專利名稱：藉輸入方向操控速比之差動輪系的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種藉輸入方向操控速比之差動輪系。
本發明的主要目的，乃在于提供一種藉輸入方向操控速比之差動輪系。
根據本發明的藉輸入方向操控速比之差動輪系，它藉由變化差動輪系輸入軸之轉向以使其輸出速比變換而獲得不變或者變換其輸出方向，其中之一種結構多組串級應用或由前述兩種方式混合串級應用。
以下結合附圖詳細闡述本發明的特征和優點。
附圖中
圖1 為藉輸入方向操控速比之差動輪系之基本原理結構示意圖;
圖2 為以外環齒輪為輸入軸的實施例;
圖3 為以差動齒輪牽動臂直接牽動輸入軸之應用例;
圖4 為以外環齒輪結合于輸出軸之應用例;
圖5 為藉輸入方向操控速比之串聯式速歸差動輪系之實施例;
圖6 為藉輸入方向操控速比之并聯式速歸差動輪系之實施例;
圖7 為藉輸入方向操控速比之雙動式速歸差動輪系之實施例。
圖1 所示為此項藉輸入方向操控速比之差動輪系之基本原理結構示意圖，圖中主要包括輸入太陽齒輪T1供耦合差動齒輪T3以及結合于輸入軸SO;
差動齒輪T3由一組或一組以上所構成，差動齒輪為耦合于太陽齒輪與外環齒輪之間，其所牽動之傳動臂A3供經單向傳動機構SC31牽動輸出軸S1，及經一組反方向之單向傳動機構SC32與靜止外殼耦合;
外環齒輪T2為耦合于差動齒輪T3，并藉一組單向傳動機構SC21藉合于輸出軸S1，及經一組反方向之單向傳動機構SC22與靜止外殼耦合;
上述單向傳動結構中SC21與SC31可作同方向并列耦合于輸出軸S1，或為同軸內外環狀套合于輸出軸S1亦可;另外設置于外環齒輪及差動齒輪搖臂與靜止殼體間之單向傳動機構SC22及SC32為呈相同運作方向，并與前述SC31、SC32作用方向相反，其設置方式可為各別并列設置或呈同軸內外環狀套合于靜止殼體與外環齒輪及差動齒輪所牽動之搖臂之間。
藉著上述結構，若選擇外環齒輪及差動齒輪對靜止殼體之單向傳動機構為前者順時針方向呈空轉，而與輸出軸S1之耦合方向為呈順時針方向可傳動之選擇設計為例，此項藉輸入方向操控速比之差動輪系可成下列兩種輸出狀態A.當輸入軸SO呈順時針回轉驅動時(CW)，則因外環齒輪向反時針方向之扭力被單向傳動機構SC22限制，此時由差動齒輪之傳動搖臂作順時針驅動，經單向傳動機構SC31對輸出軸S1驅動，其速比為R＝1+T2/T1;
B.當輸入軸SO呈反時針回轉驅動時(CCW)，則因差動齒輪之傳動搖臂向反時針方向之扭力被單向傳動機構SC32所限制，此時由外環齒輪作順時針方向驅動，經單向傳動機構SC21對輪出軸驅動，其速比為R＝-T2/T1。
基于上述基本原理之闡述，其實際應用具有多樣性，包括由太陽齒輪、差動齒輪、外環齒輪其中之一為輸入軸，其余兩者依上述作動之原理藉單向傳動機構組耦合于輸出軸及靜止殼體之間，例如如圖2 所示為以外環齒輪為輸入軸實施例，主要結構關系為
外環齒輪T2連接輸入源作正反轉輸入;
太陽齒輪T1供與差動齒輪T3相互傳動并藉單向傳動機構SC131耦合于輸出軸S1;
差動齒輪組T3之牽動搖臂A3耦合旋動于輸出軸S1(或呈同軸心環狀套合)，搖臂A3與固定機殼間設置單向傳動結構SC122(或呈同軸心環狀套合)，而其動作方向與太陽齒輪T1耦合于輸出軸之單向傳動機構SC131相同;
輸出關系為在第一旋轉方向時，差動齒輪T3所牽動之搖臂A3被與靜止殼體間之單向傳動結構SC122所限制而呈靜止，輸出軸S1由太陽齒輪T1經單向傳動機構SC131所驅動，其輸出比為R＝-T1/T2;
當輸入軸SO呈另一轉向時，則太陽齒輪T1為一身與固定殼體間之單向傳動機構SC131所限制，此時輸出軸S1由差動齒輪T3之牽動臂A3所牽動，其輸出比為R＝1+T1/T2。
由于原動方向相反，故其輸出在原動之正反轉輸入時皆呈同方向輸出。
如圖3 所示為以差動齒輪牽動臂直接牽動輸入軸之應用例，主要結構關系為差動齒輪T3牽動臂A3結合雙向輸入動力源作正反轉輸入;
太陽齒輪組T1及外環齒輪組T2為各別藉一組同方向單向傳動機構SC231，SC221分別耦合于輸出軸S1(或兩組單向傳動裝置呈同軸心環狀套合)，以及分別在上述太陽齒輪T1及外環齒輪T2與固定機殼間設置單向傳動機構SC232及SC333(或兩組單向傳動裝置呈同軸心環狀套合)，而其作動方向與耦合于輸出軸之單向傳動機構SC231及SC221相反;
輸出關系為當第一旋轉方向時，太陽齒輪T1被設置于太陽齒輪及固定殼體間之單向傳動機構SC232所限制而呈靜止，此時輸出軸S1由外環齒輪T2經設置其間之單向傳動機構SC221所驅動，其輸出比為R＝1/(1+T2/T1);
當輸入軸SO呈另一方向驅動時外環齒輪T2被設置于外環齒輪及固定殼體間之單向傳動機構SC222所限制而呈靜止，此時輸出軸S1由太陽齒輪T1經設置其間之單向傳動機構SC231所驅動，其輸出比為R＝1/(1+T1/T2);
如圖4 為以外環齒輪結合于輸出軸之應用例，其主要結構關系為差動齒輪T3牽動臂A3藉單向傳動機構SC422耦合于殼體;
輸入軸SO用以結合及驅動太陽齒輪T1以作正反轉回轉動力輸入;以及藉一單向傳動機構SC421耦合于外環齒輪T2及輸出軸S1;
太陽齒輪T1為供嚙合于差動齒輪T3及結合于輸入軸SO;
輸出關系為當第一旋轉方向時，外環齒輪T2及輸出軸S1被其與輸入軸SO間之單向傳動機構SC421所傳動，此時設置于差動齒輪搖臂A3與殼體間之單向傳動機構SC422則呈空轉，此狀態之輸出比為R＝1;
當輸入軸SO呈另一回轉方向時，外環齒輪T2與輸入軸SO間之單向傳動機構SC421呈空轉，而設置于差動齒輪搖臂A3與殼體間之單向傳動機構SC422呈鎖住狀態，此時差動輪系呈由外環齒輪T2輸出之狀態，此狀態輸出比為R＝-T1/T2。
此項設計進一步為在切換原動側之驅動轉向而同時變換其輸出速比及轉向之一種創新速歸差動輪系，為提供一種在原動軸正反轉時能呈相對正反轉但為不等速比之差動輪系，以增進機構設計之方便性及速歸運動效率。
此項速歸差動輪系之實施方式依結構元件中單向傳動結構之分布分為(A)串聯式(B)并聯式(C)雙動式，茲就其實施例說明如下(A)串聯式如圖5 所示為此項藉輸入方向操控速比之串聯式速歸差動輪系之實施例示意圖，其主要構成如下輸入軸S50為供耦合可作正反轉驅動動力源;對速歸差動輪系輸入正反轉回轉動力;
太陽齒輪T51其回轉動力為藉單向傳動機構SC51與輸入軸S50耦合，并與差動齒輪組T52嚙合;
差動齒輪T52為藉所牽動臂A52經單向傳動機構SC52與輸出軸S51耦合，并與外環齒輪T53嚙合;
外環齒輪T53為呈環狀內齒輪供嚙合差動齒輪，其本身并與固定機殼耦合;
單向傳動機構SC53為設置于輸入軸S50與輸出軸S51之間;
上述單向傳動機構SC53之可傳遞動力作動方向之關系為SC51與SC52同時在第一驅動方向時作動力傳遞，在相反方向驅動時則呈脫離狀態，SC53則為另一方向驅動時作動力傳遞;
其他相關機殼及螺絲等習用齒輪箱之構成元件;不另敘述。
(B)并聯式如圖6 所示為此項藉輸入方向操控速比之并聯式速歸差動輪系之實施例示意圖;其構成主要包括輸入軸S60為供耦合可作正反轉之回轉動力源，對速歸差動輪系輸入正反轉回轉動力;
太陽齒輪T61為供連結輸入軸S60及耦合差動齒輪T62;
差動齒輪T62供耦合太陽齒輪T61及外環齒輪T63，各組差動齒輪之軸心為固設于殼體;
外環齒輪T63為供耦合于差動齒輪T62，并藉單向傳動機構SC622之動力傳遞驅動輸出軸S61，及藉另一組單向傳動機構SC621耦合于固定殼體，在不同受力方向時作轉動或受限制靜止;
單向傳動機構SC623為設置于輸入軸S60與輸出軸S61之間;
上述單向傳動機構SC623 之可傳遞力作動方向之關系為在第一驅動方向時SC621使外環齒輪T63呈自由轉動，SC622使外環齒輪之動力傳輸至輸出軸S61，而SC623則使輸入軸S60與輸出軸S61間呈空轉;在第二驅動方向時SC621使外環齒輪呈限制靜止，SC623使輸入軸與輸出軸結合，SC622使輸出軸與外環齒輪間呈空轉;
其他相關機構殼及螺絲等習用齒輪箱之構成元件;不另敘述。
(C)雙動式如圖7 此項藉輸入方向操控速比之雙動式速歸差動輪系之實施例示意圖，其構成主要包括輸入軸S70為供耦合可作正反轉之回轉動力源，對速歸差動輪系輸入正反轉回轉動力，并經單向傳動機構SC722耦合于輸出軸S71;
太陽齒輪T71為供連結輸入軸S70及耦合差動齒輪T72;
差動齒輪T72供耦合太陽齒輪T71及外環齒輪T73，各組差動齒輪之軸心共同設置于牽動臂以牽動輸出軸S71，并藉單向傳動機構SC722耦合于輸入軸S70;
外環齒輪T73為供耦合于差動齒輪T72，并藉單向傳動機構SC721耦合于固定殼體，在不同受力方向時作轉動或受限制靜止;
單向傳動機構SC722為設置于輸入軸S70與輸出軸S71之間;
上述單向傳動機構之可傳遞動力作動方向之關系為在第一驅動方向時SC721使外環齒輪T73呈自由轉動，而SC722則使輸入軸S70與輸出軸S71間呈動力傳輸;在第二驅動方向時SC721使外環齒輪呈限制靜止，SC722使輸入軸與輸出軸呈空轉，此時輸出為經由差動齒輪及牽動臂以牽動輸出軸S71作減速輸出;
其他相關機殼及螺絲等習用齒輪箱之構成元件;不另敘述。
此項藉輸入方向操控速比之差動輪系進一步可結合自動負載檢測以操控原動軸驅動源作正反轉進而改變其輸出速比，即除由人工切換回轉動力源回轉方向外，可進一步藉檢測動力源之負載電流作為切換方向時機之參考，即通常以馬達之負載電流作檢測，以負載電流超出設定條件時切換馬達轉向，使此項藉輸入方向操控速比之差動輪系由其中一狀態轉為另一狀態，此種狀態包括由速比小變大或由速比大變小或進一步包括同時切換輸出方向，此外其負載檢測方式亦包括以機械性扭力檢測器為操控檢測之依據;若原動側以其他動力為負載如引擎等，則可藉著結合扭力檢測或限制裝置以在過載時牽動方向切換機構以改變輸入此項差動輪系之回轉方向。
在實際應用中可作下列設計選擇應用于摩擦式差動輪系，其相關關系亦同。
輸入或輸出端結合傳統正反轉機構，則可獲得雙向不同速比之變速輸出。
由不同輸入轉向產生同輸同轉向、不同速比之結構與不同輸入轉向產生不同輸出轉向及不同輸出速比之結構，其中之一種多組串級兩種結構混合串級應用，而構成多組相乘之速比。
綜合上述，此項藉輸入方向操控速比之差動輪系創新揭示以原動側正反轉驅動一差動輪系產生同輸出方向不同速比之輸出，或不同輸出方向不同速比之輸出，其中之一種結構多組串級應用或由前述兩種方式混合串級應用，以供各種驅動應用。
權利要求
1.一種藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，它藉由變化差動輪系輸入軸之轉向以使其輸出速比變換而獲得不變或者變換其輸出方向，其中之一種結構多組串級應用或由前述兩種方式混合串級應用。
2.如權利要求1所述的藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，主要包括輸入太陽齒輪T1供耦合差動齒輪T3以及結合于輸入軸SO;差動齒輪T3由一組或一組以上所構成，差動齒輪為耦合于太陽齒輪與外環齒輪之間，其所牽動之傳動臂A3供經單向傳動機構SC31牽動輸出軸S1，及經一組反方向之單向傳動機構SC32與靜止外殼耦合;外環齒輪T2為耦合差動齒輪T3，并藉一組單向傳動機構SC21耦合輸出軸S1，及經一組反方向之單向傳動機構SC22與靜止外殼耦合;上述單向傳動結構中SC21與XC31可作同方向并列耦合于輸出軸S1，或為同軸內外環狀套于輸出軸S1亦可;另外設置于外環齒輪及差動輪搖臂與靜止殼體間之單向傳動機構SC22及SC32為葉相同動作方向，并與前述SC31、SC32作用方向相反，其設置方式可為各別并列設置或呈同軸內外環狀套合于靜止殼體與外環齒輪及差動齒輪所牽動之搖臂之間;藉著上述結構，若選擇外環齒輪及差動齒輪對靜止殼體之單向傳動機構為前者順時針方向呈空轉，而與輸出軸S1之耦合方向呈順時針方向可傳動之選擇設計為例，此項藉輸入方向操控速比之差動輪系可成下列兩種輸出狀態A.當輸入軸SO呈順時針回轉驅動時(CW)，則因外環齒輪向反時針方向之扭力被單向傳動機構SC22限制，此時由差動齒輪之傳動臂作順時針驅動，經單向傳動機構SC31對輸出軸S1驅動，其速比為R＝1+T2/T1;B.當輸入軸SO呈反時針回轉驅動時(CCW)，則因差動齒輪之傳動搖臂向反時針方向之扭力被單向傳動機構SC32所限制，此時由外環齒輪作順時針方向驅動，經單向傳動機構SC21對輸出軸驅動，其速比為R＝-T2/T1。
3.如權利要求1所述之藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，它以外環齒輪為輸入軸，其主要結構為外環齒輪T2連接輸入源作正反轉輸入;太陽齒輪T1供與差動齒輪T3相互傳動并藉單向傳動機構SC131耦合于輸出軸S1;差動齒輪組T3之牽動搖臂A3耦合旋動于輸出軸S1(或呈同軸心環狀套合)，搖臂A3與固定機殼間設置單向傳動結構SC122(或呈同軸心環狀套合)，而其動作方向與太陽齒輪T1耦合于輸出軸之單向傳動機構SC131相同;輸出關系為在第一旋轉方向時，差動齒輪T3所牽動之搖臂A3被與靜止殼體間之單向傳動結構SC122所限制而呈靜止，輸出軸S1由太陽齒輪T1經單向傳動機構SC131所驅動，其輸出比為R＝-T1/T2;當輸入軸SO呈另一轉向時，則太陽齒輪T1為本身與固定殼體間之單向傳動機構SC131所限制，此時輸出軸S1由差動齒輪T3之牽動臂A3所牽動，其輸出比為R＝1+T1/T2。
4.權利要求1所述之藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，它以差動齒輪牽動臂直接牽動輸入軸，其主要結構為差動齒輪T3牽動臂A3結合雙向輸入動力源作正反轉輸入;太陽齒輪組T1及外環齒輪組T2為各別藉一組同方向單向傳動機構SC231，SC221分別耦合于輸出軸S1(或兩組單向傳動裝置呈同軸環狀套合)，以及分別在上述太陽齒輪T1及外環齒輪T2與固定機殼間設置單向傳動機構SC232及SC222(或兩組單向傳動裝置呈同軸心環狀套合)，而其作動方向與耦合于輸出軸之單向傳動機構SC231及SC221相反;輸出關系為當第一旋轉方向時，太陽齒輪T1被設置于太陽齒輪及固定殼體間之單向傳動機構SC232所限制而呈靜止，此時輸出軸S1由外環齒輪T2經設置其間之單向傳動機構SC221所驅動，其輸出比為R＝1/(1+T2/T1);當輸入軸SO呈另一方向驅動時外環齒輪T2被設置于外環齒輪及固定殼體間之單向傳動機構SC222所限制而呈靜止，此時輸出軸S1由太陽齒輪T1經設置其間之單向傳動機構SC231所驅動，其輸出比為R＝1/(1+T1/T2)。
5.如權利要求1所述之藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，以外環齒輪結合于輸出軸之應用例，其主要結構關系為差動齒輪T3牽動臂A3藉單向傳動機構SC422耦合于殼體;輸入軸SO用以結合及驅動太陽齒輪T1以作正反轉回轉動力輸入;以及藉一單向傳動機構SC421耦合于外環齒輪T2及輸出軸S1;太陽齒輪T1為供嚙合于差動齒輪T3及結合于輸入軸SO;輸出關系為當第一旋轉方向時，外環齒輪T2及輸出軸S1被其與輸入軸SO間之單向傳動機構SC421所傳動，此時設置于差動齒輪搖臂A3與殼體間之單向傳動機構SC422則呈空轉，此狀態之輸出比為R＝1;當輸入軸SO呈另一回轉方向時，外環齒輪T2與輸入軸SO間之單向傳動機構SC421呈空轉，而設置于差動齒輪搖臂A3與殼體間之單向傳動機構SC422呈鎖住狀態，此時差動輪系呈由外環齒輪T2輸出之狀態，此狀態輸出比為R＝-T1/T2。
6.如權利要求1所述之藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，提供一種在原動軸正反轉時能呈相對正反轉但為不等速比之差動輪系;其實施方式依結構元件中單向傳動結構之分布分為(A)串聯式(B)并聯式(C)雙動式，其中(A)串聯式之構成主要包括輸入軸S50為供耦合可作正反轉驅動動力源，對速歸差動輪系輸入正反轉回轉動力;太陽齒輪T51其回轉動力為藉單向傳動機構SC51與輸入軸T50耦合，并與差動齒輪組T52嚙合;差動齒輪T5為藉所牽動臂A52經單向傳動機構SC52與輸出軸S51耦合，并與外環齒輪T53嚙合;外環齒輪T53為呈環狀內齒輪供嚙合差動齒輪，其本身并與固定機殼耦合;單向傳動機構SC53為設置于輸入軸S50與輸出軸S51之間;上述單向傳動機構SC53之可傳遞動力作動方向之關系為SC51與SC52同時在第一驅動方向時作動力傳遞，在相反方向驅動時則呈脫離狀態，SC53則為另一方向驅動時作動力傳遞;其他相關機殼及螺絲等習用齒輪箱之構成元件;(B)并聯式之構成主要包括輸入軸S60為供耦合可作正反轉之回轉動力源，對速歸差動輪系輸入正反轉回轉動力;太陽齒輪T61為供連結輸入軸S60及耦合差動齒輪T62;差動齒輪T62供耦合太陽齒輪T61及外環齒輪T63，各組差動齒輪之軸心為固設于殼體;外環齒輪T63方供耦合差動齒輪T62，并藉單向傳動機構SC622之動力傳遞驅動輸出軸S61，及藉另一組單向傳動機構SC621耦合固定殼體，在不同受力方向時作轉動或受限制靜止;單向傳動機構SC623為設置于輸入軸S60與輸出軸S61之間;上述單向傳動機構SC623 之可傳遞動力作動方向之關系為在第一驅動方向時SC621使外環齒輪T63呈自由轉動，SC622使外環齒輪之動力傳輸至輸出軸S61;而SC623則使輸入軸S60與輸出軸S61間呈空轉;在第二驅動方向時SC621使外齒輪呈限制靜止，SC623使輸入軸與輸出軸結合，SC622使輸出軸與外環齒輪間呈空轉;其他相關機殼及螺絲等習用齒輪箱之構成元件;(C)雙動式之構成主要包括輸入軸S70為供耦合可作正反轉之回轉動力源，對速歸差動輪系輸入正反轉動力，并經單向傳動機構SC722耦合于輸出軸S71;太陽齒輪T71為供連結輸入軸S70及耦合差動齒輪T72;差動齒輪T72供耦合太陽齒輪T71及外環齒輪T73，各組差動齒輪之軸心共同設置于牽動臂以牽動輸出軸S71，并藉單向傳動機構SC722耦合于輸入軸S70;外環齒輪T73為供耦合差動齒輪T72，并藉單向傳動機構SC721耦合于固定殼體，在不同受力方向時作轉動或受限制靜止;單向傳動機構SC722為設置于輸入軸S70與輸出軸S71之間;上述單向傳動機構之可傳遞動力作動方向之關系為在第一驅動方向時SC721使外環齒輪T73呈自由轉動，而SC722則使輸入軸S70與輸出軸S71間呈動力傳輸;在第二驅動方向時SC721使外環齒輪呈限制靜止，SC722使輸入軸與輸出軸呈空轉，此時輸出為經由差動齒輪及牽動臂以牽動輸出軸S71作減速輸出;其他相關機殼及螺絲等習用齒輪箱之構成元件。
7.如權利要求1或2或3或4或5或6所述之藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，結合自動負載檢測以操控原動軸驅動源作正反轉進而改變其輸出速比，即除由人工切換回轉動力源回轉方向外，可進一步藉檢測動力源之負載電流作為切換方向時機之參考，即通常以馬達之負載電流作檢測，以負載電流超出設定條件時切換馬達轉向，使此項藉輸入方向操控速比之差動輪系由其中一狀態轉為另一狀態，此種狀態包括由速比小變大或由速比大變小(或同時切換其輸出方向)，此外其負載檢測方式亦包括以機械性扭力檢測器為操控檢測之依據;若原動側以其他動力為負載如引擎等，則可藉著結合扭力檢測或限制裝置以在過載時牽動方向切換機構以改變輸入此項差動輪系之回轉方向。
8.如權利要求1或2或3或4或5或6所述之藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，應用于摩擦式差動輪系，其相關關系亦如上述。
9.如權利要求1或2或3或4或5或6所述之藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，在輸入或輸出端結合傳統正反轉機構，則可獲得雙向不同速比之變速輸出。
10.如權利要求1或2或3或4或5或6所述之藉輸入方向操控速比之差動輪系，其特征在于，可由不同輸入轉向產生同輸出轉向不同輸出速比之結構與不同輸入轉向產生不同輸出轉向及不同輸出速比之結構，其中之一種多組串級或兩種結構混合串級應用，而構成多組相乘之速比。
全文摘要
一種藉輸入方向操控速比之差動輪系，藉由變化差動輪系輸入軸之轉向以使其輸出速比變換而獲得不變或者變換其輸出方向，其中之一種結構多組串級應用或由前述兩種方式混合串級應用。
文檔編號F16H3/44GK1109148SQ9410382
公開日1995年9月27日 申請日期1994年3月24日 優先權日1994年3月24日
發明者楊泰和 申請人:楊泰和