用于恒定齿距的齿轮齿序列的带有直径改变器的可变直径齿轮装置的制作方法

专利名称：用于恒定齿距的齿轮齿序列的带有直径改变器的可变直径齿轮装置的制作方法
用于恒定齿距的齿轮齿序列的带有直径改变器的可变直径
齿轮装置发明领域与
背景技术：
本发明涉及变速器，尤其是涉及带有直径改变器的可变直径齿轮装置，用于改变 一连串齿轮齿的有效直径，同时该齿轮齿保持恒定的齿间距。人们已经尝试采用不同的方式来设计齿轮，该齿轮将可提供可变的直径和可变的 有效量的齿。特别对于自行车，已经提出许多设计方案，在这些设计方案中，齿轮的节段可 以向外径向移动，以致齿轮的节段接近于在齿间具有可变间距的齿状多边形的圆角。这些 设计能接合链条，并具有可变有效量的齿，在齿间的间距对应于“缺失的”齿。这样的设计 范例可以在专利号为2，782，649与4，634，406的美国专利，以及公开号为TO 83/02925的 PCT专利申请中找到。这个方法产生了非圆有效齿轮，该齿轮在齿轮节段之间有缺失的齿。 结果，在齿轮之间会产生直接节段的不相容。即使当与链条使用时，旋转的多边形会导致不 稳定和振动，如果在显著速度下使用时，且在转动过程中不能提供均一的动力变换。在美国专利4，655，730中揭示了一种类似于上述例子的装置，但该装置是实施为 无齿的无级变速器。在这个例子中，环的节段的径向运动史由两个开槽的圆盘的相对旋转 来控制的，一个圆盘具有径向槽，而另一个圆盘具有螺旋槽。在公开号为DE 10016698 Al的德国专利申请中介绍了上述方法的进一步变化。在 这个例子中，提供了链轮齿作为柔性链条的一部分，该链条是缠绕一个径向可替代的节段 结构。该链条被锚定到其中一个可替代的节段，在该链条的另一端的可变的剩余长度是弹 性偏置到在所述装置的内容器内的弹回存储状态。在上述的所有例子中，根本的调节机构是设置为提供单纯的径向运动，接近于一 个扩展的多边形。还可参考共同待决和共同转让的公开号为2009/0018043的美国专利申请(以下 简称为“043”申请)，它在作为本申请的优先权的美国临时申请的申请日前未公开，根据专 利法的规定也不作为现有技术。该“043”申请描述了一个变速器系统，在该系统中，齿轮的 序列是设置在可变直径的圆上，同时在相邻的齿之间保持恒定的间距。通常，两个这样的齿 轮齿序列是用于结合来提供具有可变量的齿的有效的圆柱齿轮。该“043”申请在这里以其 整体引入作为参考。除非这里另有说明，在本说明书中采用的术语的定义，以及本发明的结 构的附加技术细节以及申请的范围，都在“043”申请中详细描述。本发明将有利于基于带有螺旋轨道的圆盘而提供带有直径改变器的可变直径齿 轮装置，用于改变一连串齿轮齿的有效直径，同时该齿轮齿保持恒定的齿间距。

发明内容
本发明是一种带有直径改变器的可变直径齿轮装置，用于改变一连串齿轮齿的有 效直径，同时该齿轮齿保持恒定的齿间距。根据本发明的教导，提供了一种用于可变速率的变速器系统的可变直径齿轮，所 述可变直径齿轮包括(a)轮轴，限定一个旋转轴；(b)可移置的齿轮齿序列，包括布置在与所述轮轴共轴的有效圆柱上的复数个相互连接的齿轮齿，所述齿轮齿是以均一的间距来间 隔的；(C)扭矩联接物，机械地联接到所述轮轴以及联接到所述齿轮齿序列，以致转移在所 述轮轴与所述齿轮齿序列之间的转动力矩；以及(d)直径改变器，包括至少一个带有螺旋 轨道的圆盘，其中每个所述的齿轮齿是机械地联接到所述螺旋轨道，以致所述的至少一个 圆盘相对于所述轮轴旋转，导致所述有效圆柱的有效直径的变化，同时保持所述有效圆柱 的中心在旋转的所述轮轴上，且同时所述均一的齿间距保持恒定。根据本发明的进一步特征，所述直径改变器包括一对所述圆盘，设置在所述齿轮 齿序列的相对侧，而其中每个所述齿轮齿是机械地联接到所述一对圆盘的所述螺旋轨道。根据本发明的进一步特征，所述螺旋轨道是实施为一个螺旋槽，且有一个凸出物 与每个所述齿轮齿相关联，所述凸出物接合所述螺旋槽。根据本发明的进一步特征，所述螺旋轨道实质上是以一个对数螺旋的形式来成形 的。根据本发明的进一步特征，所述齿轮齿序列围绕所述有效圆柱齿轮的圆周的至少 一部分来扩展。根据本发明的进一步特征，所述可移置的齿轮齿序列是第一可移置的齿轮齿序 列，形成一个齿轮齿组的一部分；该可移置的齿轮齿序列还包括第二可移置的齿轮齿序列， 具有布置在所述有效圆柱上的复数个齿轮齿，并以所述均一的间距来间隔的；所述直径改 变器是被配置为替换所述齿轮齿组，以致改变在至少所述第一齿轮齿序列与所述第二齿 轮齿序列之间的周边共延伸的程度，因而在以下两方面之间转变所述齿轮装置(a)第一 状态，所述齿轮齿组在该状态中被设置为提供带有第一有效量的齿的有效圆柱齿轮；以及 (b)第二状态，所述齿轮齿组在该状态中被设置为提供带有多于第一有效量的第二有效量 的齿的有效圆柱齿轮。根据本发明的进一步特征，所述直径改变器还包括调节机构，该调节机构包括行 星齿轮组件，该组件具有由所述轮轴的旋转所驱动的第一输入件；驱动所述至少一个圆 盘的旋转的输出件；以及直径调节输入件；其中，所述行星齿轮组件是被这样配置以致当 所述调节输入件保持静态时，所述至少一个圆盘是被驱动为对准所述轮轴以恒定角度旋 转，以及当所述调节输入件是被旋转时，所述至少一个圆盘相对于所述轮轴经受相应的旋 转。附图简要说明本发明在这里仅通过实施例结合附图来进行描述，其中

图1是根据本发明的教导所构建和操作的一种可变直径齿轮装置的实施例的全 面视图，该齿轮装置包括两个齿轮齿序列，这些齿序列提供了可变直径有效圆柱齿轮，与惰 轮装置接合，作为一种可变速率变速器系统的一部分。图2A是源自图1所示的齿轮装置，显示一个齿轮齿序列与一个关联的带有螺旋轨 道的圆盘，形成一个直径改变器的一部分。图2B是图2A所示的齿轮齿序列与圆盘的轴视图，显示在最大直径的状态。图2C是在图2B中沿A-A线剖开的横截面视图。图3A和图:3B是分别类似于图2A和图2B的视图，在这些图中，未布置在横截面的 线上的齿已经被省略以便更为清晰。
图4A至图4E是类似于图2A的一系列视图，显示了圆盘相对于齿序列的位置范 围，该范围从开放状态到完全关闭的状态。在每个例子中，在该图旁边显示了一个圆，对应 于有效齿轮的节圆，叠加在一个虚线圆上，该虚线圆对应于该圆盘的轮廓，因此描绘了有效 直径的变化范围。图5是一个调节机构的部分立体视图，该调节机构是用于在直径改变器的圆盘与 齿轮装置的主轮轴之间的相对旋转。图6和图7是示意图，显示了特定技术将可被用于本发明的几何分析。图8A和图8B是两种类型的联接物的示意图，该联接物适用于在实施图1所示的 可变齿轮装置；以及图9和图10显示了特定技术，当本发明所述一个实施例与图8B所示的联接物进 行实施时，该技术将被用于几何分析。最佳实施例详述本发明是一种带有直径改变器的可变直径齿轮装置，用于改变一连串齿轮齿的有 效直径，同时该齿轮齿保持恒定的齿间距。根据本发明所述的可变直径齿轮装置的原理和操作将通过附图以及相关的说明 而得到更清楚的理解。现在参考附图，图1是根据本发明的教导所构建和操作的一种可变直径齿轮装置 的实施例，该齿轮装置标记为10，它被显示为接合于一个惰轮装置100，用作一种可变速率 变速器系统的一部分。总的来说，可变齿轮装置10具有一个轮轴20，限定旋转轴22。一个齿轮齿组包括 至少一个(在本例中有两个)可移置的齿轮齿序列11，每个齿序列从复数个相互连接的齿 轮齿12形成，这些齿轮齿布置在与轮轴20共轴的有效圆柱上。在每个齿轮齿序列的齿轮 齿12是在以均一齿距来间隔的。正如图2A所示，一个扭矩联接物被机械地连接到轴20以及连接到齿轮齿序列11， 以致在所述轮轴与所述齿轮齿之间转变一个转动力矩。在这里所示的优选实施例中，该扭 矩联接物是由径向可移置的轴M而形成，附着到或整合形成一个给出的齿12，涉及作为 “a(alpha)”齿。轴M在轴20内穿过对应槽，典型地通过一个线性轴承(未画出)。正如图2A至图4E所示，可变齿轮装置包括一个直径改变器，该直径改变器包括至 少一个具有螺旋轨道16的圆盘14。每个齿轮齿12是机械地连接到螺旋轨道16，以致圆盘 14相对于轮轴12的旋转导致有效圆柱的有效直径的变化，同时保持该有效圆柱的中心在 旋转的轴上，并同时使均一的齿距保持恒定。根据本发明这里所示的一个优选但非限制性的实施例，该直径改变器包括一对圆 盘14，它们设置在每个齿轮齿序列11的相对侧，且每个齿轮齿12是机械地连接到该对圆盘 的螺旋轨道上。这样提供了稳定和对称的支持来限定每个齿的径向位置。参见图2A至图 5，该圆盘接近于浏览器，由于清楚表述的原因而被删除。根据本发明这里所示的一个优选但非限制性的实施例，所述螺旋轨道是被实施为 一个螺旋槽16，该螺旋槽可以是一个通槽，或者可以是仅在圆盘14的一个面上形成。当该 轨道被实施为一个槽时，每个齿轮齿12优选地具有一个相关联的凸起物，例如针脚18，该 凸起物接合和在螺旋槽16中滑动。每个针脚18通常具有一个特别的偏移，也就是，相对于
5相应的齿12的几何中心的径向位置。这样，例如，看图2A，对于a齿的针脚18是处于最大 的径向内偏移，而在该齿序列的另一端的齿具有最大的径向外偏移。所述螺旋槽与每个齿 的位置的对应接合关系是为了将该齿轮齿保持在一个有效圆柱上。圆盘14相对于轮轴20的旋转的全面效果显示在图4A至图4E中。这一系列视图 显示了在单个齿序列的有效直径的改变，同时轮轴和a齿被保持在恒角位置(12点钟)，同 时圆盘14如图所示是逆时针旋转的。对应于前述的“有效圆柱”，在所述齿的齿距中心的 有效直径的相应变化是被显示为一个实心圆，在每个图的旁边。虚线圆表示圆盘14的外边 界。在这点上，它将有助于定义在本说明书和权利要求书中所采用的特定术语。参考 术语“齿轮齿序列(gear tooth sequence) ”，它是指任意条带、链条或其他能在环绕所述齿 轮装置的外周在它的多种不同状态之间保持所需间距的支持结构。在本发明下面所讨论 的齿轮齿序列的特定优选实施方式中，该齿轮齿序列是由之间具有枢接的齿轮齿序列形成 的。参考具有“均一齿距(uniform pitch) ”的每个齿轮齿序列的齿轮齿。这里的“均 一齿距”是由与给出的惰轮装置100或者穿过齿轮装置10的可变直径的整个范围的链条 的啮合能力来功能性定义的。需要注意的是，该“齿距”的完全几何定义是并非微不足道， 因为该齿序列在不同状态之间的曲率半径，以及在相邻齿的尖端之间的距离通常是可改变 的，当调整所述齿轮装置时。而且，在相邻齿之间的角距跟随该齿序列的径向位置改变而做 必要改变。在一些实施例中，作为一个非限制性的示范几何定义，它可以是有利于在所述齿 轮装置的调整过程中，在相邻齿轮齿的几何中心(定义为标准节圆与所述齿的中心线的交 叉)之间保持恒定距离。在其他实施例中，它可优选地将在沿着相邻几何中心之间的节圆 的距离保持恒定。在这些定义之间的差别通常是很小的，它们都落入前述能以可变直径的 整个范围与给出惰轮啮合的宽的功能性定义的范围。然而，这这些选项可对应或近似于在 相邻齿之间的联接的不同的结构的实施方式，这可能会对所需螺旋导轨的形成的方案和分 析产生影响。这些特色将在下面进一步陈述。参考齿轮装置10在每个状态中的“齿的有效量”。在任意给出状态中的齿的有效 量是由在围绕旋转轴的相邻齿之间的弧度的角距除以2p而得的。在直觉术语中，齿的有效 量对应于在具有齿轮装置10的当前状态的类似功能的简单齿轮中的齿的有效量。当两个 或更多齿序列被用于它们的齿轮齿，这些齿序列互相对齐，该齿的有效量将简化为沿着所 述轴凸起的结合的齿轮齿组的齿的量。当采用两个或更多齿轮齿序列时，参考在这些齿轮齿序列之间的“外周共延伸程 度”术语。这个外周共延伸程度对应于围绕该有效圆柱齿轮的外周的齿轮齿序列的共延伸 的角度延伸，取决于该圆柱的当前直径。当参考外周共延伸的可变程度时，它包括减少为零 的共延伸的可能性，也就是，当一个齿序列提供一种齿时，另一个齿序列提供下一种齿，而 它们见不重叠。在特定优选实施例中，每个齿序列的最大直径是延伸大于所述有效圆柱的 半个圆周。在这个实施例中，这些齿序列的外周共延伸是优选大于零的。参考术语“有效圆柱齿轮”，是指能提供与简单或组合圆柱形惰轮连续齿接合的结 构。本发明的个别齿序列通常具有间距，如图2A和图2B所示。然而，当仪器使用时，如图 1所示，这些齿序列允许围绕该齿轮装置的整体旋转的连续接合。需要注意的是，本发明可被用于有利于基于直接接合齿轮的变速器，也有利于基于变速器的链条。在所有例子中，它 都有助于接合惰轮，作为理论上的结构，可被用于定义齿轮装置10的几何特性。在本说明书中的“惰轮装置(idler gear arrangement) ”是指任意与齿轮装置10 发生齿接合的齿轮结构。术语“惰轮装置”被用于反映一个典型的装置，一个惰轮装置是在 齿轮组中的一个中间组件，但也不排除可能是直接连接到动力输入轴或动力输出轴。该惰 轮装置通常是一个复合的惰轮，其中有两个或更多齿轮被安装以致围绕一个普通惰轮轴一 起旋转，例如图1中所示。组成一个复合惰轮的这些齿轮通常是相同的且同相的(也就是， 它们的齿对齐)，但也可被实施为不同相(齿不对齐)的齿轮，如果在这些齿序列中间实施 对应的相差时。现在转到本发明的一个实施例的特征的更详细描述，在每个齿轮齿序列的齿轮齿 是这样设置的以致在该可变直径齿轮的所有状态都具有恒定的齿距。无论采用怎样精确测 量的齿距，在齿间保持恒定齿距的特性，当直径改变时，导致围绕该装置的轴的齿的可变角 距改变。通过比较在图4A和在图4E中的第一齿轮齿和最后齿轮齿的位置，可清楚看到这 个结果。一个简单的阿基米德螺旋(半径以角度的线函数增加)不能提供贯穿整个直径范 围的真正圆的几何形状。由对数螺旋线提供了一个接近的近似，该螺旋线具有对于沿着该 螺旋的给出长度的恒定的半径增加的特性。这也不是一个理论上优选的解决方案，因为齿 距是恒定大于沿着该螺旋槽的抵消支架的针脚之间的距离。然而，特别对于相对浅角螺旋， 可找到对应于或接近于一个对数螺旋的路径，通过分析数值方法或者通过试错的实验，保 持在每个直径的齿轮齿的圆轮廓都在可接受的范围内，在由该齿轮装置覆盖的直径范围的 可容纳的范围内。通过非限制性的实施例，理论分析部分在下面提供对于螺旋槽和相应偏置针脚的 解决方案的实施例和理论分析。在实施例中提及的特定值可被视为一个特别优选实施例的 指示，但也不限于对应于本发明的整个范围。需要重视的是，在正常驱动接合可变直径齿轮10期间，同时没有变速器进行速率 变换，齿序列11和圆盘14是以相同速度旋转的。当需要变换变速器的速率时，在圆盘14 和齿序列11之间的预设的角运动将被执行。不同机构可被用于确保这些圆盘和齿序列正 常地一起运转，根据需要相对旋转。一个非限制性的例子可参见图5。因此，根据本发明的一个实施例，直径改变器具有一个调节机构，在该机构内由一 个行星齿轮组件，该组件具有第一输入件，由轮轴20的旋转直接或间接驱动；输出件，直 接或间接驱动圆盘14的旋转；以及一个直径调节输入件。该行星齿轮组件是被这样配置以 致当该调节输入件保持静态时，圆盘14是被驱动为对准轮轴20以恒定角度旋转，以及当该 调节输入件是被旋转时，圆盘14相对于轮轴20经受相应的旋转。特别地，图5所示的非限制性优选实施例显示了一个齿轮沈，它是固定为与轮轴 20 —起旋转(因而也与齿轮齿序列11 一起旋转，为清楚而将该齿序列忽略)。齿轮沈结合 另一齿轮观，该齿轮观转动行星齿轮组件30的“行星”轭。该行星齿轮组件的“太阳” 32 是固定到轮轴拟，该轮轴34也使齿轮36旋转，齿轮36接合另一齿轮38，该齿轮38整合到 圆盘14。一个促动器，例如一个发动机(未示出)，被设置用于可选地驱动该行星齿轮组件 的外环40，以便有效改变直径。在这个序列中的全部齿轮的速率是精选的，以致当该行星齿 轮组件的外环40保持静止时，齿轮沈和38以相同的角速率转动，因而保持齿轮齿序列11和圆盘14处于恒定角度关系，当它们旋转时。该行星齿轮组件的外环40的旋转导致在齿 轮齿序列11和圆盘14中间的角度替换，因而获得直径调整。这里所描述的调节机构的实施方式确信可提供多种优势，包括允许控制由单个发 动机操作产生的速率变换，以及避免所述装置的中心轮轴的复杂结构。然而，需要注意的 是，用于控制相对于轮轴20的圆盘14的旋转的调节机构的替代实施方式，例如，应用轴上 机构，用于改变同轴空心轴的对准，也落入本发明的范围之内。再次参见图1，如上所述，可变齿轮装置10的一个实施例应用了一个齿轮齿组，该 齿轮齿组包括两个类似的可移置的齿轮齿序列11，它们可通过直径改变器而替换，以致改 变在至少第一齿轮齿序列和第二齿轮齿序列之间的外周共延伸程度。因而，齿轮装置10在 第一状态与第二状态之间转换，在第一状态中，该齿轮齿组是设置为提供带有第一有效量 的齿的的有效圆柱齿轮，在第二状态中，该齿轮齿组是设置为提供带有多于第一有效量的 第二有效量的齿的的有效圆柱齿轮。理论分析问题的提出现在参见图6至图10，对于多种实施例的关于螺旋槽的形状与相应针脚偏置的一 个解决方案的实际例子和理论分析将被陈述。需要注意的是，所提供的这个分析是为了便 于理解，而不应视为对本发明的范围的限制，它可以多种不同方式来实施。特别地，作为一 个对数螺旋的螺旋的近似，通过或不通过计算或试错的进一步调整，是完全足以允许本发 明的实施的，不取决于这里的理论分析的精确度或其他方面。作为下面实施例中提及的特 定值，可被视为特别优选实施例的指示，而不应视为对本发明的总体范围的限制。在相对于所描述的情形的几何分析中，通过应用一个旋转螺旋槽，齿轮可在两个 给出的限度之间改变它的外直径。在直径增加的过程中，齿被外推，保持它们的外端在一个 普通的圆上。在已增加的圆周内，附加的有效齿被引入(例如，通过两个齿序列的重叠)，随 时保持该齿轮完整。在直径增加的过程中，齿的有效量从Zmin改变到zmax。在这个过程中，所有齿在它 们的径向方向上向外移动，但仅有一个齿，称为“a齿(alpha tooth) ”，保持在恒定的角方 向，而所有其他齿改变它们的角方向，除了它们的径向位移之外。在图6中显示了该旋转机 构的一个图示说明。在图6中，该齿轮显示在它的闭合状态，带有从1到^lin的齿量，同时a齿编号为 k。所有齿被附着到一个螺旋槽，该槽蚀刻在旋转的圆盘上。通过针脚完成该附着，对于每 个个别的齿具有适当的偏移长度。从闭合状态(如图6所示)，该圆盘逆时针(CCW)旋转， 同时在该槽内滑动的所有齿附着物处于顺时针(CW)方向——相对于该圆盘。在该圆盘的 旋转过程中，a齿被保持在固定方向(χ方向)，根据该螺旋的当地坡度径向外移。因为这些 齿是由刚性连接互相联接的(参见下面的图8A和图8B)，随着直径增加，这些齿被迫减少它 们的角距。结果，所有齿在它们的角位置上变得接近于所述的a齿，这意味着产生了从齿1 到齿Zmin之间的角差距。该角差距可假定由附加的有效齿填充(例如，从未示出的另一个 齿轮齿序列)，以致有效齿的总量增加到zmax。沿着所述螺旋的齿的角位置是由角度f来测算的，以致在一个闭合齿轮(具有最 小量的齿)中，a齿是在f = 0的角度。当带有螺旋槽的圆盘被逆时针旋转到特定角度f时，该a齿的角度值增加了同样量f，但该增加是在相对于该圆盘的顺时针方向(参见图 6)。同时，因为在相邻齿之间改变了角距离，除了 a齿之外的所有齿改变了它们在该螺旋上 的角位置，稍微不同于f的角度。对于从1到k之间的所有齿，沿着所述螺旋改变的角度是 稍微大于f，而对于所有超过k的齿，其角度改变是稍微小于f。这个角度位移的变化被用 于设计螺旋函数的近似分析方案，如下面所述。沂似解析解决方案在本节中给出的解析解决方案源自所述螺旋半径的微分方程，它取决于螺旋角 f(图6)。对于该微分方程的定义，我们减少齿距长度ρ到一个无穷小的数量级。在所述螺 旋上的一个凸出物P，在这里将被称为“螺旋间距(spiral pitch)”，是大致与ρ成比例的。 该螺旋间距将被命名为q。图7显示了在假设的螺旋曲线上的两个这样的无穷小的螺旋间 距长度。如果我们设想带有它的螺旋槽的圆盘是逆时针旋转一个小的角度，以致定位在 Γι的齿移动到r2，同时在r2的齿移动到r3。该螺旋的半径从一级增长到下一级(r2 > Γι)， 而螺旋间距q是假设恒定的，这意味着该连续角阶必须被降低。同时，为了保持该齿的螺旋 半径独特，径向递增dr必须保持恒定。在位置Γι的螺旋半径是得自dr/dfi。根据下一段给出的表达式，在位置的r2的螺
旋半径需作出修正
dr _ dr r2 _ dr rt + dr d92 φχ rx φι rx ^.1)
该螺旋半径的第二个来源是由下式来定义的
d2r drld(p2-drld(i\
■丨…丨·■ =
dfP1 d(p ， (2.2)
其中，df是一个“平均”角阶。
方程式2. 1代入方程式2. 2中，给出下面的螺旋半径的微分方程式
d2
φ1
dr dfP
(2.3)方程式2. 3的解由下面的简单的指数函数给出r(f) = r0ebf, (2. 4)其中，A和b是需由所述螺旋的附加条件来决定的参数。这里&是当f = 0(它 是所述a齿在一个闭合齿轮的螺旋上的位置)时的螺旋半径(仍未知)，而b是该螺旋的坡 度。这些参数的最佳方案是得自曲线拟合的迭代计算，显示在第5章。为了开始该迭代，我 们需要这两个参数的一些初始值。为了这样的初始化，我们假设该螺旋式从f = 0旋转到 某个最大的转角f = fmax，同时间距半径从Rmin增长到Rmax。对于该初始化，我们仅需要非常 近似的参数值，对此，可以假设螺旋半径(在a齿)是随时等于当前的间距半径，这意味着 r(0) =Rmin以及r(fmJ = Rmax0这两个条件导致下面的初始参数值
9
r0 = Rmin, (2. 5)
权利要求
1.一种用于可变速率的变速器系统的可变直径齿轮，所述可变直径齿轮包括(a)轮轴，限定一个旋转轴；(b)可移置的齿轮齿序列，包括布置在与所述轮轴共轴的有效圆柱上的复数个相互连 接的齿轮齿，所述齿轮齿是以均一的间距来间隔的；(c)扭矩联接物，机械地联接到所述轮轴以及联接到所述齿轮齿序列，以致转移在所述 轮轴与所述齿轮齿序列之间的转动力矩；以及(d)直径改变器，包括至少一个带有螺旋轨道的圆盘，其中每个所述的齿轮齿是机械地 联接到所述螺旋轨道，以致所述的至少一个圆盘相对于所述轮轴旋转，导致所述有效圆柱 的有效直径的变化，同时保持所述有效圆柱的中心在旋转的所述轮轴上，且同时所述均一 的齿间距保持恒定。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述直径改变器包括一对所述圆盘，设置 在所述齿轮齿序列的相对侧，而其中每个所述齿轮齿是机械地联接到所述一对圆盘的所述 螺旋轨道。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述螺旋轨道是实施为一个螺旋槽，且有 一个凸出物与每个所述齿轮齿相关联，所述凸出物接合所述螺旋槽。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述螺旋轨道是以一个对数螺旋的形式 来成形的。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述齿轮齿序列围绕所述有效圆柱齿轮 的圆周的至少一部分来扩展。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述可移置的齿轮齿序列是第一可移置 的齿轮齿序列，形成一个齿轮齿组的一部分；该可移置的齿轮齿序列还包括第二可移置的 齿轮齿序列，具有布置在所述有效圆柱上的复数个齿轮齿，并以所述均一的间距来间隔的； 所述直径改变器是被配置为替换所述齿轮齿组，以致改变在至少所述第一齿轮齿序列与所 述第二齿轮齿序列之间的周边共延伸的程度，因而在以下两方面之间转变所述齿轮装置(a)第一状态，所述齿轮齿组在该状态中被设置为提供带有第一有效量的齿的有效圆 柱齿轮；以及(b)第二状态，所述齿轮齿组在该状态中被设置为提供带有多于第一有效量的第二有 效量的齿的有效圆柱齿轮。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述直径改变器还包括调节机构，该调节 机构包括行星齿轮组件，该组件具有由所述轮轴的旋转所驱动的第一输入件；驱动所述 至少一个圆盘的旋转的输出件；以及直径调节输入件；其中，所述行星齿轮组件是被这样 配置以致当所述调节输入件保持静态时，所述至少一个圆盘是被驱动为对准所述轮轴以恒 定角度旋转，以及当所述调节输入件是被旋转时，所述至少一个圆盘相对于所述轮轴经受 相应的旋转。
全文摘要
一种可变直径齿轮装置，用于可变速率的变速器系统，具有从相互连接的齿轮齿形成的可移置的齿轮齿序列(11)，这些齿轮齿(12)具有均一的间距，布置在与该装置的轮轴(20)共轴的一个有效圆柱上。一个扭矩联接物(24)转移在所述轮轴与所述齿轮齿序列之间的转动力矩。一个直径改变器包括至少一个带有螺旋轨道的圆盘(14)，每个齿轮齿联接到该螺旋轨道(16)。圆盘相对于轮轴旋转，导致有效圆柱的有效直径的变化，同时齿轮齿序列保持有效圆柱上，其中心在轮轴(22)上，且均一的齿间距保持恒定。
文档编号F16H55/17GK102149945SQ200980139563
公开日2011年8月10日 申请日期2009年10月1日 优先权日2008年10月2日
发明者尼姆罗德·埃坦, 弥敦·纳维, 约瑟夫·埃齐昂 申请人:艾求温德有限公司