TWI245881B - Continuously variable transmission - Google Patents

Description

1245881 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種連續變速之傳動裝置，特別是關於 一種連續變速傳動裝置，其慣性力施於一設置在適當位置 處之質量分配器來耦合動力及轉矩，以使輸入端之能量完 全傳送至輸出端。該輸出轉矩以及由慣性力所產生之輸入 轉矩之時間積分與由慣性力所產生之反轉矩之時間積分係 達一平衡。該反轉矩係施加至固定之環境或是傳動裝置之 殼體或類似之位置，以使動力之傳送以回轉之型態產生。 在有些狀況中，在該傳動機構之回轉運動期間，力與力矩 而不是慣性力，可以被施加至該傳動裝置，以使該傳動裝 置之輸入端之能量可以傳送至輸出端。該傳動機構除了藉 由前述之慣性力來使輸入端之動力傳送至輸出端之外，該 傳動機構之回轉運動亦可由非慣性力來產生或輔助。 【先前技術】 具有固定輸入/輸出速度比之傳動裝置並不適合於作廣 範圍之操作條件之應用。為了要適應輸入/輸出之轉矩及速 度的變化，以降低傳動的損失以及在輸入/輸出處得到最佳 的操作狀況、以及避免輸入/輸出在傳動的暫態期間產生過 大的應力，實有必要設計一種可變速的傳動裝置。 使用不連續變速傳動裝置時，其速度比係以有限步數 而變化。使用此種方式僅能達到前述變速傳動之一部份優 再者，步數之多寡會受到費用及實用之因素而受到限 制。 有數種已知的先前連續可變傳動裝置。其大部份都是 1245881 使用摩擦元件、液壓元件（馬達或渦輪/泵浦）或是電磁元件 (馬達/發電機）來作動力之傳動。除了電磁方法之外’其動 力之傳動由於在加速與減速之暫態狀況下’因為受限於響 應能力，故會有滑差’而造成效率不佳’特別是在輸入/輸 出之條件快速變化時，更是如此。電磁系統雖可克服效率 低之問題，但成本較高’且在許多場合中由於空間及重量 之因素，而無法達到實用性。 本案申請人所知，有數種使用迴轉儀轉子來達到連續 可變傳動之先前裝置。 該裝置係可見於美國專利4169391中’其係藉由液壓 裝置改變轉子之慣性力量，以產生一淨輸出轉矩，並與輸 入/輸出之條件相匹配。但是此種方法有其困難性，特別是 在輸入/輸出快速變化之狀況下更不易達成°再者’該液壓 系統極為複雜。 美國專利第3851545中，是藉由輸入一外界動力，來 保持正確的旋動方向。此種方法更是複雜’特別是在快速 變化的輸入/輸出狀況下。 國際專利申請號PCT/NZ92/00004中揭示了一種以迴轉 儀轉子為基礎之裝置，此裝置中是藉由迴轉儀轉子在回轉 軸之庫倫阻尼振動（Coulomb damped oscillation)來作栗浦作 用°此技術必需要有一能作全部動力傳動之一部份動力之 ;夜壓系統’來產生振動，而該振動在高阻尼比時乃無法預 測°更者，其需要有彈簧元件來產生振動，因此而造成磁 °故需要有額外的速度控制裝置來達成實用操作之 範圍。 本案申請人亦知道有另一種技術，使用迴轉儀轉子設 1245881 置在一平衡環支架之内框架中，而該平衡環之外框架則予 振動，以產生交替方向之回轉轉矩。此一技術亦需有一彈 簧系統來產生有效之庫倫阻尼振動，且由於此振動，藉由 液壓裝置或是經由單向離合器以在輸出端產生阻力之等同 複雜度之庫倫阻尼，才能產生全部的動力傳動。 此一系統有極高不可預期的振動，且其彈簧系統由於 全部的動力傳動是直接由振動所產生，故會造成較大的磁 滯才貝失。更者’由於其只有小的振動振幅’故需要有很南 的力才能產生所要的動力傳動。 【發明内容】 因此，本發明之主要目的即是提供一種連續可變之傳 動裝置，以克服前述之缺失。 依據本發明所提供之傳動裝置，其包括有一固定之殼 體或支持架，其輸入軸桿係可相對於該支持架而移動、一 可繞著其縱軸方向旋轉之轉矩軸桿、一可由該轉矩軸桿驅 動而繞著其縱軸方向旋轉之驅動軸桿、一設置在轉矩軸桿 與驅動軸桿間之第一單向離合器、一受到該輸入軸桿影響 而可繞著驅動軸桿之軸向旋轉之連結裝置、以及一設置在 該連結裝置且可響應於輸入軸桿而產生斜向圓周角度運動 之慣性體。由慣性體所產生之反轉矩呈斜向圓周施加至轉 矩軸桿而呈現正向及反向轉矩，而其轉矩軸桿係經由一與 第一單向離合器相對應之第二單向離合器而相連結至該支 持架或是經由反向旋轉系統而連結驅動軸桿，如此驅動軸 桿可以藉由轉矩軸桿而旋轉。 較佳地，該慣性體包括有一轉子。 1245881 在本發明之一實施例中，該連接裝置可以包括有一外 框架，其係可繞著一轉子軸桿而旋轉、以及一可相對於該 外框架而旋轉之内框架，其係可繞著一垂直於該轉子軸桿 而旋轉。該内框架係可承載著慣性體。該外框架可以被固 定在該輸入軸桿，以使之隨著輸入軸桿而旋轉。該慣性體 可以是一轉子，其可繞著一垂直於框架軸桿之一轉子軸桿 而旋轉。該轉矩軸桿可以藉由齒輪而連結於内框架，以使 慣性體所施加至内框架之轉矩可以在内框架轉動而呈斜向 時，被傳送到轉矩軸桿。 在本發明之另一實施例中，該輸入軸桿可以包括有一 驅動軸桿，其可沿著一與輸出軸桿一致或平行之軸心而作 往復運動，該慣性體係被安排設置在連結裝置上，故其可 以相同或平行於驅動轴桿某一角度之斜向運動，作為驅動 軸桿之往復位移。該連結裝置係一肘形連動桿，其一端係 樞接至驅動軸桿，而其另一端係結合該驅動軸桿，該慣性 體係設置在該肘形連動桿之一支臂，以使其可在驅動軸桿 作往復運動時而呈斜向角度。該連結裝置包括有一衡平架， 其外框架相對於該轉矩軸桿係為固定，而相對於該驅動軸 桿係為可旋轉，該慣性體係設置在一衡平架之内框架上， 而翼架結構則係可使該衡平架之内框架響應該驅動軸桿之 往復運動而旋轉。該内框架係可連結於該驅動軸桿，以在 該驅動軸桿作往復運動時得以產生動作。該連結於驅動軸 桿與内框架間之裝置係以連桿予以連結。在此一安排中， 該慣性體若是一轉子的話，則該裝置可設置在一内框架與 轉子之間，以使該輸入亦可使該轉子旋轉。 本發明亦可包括有一將轉子之速度相對於輸入予以改 1245881 變之裝置。 在第一單向離合器與驅動軸桿間可配置有二個嚙合之 齒輪，而驅動軸桿與三個嚙合之齒輪則設於第二單向離合 器與驅動軸桿之間，以使任一個離合器得以同一方向驅動 該驅動軸桿。 該輸入軸桿可經由一第三個單向離合器而額外地耦合 至輸出裝置，如此可使該輸入軸桿可在該齒輪之速度大於 軸桿時，由輸出裝置所驅動，而在其它之所有狀況時，該 第三單向離合器則呈飛輪狀態。該第三單向離合器係可經 由一可變齒輪比之系統耦合至輸入軸桿。 在本發明之另一實施例中，該輸出裝置係可為一輸出 塊，其可繞著一固定支持架而旋轉，該輸入軸桿係一驅動 軸桿，其可向前或向著遠離該固定支持架之方向而作往復 運動，該連結裝置包括有一肘形連結裝置，其係樞接於該 驅動軸桿之一端，而其另一端則連接於一可與該輸出塊一 同旋轉之框架，該轉矩軸桿係經由該第一單向離合器而與 支持架相連結，而經由第二單向離合器而與框架相連結。 【實施方式】 首先參閱圖一所示，其係顯示有關於迴轉儀轉矩產生 之一般原理，並說明如下： 繞著Y軸旋轉之轉子A具有一角力矩M=IW1，其中I係 表示該轉子的瞬間慣性力，而W1係表示其角加速度。該轉 子可被輸入、輸出或是獨立之動力源所傳動。 如果轉子A是繞著X軸以一角速度W2旋轉的話，則即 會在Z軸方向產生一迴轉儀轉矩Turn。轉矩T之大小之關係 1245881 為： T=MxW2=IWlW2 在以下之說明中，以類型A及類型B兩種可能之傳動類 型予以說明。基本上，該傳動操作之產生是在產生一週旋 轉之輸出轉矩及反轉矩之旋轉型態。 類型A:正向或反向之輸入動力之一會經由一單向離 合器與轉矩軸桿耦合至一輸出轴桿，而該正向或反向之另 一輸入動力則會經由另一個相反之單向離合器而與轉矩軸 寺干轉合至地或另一個輸出轴桿。 類型B :任一方向之輸入動力所產生之輸出轉矩會施 加至一輸出軸桿，且其反轉矩會被施加至地。此一操作之 型悲、需要輸出轉矩在一大於輸入頻率之速度下旋轉’以付 到平穩的操作。 在圖十四中，χ、γ、Ζ是一組彼此呈垂直之轴，而i，j， k係一組位在軸Dq且彼此呈垂直之向量，故該向量μ係恒 與向量i一致。ΤΝΜ係由於領先Ν而產生之反轉矩，其在向量 k方向之轉矩大小為Τνμ=ΜχΝ 。 圖式中η係表示軸DQ沿著PR軸之旋轉速度，而s係表 示軸DQ沿著其本身軸心之旋轉速度。 參閱圖十四所示，反轉矩Τνμ係因為角速度向量Μ之旋 轉Ν而沿著軸DQ之軸而產生者。如果旋轉]^現在反向的話， 則DQ所形成之圓椎頂部角度會減少，即產生反轉矩'Μ， 並j減了先前產生之轉矩Τνμ，則當向量Μ重回到其原有的 動態等效位置時，在軸Dq方向在一週之淨轉矩即為零。 現參閱圖二所示類型Α之傳動裝置： 離合器D將軸DQ耦合至軸DP以一方向旋轉，而另一端 1245881 則呈飛輪狀態，故只有轉矩Tnm會被傳送至軸pR。離合器E 則將軸DQ輕合至—固定架以另—方向旋轉而另一端則以 該旋轉方向呈錄狀m㈣T，NM會被傳送至該支 架0 因此轉矩τΝΜ會被傳送至軸PR，且其反轉矩會藉由往 復運動而被傳送至固定架。此係本發明所提供之類型A之傳 動裝置在操作上之本質。 ’其大小為TSM = Μ X ’故其反轉矩係等於 TSM係由於領先S而產生之反轉矩 s，在類型A之此一狀況中，由於s=〇 零。 ΤηΜ係由於領先η而產生之反轉矩，其在方向之大小 為 TnM = Μ X n Cos ZPQ 〇 田η—0時，雖然淨轉矩係被傳送至轴pR且丁心=〇，無動 力被傳動至軸PR。 n … 然而，當η大於0時，ΤηΜ會大於〇,且需要輸入之努力， 以增加ZPQ之值以及將淨功率傳送至軸pR。 在轉矩T’NM之應用時，軸DQ起初呈飛輪狀態，而當達 同步時，TNM會經由單向離合器e而被傳送至軸桿支持架。 =似地，在轉矩TNMi應用時，軸Dq起初呈飛輪狀態，而 當達同步時，TNM會被傳送至軸出軸。 “ 、，在如圖六所示之類型B之傳動裝置中，只在在動力傳 送週期時S=0，否則該s之值不會等於零。 若n>0，在週期的一開始，旋轉，且S=0。 N係如圖所示之相反之方向 當輸入之旋轉N施加至軸DQ時會減速，且s將會辦加， 直到等於一正值nCosZPQ ,反轉矩會由於輸出旋轉乂於輸 11 1245881 入之旋轉而造成向量Μ擺動至一如圖十四中所示相反方向 之動態等效方向，故會經由單向離合器D而被施加至此時固 定之軸PR。 該輸入之繼續旋轉會造成軸DQ加速，以回到與輸出轉 速同步，如此會造成S=0，且輸出之轉矩會經由單向離合器 E而傳動至軸桿支持架。在輸入結束一周之旋轉時，向量M 及N會如圖十四所示，軸桿dq係兩倍於啟始角度ZpQ。縱 使角度減少，相似之過程亦會進行。 當向量Μ係在相反方向時，即n<〇，週期會一直重覆。 在飛輪狀悲時，其所造成超前之反轉矩，會造成向量 方向之損失，而在飛輪狀態時，其所造成超前之輸出轉矩， 亦會有相同之狀況。 圖二中，輸出軸桿4係可旋轉地設於支持架5上。一輸 出框架6係藉由同軸軸桿7而可旋轉地受該支持架5所支撐。 一内框架8藉由同轴軸桿9而可旋轉地支撐於該外框架。一 偏心接頭10，例如一定速接頭，係耦接至該輪出軸桿4，以 使該偏心接頭之樞接點可與内、外框架之樞轴之中央點相 一致。一彈性接頭11可作相對小角度之線性位移，且可在 輸出軸桿4與偏心接頭1〇之間可作角度偏移，以容許在相交 接點處間之任何偏移。一轉矩軸桿12係可旋轉地受支樓於 一軸桿支架3上。 又 牙 該轉矩軸桿12係經由一軸銷與一輸入連桿17相連結。 在此一簡易型態中，該輸入連桿17係在桿體之末端設^袖 銷。在輸入軸桿21處設有一具溝槽之凸緣19、2〇，以供容 置珠體22’而凸緣18係可旋轉地設置在該凸緣i9、2〇之間。 該凸緣18具有一延伸之外框架23，可供結合該連桿17之轴 12 Ϊ245881 销。如圖五所示。 該輸入軸桿21係與輸出軸桿4同軸，且可使用一般的 機構’例如曲轴/連桿等機構以沿著輸出軸桿4之軸心方向 提供輪入軸桿21之線性往復運動。 該輸入連桿17頂端之往復運動不需真正的線性。例 如，其可是稍呈拱形，而其輸入係可由一長的水平槓桿所 提供。在此一例中，該輸入連桿17係以轉接頭結合在其兩 末端為佳。 該輸入軸桿之另一型式可為一凸輪、液壓或人力裝 置。 一第一單向離合器2連結該轉矩軸桿12及輸出軸桿4， 而第二單向離合器〖則連結該轉矩轴桿12與軸桿支架3 ^ 了，子轴桿支持架14係結合在該轉矩轴桿12，且一轉 ^13係藉由-轉子軸桿16而可旋轉地結合在該支持架μ 。馬達15係結合在該支持架14上，料合在該轉子 1 u ° 上述之實施例可視為類型Α之傳動裝置。 圖七顯示類型Α之傳動裝置之另 不使用偏心接頭。 ^ ^ 在此例中之轉矩軸桿12係延伸 心器2而耦合至軸桿34之一端。 接』且透過早向韻 —轴銷而結合至-滑塊元件33。該、心塊35射 該中心塊35之内餘㈣合。^34具有外齒紋可與 滑塊元件33接觸並可沿著輸出軸桿# ^有-槽體可㈣ 該板體32係結合於該輸出軸桿4。亍5射方向而滑移。 在操作時，由轉矩軸桿12所彦生 之轉矩會經由元件2、 13 1245881 ==¾軸桿4,而轉矩轴桿赠以其 六及圖八中。-變化型g料類型B，其示於圖 持架5。-固定“25^係可旋轉地結合在傳動裝置之支 同軸。圖八顯示該輸出 妙構。 龙以^又置在该固定轴桿25上之配置 -紅恕托架％《置在輸出塊24處，該支撑托架26具有 -托架軸28’⑽由—連結耳27結合有—轉矩支架h。 一偏心轴絲合於該固定购25，以使偏心軸之轴心 結合該=架軸28之軸心。在該轴桿25與融轴之間可以使 用具有彈性之連接器，以容許偏移。 單向離心器1係連接於轉矩轴桿12及偏心接頭之一轴 桿3卜而相對之單向離心器2則連接該轉矩轴桿口至轴矩支 架3a。 圖四顯示圖二中轉子安裂之詳細結構。 圖五顯示圖二中輸入軸桿機構部份之結構。但是該輸 入連桿17係連接於轴矩支架3a，而不是連接至轉矩軸桿12。 如圖二中，該輸入軸桿21係與輸出塊24及轴桿25同 軸，且可沿著該輸出軸桿之軸向而作線性之位移。在輸入 連桿17與支架3a間之樞接點係偏移於該輸入轴桿21與輸出 塊24之轴心。 前述類型B之變化實施例係如圖十所示，其傳動裝置 係在其轉子額外配置了一固定質量分配器。 圖九顯示在"V”方向移動質量分配器，，m，，之慣性力。其 中之"Γ係表示該質量分配器之加速度，而”F，，係表示該質 1245881 量分配器之慣性力。 在圖十中，由於N<0，質量八 。 在向量Μ之轉矩會—齊施加至類^器M，·之慣性力及轉子 該回轉向量Μ對於類型Β之傳動梦 動裝置之輸出軸桿。 要的。 產生圓周旋轉運動是必 再者，在輸入階段時，作用於 亦會在反向階段被傳送到輸出:里刀配器m之反重力 型態’在此型態中，除了慣性 即有另—種，化 例如重力’即會被絲將該能 〇卜之其它力量’ 裝置之輪出端。 里由輪導至該傳動 在圖十一中，質量分配 15之樞接點係藉由-鏈接點36 而位在該支持架5上。此一實施例 田 、f絲荆Λ , j適用於類型Α之傳動裝置。 上述類型A之一變化型態係藉由一 ^ 終Ψ唑二« > A 早向離合器1耦合至另一 輸出％’而不是耦合至殼體，且其輸出係可藉由一如圖十 一所不之反向齒輪組而結合至輸出軸桿4之輪出動力。 圖十二顯示類型A傳動裝置之另一較佳實施例。一外 框架43係形成在該轉絲桿u。轉子財_可旋轉地結 合在内框架47上。該内框架47係藉由結合於内㈣47上之 一框架軸桿48而可旋轉地設置在該外框架43上。該轉矩軸 桿12係可旋轉地設置在該支持架5上。該外框架“與内框架 47係組成一衡平架。 在輸入軸桿21之一端部具有一凸緣37。在該凸緣37之 兩側皆設有軸承38。該轴承係被封置在塊體39中。一支臂41 係結合在該塊體39、以及支架40及翼板42，該翼板42再結 合在框架軸桿48。因此，該輸入軸桿21之回轉運動可經由 框架軸桿48之軸心而傳送至轉子軸桿16，而在轉矩軸桿12 15 1245881 上產生輸出轉矩及反轉矩。 在圖十二中，顯示了使用一輸入動力使轉子13轉動之 裝置。一斜齒輪44係結合在外框架43之一側，並與框架軸 桿48同軸心。一齒輪組45可旋轉地設置在内框架47。該斜 向之齒輪45可與斜齒輪44相嚙合，而其齒緣則可與齒輪46 相嚙合。該齒輪46係藉由一單向離心器而耦合於轉子軸桿 16。因此，該框架軸桿48在其軸心之動力可使轉子13以單 向離心器所決定之向而旋轉。 齒輪50、51係結合在輸出軸桿55。單向離合器2之轉 矩可藉由設置在該單向離合器2之齒輪49而傳送至輸出齒輪 50 〇 惰齒輪52則將單向離合器1之轉矩予以反向，並將該 轉矩經由齒輪53、51而傳送至輸出軸桿55。 若需要依輸入頻率而獨立地改變轉子13之速度的話， 則可以藉由將齒輪44與外框架43打滑而達成此一目的。 本發明可以特別應用在汽車的傳動以及例如風力、海 浪等波動能量之電力發電系統中。 然而，本發明並不局限於這些應用，亦可應用在其它 可設想到的各種可能應用。 在汽車及其它之應用中，其輸出動力並不必然隨時變 化，故可使用類型A之傳動裝置。 類型B之操作應用中，其輸出可作為發電機之旋轉動 力，其優點係轉子體積較小，且具有較廣範圍的特性。然 而，在其它之應用中，在轉子處結合了一固定質量分配器 之方式，可具有低成本之特性。 類型B之傳動裝置中，其機構亦可以結合外力及力矩， 16 1245881 而不使用慣性力。類型B之操作中，縱使不制慣 由產生轉矩軸桿之圓料㈣及在輸人階段貯存 ^ 反向階段將該貯存之能量予崎放出，故可得到 變之動力傳動。 以下提供本發明之一改良實施例。 圖十二所示之實施例中，其係以-曲柄及連接桿之機 構來取代支架40及翼板42。該翼板42可輯合在框架轴桿料 之曲柄來取代，而支架4〇可以介於制柄與 接桿來取代。 延 類型Α之傳動裝置可予以改良成變速的栗浦。在此改 良中，該單向離合器1及2可予以刪除，且轉矩軸桿之輸出 端係耦合至一泵浦，例如一潑水板式或是凸輪式之泵浦。 此類泵浦之行程在沒有任何回授控制之狀況下會依據其 月壓壓力而作自我之自動調整。回授控制亦可藉由改變相 關之變數，例如旋轉速度，而改變該傳動裝置之 接著說明類型B之傳動裝置中使用重力以將輸入端之 能量傳送至傳動裝置之輸出端。在此一實例中，軸桿24戋 是25之動力可予以輸出，或是將其中一個耦合至輸I端二 而另一則連結至殼體。以下將說明以該軸桿25耦合至殼體 並使用重力之實例。 假設圖十及圖六所示之固定質量分配器m及向量 M=0，且假設該質量分配器m之慣性力相較於其重量並不 大，且假設該軸桿25之軸心係實質呈垂直。 假設力臂Qm之位置係在該質量分配器m之重力經由單 向離合器1而施加一軸向之轉矩於該軸桿25上。藉由該殼 體，一相同但方向相反之轉矩會被施加在軸桿25上。如此 17 1245881 將會由於偏心配置之轉矩軸桿12及25而產生一平衡之轉矩 施加在輸出塊24。該輸出端由於該平衡力，使質量分配器 m下降到其最低點，而失去其對輸出端之位能。在此點， 該力臂Qm會位在轉矩軸桿12及25之軸心之平面。輸出軸之 連續旋轉會使得質量分配器m上昇，使得藉由施加至質量 分配器m之重力而產生一反向之轉矩於該轉矩軸桿12上。 如此將使該轉矩軸桿12加速，直至其經由單向離合器2與輸 出端24同步為止。此時質量分配器m藉由將圖十中之角度 ZPQ反轉，而使該傳動裝置備妥接受下一個輸入之動力。 當該角度ZPQ反轉時，力臂Qm之方向將會向上，且在轉矩 軸桿12之轉矩會由於質量分配器m之重力反向，使得轉矩 軸桿12減速並經由單向離合器1而與軸桿25取得同步。此一 過程可一直重覆。此一類型B操作模式之典型應用為遊樂設 備。 以下將參閱圖十三對本發明之另一傳動裝置實施例予 以說明。在此一實施例中，其輸出轉矩及反轉矩係經由一 差動驅動機構而施加在轉矩軸桿12。在最基本的型態中， 該傳動裝置包括有一對同軸之轉矩軸桿56、57，其中一軸 桿係結合於主框架58，而另一軸桿係相對於該主框架58呈 可旋轉之方式配置。 一副框架59承置了一適當大小之質量分配器，其係以 其實質垂直於同軸轉矩軸桿56、57之軸心而可旋轉地設置 在該主框架58上。 一呈垂直配置之驅動輪組64、65、66、67可將該副框 架59耦合至轉矩軸桿57，該驅動輪組係配置在該主框架58 中，以使同軸轉矩軸桿56、57間之速度差可被傳送至副框 18 1245881 架59。 其中/軸桿構成了與前一實施 同軸轉矩轴桿56、f之轉矩軸桿，而另一則耦合至輸 例之轉矩軸桿12相似功能施例之轉矩軸桿57係經由單向離 入軸桿。如前所述，本實軸，旅經由另一個單向離合器， 合器中之-個連結於於圖二之旋轉反向機構或是 該轉矩軸桿係連結至一例 連接至該傳動裝置之，支捋/迴5轉儀轉子，其係可旋轉地設 該質量分配器可：：實質地垂 置在該副框架59上，其轉子甲 L ^ φ ^ 之軸。該質量分配器亦可以是由〆偏心地权置在該副框架59 中心軸之一固定質量分配器所構成，而在此一結構中，其 主框架58必需是固定在輸入轴桿處。 傳動之轉矩可以藉由改變該固定質量分配器之位置而 予以調節，或是藉由改變該迴轉儀轉子之中心軸旋轉速度 予以改變。 當輸入軸桿56旋轉時，一交變之慣性轉矩會產生於轉 矩軸桿57(12)，因此可以產生輸出轉矩及反轉矩。在此一 安排下，於理想之回轉條件下，其輸入轉矩、輸出轉矩及 反轉矩時間積分之代數總和為零。 參閱圖十三所示，同轴轉矩軸桿56或57中之其中一軸 桿係作為該轉矩軸桿12，而另一軸桿則係受輸入所驅動。 該主框架58係設置在轉56，㈣絲桿57係經由垂直配 置之#輪組64 ' 65、66、67而差動輪合於框架軸桿61。 w輪64係β又在轉矩軸桿57上 可旋轉地設置在該主框架，而齒輪6· 係没在該軸桿68上。―姐门 對同軸之框架軸桿61及69係設在副 1245881 框架59，且係可旋轉地設置在該主框架上，如圖所示。該 齒輪67係設在框架軸桿61上，且可與齒輪66相嚙合，而齒 輪64則可以齒輪65相嚙合。 該迴轉儀轉子60係設在該軸桿63上，其係可旋轉地設 在該副框架上，如圖所示。該轉子60可以受一馬達62或由 前述之輸入/輸出動力所驅動。因此，該轉矩軸桿之原理可 以應用在數種使用慣性力之連續可變傳動裝置之架構中， 除慣性力之外，亦可以採用例如重力等其它力量。 在圖十三所示之實施例中，i、j、k係表示旋轉向量。 (9係表示向量j至傳動裝置之中心線間位在k方向之相位 角。向量i係與轉子中心軸63—致。向量k係與齒輪67之中 心軸一致，亦即内框架70之旋轉中心軸。向量j係與向量i及 k相垂直，故i Λ j = k。％係表示輸入速度，％係表示内 框架70在方向k之速度。 A、B、C係表示内框架70之慣性力矩，其並不包含轉 子在i、j、k之轉子在内。

Ar、Br及CR係分別表示轉子在i、j、k方向之慣 性力矩。 NR係表示轉子在方向i之速度。 ti、h及k係分別表示在i、j、k方向之反轉矩。在 靜態條件下： q = i Ni Ns Cos θ (B + BR A - C - CR ) tj=j {NT Ns Sin Θ (B + Br+C + Cr-A)-NsNrAr} tK = k { ϊί- Sin 2 Θ (A - B - BR )+AR NR % Cos Θ } 2 在飛輪狀況下，該齒輪組及轉矩軸桿之慣性應予以考 處，以決定例如週期等相關之參數。一週期係包含有70個 1245881 回轉，亦即<9，Ο — 360。’在每一週期的輸出時，即產 生反應及飛輪。 前述之各實施例中說明中’該輸入連桿17，轉矩軸桿 12，同軸軸桿7，軸桿34，中心塊35，板體32，支架40，外 框架43，框架軸桿48，内框架47，主框架58，内框架7〇乃 分別構成本發明中不同實施例之連結裝置，其可在該輪入 軸桿(21，56)之作用下，繞著輸入軸桿(21，56)之軸心旋轉。 在本發明之實施例中，並不會有將輸出端之能量傳送 至輸入端之反向傳動之狀況。但圖十五則顯示當輸出轴桿 112之旋轉速度比輸入轴桿101為快時，有可能將輸出轴桿 112來驅動輸入轴桿101之安排。此種安排可以用在汽車的 應用，例如，當需要將汽車的速度慢下來，但不想依賴煞 車來達時，即可適用。 圖十五中，軸桿101會經由基本的傳動裝置1〇3，而產 生一正向的動力傳動至軸桿112。該基本的傳動裝置1〇3， 除了前述以曲柄及連桿系統之回轉輸入1〇1來產生往復式輪 入之實施例之外，可以是上述之任何一種實施例。藉由一 組齒輪組例如104、105、106，可將軸桿ιοί之輸入回轉動 力傳送至軸桿107。若有需要的話，軸桿1 〇7之回轉速度可 利用齒輪單元108之變速齒輪比G予以降低。軸桿1〇9係藉由 一組齒輪例如111、212、113及單向離合器110而耦合至輸 出軸桿112。 假設Ν 9及Ν11係分別為轴桿10 9及齒輪丨丨丨之旋轉速 度’在操作時，當N9大於Nil時，該軸桿1〇9保持不柄合於 齒輪111之狀態，而是耦合於軸桿112，故軸桿1〇1之動力即 曰、左由基本的傳動裝置1 〇3而被傳送至轴桿112。如果N9等 21 1245881 於Nil時，則齒輪會經由單向離合器11〇而耦合至軸桿 109 〇 在設計齒輪單元108時，若能使其齒輪比g可在操作時 予以改變的話會更佳。為了達此目的，該齒輪ln可在轴桿 109配置一飛輪，以確保^^9大於N11，如此可避免使用個別 之離合器單元。 【圖式簡單說明】 以下將藉由所附呈之圖式及以下之實施例對本發明之數種 實施例予以說明如下： 圖一顯示由於旋轉而在轉子上形成迴轉儀轉矩之基本原 理； 圖一顯示本發明利用到圖一原理之較佳實施例結構； 圖二係顯示圖二中，當框架6及8位在同一平面時，由圖中 所示箭頭G方向所觀視之平面視圖； 同四係顯示由圖二中箭頭Η方向所觀視之平面視圖； 圖孓及 立係顯示由圖二中頂部之剖視圖； JBg 一 、-員示本發明另一操作型態之實施例； 圖七# B _ 固 Μ顯示圖二構件之另一種安排實施例； 八係顯示 圖六中底部垂直平面之剖視圖； m η 戈圖十係理論向量圖； 圖十^ 一 圖示本發明之另一實施例圖； 圖十〜_示本發明之另一實施例圖； 圖十<_示本發明另一實施例之部份結構圖； 切係顯示將圖一應用於圖二及圖六實施例時之示意 ^ ； 22 1245881 圖十五顯示本發明之另一實施例圖。 【主要元件符號說明】 1 單向離合器 50 齒輪 2 單向離合器 51 齒輪 3 軸桿支架 52 齒輪 3a 轉矩支架 53 齒輪 4 輸出軸桿 54 軸桿 5 支持架 55 輸出軸桿 6 輸出框架 56 輸入轴桿 7 同轴軸桿 57 轉矩軸桿 8 内框架 58 主框架 9 同軸軸桿 59 副框架 10 偏心接頭 60 迴轉儀轉子 11 彈性接頭 61 框架軸桿 12 轉矩軸桿 62 馬達 13 轉子 63 轉子中心軸 14 轉子軸桿支持架 64 齒輪 15 馬達 65 齒輪 16 轉子軸桿 66 齒輪 17 輸入連桿 67 齒輪 18 凸緣 68 軸桿 19 具溝槽之凸緣 69 軸桿 20 具溝槽之凸緣 70 内框架 21 輸入轴桿 101 輸入軸桿 22 珠體 103 基本的傳動裝置 23 外框架 104 齒輪 輸出塊 105 齒輪 固定轴桿 106 齒輪 支撐托架 107 軸桿 連結耳 108 齒輪單元 托架軸 109 軸桿 軸桿 110 單向離合器 板體 111 齒輪 滑塊元件 112 輸出軸桿 軸桿 113 齒輪 中心塊 鏈接點 凸緣 軸承 塊體 支架 支臂 翼板 外框架 斜齒輪 歯輪 齒輪 内框架 框架軸桿 齒輪 24

Claims (1)

1245881 =才干=8，61)之轉子軸桿⑽及相對於該外框架而旋轉，該 内框杀（47，70)係承載著轉子。 3.如申請專利範圍第2項之連續可變傳動裝置 =相對於輸人轴桿_為仏以隨著輸人軸桿 '如申請專利範圍第2項或第3項之連續可變傳動裝置，其中 °亥轉子（13)之轉動軸心係垂直於轉子軸桿（16)。 利範圍第3項之連續可變傳動裝置，其中該轉矩轴 干’、糟由齒輪(64，65，66，67)而連結於該内框架（7〇)， 以使由轉子（13)所施加至内框架⑽之轉矩，能在該内框架 及外框架之旋轉而呈斜向時，被傳送至該轉矩軸桿(57)。 申請專利範圍第旧之連續可變傳動裝置，其中該輸入抽 ▲ 干匕括有驅動軸桿(21)，其係可沿著一軸心作往復運動， 5亥轉子（13)係安置在轉矩軸桿（12)及輸入連桿（17)，以使該 f動轴桿在作往復運動時，可在一包含或平行於該驅動軸 桿之平面呈某一斜向角度。 7·如申凊專利範圍第6項之連續可變傳動裝置，其中該連結裝 置包括一肘形轉矩軸桿（12)及輸入連桿（17)，其一端係枢接 至驅動軸桿（21)，而其另一端係沿著輸出機構(4)之旋轉軸 心對應結合在該輸出機構(4)，該轉子係設置在該轉矩軸桿 (12) ’以使其可在驅動軸桿（21)作往復運動時而呈斜向角 度。 8·如申請專利範圍第6項之連續可變傳動裝置，其中該連結裝 置包括有一衡平架，其具有一内框架（47)及一外框架（43)， 该外框架（43)相對於該轉矩軸桿（12)係為固定，而相對於該 26 1245881 其係經由連接至第三單向離合器（11〇)之另一軸桿，而額 外地耦合至輸出機構（112)，該離合器具有一齒輪（lu)， 可以一旋轉速度旋轉，該輸入軸桿（101)可在該齒輪（111) 之旋轉速度大於該軸桿時，為輸出機構（112)所驅動，在 其他情況下，該第三單向離合器（11〇)為活轉。 16·如别述申請專利範圍第U項之連續可變傳動裝置，其中該 第二單向離合器（11〇)係經由一可變齒輪比系統（1〇8)耦合 至輸入軸桿（101)。 17·如申明專利範圍第1項之連績可變傳動裝置，其中該輸出 機構係一輸出塊(24)，其可繞著一固定支持架&5)旋轉， 該輸入軸桿係一驅動軸桿，其可向前或向著遠離該固定支 持架（25)之方向而作往復運動，該連結震置包括有一肘形 連結裝置（17)，其一端係樞接於該驅動軸桿，而另一端則 連接於一可與該輸出塊一同旋轉之框架（3a，2乃，該轉矩 軸桿係經由該第二單向離合器⑴而與支持架⑽相連处， 而經由第一單向離合器（2)而與框架（3a，27)相連姓。 18·如申請專利範圍第1、2、3、5、6、7、8、〇 1Λ 口" ;7:員，可變傳動裝置’其中該輸入轴桿係沿一轴心二 :運動，並進一步包括一可旋轉輸入轴桿⑽) :于⑽)藉由一連接系統連接至輪入軸桿 ： t桿往復運動，其中該輸人軸桿⑽)經由連接至=輪 °離合器（110)之另-軸桿，而額外地輕合至輸: (u)，該離合器具有一齒輪（111)，可以一 義構 :;輸可在該齒輪(111)之旋轉心二 卞為輸出機構（112)所驅動，在其他情 稍才于 /凡下，該第三單 28 1245881 向離合器（110)為活轉。 19.如申請專利範圍第18項之連續可變傳動裝置，其中該第三 單向離合器（110)係經由一可變齒輪比系統粞合至輸入軸 桿（101) 〇 20·如申請專利範圍第1、2、3、5、6、7、8、9、10、11、或 17項之連續可變傳動裝置，其中該輸入軸桿之軸心及輸出 機構之軸心為實質平行或重疊。 21. 如申請專利範圍第1項之連續可變傳動裝置，其中該轉矩 軸桿為連結裝置之一部份。 22. 如申請專利範圍第1項之連續可變傳動裝置，其中該轉矩 軸桿與連結裝置分離。 23·如申請專利範圍第 1、2、3、5、6、7、8、9、10、11、17、 21、或22項之連續可變傳動裝置，其中該轉子（13)以一旋 轉速度繞著旋轉軸心旋轉，而轉子之旋轉速度相對於輸入 動力為獨立變數，以改變反向力以及傳送至輸出機構之轉 矩的大小。 24. —種連續可變傳動裝置，包括有一固定之殼體或支持架 (5，25，3)、一轉矩軸桿（12)、一輸出機構(4，24，55)， 其可繞著轉矩軸桿（12)之旋轉軸心方向旋轉、一輸入軸 桿，其包括一驅動軸桿（21)，並沿著該固定殼體或支持架 (5，25，3)之軸心方向提供線性往復運動、一第一單向離 合器（2)，其係位在轉矩軸桿（12)及輸出機構(4，24，55) 之間；一連結裝置（17，12，7，34，35，32，40，43，48， 47)，其可在該驅動軸桿（21)之作用下，繞著輸入軸桿驅 動軸桿（21)之軸心旋轉；及一迴轉儀轉子（13)，其係安裝 I24588l 轴;角轉動軸心’該轉動軸心因應該輸入 2生0周角度方向之斜向’以產生反向力量，轉子因 4r;=生：r:= 矩=_為 :至，出機構(4 ’ 24 ’ 55);而該轉矩軸桿⑽= 固定離合器⑴而連結至該 體或rf (5 ’25，3)，以將反轉矩施加於固定殼 53)將H 25 ’ 3)上’或是經由反向旋轉系統(51，52， 」將反轉矩施加至輸出機構(4,24,55)，以產生 . 及第二單向離合器(2，υ使輪出機構(4，Μ 為轉矩軸桿（12)所驅動而旋轉。 :置包括有-外框架(43)，其相對於轉矩 並可繞著框架轴桿师目對於驅動轴桿轉1 及一内框架（47)，其可繞著一垂直於該框架 = 子轴桿（16)而相對於該外框架（43)而旋轉了 裝置在内框架(47)上，並有一裝置可使 ^ = 動軸桿之往復運動而旋轉。 $ 26·如申請專利範圍第25項之連續可變傳動|置，其中該 之轉動軸心係垂直於轉子軸桿。 ^ A 27. 範圍第24、25、或26項之連續可變傳動裝置， 〃中_子（13)以-旋轉速度繞著旋轉轴心旋轉， (13)之旋轉速度相對於輸人動力為獨立變數，以改 力以及傳送至輸出機構之轉矩的大小。 〇 况一種連續可變傳動裝置，包括有一固定之殼體或支持架 30 I24588l 桿(57)一輸出機構，其可絲轉矩軸桿⑴， 疋轉轴心方向旋轉、一輸入軸桿（56)，其可 應於該固定殼體或支持架⑶之旋轉軸心旋轉、 向離合$(2) ’其係、位在轉矩轴桿(57)及輸出機構之間、^ 連…衣置（58)，其可在該輸入軸桿(56)之作用下，繞著 入軸桿(56)之軸心旋轉，該連結裝置包括—外框^58/ 入軸桿(56)，並可繞著框架軸桿⑹)而旋轉， 連L衣置另有一内框架（70)，其可繞著一垂

29. 30. 桿⑽之轉子軸桿旋轉、及—迴轉儀轉 於内框架⑽上，該轉子(13)具有一轉動轴心，其= ^入軸桿產生圓周角度方向之斜向，以產生迴轉反向力 -=轉儀轉子⑽因圓周角度斜向產生之反向力會被施 加至轉矩軸桿(57)作為正轉矩及反轉矩；該第—單向離合 盗⑵恰可將正轉矩施加至輸出機構；_轉絲桿⑼係 =由-與第一單向離合器⑺相對之第二單向離合器⑴而 、、”。至韻疋^：體或支持架以將反轉矩施加於較殼體或 支持架⑶上，或是經由反向旋轉系統(5ι，52，53)將反轉 矩施加至輸出機構，以產生正轉矩;藉由第一及第二單向 離合器（2 ’ 1)使輸出機構為轉矩軸桿⑼所驅動而旋轉。 如申請專利範圍第28項之連續可變傳動裝置，其中該轉子 (13)之轉動軸心係垂直於轉子軸桿。 如申ϋ利範圍第29項之連續可變傳動裝置，其中該轉矩 軸桿係措由齒輪(64 ’ 65 ’ 66 ’ 67)而連結於該内框架，以 使當該内框架因旋轉而呈斜向時，由轉子（13)所施加至内 框木（70)之轉矩，被傳送至該轉矩轴桿。 31 1245881 31.如申請專利範圍第28、29、或30項之連續可變傳動裝置， 其中該轉子以一旋轉速度繞著旋轉軸心旋轉，而轉子（13) 之旋轉速度相對於輸入動力為獨立變數，以改變反向力以 及傳送至輸出機構之轉矩的大小。

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