(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２入力側シャフト（Ａ、Ｂ）からの回転速度を組み合わせた合計を第１出力側シャフト（Ｃ）に与える機械的変速装置であって、
第２入力側シャフトが第１入力側シャフトの回転速度の半分の回転速度で回転するように第１および第２入力側シャフトを連結するギアトレイン（ＴＲ、Ｒ１、Ｒ２）と、
第１および第２入力側シャフトのそれぞれに対し、該入力側シャフトに結合し、該入力側シャフトの回転動作を出力として伝える第１状態、および該入力側シャフトの回転動作を出力として伝えない第２状態を有するクラッチ（ＩＮＮ）と、
各クラッチから出力される回転動作を受け取り、受け取った回転動作を組み合わせた回転動作を第１出力側シャフトに伝える第１ディファレンシャルギア（Ｄ１、ＳＣＤ）とを備え、
第１入力側シャフトが回転速度Ｖで駆動される場合、
第１入力側シャフトに結合するクラッチ、および第２入力側シャフトに結合するクラッチが第２状態であれば、第１出力側シャフトの回転速度は０になり、
第１入力側シャフトに結合するクラッチが第１状態であり、第２入力側シャフトに結合するクラッチが第２状態であれば、第１出力側シャフトの回転速度はＶになり、
第１入力側シャフトに結合するクラッチが第２状態であり、第２入力側シャフトに結合するクラッチが第１状態であれば、第１出力側シャフトの回転速度は０．５Ｖになり、
第１入力側シャフトに結合するクラッチ、および第２入力側シャフトに結合するクラッチが第１状態であれば、第１出力側シャフトの回転速度は１．５Ｖになることを特徴とする機械的変速装置。
【請求項２】
さらに、第３入力側シャフトと、第３入力側シャフトに結合するクラッチと、第２ディファレンシャルギア（Ｄ２）と、第２出力側シャフトとを備え、
上記ギアトレインは、第３入力側シャフトが第２入力側シャフトの回転速度の半分の回転速度で回転するように第１、第２および第３入力側シャフトを連結し、
第３入力側シャフトに結合するクラッチは、該入力側シャフトの回転動作を出力として伝える第１状態、および該入力側シャフトの回転動作を出力として伝えない第２状態を有し、
第２ディファレンシャルギアは、第３入力側シャフトに結合するクラッチおよび第１出力側シャフトから出力される回転動作を受け取り、受け取った回転動作を組み合わせた回転動作を第２出力側シャフトに伝え、
第２出力側シャフトの回転速度は、０．２５Ｖの増分で、各クラッチの状態に応じて、０から１．７５Ｖの範囲の中で変化することを特徴とする請求項１に記載の機械的変速装置。
【請求項３】
さらに、第３および第４入力側シャフトと、第３入力側シャフトに結合するクラッチと、第４入力側シャフトに結合するクラッチと、第２および第３ディファレンシャルギア（Ｄ２、Ｄ３）と、第２および第３出力側シャフトとを備え、
上記ギアトレインは、第３入力側シャフトが第２入力側シャフトの回転速度の半分の回転速度で回転し、第４入力側シャフトが第３入力側シャフトの回転速度の半分の回転速度で回転するように第１、第２、第３および第４入力側シャフトを連結し、
各入力側シャフトに結合するクラッチは、該入力側シャフトの回転動作を出力として伝える第１状態、および該入力側シャフトの回転動作を出力として伝えない第２状態を有し、
第２ディファレンシャルギアは、第３入力側シャフトに結合するクラッチおよび第４入力側シャフトに結合するクラッチから出力される回転動作を受け取り、受け取った回転動作を組み合わせた回転動作を第２出力側シャフトに伝え、
第３ディファレンシャルギアは、第１出力側シャフトおよび第２出力側シャフトから出力される回転動作を受け取り、受け取った回転動作を組み合わせた回転動作を第３出力側シャフトに伝え、
第３出力側シャフトの回転速度は、０．１２５Ｖの増分で、各クラッチの状態に応じて、０から１．８７５Ｖの範囲の中で変化することを特徴とする請求項１に記載の機械的変速装置。
【請求項４】
さらに、第３、第４および第５入力側シャフトと、第３入力側シャフトに結合するクラッチと、第４入力側シャフトに結合するクラッチと、第５入力側シャフトに結合するクラッチと、第２、第３および第４ディファレンシャルギアと、第２、第３および第４出力側シャフトとを備え、
上記ギアトレインは、第３入力側シャフトが第２入力側シャフトの回転速度の半分の回転速度で回転し、第４入力側シャフトが第３入力側シャフトの回転速度の半分の回転速度で回転し、第５入力側シャフトが第４入力側シャフトの回転速度の半分の回転速度で回転するように第１、第２、第３、第４および第５入力側シャフトを連結し、
各入力側シャフトに結合するクラッチは、該入力側シャフトの回転動作を出力として伝える第１状態、および該入力側シャフトの回転動作を出力として伝えない第２状態を有し、
第２ディファレンシャルギアは、第３入力側シャフトに結合するクラッチおよび第４入力側シャフトに結合するクラッチから出力される回転動作を受け取り、受け取った回転動作を組み合わせた回転動作を第２出力側シャフトに伝え、
第３ディファレンシャルギアは、第１出力側シャフトおよび第２出力側シャフトから出力される回転動作を受け取り、受け取った回転動作を組み合わせた回転動作を第３出力側シャフトに伝え、
第４ディファレンシャルギアは、第５入力側シャフトに結合するクラッチおよび第３出力側シャフトから出力される回転動作を受け取り、受け取った回転動作を組み合わせた回転動作を第４出力側シャフトに伝え、
第４出力側シャフトの回転速度は、０．０６２５Ｖの増分で、各クラッチの状態に応じて、０から１．９３７５Ｖの範囲の中で変化することを特徴とする請求項１に記載の機械的変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  以下に説明する発明は、「ギアによる機械的変速」のカテゴリーに属するが、その特徴から無段階変速装置の利点をも有する。変速比は幅広く（極小から極大）、その変更度合いは微小である。
【背景技術】
【０００２】  主に機械的変速技術は３種類存在する：マニュアル式（最も一般的）、トラックの場合最大で２０速、一般車で６速；エピサイクリック式（通常オートマチック）；無段階変速装置所謂ＣＶＴ。
【発明の開示】
【発明の効果】
【０００３】  機構は多様性を持ち、製造工程での僅かな変更により多種のものを作り出せる。前進全速；後退１速と複数速の前進；後退複数速；前進、後退同数速。【０００４】  それぞれのギアはクラッチを入れる際の各規定コードに従って選択される。「変速」は即刻行なわれ、クラッチの補助無しに「常に変更できる」状態に有る。又ニュートラルも備える。【０００５】  同機構は、出力側で複数速度を提供する（入力側と同等）。使用されるデフの数に準じた装置の複雑さに応じて、変速数とその増分は変化する。例：デフ１＝３速、デフ２＝７速、デフ３＝１５速、デフ４＝３１速となる。このアプリケーションでのデフ機能は以下の通り：同回転方向を持つ２本の入力側シャフトでの加算により計算されたエンジントルク値を、３番目の出力側シャフトに与える。【０００６】  図１は、加算に要するデフを示す。ＡとＢが同回転方向を持つ入力側のシャフトである。ＢはＲ１、Ｒ２の歯車により半減される。歯車Ｒ１は中心部に穴が開いており、入力側シャフトＡが自由に通過できる。又、ＳＣＤと命名されるディファレンシャル・ケースと一体化している。両入力側に設置された回転自在のクラッチＲＬが非常に重要なポイントであり、入力側の名目方向と反対の回転を停止させる。これは例えば、２つの内一方の側でレベルゼロの場合、出力側Ｃに負荷をかけることでゼロの入力側で方向転換し、出力側のトルクをゼロ化する効果を得る。ＲＣは４つの円錐型ギアである。【０００７】  出力側ＣはＡとＢの合計に等しいが、回転方向は反対である。
回転自在の仕組みは、ここで取上げるギアの内部で使用されるものではなく、単に解決策の一つと言える。【０００８】  ディファレンシャル機構が明確になったところで、装置の主要図に関する説明に移る。図２は、１から４のデフがどのように連結するのかを簡単に説明する。この作業により、最小３から最大３１速までの異なる変速比が得られる。２番目に重要なのは、デフＤの前に設置されるギア・トレインＴＲであることが図から理解できる。デフへの入力側シャフトはＴＲから出ており、左から右へ向かいそれぞれの速度は、左側に隣接するものの５０％となる。便宜上、デフへの異なる入力側で、それぞれの速度をより遅いものとの比として説明する。最も低値である１は、ギアＵＳの最終出力側での速度増分が最小であり、又、機構での最低速度を意味する。【０００９】  以降、中度の複雑さと変速比数を持つ、３デフ式、４つの入力側シャフトを有するバージョンを、説明対象とする（図２．３）。【００１０】  図２．３の例は、１５速で変速比は１〜１５、段階ごとの増分は１のものを示す。１エンジンで考慮し得る入力部は、ＩＮで記される４箇所となる。それらはギア・トレイン前部にある。回転数８０回転／分のエンジンを想定し、変速比８の部分から入力する場合、ギア毎の増分は１０回転／分、従って出力部で１０〜１５０回転／分の速度を得る事が出来る。極右にある入力部は、最小の増分を記す（前述）；ここから８０回転／分の前記と同じエンジンでの入力を想定すると、もう一方のシャフト部分では、出力速度８０〜１２００回転／分を得、ギア毎の増分は８０回転／分となる。その他も同様に考えられる。【００１１】  このギアはしかし、ギアクラッチ無しでは機能し得ないことを述べる必要がある。図３．１に示すように、入力側各シャフト上にはクラッチＩＮＮがあり、それはギア・トレインとデフの間に設置されている。これらのクラッチは、必要に応じてデフに動きを伝える機能を果たし、そのコンビネーションにより可能な比率を決定する。コンビネーションは、表３．２の完成に活用された「２進法」ロジックに従う計算により確定される。表は、「かみ合わせたい」ギアに対するクラッチの状態を示す。【００１２】
水平軸は変速比に対応する名が付けられる入力側のシャフト、垂直軸は、ギア番号である。黒丸は、クラッチを通じた動作の伝達があることを、白丸は動作の伝達が無い事を示す。使用されるクラッチは「ダブル・アクション」のもの、つまり以下の事柄を要する：トランスミッション・ポジション（黒丸）、オープン・ポジション（白丸）。後者では、ギア・ケースを備えたデフに入るシャフトを両回転方向でブロックする必要がある（図３．１のＳＣＣ）。
【００１３】  以上発明の理論的説明が為された。実用に向けては複数シャフトの全回転方向を考慮する必要性から、異なるものとなるが、いずれにしても、全機構が正確に機能することが大切であろう。【００１４】  図１に示されるような加算の手続を行う２つのディファレンシャル入力シャフトの回転方向に応じて、出口Ｃでは、加算又は減算が行なわれる。ギアでそれらの計算が組合わされ、後退を含めた出力側の変速比が得られる。後退で複数速を得る事も可能であるが、当発明の場合、前進では最大１５速＋ニュートラルとなる。その他、多様な設定が可能である。【００１５】  以降、３ディファレンシャルが全て加算（図３．１で“＋”記号で表される）であるタイプ、従って、前進１５速であると考慮した上、説明を続ける。【００１６】  図４は、設備機能中の状態を示す。前述（図１、図３．１）とは異なる点が見られる：ギア・トレインＴＲの及び、デフ上の内歯歯車ＲＤＩ２個。図１で２つのディファレンシャル入力側Ａ、Ｂは同方向に回転する（和算を得るのに絶対必要条件）。しかし既知の如く、当発明のように４本シャフトの歯車トレインでは、エンジン変速は、シャフトからシャフトへと行なわれ、隣接するシャフトが同方向であることは無い。この為に、デフ上での内歯歯車の使用が必要となる：チェーンやベルトと同様、エンジンを反転させない。【００１７】  これらの歯車を採用しても、Ｒ３・ＲＤＩ間では、副次的入口のシャフトが邪魔をする為、ディファレンシャルで求められる減速率５０％以上を得る事は出来ない。ここで３分の２の比を得、その差異はギア・トレインでの比を変更する事で相殺される。前記トレインでは、異なる比が不規則に連続して発生する。これは正確に計算されれば、図３．１の理論値と同等である。【００１８】  ２つの歯車Ｒ１とＲ２は、５０％の減速比を有する。Ｒ１は、ディファレンシャル・ケースＤ３と一体化しており、Ｄ１からのシャフトが自由に通過できる穴が中心部に開いている。ＲＤＩでも同様である。ＳＣＣはギア・ケースで、クラッチＩＮＮ（詳細な図面は作成されていない）が固定される。ディファレンシャルＤ３は、他の２つと異なり、その全体は表記されていないが、Ｄ１、Ｄ２と全く同じものである。ＲＣは各ディファレンシャル内にある４つの円錐歯車である。最終出力側ＵＳは、入力側ＩＮと同方向で回転する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  機械工作所と合意する。
【実施例】
【００２０】  変速を要する全種の自動車、工業設備に有効。
【図１】
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【図２】
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【図３．１】
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【図３．２】
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【図４】
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