專利名稱：傳動比從無限大無級變速至小于1/1比值的自動機械傳動設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用離心力的自動機械式傳動設備，它的傳動比可從無限大無級變速至小于1/1的比值。
正如歐州專利A0172557號所描述的，這樣一種周知的設備包括有共軸的主動軸與從動軸，由主動軸驅動的傳動盤，由從動軸固定的從動盤，此從動盤還支承一相對于該主動軸與從動軸的公共軸偏心的連續式圓形軌道，在此圓形軌道內滾動的滾柱，每個滾柱則經一根繞旋轉軸鉸接的桿支承于該傳動盤上，而所有這些桿的鉸接頭則均勻分布到一圓上，此圓的中心則處于上述兩根軸的公共軸上。另一個周知的這種類型的設備包括有由滾柱、軌道、桿、鉸接頭與傳動盤構成的兩個獨立組件，此兩個組件具有相對于傳動軸與從動軸二者之公共軸沿徑向對峙的偏心軸。
在上述這兩個已知的設備中，直徑AA′(
圖1)通過主動軸與從動軸二者的公共軸線O，同時通過偏心的圓形軌道的軸線O′，而在該軌道上界定出兩個半圓。在一個半圓AA′上，各個滾柱的軸線移向主動軸和從動軸的軸線O，而在另半個圓A′A上，各滾柱軸線是從上述軸線O離開的。滾柱在點A′與A之間移動時受到加速而增加其功能。這一加速是通過上述桿在主動軸下的驅動力而獲得的，還增大了該桿相對于由此軌道確定路經的切線之傾斜位置，此驅動力有效地減小了該滾柱在半圓A′A上滾動的離心力。與此相反，在從點A位移至點A′之際，沿著同前述相反的半圓，滾柱處于一減速過程而減少其功能，并同樣增大了此桿的傾斜位置，此種減速給桿以推力，并在滾柱于半圓AA′上滾動時，增強了滾柱在軌道上的離心力。這種在路徑A′A上減少離心力而在路徑AA′增大離心力的結果，給予上述軌道的軸線O′一個轉矩，而此轉矩被傳送給軸線O的從動軸。當此轉軸的接受體開始轉動然后加速時，此種被傳遞的轉矩使作為主動軸與該接受體之間的速度差之函數而減小。這一效應由于前述之加速與減速的頻率減少而變換，當上述兩速度相等時，這些轉矩即趨近于零;而當傳動比接近1/1時，這些轉矩成為負值，并在傳動比小于1/1時增加。
除此，當馬達轉動時，滾柱即受到環繞共公軸線O所有方向上作用的連續的離心力的影響。這些離心力在A到A′的路徑上產生正的轉矩，而在A′至A的路徑上產生負的轉矩。可以觀察到，隨著前述桿相對于軌道的傾斜位置加大，滾柱數量的分布因而是有效質量，在兩個半圓AA′與A′A間的分布是不相等的，而這些有效質量更多地集中于A至A′的路徑上。在AA′部分上傳送的正轉矩常常大于A′A部分上傳送的負轉矩。結果使得，即使當前述之速度比為1/1而且因此種加速與減速而引起的轉矩不再存在時，這些僅僅由于離心力與滾柱分布不均所引起的轉矩便常常被傳送。而這些個轉矩的重要性即在于它們乃是馬達/接受體組合件之速度的函數。
為此種設備所傳送的轉矩首先是作為動能之增加與減少的函數而產生的轉矩，而這種動能則是如前面所說明的起因于滾柱的加速與減速。這些在起動時至關重要的轉矩隨傳動比的減小而減少，并在傳動比接近1/1時趨于零值。此外，在傳動比為1/1時，這些轉矩被傳送，而加大了滾柱的數目與離心力在半圓AA′與A′A之間的分布不均。
之所以如此，是因為上述速度與驅動轉矩的任何變化，都會立即對傳動比和對接受轉矩起作用，這樣便能自動地使這些不同的參數適合于此設備的不同操作條件。
但是，迄今所知的這類設備有著許多缺點。事實上，由于滾柱在絕大多數情況下是作為所形成之離心力的函數而在軌道上滾動的，這些滾柱會離開軌道而落到主動軸上，而當離心力有時突然加大，這些滾柱便會排斥出軌道。結果將形成會損傷到設備有關部件的重復性碰撞。這些滾柱的重量不足以提供充分大的離心力，因而軌道之軸線O′與中心軸線O之間的偏心率將大大減小，不能使設備具有很高的效率。這種設備會占據很大的體積，特別是當其為保持平衡而包括了至少兩組滾柱，軌道與傳動盤時。
仔細觀察圖1即可發現，滾柱在半圓A′A中的加速只有在到達位置A前的位置A″時才會發生，而滾柱的減速則有效地開始于位置A″，并繼續發生于通過A直達位置A′過程中。但在A″與A之間的減速區不幸地在軌道的軸線O′上產生了負的轉矩，而這將部分地影響到在從A′至A″加速路徑中所產生的正轉矩蒙受損失。
本發明的目的之一，即在于通過生產出一種體積減小而具有最大效率的設備來克服上述缺點。
根據本發明，上述目的之所以能達到，在于此種設備于從動盤上包括有一第二圓形軌道，后者是在第一軌道內并與之共軸，各個滾柱可于此第二軌道之外滾動，這兩個共軸的軌道使得滾柱在其間只有很小的間隙。
依據本發明的一輔助性特點，各個桿并非直接地鉸接到傳動盤上，而是鉸接到一個本身鉸連在傳動盤的重錘上，桿與錘之間設有彈簧，允許錘/桿/滾柱這一組件能通過區域A″A而不會有顯著的減速，并能將減速度與相應的轉矩傳送給正轉矩區AA′。
根據本發明的另一輔助性特點，各錘從其在傳動盤鉸接處向外的最外部分上要較重的一些，而此錘的這一重的外部則偏離于滾柱中心與傳動盤上絞接頭中的連線，而且是在滾柱轉動時偏向移動方向的前方，目的在于增大桿上的牽引力，以便減小半圓A′A上的離心力。
依據本發明的又一輔助性特點，為了使桿與錘之間由于采用了較大偏心率而有大的角度間隙，是將各個桿/錘組件相對于滾柱側向設備，并相對于此滾柱裝放于傳動盤的邊上。
本發明的這種設備具有許多優點。首先，它能獲得大范圍的自動而連續變化的傳動比，從零輸出速度直至超過1/1的比值，這樣就不必在傳動軸與變速傳動裝置之間設置離合器與聯結裝置。此外，起動時的輸出轉矩可以遠大于名義的驅動轉矩。它還可使速度比與轉矩自動地適合最佳操作條件。它的結構極其簡單，它大大方便了制造與裝配，它的造價低廉，它給出了理想的動態平衡，它有很好的機械屈服性，它只需很小的空間，它結實而可靠，能使接受體為馬達所保持。它還能將速度比的變化范圍限制到1/1的值或一預先指示的值。本發明的設置可以用于多種多樣的動力傳輸系統。
參看附圖閱讀下述解釋，將更易理解本發明，在附圖中圖1為闡述本發明的設備的基本特征之示意圖;
圖2為沿示明本發明之設備一實施例的圖3中Ⅱ-Ⅱ線的橫剖面圖;
圖3為沿圖2中之Ⅲ-Ⅲ線截取的軸向剖面圖;
圖4為本發明之設備的另一實施例的軸向剖面圖;
圖5為本發明之設備的又一實施例的軸向剖面圖;
圖6為錘/桿/滾筒/彈簧組件之一種不同實施例的前視圖。
下面參看附圖，首先注意圖1與3，本發明的設備包括一橫向主動軸套1，與一繞中心縱軸線O作轉動的主動軸2緊固接合。此主動軸套1呈圓形，驅動軸線O上的一圓形從動盤3轉動，并緊固地連接一環繞主動軸2的共軸的管狀從動軸10。此主動軸套1驅動一批滾筒4，后者的縱軸B與軸線O平行，且各安裝成能繞軸B自由地轉動。各滾柱4裝配成能在桿5上轉動，而此桿5通過一縱向樞軸7，繞一縱軸鉸接到錘6的外部上，而各個錘6本身則經由一樞軸8繞一縱軸線C而鉸接到傳動軸套1之上。
各桿之樞銷由錘6支承在其與支承樞軸8時離端部相對的一端，而桿5的軸線則處在相對于樞軸8之軸線C的后面，這是就主動軸套1的轉動方向而言，此主動軸套1在圖1與2中依順時針走向轉動。在各個桿5與支承此桿的錘6之間設有一推力彈簧9，它總是使桿與錘兩者相互離開，而桿5的角張開度則由一裝設在錘6上的限位器11限制。
本發明的設備包括一批組件，各個組件由一樞軸8、錘6、桿5、彈簧9與滾柱4構成，樞軸8的軸C均勻分布于一內圓D之上，此圓D的中心在軸線O之上，其半徑小于滾柱4之軸B與公共軸線O之間的最大距離。
滾柱4在構成一圓形軌道13的柱狀襯套12之內表面上滾動。此柱狀襯套12通過一滾子軸承(或軸承)15，由軸線O′的偏心軸頸14支承著它的中央部分。這一偏心軸頸14與主動軸2共軸之軸線O的從動盤3緊固連接，并通過一滾子軸承16定心于其上。
當滾柱4于軌道13上滾動時，例如在起動或在低速轉動時，有可能減少滾柱4與軌道13的接觸。為使滾柱4的軸B避免過多的橫向位移，此設備在柱狀襯套12包括一與第一軌道13共軸且在后者之內的第二圓形軌道17，在此軌道之上，各滾柱4可在外部滾動，在兩條共軸的軌道13與17可使滾柱在其間只有很小的間隙。
為了能在加速、減速與離心力的作用下，獲得形成轉矩所必須的充分大的有效質量的組件，根據本發明，還提出了使錘6變得較重些的設計，使每個錘6在遠離其在主動軸套1上之鉸接頭的最外部6a較重。這一外部6a如在圖2中可以直接看清的，與最鄰近軸線C的內部6b相比，具有較大的寬度成周向尺寸。錘6/桿5/滾柱4這一組件的重心G因而便偏移開直線BC，而沿滾柱4繞軸轉動的方向朝前。
為使此設備獲得理想的動態平衡并進一步加大其可傳送的轉矩，依據本發明的另一實施例，此設備可包括一由錘6′桿5′與滾柱4′構成的第二組件，在滾柱4′在形成第二柱狀襯套12′之一部分的第三軌道13′上滾動，而此襯套12則通過一滾子軸承(或軸承)15′安裝在一偏心軸頸14′上，后者與一第二從動盤3′緊固連接，而它的相對于縱軸線O偏心的軸線O″則沿徑向與支承第一柱狀襯套12和第一軌道13的第一從動盤3的軸線O′相對峙。這一沿徑向與第一組件相對且按橫向偏移一距離O′O″設置的第二組件，包括有經樞軸8′鉸接到與主動軸2緊固連接的主動軸套1。這兩套錘6、6′/桿5，5′/滾柱4、4′組件背對背地設在兩塊從動盤3與3′之間。此兩塊橫向的從動盤3與3′進一步由一柱狀體互連，以便構成一個將此設備所有可動部件包裝在內的筒形機殼。
在本發明之設備的設計中，使得連接滾柱4之轉動軸B與主動軸套1之錘6的樞軸8的軸線C之直線BC(圖2)，同滾柱4之轉動軸B的圓形路徑之切線形成一角度a，此角度在其最大值時有著很大的張開度，而且在一周轉動中例如可從0°變化至75°，這樣就能采用一可觀的偏心度OO′而得以達到BC長度的6/10。
為了不必采用以高的轉速在軌道13或14′內滾動的大直徑滾柱4，按照本發明，在此種圓形軌道與它的軸線O或O′之間設置了滾子軸承或軸承15或15′。設置這樣的滾子軸承不會改變上述結果，但是，由于可使軌道或兩條軌道13，13′同時隨著滾柱4，4′/桿5，5′/錘6，6′的組件轉動，滾柱4，4′則不再必須在軌道13，13′之內從事連續而快速的轉動，只是僅僅有小幅度的相對間隙。這種裝置方式得以減小滾柱4，4′的直徑和設備的外徑。
圖4示明了本發明的另一實施例。它在保持了與前述相同的一般特征的同時，與圖3中實施例不同之處在于由從動軸10支承的滾子軸承15，15′的及軌道13，13′占據著一中央位置，而傳動部件錘6，6′、桿5，5′與滾柱4，4′則為傳動盤2a、2b支承，后者為一機殼2C所連接，此機殼占有外部位置并包含著所有部件。
圖5示明了另一實施例，它與以前所述的那些實施例不同之處在于，主動軸套1安裝成可經由一環狀件或滾子軸承18向繞中央從動軸10轉動，同時主動軸套1則為一中介盤19帶動旋轉，此中介盤設在兩個錘6與6′之組件中間，它的外邊沿則與傳動盤20緊固連接。柱狀襯套12，12′安裝成能在兩個與中心從動軸10緊固連接的偏心軸頸14，14′上轉動。
圖6是一錘/桿/滾柱/彈簧組件的前視圖，其中的錘6與桿5則由繞在樞軸9上的扭轉彈簧9的推力所分開。
對于某些采用了熱機的工業應用來說，通過利用一種作用在此熱機入口，因而對轉速與轉矩產生影響的調節裝置，就能調整和穩定從動軸10的輸出速度。在這種情形下，這種變化此時僅僅是由起動至預調節的輸出速度自動控制。結果，這些輸出速度的變化范圍便因此受到了限制，并穩定到一預先指示的值。
必要時，本發明在所述傳動部接與接受部件之間可設置一自由輪，以便限制到比值1/1的變化范圍，同時確保馬達保持在此同一比值上。
權利要求
1.一種傳動比可從無限大無級變速至小于1/1比值的，利用離心力的自動機械式傳動設備，包括有共軸的主動軸與從動軸；由此主動軸帶動的主動軸套；至少一塊從動盤，它與從動軸緊固連接并支承至少一條連續的圓形軌道，后者相對于此主動與從動軸之公共軸線偏心；在此圓形軌道內滾動的一批滾柱，它們裝配成可繞其各自的縱軸線轉動，每個滾柱為一連至該主動軸套上一樞銷的桿所支承，所有這樣的樞銷則均勻地分布到一圓上，此圓的中心則處于上述這兩根共軸的主動軸與從動軸之公共軸線，每根支承滾柱的桿則鉸接在一錘的外部，而這一錘本身則又鉸接到與主動軸緊固連接的軸套上。
2.如權利要求1所述的設備，其中，它在從動盤上包括有一第二圓形軌道，它與前述的第一種軌道共軸并在其內部，這兩個共軸的軌道離這些居于其間的滾柱只有很小的間隙。
3.如權利要求1所述的設備，其中各錘在其遠離其在主動軸套上鉸接頭15的最外部變得較重，而這一具有較大亮度的周邊則支承著上述桿的鉸接頭。
4.如權利要求1所述的設備，其中配置在上述桿與錘之間的推力彈簧總是使此桿與錘相互離開，并將此桿推至一設在錘上的限位器處。
5.如權利要求1所述的設備，其中的錘/桿/滾柱組件的重心偏離開連接滾柱軸與鉸接頭軸的直線;并在滾柱轉動中處于移動方向的前方。
6.如權利要求1所述的設備，其中各個桿相對于滾柱橫向設置，且相對于此滾柱設在與從動盤對峙的邊部上。
7.如權利要求1所述的設備，其中，它包括有兩套獨立的滾柱/軌道/桿/錘/鉸接頭組件，這兩套組件所具的偏心軸相對于主動軸與從動軸二者的公共軸線沿徑向對峙，同時這兩套組件為一包含著所有部件的機殼相連接。
8.如權利要求1所述的設備，其中一方面是將滾柱之轉動軸與傳動軸套上錘的鉸接頭軸相連的直線，另一方面是此滾柱之轉動軸圓形路徑之切線，這兩條直線構成一角度a，它在其最大值時有很大的張開度。
9.如權利要求1所述的設備，其中，它包括有在兩個偏心軌道之間的一種滾子軸承或軸承，還包括一個與從動盤緊固連接的偏心軸頸。
10.如權利要求1所述的設備，其中的傳動軸套安裝成可繞中央從動軸轉動，同時能為配置在兩個錘之組合體之間并以其外周邊與傳動盤緊固連接的中介盤所驅動。
全文摘要
本發明涉及一傳動比可從無限大無級變速至小于1/1比值的，利用離心力的自動的機械式傳動設備，它包括至少一塊支承著至少一條連續圓形軌道的從動盤，此軌道相對于主動與從動軸之公共軸線偏心；在此軌道內滾動的滾柱，此種滾柱可繞其自身縱軸轉動，每個滾柱為一連至傳動軸套主樞銷上的桿支承，特征在于支承滾柱的各桿鉸接到一錘之外部，此錘本身又鉸接到與傳動軸緊固連接的軸套上。
文檔編號F16H33/08GK1047556SQ9010376
公開日1990年12月5日 申請日期1990年5月24日 優先權日1989年5月24日
發明者吉夏爾得·露絲 申請人:吉夏爾得·露絲