CN101484725A - 传动机构 - Google Patents

Abstract

一种使用动力源的传动机构，其包括在从所述源接收动力时转动的主输入轴。副轴通过链接件由主输入轴转动，该链接件以相对于主轴可变的速率转动副轴。随主轴一起旋转的环形齿轮包括与环形齿轮啮合的正齿轮。随副轴一起旋转的齿轮状轮子通过轴承连接到正齿轮，以沿环形齿轮旋转。输出轴链接到正齿轮，使得输出轴根据环形齿轮和正齿轮之间的相对转动而转动。

Description

传动机构

发明背景

本申请涉及一种新颖且有用的传动机构。

交通工具的传动装置用于将能量或动力从源传递到轮子或其他运动装置(motive means)。本质上，传动装置将单一的旋转运动速度转换成链接到交通工具轮子的输出轴上的各种输出速度。典型地，为了允许交通工具获得成功地沿各种地形环境移动所必须的各种速度，也使用许多齿轮来确定输出轴的速度。

过去，已经提出了许多可变速度的传动系统。例如，美国专利5,269,734和6,129,061显示了齿轮减速装置(gear reducing device)，其包括沿输入轴的多个齿轮，以通过行星齿轮布置将机械旋转传递到输出轴。

美国专利3,133,455和4,063,467显示了使用滑轮的变速器，以在传动轴和至少一个输出轴之间提供可变的传动。

美国专利6,010,423描述了可逆的可变速度传动(reversible variablespeed transmission)，其包括可旋转的输入元件和用于使流体泵送通过导管的泵。齿轮系在泵中可操作地耦合到输入元件，以沿向前或相反的方向移动输出轴。

美国专利4,824,419描述了平带式连续可变的传动装置(flat beltcontinuously variable transmission)，其中设置有螺旋的导向盘(guide waydisk)支撑带，以维持一对滑轮的有效直径。行星齿轮系统啮合星形齿轮，以改变输出轴的转动。

日本专利62209260和63038757的摘要描述了可变的滑轮驱动装置(variable pulley drive device)，其使用安装在输入轴上的中心齿轮(sungear)来改变轴的输出速度。还以同心方式在中心齿轮外面设置了环形齿轮(ring gear)，以便允许中心齿轮的轴向运动。

使用动力源的传动机构能够以有效的方式改变输出轴的速度和方向，其在汽车领域是显著的进步。

发明内容

根据本发明，在此提供了一种创新颖且有用的传动发明，其使用动力源来改变输出轴的速度和方向。

本发明的机构使用通过从源接收动力而旋转的主输入轴，上述源例如机动车发动机、电发动机、蒸汽发动机和相似物。在任何情况下，主输入轴的旋转都起到用于本发明传动机构的其他部件的力模式的作用。主输入轴以动力传送机(power transmitter)的形式输入到第一链接件(link)，该链接件将主输入轴的旋转运动传递到副轴的旋转运动。这种链接件允许副轴相对于主轴有可变的转动速率。在这点上，第一链接件可呈可变的驱动滑轮的形式，或者是其他等价的装置，可变的驱动滑轮在本领域是已知的。

主轴还转动环形齿轮，该环形齿轮具有与环形齿轮啮合的至少一个正齿轮(spur gear)。环形齿轮通常位于第一链接件外，且可包括直接连接到主输入轴并与主输入轴共轴的中间轴。啮合环形齿轮的每个正齿轮包括从环形齿轮向外延伸的轴，其目的将在下文中讨论。

轮子(wheel)，或行星式轴架(planet shaft carrier)可采取齿轮状轮子(gear wheel)的形式，其链接成随副轴一起旋转。上述链接可包括链和链轮机构，但是当然不限于此种结构。此外，与环形齿轮啮合的每个正齿轮的轴的向外突出物影响齿轮状轮子相对于环形齿轮的旋转。这样的连接可采取延伸通过齿轮状轮子的轴承的形式，允许正齿轮的轴和也与这种轴承接触的齿轮状轮子之间的相对运动。

输出轴与输入轴分开定位，且可相对于输入轴，但与输入轴分离地共轴定位。第二链接件将至少一个正齿轮可旋转地连接到输出轴，使得输出轴根据环形齿轮和正齿轮的相对转动而转动。当然，这种转动最终来源于副齿轮的通过在此以前描述的链接的旋转速率。第二链接件可采取连接到输出轴的齿轮的形式，该齿轮啮合连接到延伸通过齿轮状轮子的正齿轮轴的另一齿轮。优选地，连接到输出轴的齿轮包括中心齿轮，而每个齿轮都链接到正齿轮轴；啮合此类中心齿轮的可考虑是行星齿轮。当然，当采用多个正齿轮来啮合环形齿轮时，多个行星齿轮将围绕输出轴的轴线啮合中心齿轮。

因此，通过改变在此以前描述的机构中副轴的旋转速率，输出轴将以与输入轴相同的速率和方向、相对于输入轴不确定的速度和方向、或与输入轴相反的速度和方向转动。

很明显，在此以前已经描述了一种新颖且有用的传动机构。

因此，本发明的目的是提供一种能够利用旋转输入轴并通过各种速度和方向驱动输出轴的传动机构。

本发明的另一目的是提供一种使用动力源转动输入轴的传动机构，这是能量有效的。

本发明的另一目的是提供一种使用动力源转动输入轴的传动机构，其提供在输入轴和输出轴之间的大比率传播。

本发明的另一目的是提供一种使用动力源转动输入轴的传动机构，其在输出轴的反向转动到输出轴的超速传动之间的输出是连续可变的。

本发明进一步的目的是提供一种使用动力源转动输入轴的传动机构，其不需要使用离合器和转矩变换器(torque converter)，或至少将这些元件归属为备份状态(back-up status)。

本发明进一步的目的是提供一种使用动力源转动输入轴的传动机构，其在任意指定的发动机速度以指定的速度转动输出轴，且将动力源用到输入轴。

本发明进一步的目的是提供一种使用动力源的传动机构，其可手工或通过计算机控制。

本发明的又一目的是提供一种使用动力源的传动机构，其包括相对少量的活动件。

本发明还具有其他的目的和优点，尤其是关于本发明特定的特性和特征，随着说明书的继续，这将变得明显。

附图简要描述

图1是本发明传动机构的顶部平面图。

图2是沿图1线2-2截取的截面图。

图3是沿图1线3-3截取的截面图。

图4是沿图1线4-4截取的截面图。

图5是沿图1线5-5截取的截面图。

为了更好地理解本发明，参考以下本发明优选实施方式的详细描述，其应参考已描述的附图。

本发明优选实施方式的详细描述

本发明的各方面将从以下本发明优选实施方式的详细描述引伸出来，其应与在上文描述的附图一起参考。

本发明的优选实施方式显示在附图中，整个地用参考符号10表示。传动机构10包括作为其元件之一的主输入轴12，该输入轴12从源(未显示)接收动力，上述源可以是机动车发动机和电发动机、蒸汽发动机和相似物。在任意情况中，动力源按照方向箭头13转动输入轴12。输入轴安装到基础元件(base member)14，尤其经由支架18安装到台阶(step)16。轴承20和定位件(spacer)22将输入轴12保持在合适的位置。

副轴24通常平行于输入轴12。副轴24从可变速滑轮形式的第一链接件26延伸。主动滑轮28由输入轴12驱动，而从动滑轮转动副轴24。带32将主动滑轮28链接到从动滑轮30。调节机构34确定从动滑轮30的转动速率，并因此确定副轴24的转动速率。应理解，可变速滑轮24是商业上可用的已有技术产品。也应注意，第一链接件可采取其他形式，比如在输入轴12和副轴24之间的电元件或液力元件，以确定在这些轴之间的相对转动速率。应意识到，副轴24可与输入轴12一起共轴定位。副轴分别通过栓接支架(bolted bracket)37和39固定到台阶36和38，如图1和图2所示。

现参考图3，可观察到，环形齿轮40连接到输入轴12，用于经由毂42旋转，如图1和图3。环形齿轮40包括啮合正齿轮46、48和50的圆形锯齿状表面44。应注意，每个正齿轮46、48、50都分别包括轴52、54和56，其从环形齿轮40向外延伸，且离开可变速滑轮26。

参考图4，可观察到，副轴24固定到锯齿状或齿轮状轮子或链轮58，该链轮58通过链62链接到链轮状或锯齿状轮子或链轮60。当然，轮子60可通过其他装置如滑轮和相似物链接到链轮或轮子58。最重要地，正齿轮轴46、48和50延伸通过轮子60，且因此随副轴24和链轮58的转动而与轮子60一起转动。每个正齿轮46、48和50分别延伸通过在图1上显示为轴承64、66和68的轴承。同样地，轮子60关于轴承70旋转，如图1和3所示。不用说，轴承64、66、68和70允许轮子60和正齿轮46、48、50相对于环形齿轮40转动，与输入轴12和环形齿轮40的运动独立。但是，轮子60能够根据副轴24的旋转以与环形齿轮40的锯齿表面44啮合的方式移动正齿轮48、48和50。

在本发明的机构10中还有输出轴72。输出轴72通过栓接支架74固定到台阶38，并通过栓接支架78固定到基础元件14的台阶76，且与输入轴12分开放置。轴通过轴承80和82以及定位件84和86支撑在如图1所示的这个位置。

链接件88将正齿轮46、48和50可旋转地连接到输出轴72。这种链接通过正齿轮轴52、54和56进行，而正齿轮轴52、54和56穿过轮子60，并被允许分别相对于轴承64、66和68旋转。参考图4，可观察到，链接件88采用固定的中心齿轮90的形式，以与输出轴72和行星齿轮92、94、96一起旋转，行星齿轮92、94、96啮合中心齿轮90，且被固定成与正齿轮轴52、54和56一起旋转，如图4和5所示。因此，中心齿轮90和行星齿轮92、94、96起到在输出轴72和正齿轮轴52、54、56之间的连接器的作用。

在操作中，输入轴12接收来自动力源(未显示)的旋转运动。输入轴通过转动主动滑轮28来操作可变速滑轮。带32将此运动传递至是调节机构34的一部分的从动滑轮30，以给从动滑轮30提供可变速度。从动滑轮30链接到副轴24。副轴24固定到链轮58，且本身通过链62连接到轮子或链轮60。固定到输入轴12的环形齿轮40转动并包括啮合正齿轮46、48和50的锯齿表面44。正齿轮46、48和50的轴52、54和58分别延伸通过轮子60，但是与轮子60一样，分别通过轴承64、66、68和70自由转动。正齿轮46、48和50的轴52、54和56分别连接到行星齿轮92、94和96。行星齿轮92、94和96啮合根据图1的方向箭头98转动输出轴72的中心齿轮90。在如图1-5所示的实施方式10中，输入轴12和副轴24之间的12.5％的控制变量产生输出轴72的相反的50％到100％(1:2比率)超速传动之间的运动范围，250％比率传播。驱动环形齿轮40和输入轴12比副轴24快7.5％将产生输出轴72的50％的相反运动。驱动主输入轴12和环形齿轮40比副轴24快5％将产生输出轴72的零输出，即空档。通过可变速滑轮26以相同速度旋转输入轴12和副轴24，第一链接件产生输出轴72的1比1的运动。以这种模式，在正齿轮46、48和50以及环形齿轮40之间具有相对运动。此时，在行星齿轮92、94和96以及中心齿轮90之间也存在零啮合速度。移动副轴24比输出轴12快5％将产生100％的超速传动运动。不用说，输入轴12和副轴24之间的较大变化的运动将导致可变的传动机构10具有大量的且几乎无穷量的上述组合。当然，机构10的元件的齿轮比可被改变，从而产生与上面描述的那些不同的结果。

尽管在前述内容中，本发明的实施方式已经陈述了大量细节，以使本发明得到完全公开，但是对于本领域的技术人员来说，很明显，可在这些细节中做出大量的改变，而不偏离本发明的主旨和原理。

Claims (12)

1.一种使用动力源的传动机构，其包括：

a.主输入轴，所述主输入轴通过从所述动力源接收动力而旋转；

b.副轴；

c.第一链接件，其将动力从所述主输入轴传递到所述副轴，所述链接件以相对于所述主轴可变的速率转动所述副轴；

d.环形齿轮，其随所述主轴的转动一起转动，所述环形齿轮包括啮合所述环形齿轮的至少一个正齿轮；

e.轮子，其链接成随所述副轴一起旋转，所述齿轮状轮子连接到所述正齿轮，以用于沿所述环形齿轮旋转；

f.输出轴；

g.第二链接件，其将所述正齿轮可旋转地连接到所述输出轴，使得所述输出轴根据所述环形齿轮和所述正齿轮的相对转动而转动。

2.如权利要求1所述的机构，其中所述第一链接件包括可变速滑轮。

3.如权利要求1所述的机构，其中所述正齿轮包括轴，所述正齿轮的轴延伸通过所述齿轮状轮子，并在用于转动所述输出轴的连接器中终止。

4.如权利要求3所述的机构，其中所述第二链接件包括连接到所述正齿轮的轴的第一齿轮和连接到所述输出轴的第二齿轮，所述第一齿轮啮合所述第二齿轮。

5.如权利要求1所述的机构，其中链接成随所述副轴一起旋转的所述齿轮状轮子进一步包括链和固定到所述副轴的链轮，所述链啮合所述齿轮状轮子。

6.如权利要求1所述的机构，其中所述正齿轮包括轴和轴承，所述正齿轮的轴延伸通过所述齿轮状轮子，且所述轴承定位在所述正齿轮的轴和所述齿轮状轮子中间。

7.如权利要求1所述的机构，其中所述输出轴相对于所述主输入轴共轴定位。

8.如权利要求7所述的机构，其中所述第一链接件包括可变速滑轮。

9.如权利要求7所述的机构，其中所述正齿轮包括轴，所述正齿轮的轴延伸通过所述齿轮状轮子，并在用于转动所述输出轴的连接器中终止。

10.如权利要求9所述的机构，其中所述第二链接件包括连接到所述正齿轮的轴的第一齿轮和连接到所述输出轴的第二齿轮，所述第一齿轮啮合所述第二齿轮。

11.如权利要求7所述的机构，其中链接成随所述副轴一起旋转的所述齿轮状轮子进一步包括链和固定到所述副轴的链轮，所述链啮合所述齿轮状轮子。

12.如权利要求7所述的机构，其中所述正齿轮包括轴和轴承，所述正齿轮的轴延伸通过所述齿轮状轮子，且所述轴承定位在所述正齿轮的轴和所述齿轮状轮子中间。

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