專利名稱：可變直徑齒輪裝置以及使用該裝置的可變變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變變速器，具體涉及可變直徑齒輪裝置以及使用該可變直徑齒輪裝 置的可變變速器。
背景技術(shù)：
變速器在輸入軸與輸出軸之間傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，并且限定輸入軸的轉(zhuǎn)速與輸出軸的 對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速之間的傳動(dòng)比。當(dāng)輸出旋轉(zhuǎn)比輸入旋轉(zhuǎn)慢(但輸出扭矩比輸入扭矩大)時(shí)該傳動(dòng) 比可小于1，當(dāng)輸入旋轉(zhuǎn)和輸出旋轉(zhuǎn)處于相同速率時(shí)該傳動(dòng)比可等于1，而當(dāng)輸出旋轉(zhuǎn)比輸 入旋轉(zhuǎn)快(但輸出扭轉(zhuǎn)比輸入扭矩小)時(shí)該傳動(dòng)比可小于1。變速器可以是雙向的，即，允 許以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向輸入，并且為可逆的，即“輸出”可旋轉(zhuǎn)而將動(dòng)力 傳遞至“輸入”。在許多情況下，期望或者必需提供可變變速器，即傳動(dòng)比可以變化。實(shí)施例包括 在保持動(dòng)力源盡可能接近其最佳速度地運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)需要可變輸出速度以用于所需動(dòng)力輸 出的車輛；以及可能優(yōu)選保持恒定輸出速度而與機(jī)械動(dòng)力源的產(chǎn)生動(dòng)力的功率變化無關(guān)。在基于齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)(直接接合或者通過鏈聯(lián)接)中，兩個(gè)齒輪之間的傳動(dòng)比 由各齒輪中的齒數(shù)比限定。因此，如果輸入軸具有Ii1 = 60個(gè)齒的齒輪，并且直接或者通過 鏈驅(qū)動(dòng)具有n2 = 30個(gè)齒的輸出軸齒輪，則傳動(dòng)比TRSn1Ai2 = 2，并且輸入軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)輸 出軸將轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)。為了改變傳動(dòng)比，通常設(shè)置具有不同齒數(shù)的一組齒輪。然而，將與一個(gè)齒輪 的接合切換成與另一個(gè)齒輪的接合存在問題。如在傳統(tǒng)的“手動(dòng)”汽車變速器中，輸入與輸 出之間通常存在驅(qū)動(dòng)關(guān)系的瞬時(shí)損失，并且/或者換檔會(huì)導(dǎo)致例如在自行車中通用的脫軌 器齒輪系統(tǒng)中那樣的驟然顛簸或者可靠性降低。對(duì)于多個(gè)齒輪之間的切換接合來說，沒有 一個(gè)可用選擇能提供傳動(dòng)比之間的可靠且平滑的轉(zhuǎn)換而無驅(qū)動(dòng)接合的瞬時(shí)損失。作為在齒輪之間切換的可選方案，已提出各種變速器，這些變速器采用具有相應(yīng) 帶的可變直徑帶輪或錐形驅(qū)動(dòng)元件，以實(shí)現(xiàn)可變傳動(dòng)比。然而，通常僅在基于摩擦的無齒系 統(tǒng)中才可實(shí)現(xiàn)直徑的逐漸改變。依靠摩擦傳遞扭矩其自身存在的問題，包括由于滑移而損 失扭矩以及由于保持摩擦接合所需要的高張力而導(dǎo)致的機(jī)械磨損和不可靠性。已進(jìn)行各種嘗試來設(shè)計(jì)能提供可變直徑和可變有效齒數(shù)的齒輪。特別是對(duì)于自行 車，已提出許多設(shè)計(jì)，在這些設(shè)計(jì)中，齒輪節(jié)段可徑向向外移動(dòng)，使得所述節(jié)段靠近有齒多 邊形的修圓角部，且該節(jié)段與修圓角部之間具有可變空間。這些設(shè)計(jì)可接合鏈，并且具有其 中所述空間對(duì)應(yīng)于“缺”齒的可變有效齒數(shù)。在美國(guó)專利號(hào)No. 2，782，649和No. 4，634，406 以及PCT專利申請(qǐng)公報(bào)No. WO 83/02925中可查到該設(shè)計(jì)的實(shí)施例。該解決方案形成一種 非圓形有效齒輪，該非圓形有效齒輪在齒輪節(jié)段之間具有缺齒。結(jié)果，與齒輪之間直接接合 明顯矛盾。即使與鏈一起使用時(shí)，如果在高速下使用則旋轉(zhuǎn)的多邊形形狀也將造成不穩(wěn)定 性和振動(dòng)，而且在旋轉(zhuǎn)期間不能提供均勻的動(dòng)力傳遞。德國(guó)專利申請(qǐng)公報(bào)No. DE 10016698A1中提出了前述解決方案的另一個(gè)變型。在 該情況下，鏈輪齒設(shè)置為環(huán)繞徑向可移位節(jié)段的結(jié)構(gòu)的柔性鏈的一部分。所述鏈錨固到其中一個(gè)可移位的節(jié)段上，并且將所述鏈的另一端處的可變多余長(zhǎng)度彈簧偏壓至該裝置的內(nèi) 部容積內(nèi)的彈回存儲(chǔ)狀態(tài)。該結(jié)構(gòu)相比于前述文獻(xiàn)具有的改進(jìn)在于將鏈輪齒設(shè)置為橫跨徑 向可移位節(jié)段之間的間隙。然而，由于在鏈進(jìn)入內(nèi)部存儲(chǔ)容積所在的齒之間仍存在間隙，并 且由于所提出的結(jié)構(gòu)仍不能保持圓形外形，因此，其仍具有徑向可移位節(jié)段設(shè)計(jì)的前述缺 點(diǎn)中的大部分缺點(diǎn)(即使不是所有缺點(diǎn))其不能用于與齒輪直接接合，并且在旋轉(zhuǎn)期間不 能提供均勻的動(dòng)力傳遞。
因此存在對(duì)可變直徑齒輪裝置的需求，該可變直徑齒輪裝置將提供可變的有效齒 數(shù)，同時(shí)保持圓形對(duì)稱，并且允許與另一個(gè)齒輪連續(xù)直接接合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為可變直徑齒輪裝置和使用該裝置的可變變速器。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，提供一種用于在可變速比傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的可變直徑齒輪裝 置，該可變直徑齒輪裝置包括(a)限定旋轉(zhuǎn)軸線的軸；(b)繞所述軸配置的齒輪齒組，所述 齒輪齒組至少包括(i)第一可移位齒輪齒序列，該第一可移位齒輪齒序列包括多個(gè)以均 勻節(jié)距間隔開的齒輪齒，和(ii)第二可移位齒輪齒序列，該第二可移位齒輪齒序列包括多 個(gè)以所述均勻節(jié)距間隔開的齒輪齒；以及(c)直徑變換器，該直徑變換器機(jī)械聯(lián)接到所述 軸和所述齒輪齒組，從而在所述軸與所述齒輪齒組之間傳遞轉(zhuǎn)矩，所述直徑變換器構(gòu)造成 使所述齒輪齒組移位，從而改變至少所述第一齒輪齒序列和所述第二齒輪齒序列之間的周 緣共同伸展度，由此在下列狀態(tài)之間變換所述齒輪裝置(i)第一狀態(tài)，在該第一狀態(tài)下， 所述齒輪齒組配置成提供具有第一有效齒數(shù)的有效圓柱齒輪；以及(ii)第二狀態(tài)，在該第 二狀態(tài)下，所述齒輪齒組配置成提供具有比所述第一有效齒數(shù)大的第二有效齒數(shù)的有效圓 柱齒輪。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述直徑變換器還構(gòu)造成使所述齒輪齒組移位，從而改 變至少所述第一齒輪齒序列和所述第二齒輪齒序列之間的周緣共同伸展度，以將所述齒 輪裝置有選擇地變換到多個(gè)中間狀態(tài)中的每個(gè)狀態(tài)，所述多個(gè)中間狀態(tài)均提供有效圓柱齒 輪，該有效圓柱齒輪具有采取所述第一有效齒數(shù)和所述第二有效齒數(shù)之間的值的對(duì)應(yīng)整數(shù) 有效齒數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述直徑變換器構(gòu)造成在所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài) 中的每個(gè)狀態(tài)下將所述齒輪齒組的所有所述齒輪齒定位在與所述軸同軸的假想圓柱上。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述齒序列中的每個(gè)序列實(shí)施為互連的齒輪齒構(gòu)成的齒 條，從而保持所述均勻節(jié)距，同時(shí)適應(yīng)所述第一和所述第二狀態(tài)之間的可變曲率半徑。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述直徑變換器通過單一的機(jī)械聯(lián)接在所述第一和所述 第二齒輪齒序列與所述軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述直徑變換器通過繞所述軸在角度上間隔開的分離的 機(jī)械聯(lián)接在所述第一和所述第二齒輪齒序列與所述軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述齒輪齒組具有單一區(qū)域，該單一區(qū)域在所述齒輪齒 序列之間具有可變的周緣共同伸展度。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述齒輪齒組具有多個(gè)區(qū)域，該多個(gè)區(qū)域在所述齒輪齒 序列之間具有可變的周緣共同伸展度。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述直徑變換器包括與所述齒輪齒序列中的至少一個(gè)接 合的至少一個(gè)基本錐形的元件，使得所述基本錐形的元件的軸向移位改變所述至少一個(gè)齒 輪齒序列的所述齒輪齒與所述軸線的距離。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述基本錐形的元件具有階梯狀錐形表面。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述基本錐形的元件具有平滑的錐形表面。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述直徑變換器包括至少一對(duì)帶槽的盤和多個(gè)銷，所述 至少一對(duì)帶槽的盤與所述軸關(guān)聯(lián)，所述多個(gè)銷與所述齒輪齒序列中的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)，并且 接合在所述槽中，所述帶槽的盤構(gòu)造成使所述帶槽的盤圍繞所述軸線的相對(duì)旋轉(zhuǎn)改變所述 至少一個(gè)齒輪齒序列的所述齒輪齒與所述軸線的距離。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述直徑變換器包括傳感器，該傳感器配置成產(chǎn)生表示 所述可變直徑齒輪裝置的有效直徑的輸出，所述直徑變換器響應(yīng)于所述輸出而調(diào)節(jié)所述齒 輪齒組，以提供具有整數(shù)有效齒數(shù)的有效圓柱齒輪。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述直徑變換器包括(a)傳感器，該傳感器配置成產(chǎn)生 表示所述軸的當(dāng)前角位置的輸出；以及(b)控制器，該控制器響應(yīng)于所述輸出，以在所述軸 位于允許的角位置范圍內(nèi)的同時(shí)有選擇地執(zhí)行所述變換。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，還提供有(a)惰輪，該惰輪配置成用于圍繞惰輪軸旋 轉(zhuǎn)，所述惰輪包括多個(gè)構(gòu)造成用于接合所述齒輪序列的齒輪齒；以及(b)惰輪移位器，該惰 輪移位器與所述惰輪軸關(guān)聯(lián)，并且構(gòu)造成移動(dòng)所述惰輪軸，從而在所述有效齒數(shù)改變的同 時(shí)保持所述惰輪與所述齒輪齒組的接合。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，還提供有鏈，該鏈配置成與所述齒輪組的多個(gè)齒輪齒接 合，從而在所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)之間的變換期間保持與所述齒輪齒的驅(qū)動(dòng)接合。


這里參照附圖僅通過實(shí)施例的方式描述本發(fā)明，附圖中圖IA和IB分別為由根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造并操作的可變直徑齒輪裝置的第一 和第二可移位齒輪齒序列的示意性側(cè)視圖，可移位齒輪齒序列示出為處于第一徑向展開狀 態(tài)；圖IC為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造并操作的可變直徑齒輪裝置的示意性側(cè)視圖，包 括處于它們的第一徑向展開狀態(tài)的圖IA和IB的可移位齒輪齒序列；圖2A、2B和2C分別為與圖1A、1B和IC類似的視圖，其中可移位齒輪齒序列處于 徑向較小狀態(tài)；圖3A、3B和3C分別為與圖1A、1B和IC類似的視圖，其中可移位齒輪齒序列處于 完全閉合狀態(tài)；圖4A至4E為圖IC的可變直徑齒輪裝置的一系列示意性側(cè)視圖，示出了裝置從28 個(gè)齒的有效齒輪轉(zhuǎn)換到29個(gè)齒的有效齒輪；圖5A至5E為示出多個(gè)具有不同數(shù)量的可變周緣共同伸展(peripheral coextension)的區(qū)域的任選布局的示意性扁平齒輪齒序列；圖6為示出用于調(diào)節(jié)本發(fā)明的齒輪裝置的有效直徑的直徑變換器的第一具體優(yōu) 選實(shí)施方式的視圖7A為圖6的直徑變換器的軸向可移位錐形部的等軸測(cè)視圖，還示出一組與直徑 變換器關(guān)聯(lián)的傳感器；圖7B為示出用于控制圖7A的軸向可移位錐形部的操作的可行控制環(huán)的框圖；圖8A和8B為采用圖IC的可變直徑齒輪裝置以及惰輪的內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的 示意性側(cè)視圖，該系統(tǒng)示出為其中可變直徑齒輪裝置處于具有第一有效齒數(shù)的第一狀態(tài)和 具有比所述第一有效齒數(shù)大的第二有效齒數(shù)的第二狀態(tài)； 圖9為示出用于控制圖8A和8B的傳動(dòng)系統(tǒng)中的惰輪的位置的可行控制環(huán)的框圖；圖10為用于控制根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造并操作的傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化控制系統(tǒng) 的示意性代表圖，該傳動(dòng)系統(tǒng)包括圖IC的可變直徑齒輪裝置；圖IlA和IlB為采用圖IC的可變直徑齒輪裝置以及輸出齒輪和自適應(yīng)鏈張緊裝 置的基于鏈的傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖，該系統(tǒng)示出為可變直徑齒輪裝置分別處于具有第 一有效齒數(shù)的第一狀態(tài)和具有比所述第一有效齒數(shù)大的第二有效齒數(shù)的第二狀態(tài)；圖12為示出用于控制圖8A和8B的傳動(dòng)系統(tǒng)中的自適應(yīng)鏈張緊裝置的可行控制 環(huán)的框圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造并操作的傳動(dòng)系統(tǒng)的另選實(shí)施方式的等軸測(cè)視 圖，該傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩個(gè)通過驅(qū)動(dòng)鏈互聯(lián)的可變直徑齒輪裝置；圖14A為圖13的可變直徑齒輪裝置中的其中一個(gè)的等軸測(cè)視圖；圖14B和14C為圖14A的可變直徑齒輪裝置分別在“打開”和“閉合”位置中的等 軸測(cè)視圖，其中沒有限制機(jī)構(gòu)；圖15為圖14B中的標(biāo)以“A”的細(xì)節(jié)的放大，其中增設(shè)有限制機(jī)構(gòu)；圖16A至16D為構(gòu)成圖14A的齒輪裝置的一部分的全基連接件、陽基連接件、陰基 連接件以及組合基本連接件的等軸測(cè)視圖；圖17A和17B分別為圖16A中所示的全基連接件的等軸測(cè)視圖和前視圖；圖18A和18B分別為圖14B和14C的齒輪裝置的一部分的前視圖；圖19A和19B分別為圖16C中所示的其上具有限制連接件的部分基連接件的等軸 測(cè)視圖和前視圖；圖19C為圖19A和19B中所示的若干個(gè)部分基連接件在互連時(shí)的等軸測(cè)視圖；圖20為傳動(dòng)鏈的等軸測(cè)視圖；圖21為圖14A的其上安裝有圖19D中所示的傳動(dòng)鏈的齒輪裝置的一部分的等軸 測(cè)視圖；圖22A為圖13的具有直徑改變機(jī)構(gòu)的齒輪裝置的一部分的等軸測(cè)視圖，該齒輪裝 置處于“閉合”位置中；圖22B為圖22k的具有直徑改變機(jī)構(gòu)的齒輪裝置的一部分的等軸測(cè)視圖，該齒輪 裝置處于“打開”位置中；以及圖23為安裝在圖22A和22B的直徑改變機(jī)構(gòu)上以形成扭矩傳遞聯(lián)接的基連接件 的等軸測(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為可變直徑齒輪裝置以及使用該裝置的可變變速器。
參照附圖和所附說明可更好地理解根據(jù)本發(fā)明的可變直徑齒輪和相應(yīng)的傳動(dòng)系 統(tǒng)的原理和操作?，F(xiàn)在參照附圖，圖1A至3C示出總體上標(biāo)以1000的可變直徑齒輪裝置的基本原 理和操作，該可變直徑齒輪裝置根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造并操作，用于可變速比的傳動(dòng)系統(tǒng) 中。通常來說，可變直徑齒輪裝置1000具有限定旋轉(zhuǎn)軸線的軸1002和繞該軸配置的齒輪齒 組1004。齒輪齒組1004至少包括第一可移位齒輪齒序列1004a和第二可移位齒輪齒序列 1004b，第一可移位齒輪齒序列1004a和第二可移位齒輪齒序列1004b均包括多個(gè)以均勻節(jié) 距隔開的齒輪齒1006。直徑變換器(這里以矩形示意地表示并且在下面進(jìn)一步描述)1008 機(jī)械聯(lián)接到軸1002和齒輪齒輪組1004，以在軸1002與齒輪齒組1004之間傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。直徑變換器1008構(gòu)造成使齒輪齒組1004移位，以改變至少第一和第二可移位齒 輪齒序列1004a和1004b之間的周緣共同伸展度，由此使齒輪裝置在其中齒輪齒組1004形 成具有不同有效齒數(shù)的有效圓柱齒輪的至少兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。因此，舉例來說，在圖1C 中，齒輪齒序列1004a和1004b具有對(duì)應(yīng)于17個(gè)齒輪齒的固定重疊區(qū)域1010以及這里示 出為具有1個(gè)齒重疊的可變重疊區(qū)域1012。結(jié)果是得到具有32個(gè)有效齒的有效圓柱齒輪。 圖2C示出其中區(qū)域1012具有5個(gè)齒重疊的調(diào)節(jié)狀態(tài)，其對(duì)應(yīng)于具有28個(gè)有效齒的有效圓 柱齒輪。圖3C示出其中區(qū)域1012具有8個(gè)齒重疊的完全閉合構(gòu)造，從而給出具有25個(gè)有 效齒的有效圓柱齒輪。有效齒數(shù)范圍可從齒序列之間的零重疊的狀態(tài)下的最大值下降至對(duì) 應(yīng)于完全閉合(使得齒序列中的一個(gè)或者多個(gè)自身閉合)的狀態(tài)的最小值，或者可僅橫跨 該范圍的子集。在該階段，應(yīng)該已經(jīng)明白，本發(fā)明具有非凡的優(yōu)點(diǎn)。具體而言，通過在至少兩個(gè)齒 輪齒序列之間采用可變重疊，本發(fā)明提供可變的有效齒數(shù)，同時(shí)允許在每個(gè)狀態(tài)下繞有效 圓柱齒輪的整個(gè)外周連續(xù)齒式接合。從下列的詳細(xì)說明和實(shí)施例將更清楚本發(fā)明的這個(gè)及 其它優(yōu)點(diǎn)。這里，限定在本文的說明書和權(quán)利要求書中使用的一些術(shù)語會(huì)有所幫助。首先，對(duì) “有效圓柱齒輪”進(jìn)行說明，“有效圓柱齒輪”是指能夠提供與單一或者復(fù)合圓柱惰輪進(jìn)行連 續(xù)齒式接合的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的各個(gè)齒輪序列之間通常具有間隔，如圖1A和1B中所示。然 而，當(dāng)一起使用時(shí)，如圖1C所示，他們?cè)试S繞齒輪裝置的整圈連續(xù)接合。注意，本發(fā)明可有 利地用于基于直接接合的變速器和基于鏈的變速器，如以下的詳細(xì)說明。然而，即使在基于 鏈的實(shí)施中，也會(huì)認(rèn)為將惰輪稱作可用于限定齒輪裝置1000的幾何特性的理論結(jié)構(gòu)是有 所幫助的?！岸栎啞痹诒疚闹惺菢?gòu)造為用于與齒輪裝置1000進(jìn)行齒式接合的任何齒輪。術(shù)語 “惰輪”用于表明其中惰輪為齒輪系中的中間部件的典型布置，但不排除“惰輪”直接連接到 動(dòng)力輸入或者動(dòng)力輸出軸的可能。惰輪可以是簡(jiǎn)單的惰輪，即，實(shí)施為具有足夠?qū)挼凝X以接 合多個(gè)齒序列的標(biāo)準(zhǔn)齒輪。作為選擇，對(duì)于一些實(shí)施方式，會(huì)需要“復(fù)合惰輪”，在該“復(fù)合 惰輪”中，兩個(gè)或者更多個(gè)齒輪安裝成與共用的惰輪軸一起旋轉(zhuǎn)。構(gòu)成復(fù)合惰輪的齒輪通常 相同且同相(即，使它們的齒對(duì)準(zhǔn))，但是如果在齒序列之間實(shí)施對(duì)應(yīng)的相位差，則可以實(shí) 施為不同相(非對(duì)準(zhǔn)齒)齒輪。術(shù)語“齒輪齒”和“齒輪”本文一般用于指旋轉(zhuǎn)體上的任何及所有形成物和該對(duì)應(yīng) 的旋轉(zhuǎn)體，該旋轉(zhuǎn)體被構(gòu)造成用于與另一個(gè)齒輪上的對(duì)應(yīng)形成物或與鏈中的連接件接合，以提供該旋轉(zhuǎn)體與其它齒輪或者鏈之間的確定接合。這樣限定的術(shù)語一般是指齒輪、嵌齒 輪和各種鏈輪以及它們的對(duì)應(yīng)齒。涉及到了具有“均勻節(jié)距”的各齒輪齒序列中的齒輪齒。這里的“均勻節(jié)距”通過 在齒輪裝置1000的可變直徑的的整個(gè)范圍上與給定的惰輪或者鏈嚙合的能力而在功能上 限定。注意，“節(jié)距”的幾何限定并非不重要，因?yàn)辇X序列的曲率半徑在各狀態(tài)之間變化，因 此相鄰齒的齒尖之間的距離通常根據(jù)齒輪裝置的調(diào)節(jié)而變化。另外，相鄰齒之間的角節(jié)距 必定根據(jù)齒序列的徑向位置的變化而變化。作為非限制性的示例性幾何限定，在一些情況 下，可能有利的是，在齒輪裝置的調(diào)節(jié)期間保持相鄰的齒輪齒的幾何中心(限定為標(biāo)準(zhǔn)節(jié) 圓與齒的中心線的交點(diǎn)) 之間的恒定距離。然而，各種可選實(shí)施方式同樣可提供能夠與給 定的惰輪在可變直徑的整個(gè)范圍上嚙合的期望功能，因此也落入根據(jù)本發(fā)明的“均勻節(jié)距” 的限定中。涉及到了各狀態(tài)下的齒輪裝置1000中的“有效齒數(shù)”。任何給定狀態(tài)下的有效齒 數(shù)都是以繞旋轉(zhuǎn)軸線的相鄰齒之間的以弧度為單位的角節(jié)距除2 ji所得。在直觀術(shù)語中， 有效齒數(shù)對(duì)應(yīng)于在功能與齒輪裝置1000的當(dāng)前狀態(tài)類似的簡(jiǎn)單齒輪中的齒數(shù)。在其中各 齒輪齒序列的齒與其它齒同相對(duì)準(zhǔn)的大多數(shù)情況下，有效齒數(shù)僅為當(dāng)沿軸線突出時(shí)結(jié)合齒 輪齒組的齒數(shù)。涉及到了 “齒輪齒序列”。其一般是指任何齒條、鏈或者其它在其各種不同狀態(tài)下 繞齒輪裝置的外周保持齒之間需要的間隔的其它支撐結(jié)構(gòu)。最后關(guān)于定義，涉及到了兩個(gè)齒輪齒序列之間的“周緣共同伸展度”。周緣共同伸 展度對(duì)應(yīng)于繞有效圓柱齒輪的外周的齒輪齒序列的共同伸展的角范圍，與圓柱的當(dāng)前直徑 無關(guān)。當(dāng)涉及到可變周緣共同伸展度時(shí)，其包括共同伸展減小至零的可能性，即，其中一個(gè) 齒序列提供一個(gè)齒而另一個(gè)齒序列提供下一個(gè)齒，其間無任何重疊。現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖4A至4E，圖4A至圖4E表示示出從齒輪裝置1000的一個(gè)狀態(tài)向另一 個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的序列，在該情況下有效齒數(shù)逐1增加。注意，在可變重疊區(qū)域1012中，齒序列 的齒瞬時(shí)錯(cuò)位(圖4B、4C和4D)，直到它們?cè)谒鼈兊男挛恢弥性俅螌?duì)準(zhǔn)。因此重要的是，該 轉(zhuǎn)換應(yīng)該在齒輪裝置1000的一轉(zhuǎn)的小部分期間進(jìn)行，同時(shí)惰輪或者鏈僅與由該裝置提供 的有效齒輪的其它部分接合。以下將描述用于確保正確的同步轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖5A至5E，這些圖示出了形成齒輪齒組1004的齒序列設(shè)計(jì)的許多非 限定性選擇方案。具體而言，圖5A示出與圖1A至4E的設(shè)計(jì)等同的設(shè)計(jì)，其中兩個(gè)齒序列 1004a和1004b在固定重疊區(qū)域1010處互連，并且均具有自由端，該自由端在環(huán)繞齒輪裝置 1000的可變直徑結(jié)構(gòu)時(shí)形成可變的重疊度，即，當(dāng)形成有效圓柱齒輪結(jié)構(gòu)時(shí)，與另一自由端 具有可變周緣共同伸展度。應(yīng)注意，齒序列可在區(qū)域1010處合并成齒輪齒沿其整個(gè)寬度的 單一齒序列，并且區(qū)域1010的寬度不必是均勻的，并且不必與兩個(gè)單獨(dú)的齒序列1004a和 1004b的組合寬度對(duì)應(yīng)。在圖5A上還標(biāo)記有部位“ a ”，直徑變換器1008的機(jī)械聯(lián)接(以下將描述)連接 到該部位“ a ”。該機(jī)械聯(lián)接在軸與齒輪齒序列1004a和1004b之間傳遞轉(zhuǎn)矩，由此在軸與 聯(lián)鎖齒輪之間提供扭矩傳遞。注意，齒輪齒序列1004a和1004b的齒輪齒的角位置隨著它 們繞軸的角位置而變化。通過對(duì)圖1A、2A和3A進(jìn)行對(duì)比可明顯看出，圖1A、2A和3A中由 齒輪齒序列1004a確定的外周的角范圍變化較大。為此，本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式在齒CN 101849120 A
說明書
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輪齒序列的部位“a ”采用局部機(jī)械聯(lián)接，與部位a相鄰的一個(gè)齒或者多個(gè)齒與其它齒之 間的外周力沿齒輪齒序列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳遞。應(yīng)注意，盡管通常更難以實(shí)現(xiàn)，但是在各需要位 置處的各單獨(dú)齒輪齒與軸的更直接的機(jī)械聯(lián)接也落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖5B示出功能與圖5A的構(gòu)造相同的構(gòu)造，但是在圖5B中，齒輪齒序列1004a在 齒輪齒序列1004b的每側(cè)上對(duì)折因此對(duì)稱地配置。該布置的對(duì)稱性在本發(fā)明的某些實(shí)施中 可能有利。圖5C示出另選布置，其在分開180度設(shè)置的部位a處具有兩個(gè)機(jī)械聯(lián)接以及兩 個(gè)分離的可變重疊區(qū)域，即，具有可變的周緣共同伸展度。在該情況下，齒輪齒序列標(biāo)以 1004a至1004b。當(dāng)配置時(shí)，兩個(gè)部位a保持分開固定的180度，同時(shí)齒輪齒序列端部的重 疊變化以提供可變的有效齒數(shù)。圖5D的布置在功能上與圖5C的布置等同，但是采用附接至各部位a的單一齒輪 齒序列1004a或1004b。圖5E的布置與圖5C的布置類似，但是采用以由120度分開的角度 設(shè)置的三個(gè)部位a，以及三個(gè)可變重疊區(qū)域。在該情況下，齒輪齒序列標(biāo)以1004a至1004f。
在每種情況下，對(duì)于部位a，應(yīng)注意，齒輪齒序列的該部分的運(yùn)動(dòng)不必單純沿徑 向，當(dāng)有效直徑和有效齒數(shù)變化時(shí)，可以具有弧形或者更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)路徑。另外，部位a不 需要必需與具體的齒對(duì)應(yīng)，而是相反地可落在兩個(gè)齒之間。盡管這里示出為沿齒輪裝置1000的軸向并列的兩個(gè)或者更多個(gè)齒條，但是應(yīng)注 意，固定和可變的重疊區(qū)域僅限定為當(dāng)沿軸向所看時(shí)的區(qū)域，并且齒序列實(shí)際上可沿軸線 明顯間隔開。為了沿齒序列的長(zhǎng)度傳遞力，每個(gè)齒序列優(yōu)選實(shí)施為互連的齒輪齒構(gòu)成的齒條， 以保持前述的均勻節(jié)距，同時(shí)適應(yīng)齒輪裝置1000的各種狀態(tài)之間的可變曲率半徑。用于使 齒輪齒互連以形成齒輪齒序列的合適結(jié)構(gòu)包括(但不局限于)齒之間的各種類型的直接鉸 鏈互連，以及可通過側(cè)向銷固定附接到或者連接到各個(gè)齒輪齒元件的各種聯(lián)接鏈型支撐結(jié) 構(gòu)。齒輪齒構(gòu)成的齒條優(yōu)選構(gòu)造成將所述齒條的最大和最小曲率限制到大概需要的范圍 內(nèi)，以適應(yīng)齒輪裝置1000的最大和最小直徑之間的變化。本發(fā)明的某些實(shí)施的具體優(yōu)選特征在于，直徑變換器1008構(gòu)造成在齒輪裝置 1000的各狀態(tài)下將齒輪齒組1004的所有齒輪齒都定位在與軸1002同軸的假想圓柱上。圓 形幾何形狀允許齒輪裝置1000使用在與互補(bǔ)齒輪連續(xù)接合中，并且在基于鏈的傳動(dòng)系統(tǒng) 的情況下，還避免以上討論的現(xiàn)有技術(shù)的非圓形傳動(dòng)元件的缺點(diǎn)。本發(fā)明包含實(shí)現(xiàn)不同所需狀態(tài)之間的齒輪齒組1004的所需運(yùn)動(dòng)的直徑變換器的 任何和所有實(shí)施方式。通過非限定性實(shí)施例將認(rèn)識(shí)到，用于形成可變直徑的帶輪或者其它 圓柱結(jié)構(gòu)的各種已知機(jī)構(gòu)可布置成支撐齒輪齒組1004，由此用作直徑變換器的基座。例如， 授予Yanay的美國(guó)專利No. 5，830，093公開一種帶槽的盤布置，該盤提供一組平行桿的受控 徑向運(yùn)動(dòng)，從而類似于可變直徑的圓柱。如果齒輪齒組1004環(huán)繞該結(jié)構(gòu)纏繞，或者接合在 與所述桿一起運(yùn)動(dòng)的軌道中，則可實(shí)現(xiàn)所需的直徑變化。向軸1002傳遞扭矩或者從軸1002 傳遞扭矩的機(jī)械聯(lián)接可通過將每個(gè)齒序列在合適的位置處錨固到其中一個(gè)桿而被簡(jiǎn)單地 實(shí)施。作為另選的優(yōu)選實(shí)施例，以下將參照采用至少一個(gè)(通常為兩個(gè))基本錐形的元 件的各種實(shí)施來進(jìn)一步描述本發(fā)明，每個(gè)基本錐形的元件與齒輪齒序列中的至少一個(gè)接
10合，使得基本錐形的元件的軸向位移改變至少一個(gè)齒輪齒序列的齒輪齒與軸線的距離。這 里參照?qǐng)D6至7B示意性地示出該第一實(shí)施方式。具體參照?qǐng)D6，示出包括錐形元件1014的直徑變換器的一部分，該錐形元件1014 內(nèi)外呈現(xiàn)為平滑的錐形表面。相對(duì)應(yīng)的齒輪齒序列的每個(gè)齒輪齒1006形成有支撐塊1016， 支撐塊1016具有用于接收錐形元件1014的對(duì)應(yīng)部分的槽1018。齒輪齒1006的軸向位置 通過另外的對(duì)準(zhǔn)特征(未示出)固定，同時(shí)錐形元件1014可軸向移位。當(dāng)錐形元件1014 向內(nèi)(如所示向右)移動(dòng)時(shí)，錐形元件在支撐塊1016的槽1018中插入得更深，致使齒序 列(例如1004a)徑向向內(nèi)移動(dòng)，而向外移動(dòng)(如所示向左)致使齒序列徑向向外展開。槽 1018優(yōu)選實(shí)施有平坦或者低曲率的面向內(nèi)的表面以及較高曲率的面向外的表面，以保持槽 1018與錐形元件1014的齒1006在徑向運(yùn)動(dòng)期間所具有的曲率范圍之間的線性接觸。軸1002(這里為了清楚省略了)與齒序列之間的扭矩傳遞聯(lián)接可通過錐形元件與 其中一個(gè)齒1006之間的銷-槽接合或者通過直接位于軸與其中一個(gè)齒1006之間的單獨(dú)的 徑向滑動(dòng)聯(lián)接來提供。在前一情況下，軸與錐形元件1014之間的聯(lián)接通常通過使來自軸的 銷接合在錐形元件1014的中央圓柱軸環(huán)中的槽1012中來實(shí)現(xiàn)。圖7A示出采用如圖6中所示的一對(duì)相對(duì)的錐形元件1014的直徑變換器1008，一 對(duì)相對(duì)的錐形元件1014 —起使用，以調(diào)節(jié)例如以上的圖1A至5A的齒輪齒序列1004a和 1004b之類的一對(duì)齒輪齒序列(未示出)。圖7A還示出用于控制直徑變換器的操作的控 制系統(tǒng)的附加部件。具體而言，示出有線性致動(dòng)器1022，該線性致動(dòng)器1022用于軸向移 位錐形元件1014，以改變齒輪齒序列的直徑；以及絕對(duì)線性編碼器1024，該絕對(duì)線性編碼 器1024用于確定錐形元件沿軸線的實(shí)際位置。設(shè)置機(jī)械聯(lián)接(未示出)以確保兩個(gè)錐形 元件1014始終對(duì)稱移動(dòng)，S卩，等同但反向運(yùn)動(dòng)。注意，沿軸線的線性位置直接關(guān)系到齒輪 裝置1000的當(dāng)前有效直徑，并且僅設(shè)定為與整數(shù)有效齒數(shù)對(duì)應(yīng)的值。配置軸旋轉(zhuǎn)軸編碼器 1025，以在所有時(shí)間測(cè)量軸1002的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。圖7B示出用于控制直徑變換器1008的該實(shí)施方式的控制環(huán)的示例性實(shí)施方式。 這里，表示齒輪裝置1000的當(dāng)前所需直徑的輸入信號(hào)1026饋送至差分器1028，然后作為輸 入提供給驅(qū)動(dòng)器1030，驅(qū)動(dòng)器1030向線性致動(dòng)器1022產(chǎn)生輸出信號(hào)，由此控制錐形元件 1014的運(yùn)動(dòng)。線性編碼器1024通過差分器1028提供負(fù)反饋，由此實(shí)時(shí)校正錐形元件的位 置，直到所需要的位置與實(shí)際測(cè)量位置精確匹配時(shí)為止。如先前所述，本發(fā)明可應(yīng)用于直接接合的基于齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)和基于鏈的傳動(dòng)系 統(tǒng)。參照?qǐng)D1A至7B的以上說明同樣可應(yīng)用于這些應(yīng)用領(lǐng)域。在該方面，現(xiàn)在參照?qǐng)D8A至 9描述關(guān)于直接接合的基于齒輪的系統(tǒng)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。具體而言，參照?qǐng)D8A和8B，注意，齒輪裝置1000的直徑可變需要齒輪裝置1000的 轉(zhuǎn)軸與和其接合的另一個(gè)齒輪1032之間的距離可變。為了提供距離上的變化，齒輪1032優(yōu) 選安裝在可移位的平臺(tái)上，這里示意性地示出為通過致動(dòng)器1036移位的平臺(tái)1034。致動(dòng)器 1036可以為如這里所示的線性致動(dòng)器，或者可以產(chǎn)生弧形運(yùn)動(dòng)或者提供轉(zhuǎn)軸之間的間隔上 的所需變化的任何其它運(yùn)動(dòng)。編碼器(在該情況下為線性編碼器1038)提供關(guān)于齒輪1032 的實(shí)際當(dāng)前位置的反饋。圖8A示出處于第一狀態(tài)的具有齒輪裝置1000的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中 有效直徑較小且齒輪1032朝向軸1002移位，圖8B示出處于第二狀態(tài)的具有齒輪裝置1000 的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中有效直徑較大且齒輪1032進(jìn)一步遠(yuǎn)離軸1002相應(yīng)地移位。位移的距離標(biāo)以1039。順便地說，應(yīng)注意，齒輪1032自身可任選地實(shí)施為與齒輪裝置1000相似的齒輪 裝置，因此提供增大的傳動(dòng)比范圍，并且部分地偏離軸之間所需的運(yùn)動(dòng)范圍。圖9示出用于控制平臺(tái)1034運(yùn)動(dòng)的控制環(huán)的示例性實(shí)施方式。表示齒輪裝置1000 與惰輪1032之間的軸的當(dāng)前所需間隔的輸入信號(hào)1040饋送至差分器1042，然后作為輸入 提供給驅(qū)動(dòng)器1044，驅(qū)動(dòng)器1044向致動(dòng)器1036產(chǎn)生輸出信號(hào)，由此控制平臺(tái)1034的運(yùn)動(dòng)。 編碼器1038通過差分器1042提供負(fù)反饋，由此實(shí)時(shí)校正平臺(tái)的位置，直到所需要的位置和 實(shí)際測(cè)量位置精確匹配為止。暫時(shí)轉(zhuǎn)至圖10，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，采用齒輪裝置1000的傳動(dòng)系統(tǒng)通常實(shí)施為具有計(jì)算機(jī) 化的控制系統(tǒng)，這里由處理器芯片1046示意性地表示。在最簡(jiǎn)單的情況下，向控制系統(tǒng)的 輸入包括選擇器輸入1048，該選擇器輸入1048表示當(dāng)前請(qǐng)求的傳動(dòng)比；以及輸入1050， 該輸入1050源自于軸編碼器1025，以指示軸1002的當(dāng)前角位置，從而可以在允許的旋轉(zhuǎn) 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)同步傳動(dòng)比變換。確切的角范圍(在該角范圍內(nèi)允許變換)可預(yù)先限定在用于 齒輪裝置1000的各給定狀態(tài)的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的查尋表中，或者可以通過使用合適的限 定公式由控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)地推導(dǎo)出。用于狀態(tài)變換的允許角范圍為齒輪裝置的當(dāng)前直徑的函 數(shù)，并且還可以取決于例如裝置的當(dāng)前角速度之類的其它因素。對(duì)于直接接合的基于齒輪 的傳動(dòng)系統(tǒng)和基于鏈的傳動(dòng)系統(tǒng)，所述角也是明顯不同的?？刂葡到y(tǒng)提供輸出，以控制齒輪 裝置1000的直徑轉(zhuǎn)換和相關(guān)聯(lián)的部件，例如向圖7B的控制環(huán)提供的輸出1026以及向圖9 的控制環(huán)提供的輸出1040。控制系統(tǒng)還優(yōu)選接收由各種其它傳感器產(chǎn)生的輸入，例如線性 編碼器1024和編碼器1038，以提供確認(rèn)傳動(dòng)系統(tǒng)正在適當(dāng)?shù)剡\(yùn)行。在某些情況下，計(jì)算機(jī)化的控制系統(tǒng)可接收各種附加輸入，并且還可配置成執(zhí)行 專用于期望應(yīng)用(該應(yīng)用采用所述傳動(dòng)系統(tǒng))的各種算法。附加或者另選的是，該計(jì)算機(jī) 化控制系統(tǒng)可配置成通過有線或者無線通信與其它計(jì)算機(jī)或者外部系統(tǒng)進(jìn)行通信，例如， 以提供隸屬于與傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的另一個(gè)系統(tǒng)或者裝置的自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)控制。為此可提供另 外的輸入和輸出，例如遙測(cè)輸入1049和遙測(cè)輸出1051?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖11A至12，這些圖類似于圖8A至9的內(nèi)容，但是相反地表現(xiàn)為基于鏈 的變速器的實(shí)施方式。因此，在該情況下，齒輪裝置1000通過驅(qū)動(dòng)鏈1052聯(lián)接，以使齒輪 1054轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪1054自身可為傳統(tǒng)的齒輪或者是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的另一個(gè)齒輪裝置。圖 11A示出處于具有較小直徑的第一狀態(tài)下的齒輪裝置1000，而圖11B示出處于較大直徑的 第二狀態(tài)下的齒輪裝置1000。為了保持驅(qū)動(dòng)鏈1052與兩個(gè)齒輪的可靠接合，而設(shè)置張緊齒 輪1056，該張緊齒輪1056安裝在移動(dòng)平臺(tái)1058上，移動(dòng)平臺(tái)通過致動(dòng)器1060在運(yùn)動(dòng)范圍 1061中移位。編碼器1062測(cè)量平臺(tái)1058的當(dāng)前位置。圖12示出用于控制平臺(tái)1058的運(yùn)動(dòng)的可行控制環(huán)。表示平臺(tái)1058的當(dāng)前所需位 置的輸入信號(hào)1064饋送至差分器1066，然后作為輸入提供給驅(qū)動(dòng)器1068，驅(qū)動(dòng)器1068向 致動(dòng)器1060產(chǎn)生輸出信號(hào)，由此控制平臺(tái)1058的運(yùn)動(dòng)。編碼器1062通過差分器1066提 供負(fù)反饋，由此實(shí)時(shí)校正平臺(tái)的位置，直到所需要的位置和實(shí)際測(cè)量位置精確匹配為止。用于這里所示的基于鏈的傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化控制系統(tǒng)的實(shí)施方式可基本上與 圖10中所示的相同，其中由從編碼器1062的輸入取代從編碼器1038的輸入，由輸出1064 取代輸出1040。為了使說明完整，現(xiàn)在將參照?qǐng)D13至22更加詳細(xì)地描述一個(gè)具體的示例性實(shí)施方式。該非限定性實(shí)施例任意地示出在基于鏈的傳動(dòng)系統(tǒng)的情況下，但是本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員容易明白，該結(jié)構(gòu)可基本等同地應(yīng)用于直接接合的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。圖13至22的實(shí)施方式與上述實(shí)施方式的主要區(qū)別在于直徑變換器的細(xì)節(jié)。具體 而言，在該情況下，直徑變換器基于一對(duì)階梯狀錐形表面，該對(duì)階梯狀錐形表面聚集在一起 或者分開，以改變齒輪裝置的有效直徑和有效齒數(shù)。參照?qǐng)D13，其示出具有兩個(gè)相似的可變直徑齒輪裝置110和110’的實(shí)施方式，可 變直徑齒輪裝置110和110’與其中通過張緊輪160保持張緊的共用的驅(qū)動(dòng)鏈170接合。將 參照?qǐng)D14A至22進(jìn)一步詳細(xì)描述各齒輪裝置的該實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)至圖14A，示出的可變直徑齒輪裝置110包括中心節(jié)段120、兩個(gè)側(cè)節(jié)段130以 及限制裝置150。中心節(jié)段120由17個(gè)連續(xù)的全基連接件121形成，每個(gè)全基連接件均具有沿軸向 的尺寸范圍2W。全基連接件121中的每個(gè)均形成有兩個(gè)齒126A、126B，從而周向形成齒的 兩個(gè)齒列124A、124B。第一側(cè)節(jié)段130由8個(gè)連續(xù)的部分基連接件131形成，第二側(cè)節(jié)段 140也由8個(gè)連續(xù)的部分基連接件141形成，部分基連接件131、141中的每個(gè)均具有沿軸向 的尺寸范圍W。部分基連接件131、141中的每個(gè)均形成有一個(gè)齒136、146，從而在各側(cè)節(jié)段 130、140上分別形成單一的周向齒列134、144。限制裝置150適用于均使基連接件121、131和141互相附接。限制裝置150包括 多個(gè)限制板152，限制板152通過多個(gè)銷154互連。每個(gè)全基連接件121均與6個(gè)限制板 152配合，沿軸向在其每側(cè)上具有3個(gè)，每個(gè)部分基連接件在其一側(cè)上均與3個(gè)限制板152 配合。因此，所有基連接件121、131和141互連。限制裝置還適用于執(zhí)行節(jié)距限制，稍后將 進(jìn)一步詳細(xì)討論該操作。參照?qǐng)D14B，齒輪裝置110示出為處于“打開”位置中，并且為了簡(jiǎn)化的目的而未示 出限制裝置150 (圖14A示出)。在該位置中，第一側(cè)節(jié)段130的最后部分基連接件1318與 第二側(cè)節(jié)段140的最后部分基連接件1418對(duì)準(zhǔn)。因此，可以認(rèn)為第一和最后基連接件121” 12117分別構(gòu)成中心節(jié)段120的第一和第二端122a、122b?？梢哉J(rèn)為最后部分基連接件1318、 1418分別構(gòu)成第一和第二側(cè)節(jié)段130、140的自由端132b、142a，由此自由端132b與中心節(jié) 段120的第二端122a間隔開，自由端142a與中心節(jié)段120的第一端122a間隔開。第一和第二側(cè)節(jié)段130、140適于沿軸向接合，以允許上述沿周向的滑動(dòng)接合，由 此可改變齒輪裝置110的直徑。稍后將參照?qǐng)D15詳細(xì)討論接合機(jī)構(gòu)。因此，參照?qǐng)D14C，齒輪裝置110示出為處于“閉合”位置中，與圖14B—樣為了簡(jiǎn) 化的目的而未示出限制裝置150。在該位置中，第一側(cè)節(jié)段130的最后部分基連接件1318與 第二側(cè)節(jié)段140的第一部分基連接件14^對(duì)準(zhǔn)，第一側(cè)節(jié)段130的第一部分基連接件 與第二側(cè)節(jié)段140的最后部分基連接件1418對(duì)準(zhǔn)。因此，自由端132b與第二端122b相鄰， 自由端142a與第一端122a相鄰。接合機(jī)構(gòu)現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖15，圖15示出了第一和第二側(cè)節(jié)段130、140之間的接合區(qū)域的放大。 由第一側(cè)節(jié)段130提供接合，第一側(cè)節(jié)段130形成有隆起133R，隆起133R適于接收在第二 側(cè)節(jié)段140的對(duì)應(yīng)槽143G內(nèi)。隆起133R由形成在第一側(cè)節(jié)段130的部分基連接件131的 每個(gè)中的突起133構(gòu)成，槽143G由形成在第二側(cè)節(jié)段140的部分基連接件141的每個(gè)中的凹部構(gòu)成。通過隆起133R在槽143G內(nèi)的周向滑動(dòng)，第一側(cè)節(jié)段130適于相對(duì)于第二側(cè)節(jié)段 140周向滑動(dòng)，以允許改變齒輪裝置110的直徑。基連接件結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)至圖16A，圖16示出了構(gòu)成第一側(cè)節(jié)段120的一部分的全基連接件121的等軸 測(cè)視圖。全基連接件121具有沿軸向的尺寸范圍2W。全基連接件121還形成有 沿徑向面向外的頂表面121R0 ； 沿徑向面向內(nèi)的底表面121RI ； 面向正軸向的前表面121F ； 面向負(fù)軸向的后表面121R ； 相對(duì)于中心軸X-X面向C. W.(順時(shí)針)方向的右側(cè)表面121CW ；以及 相對(duì)于中心軸X-X面向C. C. W.(逆時(shí)針)方向的左側(cè)表面121CCW。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，術(shù)語“頂”、“底”、“左”和“右”是基于操作構(gòu)造中的齒輪裝置110的恒定 旋轉(zhuǎn)的專用術(shù)語。因此，下文所稱的方向?qū)⒂芍行妮S線即C.w.、C.C.W.、R0和RI限定。然 而，“前”和“后”方向分別表示正軸向和負(fù)軸向，并且將稱作“前面”和“后面”。全基連接件121的表面121F和121R均分別形成有漸增斜面127F、127R。斜面 127F、127R適用于改變齒輪裝置110的直徑。側(cè)表面121CW和121CCW朝軸線X-X呈錐形。 將參照?qǐng)D18A和18B詳細(xì)討論漸增斜面127F、127R與錐形側(cè)表面121CW和121CCW的作用。全基連接件121形成有兩個(gè)齒126A、126B，齒126A、126B從表面121R0突出，并 適于構(gòu)成齒列124A、124B的一部分，齒列124A、124B又適于在其上安裝至少一部分傳動(dòng)鏈 (圖20所示)。全基連接件121還包括兩組槽128R、128F，槽128F在全基連接件121的正軸線側(cè) 上與壁121CW和121CCW相鄰布置，槽128R在全基連接件121的負(fù)軸線側(cè)上與壁121CW和 121CCW相鄰布置。如前面的圖所示，槽128適于在其中接收限制板152。轉(zhuǎn)至圖16B，示出構(gòu)成第一側(cè)節(jié)段130的一部分的部分基連接件131的等軸測(cè)視 圖。部分基連接件131沿軸向具有尺寸范圍W。部分基連接件131還形成有 沿徑向面向外的表面131R0 ； 沿徑向面向內(nèi)的表面131RI ； 面向正軸向的表面131F ； 面向負(fù)軸向的表面131R; 相對(duì)于中心軸X-X面向C. W.方向的側(cè)表面131CW ；以及 相對(duì)于中心軸X-X面向C. C. W.方向的側(cè)表面131CCW。部分基連接件131的表面131R形成有漸增斜面137R。斜面137R適用于改變齒輪 裝置110的直徑。側(cè)表面131CW和131CCW朝軸線X-X呈錐形。將參照?qǐng)D18A和18B詳細(xì) 討論漸增斜面137R與錐形側(cè)表面131CW和131CCW的作用。部分基連接件131形成有齒136，齒136從表面131R0突出，并且適于構(gòu)成齒列134 的一部分，齒列134又在其上安裝至少一部分傳動(dòng)鏈(圖20所示)。部分基連接件131形成有從前表面131F突出的突起133。因此，部分基連接件131 下文將稱作陽基連接件131，并且第一側(cè)節(jié)段將稱作陽側(cè)節(jié)段130。突起133構(gòu)成適用于接合在陽側(cè)節(jié)段130與第二側(cè)節(jié)段140之間的隆起133R的一部分。陽基連接件131還包括一組槽138，槽138布置成與壁131CW和131CCW相鄰，壁 131CW和131CCW靠近陽基連接件131的負(fù)軸線端定位。如前面的圖所示，槽138適于在其 中接收限制板152。轉(zhuǎn)至圖16C，示出構(gòu)成第二側(cè)節(jié)段140的一部分的部分基連接件141的等軸測(cè)視 圖。部分基連接件141也具有沿軸向的尺寸范圍W。部分基連接件141與陽基連接件131 類似，形成有 沿徑向面向外的表面141R0 ； 沿徑向面向內(nèi)的表面141RI ； 面向正軸向的表面141F ； 面向負(fù)軸向的表面141R ； 相對(duì)于中心軸X-X面向C.W.方向的側(cè)表面141CW ；以及 相對(duì)于中心軸X-X面向C. C. W.方向的側(cè)表面141CCW。部分基連接件141的表面141F形成有漸增斜面147F。斜面147F適用于改變齒輪 裝置110的直徑。側(cè)表面141CW和141CCW朝軸線X-X呈錐形。將參照?qǐng)D18A和18B詳細(xì) 討論漸增斜面147F與錐形側(cè)表面141CW和141CCW的作用。部分基連接件141形成有齒146，齒146從表面141R0突出，并且適于構(gòu)成齒列144 的一部分，齒列144又適于在其上安裝至少一部分傳動(dòng)鏈(圖20所示)。部分基連接件141在其后表面141F處還形成有凹部144。因此，部分基連接件141 在下文將稱作陰基連接件141，并且第二側(cè)節(jié)段將稱作陰側(cè)節(jié)段140。凹部144構(gòu)成適用于 接收陽側(cè)節(jié)段130的隆起133R的槽143G的一部分。陰基連接件141還包括一組槽148，槽148布置成與靠近陰基連接件141的負(fù)軸線 端定位的壁131CW和131CCW相鄰。如前面的圖所示，槽148適于在其中接收限制板152。參照?qǐng)D16D，當(dāng)陽基連接件131與陰基連接件141對(duì)準(zhǔn)時(shí)，S卩，表面131CW與141CW 以及表面131CCW與141CCW分別齊平時(shí)，則陽基連接件131和陰基連接件141形成具有與 圖16A的全基連接件121的構(gòu)造基本類似的構(gòu)造的組合連接件121’。返回至圖14B和14C，可以看到，圖14B中所示的齒輪裝置110僅包括一個(gè)分別由 陽側(cè)節(jié)段130和陰側(cè)節(jié)段140的最后陽連接件1318和最后陰基連接件1418構(gòu)成的組合基 連接件121’。另一方面，參照?qǐng)D14C，陽側(cè)節(jié)段130的所有陽基連接件131與陰側(cè)節(jié)段140 的整個(gè)陰基連接件141對(duì)準(zhǔn)，從而形成八個(gè)組合連接件121’。齒輪的幾何構(gòu)造和節(jié)距限制現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖17A和17B，每個(gè)齒126具有兩個(gè)布置在齒126的C.W.和C. C. W.側(cè) 的、位于齒126的基部處的弧形部129?；⌒尾?29中的每個(gè)均構(gòu)成具有中心點(diǎn)C的假想 圓I的一部分。全基連接件121的C. W.側(cè)上的兩個(gè)圓I的中心點(diǎn)C沿軸線XCT對(duì)準(zhǔn)，而全 基連接件121的C.C.W.側(cè)上的兩個(gè)圓I的中心點(diǎn)C沿軸線Xeew對(duì)準(zhǔn)。軸線Xew*Xeew中的 每個(gè)均基本平行于主軸線X-X。沿一個(gè)基連接件的C.W.和C.C.W.圓的中心點(diǎn)C之間的周 向的距離確定齒輪裝置110的節(jié)距?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖18A和18B，分別示出處于“打開”和“閉合”位置中的齒輪裝置110的 放大部分。在兩個(gè)位置中，由于側(cè)表面121CW和121CCW呈錐形，因此每?jī)蓚€(gè)相鄰的基連接件121之間分別存在間隔dpd”作為選擇，可考慮兩個(gè)相鄰的基連接件126之間的角相對(duì) 于主軸線X-X在從“打開”變換到“閉合”位置的同時(shí)從a變到0。兩個(gè)相鄰的基連接件 之間的間隔防止基連接件121、131和141在直徑變化期間相互碰撞。在各位置中，限定齒輪裝置110的曲率并因此限定中心節(jié)段120、陽節(jié)段130和陰 節(jié)段140中的每個(gè)的曲率的曲率半徑可根據(jù)線曲率線C.L.的半徑確定，曲率線C.L.為表 示所有假想圓I的中心C之間的圓的插值的線。在“打開”和“閉合”這兩個(gè)位置中，全基連接件121需要布置成使一個(gè)全基連接 件121的C. W.側(cè)上的圓I與相鄰的全基連接件121的C. C. W.側(cè)上的圓I對(duì)準(zhǔn)，即，這些圓 I的中心C重合。這提供了沿每?jī)蓚€(gè)中心C之間的周向的距離基本相同。保持中心C之間 相同的距離是齒輪裝置110的操作所必需的，這是因?yàn)辇X輪的齒126、136和146適于在其 上接收具有恒定節(jié)距的傳動(dòng)鏈(圖20所示)。然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在通常情況下，S卩，在無限制的情況下，在直徑變化期間，基連接 件將趨于移位，使得圓I的中心C彼此錯(cuò)位。限制裝置150適于保持恒定的節(jié)距，S卩，保持 中心C重合，如現(xiàn)在將參照?qǐng)D19A至19C進(jìn)行的說明那樣。限制板152形成有兩個(gè)孔153c.ff.和153c.c.ff.、兩個(gè)嵌齒部155c.ff.和155c.c.w.以及兩 個(gè)附接部157,ff.和157c.c.w.。限制連接件152沿軸向具有厚度t。限制連接件152示出為 安裝在陰基連接件141上，從而使其附接部157e.w.和157e.e.w.接收在陰基連接件141的槽 148內(nèi)。在該位置中，孔153c.w.和153c.c.w.的中心與由齒146的弧形部129限定的假想圓I 的中心C對(duì)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)至圖19C，陰基連接件141:至1413上均分別安裝有三個(gè)限制板152la至152lc、 15223至1522c以及152%至1523。，三個(gè)限制板之間沿軸向具有間隔t。因此，當(dāng)限制板152互 連時(shí)，限制板152lb和152:。接收在第二陰連接件1412的限制板152^至1522。的間隔t內(nèi)。 在該位置中，安裝在第一陰基連接件上的限制板152的嵌齒部155ie.w.與安裝在第三陰 基連接件1413上的限制板152的嵌齒部1553c.c.ff.嚙合。另外，當(dāng)限制板152通過銷154互連時(shí)，銷154卜2和1542_3的中心軸線分別與孔 153lc.ff.和1532aaw以及1532aw.和1533aaw對(duì)準(zhǔn)。這從而導(dǎo)致與圓I的中心C對(duì)準(zhǔn)。還應(yīng) 認(rèn)識(shí)到，限制裝置150因此能夠保持恒定的節(jié)距P，而與齒輪裝置110的各節(jié)段120、130和 140所采用的形狀和曲率無關(guān)。轉(zhuǎn)至圖20，示出的標(biāo)準(zhǔn)雙傳動(dòng)鏈170包括一組鏈板171至174和一組輥176A和 176B，輥176,和176B相應(yīng)地安裝在本身已知的一組保持銷177上。各保持銷177的軸線Y 并因此各輥176a、176b的軸線Y之間保持稱作節(jié)距P的固定距離。節(jié)距P在整個(gè)傳動(dòng)鏈170 上基本保持恒定?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖21，傳動(dòng)鏈170示出為安裝在齒輪裝置110的一部分上。在該位置中， 傳動(dòng)鏈170的輥176的中心軸線Y、齒126的圓I的中心C、限制板152的孔153以及連接 銷154的軸線X全部沿共有的軸線對(duì)準(zhǔn)。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，由于節(jié)距P基本保持恒定，因此，齒 輪裝置110始終“配合”傳動(dòng)鏈170。直徑改變轉(zhuǎn)至圖22A和22B，示出的直徑改變機(jī)構(gòu)180包括兩個(gè)錐形部件182A和182B，錐形部件182A和182B上分別適于在其徑向外部R0上安放齒輪裝置110。錐形部件182中的每個(gè)均形成有基部184和錐形漸增斜面186。各部件一體形成有筒狀連接器181，筒狀連接 器181具有適于在其中接收驅(qū)動(dòng)軸的孔183，以由此旋轉(zhuǎn)。當(dāng)齒輪裝置110安放在直徑改變機(jī)構(gòu)180上時(shí)，各節(jié)段120、130和140的各基連 接件121、131和141分別安放在漸增斜面186上，使得其漸增斜面127、137和147與漸增 斜面186配合。在圖22A中，齒輪裝置110示出為位于與圖14C中所示的位置對(duì)應(yīng)的基本“閉合” 的位置中。在該位置中，錐形部件182的基部184彼此隔開距離，基連接件121、131和141 與軸線X-X相鄰地定位(位于對(duì)應(yīng)于R = D2/2的距離)。還應(yīng)看出，由于錐形部件182A和 182B之間的距離1\，因此基連接件121、131安放在與基部184隔開的位置中的漸增面186上。轉(zhuǎn)至圖22A，為了增加齒輪裝置110的直徑，錐形部件182更靠近在一起，使其基 部184之間的距離為T2，從而基連接件121、131和141被迫“向上爬”，S卩，徑向向外移位。 這又導(dǎo)致齒輪裝置110的直徑增大。因此，如圖22B所示，齒輪裝置110處于與圖14B中所 示的位置對(duì)應(yīng)的基本“閉合”的位置中。在該位置中，基連接件121、131和141更遠(yuǎn)離軸線 X-X定位(位于對(duì)應(yīng)于RzD/2的距離)。還應(yīng)看出，由于錐形部件182A和182B之間的基 本較小的間隔T2，因此基連接件121、131安放在與基部184相鄰的位置中的漸增面186上。為了減小齒輪裝置110的直徑，需要基本相反的操作，即，使錐形部件182進(jìn)一步 分開，使其基部184之間的距離為1\，從而基連接件121、131和141被迫“向下爬”，即，徑向 向內(nèi)移位。與直徑增大時(shí)相反，在直徑減小期間，基連接件121、131和141借助安裝在齒輪 裝置110上的傳動(dòng)鏈170的壓力而被迫徑向向內(nèi)。這里還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，通過使用以上公開的直徑改變機(jī)構(gòu)180，齒輪裝置110可基于錐 形部件182的基部184之間的距離T而呈現(xiàn)出多種直徑。因此，例如，可通過每次一個(gè)增量 來增大/減小該直徑。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，錐形部件182的漸增斜面186和基連接件121、131和141的漸增斜面 127、137可分別為各種對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)。另外，錐形部件182相對(duì)于彼此的取向以及它們的操作 (電動(dòng)、液力等)方式可以如常用實(shí)踐中已公知的那樣改變。操作現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖23，在錐形部件182通過驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，扭矩需要從錐形部件182傳遞 到齒輪裝置110。因此，直徑改變機(jī)構(gòu)180還用作扭矩傳遞機(jī)構(gòu)。為此，各錐形部件182還形成有在其第一閉合端185i和第二閉合端1852之間沿著 徑向延伸的引導(dǎo)槽185。其中一個(gè)基連接件121L形成有延長(zhǎng)伸展部125A和125B，以形成 桿，伸展部125足夠長(zhǎng)，以被接收在引導(dǎo)槽185內(nèi)。伸展部125還被設(shè)計(jì)成截面幾何形狀與 引導(dǎo)槽185的截面幾何形狀對(duì)應(yīng)。操作時(shí)，在驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，錐形部件182設(shè)定為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于伸展部125接收在 引導(dǎo)槽185內(nèi)，因此錐形部件182的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使基連接件121L進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣，由于 所有基連接件121、131和141通過限制裝置150互連，因此，基連接件121L的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使 整個(gè)齒輪裝置110旋轉(zhuǎn)。參照?qǐng)D22A和22B，如前所述，在改變齒輪裝置110的直徑時(shí)，基連接件121、131和 141被迫“爬上”或者“爬下”錐形部件182的漸增斜面186。然而，齒輪裝置110在兩個(gè)方向上的“攀爬”受到閉合端185i和1852的限制。因此，當(dāng)增加齒輪裝置110的直徑時(shí)，基連 接件121L僅能夠“爬上”至其R0表面抵靠閉合端185:所在的位置，當(dāng)減小齒輪裝置110的 直徑時(shí)，基連接件121L僅能夠“爬下”至其RI表面抵靠閉合端1852所在的位置。限制基連 接件121L的運(yùn)動(dòng)反映在所有齒輪裝置110上，因此提供對(duì)其直徑的限制。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，引導(dǎo)槽185的長(zhǎng)度可確定為與齒輪裝置110的基連接件121、131和141 的數(shù)量對(duì)應(yīng)，并且可設(shè)計(jì)成允許至少處于“打開”位置中的第一和第二節(jié)段130、140之間的 齒136、146的期望數(shù)量的重疊。另外，引導(dǎo)槽185可設(shè)計(jì)成防止齒輪裝置110呈現(xiàn)超過其 最大直徑的直徑，即，保持分別處于“打開”位置中的至少第一和第二節(jié)段130、140之間的 一個(gè)齒136、146重疊。組合操作應(yīng)認(rèn)識(shí)到，齒輪裝置110通過適當(dāng)?shù)馗淖兯玫凝X的形式可用在根據(jù)本發(fā)明的傳 動(dòng)系統(tǒng)的任何和所有構(gòu)造中，包括如上參照?qǐng)D8A至9所示的直接接合的齒輪變速器和如上 參照?qǐng)D11A至12所示的基于鏈的傳動(dòng)系統(tǒng)。另外，如上所述，這些系統(tǒng)均可利用根據(jù)本發(fā) 明的單一齒輪裝置或者根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)或者更多個(gè)齒輪裝置來實(shí)施?，F(xiàn)在參照?qǐng)D13，所示的變速組件100包括兩個(gè)可變直徑的分段齒輪裝置110和 110’、兩個(gè)直徑改變機(jī)構(gòu)180和180’、傳動(dòng)鏈170、張緊輪160、調(diào)節(jié)裝置190以及兩個(gè)軸S 和S，。在組裝時(shí)，錐形部件182安裝在驅(qū)動(dòng)軸S上，錐形部件182S’安裝在從動(dòng)軸S’上。 齒輪裝置110、110’分別安放在對(duì)應(yīng)的錐形部件182和182’上。傳動(dòng)鏈170安裝在齒輪裝 置110、110’上，張緊輪160放置成在傳動(dòng)鏈170中提供張緊。調(diào)節(jié)裝置190包括主軸192，并且形成有鉸接連接至直徑改變機(jī)構(gòu)180的臂194。 調(diào)節(jié)裝置190適于將錐形部件182拉開，或者使它們更靠近在一起，從而改變齒輪裝置110 的直徑。這通過使臂94沿軸向移位來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)具體設(shè)計(jì)(未示出)，直徑調(diào)節(jié)裝置190還可以以類似方式(S卩，使用臂 194’(未示出))連接至第二齒輪裝置110’，由此在第一齒輪裝置110的直徑變化時(shí)使第二 齒輪裝置110’的直徑保持相應(yīng)的變化。然而，容易認(rèn)識(shí)到，齒輪裝置110、110’中的每個(gè)均可分別裝配有單獨(dú)的調(diào)節(jié)裝置 190、190’，以允許每個(gè)齒輪裝置110、110’與另一個(gè)齒輪裝置無關(guān)地改變其直徑。這樣又可 提供各種傳動(dòng)比。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，上述說明僅作為一個(gè)示例，在如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍 內(nèi)許多其它實(shí)施方式也是可行的。
權(quán)利要求
一種用于在可變速比傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的可變直徑齒輪裝置，該可變直徑齒輪裝置包括(a)限定旋轉(zhuǎn)軸線的軸；(b)繞所述軸配置的齒輪齒組，所述齒輪齒組至少包括(i)第一可移位齒輪齒序列，該第一可移位齒輪齒序列包括多個(gè)以均勻節(jié)距間隔開的齒輪齒；和(ii)第二可移位齒輪齒序列，該第二可移位齒輪齒序列包括多個(gè)以所述均勻節(jié)距間隔開的齒輪齒；以及(c)直徑變換器，該直徑變換器機(jī)械聯(lián)接到所述軸和所述齒輪齒組，從而在所述軸與所述齒輪齒組之間傳遞轉(zhuǎn)矩，所述直徑變換器被構(gòu)造成使所述齒輪齒組移位，從而改變至少所述第一齒輪齒序列和所述第二齒輪齒序列之間的周緣共同伸展度，由此在下列狀態(tài)之間變換所述齒輪裝置(i)第一狀態(tài)，在該第一狀態(tài)下，所述齒輪齒組被配置成提供具有第一有效齒數(shù)的有效圓柱齒輪；以及(ii)第二狀態(tài)，在該第二狀態(tài)下，所述齒輪齒組被配置成提供具有比所述第一有效齒數(shù)大的第二有效齒數(shù)的有效圓柱齒輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述直徑變換器還構(gòu)造成使所述齒輪齒組移位， 從而改變至少所述第一齒輪齒序列和所述第二齒輪齒序列之間的周緣共同伸展度，以將所 述齒輪裝置有選擇地變換到多個(gè)中間狀態(tài)中的每個(gè)狀態(tài)，所述多個(gè)中間狀態(tài)均提供有效圓 柱齒輪，該有效圓柱齒輪具有采取所述第一有效齒數(shù)和所述第二有效齒數(shù)之間的值的對(duì)應(yīng) 整數(shù)有效齒數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述直徑變換器構(gòu)造成在所述第一狀態(tài)和所述 第二狀態(tài)中的每個(gè)狀態(tài)下將所述齒輪齒組的所有所述齒輪齒定位在與所述軸同軸的假想 圓柱上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述齒序列中的每個(gè)齒序列都被實(shí)施為互連的 齒輪齒構(gòu)成的齒條，從而保持所述均勻節(jié)距，同時(shí)適應(yīng)所述第一和所述第二狀態(tài)之間的可變曲率半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述直徑變換器通過單一的機(jī)械聯(lián)接在所述第 一和所述第二齒輪齒序列與所述軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述直徑變換器通過繞所述軸在角度上間隔開 的分離的機(jī)械聯(lián)接在所述第一和所述第二齒輪齒序列與所述軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述齒輪齒組具有單一區(qū)域，該單一區(qū)域在所述 齒輪齒序列之間具有可變的周緣共同伸展度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述齒輪齒組具有多個(gè)區(qū)域，該多個(gè)區(qū)域在所述 齒輪齒序列之間具有可變的周緣共同伸展度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述直徑變換器包括與所述齒輪齒序列中的至 少一個(gè)接合的至少一個(gè)基本錐形的元件，使得所述基本錐形的元件的軸向移位改變所述至 少一個(gè)齒輪齒序列的所述齒輪齒與所述軸線的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述基本錐形的元件具有階梯狀錐形表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述基本錐形的元件具有平滑的錐形表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述直徑變換器包括至少一對(duì)帶槽的盤和多個(gè) 銷，所述至少一對(duì)帶槽的盤與所述軸關(guān)聯(lián)，所述多個(gè)銷與所述齒輪齒序列中的至少一個(gè)關(guān) 聯(lián)，并且接合在所述槽中，所述帶槽的盤構(gòu)造成使所述帶槽的盤的圍繞所述軸線的相對(duì)旋 轉(zhuǎn)改變所述至少一個(gè)齒輪齒序列的所述齒輪齒與所述軸線的距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述直徑變換器包括傳感器，該傳感器配置成 產(chǎn)生表示所述可變直徑齒輪裝置的有效直徑的輸出，所述直徑變換器響應(yīng)于所述輸出而調(diào) 節(jié)所述齒輪齒組，以提供具有整數(shù)有效齒數(shù)的有效圓柱齒輪。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述直徑變換器包括(a)傳感器，該傳感器配置成產(chǎn)生表示所述軸的當(dāng)前角位置的輸出；以及(b)控制器，該控制器響應(yīng)于所述輸出，以在所述軸位于允許的角位置范圍內(nèi)的同時(shí)有 選擇地執(zhí)行所述變換。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置還包括(a)惰輪，該惰輪配置成用于圍繞惰輪軸旋轉(zhuǎn)，所述惰輪包括多個(gè)構(gòu)造成用于接合所述 齒輪序列的齒輪齒；以及(b)惰輪移位器，該惰輪移位器與所述惰輪軸關(guān)聯(lián)，并且構(gòu)造成移動(dòng)所述惰輪軸，從而 在所述有效齒數(shù)改變的同時(shí)保持所述惰輪與所述齒輪齒組的接合。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置還包括鏈，該鏈配置成與所述齒輪齒組的多個(gè) 齒輪齒接合，從而在所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)之間的變換期間保持與所述齒輪齒的驅(qū) 動(dòng)接合。
全文摘要
一種用于在可變速比傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的可變直徑齒輪裝置包括齒輪齒組，該齒輪齒組繞限定旋轉(zhuǎn)軸線的軸配置。所述齒輪齒組包括至少兩個(gè)可移位齒輪齒序列，每個(gè)可移位齒輪齒序列均包括多個(gè)以均勻節(jié)距間隔開的齒輪齒；以及直徑變換器，其機(jī)械聯(lián)接到所述軸和所述齒輪齒組。直徑變換器配置成在所述軸與所述齒輪齒組之間傳遞轉(zhuǎn)矩，并且配置成使所述齒輪齒組移位，以改變齒輪齒序列之間的周緣共同伸展度。具體地，直徑變換器在其中齒輪齒組配置成提供具有不同有效齒數(shù)的有效圓柱齒輪的至少兩種狀態(tài)之間變換齒輪裝置。該齒輪裝置可與另一個(gè)齒輪直接接合地使用或者作為基于鏈的傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分。
文檔編號(hào)F16H55/30GK101849120SQ200880114627
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
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