(57)【要約】  トランスミッションであって、第２の駆動要素との結合のために回転シャフト上に偏心的にかつ自由に回転可能に支持されたホイール(２４)を備えた、第１の駆動要素との結合のための回転シャフト(１４)を備え、さらに、回転シャフトに対して同心的にかつ回転可能に配置されたリングを備えるトランスミッション。リング(８)は、ホイールのトレッド(１０)と協働する第１のトレッド(９)と、補助駆動要素のトレッドと協働する第２のトレッド(１１)とを備え、回転シャフトの回転は、回転シャフトの中心線を中心とするホイールの対応する円形公転動作を生じ、一方、それ自身の軸線を中心とするホイールの回転は、回転シャフトの回転に、そして回転シャフトの中心線を中心とするリングの回転に依存する。ホイールは、さらに、リングのように異なる伝達レシオで回転シャフトと同心的に配置された補助リング(２６)のトレッドと協働する。
2012527589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスミッションであって、第２の駆動要素との結合のために回転シャフト上に偏心的にかつ自由に回転可能に支持されたホイールを備えた、第１の駆動要素との結合のための前記回転シャフトを備え、さらに、前記回転シャフトに対して同心的にかつ回転可能に配置されたリングを備え、前記リングは、前記ホイールのトレッドと協働する第１のトレッドと、補助駆動要素のトレッドと協働する第２のトレッドとを備え、前記回転シャフトの回転は、前記回転シャフトの中心線を中心とする前記ホイールの対応する円形公転動作を生じ、一方、それ自身の軸線を中心とする前記ホイールの回転は、前記回転シャフトの回転に、そして前記回転シャフトの前記中心線を中心とする前記リングの回転に依存し、前記ホイールは、さらに、前記リングのように異なる伝達レシオで前記回転シャフトと同心的に配置された補助リングと協働するようになっていることを特徴とするトランスミッション。
【請求項２】
リングおよび補助リングは、軸方向に離間した様式で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトランスミッション。
【請求項３】
前記ホイールは、軸方向延長部を介して、前記第２の駆動要素と結合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトランスミッション。
【請求項４】
前記第２の駆動要素の前記回転シャフトは、前記ホイールの前記回転シャフトと同軸であることを特徴とする請求項４に記載のトランスミッション。
【請求項５】
前記回転シャフトと共平行に配置された、さらなる回転シャフトを支持する、端部補助リングとして設計された補助リングが設けられており、これは、前記第２の回転シャフトとの結合をもたらすようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトランスミッション。
【請求項６】
前記補助リングは、偏心的にかつ自由に回転可能に配置された、さらなるホイールを備えた中間補助リングとして設計されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトランスミッション。
【請求項７】
前記ホイールは歯付きホイールであり、かつ、前記リングは、前記歯付きホイールと協働する第１の歯を備えかつ前記補助駆動要素の歯と協働する第２の歯を備える歯付きリングであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のトランスミッション。
【請求項８】
前記補助駆動要素は、トランスミッションを介して、前記回転シャフトと結合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のトランスミッション。
【請求項９】
前記補助駆動要素は、固定伝達レシオで前記回転シャフトと結合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のトランスミッション。
【請求項１０】
補助駆動要素と回転シャフトとの間の前記伝達レシオは、前記回転シャフトの一回転が、それ自身の軸線を中心とする前記ホイールの一回転を生じるようなものであることを特徴とする請求項９に記載のトランスミッション。
【請求項１１】
前記補助駆動要素はサーボモーターと結合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のトランスミッション。
【請求項１２】
前記回転公転動作をベアリングマウントするために、一つ以上のダブル偏心ベアリングが設けられ、このベアリングはそれぞれ、円筒形の第２のベアリング内に偏心的に収容された円筒形の第１のベアリングから形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のトランスミッション。
【請求項１３】
少なくとも一つのダブル偏心ベアリングを用いて、前記ベアリングが配置される面がシールされ、これによってベアリングシールドが形成されることを特徴とする請求項１２に記載のトランスミッション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトランスミッションに関し、これは第１の駆動要素との結合のための回転シャフトを備え、これは、第２の駆動要素との結合のためのシャフト上に偏心的にかつ自由に回転可能に支持されたホイールを備え、さらに回転シャフトに対して同心状にかつ回転可能に配置されたリングを備え、このリングは、ホイールのトレッドと協働する第１のトレッドおよび補助駆動要素のトレッドと協働する第２のトレッドを備え、回転シャフトの回転はその中心線を中心とするホイールの円形回転動作を生じ、一方、それ自身の軸線を中心とするホイールの回転は、回転シャフトの回転に、そして回転シャフトの中心線を中心とするリングの回転に依存する。
【背景技術】
【０００２】
そうしたトランスミッションは特許文献１から公知である。だが、補助リングが使用されるバリエータ(変速機)の実施形態においては、トランスミッションは適切には機能せず、たどたどしく動作することが判明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第2006/123927号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、二つの駆動要素間にバリエータを形成できるトランスミッションを意図しており、それを用いることで、利点を維持しながら、上記欠点を排除できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このために、本発明は、トランスミッションであって、第２の駆動要素との結合のためのシャフト上に偏心的にかつ自由に回転可能に支持されたホイールを備えた、第１の駆動要素との結合のための回転シャフトを備え、さらに回転シャフトに対して同心状にかつ回転可能に配置されたリングを備え、このリングは、ホイールのトレッドと協働する第１のトレッドおよび補助駆動要素のトレッドと協働する第２のトレッドを備え、回転シャフトの回転はその中心線を中心とするホイールの円形回転動作を生じ、一方、それ自身の軸線を中心とするホイールの回転は、回転シャフトの回転に、そして回転シャフトの中心線を中心とするリングの回転に依存し、ホイールはさらに、リングを用いたように、異なる伝達レシオで、回転シャフトと同心状に配置された補助リングのトレッドと協働するようになっているトランスミッションを提供する。
【０００６】
補助駆動要素を用いてリングを駆動することによって、リングの内側トレッドの周長は、いわば、相対的に、増大あるいは減少させることができ、この結果、ホイールの回転を望むとおりに設定できる。第１および第２のトレッドは、たとえば、それぞれ、リングの内歯および外歯として設計可能であるが、異なる直径の外歯あるいは内歯であってもよい。
【０００７】
好ましくは、ホイールは歯付きホイールであり、かつ、リングは、この歯付きホイールと協働する歯付きリングであり、かつ、第２の歯は補助駆動要素の歯と協働する。トレッドを歯として設計することで、良好かつ効率的に力が伝達される正確なトランスミッションを実現できる。
【０００８】
補助駆動要素は、たとえば固定された伝達レシオで、トランスミッションを介して、回転シャフトと結合できる。固定された伝達レシオを備えた、そうしたトランスミッションは、たとえば、歯付きリングの外歯と回転シャフトとの間の歯付きホイールトランスミッションによって実現できる。好ましくは、回転シャフトの一回転は、それ自身の軸線を中心として歯付きホイールの一回の逆回転を生じる。
【０００９】
サーボモーターと補助駆動要素とを結合することで、たとえば、補助駆動要素を、補助電気モーターを介して駆動されるウォームホイール(このウォームギアは歯付きリングの外歯と噛合する)として設計することによって、伝達レシオを自由に選択することができる。このようにして、トランスミッションはバリエータとして使用できる。ホイールはこの場合、たとえば、カルダンシャフトトランスミッションを介して、その回転シャフトが第１の駆動要素の回転シャフトと同時並行に延在する第２の駆動要素の入力シャフトと結合されてもよい。
【００１０】
本発明によれば、リングを用いたような異なる伝達レシオにおいて、上記ホイールは、回転シャフトと同心状に、リングに隣接して配置された、さらなる補助リングと協働する。これは、トランスミッションの動作不良およびどもりを防止し、それがスムーズに作動することを可能とすることが判明している。たとえば、ホイールとリングとの間の作用ラインのように、第１の駆動要素の回転シャフトへの作用ラインの別な距離を伴って、ホイールの歯は補助リングの歯と協働する。任意選択で、たとえば、楕円形歯付きホイールと協働する偏心歯付きホイールを用いて、異なる伝達レシオを実現することができる。たとえば、ホイールの歯は、ホイールとリングとの間の作用ラインとは異なる、第１の駆動要素の回転シャフトへの作用ラインの別な距離で、補助リングの歯と協働してもよい。
【００１１】
そうした補助リングは、回転シャフトと同時並行に配置された、さらなる回転シャフトを支持し、かつ、第２の駆動要素との結合を実現する、端部補助リングとして設計されてもよい。
【００１２】
これに代えて、上記リングは、偏心的にかつ自由に回転可能に配置された、さらなる補助ホイールを備えた中間補助リングとして設計可能であり、したがって、この構成を繰り返すことで多段バリエータを形成できる。そうした例においては、たとえば、回転シャフトに対して同心的にかつ回転可能に配置された第２のリングを設けることができ、この第２のリングは、補助ホイールのトレッドと協働する内側トレッドを備え、かつ、第２の補助駆動要素のトレッドと協働する外側トレッドを備える。
【００１３】
望むならば、上記補助ホイールはまた、端部補助リングを形成する第２の補助リングの内側トレッドと、あるいは、今度は第３のステージなどを構成するための第２の中間補助リングを形成する補助リングと協働してもよい。
【００１４】
一つ以上のサーボモーターによって第１および第２の補助駆動要素を駆動することによって、二つの制御ステージを備えたバリエータを形成できる。だが、補助駆動要素はまた、相互に異なる回転速度を持つブランチあるいは入力部を実現するために使用可能である。
【００１５】
回転公転動作をベアリングマウントするために、好ましくは、一つ以上のダブルベアリングが設けられ、これは、それぞれ、第２の円筒形ベアリング内に偏心的に収容された円筒形の第１のベアリングから形成される。
【００１６】
好ましい様式で、たとえば、ベアリングをアンギュラボールベアリングとして設計することによって、半径方向の力成分を吸収するためにだけでなく、軸方向の力成分を吸収するために設計できる。
【００１７】
ベアリングが配置される表面をシールすることで、ベアリングシールドを形成できる。
【００１８】
そうしたダブルベアリングおよび／またはベアリングシールドは、ホイールあるいは補助ホイールの回転公転動作をベアリングマウントするために、有利な様式で使用できるが、以下で説明するように、それ自体、異なる環境において、たとえば、カルダントランスミッション、オルダムカップリングあるいはフレキシブルカップリングを用いて従来様式で駆動されるＰＣポンプのヘリカルローターをベアリングマウントするために、有利な様式で使用可能である。
【００１９】
有利な実施形態では、トランスミッションは、ＰＣポンプあるいはＰＣモーターが形成できるようにヘリカルローターと結合される。
【００２０】
ここで、上記ホイールは、好ましくは、ステーター内に収まるローター中心線の周囲で延在する少なくとも一つの螺旋ワインディングを備えたローターと結合される。
【００２１】
ローターシャフトの一回転がそれ自身の軸線を中心としたホイールの１回の逆回転を生じるように伝達レシオが選択されるトランスミッションを使用することによって、ローターの公転および自転は、ステーターに半径方向の力を加えることなく行わせることができ、そしてさらに、ローターは、もはや、ステーター表面によってガイドされる必要はなく、それは独立した動作を行うことができる。
【００２２】
上記ダブルベアリングにおいてローターの自由端部を受けることで実現できるのは、ローターが、正確な嵌合を伴い、かつ、(望むならば)接触を伴わずに、ステーター開口内に収容できるということである。
【００２３】
ローターおよびステーターはいずれも、比較的硬質な素材、特にスチールから製造可能である。さらに、ローターとステーターとの間で、正確な嵌め合いを実現でき、この結果、ＰＣポンプはコンプレッサーとして、あるいはモーターとしてさえ使用できる。
【００２４】
有利な様式で、ステーターは肉薄構造を有する。ここで、その外面において、ステーターは軸方向に延在するリブを備えることができ、これは、冷却リブおよび／または補強リブとして機能し得る。
【００２５】
ローターを肉薄状に設計することで実現できるのは、それが比較的頑丈かつ軽量であるように設計可能であり、一方、さらに、ローターを冷却回路内に納める可能性が存在するということである。
【００２６】
望むならば、ローターは、このローター内に内部プロファイルを、たとえば螺旋状ボックスプロファイルを設けることによって、さらに強化できる。
【００２７】
中心線に沿ってステーターおよびローターの直径をシフトさせることによって、多段ポンプあるいはコンプレッサーを形成できる。
【００２８】
このようにして、キャビティからローター／ステーターの結合体への移動の方向において、一つ以上の容量シフトが実現できる。
【００２９】
そうしたシフトの位置において、受け開口内に開口する供給チャネルが設けられる場合、好ましい様式で混合ポンプを実現できる。
【００３０】
ローターシャフトが入力シャフトである場合、ローターは、ポンプ、コンプレッサーあるいはミキサーの変位体であってもよい。
【００３１】
ローターシャフトが出力シャフトである場合、ローターは、モーター、たとえば油圧モーター、あるいは内燃エンジンの変位体であってもよい。
【００３２】
好ましい様式で、断面内で直線的に延在するローターの側壁の部分は、さらに、弾性シールを実現するための表面の下方に配置されたキャビティを備えてもよい。そうしたキャビティは、たとえば、液状物質で満たされてもよく、これは、ステーターの低圧側においてシーリング突起が形成されることを可能とする。
【００３３】
そうしたキャビティは、たとえば、ステーター壁に取り付けスロットを設けることによって形成されてもよく、この中には、任意選択で液状物質で満たされた中空コアストリップを収容できる。
【００３４】
望むならば、ローターおよびステーターの協働面はまた、化学的に抵抗力のある素材、耐磨耗素材および／または摩擦低減素材などのライニング素材を備えていてもよい。
【００３５】
そうしたライニング素材の例は、たとえば、ＰＴＦＥあるいはセラミック素材である。
【００３６】
図示する、さまざまな実施例に基づいて、上記トランスミッションについて、さらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】トランスミッションの第１実施形態の概略側断面図である。
【図２】図１のトランスミッションの概略正面図である。
【図３】ＰＣポンプに連結された図１のトランスミッションの概略平面図である。
【図４】ＰＣポンプのステーターの概略正面図であり、その上のトランスミッションの対応するポジションと共にステーターのポジションが連続的なステップで示されている。
【図５】冷却リブを備えた薄肉ステーターの概略長手方向断面図である。
【図５Ａ】図５の線Ａ‐Ａに沿った断面図である。
【図６】直径が変化するローター・ステーター組み合わせの概略長手方向断面図である。
【図７】偏心ダブルベアリングを用いてベアリングマウントされたＰＣポンプのヘリカルローターの概略長手方向断面図である。
【図８】自由伝達レシオを持つトランスミッションの変形例の概略正面図である。
【図９】図８のトランスミッションの概略断面図である。
【図１０】トランスミッションの多段変形例の概略断面図である。
【図１１】偏心ホイールを備えた入力シャフトの分解図である。
【図１２】四つの偏心ホイールを備えた入力シャフトの分解図である。
【図１３】四つの偏心ホイールを備えた入力シャフトの斜視図である。
【図１４Ａ】第２の入力シャフトの斜視図である。
【図１４Ｂ】第２の入力シャフトの断面図である。
【図１５Ａ】第１の入力シャフト、第２の入力シャフトおよび偏心ホイールの斜視図である。
【図１５Ｂ】第１の入力シャフト、第２の入力シャフトおよび偏心ホイールの断面図である。
【図１６Ａ】第１の入力シャフト、第２の入力シャフトおよび偏心ホイールの回転状態での斜視図である。
【図１６Ｂ】第１の入力シャフト、第２の入力シャフトおよび偏心ホイールの回転状態での斜視図であり、第２の入力シャフトが同様に回転している。
【図１６Ｃ】組み立てられたホイールの断面図である。
【図１６Ｄ】一体部品として製造されたホイールの斜視図である。
【図１７Ａ】トランスミッションの斜視図である。
【図１７Ｂ】トランスミッションの断面図である。
【図１８Ａ】内部トレッドを備えたトランスミッションの正面図である。
【図１８Ｂ】内部トレッドを備えたトランスミッションの断面図である。
【図１８Ｃ】内部トレッドを備えたトランスミッションの斜視図である。
【図１８Ｄ】互いに反対方向に回転する入力シャフトを備えた内部トレッドを備えたトランスミッションの斜視図である。
【図１９Ａ】小さな偏心率を備えた内部トレッドを備えたトランスミッションの正面図である。
【図１９Ｂ】小さな偏心率を備えた内部トレッドを備えたトランスミッションの断面図である。
【図１９Ｃ】小さな偏心率を備えた内部トレッドを備えたトランスミッションの側断面図である。
【図２０】偏心ホイールの移動中心線を伴った側面図および正面図である。
【図２１】出力シャフトに中心開口を備えたトランスミッションの側断面図である。
【図２２】第２の出力シャフトを備えたトランスミッションを示す図である。
【図２３】本発明に基づくトランスミッションを示す図であり、第２の入力シャフトのサーボドライブが交換されている。
【図２４】第２の出力シャフトがローターであるトランスミッションを示す図である。
【図２５】完全なポンプ駆動部におけるトランスミッションを示す図である。
【図２６】本発明に基づいて提案される、一方で歯付きホイールと歯付きリングとの、そして他方で歯付きホイールと補助歯付きリングとの間の異なる伝達レシオの概略斜視図である。
【図２６Ａ】トランスミッションのさらなる実施形態を示し、異なるレシオを備えた図２６のトランスミッションは鏡映部分を伴って完全なものとなっている。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図面は、非限定的な代表的実施形態として提示した好ましい実施形態を大まかに示したものに過ぎないことに留意されたい。各図中、同一あるいは対応する部材には同じ参照数字が付されている。
【００３９】
図１ないし図４はトランスミッション１を示している。トランスミッション１は、中心線Ｈ１に関して回転可能に配置された回転シャフト２を備える。回転シャフトは、第１の駆動要素３、たとえば電気モーターとの結合のために設計されている。回転シャフト２は、回転シャフト２の上で、偏心率ｅで偏心的に支持された歯付きホイール４を備える。歯付きホイールは、それ自身の中心線Ｈ２に関して自由に回転できるように、回転シャフト２上で支持される。歯付きホイール４は、第２の駆動要素５との結合のために設計されるが、これは、たとえば、ＰＣポンプ７のローター６に結合される。
【００４０】
トランスミッション１はさらに、偏心的に、かつ、回転シャフト２の中心線Ｈ１を中心として自由に回転できるように配置された歯付きリング８を備える。歯付きリング８は、歯付きホイール４の歯１０と協働する第１の歯９を備える。
【００４１】
歯付きリング８は、さらに、補助駆動要素１３の歯１２と協働する第２の歯１１を備える。
【００４２】
この代表的実施形態においては、補助駆動要素は、固定伝達レシオで回転シャフト２と結合された歯付きホイールである。このために、回転シャフトは、中心線Ｈ１を中心として回転するよう配置された歯付きホイール３５を支持するが、この歯付きホイール３５は歯付きホイール３６と協働し、これは、今度は、回転軸線Ｈ４を中心とする歯付きホイールとして設計された補助駆動要素１３と共に回転する。
【００４３】
ここで、補助駆動要素１３と回転シャフト２との間の伝達レシオは、回転シャフト２の一回転が、それ自身のシャフトの中心線Ｈ２を中心とする歯付きホイール４の逆回転を生じるようなものである。
【００４４】
歯付きホイール４は回転シャフト２の偏心突起１４上に設けられるが、これはシャフト直径の中に位置する。もちろん、シャフトに対して突出するクランクを備えることも可能であり、その上に、歯付きホイールを設けることができる。
【００４５】
ＰＣポンプのローター６は、ローター中心線Ｈ３の周囲で延在する一つの螺旋ワインディング１５を備える。ローター中心線は、ローターシャフト２の中心線Ｈに対して、偏心中間距離ｅを伴って、実質的に平行に延びているが、これはローター６の中心線と一致する。ローター６はステーター１６の受け開口１７内に収容される。受け開口１７は、回転シャフト２の中心線Ｈ１に対して偏心距離ｅで実質的に平行に延在する二つの螺旋キャビティ１８を備えるが、当該キャビティ同士は、ステーター１６の中央領域１９を介して相互接続される。
【００４６】
ステーターの螺旋ワインディング１８のピッチはローター６の螺旋ワインディング１５のピッチの２倍である。したがってステーター１６の螺旋ワインディング１８の数は、ローター６の螺旋ワインディング１５の数よりも一つ大きい。
【００４７】
ローター６およびステーター１６は、スチールあるいはその他の類似の比較的硬質な素材から製造される。ローターおよびステーターの協働面は、ライニングを、たとえばセラミックコーティングを備える。
【００４８】
図５に示すように、ステーター５は薄肉構造を有する。その外側面において、ステーター１６は軸方向に延在するリブ２０を備えるが、これは、複合冷却・補強リブとして機能する。
【００４９】
図６に示すように、ローターおよびステーターは、小さな直径Ｄ１から大きな直径Ｄ２へと変化する断面を備え、この結果、ポンプは二つのステップを備える。直径Ｄ２を備えた幅広部分の位置において、ステーターの受け開口１７内へと開口するチャネルが設けられた場合、このチャネルは、圧送される基質に対して混合される物質を供給するために使用できる。
【００５０】
図３は、ＰＣポンプ７が、ステーター受け開口内でローター６が動く結果としての変位スペース移動の助けによって、そこからセメントスラリーが吸い出され、かつ、加圧出口へと押しやられるセメントスラリー投入部２０を備えることを示している。
【００５１】
セメントスラリー投入部２０の一方側の壁はベアリングシールド３０によって形成される。図７において、ベアリングシールド３０がより詳しく示されている。このベアリングシールドは、ローター６およびそれと結合された歯付きホイール４の回転公転動作をベアリングマウントする。ベアリングシールドは、第２の円筒形ベアリング３２内に偏心的に収容された第１の円筒形ベアリング３１から形成される。半径方向力成分だけでなく、スラリーによってローターに加えられる軸方向力成分を吸収するために、ベアリング３１はそれぞれダブルアンギュラーボールベアリングとして設計される。スラリーの通過を防止するために、その中にベアリングが配置される表面はシールされる。図７に示す実施形態において、ダブルベアリングは、偏心ダブルベアリングの助けによってトランスミッションが係合するローターの側面をガイドすることによって、その中にローターが偏心的に収容されるステーターの中心線の周囲で、それ自身の長手方向軸線を中心としてヘリカルローターが回転的に公転する進行性キャビティ装置のために有利な様式で使用できる。
【００５２】
図４は、一回の完全な回転をするときに、連続的なステップを経て、どのようにステーターが前進するかを示している。ここで、ステーター１６は、それ自身の中心線Ｈ３を中心として反対方向に一回回転する。図４の上位図においては、一回の完全な回転に限定されたその中心線Ｈ２を中心とする歯付きホイール４の回転を維持するために歯付きリング８が回転させられることが示されている。
【００５３】
上記トランスミッションを用いることで、ローターは、僅かな遊びを伴って、ステーター内に収容でき、この結果、コンプレッサーあるいはマッドモーターとしての、あるいは内燃エンジンとしての使用さえ可能である。
【００５４】
ローターの自由端部は、この場合、好ましくは、たとえば上述したダブル偏心ベアリングを用いて、ベアリング支持される。
【００５５】
好ましい様式で、補助駆動要素１３はサーボモーターと結合できる。このようにして、バリエータを形成できる。これは、補助電気モーター(図示せす)によって駆動され、かつ、歯付きリング８の外側で対応するウォームホイール歯１１と協働するウォーム２３の助けによって、図８に大まかに示されている。そうした構造によって、補助駆動要素と回転シャフトとの間の伝達レシオを自由に選択することができ、この結果、歯付きホイールの円形公転動作あたり、それ自身の軸線を中心とする歯付きホイールの回転の対応する数を自由に設定できる。歯付きホイール４の軸方向延長部２４を適当に設けることで、歯付きホイールはさらに、回転シャフト２と同軸状に配置された補助歯付きリング２６の歯２５と協働するために設計できる。ここで、補助歯付きリング２６は端部補助リングとして設計される。ここで、リング２６は、第２の駆動要素５との結合を実現しかつ回転シャフトと共平行に配置された、さらなる回転シャフト２７を支持する。このようにして、図９に示すように、連続可変トランスミッションを好ましい様式で実現できる。
【００５６】
本発明によれば、歯付きホイール４は、歯付きホイール４がリング８と協働するもののように、異なる伝達レシオで、補助リング２６の、たとえば歯２５によって形成されたトレッドと協働する。歯付きホイール４は、たとえば、それに加えて、ホイール部４ａを備えてもよく、これは歯１０ａを備える。これは図２６に示されている。この例では、ホイール部４ａはホイール４よりも小さな直径を有し、かつ、歯１０ａは歯１０よりも少ない歯を有する。これは、伝達レシオが同じである場合に生じるトランスミッション内でのどもりを抑止することが分かっている。上述したように異なる伝達レシオを付与することによって、トランスミッションはスムーズに動作する。図９ないし図２５に関連してここで説明した代表的実施形態において、同じ伝達レシオを有するように描かれているが、一方では歯付きホイールと歯付きリングとの、そして他方では歯付きホイールと補助歯付きリングとの間の伝達レシオは、すなわちたとえば図２６および図２６Ａに示すように、本発明の目的のために、異なると仮定されてもよいことに留意されたい。
【００５７】
図２６Ａはトランスミッションのさらなる実施形態を示しており、このものでは、異なるレシオを備えた図２６のトランスミッションは、鏡映部分を伴って完成している。これは、制限的なスリップ転位を可能とする本発明の可変トランスミッションの特に有利な形態であり、これはＶＢ４Ｄと呼ばれる。
【００５８】
可変トランスミッションＶＢ４Ｄは、二つの駆動源、すなわち
・駆動源１(たとえば、可変、非可逆的内燃エンジンＩＣＥ)、ならびに
・駆動源２(たとえば、インバーター制御電気モーターＭＧ２)
を用いて供給を受ける。
【００５９】
両駆動源は、独立してオン・オフ切り換え可能であり、かつ、独立して制御可能であるが、０rpmのポイントと同様に二つの回転方向を含む、あるrpm範囲において出力軸２７ｄを駆動するという同じ目的に役立つ。各駆動源は、自由出力リングホイールＣへと可変動作を伝達し、かつ、リングホイールＣの動作は結果的な総和である。
【００６０】
駆動源１は、ギアホイールＡの周りで時計回りにギアホイールＢを備えたキャリアを回転させる。これは、ギアホイールＢを時計回りに回転させる。ギアホイールＢは、今度は、リングホイールＣを反時計回りに回転させる。ギアホイールＡの駆動源２はまた、ギアホイールＡを時計回りに駆動し得る。これは、ギアホイールＢを反時計回りに回転させる。ギアホイールＢは、今度は、リングホイールＣを時計回りに回転させる。
【００６１】
ギアホイールＢａの軸方向回転は、それぞれ駆動源１および２の一方からもたらされる二つの回転方向の和である。
【００６２】
このトランスミッションにおいては、以下の式が計算のために利用できる。
式１)駆動源１によるＢａのrpmおよび回転方向は、(ｎ駆動源１*ｚＡ)÷ｚＢａ
式２)駆動源２によるＢａのrpmおよび回転方向は、((ｎ駆動源２*ｚＡ)÷ｚＢａ)*-１
【００６３】
結果としてのrpmおよびその回転方向は、式１および２の和であり、そして、Ｂａ Ｂｃ＝((ｎ駆動源１*ｚＡ)÷ｚＢａ)＋(((ｎ駆動源２*ｚＡ)÷ｚＢａ)*-１)と表される。
【００６４】
ギアホイールＣの回転は二つの駆動源の和である。
式３)「ｎＢａ-Ｂｃ］を伴ったＣ上でのＢｃの回転は、((ｎＢａ-Ｂｃ*ｚＢｃ)÷ｚＣ)*-１
式４)駆動源１は周転円Ｂａを備えたギアホイールＣを軌道内に引き込み、かつ、それは、ｎ駆動源１である。
【００６５】
結果としてのrpm ｎＣおよびその回転方向は、式３および４の和であり、そして、ｎＣ＝(((ｎＢａ Ｂｃ*ｚＢｃ)÷ｚＣ)*-１)＋ｎ駆動源１と表される。
【００６６】
図２６Ａにおいて、ギアホイールＣおよびＣ２は一つの完全体を形成するので、ｎＣはｎＣ２と等しいことに留意されたい。
【００６７】
ギアホイールＢｃ２の軸方向回転は、それぞれ、今度は、駆動源Ｃ２および駆動源１の一方からもたらされる二つの回転の和である。
式５)ｎＣ２によるＢｃ２の回転は、((ｎＣ２*ｚＣ２)÷ｚＢｃ２)*-１
式６)駆動源１によるＣ２上での周転円Ｂａを経たＢｃ２の回転は、(ｎ駆動源１*ｚＣ２)÷ｚＢｃ２
【００６８】
結果としてのrpmおよびその回転符号は、式５および６の和であり、そしてｎＢｃ２ Ｂｄ＝(((ｎＣ２*ｚＣ２)÷ｚＢｃ２)*-１)＋((ｎ駆動源１*ｚＣ２)÷ｚＢｃ２)と表される。
【００６９】
ギアホイールＤの回転は、二つの駆動源の和である。
式７)「ｎＢｃ２ Ｂｄ」を伴うＤ上へのＢｃ２の回転は、((ｎＢｃ２ Ｂｄ*ｚＢｄ)÷ｚＤ)*-１
式８)駆動源１は周転円Ｂｃ２を備えたホイールＢｄを軌道内に引き込み、かつ、それはｎ駆動源１である。
【００７０】
結果としてのrpm ｎＣおよびその回転符号は、式７および８の和であり、そしてｎＤ＝(((ｎＢｃ２ Ｂｄ*ｚＢｄ)÷ｚＤ)*-１)＋ｎ駆動源１と表される。
【００７１】
以下の表１に、この例の計算において使用されるパラメーターに関する代表的な値を列挙する。
【００７２】
【表１】
2012527589.tif 000003
【００７３】
以下の表２は、上記の式および表１のパラメーターを用いた多数の計算結果を列挙している。Ｂａ−ＢｃおよびＢｃ２−Ｂｄの伝達レシオは同一であるが、正確に模倣されていることが表２から分かる。この形態において、駆動源ｎ＃２は、最終的に生じる出力rpm ｎＤを決定する。出力シャフトは静止状態であってもよく、一方、駆動源ｎ＃１は作動する。駆動源＃１はいかなる速度で作動してもよい。したがって、内燃エンジンｎ＃１とトランスミッションとの間にはクラッチが必要とされない。駆動源ｎ＃１およびｎ＃２の停止および逆転を伴わずに、そしてスリップクラッチあるいは逆転クラッチを使用せずに、出力軸Ｄは停止および逆転が可能であることが表３から分かる。これは、たとえば、充填から排出へと切り換える場合に大きなセメントミキサーの回転を反転させるとき、ピーク負荷を著しく低減し得る。さらに、それは、船舶の操縦を簡素化し、かつ、その効率を向上させる。なぜなら、エンジンあるいはタービンを停止あるいは逆転させる必要がないからである。さらに、航空機のたとえばエレベータのトリム調整が、複雑な油圧機器の使用に代えて、提案したトランスミッションを介して簡単駆動デュアルドライブ機構を用いて実施できる。
【００７４】
【表２】
2012527589.tif 000004
【００７５】
そうした連続可変トランスミッションを用いることで、０から最大回転速度までの完全に無段階な可変出力回転速度を、回転の両方向において実現できる。回転入力シャフトを用いることで、結合解除することを要さずに、出力シャフトを停止させることができる。非常に低いクリーピング速度を設定でき、この結果、駆動源のより低い出力を選択でき、かつ／または大トルクが利用可能である。
【００７６】
上記トランスミッションは１００％スリップ無しであり、非常に高い効率を有する。
【００７７】
寸法はコンパクトであり、一方、構造は比較的簡素であり、かつ、僅かな部品からなっている。
【００７８】
そうしたバリエータは、たとえば、車両、ホイスト、農業機械を駆動するために、船舶を推進させるために、そしてツールを駆動するために使用できる。
【００７９】
バリエータによって、固定接続は、入力シャフトと出力シャフトとの間で、常時、現状のままで維持される。バリエータの助けによって、駆動部の出力シャフトを停止させることができる。したがって、それが、たとえば、電子制御ユニットの助けによって制御されるとき、バリエータは車においてトランスミッションとして有利に使用でき、一方、また、ＥＳＰあるいはＡＢＳのような機能をトランスミッションによって実現できる。補助リングのようなリングは、ここに示すように、内歯を備えたリングを備えることができるだけでなく、ホイールに非常に類似した外歯を備えたリングを備えることができることに留意されたい。
【００８０】
車あるいはトラックにおいては、こうした方式で、電気モーターによって、上記トランスミッションを介して、ホイールを直に駆動できる。こうした様式で、各ホイールは、それ自身の駆動モーターを伴って設計できる。
【００８１】
上記トランスミッションは、この場合、それによって可能な限り最もコンパクトな寸法を実現するために、電気モーターのローターキット内に収めることができる。
【００８２】
周波数制御によって制御される電気モーターを用いて直接駆動されるホイールに関して、それゆえ、電気モーターは相対的に軽量な構造を備えることができるという利点が得られる。これは、トランスミッションの助けによって、たとえば静止状態から加速するためにトルクを変換できるからである。さらに、トランスミッションの助けによって、出力シャフトの回転速度をゼロまで制御できる。トランスミッションの助けによって、回転する電気モーターを、出力シャフトが静止状態にあるとき出力シャフトを保持するために使用でき、この結果、出力シャフトがブロックされる。
【００８３】
車両における、電気モーターの助けによってトランスミッションを介して直接駆動されるそうしたホイールの使用は、数多くの利点をもたらす。したがって、一般的なシャフトセットおよびディファレンシャルを省略でき、そして、利用可能となるスペース内にバッテリーあるいは燃料電池を配置できる。
【００８４】
車両の重心を大幅に低下させることができ、そして、車両の多様な構造によって、より多くの有効スペースが利用可能となる。さらに、このようにして、トレイラーをトレーリングデバイスとして簡単に設計できる。
【００８５】
図１０は、トランスミッションの多段変形例の概略断面を示している。この実施形態では、回転シャフトに対して同心状にかつ回転可能に配置された第２の歯付きリング８'が設けられている。第２の歯付きリング８'は、補助ホイール４'の歯１０'と協働する内歯９'を備える。第２の歯付きリング８'は、第２のサーボモーター２２'(図示せず)によって駆動される第２のウォーム２３の歯１２'と協働する外歯１１'を備える。
【００８６】
補助歯付きホイール４'の軸方向延長部２４'は、第２の補助リング２６'と協働する。第２の補助リング２６'は、さらなる回転シャフト２７を支持する端部補助リングを形成でき、あるいは、第３のステージを形成するために第２の中間補助リングを同様に形成できる。
【００８７】
サーボモーター２２,２２'を用いて第１および第２のウォーム２３,２３'を駆動することで、二つの制御ステージを備えたバリエータを形成できる。だが、ウォーム２３,２３'はまた、相互に異なる回転速度を伴うシャフトブランチを実現するために使用されてもよい。
【００８８】
さらなる解明のために、以下、図１１ないし図２５を参照して、トランスミッションについてさらに説明する。
【００８９】
VanBeek-４Ｄトランスミッション(以下、ＶＢ４Ｄおよび／または４Ｄと呼ぶ)は、以下の用途のための駆動減速機である。
ａ−０(ゼロ)ないしオーバードライブのエンドレスなレシオを備えた連続可変駆動減速機；
ｂ−０を上回るレシオのための固定伝達レシオを備えた駆動減速機；
ｃ−駆動のための固定伝達レシオを備えた駆動減速機；
ｃ１−とりわけウォームギアポンプとしても知られる偏心ヘリカルウォームローター；
シュネッケンポンプおよび偏心シュネッケンポンプ、進行性キャビティポンプ(ＰＣＰ)および進行性キャビティモーター(ＰＣＭ)
【００９０】
４Ｄトランスミッションは、三つの基本的な主要部品Ｉ、IIおよびIIIを基本とする。
Ｉ−最低限、一つの偏心ホイール(Ｉ.１−Ｉ.ｎ)を備えた第１の中心入力シャフト
II−少なくとも一つの中心ホイールを備えた第２の中心入力サーボ
III−使用依存ステーション(ａ,ｂ,ｃ)あるいは少なくとも一つのホイールを備えた偏心(ｃ１)出力シャフト
【００９１】
一般的なホイール特性：
基本的な主要部品Ｉ、IIおよびIIIのホイールトレッドは、
ｄ)いかなる構造を有しても、
ｅ)個々のホイール上でいかなるポジションを有してもよく、一方、
ｆ)動作機能は、互いに相互にかつ互いに対してかつ共に不変のままである。
【００９２】
ホイールトレッドの例は、金属トレッド、プラスチック、ゴム、摩擦オイルによる摩擦、歯付きなどである。
トレッドの代表的実施形態：歯が付けられる場合、可能な歯は、とりわけ、直、ヘリカル、ハイポイド、円錐歯などであり、そして、このための可能なポジションは、外周上、内面上、および／またはホイールの側面上である。
【００９３】
部品の説明
部品Ｉは、Ｉ.１ないしＩ.ｎの少なくとも一つの偏心ホイールを備えた中心入力シャフトである。
【００９４】
図１１は、一つの偏心ホイールＩ.１のための入力シャフトＩを示す。
図１２は、四つの偏心ホイールＩ.１−Ｉ.４のための入力シャフトＩを示す。
図１３は、四つの偏心ホイールＩ.１−Ｉ.４を備えた入力シャフトＩを示す。
【００９５】
部品IIは、少なくとも一つの中心ホイールトレッドを備えた第２の中心入力サーボである。
【００９６】
図１４は、第２の入力サーボシャフトを同心シャフトとして示している。図１４Ａは、部品IIを斜視的に示している。図１４Ｂは部品IIを断面で示している。
【００９７】
図１５は、第１の入力シャフトＩを備えたアセンブリを示している。図１５Ａは部品ＩおよびIIを斜視的に示している。図１５Ｂは部品ＩおよびIIを断面で示している。偏心ホイールＩ.１と部品Ｉの中心線との間の距離は、偏心率「ｅ」である。
【００９８】
第２の中心入力シャフト‐ホイールII‐は、ベアリングを用いて、第１の中心入力シャフト上に自由に回転可能に取り付けられている。
【００９９】
図１６Ａにおいて、第１の入力シャフトＩが駆動されかつ第２の入力シャフトIIが第２のサーボモーターによって静止状態で維持されるときに生じる回転が可視化されている。
【０１００】
第１の入力シャフトＩが１,０００rev/minで回転すると仮定する。
【０１０１】
偏心ホイールＩ.１−Ｉ.４は、第１のシャフトＩの中心線から距離「ｅ」でベアリングマウントされており、したがって、第１のシャフトＩと同じ速度、１,０００rev/minでかつ同じ回転方向に常に回転する。
【０１０２】
各偏心ホイールのトレッドは、静止状態で維持されたホイールIIの静止トレッドに直に当接する。それらが歯付きである場合、それらは互いに定着される。これは、偏心ホイールがそれ自身の軸線を中心として回転する必要があることを保証する。
【０１０３】
分かり易くするために、ホイールIIの直径は、トレッドの位置において、偏心ホイールの直径の２倍に等しいと仮定する。それゆえ、偏心ホイールＩ.１−Ｉ.４と同心ホイールIIとの直径比は１：２である。偏心ホイールがそれ自身の軸線を中心として回転する速度は、したがって、２,０００rev/minである。
【０１０４】
図１６Ｂは、偏心ホイールＩ.１−Ｉ.４を備えた第１の入力シャフトと第２の入力シャフトIIとを示している。第２の入力シャフトIIは同様に回転する。第１の入力シャフトＩと第２の入力シャフトIIと偏心ホイールの回転方向は矢印で示す。第２の駆動源はまた第２の入力シャフトIIを右へ駆動し、そしてこれは１rev/minの速度でなされると仮定する。第１のシャフトＩは、変化を伴わずに右へ１,０００rev/minで回転し続ける。IIのトレッドがＩと同じ方向に回転するので、それらがそれ自身の軸線を中心として回転する偏心ホイールの回転速度は減少する。だが、これは、それらが中心線を中心としてシャフトＩと共に回転する速度ではない；これは１,０００rev/minのままである。それ自身の中心線を中心とした偏心ホイールの回転速度は減速され、減速はホイールIIの１rev/minと等しい。なぜなら、それは同じ方向に沿って動作するからである。ホイールIIの１回転は偏心ホイールの２回転と等しいので、これらホイールの自身の回転は、２,０００から１,９９８rev/minへと２rev/minだけ減少させられる。それゆえ、偏心ホイールあるいは偏心ホイールのアセンブリは、トランスミッションの中心線を中心として右へ第１の中心シャフトＩと共に１,０００rev/minで回転し、一方、それはさらにそれ自身のホイール軸線を中心として(やはり右へ)１,９９８rev/minで回転する。
【０１０５】
図１７は、偏心ホイールＩ.ｎを備えた第１の入力シャフトＩと第２の入力シャフトIIとを示している。さらに、図１７Ａはさらに第３の入力シャフトIIIを示している。図１７Ａは斜視的に形態を示している。図１７ＢはシャフトＩ,IIおよびIIIとホイールＩ.１を断面で示している。上記動作およびその帰結は図１７Ａに示されており、明白である。
【０１０６】
トランスミッション出力部において、矢印ＡおよびＢは要素IIIの回転の正反対の方向を示している。出力シャフト‐要素III‐は、実際、同時に二つの完全に正反対の動作を実施する。偏心ホイールＩ.１のトレッドは、出力シャフトIIIのトレッド２５を、１,９９８＋レシオ２＝９９９rev/minで左へ、すなわち方向Ａへ回転させる。同時に、偏心ホイールＩ.１は、入力シャフトＩの速度＝１,０００rev/minで方向Ｂに沿って、この同じトレッド２５を受け取る。それゆえ、ＡとＢの間に生じる速度は１rev/minである。ＢはＡよりも大きいので、合成したものの方向は方向Ｂ、すなわち右側である。このようにして、ゼロからオーバードライブまでのレシオを備えた可変トランスミッションが実現される。
【０１０７】
図１７Ｂに示すトランスミッションは、第１の駆動要素との結合のための回転シャフトＩ,２を備える。回転シャフトＩ,２は、第２の駆動要素との結合のためのシャフトＩ,２上で偏心的にかつ自由に回転可能に支持されたホイールＩ.１,４を備える。トランスミッションはさらに、回転シャフトＩ,２に対して偏心的にかつ自由に回転可能に配置されたリングII,８を備えるが、このリングII,８はホイールＩ.１,４のトレッドと協働する第１のトレッド９を備える。リングII,８はさらに、補助駆動要素(ここでは図示せず)のトレッドと協働する第２のトレッド１１を備え、回転シャフトＩ,２の回転が回転シャフトＩ,２の中心線Ｈ１を中心とするホイールＩ.１,４の対応する円形回転運動を生じる。それ自身の軸線Ｈ２を中心とするホイールＩ.１,４の回転は、回転シャフトＩ,２の回転に、そして回転シャフトＩ,２の中心線Ｈ１を中心とするリングII,８の回転に依存する。さらに、ホイールＩ.１,４は、リングII,８を用いたのと同じ伝達レシオで、回転シャフトＩ,２と同心状に配置された補助リング２６のトレッド２５と協働する。ここで、補助リング２６は端部補助リングとして設計される。ここで、リング２６は、回転シャフトと共平行に配置された、さらなる回転シャフトIII,２７を支持する。
【０１０８】
図１７Ａ計算例
トレッド直径：入力シャフトII＝出力シャフトIII(固定条件)
偏心ホイールＩ.１＝０.５ｘ入力および出力シャフトIIおよびIII＝レシオ２(非固定条件、この例では「偶発的」停止状態)
偏心ホイールＩ.１＝偏心ホイールＩ.２‐Ｉ.ｎ(一つ以上の偏心ホイールが使用される場合には固定条件)
偏心ホイールＩ.１の左側トレッド直径＝同一歯ポジションで、偏心ホイールＩ.１の右側トレッド直径
【０１０９】
実施例１
第１の入力シャフトＩ      右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII      ０rpm
第３の出力シャフトIII      ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ１,０００rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝１,０００ｘ２＝右へ２,０００rpm、したがって出力シャフトIII２,０００÷２＝左へ１,０００rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝０rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１１０】
実施例２
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ０rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１１１】
実施例３
第１の入力シャフトＩ        右へ８,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１,２００rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ６,８００rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝６,８００ｘ２＝右へ１３,６００rpm、したがって出力シャフトIII１３,６００÷２＝左へ６,８００rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた８,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１,２００rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１１２】
実施例４
第１の入力シャフトＩ        右へ１,５００rpm
第２の入力シャフトII        右へ２００rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ１,７００rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１１３】
実施例５
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１１４】
実施例６
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１１５】
実施例７
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１１６】
上記例は、出力シャフトIIIの回転速度および回転の方向は、入力シャフトＩに関係なく、入力シャフトIIの回転速度および回転の方向と同じであることを示している。回転する偏心ホイールＩ.１は入力シャフトIIに対して出力シャフトIIIを「固定」すると言うことができる。入力シャフトII(これは静止したままであっても、均一な速度で回転しても、増速あるいは減速様式で回転してもよい)は、それゆえ、出力シャフトIIIの動作を静止状態を含めて制御する。
【０１１７】
上記トランスミッションのさらなる特性および／または利用法は、起動、発進および制動に見出される。
【０１１８】
起動およびパーキングポジション
ＶＢ４Ｄは、入力シャフトＩによって、モーターの出力シャフトがＶＢ４Ｄに固定的に連結された状態で起動できる。入力シャフトIIの静止サーボモーターによって、シャフトIIIの出力回転速度はゼロである。(乾式あるいは湿式)カップリングはもはや必要ない。
サーボモーターが動いていないとき、車両はまた停止させられる。これはパーキングブレーキを不要とする。
【０１１９】
発進、加速
それ自身の発進およびその加速は専ら利用可能なトルクに依存する。１,０００rpm入力から１rpm出力のモーター回転のような、高いレシオにおいて、約３％のトランスミッションロスを無視して、１,０００−フォールドモータートルクがトランスミッションの後方で利用可能である。したがって、スポーティな加速を実現できるが、燃料効率のよい、経済的な加速もまた可能である。トランスミッション制御は、この場合、スムーズな発進のために必要な最も低いポジションでモーター速度を維持する。
【０１２０】
減速、制動
発進と同様、サーボモーターによって、強力にあるいはスムーズに静止状態へと速度を低減することも可能である。したがって、既存の制動装備はもはや必要とされない。技術的に、ブレーキディスクおよびブレーキパッドではなく、減速力、その制御および故障解析などは消滅すべきである。いかなる場合でも、ＶＢ４Ｄトランスミッションの使用によって、ブレーキの使用およびメンテナンスが軽減される。
【０１２１】
クルージング
ある実施形態では、ドライバーは、ボタンを押すことで、エコノミー、スポーティあるいはギアシフトに対するＶＢ４Ｄ制御を任意選択で設定できる。エコノミーは、牽引抵抗および／または非常停止コマンドに対するレシオを連続的に調整する。
【０１２２】
図１７の実施形態では、偏心ホイールの左側部分および右側部分の歯は整列している。左側および右側で等しくなるように偏心ホイールの作用直径を選択することによって、入力シャフトIIが静止しているとき出力シャフトIIIは静止状態となることが実現される。
【０１２３】
さらなる実施形態が図１８および図１９に示されている。図１８は、シャフトIIおよびIIIのための内部トレッドを備えたＶＢ４Ｄに関する。図１８Ａは正面図、図１８Ｂは断面図である。図１８Ｃは内部トレッドを備えた実施形態の斜視図であり、シャフトＩおよびIIは同じ回転方向を有する。図１８Ｄにおいて、シャフトＩおよびIIの回転方向は反対である。図１９Ａおよび図１９Ｂは、シャフトIIおよびIII用の内部トレッドを備えた実施形態の、それぞれ正面図および断面図であり、偏心率「ｅ」は入力シャフトＩの直径よりも小さなものである。図１９Ｃは、小さな偏心率「ｅ」を備えたＶＢ４Ｄの別な代表的実施形態を示す。小さな偏心率によって、偏心ホイールＩ.１は、同じ様式でその機能を発揮し続けることができるように、シャフトＩの「周囲」に案内される必要がある。
【０１２４】
図１８Ｃによる計算例
【０１２５】
トレッド直径：入力シャフトII＝出力シャフトIII(固定条件)
偏心ホイールＩ.１＝０.５ｘ入力および出力シャフトIIおよびIII＝レシオ２(非固定条件、この例では「偶発的」にホールド)
偏心ホイールＩ.１＝偏心ホイールＩ.２−Ｉ.ｎ(一つ以上の偏心ホイールが使用されるならば固定条件)
偏心ホイールＩ.１の左側トレッド直径＝偏心ホイールＩ.１の右側トレッド直径(同一歯ポジションにて)
【０１２６】
実施例８
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        ０rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ１,０００rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝１,０００ｘ２＝右へ２,０００rpm、したがって出力シャフトIII２,０００÷２＝左へ１,０００rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝０rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１２７】
実施例９
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１２８】
実施例１０
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１２９】
実施例１１
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１３０】
実施例１２
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１３１】
実施例１３
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１３２】
実施例１４
第１の入力シャフトＩ        右へ１,０００rpm
第２の入力シャフトII        右へ１rpm
第３の出力シャフトIII        ？rpm
入力シャフトIIに対する入力シャフトＩの関連性ｎ＝右へ９９９rpm
偏心ホイールＩ.１のｎ＝９９９ｘ２＝右へ１,９９８rpm、したがって出力シャフトIII１,９９８÷２＝左へ９９９rpm＝Ａ、ただし偏心ホイールＩ.１はまた１,０００rpmで右へ循環する＝Ｂ
ＡおよびＢを合成したもの＝右へ１rpm＝出力シャフトIIIのｎ
【０１３３】
図１８および図１９に示す代表的実施形態において、偏心ホイールＩ.１は、内部とレッドの結果として、入力シャフトＩの回転に対して反対に回転する。実施例８−１４はまた、これら代表的実施形態においてもやはり、出力シャフトIIIの回転速度および回転方向が入力シャフトIIの回転速度および回転方向と同じであることを示している。
【０１３４】
偏心ホイールのさらなる利点は、この偏心ホイールが有する二つの機能に見出される。
【０１３５】
第１の機能は、偏心ホイールＩ.１によって１：１のレシオで結合された、トレッド９とトレッド２５との間の「転がりロック」を形成する。複数の偏心ホイールは、両方の面９および２５を備えたケージと見なすことができ、それらを互いに対して固定する。この場合、ケージのバーは偏心ホイール(ピニオン)であり、これは、それぞれ、それ自身の軸線を中心として自由に回転できる。このケージはＩの一部であり、かつ、Ｉによって結合されたメインモーターによって駆動される。いま、それ以外のことが生じなければ、メインモーターは出力シャフトIIIに力を加えることができない。
【０１３６】
第２の機能は、シャフトIIIにメインモーターのトルクを伝達するための「軸方における剛体カップリング」のそれである。これを可能とするために、入力シャフトIIの(サーボ)駆動源を使用できる。出力シャフトIIIは入力(サーボ)シャフトIIと共に回転を開始し、そしてその中立状態が終了する。(サーボ)モーターがパワースプリッターを介してメインモーターによって供給を受ける場合、駆動パワーおよびトルクの全部がメインモーターによって提供される。駆動パワーおよびトルクの全部はまた、メインモーター、たとえばディーゼルエンジン、ならびに入力シャフトIIの(サーボ)駆動源としての、たとえば一つ以上の電気モーターなどの付帯動力源から生み出すことができる。
【０１３７】
図２０は、１：１トランスミッションレシオが満たされる実施形態を示しているが、ここで、シャフトIIおよびIIIは、ホイールＩ.１−Ｉ.ｎとは異なる公転面における直径を有する。この代表的実施形態では、出力シャフトIIIは楕円形状を有する。シャフトIIIの位置での偏心ホイールＩ.１−Ｉ.ｎの中心線のポジションは、シャフトIIの位置での中心線のポジションとは異なる。偏心ホイールの右側は出力シャフトIIIの側であり、偏心ホイールの右側は出力シャフトIIの側である。図２０は、偏心ホイールの左側、最も高いポジションでの右側、最も低いポジションでの右側の側面図、および、さらに、最も高いポジションでの右側を伴う正面図および最も低いポジションでの右側を伴う正面図である。
【０１３８】
図２１は、出力シャフトIIIに中心開口が形成された代表的実施形態を示している。これは、偏心ホイールＩ.１を第２の出力シャフトのためにアクセス可能とする。この第２の出力シャフトは、続いて、偏心経路を経て動作するが、それと共に、ホイールＩ.１は入力シャフトＩの中心線Ｈ１を中心として回転する。それゆえ、中心出力シャフトIIIに加えて、偏心ホイールが存在する数多くの偏心出力シャフトが使用できる。これは、たとえば、混合あるいは攪拌作用に適用される。
【０１３９】
図２２は、そうした偏心出力シャフトＩVが設けられた代表的実施形態を示している。このバリエータはまた、たとえばポンプとして使用可能である。図２２はまた、ポンプローターＶの基端スタブ、ステーターVIの入力部、ステーターVIの出力部、およびローターＶの終端スタブを示している。VIIはシーリング膜を示している。
【０１４０】
図２３はまた、出力シャフトIIIに中心開口を備えたバリエータを示している。だが、この実施形態は、第２の入力シャフトIIの外部サーボ駆動源の代替を伴って実現される。Ｉの一回転によって、Ｉ.1はそれ自身の軸線Ｈ２を中心として一回以上の、すなわち直径II÷直径Ｉ.1のレシオで、回転を行う。さらにローターＩの一回転に関してホイールＩ.1の一回転を実現するために、(サーボ)モーターは、IIとＩ.1間の１：１のレシオを依然として実現するために、これを補償できる。これは固定条件として望ましいので、フィッティングを備えた(サーボ)モーターおよび制御部は任意選択で省略でき、そして、入力シャフトＩから第２の入力シャフトIIへの安価な固定駆動源によって置き換えることができる。このために、第１の入力シャフトＩは歯付きリング１００を備え、かつ、第２の入力シャフトは歯付きリング１１を備える。１００および１１の二つのトレッド間には、自由に回転するピニオン１２が存在するが、これは、基礎あるいはトランスミッションのハウジング内にベアリングマウントされる。直径の変化は、いかなるポンプ偏心率に関しても上記補償が実現できることを可能にする。たとえば、偏心(補助)攪拌ギアが駆動される場合、サーボモーターは第２の入力シャフトIIの駆動源として利用でき、この結果、攪拌ギアは、第１のシャフトＩおよび出力シャフトIIに対して可変速度で回転できる。さらに、出力シャフトIII自体がまた攪拌ギアであってもよい。また、一つ以上の偏心(補助)攪拌ギアが駆動されてもよい。
【０１４１】
図２４は、第１の入力シャフトＩの駆動モーターおよび偏心出力シャフトIVを備えたトランスミッションを示している。図２４の代表的実施形態におけるようにローターを設計することによって、ローター動作はステーターによって引き起こされず、ローター駆動源から「自律的」に生み出される。自律的ローター動作は、互いに対する僅かな遊びと共に、ローターおよびステーターが、その中でガスおよび空気を無接触で(かつ乾燥運転様式で)圧送可能な、軸方向に進行的に移動するキャビティを形成するという結果を伴って、ステーター内でのローターの無接触動作を実現する。
【０１４２】
図２５は、トランスミッションを備えた完全なポンプを示す。補助装備１３は、ローターのサギングを抑止するためのローター用の取り外し可能なサスペンションベアリングである。
【０１４３】
本発明に基づくトランスミッションは、連続した様式で、可変および固定回転速度の両方を出力できる。さらに、トランスミッションに一つ以上のシャフトを連結することができる。これらの出力シャフトは、固定あるいは可変回転速度のいずれかで、相手に対して動くことができる。
【０１４４】
本発明は、ここで説明した例証的実施形態には限定されず、特許請求の範囲において規定した本発明の範囲内で、さまざまな変更が可能である。
【符号の説明】
【０１４５】
１  トランスミッション
２  回転シャフト
３  第１の駆動要素
４  歯付きホイール
５  第２の駆動要素
６  ローター
７  ＰＣポンプ
８  歯付きリング
９  第１の歯
１０  歯
１１  第２の歯(ウォームホイール歯)
１２  歯
１３  補助駆動要素
１４  偏心突起
１５  螺旋ワインディング
１６  ステーター
１７  開口
１８  螺旋キャビティ(螺旋ワインディング)
１９  中央領域
２０  セメントスラリー投入部
２４  軸方向延長部
２５  歯
２６  補助歯付きリング
２７  回転シャフト
３０  ベアリングシールド
３１  第１の円筒形ベアリング
３２  第２の円筒形ベアリング
３５  歯付きホイール
３６  歯付きホイール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４．１】
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【図４．２】
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【図５】
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【図５Ａ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２６Ａ】
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【国際調査報告】
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