CN1048081C - 非谐和不等比复数轮系互耦连动轮系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非谐和不等比复数轮系互耦连动轮系，包括：第一轴；第二轴；固锁于第一轴上的第一传动轮；设置在第一轴上的第二传动轮；固锁于第二轴上的第三传动轮；以及通过第一单向传动装置设置于第二轴上的第四传动轮，第一传动轮可旋转地与第三传动轮耦合，第二传动轮可旋转地与第四传动轮耦合，第一传动轮与第三传动轮的速比与第二传动轮与第四传动轮的速比不同，第二传动轮通过第一限扭力耦合器设置到第一轴上。

Description

非谐和不等比复数轮系互耦连动轮系

本发明涉及一种非谐和不等比复数轮系互耦连动轮系。

众所周知，传统机械轮系的耦合皆须在轴与轴间，若以复数轮系耦合，其传动轮之间相互耦合轮系具有相同传动比，否则将产生互锁而呈不可相互传动现象。

本发明的目的是揭示一种具不同速比的差动非谐和互锁轮系，以提供自动随负载扭力变换速比以及在交换输出输入关系或正反转时具有各种不同输出应用特性。

本发明是这样实现的：本发明藉着非谐和不等比复数轮系互耦传动系统中具有单向传动装置及限扭力传动装置的传动互动关系而构成可自动随负载变速比或产生正反转时具有不同速比的输出比以应用于各种驱动结构之中。因此，本发明的非谐和不等化复数轮系互耦连动轮系，包括第一轴(A)；第二轴(B)；固锁于所述第一轴(A)上的第一传动轮(101)；设置在所述第一轴(A)上的第二传动轮(102)；固锁于所述第二轴(B)上的第三传动轮(103)；以及通过第一单向传动装置(105)设置于所述第二轴(B)上的第四传动轮(104)，所述第一传动轮(102)可旋转地与所述第三传动轮(103)耦合，所述第二传动轮(102)可旋转地与所述第四传动轮(104)耦合，所述第一传动轮(101)与所述第三传动轮(103)的速比与所述第二传动轮(102)与所述第四传动轮(104)的速比不同，其特征在于，所述第二传动轮通过第一限扭力耦合器(106)设置到所述第一轴(A)上。

下面依附图所示详细说明本发明的实施例。

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明应用于同方向驱动结构的实施例。

图3为本发明中增设中段轮系的实施例。

图4为本发明将多速段齿轮制成套合结构的实施例。

图5为本发明并接可操控主力离合器的实施例。

图6为图5的动作特性示意图。

本发明主要乃系揭示一种具不同速比的差动非谐和互锁轮系的运作及应用装置，以提供自动随负载变速比或产生正反转时具有不同输出速比等应用，其原理示意图如图1所示，其构成包括在两传动轴间设置不同速比的可随扭力滑动的传动轮组及具有单向传动功能的传动轮组，其中

——轴A为用以作为输入或输出的单向回转或正反转回转；

——传动轮组包括齿轮、摩擦轮、皮带轮、链轮所构成或混合构成，其中传动轮101锁固于轴A；传动轮104锁固于轴B；传动轮102结合于一可限制传输扭力的限扭力耦合器106，再套合于轴A并与轴B的传动轮104耦合；传动轮103结合于一单向轴承105(或其他单向传动装置)再套合于轴B；其特征为传动轮101及103的速比与传动轮102及104的速比为不同；限扭力耦合器包括径向或轴向耦合的机械式或流体耦合式或电磁耦合式或电磁涡流耦合式等可滑动限扭力耦合装置所构成，能于传动轮102与轴A之间传递扭力超出时，两者产生滑动空转；前述A、B轴之间相互啮合传动轮组与其所耦合轴之间耦合状态可视元件的选择而作互换设计而无碍其性能，例如传动轮101与所耦合的传动轮103与轴A及轴B的状态可改为传动轮101与轴A间设有单向轴承，传动轮103固锁于B轴，同样传动轮102及104亦可作类似改变，即由传动轮104与B轴间设置限扭力耦合器，而传动轮102直接固锁于A轴。

依上述结构原理，图1所示实施例中，当传动轮103对轴B的单向轴承为反时针传动，而传动轮102大于104，103大于101，我们可以发现此项结构的各种应用包括：

①轴A为原动轴，由箭头方向视之，作顺时针驱动，B轴为输出轴的状态。

②A轴为原动轴，由箭头方向视之，作反时针驱动，B轴为输出轴的状态。

③A轴为原动轴，由箭头方向视之，作双向驱动，B轴为输出轴的状态。

④B轴为原动轴，由箭头方向视之，作顺时针驱动，A轴为输出轴的状态。

⑤B轴为原动轴，由箭头方向视之，作反时针驱动，A轴为输出轴的状态。

⑥B轴为原动轴，由箭头方向视之，作双向驱动，A轴为输出轴的状态。

兹分别讨论上述各项应用及效果如下：

——关于①A轴为原动轴，由箭头方向视之，作顺时针驱动，B轴为输出轴，则当A轴转动而B轴负载低于限扭力传动装置106的传输扭力时，由于传动输102使传动轮104加速，而传动轮103则因直径大于传动轮101，故速度较慢，因此与B轴间形成空转，故此时B轴呈加速反时针方向输出；若B轴负载加大超出限扭力传动装置106的额定扭力，则此时A轴与传动轮102间产生滑动而使B轴接受传动轮101对103的驱动同样呈反时针方向减速及大扭力输出，此项设计可应用于电动工具或吊车或交通机具或机械结构的驱动等。

——关于②A轴为原动轴，由箭头方向视之，作反时针驱动，B轴为不输出，仅呈单向传动轴承微小的空转残留耦合力矩，而A轴与传动轮102呈滑动状态。

——关于③A轴为原动轴，由箭头方向视之，作双向驱动，B轴为输出轴，则具有①②的混合特性；若将单向轴承反向设置，则可获得方向相反的相同功能。

——关于④B轴为原动轴，由箭头方向视之，作顺时针驱动，A轴为输出轴，则A轴呈顺时针减速及以限扭力耦合装置106的额定扭力为范围的限扭力减速输出。

——⑤B轴为原动轴，由箭头方向视之，作反时针驱动，A轴为输出轴，则A轴呈反时针加速输出，而传动轮102对A轴经限扭力传动装置106产生滑动。

——关于⑥B轴为原动轴，由箭头方向视之，作双向驱动，A轴为输出轴，为呈④⑤的相加特性；若将单向轴承反向设置，则可获得方向相反的相同功能。

图2为此项非谐和不等比复数轮系互耦连动轮系的设计应用于同方向驱动结构的实施例，图中原动轮系及传动轮为链轮藉链条作同方向传动，或为皮带轮藉皮带作同方向传动；此项实施例中

——传动轮201锁固于轴A；传动轮204锁固于轴B；传动轮202结合于一可限制传输扭力的限扭力耦合器206，再套合于轴A并与轴B的传动轮204藉链条或皮带作同方向驱动；传动轮203结合于一单向轴承205(或其他单向传动装置)，再套合于轴B，其特征为传动轮201及203的速比与传动轮202及204的速比呈在A轴为原动时传动轮204的轴速大于传动轮203；限扭力耦合器为包括径向或轴向耦合的机械式或流体耦合式或电磁耦合式或电磁涡流式等可滑动限扭力耦合装置所构成，能于传动轮205与轴A间的传递扭力超出时，两者产生滑动空转。

依上述结构原理，若我们选择单向轴承205的动作方向为依箭头方向视之，传动轮203对轴B可作顺时针方向传动，此项实施例中，传动轮202大于204、203大于201，我们可以发现此项结构之各种应用包括：

①A轴为原动轴，由箭头方向视之，作顺时针驱动，B轴为输出轴的状态。

②A轴为原动轴，由箭头方向视之，作反时针驱动，B轴为输出轴的状态。

④A轴为原动轴，由箭头方向视之，作双向驱动，B轴为输出轴的状态。

④B轴为原动轴，由箭头方向视之，作顺时针驱动，A轴为输出轴的状态。

⑤B轴为原动轴，由箭头方向视之，作反时针驱动，A轴为输出轴的状态。

⑥B轴为原动轴，由箭头方向视之，作双向驱动，A轴为输出轴的状态。

兹分别讨论上述各项应用及效果如下：

——关于①A轴为原动轴，由箭头方向视之作顺时针驱动，B轴为输出轴，则当A轴转动而B轴负载低于限扭力传动装置206的传输扭力时，由于传动轮202使传动轮204加速，而传动轮203则因直径大于传动轮201，故速度较慢，由于前述单向轴承205动作方向的选择，因此与B轴间形成空转，故此时B轴以较高速度输出；若B轴负载加大超出限扭力传动装置206的额定扭力，则此时A轴与传动轮202间藉限扭力传动装置206产生滑动而使B轴接受传动轮201对203的驱动作同方向较低速及大扭力的输出，此项设计可应用于电动工具或吊车或交通机具或机械结构的驱动，以在重载时呈低速大扭力的输出。

——关于②A轴为原动轴，由箭头方向视之，作反时针驱动，B轴为输出轴，则仅B轴呈受限于传动轮201对205的速比的减速输出，传动轮202则呈与轴A间藉限扭力转动装置206产生滑动空转。

——关于③A轴为原动轴，由箭头方向视之，作双向驱动，B轴为输出轴，则具有①②的混合特性；若将单向轴承反向设置，使传动轮203对B轴呈反时针方向传动，则在原动轴A作相反方向驱动时，B轴输出方向相反，但呈与原方向设置单向轴承时相同功能。

——关于④B轴为原动轴，由箭头方向视之，作顺时针驱动，A轴为输出轴，则A轴呈顺时针依传动轮204对202之间系作减速限扭力输出。

关于⑤B轴为原动轴，由箭头方向视之，作反时针驱动，A轴为输出轴，则A轴呈反时针加速输出，而传动轮202对A轴经限扭力传动装置206产生滑动。

——关于⑥B轴为原动轴，由箭头方向视之，作双向驱动，A轴为输出轴，为呈④⑤的相加特性；若将单向轴承反向设置使传动轮203对B轴可作反时针方向传动，则在原动B轴作相反方向驱动时，A轴输出方向相反，但呈与原方向设置单向轴承时相同功能。

上述用以驱动A轴或B轴的动力源可包括来自马达引擎或自然力的机械回转动力源或以人力驱动，关于上述限扭力传动装置可为径向环形结构或轴向盘状结构，在输出滑动时间短暂的应用机构亦可由不可滑动的齿轮或链轮构成传动轮，而由可滑动皮带轮或磨擦轮构成传动轮，以直接产生磨擦传动或滑动。

上述设计进一步的应用为原可设定扭力滑动的传动轮组及设有单向传动装置的传动轮组间可予以增设中段轮系，如图3所示，各组中段轮系间并呈不同的渐增或渐减的变速比，且设有可设定扭力传动轮的轴上所设各组中间轮组的传动轮分别耦合于各自独立的可设定扭力传动装置(扭力可为相同或另予选定)，并于设有单向传动功能的传动轮的轴上所设各组中间轮组的传动轮亦设有同作用方向的独立单向传动轴承，为其特征。此项结构将可使上述两段式随负载扭力变换速比扩大变成为较多段减少其速比落差，其多段结构包括渐加速比型或渐减速比型或混合型所构成。

上述应用中，各中间轮系扭力选择的原则如下：

①在末段为最大加速段的渐增速比式时，则中段传动元件与轴间可设定扭力装置316的扭力大于末段可设定扭力装置106的扭力，中段元件与轴间的单向轴承315的方向则相同于末段。

②在末段为最大减速段的渐减速比式时，则中段可设定扭力装置316的扭力小于末段可设定扭力装置106的扭力。

③串联或串并联应用时，其选择原则亦如上述。

图4为进一步将多速段齿轮制成套合结构的实施例，如图4所示，中间轮为一带凸肩的传动轮，传动轮102通过限扭力耦合器106耦合到中间轮的颈部上，而轴B上的中间轮与轴A上的中间轮的体部耦合。此项套合结构可在低速输出时减少较高速限扭力轴承的滑动速差，以进一步减少损失，其相关可设定扭力装置与单向轴承的关系与作用亦与图3相同。

更多段的应用例可依上述原则类推，应用于同方向驱动的链轮或皮带轮亦可依上述原则类推。

上述各实施例仅为示范例，本案设计所揭示原理并可依下述选择原则构成，其功能及原理皆相同：

——单向轴承可设置于相互耦合传动的传动元件组其中之一及其耦合轴之间；

——可设定扭力滑动元件可设置于相互直接耦合传动元件组其中之一及其耦合轴之间。

此外，我们亦可由并接可操控主力离合器构成非谐和不等比复数轮系互耦连动轮系及应用装置，图5为其实施例示意图，为将机械式可设定扭力装置进一步设置过扭力检测装置502，并且在原耦合于可设定扭力装置的传动轮501与轴的传动结构间并联加设接受扭力检测装置502所操控的主力离合器组503，以共同传输传动轮与轴之间耦合转矩，当超过设定扭力时，设有过扭力检知装置502的可设定扭力的状态而切断，以维持过扭力检测装置的检测信号为过扭力的状态而切断主力离合器组503，在采用涡流耦合结构或电磁驱动式作为离合结构的应用中，则可以保留较小的电磁耦合力以维持过扭力的检测状态，由于可将大部份耦合力矩由主力离合器所负荷，当负载转矩减少至可设定扭力装置的耦合转矩以内或负载呈空载时，则过扭力检测装置操控主力离合器闭合；图6为图5的动作特性示意图；上述限扭力耦合的离合器装置组可由电机、机械、流力机械式所构成，例如以涡流耦合式或电磁耦合式或流体耦合或机力动作型可作限扭力耦合的主力离合器所构成。

Claims (10)

1、一种非谐和不等比复数轮系互耦连动轮系，包括：第一轴(A)；第二轴(B)；固锁于所述第一轴(A)上的第一传动轮(101)；设置在所述第一轴(A)上的第二传动轮(102)；固锁于所述第二轴(B)上的第三传动轮(103)；以及通过第一单向传动装置(105)设置于所述第二轴(B)上的第四传动轮(104)，所述第一传动轮(102)可旋转地与所述第三传动轮(103)耦合，所述第二传动轮(102)可旋转地与所述第四传动轮(104)耦合，所述第一传动轮(101)与所述第三传动轮(103)的速比与所述第二传动轮(102)与所述第四传动轮(104)的速比不同，其特征在于，所述第二传动轮通过第一限扭力耦合器(106)设置到所述第一轴(A)上。

2、如权利要求1所述的互耦连动轮系，其特征在于，所述第二传动轮(102)与所述第四传动轮(104)的速比大于所述第一传动轮(101)与所述第三传动轮(103)的速比。

3、如权利要求1或2所述的互耦连动轮系，其特征在于，还包括第五传动轮和第六传动轮，所述第五传动轮通过第二限扭力耦合器设置到所述第一轴(A)和所述第二轴(B)之一上，所述第六传动轮通过第二单向传动装置设置到所述第一轴(A)和第二轴(B)之另一轴上，并可旋转地互相耦合。

4、如权利要求3所述的互耦连动轮系，其特征在于，所述第五传动轮为带凸肩的传动轮，所述第二传动轮(102)通过所述第一限扭力耦合器(106)耦合到所述第五传动轮的颈部上，所述第六传动轮与所述第五传动轮的体部耦合。

5、如权利要求1或2所述的互耦合连动轮系，其特征在于，所述第一限扭力耦合器(106)包括扭力检测器(502)和由所述扭力检测器(502)输出的信号控制的离合器(503)。

6、如权利要求3所述的互耦合连动轮系，其特征在于，所述第一和第二限扭力耦合器(106，316)包括扭力检测器(502)和由所述扭力检测器(502)输出的信号控制的离合器(503)。

7、如权利要求1或2所述的互耦连动轮系，其特征在于，所述第一和第三传动轮彼此通过传动带或传动链耦合，所述第二和第四传动轮彼此也通过传动带或传动链耦合。

8、如权利要求1或2所述的互耦连动轮系，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四传动轮为齿轮。

9、如权利要求1或2所述的互耦连动轮系，其特征在于，所述第一轴(A)为驱动轴，所述第二轴(B)为被驱动轴。

10、如权利要求1或2所述的互耦连动轮系，其特征在于，所述第二轴(B)为驱动轴，所述第一轴(A)为被驱动轴。

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