本发明属于在输入和输出之间具有连续梯级变化传动比的齿轮传动装置，即，在相邻齿轮间或梯级(steps)之间的传动比连续变化。
现有技术
现有技术已知诸如此类传动装置(transmissions)：旨在将旋转运动源(通常为电机)的转速、转矩与旋转消耗部件的转矩匹配的装置。三种类型的转动装置被广泛应用：机械的、自动化的和变速器(variators)。因此，齿轮传动的机械传动装置和自动化传动装置尺寸紧凑并且可传递大转矩，但是传动比变化的离散化、对自动化传动装置转矩转化器的需求(其减少了效率)、转矩传递的中断、复杂性、为改变传动比而对离合器的需求均被认为是机械传动装置和自动化传动装置的缺陷。通过旋转传送皮带传递大量的扭矩和功率的复杂性被认为是可无极连续改变传动比的变速器的缺陷。
已知美国专利5608390、5653143、6321613中描述的技术方案以及方案“具有连续可变传递比的齿轮传动”(rf专利2340815)是最接近的类比。该发明具有截头圆锥轴，其上设有多排螺旋齿状线圈，线圈沿轴彼此分离定位。平行于第一轴的包络表面安装第二轴。位于第二轴的齿轮元件与其一同转动；齿轮元件具有与螺旋齿状线圈啮合的齿并且可沿着第二轴滑动以在沿齿状过渡部分(transition)的任一点定位并包括两个连接的齿轮。该齿轮可相对于彼此弹性转动一定角度。共同特征是第一截头圆锥轴(其上没有固定的齿轮，并且在截头圆锥上没有反绕两个螺旋齿状过渡部分)以及具有单一齿轮的第二轴，齿轮可沿着截头圆锥轴移动。这种齿轮传动装置具有以下缺点：当与各种齿状过渡部分啮合转动时，第二轴齿轮位于沿着轴的任一点。因此，齿啮合面积和最大传递转矩各为可变值，即在某一轴位置，作用在第一轴和第二轴的齿轮齿边缘的负载可引起失效。此外，当从一个齿状过渡线圈变化到另一个时，可倚靠彼此弹性旋转的第二轴的齿轮不能确保区别的、明确的啮合。这会导致传动装置的加速磨损、齿失效或卡住。
技术实现要素：
技术效果是在传递步骤中的截头圆锥轴固定齿轮间切换过程中无极连续的传动比和转矩变化。
本发明解决的问题是在齿轮传递装置之间(包括相邻的传递装置)的传动比连续变化而无转矩中断。传动比变化在大量传递阶段可具有小的增量。同时可以解决另一个任务：作为总的传动装置的第一截头圆锥轴可执行电机飞轮的功能，因为转矩连续传递并且传递可能有很大转动惯性。此外，在传递阶段之间切换时采用的离合器变得多余。
基于具有螺旋齿状过渡部分的齿轮的传动装置包括第一截头圆锥轴，在第一截头圆锥周的始端和末端设有齿轮。齿轮的齿数与其位置处的截头圆锥直径成正比，相邻齿轮通过两个反绕螺旋齿状过渡部分连接。齿轮也可位于过渡部分的交叉点；其齿的直径和数量与其位置处的截头圆锥直径成正比。需要两个反绕螺旋齿状过渡部分用于增加和减少传动比而不改变第一轴的转向的方法。因此，我们有截头圆锥轴，截头圆锥轴具有数个在它们之间利用螺旋齿状过渡部分连接的齿轮。其上具有齿轮的第二轴与截头圆锥表面平行安装。齿轮可沿着轴移动但是在轴上紧固以使得可与轴一同旋转。齿轮通过机械或电子控制系统分别沿第二轴和截头圆锥轴移动，控制系统监视和定位第二轴上的齿轮线性位置、第一轴的角位置和旋转速度，考虑螺旋齿状过渡部分的初始和结束点并且允许增加或减少传动比、可能的轴负载值和其他必要参数。因此，通过沿螺旋齿状过渡部分从第一轴的一个齿轮转到另一个齿轮实现传动比的变化。当第二轴的齿轮定位成与螺旋齿状过渡部分的开始部分相对时，由控制系统在计算出的点及时执行该滚动。控制系统具有纵向驱动机构用于使齿轮沿第二轴移动。这种类型的传动是可逆的，第一轴和第二轴均可用作输入轴和输出轴。因此，螺旋过渡部分的齿距对于每个行程可相同或变化。第一轴的截头圆锥表面形状可与截头圆锥不同，但是包括所需的所有齿形元件。齿轮和螺旋齿状过渡部分的齿可以嵌入截头圆锥表面，从而允许第二轴齿轮在如同在导轨上一样在其上滚动。在这种情况下，控制系统被简化，它甚至可以是机械的。如果截头圆锥轴的齿是嵌入的，其足以将第二轴齿轮引导至螺旋齿状过渡部分上；然后，传动比会自动更改。
为了确保第一轴和第二轴的啮合齿之间的大的接触面积，齿可以具有任何形状。截头圆锥轴的齿的形状可重复改变它们空间位置的第二轴的齿的印痕。具有这种形状的圆锥轴齿可由具有适合的轮廓的齿轮铣刀加工，齿轮铣刀在截头圆锥轴上加工齿的过程中将模仿啮合的第二轴齿轮和截头圆锥齿的旋转。由齿轮铣刀创造出的印痕的形状将允许在截头圆锥齿和第二轴齿轮齿的任意相对角度位置确保大的齿接触面积。因此，截头圆锥轴的始端和末端的不同锥度的齿不会影响由齿传递的转矩的最大值。除了齿状齿轮，可采用更有效的旋转传递类型，例如，偏心摆线传动。采用这种类型传递的具体特征是第二轴轴线必须与第一轴平行并且与圆锥表面不平行，即，第一和第二轴必须是同轴的。为了这个目的可使用移动万向悬架，即，包括第二轴的滑块沿导轨移动，导轨与锥体表面平行，同时第二轴的轴线与截头圆锥轴的轴线平行，以及转矩通过万向驱动装置传递到第二轴，万向驱动装置关于齿轮移动，该齿轮是转矩转递到的齿轮或从其传递转矩的齿轮。这种类型的从第一轴至第二轴的转矩转递也可以用于齿状齿轮。
传递装置也可包括一个或多个用于动力输出的第二轴，其与第一截头圆锥轴独立运行并具有各自的自动控制系统、驱动机构和多个第二轴齿轮，该多个第二齿轮的每一个独立运行并以自己的控制系统确定的速度旋转。借助经过齿数选择的已知求和机构对一个或多个第二轴的不同转速与截头圆锥轴的反转速度的求和可确保一组包括零合成转速的值和方向不同的转速。
截头圆锥轴可具有任意长度，包括零长度因此所述的截头圆锥轴被转换成平轮，该平轮具有齿轮的齿和螺旋齿状过渡部分的齿位于其上，并且所述第二轴的转轴与轮平面平行并与轮转轴垂直。
附图说明
图1示出了具有螺旋齿状过渡部分的齿轮传递装置的纵向截面。
具体实施方式
图1以纵向截面示出了具有螺旋齿状过渡部分的齿轮传递装置，其包括壳体1并具有轴承座2-8。轴承2和3安装在壳体1内的截头圆锥轴9上。截头圆锥轴1包括位于轴始端的固定轮10和位于轴末端的固定轮13；其齿的数量从必要的传动比变化范围选择。在截头圆锥轴9上的固定齿轮也可安装在两个反绕的(contrawound)螺旋齿状过渡部分11和12的常规交叉点处。通常，交叉的数量和中间齿轮的数量均是任意的，从而允许减少传动比离散间隔，但是具有顶部齿的尺寸施加的和截头圆锥轴9的长度的限制。这些齿轮的齿的直径和数量从截头圆锥轴9的窄端到宽端增加。因此在固定齿轮之间的螺旋齿状过渡部分的齿距可以是相同的或变化的，即位于螺旋齿状过渡部分交叉处的截头圆锥轴上的固定齿轮的直径并非取决于螺旋齿状过渡部分的等齿距，而是可在设计阶段变化以允许设置中间齿轮的必要的直径和齿数。轴9的形状可与截头圆锥轴不同，但轴9必须包括操作所需的齿形元件。因此，截头圆锥轴包括一定数量n的固定齿轮，图1中有四个：齿轮10、13、14和15，其齿数与其位置上截锥直径成正比。需要两个或两个以上的不必要连续的反绕螺旋齿状过渡部分11和12用于向上或向下改变传动装置传动比而不改变截头圆锥的旋转方向。螺旋齿状过渡部分和所有齿轮的齿轮模数是相同的。螺旋圆锥齿状过渡部分的齿指向背离截头圆锥轴并且通常平行于第二轴的轴线。在截头圆锥轴9上安装有传感器16：用于监测螺旋齿状过渡部分的齿的角度位置的轴角度位置传感器、截头圆锥轴转速传感器和可能的轴负载传感器。
图1的传动装置包括第二轴17，第二轴17定位成平行于截头圆锥轴9的表面并与表面具有一定距离。第二轴17通过轴承4和5安装在壳体1内。第二轴17设有沿第二轴延伸并与第二轴一同旋转的键或花键18(splines)。齿轮19安装在第二轴17上并且由于键槽、键或齿18与第二轴一同旋转；但其也可沿第二轴移动以使得齿轮19的齿与截头圆锥轴齿轮10、13、14、15或螺旋齿状过渡部分11、12的齿在对齐时恒定啮合。轴19和17均可作为输入轴和输出轴。第二轴齿轮19借助滑动元件20沿着轴17移动，滑动元件20借助轴承8连接齿轮。滑动元件20的纵向运动借助于驱动机构实现。如图1所示，驱动器22的螺纹轴21安装于壳体1内的轴承5和6。滑动元件包括螺纹23。当轴21在其中以顺时针或逆时针转动时，其使得滑动元件20向前或向后移动，并分别引起齿轮19沿着截头圆锥轴9移动。滑动元件20的线性位置由线性运动传感器24监视。齿轮19相对于轴21在某一特定时间点从轴9的一个固定齿轮旋转到另一个齿轮所需的线性位置可由数字计算机(dc)24计算。任何其他已知的机构也可用于使齿轮19沿截头圆锥轴纵向移动。例如，齿轮和螺旋齿状过渡部分的齿可嵌入截头齿轮轴9。因此，为了将齿轮19从截头圆锥轴的一个固定齿轮滚动到另一个固定齿轮，必须在必要时间点上通过旋转截头圆锥轴必要时间间隔来将其预先放置在螺旋齿状过渡槽或连接至具有两个反绕螺纹的轴；也可使用其他已知方法。
dc24采用选择的齿轮传感器25进行操作。它指定在截头圆锥轴9上的固定齿轮必须与第二轴齿轮19啮合；这个传感器可集成至dc内。从当前固定齿轮切换到轴9的所需固定齿轮时，dc24立即根据借助线性行程传感器26和轴转速传感器9以及轴角位置传感器监测的齿轮19沿第二轴的当前位置计算在某点的齿轮19的所需线性位置。使用这些参数和可能的从传感器16接收的截头圆锥轴负载等级数据，dc24对驱动器22产生必要的控制信号并且当齿轮19的齿将要对准螺旋齿状过渡部分的始端时计算齿轮转换开始时间。驱动器22转动螺纹轴21，将滑动元件20和第二轴齿轮19沿轴17移动，使得在齿轮转移过程中齿轮19与轴9上的螺旋齿状过渡部分恒定啮合直至到达齿轮传感器25设置的轴9上的固定齿轮的位置。
就齿轮必须在截头圆锥轴转动半圈所需时间内转换的事实，d24借助下述简化公式确定驱动轴22的角速度
其中l是螺旋齿状过渡部分的线性长度与在轴9上固定齿轮宽度的和，其由第二轴齿轮的限定位置传感器26检测，d是轴21的螺纹齿距23，
其中，α0是螺旋齿状过渡部分的初始角度，其值被设为等于2π,α是截头圆锥轴9的当前角度位置。
此外，控制系统是自动控制系统。当齿轮基于dc24计算的值而切换时，轴19的当前线性位置也由传感器26检测。沿轴17的齿轮19的计算出的线性位置和当前位置在齿轮切换过程中持续比较，并且当检测到超过预设允许值的偏差时，对驱动器22产生附加的矫正信号，以允许补偿检测到的偏差。这种自动控制系统是在传动装置传动比变化时保护齿轮19不跳离轴9上的螺旋齿状过渡部分11和12的方式之一。较宽的螺旋齿状过渡部分也可用于预防跳脱。它们还将允许在轴9可能的负载波动情况下，防止齿轮19在齿轮切换期间从轴9跳脱。在传动比变化期间轴负载波动的阻塞可作为另一种预防措施采用。传动装置自动控制系统可“学习”以预防齿轮跳脱。这种“学习”包括改变一些在实践过程中的传动装置参数，例如，改变齿轮19线性位置所需的力，并且控制系统可监控偏离计算值的参数并且自我调适，即考虑到磨损和撕裂引起参数改变而修正操作。由于在截头圆锥轴9上可能有许多固定齿轮，传动装置的传动比区间可能小。
从本发明的实施例可以看出，该装置解决了现有的任务。由于在本发明实施例的过程中可以进行不超出范围或保护范围的各种改变和修改，所以图1所示的描述和解决方案是非限制性说明示例。