具有不依賴於摩擦的均勻輸入到輸出速比的無級變速器的製作方法

2023-10-17 18:20:44 2

臨時申請

申請號：61788563

名稱：無級變速器

背景技術：

專利US 5603240和US 20100199805使用本設計中使用的一些特徵。

本發明的優點包括：

專利US 5603240沒有同軸輸入到輸出，因此不能用於需要該配置的應用。輸出隨著速比改變而移動。因此，在需要固定輸出的時候不能使用該設計。新發明提供固定和同軸的輸入和輸出軸。現有技術中使用的包絡(envelope)要大得多。

US 20100199805提供一種正弦輸出，並使用幾個模塊，只是為了在提供穩定和均勻的輸入時使得「波紋(ripple)」最小化。因此，在需要穩定和均勻輸出的時候不能使用該設計。新發明在輸入為穩定和均勻的時候提供穩定和均勻的輸出。這能夠通過低至3個模塊實現。

技術實現要素：

本發明的主要目的是在輸入為均勻和穩定的時候提供均勻和穩定的輸出，具有不依靠摩擦或摩擦係數而傳遞高轉矩的能力。目前市場上許多無級變速器依賴於摩擦，因此缺乏傳遞高轉矩的能力。那些沒有依賴摩擦的無級變速器在輸入為均勻和穩定的時候沒有均勻和穩定的輸出。該設計幫助減少總尺寸，並且在經濟上有助於大量生產。該設計能夠容易地併入任何系統。該設計非常通用，並且使用範圍能夠從輕負荷到重負荷。該設計允許替換現有普通變速器，而需要非常小的修改。該設計提供固定的同軸輸入和輸出的選擇。

附圖說明

圖1-CVT總裝配體透視圖；

圖2-使機架透明時的CVT總裝配體透視圖，示出了組成部分的內部子裝配體的總體配置；

圖3-機架-主要殼體-兩個相同部分被栓在一起以形成一個主要殼體：

A.詳細示出主要殼體一側的透視圖；

B.詳細示出主要殼體另一側的透視圖；

圖4-機架-伸縮套筒導向件(Guide)透視圖；

圖5-機架-交叉齒條導向件透視圖；

圖6-輸入軸透視圖；

圖7-中間齒輪軸透視圖；

圖8-動力連接軸透視圖；

圖9-支承軸透視圖；

圖10-示出了交叉齒條裝配體的兩透視圖和正投影視圖，詳細示出了輸入軸槽和曲柄銷槽、齒條的方位、詳細示出了叉齒(prongs)：

A-俯視圖；

B-透視圖1；

C-透視圖2；

D-主視圖；

E-側視圖；

F-後視圖；

G-詳細示出所述從叉齒的放大圖；

圖11-小齒輪：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-俯視圖；

D-透視圖；

圖12-小齒輪軸：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-透視圖；

圖5-機架-交叉齒條導向件透視圖；

圖6-輸入軸透視圖；

圖7-中間齒輪軸透視圖；

圖8-動力連接軸透視圖；

圖9-支承軸透視圖；

圖10-示出了交叉齒條裝配體的兩透視圖和正投影視圖，詳細示出了輸入軸槽和曲柄銷槽、齒條的方位、詳細示出了叉齒(prongs)：

A-俯視圖；

B-透視圖1；

C-透視圖2；

D-主視圖；

E-側視圖；

F-後視圖；

G-詳細示出叉齒的放大圖；圖11-小齒輪：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-俯視圖；

D-透視圖；

圖12-小齒輪軸：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-透視圖；

圖20-速比凸輪：

A-主視圖；

B-俯視圖；

C-透視圖；

圖21-非圓齒輪(從動)：

A-俯視圖；

B-主視圖；

C-透視圖；

圖22-非圓齒輪(主動)：

A-俯視圖；

B-主視圖；

C-透視圖；

圖23-仿製(Dummy)曲柄銷：

A-俯視圖；

B-主視圖；

C-透視圖；

圖24-曲柄銷：

A-俯視圖；

B-主視圖；

C-側視圖；

D-透視圖；

圖25-中間圓齒輪C2-C3：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-透視圖；

圖26-支承齒輪C4a-C5b：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-透視圖；

圖27-中間圓齒輪C4-C5：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-透視圖；

圖28-中間圓齒輪C1：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-透視圖；

圖29-墊片(Spacer)：

A-主視圖；

B-俯視圖；

C-透視圖；

圖30-用於螺旋槽機構的齒輪變速控制杆(Lever)：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-俯視圖；

D-透視圖；

圖31-螺旋槽：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-透視圖；

圖32-靜態差動套圈：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-剖視圖；

D-透視圖；

圖33-動態差動套圈：

A-主視圖；

B-側視圖；

C-剖視圖；

D-透視圖；

圖34-套筒-輸入-斜的透視圖；

圖35到43-示出了齒條裝配體上的運動/位置，曲柄銷隨著輸入盤旋轉：示出了各個階段：

圖35-曲柄銷更接近軸線，輸入盤為0°；

圖36-曲柄銷更接近軸線，輸入盤為45°；

圖37-曲柄銷更接近軸線，輸入盤為90°；

圖38-曲柄銷在中點，輸入盤為0°；

圖39-曲柄銷在中點，輸入盤為45°；

圖40-曲柄銷在中點，輸入盤為90°；

圖41-曲柄銷離齒輪最遠，輸入盤為0°；

圖42-曲柄銷離齒輪最遠，輸入盤為45°；

圖43-曲柄銷離齒輪最遠，輸入盤為90°；

圖44-描述輸入修正的分解圖-透視圖，詳細示出非圓齒輪和中間齒輪到輸入盤的配置和齒輪組；

圖45到46-速比凸輪、輸入盤和曲柄銷的透視圖，示出了凸輪怎樣改變銷位置的背後操作：

圖45-輸入盤側(為了清楚起見，速比凸輪和輸入盤透明示出)；

圖46-速比凸輪側；

圖47到50，示出了行星齒輪變速機構的運行：

圖47-行星齒輪變速機構的透視圖；為了清楚起見，主機架半透明示出；

圖48-示出了行星齒輪變速機構的透視圖，詳細示出了主機架中的圓槽，為了清楚起見，主機架半透明示出(關閉)；

圖49，示出了行星齒輪變速機構的主視圖，為了清楚起見，使得主機架為透明；

圖50，示出了行星齒輪變速機構的側視圖，為了清楚起見，使得主機架為透明；

圖51-示出了差動機構的分解圖，示出了組成部分的配置和運行(透視圖)；

圖52到57-描述差動機構不同階段的速比變速操作，示出了局部剖面以解釋功能和內部細節：

圖52-差動機構(局部剖面)視圖1；

圖53-差動機構(局部剖面)視圖2；

圖54-差動機構(局部剖面)視圖3；

圖55-差動機構(局部剖面)視圖4；

圖56-差動機構(局部剖面)視圖5；

圖57-差動機構(局部剖面)視圖6；

圖58-裝配體，示出了齒輪變速機構的運行-螺旋槽機構(分解的)；

圖59-說明伸縮導向件的運行的俯視圖；

圖60-詳細示出了伸縮機構，使得初級和次級的一側透明以示出細節；

圖61到62-輸入盤、交叉齒條裝配體、曲柄銷和曲柄銷保持器的裝配體，示出曲柄銷保持器功能的背後原理：

圖61-位於輸入槽中間時的曲柄銷和曲柄銷保持器；

圖62-曲柄銷保持器退出輸入槽時的曲柄銷和曲柄銷保持器；

圖63-單向軸承裝配體的分解圖(小齒輪局部剖面以示出內部細節)；

圖64-單向軸承裝配體；

圖65-動力連接裝配體；

圖66-裝配體，示出了振動消除的原理；

圖67-振動消除機構：子裝配體；

圖68-完整CVT裝配體，示出了模塊的方位和齒條的方位：說明4個模塊如何放置；

圖69到72-當公共非圓主動齒輪和兩個非圓從動齒輪一起使用時，非圓齒輪位置的選擇；

圖69-非圓齒輪放置為135°；

圖70-非圓齒輪放置為45°；

圖71-非圓齒輪放置為(-)45°；

圖72-非圓齒輪放置為(-)135°；

圖73到75-詳細示出了如何實現恆定均勻的輸出：

圖73-單個模塊的裝配體方位；

圖74-示出了每一齒條的單個輸出和組合總輸出的圖表，示出了具有重疊部分的恆定均勻輸出；

圖75-具有重疊部分的輸出的圖解表示和一個完整循環的接合順序；

圖76到79-描述前進檔(forward)、倒檔(reverse)、空擋(neutral)和駐車檔(park)的斜齒輪裝配體：

圖76-用於前進檔齒輪的離合器的接合；

圖77-用於倒檔齒輪的離合器的接合；

圖78-用於空擋齒輪的離合器的接合；

圖79-用於「駐車檔」的離合器的接合；

圖80-使用中間齒輪消除非圓齒輪之間的多個接點的原理：

A-俯視圖；

B-主視圖；

圖81-具有內齒輪的同軸輸出元件：

A-主視圖；

B-側視剖面圖；

C-透視圖；

圖82-詳細示出了裝配體中同軸輸出部件的配置；

圖83-用於計算主動齒輪的非功能部分的半徑的方程式；

圖84-非圓齒輪形狀的數學推導，使得齒條64的線速度為常量。

具體實施方式

簡要描述來說，本發明為無級變速器(CVT)。與現有CVT設計不同，該特別設計不依賴摩擦傳遞動力。目前大多數CVT依賴摩擦傳遞動力，因此不能在需要於低速下傳遞高動力的地方使用。由於該優點，本發明可以用於需要高轉矩傳遞的地方。使用該設計能夠實現同軸輸入和輸出。

該CVT的運行能夠由以下單一順序操作描述。

a)曲柄銷(圖23)以一偏移距離圍繞輸入盤(圖14)的軸線旋轉，該偏移距離能夠被修改。[該操作中描述的原理存在於另一個專利US 20100199805。然而，此處以更簡單和緊湊的包絡將完全不同的方法適配為怎樣使用該原理、怎樣修改該偏移等等。]

b)該偏移曲柄銷42卡(caged)在齒條裝配體的槽中(圖10)，約束所述齒條裝配體，使得所述齒條只能夠在平行於齒條64的方向上移動。通過將另一個槽定位為垂直於運動方向，將曲柄銷42的旋轉運動轉化為齒條64的純線性往返運動。該機構在工業上通常被稱為「擋車軛(scotch yoke)機構」。該線性往返運動的距離(行程)與曲柄銷42到輸入盤16的軸線的徑向距離成正比。

c)齒條64與小齒輪(圖11)連接，小齒輪將齒條64的該線性運動轉化為小齒輪47的搖擺振動。

d)通過使用棘輪機構/單向軸承/計算機控制的離合器，將該搖擺振動轉化為單向旋轉。

本發明的一個主要目的是在輸入角速度恆定和均勻時實現恆定和均勻的輸出角速度。然而，使用上述步驟，這不能實現，因為輸出是正弦的。通過調整輸入盤16的角位移的變化率，能夠實現均勻穩定的輸出。通過使用一組非圓齒輪，主動的(圖22)和從動的(圖21)，能夠改變輸入盤16上的角位移的變化率。接著通過一些中間圓齒輪，將從動非圓齒輪9的輸出傳遞到輸入盤16。

通過方程給定主動非圓齒輪8的輪廓，當半徑「r」被表示為θ的函數時：r(θ)＝R*K*CTR/[R*K+f(θ)]，其中「K」為依賴於所有恆定齒輪半徑的常數，「R」為所需的速比，該速比為主動非圓齒輪8上的輸入和輸入盤16上的輸出的角位移變化率之間的比值。

「R」的理想值一般為1。「K」產生於中間齒輪的半徑，其等於從動齒輪半徑的乘積除以主動齒輪半徑的乘積。「K」的理想值一般為1。「CTR」為兩個非圓齒輪8和9的中心距。這是基於裝配體的可用包絡選擇的。

f(θ)能夠為sinθ或cosθ。兩個公式產生相同和可交換的輪廓，除了它們被旋轉90°以外。

從動非圓齒輪9的輪廓由公式r(θ)＝CTR-{R*K*CTR/[R*K+f(θ)]}給定。所使用的這些輪廓形狀和參數的生成在隨後的話題中詳細解釋。

為了幫助理解本發明，設計創建了CAD模型，並如下所說明。

此處使用的特徵為：

將「R」的值選擇為1。

將「K」的值選擇為1。

將公共輸入軸(圖6)和主動非圓齒輪8用於所有四個模塊。

將公共交叉齒條裝配體44、輸入盤16、從動非圓齒輪9、中間圓齒輪、曲柄銷42、速比凸輪(圖20)和速比變化機構用於兩個模塊。

兩個齒條64位於交叉齒條裝配體44上，具有180°的相移。

放置另一個相同的模塊的裝配體，使得模塊的第二裝配體關於模塊的第一裝配體橫向倒置並旋轉90°。

組成部分列表：

1)機架-主殼體

2)機架-交叉齒條導向件

3)機架-伸縮導向件

4)輸入軸

5)輸入軸軸承

6)中間齒輪軸

7)中間齒輪軸軸承

8)非圓齒輪(主動)

9)非圓齒輪(從動)

10)中間圓齒輪C1

11)中間圓齒輪C2-C3

12)中間圓齒輪C4-C5

13)軸承-套圈(靜態和動態)

14)軸承-圓齒輪C2-C3

15)軸承-圓齒輪C4-C5

16)輸入盤

17)軸承-輸入盤

18)速比凸輪

19)軸承-速比凸輪

20)中間支承圓齒輪C4a-C5a

21)支承軸

22)軸承-支承軸

23)速比變化控制杆-行星機構

24)套筒-輸入盤-斜的

25)靜態差動套圈

26)靜態差動套圈直齒輪軸軸承

27)靜態差動套圈直齒輪軸

28)a)靜態差動套圈小錐齒輪

b)靜態差動套圈大錐齒輪

29)靜態差動套圈直齒輪

30)墊片

31)動態差動套圈

32)動態差動套圈直齒輪軸軸承

33)動態差動套圈直齒輪軸

34)a)動態差動套圈小錐齒輪

b)動態差動套圈大錐齒輪

35)動態差動套圈直齒輪

36)萬向接頭

37)螺旋槽

38)開槽的盤-輸入盤

39)壓縮彈簧

40)止推軸承

41)速比變化控制杆-螺旋槽機構

42)曲柄銷

43)仿製曲柄銷

44)交叉齒條裝配體

45)初級伸縮套筒

46)次級伸縮套筒

47)小齒輪

48)小齒輪軸

49)小齒輪軸承

50)單向軸承

51)輸出鏈輪/齒輪

52)動力連接軸

53)動力連接軸軸承

54)動力連接鏈輪/齒輪

55)仿製齒條

56)輪子-振動抵消

57)套圈-輪子-振動抵消

58)用於斜齒錐齒輪的輸入軸

59)斜齒錐齒輪

60)離合器-駐車檔/空擋/倒檔

61)輸出軸

62)中間齒輪-非圓齒輪連接器

63)導向件-中間齒輪-非圓齒輪連接器

64)齒條

65)具有內齒輪的同軸輸出元件

組成部分的裝配體、子裝配體的描述和它們的功能：

總體構造的描述：

輸入軸(圖6)安裝在兩輸入軸軸承5上，並放置在機架-主殼體的中心(圖3)。輸入盤16安裝在輸入軸4上，並夾在齒條裝配體(圖10)和速比凸輪(圖20)之間，曲柄銷42卡在槽中。曲柄銷42具有一主體，所述主體形狀像具有兩側延伸的圓稜柱的矩形稜柱。它們中的一個起凸輪-從動件的作用並使得其與速比凸輪嚙合，另一個起曲柄銷42的作用並使得其與交叉齒條裝配體44上的齒條64嚙合。平行於輸入盤16的主動非圓齒輪8安裝在輸入軸4上。

中間齒輪軸(圖7)安裝在兩個恆定齒輪軸軸承7上，每個主要殼體1有一個恆定齒輪軸軸承7。中間齒輪軸6以距離「CTR」平行於輸入軸4放置，所述距離「CTR」用於產生非圓齒輪的形狀。從輸入軸4傳動到輸入盤16的動力總成按照以下提供的表格。

從動非圓齒輪9和中間齒輪C2-C3(圖25)安裝在輸入軸4上，中間齒輪C1(圖28)和中間齒輪C4-C5(圖27)安裝在恆定齒輪軸6上。主動非圓齒輪8直接安裝在輸入軸4上，從動非圓齒輪9和中間齒輪C1 10一起被直接安裝在中間齒輪軸6上。其他齒輪放置在軸承中並安裝在它們各自的軸上。

齒條裝配體44隻在沿著齒條64的方向上自由地移動，其運動受到機架-齒條導向件2的約束。初級和次級的一套伸縮套筒放置在齒條裝配體44的任一側。這將減少齒條裝配體44和機架主要殼體1所需的總尺寸。將叉齒放置在齒條裝配體44的任一側，另一個叉齒放置在次級套筒46上，以拉動和延伸伸縮套筒，所述伸縮套筒被齒條裝配體44的主體所倒塌(collapsed)。機架伸縮-導向件(圖4)卡住這些伸縮套筒。

齒條64與單向軸承裝配體(圖64)耦合，所述單向軸承裝配體由放置在小齒輪軸(圖12)上的小齒輪47組成。該小齒輪軸48安裝在具有小齒輪軸承49的機架伸縮導向件3上。齒輪或鏈輪通過單向軸承50安裝在該小齒輪軸48上，並平行於小齒輪47放置。動力連接軸裝配體(圖65)平行於單向軸承裝配體(圖64)放置。動力連接裝配體由動力連接軸(圖8)組成，所述動力連接軸安裝在兩個軸承上，所述兩個軸承放置在機架-伸縮導向件3上。齒輪或鏈輪放置在動力連接軸的每一端上。小齒輪軸48的動力通過該齒輪或鏈輪傳遞到動力連接。

主CVT的運行和原理：

當輸入盤16旋轉時，通過「擋車軛」機構，曲柄銷42在平行於齒條64的方向上使得交叉齒條裝配體移動。該運動運行的距離正比於曲柄銷42的軸線與輸入盤16的軸線的距離。通過改變該距離，所述齒條裝配體運行的距離，這被稱為「行程」，能夠被改變。由於做功是恆定的，其為施加的力乘以運行的距離的乘積(F*行程)。對於較短的行程來說，施加的力更大，對於較長的行程來說，施加的力更小。然而，運動為來回擺動。隨後，來自齒條64的線性來回運動的該力轉移到小齒輪47作為搖擺運動。該搖擺運動產生的轉矩正比於齒條64施加的力。這通過單向軸承50或者計算機控制的離合器或者棘輪機構被轉移到輸出鏈輪/齒輪以單向轉動。該單向轉動進一步被傳遞到輪子。

從引擎/動力源到輸入盤16的動力傳輸配置：

通過使用一組非圓齒輪，主動的(圖8)和從動的(圖9)，改變輸入盤16上的角位移的變化率。通過一組非圓齒輪傳遞輸入軸4的輸出，接著通過5個中間圓齒輪將輸入軸4的輸出傳遞到輸入盤16。非圓主動齒輪8直接安裝在輸入軸4上。從動非圓齒輪9安裝在中間齒輪軸上(圖7)，其安裝在兩個軸承7上並放置在兩個主要殼體1上。

中間圓齒輪C1 10安裝在中間齒輪軸6上，直接連接到從動非圓齒輪9。中間齒輪C2-C3(圖25)安裝在輸入軸4上，與軸承14一起自由旋轉。中間齒輪C4-C5(圖26)安裝在中間齒輪軸6上，中間齒輪軸6與軸承15一起自由旋轉，中間齒輪C5驅動輸入盤16。選擇這些中間齒輪的半徑，使得主動非圓齒輪(圖22)完成一次旋轉時輸入盤16完成一次旋轉。其應該滿足條件-rC2/rCl＝nl，rC4/rC3＝n2，rdisc/rC5＝nl*n2，K值將為1。

當輪廓同時幹涉/多接觸時，非圓齒輪之間需要圓齒輪的背後理由：

根據為變量「R」、「K」和「CTR」選定的值，非圓齒輪的形狀在任何給定的時間點可以具有多個接觸點。從非圓齒輪輪廓的方程可以看出，從動非圓齒輪9的半徑低於輸入軸4，其安裝在寬區域上方並在兩個位置上達到零點。另外，有可能由於輪廓形狀，從動非圓齒輪9和主動非圓齒輪8在給定的時間可以具有多個接觸點。這能夠通過將間歇圓齒輪62插入兩個非圓齒輪之間進行消除。這增加了兩個非圓齒輪之間的距離並消除了在任何給定時間上多個接觸點的問題。

使用速比改變凸輪背後的原理：

為了改變輸入到輸出的速比，曲柄銷42的位置必須改變。這能夠通過旋轉速比凸輪盤18實現，速比凸輪盤18具有槽，所述槽具有一定輪廓。當速比凸輪盤18關於輸入盤16旋轉時，該輪廓迫使曲柄銷42在盤軸線的徑向方向上移動。這是因為曲柄銷42的軸線貫穿輸入盤16的槽和速比凸輪盤18的槽。當曲柄銷42更靠近輸入盤16的軸線時，行程縮短，由於做功恆定，所以力增加。同樣地，隨著曲柄銷42遠離輸入盤16的軸線，行程更長，由於做功恆定，所以力下降。然而，此處的挑戰為使得速比凸輪盤18和輸入盤16在正常操作期間同步旋轉，當需要速比改變時，輸入盤16和速比凸輪盤18應該具有相對角速度。通過使用以下所述三個機構中的其中一個，在需要的時候，輸入盤16和速比凸輪盤18之間的相對角速度能夠實現。

改變速比的方法：

1.行星機構：

一組中間支承圓齒輪C4a和C5a(圖26)軸向連接並安裝在公共支承軸(圖9)上。C4a與圓齒輪C4相同，C5a與圓齒輪C5相同。該公共軸線的運動受到圓槽/軌道的約束，其與輸入盤16和所述速比凸輪盤的旋轉軸線的距離恆定。齒輪4a徑向連接到齒輪C3，齒輪C5a徑向連接到速比凸輪盤18。樞接於機架上的速比改變控制杆-行星機構(圖37)使得支承軸21的位置能夠沿著槽移動。當該位置被移動時，輸入盤16和速比凸輪盤18之間具有相對角位移。

2.螺旋槽機構：

具有扭曲輪廓的螺旋槽輸入盤套圈(圖38)軸向連接到輸入盤16。匹配螺旋槽的扭曲輪廓的槽開在速比凸輪盤18上，並與輸入盤16同軸放置。當速比凸輪盤18和輸入盤16之間的距離保持不變時，輸入盤16和速比凸輪盤18同步旋轉。當輸入盤16和速比凸輪盤18之間的距離被改變時，輸入盤16和速比凸輪盤18之間的相對角速度隨著速比凸輪盤18被迫使關於輸入盤16旋轉而改變。使用速比改變控制杆-螺旋槽機構(圖40)實現該軸向平移，所述速比改變控制杆-螺旋槽機構朝著輸入盤16推動連接至速比凸輪盤18的止推軸承40。放置在輸入盤16和速比凸輪盤18之間的壓縮彈簧(圖39)使其彈回。

3.差動機構：

通過套筒-輸入盤到斜面(圖32)，靜態套圈大錐齒輪28b軸向連接到輸入盤16。與大錐齒輪28b同軸隔開的靜態差動套圈(圖32)通過止推軸承40關於大錐齒輪28b獨立地自由旋轉。約束靜態差動套圈25關於大錐齒輪28b軸向移動。自由旋轉的靜態套圈軸27垂直於靜態差動套圈25的軸線放置在軸承26中，軸承26放置在靜態差動套圈25中。靜態套圈小錐齒輪128a和靜態差動套圈直齒輪29軸向剛性地連接到靜態套圈軸27，靜態套圈小錐齒輪128a與靜態套圈大錐齒輪28b成對。

同樣地，

動態大錐齒輪(圖17)平行所述速比凸輪盤同軸放置，使得它們同步旋轉，但是允許它們之間沿著軸線的位移。與由止推軸承40隔開的動態套圈大錐齒輪28a同軸放置的動態差動套圈(圖33)關於動態套圈大錐齒輪34b獨立地自由旋轉。約束動態差動套圈31關於動態套圈大錐齒輪34a軸向移動。自由旋轉的動態套圈軸33垂直於所述動態差動套圈的軸線放置在軸承32中，軸承32放置在動態差動套圈31中，動態套圈軸33具有放置在其軸線上的萬向接頭36。動態套圈小錐齒輪34a和動態套圈直齒輪35軸向剛性地連接到動態套圈直齒輪軸33，動態套圈小錐齒輪34a與動態套圈大錐齒輪34b成對。萬向接頭36是動態套圈直齒輪軸33和所述小錐齒輪軸所共有的，允許小的失配。

墊片使兩個直齒輪保持接觸。所述墊片(圖29)關於動態套圈直齒輪軸33自由地軸向移動。

此處靜態差動套圈25和動態差動套圈31是一樣和可互換的。

通過該配置，如下所述為動力傳遞路徑：

a.靜態套圈大錐齒輪28a使得靜態套圈小錐齒輪28b旋轉。

b.靜態套圈小錐齒輪28使得靜態套圈軸27旋轉。

c.靜態套圈軸27使得靜態套圈直齒輪29旋轉。

d.靜態套圈直齒輪29使得動態套圈直齒輪35旋轉。

e.動態套圈直齒輪35使得動態套圈軸33旋轉。

f.動態套圈軸33經過萬向接頭36使得動態套圈小錐齒輪34a旋轉。

g.動態套圈小錐齒輪34a使得動態套圈大錐齒輪34b旋轉。

h.動態套圈大錐齒輪34b使得速比凸輪盤18旋轉。

由於所述兩個大錐齒輪、所述兩個小錐齒輪、所述直齒輪分別一樣且尺寸相同，當動態差動套圈31為靜態時，速比凸輪盤18的角速度與輸入盤16是同步的。關於靜態差動套圈25旋轉動態差動套圈31時，輸入盤16和速比凸輪盤18之間將有相對角位移。

使用伸縮套筒使設計緊湊的背後原理：

對於該設計的運行，齒條裝配體的輸入槽的長度的值必須等於2*行程+輸入軸直徑+2*最小材料厚度+2*到達齒條導向件的距離。該整個長度必須由齒條導向件引導。由於齒條導向件也必須容納齒條64的軌跡，所述齒條導向件的開口部分應該具有至少輸入盤16直徑的寬度否則當齒條64運行到一側到達最遠端時其將夠不著。伸縮導向件使得支撐件延伸，因此，齒條裝配體的整個長度能夠減少「到達齒條導向件的距離」。這也使得主殼體1能夠減少該距離而更短。在齒條裝配體的設計和第二套筒上設置有叉齒以延伸伸縮套筒。齒條裝配體的主體使得伸縮套筒坍塌。

滑塊導向件的使用或運行功能背後的原理：

所述曲柄銷比輸入軸4更小。由於兩槽相互交叉，所述曲柄銷有可能滑入輸入軸槽中。這通過使用大於輸入軸槽的滑塊導向件(圖13)消除。使其在包圍(enclosing)曲柄銷42的曲柄銷槽中浮動。

實現該原理的設計，動力傳輸的重疊部分：

為了確保從一個模塊到下一個模塊的平滑過渡，短時間內，兩個模塊都是活動的並當它們兩者的輸出到達恆定均勻的值時接合。當其仍然在功能區中時第一模塊鬆開，而第二模塊很好地位於功能區。

模塊和它們的裝配設計和約束：

所有四個模塊共享一個公共的輸入軸和一個公共的非圓主動齒輪。兩個模塊共享公共的輸入盤16和齒輪變速機構。齒條關於下一個呈90°相移放置。為了對此進行適應，從動非圓齒輪9定向為45°，從動非圓齒輪9相對另一個非圓從動齒輪的相位為45°。並且由於非圓齒輪是對稱的，其也能夠定向為135°。這在齒條之間增加到了90°相移。

模塊間動力傳遞或連接的原理：

當模塊按順序運行時，它們必須在動力傳遞到輪子前被連接。這通過使用動力連接軸52實現，動力連接軸52具有齒輪或鏈輪以連接每一個模塊的輸出，使得其具有連續的動力給輪子。動力也按順序傳遞。

倒檔齒輪機構：

動力連接軸52的輸出與斜齒錐齒輪差動機構的輸入軸4耦合。因此，這些斜齒輪的輸出往相反方向旋轉。輸出軸61如果該差動機構關於輸出斜齒錐齒輪具有間隙地同軸放置，從而關於輸出斜齒錐齒輪獨立地自由旋轉。具有離合器的兩個套圈放置在輸出軸61上，允許所述兩個套圈同軸移動。能夠使得所述兩個套圈與往相反方向旋轉的任一個輸出斜齒錐齒輪連接。當使得其中一個套圈通過離合器與特定的輸出斜齒錐齒輪連接，輸出軸61將在特定的方向中旋轉。如果該連接被轉換到另一個輸出斜齒輪，其方向將反轉。

空檔齒輪機構：

當套圈沒有與任何一個輸出斜齒錐齒輪連接時，套圈和輸出軸61沒有受到約束，因此，它們在任何方向自由旋轉並作為「空擋」齒輪的作用。

駐車檔機構：

當套圈與兩個輸出斜齒錐齒輪連接時，套圈旋轉時受約束並作為「駐車檔」齒輪的作用。

抵消振動的特徵和機構：

1.仿製曲柄銷：當輸入盤16旋轉時，曲柄銷偏離中心放置。該失衡會導致振動。為了抵消該振動，仿製曲柄銷以同樣的距離180°分開放置。這通過移動曲柄銷的相同速比凸輪移動。該運動與曲柄銷的運動一樣。使得凸輪槽為一樣的分開180°。

2.計數器振蕩的靜負載：隨著輸入盤16旋轉，交叉齒條裝配體振蕩運動，該振蕩運動導致振動。其通過合適質量在相反方向的振蕩進行消除。這通過固定輪子與齒條64的接觸實現，其將具有來迴旋轉。以合適質量與輪子以180°分開接觸將抵消該振動。

同軸輸入和輸出選擇特徵：

需要同軸輸入和輸出時，這能夠通過加入輸出部件65實現，輸出部件65具有內齒輪，所述內齒輪與動力連接齒輪成對。在輸入軸4和同軸輸出部件65之間放置軸承，使得它們獨立旋轉。

約束：

當K＝1和R＝1時，應用條件為：

主動非圓齒輪(圖22)的齒數應該與從動非圓齒輪(圖21)的齒數相同，這意味著它們的周長是相同的，也就是說，即使瞬時速率可以不相同，它們也是同時完成1次旋轉。可替換地，沒有遵循所需形狀的部分，也就是使用最小半徑「r」的部分，非圓齒輪的第二設置能夠可選地用於並行實現目的。

應用rc2/rcl＝nl，rc4/rc3＝n2，rdisc/rc5＝nl*n2。

期望但並非強制的：(rvl+rv2)＝(rc3+rc4)＝(rc5+rdisc)＝(rcl+rv2)＝ctr。這將允許所有主動和從動齒輪在兩個公共軸上的放置，它們的其中一個為輸入軸4。

數學推導：

主要目的是確定非圓齒輪形狀的數學表達式，使得v齒條(齒條64的線性速度)為常量。

其中：

ω輸出＝ω盤*r齒輪*f(θ)

其中，

ω輸入-輸入角速度

-主動非圓齒輪的角速度

-從動非圓齒輪的角速度

-恆定齒輪1的角速度

-恆定齒輪2的角速度

-恆定齒輪3的角速度

-恆定齒輪4的角速度

-恆定齒輪5的角速度

ω盤-盤的角速度

ω輸出-輸出的輸出角速度

-主動非圓齒輪的半徑

-從動非圓齒輪的半徑

-恆定齒輪1的半徑

-恆定齒輪2的半徑

-恆定齒輪3的半徑

-恆定齒輪4的半徑

-恆定齒輪5的半徑

r盤-盤的半徑

r偏移-曲柄銷的徑向位置

R-輸入到輸出的角速度比

K-(從動齒輪與主動齒輪的半徑乘積的比值)

CTR-兩個非圓齒輪之間的中心距

f(θ)-sinθ或cosθ