CN1334905A - 连续变速传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种连续可变传动装置,包括有一固定的壳体或支持架(5)、可对应于该支持架而移动的输入装置(21、56)、一可沿着其长轴方向旋转的转矩轴(12)、以及一可由该转矩轴(12)而绕着其长轴方向而旋转的驱动轴(4、55),一第一单向离合器(1),其位在转矩轴(12)及驱动轴(4)之间,一连动装置(17,7,34,35,32,40,47,58,70),其可在该输入装置(21、56)的作用下,绕着驱动轴(4)的旋转轴而旋转,以及一惯性体(13、60),其安装在该连动装置,而可因应于该输入装置而产生斜向圆周角度方向的转动,而该惯性体(13、60)所产生的反向力量会被施加至转矩轴焊(12)作为正转矩及反转矩,而该转矩轴杆(12)是经由一与第一单向离合器(1)相对的第二单向离合器(2)而连结至该支持架(5)或是经由反向旋转系统(50、51、52)而至驱动轴杆(4),藉此使驱动轴杆(55)可藉由转矩轴杆(12)所驱动而旋转。该惯性体最好是包括有一转子(13),以使一回转仪的力可旋加在该转矩轴杆(12)上。

Description

连续变速传动装置
技术领域
本发明是关于一种连续变速的传动装置，特别是关于一种连续变速传动装置，其惯性力施于一设置在适当位置处的质量分配器来耦合动力及转矩，以使输入端的能量完全传送至输出端。该输出转矩以及由惯性力所产生的输入转矩的时间积分与由惯性力所产生的反转矩的时间积分是达一平衡。该反转矩是施加至固定的环境或是传动装置的壳体或类似的位置，以使动力的传送以回转的型态产生。在有些状况中，在该传动机构的回转运动期间，力与力矩而不是惯性力，可以被施加至该传动装置，以使该传动装置的输入端的能量可以传送至输出端。该传动机构除了藉由前述的惯性力来使输入端的动力传送至输出端之外，该传动机构的回转运动亦可由非惯性力来产生或辅助。
背景技术
具有固定输入/输出速度比的传动装置并不适合于作广范围的操作条件的应用。为了要适应输入/输出的转矩及速度的变化，以降低传动的损失以及在输入/输出处得到最佳的操作状况、以及避免输入/输出在传动的暂态期间产生过大的应力，实有必要设计一种可变速的传动装置。
使用不连续变速传动装置时，其速度比是以有限步数而变化。使用此种方式仅能达到前述变速传动的一部分优点。
再者，步数的多寡会受到费用及实用的因素而受到限制。
有数种已知的先前连续可变传动装置。其大部分都是使用摩擦元件、液压元件(马达或涡轮/泵浦)或是电磁元件(马达/发电机)来作动力的传动。除了电磁方法之外，其动力的传动由于在加速与减速的暂态状况下，因为受限于响应能力，故会有滑差，而造成效率不佳，特别是在输出/输出的条件快速变化时，更是如此。电磁系统虽可克服效率低的问题，但成本较，且在许多场合中由于空间及重量的因素，而无法达到实用性。
本实申请人所知，有数种使用回转仪转子来达到连续可变传动的先前装置。
该装置是可见于美国专利4169391中，其是藉由液压装置改变转子的惯性力量，以产生一净输出转矩，并与输入/输出的条件相匹配。但是此种方法有其困难性，特别是在输入/输出快速变化的状况下更不易达成。再者，该液压系统极为复杂。
美国专利第3851545中，是藉由输入一外界动力，来保持正确的旋动方向。此种方法更是复杂，特别是在快速变化的输入/输出状况下。
国际专利申请号PCT/NZ92/00004中揭示了一种以回转仪转子为基础的装置，此装置中是藉由回转仪转子在回转轴的库轮阻尼振动(Coulomb damped oscillation)来作泵浦作用。此技术必需要有一能作全部动力传动的一部分动力的液压系统，来产生振动，而该振动在高阻尼比时乃无法预测。更者，其需要有弹簧元件来产生振动，因此而造成磁滞损失。故需要有额外的速度控制装置来达成实用操作的范围。
本实申请人亦知道有另一种技术，使用回转仪转子设置在一平衡环支架的内框架中，而该平衡环的外框架则予振动，以产生交替方向的回转转矩。此一技术亦需有一弹簧系统来产生有效的库化阻尼振动，且由于此振动，藉由液压装置或是经由单向离合器以在输出端产生阻力的等同复杂度的库伦阻尼，才能产生全部的动力传动。
此一系统有极高不可预期的振动，且其弹簧系统由于全部的动力传动是直接由振动所产生，故会造成较大的磁滞损失。更者，由于其只有小的振动振幅，故需要有很高的力才能产生所要的动力传动。
发明内容
因此，本发明的主要目的即是提供一种连续可变的传动装置，以克服前述的缺失。
依据本发明所提供的传动装置，其包括有一固定的壳体或支持架，其输入装置是可相对于该支持架而移动、一可绕着其纵轴方向旋转的转矩轴杆、一可由该转矩轴杆驱动而绕着其纵轴方向旋转的驱动轴杆、一设置在转矩轴杆与驱动轴杆间的第一单向离合器、一受到该输入装置影响而可绕着驱动轴杆的轴向旋转的连结装置、以及一设置在该连结装置且可响应于输入装置而产生斜向圆周角度运动的惯性体。由惯性体所产生的反转矩呈斜向圆周施加至转矩轴杆而呈现正向及反向转矩，而其转矩轴杆是经由一与第一单向离合器相对应的第二单向离合器而相连结至该支持架或是经由反向旋转系统而连结驱动轴杆，如此驱动轴杆可以藉由转矩轴杆而旋转。
较佳地，该惯性体包括有一转子。
在本发明的一实施例中，该连接装置可以包括有一外框架，其是可绕着第一框架轴而旋转、以及一可相对于该外框架而旋转的内框架，其是可绕着一垂直于该第一框架轴的框架轴而旋转。该内框架是可承载着惯性体。该外框架可以被固定在该输入装置，以使的随着输入装置而旋转。该惯性体可以是一转子，其可绕着一垂直于第二框架轴的一轴心而旋转。该转矩轴杆可以藉由齿轮而连结于内框架，以使惯性体所施加至内框架的转矩可以在内框架转动而呈斜向时，被传送到转矩轴杆。
在本发明的另一实施例中，该输入装置可以包括有一驱动轴杆，其可沿着一与输出轴杆一致或平行的轴心而作往复运动，该惯性体是被安排设置在连结装置上，故其可以相同或平行于驱动轴杆某一角度的斜向运动，作为驱动轴杆的往复位移。该连结装置是一肘形连动杆，其一端是枢接至驱动轴杆，而其另一端是结合该驱动轴杆，该惯性体是设置在该肘形连动杆的一支臂，以使其可在驱动轴杆作往复运动时而呈斜向角度。该连动装置包括有一外框架相对于该转矩轴是为固定，而相对于该驱动轴杆是为可旋转，该惯性体是设置在一内框架，而翼架结构则是可使该内框架响应该驱动轴杆的往复运动而旋转。该内框架是可连结于该驱动轴杆，以在该驱动轴杆作往复运动时得以产生动作。该连结于驱动轴杆与内框架间的装置是以连杆予以连结。在此一安排中，该惯性体若是一转子的话，则该装置可设置在一内框架与转子之间，以使该输入亦可使该转子旋转。
本发明亦可包括有一将转子的速度相对于输入予以改变的装置。
在第一单向离合器与驱动轴杆间可配置有二个啮合的齿轮，而驱动轴杆与三个啮合的齿轮则设于第二单向离合器与驱动轴杆之间，以使任一个离合器得以同一方向驱区动轴杆。
该输入装置可经由一第三个单向离合器而额外地耦合至输出装置，如此可使该输入装置可在该齿轮的速度大于轴杆时，由输出装置所驱动，而在其它的所有状况时，该第三单向离合器则呈飞轮状态。该第三单向离合器是可经由一可变齿轮比的系统耦合至输入装置。
在本发明的另一实施例中，该输出装置是可为一输出块，其可绕一固定支持架而旋转，该输入装置是一驱动轴杆，其可向前或向着远离该固定支持架的方向而作往复运动，该连动装置包括有一肘形连动装置，其枢接于该驱动轴杆的一端，而其另一端则连接于一可与该输出块一同旋转的框架，该转矩轴杆是经由该第一单向离合器而与支持架相连结，而经由第二单向离合器而与框架相连结。
附图说明
以下将藉由所附呈的图式及以下的实施例对本发明的数种实施例予以说明如下：
图1显示由于旋转而在转子上形成回转仪转矩的基本原理；
图2显示本发明利用到图1原理的较佳实例结构；
图3是显示图2中，当框架6及8位在同一平面时，由图中所示箭头G方向所观视的平面视图；
图4是显示由图2中箭头H方向所观视的平面视图；
图5是显示由图2中顶部的剖视图；
图6显示本发明另一操作型态的实施例；
图7是显示图2构件的另一种安排实施例；
图8是显示图6中底部垂直平面的剖视图；
图9及图10是理论向量图；
图11显示本发明的另一实施例图；
图12显示本发明的另一实施例图；
图13显示本发明另一实施例的部分结构图；
图14是显示将图1应用于图2及图6实施例时的示意图；
图15显示本发明的另一实施例图。
具体实施方式
首先参阅图1所示，其显示有关于回转仪转矩产生的一般原理，并说明如下：
绕着Y轴旋轴的转子A具有一角力矩M＝IW1，其中I是表示该转子的瞬间惯性力，而W1是表示其角加速度。该转子可被输入、输出或是独立的动力源所传动。
如果转子A是绕着X轴以一角速度W2旋转的话，则即会在Z轴方向产生一回转仪转矩Tum。转矩T的大小的关系为：
                T＝M×W2＝IW1W2
在以下的说明中，以类型A及类型B两种可能的传动类型予以说明。基本上，该传动操作的产生是在产生一周旋转的输出转矩及反转矩的旋转型态。
类型A：正向或反向的输入动力的一会经由一单向离合器与转矩轴杆耦合至一输出轴杆，而该方向或反向的另一输入动力则会经由另一相相反的单向离合器而与转矩轴杆耦合至地或另一个输出轴杆。
类型B：任一方向的输入动力所产生的输出转矩会施加至一输出轴杆，且其反转矩会被施加至地。此一操作的型态需要输出转矩在一大于输入频率的速度下旋转，以得到平稳的操作。
在图14中，X、Y、Z是一组彼此呈垂直的轴，而i，j，k系一组位在轴DQ且彼此呈垂直的向量，故该向量M是恒与向量i一致。TNM是由于领先N而产生的反转矩，其在向量k方向的转矩大小为TNM＝M×N。
图式中n是表示轴DQ沿着PR轴的旋转速度，而S是表示轴DQ沿着其本身轴心的旋转速度。
参阅图14所示，反转矩TNM是因为角速度向量M的旋转N而着着轴DQ的轴而产生者。如果旋转N现在反向的话，则DQ所形成的圆椎顶部角度会减少，即产生反转矩TNM并抵减了先前产生的转矩TNM，则当向量M重回到其原有的动态等效位置时，在轴DQ方向在一周的净转矩即为零。
现参阅图2所示类型A的传动装置：
离合器D将轴DQ耦合至轴DP以一方向旋转，而另一端则呈飞轮状态，故只有转矩TNM会被传送至轴PR。离合器E则将轴DQ耦合至一固定架以另一方向旋转，而另一端则以该旋转方向呈飞轮状态，故只有轴矩T’NM会被传送至该支架。
因此转矩TNM会被传送至轴PR，且其反转矩会藉由往复运动而被传送至固定架。此是本发明所提供的类型A的传动装置在操作上的本质。
TSM是由于领先S而产生的反转矩，其大小为TSM＝M×S，在类型A的此一状况中，由于S＝0，故其反转矩是等于零。
TnM是由于领先n而产生的反转矩，其在-j方向的大小为TnM＝M×nCosZPQ。
当n＝0时，虽然净转矩是被传送至轴PR且TnM＝0，无动力被传动至轴PR。
然而，当n大于0时，TnM会大于0，且需要输入的努力，以增加ZPQ的值以及将净功率传送至轴PR。
在转矩T’NM的应用时，轴DQ起初呈飞轮状态，而当达同步时，T’NM会经由单向离合器E而被传送至轴杆支持架。相似地，在转矩TNM的应用时，轴DQ起初呈飞轮状态，而当达同步时，TNM会被传送至轴出轴。
在如图6所示的类型B的传动装置中，只在动力传送周期时S＝0，否则该S的值不会等于零。
若n＞0，在周期的一开始，N是如图所示的相反的方向旋转，且S＝0。
当输入的旋转N施加至轴DQ时会减速，且S将会增加，直到等于一正值nCosZPQ，反转矩会由于输出旋转大于输入的旋转而造成量M摆动至一如图14中所示相反方向的动态等效方向，故会经由单向离合器D而被施加至此时固定的轴PR。
该输入的继续旋转会造成轴DQ加速，以回到与输出转速同步，如此会造成S＝0，且输出的转矩会经由单向离合器E而传动至轴杆支持架。在输入结束一周的旋转，向量M及N会如图14所示，轴杆DQ是两倍于启始角度ZPQ。纵使角度减少，相似的过程亦会进行。
当向量M是在相反方向时，即N＜0，周期会一直重覆。
在飞轮状态时，其所造成超前的反转矩，会造成向量方向的损失，而在飞轮状态时，其所造成超前的输出转矩，亦会有相同的状态。
图2中，输出轴杆4是可旋转地设于传动装置壳体5上。一输出框架6是藉由同转轴杆7而可旋转地受该壳体5所支撑。一内框架8藉由同轴轴杆9而可旋转地支撑于该外框架。一偏心接头10，例如一定速接头，是耦接至该输出轴杆4，以使该偏心接头的枢接点可与内、外框架的枢轴的中央点相一致。一弹性接头11可作相对小角度的线性位移，且可在输出轴杆4与偏心接头10之间可作角度偏移，以容许在相交接点处间的任何偏移。一轴杆12是可旋转地受支持于一轴杆支架3上。
该轴杆12是由由一轴销与一输入连杆17相连结。在此一简易型态中，该输入连杆17是在杆体的末端设置轴销。在输入轴杆杆21处设有一具沟槽的凸缘19、20，以供容置珠体22，而凸缘18是可旋转地设置在该凸缘19、20之间。该凸缘18具有一延伸的叉端23，可供结合该连杆17的轴销。如图5所示。
该输入轴杆杆21是与输出轴杆4同轴，且可使用一般的机构，例如曲轴/连杆等机构以提供一沿着输出轴杆4的轴心方向的线性往复运动。
该输入连杆17顶端的往复运动不需真正的线性。例如，其可是稍呈拱形，而其输入是可由一长的水平杠杆所提供。在此一例中，该输入连杆17是以转接头结合在其两末端为佳。
该输入装置的另一型式可为一凸轮、减压或人力装置。
一第一单向离合器2连结该轴杆12及输出轴杆4，而第二单向离合器1则连结该轴杆12与轴杆支架3。
一转子轴杆支持架14是结合在该轴杆12，且一轴子13是藉由一转子轴杆16而可旋转地结合在该支持架14上。马达15是结合在该支持架14上，且耦合在该转子轴杆16。
上述的实施例可视为类型A的传动装置。
图7显示类型A的传动装置的另一安排实施例，其并不使用心接头。
在此例中的转矩轴杆12是延伸至枢接占且透过单向离心器2而耦合至轴杆34的一端。一具内齿纹的中心块35藉由一轴销而结合至一滑块元件33。该轴杆34具有外齿纹可与该中心块35的内齿纹相啮合。一板体32具有一槽体可供该滑块元件33接触并可沿着输出轴杆杆4的副射方向而滑移。该板体32是结合于该输出轴杆4。
在操作时，由轴杆12所产生的转矩会经由元件2、34、35、33而被传送至输出轴杆4，而轴杆12则会以其枢接点为中心而呈自由运动。
前述类型A传动装置的变化型态是为类型B，其示于图6及图8中。一输出块24是可旋转地结合在传动装置的壳体5、一固定轴杆25是固定在该壳体5，并与该输出块24同轴。图8显示该输出块24设置在该固定轴杆25上的配置结构。
一支撑托架26设置在输出块24处，该支撑托架26具有一托架轴28，且经由一连结耳27结合有一转矩支架3a。
一偏心轴是耦合于该固定轴杆25，以使偏心轴的轴心结合该托架轴28的轴心。在该轴杆25与偏心轴之间可以使用具有弹性的连接器，以容许偏移。
单向离心器1是连接于轴杆12及偏心接头的一轴杆31，而相对的单向离心器2则连接该轴杆12至轴矩支架3a。
图4显示图2中转子安装的详细结构。
图5显示图2中输入轴杆机构部分的结构。但是该输入连杆17是连接于轴矩支架3a，而不是连接至轴杆12。
如图2中，该输入轴杆杆21是与输出块24及轴杆25同轴，且可沿着该输出轴杆的轴向而作线性的位移。在输入连杆17与支架3a间的枢接点是偏移于该输入轴杆杆21与输出块24的轴心。
前述类型B的变化实施例是如图10所示，其传动装置是在其转子额外配置了一固定质量分配器。
图9显示在“v系”方向移动质量分配器“m”的惯性力。其中的“f是表示该质量分配器的加速度，而“F系”是表示该质量分配器的惯性力。
在图10中，由于N＜0，质量分配器“M”的惯性力及转子在向量M的转矩会一齐施加至类型B传动装置的输出轴杆。该回转向量M对于类型B的传动装置产生圆周旋转运动是必要的。
再者，在输入阶段时，作用于质量分配器m的反重力亦会在反向阶段被传送到输出端，故类型B即有另一种变化型态，在此型态中，除了惯性反作用力的外的其它力量，例如重力，即会被用来将该能量由输入端被传导至该会传动装置的输出端。
在图11中，质量分配器的枢接点藉由一链接点36而位在该传动装置壳体5上。此一实施例适用于类型A的传动装置。上述类型A的一变化型态藉由一单向离合器1耦合至另一输出端，而不是耦合至壳体，且其输出是可藉由一如图12所示的反向齿经组而结合至输了轴杆4的输出动力。
图12显示类型A传动装置的另一较佳实施例。一叉端43是形成在该轴杆12。转子轴杆16是可旋转地结合在框架47上。该框架47是藉由结合于框架47上的一轴杆48而可旋转地设置在该叉端43上。该轴杆12是可旋转地设置在该传动装置壳体5上。
在输入杆21的一端部具有一凸缘37。在该凸缘37的两侧皆设有轴承38。该轴承是被封置在块体39中。一支臂41是结合在该块体39、以及支架40及翼板42，该翼板42再结合在轴杆48。因此，该输入轴杆21的回转运动可经由轴杆48的轴心而传送至轴子轴杆16，而在轴杆12上产生输出转矩及反转矩。
在图12中，显示了使用一输入动力使转子13转动的装置。一斜齿轮44是结合在叉端43的一侧，并与轴杆48同轴心。一齿轮组45可旋转地设置在框架47。该斜向的齿轮45可与斜齿轮44相啮合，而其齿缘则可与齿轮46相啮合。该齿轮46是藉由一单向离心器而耦合于转子轴杆16。因此，该轴杆48在其轴心的动力可使转子13以单向离心器所决定的向而旋转。
齿轮50、51是结合在输出轴杆55。单向离合器1的转矩可藉由设置在该单向离合器1的齿轮49而传送至输出齿轮50。
惰齿轮52则将单向离合器2的转矩予以反向，并将该转矩经由齿轮53、51而传送至输出轴杆55。
若需要依输入频率而独立地改变转子13的速度的话，则可以藉由将齿轮44与框架43打滑而达成此一目的。
本发明可以特别庆用在汽车的传动以及例如风力、海浪等波动能量的电力电动系统中，
然而，本发明并不局限于这些应用，亦可应用在其它可设想到的各种可能应用。
在汽车及其它的应用中，其输出动力并不必然随时变化，故可使用类型A的传动装置。
类型B的操作应用中，其输出可作为发电机的旋转动力，其优点是传子体积较小，且具有较广范围的特性。然而，在其它的应用中，在转子处结合了一固定质量分配器的方式，可具有低成本的特性。
类型B的传动装置中，其机构亦可以结合外力及力矩，而不使用惯性力。类型B的操作中，纵使不使用惯性力，藉由产生转矩轴杆的圆周运动以及在输入阶段贮存位能并在反向阶段将该贮存的能量予以释放出，故可得到一连续可变的动力传动。
以下提供本发明的一改良实施例。
图12所示的实施例中，其是以一曲柄及连接杆的机构来取代支架40及翼板42。该翼板42可以结合在轴杆48的曲柄来取代，而支架40可以介于该曲柄与支臂41间的连接杆来取代。
类型A的传动装置可予以改良成变速的泵浦。在此改良中，该单向离合器1及2可予以删除，且转矩轴杆的输出端是耦合至一泵浦，例如一泼水板式或是凸轮式的泵浦。此类泵浦的行程在没有任何回授控制的状态下，会依据其背压压力而作自我的自动调整。回授控制亦可藉由改变相关的变数，例如旋转速度，而改变该传动装置的运转特性。
接着说明类型B的传动装置中使用重力以将输入端的能量传送至传动装置的输出端。在此一实例中，轴杆24或是25的动力可予以输出，或是将其中一个耦合至输出端，而另一则连结至壳体。以下将说明以下该轴杆25耦合至壳体并使用重力的实例。
假设图10及图6所示的固定质量分配器m及向量M＝0，且假设该质量分配器m的惯性力相较于其重量并不大，且假设该轴杆25的轴心是实质呈垂直。
假设力臂Qm的位置是在该发配器m的重力经由单向离合器1而施加一轴向的转矩于该轴杆25上。藉由该壳体，一相同但方向相反的转矩会被施加在轴杆25上。如此将会由于偏心配置的轴杆12及25而产生一平衡的转矩施加在输出块24。该输出端由于该平衡力，使质量分配器m下降到其最低点，而失去其对输出端的位能。在此点，该力臂Qm会位在轴杆12及25的轴心的平面。输出轴的连续旋转会使得质量分配器m上升，使得藉由施加至质量分配器m的重力而产生一反向的转矩于该转矩轴杆12上。如此将使该转矩轴杆12加速，直至其经由单向离合器2与输出端24同步为止。此时质量分配器m藉由将上的角度ZPQ反转，而使该传动装置备妥接受下一个输入的动力。当该角度ZPQ反转时，力臂Qm的方向将会向上，且在轴杆12的转矩会由于质量分配器m的重力反向，使得轴杆12减速并经由单向离合器1而与轴杆25取得同步。此一过程可一直重覆。此一类型B操作模式的曲型应用为游乐设备。
以下将参阅图13对本发明的另一传动装置实施例予以说明。在此一实施例中，其输出转矩及反转矩是经由一差动驱动机构而施加在转矩轴杆12。在最基本的型态中，该传动装置包括有一对同轴的轴杆56、57，其中一轴杆是结合于主框架58，而另一轴杆是相对于该主框架58呈可旋转的方式配置。
一副框架59承置了一适当大小的质量分配器，其是以其实质垂直于同轴轴杆56、57的轴心而可旋转地设置在该主框架58上。
一呈垂直配置的驱动轮组64、65、66、67可将该副框架59耦合至轴杆57，该驱动轮组是配置在该主框架58中，以使同轴轴杆56、57间的速度差可被传送至副框架59。
同轴轴杆56、57的其中一轴杆构成与前一实施例的转矩轴12相似功能的转矩轴，而另一则耦合至输入轴杆。如前所述，本实施例的转矩轴57是经由单向离合器中的一个连结于一驱动轴，并经由另一个单向离合器，该转矩轴是连结至一例如示于图2的旋转方向机构或是连接至该传动装置的一固定壳体5。
该质量分配器可以是一回转仪转子，其是可旋转地设置在该副框架59上，其转子中心轴63实质地垂直于副框架的轴。该质量分配器亦可以是由一偏心地设置在该副框架59中心轴的一固定质量分配器所构成，而在此一结构中，其主框架58必需是固定在输入轴杆处。
传动的转矩可以藉由改变该固定质量分配器的位置而予以调节，或是藉由改变该回转仪转子的中心轴旋转速度予以改变。
当输入轴杆56旋转时，一交变的惯性转矩会产生于转矩轴杆57(12)，因此可以产生输出转矩及反转矩。在此一安排下，于理想的回转条件下，其输入转矩、输出转矩及反转矩时间积分的代数总和为零。
参阅图13所示，同轴轴杆56或57中的其中一轴杆是作为该转矩轴杆12，而另一轴杆则是受输入所驱动。该主框架58是设置在轴杆56，而轴杆57是经由垂直配置的齿轮组64、65、66、67而差动地耦合于轴杆61。齿轮64是设在轴杆57上然后可旋转地设置在主框架58。该轴杆68是可旋转地设置在该主框架，而齿轮65及66是设在该轴杆68上。一对同轴的轴杆61及69是设在副框架59，且是可旋转地设置在该主框架上，如图所示。该齿轮67是设在轴杆61上，且可与齿轮66相啮合，而齿轮64则可以齿轮65相啮合。
该回转仪转子60是设在该轴杆63上，其是可旋转地设在该副框架上，如图所示。该转子60可以受一马达62或由前述的输入/输出动力所驱动，因此，该转矩轴杆的原理可以应用在数种使用惯性力的连续可变传动装置的架构中，除惯性力之外，亦可以采用例如重力等其它力量。
在图13所示的实施例中，i，j，k系表示旋转向量。θ是表示向量j至传动装置的中心线间位在k系方向的相位角。
向量i系与转子中心轴63一致。向量k系与齿轮67的中心轴一致，亦即内框架70的旋转中心轴。向量j系是与向量i及k相垂直，故i Λ j＝k。NI是表示输入速度，NS是表示内框架70在方向k的速度。
A，B，C是表示内框架70的惯性力矩，其并不包含转子在i，j，k系的转子在内。
AR，BR和CR是分别表示转子在i，j，k系方向的惯性力矩。
NR是表示转子在方向i的速度。
tI，tJ及tK是分别表示在i，j，k方向的反转矩。在静态条件下：
tI＝iNINSCosθ(B＋BR－A－C－CR)
tJ＝j{NINSSinθ(B＋BR＋C＋CR－A)－NSNRAR} t K = k { N I 2 2 Sin 2 θ ( A - B - B R ) + A R N R N I Cosθ }
在飞轮状况下，该齿轮组及转矩轴杆的惯性应予以考处，以决定例如周期等相关的参数。一周期是包含有70个回转，亦即θ，0→360°，在每一周期的输出时，即产生反应及飞轮。
在本发明的实施例中，并不会有将输出端的能量传送至输入端的反向传动的状况。但图15则显示当输出轴杆112的旋转速度比输入轴杆101为快时，有可能将输出杆轴112来驱动输入轴杆101的安排。此种安排可以用在汽车的应用，例如，当需要将汽车的速度慢下来，但不想依赖煞车来达时，即可适用。
图15中，轴杆101会经由基本的传动装置103，而产生一正向的动力传动至轴杆112。该基本的传动装置103，除了前述以曲柄及连杆系统的回转输入101来产生往复式输入的实施例之外，可以是上述的任何一种实施例。藉由一组齿轮组例如104、105、106，可将轴杆101的输入回转动力传送至轴杆107。若有需要的话，轴杆107的回转速度可利用齿轮单元108的变速齿轮比G予以降低。轴杆109是藉由一组齿轮例如111、12、113及单向离合器110而耦合至输出轴杆112。
假设N9及N11是分别为轴杆109及齿轮111的旋旋速度，在操作时，当N9大于N11时，该轴杆109保持不耦合于齿轮111的状态，而是耦合于轴杆112，故轴杆101的动力即会经由基本的传动装置103而被传送至轴杆112。如果N9等于N11时，则齿轮111会经由单向离合器110而耦合至轴杆109。
在设计齿轮单元108时，若能使其齿轮比G可在操作时予以改变的话会更佳。为了达此目的，该齿轮111可在轴杆109配置一飞轮，以确保N9大于N11，如此可避免使用个别的离合器单元。
图号说明
1    单向离合器    50    齿轮
2    单向离合器    51    齿轮
3    轴杆支架      52    齿轮
3a   转矩支架      53    齿轮
4    输出轴杆      54    轴杆
5    传动装置壳体  55    输出轴杆6    输出框架          56    轴杆7    同轴轴杆          57    轴杆8    内框架            58    主框架9    同轴轴杆          59    副框架10   偏心接头          60    转仪转子11   弹性接头          61    轴杆12   轴杆              62    马达13   轴子              63    转子中心轴14   转子轴杆支持架    64    齿轮15   马达              65    齿轮16   转子轴杆          66    齿轮17   输入连杆          67    齿轮18   凸缘              68    轴杆19   具沟槽的凸缘      69    轴杆20   具沟槽的凸缘      70    内框架21   输入轴杆         101    输入轴杆22   珠体             103    基本的传动装置23   叉端             104    齿轮24   输出块           105    齿轮25   固定轴杆         106    齿轮26   支撑托架         107    轴杆27   连结耳           108    齿轮单元28   托架轴           109    轴杆31   轴杆             110    单向离合器32   板体             111    齿轮33   滑块元件         112    输出轴杆34   轴杆             113    齿轮35   中心块36    链接点37    凸缘38    轴承39    块体40    支架41    支臂42    翼板43    叉端44    斜齿轮45    齿轮46    齿轮47    框架48    轴杆49    齿轮

Claims (18)

1.一种连续可变传动装置，包括一固定的壳体或支持架(5)、可对应于该支持架而移动的输入装置(21、56)、一可沿着其长轴方向旋转的转矩轴(12)、以及一可由该转矩轴(12)而绕着其长轴方向而旋转的驱动轴(4、55)，其特征在于该传动装置更包括有一第一单向离合器(2)，其位于转矩轴(12)及驱动轴(4)之间，一连动装置(17、7、34、35、32、40、47、58、70)，其可在该输入装置(21、56)的作用下，绕着驱动轴(4)的旋转轴而旋转，以及一惯性体(13、60)，其安装于该连动装置，而可因应于该输入装置而产生斜向圆周角度方向的转动，而该惯性体(13、60)所产生的反向力量会被施加至转矩轴杆(12)作为正转矩及反转矩，而该转矩轴杆(12)是经由一与第一单向离合器(1)相对的第二单向离合器(2)而连结至该支持器(5)或是经由反向旋转系统(50、51、52)而至驱动轴杆(4)，藉此使驱动轴杆(55)可藉由转矩轴杆(12)所驱动而旋转。
2.如权利要求1的连续可变传动装置，其特征在于该惯性体包括有一转子(13)。
3.如权利要求1或2的连续可变传动装置，其特征在于该连动装置包括有一外框架(43、58)可绕着第一框架轴而旋转、以及一内框架(47、70)可绕着一垂直于该第一框架轴的框架轴而相对于该外框架而旋转，该内框架(47、70)承载着惯性体(13)。
4.如权利要求3的连续可变传动装置，其特征在于该外框架(58)是固定于输入装置(56)以随着旋转。
5.如权利要求3或4的连续可变传动装置，其特征在于该惯性体系一转子(13)，其可绕着一垂直于第二框架轴的轴心而旋转。
6.如权利要求4或5的连续可变传动装置，其特征在于该转矩轴杆(57、12)是藉由齿轮(65、66、67)而连结于该内框架(70)，以使由惯性体(13)所施加至内框架(70)的转矩，能在该内框架(70)旋转而呈斜向时，被传送至该转矩轴杆(57)。
7.如权利要求1或2的连续可变传动装置，其特征在于该输入装置包括有一驱动轴杆(21)，其可沿着一与输出轴杆(4)相一致或是相平行的轴而作往复运动，该惯性体(13)是安排在连续装置(12，17)上，以使该驱动轴杆(21)在作往复运动时，可在一包含或平行于该驱动轴杆(4)的平面呈某一斜向角度。
8.如权利要求7的连续可变传动装置，其特征在于该连结装置是一肘形连动杆(12、17)，其一端枢接至驱动轴杆(21)，而其另一端结合该驱动轴杆(4)，该惯性体(13)是设置在该肘形连动杆的一支臂(12)，以使其可在驱动轴杆(21)作往复运动时而呈斜向角度。
9.如权利要求8的连续可变传动装置，其特征在于该运动装置包括有一外框架(43)相对于该转矩轴(12)固定，而相对于该驱动轴杆(21)可旋转，该惯性体(13)设置于一内框架(47)，而翼架结构(40、42)则是可使该内框架(47)响应该驱动轴杆(21)的往复运动而旋转。
10.如权利要求9的连续可变传动装置，其特征在于该内框架(47)是连结于该驱动轴杆(21)，以在该驱动轴杆(21)作往复运动时得以产生动作。
11.如权利要求10的连续可变传动装置，其特征在于该连结于驱动轴杆(21)与内框架(47)间的装置是以连杆予以连结。
12.如权利要求10的连续可变传动装置，其特征在于该连结于驱动轴杆(21)与内框架(47)间的装置是以支架与翼板予以连结。
13.如权利要求9-12中任一项的连续可变传动装置，其特征在于该惯性体是一转子(13)，且其齿轮装置(45)是设于内框架(47)与转子(13)之间，其输入的动力亦使该转子(13)产生旋转。
14.如权利要求13中任一项的连续可变传动装置，其特征在于该装置包括有一使该转子的旋转速度可相对于输入而作改变的装置。
15.如前述权利要求任一项的连续可变传动装置，其特征在于该第一单向离合器与驱动轴杆(55)间配置有二个啮合的齿轮(50)，而驱动轴杆(55)与三个啮合的齿轮(51、52、53)则设于第二单向离合器与驱动轴杆(55)之间，以使任一个离合器(1、2)得以同一方向驱动该驱动轴杆(55)。
16.如前述权利要求任一项的连续可变传动装置，其特征在于该输入装置(101)是经由一第三个单向离合器(110)而额外地耦合至输出装置(112)，如此可使该输入装置(101)可在该齿轮(111)的速度大于轴杆(109)时，由输出装置(112)所驱动。
17.如前述权利要求任一项的连续可变传动装置，其特征在于该第三单向离合器(110)是经由一可变齿轮比的系统(108)耦合至输入装置。
18.如权利要求1或2的连续可变传动装置，其特征在于该输出装置是一输出块(24)，其可绕着一固定支持架(25)而旋转，该输入装置是一驱动轴杆，其可向前或向着远离该固定支持架(25)的方向而作往复运动，该连动装置包括有一肘形连动装置(17)，其是枢接于该驱动轴杆的一端，而其另一端则连接于一可与该输出块(24)一同旋转的框架(27，3a)，该转矩轴杆(12)是经由该第一单向离合器(1)而与支持架(25)相连结，而经由第二单向离合器(2)而与框架(3a，27)相连结。
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