CN1097489A - 变速机构 - Google Patents

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    • F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft

Abstract

一种变速机构包含有一定速传动组件、一可变速 传动组件、一太阳齿轮组以及一动力源；该太阳齿轮 组件包含有:一第一太阳齿轮，是受定速传动组件的 带动而以一定速度转动，以及一第二太阳齿轮，其转 速可藉可变速传动主件的调整，令一出力轴具有增 速、减速、零速及反转的功能。

Description

本发明涉及传动机构，尤其是涉及一种变速机构。
变速机构在产业机械的传动装置中乃是一相当重要的构件，其可适需要即时改变机械的传动速度（速率），使机械得以在最适当的速度下运作，而能据以增进作业效率。
本发明的目的即在于提供一种变速机构，不但结构简单、速度变化范围大，同时具备有：无段变速、增速、减速及零速等多重功能，可供使用者随时任意选择。
依据本发明所提供的变速机构，其包括有：
一定速传动组件，包含有：一第一旋动元件，是固设在一第一轴上;一第二旋动元件，是枢设在一第二轴上;以及一第一仲介元件用以连结该第一、二旋动元件作同向定速的旋转;
一可变速传动组件，包含有：一第一构件，是固设在该第一轴上;一第二构件，是固设在该第二轴上;一第二仲介元件，是用以连结该第一、二构件作同向的旋动，以及一调整装置，是用以调整该可变速传动组件的转速;
一太阳齿轮组件，包含有：一第一太阳齿轮，是枢设于该第二轴上，并与该第一旋动元件固结在一起，以及一第二太阳齿轮，是固设在该第二轴的外端;
一定位构件，一端具有一筒体部，该筒体部的一端呈开口状态，俾将该太阳齿轮组件装设于该筒体内部，其同侧则至少开设有一预定形状的窗口部，该窗口部内沿轴向固设有一枢轴，于该定位构件的另一端延设有一出力轴;
与该窗口部等数的行星齿轮组件，是分别枢设定位于该窗口部的枢轴上，各包含有一第一行星齿轮啮合于该第一太阳齿轮，以及一第二行星齿轮，是与该第一行星齿轮相固结在一起，并啮合于该第二太阳齿轮;以及
一动力源，用以带动该第一轴或第二轴。
根据本发明提供的一种变速机构，包含有：一时规传动组件，包含有一第一时规元件，是固设在一第一轴上;一第二时规元件，是枢设在一第二轴上;以及一呈封闭循环状态的联结元件，是挂设啮合于该第一、二时规元件上;
一可变速的皮带轮组件，包含有一皮带轮，是固设在该第一轴上;一第二皮带轮，是固设在该第二轴上，一第二皮带轮，是固设在该第二轴上;以及一循环皮带，是挂设在该第一、二皮带轮的轮沟内;
一太阳齿轮组件，包含有：一第一太阳齿轮，是枢设于该第二轴上，并与该第一时规元件相固结在一起，以及一第二太阳齿轮，是固设在该第二轴的外端;
一定位构件，一端具有一筒体部，该筒体部的一端呈开口状态，俾将该太阳齿轮组件装设于该筒体内部，其周侧则至少开设有一预定形状的窗口部，该窗口部内沿轴向固设有一枢轴，于该定位构件的另一端延设有一出力轴;
与该窗口部等数的行星齿轮组件，是分别枢设定位于该窗口部的枢轴上，各包含有一第一行星齿轮啮合该第一太阳齿轮，以及一第二行星齿轮，是与该第一行星齿轮相固结在一起，并啮合于该第二太阳齿轮;以及
一动力源，用以带动该第一轴或第二轴。
根据本发明提供的一种变速机构，包含有：
一时规传动组件，是采用时规齿轮式，包含有一第一时规齿轮，是固设在一第一轴上;一第二时规齿轮，是枢设在一第二轴上;以及一时规皮带，以封闭循环状态啮合于该第一、二时规齿轮上;
一变速皮带轮组件，包含有：一第一变速皮带轮，是固设在该第一轴上;一第二变速皮带轮，是固设在该第二轴上;一循环皮带，是以封闭循环状态挂设在该第一、二变速皮带轮的轮沟内;一调整轴，是设置于该第一变速皮带轮的旁侧，用以改变该第一变速皮带轮的轮沟开口尺寸大小;以及一压力调节件，是设置于该第二变速皮带轮的旁侧，用以调节该第二变速皮带轮的轮沟开口尺寸大小;
一太阳齿轮组件，包含有：一第一太阳齿轮，是枢设于该第二轴上，并与该第一时规齿轮相固结;以及一第二太阳齿轮，是固设在该第二轴的外端;
一定位构件，一端具有一筒体部，该筒体部的一端呈开口状态，俾令该第一、二太阳齿轮位于该筒体部内，该筒体部的周侧间隔开设有两组以上的窗口部，第一窗口部内各沿轴向固设一枢轴，于该定位构件的另一端延设有一出力轴;
两组以上的行星齿轮组件，分别枢设定位于该窗口部的枢轴上，每一组包含有一第一行星齿轮啮合于该第一太阳齿轮，以及一第二行星齿轮，是与该第一行星齿轮相固结，并啮合于该第二太阳齿轮;以及
一动力源，是设于该第一轴或第二轴的外端，用以驱动该第一轴或第二轴;
根据本发明提供的一种变速机构，包含有：
一定速传动组件，包含有：一第一旋动元件，是固设在一第一轴上;一第二旋动元件，是枢设在一第二轴上;以及一第一仲介元件用以连结该第一、二旋动元件作同向定速的旋转;
一可变速传动组件，包含有：一第一构件，是固设在该第一轴上;一第二构件。是固设在该第一轴上;一第二仲介元件，是用以连结该第一、二构件作同向的旋动，以及一调整装置，是用以调整该可变速传动组件的转速;
一太阳齿轮组件，包含有：一第一太阳齿轮，是枢设于该第二轴上，并与该第一旋动元件固结在一起，以及一第二太阳齿轮，是固设在该第二轴的外端;
一定位构件，其一端具有一筒体部，该筒体部的一端呈开口状态，俾将该太阳齿轮组件装设于该筒体内部，其周侧则至少开设有一预定形状的窗口部，该窗口部内沿轴向固设有一枢轴，于该定位构件另一端延设有一出力轴;
与该窗口部等数的行星齿轮组件、是分别枢设定位于该窗口部的枢轴上，各包含有一第一行星齿轮啮合于该第一太阳齿轮，以及一第二行星齿轮，是与该第一行星齿轮相固结在一起，并啮合于该第二太阳齿轮;以及
一动力源，用以带动该第一轴或第二轴。
为使本发明的技术内容及功效得以被了解，兹列举较佳实施例结合附图加以说明。
图1是本发明的部分分解立体图。
图2是本发明的组合剖面图。
图3是本发明的构造示意图。
图4是本发明的动力源改装在第二轴上的示意图。
图5是本发明的出力轴速度计算用辅助说明图。
首先请参阅图1及图2，本发明所提供的结构包括有：一定速传动组件10、一可变传动组件20、一太阳齿轮组件30、一定位构件40、两行星齿轮组件50以及一动力源。
该定速传动组件10包含有：一第一旋动元件，采用一第一时规齿轮11，是固设在一第一轴100上;一第二旋转元件，采用一第二时规齿轮12，是枢设在一第二轴200上;以及一第一仲介元件，采用一时规皮带13，其是以封闭状态挂设啮合于该第一、二时规齿轮11、12上。
该可变传动组件20包含有：一第一构件，采用一第一变速皮带轮21，是固设在该第一轴100上;一第二构件，采用一第二变速皮带轮22，是固设在该第二轴200上;一第二仲介文件，采循环皮带23，是以封闭状态挂设在该第一、二变速皮带轮21、22的轮沟内;一调整构件，包含一调整轴24与一压力调节件25，其中，该调整轴24是设置于该第一变速皮带轮21的旁侧，用以改变该第一变速皮带轮21的轮沟节径（pitch）的尺寸大小，该压力调节件25是设置于该第二变速皮带轮22的旁侧，用以补正调节该第二变速皮带轮22的轮沟节径（pitch）尺寸大小。
该太阳齿轮组件30包含有：一第一太阳齿轮31，是枢设于该第二轴200上，并与该第一时规齿轮相固结，在实际上可以一体制成;以及一第二太阳齿轮32，是固设于该第二轴200的外端。
该定位构件40的一端具有一筒体部41，该筒体部41的一端呈开口状态，俾将该第一、二太阳齿轮31、32纳置于其内，其周侧则开设有两个呈相对称状态的窗口部411，该两窗口部411内分别沿轴向固设一支枢轴412;该定位构件40的另一端沿轴向向外延设一出力轴42。
两行星齿轮组件50分别枢设定位在该定位构件40的两个窗口部411内的枢轴412上，每一行星齿轮组件50包含一第一行星齿轮51，是啮合于该第一太阳齿轮31，以及一第二行星齿轮52，是与该第一行星齿轮51相固结，并啮合于该第二太阳齿轮32，在实际上，该第一、二行星齿轮51、52可以一体制成。
该动力源是采用马达（电动机）60，固设于该第一轴100的外端，用以驱动该第一轴100。
在运作上，当马达60被启动时，将带动该第一轴100，进而带动该第一时规齿轮11以及第一变速皮带轮21旋转，该第一时规齿轮11经时规皮带13带动该第二时规齿轮12旋转，由于该第二时规齿轮12与该第一太阳齿轮31同一体，所以该第一太阳齿轮31会随著该第二时规齿轮12一起转动;另一方面，该第一变速皮带轮21经皮带23带动该第二变速皮带轮22旋转，进而令该第二轴200随的旋转，由于该第二太阳齿轮32也固定在该第二轴200上，所以会被该第二轴200带动旋转，而该第一、二太阳齿轮31、32又分别带动该第一行星齿轮51与第二行星齿轮52，由于该第一太阳齿轮31是受该定速传动组件10的带动，所以其转速乃是固定不变的，从而藉由该可变速传动组件20的调整来改变该第二太阳齿轮32的转速即可使出力轴42具有增速、减速、零速以及反转等多种功能供使用者选择。
该可变速传动组件20的调整方式为;首先旋动该调整轴24，迫使该第一变速皮带轮21改变其轮沟节径大小，再藉由皮带23的张力扩张或收缩迫使该第二变速皮带轮22受该压力调节构件25的顶掣或放松的牵制也作同步的补正调整动作，进而改变该可变速传动组件20的转速。
本发明是利用差动齿轮的最大公转比率做为输出轴42的最大输出速度。
当调整该可变速传动组件20使该第二行星齿轮52的速度与该第一行星齿轮51的节径线速率同步时，该行星齿轮组件50呈纯自转，则出力轴42即无公转产生而呈静止状态，此为选择“零速”时的作动情形。
再进一步说：如果该第二行星齿轮52的线速率大于该第一行星齿轮51的线速率，此时公转比率即变成反此，则出力轴42改变为反转输出的状态，且差速越大，逆转（反转）速率变越快。
再者，当出力轴42遇到阻抗力矩时，则原先该反应的正转差速与出力轴42实际速度会产生一阻抗速度差，该阻抗速度差可驱使该第二行星齿轮52加速运转，并将其力矩反馈至可变速传动组件20，再经定速传动组件10将该反馈力矩归还输出（如图3中的虚线B1-B2所示），一直到反馈力矩被吸收为止，此是本发明的一大特点。
再如图4所示，该电动机60也可改装在该第二轴200的外端，用来直接驱动该第二太阳齿轮32，则该可变速传动组件20与定速传动组件10只需负担差速的调节以及出力轴42遇到阻抗力矩时产生的反馈力矩的传送而已，其反馈力矩的传送路径如图4中虚线C1-C2所示，藉此，皮带23的负荷会减轻而能延长其使用寿命。
以下，兹列举一实际例子配合图5来演算本发明的输出速度变化情形：
首先假设：
代号
CN：输出轴42的转速
T：齿轮
N：转数（rpm）
N1：第一太阳齿轮31的转速
N2：第二太阳齿轮32的转速
T1：第二太阳齿轮32的齿数＝18T
T2：第二行星齿轮52的齿数＝24T×T2个
T3：第一太阳齿轮31的齿数＝24T
T4：第一行星齿轮51的齿数＝18T×2个
AT：第一时规齿轮11的齿数＝18T
BT：第二时规齿轮12的齿数＝22T
Ap max：第一变速皮带轮21的最大节径＝85φ
Ap min：第一变速皮带轮21的最小节径＝34.5φ
Bp max：第二变速皮带轮22的最大节径＝117φ
Bp min：第二变速皮带轮22的最小节径＝58φ
AdN：电动机轴的转速（设为1720rpm）
Bd：第二轴（200）
公式：
第（1）式：CN＝N3（1+ (T3×T2)/(T1×T4) ）-N1（1+ (T1×T4)/(T2×T3) ）
第（2）式：N3＝AdN× (AT)/(BT)
第（3）式：N1＝AdN× (AP max)/(Bp min) （适用于出力轴呈慢速、零速或自转的情形）
第（4）式：N1＝AdN× (Ap min)/(Bp max) （适用于出力轴呈增速的情形）
（一）求“最高速”
先求第（2）式N3＝1720× 18/22 ＝1407.3rpm则第（1）式的前段N3（1＝ (T3×T2)/(T1×T4) ）＝1407.3×（1+ (24×24)/(8×18) ）＝3908（rpm）
由于最高速输出时，其差动应最小，故先求第（4）式N1＝1720× 34.5/117 ＝507.18（rpm）则（1）式的后段N1（1+ (T2×T4)/(T2×T3) ）＝507.18×（1+ (18×18)/(24×24) ）＝792.46（rpm）
则CN＝3908-792，46＝3115.5（rpm）亦即出力轴42以3115.5的转速输出，此转速此电动机60的转速高出将近一倍，即表示本发明的“增速”效能。
（二）再求“最慢速”
出力轴42的转速慢者，其差动越大，故先求第（3）式N1＝1720× 85/58 ＝2520.68（rpm）
代入第（1）式则
CN＝1407.3×（1+ (24×24)/(18×18) ）-2520.68×（1+ (18×18)/(24×24) ）
＝3908-3938
＝-30（rpm）
亦即表示：该出力轴42呈“反转”现象。
要再加以进一步说明的是，在上述较佳实施例中，该定速传动组件是采用时规齿轮式以及该可变速传动组件是采用皮带轮式;在实际上，该定速传动组件亦可改采为“以两链轮搭配一链条”或者“以一主动齿轮，一从动齿轮搭配一惰轮”的方式。

Claims (3)

1、一种变速机构，其特征在于包含有：
一时规传动组件，包含有一第一时规元件，是固设在一第一轴上；一第二时规元件，是枢设在一第二轴上；以及一呈封闭循环状态的联结元件，是挂设啮合于设第一、二时规元件上；
一可变速的皮带轮组件，包含有一皮带轮，是固设在该第一轴上；一第二皮带轮，是固设在该第二轴上，该第二轴上；以及一循环皮带，是挂设在该第一、二皮带轮的轮沟内；
一太阳齿轮组件，包含有：一第一太阳齿轮，是枢设于该第二轴上，并与该第一时规元件相固结在一起，以及一第二太阳齿轮，是固设在该第二轴的外端；
一定位构件，一端具有一筒体部，该筒体部的一端呈开口状态，俾将该太阳齿轮组件装设于该筒体内部，其周侧则至少开设有一予定形状的窗口部，该窗口部内沿轴向固设有一枢轴，于该定位构件的另一端延设有一出力轴；
与该窗口部等数的行星齿轮组件，是分别枢设定位于该窗口部的枢轴上，各包含有一第一行星齿轮啮合该第一太阳齿轮，以及一第二行星齿轮，是与该第一行星齿轮相固结在一起，并啮合于该第二太阳齿轮；以及
一动力源，用以带动该第一轴或第二轴。
2、一种变速机构，其特征在于包含有：
一时规传动组件，是采用时规齿轮式，包含有一第一时规齿轮，是固设在一第一轴上;一第二时规齿轮，是枢设在一第二轴上;以及一时规皮带，以封闭循环状态啮合于该第一、二时规齿轮上;
一变速皮带轮组件，包含有：一第一变速皮带轮，是固设在该第一轴上;一第二变速皮带轮，是固设在该第二轴上;一循环皮带，是以封闭循环状态挂设在该第一、二变速皮带轮的轮沟内;一调整钮，是设置于该第一变速皮带轮的旁侧，用以改变该第一变速皮带轮的轮沟开口尺寸大小;以及一压力调节件，是设置于该第二变速皮带轮的旁侧，用以调节该第二变速皮带轮的轮沟开口尺寸大小;
一太阳齿轮组件，包含有：一第一太阳齿轮，是枢设于该第二轴上，并与该第一时规齿轮相固结;以及一第二太阳齿轮，是固设在该第二轴的外端;
一定位构件，一端具有一筒体部，该筒体部的一端呈开口状态，俾令该第一、二太阳齿轮位于该筒体部内，该筒体部的周侧间隔开设有两组以上的窗口部，第一窗口部内各沿轴向固设一枢轴，于该定位构件的另一端延设有一出力轴;
两组以上的行星齿轮组件，分别枢设定位于该窗口部的枢轴上，每一组包含有一第一行星齿轮啮合于该第一太阳齿轮，以及一第二行星齿轮，是与该第一行星齿轮相固结，并啮合于该第二太阳齿轮;以及
一动力源，是设于该第一轴或第二轴的外端，用以驱动该第一轴或第二轴;
3、一种变速机构，其特征在于包含有：
一定速传动组件，包含有：一第一旋动元件，是固设在一第一轴上;一第二旋动元件，是枢设在一第二轴上;以及一第一仲介元件用以连续该第一、二旋动元件作同向定速的旋转;
一可变速传动组件，包含有：一第一构件，是固设在该第一轴上;一第二构件。是固设在该第一轴上;一第二仲介元件，是用以连结该第一、二构件作同向的旋动，以及一调整装置，是用以调整该可变速传动组件的转速;
一太阳齿轮组件，包含有：一第一太阳齿轮，是枢设于该第二轴上，并与该第一旋动元件固结在一起，以及一第二太阳齿轮，是固设在该第二轴的外端;
一定位构件，其一端具有一筒体部，该筒体部的一端呈开口状态，俾将该太阳齿轮组件装设于该筒体内部，其周侧则至少开设有一预定形状的窗口部，该窗口部内沿轴向固设有一枢轴，于该定位构件另一端延设有一出力轴;
与该窗口部等数的行星齿轮组件，是分别枢设定位地该窗口部的枢轴上，各包含有一第一行星齿轮啮合于该第一太阳齿轮，以及一第二行星齿轮，是与该第一行星齿轮相固结在一起，并啮合于该第二太阳齿轮;以及
一动力源，用以带动该第一轴或第二轴。
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