CN1109149A - 连续可变的传动机构 - Google Patents

Abstract

一种连续可变的传动机构，包括一个恒星轮，至 少一个行星轮，以及调节装置，其中行星轮具有两个 本质上的锥面，该行星轮在一侧与恒星轮相互作用， 在另一侧与环形轮相互作用，调节装置用于改变传动 比。每一个行星轮都带有一个过渡轮，该过渡轮在一 侧与恒星轮相互作用，在另一侧与所述的行星轮相互 作用。

Description

本项发明涉及一种连续可变的传动机构，包括一个驱动的恒星轮11、66、至少一个行星轮3、65、以及调节装置5、6、16。其中的行星轮具有两个本质上的锥面30、31、64、71、72，行星轮3、65在其一侧与恒星轮11、66相互作用，在另一侧与一个环形轮2、73相互作用;调节装置用于改变传动比。

这种传统机构特别适用于自行车，在NL-A-9001390中进行了公布。这个公布了的传动机构的缺点是不可能在有力矩载荷的作用下进行换档，并且在高传动比的情况下效率低下。

而本项发明的目的就是提供一种上述型式的传动机构，但并不具有上述的缺点。这个目的是这样达到的，每个行星轮3、65都带有一个过渡轮9、59，过渡轮在其一侧与恒星轮11、66相互作用，在其另一侧与所述的行星轮3、65相互作用。更好的方案是，采用多个行星轮，每个行星轮都带有一个辅助的过渡轮;例如可以采用六个行星轮。

过渡轮有三重作用。第一，过渡轮使得行星轮和过渡轮之间的接触位置可以进行螺旋形的移动，结果是行星轮可以在载荷作用下呈现在不同的轴向位置上;第二、过渡轮保证了输入轴和输出轴具有相同的转动方向;第三、恒星轮和过渡轮相结合可完成一种中间变速，从而可以选择一种优越的链驱动，对于自行车来说更是如此。

每个行星轮3、65、以及在必要情况下的过渡轮9、59都可以绕着一个假想轴进行调节，这种调节会带来传动比的变化，所述假想轴与恒星轮11、66的中心线的走向横越，从而每个行星轮3、65和环形轮2、59都可以处于这样的位置上，就是他们可以相互地相对滚动，以形成一条螺旋形的轨迹。随着行星轮相对于环形轮滚动并形成了一条螺旋形轨迹，所述行星轮相对于恒星轮沿其轴向移动，这个移动导致了传动比的变化。

为了使得上述的移动成为可能，每个行星轮3都安装在一个滑动器5、74上，该滑动器平行于恒星轮11、66的中心线，并且可以相对于滑动器架6、76滑动。

尤其是，恒星轮可绕着一个固定轴18、68转动，每个行星轮3、65可绕着一个轴4、75转动，轴4、75安装在滑动器5、74上。

为了保证调节所需的力保持在低值上，即使在低速时甚至在静止时都是如此，轴4、75的一端安装在固定的支座19、77上，另一端安装在可移动的支座21、79上，对于每个行星轮3、65都是这样，从而行星轮3、65的轴4、75和环形轮2、73的轴18、68之间的夹角可以改变，变化的范围在所述两轴在同一平面上的位置和他以处于交错状态时的位置之间。

一旦所述各轴相互地相对偏移至一个交错的位置，结果是行星轮和环形轮就呈现在一种倾斜的位置状态，当所述各轮转动时，行星轮和环形轮之间的相互啮合点就发生了偏移。这就是说，行星轮和环形轮之间的传动比发生了变化，因为前者具有锥形表面。

一个进一步的重要的方面是，当各轴本质地一个相对于另一个旋转时，所发生的一切就是，行星轮和环形轮相互在另一个轮上滚过，结果，一个很低的调节力就可把各轴偏移至交错的位置上。如果各轮都不转动，传动比还没有发生实际上的变化;行星轮绕着一个轴线略微转动，该轴线与环形轮的表面是垂直的。

然而，一旦所述各轮开始转动，行星轮就滚至其新的位置上，该新位置由行星轮相对于环形齿轮的初始的倾斜状态决定，并且非常迅速地进行定位。这时，在新的接触点上，新的传动比已经起作用了。

根据一个适当的实施例，滑动器5、74上带有一个摇臂7、82，该摇臂7、82可绕枢轴23、83旋转，枢轴23、83本质上与主轴18、68平行，支座19、21;77、79的结构是这样的，它们能够容纳相对倾斜状态的轴4、75。

滑动器架6、76带有变速装置，摇臂7、82与换档装置相互作用以移动后者。所述变速装置包括一个换档毂15、84，该变速毂本质上与主轴18、68同心并可绕主轴18、68旋转，同时摇臂7、82在本质上相对于主轴18、68径向地转动，在摇臂7、82的径向的最下端处具有一个凸头24、86，该凸头与变速毂15、84中的槽25、87相配合。

槽25、87是细长的，槽25、87的宽度与凸头24、86的宽度相适应，槽25、87以这样的方式跨过主轴18、68，池轴4、10;75、81由于滑动器5、74和与之相连的摇臂7、82的移动而处于倾斜状态时，凸头24、86就在槽25、87中滑动，摇臂7、82向回摆动，结果轴4、10;75;81从倾斜状态中恢复至正位。

正象上文已提及的那样，通过把行星轮设置在与环形轮处于一个夹角的位置上并且使该传动机构运转，可以选择一个新的传动比，行星轮达到一个新位置所经过的轨迹是由行星轮相对于环形轮滚动而形成的螺旋形轨迹，这是两个轮相互处于一种倾斜状态的结果。当驱动力矩作用在该传动机构上时，可以产生这种形式的传动比的变化。根据本项发明，选择一个新的传动比也可以在没有滚动发生的条件下进行，以使行星轮和环形轮之间的相对位置发生变化。它的前提是，该传动机构处于不承受驱动力矩的状态下。这种在没有驱动力矩的条件下直接设置新的传动比的方法，在下述情况下是可能的，就是如果滑槽相对于主轴滑行的角度是如此选择的，即凸头和滑槽之间的相互作用本身不产生制动作用，摇臂可在两个止档之间转动，这两个止档限制了摇臂的变形。当变速毂转动时，斜槽迫使摇臂靠在一个止档上，然后，摆臂及与之相连的滑动器必须随着斜槽而移动，结果在斜槽中滑动。通过这种方法，即使在静止状态下也可有效地进行变速。

为了使在大力矩情况下变速时没有滑脱现象产生，恒星轮和过渡轮也可有相互作用的齿轮元件。

根据第一可能的实施例，过渡轮9具有一个锥面26和一个圆环27，圆环27相对于所述锥面凸出并且和过渡轮9协调地工作，恒星轮也具有一个锥面28，它与所述的锥面26相互作用，锥面28上有一个环形槽29，其深度大于圆环27凸出于过渡轮9的锥面26的高度，圆环27插入在环形槽29之中。

由于圆环和环形槽的相互作用，过渡轮和恒星轮在它们的中心线的方向上仅有一点或者没有作用。行星轮和过渡轮的确必须可以一个相对于另一个转动，过渡轮9的轴10可旋转地安装在滑动器5的支承点20、22上，该轴10平行于支承点20、22的连接线。

恒星轮11可以在驱动毂13上轴向地移动，驱动毂13可转动地安装在主轴18上，而恒星轮11和驱动毂13通过至少三个规则分布的推力臂12而连接在一起，推力臂12跨过了主轴18的中心线，当一个驱动力矩作用在驱动毂13上，推力臂12试图把恒星轮11沿其轴线方向推开，通过这样的方式，恒星轮11的锥面28被迫紧靠在过渡轮9的锥面26上，这正是力矩发挥的作用。

如果恒星轮11在预作用弹簧的作用下被迫远离驱动毂13，在没有驱动力矩作用时也能保证自由行车，一旦施加了一个正的力矩，该传动机构立即啮合。

根据进一步的可能性，行星轮3的表面与环形轮2相互作用，该行星轮3具有第一锥面30，该锥面30沿轴线处于外侧并且具有一个顶角，该顶角与第二锥面31的顶角不同，第二锥面31与所述的第一锥面30邻接并且位于内侧。通过这样的结构，可以优化地适应自我压缩力。

根据本项发明，该传动机构特别适合于自行车。在这种情况下，提供了一个轮毂1，它一侧可旋转地支撑在了驱动毂13的外侧上，而在另一侧支撑在罩6上，环形轮2固定在所述轮轮的内侧。

根据第二个可能的实施例，过渡轮59具有一个圆柱面60，恒星轮66具有一个圆柱面62，圆柱面62与所述的圆柱面60相互作用，过渡轮59的最大的直径比行星轮65和恒星轮66之间的最小间隙要大，这样，过渡轮59可以作为行星轮65和恒星轮66之间的一个楔体。

尤其是，过渡轮59具有一个圆环61，圆环61相对于过渡轮59的表面60而凸出，恒星轮66的表面62上具有一个环形槽63，该环形槽63的深度比圆环61凸出于过渡轮59的圆柱面60的高度要大，圆环61插入至环形槽63之中。通过圆柱和环形槽的作用，恒星轮和过渡轮沿着它们的轴向而相互定位。

在本质上，表面与环形轮73相互作用的行星轮65的锥面64也可以略有曲率。

行星轮的略凸但本质上还是锥面64的表面给恒星轮、过渡轮、行星轮和环形轮的各相互作用的摩擦表面之间提供了必要的接触。凸面64用于控制过渡轮的位置，而过渡轮则作为恒星轮和行星轮之间的楔体。在靠近恒星轮和行星轮的中心连线的半径处，会产生大的压靠力，而在远离这一位置处会产生较小的压靠力。通过为凸面选择一个适当的曲率，作用在行星轮上的压靠力可以进行优化地调节（并且也优化调节了传动比）。这种类型的曲率也可用结构来近似地构成，例如，曲面可由三个锥面组成。

尤其是，要使用预作用弹簧，从而过渡轮59能够保持在恒星轮66和行星轮65之间的楔体空间内。

因为过渡轮59的轴81安装在一支架92上，对过渡轮进行调节是可能的，支架92的一个悬臂93安装在滑动器架76上，支架92的另一个摇臂94可移动地支撑在主轴上。这样，可移动地支承在主轴68上的支架92的悬臂94就可以与一支撑环95协调工作，支撑环95可转动地安装在主轴上。支撑环95带有一个悬臂96，悬臂96本质上相对于主轴68的轴向延伸并且带有一个本质上的轴向槽97，摇臂82的凸头86就容纳在槽97中，从而凸头86可以在其中沿主轴68的轴向滑动。

在图5所示的实施例中，力矩都是通过齿轮传递的，并排设置的圆环的唯一目的，一方面是吸收径向压靠力并释放作用在齿轮上的载荷，另一方面就是使得机构平稳。

正象上文已经提到的那样，为了传递大力矩而不出现滑脱现象，通过齿轮的方法，恒星轮和过渡轮能够产生相互作用。还是在本实施例中，为了使微调过渡轮相对于恒星轮的夹角成为可能，恒星轮66带有两个齿轮66a，这两个齿轮66a都可转动地安装在主轴68上并且设置在一个也安装在该主轴上的固定环123的两侧，至少有一个销轴121横向地穿过该固定环，在各种工况下，销轴121的端部都插入在其中一个齿轮66a的孔125中，该销轴121可以绕着一个径向对齐的转动轴旋转，从而，两个齿轮可自转动一个角度，这两个角度数值相等但旋向相反，齿轮66a与设置在每个过渡轮59上的齿59a相互作用。

现在，参照附图中图示的实施例对本项发明进行更详细的说明。

图1  是根据本项发明的传动机构的第一个实施例的局部横断面图。

图2  是正视图。

图3  a和3b是驱动毂的细节说明图。

图4  图示了在图1和图2所示的传动机构中采用的行星轮。

图5  是根据本项发明的传动机构的第二个实施例的局部横截面图。

图6  是正视图。

图7  说明了安装在图5和图6所示的传动机构中的行星轮的细节。

图8  图示了一种不同形式的驱动毂。

图1  和图2图示了在自行车的轮毂1中所使用的传动机构。所述轮毂1可绕主轴18旋转，主轴18固定在自行车的构架上，顺便说一下，该构架没有画出来。

驱动毂13通过轴承32可旋转地安装在主轴18上。链轮14安装在所述的驱动毂13上，驱动自行车的链条与链轮14相配合。

凸缘或者说滑动器架6固定在主轴的另一端。反作用撑条17连接在滑动器架6上，另一方面，撑条17固定在所述的所述构架上。整个轮毂1通过轴承33和34分别可旋转地安置在所述滑动器架6和驱动毂13上。

驱动毂13通过推力臂12而与恒星轮11相连接。当一个力矩作用在驱动毂13上时，所述推力臂12试图把恒星轮推离驱动毂13（如图3a所示）。

弹簧49始终试图把恒星轮11推离驱动毂13。

在如图1和2所示的实施例中，恒星轮11具有一个锥面28，该锥面28与过渡轮9的锥面26在摩擦力的作用下而相互作用。在恒星轮11的锥面28上有一个环形槽29。过渡轮9上的圆环27与所述环形槽29相互作用。环形槽29的深度是这样的，就是圆环27不会抵触所述环形槽的底部。恒星轮11和过渡轮9都沿各自的一条中心线而定位，而它们之间的相互定位是通过环形槽129和环形肋128。

过渡轮9通过轴承36可旋转地并且可滑动地安装在过渡轮轴10上。所述过渡轮轴10通过悬臂37和38而安装在整体用5所代表的滑动器上，轴承颈20和22分别安装在悬臂37和38上。所述滑动器安装在滑动器套筒35上，从而滑动器始终沿着与主轴18的平行方向滑动，所述滑动器套筒35是滑动器6的一部分。

行星轮3也安装在滑动器5上。所述行星轮3通过轴承39可绕行星轮轴4旋转并可在之上滑动。

滑动器5具有一圆柱面部分40，圆柱面部分40可在滑动器套筒35上滑动。所述圆柱面部分40的一端有一个凸缘41，凸缘41径向地向内并且也向外延伸。在圆柱面部分40的另一端设有一凸缘42，凸缘42同样径向地向内延伸并也向外延伸。

悬臂37的销轴20可旋转地安装在凸缘41上，准确地说是安装在凸缘41的径向地向内延伸的那一段上。轴4的端头19安装在凸缘41的径向的最外部分处。

凸缘42上有一个环形的凹部50，圆盘51可转动地安装在凹部50中。行星轮轴4的端头21又安装在圆盘51中。调节摇臂7也通过枢轴23可旋转地安装在凸缘42上。调节摇臂7具有一个槽52，固定在圆盘51上的枢轴53穿入在槽52中。所述的枢轴53穿过了凸缘42上的槽54。

调节摇臂7还具有一个槽55，固定在圆盘57上的枢轴56穿入在槽55中。所述圆盘57容纳在凸缘42的凹部58中，凹部58径向地相对于圆柱面部分40而朝向下方。悬臂38的枢轴22可旋转地安装在圆盘57中。

悬臂7的径向的最内端，或者说是凸头24可滑动地安装在槽25中，槽25的走向是倾斜的，槽25是在变速毂15上加工而成的。所述变速毂15包括一个圆柱面部分43，该圆柱面部分43与主轴18同心。凸缘44与圆柱面部分43相连，它可在滑动器套筒35中旋转。在凸缘44的径向地最外端具有一冠齿轮48，该冠齿轮48与一小齿轮47相互作用，而该小齿轮47又通过轴46与操作柄16相连。一旦操作柄转动，变速毂15也随之转动，从而导致了调节摇臂7的摆动。

过渡轮9和行星轮3相互之间是如此安排的，就是过渡轮9的环形面27与行星轮3的表面72相互作用。

还要说明一点，环形轮2附着在轮毂1的内侧，而环形轮2又在每种工况下与行星轮的锥面30、31的其中之一相互作用。

应当指出，根据本项发明的这种传动机构的结构在上文中已就一个恒星轮和一对过渡轮9和行星轮3的情况进行了说明。然而，正如图2所示，更好的方案是采用多对过渡轮9和行星轮3，例如，该图中共有六对这样的轮对。

根据本项发明，该传动机构工作方式如下。通过链条和链轮14驱动力矩传递至驱动毂13。通过推力臂12（如图3a所示），恒星轮11受到一个特定的轴向力的驱动，该轴向力的大小取决于所施加的力矩和预定的传动比。弹簧49迫使恒星轮与过渡轮9相接触，过渡轮9、行星轮3和环形轮2也都保持了接触。这样就实现了自由行车的功能，因为当驱动力矩消失时摩擦轮可以滑脱。通过弹簧49和预作用，各刚体都保持了机械接触，从而，当有一个正力矩存在时，就会立即产生一个与力矩相关的压靠力。

上文所述的该传动机构的实施例适合于绕一个转动方向旋转的驱动，也就是说，轴向推力的方向是通过推力臂12而获得的。根据另外一个实施例，该传动机构也能够用于在两个方向上进行驱动。为了达到这个目的，如图3b所示的另一种形式，采用了两个推力臂12和12’，这两个推力臂的走向是相反的，每个推力臂上都有一个销轴120相互作用，而销轴120安装在恒星轮上。在如图所示的位置上，该传动机构按箭头所指的方向进行驱动，推力臂12’把作用力由驱动毂13传递至恒星轮11。

曲虚线所代表的位置会产生按与箭头相反的方向的驱动，把作用力由驱动毂13传递至恒星轮11。自由行车仅在中间区域是可能的，也就是说，在这个区域内，两个销轴120都不与相关的槽形孔119的端部相接触。

行星轮3通过恒星轮11和过渡轮9进行驱动，行星轮使得改变传动比成为可能，这是因为Ⅰ、Ⅱ两处的半径发生变化所致。

改变传动比，或者说换档，要通过使行星轮轴4和过渡轮轴10相对于主轴18旋转而奏效，通过这样的方式，行星轮轴和过渡轮轴达到跨过主轴的位置。

所述的轴10和4通过调节摇臂7，变速毂15和调速柄16而造成一个相互倾斜的状态。调速柄16通过轴46而可旋转地安装在滑动器架6上。轴46上带有小齿轮47，小齿轮47与变速毂15上的冠齿轮48相啮合。

当变速毂15转动时，调节摇臂7也会摆动，这是由于调节摇臂的凸头24设置在变速毂15的圆柱形表面43上的斜槽25之中。由于所述的轴10和4相互处于倾斜状态，过渡轮9的圆环27也相对于行星轮3的锥面30处于一个倾斜位置。圆环27就可以在环形槽29中起到某些作用。

由于最终引起所述倾斜状态的换档力的作用，行星轮3和过渡轮9试图一个相对于另一个沿着它们的轴线方向沿着一个螺旋形轨迹移动。由于轴4和环形轮轴18处于交错状态，螺旋形运动就强加在了行星轮3上。通过行星轮3的作用，环形轮2迫使滑动器5沿轴向移动。环形轮2和过渡轮9所产生的两个移动一起发挥作用以使滑动器移动。然而，过渡轮9保持在它的轴10的方向上，这是恒星轮11上的环形槽29与过渡轮9的环形面27相互作用的结果。这就是说，过渡轮9保持原位不动，行星轮3被迫移动。

这样做的结果是，滑动器5相对于滑动器套筒35沿其轴向滑动。由于槽25在变速毂15的圆柱表面43上的走向是倾斜的，滑动器5的滑动也伴随着调节摇臂7摆回至其初始位置。这又促使轴10和4从它们的交错位置移回至它们的相交位置。在后一种位置上，过渡轮9和行星轮3不再处于倾斜状态，新的传动比已经有效了。

当滑动器5滑动时，行星轮3也相对于它的轴4滑动，轴承39使这种滑动成为可能。

由于过渡轮9也可以通过轴承36而相对于轴10滑动，滑动器5可以和轴10一起轴向移动，而过渡轮9在这个方向上则保持原位不动。

在变速时，不会产生大的力，也就是说，在调节摇臂7摆动时，轴10和4都相对于轴18转动，行星轮3和过渡轮9之间相互所产生的摩擦力是很小的。当过渡轮9和行星轮3一个相对于另一个转动时所产生的轴向力导致了滑动器5的移动。随后，调节摇臂7摆动至其空档位置，新的传动比就产生了。在各轮的相互转动过程中，传动比的最终变化就是这样奏效的，而改变传动比的初始设置已提前完成了。

正如已经提到的那样，大小由力矩和变速决定的自我压缩力是通过推力臂12在各轮之间产生的。图3a、3b表明推力臂12在驱动毂13和恒星轮11之间保持一个倾斜位置。当一个力矩施加在驱动毂13上时，推力臂12拭图把恒星轮11推开，但恒星轮11被过渡轮9而挡了回来。理想的自我压缩力就是这样得到的。

图8图示了另一种驱动毂。这种驱动毂的目的是补偿转动刚体和轮毂罩的大小取决于力矩的弹性变形，这种弹性变形是由于轴向的压靠力而产生的，经过补偿，推力臂12就不会产生太大的驱动角，由此而避免了过载的发生，并且对传动效率也有好的效果。这种驱动毂122同样带有一个链轮14。该驱动毂还带有一个加压元件124，加压元件可以旋转并可以沿轴向滑动。所述加压元件124通过环形槽134和滚珠135与驱动毂相互作用，滚珠135安装在驱动毂122上，其中的环形槽和滚珠一起形成了一种螺旋式连接器127。

加压元件124通过波纹状的弹性垫126始终被迫使远离恒星轮11，波纹弹性垫圈126抵靠在凸缘136上。

加压元件124也与几个推力臂137相连，而推力臂137又与恒星轮11相连。在弹簧49的作用下，恒星轮11始终被迫使远离凸缘136，进而也远离驱动毂122。

一旦一个驱动力矩通过链轮14而施加在驱动毂122上，推力臂137试图迫使恒星轮远离驱动毂122，然后所述推力臂137与主轴18的夹角就变小了。当所述夹角变得过小时，就会出现把一个特定的力矩施加在驱动毂122上后，作用在恒星轮11的压靠力变得很大的问题。这样的大压靠力必须避免出现，否则，该传动机构的内部结构将处于过大应力的状态之下。

在图8所示的不同形式的驱动毂中，推力臂137和主轴18之间的过小的夹角被避免了，因为一旦作用在恒星轮11上的压靠力达到了一个特定的临界值时，压力元件124就开始向着恒星轮11的方向移动。这种移动是通过滚珠135和环形槽134之间的相互作用而发生的。所述的移动发生的临界值是由波纹状弹性垫圈126的刚度而决定的。一旦压加元件124移向恒星轮11，推力臂137相对于主轴18的夹角又增大了，结果就避免了过大的压靠力出现。

如图4所示，行星轮可以有第一个锥面30和第二个锥面31，第二个锥面31的顶角与第一个锥面30的顶角不同。改变传动比时自我压缩力的增加在环形轮2与行星轮3的第一个锥面30相互作用的情况下要比在环形轮2与第二个锥面31相互作用的情况下大一些。在环形轮2与第二个锥面31相互作用的情况下，通过推力臂12而产生了一个不同的夹角，结果，优化地调节自我压缩力成为了可能。

根据图5至图7所示的本次发明的第二个实施例，该传动机构采用了具有圆柱面60的过渡轮59。在这里，过渡轮59也具有一个凸出的圆环61。另外，恒星轮66也具有圆柱面62，圆柱面62与过渡轮59的圆柱面60相互作用。在恒星轮上设有一个环形槽63，所述环形槽的深度比圆环61的高度要大，大的限度是所述圆环61不会与环形槽63的底部相接触。在其中一个圆柱面60上还有一个V形的环形肋128，该环形肋与相关圆柱面62上的形状相适应的环形槽紧紧地配合。通过环形肋128和环形槽129，恒星轮66和过渡轮59一个相对于另一个沿轴线方向正确地得到定位。由于V形的环形槽和环形肋，各轴都能够定位，同时，最少的调整就足够了，而在每一阶段都能达到位置的高度一致。

过渡轮59与一个行星轮65相互作用，行星轮65具有第一个锥面71和第二个锥面64，第二个锥面64是略凸的，或者说包括几个锥面以大致构成一个凸形面。略凸的表面64与环形轮73相互作用，环形轮73安装在轮毂98的内侧。过渡轮59牢牢地保持在恒星轮66和行星轮65之间的楔形空间内。参见图6，在该图中可以看出，过渡轮59位于由恒星轮66向相关的行星轮65延伸的半径的略靠外侧的位置上。过渡轮59在拉伸弹簧173的预作用下被迫成为楔体。

过渡轮59通过一个驱动力矩而更牢固地压靠在恒星轮66和行星轮65上，结果得到了一个大小取决于力矩的自我压缩力。

过渡轮59由齿轮66a进行驱动，齿轮66a是恒星轮66的一部分。由驱动力矩和过渡轮而产生的径向压靠力被支撑环62a吸收，过渡轮牢牢地保持在恒星轮66和行星轮65之间的楔形的空隙中，而支撑环62a可绕驱动毂自由地旋转，更具体地说是绕驱动毂的套筒130旋转。各齿轮66a通过一个销轴121而连接起来，所述销轴121还穿过一套圈123，该销轴121与套筒130集成一体，特别地，所述销轴121穿过所述套圈上的孔131。销轴121可以绕一假想枢轴旋转，该假想枢轴与主轴68的走向垂直，通过这样的方式，当过渡轮59处于一倾斜状态时，其中一个齿轮可绕驱动轴向前转动，而另一齿轮可向后回转一些，两个齿轮不断地把力矩传递至过渡轮59上。

恒星轮66刚性地固定在驱动毂69上，驱动毂69通过滚动轴承103而可旋转地支撑在主轴68上。所述主轴还带有滑动器架76，该滑动器架76包括滑动器套筒104。通过滑动轴承105，滑动器74可以相对于主轴68沿其轴向在所述的滑动器套筒上滑动。所述滑动器具有行星齿轮64的轴75的固定支座77。

在行星轮65的轴75的另一端，具有一个可移动的支座79，支座79由一个圆环99构成，圆环99可以在滑动器磋筒104内部旋转。所述圆环99带有一个枢轴100，枢轴100与摆臂82相互作用。

而摇臂82又通过枢轴83可旋转地安装在滑动器74上。

摇臂82具有一凸头86，凸头86径向地向内延伸，并且容纳在槽87中，槽87的走向相对于主轴68的中心线而处于交错位置状态。槽87的各个特点正如图1所示的那样。槽87设置在变速毂84上，变速毂84通过它的凸缘88而可旋转地安装在滑动器架76上。在所述凸缘88的径向的最内端具有一个冠齿轮91，冠齿轮91与小齿轮90相互作用，小齿轮90安装在轴89上。轴89可通过杆85而转动，杆85又能够连接在一个操作元件上，该操作元件没有图示出来。

通过操纵杆85，摇臂82在换挡毂84的作用下而摆动。而摇臂82又带着行星轮65的轴75一起移动，结果，所述行星轮被带至一个倾斜的位置上。

凸头86也类似地插入槽97中，槽97设置在悬臂96上，而悬臂96固定在支撑环95上。所述支撑环安装在主轴68上以便可以绕主轴68旋转，所述支撑环还支撑着支架92的一个悬臂94，过渡轮59就安装在支架92上。支架92还有一个悬臂93，悬臂93安装在圆环106上，圆环106通过辐条107而固定在滑动器架76上。最后，支架92还有悬臂132和133，过渡轮59的轴81就安装在悬臂132和133上。

当通过操纵操作杆85而使摇臂82摆动时，如上所述，悬臂96会被拨向一边，结果支撑环95发生了转动。而支撑环95又带着支架92的悬臂94一起转动。结果，过渡轮59的轴81处在了相对于主轴68的中心线的倾斜的位置上。

由于从摇臂82的枢轴83到槽97的距离大于从枢轴83到枢轴100的距离，所以，悬臂94摆动的角度大于圆环99摆动的角度，从而轴81摆动的角度也就大于行星轮65的轴75摆动的角度。其结果是，行星轮65和环形轮73处于一个相互倾斜的状态，行星轮65和环形轮73要一个相对于另一个滚动从而形成一条螺旋形轨迹。然而，环形轮73保持在原来的位置上，从而，行星轮65被迫沿着主轴68的轴线方向移动，进而带着滑动器74在滑动器架76上滑动。由于过渡轮59也相对于行星轮65处于倾斜状态，当行星轮65移动时，行星轮65也相对于过渡轮59滚动从而形成一条螺旋形轨迹。

与上述实施例的方式相同，正如已经说明的那样，螺旋形运动被强加在行星轮65上，这是因为行星轮65的轴75和环形轮73的轴68处于相互交错的位置状态。通过行星轮65，环形轮73推动滑动器76沿其轴向移动。由环形轮73和过渡轮59所导致的两个移动共同作用以使滑动器76移动。

由于槽87是以一个角度倾斜设置的，这与图1中所示的方式完全相同，当所述移动发生时，摇臂82就向回摆动，轴81和75就恢复至它们与主轴68呈相交状态的位置上。在这个位置上，过渡轮59和行星轮65又相互之间沿着正常的圆形轨迹滚动，并且获得了一个新的传动比。

各支架92通过一个定位器而相互之间保持在一致的位置上，该定位器整体上用108来表示，并且包括一个中心圆环109，圆环109具有径向地向外延伸的悬臂110，而所述悬臂110又附着在支架92的横梁111上。

支架92的悬臂94是相对刚性的，同时悬臂94也是相对柔性的，其结果如下。

如果过渡轮和行星轮之间具有过大的传动比，那么传递的力要比平均力大一些。结果，过渡轮59被迫使更深地进入恒星轮66和行星轮65之间的楔形空间。这个位置对悬臂110产生了一个反作用力，使得支架92转动一个小的角度。转动的结果是，在过渡轮59和行星轮65上都施加了一个恢复力，其结果只能是过渡轮59和行星轮65之间的传动比减小。通过这样的修正，滑脱的问题被降至最低限度。

行星轮的合力总是径向地从恒星轮传递至环形轮。为了减小作用在圆环99上的载荷，行星轮的合力作用在位于传力半径上的支撑辊102上。支架101固定在行星轮轴75上，该支架101可以在支撑辊102上滚过，也能转过换挡所需的角度。当滑动器74沿轴向移动时，支撑梁138可以和滑动器74一起滚过支撑辊102，而行星轮轴75则保持在正确的位置上。支架101包括一个定位弹片139，该弹片139能够保证支撑梁始终与支撑辊102保持接触。

轮毂98包括两部分112和113，这两部分用螺栓114而紧固在一起。轮毂112带有一个支撑环116，支撑环116向上倾斜形成楔体。夹紧环115支撑在轮毂113上，该夹紧环115可用螺栓114紧固。通过这种方法，具有楔形表面的夹紧环115和支撑环116相互移动，结果迫使环形轮73径向地向内施力。这样，使传动机构中各元件都相互接触的理想的力就可以非常精确地进行调节了。

应当明确的是，本项发明不是仅局限于所图示出的几个实施例，而是还有许多进一步的实施例也包括在本项发明的范畴之内。例如，本项发明的传动机构也可以带有机械的、电子的、或者机电的调节装置，以使得该传动机构非常适合于需要低调节力并且在各种条件下都可以换挡的场合。

这里还应当提出，调节传动机构传动比的信号不仅可以通过手工操作（由骑车人操作）来获得，也可以通过一个控制装置获得，例如，该控制装置可根据骑车速度、车轮速度、施加在脚登上的力来确定传动比，并且测量骑车人的心率和乳酸水平，从而得到了一种自动的变速装置，它非常适用于各种应用场合。

除了上述的应用在自行车上的情况外，本项发明的传动机构还可有许多其他的应用。例如，用于电力装置和风车之中。另外，该传动机构还适用于调节其他车辆的速度，例如，可调节客车和大型的私人小汽车的速度。

还有，也应当指出，对于这种特别适用于自行车的传动机构，传动机构本身可带有制动装置，制动装置也可以是连接到该传动机构上的。

Claims (33)

1、连续可变的传动机构，包括一个恒星轮(11，66)、至少一个行星轮(3，65)，以及调节装置(5，6，16)，其中的行星轮具有两个本质上的锥面(30，31，64，71，72)，该行星轮(3，65)在一侧与恒星轮(11，66)相互作用，在另一侧与环形轮(2，73)相互作用，调节装置(5，6，16)用于改变传动比，其特征在于，每个行星轮(3，65)都带有一个过渡轮(9，59)，该过渡轮在一侧与恒星轮(11，66)相互作用，在另侧与所述的行星轮(3，65)相互作用。

2、如权利要求1所述的传动机构，其中的每个行星轮（3，65）以及适当情况下的过渡轮（9，59）都可沿一假想轴进行调节，该假想轴的走向与恒星轮（11，66）中心线的走向横越地走向，从而每个行星轮（3，65）都可以相对于环形轮（2，59）而定位，行星轮和环形轮一个相对于另一个滚动从而形成一条螺旋形轨迹。

3、如权利要求2所述的传动机构，其中的每个行星轮（3，65）都安装在一个滑动器（5，74）上，该滑动器可平行于恒星轮（11，66）的中心线而滑动。

4、如权利要求3所述的传动机构，其中的恒星轮（11，66）可绕一固定的主轴（18，68）旋转，每个行星轮（3，65）都可绕一轴（4，75）旋转，轴（4，75）安装在滑动器（5，74）上。

5、如权利要求4所述的传动机构，其中的滑动器（5，74）在一侧具有固定支座（19，77），而在另一侧具有可移动的支座（21，79），在每一种工况下，对于行星轮（3，65）都是如此，这样，行星轮（3，65）的轴（4，75）和环形轮（2，73）的轴（18，68）之间的夹角就可以在两轴处于同一平面上的位置和两轴处于交错状态的位置之间变化。

6、如权利要求5所述的传动机构，其中的滑动器（5，74）带有一摇臂（7，82），该摇臂可绕一枢轴（23，83）旋转，该枢轴本质上与主轴（18，68）平行，支座（19，21;77，79）的结构是这样的，它们可以容纳处于相对倾斜状态下的轴（4，75）。

7、如权利要求6所述的传动机构，其中具有调速装置（15，16，24，25，44;84，85，86，87，88），摇臂（7，82）与调速装置相互作用以移动摇臂（7，82）。

8、如权利要求7所述的传动机构，其中的调速装置包括一个变速毂（15，84），变速毂在本质上与主轴（18，68）同心并可绕之旋转，而摇臂（7，82）的走向相对于主轴（18，68）来说是径向的，在摇臂径向的最内端具有一个凸头（24，86），该凸头与变速毂（15，84）上的槽（25，87）相配合。

9、如权利要求8所述的传动机构，其中的槽（25，87）是细长的，该槽的宽度与凸头（24，86）的宽度相适应，槽（25，87）以这样的方式跨过主轴（18，68），就是在滑动器（5，74）和与之相连的摇臂（7，82）的合成运动下，轴（4，10;75，81）处于了一种相互倾斜的状态，凸头（24，86）在槽（25，87）中滑动，摇臂（7，82）向回摆动，结果，各轴（4，10;75，81）就都脱离了相互倾斜的状态。

10、如权利要求8或9所述的传动机构，其中的槽（25，87）相对于主轴（18，68）的走向角度是这样选择的，就是凸头（24，86）和槽（25，87）之间的相互作用本身不产生制动效果，摇臂（7，82）可在两个止挡（117，118）之间摆动，这两个止挡限制了摇臂（7，82）的变形。

11、如权利要求9或10所述的传动机构，其中的摇臂（7，82）的枢轴（23，83）设置在所述摇臂（7，82）的端头处，该端头相对于主轴（18，68）处于径向的最外端。

12、如上述权利要求其中之一所述的传动机构，其中的每个行星轮（3，65）和/或每个过渡轮（9，59）是这样安装的，就是它仍可沿自身的中心线滑动。

13、如上述权利要求其中之一所述的传动机构，其中的每个过渡轮（9，59）与恒星轮（11，66）通过齿（9a，59a）和对应的齿（11a，66a）而相互作用。

14、如上述权利要求其中之一所述的传动机构，其中在两个半体的罩（112，113）的外侧，设有一锥形的夹紧环（115），两个半体的罩构成了传动机构的罩，夹紧环（115）与一个支撑环（116）相互作用，支撑环（116）也具有类似的锥面，这样，就可以调节环形轮（2，73）的直径了。

15、如上述权利要求其中之一所述的传动机构，其中的恒星轮（11，66）和每个过渡轮（9，59）通过一个与一环形槽相互作用的环形肋而相互沿其轴向定位。

16、如上述权利要求其中之一所述的传动机构，其中的过渡轮（9）具有一个锥面（26）和一个圆环（27），该圆环相对于所述锥面凸出，恒星轮（11）也有一锥面（28），该锥面（28）与所述锥面（26）相互作用，在锥面（28）上还有一环形槽（29），该槽的深度大于圆环（27）相对于过渡轮（9）的锥面（26）而凸出的高度，圆环（27）插入至槽（29）之中。

17、如权利要求16所述的传动机构，其中的滑动器（5）具有固定支座（20）和可移动支座（22），对于每一个过渡轮（9）都如此。

18、如权利要求17所述的传动机构，其中的过渡轮（9）的轴（10）安装在一支架上，该轴（10）的悬臂（37，38）安装在滑动器（5）上的支座（20，22）上。

19、如权利要求18所述的传动机构，其中的行星轮（3）的可移动支座（21）安装在圆盘（51）上，过渡轮的可移动支座（22）安装在圆盘（57）上，圆盘（51，57）可以相对于凸缘（42）而同轴旋转，通过枢轴（分别为53，56），圆盘（51，57）和悬臂（7）上的槽（分别为52，55）而相互作用。

20、如权利要求16、17、18或19所述的传动机构，其中的恒星轮（11）可在驱动毂（13）上轴向移动，而驱动毂（13）可旋转地安装在主轴（18）上，恒星轮（11）和驱动毂（13）通过规则分布的推力臂（12）而连接在一起，推力臂（12）跨过主轴（18）的中心线，当一个驱动力矩施加在驱动毂（13）上时，推力臂试图把恒星轮（11）沿其轴向推开，由于力矩的作用，恒星轮（11）的锥面（28）被迫压靠在过渡轮（9）的锥面（26）上。

21、如权利要求20所述的传动机构，其中的驱动毂（22）带有一个加压元件（124），该加压元件可以旋转也可以沿轴向移动，推力臂（137）与所述的加压元件相连，加压元件（124）在弹性元件（126）的作用下被迫处于要远离恒星轮（11）的状态，加压元件（124）和驱动毂（122）通过一个螺旋式连接器（127）而相互作用，当一个驱动力矩施加在驱动毂（122）上时，螺旋式连接器（127）试图克服弹性元件（126）把加压元件（124）沿着朝恒星轮（11）的方向移动。

22、如权利要求20或21所述的传动机构，其中的恒星轮（11）在弹性元件的作用下沿着远离驱动毂（13，122）的方向被推开。

23、如权利要求20、21或22所述的传动机构，其中的所提供的轮毂（1）在一侧可旋转地支撑在驱动毂（13）的外侧，而在另一侧支撑在滑动器架（6）上，环形轮（2）固定在所述轮毂（1）的内侧。

24、如权利要求16至23其中之一所述的传动机构，其中的与环形轮（2）相互作用的行星轮（3）的表面具有第一个锥面（30）和第二个锥面（31），锥面（30）轴向地处于外侧，其顶角与第二个锥面（31）的顶角不同，锥面（31）与锥面（30）相邻接并且处于内侧的位置上。

25、如权利要求1至15其中之一所述的传动机构，其中的过渡轮（59）具有一个圆柱面（60），恒星轮（66）也具有一个圆柱面（62），圆柱面（62）与所述的圆柱面（60）相互作用，过渡轮（59）的最大直径大于行星轮（65）和恒星轮（66）之间的最小间隙，从而过渡轮（59）可被迫使成为行星轮（65）和恒星轮（66）之间的楔体。

26、如权利要求25所述的传动机构，其中的过渡轮（59）具有一个圆环（61），该圆环（61）相对于所述的过渡轮凸出，在恒星轮（66）的表面（62）上具有一个环形槽（63），该环形槽（63）的深度大于圆环（61）相对于过渡轮（59）的圆柱面（60）而凸出的高度，圆环（61）插入至环形槽（63）中。

27、如权利要求25或26所述的传动机构，其中的行星轮（65）的本质上的锥面（64）具有略凸的曲率，该锥面（64）与环形轮（73）的表面相互作用。

28、如权利要求25、26或27所述的传动机构，其中的过渡轮（59）能够在弹簧的预作用下被迫处于恒星轮（66）和行星轮（65）之间的楔形空间内。

29、如权利要求25、26、27或28所述的传动机构，其中的过渡轮（59）的轴（81）安装在一个支架（92）上，该支架的一个悬臂（93）安装在滑动器架（76）上，另一个悬臂（94）可移动地支撑在主轴（68）上。

30、如权利要求29所述的传动机构，其中的可移动地支撑在主轴（68）上的支架（92）的悬臂（94）与一个支撑环（95）协调工作，支撑环（95）可旋转地安装在主轴上，支撑环（95）带有一个悬臂（96），悬臂（96）相对于主轴（68）本质上轴向地延伸，悬臂（96）上有一个槽（97），摇臂（82）的凸头（86）容纳在槽（97）中，这样，凸头（86）可沿主轴（68）的轴向滑动。

31、如权利要求30所述的传动机构，其中的行星轮（65）的可移动支座（79）安装在一圆环（99）上，圆环（99）可相对于滑动器架同轴地旋转，通过枢轴（100），圆环（99）与摇臂（82）而相互作用。

32、如权利要求25至31其中之一所述的传动机构，其中的行星轮（65）的轴（75）通过支架（101）而保持相对于主轴（68）的切向运动，支架（101）安装在滑动器架（76）上，这样，支架（101）可以在支撑辊（102）上轴向地滑动。

33、如权利要求25至32其中之一所述的传动机构，其中的恒星轮（66）包括两个齿轮（66a），这两个齿轮（66a）可旋转地安装在主轴（68）上，并且设置在一个固定圆环（123）的两侧，圆环（123）也安装在主轴上，至少有一个销轴（121）横向地穿过该圆环（123），在每一种工况下，销轴（121）的端头插入一个孔（125）中，该孔（125）在其中一个齿轮（66a）上，该销轴（121）可以绕一个径向对齐的枢轴旋转，这样，两个齿轮（66a）可各自转动一个角度，这两个角度大小相等但转向相反，齿轮（66a）与过渡轮（59）上的齿（59a）相互作用。

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