(57)【要約】本発明の改良されたギアボックス機構は、動力を動力シャフトから二次または出力ギア要素に伝達する複数のカム作動ギアブロックアセンブリを含む。各ギアブロックアセンブリは、二次または出力ギア要素と周期的にインターフェースする表面を有するギアブロックを含む。好ましい実施形態では、インターフェース面は、出力ギア要素上の相補的な突起またはギア歯に対応する複数の突起または歯を含む。各ギアブロックアセンブリはさらに、ギアブロック、トルクレバーアーム、カムフォロア、および／またはソケットを含み、これらはギアブロックをカムアセンブリに接続または連結し、カムアセンブリはまた動力源に接続される。カムアセンブリは、その周囲に、特定のギアブロックアセンブリの各リンケージアセンブリのための固有の経路または溝を含み、その結果、ギアブロックの動きが、特定の設計パラメータに従って二次元で制御され得る。
2021524565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギアボックス機構であって、
回転装置に取り外し可能に結合されたカムアセンブリであって、カムアセンブリの平面に形成された第１の経路および第２の経路を有し、前記平面は中心軸に対して垂直であり、回転装置によって回転させられるときに中心軸の周りで回転可能である、カムアセンブリと、
カムアセンブリと同軸に構成され、出力装置に取り外し可能に結合された出力要素であって、出力要素の円周面上に出力要素インターフェース面を有する、出力要素と、
少なくとも１つのカム作動ギアブロックアセンブリであって、
ギアブロックインターフェース面を有するギアブロック、
ギアブロックに回動可能に結合されたトルクレバー、
ギアブロックに回転可能に結合された第１のカムフォロア、および
トルクレバーに回転可能に結合された第２のカムフォロアを含む、少なくとも１つのカム作動ギアブロックアセンブリと、
を含むギアボックス機構。
【請求項２】
前記カムアセンブリが、ファスナによって前記回転装置に取り外し可能に結合されている、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項３】
前記カムアセンブリが、摩擦接続または幾何学的接続によって前記回転装置に取り外し可能に結合されている、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項４】
前記回転装置がモーターである、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項５】
前記回転装置がエネルギー生成装置である、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項６】
前記第１の経路および第２の経路が同一平面にある、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項７】
前記第１の経路および第２の経路が中心軸に沿って別々の平面にある、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項８】
前記出力要素インターフェース面が一組のギア歯である、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項９】
前記出力要素インターフェース面が中心軸に向かって内方に延びている、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項１０】
前記出力要素インターフェース面が中心軸から外方に向かって延びている、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項１１】
カム作動ギアブロックアセンブリであって、
ギアブロックインターフェース面を有するギアブロックと、
ギアブロックに回動可能に結合されたトルクレバーと、
ギアブロックに回転可能に結合された第１のカムフォロアと、
トルクレバーに回転可能に結合された第２のカムフォロアと、を含み、
ギアブロックは少なくとも１つのピボットポイントを有し、
トルクレバーは少なくとも１つのピボットポイントを有する、
カム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１２】
前記ギアブロックインターフェース面が中心軸に向かって延びている、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１３】
前記ギアブロックインターフェース面が中心軸から外方に向かって延びている、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１４】
前記第１のカムフォロアがカムアセンブリの第１の経路をたどる、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１５】
前記第２のカムフォロアがカムアセンブリの第２の経路をたどる、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１６】
前記ギアブロックが、前記第１のカムフォロアの位置に基づいて前記少なくとも１つのピボットポイントに沿って回動する、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１７】
前記トルクレバーが、前記第２のカムフォロアの位置に基づいて前記少なくとも１つのピボットポイントに沿って回動する、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１８】
前記ギアブロックが、該ギアブロックおよび前記トルクレバーの回動に基づいて二次元回路を通って移動する、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１９】
前記二次元回路は、長方形、楕円形、円形、正方形、円錐形、楕円形、卵形、切頭円形パターン、またはそれらの任意の組み合わせ、デザイン指定の動きのパターンを有する周期的、環状、または閉ループの動きである、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項２０】
前記ギアブロックインターフェース面が、回転パターンの間、出力要素インターフェース面と係合して、出力要素の移動を生じさせる、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項２１】
ギアボックス機構を操作する方法であって、
カムアセンブリを回転させることであって、カムアセンブリは、その平面に形成された第１の経路および第２の経路を有し、前記平面はカムアセンブリの中心軸に垂直である、カムアセンブリを回転させることと、
第１の経路をたどる、ギアブロックに結合された第１のカムフォロアと、
第２の経路をたどる、トルクレバーに結合された第２のカムフォロアと、
第１のカムフォロアの動きに基づいてギアブロックを回動させることと、
第２のカムフォロアの動きに基づいてトルクレバーを回動させることと、
トルクレバーおよびギアブロックの回動に関連してギアブロックを移動させることと、
ギアブロックのインターフェース面を出力要素のインターフェース面とインターフェースさせることと、
ギアブロックと出力要素とのインターフェースに基づいて、出力要素の回転運動を引き起こすことと、
を含む方法。
【請求項２２】
前記カムアセンブリを回転装置によって回転させる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の経路が略円形をなす、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の経路が略円形をなす、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の経路が前記第２の経路よりも中心軸に近い、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記ギアブロックの回動および前記トルクレバーの回動により、該ギアブロックの動作パターンを生成する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記ギアブロックが回動時に中心軸から外方に略移動する際に、前記インターフェースさせることを行う、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記ギアブロックが回動時に中心軸に向かって略移動する際に、前記インターフェースさせることを行う、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記回転運動を引き起こすことが、前記ギアブロックと前記出力要素とのインターフェースに基づいて該出力要素に正のバイアスをかけることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記回転運動を引き起こすことが、前記ギアブロックと前記出力要素とのインターフェースに基づいて該出力要素に負のバイアスをかけることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達をもたらす出力ギアに周期的に係合するカム作動ギアブロックアセンブリを特徴とするユニバーサルギアボックス機構に関する。ユニバーサルギアボックス機構には、サーボモーターアセンブリでの使用という特定の用途があるが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
従来の機械は、通常、動力源とその動力を制御して伝達する動力伝達系（ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）とで構成されている。動力伝達系の分野では、これまでさまざまな提案がなされてきた。最も単純な伝達は、その単純さからギアボックスと呼ばれることが多いが（複雑なシステムも俗にギアボックスと呼ばれるが）、ギアの減速（まれに増速）を行い、時には動力シャフトの方向転換を伴うこともある。伝達系（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）は、動力源（例えば、電気モーター）から出力シャフトに動力が伝達される、変速ギア機構および出力シャフトを含む部品の集合体と定義することができる。多くの場合、トランスミッションとは、ギアとギアトレインを使用して、動力源から他の機器への速度やトルクの変換を行うギアボックスを単に指す。
【０００３】
ギアボックスは長年使用されており、さまざまな用途がある。一般に、従来のギアボックスは、４つの主要な要素、すなわち、動力源、ドライブトレイン、ハウジングおよび出力手段から構成されている。動力源は、ドライブトレインに力や動きを与えるものである。動力源は、平歯車、かさ歯車、はすば歯車、ワーム歯車などの適切な歯車装置を介してドライブトレインに接続されたモーターであってもよい。
【０００４】
ドライブトレインは、動力源から与えられた入力運動や力に対して、出力運動や力の操作を可能にする。ドライブトレインは、通常、サイズ、歯数、歯の種類および用途などのパラメータが異なる複数の歯車、例えば、平歯車、はすば歯車、ウォーム歯車、内歯歯車または外歯歯車などを含む。
【０００５】
ギアボックスハウジングは、ギアボックスの内部機構を正しい方法で保持する手段である。例えば、ギアボックスハウジングは、動力源、ドライブトレインおよび出力手段を、ギアボックスの所望の動作のために正しい関係に保持することを可能にする。出力手段はドライブトレインに関連付けられており、ドライブトレインからの力と動きを具体的用途に適用することができる。通常、出力手段はギアボックスハウジング内にはない。
【０００６】
出力手段は、通常、本体に接続することができ、これにより、ドライブトレインからの結果として生じる出力運動および力が、出力手段（例えば、出力シャフト）を介して本体に伝達され、出力手段の運動および力を本体に付与する。あるいは、出力手段は、ドライブトレインから出力された運動および力をギアボックスハウジングに与えることができ、これにより、出力手段は、ギアボックスハウジングが回転できるように十分に保持される。
【０００７】
回転動力源は通常、その動力を使用する機器よりも高い回転速度で動作する。したがって、ギアボックスは動力を伝達するだけでなく、速度をトルクに変換する。ギアトレインのトルク比（機械的優位性）はギア比によって決まる。動力源から発生したエネルギーは、ギア要素への応力または機械的圧力の形でギアボックスの内部構造部品を通過する必要がある。したがって、ギアボックスの設計で重要なのは、噛み合うギア要素間の適切な接点を設計することである。そのような接点は通常、力が集中するギア歯上の点または線である。従来のギアトレインの接触点または接触線の面積は通常非常に小さく、伝達される動力の量はかなりの量であるため、接触点または接触線に沿って生じる応力はすべての場合に非常に高くなる。このため、ギアボックス装置の設計者は通常、各ギアの歯が受ける応力を軽減するために、噛み合った２つのギアの間にできるだけ大きな接触線を作ったり、できるだけ多くの同時接触点を作ったりすることに技術的な努力のかなりの部分を費やす。
【０００８】
また、ギアボックスの設計では、噛み合うギア間のバックラッシュの量を最小限に抑えることも重要である。バックラッシュとは、圧力を加えたときに、接続されたホイールが機械の一部で反発することである。ギアの場合、バックラッシュ（隙間や遊びと呼ばれることもある）は、相手部品間のクリアランス、または動きが逆転して接触が再確立されたときのクリアランスまたはたるみによる失われた動きの量である。たとえば、一対のギアでは、バックラッシュは噛み合ったギア歯間のクリアランスの量である。
【０００９】
理論的には、バックラッシュはゼロであるべきだが、実際には、ジャミングを防ぐために多少のバックラッシュを許容するのが一般的である。これは、ほとんどすべての反転機構式カップリングでは避けられないものであるが、その影響を打ち消すこともできる。用途によっては、それが望ましい場合もあれば、そうでない場合もある。バックラッシュが必要な一般的な理由には、潤滑、製造エラー、負荷時のたわみ、熱膨張などがある。それでも、精度を高め、衝撃や振動を回避するために、多くの用途で低バックラッシュ、あるいはゼロバックラッシュが求められている。その結果、ゼロバックラッシュのギアトレイン装置は、多くの場合、高価で、寿命が短く、比較的重いものとなっている。
【００１０】
ギアボックスの設計では、重量と大きさも考慮しなければならない。噛み合ったギアトレインの接触点または接触線に前述の応力が集中するため、これらの力および応力に耐えることができる材料を選択する必要がある。しかし、このような材料は比較的重く、硬く、製造が困難な場合が多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、噛み合ったギア間の接触点または接触線における高応力負荷を処理することができる、改良されたより軽量のギアボックス機構が必要とされている。さらに、バックラッシュが低いかゼロであり、製造コストが低く、信頼性と耐久性が高い、改良されたより軽量のギアボックス機構が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数のカム作動ギアブロックアセンブリを利用して動力を動力シャフトから二次または出力ギア要素に伝達することにより、従来技術のギアボックス機構の多くの欠点を克服する。第１の実施形態では、各ギアブロックアセンブリは、二次または出力ギア要素と周期的にインターフェースする表面を有するギアブロックを含む。好ましい実施形態では、インターフェース面は、出力ギア要素の相補的な突起またはギア歯に対応する複数の突起または歯を含む。各ギアブロックアセンブリはさらに、ギアブロックをカムアセンブリに接続または連結する複数のリンケージアセンブリを含み、カムアセンブリはさらに動力源に接続される。カムアセンブリは、その周囲に、特定のギアブロックアセンブリの各リンケージアセンブリのための固有の経路または溝を含み、そのため、ギアブロックの動きを特定の設計パラメータに従って二次元で制御することができる。
【００１３】
各リンケージアセンブリはリンケージ機構を備え、リンケージ機構は、その近位端でそれぞれのギアブロックに回動可能に取り付けられ、その遠位端でカムアセンブリに形成されたそれぞれの経路または溝との接触を維持する。好ましい実施形態では、各リンケージ機構は、２つの回動可能に結合されたコネクタアームを含む。上部コネクタアームは、それぞれのギアブロック要素に回動可能に結合された第１のピボットポイントと、下部コネクタアームに回動可能に結合された第２のピボットポイントとを含む。下部コネクタアームは、その遠位端にカムフォロア要素を含み、カムフォロア要素はカムアセンブリに形成されたそれぞれの経路または溝との接触を維持する。下部コネクタアームは、カムアセンブリの中心回転軸に対して固定された回転軸を有するピボットポイントをさらに含む。
【００１４】
好ましい実施形態では、各ギアブロックアセンブリは、ギアブロックに回動可能に結合され、カムアセンブリと常に接触している３つのリンケージアセンブリを含む。ギアブロックは、リンケージアセンブリをギアブロックに対して回動可能に結合するように機能する、両端に構成されたピボットバーを含む。２つのリンケージアセンブリが一方の端でピボットバーに結合され、１つのリンケージアセンブリが反対側の端でそのピボットバーに結合される。リンケージアセンブリのそれぞれは、カムアセンブリの中心回転軸に対して固定された回転軸に対して回転可能に結合されたピボットポイントを含む。一実施形態では、この固定ピボットポイントは、２つの固定プレートの間に固定可能に収容されたピボットバーを含む。リンケージアセンブリのそれぞれは、そのそれぞれのカムフォロア要素が、カムアセンブリの回転サイクル全体にわたってカムアセンブリに形成されたそれぞれの経路または溝の表面との接触を維持するようにバイアスされる。
【００１５】
ギアブロックアセンブリは、カムアセンブリの回転に応じて二次元回路（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を介してそれぞれのギアブロックを駆動するように設計されている。大まかに言えば、二次元回路は、ギアブロックを付勢して二次または出力ギア要素と係合させ、出力ギア要素から離脱する前に指定された量子距離（ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）を移動または回転させること、および指定された量子距離を戻って二次または出力ギア要素と再度係合させ、このプロセスを繰り返すことを含む。各ギアブロックの移動経路または回路は、さまざまなリンケージアセンブリの長さと構成を調整し、カムアセンブリに形成された経路または溝を変更することによって制御される。
【００１６】
ギアボックス機構に適合される場合、複数のギアブロックアセンブリがカムアセンブリの中心軸の周りに構成される。カムアセンブリは、動力源と回転可能に結合される。カムアセンブリが回転すると、各ギアブロックアセンブリのそれぞれのリンケージアセンブリのカムフォロア要素は、カムアセンブリの円周面に形成された特定の経路または溝との接触を維持する。カムアセンブリの異なる経路または溝の回転中心からの距離の変動により、それぞれのリンケージアセンブリが協働して、所定の移動回路を介してそれぞれのギアブロックを移動させる。ギアブロックのこの所定の移動回路は、特定の工学的要件を満たすように正確に較正することができる。例えば、トルク比および減速は、各ギアブロックアセンブリの移動回路を調整することによって調節および制御することができる。
【００１７】
本発明のギアボックス機構の第２の実施形態は、本体、出力要素、および複数の簡略化されたギアブロックアセンブリを含んでもよい。さらに、ギアボックス機構は、本体および出力要素とインターフェースするリテーナを有してもよい。簡略化された各ギアブロックアセンブリは、ギアブロック、トルクレバー、カムフォロア、および／またはソケット（またはソケットの一部）を含む。カム作動ギアブロックアセンブリは、中心軸を中心に構成される。カム要素の回転力により、カム作動ギアブロックアセンブリに駆動力または回転力を与えることができる。
【００１８】
好ましい実施形態では、トルクレバーはまた、カム要素の平面に沿って形成された所定の経路をたどることができる一組のカムフォロワーを有する。カム要素は、ギアブロックまたはトルクレバーのカムフォロワーとインターフェースする少なくとも１つの固有の経路または溝を含み、カム要素が回転すると、ギアブロックまたはトルクレバーの動きが、少なくとも１つの特定の設計パラメータに従って二次元的に制御される。
【００１９】
カム要素の経路または溝の半径を変えることにより、カム作動ギアブロックアセンブリは、カム要素の回転に応じて二次元回路を介してそれぞれのギアブロックを駆動する。大まかに言えば、二次元回路は、ギアブロックを付勢して出力要素と係合させ、出力要素から離脱する前に出力要素を指定された距離だけ移動または回転させること、および指定された距離を戻って出力要素と再度係合させ、そのプロセスを繰り返すことを含む。各ギアブロックの移動経路または回路は、それぞれのギアブロックおよび／またはトルクレバーの長さ、幅、高さおよび／または大きさを調整すること、および／または、カム要素に形成された経路や溝を変更することで制御される。好ましい実施形態では、ギアブロックとトルクレバーの両方には、それぞれが別々に回動できるように、少なくとも１つのピボットポイントがある。
【００２０】
本発明のギアボックス機構の第３の実施形態は、カム要素、本体、出力要素、ならびに複数の簡略化されたギアブロックアセンブリを含んでもよい。少なくとも１つの例では、出力要素は、リテーナによって本体内に保持される。ギアブロックアセンブリは本体内に配置され、出力要素およびカム要素とインターフェースする。ギアブロックアセンブリは、トルクレバー、ギアブロック、第１のカムフォロア、および第２のカムフォロアを含むことができる。カムフォロアは、カム要素の経路をたどってトルクレバーおよび／またはギアブロック上に力を発生させて、トルクレバーおよびギアブロックの両方に対して回動運動を生じさせる。少なくとも１つのバージョンでは、回動運動は、ギアブロックに対しては略正方形の回動経路（ｐｉｖｏｔ  ｐａｔｈ）であってもよい。他のバージョンでは、ギアブロックの回動経路は略楕円形または円形になる。
【００２１】
少なくとも１つのバージョンでは、中心軸と整列した中心開口は、ギアボックス機構の一部であってもよい。各ギアブロックアセンブリは、ギアブロック、トルクレバー、および少なくとも１つのカムフォロアを含み、これらは、ギアブロックをカム要素の平面に接続する。トルクレバーおよび／またはギアブロックは、相互作用して回動可能に取り付けることができ、カムフォロアとカム要素との相互作用および／または係合に対応する。出力要素の回転はまた、要素のバックラッシュを低減するために、駆動または正バイアス回転係合にないギアブロックの逆方向または張力係合（すなわち、負バイアス）を介して制御されてもよい。
【００２２】
少なくとも１つのバージョンでは、本体はギアアセンブリのためのハウジングを提供する。ギアブロックアセンブリは、本体の保持面によって静止および／または支持される。ギアブロックはまた、本体ギアブロックインターフェースによって保持および／または支持されてもよい。トルクレバーはまた、本体によって画定される本体トルクレバーインターフェース面、および／または本体トルクレバーボイドによって支持および／または保持されてもよい。トルクレバーの回動運動はまた、出力要素のインターフェース面、係合、および／または回転を可能にするギアブロックの回動運動と合わせることができる。
【００２３】
本発明のギアブロックアセンブリを使用したギアボックス機構の多数の実施形態が可能である。カムアセンブリの中心軸の周りに構成された複数のギアブロックアセンブリは、奇数または偶数のギアブロックアセンブリを含むことができる。本発明のギアボックス機構には、少なくとも２つ、好ましくは３つのギアブロックアセンブリが必要である。ギアブロックアセンブリは、通常、互いに回転系列で（ｉｎ  ａ  ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｓｅｒｉｅｓ）動く。少なくとも１つのギアブロックアセンブリは、特定の時点で常に出力ギア要素と係合する。好ましくは、１つのギアブロックアセンブリのみが、特定の時点で常に出力ギア要素から離脱する。しかしながら、複数のギアブロックアセンブリが４つ以上の偶数のギアブロックアセンブリを含む別の好ましい実施形態では、カムアセンブリの両側に構成されたギアブロックアセンブリは、二次または出力ギア要素から同時に係合および離脱する。
【００２４】
本発明のギアブロックアセンブリの設計は、より多くのギア歯が任意の所与の時間に出力ギアと係合することを可能にし、これにより、関連する応力をより広い領域にわたって分散させる。ギアブロックと出力ギアとの接触面積をいつでも劇的に増加させることにより、機械的応力レベルが大幅に減少する。さらに、本発明のギアブロックアセンブリは、バックラッシュをゼロに、さらには予荷重状態にまで低減して、動力源と被動力装置との間に緊密な接続を実現する。これは、特に高振動用途にとって非常に望ましい機能である。バックラッシュをゼロまたは予荷重状態にまで低減することにより、広範囲の高振動周波数で機械インピーダンスを低減することもできる。さらに、出力ギアに対するギアブロックの係合に関連する応力がより広い領域に分散されるため、ギアブロック機構は、信頼性を低下させることなく、より安価で製造が容易な、より軽量でより柔軟な材料で製造することができる。実際、柔軟な材料を使用することで、低周波数での機械インピーダンスをさらに低減することができる。本発明のギアボックス機構は、軽量化および小型化を図ることで、これまで重量やスペースの制限から実用化できなかった幅広い用途に適応することができる。
【００２５】
本発明の方法および装置のより完全な理解は、添付の図面と併せて解釈される場合、以下の詳細な説明を参照することによって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】動力源に取り付けられた本発明のギアボックス機構の第１の実施形態の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａのギアボックス機構の側面図である。
【図２】図１Ａのギアボックス機構の分解斜視図である。
【図３】外側の固定プレートを取り外した状態の図１Ａのギアボックス機構の端面図である。
【図４Ａ】図３に示されるギアブロックアセンブリの拡大側面立面図である。
【図４Ｂ】図３に示されるギアブロックアセンブリの斜視図である。
【図４Ｃ】図３に示されるギアブロックアセンブリの分解斜視図である。
【図４Ｄ】出力ギアと係合した図４Ａに示されるギアブロックアセンブリの拡大断面図である。
【図５】図３に示されるギアボックス機構の実施形態の斜視図である。
【図６】図５に示されるギアブロックアセンブリの拡大斜視図である。
【図７Ａ】図１に示される本発明のギアボックス機構の異なる変形実施形態の外側固定プレートが取り外された端面図である。
【図７Ｂ】図１に示される本発明のギアボックス機構の異なる変形実施形態の外側固定プレートが取り外された端面図である。
【図７Ｃ】図１に示される本発明のギアボックス機構の異なる変形実施形態の外側固定プレートが取り外された端面図である。
【図８】本発明のギアボックス機構の第２の実施形態の分解図である。
【図９Ａ】図８に示されるギアボックス機構のトルクレバー、ソケットおよびギアブロックを伴うカム要素の斜視図である。
【図９Ｂ】図８に示されるギアボックス機構のカム要素、トルクレバーおよびカムフォロアの部分断面斜視図である。
【図１０Ａ】図８に示されるギアボックス機構のギアブロックおよび出力要素の拡大側面図である。
【図１０Ｂ】図８に示されるギアボックス機構のギアブロックおよび出力要素の拡大側面図である。
【図１０Ｃ】図８に示されるギアボックス機構のギアブロックおよび出力要素の側面図である。
【図１１】本発明のギアボックス機構の第３の実施形態の分解図である。
【図１２Ａ】図１１に示されるギアボックス機構の本体、出力要素およびリテーナの分解図である。
【図１２Ｂ】図１１に示されるギアボックス機構の本体の斜視図である。
【図１２Ｃ】図１１に示されるギアボックス機構の本体およびギアブロックアセンブリの分解斜視図である。
【図１３】図１１に示されるギアボックス機構のカム要素の斜視図である。
【図１４】図１１に示されるギアボックス機構のギアブロックアセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面の様々な図で使用される場合、同じ数字は同じまたは類似の部品を示す。さらに、「上」、「下」、「第１」、「第２」、「上」、「下」、「高さ」、「幅」、「長さ」、「端」、「側」、「水平」、「垂直」、および同様の用語が本明細書において使用され、これらの用語は、図面に示される構造のみを参照し、本発明の説明を容易にするためにのみ使用される。
【００２８】
すべての図面は、本発明の基本的な教示の説明を容易にするためにのみ描かれている。好ましい実施形態を形成するための部品の数、位置、関係、および寸法に関する図の拡張は、本発明の以下の教示が読まれ理解された後に説明されるか、または当技術分野の技術の範囲内にある。さらに、特定の力、重量、強度、および同様の要件に適合する正確な寸法および寸法比率は、本発明の以下の教示が読まれ、理解された後、同様に当技術分野の技能の範囲内にある。
【００２９】
図面、特に図１Ａ、１Ｂおよび２を参照して、本発明のギアボックス機構２０を利用する機械１０の実施形態が示されている。機械１０は、動力源またはアクチュエータ２を含み、動力源２によって生成された動力を伝達する出力装置４を含む。図面に示される実施形態は、一般に、動力源２を電気モーターとして、出力装置４を電気モーターの出力シャフトとして示すが、多くの可能な実施形態がある。例えば、出力装置４は、動力源２に直接接続される必要はないが、ギア、チェーン、ベルト、または磁場によって回転可能に結合することができる。同様に、動力源２は、電気モーター、内燃機関、または出力装置４で回転動力を生成するように適合させることができる任意の従来の動力源を含んでもよい。さらに、動力源２はまた、先行するギアトレイン機構の出力ギアを含むことができる。
【００３０】
出力装置４は、ギアボックス機構２０のカムアセンブリ３０の中央開口３２を介してギアボックス機構２０に接続された中央シャフトを備える。ギアボックス機構２０は、出力装置の中央シャフトの中心軸６の周りに構成され、２つの固定プレート４０を備え、２つの固定プレート４０の間には出力または動力ギア５０、カムアセンブリ３０、および複数のカム作動ギアブロックアセンブリ６０が構成される。これらは、カムアセンブリ３０から出力または動力ギア要素５０に動力を伝達する。２つのベアリングアセンブリ２２は、カムアセンブリ３０を固定プレート４０から隔離して、カムアセンブリ３０が２つの固定プレート４０の間で自由に回転できるようにする。同様に、２つの固定プレート４０の間に構成されたスペーサー要素４６は、動力ギア要素５０の動きが固定プレート４０によって妨げられないことを保証する。ギアブロックアセンブリ６０は、カムアセンブリ３０の円周の周りに等間隔に配置される。各ギアブロックアセンブリ６０は、ギアブロック６２と、ギアブロック６２をカムアセンブリ３０の外周面に接続する複数のリンケージアセンブリとを含む。各リンケージアセンブリはリンケージ機構を備え、リンケージ機構は、その近位端でそれぞれのギアブロック６２に回動可能に取り付けられ、その遠位端でカムフォロア要素を含み、カムフォロア要素は、カムアセンブリ３０の円周面３４に形成されたそれぞれの経路または溝との接触を維持する。各リンケージアセンブリは、２つの固定プレート４０に接続された固定軸ピボットポイントを含む。各リンケージアセンブリは、それぞれの固定軸ピボットポイント４８を中心に回動することができるが、ピボットポイントの位置合わせおよび構成は、２つの固定プレート４０に対して固定されたままである。
【００３１】
図示される実施形態において、複数のカム作動ギアブロックアセンブリ６０は、動力シャフト４から環状の二次または出力ギア要素５０に動力を伝達する。好ましい実施形態では、各ギアブロックアセンブリ６０は、インターフェース面６３（例えば、複数の突起または歯６６）を有するギアブロック６２を含み、インターフェース面６３は、環状の二次または出力ギア要素５０の内周面５３上に構成された相補的なインターフェース面５４（例えば、突起またはギア歯）に対応する。本発明のギアブロック６２と出力ギア要素５０の内周面５３との間のインターフェースは、図示の好ましいギア歯だけでなく、ピンや穴、さらには摩擦嵌合面などの任意の相補的な構成も含む。
【００３２】
環状の出力または動力ギア要素５０は、スペーサー要素５５によって分離された２つの円形リングとして示されているが、出力または動力ギア要素５０は、単一の円形リングを含んでいてもよい。出力または動力ギア要素５０は、出力シャフトまたは動力取出装置（ｐｏｗｅｒ  ｔａｋｅｏｆｆ）（図示せず）に取り付けるための開口または穴５８を含む。さらに、出力または動力ギア要素５０の外周５１はまた、他のギアトレイン機構とインターフェースするための表面を含んでいてもよい。
【００３３】
さらに、ギアブロック６２は、インターフェース面６３を２つの別個の部分に分割する仕切り／位置合わせブロック６８を含むことができる。位置合わせブロック６８を特徴とするギアブロック６２の変形は、２つの円形リングから構成される出力または動力ギア要素５０を特徴とする実施形態に特に適している。
【００３４】
本発明のギアブロック６２は、より大きな表面積（例えば、より多くのギア歯）が任意の所与の時点に出力ギア５０と係合することを可能にするように特別に設計され、これにより、関連する応力をより大きな領域全体に分散させる。ギアブロック６２と出力ギア５０との間の接触面積を任意の所与の時点で劇的に増加させることにより、機械的応力レベルが大幅に減少する。さらに、本発明のギアブロックアセンブリは、バックラッシュをゼロに、さらには予荷重状態にまで低減して、動力源２と被動力装置との間に緊密な接続を実現する。これは、特に高振動用途にとって非常に望ましい機能である。さらに、出力ギア５０に対するギアブロック６２の係合に関連する応力がより広い領域に分散されるため、ギアブロック６２は、信頼性を低下させることなく、より安価で製造が容易な、より軽量な材料で製造することができる。たとえば、ヘルツ接触理論によると、平歯車の一般的な応力結果は４５０ＭＰａ〜６００ＭＰａである。高品質の鋼は、このような高い応力レベルを処理するのに最適な材料である。低品質の鋼やアルミニウムのような他の材料は、同様の条件下で変形する。しかしながら、本発明のギアボックス機構に従って広い接触領域にわたって応力を分散させることにより、同様の条件下での応力レベルを約２０ＭＰａに低減することができる。このような低い応力レベルにより、本発明のギアボックス機構は、同じ用途のために低品質の鋼、アルミニウム、さらにはプラスチックを使用して製造することができる。本発明のギアボックス機構は、軽量化および小型化を図ることで、これまで重量やスペースの制限から実用化できなかった幅広い用途に適応することができる。
【００３５】
カムアセンブリ３０は、出力装置または動力シャフト４によって動力源２に結合されている。したがって、動力源２によって生成された動力は、動力シャフト４に伝達され、これにより、カムアセンブリ３０が中心軸６の周りを回転する。カムアセンブリ３０は、その円周面３４の周りに、複数の固有の経路または溝を含み、複数の固有の経路または溝は、各ギアブロックアセンブリ６０の単一のリンケージアセンブリのカムフォロア要素とそれぞれがインターフェースし、カムアセンブリ３０が回転すると、ギアブロック６２の動きが、特定の設計パラメータに従って二次元で制御される。カムアセンブリ３０の経路または溝の半径を変えることにより、ギアブロックアセンブリ６０のリンケージアセンブリは、カムアセンブリ３０の回転に応じて二次元回路を介してそれぞれのギアブロック６２を駆動する。大まかに言えば、二次元回路は、ギアブロックを付勢して出力ギア要素５０と係合させ、出力ギア要素５０から離脱する前に、出力ギア要素５０を指定された量子距離だけ移動または回転させること、および指定された量子距離を戻って出力ギア要素５０と再度係合させ、そのプロセスを繰り返すことを含む。各ギアブロック６２の移動経路または回路は、さまざまなリンケージアセンブリの長さと構成を調整し、カムアセンブリ３０に形成された経路または溝を変更することによって制御される。
【００３６】
好ましい実施形態では、各リンケージ機構は、２つの回動可能に結合されたコネクタアームを含む。上部コネクタアームは、それぞれのギアブロック６２に回動可能に結合された第１のピボットポイントと、下部コネクタアームに回動可能に結合された第２のピボットポイントとを含む。下部コネクタアームは、その遠位端にカムフォロア要素を含み、カムアセンブリ３０に形成されたそれぞれの経路または溝との接触を維持する。下部コネクタアームは、カムアセンブリの中心回転軸６に対して固定された回転軸を有するピボットポイントをさらに含む。
【００３７】
ここで図４Ａ〜４Ｄを参照すると、ギアブロックアセンブリ６０の好ましい実施形態が示されている。図示の好ましい実施形態では、各ギアブロックアセンブリ６０は３つのリンケージアセンブリ７０、８０、９０を含み、３つのリンケージアセンブリはそれぞれギアブロック６２と回動可能に結合され、それぞれカムフォロワー要素７４、８４、９４を含み、カムフォロワー要素７４、８４、９４はカムアセンブリ３０と常に接触している。ギアブロック６２は、リンケージアセンブリ７０、８０、９０をギアブロック６２に回動可能に結合するように機能する、両端に構成されたピボットバーを含む。例えば、２つのリンケージアセンブリ７０、８０は一方の端でピボットバー６４ａに回動可能に結合され、１つのリンケージアセンブリ９０は他方の端でピボットバー６４ｂに回動可能に結合される。リンケージアセンブリ７０、８０、９０のそれぞれは、カムアセンブリ３０の中心回転軸６に対して固定された回転軸に回転可能に結合されたピボットポイント７８、８８、９８をそれぞれ含む。図示のように、各固定された回転軸は、２つの固定プレート４０に構成された整合位置合わせ穴４４に固定されたピボットピン４８を含む。リンケージアセンブリ７０、８０、９０のそれぞれは、それぞれの固定軸ピボットポイント７８、８８、９８を中心に回動することができるが、ピボットポイントの位置合わせおよび構成は、２つの固定プレート４０に対して固定されたままである。リンケージアセンブリ７０、８０、９０のそれぞれは、それぞれのカムフォロア要素７４、８４、９４が、カムアセンブリ３０の回転サイクル全体にわたってカムアセンブリ３０に形成されたそれぞれの経路または溝の表面との接触を維持するようにバイアスされる。
【００３８】
図示の好ましい実施形態では、リンケージアセンブリのそれぞれは、少なくとも２つのコネクタアームをさらに含むことができる。例えば、第１のリンケージアセンブリ７０は、上部コネクタアーム７４に回動可能に接続された下部コネクタアーム７２を含んでもよく、下部コネクタアーム７２はギアブロック６２にも回動可能に接続されている。ピボットピン７１は、下部コネクタアーム７２を上部コネクタアーム７４に回動可能に接続するように機能する。下部コネクタアーム７２は、その遠位端にカムフォロア要素７４を含む。好ましい実施形態では、カムフォロア要素７４は、車軸７６によって下部コネクタアームの遠位端で回転可能に結合されたベアリングホイール７５を備える。下部コネクタアーム７２は、カムアセンブリ３０の中心回転軸６に対して固定された回転軸に回転可能に結合されたピボットポイント７８をさらに含む。例えば、２つの固定プレート４０に構成された整合位置合わせ穴４４に固定されたピボットピン４８ａは、カムアセンブリ３０の中心回転軸６に対して固定された回転軸として機能する。下部コネクタアーム７２は、その固定軸ピボットポイント７８を中心に回動することができるが、ピボットポイント７８の位置合わせおよび構成は、２つの固定プレート４０に対して固定されたままである。第１のリンケージアセンブリ７０の各回動接続部は、カムフォロア要素７４が、カムアセンブリ３０の回転サイクル全体にわたってカムアセンブリ３０の円周面３４に形成されたそれぞれの経路または溝３６の表面との接触を維持するようにバイアスされる。例えば、回動接続部は、カムアセンブリ３０の回転サイクル全体にわたってカムアセンブリ３０の円周面３４に形成されたそれぞれの経路または溝３６の表面との接触を維持するように、第１のリンケージアセンブリ７０をバイアスするねじりばね要素（図示せず）をさらに含んでもよい。あるいは、各リンケージアセンブリのカムフォロア要素は、リンケージアセンブリの回動接続部をバイアスするための共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）カムを含んでもよい。あるいは、またはさらに、ギアトレイン内のギアブロック６２のすべてを接続するリングばねを、本発明によるバイアス機構として使用することができる。
【００３９】
同様に、第２のリンケージアセンブリ８０は、上部コネクタアーム８４に回動可能に接続された下部コネクタアーム８２を含むことができ、下部コネクタアーム８２はギアブロック６２にも回動可能に接続されている。上部コネクタアーム８４は、第１のリンケージアセンブリ７０の上部コネクタアーム７４を回動可能に接続するために使用されるのと同じピボットバー６４ａによってギアブロック６２に回動可能に接続される。ピボットピン８１は、下部コネクタアーム８２を上部コネクタアーム８４に回動可能に接続するように機能する。下部コネクタアーム８２は、その遠位端にカムフォロア要素８４を含む。好ましい実施形態では、カムフォロア要素８４は、車軸８６によって下部コネクタアームの遠位端で回転可能に結合されたベアリングホイール８５を備える。下部コネクタアーム８２は、カムアセンブリ３０の中心回転軸６に対して固定された回転軸に回転可能に結合されたピボットポイント８８をさらに含む。例えば、２つの固定プレート４０に構成された整合位置合わせ穴４４に固定されたピボットピン４８ｂは、カムアセンブリ３０の中心回転軸６に対して固定された回転軸として機能する。下部コネクタアーム８２は、その固定軸ピボットポイント８８を中心に回動することができるが、ピボットポイント８８の位置合わせおよび構成は、２つの固定プレート４０に対して固定されたままである。第２のリンケージアセンブリ８０の各回動接続部は、カムフォロア要素８４が、カムアセンブリ３０の回転サイクル全体にわたってカムアセンブリ３０の円周面３４に形成されたそれぞれの経路または溝３７の表面との接触を維持するようにバイアスされる。例えば、回動接続部は、カムアセンブリ３０の回転サイクル全体にわたってカムアセンブリ３０の円周面３４に形成されたそれぞれの経路または溝３７の表面との接触を維持するように、第２のリンケージアセンブリ８０をバイアスするねじりばね要素（図示せず）をさらに含んでもよい。あるいは、またはさらに、ギアトレイン内のギアブロック６２のすべてを接続するリングばねを、本発明によるバイアス機構として使用することができる。
【００４０】
同様に、第３のリンケージアセンブリ９０は、上部コネクタアーム９４に回動可能に接続された下部コネクタアーム９２を含むことができ、下部コネクタアーム９２はギアブロック６２にも回動可能に接続されている。第３のリンケージアセンブリ９０の上部コネクタアーム９４は、ピボットバー６４ａのように、ギアブロック６２の反対側の端部に構成されたピボットバー６４ｂに回動可能に結合されており、ピボットバー６４ａには第１および第２のリンケージアセンブリ７０、８０の上部コネクタアーム７４、８４が回転可能に結合されている。ピボットピン９１は、下部コネクタアーム９２を上部コネクタアーム９４に回動可能に接続するように機能する。下部コネクタアーム９２は、その遠位端にカムフォロア要素９４を含む。好ましい実施形態では、カムフォロア要素９４は、車軸９６によって下部コネクタアームの遠位端で回転可能に結合されたベアリングホイール９５を備える。下部コネクタアーム９２は、カムアセンブリ３０の中心回転軸６に対して固定された回転軸に回転可能に結合されたピボットポイント９８をさらに含む。例えば、２つの固定プレート４０に構成された整合位置合わせ穴４４に固定されたピボットピン４８ｃは、カムアセンブリ３０の中心回転軸６に対して固定された回転軸として機能する。下部コネクタアーム９２は、その固定軸ピボットポイント９８を中心に回動することができるが、ピボットポイント９８の位置合わせおよび構成は、２つの固定プレート４０に対して固定されたままである。第２のリンケージアセンブリ９０の各回動接続部は、カムフォロア要素９４が、カムアセンブリ３０の回転サイクル全体にわたってカムアセンブリ３０の円周面３４に形成されたそれぞれの経路または溝３８の表面との接触を維持するようにバイアスされる。例えば、回動接続部は、カムフォロア要素９４がカムアセンブリ３０の回転サイクル全体にわたってカムアセンブリ３０の円周面３４に形成されたそれぞれの経路または溝３８の表面との接触を維持するように、第２のリンケージアセンブリ９０をバイアスするねじりばね要素（図示せず）をさらに含んでもよい。あるいは、またはさらに、ギアトレイン内のギアブロック６２のすべてを接続するリングばねを、本発明によるバイアス機構として使用することができる。
【００４１】
リンケージアセンブリ７０、８０、９０のそれぞれは、それぞれのカムフォロア要素７４、８４、９４が、カムアセンブリ３０の回転サイクル全体にわたってカムアセンブリ３０に形成されたそれぞれの経路または溝の表面との接触を維持するようにバイアスされる。例えば、カムフォロア要素７４は、第１の経路３６の表面との接触を維持し、カムフォロア要素８４は、第２の経路３７の表面との接触を維持し、カムフォロア要素９４は、第３の経路３８の表面との接触を維持する。各経路には固有の円周があり、その半径は経路の過程で変化する。したがって、例えば、図５および６に示されるように、第１の経路３６は、その円周のある部分において、その円周の別の部分における第２の半径ｒ２よりも大きい第１の半径ｒ１を有する。これは、カムアセンブリ３０が回転するにつれて、各経路に固有の起伏のある経路を作成する。図面におけるカムアセンブリ３０は、カムアセンブリ３０の円周面３４に形成された複数の経路または溝を有する単一のディスクまたはユニットとして示されるが、カムアセンブリ３０はまた、複数のディスクを含んでいてもよく、それぞれのディスクがその円周面に形成された固有の経路を有し、複数のディスクが互いに機械的に結合されて単一のカムアセンブリ３０を構成する。
【００４２】
カムアセンブリ３０が回転すると、カムフォロア要素は、それぞれの経路の円周面との接触を維持しながら、それぞれの経路をたどる。経路の半径が変化すると、それぞれのリンケージアセンブリは、固定軸のピボットポイントを中心に回動して補正を行う。リンケージアセンブリがその固定軸のピボットポイントを中心に回動することで、ギアブロック６２との回動接続部において同様の動きを誘発し、その結果、ギアブロック６２が動く。したがって、カムアセンブリ３０が回転すると、ギアブロック６２の動きは、複数のリンケージアセンブリの誘導された回動によって制御される。例えば、カムアセンブリ３０の第１の経路または溝３６の半径を変えることによって、第１のリンケージアセンブリ７０は、その固定軸のピボットポイント７８を中心に回動して、第１のカムフォロア７４と第１の経路または溝３６の表面との接触を補正し維持する。リンケージアセンブリ７０がその固定軸のピボットポイント７８を中心に回動することで、ギアブロック６２との回動接続部において同様の動きを誘発する。各リンケージアセンブリは、カムアセンブリの円周面に形成された別個の経路をたどる各リンケージアセンブリのカムフォロア要素により、他のリンケージアセンブリとは独立して動作する。
【００４３】
カムアセンブリ３０の各経路または溝３６、３７、３８の半径を変えることにより、リンケージアセンブリ７０、８０、９０は、カムアセンブリ３０の回転に応じて二次元回路を介してそれぞれのギアブロック６２を駆動する。図４Ａに示されるように、一般に、二次元回路６５は、ギアブロックを付勢して出力ギア要素５０と係合させ、出力ギア要素５０から離脱する前に、出力ギア要素５０を指定された量子距離だけ移動または回転させること、および指定された量子距離を戻って出力ギア要素５０と再度係合させ、そのプロセスを繰り返すことを含む。図面に示されている二次元回路６５は、原寸に比例しておらず、本発明の一般的な原理を説明するためにいくらか誇張されている。たとえば、距離Ａ−Ｂは通常、図示されているよりもはるかに小さくなる。各ギアブロック６２の移動経路または回路６５は、様々なリンケージアセンブリの長さおよび構成を調整し、カムアセンブリ３０に形成された経路または溝を変更することによって制御される。
【００４４】
ギアボックス機構２０に適合される場合、複数のギアブロックアセンブリ６０がカムアセンブリ３０の中心軸６の周りに構成される。カムアセンブリ３０は、出力装置４によって動力源２と結合されている。カムアセンブリ３０が回転すると、各ギアブロックアセンブリ６０のそれぞれのリンケージアセンブリ（例えば、７０、８０、９０）のカムフォロア要素（例えば、７４、８４、９４）は、カムアセンブリ３０の円周面３４に形成された特定の経路または溝（例えば、３６、３７、３８）との接触を維持する。カムアセンブリ３０の異なる経路または溝（例えば、３６、３７、３８）の回転中心からの距離の変動により、それぞれのギアブロック６０に回動可能に取り付けられたリンケージアセンブリが協働して、所定の移動回路６５を介してそれぞれのギアブロックを移動させる。ギアブロック６０のこの所定の移動回路６５は、特定の工学的要件を満たすように正確に較正することができる。例えば、トルク比および減速は、各ギアブロックアセンブリ６０の移動回路を調整することによって調節および制御することができる。
【００４５】
本発明のギアブロックアセンブリ６０を使用するギアボックス機構の多数の実施形態が可能である。本発明に従って構築されたギアボックス機構のすべての実施形態は、カムアセンブリ３０の中心軸６の周りに構成された複数のギアブロックアセンブリ６０を特徴とし、奇数または偶数のギアブロックアセンブリ６０のいずれかを含むことができる。本発明のギアボックス機構には、少なくとも２つ、好ましくは３つのギアブロックアセンブリが必要である。例えば、図７Ａに示されるように、３つのギアブロックアセンブリ６０を特徴とするギアボックス機構１００の変形実施形態が示されている。図７Ｂには、５つのギアブロックアセンブリ６０を特徴とするギアボックス機構１１０の変形実施形態が示されている。ギアブロックアセンブリ６０は、通常、互いに回転系列で動く。
【００４６】
しかしながら、複数のギアブロックアセンブリが４つ以上の偶数のギアブロックアセンブリを含む好ましい実施形態では、カムアセンブリ３０の両側に構成されたギアブロックアセンブリ６０は、二次または出力ギア要素５０から同時に係合および離脱する。例えば、図３には、４つのギアブロックアセンブリ６０を特徴とするギアボックス機構２０の実施形態が示されている。同様に、図７Ｃには、６つのギアブロックアセンブリ６０を特徴とするギアボックス機構１２０の変形実施形態が示されている。これは、カムアセンブリの円周面に形成された個々の経路または溝が、カムアセンブリの円周の反対側で互いに位相が合うようにすることで達成される。
【００４７】
ここで図８を参照すると、本発明のギアボックス機構１２０の第２の実施形態が示されている。ギアボックス機構１２０は、本体１４０、出力要素１５０、および複数の簡略化されたギアブロックアセンブリ１６０を含むことができる。さらに、ギアボックス機構１２０は、本体１４０および出力要素１５０とインターフェースするリテーナ１１２を有していてもよい。このようなインターフェースは、出力要素１５０がギアボックス機構の一部として出力装置および／または回転可能な装置に接続されることを可能にする。出力装置および／または回転可能な装置は、回転動力を発生または受け取るように適合させることができる、電気モーター、内燃機関、または任意の従来の動力源であってもよい。さらに、出力装置および／または回転可能な装置は、ギア、チェーン、ベルト、または磁場によって回転可能に結合されてもよい。出力要素１５０はインターフェース面を介してギアブロック１６２とインターフェースし、そこで、出力要素１５０は、内部インターフェース面または外部インターフェース面を有することができる。内部または外部のインターフェース面には、ギア歯、摩擦を利用した幾何学的な係合、摩擦くさび、またはポールと穴を含むがこれらに限定されない他の形態の嵌合面を含めることができる。
【００４８】
ここで図８および９を参照すると、カム作動ギアブロックアセンブリ１６０は、ギアブロック１６２、トルクレバー１９９、カムフォロア１９４、および／またはソケット１８９（またはソケット１８９の一部）を含むことができる。カム作動ギアブロックアセンブリ１６０は、中心軸１０６を中心に構成されている。シャフト、ギア、ベルト、または磁場（図示せず）を中心軸１０６に沿って用いて、入力装置および／または回転装置をカム要素１３０と結合させて、カム要素１３０に力または回転力を発生させることができる。カム要素１３０の回転力により、カム作動ギアブロックアセンブリ１６０に駆動力または回転力を与えることができる。好ましい実施形態では、本体１４０は、カム作動ギアブロックアセンブリ１６０および／または出力要素１５０に対して静止しているか、または静止プレートである。
【００４９】
出力要素１５０は単一の円形リングとして示されているが、出力要素または動力ギア要素１５０は、スペーサー要素（図示せず）によって分離された２つの円形リングを含むこともできる。出力要素１５０は、出力シャフトまたは動力取出装置（図示せず）に取り付けるために、外面に沿っておよび／または出力要素１５０内に形成された開口または穴１５８を含む。さらに、出力要素１５０の外周１５１はまた、ベルトまたは歯車を介して他のギアトレイン機構または他の出力装置とインターフェースするための表面を含んでいてもよい。
【００５０】
本発明のギアブロック１６２は、より大きな表面積（例えば、より多くのギア歯）が任意の時期に出力要素１５０に係合することを可能にし、これにより、関連する応力をより大きな領域全体に分散させるように特別に設計される。ギアブロック１６２と出力要素１５０との接触面積を任意の時点で劇的に増加させることにより、機械的応力レベルが大幅に減少する。さらに、本発明のギアブロックアセンブリ１６２は、バックラッシュをゼロに、さらには予荷重状態にまで低減して、動力源および／または動力装置（図示せず）間の接続を緊密にする。これは、特に高振動用途にとって非常に望ましい機能である。さらに、出力要素１５０に対するギアブロック１６２の係合に関連する応力がより広い領域に分散されるので、ギアブロック１６２は、信頼性を低下させることなく、通常より安価で製造が容易なより軽量の材料で製造することができる。
【００５１】
たとえば、ヘルツ接触理論によると、平歯車の一般的な応力結果は４５０ＭＰａ〜６００ＭＰａである。高品質の鋼は、このような高い応力レベルを処理するのに最適な材料である。低品質の鋼やアルミニウムのような他の材料は、同様の条件下で変形する。しかしながら、本発明のギアボックス機構に従って広い接触領域にわたって応力を分散させることにより、同様の条件下での応力レベルを約２０ＭＰａに低減することができる。このような低い応力レベルにより、本発明のギアボックス機構は、同じ用途のために低品質の鋼、アルミニウム、さらにはプラスチックを使用して製造することができる。本発明のギアボックス機構は、軽量化および小型化を図ることで、これまで重量やスペースの制限から実用化できなかった幅広い用途に適応することができる。
【００５２】
本開示の少なくとも１つの実施形態では、ギアブロック１６２はまた、ソケット１８９の内側にあるか、またはソケット１８９によって囲まれていてもよい。ソケット１８９はまた、トルクレバー１９９に関連付けられるか、またはトルクレバー１９９と結合してもよい。いくつかの実施形態では、トルクレバー１９９はまた、カム要素１３０の平面内または平面に沿って形成された特定の経路をたどることのできる一組のカムフォロア１９４を有することができる。カム要素１３０はまた、シャフト、または一組の他のギア、ベルト、レバー、磁場または電場等の回転可能な要素などの入力装置に基づいてカム要素１３０が自由に回転するできるようにする入力ハブ１１４またはボールベアリングアセンブリ１１６を有することができる。ソケット１８９はまた、シャフトおよび／または回転可能な要素が中央シャフト１０６に沿って出力要素、本体、リテーナ、ギアブロック、トルクレバー、および／またはカム要素を通過できるようにする、中央に位置する中央ガイド１２４を有することができる。ギアブロック１６２、カムフォロア１９４、中央ガイド１２４、ソケット１８９、トルクレバー１９９、およびカム要素１３０は、ギアブロックアセンブリ１６０を構成することができる。ギアブロックアセンブリ１６０は、カムフォロア１９４とカム要素１３０との交差によって出力要素１５０と係合するようにギアブロック１６２を回転させることができる。ギアブロック１６２のインターフェース面は、出力要素１５０の出力要素インターフェース面（図示せず）と係合することができる。いくつかの実施形態では、ギアブロックは、ソケットおよびトルクレバー１９９の関連する動きによって回転する。
【００５３】
カム要素１３０は、ギアブロック１６２またはトルクレバー１９９のカムフォロア１９４とインターフェースする少なくとも１つの固有の経路または溝を含み、カム要素１３０が回転すると、ギアブロック１６２またはトルクレバー１９９の動きが、少なくとも１つの特定の設計パラメータに従って二次元的に制御される。カム要素１３０の経路または溝の半径を変化させることにより、カム作動ギアブロックアセンブリ１６０は、カム要素１３０の回転に応じて二次元回路を介してそれぞれのギアブロック１６２を駆動する。大まかに言えば、二次元回路は、ギアブロック１６２を付勢して出力要素１５０と係合させ、出力要素１５０から離脱する前に、出力要素１５０を指定された距離だけ移動および／または回転させること、および指定された距離を戻って出力要素１５０と再度係合させ、このプロセスを繰り返すことを含む。各ギアブロック１６０の移動経路または回路は、それぞれのギアブロックおよび／またはトルクレバーの長さ、幅、高さ、および／またはサイズを調整すること、および／またはカム要素１３０に形成された経路または溝を変更することによって制御される。
【００５４】
トルクレバーは、カムフォロア１９９によって特定のピボットポイントを中心に回動し、カムフォロア１９９はカム要素１３０の経路を通過する（ｔｒａｖｅｒｓｅ）。さらに、ソケットおよび／またはギアブロックはまた、ソケットまたはギアブロックのピボットポイントをトリガーするカム要素１３０に沿った同じまたは別個の経路をたどるカムフォロア１９９を有することができる。少なくとも１つの実施形態では、ギアブロックとトルクレバーの両方に少なくとも１つのピボットポイントがあり、それぞれが互いに別々に回動することができ、また、連動して移動してギアブロックの特定の動きのパターンを作成する。ギアブロックの動きは、少なくとも１つの例では、周期的、環状、または閉ループの動きであり、そのような動きは、略長方形、楕円形、円形、正方形、円錐形、楕円形、卵形、切頭円形パターン、またはそれらの任意の組み合わせ、デザイン指定の動きのパターン（ｄｅｓｉｇｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｏｆ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ）を有していてもよい。
【００５５】
ここで図９Ａを参照すると、トルクレバー１９９、ソケット１８９、およびギアブロック１６２とともにカム要素１３０の斜視図が示されている。中心軸１０６は、ソケット１８９、カム要素１３０、および／または出力要素１５０の中心において中央ガイド１２４を通過することができる。ソケット１８９は、個々のギアブロック１６２にも対応する個々の部品を含むことができる。本開示の少なくとも１つの実施形態では、ソケット１８９は、ギアブロック１６２とともにトルクレバー１９９と相互作用して回転し、ギアブロック１６２の動きに周期的、環状、または閉ループの動きを持たせ、そのような動きは、略長方形、楕円形、円形、正方形、円錐形、楕円形、卵形、切頭円形パターン、またはそれらの任意の組み合わせ、トルクレバー１９９に取り付けられたカムフォロア（図示せず）を経路に沿って移動させて（ｔｒａｖｅｒｓｅ  ａｌｏｎｇ）、ギアブロックの動きを生じさせ得るカム要素１５０の経路に基づいたデザイン指定の動きのパターンを有する。
【００５６】
カムフォロア（図示せず）をギアブロックおよび／またはソケットに取り付けて、それらに対して力を発生させることもできる。カムフォロアのそれぞれは、別個の経路を有することができ、またはいくつかの実施形態では、単一の経路を有することができる。ギアブロック１６２は、トルクレバー１９９、および／またはソケット１８９に回動可能に接続することができる。あるいは、またはさらに、ギアトレイン内のギアブロック１６２のすべてを接続するリングばねを、本発明によるバイアス機構として使用することができる。本開示の少なくとも１つの実施形態では、カム要素１３０の経路は、それらが平行経路である同じ平面内にあるか、または中心軸１０６から異なる距離にある経路であるか、または中心軸１０６の方向に重ねられた別々の平面にあってもよい。
【００５７】
ここで図９Ｂを参照すると、カム要素１３０、トルクレバー１９９、トルクレバー１９９に結合されたカムフォロア１９４、ならびにギアブロック１６２に結合されたカムフォロア１９４の斜視図が示されている。少なくとも１つの実施形態では、カム要素１３０に沿った第１の経路１３６、ならびにカム要素１３０に沿った第２の経路１３７は、ギアブロックの移動および回転を可能にして、ギアブロック１６２のインターフェース面が出力要素（図示せず）と係合、インターフェース、および／または相互作用できるようにする。カムフォロア１９４は、カム要素１３０に形成されたそれぞれの経路または溝の表面との接触を維持する。第１の経路１３６は、その平面の一部において半径ｒ１を有し、半径ｒ１はその平面の別の部分における第２の半径ｒ２よりも大きい。これは、カム要素１３０が回転するときに、各経路に固有の起伏のある経路を形成する。図示されるカム要素１３０は、カム要素１３０の平面１３４に形成された複数の経路または溝を有する単一のディスクまたはユニットとして示されるが、カム要素１３０はまた、複数の別個のディスクを含んでもよく、それぞれのディスクがその円周面に形成された固有の経路を有し、それらが互いに機械的に結合されて単一のカムアセンブリ１３０を構成する。
【００５８】
カム要素１３０が回転すると、カムフォロア１９４は、それぞれの経路または溝１３６／１３７の平面との接触を維持しながら、それぞれの経路をたどる。経路の半径が変化すると、それぞれのギアブロック１６２および／またはトルクレバー１９９は、経路または溝の変化を補正するために、そのピボットポイントを中心に回動または移動する。少なくとも１つのバージョンでは、トルクレバー１９９は、そのピボットポイントを中心に回動して、ソケット（図示せず）および／またはソケットが回動可能に結合されているギアブロック１６２の移動または回動を生じさせ、その結果、ギアブロック１６２が移動する。したがって、カム要素１３０が回転すると、ギアブロック１６２の動きは、トルクレバー１９９および／またはソケット（図示せず）の誘導された回動によって制御される。例えば、カム要素１３０の第１の経路または溝１３６の半径を変えることによって、トルクレバー１９９は、そのピボットポイントを中心に回動して、トルクレバー１９９とソケット（図示せず）との接触を補正および維持する。ピボットポイントを中心にしたトルクレバー１９９のこのような回動または移動は、ソケット（図示せず）および／またはギアブロック１６２との回動接続部における移動を誘発する。各トルクレバー１９９は、それぞれの別個のポイントにおいてカム要素１３０の平面に形成された第１の経路１３６をたどるおよび／または通過する、各トルクレバー１９９のカムフォロア１９４により、他のトルクレバー１９９とは独立して作用する。
【００５９】
カム要素１３０に関して、第１の経路１３６および第２の経路１３７は、同じ平面内にあってもよく、時には互いに平行および／または非平行であってもよく、第１の経路は、カム要素１３０の外半径上にある。内半径に沿った第２の経路１３７において、第２の経路１３７はカム要素１３０の中心軸により近い。いくつかの実施形態では、経路は、第１の平面および第２の平面がＺ方向または中心軸１０６の方向において互いに積み重なるように、別々の平面に積み重ねることができる。ギアブロックとトルクレバーのカムフォロアがそれぞれの経路をたどると、トルクレバーが特定のポイントで回動することで、ソケットやギアブロック自体が特定のポイントを中心に回転する。ギアブロックのカムフォロアはまた、ギアブロックが特定の現在方向および／または所定の方向に移動することを可能にする。例えば、トルク要素のピボットポイントは、左、右、または直線運動、あるいは緯線方向の移動を誘発し、一方、ギアブロック１６２に結合された第２の経路をたどるカムフォロアは、ギアブロックの長手方向の動きを可能にする。それらを関連付けることで、ギアブロックの周期的、環状、または閉ループの動き、および略長方形、楕円形、円形、正方形、円錐形、楕円形、卵形、切り詰められた円形パターン、またはそれらの任意の組み合わせ、デザイン指定の動きのパターンを有するインターフェース面が可能になる。
【００６０】
ここで図１０Ａを参照すると、出力要素１５０と相互作用するギアブロック１６２が示されており、ギアブロック１６２と出力要素１５０との相互作用にプログラムまたは設計され得る可変バイアスが説明されている。ギアブロック１６２と出力要素１５０との相互作用は、正方向に（すなわち、回転方向に）、反対方向に（すなわち、回転方向の反対方向に）、または中立にバイアスされ得る。すべてのインターフェース面に適用できるが、インターフェース面がギア歯である場合、可変バイアスは特に重要である。ギアブロック１６２は、正のバイアスを有するものとして図１０Ａに示されているので、各インターフェース要素（例えば、ギア歯）の前進面１６４ａは、ギアブロック１６２から出力要素１５０に回転運動を伝達するように出力要素１５０のインターフェース要素（例えば、ギア歯）のそれぞれの前進面１５０ａに正方向に係合するようにバイアスされる。図１０Ｂでは、ギアブロック１６２は、負のバイアスを有するものとして示されており、各インターフェース要素（例えば、ギア歯）の後続面１６４ｂは、出力要素１５０のインターフェース要素（例えば、ギア歯）のそれぞれの後続面１５０ｂと係合するようにバイアスされる。ギアブロック１６２によって誘発される負のバイアスは、出力要素１５０にわずかな張力を与えて、ギアブロック１６２が出力要素１５０を回転させるときに、出力要素に沿ったバックラッシュを低減および／または排除することができる。例えば、出力要素の一方の側のギアブロックは、正にバイアスされた構成１２６となることができ、反対側にインターフェースするか、または正にバイアスされたギアブロックからオフセットされたギアブロックは、負にバイアスされた構成１２７となることができる。
【００６１】
ギアブロックはまた、中立または平衡構成１２５（図１０Ｃ）で構成されてもよく、ギアブロックインターフェース要素（例えば、ギア歯）は、インターフェース要素または出力要素１５０の表面に向かって正にも負にもバイアスされない。例えば、ギアブロック１６２が正にバイアスされた構成１２６（図１０Ａ）から負にバイアスされた構成１２７（図１０Ｂ）に移動しているとき、ギアブロック１６２は、回転張力またはギアブロックインターフェース面と出力要素インターフェース面との係合を減少させる平衡および／または中立構成にある。さらに、ギアブロックが負のバイアス構成１２７から正のバイアス構成１２６に、またはその逆に移行、再配置、および／または戻るとき、ギアブロック１６２は、出力要素インターフェース面からアンロードおよび／または解放され、その結果、ギアブロック１６２は、出力要素１５０から円滑に離脱する（すなわち、引っ張るおよび／または落下する）ことができる。
【００６２】
ギアブロック１６２は、それらが外向きに延びるように、例えば、出力要素１５０のインターフェース面１５３に構成された相補的なインターフェース面１５４（例えば、突起またはギア歯）に対応するインターフェース面１６３（例えば、複数の突起または歯１６６）が、中心ガイドまたは中心軸１０６から外方に延びるように配置することができ、あるいは、インターフェース面１６３が中心軸１０６に向かって内方に延びることができる。ギアブロック１６２はまた、カム要素１３０の経路を移動できる一組のカムフォロア１９４を含むことができる。カムフォロア１９４は、カム要素１３０の平面に形成された経路または溝との接触を維持することができる。本発明のギアブロック１６２と出力要素１５０の出力要素インターフェース面１５３とのインターフェースは、図示された好ましいギア歯だけでなく、ピンおよび穴、さらには摩擦嵌め面などの任意の補完的な構成も含む。
【００６３】
ここで図１０Ｃを参照すると、出力要素１５０、ギアブロック１６２、中央開口１３２のトルクレバー１９９の側面図が示されている。シャフトおよび／または他の回転可能な装置は、出力要素および／またはカム要素（図示せず）に付随する（ａｔｔａｃｈｅｄ  ｔｏ）中央開口１３２を通過することができる。カムフォロア１９４は、ギアブロック１６２、ならびにトルクレバー１９９に結合することができる。カムフォロア１９４は、トルクレバーおよびギアブロックの両方の特定の経路をたどって、カム要素の外側経路またはギアブロックの内側経路に沿った経路からカムフォロア１９４を様々な位置に移動させる力を生成することができる。
【００６４】
図示のギアブロック１６２は、最上部のギアブロック１６２Ａから始まる様々な位置において示されており、ギアブロック１６２Ａは移行／再配置位置１２８にあり、この位置でギアブロック１６２Ａは出力要素１５０のインターフェース面から完全に切り離されており、ギアブロック１６２Ａのインターフェース面は完全に解放されている。（ギアブロックの歯の図示された間隔は、本明細書におけるさまざまなバイアス構成をよりよく説明するために誇張されている）。ギアブロック１６２Ｂへの移動は、逆張力または負バイアス構成１２７で示されている。ギアブロック１６２Ｃおよび／または１６２Ｄが中立バイアス構成にあるとき、ギアブロック１６２Ｃおよび／または１６２Ｄのような位置もあり得る。ギアブロック１６２Ｅは、正バイアスされたまたは係合された構成１２６で示され、これは、出力要素１５０の回転をもたらし得る。ギアブロック１６２Ｆはまた、正バイアスされたまたは係合された構成１２６で示されている。ギアブロック１６２Ｇもまた、中立バイアス構成のものとして示されている。ギアブロックには３つの係合位置、すなわち、係合または正バイアス位置１２６、逆張力または負バイアス位置１２７、および／または中立バイアスまたは平衡位置１２５がある。さらに、ギアブロックは、遷移／再配置位置１２８にあってもよく、これにより、ギアブロック１６２は、出力要素１５０から外れおよび／または離れて、係合位置の１つに戻ることができる。
【００６５】
さらに、各ギアブロックおよびカム要素の環状または閉ループの周期的運動は、ギアブロックアセンブリの有効性を高めるために、単一サイクル中にバイアス構成を変化させるように特別にプログラムまたは設計することができる。さらに、バイアスの量または強さは、正、負、または平衡のいずれであっても、サイクル全体で調整および変更することができる。例えば、一実施形態では、ギアブロックは、最初に出力要素のインターフェース面に係合するとき、係合プロセスの効率を最大にするために中立バイアスで係合し、次に動力の伝達を最大にするために正バイアスに迅速に移行し、その後、離脱の少し前に中立バイアスに戻り、移行／再配置の前に効率的な離脱を支援するように設計される。負のバイアス構成をサイクルにプログラムして、バックラッシュを最小限に抑えることができる。
【００６６】
ギアブロックに結合されたカムフォロアは、カム要素の第１または第２の経路をたどるので、ギアブロックが半径方向または上下運動と呼ばれる方向に移動できるようにする。トルクレバーの関連する回動により、左または右運動と称されるギアブロックの回転または角運動を可能にする。これらの動きを対応させたり、一緒に算定することで、略長方形、楕円形、円形、正方形、円錐形、楕円形、卵形、切頭円形パターン、またはそれらの任意の組み合わせ、デザイン指定の動きのパターンを有することができるギアブロックの周期的、環状または閉ループ経路を生成することができる。本開示の少なくとも１つの実施形態では、トルクレバーおよび／またはギアブロックは、カムフォロアによる経路の移動によって生じたギアブロックおよびトルクレバーのピボットポイントがギアブロックの動きを生じさせるように結合される。少なくとも１つの例では、ギアブロックの角運動は、出力要素１５０にトルクをかける。
【００６７】
図９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃを参照すると、カム要素１３０の各経路または溝１３６、１３７の半径を変化させることにより、トルクレバー１９９は、カム要素１３０の回転に応じて二次元回路を介してそれぞれのギアブロック１６２を駆動する。一般に、二次元回路１３９は、ギアブロック１６２を付勢して出力要素１５０と係合させ、出力要素１５０から離脱する前に、出力要素１５０を指定された距離を移動または回転させること、および同じ指定された距離を戻って出力要素１５０と再度係合させ、そのプロセスを繰り返すことを含む。図面に示されている二次元回路１３９は、原寸に比例しておらず、本発明の一般的な原理を説明するためにいくらか誇張されている。たとえば、距離Ａ−Ｂは通常、図示されているよりもはるかに小さくなる。各ギアブロック１６２の移動経路または回路１３９は、トルクレバー１９９、ソケット１８９、ギアブロック１６２のサイズおよび構成を調整すること、および／またはカム要素１３０に形成される経路または溝１３６、１３７を変更することによって制御される。
【００６８】
ギアボックス機構１２０に適合される場合、複数のギアブロックアセンブリ１６０は、カム要素１３０の中心軸１０６の周りに構成される。カム要素１３０は、少なくとも１つのバージョンでは、出力装置（図示せず）によって動力源（図示せず）に結合することができる。カム要素１３０が回転すると、それぞれのトルクレバー１９９のカムフォロア１９４および／または各ギアブロックアセンブリ１６０のギアブロック１６２は、カム要素１３０の平面１３５に形成された特定の経路または溝１３６、１３７との接触を維持する。カム要素１３０の異なる経路または溝１３６、１３７の回転中心からの距離の変動により、トルクレバー１９９および／またはギアブロック１６２に回動可能に取り付けられたソケット１８９が協働して、所定の移動回路１３９を介してそれぞれのギアブロック１６２を移動させる。ギアブロック１６０のこの所定の移動回路１３９は、特定の工学的要件を満たすように正確に較正することができる。例えば、トルク比および減速は、各ギアブロックアセンブリ１６０の移動回路を調整することによって調節および制御することができる。
【００６９】
本発明のギアブロックアセンブリ１６０を使用するギアボックス機構の多数の実施形態が可能である。本発明に従って構築されたギアボックス機構のすべての実施形態は、カムアセンブリ１３０の中心軸１０６の周りに構成された複数のギアブロックアセンブリ１６０を特徴とし、奇数または偶数のギアブロックアセンブリ１６０のいずれかを含むことができる。本発明のギアボックス機構には、少なくとも２つ、好ましくは３つ以上のギアブロックアセンブリが必要である。ギアブロックアセンブリ１６０は、通常、互いに回転系列で動く。
【００７０】
しかしながら、複数のギアブロックアセンブリが４つ以上の偶数のギアブロックアセンブリを含む好ましい実施形態では、カムアセンブリ１３０の両側に構成されたギアブロックアセンブリ１６０は、二次または出力ギア要素１５０から同時に係合および離脱する。例えば、ギアボックス機構１２０の実施形態は、４つのギアブロックアセンブリ１６０を特徴としてもよい。同様に、ギアボックス機構１２０の別の実施形態は、６つのギアブロックアセンブリ１６０を特徴としてもよい。これは、カム要素の平面に形成された個々の経路または溝が、カム要素の平面に沿って互いに同相であることを保証することによって達成される。
【００７１】
ここで図１１を参照すると、本発明のギアボックス機構２２０の第３の実施形態の図が示されている。ギアボックス機構２２０は、少なくとも１つのバージョンでは、カム要素２３０、本体２４０および出力要素２５０、ならびに複数の簡略化されたギアブロックアセンブリ２６０を含むことができる。少なくとも１つの例では、出力要素２５０は、ファスナおよび／またはカプラを介してリテーナ２１２（またはリテーナリング）によって本体２４０内に保持される。ギアブロックアセンブリ２６０は、本体２４０内に配置することができ、出力要素２５０およびカム要素２３０とインターフェースする。いくつかの例では、カム要素２３０は、摩擦または幾何学的嵌合を介して、入力ハブおよび／またはボールベアリングアセンブリ２１６（一組のボールベアリング、ローラーベアリング、またはボールベアリングリングを含むこともできる）とインターフェースする。中心軸２０６は、リテーナ２１２、出力要素２５０、本体２４０、ギアブロックアセンブリ２６０、カム要素２３０、入力ハブ２１０、および／またはボールベアリングアセンブリ２１６を通過することができる。
【００７２】
簡略化されたギアブロックアセンブリ２６０は、トルクレバー２９９、ギアブロック２６２、第１のカムフォロア２９４Ａ、および第２のカムフォロア２９４Ｂを含むことができる。カムフォロア２９４Ａ／２９４Ｂは、カム要素２３０内の経路（図示せず）をたどって、トルクレバー２９９および／またはギアブロック２６２に力を生じさせ、トルクレバー２９９とギアブロック２６２の両方の回動運動を生み出す。少なくとも１つのバージョンでは、回動運動は、ギアブロック２６２の略正方形の回動経路であってもよい。他のバージョンでは、ギアブロック２６２の回動経路は略楕円形または円形になる。
【００７３】
ギアボックス機構２２０は、電気モーター、内燃機関、または回転動力を生成するように適合させることができる任意の従来の動力源などの入力または回転装置（図示せず）に結合することができる。入力または回転装置（図示せず）は、ギア、チェーン、ベルト、または磁場を介して回転可能に結合することができる。出力デバイス（図示せず）は、出力要素２５０に結合されてもよい。
【００７４】
少なくとも１つのバージョンでは、中心軸２０６が通過する中心開口２３２は、ギアボックス機構２２０の一部であってもよい。ギアボックス機構２２０は、中心軸２０６の周りに構成され、カム要素２３０、出力要素２５０、および／またはカム作動ギアブロックアセンブリ２６０に対して静止している本体２４０を含むことができる。少なくとも１つの例では、スペーサー要素（図示せず）を使用して、出力要素２５０、カム要素２３０、および／またはカム作動ギアブロックアセンブリ２６０の動きが、本体２４０および／またはリテーナ２１２、２１４によって妨げられないことを確実にすることもできる。カム作動ギアブロックアセンブリ２６０は、出力要素２５０の周囲に等間隔に配置することができる。各ギアブロックアセンブリ２６０は、ギアブロック２６２をカム要素２３０の平面に接続する、ギアブロック２６２、トルクレバー２９９および少なくとも１つのカムフォロア２９４を含む。トルクレバー２９９および／またはギアブロック２６２は、相互作用して回動可能に取り付けられ、カムフォロア２９４とカム要素２３０との相互作用および／または係合に対応する。
【００７５】
ここで図１２Ａを参照すると、本体２４０、出力要素２５０、およびリテーナ２１２の分解図が示されている。好ましい実施形態では、本体２４０は、ギアブロックアセンブリ（図示せず）およびカム要素（図示せず）のハウジングとして機能する。本体２４０は、カム側２４１において、ファスナまたは結合開口２４５を介して、入力ハブ、回転装置、リテーナ、プレート、あるいは他の保護または固定装置に結合することができる。出力側２４３において、本体２４０は、保持ファスナまたは結合開口２４５を介してリテーナ２１２に結合することができる。
【００７６】
リテーナ２１２はまた、リテーナ内周面２５７を介して、出力要素２５０および／または出力要素外周面２５１とインターフェースすることができる。少なくとも１つのバージョンでは、出力要素２５０は、リテーナ２１２および／またはリテーナ内周面２５７を支持および／または係合することができる出力要素リップ２５９を有することができる。リテーナ２１２の一部は、出力要素２５０とインターフェースすることができ、一方、リテーナの残りの部分は、本体２４０とインターフェースすることができる。ファスナ（図示せず）は、リテーナ２１２と本体２４０との締結および／または結合のために、リテーナファスナ開口２５９を結合、固定、および／または通過することができる。
【００７７】
出力要素２５０は、少なくとも１つのバージョンにおいて、出力要素２５０の回転を可能にするおよび／または補助するために、ローラートラック２６１（またはボールベアリングトラック）を含むことができる。出力要素２５０の回転は、ギアブロック２６２が出力要素インターフェース面２５３と係合することによって生じ得る。少なくとも１つの例では、出力要素２５０の回転はまた、バックラッシュを低減および／または排除するために、駆動または正バイアス回転係合にないギアブロック２６２の逆または張力係合（すなわち、負バイアス構成）によって制御され得る。
【００７８】
ここで図１２Ｂを参照すると、本体２４０の斜視図が示されている。本体２４０は、少なくとも１つのバージョンでは、ギアアセンブリ（図示せず）のためのハウジングを提供することができる。ギアブロックアセンブリ（図示せず）は、本体保持面２６７によって静止および／または支持可能である。ギアブロック（図示せず）はまた、本体ギアブロックインターフェース面２６９によって保持および／または支持されてもよい。トルクレバー（図示せず）は、本体トルクレバーインターフェース面、および／または本体２４０によって画定される本体トルクレバーボイド２７７によって支持および／または保持されてもよい。トルクレバーポスト（図示せず）は、トルクレバー（図示せず）の回動運動が生じるように、本体トルクレバーボイド２７７によって保持および／または支持されるように構成することができる。トルクレバー（図示せず）の回動運動はまた、出力要素（図示せず）のインターフェース、係合、および／または回転を可能にするギアブロック（図示せず）の回動運動と一致させることができる。
【００７９】
少なくとも１つのバージョンでは、本体２４０はまた、本体２４０によって画定されるスペーサー開口２７９を介して本体２４０に固定することができるギアアセンブリ用のスペーサー（図示せず）を有することができる。スペーサー開口２７９は、本体スペーサーインターフェース面２８７によって取り囲まれる。カムインターフェース面２８９は、カム要素（図示せず）がギアアセンブリ（図示せず）、回転可能または回転装置、および／または入力装置と係合するときに、カム要素を支持することができる。本体２４０は、カム側２４１において、ファスナまたは結合開口２４４を介して、入力ハブ、回転装置、リテーナ、プレート、あるいは他の保護または固定装置に結合することができる。入力ハブ、回転装置、リテーナ、プレート、または他の保護または固定装置は、少なくとも１つの例では、カム要素（図示せず）を固定および／または支持するために利用することができる。
【００８０】
ここで、図１２Ｃを参照すると、本体２４０、およびギアブロックアセンブリ２６０の分解斜視図が示されている。出力要素２５０は、本体２４０によって静止および／または支持され、カム要素が自由に動くことができるように、カム要素（図示せず）のガイドと同軸になり得るボールベアリングアセンブリ２０７（一組のボールベアリング、ローラーベアリング、またはボールベアリングリングを含み得る）を有することができる。ギアブロック２６２は、トルクレバー開口２９７と相互作用して、ギアブロック２６２および／またはトルクレバー２９９にピボットポイントを提供することができるギアブロックポスト２６４を有することができる。トルクレバー２９９はまた、本体トルクレバーボイド２７７および／またはギアブロック開口部２１１と相互作用および／または係合して、トルクレバー２９９および／またはギアブロック２６２にピボットポイントを提供するトルクレバーポスト２８８を有していてもよい。カムフォロア２９４はまた、ギアブロックポスト２６４に回転可能に結合することができ、カムフォロア２９４Ｂは、トルクレバー２９９のカムフォロアポスト２８６に回転可能に結合することができる。トルクレバー２９９、ギアブロック２６２、およびカムフォロア２９４Ａ、２９４Ｂは、少なくとも１つのバージョンにおいて、カム作動ギアブロックアセンブリ２６０であってもよい。少なくとも１つの例では、スペーサー２４６を追加して、トルクレバー２９９および／またはギアブロック２６２を支持および／または固定することもできる。
【００８１】
ここで図１３を参照すると、カム要素２３０の斜視図が示されている。カム要素２３０は、中心軸２０６に沿って少なくとも１つの平面２１５Ａを有することができる。少なくとも１つのバージョンでは、カム要素２３０は、２つの平面２１５Ａ／２１５Ｂを有することができる。他のバージョンでは、カム要素２３０は、３つの平面２１５Ａ／２１５Ｂ／２１５Ｃを有していてもよい。カム要素２３０は、カム要素２３０と出力要素ガイドおよび／またはボールベアリングアセンブリ（またはボールベアリングの組）（図示せず）との相互作用を可能にするカム要素ガイド２１６を有することができる。カム要素ガイド２１６は、出力要素ガイドおよび／またはボールベアリングアセンブリ（またはボールベアリングの組）（図示せず）と同軸にすることができ、カム要素中央開口２３２を介して中心軸２０６に沿った中央揃え（ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）を可能にする。出力要素ガイドおよび／またはボールベアリングアセンブリ（またはボールベアリングの組）（図示せず）は、カム要素ガイド２１６の外側に沿ってカム要素ガイド円周面２１７とインターフェースすることができる。
【００８２】
少なくとも１つの例では、第１の平面２１５Ａは、第１の経路２３６に対応しおよび／または第１の経路２３６含み得る。第１の経路２３６は、カムフォロア（図示せず）の横方向の動き（ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ）によって、トルクレバーおよび／またはギアブロック（図示せず）に回動または回動力を発生させることができる。カムフォロア（図示せず）が第１の経路２３６を通過するとき、経路は方向を変えて、カムフォロアに結合されたトルクレバーおよび／またはギアブロック（図示せず）を動かすことができる。同様に、第２の平面２１５Ｂは、第２の経路２３７に対応し、および／または第２の経路２３７を含み得る。第２の経路２３７は、カムフォロア（図示せず）の横方向の動きによって、トルクレバーおよび／またはギアブロック（図示せず）に回動または回動力を発生させることができる。カムフォロア（図示せず）が第２の経路２３７を通過するとき、経路は方向を変えて、カムフォロアに結合されたトルクレバーおよび／またはギアブロック（図示せず）を動かすことができる。
【００８３】
ギアブロックアセンブリ（図示せず）は、カム要素支持面２１８によって静止および／または支持可能である。カム要素支持面２１８の垂直面または深さ面２１９はまた、少なくとも１つの例では、ギアブロックアセンブリがインターフェースおよび／または係合するための面を提供することができる。カム要素スペーサー２２１はまた、カム要素ガイド２１６に含まれ、および／または結合されてもよい。カム要素スペーサー２２１は、いくつかの例では、カム要素２３０の第３の平面２１５Ｃ内にあってもよい。
【００８４】
ここで図１４を参照すると、出力要素２５０とインターフェースするギアブロックアセンブリ２６０の斜視図が示されている。ギアブロックアセンブリ２６０は、ギアブロック２６２、トルクレバー２９９、第１のカムフォロア２９４Ａ、および／または第２のカムフォロア２９４Ｂを含むことができる。少なくとも１つのバージョンでは、第１のカムフォロア２９４Ａはギアブロック２６２に結合され、第２のカムフォロア２９４Ｂはトルクレバー２９９に結合される。カムフォロア２９４Ａ／２９４Ｂは、第１および第２の経路２３６／２３７を通過するとき、トルクレバー２９９および／またはギアブロック２６２の半径方向および角度方向の動きを生じさせる。トルクレバー２９９および／またはギアブロック２６２のこれらの長手方向および緯線方向の動きは、トルクレバー２９９および／またはギアブロック２６２の回動運動を可能にし、および／または回動運動を生じさせる。少なくとも１つの例では、スペーサー２４６を利用して、トルクレバー２９９を支持および／または係合させることができる。
【００８５】
トルクレバーピボットポスト２８８およびギアブロックピボットボイド２９７は相互作用して、ギアブロック２６２を出力要素２５０に係合および／または出力要素２５０から離脱させる力を発生させる。ギアブロック２６２の動きは、少なくとも１つの例では、周期的、環状、または閉ループの動きであり、そのような動きは略長方形、楕円形、円形、正方形、円錐形、楕円形、卵形、切頭円形パターン、またはそれらの任意の組み合わせ、デザイン指定の動きのパターンを有していてもよい。
【００８６】
例えば、ギアブロックインターフェース面２６３は、出力要素インターフェース面と係合および／または出力要素インターフェース面から離脱することができる。ギアブロック２６２は、トルクレバー２９９およびカムフォロア２９４Ａ／２９４Ｂの回動運動の結果として周期的に移動する。少なくとも１つのバージョンでは、ギアブロックは４つの位置を持つことができる。第１の位置２２８（または移行位置）では、出力要素２５０の新たな回転を開始するために、ギアブロックを横断（ｔｒａｖｅｒｓｅ）させるか、新たな位置に移動させたりすることができる。第２の位置２２６（または係合または正のバイアス移動位置）では、ギアブロックが出力要素２５０に回転力または引っ張り力２２８を生じさせることができる。第３の位置２２５（または中立または平衡位置）では、出力要素に力を発生させることなく、ギアブロック２６２が出力要素インターフェース面に係合、出力要素インターフェース面を回転、または出力要素インターフェース面から離脱する位置にあることを可能にする。第４の位置２２７（すなわち、逆張力または負のバイアス構成）では、出力要素２５０に張力をかけて、出力要素２５０のバックラッシュの防止および／または排除を支援することを可能にする。
【００８７】
カム要素ガイド２１６は、カム要素ガイド円周面２１７と出力要素円周面２５１との間に配置することができる、回転支持体、ボールベアリングアセンブリ、および／またはボールベアリングの組（図示せず）を介して出力要素２５０とインターフェースすることができる。
【００８８】
図示された実施形態に示されるように、複数のカム作動ギアブロックアセンブリ２６０は、入力または回転装置（図示せず）から出力要素２５０に動力を伝達する。好ましい実施形態では、各ギアブロックアセンブリ２６０は、出力要素２５０の外周面２５１に構成された相補的な出力要素インターフェース面２５４（例えば、突起またはギア歯）に対応するインターフェース面２６３（例えば、複数の突起または歯２６６）を有するギアブロック２６２を含む。本発明は、図示のような好ましいギア歯だけでなく、ピンおよび穴、さらには摩擦嵌合面などの任意の相補的な構成も含む。
【００８９】
出力要素２５０は単一の円形リングとして示されているが、スペーサー要素（図示せず）によって離間して保持された２つの円形リングを含んでいてもよい。出力要素２５０は、出力シャフトまたは動力取出装置（図示せず）に取り付けるための開口または穴２５８を含む。さらに、出力要素２５０の内周面２５１はまた、他の歯車トレイン機構とインターフェースするための表面を含んでもよい。
【００９０】
さらに、ギアブロック２６２は、インターフェース面２６３を２つの別個の部分に分割する仕切り／位置合わせブロック（図示せず）を含むことができる。位置合わせブロック（図示せず）を特徴とするギアブロック２６２の変形は、円形リングからなる出力要素２５０を特徴とする実施形態に特に適している。
【００９１】
本発明のギアブロック２６２は、より大きな表面積（例えば、より多くのギア歯）が任意の時期に出力要素２５０に係合することを可能にし、これにより、関連する応力をより大きな領域全体に分散させるように特別に設計される。ギアブロック２６２と出力要素２５０との接触面積を任意の時点で劇的に増加させることにより、機械的応力レベルが大幅に減少する。さらに、本発明のギアブロックアセンブリ２６２は、バックラッシュをゼロに、さらには予荷重状態にまで低減して、動力源および／または動力装置（図示せず）間の接続を緊密にする。これは、特に高振動用途にとって非常に望ましい機能である。さらに、出力要素２５０に対するギアブロック２６２の係合に関連する応力がより広い領域に分散されるので、ギアブロック２６２は、信頼性を低下させることなく、通常より安価で製造が容易なより軽量の材料で製造することができる。
【００９２】
たとえば、ヘルツ接触理論によると、平歯車の一般的な応力結果は４５０ＭＰａ〜６００ＭＰａである。高品質の鋼は、このような高い応力レベルを処理するのに最適な材料である。低品質の鋼やアルミニウムのような他の材料は、同様の条件下で変形する。しかしながら、本発明のギアボックス機構に従って広い接触領域にわたって応力を分散させることにより、同様の条件下での応力レベルを約２０ＭＰａに低減することができる。このような低い応力レベルにより、本発明のギアボックス機構は、同じ用途のために低品質の鋼、アルミニウム、さらにはプラスチックを使用して製造することができる。本発明のギアボックス機構は、軽量化および小型化を図ることで、これまで重量やスペースの制限から実用化できなかった幅広い用途に適応することができる。
【００９３】
カム要素２３０は、シャフト、ギア、ベルト、磁場、摩擦嵌合、または他の結合手段によって、入力装置、動力源、または他の回転装置（図示せず）に結合することができる。入力装置、動力源、または他の回転装置（図示せず）によって生成された動力は、シャフト、ギア、ベルト、磁場、摩擦嵌合、または他の結合手段に伝達され、これによりカム要素２３０が中心軸２０６の周りで回転する。カムアセンブリ２３０は、その平面に沿って、ギアブロックアセンブリ２６０のカムフォロア２９４とそれぞれがインターフェースする複数の固有の経路または溝を含み、その結果、カム要素２３０が回転すると、ギアブロック２６２の動きは、特定の設計パラメータに従って二次元で制御される。カム要素２３０の経路または溝の半径を変化させることにより、ギアブロックアセンブリ２６０は、カム要素２３０の回転に応じて二次元回路を介してそれぞれのギアブロック２６２を駆動する。大まかに言えば、二次元回路は、出力要素２５０から離脱する前に、ギアブロック１６２を付勢して出力要素２５０と係合させ、出力要素２５０を指定された距離だけ移動および／または回転させること、および指定された距離を戻って出力要素２５０を再係合させ、このプロセスを繰り返すことを含む。各ギアブロック２６２の移動経路または回路は、トルクレバー２９９、ギアブロック２６２、および／またはカムフォロア２９４のサイズ、高さ、長さ、および構成を調整し、カム要素２３０に形成された経路または溝を変更することで調整される。
【００９４】
例えば、回動接続部は、カム要素２３０の回転サイクル全体にわたってカム要素２３０の平面２３５に形成されたそれぞれの経路または溝２３６、２３７の表面との接触を維持するように、トルクレバー２９９および／またはギアブロック２６２をバイアスするねじりばね要素（図示せず）をさらに含んでもよい。あるいは、またはさらに、ギアトレイン内のギアブロック２６２のすべてを接続するリングばねを、本発明によるバイアス機構として使用することができる。
【００９５】
ギアブロックアセンブリ２６０は、各カムフォロア２９４が、カム要素２３０の回転サイクル全体にわたってカム要素２３０に形成されたそれぞれの経路または溝の表面との接触を維持するように、バイアスおよび／または固定される。例えば、カムフォロア２９４Ａは、第１の経路２３６の表面との接触を維持し、カムフォロア２９４Ｂは、第２の経路２３７の表面との接触を維持する。各経路には固有の円周があり、その半径は経路の過程で変化する。
【００９６】
第１の経路２３６は、その回路の一部において第１の半径ｒ１を有しており、第１の半径ｒ１はその回路の別の部分における第２の半径ｒ２よりも大きい。これは、カム要素２３０が回転するときに、各経路に固有の起伏のある通路を形成する。図示されるカム要素２３０は、カム要素２３０の平面２３５に形成された複数の経路または溝を有する単一のディスクまたはユニットとして示されるが、カム要素２３０はまた、それぞれがその平面または円周面に形成された固有の経路を有し、それらが互いに機械的に結合されて単一のカムアセンブリ２３０を構成する、複数の別個のディスクを含んでもよい。
【００９７】
図１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１３および１４を参照すると、カム要素２３０の各経路または溝２３６、２３７の半径を変えることによって、トルクレバー２９９は、カム要素２３０の回転に応じた二次元回路を介してそれぞれのギアブロック２６２を駆動する。一般に、二次元回路２３９は、出力要素２５０から離脱する前に、ギアブロック２６２を付勢して出力要素２５０と係合させ、出力要素２５０を指定された距離だけ移動または回転させること、および出力要素２５０を同じ指定された距離だけ戻して再係合させ、このプロセスを繰り返すことを含む。図面に示されている二次元回路２３９は、原寸に比例しておらず、本発明の一般的な原理を説明するためにいくらか誇張されている。たとえば、距離Ａ−Ｂは通常、図示されているよりもはるかに小さくなる。各ギアブロック２６２の移動経路または回路２３９は、トルクレバー２９９、ギアブロック２６２のサイズおよび構成を調整すること、および／またはカム要素２３０に形成される経路または溝２３６、２３７を変更することによって制御される。
【００９８】
ギアボックス機構２２０に適合される場合、複数のギアブロックアセンブリ２６０は、カム要素２３０の中心軸２０６の周りに構成される。カム要素２３０は、少なくとも１つのバージョンでは、出力装置（図示せず）によって動力源（図示せず）に結合することができる。カム要素２３０が回転すると、それぞれのトルクレバー２９９のカムフォロア２９４および／または各ギアブロックアセンブリ２６０のギアブロック２６２は、カム要素２３０の平面２３５に形成された特定の経路または溝２３６、２３７との接触を維持する。カム要素２３０の異なる経路または溝２３６、２３７の回転中心からの距離の変動により、カムフォロア１９４に回動可能に取り付けられたトルクレバー２９９が協働して、所定の移動回路２３９を通るそれぞれのギアブロック２６２を動かす。ギアブロック２６０のこの所定の移動回路２３９は、特定の工学的要件を満たすように正確に較正することができる。例えば、トルク比および減速は、各ギアブロックアセンブリ２６０の移動回路２３９を調整することによって調節および制御することができる。
【００９９】
本発明のギアブロックアセンブリ２６０を使用するギアボックス機構の多数の実施形態が可能である。本発明に従って構築されたギアボックス機構のすべての実施形態は、カムア要素２３０の中心軸２０６の周りに構成された複数のギアブロックアセンブリ２６０を特徴とし、奇数または偶数のギアブロックアセンブリ２６０のいずれかを含むことができる。本発明のギアボックス機構には、少なくとも２つ、好ましくは３つのギアブロックアセンブリが必要である。ギアブロックアセンブリ２６０は、通常、互いに回転系列で動く。
【０１００】
しかしながら、複数のギアブロックアセンブリが４つ以上の偶数のギアブロックアセンブリ２６０を含む好ましい実施形態では、カムアセンブリ２３０の両側に構成されたギアブロックアセンブリ２６０は、二次または出力ギア要素２５０から同時に係合および離脱する。例えば、ギアボックス機構２２０の実施形態は、４つのギアブロックアセンブリ２６０を特徴としてもよい。同様に、ギアボックス機構２２０の別の実施形態は、６つのギアブロックアセンブリ２６０を特徴としてもよい。これは、カム要素の平面に形成された個々の経路または溝が、カム要素の平面に沿って互いに同相であることを保証することによって達成される。
【０１０１】
改良されたギアボックス機構が本明細書に記載されていることは当業者には明らかである。本発明は好ましい実施形態によって説明されてきたが、その精神および範囲から逸脱することなく、他の適合および修正を採用できることは明らかである。本明細書で使用される用語および表現は、説明の用語として使用されており、限定ではない。したがって、同等物を除外する意図はなく、本発明の精神および範囲から逸脱することなく使用することができるすべての同等物を網羅することを意図している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月30日(2021.3.30)
【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】
ギアボックス機構であって、
回転装置に取り外し可能に結合されたカムアセンブリであって、カムアセンブリの平面に形成された第１の経路および第２の経路を有し、回転装置によって回転させられるときに中心軸の周りで回転可能である、カムアセンブリと、
カムアセンブリと同軸に構成され、出力装置に取り外し可能に結合された出力要素であって、出力要素の円周面上に出力要素インターフェース面を有する、出力要素と、
少なくとも１つのカム作動ギアブロックアセンブリであって、
ギアブロックインターフェース面を有するギアブロック、
ギアブロックに回動可能に結合されたトルクレバー、
ギアブロックに回転可能に結合された第１のカムフォロア、および
トルクレバーに回転可能に結合された第２のカムフォロアを含む、少なくとも１つのカム作動ギアブロックアセンブリと、
を含むギアボックス機構。
【請求項２】
前記カムアセンブリが、ファスナによって前記回転装置に取り外し可能に結合されている、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項３】
前記カムアセンブリが、摩擦接続または幾何学的接続によって前記回転装置に取り外し可能に結合されている、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項４】
前記回転装置がモーターである、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項５】
前記回転装置がエネルギー生成装置である、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項６】
前記第１の経路および第２の経路が同一平面にある、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項７】
前記第１の経路および第２の経路が中心軸に沿って別々の平面にある、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項８】
前記出力要素インターフェース面が一組のギア歯である、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項９】
前記出力要素インターフェース面が中心軸に向かって内方に延びている、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項１０】
前記出力要素インターフェース面が中心軸から外方に向かって延びている、請求項１に記載のギアボックス機構。
【請求項１１】
カム作動ギアブロックアセンブリであって、
ギアブロックインターフェース面を有するギアブロックと、
ギアブロックに回動可能に結合されたトルクレバーと、
ギアブロックに回転可能に結合された第１のカムフォロアと、
トルクレバーに回転可能に結合された第２のカムフォロアと、を含み、
ギアブロックは少なくとも１つのピボットポイントを有し、
トルクレバーは少なくとも１つのピボットポイントを有する、
カム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１２】
前記ギアブロックインターフェース面が中心軸に向かって延びている、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１３】
前記ギアブロックインターフェース面が中心軸から外方に向かって延びている、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１４】
前記第１のカムフォロアがカムアセンブリの第１の経路をたどる、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１５】
前記第２のカムフォロアがカムアセンブリの第２の経路をたどる、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１６】
前記ギアブロックが、前記第１のカムフォロアの位置に基づいて前記少なくとも１つのピボットポイントに沿って回動する、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１７】
前記トルクレバーが、前記第２のカムフォロアの位置に基づいて前記少なくとも１つのピボットポイントに沿って回動する、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１８】
前記ギアブロックが、該ギアブロックおよび前記トルクレバーの回動に基づいて二次元回路を通って移動する、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項１９】
前記二次元回路は、長方形、楕円形、円形、正方形、円錐形、楕円形、卵形、切頭円形パターン、またはそれらの任意の組み合わせ、デザイン指定の動きのパターンを有する周期的、環状、または閉ループの動きである、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項２０】
前記ギアブロックインターフェース面が、回転パターンの間、出力要素インターフェース面と係合して、出力要素の移動を生じさせる、請求項１１に記載のカム作動ギアブロックアセンブリ。
【請求項２１】
ギアボックス機構を操作する方法であって、
第１の経路および第２の経路を有するカムアセンブリを回転させることと、
第１の経路をたどる、ギアブロックに結合された第１のカムフォロアと、
第２の経路をたどる、トルクレバーに結合された第２のカムフォロアと、
第１のカムフォロアの動きに基づいてギアブロックを回動させることと、
第２のカムフォロアの動きに基づいてトルクレバーを回動させることと、
トルクレバーおよびギアブロックの回動に関連してギアブロックを移動させることと、
ギアブロックのインターフェース面を出力要素のインターフェース面とインターフェースさせることと、
ギアブロックと出力要素とのインターフェースに基づいて、出力要素の回転運動を引き起こすことと、
を含む方法。
【請求項２２】
前記カムアセンブリを回転装置によって回転させる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の経路が略円形をなす、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の経路が略円形をなす、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の経路が前記第２の経路よりも中心軸に近い、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記ギアブロックの回動および前記トルクレバーの回動により、該ギアブロックの動作パターンを生成する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記ギアブロックが回動時に中心軸から外方に略移動する際に、前記インターフェースさせることを行う、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記ギアブロックが回動時に中心軸に向かって略移動する際に、前記インターフェースさせることを行う、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記回転運動を引き起こすことが、前記ギアブロックと前記出力要素とのインターフェースに基づいて該出力要素に正のバイアスをかけることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記回転運動を引き起こすことが、前記ギアブロックと前記出力要素とのインターフェースに基づいて該出力要素に負のバイアスをかけることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【国際調査報告】
2021524565.tif 000028