(57)【要約】直径が増加する円筒状インペラにおいて動力を受ける機械式トルクコンバータであって、前記インペラは、円周上に螺旋状ギヤラックを組み込んでおり、前記インペラの内部に収容されると共に前記ラックに係合する衛星背歯車の１グループから成る遊星システムを介して制御方法の動力を伝送することを特徴とする機械式トルクコンバータ。この衛星歯車は、回転する度に常に出力歯を特定の歯と合致すると共に各トルク状態のために同一の位置を維持することによって螺旋を周期的に変更させる。制御機構またはトルクセンサによるトルクを変化させるために、前記衛星歯車に接触する前記ラックの直径は、ネジ切りされた中央ロッドを伴って前記スパイダーを前進させる溝付きシャフトの回転によって、前記衛星の同一前進パターン内において、各螺旋の一巻きの所定の多数の位置で変化し、前記位置において全ての前記遊星システムを配置すると共に、積極的な方法および、所望のトルクに従って変化する速度において、前記遊星歯車と、前記セントラルギヤと、前記出力シャフトとに、トラクションを伝達する。
2006527828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械式トルクコンバータのための螺旋状ギヤラックであって、
固定ハウジング（２１）と、
スロットを有する主要トラクションコントロールシャフト(７)と、
直径が増加する円筒状インペラ(１０)と、
前記円筒状インペラ(１０)を外周上に一体化した螺旋状ギヤラック(２０)と、
二重連結シャフト（２２）と、
係止板(６)と、
前記ハウジング（２１）に固定されており、螺旋状のスプラインを有する、スプライン付き中央ロッド(８)と、
エンジンから運動を受け取る入力歯車(１)と、
前記入力歯車(１)と噛み合う第１環状歯車(２)と、
前部遊星歯車システムであって、
前記第１環状歯車(２)に固定された遊星歯車キャリアと、
前記遊星歯車キャリアに取り付けられた３つで一組の第１遊星歯車(４)またはそれ以上で一組の第１遊星歯車（４）と、
を備える前部遊星歯車システムと、
第１遊星歯車(４)に係合すると共に、前記円筒状インペラ(１０)に連結する第２環状歯車(３)と、
縦軸を有しており、回転するために前記主要トラクションコントロールシャフト（７）に固定的に連結されており、前記第１遊星歯車（４）と噛み合っており、前記係止板（６）に係止している太陽歯車(５)と、
前記太陽歯車(５)および固定ハウジングに連結されたセンサーばね(９)から成るコントロールシステムと、
前記ハウジング（２１）に係止するためと、前記円筒状インペラを解除するために、前記円筒状インペラ（１０）に取り付けられた一方向第１クラッチ（１９）と、
後部遊星歯車システムであって、
前記ギヤラック(２０)と噛み合う衛星歯車(１１)と、
前記衛星歯車（１１）に各シャフトによって連結される数個で一組のシャフト入り後部歯車(１３)と、
前記シャフト入り後部歯車(１３)を担持する数個で一組の旋回アーム(１６)と、
前記旋回アーム（１６）を互いに従動させる連結ロッド(１７)と、
前記後部歯車（１３）に係合する数個で一組の第２遊星歯車(１４)と、
を備える後部遊星歯車システムと、
前記旋回アーム（１６）と前記一組の第２遊星歯車とを保持する位置決めスパイダー（１２）であって、前記主要トラクションコントロールシャフト（７）に沿って、前記スロットと、前記螺旋状スプライン付き中央ロッド（８）のスプラインとによって前記スパイダーに固定されたピンの相互作用によって前記スロットを通して配置されている位置決めスパイダー（１２）と、
前記位置決めスパイダーに取り付けられていると共に、前記一組の第２遊星歯車(１４)に係合する中央歯車(１５)と、
前記中央歯車(１５)に固定されており、前記トルクコンバータからトルクを出力する前記二重連結シャフト（２２）に係合する外部シャフト（１８）と、
を備えることを特徴とする機械式トルクコンバータのための螺旋状ギヤラック。
【請求項２】
前記主要トラクションコントロールシャフト（７）、入力歯車（１）、第１遊星歯車（４）、衛星歯車（１１）、シャフト入り後部歯車（１３）、および第２遊星歯車（１４）は、互いに平行である軸を有することを特徴とする請求項１に記載の機械式トルクコンバータのための螺旋状ギヤラック。 
【請求項３】
前記太陽歯車(５)、第１環状歯車(２)、主要トラクションコントロールシャフト（７）、二重連結シャフト（２２）、係止板(６)、一方向クラッチ(１９)、円筒状インペラ(１０)、第２環状歯車(３)、位置決めスパイダー(１２)、スプライン付き中央ロッド(８)、および前記外部シャフト(１８)は、これら全てに共通する長手方向の軸を有することを特徴とする請求項１に記載の機械式トルクコンバータのための螺旋状ギヤラック。 
【請求項４】
前記円筒状インペラ（１０）および衛星システム（１１）は、
前記円筒状インペラ（１０）の内面に外周を一体化した螺旋状ギヤラック(２０)と、
前記螺旋状ギヤラック（２０）に噛み合うと共に前記シャフト入り後部歯車(１３)を連結する衛星歯車システムと、
旋回アーム（１６）を互いに従動させる連結ロッド（１７）と、
を備えることを特徴とする歯車システム。 
【請求項５】
前記旋回アーム（１６）は、前記スパイダーの前記アームの端部で旋回すると共に、同じ半径を維持するために前記連結ロッド(１７)によって互いに従動しており、前記衛星歯車が特にスパイダーの前進比の各位置のための３次元ベクトル位置を有する最も近接するラック（２０）の螺旋に係合するように延伸するためにスプリングが前記連結ロッドに搭載されていることを特徴とする請求項６に記載の機械式トルクコンバータのための螺旋状ギヤラック。
【請求項６】
前記衛星歯車は、前記ギヤラック（２０）に係合しており、各螺旋の一巻きの終わりから始まりまで第１および最後の螺旋歯が一致する特定の角度位置で周期的に変更し、いくつかのギヤラックがその連続性を失うことなく分離されることができ、同一のセントラルギヤとシンクロさせるために、前記外部シャフト（１８）と前記トルクコンバータの出力である前記二重連結シャフト（２２）とに結合されている後部遊星歯車システムにトルクを伝達することを特徴とする請求項６に記載の機械式トルクコンバータのための螺旋状ギヤラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車産業におけるエネルギー変換装置（すなわち動力伝達システムまたは変速システム（トランスミッションシステム））としての使用を主な目的とする。このシステムは、動力装置を使用するかもしくは定速駆動を必要とするいかなるシステムにも用いることができる。 
【背景技術】
【０００２】
本発明は、無段変速機（Infinitely Variable Transmission（IVT））（いくつかの設計がある）の新規でより単純な組立体を提供する。いくつかの設計においては、米国特許５，５６４，９９８にあるように、遊星歯車システムの部品（通常は太陽歯車）の速度の変更に動作の基礎が置かれ、別の部品（通常は環状歯車）に直接または間接的に一体化される出力シャフトに可変速度を提供する。この変化は、米国特許第５，３９５，２９２号に記載されるように一組もしくは複数の組のドーナツ型ディスクに摺動ローラーを使用する変位機構によって調節されるか、または米国特許第４，５５３，４５０号に記載されるように可変の直径を有するポールにおいて作動するベルトの使用よって調節される。別の設計としては、米国特許第４，６４４、８２１号にて図示されるように、トラクションを変化させるためにタービンとポンプとの間で油圧油が用いられるトルクコンバータが使用される。また、米国特許第４，２２９、９８５号において開示されるような、中間リングを有し、その角度を変化させることによって速度を調整する円錐ローラーシステムを使用する、無段変速機（ＣＶＴ）がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のどの場合においても、確実なトラクションを得ることはできず、介在する要素の滑りや摩擦を引き起こし、更には伝達駆動の効率性および信頼性に関与するエネルギーの多大な損失を引き起こして部品の磨耗および過剰な整備の必要性を引き起こす。 
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［発明の概要］
本発明は、可変的な出力を必要とするいかなる機構においても使用することができる円錐状螺旋歯車システムであって、この円錐状螺旋歯車システムは、遊星キャリアに取り付けられた第１環状歯車（２）を備える入力歯車（１）と、第２環状歯車（３）と、直径が増加する円筒状インペラに取り付けられた一方向クラッチ（１９）と、３つで一組の遊星歯車（４）またはそれ以上で一組の遊星歯車（４）と、太陽歯車（５）と、係止板（６）と、主要トラクションコントロールシャフト（７）と、二重連結シャフト（２２）と、螺旋状ギヤラック（２０）と、後部遊星歯車システムから構成される受領システム（１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７および１８）と、から成っており、衛星歯車（１１）は、放射状に動いてギヤラック（２０）に係合し、更に、直接または後部シャフト入りギヤ（１３）を介して後部遊星歯車システム（１４）に係合し、この後部遊星歯車システム（１４）は、これらが配置されるインペラの直径によって速度が変わる条件下でトラクションを中央歯車（１５）更には外部シャフト（１８）に伝達し、よって力が一定であればトルクは前記速度に関して逆比で変化することを特徴とする円錐螺旋歯車システムを提供する。（図１）。 
【０００５】
この伝達の一連の工程は、エンジン回転数を減少すると共にこのエンジン回転を遊星キャリア（２）、遊星歯車（４）、更に第２環状歯車（３）へ伝達する入力歯車（１）において、アクセルペダルの踏み込みに応じて開始する。その後、この回転は、内面にギヤラック（２０）を組み込んだ直径が増加する円筒状インペラ（１０）から成る機械式トルクコンバータに伝達される。前記インペラは、「ねじ込み（screw-in）」ラック方向にのみ回転するために一方向クラッチ（１９）に連結されており、その回転が制限されている。このラックは螺旋状で環状に配置されており、このラックの歯は互いに間隔を置いて配置されており、従って、このラック（２０）がこの周囲に沿ういかなる位置においても同じ衛星歯車（１１）を受容することができる。衛星歯車のクリアランスを取り除くために螺旋の一巻きにつき所定の数の歯を取り除いてもよい（特にインペラの直径が小さい場合）ので、太陽歯車が遊星歯車をその順序通りに保つため、回転の継続性を妨げることはない。 
【０００６】
トラクション受領システムの作動制御は、以下のように作動する。太陽歯車は、所定の角度（α）でこの太陽歯車の動きを停止させるために複数のストッパーを有する係止板（６）に係合されており、変速機に伝達されるトルクの反応を受け、センサースプリング（９）力を上回って、中央ロッドの螺旋状の溝およびスプラインを介して主要トラクションコントロールシャフト（７）をこの反力によって所定の回転量回転させて、長手方向に位置決めスパイダーを配置する。こうして、受領システム（１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７および１８）は、円錐状インペラの前記回転数を維持するために必要な位置まで、主要トラクションコントロールシャフト(７)を通して軸方向に動く。 
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
［発明の詳細な説明］
可変ピッチ率の変更は、以下のように作動する。主要トラクションコントロールシャフト（７）は、溝を介して摺動して受領トルクに対応する位置に配置されるピン（５５）によって位置決めスパイダー(１２)に係合する。 一方、第２環状歯車(３)に固定された円錐状インペラ(１０)は、ギヤラック（２０）から衛星ギヤ（１１）へ、そしてこの衛星ギヤに係合する後部シャフト入り歯車（１３）から旋回アーム（pivoting shaft）（１８）によって位置決めスパイダー（１２）に取り付けられた後部遊星歯車システム（１４）へとトラクションを伝達するために、（「ねじ込み」の方向に回転するので）一方向クラッチ(１９)から解放される。そしてこの後部遊星歯車システム（１４）は、この伝達の出力であると共に螺旋状ギヤラック（２０）に接触する直径によって変化する速度率で動作する二重連結シャフトに連結される外部シャフト（１８）に連結される中央歯車（１５）に係合する。（図１）。
【０００８】
ラック(２０)の直径または螺旋の直径を参照する場合、各一巻きの螺旋が一定の直径を有していないため、螺旋の平均直径を意味する点に留意する必要がある。 
【０００９】
インペラ(１０)の内側にありスパイダー（１２）に取り付けられた後部遊星歯車システムは、主要トラクションコントロールシャフト（７）のスロットに沿って円錐の軸の上を移動する。このトラクションコントロールシャフト（７）は、ハウジングまたはケース（２１）に通常は固定されていると共に軸に沿って螺旋状のスプラインを有するスプライン入り中央ロッド（８）に対して同心である。こうして、この歯車システムは、センサースプリングによって次の太陽歯車ストッパーまで回転する前記主要トラクションコントロールシャフト（７）によって半径方向の位置または長手方向の位置に配置されることができる。こうして、いかなる長手方向の位置においても、衛星歯車（１１）の位置は、所定のインペラ（１０）の直径ならびに角度位置に適合する。（図２）。 
【００１０】
螺旋状ギヤラック(２０)と衛星歯車(１１)との間の歯車システムの一連の工程の連続性原理は、衛星歯車の前部および螺旋の各一巻きが始まる箇所の相対位置を常に維持することに基づく。このことは、ラック(２０)が回転する度に、全ての衛星歯車（１１）が受領システム（１１,１２、１３,１４、１５,１６、１７および１８）の各所定の位置（α）で同一の歯でラック（２０）に係合し、螺旋の各一巻きの最後の歯が同一の螺旋の一巻きの開始点と常に一致するように歯の数が所定量増加することによって達成される。   
【００１１】
螺旋の各一巻きの周囲に、その前の螺旋の各一巻きの他の歯と一致するいくつかの歯がある（増加した歯数に等しい）。ゆえに、各螺旋の一巻きは、前記歯と歯の間の多数の弧（q）に分割され、そこにおいて、受領システム（１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７および１８）は位置を変えるための前後運動の間にのみ変位する。しかしながら、この螺旋周期的変位は、２つの歯が整列配置される角度位置(α)でのみ起こる。（図２）。 
【００１２】
受領システム（１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７および１８）の位置を変化させるために、このシステム全体が螺旋における同一の前進パターンで動き、よって、この一連の工程は、各角度位置（α）間の中間箇所（q）で保たれ、衛星歯車（１１）の前進は、螺旋の周囲の回転の増大または減少に比例する。従って、前記変位が直径を減少させる目的である場合に、インペラ(１０)と同じ回転方向に回転し、歯車は、螺旋の別の一巻きに移行する場合にその相対的な位置を保つためにラック（２０）をたどり、オフセット歯は、変更位置に一致しない。 
【００１３】
連結ロッド(１７)によって、衛星歯車（１１）は、インペラの(１０)軸（最も短い）に対して同じ距離を保つ一方で、「ねじ込み」回転を行うため、ラックの(２０)半径は、回転毎に広がる。このように、最も狭い部分にある一衛星歯車(１１)の接点は、螺旋の最も幅の広い部分に移行のする間、すなわち、この一衛星歯車がスパイダー（１２）の長手方向位置に対応する螺旋の終わりから始まりまでこの螺旋の一巻きを変更する間、失われる（図３）。螺旋の周期的変化の間にこの衛星歯車の歯にクリアランスを与えることにおいて、この螺旋は、螺旋の一巻から別の螺旋の一巻へと増大する半径を有し、この歯は、インペラ（１０）が一回転する毎に非係合状態となる。連続する確実な可変トルクの概念は、受け取り側システム（１１,１２、１３,１４、１５,１６、１７および１８）の少なくとも一つの衛星歯車(１１)が常にインペラのラック(２０)に接触しているという点に基礎が置かれる（図４）。
【００１４】
係止板(６)による螺旋の前記周期的変化は、ラック（２０）の所定の位置（α）でなされ、衛星歯車（１１）は、インペラ（１０）の各断面の最初と最後の歯が対応する位置で螺旋を常に変更し、よって、ノギスが作動するように歯の相殺（オフセット）をすることにより支障をきたさない。従って、センサースプリング(９)は、前記前進比を、弧（q）の数が各螺旋によって増加した歯の数に等しい特定の角度位置になるように設定し、結果として、歯の数が多くなればなるほど、角度位置(α)の数が多くなり、その結果として、伝達関係がより大きくなる。（図３）。 
【００１５】
接触半径を増減するための変位の間、この受領システムはインペラ(１０)に対してその相対位置を維持し、前記歯が一致しない箇所での螺旋の変更を避ける。 
【００１６】
ラック(２０)に係合する衛星歯車(１１)の移動をシンクロさせるために、歯数の増加は、各螺旋において常に同じであって、前記衛星歯車（１１）は、インペラ（１０）の軸における長手方向の各距離に対応するベクトル位置を常に保持する。
【００１７】
従って、動作を変更するために、受け取り側システム（１１,１２、１３,１４、１５、１６,１７および１８）は、前記のように、主要トラクションコントロールシャフト(７)上で動き、スプライン付き中央ロッド(８)（このコード（chord）はラック（２０）前進比に対してピッチ等価である）の前進比および回転を維持する（図５）。 
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、変速機の断面図である。
【図２】図２は、変速機の一位置を示す簡略裏面図である。
【図３】図３は、一連の円筒状変位を示す断面図である。
【図４】図４は、前記円筒状変位に沿う衛星歯車とギヤラックとの間の接点の側面図である。
【図５】図５は、ギヤラックの螺旋に沿う受領システムの長手方向の変位を示す、変速機の横断図である。
【図１】
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【図２】
2006527828.tif 000004
【図３】
2006527828.tif 000005
【図４】
2006527828.tif 000006
【図５】
2006527828.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月3日(2006.2.3)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
機械式トルクコンバータのための螺旋状ギヤラックであって、
固定ハウジング（２１）と、
スロットを有する主要トラクションコントロールシャフト(７)と、
直径が増加する円筒状インペラ(１０)と、
前記円筒状インペラ(１０)を外周上に一体化した螺旋状ギヤラック(２０)と、
二重連結シャフト（２２）と、
係止板(６)と、
前記ハウジング（２１）に固定されており、螺旋状のスプラインを有する、スプライン付き中央ロッド(８)と、
エンジンから運動を受け取る入力歯車(１)と、
前記入力歯車(１)と噛み合う第１環状歯車(２)と、
前部遊星歯車システムであって、
前記第１環状歯車(２)に固定された遊星歯車キャリアと、
前記遊星歯車キャリアに取り付けられた３つで一組の第１遊星歯車(４)またはそれ以上で一組の第１遊星歯車（４）と、
を備える前部遊星歯車システムと、
第１遊星歯車(４)に係合すると共に、前記円筒状インペラ(１０)に連結する第２環状歯車(３)と、
縦軸を有しており、回転するために前記主要トラクションコントロールシャフト（７）に固定的に連結されており、前記第１遊星歯車（４）と噛み合っており、前記係止板（６）に係止している太陽歯車(５)と、
前記太陽歯車(５)および固定ハウジングに連結されたセンサーばね(９)から成るコントロールシステムと、
前記ハウジング（２１）に係止するためと、前記円筒状インペラを解除するために、前記円筒状インペラ（１０）に取り付けられた一方向第１クラッチ（１９）と、
後部遊星歯車システムであって、
前記ギヤラック(２０)と噛み合う衛星歯車(１１)と、
前記衛星歯車（１１）に各シャフトによって連結される数個で一組のシャフト入り後部歯車(１３)と、
前記シャフト入り後部歯車(１３)を担持する数個で一組の旋回アーム(１６)と、
前記旋回アーム（１６）を互いに従動させる連結ロッド(１７)と、
前記後部歯車（１３）に係合する数個で一組の第２遊星歯車(１４)と、
を備える後部遊星歯車システムと、
前記旋回アーム（１６）と前記一組の第２遊星歯車とを保持する位置決めスパイダー（１２）であって、前記主要トラクションコントロールシャフト（７）に沿って、前記スロットと、前記螺旋状スプライン付き中央ロッド（８）のスプラインとによって前記スパイダーに固定されたピン（５５）の相互作用によって前記スロットを通して配置されている位置決めスパイダー（１２）と、
前記位置決めスパイダーに取り付けられていると共に、前記一組の第２遊星歯車(１４)に係合する中央歯車(１５)と、
前記中央歯車(１５)に固定されており、前記トルクコンバータからトルクを出力する前記二重連結シャフト（２２）に係合する外部シャフト（１８）と、
を備えることを特徴とする機械式トルクコンバータのための螺旋状ギヤラック。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
本発明は、無段変速機（Infinitely Variable Transmission（IVT））（いくつかの設計がある）の新規でより単純な組立体を提供する。いくつかの設計においては、米国特許５，５６４，９９８にあるように、遊星歯車システムの部品（通常は太陽歯車）の速度の変更に動作の基礎が置かれ、別の部品（通常は環状歯車）に直接または間接的に一体化される出力シャフトに可変速度を提供する。この変化は、米国特許第５，３９５，２９２号に記載されるように一組もしくは複数の組のドーナツ型ディスクに摺動ローラーを使用する変位機構によって調節されるか、または米国特許第４，５５３，４５０号に記載されるように可変の直径を有するポールにおいて作動するベルトの使用よって調節される。別の設計としては、米国特許第４，６４４、８２１号にて図示されるように、トラクションを変化させるためにタービンとポンプとの間で油圧油が用いられるトルクコンバータが使用される。また、米国特許第４，２２９、９８５号において開示されるような、中間リングを有し、その角度を変化させることによって速度を調整する円錐ローラーシステムを使用する、無段変速機（ＣＶＴ）がある。また、ヨーロッパ特許第１，２３９，１８６号にあるように、接触直径を変化させて出力速度を変化させるために円錐状インペラに沿って配置されるローラーから構成されるシステムがある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006527828.tif 000008
【国際調査報告】
2006527828.tif 000009
2006527828.tif 000010