CN101067443B

CN101067443B - 无级变速器

Info

Publication number: CN101067443B
Application number: CN200710011263A
Authority: CN
Inventors: 吕圣楠
Original assignee: Individual
Current assignee: Nantong Tongde Electrical Equipment Co Ltd
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2027-05-11
Also published as: CN101067443A

Abstract

一种无级变速器，由压力控制机构(III)、传动比控制机构(IV)、输出输入机构(I、V)、行星轮系机构(II)等组成，可实现离合器与无级变速器的功能。运动与动力由动力机传递给锥形太阳轮(1)，锥形太阳轮与行星轮系摩擦轮(2)产生摩擦，使行星轮系摩擦轮自转，同时将行星轮系摩擦轮和可分离固定内锥形摩擦轮(3)接触产生摩擦，使行星轮系机构产生公转，把行星轮系机构的公转传递给输出轴盘，由输出轴盘将运动和动力向外输出。压力控制机构控制可分离固定内锥形摩擦轮的压紧或分离，以此控制是否有以上两个摩擦。卸除压力时，传动比控制机构调节在两摩擦之间的行星轮系沿行星架往复运动，从而改变太阳轮与内摩擦轮有效传动直径，改变传动比。

Description

无级变速器

所属技术领域

本发明是一种通用的传动装置，它可以在输入转速不变的情况下，能在一定范围内实现输出轴转速的连续变化，同时它也可以切断和实现运动和动力的传递。

背景技术

目前，应用广泛的机械式无级变速器是采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力。通过改变主动轮或从动轮与传动带的接触直径来达到在一定范围内的无级变速。另外一种是通过摩擦轮方式实现无级变速，但其缺点是无法实现运动和动力的切断。

发明内容

本发明解决无级变速所采用的方法是：运动与动力由动力机传递给锥形太阳轮，锥形太阳轮与行星轮系摩擦轮产生摩擦，使行星轮系摩擦轮自转，利用行星轮系摩擦轮的自转，同时使行星轮系摩擦轮和可分离固定内锥形摩擦轮接触产生摩擦，使行星轮系机构产生公转，通过行星架将行星轮系机构的公转传递给输出轴盘，由输出轴盘将运动和动力向外输出。

在这个过程中，通过压力控制机构来控制可分离固定内锥形摩擦轮，使其压紧或分离，以此来直接加载或卸除对行星轮系摩擦轮的压力，间接地加载或卸除对锥形太阳轮的压力。在卸除压力时，通过传动比控制机构调节在上面两摩擦之间的行星轮系，沿行星架往复运动，从而改变锥形太阳轮与可分离固定内锥形摩擦轮有效传动直径，这样就改变了传动比，由于行星轮系的运动具有连续性，所以传动比的改变也是连续变化的，实现了在一定范围内的无级变速。

本发明的有益效果是：调节变速器所能传递的许用载荷，切断和实现对运动和动力的传递，实现在一定范围内传动比的连续变速，并且可根据实际情况加大或缩小这个范围。本发明可实现离合器与变速器的功能。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明。

图1传动原理图；图2无级变速器装配图；

图3传动比控制机构(IV)

(a)传动比控制机构原理图1；(b)传动比控制机构原理图2；(c)传动比控制机构实体图；(d)控制轮机构实体(VI)***图；

图4压力控制机构(III)(a)压力控制机构原理图；(b)压力控制机构实体图；

图5输出机构(V)(a)输出机构原理图；(b)输出机构实体图；(c)可分离固定内锥形摩擦轮；(d)左压力楔盘；

图6行星轮系机构(II)(a)行星轮系机构原理图；(b)行星轮系机构实体图；

图7输入机构(I)(a)输入机构原理图；(b)输入机构纵剖图；

图8传动比计算图。

图中序号说明：

I-输入机构；II-行星轮系机构；III-压力控制机构；IV-传动比控制机构；V-输出机构；VI-控制轮机构。

1-锥形太阳轮；2-行星轮系摩擦轮；3-可分离固定内锥形摩擦轮；4-行星架；5-输出轴盘；6-丝杠；7-锥齿轮z11；8-锥齿轮z12；9-锥齿轮z21；10-锥齿轮z22；11-直齿轮z31；12-齿条z32；13-右压力楔盘；14-左压力楔盘；15-弹簧座；16-左箱盖；17-可传递载荷调节螺栓；18-拉杆；19-控制拉杆；20-弹簧；21-固定块；22-滑动副；23-滑动副左压盖；24-控制轮导轨；25-行星轮系轴承；26-箱体；27-轴z2；28-控制轮支撑盘；29-控制轮；30-齿轮支承座；31-轴套z3；32-轴z3；33-轴套z2；34-轴承外座；35-推力轴承；36-轴承内座；37-输出端轴承内座；38-推力轴承；39-输出端轴承外座；40-螺栓；41-摩擦轮左压盖；42-控制轮轴承左压套；43-控制轮内嵌左轴承；44-控制轮导轨孔；45-控制轮内嵌右轴承；46-控制轮轴承右压套；47-控制手柄；48-右箱盖；49-齿轮支承座轴承。

具体实施方式

在图1中，通过压力控制机构III来控制可分离固定内锥形摩擦轮3，使其压紧或分离，以此来间接地加载或卸除对锥形太阳轮1的压力，使锥形太阳轮1与行星轮系摩擦轮2产生摩擦，使行星轮系摩擦轮2自转，同时，它也直接加载或卸除可分离固定内锥形摩擦轮3对行星轮系摩擦轮2的压力，并将行星轮系摩擦轮2和可分离固定内锥形摩擦轮3接触产生摩擦，使行星轮系机构II产生公转，通过行星架4将行星轮系II的公转传递给输出轴盘5，由输出轴盘5将运动和动力向外输出。在卸除压力时，通过传动比控制机构IV调节在锥形太阳轮1和可分离固定内锥形摩擦轮3之间的行星轮系II，沿行星架4往复运动，从而改变锥形太阳轮1与可分离固定内锥形摩擦轮3有效传动直径，这样就改变了传动比。

图8中，行星轮系机构中心线OP，可分离固定内锥形摩擦轮3在摩擦点处纵剖面的内轮廓线MN，锥形太阳轮1在摩擦点处纵剖面的外轮廓线KL，三线平行。

在这里，可改变行星轮系机构、传动比控制机构的数量来改变传递载荷的大小。本发明的具体实施以三组行星轮系机构、传动比控制机构为例，根据情况可多可少。图2为具体实施实例装配图。

图3(a)传动比控制机构的原理说明：

控制轮机构操纵齿条z32(12)水平往复运动，通过安在齿轮支承座上的直齿轮z31(11)，将直线运动改变为直齿轮z31(11)的旋转运动，直齿轮z31(11)与锥齿轮z22(10)同轴且与轴键连接，这样直齿轮z31(11)带动锥齿轮z22(10)的转动，锥齿轮z22(10)与锥齿轮z21(9)为直交传动，运动传给了锥齿轮z21(9)，锥齿轮z21(9)与锥齿轮z12(8)同轴且与轴键连接，运动传给了锥齿轮z12(8)，锥齿轮z12(8)与锥齿轮z11(7)斜交传动，将运动传给了锥齿轮z11(7)，锥齿轮z11(7)与丝杠6键连接，将运动传给了丝杠6，丝杠6转动，行星轮系的滑动副22内有螺纹，与丝杠6可产生自锁构成滑动旋转副，将转动变为行星轮系机构沿丝杠6的往复运动且可自锁。

结合图3的具体实例来说明。控制手柄47与控制轮轴承右压套46连接，控制轮轴承左压套42与控制轴承右压套46螺纹连接，控制轮29左侧装有控制轮内嵌左轴承43，右侧装有控制轮内嵌右轴承45，控制轮内嵌左轴承43和控制轮内嵌右轴承45由控制轮轴承左压套42与控制轴承右压套46螺纹连接压紧装在控制轮29上，控制轮29与齿条z32(12)螺栓连接。通过控制手柄47与控制轮轴承右压套46连接，把控制手柄47的水平运动通过以上连接传递给齿条12的水平运动，通过直齿轮11、锥齿轮z22(10)，锥齿轮z21(9)，锥齿轮z12(8)，锥齿轮z11(7)将齿条z32(12)的水平运动变为锥齿轮z11(7)的旋转运动，锥齿轮z11(7)与安装在行星架4上丝杠6固接，使丝杠旋转，通过丝杠6与行星轮系机构中的滑动副22组成的滑动旋转副，将丝杠6的旋转运动传递为行星轮系机构沿丝杠的往复运动。

图3(b)中，在齿轮支承座30的座身孔上安装轴z2(27)，并在孔的相应两侧装上齿轮支承座轴承49，在外侧装上轴套z2(33)；在齿轮支承座30的凸台孔上安装轴z3(32)，并在孔的相应两侧装上齿轮支承座轴承49，在外侧装上轴套z3(31)。

图4(a)压力控制机构的原理说明：

可分离固定内锥形摩擦轮3用于使其和行星轮系机构、行星轮系机构和锥形太阳轮1压紧。左压力楔盘14和右压力楔盘13的楔面分别与可分离固定内锥形摩擦轮3的外部对称斜面斜度相同且接触，利用左压力楔盘14的水平运动可使可分离固定内锥形摩擦轮3压紧或分离；箱体中的固定块通过可分离固定内锥形摩擦轮3上的固定块槽限制可分离固定内锥形摩擦轮3的转动，使其只能作竖直的分离与压紧；拉杆18是利用杠杆原理，它的中铰孔固定在弹簧座15上与其铰接构成转动副，短端装有滑块与左压力楔盘14上的滑块导轨构成滑动副，控制拉杆19与拉杆18的长端也构成滑动副，通过控制拉杆19的水平向右运动，使拉杆18绕中铰孔转动，带动左压力楔盘14向左水平运动，达到卸除压力的目的，切断变速器对运动和动力的传递；在不对控制拉杆作用时，由弹簧20的弹力将左压力楔盘14压紧，由于右压力楔盘13被箱体水平方向固定，它也对可分离固定内锥形摩擦轮3产生了辅助压紧的作用，实现了两个摩擦，完成变速器对运动和动力的传递。在这个机构中，可根据情况来选择左压力楔盘14和右压力楔盘13的楔面和可分离固定内锥形摩擦轮3的斜面的斜度大小，固定块和固定块槽的尺寸等，可调节顶住弹簧座15的传递载荷调节螺栓17来控制弹簧的可调节预紧力。

结合图4(b)具体实例来说明。右压力楔盘13被箱体26固定，可分离固定内锥形摩擦轮3与右压力楔盘13同心且接触并通过固定块21被箱体26固定，左压力楔盘14与可分离固定内锥形摩擦轮3同心且接触，弹簧20安装在弹簧座15上，通过弹簧座15把左压力楔盘14压紧，可传递载荷调节螺栓17顶住弹簧座15，用于调节可传递载荷。左箱盖16与可传递载荷调节螺栓17为螺纹自锁连接，控制拉杆19与拉杆18通过滑轴与滑孔连接，拉杆18中铰孔安在弹簧座15上，拉杆18连接滑块与左压力楔盘14的滑块导轨相连。控制拉杆19受力水平向右运动，带动拉杆18，使左压力楔盘14向左运动，卸除压力楔盘对可分离固定内锥形摩擦轮3的压力，切断运动和动力的传递；当控制拉杆19不受力时，由于弹簧20的作用，使左压力楔盘14与可分离固定内锥形摩擦轮3压紧，实现运动和动力的传递，完成离合器的功能。图(c)中，显示了可分离固定内锥形摩擦轮3的机构；图(d)中，显示了左压力楔盘的结构。

在图5中，行星架4与输出轴盘5通过螺栓连接，在输出轴盘5的左侧安上控制轮导轨24，控制轮导轨24压紧输出轴承外座39；输出轴盘5的右侧与控制轮支撑盘28用螺栓连接，控制轮支撑盘28、输出轴盘5、控制轮安装在控制轮导轨24的滑动导轨上。

图6行星轮系机构的原理说明：

滑动副22的半圆部分加工有与丝杠6相应自锁的内螺纹，可沿丝杠往复运动，不可旋转；行星轮系摩擦轮2可绕中心旋转，通过轴承机构来实现行星轮系摩擦轮2的转动和滑动副22的不转动。行星轮系摩擦轮的摩擦面可采用柱面或球面。

结合图6(b)具体实例来说明。摩擦轮左压盖41和与其相同的摩擦轮右压盖用螺栓连接把若干个行星轮系轴承25和行星轮系摩擦轮2固定，用滑动副压盖把滑动副22和行星轮系左、右轴承固定。

图6(a)为行星轮系机构原理图，它是除去摩擦轮左压盖41、摩擦轮右压盖和螺栓连接所用联接件的示意图，螺栓连接所用联接件包括螺栓，螺母和垫片。

在图7中，锥形太阳轮1与轴承内座36连接，在轴承内座36装上推力轴承35，轴承外座34套在推力轴承35(正装)；锥形太阳轮1右侧装有输出端轴承内座37，输出端轴承内座37与推力轴承38(正装)接触，输出端轴承外座39套在推力轴承38上，并与控制轮导轨24接触压紧，在轴承外座34上装有弹簧座、压力楔盘，并与它们接触，左侧顶住左箱盖。

Claims

1.一种无级变速器，由压力控制机构、传动比控制机构、输出机构、输入机构和行星轮系机构组成，其特征是：通过控制压力控制机构，使可分离固定内锥形摩擦轮压紧或分离，从而控制锥形太阳轮与行星轮系摩擦轮之间和行星轮系摩擦轮与可分离固定内锥形摩擦轮之间的摩擦，来达到切断和实现运动和动力的传递；传动比控制机构控制行星轮系机构在输出机构中行星架上的运动，来改变锥形太阳轮和可分离固定内锥形摩擦轮的有效传动直径，从而改变传动比；利用行星轮系机构的公转把运动和动力由输入机构向输出机构传出。

2.根据权利要求1所述的无级变速器中，锥形太阳轮、行星轮系摩擦轮和可分离固定内锥形摩擦轮、左压力楔盘、右压力楔盘，其特征是：锥形太阳轮外轮廓为锥形，可分离固定内锥形摩擦轮内轮廓为锥形，且通过锥形太阳轮中心线、可分离固定内锥形摩擦轮中心线、行星轮系摩擦轮中心线的剖面所产生的三条摩擦处的轮廓线OP、MN、KL相互平行；可分离固定内锥形摩擦轮的外部轮廓两侧有斜面与左、右压力楔盘的楔面的斜度相同；可分离固定内锥形摩擦轮被固定块卡住限制其绕中心的转动；左压力楔盘有滑块导轨，可左右运动，右压力楔盘无滑块导轨且被箱体固定。

3.根据权利要求1所述的无级变速器中的压力控制机构，由左压力楔盘、右压力楔盘、弹簧座、左箱盖、可传递载荷控制螺栓及弹簧组成，其特征是：左压力楔盘与可分离固定内锥形摩擦轮接触，通过左压力楔盘的左右移动来卸除和加载对可分离固定锥形摩擦轮的压力；弹簧座安放在左箱盖的导轨上，弹簧放在弹簧座上，压紧左压力楔盘，可传递载荷控制螺栓顶住弹簧座；拉杆中部的铰接孔与弹簧座相连，短端与滑块轴、滑块顺序相连，安放在左压力楔盘的滑块导轨上，长端与控制拉杆相连。

4.根据权利要求1所述的无级变速器中的行星轮系机构，由行星轮系摩擦轮、摩擦轮左压盖、摩擦轮右压盖、行星轮系轴承、滑动副、滑动副压盖螺栓、螺母及垫片组成，其特征是：行星轮系摩擦轮与行星轮系轴承外圈相接触并由摩擦轮左压盖和摩擦轮右压盖压紧，滑动副与轴承内圈相接触并由滑动副压盖压紧。

5.根据权利要求1所述的无级变速器中的传动比控制机构，由丝杠、锥齿轮z11、锥齿轮z12、锥齿轮z21、锥齿轮z22、直齿轮z31、齿条z32、轴z2、轴z3、齿轮支承座、齿轮支承座轴承、控制轮支撑盘、控制轮、控制轮轴承左压套、控制轮轴承右压套、控制轮内嵌轴承、控制手柄、轴键、螺栓、螺母及垫片组成，其特征是：丝杠与行星轮系机构中的滑动副接触，组成滑动旋转副，丝杠的上端与锥齿轮z11相连，通过锥齿轮z12、锥齿轮z21、锥齿轮z22、直齿轮z31、齿条z32，将齿条的水平往复运动变为丝杠的旋转运动；锥齿轮和直齿轮由齿轮支承座及其相应的轴z2、轴z3、齿轮支承座轴承、轴套确定位置；齿轮支承座固定在控制轮支撑盘上，齿条固定在控制轮上，控制轮安在控制轮导轨上，沿其水平往复运动；两个控制轮内嵌轴承分别与控制轮左右两侧接触，并分别由控制轮左、右轴承压套压紧，控制轮右轴承压套与控制手柄相连，由控制手柄及其相连机构带动控制轮沿控制轮导轨水平运动。

6.根据权利要求1所述的无级变速器中的输出机构，由行星架、输出轴盘、控制轮导轨、输出端轴承内座、输出端轴承外座，推力轴承、螺栓、螺母及垫片组成，其特征是：行星轮系机构安装在行星架上，行星架安装在输出轴盘上，输出轴盘放在控制轮导轨上，控制轮导轨与输出端轴承外座相连压紧，输出端轴承内座与锥形太阳轮相接触，套在锥形太阳轮的输入轴末端与轴承内圈接触，轴承外圈与输出端轴承外座接触。

7.根据权利要求1所述的无级变速器中的输入机构，由轴承外座、轴承内座、锥形太阳轮、推力轴承、螺栓、螺母及垫片组成，其特征是：轴承内座套在锥形太阳轮的输入轴上，轴承外座套在正装的推力轴承上，在轴承外座上安有弹簧座、左压力楔盘，左侧顶住左箱盖。