行星齿轮传动装置及使用该行星齿轮传动装置的车辆

摘要

本发明涉及行星齿轮类型的传动装置，其中，一对单行星齿轮排组合在一起，且一边的齿轮架(carrier)与另一边的齿圈合并，传动装置的外壳利用所述两个分别作为输入边和输出边进行操作的齿轮架而形成。传动作业的实现是通过控制每个都可旋转安装于固定中心轴上的恒星齿轮以与所述中心轴啮合或松开，或者通过控制两个恒星齿轮的合并和分离，而进行的。由于齿轮架对外壳所起的作用，本发明所提供的行星齿轮类型的传动装置具有体积小、重量轻。中心轴可以同车辆的主体啮合和松开。使用者无需使用离合器就可以选择加速模式、减速模式和直接连接模式中的任何一种模式，并且在任一种模式下，该行星齿轮类型的传动装置都以两种方式传递驱动力。

说明书

技术领域

本发明涉及不使用离合器(clutch)就可用于加速、减速以及直接连接模式的行星齿轮类型的传动装置。该行星齿轮类型的传动装置具有两个单独的行星齿轮排，而一边的齿轮架(carrier)与另一边的齿圈整合在一起，齿轮传动装置的外壳(housing)是利用两个分别作为输入边和输出边进行操作的齿轮架所组成的。因此，行星齿轮类型传动装置的尺寸小、重量轻。行星齿轮类型传动装置的中心轴(center shaft)易于啮合(engage)和松开(disengage)轮椅的主体。

背景技术

传动装置通常是用于改变轴的转速的单元。现已使用了皮带、摩擦轮或者变速器。当我们使用变速器时，利用正齿轮、斜齿轮以及齿轮传动链(geartrain)的外切齿轮传动装置，和利用其中一个齿轮与另一个大齿轮互相链接的内切齿轮的且利用与恒星齿轮的外表面互相链接的小齿轮的行星齿轮传动装置，通常就被使用。

然而，传动装置使用象正齿轮、斜齿轮以及齿轮传动链那样的齿轮却带来了一些问题。在啮合以改变转速时的两个不同齿轮的轮齿间所产生的震动力影响每个轮齿，而且集中于每个轮齿上的负荷导致该轮齿的断裂或者磨坏。每个齿轮的部分啮合也都导致噪声或震动的产生。这意味着即使我们考虑到沿外部的外切面所形成的整个轮齿的数量，轮齿间的啮合也是不平滑的。

使用内切齿轮的行星齿轮类型的传动装置比任何其他类型的齿轮传动链在轮齿啮合(mesh)时具有更小的震动力和更小的轮齿负荷。目前它被用于象飞机制造工业、汽车制造工业、办公设备制造工业、机床制造工业这些需要较小尺寸和体积以及较轻重量的工业等领域中，因为它具有较高的能量传输效率，并且越多的轮齿啮合就会产生越少的噪声和震动，以及输入和输出都使用相同的中心。

轮椅需要更强大的臂力来操作两个轮子。轮子和环形推环是固定的，并且推环的半径小于轮子的半径。推环的力矩应当大于轮子的力矩以转动轮椅，这就给人们带来很多不便或者令他们在想爬即使是小斜坡的时候都放弃。已提出了若干种通过改变轮子与推环之间转动比率来减少爬斜坡的体力的传动装置。利用例如美国专利5362081和日本专利2000-316914，已经提出具体的减速比轮椅或者多级传动装置轮椅来解决上述问题。这些产品有时难以在路面的条件下驱动或者难以在驱动的时候改变速度，这是因为速度的改变和驱动力的传动不能同时发生。这些产品的传动装置本身由于其复杂性而份量重、价格高，并且噪声大。它们都不能令用户满意。

发明内容

本发明用来解决上述问题。本发明将介绍一种用于轮椅的新传动装置，该新传动装置价格低、重量轻、结构纤细并且驱动时能够方便且快捷地改变速度。本发明将提出一种用于家用电器的新通用传动装置。

本发明提供的传动装置解决了上述问题，该传动装置中，一对单独齿轮排结合在一起，而一个行星齿轮的齿轮架与另一个行星齿轮的齿圈合在一起，传动装置的外壳由所述两个分别作为输入边和输出边进行操作的齿轮架构成，通过控制每个旋转安装于固定中心轴上以与该中心轴啮合或者松开的恒星齿轮或者通过控制两个恒星齿轮(sun gear)的合并或者分离来实现传动作业。

在运作过程中可以选择下列使用这种结构的4种模式之一：行星齿轮的一个恒星齿轮固定于中心轴并且不相对于中心轴旋转的加速模式；两个恒星齿轮合并而且相对于中心轴空转的直接连接模式；另一个恒星齿轮固定于中心轴且不相对于中心轴旋转的减速模式；两个恒星齿轮互相合并而且固定于中心轴以使两个恒星齿轮不相对于中心轴旋转的停止模式。

期望行星齿轮传动装置包括：槽凸轮旋转构件，它轴向固定且可在中心轴的支撑下旋转，并且在其相同的且用于槽凸轮的外表面上具有两个槽；第一槽凸轮，它沿该槽凸轮旋转构件上的第一槽以轴向朝一位置移动，该位置使恒星齿轮之一啮合到中心轴以使固定的恒星齿轮不能旋转且同时使另一恒星齿轮相对中心轴空转，该第一槽凸轮移动到使两个恒星齿轮不互相啮合的位置；第二槽凸轮，它沿槽凸轮旋转构件上的第二槽以轴向移动且允许两个恒星齿轮互相啮合以使两个恒星齿轮相对于中心轴自由地转动。在传动时根据槽凸轮旋转构件的旋转位置来控制两个恒星齿轮的啮合(engagement)、松开(disengagement)、合并(integration)与分离(disintegration)。

每个所述恒星齿轮都包括分别位于恒星齿轮内圆周面上和两个恒星齿轮的相对侧面上的突出物。第一槽凸轮和第二槽凸轮不随中心轴旋转。第一槽凸轮在其外圆周面上具有与每个恒星齿轮内圆周面上的突出物啮合的突出物，并且移动到与恒星齿轮之一相啮合的位置或者移动到不与两个恒星齿轮相啮合的位置。当第一槽凸轮不与两个恒星齿轮啮合时，第二槽凸轮对一个恒星齿轮沿轴向施压并使该恒星齿轮移动到两个恒星齿轮的侧面突出物相互啮合的位置。为了传动作业，根据槽凸轮旋转构件的旋转位置来控制两个恒星齿轮的啮合、松开、合并与分离。

也期望通过沿轴向穿过中心轴的传动杆来控制槽凸轮旋转构件。

传动杆伸出中心轴，且其伸出的部分通过带条或者连杆机构等等来与传动手柄相啮合。根据通过移动传动手柄的动作而决定的槽凸轮旋转构件的旋转位置来实施传动。

传动手柄通过带条或者连杆机构等等来与至少两个行星齿轮类型的传动装置相啮合，以便使与传动手柄相连的所有行星齿轮类型的传动装置同时实施传动作业。

传动手柄与致动器(actuator)相啮合，并且包括：用于检测从驱动单元转移来的扭转力的传感器，还有根据来自该传感器的数据来进行判断的、且控制致动器以使得传动作业自动进行的控制器。

中心轴与车辆主体快速进行啮合与松开，且在其被啮合时并不相对于该车辆主体进行旋转。

行星齿轮类型的传动装置位于车辆的车轮的中心，车辆的一个齿轮架与驱动单元相啮合，而另一个齿轮架与车轮相啮合。

如果本发明应用于像轮椅这样的车辆，行星齿轮类型的传动装置就被安装如下：

两个单独的行星齿轮排被安装在轮椅的每个轮毂上，轮椅中传动装置的外壳由两个分别作为输入边和输出边的齿轮架所组成，一边的齿轮架与另一边的齿圈合并在一起。传动作业，或者通过使每个被安装在固定中心轴上的恒星齿轮与中心轴啮合或松开，或者通过控制与两个恒星齿轮的合并或者分离，来进行的。行星齿轮类型传动装置安装在车轮的中心处，一个齿轮架与驱动单元相啮合，而另一个齿轮架与车轮相啮合。

含有中心轴的车轮快速地与轮椅啮合和松开。通过沿轴向穿过中心轴的传动杆来控制传动作业。每个车轮的传动杆都穿过中心轴，并且传动手柄通过带条或者连杆机构等等来与传动杆的突出部分相啮合，以通过移动一个传动手柄来使轮椅的两个车轮同时实现传动。驱动单元为由人力所驱动的轮椅的推环。

由于齿轮架对于外壳起着重要的作用，本发明所提供的行星齿轮类型的传动装置体积小、重量轻。中心轴能够与车辆主体啮合和松开。不需使用离合器就可以选择加速模式、减速模式和直接连接模式中的任一种模式，并且在任一模式下行星齿轮类型的传动装置通过两种方式来传递驱动力。特别在直接连接模式中，推环与车轮直接连接并以相同的速度转动。

附图说明

图1a)是示出安装在轮椅上的本发明设备的透视图的外部侧视图；

图1b)是示出安装在轮椅上的本发明设备的透视图的内部侧视图；

图2是3速行星齿轮类型传动装置部件的分解透视图；

图3是3速行星齿轮类型传动装置加速模式的局部截面图；

图4是沿图3的剖线A-A的截面图；

图5是3速行星齿轮类型传动装置直接连接模式的局部截面图；

图6是沿图5的剖线B-B的截面图；

图7是3速行星齿轮类型传动装置减速模式的局部截面图；

图8是沿图7的剖线C-C的截面图；

图9是3速行星齿轮类型传动装置的中心轴的透视图；

图10是3速行星齿轮类型传动装置的传动杆的透视图；

图11是3速行星齿轮类型传动装置的槽凸轮旋转构件的透视图；

图12是3速行星齿轮类型传动装置的传动键(transmission key)的透视图；

图13是3速行星齿轮类型传动装置第一槽凸轮的透视图；

图14是3速行星齿轮类型传动装置第二槽凸轮的透视图；

图15是3速行星齿轮类型传动装置的恒星齿轮的透视图；

图16是3速行星齿轮类型传动装置的输入齿轮架内切齿轮支架(inputcarrier inscribing gear holder)的透视图；

图17是3速行星齿轮类型传动装置的车轮中心轴的透视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、中心轴，2、传动杆，

3、槽凸轮旋转构件，

4、槽凸轮旋转方向固定构件，

5、传动键，6、第一槽凸轮，

7、第二槽凸轮，8、加速恒星齿轮，

9、减速恒星齿轮(deceleration sun gear)，10、加速行星齿轮，

11、减速行星齿轮，

12、加速内切齿轮，

13、减速内切齿轮，14、输入齿轮架(Input Carrier)，

15、输入齿轮架内切齿轮支架，

16、输入齿轮架推环支架(input Carrier Push Rim Holder)，

17、输出齿轮架(车轮中心轴)，18、车轮，

19、加速行星齿轮轴，

20、减速行星齿轮轴，

8z，9z，10z，11z，14z，17z：轴承，21、键(Key)，

24、弹簧，25、传送键啮合环，

26，6a，7a：球状物，27、车轮中心轴固定座(shaft Block)，

28、中心轴固定构件，29、盘毂(Disc Hub)，

30、传动装置带条手柄，

31、传动装置固定板带条，

32、传动装置固定栓带条，

33、传动装置引导板带条，

35、传动装置减速带条，

36、传动装置加速带条，

100、轮椅主体，110、夹钳式刹车器，

111、夹钳，112、刹车盘(Disc)。

具体实施方式

下面根据实施图来详细描述本发明的优选实施例。图1是安装于轮椅上的本发明设备的透视图。图2是图1的3速行星齿轮类型传动装置的部件的分解透视图。

行星齿轮类型传动装置在本发明中考虑由两个行星齿轮排组成。当恒星齿轮做为固定的部件(constant element)工作时行星齿轮排正在工作，如果内切齿轮为输入边，则齿轮架做为输出边来工作并且减速，这种情况下我们就称该内切齿轮为减速内切齿轮。相反，如果齿轮架为输入边，则内切齿轮做为输出边来工作并且加速，这种情况下我们就称该内切齿轮为加速内切齿轮。加速恒星齿轮、加速行星齿轮和加速内切齿轮相啮合。减速恒星齿轮、减速行星齿轮和减速内切齿轮相啮合。由于两个行星齿轮排相互独立，因此每个行星齿轮排的模块、传动比以及尺寸都可以进行不同的组织。

输出齿轮架(17)作为轮椅车轮的中心起着重要作用，其相对于中心轴(1)旋转，由轴承(17z)所支撑，并且沿径向延伸，为行星齿轮类型传动装置提供一个侧壁。四个行星齿轮轴(20)安装于该侧壁上以支撑减速行星齿轮排中的四个减速行星齿轮。输出齿轮架(17)沿轴向延伸，并且与加速内切齿轮(12)啮合，不与和减速行星齿轮啮合的减速内切齿轮(13)相接触，而围绕减速内切齿轮(13)。输出齿轮架(17)围绕轴承(17z)并沿轴向突出，而且突出物的外圆周面具有花键(splined)形状以与盘毂(29)啮合。

输入齿轮架(14)通过推环的栓稳稳固定住，输入边相对于中心轴(1)旋转，由轴承(14)支撑，并且沿径向延伸以为行星齿轮类型传动装置提供另一侧壁。四个行星齿轮轴(19)安装于该侧壁上以支撑加速行星齿轮排中的四个加速行星齿轮。四个行星齿轮轴(19)嵌入到输入齿轮支架(15)内切齿轮支架的通孔(15a)中，所述内切齿轮支架通过栓或焊接而稳稳固定于减速内切齿轮(12)上，以使减速内切齿轮(12)与输入齿轮架(14)一起旋转。固定于输入齿轮架(14)的推环(16)靠近车轮轮毂、输出齿轮架(17)，并通过滑动轴承来支撑车轮轮毂，而且行星齿轮类型传动装置被护圈阻挡在外围。

另一种方法也可行，即由轴承(14z)支撑的输入齿轮架(14)沿轴向突出，围绕加速恒星齿轮(8)，并且沿两个行星齿轮排之间的径向延伸以便和减速内切齿轮(12)稳稳固定。输出齿轮架(17)的盖位置靠近输入齿轮架(14)，并在这种情况下提供了行星齿轮类型传动装置的另一侧壁，且通过使用轴承支撑车轮轮毂以便护圈将行星齿轮类型传动装置阻挡在外围。

加速恒星齿轮(8)和减速恒星齿轮(9)的这两个内圆周面都具有构成较大半径内圆周面(8d，9d)和小半径圆周面(8b，9b)的轴瓦(step)。小半径圆周面围绕槽凸轮旋转方向固定构件(4)并且包括多个位于表面、与第一槽凸轮(6)的径向突出物(6c)啮合的径向突出物(8b)；而较大半径内圆周面(8d，9d)包括一个平滑表面。多个轴向突出物(8c，9c)形成于靠近较大半径圆周面的恒星齿轮(8，9)的每个侧面，从而沿向心方向彼此啮合。以其向心方向突出物(8c，9c)相应排列的两个恒星齿轮(8，9)沿向心方向移动且相啮合以在较大半径内圆周面(8d，9d)的帮助下留出空间来容纳第一槽凸轮(6)，并一起旋转。根据每个恒星齿轮的速度改变率，两个恒星齿轮(8，9)就有可能具有不同的外部直径，但其他部件仍然可以被相同构成。

中心轴(1)包括轴向通孔(1a)。一端由较大半径组成并以轴瓦(1b)来与支撑输入齿轮架(14)的轴承(14z)的内环侧面接触，而另一端则具有小半径以与车辆的主体啮合。中心轴(1)的中间部分包括平面(1c)，用于防止中心轴(1)转动；还包括卡环槽(1d)，用于支撑所述支撑该输出齿轮架(17)的轴承(17z)的内环侧面。

固定槽凸轮旋转方向固定构件(4)的键槽(1f)与容纳传动装置键(5)的径向通孔(1e)形成于中心轴(1)较大半径部分的中部。该通孔(1e)与圆心方向的通孔(1a)相连，并且在该孔(1e)中传动装置键(5)可以旋转方向在80度到100度的范围内移动。

中心轴(1)的小半径部分包括2至4个容纳球状物(26)的径向通孔(1g)，球状物(26)使中心轴(1)固定于车辆的主体。

字母“T”形传动杆(2)的两个端部都突出于中心轴(1)的通孔(1a)。传动杆(2)的头部(2a)与中心轴(1)较大半径部分的末端(1b)相接。键槽或者突出物形成于传动杆(2)的中部以容纳传动键(5)，并与传动键(5)紧密啮合。传动杆(2)的另一端部包括使球状物(26)突出支撑球状物的轴瓦，还包括凹槽(2d)以用于当行星齿轮类型传动装置与车辆的主体分离时容纳球状物。该端部包括与传动杆啮合环(25)啮合的槽(2e)，还包括使传动杆啮合环(25)与托架不分离的卡环槽(2f)。

安装于中心轴(1)与传动杆啮合环(25)之间的弹簧在两个方向上都对球状物(26)施压，以使球状物突出于中心轴(1)的外部。同时，该弹簧提供旋转方向的弹力，以便传动杆啮合环(25)与传动杆(2)在旋转方向啮合，从而使中心轴(1)处于空挡位置。当车轮与车辆的主体分离时该弹簧一直使传动杆(2)处于空挡位置，而当车轮与车辆的主体啮合时该弹簧则操纵传动杆(2)使两个恒星齿轮处于直接连接模式。传动杆啮合环(25)的外部直径小于中心轴(1)小半径部分的外部直径，以使车轮容易地与车辆的主体啮合和松开，并且传动杆啮合环(25)在外圆周面上具有槽，以与传动带支架(30)相啮合。

由中心轴(1)支撑旋转的槽凸轮旋转构件(3)安装于轴承(14z)与轴承(17z)之间。键槽(3a)形成于槽凸轮旋转构件(3)的内圆周面上，以与传动键(5)紧密固定，而三对第一槽凸轮(6)和第二槽凸轮(7)则形成于槽凸轮旋转构件(3)的外圆周面上。

根据本实施例，用于第一槽凸轮(6)的导引槽当槽凸轮旋转构件(3)在0度至5度(3b)的范围旋转时引导第一槽凸轮(6)与加速恒星齿轮(8)相啮合，并且当槽凸轮旋转构件(3)在40度至60度(3c)的范围旋转时就引导第一槽凸轮(6)不与两个恒星齿轮(8，9)相啮合，最后当槽凸轮旋转构件(3)在80度至90度(3d)的范围旋转时则根据本实施例而引导第一槽凸轮(6)与减速恒星齿轮(9)相啮合。

用于第二槽凸轮(7)的导引槽当槽凸轮旋转构件(3)在45度至55度(3e)的范围旋转时则引导两个恒星齿轮(8，9)相互啮合。导引槽(3b、3c、3d、3e)中的三对安装于槽凸轮旋转构件(3)上，分别具有起点0度、120度、240度，以防止第一槽凸轮(6)和第二槽凸轮(7)这两者被关闭或者向一边倾斜，从而使第一槽凸轮和第二槽凸轮在两个凸轮(6，7)都沿向心方向移动时良好地运转。

槽凸轮旋转方向固定构件(4)通过键(21)相对于中心杆(1f)来固定安装于轴承(14z)和轴承(17z)之间。三个突出物从槽凸轮旋转方向固定构件(4)沿向心方向平行延伸，并与槽凸轮旋转构件(3)的引导槽(3b、3c、3d、3e)不相接触地围绕于槽凸轮旋转构件(3)。

第一槽凸轮(6)包括三个容纳球状物(6a)的凹槽(6b)，该球状物(6a)用于与槽凸轮旋转构件(3)的引导槽(3b、3c、3d、3e)相啮合；还包括三个向心引导槽(6d)，其在第一槽凸轮(6)的内表面上分别与槽凸轮旋转方向固定构件(4)啮合。径向突出物(6c)形成于第一槽凸轮(6)的外圆周面，以与恒星齿轮(8，9)的内圆周面径向突出物啮合。因此，即使槽凸轮旋转构件(3)旋转，与槽凸轮旋转构件(3)啮合的第一槽凸轮(6)也仅在向心方向沿第一槽凸轮引导槽(3b、3c、3d)移动，这是因为从槽凸轮旋转方向固定构件(4)延伸的固定的三个平行突出物已与三个向心方向引导槽(6d)啮合。

容纳三个球状物(7a)以与槽凸轮旋转构件(3)的引导槽(3e)啮合的、且容纳三个引导槽(7d)以与槽凸轮旋转方向固定构件(4)啮合的三个凹槽(7b)形成于第二槽凸轮(7)的内圆周面。第二槽凸轮(7)的外圆周面包括容纳轴承(9z)的轴瓦，而该轴承(9z)对减速恒星齿轮(9)以向心方向施压。因此，通过三个球状物(7a)来与槽凸轮旋转构件(3)啮合的第二槽凸轮(7)仅在向心方向沿第二槽凸轮(6)的引导槽移动，以施压于轴承(9z)和该减速恒星齿轮(9)，这样以来，即使槽凸轮旋转构件(3)旋转，两个恒星齿轮都相互啮合，这是因为从槽凸轮旋转方向固定构件(4)延伸的三个固定突出物已与三个向心方向引导槽(7d)相啮合。轴承(8z)安装于加速恒星齿轮(8)与输入齿轮架(14)之间，以沿向心方向支撑加速恒星齿轮(8)，这样以来，当两个恒星齿轮都相互啮合时，加速恒星齿轮(8)就不会被推动。

车轮中心轴固定座(27)使车轮与车辆(100)的主体啮合。车轮中心轴固定座(27)包括“U”形槽(27a)，用以固定到车辆(100)的圆柱形主体。根据使用者的高度，可以用栓穿过圆柱来将车轮中心轴固定座(27)固定到车体(100)上。车轮中心轴固定座(27)包括通孔(27b)以用于与中心轴(1)固定，而车轮中心轴固定座(27)沿轴向延伸，并且通过平面(27d)与中心轴(1)的平面之间的啮合来使该平面(27d)不旋转地支撑车轮中心轴(1)。车轮中心轴固定座(27)的中部包括容纳用于支撑该中心轴(1)并从其处突出的球状物的轴瓦。车轮中心轴固定座(27)的末端包括容纳传动带支架(30)的延伸孔，还包括用以不分离地支撑传动带支架(30)的按钮环槽。另一轴瓦(27e)形成于平面(27d)的外围以用于容纳同轴盘毂(29)，轴瓦(27e)还包括卡环槽(27c)以用于支撑该盘毂(29)。

传动带支架(30)通过连接两个传动带(35，36)来与安装于使用者扶手周围的传动手柄相啮合，并且当传动手柄被使用者移动时就随之移动。

传动带(35，36)中的每个都穿过与车轮中心轴固定座(27)连接的传动带引板，分别在传动带支架(30)的外环和传动带固定板(31)之间沿相反的方向缠绕，并由传动带固定栓(32)所固定。轴向突出物形成于传动带支架(30)的内圆周面上，以与传动杆啮合环(25)啮合。

盘毂(29)与制动系统相连接以给车辆提供制动。盘毂(29)的较小半径内圆周面由车轮中心轴固定座(27)可转动地支撑。盘毂(29)的大半径内圆周面具有径向突出物以用于通过与输出齿轮架(17)相啮合来传递驱动力。盘毂(29)的外圆周面具有与盘(112)啮合的轴瓦，而栓孔沿径向形成于盘毂(29)侧面上。盘毂(29)与盘(112)同时旋转，这是因为它们通过栓固定在一起。盘(112)与卡钳啮合来控制车轮的旋转。

下面阐述由本发明制作的行星齿轮类型传送装置的工作状态。

图5是表示3速行星齿轮类型传动装置在直接连接模式下的驱动状态的局部横截面视图。图6是沿图5的B-B线剖开的横截面视图。

弹簧(24)引导传动杆啮合环(25)到空挡位置，该空挡位置在车轮与轮椅啮合时使传动杆(2)处于直接连接模式。如果通过拉传动杆(2)的头部(2a)来将中心轴(1)插入车轮中心轴支架(27)的通孔(27b)中，并且释放头部(2a)，那么，弹簧(24)的弹力向传动杆(2)施压，由此，球状物(26)就被传动杆(2)推动并从中心轴(1)突出，这样以来，中心轴(1)就与车轮中心轴支架(27)啮合了。传动杆(2)通过传动杆啮合环(25)而与传动带支架(30)相啮合。

在槽凸轮旋转构件(3)和槽凸轮旋转方向固定构件(4)的帮助下，行星齿轮类型传动装置的第二槽凸轮(7)将轴承(9z)和减速恒星齿轮(9)推向加速恒星齿轮(8)以使两个恒星齿轮相互啮合，第二槽凸轮(7)的导引槽(3e)支撑两个恒星齿轮以维持两个恒星齿轮在直接连接模式下的啮合状态。

因为第一槽凸轮(6)置于由两个恒星齿轮在其两者不相接触情况下进行合并时所提供的空间(8d，9d)中，所以两个恒星齿轮不能与中心轴(1)啮合。这意味着，由两个轴承(14z，17z)支撑的行星齿轮排能够相对于中心轴(1)自由转动。

在直接连接模式下，当驱动力从推环(6)被输入时，驱动力就通过输入齿轮架(14)传递给4个加速行星齿轮轴(19)。该驱动力通过加速行星齿轮(10)而被传递给加速内切齿轮(12)和加速恒星齿轮(8)，且同时通过已与加速行星齿轮杆(19)相啮合的输入齿轮架内切齿轮支架(15)而被传递给减速内切齿轮(13)。由于加速恒星齿轮(8)与减速恒星齿轮(9)合并，故此减速恒星齿轮(9)与减速内切齿轮(13)一起旋转。因此，本发明的行星齿轮类型传动装置构成了直接连接模式。(如果行星齿轮中的任意两个齿轮一起旋转，则其余的齿轮沿同样的方向、以同样的速度旋转，这就等同于直接连接状态。)

车轮(17)和推环(16)由中心轴(1)可旋转地支撑。由于输入齿轮架(16)在直接连接模式中与输出齿轮架(17)相连，则推环(16)的旋转速度等于车轮(17)的旋转速度。

图3是表示3速行星齿轮类型传动装置在加速连接模式下的驱动状态的局部横截面视图。图4是沿图3的A-A线剖开的横截面视图。

如果通过移动传动手柄来选择加速模式，安装于车轮中心轴支架(27)的传动带支架(30)则逆时针旋转，这是因为加速传动带(36)被拉伸而减速传动带(35)被松开。如图4所示，传动键(5)逆时针旋转，这是因为传动带支架(30)与组合传动杆啮合环(25)/传动杆(2)/传动键(5)相啮合。

如果传动键(5)旋转，则槽凸轮旋转构件(3)也一起旋转，这就使得第二槽凸轮(7)的引导槽旋转。不能被槽凸轮旋转方向固定构件(4)转动的第二槽凸轮释放向心方向的压力，以使两个恒星齿轮(8，9)合并，这是因为与置于引导槽中的球状物(7a)啮合的第二槽凸轮(7)沿引导槽(3f)朝输出齿轮架(17)方向移动。从约束中松开的两个恒星齿轮(8，9)分别以相反方向空转，这使得两个恒星齿轮松开。(在这种情况下，没有固定部件用于将在两个行星齿轮排中进行传递的扭转力。然而，当使用者移动传动手柄时，他就不能同时推压推环，即，这就恰好没有来自于该推环的扭转力输入。)

接着，与第二槽凸轮的引导槽同时旋转(3c-＞3b)的第一槽凸轮的引导槽引导第一槽凸轮(6)到使第一槽凸轮(6)与加速恒星齿轮(8)的内圆周突出物(8b)相啮合的位置，第一槽凸轮(6)不能被槽凸轮旋转方向固定构件(4)所转动。随着加速恒星齿轮(8)与中心轴(1)啮合，第一槽凸轮(6)与加速恒星齿轮(8)啮合，则行星齿轮类型传动装置就转到加速模式。

传动装置运转良好，这是因为所有突出物一种运动中啮合，而在运动啮合中没有摩擦噪声或者任何阻力，即便是加速恒星齿轮(8)以低速方式旋转。在加速模式下，当驱动力从推环(16)处被输入时，驱动力通过输入齿轮架(14)被传递到四个加速行星齿轮轴(19)。该驱动力通过加速行星齿轮(10)被传递到加速内切齿轮(12)和加速恒星齿轮(8)。尽管该驱动力通过输入齿轮架内切齿轮支架(15)而被传递到减速行星内切齿轮(13)、减速行星齿轮(11)和减速恒星齿轮(9)，但由于其中没有固定部件，减速齿轮排仍空转。由于只有加速齿轮排运转，则驱动力根据给定传动率而被传递到与加速行星内切齿轮(12)啮合的输出齿轮架(17)。

如果使用者通过移动传动手柄来选择直接连接模式，则安装于车轮中心轴支架(27)上的传动带支架(30)就逆时针旋转，这是因为减速传动带(35)被拉伸而加速传动带(36)被松开。传动键(5)逆时针旋转，并回到如图6所示的直接连接模式，这是因为传动带支架(30)与组合传动杆啮合环(25)/传动杆(2)/传动键(5)相啮合。

由于从加速模式到直接连接模式的过程是从直接连接模式到加速模式的相反过程，故在此处省略详细阐述。在该传动过程中，第一槽凸轮(6)与加速恒星齿轮(8)松开，而两个恒星齿轮以向心方向合并。

传动装置运转良好，这是因为所有圆周面上的突出物都在同一种运动中啮合或松开，运动中的啮合或分开没有带来任何摩擦噪声或者任何阻力，即便是每个部件分别都以不相同且有点低的速度进行旋转。

图7是表示3速行星齿轮类型传动装置在减速模式下的驱动状态的局部横截面视图。

图8是沿图7的C-C线剖开的横截面视图。

在直接连接模式下，如果使用者通过移动传动手柄来选择减速模式，则安装于车轮中心轴支架(27)上的传动带支架(30)就顺时针旋转，这是因为减速传动带(35)被拉伸而加速传动带(36)被松开。传动键(5)顺时针旋转，如图8所示，这是因为传动带支架(30)与组合传动杆啮合环(25)/传动杆(2)/传动键(5)相啮合。

如果传动键(5)旋转，则槽凸轮旋转构件(3)一起旋转，这就使得第二槽凸轮的引导槽(3e，3f，3g)转动。不能被槽凸轮旋转方向固定构件(4)所转动的第二槽凸轮释放向心方向的压力，该压力使两个恒星齿轮(8，9)合并，这是因为与位于引导槽中的球状物(7a)啮合的第二槽凸轮(7)沿引导槽(3e-＞3g)朝输出齿轮架(17)方向移动。从约束中松开的两个恒星齿轮(8，9)分别以相反的方向进行旋转，这就造成了扭转力不能被传递的状态，这是因为两个行星齿轮排中并没有固定部件。(在这种情况下，没有固定部件使扭转力在两个行星齿轮排中传递。但是，当使用者移动传动手柄时，他就不能同时推压推环，即，这就恰好没有来自推环的扭转力输入。)

与第二槽凸轮的引导槽一起旋转的第一槽凸轮的引导槽(3b，3c，3d)引导第一槽凸轮(6)到使第一槽凸轮(6)与减速恒星齿轮(9)(decelerationsun gear)的内圆周突出物(9b)相啮合的位置，而第一槽凸轮(6)不能被槽凸轮旋转方向固定构件(4)所转动。第一槽凸轮(6)与减速恒星齿轮(9)(deceleration solar gear)啮合，而减速恒星齿轮(9)(deceleration solargear)与中心轴(1)啮合。传动装置运转良好，这是因为所有圆周面的突出物都在一种运动进行啮合，在运动中的啮合没有带来任何摩擦噪声或任何阻力，即使是减速恒星齿轮(9)旋转。

在减速模式下，当驱动力从推边(16)处被输入进来时，则驱动力通过输入齿轮架(4)就被传递到四个加速行星齿轮轴(19)。尽管该驱动力通过加速行星齿轮(10)而被传递到加速内切齿轮(12)和加速恒星齿轮(8)，然而，由于其中并没有固定部件则加速齿轮排仍空转。这样，这种驱动力通过输入齿轮架内切齿轮支架(15)而被传递到减速行星内切齿轮(13)，减速行星齿轮(11)和减速恒星齿轮(9)。由于只有减速齿轮排运转，则根据给定的传动率，驱动力就以减小的速度而被传递到与减速行星齿轮轴(20)相啮合的输出齿轮架(17)。

如果使用者通过移动传动手柄来选择直接连接模式，则安装于车轮中心轴支架(27)上的传动带支架(30)就逆时针旋转，这是因为加速传动带(36)被拉伸而减速传动带(35)被松开。传动键(5)逆时针旋转，并返回到如图6所示的直接连接模式，这是因为传动带支架(30)与组合传动杆啮合环(25)/传动轴(2)/传动键(5)相啮合。

由于从减速模式到直接连接模式的过程是直接连接模式到减速模式的过程的逆过程，故在此处省略详细描述。

上述优选实施例表明了按照本发明的结构和功能的构思。用于表明和描述的本实施例是为了表示可能的实施图例中的一种。在上述的描述构思之下，我们可以按每一种可行的方式来改变它。本发明包含所附权利要求范围内的每个可行的可变换的类形。

工业实用性

由于齿轮架(carrier)对外壳所起的作用，故本发明所提供的行星齿轮类型的传动装置体积小、重量轻。中心轴可以同车辆的主体啮合和松开。使用者无需使用离合器就可以选择加速模式、减速模式和直接连接模式中的任何一种模式，并且在任一种模式下，行星齿轮类型传动装置都以两种方式传递驱动力。

由于行星齿轮类型传动装置包含对外壳起双重作用的齿轮架，因此它既轻便又紧凑。它的中心轴有可能与车辆的主体啮合和松开。不需使用离合器，使用者就可以在加速模式、减速模式和直接连接模式之中进行选择，在这些模式中，驱动力无需传动装置就可以传递。在任一种模式下，驱动力都可以用两种方式进行传递。

本发明应用于轮椅的车轮。使用者用较小的力量就可以以低速(减速模式)爬山或者在沙滩或地毯上进行移动。在平地上，使用者可以高速(加速模式)进行移动。