專利名稱：變速器的制作方法
變速器
背景技術(shù)：
對(duì)照相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)所宣稱發(fā)明裝置存在于2007年4月16日所遞交美國(guó) 臨時(shí)專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?0/923, 829 )在此整合以資參考。
動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)如電動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)，以及在一定速度范圍內(nèi)的高效人力驅(qū)動(dòng)裝置； 輪式車輛，其速度變化要求極大。從而特定的變速器常常應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力應(yīng) 用裝置間以獲得特定的變速比。大多數(shù)變速器應(yīng)用于改變轉(zhuǎn)速，也有一部分變速 器用來(lái)改變運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，如將圓周運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。同時(shí)變速器也提供高速低扭 矩到低速高扭矩的轉(zhuǎn)化，反之亦然。無(wú)級(jí)變速器在一定范圍內(nèi)將提供連續(xù)無(wú)限組 合扭矩-速度變化而不受傳統(tǒng)變速器在有限組合下變速的限制。


圖l為發(fā)明方案一包輪轂內(nèi)含有變速器的自行車后輪立體圖2為圖1中的后輪輪轂和變速器總成立體展開(kāi)圖； 圖3,圖4為圖2中的變速器不同視角立體圖5為圖2-4中的變速器中動(dòng)力輸入總成立體圖6為圖2-4中的變速器中擺輪總成立體圖7-8為圖2-4中變速器動(dòng)力輸入總成立體展開(kāi)圖9-11為圖2-4中變速器不同視角立體圖；通過(guò)拆除部分零件，圖10-11展 示了在圖9中未能展示的部分零部件；
圖12為圖9-11中變速器動(dòng)力輸出總成零件立體展開(kāi)圖13為圖9-11中變速器動(dòng)力輸出總成中其中一組行星齒輪總成立體展開(kāi)圖14-17為當(dāng)擺輪傾角為0° , 10° , 20°和30°時(shí)相應(yīng)的變速比設(shè)定立體圖17-21顯示了變速器在傾角30°時(shí)，圖2-4中擺環(huán)和其從動(dòng)件帶動(dòng)3組行 星輪中的一組完成一個(gè)搖擺周期的示意圖22-24分別為水滴型驅(qū)動(dòng)滑槽俯視，立體，剖視圖25為方案二中含變速器的輪轂立體圖26為圖25中的變速器總成和輪轂的立體展開(kāi)圖；圖27為圖25-26中變速器立體圖28為在拆除變速器部分零部件后圖25-27中不可見(jiàn)部分立體展開(kāi)圖；圖29為圖25-28中變速器動(dòng)力輸出總成中行星齒輪總成立體展開(kāi)圖；圖30為圖25-28中變速器中變速機(jī)構(gòu)立體展開(kāi)圖；圖31-32為圖30中變速機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)立體圖。
具體實(shí)施例方式
當(dāng)前發(fā)明方案指利用一擺環(huán)在輸入和輸出之間來(lái)提供設(shè)計(jì)的扭矩-速度比。發(fā)明方案可運(yùn)用于在以下所示的設(shè)計(jì)圖以及本說(shuō)明中說(shuō)明的自行車變速器中。然而，發(fā)明方案不僅僅局限于自行車的變速機(jī)構(gòu)，也可用于其他設(shè)備中。同時(shí)發(fā)明方案也不僅僅運(yùn)用于本說(shuō)明所示的特定變速器，也可在其他領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。在設(shè)計(jì)圖和以下說(shuō)明中的設(shè)計(jì)方案也不僅限于本發(fā)明范圍內(nèi)。
本說(shuō)明文本中用到的相關(guān)術(shù)語(yǔ)
軸承一在支承負(fù)荷和彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件間作滾動(dòng)或滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)；離合器_一種用于使驅(qū)動(dòng)件和被驅(qū)動(dòng)件連接或脫離的連接機(jī)構(gòu)；空轉(zhuǎn)一指當(dāng)被驅(qū)動(dòng)件轉(zhuǎn)速快于驅(qū)動(dòng)件時(shí)被驅(qū)動(dòng)件與驅(qū)動(dòng)件脫離(如可空轉(zhuǎn)離合器即指當(dāng)被驅(qū)動(dòng)件轉(zhuǎn)速快于驅(qū)動(dòng)件時(shí)離合器使被驅(qū)動(dòng)件與驅(qū)動(dòng)件脫離。又如可空轉(zhuǎn)齒輪，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)件轉(zhuǎn)速快于驅(qū)動(dòng)件時(shí)空轉(zhuǎn)離合器使被驅(qū)動(dòng)件與驅(qū)動(dòng)件脫離。在下面的行星齒輪總成描述中驅(qū)動(dòng)件這里常常同時(shí)指被驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)件。)；
齒輪一指某零件和另一個(gè)零件通過(guò)嚙合方式傳導(dǎo)運(yùn)動(dòng)，改變速度或運(yùn)動(dòng)方向；行星齒輪和恒星齒輪_指行星齒輪組以一定角度和恒星齒輪嚙合/脫離從而驅(qū)動(dòng)/不驅(qū)動(dòng)恒星齒輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
靜止?fàn)顟B(tài)__指相對(duì)于變速器的其他部件的靜止?fàn)顟B(tài)(即使該部件和通過(guò)變速器的其他部件和相連的車輛同時(shí)運(yùn)動(dòng))；
擺輪一一指當(dāng)某零件相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸傾斜一定角度時(shí)該零件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生來(lái)回?fù)u擺運(yùn)動(dòng)。或當(dāng)擺輪相對(duì)于傳動(dòng)軸傾斜時(shí)軸旋轉(zhuǎn)改零件產(chǎn)生搖擺運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)特指數(shù)量上的"一"時(shí)將在權(quán)利要求中明確說(shuō)明，否則為泛指。
發(fā)明方案一一旋轉(zhuǎn)擺輪，殼體靜止，雙驅(qū)動(dòng)器。
圖1是根據(jù)發(fā)明方案一所構(gòu)建的包含輪轂和變速器總成12的自行車后車輪10的立體圖。圖2是輪轂和變速器總成12的立體展開(kāi)圖。參照?qǐng)D1和圖2,變速器總成12包含輪轂14和變速器16。輪轂14包含圓筒體18以及附加的側(cè)蓋20和22。靜態(tài)傳動(dòng)軸24在側(cè)蓋22處通過(guò)輪轂/軸軸承25支撐輪轂14的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖2所示。驅(qū)動(dòng)柄在側(cè)蓋20處通過(guò)輪轂/驅(qū)動(dòng)柄軸承27支撐輪轂14的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)如圖2所示(驅(qū)動(dòng)柄和輪軸的連接將在下面文字中說(shuō)明)。輪輻26連接輪轂14和輪圏28如圖1所示。在軸24末端的外露的叉狀物29截?cái)嗖糠钟糜谶B接輪10和自行車車架如圖l所示。 一對(duì)輪軸螺帽31用于緊固輪10和自行車車架。在如下的說(shuō)明中，變速器16包含兩套主要的子總成輸入總成30和輸出總成32。
圖3和圖4為變速器16的立體圖。參考圖2-4,輸出總成32包含3組行星齒輪總成34, 36和38,他們用于嚙合驅(qū)動(dòng)恒星齒輪40。為方便起見(jiàn)，行星齒輪總成34-38簡(jiǎn)稱為PGA 34-38.恒星齒輪40通過(guò)壓入配合或其他方式與輪轂側(cè)蓋22 (圖2 )結(jié)合再通過(guò)恒星齒輪/輪軸軸承支撐在軸24上旋轉(zhuǎn)?；蛘吆阈驱X輪也可通過(guò)空轉(zhuǎn)離合器或類似單向連接機(jī)構(gòu)(只能單向傳遞扭矩，反向不做功)結(jié)合輪轂14,這樣輪10動(dòng)力不傳輸給恒星齒輪。行星齒輪總成34-38,恒星齒輪總成40通過(guò)保持架43固定相互位置。保持架43由輪軸24支撐相連。綜上所述，行星齒輪總成34-38相對(duì)輪軸24恒星齒輪靜止，各行星齒輪總成相對(duì)靜止。
這里行星齒輪/恒星齒輪的表述可能不是傳統(tǒng)意義上的定義，因?yàn)樾行驱X輪總成34-38并不圍繞恒星齒輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(盡管它們也能)。在總成34-38中行星齒輪僅僅圍繞自身軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而不繞恒星齒輪旋轉(zhuǎn)。然而，這兒仍然采用傳統(tǒng)稱呼，根據(jù)以上定義，表明不管行星齒輪繞或不繞恒星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪組嚙合驅(qū)動(dòng)恒星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖5為輸入總成30的立體圖。參照?qǐng)D3-5，輸入總成包含鏈輪44及其相連的驅(qū)動(dòng)柄46。驅(qū)動(dòng)柄46通過(guò)擺輪總成48分別和行星齒輪總成34-38產(chǎn)生連接作用。詳述如下，擺輪總成48可調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)動(dòng)力輸入的速度特征，在本方案中即為人體踏動(dòng)自行車帶動(dòng)鏈輪44輸入到驅(qū)動(dòng)輪轂14和輪10達(dá)到要求的速度。當(dāng)然，扭矩-速度比也由變速器16中的其他部件的特性決定，但是在特定的變速器16中這些特性是不變的。因而擺輪總成48作為主要調(diào)節(jié)元素而用于變速器16中的扭矩-速度比的變化控制。扭矩-速度比也常常簡(jiǎn)稱為速度比。
圖6為擺輪總成48的立體圖。圖7， 8為輸入總成30的立體展開(kāi)圖。參照?qǐng)D5-8,擺輪總成48包含擺輪50其通過(guò)擺環(huán)/輪軸軸承52由輪軸24帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在本方案中，擺輪50為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，因而有時(shí)擺輪50有時(shí)也被稱為擺環(huán)50。擺環(huán)50內(nèi)表面含弧形的凹槽(2個(gè))54與軸承52外表面的凸緣56 (2個(gè))相配合。該結(jié)構(gòu)可使軸承52帶動(dòng)擺環(huán)50繞輪軸24旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也可使擺環(huán)在軸承52上相對(duì)于輪軸24的水平軸線55傾斜。但是其他合適的方案也可采用使得擺環(huán)50的內(nèi)表面58和軸承52的外表面60通過(guò)球面配合的方式使得擺環(huán)50可相對(duì)于軸承52和輪軸24傾斜。擺輪總成48還包含從動(dòng)件62通過(guò)環(huán)/從動(dòng)件軸承64與擺環(huán)50連接。當(dāng)從動(dòng)件62內(nèi)的搖擺環(huán)50在由輪軸24帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承64使從動(dòng)件62保持相對(duì)于輪軸24靜止。也就是說(shuō)當(dāng)從動(dòng)件62由擺環(huán)帶動(dòng)時(shí)不隨輪軸24旋轉(zhuǎn)。
從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)桿66安裝于從動(dòng)件62的外緣。詳述如下，各個(gè)驅(qū)動(dòng)桿66驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的行星齒輪總成34-38。驅(qū)動(dòng)桿66連接或整合于滑軌塊68?；墘K68在從動(dòng)件62的外周突出部72的滑槽內(nèi)滑動(dòng)。如果驅(qū)動(dòng)桿66相對(duì)從動(dòng)件62靜止，那么當(dāng)從動(dòng)件62被擺環(huán)50驅(qū)動(dòng)時(shí)，各個(gè)驅(qū)動(dòng)桿66運(yùn)動(dòng)軌跡為三維章動(dòng)路徑。章動(dòng)指轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)桿66在滑軌70內(nèi)滑動(dòng)時(shí)的搖擺旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)當(dāng)從動(dòng)件62搖擺時(shí)使得各個(gè)驅(qū)動(dòng)桿66在各自平面內(nèi)來(lái)回做曲線運(yùn)動(dòng)。
弓形驅(qū)動(dòng)柄46包含一個(gè)內(nèi)部弓形件74和一個(gè)外部弓形件76。弓形件74和76通過(guò)銷子或通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接。這樣弓形件74和76相互鉸鏈。擺環(huán)50和弓形件74通過(guò)銷子或通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接這樣弓形件74和擺環(huán)50相互鉸鏈也就和軸承52連接。于是驅(qū)動(dòng)柄46可驅(qū)動(dòng)擺環(huán)50。鏈輪44固定于驅(qū)動(dòng)柄的弓形件76的外周77。(驅(qū)動(dòng)柄的弓形件76的內(nèi)周79起輪轂/驅(qū)動(dòng)柄軸承27作為軸承內(nèi)圈)。帶外螺紋的和變速軸套78固定或整合于輪軸24。分離的變速軸套78可旋入輪軸24到指定位置，如僅一圏螺紋(圖上未畫(huà)出)。帶內(nèi)螺紋的變速套80可套入變速軸套78沿輪軸24前后移動(dòng)。變速套80為固定變速線84 (圖5 )的粗端82和作為軸承88的軸承內(nèi)環(huán)的細(xì)端86。軸承88承載驅(qū)動(dòng)柄46 (在弓形件74內(nèi)端)相對(duì)于輪軸24變速套80旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。變速套80相對(duì)鏈輪44反向旋轉(zhuǎn)然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)柄/輪軸軸承80驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)柄的弓形件內(nèi)部74。變速套80在變速軸套78上來(lái)回移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)柄46相對(duì)輪軸24的位置從而調(diào)節(jié)擺環(huán)50的傾斜度，詳述如下。
圖9-11為變速器16的立體圖。變速器16部分拆裝后在圖9中不可見(jiàn)部分將顯示在圖10, 11中。圖12為變速器16的輸出總成32的立體展開(kāi)圖。圖13為輸出總成32的行星齒輪總成34， 36, 38立體展開(kāi)圖。參照9-13,每個(gè)行星齒輪總成34-38它們通過(guò)保持架43相對(duì)位置是固定的，相對(duì)恒星齒輪也位置不變。保持架43包含一系列相互連接的部件——中心罩90,固定件92以及連接件94,這些部件固定和保持各個(gè)行星齒輪總成在設(shè)計(jì)位置。各個(gè)蛛狀固定件92通過(guò)連接件94固定于保持架的中心罩90上。保持架的中心罩90由輪軸24支撐和恒星齒輪相靠。見(jiàn)圖10。三個(gè)突緣96從保持架的中心罩90邊框98上凸起，形成開(kāi)放結(jié)構(gòu)，這樣 驅(qū)動(dòng)桿66伸出驅(qū)動(dòng)行星齒輪總成34-38。
參照立體展開(kāi)圖13,每個(gè)行星齒輪總成34-38包含一個(gè)行星齒輪100由突緣 96支撐并通過(guò)PGA/殼體軸承102圍繞PGA軸線101旋轉(zhuǎn)(圖10-12 )。在本方案 中，行星齒輪100為一復(fù)合件，包含一個(gè)向外的錐形齒輪端104用來(lái)驅(qū)動(dòng)成90° 安裝的恒星齒輪40,還包含一個(gè)向內(nèi)的鋸齒端106 (鋸齒端106為離合器108的 功能件，在后文中描述)。其他設(shè)計(jì)也是可行的，如每個(gè)行星齒輪100可以用其 他非齒輪嚙合方式驅(qū)動(dòng)其他角度安裝的恒星齒輪40。
空轉(zhuǎn)PGA離合器108用來(lái)離/合行星齒輪100與驅(qū)動(dòng)桿66?？辙D(zhuǎn)離合器，也常 常命名為單向，超速離合器__當(dāng)被驅(qū)動(dòng)件轉(zhuǎn)速快于驅(qū)動(dòng)件時(shí)使驅(qū)動(dòng)件和被驅(qū)動(dòng) 件脫離。在本方案圖9-13中，離合器108含兩對(duì)環(huán)形鋸齒盤(pán)，每一對(duì)由鋸齒面相 扣結(jié)合。當(dāng)向某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)盤(pán)的鋸齒和被驅(qū)動(dòng)盤(pán)鋸齒嚙合使被驅(qū)動(dòng)盤(pán)以 相同速度轉(zhuǎn)動(dòng)。如果驅(qū)動(dòng)盤(pán)速度減緩或停止(或驅(qū)動(dòng)盤(pán)加速運(yùn)動(dòng))，被驅(qū)動(dòng)盤(pán)將 脫離驅(qū)動(dòng)盤(pán)空轉(zhuǎn)。在本方案中，離合器108也可稱為"雙"離合器，通過(guò)驅(qū)動(dòng)桿 66的來(lái)回?fù)u擺驅(qū)動(dòng)行星齒輪100轉(zhuǎn)動(dòng)。
PGA離合器108包含驅(qū)動(dòng)件110,使得驅(qū)動(dòng)桿66在弧形的驅(qū)動(dòng)滑槽112中運(yùn) 動(dòng)?；?12在驅(qū)動(dòng)件110的凹陷內(nèi)表面113上?；?12在圖12的PGA 38處 可見(jiàn)，在圖14-24更為清楚地展示了。離合器108也含一個(gè)雙面鋸齒形環(huán)形內(nèi)盤(pán) 114和一個(gè)單面鋸齒形外盤(pán)116。雙面環(huán)形內(nèi)盤(pán)114兩面各有驅(qū)動(dòng)鋸齒118和120。 單面環(huán)形外盤(pán)116有被驅(qū)動(dòng)鋸齒122在面向環(huán)形內(nèi)盤(pán)114方向。傳導(dǎo)齒輪124配 合環(huán)形外盤(pán)116和行星齒輪100傳導(dǎo)外盤(pán)116的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為行星齒輪100的順 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。其他可能的機(jī)構(gòu)傳導(dǎo)方式也可在這兒采用。如一套截頭圓錐體(柱狀， 楔狀)摩擦滾輪124緊密安裝在互補(bǔ)的行星齒輪100的內(nèi)端106和外離合器116 間，如圖所示。又如一套錐形齒輪緊密安裝在行星齒輪100的內(nèi)端106和外離合 器116間用來(lái)將外盤(pán)116的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到行星齒輪100。注，盡管名詞"齒輪"在上 文中有明確的定義，指某零件和另一個(gè)零件通過(guò)嚙合方式傳導(dǎo)運(yùn)動(dòng)，改變速度或
擦滾輪如上述的滾輪124。
內(nèi)離合盤(pán)114通過(guò)如一系列內(nèi)含軸承滾珠的配合加工的沿驅(qū)動(dòng)件110外周及 離合盤(pán)114內(nèi)周的螺旋狀凹槽128和130和驅(qū)動(dòng)件110結(jié)合。軸承滾珠126傳導(dǎo) 驅(qū)動(dòng)件110的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力給離合盤(pán)114,驅(qū)動(dòng)離合盤(pán)114根據(jù)驅(qū)動(dòng)桿66的搖擺循環(huán)使行星齒輪100的內(nèi)端106和外離合器116交互作用。同時(shí)容許離合盤(pán)114脫 離使行星齒輪100的內(nèi)端106和外離合器116交互作用形成空轉(zhuǎn)。因而，當(dāng)自行 車慣性滑動(dòng)時(shí)，恒星齒輪40驅(qū)動(dòng)行星齒輪110，內(nèi)離合器114提升進(jìn)入行星齒輪 與外離合器116間，使得行星輪脫離驅(qū)動(dòng)件110行成空轉(zhuǎn)。外離合器116通過(guò)螺 栓和環(huán)形蓋132緊固。外離合器116/環(huán)形蓋132總成由盤(pán)狀/杯狀軸承134支撐繞 PGA的軸線101旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)件110由盤(pán)狀/杯狀軸承136支撐繞PGA的軸線101旋 轉(zhuǎn)。
圖14-17分別為當(dāng)擺環(huán)50,相應(yīng)地環(huán)形從動(dòng)件62傾角6為0° , 10° , 20° , 和30°時(shí)速度比設(shè)定示意圖。圖14-17中，變速器16僅保留了一組行星齒輪總 成的離合器108以及輸入總成30。其中一組從動(dòng)件62上的驅(qū)動(dòng)桿66在離合器108 中的驅(qū)動(dòng)件110的滑槽112中滑動(dòng)。傾角6為垂直于輪軸24軸線55的參照線140 和擺環(huán)50直徑的延長(zhǎng)線114投影在同一平面內(nèi)的夾角。盡管傾角可以以不同的方 式選擇來(lái)定義擺環(huán)50相對(duì)于輪軸24的夾角，這里選用參考線140,所以當(dāng)傾角6 為0°時(shí)，相應(yīng)的速度比為0 ( 0. 0)。
參考圖14,當(dāng)傾角6為0°時(shí)，擺環(huán)50由輪軸24驅(qū)動(dòng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)柄"旋轉(zhuǎn)， 擺環(huán)圓周上所有點(diǎn)在同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)，擺環(huán)50并不搖擺。相應(yīng)地，從 動(dòng)件62也不搖擺，驅(qū)動(dòng)桿66相對(duì)輪軸靜止，——所以，不管騎車人如何蹬動(dòng)腳 踏，輪10也就不轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，輸出輸入速度比(速度比)為0. 0。參考圖15,拉 動(dòng)變速線84使變速環(huán)8 0順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(比較圖14和圖15中變速環(huán)80和變速線84 的位置區(qū)別可明確)，進(jìn)而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)柄46行程變短。雙聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)柄46拉 動(dòng)擺環(huán)50使其傾斜(比較圖14和圖15中驅(qū)動(dòng)柄內(nèi)環(huán)段74,擺環(huán)50和從動(dòng)件的 位置區(qū)別可明確)。繼續(xù)拉動(dòng)變速線84旋動(dòng)變速環(huán)80進(jìn)而旋進(jìn)變速套筒78,帶 動(dòng)驅(qū)動(dòng)柄46行程更短，增加傾角6從圖15的近似10°到圖16的近似20°及圖17 的近似30°。傾角6增加也就增加了擺環(huán)50和從動(dòng)件62的搖擺振幅，相應(yīng)地使驅(qū) 動(dòng)桿66的行程增長(zhǎng)所以每個(gè)驅(qū)動(dòng)桿66相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)行星齒輪100在一個(gè)搖擺周期 中大幅旋轉(zhuǎn)。所以增加傾角，通過(guò)變速器16速度比增加，行星齒輪100轉(zhuǎn)動(dòng)速度 也提高。
綜上所述，驅(qū)動(dòng)柄46通過(guò)擺輪50驅(qū)動(dòng)擺輪總成48，從動(dòng)件62通過(guò)環(huán)/從動(dòng) 件軸承46安裝在擺環(huán)50上，這樣當(dāng)擺輪50隨輪軸24旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)件62的旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)有可能相對(duì)輪軸靜止。這種設(shè)計(jì)在擺環(huán)50旋轉(zhuǎn)時(shí)，甚至當(dāng)動(dòng)力作用于驅(qū)動(dòng)柄46 和驅(qū)動(dòng)桿66在驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件110時(shí)都可輕易調(diào)節(jié)傾角6的傾角。這種"變速-旋轉(zhuǎn)"功能使騎車人在加速踏動(dòng)腳蹬爬坡時(shí)也能平滑地"換檔"。而傳統(tǒng)變速器必須使
鏈在后鏈輪上運(yùn)動(dòng)一周才能變速。相反變速器16的變速是瞬時(shí)的一一傾角變化速
度比相應(yīng)變化。
參照?qǐng)D17-21，當(dāng)驅(qū)動(dòng)柄旋轉(zhuǎn)一周，擺輪總成48的驅(qū)動(dòng)模式詳述如下。圖17-21 的各幅圖中，變速器16僅留有一個(gè)含行星齒輪總成16的離合器108的輸入總成 30。在圖17-21中行星齒輪100被移除以便使行星齒輪總成34-38的一組輸入總 成30和輸出總成32的連接顯現(xiàn)。請(qǐng)注意，每組PGA34-38都和其他PGA 34-38以 相同模式被同步驅(qū)動(dòng)。參考圖17-21可見(jiàn)，從動(dòng)件62上的驅(qū)動(dòng)桿66在PGA總成 34上的驅(qū)動(dòng)件110的滑槽112中運(yùn)動(dòng)。傾角30。時(shí)，從圖17到18，驅(qū)動(dòng)柄46旋 轉(zhuǎn)90°， /人圖18到圖19,又一個(gè)90°,也就是從圖17到19為180°。從圖19到 圖20,驅(qū)動(dòng)柄旋轉(zhuǎn)角度為70°，所以從圖17到圖20旋轉(zhuǎn)角度約為250°。從圖20 到21,旋轉(zhuǎn)角度約為80。，于是所以從圖17到圖21旋轉(zhuǎn)角度約為330°;然后完 成驅(qū)動(dòng)柄46的一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期，回到圖17中的起始點(diǎn)位置。相應(yīng)地為擺輪總成48 的一個(gè)搖擺周期。
由圖18方向箭頭144所示，在第一個(gè)搖擺半周內(nèi)，即驅(qū)動(dòng)柄46和擺環(huán)50旋 轉(zhuǎn)180°，驅(qū)動(dòng)桿66向某方向作弧線運(yùn)動(dòng)(可同時(shí)比較圖17， 18, 19)然后在第 二個(gè)搖擺半周內(nèi)反向運(yùn)動(dòng)如圖20, 21中方向箭頭146所示(可同時(shí)比較圖17, 18， 19)。相應(yīng)地，如圖20, 21,驅(qū)動(dòng)桿66通過(guò)滑槽112驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件110順時(shí)針完成 第一個(gè)半周，如方向箭頭148所示，然后逆時(shí)針完成第二個(gè)半周，如方向箭頭150 所示。
參照?qǐng)D13,當(dāng)盤(pán)114上鋸齒120相對(duì)離合外盤(pán)115空轉(zhuǎn)時(shí)，位于離合器內(nèi)盤(pán) 114底部的鋸齒118和行星齒輪100上鋸齒內(nèi)件106結(jié)合，前半個(gè)搖擺周期中驅(qū)動(dòng) 件110的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)行星齒輪110。于是，行星齒輪被驅(qū)動(dòng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng) 件110上螺旋狀凹槽128和130和離合器內(nèi)盤(pán)114不僅可使盤(pán)114和115間空轉(zhuǎn)， 它們也驅(qū)動(dòng)盤(pán)114向下和內(nèi)件106結(jié)合。在第二個(gè)搖擺半周中，驅(qū)動(dòng)件反向作逆 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，離合內(nèi)盤(pán)114升起脫離行星齒輪內(nèi)件106,外盤(pán)116和盤(pán)114上的鋸齒 118相對(duì)內(nèi)件106空轉(zhuǎn)。再次強(qiáng)調(diào)，驅(qū)動(dòng)件IIO上螺旋狀凹槽128和130和離合內(nèi) 盤(pán)114不僅使得內(nèi)件106相對(duì)盤(pán)114空轉(zhuǎn)，也使得驅(qū)動(dòng)盤(pán)114上升到外盤(pán)116中 使其結(jié)合。
外盤(pán)116的逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪124傳動(dòng)行星齒輪100,驅(qū)動(dòng)行星齒輪100的 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，除當(dāng)驅(qū)動(dòng)件110在驅(qū)動(dòng)桿66的搖擺軌跡變向末端瞬間脫離時(shí)變向，行星齒輪100在一個(gè)搖擺周期內(nèi)同向(順時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，由于恒星齒
輪40被三組PGA總成34-38中的各個(gè)行星齒輪100同時(shí)驅(qū)動(dòng)，恒星齒輪不受各個(gè) 總成34-38的瞬時(shí)脫離影響。這就是說(shuō)，變速器16能夠從鏈輪44和驅(qū)動(dòng)柄46平 滑持續(xù)地傳遞動(dòng)力到輪10。
盡管兩組PGA就能覆蓋各個(gè)PGA中的瞬時(shí)脫離，稱為"死點(diǎn)"(只要兩組PGA 不相互反向)，三組或更多組PGA可在更廣泛的應(yīng)用中更好地克服單組PGA的脈 沖影響。舉例來(lái)說(shuō)，兩組PGA，只能有一組PGA克服另一組的死點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)恒星齒輪， 如果三組PGA，就有兩組PGA克^^兩組中之一組的死點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)恒星齒輪。三組PGA 配置，不僅僅減弱各個(gè)死點(diǎn)對(duì)恒星齒輪的影響，也提高了變速器的輸出/負(fù)荷能力。 對(duì)于這種較小尺寸變速器，如自行車變速器，超過(guò)三組PGA的配置在實(shí)際上可能 不可行，對(duì)于較大尺寸變速器，超過(guò)三組PGA的配置就較為實(shí)際。
在各個(gè)PGA34-38中可空轉(zhuǎn)離合器108的使用可使行星齒輪100空轉(zhuǎn)，也就意 味著輪轂14不需要對(duì)于恒星齒輪40作空轉(zhuǎn)(盡管也可行)。因?yàn)楦鱾€(gè)行星齒輪 IOO能空轉(zhuǎn)，所以三個(gè)行星輪100將以相同速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)動(dòng)力作用于鏈輪44和驅(qū) 動(dòng)柄46,各個(gè)行星齒輪100將完美地以同一速度旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)速度在行星齒輪100 上的瞬時(shí)變化不會(huì)干涉恒星齒輪40。這是由于離合器108會(huì)使較快旋轉(zhuǎn)的齒輪100 從驅(qū)動(dòng)件IIO上自動(dòng)脫離，使其空轉(zhuǎn)直到速度變慢從新嚙合驅(qū)動(dòng)件110。
圖22-24分別為俯視，立體，以及剖視圖。圖中展示了水滴型驅(qū)動(dòng)滑槽112 凹入驅(qū)動(dòng)件110的凹面152。參照?qǐng)D22-24,在每個(gè)搖擺周期內(nèi)驅(qū)動(dòng)桿66在滑槽 112中來(lái)回驅(qū)動(dòng)，如圖22中短劃線所示。水滴型滑槽112傳導(dǎo)更加穩(wěn)定的速度給 驅(qū)動(dòng)件IIO，相應(yīng)地傳給行星齒輪100。水滴型滑槽設(shè)計(jì)為當(dāng)驅(qū)動(dòng)件IIO在一個(gè)搖 擺周期內(nèi)來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相應(yīng)沿驅(qū)動(dòng)件110外周的距離變化，驅(qū)動(dòng)桿66來(lái)回運(yùn)動(dòng)時(shí) 的軌跡也應(yīng)成比例變化。如設(shè)計(jì)為環(huán)形滑槽112，當(dāng)驅(qū)動(dòng)桿66駛離驅(qū)動(dòng)路徑的端 點(diǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)件110的旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。而相反地，水滴型滑槽112,當(dāng)驅(qū)動(dòng)桿 66駛離驅(qū)動(dòng)路徑的端點(diǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)件110的旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)平穩(wěn)，所以一個(gè)更為平穩(wěn)， 同步地從驅(qū)動(dòng)件IIO傳遞給行星齒輪100。
綜上所述，當(dāng)擺環(huán)50和從動(dòng)件62搖擺時(shí)，各個(gè)驅(qū)動(dòng)桿66來(lái)回作弧線運(yùn)動(dòng)。 滑槽112的深度變化應(yīng)符合驅(qū)動(dòng)桿66的弧形運(yùn)動(dòng)軌跡使得驅(qū)動(dòng)桿66全程不得和 滑槽脫離。如圖24的剖視圖所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)桿66運(yùn)動(dòng)到相對(duì)輪軸24的最遠(yuǎn)端，驅(qū) 動(dòng)桿66運(yùn)動(dòng)到軌跡中段115處，滑槽112較深，當(dāng)驅(qū)動(dòng)桿66運(yùn)動(dòng)到相對(duì)輪軸24 的最近端，驅(qū)動(dòng)桿66運(yùn)動(dòng)到軌跡末段117處，滑槽112較淺。同樣地，滑槽112相對(duì)驅(qū)動(dòng)件110盡可能偏心，使得在搖擺周期內(nèi)驅(qū)動(dòng)件110旋轉(zhuǎn)度最大化。 發(fā)明方案二一一擺輪靜止，殼體旋轉(zhuǎn)，單驅(qū)動(dòng)器
新型變速器發(fā)明方案二說(shuō)明如下并參考圖25-32。在方案二中，行星齒輪總成 環(huán)繞相對(duì)靜止的擺輪運(yùn)動(dòng)， 一個(gè)半搖擺周期驅(qū)動(dòng)各個(gè)行星齒輪一次。圖25為方案 二的自行車后輪輪轂和變速器總成154立體圖。圖26為輪轂和變速器總成154的 立體展開(kāi)圖。參照?qǐng)D25和26，總成154包含一輪轂156和一變速器158,輪轂156 包含一柱狀殼體160及相接的側(cè)蓋162和164。輪轂156由一對(duì)安裝在側(cè)蓋164上 的軸承168和170及側(cè)蓋164上的輪轂/軸軸承172支撐繞靜態(tài)輪軸166旋轉(zhuǎn)。
圖27為變速器158立體圖。圖28為變速器158部分零件拆除后立體圖，作 為圖25-27的視角補(bǔ)充。參考圖26-28,變速器158含3組行星齒輪總成(PGAs ) 174， 176和178,這些總成和恒星齒輪180嚙合驅(qū)動(dòng)恒星齒輪。 一套彈簧棘爪機(jī) 構(gòu)182咬合輪轂156與恒星齒輪180驅(qū)動(dòng)或空轉(zhuǎn)恒星齒庫(kù)侖180。恒星齒輪180通過(guò) 恒星齒輪/輪軸軸承173支撐在輪軸166上旋轉(zhuǎn)。行星齒輪總成174-178通過(guò)殼體 184固定相互間和對(duì)恒星齒輪的相對(duì)位置。殼體184通過(guò)殼體/輪軸軸承170支撐 繞輪軸166旋轉(zhuǎn)。因而，行星齒輪總成174-178也相對(duì)輪軸166旋轉(zhuǎn)。由恒星齒 輪180驅(qū)動(dòng)的輪轂156相對(duì)輪慣性滑動(dòng)也能通過(guò)輪轂/殼體軸承168和殼體118 — 起轉(zhuǎn)動(dòng)。
變速器158包含一個(gè)結(jié)合于殼體184上的鏈輪186和由輪軸166支撐的擺輪 總成188。參考展開(kāi)圖29,擺輪總成188包含一個(gè)通過(guò)銷子連接固定于輪軸166 上的擺環(huán)190。擺輪188可相對(duì)于輪軸166的軸線傾斜。擺輪總成188還包含一個(gè) 通過(guò)環(huán)/乂人動(dòng)件軸承194結(jié)合擺環(huán)190的從動(dòng)件192。當(dāng)從動(dòng)件192和殼體184 — 起旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承194使擺環(huán)190保持相對(duì)靜止。也就是說(shuō)擺環(huán)190并不相對(duì)旋轉(zhuǎn) 而是引入搖擺功能給從動(dòng)件192。從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)桿196安裝于從動(dòng)件192外周。在如 下的文字中將詳細(xì)說(shuō)明。每個(gè)驅(qū)動(dòng)桿196驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的174-178中的一個(gè)行星齒輪
總成o
圖29為行星齒輪總成174的立體展開(kāi)圖。參照?qǐng)D27-29各個(gè)行星齒輪總成 174-178通過(guò)殼體184固定相互間和對(duì)恒星齒輪的相對(duì)位置。在本方案中，殼體 184含兩個(gè)相互連接的零件198和200，他們共同支撐和保持各個(gè)行星齒輪總成在 設(shè)計(jì)位置。各個(gè)行星齒輪總成174-178包含一個(gè)行星齒輪202，行星齒輪202由 PGA自由轉(zhuǎn)輪離合器204和驅(qū)動(dòng)桿196連接。本方案中，行星齒輪100為一個(gè)環(huán)形復(fù)合件包含驅(qū)動(dòng)恒星齒輪180的外向錐形齒輪和內(nèi)向鋸齒件208。(內(nèi)向鋸齒件 208為離合器204的功能件，說(shuō)明如下)。離合器204包含一個(gè)驅(qū)動(dòng)件210和一套 裝在驅(qū)動(dòng)件210外周的彈簧棘爪(含棘爪彈簧214)機(jī)構(gòu)212。棘爪212嚙合齒輪 202的內(nèi)周上的鋸齒驅(qū)動(dòng)齒輪202旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也使齒輪202在驅(qū)動(dòng)件上空轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng) 件210驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿196沿驅(qū)動(dòng)件210凹狀內(nèi)表面218上的精密設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)滑槽216 運(yùn)動(dòng)。
圖30為控制變速器158的變速機(jī)構(gòu)220。圖31和32演示了變速機(jī)構(gòu)220的 工作原理。參照?qǐng)D30-32,變速機(jī)構(gòu)220含一個(gè)分離的變速桿222套在中空的輪軸 166中。變速桿222包含一個(gè)內(nèi)側(cè)的連桿224和一個(gè)外側(cè)的連桿226.連桿222和 224銷連或萬(wàn)向連接在一起，這樣兩桿能互為樞軸。擺環(huán)190由十字桿225銷連或 萬(wàn)向連接在驅(qū)動(dòng)柄內(nèi)側(cè)的連桿224上。這樣當(dāng)十字桿225轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)190和驅(qū)動(dòng) 柄內(nèi)側(cè)的連桿224能互為樞軸。當(dāng)連桿222縮短或拉伸是擺環(huán)190相對(duì)輪軸166 傾斜。變速機(jī)構(gòu)220還包含控制線撥盤(pán)228轉(zhuǎn)動(dòng)變速桿外側(cè)連桿226末端的T型 柄230。 T型柄230穿過(guò)輪軸166上通槽232嵌入撥盤(pán)228內(nèi)的螺紋238中。旋轉(zhuǎn) 撥盤(pán)228使T型柄230沿輪軸166旋入或旋出來(lái)縮短或伸長(zhǎng)變速連桿222進(jìn)而調(diào) 節(jié)擺環(huán)190的傾角。偏心彈簧236掛于襯套228上當(dāng)變速線釋放時(shí)幫助變速撥盤(pán) 228回位。
本方案二里，驅(qū)動(dòng)軌216中的驅(qū)動(dòng)桿196的驅(qū)動(dòng)原理同方案一里的驅(qū)動(dòng)桿相 同。兩種方案中，驅(qū)動(dòng)作用都是通過(guò)旋轉(zhuǎn)擺輪或擺輪從動(dòng)件來(lái)產(chǎn)生。在方案一中， 擺輪繞旋轉(zhuǎn)搖擺軸線上的軸旋轉(zhuǎn)來(lái)?yè)u擺擺輪。在方案二中，從動(dòng)件繞軸和旋轉(zhuǎn)搖 擺軸線上的擺輪旋轉(zhuǎn)，于是相對(duì)靜止的擺輪引入了旋轉(zhuǎn)從動(dòng)件的搖擺。其他配置 方案也不排除。如在擺輪和各個(gè)PGA間，含殼體的PGAs和擺輪都可繞旋轉(zhuǎn)搖擺軸 線旋轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生搖擺作用。
和方案一不同，方案一中擺環(huán)旋轉(zhuǎn)而殼體和組裝其上的PGAs相對(duì)靜止。方案 二中驅(qū)動(dòng)模式是由旋轉(zhuǎn)的殼體184產(chǎn)生而擺環(huán)190保持相對(duì)靜止。于是當(dāng)騎車人 踩動(dòng)踏板，鏈輪186轉(zhuǎn)動(dòng)殼體，各個(gè)PGA 174-178以及離合驅(qū)動(dòng)器210。旋轉(zhuǎn)的離 合驅(qū)動(dòng)器210通過(guò)滑軌216驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿196使從動(dòng)件192繞擺環(huán)190旋轉(zhuǎn)。當(dāng)擺 環(huán)190相對(duì)輪軸166傾斜時(shí)，桿196在繞擺環(huán)190旋轉(zhuǎn)的同時(shí)來(lái)回?fù)u擺，相應(yīng)地 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件210來(lái)回旋轉(zhuǎn)。各個(gè)驅(qū)動(dòng)件210嚙合驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行星齒輪202在向前 搖擺周期里向前運(yùn)動(dòng)，然后再向后搖擺周期里和齒輪202脫離空轉(zhuǎn)。方案而其中 一項(xiàng)缺點(diǎn)是在速度比0. 0到0. 1范圍內(nèi)將丟失速度比。殼體中的PGAs中的行星齒輪202連續(xù)地驅(qū)動(dòng)恒星齒輪180。這樣， 一旦驅(qū)動(dòng)件210開(kāi)始通過(guò)桿196驅(qū)動(dòng)行星 齒輪202后，行星齒輪以大于1. 0的速度比驅(qū)動(dòng)恒星齒輪180。
在擺環(huán)190外緣從動(dòng)件192上的驅(qū)動(dòng)桿196和對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)恒星齒輪180的行 星齒輪202始終以恒定的力作用于恒星齒輪，盡管單個(gè)行星齒輪是以一種不連續(xù) 的，脈沖式的驅(qū)動(dòng)恒星齒輪。
為方便起見(jiàn)，圖中和說(shuō)明中的變速器16包括了所有的輸入總成30和輸出總 成32。盡管，在其他應(yīng)用中，這些驅(qū)動(dòng)部件可能并不符合變速器定義的邊界條件， 如鏈輪44以及驅(qū)動(dòng)柄46再或者被驅(qū)動(dòng)件恒星齒輪40。因此，圖中以及說(shuō)明文字 中的變速器16的專用于本方案的說(shuō)明中額外零部件不應(yīng)作為制造的必要條件或者 僅限定于權(quán)利要求中的"變速器"范圍
在本說(shuō)明書(shū)開(kāi)始部分說(shuō)明中，圖中和說(shuō)明文字中所示的方案不僅僅局限于所 示資料。其他的形式，細(xì)部結(jié)構(gòu)，和方案也可采用。如，驅(qū)動(dòng)桿可固定于擺環(huán)， 那么當(dāng)擺輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)章動(dòng)路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)桿的搖擺。在上例中，殼體和PGAs 作為一個(gè)整體，旋轉(zhuǎn)的擺輪驅(qū)動(dòng)殼體中的PGAs繞旋轉(zhuǎn)搖擺軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)各個(gè)行星 齒路又繞自身軸線旋轉(zhuǎn)。又如，殼體中的PGAs和擺輪同時(shí)以同速或差速同向或異 向繞旋轉(zhuǎn)搖擺軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所以說(shuō)明文字中的描述不應(yīng)僅僅局限于所示方案。在權(quán)利 要求作了相關(guān)定義。
權(quán)利要求
1.一種變速器，其特征在于，包括一個(gè)外圍可相對(duì)旋轉(zhuǎn)搖擺軸線傾斜的擺輪；一組可空轉(zhuǎn)的齒輪，所述齒輪固定地沿旋轉(zhuǎn)搖擺軸線空間分布，各齒輪都有自身的齒輪軸線，并因此可以和其它齒輪有著不同的旋轉(zhuǎn)方向；擺輪和/或齒輪組可繞旋轉(zhuǎn)搖擺軸線旋轉(zhuǎn)；各個(gè)齒輪在擺輪的環(huán)狀外緣和擺輪結(jié)合，這樣當(dāng)擺輪搖擺或擺輪通過(guò)其他部件引入搖擺機(jī)制時(shí)，各個(gè)齒輪可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1中所述的變速器，其特征在于，齒輪組可相對(duì)于擺輪旋轉(zhuǎn)軸 線靜止，擺輪機(jī)構(gòu)也可以相對(duì)于擺輪旋轉(zhuǎn)搖擺軸線旋轉(zhuǎn)，這樣當(dāng)擺輪繞旋轉(zhuǎn)搖擺 軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)擺輪搖擺。
3. 如權(quán)利要求1中所述的變速器，其特征在于，還包括支持?jǐn)[輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的 從動(dòng)件，各齒輪都通過(guò)該從動(dòng)件與擺輪機(jī)構(gòu)相連，當(dāng)齒輪組圍繞搖擺機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)搖 擺軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，擺輪相對(duì)于擺輪旋轉(zhuǎn)軸靜止，齒輪組也可以相對(duì)于擺輪的旋轉(zhuǎn)搖 擺軸線旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)從動(dòng)件搖擺。
4. 如權(quán)利要求1中所述的變速器，其特征在于，還包括一個(gè)環(huán)形從動(dòng)件，該 環(huán)形從動(dòng)件內(nèi)緣通過(guò)一個(gè)軸承和擺輪外緣結(jié)合，因此，擺輪和/或從動(dòng)件可以相對(duì) 于對(duì)方旋轉(zhuǎn)，其中的每個(gè)齒輪都可以通過(guò)從動(dòng)件外圍的某個(gè)位置與擺輪機(jī)構(gòu)相連。
5. 如權(quán)利要求4中所述的變速器，其特征在于，擺輪包含一個(gè)環(huán)狀件。
6. 如權(quán)利要求4中所述的變速器，其特征在于，還包括數(shù)個(gè)可空轉(zhuǎn)離合器， 每個(gè)離合器都與相對(duì)應(yīng)的齒輪通過(guò)從動(dòng)件的外緣相連。
7. 如權(quán)利要求4中所述的變速器，其特征在于，還包括數(shù)個(gè)位于從動(dòng)件外 緣的桿，數(shù)個(gè)可空轉(zhuǎn)的離合器，這些離合器將與之對(duì)應(yīng)的齒輪與位于從動(dòng)件外緣 的桿相連，離合器設(shè)置為在一個(gè)完整的搖擺周期內(nèi)驅(qū)動(dòng)連接齒輪與相應(yīng)的位于從 動(dòng)件外緣的桿，因此，桿在一個(gè)持續(xù)地前后搖擺驅(qū)動(dòng)齒輪沿著前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)。
8. 如權(quán)利要求7中所述的變速器，其特征在于各個(gè)齒輪包括一個(gè)環(huán)形齒輪 盤(pán)，齒輪盤(pán)含外向的齒牙和內(nèi)向的鋸齒；各個(gè)離合器包括齒輪盤(pán)上內(nèi)向的鋸齒； 一個(gè)環(huán)形內(nèi)離合盤(pán)含內(nèi)向的鋸齒用于嚙合齒輪盤(pán)上鋸齒，環(huán)形內(nèi)離合盤(pán)還有外向 的鋸齒，內(nèi)離合盤(pán)內(nèi)向鋸齒方向和齒輪盤(pán)上鋸齒方向配對(duì)，這樣兩者同向旋轉(zhuǎn)時(shí) 嚙合，反向旋轉(zhuǎn)時(shí)脫離，外離合盤(pán)上鋸齒和內(nèi)離合盤(pán)上外向鋸齒配對(duì)，方向與內(nèi) 向鋸齒相反，這樣兩者也同向旋轉(zhuǎn)時(shí)嚙合，反向旋轉(zhuǎn)時(shí)脫離， 一個(gè)通用的盤(pán)狀驅(qū) 動(dòng)件通過(guò)驅(qū)動(dòng)件內(nèi)凹面上滑槽驅(qū)動(dòng)其中的一個(gè)桿同時(shí)驅(qū)動(dòng)件外周也驅(qū)動(dòng)內(nèi)離合盤(pán)，于是當(dāng)相關(guān)的桿驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件來(lái)回旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)件向某方旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)內(nèi)離合器，內(nèi)離合器和齒輪盤(pán)嚙合帶動(dòng)齒輪盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，外離合器這時(shí)脫離空轉(zhuǎn)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)件向相 反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)離合器和外離合器嚙合驅(qū)動(dòng)外離合器旋轉(zhuǎn)，而齒輪盤(pán)空轉(zhuǎn)，數(shù) 個(gè)齒輪和外離合盤(pán)連接傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力給這些齒輪盤(pán)。
9. 如權(quán)利要求8中所述的變速器還包含數(shù)個(gè)軸承珠，其特征在于，這些軸承 珠分別嵌入驅(qū)動(dòng)件外緣和和內(nèi)離合器內(nèi)緣間的螺旋狀凹槽，這樣軸承珠傳遞驅(qū)動(dòng) 件的驅(qū)動(dòng)力給內(nèi)離合器的同時(shí)也可使內(nèi)離合器相對(duì)驅(qū)動(dòng)件移位。
10. 如權(quán)利要求1中所述的變速器，其特征在于，各個(gè)齒輪包括一個(gè)行星齒 輪和其他行星齒輪同步嚙合恒星齒輪。
11. 如權(quán)利要求1中所述的變速器，其特征在于，還包括一個(gè)和擺輪連接的 變速機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)擺輪相對(duì)于旋轉(zhuǎn)搖擺軸線的傾角。
12. 如權(quán)利要求11中所述的變速器，其特征在于，變速機(jī)構(gòu)和擺輪連接這樣 擺輪或/和齒輪組可繞旋轉(zhuǎn)搖擺軸線旋轉(zhuǎn)。
13. 如權(quán)利要求11中所述的變速器，其特征在于，變速機(jī)構(gòu)和擺輪設(shè)計(jì)為可 在一定范圍連續(xù)地變換傾角包含0° _1.0° 。
14. 如權(quán)利要求1中所述的變速器，其特征在于，可空轉(zhuǎn)的齒輪組包括3個(gè) 或3個(gè)以上的可空轉(zhuǎn)的齒輪組沿旋轉(zhuǎn)軸線空間均勻分布。
15. —種變速器，其特征在于，包括 一個(gè)在相對(duì)靜止的軸上的可傾斜的擺 環(huán)，軸沿旋轉(zhuǎn)搖擺軸線穿過(guò)擺環(huán)的內(nèi)周，擺環(huán)可相對(duì)旋轉(zhuǎn)搖擺軸線在軸上傾斜； 由軸承連接在擺環(huán)外緣上的一個(gè)相對(duì)靜止的環(huán)狀從動(dòng)件，這樣擺環(huán)相對(duì)于從動(dòng)件 旋轉(zhuǎn)時(shí)，擺環(huán)搖擺，從動(dòng)件外周上各點(diǎn)來(lái)回運(yùn)動(dòng)；從動(dòng)件外周上含三個(gè)或者以上 的桿； 一個(gè)驅(qū)動(dòng)柄和擺環(huán)相連用于傳遞軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)給擺環(huán)； 一個(gè)相對(duì)靜止的殼 體用于固定3組或以上的行星齒輪總成間的相對(duì)位置，每個(gè)行星齒輪總成含一個(gè) 空轉(zhuǎn)離合器和一個(gè)齒輪，和其他組的行星齒輪總成中的齒輪同步運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng) 是通過(guò)離合器帶動(dòng)從動(dòng)件上的桿來(lái)實(shí)現(xiàn)，各個(gè)行星齒輪繞自身的齒輪軸線旋轉(zhuǎn)； 和各個(gè)行星齒輪嚙合的一個(gè)恒星齒輪。
16. 如權(quán)利要求15中所述的變速器，其特征在于，還包括一個(gè)和擺環(huán)相連接 的變速機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)擺環(huán)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)搖擺軸線的傾角。
17. 如權(quán)利要求16中所述的變速器，其特征在于，變速機(jī)構(gòu)和擺環(huán)設(shè)計(jì)為可 在擺環(huán)直徑線和擺環(huán)旋轉(zhuǎn)搖擺軸線的夾角0° -30。間連續(xù)調(diào)節(jié)。
18. 如權(quán)利要求15中所述的變速器，其特征在于，擺環(huán)通過(guò)一個(gè)環(huán)形軸承支撐在軸上并繞軸旋轉(zhuǎn)，該環(huán)形軸承外緣有數(shù)個(gè)弧形脊；擺環(huán)內(nèi)緣含數(shù)個(gè)弧形槽和 軸承上弧形脊配合，這樣當(dāng)擺環(huán)在軸上旋轉(zhuǎn)的同時(shí)擺環(huán)可變換傾角。
19. 如權(quán)利要求15中所述的變速器，其特征在于，各個(gè)離合器設(shè)計(jì)來(lái)連接行 星齒輪和桿，持續(xù)地通過(guò)一個(gè)完整的擺環(huán)的搖擺周期，桿來(lái)回移動(dòng)驅(qū)動(dòng)行星齒輪 向同一方向^走轉(zhuǎn)。
20. —種變速器，其特征在于，包括 一個(gè)通過(guò)擺輪/軸軸承支撐在一個(gè)相對(duì) 靜止的軸上的擺輪，這樣擺輪可相對(duì)軸旋轉(zhuǎn)，軸穿過(guò)旋轉(zhuǎn)搖擺軸線，擺輪可相對(duì) 旋轉(zhuǎn)搖擺軸線傾斜； 一個(gè)驅(qū)動(dòng)柄驅(qū)動(dòng)擺輪繞旋轉(zhuǎn)搖擺軸旋轉(zhuǎn)，這樣當(dāng)擺輪相對(duì)旋 轉(zhuǎn)搖擺軸線傾斜時(shí)，擺輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)搖擺；由軸承連接在擺環(huán)外周上的一個(gè)相對(duì)靜 止的環(huán)狀從動(dòng)件，當(dāng)擺環(huán)搖擺時(shí)從動(dòng)件外周上各點(diǎn)來(lái)回運(yùn)動(dòng)； 一個(gè)恒星齒輪；相 對(duì)靜止的可空轉(zhuǎn)的行星齒輪組同步和恒星齒輪嚙合，行星齒輪間的空間相對(duì)位置 固定，各個(gè)行星齒輪在從動(dòng)件上不同位置和從動(dòng)件結(jié)合，當(dāng)擺輪搖擺時(shí)，從動(dòng)件 使各個(gè)行星齒輪繞自身軸線旋轉(zhuǎn)； 一個(gè)變速機(jī)構(gòu)和擺環(huán)連接在一定范圍內(nèi)來(lái)連續(xù) 地調(diào)節(jié)擺環(huán)的搖擺傾角。
21. 如權(quán)利要求20中所述的變速器，其特征在于，還包括數(shù)個(gè)固定于從動(dòng) 件外緣的桿；數(shù)個(gè)行星齒輪和從動(dòng)件外圍桿連接的離合器，每個(gè)離合器含一個(gè)內(nèi) 凹的弧形滑槽，各個(gè)桿分別嵌入其中的一個(gè)滑槽，當(dāng)擺輪搖擺時(shí)使離合器來(lái)回旋 轉(zhuǎn)。
22. 如權(quán)利要求21中所述的變速器，其特征在于，弧形滑槽包括一個(gè)環(huán)狀滑槽。
23. 如權(quán)利要求21中所述的變速器，其特征在于，弧形滑槽包括一個(gè)水滴型 滑槽。
24. 如權(quán)利要求21中所述的變速器，其特征在于，內(nèi)凹的滑槽深度由擺輪搖 擺時(shí)桿來(lái)回滑動(dòng)時(shí)的中間位置向兩邊端點(diǎn)位置逐漸變淺。
全文摘要
本發(fā)明中，變速器包括一個(gè)可相對(duì)旋轉(zhuǎn)搖擺軸線傾斜的擺輪；一套空間位置相對(duì)固定的齒輪，各個(gè)齒輪可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，擺輪或/和齒輪組可繞旋轉(zhuǎn)搖擺軸線旋轉(zhuǎn)，各個(gè)齒輪在擺輪的環(huán)狀外緣和擺輪結(jié)合，這樣當(dāng)擺輪搖擺或擺輪通過(guò)其他部件引入搖擺機(jī)制時(shí)，各個(gè)齒輪可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F16H29/04GK101663506SQ200880011990
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者安東尼·詹姆斯·都彭 申請(qǐng)人:艾歐杜邦責(zé)任有限公司