角度可變的齒輪系統的製作方法

2023-04-29 21:56:41

專利名稱：角度可變的齒輪系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及齒輪傳動及常速萬向接頭，特別涉及用以下方式直接連接兩根軸的齒輪系統，在這種方式中，轉動從驅動軸傳輸至從動軸，同時還允許軸的軸線間的相交角度離開180°直線而在整個相對寬和連續的角度範圍內變化(例如±40°)。
背景技術：
幾個世紀以來，內、外齒輪和正齒輪曾用於相互連接處於直線對準和平行軸線上的軸，而斜齒輪曾被用於傳輸其軸線在固定的角度下相互相交的軸間轉動力，該固定角度可在從90°至180°的全部範圍內延伸。在本世紀，發展了準雙曲面齒輪以完成涉及軸的相同目的，這些軸不僅在整個很寬的角度範圍內相互相交，而且它們的軸線是偏移的(即非相交的)。對於這樣已知的內、外正齒輪，軸的準直性是一個絕對必要條件；而已知的斜齒輪對和準雙曲面齒輪對是只對齒輪軸線間的一個預定角度特定情況加以設計的。
但是，已知某些特殊的連接和接頭裝置用於抵銷小量的軸非準直性，其中運行期間，在傳輸線對準軸線間的力時，必須經歷小量的角度改變。例如，已知採用在尼尤套筒中的雙齒冠正齒輪以連接軸，它們可經受平行偏移(如，0.04″/1mm)或微小角向非準直性(如，＜1°)的微小相對運動。但是對軸線間每個相當程度的角度改變(如，＞1°)，必須設計和生產全新的配對齒輪組以保證恰當的連接和轉動力的傳輸。
當然，已知非齒輪裝置用以在經受角度改變的同時，在軸間傳輸轉動運動。可能最熟知的這種裝置是萬向接頭，它用於連接汽車中的驅動軸和輪軸。這樣的方向接頭常常製造成兩個小的相交軸的形式，每根軸被相應的軛架所夾持。然而，被這種軛架連接的軸和軸接頭在每個整轉圈的全過程中都不以相同的轉速轉動。因此，發展了常速(「CV」)接頭(如Rzeppa和Birfield)，其中，成角度的軸間的連接點由滾動滾珠提供，在驅動和從動軸的每個轉圈期間，這些滾珠在單獨的軌道中前、後滾動，以便將它們相應的中心總是保持在平分軸間瞬間角度的平面中。
這樣的萬向和CN接頭相當複雜，潤滑相對困難，但這樣的接頭部件的設計和製造公認是對世界範圍汽車工業至關重要的十分特殊和深奧的技術。雖然該CV接頭技術發展良好，但接頭昂貴，包括很多難於生產的零件；且這樣的接頭在它們能傳輸的旋轉速度方面，和在它們能在其中運行的角度範圍方面都受到限制。此外，由這樣的接頭能獲得的旋轉速度受滾動滾珠慣性的限制，因為在每一轉圈中，滾珠運動必須反向。我們的發明在任何技術中都具有寬廣的潛在使用性，其中，在運行期間，運動是在以可變的角度進行相交的軸間傳輸的；如下文最佳實施例的說明所示，我們的發明對CV接頭技術具有特殊的適用性，並對CV接頭技術提供了驚人的改進，為CV接頭的設計提供了驚人簡化和改進的基礎。

發明內容
從其最廣泛的意義來說，我們的發明是具有新型齒輪傳動型式的齒輪系統，用於以下述方式直接連接兩根軸，在這種方式中，它將轉動從驅動軸傳輸至從動軸，同時還允許軸的軸線間的相交角度(「軸角」)改變。這樣的角度改變可位於一個寬廣和連續的整個範圍中，該範圍從伸至180°的兩側(即伸至軸線或處於平行的準直性位置，或處於重合位置的兩側)至某一與180°相差大於2°(如40°)的最佳的最大角。如這裡使用的名詞「最佳的最大角」表示任何角(在任一側不同於180°的任何角)，該角是軸必須能達到的最大相交角，以便令人滿意地傳輸齒輪系統被使用的特殊用途中的轉動力。例如，假定最佳的最大角是40°，可能的活動聯接必須達到在180°直線對準位置的兩側備為40°；而當軸傳輸轉動力時，這將允許軸在80°的全範圍之內相互相對進行角向的調整。
通常，發明應用單獨一對齒輪以便在兩根軸之間傳輸常速，同時允許軸間角度在運行期間改變。在最佳實施例中，軸的軸線能繞共同樞軸點在任何平面相互相對地活動聯接；這通過一種設計加以完成，其中兩個齒輪的節圓尺寸相同，且實際上永遠為同一球上的大圓而存在。按照球形幾何的公理，這些大圓相交於兩點，形成在球表面上的，位於相交的大圓之間的(即，位於齒輪的節圓之間)這對月牙繞該球的表面銘刻出一個巨大的雙紐線(「8字」)。我們相信，由於在配對齒輪間共享的齒接觸點的相對運動在齒輪軸的所有相對角度調整銘刻出相應的雙紐線，兩根軸以常速轉動。
為我們發明的這一主要結構，我們採用具有預定節圓，帶內齒的第一齒輪，然後用帶外齒，且具有與第一齒輪有相等節圓的第二齒輪與其配對。齒輪具有配對齒，它們在兩個區域處於嚙合，兩個區域的中心分開180°且，由於它們的節圓是相同大小的，它們以1∶1比例轉動。
發明也能構造成用兩個外齒輪，以1∶1比例來傳輸旋轉運動，或以不同於1∶1的比例來傳輸旋轉運動。在後一類型結構的所公布的實施例中，齒輪的每個有效節圓相應是兩個尺寸不同的球中相應一個球的大圓，它們共享一個相交點，兩個球中較小的一個或位於較大球之內，或位於較大球之外。但是，在這些實施例中，與普通內或外齒輪傳動裝置的方式相似，齒輪只共享單個嚙合面積。
為使用我們的角度可變的齒輪系統中剛說明的結構中的任一種，公布了四種不同的齒輪齒設計，即圓周/切線(「CT」)設計，菱形上的圓周(「CD」)設計，「月牙」設計和月牙/反向曲線(「L/IC」)設計，下文將對所有設計詳細說明。所有這些設計都允許齒輪的軸線可在整個角度範圍內可變地相交，該角度範圍從180°的兩側算起直至某一最佳的最大角，且所有都共享一個共同特點當從其齒輪的節平面看，在每個配對齒長度方向的齒表面中，至少其中央部份是一個單個圓的弧，而此圓的直徑選成，當所述齒輪以驅動和從動聯繫轉動時，相交軸線能連續地在角度的整個最佳範圍內變化[注齒輪的「節平面」是一個平面，它與其軸平面(包括其軸線的平面)垂直，與其節表面相切]在CT和CD設計中(以及以L/IC組合對中的一個齒輪中)，當從節平面看，每個齒只有中央部份是由單個圓的弧形成的；而在月牙設計中，每個齒表面的整個長度方向曲率是單個圓的弧。
在我們齒輪的最佳設計中，經節選成，當齒輪的軸線以最大最佳角相互傾斜時，每個齒輪的兩個或兩個以上配對齒將在齒輪間共享的每個嚙合面積同時處於嚙合中，如在普遍的齒輪傳動設計一樣，齒厚度選成以確保嚙合中的齒數能安全地傳輸預期的負載。
在CT和CD設計中，當從節平面察看時，每個配對齒的兩個齒表面的中央部份都是相應的弧，它們形成具有預定直徑的單個圓的相對側。
在月牙設計中，形成每個齒表面的整個長度方向曲率的弧也是取自具有預定直徑的單個圓。然而，在月牙設計中，該圓等同於在特定球的表面上形成的特定圓，且其直徑所對的，從該球中心計量起的角度等於齒輪軸線間的最大期望相交角。1∶1裝置的月牙形狀是形成於球上的圓，每個齒輪的節圓是該球上的大圓；而對不同於1∶1的裝置，該圓形成在兩個相交球中較大的一個球上。
CT，CD和L/IC設計最好用於齒輪可在兩個方向驅動或者從動的實施例，因為CT，CD和L/IC齒可不具間隙(即只具有最小的組件容隙)令人滿意地運行。相反，只有當齒輪軸線以最大期望角相交時，月牙齒才沒有間隙。當軸的軸線成180°對準直線時，月牙齒間的間隙增至最大。因此，在大間隙將生產運行問題的場所，月牙設計是不現實的。
對1∶1裝置，齒輪齒的頂部和底部面之間最好製作成具有直邊剖面，因為(a)配對齒不是相互相對地滾動，而是有些像準雙曲面齒輪似的，共享滑移接觸，和(b)直齒邊加長配對齒上的接觸圖型。此外，從下文詳細說明中將清楚，漸開線剖面與CT，CD和L/IC設計相對地是不相容的。
然而，漸開線剖面與月牙設計相當相容，而且對不同於1∶1的裝置，這樣的漸開線剖面是必須的，因為齒除相互滑移通過外，還必須一起滾動。此外，在某些1∶1裝置中，漸開線剖面可能是要求的，在這種裝置中，齒輪不傳輸轉運動，而僅僅是章動(nutate)。
發明的主要齒結構將連同在新型CV接頭結構中發明的不同應用進行詳細說明，這種結構的特點是在所有平面上活動聯接的寬廣角範圍和尺寸、重量的驚人下降，還有潤滑方便的結合。
附圖概述

圖1是本發明的第一裝置提出的用於以1∶1的比例，在一對軸線成可變相交排列的軸之間傳輸旋轉力的一對齒輪的示意和局部剖面圖，齒輪安裝在各自的支架內，而所示的相應軸以它們的軸線成180°直線對準。
圖2是一幅象徵性的局部視圖，只表示了圖1中齒輪系統的齒輪和軸的部份，但所示齒輪軸線成最佳的最大角相交。
圖3A、3B和3C示意地展示了一對轉動配對齒輪的節表面上齒接觸點組之間的相對運動，該對齒輪以圖2通常指示的方式進行布置。
圖4是圖3A、3B和3C中所示相應齒接觸點組之一的其間相對運動的圖形展示。
圖5A是圖1中配對齒輪對的部份示意圖，表示了齒輪以它們相應軸線成180°直線對準，並標出了每個齒輪的順序齒之間的在其節圓上的投影弦中心距離；而圖5B示意地表示了在所選最大最佳角x下可變地相交的(如在圖2)同一對齒輪的一部份，表示當齒輪繞它們的相應軸線轉動時，它們的嚙合齒在修正平面投影中的情況。
圖6是本發明提出的一對齒輪的嚙合齒的局部外形示意圖，視圖取自成180°直線對準齒輪的徑向中心平面。
圖7是本發明的CT設計提出的齒輪齒外形示意圖，所示外形位於其齒輪的節平面。
圖8A，8B和8C是本發明的CT設計提出的一對齒輪的嚙合齒的外形示意圖，所示外形位於修正平面投影，而所示該齒輪對以它們的軸線在最佳的最大角x下相交；圖8A表示齒輪對的嚙合面積中的第一嚙合面積，而圖8B表示時間上同一瞬間的第二嚙合面積；圖8C表示在每個齒輪進一步轉過四分之三周節距離後，示於圖8B中的第二嚙合面積。
圖9A和9B表示本發明的CD設計提出的確定一對齒輪的齒形幾何製圖。
圖10是本發明的CD設計提出的一對齒輪的嚙合齒的外形示意圖，外形示於修正平面投影。
圖11是另一種形狀變化方案提出的另一對齒輪的嚙合齒的示意圖，它適用於本發明的CT或CD設計中的任一種，嚙合齒以外形示於修正平面投影。
圖12示意地表示了CD和CT設計齒要求的十分微小的頂端消除間隙，在圖中十分誇張地展示了頂端消除。
圖13A和13B是本發明的「月牙」設計提出的齒輪齒形狀的示意展示，圖13A展示了確定形成每個齒面的長度方向曲率的圓弧的幾何製圖，而圖13B展示了當齒輪繞在所選最大角下可變地相交的各自軸線轉動時的兩組嚙合齒，齒輪齒的外形又示於修正平面投影。
圖14A和14B是本發明的L/IC設計提出的一對齒輪對的嚙合齒外形的示意展示，該外形示於該齒輪對的修正投影；圖14A中，齒輪的軸線在最佳的最大角下相交，而圖14B中的軸線在20°下相交。
圖15是本發明提出的常速接頭的第一實施例的示意和局部剖面圖。
圖16是本發明提出的常速接頭的另一實施例的示意和局部剖面圖，該實施例最好用於高速和高扭矩的情況。
圖17是兩個常速接頭的示意圖，這些接頭相似於圖15中所示包括於活動聯接驅動軸組件的接頭。
圖18是常速接頭的示意圖，它相似於圖15中所示包括於汽車操縱驅動軸的接頭。
圖19是轉動常速接頭的示意和局部剖面圖，該接頭相似於圖15中所示的接頭，該接頭在圖紙平面內活動聯接，並包括密封套管和潤滑流體。
圖20A和20B是一個裝置中的本發明的齒輪系統又一實施例的兩個示意視圖，用於在不同於1∶1的比例下傳輸轉動力，圖2A是一對內/外齒輪對的頂視圖，該齒輪對支持在以小於180°的角相交的軸上，而圖20B只是此同一對齒輪的端視圖，此時它們的相應軸在180°下直線對準。
圖21是本發明齒輪系統的又另一裝置的示意圖，用於在不同於1∶1的比例傳輸轉動力，該實施例僅採用了外齒輪。
最佳實施例的詳細說明齒輪系統圖1至5B展示了一對旋轉軸相互連接的本發明中第一個的一對齒輪的各種特點。圖1是該第一個裝置的示意和局部剖面圖，固定在杯狀支架12上的內齒輪10用花鍵接合至軸14，而該軸14安裝在支座26的軸頸16中。配對外齒輪20被裝配以轉動第二軸24的輪轂22，而第二軸24則支承在殼體18中以便在一個適當的軸承28中轉動。支座26本身用銷釘30樞軸地安裝在殼體18上以便繞軸線32而轉動。
圖1中，所示軸14和24被布置成它們各自的軸線成180°直線對準。(圖5A中是在該180°直線對準時的齒輪10和20的部份齒)。在該位置下，齒輪10和20的齒以齒輪連接的相同方式嚙合在一起。
包括內構件34和外構件36的球形軸承將配對齒輪10和20保持於合適的嚙合關係。也即，內構件34栓接至軸14的端部，而外構件36則被截獲在輪轂22和齒輪20內側上的唇緣38之間。
圖2象徵性地只表示了圖1所示的齒輪系統的齒輪和軸的部份。但是，圖2中所示軸14和24的各自軸線40，42相交成「最佳的最大角」(即，在傳輸轉動力時，軸的軸線相交變化能達到某一預定的最大軸角x)。
實線表示齒輪20在第一方向繞軸線32樞軸轉動角度x，而點虛線表示在相反方向繞軸線32樞軸轉動角度x。這展示了在轉動力能令人滿意地傳輸的同時，齒輪對樞軸轉動的變化能完成的寬廣的相交角度範圍。在軸的軸線間這樣的可變角度相對運動期間的所有情況下，齒輪10和20在兩個嚙合點保持嚙合，每一個嚙合點中心所在的點是齒輪的節表面與軸線32相交的點。
在圖1至5B中所示的該主要第一裝置中，齒輪10，20當它們各自的軸以1∶1比例轉動時，以相似於已知的齒輪連接方式進行運行，這是由於它們不相互相對轉動。然而，只要它們各自的軸的角度方向可變地調節成不同於180°直線位置(如圖2所示)，則即使齒輪總是以相同速度轉動，齒輪的齒也連續地移入和移出嚙合。
在圖3A，3B和3C中示意地展示了齒輪10，20的齒出入嚙合的相對運動，這三幅圖相應地展示了當軸線40，42相交成某一最佳最大角度x時，繞軸線40，42的相對齒輪轉動的三個不同位置。圖3A，3B和3C表示了，當配對齒輪的齒移入和移出嚙合時，齒接觸點的四個不同的相應組的相對前移。
圖3A中，內齒輪10上的齒接觸點A與外齒輪20上的齒接觸點A′嚙合；而同時，內齒輪10上的齒接觸點C與外齒輪20上的齒接觸點C′嚙合，圖3B表示，在齒輪以1∶1轉過1/4圈之後，每個齒輪上的相同齒接觸點，現在，齒輪10的齒輪齒接觸點D和B與齒輪20的點D′和B′處於嚙合接觸。隨著再一個1/4圈，如圖3C所示，齒接觸點A，A′和C，C′又處於嚙合，但位於與圖3A所示的它們的初始接觸位置相差180°的相對位置。
在圖3A，3B和3C中所有齒接觸點都位於它們相應的齒輪的節圓上；而在幾何上，這些節圓是在同一球面上的各個大圓。所有的大圓在相差180°的兩個位置上相互相交。圖4是圖3A，3B和3C中所示的相應齒接觸點組中一個組之間的相對運動的示意表示，也即，當齒輪10，20在一起轉一個完整圓周時，沿齒接觸點A，A′的相應節圓10′，20′，描繪齒接觸點A，A′的運動。雖然各自的節圓表示在平面投影中，仍能看出，每個齒接觸點描繪雙紐線形圖形(一個在「球形表面上的8字形」)；而這是方向接頭技術中所熟知的，當在兩根活動連接軸之間傳遞常數速度時，這樣的雙紐線運動是必不可少的。
如上所述，圖5A示意地表示了圖1中一對配對齒輪的一部份，當內齒輪10和外齒輪20的相應軸線在180°下成一直線。在這一位置上，相應的節圓10′和20′重合。在重合的節圓上標出的相應為內齒輪齒I1和I2的齒中心44和45，以及相應為外齒輪齒E1，E2和E3的齒中心46，47和48。也標出了相鄰齒中心46，47和齒中心47，48之間的投影弦中心距離PC。
圖5B示意地表示了圖5A中所示的基本相同的齒輪10，20的部份。然而，在圖5B中，所示齒輪在選定的最大最佳角度x之下可變地相交(如圖2所示)，而齒輪齒被表示成每一相應齒輪齒組的節圓柱的修正展開平面投影。平面投影被修正，因此在平面投影上相鄰齒之間的中心距離等於齒中心之間的投影弦距離PC。
如圖5B所示，當齒輪10，20以它們各自的軸線在預定的最佳最大角度x下可變地相交著而一起轉動時，它們的嚙合銜接中心與齒輪所圍繞的，相互相對而樞軸轉動的軸線32重合，而在齒輪間傳送的負載被十個齒所分擔。也就是說，雖然在圖5B中表示的只有五個齒處於嚙合銜接之中，但如上所述(如在圖1中能看到的)，齒輪10，20總是同時相對兩個相距180°定位的嚙合中心而嚙合。
再一次提請特別注意這一事實，即齒輪10，20不是按一般齒輪傳動系統中配對正齒輪和螺旋齒輪的方法相互相對來進行滾動的，一般設計的齒輪齒不適用於我們新型的角度可變齒輪傳動系統，為此我們已發展了獨特的齒輪齒設計。
齒輪齒設計
(a)基本設計要素如上所述，我們的角度可變齒輪傳動系統可用於不同於1∶1的比例下傳輸轉動力。然而，其主要應用之一涉及這種1∶1的裝置，因此以下討論將針對適用於這樣裝置的齒輪齒設計。
請參考圖6，這裡示意地表示了本發明提出的一對齒輪50，52的嚙合齒的局部外形；為清晰起見，外齒輪52並未以剖面表示。齒輪的軸線在180°下成直線對準，且外形取於齒輪的徑向中心平面。所示的兩個外齒輪齒54，55與三個內齒輪齒56，57，58處於完全嚙合中。
由圖6可見，所有齒輪齒的工作表面是直邊的。這是最佳的外形形狀。正如上述，只要當我們齒輪的軸線不在180°的直線位置，同時齒輪以1∶1的比例轉動，齒輪就總是繞著它們兩個共有的嚙合中心移入和移出嚙合。這一運動引起嚙合齒的表面相互相對滑移，且這種滑移方式有些相似於準雙曲面齒輪的嚙合齒之間發生的滑移接觸。最佳的直邊齒表面產生通過嚙合的滑移接觸的全線。此外，如果直邊齒能按照徑向線60而設計，則齒槽形狀(由線62加以表示)是最佳的。
按照我們發明的齒輪齒具有的另一個共同的特點，對此特舉按發明的CT(圓周切線)設計成形的齒輪齒作為例子來加以說明。圖7是CT齒輪64外形的示意表示，該外形被表示在其齒輪的節平面上。與我們發明提出的所有齒一樣，該CT齒包括以下基本結構特點齒64工作表面的位於其徑向中心線68兩側的中央部份66，67是由一個單一圓70的弧形成的，該圓周70的直徑選擇成，當其齒輪與我們發明提出的配對齒輪以驅動和從動關係轉動時，配對齒輪軸線的相交可由成180°直線至擴展在180°線兩側的預選最大的最佳角度的整個角度範圍內連續變化。形成每個TC和CD齒(以及L/IC組合結構的齒中的一個)的兩個工作面中央部份的圓弧是由相同的圓周形成的，然而，當每個月牙齒的兩個工作面也是具有相同直徑的圓弧時，它們不在同一圓周上形成。這些特點在下文將更為詳盡地討論。
此外，在所有我們的設計中，所要求的單一圓的直徑選成以便能確保兩個以上配對齒能繞每個配對齒輪共有的嚙合中心同時處於嚙合。單一圓直徑的選取以及其它參數將在我們發明的四個最佳齒設計的下述說明中另以描述。(b)CT(圓周切線)齒設計正如以上說明以及由圖7所看到的，我們的CT齒輪齒的設計由單一圓周的選取開始。第一步的處理是與齒輪傳動技術中熟知的方法相同的，也即我們齒輪對的尺寸和強度規格一開始是根據角度可變齒輪系統被使用(例如，用作自動輕型卡車的操縱/驅動軸的VC接頭)的應用而加以確定的。齒輪的齒頂圓(最大直徑)可能受限於齒輪傳動必須工作所在的實際空間，而徑節必須選成，齒的法向弦厚度(即，每個齒沿節圓的弦厚度)足以承受嚙合中所有齒數攜帶的最高預定負載。
對此，最好回憶一下，當使用我們的齒輪系統在1∶1比例下傳輸運動時，一對我們的齒輪能處理一對相同尺寸的普通齒輪的負載的兩倍。這是因為我們的齒輪對共有兩個中心相距180°的嚙合面積，因此，它們在嚙合中所具有的齒數是相同尺寸普通齒輪的兩倍，提供法向弦厚度的徑節可選成大大小於通常所要求的。
請再參考圖7，按照適當的齒頂尺寸和徑節的選取，單一圓70用於形成齒的中央部份。圓70具有的半徑R產生一個圓，該圓沿徑向中心線68具有要求的法向弦厚度D。
其次，最好將每個齒輪的長度方向的面寬度擴展成足以保證有兩個以上的齒繞我們齒輪對共有的兩個嚙合中心的每一個而處於嚙合。為完成這一點，最起始的確定是按照特殊應用中要求的角度變化度進行的。例如為特殊運貨車驅動軸設計的萬向接頭可能不大於5°-10°，而在操縱一驅動器中可能甚至要求大於40°的活動接頭。如上所示，我們稱該要求的角度變化度為「最佳的最大角x」。
在圖7所示的例子中，假定最佳的最大角x為40°。在徑向中心線68的兩側標出角度x(由點AB和EF之間的作圖線表示)，因此，點A和E在中心線68的兩側，在齒表面66上度量相應的齒表面角x(在該例中，40°)，而點F和B在齒表面67上度量相同的齒表面角。
然後，通過相應由直線72，73和74，75畫出所構制齒表面延伸部份來擴展相應的齒表面66，67，每條直線畫成與相應的齒表面角點A，E，B，F相切。每條延伸線72，73和74，75相應地從其切點向與軸向中心線76的投影交點延伸，從而完成齒表面延伸部份的構制。在最終的齒形狀中，這些延伸部份的尖端最好如虛線所示的加以倒角。
由於每根延伸線72，73和74，75與畫至其切點的相應半徑線是垂直的，根據簡單的幾何分析，每一所述延伸線和軸向中心線76之間形成的角也等於x(在該例中，40°)。
按照該CT設計而配合的齒，當我們的齒輪以可變相交角而相互連接兩根軸時，將適當地滑入和滑出嚙合。此外，該CT設計還保證，甚至在齒輪軸線以最佳的最大角相交時，在嚙合銜接的齒輪對一個或兩個中心，有兩個以上配對齒攜帶負載。
此外，假如徑節選取成使每個齒輪具有奇數齒，該設計將保證當齒輪以最佳的最大角相交時，繞嚙合銜接的兩個齒輪對中心都有兩個以上配對齒攜帶負載。圖8A和8B示意地展示後一情況，它們表示了按發明的CT設計的一對齒輪的嚙合齒的外形，這些外形表示於修正平面投影，且所示齒輪對在最佳的最大角x下以它們的軸線相交。
圖8A表示按剛如上述的方法設計的CT齒輪對的嚙合面積的第一個例子，而圖8B表示了同一齒輪對在時間的同一瞬間的第二個嚙合面積。同樣為展示起見，假定齒輪齒是按最佳的最大角為40°而設計的。如上所述，這在軸線或是成平行直線排列或重合的位置的兩側各提供擴展40°的角度範圍，從而產生了總共為80°的活動連接。
在圖8A中，外齒輪齒80的中心位於第一嚙合面積的中心，且外齒輪齒80與內齒輪齒81，82接觸。在時間的同一瞬間，在圖8B所示的共有嚙合面積上，內齒輪齒83的中心位於嚙合面積的中心，且內齒輪齒83與外齒輪齒84，85接觸。這樣，當被齒輪對相互連接的軸在最大角下相交時，有6個齒分擔負載。
圖8C表示於圖8B中的第二嚙合面積在每個齒輪進一步轉過四分之三周節距離的瞬間情況。在圖8C所示的時刻，外齒輪齒86的徑向中心線與內齒輪齒87的前表面向右滑移(按圖來看)，沿齒87的後表面向左滑移。同時，內齒輪齒87和外齒輪齒85之間的接觸線沿齒87的前表面向左滑移，沿齒85的後表面向右滑移。
如以上剛指出的，當軸的指向是在最佳的最大角x時，嚙合齒數對所有預定的運行條件而言是最少的嚙合齒數；當軸移入基本成180°直線時，齒輪的齒以連接似的方式全部相互完全嚙合。因此，在最佳的最大角時，假如齒的所選徑節和法向弦厚度是以使嚙合的齒攜帶預期的負載，則在較小的角向指向時，齒輪對將具有相當的強度。
在齒輪傳動領域的普通技術人員，根據我們的齒輪之間的滑移接觸將對齒輪齒面的可能刻痕必須給予特殊考慮表示關注。但是，在考慮我們齒輪傳動系統中可能的刻痕時，必須指出，(a)由於負載被兩個嚙合中的多個齒同時分擔，每個齒上的表面壓力減少，而(b)在每個共有的嚙合中，每個齒的相對齒表面都相應的地處於負載之下。此外，當軸的角度趨近180°時，每對嚙合齒，當它們進入和移出嚙合時，相互相對滑移所通過的齒表面距離也減少。因此，當齒輪間的軸的角度減少時，滑移速度減少，假如在最佳的最大角時齒輪齒間的表面壓力和滑移速度是可接受的話，則刻痕問題的可能性將變得最小。(c)CD(菱形上的圓周)齒的設計可能存在其它方法以確定適合於我們角度可變齒輪傳動系統的齒輪齒設計參數的同時，我們採用一般的幾何設計；而在圖9A和9B中所示的我們CD齒的一般幾何設計進行如下(1)與上述我們CT齒的說明的方法一樣，我們CD齒的設計也是從根據齒輪傳動使用的應用首先確定要求的尺寸和強度規格開始，由此選定合適的齒頂尺寸，徑節，和齒的法向弦厚度。
(2)緊隨這些適當基本參數的最初選定，將齒輪對中的外齒輪的一部分繪製成示於圖9A右手部份的軸向視圖形式。也即，繪製其節圓a的一部分以及至少兩個齒中心b和c。選取通過齒中心b的徑向線d標作「擬凝中的嚙合」中心將外齒輪節圓a的一部分的展開平面投影a』繪製成與徑向線d垂直。
(3)在徑向線d和展開節圓a』的交點標上投影的齒中心b』，作為如上所述的擬凝嚙合的中心。然後，將鄰接齒中心b的第二個齒中心c從最初繪製的節圓a投向展開的節圓a』，並認定為投影的齒中心c』。
(4)其次，繞齒中心b′和c′相應地繪製圓e和f，每個圓的直徑等於在以上(1)中所選徑節確定的法向弦齒厚度。如本領域的普通技術人員所理解的，該直徑也等於齒輪投影周節的一半(如以虛線示於投影齒中心b′和c′之間中點的相同直徑的圓)。
(5)然後，通過擬凝嚙合中心b′按角度x畫出該齒輪對中內齒輪的節圓g的展開平面投影，而所選角度x等於齒輪軸間的最大的要求的相交角度，在展開的節圓g上標出兩個新的齒中心h和i，齒中心h和i所在相隔的距離等於投影的周節，且以嚙合中心b′為中心。繞中心h和i畫出新的圓k和m，每個圓具有與齒圓e和f相同的直徑。
(b)現在參考圖9B，它是開始於圖9A左手部分投影嚙合製圖的繼續。展開的節圓g也是每個齒圓k和m的徑向中心線，而角x(它等於齒輪軸線之間相交的最佳的最大角)則在中心線g的兩側，在齒圓k相對面的每一個面上標出，從而在齒圓k的每一相對面上產生兩個相應的齒面角(為x°的)。然後在齒圓k一側上，相應齒面角的外點o和p之間畫上弦n，再通過齒中心h和弦n繪製二等分線q。
(7)從點O畫切線，該切線與齒圓f的表面切於r點並終止於其與二等分線q的交點S。從點s至弦n的另一端的p點畫第二條線，最終的等腰三角形ops的等邊形成延伸部份的基本形狀，它在齒圓k的一側增加齒輪齒沿軸向方向的長度寬度。現在延伸二等分線q以形成齒的軸向中心線，如圖9B所示，然後從在齒圓k的相對側上的相應齒面角的外點延伸，畫出相同尺寸的三角形，從而完全在相對軸向方向的延伸部份。
(8)然後，按剛說明的方法繞齒中心h繪製的這一顯然為「菱形的圓周」的齒形的外形被用作配對CD對中兩個齒輪的齒形(當從齒輪的節平面上察看時)。當然，如那些精於齒輪設計和製造技術的人幹所理解的那樣，雖然我們最終的CD齒形基本是這一形狀，但對尖端的去除，間隙，邊緣以及表面光滑等的少量修正是必須進行的。
在圖10中示意地展示了一組這樣的嚙合CD齒，其中齒輪繞嚙合中心88而放置，齒輪軸線按所選這40°的最佳的最大相交角而指向。在這一最大角度下，可以看到，三個內齒輪齒90，91，92與兩個外齒輪93，94嚙合。因此，像我們其它的齒設計一樣，與普通齒輪系統相比，在所有時間內，有更多的CD齒處於嚙合以攜帶期待的負載。
(d)CT和CD齒設計的可能改變圖11示意地表面了另一對齒輪的嚙合齒，它們是根據或適用於發明的CT設計或適用於發明的CD設計的進一步形狀變動而提出的。嚙合齒再一次在齒輪繞著以所選的最佳的最大角可變地相交的相應軸而轉動時，在平面投影上梗概地加以展示，而平面投影以圖5B在上文指出的相同方式進行改變。
在這一獨特的方案中，配對對的所相應齒輪具有不同厚度的齒。同樣，該設計是由繪製產生的，在起始的設計步驟中，所選徑節能提供具有最小尺寸和法向弦厚度的齒，但又能適當地攜帶所期待的負載。例如，在圖11中，內齒輪100的CT齒的一部份被布置在所示的投影中；作為舉例，可假定內齒輪100具有約為9釐米(3.5″)的節圓，並一開始選成為一個10節/36齒的齒輪，其法向弦厚度則如形成其CT齒之一的中心的單一圓102所示。內齒輪100齒的周節用CP表示。
其次，從齒輪100上每兩個齒中如以虛線所示的那樣取走一個。這使齒輪100每兩個齒之間的空間等於單一圓102直徑的3倍，而其餘的內齒輪齒104，105，106所在的中心是一開始所選周節的兩倍(即2.cp)。不過，內齒輪齒104，105，106仍保持它們原先的尺寸和形狀(如它們在一個10節/36齒的齒輪中出現的一樣)。
在該方案的下一步，在同樣相隔2.cp的中心上繪製配對外齒輪108的齒。但是，當採用如上所述的CT繪製時，設置的單一圓110(它被用於形成每個齒的中央部份)具有的直徑等於用於形成的內齒輪100的原始齒中央部份的單一圓102直徑的3倍。
當按恰如上述方法繪製的齒輪100，108的嚙合部份布置於如圖11所示的投影中時，其齒輪的軸線以所選的最佳的最大角x(對該例子，x＝40°)相交，能看到不同尺寸的齒能在嚙合關係中一起轉動。此外，按照以上建議的在圖11中作為例子的齒輪100，108的齒輪尺寸參數，從實際效果看，兩個齒輪中每一個成為5-節/18齒的齒輪，但它們保持與原先10一節/36齒齒輪所具有的相同周節及相同的較淺的全深。
從圖11還能看到，兩個加大的外齒輪齒111，112與兩個內齒輪105，106嚙合。因此，該方案對每一嚙合至少提供4個配對齒，也即，正常運行期間，總是有8個齒處於嚙合。
我們的CT，CD和L/IC齒輪共享另一設計特點，即，所有齒輪只要求十分微小的用於間隙的頂端消除。在圖12中以十分誇大的形式，十分示意地展示了這種頂端消除；外齒輪CD齒114的齒面具有其稍加倒角的每個相應延伸部份116，117的上齒頂，該倒角的深度從齒徑向中心線處的零增加至齒面與齒軸向中心線相遇的齒面外邊緣處的最大值。現提供下了要求倒角的一些量的概念；具有外直徑為10釐米(4″)的外CD齒輪的齒要求在它們外邊緣的最大頂端消除約為0.2毫米(0.008″)。
這樣微小的頂端消除在我們齒輪傳動製造期間能簡單地產生。例如，在齒輪在初始時刻被鍛造成「毛坯-但一接近-成品」的形狀的過程中，鍛造的毛坯齒輪可通過CBN研磨進行最後加工，在研磨中採用具有不帶任何頂端消除的配對齒輪形狀的加工工具。(e)月牙齒的設計我們的齒輪系統還包括另一種齒輪齒的設計，它製造簡單，並在某些方面具有特殊的用途。我們稱這種結構為「月牙」是因為每個齒的每個相對工作面的整個長度表面的外形是由一個單一圓的弧形成的，當從齒輪的節平面觀看時，每個齒的兩個工作面的外形產生月牙似的形狀。(幾何上講，一個「月牙」是被球形表面上的兩個相交的大圓所限制的區域。)為了說明我們的月牙設計，將參考圖13A和13B。
圖13A展示了用於確定圓弧的幾何製作，該圓弧形成的每個齒面長度方向的曲率。首先，按照上述對我們的CT和CD齒說明的方式，我們的月牙齒的設計也從最初根據齒輪傳動將被使用的應用確定要求的尺寸的強度的規格開始，由此選擇適當的齒頂尺寸，徑節和齒的法向弦厚度。根據這一資料，進行外齒輪115徑向截面的簡單製作，布置齒頂圓116，齒根圓118和節圓120；再增添幾個齒的外形。
其次，從齒輪中心122在徑向線124，125之間設置預選的最佳的最大角x(在這一例中25°)；在徑向線124，125相交節圓120的兩個相應點127，128之間畫弦126。測量弦126的長度以給出直徑的大小X，該直徑用於產生確定形成齒輪每個月牙形齒的工作表面全長的弧的單一圓。
在示於圖13B的進一步製作中，外齒輪115和配對內齒輪130布置在修正平面投影內(如上文說明的)，齒輪的軸線在預選的最佳的最大角(即25°)下相交，齒輪軸線繞著相交的樞軸軸線由共有的嚙合中心132表示。繞中心132畫出具有直徑為X的圓，該圓的弧形成外齒輪齒134的前面和外齒輪齒13的後面。中心132也用於標記一個外齒的中心，而其餘外齒的中心137，138則沿齒輪115的徑向中心線136以等於預選的周節的連續間距標出。此後，採用相同直徑X的圓，以及採用連續中心137，138等，可製作其它外齒輪齒的前、後面。
相類似，從以1/2周節的距離在嚙合中心132兩側標出兩個點開始，沿內齒輪130的徑向中心線141標出順序的齒中心139，140。然後，採用相同直徑X的圓和採用順序的139，140等，可製作內齒輪130的齒輪齒的前、後面。如齒輪製造領域普通技術人員很快將理解一樣，這種月牙形齒可採用具有內徑為X的中空圓柱形刀具來成形。
根據所示的製作過程，可以看到當齒輪間軸的角度為最大角時，許多月牙形齒(例如，在每個共有的嚙合面積約有10個齒)將在它們相應的兩個面上完全接觸。然而，每個月牙形齒的法向弦厚度沒有其配對齒輪的齒間空間大，因此當軸的角度從其最大指向減少返回至180°直線時，嚙合月牙形齒間的間隙增加，並在軸線達到180°直線時，並在軸線達到180°時，達到具有相當量的最大間隙。因此，我們的月牙形齒結構對於在使用中總是要求最大的間隙的情況是不合適的，也即對那些在正常運行期間，預期的軸轉動反向相當頻繁發生的情況是不適用。(f)組合式月牙/反向曲線(「L/IC」)設計圖14A和14B示意地展示了按照本發明提出的再另一對齒輪的嚙合齒的外形。根據由下述說明將變得明確的理由，我們稱為該結構為月牙/反向曲線組合(「L/IC」)。同樣，齒的外形展示在該齒輪對的修正平面投影上，且此時它們的軸線在最佳的最大角下相交。當然，必須記住，這樣的平面投影僅僅是節表面為球形的真實齒輪的模擬。
根據以上說明的我們的其它齒的設計，示於圖14A和14B的齒最容易藉助製圖來加以說明。對這些L/IC齒，結構的製圖也是從通常的，一開始確定選擇合適的齒頂尺寸，徑節和齒的法向弦厚度，以及齒輪軸將可變地在180°直線的兩側相交的所要求的最大角x開始。
根據這些預選的參數，這兩個齒輪的節圓的平面投形，在相交最大角(在此情況相交於45°角)的情況下被設計；且和CT和CD設計一樣，將齒輪之一的齒中心80』設置於節圓間的相交點上。應用所選的周節P』，將另外的齒中心81』，82』，以及83』，84』，85』和86』相應地標在每個節圓上。接著，按照直徑等於所要求弦厚度D』的相應圓，設計出每個齒的中央部份。也即，採用半徑T等於該弦厚度的一半(即，周節的四分之一)作出每個相應的圓。
然後，第一齒輪的齒按月牙形設計加以完成，每個齒的每個齒面87』，88』，89』90』的全長為圓弧，該圓的中心位於第一齒輪的節圓上，並具有半徑R』，而R=3T=3D2=3P4]]>半徑R』等於所選弦厚度的一又二分之一，也等於周節的四分之三。
第二齒輪的配對齒輪齒繞齒中心80』，81』，82』而形成，其方法與上述我們的CT和CD齒的形成方法相當相似。也即，每個齒表面的每個圓弧中央部份91』，92』設置有兩個軸向擴展部份93』，94』它們相應地與其端部的每一個連接；而每一個相應的擴展部份93』，94』的表面是一條線，(a)該線從圓形中央部份91』，92』的兩個點A』，E』和B』，F』中的相應一個點向外延伸，點A』，E』和B』，F』相對齒的徑向中心線95』，並在相應的預定齒表面角x之下而放置，且(b)該線延伸至與齒的軸向中心線96』的投出交點。還有，像我們的CT設計一樣，在我們的L/IC設計中，每個相應的齒表面擴展部份的表面是與每個齒面的圖形中央部份相切的。
然而，如由圖14A可見，每個相應的齒表面擴展部份93』，94』是一條曲線，其曲率是與圓形中央部份91』的曲率相反的。每個反向曲線擴展部份是一個圓弧，其曲率中心位於其相應的齒表面角線A』，B』和E』，F』的延伸部份上。對齒97』的齒表面擴展部份展示了這樣的製作，其中擴展部份100』，101』，102』和103』的曲率中心相應為點104』，105』，106』和107』。在該製作中，每個擴展部份的半徑R』等於其相應圓形中央部份半徑T的三倍。
圖14B展示了圖14A所示的同一L/IC齒輪對的相同嚙合，但是它們軸線只是在20°，而不是在最佳的最大角下相交。可看到，仍然還有五個齒處於嚙合中。因此，我們的L/IC設計比普通齒輪傳動系統提供了有更多的齒在所有時間內處於嚙合中。
常速接頭雖然我們的齒輪系統能應用於任何在正常運行期間，要求傳輸另件之間的轉動力，且另件的軸線在可變的角度下相交的情況，但其主要應用之一是在涉及萬向和常速(「CV」)接頭的汽車技術。
圖15示意地展示了我們發明提出的CV接頭的第一實施例的局部剖面圖。我們的外齒輪之一150被安裝在輪轂152上，該輪轂152用花鍵結合至驅動軸154的端部，而其配對內齒輪156安裝至杯狀支架158上，該支架158固定在從動軸160的端部。齒輪150和156藉助球形軸承保持嚙合聯繫，該球形軸承包括一個大的滾珠軸承162，它被螺栓163固定於從邊軸160端部上的支架158的中央。滾珠軸承162夾持在罩164中，罩164被截獲在輪轂152的外唇緣166和被輪轂152中的一個合適通道所定位的彈簧環168之間。
為組裝目的，輪轂152的鍵合端被從頭到尾鏜出鍵槽的內徑，而罩164分割成兩個部份。在組裝時(a)將罩164的外半部靠著唇緣166而放置，(b)將滾珠162放在罩164的外半部，(c)圍繞滾珠162而放置罩164的內半部，(d)將彈簧環168放在輪轂152中以夾持罩164，和(e)應用螺栓163以便滾珠162固定至軸160上。
採用這種軸承結構，兩個齒輪的中心總是與滾珠62的中心保持重合，滾珠162相對其罩164在任何方向自由運動；當軸154，160在位於任何平面的軸角度的整個寬廣範圍中可變地相交時，齒輪150，156保持繞兩個嚙合中心的配對接觸。
圖16是發明提出的常速接頭的另一實施例的示意局部剖面圖。在該另一實施例相似圖15的CV接頭的同時，它還包括一個特殊的球形軸承，這種軸承在高速和高扭矩條件下使用是最好的。
內齒輪170固定至杯狀支架172和從動軸173上，而外齒輪175固定至用花鍵接合在驅動軸177的輪轂構件176上，球形軸承的中央部份又包括一個大滾珠178，它被螺栓179固定至支架172和軸173上。還有滾珠178在罩180中運動，而罩180則被夾持在形成於輪轂構件176的適當通道中。然而，在該重載實施例中，滾178不是直接在罩180上運動，而是被許多較小的滾珠182所支承，這些較小的滾珠182被一系列由十分薄的，繞滾珠178在緯度方向放置的環形墊片183所形成的軸承圈載獲在罩180中。為組裝目的，罩180又被分割成兩部份，並用螺栓184(只表示了一個)加以固定。在這種滾珠軸承裝置中，較小滾珠182的分隔組被分別夾持在分隔的緯度軌道中，但這些滾珠仍能自由地縱向滾動。
用於這些CV接頭的我們的齒輪對若干預定的最大的最佳軸角，按以上說明的方法加以設計。在圖16中，所示CV接頭在紙平面中繞樞軸軸線186被活動連接至其最佳的最大角(在該例40°)；為展示該CV接頭的活動連接範圍，還用虛線表示了齒輪175的下端，指示出當它被樞軸轉動至相反方向相同最大角時的齒輪175的位置。
這些CV接頭的球形軸承的潤滑由於鑽通大滾珠及圍繞其表面的適當通道而得到加強(只在圖15中展示了這樣的通道)。還是關於這一方面，本領域的普通技術人員將對此讚賞，即當軸角由於，例如膝杆作用驅動輪的上升和下降引起變化時，輪轂(例如，輪轂152和輪轂構件176必須相對它們相應軸的端部軸向地稍微運動。在這些情況下，截獲在軸177端部和滾178之間的潤滑流體被泵送通過和圍繞球形軸承。
應該指出，如上所述的安裝有滾珠CV接頭能在通過滾珠中心的任何平面內活動聯接。當然，假如所要求的軸角的活動聯接被限制在只有一個平面中(例如，只有左和右，或只有上和下)，則CV接頭就可簡化，例如，簡化成相似於圖1所示實施例的結構。
在許多卡車中，後輪是通過差動器來驅動的，而差動器比卡車傳動裝置的輸出更位於接近地面，包括我們的齒輪系統的驅動軸能用於提供這種卡車的傳動裝置與差動器之間的所要求的活動接頭連接。圖17示意地展示了這種驅動器188，它在兩端各具有相應的我們的齒輪對189，190。齒輪對189的內齒輪192被安裝在杯狀支架193上，它包括底板194，該底板用於與傳動裝置的輸出相連接。齒輪對189的外齒輪195固定在軸188的左手端。相類似，齒輪對190的外齒輪196固定在軸188的右手端，而其配對內齒輪197安裝在固定於軸199的杯狀支架中，軸199能合適地與卡車的差動器相連接。
位於活動聯接軸188上的齒輪對189，190示意地表示成具有各自的滾珠軸承以便將齒輪相互相對而放置。因此，置於圖17的裝置適用於任何下述的使用情況，在那裡要求或者平板194和軸199之一，或者平板194和軸199兩者在多個平面中活動聯接。但是，當該活動聯接軸組件以剛說明的方式用於卡車中時，每個齒輪組的角向指向通常成某一預選角度被固定為簡單的齒輪安裝裝置(類似於圖1中所示的實施例)來支持齒輪。
應該指出，圖17的齒輪裝置所提供的活動聯接包括齒輪對189的最大的最佳角加上齒輪對190的最大的最佳角。因此，該裝置的修正能用於提供令人驚奇的活動聯接接頭。例如，假如軸188的長度為最小(如，兩個軸端有效地按對頭拼接而放置)，且假如每個齒輪對189，190設計成在所有預期的負載下傳輸常速的轉動力，同時它們相應齒輪的軸角可在任何平面一直變至30°，於是；剛才說明的對頭拚接裝置將提供在任何一個平面內最大達60°角的常速活動聯接，同時提供在一個平面內最大達30°的活動聯接協同在任何其它平面內的另為30°的活動聯接。
圖18示意地展示了我們發明應用的另一個例子，它是作為包含汽車操縱驅動器內的常速接頭200(與圖15中所示的相似)。操縱驅動軸201一端用花鍵與普通的驅動法蘭202聯接，而汽車前輪則用螺栓固定在驅動法蘭202上(輪子和螺栓都沒有表示)。操縱驅動軸201的另一端固定在杯架204上，杯架204支承構成CV接頭200的齒輪對的內齒輪206。
外齒輪207固定在驅動軸208的端部，而驅動軸208又在安裝於汽車框架構件210的軸頸(未表示)內轉動。操縱驅動軸201被輪支架212內的軸承(未表示)適當地支承而輪支架212則通過轉向銷214可轉動地與框架構件210連接。當輪支架212被操縱時，大的滾珠軸承216使齒輪206，207之間的軸角得以改變。
此外，在另一熟知的通常裝置中，例如，其中框架構件210被用於上下運動的膝杆作用構件所替換，滾珠軸承216使協同的活動聯接得以在該第二平面進行。在協同的活動聯接在多個平面內進行的這一瞬間，CV接頭200的齒輪對206，206總是繼續共享兩個中心相距180°的嚙合面積，而齒輪則在它們共同以1∶1比例轉動時，以相對章動(nutating)運動而移動。
請注意圖17所示操縱驅動裝置的另外特點；即，它克服了在現有技術中CV接頭操縱驅動的軸中產生的扭矩操縱問題。「扭矩操縱」是技術中採用的名詞，用以描繪轉動接頭產生繞操縱軸的轉向銷的不利的轉動矩的趨勢。這一問題在於圖18的軸設計中，通過轉向銷214與CV接頭200的樞軸軸線的成直線對準而得以避免。由於齒輪206，207共享兩個相距180°而分置的嚙合點，也由於這些嚙合點是與驅動和從動軸之間的樞軸線成直線對準，齒輪以它們1∶1比例的轉動不會產生繞樞軸軸線的力矩；還由於CV接頭200的樞軸軸線與轉向銷的軸線成直線對準重合，齒輪的轉動不會產生繞轉向銷軸線的不利操縱力矩，因而不造成扭矩操縱。
我們的常速接頭的重要特徵之一是與其輕鬆的潤滑有關。圖19是一個轉動常速接頭的示意局部剖面圖，它與圖15中所示的常速接頭相似。該接頭是作為敞開式汽車驅動軸的兩個零件間的活動聯接接頭而進行運行的。在所示的一瞬間，假定軸零件在約為15°的角之下活動聯接，且它們正以高於每分鐘300轉的轉速而轉動。
外齒輪150′安裝在輪轂152′上，它具有一個與敞開式驅動軸零件154′的端部進行花鍵接合的環面狀延伸部份153′。接頭的配對內齒輪156′安裝在杯狀支架158′上，它包括圓周向的唇緣部份159′，並被固定在敞開式驅動軸零件160′的一端。安裝在輪轂152′的環面狀延伸部份153′和杯狀支架158′的圓周向唇緣部份159′之間的是彈膠性套管161′。套管161′的相應端，用金屬薄帶165′貼在延伸部份153′上進行密封，用金屬薄片箍貼在唇緣部份159′上進行密封。杯狀支架158′和彈膠性套管161′相結合從而將接頭機構封閉在一個密封的殼之內。
當旋轉運動從軸零件154′傳輸至軸零件160′時，在密封接頭內的潤滑流體169′被離心力壓至杯狀支架158′的側邊，進入配對齒輪的嚙合齒中。由於我們的整個接頭機構是帶著軸零件一起轉動的，杯狀支架158′的轉動金屬側受空氣冷卻，從而將潤滑液體169′中產生的熱傳導走。此外，金屬薄片箍167′的堅直部分為彈膠性套管161′提供支承以制止潤滑流體的軸向流動和承受離心效應產生的壓力。
如上所述(請參考圖3A，3B和3C)，當成斜角相交的外齒輪150′和內齒輪156′以1∶1比例轉動時，它們的配對齒在它們兩個共享的，位於相距180°的嚙合面積上連續地滑移進入和移出嚙合。也即，當示於圖19的接頭轉過四分之一轉圈時，外齒輪150′的齒150a，150b滑過內齒輪156′配對齒156a，156b的相應面，進入完全嚙合，同時攜帶著在所示位置時壓向它們的潤滑流體。在另一個四分之一周之後，這些齒輪移出嚙合，而齒輪齒之間的空間重又充滿旋轉連接的離心力作用壓縮的潤滑流體。還有，當運行時，這些齒輪齒的滑移運動產生持續的潤滑流體霧，它使密封接頭內的大氣飽和以潤滑滾珠軸承機構。
具有更高的齒輪傳動比的系統我們的齒輪系統也可在高於1∶1的比例下傳輸轉動力。但是，在這樣的裝置中，齒輪不再共享兩個嚙合面積。代之的是，齒輪像在普通齒輪傳動中一樣只共享一個嚙合面積，但它們相應的軸如上所述那樣在整個預定角範圍內相互相對變動時，它們仍然傳輸轉動力。
圖20A和20B是用於在不同於1∶1(例如2∶1)比例下傳輸轉動力的齒輪系統的示意圖。圖20A展示了杯狀支架222夾持的內齒輪220的頂視圖，而支架222固定在軸224的端部。配對外齒輪226成形於軸228的端部，在該圖中，軸228在圖平面中被向上調節至在其180°直線位置之上的相對軸224的最大最佳角x。還用虛線表示了軸228被向下調節至在其180°直線位置之下的相對軸224的相同最大最佳角x時的齒輪226。如以上詳述，當軸角在該全部運動範圍內變動時，齒輪220，226的配對齒保持嚙合。
由於齒輪220，226具有不同尺寸的節圓，它們以不同的速度相互相對轉動。因此，當它們的相應齒面以上述關於1∶1比例的齒輪裝置的方法滑移相互通過時，較小的齒輪226的齒也必須與較大齒輪220的齒輪嚙合於滾動接觸中。在為不同於1∶1比例而設計的裝置中，齒輪齒設置有漸開線剖面以適應在這種裝置中的滾動嚙合。如以上指出的，CT和CD齒的結構最好成形具有直邊齒剖面，因此漸開線剖面不能容易地與這些結構中的任一種結合。這樣，對不同於1∶1比例而言，上述月牙形齒作為齒輪齒是最佳的。
如前面指出的，只有當齒輪軸位於最佳的最大角時，月牙形齒才處於緊密的嚙合；配對齒之間的間隙當軸角減小時不斷地增加，而在軸線(軸角)為180°時達到最大間隙。圖20B是圖20A所示裝置的端視圖，省略除齒輪220，226之外的所有零件，表明(以誇大的空隙)，當齒輪以它們相應的軸成180°直線對準時，產生最大間隙。
在圖21中示意地展示了我們齒輪系統的再另一個裝置，在該裝置中僅使用了外齒輪。雖然兩個齒輪220′，226′都具有外齒，該裝置仍像上面剛討論的方法一樣進行運行。也即，齒輪以不同於1∶1(如2∶1)的比例傳輸轉動力，而當齒輪間的軸角在由預選最大角確定的整個運動範圍內變化時，齒輪的配對齒總是處於嚙合中。此外，由於齒輪220』，226′具有不同尺寸的節圓，它們以不同的速度相互相對轉動，因此，相互嚙合於滾動接觸之中。再說一遍，在為不同於1∶1比例而設計的裝置中，為適應這種滾動嚙合，齒輪齒設置有漸開線剖面，而月牙形結構是最佳的。
還有，齒輪220′，226′的月牙形齒只有當齒輪軸位於最佳的最大角時，才處於緊密的嚙合中，配對齒之間的間隙不斷地增加，並在齒輪間軸角為180°，也即處於圖21所示的聯繫時達到最大。當然，該間隙對有些應用不產生問題，在這些應用中，齒輪被用於主要在轉動的一個方向傳輸力，而我們的齒輪系統能在齒輪軸通過小於180°角的很寬的範圍內進行調節時，被用於傳輸這樣的轉動力。
權利要求
1.一種角度可變的齒輪系統，用於傳輸兩個零件間的轉動力，這兩個零件各自繞兩根在可變角下相交的軸線中的相應一根軸線而轉動，可變的相交角延伸在整個從180°至一個與180°相差大於2°的角的連續範圍內，所述齒輪系統包括-一對具有嚙合配對齒的齒輪；-每個所述齒輪適用於與所述零件的相應之一相連接，並繞所述一個零件的相應軸線轉動；和-所述齒輪對的每個配對齒被成形成，當所述齒輪以驅動和從動聯繫轉動時，所述相交軸線能在整個角的所述連續範圍內改變。
2.如權利要求1所述的齒輪系統，其中，所述齒輪對包括一個內齒輪和一個外齒輪。
3.如權利要求1所述的齒輪系統，其中，所述齒輪對是一對外齒輪。
4.如權利要求1所述的齒輪系統，其中，每個所述配對齒的長度方向齒表面，從其齒輪的一個節平面看，至少其中央部分是一個單一圓的弧。
5.如權利要求4所述的齒輪系統，其中-所述軸線在可變角下相交，角的範圍為自180°至一個與180°相差大於2°的預定的最佳的最大角；-所述齒輪對是一個內齒輪和一個外齒輪；和-每個齒輪的節圓相應是(a)單一球之一上的大圓和(b)兩個共享一個相交點不同尺寸球中相應一個球之一上的大圓。
6.如權利要求5所述的齒輪系統，其中-所述齒輪的兩個所述節圓都是所述單一球上的大圓；和-所述內齒輪和所述外齒輪的所述配對齒同時在兩個中心相距180°的嚙合面積上處於嚙合。
7.如權利要求5所述的齒輪系統，其中從所述節平面看，所述齒輪中至少一個齒輪的每個所述配對齒的兩個長度方向齒表面的所述中央部分都是相應弧，它們形成具有預定直徑的單一圓的相對側。
8.如權利要求7所述的齒輪系統，其中-每個所述齒表面的每個圓弧中央部分具有兩個軸向延伸部分，它們相應與其相應端部中的每一個端部連接；和-當從所述節平面看時，每個相應延伸部分的表面是一條線，(a)該線從所述的圓形中央部分的兩個相應的一個點向外延伸，這兩個點相對地置於從所述齒表面的徑向中心線算起的，相應的預定齒表面角上，和(b)該線向著與齒的軸向中心線的投射相交點延伸。
9.如權利要求8所述的齒輪系統，其中每個所述相應齒表面延伸部分的表面是一條在其所述相應點與所述圓形中央部分相切的線。
10.如權利要求9所述的齒輪系統，其中每個所述相應齒表面延伸部分是一條直線。
11.如權利要求9所述的齒輪系統，其中每個所述相應齒表面延伸部分是一條曲線，這條曲線與所述圓形中央部分的曲率相反。
12.如權利要求11所述的齒輪系統，其中所述反向曲率是一個圓的弧，該圓的半徑等於所述圓形中央部分半徑的三倍。
13.如權利要求8所述的齒輪系統，其中-當所述軸線位於所述最佳的最大角，每個所述齒通過與所述配對齒輪齒的嚙合連接時；-每個所述相應齒表面延伸部分是一條直線，該直線與它與之嚙合的配對齒的圓形中央部分相切，且延伸至該配對齒圓形中央部分的軸向中心線向外。
14.如權利要求8所述的齒輪系統，其中所述相應的預定齒表面角相互相等。
15.如權利要求14所述的齒輪系統，其中-每個所述齒表面角等於所述最佳的最大角，所述兩條軸線可在該角下相交；和-當所述軸線位於所述最佳的最大角時，每個齒輪有兩個以上所述配對齒將同時在被所述配對齒輪所共享的每個所述嚙合面積上處於嚙合。
16.如權利要求5所述的齒輪系統，其中，從所述節平面看時，所述齒輪中至少有一個齒輪的每個所述配對齒具有月牙形狀，每個齒表面由一個圓弧形成。
17.如權利要求16所述的齒輪系統，其中，當從所述節平面看時，每個所述配對齒是一個圓的弧，該圓的在尺寸上相同於(a)形成在所述單一球之一表面上的圓，和(b)形成在所述兩個相交球中較大之一表面上的圓，所述圓具有直徑，它所對的，從所述球中心開始計量的角等於所述最佳的最大角。
18.如權利要求17所述的齒輪系統，其中，當所述的軸線位於所述最佳的最大角時，每個齒輪有兩個以上所述配對齒同時在被所述配對齒輪所共享的每個所述嚙合面積上處於嚙合。
19.如權利要求5所述的齒輪系統，其中，每個所述配對齒的齒表面是基本為直邊的輪廓。
20.如權利要求19所述的齒輪系統，其中所述直邊齒表面由每個所述齒輪的徑向線元素形成。
21.如權利要求19所述的齒輪系統，其中所述直邊齒表面是花鍵形的，所述配對齒具有從底面至頂面為等寬的邊。
22.如權利要求19所述的齒輪系統，其中所述基本上為直邊的齒表面的上部輪廓包括略為頂端消除的齒冠。
23.如權利要求5所述的齒輪系統，其中每個所述配對齒的齒表面具有漸開線形狀的輪廓。
24.如權利要求1所述的齒輪系統，其中所述軸線在所述預定最大角下可變地相交，該角是45°。
25.一種月牙齒輪系統，用於傳輸兩個零件間的轉動力，這兩個零件各自繞兩根在整個預定連續的角的範圍內相互可變地相交的軸線中的相應一根軸線而轉動，該連續的角範圍從180°延伸至一個與180°相差大於2°的最佳的最大角，所述齒輪系統包括-一對齒輪，該對齒輪具有至少共享一個嚙合面積的配對齒，每個所述齒輪適用於轉動相應的一個所述零件；和-當從其齒輪的節平面看時，至少有一個所述齒輪的每個所述配對齒的齒表面具有月牙形狀，每個所述齒表面成形成一個單一圓的弧，該單一圓的直徑被選成，當所述齒輪以驅動和從動的聯繫進行轉動時，所述相交軸線能連續地在整個所述預定的角範圍內變化。
26.如權利要求25所述的月牙齒輪系統，其中當所述軸線位於所述最佳的最大角時，每個齒輪有兩個以上所述配對齒將同時在每個所述嚙合面積上處於嚙合中。
27.如權利要求25所述的月牙齒輪系統，其中-每個齒輪的節圓相應是(a)單一球之一上的大圓，和(b)兩個共享一個相交點的不同尺寸球中相應一個球之一上的大圓。
28.如權利要求27所述的月牙齒輪系統，其中-所述齒輪的所述兩個節圓是所述單一球上的大圓；和-所述內和外齒輪的所述配對齒同時在兩個中心相距180°的嚙合面積上處於嚙合。
29.如權利要求28所述的月牙齒輪系統，其中-用於產生每個所述月牙齒表面弧的所述單一圓是在所述單一球表面上形成的圓；和-所述圓直徑所對的，從所述球的中心開始計量的角等於所述最佳的最大角。
30.如權利要求28所述的月牙齒輪系統，其中-每個齒輪的所述節圓相應是所述兩個相交球中相應一個球的大圓；-用於產生每個所述月牙齒表面弧的所述單一圓是在所述較大球的表面上形成的圓；和-所述圓直徑所對的，從所述較大球的中心開始計量的角等於所述最佳的最大角。
31.如權利要求25所述的月牙齒輪系統，其中所述齒輪中至少有一個齒輪的每個所述配對齒的兩個長度方向的齒表面的中央部分，當從所述節平面看時，是相應的弧，它們形成具有預定直徑的單一圓的相應邊。
32.如權利要求31所述的月牙齒輪系統，其中-每個所述齒表面的每個圓弧中央部分具有兩個軸向延伸部分，該兩個延伸部分相應地與其每個相應端部連接；和-當從所述節平面看時，每個相應延伸部分的表面是一條曲線，(a)該曲線的曲率與所述圓形中央部分的曲率相反，(b)該曲線從所述圓形中央部分的兩個點中的相應一個點向外延伸，並與所述圓形中央部分在該點相切，這兩個點相對地置於從所述齒表面的徑向中心線算起的，相應的預定齒表面角上，和(c)該曲線向著與齒的軸向中心線的投射相交點延伸。
33.如權利要求32所述的月牙齒輪系統，其中反向曲率是一個圓的弧，該圓的半徑等於所述圓形中央部分半徑的三倍。
34.如權利要求25所述的月牙齒輪系統，其中所述軸線在所述預定最大角下可變地相交，該預定最大角是45°。
35.一種方法，這種方法用於對角度可變的齒輪系統中一對配對齒輪的齒形進行調配，該角度可變的齒輪系統用於傳輸兩個零件間的轉動力，這兩個零件各自繞兩根在整個預定連續的角範圍內可變地相互相交的軸線中的相應一根軸線而轉動，該連續的角範圍從180°延伸至一個與180°相差大於2°的最佳的最大角，每個所述配對齒輪都具有節圓，該節圓相應是(a)單一球之一上的大圓，這樣，在以1∶1比例轉動時，所述齒輪至少共享一個嚙合面積，和(b)兩個不同尺寸，只共享一個相交點的球中相應一個球之一上的大圓，這樣，在以不同於1∶1的比例相互相對轉動時，所述齒輪只共享單個嚙合面積；所述方法包括的步驟為-確定所述齒輪之一的節表面的要求直徑，該所述齒輪的節圓是(a)所述單一球之一上的大圓，和(b)所述兩個相交球中較大一個球之一上的大圓；-計算為提出每單個齒法向圓厚度所必須的徑節，而該法向圓厚度應足以支承要求在所述兩個可轉動零件間傳輸的轉動力；-至少成形，當從其相應齒輪的節平面看時，所述配對齒輪中至少一個齒輪的每個所述配對齒的每個齒表面的中央部分，由於單一圓的弧具有所述直徑，因此當所述齒輪以驅動和從動聯繫轉動時，所述相交軸線能在整個所述預定連續的角範圍內變化。
36.如權利要求35所述的齒輪調配方法，它包括的另一個步驟為-使用相同單一圓的弧以便至少形成每個相應齒輪的所有齒表面的中央部分。
37.如權利要求35所述的齒輪調配方法，它包括的另一些步驟為-至少為所述齒輪中的一個齒輪的每個所述齒表面構成兩個擴展部分，這兩個擴展部分相應地形成於每個所述圓弧中央部分的相對側上，每個所述擴展部分從所述圓中央部分在其相關齒輪的相應軸向延伸每個所述齒表面的面寬度；和-每個所述相應擴展部分成形成，當從所述節平面看時，其長度方向的表面是一條線，(a)該線從所述圓形中央部分的兩個點中相應的一個點向外延伸，這兩個點相對置於至所述圓形中央部分的徑向中心線為相應的預定齒表面角上；和(b)該線與齒的軸向中心線在所述圓形中央部分的其相應相對側相交。
38.如權利要求37所述的齒輪調配方法，它包括的另一步驟為-指定每個所述齒表面角的值等於所述最佳的最大角，所述兩條軸線在該角下可變地相互相交。
39.如權利要求38所述的齒輪調配方法，其中-從所述圓形中央部分的所述兩個相對布置點中的相應一個點向外延伸的所述線被成形成，使所述線，(a)在其所述相應點與所述圓形中央部分相切；和(b)以一個角度在所述圓形中央部分的其相應相對側上與齒的所述軸向中心線相交，該角度等於所述相應預定齒表面角。
40.如權利要求38所述的齒輪調配方法，其中每條與所述圓形中央部分相切延伸的所述線是一條直線。
41.如權利要求38所述的齒輪調配方法，其中每條與所述圓形中央部分相切延伸的所述線是一條曲線，該曲線的曲率與所述圓形中央部份曲率反向。
42.如權利要求41所述的齒輪調配方法，其中所述反向曲率是一個圓的弧，該圓的半徑為所述圓形中央部分半徑的三倍。
43.如權利要求38所述的齒輪調配方法，其中-從所述圓形中央部分的所述兩個相對布置點中的相應一個點向外延伸的所述線成形成，使之為，-(a)當所述配對齒輪處於嚙合中，且所述軸在所述最佳的最大角下相交時，-(b)所述線與其處於嚙合中的配對齒的圓形中央部分相切，並延伸至該圓形中央部的軸向中心線之外。
44.如權利要求37所述的齒輪調配方法，當兩個所述配對齒輪具有的節圓都是所述單一球上的大圓時，該方法包括的另一步驟是-對所述第一齒輪的所有齒表面的中央部分採用第一直徑的圓，對所述第二配對齒輪的所有齒輪表面的中央部分採用第二直徑的圓。
45.如權利要求44所述的齒輪調配方法，包括的另一些步驟為-根據所述計算得到的徑節，確定兩個配對齒輪的周節；-選擇所述第一直徑的尺寸等於所述已確定周節的一半；-按照所述已算得的徑節在所述第一齒輪上形成齒，但省去所有其它齒，因此在實際上，所述第一齒輪的每個齒的底部圓周厚度和深度已根據所述徑節適當確定尺寸，但是所述第一齒輪的每個所述齒間的齒空間等於所述第一齒輪的每個所述齒的底部圓周厚度的三倍；和-根據所述已算得的徑節，在所述第二齒輪上形成齒深度，但省去所有其它齒，選擇所述第二直徑的尺寸等於所述第一直徑的三倍，從而所述配對齒輪的每個齒的底部圓周厚度基本等於所述第一齒輪每個所述齒間的齒空間，因此，當所述齒輪處於配對聯繫，且所述軸線成180°直徑對準時，所述齒輪的齒像在齒連接中一樣地配合。
46.如權利要求35所述的齒輪調配方法，包括的另一步驟為-採用同一單一圓的弧以調配每個相應的齒輪的每個齒表面的整個長度，使得當從其相應齒輪的節平面看時，每個齒的齒表面形成月牙形狀。
47.如權利要求46所述的齒輪調配方法，包括的另一步驟為-當從所述切平面看時，將所述整個齒表面成形成一個圓的弧，該圓的尺寸等同於(a)形成於所述單一球之一的表面上的圓，和(b)形成於所述較大球之一的表面上的圓，且所具直徑所對的角，從所述球中心計量起，等於所述最大的最佳角。
48.如權利要求35所述的齒輪調配方法，包括的另一些步驟為-採用同一單一圓的弧以調配所述對的第一齒輪的每個齒表面的整個長度，使得當從節平面看時，所述第一齒輪的每個齒的兩個齒表面形成月牙形狀；-構造所述對的第二齒輪的每個配對齒的兩個長度方向的齒表面，使得當從所述節平面看時，它們在具有預定直徑的單一圓的相對兩側上形成圓弧；-為所述第二齒輪的每個所述齒表面的每個圓弧中央部分提供兩個軸向擴展部分，這兩個軸向擴展部分相應地與所述圓弧中央部分的各端相連接；和-當從所述節平面看時，將每個相應的擴展部分的表面設計成曲線(a)該曲線的曲率與所述圓形中央部分的曲率相反，(b)該曲線從所述圓形中央部分的兩個點中的相應一個點向外延伸，並與所述圓形中央部分在該點相切，這兩個點相對置於從所述齒表面的徑向中心線算起的，為相應的預定齒表面角上，和(c)該曲線向著與齒的軸向中心線的投射相交點延伸。
49.如權利要求48所述的齒輪調配方法，其中所述反向曲率是一個圓的弧，該圓的半徑等於所述第二齒輪的所述圓形中央部分半徑的三倍。
50.如權利要求48所述的齒輪調配方法，包括的另一些步驟為-構造所述第二齒輪的所述齒表面，使得每個所述齒表面角都等於所述最大的最佳角；-使得所述最大的最佳角為45°；和-選擇所述徑節，使得當所述軸線位於所述最佳最大角時，每個齒輪有兩個以上所述配對齒將同時在被所述配對齒輪共享的每個嚙合面積上處於嚙合中。
51.一種萬向接頭，用於傳輸兩個零件間的轉動力，這兩個零件各自繞兩根在可變角下相交的軸線之間中的相應一根軸線而轉動，可變的相交角從180°延伸至一個與180°相差大於2°的最佳的最大角，所述接頭包括一具有嚙合相對齒的一個內齒輪和一個外齒輪；-每個所述齒輪，它適用於與所述零件中的相應之一相連接，並適用於繞所述一個零件的相應軸線轉動；和-所述齒輪對的每個配對齒被成形成，當所述齒輪以驅動和從動聯繫轉動時，所述相交軸線能在整個從所述最大的最佳角延伸至180°的連續角範圍內變化。
52.如權利要求51所述的接頭，其中每個所述配對齒的長度方向齒表面的中央部分，當從其齒輪的節平面看時，是一個單一圓的弧。
53.如權利要求51所述的接頭，其中齒輪的節圓是在一個單一球上的大圓，因此，所述齒輪同時在兩個相距180°的嚙合面積上嚙合。
54.如權利要求52所述的接頭，其中至少一個所述齒輪的每個所述配對齒表面的所述中央部分，當從所述節平面看，是形成在具有預定直徑的相同單一圓的相對兩側。
55.如權利要求54所述的接頭，其中-形成在所述單一圓的相對側的每個所述齒表面具有兩個與所述圓形中央部分連接的延伸部分，每個延伸部分在相應的軸向延伸；和-當從所述節平面看時，每個所述相應延伸部分的表面是一條線，(a)該線從所述的圓形中央部分的兩個點中相應的一個點向外延伸，這兩個點相對地置於從所述齒表面的徑向中心線算起的，相應的預定齒表面角上，和(b)該線向著與齒的軸向中線的投射相交點延伸。
56.如權利要求55所述的接頭，其中每個所述相應齒表面延伸部分的表面是一條在其所述相應點與所述圓形中央部分相切的線。
57.如權利要求56所述的接頭，其中每個所述相應齒表面延伸部分是一條直線。
58.如權利要求56所述的接頭，其中每個所述相應齒表面延伸部分是一條曲線，這條曲線具有的曲率與所述圓形中央部分的曲率相反。
59.如權利要求58所述的接頭，其中所述反向曲率是一個圓的弧，該圓的半徑等於所述圓形中央部分半徑的三倍。
60.如權利要求55所述的接頭，其中-當所述軸線位於所述最佳的最大角，每個所述齒通過與所述配對齒輪的齒的嚙合連接時，-每個所述相應齒表面延伸部分的表面與其與之嚙合的配對齒的圓形中央部分相切，且延伸至該配對齒圓形中央部分的軸向中心線之外。
61.如權利要求55所述的接頭，其中所述相應的預定齒表面角相互相等。
62.如權利要求61所述的接頭，其中-每個所述齒表面角等於所述最大的最佳角，所述兩條軸線可在該角下相交，和-當所述軸線位於所述最大角時，每個齒輪有兩個以上所述配對齒將同時在所述兩個嚙合面積中的每個面積上處於嚙合。
63.如權利要求51所述的接頭，其中每個所述配對齒的齒表面輪廓基本是直邊的。
64.如權利要求63所述的接頭，其中所述直邊齒表面由每個所述相應齒輪的徑向線元素形成。
65.如權利要求63所述的接頭，其中所述直邊齒表面是花鍵形的，所述配對齒具有從底面至頂面為等寬的邊。
66.如權利要求63所述的接頭，其中所述基本為直邊的齒表面的上部輪廓包括略為頂端消除的齒冠。
67.如權利要求51所述的接頭，其中所述軸線在所述預定最大角可變地相交，該角是45°。
68.如權利要求53所述的接頭，其中-所述內齒輪通過一個具有周邊唇緣部分的杯狀支架與所述可轉動零件之一進行連接；和-所述外齒輪通過一個具有軸向延伸部分的輪轂與所述可轉動零件中的另一個進行連接。
69.如權利要求68所述的接頭，其中內和外齒輪通過球形軸承而被置於嚙合聯繫，該球形軸承包括-一件內構件，它被固定至所述杯狀支架的中心；和-一件外構件，它適用於安放所述內構件，並在所述輪轂內部定中心。
70.如權利要求69所述的接頭，其中所述內構件是一個單個的滾珠軸承，而所述外構件是一件罩，適用於安放所述滾珠軸承。
71.如權利要求70所述的接頭，其中若干尺寸小於所述單個滾珠軸承的滾珠軸承被放置在所述罩和所述單個滾珠軸承之間。
72.如權利要求68所述的接頭，其中一個彈膠性套管安裝在所述周邊唇緣和延伸部分之間，從而所述杯狀支架和所述彈膠性套管相結合，將所述內和外齒輪封閉在一個密封的殼體內。
73.如權利要求4所述的接頭，其中-當從所述節平面看時，所述對的第一齒輪的每個所述配對齒具有月牙形狀，每個齒表面由一個圓的弧形成；-當從所述節平面看時，所述對的第二齒輪的每個所述配對齒的兩個長度方向齒表面的所述中央部分都是相應的弧，這些弧是由具有預定直徑的單一圓的相對側形成的，每個所述齒表面的每個所述圓弧中央部分具有兩個軸向延伸部分，這些延伸部分相應與其每個相應端部連接；和-當從所述節平面看時，每個相應延伸部分的表面是一條曲線，(a)該曲線的曲率與所述圓形中央部分的曲率相反，(b)該曲線從所述圓形中央部分的兩個點中的相應一個點向外延伸，並與所述圓形中央部分在該點相切，這兩個點相對地置於從所述齒表面的徑向中心線算起的，相應的預定齒表面角上，和(c)該曲線向著與齒的軸向中心線的投射相交點延伸。
74.如權利要求73所述的接頭，其中-一形成所述第二齒輪的每個所述配對齒的兩個長度方向齒表面的所述圓弧中央部分的所述單一圓的直徑等於所述配對齒輪對的周節的一半；和-(a)所述單一圓的弧形成所述第一齒輪的月牙形齒，(b)所述第二齒輪的每個所述齒表面的每個相應延伸部分的所述反向曲率都形成為一個圓的弧，該圓的半徑等於所述齒輪的所述周節的四分之三。
全文摘要
所公開的齒輪系統提出了一種與眾不同的齒輪傳動(150a、156b)形成，用於在兩根軸(154』，160』)間直接傳輸基本不變的速度，同時允許運行期間軸(154』，160』)之間的角能在任何平面變化，且變化甚至能大於80°。對若干適用於這種系統的齒輪齒形式特別加以詳述，並使用於常連接頭的結構中。
文檔編號F16D3/16GK1156499SQ95194440
公開日1997年8月6日 申請日期1995年5月23日 優先權日1994年6月2日
發明者弗農·E·格利斯曼, 基思·E·格利斯曼 申請人:託維克公司