變速運動控制設備以及使用方法
2023-12-10 03:24:16 2
專利名稱：變速運動控制設備以及使用方法
技術領域：
本發明涉及一種變速運動控制設備，特別涉及一種這樣的變速差動或傳動類型設備，其允許在給定一個固定或可變輸入軸旋轉時，能無限改變和選擇在輸出軸處的旋轉輸出，所述改變能通過一個或多個另外的輸入進行控制。
背景技術：
存在這樣一種尚未被滿足的需求，即提供一種簡單途徑來在給定一個固定或可變輸入軸旋轉的情況下使用變速旋轉軸輸出設備，通過第二輸入產生控制。
發明內容
本發明提供輸出設備及其使用方法，所述輸出設備包括至少三個變速單元1)輸入；2)輸出；以及3)控制。在一個實施例中，所述輸入是來自例如馬達的旋轉輸入，所述輸出是變速旋轉輸出，例如可以用於壓縮機、發電機或交流發電機啟動控制、動力輸出器(PTO)或其他用於和傳動器或差速器一起使用或代替傳動器或差速器使用的設備。對本實施例的輸入的控制是可變輸入，該可變輸入例如從零到最大值之間改變所述輸出。所述控制可包括例如使用者控制的輸入或自動控制輸入(例如，來自輸出設備的反饋控制，或在預定條件發生時的自動輸入)。
與現有技術相比，本發明提供了許多優點，其包括如下內容1)使用很少的部件；2)所述設備可以構造成相當緊湊；3)所述設備相對於類似的公知設備而言，通常建造起來成本低廉；4)由於存在著最小量的磨損部件，所以可進行最少量的維護；5)對於大多數實施例而言，與一些現有技術的變速控制設備相比，所述設備不要求具有「自由輪機構」或單向離合器功能部件(例如超越離合器)；6)當工作能平穩執行時，所述設備在輸入或輸出中不產生「波動」；以及7)可以實現幾乎不受限制的輸入到輸出的倍增。
本發明可應用於許多場合，例如下面所述1)用於控制壓縮機工作，以便提高效率並減少壓縮機啟動中的問題；2)用於控制發電機和交流發電機工作，以便提高效率並減少在壓縮機啟動中的問題；以及3)用於給車輛或其他設備(例如用於傳動或差動應用)提供改進的變速控制和操作。
本發明的功能可以通過許多機構或系統實現。在一些應用中，正齒輪行星系統和具有單一直徑或類似直徑的所有正齒輪一起使用。在其他應用中，正齒輪行星系統和具有多種直徑的一個或多個正齒輪一起使用。在其他應用中，使用環形齒輪行星系統。在再其他的應用中，使用錐齒輪裝置。同樣可以使用這樣的裝置的組合。
所述控制輸入可以通過許多機構來實現，所述機構例如下面所述1)在兩個接合齒輪之間施加約束力，以便允許、防止或延遲其間的運動；2)使用例如皮帶和皮帶輪，在該機構中，在皮帶輪的中心之間的距離用於控制在皮帶輪之間的張力，由此允許、防止或延遲其間的運動；3)使用鏈條和鏈輪，其與皮帶和皮帶輪相類似地工作；4)操作磁性和/或電磁離合器；5)使用液壓控制；6)應用氣動控制；以及7)使用制動器。
除了單個輸入外，其他控制也可以加入到所述系統中，以便增強應用和增加靈活性。例如，在一個實施例中，加入輸出控制以便進一步控制輸出速度。在另一實施例中，加入正向控制和反向控制。
本發明的其他優點和新穎特點部分地在下面的說明中進行闡述，並且對於本領域普通技術人員來說，在查閱了下面的描述時或在通過實踐本發明而得知本發明時，上述本發明的其他優點和新穎特點也會變得顯而易見。
在所述附圖中圖1顯示本發明的變速差動設備的第一實施方式的橫斷面視圖，所述變速差動設備使用行星齒輪類型布置，並且其中每個齒輪都具有單一直徑；圖2表示了圖1的變速差動設備的端部剖視圖；圖3是用於本發明的第二實施方式的控制杆的側視圖；圖4包含了本發明的第二實施方式的端部剖視圖；圖5顯示本發明的第二實施方式的側面橫斷面視圖；圖6表示用於本發明的第三實施方式的兩個控制杆的側視圖；圖7包含了本發明的第三實施方式端部剖視圖；圖8顯示了本發明的第三實施方式的側面橫斷面視圖；圖9表示本發明的第四實施方式的側面橫斷面視圖；圖10是圖9的實施方式的正向控制特徵的代表性示意圖；圖11包含了圖9的實施方式的反向控制特徵的代表性示意圖；圖12顯示本發明的第一實施方式的第二變型的側面橫斷面視圖；圖13表示圖12的變型的端部剖視圖；圖14顯示本發明的第一實施方式的第三變型的側面橫斷面視圖；圖15表示圖14的變型的端部剖視圖；圖16顯示本發明的第一實施方式的第四變型的側面橫斷面視圖；圖17表示圖16的變型的端部橫斷面視圖；圖18和圖19分別顯示本發明的無限變速運動控制設備的第四實施方式的第二變型的橫斷面視圖和端視圖；以及圖20顯示本發明的另一實施例的視圖，所述實施例包括各種錐齒輪和正齒輪。
具體實施例方式
本發明提供了變速運動控制設備及其使用方法。所述設備和方法通常涉及提供從旋轉軸輸入傳遞來的輸出，例如旋轉軸輸出，其中所述輸出根據控制輸入而變化。所述設備和方法用於例如提供一種用於壓縮機、動力輸出器或傳動或差動應用的變速輸出。為了提供所述變速輸出，所述設備和方法包括使用機械組件系統，例如正齒輪行星系統、環形齒輪行星系統、錐齒輪布置或者這樣的功能部件的組合。所述控制輸入例如可以通過如下方式實現，即可約束接合齒輪的布置、由皮帶連接的皮帶輪或者類似的鏈輪和鏈條的布置之間的張力、使用磁性和/或電磁離合器、液壓或氣動控制或者制動設備。
所述控制也可以聯接到輸出的操作。例如，輸入速度傳感器可以可操作的方式聯接到所述設備的控制，使得控制改變補償(offset)輸入速度的改變，使得輸出保持恆定，或者使得一開始補償輸入速度的高度變化，然後逐漸提供到輸出(例如，用於壓縮機開始工作應用場合(kick-in application))。
現在將描述本發明的各種實施方式。
第一實施方式圖1顯示了根據本發明的第一實施例的變速運動控制設備的第一實施方式的橫斷面視圖，所述變速運動控制設備使用行星齒輪類型布置，其中使用了具有兩種寬度尺寸的正齒輪。圖2顯示了圖1的變速差動設備的端部剖視圖。如圖1和2所示，輸入軸1從馬達2通過變速差動設備主體5延伸進入輸出套筒軸6。所述輸入軸1包括伸出的第一輸入軸齒輪10，其具有第一齒輪外部輪齒和寬度W1。第一齒輪10以嚙合的方式與具有第二齒輪外部輪齒的第二齒輪11相接合。如圖1和2進一步所示，第二行星齒輪11的齒輪寬度W2允許第二齒輪11與第一齒輪10和寬度為W3的第三行星齒輪12都接合。類似地，在一個實施例中，具有寬度W2的第四行星齒輪14和具有寬度W3的第五行星齒輪15以嚙合的方式通過外部輪齒相接合，其中第四齒輪14通過外部輪齒接合第一齒輪10。
第三齒輪12和第五齒輪15接合第六齒輪17，所述第六齒輪17以可固定的方式連接到輸出套筒軸6。
第二齒輪11以可滑動的方式圍繞軸20旋轉，第三齒輪12以可滑動的方式圍繞軸21旋轉，第四齒輪14以可滑動的方式圍繞軸23旋轉，且第五齒輪15以可滑動的方式圍繞軸22旋轉。軸20、21、22和23安裝到圓柱齒輪30上，所述圓柱齒輪30具有以可固定的方式連接的外部輪齒部分31、32，從而將第二齒輪11、第三齒輪12、第四齒輪14和第五齒輪15聯接到圓柱齒輪30。圓柱齒輪30的外部輪齒部分31、32分別接合齒輪部分35、36的輪齒，所述齒輪部分35、36以可固定的方式安裝在軸37上。軸37又在外部殼體40內部通過軸保持部分41、42以可滑動的方式旋轉。以可固定的方式連接到軸46的外部輪齒部分44、45分別接合安裝在軸37上的外部輪齒35、36。
軸46以可滑動的方式在控制杆50的圓形開口51內旋轉。軸37以可滑動的方式在控制杆50的橢圓形(oblong)開口51內旋轉。控制杆50通過開口55以可滑動的方式安裝到殼體40。在安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36和安裝在軸46上的外部輪齒部分44、45之間的接合通過張力功能部件56施加有可變的張力。在一個實施例中，張力功能部件包括張力調節部分57和偏壓部分58，所述張力調節部分57例如具有內螺紋的螺紋元件(例如，螺孔)，所述內螺紋能夠與控制杆50上的外螺紋相接合，所述偏壓部分58例如彈簧，該彈簧偏壓到展開結構，其在張力上與張力調節部分沿著第一方向的相對移動相反(例如，與張力調節部分57朝向殼體40的移動相反)。從而張力調節部分57的移動和偏壓部分58的相反偏壓一起施加可變張力到安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36和安裝在軸46上的外部輪齒部分44、45的接合接觸面上(交替影響齒輪接觸面的這樣的張力此處被稱為「止動力」(an arresting force))。
在工作中，馬達2產生軸1的旋轉，又旋轉第一齒輪10。第一齒輪10又接合第二齒輪11和第四齒輪14，第二齒輪11和第四齒輪14又分別接合第三齒輪12和第五齒輪15。第三齒輪12和第五齒輪15又接合第六齒輪17。
套筒軸6的輸出通過第六齒輪17根據圓柱齒輪30的旋轉運動而變化。在第一工作模式中，在安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36和安裝在軸46上的外部輪齒部分44、45之間產生最小的張力接合。結果，在第一工作模式中，圓柱齒輪30自由旋轉，允許接合的第二齒輪11、第三齒輪12、第四齒輪14和第五齒輪15圍繞第一齒輪10並進而圍繞第六齒輪17旋轉，從而在套筒軸6處產生最小輸出。
在第二工作模式中，在安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36和安裝在軸46上的外部輪齒部分44、45之間產生高度張力接合。結果，在第二工作模式中，安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36和安裝在軸46上的外部輪齒部分44、45之間的幹擾防止了軸37旋轉，從而防止了安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36旋轉。固定的安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36又固定了圓柱齒輪30，從而防止了圓柱齒輪30的旋轉。防止了第二齒輪11、第三齒輪12、第四齒輪14、第五齒輪15圍繞第一齒輪10旋轉。在與第六齒輪17相接合的第二齒輪11、第三齒輪12、第四齒輪14和第五齒輪15不旋轉的情況下的旋轉會產生第六齒輪17的最大旋轉，由此產生在套筒軸6處的最大輸出。
在第三工作模式中，在安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36和安裝在軸46上的外部輪齒部分44、45之間產生部分張力接合。結果，在第三工作模式中，在安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36和安裝在軸46上的外部輪齒部分44、45之間的部分幹擾延遲軸37的旋轉，從而延遲安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36的旋轉。安裝在軸37上的外部輪齒部分35、36的延遲的旋轉運動又延遲了圓柱齒輪30的旋轉運動。因此第二齒輪11、第三齒輪12、第四齒輪14和第五齒輪15被延遲圍繞第一齒輪10旋轉。與第六齒輪17接合的第二齒輪11、第三齒輪12、第四齒輪14和第五齒輪15的延遲的旋轉產生了第六齒輪17的延遲的旋轉，從而延遲了在套筒軸6處、隨著圓柱30的旋轉的延遲而變化的輸出。
第二實施方式圖3-5顯示了本發明的無限變速運動控制設備的第二實施方式的橫斷面視圖，所述設備使用行星齒輪類型布置，其中，使用了具有單一直徑的正齒輪。如圖3-5所示，輸入軸131從馬達(未示出)穿過變速差動設備主體135延伸進入輸出套筒軸136。所述輸入軸131包括具有第一齒輪外部輪齒以及寬度為W131的伸出的第一齒輪140。第一齒輪140以嚙合的方式接合第二齒輪141，第二齒輪141具有第二齒輪外部輪齒。第二齒輪141安裝在軸160上。如圖5中進一步所示，第二齒輪141具有齒輪寬度W132，允許第二齒輪141與第一齒輪140和寬度為W142的第三齒輪142都相接合。第三齒輪142安裝在軸143上，軸160和143如此定位，使得第二齒輪141的外部輪齒連續接合第三齒輪142的外部輪齒。軸143和160都安裝到轂161上，該轂161又連接到輸出套筒軸136上，使得第二齒輪141和第三齒輪142聯接到套筒軸136上。與第二對齒輪14和15類似，如圖1和2的實施例所示，在第二實施方式的一個實施例中，可以任選地使用安裝在第二對軸上的與第二齒輪141和第三齒輪142相對應的第二對齒輪。
套筒單元150包括第四伸出齒輪145，該齒輪145具有接合第三齒輪142的外部輪齒的外部輪齒。另外，套筒單元150包括具有外部輪齒的伸出齒輪151。第六齒輪180安裝在軸175上。軸175在控制杆170的圓形開口176、177內以可滑動的方式旋轉。輸入軸131和套筒單元150的套筒軸152在控制杆170的橢圓形開口178、179內以可滑動的方式旋轉。控制杆170通過開口171以可滑動的方式安裝到殼體135上。對第五齒輪151的外部輪齒和第六齒輪180的外部輪齒之間的接合施加了可變的張力。在一個實施例中，張力功能部件包括張力調節部分190和偏壓部分191，張力調節部分190例如具有內螺紋的螺紋元件(例如螺孔)，所述內螺紋能夠與在控制杆170上的外螺紋相接合，偏壓部分191例如彈簧，該彈簧在張力上沿著第一方向與張力調節部分的移動相反被偏壓到展開結構(例如，與張力調節部分190朝向殼體135的移動相反)。從而，張力調節部分190的移動和偏壓部分191的相反偏壓一起施加可變張力到第五齒輪151的外部輪齒和安裝到軸175上的第六齒輪180的外部輪齒的接合接觸面上。
在工作中，所述馬達產生軸131的旋轉，又旋轉第一齒輪140。第一齒輪140又接合第二齒輪141，第二齒輪141又接合第三齒輪142。第三齒輪142又接合第四齒輪145。
套筒軸136的輸出根據轂161的旋轉運動而變化。在第一工作模式中，在第五齒輪151和第六齒輪180的外部輪齒之間形成最小張力接合。結果，在第一工作模式中，套筒單元150和連接的第四齒輪145自由旋轉，允許接合的第三齒輪142圍繞軸143旋轉，並允許第二齒輪141同樣圍繞軸160旋轉，而不會產生轂161或者連接的輸出套筒軸136的旋轉。
在第二工作模式中，在第五齒輪151和第六齒輪180的外部輪齒之間形成高度張力接合。結果，在第二工作模式中，在第五齒輪151和第六齒輪180的外部輪齒之間的幹擾防止了套筒單元150的旋轉，進而防止了第四齒輪145旋轉。固定的第四齒輪145又產生了第三齒輪142在軸160上圍繞第四齒輪145的旋轉。第三齒輪142圍繞第四齒輪145的旋轉產生了轂161的旋轉，由此產生了連接的輸出套筒軸136的旋轉。
在第三工作模式中，在第五齒輪151和第六齒輪180的外部輪齒之間形成部分張力接合。結果，在第三工作模式中，在第五齒輪151和第六齒輪180的外部輪齒之間的部分幹擾延遲了套筒單元150的旋轉，由此延遲了第四齒輪145的旋轉。延遲的第四齒輪145的旋轉產生了第三齒輪142在軸143上圍繞第四齒輪145的延遲的旋轉，又產生轂161的延遲的旋轉，由此產生連接的套筒輸出軸136的延遲的旋轉。
第三實施方式圖6-8顯示了本發明的無限變速運動控制設備的第三實施方式，所述設備使用行星齒輪類型布置，其中使用了單一直徑的正齒輪，所述第三實施方式還包括速度控制輸入。除了加入輸出套筒軸齒輪、具有外部輪齒的第七齒輪200、從輸出套筒軸210伸出的齒輪200、包括了具有與第一控制杆170相類似功能部件和功能的第二控制杆220(如結合圖3-5所示出和描述)、以及所述變速差動設備主體235的尺寸增大以便容納所述速度控制元件以外，圖6-8的所述設備的每個功能部件在設計和結構上都類似於圖3-5中示出的第二實施方式的對應功能部件。除了包括了第七齒輪200以外，輸出套筒軸210在設計和功能上類似於輸出套筒軸136，如圖5所示。
如圖6-8所示，第八齒輪225安裝在軸226上。軸226在控制杆220的圓形開口221、222內以可滑動的方式旋轉。外部軸210在控制杆220的橢圓形開口223、224內以可滑動的方式旋轉。控制杆220通過開口236以可滑動的方式安裝到殼體235。在第七齒輪200的外部輪齒和第八齒輪225的外部輪齒之間的接合施加有可變張力。在一個實施例中，張力功能部件包括張力調節部分240和偏壓部分241，張力調節部分240例如具有內螺紋的螺紋元件(例如螺孔)，所述內螺紋與控制杆220上的外螺紋相接合，偏壓部分241例如彈簧，所述彈簧在張力上沿著第一方向與張力調節部分的移動相反被偏壓到展開結構(例如，與張力調節部分240朝向殼體235的移動相反)。從而張力調節部分240的移動和偏壓部分241的相反偏壓施加可變張力到第七齒輪200的外部輪齒和安裝在軸226上的第八齒輪225的外部齒輪的接合接觸面上。在一個實施例中，控制齒輪190和240反向調節張力。
因此，只要第一控制杆170沒有被拉緊以至於防止輸出套筒軸210的任何延遲(其中將發生位置約束)，所述第二控制杆220可以拉緊的方式進一步控制輸出套筒軸210的旋轉速度。
第四實施方式圖9以及圖10和11的特寫表示圖一起顯示了本發明的無限變速運動控制設備的第四實施方式的橫斷面視圖，所述設備使用行星齒輪類型布置，其中使用了單一直徑的正齒輪，所述第四實施方式包括速度控制輸入和圖6-8的其他功能部件，包括了用於允許輸出旋轉反向的功能部件。除了加入連接到第一輸出套筒軸310上以便控制正向運動的第二轂(在這裡也可替換地稱為第二「圓柱齒輪」)300(和相關功能部件)、加入了連接到第二輸出套筒軸330上的第三轂320(和相關功能部件)、以及變速差動設備主體335的尺寸增大以便容納速度控制元件和反向元件以外，圖9的設備的每個功能部件在設計和功能上都類似於如圖6-8中所示的第三實施方式的對應功能部件。除了包括了連接的第二轂300以外，輸出套筒軸310在設計和功能上類似於圖8所示的輸出套筒軸210。另外，提供了其他功能部件，以便控制正向和反向的輸出旋轉。
如圖9所示，第一輸出套筒軸310具有連接的第二轂300，第二轂300在套筒軸310的旋轉下進行旋轉。第二轂300包括軸302，第二轂第一齒輪即具有外部輪齒的第九齒輪303圍繞該軸302旋轉；以及軸315，第二轂第二齒輪即具有外部輪齒的第十齒輪316圍繞該軸315旋轉。第九齒輪303的外部輪齒以嚙合的方式接合第十齒輪316的外部輪齒。從而，第九齒輪303和第十齒輪316聯接到第二轂300。在一個實施例中，第二轂300的第二對軸的對應的第二對齒輪以嚙合的方式接合，這類似於關於圖1和2的圓柱齒輪30的描述。同樣，具有外部輪齒的第十一齒輪306從第二轂300的套筒部分305伸出。
正向控制套筒軸317圍著第一輸出套筒軸310。正向控制套筒軸317具有用於例如通過控制機構防止套筒軸旋轉的控制功能部件318，上述控制機構例如與參考圖1和2描述的控制杆50和接合齒輪35、36和44、45相類似的控制杆和接合齒輪。可選擇的是，例如，在本領域中公知的離合器或者制動設備可以用於使正向控制套筒軸317停止運動。具有外部輪齒的控制套筒齒輪，即第十二齒輪319，從正向控制套筒軸317伸出。第十二齒輪319的外部輪齒以嚙合的方式與第九齒輪303的外部輪齒相接合。第十齒輪316的外部輪齒也與第二輸出套筒軸齒輪的外部輪齒相接合，上述第二輸出套筒軸齒輪即第十三齒輪331，它從第二輸出套筒軸330伸出。第二輸出套筒軸330也具有連接的第三轂320，該轂320與第二輸出套筒軸330一起旋轉。第三轂320包括軸321和軸323，具有外部輪齒的第三轂第一齒輪即第十四齒輪322圍繞所述軸321旋轉，而具有外部輪齒的第三轂第二齒輪即第十五齒輪324圍繞所述軸323旋轉。第十四齒輪322的外部輪齒以嚙合的方式與第十五齒輪324的外部輪齒相接合。在一個實施例中，第二轂300的第二對軸的對應的第二對齒輪以嚙合的方式相接合，這類似於參考圖1和2中的圓柱齒輪30所進行的描述。
反向控制套筒軸340圍著第二輸出套筒軸330。反向控制套筒軸340具有用於防止套筒軸旋轉的控制功能部件342，例如控制杆和接合齒輪，它們類似於參考圖1和2所描述的控制杆50和接合齒輪35、36和44、45。可選擇的是，例如，可以使用本領域中公知的離合器和制動設備來使反向控制套筒軸340停止運動。具有外部輪齒的反向控制套筒軸齒輪，即第十六齒輪341從反向控制套筒軸306伸出。第十六齒輪341的外部輪齒以嚙合的方式與第十五齒輪324的外部輪齒相接合。
在第一工作模式中，通過控制功能部件318防止了正向控制套筒軸317旋轉，由此防止了連接的第十二齒輪319旋轉，第一輸出軸310的旋轉輸出(沿著第一旋轉方向)產生了第二轂300的旋轉(沿著第一旋轉方向)。在第一工作模式中，沒有阻止反向控制套筒軸340的旋轉。第二轂300的旋轉(沿著第一旋轉方向)產生了第九齒輪303以圍繞第十二齒輪319旋轉的形式進行的旋轉(沿著第一旋轉方向)。第九齒輪303的旋轉(沿著第一旋轉方向)產生了第十齒輪316的旋轉(沿著與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向)。第十齒輪316的旋轉(沿著第二旋轉方向)又產生了第十三齒輪331的旋轉(沿著第一旋轉方向)，由此產生了第二輸出軸330的旋轉(沿著第一旋轉方向)。
在第二工作模式中，通過控制功能部件342防止了反向控制套筒軸340的旋轉，由此防止了連接的第十六齒輪341的旋轉。第一輸出軸310的旋轉輸出(沿著第一旋轉方向)產生了第二轂300的旋轉(沿著第一旋轉方向)。在第二工作模式中，沒有阻止正向控制套筒軸317的旋轉。第二轂300的旋轉(沿著第一旋轉方向)產生了第十四齒輪322的旋轉(沿著與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向)。第十四齒輪322的旋轉(沿著第二旋轉方向)產生了第十五齒輪324的旋轉(沿著第一旋轉方向)。第十五齒輪324的旋轉(沿著第一旋轉方向)導致了第十五齒輪323圍繞第十六齒輪341的旋轉(沿著第二旋轉方向)，進而產生了第三轂320的旋轉(沿著第二旋轉方向)，由此產生了第二輸出軸330的旋轉(沿著相反的第二旋轉方向)。
圖10和11顯示了圖9中的實施例的典型工作情況。在圖10中，輸入(通過圖9中所示的第一輸出套筒310)和使用正向控制(通過圖9中的正向控制功能部件318)產生了正向輸出。在圖11中，輸入(通過圖9的套筒305)和使用反向控制(圖9中的控制功能部件342)產生了反向輸出。
儘管本發明在上述實例的實施方式中都描述為按照行星正齒輪的第一種配置使用，其中每個所述正齒輪都具有單一直徑，但是也可以使用行星正齒輪的不同配置，其中一些正齒輪具有多個直徑部分。此外，類似地也可以使用行星環形齒輪或錐齒輪的相應配置，以便在輸入和輸出套筒軸之間實現相同的相對運動。
另外，除了通過如前所述在兩個接合齒輪之間施加約束力以便允許、防止或者延遲其間的運動(即施加止動力)之外，還可通過其他組件和方法來實現輸出方向控制和其他控制。例如，這樣的組件和方法可包括下面中的一種或多種1)使用皮帶和皮帶輪，例如在上述皮帶和皮帶輪中，使用皮帶輪的中心之間的距離來控制在皮帶輪之間的張力，由此允許、防止或者延遲其間的運動；2)使用鏈條和鏈輪，其與皮帶和皮帶輪的工作類似；3)操縱磁性離合器；4)使用液壓控制；5)應用氣動控制；以及6)使用制動器。
現在描述本發明的其他變型。
第一實施方式的第二變型圖12和13顯示了用行星正齒輪的第二種配置執行的本發明，其中一些正齒輪具有兩個不同直徑的部分。如圖12和13所示，從例如馬達伸出的輸入軸400具有連接的第一齒輪401，該第一齒輪401具有外部輪齒並且是單一直徑的。第二齒輪410和第三齒輪411每個都具有外部輪齒並且是單一直徑，它們分別圍繞軸412、413旋轉，所述軸412、413從圓柱部分420伸出。圓柱部分420具有連接的輸出套筒軸421。
圓柱部分420還包括第一軸430和第二軸431，第四齒輪440和第五齒輪441圍繞所述第一軸430和第二軸431旋轉。第四齒輪440具有不同直徑A和B的兩個部分，每個不同直徑的部分都具有外部輪齒。類似地，第五齒輪441具有不同直徑C和D的兩個部分，其中每個不同直徑部分都具有外部輪齒。具有第一直徑A的第四齒輪440的那部分的外部輪齒與第二齒輪410的外部輪齒相接合。具有第一直徑C的第五齒輪441的那部分的外部輪齒與第三齒輪413的外部輪齒相接合。
具有第二直徑B的第四齒輪440的那部分的外部輪齒和具有第二直徑C的第五齒輪441的那部分的外部輪齒都與控制套筒齒輪的外部輪齒相接合，上述控制套筒齒輪即為第六齒輪450。第六齒輪450連接到控制套筒軸451上。例如可以使用控制杆和第八齒輪通過連接到控制套筒軸451上的第七齒輪，來控制第六齒輪的旋轉，這與關於圖3-5的描述相類似。
在工作中，輸入軸400的旋轉通過第一齒輪401產生了第二齒輪410和第三齒輪413的旋轉。第二齒輪410產生了第四齒輪440的旋轉，第三齒輪413產生了第五齒輪441的旋轉。如果第六齒輪450能自由旋轉，那麼第四齒輪440和第五齒輪441就引起第六齒輪450和套筒軸451的旋轉，而不將旋轉運動傳遞到輸出套筒軸421。如果為了防止第六齒輪450的旋轉運動而固定套筒軸451，那麼第四齒輪440和第五齒輪441的旋轉會產生圓柱部分420的旋轉，由此產生輸出套筒軸421的旋轉運動。如果套筒軸451的旋轉運動被延遲了，那麼就產生第四齒輪440和第五齒輪441的延遲的旋轉，引起圓柱部分420的延遲旋轉，由此引起輸出套筒軸421的延遲的旋轉運動。
第一實施方式的第三變型圖14和15顯示了通過行星環形齒輪的配置而構造的本發明的實施方式。如圖14和15所示，從例如馬達伸出的輸入軸500具有連接的第一齒輪501，該第一齒輪501具有外部輪齒。每個都具有外部輪齒的第二齒輪510、第三齒輪511和第四齒輪512分別圍繞軸515、516和517旋轉。軸515、516和517由圓柱部分520支撐，所述圓柱部分520已經連接輸出套筒軸521。
控制環形齒輪部分530包括在內表面531上的輪齒，上述輪齒接合第二齒輪510、第三齒輪511和第四齒輪512的外部輪齒。控制環形齒輪部分530還包括連接的控制套筒軸532。可以例如使用控制杆和第六齒輪通過連接到控制套筒軸532的第五齒輪來控制所述控制環形齒輪部分530的旋轉，這類似於參考圖3-5所進行的描述。
在工作中，輸入軸500的旋轉通過第一齒輪501產生了第二齒輪510、第三齒輪511和第四齒輪512的旋轉。如果控制環形齒輪部分530能夠自由旋轉，那麼第二齒輪510、第三齒輪511和第四齒輪512導致控制環形齒輪部分530和套筒軸532的旋轉，而沒有旋轉運動被傳遞到輸出套筒軸521。如果為了防止控制環形齒輪部分530的旋轉運動而固定套筒軸532，那麼第二齒輪510、第三齒輪511和第四齒輪512的旋轉會產生圓柱部分520的旋轉，由此產生輸出套筒軸521的旋轉運動。如果套筒軸532的旋轉運動被延遲，那麼就會產生第二齒輪510、第三齒輪511和第四齒輪512的延遲的旋轉，引起圓柱部分520的延遲的旋轉，由此引起輸出套筒軸521的延遲的旋轉運動。
第一實施方式的第四變型圖16和17顯示了通過錐齒輪構造的本發明的實施方式。如圖16和17所示，從例如馬達伸出的輸入軸600具有連接的第一錐齒輪601。輸入軸600以套筒的形式容納輸出軸610，所述輸出軸610具有連接的第一延長部620和第二延長部621。第二錐齒輪630圍繞第一延長部620旋轉，第三錐齒輪631圍繞第二延長部621旋轉。第二錐齒輪630和第三錐齒輪631每個都接合第一錐齒輪601。
第二錐齒輪630和第三錐齒輪631每個也都以嚙合的方式接合第四錐齒輪640，所述錐齒輪640圍著輸出軸610。第四錐齒輪640還包括連接的控制套筒軸641。例如可以使用控制杆和第六齒輪通過連接到控制套筒軸641的第五齒輪來控制第四錐齒輪640的旋轉，這類似於參考圖3-5所進行的描述。
在工作中，通過輸入軸600的旋轉引起的第一錐齒輪601的旋轉會產生第二錐齒輪620和第三錐齒輪631的旋轉。如果第四錐齒輪640能夠自由旋轉，那麼第四錐齒輪640的旋轉允許第二錐齒輪630和第三錐齒輪631旋轉，使得延長部620、621不產生運動，因此不引起輸出軸610進行旋轉運動。如果固定套筒軸641，那麼第二錐齒輪630和第三錐齒輪631圍繞第四錐齒輪640運轉，通過延長部620、621產生了輸出軸610的旋轉運動。如果套筒軸641的旋轉運動被延遲了，那麼第四錐齒輪640的延遲的旋轉會產生第二錐齒輪630和第三錐齒輪631的延遲的旋轉運動，通過延長部620、621引起輸出軸610的延遲的旋轉。
第四實施方式的第二變型圖18和有代表性的圖19分別顯示了使用行星齒輪類型配置的本發明的無限變速運動控制設備的第四實施方式的第二變型的橫斷面視圖和端視圖，其中使用了單一直徑的正齒輪，第四實施方式的第二變型包括了圖3-5中的速度控制輸入和其他功能部件，並包括了用於允許輸出旋轉的方向反向的增加的功能部件。除了增加具有外部輪齒且從第一部分輸出套筒軸711伸出的輸出套筒軸齒輪即第七齒輪700、以及在為了容納發動機制動元件和方向反向元件而擴展的殼體712內包括了蝸輪輸出部分710以外，圖18和19中的設備的每個功能部件在設計和功能上都類似於圖3-5中所示的第二實施方式的對應功能部件。除了包括第七齒輪700以外，輸出套筒軸711在設計和功能上類似於圖5示出的輸出套筒軸136。
如圖18和19所示，第七齒輪700的外部輪齒以嚙合的方式接合軸齒輪即第八齒輪720的外部輪齒。第八齒輪720通過軸721連接到具有蝸輪輪齒的蝸輪730上。蝸輪730的輪齒又接合正交齒輪即第九齒輪740的外部輪齒。第九齒輪740從正交軸741伸出，並圍繞正交軸741旋轉，所述正交軸741能夠例如在殼體712的開口742、743內以滑動的方式旋轉。具有外部輪齒的第二正交軸齒輪即第十齒輪750也從軸741伸出，以便容納方向反向元件。
具有外部輪齒的第一反向軸齒輪即第十一齒輪760從反向軸761伸出並圍繞反向軸761旋轉，所述反向軸761能夠以滑動的方式例如在殼體712的開口762、763內旋轉。第十一齒輪760的外部輪齒接合第十齒輪750的外部輪齒。具有外部輪齒的第二反向軸齒輪即第十二齒輪770也從反向軸761伸出。
具有外部輪齒的可再定位輸出軸齒輪即第十三齒輪780從輸出軸781伸出並圍繞輸出軸781旋轉。例如通過軸781在殼體712裡的開口內的滑動，第十三齒輪780能夠以滑動的方式沿著軸向方向K移動，這樣第十三齒輪780由此被定位，以便允許第十三齒輪780的外部輪齒選擇與第十二齒輪770或第十齒輪750的外部輪齒以嚙合方式相接合。
在工作中，通過第七齒輪700，輸出套筒軸的旋轉(沿著第一旋轉方向)被傳遞到第八齒輪720(所述第八齒輪720沿著與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向旋轉)。第八齒輪720的旋轉(沿著第二旋轉方向)被傳遞到蝸輪730，所述蝸輪730又引起第九齒輪740的旋轉(沿著第一正交旋轉方向)。第九齒輪的旋轉(沿著第一正交旋轉方向)產生了第十齒輪750的旋轉(沿著第一正交旋轉方向)。第十齒輪750的旋轉(沿著第一正交旋轉方向)產生了第十一齒輪760和第十二齒輪770的旋轉(其中每個齒輪的旋轉都沿著與第一正交旋轉方向相反的第二正交旋轉方向)。
第十三齒輪780和第十二齒輪770的接合產生了第十三齒輪的旋轉運動(沿著第一正交旋轉方向)，由此產生了輸出軸781的旋轉(沿著第一正交旋轉方向)。第十三齒輪780和第十齒輪750的接合產生了第十三齒輪的旋轉運動(沿著第二正交旋轉方向)，由此引起了輸出軸781的反向旋轉(沿著第二正交旋轉方向)。例如，當如上面參考圖3-5所述的第一工作模式中所發生的輸出套筒軸700處於靜止時，第十三齒輪780可以選擇與第十二齒輪770或者第十齒輪750相接合。
具有兩個錐齒輪組件的實施方式圖20表示了根據本發明的再一實施例的變速輸出運動控制設備的橫斷面視圖。如圖20所示，輸入軸801具有一個或多個延長部801a、801b，第一和第二輸入軸錐齒輪802、803在所述一個或多個延長部801a、801b上旋轉。錐齒輪802、803又通過第一套筒軸錐齒輪804a接合第一套筒軸804。以套筒的形式容納輸入軸第一端部的第一套筒軸804也具有連接的第一套筒軸齒輪(例如正齒輪)806。第一制動機構817聯接到套筒軸804上，所述第一制動機構817允許變速地延遲或停止所述第一套筒軸804的旋轉運動。例如，第一制動機構817可以連接到或包括控制機構，所述控制機構例如控制杆和嚙合齒輪，這類似於參考圖1和2描述的控制杆50和嚙合齒輪35、36和44、45。
錐齒輪802、803也又通過第二套筒軸錐齒輪805a以嚙合的方式接合第二套筒軸805。以套筒的形式容納輸入軸第二端部的第二套筒軸805也具有連接的第二套筒齒輪(例如正齒輪)808。第二制動機構818聯接到第二套筒軸805上，所述第二制動機構818允許變速地延遲或停止第二套筒軸805的旋轉運動。例如，第二制動機構818可以連接到或包括控制機構，所述控制機構例如控制杆和嚙合齒輪，這類似於參考圖1和2所描述的控制杆50和嚙合齒輪35、36和44、45。
第一套筒軸齒輪806以嚙合的方式接合第三套筒齒輪807，所述第三套筒齒輪807連接到第三套筒軸812上。第三套筒軸812具有在一個端部處連接的第三套筒軸錐齒輪812a。第三套筒軸812以套筒的形式支撐在輸出軸816的第一端部上。第一單向離合器機構819以套筒的形式支撐在輸出軸816的第一端部上，所述第一單向離合器機構819當以固定的方式保持時，就允許輸出軸816僅僅沿著一個方向進行旋轉運動。例如，第一單向離合器機構819可以連接到或包括控制機構，所述控制機構例如控制杆和嚙合齒輪，這類似於參考圖1和2所述的控制杆50和嚙合齒輪35、36和44、45。
輸出軸816具有一個或多個延長部816a、816b，輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815在所述一個或多個延長部816a、816b上旋轉。錐齒輪814、815以嚙合的方式接合第四套筒軸錐齒輪813a，所述第四套筒軸錐齒輪813a連接到第四套筒軸813。第四套筒軸813以套筒的形式支撐在輸出軸816的第二輸出端部上。第四套筒軸813也包括連接的第四套筒齒輪(例如正齒輪)811。第二單向離合器機構820以套筒的形式支撐在輸出軸816的第二輸出端部上，所述第二單向離合器機構820當以固定的方式保持時，就允許輸出軸816僅僅沿著一個方向進行旋轉運動。例如，第二單向離合器機構820可以連接到或包括控制機構，所述控制機構例如控制杆和嚙合齒輪，這類似於參考圖1和2所描述的控制杆50和嚙合齒輪35、36和44、45。
第二套筒齒輪808以嚙合的方式接合中間齒輪809，所述中間齒輪809又以嚙合的方式接合第四套筒齒輪811。中間齒輪809圍繞軸810旋轉。
在第一模式的工作中，如果沒有接收到輸入並且第一制動機構817、第二制動機構818、第一單向離合器機構819和第二單向離合器機構820沒有相接合，那麼輸出軸816能夠自由旋轉，其中輸出軸延長部816a、816b的旋轉產生了輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815的旋轉，所述錐齒輪814、815又圍繞第三套筒軸錐齒輪812a和第四套筒軸錐齒輪813a運轉。
在第二模式的工作中，如果接收到了輸入並且第一制動機構817、第二制動機構818、第一單向離合器機構819和第二單向離合器機構820沒有相接合，那麼輸入軸801旋轉，其中輸入軸延長部801a、801b的旋轉產生了輸入軸的第一和第二錐齒輪802、803的旋轉，所述錐齒輪802、803又圍繞第一套筒軸錐齒輪804a和第二套筒軸錐齒輪805a運轉。輸出軸816能夠自由旋轉，其中輸出軸延長部816a、816b的旋轉產生了輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815的旋轉，所述第一和第二錐齒輪814、815又圍繞第三套筒軸錐齒輪812a和第四套筒軸錐齒輪813a運轉。
在第三模式的工作中，如果接收到了輸入，並且第一制動機構817、第二制動機構818和第二單向離合器機構820沒有接合，但是第一單向離合器機構819相接合，那麼輸入軸801旋轉，輸入軸延長部801a、801b的旋轉會產生輸入軸的第一和第二錐齒輪802、803的旋轉，所述第一和第二錐齒輪802、803又圍繞第一套筒軸錐齒輪804a和第二套筒軸錐齒輪805a運轉。輸出軸816能夠僅僅沿著第一方向自由旋轉，則輸出軸延長部816a、816b的對應旋轉會產生輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815的旋轉，所述第一和第二錐齒輪814、815又圍繞第三套筒軸錐齒輪812a和第四套筒軸錐齒輪813a運轉。單向離合器機構819允許輸出軸816僅僅沿著一個方向旋轉。
在第四模式的工作中，如果接收到了輸入，並且第二制動機構818和第二單向離合器機構820沒有接合，但是第一制動機構817和第一單向離合器機構819相接合，那麼輸入軸801旋轉，輸入軸延長部801a、801b的旋轉會產生輸入軸的第一和第二錐齒輪802、803的旋轉，所述第一和第二錐齒輪802、803又圍繞固定的第一套筒軸錐齒輪804a運轉。輸入軸的第一和第二錐齒輪802、803的運轉會產生第二套筒軸錐齒輪805a和第二套筒軸齒輪808沿著第一方向的旋轉，第二套筒軸齒輪808又產生了中間齒輪809沿著與第一方向相反的方向的旋轉。中間齒輪809的反向旋轉會產生第四套筒齒輪811沿著第一方向的旋轉。第四套筒齒輪811的旋轉又產生第四套筒軸錐齒輪813a沿著第一方向的旋轉，所述第四套筒軸錐齒輪813a導致輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815的旋轉。輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815的旋轉又導致輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815圍繞固定的第三套筒軸錐齒輪812a的運轉，從而導致輸出軸816的旋轉。單向離合器機構819允許輸出軸816僅僅沿著一個方向旋轉。
在第四模式中，如果僅僅部分地應用第一制動機構817(即沒有用於以固定的方式保持第一套筒軸804)，那麼第一套筒軸錐齒輪804a旋轉，使得第一套筒軸齒輪806沿著與第一方向相反的方向旋轉，由此使得第三套筒軸齒輪807沿著第一方向旋轉。因此，相對於完全應用第一制動機構817的第四模式而言，第三套筒軸齒輪807沿著第一方向的旋轉以及由於第二套筒軸805的減速旋轉所引起的第四套筒軸813沿著第一方向的減速旋轉，一起導致了輸出軸816的減速旋轉。
在第五模式的工作中，如果接收到了輸入，並且第一制動機構817和第一單向離合器機構819沒有接合，但是第二制動機構818和第二單向離合器機構820接合，那麼輸入軸801旋轉，輸入軸延長部801a、801b的旋轉產生了輸入軸的第一和第二錐齒輪802、803的旋轉，所述第一和第二錐齒輪802、803又圍繞固定的第二套筒軸錐齒輪805a運轉。輸入軸的第一和第二錐齒輪802、803的運轉產生了第一套筒軸錐齒輪804a沿著第一方向的旋轉，又通過第一套筒齒輪806的旋轉產生了第三套筒齒輪807沿著與第一方向相反的方向的旋轉。第三套筒齒輪807的反向旋轉又產生了第三套筒軸錐齒輪812a沿著相反方向的旋轉，所述第三套筒軸錐齒輪812a沿著相反方向的旋轉導致了輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815的旋轉。輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815的旋轉又導致輸出軸的第一和第二錐齒輪814、815圍繞固定的第四套筒軸錐齒輪813a運轉，由此導致輸出軸816的旋轉。單向離合器機構820允許輸出軸816僅僅沿著一個方向旋轉。
在第五模式中，如果僅僅部分地應用第二制動機構818(即沒有用於以固定的方式保持第二套筒軸805)，那麼第二套筒軸錐齒輪805a旋轉，使得第二套筒軸齒輪808沿著與第一方向相反的方向旋轉，由此使得中間齒輪809沿著第一方向旋轉，並使得第四套筒軸齒輪811沿著第一方向旋轉。因此，相對於完全應用第二制動機構818的第五模式而言，第四套筒軸齒輪811沿著第一方向的旋轉以及由於第一套筒軸804的減速旋轉所引起的第三套筒軸807沿著第一方向的減速旋轉，一起導致了輸出軸816的減速旋轉。
儘管圖20中所示的實施方式使用了錐齒輪802、803、804a、805a、814、815、812a和813a，但是也可以使用合適的正齒輪配置來實現本實施例。另外，雖然圖20的輸入和輸出軸的定向顯示了這些軸基本上是平行的，但是所述軸可以使用例如合適的連接機構(connecting gear)串聯配置，以便與所圖示的情況類似地進行工作。
對工作的綜述制動機構從廣義上可以看作是一個被動驅動力。被動驅動力不像例如驅動系統的直接作用力那樣起作用，所述被動驅動力在一定範圍上用作制動力(braking force)，施加該制動力會導致系統的一個分支的運轉降低，以便增加在另一分支上起作用的力。因此，使用這樣的被動驅動力可以用於在包含有給定數量動力的系統內部重新分配作用力。理論上講，除了由於摩擦而喪失的動力外，能夠使用在系統裡的全部給定數量的動力。
從典型的車輛差速器的功能中可以發現這樣的被動驅動力的一個很好理解的例子。在車輛中，傳動輸出驅動錐齒輪組件的支架，所述錐齒輪組件被稱為差速器。當車輛轉彎時，相對於處於轉彎的外圓弧上的車輪，位於轉彎的內圓弧上且聯接到差速器的車輪必須降低速度(每分鐘轉數或者rpm)。所述差速器允許在聯接的車輪之間產生速度差異，從而使得轉彎變得更加容易和平穩。在這個例子中，來自傳動輸出的輸入速度是一個獨立變量，而到車輪上的輸出是從屬變量。然而，在實際工作中，產生較小圓弧的所述車輪也經受來自路面的其他摩擦力，較大圓弧的車輪經受較小摩擦力。這些作用力彼此相反作用，這類似於上面的涉及第三和第四實施方式的前面實施例。這個摩擦力作為系統的第二輸入。因此，在事實上，兩個獨立變量作用於差速器，一個是來自變速器的內部產生的作用力，另一是外部由摩擦施加的外部變量。所述外部作用力不驅動所述系統，但是使一個車輪速度降低，允許另一車輪速度增加。在這個例子中的外部作用力可以稱為被動驅動力。
根據本發明的這個實施例設計的無限變速變速器(IVTs)包括組件部分，所述組件部分每個都包含三個變速控制(TVCs)，所述無限變速變速器(IVTs)結合了與差速器的原理相同的被動驅動器。當車輛沿著一條直線行駛時，沒有施加被動驅動力，兩個車輪以相同的速度旋轉。當車輛進行急轉彎時，被動驅動力很高，且外面車輪轉的很快。不太急的轉彎會產生較小的被動作用力，並在外面車輪產生較小的合成速度。
配備有TVCs並且結合了被動驅動器的IVTs的操作除了下面不同外都類似於差速器，所述不同在於IVTs具有兩個獨立變量，一個輸入是來自發動機，而另一輸入是由所述控制提供。一個IVT的第二TVC的兩個獨立輸入沿著相反方向旋轉，導致通過所述TVC的支架輸出是零。當啟動了所述被動啟動器時，啟動的一定量作用力以類似於產生較小圓弧的差速器的車輪的方式而工作，而總體輸出增加，這類似於產生較大圓弧的車輪的輸出。
存在有許多用於產生變速被動驅動力的機構，來和本實施例一起使用。這樣的機構包括具有張力控制的皮帶和皮帶輪、具有張力控制的鏈條和鏈輪、具有從中心到中心壓力控制的齒輪、具有推力變化的推力軸承、電磁控制和液壓流動控制(hydraulic flow control)。
這些機構中的每個機構都能夠在變速輸出運動控制設備中產生間歇的力矩和速度。為此目的，可以通過加入張力調節空轉輪來使用例如皮帶和鏈條的張力控制。通過調節在齒輪軸之間的中心到中心的距離，可以使用兩個齒輪的壓力控制。為了使得軸的磨損最小，可以使用軸承或軸套。為克服產生的推力設計推力軸承，使用可變推力允許控制力矩和速度。除了電磁控制產生制動力而不是驅動力之外，電磁控制的操作與馬達驅動的控制相類似。在實踐中，這個制動力比驅動力更加有效。液壓控制(hydraulic control)也是一種被動驅動力。典型地使用閥門來控制在液壓控制中的流速。在使用了用於限制流動的閥門時，所述系統的響應變得更快。在一定情況下，當通過控制來自主容器的流體流速而和本發明一起使用液壓控制時，可以不使用泵。
現在已經根據上述優點描述了本發明的實施例。應該認識到，這些實施例僅僅是對本發明的例證。對於本領域普通技術人員而言，許多變型和改進是顯而易見的。
權利要求
1.一種變速運動控制設備，包括輸入軸，其具有輸入端和輸出端；輸出套筒軸，其具有連接的中間單元，其中所述輸出套筒軸具有用於以套筒的形式容納所述輸入軸的輸出端的開口；第一輸入軸齒輪，其連接到所述輸入軸；第二齒輪，其聯接到所述中間單元，所述第二齒輪與所述第一齒輪以嚙合的方式相接合；第三齒輪，其聯接到所述輸出套筒軸轂上，所述第三齒輪和所述第二齒輪以嚙合的方式相接合；第四齒輪，其聯接到所述中間單元上；控制機構，其具有連接的控制機構齒輪，所述控制機構齒輪與所述第四齒輪以嚙合的方式相接合，其中所述控制機構通過所述控制機構齒輪提供了對所述第四齒輪的可變控制；其中，所述控制機構的變化改變所述第四齒輪的運動，從而改變所述輸出套筒軸的輸出。
2.如權利要求1所述的設備，其中，所述中間單元包括行星齒輪。
3.如權利要求1所述的設備，其中，所述中間單元包括圓柱齒輪。
4.如權利要求1所述的設備，其中，所述中間單元包括錐齒輪。
5.如權利要求1所述的設備，其中，所述控制機構包括控制杆。
6.如權利要求5所述的設備，其中，所述控制機構包括張力機構，所述張力機構聯接到所述控制杆上，以便改變在第四齒輪和所述控制機構齒輪之間的約束張力。
7.一種變速運動控制設備，包括輸入軸，其具有輸入端和輸出端；套筒軸，其具有連接的套筒齒輪，所述套筒軸具有用於以套筒的形式容納所述輸入軸的輸出端的開口；第一輸入軸齒輪，其從所述輸入軸伸出；第二行星齒輪，其與第一齒輪以嚙合的方式相接合；第三行星齒輪，其與第二齒輪以嚙合的方式相接合，其中所述套筒齒輪與第三齒輪以嚙合的方式相接合；圓柱齒輪，其具有聯接到第二行星齒輪和第三行星齒輪上的外部輪齒；軸，其具有與所述圓柱齒輪以嚙合的方式相接合的軸齒輪；控制杆，其具有連接的控制杆齒輪，所述控制杆齒輪與所述軸齒輪以嚙合的方式相接合；以及張力機構，其聯接到所述控制杆上，以便改變在所述軸齒輪和所述控制杆齒輪之間的約束張力；其中，所述約束張力的變化控制所述圓柱齒輪的運動，從而改變所述套筒軸的輸出。
8.如權利要求7所述的設備，其中，所述控制杆包括用於以滑動的方式接收所述軸齒輪的開口。
9.如權利要求7所述的設備，其中，能改變所述約束張力以便停止所述軸齒輪的運動。
10.一種變速運動控制設備，包括輸入軸，其具有輸入端和輸出端；輸出套筒軸，其具有連接的轂，所述輸出套筒軸具有用於以套筒的形式容納所述輸入軸的輸出端的開口；第一輸入軸齒輪，其從所述輸入軸伸出；第二齒輪，其聯接到所述輸出套筒軸轂，所述第二齒輪與第一齒輪以嚙合的方式相接合；第三齒輪，其聯接到所述輸出套筒軸轂上，所述第三齒輪與所述第二齒輪以嚙合的方式相接合；第二套筒單元，其具有連接的第四齒輪和連接的第五齒輪，所述第二套筒單元具有用於以套筒的形式容納所述輸入軸的開口，其中所述第四齒輪與所述第三齒輪以嚙合的方式相接合；控制杆，其具有連接的控制杆齒輪，所述控制杆齒輪與所述第五齒輪以嚙合的方式相接合；以及張力機構，其聯接到所述控制杆上，以便改變在所述第五齒輪和所述控制杆齒輪之間的約束張力；其中，在所述第五齒輪和所述控制杆之間的約束張力的變化控制著所述第二套筒單元的運動，從而改變所述輸出套筒軸的輸出。
11.如權利要求10所述的設備，其中，所述輸出套筒軸具有連接的套筒軸齒輪，所述設備還包括第二控制杆，其具有連接的第二控制杆齒輪，所述第二控制杆齒輪與所述套筒軸齒輪以嚙合的方式相接合；第二張力機構，其聯接到所述第二控制杆上，以便改變在所述套筒軸齒輪和所述第二控制杆齒輪之間的約束張力；其中，在所述套筒軸齒輪和所述第二控制杆齒輪之間的約束張力的變化控制著所述輸出套筒軸的輸出運動。
12.如權利要求11所述的設備，還包括第二轂，其連接到所述輸出套筒軸；第二轂第一齒輪，其聯接到所述第二轂；第二轂第二齒輪，其聯接到所述第二轂，所述第二轂第二齒輪與所述第二轂第一齒輪以嚙合的方式相接合；正向控制套筒軸，其具有用於以套筒的形式容納所述第二轂的開口，所述正向控制套筒具有從那裡伸出的正向控制功能部件；正向控制套筒齒輪，其連接到所述控制套筒；正向控制機構，其以可變的方式與所述正向控制功能部件相接合，其中在所述正向控制機構和所述正向控制功能部件之間的接合的變化能夠以可變的方式控制所述第二轂的運動；第二輸出套筒軸，其具有第二輸出套筒軸齒輪，所述第二輸出套筒軸具有用於以套筒的形式容納所述輸入軸的開口，其中所述第二輸出套筒軸齒輪與所述第二轂第二齒輪以嚙合的方式相接合；第三轂，其連接到所述第二輸出套筒軸上；第三轂第一齒輪，其聯接到所述第三轂上；第三轂第二齒輪，其聯接到所述第三轂上，所述第三轂第二齒輪與所述第三轂第一齒輪以嚙合的方式相接合；反向控制套筒軸，其具有用於以套筒的形式容納所述第三轂的開口，所述反向控制套筒具有從那裡伸出的反向控制功能部件；反向控制套筒齒輪，其連接到所述反向控制套筒上；以及反向控制機構，其與所述反向控制功能部件以可變的方式相接合，其中在所述反向控制機構和所述反向控制功能部件之間的接合的變化以可變的方式控制所述第三轂的運動。
13.如權利要求10所述的設備，還包括輸出套筒軸齒輪，其連接到所述輸出套筒軸；蝸輪軸，其具有蝸輪和軸齒輪，所述軸齒輪與所述輸出套筒軸齒輪以嚙合的方式相接合；正交軸，其具有連接的第一正交軸齒輪，所述第一正交軸齒輪與所述蝸輪以嚙合的方式相接合，所述正交軸具有連接的第二正交軸齒輪；反向軸，其具有連接的第一反向軸齒輪，所述第一反向軸齒輪與所述第二正交軸齒輪以嚙合的方式相接合，所述反向軸具有連接的第二反向軸齒輪；以及輸出軸，其具有可再定位輸出軸齒輪，所述可再定位輸出軸齒輪能夠選擇與所述第二正交軸齒輪和所述第二反向軸齒輪相接合。
14.一種變速運動控制設備，包括輸入軸，其具有輸入端、輸出端和從所述輸入軸伸出的第一輸入軸齒輪；套筒軸，其具有連接的圓柱齒輪，所述套筒軸具有用於以套筒的形式容納所述輸入軸的輸出端的開口；第二行星齒輪，其與所述第一齒輪以嚙合的方式相接合，其中所述第二齒輪聯接到所述圓柱齒輪上；第三行星齒輪，其與所述第二齒輪以嚙合的方式相接合，其中所述第三齒輪聯接到所述圓柱齒輪；以及控制套筒，其具有連接的控制套筒齒輪，所述控制套筒齒輪與所述第三行星齒輪以嚙合的方式相接合。
15.如權利要求14所述的設備，還包括控制機構，其用於與所述控制套筒以可變操作的方式相接合；其中，所述控制機構與所述控制套筒的可變接合產生了所述套筒軸的可變輸出。
16.如權利要求15所述的設備，其中，所述第二齒輪具有第二齒輪直徑，所述第三齒輪具有第三齒輪直徑，所述第二齒輪直徑和所述第三齒輪直徑不同。
17.一種變速運動控制設備，包括輸入軸，其具有輸入端、輸出端和從所述輸入軸伸出的第一輸入軸齒輪；套筒軸，其具有連接的圓柱齒輪，所述套筒軸具有用於以套筒的形式容納所述輸入軸的輸出端的開口；第二行星齒輪，其與所述第一齒輪以嚙合的方式相接合，其中所述第二齒輪聯接到所述圓柱齒輪；以及控制套筒，其具有聯接的控制環形齒輪，所述控制環形齒輪與所述第二行星齒輪以嚙合的方式相接合。
18.如權利要求17所述的設備，還包括控制機構，其用於與所述控制套筒以可變操作的方式相接合；其中，所述控制機構和所述控制套筒的可變接合產生了所述套筒軸的可變輸出。
19.一種變速運動控制設備，包括輸出軸，其具有輸入端、輸出端和從所述輸出軸伸出的輸出軸延長部；輸入套筒軸，其在輸出端處具有第一錐齒輪，所述輸入套筒軸具有用於以套筒的形式容納所述輸出軸的輸入端的開口；第二錐齒輪，其能夠圍繞所述輸出軸的輸出軸延長部旋轉，所述第二錐齒輪與所述第一錐齒輪以嚙合的方式相接合；以及控制套筒，其在所述輸入端處具有控制套筒錐齒輪，所述控制套筒錐齒輪與所述第二錐齒輪以嚙合的方式相接合。
20.如權利要求19所述的設備，還包括控制機構，其用於與所述控制套筒以可變操作的方式相接合；其中，所述控制機構和所述控制套筒的可變接合產生了所述輸出軸的可變輸出。
21.一種變速運動控制設備，包括輸入軸；第一輸入套筒軸，其在第一端部具有連接的第一旋轉運動連通齒輪和第一，所述第一輸入套筒軸具有用於以套筒的形式容納所述輸出軸的輸入端的開口；第二錐齒輪，其能夠圍繞所述輸出軸的輸出軸延長部旋轉，所述第二錐齒輪與所述第一錐齒輪以嚙合的方式相接合；以及控制套筒，其在輸入端處具有控制套筒錐齒輪，所述控制套筒錐齒輪與所述第二錐齒輪以嚙合的方式相接合。
22.一種變速運動控制設備，包括輸入軸，其具有第一旋轉運動連通齒輪；第一輸入套筒軸，其具有連接的第二旋轉運動連通齒輪和連接的第三齒輪，所述輸入套筒軸具有用於以套筒的形式在所述輸入軸的第一端部處容納所述輸入軸的開口，其中，所述第二旋轉運動連通齒輪與所述第一旋轉運動連通齒輪相連通；第二輸入套筒軸，其具有連接的第四旋轉運動連通齒輪和連接的第五齒輪，所述輸入套筒軸具有用於以套筒的形式在所述輸入軸的第二端部處容納所述輸入軸的開口，其中，所述第四旋轉運動連通齒輪與所述第一旋轉運動連通齒輪相連通；中間齒輪，其與所述第五齒輪以嚙合的方式相接合；輸出軸，其具有第一延長部，所述第一延長部以套筒的形式容納第六旋轉運動連通齒輪；第一輸出套筒軸，其具有連接的第七旋轉運動連通齒輪和連接的第八齒輪，所述輸出套筒軸具有用於以套筒的形式在所述輸出軸的第一端部處容納所述輸出軸的開口，其中，所述第七旋轉運動連通齒輪與所述第六旋轉運動連通齒輪相連通，並且其中所述第八齒輪與所述第三齒輪以嚙合的方式相接合；第二輸出套筒軸，其具有連接的第九旋轉運動連通齒輪和連接的第十齒輪，所述輸出套筒軸具有用於以套筒的形式在所述輸入軸的第二端部處容納所述輸入軸的開口，其中，所述第九旋轉運動連通齒輪與所述第六旋轉運動連通齒輪相連通，並且其中所述第十齒輪與所述中間齒輪以嚙合的方式相接合；制動機構，其聯接到所述第一輸入套筒軸；以及單向離合器機構，其聯接到所述第一輸出套筒軸；其中，通過所述制動機構和所述單向離合器機構的可變接合，所述輸入軸的旋轉運動能夠以可變的方式傳遞到所述輸出軸。
23.一種變速運動控制設備，包括輸入軸，其具有第一延長部，所述第一延長部以套筒的形式容納第一錐齒輪；第一輸入套筒軸，其具有在第一端部上連接的第二錐齒輪和連接的第三齒輪，所述輸入套筒軸具有用於在所述輸入軸的第一端部處容納所述輸入軸的開口，其中所述第二錐齒輪與所述第一錐齒輪以嚙合的方式相接合；第二輸入套筒軸，其具有在第一端部上的連接的第四錐齒輪和連接的第五齒輪，所述輸入套筒軸具有用於以套筒的形式在所述輸入軸的第二端部處容納所述輸入軸的開口，其中所述第四錐齒輪和所述第一錐齒輪以嚙合的方式相接合；中間齒輪，其與所述第五齒輪以嚙合的方式相接合；輸出軸，其具有第一延長部，所述第一延長部以套筒的形式容納第六錐齒輪；第一輸出套筒軸，其具有在第一端部上的連接的第七錐齒輪和連接的第八齒輪，所述輸出套筒軸具有用於以套筒的形式在所述輸出軸的第一端部處容納所述輸出軸的開口，其中，所述第七錐齒輪和所述第六錐齒輪以嚙合的方式相接合，並且其中所述第八齒輪和所述第三齒輪以嚙合的方式相接合；第二輸出套筒軸，其具有在第一端部上的連接的第九錐齒輪和連接的第十齒輪，所述輸出套筒軸具有用於以套筒的形式在所述輸入軸的第二端部處容納所述輸入軸的開口，其中，所述第九錐齒輪和所述第六錐齒輪以嚙合的方式相接合，並且所述第十齒輪和所述中間齒輪以嚙合的方式相接合；制動機構，其聯接到所述第一輸入套筒軸上；以及單向離合器機構，其聯接到所述第一輸出套筒軸上；其中，通過所述制動機構和所述單向離合器機構的可變接合，所述輸入軸的旋轉運動能夠以可變的方式傳遞到所述輸出軸。
24.如權利要求23所述的設備，其中，所述制動機構包括聯接到所述第一輸入套筒軸的第一制動組件和聯接到所述第二輸入套筒軸的第二制動組件。
25.如權利要求23所述的設備，其中，所述單向離合器機構包括聯接到所述第一輸出套筒軸的第一單向離合器組件和聯接到所述第二輸出套筒軸的第二單向離合器組件。
26.一種變速運動控制設備，包括輸入軸，其具有輸入端和輸出端；輸出套筒軸，其聯接到運動連通裝置上，所述輸出套筒軸具有用於以套筒的形式容納所述輸入軸的輸出端的開口；第一輸入軸齒輪，其連接到所述輸入軸；第二齒輪，其聯接到所述運動連通裝置上，所述第二齒輪和所述第一齒輪以嚙合的方式相接合；第三齒輪，其聯接到所述輸出套筒軸轂上，所述第三齒輪和所述第二齒輪以嚙合的方式相接合；第四齒輪，其聯接到所述中間單元上；控制裝置，其聯接到所述第四齒輪上，其中所述控制裝置提供了對所述第四齒輪的運動的可變控制；其中，所述控制裝置的變化以可變的方式控制所述第四齒輪的運動，從而改變所述輸出套筒軸的輸出。
27.一種利用控制提供從變化輸入到可變輸出的方法，所述方法包括將輸入運動接收到輸入軸；通過第一齒輪將所述輸入運動傳遞到第二齒輪，所述第二齒輪和所述第一齒輪以嚙合的方式相接合；將所述第二齒輪的運動傳遞到中間單元，所述中間單元連接到輸出軸上；以及以可變的方式將止動力施加到所述中間單元上，變化施加所述止動力將改變所述輸出軸的輸出。
全文摘要
變速運動控制設備和使用方法。所述設備和方法涉及通過基於控制輸入(50)而變化的輸出提供從旋轉軸輸入(1)傳遞來的例如旋轉軸輸出(6)的輸出。所述設備和方法例如用於提供在使用壓縮機、動力輸出裝置或者傳動或差動應用的變速輸出。為了提供可變輸出，所述設備和方法包括使用了機械組件系統，例如正齒輪行星系統、環形齒輪行星系統、錐齒輪配置或者這些功能部件的組合。所述控制輸入可通過例如以下方式進行，即以約束方式嚙合的齒輪；通過皮帶連接起來的皮帶輪之間的張力或者類似的鏈條鏈輪配置；使用磁性離合器、液壓或氣動控制或者制動設備。
文檔編號F16H27/00GK1864019SQ200480029274
公開日2006年11月15日 申請日期2004年9月3日 優先權日2003年9月8日
發明者韓光洙 申請人:韓光洙