特許 6872633 トランスミッション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6872633

(24)【登録日】2021年4月21日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】トランスミッション

(51)【国際特許分類】

   F16H 9/20 20060101AFI20210510BHJP

   F16H 63/06 20060101ALI20210510BHJP

   F16H 9/18 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   F16H9/20

   F16H63/06

   F16H9/18 Z

【請求項の数】19

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2019-552962(P2019-552962)

(86)(22)【出願日】2018年4月3日

(65)【公表番号】特表2020-512513(P2020-512513A)

(43)【公表日】2020年4月23日

(86)【国際出願番号】US2018025804

(87)【国際公開番号】WO2018187271

(87)【国際公開日】20181011

【審査請求日】2019年9月26日

(31)【優先権主張番号】62/481,046

(32)【優先日】2017年4月3日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501228071

【氏名又は名称】エスアールアイ インターナショナル

【氏名又は名称原語表記】ＳＲＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カーンバウム・アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】キッチェル・マーフィ

(72)【発明者】

【氏名】イーガン・トーマス

【審査官】 岡本 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１２７３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８６９７０５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１２４７４６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ９／２０

Ｆ１６Ｈ ９／１８

Ｆ１６Ｈ ６３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

より高速かつより制御可能なシフト動作のための制御可能な変速比を有するトランスミッションであって、
第１ハーフプーリおよび第２ハーフプーリを有する第１円錐形分割プーリと、
第３ハーフプーリおよび第４ハーフプーリを有する第２円錐形分割プーリと、
第１入力部材と、
第２入力部材と、
前記第１円錐形分割プーリを前記第２円錐形分割プーリとつなぐベルトと、
差動装置と、
を備え、
前記差動装置は、前記第１入力部材と前記第２入力部材との間のトルク差が、前記差動装置を介して前記第１ハーフプーリと前記第２ハーフプーリとの間に軸方向の力を加えさせることで、前記第１ハーフプーリと前記第２ハーフプーリとの間の軸方向距離の増減を可能にし、それにより、前記第１円錐形分割プーリの有効径の変更を可能にする結果として前記トランスミッションの前記制御可能な変速比を実現するように、前記第１および第２入力部材ならびに前記第１および第２ハーフプーリに結合され、
前記差動装置は、前記第１入力部材および前記第２入力部材の正味トルクが、前記差動装置を介して、前記第１円錐形分割プーリから前記第２円錐形分割プーリへ前記ベルトを通してトルクを伝達させるように、前記第１および第２入力部材ならびに前記第１円錐形分割プーリの前記第１および第２ハーフプーリに結合されている、
トランスミッション。

【請求項2】

請求項１に記載のトランスミッションにおいて、前記第１円錐形分割プーリは、前記第２円錐形分割プーリの中に入れ子状になっている、トランスミッション。

【請求項3】

請求項１に記載のトランスミッションはさらに、出力部材を備え、
前記第３および第４ハーフプーリは、回転しないように、機械的に固定され、
前記出力部材は、前記第１円錐形分割プーリの回転が前記出力部材の回転を引き起こすように、前記第１ハーフプーリまたは前記第２ハーフプーリの少なくとも一方に結合されている、トランスミッション。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のトランスミッションにおいて、前記第３ハーフプーリおよび前記第４ハーフプーリは、弾性要素によって前記第３ハーフプーリおよび前記第４ハーフプーリの間に軸方向の力が与えられるように、前記弾性要素を介して互いに結合されている、トランスミッション。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のトランスミッションにおいて、前記第１入力部材および前記第２入力部材は、同軸かつ同心であり、前記第１入力部材は、部分的に前記第２入力部材の中に配置されている、トランスミッション。

【請求項6】

請求項１から４のいずれか一項に記載のトランスミッションにおいて、前記第１入力部材および前記第２入力部材は、前記第１円錐形分割プーリから反対方向へ外向きに伸びる、トランスミッション。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のトランスミッションにおいて、さらに、カムを備え、
前記第１入力部材は、第１回転軸を有し、前記第１円錐形分割プーリは、前記第１回転軸からオフセットされた第２回転軸を有し、前記第１入力部材は、前記カムを介して前記第１ハーフプーリに結合されている、トランスミッション。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載のトランスミッションはさらに、ネジを備え、
前記ネジは、ネジ穴を介して前記第１ハーフプーリに結合され、
前記差動装置は、
第１入力ギアであって、前記第１入力ギアは、前記第１入力部材の回転が前記第１入力ギアの回転を引き起こすように、前記第１入力部材に結合されている、第１入力ギアと、
第２入力ギアであって、前記第２入力ギアは、前記第２入力部材の回転が前記第２入力ギアの回転を引き起こすように、前記第２入力部材に結合されている、第２入力ギアと、
第１ピニオンギアであって、前記第１ピニオンギアは、前記第１入力ギアと係合する、第１ピニオンギアと、
前記ネジに結合された第２ピニオンギアであって、前記第２ピニオンギアは、前記第１入力部材と前記第２入力部材との間の回転差が、前記第２ピニオンギアおよび前記ネジの回転を引き起こすことにより、前記ネジ穴のネジ山を介して前記ネジから前記第１ハーフプーリに力が印加されることで、前記第１ハーフプーリと前記第２ハーフプーリとの間の前記軸方向距離の変更を可能にするように、前記第２入力ギアおよび前記第１ピニオンギアと係合する、第２ピニオンギアと、
を備える、トランスミッション。

【請求項9】

請求項１から７のいずれか一項に記載のトランスミッションはさらに、ラックを備え、
前記ラックは、前記第１ハーフプーリに結合され、
前記差動装置は、
第１入力ギアであって、前記第１入力ギアは、前記第１入力部材の回転が前記第１入力ギアの回転を引き起こすように、前記第１入力部材に結合されている、第１入力ギアと、
第２入力ギアであって、前記第２入力ギアは、前記第２入力部材の回転が前記第２入力ギアの回転を引き起こすように、前記第２入力部材に結合されている、第２入力ギアと、
ベベルギアであって、前記ベベルギアは、ピニオンへ軸方向に結合され、前記第１ベベルギアは、前記第１入力部材と前記第２入力部材との間の回転差が、前記ベベルギアの回転を引き起こすことにより、前記ピニオンおよび前記ラックを介して前記ベベルギアから前記第１ハーフプーリに力が印加されることで、前記第１ハーフプーリと前記第２ハーフプーリとの間の前記軸方向距離の変更を可能にするように、前記第２入力ギアおよび前記第２入力ギアと係合する、ベベルギアと、
を備える、トランスミッション。

【請求項10】

請求項１から７のいずれか一項に記載のトランスミッションはさらに、ネジを備え、
前記ネジは、ネジ穴を介して前記第１ハーフプーリに結合され、
前記差動装置は、
サンギアであって、前記サンギアは、前記第１入力部材の回転が前記サンギアの回転を引き起こすように、前記第１入力部材に結合されている、サンギアと、
リングギアであって、前記リングギアは、前記サンギアと同軸であり、前記リングギアは、前記第２入力部材の回転が前記リングギアの回転を引き起こすように、前記第２入力部材に結合されている、リングギアと、
前記ネジに結合されている遊星ギアであって、前記遊星ギアは、前記第１入力部材と前記第２入力部材との間の回転差が、前記遊星ギアおよび前記ネジの回転を引き起こすことにより、前記ネジ穴のネジ山を介して前記ネジから前記第１ハーフプーリに力が印加されることで、前記第１ハーフプーリと前記第２ハーフプーリとの間の前記軸方向距離の変更を可能にするように、前記サンギアおよび前記リングギアと係合する、遊星ギアと、
を備える、トランスミッション。

【請求項11】

請求項１から７のいずれか一項に記載のトランスミッションにおいて、前記差動装置は、
カムであって、前記カムは、第１ねじ切り部分および第２ねじ切り部分を有し、前記第１ねじ切り部分のねじ切りの方向は、前記第２ねじ切り部分のねじ切りの方向と逆向きである、カムと、
前記カムの前記第１ねじ切り部分と係合する第１ネジであって、前記第１ネジは、前記第１入力部材の回転が前記第１ネジの回転を引き起こすように、前記第１入力部材に結合されている、第１ネジと、
前記カムの前記第２ねじ切り部分と係合する第２ネジであって、前記第２ネジは、前記第２入力部材の回転が前記第２ネジの回転を引き起こすように、前記第２入力部材に結合され、前記カムは、前記第１入力部材と前記第２入力部材との間の回転差が、前記第１ハーフプーリまたは前記第２ハーフプーリの少なくとも一方に対する前記カムの平行移動を引き起こすことにより、前記カムから前記第１ハーフプーリに力が印加されることで、前記第１ハーフプーリと前記第２ハーフプーリとの間の前記軸方向距離の変更を可能にするように、前記第１ハーフプーリに結合されている、第２ネジと、
を備える、トランスミッション。

【請求項12】

より高速かつより制御可能なシフト動作のための制御可能な変速比を有するトランスミッションであって、
第１ハーフプーリおよび第２ハーフプーリを有する第１円錐形分割プーリと、
第１入力部材であって、前記第１入力部材に付与されたトルクが前記第１および第２ハーフプーリに伝達されるように、前記第１ハーフプーリおよび前記第２ハーフプーリと結合されている、第１入力部材と、
第２入力部材と、
ネジと、
を備え、
前記第２入力部材は、前記第１入力部材と前記第２入力部材との間の差動回転が、前記ネジを介して前記第１ハーフプーリと前記第２ハーフプーリとの間に軸方向の力を加えさせることで、前記第１ハーフプーリと前記第２ハーフプーリとの間の軸方向距離の増減を可能にし、それにより、前記第１円錐形分割プーリの有効径の変更を可能にする結果として前記トランスミッションの前記制御可能な変速比を実現するように、前記ネジに結合されている、トランスミッション。

【請求項13】

請求項１２に記載のトランスミッションはさらに、
第３ハーフプーリおよび第４ハーフプーリを有する第２円錐形分割プーリと、
前記第１円錐形分割プーリを前記第２円錐形分割プーリにつなぐベルトと、
を備え、
前記第１入力部材からのトルクの付与により、前記ベルトを介して前記第１円錐形分割プーリから前記第２円錐形分割プーリへトルクが伝達される、トランスミッション。

【請求項14】

請求項１３に記載のトランスミッションにおいて、前記第１円錐形分割プーリは、前記第２円錐形分割プーリの中に入れ子状になっている、トランスミッション。

【請求項15】

請求項１４に記載のトランスミッションはさらに、出力部材を備え、
前記第２円錐形分割プーリは、前記第３および第４ハーフプーリが回転しないように、機械的グラウンドに結合され、
前記出力部材は、前記第１円錐形分割プーリの回転が前記出力部材の回転を引き起こすように、前記第１ハーフプーリまたは前記第２ハーフプーリの少なくとも一方に結合されている、トランスミッション。

【請求項16】

請求項１３から１５のいずれか一項に記載のトランスミッションにおいて、前記第３ハーフプーリおよび前記第４ハーフプーリは、弾性要素によって前記第３ハーフプーリおよび前記第４ハーフプーリの間に軸方向の力が与えられるように、前記弾性要素を介して互いに結合されている、トランスミッション。

【請求項17】

請求項１２から１６のいずれか一項に記載のトランスミッションにおいて、前記第１入力部材および前記第２入力部材は、同軸かつ同心であり、前記第１入力部材は、部分的に前記第２入力部材の中に配置されている、トランスミッション。

【請求項18】

請求項１２から１６のいずれか一項に記載のトランスミッションにおいて、前記第１入力部材および前記第２入力部材は、前記第１円錐形分割プーリから反対方向へ外向きに伸びる、トランスミッション。

【請求項19】

請求項１２から１８のいずれか一項に記載のトランスミッションはさらに、カムを備え、
前記第１入力部材は、第１回転軸を有し、前記第１円錐形分割プーリは、前記第１回転軸からオフセットされた第２回転軸を有し、前記第１入力部材は、前記カムを介して前記第１ハーフプーリに結合されている、トランスミッション。
請求項１から５のいずれか一項に記載のトランスミッションにおいて、前記第１入力部材および前記第２入力部材は、前記第１円錐形分割プーリから反対方向へ外向きに伸びる、トランスミッション。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

関連出願への相互参照
本願は、２０１７年４月３日出願の米国仮特許出願第６２／４８１，０４６号の優先権を主張し、その仮特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。

【0002】

本明細書で別段の指示がない限りは、本セクションに記載の材料は、本願の請求項に対する先行技術ではなく、本セクションに含まれることによって先行技術であると認められるものではない。

【0003】

入力トルクと出力トルクとの間の機械効率を提供するために、様々な機構の一部としてトランスミッションが備えられる。したがって、トランスミッションは、モータ、エンジン、タービン、または、その他のトルクジェネレータの特性（例えば、トルク−速度曲線、効率曲線）を、エフェクタ、車輪、ジェネレータ、または、生み出されたトルクを対象とした何らかの他の用途の特性に合わせるために備えられうる。例えば、トランスミッションは、内燃エンジンによって生み出された高い回転数および比較的低いトルクを、自動車の車輪を駆動するためのより低い速度およびより高いトルクの要件に合わせるために、自動車に設けられうる。別の例において、トランスミッションは、内燃エンジンおよびジェネレータの両方がそれぞれの効率的な回転数などに従って動作されるように、内燃エンジンをジェネレータに接続するために提供されうる。

【0004】

トランスミッションは、設定された変速比（トランスミッションの入力側での回転数および／または印加トルクと、トランスミッションの出力側での回転数および／または供給トルクとの比）を有してもよいし、制御可能な変速比を有してもよい。かかるトランスミッションの変速比は、電子的方法、機械的方法、油圧、および／または、その他の方法によって（例えば、モータ、ソレノイド、または、その他の方法による、クラッチ、スライド可能ギア、分割プーリ、ドラム、タービン翼、油圧弁、または、トランスミッションのその他の要素の作動を通して）制御可能であってよい。一部の例において、トランスミッションは、１または複数のクラッチまたはその他のアクチュエータを動作させることによって選択できる離散的な数の選択可能な変速比（すなわち、「ギア」）を有しうる。別の例において、トランスミッションは、変速比の範囲全体にわたって連続的に制御可能な変速比を有しうる。かかるトランスミッションは、「連続可変トランスミッション」と呼んでもよい。かかる可変トランスミッションは、変速比の範囲全体にわたって変速比の連続制御を可能にするために、分割プーリ、トロイダルドラム、ハイドロスタティック要素、または、その他の作動可能な構成要素を備えうる。

【0005】

差動装置は、付与トルクおよび／または回転の複数の異なる出力への分配、ならびに／もしくは、複数の異なる付与トルクおよび／または回転の単一の出力への合成を可能にする装置である。差動装置は、差動装置の入力と出力との間のトルク／回転の特定の分布を提供するために様々な方法で構成されうる。例えば、自動車における差動装置は、自動車のエンジンから入力トルクを受けて、自動車の２つの車輪（例えば、２つの前輪または２つの後輪）へ入力トルクを等しく分配することができ、その結果、両輪がターン中に不均衡な回転をした場合でも、自動車が曲がる時に、両輪によって等しい力が地面に対して掛けられる。

【発明の概要】

【0006】

連続可変トランスミッションの変速比の制御および調整を容易にするために、様々な方法および機構が利用可能である。これは、可変トランスミッションにおいて１または複数の円錐形（または他の構成の）分割プーリを利用することを含みうる。分割プーリは、共通の軸に沿って整列された、軸の分離が制御可能である２つのハーフプーリを備えるプーリである。ベルト（例えば、Ｖベルト）が、ハーフプーリの各々の円錐形（または他の構成の）ベアリング面と係合してよく、それにより、分割プーリが、ベルトを駆動させる、または、ベルトによって駆動されることができる。さらに、ベルトを介して別の分割プーリへ力が伝達されることで、一方の分割プーリから他方の分割プーリへの力の伝達が実現されうる。かかる可変トランスミッションの変速比は、分割プーリの有効径の間の比に関連する。分割プーリの軸方向の分離を調整することにより、（例えば、ベルトがハーフプーリと係合する位置の半径方向距離を変化させることで）それらの有効径を変化させて、可変トランスミッションの変速比を制御できる。

【0007】

かかる分割プーリの軸方向の分離は、様々な機構によって制御されてよい。一部の例において、これらの機構は、分割プーリの中に配置され、分割プーリと共に回転するように適合されてよい。かかる例において、分割プーリの駆動を達成する（例えば、可変トランスミッションの出力を駆動する）と共に、可変トランスミッションの変速比のシフトを達成するために、２以上の入力部材が提供されてもよい。

【0008】

一部の例において、かかる機構は、差動装置を備えてもよい。かかる差動装置は、２つの入力が、入力の間の差動回転／トルクによってシフト動作を達成すると共に、入力の共通回転／トルクによってトランスミッションの駆動を達成することを可能にし得る。かかる差動装置の利用は、利点の中でも特に、トランスミッションの駆動およびシフト動作の両方に必要なアクチュエータの数を最小化することができる、変速比シフトを実施するために（例えば、より高速にシフト動作を実施するために）２つの駆動モータのトルクおよび／または出力定格を利用できる、変速比のシフト動作の助けとしてトランスミッションの出力からのエネルギを利用できる、アクチュエータの出力を変速比の変更に利用していない時に、かかる出力を用いて、トランスミッションの出力を駆動することができるなど、多数の利点を提供し得る。

【0009】

本開示のいくつかの実施形態は、より高速またはより制御可能なシフト動作のための制御可能な変速比を有するトランスミッションを提供する。トランスミッションは、（ｉ）第１ハーフプーリおよび第２ハーフプーリを有する第１円錐形分割プーリと、（ｉｉ）第１入力部材と、（ｉｉｉ）第２入力部材と、（ｉｖ）差動装置と、を備える。差動装置は、第１入力部材と第２入力部材との間のトルク差が、差動装置を介して第１ハーフプーリと第２ハーフプーリとの間に軸方向の力を印加させることで、第１ハーフプーリと第２ハーフプーリとの間の軸方向距離の増減を可能にし、それにより、第１円錐形分割プーリの有効径の変更を可能にする結果としてトランスミッションの制御可能な変速比を実現するように、第１および第２入力部材ならびに第１および第２ハーフプーリに結合されている。

【0010】

本開示のいくつかの実施形態は、より高速またはより制御可能なシフト動作のための制御可能な変速比を有するトランスミッションを提供する。トランスミッションは、（ｉ）第１ハーフプーリおよび第２ハーフプーリを有する第１円錐形分割プーリと、（ｉｉ）第１入力部材に印加されたトルクが第１および第２ハーフプーリに伝達されるように、第１ハーフプーリおよび第２ハーフプーリと結合されている第１入力部材と、（ｉｉｉ）第２入力部材と、（ｉｖ）ネジと、を備える。第２入力部材は、第１入力部材と第２入力部材との間の差動回転が、ネジを介して第１ハーフプーリと第２ハーフプーリとの間に軸方向の力を印加させることで、第１ハーフプーリと第２ハーフプーリとの間の軸方向距離の増減を可能にし、それにより、第１円錐形分割プーリの有効径の変更を可能にする結果としてトランスミッションの前記制御可能な変速比を実現するように、ネジに結合されている。

【0011】

必要に応じて添付の図面を参照しつつ、以下の詳細な説明を読むことにより、当業者にとっては、これらおよびその他の態様、利点、および、代替物が明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1A】可変トランスミッションの一例を示す側面図。

【0013】

【図1B】図１Ａに示す可変トランスミッションの上面図。

【0014】

【図1C】変速比のシフトを受けた後の図１Ａに示す可変トランスミッションの上面図。

【0015】

【図1D】図１Ｃに示す可変トランスミッションの上面図。

【0016】

【図2】可変トランスミッションの一例を示す斜視断面図。

【0017】

【図3】可変トランスミッションのシフト機構の一例を示す斜視断面図。

【0018】

【図4】可変トランスミッションのシフト機構の一例を示す斜視断面図。

【0019】

【図5A】可変トランスミッションのシフト機構の一例を示す断面図。

【0020】

【図5B】図５Ａに示すシフト機構例の要素を示す概略図。

【0021】

【図6】可変トランスミッションのシフト機構の一例を示す断面図。

【0022】

【図7】可変トランスミッションのシフト機構の一例を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面が参照される。図において、同様の符号は、通例、文脈で特に指示が限りは、同様の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、および、請求項に記載の実施形態の例は、限定を意図したものではない。本明細書に提示された主題の範囲から逸脱することなしに、他の実施形態が用いられてもよく、その他の変更がなされてもよい。本明細書に概略的に記載され、図に示されている本開示の態様は、幅広い異なる構成で、配置、置換、組みあわせ、分離、および、設計されてよく、それらのすべてが、本明細書内で明確に意図されていることが容易に理解される。

【0024】

Ｉ．可変トランスミッションの例
機械式トランスミッションは、変速比によって特徴付けられる入力と出力との間の連結を提供する。変速比は、トランスミッションの入力側での回転数およびトルクと、トランスミッションの出力側での回転数およびトルクとの間の関係性を特徴付ける。トランスミッションは、モータ（またはその他のトルク生成装置）によって提供された回転の速度／トルクを変更するため、アクチュエータまたはロボット要素のインピーダンス全体を制御するため、より効率的な速度／トルクでモータが動作することを可能にすることによって装置の効率を高めるため、もしくは、何らかのその他の利点を提供するために提供されうる。例えば、トランスミッションは、内燃エンジンの高速かつ比較的低トルクの出力を、自動車の車輪を駆動するためのより低速かつ高トルクの出力へ変換するために自動車に設けられる。別の応用例において、高変速比を有するトランスミッションが、非常に高速かつ低トルクのモータがロボットの関節で非常に高いトルクを提供することを可能にするために、ロボットアームに設けられうる。かかる高速かつ低トルクのモータをトランスミッションと組み合わせると、トランスミッションなしで高トルクモータを利用するのに比べて、高い効率、低い総重量、低コスト、または、その他の利点などの利点を提供できる。

【0025】

様々な応用例において、動作中のトランスミッションの変速比を調整することが望ましい場合がある。例えば、変速比は、（例えば、自動車の速度が増す時に）トランスミッションの出力側で提供されるトルクおよび／または回転数の変化に適応するため、効率的な動作レジーム（例えば、電気モータについては、高速、低トルク）内に駆動モータを維持するため、モータ／トランスミッションの組みあわせの実効インピーダンスを適合させるため（例えば、人間がロボットと相互作用する時にさらなる安全性を提供するため）、または、何らかの他の利点を提供するために、制御されうる。トランスミッションの変速比を制御可能にするために、トランスミッションは、クラッチ、線形アクチュエータ、複数の異なるギアトレイン／遊星ギアのセット、もしくは、変速比を変化させるために、電気的、機械的、および／または、油圧で、アクティブまたはパッシブに動作されうるその他の要素、を備えうる。変速比のかかる変更は、複数の異なる離散的な変速比の間でなされうる。あるいは、トランスミッションは、変速比の値の連続的な範囲にわたって変速比の調整を可能にするよう構成された連続可変トランスミッションでありうる。

【0026】

連続可変トランスミッションは、多くの利点を提供できる。例えば、変速比は、不連続可変トランスミッションによって提供される離散的な一連の変速比の内の最も近い値ではなく、可能な変速比の範囲内の任意の値に制御されうる。したがって、連続可変トランスミッションは、幅広い範囲の出力速度／トルクにわたる高効率の速度／トルクに従って駆動モータを動作できるように、変速比を最適比に制御することを可能にする。連続可変トランスミッションは、他の利点も提供しうる。

【0027】

トランスミッションは、変速比の値の範囲にわたって変速比の連続制御を可能にするために様々な方法で構成されてよい。いくつかの実施形態において、これは、トランスミッション内の１または複数のプーリの有効径を制御することによって達成されてよい。プーリの有効径を制御することにより、トランスミッション内の他の要素（例えば、他のプーリ）に対するそのプーリの回転比、ひいては、トランスミッションの変速比が制御されうる。

【0028】

一部の例において、プーリは、２つのハーフプーリを有する分割プーリでありうる。ハーフプーリは、共通の回転軸を有し、各々が、ベルトと接触する向かい合った円錐形（またはその他の形状の）ベアリング面を有する。したがって、ベルト（例えば、ｖ字形の断面を有するベルト）が、分割プーリを駆動する、または、分割プーリによって駆動されることができる。分割プーリの有効径は、ベルトがハーフプーリに接触する半径と関連する。したがって、分割プーリの有効径は、ハーフプーリの間の軸方向距離を変更することによって調整可能である。軸方向距離を増大させることにより、ベルトは、分割プーリの軸の近くでハーフプーリのベアリング面に接触するようになり、結果として、有効径が小さくなる。逆に、軸方向距離は、ベルトが分割プーリの軸から離れてハーフプーリのベアリング面に接触するように減少されることも可能であり、結果として、有効径が大きくなる。ベルトは、（例えば、第１分割プーリに結合された）入力と、（例えば、さらなるプーリに結合された）出力との間でのトルク／回転の伝達を容易にするために、別のプーリ（例えば、別の分割プーリ）と接触することができる。かかるトランスミッションの変速比は、プーリとベルトとの相互作用に関するプーリの有効径の間の比に関連しうる。ベルトの張力は、両方のプーリの有効径を調節することによって、テンショナープーリを有することによって、または、その他の方法によって維持されてよい。

【0029】

分割プーリに関連する態様を、図１Ａ〜Ｄに例として示す。図１Ａは、第１期間中の可変トランスミッション１００の側面図を示し、図１Ｂは、第１期間中のトランスミッションの上面図を示す。トランスミッション１００は、２つのハーフプーリを有する第１分割プーリ１００ａと、２つのハーフプーリを有する第２分割プーリ１１０ｂと、分割プーリ１１０ａ、１１０ｂの両方と接触するｖ字形ベルト１２０と、を備える。図１Ｂに示すように、第１分割プーリ１１０ａの２つのハーフプーリの間の軸方向距離は、ｄ_１であり、第２分割プーリ１１０ｂの２つのハーフプーリの間の軸方向距離は、ｄ_２である。モータ１４０が、トランスミッション１００を駆動するために、第１分割プーリ１１０ａに接続されている。図１Ａに示すように、第１分割プーリ１１０ａおよび第２分割プーリ１１０ｂは、同じ有効径を有しているため、第１期間中のトランスミッション１１０の変速比は、１：１である。

【0030】

この例において、第１分割プーリ１１０ａの有効径は、第１分割プーリ１１０ａのハーフプーリの間の軸方向距離を制御することによって制御されることができ、第２分割プーリ１１０ｂの有効径は、第２分割プーリ１１０ｂのハーフプーリの間の軸方向距離を制御することによって制御されることができる。これらの有効径の（図１Ａおよび図１Ｂに対する）変更の結果が、第２期間中の可変トランスミッション１００の側面図を示す図１Ｃ、および、第２期間中の可変トランスミッションの上面図を示す図１Ｄに示されている。図１Ｄに示すように、第１分割プーリ１１０ａのハーフプーリの間の軸方向距離がｄ_１からｄ_３へ減少した結果として、第１分割プーリ１１０ａの有効径が増大しており、第２分割プーリ１１０ｂのハーフプーリの間の軸方向距離がｄ_２からｄ_４へ減少した結果として、第２分割プーリ１１０ｂの有効径が減少している。分割プーリ１１０ａおよび１１０ｂの有効径のこれらの変化は、トランスミッション１００の変速比を（例えば、図１Ａおよび図１Ｂにおける１：１の変速比から図１Ｃおよび図１Ｄにおける３：１の変速比へ）増大させる。

【0031】

分割プーリ（例えば、１１０ａ）のハーフプーリの間の軸方向距離の制御は、様々な機構によって様々な方法でなされてよく、機構の例については後述する。それに応じて、第１分割プーリ１１０ａの有効径および／または第２分割プーリ１１０ｂの有効径を制御し、ひいては、トランスミッション１００の変速比を制御することができる。第１分割プーリ１１０ａの有効径が変更されると、ベルト１２０の張力は、アイドラプーリを用いて、および／または、第２分割プーリ１１０ｂの有効径を変化させることによって、維持されてよい。これは、様々な方法でなされてよい（例えば、アクチュエータを用いて第２分割プーリ１１０ｂのハーフプーリの間の軸方向距離を独立的に制御することによって、一方の軸方向距離の制御が他方の軸方向距離の制御をもたらすように、２つの分割プーリ１１０ａ、１１０ｂの軸方向距離を結びつけるための機構を利用することによって、バネまたはその他の弾性要素を含むパッシブ機構を用いることによって）。図１Ｂに示すように、第２分割プーリ１１０ｂのハーフプーリは、第２分割プーリ１１０ｂのハーフプーリの間に軸方向の力が作用するように、弾性要素１３０（例えば、ハーフプーリ上のスラストベアリングとトラスミッション１００の機械的グラウンドとの間に結合されたバネ）を介して連結される。第１分割プーリ１１０ａの有効径が変化すると、結果として起こるベルト１２０の張力の変化が、弾性要素１３０によって与えられた軸方向の力と相互作用することで、第２分割プーリ１１０ｂの有効径に、対応して起きるが逆向きの変化をもたらしうる。

【0032】

可変トランスミッションを形成するための図１Ａ〜Ｄに示す分割プーリの構成は、非限定的な実施形態例として意図されたものである。かかるトランスミッションおよび／またはそれに結合された要素の分割プーリ、ベルト、モータ、シフト機構、または、その他の要素は、別の方法で構成されてもよい。一部の例において、分割プーリの一方が他方の中に入った入れ子構造になっていてもよい。すなわち、いくらかの重複がプーリの間に生じる。かかる構成は、様々な利点を提供しうる。例えば、一方の分割プーリを他方の中に入れ子にすることにより、トランスミッションの全体サイズを削減できる。これは、自動車用途およびロボット用途で有用でありえ、ここで、トランスミッションの体積および重量は、自動車用途で用いられる非入れ子の分割プーリ設計と比べて、または、ロボット用途で用いられる固定比の遊星、ハーモニック、または、その他の構成のトランスミッション設計と比べて削減されうる。

【0033】

かかる入れ子状の構成において、外側プーリは、回転しないように固定されてよく（すなわち、外側プーリのハーフプーリが、回転を防止されてよく）、内側プーリは、１または複数の入力の回転によって内側分割プーリが入力の回転軸の周りを回る（例えば、サイクロイド運動および回転を行う）ように、カムを介して、１または複数の入力によって駆動されてよい。次いで、出力部材が、入力部材から内側分割プーリを介して出力部材へ回転および／またはトルクの伝達を可能にするために、内側分割プーリに（例えば、ケージギアまたはその他の方法で内側分割プーリの一方または両方のハーフプーリに）結合されてよい。かかるトランスミッションは、サイズの削減、高い変速比、または、その他の利点など、様々な利点を提供できる。また、かかるトランスミッションは、非入れ子状の分割プーリＣＶＴ構成に比べて、分割プーリの２つの部分の軸方向の分離における小さい変化で、トランスミッションの変速比の大きい変化を引き起こすことを可能にし得る。したがって、入れ子状プーリ構成は、変速比のシフト速度を高めることを可能にし得る。かかる高速のシフト速度は、（例えば、人間と接触した時にロボットの肢のインピーダンスを低減することによって）任意の近くの人間に対するロボットの安全性を高めるためにロボットの関節のインピーダンス（ひいてはロボットの肢の有効インピーダンス）を連続的に調整することを可能にすることにより、ロボットの安全性を高めるなど、多くの利点を提供してよい。

【0034】

一部の例において、かかるトランスミッションは、変速比ゼロを有するよう制御可能である（すなわち、入力の回転が出力の回転を引き起こさない）ように、および／または、負の変速比を有するよう制御可能である（すなわち、出力の回転の方向が入力に対して反転可能であるようにトランスミッションの変速比を制御できる）ように構成可能である。かかるトランスミッションは、ゼロを含む変速比の値の範囲にわたって構成可能な変速比を有し、「変速比無限大トランスミッション」と呼ばれてよい。かかるトランスミッションは、クラッチなしにトランスミッション出力の方向の反転を可能にし得るため、逆転ギア機構を提供するために例えば自動車およびロボット用途で用いられる設計（ここで、両方向の高トルクかつ低速の動作を可能にするために、複数のトランスミッション／ギアおよびそれらに付随するクラッチが提供されうる）に比べて、トランスミッションのサイズおよびコストを削減する。

【0035】

かかるトランスミッションの一例を図２に示す。可変トランスミッション２００は、第１ハーフプーリ２３０ａおよび第２ハーフプーリ２３０ｂを有する第１分割プーリを備える。トランスミッション２００は、さらに、第３ハーフプーリ２２０ａおよび第４ハーフプーリ２２０ｂを有する第２分割プーリを備える。第１および第２分割プーリは、ベルト２４０を介して連結される。第１分割プーリは、外側分割プーリ内に入れ子状に含まれている。これは、第２分割プーリの外周内に配置された第１分割プーリの回転軸を含む。入力部材２１０が、カム２３５およびカムベアリング２３７を介して第１分割プーリに結合されている。入力２１０および第１分割プーリは、それぞれの異なるオフセットされた回転軸を有する。入力２１０の回転は、入力２１０の回転軸の周りでの第１分割プーリの回転軸の移動、ハーフプーリ２３０ａ、２３０ｂの回転、および、ベルト２４０を介した第１分割プーリから第２分割プーリへのトルクの伝達を引き起こす。したがって、入力２１０の回転は、第１分割プーリの特定の部分（例えば、第１ハーフプーリ２３０ａ上の特定の点）のサイクロイド運動を引き起こし得る。

【0036】

トランスミッション２００は、さらに、出力部材２５０を備える。トランスミッション２００は、回転しないように第２分割プーリのハーフプーリ２２０ａ、２２０ｂを機械的に固定すると共に、第１分割プーリの回転が出力部材２５０の回転を引き起こすように第１分割プーリのハーフプーリ２３０ａ、２３０ｂの少なくとも一方に出力部材２５０を結合することにより、制御可能な変速比に従って入力部材２１０から出力部材２５０へ回転および／またはトルクを伝達するよう構成されてよい。これは、第１分割プーリのハーフプーリ２２０ａ、２２０ｂの対応する要素（例えば、複数の形成された穴）と結合するよう構成されたケージギアとして出力部材２５０を構成することを含みうる。

【0037】

本明細書に記載のトランスミッションは、そこから力が出力へ伝達される入力を備えるものとして特徴付けられているが、これらのトランスミッションは、追加的または代替的に、バックドライブ可能であるよう構成されてもよいし、双方向エネルギ伝達および／または出力から入力へのエネルギ伝達を可能にするよう他の方法で構成されてもよいことに注意されたい。例えば、本明細書に記載のトランスミッションは、ロボットの関節の間でエネルギを双方向に伝達するために、例えば、１つの関節（例えば、エネルギを、例えば接地との接触から現在受けている関節）からエネルギを取り込んで、別の関節（例えば、ペイロードに力を加えるために現在利用されている関節）に印加するかまたはその逆を可能にすることによってロボットの全体効率を高めるために、利用できる。さらに、かかる構成は、（例えば、ロボットの１または複数の関節の）複数の自由度を単一のモータによって（例えば、それぞれの入れ子状プーリ変速比無限大トランスミッションを介して）駆動することを可能にし得る。

【0038】

ＩＩ． 差動シフト機構の例
分割プーリ可変トランスミッションの変速比は、トランスミッションの分割プーリの内の１つ（または複数）のハーフプーリの間の軸方向距離を制御することによって制御されてよい。それに従って、トランスミッションのベルトが、異なる位置でベアリング面（例えば、円錐形分割プーリのハーフプーリの円錐形ベアリング面）と接触し、その結果として、分割プーリの有効径の変化およびトランスミッションの変速比の変化を引き起こす。

【0039】

様々な機構が、ハーフプーリの間の軸方向距離のかかる制御を行うために適用されてよい。一部の例において、分割プーリは、２つの（または３つ以上の）入力によって駆動されてもよく、トランスミッションの出力を駆動するための力の印加と、トランスミッションの変速比のシフトを行うために印加される力との間で２つの入力からのトルクを分配するために、差動装置が提供されてよい。例えば、かかる差動装置は、２つの入力の間のトルクの差が、差動装置を介して分割プーリの第１および第２ハーフプーリの間に軸方向の力を印加させるように構成されてよい。それに応じて、第１および第２ハーフプーリの間の軸方向距離が、増大または減少することで、分割プーリの有効径の変化を可能にしうる。軸方向距離のかかる変化の制御を容易にすることにより、差動装置は、分割プーリを備えたトランスミッションの変速比の制御を可能にする。差動装置は、さらに、正味トルクが（例えば、ベルト、さらなる分割プーリ、および／または、その他の要素を介して）トランスミッションの出力に印加されるように、入力から分割プーリへ正味トルクを印加できる。

【0040】

かかる差動機構は、様々な利点を提供しうる。例えば、トランスミッションの出力の駆動およびトランスミッションの変速比の変更の両方に２つの高出力駆動モータを利用することを可能にし得る。変速比のシフトが起こりうる速度は、シフトを行うために印加される力に関連するので、２つの大型高出力モータを利用すれば、非常に高速なシフティングが可能になりうる。さらに、それらのモータが、変速比をシフトするために「差動的に」動作されていない時、２つのモータの全出力が、出力を駆動するために用いられてよい。したがって、差動構成は、シフト動作のみのために分割当てられる大型高出力モータ（ならびに、それに伴うサイズ、重量、および、コスト）を必要とせずに、高速、制御可能、かつ、強力なシフト動作を可能にする。さらに、本明細書に記載の差動シフト装置の実施形態は、バックドライブ可能であるよう構成されてもよいし、出力から受けたエネルギ（例えば、トルク）が変速比のシフトをもたらし、トランスミッションの効率をさらに高めることに役立つことを可能にするよう構成されてもよい。

【0041】

図３〜図６は、差動シフト装置が２つの入力を受ける実施形態を示しており、２つの入力は、差動／分割プーリから反対方向に伸びていてもよいし、一方の入力が他方の入力の中に少なくとも部分的に配置された（例えば、一方の入力シャフトが他方の中空になった中心部の中に配置された）状態で、同軸かつ同心であってもよい。別の実施形態において、入力は、かかる方法で入れ子状にされる必要はない。これらの変速比シフト機構は、入れ子状プーリ差動装置（例えば、図２の入れ子状プーリ差動装置）の「内側」または「外側」分割プーリもしくは他の方法で構成された可変トランスミッション（例えば、図１Ａ〜図１Ｄの可変トランスミッション）の分割プーリについて軸方向分離の変化をもたらすために利用されてよい。これらの図示した実施形態は、非限定的な例として意図されたものであり；入れ子状入力を記載する任意の実施形態が、適切な変形により、差動装置から反対方向に伸びる入力を受けてもよいし、または、受けなくてもよい。

【0042】

さらに、本明細書に記載のトランスミッションまたはその要素（例えば、差動装置）は、何らかの用途を容易にするために、追加的または代替的な要素を備えてもよい。例えば、トランスミッションは、例えば、異なる軸に関する回転を提供するため、ギア減速を提供するため、または、何らかの他の機械的効果を提供するために、さらなるギアを備えてもよい。これらの変形例は、例えば、差動トルクと、印加された変速比シフト力との間の関係性を制御するため、２つの入力の各々から変速比シフトおよび／または出力駆動へエネルギを非対称に分配するため、一方または両方の入力へのシフトおよび／または出力駆動における機械的利益を制御するため、回転運動を線形運動に変換するため（例えば、円錐形分割プーリのハーフプーリの間に軸方向の力を加えるため）、もしくは、用途に従って何らかの他の利点を提供するために提供されてよい。

【0043】

Ａ．平ギア差動シフト装置
一部の例において、平ギア差動装置が、本明細書に記載したような差動シフト装置を実施するために提供されてよい。その場合、平ギア差動装置のピニオンギアが、（差動装置への入力の差動回転の結果としての）平ギアの回転を分割プーリのハーフプーリの間の軸方向の力／運動に結びつけるために、ネジまたはその他の機械的要素に結合されてよい。一部の例において、ハーフプーリは、互いに螺入されることが可能であり、ピニオンギアの回転が、２つのハーフプーリの間の相対回転に結びつけられることで、ハーフプーリをつなぐネジを介してハーフプーリ間の軸方向距離の変化が引き起こされうる。

【0044】

図３は、２つの入力部材３１０ａ、３１０ｂと、２つのハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂとに連結された平ギア差動装置３５０を備えた分割プーリの一例３００（例えば、可変トランスミッションの分割プーリ）を示しており、ここで、第１入力部材３１０ａと第２入力部材３１０ｂとの間のトルク差が、差動装置３５０を介して第１ハーフプーリ３３０ａと第２ハーフプーリ３３０ｂとの間に軸方向の力を印加させることで、第１ハーフプーリ３３０ａと第２ハーフプーリ３３０ｂとの間の軸方向距離（「ｄ」）の増減を可能にするようになっている。第１入力部材３１０ａおよび第２入力部材３１０ｂは、同軸かつ同心であり、第１入力部材３１０ａは、部分的に第２入力部材３１０ｂの中に配置される。

【0045】

差動装置３５０は、第１入力ギア３５１ａおよび第２入力ギア３５１ｂを備える。第１入力ギア３５１ａおよび第２入力ギア３５１ｂは、入力部材の回転がそれぞれの入力ギアの回転を引き起こすように、第１入力部材３１０ａおよび第２入力部材３１０ｂに結合されている。差動装置３５０は、さらに、第１入力ギア３５１ａと係合するピニオンギアの第１セット（第１ピニオンギア３５３ａを含む）と、第２入力ギア３５１ｂと係合するピニオンギアの第２セット（第２ピニオンギア３５３ｂを含む）と、を備える。ピニオンギアの第１セットの各ピニオンギアは、第１入力部材３１０ａと第２入力部材３１０ｂとの間の回転の差が、差動装置３５０のハウジングに対するピニオンギア３５３ａ、３５３ｂの回転を引き起こすように、ピニオンギアの第２セットのそれぞれのピニオンギアと係合する（図示せず）。

【0046】

ピニオンギア３５３ａ、３５３ｂの回転は、様々な方法で、ハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂの間の軸方向の力／運動に結びつけられてよい。図に示すように、各ピニオンギア（例えば、３５３ａ）が、２つのネジ（例えば、ネジ３５５ａ、３５５ｂ）に結合されている。次に、ネジ３５５ａ、３５５ｂは、ピニオンギア３５３ａ、３５３ｂの回転が、ネジ３５５ａ、３５５ｂの回転を引き起こすことで、ハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂの間の軸方向距離（「ｄ」）の変更を可能にするように、それぞれのネジ穴３３９ａ、３３９ｂを介して（さらに、それぞれのカム３３５ａ、３３５ｂおよびカムベアリング３３７ａ、３３７ｂを介して）ハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂに連結されている。

【0047】

第１入力部材３１０ａおよび第２入力部材３１０ｂによって提供された正味トルクが、例えば、可変トランスミッションのベルトを駆動するため、したがって、可変トランスミッションの出力を駆動するために、ハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂに印加されてよい。かかる正味トルクは、差動装置３５０のハウジングを介して、ネジを介して、もしくは、分割プーリ３００の１または複数の他の要素を介して、入力からハーフプーリへ結びつけられてよい。

【0048】

図３に示す実施形態は、非限定的な例としてのみ意図されたものであることに注意されたい。別の実施形態も想定される。例えば、差動装置３５０は、ハーフプーリの一方（例えば、３３０ｂ）へ軸方向に剛結合されてもよく、ネジをそれぞれのネジ穴を介して反対側のハーフプーリ（例えば、３３０ａ）へ伸ばしてよい。ハーフプーリの例３３０ａ、３３０ｂは、入力部材３１０ａ、３１０ｂの正味の回転に応じたハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂのサイクロイド運動を容易にするように、それぞれのカム３３５ａ、３３５ｂおよびカムベアリング３３７ａ、３３７ｂを介して入力３１０ａ、３１０ｂに連結されている。ただし、ハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂは、（例えば、ベアリング３３７ａ、３３７ｂを省略して、ハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂをカムに剛結合することによって）入力部材３１０ａ、３１０ｂによって直接的に駆動されてもよい、および／または、ハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂは、ハーフプーリ３３０ａ、３３０ｂと共通の軸に関して回転する入力部材によって駆動されてもよい。

【0049】

Ｂ．ベベルギア差動シフト装置
一部の例において、ベベルギアまたはクラウンギア差動装置が、本明細書に記載したような差動シフト装置を実施するために提供されてよい。その場合、ベベルギア差動装置のベベルギアが、（差動装置への入力の差動回転の結果としての）ベベルギアの回転を分割プーリのハーフプーリの間の軸方向の力／運動に結びつけるために、歯付きピン、線状ギアまたはラック、ネジ、もしくは、その他の機械的要素に結合されてよい。一部の例において、ハーフプーリは、互いに螺入されることが可能であり、ベベルギアの回転が、２つのハーフプーリの間の相対回転に（例えば、さらなるベベルギアを介して）結びつけられることで、ハーフプーリをつなぐネジを介してハーフプーリ間の軸方向距離の変化が引き起こされうる。

【0050】

図４は、２つの入力部材４１０ａ、４１０ｂと、２つのハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂとに連結されたベベルギア差動装置４５０を備えた分割プーリの一例４００（例えば、可変トランスミッションの分割プーリ）を示しており、ここで、第１入力部材４１０ａと第２入力部材４１０ｂとの間のトルク差が、差動装置４５０を介して第１ハーフプーリ４３０ａと第２ハーフプーリ４３０ｂとの間に軸方向の力を印加させることで、第１ハーフプーリ４３０ａと第２ハーフプーリ４３０ｂとの間の軸方向距離（「ｄ」）の増減を可能にするようになっている。第１入力部材４１０ａおよび第２入力部材４１０ｂは、同軸かつ同心であり、第１入力部材４１０ａは、部分的に第２入力部材４１０ｂの中に配置される。

【0051】

差動装置４５０は、第１入力ギア４５１ａおよび第２入力ギア４５１ｂ（例えば、クラウンギア）を備える。第１入力ギア４５１ａおよび第２入力ギア４５１ｂは、入力部材の回転がそれぞれの入力ギアの回転を引き起こすように、第１入力部材４１０ａおよび第２入力部材４１０ｂに結合されている。差動装置４５０は、さらに、第１入力部材４１０ａと第２入力部材４１０ｂとの間の回転の差が、差動装置４５０のハウジングに対するベベルギア４５３を引き起こすように、１セットの歯４５５ａを介して第１入力ギア４５１ａおよび第２入力ギア４５１ｂと係合する第１ベベル４５３を備える。

【0052】

ベベルギア４５３の回転は、様々な方法で、ハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂの間の軸方向の力／運動に結びつけられてよい。図に示すように、ベベルギア４５３は、ピニオン４５５ｂへ軸方向に融合、すなわち、結合されている。ピニオン４５５ｂは、ラック４５７の歯４５９と係合する。ラック４５７は、カムベアリング４３７ｂを介して、入力４１０ａ、４１０ｂおよび／または差動装置４５０から第２ハーフプーリ４３０ｂへ、力／トルクを伝えるカム４３５ｂに形成された対応する穴４３９の中に部分的に配置される。ラック４５７は、ベベルギア４５３およびピニオン４５５ｂの回転が、ラック４５７へ軸方向の力を掛けることにより、ハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂの間の軸方向距離（「ｄ」）の変更を可能にするように、第１ハーフプーリ４３０ａに（カム４３５ａおよびカムベアリング４３７ａを介して）連結される。

【0053】

第１入力部材４１０ａおよび第２入力部材４１０ｂによって提供された正味トルクが、例えば、可変トランスミッションのベルトを駆動するため、したがって、可変トランスミッションの出力を駆動するために、ハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂに印加されてよい。かかる正味トルクは、差動装置４５０のハウジングを介して、ピニオン４５５ｂによってラック４５７に掛けられる力を介して、または、分割プーリ４００の１または複数の他の要素を介して、入力からハーフプーリへ結びつけられてよい。

【0054】

図４に示す実施形態は、非限定的な例としてのみ意図されたものであることに注意されたい。別の実施形態も想定される。例えば、差動装置４５０は、ハーフプーリのどちらとも軸方向に剛結合されなくてもよく、第２ハーフプーリ４３０ｂに結合されたさらなるラックと係合することで、ベベルギアまたは差動装置４５０のその他の要素に関して対称なハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂの軸方向の動きを可能にしてもよい。差動装置４５０は、さらなるベベルギア（例えば、１、２、または、３つのさらなるベベルギア）と、ハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂの一方または他方と結合された対応するさらなるラックと、を備えてもよい。ハーフプーリの例４３０ａ、４３０ｂは、入力部材４１０ａ、４１０ｂの正味の回転に応じたハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂのサイクロイド運動を容易にするように、それぞれのカム４３５ａ、４３５ｂおよびカムベアリング４３７ａ、４３７ｂを介して入力４１０ａ、４１０ｂに連結されている。ただし、ハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂは、（例えば、ベアリング４３７ａ、４３７ｂを省略して、ハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂをカムに剛結合することによって）入力部材４１０ａ、４１０ｂによって直接的に駆動されてもよい、および／または、ハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂは、ハーフプーリ４３０ａ、４３０ｂと共通の軸に関して回転する入力部材によって駆動されてもよい。

【0055】

Ｃ．リングギア差動シフト装置
一部の例において、遊星差動装置が、本明細書に記載したような差動シフト装置を実施するために提供されてよい。その場合、遊星差動装置の遊星ギアが、（差動装置への入力の差動回転の結果としての）遊星ギアの回転を分割プーリのハーフプーリの間の軸方向の力／運動に結びつけるために、ネジ、歯付きピン、線状ギアまたはラック、もしくは、その他の機械的要素に結合されてよい。一部の例において、ハーフプーリは、互いに螺入されることが可能であり、遊星ギアの回転が、２つのハーフプーリの間の相対回転に結びつけられることで、ハーフプーリをつなぐネジを介してハーフプーリ間の軸方向距離の変化が引き起こされうる。

【0056】

図５Ａは、２つの入力部材５１０ａ、５１０ｂと、２つのハーフプーリ５３０ａ、５３０ｂとに連結された遊星差動装置５５０を備えた分割プーリの一例５００（例えば、可変トランスミッションの分割プーリ）を示す断面図であり、ここで、第１入力部材５１０ａと第２入力部材５１０ｂとの間のトルク差が、差動装置５５０を介して第１ハーフプーリ５３０ａと第２ハーフプーリ５３０ｂとの間に軸方向の力を印加させることで、第１ハーフプーリ５３０ａと第２ハーフプーリ５３０ｂとの間の軸方向距離（「ｄ」）の増減を可能にするようになっている。第１入力部材５１０ａおよび第２入力部材５１０ｂは、同軸かつ同心であり、第１入力部材５１０ａは、部分的に第２入力部材５１０ｂの中に配置される。図５Ｂは、差動装置５５０の別の断面図を示しており、図５Ｂの断面図は、図５Ａに提供した断面図と垂直である。

【0057】

差動装置５５０は、サンギア５５１ａおよびリングギア５５１ｂを備える。サンギア５５１ａおよびリングギア５５１ｂは、入力部材の回転が、サンギアおよびリングギアのそれぞれの回転を引き起こすように、それぞれ第１入力部材５１０ａおよび第２入力部材５１０ｂに結合されている。差動装置５５０は、第１入力部材５１０ａと第２入力部材５１０ｂとの間の回転の差が、差動装置５５０の遊星キャリア（図示せず）に対する遊星ギア５５３ａ、５５３ｂ、５５３ｃ、５５３ｄの回転を引き起こすように、サンギア５５１ａおよびリングギア５５１ｂと係合する遊星ギア５５３ａ、５５３ｂ、５５３ｃ、５５３ｄをさらに備える。

【0058】

遊星ギア５５３ａ、５５３ｂ、５５３ｃ、５５３ｄの内の１または複数のギアの回転が、様々な方法で、ハーフプーリ５３０ａ、５３０ｂの間の軸方向の力／運動に結びつけられてよい。図に示すように、遊星ギア５５３ａ、５５３ｂは、それぞれのネジ５５５ａ、５５５ｂに結合されている。次に、ネジ５５５ａ、５５５ｂは、遊星ギア５５３ａ、５５３ｂ、５５３ｃ、５５３ｄの回転が、ネジ５５５１、５５５ｂの回転を引き起こすことで、ハーフプーリ５３０ａ、５３０ｂの間の軸方向距離の変更が可能にするように、それぞれのネジ穴５３９ａ、５３９ｂを介して第１ハーフプーリ５３０ａに連結されている。

【0059】

第１入力部材５１０ａおよび第２入力部材５１０ｂによって提供された正味トルクが、例えば、可変トランスミッションのベルトを駆動するため、したがって、可変トランスミッションの出力を駆動するために、ハーフプーリ５３０ａ、５３０ｂに印加されてよい。かかる正味トルクは、差動装置５５０のハウジングを介して、ネジ５５５ａ、５５５ｂによってハーフプーリに掛けられる力を介して、または、分割プーリ５００の１または複数の他の要素を介して、入力からハーフプーリへ結びつけられてよい。

【0060】

図５に示す実施形態は、非限定的な例としてのみ意図されたものであることに注意されたい。別の実施形態も想定される。例えば、差動装置５５０は、ハーフプーリ５３０ａ、５３０ｂの間に配置されてもよく、さらなるネジを、遊星ギアからそれぞれのネジ穴を通して伸ばして、第２ハーフプーリ５３０ａのねじ切り部分と係合させてもよい。これは、差動装置５５０の遊星ギアまたはその他の要素に関して対称なハーフプーリ５３０ａ、５３０ｂの軸方向の動きを可能にする。差動トルクと、印加された変速比シフト力との間の関係性を制御するため２つの入力の各々から変速比シフトおよび／または出力駆動へエネルギを非対称に分配するため、一方または両方の入力へのシフトおよび／または出力駆動における機械的利益を制御するため、もしくは、用途に従って何らかの他の利点を提供するために、サンギア、リングギア、および／または、遊星ギアの直径および／または歯の数を指定することができる。例のハーフプーリ５３０ａ、５３０ｂは、回転するように入力５１０ａ、５１０ｂの正味の回転に剛結合されているが；ハーフプーリ５３０ａ、５３０ｂは、入力部材５１０ａ、５１０ｂの正味の回転に応じたハーフプーリ５３０ａ、５３０ｂのサイクロイド運動を容易にするように、それぞれのカムおよびカムベアリングを介して入力５１０ａ、５１０ｂに連結されてもよい。

【0061】

Ｄ．ねじ切りカム差動シフト装置
一部の例において、複数の逆向きのねじ切り部分（例えば、ナット、テーパ状の穴、ボールネジのネジ山）を備えた差動装置が提供されてもよい。次いで、ねじ切り部分は、差動装置の入力に結合された対応するネジと係合しうる。したがって、入力の差動回転が、カムと接触するハーフプーリに軸方向の運動／力を印加させることができる（一方のネジが、それに対応するねじ切り部分に螺入すると、他方のネジは、それに対応するねじ切り部分から螺脱する）。入力の共通の回転は、カムおよび／または分割プーリの回転ならびに／もしくはカムおよび／または分割プーリへのトルクの印加を引き起こす。ねじ切り部分は、互いに剛結合されてよい（例えば、カムに形成された単一の穴の中へ反対方向からねじ切りされる）。あるいは、ねじ切り部分は、カムのそれぞれのサブ部分（例えば、「サブカム」）に形成されてもよく、その場合、ねじ切り部分の間の相対的運動が可能になる。かかるサブ部分は、サブ部分の間の相対的な軸方向の運動を許容するがサブ部分の間の相対的な回転を防ぐように、ピンまたはその他の方法で連結されうる。かかるカム、ネジ、ねじ切り部分、および、関連要素は、（カムの軸方向の運動を介して）トランスミッションの変速比のシフトへ入力の間の差動トルクを印加すると共にトランスミッションの出力トルクへ正味トルクを印加する差動装置を構成しうる。

【0062】

図６は、第１ねじ切り部分６５３ａおよび第２ねじ切り部分６５３ｂ（例えば、それぞれのボールネジのネジ山）を有するカム６５５を備えた分割プーリの一例６００（例えば、可変トランスミッションの分割プーリ）を示す。ねじ切り部分６５３ａ、６５３ｂは、逆向きのねじ山を有する。トランスミッション６００は、さらに、第１ハーフプーリ６３０ａおよび第２ハーフプーリ６３０ｂを備える。第２ハーフプーリ７３０ｂは、第１ハーフプーリ６３０ａのそれぞれの穴６４１の中に伸びるピン６４０を備える。ピン６４０は、ハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂが互いに対して軸方向に平行移動することを許容するが、ハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂの間の相対的な回転を防止する（したがって、入力部材６１０ａ、６１０ｂから第２ハーフプーリ６３０ｂへトルクを伝達するために利用されうる）。第１ハーフプーリ６３０ａは、カム６５５に剛結合されている。２つの入力部材６１０ａ、６１０ｂは、第１入力部材６１０ａと第２入力部材６１０ｂとの間のトルク差により、軸方向の力が、カム６５５を介して第１ハーフプーリ６３０ａと第２ハーフプーリ６３０ｂとの間に印加されるように、カム６５５のそれぞれのねじ切り部分６５３ａ、６５３ｂと係合するそれぞれのネジ６５１ａ、６５１ｂに結合されている。第１ネジ６５１ａおよび第２ネジ６５１ｂが、ハーフプーリ６１０ａ、６１０ｂの間の軸方向の力の生成を引き起こすように、互いに対して軸方向の力を掛けることを可能にするために、スラストベアリング６６０が提供される。したがって、かかる軸方向の力は、第１ハーフプーリ６３０ａと第２ハーフプーリ６３０ｂとの間の軸方向距離（「ｄ」）の増減を可能にしうる。第１入力部材６１０ａおよび第２入力部材６１０ｂは、ハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂから外側に向かって反対方向に伸びる。

【0063】

第１入力部材６１０ａおよび第２入力部材６１０ｂによって提供された正味トルクが、例えば、可変トランスミッションのベルトを駆動するため、したがって、可変トランスミッションの出力を駆動するために、ハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂに印加されてよい。かかる正味トルクは、カム６５５を介して、ピン６４０を介して、および／または、分割プーリ６００の１または複数の他の要素を介して、入力からハーフプーリへ結びつけられてよい。

【0064】

図６に示すカム６５５、ネジ６５１ａ、６５１ｂ、および、ハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂは、かかる二重にねじ切りされたカムを用いて、円錐形（または他の構成の）分割プーリの第１および第２ハーフプーリの間の軸方向距離の制御を行う機構の非制限的な例として意図される。別の例において、カムは、逆向きのネジ山を持ったそれぞれの第１および第２ねじ切り部分を有する第１および第２サブカムとして提供されてもよい。サブカムは、サブ部分の間（およびハーフプーリの間）の相対的な軸方向の運動を許容しつつも、サブ部分の間の相対的な回転を防ぐように、それぞれのハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂに剛結合され、ピンまたはその他の方法で互いに連結されてよい。

【0065】

図６に示す実施形態は、非限定的な例としてのみ意図されたものであることに注意されたい。別の実施形態も想定される。例のハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂは、回転するようにカム６５５に（ひいては、入力６１０ａ、６１０ｂの正味の回転に）剛結合されているが、ハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂは、入力部材６１０ａ、６１０ｂの正味の回転に応じたハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂのサイクロイド運動を容易にするように、それぞれのさらなるカムおよび／またはカムベアリングを介して入力６１０ａ、６１０ｂおよび／またはカム６５５に連結されてもよい。追加的あるいは代替的に、ハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂは、ハーフプーリ６３０ａ、６３０ｂと共通の軸に関して回転する入力部材によって駆動されてもよい。差動トルクと、印加された変速比シフト力との間の関係性を制御するため２つの入力の各々から変速比シフトおよび／または出力駆動へエネルギを非対称に分配するため、一方または両方の入力へのシフトおよび／または出力駆動における機械的利益を制御するため、もしくは、用途に従って何らかの他の利点を提供するために、ネジ６５１ａ、６５１ｂのピッチ、リード、条数、および／または、その他の特徴を指定することができる。

【0066】

ＩＩＩ．さらなるシフト機構
図３〜図６に図示して上述したシフト機構の例は、２つの入力の間のトルクの差から、円錐形（または他の構成の）分割プーリの対向するハーフプーリの間に軸方向のシフト力を提供するために、差動装置として構成された要素を組み込んでいる。ただし、分割プーリ可変トランスミッションの高速かつ制御可能な変速比シフトを可能にするために、その他の非差動機構も想定される。例えば、第１入力を介して印加されたトルクが分割プーリを介して（例えば、ｖベルトで）トランスミッションの出力に印加されるように分割プーリに結合された第１入力が提供されてもよい。また、第２入力が提供され、それを介して、トルクがトランスミッションのシフトを引き起こすように加えられる。かかる例において、変速比のシフトは、２つの入力の間の相対回転に関連し、実質的に、２つの入力の間のトルクの差には実質的に全く関連しえない。かかる例において、第２入力は、変速比を特定の値に維持するために、実質的にトルクが印加されない状態で、第１入力と同じ速度で回転してもよい。かかる例において、第２入力は、第１入力の速度と一致するようにアクティブに駆動されてよい。あるいは、第２入力は、変速比を特定の値に維持するために、第２入力を駆動するために用いられるどんなモータからも切り離されてよい。さらに別の実施形態において、第２入力７２０は、駆動モータがクラッチを介して第２入力７２０に結合された時に変速比のシフトをもたらすよう動作しうるように、クラッチを介して駆動モータに（例えば、第１入力７１０を駆動するために用いられる駆動モータに）結合されてよい。

【0067】

図７は、かかるトランスミッションの分割プーリ７００の一例を示す断面図である。分割プーリ７００は、２つのハーフプーリ７３０ａ、７３０ｂと、２つの入力部材７１０ａ、７１０ｂと、を備える。第１入力部材７１０ａは、第１入力部材７１０ａに印加されたトルクが第１ハーフプーリ７３０ａおよび第２ハーフプーリ７３０ｂに伝達されるように、ハーフプーリ７１０ａ、７１０ｂの少なくとも一方と結合される。第１ハーフプーリ７３０ａは、第２ハーフプーリ７３０ｂのそれぞれの穴７４１の中に伸びるピン７４０を備える。ピン７４０は、ハーフプーリ７３０ａ、７３０ｂが互いに対して軸方向に平行移動することを許容するが、ハーフプーリ７３０ａ、７３０ｂの間の相対的な回転を防止する（したがって、第１入力部材７１０から第２ハーフプーリ７３０ｂへトルクを伝達するために利用されうる）。

【0068】

第２入力部材７２０が、ネジ７５５に結合されている。第１入力部材７１０ａおよび第２入力部材７１０ｂは、同軸かつ同心であり、第１入力部材７１０ａは、部分的に第２入力部材７１０ｂの中に配置される。したがって、第１入力部材７１０と第２入力部材７２０との間の差動回転が、ネジ７５５の回転を引き起こしうる。ネジ７５５は、第１入力部材７１０と第２入力部材７２０との間の差動回転が、ネジ７５５を介して第１ハーフプーリ７３０ａと第２ハーフプーリ７３０ｂとの間に印加される軸方向の力を引き起こし、したがって、第１ハーフプーリ７３０ａと第２ハーフプーリ７３０ｂとの間の軸方向距離（「ｄ」）の増減を可能にするように、第２ハーフプーリ７３０ｂのねじ切り部分７３９と係合する。

【0069】

図７に示す実施形態は、非限定的な例としてのみ意図されたものであることに注意されたい。別の実施形態も想定される。例えば、第１入力部材７１０と第２入力部材７２０との間の差動回転をハーフプーリ７３０ａ、７３０ｂの間の軸運動に変換するために、別の機構（例えば、ラック、線形ギア、ハーフプーリの間のネジカップリング）が用いられてもよい。複数のネジが備えられてもよく、各ネジは、第２入力７２０の回転をハーフプーリの間の軸方向の力／運動に変換するように（例えば、１または複数のギアを介して）第２入力によって駆動される。例のハーフプーリ７３０ａ、７３０ｂは、回転するように第１入力部材７１０の回転に剛結合されているが；ハーフプーリ７３０ａ、７３０ｂは、第１入力部材７１０の回転に応じたハーフプーリ７３０ａ、７３０ｂのサイクロイド運動を容易にするように、それぞれのカムおよびカムベアリングを介して第１入力７１０に連結されてもよい。

【0070】

ＩＶ． 結論
図に示す特定の配置は、限定と見なすべきではない。別の実施形態が、所与の図に示す各要素を多くまたは少なく備えてもよいことを理解されたい。さらに、図示する要素の一部は、組み合わせられてもよいし、省略されてもよい。さらにまた、一実施例が、図示されていない要素を備えてもよい。

【0071】

さらに、様々な態様および実施形態を本明細書で開示したが、別の態様および実施形態が当業者にとっては明らかである。本明細書に開示した様々な態様および実施形態は、例示を目的としたものであり、限定の意図はなく、真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲によって示される。本明細書に提示された主題の精神または範囲から逸脱することなしに、他の実施形態が用いられてもよく、その他の変更がなされてもよい。本明細書に概略的に記載され、図に示されている本開示の態様は、幅広い異なる構成で、配置、置換、組みあわせ、分離、および、設計されてよく、それらのすべてが、本明細書内で想定されていることが容易に理解される。

【0072】

特に、本明細書の実施形態は、分割プーリ（もしくは、１または複数のその他の駆動される要素）から反対方向へ外向きに伸びる入力によって駆動されてもよいし、同じ方向に伸びる入力（例えば、同軸であり、互いの中に入れ子状になった入力）によって駆動されてもよいことに注意されたい。さらに、分割プーリのハーフプーリの間の軸方向の分離の制御を提供する本明細書に記載の実施形態は、分割プーリの回転軸および／または幾何軸と同軸な入力（例えば、ハーフプーリの円錐形ベアリング面の回転軸と同軸な入力）を受け入れる。あるいは、かかる実施形態は、分割プーリの回転軸および／または幾何軸と同軸ではない入力を受け入れてもよい（例えば、入れ子状トランスミッション構成に従って分割プーリを駆動することを可能にするため、または、何らかの他の応用例を容易にするために、入力が、１または複数のカムを介して分割プーリを駆動してよい）。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】