(57)【要約】  本発明は流体回転変速機に関するものであり、動力伝動装置および伝達比の無段変化が不可欠な変速機に利用することができる。車両用の無段変速機としても利用することができる（図１）。静止体と、ピストンと共にカムシャフトからなり、静止した壁によって分離された２つの接続されたロータを有する可動体を含む新たな機構を流体変速機に適用することで、高い性能因子と共に任意の速度伝達比を得ることが可能となる。突出した制御アームによって可動体が軸方向に移動すると、速度伝達比が０から最大値まで変化する。【選択図】図１
2015526667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、キャップと、２つのシャフトと、制御ユニットと、動力流体と相互作用する回転機構とを含む制御式流体変速機において、前記キャップと前記回転機構のピストンの間に歯車伝動装置が取り付けられることを特徴とする流体変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の流体変速機において、前記ハウジングが、制御アーム用の開口部と、動力流体および回転運動を変換する機構で完全に充填される内部空洞部と、を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項３】
請求項２に記載の流体変速機において、内部の前記回転運動を変換する機構に固定され、前記ハウジングの前記開口部に沿って移動可能な突出アームが設けられた制御デバイスを具えることを特徴とする流体変速機。
【請求項４】
請求項３に記載の流体変速機において、前記ハウジングの両端に装着された前記キャップの内面が前記ピストンの面と摺動接触できるように加工され、前記キャップは、その中を通るシャフトおよび前記ピストンのギアと内部で係合する固定された中央ギアを支持するための中央穴を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項５】
請求項４に記載の流体変速機において、前記シャフトに、前記シャフトの軸に対して偏心距離ｅで偏心した円筒面を有し、前記ピストンに隙間嵌めするようなカムが設けられることを特徴とする流体変速機。
【請求項６】
請求項５に記載の流体変速機において、動力流体と相互作用する前記機構の主部分はピストンであり、前記ピストンの面は前記キャップおよびコアの面と摺動接触できるように加工され、前記ピストンには内部に埋め込まれたギアが設けられており、前記ピストンの外面はハイポトロコイドによって形成され、当該ハイポトロコイドは、
Ｘ＝ｅ（５Ｓｉｎτ−Ｓｉｎ２τ）、
Ｙ＝ｅ（５Ｃｏｓτ＋Ｃｏｓ２τ）、
によってデカルト座標に表わされ、任意パラメータはτ＝０〜２πであることを特徴とする流体変速機。
【請求項７】
請求項６に記載の流体変速機において、カートリッジの端部に他の要素を配置するための中央ソケットが加工され、外面に制御アームを取り付けるための取付パッドがあり、中央の開口部の断面形状は外トロコイドの外側曲線であり、
2015526667.tif 000006
2015526667.tif 000007
であることを特徴とする流体変速機。
【請求項８】
請求項７に記載の流体変速機において、隔壁であるコアを具えており、当該コアが、前記ピストンの端面と摺動接触する平坦な端面と、前記駆動シャフトが通過する中央穿孔部と、外面とを有し、前記外面は、前記カートリッジの長手方向の開口部断面と同一の外トロコイドによって形成されるが、前記コアに対して前記カートリッジが長手方向に変位できるような公差を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項９】
請求項８に記載の流体変速機において、前記カートリッジ端部の前記ソケットに配置され、前記ソケットの底部およびクランプと摺動接触する可動壁であって、１６ｅよりも大きい外径を有するディスク型であるが、その中央穴は、当該穴を通ってピストンが移動可能な公差を有する前記ピストンの外面と同一のハイポトロコイドによって形成される可動壁を具えることを特徴とする流体変速機。
【請求項１０】
請求項９に記載の流体変速機において、前記クランプが、前記可動壁と摺動接触する平坦な内側端面と中央穴とを有し、前記カートリッジの端部に取り付けられることを特徴とする流体変速機。
【請求項１１】
ハウジングと、キャップと、２つのシャフトと、制御ユニットと、動力流体と相互作用する回転機構とを含む制御式流体変速機において、前記キャップと、前記回転機構のピストンの間に歯車伝動装置を有しないことを特徴とする流体変速機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の流体変速機において、前記ハウジングが、制御アーム用の開口部と、動力流体および回転運動を変換する機構で完全に充填される内部空洞部と、を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の流体変速機において、内部の前記回転運動を変換する機構に固定され、前記ハウジングの前記開口部に沿って移動可能な突出アームが設けられた制御デバイスを具えることを特徴とする流体変速機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の流体変速機において、前記ハウジングの両端に装着された前記キャップの内面が前記ピストンの面と摺動接触できるように加工され、前記キャップは、その中を通る前記シャフトを支持するための中央穴を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項１５】
請求項１４に記載の流体変速機において、前記シャフトに、前記シャフトの軸に対して偏心距離ｅで偏心した円筒面を有し、前記ピストンに隙間嵌めするようなカムが設けられることを特徴とする流体変速機。
【請求項１６】
請求項１５に記載の流体変速機において、動力流体と相互作用する前記機構の主部分はピストンであり、前記ピストンの面は前記キャップおよびコアの面と摺動接触できるように加工されており、前記ピストンの外面はハイポトロコイドによって形成され、当該ハイポトロコイドは、
Ｘ＝ｅ（５Ｓｉｎτ−Ｓｉｎ２τ）、
Ｙ＝ｅ（５Ｃｏｓτ＋Ｃｏｓ２τ）、
によってデカルト座標に表わされ、任意パラメータはτ＝０〜２πであることを特徴とする流体変速機。
【請求項１７】
請求項１６に記載の流体変速機において、カートリッジの端部に他の要素を配置するための中央ソケットが加工され、外面に制御アームを取り付けるための取付パッドがあり、中央の開口部の断面形状は外トロコイドの外側曲線であり、
2015526667.tif 000008
2015526667.tif 000009
であることを特徴とする流体変速機。
【請求項１８】
請求項１７に記載の流体変速機において、隔壁であるコアを具えており、当該コアが、前記ピストンの端面と摺動接触する平坦な端面と、前記駆動シャフトが通過する中央穿孔部と、外面とを有し、前記外面は、前記カートリッジの長手方向の開口部断面と同一の外トロコイドによって形成されるが、前記コアに対して前記カートリッジが長手方向に変位できるような公差を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項１９】
請求項１８に記載の流体変速機において、前記カートリッジ端部の前記ソケットに配置され、前記ソケットの底部およびクランプと摺動接触する可動壁であって、１６ｅよりも大きい外径を有するディスク型であるが、その中央穴は、当該穴を通ってピストンが移動可能な公差を有する前記ピストンの外面と同一のハイポトロコイドによって形成される可動壁を具えることを特徴とする流体変速機。
【請求項２０】
請求項１９に記載の流体変速機において、前記クランプが、前記可動壁と摺動接触する平坦な内側端面と中央の円形穴または形成穴とを有し、前記カートリッジの端部に取り付けられることを特徴とする流体変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体回転変速機（hydraulic rotation transmission）に関するものであり、伝達比の無段変化が不可欠な動力伝動装置および運動学的シーケンス、特に車両の変速機において使用することができる。本発明の目的は、変速機の性能因子、最大回転速度、出力を高めるとともに、装置の寸法を小型化することである。
【背景技術】
【０００２】
現在、分割型ハウジング内に閉じ込められたトルクコンバータの機械的ギアボックス、層状摩擦クラッチ、およびベルト型のブレーキアセンブリから構成された車両用の機械的な流体変速機［１、２］が使用されている。
【０００３】
上述した変速機は、
−質量および寸法が著しく、
−複雑な設計により、装置の生産労務時間や費用が増加し、
−摩擦クラッチ、バンド型ブレーキにおける動力損失が大きく、装置の性能因子が低下する、
という欠点を有している。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の範囲は、成形壁によって分離され、カートリッジ内に配置されたハイポトロコイド状ピストンと共にカムシャフトを用いることにより実現する。上記設計の向上は、既知の工学ソリューションと併せて以下の装置を提供する。
【０００５】
制御可能なカートリッジを有する装置の内部構成要素は中空ハウジング内に密集して配置され、制御可能なカートリッジと、カートリッジ内側の固定された隔壁、すなわちコアと、２つのロータとを含んでいる。ハウジングは、カートリッジに接続された制御アーム用の開口部を有しており、カートリッジの端部はキャップによって閉鎖される。コアは、カートリッジの空洞部を可変体積を有する２つの部分に分割し、キャップと共にピストンの中心に取り付けられたカムシャフトの支持部として機能する。それぞれのロータは駆動し、駆動されることができ、両方向に回転可能である。
【０００６】
装置の速度伝達比は、固定されたハウジングおよびコアに対してカートリッジを移動させることにより変化する。カートリッジの内部空間の２つの部分の体積比、ひいてはシャフトの回転速度比は、カートリッジの移動に比例して変化する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明は、以下の図面を用いて図示されている。
【図１】図１は、装置の基本的構造の長手方向断面である。
【図２】図２は、ロッド型アームとシャフト上の回転ベアリングとを有し、ギア伝達装置がない態様の短縮した小型流体変速機の長手方向断面である。図２ａでは、チャネルが１つのコアと、クランプの代わりの回転補償器とを有している。図２ｂでは、チャネルが２つのコアを有し、ベアリングを使用せずにシャフトにピストンを取り付けている。
【図３】図３は、図２ｂの装置の３−３線断面図である。
【図４】図４は、図１のカートリッジ７の断面図である。図４ａは、カートリッジの長手方向断面である。図４ｂは、図４ａの矢印４に沿った図である。図４ｃは、図４ａの４’−４’線断面図である。図４ｄは、図４ｃの４’’−４’’線断面図である。
【図５】図５は、図１のカートリッジ７Ｉの断面図である。図５ａは、カートリッジの長手方向断面である。図５ｂは、図５ａの矢印５に沿った図である。図５ｃは、図５ａの５’−５’線断面図である。
【図６】図６は、図２ａのカートリッジ７ＩＩの断面図である。図６ａは、カートリッジの長手方向断面である。図６ｂは、図６ａの矢印６に沿った図である。図６ｃは、図６ａの６’−６’線断面図である。
【図７】図７は、図２ａのカートリッジ７ＩＩＩの断面図である。図７ａは、カートリッジの長手方向断面である。図７ｂは、図７ａの矢印７に沿った図である。
【図８】図８は、図２ｂにおけるカートリッジ７ＩＶの断面図である。図８ａは、カートリッジの長手方向断面である。図８ｂは、図８ａの矢印８に沿った図である。
【図９】図９は、以下の態様に係るコアの端面図である。図９ａは、図１の単純なコア５である。図９ｂは、図２ａにおける１つのチャネルを有するコア５’である。図９ｃは、図２ｂにおける２つのチャネルを有するコア５’’である。
【図１０】図１０は、以下の態様に係る図１の１０−１０線断面図である。図１０ａは、クランプ９に円形の中央穴を有している。図１０ｂは、クランプ９’に形成された中央穴を有している。
【図１１】図１１は、以下の態様に係る可動壁の図である。図１１ａは、図１および２ｂのクランプを収容するための壁１０である。図１１ｂは、図２ａの補償器を収容するための壁１０’である。
【図１２】図１２は、以下の態様に係る垂直方向から角度αだけカム１７’およびシャフト１’が回転した状態の図２ａの１２−１２線断面図であり、図１２ａはカートリッジ７ＩＩを有し、図１２ｂはカートリッジ７ＩＩＩを有する。
【図１３】図１３は、以下の態様に係る垂直方向から角度βだけカム１７およびシャフト２が回転した状態の図２ａの１３−１３線断面図であり、図１３ａはカートリッジ７ＩＩを有し、図１２ｂはカートリッジ７ＩＩＩを有する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図２は、図１の基本的態様に対して、流体変速機に、
−短縮駆動シャフト１’とピストン３’’とを有する、短縮した態様の装置であり、
−シェルベアリング１８、１９、２０（図１）の代わりに、ボールベアリング２８、２９、３０を用いてシャフトとピストンを支持しており、
−ベアリングを使用することなく、シャフトに隙間嵌めしたピストンの態様であり（図２ｂ）、
−キャップおよびピストンが歯状リム１５および１６を有さず、ギアを用いずに流体変速機が作製されており、
−クランプ９および９’の代わりに、回転補償器２７を使用しており（図２ａ）、
−フランジアーム６の代わりに、ねじ込み式ロッドアーム６’を使用しており、
−チャネルを有しないコア５の代わりに、１または２つのチャネル３２を有するコア５’または５’’を使用しており、
−新規のカートリッジ７ＩＩ、７ＩＩＩ、７ＩＶは、基本的態様のカートリッジ７および７Ｉとは異なり、以下の表による数および種類の液体バイパスチャネルを有する、
という有効な改変をしたものを呈している。
【０００９】
第１の変化態様、すなわち、短縮した態様は、短い駆動シャフト１’を用いて変速機を小型化することを意図している。
【００１０】
最初の６つの改変はそれぞれ、他の改変の１つ又は複数と組み合わせることができるが、各コアの態様は特定の態様のカートリッジとのみ使用することができ、以下の表に＋印を付している。
2015526667.tif 000003
【００１１】
表に示されたカートリッジとコアの想定される全ての組み合わせから、軸方向の寸法および質量が最も小さいものは、コアが最小厚さを有する７−５および７Ｉ−５である。それ程困難ではない組み合わせは、カートリッジが類似した４つの浅いフローチャネルのみを有し、バイパスおよびスロット端部のチャネルがない７ＩＶ−５’’である。当該装置の主な類型および部品は、上述した設計および機能的手法に基づいて、以下の態様でなされる。
【００１２】
ハウジング４（図１、２）は、回転速度を変化させる機構を含むデバイスである。制御アーム６または６’の出口を提供する長手方向の開口部１２があり、アームとカートリッジが回転するのを防ぐと共に、両方の部品が確実に移動量Ｈ動くようにする。このデバイスには、複数の開口部ならびに複数のアームを設けることができる。ハウジング（またはキャップ８および８’）には、液体が蒸発するか漏れた場合に動力流体を排出／充填または補充する、あるいは過熱した場合に排水するための、閉鎖可能な継手１４または穴部を設けるべきである。ハウジングの端部は、キャップを固定するために複数のねじ穴を有している。
【００１３】
キャップ８および８’（図１、２）は、シールおよびシャフトベアリング用の溝部を有する中央穴を有するとともに、ハウジング端部のネジ穴に面した単純な固定穴をさらに有している。キャップには上述した継手を設けることができる。このキャップは２つの態様で作製することができる。第１の態様８（図１）は、流体変速機の方へと突出したギア１６が存在する点で異なっている。ギアのピッチ線の直径はシャフトの偏心距離の４倍と等しく、ｄｄ＝４ｅと等しい。ギアは、キャップと一体的に加工することができ、あるいは別個の部品としてキャップに固定することもできる。第２の態様は、ギアを有しないキャップ８’である（図２）。
【００１４】
双方のシャフト１（または１’）および２（図１、２）は類似したデザインを有しているが、例えば、長さ、および既知の方法によってアクチュエータまたは動力受取側に連結される外側部分がわずかに異なっていてもよい。キャップとコア５（または５’、５’’）の間に規定されるシャフトの部分は、シャフトの軸に対して偏心距離ｅを有する円筒形のカム１７または１７’として加工されている。この偏心距離は、ギア、歯付きホイール、ピストンの内トロコイド、コアの形状、およびカートリッジ穿孔部のパラメータを決定する。カムはシャフトと一体的に作製することができ、あるいはシャフトに固定することもできる。第１のケースでは、組み立て状態を確実にするために、カムの直径は、２ｅと、カムに近接するシャフトの少なくとも一部の直径との合計以上、すなわち、ｄ１７≧ｄ０＋２ｅとすべきである。
【００１５】
シャフトの内側端部は、シェルベアリング２０またはボールベアリング３０を通ってコアの中心部に支持されているが、シャフトの出力部は、ベアリング１８または２８を通ってキャップ８および８’に支持されている。変速機を小型化する場合、単に駆動している１つのシャフトが他方のシャフトよりも短い場合にのみ最小寸法および質量となる変速機を実現することができる。ピストン３’’を有する短いシャフト１’の内側動作部分の最大長さｈ１ｍａｘ（図２）は、長いシャフト２の同じ部分の長さｈ２ｍａｘよりも半分短くすべきである。
【００１６】
内部機構であるロータの双方のピストン３（または３’、３’’）およびシャフトは類似したデザインを有しているが、例えば、長さについて僅かに異なっていてもよい。ピストンの断面形状は閉鎖曲線、すなわち３つの頂点と外接円の直径ｄ３＝１２ｅを有するハイポトロコイドである。これは、ルーローの三角形である。この曲線の方程式は後に示す。ピストンは、シャフトのカムを直接的に、あるいはシェルベアリング１９またはボールベアリング２９を用いて移動可能に収容するために軸方向の穿孔部を有している。第１のケースでは、ピストンまたはカムは、例えば青銅等の適切に減摩性がある材料から作るべきである。２つのピストンの設計を使用することも可能である。第１の態様（図１）はピストン３の一端に埋め込まれたギア１５を提供しており、ギアのピッチ線の直径はＤｄ＝６ｅと等しい。このギアはピストンと一体加工することができ、あるいは別個の部分としてピストンに固定することもできる。第２の態様（図２）は、ギアを有しないピストン３’および３’’を提供している。小型化した変速機には、駆動シャフトに短いピストン３’’が設けられる。
【００１７】
カートリッジ７、７Ｉ、７ＩＩ、７ＩＩＩ、７ＩＶ（図４、．．．、８）は、以下に示す５つの態様に作製することができる。共通する設計特徴は、以下の通りである。
−カートリッジの外面は、ハウジング４の内径よりも小さい直径を有する円筒形である。
−カートリッジの端部には、クランプ９および９’（図１）または補償器２７（図２）を固定するための複数のねじ穴が設けられている。
−外面には、カートリッジが移動するときに外側空洞部の間を接続するために複数の軸方向チャネル３１を設けるべきである。
−内側を貫通する開口部３８があり、その断面形状は２軸、すなわち長軸Ｌ５＝１４ｅと短軸ｌ５＝１０ｅ（図４ｂ、．．．、８ｂ）で対称となる閉鎖したポリラインの形態をした外トロコイドの外側部分として加工され、その方程式は後に示す。シャフトが回転すると、この曲線の内側をピストンのハイポトロコイドが滑って転がる。
−カートリッジの両端は深さｂ７だけ面から穴が開けられており、この深さは可動壁１０の厚さ（図１、１１）と、カートリッジ内に挿入されるクランプ９（または９’）の部分の長さ、または適用される場合はスラスト補償器２７の長さの合計よりも短くすべきである。ソケットの直径は、可動壁の直径と偏心距離の２倍の合計よりも大きい（ｄ７＞Ｄ１０＋２ｅ）。
−カートリッジの両端には、開口部３８付近の周囲にシール溝２３が設けられている（図４ｂ、．．．、８ｂ）。
−カートリッジの内側端部間の公称長さは、カートリッジの最大移動量Ｈとコア５の厚みｂ５から算出され、すなわち、基本的な流体変速機の実施形態についてはＩ７＝Ｈ＋ｂ５（図１）であり、短い小型変速機ではＩ７＝２ＨＳｈｏｒｔ＋ｂ５である。
−制御アームの取付部をカートリッジの外面に設けるべきであり、例えば、ロッド型の制御アーム６’（図２）を螺合するためのねじ穴、またはフランジ型の制御アーム６（図１）用の穴を有する局所ソケット１３であってもよい。取付部は円筒外面の任意の場所に配置することができ、カートリッジには複数の取付部ならびに複数の制御アームがあってもよい。
−シール２２（図１、２）用の閉鎖溝をカートリッジまたはハウジングの制御アームの取付部周囲に作製すべきである。カートリッジにおける該溝の外側輪郭の長さＬ２２（図４ａ、．．．、８ａ）は、シールがカートリッジの先端位置で開口部内に確実に入らないために十分な長さとすべきである。
−コア５または５’および５’’の両側の空洞部を接続するフローチャネルがある。このチャネルは、開口部の内側リブに沿って且つその付近に配置されるべきである。チャネルの数、その構造、および長さは、後に記載するカートリッジの態様に依存する。
【００１８】
第１の実施形態のカートリッジ７（図４）は、カートリッジ外部の空洞部と接続されずに動力流体がカートリッジ内に密閉される流体変速機の実施形態を意図している。この実施形態は、
−深さが変化する４つの内部フローチャネル（図４ｄ）があり、
−対向するチャネルが、２つのバイパスチャネル３３または３４を介して接続されており（図４ａ、４ｃ）、
−隣接するフローチャネルの断面軸は、その間の隔壁に十分な厚みと強度を確保するような角度γ（図４ｂ）で配置すべきであり、
−バイパスチャネルは、直線部分３３からなる、あるいは図４ｃの細線に示すような立体曲線３４として作ることができ、後者の場合、カートリッジはこのチャネルを通る切断面で接合される、
ものを提供している。
【００１９】
第２の実施形態のカートリッジ７Ｉ（図５）は、カートリッジの内側空洞部が外部空洞部の間を通るように作られ、他方、カートリッジのチャネルが通ったデバイスを意図している。この実施形態は、
−対向して配置され、第１の実施形態のようにバイパスチャネル３３または３４を介して接続された２つの深い内部フローチャネル３５’’（図５ｃ）を具え、
−２つの径方向面のチャネル３６（図５ａ、５ｂ）がカートリッジの端部にスロットを作り、その深さｌ３６はチャネルの幅未満の値だけカートリッジ端部のソケットの深さｂ７よりも深い、
ものを提供している。
【００２０】
第３の実施形態のカートリッジ７ＩＩ（図６）は、第１の実施形態のように、カートリッジ内部でのみ動力流体の循環を提供する。この実施形態は、
−２つの浅いフローチャネル３５’および２つの深いフローチャネル３５’’（図６ｂ）を具え、同じチャネルが対向して配置され、
−２つの深いフローチャネルはバイパスチャネル３３または３４を介して接続されている（図６ｃ）、
ものを提供している。
【００２１】
第４の実施形態のカートリッジ７ＩＩＩ（図７）は、第２の実施形態のように、カートリッジ内側のフローチャネルを通り、外部空洞部を通る動力流体の循環を提供する。この実施形態は、
−２つの浅いフローチャネル３５’（図７ｂ）を具え、
−第２の実施形態と同様にスロットが作られる２つの径方向面のチャネル３６（図５ａ、５ｂ）を具える、
ものを提供している。
【００２２】
第５の実施形態のカートリッジ７ＩＶ（図８）は、カートリッジ内でのみ動力流体が循環するように、４つの浅いフローチャネル３５’のみを具えている。
【００２３】
態様７、７Ｉ、７ＩＩでは、バイパスチャネルが空洞部内の流体の流入および流出の不足を解消している。精密に加工し、加圧の信頼性が高い場合には、チャネル３３および３４がなくとも可能である。
【００２４】
コア５または５’および５’’（図１、２、９）は装置の内側に配置される。これは、ピストン３、３’および３’’の端部によって軸方向の移動が、カートリッジ７、…、７ＩＶによって装置の長軸周りの回転が抑制される。コアの厚さは、その内部に挿入するシャフト支持部の長さおよび穿孔部３２の数に依存する。コアの中心部は、シャフト支持用ベアリングを収容するために穴が開けられている。コア外面の断面形状は、カートリッジの長手方向開口部の断面と同じ外トロコイドの外側境界であるが、コアに対してカートリッジが自由かつ密閉して移動できるような公差を有している。端部付近のコア外面にシール溝２４を作ることも許容できる。３つの態様のコアを使用することができる。第１の実施形態のコア５（図１、９ａ）は単純であって穿孔部がない。第２の実施形態のコア５’（図２、９ｂ）は１つの穿孔部３２を有している。第３の実施形態のコア５’’（図２ｂ、９ｃ）は、このような穿孔部を２つ有している。これらの穿孔部は、端から端までコア端部と平行に、カートリッジ（図４、．．．、８）のフローチャネルと同一の角度γ／２で延びている。第１および第２の実施形態では、シェルべアリング用のコアの対向する穿孔部は貫通していてもよい。
【００２５】
穿孔部ならびにカートリッジのバイパスチャネルは、空洞部内の流体の流入および流出の不足を解消している。精密に加工し、加圧の信頼性が高い場合には、穿孔部３２、ひいてはタイプ５’および５’’のコアはなくとも可能である。
【００２６】
クランプ９および９’（図１、１０）がカートリッジの端部に取り付けられる。クランプは２つの態様で作製することができる。両方の態様とも、カートリッジの外径Ｄ７よりも小さい外径のＤ９の類似したフランジを有し（図１０）、カートリッジ端部のねじ穴に面する固定穴が設けらている。カートリッジに挿入されるクランプの部分は、カートリッジ端部の対向する穿孔部の直径ｄ７と等しい外径Ｄ’９を有している。これらの態様は、中央穴のみが異なっている。第１の実施形態（図１０ａ）では、穴は、コア５、５’および５’’（図９）の主軸Ｌ５の直径よりも大きい直径ｄ９の円４０である。第２の実施形態の中央穴４０’は、カートリッジの長手方向の通路３８と同じように形成される。
【００２７】
可動壁１０および１０’（図１、２、１１）は、ピストンと同じハイポトロコイドに加工された中央穴４１を有するが、この穴を通るピストンが自由かつ密閉に移動できる公差を有する座金として形成される。シール溝２５を穴の周囲全体に沿って加工することができる。図１、２ｂおよび１１ａは、クランプ９および９’下側で面した平坦な壁１０を表している。図２ａおよび１１ｂは、一方が平坦面で、他方がスラスト回転補償器２７の下で回転を補償する溝を有する壁１０’を表している。
【００２８】
カートリッジを駆動移動させるための制御アーム６または６’（図１、２）は、カートリッジおよび制御システム要素（例えば、駆動ねじ、ウォーム等を有する水圧式機構）に異なる方法で取り付けるように設計することができる。手動制御の最も簡単なソリューション、すなわち、カートリッジのねじが切られた端部に螺合されたロッド６’が図２に示されている。図１は、フランジ態様の制御アーム６の取り付けを表している。ハウジングの開口部に入るアーム部分の厚さは、カートリッジが回転するのを防ぐために開口部の幅と等しくすべきである。
【００２９】
調整座金またはインサート１１（図１，２）は、変速動作時に自由ではあるが緩んだ移動をしないようにしながら、ピストン３、３’、３’’の面、およびそれに応じて可動壁１０、１０’に対して押圧するキャップ８および８’、クランプ９および９’、ならびに補償器２７を調整することを意図している。この調整は、ハウジングまたはカートリッジそれぞれのキャップ、クランプまたは補償器留め具を螺合することによって調整される。座金は留め具の下側に配置されるが、インサートはその間に配置される。座金は、異なる厚みに調整される金属、またはゴム、ポリウレタン等のような圧縮材料の非金属性の伸縮素材とすることができる。座金およびインサートは、内径および外径がハウジングやカートリッジの対応する直径と等しく、留め具用に穴が設けられた上述した材料の平坦リングと置換してもよい。
【００３０】
全てのシールは、円形または他の断面を有するコードから作られた種類のリングである。シールの材料は、弾力性がある耐油性ゴム、ポリウレタン等である。これらのシールは、部品の対応する溝に配置される。シール２２、．．．２６は可動部分間の、シール２１は固定部分間（図１、２）の液密な接触を確保することを意図している。嵌合部を精密加工することにより、上述したシールをなくすことが可能である。
【００３１】
変速機の各回転部分と双方のロータアセンブリは、変速動作時の騒音や振動を防ぐために、静的かつ動的に平衡であるべきである。バランスは、２つの方法で取ることができる。
−シャフトの偏心部分にシャフトの釣り合い重りを加えることにより、ロータがピストンと釣り合う。
−偏心側の全長に沿ってシャフトの内側から材料を切除することによって、ロータが釣り合う。カムの同じ部分もまた中空とすべきである。空洞と反対側は加重すべきである。
【００３２】
装置の機能の動作シーケンスを、図２ａによるデバイスの態様に係る上述した変速機の設計に基づいて以下に示す。
【００３３】
以下のソースデータを採用する。
−シャフト１’を駆動シャフトとして使用し、シャフト２を被駆動シャフトとして使用する。
−速度伝達比ｕが一定のままであり、制御アーム６’の位置が、可動壁１０’からコア５’までが等距離、すなわちｈ１＝ｈ２の位置に対応する場合、初期の安定状態を呈する。
−駆動シャフト１’および被駆動シャフト２に関連するピストン３０１および３０２の部分（図１２および１３に細線で図示）は装置の初期位置に対応する。
【００３４】
如何なる場合も、ピストンの断面形状は、ピストンとカートリッジの間の空間を可変体積で部分的に分割する４未満のカートリッジとの接触地点を有している。（装置の長軸に沿った）カートリッジ内側の全ての空洞部の初期長さは等しく、そのため、駆動シャフト周囲の合計体積は被駆動シャフト周囲の体積と同一である。
【００３５】
カム１７’を有する駆動シャフト１’が角度αだけ時計回りに回転すると、ピストンが位置３αに移動し、流体が空洞部Ａ１およびａ１から放出され、次いでチャネル３５’’（図１２ａ）または３６（図１２ｂ）および外側空洞部を通り、空洞部Ａ２およびａ２に流入し（図１３ａおよび１３ｂ）、反対方向に角度βだけカム１７と共にシャフト２を回転させる。同時に、被駆動ピストンは位置３βを呈し、流体が空洞部Ｂ２およびｂ２から放出され、次いでチャネル３５’を通り、拡張した空洞部Ｂ１およびｂ１（図１２ａ、１２ｂ）に流入する。 同一圧力下における空洞内部の流体量の不規則な変化は、バイパスチャネル３３（図１２ａ）およびコアの穿孔部３２（図１２Ａ、１２ｂ）を通って流出する流体によって調整される。
【００３６】
このような循環プロセスが全てのチャネルで連続的に起こり、ピストンの各部分を連続的に押圧しながら異なる空洞部内で繰り返され、これにより、被駆動シャフトが連続的に回転する。
【００３７】
シャフト１’が反対方向、すなわち反時計回りに回転すると、上述した全ての流体流れが変化して、被駆動シャフトを反対方向に回転させる方向に押圧する。
【００３８】
初期のシャフト周囲の流体体積により、シャフトの回転速度は反対方向に向けられるとともに絶対値において等しい。制御アーム６’の位置がｈ１≠ｈ２となるように変化すると、コア５’の右側および左側のカートリッジ内の流体体積もまた異なることとなり、シャフト１’および２の回転速度ｎ１およびｎ２の不均衡を生じさせる。速度伝達比は、ｕ＝ｎ２／ｎ１＝ｈ１／ｈ２と等しい。この比は、０（被駆動シャフトは静止）から最大値まで変化させることができる。
【００３９】
変速機の寸法および出力を評価するための参照パラメータは、以下の通りである。
−基本的構造のパラメータ、すなわち、ピストンおよびシャフトの回転軸間の偏心距離：ｅ
−最大動力流体圧力：ｐｍａｘ
−制御アームの最大変位（カートリッジの変位）：Ｈ
−コアの厚み：ｂ５
【００４０】
装置の通常動作に関して以下の関係が認められる。ここで、項目１〜４および８の全ての方程式および注釈は全ての実施形態の流体変速機に当てはまるが、項目５、６および７については、基本態様（図１）と短縮型の小型態様（図２）とで異なる方程式を表す。
１．固定ギア１６のピッチ円直径は、ｄｄ＝４ｅと等しい。
２．回転ギア１５のピッチ円直径は、Ｄｄ＝６ｅと等しい。
３．ピストン３、３’および３’’（図１、２）の曲線形状は、
Ｘ３＝ｅ（５Ｓｉｎτ−Ｓｉｎ２τ）、
Ｙ３＝ｅ（５Ｃｏｓτ＋Ｃｏｓ２τ）、
としてデカルト座標に表わされるハイポトロコイドとすべきであり、任意パラメータτ＝０〜２πである。
４．コア５、５’、５’’（図９）の外面形状と、カートリッジ７、．．．、７ＩＶ（図４、．．．、８）の内側開口部３８の断面形状は近似したポリラインであり、その内側をピストンのハイポトロコイドが滑って転がり、対称の２軸、すなわち、主軸の長さＬ５＝１４ｅ、短軸の長さｌ５＝１０ｅを有する外トロコイドの外側部分である。デカルト座標のハイポトロコイドの方程式は、
2015526667.tif 000004
2015526667.tif 000005
である。
５．カートリッジの開口部３８の長さは、
基本的な実施形態の変速機（図１）用では、Ｌ７≧Ｈ＋ｂ５、
短縮型の小型変速機（図２）用では、Ｌ７≧２Ｈｓｈｏｒｔ＋ｂ５、
とすべきである。
６．ピストンの長さは、
両実施形態の変速機用の通常ピストン（図１、２ａ）では、Ｌ３＞ｌ７−ｂ５、
短縮型の小型変速機の短いピストン（図２ａ）では、Ｌ３ｓｈｏｒｔ＞（ｌ７−ｂ５）／２、
とすべきである。
７．キャップの内面間のハウジング空洞部の長さは、
基本的な実施形態（図１）用では、Ｌ４＝２Ｌ３＋ｂ５、
短縮型の小型変速機（図２ａ）用では、Ｌ４ｓｈｏｒｔ＝Ｌ３＋Ｌ３ｓｈｏｒｔ＋ｂ５、
とすべきである。
８．流体変速機の比は、可動壁からコアまでの距離ｈ１のｈ２（図１、２）に対する比と等しく、すなわち、ｕ＝ｎ２／ｎ１＝ｈ１／ｈ２である。ここで、ｎ１およびｎ２は、駆動シャフトと被駆動シャフトの回転速度である。
【００４１】
参考文献の一覧
１．Richard  van  Basshuysen  ／  Fred  Schafer  （Hrsg．）．  Handbuch  Verbrennungsmotor．  Grundlagen，  Komponenten，  Systeme，  Perspektiven．  ３．，  vollstandig  uberarbeitete  und  erweiterte  Aufla．  ATZ  ／  MTZ  Fachbuch；
２．  V．K．  Vakhlamov，  M．G．  Shatrof，  A．A．  Yurchevsky．  Cars．  Theory  and  construction  of  cars  and  motors．  Textbook．  Moscow．  Publishing  centre  “Academy”．  ２０１０．
【００４２】
図中の構成要素の符号リスト
１−左側のシャフト
１’−短い駆動シャフト
２−右側のシャフト
３−歯状リムを有するピストン
３’−単純なピストン
３’’−短いピストン
４−ハウジング
５−単純なコア
５’−１つのチャネルを有するコア
５’’−２つのチャネルを有するコア
６−フランジアーム
６’−ロッドアーム
７−深さが異なる４つのチャネルを有するカートリッジ
７Ｉ−４つの端部フローチャネルと２つの深いフローチャネルを有するカートリッジ
７ＩＩ−深いフローチャネルと浅いフローチャネルを有するカートリッジ
７ＩＩＩ  −２つの浅いフローチャネルと４つの端部チャネルを有するカートリッジ
７ＩＶ−４つの浅いフローチャネルを有するカートリッジ
８−歯状リムを有するキャップ
８’−単純なキャップ
９−円形穴を有するクランプ
９’−形成穴を有するクランプ
１０−クランプを収容するための可動壁
１０’−補償器を収容するための可動壁
１１−調整座金
１２−ハウジング開口部
１３−制御アームを固定するための取付パッド
１４−継手
１５−歯状ホイール
１６−ギア
１７−シャフトカム
１７’−短いシャフトカム
１８−キャップ用のシェルベアリング
１９−ピストン用のシェルベアリング
２０−コア用のシェルベアリング
２１−キャップ用シール
２２−ハウジング開口部用のシール
２３−カートリッジ用シール
２４−コア用シール
２５−可動壁用シール
２６−シャフト用シール
２７−スラスト回転補償器
２８−キャップ用ボールベアリング
２９−ピストン用ボールベアリング
３０−コア用ボールベアリング
３１−カートリッジの軸方向の外側チャネル
３２−コアの穿孔部
３３−カートリッジの組み合わせたバイパスチャネル
３４−円周状バイパスチャネル
３５−可変深さのフローチャネル
３５’−カートリッジの浅いフローチャネル
３５’’−カートリッジの深いフローチャネル
３６−カートリッジのスロットを作る端部チャネル
３７−カートリッジ端部の穿孔部
３８−カートリッジの長手方向の通路
３９−カートリッジの固定用ねじ穴
４０−クランプの円形の中央穴
４０’−クランプの円形の中央穴
４１−可動壁のハイポドロコイド状の穴
４２−バイパスチャネルのプラグ
【図１】
2015526667.tif 000010
【図２ａ】
2015526667.tif 000011
【図２ｂ】
2015526667.tif 000012
【図３】
2015526667.tif 000013
【図４ａ】
2015526667.tif 000014
【図４ｂ】
2015526667.tif 000015
【図４ｃ】
2015526667.tif 000016
【図４ｄ】
2015526667.tif 000017
【図５ａ】
2015526667.tif 000018
【図５ｂ】
2015526667.tif 000019
【図５ｃ】
2015526667.tif 000020
【図６ａ】
2015526667.tif 000021
【図６ｂ】
2015526667.tif 000022
【図６ｃ】
2015526667.tif 000023
【図７ａ】
2015526667.tif 000024
【図７ｂ】
2015526667.tif 000025
【図８ａ】
2015526667.tif 000026
【図８ｂ】
2015526667.tif 000027
【図９ａ】
2015526667.tif 000028
【図９ｂ】
2015526667.tif 000029
【図９ｃ】
2015526667.tif 000030
【図１０ａ】
2015526667.tif 000031
【図１０ｂ】
2015526667.tif 000032
【図１１ａ】
2015526667.tif 000033
【図１１ｂ】
2015526667.tif 000034
【図１２ａ】
2015526667.tif 000035
【図１２ｂ】
2015526667.tif 000036
【図１３ａ】
2015526667.tif 000037
【図１３ｂ】
2015526667.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月23日(2014.8.23)
【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】
ハウジングと、キャップと、２つのシャフトと、制御ユニットと、動力流体と相互作用する回転機構とを含む制御式流体変速機において、前記キャップと前記回転機構のピストンの間に歯車伝動装置が取り付けられることを特徴とする流体変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の流体変速機において、前記ハウジングが、制御アーム用の開口部と、動力流体および回転運動を変換する機構で完全に充填される内部空洞部と、を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項３】
請求項２に記載の流体変速機において、内部の前記回転運動を変換する機構に固定され、前記ハウジングの前記開口部に沿って移動可能な突出アームが設けられた制御デバイスを具えることを特徴とする流体変速機。
【請求項４】
請求項３に記載の流体変速機において、前記ハウジングの両端に装着された前記キャップの内面が前記ピストンの面と摺動接触できるように加工され、前記キャップは、その中を通るシャフトおよび前記ピストンのギアと内部で係合する固定された中央ギアを支持するための中央穴を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項５】
請求項４に記載の流体変速機において、前記シャフトに、前記シャフトの軸に対して偏心距離ｅで偏心した円筒面を有し、前記ピストンに隙間嵌めするようなカムが設けられることを特徴とする流体変速機。
【請求項６】
請求項５に記載の流体変速機において、動力流体と相互作用する前記機構の主部分はピストンであり、前記ピストンの面は前記キャップおよびコアの面と摺動接触できるように加工され、前記ピストンには内部に埋め込まれたギアが設けられており、前記ピストンの外面はハイポトロコイドによって形成され、当該ハイポトロコイドは、
Ｘ＝ｅ（５Ｓｉｎτ−Ｓｉｎ２τ）、
Ｙ＝ｅ（５Ｃｏｓτ＋Ｃｏｓ２τ）、
によってデカルト座標に表わされ、任意パラメータはτ＝０〜２πであることを特徴とする流体変速機。
【請求項７】
請求項６に記載の流体変速機において、カートリッジの端部に他の要素を配置するための中央ソケットが加工され、外面に制御アームを取り付けるための取付パッドがあり、中央の開口部の断面形状は外トロコイドの外側曲線であり、
2015526667.tif 000039
2015526667.tif 000040
であることを特徴とする流体変速機。
【請求項８】
請求項７に記載の流体変速機において、隔壁であるコアを具えており、当該コアが、前記ピストンの端面と摺動接触する平坦な端面と、前記駆動シャフトが通過する中央穿孔部と、外面とを有し、前記外面は、前記カートリッジの長手方向の開口部断面と同一の外トロコイドによって形成されるが、前記コアに対して前記カートリッジが長手方向に変位できるような公差を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項９】
請求項８に記載の流体変速機において、前記カートリッジ端部の前記ソケットに配置され、前記ソケットの底部およびクランプと摺動接触する可動壁であって、１６ｅよりも大きい外径を有するディスク型であるが、その中央穴は、当該穴を通ってピストンが移動可能な公差を有する前記ピストンの外面と同一のハイポトロコイドによって形成される可動壁を具えることを特徴とする流体変速機。
【請求項１０】
請求項９に記載の流体変速機において、前記クランプが、前記可動壁と摺動接触する平坦な内側端面と中央穴とを有し、前記カートリッジの端部に取り付けられることを特徴とする流体変速機。
【請求項１１】
内部の回転運動を変換する機構に固定された制御アーム用の開口部と、動力流体および前記回転運動を変換する機構で充填される内部空洞部とを有するハウジングと、内面がピストンの面と摺動接触できるように加工され、中を通ってシャフトを支持するための穴を有するキャップと、２つのシャフトとを含む制御式流体変速機において、前記シャフトに、前記シャフトの軸に対して偏心距離ｅで偏心した円筒面を有し、前記ピストンに隙間嵌めするようなカムが設けられることを特徴とする流体変速機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の流体変速機において、動力流体と相互作用する前記機構の主部分はピストンであり、前記ピストンの面は前記キャップおよびコアの面と摺動接触できるように加工されており、前記ピストンの外面はハイポトロコイドによって形成され、当該ハイポトロコイドは、
Ｘ＝ｅ（５Ｓｉｎτ−Ｓｉｎ２τ）、
Ｙ＝ｅ（５Ｃｏｓτ＋Ｃｏｓ２τ）、
によってデカルト座標に表わされ、任意パラメータはτ＝０〜２πであることを特徴とする流体変速機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の流体変速機において、カートリッジの端部に他の要素を配置するための中央ソケットが加工され、外面に制御アームを取り付けるための取付パッドがあり、中央の開口部の断面形状は外トロコイドの外側曲線であり、
2015526667.tif 000041
2015526667.tif 000042
であることを特徴とする流体変速機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の流体変速機において、隔壁であるコアを具えており、当該コアが、前記ピストンの端面と摺動接触する平坦な端面と、前記駆動シャフトが通過する中央穿孔部と、外面とを有し、前記外面は、前記カートリッジの長手方向の開口部断面と同一の外トロコイドによって形成されるが、前記コアに対して前記カートリッジが長手方向に変位できるような公差を有することを特徴とする流体変速機。
【請求項１５】
請求項１４に記載の流体変速機において、前記カートリッジ端部の前記ソケットに配置され、前記ソケットの底部およびクランプと摺動接触する可動壁であって、１６ｅよりも大きい外径を有するディスク型であるが、その中央穴は、当該穴を通ってピストンが移動可能な公差を有する前記ピストンの外面と同一のハイポトロコイドによって形成される可動壁を具えることを特徴とする流体変速機。
【請求項１６】
請求項１５に記載の流体変速機において、前記クランプが、前記可動壁と摺動接触する平坦な内側端面と中央の円形穴または形成穴とを有し、前記カートリッジの端部に取り付けられることを特徴とする流体変速機。
【国際調査報告】
2015526667.tif 000043
2015526667.tif 000044
2015526667.tif 000045
2015526667.tif 000046
2015526667.tif 000047
2015526667.tif 000048