JP4568425B2 - 転がり接触無段変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、概しては無段変速装置、そしてとりわけ、力が転がりトラクションによって伝達されるような装置に関するものである。
【０００２】
動力車の駆動ギヤ列において商業ベースで使用されている無段変速装置の一つのタイプは、２つの割りプーリーに巻きかけた台形断面の伝動ベルトを含み、割りプーリーの対向する半分は傾斜した円錐面を有していて、夫々は互いの方向に向かって推進されており、一つのプーリーと次のプーリー間の実効的変速比はプーリーの２つの部分の相対的離反距離により決定されるようになっている。離れるように動くと、プーリーの２つの部分は、ベルトを半径方向の内側の位置において円錐面に接触するように許容して、それにより変速比が変わるようになっている。
【０００３】
この場合において、他のプーリーの２つの部分に生じる弾性力は、ベルトの張力を減ずるように平衡するために一緒に動かされ、それによってベルトとプーリー間の接触の半径が増大する。しかしながら、このような変速装置は、２つの本質的に離れたシャフトを含むため比較的大きく、更に急な比の変更は行えない。それらは、また、部分負荷の条件では効率が低い傾向にある。ゴムのベルトを有する型では、ギヤ「比」が変えられる際にベルトとプーリー間に起こる滑り摩擦に大きく起因して大量の疲労を被りやすい。それは、駆動伝達において最小から最大の駆動比まで連続、即ち無段の変化を提供する従来のギヤボックスに対して優位性を有していない。しかし、それは更なる構造的な結合をすることなく逆比を提供することはできない。
【０００４】
他の型の無段変速装置が知られている。本発明は、運動において転がり接触により部材間で力が伝達される無段変速装置を提供することを追求するものである。これは変速比を変える際に部材が被る疲労の量を最小とすると共に、無段変速が易しい制御で行え、少ないメンテナンスを必要とし、長寿命の耐久力のある機構を提供する。
【０００５】
本発明の一つの側面によれば、半径方向の内側と外側レースと転がり接触する遊星部材を有する型の無段変速装置であって、夫々のレースは軸方向に離れた２つの部分と、一つのレースの２つの部分の軸方向の離隔距離を選択的に変化させ、こうしてそれと転がり接触する遊星部材の半径方向位置を変化させる制御手段と、変速装置の駆動伝達部材に加えられたトルクに対して反応し、他のレースの２つの部分の離隔距離の変化を決定すると共に、装置の変速比を補償し、そして遊星とレース間で交換される、それらの間の境界に直角な方向の力を変化させる手段を設けた転がり接触無段変速装置が提供される。
【０００６】
本発明の好適な実施の形態においては、遊星部材は実質上球体である。それらは正円、偏球、あるいは長形の回転楕円体でよい。あるいは、遊星部材は夫々の部材に対して同様な軸の回りの回転面を有する第１、第２の面部分を有しても良く、面部分は夫々に対して回転軸に対して反対方向に傾斜している。遊星部材は、曲線状の母線によって規定される回転凸面又は凹面を有しても良く、母線は規則的又は不規則な曲線又は部分円曲線を有しても良い。部分円母線の場合、これは半円であろうが、遊星部材の回転面は球状である。
【０００７】
内側及び外側レースは好適には２つの部分から成り、一つは夫々の第１と第２部分に夫々接触し、そして夫々は共通軸の回りの回転面により形成される対応する面を有し、それらは前記軸に対して逆方向に傾斜している。内側又は外側レースの一方の２つの部分は、夫々に向かってあるいは離れるように支持してもよく、これにより前記一つのレースと遊星部材との点あるいは線接触の半径を変化することができる。
【０００８】
本発明の実施の形態では、入力駆動部材とレースの一方との間にトルク検出結合手段が介装され、それによりレースと遊星部材の２つの部分間のトルク伝達と接触圧がバランスされる。
【０００９】
実際上では、遊星部材は実質上、球体であり、半径方向の内側レースと半径方向の外側レース間に捕らえられ、駆動力を前記遊星部材に、又は遊星部材から伝達するために、ローラー従動部材が遊星部材の隣接する組間に円周方向に介在されている。このような配置においては、もしローラー従動部材が遊星保持部材に保持されていて、装置の運転において、それに対して、又はそれから駆動力が遊星部材に伝達されるようにする場合には便利である。
【００１０】
一般的な用語において、本発明は以上に規定した駆動力伝達装置を提供するもので、遊星部材の、それ自体の軸の回りの回転の軸は、半径方向の内側レースの回りの遊星の回転軸と実質上、平行である。このような駆動力伝達装置では、半径方向の内側レースの回転軸は、半径方向の外側レースを規定し、遊星部材の遊星経路を規定する手段の軸と実質上平行である。
【００１１】
どんな場合においても、半径方向の内側レースの２つの部分の軸方向距離を選択的に変える手段あるいは半径方向の外側レースを規定する手段が、螺旋相互結合によって相互結合した調節部材を含み、調節部材の一方の相対的回転が、他方の相対的軸方向変位を起こす手段を有するのは便利である。そのような装置では、２つの調節部材の螺旋相互結合は部材それ自体のねじ接合を含み、前記２つの調節部材の一方は、少なくとも第１の軸の回りの限られた弧の運動範囲で回転可能であり、前記２つの調節部材の他方は、少なくとも前記第１の軸に実質上、平行な軸の回りの回転運動が規制される。螺旋の角度は螺旋の全長に渡って一定で良いが、ある応用においては、もし上記螺旋相互結合の螺旋の角度が螺旋の円周方向の大きさに対して変化させるのは有用であることが分かった。
【００１２】
一般には、２つの調節部材の前記他方が半径方向の外側軌道を規定する前記手段であり、又はそれによって、又はそれに保持されることは便利である。半径方向の内側レースの２つの部分は駆動又は被駆動シャフトに保持され、そして半径方向内側レースの２つの部分の相対的離隔を許容する手段が、半径方向内側レースと遊星部材間の駆動力の伝達によって生じる力に対して作用する少なくとも一つの傾斜面を含む。前記傾斜面は半径方向内側レースと駆動シャフト間の螺旋相互結合の部分を構成しても良い。螺旋の角度は一定、または螺旋の長さ方向に変えても良い。
【００１３】
螺旋が一定であるか、その形状と螺旋角度が変化するにしても、螺旋により作用される軸方向の力の円周上の成分は、螺旋により作用される直接的な円周上の力の符号が逆で等しく、変速比を維持あるいは変化させるための選択的調節手段に要求される力が最小であるのが好ましい。
【００１４】
本発明は、また上記に規定した無段変速装置を含み、更に固定比のギア又は転がりトラクション部材の遊星変速列を含み、その寸法は、入力シャフトの軸の回りのギア間の接触の有効半径が、無段変速の範囲の逆の端における半径方向内側レースと遊星間の接触線の半径の最大と最小間に位置する。
【００１５】
無段変速装置における遊星部材と半径方向内側レース間の接触線の半径が、半径方向位置レースと固定比ギアの遊星駆動列の遊星との接触半径と等しい場合には、有効なトルクの伝達はなく、トルク伝達は、無段変速の調節が、遊星部材と輪内側レースとの接触線を、固定比の遊星ギア列の接触半径よりも大きい点まで動かすか否かにより、一つの回転方向、又は他方向になされる。これにより、正方向と逆方向の変速比が得られる。
【００１６】
本発明の他の側面において、半径方向の内側及び外側レースと転がり接触する遊星部材を有するタイプの転がり接触無段変速装置であり、内側及び外側レースの夫々は、２つの相対的に軸方向に変位可能なレース部分を含み、遊星部材は実質上、球であり、そして遊星運動において、球状遊星部材への、又はそれからの力の伝達はローラー従動部材を介してもたらされる転がり接触無段変速装置が提供される。
【００１７】
実際の実施の形態では、ローラー従動部材は遊星部材の隣接する組間に介在され、そして遊星保持器に保持され、それを通して装置の運転において、駆動が遊星部材に、又は遊星部材から伝達される。
【００１８】
本発明の転がり接触無段変速装置は、一つの側面として、可変幾何図形の４点接触転がり要素ベアリングが考えられ、パワー伝達は２つ又は３つの半径方向内側レースを有する原理的ベアリング要素間で行われ、半径方向外側レースと遊星保持器、かご、即ち第４のベアリンク要素が設けられ、通常はトルク反作用に対して固定されている
【００１９】
本発明の実施の形態として構成された変速装置において、他方の調節を補償するレースの軸方向離隔は、それ故、本質的に前記他のレース素子に加わる力によって決定される。
【００２０】
このような伝達は無段変速比制御が行える方法により制御することができるが、このような制御は、殆ど自在なステップ又はインクリメンタル駆動を行えるギヤボックスが使用可能であるということから大部分のユーザーにはなじみがない。本発明の実施の形態においては、ギア比のインクリメンタル制御が種々手段により行え、ステップ制御のギアボックスを模擬することができる。制御機構の一つの実施の形態において、２つのレースウエーの離隔距離は、インクリメンタル調節装置やインデックス装置により決定され、予め設定した幾つかの位置に変位することができる。あるいは、幾つかのレースウエーの接触面が、転がり要素に生じる力が、それを予め設定した限られた数の位置に駆動される傾向にあるように形成される。
【００２１】
「ギヤを入れた」中立、即ち、駆動部材が接続されている状態で、入力側駆動部材から出力側部材に回転が伝達されない遊星歯車機構におけるギア中立状態は、変速装置にはおいて数々の利点を有し、変速装置が中立位置にセットされた時、いずれの方向にもある量のクリープに対して本質的耐性が規定される。これに対抗するため、駆動伝達が行われない中立ギアの選択を確実にする伝達連鎖の正方向ブレーキにより、駆動部材が「接続されていない」中立比が得られる手段を設けるのが有利である。
【００２２】
「接続されていない」中立は、本発明の一つの側面に、半径方向内側又は半径方向外側レースウエーのいずれかに、駆動伝達の調節において、その運動の範囲のある部分において接続可能な相対的回転部材又は相当部材を付加することにより達成することができる。転がり部材が、このような、相対的回転部材に接触している時、転がり要素のレースウエーからの効率的接合解除がなされ、この調節において駆動の伝達が行われない。
【００２３】
「接続されていない」中立は、また、レースウエーの部分の一つに、その時の作用位置から遠く後退して、その時の変速装置の調節に係わらず転がり要素の圧力を解除する手段を設けることにより達成できる。これは、効果として、変速装置のいかなるギア比においても「デクラッチング」作用が達成できる。
【００２４】
類似の配置として、いわゆる「ランチ」制御を設けることができる。これは中立位置から駆動ギア比までの変速装置の進行的結合であり、これはギア入れの中立位置から最初の停止位置、即ち最も低いギア比間の被制御部材を設けることにより効率的に達成できる。
【００２５】
これまでに説明した本発明のいくつかの実施の形態では、入力軸から出力軸への駆動伝達は一方向の回転にのみ行われるに過ぎない。これはトルク検出機構によって生じる。即ち、一つの実施の形態では、トルク検出機構は、前記他方のレースの２つのレース部分の一つと、協同する要素との間の螺旋相互結合を含み、入力シャフトの回転方向が螺旋相互結合のそれに一致している時にのみ、２つのレース部分が、動作においてそれらに生じる力により互いの方向に付勢される。入力シャフトと出力シャフトとの逆方向の回転は、他方のレース部分の相対的離反を引き起こし、これは事実上、接触力の低下を来し、究極的には、入力と出力部材の結合解除を引き起こす。勿論、これはある状況、とりわけオーバーラン、自由輪効果が望ましい状況においては優位性を有する。しかしながら、自動車の変速装置としての使用では、とりわけエンジンのオーバーランが制動に使用されている場合には、自由輪効果は望ましくなく、そして実は、決定的に望ましくないものである。
それ故、本発明は、入力シャフトから出力シャフトへのトルクの伝達がいずれの方向においても起こる無段変速装置を提供することを望むものである。
本発明の他の側面によれば、半径方向の内側及び外側レースと転がり接触する遊星部材を有するタイプの転がり接触無段変速装置であり、内側及び外側レースの夫々は、２つの軸方向に離れた部分を含み、一つのレースの２つの部分の軸方向離隔を選択的に変化させて、それによりそれに転がり接触する遊星部材の半径方向位置を変更する制御手段を含み、そして変速装置の駆動伝達部材に加えられトルクを検出し、他のレースの２つの部分の離隔の補償変化と、従って変速比を決定し、そして遊星とレース間で交換される、それらの境界に直角の方向の力を変化させる手段とを含み、前記トルク検出手段は、２つの軸方向に離れ、相対的に移動可能な前記他のレースの部材と、夫々の前記部分は、それ自体が中心位置から両方向に軸方向に移動可能で、そして制限ストッパーと係合可能であり、こうして変速装置の回転駆動入力部材から回転出力部材に、２つの逆の回転方向に回転駆動が伝達可能な転がり接触無段変速装置を提供する。
本発明の好適な実施の形態においては、トルク検出手段の前記相対運動可能なレース部分は、入力駆動部材にねじ結合により同様に相互接続され、これによりレース部分の軸方向の変位が、もし制限されている場合に回転駆動が伝達される。
ねじ接合のねじ部材はボールのような回転要素により相互結合されているのが好ましいが、これは必須ではない。相互結合するボールは装置の摩擦力を非常に低減することができる。
トルク検出手段の２つの相対的に可変の２つのレース部分は、反対方向に軸方向に弾性的にバイアスしてもよい。この弾性バイアスは、プライムに装置のトルク検出作用を働きかけ、好適に実施の形態においては、前記２つの相対的に可変の２つのレース部分の弾性的なバイアスは、それらの間の圧縮バネにより達成することができる。
勿論、双方向回転が行われるのを確実にするために、２つのレース部分の夫々は、究極的には軸方向の運動を制限しなければならない。このことから、他方のレース部分は、入力部材によってそれに生じた螺旋作用により、それに対して効率的にねじ締めが行われる。このような制限停止手段は、前記入力駆動部材に設けられ、又は保持され、または結合された結合部材とすることができる。
本発明の一つの実施の形態において、変速装置の前記一つのレースの２つのレース部分は、軸方向の離隔距離が選択的に可変であり、２つの逆の回転方向に夫々制限された回転変位が可能なように夫々変速装置のケーシングに保持されている。一つの前記レースの２つのレース部分の軸方向相対的離隔は、変速装置の固定部分と共に、２つのレース部分の少なくとも一つの部材の螺旋相互結合によって達成され、２つのレース部分の両方とも前記固定部材に対して相対的に回転可能である。このような一つの前記レースの２つのレース部分の相対的回転運動は、一つの部材と固定部分との間でなく、それらの間に直接的に作用するいかなる手段によっても達成することができる。これが達成できる一つの手段として２つのレース部分の間に作用するボーデンケーブルを含むことができる。
本発明は、双方向回転が可能な構造とは独立して、次のような構成も含む。即ち、半径方向の内側及び外側レースと転がり接触する遊星部材を有するタイプの転がり接触無段変速装置であり、内側及び外側レースの夫々は、２つの軸方向に離れた部分を含み、一つのレースの２つの部分の軸方向離隔を選択的に変化させて、それによりそれに転がり接触する遊星部材の半径方向位置を変更する手段を含み、遊星部材は、夫々を周辺の環状溝を有し、それらの軸は、夫々の遊星部材がレースに接触してその回りに転がる軸と実質上一致し、前記環状溝にはローラー従動部材が結合され、遊星部材を、遊星運動においてその方向を維持するように作用する転がり接触無段変速装置を含む。
この後半の特徴により、大きな負荷保持容量が得られる。というのは、遊星部材により占められている円周上の空間が遊星従動節により占められている空間と重なり合うことができるため、与えられた環状空間内に多数の遊星部材を配置できるからである。
遊星従動部材は、好ましくは共通保持部材によって保持され、それを通して装置の出力駆動部材に運動が伝達される。
【００２６】
本発明の更なる側面によれば、半径方向の内側及び外側レースと転がり接触する遊星部材を有するタイプの転がり接触無段変速装置であり、内側及び外側レースの夫々は、２つの軸方向に離れた部分を含み、一つのレースの２つの部分の軸方向離隔を選択的に変化させて、それによりそれに転がり接触する遊星部材の半径方向位置を変更する手段を含み、遊星部材は、夫々の対応するレースの対応する曲面と転がり接触する夫々弧状の曲面部分を有し、前記面部分の曲率半径は遊星部材自体の有効半径よりも大きい転がり接触無段変速装置を提供する。
これは、与えられた直径の球体としての遊星部材が概念的に中心部分から割って離し、そして残った４分円を夫々接触させて再結合することを想像することにより思い浮かべることができる。面部分の曲率半径は、元の球体のそれと一致する一方、新たに組み立てた球体の直径は元の球体の直径よりも小さいであろう。このような遊星には、上述したようにローラー従動案内部材を受けるため円周状の溝を設けることができる。更に、レースの接触面に沿って転がる際に、転がり軸の方向を維持するために遊星部材をガイドする手段を設けることができる。このようなガイド部材は、円周状溝内に係合した上記ローラーとすることができる。
遊星部材自体の直径と比較して面部分の曲率半径を大きくする理由は、変速装置により変速される比の範囲を拡大するためである。以降に更に詳細に説明する特定の実施の形態においては、比の範囲は４．３：１に拡大することができる。
以上の説明した他の側面とは独立して考えられる本発明の更なる側面では、半径方向の内側及び外側レースと転がり接触する遊星部材を有するタイプの転がり接触無段変速装置であり、内側及び外側レースの夫々は、２つの軸方向に離れた部分を含み、一つのレースの２つの部分の軸方向離隔を選択的に変化させて、それによりそれに転がり接触する遊星部材の半径方向位置を変更する手段を含み、夫々遊星部材は、遊星部材それ自体の転がり軸に対して実質上一定の傾斜を有する複数の要素的環状接触面部分を有する転がり接触無段変速装置を提供する。
このため、従来のギアボックスの特定のギア比を効率的に示す所望の調節位置を提供する無段変速装置が得られる。実質的に一定の傾斜を有する面部分に渡って、遊星とレースとの接触を、点接触でなく線接触とすることにより、増大した負荷許容能力が得られる。
遊星部材が、複数の実質上、直線要素的部分からなる区域を含む母線を有することを考えることができる。レースは実質上、連続的に湾曲した接触面を有するか、あるいはレースは、遊星部材との転がり接触のための夫々接触面を有し、それらは実質上、遊星部材のそれらに適合する、対応する傾斜要素的環状接触面部分を有することができる。
【００２７】
本発明の様々な実施の形態を、添付図面を参照し、例として、更に詳細に説明する。
図１は、装置の動作原理を説明するのに有効な、転がり接触無段変速装置の主要部品の模式的軸方向断面図である。
図２は、図１の矢印Ａ方向から見た変速装置の模式図である。
図３及び図４は、図１と同様に模式的縦断面図であり、夫々最大変速比、最小変速比に対する形態の変速装置を示している。
図５は、本発明の第１の実施の形態として構成した連続可変転がり接触変速装置の軸方向断面図である。
図６は、無限変速装置に組み込んだ転がり接触無段変速装置を示す模式的軸方向断面図である。
図７は、自転車のハブギア変速装置としての利用に適している、本発明の更なる実施の形態の軸方向断面図である。
図８，９及び１０は、様々な特定の応用に有用な、様々の異なったレースウエイの形態を示す模式的部分軸方向断面図である。
図１１及び１２は異なった遊星部材を有する代わりの実施の形態を示す模式的軸方向断面図である。
図１３は、本発明の第１の実施の形態の を示す軸方向断面図である。
図１４は、図１３のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線上で取った横断面図である。
図１５及び１６は、図１３及び図１４の実施の形態の要素を２つの異なった動作形態において示す模式的詳細図である。
図１７は、調整装置の相対位置を示す、図１３の実施の形態の模式的横断面図である。
図１８は、本発明の代わりの実施の形態の軸方向断面図である。
図１９−２４は、異なったギヤ比を得るための異なった形態における要素を示す、図１８の実施の形態の模式的詳細図である。
【００２８】
まず、図１〜図４を参照すると、本発明の無段変速装置は、転がりトラクショントルク伝達を有し、軸ベアリングとハウジングが大きな力を受けず、可動部品が従来のローラー及びボールベアリング技術を基礎とすることができるという利点を有する可変半径遊星機構として構成される。これは、更に、これが純粋に機械的な予荷重及びトルク検出システムを含んでおり、そして、それは特別な潤滑技術を必要とせず、既知のトラクション流体潤滑によってはねかけ又はグリース潤滑を行うことができるという利点を有している。次に続く更に詳細な説明から分かるように、変速比の制御は単純な機械的装置により達成できる。
【００２９】
図１〜４に示す、時々バリエーターと称される可変半径遊星変速装置は、ハウジング（簡素化のため図示していない）を有し、その中に転がり要素ベアリングを支持する入力シャフト１１が設けられると共に、３つの遊星従動部材１５を保持する遊星かご１４が設けられている。遊星従動部材１５は遊星従動シャフト１６により遊星かご１４に支持されている。
【００３０】
遊星保持器１４は、２つのラジアルプレート１４ａ，１４ｂを、上記遊星従動節シャフトを構成し、夫々の端部をナット２０，２１により締め付けられて保持器を構成する段付スタッド１６により結合することにより効果的に構成することができる。遊星キャリア１４のラジアルプレート１４ｂの軸方向の筒状延長部２２は変速機構の出力シャフトを構成している。
【００３１】
入力軸１１上には、太陽部材を構成し、ねじ山の噛み合いの形の螺旋相互噛み合いから成るカップリングによってシャフト１１に接続される２つの部分２３ａ，２３ｂから成るラジアル内側レースが保持される。２つのレース部分２３ａと２３ｂは、反対に向けられたねじ山を有しており、そのため、下方に更に詳細に説明する理由によって、入力軸１１と内側レース部分２３ａ，２３ｂの一方向の相対的回転は２つの部分が夫々他方に向かって移動することを引き起こし、これに対して、それらと入力シャフト１１の間に逆方向の相対的回転がある場合には、内側レースウエーの２つの部分２３ａ，２３ｂの軸方向の離反を引き起こす。
【００３２】
内側レースウエー２３と、やはり軸方向に離反した２つのリング状レースウエー部材から成る外レースウエー２６間には３つの球状遊星部材２５がはめ込まれている。
夫々２７ａ，２７ｂ及び２８ａ，２８ｂとして示される、レースウエー部材２３ａ，２３ｂ及び２６ａ，２６ｂの転がり軌道は、横断面において、球状遊星部材２５の半径よりも僅かに大きい半径を有する部分円アーチ状表面から成る。
【００３３】
外レースウエー部材２６ａ，２６ｂは、概して２９で示され、図１に模式的に示される軸方向調整機構にかみ合っており、この軸方向調整機構はレバー３０が相互作用部材３１に旋回可能に設けられており、レバーを、図１の二重矢印により示されるように相互作用部材３１の軸３２の回りに一方向又は他の方向に動かすことにより、２つのレースウエー部分２６ａ，２６ｂは軸方向に夫々に向かって又は軸方向に夫々から離れる方向に付勢される。
【００３４】
レースウエー２６には、入力シャフト１１、内側及び外レースウエー２３，２６、出力シャフト２２及び球状遊星部材２５の共通の回転軸であるＸ−Ｘ軸の回りの回転を防止するための手段が備えられている。
【００３５】
変速の運転においては、シャフト１１の回転は内側レースウエー２３に伝達され、その回転は、それとの転がり接触によるボール２５の回転を引き起こし、固定レースウエー２６の回りのボール２５の回転を引き起こす。ボール２５の回転はローラー従動節１５を介してローラー保持器１４、そして出力シャフト２２に伝達される。レバー３０を一方向又は他方向に移動することにより、外レースウエーの２つの部分２６ａ，２６ｂは夫々他方に向かって付勢させたり、または夫々他方から軸方向に遠ざけることができる。２つの外レースウエー部材２６ａ，２６ｂの軸方向の接近は遊星ボール２５に圧力を加え、それらを変速装置の半径方向内側に移動させ、２つの内側レースウエー部分２３ａ，２３ｂが離れるように強制する。半径方向に内側のレースウエー部分２３ａ，２３ｂと入力シャフト１１との螺旋相互噛み合いは、トルクに反応する機構として有効に作用する。螺旋相互噛み合いは、意図した駆動方向におけるシャフト１１の回転が、抗力に抵抗された時には、レースウエー部分２３ａ，２３ｂと駆動シャフト１１間の螺旋相互結合に生じる力が、レースウエー部分２３ａ，２３ｂと遊星ボール２５との力の反作用に一致するまで、レースウエー部分２３ａ，２３ｂを互いに軸方向に接近させ、レースウエーと遊星ボール２５との間の転がり接触のいかなる遊びも、レースウエー部分２３ａ，２３ｂがお互いに接近する傾向によりレースウエー部分２３ａ，２３ｂと駆動シャフト１１との螺旋相互噛み合いに吸収され、補償される。レースウエー部分２３ａ，２３ｂの更なる軸方向の相対的変位と、駆動伝達が起こらない点において、ボール２５の半径方向位置により変速比が決定される。
【００３６】
図４に示される構成においては、ボール２５と内側レースウエー２３との転がり接触の半径が比較的大きく、そしてボール２５と外レースウエー２６との接触の半径が比較的小さいことが理解されるであろう。この構成では、入力シャフト１１と出力シャフト２２との変速比は最も小さい。しかしながら、レバー３０が反対の方向に移動するのを許容すると、レースウエー部分２６ａ，２６ｂは離れるように動くことができ、そのためボール２５は内側レースウエー部分２３ａ，２３ｂの軸方向の接近により補正されて半径方向に外側に移動することができる。
【００３７】
レースウエー２３，２６の曲面２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂと球状遊星部材２５の間の曲率の違いは、実際に転がり接触の部材間に存在する接触パッチの精密な形状を決定するであろう。理想化された状態では接触は点接触であろうが、実際は、このような可変変速装置の内側部には、可動部分を潤滑すると共に転がりトラクションを高める特別なトラクション流体が入っているので、接触の点は、お互いの接触面の半径が近ければ近いほど大きい接触パッチを構成するであろう。勿論、これらのパッチが大きくなりすぎることは、転がり接触の２つの要素間の動圧流体内側で現れる力に起因する、いわゆるスピン損失を防ぐために、望ましいことではない。
【００３８】
以上に説明した無段変速機構は極めてコンパクトで効率が高く、潤滑のため、あるいは、要求される機能を果たすための制御目的のための加圧油圧回路を必要としない。これはモジュラ型とすることができ、大きいサイズ及び小さいサイズのいずれの応用にもすぐに適応できるようなスケーラブルである。
【００３９】
勿論、もし入力シャフト１１が一体部材であると考えたとしたら、内側レースの２つの部分２３ａ，２３ｂを、シャフト１１のねじ山のない端部を越えて嵌め合わすことのできる方法がないということが理解できる。しかしながら、これは、入力シャフト１１を、太陽部材２３ａ，２３ｂをねじ山の有る部分に嵌め合わせた後に、その部分にねじ山のない部分を組み立てる複合部材として形成することにより実現することができる。しかしながら、代わりに、シャフト１１は、ねじ山の半径方向の最も内側の寸法が太陽部分２３ａ，２３ｂが組み立てに際してそれらに沿って滑り動けるように、ねじ山のない端部の直径を単に小さくしても良い。
【００４０】
図１に模式的に示されているように２つのレース部分２６ａ，２６ｂは、釣り合いのとれた力を２つのレース部分２６ａ，２６ｂに加えて、それらをレバー３０の運動により決定されるように一緒に又は離して動かす、適当な相互作用部材３１を有する単純なレバー３０により制御されるのであるが、実際の実施の形態においては、軸方向の力を、外周の全体に渡って、又は少なくとも対称的に位置する数点に加える必要があることは理解できるであろう。
【００４１】
次に図５に転ずると、図５には、半径方向の外側レースウエーの全周縁に沿って対称的に調整力を加えるという方法で調節が行われる実際的な実施の形態が示されている。この実施の形態の構造は、球状遊星２５により出される力は図１の１４ａ，１４ｂのような２つの遊星保持器の端から端まで伝達される必要はなく、それらは、シャフト１１には、軸方向の心ずれを防ぐために適当なベアリングが設けられているということを条件とすれば、一つのみの遊星保持板が利用できることを許容する程十分に釣り合っている。
【００４２】
この実施の形態では、図１〜図４の実施の形態のものと同様又は類似の要素を識別するために同様な参照符号を使用している。入力、即ち駆動シャフト１１は可変変速ユニットを全体として保持している。このような実施の形態は、例えば、モーター付き自転車又はオートバイから、鎖伝動による車輪の駆動に至るギヤ変速装置に適している。この目的のために、可変変速装置からの出力駆動部材は、遊星保持器１４の周辺に固定した外部ケーシング３４に保持したチェーンホィール３３であり、この実施の形態では遊星保持器は、そこからシャフト１６が突出している単一のディスクから成る。しかしながら、図１〜４の実施の形態とは異なり、シャフト１６は内側と外側のレース２３，２６の間の空間を右方向に突っ切っていない。
【００４３】
駆動シャフト１１は、例えば、内側燃機関やその他の原動機からの出力シャフトとすることができる。これはシャフト１１の主部分よりも小さい直径の突出した端部部分３５を有しており、これは半月キー３６によってシャフト１１に回転のために固定された内側レースウエー２３の２つの部分の内側の一つ（この場合、部分２３ａ）を保持している。この実施の形態では、接近及び離反運動においてシャフト１１に対して両者が相対的に動くことのできる、２つの半径方向の内側レースウエー部分２３ａ，２３ｂの代わりに、レースウエー部分２３ａがシャフト１１に回転のために固定されており、それには、外側に第２のレースウエー部分２３ｂが取り付けられる軸方向の延長スリーブ２３ｃを有している。スリーブ２３ｃの外側円筒面と第２の半径方向内側レースウエー部分２３ｂの内側円筒面には、複数のボール３９を収用する半円形横断面の、対応する螺旋状の溝３７，３８が設けられている。そのため、２つのレースウエー部分２３ａ，２３ｂの相対的な軸方向の離反又は接近は、駆動シャフト１１の軸の回りの、これらの２つの部分の相対的回転により成される。第２の半径方向内側レースウエー部分２３ｂと固定ハウジング４１間に装置した軽いスプリング４０は、第２の半径方向内側レースウエー部分２３ｂの軽い予圧を提供し、これは、無負荷状態であっても球状遊星２５との接触が常に保持されることを確実とし、このために、半径方向内側レースウエー部分２３ａ，２３ｂは、球状遊星２５が半径方向内側及び外側レース２３，２６によって限定される軌道内側で緩く、そしてガタガタとなる程の距離までは軸方向に離れない。
【００４４】
半径方向外側レース２６は、軸方向の延長するスリーブ４２から成り、その中に第２の半径方向外側レースウエー部分２６ｂが取り付けられる。円筒状スリーブ４２の内側面には矩形横断面の螺旋凸条４３を有し、第２の半径方向外側レースウエー部分２６ｂは、その外側円筒状面に対応する矩形横断面の螺旋溝４４を有している。凸条４３及び溝４４は、「ａｊａｘ」ねじ（ねじ山の断面形状が４角形の角ねじ）と構成が類似のロバストスクロールを形成する。
【００４５】
第１の半径方向外側レースウエー部分２６ａは固定ハウジング４１の円筒状外側壁４５に回転方向には固定されているが、軸方向にはフリーである。固定ハウジングには、乗物の骨組の固定部分に取り付けて、ハウジング４１を乗物に対して静止（回転しないということである）状態に維持するためのトルク反作用アーム４８を支持する突出ラグを保持している。
【００４６】
ハウジング４１は、この場合において、中空でシャフト５０を受ける第２の突出ラグ４５も保持しており、このシャフトは一方の端がケーシング４１から外側に突出すると共に制御レバー５１を保持しており、他方の端はケーシング内側に突出し、自由端に第２の半径方向外側レースウエー部分２６ｂが取り付けられるレバー５２を保持している。支点ピン５０の軸の回りの制御レバー５１の運動は、レバー５２を対応して回転させ、それ故、レースウエー部分２６ｂを、入力駆動シャフト１１の軸と一致する、装置の軸の回りに、固定された半径方向外側レースウエー部分２６ａに対して回転させる。この運動は、螺旋溝４４と螺旋凸条４３により構成される螺旋相互結合によって、２つの半径方向外側レースウエー部分２６ａ，２６ｂの軸方向接近又は離反に変換される。
【００４７】
駆動シャフト１１の回転は、このように半径方向内側レース２３の回転を起こさせ、それと共に、転がり接触により、半径方向外側レース２６の曲面に沿っても転がる遊星ボール２５を運ぶ。図１の一般化した実施の形態と同様に、遊星ボールは、半径方向内側及び半径方向外側レース２３，２６の夫々の曲面２７ａ，２７ｂ及び２８ａ，２８ｂとのそれらの接触によってのみ束縛されるが、しかし、夫々のペアの遊星ボール２５は、周辺方向の夫々の間に挿入されているローラーフォロワー１５を有しているため、ボール２５の遊星運動はこれらのローラーに、そしてシャフト１６を介して、この場合には、出力スプロケット３３を保持するユニットの全体の外側ケーシングを構成する遊星保持器１４に伝達される。スプロケットは、例えば、ホィールへの駆動の前方伝達のためのチェーンを保持し、この実施の形態は、更に、回転外側ケーシング３４と静止内側ハウジング４１との間にベアリングを有している。制御レバー５１を一方向又は他の方向に回すことにより生じる、半径方向外側レースウエー部分２６ａ，２６ｂの相対的接近又は離反の変化は、遊星ボール２５を半径方向内側レースウエー２３に接触させるように半径方向内側に付勢する、遊星ボール２５に加わる力をより大きく、又はより小さくする原因となる。
【００４８】
内側レースねじ３７，３８，３９の機能は、夫々の遊星ボール接触点の法線力対接線（トラクション）力の比をある範囲内に維持するものである。その比は過剰スリップが起こらないことを確実にするために十分大きく（部分潤滑に対して少なくとも１０、そして全流体潤滑の場合には２倍まで）なければならないが、しかし、必要とされるより、非常に大きな法線方向の力が加わり、これが効率、トルク容量及びユニットの寿命を減ずることになるほど大きくしてはならない。
【００４９】
２つの内側レース半割体間に作用する軽い捩りスプリング４０は、トルクがゼロから上昇する時にトルク検出機構が作用を開始するのに十分な接触圧が常時存在するのを確実にするための十分な予負荷を提供する。
【００５０】
外側レースの凸条４３及び溝４４は両端間の比の変化が、比変更レバー５１の過度の移動を必要とせずに行えるのに十分粗いピッチとしなければならないが、一方では、接触状態が単にレースを離す程粗くはない。図７に示される変速装置のタイプは、自転車において生じるような、高トルク、低速入力を有する応用にとりわけ適している。これは、遊星保持器に対する入力において、入力トルクはより大きな半径で、そして入力が内側レースの時よりも２倍多い接触パッチにおいて反作用するからである。自転車のような、ある場合においては、出力伝動装置は、応用が要求されるまで、出力速度を減ずることが要求される。
【００５１】
図６の実施の形態は、正方向と逆方向の変速比を有する無段変速装置を構成する。これは、図５に関して説明したものと同様に、入力側に固定比ギアの遊星ギア装置を備えた無段変速装置を構成するものである。再び、図６の実施の形態の対応要素と同様な、又は同様な機能を満たす要素は、同様な参照符号で識別する。
【００５２】
入力駆動シャフト１１と出力スプロケット３３との間で変速比を変化させる機構は図５に関して説明したものと本質的には同様であり、それ故、図６の実施の形態と図７の実施の形態の相違点のみを詳細に説明する。入力シャフト１１は遊星保持ローラー１５と同数で、夫々１６と同様なシャフト上に保持される遊星ギア５６の組とかみ合っている、付加した固定比太陽ホィールギア５５を有している。
【００５３】
遊星ギア５６は出力スプロケット３３を保持する外側ケーシング５９に固定されている外側リングギア５７とかみ合っている。この実施の形態では、遊星ギア５６は常に太陽ホィール５５とかみ合っているので、リングギア５７、従って外側ケーシング５９（そしてそれ故、出力駆動スプロケット３３）が静止状態の時には、シャフト１１の回転は、遊星従動ローラー１５を与えられた速度で回転させる。それ故、静止、即ち「中立」駆動状態は、遊星ボール２５の半径方向の位置が、回転速度がローラー従動節と同様であるような時に生じる。これは「Geared（ギアを入れた）」中立位置を提供する。遊星ボール２５に、丁度説明した「中立」位置に関して、半径方向の内側位置に適合を生じさせるためのレバー５１の調節は、ボールにローラー従動節１５に対して力を加えさせ、リングギヤ５７が静止状態の時に回転するであろう速度に対して回転速度を遅くさせ、これにより
【００５４】
この駆動トルクの伝達は「逆」方向と考えられ、その速度は、遊星ボール２５の半径方向位置が減少するに従い増大する。
【００５５】
図７の実施の形態はある程度類似しているが、遊星固定ギア列を無段変速装置の入力側に設ける代わりに、これは、そのようなギア列を無段変速装置の出力側に設けている。更に、図７の実施の形態は、とりわけ自転車のギアハブ変速装置としての使用、そして中央軸は駆動シャフトではなく、装置全体が固定スピンドルの回りに回転するようにする目的に適合させている。ここでも、図５及び６の実施の形態の対応する要素と同様、又は同様な機能を果たす要素には同様な参照符号を付している。
【００５６】
この実施の形態では、中央シャフト６１は、夫々ナット６７，６８を螺合したねじ形成端部７２，７３を有する静止固定シャフトであり、ナットを端部７２，７３に螺合して夫々ワッシャー６９，７４及び７５の組の間に自転車のフレーム部分を固定することができる。
【００５７】
シャフト６１は右側端部の近傍に軸膨大部７６を有し、それから半径方向フランジが延びている。フランジは、左側端部に遊星固定比ギア列の外側リング５７を保持している。遊星固定比ギア列は、リングギア５７と太陽ギア５５にかみ合う複数の遊星ギア５６を有し、太陽ギアは半径方向内側レースウエー部分２３ａ上の軸マウント７８により支持されている。
【００５８】
無段変速装置の遊星保持器１４は、筒状の内側スリーブ７９を有しており、内側スリーブの左側端部には筒状に形成した入力部材１１を保持している。入力部材は駆動スプロケット６２を保持すると共に、それ自体が固定シャフト６１にベアリング６６により支持されており、そしてベアリング６３，７１を介して外側ケーシング６４を保持している。外側ケーシング６４は自転車の車輪の「ハブ」部分であり、そこから自転車の車輪スポークが半径方向に突出する半径方向フランジ８０を備えている。
【００５９】
動作において、例えば自転車にとって常套的なチェーン駆動により、入力スプロケット６２を回転すると、遊星保持器１４、そして遊星保持器１４により保持されているローラー従動節１５により付勢されて遊星ボール２５が回転する。固定ハウジング４１に保持されている、固定、半径方向の外側レース２６ａ，２６ｂは、前と同様な機能を果たし、図５及び６の実施の形態における凸条４３及び溝４４により限定される調節スクロール、同様に、外側レースウエー部分２６ｂの円周方向位置、そしてそれ故、他の外側レースウエー部分２６ａとの軸方向相対位置を制御するレバー５１を有している。
【００６０】
遊星ボール２５の回転は、固定比遊星ギア機構の太陽ギア５５を保持する半径方向の内側レース２３ａ，２３ｂに伝達され、これらは固定リングギア５７にかみ合っているため、外側ケーシング６４が、遊星ボール２５の半径方向の位置の調節に依存する駆動変速比と駆動方向にて回転する。
【００６１】
自転車の変速機に通常備えられている自由輪機能は「バリエーター」の機能の中に含ませることができる。内側レース半割体間の予負荷が小さい、即ちバネが弱い限りにおいては、自由輪走行している時のように入力トルクがない場合には、遊星ボールはただ軽くレースと接触しており、それによって生じる抵抗トルクの量は無視できる。
【００６２】
多くの応用においては、バリエーターのパワー容量を増大するために入力ギア装置を使用することができる。バリエーターのパワー容量は通常はトルク容量に限定され、一方では、その速度能力は通常は要求されるよりも大きいので、入力ギア装置は、後者を減少させ、前者を増大するように使用することができる。例えば、出力速度が３０００ｒｐｍの電動モーター原動機は、比３：１のギア装置のバリエーターと優位に結合することができ、それによって、なお９０００ｒｐｍのバリエーター入力速度に耐えられ、しかしバリエーターのパワー容量が３倍のものが得られる。多くの応用において、そのような付加ギア装置はより小さなバリエーターユニットの使用を許容するであろう。
【００６３】
さて図８〜１０を参照すると、これらには半径方向内側及び外側レース２３，２６の様々な代わりの構成が示されている。これらの図面の記述において、示されている駆動機構の部分は、一つの転がり要素が半径方向の内側レースと半径方向の外側レースにじかに接触することに関する部分にすぎないことが理解されよう。遊星ボール（図面には示されていない）は５〜７の実施の形態のものと実質的に同一である。
【００６４】
図８に示される実施の形態では、半径方向の外側レース２０１は、曲面の内側、即ち接触面２０２を有しており、これはレースウエーの全体の曲率半径よりも短い曲率半径の領域の形の４つの局部環形状を有している。これらの環状くぼみは図８において符号２０３で表されている。夫々２つの部分２０１ａ，２０１ｂ及び２０４ａ，２０４ｂに分割されている外側レースウエー２０１と内側レースウエー２０４の間に捕らわれたボールは、レースウエー２０１ａ，２０１ｂと遊星ボールそれ自体との接触点に対する法線の相対傾斜を理由とする好みにより４つの局部環形状の内の一つに接触して落ち着く。
【００６５】
図９は「とぎれとぎれ」の中立位置とすることが可能な実施の形態を示すものである。この実施の形態では、半径方向の内側レースウエー２０４には、一方はリング半割体２０４ａに、他方はリング半割体２０４ｂに取り付けられている、２つの自由回転リング２０５，２０６が設けられている。
【００６６】
次に、図１１及び１２の実施の形態に転じると、これらは以上に述べた実施の形態と同様な一般原理に基づいて動作するのであるが、遊星の形状が実質上異なり、従って他の要素も変わっている無段変速装置を示している。とは云っても、先行して説明した実施の形態の対応要素と、同様又は同様な機能を果たす要素には同様の参照符号を付して同一視する。図１１の実施の形態において、太陽部材２３ａ，２３ｂが一緒になって半径方向の外側バレル形状面を規定しており、太陽部材２３ａは入力シャフト１１の軸に対する第１の方向に傾斜した（即ち、左側でこの軸に収束する）弧母線による生成された回転面を備え、一方、太陽部材２３ｂは、左に向かってシャフト１１の軸から発散する弧ラインの形の母線の回転により生成される外側回転面２６ｂを有している。太陽部材の曲線状の半径方向の外側表面２６ａ，２６ｂは、夫々の遊星１５の曲面２７と転がり接触しており、この実施の形態では、遊星は、回転軸に対して凹の曲線の回転による面を示す、「ディアボロ」形状を有している。
【００６７】
遊星１５に沿った経路の周辺に拡がり、そして遊星に転がり接触するものとして、夫々半径方向の内側曲面２９ａ，２９ｂを有する軌道部品２８ａ，２８ｂから構成される軌道部材２８が設けられている。夫々の曲面２９ａ，２９ｂは夫々軸方向に対応する太陽部材２３ａ，２３ｂの母線を構成する弧と鏡像である（である必要もないが）弧の回転面を構成する。更に、曲面２６ａ，２９ｂを規定する弧の曲率半径は、遊星１５の曲面を規定する曲線弧２７の曲率半径よりも僅かに小さい。
【００６８】
軌道部材２８は、軌道２８をケーシング（図示されていない）に対して静止状態に維持するために、固定部材３１により取り付けられた犬歯部材を有している。この犬歯部材は図１１では純粋の模式的に描かれているが、実際上において、軌道をケーシング（図示されていない）内に静止状態で保持するための手段は異なった形状であろうことは理解されよう。
【００６９】
２つの軌道部材２８ａ，２８ｂの間には点３３の回りに回転可能に取り付けられレバー３４により制御されるカム３２が設けられている。再度云うが、図１１にはたった一つのレバー３４が示されているが、実際上では、軌道２８の周囲に渡って釣り合った力を与える機構が要求される。
【００７０】
次に、図１２の実施の形態に転ずると、これは実質上、同様な作動原理を有するものであるが、図１１の実施の形態とは、遊星１５が、大きい方の基部で結合された２つの円錐体１５ａ，１５ｂ（実際上は単一の一体形として形成されるのであるが）から形成されていて、図１１の実施の形態における二重曲面の必要性がないということが異なっている。これは、２つの円錐体１５ａ，１５ｂの円錐面２７ａ，２７ｂが直線の母線で形成できることから、ある程度簡素化を達成することができる。遊星１５は、遊星保持器１４内の、半径方向に延長したスロット１８に収められたローラーベアリング１６，１７により保持される。
【００７１】
それで太陽部材２３ａ，２３ｂは、比較的小さい接触パッチを得るために、これらの表面は弓状線の回転面により形成するのではあるけれども、傾斜表面２６ａ，２６ｂを有する２つのディスクとして形成することができる。軌道部材２８ａ，２８ｂは同様に、遊星１５の２つの円錐部分１５ａ，１５ｂの円錐面２７ａ，２７ｂと転がり接触する曲面２９ａ，２９ｂを有する２つのディスクから形成することができる。
【００７２】
説明の簡素化のために図１２には最小限の可動部材のみが示されている。機構の一般的な概念は先に説明したものと実質的に同様であり、変速比は適宜の機構（図示されていない）により制御される２つの軌道部材２８ａ，２８ｂの間の離隔距離により決定される。
【００７３】
次に図１３〜１７を参照すると、示されている装置は、入力シャフト２１１から筒状部材として示される出力駆動部材２１２まで回転力を伝達する双方向無段変速装置を構成するもので、勿論、出力駆動部材には適宜の既知の手段により出力駆動シャフトが結合されるものである。
【００７４】
この駆動変速装置は、内側及び外側レース２１３，２１４を有し、これらは軸方向に離れている部分２１３ａ，２１３ｂ；２１４ａ，２１４ｂから成り、それらの間には、転がり遊星部材２１５と、共通保持器２１７に固定されたローラー従動部材２１６が円周上に挿入されており、共通保持器からは出力シャフト２１２が突出していて、入力シャフト２１１に転がり要素ベアリング２１８によって、そして外側ケーシング２１９に転がり要素ベアリング２２０によって支持されている。
【００７５】
共通保持器２１７は、ローラー従動節を貫通して支持する、対応するスピンドル２２１を有している。夫々のスピンドル２２１は、その他端を保持プレート２２２によって支持されており、保持プレートは転がり要素ベアリング２２３によって入力シャフトに支持されている。この端部において、駆動シャフト２１１が転がり要素ベアリング２２４によりケーシング２１９に支持されている。
【００７６】
図１５及び１６に示されるように、遊星部材２１５は円周筒状溝２２５により軸方向に離れている２つの部分に分割された、概して球状体であり、溝には遊星体２１５を駆動シャフト２１１と平行な回転軸の回りに回転させるように隣接のローラー従動節２１６が嵌合している。ローラー従動節２１６とレース２１３，２１４とのそれらの嵌合以外では、遊星部材２１５は制限されない。
【００７７】
遊星部材２１５とレース２１３，２１４との接触は、遊星体の２つの曲面部分２２６，２２７において起こり、図１５及び１６から分かるように、レースの曲率半径は概しての球状体２１５の全体としての半径よりも大きい。
【００７８】
遊星体２１５の半径方向の位置は、半径方向のレース部分２１３ａ，２１３ｂの軸方向の離隔距離によって決定され、その軸方向の離隔距離は２つのレース部材自体間のねじ相互接合によって制御することができ、その目的で、レース部分２１３ａはそれとの回転のために円筒状スリーブ２２８に固定されている。２つのレース部分のねじ相互接合は図１３においてボール２２９による描画で示している。「ボーデンケーブル」２３０（図１７を見よ）は外側シースを２つのレース部材２１３ａ，２１３ｂの一つに、そして内側ケーブルを他にはめて接続し、シースと内側ケーブルとの間に加わる軸方向の力が、レース部分２１３ａ，２１３ｂの相対的回転を起こせるようにしている。シャフト２１１の回転方向に依存し、これは、２つのレース部分を軸方向に変位させ、その回転はリセス２３２に係合するストップ２３１により制限され、端部肩２３３，２３４と突出頭部との間を限定する。
【００７９】
図１５と１６の考察から分かるように、図１５に示されるように、２つのレース部分２１３ａ，２１３ｂの相対的接近は、遊星部材２１５をシャフト２１１の軸に向かって半径方向の内側に付勢し、これは内側レース２１４の部分２１４ａ，２１４ｂの対応する離反を引き起こす。内側レース２１４によって遊星部材２１５に加えられる力は、シャフト２１１のねじ部分と、それが嵌合する部分２１４ａ，２１４ｂの対応するねじ部分とから構成されるトルク検出カップリングによって生成される。これらのねじ部分の夫々は、図中に相互結合ボール２３５，２３６によって示している。
【００８０】
内側レース部分２１４ａ，２１４ｂの軸方向の変位は接合ストッパー２３７，２３８によって制限され、プライミングスプリング２３９は２つのレース部分２１４ａ，２１４ｂを離れるように付勢する。こうして、シャフト２１１の回転方向に依存して、一方又は他方のレース部分２１４ａ，２１４ｂは夫々軸方向接合肩部２３７，２３８により軸方向の変位が制限される。そしてシャフト２１１の回転により他方に与えられるねじ回転運動は２つの外側レース部分２１３ａ，２１３ｂ軸方向の離隔距離の選択により生じる力を補償する。図１５に示されるように、２つの部分２１３ａ，２１３ｂが互いに近づいていると、遊星部材２１５は半径方向の内側に付勢されて、内側レース部分２１４ａ，２１４ｂが離れる方向に推進され、そして内側及び外側レース間の遊星部材の転がり接触は０．１４：１の領域の低い比となる。内側ケーブルと外側シース間のテンションが減ぜられて外側レース部材２１３ａ，２１３ｂがケーブル２３０の作用により離反させられる時は、シャフト２１１によって与えられるトルクは、内側レース部材２１４ａ，２１４ｂを互いに近づけ、図１６に示すように、変速比を最大である０．６２：１に上昇させる。この比の範囲は、遊星２１５の接触面２２６，２２７の曲率半径を、遊星自体の全体としての直径との関係で大きくすることにより、大きくすることができる。変速装置の負荷耐性能力は、遊星内の溝２２５を設けて、与えられたサイズの変速装置ケーシング内で多数の遊星を配置することができるようにすることにより増大させることができる。図１４に示されるように、列において５つの遊星部材があり、夫々がスピンドル２２１を有する５つのローラー従動節が挿入されていることがわかる。効果的な直径は、スピンドルの存在下においてローラー従動節から保持器に力を伝達する必要により決定することができる。更に、内側レース部分２１４ａ，２１４ｂを共通ねじに取り付けることにより、駆動シャフト２１１の回転方向に関係なく、軸方向の圧縮力を生成することができ、夫々の場合において、「後をついて行く」レース部分は、これが夫々の接合部に接触する時、他方に向かって付勢される。
【００８１】
次に図１８に転じ、これには、やはり概念的には無段であるが、オーバーライディング力がない場合には装置が停止する複数の所望のギヤ比を提供するように作用する変速装置が示されている。図１８に示されている装置の、概しての構成は図１３のものと同様であり、そのため、同様、または対応する要素は再度説明しない。この実施の形態では、遊星部材２１５は、複数の筒状円錐面からなる接触面２２６，２２７を有しており、それらは夫々効率的に環状小面を形成する直線状母線を有し、それ故、レース部分の対応する接触面と接触したときに与えられたギア比を効率的に規定することができる。図１９〜２４は、この実施の形態における遊星部材の６つの環状小面によって決定される６つのギヤ比に対する内側及び外側レース部分の相対位置を示すものである。

Claims (25)

1. 入力駆動部材及び出力駆動部材と、
   夫々軸方向に離れた２つの部分から構成され、それらの２つの部分が、一緒に回転し、且つ軸方向に相対的に移動可能に接続されている、半径方向の内側レース及び外側レースと、
   前記半径方向の内側レース及び外側レースと転がり接触する遊星部材と、
   一つのレースの２つの部分の軸方向の離隔距離を選択的に変化させ、こうしてそれと転がり接触する遊星部材の半径方向位置を変化させる制御手段と、
   前記入力駆動部材及び出力駆動部材の間に加わるトルクに反応し、他のレースの２つの部分の離隔距離の補償変化、そして装置の変速比を決定すると共に、そして遊星部材とレース間で交換される、それらの間の境界に直角な方向の力を変化させて、レースと遊星部材の２つの部分間のトルク伝達と接触圧をバランスさせるトルク反応手段を設け、
   トルク反応手段は、
   前記他のレースの２つの部分のうちの少なくとも一方の部分を、前記駆動部材に対する螺旋相互結合として構成して、この駆動部材との相対的回転により、前記２つの部分の軸方向の離隔距離が変化するように構成され、
   この螺旋相互結合は、意図した駆動方向において、遊星部材を介しての駆動の伝達がされない場合に生じる相対的回転が、２つの部分を接近させる方向に動作させるように設計されている無段変速装置。
2. 遊星部材及びレースの部材の転がり接触面は、横断面において曲線である請求項１に記載の無段変速装置。
3. 遊星部材は横断面が凸曲面であり、レースの部分は横断面が凹曲面である請求項１又は請求項２に記載の無段変速装置。
4. 遊星部材は実質上、球状であって、半径方向の内側レース及び外側レース間に留められており、隣接する前記遊星部材の間には、遊星保持部材に保持されているローラー従動部材が挿入されていて、装置の運転において駆動が遊星部材に、又は遊星部材から伝達される請求項１〜3までのいずれか１項に記載の無段変速装置。
5. 半径方向の内側レース又は外側レースの２つの部分の軸方向離隔距離を選択的に変化させる制御手段は、螺旋相互結合により相互接続された２つの調節部材を有し、調節部材の一つの相対的回転が、他の部材の相対的な軸方向の変位を生じるものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の無段変速装置。
6. ２つの調節部材の螺旋相互接合は、それらの部材自体のねじ結合を含み、前記２つの調節部材の一つは、少なくとも第１の軸の回りの限られた弧の運動範囲において回転可能であり、そして前記２つの調節部材の他方は、前記第１の軸と実質上、平行な軸の回りの回転運動が制限される請求項５に記載の無段変速装置。
7. 前記螺旋相互結合の螺旋角度は、螺旋の円周方向の大きさにより変化する請求項１〜６のいずれか１項に記載の無段変速装置。
8. 固定比遊星ギア列を、入力駆動部材又は出力駆動部材のいずれか一方側に装置した請求項１〜７までのいずれか１項に記載の無段変速装置。
9. 太陽部材、遊星部材及びリング部材から成る固定比のギア又は転がりトラクション部材の遊星変速列を出力駆動部材の駆動列に付加して、前記各部材の２つは前記無段変速装置に運動可能に接続した請求項１〜７までのいずれか１項に記載の無段変速装置。
10. トルク反応手段を構成する前記他のレースの２つの部分は、それ自体が中心位置から両方向に軸方向に移動可能で、そして制限ストッパーと係合可能であり、こうして変速装置の回転駆動入力部材から回転出力部材に、２つの逆の回転方向に回転駆動が伝達可能な請求項１に記載の無段変速装置。
11. トルク反応手段の前記相対運動可能な部分は、入力駆動部材にねじ結合により同様に相互接続され、これによりレース部分の軸方向の変位が、もし制限されている場合に回転駆動が伝達される請求項１０に記載の無段変速装置。
12. ねじ接合のねじ部材はボールのような回転要素により相互結合されている請求項１１に記載の無段変速装置。
13. トルク反応手段の２つの相対運動可能な２つの部分は、反対方向に軸方向に弾性的にバイアスされている請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の無段変速装置。
14. 前記２つの相対運動可能な２つの部分の弾性的なバイアスは、それらの間の圧縮バネにより達成する請求項１３に記載の無段変速装置。
15. 前記制限ストッパーは、前記入力駆動部材に設けられ、又は保持され、または結合された結合部材である請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の無段変速装置。
16. 前記一つのレースの２つの部分は、軸方向の離隔距離が選択的に可変であり、２つの逆の回転方向に夫々制限された回転変位が可能なように夫々変速装置のケーシングに保持されている請求項１に記載の無段変速装置。
17. 前記一つのレースの２つの部分の軸方向相対的離隔は、変速装置の固定部分と共に、２つの部分の少なくとも一つの部分の螺旋相互結合によって達成され、２つのレース部分の両方とも前記固定部材に対して相対的に回転可能である請求項１６に記載の無段変速装置。
18. 前記一つのレースの２つの部分の相対的回転は、それらの間に作用するボーデンケーブルによって達成される請求項１７に記載の無段変速装置。
19. 遊星部材は、夫々の周辺に環状溝を有し、それらの軸は、夫々の遊星部材がレースに接触してその回りに転がる軸と実質上一致し、前記環状溝にはローラー従動部材が結合され、遊星部材を、遊星運動においてその方向を維持するように作用する請求項１に記載の無段変速装置。
20. 遊星従動部材は、共通保持部材によって保持され、それを通して装置の出力駆動部材に運動が伝達される請求項１９に記載の無段変速装置。
21. 遊星部材は、夫々の対応するレースの対応する曲面と転がり接触する夫々弧状の曲面部分を有し、前記面部分の曲率半径は遊星部材自体の有効半径よりも大きい請求項１に記載の無段変速装置。
22. 遊星部材は、遊星部材それ自体の転がり軸に対して実質上、異なった一定の傾斜を有する複数の要素的環状接触面部分を有する請求項１に記載の無段変速装置。
23. 夫々の遊星部材の母線は、複数の実質上、直線要素的部分からなる区域を含む請求項２２に記載の無段変速装置。
24. レースは夫々実質上、連続的に湾曲した接触面を有する請求項２２又は２３に記載の無段変速装置。
25. レースは、遊星部材との転がり接触のための夫々接触面を有し、それらは実質上、遊星部材のそれらに適合する、対応する傾斜要素的環状接触面部分を有している請求項２２又は２３に記載の無段変速装置。

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