CN102606696A - 变速器 - Google Patents

Abstract

本发明中变速器包括：一个可相对旋转摇摆轴线倾斜的摆轮；一套空间位置相对固定的齿轮，各个齿轮可绕自身轴线旋转，摆轮或/和齿轮组可绕旋转摇摆轴线旋转，各个齿轮在摆轮的环状外缘和摆轮结合，这样当摆轮摇摆或摆轮通过其他部件引入摇摆机制时，各个齿轮可绕自身轴线旋转。

Description

变速器

本申请是国家申请号200880011990.1，国际申请日2008年04月16日，发明名称为“变速器”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

对照相关申请：本申请所宣称发明装置存在于2007年4月16日所递交美国临时专利申请(申请号：60/923,829)在此整合以资参考。

动力发动机如电动机，内燃机，以及在一定速度范围内的高效人力驱动装置；轮式车辆，其速度变化要求极大。从而特定的变速器常常应用于发动机和动力应用装置间以获得特定的变速比。大多数变速器应用于改变转速，也有一部分变速器用来改变运动姿态，如将圆周运动变为直线运动。同时变速器也提供高速低扭矩到低速高扭矩的转化，反之亦然。无级变速器在一定范围内将提供连续无限组合扭矩-速度变化而不受传统变速器在有限组合下变速的限制。

附图说明

图1为发明方案一包轮毂内含有变速器的自行车后轮立体图；

图2为图1中的后轮轮毂和变速器总成立体展开图；

图3，图4为图2中的变速器不同视角立体图；

图5为图2-4中的变速器中动力输入总成立体图；

图6为图2-4中的变速器中摆轮总成立体图；

图7-8为图2-4中变速器动力输入总成立体展开图；

图9-11为图2-4中变速器不同视角立体图；通过拆除部分零件，图10-11展示了在图9中未能展示的部分零部件；

图12为图9-11中变速器动力输出总成零件立体展开图；

图13为图9-11中变速器动力输出总成中其中一组行星齿轮总成立体展开图；

图14-17为当摆轮倾角为0°，10°，20°和30°时相应的变速比设定立体图；

图17-21显示了变速器在倾角30°时，图2-4中摆环和其从动件带动3组行星轮中的一组完成一个摇摆周期的示意图；

图22-24分别为水滴型驱动滑槽俯视，立体，剖视图；

图25为方案二中含变速器的轮毂立体图；

图26为图25中的变速器总成和轮毂的立体展开图；

图27为图25-26中变速器立体图；

图28为在拆除变速器部分零部件后图25-27中不可见部分立体展开图；

图29为图25-28中变速器动力输出总成中行星齿轮总成立体展开图；

图30为图25-28中变速器中变速机构立体展开图；

图31-32为图30中变速机构运动状态立体图。

具体实施方式

当前发明方案指利用一摆环在输入和输出之间来提供设计的扭矩-速度比。发明方案可运用于在以下所示的设计图以及本说明中说明的自行车变速器中。然而，发明方案不仅仅局限于自行车的变速机构，也可用于其他设备中。同时发明方案也不仅仅运用于本说明所示的特定变速器，也可在其他领域内应用。在设计图和以下说明中的设计方案也不仅限于本发明范围内。

本说明文本中用到的相关术语：

轴承-在支承负荷和彼此相对运动的零件间作滚动或滑动运动；

离合器-一种用于使驱动件和被驱动件连接或脱离的连接机构；

空转-指当被驱动件转速快于驱动件时被驱动件与驱动件脱离(如可空转离合器即指当被驱动件转速快于驱动件时离合器使被驱动件与驱动件脱离。又如可空转齿轮，当被驱动件转速快于驱动件时空转离合器使被驱动件与驱动件脱离。在下面的行星齿轮总成描述中驱动件这里常常同时指被驱动和驱动件。)；

齿轮-指某零件和另一个零件通过啮合方式传导运动，改变速度或运动方向；

行星齿轮和恒星齿轮-指行星齿轮组以一定角度和恒星齿轮啮合/脱离从而驱动/不驱动恒星齿轮旋转运动；

静止状态——指相对于变速器的其他部件的静止状态(即使该部件和通过变速器的其他部件和相连的车辆同时运动)；

摆轮——指当某零件相对于转动轴倾斜一定角度时该零件旋转产生来回摇摆运动。或当摆轮相对于传动轴倾斜时轴旋转改零件产生摇摆运动。

当特指数量上的“一”时将在权利要求中明确说明，否则为泛指。

发明方案一-旋转摆轮，壳体静止，双驱动器。

图1是根据发明方案一所构建的包含轮毂和变速器总成12的自行车后车轮10的立体图。图2是轮毂和变速器总成12的立体展开图。参照图1和图2，变速器总成12包含轮毂14和变速器16。轮毂14包含圆筒体18以及附加的侧盖20和22。静态传动轴24在侧盖22处通过轮毂/轴轴承25支撑轮毂14的旋转运动，如图2所示。驱动柄在侧盖20处通过轮毂/驱动柄轴承27支撑轮毂14的旋转运动如图2所示(驱动柄和轮轴的连接将在下面文字中说明)。轮辐26连接轮毂14和轮圈28如图1所示。在轴24末端的外露的叉状物29截断部分用于连接轮10和自行车车架如图1所示。一对轮轴螺帽31用于紧固轮10和自行车车架。在如下的说明中，变速器16包含两套主要的子总成：输入总成30和输出总成32。

图3和图4为变速器16的立体图。参考图2-4，输出总成32包含3组行星齿轮总成34，36和38，他们用于啮合驱动恒星齿轮40。为方便起见，行星齿轮总成34-38简称为PGA 34-38.恒星齿轮40通过压入配合或其他方式与轮毂侧盖22(图2)结合再通过恒星齿轮/轮轴轴承支撑在轴24上旋转。或者恒星齿轮也可通过空转离合器或类似单向连接机构(只能单向传递扭矩，反向不做功)结合轮毂14，这样轮10动力不传输给恒星齿轮。行星齿轮总成34-38，恒星齿轮总成40通过保持架43固定相互位置。保持架43由轮轴24支撑相连。综上所述，行星齿轮总成34-38相对轮轴24恒星齿轮静止，各行星齿轮总成相对静止。

这里行星齿轮/恒星齿轮的表述可能不是传统意义上的定义，因为行星齿轮总成34-38并不围绕恒星齿轮旋转运动(尽管它们也能)。在总成34-38中行星齿轮仅仅围绕自身轴旋转运动而不绕恒星齿轮旋转。然而，这儿仍然采用传统称呼，根据以上定义，表明不管行星齿轮绕或不绕恒星齿轮转动行星齿轮组啮合驱动恒星齿轮转动。

图5为输入总成30的立体图。参照图3-5，输入总成包含链轮44及其相连的驱动柄46。驱动柄46通过摆轮总成48分别和行星齿轮总成34-38产生连接作用。详述如下，摆轮总成48可调节来适应动力输入的速度特征，在本方案中即为人体踏动自行车带动链轮44输入到驱动轮毂14和轮10达到要求的速度。当然，扭矩-速度比也由变速器16中的其他部件的特性决定，但是在特定的变速器16中这些特性是不变的。因而摆轮总成48作为主要调节元素而用于变速器16中的扭矩-速度比的变化控制。扭矩-速度比也常常简称为速度比。

图6为摆轮总成48的立体图。图7，8为输入总成30的立体展开图。参照图5-8，摆轮总成48包含摆轮50其通过摆环/轮轴轴承52由轮轴24带动旋转。在本方案中，摆轮50为环状结构，因而有时摆轮50有时也被称为摆环50。摆环50内表面含弧形的凹槽(2个)54与轴承52外表面的凸缘56(2个)相配合。该结构可使轴承52带动摆环50绕轮轴24旋转的同时也可使摆环在轴承52上相对于轮轴24的水平轴线55倾斜。但是其他合适的方案也可采用使得摆环50的内表面58和轴承52的外表面60通过球面配合的方式使得摆环50可相对于轴承52和轮轴24倾斜。摆轮总成48还包含从动件62通过环/从动件轴承64与摆环50连接。当从动件62内的摇摆环50在由轮轴24带动旋转时，轴承64使从动件62保持相对于轮轴24静止。也就是说当从动件62由摆环带动时不随轮轴24旋转。

从动件驱动杆66安装于从动件62的外缘。详述如下，各个驱动杆66驱动相对应的行星齿轮总成34-38。驱动杆66连接或整合于滑轨块68。滑轨块68在从动件62的外周突出部72的滑槽内滑动。如果驱动杆66相对从动件62静止，那么当从动件62被摆环50驱动时，各个驱动杆66运动轨迹为三维章动路径。章动指转动的驱动杆66在滑轨70内滑动时的摇摆旋转状态，同时当从动件62摇摆时使得各个驱动杆66在各自平面内来回做曲线运动。

弓形驱动柄46包含一个内部弓形件74和一个外部弓形件76。弓形件74和76通过销子或通过万向节连接。这样弓形件74和76相互铰链。摆环50和弓形件74通过销子或通过万向节连接这样弓形件74和摆环50相互铰链也就和轴承52连接。于是驱动柄46可驱动摆环50。链轮44固定于驱动柄的弓形件76的外周77。(驱动柄的弓形件76的内周79起轮毂/驱动柄轴承27作为轴承内圈)。带外螺纹的和变速轴套78固定或整合于轮轴24。分离的变速轴套78可旋入轮轴24到指定位置，如仅一圈螺纹(图上未画出)。带内螺纹的变速套80可套入变速轴套78沿轮轴24前后移动。变速套80为固定变速线84(图5)的粗端82和作为轴承88的轴承内环的细端86。轴承88承载驱动柄46(在弓形件74内端)相对于轮轴24变速套80旋转运动。变速套80相对链轮44反向旋转然后通过驱动柄/轮轴轴承80驱动驱动柄的弓形件内部74。变速套80在变速轴套78上来回移动来调节驱动柄46相对轮轴24的位置从而调节摆环50的倾斜度，详述如下。

图9-11为变速器16的立体图。变速器16部分拆装后在图9中不可见部分将显示在图10，11中。图12为变速器16的输出总成32的立体展开图。图13为输出总成32的行星齿轮总成34，36，38立体展开图。参照9-13，每个行星齿轮总成34-38它们通过保持架43相对位置是固定的，相对恒星齿轮也位置不变。保持架43包含一系列相互连接的部件——中心罩90，固定件92以及连接件94，这些部件固定和保持各个行星齿轮总成在设计位置。各个蛛状固定件92通过连接件94固定于保持架的中心罩90上。保持架的中心罩90由轮轴24支撑和恒星齿轮相靠。见图10。三个突缘96从保持架的中心罩90边框98上凸起，形成开放结构，这样驱动杆66伸出驱动行星齿轮总成34-38。

参照立体展开图13，每个行星齿轮总成34-38包含一个行星齿轮100由突缘96支撑并通过PGA/壳体轴承102围绕PGA轴线101旋转(图10-12)。在本方案中，行星齿轮100为一复合件，包含一个向外的锥形齿轮端104用来驱动成90°安装的恒星齿轮40，还包含一个向内的锯齿端106(锯齿端106为离合器108的功能件，在后文中描述)。其他设计也是可行的，如每个行星齿轮100可以用其他非齿轮啮合方式驱动其他角度安装的恒星齿轮40。

空转PGA离合器108用来离/合行星齿轮100与驱动杆66。空转离合器，也常常命名为单向，超速离合器——当被驱动件转速快于驱动件时使驱动件和被驱动件脱离。在本方案图9-13中，离合器108含两对环形锯齿盘，每一对由锯齿面相扣结合。当向某一方向转动时，驱动盘的锯齿和被驱动盘锯齿啮合使被驱动盘以相同速度转动。如果驱动盘速度减缓或停止(或驱动盘加速运动)，被驱动盘将脱离驱动盘空转。在本方案中，离合器108也可称为“双”离合器，通过驱动杆66的来回摇摆驱动行星齿轮100转动。

PGA离合器108包含驱动件110，使得驱动杆66在弧形的驱动滑槽112中运动。滑槽112在驱动件110的凹陷内表面113上。滑槽112在图12的PGA 38处可见，在图14-24更为清楚地展示了。离合器108也含一个双面锯齿形环形内盘114和一个单面锯齿形外盘116。双面环形内盘114两面各有驱动锯齿118和120。单面环形外盘116有被驱动锯齿122在面向环形内盘114方向。传导齿轮124配合环形外盘116和行星齿轮100传导外盘116的逆时针转动为行星齿轮100的顺时针转动。其他可能的机构传导方式也可在这儿采用。如一套截头圆锥体(柱状，楔状)摩擦滚轮124紧密安装在互补的行星齿轮100的内端106和外离合器116间，如图所示。又如一套锥形齿轮紧密安装在行星齿轮100的内端106和外离合器116间用来将外盘116的转动传递到行星齿轮100。注，尽管名词“齿轮”在上文中有明确的定义，指某零件和另一个零件通过啮合方式传导运动，改变速度或运动方向。这个定义不仅仅包含有相互啮合的有齿零件也包含在互补表面间的摩擦滚轮如上述的滚轮124。

内离合盘114通过如一系列内含轴承滚珠的配合加工的沿驱动件110外周及离合盘114内周的螺旋状凹槽128和130和驱动件110结合。轴承滚珠126传导驱动件110的转动驱动力给离合盘114，驱动离合盘114根据驱动杆66的摇摆循环使行星齿轮100的内端106和外离合器116交互作用。同时容许离合盘114脱离使行星齿轮100的内端106和外离合器116交互作用形成空转。因而，当自行车惯性滑动时，恒星齿轮40驱动行星齿轮110，内离合器114提升进入行星齿轮与外离合器116间，使得行星轮脱离驱动件110行成空转。外离合器116通过螺栓和环形盖132紧固。外离合器116/环形盖132总成由盘状/杯状轴承134支撑绕PGA的轴线101旋转。驱动件110由盘状/杯状轴承136支撑绕PGA的轴线101旋转。

图14-17分别为当摆环50，相应地环形从动件62倾角θ为0°，10°，20°，和30°时速度比设定示意图。图14-17中，变速器16仅保留了一组行星齿轮总成的离合器108以及输入总成30。其中一组从动件62上的驱动杆66在离合器108中的驱动件110的滑槽112中滑动。倾角θ为垂直于轮轴24轴线55的参照线140和摆环50直径的延长线114投影在同一平面内的夹角。尽管倾角可以以不同的方式选择来定义摆环50相对于轮轴24的夹角，这里选用参考线140，所以当倾角θ为0°时，相应的速度比为0(0.0)。

参考图14，当倾角θ为0°时，摆环50由轮轴24驱动通过驱动柄46旋转，摆环圆周上所有点在同一平面内运动，也就是说，摆环50并不摇摆。相应地，从动件62也不摇摆，驱动杆66相对轮轴静止，——所以，不管骑车人如何蹬动脚踏，轮10也就不转动。因而，输出输入速度比(速度比)为0.0。参考图15，拉动变速线84使变速环80顺时针旋转(比较图14和图15中变速环80和变速线84的位置区别可明确)，进而带动驱动柄46行程变短。双联动机构的驱动柄46拉动摆环50使其倾斜(比较图14和图15中驱动柄内环段74，摆环50和从动件的位置区别可明确)。继续拉动变速线84旋动变速环80进而旋进变速套筒78，带动驱动柄46行程更短，增加倾角θ从图15的近似10°到图16的近似20°及图17的近似30°。倾角θ增加也就增加了摆环50和从动件62的摇摆振幅，相应地使驱动杆66的行程增长所以每个驱动杆66相应地驱动行星齿轮100在一个摇摆周期中大幅旋转。所以增加倾角，通过变速器16速度比增加，行星齿轮100转动速度也提高。

综上所述，驱动柄46通过摆轮50驱动摆轮总成48，从动件62通过环/从动件轴承46安装在摆环50上，这样当摆轮50随轮轴24旋转，从动件62的旋转运动有可能相对轮轴静止。这种设计在摆环50旋转时，甚至当动力作用于驱动柄46和驱动杆66在驱动驱动件110时都可轻易调节倾角θ的倾角。这种“变速-旋转”功能使骑车人在加速踏动脚蹬爬坡时也能平滑地“换档”。而传统变速器必须使链在后链轮上运动一周才能变速。相反变速器16的变速是瞬时的——倾角变化速度比相应变化。

参照图17-21，当驱动柄旋转一周，摆轮总成48的驱动模式详述如下。图17-21的各幅图中，变速器16仅留有一个含行星齿轮总成16的离合器108的输入总成30。在图17-21中行星齿轮100被移除以便使行星齿轮总成34-38的一组输入总成30和输出总成32的连接显现。请注意，每组PGA34-38都和其他PGA 34-38以相同模式被同步驱动。参考图17-21可见，从动件62上的驱动杆66在PGA总成34上的驱动件110的滑槽112中运动。倾角30°时，从图17到18，驱动柄46旋转90°，从图18到图19，又一个90°，也就是从图17到19为180°。从图19到图20，驱动柄旋转角度为70°，所以从图17到图20旋转角度约为250°。从图20到21，旋转角度约为80°，于是所以从图17到图21旋转角度约为330°；然后完成驱动柄46的一个旋转周期，回到图17中的起始点位置。相应地为摆轮总成48的一个摇摆周期。

由图18方向箭头144所示，在第一个摇摆半周内，即驱动柄46和摆环50旋转180°，驱动杆66向某方向作弧线运动(可同时比较图17，18，19)然后在第二个摇摆半周内反向运动如图20，21中方向箭头146所示(可同时比较图17，18，19)。相应地，如图20，21，驱动杆66通过滑槽112驱动驱动件110顺时针完成第一个半周，如方向箭头148所示，然后逆时针完成第二个半周，如方向箭头150所示。

参照图13，当盘114上锯齿120相对离合外盘115空转时，位于离合器内盘114底部的锯齿118和行星齿轮100上锯齿内件106结合，前半个摇摆周期中驱动件110的顺时针旋转传动行星齿轮110。于是，行星齿轮被驱动顺时针转动。驱动件110上螺旋状凹槽128和130和离合器内盘114不仅可使盘114和115间空转，它们也驱动盘114向下和内件106结合。在第二个摇摆半周中，驱动件反向作逆时针转动，离合内盘114升起脱离行星齿轮内件106，外盘116和盘114上的锯齿118相对内件106空转。再次强调，驱动件110上螺旋状凹槽128和130和离合内盘114不仅使得内件106相对盘114空转，也使得驱动盘114上升到外盘116中使其结合。

外盘116的逆时针运动通过齿轮124传动行星齿轮100，驱动行星齿轮100的顺时针转动。所以，除当驱动件110在驱动杆66的摇摆轨迹变向末端瞬间脱离时变向，行星齿轮100在一个摇摆周期内同向(顺时针)转动。然而，由于恒星齿轮40被三组PGA总成34-38中的各个行星齿轮100同时驱动，恒星齿轮不受各个总成34-38的瞬时脱离影响。这就是说，变速器16能够从链轮44和驱动柄46平滑持续地传递动力到轮10。

尽管两组PGA就能覆盖各个PGA中的瞬时脱离，称为“死点”(只要两组PGA不相互反向)，三组或更多组PGA可在更广泛的应用中更好地克服单组PGA的脉冲影响。举例来说，两组PGA，只能有一组PGA克服另一组的死点来驱动恒星齿轮，如果三组PGA，就有两组PGA克服两组中之一组的死点来驱动恒星齿轮。三组PGA配置，不仅仅减弱各个死点对恒星齿轮的影响，也提高了变速器的输出/负荷能力。对于这种较小尺寸变速器，如自行车变速器，超过三组PGA的配置在实际上可能不可行，对于较大尺寸变速器，超过三组PGA的配置就较为实际。

在各个PGA 34-38中可空转离合器108的使用可使行星齿轮100空转，也就意味着轮毂14不需要对于恒星齿轮40作空转(尽管也可行)。因为各个行星齿轮100能空转，所以三个行星轮100将以相同速度旋转。当动力作用于链轮44和驱动柄46，各个行星齿轮100将完美地以同一速度旋转，驱动速度在行星齿轮100上的瞬时变化不会干涉恒星齿轮40。这是由于离合器108会使较快旋转的齿轮100从驱动件110上自动脱离，使其空转直到速度变慢从新啮合驱动件110。

图22-24分别为俯视，立体，以及剖视图。图中展示了水滴型驱动滑槽112凹入驱动件110的凹面152。参照图22-24，在每个摇摆周期内驱动杆66在滑槽112中来回驱动，如图22中短划线所示。水滴型滑槽112传导更加稳定的速度给驱动件110，相应地传给行星齿轮100。水滴型滑槽设计为当驱动件110在一个摇摆周期内来回转动时，相应沿驱动件110外周的距离变化，驱动杆66来回运动时的轨迹也应成比例变化。如设计为环形滑槽112，当驱动杆66驶离驱动路径的端点时，驱动件110的旋转速度发生变化。而相反地，水滴型滑槽112，当驱动杆66驶离驱动路径的端点时，驱动件110的旋转速度相对平稳，所以一个更为平稳，同步地从驱动件110传递给行星齿轮100。

综上所述，当摆环50和从动件62摇摆时，各个驱动杆66来回作弧线运动。滑槽112的深度变化应符合驱动杆66的弧形运动轨迹使得驱动杆66全程不得和滑槽脱离。如图24的剖视图所示，当驱动杆66运动到相对轮轴24的最远端，驱动杆66运动到轨迹中段115处，滑槽112较深，当驱动杆66运动到相对轮轴24的最近端，驱动杆66运动到轨迹末段117处，滑槽112较浅。同样地，滑槽112相对驱动件110尽可能偏心，使得在摇摆周期内驱动件110旋转度最大化。

发明方案二——摆轮静止，壳体旋转，单驱动器

新型变速器发明方案二说明如下并参考图25-32。在方案二中，行星齿轮总成环绕相对静止的摆轮运动，一个半摇摆周期驱动各个行星齿轮一次。图25为方案二的自行车后轮轮毂和变速器总成154立体图。图26为轮毂和变速器总成154的立体展开图。参照图25和26，总成154包含一轮毂156和一变速器158，轮毂156包含一柱状壳体160及相接的侧盖162和164。轮毂156由一对安装在侧盖164上的轴承168和170及侧盖164上的轮毂/轴轴承172支撑绕静态轮轴166旋转。

图27为变速器158立体图。图28为变速器158部分零件拆除后立体图，作为图25-27的视角补充。参考图26-28，变速器158含3组行星齿轮总成(PGAs)174，176和178，这些总成和恒星齿轮180啮合驱动恒星齿轮。一套弹簧棘爪机构182咬合轮毂156与恒星齿轮180驱动或空转恒星齿轮180。恒星齿轮180通过恒星齿轮/轮轴轴承173支撑在轮轴166上旋转。行星齿轮总成174-178通过壳体184固定相互间和对恒星齿轮的相对位置。壳体184通过壳体/轮轴轴承170支撑绕轮轴166旋转。因而，行星齿轮总成174-178也相对轮轴166旋转。由恒星齿轮180驱动的轮毂156相对轮惯性滑动也能通过轮毂/壳体轴承168和壳体118一起转动。

变速器158包含一个结合于壳体184上的链轮186和由轮轴166支撑的摆轮总成188。参考展开图29，摆轮总成188包含一个通过销子连接固定于轮轴166上的摆环190。摆轮188可相对于轮轴166的轴线倾斜。摆轮总成188还包含一个通过环/从动件轴承194结合摆环190的从动件192。当从动件192和壳体184一起旋转时，轴承194使摆环190保持相对静止。也就是说摆环190并不相对旋转而是引入摇摆功能给从动件192。从动件驱动杆196安装于从动件192外周。在如下的文字中将详细说明。每个驱动杆196驱动相应的174-178中的一个行星齿轮总成。

图29为行星齿轮总成174的立体展开图。参照图27-29各个行星齿轮总成174-178通过壳体184固定相互间和对恒星齿轮的相对位置。在本方案中，壳体184含两个相互连接的零件198和200，他们共同支撑和保持各个行星齿轮总成在设计位置。各个行星齿轮总成174-178包含一个行星齿轮202，行星齿轮202由PGA自由转轮离合器204和驱动杆196连接。本方案中，行星齿轮100为一个环形复合件包含驱动恒星齿轮180的外向锥形齿轮和内向锯齿件208。(内向锯齿件208为离合器204的功能件，说明如下)。离合器204包含一个驱动件210和一套装在驱动件210外周的弹簧棘爪(含棘爪弹簧214)机构212。棘爪212啮合齿轮202的内周上的锯齿驱动齿轮202旋转，同时也使齿轮202在驱动件上空转。驱动件210驱动驱动杆196沿驱动件210凹状内表面218上的精密设计的驱动滑槽216运动。

图30为控制变速器158的变速机构220。图31和32演示了变速机构220的工作原理。参照图30-32，变速机构220含一个分离的变速杆222套在中空的轮轴166中。变速杆222包含一个内侧的连杆224和一个外侧的连杆226.连杆222和224销连或万向连接在一起，这样两杆能互为枢轴。摆环190由十字杆225销连或万向连接在驱动柄内侧的连杆224上。这样当十字杆225转动时，环190和驱动柄内侧的连杆224能互为枢轴。当连杆222缩短或拉伸是摆环190相对轮轴166倾斜。变速机构220还包含控制线拨盘228转动变速杆外侧连杆226末端的T型柄230。T型柄230穿过轮轴166上通槽232嵌入拨盘228内的螺纹238中。旋转拨盘228使T型柄230沿轮轴166旋入或旋出来缩短或伸长变速连杆222进而调节摆环190的倾角。偏心弹簧236挂于衬套228上当变速线释放时帮助变速拨盘228回位。

本方案二里，驱动轨216中的驱动杆196的驱动原理同方案一里的驱动杆相同。两种方案中，驱动作用都是通过旋转摆轮或摆轮从动件来产生。在方案一中，摆轮绕旋转摇摆轴线上的轴旋转来摇摆摆轮。在方案二中，从动件绕轴和旋转摇摆轴线上的摆轮旋转，于是相对静止的摆轮引入了旋转从动件的摇摆。其他配置方案也不排除。如在摆轮和各个PGA间，含壳体的PGAs和摆轮都可绕旋转摇摆轴线旋转来产生摇摆作用。

和方案一不同，方案一中摆环旋转而壳体和组装其上的PGAs相对静止。方案二中驱动模式是由旋转的壳体184产生而摆环190保持相对静止。于是当骑车人踩动踏板，链轮186转动壳体，各个PGA 174-178以及离合驱动器210。旋转的离合驱动器210通过滑轨216驱动驱动杆196使从动件192绕摆环190旋转。当摆环190相对轮轴166倾斜时，杆196在绕摆环190旋转的同时来回摇摆，相应地驱动驱动件210来回旋转。各个驱动件210啮合驱动对应的行星齿轮202在向前摇摆周期里向前运动，然后再向后摇摆周期里和齿轮202脱离空转。方案而其中一项缺点是在速度比0.0到0.1范围内将丢失速度比。壳体中的PGAs中的行星齿轮202连续地驱动恒星齿轮180。这样，一旦驱动件210开始通过杆196驱动行星齿轮202后，行星齿轮以大于1.0的速度比驱动恒星齿轮180。

在摆环190外缘从动件192上的驱动杆196和对应的驱动恒星齿轮180的行星齿轮202始终以恒定的力作用于恒星齿轮，尽管单个行星齿轮是以一种不连续的，脉冲式的驱动恒星齿轮。

为方便起见，图中和说明中的变速器16包括了所有的输入总成30和输出总成32。尽管，在其他应用中，这些驱动部件可能并不符合变速器定义的边界条件，如链轮44以及驱动柄46再或者被驱动件恒星齿轮40。因此，图中以及说明文字中的变速器16的专用于本方案的说明中额外零部件不应作为制造的必要条件或者仅限定于权利要求中的“变速器”范围

在本说明书开始部分说明中，图中和说明文字中所示的方案不仅仅局限于所示资料。其他的形式，细部结构，和方案也可采用。如，驱动杆可固定于摆环，那么当摆轮转动时，通过章动路径来实现驱动杆的摇摆。在上例中，壳体和PGAs作为一个整体，旋转的摆轮驱动壳体中的PGAs绕旋转摇摆轴转动，同时各个行星齿路又绕自身轴线旋转。又如，壳体中的PGAs和摆轮同时以同速或差速同向或异向绕旋转摇摆轴转动。所以说明文字中的描述不应仅仅局限于所示方案。在权利要求作了相关定义。

Claims (5)

1.一种变速器，其特征在于，包括：一个在相对静止的轴上的可倾斜的摆环，轴沿旋转摇摆轴线穿过摆环的内周，摆环可相对旋转摇摆轴线在轴上倾斜；由轴承连接在摆环外缘上的一个相对静止的环状从动件，这样摆环相对于从动件旋转时，摆环摇摆，从动件外周上各点来回运动；从动件外周上含三个或者以上的杆；一个驱动柄和摆环相连用于传递轴的旋转运动给摆环；一个相对静止的壳体用于固定3组或以上的行星齿轮总成间的相对位置，每个行星齿轮总成含一个空转离合器和一个齿轮，和其他组的行星齿轮总成中的齿轮同步运动，这种运动是通过离合器带动从动件上的杆来实现，各个行星齿轮绕自身的齿轮轴线旋转；和各个行星齿轮啮合的一个恒星齿轮。

2.如权利要求1中所述的变速器，其特征在于，还包括一个和摆环相连接的变速机构用于调节摆环相对于旋转摇摆轴线的倾角。

3.如权利要求2中所述的变速器，其特征在于，变速机构和摆环设计为可在摆环直径线和摆环旋转摇摆轴线的夹角0°-30°间连续调节。

4.如权利要求1中所述的变速器，其特征在于，摆环通过一个环形轴承支撑在轴上并绕轴旋转，该环形轴承外缘有数个弧形脊；摆环内缘含数个弧形槽和轴承上弧形脊配合，这样当摆环在轴上旋转的同时摆环可变换倾角。

5.如权利要求1中所述的变速器，其特征在于，各个离合器设计来连接行星齿轮和杆，持续地通过一个完整的摆环的摇摆周期，杆来回移动驱动行星齿轮向同一方向旋转。

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