連続可変変速機
【課題】速度伝達比の関数として生成された力を変化させる改良型の軸方向負荷発生システムを有する連続可変変速機に対する要求がある。
【解決手段】複数の傾斜玉１と、対向する入力３４および出力１０１ディスクを有する可変速度変速機の伝達比の範囲にわたって無限数の速度の組み合わせを提供する。遊星歯車装置を使用すると、最低速度を逆転させることができ、変速機の独特の幾何学的形状によって、全ての動力路を同軸にし、その結果、同様の伝達比範囲を達成した変速機と比較して、変速機の全体的サイズおよび複雑さを低下させることができる。
【解決手段】複数の傾斜玉１と、対向する入力３４および出力１０１ディスクを有する可変速度変速機の伝達比の範囲にわたって無限数の速度の組み合わせを提供する。遊星歯車装置を使用すると、最低速度を逆転させることができ、変速機の独特の幾何学的形状によって、全ての動力路を同軸にし、その結果、同様の伝達比範囲を達成した変速機と比較して、変速機の全体的サイズおよび複雑さを低下させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は概して変速機に関し、特に本発明は連続可変変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続可変変速機を提供するために、動力がハウジング内に支持された牽引ローラを通してトルク入力ディスクとトルク出力ディスクとの間で伝達される様々な牽引ローラ変速機が開発されている。このような変速機では、牽引ローラを支持構造に装着し、これは旋回時に、所望の速度伝達比に応じて様々な直径の円内で牽引ローラをトルクディスクと係合させる。
【０００３】
しかし、これらの従来の解決法は成功が限られていた。例えば、１つの解決法では、可変調節式速度伝達比を有する車両の駆動ハブが開示される。この方法は２つのアイリスプレートの使用を教示し、これは牽引ローラの各側に１つずつあり、各ローラの回転軸を傾斜させる。しかし、伝達をシフトする間にアイリスプレートを調節するために必要な部品数が多いので、アイリスプレートの使用は非常に複雑になることがある。この変速機に伴う別の困難は、各ローラに対して主に静止しているように構成された案内リングを有することである。案内リングは静止状態であるので、各牽引ローラの回転軸をシフトするのが困難である。
【０００４】
このような以前の設計に対する１つの改良点は、入力ディスクと出力ディスクが回転する中心となるシャフトを含むことである。入力ディスクと出力ディスクは両方ともシャフトに装着され、シャフトの周囲に等間隔で放射状に配置された複数の玉と接触する。玉は両ディスクと摩擦接触して入力ディスクから出力ディスクへと動力を伝達する。シャフト上に同心円状に配置され、玉の間にあるアイドラは、入力ディスクおよび出力ディスクと摩擦接触するように、力を加えて、玉を隔置状態に維持する。この設計の重要な制限は、変速機の速度比率が変化するにつれて、入力ディスクおよび出力ディスクとを玉との十分な摩擦接触状態に維持するために、垂直の接触力として作用する軸方向の力を生成し、十分に制御する手段がないことである。回転牽引式連続可変変速機は、駆動および被動回転部材が速度変化摩擦溜め上で滑るのを防止するために、低速の方が大きい軸方向の力を必要とするので、高速では、および入力速度と出力速度とが等しい１：１の比率では、余分な力が加えられる。この余分な軸方向の力は、効率を低下させ、特定のギア比で適切な量の力が加えられる場合より、変速機がはるかに早く故障してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，２４１，６３６号
【特許文献２】米国特許第６，３２２，４７５号
【特許文献３】米国特許第６，４１９，６０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、速度伝達比の関数として生成された力を変化させる改良型の軸方向負荷発生システムを有する連続可変変速機に対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で図示し、記載したシステムおよび方法は幾つかの特徴を有し、いずれも単独では望ましい属性に寄与しない。次に、以下の説明で表明するような範囲を制限することなく、さらに明白な特徴について簡単に検討する。この検討を考察した後、特に「発明を実施するための最良の形態」の項を読んだ後には、システムおよび方法の特徴がいかに従来のシステムおよび方法に対する幾つかの利点を提供するかが理解される。
【０００８】
第１の態様では、可変速度変速機が開示され、これは、縦軸と、縦軸の周囲に放射状に分布する複数の玉とを備え、各玉がその回転の中心となる傾斜可能な軸線を有し、さらに、玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な入力ディスクと、入力ディスクの反対側で玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な出力ディスクと、縦軸と同軸であるほぼ一定の外径を有し、各玉の半径方向内側に位置決めされて、それと接触する回転可能なアイドラと、変速機の縦軸と同軸で装着された遊星歯車装置とを備える。
【０００９】
可変速度変速機の実施形態も開示され、玉が少なくとも２つの動力路から伝達されたトルク成分を合計し、この動力路は遊星歯車装置によって提供され、少なくとも２つの動力路は同軸である。別の実施形態では、アイドラおよび出力ディスクのうち少なくとも一方が、遊星歯車装置にトルク入力を提供する。
【００１０】
別の態様では、可変速度変速機が開示され、遊星歯車装置がさらに、縦軸と同軸で装着され、自身内に縦軸と同軸で分布して自身と係合する複数の遊星歯車に向かって半径方向内側に面する輪歯車とを備え、各遊星歯車は、自身が回転する中心となる個々の遊星軸を有し、遊星軸が縦軸から半径方向に離れて配置され、さらに各遊星歯車に１つずつ複数の遊星シャフトを備え、その周囲で遊星歯車が回転し、さらに縦軸と同軸で、複数の遊星歯車それぞれの半径方向内側で、それと係合して装着された太陽歯車と、縦軸と同軸で装着され、遊星シャフトを支持し、位置決めするような構成である遊星枠とを備える。
【００１１】
これらの実施形態の幾つかはさらに、玉の傾斜可能な軸と位置合わせするような構成であり、玉の角度および半径方向位置を維持するような構成である保持器を備える。幾つかの実施形態では、入力トルクが遊星枠に供給され、遊星枠が入力ディスクに結合され、太陽歯車が保持器に結合し、輪歯車が固定されて、回転せず、出力トルクが出力ディスクによって変速機から供給される。
【００１２】
別の態様では、本明細書に記載された変速機の実施形態で使用するために、入力ディスクと玉とアイドラと出力ディスクの間の牽引力を増加する軸力を発生するような構成である軸力発生装置が開示される。幾つかの実施形態では、軸力発生装置が発生する軸力の量が、変速機の伝達比の関数である。他の実施形態では、入力ディスク、玉、出力ディスクおよびアイドラがそれぞれ、摩擦増大被覆材料で被覆された接触表面を有する。特定の実施形態の被覆材料はセラミックまたはサーメットである。さらに他の実施形態では、被覆は、窒化シリコン、シリコンカーバイド、無電解ニッケル、めっきニッケル、またはその組み合わせで構成されたグループから選択した材料である。
【００１３】
さらに別の態様では、可変速度変速機が開示され、これは縦軸と、縦軸の周囲に放射状に分布する複数の玉を備え、各玉がその回転の中心となる傾斜可能な軸線を有し、さらに、玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な入力ディスクと、入力ディスクの反対側で玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する固定された出力ディスクと、一定の外径を有し、各玉の半径方向内側に位置決めされて、それと接触する回転可能なアイドラと、玉の半径方向の位置および軸方向の位置合わせを維持するような構成であり、縦軸の周囲で回転可能である保持器と、アイドラに接続し、アイドラからトルク出力を受け取って、変速機からトルク出力を伝達するような構成であるアイドラシャフトとを備える。
【００１４】
また別の態様では、可変速度変速機が記載され、これは縦軸の周囲に放射状に分布する複数の第１および第２玉と、回転可能な第１および第２入力ディスクと、縦軸と同軸であり、第１および第２入力ディスクと接続する入力シャフトと、複数の第１玉と第２玉との間に位置決めされ、複数の第１および第２玉それぞれと接触する回転可能な出力ディスクと、複数の第１玉それぞれの半径方向内側に位置決めされて、それと接触する概ね円筒形の第１アイドラと、複数の第２玉それぞれの半径方向内側に位置決めされて、それと接触する概ね円筒形の第２アイドラとを備える。
【００１５】
本明細書に記載された多くの実施形態で使用するために、軸力を加えて、入力ディスクと出力ディスクと複数の速度調節装置との間の接触力を増加させるような構成である軸力発生装置も開示され、軸力発生装置はさらに、縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、外径および内径を有し、内径の中に形成されたねじ付きボアを有する軸受けディスクと、軸受けディスクの外径に近い方の第１側に取り付けられた複数の周囲傾斜路と、複数の軸受けディスク傾斜路と係合するような構成である複数の軸受けと、速度調節装置の反対側で入力ディスクに装着され、軸受けと係合するような構成である複数の入力ディスク周囲傾斜路と、縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、外面に沿ってオスねじ山を有し、そのメスねじは軸受けディスクのねじ付きボアと係合するような構成である概ね円筒形のねじと、ねじに取り付けられた複数の中心ねじ傾斜路と、入力ディスクに固定され、複数の中心ねじ傾斜路と係合するような構成である複数の中心入力ディスク傾斜路とを備える。
【００１６】
別の態様では、回転牽引変速機内の複数の傾斜可能な速度調節玉を支持し、位置決めする支持保持器が開示され、これは複数の玉の各側で入力ディスクおよび出力ディスクを使用し、保持器は、それぞれが外縁から半径方向内側に延在する複数のスロットを有する概ね円形のシートである平坦な第１および第２支持ディスクと、前記第１支持ディスクと第２支持ディスクの間に延在する複数の平坦な支持スペーサとを備え、各スペーサは、それぞれ前側、後側、第１端および第２端を有し、第１および第２端がそれぞれ装着表面を有し、各装着表面が湾曲表面を有し、スペーサは、湾曲表面が溝の側部と位置合わせされるように、支持ディスクの周囲で支持ディスクの溝の間に角度を付けて位置決めされる。
【００１７】
さらに別の態様では、比率を決定する玉の回転軸を形成する軸を傾斜することによって回転牽引変速機の伝達比を変更する比率変更機構の支持脚が開示され、これは、細長い本体、軸接続端、軸接続端の反対側のカム端、玉に面する前側および玉に面していない後側、および軸接続端とカム端との間の中心支持部分を備え、凸状に湾曲するカム表面がカム端の前側に形成され、これはボアの位置合わせの制御を補助するような構成である。
【００１８】
可変速度回転牽引変速機に使用する流体給送玉の別の態様が開示され、これは個々の傾斜可能な軸線の周囲で回転可能である複数の玉、複数の玉それぞれの一方側にあって、それと接触する入力ディスク、および複数の玉それぞれの別の側にあって、それと接触する出力ディスクを使用し、流体給送玉は、自身の直径を通って形成され、自身を通る円筒形の内面を生成する球形の玉、および玉の内面に形成され、玉を通って延在する少なくとも１つの螺旋溝を備える。
【００１９】
また別の態様では、可変速度回転牽引変速機で使用する流体給送軸が開示され、これは自身を通って形成された直径方向のボアによって形成された個々の軸線を有する複数の玉、複数の玉それぞれの一方側にあって、それと接触する入力ディスク、複数の玉それぞれの別の側にあって、それと接触する出力ディスクを使用し、流体給送軸は、ボールを通るボアのそれより小さい直径で、第１および第２端および中央領域を有する概ね円筒形の軸を備え、軸を個々の玉のボア内に適切に位置決めすると、第１および第２端が玉の対向する側から外側に延在し、中央領域が玉の中にあり、さらに軸の外面に形成された少なくとも１つの螺旋溝を備え、螺旋溝は玉の外側の一点で開始して、中央領域の少なくとも一部の中へと延在する。
【００２０】
別の実施形態では、縦軸を有する可変速度回転牽引変速機のシフト機構が開示され、これは平面に位置合わせされて、縦軸の周囲に分布する複数の傾斜玉を使用し、各玉は、変速機の伝達比を制御するために入力ディスクおよび出力ディスクによって対向する側に接触し、シフト機構は、縦軸に沿って延在する管状の伝達軸、それぞれが複数の玉のうち対応する玉を通って形成されたボアを通って延在し、玉が回転する中心となる対応の玉の傾斜可能な軸線を形成する複数の玉軸を備え、各玉軸は、それぞれが玉から外へと延在する２つの端を有し、さらに複数の脚部を備え、１つの脚部が玉軸の各端に接続され、脚部は、変換器軸に向かって半径方向内側へと延在し、さらに、変換器軸に同軸で位置合わせされ、各玉の半径方向内側にあって、それと接触するアイドラ、アイドラの各端に１つずつあり、それぞれがアイドラに面する平坦な側、およびアイドラに面していない凸状の湾曲した側を有する２つのディスク形シフトガイドを備え、シフトガイドが半径方向に延在して、玉の対応する側にある個々の脚部全部と接触し、さらに脚部ごとに１つある複数のローラプーリを備え、各ローラプーリが、玉に面していない個々の脚部の側部に取り付けられ、さらに、シフトガイドの少なくとも１つから軸方向に延在する概ね円筒形のプーリスタンド、各ローラプーリに１つあり、プーリスタンドの周囲に半径方向に分布して、それに取り付けられた複数の案内プーリ、および第１および第２端を有し、第１端が軸を通って延在し、プーリスタンドの近位側で軸に形成されたスロットから出る可撓性係留具を備え、係留具の第１端はさらに、各ローラプーリおよび各案内プーリに巻き付き、第２端は軸から出てシフタへと延在し、案内プーリはそれぞれ１つまたは複数の旋回継ぎ手に装着されて、各案内プーリとその個々のローラプーリとの位置合わせを維持し、係留具がシフタによって引っ張られると、第２端が各ローラプーリを引き込み、変速機をシフトさせる。
【００２１】
別の実施形態では、縦軸を有する可変速度変速機のシフト機構が開示され、これは変速機の伝達比を制御するために、それぞれが個々の玉の中心から玉の半径を有する複数の傾斜玉を使用し、それぞれが対応する玉を通って形成されたボアを通って延在し、対応する玉の傾斜可能な軸線を形成する複数の玉軸を備え、各玉軸は、それぞれが玉から延在する２つの端部を有し、さらに複数の脚部を備え、１つの脚部が玉軸の各端に接続され、脚部は、変速機軸に向かって半径方向内側に延在し、さらに、ほぼ一定の半径で、各玉と同軸で、その半径方向内側に位置決めされ、それと接触する概ね円筒形のアイドラ、アイドラの各端に１つずつあり、それぞれがアイドラに面する平坦な側、およびアイドラに面していない凸状の湾曲した側を有する第１および第２ディスク形シフトガイドを備え、シフトガイドは、半径方向に延在して、玉の対応する側にある個々の脚部全部と接触し、さらに、脚部ごとに１つずつあり、それぞれが案内ホィールの半径を有する複数の案内ホィールを備え、各案内ホィールが、個々の脚部の半径方向内側の端部に回転自在に装着され、案内ホィールは個々のシフトガイドの湾曲表面と接触し、凸状湾曲の形状が、１組の２次元座標によって決定され、その起点は縦軸と、直径方向に対向する任意の２つの玉の中心を通って引かれた線との交差点を中心とし、座標は、アイドラおよびシフトガイドの軸方向動作の関数として、案内ホィール表面とシフトガイド表面との間の接触点の位置を表し、凸状湾曲は、接触点において案内ホィールに対してほぼ接線であると仮定する。
【００２２】
また別の実施形態では自動車が開示され、これはエンジン、動力伝達経路、ならびに可変速度変速機を備え、これは縦軸、縦軸の周囲で半径方向に分散した複数の玉を備え、各玉は、自身の回転中心である傾斜可能な軸線を有し、さらに、玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な入力ディスク、入力ディスクの反対側で玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な出力ディスク、縦軸と同軸でほぼ一定の外径を有し、各玉の半径方向内側に位置決めされて、それと接触する回転可能なアイドラ、および変速機の縦軸と同軸で装着された遊星歯車装置を備える。
【００２３】
以上および他の改良点は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ると、当業者には明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ハイにシフトされた変速機の実施形態の切り取り側面図である。
【図２】ローにシフトされた図１の変速機の切り取り側面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩで切り取った変速機の部分端断面図である。
【図４】図１の変速機のアイドラおよび傾斜路サブアセンブリの概略切り取り側面図である。
【図５】図１の変速機の玉サブアセンブリの略斜視図である。
【図６】図１の変速機のシフト棒サブアセンブリの略図である。
【図７】図１の変速機の保持器サブアセンブリの概略切り取り側面図である。
【図８】図１の変速機の出力ディスクの切り取り側面図である。
【図９】図１の変速機の概略切り取り斜視図である。
【図１０】図１の変速機の軸力発生装置の代替実施形態の概略切り取り側面図である。
【図１１】図１の変速機の代替実施形態の切り取り側面図である。
【図１２】図１の変速機の保持器サブアセンブリの略切り取り図である。
【図１３】図１１の変速機の軸線付近から見た代替係合解除機構の切り取り略図である。
【図１４】図１１の変速機の上および外側から中心に向かって見た代替係合解除機構の切り取り略図である。
【図１５】図１１の変速機の軸力発生装置サブアセンブリの一部の切り取り略図である。
【図１６】図１の変速機の変動装置の切り取り側面図である。
【図１７】２つの変動装置がある図１の変速機の代替実施形態の概略切り取り側面図である。
【図１８】図１７の線Ｉ−Ｉで切り取った変速機の部分端断面図である。
【図１９】図１７の変速機の斜視図である。
【図２０】図１７の変速機のアイリスプレートの斜視図である。
【図２１】図１７の変速機の固定子の斜視図である。
【図２２】図１７の変速機の代替保持器の切り取り側面図である。
【図２３】図５の玉／脚部アセンブリの溝がある玉の切り取り側面図である。
【図２４】図５の玉／脚部アセンブリの代替脚部の切り取り側面図である。
【図２５】図１および図１７の変速機のシフトガイドのために凸状曲線を生成するのに使用する適用可能な幾何学的関係を示す、玉と脚部のアセンブリの略図である。
【図２６】図１および図１７の変速機のシフトガイドのために凸状曲線を生成するのに使用する適用可能な幾何学的関係を示す、傾斜した姿勢の玉と脚部のアセンブリの略図である。
【図２７】図１および図１７の変速機のシフトガイドのために凸状曲線を生成するのに使用する特定の幾何学的関係を示す凸状曲線の略図である。
【図２８】遊星歯車装置の関数として示す図１の変速機の略図である。
【図２９】第１比率の３つの遊星歯車を示す図１の変速機の略図である。
【図３０】第２比率の３つの遊星歯車を示す図１の変速機の略図である。
【図３１】第３比率の３つの遊星歯車を示す図１の変速機の略図である。
【図３２】出力側にある遊星歯車装置および平行な動力路と組み合わせた図１の変速機の略図である。
【図３３】入力側にある遊星歯車装置および平行な動力路と組み合わせた図１の変速機の略図である。
【図３４】出力側にある遊星歯車装置と組み合わせた図１の変速機の略図である。
【図３５】入力側にある遊星歯車装置と組み合わせた図１の変速機の略斜視図である。
【図３６ａ】１つのトルク入力を使用し、２つのトルク出力源を提供する無限可変変速機の実施形態の側断面図である。
【図３６ｂ】１つのトルク入力を使用し、２つのトルク出力源を提供する無限可変変速機の実施形態の斜視端面図である。
【図３６ｃ】１つのトルク入力を使用し、２つのトルク出力源を提供する無限可変変速機の実施形態の略骨格図である。
【図３７ａ】出力ディスクが回転ハブの一部である連続可変変速機の代替実施形態の側断面図である。
【図３７ｂ】出力ディスクが静止ハブの一部である連続可変変速機の代替実施形態の側断面図である。
【図３８】代替玉軸の側面図である。
【図３９ａ】本明細書に記載された変速機実施形態のいずれかの代替軸力発生装置の側断面図である。
【図３９ｂ】代替軸力発生装置のねじの斜視図である。
【図３９ｃ】代替軸力発生装置のねじの断面図である。
【図４０ａ】図３９の代替軸力発生装置で使用する代替連結アセンブリの側面図である。
【図４０ｂ】延長した形状の図４０ａの代替連結アセンブリの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の好ましい実施形態について以下に図面を参照して説明する。ここで、同様の数字は全体を通して同様の要素を指す。本明細書で提示された記述で使用する用語は、限定的には解釈されないものとする。これは単に、本発明の特定の実施形態に関する詳細な記述との組み合わせで使用されるからである。さらに、本発明の実施形態は、幾つかの新規の形態を含むことがあり、そのいずれも単独では所望の属性に寄与しないか、本明細書に記載された本発明の実践に必要不可欠ではない。
【００２６】
本明細書に記載された変速機は、米国特許第６，２４１，６３６号、米国特許第６，３２２，４７５号および米国特許第６，４１９，６０８号に記載されたような傾斜する軸を伴う速度調節装置の玉を使用するタイプである。本特許に記載され、本明細書に記載された実施形態は通常、下記のように変動装置の部分によって概ね分離された２つの側、つまり入力側および出力側を有する。変速機の駆動側、つまり変速機へのトルクまたは回転力を受ける側を入力側と予備、変速機の被動側または変速機からのトルクを変速機の外へと伝達する側を出力側と呼ぶ。入力ディスクおよび出力ディスクが速度調節装置の玉と接触する。玉がその軸上で傾斜するにつれ、一方のディスクと回転接触する点が玉の極または軸線に向かって移動し、したがって直径が増加する円でディスクに接触する。玉の軸が反対方向に傾斜すると、入力および出力ディスクがそれぞれ逆の関係を経験する。この方法で、入力ディスクの回転速度の出力ディスクのそれに対する比率、つまり伝達比は、速度調節装置の玉の軸を単に傾斜することによって、広範囲にわたって変更することができる。玉の中心が、変速機の入力側と出力側の間の境界を画定し、玉の入力側および玉の出力側の両方に位置する同様の構成要素を、本明細書では全体的に同じ参照番号で記述する。変速機の入出力側の両方に位置する同様の構成要素は、全体的に入力側に位置する場合は参照番号の末尾に添え字の「ａ」が付けられ、変速機の出力側に位置する構成要素は、個々の参照番号の末尾に添え字の「ｂ」が付けられる。
【００２７】
図１を参照すると、周囲に複数の速度調節玉１が半径方向に分布した縦軸１１を有する変速機１００の実施形態が図示されている。幾つかの実施形態の速度調節玉１は、縦軸１１の周囲でその角度位置に留まり、他の実施形態では、玉１は縦軸１１の周囲で自由に軌道を描く。玉１１はその入力側が入力ディスク３４と、出力側が出力ディスク１０１と接触する。入力および出力ディスク３４、１０１は、玉１の個々の入力および出力側にある縦軸付近の内部ボアから、それぞれが玉１と接触する半径方向の点まで延在する環状ディスクである。入力および出力ディスク３４、１０１はそれぞれ、各ディスク３４および１０１と玉１との間に接触区域を形成する接触表面を有する。概して、入力ディスク３４が縦軸１１の周囲で回転するにつれ、入力ディスク３４の接触区域の各部分が回転し、各回転中に玉１のそれぞれと順次接触する。これは、出力ディスク１０１でも同様である。入力ディスク３４および出力ディスク１０１は、単純なディスクとして形成するか、所望の入力および出力の構成に応じて、凹状、凸状、円筒形、または他の任意の形状でよい。１つの実施形態では、入力および出力ディスクにスポークを付けて、重力に影響されやすい用途のために軽量化する。速度調節玉と係合するディスクの回転接触表面は、用途のトルクおよび効率の要件に応じて、平坦、凹状、凸状、または他の形状の輪郭を有してよい。ディスクが玉に接触する凹状の輪郭は、滑動を防止するために必要な軸力の量が減少し、凸状の輪郭は効率を向上させる。また、玉１は全て、個々の半径方向最内点でアイドラ１８に接触する。アイドラ１８は概ね円筒形の構成要素で、縦軸１１と同軸であり、玉１の半径方向の位置の維持を補助する。変速機の多くの実施形態の縦軸１１を参照すると、入力ディスク３４と出力ディスク１０１の接触表面を、玉１の中心から概ね半径方向外側に配置することができ、アイドラ１８は、玉１の半径方向内側に配置し、したがって各玉１はアイドラ１８、入力ディスク３４および出力ディスク１０１と３点接触する。入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８は全て、多くの実施形態で同じ縦軸１１を中心に回転することができ、それについて以下でさらに詳細に説明する。
【００２８】
本明細書に記載された変速機１００の実施形態は回転牽引変速機であることから、幾つかの実施形態では、入力ディスク３４および出力ディスク１０１が玉１との接点で滑るのを防止するために、高い軸力が必要である。高いトルク伝達の期間中に軸力が増加するにつれ、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８が玉１と接触する接触パッチの改造が重大な問題となり、これらの構成要素の効率および寿命を低下させる。これらの接触パッチを通して伝達できるトルクの量は有限であり、玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８を作成する材料の降伏強さの関数である。玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８の摩擦係数は、所与の量のトルクを伝達するために必要な軸力の量に多大な影響を及ぼし、したがって変速機の効率および寿命に多大な影響を及ぼす。牽引変速機の回転要素の摩擦係数は、性能に栄養する非常に重要な変数である。
【００２９】
特定のコーティングを玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８に適用して、その性能を改良することができる。実際、このようなコーティングを任意の回転牽引変速機の回転接触要素に都合よく使用して、本明細書で開示する変速機の実施形態で達成したのと同じ追加の利点を達成することができる。これらの回転要素の表面の摩擦係数を上げるという有益な効果を有するコーティングもある。高い摩擦係数を有し、軸力が増加するにつれて増加する変動性の摩擦係数も呈するコーティングもある。摩擦係数が大きいと、任意のトルクに必要な軸力を小さくすることができ、それによって変速機の効率および寿命が向上する。可変の摩擦係数は、最大トルクを伝達するために必要な軸力の量を減少させることによって、変速機のこの最大トルク底角を増加させる。
【００３０】
セラミックおよびサーメットのように、非常に優れた硬度および摩耗特性を有し、回転牽引変速機の高負荷回転要素の寿命を大幅に延長することができるコーティングもある。窒化シリコンのようなセラミックコーティングは高い摩擦係数、磁区力の増加とともに増加する可変摩擦係数も有することができ、玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１おおよびアイドラ１８の表面に非常に薄い層で適用すると、これらの構成要素の寿命を延長することもできる。コーティングの厚さは、コーティングに使用する材料によって決定され、用途に応じて変化してよいが、通常はセラミックの場合は０．５ミクロンから２ミクロンで、サーマットの場合は０．７５ミクロンから４ミクロンの範囲である。
【００３１】
玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８を、本明細書に記載された変速機の多くの実施形態で使用する材料である焼き入れ鋼から作成した場合は、コーティングの適用に用いるプロセスを考慮することが重要である。セラミックおよびサーマットの適用に用いるプロセスには、高い温度を必要とし、玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８の硬度を低下させて、性能を損ない、時期尚早の不具合に寄与するものもある。低温で適用するプロセスが望ましく、低温真空プラズマ、ＤＣパルス型反応マグネトロンスパッタリング、プラズマ促進化学蒸着（ＰＥ−ＣＶＤ）、不平衡マグネトロン物理蒸着、およびめっきなど、幾つかのプロセスが使用可能である。めっきプロセスは、低コストであり、所望のコーティング特性を達成するために特注の槽を作成できるので魅力的である。シリコンカーバイドまたは窒化シリコンと共析出した無電解ニッケルまたはめっきニッケルを含むシリコンカーバイドまたは窒化シリコンの槽に回転要素を浸漬することは、大量生産に非常に適した低温の解決法である。記載された材料に加えて、他の材料を使用できることに留意されたい。この適用プロセスでは、部品を保持器に含め、槽に浸漬して、溶液が全表面と接触するように振る。コーティングの厚さは、構成要素が槽内に浸漬される時間の長さによって制御する。例えば、共析出した無電解ニッケルとともに窒化シリコンを使用して、構成要素を４時間浸漬し、適切なコーティングを達成する実施形態もあるが、これは、一例にすぎず、コーティングを形成して、その厚さを制御する多くの方法が知られ、所望の特性、所望の厚さ、および構成要素を作成する基質または母材を考慮して、これを使用することができる。
【００３２】
図１、図２および図３は、ケース４０に覆われた連続可変変速機１００の実施形態を示し、ケースは変速機１００を保護し、潤滑剤を含み、変速機１００の構成要素を位置合わせし、変速機１００の力を吸収する。ケースのキャップ６７は、特定の実施形態ではケース４０を覆うことができる。ケースキャップ６７は、概ねボアのあるディスクとして形成され、ボアの中心を入力シャフトが通り、ケース４０の内径にあって対応するねじ山の組にねじ込まれるねじ山の組が外径にある。しかし、他の実施形態では、ケースキャップ６７はケース４０に締結するか、ばねリングおよびケース４０の対応する溝によって所定の位置に保持することができ、したがって外径にねじを切る必要がない。ケースキャップ６７を取り付けるために締結具を使用する実施形態では、ケースキャップ６７がケース４０の内径へと延在し、したがって、変速機１００を取り付ける先の機械にケース４０をボルト締めするために使用するケース締結具（図示せず）は、ケースキャップ６７の対応する穴を通ることができる。図示の実施形態のケースキャップ６７は、変速機１００の他の構成要素を追加的に支持するために、外径付近の区域から変速機１００の出力側に向かって延在する円筒形部分を有する。図示の変速機１００の実施形態の心臓部には複数の玉１があり、これは通常は球形であり、変速機１００の中心線、つまり回転の縦軸１１の周囲でほぼ均一または対称にて半径方向に分布する。図示の実施形態では、８つの玉１を使用する。しかし、変速機１００の使用法に応じて異なる数の玉１を使用できることに留意されたい。例えば、変速機は３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５またはそれ以上の玉を含んでよい。３、４または５個以上の玉を設けると、個々の玉１に加えられる力、および変速機１００の他の構成要素との接触点をさらに広く分配することができ、変速機１００が玉１００の接触パッチで滑るのを防止するために必要な力も削減することができる。低トルクを適用するが伝達比が高い特定の実施形態は、比較的大きい直径の玉１を少なめに使用するが、大きいトルクおよび高い伝達比を適用する特定の実施形態は、比較的大きい直径の玉１を多めに使用することができる。大きいトルクおよび低い伝達比を適用し、高い効率が重要ではない他の実施形態は、比較的小さい直径の玉１を多めに使用する。最後に、小さいトルクを適用し、高い効率が重要ではない特定の実施形態は、比較的小さい直径の玉１を少なめに使用する。
【００３３】
玉１それぞれの中心を通って各玉１の回転軸を画定する穴に、玉の軸３を挿入する。玉軸３は、その上で玉１が回転する概ね細長いシャフトであり、穴の各側から延在して玉１を通る２つの端部を有する。特定の実施形態は円筒形の玉軸３を有するが、任意の形状を使用することができる。玉１は、玉軸３の周囲で自由に回転するように装着する。
【００３４】
特定の実施形態では、軸受け（別個に図示せず）を使用して、玉軸３の外面と対応する玉１を通るボアの表面との間の摩擦を軽減する。これらの軸受けは、玉１とそれに対応する玉軸３との接触表面に沿った任意の場所に位置する任意のタイプの軸受けでよく、多くの実施形態は、動的機械システムの設計に共通する標準的な機械的減速により、このような軸受けの寿命および有用性を最大にする。これらの実施形態の一部では、玉１を通るボアの各端にラジアル軸受けを配置する。これらの軸受けは、ボアの内面および玉軸３の外面を軌道輪として組み込むか、軸受けは、各玉１のボア内および各玉軸３上に形成された適切な空隙に填る別個の軌道輪を含むことができる。１つの実施形態では、ラジアル軸受け、ころ、玉または他のタイプをこのように形成した空隙内に填め、保持できるように、各玉を通るボアを少なくともその両端で適切な直径に拡張することによって、軸受けの空隙（図示せず）を形成する。別の実施形態では、バビット、テフロン（登録商標）または他のこのような材料など、摩擦を軽減する材料で玉軸３を被覆する。
【００３５】
多くの実施形態は、玉軸３のボアに潤滑剤を導入して、玉軸３と玉１との間の摩擦も最小限に抑える。潤滑剤は、圧力源によって玉軸３の周囲でボアに注入するか、玉軸３自体に形成した施条または螺旋溝によってボアに引き込むことができる。玉軸３の潤滑については、以下でさらに検討する。
【００３６】
図１では、玉１の回転軸が変速機を出力速度が入力速度より大きい高い比率にする方向に傾斜した状態で図示される。玉軸３が水平である、つまり変速機１００の主軸に平衡である場合、変速機１００は入力回転速度と出力回転速度との比率が１：１であり、入力と出力の回転速度が等しい。図２では、玉１の回転軸が、変速機１００を低い比率にする方向に傾斜した状態で図示されている。つまり、出力回転速度が入力回転速度より遅い。単純にするために、変速機１００をシフトした場合に位置または方向が変化する部品のみに、図２では番号を付けている。
【００３７】
図１、図２、図４および図５は、作動時に変速機１００をシフトするために、玉１の軸線を傾斜できる方法を示す。図５を参照すると、大部分の実施形態では支柱である複数の脚部２が、玉１を通してあけた穴の端部を越えて延在する玉軸３の各端部付近で、玉軸３に取り付けられる。各脚部２は、個々の玉軸３への取り付け点から半径方向内側に変速機１００の軸線に向かって延在する。１つの実施形態では、各脚部２は玉軸３の一方の個々の端部を受け取る貫通ボアを有する。玉軸３は、各脚部２を越えて露出した端部を有するように、脚部２を通って延在することが好ましい。図示の実施形態では、玉軸３は、玉軸３の露出した端部と同軸で、その上に滑動自在に位置決めされたローラ４を有すると有利である。ローラ４は、脚部２の外側で、それを越えて玉軸３上に取り付けた概ね円筒形のホィールであり、玉軸３の周囲で自由に回転する。ローラ４は、ばねクリップまたは他のこのような機構を介して玉軸３に取り付けるか、玉軸３上に自由に載ることができる。ローラ４は、例えばラジアル軸受けにすることができ、軸受けの外輪がホィールまたは回転表面を形成する。図１および図７で示すように、ローラ４および玉軸３の端部は、１対の固定子８０ａ、８０ｂによって、またはその中に形成された溝８６の内側に填る。
【００３８】
１つの実施形態の固定子８０ａ、８０ｂを図５および図７に示す。図示の入力固定子８０ａおよび出力固定子８０ｂは概ね平行のディスクの形態であり、変速機の縦軸１１の周囲で玉１の各側に環状に配置される。多くの実施形態の固定子８０ａ、８０ｂは、それぞれ入力固定子ディスク８１ａおよび出力固定子ディスク８１ｂで構成され、これはほぼ均一な厚さで、以下でさらに検討する複数の開口がある概ね環状のディスクである。各入力および出力固定子ディスク８１ａ、８１ｂは、玉１に面する第１側、および玉１に面していない第２側を有する。複数の固定子曲線８１が固定子ディスク８１ａ、８１ｂの第１側に取り付けられる。固定子曲線８２は、固定子ディスク８１ａ、８１ｂに取り付けるか固定した曲線表面であり、それぞれが玉１に面する凹状面９０、おおよび玉１に面していない凸状面９１を有し、個々の固定子ディスク８１と接触する。幾つかの実施形態では、固定子曲線８２が固定子ディスク８１ａ、８１ｂと一体である。多くの実施形態の固定子曲線８２は、ほぼ均一の厚さを有し、固定子曲線８２を相互に、および固定子ディスク８１に位置合わせして、取り付けるために使用する少なくとも１つの開口（別個に図示せず）を有する。多くの実施形態の固定子曲線８２、または一体部品を使用する場合は固定子ディスク８１ａ、８１ｂは、平坦なスペーサ８３を受け入れるスロット７１０を含み、これによって固定子曲線８２および固定子ディスク８１ａ、８１ｂをさらに位置決めし、位置合わせすることができる。平坦なスペーサ８３は概ね平坦であり、概ね長方形の剛性材料の部片であって、入力固定子８０ａと出力固定子８０ｂの間に延在して、それを相互接続する。平坦なスペーサ８３は、固定子曲線８２内に形成されたスロット７１０内に填る。図示の実施形態では、平坦なスペーサ８３が固定子曲線８２に締結または他の方法で接続されないが、幾つかの実施形態では、平坦なスペーサ８３は溶接、接着または締結によって固定子曲線８２に取り付けられる。
【００３９】
図７でも示すように、少なくとも各端部にボアがあって概ね円筒形の複数の円筒形スペーサ８４が、平坦なスペーサ８３の内側に半径方向に位置決めされ、固定子ディスク８１および固定子曲線８２にも接続される。円筒形スペーサ８４のボアは、各端で１つのスペーサ締結具８５を受け入れる。スペーサ締結具８５は、集合的に保持器８９を形成する固定子ディスク８１ａ、８１ｂ、固定子曲線８２、平坦なスペーサ８３および円筒形スペーサ８４をまとめて締め付けて、保持するように設計される。保持器８９は、玉１の半径方向および角度位置を維持し、玉１を相互に対して位置合わせする。
【００４０】
玉１の回転軸は、入力側または出力側の脚部２を変速機１００の軸線から半径方向外側に移動させることによって変化し、これは玉軸３を傾斜させる。こうなるにつれ、各ローラ４が溝８６に填って、これに従い、これはローラ４の直径よりわずかに大きく、隣接する固定子曲線８２の各対の間のスペースによって形成される。したがって、ローラ４は、玉軸３の運動面を変速機１００の縦軸１１と一直線上に維持するために、固定子曲線８２の側部９２、９３、各固定子曲線８２の第１側９２および第２側に沿って回転する。多くの実施形態では、各ローラ４は、変速機１００の入力側では固定子曲線８２の第１側９２で、および対応する出力固定子曲線８２の対応する第１側９２で回転する。通常、このような実施形態では変速機１００の力が通常の動作ではローラ４が固定子曲線８２の第２側９３に接触するのを防止する。ローラ４は、固定子曲線８２間に形成される溝８６の幅より直径がわずかに小さく、溝８６の縁部と対応する各ローラの周囲との間に小さいギャップを形成する。入力固定子８０ａおよび出力固定子８０ｂ上の対向する固定子曲線８２の組が完全に位置合わせされている場合は、ローラ４の周囲と溝８６との間の小さいギャップによって、玉軸がわずかに傾斜することができ、変速機１００の縦軸１１に対して位置不良になることがある。この状態は横滑りを生じる。これは玉軸３が横方向にわずかに移動できる状況で、変速機の全体的な効率を低下させる。幾つかの実施形態では、変速機１００の入力および出力側にある固定子曲線８２は、相互からわずかにオフセットし、したがって玉軸３が変速機１００の軸線と平行なままである。玉１が玉軸３に加える任意の接線力、主に横断力は、玉軸３、ローラ４、および固定子曲線８２の第１側９２、９３によって吸収される。玉１の回転軸を変化させて、変速機１００を異なる伝達比へとシフトするにつれ、１つの棚軸３の対向する端部に位置するローラ４の各対が、溝８６の個々の側を上下に回転することによって、個々の対応する溝８６に沿って反対方向に移動する。
【００４１】
図１および図７を参照すると、保持器８９は１つまたは複数のケースコネクタ１６０でケース４０にしっかり取り付けることができる。ケースコネクタ１６０は、平坦なスペーサ８３の半径方向で最も外側の部品からほぼ直角に延在する。ケースコネクタ１６０は、平坦なスペーサ８３に締結するか、平坦なスペーサ８３と一体形成することができる。ケースコネクタ１６０の外側によってほぼ形成された外径は、ケース４０の内径とほぼ同じ直径であり、ケース４０およびケースコネクタ１６０の穴によって、標準的または特殊な締結具を使用することができ、これはケースコネクタ１６０をケース４０にしっかり取り付け、したがってケース４０を補強して、その動作を防止する。ケース４０は、ケース４０を枠または他の構造的本体に取り付けることができる装着穴を有する。他の実施形態では、ケースコネクタ１６０は、ケース４０の部品として形成することができ、保持器８９を可動化するために平坦なスペーサ８３または他の保持器８９構成要素の取り付け位置を提供する。
【００４２】
図１、図５および図７は、各脚部２に取り付けられ、側部９２、９３それぞれに近い路に沿って湾曲した表面８２の凹面９０上で回転する１対の固定子ホィール３０を含む実施形態を示す。固定子ホィール３０は、概ね玉軸３が脚部２を通る区域で脚部２に取り付けられる。固定子ホィール３０は、脚部２を通るボアを通って玉軸３に対して概ね直角である固定子ホィールピン３１で、または他の任意の取り付け方法で脚部２に取り付けることができる。固定子ホィール３０は、固定子ホィールピン３１と同軸で、これに滑動自在に装着され、例えばスナップリングなどの標準的な締結具で固定される。幾つかの実施形態では、固定子ホィール３０は、名輪が固定子ホィールピン３１に装着され、外輪が回転表面を形成するラジアル軸受けである。特定の実施形態では、脚部２の各側に１つの固定子ホィール３０を位置決めし、脚部２からのクリアランスは十分にあって、それにより固定子ホィール３０は、変速機１００をシフトすると変速機１００の縦軸１１に対して凹面９０に沿って半径方向に回転することができる。特定の実施形態では、凹面９０は、玉１の中心によって形成された変速機１００の縦軸１１からの半径の周囲で同心であるように成形される。
【００４３】
さらに図１、図５および図７を参照すると、変速機１００の縦軸１１に近い方の脚部２の端部に取り付けることができる案内ホィール２１が図示されている。図示の実施形態では、案内ホィール２１は、脚部２の端部内のスロットに挿入する。案内ホィール２１は、案内ホィールピン２２で、または任意の他の取り付け方法によって脚部２１のスロット内にある所定の位置に保持される。案内ホィール２１は案内ホィールピン２２と同軸で、それに滑動自在に装着され、これは案内ホィールの各側で脚部２内に形成され、スロットの面に対して直角であるボアに挿入される。幾つかの実施形態では、脚部２は、変速機１００の部品の製造公差を斟酌するために、比較的わずかに弾性屈曲するように設計される。玉１、脚部２、玉軸３、ローラ４、固定子ホィール３０、固定子ホィールピン３１、案内ホィール２１、および案内ホィールピン２２はまとめて、図５に見られる玉／脚部アセンブリ４０３を形成する。
【００４４】
図４、図６および図７で示す実施形態を参照すると、ケース４０の外側に位置決めされた棒１０を回転することによって、シフトを実行する。棒１０を使用して、可撓性入力ケーブル１５５ａおよびそれに取り付けた可撓性出力ケーブル１５５ｂに、その個々の第１端部で巻き付け、ほどき、個々の反対方向で棒１０に巻き付ける。幾つかの実施形態では、棒１０を図６で示した状態で右から左を見て、入力ケーブル１５５ａを反時計回り方向で棒１０に巻き付け、出力ケーブル１５５ｂを時計回り方向で棒１０に巻き付ける。入力ケーブル１５５ａおよび出力ケーブル１５５ｂは両方とも、ケース４０の穴を通って延在し、次に可撓性入力ケーブルハウジング１５１ａの第１端および可撓性出力ケーブルハウジング１５１ｂを通る。図示の実施形態の可撓性入力ケーブルハウジング１５１ａおよび可撓性出力ケーブルハウジング１５１ｂは、可撓性の細長い管であり、入力ケーブル１５５ａおよび出力ケーブル１５５ｂを半径方向内側に縦軸１１に向かって案内し、次に固定子ディスク８１ａ、８１ｂを通って長手方向に出て、再び半径方向内側に案内し、ここで可撓性入力および出力ケーブルハウジング１５１ａ、１５１ｂの第２端が、それぞれ剛性入力および出力ケーブルハウジング１５３ａ、１５３ｂの第１端に挿入され、取り付けられる。剛性入力および出力ケーブルハウジング１５３ａ、１５３ｂは不撓性の管であり、これをケーブル１５５ａ、１５５ｂが通り、可撓性ケーブルハウジング１５１ａ、１５１ｂの第２端から半径方向内側に案内され、次にケーブル１５５ａ、１５５ｂを長手方向に配向して、固定子ディスク８１ａ、８１ｂの穴に通して、アイドラ１８付近の剛性ケーブルハウジング１５３ａ、１５３ｂの第２端に向ける。多くの実施形態では、ケーブル１５５ａ、１５５ｂは、その第２端が入力シフトガイド１３ａおよび出力シフトガイド１３ｂ（以下でさらに説明）に従来のケーブル締結具または他の適切な取り付け手段で取り付けられる。以下でさらに検討するように、シフトガイド１３ａ、１３ｂは、縦軸１１に沿って軸方向にアイドラ１８を位置決めして、半径方向に脚部３を位置決めし、それによって玉１の軸線および変速機１００の比率を変化させる。
【００４５】
使用者が手動で、または動力源の補助で棒１０を棒１０の軸線に対して図６で示すように右側から左側へと反時計回り方向に回転すると、入力ケーブル１５５ａが棒１０からほどけて、出力ケーブル１５５ｂが棒１０に巻き付く。したがって、出力ケーブル１５５ｂの第２端が張力を出力シフトガイド１３ｂに加え、入力ケーブル１５５ａが釣り合った量だけ棒１０からほどける。これは、アイドラ１８を変速機１００の出力側に向かって軸方向に動作させ、変速機１００をローにシフトする。
【００４６】
さらに図４、図５および図７を参照すると、図示されたシフトガイド１３ａ、１３ｂはそれぞれ、内径および外径がある概ね環状リングの形態であり、２つの側を有するように成型される。第１側は、個々のシフトガイド１３ａ、１３ｂにそれぞれ関連する２組のアイドラ軸受け１７ａ、１７ｂを介してアイドラに動的に接触して、軸方向に支持する概ね直線の表面である。各シフトガイド１３ａ、１３ｂの第２側、つまりアイドラ１８に面していない側は、シフトガイド１３ａ、１３ｂの内側の７Ｘｅ ｅｒに向かう直線または平坦な半径方向の表面１４から、シフトガイド１３ａ、１３ｂの外径へと向かう凸状曲線９７へと遷移するカム側である。シフトガイド１３ａ、１３ｂの内径にて、長手方向の管状スリーブ４１７ａ、４１７ｂが、対向するシフトガイド１３ａ、１３ｂからの管状スリーブ４１７ａ、４１７ｂと対合するために、そのシフトガイド１３ａ、１３ｂに向かって軸方向に延在する。幾つかの実施形態では、図４で示すように、入力側シフトガイド１３ａの管状スリーブが、出力シフトガイド１３ｂの管状スリーブを受け取るために、ボアを形成したその内径の部分を有する。相応して、出力シフトガイド１３ｂの管状スリーブの外径の一部が除去されて、その管状スリーブ４１７ａ、４１７ｂの部分を入力シフトガイド１３ａの管状スリーブ４１７ａ、４１７ｂに挿入することができる。これは、このような実施形態のシフトガイド１３ａ、１３ｂに追加の安定性を提供する。
【００４７】
図４で示すシフトガイド１３ａ、１３ｂの側断面図は、この実施形態で、玉軸３が変速機１００の縦軸１１と平行である場合、面していない側部の平坦な表面１４の輪郭は、案内ホィール２１がシフトガイド１３ａ、１３ｂと接触する半径方向の点まで直角であることを示す。この点からシフトガイド１３ａ、１３ｂの周囲に向かうと、シフトガイド１３ａ、１３ｂの輪郭が凹形に湾曲する。幾つかの実施形態では、シフトガイド１３ａ、１３ｂの凸状曲線９７は１つの半径ではなく、複数の半径で構成されるか、双曲線で、漸近的に、または他の方法で成形する。変速機１００をローに向かってシフトするにつれ、入力案内ホィール２１ａがシフトガイド１３ａの平坦１４部分の縦軸１１に向かって回転し、出力案内ホィール２１ｂが、シフトガイド１３ｂの凸状湾曲９７部分で縦軸１１から離れる方向に回転する。シフトガイド１３ａ、１３ｂは、オスねじを有する入力シフトガイド１３ａの管状スリーブと、メスねじを有する出力スリーブ１３ｂの管状スリーブとを、またはその逆をねじ込むことによって相互に取り付けて、シフトガイド１３ａ、１３ｂを相互にねじ込むことができる。入力または出力の一方のシフトガイド１３ａ、１３ｂも、他方のシフトガイド１３ａ、１３ｂに押し込むことができる。シフトガイド１３ａ、１３ｂは、接着剤、金属接着剤、溶接または他の任意の手段など、他の方法で取り付けることもできる。
【００４８】
２つのシフトガイド１３ａ、１３ｂの凸状曲線９７はカム表面として作用し、それぞれが複数の案内ホィール２１と接触して、これを押す。各シフトガイド１３ａ、１３ｂの平坦表面１４および凸状曲線９７は案内ホィール２１と接触し、したがってシフトガイド１３ａ、１３ｂが縦軸１１に沿って軸方向に移動するにつれ、案内ホィール２１がシフトガイド１３ａ、１３ｂに沿って表面１４、９７に概ね半径方向に乗り上げ、脚部２を縦軸１１から外側へ、またはそれに向かって内側へと半径方向に移動させ、それによって玉軸３と関連する玉１の回転軸との角度を変化させる。
【００４９】
図４および図７を参照すると、幾つかの実施形態のアイドラ１８は、第１側とシフトガイド１３ａ、１３ｂのスリーブ部分の間に形成されたトラフに配置され、したがってシフトガイド１３ａ、１３ｂと一体で動作する。特定の実施形態では、アイドラ１８は概ね管状で、外側のダイアメットが１つであり、内径の中心部分に沿ってほぼ円筒形であり、内径の各端に入力および出力アイドラ軸受け１７ａ、１７ｂがある。他の実施形態では、アイドラ１８の外径および内径は不均一でよく、変動するか、傾斜または曲線などの任意の形状でよい。アイドラ１８は２つの側を有し、一方は入力固定子８０ａに近く、一方は出力固定子８０ｂに近い。アイドラ軸受け１７ａ、１７ｂは、アイドラ１８とシフトガイド１３ａ、１３ｂの間に回転接触を提供する。アイドラ軸受け１７ａ、１７ｂは、シフトガイド１３ａ、１３ｂのスリーブ部分の周囲に同軸で配置され、これによってアイドラ１８は変速機１００の軸線の周囲で自由に回転することができる。スリーブ１９は変速機１００の縦軸１１の周囲に、およびシフトガイド１３ａ、１３ｂの内径の内側に填る。スリーブ１９は、入力スリーブ軸受け１７２ａおよび出力スリーブ軸受け１７２ｂによって各シフトガイド１３ａ、１３ｂの軸受け軌道輪の内面と動作自在に接触する状態で保持される概ね管状の構成要素である。スリーブ軸受け１７２ａ、１７２ｂは、シフトガイド１３ａ、１３ｂの軌道輪に対して相補的に軸受けの外輪に沿って回転することによって、スリーブ１９の回転を提供する。アイドラ１８、アイドラ軸受け１７ａ、１７ｂ、スリーブ１９、スリーブガイド１３ａ、１３ｂ、およびスリーブ軸受け１７２ａ、１７２ｂは集合的に図４で見られるアイドラアセンブリ４０２を形成する。
【００５０】
図４、図７および図８を参照すると、幾つかの実施形態のスリーブ１９は、アイドラ棒１７１のねじ挿入を受け入れるためにねじを切った内径を有する。アイドラ棒１７１は概ね円筒形の棒であり、変速機１００の縦軸１１に沿って存在する。幾つかの実施形態では、アイドラ棒１７１は、その長さに沿って少なくとも部分的にねじが切られ、これによってスリーブ１９に挿入することができる。変速機１００の出力側に面するアイドラ棒１７１の第１端は、スリーブ１９を通してねじ込むことが好ましく、スリーブ１９の出力側を越えて延在し、ここで出力ディスク１０１の内径に挿入される。
【００５１】
図８で示すように、幾つかの実施形態の出力ディスク１０１は概ね円錐形のディスクであり、重量を削減するためにスポークを有し、内径から変速機１００の出力側に向かって軸方向に延在する管状スリーブ部分を有する。出力ディスク１０１は出力トルクを駆動シャフト、車輪、または他の機械的装置に伝達する。出力ディスク１０１は、出力側で玉１と接触し、変速機の入力回転とは異なる速度で、１：１とは異なる比率で回転する。出力ディスク１０１は、スリーブ１９、アイドラ１８およびシフトガイド１３ａ、１３ｂが変速機１００の軸線と同心を維持するように、その第１端でアイドラ棒１７１を案内し、それをセンタリングする働きをする。あるいは、環状軸受けをアイドラ棒１７１と出力ディスク１０１の内径の間でアイドラ棒１７１上に位置決めし、摩擦を最小限に抑えることができる。アイドラ棒１７１、スリーブ１９、シフトガイド１３ａ、１３ｂおよびアイドラ１８は動作自在に接続され、全ては変速機１００のシフト時に一体で軸方向に動作する。
【００５２】
図２を参照すると、入力シフトガイド１３ａと固定子８０ａの間に位置決めされた円錐型ばね１３３は、変速機１００をローにシフトするようにバイアスを付与する。図１を参照すると、出力ディスク１０１の周囲の付近で軸受けの軌道輪と接触する出力ディスク軸受け１０２が、変速機１００によって生成された軸力を吸収し、ケース４０に伝達する。ケース４０は対応する軸受けの軌道輪を有して、出力ディスク軸受け１０２を案内する。
【００５３】
図４、図５および図７を参照すると、シフトガイド１３ａ、１３ｂの軸方向動作の限界が、変速機１００のシフト範囲を画定する。軸法苦の動作は、シフトガイド１３ａ、１３ｂが接触する固定子ディスク８１ａ、８１ｂ上の内面８８ａ、８８ｂによって制限される。極めて高い伝達比では、シフトガイド１３ａが入力固定子ディスク８１ａの内面８８ａと接触し、極めて低い伝達比では、シフトガイド１３ｂが出力固定子ディスク８１ｂの内面８８と接触する。多くの実施形態では、シフトガイド１３ａ、１３ｂの凸状曲線９７の曲率は、玉１の中心から案内ホィール２１の中心までの距離、案内ホィール２１の半径、２つの案内ホィール２１と玉１の中心との間に形成された線の間の角度、および玉１の軸の傾斜角度に機能的に依存する。このような関係の一例を、図２５、図２６および図２７に関して以下で説明する。
【００５４】
次に図１、図５および図７で示す実施形態を参照すると、各脚部２の穴を通して挿入する固定ホィールピン３１で、１つまたは複数の固定子ホィール３０を各脚部２に取り付けることができる。固定子ホィールピン３１は適切なサイズであり、各固定子ホィールピン３１上で固定子ホィール３０が自由に回転できるようにする設計である。固定子ホィール３０は、玉１に面する固定子曲線８２の凹状曲線表面９０に沿って回転する。固定子ホィール３０は軸方向の支持力を提供して、脚部２の軸方向の動作を防止し、変速機１００のシフト時に玉軸３が容易に傾斜することを保証する。
【００５５】
図１および図７を参照すると、固定子８０ａに隣接して配置され、スポークを有する入力ディスク３４は、固定子８０ａを部分的に封入するが、概ねこれと接触しない。入力ディスク３４は２本以上のスポークを有するか、中実ディスクでよい。スポークは重量を削減し、変速機１００の組立を補助する。他の実施形態では、中実のディスクを使用することができる。入力ディスク３４は２つの側を有する。つまり玉１と接触する第１側、および第１側とは反対側に面する第２側である。入力ディスク３４は概ね環状のディスクで、その内径にて１組のメスねじまたはナット３７と同軸で填り、そこから半径方向に延在する。入力ディスク３４の外径は、使用するケース４０が、玉１および入力ディスク３４を封入して、シャーシまたは枠などの剛性支持構造１１６にケース４０上のフランジのボルト穴を通して挿入される従来のボルトで装着するタイプである場合に、ケース４０内に填るように設計される。上述したように、入力ディスク３４は、入力ディスク３４の第１側、つまり玉１に面する側のリップ上で週報校の傾斜路または軸受け接触表面に沿って玉１と回転接触する。これも上述したように、入力ディスク３４の幾つかの実施形態は、内径に挿入された１組のメスねじ３７、またはナット３７を有し、ナット３７はねじ３５にねじ込まれ、入力ディスク３４をねじ３５と係合する。
【００５６】
図１および図４を参照すると、ねじ３５を駆動シャフト６９に取り付け、それによって回転する。駆動シャフト６９は概ね円筒形であり、内部ボア、軸方向で出力側に面する第１端、軸方向で入力側に面する第２端、および概ね一定の直径を有する。第１端では、駆動シャフト６９を入力トルク装置、通常はモータからの歯車、スプロケットまたはクランクシャフトにしっかり取り付け、それによって回転する。駆動シャフト６９は軸方向スプライン１０９を有し、これは第２端から延在して、ねじ３５の内径に形成された対応するスプラインの組と係合して、これを回転する。駆動シャフトの中心傾斜路９９の組は、概ね、第１側では駆動シャフト上に同軸で位置決めされた環状ディスク上にある１組の隆起傾斜表面駆動シャフト９９のスプライン１０９と対合する対合爪を有し、駆動シャフト６９によって回転して、駆動シャフト６９に沿って軸方向に移動することができる。ピンリング１９５が駆動シャフト中心傾斜路９９の第２側と接触する。ピンリング１９５は剛性リングで、アイドラ棒１７１上に同軸で位置決めされ、軸方向に動作可能であり、アイドラピン１９６をアイドラ棒１７１と位置合わせした状態で保持する機能を果たす横方向のボアを有する。アイドラピン１９６は細長い剛性の棒であり、ピンリング１９５の直径よりわずかに長く、アイドラ棒１７１の細長いスロット１７３を通して挿入され、ピンリング１９５のボアに挿入されると、その第１および第２端の両方でピンリング１９５のわずかに先まで延在する。アイドラ棒１７１の細長いスロット１７３によって、アイドラ棒１７１は、変速機１００が１：１からハイへとシフトされると、ピン１９６に接触せずに図１で示すように見て右側へと軸方向に動作することができる。しかし、変速機１００を１：１からローへとシフトすると、細長いスロット１７３の入力端の側がピン１９６と接触し、次にこれがピンリング１９５を介して駆動シャフト中心傾斜路９９と動作自在に接触する。したがって、変速機が１：１とローの間にある場合、アイドラ棒１７１は駆動シャフト中心傾斜路９９に動作自在に接続され、アイドラ棒１７１が軸方向に動作すると、駆動シャフト中心傾斜路９９もアイドラ棒１７１との関連で軸方向に動作する。駆動シャフト中心傾斜路９９の傾斜表面は、螺旋形、曲線状、直線状、または他の任意の形状でよく、対応する軸受けディスク中心傾斜路９８の組と動作自在に接触する。軸受けディスク中心傾斜路９８は、駆動シャフト中心傾斜路９９と相補的で、それに対向する傾斜面を有する。変速機１００の出力側に面する第１側では、軸受けディスク中心傾斜路９８が駆動シャフト中心傾斜路９９に面し、駆動シャフト中心傾斜路９９と接触して、これに駆動される。
【００５７】
軸受けディスク中心傾斜路９８は、変速機１００の縦軸１１の周囲で同軸上に回転するように位置決めされた概ね環状のディスクである軸受けディスク６０にしっかり取り付けられる。軸受けディスク６０は、軸受けディスクの軸受け６６と接触する玉１に面していない側で、その周囲付近に軸受けの軌道輪を有する。軸受けディスクの軸受け６６は、軸受けディスク６０の周囲にある環状のスラスト軸受けであり、軸受けディスク６０と入力ディスク３４の間に位置決めされる。軸受けディスクの軸受け６６は、軸受けディスク６０に軸方向および半径方向の支持を提供し、変速機１００の内部部品を部分的に封入するためにケース４０とともに作用するケースキャップ６７上の軸受け軌道輪によって支持される。
【００５８】
図１を参照すると、ケースキャップ６７は、駆動シャフト６９から延在する概ね環状のディスクであり、周囲から、またはその付近から出力端へと延在する管状部分を有し、その中心を通るボアも有する。ケースキャップ６７は、変速機１００によって生成された軸方向および半径方向の力を吸収して、変速機１００を密封し、それによって潤滑剤が逃げ、コンタミネーションの浸入を防止する。ケースキャップ６７は静止状態であり、幾つかの実施形態では、従来の締結方法でケース４０にしっかり取り付けるか、ケース４０の内径にあって対応するメスねじと対合するオスねじを外径上に有することができる。上述したように、ケースキャップ６７は軸受け軌道輪を有し、これはケースキャップ６７からの管状延長部の出力端の内側に配置された軸受けディスク６０の周囲付近で軸受けディスクの軸受け６６と接触する。ケースキャップ６７は、駆動シャフトの軸受け１０４と対合する環状部分の内径付近に配置された出力側に面する第２軸受け軌道輪も有する。駆動シャフト軸受け１０４は、スラスト軸受けとラジアル軸受けの組み合わせで、駆動シャフト６９に軸方向および半径方向の支持を提供する。駆動シャフト６７は、外径に形成されて、駆動シャフト軸受け１０４と対合する入力側に面する軸受け軌道輪を有し、これはねじ３５によって生成された軸力をケースキャップ６７に伝達する。入力軸受け１０５は、駆動シャフト６９への支持を追加する。入力軸受け１０５は、駆動シャフト６９上に同軸で位置決めされ、変速機１００の入力側に面するケースキャップ６７の内径上の第３軌道輪と対合する。入力軸受け１０５に軸受け面を提供するように設計された軸受け軌道輪を有する概ね円筒形のねじナットである円錐ナット１０６が、駆動シャフト６９上にねじ込まれ、入力軸受け１０５を支持する。
【００５９】
図１で示す実施形態を参照すると、概ね縦軸１１の周囲のリングを形成する複数の周囲傾斜路６１の組が、軸受けディスク６０にしっかり取り付けられる。周囲傾斜路６１は、縦軸１１の周囲に半径方向に位置決めされた複数の傾斜表面であり、軸受けディスク６０に対して位置決めされるか、その上に形成され、出力側に面する。傾斜表面は曲線、螺旋形、直線、または別の形状でよく、それぞれが複数の傾斜路軸受け６２の１つに加える軸力を生成する楔を生成する。傾斜路軸受け６２は球形であるが、円筒形、円錐形、または別の幾何学的形状でよく、軸受け保持器６３に収容される。図示の実施形態の軸受け保持器６３は概ねリング形であり、個々の傾斜路軸受け６２を含む複数の開口を有する。入力ディスク傾斜路６３の組は、入力ディスク３４にしっかり取り付けられるか、その一部として形成される。幾つかの実施形態の入力ディスク傾斜路６４は周囲傾斜路６２に対して相補的であり、傾斜路は入力側に面する。別の実施形態では、入力ディスク傾斜路６４は、傾斜路軸受け６２と位置合わせして、これを半径方向にセンタリングする軸受け軌道輪の形態である。傾斜路軸受け６２はトルクの変動に応答して、周囲傾斜路６１および入力ディスク傾斜路６４の傾斜面を上下に回転する。
【００６０】
次に図１および図４を参照すると、軸力発生装置１６０は、入力ディスク３４と玉１の間の垂直接触力を増加するために生成され、入力ディスク３４に加えられる軸力を生成する様々な構成要素で構成され、これは玉１の回転に使用するために入力ディスク３４と摩擦関係にある構成要素である。変換器１００は、入力ディスク３４、玉１および出力ディスク１０１が接触点で滑動しないか、許容可能な量しか滑動しないように、十分な軸力を生成する。変速機１００に加えられるトルクの大きさが増大するにつれて、滑動を防止するために適切な量の追加軸力が必要である。さらに、ハイまたは１：１の速度比の場合よりローの方が、滑動を防止するために多くの軸力が必要である。しかし、ハイまたは１：１で提供する力が多すぎると、変換器１００の寿命を短縮したり、効率を低下させたり、増加した軸力を吸収するために必要とされる構成要素が大型化したりする。理想的には、軸力発生装置１６０は、変速機１００をシフトし、さらにトルクが変動するにつれて、玉１に加えられる軸力を変化させる。幾つかの実施形態では、変速機１００はこの目標を両方とも達成する。ねじ３５は、周囲傾斜路６１が生成する軸力とは別個の異なる軸力を提供するように設計され、構成される。幾つかの実施形態では、ねじ３５は周囲傾斜路６１より小さい軸力を発生するが、他のタイプの変速機１００では、ねじ３５は周囲傾斜路６１より大きい力を発生するように構成される。トルクが増加すると、ねじ３５はわずかに多く回転してナット３７に入り、トルクの増加に比例した量だけ軸力を増大させる。変速機１００が１：１の比率であり、使用者または車両が低速へとシフトすると、アイドラ棒１７１がスリーブ１９、スリーブ軸受け１７２、シフトガイド１３ａ、１３ｂ、およびアイドラ１８とともに入力側に向かって軸方向に動作する。アイドラ棒１７１は、ピン１９６およびピンリング１９５を通して駆動シャフト中心傾斜路９９と接触し、これによって駆動シャフト中心傾斜路９９が出力側に向かって軸方向に動作する。駆動シャフト中心傾斜路９９の傾斜表面は、軸受けディスク中心傾斜路９８の対向する傾斜表面と接触し、これによって軸受けディスク中心傾斜路９８が軸受けディスク６７を回転し、周囲傾斜路６１を傾斜路軸受け６２および入力ディスク傾斜路６４と係合させる。駆動シャフト中心傾斜路９９および軸受けディスク中心傾斜路９８は、トルク分割機能を実行し、トルクの一部をねじ３５から周囲傾斜路６１へとシフトさせる。これは、周囲傾斜路６１を通して配向される伝達トルクの割合を増加させ、上述したように周囲傾斜路６１がトルクの影響を受けやすいので、発生する軸力の量が増加する。
【００６１】
さらに図１および図４を参照すると、ローにシフトすると、アイドラ１８が出力側に向かって軸方向に動作し、接触パッチ内の力の反応によってローへと引っ張られる。アイドラ１８がローに向かって動作する量が多いほど、引く力が強くなる。接触部の垂直力およびシフト角度の増加とともに増加するこの「アイドラの引っ張り力」は、ハイへのシフト時にも発生する。アイドラの引きは、接触パッチに作用する横方向の力を補正するために発生し、この効果をスピンと呼ぶ。スピンは、３つの接触パッチ、つまり玉が入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８と接触する接触点で発生する。スピンの結果としてアイドラ１８と玉１の間のティー アクトで生じる力の大きさは、玉１と入力および出力ディスク３４、１０１の場合と比較すると最小限である。アイドラ１８と玉１の境界面の接触パッチで発生する最小限のスピンにより、この接触パッチが以下の説明では無視される。スピンは、入力ディスク３４と玉１の、および出力ディスク１０１と玉１の接触パッチにおける効率損と見なすことができる。スピンは、玉１およびディスク３４、１０１の回転方向に対して直角の横方向力を発生する。１：１の比率では、入力および出力接触パッチでスピンまたは接触スピンによって発生する横方向力が、等しく、反対方向であり、基本的に相殺される。この状態で、アイドラ１８に軸方向の引っ張り力はない。しかし、変速機１００を例えばローへとシフトすると、入力ディスク３４および玉１の接触パッチは、玉１の軸線または極からさらに動作する。これはスピンを減少させ、さらに回転方向に対して直角に発生する横方向力も減少させる。同時に、出力ディスク１０１と玉１の接触パッチが、玉１の軸線または極へとさらに近づき、これはスピンおよびその結果の横方向力を増大させる。これは、変速機１００の入力および出力側でスピンによって発生する横方向力が等しくない状況を生み出し、出力接触部にかかる横方向力の方が大きいので、出力ディスク１０１と玉１の間の接触パッチが、玉１の軸線にさらに近づく。変速機１００をさらにローにシフトするほど、玉１に加えられる接触部の横方向の力が強力になる。玉１上にスピンによって引き起こされる横方向力は、ハイにシフトすると、反対方向の力を加える。玉軸３に取り付けた脚部２は、引っ張り力をシフトガイド１３ａ、１３ｂへと伝達し、シフトガイド１３ａ、１３ｂがアイドラ１８およびスリーブ１９に動作自在に取り付けられるので、軸力がアイドラ棒１７１に伝達される。接触部にわたる垂直力が増加するにつれ、全ての比率で接触スピンの影響が増大し、効率が低下する。
【００６２】
さらに図１および図４を参照すると、変速機１００をローにシフトするにつれて、アイドラ棒１７１に伝達される引っ張り力の結果、図１で見て左側に向かう軸力が生じ、このために入力トルクがねじ３５から周囲傾斜路６１へとシフトする。変速機１００を極端なローにシフトするにつれ、アイドラ棒１７１がさらに強力に引っ張り、駆動シャフト中心傾斜路９９と軸受けディスク中心傾斜路９８との間に相対的動作を引き起こし、さらに多くのトルクを周囲傾斜路６１へとシフトする。これは、ねじ３５を通って伝達されるトルクを減少させて、周囲傾斜路６１を通って伝達されるトルクを増加させ、その結果、軸力が増加する。
【００６３】
図１および図９を参照し、係合解除機構（以下で説明する幾つかの部品で構成される）について説明する。係合解除機構は、入力ディスク３５と軸受けディスク６０の間に配置され、出力回転数が入力回転数より大きい場合に変速機１００を係合解除する。係合解除機構は複数の部品で構成され、入力ディスクコネクタ１２１を含み、これは周囲付近で入力ディスク３４にしっかり取り付けた概ね円筒形の細長いピンであり、入力ディスク３５から軸受けディスク６０に向かって変速機１００の縦軸１１にほぼ平行な方向で突出する。入力ディスクコネクタ１２１は、第１端でクラッチレバー１２２と係合する。クラッチレバー１２２は剛性材料の概ねＬ字形の平坦な部片であり、短い脚部として延在する第１端、および長い脚部として延在する第２端を有し、脚部が交差する接合部からプレローダ１２３上で旋回する。入力ディスクコネクタ１２１とクラッチレバー１２２の第１端との係合は、滑動係合であり、これによって入力ディスクコネクタ１２１とクラッチレバー１２２との相対運動が可能になる。クラッチレバー１２２の接合部は、プレローダ１２３上に位置決めされた貫通穴によって形成される。１２３は可撓性の細長い棒であり、正方形、平坦、または任意の他の断面形状でもよく、一方端では軸受け保持器６３を通って半径方向に延在する穴に取り付けられ、第２端では駆動シャフト６９にしっかり取り付けられる。プレローダ１２３は、傾斜路軸受け６２にバイアス付与して、周囲傾斜路６１を上昇させることができ、係合解除機構を起動する間は、入力ディスク３４を玉から引き離し、係合解除機構１２０の構成要素のような他の構成要素の取り付け手段として働くことができる。爪１２４もクラッチレバー１２２に取り付ける。爪１２４は概ね楔形であり、第１端では一点へと先細になり、第２端では丸まって、貫通穴がある。爪ピン１２５を、クラッチレバー１２２の第２端にある穴に挿入し、これによって爪１２４が爪ピン１２５の周囲で回転させながら、爪１２４をクラッチレバー１２２に取り付ける。爪１２４はディスク形のラチェット１２６と対合して、これと接触し、これは周囲に歯を有し、クラッチレバー１２２の背後で平坦になっている。ラチェット１２６の中心には穴があり、プレローダ１２３がこれを通ってクラッチレバー１２２に隣接し、変速機１００の縦軸１１へと半径方向内側に向かう。ラチェット１２６は、従来の締結具によって所定の位置に保持され、プレローダ１２３の周囲で回転可能である。ラチェットのベベル、つまり周囲に面取りした歯がある歯車を、ラチェット１２６にしっかり同軸で取り付けて、その一部にする。ラチェットベベル１２７の歯は傘歯車１２８と噛み合う。傘歯車１２８は、図示の実施形態では、軸受けディスク６０にしっかり取り付けたリングであるが、駆動シャフト６９および駆動シャフト中心傾斜路９９のような他の回転構成要素に取り付けることができる。傘歯車１２８は、その周囲にラチェット１２６の歯と対合する歯を有する。主要ばね、つまり図１１で示すように複数のコイルがあるコイルばねを、変速機１００の縦軸１１の周囲に同軸で位置決めし、その第１端を入力ディスク３４へ、第２端を軸受けディスク６０へ取り付ける。主要ばね１２９は、入力ディスク３４にバイアス付与して、入力ディスク３４が玉１と接触するように、ねじ３５の周囲で回転させるか、そこから「ほどく」。
【００６４】
さらに図１および図９を参照すると、変速機１００の入力回転が変速機１００への入力回転が停止し、１つまたは複数の車輪、動力伝達系、または他の出力回転機構によって出力ディスク１０１が回転し続けると、玉１が出力ディスク１０１によって駆動される。次に、玉１が入力ディスク３４を第１方向に回転して、ねじ３５に「巻き付き」、玉１から係合解除する。入力ディスク３４によって同じ第１方向に回転する入力ディスクコネクタ１２１が、クラッチレバー１２２に、および爪１２４にも接触して、これらを第１方向に回転する。爪１２４はバイアス付与されて、爪テンショナ（図示せず）によってラチェット１２６の歯と接触し、これは爪ピン１２５上に同軸で位置決めされたねじりばねでよい。爪１２４がラチェット１２６の歯の上を通過するにつれ、爪１２４がラチェット１２６の歯にロックされて、入力ディスク３４がねじ３５から第２方向にほどけるのを防止し、再び玉１と接触する。主要ばね１２９のバイアスがほどく傾向を有するからである。ラチェット１２６は、第２方向への回転を防止される。ラチェットのベベル１２７、つまりラチェット１２６の部品が、回転していない傘歯車１２８と連動する歯を有するからである。
【００６５】
変速機１００の入力回転が再開すると、傘歯車１２７が軸受けディスク６０によって第１方向に回転し、これはラチェットベベル１２７およびラチェット１２６を第２方向に回転し、したがって爪１２４を第２方向に回転して、これによって主要ばね１２９が入力ディスク３４にバイアス付与して、ねじ３５から第２方向にほどき、玉１と接触することができる。入力ディスク３４が第１方向に回転すると、第１端でプレローダ１２３に取り付けられた軸受け保持器６３によって、プレローダ１２３が入力ディスク３４に対して回転することに留意することが重要である。これは、入力ディスク３４が第１方向に回転すると、傾斜路軸受け６２が入力ディスク３４に対して回転するからである。同様に、変速機１００の入力回転が再開すると、軸受けディスク６０が同じ相対的回転のためにプレローダ１２３に対して回転する。この動作は、係合解除機構１２０の係合および解放を提供する。
【００６６】
図１および図１５を参照すると、ラッチ１１５が入力ディスク３４の側部にしっかり取り付けられ、これは軸受けディスク６０に面して、フックレバー１１３の２つの端部のうち第１端にしっかり取り付けられたフック１１４と係合する。フックレバー１１３は、第１端にフック１１４があり、第２端にフック蝶番１１６がある細長い支柱である。ラッチ１１５は係合区域または開口を有し、これはフック１１４の幅より大きく、入力ディスク３４および軸受けディスク６０が相互に対して動作した場合に、ラッチ１１４の限界内で縦軸１１に対してフック１１４が半径方向に動作するための余地を提供する。フック蝶番１１６は中央の蝶番１１９と係合し、第１蝶番ピン１１１と蝶番継ぎ手を形成する。中央蝶番１１９は、２つの端部を有する概ね細長い支柱である入力ディスクレバー１１２の第１端と一体である。入力ディスクレバー１１２は、その第２端に入力ディスク蝶番１１７を有し、これは第２蝶番ピン１１８の使用を介して蝶番ブレース１０と係合する。蝶番ブレース１１０は概ね、フック１１４、フックレバー１１３、フック蝶番１１６、第１蝶番ピン１１１、中央蝶番１１９、入力ディスクレバー１１２、第２蝶番ピン１１８、および入力ディスク蝶番１１７を支持するベースであり、入力ディスク３４に面する側の軸受けディスク６０にしっかり取り付けられる。ラッチ１１５とフック１１４が係合すると、傾斜路軸受け６２が、適正な量の軸力を駆動ディスク３４に提供しない周囲傾斜路６１上の区域へと回転することが防止される。この積極的係合は、周囲傾斜路６１によって傾斜路軸受け６２に加えられる回転力が全て、入力ディスク３４に伝達されることを保証する。プレローダは第２端で入力ディスクレバー１１２に接触し、入力ディスク３４にバイアス付与して玉１から離し、したがって入力ディスク３４が玉１から係合解除すると、切り離した状態を維持するようにバイアス付与される。
【００６７】
図１０を参照すると、変速機１００の代替軸力発生装置の切り取り側面図が開示されている。単純にするために、前述した軸力発生装置と図１０で示す軸力発生装置の差のみを提示する。図示の軸力発生装置は、１つまたは複数の逆転レバー２６１を含む。逆転レバー２６１は概ね平坦で不規則な形状のカム部片であり、それぞれが中心を外れて装着した旋回穴を有し、第１側が旋回穴の半径方向内側であり、第２側が旋回穴の半径方向外側である。逆転レバー２６１の第１側はそれぞれ、アイドラ棒１７１の細長いスロット１７３に填る。変速機２００をローに向かってシフトすると、細長いスロット１７３の が逆転レバー２６１の第１側と接触し、逆転レバー２６１が、逆転レバー２６１の旋回穴に挿入された逆転ピン２６２によって生成された軸で旋回する。第１側が細長いスロット１７３の端部と接触するにつれ、各逆転レバー２６１の第１側が変速機１００の出力側に向かって動作し、逆転レバー２６１の第２側が変速機１００の入力側に向かって動作して、それによって逆転レバー２６１のカム機能を満足する。第１側および第２側の長さを増減させることにより、入力側に向かって軸方向に動作する距離を減少させ、それが生成する力を増加させるように逆転レバー２６１を設計することができる。逆転レバー２６１をこの方法で設計して、これが発生する軸力を調節する機械的利点を生成することができる。逆転レバー２６１は、変速機１００をローにシフトすると、その第２側でそれぞれねじ中心傾斜路２９８の出力側と接触する。逆転レバー２６１はそれぞれ、逆転ピン２６２によってレバーリング２６３に取り付けられ、逆転ピンは、レバーリング２６３の穴に押し込むか、ねじ込んで、逆転レバー２６１を所定の位置に保持することができる。レバーリング２６３はリング形の器具で、アイドラ棒１７１の周囲に填って、それに沿って軸方向に滑動し、逆転レバー２６１を挿入して位置決めできるように、自身を通して切り込まれた１つまたは複数の長方形のスロットを有する。
【００６８】
さらに図１０で示す実施形態を参照すると、１組のねじ中心傾斜路２９９がねじ３５にしっかり取り付けられ、それによって回転することができる。この実施形態のねじ中心傾斜路２９９は、ねじ中心傾斜路２９９が、出力側に面する第１側および入力側に面する第２側を有するディスクの第２側にある傾斜路として形成されるという点で、図４で示すねじ中心傾斜路９９と同様である。変速機１００をローに向かってシフトするにつれ、逆転レバー２６１の第２側がねじ中心ランプ２９９の第１側に押し付けられる。上述したスプライン１０９を介して駆動シャフト６９にスプライン接続されたねじ中心傾斜路２９９は、駆動シャフト６９によって回転し、縦軸１１に沿って軸方向運動が可能であり、以前の実施形態の駆動シャフト中心傾斜路９９と同様であるが、ねじ中心傾斜路２９９は、出力側ではなくて変速機１００の入力側に面する。ねじ中心傾斜路２９９は、軸受けディスク中心傾斜路２９８の対向する組と接触し、これは駆動シャフト６９に対して自由に回転し、図４で示す軸受けディスク中心傾斜路９８と同様であるが、軸受けディスク中心傾斜路２９８は、入力側ではなくて変速機１００の出力側に面する。ねじ中心傾斜路２９９が逆転レバー２６１によって軸受けディスク中心傾斜路２９８に向かって軸方向に押されるにつれ、ねじ中心傾斜路２９９と軸受けディスク中心傾斜路２９８の傾斜路面の相対的回転が生じ、これによって軸受けディスク６０は、周囲傾斜路６１が係合するような点まで回転し、これによってトルクが周囲傾斜路６１へとシフトし、発生する軸力の量が増加する。
【００６９】
次に図１１を参照すると、図１の変速機１００の代替実施形態の切り取り側面図が開示されている。単純にするために、以前の変速機１００とこの変速機３００との間の違いのみについて説明する。変速機３００は代替保持器３８９、代替係合解除機構（図１３および図１４の項目３２０）、および代替軸力発生装置を有する。さらに、図１１で示す実施形態では、螺旋型ばね１３３が変速機３００の出力側へと動作し、シフトにハイ方向のバイアスを付与する。
【００７０】
次に図１１および図１２を参照すると、代替保持器３８９が開示されている。保持器３８９は入力および出力固定子ディスク３８１ａ、３８１ｂを含むが、見やすくするために、出力固定子ディスク３８１ｂが除去されている。多くの実施形態の出力固定子３８１ｂは、入力固定子３８１ａと構造的に類似している。複数の固定子曲線３８２が固定子ディスク３８１ａ、３８１ｂに取り付けられて、玉１に面している第１側および玉１に面していない第２側を有する。固定子曲線３８２のそれぞれの第２側３９１は、固定子ディスク１８１ａ、１８１ｂのそれぞれ一方に平らに置かれた平坦な表面である。固定子曲線３８２は、固定子曲線３８２を従来の締結具または他のタイプの取り付け機構で固定子ディスク３８１ａ、３８１ｂに取り付けるために使用する２つの貫通穴を有する。固定子曲線３８２は、その第１側それぞれに長方形のスロットを有し、それに複数の平坦なスペーサ３８３を挿入して、固定子３８１に接続する。平坦なスペーサ３８３は、固定子３８１間の距離を設定し、固定子３８１間に強力な接続を生成して、固定子３８１が平行かつ位置合わせされていることを保証する働きをする。
【００７１】
図示の設計は、ほぼ平坦である固定子ディスク１８１を組み込む。したがって、固定子ディスク１８１は、ほぼ平坦な合成材料のシートを使用して製造することができる。固定子ディスク１８１は、型抜き、精密打ち抜き、または産業で知られている他のこのような技術のような幾つかの安価な製造技術のいずれかで生産することができる。この設計の固定子ディスク１８１は、薄いまたはシート状の金属、プラスチック、セラミック、木材または紙製品、または任意の他の材料から作成することができる。図示の設計によって、他の方法では比較的高価な構成要素の材料および製造の費用を、適切に高い公差まで大幅に削減することができる。
【００７２】
次に図１１、図１３および図１４を参照すると、代替係合解除機構３２０が開示されている。図１３は、変速機３００の軸付近から見た切り取り略図であり、図１４は、変速機３００の上および外側から概ね中心に向かって半径方向内側を見た切り取り略図である。前述した実施形態のラチェット１２６およびラチェットベベル１２７は、この実施形態では１つの爪歯車３２６に統合され、これは爪１２４と係合して、傘歯車３２８と連動する歯を有する。他の実施形態の傘歯車３２８は、傘歯車以外の歯を有してよい。クラッチレバー３２２は、３つ以上の穴を有する剛性の平坦なＬ字形構成要素である。「Ｌ」字形を形成する２本の脚部の接合部にある真ん中の穴は、クラッチレバー３２２をプレローダ１２３の周囲に回転自在かつ同軸で位置決めする。クラッチレバー３２２の長い脚部の端部に近い穴によって、爪ピン１２５を挿入して、爪１２４に取り付けることができる。入力ディスクコネクタ３２１と対合するクラッチレバー３２２の短い脚部の端部に近い穴は、入力ディスクコネクタ３２１のスロットに填るクラッチピン３２９を受け、これを保持する。入力ディスクコネクタ３２１は、入力ディスク３４にしっかり取り付けられ、クラッチピン３２９の滑動係合を提供するスロットを有する。代替係合解除機構３２０の動作は、それ以外は前述して図１および図９で示した惰力運転機構１２０と同じである。
【００７３】
次に図１１および図１５を参照すると、代替軸力発生装置は概ね円錐形の楔３６０を含み、これは変速機３００の縦軸に沿って位置決めされ、軸方向に運動可能である。円錐楔３６０はスプライン１０９にも対合する。変速機３００をローにシフトすると、円錐楔３６０がアイドラ棒１７１と係合し、アイドラ棒１７１と同じ方向で軸方向に動作する。円錐楔３６０は、変速機３００の軸線付近でＡＦＧ（軸力発生装置）レバー３６２の第１端と接触する。ＡＦＧレバー３６２は、円錐楔３６０と係合する第１半円形端を有する概ね細長い部品であり、縦軸１１から入力ディスクレバー１１２と係合する第２端へと半径方向外側に延在する。ＡＦＧレバー３６１は、ＡＦＧレバー３６２が回転する中心となる支点ピン３６１にてスプライン１０９に取り付けられる。支点ピン３６１はＡＦＧレバー３６２の旋回を提供し、したがってＡＦＧレバー３６２の第２端が入力ディスクレバー１１２と係合する。入力ディスクレバー１１２は、軸受けディスク６０に動作自在に取り付けられて、軸受けディスク６０を回転し、したがって周囲傾斜路６１が係合し、入力トルクをねじ３５から周囲傾斜路６１へとシフトさせる。代替軸力発生装置３６０の動作は、それ以外は前述され、図１および図４に見られる軸力発生装置と同じである。
【００７４】
次に図１６および図１７を参照すると、図１の変速機１００の代替実施形態が開示されている。単純にするために、図１７の変速機１７００と図１の変速機１００との違いのみを説明する。図１の変速機１００は１つの変動装置を含み、変動装置という用語は、出力速度に対する入力速度の比率を変化させる変速機１００の構成要素を説明するために使用することができる。この実施形態の変動装置４０１を備えるアセンブリおよび構成要素は、図５の玉／脚部アセンブリ４０３、図４の入力ディスク３４、出力ディスク１０１、アイドラアセンブリ４０２、および図７の保持器８９を含む。変動装置４０１の全ての構成要素およびアセンブリは、変速機１７００の特定の用途に最適に適合するように変化させることができ、図１６では変動装置４０１を備えるアセンブリおよび構成要素の一般的形態が図示されている。
【００７５】
図１７で示す変速機１７００の実施形態は、変速機１００と同様であるが、２つの変動装置４０１を含む。この構成は、直径または全体のサイズが小さい変速機１７００で高いトルク能力が必要である用途に有益である。この構成は、軸受けディスク１１４および出力ディスク１０１を支持するために必要なラジアル軸受けも省略し、それによって全体的効率を向上させる。変速機１７００は２つの変動装置４０１を使用することから、各変動装置４０１は出力側を有し、変速機１７００も出力側を有する。したがって、３つの出力側があり、この構成では入力側と出力側を区別する「ａ」および「ｂ」を有する規約またはマークのような要素を使用しない。しかし、図１７におけるように入力側は右側になり、出力は左側になる。
【００７６】
図１７から図１９を参照すると、変速機１７００を囲み、封入するケース４２３が図示されている。ケース４２３は概ね円筒形であり、変速機１７０を外部の自然力および汚染から保護し、適切な作動のために追加的に潤滑剤を含む。ケース４２３は、ケースの穴４２４を通って適合する標準的締結具（図示せず）でエンジン、枠、または他の剛性本体（図示せず）に取り付けられる。ケース４２３は入力側、つまりケースの穴４２４がある側または図示の右側が開放して、入力トルクを受け入れる。入力トルクは、外部の発生源から入力シャフト４２５へと伝達され、これはトルクを伝達可能な長く剛性の棒またはシャフトである。入力シャフト４２５は、スプライン、キーまたは他のこのような方法を介してトルクを軸受けディスク４２８に伝達する。軸受けディスク４２８は、変速機１７００が発生した有意の軸力を吸収可能なディスク形の剛性構成要素である。設計が図１に示す軸受けディスク６０に類似する。入力シャフト軸受け４２６は、入力シャフト４２５の入力端にあるフランジ４２９と軸受けディスク４２８との間で入力シャフト４２５上に同軸で位置決めされ、これによって軸受けディスク４２８と入力シャフト４２５の間に少量の相対運動が可能になる。軸受けディスク４２９が回転を開始すると、周囲傾斜路６１、傾斜路軸受け６２、軸受け保持器６３、入力ディスク傾斜路６４、および入力ディスク３４が前述のように回転する。これは、入力側にある変動装置である第１変動装置４２０内の玉１を回転させる。
【００７７】
同時に、入力シャフト４２５が回転するにつれ、第２入力ディスク４３１が回転する。第２入力ディスク４３１は入力シャフト４２５にしっかり取り付けられ、裏当てナットで固定するか、入力シャフト４２５に押し付けるか、溶接、ピン留め、または他の方法で取り付けることができる。第２入力ディスク４３１が、軸受けディスク４２８の反対側で変速機１７００の出力側に配置される。第２入力ディスク４３１および軸受けディスク４２８は、周囲傾斜路６１、傾斜路軸受け６２、および入力ディスク傾斜路６４によって生成された大きい軸力を吸収し、これは前述したように、玉／ディスク接触パッチにおける滑りを防止する垂直力として作用する。第２入力ディスク４３１は、前述した入力ディスク３４と形状が類似し、入力シャフト４２５を回転すると、これは第２変動装置４２２内の玉１を回転する。第２変動装置４２２は概ね第１変動装置４２０の鏡像であり、変速機１７００の入力側からさらに離れて位置決めされ、したがって第１変動装置４２０はそれと入力側との間に位置する。
【００７８】
前述したように、第１変動装置４２０内の玉１は、出力ディ数４３０との回転接触を通してこの構成要素を回転させる。出力ディスク４３０は、前述した出力ディスク１０１と同じ機能を果たすが、２つの対向する接触表面を有し、両方の変動装置４２０、４２２の玉１と接触する。図１７で示す断面図から、出力ディスク４３０は浅いアーチまたは逆さまの浅い「Ｖ」字形に成形することができ、その端部は２つの変動装置４２０、４２２の玉１と接触する接触表面を有する。出力ディスク４３０は第２変動装置４２２を囲み、概ね円筒形の形状で出力側に向かって延在する。図示の実施形態では、出力ディスク４３０の円筒形の形状が変速機１７００の出力側に向かって継続して、第２入力ディスク４３１を囲み、その後に出力ディスク４３０の直径が減少して、ケース４２３を出るにつれて、これより小さい直径で概ね円筒形の形状に再びなる。出力ディスク４３０を同心円で保持し、これを第１および第２入力ディスク３４、４３１と位置合わせするには、環状軸受け４３４、４３５を使用して、出力ディスク４３１と半径方向に位置合わせすることができる。ケース軸受け４３４がケースのボア内で出力ディスク４３０上に位置決めされ、出力ディスク軸受け４３５が出力ディスク４３０のボア内で出力シャフト４２５上に位置決めされて、図示の出力ディスク４３０を形成する。出力ディスク４３０は、相互に接続して図示の出力ディスク４３０を形成する２つの部片で作成することができる。これによって出力ディスク４３０の円筒形シェルの内側に第２変動装置４２２を組み付けることができる。
【００７９】
図１７で示すように、これは、出力ディスク４３０の大きい直径に沿って２つの環状フランジを使用することによって実行することができる。幾つかの実施形態では、環状フランジを、出力ディスク４３０の大きい直径に沿ってほぼ中間に配置する。次に図１７、図２０および図２１を参照すると、変速機１７００の玉軸４３３は、前述した玉軸３と同様であり、同じ機能を果たす。また、玉軸４３３は、玉１を傾斜させて変速機１７００の速度比率を変化させる機構として働く。玉軸４３３は、個々の出力側それぞれが細長く、出力固定子４３５の壁を通して延在する。出力固定子４３５は前述した出力固定子８０ｂと同様であるが、複数の放射状溝４３６が出力固定子４３５の壁の端から端まで通る。出力固定子４３５の溝４３６は、出力固定子４３５の端から端まで続き、したがって一連の等間隔の放射状溝４３６が出力固定子４３５の中心にあるボア付近から周囲まで放射状に延在する。玉軸４３３は、細長い出力端上に同軸で位置決めされたアイリスローラ４０７を有する。アイリスローラ４０７は概ね円筒形のホィールであり、玉軸４３３上で回転可能であり、アイリスプレート４０９の溝４１１内に填るように設計される。アイリスプレート４０９は環状ディスクまたはプレートで、その中心をボアが通り、これは変速機１７００の縦軸１１の周囲に同軸で適合する。アイリスプレート４０９は、各アイリスローラ４０７の厚さの２倍より大きい厚さで、ボア付近からアイリスプレート４０９の周囲付近まで放射状に外側へと延在する。アイリス溝４１１が放射状に延在するので、その角度位置も変化し、したがってアイリスプレート４０９が縦軸１１の周囲で角度回転するにつれ、アイリス溝４１１は個々の長さに沿ってカム機能を提供する。つまり、溝４１１はアイリスプレート４０９の中心にあるボア付近から周囲付近の個々の点まで螺旋状になる。
【００８０】
アイリスローラ４０７は、外側のアメーターに沿って丸みを付けるか、外隅に隅肉を有し、したがって玉軸４３３が傾斜しても、その直径はアイリスプレート４０９の溝４１１の内側で変化しないままである。アイリスプレート４０９は、全てのシフト比で両方の変動装置４２０、４２２からのアイリスローラ４０７がアイリスプレート４３３の溝４１１内に留まることができるのに十分なだけの厚さである。このアイリス溝４１１は、従来のアイリスプレートの方法で作動し、これによって玉軸４３３は、アイリスプレート４０９の回転時に半径方向内側または外側へと動作する。アイリスプレート４０９は、第１変動装置に面する第１側および第２変動装置に面する第２側を有し、変速機１７００の縦軸１１の周囲で、２つの出力固定子４３５上の突き合わせボス上、つまり出力固定から延在する管状延長部上に同軸で位置決めされる。２つの出力固定子４３５は、従来の締結具で、出力固定子４３５のボスの軸方向穴（図示せず）を通して相互に取り付けることができる。出力固定子４３５のボスは、その中心を通る１つの穴、および中心から外側へと放射状に位置決めされた複数の穴を有する。幾つかの実施形態では、出力固定子４３５上のボスが、アイリスプレート４０９よりわずかに広いスペースを形成して、アイリスプレート４３３に回転の自由を提供し、幾つかの実施形態は、ボスとアイリスプレート４０９の間で軸受けを使用し、出力固定子４３５間でアイリスプレート４０９の位置を正確に制御する。アイリスケーブル４０６は、アイリスプレート４０９の外径付近でアイリスプレート４０９の第１側に取り付けられて、接続点から長手方向に延在する。アイリスケーブル４０６は、第１変動装置４２０の出力固定子４３５を通して、引っ張られるとアイリスプレート４０９を回転するような方向に経路指示される。アイリスケーブル４０６は、出力固定子４３５の周囲付近の開口を通過した後、ケース４２３を通って変速機１７００の外側へと経路指示され、そこで伝達比を制御することができる。アイリスばね４０８は、外径付近でアイリスプレート４０９の第２側に取り付けられる。アイリスばね４０８は、第２変動装置４２２の出力固定子４３５にも取り付けられる。アイリスばね４０８は弾性力を提供し、これはアイリスプレートがアイリスケーブル４０６の加える張力によって回転するのを防止する。アイリスケーブル４０６からの張力が解放されると、アイリスばね４０８はアイリスプレート４０９を休止位置へと復帰させる。変速機１７００の用途に応じて、アイリスプレート４０９は、アイリスケーブル４０６を引くとアイリスプレート４０９が変速機１７００をシフトして伝達比を上げ、アイリスケーブル４０６への張力が解放されると、アイリスばね４０８が変速機１７００を低い比率へとシフトするように構成することができる。あるいは、アイリスプレート４０９は、アイリスケーブル４０６を引くとアイリスプレート４０９が変速機を低い方の比率にシフトし、アイリスケーブル４０６への張力が解放されると、アイリスばね４０８が変速機１７００を高い比率にシフトするように構成することができる。
【００８１】
図１６および図１７を参照すると、２つの変動装置４２０、４２２を有する変速機１７００の実施形態は、変速機１７００の追加の回転要素の位置合わせに高度の精度を必要とする。全ての回転要素は、相互と位置合わせしなければならない。さもないと効率が低下し、変速機１７００の寿命が短縮される。組立中に、入力ディスク３４、出力ディスク４３０、第２入力ディスク４３１、およびアイドラアセンブリ４０２は、同じ縦軸上で位置合わせされる。また、保持器４１０は、これらの実施形態では前述したように出力固定子４３５によって接合された２つの保持器８９で構成され、これも玉／脚部アセンブリ４０３を正確に位置決めするために、縦軸にも位置合わせしなければならない。これを単純かつ正確に実行するために、全ての回転要素は入力シフト４２５に対して位置決めされる。第１入力固定子軸受け４４０および第２入力固定子軸受け４４４は、入力固定子４４０、４４４のボア内、および入力シャフト４２５上に位置決めされて、保持器４１０の位置決めを補助する。出力固定子軸受け４２２ポジションｅ８Ｘｔ ｈｅ出力固定子４３５のボアおよび入力シャフト４２５上も、保持器４１０を位置決めする。第１案内軸受け４４１は、第１シフトガイド１３ｂのボア内、および入力シャフト４２５上に位置決めされ、第２案内軸受け４４３は、第２シフトガイドのボア内、および入力シャフト４２５上に位置決めされて、第１および第２アイドラアセンブリ４０２を位置決めする。
【００８２】
図１８および図１９を参照すると、保持器４１０は、ケースのスロット４２１内に填る前述のケースコネクタ３８３でケース４２３に取り付けられる。ケーススロット４２１はケース４２３内の長手方向の溝であり、ケース４２３の入力側、つまりケース４２３の開放側に延在する。図示の実施形態では、ケースは図１９に図示されていない出力側でほぼ閉鎖しているが、入力側では開放し、ケース４２３のこれ以外は円筒形の本体から半径方向に延在する装着フランジを有し、これはケース４２３を装着するための穴４２４がある。組立中に、変速機１７０はケース４２３に挿入可能であり、ケースコネクタ３８３は、ケージ４１０に加えられるトルクに抵抗して、ケージ４１０の回転を防止するために、ケースのスロット４２１内に位置合わせされる。ケース４２３のケースコネクタ穴４１２によって、締結具をケースコネクタ３８３内の対応する穴に挿入して、保持器４１０をケース４２３に締結することができる。
【００８３】
図２２は、変速機１７００の保持器４７０の代替実施形態を示す。製造費を削減するために、製造される異なる部品の数を最小限に抑えて、大量生産技術を使用して安価に生産できる部品を設計することが好ましいことがある。図示の保持器４７０は、低コスト設計の４つの異なる部品、および様々な構成要素を組み付ける締結具を使用する。固定子４７２は概ね平坦なディスク形の部片であり、複数の方砂上の溝が、回転する入力シャフト４２５が通る中心のボア付近から外側へと放射状に延在する。玉軸（図１７の項目４３３）は、固定子４７２の溝を通って延在する。固定子４７２の中心ボアを囲む複数の穴４７１は、固定子４７２を他の構成要素に締結する。４つの固定子４７２があり、これはこの実施形態では、全て相互に類似し、保持器４７０の部分を形成する。２つの入力固定子４７２が保持器４７０の各端にあり、２つの出力固定子４７２が保持器４７２の中心付近にあって、固定子ブリッジ４７７で相互にしっかり取り付けられる。
【００８４】
さらに図２２に示す実施形態を参照すると、固定子ブリッジ４７７はディスク形の部品であり、中心ボアおよび貫通穴が固定子ブリッジ４７７の内径と外径の間に地決めされる。固定子ブリッジ４７７の穴は、固定子４７２の穴と相補的であり、これによって固定子４７２を固定子ブリッジ４７７に締結することができる。アイリスプレート４０９（図示せず）が、固定子ブリッジ４７７の半径方向外側で、軸方向には出力固定子４７２の間に配置される。幾つかの実施形態では、固定子ブリッジ４７７はアイリスプレート４０９よりわずかに厚く、それによってアイリスプレート４０９の回転の自由が可能になるが、さらに他の実施形態では、軸受けが出力固定子４７２とアイリスプレート４０９の間、さらに固定子ブリッジ４７７とアイリスプレート４０９の間に配置される。したがって、固定子ブリッジ４７７の外径は、アイリスプレート４０９の内径を配置し、その軸線を設定する働きをする。
【００８５】
スペーサ４７３が入力固定子４７２を出力固定子４７２に接合する。１つの実施形態では、スペーサ４７３が、シートまたはプレート状の金属のような平坦な材料から作成されて、幾つかの目的を果たす一意の形状を生成するように形成される。スペーサ４７３は、概して平坦な長方形のシートであり、中心に形成された穴４７５があり、各端に直角の延長部を有する。スペーサ４７３は、固定子４７２間に正確な距離を設定し、保持器４７０に構造的フレームを形成して、玉１が変速機１７００の縦軸を周回するのを防止し、固定子４７２の中心が位置合わせされて、固定子４７２の角度方向が穴時であるように、相互に対して位置合わせし、保持器４７０の捻れまたは上ぞりを防止し、回転する固定子ホィール３０が載る凹状回転表面４７９を提供する。各スペーサ４７３には、面からの２つの端に屈曲部が形成され、スペーサの残りの部分は、保持器４７０の装着区域４８０および湾曲表面４７９を形成する。スペーサ４７３は、固定子４７２と接触する側に装着穴４８１を有し、これは固定子４７２の対応する穴と整列して、スペーサ４７３を固定子４７２に締結できるようにする。スペーサ４７３の中心付近の穴４７５は、玉１にクリアランスを提供する。
【００８６】
１つの実施形態では、玉１ごとに２つのスペーサ４７３があるが、異なる数のスペーサ４７３を使用することができる。各スペーサ４７３は、鏡像で相互と背中合わせの対になり、Ｉ形鋼の形状を形成する。１つの実施形態では、リベット４７６を使用して、スペーサ４７３を固定子４７２に接続し、固定子４７２を固定子ブリッジ４７７に接続することができる。リベット４７６は、組立中に、固定子４７２、スペーサ４７３および固定子ブリッジ４７７の穴にしっかり押し込まれる。図２２には２つのリベット４７６しか図示されていないが、全部が同じ設計を使用することができる。第１変動装置４２０に使用するスペーサ４７３もケースコネクタ４７４を有し、これは概ねスペーサ４７３から外側へと放射状に延在し、次に概ね直角に屈曲する。幾つかの実施形態のケースコネクタ４７４は、シート状金属のような平坦な材料から作成され、これを型抜きしてから、最終的形状に形成する。ケースコネクタ４７４は、スペーサ４７３と一体で作成するか、しっかり取り付け、入力ディスク３４と出力ディスク４３０の間でケース４２３へと放射状に延在することができる。幾つかの実施形態では、ケースコネクタ４７４はスペーサ４７３の製造プロセス中にスペーサ４７３の部品として形成する。ケースコネクタ４７４の直角の端部にあるケースコネクタ穴４７８は、対向するケースコネクタ穴（図１９の項目４１２）と整列し、したがって保持区４７０を標準的な締結具でケース４２３に係留することができる。
【００８７】
図２２で示す設計は固定子ディスク４７２を組み込み、これはほぼ平坦であり、ほぼ平坦な剛性材料のシートを使用して製造することができる。また、ケースコネクタ４７４付きおよびなしのスペーサ４７３もほぼ平太であり、平坦な材料のシートから形成可能であるが、多くの実施形態では、ケースコネクタ４７４の直角の端部、装着区域４８０および湾曲表面４８０は、その後の屈曲ステップで形成する。固定子ディスク４７２およびスペーサは、型抜き、精密打ち抜き、または産業で知られている他のこのような技術など、任意の数の安価な製造技術で生産することができる。この設計の固定子ディスク４７２およびスペーサ４７３は、薄いまたはシート状の金属、プラスチック、セラミック、木材または紙製品または任意の他の材料から作成することができる。図１２に関して上述したように、図示の設計によって、これ以外の方法では比較的高価な構成要素の材料および製造の費用を、適切に高い公差まで大幅に削減することができる。また、図２２に示す実施形態は変速機の二重空隙の設計を表すが、これらのＸｓｅ製造プロセスで製造した構成要素は、保持器４７０の単一空隙の設計にも同様に使用することができる。一例として、図示の２つの固定子ディスク４７２を、図２２の右側にあるケースコネクタ４７４を有するスペーサ４７３に取り付けて、本明細書に記載された実施形態で使用する単一空隙の設計を生産することができる。
【００８８】
図２３は、図１および図１７の変速機１００、１７００で使用する玉１の実施形態を示す。玉１は、玉１を通して潤滑剤を給送する螺旋溝４５０を有する。１つの実施形態では、２つの螺旋溝４５０を使用し、これは玉１の穴の一方端で開始して、穴の他方端まで続く。螺旋溝４５０は、変速機１００、１７００の効率を向上させ、寿命を改善するために、玉１を通して潤滑剤を移送し、熱を除去して、玉１と玉軸３、４３３の間を潤滑する。
【００８９】
図２４は、図５の玉／脚部アセンブリ４０３の代替脚部４６０を示す。脚部４６０は、図５で示した脚部２と比較すると単純化され、固定子ホィール３０、固定子ホィールピン３１、案内ホィール２１、または案内ホィールピン２２がない。脚部４６０は、玉１に面していない第１脚部側４６３に凸状表面を有し、これは個々の固定子８０の対応する凹状溝（図示せず）に適合する。玉１の面する第２脚部側４６５では、脚部４６０は凹状になり、半径方向内側の端部付近には、脚部カム４６６を形成する凸状曲線を有し、これはシフトガイド１３の表面に接触し、それによって軸方向および半径方向に位置決めされる。横方向および長手方向の潤滑部品４６２、４６４はそれぞれ、潤滑剤が脚部に供給され、様々な区域に移送されるようにする。潤滑は、変速機１００、１７００の脚部および他の部品を冷却し、さらに脚部がシフトガイド１３および固定子８０に接触する場所の摩擦を最小限に抑えるために使用される。脚部４６０に追加の口を穿孔するか、形成して、潤滑剤を他の区域に配向することができ、任意の開口を潤滑剤の入口として使用してよいことに留意されたい。長手方向の口４６４は、脚部４６０の長さを通る口であり、概ね中心にあり、底部を通り、各脚部４６０の頂部で玉軸ボア４６１も通って延在する。横方向の口４６２は、長手方向の口４６４に対してほぼ直角に形成された盲穴であり、第１脚部側４６３から出て、その先まで延在する。幾つかの実施形態では、図示のように横方向の口４６２が長手方向の口４６４と交差し、第２脚部側４６５で終了し、それに貫入しない。横方向の口４６２が長手方向の口４６４と交差する幾つかの実施形態では、潤滑剤が横方向の口４６２の開口に入り、次に朽ち４６４を通って移送されることが可能である。
【００９０】
幾つかの実施形態では、玉軸３、４３３を玉１に圧入し、玉１で回転させる。玉軸３、４３３は、玉軸ボア４６１内およびローラ４内で回転する。潤滑剤は脚部４６０の頂部を通って軸ボア４６１に流入し、ここで流体層を提供して、摩擦を軽減する。
【００９１】
図２５から図２７を参照すると、シフトガイド１３上の凸状曲線９７を近似するグラフでの方法が開示されている。単純にするために、アイドラ１８、アイドラ軸受け１７、およびシフトガイド１３を組み合わせて、シフトガイド１３の一実施形態の正確な凸状曲線９７の分析および図示を単純化する。この分析および説明のために、以下のように仮定する。
【００９２】
１．玉１の中心は、玉１がその軸線の周囲で回転でき、その軸線が回転できるが、玉１は変位できないように固定される。
【００９３】
２．玉１、玉軸３、４３３、脚部２および案内ホィール２１は剛性本体として回転する。
【００９４】
３．アイドラ１８は、ｘ方向でのみ動作することができる。
【００９５】
４．アイドラ１８の周囲表面は、玉１の周囲に対して垂直である。
【００９６】
５．シフトガイド１３の側部は、案内ホィール２１の周囲に対して垂直である。
【００９７】
６．玉１の角回転は、シフトガイド１３の直線運動を引き起こし、その逆もある。
【００９８】
７．玉軸３、４３３が水平または縦軸１１に平行である場合、各案内ホィール２１とその個々のシフトガイド１３との接触点は、シフトガイド１３の垂直壁が凸状曲線９７へと遷移する凸状曲線９７の開始点にある。
【００９９】
玉１を傾斜すると、案内ホィール２１は１つのみが凸状曲線９７に接触し、他の案内ホィール２１は、シフトガイド１３の垂直壁と接触する。
【０１００】
この分析の目的は、玉１の軸の傾斜角度の関数として、案内ホィール２１がシフトガイド１３上の凸状曲線９７と接触する点のおおよその座標を発見することである。これらの座標を様々な玉軸３、４３３の角度についてプロットすると、曲線は、案内ホィール２１／シフトガイド１３の接触点の路をシフト範囲全体にわたって通る座標点に当てはめることができる。
【０１０１】
座標は、回転角度がゼロである案内ホィール２１／シフトガイド１３の接触の起点（ｘ０、ｙ０）で開始し、次に玉１の傾斜中に各増分で角度変化する。これらの座標を比較することにより、玉１の傾斜の関数（θ）として案内ホィール２１／シフトガイド１３の接触位置（ｘｎ、ｙｎ）を求めることができる。
【０１０２】
図２５および図２６から、既知の変数は以下の通りである。
【０１０３】
１．Ｈ１：玉１の中心から案内ホィール２１の中心までの垂直距離。
【０１０４】
２．Ｈ２：玉１の半径とアイドラ１８の半径との合計。
【０１０５】
３．Ｗ：玉１の中心から案内ホィール２１の中心までの水平距離。
【０１０６】
４．ｒｗ：案内ホィール２１の半径。
【０１０７】
これらの既知の変数から、以下の関係式を識別することができる。
【０１０８】
Ｒ１＝［（Ｗ−ｒｗ）２＋Ｈ１２］^（１／２） （１）
Ｐｈｉ＝ＴＡＮ−１［（Ｗ−ｒｗ）／Ｈ１］ （２）
ｘｏ＝Ｗ−ｒｗ （３）
ｙｏ＝Ｈ１−Ｈ２ （４）
ＢＥＴＡ＝ＴＡＮ−１（Ｈ１／Ｗ） （５）
Ｒ２＝［Ｈ１２＋Ｗ２］^（１／２） （６）
ここで、シフトガイド１３をｘ方向に動作させる角度θだけ玉１を傾斜させると仮定する（図２６参照）。ここから、以下のことが分かる。
【０１０９】
Ｎｕ＝９０°−ＢＥＴＡ−ＴＨＥＴＡ （７）
ｘ２＝Ｒ２＊ＳＩＮ（Ｎｕ） （８）
ｘ３＝ｘ２−ｒｗ （９）
ｘ＿ｓｈｉｆｔ ｇｕｉｄｅ＝ｘｏ−ｘ３ （１０）
これは、シフトガイド１３が所与のθで動作するｘ距離である。
【０１１０】
ｘ４＝Ｒ１＊ＳＩＮ（Ｐｈｉ＋ＴＨＥＴＡ） （１１）
ｘ＿ｇｕｉｄｅ ｗｈｅｅｌ＝ｘ４−ｘｏ （１２）
これは、案内ホィール２１が所与のθで動作するｘ距離である。
【０１１１】
ここで、アイドラ１８の中心にｘ’−ｙ’の起点を画定すると都合がよい。これは、案内ホィール２１／シフトガイド１３の接点の座標をプロットするために有用である。
【０１１２】
ｘ１＝ｘｏ−（ｘ＿ｓｈｉｆｔ ｇｕｉｄｅ−ｘ−ｇｕｉｄｅ Ｗｈｅｅｌ） （１３）
等式（１０）、（１２）および（１３）を組み合わせると、下式になる。
【０１１３】
ｘ１＝ｘ４＋ｘ３−ｘｏ （１４）
これは、案内ホィール２１／シフトガイド１３の接点のｘ’位置である。
【０１１４】
案内ホィール２１／シフトガイド１３の接点のｙ’位置を見いだすのは、比較的単純である。
【０１１５】
ｙ２＝ＲＩ＊ＣＯＳ（Ｐｈｉ＋ＴＨＥＴＡ） （１５）
ｙ１＝Ｈ２−ｙ２ （１６）
これは、案内ホィール２１／シフトガイド１３の接点のｙ’位置である。
【０１１６】
したがって、ｘ１およびｙ１を求めて、次にθの様々な値についてプロットすることができる。これを図２７のグラフで示す。座標を所定の位置にすると、大部分のＣＡＤプログラムでこれを通る曲線を当てはめるのは単純である。曲線の当てはめの方法は、このような関係の適切な曲線を求めるために、例えば線形回帰などの任意の適切なアルゴリズムを含むことができるが、上述した関係式から導出された一次関数も展開することができる。
【０１１７】
次に図１、図７および図２８を参照すると、変速機１００を連続可変遊星歯車装置５００として使用することができる。図１および図７を参照すると、保持器８９が縦軸１１の周囲で自由に回転するこのような実施形態では、アイドラ１８が太陽歯車として機能し、玉１が遊星歯車として作用して、保持器８９が玉１を保持し、遊星枠として機能して、入力ディスク３４が第１輪歯車であり、出力ディスク１０１が第２輪歯車である。各玉１が入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８と接触し、保持器８９によって担持され、半径方向の位置を保持される。
【０１１８】
図２８は、遊星歯車装置５００の骨格図、つまり略図であり、単純にするために遊星歯車装置５００の上半分のみが図示されている。図は、遊星歯車装置５００の中心線で、つまり変速機１００の縦軸１１で切断されている。出力ディスク１０１によって各玉１の周囲に形成された接触線は、可変の回転直径を形成し、これによって各玉１のその部分が第１遊星歯車５０１として機能することができる。玉１とアイドラ１８との接触は可変回転直径を生成し、これによって各玉１のその部分が第２遊星歯車５０２として機能することができる。玉１と入力ディスク３４のとの接触は可変回転直径を生成し、これによって玉１のその部分が第３遊星歯車５０３として機能することができる。
【０１１９】
遊星歯車装置５００の実施形態では、様々なラジアル軸受けおよびスラスト軸受けを有利に使用して、入力ディスク３４、出力ディスク１０１および保持器８９の相互に対する位置を維持できることが当業者には認識される。当業者は、中実または中空のシャフトを使用するか、これを入力ディスク３４、出力ディスク１０１、保持器８９および／またはアイドラ１８に適宜取り付けて、本明細書に記載された機能を果たすことができることも認識し、このような改造は回転動力伝達装置の当業者の技術に十分入る。
【０１２０】
次に図２９から図３１を参照すると、第１遊星歯車５０１、第２遊星歯車５０２および第３遊星歯車５０３の個々の直径は、変速機１００をシフトして変更することができる。図２９は、等しい直径の第１および第３遊星歯車５０１、５０３、および最大直径の第２遊星歯車５０２がある変速機１００を示す。前述したように玉１を傾斜させると、遊星歯車５０１、５０２、５０３の直径が変化し、変速機１７００の出力速度への入力を変化させる。図３０は、第１遊星歯車５０１の直径が増加し、第２および第３遊星歯車５０２および５０３の直径が減少するように傾斜した玉１を示す。図３１は、第３遊星歯車５０３の直径が増加し、第１および第２遊星歯車５０１および５０２の直径が減少するように傾斜した玉を示す。
【０１２１】
入力ディスク３４、アイドラ１８および／または保持器８９間のトルク源を変更することによって、多くの異なる速度の組み合わせが可能である。また、幾つかの実施形態は複数の入力を使用する。例えば、入力ディスク３４および保持器８９は両方とも入力トルクを提供し、同じ速度または異なる速度で回転することができる。１つまたは複数の入力トルク源が、可変速度を可能にし、変速機１００に可能な比率を増加させる。変速機１００を遊星歯車装置として使用することによって可能である組み合わせの幾つかのリストを以下に提供する。このリストでは、入力トルク源、つまり「入力」を「Ｉ」でコード化し、出力を「Ｏ」でコード化して、縦軸１１の周囲で回転しないように固定した構成要素を「Ｆ」でコード化し、構成要素が自由に回転できる場合、それは、コード化されたｈ ａｎ「Ｒ」である。１つの入力および１つの出力があることを示すには、「１入／１出」を使用し、２つの入力および１つの出力があることを示すには「２入／１出」を使用し、１つの入力および２つの出力があることを示すには「１入／２出」を使用し、２つの入力と２つの出力があることを示すには「２入／１出」を使用し、３つの入力および１つの出力があることを示すには「３入／１出」を使用し、１つの入力と３つの出力があることを示すには「１入／３出」を使用する。
【０１２２】
【表１−１】
【０１２３】
【表１−２】
【０１２４】
【表１−３】
【０１２５】
図３２を参照すると、変速機１００は、平行な動力路を通して遊星歯車装置５０５と組み合わせて、さらに多くに速度の組み合わせを生成することもできる。典型的な遊星歯車装置５０５は、中心の太陽歯車、太陽歯車の周囲に分布して、それと係合し、全てが個々の中心で単純に枠とも呼ばれる遊星枠に回転自在に取り付けられる複数の遊星歯車、および遊星歯車を囲み、それと係合する輪歯車で構成される。入力トルクおよび出力の源を太陽歯車、枠および輪歯車の間で切り換えることにより、多くの速度の組み合わせを獲得することができる。変速機１００と組み合わせた遊星歯車装置５０５は、非常に多数の速度組み合わせを提供し、場合によっては、無限に可変の変速機を獲得することができる。図３２では、変速機１００のトルク入力を入力ディスク３４と第１歯車５０６の両方に結合し、これは入力ディスク３４とほぼ同軸であり、第２歯車５０９と接触して、これを回転し、平行な動力路を駆動する。変速機１００、つまりＣＶＴ１００の入力ディスク３４と平行動力路の入力との両方を、原動機またはモータまたは他の動力付与装置などの他のトルク源に結合する基本的構成とを「結合された入力部」と呼ぶ。第１歯車５０６および第２歯車５０９の直径を変化させることにより、平行動力路への入力速度を変化させることができる。第２歯車５０９は歯車シャフト５０８に取り付けられて、これを回転し、幾つかの実施形態では歯車箱５０７を回転する。このような実施形態では設計の選択肢として実現された歯車箱５０７は、平行動力路の回転速度をさらに変動させ、従来の歯車型変速機でもよい。歯車箱５０７は歯車箱シャフト５１１を回転し、これが第３歯車５１０を回転する。歯車箱５０７を使用しない実施形態では、歯車シャフト５０８が第３歯車５１０を駆動する。第３歯車５１０は遊星歯車装置５０５の太陽、枠、または輪を駆動し、所望の速度／トルク比を生成するように設計された直径である。あるいは、第３歯車５１０を省略し、歯車箱シャフト５０８が遊星歯車装置５０５の太陽、枠または輪を直接回転することができる。遊星歯車装置５０５は、ＣＶＴ１００の出力からの入力も有し、これは別の太陽、枠または輪を駆動する。
【０１２６】
「結合された入力部」と題した下表では、直前に記載されたような基本的配置構成で可能である様々な入力と出力の組み合わせの全てではないまでも多くを識別する。この表では、「ＩＴ」はＣＶＴ１００への入力トルクの源を表し、「０」は遊星歯車装置５０５に結合したＣＶＴの構成要素を表し、「Ｉ１」はＣＶＴ出力に結合された遊星歯車装置５０５の構成要素を表し、「ＯＶ」は車両または機械の出力部に接続された遊星歯車装置５０５の構成要素を表し、「Ｆ」は軸の周囲で回転しないように固定された遊星歯車装置５０５または変速機１００の構成要素を表し、「Ｉ２」は第３歯車５０９である平行路に結合された構成要素を表し、「Ｒ」は軸の周囲で自由に回転し、したがって別の構成要素を駆動しない構成要素を表す。この表および「結合された出力」と題された以降の表では、本明細書で提供しなければならない表の全体数を減少させるために、輪歯車が、固定されている唯一の遊星歯車装置５０５の構成要素であるものと仮定する。太陽歯車または遊星枠も、他の構成要素の対応する入力と出力の組み合わせで固定することができ、これらの組み合わせは、この説明のサイズを削減するために本明細書では提供しないが、以下の２つの表に基づいて容易に決定される。
【０１２７】
【表２−１】
【０１２８】
【表２−２】
【０１２９】
【表２−３】
【０１３０】
【表２−４】
【０１３１】
【表２−５】
【０１３２】
図３３で示す実施形態を参照すると、トルク入力源は遊星歯車装置５０５を駆動し、これは入力部としてＣＶＴ１００に結合される。ＣＶＴの１つまたは複数の構成要素が平行動力路に、および変速機の出力部に結合される。この実施形態の平行動力路は以下の通りである。つまり、太陽、枠、または輪のいずれかの遊星歯車装置５０５の構成要素が、第３歯車５１０と噛み合い、これが歯車シャフト５０８を回転して、これが前述した歯車箱５０７を駆動する。歯車箱５０７は歯車箱シャフト５１１を回転し、これが第２歯車５０９を回転して、これが第１歯車５０６を駆動する。次に、第１歯車が変速機の出力シャフトに装着され、これはＣＶＴ１００の出力部にも結合される。この実施形態では、遊星歯車装置５０５は変速機のトルク現に結合され、平行路とＣＶＴ１００の両方にトルクを提供し、これらの路の両方からのトルクは、車両または機器の出力部で結合される。したがって、遊星歯車装置５０５がＣＶＴ１００にトルクを、平行路に固定した比率を提供するように結合され、両方の路が駆動シャフト、ホィール、または他の負荷を受けた装置のような出力部で結合する場合、その構成を「結合された出力部」と呼ぶことができる。この基本的構成では、ＣＶＴ１００と組み合わせた遊星歯車装置５０５が非常に多数の速度の組み合わせを提供し、場合によっては無限可変の変速機を獲得することができる。
【０１３３】
「結合された出力部」と題した下表では、図３３で示した基本的配置構成で可能な組み合わせの全部ではないまでも多くが提供され、説明される。この表では、遊星歯車装置５０５の場合、「Ｏ１」はＣＶＴ１００に結合した遊星歯車装置５０５の構成要素を指し、「Ｉ」はエンジン、人間または何らかの供給源からの入力を指し、「Ｆ」は自身の軸線の周囲で回転しないように固定された構成要素を指し、「Ｏ２」は遊星歯車装置５１０を介して平行路に結合された構成要素を指す。ＣＶＴ１００の場合、「Ｉ」は遊星歯車装置５０５に結合した構成要素を指し、「Ｏ」は車両または機械の出力部に結合された構成要素を指し、「Ｆ」は上述したように固定された構成要素を指し、「Ｒ」はその軸線の周囲で自由に回転し、したがって他の構成要素を駆動しない構成要素を指す。
【０１３４】
【表３−１】
【０１３５】
【表３−２】
【０１３６】
【表３−３】
【０１３７】
【表３−４】
【０１３８】
【表３−５】
【０１３９】
図３２で示す実施形態を参照すると、「入力結合２入力動力路」と題された下表は、基本的な入力結合構成と遊星歯車装置５０５への２つのトルク入力源の組み合わせを示す。この表の参照文字は、以前の表と同じ構成要素を表すが、遊星歯車装置５０５の場合、「Ｉ１」はＣＶＴ１００の出力部を指し、「Ｉ２」はこの場合は遊星歯車５１０である平行路に結合した構成要素である。
【０１４０】
【表４−１】
【０１４１】
【表４−２】
【０１４２】
さらに図３２で示す実施形態を参照すると、「入力結合３入力」と題した下表は、ＣＶＴへの３つの入力トルク源を使用する実施形態を指す。この表では、ＣＶＴ１００の参照文字は、以前の表と同じ構成要素を指し、遊星歯車装置５０５の参照文字は、同じ構成要素を表すが、「Ｉ２」は平行路に結合した構成要素を表す。
【０１４３】
【表５】
【０１４４】
次に図３４で示す実施形態を参照すると、本明細書に記載された実施形態の独特な配置構成のために、平行路を省略することができる。平行路は、ここでは組み合わせて同一線上の配置構成にすることができ、ここでＣＶＴおよび遊星歯車装置５０５の様々な構成要素を結合して、上記および下記の全ての組み合わせを生成する。幾つかの実施形態では、遊星歯車装置５０５をＣＶＴ１００の入力部に結合するか、図３４で示すように、ＣＶＴ１００の出力部に結合することができる。「入力結合２出力動力路」と題した下表は、ＣＶＴ１００から遊星歯車装置５０５への２つの出力部がある場合に可能な様々な組み合わせを挙げている。ＣＶＴの参照文字は様々な表と尾内であり、遊星歯車装置５００の参照文字は同じ構成要素を表すが、「Ｉ２」のみは平行路に結合されないで、ＣＶＴ１００の第２出力部に結合される。
【０１４５】
【表６−１】
【０１４６】
【表６−２】
【０１４７】
以前の２つの表では、記載された変速機を逆転して、各組み合わせで反対の結果を提供することができるが、このような反対の組み合わせは容易に認識されるので、スペースを考慮して本明細書では別個に説明しない。例えば、出力結合２出力、つまり入力結合／２入力の逆の場合、遊星歯車装置５０５の入力のいずれかをＣＶＴ１００出力部のいずれかに結合することができる。
【０１４８】
さらに図３４で示す実施形態を参照すると、「入力結合２−２」と題した下表は、ＣＶＴ２００への２つのトルク入力源があり、ＣＶＴ１００から遊星歯車装置５０５への２つの出力部がある様々な組み合わせを提供する。
【０１４９】
【表７】
【０１５０】
さらに図３４を参照すると、「出力部の内部結合遊星歯車」と題した下表は、遊星歯車装置５０５をＣＶＴ１００の構成要素に直接結合した場合に使用可能な組み合わせを全部ではないまでも多く提供する。ＣＶＴ１００の場合、参照文字「Ｏ１」は遊星歯車装置５０５の「Ｉ１」に結合された構成要素を示し、「Ｒ」は自由回転するか第２入力部である構成要素を表し、「Ｆ」は固定したケースなどの静止構成要素に、または変速機の支持構造にしっかり取り付けた構成要素を表し、「Ｏ２」は遊星歯車装置５０５の「Ｉ２」に結合される。遊星歯車装置５０５の場合、「Ｉ１」はＣＶＴ１００の第１出力構成要素に結合した構成要素を足、「Ｏ」は車両または他の負荷を受ける装置に出力を提供する構成要素を指し、「Ｆ」は固定され、「Ｉ２」はＣＶＴ１００の第２出力構成要素に結合される。下表で示す組み合わせでは、入力要素は遊星歯車要素のいずれか１つにも結合することができ、他の要素の結合構成にも対応する変化があることに留意されたい。
【０１５１】
【表８−１】
【０１５２】
【表８−２】
【０１５３】
【表８−３】
【０１５４】
【表８−４】
【０１５５】
図３５は、出力結合の配置構成の遊星歯車装置５０５と組み合わせた変速機１００の実施形態の斜視図を示す。この出力結合の構成要素では、平行路が省略され、１つまたは複数の入力トルク源を遊星歯車装置５０５に結合する。次に、遊星歯車装置５０５は、ＣＶＴ１００の対応する１つまたは２つの構成要素と結合した１つまたは２つの出力部を有する。例えば、１つの構成では、輪歯車５２４をケース４０（図示せず）にしっかり取り付けて、複数の遊星歯車５２２をその遊星歯車シャフト５２３に通して入力ディスク３４に作動自在に取り付けて、入力部を遊星枠（図示せず）に結合し、これは遊星歯車シャフト５２３に接続する。遊星歯車５２２はこの構成の太陽歯車５２０を回転し、太陽歯車５２０は保持器シャフト５２１にも取り付けられ、これが保持器８９（図示せず）を回転する。太陽歯車５２０は遊星歯車５２２が太陽歯車５２０を周回する度に１回回転し、これは個々の軸線５２３の周囲で回転する遊星歯車５２２によってさらに回転する。したがって、太陽歯車５２０および保持器８９（図示せず）は、遊星枠（図示せず）および入力ディスク３４より高速で回転する。
【０１５６】
この構成では保持器８９が入力ディスク３４より高速で回転することから、玉１は入力とは反対方向に回転して、ＣＶＴ１００の速度範囲の変動構成要素の方向が逆転し、他の実施形態では低速の方向が、ここでは高速を提供し、高速の方向が、ここでは低速を提供する。アイドラ１８（図示せず）がＣＶＴ１００の入力側に向かって移動するにつれて、出力速度をゼロにまで低下させることができ、出力ディスク１０１は回転しない。つまり、この状態は、変速機が回転する入力部と十分に係合するが、出力部が回転しない場合に生じる。このような状態は、遊星歯車５２２および太陽歯車５２０の歯数を調節することによって獲得可能である。例えば、太陽歯車５２０が遊星歯車５２２の２倍のサイズである場合、太陽歯車５２０および保持器８９は遊星枠および入力ディスク３４の２倍の速度で回転する。入力ディスク３４の速度に対する保持器８９の速度を上げることにより、出力ディスク１０１がＣＶＴ１００のシフト範囲の一方端で逆回転し、この端とＣＶＴ１００のシフト範囲の中間点の間のどこかで、出力ディスク１０１の速度がゼロになる範囲を生成することができる。ゼロ出力速度を提供するシフト範囲を決定する他の全ての要素が一定であると仮定して、太陽歯車５２０の速度を遊星歯車の速度に分割することによって、ＣＶＴ１００のシフト範囲の中で出力ディスク１０１の速度がゼロになる点をプロットすることができる。
【０１５７】
「入力部の内部結合遊星歯車」と題した下表は、図３５で示す実施形態を変化させることによって達成することができる組み合わせを全部ではないまでも大部分示す。遊星歯車装置５０５の構成要素に関して、「Ｉ１」はＣＶＴ１００の第１入力「Ｉ１」に結合された出力構成要素を指し、「Ｉ２」はＣＶＴ１００の第２入力構成要素「Ｉ２」に結合された第２出力構成要素を指し、「Ｆ」は遊星歯車装置５０５およびＣＶＴ１００の両方について固定された構成要素を指す。ＣＶＴ１００では、「Ｒ」は自由回転するか、トルクの第２出力部である構成要素を指す。この表および先行する表では、遊星輪歯車のみが固定状態で図示され、任意の遊星歯車要素が固定要素でよく、その構造では組み合わせがさらに多くなる。このような追加の組み合わせは、スペースを節約するために本明細書では示していない。さらに、下表では、原動機（エンジン）からの１つの入力部しか示していない。この構成は、平行ハイブリッド車の場合のように遊星歯車を通して２つの独立した入力を受け取る能力を有するが、スペースを節約しようとして、これらの組み合わせは別個には示されず、図示の例および本明細書からこれらの追加の実施形態が当業者には把握されることが理解される。下表からの任意の構成を、単一または２つの空隙のＣＶＴで、先行する表の任意の構成と組み合わせ、入力部と出力部に１つずつの２つの遊星歯車を使用する１組の構成を生成できることにも留意されたい。
【０１５８】
【表９−１】
【０１５９】
【表９−２】
【０１６０】
【表９−３】
【０１６１】
【表９−４】
【０１６２】
以上の表では、１つのＣＶＴ１００および１つの遊星歯車装置５０５のみを使用していると仮定する。当技術分野では、追加の組み合わせを開発するために、より多くの遊星歯車装置を使用することが知られている。表に記載されたＣＶＴ１００は、遊星歯車装置と同様の方法で実現できるので、さらに非常に多くの組み合わせを生成するために、ＣＶＴ１００を入力端と出力端の両方で遊星歯車装置に組み合わせることが当業者には容易であり、この組み合わせは当技術分野で知られ、本明細書では当然列挙できない。しかし、このような組み合わせは十分に当業者の能力の範囲内であり、本明細書の一部と見なされる。
【実施例】
【０１６３】
これらの変形はそれぞれ、特定の用途に有利な特徴を有する。変形は、特定の用途の目的を達成するために、必要に応じて改造し、制御することができる。次に、本明細書に記載かつ／または以上の表で列挙された変形の幾つかを使用する個々の実施形態について説明し、図示する。図３６ａ、図３６ｂおよび図３６ｃは、１つのトルク入力源を有する変形であり、２つのトルク出力源を供給する変速機３６００の１つの実施形態を示す。以前のように、図３６ａ、図３６ｂおよび図３６ｃで図示した実施形態と既に図示し、説明した実施形態間の重大な違いについてのみ説明する。さらに、図示の構成要素は、以前に図示されていない動力路およびトルク出力源を提供する方法を当業者に示すために提供されている。作動可能な実施形態のために多くの追加の構成要素が使用でき、使用されているが、図面を単純にするために、多くのこのような構成要素が削除されているか、ボックスとして概略的に提示されていることが十分に理解される。
【０１６４】
図３６ａを参照すると、前述した実施形態と同様に、駆動シャフト３６６９を通してトルクを入力する。この実施形態の駆動シャフト３６６９は中空シャフトであり、２つの端部を有し、第１端では、原動機が変速機３６００に提供する全てのトルクと係合し、第２端では遊星枠３６３０と係合する。遊星枠３６３０は、変速機３６００の縦軸と同軸に位置決めされたディスクであり、中心で駆動シャフト３６６９とインタフェースをとり、変速機３６００のケース３６４０の内側の半径に近い半径まで放射状に延在する。この実施形態では、ケース３６４０は静止し、これを使用する車両または機器の何らかの支持構造に固定される。枠のラジアル軸受け３６３１は、ケース３６４０の内面と遊星枠３６３０の外縁との間に配置される。幾つかの実施形態の枠軸受け３６３１は、遊星枠３６３０に半径方向の支持を提供するラジアル軸受けである。他の実施形態では、枠軸受け３６３１は、遊星枠に半径方向と軸方向との両方の支持を提供して、上ぞり、さらに半径方向または軸方向の動作を防止する複合軸受けである。
【０１６５】
複数の遊星歯車シャフト３６３２が、遊星枠３６３０から、遊星枠３６３０の中心と外縁の間の半径方向位置から延在する。遊星歯車シャフト３６３２は、変速機３６００の出力端に向かって軸方向に延在し、遊星枠３６３０を入力ディスク３６３４に接続する概ね円筒形のシャフトであり、それぞれが個々の遊星歯車３６３５が回転する中心となる軸線を形成する。遊星歯車シャフト３６３２は、入力ディスク３６３４または遊星枠３６３０の入力側内に形成するか、入力ディスク３６３４または遊星枠にねじ込むか、締結具または他の方法で取り付けることができる。遊星歯車３６３５は遊星歯車シャフト３６３２に支持され、その周囲を回転する単純な回転歯車であり、多くの実施形態は、遊星歯車３６３５と遊星歯車シャフト３６３２の間に軸受けを使用する。これは直線の歯または螺旋の歯を有してよいが、螺旋の歯を使用する場合は、スラスト軸受けを使用して、遊星歯車３６３５によるトルクの伝達によって発生した軸方向のスラストを吸収する。
【０１６６】
さらに図３６ａで示す実施形態を参照すると、遊星歯車３６３５は個々の軸線の周囲で回転するにつれ、任意の時に１回、個々の周囲に沿った２つの区域で係合する。変速機３６の縦軸から最も離れて配置された第１周位置で、各遊星歯車３６３５が輪歯車３６３７と係合する。輪歯車３６３７は、ケース３６４０の内面に形成されるか、それに取り付けられた内歯歯車である。幾つかの実施形態では、輪歯車３６３７は、輪歯車３６３７の内面に形成され、変換器３６００の縦軸で周回するにつれて遊星歯車３６３５がその歯と係合し、輪歯車３６３７の内面に沿って載るように半径方向内側へと延在する１組尾半径方向の歯である。半径方向で最も外側の部品と概ね反対側の遊星歯車３６３５の周点で、輪歯車３６３５は太陽歯車３６２０と係合する。太陽歯車３６２０は、遊星歯車３６３５の中心で変速機３６００の縦軸の周囲に同軸で装着され、全ての遊星歯車３６３５と係合するラジアル歯車である。遊星枠３６３０が太陽歯車３６２０の周囲で遊星歯車３６３５を回転するにつれ、遊星歯車３６３５は輪歯車３６３７と係合することによって、個々の遊星歯車シャフト３６３２の周囲で回転し、したがって両方が太陽歯車３６２０を周回し、周回するにつれて自身のシャフト上で回転する。その結果、回転エネルギが生じ、これが太陽歯車３６２０に伝達され、これは駆動シャフト３６６９による入力速度より大きい速度である。
【０１６７】
図３６ａで示す実施形態では、駆動シャフト３６６９が遊星枠３６３０および遊星歯車シャフト３６３２を介して入力ディスク３６３４も駆動する。しかし、遊星歯車３６３５は太陽歯車３６２０も駆動し、したがって遊星枠からの動力は入力ディスク３６３４と太陽歯車３６２０に分配される。この実施形態では、太陽歯車３６２０が保持器３６８９にしっかり接続し、これを回転する。保持器３６８９は上述した実施形態と同様であり、したがって図面を単純にし、本記述の理解を向上させるために、全ての構成要素が図示されているわけではない。保持器３６８９は、他の実施形態と同様に、変速機３６００の縦軸の周囲で玉３６０１を位置決めし、この実施形態の保持器３６８９はその軸線の周囲で回転するので、玉３６０１を変速機３６００の縦軸で周回させる。上述したものと同様の入力ディスク３６３４が、以前の実施形態と同様の方法で玉３６０１に入力トルクを提供する。しかし、太陽歯車３６２０は、保持器３６８９を回転することによって玉３６０１にも入力トルクを提供し、これが入力ディスク３６３４からの入力に加えられる。この実施形態では、出力ディスク３６１１がケース３６４０にしっかり固定され、その軸の周囲で回転しない。したがって、玉３６０１は変速機３６００の縦軸で周回するにつれて、出力ディスク３６１１の表面に沿って旋回し、個々の軸線の周囲で回転する。
【０１６８】
玉３６０１によってアイドラ３６１８は他の実施形態と同様に軸線の周囲で回転するが、この実施形態では、アイドラ３６１８がアイドラシャフト３６１０を含み、これは出力ディスク３６１１の内径によって形成された全体を越えて延在する。玉３６０１がアイドラ３６１８を駆動し、これがアイドラシャフト３６１０を駆動して、これが変速機３６００からの第１トルク出力を提供する。図３６ｂで示すように、アイドラシャフト３６１０は、アイドラシャフト３６１０から動力を獲得するような装置との結合を容易にするような断面形状でよく、図示のような幾つかの実施形態では、形状は六角形であるが、任意のこのような形状を使用することができる。以下で説明するように、シフト中にアイドラ３６１８が軸方向に動作するために、アイドラシャフト３６１０は変速機３６００のシフト中に動作する。つまり、この設計ではアイドラシャフト３６１０と出力装置（図示せず）の間の結合によって、アイドラシャフト３６１８が軸方向に動作することができる。これは、アイドラシャフト３６１０が出力装置内で自由に動作するように出力装置のシャフトをわずかに大きくするか、玉スプラインなどのスプライン付き出力アイドラシャフト３６１０を使用することによって達成することができる。あるいは、アイドラ３６１８は、アイドラシャフト３６１０の軸方向位置を維持するために、アイドラシャフト３６１０にスプラインで接続することができる。
【０１６９】
さらに図３６ａおよび図３６ｂを参照すると、保持器３６８９は出力動力源も提供することができる。図示のように、保持器３６８９は出力側の内径で保持器シャフト３６９０に接続することができる。図示の実施形態では、保持器シャフト３６９０はその端部を出力歯車またはスプラインに形成して、第２出力源として係合し、動力を供給する。
【０１７０】
図３６ａで示すように、様々な軸受けを実装して、変速機３６００内の様々な構成要素の軸方向および半径方向の位置を維持することができる。保持器３６８９は、保持器出力軸受け３６９１によって所定の位置に支持することができ、これは半径方向の支持を提供するラジアル軸受けであるか、好ましくはケース３６４０に対する保持器の軸方向および半径方向両方の位置を維持する組み合わせ軸受けである。保持器出力軸受け３６９１は保持器入力軸受け３６９２に補助され、これもラジアル軸受けまたは好ましくはラジアルとスラストを組み合わせた軸受けであり、入力ディスク３６３４に対して保持器３６８９を位置決めする。入力ディスク３６３４がわずかな軸方向の動作または変形を経験する軸力発生装置を使用する実施形態では、保持器入力軸受け３６９２は、産業で知られる任意の機構でこのような動作が可能になるように設計される。１つの実施形態は、入力ディスク３６３４が保持器入力軸受け３６９２の外輪に対して軸方向にわずかに動作できるために、例えば玉スプラインによって入力ディスク３６３４の内径にスプラインで接続される軸受け外輪を使用する。
【０１７１】
図３６ａで示す実施形態のシフト機構は、アイドラ３６１８によって供給される出力トルクを斟酌して、図示の実施形態からわずかに変化している。この実施形態では、アイドラ３６１８は、シフト棒３６７１を起動すると、軸方向に動作することによってシフトを開始して、シフトガイド３６１３を軸方向に動作させ、これによってシフト機構が上述したように玉３６０１の軸線を変化させる。シフト棒３６７１は、この実施形態ではアイドラ３６１８にねじ込まれないが、アイドラ入力軸受け３６７４およびアイドラ出力軸受け３６７３を介してアイドラ３６１８に接触するだけである。アイドラ入力および出力軸受け３６７４、３６７３はそれぞれ、スラスト軸受けとラジアル軸受けの組み合わせであり、変速機３６００の縦軸に沿ってアイドラ３６１８を半径方向および軸方向の両方で位置決めする。
【０１７２】
シフト棒３６７１を出力端に向かって軸方向に動作させると、アイドラの入力軸受け３６７４が軸力をアイドラに加え、それによってアイドラを出力端へと軸方向に動作させ、伝達比の変化を開始する。図示の実施形態のシフト棒３６７１は、アイドラ３６１８を越えて、太陽歯車３６２０の中心に形成された内径を通って駆動シャフト３６６９の第２端に入り、ここでアイドラ端軸受け３６７５によって駆動シャフト３６６９内に半径方向で位置合わせした状態で保持される。シフト棒３６７１は駆動シャフト３６６９内で軸方向に動作するが、多くの実施形態のアイドラ端軸受け３６７５はしたがってこの動作が可能である。前述したように、多くのこのような実施形態は、駆動シャフト３６６９の内面に形成した対合スプラインと係合するスプライン付き外輪を使用する。このスプライン付き軌道輪によって、軌道輪は、シフト棒３６７１が軸方向に前後するにつれて、駆動シャフト３６６９の内面に沿って滑動することができ、それでもシフト棒３６７１の半径方向位置合わせを補助するために使用する半径方向の支持を提供する。太陽歯車３６２０の内部ボアも、シフト棒３６７１と太陽歯車３６２０の間に配置された軸受け（図示せず）によってシフト棒３６７１に対して半径方向に支持することができる。この場合も、内輪または外輪にスプラインを設けて、シフト棒３６７１の軸方向の動作を可能にすることができる。
【０１７３】
図３６ａで示す実施形態のアイドラ３６１８を軸方向に動作させて、変速機３６００をシフトすると、アイドラ３６１８がシフトガイド３６１３を動作させる。図示の実施形態では、シフトガイド３６１３は、アイドラ３６１８の各端の周囲に同軸で装着された環状リングである。図示のシフトガイド３６１３はそれぞれ、シフトガイド内部軸受け３６１７とシフトガイド外部軸受け３６７２によって半径方向および軸方向の位置を保持される。この実施形態のシフトガイドの内部および外部軸受けは、アイドラ３６１８に対するシフトガイド３６１３の軸方向および半径方向の位置合わせを維持するために、シフトガイド３６１３に軸方向および半径方向両方の支持を提供する組み合わせ軸受けである。各シフトガイド３６１３は、シフトガイド軸受け３６１７および３６７２がさらに離れて、必要に応じてシフトガイド３６１３に追加の支持を提供するように、アイドラ３６１８から延在する管状スリーブ（図示せず）を有することができる。シフト棒３６７１は、親ねじまたは液圧で起動するピストンまたは他の知られている機構として作用する梯形ねじ端のように、軸方向の動作を引き起こす既知の機構によって軸方向に動作することができる。
【０１７４】
図３６ａおよび図３６ｂ、および主に図３６ｃを参照すると、変速機３６００を通る動力路は、平行で同軸の路を辿る。最初に、動力は駆動シャフト３６６９を介して変速機３６００に入る。次に、動力は分割され、遊星枠３６３０を通り、遊星歯車３６３５を介して入力ディスク３６３４および太陽歯車３６２０の両方に伝達される。後者の動力路は、次に太陽歯車３６２０から保持器３６８９へと伝達され、保持器シャフト３６８９を介して変速機３６００を出る。この動力路は、太陽歯車３６２０および遊星歯車３６３５の寸法に基づいて、駆動シャフトから固定した伝達比を提供する。第２動力路は遊星枠３６３０から遊星歯車シャフト３６３２を通り、入力ディスク３６３４に至る。この動力路は、入力ディスク３６３４から玉３６０１へ、および玉３６０１からアイドラシャフト３６１８へと続き、アイドラシャフト３６１０を通して変速機３６００を出る。この独特の配置構成によって、２つの動力路は、平行路ばかりでなく同軸の路でも変速機３６００を通して伝達することができる。このタイプの動力伝達によって、同じトルク伝達で断面サイズを縮小することができ、大幅なサイズおよび重量の削減につながり、他のＩＶＴと比較して、はるかに単純な設計になる。
【０１７５】
図３６ａ、図３６ｂおよび図３６ｃで示す実施形態は、上記の表で列挙したような動力出力としてアイドラ３６１８を使用する方法、および上述したように遊星歯車装置をＣＶＴと組み合わせる方法を当業者に示す。記載された様々な組み合わせを達成する際に、この設計の変形を使用することができ、このような代替設計は、例挙されて使用可能な組み合わせの数が膨大であるために、本明細書では全ての示せないことが予想される。本明細書で提供される軸力発生装置は、この実施形態でも使用できるが、単純にするためにこれらの装置を示さないことも理解される。本明細書に記載された軸力発生装置の１つ、または別の軸力発生装置を使用する実施形態では、軸力発生装置の構成要素を、遊星歯車シャフト３６３２が入力ディスク３６３４に接続する場所の間に実装できるが、他の配置構成も使用できることが予想される。このような実施形態では、図３２および図３３に記載された平行路を、変速機３６００の軸と同軸になるように移動し、同じトルク伝達で変速機３６００をはるかに小型化することができ、それによってこのような実施形態の重量およびスペースの減少につなげる。図３６ａ、図３６ｂおよび図３６ｃは、様々な実施形態の変換器の様々な構成要素から回転動力を取り出す方法を示すために、１つの組み合わせを示す。接続を変化させることによって本明細書で提供される他の構成を達成する方法が、当業者には容易に理解されることは明白であり、単に記載された組み合わせを例示するために、全ての、またはこれ以上の組み合わせさえ示すことは不必要に煩わしく、膨大である。したがって図３５および図３６ａで示す実施形態は、必要に応じて改造して、別個の同軸でない平行の動力路を必要とせずに、以上または以下で挙げる変形のいずれも生成することができる。
【０１７６】
次に図３７ａを参照すると、変速機３７００の代替実施形態が図示されている。この実施形態では、出力ディスク３７１１が以前の実施形態のケースの一部として形成されて、回転ハブシェル３７４０を形成する。このような実施形態は、オートバイまたは自転車などの用途に非常に適している。前述したように、本記述のサイズを削減するために、この実施形態と前述した実施形態の有意の違いのみを記載する。この実施形態では、入力トルクを入力ホィール３７３０に供給し、これはベルトのプーリまたは鎖のスプロケットまたは同様の装置でよい。次に、入力ホィール３７７０を圧入またはスプライン接続または２つの回転構成要素の角度位置合わせを維持する他の適切な方法によって、中空の駆動シャフト３７６９の外側に取り付ける。駆動シャフト３７６９は、端キャップ３７４１と呼ばれるハブシェル３７４０の着脱式端部を通る。端キャップは概ね環状のディスクであり、駆動シャフト３７６９を通して変速機３７００の内側に入れることができるボアを中心に有し、ハブシェル３７４０の内径と対合する外径を有する。端キャップ３７４１は、端キャップ３７４０に締結することができるか、ハブシェルにねじ込んで、変速機３７００の内部構成要素を封入することができる。図示の実施形態の端キャップ３７４１は、軸力発生装置３７６０の位置決めおよび支持のために、外径の内側に軸受け表面および対応する軸受けを有し、内径には、端キャップ３７４１と駆動シャフト３７６９の間に支持を提供する軸受け表面および対応する軸受けを有する。
【０１７７】
駆動シャフト３７６９は入力軸３７５１上に適合して、その周囲で回転し、これはフレームナット３７５２によって車両フレーム３７１５に係留された中空の管であり、変速機３７００に支持を提供する。入力軸３７５１はシフト棒３７７１を含み、これは図１で示したような前記の実施形態で記載されたシフト棒と同様である。この実施形態のシフト棒３７７１は、車両フレーム３７１５を越えて延在する入力軸３７５１の端部上にねじ込まれたシフトキャップ３７４３によって起動される。シフトキャップ３７４３は管状キャップであり、その内面には、入力軸３７５１の外面に形成された相補的な外ねじの組と対合する１組の内ねじが形成される。シフト棒３７７１の端部は、シフトキャップ３７４３の入力端に形成された穴を通って延在し、それ自体がねじ付きであり、シフトキャップ３７４３をシフト棒３７７１に締結することができる。シフト棒３７７１を回転することにより、梯形ねじまたは他のねじでもよいそのねじによって軸方向に動作し、シフト棒３７７１がシフトキャップ３７４３にであるので、シフト棒３７７１も軸方向に動作して、シフトガイド３７１３およびアイドラ３７１８を動作させ、それによって変速機３７００をシフトする。
【０１７８】
さらに図３７ａで示す実施形態を参照すると、駆動シャフト３７６９は入力軸３７５１、およびころ軸受けまたは他のラジアル支持軸受けでよい１つまたは複数のシャフト支持軸受け３７７２に載り、それに支持される。駆動シャフト３７６９は、前記の実施形態と同様に軸力発生装置３７６０にトルクを提供する。本明細書に記載された軸力発生装置はいずれもこの変速機３７００で使用することができ、この実施形態は、前記の実施形態と同様に、駆動ディスク３７３４および軸受けディスク３７６０にトルクを分配するスプラインまたは他の適切な機構によって、駆動シャフト３７６９で駆動されるねじ３７３５を使用する。この実施形態では、変速機３７００の内側に許容される異物の量を制限するために、入力ホィール３７７０の内径と入力軸３７５１の外径との間に駆動シャフト３７６９の端部を越えて駆動シール３７２２を設ける。ケースキャップ３７４２と入力ホィールの間に別のシール（図示せず）を使用して、端キャップ３７４１と駆動シャフト３７６９の間から異物粒子の侵入を制限することができる。駆動シール３７２２はＯリングシール、リップシールまたは他の適切なシールでよい。図示の実施形態は、前述した実施形態と同様の保持器３７８９も使用するが、図示の変速機３７００は軸の軸受け３７９９を使用して、軸３７０３上で玉１を支持する。軸の軸受け３７９９はころ軸受けまたは他の適切な軸受けでよく、玉とその軸３７０３の間の摩擦を軽減することができる。本明細書に記載されるか、当業者に知られる玉および玉軸の様々な実施形態はいずれも、発生する摩擦を軽減するために使用することができる。
【０１７９】
さらに図３７ａで示す実施形態を参照すると、保持器３７８９およびシフト棒３７７１は、出力軸３７５３によって出力側で支持される。出力軸３７５３は多少管状の支持部材であり、ハブシェル３７４０の出力端に形成されたボアの中で、保持器３７８９と出力側の車両フレーム３７１５の間に配置される。出力軸３７５３は、ハブシェル３７４０の外径と内径の間に形成された軸受け軌道輪および軸受けを有し、出力軸３７５３が変速機３７００の出力側に支持を提供するにつれて、２つの構成要素の相対的回転を可能にする。出力シャフトは、出力支持ナット３７５４によって車両フレーム３７１５に締め付けられる。
【０１８０】
図３７ａで示すように、この変速機３７００は、シフトキャップ３７４３に巻き付けられて、これに回転力を与えるシフトコード３７５５に張力を提供することによってシフトされる。シフトコード３７５５は、張力を提供することができる係留具であり、運転手が変速機３７００をシフトするために使用するシフトレバー（図示せず）によって起動される。幾つかの実施形態では、シフトコード３７５５は押し引きの両方が可能な案内ワイヤであり、したがって変速機３７００からシフトレバーには１つしか同軸のガイド線（図示せず）を通る必要がない。シフトコード３７５５は、ハウジング止め部３７１６によって、運転者が使用するシフトレバーからのシフトキャップとの間に通す。ハウジング止め部３７１６は、シフトコード３７５５をシフトキャップ３７４３へと案内する車両フレーム３７１５の延長部である。図示の実施形態では、止め部ガイド３７１６は、シフトコード３７５５が通り、案内されるスロットがその長さに沿って形成された多少円筒形の延長部である。他の態様では、図３７ａで示す変速機３７００は本明細書で示す他の実施形態と同様である。
【０１８１】
図３７ａで示すものと同様の別の実施形態が、図３７ｂに図示されている。この実施形態では、出力ディスク３７１１もケース３７４０に固定されるが、ケース３７４０は固定され、回転しない。しかしこの実施形態では、図３６ａで示す実施形態と同様に、３７４０。つまりこの場合も出力がアイドラ３７１８を通る。この実施形態では、アイドラ３７１８を、図３６ａの実施形態で記載したのと同様の可動出力シャフト３７５３に取り付ける。出力シャフト３７５３は出力スプライン３７５４の出力側の遠い方の端部で終了し、これによって可動出力シャフト３７５３を、変速機３７００によってトルクが供給されるどの装置にも結合することができる。この実施形態では、トルクは、スプロケット（図示せず）、入力歯車（図示せず）、または他の既知の結合手段によって入力シャフト３７７２を介して変速機３７００に供給される。次に、トルクは以前の実施形態で記載されたように入力ディスク３７３４へと通過する。しかし、図３７ａに関して述べたように、玉３７０１は出力ディスク３７１１の表面に沿って進み、トルクをアイドラ３７１８に伝達する。
【０１８２】
図３６ａで示した実施形態と同様に、アイドラ３７１８を介してトルク出力を供給することにより、この実施形態のシフトガイド３７１３は、出力シャフト３７５３の外面にある軸受け３７１７に支持される。この変速機３７００は、シフト棒３７７１を軸方向に動作させることによってシフトし、アクチュエータ３７４３によって起動する。アクチュエータは、図３７ａのシフトキャップ、または起動モータまたは手動によって制御されるホィールまたは歯車でよいか、アクチュエータ３７４３は、１つまたは複数の液圧ピストンのように、シフト棒３７７１を軸方向に位置決めする他の任意の機構でよい。幾つかの実施形態では、軸力発生装置３９６０および図３９ａで以下に示すシフト機構を使用する。この実施形態を通して、他の変速機のタイプと比較して、非常に高い効率および非常に少ない摩擦損で非常に高い伝達比を獲得することができる。
【０１８３】
図３８は、本明細書に記載された変速機の多くで使用できる玉軸３８０３の代替実施形態を示す。この実施形態では、玉軸３８０３の体系に形成されたねじ山３８１０によって玉１のボア内に油が給送される。ボアの近傍で玉１の表面に付着する油の層は、玉１が回転するにつれて軸３８０３の周囲で引っ張られ、これが付着した表面と同じ速度で軸３８０３の周囲を移動し、これは追加的に隣接する油の層を引っ張り、これは、表面層からの個々の距離に応じて、油の粘度を生成する同じ引力によって結合する強度が低下する一方である。これらの油の層が軸の周囲で引っ張られるにつれ、層にある特定量の油の前縁が軸３８０３の外面に形成された１組のねじ山３８１０の表面によって剪断される。ねじ山３８１０は、梯形ねじまたは本明細書に記載された給送作用に適切な他のタイプのねじ山でよい。各量の油がねじ山３８１０の半径の外側にある隣接層から剪断されるにつれ、これは同じ作用によってその後に剪断される同様の層によって置換される。ねじ山３８１０は、玉１のボアに導入されるように成形されるので、剪断される油の量は、その背後で発生するさらなる剪断作用によって連続的に置換されるにつれ、玉１の内側で移動する。これが継続するにつれ、油は、自身の自然な引力によって玉１のボアに押し込まれ、ある種の給送作用を生成する。したがって、この「給送」作用は油の粘度に比例する。この給送効果を促進するために、多くの実施形態では任意の特定の実施形態の玉１が経験するスピン速度の範囲にわたって経験する剪断率で、ニュートン流体として作用する潤滑剤を、使用するように選択する。
【０１８４】
さらに図３８を参照すると、ねじ山３８１０は、油を玉１に流入させる置換剪断作用を生成するために、玉軸３８０３の軸線に沿って玉１の縁部のわずかに外側にある点で開始する。玉１の外側でねじ山３８１０が延在する距離は、１インチの１０００分の０．５と２インチの間でよく、他の実施形態では、多少製造費および他の考慮事項に応じて、距離は１インチの１０００分の１０から１インチでよい。図示の実施形態のねじ山３８１０は、玉１のボア内に延在し、玉軸３８０３の残りの部分より直径が小さい玉軸３８０３の長手方向長さによって形成された容器３８２０内で、玉の内側のどこかで停止する。この容器３８２０は、玉軸の外径が再び玉１の内径付近まで増加する容器の端部３８３０で、玉１の内側で終了し、したがって油は、玉軸３８０３と玉１の内面との間の小さいギャップで玉１から強制的に流出し、その結果、この２つの構成要素間に潤滑膜を形成する高圧の油が供給される。幾つかの実施形態では、容器３８２０は存在せず、ねじ山３８１０は単にボアの中央付近で終了する。
【０１８５】
漏出する油の量と、玉軸３８０３と玉１の内面間のギャップのサイズを制御することによって玉１のボアの潤滑圧力を維持するために給送される量との間に平衡を生成することができる。この平衡は、油の粘度、ギャップのサイズおよび玉１の回転速度に依存する。容器の端部３８３０は玉１の中央付近に配置されるものとして図示されているが、これは例示の目的だけであり、用途に応じて、容器３８２０は玉１の他方端の方に近いか、ねじ山３８１０に近い方で終了してもよい。他の同様の実施形態では、図２３で示すものと同様に、玉１を通るボアの内部に形成したねじ山によってこの同じ方向が形成されるが、玉１と玉軸３８０３の中央付近に形成された容器３８２０内で終了するねじ山３８１０は、この実施形態に記載された通りに形成される。
【０１８６】
次に図３９ａ、図３９ｂおよび図３９ｃを参照すると、別の代替軸力発生装置３９６０が図示されている。この実施形態では、ねじ３９３５を入力ディスク３９３４ではなく軸受けディスク（図示せず）の内部ボアに配置する。この実施形態では、ねじ３９３５は、駆動シャフトの一致するスプラインと対合するスプライン３９７５を介して、駆動シャフト（図示せず）によって直接駆動される。ねじ３９３５は、ねじの中心傾斜路３９９８およびディスクの中心傾斜路３９９９を介して入力ディスク３９３４に、および自身のねじ山３９７６および軸受けディスクのボアの内面に形成された対応する組の内ねじ（図示せず）を介して軸受けディスクへとトルクを分配する。ねじ３９３５が駆動シャフトによって回転するにつれ、ねじ３９３５の出力端に形成された１組のねじ中心傾斜路３９９８が回転し、相補的な組のディスク中心傾斜路３９９９と係合して、これを回転する。ディスク中心傾斜路３９９９は、入力ディスク３９３４の内側に形成されたスラストワッシャ表面上でその内径付近に形成され、ねじ中心傾斜路３９９８によって回転すると、ディスク中心傾斜路３９９９が、中心ラム３９９８、３９９９の傾斜表面の反応から入力ディスク３９３４へトルクおよび軸力を加え始める。また、ねじ３９３５の回転は、ねじ山３９７６を軸受けディスクのねじ山と係合させ、軸受けディスクの回転を開始させる。
【０１８７】
次に図示の実施形態の図３９ａを参照すると、軸力発生装置３９６０はアイドラ３９１８の位置から直接影響を受ける。この実施形態では、アイドラアセンブリは管状延長部を有し、これはプーリスタンド３９３０と呼ばれ、入力側のスラストガイド３７１３から延在し、外側へと放射状に広がる環状延長部内の入力ディスク３９３４付近で終了する。固定リンク３９１６、第１リンクピン３９１７、短リンク３９１２、カムリンク３９１４、カムリンクピン３９１５および静止カムピン３９２３で構成された連結アセンブリは、プーリスタンド３９３０からねじ３９３５に向かって軸方向に延在し、伝達比に応じてねじ３９３５を軸方向で位置決めする。リンク３９１６、３９１２および３９１４は概ね細長い支柱である。固定リンク３９１６はプーリスタンド３９３０の入力端からねじ３９３５に向かって延在し、第１リンクピン３９１７によって中間の短リンク３９１２に接続される。第１リンクピン３９１７は固定リンク３９１６と短リンク３９１２の間に浮動ピン継ぎ手を形成し、したがって２つのリンク３９１６、３９１２がシフト中に軸方向に移動するにつれ、短リンク３９１２が第１リンクピン３９１７の周囲で回転することができる。短リンク３９１２は、カムリンクピン３９１５によって他方端がカムリンク３９１４に接続され、それによって浮動ピン継ぎ手を形成する。カムリンク３９１４は、軸３９７１または別の静止構成要素に固定された静止カムピン３９２３によって軸方向に固定され、アイドラ３９１８が軸方向に移動するにつれてカムリンク３９１４が回転する中心となるピン継ぎ手を形成する。
【０１８８】
以下の説明では図面を単純にするために、図１の軸受けディスク６０、傾斜路軸受け６２、周囲傾斜路６１および入力ディスク傾斜路６４は別個には図示されず、同様の構成要素を使用して、この実施形態でも同様の機能を達成することができる。図３９ａ、図３９ｂおよび図３９ｃで示す軸力発生装置３９６０が高い伝達比である場合、アイドラ３９１８は軸方向の位置で遠い入力側に配置され、したがって固定リンク３９１６も入力側に向かって最も遠い軸方向の点に配置される。第１リンクピン３９１７、短リンク３９１２および第２リンクピン３９２１は全て、入力側に向かって配置され、したがってカムリンク３９１４は、カム表面（別個には図示せず）がねじ３９３５から離れる方向に回転するように静止カムピン３９２３の周囲で配向される。カムリンク３９１４は、固定した静止カムピン３９２３の周囲で回転すると、ねじ３９３５にカム力を加えて、低い伝達比の場合にねじを出力側へと押しやる。しかし、低い伝達比では図示のようにカムリンク３９１４のカム表面が回転して、ねじ３９３５から離れる。これによってねじ３９３５は出力側に向かって最も遠い点に落ち着き、その結果、ねじのねじ山３９７６との係合を維持するために、軸受けディスクが入力側から出力側を見てねじ３９３５の周囲で反時計回りに回転する。こうなると、軸受け傾斜路が反時計回りに回転し、それによってディスク軸受け（ここでは図示しないが、図１に関して前述したものと同様）が、軸受けディスク傾斜路と入力ディスク３９３４の傾斜路の間で軸受けがほとんどまたは全く軸力を提供しない点まで回転する。
【０１８９】
一方、図３９ａで見た状態でねじ３９３５が左側の極端な位置にあるので、ねじの中心傾斜路３９９８はディスクの中心傾斜路３９９９と十分に係合し、したがって入力ディスク３９３４は時計回りにわずかに回転して、ねじ３９３５を最も遠い出力側の位置に軸方向に位置決めすることができる。この方法で入力ディスク３９３４を回転することは、入力ディスク傾斜路が軸受けディスク傾斜路の反対方向に回転しているということであり、それによって周囲傾斜路および軸受けのアンロードの効果が増幅される。このような状態で、軸力の大部分または全部が中心傾斜路３９９８、３９９９によって加えられ、周囲傾斜路が生成する軸力は、あってもほとんどない。
【０１９０】
アイドラ３９１８が出力側に向かって移動して、より低い伝達比へとシフトするにつれ、固定リンク３９１６が軸方向にねじ３９３５から離れ、カムリンク３９１４が静止カムピン３９２３の周囲で回転するので、連結アセンブリが延長する。カムリンク３９１４がカムリンクピン３９２３の周囲で回転するにつれ、固定リンク３９１６の軸方向の動作がカムリンク３９１４の一方端に作用し、他方端はねじ３９３５に向かって移動して、それによって固定リンク３９１６が加える軸力の方向を反転させる。カムリンク３９１４に生成する様々な接続場所の長さを調節することにより、固定リンク３９１６が加える軸力は、レバーの作用によって減少させるか、拡大することができる。カムリンク３９１４のカム端は、ねじ３９３５の出力側にあるスラストワッシャ３９２４に軸力を加える。スラストワッシャ３９２４はねじのスラスト軸受け３９２５および軸受け軌道輪３９２６と係合して、その結果の軸力をねじ３９３５に加える。これに応答して、ねじ３９３５は入力側に向かって軸方向に動作し、そのねじ山３９７６が、入力側から出力側を見て軸受けディスクを時計回りに回転し、周囲傾斜路を回転させ、したがって傾斜路軸受けが周囲傾斜路に沿って軸力の生成を開始する位置まで動作する。それと同時に、ねじ３９３５が入力側に向かって軸方向に移動するので、ねじ中心傾斜路３９９８はディスク中心傾斜路３９９９から係合解除し、入力ディスク３９３４がねじ３９３５に対して反時計回りに回転して、再び周囲傾斜路軸受けが軸力を発生する位置へと移動するのを補助する。連結アセンブリのこのレバー作用を通して、この実施形態の軸力発生装置３９６０は、中心傾斜路３９９８、３９９９と周囲傾斜路の間で軸力およびトルクを効率的に分配する。
【０１９１】
図３９ａには、変速機の全体的サイズを削減することができる図５の代替脚部アセンブリも図示されている。図示の実施形態では、ローラ３９０４が図５の脚部２と比較して、脚部３９０２の半径方向内側に位置決めされる。また、入力ディスク３４および出力ディスク（図示せず）は、軸線に近い方の点で玉１と接触し、これはアイドラ１８にかかる負荷を軽減し、変速機がさらに多くのトルクを担持できるようにする。これら２つの改造では、この実施形態の入力ディスク３４および出力ディスク（図示せず）は全体の直径を、線「Ｏ．Ｄ．」で示すようにこの実施形態の２つの対角線で反対側の玉３９０１上で最も遠い対向点とほぼ同じ直径まで減少させることができる。
【０１９２】
図３９ａで示す実施形態の別の特徴は、改造したシフトアセンブリである。この実施形態のローラ３９０４は、凸面半径ではなく外縁に凹面半径３９０５がそれぞれあるプーリとして形成する。これによってローラ３９０４は玉軸３９０３を位置合わせするという機能を果たすことができるが、プーリとして作用し、変速機をシフトするために、玉軸３９０３および玉３９０１の軸線を変化させることもできる。図１および図６に関して述べた可撓性ケーブル１５５、または同様のシフトケーブルを一方側のローラ３９０４に巻き付けることができ、したがって張力を加えると、これらのローラ３９０４が相互に近づき、それによって変速機をシフトする。シフトケーブル（図３９では図示せず）は、案内ローラ３９５１によって保持器（図１の項目８９）を通してローラ３９０４へと案内することができ、ガイドローラは図示の実施形態では案内シャフト３９５２上でプーリスタンド３９３０の出力端に装着されたプーリでもある。
【０１９３】
幾つかの実施形態では、案内ローラ３９５１および案内シャフト３９５２は、玉軸３９０３が変速機の軸線に対して角度を変化させるにつれ、ローラ３９０４とのプーリタイプの位置合わせを維持するために、案内ローラ３９５１の軸線を旋回できるように設計される。幾つかの実施形態では、これは案内シャフト３９５２をピボット継ぎ手またはトラニオン、または知られている他の方法でプーリスタンド３９３０に装着することによって達成される。この実施形態では、１つのシフトケーブルが玉３９０１の入力側または出力側で１組のローラ３９０４に作用することができ、ばね（図示せず）が玉軸３９０３にバイアス付与して、他の方向にシフトする。他の実施形態では、２本のシフトケーブルを使用し、一方側にある１本はローラ３９０４の側部を半径方向内側に引っ張り、玉３９０１の反対端にある別のケーブルは、ローラ３９０４の個々の側を半径方向内側に引っ張り、したがって変速機をシフトする。このような実施形態では、第２プーリスタンド３９３０または他の適切な構造をシフトガイド３９１３の出力側に形成し、対応する案内シャフト３９２５および案内ローラ３９５１の組を第２プーリスタンド３９３０に装着する。このような実施形態のケーブル（図示せず）は、軸３９７１に形成した穴またはスロット（図示せず）を通過し、軸３９７１を介して変速機を出る。ケーブルは、軸３９７１のいずれかまたは両方の端部から出るか、軸３９７１を通して形成された追加の穴から入力ディスク（図示せず）および出力ディスク（これも図示せず）を越えて軸方向に通ることができるか、出力ディスクのハブ（図示せず）は回転ハブである。ケーブルが通る穴および／またはスロットは、丸くした縁部を使用することによってケーブル材料の寿命を最大限にするように設計され、このような装置は、ケーブルを搬送するために軸および変速機の様々な位置で使用される。
【０１９４】
図３９ａ、図４０ａおよび図４０ｂを参照すると、図３９ａの軸力発生装置３９６０の連結アセンブリ４０００の１つの実施形態が図示されている。図示の連結アセンブリ４０００も固定リンク３９１６、第１リンクピン３９１７、短リンク３９１２、第２リンクピン３９２１、カムリンク３９１４、カムリンクピン３９１５および静止カムピンで構成する。この実施形態の固定リンク３９１６は、図３９ａのプーリスタンド３９３０にしっかり取り付けた第１端、および第１端に面していない第２端を有し、それを通って形成されたピン継ぎ手穴を有する細長い支柱である。固定リンク３９１６は、軸３９７１の側部に沿って概ね平衡である。第１リンクピン３９１７は、固定リンク３９１６の第２端にある穴の中に配置され、これは、第２端をに接合して、第１端および第２端の両方。カムリンクピン３９１５は、短リンク３９１２の第２端にある穴の中に配置され、短リンク３９１２の第２端をカムリンク３９１４に形成したピン継ぎ手穴を介してカムリンク３９１４の第１端に接合する。カムリンク３９１４は、第１端および反対側のカム端という２つの端部を有し、これは外縁に形成されたカム表面４０２０を有する。カムリンク３９１４は、第１端とカム端との間の中間に形成された第２品継ぎ手穴も有し、これに静止カムピン３９２３が通る。静止カムピン３９２３は軸３９７１のような変速機の静止部品に固定され、したがってカムリンク３９１４の回転の中心となる軸線を形成する。
【０１９５】
図４０ａは、非常に高い伝達比に対応する収縮状態にある連結アセンブリ４０００を示し、ここでは固定リンクは図３９ａで上述したように変速機の入力端に向かって最後まで移動している。図４０ｂは、低い伝達比に対応する延長状態で連結アセンブリ４０００を示す。上述したように、カムリンク３９１４は、変速機をハイからローへとシフトするにつれ、軸力の発生を中心傾斜路３９９８、３９９９から周囲傾斜路へとシフトするために、ねじ３９３５に軸力を加える。また、変速機をローからハイにシフトすると、カムリンク３９１４がねじ３９３５に加えられる軸力の量を減少させ、ねじ３９３５が出力端に向かって軸方向に移動できるようにし、それによって軸力の発生を周囲傾斜路から中心傾斜路３９９８、３９９９へとシフトする。
【０１９６】
図４０ａおよび図４０ｂで示すように、カムリンク３９１４のカム表面４０２０は、多種多様のロードおよびアンロードプロフィールを提供するように設計することができる。実際、この実施形態では第２カム表面４０１０をカムリンク３９１４の第１端に設ける。図４０ａで示すように、非常に高い伝達比では、カム表面４０２０が十分にアンロードされ、ねじ３９３５に加える軸力があったとしても最少量である。しかし、幾つかの実施形態では、様々な速度比でより大量の軸力を加える必要があり、この場合、最高の伝達比では、第２カム表面４０１０がねじへの軸力を増加させ、これによって一部の軸力発生を移動して周囲ディスクへと戻し、高い伝達比で必要となる軸力の量を増加させる。これは、特定の用途で望ましいトルクと速度のプロフィールに応じて、軸力発生装置４０６０による軸力の発生の制御を変化させるために含むことができる変形の一例にすぎない。
【０１９７】
本明細書に記載された実施形態は、法律の説明的要件を満たし、例を提供するために提供した例である。これらの例は、誰もが使用してよい実施例にすぎず、いかなる意味でも制限を意図するものではない。したがって、本発明は、請求の範囲によって定義され、本明細書で使用した例または条件のいずれによっても定義されない。
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は概して変速機に関し、特に本発明は連続可変変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続可変変速機を提供するために、動力がハウジング内に支持された牽引ローラを通してトルク入力ディスクとトルク出力ディスクとの間で伝達される様々な牽引ローラ変速機が開発されている。このような変速機では、牽引ローラを支持構造に装着し、これは旋回時に、所望の速度伝達比に応じて様々な直径の円内で牽引ローラをトルクディスクと係合させる。
【０００３】
しかし、これらの従来の解決法は成功が限られていた。例えば、１つの解決法では、可変調節式速度伝達比を有する車両の駆動ハブが開示される。この方法は２つのアイリスプレートの使用を教示し、これは牽引ローラの各側に１つずつあり、各ローラの回転軸を傾斜させる。しかし、伝達をシフトする間にアイリスプレートを調節するために必要な部品数が多いので、アイリスプレートの使用は非常に複雑になることがある。この変速機に伴う別の困難は、各ローラに対して主に静止しているように構成された案内リングを有することである。案内リングは静止状態であるので、各牽引ローラの回転軸をシフトするのが困難である。
【０００４】
このような以前の設計に対する１つの改良点は、入力ディスクと出力ディスクが回転する中心となるシャフトを含むことである。入力ディスクと出力ディスクは両方ともシャフトに装着され、シャフトの周囲に等間隔で放射状に配置された複数の玉と接触する。玉は両ディスクと摩擦接触して入力ディスクから出力ディスクへと動力を伝達する。シャフト上に同心円状に配置され、玉の間にあるアイドラは、入力ディスクおよび出力ディスクと摩擦接触するように、力を加えて、玉を隔置状態に維持する。この設計の重要な制限は、変速機の速度比率が変化するにつれて、入力ディスクおよび出力ディスクとを玉との十分な摩擦接触状態に維持するために、垂直の接触力として作用する軸方向の力を生成し、十分に制御する手段がないことである。回転牽引式連続可変変速機は、駆動および被動回転部材が速度変化摩擦溜め上で滑るのを防止するために、低速の方が大きい軸方向の力を必要とするので、高速では、および入力速度と出力速度とが等しい１：１の比率では、余分な力が加えられる。この余分な軸方向の力は、効率を低下させ、特定のギア比で適切な量の力が加えられる場合より、変速機がはるかに早く故障してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，２４１，６３６号
【特許文献２】米国特許第６，３２２，４７５号
【特許文献３】米国特許第６，４１９，６０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、速度伝達比の関数として生成された力を変化させる改良型の軸方向負荷発生システムを有する連続可変変速機に対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で図示し、記載したシステムおよび方法は幾つかの特徴を有し、いずれも単独では望ましい属性に寄与しない。次に、以下の説明で表明するような範囲を制限することなく、さらに明白な特徴について簡単に検討する。この検討を考察した後、特に「発明を実施するための最良の形態」の項を読んだ後には、システムおよび方法の特徴がいかに従来のシステムおよび方法に対する幾つかの利点を提供するかが理解される。
【０００８】
第１の態様では、可変速度変速機が開示され、これは、縦軸と、縦軸の周囲に放射状に分布する複数の玉とを備え、各玉がその回転の中心となる傾斜可能な軸線を有し、さらに、玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な入力ディスクと、入力ディスクの反対側で玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な出力ディスクと、縦軸と同軸であるほぼ一定の外径を有し、各玉の半径方向内側に位置決めされて、それと接触する回転可能なアイドラと、変速機の縦軸と同軸で装着された遊星歯車装置とを備える。
【０００９】
可変速度変速機の実施形態も開示され、玉が少なくとも２つの動力路から伝達されたトルク成分を合計し、この動力路は遊星歯車装置によって提供され、少なくとも２つの動力路は同軸である。別の実施形態では、アイドラおよび出力ディスクのうち少なくとも一方が、遊星歯車装置にトルク入力を提供する。
【００１０】
別の態様では、可変速度変速機が開示され、遊星歯車装置がさらに、縦軸と同軸で装着され、自身内に縦軸と同軸で分布して自身と係合する複数の遊星歯車に向かって半径方向内側に面する輪歯車とを備え、各遊星歯車は、自身が回転する中心となる個々の遊星軸を有し、遊星軸が縦軸から半径方向に離れて配置され、さらに各遊星歯車に１つずつ複数の遊星シャフトを備え、その周囲で遊星歯車が回転し、さらに縦軸と同軸で、複数の遊星歯車それぞれの半径方向内側で、それと係合して装着された太陽歯車と、縦軸と同軸で装着され、遊星シャフトを支持し、位置決めするような構成である遊星枠とを備える。
【００１１】
これらの実施形態の幾つかはさらに、玉の傾斜可能な軸と位置合わせするような構成であり、玉の角度および半径方向位置を維持するような構成である保持器を備える。幾つかの実施形態では、入力トルクが遊星枠に供給され、遊星枠が入力ディスクに結合され、太陽歯車が保持器に結合し、輪歯車が固定されて、回転せず、出力トルクが出力ディスクによって変速機から供給される。
【００１２】
別の態様では、本明細書に記載された変速機の実施形態で使用するために、入力ディスクと玉とアイドラと出力ディスクの間の牽引力を増加する軸力を発生するような構成である軸力発生装置が開示される。幾つかの実施形態では、軸力発生装置が発生する軸力の量が、変速機の伝達比の関数である。他の実施形態では、入力ディスク、玉、出力ディスクおよびアイドラがそれぞれ、摩擦増大被覆材料で被覆された接触表面を有する。特定の実施形態の被覆材料はセラミックまたはサーメットである。さらに他の実施形態では、被覆は、窒化シリコン、シリコンカーバイド、無電解ニッケル、めっきニッケル、またはその組み合わせで構成されたグループから選択した材料である。
【００１３】
さらに別の態様では、可変速度変速機が開示され、これは縦軸と、縦軸の周囲に放射状に分布する複数の玉を備え、各玉がその回転の中心となる傾斜可能な軸線を有し、さらに、玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な入力ディスクと、入力ディスクの反対側で玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する固定された出力ディスクと、一定の外径を有し、各玉の半径方向内側に位置決めされて、それと接触する回転可能なアイドラと、玉の半径方向の位置および軸方向の位置合わせを維持するような構成であり、縦軸の周囲で回転可能である保持器と、アイドラに接続し、アイドラからトルク出力を受け取って、変速機からトルク出力を伝達するような構成であるアイドラシャフトとを備える。
【００１４】
また別の態様では、可変速度変速機が記載され、これは縦軸の周囲に放射状に分布する複数の第１および第２玉と、回転可能な第１および第２入力ディスクと、縦軸と同軸であり、第１および第２入力ディスクと接続する入力シャフトと、複数の第１玉と第２玉との間に位置決めされ、複数の第１および第２玉それぞれと接触する回転可能な出力ディスクと、複数の第１玉それぞれの半径方向内側に位置決めされて、それと接触する概ね円筒形の第１アイドラと、複数の第２玉それぞれの半径方向内側に位置決めされて、それと接触する概ね円筒形の第２アイドラとを備える。
【００１５】
本明細書に記載された多くの実施形態で使用するために、軸力を加えて、入力ディスクと出力ディスクと複数の速度調節装置との間の接触力を増加させるような構成である軸力発生装置も開示され、軸力発生装置はさらに、縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、外径および内径を有し、内径の中に形成されたねじ付きボアを有する軸受けディスクと、軸受けディスクの外径に近い方の第１側に取り付けられた複数の周囲傾斜路と、複数の軸受けディスク傾斜路と係合するような構成である複数の軸受けと、速度調節装置の反対側で入力ディスクに装着され、軸受けと係合するような構成である複数の入力ディスク周囲傾斜路と、縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、外面に沿ってオスねじ山を有し、そのメスねじは軸受けディスクのねじ付きボアと係合するような構成である概ね円筒形のねじと、ねじに取り付けられた複数の中心ねじ傾斜路と、入力ディスクに固定され、複数の中心ねじ傾斜路と係合するような構成である複数の中心入力ディスク傾斜路とを備える。
【００１６】
別の態様では、回転牽引変速機内の複数の傾斜可能な速度調節玉を支持し、位置決めする支持保持器が開示され、これは複数の玉の各側で入力ディスクおよび出力ディスクを使用し、保持器は、それぞれが外縁から半径方向内側に延在する複数のスロットを有する概ね円形のシートである平坦な第１および第２支持ディスクと、前記第１支持ディスクと第２支持ディスクの間に延在する複数の平坦な支持スペーサとを備え、各スペーサは、それぞれ前側、後側、第１端および第２端を有し、第１および第２端がそれぞれ装着表面を有し、各装着表面が湾曲表面を有し、スペーサは、湾曲表面が溝の側部と位置合わせされるように、支持ディスクの周囲で支持ディスクの溝の間に角度を付けて位置決めされる。
【００１７】
さらに別の態様では、比率を決定する玉の回転軸を形成する軸を傾斜することによって回転牽引変速機の伝達比を変更する比率変更機構の支持脚が開示され、これは、細長い本体、軸接続端、軸接続端の反対側のカム端、玉に面する前側および玉に面していない後側、および軸接続端とカム端との間の中心支持部分を備え、凸状に湾曲するカム表面がカム端の前側に形成され、これはボアの位置合わせの制御を補助するような構成である。
【００１８】
可変速度回転牽引変速機に使用する流体給送玉の別の態様が開示され、これは個々の傾斜可能な軸線の周囲で回転可能である複数の玉、複数の玉それぞれの一方側にあって、それと接触する入力ディスク、および複数の玉それぞれの別の側にあって、それと接触する出力ディスクを使用し、流体給送玉は、自身の直径を通って形成され、自身を通る円筒形の内面を生成する球形の玉、および玉の内面に形成され、玉を通って延在する少なくとも１つの螺旋溝を備える。
【００１９】
また別の態様では、可変速度回転牽引変速機で使用する流体給送軸が開示され、これは自身を通って形成された直径方向のボアによって形成された個々の軸線を有する複数の玉、複数の玉それぞれの一方側にあって、それと接触する入力ディスク、複数の玉それぞれの別の側にあって、それと接触する出力ディスクを使用し、流体給送軸は、ボールを通るボアのそれより小さい直径で、第１および第２端および中央領域を有する概ね円筒形の軸を備え、軸を個々の玉のボア内に適切に位置決めすると、第１および第２端が玉の対向する側から外側に延在し、中央領域が玉の中にあり、さらに軸の外面に形成された少なくとも１つの螺旋溝を備え、螺旋溝は玉の外側の一点で開始して、中央領域の少なくとも一部の中へと延在する。
【００２０】
別の実施形態では、縦軸を有する可変速度回転牽引変速機のシフト機構が開示され、これは平面に位置合わせされて、縦軸の周囲に分布する複数の傾斜玉を使用し、各玉は、変速機の伝達比を制御するために入力ディスクおよび出力ディスクによって対向する側に接触し、シフト機構は、縦軸に沿って延在する管状の伝達軸、それぞれが複数の玉のうち対応する玉を通って形成されたボアを通って延在し、玉が回転する中心となる対応の玉の傾斜可能な軸線を形成する複数の玉軸を備え、各玉軸は、それぞれが玉から外へと延在する２つの端を有し、さらに複数の脚部を備え、１つの脚部が玉軸の各端に接続され、脚部は、変換器軸に向かって半径方向内側へと延在し、さらに、変換器軸に同軸で位置合わせされ、各玉の半径方向内側にあって、それと接触するアイドラ、アイドラの各端に１つずつあり、それぞれがアイドラに面する平坦な側、およびアイドラに面していない凸状の湾曲した側を有する２つのディスク形シフトガイドを備え、シフトガイドが半径方向に延在して、玉の対応する側にある個々の脚部全部と接触し、さらに脚部ごとに１つある複数のローラプーリを備え、各ローラプーリが、玉に面していない個々の脚部の側部に取り付けられ、さらに、シフトガイドの少なくとも１つから軸方向に延在する概ね円筒形のプーリスタンド、各ローラプーリに１つあり、プーリスタンドの周囲に半径方向に分布して、それに取り付けられた複数の案内プーリ、および第１および第２端を有し、第１端が軸を通って延在し、プーリスタンドの近位側で軸に形成されたスロットから出る可撓性係留具を備え、係留具の第１端はさらに、各ローラプーリおよび各案内プーリに巻き付き、第２端は軸から出てシフタへと延在し、案内プーリはそれぞれ１つまたは複数の旋回継ぎ手に装着されて、各案内プーリとその個々のローラプーリとの位置合わせを維持し、係留具がシフタによって引っ張られると、第２端が各ローラプーリを引き込み、変速機をシフトさせる。
【００２１】
別の実施形態では、縦軸を有する可変速度変速機のシフト機構が開示され、これは変速機の伝達比を制御するために、それぞれが個々の玉の中心から玉の半径を有する複数の傾斜玉を使用し、それぞれが対応する玉を通って形成されたボアを通って延在し、対応する玉の傾斜可能な軸線を形成する複数の玉軸を備え、各玉軸は、それぞれが玉から延在する２つの端部を有し、さらに複数の脚部を備え、１つの脚部が玉軸の各端に接続され、脚部は、変速機軸に向かって半径方向内側に延在し、さらに、ほぼ一定の半径で、各玉と同軸で、その半径方向内側に位置決めされ、それと接触する概ね円筒形のアイドラ、アイドラの各端に１つずつあり、それぞれがアイドラに面する平坦な側、およびアイドラに面していない凸状の湾曲した側を有する第１および第２ディスク形シフトガイドを備え、シフトガイドは、半径方向に延在して、玉の対応する側にある個々の脚部全部と接触し、さらに、脚部ごとに１つずつあり、それぞれが案内ホィールの半径を有する複数の案内ホィールを備え、各案内ホィールが、個々の脚部の半径方向内側の端部に回転自在に装着され、案内ホィールは個々のシフトガイドの湾曲表面と接触し、凸状湾曲の形状が、１組の２次元座標によって決定され、その起点は縦軸と、直径方向に対向する任意の２つの玉の中心を通って引かれた線との交差点を中心とし、座標は、アイドラおよびシフトガイドの軸方向動作の関数として、案内ホィール表面とシフトガイド表面との間の接触点の位置を表し、凸状湾曲は、接触点において案内ホィールに対してほぼ接線であると仮定する。
【００２２】
また別の実施形態では自動車が開示され、これはエンジン、動力伝達経路、ならびに可変速度変速機を備え、これは縦軸、縦軸の周囲で半径方向に分散した複数の玉を備え、各玉は、自身の回転中心である傾斜可能な軸線を有し、さらに、玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な入力ディスク、入力ディスクの反対側で玉に隣接して位置決めされ、各玉と接触する回転可能な出力ディスク、縦軸と同軸でほぼ一定の外径を有し、各玉の半径方向内側に位置決めされて、それと接触する回転可能なアイドラ、および変速機の縦軸と同軸で装着された遊星歯車装置を備える。
【００２３】
以上および他の改良点は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ると、当業者には明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ハイにシフトされた変速機の実施形態の切り取り側面図である。
【図２】ローにシフトされた図１の変速機の切り取り側面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩで切り取った変速機の部分端断面図である。
【図４】図１の変速機のアイドラおよび傾斜路サブアセンブリの概略切り取り側面図である。
【図５】図１の変速機の玉サブアセンブリの略斜視図である。
【図６】図１の変速機のシフト棒サブアセンブリの略図である。
【図７】図１の変速機の保持器サブアセンブリの概略切り取り側面図である。
【図８】図１の変速機の出力ディスクの切り取り側面図である。
【図９】図１の変速機の概略切り取り斜視図である。
【図１０】図１の変速機の軸力発生装置の代替実施形態の概略切り取り側面図である。
【図１１】図１の変速機の代替実施形態の切り取り側面図である。
【図１２】図１の変速機の保持器サブアセンブリの略切り取り図である。
【図１３】図１１の変速機の軸線付近から見た代替係合解除機構の切り取り略図である。
【図１４】図１１の変速機の上および外側から中心に向かって見た代替係合解除機構の切り取り略図である。
【図１５】図１１の変速機の軸力発生装置サブアセンブリの一部の切り取り略図である。
【図１６】図１の変速機の変動装置の切り取り側面図である。
【図１７】２つの変動装置がある図１の変速機の代替実施形態の概略切り取り側面図である。
【図１８】図１７の線Ｉ−Ｉで切り取った変速機の部分端断面図である。
【図１９】図１７の変速機の斜視図である。
【図２０】図１７の変速機のアイリスプレートの斜視図である。
【図２１】図１７の変速機の固定子の斜視図である。
【図２２】図１７の変速機の代替保持器の切り取り側面図である。
【図２３】図５の玉／脚部アセンブリの溝がある玉の切り取り側面図である。
【図２４】図５の玉／脚部アセンブリの代替脚部の切り取り側面図である。
【図２５】図１および図１７の変速機のシフトガイドのために凸状曲線を生成するのに使用する適用可能な幾何学的関係を示す、玉と脚部のアセンブリの略図である。
【図２６】図１および図１７の変速機のシフトガイドのために凸状曲線を生成するのに使用する適用可能な幾何学的関係を示す、傾斜した姿勢の玉と脚部のアセンブリの略図である。
【図２７】図１および図１７の変速機のシフトガイドのために凸状曲線を生成するのに使用する特定の幾何学的関係を示す凸状曲線の略図である。
【図２８】遊星歯車装置の関数として示す図１の変速機の略図である。
【図２９】第１比率の３つの遊星歯車を示す図１の変速機の略図である。
【図３０】第２比率の３つの遊星歯車を示す図１の変速機の略図である。
【図３１】第３比率の３つの遊星歯車を示す図１の変速機の略図である。
【図３２】出力側にある遊星歯車装置および平行な動力路と組み合わせた図１の変速機の略図である。
【図３３】入力側にある遊星歯車装置および平行な動力路と組み合わせた図１の変速機の略図である。
【図３４】出力側にある遊星歯車装置と組み合わせた図１の変速機の略図である。
【図３５】入力側にある遊星歯車装置と組み合わせた図１の変速機の略斜視図である。
【図３６ａ】１つのトルク入力を使用し、２つのトルク出力源を提供する無限可変変速機の実施形態の側断面図である。
【図３６ｂ】１つのトルク入力を使用し、２つのトルク出力源を提供する無限可変変速機の実施形態の斜視端面図である。
【図３６ｃ】１つのトルク入力を使用し、２つのトルク出力源を提供する無限可変変速機の実施形態の略骨格図である。
【図３７ａ】出力ディスクが回転ハブの一部である連続可変変速機の代替実施形態の側断面図である。
【図３７ｂ】出力ディスクが静止ハブの一部である連続可変変速機の代替実施形態の側断面図である。
【図３８】代替玉軸の側面図である。
【図３９ａ】本明細書に記載された変速機実施形態のいずれかの代替軸力発生装置の側断面図である。
【図３９ｂ】代替軸力発生装置のねじの斜視図である。
【図３９ｃ】代替軸力発生装置のねじの断面図である。
【図４０ａ】図３９の代替軸力発生装置で使用する代替連結アセンブリの側面図である。
【図４０ｂ】延長した形状の図４０ａの代替連結アセンブリの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の好ましい実施形態について以下に図面を参照して説明する。ここで、同様の数字は全体を通して同様の要素を指す。本明細書で提示された記述で使用する用語は、限定的には解釈されないものとする。これは単に、本発明の特定の実施形態に関する詳細な記述との組み合わせで使用されるからである。さらに、本発明の実施形態は、幾つかの新規の形態を含むことがあり、そのいずれも単独では所望の属性に寄与しないか、本明細書に記載された本発明の実践に必要不可欠ではない。
【００２６】
本明細書に記載された変速機は、米国特許第６，２４１，６３６号、米国特許第６，３２２，４７５号および米国特許第６，４１９，６０８号に記載されたような傾斜する軸を伴う速度調節装置の玉を使用するタイプである。本特許に記載され、本明細書に記載された実施形態は通常、下記のように変動装置の部分によって概ね分離された２つの側、つまり入力側および出力側を有する。変速機の駆動側、つまり変速機へのトルクまたは回転力を受ける側を入力側と予備、変速機の被動側または変速機からのトルクを変速機の外へと伝達する側を出力側と呼ぶ。入力ディスクおよび出力ディスクが速度調節装置の玉と接触する。玉がその軸上で傾斜するにつれ、一方のディスクと回転接触する点が玉の極または軸線に向かって移動し、したがって直径が増加する円でディスクに接触する。玉の軸が反対方向に傾斜すると、入力および出力ディスクがそれぞれ逆の関係を経験する。この方法で、入力ディスクの回転速度の出力ディスクのそれに対する比率、つまり伝達比は、速度調節装置の玉の軸を単に傾斜することによって、広範囲にわたって変更することができる。玉の中心が、変速機の入力側と出力側の間の境界を画定し、玉の入力側および玉の出力側の両方に位置する同様の構成要素を、本明細書では全体的に同じ参照番号で記述する。変速機の入出力側の両方に位置する同様の構成要素は、全体的に入力側に位置する場合は参照番号の末尾に添え字の「ａ」が付けられ、変速機の出力側に位置する構成要素は、個々の参照番号の末尾に添え字の「ｂ」が付けられる。
【００２７】
図１を参照すると、周囲に複数の速度調節玉１が半径方向に分布した縦軸１１を有する変速機１００の実施形態が図示されている。幾つかの実施形態の速度調節玉１は、縦軸１１の周囲でその角度位置に留まり、他の実施形態では、玉１は縦軸１１の周囲で自由に軌道を描く。玉１１はその入力側が入力ディスク３４と、出力側が出力ディスク１０１と接触する。入力および出力ディスク３４、１０１は、玉１の個々の入力および出力側にある縦軸付近の内部ボアから、それぞれが玉１と接触する半径方向の点まで延在する環状ディスクである。入力および出力ディスク３４、１０１はそれぞれ、各ディスク３４および１０１と玉１との間に接触区域を形成する接触表面を有する。概して、入力ディスク３４が縦軸１１の周囲で回転するにつれ、入力ディスク３４の接触区域の各部分が回転し、各回転中に玉１のそれぞれと順次接触する。これは、出力ディスク１０１でも同様である。入力ディスク３４および出力ディスク１０１は、単純なディスクとして形成するか、所望の入力および出力の構成に応じて、凹状、凸状、円筒形、または他の任意の形状でよい。１つの実施形態では、入力および出力ディスクにスポークを付けて、重力に影響されやすい用途のために軽量化する。速度調節玉と係合するディスクの回転接触表面は、用途のトルクおよび効率の要件に応じて、平坦、凹状、凸状、または他の形状の輪郭を有してよい。ディスクが玉に接触する凹状の輪郭は、滑動を防止するために必要な軸力の量が減少し、凸状の輪郭は効率を向上させる。また、玉１は全て、個々の半径方向最内点でアイドラ１８に接触する。アイドラ１８は概ね円筒形の構成要素で、縦軸１１と同軸であり、玉１の半径方向の位置の維持を補助する。変速機の多くの実施形態の縦軸１１を参照すると、入力ディスク３４と出力ディスク１０１の接触表面を、玉１の中心から概ね半径方向外側に配置することができ、アイドラ１８は、玉１の半径方向内側に配置し、したがって各玉１はアイドラ１８、入力ディスク３４および出力ディスク１０１と３点接触する。入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８は全て、多くの実施形態で同じ縦軸１１を中心に回転することができ、それについて以下でさらに詳細に説明する。
【００２８】
本明細書に記載された変速機１００の実施形態は回転牽引変速機であることから、幾つかの実施形態では、入力ディスク３４および出力ディスク１０１が玉１との接点で滑るのを防止するために、高い軸力が必要である。高いトルク伝達の期間中に軸力が増加するにつれ、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８が玉１と接触する接触パッチの改造が重大な問題となり、これらの構成要素の効率および寿命を低下させる。これらの接触パッチを通して伝達できるトルクの量は有限であり、玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８を作成する材料の降伏強さの関数である。玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８の摩擦係数は、所与の量のトルクを伝達するために必要な軸力の量に多大な影響を及ぼし、したがって変速機の効率および寿命に多大な影響を及ぼす。牽引変速機の回転要素の摩擦係数は、性能に栄養する非常に重要な変数である。
【００２９】
特定のコーティングを玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８に適用して、その性能を改良することができる。実際、このようなコーティングを任意の回転牽引変速機の回転接触要素に都合よく使用して、本明細書で開示する変速機の実施形態で達成したのと同じ追加の利点を達成することができる。これらの回転要素の表面の摩擦係数を上げるという有益な効果を有するコーティングもある。高い摩擦係数を有し、軸力が増加するにつれて増加する変動性の摩擦係数も呈するコーティングもある。摩擦係数が大きいと、任意のトルクに必要な軸力を小さくすることができ、それによって変速機の効率および寿命が向上する。可変の摩擦係数は、最大トルクを伝達するために必要な軸力の量を減少させることによって、変速機のこの最大トルク底角を増加させる。
【００３０】
セラミックおよびサーメットのように、非常に優れた硬度および摩耗特性を有し、回転牽引変速機の高負荷回転要素の寿命を大幅に延長することができるコーティングもある。窒化シリコンのようなセラミックコーティングは高い摩擦係数、磁区力の増加とともに増加する可変摩擦係数も有することができ、玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１おおよびアイドラ１８の表面に非常に薄い層で適用すると、これらの構成要素の寿命を延長することもできる。コーティングの厚さは、コーティングに使用する材料によって決定され、用途に応じて変化してよいが、通常はセラミックの場合は０．５ミクロンから２ミクロンで、サーマットの場合は０．７５ミクロンから４ミクロンの範囲である。
【００３１】
玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８を、本明細書に記載された変速機の多くの実施形態で使用する材料である焼き入れ鋼から作成した場合は、コーティングの適用に用いるプロセスを考慮することが重要である。セラミックおよびサーマットの適用に用いるプロセスには、高い温度を必要とし、玉１、入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８の硬度を低下させて、性能を損ない、時期尚早の不具合に寄与するものもある。低温で適用するプロセスが望ましく、低温真空プラズマ、ＤＣパルス型反応マグネトロンスパッタリング、プラズマ促進化学蒸着（ＰＥ−ＣＶＤ）、不平衡マグネトロン物理蒸着、およびめっきなど、幾つかのプロセスが使用可能である。めっきプロセスは、低コストであり、所望のコーティング特性を達成するために特注の槽を作成できるので魅力的である。シリコンカーバイドまたは窒化シリコンと共析出した無電解ニッケルまたはめっきニッケルを含むシリコンカーバイドまたは窒化シリコンの槽に回転要素を浸漬することは、大量生産に非常に適した低温の解決法である。記載された材料に加えて、他の材料を使用できることに留意されたい。この適用プロセスでは、部品を保持器に含め、槽に浸漬して、溶液が全表面と接触するように振る。コーティングの厚さは、構成要素が槽内に浸漬される時間の長さによって制御する。例えば、共析出した無電解ニッケルとともに窒化シリコンを使用して、構成要素を４時間浸漬し、適切なコーティングを達成する実施形態もあるが、これは、一例にすぎず、コーティングを形成して、その厚さを制御する多くの方法が知られ、所望の特性、所望の厚さ、および構成要素を作成する基質または母材を考慮して、これを使用することができる。
【００３２】
図１、図２および図３は、ケース４０に覆われた連続可変変速機１００の実施形態を示し、ケースは変速機１００を保護し、潤滑剤を含み、変速機１００の構成要素を位置合わせし、変速機１００の力を吸収する。ケースのキャップ６７は、特定の実施形態ではケース４０を覆うことができる。ケースキャップ６７は、概ねボアのあるディスクとして形成され、ボアの中心を入力シャフトが通り、ケース４０の内径にあって対応するねじ山の組にねじ込まれるねじ山の組が外径にある。しかし、他の実施形態では、ケースキャップ６７はケース４０に締結するか、ばねリングおよびケース４０の対応する溝によって所定の位置に保持することができ、したがって外径にねじを切る必要がない。ケースキャップ６７を取り付けるために締結具を使用する実施形態では、ケースキャップ６７がケース４０の内径へと延在し、したがって、変速機１００を取り付ける先の機械にケース４０をボルト締めするために使用するケース締結具（図示せず）は、ケースキャップ６７の対応する穴を通ることができる。図示の実施形態のケースキャップ６７は、変速機１００の他の構成要素を追加的に支持するために、外径付近の区域から変速機１００の出力側に向かって延在する円筒形部分を有する。図示の変速機１００の実施形態の心臓部には複数の玉１があり、これは通常は球形であり、変速機１００の中心線、つまり回転の縦軸１１の周囲でほぼ均一または対称にて半径方向に分布する。図示の実施形態では、８つの玉１を使用する。しかし、変速機１００の使用法に応じて異なる数の玉１を使用できることに留意されたい。例えば、変速機は３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５またはそれ以上の玉を含んでよい。３、４または５個以上の玉を設けると、個々の玉１に加えられる力、および変速機１００の他の構成要素との接触点をさらに広く分配することができ、変速機１００が玉１００の接触パッチで滑るのを防止するために必要な力も削減することができる。低トルクを適用するが伝達比が高い特定の実施形態は、比較的大きい直径の玉１を少なめに使用するが、大きいトルクおよび高い伝達比を適用する特定の実施形態は、比較的大きい直径の玉１を多めに使用することができる。大きいトルクおよび低い伝達比を適用し、高い効率が重要ではない他の実施形態は、比較的小さい直径の玉１を多めに使用する。最後に、小さいトルクを適用し、高い効率が重要ではない特定の実施形態は、比較的小さい直径の玉１を少なめに使用する。
【００３３】
玉１それぞれの中心を通って各玉１の回転軸を画定する穴に、玉の軸３を挿入する。玉軸３は、その上で玉１が回転する概ね細長いシャフトであり、穴の各側から延在して玉１を通る２つの端部を有する。特定の実施形態は円筒形の玉軸３を有するが、任意の形状を使用することができる。玉１は、玉軸３の周囲で自由に回転するように装着する。
【００３４】
特定の実施形態では、軸受け（別個に図示せず）を使用して、玉軸３の外面と対応する玉１を通るボアの表面との間の摩擦を軽減する。これらの軸受けは、玉１とそれに対応する玉軸３との接触表面に沿った任意の場所に位置する任意のタイプの軸受けでよく、多くの実施形態は、動的機械システムの設計に共通する標準的な機械的減速により、このような軸受けの寿命および有用性を最大にする。これらの実施形態の一部では、玉１を通るボアの各端にラジアル軸受けを配置する。これらの軸受けは、ボアの内面および玉軸３の外面を軌道輪として組み込むか、軸受けは、各玉１のボア内および各玉軸３上に形成された適切な空隙に填る別個の軌道輪を含むことができる。１つの実施形態では、ラジアル軸受け、ころ、玉または他のタイプをこのように形成した空隙内に填め、保持できるように、各玉を通るボアを少なくともその両端で適切な直径に拡張することによって、軸受けの空隙（図示せず）を形成する。別の実施形態では、バビット、テフロン（登録商標）または他のこのような材料など、摩擦を軽減する材料で玉軸３を被覆する。
【００３５】
多くの実施形態は、玉軸３のボアに潤滑剤を導入して、玉軸３と玉１との間の摩擦も最小限に抑える。潤滑剤は、圧力源によって玉軸３の周囲でボアに注入するか、玉軸３自体に形成した施条または螺旋溝によってボアに引き込むことができる。玉軸３の潤滑については、以下でさらに検討する。
【００３６】
図１では、玉１の回転軸が変速機を出力速度が入力速度より大きい高い比率にする方向に傾斜した状態で図示される。玉軸３が水平である、つまり変速機１００の主軸に平衡である場合、変速機１００は入力回転速度と出力回転速度との比率が１：１であり、入力と出力の回転速度が等しい。図２では、玉１の回転軸が、変速機１００を低い比率にする方向に傾斜した状態で図示されている。つまり、出力回転速度が入力回転速度より遅い。単純にするために、変速機１００をシフトした場合に位置または方向が変化する部品のみに、図２では番号を付けている。
【００３７】
図１、図２、図４および図５は、作動時に変速機１００をシフトするために、玉１の軸線を傾斜できる方法を示す。図５を参照すると、大部分の実施形態では支柱である複数の脚部２が、玉１を通してあけた穴の端部を越えて延在する玉軸３の各端部付近で、玉軸３に取り付けられる。各脚部２は、個々の玉軸３への取り付け点から半径方向内側に変速機１００の軸線に向かって延在する。１つの実施形態では、各脚部２は玉軸３の一方の個々の端部を受け取る貫通ボアを有する。玉軸３は、各脚部２を越えて露出した端部を有するように、脚部２を通って延在することが好ましい。図示の実施形態では、玉軸３は、玉軸３の露出した端部と同軸で、その上に滑動自在に位置決めされたローラ４を有すると有利である。ローラ４は、脚部２の外側で、それを越えて玉軸３上に取り付けた概ね円筒形のホィールであり、玉軸３の周囲で自由に回転する。ローラ４は、ばねクリップまたは他のこのような機構を介して玉軸３に取り付けるか、玉軸３上に自由に載ることができる。ローラ４は、例えばラジアル軸受けにすることができ、軸受けの外輪がホィールまたは回転表面を形成する。図１および図７で示すように、ローラ４および玉軸３の端部は、１対の固定子８０ａ、８０ｂによって、またはその中に形成された溝８６の内側に填る。
【００３８】
１つの実施形態の固定子８０ａ、８０ｂを図５および図７に示す。図示の入力固定子８０ａおよび出力固定子８０ｂは概ね平行のディスクの形態であり、変速機の縦軸１１の周囲で玉１の各側に環状に配置される。多くの実施形態の固定子８０ａ、８０ｂは、それぞれ入力固定子ディスク８１ａおよび出力固定子ディスク８１ｂで構成され、これはほぼ均一な厚さで、以下でさらに検討する複数の開口がある概ね環状のディスクである。各入力および出力固定子ディスク８１ａ、８１ｂは、玉１に面する第１側、および玉１に面していない第２側を有する。複数の固定子曲線８１が固定子ディスク８１ａ、８１ｂの第１側に取り付けられる。固定子曲線８２は、固定子ディスク８１ａ、８１ｂに取り付けるか固定した曲線表面であり、それぞれが玉１に面する凹状面９０、おおよび玉１に面していない凸状面９１を有し、個々の固定子ディスク８１と接触する。幾つかの実施形態では、固定子曲線８２が固定子ディスク８１ａ、８１ｂと一体である。多くの実施形態の固定子曲線８２は、ほぼ均一の厚さを有し、固定子曲線８２を相互に、および固定子ディスク８１に位置合わせして、取り付けるために使用する少なくとも１つの開口（別個に図示せず）を有する。多くの実施形態の固定子曲線８２、または一体部品を使用する場合は固定子ディスク８１ａ、８１ｂは、平坦なスペーサ８３を受け入れるスロット７１０を含み、これによって固定子曲線８２および固定子ディスク８１ａ、８１ｂをさらに位置決めし、位置合わせすることができる。平坦なスペーサ８３は概ね平坦であり、概ね長方形の剛性材料の部片であって、入力固定子８０ａと出力固定子８０ｂの間に延在して、それを相互接続する。平坦なスペーサ８３は、固定子曲線８２内に形成されたスロット７１０内に填る。図示の実施形態では、平坦なスペーサ８３が固定子曲線８２に締結または他の方法で接続されないが、幾つかの実施形態では、平坦なスペーサ８３は溶接、接着または締結によって固定子曲線８２に取り付けられる。
【００３９】
図７でも示すように、少なくとも各端部にボアがあって概ね円筒形の複数の円筒形スペーサ８４が、平坦なスペーサ８３の内側に半径方向に位置決めされ、固定子ディスク８１および固定子曲線８２にも接続される。円筒形スペーサ８４のボアは、各端で１つのスペーサ締結具８５を受け入れる。スペーサ締結具８５は、集合的に保持器８９を形成する固定子ディスク８１ａ、８１ｂ、固定子曲線８２、平坦なスペーサ８３および円筒形スペーサ８４をまとめて締め付けて、保持するように設計される。保持器８９は、玉１の半径方向および角度位置を維持し、玉１を相互に対して位置合わせする。
【００４０】
玉１の回転軸は、入力側または出力側の脚部２を変速機１００の軸線から半径方向外側に移動させることによって変化し、これは玉軸３を傾斜させる。こうなるにつれ、各ローラ４が溝８６に填って、これに従い、これはローラ４の直径よりわずかに大きく、隣接する固定子曲線８２の各対の間のスペースによって形成される。したがって、ローラ４は、玉軸３の運動面を変速機１００の縦軸１１と一直線上に維持するために、固定子曲線８２の側部９２、９３、各固定子曲線８２の第１側９２および第２側に沿って回転する。多くの実施形態では、各ローラ４は、変速機１００の入力側では固定子曲線８２の第１側９２で、および対応する出力固定子曲線８２の対応する第１側９２で回転する。通常、このような実施形態では変速機１００の力が通常の動作ではローラ４が固定子曲線８２の第２側９３に接触するのを防止する。ローラ４は、固定子曲線８２間に形成される溝８６の幅より直径がわずかに小さく、溝８６の縁部と対応する各ローラの周囲との間に小さいギャップを形成する。入力固定子８０ａおよび出力固定子８０ｂ上の対向する固定子曲線８２の組が完全に位置合わせされている場合は、ローラ４の周囲と溝８６との間の小さいギャップによって、玉軸がわずかに傾斜することができ、変速機１００の縦軸１１に対して位置不良になることがある。この状態は横滑りを生じる。これは玉軸３が横方向にわずかに移動できる状況で、変速機の全体的な効率を低下させる。幾つかの実施形態では、変速機１００の入力および出力側にある固定子曲線８２は、相互からわずかにオフセットし、したがって玉軸３が変速機１００の軸線と平行なままである。玉１が玉軸３に加える任意の接線力、主に横断力は、玉軸３、ローラ４、および固定子曲線８２の第１側９２、９３によって吸収される。玉１の回転軸を変化させて、変速機１００を異なる伝達比へとシフトするにつれ、１つの棚軸３の対向する端部に位置するローラ４の各対が、溝８６の個々の側を上下に回転することによって、個々の対応する溝８６に沿って反対方向に移動する。
【００４１】
図１および図７を参照すると、保持器８９は１つまたは複数のケースコネクタ１６０でケース４０にしっかり取り付けることができる。ケースコネクタ１６０は、平坦なスペーサ８３の半径方向で最も外側の部品からほぼ直角に延在する。ケースコネクタ１６０は、平坦なスペーサ８３に締結するか、平坦なスペーサ８３と一体形成することができる。ケースコネクタ１６０の外側によってほぼ形成された外径は、ケース４０の内径とほぼ同じ直径であり、ケース４０およびケースコネクタ１６０の穴によって、標準的または特殊な締結具を使用することができ、これはケースコネクタ１６０をケース４０にしっかり取り付け、したがってケース４０を補強して、その動作を防止する。ケース４０は、ケース４０を枠または他の構造的本体に取り付けることができる装着穴を有する。他の実施形態では、ケースコネクタ１６０は、ケース４０の部品として形成することができ、保持器８９を可動化するために平坦なスペーサ８３または他の保持器８９構成要素の取り付け位置を提供する。
【００４２】
図１、図５および図７は、各脚部２に取り付けられ、側部９２、９３それぞれに近い路に沿って湾曲した表面８２の凹面９０上で回転する１対の固定子ホィール３０を含む実施形態を示す。固定子ホィール３０は、概ね玉軸３が脚部２を通る区域で脚部２に取り付けられる。固定子ホィール３０は、脚部２を通るボアを通って玉軸３に対して概ね直角である固定子ホィールピン３１で、または他の任意の取り付け方法で脚部２に取り付けることができる。固定子ホィール３０は、固定子ホィールピン３１と同軸で、これに滑動自在に装着され、例えばスナップリングなどの標準的な締結具で固定される。幾つかの実施形態では、固定子ホィール３０は、名輪が固定子ホィールピン３１に装着され、外輪が回転表面を形成するラジアル軸受けである。特定の実施形態では、脚部２の各側に１つの固定子ホィール３０を位置決めし、脚部２からのクリアランスは十分にあって、それにより固定子ホィール３０は、変速機１００をシフトすると変速機１００の縦軸１１に対して凹面９０に沿って半径方向に回転することができる。特定の実施形態では、凹面９０は、玉１の中心によって形成された変速機１００の縦軸１１からの半径の周囲で同心であるように成形される。
【００４３】
さらに図１、図５および図７を参照すると、変速機１００の縦軸１１に近い方の脚部２の端部に取り付けることができる案内ホィール２１が図示されている。図示の実施形態では、案内ホィール２１は、脚部２の端部内のスロットに挿入する。案内ホィール２１は、案内ホィールピン２２で、または任意の他の取り付け方法によって脚部２１のスロット内にある所定の位置に保持される。案内ホィール２１は案内ホィールピン２２と同軸で、それに滑動自在に装着され、これは案内ホィールの各側で脚部２内に形成され、スロットの面に対して直角であるボアに挿入される。幾つかの実施形態では、脚部２は、変速機１００の部品の製造公差を斟酌するために、比較的わずかに弾性屈曲するように設計される。玉１、脚部２、玉軸３、ローラ４、固定子ホィール３０、固定子ホィールピン３１、案内ホィール２１、および案内ホィールピン２２はまとめて、図５に見られる玉／脚部アセンブリ４０３を形成する。
【００４４】
図４、図６および図７で示す実施形態を参照すると、ケース４０の外側に位置決めされた棒１０を回転することによって、シフトを実行する。棒１０を使用して、可撓性入力ケーブル１５５ａおよびそれに取り付けた可撓性出力ケーブル１５５ｂに、その個々の第１端部で巻き付け、ほどき、個々の反対方向で棒１０に巻き付ける。幾つかの実施形態では、棒１０を図６で示した状態で右から左を見て、入力ケーブル１５５ａを反時計回り方向で棒１０に巻き付け、出力ケーブル１５５ｂを時計回り方向で棒１０に巻き付ける。入力ケーブル１５５ａおよび出力ケーブル１５５ｂは両方とも、ケース４０の穴を通って延在し、次に可撓性入力ケーブルハウジング１５１ａの第１端および可撓性出力ケーブルハウジング１５１ｂを通る。図示の実施形態の可撓性入力ケーブルハウジング１５１ａおよび可撓性出力ケーブルハウジング１５１ｂは、可撓性の細長い管であり、入力ケーブル１５５ａおよび出力ケーブル１５５ｂを半径方向内側に縦軸１１に向かって案内し、次に固定子ディスク８１ａ、８１ｂを通って長手方向に出て、再び半径方向内側に案内し、ここで可撓性入力および出力ケーブルハウジング１５１ａ、１５１ｂの第２端が、それぞれ剛性入力および出力ケーブルハウジング１５３ａ、１５３ｂの第１端に挿入され、取り付けられる。剛性入力および出力ケーブルハウジング１５３ａ、１５３ｂは不撓性の管であり、これをケーブル１５５ａ、１５５ｂが通り、可撓性ケーブルハウジング１５１ａ、１５１ｂの第２端から半径方向内側に案内され、次にケーブル１５５ａ、１５５ｂを長手方向に配向して、固定子ディスク８１ａ、８１ｂの穴に通して、アイドラ１８付近の剛性ケーブルハウジング１５３ａ、１５３ｂの第２端に向ける。多くの実施形態では、ケーブル１５５ａ、１５５ｂは、その第２端が入力シフトガイド１３ａおよび出力シフトガイド１３ｂ（以下でさらに説明）に従来のケーブル締結具または他の適切な取り付け手段で取り付けられる。以下でさらに検討するように、シフトガイド１３ａ、１３ｂは、縦軸１１に沿って軸方向にアイドラ１８を位置決めして、半径方向に脚部３を位置決めし、それによって玉１の軸線および変速機１００の比率を変化させる。
【００４５】
使用者が手動で、または動力源の補助で棒１０を棒１０の軸線に対して図６で示すように右側から左側へと反時計回り方向に回転すると、入力ケーブル１５５ａが棒１０からほどけて、出力ケーブル１５５ｂが棒１０に巻き付く。したがって、出力ケーブル１５５ｂの第２端が張力を出力シフトガイド１３ｂに加え、入力ケーブル１５５ａが釣り合った量だけ棒１０からほどける。これは、アイドラ１８を変速機１００の出力側に向かって軸方向に動作させ、変速機１００をローにシフトする。
【００４６】
さらに図４、図５および図７を参照すると、図示されたシフトガイド１３ａ、１３ｂはそれぞれ、内径および外径がある概ね環状リングの形態であり、２つの側を有するように成型される。第１側は、個々のシフトガイド１３ａ、１３ｂにそれぞれ関連する２組のアイドラ軸受け１７ａ、１７ｂを介してアイドラに動的に接触して、軸方向に支持する概ね直線の表面である。各シフトガイド１３ａ、１３ｂの第２側、つまりアイドラ１８に面していない側は、シフトガイド１３ａ、１３ｂの内側の７Ｘｅ ｅｒに向かう直線または平坦な半径方向の表面１４から、シフトガイド１３ａ、１３ｂの外径へと向かう凸状曲線９７へと遷移するカム側である。シフトガイド１３ａ、１３ｂの内径にて、長手方向の管状スリーブ４１７ａ、４１７ｂが、対向するシフトガイド１３ａ、１３ｂからの管状スリーブ４１７ａ、４１７ｂと対合するために、そのシフトガイド１３ａ、１３ｂに向かって軸方向に延在する。幾つかの実施形態では、図４で示すように、入力側シフトガイド１３ａの管状スリーブが、出力シフトガイド１３ｂの管状スリーブを受け取るために、ボアを形成したその内径の部分を有する。相応して、出力シフトガイド１３ｂの管状スリーブの外径の一部が除去されて、その管状スリーブ４１７ａ、４１７ｂの部分を入力シフトガイド１３ａの管状スリーブ４１７ａ、４１７ｂに挿入することができる。これは、このような実施形態のシフトガイド１３ａ、１３ｂに追加の安定性を提供する。
【００４７】
図４で示すシフトガイド１３ａ、１３ｂの側断面図は、この実施形態で、玉軸３が変速機１００の縦軸１１と平行である場合、面していない側部の平坦な表面１４の輪郭は、案内ホィール２１がシフトガイド１３ａ、１３ｂと接触する半径方向の点まで直角であることを示す。この点からシフトガイド１３ａ、１３ｂの周囲に向かうと、シフトガイド１３ａ、１３ｂの輪郭が凹形に湾曲する。幾つかの実施形態では、シフトガイド１３ａ、１３ｂの凸状曲線９７は１つの半径ではなく、複数の半径で構成されるか、双曲線で、漸近的に、または他の方法で成形する。変速機１００をローに向かってシフトするにつれ、入力案内ホィール２１ａがシフトガイド１３ａの平坦１４部分の縦軸１１に向かって回転し、出力案内ホィール２１ｂが、シフトガイド１３ｂの凸状湾曲９７部分で縦軸１１から離れる方向に回転する。シフトガイド１３ａ、１３ｂは、オスねじを有する入力シフトガイド１３ａの管状スリーブと、メスねじを有する出力スリーブ１３ｂの管状スリーブとを、またはその逆をねじ込むことによって相互に取り付けて、シフトガイド１３ａ、１３ｂを相互にねじ込むことができる。入力または出力の一方のシフトガイド１３ａ、１３ｂも、他方のシフトガイド１３ａ、１３ｂに押し込むことができる。シフトガイド１３ａ、１３ｂは、接着剤、金属接着剤、溶接または他の任意の手段など、他の方法で取り付けることもできる。
【００４８】
２つのシフトガイド１３ａ、１３ｂの凸状曲線９７はカム表面として作用し、それぞれが複数の案内ホィール２１と接触して、これを押す。各シフトガイド１３ａ、１３ｂの平坦表面１４および凸状曲線９７は案内ホィール２１と接触し、したがってシフトガイド１３ａ、１３ｂが縦軸１１に沿って軸方向に移動するにつれ、案内ホィール２１がシフトガイド１３ａ、１３ｂに沿って表面１４、９７に概ね半径方向に乗り上げ、脚部２を縦軸１１から外側へ、またはそれに向かって内側へと半径方向に移動させ、それによって玉軸３と関連する玉１の回転軸との角度を変化させる。
【００４９】
図４および図７を参照すると、幾つかの実施形態のアイドラ１８は、第１側とシフトガイド１３ａ、１３ｂのスリーブ部分の間に形成されたトラフに配置され、したがってシフトガイド１３ａ、１３ｂと一体で動作する。特定の実施形態では、アイドラ１８は概ね管状で、外側のダイアメットが１つであり、内径の中心部分に沿ってほぼ円筒形であり、内径の各端に入力および出力アイドラ軸受け１７ａ、１７ｂがある。他の実施形態では、アイドラ１８の外径および内径は不均一でよく、変動するか、傾斜または曲線などの任意の形状でよい。アイドラ１８は２つの側を有し、一方は入力固定子８０ａに近く、一方は出力固定子８０ｂに近い。アイドラ軸受け１７ａ、１７ｂは、アイドラ１８とシフトガイド１３ａ、１３ｂの間に回転接触を提供する。アイドラ軸受け１７ａ、１７ｂは、シフトガイド１３ａ、１３ｂのスリーブ部分の周囲に同軸で配置され、これによってアイドラ１８は変速機１００の軸線の周囲で自由に回転することができる。スリーブ１９は変速機１００の縦軸１１の周囲に、およびシフトガイド１３ａ、１３ｂの内径の内側に填る。スリーブ１９は、入力スリーブ軸受け１７２ａおよび出力スリーブ軸受け１７２ｂによって各シフトガイド１３ａ、１３ｂの軸受け軌道輪の内面と動作自在に接触する状態で保持される概ね管状の構成要素である。スリーブ軸受け１７２ａ、１７２ｂは、シフトガイド１３ａ、１３ｂの軌道輪に対して相補的に軸受けの外輪に沿って回転することによって、スリーブ１９の回転を提供する。アイドラ１８、アイドラ軸受け１７ａ、１７ｂ、スリーブ１９、スリーブガイド１３ａ、１３ｂ、およびスリーブ軸受け１７２ａ、１７２ｂは集合的に図４で見られるアイドラアセンブリ４０２を形成する。
【００５０】
図４、図７および図８を参照すると、幾つかの実施形態のスリーブ１９は、アイドラ棒１７１のねじ挿入を受け入れるためにねじを切った内径を有する。アイドラ棒１７１は概ね円筒形の棒であり、変速機１００の縦軸１１に沿って存在する。幾つかの実施形態では、アイドラ棒１７１は、その長さに沿って少なくとも部分的にねじが切られ、これによってスリーブ１９に挿入することができる。変速機１００の出力側に面するアイドラ棒１７１の第１端は、スリーブ１９を通してねじ込むことが好ましく、スリーブ１９の出力側を越えて延在し、ここで出力ディスク１０１の内径に挿入される。
【００５１】
図８で示すように、幾つかの実施形態の出力ディスク１０１は概ね円錐形のディスクであり、重量を削減するためにスポークを有し、内径から変速機１００の出力側に向かって軸方向に延在する管状スリーブ部分を有する。出力ディスク１０１は出力トルクを駆動シャフト、車輪、または他の機械的装置に伝達する。出力ディスク１０１は、出力側で玉１と接触し、変速機の入力回転とは異なる速度で、１：１とは異なる比率で回転する。出力ディスク１０１は、スリーブ１９、アイドラ１８およびシフトガイド１３ａ、１３ｂが変速機１００の軸線と同心を維持するように、その第１端でアイドラ棒１７１を案内し、それをセンタリングする働きをする。あるいは、環状軸受けをアイドラ棒１７１と出力ディスク１０１の内径の間でアイドラ棒１７１上に位置決めし、摩擦を最小限に抑えることができる。アイドラ棒１７１、スリーブ１９、シフトガイド１３ａ、１３ｂおよびアイドラ１８は動作自在に接続され、全ては変速機１００のシフト時に一体で軸方向に動作する。
【００５２】
図２を参照すると、入力シフトガイド１３ａと固定子８０ａの間に位置決めされた円錐型ばね１３３は、変速機１００をローにシフトするようにバイアスを付与する。図１を参照すると、出力ディスク１０１の周囲の付近で軸受けの軌道輪と接触する出力ディスク軸受け１０２が、変速機１００によって生成された軸力を吸収し、ケース４０に伝達する。ケース４０は対応する軸受けの軌道輪を有して、出力ディスク軸受け１０２を案内する。
【００５３】
図４、図５および図７を参照すると、シフトガイド１３ａ、１３ｂの軸方向動作の限界が、変速機１００のシフト範囲を画定する。軸法苦の動作は、シフトガイド１３ａ、１３ｂが接触する固定子ディスク８１ａ、８１ｂ上の内面８８ａ、８８ｂによって制限される。極めて高い伝達比では、シフトガイド１３ａが入力固定子ディスク８１ａの内面８８ａと接触し、極めて低い伝達比では、シフトガイド１３ｂが出力固定子ディスク８１ｂの内面８８と接触する。多くの実施形態では、シフトガイド１３ａ、１３ｂの凸状曲線９７の曲率は、玉１の中心から案内ホィール２１の中心までの距離、案内ホィール２１の半径、２つの案内ホィール２１と玉１の中心との間に形成された線の間の角度、および玉１の軸の傾斜角度に機能的に依存する。このような関係の一例を、図２５、図２６および図２７に関して以下で説明する。
【００５４】
次に図１、図５および図７で示す実施形態を参照すると、各脚部２の穴を通して挿入する固定ホィールピン３１で、１つまたは複数の固定子ホィール３０を各脚部２に取り付けることができる。固定子ホィールピン３１は適切なサイズであり、各固定子ホィールピン３１上で固定子ホィール３０が自由に回転できるようにする設計である。固定子ホィール３０は、玉１に面する固定子曲線８２の凹状曲線表面９０に沿って回転する。固定子ホィール３０は軸方向の支持力を提供して、脚部２の軸方向の動作を防止し、変速機１００のシフト時に玉軸３が容易に傾斜することを保証する。
【００５５】
図１および図７を参照すると、固定子８０ａに隣接して配置され、スポークを有する入力ディスク３４は、固定子８０ａを部分的に封入するが、概ねこれと接触しない。入力ディスク３４は２本以上のスポークを有するか、中実ディスクでよい。スポークは重量を削減し、変速機１００の組立を補助する。他の実施形態では、中実のディスクを使用することができる。入力ディスク３４は２つの側を有する。つまり玉１と接触する第１側、および第１側とは反対側に面する第２側である。入力ディスク３４は概ね環状のディスクで、その内径にて１組のメスねじまたはナット３７と同軸で填り、そこから半径方向に延在する。入力ディスク３４の外径は、使用するケース４０が、玉１および入力ディスク３４を封入して、シャーシまたは枠などの剛性支持構造１１６にケース４０上のフランジのボルト穴を通して挿入される従来のボルトで装着するタイプである場合に、ケース４０内に填るように設計される。上述したように、入力ディスク３４は、入力ディスク３４の第１側、つまり玉１に面する側のリップ上で週報校の傾斜路または軸受け接触表面に沿って玉１と回転接触する。これも上述したように、入力ディスク３４の幾つかの実施形態は、内径に挿入された１組のメスねじ３７、またはナット３７を有し、ナット３７はねじ３５にねじ込まれ、入力ディスク３４をねじ３５と係合する。
【００５６】
図１および図４を参照すると、ねじ３５を駆動シャフト６９に取り付け、それによって回転する。駆動シャフト６９は概ね円筒形であり、内部ボア、軸方向で出力側に面する第１端、軸方向で入力側に面する第２端、および概ね一定の直径を有する。第１端では、駆動シャフト６９を入力トルク装置、通常はモータからの歯車、スプロケットまたはクランクシャフトにしっかり取り付け、それによって回転する。駆動シャフト６９は軸方向スプライン１０９を有し、これは第２端から延在して、ねじ３５の内径に形成された対応するスプラインの組と係合して、これを回転する。駆動シャフトの中心傾斜路９９の組は、概ね、第１側では駆動シャフト上に同軸で位置決めされた環状ディスク上にある１組の隆起傾斜表面駆動シャフト９９のスプライン１０９と対合する対合爪を有し、駆動シャフト６９によって回転して、駆動シャフト６９に沿って軸方向に移動することができる。ピンリング１９５が駆動シャフト中心傾斜路９９の第２側と接触する。ピンリング１９５は剛性リングで、アイドラ棒１７１上に同軸で位置決めされ、軸方向に動作可能であり、アイドラピン１９６をアイドラ棒１７１と位置合わせした状態で保持する機能を果たす横方向のボアを有する。アイドラピン１９６は細長い剛性の棒であり、ピンリング１９５の直径よりわずかに長く、アイドラ棒１７１の細長いスロット１７３を通して挿入され、ピンリング１９５のボアに挿入されると、その第１および第２端の両方でピンリング１９５のわずかに先まで延在する。アイドラ棒１７１の細長いスロット１７３によって、アイドラ棒１７１は、変速機１００が１：１からハイへとシフトされると、ピン１９６に接触せずに図１で示すように見て右側へと軸方向に動作することができる。しかし、変速機１００を１：１からローへとシフトすると、細長いスロット１７３の入力端の側がピン１９６と接触し、次にこれがピンリング１９５を介して駆動シャフト中心傾斜路９９と動作自在に接触する。したがって、変速機が１：１とローの間にある場合、アイドラ棒１７１は駆動シャフト中心傾斜路９９に動作自在に接続され、アイドラ棒１７１が軸方向に動作すると、駆動シャフト中心傾斜路９９もアイドラ棒１７１との関連で軸方向に動作する。駆動シャフト中心傾斜路９９の傾斜表面は、螺旋形、曲線状、直線状、または他の任意の形状でよく、対応する軸受けディスク中心傾斜路９８の組と動作自在に接触する。軸受けディスク中心傾斜路９８は、駆動シャフト中心傾斜路９９と相補的で、それに対向する傾斜面を有する。変速機１００の出力側に面する第１側では、軸受けディスク中心傾斜路９８が駆動シャフト中心傾斜路９９に面し、駆動シャフト中心傾斜路９９と接触して、これに駆動される。
【００５７】
軸受けディスク中心傾斜路９８は、変速機１００の縦軸１１の周囲で同軸上に回転するように位置決めされた概ね環状のディスクである軸受けディスク６０にしっかり取り付けられる。軸受けディスク６０は、軸受けディスクの軸受け６６と接触する玉１に面していない側で、その周囲付近に軸受けの軌道輪を有する。軸受けディスクの軸受け６６は、軸受けディスク６０の周囲にある環状のスラスト軸受けであり、軸受けディスク６０と入力ディスク３４の間に位置決めされる。軸受けディスクの軸受け６６は、軸受けディスク６０に軸方向および半径方向の支持を提供し、変速機１００の内部部品を部分的に封入するためにケース４０とともに作用するケースキャップ６７上の軸受け軌道輪によって支持される。
【００５８】
図１を参照すると、ケースキャップ６７は、駆動シャフト６９から延在する概ね環状のディスクであり、周囲から、またはその付近から出力端へと延在する管状部分を有し、その中心を通るボアも有する。ケースキャップ６７は、変速機１００によって生成された軸方向および半径方向の力を吸収して、変速機１００を密封し、それによって潤滑剤が逃げ、コンタミネーションの浸入を防止する。ケースキャップ６７は静止状態であり、幾つかの実施形態では、従来の締結方法でケース４０にしっかり取り付けるか、ケース４０の内径にあって対応するメスねじと対合するオスねじを外径上に有することができる。上述したように、ケースキャップ６７は軸受け軌道輪を有し、これはケースキャップ６７からの管状延長部の出力端の内側に配置された軸受けディスク６０の周囲付近で軸受けディスクの軸受け６６と接触する。ケースキャップ６７は、駆動シャフトの軸受け１０４と対合する環状部分の内径付近に配置された出力側に面する第２軸受け軌道輪も有する。駆動シャフト軸受け１０４は、スラスト軸受けとラジアル軸受けの組み合わせで、駆動シャフト６９に軸方向および半径方向の支持を提供する。駆動シャフト６７は、外径に形成されて、駆動シャフト軸受け１０４と対合する入力側に面する軸受け軌道輪を有し、これはねじ３５によって生成された軸力をケースキャップ６７に伝達する。入力軸受け１０５は、駆動シャフト６９への支持を追加する。入力軸受け１０５は、駆動シャフト６９上に同軸で位置決めされ、変速機１００の入力側に面するケースキャップ６７の内径上の第３軌道輪と対合する。入力軸受け１０５に軸受け面を提供するように設計された軸受け軌道輪を有する概ね円筒形のねじナットである円錐ナット１０６が、駆動シャフト６９上にねじ込まれ、入力軸受け１０５を支持する。
【００５９】
図１で示す実施形態を参照すると、概ね縦軸１１の周囲のリングを形成する複数の周囲傾斜路６１の組が、軸受けディスク６０にしっかり取り付けられる。周囲傾斜路６１は、縦軸１１の周囲に半径方向に位置決めされた複数の傾斜表面であり、軸受けディスク６０に対して位置決めされるか、その上に形成され、出力側に面する。傾斜表面は曲線、螺旋形、直線、または別の形状でよく、それぞれが複数の傾斜路軸受け６２の１つに加える軸力を生成する楔を生成する。傾斜路軸受け６２は球形であるが、円筒形、円錐形、または別の幾何学的形状でよく、軸受け保持器６３に収容される。図示の実施形態の軸受け保持器６３は概ねリング形であり、個々の傾斜路軸受け６２を含む複数の開口を有する。入力ディスク傾斜路６３の組は、入力ディスク３４にしっかり取り付けられるか、その一部として形成される。幾つかの実施形態の入力ディスク傾斜路６４は周囲傾斜路６２に対して相補的であり、傾斜路は入力側に面する。別の実施形態では、入力ディスク傾斜路６４は、傾斜路軸受け６２と位置合わせして、これを半径方向にセンタリングする軸受け軌道輪の形態である。傾斜路軸受け６２はトルクの変動に応答して、周囲傾斜路６１および入力ディスク傾斜路６４の傾斜面を上下に回転する。
【００６０】
次に図１および図４を参照すると、軸力発生装置１６０は、入力ディスク３４と玉１の間の垂直接触力を増加するために生成され、入力ディスク３４に加えられる軸力を生成する様々な構成要素で構成され、これは玉１の回転に使用するために入力ディスク３４と摩擦関係にある構成要素である。変換器１００は、入力ディスク３４、玉１および出力ディスク１０１が接触点で滑動しないか、許容可能な量しか滑動しないように、十分な軸力を生成する。変速機１００に加えられるトルクの大きさが増大するにつれて、滑動を防止するために適切な量の追加軸力が必要である。さらに、ハイまたは１：１の速度比の場合よりローの方が、滑動を防止するために多くの軸力が必要である。しかし、ハイまたは１：１で提供する力が多すぎると、変換器１００の寿命を短縮したり、効率を低下させたり、増加した軸力を吸収するために必要とされる構成要素が大型化したりする。理想的には、軸力発生装置１６０は、変速機１００をシフトし、さらにトルクが変動するにつれて、玉１に加えられる軸力を変化させる。幾つかの実施形態では、変速機１００はこの目標を両方とも達成する。ねじ３５は、周囲傾斜路６１が生成する軸力とは別個の異なる軸力を提供するように設計され、構成される。幾つかの実施形態では、ねじ３５は周囲傾斜路６１より小さい軸力を発生するが、他のタイプの変速機１００では、ねじ３５は周囲傾斜路６１より大きい力を発生するように構成される。トルクが増加すると、ねじ３５はわずかに多く回転してナット３７に入り、トルクの増加に比例した量だけ軸力を増大させる。変速機１００が１：１の比率であり、使用者または車両が低速へとシフトすると、アイドラ棒１７１がスリーブ１９、スリーブ軸受け１７２、シフトガイド１３ａ、１３ｂ、およびアイドラ１８とともに入力側に向かって軸方向に動作する。アイドラ棒１７１は、ピン１９６およびピンリング１９５を通して駆動シャフト中心傾斜路９９と接触し、これによって駆動シャフト中心傾斜路９９が出力側に向かって軸方向に動作する。駆動シャフト中心傾斜路９９の傾斜表面は、軸受けディスク中心傾斜路９８の対向する傾斜表面と接触し、これによって軸受けディスク中心傾斜路９８が軸受けディスク６７を回転し、周囲傾斜路６１を傾斜路軸受け６２および入力ディスク傾斜路６４と係合させる。駆動シャフト中心傾斜路９９および軸受けディスク中心傾斜路９８は、トルク分割機能を実行し、トルクの一部をねじ３５から周囲傾斜路６１へとシフトさせる。これは、周囲傾斜路６１を通して配向される伝達トルクの割合を増加させ、上述したように周囲傾斜路６１がトルクの影響を受けやすいので、発生する軸力の量が増加する。
【００６１】
さらに図１および図４を参照すると、ローにシフトすると、アイドラ１８が出力側に向かって軸方向に動作し、接触パッチ内の力の反応によってローへと引っ張られる。アイドラ１８がローに向かって動作する量が多いほど、引く力が強くなる。接触部の垂直力およびシフト角度の増加とともに増加するこの「アイドラの引っ張り力」は、ハイへのシフト時にも発生する。アイドラの引きは、接触パッチに作用する横方向の力を補正するために発生し、この効果をスピンと呼ぶ。スピンは、３つの接触パッチ、つまり玉が入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８と接触する接触点で発生する。スピンの結果としてアイドラ１８と玉１の間のティー アクトで生じる力の大きさは、玉１と入力および出力ディスク３４、１０１の場合と比較すると最小限である。アイドラ１８と玉１の境界面の接触パッチで発生する最小限のスピンにより、この接触パッチが以下の説明では無視される。スピンは、入力ディスク３４と玉１の、および出力ディスク１０１と玉１の接触パッチにおける効率損と見なすことができる。スピンは、玉１およびディスク３４、１０１の回転方向に対して直角の横方向力を発生する。１：１の比率では、入力および出力接触パッチでスピンまたは接触スピンによって発生する横方向力が、等しく、反対方向であり、基本的に相殺される。この状態で、アイドラ１８に軸方向の引っ張り力はない。しかし、変速機１００を例えばローへとシフトすると、入力ディスク３４および玉１の接触パッチは、玉１の軸線または極からさらに動作する。これはスピンを減少させ、さらに回転方向に対して直角に発生する横方向力も減少させる。同時に、出力ディスク１０１と玉１の接触パッチが、玉１の軸線または極へとさらに近づき、これはスピンおよびその結果の横方向力を増大させる。これは、変速機１００の入力および出力側でスピンによって発生する横方向力が等しくない状況を生み出し、出力接触部にかかる横方向力の方が大きいので、出力ディスク１０１と玉１の間の接触パッチが、玉１の軸線にさらに近づく。変速機１００をさらにローにシフトするほど、玉１に加えられる接触部の横方向の力が強力になる。玉１上にスピンによって引き起こされる横方向力は、ハイにシフトすると、反対方向の力を加える。玉軸３に取り付けた脚部２は、引っ張り力をシフトガイド１３ａ、１３ｂへと伝達し、シフトガイド１３ａ、１３ｂがアイドラ１８およびスリーブ１９に動作自在に取り付けられるので、軸力がアイドラ棒１７１に伝達される。接触部にわたる垂直力が増加するにつれ、全ての比率で接触スピンの影響が増大し、効率が低下する。
【００６２】
さらに図１および図４を参照すると、変速機１００をローにシフトするにつれて、アイドラ棒１７１に伝達される引っ張り力の結果、図１で見て左側に向かう軸力が生じ、このために入力トルクがねじ３５から周囲傾斜路６１へとシフトする。変速機１００を極端なローにシフトするにつれ、アイドラ棒１７１がさらに強力に引っ張り、駆動シャフト中心傾斜路９９と軸受けディスク中心傾斜路９８との間に相対的動作を引き起こし、さらに多くのトルクを周囲傾斜路６１へとシフトする。これは、ねじ３５を通って伝達されるトルクを減少させて、周囲傾斜路６１を通って伝達されるトルクを増加させ、その結果、軸力が増加する。
【００６３】
図１および図９を参照し、係合解除機構（以下で説明する幾つかの部品で構成される）について説明する。係合解除機構は、入力ディスク３５と軸受けディスク６０の間に配置され、出力回転数が入力回転数より大きい場合に変速機１００を係合解除する。係合解除機構は複数の部品で構成され、入力ディスクコネクタ１２１を含み、これは周囲付近で入力ディスク３４にしっかり取り付けた概ね円筒形の細長いピンであり、入力ディスク３５から軸受けディスク６０に向かって変速機１００の縦軸１１にほぼ平行な方向で突出する。入力ディスクコネクタ１２１は、第１端でクラッチレバー１２２と係合する。クラッチレバー１２２は剛性材料の概ねＬ字形の平坦な部片であり、短い脚部として延在する第１端、および長い脚部として延在する第２端を有し、脚部が交差する接合部からプレローダ１２３上で旋回する。入力ディスクコネクタ１２１とクラッチレバー１２２の第１端との係合は、滑動係合であり、これによって入力ディスクコネクタ１２１とクラッチレバー１２２との相対運動が可能になる。クラッチレバー１２２の接合部は、プレローダ１２３上に位置決めされた貫通穴によって形成される。１２３は可撓性の細長い棒であり、正方形、平坦、または任意の他の断面形状でもよく、一方端では軸受け保持器６３を通って半径方向に延在する穴に取り付けられ、第２端では駆動シャフト６９にしっかり取り付けられる。プレローダ１２３は、傾斜路軸受け６２にバイアス付与して、周囲傾斜路６１を上昇させることができ、係合解除機構を起動する間は、入力ディスク３４を玉から引き離し、係合解除機構１２０の構成要素のような他の構成要素の取り付け手段として働くことができる。爪１２４もクラッチレバー１２２に取り付ける。爪１２４は概ね楔形であり、第１端では一点へと先細になり、第２端では丸まって、貫通穴がある。爪ピン１２５を、クラッチレバー１２２の第２端にある穴に挿入し、これによって爪１２４が爪ピン１２５の周囲で回転させながら、爪１２４をクラッチレバー１２２に取り付ける。爪１２４はディスク形のラチェット１２６と対合して、これと接触し、これは周囲に歯を有し、クラッチレバー１２２の背後で平坦になっている。ラチェット１２６の中心には穴があり、プレローダ１２３がこれを通ってクラッチレバー１２２に隣接し、変速機１００の縦軸１１へと半径方向内側に向かう。ラチェット１２６は、従来の締結具によって所定の位置に保持され、プレローダ１２３の周囲で回転可能である。ラチェットのベベル、つまり周囲に面取りした歯がある歯車を、ラチェット１２６にしっかり同軸で取り付けて、その一部にする。ラチェットベベル１２７の歯は傘歯車１２８と噛み合う。傘歯車１２８は、図示の実施形態では、軸受けディスク６０にしっかり取り付けたリングであるが、駆動シャフト６９および駆動シャフト中心傾斜路９９のような他の回転構成要素に取り付けることができる。傘歯車１２８は、その周囲にラチェット１２６の歯と対合する歯を有する。主要ばね、つまり図１１で示すように複数のコイルがあるコイルばねを、変速機１００の縦軸１１の周囲に同軸で位置決めし、その第１端を入力ディスク３４へ、第２端を軸受けディスク６０へ取り付ける。主要ばね１２９は、入力ディスク３４にバイアス付与して、入力ディスク３４が玉１と接触するように、ねじ３５の周囲で回転させるか、そこから「ほどく」。
【００６４】
さらに図１および図９を参照すると、変速機１００の入力回転が変速機１００への入力回転が停止し、１つまたは複数の車輪、動力伝達系、または他の出力回転機構によって出力ディスク１０１が回転し続けると、玉１が出力ディスク１０１によって駆動される。次に、玉１が入力ディスク３４を第１方向に回転して、ねじ３５に「巻き付き」、玉１から係合解除する。入力ディスク３４によって同じ第１方向に回転する入力ディスクコネクタ１２１が、クラッチレバー１２２に、および爪１２４にも接触して、これらを第１方向に回転する。爪１２４はバイアス付与されて、爪テンショナ（図示せず）によってラチェット１２６の歯と接触し、これは爪ピン１２５上に同軸で位置決めされたねじりばねでよい。爪１２４がラチェット１２６の歯の上を通過するにつれ、爪１２４がラチェット１２６の歯にロックされて、入力ディスク３４がねじ３５から第２方向にほどけるのを防止し、再び玉１と接触する。主要ばね１２９のバイアスがほどく傾向を有するからである。ラチェット１２６は、第２方向への回転を防止される。ラチェットのベベル１２７、つまりラチェット１２６の部品が、回転していない傘歯車１２８と連動する歯を有するからである。
【００６５】
変速機１００の入力回転が再開すると、傘歯車１２７が軸受けディスク６０によって第１方向に回転し、これはラチェットベベル１２７およびラチェット１２６を第２方向に回転し、したがって爪１２４を第２方向に回転して、これによって主要ばね１２９が入力ディスク３４にバイアス付与して、ねじ３５から第２方向にほどき、玉１と接触することができる。入力ディスク３４が第１方向に回転すると、第１端でプレローダ１２３に取り付けられた軸受け保持器６３によって、プレローダ１２３が入力ディスク３４に対して回転することに留意することが重要である。これは、入力ディスク３４が第１方向に回転すると、傾斜路軸受け６２が入力ディスク３４に対して回転するからである。同様に、変速機１００の入力回転が再開すると、軸受けディスク６０が同じ相対的回転のためにプレローダ１２３に対して回転する。この動作は、係合解除機構１２０の係合および解放を提供する。
【００６６】
図１および図１５を参照すると、ラッチ１１５が入力ディスク３４の側部にしっかり取り付けられ、これは軸受けディスク６０に面して、フックレバー１１３の２つの端部のうち第１端にしっかり取り付けられたフック１１４と係合する。フックレバー１１３は、第１端にフック１１４があり、第２端にフック蝶番１１６がある細長い支柱である。ラッチ１１５は係合区域または開口を有し、これはフック１１４の幅より大きく、入力ディスク３４および軸受けディスク６０が相互に対して動作した場合に、ラッチ１１４の限界内で縦軸１１に対してフック１１４が半径方向に動作するための余地を提供する。フック蝶番１１６は中央の蝶番１１９と係合し、第１蝶番ピン１１１と蝶番継ぎ手を形成する。中央蝶番１１９は、２つの端部を有する概ね細長い支柱である入力ディスクレバー１１２の第１端と一体である。入力ディスクレバー１１２は、その第２端に入力ディスク蝶番１１７を有し、これは第２蝶番ピン１１８の使用を介して蝶番ブレース１０と係合する。蝶番ブレース１１０は概ね、フック１１４、フックレバー１１３、フック蝶番１１６、第１蝶番ピン１１１、中央蝶番１１９、入力ディスクレバー１１２、第２蝶番ピン１１８、および入力ディスク蝶番１１７を支持するベースであり、入力ディスク３４に面する側の軸受けディスク６０にしっかり取り付けられる。ラッチ１１５とフック１１４が係合すると、傾斜路軸受け６２が、適正な量の軸力を駆動ディスク３４に提供しない周囲傾斜路６１上の区域へと回転することが防止される。この積極的係合は、周囲傾斜路６１によって傾斜路軸受け６２に加えられる回転力が全て、入力ディスク３４に伝達されることを保証する。プレローダは第２端で入力ディスクレバー１１２に接触し、入力ディスク３４にバイアス付与して玉１から離し、したがって入力ディスク３４が玉１から係合解除すると、切り離した状態を維持するようにバイアス付与される。
【００６７】
図１０を参照すると、変速機１００の代替軸力発生装置の切り取り側面図が開示されている。単純にするために、前述した軸力発生装置と図１０で示す軸力発生装置の差のみを提示する。図示の軸力発生装置は、１つまたは複数の逆転レバー２６１を含む。逆転レバー２６１は概ね平坦で不規則な形状のカム部片であり、それぞれが中心を外れて装着した旋回穴を有し、第１側が旋回穴の半径方向内側であり、第２側が旋回穴の半径方向外側である。逆転レバー２６１の第１側はそれぞれ、アイドラ棒１７１の細長いスロット１７３に填る。変速機２００をローに向かってシフトすると、細長いスロット１７３の が逆転レバー２６１の第１側と接触し、逆転レバー２６１が、逆転レバー２６１の旋回穴に挿入された逆転ピン２６２によって生成された軸で旋回する。第１側が細長いスロット１７３の端部と接触するにつれ、各逆転レバー２６１の第１側が変速機１００の出力側に向かって動作し、逆転レバー２６１の第２側が変速機１００の入力側に向かって動作して、それによって逆転レバー２６１のカム機能を満足する。第１側および第２側の長さを増減させることにより、入力側に向かって軸方向に動作する距離を減少させ、それが生成する力を増加させるように逆転レバー２６１を設計することができる。逆転レバー２６１をこの方法で設計して、これが発生する軸力を調節する機械的利点を生成することができる。逆転レバー２６１は、変速機１００をローにシフトすると、その第２側でそれぞれねじ中心傾斜路２９８の出力側と接触する。逆転レバー２６１はそれぞれ、逆転ピン２６２によってレバーリング２６３に取り付けられ、逆転ピンは、レバーリング２６３の穴に押し込むか、ねじ込んで、逆転レバー２６１を所定の位置に保持することができる。レバーリング２６３はリング形の器具で、アイドラ棒１７１の周囲に填って、それに沿って軸方向に滑動し、逆転レバー２６１を挿入して位置決めできるように、自身を通して切り込まれた１つまたは複数の長方形のスロットを有する。
【００６８】
さらに図１０で示す実施形態を参照すると、１組のねじ中心傾斜路２９９がねじ３５にしっかり取り付けられ、それによって回転することができる。この実施形態のねじ中心傾斜路２９９は、ねじ中心傾斜路２９９が、出力側に面する第１側および入力側に面する第２側を有するディスクの第２側にある傾斜路として形成されるという点で、図４で示すねじ中心傾斜路９９と同様である。変速機１００をローに向かってシフトするにつれ、逆転レバー２６１の第２側がねじ中心ランプ２９９の第１側に押し付けられる。上述したスプライン１０９を介して駆動シャフト６９にスプライン接続されたねじ中心傾斜路２９９は、駆動シャフト６９によって回転し、縦軸１１に沿って軸方向運動が可能であり、以前の実施形態の駆動シャフト中心傾斜路９９と同様であるが、ねじ中心傾斜路２９９は、出力側ではなくて変速機１００の入力側に面する。ねじ中心傾斜路２９９は、軸受けディスク中心傾斜路２９８の対向する組と接触し、これは駆動シャフト６９に対して自由に回転し、図４で示す軸受けディスク中心傾斜路９８と同様であるが、軸受けディスク中心傾斜路２９８は、入力側ではなくて変速機１００の出力側に面する。ねじ中心傾斜路２９９が逆転レバー２６１によって軸受けディスク中心傾斜路２９８に向かって軸方向に押されるにつれ、ねじ中心傾斜路２９９と軸受けディスク中心傾斜路２９８の傾斜路面の相対的回転が生じ、これによって軸受けディスク６０は、周囲傾斜路６１が係合するような点まで回転し、これによってトルクが周囲傾斜路６１へとシフトし、発生する軸力の量が増加する。
【００６９】
次に図１１を参照すると、図１の変速機１００の代替実施形態の切り取り側面図が開示されている。単純にするために、以前の変速機１００とこの変速機３００との間の違いのみについて説明する。変速機３００は代替保持器３８９、代替係合解除機構（図１３および図１４の項目３２０）、および代替軸力発生装置を有する。さらに、図１１で示す実施形態では、螺旋型ばね１３３が変速機３００の出力側へと動作し、シフトにハイ方向のバイアスを付与する。
【００７０】
次に図１１および図１２を参照すると、代替保持器３８９が開示されている。保持器３８９は入力および出力固定子ディスク３８１ａ、３８１ｂを含むが、見やすくするために、出力固定子ディスク３８１ｂが除去されている。多くの実施形態の出力固定子３８１ｂは、入力固定子３８１ａと構造的に類似している。複数の固定子曲線３８２が固定子ディスク３８１ａ、３８１ｂに取り付けられて、玉１に面している第１側および玉１に面していない第２側を有する。固定子曲線３８２のそれぞれの第２側３９１は、固定子ディスク１８１ａ、１８１ｂのそれぞれ一方に平らに置かれた平坦な表面である。固定子曲線３８２は、固定子曲線３８２を従来の締結具または他のタイプの取り付け機構で固定子ディスク３８１ａ、３８１ｂに取り付けるために使用する２つの貫通穴を有する。固定子曲線３８２は、その第１側それぞれに長方形のスロットを有し、それに複数の平坦なスペーサ３８３を挿入して、固定子３８１に接続する。平坦なスペーサ３８３は、固定子３８１間の距離を設定し、固定子３８１間に強力な接続を生成して、固定子３８１が平行かつ位置合わせされていることを保証する働きをする。
【００７１】
図示の設計は、ほぼ平坦である固定子ディスク１８１を組み込む。したがって、固定子ディスク１８１は、ほぼ平坦な合成材料のシートを使用して製造することができる。固定子ディスク１８１は、型抜き、精密打ち抜き、または産業で知られている他のこのような技術のような幾つかの安価な製造技術のいずれかで生産することができる。この設計の固定子ディスク１８１は、薄いまたはシート状の金属、プラスチック、セラミック、木材または紙製品、または任意の他の材料から作成することができる。図示の設計によって、他の方法では比較的高価な構成要素の材料および製造の費用を、適切に高い公差まで大幅に削減することができる。
【００７２】
次に図１１、図１３および図１４を参照すると、代替係合解除機構３２０が開示されている。図１３は、変速機３００の軸付近から見た切り取り略図であり、図１４は、変速機３００の上および外側から概ね中心に向かって半径方向内側を見た切り取り略図である。前述した実施形態のラチェット１２６およびラチェットベベル１２７は、この実施形態では１つの爪歯車３２６に統合され、これは爪１２４と係合して、傘歯車３２８と連動する歯を有する。他の実施形態の傘歯車３２８は、傘歯車以外の歯を有してよい。クラッチレバー３２２は、３つ以上の穴を有する剛性の平坦なＬ字形構成要素である。「Ｌ」字形を形成する２本の脚部の接合部にある真ん中の穴は、クラッチレバー３２２をプレローダ１２３の周囲に回転自在かつ同軸で位置決めする。クラッチレバー３２２の長い脚部の端部に近い穴によって、爪ピン１２５を挿入して、爪１２４に取り付けることができる。入力ディスクコネクタ３２１と対合するクラッチレバー３２２の短い脚部の端部に近い穴は、入力ディスクコネクタ３２１のスロットに填るクラッチピン３２９を受け、これを保持する。入力ディスクコネクタ３２１は、入力ディスク３４にしっかり取り付けられ、クラッチピン３２９の滑動係合を提供するスロットを有する。代替係合解除機構３２０の動作は、それ以外は前述して図１および図９で示した惰力運転機構１２０と同じである。
【００７３】
次に図１１および図１５を参照すると、代替軸力発生装置は概ね円錐形の楔３６０を含み、これは変速機３００の縦軸に沿って位置決めされ、軸方向に運動可能である。円錐楔３６０はスプライン１０９にも対合する。変速機３００をローにシフトすると、円錐楔３６０がアイドラ棒１７１と係合し、アイドラ棒１７１と同じ方向で軸方向に動作する。円錐楔３６０は、変速機３００の軸線付近でＡＦＧ（軸力発生装置）レバー３６２の第１端と接触する。ＡＦＧレバー３６２は、円錐楔３６０と係合する第１半円形端を有する概ね細長い部品であり、縦軸１１から入力ディスクレバー１１２と係合する第２端へと半径方向外側に延在する。ＡＦＧレバー３６１は、ＡＦＧレバー３６２が回転する中心となる支点ピン３６１にてスプライン１０９に取り付けられる。支点ピン３６１はＡＦＧレバー３６２の旋回を提供し、したがってＡＦＧレバー３６２の第２端が入力ディスクレバー１１２と係合する。入力ディスクレバー１１２は、軸受けディスク６０に動作自在に取り付けられて、軸受けディスク６０を回転し、したがって周囲傾斜路６１が係合し、入力トルクをねじ３５から周囲傾斜路６１へとシフトさせる。代替軸力発生装置３６０の動作は、それ以外は前述され、図１および図４に見られる軸力発生装置と同じである。
【００７４】
次に図１６および図１７を参照すると、図１の変速機１００の代替実施形態が開示されている。単純にするために、図１７の変速機１７００と図１の変速機１００との違いのみを説明する。図１の変速機１００は１つの変動装置を含み、変動装置という用語は、出力速度に対する入力速度の比率を変化させる変速機１００の構成要素を説明するために使用することができる。この実施形態の変動装置４０１を備えるアセンブリおよび構成要素は、図５の玉／脚部アセンブリ４０３、図４の入力ディスク３４、出力ディスク１０１、アイドラアセンブリ４０２、および図７の保持器８９を含む。変動装置４０１の全ての構成要素およびアセンブリは、変速機１７００の特定の用途に最適に適合するように変化させることができ、図１６では変動装置４０１を備えるアセンブリおよび構成要素の一般的形態が図示されている。
【００７５】
図１７で示す変速機１７００の実施形態は、変速機１００と同様であるが、２つの変動装置４０１を含む。この構成は、直径または全体のサイズが小さい変速機１７００で高いトルク能力が必要である用途に有益である。この構成は、軸受けディスク１１４および出力ディスク１０１を支持するために必要なラジアル軸受けも省略し、それによって全体的効率を向上させる。変速機１７００は２つの変動装置４０１を使用することから、各変動装置４０１は出力側を有し、変速機１７００も出力側を有する。したがって、３つの出力側があり、この構成では入力側と出力側を区別する「ａ」および「ｂ」を有する規約またはマークのような要素を使用しない。しかし、図１７におけるように入力側は右側になり、出力は左側になる。
【００７６】
図１７から図１９を参照すると、変速機１７００を囲み、封入するケース４２３が図示されている。ケース４２３は概ね円筒形であり、変速機１７０を外部の自然力および汚染から保護し、適切な作動のために追加的に潤滑剤を含む。ケース４２３は、ケースの穴４２４を通って適合する標準的締結具（図示せず）でエンジン、枠、または他の剛性本体（図示せず）に取り付けられる。ケース４２３は入力側、つまりケースの穴４２４がある側または図示の右側が開放して、入力トルクを受け入れる。入力トルクは、外部の発生源から入力シャフト４２５へと伝達され、これはトルクを伝達可能な長く剛性の棒またはシャフトである。入力シャフト４２５は、スプライン、キーまたは他のこのような方法を介してトルクを軸受けディスク４２８に伝達する。軸受けディスク４２８は、変速機１７００が発生した有意の軸力を吸収可能なディスク形の剛性構成要素である。設計が図１に示す軸受けディスク６０に類似する。入力シャフト軸受け４２６は、入力シャフト４２５の入力端にあるフランジ４２９と軸受けディスク４２８との間で入力シャフト４２５上に同軸で位置決めされ、これによって軸受けディスク４２８と入力シャフト４２５の間に少量の相対運動が可能になる。軸受けディスク４２９が回転を開始すると、周囲傾斜路６１、傾斜路軸受け６２、軸受け保持器６３、入力ディスク傾斜路６４、および入力ディスク３４が前述のように回転する。これは、入力側にある変動装置である第１変動装置４２０内の玉１を回転させる。
【００７７】
同時に、入力シャフト４２５が回転するにつれ、第２入力ディスク４３１が回転する。第２入力ディスク４３１は入力シャフト４２５にしっかり取り付けられ、裏当てナットで固定するか、入力シャフト４２５に押し付けるか、溶接、ピン留め、または他の方法で取り付けることができる。第２入力ディスク４３１が、軸受けディスク４２８の反対側で変速機１７００の出力側に配置される。第２入力ディスク４３１および軸受けディスク４２８は、周囲傾斜路６１、傾斜路軸受け６２、および入力ディスク傾斜路６４によって生成された大きい軸力を吸収し、これは前述したように、玉／ディスク接触パッチにおける滑りを防止する垂直力として作用する。第２入力ディスク４３１は、前述した入力ディスク３４と形状が類似し、入力シャフト４２５を回転すると、これは第２変動装置４２２内の玉１を回転する。第２変動装置４２２は概ね第１変動装置４２０の鏡像であり、変速機１７００の入力側からさらに離れて位置決めされ、したがって第１変動装置４２０はそれと入力側との間に位置する。
【００７８】
前述したように、第１変動装置４２０内の玉１は、出力ディ数４３０との回転接触を通してこの構成要素を回転させる。出力ディスク４３０は、前述した出力ディスク１０１と同じ機能を果たすが、２つの対向する接触表面を有し、両方の変動装置４２０、４２２の玉１と接触する。図１７で示す断面図から、出力ディスク４３０は浅いアーチまたは逆さまの浅い「Ｖ」字形に成形することができ、その端部は２つの変動装置４２０、４２２の玉１と接触する接触表面を有する。出力ディスク４３０は第２変動装置４２２を囲み、概ね円筒形の形状で出力側に向かって延在する。図示の実施形態では、出力ディスク４３０の円筒形の形状が変速機１７００の出力側に向かって継続して、第２入力ディスク４３１を囲み、その後に出力ディスク４３０の直径が減少して、ケース４２３を出るにつれて、これより小さい直径で概ね円筒形の形状に再びなる。出力ディスク４３０を同心円で保持し、これを第１および第２入力ディスク３４、４３１と位置合わせするには、環状軸受け４３４、４３５を使用して、出力ディスク４３１と半径方向に位置合わせすることができる。ケース軸受け４３４がケースのボア内で出力ディスク４３０上に位置決めされ、出力ディスク軸受け４３５が出力ディスク４３０のボア内で出力シャフト４２５上に位置決めされて、図示の出力ディスク４３０を形成する。出力ディスク４３０は、相互に接続して図示の出力ディスク４３０を形成する２つの部片で作成することができる。これによって出力ディスク４３０の円筒形シェルの内側に第２変動装置４２２を組み付けることができる。
【００７９】
図１７で示すように、これは、出力ディスク４３０の大きい直径に沿って２つの環状フランジを使用することによって実行することができる。幾つかの実施形態では、環状フランジを、出力ディスク４３０の大きい直径に沿ってほぼ中間に配置する。次に図１７、図２０および図２１を参照すると、変速機１７００の玉軸４３３は、前述した玉軸３と同様であり、同じ機能を果たす。また、玉軸４３３は、玉１を傾斜させて変速機１７００の速度比率を変化させる機構として働く。玉軸４３３は、個々の出力側それぞれが細長く、出力固定子４３５の壁を通して延在する。出力固定子４３５は前述した出力固定子８０ｂと同様であるが、複数の放射状溝４３６が出力固定子４３５の壁の端から端まで通る。出力固定子４３５の溝４３６は、出力固定子４３５の端から端まで続き、したがって一連の等間隔の放射状溝４３６が出力固定子４３５の中心にあるボア付近から周囲まで放射状に延在する。玉軸４３３は、細長い出力端上に同軸で位置決めされたアイリスローラ４０７を有する。アイリスローラ４０７は概ね円筒形のホィールであり、玉軸４３３上で回転可能であり、アイリスプレート４０９の溝４１１内に填るように設計される。アイリスプレート４０９は環状ディスクまたはプレートで、その中心をボアが通り、これは変速機１７００の縦軸１１の周囲に同軸で適合する。アイリスプレート４０９は、各アイリスローラ４０７の厚さの２倍より大きい厚さで、ボア付近からアイリスプレート４０９の周囲付近まで放射状に外側へと延在する。アイリス溝４１１が放射状に延在するので、その角度位置も変化し、したがってアイリスプレート４０９が縦軸１１の周囲で角度回転するにつれ、アイリス溝４１１は個々の長さに沿ってカム機能を提供する。つまり、溝４１１はアイリスプレート４０９の中心にあるボア付近から周囲付近の個々の点まで螺旋状になる。
【００８０】
アイリスローラ４０７は、外側のアメーターに沿って丸みを付けるか、外隅に隅肉を有し、したがって玉軸４３３が傾斜しても、その直径はアイリスプレート４０９の溝４１１の内側で変化しないままである。アイリスプレート４０９は、全てのシフト比で両方の変動装置４２０、４２２からのアイリスローラ４０７がアイリスプレート４３３の溝４１１内に留まることができるのに十分なだけの厚さである。このアイリス溝４１１は、従来のアイリスプレートの方法で作動し、これによって玉軸４３３は、アイリスプレート４０９の回転時に半径方向内側または外側へと動作する。アイリスプレート４０９は、第１変動装置に面する第１側および第２変動装置に面する第２側を有し、変速機１７００の縦軸１１の周囲で、２つの出力固定子４３５上の突き合わせボス上、つまり出力固定から延在する管状延長部上に同軸で位置決めされる。２つの出力固定子４３５は、従来の締結具で、出力固定子４３５のボスの軸方向穴（図示せず）を通して相互に取り付けることができる。出力固定子４３５のボスは、その中心を通る１つの穴、および中心から外側へと放射状に位置決めされた複数の穴を有する。幾つかの実施形態では、出力固定子４３５上のボスが、アイリスプレート４０９よりわずかに広いスペースを形成して、アイリスプレート４３３に回転の自由を提供し、幾つかの実施形態は、ボスとアイリスプレート４０９の間で軸受けを使用し、出力固定子４３５間でアイリスプレート４０９の位置を正確に制御する。アイリスケーブル４０６は、アイリスプレート４０９の外径付近でアイリスプレート４０９の第１側に取り付けられて、接続点から長手方向に延在する。アイリスケーブル４０６は、第１変動装置４２０の出力固定子４３５を通して、引っ張られるとアイリスプレート４０９を回転するような方向に経路指示される。アイリスケーブル４０６は、出力固定子４３５の周囲付近の開口を通過した後、ケース４２３を通って変速機１７００の外側へと経路指示され、そこで伝達比を制御することができる。アイリスばね４０８は、外径付近でアイリスプレート４０９の第２側に取り付けられる。アイリスばね４０８は、第２変動装置４２２の出力固定子４３５にも取り付けられる。アイリスばね４０８は弾性力を提供し、これはアイリスプレートがアイリスケーブル４０６の加える張力によって回転するのを防止する。アイリスケーブル４０６からの張力が解放されると、アイリスばね４０８はアイリスプレート４０９を休止位置へと復帰させる。変速機１７００の用途に応じて、アイリスプレート４０９は、アイリスケーブル４０６を引くとアイリスプレート４０９が変速機１７００をシフトして伝達比を上げ、アイリスケーブル４０６への張力が解放されると、アイリスばね４０８が変速機１７００を低い比率へとシフトするように構成することができる。あるいは、アイリスプレート４０９は、アイリスケーブル４０６を引くとアイリスプレート４０９が変速機を低い方の比率にシフトし、アイリスケーブル４０６への張力が解放されると、アイリスばね４０８が変速機１７００を高い比率にシフトするように構成することができる。
【００８１】
図１６および図１７を参照すると、２つの変動装置４２０、４２２を有する変速機１７００の実施形態は、変速機１７００の追加の回転要素の位置合わせに高度の精度を必要とする。全ての回転要素は、相互と位置合わせしなければならない。さもないと効率が低下し、変速機１７００の寿命が短縮される。組立中に、入力ディスク３４、出力ディスク４３０、第２入力ディスク４３１、およびアイドラアセンブリ４０２は、同じ縦軸上で位置合わせされる。また、保持器４１０は、これらの実施形態では前述したように出力固定子４３５によって接合された２つの保持器８９で構成され、これも玉／脚部アセンブリ４０３を正確に位置決めするために、縦軸にも位置合わせしなければならない。これを単純かつ正確に実行するために、全ての回転要素は入力シフト４２５に対して位置決めされる。第１入力固定子軸受け４４０および第２入力固定子軸受け４４４は、入力固定子４４０、４４４のボア内、および入力シャフト４２５上に位置決めされて、保持器４１０の位置決めを補助する。出力固定子軸受け４２２ポジションｅ８Ｘｔ ｈｅ出力固定子４３５のボアおよび入力シャフト４２５上も、保持器４１０を位置決めする。第１案内軸受け４４１は、第１シフトガイド１３ｂのボア内、および入力シャフト４２５上に位置決めされ、第２案内軸受け４４３は、第２シフトガイドのボア内、および入力シャフト４２５上に位置決めされて、第１および第２アイドラアセンブリ４０２を位置決めする。
【００８２】
図１８および図１９を参照すると、保持器４１０は、ケースのスロット４２１内に填る前述のケースコネクタ３８３でケース４２３に取り付けられる。ケーススロット４２１はケース４２３内の長手方向の溝であり、ケース４２３の入力側、つまりケース４２３の開放側に延在する。図示の実施形態では、ケースは図１９に図示されていない出力側でほぼ閉鎖しているが、入力側では開放し、ケース４２３のこれ以外は円筒形の本体から半径方向に延在する装着フランジを有し、これはケース４２３を装着するための穴４２４がある。組立中に、変速機１７０はケース４２３に挿入可能であり、ケースコネクタ３８３は、ケージ４１０に加えられるトルクに抵抗して、ケージ４１０の回転を防止するために、ケースのスロット４２１内に位置合わせされる。ケース４２３のケースコネクタ穴４１２によって、締結具をケースコネクタ３８３内の対応する穴に挿入して、保持器４１０をケース４２３に締結することができる。
【００８３】
図２２は、変速機１７００の保持器４７０の代替実施形態を示す。製造費を削減するために、製造される異なる部品の数を最小限に抑えて、大量生産技術を使用して安価に生産できる部品を設計することが好ましいことがある。図示の保持器４７０は、低コスト設計の４つの異なる部品、および様々な構成要素を組み付ける締結具を使用する。固定子４７２は概ね平坦なディスク形の部片であり、複数の方砂上の溝が、回転する入力シャフト４２５が通る中心のボア付近から外側へと放射状に延在する。玉軸（図１７の項目４３３）は、固定子４７２の溝を通って延在する。固定子４７２の中心ボアを囲む複数の穴４７１は、固定子４７２を他の構成要素に締結する。４つの固定子４７２があり、これはこの実施形態では、全て相互に類似し、保持器４７０の部分を形成する。２つの入力固定子４７２が保持器４７０の各端にあり、２つの出力固定子４７２が保持器４７２の中心付近にあって、固定子ブリッジ４７７で相互にしっかり取り付けられる。
【００８４】
さらに図２２に示す実施形態を参照すると、固定子ブリッジ４７７はディスク形の部品であり、中心ボアおよび貫通穴が固定子ブリッジ４７７の内径と外径の間に地決めされる。固定子ブリッジ４７７の穴は、固定子４７２の穴と相補的であり、これによって固定子４７２を固定子ブリッジ４７７に締結することができる。アイリスプレート４０９（図示せず）が、固定子ブリッジ４７７の半径方向外側で、軸方向には出力固定子４７２の間に配置される。幾つかの実施形態では、固定子ブリッジ４７７はアイリスプレート４０９よりわずかに厚く、それによってアイリスプレート４０９の回転の自由が可能になるが、さらに他の実施形態では、軸受けが出力固定子４７２とアイリスプレート４０９の間、さらに固定子ブリッジ４７７とアイリスプレート４０９の間に配置される。したがって、固定子ブリッジ４７７の外径は、アイリスプレート４０９の内径を配置し、その軸線を設定する働きをする。
【００８５】
スペーサ４７３が入力固定子４７２を出力固定子４７２に接合する。１つの実施形態では、スペーサ４７３が、シートまたはプレート状の金属のような平坦な材料から作成されて、幾つかの目的を果たす一意の形状を生成するように形成される。スペーサ４７３は、概して平坦な長方形のシートであり、中心に形成された穴４７５があり、各端に直角の延長部を有する。スペーサ４７３は、固定子４７２間に正確な距離を設定し、保持器４７０に構造的フレームを形成して、玉１が変速機１７００の縦軸を周回するのを防止し、固定子４７２の中心が位置合わせされて、固定子４７２の角度方向が穴時であるように、相互に対して位置合わせし、保持器４７０の捻れまたは上ぞりを防止し、回転する固定子ホィール３０が載る凹状回転表面４７９を提供する。各スペーサ４７３には、面からの２つの端に屈曲部が形成され、スペーサの残りの部分は、保持器４７０の装着区域４８０および湾曲表面４７９を形成する。スペーサ４７３は、固定子４７２と接触する側に装着穴４８１を有し、これは固定子４７２の対応する穴と整列して、スペーサ４７３を固定子４７２に締結できるようにする。スペーサ４７３の中心付近の穴４７５は、玉１にクリアランスを提供する。
【００８６】
１つの実施形態では、玉１ごとに２つのスペーサ４７３があるが、異なる数のスペーサ４７３を使用することができる。各スペーサ４７３は、鏡像で相互と背中合わせの対になり、Ｉ形鋼の形状を形成する。１つの実施形態では、リベット４７６を使用して、スペーサ４７３を固定子４７２に接続し、固定子４７２を固定子ブリッジ４７７に接続することができる。リベット４７６は、組立中に、固定子４７２、スペーサ４７３および固定子ブリッジ４７７の穴にしっかり押し込まれる。図２２には２つのリベット４７６しか図示されていないが、全部が同じ設計を使用することができる。第１変動装置４２０に使用するスペーサ４７３もケースコネクタ４７４を有し、これは概ねスペーサ４７３から外側へと放射状に延在し、次に概ね直角に屈曲する。幾つかの実施形態のケースコネクタ４７４は、シート状金属のような平坦な材料から作成され、これを型抜きしてから、最終的形状に形成する。ケースコネクタ４７４は、スペーサ４７３と一体で作成するか、しっかり取り付け、入力ディスク３４と出力ディスク４３０の間でケース４２３へと放射状に延在することができる。幾つかの実施形態では、ケースコネクタ４７４はスペーサ４７３の製造プロセス中にスペーサ４７３の部品として形成する。ケースコネクタ４７４の直角の端部にあるケースコネクタ穴４７８は、対向するケースコネクタ穴（図１９の項目４１２）と整列し、したがって保持区４７０を標準的な締結具でケース４２３に係留することができる。
【００８７】
図２２で示す設計は固定子ディスク４７２を組み込み、これはほぼ平坦であり、ほぼ平坦な剛性材料のシートを使用して製造することができる。また、ケースコネクタ４７４付きおよびなしのスペーサ４７３もほぼ平太であり、平坦な材料のシートから形成可能であるが、多くの実施形態では、ケースコネクタ４７４の直角の端部、装着区域４８０および湾曲表面４８０は、その後の屈曲ステップで形成する。固定子ディスク４７２およびスペーサは、型抜き、精密打ち抜き、または産業で知られている他のこのような技術など、任意の数の安価な製造技術で生産することができる。この設計の固定子ディスク４７２およびスペーサ４７３は、薄いまたはシート状の金属、プラスチック、セラミック、木材または紙製品または任意の他の材料から作成することができる。図１２に関して上述したように、図示の設計によって、これ以外の方法では比較的高価な構成要素の材料および製造の費用を、適切に高い公差まで大幅に削減することができる。また、図２２に示す実施形態は変速機の二重空隙の設計を表すが、これらのＸｓｅ製造プロセスで製造した構成要素は、保持器４７０の単一空隙の設計にも同様に使用することができる。一例として、図示の２つの固定子ディスク４７２を、図２２の右側にあるケースコネクタ４７４を有するスペーサ４７３に取り付けて、本明細書に記載された実施形態で使用する単一空隙の設計を生産することができる。
【００８８】
図２３は、図１および図１７の変速機１００、１７００で使用する玉１の実施形態を示す。玉１は、玉１を通して潤滑剤を給送する螺旋溝４５０を有する。１つの実施形態では、２つの螺旋溝４５０を使用し、これは玉１の穴の一方端で開始して、穴の他方端まで続く。螺旋溝４５０は、変速機１００、１７００の効率を向上させ、寿命を改善するために、玉１を通して潤滑剤を移送し、熱を除去して、玉１と玉軸３、４３３の間を潤滑する。
【００８９】
図２４は、図５の玉／脚部アセンブリ４０３の代替脚部４６０を示す。脚部４６０は、図５で示した脚部２と比較すると単純化され、固定子ホィール３０、固定子ホィールピン３１、案内ホィール２１、または案内ホィールピン２２がない。脚部４６０は、玉１に面していない第１脚部側４６３に凸状表面を有し、これは個々の固定子８０の対応する凹状溝（図示せず）に適合する。玉１の面する第２脚部側４６５では、脚部４６０は凹状になり、半径方向内側の端部付近には、脚部カム４６６を形成する凸状曲線を有し、これはシフトガイド１３の表面に接触し、それによって軸方向および半径方向に位置決めされる。横方向および長手方向の潤滑部品４６２、４６４はそれぞれ、潤滑剤が脚部に供給され、様々な区域に移送されるようにする。潤滑は、変速機１００、１７００の脚部および他の部品を冷却し、さらに脚部がシフトガイド１３および固定子８０に接触する場所の摩擦を最小限に抑えるために使用される。脚部４６０に追加の口を穿孔するか、形成して、潤滑剤を他の区域に配向することができ、任意の開口を潤滑剤の入口として使用してよいことに留意されたい。長手方向の口４６４は、脚部４６０の長さを通る口であり、概ね中心にあり、底部を通り、各脚部４６０の頂部で玉軸ボア４６１も通って延在する。横方向の口４６２は、長手方向の口４６４に対してほぼ直角に形成された盲穴であり、第１脚部側４６３から出て、その先まで延在する。幾つかの実施形態では、図示のように横方向の口４６２が長手方向の口４６４と交差し、第２脚部側４６５で終了し、それに貫入しない。横方向の口４６２が長手方向の口４６４と交差する幾つかの実施形態では、潤滑剤が横方向の口４６２の開口に入り、次に朽ち４６４を通って移送されることが可能である。
【００９０】
幾つかの実施形態では、玉軸３、４３３を玉１に圧入し、玉１で回転させる。玉軸３、４３３は、玉軸ボア４６１内およびローラ４内で回転する。潤滑剤は脚部４６０の頂部を通って軸ボア４６１に流入し、ここで流体層を提供して、摩擦を軽減する。
【００９１】
図２５から図２７を参照すると、シフトガイド１３上の凸状曲線９７を近似するグラフでの方法が開示されている。単純にするために、アイドラ１８、アイドラ軸受け１７、およびシフトガイド１３を組み合わせて、シフトガイド１３の一実施形態の正確な凸状曲線９７の分析および図示を単純化する。この分析および説明のために、以下のように仮定する。
【００９２】
１．玉１の中心は、玉１がその軸線の周囲で回転でき、その軸線が回転できるが、玉１は変位できないように固定される。
【００９３】
２．玉１、玉軸３、４３３、脚部２および案内ホィール２１は剛性本体として回転する。
【００９４】
３．アイドラ１８は、ｘ方向でのみ動作することができる。
【００９５】
４．アイドラ１８の周囲表面は、玉１の周囲に対して垂直である。
【００９６】
５．シフトガイド１３の側部は、案内ホィール２１の周囲に対して垂直である。
【００９７】
６．玉１の角回転は、シフトガイド１３の直線運動を引き起こし、その逆もある。
【００９８】
７．玉軸３、４３３が水平または縦軸１１に平行である場合、各案内ホィール２１とその個々のシフトガイド１３との接触点は、シフトガイド１３の垂直壁が凸状曲線９７へと遷移する凸状曲線９７の開始点にある。
【００９９】
玉１を傾斜すると、案内ホィール２１は１つのみが凸状曲線９７に接触し、他の案内ホィール２１は、シフトガイド１３の垂直壁と接触する。
【０１００】
この分析の目的は、玉１の軸の傾斜角度の関数として、案内ホィール２１がシフトガイド１３上の凸状曲線９７と接触する点のおおよその座標を発見することである。これらの座標を様々な玉軸３、４３３の角度についてプロットすると、曲線は、案内ホィール２１／シフトガイド１３の接触点の路をシフト範囲全体にわたって通る座標点に当てはめることができる。
【０１０１】
座標は、回転角度がゼロである案内ホィール２１／シフトガイド１３の接触の起点（ｘ０、ｙ０）で開始し、次に玉１の傾斜中に各増分で角度変化する。これらの座標を比較することにより、玉１の傾斜の関数（θ）として案内ホィール２１／シフトガイド１３の接触位置（ｘｎ、ｙｎ）を求めることができる。
【０１０２】
図２５および図２６から、既知の変数は以下の通りである。
【０１０３】
１．Ｈ１：玉１の中心から案内ホィール２１の中心までの垂直距離。
【０１０４】
２．Ｈ２：玉１の半径とアイドラ１８の半径との合計。
【０１０５】
３．Ｗ：玉１の中心から案内ホィール２１の中心までの水平距離。
【０１０６】
４．ｒｗ：案内ホィール２１の半径。
【０１０７】
これらの既知の変数から、以下の関係式を識別することができる。
【０１０８】
Ｒ１＝［（Ｗ−ｒｗ）２＋Ｈ１２］^（１／２） （１）
Ｐｈｉ＝ＴＡＮ−１［（Ｗ−ｒｗ）／Ｈ１］ （２）
ｘｏ＝Ｗ−ｒｗ （３）
ｙｏ＝Ｈ１−Ｈ２ （４）
ＢＥＴＡ＝ＴＡＮ−１（Ｈ１／Ｗ） （５）
Ｒ２＝［Ｈ１２＋Ｗ２］^（１／２） （６）
ここで、シフトガイド１３をｘ方向に動作させる角度θだけ玉１を傾斜させると仮定する（図２６参照）。ここから、以下のことが分かる。
【０１０９】
Ｎｕ＝９０°−ＢＥＴＡ−ＴＨＥＴＡ （７）
ｘ２＝Ｒ２＊ＳＩＮ（Ｎｕ） （８）
ｘ３＝ｘ２−ｒｗ （９）
ｘ＿ｓｈｉｆｔ ｇｕｉｄｅ＝ｘｏ−ｘ３ （１０）
これは、シフトガイド１３が所与のθで動作するｘ距離である。
【０１１０】
ｘ４＝Ｒ１＊ＳＩＮ（Ｐｈｉ＋ＴＨＥＴＡ） （１１）
ｘ＿ｇｕｉｄｅ ｗｈｅｅｌ＝ｘ４−ｘｏ （１２）
これは、案内ホィール２１が所与のθで動作するｘ距離である。
【０１１１】
ここで、アイドラ１８の中心にｘ’−ｙ’の起点を画定すると都合がよい。これは、案内ホィール２１／シフトガイド１３の接点の座標をプロットするために有用である。
【０１１２】
ｘ１＝ｘｏ−（ｘ＿ｓｈｉｆｔ ｇｕｉｄｅ−ｘ−ｇｕｉｄｅ Ｗｈｅｅｌ） （１３）
等式（１０）、（１２）および（１３）を組み合わせると、下式になる。
【０１１３】
ｘ１＝ｘ４＋ｘ３−ｘｏ （１４）
これは、案内ホィール２１／シフトガイド１３の接点のｘ’位置である。
【０１１４】
案内ホィール２１／シフトガイド１３の接点のｙ’位置を見いだすのは、比較的単純である。
【０１１５】
ｙ２＝ＲＩ＊ＣＯＳ（Ｐｈｉ＋ＴＨＥＴＡ） （１５）
ｙ１＝Ｈ２−ｙ２ （１６）
これは、案内ホィール２１／シフトガイド１３の接点のｙ’位置である。
【０１１６】
したがって、ｘ１およびｙ１を求めて、次にθの様々な値についてプロットすることができる。これを図２７のグラフで示す。座標を所定の位置にすると、大部分のＣＡＤプログラムでこれを通る曲線を当てはめるのは単純である。曲線の当てはめの方法は、このような関係の適切な曲線を求めるために、例えば線形回帰などの任意の適切なアルゴリズムを含むことができるが、上述した関係式から導出された一次関数も展開することができる。
【０１１７】
次に図１、図７および図２８を参照すると、変速機１００を連続可変遊星歯車装置５００として使用することができる。図１および図７を参照すると、保持器８９が縦軸１１の周囲で自由に回転するこのような実施形態では、アイドラ１８が太陽歯車として機能し、玉１が遊星歯車として作用して、保持器８９が玉１を保持し、遊星枠として機能して、入力ディスク３４が第１輪歯車であり、出力ディスク１０１が第２輪歯車である。各玉１が入力ディスク３４、出力ディスク１０１およびアイドラ１８と接触し、保持器８９によって担持され、半径方向の位置を保持される。
【０１１８】
図２８は、遊星歯車装置５００の骨格図、つまり略図であり、単純にするために遊星歯車装置５００の上半分のみが図示されている。図は、遊星歯車装置５００の中心線で、つまり変速機１００の縦軸１１で切断されている。出力ディスク１０１によって各玉１の周囲に形成された接触線は、可変の回転直径を形成し、これによって各玉１のその部分が第１遊星歯車５０１として機能することができる。玉１とアイドラ１８との接触は可変回転直径を生成し、これによって各玉１のその部分が第２遊星歯車５０２として機能することができる。玉１と入力ディスク３４のとの接触は可変回転直径を生成し、これによって玉１のその部分が第３遊星歯車５０３として機能することができる。
【０１１９】
遊星歯車装置５００の実施形態では、様々なラジアル軸受けおよびスラスト軸受けを有利に使用して、入力ディスク３４、出力ディスク１０１および保持器８９の相互に対する位置を維持できることが当業者には認識される。当業者は、中実または中空のシャフトを使用するか、これを入力ディスク３４、出力ディスク１０１、保持器８９および／またはアイドラ１８に適宜取り付けて、本明細書に記載された機能を果たすことができることも認識し、このような改造は回転動力伝達装置の当業者の技術に十分入る。
【０１２０】
次に図２９から図３１を参照すると、第１遊星歯車５０１、第２遊星歯車５０２および第３遊星歯車５０３の個々の直径は、変速機１００をシフトして変更することができる。図２９は、等しい直径の第１および第３遊星歯車５０１、５０３、および最大直径の第２遊星歯車５０２がある変速機１００を示す。前述したように玉１を傾斜させると、遊星歯車５０１、５０２、５０３の直径が変化し、変速機１７００の出力速度への入力を変化させる。図３０は、第１遊星歯車５０１の直径が増加し、第２および第３遊星歯車５０２および５０３の直径が減少するように傾斜した玉１を示す。図３１は、第３遊星歯車５０３の直径が増加し、第１および第２遊星歯車５０１および５０２の直径が減少するように傾斜した玉を示す。
【０１２１】
入力ディスク３４、アイドラ１８および／または保持器８９間のトルク源を変更することによって、多くの異なる速度の組み合わせが可能である。また、幾つかの実施形態は複数の入力を使用する。例えば、入力ディスク３４および保持器８９は両方とも入力トルクを提供し、同じ速度または異なる速度で回転することができる。１つまたは複数の入力トルク源が、可変速度を可能にし、変速機１００に可能な比率を増加させる。変速機１００を遊星歯車装置として使用することによって可能である組み合わせの幾つかのリストを以下に提供する。このリストでは、入力トルク源、つまり「入力」を「Ｉ」でコード化し、出力を「Ｏ」でコード化して、縦軸１１の周囲で回転しないように固定した構成要素を「Ｆ」でコード化し、構成要素が自由に回転できる場合、それは、コード化されたｈ ａｎ「Ｒ」である。１つの入力および１つの出力があることを示すには、「１入／１出」を使用し、２つの入力および１つの出力があることを示すには「２入／１出」を使用し、１つの入力および２つの出力があることを示すには「１入／２出」を使用し、２つの入力と２つの出力があることを示すには「２入／１出」を使用し、３つの入力および１つの出力があることを示すには「３入／１出」を使用し、１つの入力と３つの出力があることを示すには「１入／３出」を使用する。
【０１２２】
【表１−１】
【０１２３】
【表１−２】
【０１２４】
【表１−３】
【０１２５】
図３２を参照すると、変速機１００は、平行な動力路を通して遊星歯車装置５０５と組み合わせて、さらに多くに速度の組み合わせを生成することもできる。典型的な遊星歯車装置５０５は、中心の太陽歯車、太陽歯車の周囲に分布して、それと係合し、全てが個々の中心で単純に枠とも呼ばれる遊星枠に回転自在に取り付けられる複数の遊星歯車、および遊星歯車を囲み、それと係合する輪歯車で構成される。入力トルクおよび出力の源を太陽歯車、枠および輪歯車の間で切り換えることにより、多くの速度の組み合わせを獲得することができる。変速機１００と組み合わせた遊星歯車装置５０５は、非常に多数の速度組み合わせを提供し、場合によっては、無限に可変の変速機を獲得することができる。図３２では、変速機１００のトルク入力を入力ディスク３４と第１歯車５０６の両方に結合し、これは入力ディスク３４とほぼ同軸であり、第２歯車５０９と接触して、これを回転し、平行な動力路を駆動する。変速機１００、つまりＣＶＴ１００の入力ディスク３４と平行動力路の入力との両方を、原動機またはモータまたは他の動力付与装置などの他のトルク源に結合する基本的構成とを「結合された入力部」と呼ぶ。第１歯車５０６および第２歯車５０９の直径を変化させることにより、平行動力路への入力速度を変化させることができる。第２歯車５０９は歯車シャフト５０８に取り付けられて、これを回転し、幾つかの実施形態では歯車箱５０７を回転する。このような実施形態では設計の選択肢として実現された歯車箱５０７は、平行動力路の回転速度をさらに変動させ、従来の歯車型変速機でもよい。歯車箱５０７は歯車箱シャフト５１１を回転し、これが第３歯車５１０を回転する。歯車箱５０７を使用しない実施形態では、歯車シャフト５０８が第３歯車５１０を駆動する。第３歯車５１０は遊星歯車装置５０５の太陽、枠、または輪を駆動し、所望の速度／トルク比を生成するように設計された直径である。あるいは、第３歯車５１０を省略し、歯車箱シャフト５０８が遊星歯車装置５０５の太陽、枠または輪を直接回転することができる。遊星歯車装置５０５は、ＣＶＴ１００の出力からの入力も有し、これは別の太陽、枠または輪を駆動する。
【０１２６】
「結合された入力部」と題した下表では、直前に記載されたような基本的配置構成で可能である様々な入力と出力の組み合わせの全てではないまでも多くを識別する。この表では、「ＩＴ」はＣＶＴ１００への入力トルクの源を表し、「０」は遊星歯車装置５０５に結合したＣＶＴの構成要素を表し、「Ｉ１」はＣＶＴ出力に結合された遊星歯車装置５０５の構成要素を表し、「ＯＶ」は車両または機械の出力部に接続された遊星歯車装置５０５の構成要素を表し、「Ｆ」は軸の周囲で回転しないように固定された遊星歯車装置５０５または変速機１００の構成要素を表し、「Ｉ２」は第３歯車５０９である平行路に結合された構成要素を表し、「Ｒ」は軸の周囲で自由に回転し、したがって別の構成要素を駆動しない構成要素を表す。この表および「結合された出力」と題された以降の表では、本明細書で提供しなければならない表の全体数を減少させるために、輪歯車が、固定されている唯一の遊星歯車装置５０５の構成要素であるものと仮定する。太陽歯車または遊星枠も、他の構成要素の対応する入力と出力の組み合わせで固定することができ、これらの組み合わせは、この説明のサイズを削減するために本明細書では提供しないが、以下の２つの表に基づいて容易に決定される。
【０１２７】
【表２−１】
【０１２８】
【表２−２】
【０１２９】
【表２−３】
【０１３０】
【表２−４】
【０１３１】
【表２−５】
【０１３２】
図３３で示す実施形態を参照すると、トルク入力源は遊星歯車装置５０５を駆動し、これは入力部としてＣＶＴ１００に結合される。ＣＶＴの１つまたは複数の構成要素が平行動力路に、および変速機の出力部に結合される。この実施形態の平行動力路は以下の通りである。つまり、太陽、枠、または輪のいずれかの遊星歯車装置５０５の構成要素が、第３歯車５１０と噛み合い、これが歯車シャフト５０８を回転して、これが前述した歯車箱５０７を駆動する。歯車箱５０７は歯車箱シャフト５１１を回転し、これが第２歯車５０９を回転して、これが第１歯車５０６を駆動する。次に、第１歯車が変速機の出力シャフトに装着され、これはＣＶＴ１００の出力部にも結合される。この実施形態では、遊星歯車装置５０５は変速機のトルク現に結合され、平行路とＣＶＴ１００の両方にトルクを提供し、これらの路の両方からのトルクは、車両または機器の出力部で結合される。したがって、遊星歯車装置５０５がＣＶＴ１００にトルクを、平行路に固定した比率を提供するように結合され、両方の路が駆動シャフト、ホィール、または他の負荷を受けた装置のような出力部で結合する場合、その構成を「結合された出力部」と呼ぶことができる。この基本的構成では、ＣＶＴ１００と組み合わせた遊星歯車装置５０５が非常に多数の速度の組み合わせを提供し、場合によっては無限可変の変速機を獲得することができる。
【０１３３】
「結合された出力部」と題した下表では、図３３で示した基本的配置構成で可能な組み合わせの全部ではないまでも多くが提供され、説明される。この表では、遊星歯車装置５０５の場合、「Ｏ１」はＣＶＴ１００に結合した遊星歯車装置５０５の構成要素を指し、「Ｉ」はエンジン、人間または何らかの供給源からの入力を指し、「Ｆ」は自身の軸線の周囲で回転しないように固定された構成要素を指し、「Ｏ２」は遊星歯車装置５１０を介して平行路に結合された構成要素を指す。ＣＶＴ１００の場合、「Ｉ」は遊星歯車装置５０５に結合した構成要素を指し、「Ｏ」は車両または機械の出力部に結合された構成要素を指し、「Ｆ」は上述したように固定された構成要素を指し、「Ｒ」はその軸線の周囲で自由に回転し、したがって他の構成要素を駆動しない構成要素を指す。
【０１３４】
【表３−１】
【０１３５】
【表３−２】
【０１３６】
【表３−３】
【０１３７】
【表３−４】
【０１３８】
【表３−５】
【０１３９】
図３２で示す実施形態を参照すると、「入力結合２入力動力路」と題された下表は、基本的な入力結合構成と遊星歯車装置５０５への２つのトルク入力源の組み合わせを示す。この表の参照文字は、以前の表と同じ構成要素を表すが、遊星歯車装置５０５の場合、「Ｉ１」はＣＶＴ１００の出力部を指し、「Ｉ２」はこの場合は遊星歯車５１０である平行路に結合した構成要素である。
【０１４０】
【表４−１】
【０１４１】
【表４−２】
【０１４２】
さらに図３２で示す実施形態を参照すると、「入力結合３入力」と題した下表は、ＣＶＴへの３つの入力トルク源を使用する実施形態を指す。この表では、ＣＶＴ１００の参照文字は、以前の表と同じ構成要素を指し、遊星歯車装置５０５の参照文字は、同じ構成要素を表すが、「Ｉ２」は平行路に結合した構成要素を表す。
【０１４３】
【表５】
【０１４４】
次に図３４で示す実施形態を参照すると、本明細書に記載された実施形態の独特な配置構成のために、平行路を省略することができる。平行路は、ここでは組み合わせて同一線上の配置構成にすることができ、ここでＣＶＴおよび遊星歯車装置５０５の様々な構成要素を結合して、上記および下記の全ての組み合わせを生成する。幾つかの実施形態では、遊星歯車装置５０５をＣＶＴ１００の入力部に結合するか、図３４で示すように、ＣＶＴ１００の出力部に結合することができる。「入力結合２出力動力路」と題した下表は、ＣＶＴ１００から遊星歯車装置５０５への２つの出力部がある場合に可能な様々な組み合わせを挙げている。ＣＶＴの参照文字は様々な表と尾内であり、遊星歯車装置５００の参照文字は同じ構成要素を表すが、「Ｉ２」のみは平行路に結合されないで、ＣＶＴ１００の第２出力部に結合される。
【０１４５】
【表６−１】
【０１４６】
【表６−２】
【０１４７】
以前の２つの表では、記載された変速機を逆転して、各組み合わせで反対の結果を提供することができるが、このような反対の組み合わせは容易に認識されるので、スペースを考慮して本明細書では別個に説明しない。例えば、出力結合２出力、つまり入力結合／２入力の逆の場合、遊星歯車装置５０５の入力のいずれかをＣＶＴ１００出力部のいずれかに結合することができる。
【０１４８】
さらに図３４で示す実施形態を参照すると、「入力結合２−２」と題した下表は、ＣＶＴ２００への２つのトルク入力源があり、ＣＶＴ１００から遊星歯車装置５０５への２つの出力部がある様々な組み合わせを提供する。
【０１４９】
【表７】
【０１５０】
さらに図３４を参照すると、「出力部の内部結合遊星歯車」と題した下表は、遊星歯車装置５０５をＣＶＴ１００の構成要素に直接結合した場合に使用可能な組み合わせを全部ではないまでも多く提供する。ＣＶＴ１００の場合、参照文字「Ｏ１」は遊星歯車装置５０５の「Ｉ１」に結合された構成要素を示し、「Ｒ」は自由回転するか第２入力部である構成要素を表し、「Ｆ」は固定したケースなどの静止構成要素に、または変速機の支持構造にしっかり取り付けた構成要素を表し、「Ｏ２」は遊星歯車装置５０５の「Ｉ２」に結合される。遊星歯車装置５０５の場合、「Ｉ１」はＣＶＴ１００の第１出力構成要素に結合した構成要素を足、「Ｏ」は車両または他の負荷を受ける装置に出力を提供する構成要素を指し、「Ｆ」は固定され、「Ｉ２」はＣＶＴ１００の第２出力構成要素に結合される。下表で示す組み合わせでは、入力要素は遊星歯車要素のいずれか１つにも結合することができ、他の要素の結合構成にも対応する変化があることに留意されたい。
【０１５１】
【表８−１】
【０１５２】
【表８−２】
【０１５３】
【表８−３】
【０１５４】
【表８−４】
【０１５５】
図３５は、出力結合の配置構成の遊星歯車装置５０５と組み合わせた変速機１００の実施形態の斜視図を示す。この出力結合の構成要素では、平行路が省略され、１つまたは複数の入力トルク源を遊星歯車装置５０５に結合する。次に、遊星歯車装置５０５は、ＣＶＴ１００の対応する１つまたは２つの構成要素と結合した１つまたは２つの出力部を有する。例えば、１つの構成では、輪歯車５２４をケース４０（図示せず）にしっかり取り付けて、複数の遊星歯車５２２をその遊星歯車シャフト５２３に通して入力ディスク３４に作動自在に取り付けて、入力部を遊星枠（図示せず）に結合し、これは遊星歯車シャフト５２３に接続する。遊星歯車５２２はこの構成の太陽歯車５２０を回転し、太陽歯車５２０は保持器シャフト５２１にも取り付けられ、これが保持器８９（図示せず）を回転する。太陽歯車５２０は遊星歯車５２２が太陽歯車５２０を周回する度に１回回転し、これは個々の軸線５２３の周囲で回転する遊星歯車５２２によってさらに回転する。したがって、太陽歯車５２０および保持器８９（図示せず）は、遊星枠（図示せず）および入力ディスク３４より高速で回転する。
【０１５６】
この構成では保持器８９が入力ディスク３４より高速で回転することから、玉１は入力とは反対方向に回転して、ＣＶＴ１００の速度範囲の変動構成要素の方向が逆転し、他の実施形態では低速の方向が、ここでは高速を提供し、高速の方向が、ここでは低速を提供する。アイドラ１８（図示せず）がＣＶＴ１００の入力側に向かって移動するにつれて、出力速度をゼロにまで低下させることができ、出力ディスク１０１は回転しない。つまり、この状態は、変速機が回転する入力部と十分に係合するが、出力部が回転しない場合に生じる。このような状態は、遊星歯車５２２および太陽歯車５２０の歯数を調節することによって獲得可能である。例えば、太陽歯車５２０が遊星歯車５２２の２倍のサイズである場合、太陽歯車５２０および保持器８９は遊星枠および入力ディスク３４の２倍の速度で回転する。入力ディスク３４の速度に対する保持器８９の速度を上げることにより、出力ディスク１０１がＣＶＴ１００のシフト範囲の一方端で逆回転し、この端とＣＶＴ１００のシフト範囲の中間点の間のどこかで、出力ディスク１０１の速度がゼロになる範囲を生成することができる。ゼロ出力速度を提供するシフト範囲を決定する他の全ての要素が一定であると仮定して、太陽歯車５２０の速度を遊星歯車の速度に分割することによって、ＣＶＴ１００のシフト範囲の中で出力ディスク１０１の速度がゼロになる点をプロットすることができる。
【０１５７】
「入力部の内部結合遊星歯車」と題した下表は、図３５で示す実施形態を変化させることによって達成することができる組み合わせを全部ではないまでも大部分示す。遊星歯車装置５０５の構成要素に関して、「Ｉ１」はＣＶＴ１００の第１入力「Ｉ１」に結合された出力構成要素を指し、「Ｉ２」はＣＶＴ１００の第２入力構成要素「Ｉ２」に結合された第２出力構成要素を指し、「Ｆ」は遊星歯車装置５０５およびＣＶＴ１００の両方について固定された構成要素を指す。ＣＶＴ１００では、「Ｒ」は自由回転するか、トルクの第２出力部である構成要素を指す。この表および先行する表では、遊星輪歯車のみが固定状態で図示され、任意の遊星歯車要素が固定要素でよく、その構造では組み合わせがさらに多くなる。このような追加の組み合わせは、スペースを節約するために本明細書では示していない。さらに、下表では、原動機（エンジン）からの１つの入力部しか示していない。この構成は、平行ハイブリッド車の場合のように遊星歯車を通して２つの独立した入力を受け取る能力を有するが、スペースを節約しようとして、これらの組み合わせは別個には示されず、図示の例および本明細書からこれらの追加の実施形態が当業者には把握されることが理解される。下表からの任意の構成を、単一または２つの空隙のＣＶＴで、先行する表の任意の構成と組み合わせ、入力部と出力部に１つずつの２つの遊星歯車を使用する１組の構成を生成できることにも留意されたい。
【０１５８】
【表９−１】
【０１５９】
【表９−２】
【０１６０】
【表９−３】
【０１６１】
【表９−４】
【０１６２】
以上の表では、１つのＣＶＴ１００および１つの遊星歯車装置５０５のみを使用していると仮定する。当技術分野では、追加の組み合わせを開発するために、より多くの遊星歯車装置を使用することが知られている。表に記載されたＣＶＴ１００は、遊星歯車装置と同様の方法で実現できるので、さらに非常に多くの組み合わせを生成するために、ＣＶＴ１００を入力端と出力端の両方で遊星歯車装置に組み合わせることが当業者には容易であり、この組み合わせは当技術分野で知られ、本明細書では当然列挙できない。しかし、このような組み合わせは十分に当業者の能力の範囲内であり、本明細書の一部と見なされる。
【実施例】
【０１６３】
これらの変形はそれぞれ、特定の用途に有利な特徴を有する。変形は、特定の用途の目的を達成するために、必要に応じて改造し、制御することができる。次に、本明細書に記載かつ／または以上の表で列挙された変形の幾つかを使用する個々の実施形態について説明し、図示する。図３６ａ、図３６ｂおよび図３６ｃは、１つのトルク入力源を有する変形であり、２つのトルク出力源を供給する変速機３６００の１つの実施形態を示す。以前のように、図３６ａ、図３６ｂおよび図３６ｃで図示した実施形態と既に図示し、説明した実施形態間の重大な違いについてのみ説明する。さらに、図示の構成要素は、以前に図示されていない動力路およびトルク出力源を提供する方法を当業者に示すために提供されている。作動可能な実施形態のために多くの追加の構成要素が使用でき、使用されているが、図面を単純にするために、多くのこのような構成要素が削除されているか、ボックスとして概略的に提示されていることが十分に理解される。
【０１６４】
図３６ａを参照すると、前述した実施形態と同様に、駆動シャフト３６６９を通してトルクを入力する。この実施形態の駆動シャフト３６６９は中空シャフトであり、２つの端部を有し、第１端では、原動機が変速機３６００に提供する全てのトルクと係合し、第２端では遊星枠３６３０と係合する。遊星枠３６３０は、変速機３６００の縦軸と同軸に位置決めされたディスクであり、中心で駆動シャフト３６６９とインタフェースをとり、変速機３６００のケース３６４０の内側の半径に近い半径まで放射状に延在する。この実施形態では、ケース３６４０は静止し、これを使用する車両または機器の何らかの支持構造に固定される。枠のラジアル軸受け３６３１は、ケース３６４０の内面と遊星枠３６３０の外縁との間に配置される。幾つかの実施形態の枠軸受け３６３１は、遊星枠３６３０に半径方向の支持を提供するラジアル軸受けである。他の実施形態では、枠軸受け３６３１は、遊星枠に半径方向と軸方向との両方の支持を提供して、上ぞり、さらに半径方向または軸方向の動作を防止する複合軸受けである。
【０１６５】
複数の遊星歯車シャフト３６３２が、遊星枠３６３０から、遊星枠３６３０の中心と外縁の間の半径方向位置から延在する。遊星歯車シャフト３６３２は、変速機３６００の出力端に向かって軸方向に延在し、遊星枠３６３０を入力ディスク３６３４に接続する概ね円筒形のシャフトであり、それぞれが個々の遊星歯車３６３５が回転する中心となる軸線を形成する。遊星歯車シャフト３６３２は、入力ディスク３６３４または遊星枠３６３０の入力側内に形成するか、入力ディスク３６３４または遊星枠にねじ込むか、締結具または他の方法で取り付けることができる。遊星歯車３６３５は遊星歯車シャフト３６３２に支持され、その周囲を回転する単純な回転歯車であり、多くの実施形態は、遊星歯車３６３５と遊星歯車シャフト３６３２の間に軸受けを使用する。これは直線の歯または螺旋の歯を有してよいが、螺旋の歯を使用する場合は、スラスト軸受けを使用して、遊星歯車３６３５によるトルクの伝達によって発生した軸方向のスラストを吸収する。
【０１６６】
さらに図３６ａで示す実施形態を参照すると、遊星歯車３６３５は個々の軸線の周囲で回転するにつれ、任意の時に１回、個々の周囲に沿った２つの区域で係合する。変速機３６の縦軸から最も離れて配置された第１周位置で、各遊星歯車３６３５が輪歯車３６３７と係合する。輪歯車３６３７は、ケース３６４０の内面に形成されるか、それに取り付けられた内歯歯車である。幾つかの実施形態では、輪歯車３６３７は、輪歯車３６３７の内面に形成され、変換器３６００の縦軸で周回するにつれて遊星歯車３６３５がその歯と係合し、輪歯車３６３７の内面に沿って載るように半径方向内側へと延在する１組尾半径方向の歯である。半径方向で最も外側の部品と概ね反対側の遊星歯車３６３５の周点で、輪歯車３６３５は太陽歯車３６２０と係合する。太陽歯車３６２０は、遊星歯車３６３５の中心で変速機３６００の縦軸の周囲に同軸で装着され、全ての遊星歯車３６３５と係合するラジアル歯車である。遊星枠３６３０が太陽歯車３６２０の周囲で遊星歯車３６３５を回転するにつれ、遊星歯車３６３５は輪歯車３６３７と係合することによって、個々の遊星歯車シャフト３６３２の周囲で回転し、したがって両方が太陽歯車３６２０を周回し、周回するにつれて自身のシャフト上で回転する。その結果、回転エネルギが生じ、これが太陽歯車３６２０に伝達され、これは駆動シャフト３６６９による入力速度より大きい速度である。
【０１６７】
図３６ａで示す実施形態では、駆動シャフト３６６９が遊星枠３６３０および遊星歯車シャフト３６３２を介して入力ディスク３６３４も駆動する。しかし、遊星歯車３６３５は太陽歯車３６２０も駆動し、したがって遊星枠からの動力は入力ディスク３６３４と太陽歯車３６２０に分配される。この実施形態では、太陽歯車３６２０が保持器３６８９にしっかり接続し、これを回転する。保持器３６８９は上述した実施形態と同様であり、したがって図面を単純にし、本記述の理解を向上させるために、全ての構成要素が図示されているわけではない。保持器３６８９は、他の実施形態と同様に、変速機３６００の縦軸の周囲で玉３６０１を位置決めし、この実施形態の保持器３６８９はその軸線の周囲で回転するので、玉３６０１を変速機３６００の縦軸で周回させる。上述したものと同様の入力ディスク３６３４が、以前の実施形態と同様の方法で玉３６０１に入力トルクを提供する。しかし、太陽歯車３６２０は、保持器３６８９を回転することによって玉３６０１にも入力トルクを提供し、これが入力ディスク３６３４からの入力に加えられる。この実施形態では、出力ディスク３６１１がケース３６４０にしっかり固定され、その軸の周囲で回転しない。したがって、玉３６０１は変速機３６００の縦軸で周回するにつれて、出力ディスク３６１１の表面に沿って旋回し、個々の軸線の周囲で回転する。
【０１６８】
玉３６０１によってアイドラ３６１８は他の実施形態と同様に軸線の周囲で回転するが、この実施形態では、アイドラ３６１８がアイドラシャフト３６１０を含み、これは出力ディスク３６１１の内径によって形成された全体を越えて延在する。玉３６０１がアイドラ３６１８を駆動し、これがアイドラシャフト３６１０を駆動して、これが変速機３６００からの第１トルク出力を提供する。図３６ｂで示すように、アイドラシャフト３６１０は、アイドラシャフト３６１０から動力を獲得するような装置との結合を容易にするような断面形状でよく、図示のような幾つかの実施形態では、形状は六角形であるが、任意のこのような形状を使用することができる。以下で説明するように、シフト中にアイドラ３６１８が軸方向に動作するために、アイドラシャフト３６１０は変速機３６００のシフト中に動作する。つまり、この設計ではアイドラシャフト３６１０と出力装置（図示せず）の間の結合によって、アイドラシャフト３６１８が軸方向に動作することができる。これは、アイドラシャフト３６１０が出力装置内で自由に動作するように出力装置のシャフトをわずかに大きくするか、玉スプラインなどのスプライン付き出力アイドラシャフト３６１０を使用することによって達成することができる。あるいは、アイドラ３６１８は、アイドラシャフト３６１０の軸方向位置を維持するために、アイドラシャフト３６１０にスプラインで接続することができる。
【０１６９】
さらに図３６ａおよび図３６ｂを参照すると、保持器３６８９は出力動力源も提供することができる。図示のように、保持器３６８９は出力側の内径で保持器シャフト３６９０に接続することができる。図示の実施形態では、保持器シャフト３６９０はその端部を出力歯車またはスプラインに形成して、第２出力源として係合し、動力を供給する。
【０１７０】
図３６ａで示すように、様々な軸受けを実装して、変速機３６００内の様々な構成要素の軸方向および半径方向の位置を維持することができる。保持器３６８９は、保持器出力軸受け３６９１によって所定の位置に支持することができ、これは半径方向の支持を提供するラジアル軸受けであるか、好ましくはケース３６４０に対する保持器の軸方向および半径方向両方の位置を維持する組み合わせ軸受けである。保持器出力軸受け３６９１は保持器入力軸受け３６９２に補助され、これもラジアル軸受けまたは好ましくはラジアルとスラストを組み合わせた軸受けであり、入力ディスク３６３４に対して保持器３６８９を位置決めする。入力ディスク３６３４がわずかな軸方向の動作または変形を経験する軸力発生装置を使用する実施形態では、保持器入力軸受け３６９２は、産業で知られる任意の機構でこのような動作が可能になるように設計される。１つの実施形態は、入力ディスク３６３４が保持器入力軸受け３６９２の外輪に対して軸方向にわずかに動作できるために、例えば玉スプラインによって入力ディスク３６３４の内径にスプラインで接続される軸受け外輪を使用する。
【０１７１】
図３６ａで示す実施形態のシフト機構は、アイドラ３６１８によって供給される出力トルクを斟酌して、図示の実施形態からわずかに変化している。この実施形態では、アイドラ３６１８は、シフト棒３６７１を起動すると、軸方向に動作することによってシフトを開始して、シフトガイド３６１３を軸方向に動作させ、これによってシフト機構が上述したように玉３６０１の軸線を変化させる。シフト棒３６７１は、この実施形態ではアイドラ３６１８にねじ込まれないが、アイドラ入力軸受け３６７４およびアイドラ出力軸受け３６７３を介してアイドラ３６１８に接触するだけである。アイドラ入力および出力軸受け３６７４、３６７３はそれぞれ、スラスト軸受けとラジアル軸受けの組み合わせであり、変速機３６００の縦軸に沿ってアイドラ３６１８を半径方向および軸方向の両方で位置決めする。
【０１７２】
シフト棒３６７１を出力端に向かって軸方向に動作させると、アイドラの入力軸受け３６７４が軸力をアイドラに加え、それによってアイドラを出力端へと軸方向に動作させ、伝達比の変化を開始する。図示の実施形態のシフト棒３６７１は、アイドラ３６１８を越えて、太陽歯車３６２０の中心に形成された内径を通って駆動シャフト３６６９の第２端に入り、ここでアイドラ端軸受け３６７５によって駆動シャフト３６６９内に半径方向で位置合わせした状態で保持される。シフト棒３６７１は駆動シャフト３６６９内で軸方向に動作するが、多くの実施形態のアイドラ端軸受け３６７５はしたがってこの動作が可能である。前述したように、多くのこのような実施形態は、駆動シャフト３６６９の内面に形成した対合スプラインと係合するスプライン付き外輪を使用する。このスプライン付き軌道輪によって、軌道輪は、シフト棒３６７１が軸方向に前後するにつれて、駆動シャフト３６６９の内面に沿って滑動することができ、それでもシフト棒３６７１の半径方向位置合わせを補助するために使用する半径方向の支持を提供する。太陽歯車３６２０の内部ボアも、シフト棒３６７１と太陽歯車３６２０の間に配置された軸受け（図示せず）によってシフト棒３６７１に対して半径方向に支持することができる。この場合も、内輪または外輪にスプラインを設けて、シフト棒３６７１の軸方向の動作を可能にすることができる。
【０１７３】
図３６ａで示す実施形態のアイドラ３６１８を軸方向に動作させて、変速機３６００をシフトすると、アイドラ３６１８がシフトガイド３６１３を動作させる。図示の実施形態では、シフトガイド３６１３は、アイドラ３６１８の各端の周囲に同軸で装着された環状リングである。図示のシフトガイド３６１３はそれぞれ、シフトガイド内部軸受け３６１７とシフトガイド外部軸受け３６７２によって半径方向および軸方向の位置を保持される。この実施形態のシフトガイドの内部および外部軸受けは、アイドラ３６１８に対するシフトガイド３６１３の軸方向および半径方向の位置合わせを維持するために、シフトガイド３６１３に軸方向および半径方向両方の支持を提供する組み合わせ軸受けである。各シフトガイド３６１３は、シフトガイド軸受け３６１７および３６７２がさらに離れて、必要に応じてシフトガイド３６１３に追加の支持を提供するように、アイドラ３６１８から延在する管状スリーブ（図示せず）を有することができる。シフト棒３６７１は、親ねじまたは液圧で起動するピストンまたは他の知られている機構として作用する梯形ねじ端のように、軸方向の動作を引き起こす既知の機構によって軸方向に動作することができる。
【０１７４】
図３６ａおよび図３６ｂ、および主に図３６ｃを参照すると、変速機３６００を通る動力路は、平行で同軸の路を辿る。最初に、動力は駆動シャフト３６６９を介して変速機３６００に入る。次に、動力は分割され、遊星枠３６３０を通り、遊星歯車３６３５を介して入力ディスク３６３４および太陽歯車３６２０の両方に伝達される。後者の動力路は、次に太陽歯車３６２０から保持器３６８９へと伝達され、保持器シャフト３６８９を介して変速機３６００を出る。この動力路は、太陽歯車３６２０および遊星歯車３６３５の寸法に基づいて、駆動シャフトから固定した伝達比を提供する。第２動力路は遊星枠３６３０から遊星歯車シャフト３６３２を通り、入力ディスク３６３４に至る。この動力路は、入力ディスク３６３４から玉３６０１へ、および玉３６０１からアイドラシャフト３６１８へと続き、アイドラシャフト３６１０を通して変速機３６００を出る。この独特の配置構成によって、２つの動力路は、平行路ばかりでなく同軸の路でも変速機３６００を通して伝達することができる。このタイプの動力伝達によって、同じトルク伝達で断面サイズを縮小することができ、大幅なサイズおよび重量の削減につながり、他のＩＶＴと比較して、はるかに単純な設計になる。
【０１７５】
図３６ａ、図３６ｂおよび図３６ｃで示す実施形態は、上記の表で列挙したような動力出力としてアイドラ３６１８を使用する方法、および上述したように遊星歯車装置をＣＶＴと組み合わせる方法を当業者に示す。記載された様々な組み合わせを達成する際に、この設計の変形を使用することができ、このような代替設計は、例挙されて使用可能な組み合わせの数が膨大であるために、本明細書では全ての示せないことが予想される。本明細書で提供される軸力発生装置は、この実施形態でも使用できるが、単純にするためにこれらの装置を示さないことも理解される。本明細書に記載された軸力発生装置の１つ、または別の軸力発生装置を使用する実施形態では、軸力発生装置の構成要素を、遊星歯車シャフト３６３２が入力ディスク３６３４に接続する場所の間に実装できるが、他の配置構成も使用できることが予想される。このような実施形態では、図３２および図３３に記載された平行路を、変速機３６００の軸と同軸になるように移動し、同じトルク伝達で変速機３６００をはるかに小型化することができ、それによってこのような実施形態の重量およびスペースの減少につなげる。図３６ａ、図３６ｂおよび図３６ｃは、様々な実施形態の変換器の様々な構成要素から回転動力を取り出す方法を示すために、１つの組み合わせを示す。接続を変化させることによって本明細書で提供される他の構成を達成する方法が、当業者には容易に理解されることは明白であり、単に記載された組み合わせを例示するために、全ての、またはこれ以上の組み合わせさえ示すことは不必要に煩わしく、膨大である。したがって図３５および図３６ａで示す実施形態は、必要に応じて改造して、別個の同軸でない平行の動力路を必要とせずに、以上または以下で挙げる変形のいずれも生成することができる。
【０１７６】
次に図３７ａを参照すると、変速機３７００の代替実施形態が図示されている。この実施形態では、出力ディスク３７１１が以前の実施形態のケースの一部として形成されて、回転ハブシェル３７４０を形成する。このような実施形態は、オートバイまたは自転車などの用途に非常に適している。前述したように、本記述のサイズを削減するために、この実施形態と前述した実施形態の有意の違いのみを記載する。この実施形態では、入力トルクを入力ホィール３７３０に供給し、これはベルトのプーリまたは鎖のスプロケットまたは同様の装置でよい。次に、入力ホィール３７７０を圧入またはスプライン接続または２つの回転構成要素の角度位置合わせを維持する他の適切な方法によって、中空の駆動シャフト３７６９の外側に取り付ける。駆動シャフト３７６９は、端キャップ３７４１と呼ばれるハブシェル３７４０の着脱式端部を通る。端キャップは概ね環状のディスクであり、駆動シャフト３７６９を通して変速機３７００の内側に入れることができるボアを中心に有し、ハブシェル３７４０の内径と対合する外径を有する。端キャップ３７４１は、端キャップ３７４０に締結することができるか、ハブシェルにねじ込んで、変速機３７００の内部構成要素を封入することができる。図示の実施形態の端キャップ３７４１は、軸力発生装置３７６０の位置決めおよび支持のために、外径の内側に軸受け表面および対応する軸受けを有し、内径には、端キャップ３７４１と駆動シャフト３７６９の間に支持を提供する軸受け表面および対応する軸受けを有する。
【０１７７】
駆動シャフト３７６９は入力軸３７５１上に適合して、その周囲で回転し、これはフレームナット３７５２によって車両フレーム３７１５に係留された中空の管であり、変速機３７００に支持を提供する。入力軸３７５１はシフト棒３７７１を含み、これは図１で示したような前記の実施形態で記載されたシフト棒と同様である。この実施形態のシフト棒３７７１は、車両フレーム３７１５を越えて延在する入力軸３７５１の端部上にねじ込まれたシフトキャップ３７４３によって起動される。シフトキャップ３７４３は管状キャップであり、その内面には、入力軸３７５１の外面に形成された相補的な外ねじの組と対合する１組の内ねじが形成される。シフト棒３７７１の端部は、シフトキャップ３７４３の入力端に形成された穴を通って延在し、それ自体がねじ付きであり、シフトキャップ３７４３をシフト棒３７７１に締結することができる。シフト棒３７７１を回転することにより、梯形ねじまたは他のねじでもよいそのねじによって軸方向に動作し、シフト棒３７７１がシフトキャップ３７４３にであるので、シフト棒３７７１も軸方向に動作して、シフトガイド３７１３およびアイドラ３７１８を動作させ、それによって変速機３７００をシフトする。
【０１７８】
さらに図３７ａで示す実施形態を参照すると、駆動シャフト３７６９は入力軸３７５１、およびころ軸受けまたは他のラジアル支持軸受けでよい１つまたは複数のシャフト支持軸受け３７７２に載り、それに支持される。駆動シャフト３７６９は、前記の実施形態と同様に軸力発生装置３７６０にトルクを提供する。本明細書に記載された軸力発生装置はいずれもこの変速機３７００で使用することができ、この実施形態は、前記の実施形態と同様に、駆動ディスク３７３４および軸受けディスク３７６０にトルクを分配するスプラインまたは他の適切な機構によって、駆動シャフト３７６９で駆動されるねじ３７３５を使用する。この実施形態では、変速機３７００の内側に許容される異物の量を制限するために、入力ホィール３７７０の内径と入力軸３７５１の外径との間に駆動シャフト３７６９の端部を越えて駆動シール３７２２を設ける。ケースキャップ３７４２と入力ホィールの間に別のシール（図示せず）を使用して、端キャップ３７４１と駆動シャフト３７６９の間から異物粒子の侵入を制限することができる。駆動シール３７２２はＯリングシール、リップシールまたは他の適切なシールでよい。図示の実施形態は、前述した実施形態と同様の保持器３７８９も使用するが、図示の変速機３７００は軸の軸受け３７９９を使用して、軸３７０３上で玉１を支持する。軸の軸受け３７９９はころ軸受けまたは他の適切な軸受けでよく、玉とその軸３７０３の間の摩擦を軽減することができる。本明細書に記載されるか、当業者に知られる玉および玉軸の様々な実施形態はいずれも、発生する摩擦を軽減するために使用することができる。
【０１７９】
さらに図３７ａで示す実施形態を参照すると、保持器３７８９およびシフト棒３７７１は、出力軸３７５３によって出力側で支持される。出力軸３７５３は多少管状の支持部材であり、ハブシェル３７４０の出力端に形成されたボアの中で、保持器３７８９と出力側の車両フレーム３７１５の間に配置される。出力軸３７５３は、ハブシェル３７４０の外径と内径の間に形成された軸受け軌道輪および軸受けを有し、出力軸３７５３が変速機３７００の出力側に支持を提供するにつれて、２つの構成要素の相対的回転を可能にする。出力シャフトは、出力支持ナット３７５４によって車両フレーム３７１５に締め付けられる。
【０１８０】
図３７ａで示すように、この変速機３７００は、シフトキャップ３７４３に巻き付けられて、これに回転力を与えるシフトコード３７５５に張力を提供することによってシフトされる。シフトコード３７５５は、張力を提供することができる係留具であり、運転手が変速機３７００をシフトするために使用するシフトレバー（図示せず）によって起動される。幾つかの実施形態では、シフトコード３７５５は押し引きの両方が可能な案内ワイヤであり、したがって変速機３７００からシフトレバーには１つしか同軸のガイド線（図示せず）を通る必要がない。シフトコード３７５５は、ハウジング止め部３７１６によって、運転者が使用するシフトレバーからのシフトキャップとの間に通す。ハウジング止め部３７１６は、シフトコード３７５５をシフトキャップ３７４３へと案内する車両フレーム３７１５の延長部である。図示の実施形態では、止め部ガイド３７１６は、シフトコード３７５５が通り、案内されるスロットがその長さに沿って形成された多少円筒形の延長部である。他の態様では、図３７ａで示す変速機３７００は本明細書で示す他の実施形態と同様である。
【０１８１】
図３７ａで示すものと同様の別の実施形態が、図３７ｂに図示されている。この実施形態では、出力ディスク３７１１もケース３７４０に固定されるが、ケース３７４０は固定され、回転しない。しかしこの実施形態では、図３６ａで示す実施形態と同様に、３７４０。つまりこの場合も出力がアイドラ３７１８を通る。この実施形態では、アイドラ３７１８を、図３６ａの実施形態で記載したのと同様の可動出力シャフト３７５３に取り付ける。出力シャフト３７５３は出力スプライン３７５４の出力側の遠い方の端部で終了し、これによって可動出力シャフト３７５３を、変速機３７００によってトルクが供給されるどの装置にも結合することができる。この実施形態では、トルクは、スプロケット（図示せず）、入力歯車（図示せず）、または他の既知の結合手段によって入力シャフト３７７２を介して変速機３７００に供給される。次に、トルクは以前の実施形態で記載されたように入力ディスク３７３４へと通過する。しかし、図３７ａに関して述べたように、玉３７０１は出力ディスク３７１１の表面に沿って進み、トルクをアイドラ３７１８に伝達する。
【０１８２】
図３６ａで示した実施形態と同様に、アイドラ３７１８を介してトルク出力を供給することにより、この実施形態のシフトガイド３７１３は、出力シャフト３７５３の外面にある軸受け３７１７に支持される。この変速機３７００は、シフト棒３７７１を軸方向に動作させることによってシフトし、アクチュエータ３７４３によって起動する。アクチュエータは、図３７ａのシフトキャップ、または起動モータまたは手動によって制御されるホィールまたは歯車でよいか、アクチュエータ３７４３は、１つまたは複数の液圧ピストンのように、シフト棒３７７１を軸方向に位置決めする他の任意の機構でよい。幾つかの実施形態では、軸力発生装置３９６０および図３９ａで以下に示すシフト機構を使用する。この実施形態を通して、他の変速機のタイプと比較して、非常に高い効率および非常に少ない摩擦損で非常に高い伝達比を獲得することができる。
【０１８３】
図３８は、本明細書に記載された変速機の多くで使用できる玉軸３８０３の代替実施形態を示す。この実施形態では、玉軸３８０３の体系に形成されたねじ山３８１０によって玉１のボア内に油が給送される。ボアの近傍で玉１の表面に付着する油の層は、玉１が回転するにつれて軸３８０３の周囲で引っ張られ、これが付着した表面と同じ速度で軸３８０３の周囲を移動し、これは追加的に隣接する油の層を引っ張り、これは、表面層からの個々の距離に応じて、油の粘度を生成する同じ引力によって結合する強度が低下する一方である。これらの油の層が軸の周囲で引っ張られるにつれ、層にある特定量の油の前縁が軸３８０３の外面に形成された１組のねじ山３８１０の表面によって剪断される。ねじ山３８１０は、梯形ねじまたは本明細書に記載された給送作用に適切な他のタイプのねじ山でよい。各量の油がねじ山３８１０の半径の外側にある隣接層から剪断されるにつれ、これは同じ作用によってその後に剪断される同様の層によって置換される。ねじ山３８１０は、玉１のボアに導入されるように成形されるので、剪断される油の量は、その背後で発生するさらなる剪断作用によって連続的に置換されるにつれ、玉１の内側で移動する。これが継続するにつれ、油は、自身の自然な引力によって玉１のボアに押し込まれ、ある種の給送作用を生成する。したがって、この「給送」作用は油の粘度に比例する。この給送効果を促進するために、多くの実施形態では任意の特定の実施形態の玉１が経験するスピン速度の範囲にわたって経験する剪断率で、ニュートン流体として作用する潤滑剤を、使用するように選択する。
【０１８４】
さらに図３８を参照すると、ねじ山３８１０は、油を玉１に流入させる置換剪断作用を生成するために、玉軸３８０３の軸線に沿って玉１の縁部のわずかに外側にある点で開始する。玉１の外側でねじ山３８１０が延在する距離は、１インチの１０００分の０．５と２インチの間でよく、他の実施形態では、多少製造費および他の考慮事項に応じて、距離は１インチの１０００分の１０から１インチでよい。図示の実施形態のねじ山３８１０は、玉１のボア内に延在し、玉軸３８０３の残りの部分より直径が小さい玉軸３８０３の長手方向長さによって形成された容器３８２０内で、玉の内側のどこかで停止する。この容器３８２０は、玉軸の外径が再び玉１の内径付近まで増加する容器の端部３８３０で、玉１の内側で終了し、したがって油は、玉軸３８０３と玉１の内面との間の小さいギャップで玉１から強制的に流出し、その結果、この２つの構成要素間に潤滑膜を形成する高圧の油が供給される。幾つかの実施形態では、容器３８２０は存在せず、ねじ山３８１０は単にボアの中央付近で終了する。
【０１８５】
漏出する油の量と、玉軸３８０３と玉１の内面間のギャップのサイズを制御することによって玉１のボアの潤滑圧力を維持するために給送される量との間に平衡を生成することができる。この平衡は、油の粘度、ギャップのサイズおよび玉１の回転速度に依存する。容器の端部３８３０は玉１の中央付近に配置されるものとして図示されているが、これは例示の目的だけであり、用途に応じて、容器３８２０は玉１の他方端の方に近いか、ねじ山３８１０に近い方で終了してもよい。他の同様の実施形態では、図２３で示すものと同様に、玉１を通るボアの内部に形成したねじ山によってこの同じ方向が形成されるが、玉１と玉軸３８０３の中央付近に形成された容器３８２０内で終了するねじ山３８１０は、この実施形態に記載された通りに形成される。
【０１８６】
次に図３９ａ、図３９ｂおよび図３９ｃを参照すると、別の代替軸力発生装置３９６０が図示されている。この実施形態では、ねじ３９３５を入力ディスク３９３４ではなく軸受けディスク（図示せず）の内部ボアに配置する。この実施形態では、ねじ３９３５は、駆動シャフトの一致するスプラインと対合するスプライン３９７５を介して、駆動シャフト（図示せず）によって直接駆動される。ねじ３９３５は、ねじの中心傾斜路３９９８およびディスクの中心傾斜路３９９９を介して入力ディスク３９３４に、および自身のねじ山３９７６および軸受けディスクのボアの内面に形成された対応する組の内ねじ（図示せず）を介して軸受けディスクへとトルクを分配する。ねじ３９３５が駆動シャフトによって回転するにつれ、ねじ３９３５の出力端に形成された１組のねじ中心傾斜路３９９８が回転し、相補的な組のディスク中心傾斜路３９９９と係合して、これを回転する。ディスク中心傾斜路３９９９は、入力ディスク３９３４の内側に形成されたスラストワッシャ表面上でその内径付近に形成され、ねじ中心傾斜路３９９８によって回転すると、ディスク中心傾斜路３９９９が、中心ラム３９９８、３９９９の傾斜表面の反応から入力ディスク３９３４へトルクおよび軸力を加え始める。また、ねじ３９３５の回転は、ねじ山３９７６を軸受けディスクのねじ山と係合させ、軸受けディスクの回転を開始させる。
【０１８７】
次に図示の実施形態の図３９ａを参照すると、軸力発生装置３９６０はアイドラ３９１８の位置から直接影響を受ける。この実施形態では、アイドラアセンブリは管状延長部を有し、これはプーリスタンド３９３０と呼ばれ、入力側のスラストガイド３７１３から延在し、外側へと放射状に広がる環状延長部内の入力ディスク３９３４付近で終了する。固定リンク３９１６、第１リンクピン３９１７、短リンク３９１２、カムリンク３９１４、カムリンクピン３９１５および静止カムピン３９２３で構成された連結アセンブリは、プーリスタンド３９３０からねじ３９３５に向かって軸方向に延在し、伝達比に応じてねじ３９３５を軸方向で位置決めする。リンク３９１６、３９１２および３９１４は概ね細長い支柱である。固定リンク３９１６はプーリスタンド３９３０の入力端からねじ３９３５に向かって延在し、第１リンクピン３９１７によって中間の短リンク３９１２に接続される。第１リンクピン３９１７は固定リンク３９１６と短リンク３９１２の間に浮動ピン継ぎ手を形成し、したがって２つのリンク３９１６、３９１２がシフト中に軸方向に移動するにつれ、短リンク３９１２が第１リンクピン３９１７の周囲で回転することができる。短リンク３９１２は、カムリンクピン３９１５によって他方端がカムリンク３９１４に接続され、それによって浮動ピン継ぎ手を形成する。カムリンク３９１４は、軸３９７１または別の静止構成要素に固定された静止カムピン３９２３によって軸方向に固定され、アイドラ３９１８が軸方向に移動するにつれてカムリンク３９１４が回転する中心となるピン継ぎ手を形成する。
【０１８８】
以下の説明では図面を単純にするために、図１の軸受けディスク６０、傾斜路軸受け６２、周囲傾斜路６１および入力ディスク傾斜路６４は別個には図示されず、同様の構成要素を使用して、この実施形態でも同様の機能を達成することができる。図３９ａ、図３９ｂおよび図３９ｃで示す軸力発生装置３９６０が高い伝達比である場合、アイドラ３９１８は軸方向の位置で遠い入力側に配置され、したがって固定リンク３９１６も入力側に向かって最も遠い軸方向の点に配置される。第１リンクピン３９１７、短リンク３９１２および第２リンクピン３９２１は全て、入力側に向かって配置され、したがってカムリンク３９１４は、カム表面（別個には図示せず）がねじ３９３５から離れる方向に回転するように静止カムピン３９２３の周囲で配向される。カムリンク３９１４は、固定した静止カムピン３９２３の周囲で回転すると、ねじ３９３５にカム力を加えて、低い伝達比の場合にねじを出力側へと押しやる。しかし、低い伝達比では図示のようにカムリンク３９１４のカム表面が回転して、ねじ３９３５から離れる。これによってねじ３９３５は出力側に向かって最も遠い点に落ち着き、その結果、ねじのねじ山３９７６との係合を維持するために、軸受けディスクが入力側から出力側を見てねじ３９３５の周囲で反時計回りに回転する。こうなると、軸受け傾斜路が反時計回りに回転し、それによってディスク軸受け（ここでは図示しないが、図１に関して前述したものと同様）が、軸受けディスク傾斜路と入力ディスク３９３４の傾斜路の間で軸受けがほとんどまたは全く軸力を提供しない点まで回転する。
【０１８９】
一方、図３９ａで見た状態でねじ３９３５が左側の極端な位置にあるので、ねじの中心傾斜路３９９８はディスクの中心傾斜路３９９９と十分に係合し、したがって入力ディスク３９３４は時計回りにわずかに回転して、ねじ３９３５を最も遠い出力側の位置に軸方向に位置決めすることができる。この方法で入力ディスク３９３４を回転することは、入力ディスク傾斜路が軸受けディスク傾斜路の反対方向に回転しているということであり、それによって周囲傾斜路および軸受けのアンロードの効果が増幅される。このような状態で、軸力の大部分または全部が中心傾斜路３９９８、３９９９によって加えられ、周囲傾斜路が生成する軸力は、あってもほとんどない。
【０１９０】
アイドラ３９１８が出力側に向かって移動して、より低い伝達比へとシフトするにつれ、固定リンク３９１６が軸方向にねじ３９３５から離れ、カムリンク３９１４が静止カムピン３９２３の周囲で回転するので、連結アセンブリが延長する。カムリンク３９１４がカムリンクピン３９２３の周囲で回転するにつれ、固定リンク３９１６の軸方向の動作がカムリンク３９１４の一方端に作用し、他方端はねじ３９３５に向かって移動して、それによって固定リンク３９１６が加える軸力の方向を反転させる。カムリンク３９１４に生成する様々な接続場所の長さを調節することにより、固定リンク３９１６が加える軸力は、レバーの作用によって減少させるか、拡大することができる。カムリンク３９１４のカム端は、ねじ３９３５の出力側にあるスラストワッシャ３９２４に軸力を加える。スラストワッシャ３９２４はねじのスラスト軸受け３９２５および軸受け軌道輪３９２６と係合して、その結果の軸力をねじ３９３５に加える。これに応答して、ねじ３９３５は入力側に向かって軸方向に動作し、そのねじ山３９７６が、入力側から出力側を見て軸受けディスクを時計回りに回転し、周囲傾斜路を回転させ、したがって傾斜路軸受けが周囲傾斜路に沿って軸力の生成を開始する位置まで動作する。それと同時に、ねじ３９３５が入力側に向かって軸方向に移動するので、ねじ中心傾斜路３９９８はディスク中心傾斜路３９９９から係合解除し、入力ディスク３９３４がねじ３９３５に対して反時計回りに回転して、再び周囲傾斜路軸受けが軸力を発生する位置へと移動するのを補助する。連結アセンブリのこのレバー作用を通して、この実施形態の軸力発生装置３９６０は、中心傾斜路３９９８、３９９９と周囲傾斜路の間で軸力およびトルクを効率的に分配する。
【０１９１】
図３９ａには、変速機の全体的サイズを削減することができる図５の代替脚部アセンブリも図示されている。図示の実施形態では、ローラ３９０４が図５の脚部２と比較して、脚部３９０２の半径方向内側に位置決めされる。また、入力ディスク３４および出力ディスク（図示せず）は、軸線に近い方の点で玉１と接触し、これはアイドラ１８にかかる負荷を軽減し、変速機がさらに多くのトルクを担持できるようにする。これら２つの改造では、この実施形態の入力ディスク３４および出力ディスク（図示せず）は全体の直径を、線「Ｏ．Ｄ．」で示すようにこの実施形態の２つの対角線で反対側の玉３９０１上で最も遠い対向点とほぼ同じ直径まで減少させることができる。
【０１９２】
図３９ａで示す実施形態の別の特徴は、改造したシフトアセンブリである。この実施形態のローラ３９０４は、凸面半径ではなく外縁に凹面半径３９０５がそれぞれあるプーリとして形成する。これによってローラ３９０４は玉軸３９０３を位置合わせするという機能を果たすことができるが、プーリとして作用し、変速機をシフトするために、玉軸３９０３および玉３９０１の軸線を変化させることもできる。図１および図６に関して述べた可撓性ケーブル１５５、または同様のシフトケーブルを一方側のローラ３９０４に巻き付けることができ、したがって張力を加えると、これらのローラ３９０４が相互に近づき、それによって変速機をシフトする。シフトケーブル（図３９では図示せず）は、案内ローラ３９５１によって保持器（図１の項目８９）を通してローラ３９０４へと案内することができ、ガイドローラは図示の実施形態では案内シャフト３９５２上でプーリスタンド３９３０の出力端に装着されたプーリでもある。
【０１９３】
幾つかの実施形態では、案内ローラ３９５１および案内シャフト３９５２は、玉軸３９０３が変速機の軸線に対して角度を変化させるにつれ、ローラ３９０４とのプーリタイプの位置合わせを維持するために、案内ローラ３９５１の軸線を旋回できるように設計される。幾つかの実施形態では、これは案内シャフト３９５２をピボット継ぎ手またはトラニオン、または知られている他の方法でプーリスタンド３９３０に装着することによって達成される。この実施形態では、１つのシフトケーブルが玉３９０１の入力側または出力側で１組のローラ３９０４に作用することができ、ばね（図示せず）が玉軸３９０３にバイアス付与して、他の方向にシフトする。他の実施形態では、２本のシフトケーブルを使用し、一方側にある１本はローラ３９０４の側部を半径方向内側に引っ張り、玉３９０１の反対端にある別のケーブルは、ローラ３９０４の個々の側を半径方向内側に引っ張り、したがって変速機をシフトする。このような実施形態では、第２プーリスタンド３９３０または他の適切な構造をシフトガイド３９１３の出力側に形成し、対応する案内シャフト３９２５および案内ローラ３９５１の組を第２プーリスタンド３９３０に装着する。このような実施形態のケーブル（図示せず）は、軸３９７１に形成した穴またはスロット（図示せず）を通過し、軸３９７１を介して変速機を出る。ケーブルは、軸３９７１のいずれかまたは両方の端部から出るか、軸３９７１を通して形成された追加の穴から入力ディスク（図示せず）および出力ディスク（これも図示せず）を越えて軸方向に通ることができるか、出力ディスクのハブ（図示せず）は回転ハブである。ケーブルが通る穴および／またはスロットは、丸くした縁部を使用することによってケーブル材料の寿命を最大限にするように設計され、このような装置は、ケーブルを搬送するために軸および変速機の様々な位置で使用される。
【０１９４】
図３９ａ、図４０ａおよび図４０ｂを参照すると、図３９ａの軸力発生装置３９６０の連結アセンブリ４０００の１つの実施形態が図示されている。図示の連結アセンブリ４０００も固定リンク３９１６、第１リンクピン３９１７、短リンク３９１２、第２リンクピン３９２１、カムリンク３９１４、カムリンクピン３９１５および静止カムピンで構成する。この実施形態の固定リンク３９１６は、図３９ａのプーリスタンド３９３０にしっかり取り付けた第１端、および第１端に面していない第２端を有し、それを通って形成されたピン継ぎ手穴を有する細長い支柱である。固定リンク３９１６は、軸３９７１の側部に沿って概ね平衡である。第１リンクピン３９１７は、固定リンク３９１６の第２端にある穴の中に配置され、これは、第２端をに接合して、第１端および第２端の両方。カムリンクピン３９１５は、短リンク３９１２の第２端にある穴の中に配置され、短リンク３９１２の第２端をカムリンク３９１４に形成したピン継ぎ手穴を介してカムリンク３９１４の第１端に接合する。カムリンク３９１４は、第１端および反対側のカム端という２つの端部を有し、これは外縁に形成されたカム表面４０２０を有する。カムリンク３９１４は、第１端とカム端との間の中間に形成された第２品継ぎ手穴も有し、これに静止カムピン３９２３が通る。静止カムピン３９２３は軸３９７１のような変速機の静止部品に固定され、したがってカムリンク３９１４の回転の中心となる軸線を形成する。
【０１９５】
図４０ａは、非常に高い伝達比に対応する収縮状態にある連結アセンブリ４０００を示し、ここでは固定リンクは図３９ａで上述したように変速機の入力端に向かって最後まで移動している。図４０ｂは、低い伝達比に対応する延長状態で連結アセンブリ４０００を示す。上述したように、カムリンク３９１４は、変速機をハイからローへとシフトするにつれ、軸力の発生を中心傾斜路３９９８、３９９９から周囲傾斜路へとシフトするために、ねじ３９３５に軸力を加える。また、変速機をローからハイにシフトすると、カムリンク３９１４がねじ３９３５に加えられる軸力の量を減少させ、ねじ３９３５が出力端に向かって軸方向に移動できるようにし、それによって軸力の発生を周囲傾斜路から中心傾斜路３９９８、３９９９へとシフトする。
【０１９６】
図４０ａおよび図４０ｂで示すように、カムリンク３９１４のカム表面４０２０は、多種多様のロードおよびアンロードプロフィールを提供するように設計することができる。実際、この実施形態では第２カム表面４０１０をカムリンク３９１４の第１端に設ける。図４０ａで示すように、非常に高い伝達比では、カム表面４０２０が十分にアンロードされ、ねじ３９３５に加える軸力があったとしても最少量である。しかし、幾つかの実施形態では、様々な速度比でより大量の軸力を加える必要があり、この場合、最高の伝達比では、第２カム表面４０１０がねじへの軸力を増加させ、これによって一部の軸力発生を移動して周囲ディスクへと戻し、高い伝達比で必要となる軸力の量を増加させる。これは、特定の用途で望ましいトルクと速度のプロフィールに応じて、軸力発生装置４０６０による軸力の発生の制御を変化させるために含むことができる変形の一例にすぎない。
【０１９７】
本明細書に記載された実施形態は、法律の説明的要件を満たし、例を提供するために提供した例である。これらの例は、誰もが使用してよい実施例にすぎず、いかなる意味でも制限を意図するものではない。したがって、本発明は、請求の範囲によって定義され、本明細書で使用した例または条件のいずれによっても定義されない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変速度変速機であって、
縦軸と、
前記縦軸の周囲に放射状に分布した複数の玉であって、それぞれが回転の中心である傾斜可能な軸線を有している複数の玉と、
前記玉に隣接して位置決めされ、前記玉それぞれと接触する回転可能な入力ディスクと、
前記入力ディスクの反対側で前記玉に隣接して位置決めされ、前記玉それぞれと接触する固定出力ディスクと、
一定の外径を有し、前記玉それぞれの半径方向内側に位置決めされ、それと接触する回転可能なアイドラと、
玉の半径方向の位置および軸方向の位置合わせを維持するような構成であり、前記縦軸の周囲で回転可能である保持器と、
前記アイドラからトルク出力を受け取り、前記トルク出力を前記変速機の外側へ伝達するような構成であり、アイドラに接続されたアイドラシャフトと
を備えた可変速度変速機。
【請求項２】
前記入力ディスク、前記玉、前記アイドラおよび前記出力ディスクの間の牽引力を増加させる軸力を発生するような構成である軸力発生装置をさらに備える、請求項１に記載の可変速度変速機。
【請求項３】
前記軸力発生装置が生成する軸力の量が、前記変速機の前記伝達比の関数である、請求項２に記載の可変速度変速機。
【請求項４】
前記入力ディスク、前記玉、前記出力ディスク、および前記アイドラがそれぞれ、摩擦を増大させるコーティング材料で被覆された接触表面を有する、請求項３に記載の可変速度変速機。
【請求項５】
前記コーティング材料がセラミックである、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項６】
前記コーティング材料がサーメットである、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項７】
前記コーティングが、窒化シリコン、シリコンカーバイド、無電解ニッケル、めっきニッケル、またはその組み合わせで構成されたグループから選択された材料である、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項８】
前記コーティング材料の厚さが０．２５ミクロンと５ミクロンの間である、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項９】
前記コーティング材料の厚さが０．５ミクロンと４ミクロンの間である、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項１０】
可変速度変速機であって、
縦軸と、
前記縦軸の周囲に放射状に分布した複数の第１の玉であって、それぞれが回転の中心である傾斜可能な軸線を有する複数の第１の玉と、
前記縦軸の周囲に放射状に分布した複数の第２の玉とであって、それぞれが回転の中心である傾斜可能な軸線を有する第２の玉と、
前記第１複数の玉に隣接して位置決めされ、前記第１複数の玉それぞれと接触する第１回転式入力ディスクと、
前記第２複数の玉に隣接して位置決めされ、前記第１複数の玉それぞれと接触する第２回転式入力ディスクと、
前記縦軸と同軸であり、前記第１および第２複数の入力ディスクと接続する入力シャフトと、
前記第１、第２複数の玉の間に位置決めされ、前記第１および第２複数の玉それぞれと接触する回転式出力ディスクと、
前記第１複数の玉それぞれの半径方向内側に位置決めされ、それと接触する概ね円筒形の第１アイドラと、
前記第２複数の玉それぞれの半径方向内側に位置決めされ、それと接触する概ね円筒形の第２アイドラと
を備えた可変速度変速機。
【請求項１１】
前記入力ディスク、前記玉、前記アイドラおよび前記出力ディスクの間の牽引力を増加させる軸力を発生するような構成である軸力発生装置をさらに備える、請求項１０に記載の可変速度変速機。
【請求項１２】
前記軸力発生装置が生成する軸力の量が、前記変速機の前記伝達比の関数である、請求項１１に記載の可変速度変速機。
【請求項１３】
前記入力ディスク、前記玉、前記出力ディスク、および前記アイドラがそれぞれ、摩擦を増大させるコーティング材料で被覆された接触表面を有する、請求項１２に記載の可変速度変速機。
【請求項１４】
前記コーティング材料がセラミックである、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１５】
前記コーティング材料がサーメットである、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１６】
前記コーティングが、窒化シリコン、シリコンカーバイド、無電解ニッケル、めっきニッケル、またはその組み合わせで構成されたグループから選択された材料である、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１７】
前記コーティング材料の厚さが０．２５ミクロンと５ミクロンの間である、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１８】
前記コーティング材料の厚さが０．５ミクロンと４ミクロンの間である、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１９】
回転牽引可変速度変換器であって、
縦軸と、
前記縦軸の周囲に分布した複数の丸い速度調節装置であって、それぞれが回転の中心である傾斜可能な軸線を有している速度調節装置と、
前記縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、前記速度調節装置それぞれに隣接して位置決めされ、それと接触する入力ディスクと、
前記縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、前記速度調節装置それぞれに隣接して位置決めされ、それと接触する出力ディスクと、
前記入力ディスク、前記出力ディスクおよび前記複数の速度調節装置の間の接触力を増加させるために軸力を提供するような構成である軸力発生装置と
を備えており、
前記軸力発生装置が、さらに、
前記縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、外径および内径を有し、その内径に形成されたねじ付きボアを有する軸受けディスクと、
前記軸受けディスクの第１側でその外径付近に取り付けられた複数の周囲傾斜路と、
複数の軸受けディスク傾斜路と係合するような構成である複数の軸受けと、
前記速度調節装置の反対側で前記入力ディスクに装着され、前記軸受けと係合するような構成である複数の入力ディスクと、
前記縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、その外面に沿って形成したオスねじを有し、オスねじが前記軸受けディスクの前記ねじ付きボアと係合するような構成である概ね円筒形のねじと、
前記ねじの端部に取り付けられ、前記速度調節装置に面する複数のねじ中心傾斜路と、
前記入力ディスクに取り付けられ、前記複数のねじ中心傾斜路と係合するような構成である複数の入力ディスク中心傾斜路と
を備える回転牽引可変速度変換器。
【請求項２０】
前記軸力発生装置がさらに、
前記ねじの前記端部と接触するスラスト軸受けと、
前記縦軸に沿って位置決めされ、前記スラスト軸受けに軸力を提供して、伝達比のシフトに応答して前記ねじを前記入力ディスクあら離す傾向があるように構成された連結アセンブリとを備え、
前記連結アセンブリが、適切な量の軸力を伝達比の関数として前記スラスト軸受けに提供する、請求項１９に記載の回転牽引可変速度変換器。
【請求項２１】
回転牽引変速機内で複数の傾斜可能な速度調節玉を支持し、位置決めする支持保持器であって、前記複数の玉の各側で入力ディスクおよび出力ディスクを使用し、前記保持器が、
それぞれ外縁から半径方向内側に延在する複数のスロットを有する概ね円形のシートである第１および第２平坦支持ディスクを備え、各スロットが２つの側を有し、さらに、
前記第１、第２支持ディスク間に延在する複数の平坦支持スペーサを備え、各スペーサが前側、後側、第１端および第２端を有し、
前記第１および第２端がそれぞれ装着表面を有し、各装着表面が湾曲した表面を有し、前記スペーサが前記支持ディスクの周囲で前記支持ディスクの溝の間で位置決めされ、したがって湾曲した表面は前記溝の前記側と位置合わせされるものである支持保持器。
【請求項２２】
比率変更機構の支持脚部であって、比率を決定する玉の軸線を形成する軸を傾斜することによって、回転牽引変速機内の伝達比を変更し、前記脚部が、
細長い本体と、
軸接続端と、
前記軸接続端の反対側のカム端と、
前記玉に面する前側、および前記玉に面していない後側と、
前記軸接続端と前記カム端との間の中心支持部分とを備え、
前記軸接続端が、自身を通って形成され、前記軸を受けるような構成であるボアを有し、前記カム端の前記前側に、前記ボアの位置合わせの制御を補助するような構成である凸状に湾曲したカム表面が形成されるものである支持脚部。
【請求項２３】
個々の傾斜可能な軸線の周囲で回転可能な複数の玉、前記複数の玉それぞれの一方側にあって、それと接触する入力ディスク、および前記複数の玉それぞれの別の側にあって、それと接触する出力ディスクを使用し、可変速度回転牽引変速機に使用する流体給送玉であって、
前記玉の直径を通して形成され、前記玉を通る円筒形の内面を生成するボアを有する球形の玉と、
前記玉の前記内面に形成され、前記玉を通って延在する少なくとも１つの螺旋溝とを備えるものである流体給送玉。
【請求項２４】
自身を通って形成された直径沿いのボアによって形成された個々の軸線を有する複数の玉、前記複数の玉それぞれの一方側にあって、それと接触する入力ディスク、および前記複数の玉それぞれの別の側にあって、それと接触する出力ディスクを使用し、可変速度回転牽引変速機に使用する流体給送軸であって、
前記玉を通る前記ボアより直径が小さく、第１および第２端ならびに中央領域を有する概ね円筒形の軸を備え、前記軸が個々の玉の前記ボア内で適切に位置決めされると、前記第１および第２端が前記玉の対向する側から延在し、前記中央領域が前記玉内にあり、さらに、
前記軸の外面に形成された少なくとも１つの螺旋溝を備え、前記螺旋溝が、前記玉の外側の１点で開始し、前記中央領域の少なくとも一部の中に延在するものである流体給送軸。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの螺旋溝がさらに、梯形ねじを備える、請求項２４に記載の流体給送軸。
【請求項２６】
前記梯形ねじが、前記玉の前記側を越えて１インチの１０００分の０．５から２インチの距離だけ延在する、請求項２４に記載の流体給送軸。
【請求項２７】
前記梯形ねじが、前記玉の前記側を越えて１インチの１０００分の１０から１インチの距離だけ延在する、請求項２４に記載の流体給送軸。
【請求項２８】
さらに、前記中央領域の一部に形成された容器区域を備える、請求項２７に記載の流体給送軸。
【請求項２９】
縦軸を有する可変速度回転牽引変速機のシフト機構で、前記縦軸の周囲で平面で位置合わせした状態で分布した複数の傾斜玉を使用し、前記変速機の伝達比を制御するために、各玉が対向する側で入力ディスクおよび出力ディスクと接触し、
前記縦軸に沿って延在する管状変速機軸と、
前記複数の玉のうち対応するものを通して形成されたボアを通って延在し、対応する玉の玉が回転する中心となる傾斜可能な軸線を形成する複数の玉軸とを備え、各玉軸が、それぞれ前記玉から延在する２つの端部を有し、さらに、
複数の脚部を備え、１本の脚部が前記玉軸の前記端それぞれに接続し、前記脚部が前記変速機軸に向かって半径方向内側に延在し、さらに、
前記変速機軸の周囲に同軸で位置決めされ、前記玉それぞれの半径方向内側にあって、それと接触するほぼ一定の外径を有するアイドラと、
前記アイドラの各端に１つずつある２つのディスク形シフトガイドとを備え、それぞれが前記アイドラに面する平坦な傘、および前記アイドラに面していない凸状に湾曲した側を有し、シフトガイドが半径方向に延在して、前記玉の前記対応する側にある個々の前記脚部の全てと接触し、さらに、
脚部ごとに１つずつの複数のローラプーリを備え、各ローラプーリが、前記玉に面していないその個々の脚部の側部に取り付けられ、さらに、
前記シフトガイドの少なくとも１つから軸方向に延在する概ね円筒形のプーリスタンドと、
前記プーリスタンドの周囲に放射状に位置決めされ、それに取り付けられた複数の案内プーリと、
第１および第２端を有する可撓性係留具とを備え、前記第１端は前記軸を通って延在して、スロットから出て、これはプーリスタンドの近位側で軸に形成され、係留具の前記第１端はさらに、前記ローラプーリそれぞれおよび前記案内プーリそれぞれに巻き付けられ、前記第２端は前記軸を出てシフトレバーへと延在し、案内プーリはそれぞれ１つまたは複数のピボット継ぎ手に装着されて、各案内プーリとその個々のローラプーリとの位置合わせを維持し、係留具がシフトレバーによって引かれると、前記第２端が前記ローラプーリそれぞれを引っ張り、前記変速機をシフトするものであるシフト機構。
【請求項３０】
縦軸を有する可変速度変速機のシフト機構であって、複数の傾斜玉を使用し、それぞれが前記変速機の伝達比を制御するために個々の玉の中心から玉の半径を有し、
それぞれが対応する玉を通して形成されたボアを通って延在し、前記対応する玉の前記傾斜可能な軸線を形成する複数の玉軸を備え、各玉軸が、それぞれ前記玉から延在する２つの端部を有し、さらに、
複数の脚部を備え、１本の脚部が前記玉軸の前記端それぞれに接続し、前記脚部が前記変速機軸に向かって半径方向内側に延在し、さらに、
前記玉それぞれと同軸かつ半径方向内側に位置決めされ、それと接触し、ほぼ一定半径の概ね円筒形のアイドラと、
前記アイドラの各端に１つずつある第１および第２ディスク形シフトガイドとを備え、それぞれが前記アイドラに面する平坦な側と、前記アイドラに面していない凸状湾曲側とを有し、シフトガイドが半径方向に延在して、前記玉の前記対応する側にある個々の脚部の全てに接触し、さらに、
それぞれが案内ホィール半径を有する複数の案内ホィールを備え、脚部ごとに１つの案内ホィールがあり、各案内ホィールは、個々の脚部の半径方向内側に端部に回転自在に装着され、前記案内ホィールが個々のシフトガイドの湾曲表面と接触し、
凸状湾曲の個々の形状は、１組の２次元座標によって決定され、その起点は前記縦軸と、任意の２つの直径沿いに反対側の玉の中心を通って引いた線との交差点を中心とし、前記座標が、前記案内ホィール表面と前記シフトガイド表面との接触点の位置を、前記アイドラおよびシフトガイドの前記軸方向動作の関数として表し、前記凸状湾曲が前記接触点において前記案内ホィールにほぼ垂直であると仮定するものであるシフト機構。
【請求項３１】
前記凸状湾曲の形状が、前記玉の半径および前記案内ホィールの半径の関数でもある、請求項３０に記載のシフト機構。
【請求項３２】
前記凸状湾曲の形状が、前記アイドラの半径の関数でもある、請求項３１に記載のシフト機構。
【請求項３３】
回転原動機と結合した回転牽引変速機の惰力運転機構であって、変速機は対向する入力ディスクと出力ディスクの間に複数の傾斜可能な速度調節玉を使用して、伝達比を制御し、
前記玉とは反対側の前記入力ディスクの側から延在するコネクタを備え、前記コネクタは第１端および第２端を有し、前記コネクタの前記第１端は前記入力ディスクにしっかり取り付けられ、前記第２端が前記入力ディスクから延在し、さらに、
第１クラッチ端、第２クラッチ端および中央部分を有するクラッチレバーを備え、前記第１クラッチ端が前記コネクタの前記第２端と動作自在に係合し、前記第２クラッチ端が爪に取り付けられ、前記中央部分は自身を通る開口を有し、これはクラッチレバーが旋回する軸線を提供するような構成である支点を形成し、さらに、
前記クラッチレバーを保持するような構成である細長い弾性棒を備え、前記弾性棒は、前記クラッチレバーの前記開口より小さい外側サイズを有し、したがって前記クラッチレバーは自由に回転することができ、前記弾性棒は、前記入力ディスクが回転して、前記入力トルクが停止している場合に前記入力ディスクより低い速度で回転するような構成であり、前記弾性棒は、原動機が再開して、前記入力ディスクが回転していない場合に、前記原動機より遅い速度で回転し、さらに、
外径上に形成した歯を有し、その中心を通って形成され、前記弾性棒が通る穴を有する巣少なくとも１つのラチェット式ディスクと、
前記クラッチレバーの前記第２端に装着され、前記少なくとも１つのラチェット式ディ数の前記歯と係合するような構成である少なくとも１つの爪とを備え、
入力トルクの先行するセッションの後に前記原動機から入力トルクを適用すると、前記ラチェットディスクが回転し、それによって爪が解放され、前記クラッチレバーが前記コネクタを旋回させて、移動させ、前記クラッチレバーとの接触を維持させ、それによって前記入力ディスクが、前記玉と接触するような方向に回転するものである惰力運転機構。
【請求項１】
可変速度変速機であって、
縦軸と、
前記縦軸の周囲に放射状に分布した複数の玉であって、それぞれが回転の中心である傾斜可能な軸線を有している複数の玉と、
前記玉に隣接して位置決めされ、前記玉それぞれと接触する回転可能な入力ディスクと、
前記入力ディスクの反対側で前記玉に隣接して位置決めされ、前記玉それぞれと接触する固定出力ディスクと、
一定の外径を有し、前記玉それぞれの半径方向内側に位置決めされ、それと接触する回転可能なアイドラと、
玉の半径方向の位置および軸方向の位置合わせを維持するような構成であり、前記縦軸の周囲で回転可能である保持器と、
前記アイドラからトルク出力を受け取り、前記トルク出力を前記変速機の外側へ伝達するような構成であり、アイドラに接続されたアイドラシャフトと
を備えた可変速度変速機。
【請求項２】
前記入力ディスク、前記玉、前記アイドラおよび前記出力ディスクの間の牽引力を増加させる軸力を発生するような構成である軸力発生装置をさらに備える、請求項１に記載の可変速度変速機。
【請求項３】
前記軸力発生装置が生成する軸力の量が、前記変速機の前記伝達比の関数である、請求項２に記載の可変速度変速機。
【請求項４】
前記入力ディスク、前記玉、前記出力ディスク、および前記アイドラがそれぞれ、摩擦を増大させるコーティング材料で被覆された接触表面を有する、請求項３に記載の可変速度変速機。
【請求項５】
前記コーティング材料がセラミックである、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項６】
前記コーティング材料がサーメットである、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項７】
前記コーティングが、窒化シリコン、シリコンカーバイド、無電解ニッケル、めっきニッケル、またはその組み合わせで構成されたグループから選択された材料である、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項８】
前記コーティング材料の厚さが０．２５ミクロンと５ミクロンの間である、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項９】
前記コーティング材料の厚さが０．５ミクロンと４ミクロンの間である、請求項４に記載の可変速度変速機。
【請求項１０】
可変速度変速機であって、
縦軸と、
前記縦軸の周囲に放射状に分布した複数の第１の玉であって、それぞれが回転の中心である傾斜可能な軸線を有する複数の第１の玉と、
前記縦軸の周囲に放射状に分布した複数の第２の玉とであって、それぞれが回転の中心である傾斜可能な軸線を有する第２の玉と、
前記第１複数の玉に隣接して位置決めされ、前記第１複数の玉それぞれと接触する第１回転式入力ディスクと、
前記第２複数の玉に隣接して位置決めされ、前記第１複数の玉それぞれと接触する第２回転式入力ディスクと、
前記縦軸と同軸であり、前記第１および第２複数の入力ディスクと接続する入力シャフトと、
前記第１、第２複数の玉の間に位置決めされ、前記第１および第２複数の玉それぞれと接触する回転式出力ディスクと、
前記第１複数の玉それぞれの半径方向内側に位置決めされ、それと接触する概ね円筒形の第１アイドラと、
前記第２複数の玉それぞれの半径方向内側に位置決めされ、それと接触する概ね円筒形の第２アイドラと
を備えた可変速度変速機。
【請求項１１】
前記入力ディスク、前記玉、前記アイドラおよび前記出力ディスクの間の牽引力を増加させる軸力を発生するような構成である軸力発生装置をさらに備える、請求項１０に記載の可変速度変速機。
【請求項１２】
前記軸力発生装置が生成する軸力の量が、前記変速機の前記伝達比の関数である、請求項１１に記載の可変速度変速機。
【請求項１３】
前記入力ディスク、前記玉、前記出力ディスク、および前記アイドラがそれぞれ、摩擦を増大させるコーティング材料で被覆された接触表面を有する、請求項１２に記載の可変速度変速機。
【請求項１４】
前記コーティング材料がセラミックである、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１５】
前記コーティング材料がサーメットである、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１６】
前記コーティングが、窒化シリコン、シリコンカーバイド、無電解ニッケル、めっきニッケル、またはその組み合わせで構成されたグループから選択された材料である、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１７】
前記コーティング材料の厚さが０．２５ミクロンと５ミクロンの間である、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１８】
前記コーティング材料の厚さが０．５ミクロンと４ミクロンの間である、請求項１３に記載の可変速度変速機。
【請求項１９】
回転牽引可変速度変換器であって、
縦軸と、
前記縦軸の周囲に分布した複数の丸い速度調節装置であって、それぞれが回転の中心である傾斜可能な軸線を有している速度調節装置と、
前記縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、前記速度調節装置それぞれに隣接して位置決めされ、それと接触する入力ディスクと、
前記縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、前記速度調節装置それぞれに隣接して位置決めされ、それと接触する出力ディスクと、
前記入力ディスク、前記出力ディスクおよび前記複数の速度調節装置の間の接触力を増加させるために軸力を提供するような構成である軸力発生装置と
を備えており、
前記軸力発生装置が、さらに、
前記縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、外径および内径を有し、その内径に形成されたねじ付きボアを有する軸受けディスクと、
前記軸受けディスクの第１側でその外径付近に取り付けられた複数の周囲傾斜路と、
複数の軸受けディスク傾斜路と係合するような構成である複数の軸受けと、
前記速度調節装置の反対側で前記入力ディスクに装着され、前記軸受けと係合するような構成である複数の入力ディスクと、
前記縦軸と同軸で、その周囲で回転可能であり、その外面に沿って形成したオスねじを有し、オスねじが前記軸受けディスクの前記ねじ付きボアと係合するような構成である概ね円筒形のねじと、
前記ねじの端部に取り付けられ、前記速度調節装置に面する複数のねじ中心傾斜路と、
前記入力ディスクに取り付けられ、前記複数のねじ中心傾斜路と係合するような構成である複数の入力ディスク中心傾斜路と
を備える回転牽引可変速度変換器。
【請求項２０】
前記軸力発生装置がさらに、
前記ねじの前記端部と接触するスラスト軸受けと、
前記縦軸に沿って位置決めされ、前記スラスト軸受けに軸力を提供して、伝達比のシフトに応答して前記ねじを前記入力ディスクあら離す傾向があるように構成された連結アセンブリとを備え、
前記連結アセンブリが、適切な量の軸力を伝達比の関数として前記スラスト軸受けに提供する、請求項１９に記載の回転牽引可変速度変換器。
【請求項２１】
回転牽引変速機内で複数の傾斜可能な速度調節玉を支持し、位置決めする支持保持器であって、前記複数の玉の各側で入力ディスクおよび出力ディスクを使用し、前記保持器が、
それぞれ外縁から半径方向内側に延在する複数のスロットを有する概ね円形のシートである第１および第２平坦支持ディスクを備え、各スロットが２つの側を有し、さらに、
前記第１、第２支持ディスク間に延在する複数の平坦支持スペーサを備え、各スペーサが前側、後側、第１端および第２端を有し、
前記第１および第２端がそれぞれ装着表面を有し、各装着表面が湾曲した表面を有し、前記スペーサが前記支持ディスクの周囲で前記支持ディスクの溝の間で位置決めされ、したがって湾曲した表面は前記溝の前記側と位置合わせされるものである支持保持器。
【請求項２２】
比率変更機構の支持脚部であって、比率を決定する玉の軸線を形成する軸を傾斜することによって、回転牽引変速機内の伝達比を変更し、前記脚部が、
細長い本体と、
軸接続端と、
前記軸接続端の反対側のカム端と、
前記玉に面する前側、および前記玉に面していない後側と、
前記軸接続端と前記カム端との間の中心支持部分とを備え、
前記軸接続端が、自身を通って形成され、前記軸を受けるような構成であるボアを有し、前記カム端の前記前側に、前記ボアの位置合わせの制御を補助するような構成である凸状に湾曲したカム表面が形成されるものである支持脚部。
【請求項２３】
個々の傾斜可能な軸線の周囲で回転可能な複数の玉、前記複数の玉それぞれの一方側にあって、それと接触する入力ディスク、および前記複数の玉それぞれの別の側にあって、それと接触する出力ディスクを使用し、可変速度回転牽引変速機に使用する流体給送玉であって、
前記玉の直径を通して形成され、前記玉を通る円筒形の内面を生成するボアを有する球形の玉と、
前記玉の前記内面に形成され、前記玉を通って延在する少なくとも１つの螺旋溝とを備えるものである流体給送玉。
【請求項２４】
自身を通って形成された直径沿いのボアによって形成された個々の軸線を有する複数の玉、前記複数の玉それぞれの一方側にあって、それと接触する入力ディスク、および前記複数の玉それぞれの別の側にあって、それと接触する出力ディスクを使用し、可変速度回転牽引変速機に使用する流体給送軸であって、
前記玉を通る前記ボアより直径が小さく、第１および第２端ならびに中央領域を有する概ね円筒形の軸を備え、前記軸が個々の玉の前記ボア内で適切に位置決めされると、前記第１および第２端が前記玉の対向する側から延在し、前記中央領域が前記玉内にあり、さらに、
前記軸の外面に形成された少なくとも１つの螺旋溝を備え、前記螺旋溝が、前記玉の外側の１点で開始し、前記中央領域の少なくとも一部の中に延在するものである流体給送軸。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの螺旋溝がさらに、梯形ねじを備える、請求項２４に記載の流体給送軸。
【請求項２６】
前記梯形ねじが、前記玉の前記側を越えて１インチの１０００分の０．５から２インチの距離だけ延在する、請求項２４に記載の流体給送軸。
【請求項２７】
前記梯形ねじが、前記玉の前記側を越えて１インチの１０００分の１０から１インチの距離だけ延在する、請求項２４に記載の流体給送軸。
【請求項２８】
さらに、前記中央領域の一部に形成された容器区域を備える、請求項２７に記載の流体給送軸。
【請求項２９】
縦軸を有する可変速度回転牽引変速機のシフト機構で、前記縦軸の周囲で平面で位置合わせした状態で分布した複数の傾斜玉を使用し、前記変速機の伝達比を制御するために、各玉が対向する側で入力ディスクおよび出力ディスクと接触し、
前記縦軸に沿って延在する管状変速機軸と、
前記複数の玉のうち対応するものを通して形成されたボアを通って延在し、対応する玉の玉が回転する中心となる傾斜可能な軸線を形成する複数の玉軸とを備え、各玉軸が、それぞれ前記玉から延在する２つの端部を有し、さらに、
複数の脚部を備え、１本の脚部が前記玉軸の前記端それぞれに接続し、前記脚部が前記変速機軸に向かって半径方向内側に延在し、さらに、
前記変速機軸の周囲に同軸で位置決めされ、前記玉それぞれの半径方向内側にあって、それと接触するほぼ一定の外径を有するアイドラと、
前記アイドラの各端に１つずつある２つのディスク形シフトガイドとを備え、それぞれが前記アイドラに面する平坦な傘、および前記アイドラに面していない凸状に湾曲した側を有し、シフトガイドが半径方向に延在して、前記玉の前記対応する側にある個々の前記脚部の全てと接触し、さらに、
脚部ごとに１つずつの複数のローラプーリを備え、各ローラプーリが、前記玉に面していないその個々の脚部の側部に取り付けられ、さらに、
前記シフトガイドの少なくとも１つから軸方向に延在する概ね円筒形のプーリスタンドと、
前記プーリスタンドの周囲に放射状に位置決めされ、それに取り付けられた複数の案内プーリと、
第１および第２端を有する可撓性係留具とを備え、前記第１端は前記軸を通って延在して、スロットから出て、これはプーリスタンドの近位側で軸に形成され、係留具の前記第１端はさらに、前記ローラプーリそれぞれおよび前記案内プーリそれぞれに巻き付けられ、前記第２端は前記軸を出てシフトレバーへと延在し、案内プーリはそれぞれ１つまたは複数のピボット継ぎ手に装着されて、各案内プーリとその個々のローラプーリとの位置合わせを維持し、係留具がシフトレバーによって引かれると、前記第２端が前記ローラプーリそれぞれを引っ張り、前記変速機をシフトするものであるシフト機構。
【請求項３０】
縦軸を有する可変速度変速機のシフト機構であって、複数の傾斜玉を使用し、それぞれが前記変速機の伝達比を制御するために個々の玉の中心から玉の半径を有し、
それぞれが対応する玉を通して形成されたボアを通って延在し、前記対応する玉の前記傾斜可能な軸線を形成する複数の玉軸を備え、各玉軸が、それぞれ前記玉から延在する２つの端部を有し、さらに、
複数の脚部を備え、１本の脚部が前記玉軸の前記端それぞれに接続し、前記脚部が前記変速機軸に向かって半径方向内側に延在し、さらに、
前記玉それぞれと同軸かつ半径方向内側に位置決めされ、それと接触し、ほぼ一定半径の概ね円筒形のアイドラと、
前記アイドラの各端に１つずつある第１および第２ディスク形シフトガイドとを備え、それぞれが前記アイドラに面する平坦な側と、前記アイドラに面していない凸状湾曲側とを有し、シフトガイドが半径方向に延在して、前記玉の前記対応する側にある個々の脚部の全てに接触し、さらに、
それぞれが案内ホィール半径を有する複数の案内ホィールを備え、脚部ごとに１つの案内ホィールがあり、各案内ホィールは、個々の脚部の半径方向内側に端部に回転自在に装着され、前記案内ホィールが個々のシフトガイドの湾曲表面と接触し、
凸状湾曲の個々の形状は、１組の２次元座標によって決定され、その起点は前記縦軸と、任意の２つの直径沿いに反対側の玉の中心を通って引いた線との交差点を中心とし、前記座標が、前記案内ホィール表面と前記シフトガイド表面との接触点の位置を、前記アイドラおよびシフトガイドの前記軸方向動作の関数として表し、前記凸状湾曲が前記接触点において前記案内ホィールにほぼ垂直であると仮定するものであるシフト機構。
【請求項３１】
前記凸状湾曲の形状が、前記玉の半径および前記案内ホィールの半径の関数でもある、請求項３０に記載のシフト機構。
【請求項３２】
前記凸状湾曲の形状が、前記アイドラの半径の関数でもある、請求項３１に記載のシフト機構。
【請求項３３】
回転原動機と結合した回転牽引変速機の惰力運転機構であって、変速機は対向する入力ディスクと出力ディスクの間に複数の傾斜可能な速度調節玉を使用して、伝達比を制御し、
前記玉とは反対側の前記入力ディスクの側から延在するコネクタを備え、前記コネクタは第１端および第２端を有し、前記コネクタの前記第１端は前記入力ディスクにしっかり取り付けられ、前記第２端が前記入力ディスクから延在し、さらに、
第１クラッチ端、第２クラッチ端および中央部分を有するクラッチレバーを備え、前記第１クラッチ端が前記コネクタの前記第２端と動作自在に係合し、前記第２クラッチ端が爪に取り付けられ、前記中央部分は自身を通る開口を有し、これはクラッチレバーが旋回する軸線を提供するような構成である支点を形成し、さらに、
前記クラッチレバーを保持するような構成である細長い弾性棒を備え、前記弾性棒は、前記クラッチレバーの前記開口より小さい外側サイズを有し、したがって前記クラッチレバーは自由に回転することができ、前記弾性棒は、前記入力ディスクが回転して、前記入力トルクが停止している場合に前記入力ディスクより低い速度で回転するような構成であり、前記弾性棒は、原動機が再開して、前記入力ディスクが回転していない場合に、前記原動機より遅い速度で回転し、さらに、
外径上に形成した歯を有し、その中心を通って形成され、前記弾性棒が通る穴を有する巣少なくとも１つのラチェット式ディスクと、
前記クラッチレバーの前記第２端に装着され、前記少なくとも１つのラチェット式ディ数の前記歯と係合するような構成である少なくとも１つの爪とを備え、
入力トルクの先行するセッションの後に前記原動機から入力トルクを適用すると、前記ラチェットディスクが回転し、それによって爪が解放され、前記クラッチレバーが前記コネクタを旋回させて、移動させ、前記クラッチレバーとの接触を維持させ、それによって前記入力ディスクが、前記玉と接触するような方向に回転するものである惰力運転機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６ａ】
【図３６ｂ】
【図３６ｃ】
【図３７ａ】
【図３７ｂ】
【図３８】
【図３９ａ】
【図３９ｂ】
【図３９ｃ】
【図４０ａ】
【図４０ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６ａ】
【図３６ｂ】
【図３６ｃ】
【図３７ａ】
【図３７ｂ】
【図３８】
【図３９ａ】
【図３９ｂ】
【図３９ｃ】
【図４０ａ】
【図４０ｂ】
【公開番号】特開２０１０−１０１４９６（Ｐ２０１０−１０１４９６Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９４０８６（Ｐ２００９−２９４０８６）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【分割の表示】特願２００６−５０８８９２（Ｐ２００６−５０８８９２）の分割
【原出願日】平成１６年２月２７日（２００４．２．２７）
【出願人】（５０２２５２４１５）フォールブルック テクノロジーズ インコーポレイテッド (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【分割の表示】特願２００６−５０８８９２（Ｐ２００６−５０８８９２）の分割
【原出願日】平成１６年２月２７日（２００４．２．２７）
【出願人】（５０２２５２４１５）フォールブルック テクノロジーズ インコーポレイテッド (19)
【Ｆターム（参考）】
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