專利名稱：具有可變傳動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有可變轉(zhuǎn)動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，尤其是，包括一種其輸入軸與輸出軸的傳動(dòng)比可以在最大值和最小值之間連續(xù)變化的變速箱。發(fā)明的技術(shù)背景從根本上說，變速箱的功能是將輸入軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成輸出軸的轉(zhuǎn)速同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入軸和輸出軸兩軸之間的扭矩傳遞。通常，變速箱包括有多個(gè)齒輪組件或輪系，這些齒輪組件可以不同的結(jié)構(gòu)相互聯(lián)結(jié)以產(chǎn)生所選擇的輸入軸與輸出軸的傳動(dòng)比。
大多數(shù)傳統(tǒng)的變速箱的缺點(diǎn)之一是被選擇的傳動(dòng)比是固定在某些預(yù)定的傳動(dòng)比上，這些預(yù)定的傳動(dòng)比對(duì)于來自發(fā)動(dòng)機(jī)或其它驅(qū)動(dòng)源的最大驅(qū)動(dòng)扭矩可能是也許可能不是最佳的。在機(jī)動(dòng)車中，無論從燃油經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)還是為獲得最大的扭矩都希望使內(nèi)燃機(jī)保持在一個(gè)最佳轉(zhuǎn)速上。同樣，為了提高最大扭矩效率而將某些型式的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持在規(guī)定的每分轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)是更為可取的。然而使用傳統(tǒng)的變速箱這是不可能實(shí)現(xiàn)的，而使用預(yù)定的傳動(dòng)比是作一次妥協(xié)。
大多數(shù)傳統(tǒng)變速箱的另一個(gè)缺點(diǎn)是通常比較笨重并在傳動(dòng)鏈中要占據(jù)很大的體積。大多數(shù)傳統(tǒng)變速箱的再一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)換擋和起動(dòng)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)時(shí)必須脫開負(fù)荷。
本發(fā)明為了提供一種可以克服已有技術(shù)的上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或一個(gè)以上的具有可變傳動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置而研制的。發(fā)明概述按本發(fā)明的一個(gè)方面，它提供一種具有可變傳動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，這種動(dòng)力傳動(dòng)裝置包括以與在第一軸線上的第一結(jié)構(gòu)件相連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝的第一組件，所述第一結(jié)構(gòu)件可繞所述第一軸線樞轉(zhuǎn)并通過一第一單向聯(lián)節(jié)裝置聯(lián)結(jié)于所述第一組件，其中第一結(jié)構(gòu)件繞第一軸線的第一方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過第一單向聯(lián)節(jié)裝置作用于第一組件產(chǎn)生一個(gè)扭矩，而第一結(jié)構(gòu)件在相反方向上的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過第一單向聯(lián)節(jié)裝置不對(duì)第一組件的轉(zhuǎn)動(dòng)起作用；以及通過一旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)機(jī)械地聯(lián)接所述第一結(jié)構(gòu)件的一個(gè)驅(qū)動(dòng)件，而其中所述驅(qū)動(dòng)件與第一結(jié)構(gòu)件繞著基本垂直于所述第一軸線的一第二軸線相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)所述旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)繞所述第二軸線的軌道環(huán)行運(yùn)動(dòng)，這個(gè)軌道環(huán)行運(yùn)動(dòng)再產(chǎn)生一個(gè)第一結(jié)構(gòu)件繞第一軸線的樞擺運(yùn)動(dòng)，并且其中設(shè)有用于改變第一結(jié)構(gòu)件樞軸轉(zhuǎn)角的裝置，由此在使用時(shí)，通過第一組件被傳遞的輸出扭矩變化可以不取決于作用在動(dòng)力傳動(dòng)裝置上的輸入扭矩。
所述第二結(jié)構(gòu)件最好是多種可樞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件之一，每一個(gè)可樞轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)件具有一個(gè)或一個(gè)以上可樞轉(zhuǎn)地與其相連安裝在各自的軸上，每一個(gè)所述可樞轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)件繞各自的軸線可樞轉(zhuǎn)并分別通過一個(gè)或一個(gè)以上單向聯(lián)軸節(jié)裝置被聯(lián)接于所述的一個(gè)或一個(gè)以上的轉(zhuǎn)動(dòng)件上。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)件可繞所述第二軸轉(zhuǎn)動(dòng)并通過一個(gè)可變旋轉(zhuǎn)的聯(lián)軸節(jié)機(jī)械地聯(lián)接于所述第一結(jié)構(gòu)件，而其中，所述可變旋轉(zhuǎn)的聯(lián)軸節(jié)的軌道半徑可以改變，使第一結(jié)構(gòu)件樞軸轉(zhuǎn)角改變。
通常所述旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)的軌道半徑可以在使第一結(jié)構(gòu)件基本保持不動(dòng)并不向第一組件傳遞扭矩的零值和向第一組件傳遞最大扭矩的最大值之間變化。
所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置最好設(shè)有與所述第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置反向運(yùn)行的第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置，所述第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置機(jī)械地聯(lián)接于所述第一結(jié)構(gòu)件，以便在第一結(jié)構(gòu)件在所述第一方向和所述反方向兩個(gè)方向上繞第一軸線樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中可以傳遞輸出扭矩。
所述動(dòng)力傳動(dòng)裝置最好還包括可繞與所述第一和第二軸線基本上相互垂直的第三軸線樞轉(zhuǎn)的第二結(jié)構(gòu)件，所述第二結(jié)構(gòu)件至少配裝一個(gè)機(jī)械地聯(lián)接于第一結(jié)構(gòu)件的第一組件的第三單向聯(lián)軸節(jié)裝置，其中所述第二結(jié)構(gòu)件在第一方向繞所述第三軸線的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以通過第三單向聯(lián)軸節(jié)裝置作用于第一組件產(chǎn)生一個(gè)扭矩，而所述第二結(jié)構(gòu)件在相反方向的樞轉(zhuǎn)流動(dòng)通過第三單向聯(lián)軸節(jié)裝置對(duì)第一元件的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用；以及，其中所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件通過可轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸節(jié)還機(jī)械地聯(lián)接于所述第二結(jié)構(gòu)件，其中，所述驅(qū)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)還產(chǎn)生第二結(jié)構(gòu)件繞所述第三軸的樞擺運(yùn)動(dòng)，并且其中所述旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)的軌道半徑可以改變，以使所述第二結(jié)構(gòu)件樞轉(zhuǎn)角改變。
所述動(dòng)力傳動(dòng)裝置最好與第一和第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置在同軸方向布置保持有間隔。通常所述第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置聯(lián)接于一第二組件，所述第二組件與所述第一結(jié)構(gòu)件相連接并與所述第一組件以同軸線的方式可轉(zhuǎn)動(dòng)地被安裝。
所述第二結(jié)構(gòu)件最好設(shè)有與所述第三單向聯(lián)軸節(jié)裝置反向運(yùn)行的第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置，所述第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置還機(jī)械地聯(lián)接于所述第一組件，以便第二結(jié)構(gòu)件在所述第一方向和所述相反方向兩個(gè)方向繞所述第三軸線樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可以傳遞輸出扭矩。
所述動(dòng)力傳動(dòng)裝置最好與第三和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置布置在同軸方向保持間隔關(guān)系。通常第三和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置分別與第三和第四組件聯(lián)接，所述第三和第四組件是可轉(zhuǎn)動(dòng)的并同軸安裝與所述第二結(jié)構(gòu)件相連。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)例中，所述第一和第二結(jié)構(gòu)件裝配有基本相交的第一、第二和第三軸。在一個(gè)實(shí)例中，所述第一、第二、第三和第四組件各包括一傘齒輪，每個(gè)傘齒輪通過各自的軸與各單向聯(lián)軸節(jié)裝置相聯(lián)接，而每個(gè)傘齒輪在傳遞扭矩時(shí)至少與另外三個(gè)傘齒輪之一相接觸。
在另一實(shí)例中，所述驅(qū)動(dòng)件通常是不動(dòng)的，而所述第一結(jié)構(gòu)件繞所述第二軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)件形成一個(gè)用于繞所述第二軸旋轉(zhuǎn)的聯(lián)軸節(jié)的軌道行程。為了在第一結(jié)構(gòu)件樞擺運(yùn)動(dòng)過程中改變第一結(jié)構(gòu)件樞轉(zhuǎn)角可以改變所述驅(qū)動(dòng)件的傾斜角很方便。附圖簡要說明為了有助于更好地理解本發(fā)明的本質(zhì)，現(xiàn)在只有通過舉例并結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明具有可變傳動(dòng)比動(dòng)力傳動(dòng)裝置的幾個(gè)實(shí)例，在這些附圖中

圖1是本發(fā)明的動(dòng)力傳動(dòng)裝置的一第一實(shí)施例的立體視圖；圖2a和2b是通過本發(fā)明的動(dòng)力傳動(dòng)裝置第二實(shí)施例的剖視圖；圖3a、3b、3c和3d是本發(fā)明的動(dòng)力傳動(dòng)裝置第三實(shí)施例的不同視圖；圖4a和4b是可以與本發(fā)明的動(dòng)力傳動(dòng)裝置輸出軸相連接的兩種可能的行星齒輪系的示意圖；以及圖5是動(dòng)力傳動(dòng)裝置再一個(gè)實(shí)施例的立體視圖。較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明現(xiàn)參照?qǐng)D1詳細(xì)地說明其輸出扭矩對(duì)輸入扭矩之比可以在最大值與最小值之間連續(xù)地變化的動(dòng)力傳動(dòng)裝置或變速箱的第一實(shí)例。圖1說明一具有可變傳動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，它包括一個(gè)具有矩形框件10形式的一第一結(jié)構(gòu)件，框件10可繞一第一軸12樞轉(zhuǎn)并設(shè)有通過軸承(在圖1中未看到)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與之相連接安裝的第一組件14。在此實(shí)例中，第一組件14包括與在第一軸12上的框架件10可轉(zhuǎn)動(dòng)地相連接安裝的第一軸16，并通過第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置以超越離合器18形式與殼體(未圖示)壁17可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接安裝。第一組件14還包括固定在第一軸16內(nèi)端的第一傘齒輪20。第一超越離合器18工作將第一軸16鎖定于殼體上，以防止第一傘齒輪20在一個(gè)方向(與由箭頭B指示的方向相反)繞第一軸12樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？蚣?0在繞第一軸12的任一方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(通過超越離合器18)對(duì)第一軸16的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。然而，框件10以箭頭B方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過另一個(gè)單向聯(lián)軸節(jié)裝置對(duì)第一軸16的轉(zhuǎn)動(dòng)起作用，現(xiàn)將說明如下。
在此實(shí)施例中，矩形框件10設(shè)有由第二軸(如圖1中看不到)組成的一第二組件24，第二軸與框件10可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝連接，并通過一第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置以超越離合器28(看不見)形式與殼體的壁25可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝連接。如同第一組件14，第二組件24還包括固定于第二軸26內(nèi)端的一第二傘齒輪30。第二超越離合器28以第一超越離合器18相反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過一系列的傘齒輪(在下面將更詳細(xì)地予以說明)與第一組件14連接，以便第一框件10按第一方向(由箭頭B所指)繞第一軸12樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中可將扭矩傳給第一組件14，以及在第一框件10按相反方向(由箭頭C所指)繞第一軸12樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中可將扭矩傳給第二組件24。
本實(shí)施例的動(dòng)力傳動(dòng)裝置還包括第二結(jié)構(gòu)件以U形件32形式，所述U形件32繞第二軸34樞轉(zhuǎn)并裝配有第三和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置以超越離合器36，38形式，超越離合器36、38機(jī)械地聯(lián)接于框件10的第一和第二組件14、24。第三和第四超越離合器36、38與U形件32連接，而不是以第一和第二超越離合器18、28分別連接于殼體的方式連接于殼體。
由一第三軸42組成的第三組件40通過第三超越離合器36可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在U形件32上。第三組件40還包括連接于第三軸42內(nèi)端的第三傘齒輪44。第三軸42通過一軸承(在圖1中未看到)可樞轉(zhuǎn)地連接于矩形框件10。一第四組件46由一第四軸48(未看見)組成，第四軸48通過第四超越離合器38沿著第二軸34也是與U形件32可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接安裝。第四組件46還包括也聯(lián)接于框件10的第一和第二組件14、24的第四傘齒輪50。
因此，U形件32按第一方向(由箭頭E所指)繞第二軸34的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將通過第三超越離合器36和傘齒輪44產(chǎn)生一個(gè)作用于第一組件14的扭矩，而U形件32繞第二軸線34按相反的方向(由箭頭D所指)的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過第三超越離合器36對(duì)第一組件14的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。然而，由于第四超越離合器38按與第三超越離合器36的相反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，在U形件32按相反方向(由箭頭D所指)繞第二軸34樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中扭矩也被傳給第二組件24。
如圖1清楚所示那樣，第一和第二組件14、24保持同軸間隔、面對(duì)的關(guān)系。同樣，第三和第四組件40、46通過U形件32保持同軸間隔、面對(duì)的關(guān)系?？蚣?0和U形件32外形有利于可使第一傘齒輪20在傳遞扭矩時(shí)與第三和第四傘齒輪44、50都接觸，而第二傘齒輪30也在傳遞扭矩時(shí)與第三和第四傘齒輪44、50相接觸。通常第一和第二軸12、34相交，并且每個(gè)傘齒輪20、30、44和50是直齒或螺旋齒傘齒輪，它們與兩個(gè)相鄰傘齒輪嚙合。然而，傘齒輪還可以是摩擦齒輪，在這些摩擦齒輪上扭矩是通過被壓入滾動(dòng)接觸相鄰齒輪的截錐形表面之間切向摩擦力傳遞的。這后一種布置僅適用于小動(dòng)力應(yīng)用場合。
本實(shí)施例的動(dòng)力傳動(dòng)裝置還包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件52，它在圖1中以部分切開的立體視圖表示。驅(qū)動(dòng)件52包括一輸入軸54它與設(shè)在其上一槽58的半圓形件56聯(lián)接。整個(gè)驅(qū)動(dòng)件52繞基本與圖1中第一和第二軸12、34互相垂直的第三軸60轉(zhuǎn)動(dòng)。U形件32裝有裝配滾柱軸承63的軸套62。滾柱軸承63適合于可滑動(dòng)地支承在驅(qū)動(dòng)件52的槽58內(nèi)。驅(qū)動(dòng)件52因而可以在滾柱軸承63支承在槽58內(nèi)時(shí)通過所形成的一可變旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)機(jī)械地聯(lián)接于U形件32。由于U形件32可以繞第三和第四軸42、48上的第二軸34樞轉(zhuǎn)，滾柱軸承63在槽58內(nèi)的位置可以變化這就是說這種旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)是可變化的。
回想起第三和第四軸42、48可樞轉(zhuǎn)地安裝在矩形框件10內(nèi)，矩形框件10再繞第一軸線12樞轉(zhuǎn)。因此，驅(qū)動(dòng)件52的轉(zhuǎn)動(dòng)可產(chǎn)生一個(gè)軸套62繞第三軸線60的軌道運(yùn)動(dòng)。軌道運(yùn)動(dòng)再產(chǎn)生U形件32繞第二軸34的樞擺運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)產(chǎn)生框件10繞第一軸12的樞擺運(yùn)動(dòng)。另外，軸套62的軌道運(yùn)行半徑可以變化以改變U形件32和框件10的樞轉(zhuǎn)角，并因此改變最終傳向第一和第二組件14、24的扭矩值。因此，僅僅改變由驅(qū)動(dòng)件52槽58中的滾柱軸承所提供的可變旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)的軌道半徑，就可使傳給第一和第二組件14、24的輸出扭矩獨(dú)立于被施加在驅(qū)動(dòng)件上的輸入扭矩而變化。
當(dāng)可變的旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)的軌道半徑為零時(shí)，軸套62與第三軸60成一直線并在驅(qū)動(dòng)件52轉(zhuǎn)動(dòng)過程中基本上保持不動(dòng)，因而不產(chǎn)生U形件32或框體10的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并且沒有輸出扭矩傳給第一組件14或第二組件24。然而，當(dāng)軸套62的軌道半徑從零增大到最大值時(shí)，U形件32和框體10的樞轉(zhuǎn)角也增大到最大值，這便產(chǎn)生向第一和第二組件14、24傳遞最大扭矩。
為了闡明第一實(shí)施例具有可變傳動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置作用的方式，下面將詳細(xì)說明通過框件10的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將扭矩傳給第一和第二軸16、24的各個(gè)單向聯(lián)軸節(jié)裝置的工作。U形件32通過軸42和48可樞轉(zhuǎn)地連接于矩形框件10以使軸套62的軌道運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蚣?0繞第一軸12的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，雖然很明顯使用其他結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)相同的效果。如果滾柱軸承63位于驅(qū)動(dòng)件52的半圓形臂56的槽58的一端，軸套62就限定了繞第三軸線60的最大半徑的軌道。驅(qū)動(dòng)件52按順針方向(如箭頭F所示)轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸套62是在3點(diǎn)鐘的位置上起動(dòng)。
當(dāng)半圓形臂56旋轉(zhuǎn)并且軸套62通過6點(diǎn)向9點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，使矩形框件10按箭頭B的方向繞第一軸12樞轉(zhuǎn)。在框件10按箭頭B的方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，第二超越離合器28運(yùn)轉(zhuǎn)將第二傘齒輪30鎖定在變速箱殼體上。由于第三傘齒輪44也可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于框件10，框件10的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)便驅(qū)使第三和第四傘齒輪44、50圍繞第二傘齒輪30滾動(dòng)并在此情況時(shí)按箭頭B的方向驅(qū)動(dòng)第一傘齒輪20。當(dāng)軸套62到達(dá)7點(diǎn)和8點(diǎn)間的一半位置(7點(diǎn)半位置)時(shí)，框件10按箭頭B所示的方向運(yùn)動(dòng)便開始減慢，同時(shí)U形件32的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)接箭頭D所示方向提高速度。在U形件32的速度變得大于框件10的速度的位置上，超越離合器38嚙合(以及超越離合器28同時(shí)脫開)以將傘齒輪50鎖定在U形件32上。這樣在7點(diǎn)半至10點(diǎn)半間的位置上，第一和第二組件14和24被齒輪50驅(qū)動(dòng)。
當(dāng)軸套62向10點(diǎn)半鐘的位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，U形件32按箭頭D所示方向的運(yùn)動(dòng)開始減速，而框件10的速度按箭頭C所示方向開始增大。在框件10按箭頭C所示方向的速度變得大于U形件32的速度時(shí)的位置(約10點(diǎn)半鐘)上，超越離合器18便嚙合(以及超越離合器38同時(shí)脫開)以將傘齒輪20鎖定于殼體。這樣在10點(diǎn)半至1點(diǎn)半鐘的位置之間，在框件10按箭頭C方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，驅(qū)使傘齒輪44和50(也可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于框件10)圍繞傘齒輪20(傘齒輪20現(xiàn)已被鎖定于殼體)滾動(dòng)，傘齒輪44和50可按箭頭C所示方向再驅(qū)動(dòng)傘齒輪30。
當(dāng)軸套向1點(diǎn)半鐘位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，框件10按箭頭C所示方向的運(yùn)動(dòng)開始減速，而在此時(shí)U形件32按箭頭E方向的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度便增大。在U形件32的速度變得大于框件10速度的位置(約1點(diǎn)半鐘)上，超越離合器36嚙合(以及超越離合器18同時(shí)脫開)以將傘齒輪44鎖定在U形件32上。傘齒輪44然后通過U形件32按箭頭E所示方向在1點(diǎn)半至4點(diǎn)半鐘位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)以完成1個(gè)循環(huán)。轉(zhuǎn)動(dòng)著的傘齒輪44再按相反的方向驅(qū)動(dòng)傘齒輪20和30。
如在圖1中清楚看到那樣，傘齒輪20和30的大小為傘齒輪44和50的一半，(即具有一半的齒數(shù))，以使傘齒輪20和30可以傘齒輪44和50的兩倍速度轉(zhuǎn)動(dòng)以適應(yīng)于周轉(zhuǎn)的效果。
在圖1中有配裝有用于改變軸套62的可變旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)的軌道半徑的控制機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)件半圓形臂56的一種驅(qū)動(dòng)件52的可能結(jié)構(gòu)。控制機(jī)構(gòu)包括可滑動(dòng)地安裝在驅(qū)動(dòng)件52半圓形臂56的槽58內(nèi)并適合可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承軸套62的滾柱軸承63。軸承63通過一剛性操縱臂68與設(shè)在輸入軸54上的推力軸承66相聯(lián)接。操縱臂68的各端分別可樞轉(zhuǎn)地分別連接在軸承63和推力軸承66上。因此，推力軸承66在軸54上的滑動(dòng)會(huì)產(chǎn)生軸承63在半圓形臂56上相應(yīng)滑動(dòng)以按要求改變軸套62的軌道半徑。操縱臂68可樞轉(zhuǎn)地連接于軸承63的一側(cè)，以便當(dāng)推力軸承66在軸54上向圖1所示位置被推動(dòng)一最大距離時(shí)，軸承63將位于軌道半徑為零的位置上以便軸套62處于基本與輸入軸54同軸。
圖1中所示的控制機(jī)構(gòu)還包括一第二操縱臂70，第二操縱臂的一端可樞轉(zhuǎn)地連接于推力軸承66的相對(duì)側(cè)，并可樞轉(zhuǎn)地連接于一平衡配重72，平衡配重也可滑動(dòng)地安裝在半圓形臂56的槽58內(nèi)。平衡配重72提供對(duì)軸承63的平衡力并幫助使在驅(qū)動(dòng)件52的旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)程度減小到最小。
驅(qū)動(dòng)件52可以是具有任何合適的形狀或結(jié)構(gòu)，而并不需要用如圖1所示的一種半圓形臂56。例如，可用半球形件取代半圓形臂56以進(jìn)一步改善動(dòng)力傳動(dòng)裝置的平衡。
如果需要的話，可設(shè)置一外部的傳動(dòng)裝置以將第一和第二輸出軸16、26聯(lián)接成一單根輸出軸，以提供輸出軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖1的實(shí)例中，輸出軸74分別通過正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的齒輪組件連接于第一和第二軸16、26。第一軸16配裝一第一齒輪75，第一齒輪通過中間齒輪77與輸出齒輪76聯(lián)接。輸出齒輪76通過超越離合器78與輸出軸74連接，當(dāng)輸出齒輪76通過超越離合器78與輸出軸74連接，當(dāng)輸出齒輪76按箭頭G的方向被驅(qū)動(dòng)時(shí)超越離合器78工作以將扭矩傳遞給輸出軸74。當(dāng)?shù)谝惠S16按B方向驅(qū)動(dòng)第一齒輪75時(shí)，輸出齒輪76要按箭頭G的方向被驅(qū)動(dòng)。
第二軸26配裝第二齒輪79，第二齒輪直接與輸出軸74上的反轉(zhuǎn)齒輪80連接。反轉(zhuǎn)齒輪80通過超越離合器81與輸出軸74聯(lián)接，超越離合器在反轉(zhuǎn)齒輪80按箭頭G方向被驅(qū)動(dòng)時(shí)工作以將扭矩傳遞給輸出軸74。當(dāng)?shù)诙S26按箭頭C的方向驅(qū)動(dòng)第二齒輪79時(shí)反轉(zhuǎn)齒輪80要按箭頭G的方向被驅(qū)動(dòng)。以這種方式第一和第二軸16、26在相反方向間斷轉(zhuǎn)動(dòng)被轉(zhuǎn)變成輸出軸74按一個(gè)方向基本連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
在使用時(shí)，圖1中所示的整個(gè)總成件要置放在一個(gè)變速箱殼體內(nèi)并浸在傳動(dòng)部流體中以便如在傳統(tǒng)的變速箱中那樣提供潤滑并減少熱量?？梢蕴峁┡c輸出軸相連接的附圖傳動(dòng)裝置以實(shí)現(xiàn)輸入和輸出軸間所要求的傳動(dòng)比。圖2a和2b說明動(dòng)力傳動(dòng)裝置的一第二實(shí)例，該實(shí)施例采用交替布置的結(jié)構(gòu)，以便將輸出軸連接于動(dòng)力傳動(dòng)裝置。
圖2a和2b是通過第二實(shí)施例的動(dòng)力傳動(dòng)裝置的剖視圖，其許多方面與圖1所示的相同。圖2a是沿圖2b的A-A線通過動(dòng)力傳動(dòng)裝置主要部分的一個(gè)剖視圖。圖2a和2b所示實(shí)例中與圖1實(shí)例中相應(yīng)零件相同的零部件已采用相同的標(biāo)號(hào)表示。在此實(shí)施例中，矩形框件10在殼體11內(nèi)可樞轉(zhuǎn)地安裝在滾珠軸承13上。而第一和第二軸16、26在框件10內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滾珠軸承15(見圖2a)上。第三和第四組件的第三和第四軸42、48通過滾珠軸承17可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在框件10上。
U形件32借助與圖1的第一實(shí)例超越離合器相同的超越離合器36、38可樞轉(zhuǎn)地安裝在第三和第四軸42、48上。第一軸16通過超越離合器18機(jī)械與殼體11的壁17聯(lián)接，而第二軸26通過超越離合器28機(jī)械地與殼體11的壁25聯(lián)接，這又與圖1實(shí)例的布置相同。
圖2a和2b的實(shí)施例與圖1實(shí)施例之間最顯著的不同是在輸出軸74的布置上。第一和第二軸16、26都是空心軸，空心軸布置有穿過其中同軸線運(yùn)轉(zhuǎn)的輸出軸74。輸出軸74通過滾球軸承19可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼體11內(nèi)。第一軸16通過具有超越離合器21形式的一單向聯(lián)軸節(jié)裝置直接自動(dòng)聯(lián)接于輸出軸74。當(dāng)?shù)谝惠S16按箭頭B的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)超越離合器21就可將扭矩從第一軸16傳遞給輸出軸74。當(dāng)?shù)诙S26通過由超越離合器81被聯(lián)接于輸出軸74另一端的一反轉(zhuǎn)齒輪80按箭頭B的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扭矩也從第二軸26傳遞給輸出軸74。通過被裝在第二軸26與第二傘齒輪30相對(duì)的一端上的第五傘齒輪83和可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼體11的壁內(nèi)的第六傘齒輪85(在圖2中可最清楚地看到)將扭矩沿著與輸出軸74的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線基本垂直的軸線從第二軸26傳遞給反轉(zhuǎn)齒輪80。采用這種布置，第一和第二軸16、26按相反方向間斷轉(zhuǎn)動(dòng)被轉(zhuǎn)變成輸出軸74按箭頭B方向的基本連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖2a和2b實(shí)施例與圖1實(shí)例間的另一個(gè)不同是在用于改變軸套62的可變旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)的軌道半徑的控制機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)件52的半圓形臂56的布置上。在此實(shí)施例中，控制機(jī)構(gòu)包括一可樞轉(zhuǎn)的手柄65，手柄用手使推力軸承66沿輸入軸54滑動(dòng)以便使軸套62的軌道運(yùn)行半徑按要求變化。滾珠軸承63借助掛在一對(duì)鏈輪69上的鏈條67被聯(lián)接于推力軸承66，并具有裝設(shè)平衡配重72的同樣布置。鋼繩和滑輪布置71設(shè)置在半圓形臂56的槽58內(nèi)用于幫助控制滾珠軸承63在槽58內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在圖2b中所示的軸承63是在軌道半徑為零的位置上以使軸套62基本處于與輸入軸54的同軸線。在此位置上，由于矩形框件10的U形件32基本上保持不動(dòng)，因此在輸入軸54轉(zhuǎn)動(dòng)過程中將沒有扭矩傳遞給輸出軸74。
圖2a和2b是以與圖1實(shí)施例基本相同的方式工作。
下面將參照?qǐng)D3來說明本發(fā)明的具有可變傳動(dòng)比動(dòng)力傳動(dòng)裝置的第三實(shí)施例。在圖3c中動(dòng)力傳動(dòng)裝置的第三實(shí)施例是以立體視圖表示的，第三實(shí)施例包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在與以第一臂93形式的第一結(jié)構(gòu)件連接的第一軸91上第一傘齒輪89。第一臂93可繞第一軸91樞轉(zhuǎn)并通過一具有超越離合器95的第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置與第一傘齒輪89連接。第一臂93按箭頭K所指的第一方向繞第一軸線91旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過超越離合器95產(chǎn)生一個(gè)被施加于傘齒輪89的扭矩，而第一臂93按相反方向的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過超越離合器95對(duì)第一傘齒輪89的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。
在此實(shí)施例中，第一臂93是各被可樞轉(zhuǎn)地安裝在一支承框97上的四個(gè)臂之一。第一臂93和第二臂99沿公共軸91可樞轉(zhuǎn)地安裝在支承框97的相對(duì)側(cè)。第三和第四臂101、103在與第一公共軸基本垂直的第二公共軸105上也是可樞轉(zhuǎn)地安裝在支承框97的相對(duì)側(cè)。通過相應(yīng)的第二、第三、第四超越離合器113、115和117各第二、第三和第四臂99、101、103與各第二、第三和第四傘齒輪107、109和111連接。在每一種情況下，相應(yīng)的臂繞其相應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸按第一方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過各超越離合器產(chǎn)生一個(gè)被作用于各傘輪的扭矩，而相應(yīng)的臂按相反方向的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過相應(yīng)的超越離合器對(duì)相應(yīng)的傘齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。這樣，例如，第四臂103按箭頭L方向繞第二軸105樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過第四超越離合器117產(chǎn)生一個(gè)被作用于第四傘齒輪111的扭矩。
在每一種情況下，通過輸出傘齒輪121將扭矩從第一、第二、第三和第四傘齒輪89、107、109和111傳遞給輸出軸119。然而，正如可從圖3a最清楚地看到的那樣，輸出傘齒輪121只是與第三和第四傘齒輪109、111相嚙合。輸出軸119可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在支承框97上。輸出軸119適合繞與第一和第二軸線91、105互相垂直的第三軸123轉(zhuǎn)動(dòng)。通過輸出傘齒輪121將扭矩從第三和第四傘齒輪109、111直接傳遞給輸出軸，而通過第三和第四傘齒輪109、111將扭矩從第一和第二傘齒輪89、117間接地傳遞給輸出軸119，然后傳給輸出傘齒輪121。
本實(shí)施例的具有可變傳動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置還包括一具有環(huán)圈件125形式的驅(qū)動(dòng)件，環(huán)圈件正常情況下是不動(dòng)的，但可以繞第一軸91傾斜。在此實(shí)施例中，整個(gè)支承框97繞第三軸123旋轉(zhuǎn)，以便第一、第二、第三和第四臂93、99、101、和103每一個(gè)全部繞第三軸轉(zhuǎn)動(dòng)。各臂通過一旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)機(jī)械聯(lián)結(jié)于環(huán)圈件125以便支承框97的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)繞軸線123的軌道運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)再產(chǎn)生各臂繞其相應(yīng)樞轉(zhuǎn)軸的樞擺運(yùn)動(dòng)。在此實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)包括一支承在環(huán)圈件125上的移動(dòng)輪127，環(huán)圈件125形成移動(dòng)輪125繞第三軸123的軌道行程。設(shè)有為使各移動(dòng)輪127保持與環(huán)圈件125滾動(dòng)接觸的裝置。例如，通過彈簧(未圖示)可按圖3b中所示箭頭N方向偏壓各臂93、99、101和103。另外，用于各臂的旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)可包括被安裝支承在環(huán)圈件125相對(duì)側(cè)上的第二移動(dòng)輪以便各臂可轉(zhuǎn)動(dòng)地與驅(qū)動(dòng)件125聯(lián)接。支承框97繞第三軸123的轉(zhuǎn)動(dòng)通過被固定在支承框97上的輸入軸129被作用在輸出軸119的相對(duì)側(cè)上。
采用被安裝在基本與第三軸123相垂直的一個(gè)平面上的這種環(huán)形圈件125，如圖3a、3b和3c所示，各臂93、99、101和103在支承框97轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不在它們各自的樞轉(zhuǎn)軸線上樞轉(zhuǎn)。因此，各第一、第二、第三和第四傘齒輪89、107、109和111可基本上保持不動(dòng)并且沒有附加扭矩通過輸出傘齒輪121被傳遞給輸出軸119。因此，輸出扭矩與輸入扭矩之比可為1∶1。然而，如果環(huán)圈件125以相對(duì)第三軸123的一個(gè)角度繞軸線91傾斜，如圖3d所示，則各臂的旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)隨環(huán)圈件125的軌道運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生各相應(yīng)臂繞其在框件97上的各自樞轉(zhuǎn)軸線的樞擺運(yùn)動(dòng)。通過改變環(huán)圈件125的傾斜角可使各臂的樞轉(zhuǎn)角變化，以使被傳遞給輸出軸119的輸出扭矩可以獨(dú)立于被施加在輸入軸129上的輸入扭矩而變化。
為了闡明第三實(shí)施例的具有可變傳動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置的作用方式，下面將詳細(xì)說明通過相應(yīng)臂的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將扭矩傳遞給輸出軸119相應(yīng)超越離合器的工作。
第一臂93在圖3d中所示為在樞轉(zhuǎn)角θ°角度上，該角度相應(yīng)于環(huán)圈件125相對(duì)第二軸105的傾角。當(dāng)移動(dòng)輪127按箭頭P方向(見圖3C)在環(huán)圈件125上繼續(xù)其沿軌道運(yùn)行路程時(shí)，第一臂93向后樞轉(zhuǎn)通過θ＝0°的位置(按與箭頭K的向反方向)，然后繼續(xù)樞轉(zhuǎn)直到它到達(dá)其相應(yīng)于圖3d中的第二臂99的位置的最大樞轉(zhuǎn)位置為止。在臂93上的移動(dòng)輪127的這個(gè)軌道運(yùn)動(dòng)過程中，由于第一超越離合器95使臂93在樞轉(zhuǎn)方向上擺脫齒輪，因此沒有扭矩傳遞給第一傘齒輪89。然而，一旦當(dāng)?shù)谝槐?3的移動(dòng)輪開始從6點(diǎn)鐘位置向9點(diǎn)鐘位置移動(dòng)時(shí)，第一臂93便開始按箭頭K的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且有些扭矩將開始通過第一超越離合器95從第一臂93傳遞給第一傘齒輪89。這個(gè)扭矩在第一臂93的移動(dòng)輪通過9點(diǎn)鐘位置時(shí)達(dá)到最大值，而當(dāng)該移動(dòng)輪接近12點(diǎn)鐘位置時(shí)漸漸地減小，并且臂93到達(dá)其最大樞轉(zhuǎn)角度θ°。
由于第二臂99可樞轉(zhuǎn)地安裝在同軸線91上但在與第一臂93的相對(duì)側(cè)上，第二臂99的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將剛好與第一臂93的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相反。因此當(dāng)?shù)谝槐?3未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)靠第二臂99通過第二超越離合器113將扭矩傳遞給第二傘齒輪107，而當(dāng)扭矩通過第一臂93被傳遞給第一傘齒輪89時(shí)，第二臂99將相對(duì)第二傘齒輪107不轉(zhuǎn)動(dòng)。被施加于第一和第二傘齒輪89、109的扭矩將通過第三和第四傘齒輪109、111中的任一個(gè)傳遞給輸出傘齒輪121。
當(dāng)?shù)谌偷谒谋?01、103各自的移動(dòng)輪127環(huán)繞環(huán)圈件125沿軌道運(yùn)行時(shí)，扭矩通過各自的第三和第四臂也將施加到第三和第四傘齒輪109、111上。第三和第四臂101、103除了它們以與第一和第二臂93、99成90°相位運(yùn)行，以將扭矩傳遞給第三和第四傘齒輪109、111這點(diǎn)外，以與第一和第二臂93、99基本相同的方式工作。因此，例如，當(dāng)?shù)谒谋?03通過如圖3a和3c所示的9點(diǎn)鐘位置時(shí)，第四臂是處在其扭矩傳遞行程的中央，而處在6點(diǎn)鐘位置上的第二臂99恰好開始其扭矩傳遞行程。
采用圖3的實(shí)例，輸入扭矩與輸出扭矩之比可從1∶1變化到約1∶1.7。通過將一個(gè)附加齒輪系連接到輸出軸119上可以使這個(gè)范圍增大或變化。圖4a和4b示意地圖示出兩個(gè)用于連接到本發(fā)明的動(dòng)力傳動(dòng)裝置的輸出軸的行星齒輪系。
在圖4a的行星齒輪系中，輸入軸131與行星齒輪系殼體133相連接。第一齒輪135可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在輸入軸131上并與安裝在行星齒輪系141軸139上的齒輪137相嚙合。行星齒輪系的輸出齒輪143固定在輸出軸145上。
圖4b為行星齒輪系的又一個(gè)例子，在此例中被固定在輸入軸149上的第一齒輪147與行星齒輪系153的行星齒輪151相嚙合。行星齒輪151安裝在支承件155上，支承件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在輸入軸149上。各行星齒輪151與行星齒輪系153的輸出齒輪157相嚙合，而輸出齒輪與輸出軸159相連接。
采用圖4a和4b的行星齒輪系，動(dòng)力傳動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)寬范圍的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩特性，以適合特殊的應(yīng)用。例如，在一種結(jié)構(gòu)中使輸出可以成為雙向的。在圖示的行星齒輪系中，齒輪零件的傳動(dòng)比可以是變化的并且動(dòng)力傳動(dòng)裝置的輸出軸可被用于驅(qū)動(dòng)行星齒輪系的不同零件，例如支承件155或齒輪135。
圖5所示的本發(fā)明的動(dòng)力傳動(dòng)裝置的再一個(gè)實(shí)施例。圖5的實(shí)施例包括具有第一U形件80形式的第一結(jié)構(gòu)件，第一U形件可繞第一軸線82樞轉(zhuǎn)并設(shè)有與之可樞轉(zhuǎn)地安裝連接其內(nèi)的第一組件84。本實(shí)施例的第一組件84與第一實(shí)施例的第一組件14相同，它包括一第一軸86(未看見)，第一軸通過一單向聯(lián)軸節(jié)裝置88(未看見)沿第一軸線82與第一U形件80可樞轉(zhuǎn)地安裝連接。第一組件84還包括固定在第一軸86內(nèi)端的第一傘齒輪90。與第一實(shí)施例不同，第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置88在第一件80按第一方向(用箭頭Q指示)繞第一軸線82樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)轉(zhuǎn)以將第一U形件80與第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置88鎖定在一起，而第一U形件80按相反方向(箭頭R)繞第一軸線82的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(通過第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置88)對(duì)第一軸86的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用，第一軸可以自由地按第一方向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。第一U形件80還設(shè)有包括第二軸的第二組件92，第二組件92通過一第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置(未看到)與第一件80可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝連接。第二組件還包括被固定在第二軸內(nèi)端的一第二傘齒輪98。第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置96按與第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置88相反方向運(yùn)行。第一和第二兩個(gè)組件可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在保持不動(dòng)的一矩形框件94上。
本實(shí)施例的動(dòng)力傳動(dòng)裝置還包括一具有U形件96形式的第二結(jié)構(gòu)件和可繞第二軸線102轉(zhuǎn)動(dòng)并裝配有第三和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置104、106的矩形框件100。U形件96可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于矩形框件100并可繞軸線82樞轉(zhuǎn)。第三和第四組件108、110分別通過第三和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置104、106與矩形框件100同軸地可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第二軸線102上。與第一實(shí)施例相同，第三組件108包括一第三軸112，所述第三軸具有被固定在其內(nèi)端的一第三傘齒輪114。第四組件110包括一第四軸(未見)，第四軸具有一被連接于其內(nèi)端的第四傘齒輪118。第三和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置104、106以一種與第一實(shí)施例的第三和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置36、38基本相同的方式運(yùn)行。因此，在框件100繞第二軸線102按箭頭S所示的第一方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，第三單向聯(lián)軸節(jié)裝置104將第三軸112鎖定在框件100上，以便通過第三傘齒輪114將扭矩傳遞給第一組件84。在另一方面，在框件100按由T箭頭所示的相反方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置106運(yùn)行將第四軸116鎖定于第二U形件100，以便通過第四傘齒輪118將扭矩傳遞給第一組件84。
如在第一實(shí)施例中那樣，傘齒輪90、98、114和118通過矩形框件94，以各傘齒輪與其相鄰傘齒輪傳遞扭矩接觸的這樣一種方式同軸地保持間隔關(guān)系。在第一實(shí)施例與本實(shí)施例之間最顯著的不同在于，在本實(shí)施例中，第一和第二結(jié)構(gòu)件(分別為U形件80和帶矩形框件100的U形件96)相互獨(dú)立地樞轉(zhuǎn)，而在第一實(shí)施例中第一結(jié)構(gòu)件的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過第二結(jié)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的。在本實(shí)施例中，第一和第二結(jié)構(gòu)件的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過設(shè)在一驅(qū)動(dòng)件上可變旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)單獨(dú)地實(shí)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)件類似于圖1和2所示的第一和第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)件。
軸套120設(shè)置在U形件96上用于連接在驅(qū)動(dòng)件(示圖示)上的可變的旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)。軸套120的軌道運(yùn)動(dòng)通過一對(duì)滾柱122被傳遞為相對(duì)矩形框件100繞第二軸線102的樞擺運(yùn)動(dòng)以及相對(duì)第一U形件80繞第一軸線82的樞擺運(yùn)動(dòng)。滾柱122可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在相鄰于軸套120的第二U形件96上并適合于沿第一U形件80的平行側(cè)面運(yùn)轉(zhuǎn)。
為進(jìn)一步闡明本實(shí)施例具有可變傳動(dòng)比動(dòng)力傳動(dòng)裝置的工作方式，將以隔離方式說明通過第一U形件80的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將扭矩傳遞給第一軸86的第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置88的工作方式。設(shè)想兩個(gè)傘齒輪98和118分別連同第二和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置已從圖5的實(shí)施例中去除。為了說明起見，假定軸套120在3點(diǎn)鐘位置上開始按順時(shí)針方向繞軌道運(yùn)行。
當(dāng)軸套通過6點(diǎn)鐘位置向9點(diǎn)鐘位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，使第一U形件80按箭頭Q方向繞第一軸線82樞轉(zhuǎn)。在U形件80按Q方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置88運(yùn)行將U形件80鎖定于軸86以至將扭矩從轉(zhuǎn)動(dòng)著的驅(qū)動(dòng)件傳遞給軸86。這個(gè)扭矩將通過第一和第三傘齒輪90、114被傳遞給輸出軸112，以使輸出軸按箭頭S方向轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)件繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸套120從9點(diǎn)鐘位置運(yùn)動(dòng)通過12點(diǎn)鐘回到其在3點(diǎn)鐘的起始位置上。這便引起第一U形件80按箭頭R所指的相反方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于單向聯(lián)軸節(jié)裝置88現(xiàn)已運(yùn)行使軸86與U形件80脫開，U形件80按R指示的相反方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)軸86的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。因此軸86自由地連續(xù)按箭頭Q方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
即使扭矩在驅(qū)動(dòng)件半周轉(zhuǎn)動(dòng)過程中只傳遞給輸出軸112，僅采用兩個(gè)單向聯(lián)軸節(jié)裝置88和104上述被簡化的布置仍可成功地運(yùn)行并且在某些應(yīng)用中可能是實(shí)用的。例如，這樣一種動(dòng)力傳動(dòng)裝置在輸入軸的半周過程中僅僅作用輸入扭矩的場合可能是實(shí)用的。
添加一機(jī)械聯(lián)接于輸出軸112的第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置能夠在驅(qū)動(dòng)件的第二個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中傳遞扭矩。以這種方式，U形件80在兩個(gè)方向的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被利用于產(chǎn)生一輸出扭矩。利用上述的第三和第四單向離合器裝置104、106同樣可以用矩形框件100的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。四個(gè)嚙合的傘齒輪90、98、114和118提供了一種特別優(yōu)美而緊湊的布置，用于將由相應(yīng)樞轉(zhuǎn)件80、100產(chǎn)生的扭矩傳遞給輸出軸112。
任何用于將第一、第二、第三和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置機(jī)械聯(lián)接于輸出軸的其它合適裝置都可以被使用，而不是用圖示實(shí)施例的傘齒輪。例如，可用一皮帶輪取代各傘齒輪，皮帶輪通過柔性帶或皮帶自動(dòng)聯(lián)接于其相鄰的皮帶輪。還可使用鏈輪和鏈條。另外，傳統(tǒng)的齒輪系可被用于機(jī)械聯(lián)接各個(gè)相應(yīng)單向聯(lián)軸節(jié)裝置。采用如圖示實(shí)施例中那樣的四個(gè)傘齒輪由于其簡單而緊湊的結(jié)構(gòu)是最為理想的布置。用在圖示實(shí)例中的各單向聯(lián)軸節(jié)裝置通常是一種傳統(tǒng)的超越離合器，雖然任何合適的單向聯(lián)軸節(jié)裝置可被利用，在這些單向聯(lián)軸節(jié)裝置中驅(qū)動(dòng)件和從動(dòng)件在按一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)中被鎖定在一起，而當(dāng)驅(qū)動(dòng)件和從動(dòng)件按相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便是飛輪。
現(xiàn)已詳細(xì)說明了本發(fā)明的具有可變傳動(dòng)比動(dòng)力傳動(dòng)裝置的若干實(shí)施例，顯然本發(fā)明的動(dòng)力傳動(dòng)裝置具有一些超過傳統(tǒng)變速箱的明顯優(yōu)點(diǎn)，其中包括下面幾個(gè)方面(1)作用于輸入軸上的扭矩與在輸出軸上可利用的扭矩之比可在最大值與最小值之間無級(jí)地變化。
(2)在輸出軸上可利用的扭矩可以從最小值向最大值逐漸地增大。這在重工業(yè)應(yīng)用中，例如，球磨機(jī)(其中具有高慣性力的轉(zhuǎn)子必須從一靜止位置被驅(qū)動(dòng))可能是特別有利的。
(3)變速箱可以是緊湊的結(jié)構(gòu)，因而可使用在空間非常需要的應(yīng)用場合中。
很明顯，除了那些已被說明的結(jié)構(gòu)之外，熟悉機(jī)械工程技術(shù)的人不排除從發(fā)明構(gòu)思，還可以對(duì)圖示的實(shí)施例作出許多修改和變動(dòng)。所有這些修改和變動(dòng)都被認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明的本質(zhì)是由前面說明中的概括所確定。
權(quán)利要求
1.一種具有可變傳動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，它包括一第一組件在一第一軸線上與第一結(jié)構(gòu)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝連接，所述第一結(jié)構(gòu)件可繞所述第一軸線樞轉(zhuǎn)并通過第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置聯(lián)接所述第一組件，其中第一結(jié)構(gòu)件繞第一軸線按第一方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過所述第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置產(chǎn)生一個(gè)被施加在第一組件上的扭矩，而第一組件按反方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置對(duì)第一組件的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用；以及一驅(qū)動(dòng)件，它通過一旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)機(jī)械連接于所述第一結(jié)構(gòu)件，而其中所述驅(qū)動(dòng)件和所述第一結(jié)構(gòu)件繞基本垂直于第一軸線的第二軸線的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生所述旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)繞所述第二軸線的軌道運(yùn)動(dòng)，而軌道運(yùn)動(dòng)再產(chǎn)生所述第一結(jié)構(gòu)件繞所述第一軸線的樞擺運(yùn)動(dòng)，并且其中設(shè)有用于改變第一結(jié)構(gòu)件樞轉(zhuǎn)角的裝置，由此在使用時(shí)，通過第一組件被傳遞的輸出扭矩可以獨(dú)立于被施加于動(dòng)力傳動(dòng)裝置的輸入扭矩而變化。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)件是多個(gè)可樞轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)件之一，各可樞轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)件具有一個(gè)或一個(gè)以上可轉(zhuǎn)動(dòng)的組件在各自軸線上可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接安裝，各所述可樞轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)件繞所述的各自軸線可樞轉(zhuǎn)并分別通過一個(gè)或一個(gè)以上單向聯(lián)軸節(jié)裝置與所述一個(gè)或一個(gè)以上的轉(zhuǎn)動(dòng)組件相連。
3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件可繞所述第二軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并通過一可變旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)機(jī)械聯(lián)接所述第一結(jié)構(gòu)件，并且其中所述可變旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)的軌道運(yùn)行半徑可以變化以改變所述第一結(jié)構(gòu)件的樞轉(zhuǎn)角。
4.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)的軌道半徑可以在零與最大值之間變化，零值使第一結(jié)構(gòu)件基本上保持不動(dòng)并且無扭矩傳遞給第一組件，最大值產(chǎn)生傳遞給第一組件最大扭矩。
5.如權(quán)利要求4所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，它進(jìn)一步包括一按與所述第一單向聯(lián)軸節(jié)裝置相反的方向運(yùn)行的第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置，所述第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置機(jī)械聯(lián)接所述第一結(jié)構(gòu)件，以便在第一結(jié)構(gòu)件按所述第一方向和所述相反方向的兩個(gè)方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中可以傳遞輸出扭矩。
6.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，它還包括可繞與所述第一和第二軸線基本互相垂直的第三軸線樞轉(zhuǎn)的第二結(jié)構(gòu)件，所述第二結(jié)構(gòu)件至少裝配有機(jī)械聯(lián)接第一結(jié)構(gòu)件的第一組件的第三單向聯(lián)軸節(jié)裝置，其中所述第二結(jié)構(gòu)件按第一方向繞所述第三軸線樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過第三單向聯(lián)軸節(jié)裝置產(chǎn)生一個(gè)被作用于第一組件的扭矩，而所述第二結(jié)構(gòu)件按相反方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過第三單向聯(lián)軸節(jié)裝置對(duì)第一組件的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用；以及其中，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件通過所述旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)還機(jī)械聯(lián)接所述第二結(jié)構(gòu)件，其中所述驅(qū)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)還產(chǎn)生所述第二結(jié)構(gòu)件繞所述第三軸線的樞擺運(yùn)動(dòng)，并且所述旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)的軌道半徑可以變化，以改變第二結(jié)構(gòu)件的樞轉(zhuǎn)角。
7.如權(quán)利要求6所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一和第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置同軸地保持間隔關(guān)系，并且其中所述第二單向聯(lián)軸節(jié)裝置聯(lián)接第二組件，所述第二組件與所述第一結(jié)構(gòu)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝連接并與所述第一組件同軸線。
8.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)件設(shè)有按與所述第三單向聯(lián)軸節(jié)裝置的相反方向運(yùn)行的第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置，所述第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置還機(jī)械聯(lián)接所述第一組件以便當(dāng)?shù)诙Y(jié)構(gòu)件按所述第一方向和所述相反方向兩個(gè)方向繞所述第三軸線樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中可傳遞輸出扭矩。
9.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第三和第四單向聯(lián)軸節(jié)裝置分別聯(lián)接第三和第四組件，所述第三和第四組件與所述第二結(jié)構(gòu)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地并同軸線地連接安裝。
10.如權(quán)利要求9所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四組件各包括一傘齒輪，每個(gè)傘齒輪通過各自的軸聯(lián)接各自的單向聯(lián)軸節(jié)裝置，并且每個(gè)傘齒輪至少與其它三個(gè)傘齒輪中的一個(gè)以傳遞接觸扭矩。
11.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件通常是不動(dòng)的，而所述第一結(jié)構(gòu)件繞所述第二軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)件為所述旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)繞所述第二軸線限定軌道行程。
12.如權(quán)利要求11所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件的傾角可以變化以便在所述第一結(jié)構(gòu)件在樞擺運(yùn)動(dòng)過程中改變所述第一結(jié)構(gòu)件的樞轉(zhuǎn)角。
13.如權(quán)利要求12所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件具有一環(huán)圈件的形式。
14.如權(quán)利要求11所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述多個(gè)可樞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件的每一個(gè)都包括一個(gè)可樞轉(zhuǎn)地安裝在一支承框上的臂，所述支承框可繞所述第二軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，由此在使用時(shí)，支承框的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生各臂的旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)繞所述第二軸線的軌道運(yùn)動(dòng)。
15.如權(quán)利要求14所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)件以選定角傾斜時(shí)，各臂的旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)繞所述第二軸線的軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生各臂繞其各自樞轉(zhuǎn)軸線的樞擺運(yùn)動(dòng)。
16.如權(quán)利要求15所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，它具有四個(gè)所述的可轉(zhuǎn)動(dòng)的臂，各臂通過各自單向聯(lián)軸節(jié)裝置與可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在所述支承框上的傘齒輪相聯(lián)接。
17.如前述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述單向聯(lián)軸節(jié)裝置包括一個(gè)超越離合器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變速箱形式的具有可變傳動(dòng)比的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其中輸入軸與輸出軸的傳動(dòng)比可以在最大值和最小值之間連續(xù)變化。動(dòng)力傳動(dòng)裝置包括與在第一軸線(34)上的U形件(32)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝連接的第一傘齒輪(40)。U形件(32)可繞軸線(34)轉(zhuǎn)動(dòng)并通過一超越離合器(36)聯(lián)接傘齒輪(44)。因此，U形件(32)繞軸線(34)按第一方向的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過超越離合器(36)產(chǎn)生一個(gè)施加于傘齒輪(44)的扭矩，而U形件(32)按相反方向樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過超越離合器(36)對(duì)傘齒輪(44)的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。第二傘齒輪(50)通過按與第一超越離合器(36)相反方向運(yùn)行的第二超越聯(lián)合器(38)亦聯(lián)接U形件(32)。一驅(qū)動(dòng)件(52)通過旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)(63)機(jī)械聯(lián)接U形件(32)。驅(qū)動(dòng)件(52)使第二軸線(60)的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)(63)的軌道運(yùn)動(dòng)，再產(chǎn)生U形件(32)繞第一軸線(34)的樞擺運(yùn)動(dòng)。通過改變旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸節(jié)(63)的軌道半徑可改變U形件(32)的樞轉(zhuǎn)角，以便通過傘齒輪(44，50)被傳遞的輸出扭矩可以獨(dú)立于被施加于驅(qū)動(dòng)件(52)的輸入扭矩而變化。
文檔編號(hào)F16H3/46GK1125977SQ94192586
公開日1996年7月3日 申請(qǐng)日期1994年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月25日
發(fā)明者史蒂文M·克萊伯 申請(qǐng)人:史蒂文M·克萊伯