CN114585832A - 具有高传动比和提高效率和/或增加传递扭矩能力的齿轮变速器 - Google Patents

Abstract

齿轮变速器(1)，包括第一传动级(2)和第二传动级(3)。第二传动级是差动齿轮装置{97，98，117)，包括以准复制形式执行的行星齿轮系统(99)。其中第一部件(118)形成扭矩抵抗装置(119)。其中第二部件(120)与输出轴(20)互连或相互作用。第一传动级的总传递效率高于第二传动级和/或第二传动级(3)的总传递扭矩的能力高于第一传动级(2)。

Description

具有高传动比和提高效率和/或增加传递扭矩能力的齿轮变 速器

本发明涉及一种具有高传动比和提高效率和/或增加传递扭矩能力的齿轮变速器。

本发明还涉及一种无限变速式机械无级变速器(infinitely variabletransmission，IVT)，其包括根据本发明的这种齿轮变速器，并且涉及包括根据本发明的齿轮变速器或IVT的假肢、矫形器或机器人。

从上面可以清楚地看出，本发明的齿轮变速器通常应用于医疗设备，例如假肢、矫形器或机器人。

然而，本发明不排除将本发明的这种齿轮变速器应用于其他领域，例如汽车工业或一般运载工具、风力涡轮机、各种机器或装置，而不管它们的尺寸如何。

根据本发明的齿轮变速器在条件相当极端的应用中特别有用，即在需要非常高的传动比的情况下，只有有限的空间可用，应在齿轮变速器的输出侧施加相对高的扭矩，在齿轮变速器的输入侧施加相对高的速度，并且应尽可能地限制能量消耗。

例如，这通常是在假肢中的情况(例如脚部或膝部假肢，或者机器人的关节)，其中应用机构支持相关关节的运动。

因而，在根据本发明的齿轮变速器中，高传动比与紧凑性、高传递效率和增加传递扭矩的能力相结合。

根据本发明的齿轮变速器通常具有例如至少1∶100的传动比，更可能的是至少1∶200的传动比，并且更优选的是至少1∶500或甚至更高的传动比。

根据现有技术，虽然已知一些齿轮变速器可以达到如此高的传动比，但就其他上述要求而言，这些已知的齿轮变速器表现不佳。

这种相当差的表现的主要原因可能是，这样已知的齿轮变速器是为完全不同的应用而设计，其中要求不同或不太严格，因此设计者确实专注于创造具有高传动比的齿轮变速器，而不是考虑所需齿轮变速器的所有其他前述方面和特征。这些方面和特征在当今的应用中很重要，例如在风力涡轮机、假肢和机器人关节中。

变得越来越重要的其他方面是制造成本、产品的可持续性、能源消耗的降低、总体上保护环境。这导致要求越来越高的标准，在现有技术设计中根本没有考虑或较小程度上考虑。

从现在的角度来看，具有高传动比的已知齿轮变速器的第一个缺点是它们通常具有相当大的结构，或者其中许多部件以低性能的方式彼此相互作用，对不同部件的设计引入了许多限制(例如，关于它们的组装的限制)，这使得紧凑的执行变得不可能。

此外，具有高传动比的已知齿轮变速器的效率相当低。

出现这种情况的原因有很多。

第一个原因还是已知齿轮变速器的所选结构本身引入了大量损失。

在某些情况下，例如出于稳定性原因将齿轮加倍，导致非常高的摩擦损失。

在其他情况下，齿轮(例如通常是行星齿轮)同时与以非常不同的转速和不同扭矩运行的其他齿轮相互作用(例如通常与太阳轮以及环形轮相互作用)。

因而，这种相关齿轮的执行不能针对其所涉及的所有运行条件进行优化，从而导致相当低的效率性能。

存在高能量损失的另一个非常重要的原因(其重要性根据现有技术未被理解或忽略)实际上是多种因素组合的结果。这些因素将在下文中通过单个新定义的参数来同时表示。

该参数在本申请中是新引入的，并且根据本发明将由“滚动功(rolling work)”表示。

根据本发明，滚动功由此被定义为一个齿轮在另一个齿轮上滚动的距离(在齿轮的节圆处测量)乘以该节圆处的相互作用力。

这种相互作用力与摩擦力成正比，因此滚动功是相关齿轮系相互作用损失的量度。

这种滚动功是固有的，因此取决于齿轮变速器的结构。

实际上，想象一下具有相同传动比的第一齿轮变速器和第二齿轮变速器。

然而，第一齿轮变速器具有这样的结构，其中齿轮必须彼此滚动相当长的距离，以便获得比第二齿轮变速器更大的传动比。

因此，第一齿轮变速器中的滚动功很可能大于第二齿轮变速器中的滚动功。

这种滚动功概念引入了一种新的视角或新的关注点，关注导致齿轮变速器中能量损失的重要因素，而根据现有技术，根本没有考虑这些因素的组合，或者忽略了其重要性。

具有高传动比的已知齿轮变速器具有相当低的能量效率的第二个原因是，根据现有技术，不同的元件、零件或子结构在整个齿轮变速器中发挥的作用或功能被忽略了，并且齿轮变速器被视为相当均匀、统一的机构。

因而，具有高传动比的已知齿轮变速器的不同元件、零件或子结构根本无法识别，因此这些元件、零件或子结构的执行参数不适应它们相关的操作条件以提高整体效率，导致上述相当低的效率性能。本发明旨在提供一种具有高传动比的齿轮变速器，该齿轮变速器没有显示出一个或多个上述缺点以及可能的其他缺点。

特别地，本发明的目的是提供一种具有高传动比的齿轮变速器，与具有类似高传动比的已知齿轮变速器相比，该齿轮变速器具有提高效率和增加传递扭矩的能力。

本发明的另一个目的是提供这样的齿轮变速器，其结构允许优化任何隐含齿轮对的性能，同时不会影响任何或尽可能少影响其他齿轮的性能。

本发明的又一个目的是设计一种具有高传动比的齿轮变速器，该齿轮变速器具有非常紧凑和轻质的结构，因此可以容易地安装在小空间中(例如假肢或机器人的关节中)。

本发明的另一个目的是提供一种具有高传动比的齿轮变速器，其中摩擦损失、滚动功和动态损失尽可能地被消除，从而获得一种高能量效率的变速器。

此外，本发明的一个目的是提供一种具有高传动比的齿轮变速器，该齿轮变速器易于锁定并且具有良好的反向驱动性能。

本发明的另一个目的是提供一种具有高传动比的齿轮变速器，该齿轮变速器特别适用于在输入侧存在相对高速度-低扭矩条件，而在齿轮变速器的输出侧需要相对低速度-高扭矩条件的构型。

为此，本发明涉及一种具有高传动比和提高的效率和/或增加的传递扭矩的能力的齿轮变速器，包括第一传动级和第二传动级，它们互连和/或互相作用以便从第一传动级输入轴向第二传动级输出轴传递扭矩和转速，和/或反之亦然。齿轮变速器设置在壳体中，其中第一传动级包括至少一个第一传动级入口齿轮，该第一传动级入口齿轮固定安装在第一传动级输入轴上，并且以直接方式或通过包括一个或多个互连齿轮的互连机构间接地与一个或多个第一传动级输出元件相互作用以传递转速和扭矩；并且其中第二传动级包括第二传动级行星式齿轮总成，其中第二传动级是包括行星齿轮系的差动齿轮装置，该行星齿轮系以由输入侧和输出侧构成的准复制形式执行，分别包括第一组和第二组行星齿轮装置，它们相互准等同但彼此略有不同，分别与输入侧和输出侧的第一和第二相互作用齿轮装置相互作用，并且这些组以可旋转的方式支撑在其各自所有的分开的行星架上或一起支撑在公共行星架上，每组行星齿轮装置由多个行星齿轮装置元件构成，这些行星齿轮装置元件周向地设置在它们的支撑行星架上，第一组和第二组行星齿轮装置被链接以形成链接机构，用于在输入侧和输出侧之间传递扭矩和/或速度；其中至少第一传动级和第二传动级的齿轮根据一组影响传递效率和/或传递扭矩的能力的执行参数而执行，并且其中齿轮变速器的某些齿轮使用设置为不同参数值的至少一些它们的执行参数来以这样的方式执行，使得将第一传动级作为整体考虑的总传递效率高于将第二传动级作为整体考虑的总传递效率，和/或将第二传动级作为整体考虑的总传递扭矩的能力高于将第一传动级作为整体考虑的总传递扭矩的能力；并且其中，第一部件(即第二传动级的太阳轮或环形轮或齿轮变速器的行星架)形成扭矩抵抗或扭矩控制装置，其以可控方式被永久阻挡或阻碍；并且其中第二部件，即第二传动级的可旋转太阳轮或可旋转环形轮或齿轮变速器的可旋转行星架，与输出轴互连或相互作用。

根据本发明的这种齿轮变速器具有许多优点。因为它由特定的构建块(即，第一传动级和第二传动级)构成，所以它们在齿轮变速器的正确位置提供正确的功能。

第二传动级在本文中起着非常重要的作用，并且以准复制的形式执行，包括输入侧和输出侧，分别具有第一组和第二组几乎相同的行星齿轮装置，它们彼此链接，形成用于传递扭矩和速度的链接机构。

这种准复制行星齿轮系非常有趣，因为它允许将在第一传动级输入轴处提供的相对高速/低扭矩旋转转换为在第二传动级输出轴处提供的非常低速/高扭矩旋转，反之亦然。

将高速/低扭矩输入转换为低速/高扭矩输出在假肢等应用中很有趣。

实际上，在这种假肢中只能集成非常小的驱动致动器，致动器以最小的扭矩提供非常快速的旋转，并且这种在低力下的快速运动可以通过本发明的齿轮变速器转换成相对缓慢的旋转，以旋转人体相当重的部分。

相反的例子是连接在第二传动级输出轴上的相当缓慢驱动的强力发动机，其用于驱动发电机。该发电机连接在第一传动级输入轴上，并且在相对高的转速和较低的扭矩下产生电能。

当然，这些只是几个例子。本发明的齿轮变速器可以应用在许多其他应用中，例如在上面已经讨论过的其他应用中，但也可以在其他应用中。

用本发明的齿轮变速器实现这一点的方式很容易理解如下。

很明显，由于其行星齿轮系统的准复制形式，第二传动级具有非常对称的结构。

因而，当第二传动级的输入侧的部件被阻挡或严重阻碍，使得其速度为零或接近零时，这显然会在第二传动级的输出侧的对称等效部件处产生相似的速度。

形成扭矩抵抗或扭矩控制装置的齿轮变速器的第一部件的目的是提供第二传动级部件的这种阻挡或阻碍，或者设置该部件上的扭矩量。

连接到第二传动级输出轴的齿轮变速器的第二部件可以被认为是第一部件的(或多或少对称的)补充，其形成扭矩抵抗装置或扭矩控制装置。

因此，扭矩抵抗装置或扭矩控制装置在很大程度上决定了第二传动级输出轴如何被第一传动级输入轴驱动，反之亦然。

第一传动级可以被认为是一种前齿轮装置。通过该前齿轮装置，第一传动级输入轴连接到第二传动级。

该第一传动级通常通过降低在第一传动级输入轴处提供的转速，确保将第一传动级输入轴处的转速被带入到适合供给到第二传动级的范围内。

当然，这种看待事物的方式涉及其中第一传动级输入轴用于驱动齿轮变速器和第二传动级输出轴的情况，但是也可能相反。例如，当连接到第二传动级输出轴的缓慢转动的风力涡轮机驱动连接到第一传动级输入轴的快速旋转发电机时。

在第二传动级输出轴驱动齿轮变速器最后一个例子中，第一传动级可以被认为是后齿轮装置，其增加从第二传动级到第一传动级输入轴的转速，并降低从第二传动级到第一传动级输入轴的扭矩。

在使用齿轮变速器时，驱动齿轮变速器的一侧和由齿轮变速器驱动的一侧也可以倒置。

除了非常有趣的机械结构之外，根据本发明的齿轮变速器还有另一个非常有趣的特征在于第一传动级和第二传动级以不同的方式执行，特别是以这样的方式执行，即将第一传动级作为整体考虑的总传递效率高于将第二传动级作为整体考虑的总传递效率，和/或将第二传动级作为整体考虑的总传递扭矩的能力高于将第一传动级作为整体考虑的总传递扭矩的能力。

这意味着当相互比较时，两个传动级的执行中的某种程度的优化已经应用于每个传动级要执行的任务的功能中。

在第一传动级中，由于部件以相对较高的速度和较低的扭矩旋转，因此这种优化是为了更高的总传递效率。

在第二传动级中，由于部件以相对较低的速度和较高的扭矩旋转并且力施加在部件上，因此这种优化是为了更高的总传递扭矩的能力。

很明显，所有上述特征组合在一起产生了非常高性能的齿轮变速器，其可以以非常紧凑的方式执行，并且很明显确保了齿轮变速器的非常高的可靠性。

在根据本发明的齿轮变速器的一种可能的实施方式中，齿轮变速器包括中间行星架，其以可旋转的方式安装在壳体中并且与第一传动级输入轴以及第二传动级输出轴分开，并且其中中间架行星齿轮轴设置在所述中间行星架上，用于以可旋转的方式支撑第二传动级和可能还有第一传动级的行星轮。

如上所述，第二传动级设有行星齿轮系统，其具有第一组和第二组行星齿轮装置，这些组都以可旋转的方式支撑在其各自所有的分开的行星架上或一起支撑在公共行星架上。

在根据本发明的齿轮变速器的一些实施例中，所述公共行星架或分开的行星架之一也承载第一传动级的行星齿轮。

在这种情况下，这种行星架可以被视为第二传动级的一部分，其也支撑第一传动级的齿轮。

另一方面，从另一个角度来看，该行星架可以被视为第一传动级的一部分，其也支撑第二传动级的齿轮。

第三种观点认为，相关的行星架是中间行星架，它不是第一传动级或第二传动级的一部分，并且支撑着这些传动级的齿轮。

在根据本发明的齿轮变速器的优选实施例中，第一传动级和第二传动级以这样的方式互连，即根据以下情况之一，一个或多个第一传动级输出元件与一个或多个第二传动级输入元件固定互连：

-单个第一传动级输出元件固定连接到单个第二传动级输入元件，该第二传动级输入元件与第二传动级的第一组行星齿轮装置的一个或多个行星齿轮装置元件啮合；

-单个第一传动级输出元件固定连接到单个第二传动级输入元件，该第二传动级输入元件与第二传动级的第二组行星齿轮装置的一个或多个行星齿轮装置元件啮合；

-一个或多个第一传动级输出元件与相应的一个或多个第二传动级输入元件固定互连，所述第二传动级输入元件由第二传动级的第一组和第二组行星齿轮装置形成，所述第一组和第二组行星齿轮装置互连或形成复合行星齿轮；或者

-单个第一传动级输出元件，固定连接到齿轮变速器的行星架。

因此，根据本发明的齿轮变速器的这种实施例的第一传动级和第二传动级通过相应传动级的一些元件的固定互连而彼此链接。

固定互连的元件之间的扭矩传递当然是最有效的。因此，在这种情况下，两个相关传动级之间的扭矩传递也是最有效的。

固定互连也可以很容易地以各种不同的方式实现。

在根据本发明的齿轮变速器的优选实施例中，第二传动级的第一和第二相互作用齿轮装置合在一起是以下之一：

A)分开的环形轮的对；

B)分开的太阳轮的对；或者

c)由复合太阳轮和复合环形轮构成的复合齿轮对。

如上所述，第二传动级包括以由输入侧和输出侧构成的准复制形式执行的行星齿轮系统，分别包括第一组和第二组行星齿轮装置，它们分别与输入侧和输出侧的第一和第二相互作用齿轮装置相互作用。

根据本发明，相互作用齿轮装置优选地与上述选项a)-c)之一一致，每个选项与其他选项相比具有一定的优点，并且与其他选项相比也可能具有一定的缺点。

在与选项a)一致的实施例中，第二传动级的第一组和第二组行星齿轮装置分别与第一和第二相互作用齿轮装置(分开的环形轮)相互作用。

使用环形轮的优点是，由于其直径较大，非常适合传递高扭矩。

另一方面，大尺寸的环形轮使狭窄空间中齿轮变速器的集成变得复杂。

在与选项b)一致的实施例中，第二传动级的第一组和第二组行星齿轮装置分别与第一和第二相互作用齿轮装置(现在是分开的太阳轮)相互作用。

很明显，具有太阳轮形式的相互作用齿轮装置的这种构型不太适合于传递高扭矩。

另一方面，当可用空间有限时，这种齿轮构型更容易集成。

根据本发明，在上述选项a)和b)的情况下，优选地，通过形成支撑在单个公共行星架上的复合行星联动齿轮的第一组和第二组行星齿轮装置的相应构成部件的固定互连，链接机构实现在具有第二传动级的准复制形式的行星齿轮系的输入侧和输出侧之间。

因此，简而言之，在这些情况下，第二传动级的第一组和第二组行星齿轮装置固定互连，同时每组都与独立的齿轮啮合，在选项a)的情况下，每组都与分开的环形轮啮合，在选项b)的情况下，每组都与分开的太阳轮啮合。

通过第二传动级的输入侧和输出侧的行星齿轮的固定互连，获得了非常坚固的构型。

此外，如果在选项a)的情况下，所述环形轮形成第二传动级的第一和第二部件，即其中一个环形轮固定连接到壳体上，从而形成扭矩抵抗装置或扭矩控制装置；而另一个环形轮固定连接到第二传动级输出轴上，然后，根据本发明，第二传动级形成所谓的环形差动齿轮装置。

这种第二传动级形成所谓的环形差动齿轮装置的齿轮变速器非常有利。它可以提供非常高的传动比，并且可以在第二传动级输出轴处传递高扭矩，同时保持非常低的转速。

此外，如果在选项b)的情况下，所述太阳轮形成第二传动级的第一和第二部件，则根据本发明，该第二传动级形成所谓的太阳差动齿轮装置。

第二传动级形成所谓的太阳差动齿轮装置的本发明的齿轮变速器非常有利。它可以以更紧凑的方式执行。

然而，总的来说，与具有形成为环形差动齿轮装置的第二传动级的构型相比，所获得的总传动比会更加有限，并且在第二传动级处输送的扭矩也不会那么高。

第二传动级的第三种构型可以对应于上述选项c)构成，其中相互作用齿轮装置共同形成由复合太阳轮和复合环形轮构成的复合齿轮对，其中链接机构是由该复合齿轮对构成，而分别为输入侧和输出侧的第一和第二组行星齿轮装置彼此分离，并且各自分别支撑在各自分开的行星架上。

如果在这种构型中，分开的行星架进一步形成第二传动级的第一和第二部件(即一个行星架被阻挡或形成扭矩抵抗或扭矩控制装置)，并且另一个行星架固定连接到第二传动级输出轴，则根据本发明，该第二传动级形成所谓的架差动齿轮装置。

在第二传动级的输入侧和输出侧之间一起形成链接机构的复合太阳轮和复合环形轮中的一个优选用于驱动第二传动级。

很明显，形成架差动齿轮装置的这种第二传动级包括比其他所述类型更多的部件，但是另一方面，通过保持行星架和两组行星齿轮彼此分离，也产生了新的可能性。

首先，其中一个行星架最好是通过固定连接到壳体或地面上，起着扭矩抵抗装置的作用。

与公共旋转行星架用来支撑多组固定连接的行星齿轮的构型相比，这可能是有利的，因为这种公共行星架通常形成相当重的部件以应对施加在其上的力。

此外，由于第二传动级的第一和第二组行星齿轮保持彼此分离，因此相应的齿轮能够以不同的转速转动。

在根据本发明的齿轮变速器的特定构型中，第二传动级形成如下的环形差动齿轮装置。

在该构型中，第二传动级包括第二传动级复合行星式齿轮总成，其包括固定连接到壳体的第二传动级固定环形轮、与第二传动级输出轴同时转动的第二传动级可旋转环形轮，以及第二传动级复合行星齿轮。第二传动级复合行星齿轮各自都支撑在相应的初级中间架行星齿轮轴上。这种第二传动级复合行星齿轮的每个第一行星齿轮与第二传动级固定环形轮啮合，并且这种第二传动级复合行星齿轮的每个第二行星齿轮与第二传动级可旋转环形轮啮合，其中第二传动级复合行星齿轮的第一行星齿轮形成第二传动级的第一组行星齿轮装置的行星齿轮装置元件，并且其中第二传动级复合行星齿轮的第二行星齿轮形成第二传动级的第二组的行星齿轮装置的行星齿轮装置元件。

更具体地说，本发明还涉及一种具有高传动比和提高效率和/或增加传递扭矩的能力的齿轮变速器，包括第一传动级和第二传动级，它们互连和/或相互作用以从第一传动级输入轴向第二传动级输出轴传递扭矩和转速，和/或反之亦然。齿轮变速器设置在壳体中并且还包括中间行星架，该中间行星架以可旋转的方式安装在壳体中并且与第一传动级输入轴以及第二传动级输出轴分离，并且其中中间架行星齿轮轴设置在所述中间行星架上，其特征在于第一传动级包括至少一个第一传动级入口齿轮，该第一传动级入口齿轮固定地安装在第一传动级输入轴上，并且以直接地或通过包括一个或多个互连齿轮的互连机构间接地与一个或多个第一传动级输出元件相互作用以传递转速和扭矩；并且其中第二传动级包括第二传动级复合行星式齿轮总成，该第二传动级复合行星式齿轮总成包括固定连接到壳体的第二传动级固定环形轮、与第二传动级输出轴同时转动的第二传动级可旋转环形轮，以及第二传动级复合行星齿轮，该第二传动级复合行星齿轮各自支撑在相应的初级中间架行星齿轮轴上。这种第二传动级复合行星齿轮的每个第一行星齿轮与第二传动级固定环形轮啮合，并且这种第二传动级复合行星齿轮的每个第二行星齿轮与第二传动级可旋转环形轮啮合，其中一个或多个第一传动级输出元件根据以下情况之一与一个或多个第二传动级输入元件固定互连：

-单个第一传动级输出元件固定连接到单个第二传动级输入元件，该第二传动级输入元件与第二传动级复合行星齿轮的一个或多个第一行星齿轮相互啮合；

-单个第一传动级输出元件固定连接到单个第二传动级输入元件，该第二传动级输入元件与第二传动级复合行星齿轮的一个或多个第二行星齿轮相互啮合；

-一个或多个第一传动级输出元件与由复合行星齿轮形成的相应的一个或多个第二传动级输入元件固定互连；或者

-单个第一传动级输出元件固定连接到中间行星架；并且，

其中至少第一传动级和第二传动级的齿轮根据一组影响传递效率和/或传递扭矩的能力的执行参数执行，并且其中齿轮变速器的某些齿轮使用设置为不同参数值的至少一些它们的执行参数以这样的方式执行，使得将第一传动级作为整体考虑的总传递效率高于将第二传动级作为整体考虑的总传递效率，和/或将第二传动级作为整体考虑的总传递扭矩的能力高于将第一传动级作为整体考虑的总传递扭矩的能力。

根据本发明的齿轮变速器的这种实施例以及上述一般其他实施例是非常有利的。它们具有非常有效的结构，用于在非常紧凑的空间中获得非常高的传动比。

特别地，齿轮变速器具有两个传动级，这两个传动级不仅在它们所包括的部件的布置方面有所不同，而且通过调整这些部件的执行方式来优化每个传动级，从而优化它们在每个传动级中必须实现的功能的适用性。

由此，事情被安排成使得将第一传动级作为整体考虑的总传递效率高于将第二传动级作为整体考虑的总传递效率。

附加地或替代地，将第二传动级作为整体考虑的总传递扭矩的能力高于将第一传动级作为整体考虑的总传递扭矩的能力。

因此，齿轮变速器的齿轮以这样一种方式执行，使得它们可以获得良好的性能，该性能根据它们在齿轮变速器中的位置进行调整，导致齿轮变速器的整体性能肯定高于根据现有技术已知的齿轮变速器的整体性能。

至此，相关的齿轮使用设置为特定参数值的一些执行参数执行，以便在相应情况下提高齿轮变速器的性能。

执行参数是指定义齿轮执行方式的参数，例如其模数、表面粗糙度、齿几何形状、厚度、精度、所用材料、齿廓变位，…。

通过将其执行参数中的一个或多个设置为一定值而改变相关齿轮的执行方式，基本上不会改变齿轮变速器的传动比(除非可能在很小的范围内，例如在应用齿廓变位时)，并且除了通过改变齿轮变速器的效率或其传递扭矩的能力等等之外，基本上不改变齿轮变速器的实际功能。

以相当有限的方式，齿轮变速器的传动级可以被定义为齿轮变速器的一部分，其可以轴向定位在相继传动级附近，并且由此扭矩和速度通过轴向彼此隔开的每个传动级的部件的互连，从一个传动级传递到另一个传动级。

齿轮变速器的一传动级也可以通过成为齿轮变速器的一部分而以更大的方式限定，该齿轮变速器的一部分与齿轮变速器的另一传动级或部分互连或相互作用，并且这些部分或传动级可以轴向地彼此靠近定位，或者可以彼此围绕，或者在轴向方向或径向方向上完全或部分地围绕，或者甚至同时在轴向方向和径向方向上围绕。

为了定义齿轮变速器的哪些部件是第一传动级的一部分，以及齿轮变速器的哪些部件是第二传动级的一部分，在本文中，通过陈述传动级之间的互连仅通过四种可能的方式来明确划分第一传动级和第二传动级。

在前两种可能的互连构型中，单个第一传动级输出元件固定地连接到单个第二传动级输入元件，该第二传动级输入元件与第二传动级复合行星齿轮的一个或多个第一行星齿轮相互啮合，或者在另一种情况下与第二传动级复合行星齿轮的一个或多个第二行星齿轮相互啮合。

在另一个互连构型中，第一传动级和第二传动级在一个或多个第一传动级输出元件处互连，第一传动级输出元件与由复合行星齿轮形成的相应的一个或多个第二传动级输入元件固定互连。

在又一个互连构型中，单个第一传动级输出元件固定地连接到中间行星架或另一个行星架，以便互连第一传动级和第二传动级。

因而，取决于所需的条件，第一传动级的输出可以是一个第一传动级输出元件，也可以是多个第一传动级输出元件。

类似地，第二传动级的输入可以是一个第二传动级输入元件，也可以是多个第二传动级输入元件。

更重要的是，一个或多个第一传动级输出元件与一个或多个第二传动级输入元件互连，或者，在许多情况下是等效的，被一起制成一个整件。

更一般地说，但不是如本权利要求1所要求的那样，一个或多个第一传动级输出元件也可以(例如通过诸如行星架和一个或多个齿轮之间的相互啮合或相互作用)与一个或多个第二传动级输入元件相互作用。

在典型的实施例中，执行根据本发明的齿轮变速器的一些定位成更靠近第二传动级输出轴的齿轮，使得与定位成不那么靠近第二传动级输出轴的齿轮变速器的其他齿轮相比，它们可以承受更高的扭矩负载(例如通过使用更坚固或更重的材料或更粗糙的表面来执行，或者通过应用使相关齿轮彼此更靠近的齿廓变位)，从而导致更紧密的相互作用。

此外或作为替代，执行定位成更靠近第一传动级输入轴的齿轮变速器的一些齿轮，使得与定位成不那么靠近第一传动级输入轴的齿轮变速器的其他齿轮相比，它们引起更少的能量损失并提高传递效率(例如通过使用较轻的材料来执行或通过使用更光滑的表面等执行)。

可以用于检查齿轮变速器是否是根据本发明的齿轮变速器的过程可以例如包括以下步骤。

首先检查它是否包括每个传动级中所需的部件。

如果是这种情况，则验证上述两传动级之间互连的四个条件之一是否满足。

最后，测量或计算齿轮变速器的两个传动级中的总效率和总传递扭矩的能力，并观察第一传动级中的总效率是否高于第二传动级中的总效率，以及与第一传动级中的总传递扭矩的能力相比，第二传动级中的总传递扭矩的能力是否更高。

如果满足这两个条件中的一个或者两个条件都满足，则齿轮变速器是根据本发明的齿轮变速器。

很明显，就第一传动级和第二传动级的总效率和传递扭矩的能力而言，第一传动级和第二传动级之间进行了比较。

然而，通过在设计期间将注意力集中到每个传动级中的最重要方面(即通过优化第一传动级以提高总效率，以及优化第二传动级以提高总传递扭矩的能力)，由于这种优化在这些已知的齿轮变速器中不存在，因此获得的齿轮变速器的整体性能高于类似类型的现有齿轮变速器的性能。

此外，根据本发明，每一传动级本身内的任何可能的布置都是允许的，从而对部件如何在每一传动级内执行没有进一步的限制。

然而，在根据本发明的齿轮变速器的可能实施例中，齿轮变速器是这样的：至少第一传动级和第二传动级的齿轮根据一组影响传递效率和/或传递扭矩的能力的执行参数执行，并且其中齿轮变速器的某些齿轮的至少一些它们的执行参数设置为不同的参数值以这样的方式执行，即沿着从第一传动级输入轴到第二传动级输出轴的通过齿轮变速器的扭矩传递路径，执行差异使得沿着路径传递连续齿轮的扭矩的能力相同或增加，并且当沿着从第二传动级输出轴到第一传动级输入轴的穿过齿轮变速器的扭矩传递路径时，执行差异使得沿着路径的连续齿轮实现的传递效率相同或增加。

根据本发明的齿轮变速器的这种实施例的很大的优点是，它具有可以分成两个主要部分的结构：第一传动级和第二传动级。它们在结构上不同，以执行不同的任务。同时齿轮变速器的至少一些齿轮以不同的方式执行，使得它们被特别地调整，以便在特定条件下具有改进的性能。

与现有技术中已知的这些类型的齿轮变速器的情况相反，在本发明的齿轮变速器的这种实施例中，齿轮变速器的部件以这样的方式执行：可以清楚地发现一种趋势，即沿着从第一传动级输入轴到第二传动级输出轴的扭矩传递路径，传递扭矩的能力(非严格地)增加，而沿着相反方向的扭矩传递路径，传递效率(非严格地)增加。

这种趋势可以仅包括一个步骤，例如当第一传动级的部件使用设置为与第二传动级的部件不同的参数值的执行参数而被不同地执行时。

趋势也可以包括由每个传动级内和/或覆盖整个传动级的多个步骤。

由此，扭矩传递路径是通过齿轮变速器的路径，力通过该路径从一个齿轮传递到另一个齿轮，以便实现扭矩的整体传递。

通常，第一传动级的结构使得第一传动级输入轴的高转速在第一传动级的输出处降低到相对较低的转速，并且这发生在相当低的扭矩条件下。

因此，根据本发明，在该第一传动级中涉及的至少一些元件以及优选地所有元件优选地被执行，使得在这些相对高速度-低扭矩的条件下(例如通过使用相对轻质的材料、应用相对较小的接触比、相对较小的模数、更光滑的表面和良好的润滑等)，尽可能少的能量损失(例如摩擦损失和滚动功损失)。

具有复合行星传动级和固定环形轮以及旋转环形轮的第二传动级的结构允许在相对高扭矩条件下极大地额外降低转速。

因此，根据本发明，在该第二传动级中涉及的至少一些元件以及优选地所有元件优选地被执行，使得在这些相对低速度-高扭矩的条件下(例如通过使用相对更坚固的材料、应用相对更大的接触比、相对较大的模数、更粗糙更坚硬的表面等)，本质上，扭矩以有效的方式传递。

正是这种由两个传动级构成的精心选择的结构及其降低转速和增加扭矩的特性，以及就其性能而言齿轮变速器的齿轮的适当执行的组合，使得获得具有高传动比的齿轮变速器成为可能，该齿轮变速器非常节能、紧凑、轻量并且具有增加的传递扭矩的能力。

可以用于检查齿轮变速器是否是符合具有沿着朝向第一传动级输入轴的扭矩传递路径增加的传递效率，和沿着朝向第二传动级输出轴的扭矩传递路径增加的传递扭矩的能力的上述条件的齿轮变速器的过程可以例如包括以下步骤。

首先检查它是否包括每个传动级中所需的部件。

如果是这种情况，则选择从第一传动级输入轴到第二传动级输出轴的通过齿轮变速器的扭矩传递路径，并验证一对连续齿轮的齿轮是否使用一个或多个设置为不同参数值的执行参数(即影响相关传动级的传递效率或传递扭矩的能力的执行参数)执行。

当存在这种差异时，那么让我们将定位在最靠近第一传动级输入轴的所选扭矩传递路径中的所述不同执行对连续齿轮的齿轮、第一不同执行的齿轮，以及该对齿轮中的其它齿轮称为第二不同执行的齿轮。

然后特别是通过使用设置为与第一不同执行的齿轮相同的参数值的执行参数，执行第二不同执行的齿轮，将消除了执行差异的齿轮变速器与实际执行的齿轮变速器进行比较，并检查在这种情况下是否通过引入执行差异来增加传递扭矩的能力。

沿着所选的扭矩传递路径对每对不同执行的连续齿轮重复此过程，并检查在每种情况下是否满足所需条件。

类似地，选择从第二传动级输出轴到第一传动级输入轴的通过齿轮变速器的扭矩传递路径。

然后特别是通过使用设置为与第二不同执行的齿轮相同的参数值的执行参数执行第一不同执行的齿轮，将消除了执行差异的齿轮变速器与实际执行的齿轮变速器进行比较，并检查在这种情况下是否通过引入执行差异来提高传递效率。

沿着所选扭矩传递路径对每对不同执行的连续齿轮也重复此过程，并检查在每种情况下是否满足所需条件。

如果所有上述检查似乎都是肯定的，则相关齿轮变速器被认为是具有这里讨论的实施例的特征的类型的根据本发明的齿轮变速器。

显然，在许多齿轮变速器中，会发现不止一对不同执行的齿轮。

这意味着对于沿着扭矩传递路径在两个方向上的每对相继不同执行的齿轮，应该重复相同的测试，并且如果所有这些测试都有肯定的结果，则齿轮变速器将只能是根据本发明的齿轮变速器。

幸运的是，在许多例子中，齿轮变速器的成对相互作用齿轮通常以这样的方式执行，即这样一对相互作用齿轮的每个齿轮的执行参数被设置为相同的相应参数值。

在这种情况下，要执行的检查数量显然会大大减少。

在另一个过程中，先测量或计算沿着朝向第一传动级输入轴的所选扭矩传递路径的齿轮变速器不同部分中的传递效率，并验证传递效率是否(非严格)增加，就足够了。

此外，在这一过程中，应观察沿着朝向第二传动级输出轴的所选扭矩传递路径在齿轮变速器的不同部分中传递扭矩的能力，并验证传递扭矩的能力是否在相应方向上(非严格)增加。

对应于本可能实施例的这个主题目前在从属于权利要求1的权利要求2中要求保护，但是它可以通过指示齿轮变速器内的部件如何被执行，即通过使用本权利要求2的主题作为本权利要求1的最后一段的替代，被用作概括地阐述本发明的替代方式(作为不从属于本权利要求1的新权利要求1)。

在根据本发明的齿轮变速器的优选实施例中，齿轮变速器更精确地包括至少以下元件或特征：

-中间行星架，与第二传动级输出轴同心，并且以可旋转的方式安装，以围绕第二传动级输出轴进行旋转运动；

-多个周向间隔开的中间架行星齿轮轴，固定地或以可旋转的方式安装在中间行星架上；

-初级中间架行星齿轮轴，每个以可旋转的方式或通过与系列的第二传动级行星齿轮固定互连的方式，为形成第二传动级复合行星齿轮的相关系列固定互连的阶梯式第二传动级行星齿轮提供支撑；

-第二传动级固定环形轮，其与第二传动级输出轴同心，并且固定连接到齿轮变速器的壳体，并与周向间隔开的第二传动级行星齿轮的第一组相互啮合，该第一组由每个前述系列的第二传动级行星齿轮的第一行星齿轮构成；以及，

-第二传动级可旋转环形轮，与第二传动级输出轴同心，以可旋转的方式安装在壳体中，固定连接到第二传动级输出轴，并且与周向间隔开的第二传动级行星齿轮的第二组相互啮合，该第二组由每个前述系列第二传动级行星齿轮的第二行星齿轮组成。

在讨论附图的过程中，齿轮变速器的这些元件的特殊性将变得很清楚。

在根据本发明的齿轮变速器的另一个优选实施例中，相对于彼此而言，第一传动级是高速-低扭矩传动级，第二传动级是低速-高扭矩传动级。第一传动级包括第一传动级齿轮。第一传动级齿轮彼此相互作用，以便将第一传动级输入轴处输送的转速和扭矩传递成一个或多个第一传动级输出元件处的降低的转速和增加的扭矩。第二传动级包括第二传动级齿轮。第二传动级齿轮彼此相互作用，以便将一个或多个第二传动级输入元件处的转速和扭矩传递成第二传动级输出轴处的转速和扭矩。

根据本发明的齿轮变速器的这种实施例的优点在于，清楚地规定第一传动级应该是相对高速度-低扭矩传动级，第二传动级应该是相对低速度-高扭矩传动级，以便获得齿轮变速器的高性能。

在上述例子中，第一传动级被认为是输入传动级，其以相对高的速度-低的扭矩运行，而第二传动级是输出传动级，其以相对低的速度和较高的扭矩运行。

这通常是在诸如用于假肢或机器人的齿轮变速器等应用中的情况，其中小型致动器在第一传动级输入轴处输送高速转速，以便在第二传动级输出轴处施加相对高的扭矩，例如以便使一对肢体相对于彼此移动。

在这些例子中，在第一传动级输入轴处输送的转速和扭矩传递成第二传动级输出轴处较低的速度和较高的扭矩，使得第一传动级驱动第二传动级。

当然，在其他应用中，第二传动级可以起到输入传动级的作用，而第一传动级则是输出传动级，由第二传动级驱动。

在这种情况下，在第二传动级输出轴处输送的相对低的转速和高的扭矩可以在第一传动级输入轴处传递成相对高速的旋转运动和相对低的扭矩。

例如，这在诸如风力涡轮机的应用中通常是有趣的。

实际上，在这种情况下，风力涡轮机叶片的相对缓慢的旋转运动应该在第二传动级输出轴处输送，并且该旋转运动在齿轮变速器中被转换成第一传动级输入轴处的相对较高速度的旋转运动，在这种情况下，该轴应该连接到发电机的输入轴。

在又一些应用中，输入传动级和输出传动级的作用可以在运行期间颠倒，例如在电动汽车中，电动发动机在汽车加速期间将动力提供给第一传动级输入轴，以驱动连接到第二传动级输出轴的车轮，而在汽车减速期间，车轮的能量可以从第二传动级输出轴输送到第一传动级输入轴，以将该能量存储回电池中。

简而言之，本文中“输入”和“输出”的含义应理解为用于从第一传动级驱动第二传动级的角度描述齿轮变速器的部件之间的关系。

然而，在现实中，“输入”可以驱动“输出”，但是在其他应用中或者甚至在同一应用中，“输出”也可以驱动“输入”。

在根据本发明的齿轮变速器的优选实施例中，第一传动级输出元件由一组周向间隔开的第一传动级输出行星齿轮形成，该第一传动级输出行星齿轮各自与代表第二传动级输入元件的一组周向间隔开的第二传动级行星齿轮的相应行星齿轮互连或形成整件，从而形成混合复合行星齿轮，该混合复合行星齿轮包括由第二传动级行星齿轮对和第一传动级行星齿轮构成的三个行星齿轮的系列。

根据本发明的齿轮变速器的这种实施例是非常有利的。它允许非常紧凑的设计。

由此，复合行星式齿轮总成的每组周向间隔开但轴向对齐的行星齿轮优选地仅与一个其他齿轮相互啮合。

这样间隔开但轴向对齐的行星齿轮组中的每个行星齿轮基本上以相同的转速和扭矩运行。

因而，上述每组行星齿轮和相应的相互啮合齿轮的执行方式可以适应扭矩和转速的相关运行条件，从而优化相关齿轮对的性能，并且这不会影响复合行星式齿轮总成的相邻行星齿轮组的其他对齿轮的性能。

这显然导致了高性能的齿轮变速器。

在根据本发明的齿轮变速器的另一个优选实施例中，第一传动级输出元件是单个第一传动级输出元件，其由第一传动级输出行星架形成，并且与作为单个第二传动级输入元件的第二传动级输入元件互连。

在根据本发明的齿轮变速器的特定实施例中，单个第二传动级输入元件是第二传动级复合行星式齿轮总成的第二传动级输入太阳轮，其中该第二传动级输入太阳轮与由每个第二传动级复合行星齿轮的行星齿轮构成的一组周向间隔开的第二传动级行星齿轮中的每个行星齿轮相互啮合。

根据本发明的齿轮变速器的该实施例的优点在于，当上述周向间隔开的第二传动级行星齿轮的组同时与第二传动级输入太阳轮和第二传动级固定环形轮相互啮合时，它可以比前一个实施例更紧凑。

然而，在这种情况下，根据运行条件调整齿轮执行的自由度显然不那么大。

这意味着在这样的实施例中，通过选择正确的执行方式或选择其他执行参数以减少能量损失的自由度有所降低。

在根据本发明的齿轮变速器的又一个实施例中，第一传动级的第一传动级齿轮或其它元件和第二传动级的第二传动级齿轮或其它元件各自根据一组机械设计参数来执行，其中第一传动级的一个或多个第一传动级齿轮或其它元件和第二传动级的一个或多个第二传动级齿轮或其它元件以这样的方式执行，即它们的执行参数中的一个或多个在第一传动级中与第二传动级中的相应参数值不同，其中特别地，用于第一传动级的该组的某些执行参数的第一参数值和用于第二传动级的该组的相应执行参数的第二参数值以这样的一种方式彼此不同，即相对于彼此，第一参数值增加高速-低扭矩机械齿轮装置的效率，而第二参数值增加低速-高扭矩机械齿轮装置的鲁棒性、强度和/或传递扭矩的能力。

执行参数被理解为定义相关齿轮的执行模式的参数，该参数确实影响整个齿轮变速器的性能，但是例如基本上不改变整个齿轮变速器中相关齿轮的作用。

优选地，在根据本发明的齿轮变速器中，上述一组执行参数包括以下影响相关部件的效率或传递扭矩的能力的执行参数中的一个或多个：

-模数；

-质量等级；

-精度；

-齿廓变位；

-接触比；

-齿几何形状；

-圆角齿廓；

-粗糙度；

-材料；和/或

-表面硬度。

更具体地，在根据本发明的齿轮变速器中，其中齿轮变速器的第一对齿轮使用第一模数、第一质量等级、第一精度、第一齿廓变位、第一接触比、第一粗糙度、第一齿几何形状、第一材料和第一表面硬度执行，并且其中齿轮变速器的第二对齿轮(在从第一传动级输入轴到第二传动级输出轴的通过齿轮变速器的扭矩传递路径上，定位成比第一对齿轮更靠近第二传动级输出轴)使用第二模数、第二质量等级、第二齿廓变位、第二接触比、第二粗糙度、第二齿几何形状、第二材料和第二表面硬度来执行，优选满足以下条件中的一个或多个：

-第一模数小于第二模数；

-第一质量等级高于第二质量等级；

-第一精度高于第二精度；

-第一齿廓变位的等级和分布针对效率而优化，第二齿廓变位的等级和分布针对鲁棒性而优化；

-第一接触比小于第二接触比；

-第一齿几何形状针对效率而优化，第二齿几何形状针对增加传递扭矩的能力而优化；

-第一传动级的接触粗糙度小于第二传动级的接触粗糙度；

-第一材料比第二材料轻和/或强度低；和

-第一表面硬度小于第二表面硬度。

显然，在上述实施例中，在齿轮变速器的不同部分中设置执行参数，以便获得高性能的整体结构。

根据本发明的另一个优选原理，齿轮变速器被构型成使得齿轮变速器的每个齿轮与一个或多个相互啮合齿轮相互啮合，由此相关齿轮的相互啮合齿轮都以相同或基本相同的转速和扭矩运行，并且其中由相关齿轮及其每个相互啮合齿轮形成的一对或多对相互啮合齿轮根据某些执行参数执行，执行参数的一个或多个参数值不同于在相对较高或较低的转速和扭矩下运行的齿轮变速器的其他对齿轮的相应执行参数的参数值，并且其中与在相对较低的转速和较高的扭矩下运行的齿轮变速器的其他对齿轮相比，当相关一对或多对齿轮的相应的运行转速较高而扭矩较低时，不同之处在于相关一对或多对齿轮的相对提高的效率，并且其中在相反的情况下，即在齿轮变速器的其他对齿轮以相对较高转速和较低扭矩运行的情况下，不同之处在于增加传递扭矩的能力。

显然，通过应用这一原理，获得了根据本发明的齿轮变速器的实施例，其中不同的零件被特别地执行以便非常好的运行，导致齿轮变速器的高整体性能。

从另一个角度来看，根据本发明的齿轮变速器的大多数实施例也可以非常概括地描述如下。

从这个角度来看，本发明涉及一种具有高传动比和提高效率和/或增加传递扭矩的能力的齿轮变速器，包括第一传动级和第二传动级，它们互连和/或相互作用以便从第一传动级输入轴向第二传动级输出轴传递扭矩和转速，和/或反之亦然，齿轮变速器设置在壳体中并且还包括中间行星架，该中间行星架以可旋转的方式安装在壳体中并且与第一传动级输入轴以及第二传动级输出轴分离，并且其中中间架行星齿轮轴设置在所述中间行星架上，其中第一传动级包括至少一个第一传动级入口齿轮，该第一传动级入口齿轮固定地安装在第一传动级输入轴上并与一个或多个第一传动级输出元件以直接方式或通过包括一个或多个互连齿轮的互连机构的间接方式，与一个或多个第一传动级输出元件相互作用以传递转速和扭矩；并且其中第二传动级包括第二传动级复合行星式齿轮总成，其包括固定连接到壳体的第二传动级固定环形轮、与第二传动级输出轴同时转动的第二传动级可旋转环形轮，以及分别支撑在相应的初级中间架行星齿轮轴上第二传动级复合行星齿轮，这种第二传动级复合行星齿轮的每个第一行星齿轮与第二传动级固定环形轮相互啮合，并且这种第二传动级复合行星齿轮的每个第二行星齿轮与第二传动级可旋转环形轮相互啮合。

很明显，从这个角度来看，为了用最通用的术语表达本发明，仅考虑构成根据本发明的这种齿轮变速器的部件，而根据某些执行参数执行这些部件的方式这次没有考虑在内。

在根据本发明的齿轮变速器的特定情况下，仍然以非常一般的概念作为起点，但是第一传动级限于第一传动级入口齿轮通过包括一个或多个互连齿轮的互连机构，间接地与一个或多个第一传动级输出元件相互作用以传递转速和扭矩的情况。

当然，即使从这些一般观点出发，也应该考虑如本文其他部分所述的根据本发明的齿轮变速器的其他特征(例如某些执行参数或特定部件)，以便获得每个实施例的更精确的描述。

为了更好地展示本发明的特征，下文中，作为没有任何限制性特征的例子，参照附图描述了根据本发明的齿轮变速器的一些优选实施例，其中：

图1至图3是根据本发明的齿轮变速器的三个不同实施例的示意图；

图4是根据图3的本发明的齿轮变速器的实施例沿箭头F4所示方向的侧视图；

图5是图3所示的根据本发明的同一齿轮变速器的更真实的透视图；

图6至图12分别表示根据本发明的齿轮变速器的其他实施例；

图13是图12所示实施例沿箭头F13的透视图；

图14是图12和图13所示实施例沿箭头F14的另一透视图；

图15是根据本发明的齿轮变速器的一种通用实施例的示意图；

图16是根据本发明的齿轮变速器的又一个实施例的示意图；

图17是通过根据本发明的齿轮变速器的又一个实施例的3D模型的横截面透视图；

图18表示图17的实施例沿着箭头F18的透视图，一些部分这次被完整地示出，而为了清楚起见，其他部分被去掉；

图19是图17和图18的同一实施例的俯视图；

图20是图18的实施例沿箭头F20的另一个透视图；

图21和图22是根据本发明的齿轮变速器的其他实施例的示意图；

图23是示意性框图，给出了根据本发明的齿轮变速器的非常通用的表示；

图24和图25是非常概括地表示了根据本发明的齿轮变速器的第一传动级可以是什么的两种可能的示意图；

图26是同样以非常一般的方式表示根据本发明的齿轮变速器的第二传动级的示意图；

图27至图29是根据本发明的齿轮变速器的不同且更实用的第二传动级的示意图；和

图30至图32示出了本发明的齿轮变速器的其他实施例。

图1示出了根据本发明的齿轮变速器1，其具有高传动比R、提高的效率W和增加传递扭矩的能力U。

根据本发明，这种齿轮变速器1包括第一传动级2和第二传动级3，并且在随后的例子中将描述这些第一传动级2和第二传动级3如何看起来相似。

第一传动级2和第二传动级3在附图中由虚线矩形界定。

一般而言，可以说第一传动级2在任何情况下至少包括第一传动级入口齿轮4，该第一传动级入口齿轮4固定地安装在齿轮变速器1的第一传动级输入轴5上，并且该第一传动级入口齿轮4以直接的方式(或者间接地通过包括一个或多个互连齿轮8的互连机构7)，与一个或多个第一传动级输出元件6相互作用以传递转速和扭矩。

在图1的例子中，有多个第一传动级输出元件6，它们由一组周向间隔开的第一传动级输出行星齿轮9形成。

在这种情况下，第一传动级入口齿轮4显然不是以直接的方式与这些多个第一传动级输出元件6相互作用，而是通过互连机构7相互作用。

特别地，在图1的实施例中，第一传动级2包括第一传动级行星式齿轮总成10，其中第一传动级入口齿轮4是第一传动级行星式齿轮总成10的第一传动级入口太阳轮11。

第一传动级行星式齿轮总成10还包括周向间隔开的第一传动级行星齿轮13的组12，第一传动级行星齿轮同心地设置在第一传动级输入轴5周围。

第一传动级行星齿轮13的组12的每个第一传动级行星齿轮13与第一传动级入口太阳轮11相互作用或相互啮合。

此外，第一传动级行星齿轮13各自通过第一传动级行星齿轮轴14(例如通过滚柱轴承，或者通过固定连接到相关的第一传动级行星齿轮轴14)，以可旋转的方式支撑。

而且，第一传动级行星齿轮轴14固定地安装在第一传动级行星架15上，第一传动级行星架15与第一传动级输入轴5周向间隔开并且同心(即，第一传动级行星齿轮13可旋转地支撑在它们各自的第一传动级行星齿轮轴14上)。

在第一传动级行星齿轮13固定连接到它们各自的第一传动级行星齿轮轴14的情况下，第一传动级行星齿轮轴14应该(例如通过适合于此目的轴承)以可旋转的方式安装在第一传动级行星架15上。

第一传动级行星齿轮13各自还与第一传动级固定环形轮16相互啮合，第一传动级固定环形轮16与第一传动级输入轴5同心，并且固定连接到齿轮变速器1的壳体17。

前述第一传动级行星架15还与附加的第一传动级出口太阳轮18固定互连，该太阳轮18与第一传动级输入轴5轴向对齐。

该第一传动级出口太阳轮18与每一个第一传动级输出元件6相互啮合，在所示的情况下，第一传动级输出元件6是第一传动级输出行星齿轮9。

在图1的情况下，互连机构7包括壳体17、第一传动级行星架15以及由第一传动级固定环形轮16、第一传动级行星齿轮13的组12和第一传动级出口太阳轮18表示的互连齿轮8。

齿轮变速器1还包括致动器19，其安装在第一传动级输入轴5处，以便以可旋转的方式驱动第一传动级输入轴5。

齿轮变速器1用于在第一传动级输入轴5和第二传动级3的第二传动级输出轴20之间传递扭矩和转速。

因此，它设有中间行星架21，该行星架以可旋转的方式安装在壳体17中，并且与第一传动级输入轴5以及第二传动级输出轴20分离。

该中间行星架21与第二传动级输出轴20同心，并且在这种情况下以可旋转的方式安装，以围绕第二传动级输出轴20进行旋转运动。

此外，在所述中间行星架21上设置有N个周向间隔开的中间架行星齿轮轴22，它们固定地或以可旋转的方式安装在中间行星架21上。

在图1的例子中，中间行星架21和中间架行星齿轮轴22主要在齿轮变速器1与包括第二传动级3对应的部分的部分上延伸，但是在其他实施例中，中间行星架21和中间架行星齿轮轴22也可以与重要零件一起延伸到齿轮变速器1的主要包括第一传动级2的部分中。

根据本发明的齿轮变速器1的第二传动级3包括第二传动级复合行星式齿轮总成23。

首先，该第二传动级复合行星式齿轮总成23包括第二传动级复合行星齿轮24，每个第二传动级复合行星齿轮24支撑在中间行星架21的相应的初级中间架行星齿轮轴22上。

每个这样的第二传动级复合行星齿轮24包括系列25，在所示的例子中，系列25只有两个固定互连的阶梯式第二传动级行星齿轮26和27。

由此，每个初级中间架行星齿轮轴22为相应的第二传动级复合行星齿轮24提供支撑。

该支撑例如通过滚柱轴承以可旋转的方式实现，或者以固定的方式实现。在固定的方式下，每个初级中间架行星齿轮轴22与相关系列25的第二传动级行星齿轮26和27的固定互连。

第二传动级复合行星式齿轮总成23还包括与第二传动级输出轴20同心并与齿轮变速器1的壳体17固定连接的第二传动级固定环形轮28。

该第二传动级固定环形轮28与第一组29的周向间隔开的第二传动级行星齿轮26相互啮合，该第一组29由每个前述系列25的第二传动级行星齿轮26和27的第一行星齿轮26构成。

第二传动级复合行星式齿轮总成23还包括第二传动级可旋转环形轮30，其与第二传动级输出轴20同心，以可旋转的方式安装在壳体17中，并固定连接到第二传动级输出轴20。

该第二传动级可旋转环形轮30与第二组31的周向间隔开的第二传动级行星齿轮27相互啮合，该第二组31由每个前述系列25的第二传动级行星齿轮26和27的第二行星齿轮27构成。

当然，齿轮变速器1的第一传动级2和第二传动级3互连和/或相互作用，以在第一传动级输入轴5和第二传动级输出轴20之间传递扭矩和转速。

在图1的这种情况下，第一传动级2和第二传动级3彼此互连，并且轴向定位成彼此相邻。

实际上，第一传动级输出元件6由周向间隔开的第一传动级输出行星齿轮9的组32形成，每个第一传动级输出行星齿轮9与第二传动级复合行星式齿轮总成20的周向间隔开的第二传动级行星齿轮26的组29的相应行星齿轮26互连或形成整件。

这些第二传动级行星齿轮26在该例子中代表第二传动级输入元件33。

这种情况对应于上面和权利要求1中提到的用于第一传动级2和第二传动级3之间互连的第三互连构型。

这种情况也可以用另一种方式来考虑，即从结构的观点来看。实际上每个复合行星齿轮24包括三个行星齿轮的系列25，其由一对第二传动级行星齿轮25和26以及第一传动级行星齿轮9构成。

这样，实际上形成了一组混合复合行星齿轮34，每个包括三个行星齿轮的系列25，其由一对第二传动级行星齿轮26和27以及第一传动级输出行星齿轮9构成。

复合行星齿轮34的混合特性首先是本文中使用的第一传动级2和第二传动级3的定义的结果。

因此，第二传动级行星齿轮26和27以及第一传动级输出行星齿轮9原则上可以以相同的方式执行，它们的执行参数设置为相同的值。

然而，通常情况并非如此，并且在图1所示的实施例中也是如此，使用设置为不同于第二传动级行星齿轮26和27的参数值的一些执行参数来执行第一传动级输出行星齿轮9。

第一传动级2和第二传动级3的齿轮都根据一组执行参数来执行，并且在该例子中，第一传动级2和第二传动级3除了结构不同之外，本质上不同之处在于该组的一个或多个执行参数具有与第二传动级3中的相应参数值相比在第一传动级2中不同的参数值，并且与彼此相比，不同之处在于第一传动级2中提高的效率和第二传动级3中提高的传递扭矩的能力。

简而言之，在该例子中，第一传动级2的部件都以与第二传动级3的部件执行方式不同的方式执行。

事实上，图1中所示的齿轮变速器1是更一般原理的特定应用，该原理应在执行上理应有所不同，使得第一传动级2具有比第二传动级3更高的总效率和/或第二传动级3具有比第一传动级2更高的总传递扭矩的能力。

也可以通过以不同的方式执行每个传动级中的不同部件来获得该原理。

根据本发明的另一个原理，齿轮变速器1中可以存在某些齿轮，而不管它们在齿轮变速器1中的位置如何，这些齿轮以设置为不同参数值的执行参数来执行，使得相对于彼此，传递效率朝向第一传动级输入轴5增加和/或传递扭矩的能力朝向第二传动级输出轴20增加。

特别地，至少第一传动级2和第二传动级3的齿轮(但也可能是其它元件，例如行星架)根据一组影响传递效率和/或传递扭矩的能力的执行参数来执行。

因此，齿轮变速器1的一些齿轮可以使用设置为不同参数值的执行参数来以这样的方式执行，即沿着从第一传动级输入轴5到第二传动级输出轴20的穿过齿轮变速器1的扭矩传递路径TTP1，执行差异使得相关齿轮的传递扭矩的能力增加，而当沿着从第二传动级输出轴20到第一传动级输入轴5的穿过齿轮变速器1的扭矩传递路径TTP2，执行差异使得由相关齿轮实现的传递效率增加。

在图1的例子中，通过将一些执行参数的参数值设置为不同于第一传动级2中使用的参数值，第一传动级2的全部齿轮以某种方式执行，并且第二传动级3的全部齿轮以某种其他方式执行。

在图1的情况下，选择参数值以使第一传动级2更有效或相同，优化以减少例如由于摩擦损失和滚动功引起的能量损失，以及优化第二传动级3以具有更高传递扭矩的能力的原因是，根据本发明的优选特征，相对于彼此而言，第一传动级2是高速-低扭矩传动级35，第二传动级3是低速-高扭矩传动级36。

因此，第一传动级2包括彼此相互作用的第一传动级齿轮4、9、13和18，以将在第一传动级输入轴5处输送的转速和扭矩传递成在一个或多个第一传递级输出元件6处的降低的转速和增加的扭矩，第一传递级输出元件6在图1中由第一传动级输出行星齿轮9表示。

第二传动级3包括彼此相互作用的第二传动级齿轮26、27、28和30，以将一个或多个第二传动级输入元件33(在图1的情况下由第二传动级行星齿轮26的组29表示)的转速和扭矩传递成第二传动级输出轴20处的合理速度和扭矩。

在该第二传动级3中，第二传动级输入元件33处的转速(与第一传动级输入轴5处的致动器19提供的转速相比已经相对较低)朝着第二传动级输出轴20进一步降低，同时扭矩变得越来越高。

在这种情况下，第一传动级输出元件6或9各自与第二传动级输入元件33的对应元件26互连，以传递扭矩和转速，但第一传动级输出元件6和第二传动级输入元件33之间的其他相互作用不排除在本发明之外。

在这种构型中，选择用于第一传动级2的某些执行参数的第一参数值和用于第二传动级3的相应执行参数的第二参数值是很有意义的，这两种参数值以这样的方式彼此不同：相对于彼此而言，第一参数值提高了高速-低扭矩机械齿轮装置35的效率，而第二参数值提高了低速-高扭矩机械齿轮装置36的鲁棒性、强度和/或传递扭矩的能力。

实际上，在第一传动级2中，相关元件是否非常坚固并不重要，因为扭矩相对较低。

另一方面，转速在第一传动级2中相对较高，使得齿轮在短时间内彼此之间行进相当长的距离，这是滚动功中的一个重要因素，并且导致大量摩擦损失，因此在第一传动级2中，重要的是减少摩擦损失(例如，通过使用光滑材料、通过使用轻质材料来减少动态或惯性损失、通过在齿轮之间施加相对较小的相互作用力来减少隐含的滚动功、通过相应地调整相关齿轮的齿廓变位等来提高效率，等等)。

在第二传动级3中，情况正好相反，因此在该传动级3中，更重要的是提高传递扭矩的能力(例如，通过使用具有更粗糙表面的齿轮、使用更坚固和更重的材料、调整齿轮的齿廓变位以提高相关齿轮之间的接触力，等等)。

在图1所示的情况下，第一传动级2和第二传动级3本质上的不同之处在于它们的齿轮以不同的方式执行，使得齿轮变速器1仅包括两组不同执行的齿轮，在该例子中，这两组齿轮分别对应于形成第一传动级2的一组齿轮和形成第二传动级3的一组齿轮。

在这个例子中，在朝向第一传动级输入轴5的方向上效率增加(该效率增加由在第二传动级3和第一传动级2之间的分离处发生的单级增加组成)，和/或在朝向第二传动级输出轴20的方向上传递扭矩的能力增加(该能力增加由在第一传动级2和第二传动级3之间的分离处发生的单级增加组成)。

当然，在根据本发明的齿轮变速器1的其他实施例中，齿轮可以使用设置为不同的值的参数值来不同地执行，相关的齿轮位于单个传动级2或3内或重叠传动级2和3，并且增加传递扭矩的能力或提高效率的趋势可以由单级或多级组成。

这些趋势通常分别是朝着第二传动级输出轴的方向和朝着第一传动级输入轴的方向，但是在每一传动级内部，只要第一传动级2中的总效率比第二传动级3中的总效率高，和/或第二传动级3中的总传递扭矩的能力比第一传动级2中的总传递扭矩的能力高，该一般规则的例外也是可能的。

例如，第一传动级2的元件和第二传动级3的元件都可以通过考虑一组执行参数来执行，其包括例如以下执行参数(MOD；QL；ACC；PS；CR；TS；FP；MA；RG；SH)：

-齿轮或齿轮对的模数MOD；

-齿轮或齿轮对的质量等级；

-齿轮或齿轮对的精度；

-齿轮或齿轮对的齿廓变位PS；

-齿轮或齿轮对的接触比CR；

-应用在齿轮或齿轮对中的齿几何形状TG；

-应用在齿轮或齿轮对中的圆角齿廓FP；

-用于制造齿轮或齿轮对的材料MA；

-应用在齿轮或齿轮对中的粗糙度RG；

以及

-应用在齿轮或齿轮对中的表面硬度SH。

然而，根据本发明，当开发齿轮变速器1时，不排除或多或少考虑这种类型的执行参数。

例如，第一个元件可以使用设置为某种第一参数值(MOD_PV1；QL_PV1；ACC_PV1；PS_PV1；CR_PV1；TG_PV1；FP_PV1；MA_PV1；RG_PV1；SH_PV1)的执行参数(MOD；QL；ACC；PS；CR；TG；FP；MA；RG；SH)来执行。

同样地，第二元件例如可以使用设置为第二参数值(MOD_PV2；QL_PV2；ACC_PV2；PS_PV2；CR_PV2；TG_PV2；FP_PV2；MA_PV2；RG_PV2；2SH_PV2)的执行参数(MOD；QL；ACC；PS；CR；TG；FP；MA；RG；SH)来执行。

第一参数值和第二参数值中的每一个都可以不同，但是这不是必须的情况，但是当第一参数值PV1和相应的第二参数值PV2不同时，它们之间的不同应使得第一传动级2中的总效率相对于第二传动级3中的总效率增加和/或第二传动级3中的总传递扭矩的能力相对于第一传动级2增加。

根据另一个可能的原理，效率在朝向第一传动级输入轴5的方向上增加，和/或传递扭矩的能力在朝向第二传动级输出轴20的方向上增加。

让我们将在从第一传动级输入轴5朝向第二传动级输出轴20的通过齿轮变速器1的扭矩传递路径TTP1上的元件作为第一元件，这些元件比第二元件更靠近第一传动级输入轴5。

第一元件可以例如都是第一传动级2的元件，例如齿轮5、9、13、16和18。

第二元件可以例如都是第二传动级3的元件，例如齿轮26、27、28和30。

如果在这种情况下，用第一模数MOD_PV1执行第一元件，用第二模数MOD_PV2执行第二元件，并且第一模数MOD_PV1不同于第二模数MOD_PV2，那么第一模数MOD_PV1通常应该小于第二模数MOD_PV2，即MOD_PV1<MOD_PV2。

实际上，与第二传动级3的总效率相比，通常这种差异会增加第一传动级2的总效率。

然而，在其他情况下，根据本发明的另一原理，第一元件也可以是第二传动级3的一部分，第二元件也可以是第一传动级2的一部分。

根据本发明的另一个原理，如果用第一模数MOD_PV1执行第一元件，用第二模数MOD_PV2执行第二元件，并且第一模数MOD_PV1不同于第二模数MOD_PV2，那么第一模数MOD_PV1应该小于第二模数MOD_PV2，即MOD_PV1<MOD_PV2。

在这种情况下，与第一元件已经用更高的模数MOD_PV2执行，且该模数与第二元件执行的第二模数MOD_PV2相同的情况相比，效率确实在朝向第一传动级输入轴5的方向上增加。

以类似的方式，在整个齿轮变速器1中，上述执行参数中的某些其他参数、所有其他上述执行参数或其他执行参数可以彼此不同。

因此，一般来说，应考虑以下原则：

-施加在第一元件(其在扭矩传递路径TTP1上更靠近第一传动级输入轴5或者其仅仅是第一传动级2的一部分)上的第一齿廓变位PS_PV1的等级和分布应该针对效率而优化，施加在第二元件(其在扭矩传递路径TTP1上更靠近第二传动级输出轴20或者其仅仅是第二传动级3的一部分)上的第二齿廓变位PS_PV2的等级和分布应该针对鲁棒性而优化；

-施加在所述第一元件上的第一质量等级QL_PV1应该高于施加在所述第二元件上的第二质量等级QL_PV2；

-施加在所述第一元件上的第一精度ACC_PV1应该高于施加在所述第二元件上的第二精度ACC_PV2；

-施加在所述第一元件上的第一接触比CR_PV1应该小于施加在所述第二元件上的第二接触比CR_PV2；

-施加在所述第一元件上的接触粗糙度CR_PV1应该小于施加在所述第二元件上的接触粗糙度CR_PV2；

-用于配置所述第一元件的第一齿几何形状TG_PV1应该针对效率进行优化，用于配置所述第二元件的第二齿几何形状TG_PV2应该针对增加传递扭矩的能力进行优化；

-用于制造所述第一元件的第一材料MA_PV1应该比用于制造所述第二元件的第二材料MA_PV2更轻和/或具有更低的强度；以及

-施加在所述第一元件上的第一表面硬度SH_PV1应该小于施加在所述第二元件上的第二表面硬度SH_PV2。

在根据本发明的齿轮变速器1的其他实施例中，可以应用更多组的元件或齿轮，这些元件或齿轮通过设置为不同值的执行参数而被不同地执行，以便在第一传动级2中产生比第二传动级3中的效率更高的总效率和/或在第二传动级3中产生比第一传动级2中传递扭矩的能力更高的总传递扭矩的能力。

根据本发明的另一个原理，上述一般原理应根据它们沿所考虑的扭矩传递路径的位置而针对每对连续组元件加以考虑。

一些执行参数不能彼此独立设置。

例如，对于某种选定的材料，其粗糙度和表面硬度不能设置为任何值，因此这些执行参数以相当复杂的方式相互关联。

根据本发明，在低扭矩接合中(例如通常在齿轮变速器1的第一传动级2中的情况)，材料应该被选择成降低接触粗糙度、减轻重量并提供良好的润滑，以提高该传动级2的效率。

在高扭矩接合中(例如通常在齿轮变速器1的第二传动级3中的情况)，应该使用具有高强度和表面硬度的材料，导致更高的接触粗糙度和更高的传递扭矩的能力，然而效率相对较低。

在一些应用中，负载特性是不对称的，其中例如在一个旋转方向上可能需要更高的齿坚固性(存在更大的力)，而在相反的旋转方向上则需要更低的坚固性，但是存在更高的接触速度。

通过使用不对称的齿面，这些齿的每个齿面可以根据施加在其上的载荷和转速进行优化，在这些应用中，旋转速度取决于旋转方向。

这实际上意味着，在这些应用中，当齿轮变速器1中的旋转方向相反时，第一传动级2和第二传动级3的作用互换。

在图1所示的实施例中，齿轮变速器1的每个齿轮与一个或多个相互啮合齿轮相互啮合，由此相关齿轮的相互啮合齿轮都以相同或基本相同的转速运行。

例如，第一传动级出口太阳轮18与组32的第一传动级输出行星齿轮9相互啮合，并且不与齿轮变速器1的其他齿轮相互啮合。

第一传动级输出行星齿轮9都支撑在同一中间行星架21上，因此它们的转速基本相同。

齿轮变速器1的所有齿轮都是这种情况，并且它允许这样的设计，其中执行参数被设置成使得每对相互啮合齿轮根据其扭矩和转速的运行条件而被优化。

很明显，以这种方式，可以获得根据本发明的齿轮变速器1的非常好的性能。

在图2中，示出了根据本发明的齿轮变速器1的另一个实施例，其与前一实施例的不同之处在于，第一传动级1不包括第一传动级输出行星齿轮9，并且第二传动级复合行星式齿轮总成23的结构不同。

这次，第二传动级复合行星式齿轮总成23包括第二传动级复合行星齿轮24，每个第二传动级复合行星齿轮仅由第二传动级行星齿轮(特别是第二传动级行星齿轮26和27)构成。

此外，在图1的例子中，第一传动级输出元件是由第一传动级输出行星架38形成的单个第一传动级输出元件37，并且与第二传动级输入元件互连，第二传动级输入元件是单个第二传动级输入元件39。

单个第二传动级输入元件39是第二传动级复合行星式齿轮总成23的第二传动级输入太阳轮40。

该第二传动级输入太阳轮40与周向间隔开的第二传动级行星齿轮26的组29的每个行星齿轮相互啮合，该组29由每个第二传动级复合行星齿轮24的行星齿轮26构成。

第一传动级2和第二传动级3之间的这种类型的互连符合上述以及权利要求1中提到的第一互连构型。

因为在图2的实施例中不再有第三组32的第一传动级输出行星齿轮9(如图1的实施例中的情况)，所以其获得了更紧凑的构型。

另一方面，从图2中可以清楚地看到，该组29的第二传动级行星齿轮26在该实施例中与第二传动级输入太阳轮40以及第二传动级固定环形轮28相互啮合。

第二传动级固定环形轮28固定地布置在壳体17中并且因此根本不移动，而第二传动级输入太阳轮40在齿轮变速器1的运转期间由第一传动级2驱动进行旋转运动。

这意味着在图2的例子中，组29的第二传动级行星齿轮26中的每个第二传动级行星齿轮26与两个齿轮(特别是在完全不同的运行条件下运行的第二传动级固定环形轮28和第二传动级输入太阳轮40)相互作用。

因而，无法为该组29的第二传动级行星齿轮26选择执行参数，使得执行参数对于两种相互作用(即，与第二传动级固定环形轮28的相互作用，和与第二传动级输入太阳轮40的相互作用)都是最佳的执行参数。

因此，与图1的情况相比，在图2所示的齿轮变速器1的实施例中不能获得相同等级的总效率，其中所有相互作用齿轮对都可以单独且自由地设计，并根据运行条件优化它们的执行。

如果从表面上看图1和图2的实施例，看起来图2的实施例可以简单地通过取消第一传动级输出行星齿轮9，并让第一传动级出口太阳轮18直接与组29的第二传动级行星齿轮26相互啮合而获得。

然而，情况并非如此，因为在图2的实施例中与在图1的实施例中一样，第一传动级2的元件和第二传动级3的元件根据一组执行参数来执行，该组执行参数在传动级2和传动级3中被设置为不同的值，并且这使得第二传动级3中总传递扭矩的能力高于第一传动级2和/或第一传动级2中的总效率高于第二传动级3。

根据另一个原理，执行差异也可以是这样的，即沿着从第一传动级输入轴5到第二传动级输出轴20的扭矩传递路径TTP1传递扭矩的能力增加，并且沿着从第二传动级输出轴20到第一传动级输入轴5的扭矩传递路径TTP2传递效率增加。

这意味着，在图2的实施例中，太阳轮40与组29的第二传动级行星齿轮26被一起执行和优化(例如，通过使用诸如用于这些相关元件的具有一定强度的材料，如某种金属)，以获得更高的传递扭矩的能力，而第一传动级入口齿轮4、第一传动级行星齿轮13和第一传动级固定环形轮16都是使用设置为其它值的某些执行参数(例如，这些相关的齿轮4、13采用重量较轻但强度较低另一种材料，诸如塑料)，以便针对效率进行优化。

在图2的该实施例中，第一传动级2和第二传动级3在本质上再次不同，不同之处在于它们各自的齿轮被不同地执行，它们的执行参数在传动级2和传动3中分别被设置为不同的参数值。

当然，这也是一种特殊的情况，其中某个齿轮属于第一传动级2或第二传动级3的事实与其已经执行的方式一致，但是通常这不是根据本发明的要求。

在图2的实施例中，互连机构7包括壳体17，以及由第一传动级固定环形轮16和组12的第一传动级行星齿轮13代表的互连齿轮8。

第一传动级行星架15当然起到第一传动级输出行星架38的作用。

通过结合图1和2的实施例的特征，很容易想象可以获得根据本发明的齿轮变速器1的另一个实施例(图中未示出)，其中第二传动级复合行星齿轮24也不是混合类型的(如图2所示)，而是包含三组行星齿轮(如图1所示)，然而这一次它们都是第二传动级行星齿轮，并且它们例如都以其执行参数被设置为适于和优化扭矩传递的相同参数值的方式执行，并且这些参数值例如不同于给定给第一传动级2的元件的相应执行参数的参数值。

很明显，在这样的实施例中，所有元件的执行再次可以根据运行条件进行优化，同时获得稍微不那么紧凑的构型。

图3至图5示出了根据本发明的齿轮变速器的又一个实施例，其在许多方面类似于图1的实施例。

然而，在图3至图5的实施例中，第一传动级2不再包括第一传动级固定环形轮16，也不再包括第一传动级行星架15，取而代之的是，这次第一传动级行星齿轮13分别是第一传动级复合行星齿轮41，形成固定互连的阶梯式第一传动级行星齿轮43和44的对42。

这些第一传动级复合行星齿轮41更具体地形成周向间隔开的第一传动级行星齿轮43的第一组45以及周向间隔开的第一传动级行星齿轮44的第二组46，该第一组45由每个前述对42的第一传动级行星齿轮43和44的第一行星齿轮43构成，该第二组46由每个前述对42的第一传动级行星齿轮43和44的第二行星齿轮44构成。

第一行星齿轮43和44同心地围绕第一传动级输入轴5设置。

此外，周向间隔开的第一传动级复合行星齿轮41的每个前述第二行星齿轮44与相应第一传动级输出元件6相互啮合，该第一传动级输出元件6由该组32的第一传动级输出行星齿轮9形成。

图3至图5所示实施例的另一个特征是中间行星架21设置有多个周向隔开的次级中间架行星齿轮轴47，它们固定地或以可旋转的方式安装在中间行星架21上。

这些次级中间架行星齿轮轴47各自支撑上述第一传动级复合行星齿轮41。

由此，每个次级中间架行星齿轮轴47在相应的一对平面AA’和CC’的平分线平面BB’上延伸。

该对中的每个平面AA’和CC’延伸穿过第二传动级输出轴20的中轴线EE’，并穿过两个连续的初级中间架行星齿轮轴22中的一个。

图4清楚地示出了这一点。

应当注意，在图3至图5的实施例中，第一传动级输出元件6再次由第一传动级输出行星齿轮9形成，第一传动级输出行星齿轮9与形成第二传动级输入元件33的第二传动级行星齿轮26互连，如图1的实施例中的情况。

因而，第一传动级2和第二传动级3之间的互连再次符合上述以及权利要求1中提到的第三互连构型。

此外，互连机构7此时仅包括第一传动级复合行星齿轮41。

如图3至图5所示的齿轮变速器1的这种实施例具有不需要第一传动级固定环形轮16和第一传动级行星架15的优点，这使得齿轮变速器1更轻且更紧凑。

第一传动级2和第二传动级3也是通过给各个传动级2和3中的某些执行参数分配不同的参数值来执行的，如之前已经详细解释的，但是根据本发明这不是必要的要求。

图6示出了图3至图5的前一实施例的变体，其中齿轮变速器1被制造得更加紧凑。

特别地，在图6的该实施例中，输入轴5向内延伸到在中间行星架21中心处的第二传动级3中的自由空间48中。

致动器19集成在同一自由空间48中。

如图6所示的这种实施例非常紧凑，并且可以容易地安装在狭窄的空间中，例如安装在假肢或机器人的关节中。

在图7中，示出了根据本发明的齿轮变速器1的另一个实施例，其包括与图3至图5的实施例相同的元件，并且具有几乎相同的结构。

然而，不同之处在于，在图7的实施例中，每个初级中间架行星齿轮轴22及其相应的次级中间架行星齿轮轴47设置在包括第二传动级输出轴20的中轴线EE’的单个径向延伸平面DD’上。

齿轮也有所重新布置，第一传动级复合行星齿轮41稍微靠近中心，更靠近第二传动级输出轴20的中轴线EE'。

图8示出了齿轮变速器1的实施例，该实施例几乎与图7的实施例相同，但是此时离合器49、50和51包括在该构型中。

这些离合器49、50和51安装在齿轮变速器1的一对元件之间，并使得在一个方向上在相关元件之间传递扭矩，并阻止在相反方向上在相关元件之间传递扭矩。

在图8的实施例中，以虚线示出，例如离合器49可以安装在第一传动级输入轴5和第一传动级入口齿轮4或第一传动级输入太阳轮11之间。

此外，将这种离合器安装在行星齿轮轴22、47中的任一个和安装在行星齿轮轴22或47上的行星齿轮之间可能是有用的。

在图8中，有另一条虚线表示一组离合器50，它们安装在每个次级中间架行星齿轮轴47和相应的第一传动级复合行星齿轮41之间。

类似地，虚线示出了离合器51的组可以安装在每个初级中间架行星齿轮轴22和相应的混合复合行星齿轮34之间。

在可能的实施例中，离合器49、50和51可以是这样一种类型，其中提供了可控的锁定-解锁装置，用于解锁在所述相反方向上阻止扭矩传递的情况。

这种离合器49、50和51有助于控制齿轮变速器1中的运动，并且因此也控制第一传动级输入轴5和第二传动级输出轴20之间的运动。

通过启动或不启动上述锁定-解锁装置，可以改变总齿轮传动比R，并且可以存储和释放存储在连接到齿轮变速器1的元件(例如弹簧)中的能量，这是例如在假肢和矫形器中非常有趣的特性。

图9所示的根据本发明的齿轮变速器1的实施例也与图7的实施例几乎相同。

在这种情况下，致动器19的旋转驱动运动由另外设置在致动器轴53处的制动器52控制。

更一般地说，根据本发明的齿轮变速器1可以包括一个或多个这样的制动器52，制动器52设置在齿轮变速器1的一个或多个元件和壳体17之间，以控制齿轮变速器1的零件的转速，例如第一传动级输入轴5、第二传动级输出轴20、行星齿轮、通常的齿轮、行星架21和15或可旋转的环形轮30的转速。

在图10中，示出了根据本发明的齿轮变速器1的实施例，其具有第二传动级3以及第一传动级1的一部分，其与图1所示实施例的相应传动级3和传动级1的一部分相同。

特别地，在图10的实施例中，第一传动级输出元件6也是第一传动级输出行星齿轮9，每个行星齿轮与第一传动级出口太阳轮18相互啮合。

然而，该第一传动级出口太阳轮18在这种情况下不与第一传动级行星架15互连，因为第一传动级2根本没有设置第一传动级行星式齿轮总成10。

相反，图10示出的实施例中，第一传动级输入轴5在垂直于第二传动级输出轴20的方向EE’的方向FF’上对齐。

为了将第一传动级输入轴5处的转速和扭矩传递到第一传动级输出元件6，在该实施例中，第一传动级2包括互连机构7，该互连机构7包括互连齿轮8，该互连齿轮8是第一传动级锥齿轮54。

更具体地，第一传动级2配备有第一传动级复合互连齿轮55，该齿轮一方面由前述第一传动级锥齿轮54构成，另一方面由第一传动级出口太阳轮18构成。

该第一传动级复合互连齿轮55以可旋转的方式安装在轴56上，轴56在与第二传动级输出轴20的中轴线EE’对齐的方向GG’上延伸。

该第一传动级复合互连齿轮55的第一传动级锥齿轮54与第一传动级入口齿轮4相互啮合，为此目的，第一传动级入口齿轮4也作为第一传动级入口锥齿轮57被执行。

图10中所示的齿轮变速器1的该实施例的功能无需进一步说明，并且与前述情况完全相似。

很明显，在图7至图10所示的所有实施例中，第一传动级2和第二传动级3根据上述和权利要求1中描述的第三互连构型再次互连。

图11示出的实施例在许多方面类似于图10的情况，但是在许多方面也不同。

例如，在图11中，使用第一传动级准双曲面齿轮装置58代替一对锥齿轮54和57，以便在直角上传递扭矩。

准双曲面齿轮装置是一种螺旋锥齿轮装置，其轴线不相交。

第一传动级入口齿轮4被执行为第一传动级准双曲面齿轮装置小齿轮59，而第一传动级锥齿轮54现在由第一传动级准双曲面齿轮装置冠轮60代替。

与图10所示实施例的另一个区别在于，第一传动级准双曲面齿轮装置冠轮60起到单个第一传动级输出元件37的作用，如图2所示实施例中第一传动级行星架38的情况。

因此，图11的实施例是这样一种情况，其中没有用于将第一传动级入口齿轮4间接互连到第一传动级输出元件37的互连机构7，而是该第一传动级入口齿轮4以直接的方式与单个第一传动级输出元件37相互作用，在这种情况下由第一传动级准双曲面齿轮装置冠轮60表示。

第一传动级准双曲面齿轮装置冠轮60仍然是复合齿轮61的一部分，但是该复合齿轮61的另一个齿轮62现在形成第二传动级3的一部分。

在这种情况下，复合齿轮61是混合复合齿轮61，其中第一传动级准双曲面齿轮装置冠轮60和另一个齿轮62以不同方式执行。

如之前关于其他实施例所解释的，齿轮可以被认为是第一传动级2的一部分而不是第二传动级3的一部分并且反之亦然的原因可能与所使用的执行参数有关。与第二传动级3相比，第一传动级2中的执行参数在本质上是不同的，但是情况未必如此。

另一个原因只是根据定义。

在引言中，还解释了从另一个角度来看，齿轮变速器1的一个传动级可以被认为是齿轮变速器1的一部分，齿轮变速器1可以轴向定位在连续传动级附近，由此扭矩和速度通过轴向彼此隔开的每个传动级的部件的互连从一个传动级传递到另一个传动级。

这样的定义显然适用于已经描述的所有实施例。

混合复合齿轮61的另一个第二传动级齿轮62(也是图2的实施例中的情况)实现了单个第二传动级输入元件39的作用，更具体地说，实现了单个第二传动级输入太阳轮40的作用。

由其它第二传动级齿轮62形成的单个第二传动级输入太阳轮40直接与第二传动级复合行星齿轮24的每个第二传动级行星齿轮26相互啮合。

因而，第一传动级2和第二传动级3之间的互连根据上述和权利要求1中提到的第一互连构型来实现。

显然，在根据本发明的行星齿轮1的其他实施例中，可以应用其他互连机构7或任何其他能够在一个角度上传递转速和扭矩的机构，例如包括扭力索的互连机构。

相关角度可以是90°，也可以是任何其他角度。

当齿轮变速器1可以是哪一传动级的更大定义被接受时，图11的实施例也可以以另一种方式描述。

在图11的实施例中，从另一个角度来看，复合齿轮61可以被视为完全是第一传动级2的一部分，在这种情况下，其齿轮62形成单个第一传动级输出元件37，该输出元件37是与形成第二传动级输入元件33的第二传动级行星齿轮26的组29相互作用的太阳轮。

在这种情况下，第一传动级2在径向方向上被第二传动级3部分包围。

很明显，当使用齿轮变速器的传动级的更大定义时，也可以以类似的替代方式描述其他前述实施例。

图12至图14示出了根据本发明的齿轮变速器1的又一个实施例，该实施例与图3至图5所示的实施例相似，但更复杂。

特别地，第一传动级2和第二传动级3根据上述和权利要求1中提出的第三互连构型再次互连。

在图11至图14所示的该实施例中，第一传动级2包括初级63和次级64。

如在图3至图5的实施例中，初级63包括第一传动级初级复合行星齿轮41，形成分别由第一传动级行星齿轮43和44表示的、周向隔开的初级行星齿轮65和66的第一组45和第二组46。

次级64包括第一传动级次级复合行星齿轮67，其形成周向隔开的次级行星齿轮70和71的第一组68和第二组69。

第一组45的初级行星齿轮65与第一传动级入口太阳轮11相互啮合，第二组46的初级行星齿轮66各自与次级行星齿轮70的第一组68中的相应次级行星齿轮70相互啮合。

最后，第二组69的次级行星齿轮71每个都与对应的第一传动级输出元件6相互啮合，第一传动级输出元件6仍然由第一传动级输出行星齿轮9表示。

第一传动级初级复合行星齿轮41仍然各自由次级中间架行星齿轮轴47支撑，这也是图3至图5的实施例的情况。

为了支撑每个第一传动级次级复合行星齿轮67，中间行星架21设置有多个周向间隔开的第三级中间架行星齿轮轴72，其固定地或以可旋转的方式安装在中间行星架21上。

此外，从图13中可以看出，每个第三级中间架行星齿轮轴72在相应的一对平面II’和JJ’的平分线平面HH’上延伸，特别是第一平面II’和第二平面JJ’，其中第一平面II’和第二平面JJ’各自延伸穿过第二传动级输出轴20的中轴线EE’，并且第一平面II’另外延伸穿过初级中间架行星齿轮轴22，而第二平面JJ’另外延伸穿过附近的次级中间架行星齿轮轴47。

每个次级中间架行星齿轮轴47仍然在两个连续的初级中间架行星齿轮轴22之间的平分线平面上延伸，如图3至图5的实施例中的情况。

根据本发明的齿轮变速器1的这种实施例非常适合应用于假肢或矫形器或机器人应用中。

在机器人应用的典型例子中，以下条件适用：

-第一传动级输入轴5处的最大扭矩约为0.15Nm；

-第二传动级输出轴20处的最大扭矩约为50Nm；

-第一传动级输入轴5处的最大转速约为15000rpm；

-第二传动级20输出轴处的最大转速约为40rpm；

-齿轮变速器R的齿轮(由第二传动级输出轴的转速除以第一传动级输入轴的转速定义)约为1：400。

齿轮变速器1的中间级的条件通常如下：

-第一传动级2的初级63之后的最大扭矩约为0.5Nm；

-第一传动级2的初级63之后的最大转速约为4000rpm；

-第一传动级2的次级64之后的最大扭矩约为2Nm；

-第一传动级2的次级64之后的最大转速约为1000rpm；

第一传动级入口齿轮4以及第一传动级初级行星齿轮65和66通常由塑料制成。

第一传动级次级行星齿轮70和71通常由塑料制成(例如尼龙、聚乙烯、聚醚醚酮等)或者由轻质金属制成(例如黄铜或铝等)。

第二传动级固定环形轮28、第二传动级可旋转环形轮30以及第二传动级行星齿轮26和27以及第一传动级输出行星齿轮9通常由齿轮钢制成，如热处理钢、表面硬化钢或氮化钢。

很明显，在图12至图14的实施例中，齿轮的执行方式与它们是第一传动级2或第二传动级3的一部分这一事实不一致，如在许多前述实施例中的情况。

此外，很容易理解，通过用越来越强和越来越重的材料执行第一传动级2和第二传动级3的元件的不同级63和64，传递扭矩的能力沿着扭矩传递路径TTP1在第二传动级输出轴20的方向上增加。

另一方面，沿着从第二传动级输出轴2到第一传动级输入轴5的扭矩传递路径TTP2，材料变得越来越轻，导致能量损失降低，传递效率提高。

本发明不排除完全应用其他执行参数来制造根据本发明的齿轮变速器1，考虑或多或少的执行参数和/或或多或少区分沿扭矩传递路径不同组件的执行，以便在第一传动级2中获得总体高效率和/或在第二传动级3中获得总体高传递扭矩的能力，或实现齿轮变速器1的某些趋势和的总体性能。

在图15中，示出了根据本发明的齿轮变速器的又一个实施例，其可以被认为是一种通用实施例。

第一传动级2和第二传动级3根据上述和权利要求1中提出的第三种互连构型再次互连。

在该实施例中，第一传动级2减少到最少的部件。

实际上，仍然是第一传动级入口太阳轮11的第一传动级入口齿轮4直接与由第一传动级输出行星齿轮9形成的第一传动级输出元件6相互啮合。

第二传动级3以与图1的实施例相同的方式执行。第二传动级复合行星式齿轮总成23包括混合复合行星齿轮34，每个齿轮由与第一传动级行星齿轮9互连的第二传动级行星齿轮26和27的对构成。

在所示实施例中，第一传动级输入太阳轮11和第一传动级输出行星齿轮9用设置为某些相同参数值PV1的执行参数来执行，这在图15中通过用白色画出这些部分来表示。

此外，第二传动级行星齿轮25和26，以及第二传动级固定环形轮28和第二传动级可旋转环形轮30用设置为某些相同参数值PV2的相应参数来执行。

然而，参数值PV2不同于参数值PV1，其在图15中用灰色画出相应的部分。

不同之处在于，第一传动级2的总传递效率高于第二传动级3，和/或第二传动级3的总传递扭矩的能力高于第一传动级2。

根据本发明的另一个原理，该不同之处也可以是这样的，当扭矩传递路径TTP1朝着第二传动级输出轴20行进时，传递扭矩的能力增加，并且当扭矩传递路径TTP2沿着相反方向朝着第一传动级输入轴5行进时，传递效率增加。

然而，在其他实施例中，根据之前阐述的原理，齿轮变速器1的部件的执行可以更精细地调整。

根据本发明的齿轮变速器1优选是可反向驱动的，即施加在第一传动级输入轴5处的扭矩被传递到第二传动级输出轴20，反之亦然。

图16示意性地示出了根据本发明的齿轮变速器1的又一个实施例，该实施例非常类似于图3至图5所示的实施例。

第一传动级2和第二传动级3根据上述和权利要求1中提出的第三种互连构型再次互连。

不同之处在于，在图16的实施例中，支撑在初级中间架行星齿轮轴22上的第一传动级输出行星齿轮9此时是具有内齿73的第一传动级输出行星齿轮9，而在前一种情况下，第一传动级输出行星齿轮9具有外齿74。

支撑在次级中间架行星齿轮轴47上的第一传动级复合行星齿轮41的第一传动级行星齿轮44仍然与这些第一传动级输出行星齿轮9相互啮合，但是在图16的实施例中是在内部相互啮合，而在图3至5的实施例中是在外部相互啮合。

相关行星齿轮44和9的这种内部啮合的优点在于，在相同的可用空间中，第一传动级输出行星齿轮9可以用大得多的直径执行，从而可以实现更大的传动比。

图17至图20示出了根据本发明的齿轮变速器1的又一个实施例，该实施例与图12至图14所示的实施例有许多相似之处。

第一传动级2和第二传动级3根据上述和权利要求1中提出的第三种互连构型再次互连。

另一个相似之处是，例如，图17至图20的齿轮变速器的中间行星架21再次配备有初级中间架行星齿轮轴22、次级中间架行星齿轮轴47和第三级中间架行星齿轮轴72。

又一个相似之处是，每个初级中间架行星齿轮轴22仍然支撑混合复合行星齿轮34，每个行星齿轮由与第一传动级行星齿轮9互连的第二传动级行星齿轮26和27的对构成。

一方面，齿轮变速器1的第二传动级3仍然基本上与例如图1、3、6、9和12的实施例相同，因为第二传动级行星齿轮26再次与固定安装在壳体17中的第二传动级固定环形轮28相互啮合，并且第二传动级行星齿轮27与第二传动级可旋转环形轮30相互啮合，第二传动级可旋转环形轮30与第二传动级输出轴20相互连接。

另一方面，在图17至图20所示的实施例中，此时有三对75的初级中间架行星齿轮轴22，而不是三个单一的初级中间架行星齿轮轴22，如在前面的例子中的情况。

如同在图12至图14的实施例中的情况一样，第一传动级2再次包括初级63和次级64。

初级63包括第一传动级初级复合行星齿轮41，其形成周向隔开的初级行星齿轮65和66的第一组45和第二组46。

这些第一传动级初级复合行星齿轮41再次支撑在次级中间架行星齿轮轴47上。

在图17至图20的该实施例中，也有三个围绕第一传动级输入轴5对称设置的次级中间架行星齿轮轴47。

次级64包括第一传动级次级复合行星齿轮67，其形成周向隔开的次级行星齿轮70和71的第一组68和第二组69，它们支撑在第三级中间架行星齿轮轴72上。

第一组45的初级行星齿轮65与第一传动级入口太阳轮11相互啮合，而第二组46的初级行星齿轮66各自与次级行星齿轮70的第一组68中的相应次级行星齿轮70相互啮合。

然而，这些次级行星齿轮70在图17至图20的实施例中设置有内齿76，而不是例如在图12至图14的前述实施例中的外齿77，使得初级行星齿轮66和相应的次级行星齿轮70之间的啮合在这种情况下是内部啮合，而不是在前述实施例中的外部啮合。

第二组69的次级行星齿轮71各自都与第一传动级输出元件6相互啮合，第一传动级输出元件6仍然由第一传动级输出行星齿轮9表示。因此，在图17至图20所示的实施例中，每个次级行星齿轮71通过其外齿与第一传动级输出行星齿轮9的对相互啮合，每个第一传动级输出行星齿轮9形成混合复合行星齿轮34的一部分，该混合复合行星齿轮34支撑在相应的初级中间架行星齿轮轴22的对75上。

主要在第二传动级3中使用这些混合复合行星齿轮34的对和在中间行星架21上加倍行星齿轮结构的对的优点在于，获得了更坚固的构型，其在齿轮变速器1的第二传动级3中具有更高的传递扭矩的能力。

这显然需要重新安排齿轮变速器1中某些元件的布置，在图19中更详细示出。

首先，次级中间架行星齿轮轴47以对称方式围绕第一传动级输入轴5设置在距该轴5相等距离X处。

次级中间架行星齿轮轴47各自与第一传动级输入轴5的中轴线一起限定了平面KK’、LL’、MM’。

由于有三个次级中间架行星齿轮轴47，每个这样的平面KK’、LL’和MM’相对于另一个平面KK’、LL’和MM’旋转120°以上。

每个平面KK’、LL’和MM’还包含每对75的初级中间架行星齿轮轴22的第一初级中间架行星齿轮轴78，特别是在平面的相对于第一传动级输入轴5的一侧，该侧与包含平面KK’、LL’或MM’的相应次级中间架行星齿轮轴47的一侧相对。

初级中间架行星齿轮轴22设置在距第一传动级输入轴5相等的距离Y处，该距离远大于前述距离X。

到目前为止所描述的情况有点类似于关于图4所解释的情况，每个次级中间架行星齿轮轴47仍然在两个连续的第一初级中间架行星齿轮轴78之间的平分线平面上延伸。

实际上，例如包含中间架行星齿轮轴47的平面KK’是平面LL’和平面MM’之间的平分线平面，平面LL’和平面MM’分别包含它们各自的第一初级中间架行星齿轮轴78。

然而，在图17至图20所示的实施例中，对于每个次级中间架行星齿轮轴47和附近的第一初级中间架行星齿轮轴78，可以限定圆柱形扇区79(如图19中的阴影线所示)。该圆柱形扇区79由包含所述轴47和78的相应平面KK’、LL’或MM’界定，并且该圆柱形扇区79还包含相应对75的第二初级中间架行星齿轮轴80以及相应的第三级中间架行星齿轮轴72。

这种圆柱形扇区79的第一和第二初级中间架行星齿轮轴78和80支撑混合复合行星齿轮34，以与由该圆柱形扇区79的第三级中间架行星齿轮轴72支撑的第一传动级次级复合行星齿轮67相互作用。

类似地，所述第一传动级次级复合行星齿轮67与相应的第一传动级复合行星齿轮41相互作用。第一传动级复合行星齿轮41支撑在同一圆柱形扇区79的次级中间架行星齿轮轴47上。

以这种方式，定义了图17至图20中示出的实施例的所有元件之间的相互作用。

第二初级中间架行星齿轮轴80都放置在离第一传动级输入轴5相同的距离Y处，如同第一初级中间架行星齿轮轴78的情况，而第三级中间架行星齿轮轴72都设置在离第一传动级输入轴5的中间距离Z处，在上述距离X和Y之间。

每个圆柱形扇区79也可以分成三个相等的子扇区81、82和83，由从第一传动级输入轴5的中轴线径向向外延伸的平面界定。

特别地，第一子扇区81由包含对应的圆柱形扇区79的次级中间架行星齿轮轴47的平面KK’、LL’或MM’、以及中间平面OO’界定。

第二子扇区82由相继的中间平面OO’和PP’界定，而第三子扇区83由最后一个中间平面PP’和包含相关圆柱形扇区79的第一初级中间架行星齿轮轴78的平面KK’、LL’或MM’界定。

前述中间平面PP’形成对称平面，初级中间架行星齿轮轴78和80的对75围绕该对称平面设置有各自的混合复合行星齿轮34。

同一中间平面PP’还包括该圆柱形扇区79的相应的第三级中间架行星齿轮轴72。

相应的第二初级中间架行星齿轮轴80位于另一个中间平面OO’上。

除了这里描述的根据本发明的齿轮变速器1的该实施例的结构之外，就其某些部件的执行而言，它还具有类似于关于图12至图14所示的实施例描述的那些特征。

不同传动级2和3的相应部件以及级63和64可以以类似的方式执行，从而导致相同的总体特征，即增加向第二传动级输出轴20传递扭矩的能力，或者增加在第二传动级3中总传递扭矩的能力，以及增加在朝向第一传动级输入轴5的方向上的传递效率，或者增加在第一传动级2中的总传递效率。

使用带有内齿76的次级行星齿轮71使得相互啮合齿轮71和9的齿轮直径有更大的差异，导致更高的传动比。

根据本发明，当然不排除在齿轮变速器1的其他齿轮上应用内齿。

图21示意性地示出了根据本发明的齿轮变速器1的又一个实施例，其在某些方面与图2和图12所示的实施例有某些相似之处，但是在许多方面也有很大不同。

第一传动级2包括具有第一传动级复合行星齿轮41和67的两个级63和64，它们以与图12的实施例相似的方式相互作用并与第一传动级入口轮4相互作用。

然而，第一传动级复合行星齿轮41和67此时以可旋转的方式安装在第一传动级行星架15上。为此目的，第一传动级行星架15分别设置有初级第一传动级行星架行星齿轮轴81和次级第一传动级行星架行星齿轮轴82。

每个初级中间架行星齿轮轴81及其相应的次级中间架行星齿轮轴82以与例如关于图7和图8中示出的实施例所解释的类似方式，设置在包括第一传动级输入轴5的中轴线的单个径向延伸平面DD’上。

第一传动级行星架15以可旋转的方式围绕第一传动级输入轴5的中轴线安装。

图21所示的齿轮变速器1的第二传动级3与图2所示的实施例的第二传动级3有些相似，它包括第二传动级复合行星式齿轮总成23，该总成包括第二传动级复合行星齿轮24，该齿轮仅由固定互连的阶梯式第二传动级行星齿轮26和27的对构成，它们与第二传动级固定环形轮28和第二传动级可旋转环形轮30相互作用。

第二传动级行星齿轮26形成第二传动级输入元件33。

然而，在图21所示的实施例中，虽然次级行星齿轮71不直接与形成第二传动级输入元件33的第二传动级行星齿轮26互连，但是它们通过中间行星架21以稍微复杂的方式彼此相互作用。

实际上，在图21的例子中，中间行星架21使用带有内齿84的中间行星架环形轮83执行。

中间行星架环形轮83的这些内齿84与次级行星齿轮71的外齿85相互啮合，在相应的齿轮71和83之间形成内部啮合。

这样，次级行星齿轮71的旋转运动驱动中间行星架环形轮83，导致中间行星架21围绕其轴线旋转运动，该轴线与第一传动级输入轴的中轴线或第二传动级输出轴20的中轴线EE’重合，这在多个所示实施例中是相同的。

中间行星架21的旋转运动导致第二传动级行星齿轮26和27的旋转，并且通过与第二固定环形轮28和第二传动级可旋转环形轮30的进一步相互作用，第二传动级输出轴20被驱动。

当然，如前所述，驱动侧可以反转。

在图21所示的该实施例中，中间行星架环形轮83应该被认为是第一传动级输出元件6，其与中间行星架21固定地互连，因为正是通过该中间行星架环形轮83实现了与第二传动级3的互连。

因此，在该实施例中，第一传动级2和第二传动级3之间的互连是根据上述并在权利要求1中要求保护的第四互连构型来实现的。

同样，第一传动级2优选地是高速-低扭矩传动级35，而第二传动级3是低速-高扭矩传动级36，并且齿轮变速器1的齿轮和可能的其他元件优选地使用设置为合适参数值的某些执行参数来以这样的方式执行，即与第二传动级3中的总效率相比，第一传动级2中的总效率更高，和/或第二传动级3中总传递扭矩的能力比第一传动级2中的更高，或者，根据本发明的另一原理，执行使得传递扭矩的能力沿着朝向第二传动级输出轴20的扭矩传递路径TTP1增加，并且传递效率沿着相反方向的扭矩传递路径TTP2增加。

图22最后示出了根据本发明的齿轮变速器1的又一个实施例，其可以被认为是前一实施例的变体，其中引入了图1所示实施例的特征。

第一传动级2和第二传动级3根据上述和权利要求1中提出的第三种互连构型再次互连。

实际上，图22所示实施例中的第二传动级3与图21所示实施例完全相同。

然而，此时，在第一传动级2的输出端，第一传动级行星齿轮9与第二传动级行星齿轮26互连，第二传动级行星齿轮26仍然起到第二传动级输入元件33的作用，从而形成混合复合行星齿轮34。

在图22的实施例中，第一传动级3包括第三级86，该第三级86包括具有内齿88的第三级环形轮87，并且与前一实施例中的中间行星架环形轮83相当。

该第三级环形轮87以可旋转的方式围绕与第一传动级输入轴5和第二传动级输出轴20的中轴线EE’重合的中轴线安装在壳体17中。

第一传动级出口太阳轮18固定地安装在第三级环形轮87上，或者与第三级环形轮87形成成整件，从而形成第一传动级第三级复合行星齿轮89。

该第一传动级出口太阳轮18与第一传动级输出行星齿轮9相互啮合，在图1的实施例中也是如此。

在图1至图22中示出的本发明的齿轮变速器1的实施例都是这样的类型，其中第二传动级3形成所谓的环形差动齿轮装置117，其中第二传动级固定环形轮28固定连接到壳体17，形成齿轮变速器1的第一部件118，其用作扭矩抵抗或扭矩控制装置119。

在这些例子中，第二传动级3还总是包括第二传动级可旋转环形轮30，该第二传动级可旋转环形轮30固定地连接到第二传动级输出轴20并且形成本发明的术语：齿轮变速器1的第二部件120。

作为一种可能的替代方案，相关的环形轮28和壳体17之间的固定连接可以由一种连接代替，其中环形轮28的旋转可以通过制动器来阻碍或阻挡，或者其中应用控制装置来设置施加在环形轮28上的扭矩。

这种控制装置可以例如包括致动器和制动器的组合，但是也可以使用适合于此目的任何其他装置或系统。

下面将以更一般的方式描述根据本发明的齿轮变速器1。

图23是例如本发明的这种齿轮变速器1的非常简单的示意图90，该齿轮变速器1具有高传动比R和提高的效率W和/或增加的传递扭矩的能力U。

齿轮变速器1可以被描述为基本上由第一传动级2和第二传动级3组成，这两个传动级都由方框或矩形91和92表示，并且它们相互连接和/或相互作用(如图23中箭头93所示)，用于将扭矩和转速从第一传动级输入轴5传递到第二传动级输出轴20，和/或反之亦然。

矩形或方框91和92对应于前面图中表示第一传动级2和第二传动级3的虚线矩形。

图24和图25非常概括地描述了第一传动级2是如何组成的，而图26对第二传动级3也是如此描述。

特别地，第一传动级2应至少包括第一传动级入口齿轮4。第一传动级入口齿轮4固定安装在第一传动级输入轴5上，并且与单个第一传动级输出元件37或多个第一传动级输出元件6相互作用以传递转速和扭矩。

第一传动级入口齿轮4与一个或多个第一传动级输出元件6或37之间的相互作用可以是直接方式(如图24所示并由箭头94表示)，或者通过包括一个或多个互连齿轮8的互连机构7间接进行(这种情况在图25中示出，相互作用由箭头95和96表示)。

很明显，第一传动级2的描述完全等同于之前已经描述的内容，并且在实际情况中，该第一传动级2可以以与关于图1至图22描述的例子中完全相同的方式执行，并且第一传动级2的其他执行形式当然不排除在本发明之外。

图26还以非常概括的方式描述了第二传动级3是如何构成的。

关于图1至图22描述的第二传动级3的例子符合该总体描述，但仅涉及以环形差动齿轮装置117的形式执行的第二传动级3，而图26描述了第二传动级3的更大概念，其包括其他类型的第二传动级3，例如作为太阳差动齿轮装置97或行星架差动齿轮装置98或其他差动齿轮装置执行的第二传动级3。

如图26所示，根据本发明，第二传动级3是包括行星齿轮系统99的差动齿轮装置，该行星齿轮系统以由输入侧100和输出侧101构成的准复制形式执行。

输入侧100包括第一组行星齿轮装置102，而输出侧101包括第二组行星齿轮装置103。它们相互准相同，但彼此略有不同。

第一组行星齿轮装置102和第二组行星齿轮装置103分别与输入侧100和输出侧101的第一和第二相互作用齿轮装置104和105相互作用。

所述组行星齿轮装置102和103以可旋转的方式支撑在各自分开的行星架106和107上，或者一起支撑在公共行星架108上。

每组行星齿轮装置102和103还包括多个行星齿轮装置元件109和110，这些行星齿轮装置元件109和110在它们的支撑行星架106、107或108上周向布置，并且优选地但不是必须地彼此等距。

第一组行星齿轮装置102和第二组行星齿轮装置103被链接以形成用于在第二传动级3的输入侧100和输出侧101之间传递扭矩和/或速度的链接机构111。

根据本发明的齿轮变速器1的第二传动级3的另一个重要特征是，第一部件118(即，齿轮变速器1的第二传动级3的太阳轮或环形轮，或分开的行星架106)形成扭矩抵抗或扭矩控制装置119，其以可控的方式被永久阻挡或阻碍。

此外，取决于第一部件118的部件类型，总是存在一种互补的第二部件120(即，分别为第二传动级3的可旋转太阳轮或可旋转环形轮，或者与第二传动级输出轴20互连或相互作用的齿轮变速器1的可旋转行星架7)。

在图26中，这通过象征相关扭矩抵抗装置119与壳体17或地面的相互作用的虚线121，和象征相应的第二部件120与第二传动级输出轴20的互连的虚线122来说明。

这种构型的好处已经在引言中详细讨论过了。

很明显，根据本发明，除了每个传动级2或3的特定机械结构之外，传动级2和3在其执行方面也仍然不同，对第一传动级进行优化以获得增加的总效率，而对第二传动级进行优化以实现更高的传递扭矩的能力，这已在上面详细说明。

现在借助于图27至图29更详细地描述第二传动级3的不同的更实际阐述的实施例。

在图27中，示出了第二传动级3，其是在图1至图22的所有例子中应用的第二传动级3，是形成环形差动齿轮装置117的第二传动级3。

为了证明这个特定的例子完全适合于第二传动级3的更广泛的范围，第二传动级3已经参照图26使用一些更抽象的类别进行了描述，现在将更抽象的类别与更实际的先前描述相关联。

很明显，图27中示出的第二传动级3的元件与图1至图22中已经描述的第二传动级3的例子完全等同。

至少在图27中示出的元件包含在前面的例子中，并且本发明当然不排除用附加元件执行第二传动级3，该附加元件类似于前面例子中示出的那些元件或者还有其它附加元件。

在如图27所示的根据本发明的齿轮变速器1的第二传动级3的情况下，第二传动级3显然包括具有输入侧100和输出侧101的行星齿轮系统99，该行星齿轮系统具有准复制形式，其先前被描述为第二传动级复合行星式齿轮总成23。

输入侧100的第一组行星齿轮装置102和输出侧101的第二组行星齿轮装置103准相同但是彼此略有不同，并且每个都包括多个行星齿轮装置元件109和110，这些行星齿轮装置元件109和110为特定的组类型，并且在前面被描述为行星齿轮的第一组29和第二组31。

这种组类型使得相关组包括复合行星齿轮114的组的多个行星齿轮部件112和113，前面表示为第二传动级复合行星齿轮24，其由固定互连的阶梯式第二传动级行星齿轮26和27形成。

所述组行星齿轮装置102和103可旋转地支撑在公共行星架108上，该行星架先前被描述为与第一传动级输入轴5以及第二传动级输出轴20分离的中间行星架21。

如引言中所解释的，根据行星架108中安装的元件，该行星架108可以被认为是第二传动级3或第一传动级2的一部分，或者两者都不是。

用于在第二传动级3的输入侧100和输出侧101之间传递扭矩和/或速度的链接机构111链接第一组行星齿轮装置102和第二组行星齿轮装置103。

在这种情况下，该链接机构111由第一和第二组行星齿轮装置102和103的相应组成部件112或113的固定互连115实现，形成复合行星联动齿轮114，其支撑在单个公共行星架108上。

第一组行星齿轮装置102和第二组行星齿轮装置103分别与输入侧100和输出侧101的第一和第二相互作用齿轮装置104和105相互作用，它们是某种相互作用齿轮装置类型，在图27的情况下，这种相互作用齿轮类型每次都由单个分开的齿轮116(分别是环形轮28和环形轮30)组成。

因此，第一和第二相互作用齿轮装置104和105合在一起在这种情况下是环形轮28和30的对，它们是准相同的但是稍微不同的元件。

图27中所示的齿轮变速器1是环形差动齿轮装置117，因此其中一个环形轮(即齿轮变速器1的第二传动级3的环形轮28)形成第一部件118，该第一部件118用作扭矩抵抗或扭矩控制装置119，其通过固定连接到壳体17而被永久阻挡。

另一个环形轮30以可旋转的方式安装在壳体17中，并且形成齿轮变速器1的第二部件120，该第二部件120与第二传动级输出轴20互连。

如已经提到的，第一传动级2可以以各种方式执行，其例子已经参照图1至图22示出和讨论。

根据第一传动级2的类型，可以向第二传动级3添加元件，以实现与第一传动级2的互连或相互作用，如图27中的箭头93所示。

例如，单个第二传动级输入太阳轮40可以添加到第二传动级3，其与第一组行星齿轮装置102啮合以用作第二传动级输入元件39，如图2所示。

通常，第一传动级2和第二传动级3之间的相互作用93可以以4种不同的方式实现，一个或多个第一传动级输出元件6或37与一个或多个第二传动级输入元件33或39固定互连，例如在引言中所讨论的。

图28中所示的第二传动级3与图27中的第二传动级3有许多相似之处，但略有不同。不同之处在于此时第一和第二相互作用齿轮装置104和105各自由单个分开的齿轮116(此时是太阳轮123或124，而不是环形轮28或30)形成。

因此，在这种情况下，第一和第二相互作用齿轮装置104和105合在一起是太阳轮123和124的对，它们是准相同的但是稍微不同的元件。

因此，该第二传动级3构成所谓的太阳差动齿轮装置97，由于它包括分开的太阳轮123和124的对，其形成第一和第二相互作用齿轮装置104和105，而链接机构111以与图27相同的方式在第二传动级的输入侧100和输出侧101之间实现。第一和第二组行星齿轮装置109和110的相应部件112和113通过固定互连115固定互连，以形成一组复合行星齿轮114，并支撑在单个公共行星架108上。

太阳轮123起到固定连接到壳体17的第一部件118的作用，并形成扭矩抵抗或扭矩控制装置119，而另一个太阳轮124是固定连接到第二传动级输出轴20的第二部件120。

类似于参照图1至图22描述的类型或其他类型的第一传动级2可以以与前述相同的方式，以太阳差动齿轮装置97的形式连接到该第二传动级3。

图29示出了第二传动级3的又一种类型，第一组和第二组行星齿轮装置102和103各自包括多个行星齿轮装置元件109和110，这些行星齿轮装置元件109和110为与前述情况不同的某种其他组类型。

此时，组类型是这样的，即组包括多个分开的简单的行星齿轮125和126。

每组102或103的分开的简单的行星齿轮125和126还以可旋转的方式支撑在其所有的的分开的行星架106或107上。

第一和第二相互作用齿轮装置104和105也是某种不同的相互作用齿轮装置类型，该相互作用齿轮装置类型是这样的，即每个相关的相互作用齿轮装置104或105由复合相互作用齿轮的一对齿轮部件127和128或129和130的对构成，分别是复合相互作用齿轮131和复合相互作用齿轮132。

特别地，齿轮部件127和129是复合相互作用太阳轮131的太阳轮部件127和129，而齿轮部件128和130是复合相互作用环形轮131的环形轮部件128和130。

因而，在该例子中，第二传动级3的第一和第二相互作用齿轮装置104和105一起形成复合齿轮131和132的对，其由复合太阳轮131和复合环形轮132构成。

在图29的例子中，将第二传动级3的输入侧100链接到输出侧101的链接机构111由复合齿轮131和132的对形成，该复合齿轮对由复合太阳轮131和复合环形轮132构成，从而实际上在第一相互作用齿轮装置104和第二相互作用齿轮装置105之间获得固定的互连115，而不是如与前面例子中的情况一样，在第一组行星齿轮装置102和第二组行星齿轮装置103之间获得固定互连115。

显然，同样在图29的例子中，行星齿轮系统99具有以准复制形式执行的输入侧100和输出侧101。

特别地，齿轮变速器1的第二传动级3的输入侧100和输出侧101各包括在这种情况下由行星架106或107表示的元件，它们一起形成分开的、准相同的但略有不同的元件106和107的对，从而形成第二传动级3(即所谓的行星架差动齿轮装置98)。

在这种情况下，该对分开的元件是分开的行星架106和107的对，该对行星架中的每个行星架106或107支撑第一和第二组行星齿轮装置102和103中的一个，第一和第二组行星齿轮装置102和103各自由多个分开的简单行星齿轮125和126构成，而这些第一和第二组行星齿轮装置102和103由第一和第二相互作用齿轮装置104和105的固定互连115链接。

这些分开的行星架106和107分别形成齿轮变速器1的第一部件118和第二部件120，因为行星架106固定地连接到壳体17或地面以便用作扭矩抵抗或扭矩控制装置119，而行星架107与第二传动级输出轴20固定连接。

图30至图32示出了根据本发明的齿轮变速器1的一些实施例，其中应用了某种技术。

特别地，图30是与图1所示实施例完全等同的实施例。

然而，与图1的例子的一个很大的区别在于，在图30的例子中，在第一传动级2的输出处只有一个第一传动级输出行星齿轮133，而不是多个第一传动级输出行星齿轮9，该数量对应于第二传动级3中的行星齿轮26和27的数量，如图1中的情况。

此时，第二传动级3仍然具有第一组102和第二组103行星齿轮装置，其由多个行星齿轮装置元件109和110组成，它们形成复合行星齿轮114，但是这些复合行星齿轮114中只有一个复合行星齿轮134是固定连接到单个第一传动级输出行星齿轮133，并且该一个复合行星齿轮114或24因此形成单个第二传动级输入元件39。

没有直接连接到第一传动级2的其他复合行星齿轮135仍然有助于在构成第二传动级3的环形差动齿轮装置117的两个环形轮28和30之间分担扭矩。

该例子是最极端的例子，其中只有一个单个第一传动级输出行星齿轮133，而不是多个第一传动级输出行星齿轮9，但是本发明当然不排除包括这样的齿轮变速器1，其中第一传动级2具有一定数量N1个第一传动级输出行星齿轮9，并且其中该数量N1不对应于第二传动级3中行星齿轮26和27的数量N2，N1小于N2。

与第二传动级3中的所有行星齿轮26和27在第一传动级2中具有它们的互补的情况相比，这样的实施例可以被认为是第一传动级2以稍微轻的执行实现的实施例。但是另一方面，在这样的实施例中，与仅具有一个单个第一传动级输出行星齿轮133的极轻的执行相比，第一传动级2包括更多的第一传动级输出行星齿轮9。

图31所示的实施例是图30的前一实施例的稍微简化的版本。

实际上，第一传动级2被简化为齿轮变速器，该齿轮变速器包括与单个第一传动级输出行星齿轮133啮合的第一传动级入口齿轮4，而前一例子的互连机构7已经被去除。

图32示出了根据本发明的齿轮变速器1的又一个实施例，该实施例或多或少以与图31的实施例相同的方式执行，但是这次在第一传动级2的入口处增加了第一传动级准双曲面齿轮装置58，与图11中的情况完全相似。

由此，中间齿轮136已经用于将该第一传动级准双曲面齿轮装置58连接到单个第一传动级输出行星齿轮133。

显然，图31和图32中示出的例子也可以使用具有一定数量N1的第一传动级输出行星齿轮9的第一传动级2执行，并且其中该数量N1不对应于第二传动级3中行星齿轮26和27的数量N2，N1小于N2。

很明显，本发明不排除许多其他可能的实施例。

本发明决不限于如上所述并在附图中示出的齿轮变速器1、无限变速式机械无级变速器IVT、假肢或矫形器或机器人的实施例，而是这样的齿轮变速器1、无限变速式机械无级变速器IVT、假肢或矫形器或机器人在不背离本发明的范围的情况下，可以以不同的形状和尺寸实现。

Claims (42)

1.一种具有高传动比(R)和提高效率(W)和/或增加传递扭矩的能力(U)的齿轮变速器(1)，包括：第一传动级(2)和第二传动级(3)，它们互连和/或互相作用以便从第一传动级输入轴(5)向第二传动级输出轴(20)传递扭矩和转速，和/或反之亦然，所述齿轮变速器(1)设置在壳体(17)中，其特征在于，所述第一传动级(2)包括至少第一传动级入口齿轮(4)，所述第一传动级入口齿轮固定安装在所述第一传动级输入轴(5)上，并且以直接方式或通过包括一个或多个互连齿轮(8)的互连机构(7)的间接方式，与一个或多个第一传动级输出元件(6，37)相互作用以便传递转速和扭矩；并且其中所述第二传动级(3)包括第二传动级行星式齿轮总成(23)，其中所述第二传动级是包括行星齿轮系统(99)的差动齿轮装置(97，98，117)，所述行星齿轮系统以由输入侧(100)和输出侧(101)构成的准复制形式执行，分别包括第一组(102)和第二组(103)行星齿轮装置，它们相互准等同但彼此略有不同，分别与所述输入侧(100)和所述输出侧(101)的第一和第二相互作用齿轮装置(104，105)相互作用，并且这些组(102，103)以可旋转的方式支撑在其各自所有的分开的行星架(106，107)上或一起支撑在公共行星架(108)上，每组行星齿轮装置(102，103)由多个行星齿轮装置元件(109，110)构成，所述行星齿轮装置元件周向地设置在它们的支撑行星架(106-108)上，所述第一组和第二组行星齿轮装置(102，103)被链接以形成链接机构(111)，用于在所述输入侧(100)和所述输出侧(101)之间传递扭矩和/或速度；其中至少所述第一传动级(2)和所述第二传动级(3)的齿轮根据一组影响传递效率和/或传递扭矩的能力的执行参数而执行，并且其中所述齿轮变速器(1)的某些齿轮使用设置为不同参数值(PV)的至少一些它们的执行参数以这样的方式执行，使得将第一传动级作为整体考虑的总传递效率高于将第二传动级(3)作为整体考虑的总传递效率，和/或将第二传动级(3)作为整体考虑的总传递扭矩的能力高于将第一传动级(2)作为整体考虑的总传递扭矩的能力；并且其中，第一部件(118)，即所述第二传动级(3)的太阳轮(123)或环形轮(28)或所述齿轮变速器(1)的行星架(106)，形成扭矩抵抗或扭矩控制装置(119)，其以可控方式被永久阻挡或阻碍；并且其中第二部件(120)，即所述第二传动级(3)的可旋转太阳轮(124)或可旋转环形轮(30)或所述齿轮变速器(1)的可旋转行星架(107)，与所述输出轴(20)互连或相互作用。

2.根据权利要求1所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第二传动级的第一和第二相互作用齿轮装置(104，105)合在一起是以下之一：a)分开的环形轮(28，30)的对；b)分开的太阳轮(123，124)的对；或者，c)由复合太阳轮(31)和复合环形轮(32)构成的复合齿轮(31，32)的对。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述链接机构(111)以下列方式之一实现：a)所述链接机构(111)由形成复合行星联动齿轮(114)所述第一和第二组行星齿轮装置(102，103)的相应组成部件(112，113)的固定互连(115)形成，所述复合行星联动齿轮(114)支撑在单个公共行星架(108)上；或者，b)所述链接机构(111)由复合齿轮(31，32)的对形成，所述对由复合太阳轮(31)和复合环形轮(32)构成，而第一和第二组行星齿轮装置(102，103)彼此分离，并且各自分别支撑在其所有的分开的行星架(106，107)上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第二传动级(3)是以下之一：

a)在所述第二传动级符合权利要求3a和4a并且所述环形轮(28，30)形成所述第二传动级(3)的第一部件(118)和第二部件(120)的情况下，所谓的环形差动齿轮装置(117)；

b)在所述第二传动级(3)符合权利要求3b和4a并且所述太阳轮(123，124)形成所述第二传动级(3)的第一部件(118)和第二部件(120)的情况下，所谓的太阳差动齿轮装置(97)；或者

c)在所述第二传动级(3)符合权利要求3c和4b并且分开的行星架(106，107)形成所述第二传动级(3)的第一部件(118)和第二部件(120)的情况下，所谓的行星架差动齿轮装置(98)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，一个或多个第一传动级输出元件(6，37)根据以下情况之一与一个或多个第二传动级输入元件(33，39)固定互连：

-单个第一传动级输出元件(37，38，60)固定连接到单个第二传动级输入元件(39)，所述第二传动级输入元件(39)与所述第二传动级(3)的第一组行星齿轮装置(102)的一个或多个行星齿轮装置元件(109)啮合；

-单个第一传动级输出元件(37)固定连接到单个第二传动级输入元件(39)，所述第二传动级输入元件(39)与所述第二传动级(3)的第二组行星齿轮装置(103)的一个或多个行星齿轮装置元件(110)啮合；

-一个或多个第一传动级输出元件(9)与相应的一个或多个第二传动级输入元件(33)固定互连，所述第二传动级输入元件(33)由所述第二传动级(3)的第一组和第二组行星齿轮装置(102，103)形成，第一组和第二组行星齿轮装置互连或形成复合行星齿轮(114)；或者，

-单个第一传动级输出元件(37，83)，固定连接到所述齿轮变速器(1)的行星架(21，106-108)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，包括中间行星架(21)，所述中间行星架(21)以可旋转的方式安装在壳体(17)中，并且与所述第一传动级输入轴(5)以及所述第二传动级输出轴(20)分离，并且其中中间架行星齿轮轴(22)设置在所述中间行星架(21)上。

7.根据权利要求6所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第二传动级(3)包括第二传动级复合行星式齿轮总成(23)，其包括固定连接到所述壳体(17)的第二传动级固定环形轮(28)、与所述第二传动级输出轴(20)同时转动的第二传动级可旋转环形轮(30)，以及第二传动级复合行星齿轮(24)，所述第二传动级复合行星齿轮(24)各自支撑在相应的初级中间架行星齿轮轴(22)上，这种第二传动级复合行星齿轮(24)的每个第一行星齿轮(26)与所述第二传动级固定环形轮(28)啮合，并且这种第二传动级复合行星齿轮(24)的每个第二行星齿轮(27)与所述第二传动级可旋转环形轮(30)啮合，其中所述第二传动级复合行星齿轮(24)的第一行星齿轮(26)形成所述第二传动级(3)的第一组行星齿轮装置(102)的行星齿轮装置元件(109)，并且其中所述第二传动级复合行星齿轮(24)的第二行星齿轮(26)形成所述第二传动级(3)的第二组行星齿轮装置(103)的行星齿轮装置元件(110)。

8.根据权利要求1所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述齿轮变速器(1)更精确地包括一个或多个以下元件或特征：

-中间行星架(21)，与所述第二传动级输出轴(20)同心，并且以可旋转的方式安装，以围绕所述第二传动级输出轴(20)进行旋转运动；

-多个(N)周向间隔开的中间架行星齿轮轴(22)，固定地或以可旋转的方式安装在所述中间行星架(21)上；

-初级中间架行星齿轮轴(22)，每个以可旋转的方式或者通过与系列(25)第二传动级行星齿轮(26，27)固定互连的方式，为形成第二传动级复合行星齿轮(24)的相关系列(25)固定互连的阶梯式第二传动级行星齿轮(26，27)提供支撑；

-第二传动级固定环形轮(30)，与所述第二传动级输出轴(20)同心，并且固定连接到所述齿轮变速器(1)的壳体(17)，并与周向间隔开的第二传动级行星齿轮(26)的第一组(29)相互啮合，所述第一组(29)由每个前述系列(25)第二传动级行星齿轮(26，27)的第一行星齿轮(26)构成；以及，

-第二传动级可旋转环形轮(30)，与所述第二传动级输出轴(20)同心，以可旋转的方式安装在所述壳体(17)中，固定连接到所述第二传动级输出轴(20)，并且与周向间隔开的第二传动级行星齿轮(27)的第二组(31)相互啮合，所述第二组(31)由每个前述系列(25)第二传动级行星齿轮(26，27)的第二行星齿轮(27)构成。

9.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，至少所述第一传动级(2)和所述第二传动级(3)的齿轮根据一组影响传递效率和/或传递扭矩的能力的执行参数执行，并且其中所述齿轮变速器(1)的某些齿轮使用设置为不同的参数值(PV)的至少一些执行参数以这样的方式执行，使得沿着从所述第一传动级输入轴(5)到所述第二传动级输出轴(20)通过所述齿轮变速器(1)的扭矩传递路径(TTP1)，执行差异沿着路径(TTP1)的相继齿轮的传递扭矩能力相同或增加，并且当沿着从所述第二传动级输出轴(20)到所述第一传动级输入轴(5)通过所述齿轮变速器(1)的扭矩传递路径(TTP2)时，执行差异沿着路径(TTP2)的相继齿轮实现为传递效率相同或增加。

10.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，相对于彼此而言，所述第一传动级(2)是高速-低扭矩传动级(35)，所述第二传动级(3)是低速-高扭矩传动级(36)，所述第一传动级(2)包括第一传动级齿轮，所述第一传动级齿轮彼此相互作用，以便将所述第一传动级输入轴(5)处输送的转速和扭矩传递成一个或多个第一传动级输出元件(6，37)处的降低的转速和增加的扭矩，所述第二传动级(3)包括第二传动级齿轮，所述第二传动级齿轮彼此相互作用，以便将一个或多个第二传动级输入元件(33，39)处的转速和扭矩传递成第二传动级输出轴(20)处的转速和扭矩。

11.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级(2)的第一传动级齿轮或其它元件和所述第二传动级(3)的第二传动级齿轮或其它元件各自根据一组执行参数执行，其中所述第一传动级(2)的一个或多个第一传动级齿轮或其它元件和所述第二传动级(3)的一个或多个第二传动级齿轮或其它元件以这样的方式执行，使得它们的执行参数中的一个或多个的参数值(PV)在所述第一传动级(2)与所述第二传动级(3)中的相应参数值(PV)不同，其中特别地，用于所述第一传动级(2)的相关齿轮或元件的该组的某些机械设计参数的第一参数值(PV1)和用于所述第二传动级(3)的相关齿轮或元件的该组的相应机械设计参数的第二参数值(PV2)以这样的一种方式彼此不同，使得相对于彼此而言，所述第一参数值(PV1)增加高速-低扭矩机械齿轮装置(35)的效率，而第二参数值(PV2)增加低速-高扭矩机械齿轮装置(36)的鲁棒性、强度和/或传递扭矩的能力。

12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，

所述齿轮变速器(1)的齿轮或其它元件均根据一组执行参数执行，所述组包括以下一个或多个影响相关部件的效率或传递扭矩的能力的执行参数：

-模数(MOD)；

-质量等级(QL)；

-精度(ACC)；

-齿廓变位(PS)；

-接触比(CR)；

-齿几何形状(TG)；

-圆角齿廓(FP)；

-粗糙度(RG)；

-材料(MA)；以及

-表面硬度(SH)。

13.根据前述权利要求中的任何一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，

-所述齿轮变速器(1)的第一对齿轮使用以下参数执行：

-第一模数(MOD_PV1)；

-第一质量等级(QL_PV1)；

-第一精度(ACC_PV1)；

-第一齿廓变位(PS_PV1)；

-第一接触比(CR_PV1)；

-第一齿几何形状(TG_PV1)；

-第一粗糙度(RG_PV1)；

-第一材料(MA_PV1)；以及

-第一表面硬度(SH_PV1)；

其中

-所述齿轮变速器(1)的第二对齿轮在从所述第一传动级输入轴(5)到所述第二传动级输出轴(20)通过所述齿轮变速器(1)的扭矩传递路径(TTP1)上，定位成比所述第一对齿轮更靠近所述第二传动级输出轴(20)，并使用以下参数执行：

-第二模数(MOD_PV2)；

-第二质量等级(QL_PV2)；

-第二精度(ACC_PV2)；

-第二齿廓变位(PS_PV2)；

-第二接触比(CR_PV2)；

-第二齿几何形状(TG_PV2)；

-第二粗糙度(RG_PV2)；

-第二材料(MA_PV2)；和

-第二表面硬度(SH_PV2)；

并且其中满足以下条件中的一个或多个：

-第一模数(MOD_PV1)小于第二模数(MOD_PV2)；

-第一质量等级(QL_PV1)高于第二质量等级(QL_PV2)；

-第一精度(ACC_PV1)高于第二精度(ACC_PV2)；

-第一齿廓变位(PS_PV1)的等级和分布针对效率而优化，第二齿廓变位(PS_PV2)的等级和分布针对鲁棒性而优化；

-第一接触比(CR_PV1)小于第二接触比(CR_PV2)；

-第一齿几何形状(TG_PV1)针对效率而优化，第二齿几何形状(TG_PV2)针对增加传递扭矩的能力而优化；

-第一传动级(2)的粗糙度(CR_PV1)小于第二传动级(3)的粗糙度(CR_PV2)；

-第一材料(MA_PV1)比第二材料(MA_PV2)轻和/或强度低；和/或

-第一表面硬度(SH_PV1)小于第二表面硬度(SH_PV2)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述齿轮变速器(1)的每个齿轮与一个或多个啮合齿轮啮合，由此相关齿轮的啮合齿轮都以相同或基本相同的转速和扭矩运行，并且其中由相关齿轮及其每个啮合齿轮形成的一对或多对啮合齿轮根据某些机械设计参数执行，所述机械设计参数的一个或多个参数值不同于在相对较高或较低的转速和扭矩下运行的齿轮变速器(1)的其他对齿轮的相应机械设计参数的参数值，并且其中与在相对较低的转速和较高的扭矩下运行的齿轮变速器的其他对齿轮相比，当相关一对或多对齿轮的相应的运行转速较高而扭矩较低时，不同之处在于相关一对或多对齿轮的相对提高的效率，并且其中在相反的情况下，即在所述齿轮变速器(1)的其他对齿轮在相对较高的转速和较低的扭矩下运行的情况下，不同之处在于增加传递扭矩的能力。

15.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级输出元件(6)由一组(32)周向间隔开的第一传动级输出行星齿轮(9)形成，所述第一传动级输出行星齿轮(9)各自与代表第二传动级输入元件(33)的一组(29)周向间隔开的第二传动级行星齿轮(26)的相应行星齿轮(26)互连或形成整件，从而形成混合复合行星齿轮(34)，所述混合复合行星齿轮(34)包括由第二传动级行星齿轮(26，27)的对和第一传动级行星齿轮(9)构成的三个行星齿轮的系列(25)。

16.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级输出元件是单个第一传动级输出元件(37)，所述单个第一传动级输出元件(37)由第一传动级输出行星架(38)形成，并且与第二传动级输入元件互连，所述第二传动级输入元件是单个第二传动级输入元件(39)。

17.根据权利要求16所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述单个第二传动级输入元件是所述第二传动级复合行星式齿轮总成的第二传动级输入太阳轮，其中该第二传动级输入太阳轮与由每个第二传动级复合行星齿轮的行星齿轮构成的一组周向间隔开的第二传动级行星齿轮中的每个行星齿轮啮合。

18.根据前述权利要求中的一项或多项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级(2)包括第一传动级行星式齿轮总成(10)，其中所述第一传动级入口齿轮(4)是所述第一传动级行星式齿轮总成(10)的第一传动级入口太阳轮(11)，并且其中所述第一传动级行星式齿轮总成(10)还包括一组(12)周向间隔开的第一传动级行星齿轮(13，65)，所述第一传动级行星齿轮同心地设置在所述第一传动级输入轴(5)周围，并且每个都与所述第一传动级入口太阳轮(11)相互作用。

19.根据权利要求18所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级行星齿轮(13)各自由第一传动级行星齿轮轴(14)以可旋转的方式或通过固定连接到所述相关的第一传动级行星齿轮轴(14)的方式支撑，并且其中每个第一传动级行星齿轮轴(14)固定地或以可旋转的方式，安装在与所述第一传动级输入轴(5)周向间隔开并且同心的第一传动级行星架(15)上。

20.根据权利要求18或19所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级行星齿轮(13)各自与第一传动级固定环形轮(16)啮合，所述第一传动级固定环形轮(16)与所述第一传动级输入轴(5)同心并且固定连接到所述齿轮变速器(1)的壳体(17)。

21.根据权利要求19或20所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，前述第一传动级行星架(15)与附加的第一传动级出口太阳轮(18)固定互连，所述第一传动级出口太阳轮(18)与所述第一传动级输入轴(5)轴向对齐。

22.根据权利要求15和21所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级出口太阳轮(18)与每一个所述第一传动级输出元件(6)啮合。

23.根据权利要求16和19所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级行星架(13)是形成所述单个第一传动级输出元件(37)的第一传动级输出行星架(38)。

24.根据权利要求15所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级行星齿轮(13)均为形成(42)固定互连的阶梯式第一传动级行星齿轮(43，44)的对的第一传动级复合行星齿轮(41)，这些第一传动级复合行星齿轮(41)形成：

-周向间隔开的第一传动级行星齿轮(43)的第一组(45)，由每个前述第一传动级行星齿轮(43，44)的对(42)的第一行星齿轮(43)构成；以及

-周向间隔开的第一传动级行星齿轮(44)的第二组(46)，由每个前述第一传动级行星齿轮(43，44)对(42)的第二行星齿轮(44)构成；并且其中所述第一行星齿轮(43，44)同心地设置在所述第一传动级输入轴(5)周围。

25.根据权利要求6和24所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述中间行星架(21)设置有多个周向间隔开的次级中间架行星齿轮轴(47)，所述次级中间架行星齿轮轴(47)固定地或以可旋转的方式安装在所述中间行星架(21)上，并且其中这些次级中间架行星齿轮轴(47)各自支撑前述第一传动级复合行星齿轮(41)。

26.根据权利要求25所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，每个次级中间架行星齿轮轴(47)在相应平面(AA’，CC’)的对的平分线平面(BB’)上延伸，其中所述对中的每个平面(AA’，CC’)延伸穿过所述第二传动级输出轴(20)的中轴线(EE’)并穿过两个相继的初级中间架行星齿轮轴(22)中的一个。

27.根据权利要求25所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，每个初级中间架行星齿轮轴(22)及其相应的次级中间架行星齿轮轴(47)设置在包括所述第二传动级输出轴(20)的中轴线(EE’)的单个径向延伸平面(DD’)上。

28.根据权利要求15和权利要求24至27中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，周向间隔开的第一传动级复合行星齿轮(41)的每个前述第二行星齿轮(44)都与相应的第一传动级输出元件(6)啮合。

29.根据权利要求24至26所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级(2)包括初级(63)和次级(64)，其中所述初级(63)包括形成周向间隔开的初级行星齿轮(65，66)的第一组(45)和第二组(46)的第一传动级初级复合行星齿轮(41)，其中所述次级(64)包括形成周向间隔开的次级行星齿轮(70，71)第一组(68)和第二组(69)的第一传动级次级复合行星齿轮(67)，所述初级行星齿轮(65)的第一组(45)与所述第一传动级入口太阳轮(11)啮合，所述初级行星齿轮(66)的第二组(46)各自与所述次级行星齿轮(70，71)的第一组(68)的相应次级行星齿轮(70)啮合，并且所述次级行星齿轮(72)的第二组(69)各自与相应的第一传动级输出元件(6)啮合。

30.根据权利要求6和29所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述中间行星架(21)设置有多个周向间隔开的第三级中间架行星齿轮轴(72)，所述第三级中间架行星齿轮轴(72)固定地或以可旋转的方式安装在所述中间行星架(21)上，并且其中所述第一传动级次级复合行星齿轮(67)各自由这种第三级中间架行星齿轮轴(72)支撑，并且其中所述第一传动级初级复合行星齿轮(41)各自由次级中间架行星齿轮轴(47)支撑。

31.根据权利要求26和30所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，每个第三级中间架行星齿轮轴(72)在相应的平面(II’，JJ’)，特别是在第一平面(II’)和第二平面(JJ’)的对的平分线平面(HH’)上延伸，其中所述第一平面(II’)和所述第二平面(JJ’)各自延伸穿过所述第二传动级输出轴(20)的中轴线(EE’)，并且所述第一平面(II’)另外延伸穿过初级中间架行星齿轮轴(22)，而所述第二平面(JJ’)另外延伸穿过附近的次级中间架行星齿轮轴(47)。

32.根据前述权利要求中的一项或多项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于：所述齿轮变速器(1)包括一个或多个离合器(49，50，51)，所述离合器(49，50，51)安装在所述齿轮变速器(1)的一对元件之间，例如在所述第一传动级输入轴(5)和第一传动级入口齿轮(4)或第一传动级入口太阳轮(11)之间，或者在任何行星齿轮轴(22，47)和安装在行星齿轮轴(22，47)上的行星齿轮之间，允许在一个方向上在相关元件之间传递扭矩，而阻止在相反方向上在相关元件之间传递扭矩。

33.根据前述权利要求中的一项或多项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述齿轮变速器(1)包括一个或多个制动器(52)，所述制动器(52)设置在所述齿轮变速器(1)的一个或多个元件和所述壳体(17)之间，以控制所述齿轮变速器(1)的零件的转速，例如所述第一传动级输入轴(5)、第二传动级输出轴(20)、行星齿轮、一般齿轮、行星架(15，21)或可旋转的环形轮(30)的转速。

34.根据前述权利要求中的一项或多项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述齿轮变速器(1)是可反向驱动的，即施加在所述第一传动级输入轴(5)上的扭矩被传递到所述第二传动级输出轴(20)，反之亦然。

35.根据前述权利要求中的一项或多项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述齿轮变速器(1)包括致动器(19)，所述致动器(19)安装在所述第一传动级输入轴(5)处，以便以可旋转的方式驱动所述第一传动级输入轴(5)。

36.根据权利要求24和35所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述输入轴(5)向内延伸到所述中间行星架(21)中心的第二传动级(3)内的自由空间(48)中，并且所述致动器(19)集成在相同的自由空间中。

37.根据权利要求33和35所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述致动器(19)的可旋转驱动运动由设置在所述致动器轴(53)处的制动器(52)控制。

38.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级输入轴(5)在垂直于所述第二传动级输出轴(20)或与所述第二传动级输出轴(20)的方向(EE’)成一定角度的方向(FF’)上对齐，并且所述第一传动级(2)包括一个或多个锥齿轮(54，57)或准双曲面齿轮装置(58)，或者其中互连机构(7)或另一机构，例如包括扭力索的互连机构(7)，能够以一定角度传递转速和扭矩，。

39.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述第一传动级(2)的齿轮由塑料制成。

40.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮变速器(1)，其特征在于，所述齿轮变速器(1)的总传动比(R)至少为1∶100，优选至少为1∶200，更优选至少为1∶500。

41.无限变速式机械无级变速器(IVT)，其特征在于，它包括根据前述权利要求中一项或多项所述的至少一个齿轮变速器(1)。

42.假肢或矫形器或机器人，其特征在于，它包括至少一个根据权利要求1至40中的一项或多项所述的齿轮变速器(1)，或至少一个根据权利要求41所述的IVT。

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