CN108431457A - 可变速比传动装置 - Google Patents

Abstract

可变速比传动装置包括支撑结构、输入构件、输出构件和多个行星轮，该多个行星轮可旋转地支撑在支撑结构上并且接收来自输入构件的运动。行星轮中的每个行星轮均包括连接杆，该连接杆在其第一端部的区域中可旋转地连接至该行星轮并且在该连接杆的相对端部处支撑单向连接轮，该单向连接轮旋转地带动输出构件。该传动装置还包括用于连接杆的枢转轴线与行星轮的相应的旋转轴线之间的间距的改变装置。

Description

可变速比传动装置

说明书

本发明涉及一种具有无极变化的传动比的类型的可变速比传动装置。

在连续变速传动装置的领域中，其中输入轴与输出轴之间的传动比可以在两个极限值之间的连续性没有任何中断的情况下变化，存在允许使传动比的值等于零的解决方案。那些传动装置通常被称为无级变速传动装置(IVT)。

然而，许多已知的解决方案使用特别复杂的运动齿轮机构，这使得它们通用性差并且旨在用于极其有限数量的工业应用。

例如，专利申请WO 2014/023926为齿轮、万向接头和螺旋螺杆的组合使用提供了解决方案，该解决方案难以实施且容易遭受破坏。

在US 6,354,976中描述了另一个示例，其中描述了一种无级变速传动装置，在该无级变速传动装置中提供了在运动链(chain，链条)内部使用偏心元件，该偏心元件涉及失衡，该失衡在引入和/或卸下传动装置期间推进支撑轴的轴承。

相反，专利申请US 2014/0248990提供了在环形齿轮内部和外部都使用行星齿轮，该环形齿轮要求一径向尺寸，该径向尺寸使得该传动装置在许多应用中很难使用。

因此，通过本发明解决的问题是提供一种无级变速传动装置，该无级变速传动装置在结构上和功能上被配置为克服了参考所引用的现有技术所阐述的所有缺点。

该问题由本发明通过根据所附权利要求构造的可变速比传动装置解决。

本发明具有一些相对的优点。主要优点是根据本发明的传动装置具有紧凑的结构并且易于构造。此外，包括在根据本发明的传动装置中的运动机构限定相对短的运动链。

另外，根据在从属权利要求中限定的其他方面，本发明允许简单地调节传动比。

参考附图从本发明的一些实施方式的详细描述中将更好地理解本发明的特性和优点，所述实施方式以非限制性实施例的方式来说明，在附图中：

图1A和图2A是两个立体图，分别是根据本发明的传动装置在对应于最大传动比的运行位置中的前视图和后视图；

图3A和图4A是两个立体图，分别是图1A和图2A的传动装置的前视图和后视图，为了更清楚的描述，已经移除了图中的一些部件；

图5A和图6A是根据本发明的传动装置在对应于最大传动比的运行位置中的前视图和相关的截面；

图1B和图2B是两个立体图，分别是根据本发明的传动装置在对应于最小传动比的运行位置中的前视图和后视图；

图3B和图4B是两个立体图，分别是图1B和图2B的传动装置的前视图和后视图，为了更清楚的描述，已经移除了图中的一些部件；以及

图5B和图6B是根据本发明的传动装置在对应于最小传动比的运行位置中的前视图和相关的截面。

首先参考图1A，可变速比传动装置总体指定为100。

根据本发明的传动装置100包括围绕主旋转轴线X进行旋转运动的输入构件1，在本实施方式中该输入构件包括齿状轮1a，该齿状轮接收来自链的运动，该链在附图中没有示出。

如在下面的任何情况下将变得明显的，如果输入构件包括适合于接收来自带(belt，皮带、传送带、条带)的运动的轮或由平行于轴线X移动的输入轴限定的轮，则也可以应用相同的构思。

根据优选实施方式，输入构件1还包括刚性地连接至齿状轮1a的柱状部分12。根据本发明的传动装置还包括优选地被接收在柱状部分12内部的支撑结构10。

输入构件1还围绕主旋转轴线X可旋转地连接至支撑结构10。

为此，在本实施方式中，输入构件1通过轴承13支撑在支撑轴14上，该支撑轴刚性地连接至结构10，如在图6A中所示出的。优选地，轴14是中空的，以便允许可选地固定至销或其他等效结构，以用于将传动装置组装至例如自行车的轮毂中。

在任何情况下，明显的是可以根据具体的用途提供传动装置的不同支撑系统。

现在参考图2A，根据本发明的传动装置还包括多个行星轮3，在本实施方式中为三个行星轮，该多个行星轮接收来自输入构件1的旋转运动。

行星轮3围绕相应的第二旋转轴线X’可旋转地支撑在支撑结构10上。

根据优选实施方式，行星轮3通过在适当的圆形底座中的相应的轴承31支撑在结构10上，该适当的圆形底座构造在结构10本身中。

优选地，行星轮3相对于主轴线X沿外周进行布置并且以均匀的方式分布。换句话说，在当前情况下，行星轮3的旋转轴线X’以120°的角度彼此分离。

至少三个行星轮的存在允许力的最佳平衡。

根据优选实施方式，输入构件1包括与行星轮3接合的环形齿轮11。优选地，环形齿轮11被布置在相对于轮1a的轴向间距的位置中。该配置特别地允许在轴向方向和在径向方向两者上都优化传动装置的尺寸。

因此，明显的是，输入构件1的旋转以及随后的环形齿轮11的旋转允许行星轮3在相同的方向上同时旋转。

现在也参考图4a，存在一连接杆4，所述连接杆在其第一端部41的区域中与每个行星轮3可旋转地连接。

如下面将更好地示出的，连接杆与行星轮3之间的连接产生使得连接杆连接至行星轮的部位的位置可以相对于对应的行星轮3的旋转中心进行变化，该部位的位置由连接杆4的枢转轴线P识别。

为此，根据本发明的传动装置包括改变装置6，该改变装置用于连接杆4的枢转轴线P与对应的行星轮3的相应的旋转轴线X’之间的间距d。可以在图4A、图4B和图6A、图6B中容易地理解该间距的变化，所述图示出了以两个不同的运行位置布置的连接杆4的端部41，该两个不同的运行位置对应于两个不同的传动比如下面将更好地说明的。

根据优选实施方式，间距d的改变装置6包括：固定地连结至每个行星轮3的相应的引导件60；和相关的滑行件(runner，滑块、移动件、滑移件)61，该滑行件与相应的致动装置62相关联，该致动装置使滑行件沿引导件60平移运动。

以这种方式，连接杆/曲柄机构的对应于间距d的曲柄臂可以改变，连接杆4/行星轮3的组装产生连接杆/曲柄机构。

然而，在连接杆4的相对的端部42处，该连接杆以单向的方式可旋转地连接至连接轮5。优选地，连接轮5通过自由轮传动装置50连接，该自由轮传动装置允许通过简单且可靠的系统产生单向运动特性。

连接轮5还以便于连接至运动的输出构件2的方式布置，以便在输入构件1围绕主旋转轴线X的有限旋转部分期间，根据由行星轮3的旋转生成的、连接杆的运动所限定的轨迹带动输出构件旋转。换句话说，在轮3的完整旋转期间，与输出构件2保持接触的对应的连接轮5将在一部分运动上经受在一个方向上相对于输出构件2的相对平移运动以及在一部分运动上经受在相反方向上的相对平移运动。利用能够以单向的方式旋转的连接轮5，在一个方向上的平移运动期间，轮5与构件2之间的接触将产生其旋转推进动作，而在相反方向上将不会有任何运动的传递。

连接轮5的枢转程度(extent，幅度)由间距d确定，并且因此其增加将增加轮5行进的距离并且因此也增加传递至输出构件2的旋转的程度，对于环11的旋转以及因而对于输入构件1的旋转同样如此。

因此明显的是，由此根据间距d在输入构件1与输出构件2之间产生具有可变传动比的运动的传递。

当间距d等于零时，也就是说，当该机构具有等于零的曲柄臂时，连接杆4在环11和行星轮3的旋转期间不经受任何平移运动。因此，传动装置100处于图1B至图6B中示出的空转位置，除了输入构件1的旋转之外，没有施加至输出构件2的运动。

根据优选实施方式，连接轮5通过齿状轮构造。优选地，齿状轮与输出齿轮机构20接合，该输出齿轮机构在图2A中示出且与主旋转轴线X同轴并且以旋转的方式固定地连结至输出构件2，该输出构件例如可以包括将运动传递至其他部件的带轮(pulley，滑轮)2a。

以这种方式，输出的运动的传递通过紧凑且特别可靠的解决方案来实现。

优选地，为了使连接轮5保持在与输出构件2的接合位置，根据本发明的传动装置包括在图6A中示出的引导装置21。

在优选实施方式中，引导装置21包括槽型轮廓件22，固定地连结至连接轮5的部分51能够在槽型轮廓件内部滑动。为此，引导装置21可以通过具有凹部的盘构造，该凹部形成在面向连接轮5的一侧中。

在本实施方式中，引导装置21固定地连结至输出构件2，但是基于构造变体，引导装置也可以固定地连结至支撑件10，例如固定至轴13。

现在参考图3A和图6A，根据优选实施方式，致动装置62包括卡钳型机构63和引导元件64，引导元件能够在靠近运动和/或离开运动方面控制卡钳型机构63的端部631、632，该端部分别连接至滑行件61，并因此连接至连接杆4的端部41和支撑结构10。

优选地，引导元件64包括推动构件65，推动构件能够沿主旋转轴线X移动，以便在其中间枢转部位633的区域中推进卡钳型机构63，如可以在图6A中详细观察到的。在任何情况下明显的是，可替代地，可以为引导元件64提供使用不同的解决方案。例如，可以为每个致动装置62和/或卡钳型机构63提供使用相应的引导元件64。下面将更详细地描述这些构造变体中的一些。

根据优选实施方式，推动构件65通过销15支撑在支撑结构10上，该销平行于轴线X延伸以便允许推动构件65朝向/远离支撑结构10的靠近运动/离开运动。

以这种方式，在本实施方式中，当推动元件65朝向支撑结构10移动时，该推动元件开始与中间枢转部位633接触，该中间枢转部位被指引远离推动构件65的一侧。

卡钳型机构63的第一端部631稳固至支撑结构10，并且第二端部632在垂直于轴线X的平面中的运动方面通过引导件60稳固，推动构件65在中间枢转部位633上的动作产生离开两个端部631、632的运动并且因此增加间距d。

应注意到，根据优选实施方式，为了允许枢转构件63被接收，行星轮3具有在图6A和图6B中示出的通孔。

为了减小间距d，可以设置弹性返回机构，该弹性返回机构未在附图中示出并且例如由布置在中间枢转部位633处的扭转弹簧构成，或者可以在中间枢转部位633与推动构件65之间使用双向连接，因此在推动构件65朝向支撑件10的靠近运动期间以及在从离开该支撑件的运动期间都可以保持它们固定地连结。

上述解决方案因此具有下述优点：利用仅基于简单的运动机构的解决方案，允许简单地同时调节所有行星轮3的间距d。

根据优选实施方式，推动构件54通过柱状凸轮型机构来致动。

优选地，柱状凸轮型机构包括至少一个引导部分66，该引导部分依照具有位于主旋转轴线X上的中心的圆周弧线延伸，该部分66限定在轴向方向上具有距支撑结构10可变间距的表面。

该机构还包括对应的邻接元件67，优选地包括可以在引导部分66上滑动的滚动件(roller，滚轮、辊子)。

因此，引导部分66与邻接元件67之间的接触允许推动构件65相对于支撑结构10运动，如可以通过对照图6A和图6B观察到的。

优选地，邻接元件67可以围绕主旋转轴线X旋转。为此，有利地设置了围绕轴线X均匀分布的三个滚动件。

如在图6B中更好地示出的，邻接元件67通过可旋转地安装在轴14上的衬套68支撑。

在本实施方式中，衬套68相对于输入构件1轴向地伸出，以便能够被致动，优选地通过带轮69。

因此，通过旋转带轮69，可以致动邻接元件67并且以级联方式致动推动构件65和枢转构件63，以便根据上面已经讨论的内容调节间距d。

因此，明显的是，这种解决方案允许纯粹地机械致动，其可以被容易地远程地致动，例如，使用传输电缆。

最后，可以注意到，参考图6A，根据优选实施方式，根据本发明的传动装置具有中心轴14，支撑结构10刚性地连接至该中心轴，该中心轴延伸通过输入构件1并且通过输出构件2两者，该输入构件和输出构件两者均通过相应的轴承被支撑在轴14本身上。

在任何情况下，明显的是，这种关系可以通过使用外部固定结构颠倒，该外部固定结构以可旋转的方式支撑输入和输出构件。那些变体在任何情况下都处于本领域技术人员力所能及的范围内，并且因此将不再更详细地描述。

现在参考图7和图7A，根据第一构造变体，致动装置62包括链63a或另一柔性的线性元件，其部分缠绕在滚动件63b上。

链63a的端部分别连接至滑行件61和引导元件64。当引导元件64在轴向方向上移动时，特别是在远离支撑结构10的方向上，链63a将运动传递至滑行件61，根据与上述构思类似的构思引起间距d的调节。此外，可以提供例如通过弹性元件构造的偏置机构，该偏置机构在附图中未示出并且当引导元件64朝向支撑结构10移动时使滑行件在相反方向上移动。

另一构造变体在图8和图8A中描述并且提供使用双齿条机构63c。

根据本实施方式，致动装置62包括第一齿状杆631c、齿状轮632c和第二齿状杆633c，该第一齿状杆优选地具有平行于轴线X的延伸部并且刚性地连接至引导元件64，该齿状轮根据其沿轴线X的平移运动通过相对于第一齿状杆631c的连接进行旋转，该第二齿状杆固定地连结至滑行件61并且通过相对于齿状轮632c的连接进行移动。

又一构造变体在图9和图9A中描述，其中致动装置包括构件63d，该构件固定地连结至引导元件64并且具有倾斜平面631d，优选地由引导件限定。

根据本实施方式，形成滑行件61的延伸件632d以便在倾斜平面631d中滑动。以这种方式，引导元件64和相关构件63d的平移运动涉及滑行件61根据倾斜平面631d的倾斜角的对应的平移运动。

优选地，延伸件632d与倾斜平面631d之间的连接通过在构件63d中形成的狭槽和在该狭槽中被滑动地接收的销633d来获得。

应注意到，通常，在本文所述的实施方式中，致动装置62包括能够控制滑行件61的运动的至少一个引导元件64。致动装置62因此能够将引导元件64和/或推动构件65沿主旋转轴线X的运动分量，或在相应的连接杆4的枢转轴线P的任何情况中的运动分量转换成滑行件61在垂直于轴线X的平面中的运动。

在图10和图10A中描述了额外的实施方式，其中致动装置62包括设置用于改变间距d的液压缸63e。优选地，缸63a作用在滑行件61的延伸件631e上，引起其运动。

根据该实施方式，缸63e的液压致动可以通过使用一系列通道632e实现，该一系列通道使该缸与第二液压缸633e连通。

优选地，通过在伸出/缩回方面控制缸633e的旋转，缸633e在其端部处连接至衬套68。

这允许产生液压液流，该液压液流存在于液压回路中，该液压回路由缸63e和缸633e以及通道632e形成，并且液压液流致动缸63e，从而以与参考其他实施方式描述的方式类似的方式获得间距d的改变。

可替代地，通道632e可以允许缸63e被放置成与传动装置100的外侧连通，以便将该缸连接至外部液压回路，这允许产生与已经在上文陈述的类似的流体流。

本发明从而解决了陈述的问题，同时实现了多个优点。传动装置100允许利用简单且可靠的解决方案产生输入构件1与输出构件2之间的无极速比。

整体尺寸也可以容易地在轴向方向和径向方向两者上受到控制。

同样的发明构思也适合于使用不同的几何形状，从而使根据本发明的传动装置适合于多个应用，诸如，例如在汽车领域中、在自行车或如用于风力涡轮机的减速齿轮中。

Claims (17)

1.一种可变速比传动装置(100)，包括：

a.支撑结构(10)；

b.围绕主旋转轴线(X)进行旋转运动的输入构件(1)，所述输入构件可旋转地连接至所述支撑结构(10)；

c.进行旋转运动的输出构件(2)；

d.多个行星轮(3)，所述多个行星轮相对于所述主旋转轴线(X)沿外周进行布置，并且可旋转地支撑在所述支撑结构(10)上，并且接收来自所述输入构件(1)的运动；

其特征在于，那些行星轮(3)中的每个行星轮包括连接杆(4)，所述连接杆在其第一端部(41)的区域中可旋转地连接至所述行星轮并且在所述连接杆在其相对端部(42)处支撑连接轮(5)，所述连接轮以单向的方式可旋转地连接至该端部，以便在所述输入构件(1)围绕所述主旋转轴线(X)进行旋转运动期间旋转地带动所述输出构件(2)，

并且其中，所述传动装置还包括用于改变所述行星轮(3)上的所述连接杆(4)的枢转轴线(P)与所述行星轮(3)的相应的旋转轴线(X’)之间的间距(d)的改变装置(6)。

2.根据权利要求1所述的传动装置(100)，其中，用于改变所述间距(d)的所述改变装置包括：固定地连结至每个行星轮(3)的相应的引导件(60)；相关的滑行件(61)；以及用于使所述滑行件(61)沿所述引导件(60)运动的致动装置(62)。

3.根据权利要求2所述的传动装置(100)，其中，所述致动装置(62)包括能够控制所述滑行件(61)的运动的至少一个引导元件(64)，所述致动装置(62)能够将所述引导元件(64)沿所述主旋转轴线(X)的运动分量转换成所述滑行件(61)在垂直于所述主旋转轴线(X)的平面中的运动。

4.根据权利要求3所述的传动装置(100)，其中，所述引导元件(64)包括通过凸轮型机构被致动的推动构件(65)。

5.根据权利要求4所述的传动装置(100)，其中，所述推动构件(65)通过柱状凸轮型机构被致动。

6.根据权利要求3或4或5所述的传动装置(100)，其中，所述引导元件(64)通过能够围绕所述主旋转轴线(X)旋转的邻接元件(67)被致动。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的传动装置(100)，其中，所述致动装置(62)包括卡钳型机构(63)，所述引导元件(64)能够在靠近运动和/或离开运动方面控制所述卡钳型机构(63)的端部(631、632)，所述卡钳型机构(63)的端部(631、632)分别连接至所述滑行件(61)和所述支撑结构(10)。

8.根据权利要求3至6中任一项所述的传动装置(100)，其中，所述致动装置(62)包括柔性线性元件(63a)，所述柔性线性元件部分缠绕在滚动件(63b)上，所述滚动件包括分别连接至所述滑行件(61)和所述引导元件(64)的相应的端部。

9.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置(100)，其中，所述致动装置(62)包括液压缸(63e)，所述液压缸被设置用于改变所述间距(d)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置(100)，其中，所述连接轮(5)为齿型并且与输出齿轮机构(20)接合，所述输出齿轮机构与所述主旋转轴线(X)共轴并且以旋转的方式固定地连结到所述输出构件(2)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置(100)，其中，所述输入构件(1)包括与所述行星轮(3)接合的环形齿轮(11)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置(100)，其中，所述支撑结构(10)包括中心支撑轴(14)。

13.根据权利要求12所述的传动装置(100)，其中，所述中心支撑轴(14)是中空的。

14.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置(100)，还包括引导装置(21)，所述引导装置能够使所述连接轮(5)保持在与所述输出构件(2)的接合位置。

15.根据权利要求14所述的传动装置(100)，其中，所述引导装置(21)包括槽型轮廓件(22)，固定地连结至所述连接轮(5)的部分(51)能够在所述槽型轮廓件内滑动。

16.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置(100)，其中，所述连接轮(5)通过自由轮传动装置(50)连接至所述连接杆(4)的所述相对端部(42)。

17.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置(100)，其中，存在围绕所述主旋转轴线(X)以等于120°的分隔角度均匀分布的三个行星轮(3)。