】
０°配向の動作の斜視図が図１４及び図１５に示される。
図１５で分かるように、０°構成のシャーシ１０２の距離１０７の移動はランド１０４の移動を引き起こさない。すなわち、シャーシ１０２にかかる動力のいずれもランド１０４に伝達されない。
【０１０８】
別の実施形態では、前述のいくつかの線形ＣＶＴは、トロイダルＣＶＴを提供するために円形構成で配置されてもよい。
【０１０９】
図１６は、本発明の一実施形態に係る円形ＣＶＴ１３０を形成する図７〜図１５に示される線形ＣＶＴセグメント１００と同一の２５個の線形ＣＶＴセグメント１００の円形構成を示す。線形ＣＶＴセグメントは、各セグメントのシャーシが相互接続されて固体リングを形成するように構成され、操舵可能ユニット１１０及び１０６は、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体が操舵可能ユニット１０６の転がり接触体と絶えず又はほぼ絶えず転がり接触するように寸法設定される。このようにして、操舵可能ユニットは、全体としてセグメント化されたトロイダル回転可能体を形成する。
【０１１０】
図１７及び図１８は、個々のセグメントの詳細を示す拡大図を提供する。図示された例では、転がり接触体は３０°配向で配置されるが、０°から９０°（０〜１：１歯車比）までの間の任意の複数の任意の角度配向に操舵することができる。
【０１１１】
図１９は、単に例証する目的で自転車で用いられるように設計されている円形トランスミッションシステム２００の例証である。この特定の例は自転車トランスミッションとの関連で説明されるが、設計の概念及び態様を、機械的動力のトランスミッションを変えることが望まれるあらゆる機械的システムに容易に適用できることは明らかであろう。
【０１１２】
この例の円形ＣＶＴシステム２００は、それぞれがシャーシセグメント１０２、ランドセグメント１０４、及び操舵可能ユニット１０６を含む、２５個の線形ＣＶＴセグメントを含む。操舵可能ユニット１０６は、回転可能セグメントの回転軸に平行に定位置に固定される回転軸を双方とも有する転がり接触体１１２によって、ランドセグメント１０４におけるバース１０８の中に保持される。各シャーシセグメント１０２は、９０°配向に配向されたときに１：１歯車比を提供する転がり接触体をそれぞれが有する、一対の操舵可能ユニット１１０を含む。
【０１１３】
２５個のシャーシセグメントは、その中心で一対のクランクアーム１１６に接続される固体リング形状のシャーシを形成するために接続される。各クランクアーム１１６は、それに取り付けられるそれぞれのペダル１１８を有する。ランドセグメント１０４のそれぞれは、その外面上でスプロケット１２０に接続される。自転車上で、スプロケット１２０は、典型的に、リアホイールに動力を伝達するために自転車の後輪上の或るタイプの歯車組立体に接続されるチェーンを駆動するのに用いられるであろう。
【０１１４】
回転可能セグメント１０６によって形成されるトロイダル回転体は、ランドセグメント１０４とシャーシセグメント１０２との間の定位置に保持される。回転可能セグメント１０６は、ランドセグメント１０４に対して並進運動しない。
【０１１５】
しかしながら、転がり接触体が９０°配向よりも小さい任意の角度配向に配向される場合、ペダル１１８のペダリングに起因するシャーシセグメント１０２によって形成されるシャーシリングの円形運動が、トロイダル回転体に対するシャーシリングの１：１未満の関係性の円形並進運動を引き起こすであろう。
【０１１６】
すなわち、歯車比が１：１よりも小さく１：０よりも大きい場合の、９０°よりも小さく０°よりも大きい配向のあらゆる角度配向では、これは、ランドセグメント１０４の１回転を生じるのにペダル及びシャーシリングの２回以上の回転を必要とするであろう。
【０１１７】
したがって、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体の角度配向は、トランスミッションシステムの歯車比を変えるために変化するであろう。
【０１１８】
０°の角度配向は１：０の関係性であり、ランドセグメント１０４の回転を生じない。
円形ＣＶＴシステム２００は、操舵可能ユニット１１０の転がり接触体のそれぞれを、回転可能セグメント１０６によって形成されるトロイダル回転体に対して新しい角度配向に同時に操舵できるようにする、ステアリングシステム１１４を含む。図示された例では、各操舵可能ホイールは、各シャーシセグメントの内部表面上のサスペンション上に設置され、各サスペンションは、シャーシを通してトランスミッションシステムの中央部の中に突き出る回転車軸を有する。一実施形態では、ステアリングシステム１１４は、操舵可能ユニットが設置されるサスペンションの各回転車軸の周りに巻きつけられるワイヤを用いて実装される。ワイヤに張力をかけることで回転車軸が回転することができ、したがって操舵可能ユニット１１０及び転がり接触体の角度を方向転換させる。このタイプのステアリングシステムは、本発明のいくつかの実施形態で用いられてもよいステアリングシステムの単なる一例である。図１９に示される操舵可能ユニット１１０の転がり接触体のようなゼロ方向転換半径の転がり接触体を操舵するのに用いられてもよい他の形態のリンク機構、無線周波数装置、又は電気モータを含むがこれらに限らない複数の可能なステアリング機構が存在することが当業者には分かるであろう。
【０１１９】
一実施形態では、接続システムを提供するために、前述の操舵可能ユニットを、相互接続するシャフト又はシリンダの表面上に設けることができる。特に、１つのシリンダの外面は、第２のシリンダの内面上に設けられる対応する操舵可能ユニットと嵌合する操舵可能ユニットを備えることができる。
【０１２０】
任意の数の操舵可能ユニットを両面に及びあらゆるパターンで設けることができるが、図２０は、単に例証する目的で、操舵可能ユニット（３００）が第１のシリンダ（３０１）を包囲する同軸の列状に第１のシリンダ（３０１）の外面上に設けられる配置を示す。この配置では、第１のシリンダ（３０１）が第２のシリンダ（３０２）と係合するときに、各表面の操舵可能ユニット（３００）の転がり接触体が互いに接触するように、操舵可能ユニット（３００）の対応する同軸の列が第２のシリンダ（３０２）の内面上に設けられる。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、操舵可能ユニット（３００）の１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又はその乗数個の同軸の列を、第１のシリンダ（３０１）及び第２のシリンダ（３０２）の表面に適用することができる。さらに、操舵可能ユニット（３００）をシリンダ（３０１及び３０２）の内面上及び／又は外面上に設けることによって、一連のシリンダを互いに相互接続することができる。例えば、図２０の第１のシリンダ及び第２のシリンダを例として挙げると、第２のシリンダと係合しない端の近傍の第１のシリンダの外面は、本発明の操舵可能ユニット（３００）を含んでいてもよい。同様に、第１のシリンダと係合しないシリンダの端の近傍の第２のシリンダ（３０２）もまた、シリンダ（３０２）の外面上に操舵可能ユニット（３００）を備えていてもよい。
【０１２２】
前述の速度及び動力調整効果を提供することに加えて、この配置の操舵可能ユニット（３００）は、２つのシリンダを一緒に係止する機構として用いることができる。この実施形態では、第１のシリンダ（３０１）及び第２のシリンダ（３０２）の操舵可能ユニット（３００）の転がり接触体は、転がり接触体が互いの上を自由に移動するように最初に位置合わせされる。これは、図４ａに示された操舵可能ユニット（１）の配置に類似しているであろう。代替的に、第１のシリンダ（３０１）又は第２のシリンダ（３０２）のいずれかの上の操舵可能ユニット（３００）の転がり接触体の角度は、固定することができ、他のシリンダ上の操舵可能ユニット（３００）の転がり接触体は、シリンダ（３０１、３０２）が係合されることを可能にするためにあらゆる方向に自由に回転することができる。さらにまた、第１のシリンダ（３０１）又は第２のシリンダ（３０２）のいずれかの上の操舵可能ユニット（３００）の列のうちの１つ又は複数は、転がり接触体の固定の角度を有することができ、他の列は自由に回転する。異なる構成の操舵可能ユニットの列を提供することで、その縦軸に沿ったシリンダ（３０１、３０２）の運動を許す又は制限することができ、及び／又はシリンダ（３０１、３０２）の互いに対する回転運動を可能にする又は制限することができる。
【０１２３】
一実施形態では、第１のシリンダ（３０１）が第２のシリンダ（３０２）の中に挿入され、これと係合すると、第１のシリンダ（３０１）の外面上の及び第２のシリンダ（１）（３０２）の内面上の操舵可能ユニット（１’）（３００）の転がり接触体は、それらの開始位置から反対方向に９０°回転する。この配置は、前述の図４ｄに示された配置と類似している。係止位置にあるとき、接続されたシリンダ３０１及び３０２の縦軸に沿った移動が防止される。
【０１２４】
本発明の操舵可能ユニットはまた、出力シャフトの出力速度の制御を提供するために、エピサイクリック・ホイールシステムにおけるディスク又は歯車の円周面のうちの少なくともいくつかに適用することができる。
【０１２５】
図２１を参照すると、典型的なエピサイクリック歯車システムは、太陽歯車（１５０）又は太陽ディスクと通常呼ばれる、最も内側の歯車を備える。太陽歯車（１５０）は、出力速度を出力する出力シャフト（１５５）を備える。太陽歯車（１５０）は、この周りを回る遊星歯車（１５１）とかみ合わされる。
【０１２６】
遊星歯車（１５１）又は遊星ディスクは、太陽歯車（１５０）と同じ回転軸上で回転するプラネットキャリア（１５２）に固定された車軸上で回転可能である。プラネットキャリア（１５２）は、入力速度を受け取る入力シャフト（１５３）を備える。
【０１２７】
環状歯車（１５４）又は環状ディスクと通常呼ばれる、最も外側の歯車は、典型的に、内向きに面する歯をもつ中空リングであり、これもまた太陽歯車（１５０）と同じ回転軸上で回転する。環状歯車（１５４）は、その内部で遊星歯車（１５１）にかみ合わされる。
【０１２８】
各遊星歯車（１５１）は太陽歯車（１５５）と環（１５４）との両方とかみ合うので、環（１５４）の直径は、太陽歯車（１５０）の直径と太陽歯車（１５０）の各側部上の遊星歯車（１５１）の直径との合計でなければならない。
【０１２９】
本発明の一実施形態によれば、遊星ディスク（１５１）の少なくとも円周面は、前述の操舵可能ユニット（１）を備える。好ましい実施形態では、太陽ディスク（１５０）の円周面、環（１５４）の内側に面する表面、及び車軸（単数又は複数）、並びにプラネットキャリア（１５２）の駆動シャフト中空内側円周面のすべては、前述の操舵可能ユニットを備える。さらにまた、入力シャフト（１５３）及び出力シャフト（１５５）の表面は、操舵可能ユニットを含むことができる。
【０１３０】
作動時に、プラネットキャリア（１５２）の入力シャフト（１５３）が入力速度で回転する。この速度は、プラネットキャリア（１５２）を遊星ディスク（１５１）と並進運動させることで遊星ディスク（１５１）を通じて伝動する。ほとんどの場合、遊星ディスク（１５１）から下りるステムがプラネットキャリア（１５３）と係合して、プラネットキャリア（１５３）の並進運動速度を遊星ディスク（１５１）に伝動させる。
【０１３１】
この例では、システム全体を通して伝達される速度量の調整及び制御は、環（１５４）上の操舵可能ユニットの転がり接触体の角度を調整することによって達成することができる。
【０１３２】
いくつかの場合には、太陽ディスク（１５０）の直径は出力シャフト（１５５）の直径に等しい。したがって、太陽ディスク（１５０）及び出力シャフト（１５５）は、図２１に示すように円柱として見える可能性がある。
【０１３３】
多くのエピサイクリック・ホイールシステムは、速度調整器をもたらすために相互接続することができる。このタイプのシステムでは、個々のエピサイクリック・ホイールシステムのそれぞれは、速度調整器における段として作用する。調整器における各段は、速度調整因子を有し、システムの各後続段の入力が直前の段の出力と接続される。言い換えれば、速度調整器の１つの段の出力シャフトがシステムにおける後続段の入力シャフトに直接接続される。この接続は、１つの段の出力シャフトを後続段の入力シャフトに接続する継手の形態とすることができ、又は出力シャフトは後続段の入力シャフトとすることができる。
【０１３４】
他の実施形態では、速度調整器の１つの段の太陽ディスクの出力シャフトは、直交ディスクに接続することができ、これは後続段のプラネットキャリアの中空駆動シャフトに接続される。
【０１３５】
本発明は好ましい実施形態に関して説明されている。しかしながら、本明細書に記載の本発明の範囲から逸脱することなく多くの変形及び修正を加えることができることが当業者には明白であろう。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
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【図１（ｄ）】
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【図１（ｅ）】
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【図１（ｆ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図４（ｄ）】
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【図４（ｅ）】
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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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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