CN103216600A - 一种无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种在设定的转速和扭矩范围内，能连续和任意改变动力输入轴与动力输出轴之间的扭矩比和转速比，还可以任意改变动力输出轴转动方向的大扭矩无极变速器。输入轴(2)连接输入叶轮(5)并锁死，输出轴(3)连接输出叶轮(6)并锁死，叶轮(4)中的叶片(13)可以左右转动，输出叶轮(6)中安装有液压器(7)，液压器(7)的顶杆(12)与叶片连杆(21)接触或连接，液压器(7)的反向压液输入通道(8)和正向压液输入通道(9)经环形槽(22)和输出轴(3)连接到壳体(1)外的环形槽(22)，壳体(1)外的环形槽(22)可以连通外来的变速控制压力液，环形槽(22)的2边有密封件(11)，输入轴(2)和输出轴(3)经轴承(10)和密封件(11)安装在壳体(1)上。

Description

一种无级变速器

所属技术领域

本发明涉及一种在设定的转速和扭矩范围内，能连续和任意改变动力输入轴与动力输出轴之间的扭矩比和转速比，还可以任意改变动力输出轴转动方向的无极变速器。

背景技术

目前公知这类功能的无极变速器，是通过改变驱动轮和从动轮与传动带的接触半径进行变速，或通过改变驱动轮与从动轮的接触半径进行变速。其无极变速器是依靠驱动轮与从动轮或驱动轮和从动轮与传动带间的摩擦来实现动力传递，所述的驱动轮是指连接在动力输入轴上的动力输入轮，所述的从动轮是指连接在动力输出轴上的动力输出轮。目前成熟可靠的无级变速器有(Continuously VariableTransmission)变速器(以下称为CVT变速器)以及沿用CVT变速器原理改进的其它无极变速器，CVT变速器的原理是通过改变驱动轮和从动轮与传动带的接触半径进行变速，通过驱动轮和从动轮与传动带间的摩擦来实现动力传递。虽然沿用CVT变速器原理改进的其它无极变速器比CVT变速器有所进步，但是其依靠驱动轮和从动轮与传动带间摩擦来传递动力的动力传递方式依然没有改变。很多机车都需要有大扭矩承载能力以及大扭矩传输能力的变速器，本文所述的大扭矩是指1500(N·M)以上的扭矩。用摩擦传递动力的动力传递方式的无级变速器，要有大扭矩承载能力以及大扭矩传输能力，对生产部件的工艺、技术、材料要求极高，至今人们还无法生产出可靠成熟的大扭矩承载能力以及大扭矩传输能力的无级变速器，用摩擦传递动力的动力传递方式的无级变速器，其参与摩擦的部件容易出现打滑以及因打滑而容易损坏。从以上所述可见，现有无极变速器有采用摩擦来传递动力的缺点，以及因采用这种动力传递方式而导致其承载扭矩小和传输扭矩小缺点，还有摩擦部件容易损坏的缺点。

发明内容

为了克服现有无极变速器采用驱动轮和从动轮和传动带这三个部件之间的摩擦来传递动力的不足，以及因此而导致其承载扭矩小和传输扭矩小和摩擦部件容易损坏的不足。本发明提供一种无级变速器，该无级变速器采用流体来传递动力，并且承载扭矩大、传输扭矩大、寿命长，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用叶轮结合流体来传递动力输入轴与动力输出轴之间的动力，通过改变和控制叶轮叶片的角度和方向来实现转速比、扭矩比和动力输出轴的正转或反转的功能，其主要构造是，由外壳，动力输入轴，可变叶片角度的叶轮，叶片角度控制***，流体，动力输出轴的连接来实现，所述的流体以下称为动力传输体。其具体构造是，其无极变速器中设置有叶片为可调节角度可以摆动角度可以转动角度可以改变角度和方向的叶轮、动力输入轴、动力输出轴、动力传输体、叶片角度控制***，动力输入轴和动力输出轴上安装有叶轮，安装在动力输入轴上的叶轮为动力输入叶轮，安装在动力输出轴上的叶轮为动力输出叶轮，其无极变速器的叶片角度控制***由信号动力部分和信号动力传递部分组成，其信号动力传递部分为硬连接或软连接，所述的硬连接为传动部件间由零件直接连接传递，所诉的软连接为传动部件间有液压管路或电路连接传递，其无极变速器通过叶片角度控制***调节、改变和控制叶轮的叶片角度和方向来实现其无极变速器的变速、变扭矩和动力输出轴正反转的功能，其无极变速器中叶轮的叶片为可调节角度、可以摆动角度、可以转动角度、可以改变角度和方向的，其无极变速器以滑动件将不随轴转的叶片角度控制***信号动力实时传递给随轴及叶轮转动中的信号动力传递部件，硬连接的滑动件如：轴承，软连接的滑动件为环形槽、导电滑动触点，其叶片依靠能活动能摆动来实现其角度的可改变可调节可控制和能改变方向的功能。其无极变速器输入的动力经动力输入轴传递给动力输入叶轮，动力输入叶轮通过动力传输体将动力传输给动力输出叶轮，动力输出叶轮将动力传输给动力输出轴输出。在实际应用中，在壳体中有动力输入轴，动力输出轴，叶轮，叶片偏转动力传递器，联动杆，叶片偏转动力输出器，叶片偏转动力控制器，动力传输体，轴承，密封件，壳体被分割成一个“回”字的可循环通道，为了缩短流体的循环通道而减少流体的阻力，其动力传输体的循环通道也可以由输入叶轮和输出叶轮的内圈空间来形成，其中叶片偏转动力传递器、联动杆、叶片偏转动力输出器、叶片偏转动力控制器为叶片角度控制***，所述的叶轮其叶片是可以活动可以摆动可以调节角度可以改变角度和方向的，所述的叶片偏转动力传递器为传动件如：齿轮、齿轮条、齿轮条座、轴、杠杆、偏心轮、摩擦轮、液压管路和液压装置、电的导线、线材，所述的叶片偏转动力输出器为机械动力产生器如电动机或液压器或气动器或电磁动力器，所述的叶片偏转动力控制器为电子电路，动力输入轴和动力输出轴经轴承安装在壳体上，动力输入轴和动力输出轴上安装有叶轮，叶轮的叶片与叶片偏转动力传递器连接，叶片偏转动力传递器经联动杆与叶片偏转动力输出器连接，叶片偏转动力输出器与叶片偏转动力控制器连接，壳体内放置动力传输体，为了便于表述以下动力输入轴称为输入轴，动力输出轴称为输出轴，输入轴上的叶轮称为输入叶轮，输出轴上的叶轮称为输出叶轮，只称叶轮的即包括输入叶轮和输出叶轮，当输入轴连接动力***而转动时，输入轴将带动输入叶轮转动，输入叶轮的转动动力经动力传输体传递给输出叶轮并使其转动，输出叶轮带动输出轴转动，当需要改变变速比或扭矩比或输出轴反转时，只需往联动杆施加动力，联动杆将动力传递给叶片偏转动力传递器，叶片偏转动力传递器将使输入叶轮上的叶片或输出叶轮上的叶片发生角度或方向的变化(其叶片的角度在设定的范围内可以转动到停留到任意的角度上)，由于输入叶轮上的叶片或输出叶轮上的叶片发生角度或方向的变化，使两者之间的转速跟扭矩或方向跟着发生了相应的变化。从以上所述其无级变速器达到了在设定的转速和扭矩范围内，能连续和任意改变动力输入轴与动力输出轴之间的扭矩比和转速比，可以任意改变动力输出轴转动方向的功能，同时其无级变速器的动力传递部件是轴和叶轮和动力传输体，其无级变速器的轴和叶轮以及叶轮的叶片，都没有特别的技术和材料的要求，本发明对于制造承载扭矩的大小和传输扭矩的大小的无级变速器，对各个部件没有特殊的要求，仅仅是各个部件大小的关系，动力传输体是液压油之类的流体也无特殊要求，能轻易生产出大承载扭矩和大传输扭矩的无级变速器，内部没有以摩擦传动的易损部件，本发明达到了预期的目的。

本发明的有益效果是，该无级变速器使用了非摩擦式的流体动力传递动力方式，其承载扭矩大、传输扭矩大、寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的第一个实施例的内部构造图

图2是本发明的第二个实施例的内部构造图

图3是本发明的第三个实施例的内部构造图

图4是第一个实施例在工作时内部动力循环的方向图

图5是第二个实施例在工作时内部动力循环的方向图

图6是第三个实施例在工作时内部动力循环的方向图

图7是图1的A-A剖视图

图8是图2的B-B剖视图

图9是图3的C-C剖视图

图10是叶片的平视图

图11是图10的鸟视图

图12是图1中的叶片与齿轮条连接关系的平视图

图13是图12的鸟视图

图14是输入叶轮与输出叶轮同方向转动时，叶片角度和方向的视图

图15是输入叶轮与输出叶轮反方向转动时，叶片角度和方向的视图

图16是输入叶轮为转动而输出叶轮为不转时，叶片角度和方向的视图

图17是输入叶轮与输出叶轮中叶片可转动的范围和方向示意图

图18是第二个实施例的叶轮正面外部视图

图19是图18的剖视图

图20是第二个实施例的叶轮外部侧视图

图21是图20的剖视图

图22是图21叶片转动了90度的视图

图23是第三个实施例中叶轮的内部视图

图中1.壳体，2.输入轴，3.输出轴，4.叶轮，5.输入叶轮，6.输出叶轮，7.液压器，8.反向压液输入通道，9.正向压液输入通道，10.轴承，11.密封件，12.液压器顶杆，13.叶片，14.动力传输体，15.小齿轮(锥形齿轮或伞形齿轮)，16.大齿轮(锥形齿轮或伞形齿轮)，17.联动杆(带螺旋槽)，18.螺旋凸笋(与17配套，如17是螺旋槽，那其就是螺旋凸笋，反之则螺旋槽)，19.轴向槽，20.卡销，21.叶片连杆，22.环形槽，23.卡环，24.压液通道堵头，25.工作时压液的运动方向指示箭头，26.叶片偏转动力输出器和叶片偏转动力控制器，27.齿轮条，28.齿轮条座，29.动力传输体加注口，30.动力传输体加注口盖，31.叶轮卡销，32.轴承卡环，33.叶轮的内圈空间，34.叶片的柄部分，35.叶片的叶部分，36.叶轮的转动方向示意箭头，37.叶片的转动范围示意箭头，其中连杆(21)、小齿轮(15)、大齿轮(16)、联动杆(17)、齿轮条(27)、齿轮条座(28)、液压器(7)及液压器顶杆(12)都属于叶片偏转动力传递器也可以统称为叶片偏转动力传递器。

具体实施方式

在图1所示实施例中，壳体(1)中有，输入轴(2)连接输入叶轮(5)并用叶轮卡销(31)锁死，输出轴(3)连接输出叶轮(6)并用叶轮卡销(31)锁死，叶轮(4)中的叶片(13)可以左右转动，叶片(13)中安装小齿轮(15)，输入轴(2)和输出轴(3)安装有齿轮条座(28)，齿轮条座(28)与齿轮条(27)连接，齿轮条(27)与小齿轮(15)连接，齿轮条座(28)经轴承(10)与液压器顶杆(12)连接，齿轮条座(28)上装有轴承(10)和轴承卡环(32)，液压器顶杆(12)与液压器(7)连接，液压器(7)安装在壳体(1)上，液压器(7)的反向压液输入通道(8)和正向压液输入通道(9)连接出壳体(1)与叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)连接，输入轴(2)和输出轴(3)经轴承(10)和密封件(11)安装在壳体(1)上，壳体(1)内注有动力传输体(14)。图中叶轮(4)的叶片(13)只有4个是为了便于作图，实际中可以根据效率的需要而增加叶片(13)数量。实施例中叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)的控制能接受使用设备的变速和反转的需求指令，叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)将其变速指令转化成指令动力，并通过液压油经反向压液输入通道(8)和正向压液输入通道(9)传递给液压器(7)，液压器(7)的液压器顶杆(12)的向前伸或向后缩和定位将由叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)控制，液压器顶杆(12)的不随轴转动力经装在其上面的轴承(10)实时传递给随轴和叶轮转动的齿轮条座(28)，齿轮条座(28)将信号和动力传递给与其连接的齿轮条(27)，齿轮条(27)将信号和动力传递给与其连接的小齿轮(15)，小齿轮(15)将齿轮条(27)的直线信号和动力转换成转动的信号和动力传递给叶片(13)，叶片(13)的角度及方向由叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)的控制。实施例中，输入轴(2)带动输入叶轮(5)，输入叶轮(5)通过其叶片(13)推动动力传输体(14)流向输出叶轮(6)，输出叶轮(6)带动输出轴(3)转动，流向输出叶轮(6)端的动力传输体(14)通过叶轮的内圈空间(33)流回输入叶轮(5)端形成循环，通过改变输入叶轮(5)中的叶片(13)的角度，可以控制动力传输体(14)的流速和推动动力传输体(14)的叶片(13)所需的扭矩，动力传输体(14)的流速可以控制输出叶轮(6)的转速及扭矩，通过改变输出叶轮(6)上的叶片(13)的方向，就可以控制输出叶轮(6)的转动方向。

在图2所示实施例中，输入轴(2)连接输入叶轮(5)并用叶轮卡销(31)锁死，输出轴(3)连接输出叶轮(6)并用叶轮卡销(31)锁死，叶轮(4)中的叶片(13)可以左右转动，叶片(13)中安装小齿轮(15)，输入轴(2)和输出轴(3)上有轴向槽(19)，输入轴(2)和输出轴(3)安装大齿轮(16)，大齿轮(16)与小齿轮(15)配合，输入轴(2)和输出轴(3)上安装有联动杆(17)并用卡销(20)卡住，使联动杆(17)只能随输入轴(2)和输出轴(3)同时转或停，但是联动杆(17)可以做轴向滑动，大齿轮(16)有螺旋凸笋(18)，螺旋凸笋(18)卡在联动杆(17)的带螺旋槽内，输入轴(2)和输出轴(3)端的壳体(1)上安装有液压器(7)，液压器(7)固定在壳体(1)上，液压器(7)的反向压液输入通道(8)和正向压液输入通道(9)连接出壳体(1)与叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)连接，输入轴(2)和输出轴(3)经轴承(10)和密封件(11)安装在壳体(1)上，液压器顶杆(12)与联动杆(17)连接的端面安装有轴承(10)，壳体(1)内注有动力传输体(14)。图中叶轮(4)的叶片(13)只有4个是为了便于作图，实际中可以根据效率的需要而增加叶片(13)数量，图中输入轴(2)和输出轴(3)上只有单个叶轮(4)是为了便于作图，实际中可根据效率的需要而增加叶轮(4)数量。实施例中叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)的变速指令及动力通过液压油经反向压液输入通道(8)和正向压液输入通道(9)传递给液压器(7)，液压器(7)的液压器顶杆(12)的向前伸或向后缩和定位由叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)控制，液压器顶杆(12)的不随轴转动力经装在其上面的轴承(10)实时传递给随轴转动的联动杆(17)，联动杆(17)只能做轴向滑动，其联动杆(17)上的螺旋槽就经螺旋凸笋(18)的相互作用迫使随轴转的大齿轮(16)以与其相应轴和叶轮为基点的右转或左转，大齿轮(16)的转动将带动叶轮(4)上的叶片(13)的转动，使其叶片(13)可以得到角度和方向的变化或控制。实施例中，输入轴(2)带动输入叶轮(5)，输入叶轮(5)通过其叶片(13)推动动力传输体(14)流向输出叶轮(6)，输出叶轮(6)带动输出轴(3)转动，流向输出叶轮(6)端的动力传输体(14)通过壳体(1)中的通道流回输入叶轮(5)端形成循环，通过改变输入叶轮(5)中的叶片(13)的角度，可以控制动力传输体(14)的流速和推动动力传输体(14)的叶片(13)所需的扭矩，动力传输体(14)的流速可以控制输出叶轮(6)的转速及扭矩，通过改变输出叶轮(6)上的叶片(13)的方向，就可以控制输出叶轮(6)的转动方向。

在图3所示实施例中，输入轴(2)连接输入叶轮(5)并用叶轮卡销(31)锁死，输出轴(3)连接输出叶轮(6)并用叶轮卡销(31)锁死，叶轮(4)中的叶片(13)可以左右转动，输出叶轮(6)中安装有液压器(7)，液压器(7)的顶杆(12)与叶片连杆(21)接触或连接，液压器(7)的反向压液输入通道(8)和正向压液输入通道(9)经环形槽(22)和输出轴(3)连接到壳体(1)外的环形槽(22)，壳体(1)外的环形槽(22)与叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)连接，环形槽(22)的两边有密封件(11)，输入轴(2)和输出轴(3)经轴承(10)和密封件(11)安装在壳体(1)上，壳体(1)内注有动力传输体(14)。其实施例中叶片偏转动力输出器及叶片偏转动力控制器(26)的变速指令及动力传递给液压油，液压油经反向压液输入通道(8)和正向压液输入通道(9)实时进入环形槽(22)，环形槽(22)中的液压油实时进入液压器(7)并使其液压器顶杆(12)向前伸或向后缩和定位，液压器顶杆(12)的向前伸或向后缩和定位通过与叶片(13)连接的叶片连杆(21)来控制叶片(13)的角度和方向的变化或定位。实施例中，输入轴(2)带动输入叶轮(5)，输入叶轮(5)通过其叶片(13)推动动力传输体(14)流向输出叶轮(6)，输出叶轮(6)带动输出轴(3)转动，流向输出叶轮(6)端的动力传输体(14)通过壳体(1)中的通道流回输入叶轮(5)端形成循环，通过改变输出叶轮(6)上的叶片(13)的角度和方向，就可以控制输出叶轮(6)的转动速度和方向。

Claims (5)

1.一种无级变速器，在外壳中有动力输入轴和动力输出轴，其特征是：其无级变速器中有能在其工作中或非工作中被调节叶片角度和改变叶片角度和方向的叶轮，其无级变速器中的叶轮上有可以活动、可以摆动、可以转动、可以调节角度、可以控制角度、可以改变角度和方向的叶片，其无级变速器中设置有活动的叶片，其无级变速器中有叶片角度控制***，其变速器的变速和反转由叶片角度控制***控制，其无级变速器中有动力传输体，其无级变速器是通过改变输入叶轮或输出叶轮的叶片角度来改变动力输入轴与动力输出轴的转速比和扭矩比，其无级变速器是通过改变输入叶轮和输出叶轮的叶片方向来改变动力输入轴与动力输出轴的反转功能，动力输入轴连接有叶轮，动力输出轴连接有叶轮，动力输入轴连接的叶轮和动力输出轴连接的叶轮浸在其无极变速器内的动力传输体中，动力输入轴经与其连接的叶轮将其动力通过动力传输体向动力输出轴传递，动力输出轴通过与其连接的叶轮来接收动力输入轴经动力传输体所传来的动力，输入叶轮和输出叶轮上有可以活动、可以摆动、可以转动、可以调节角度、可以改变角度和方向的叶片，其无级变速器中的叶轮叶片接触或连接有叶片角度控制***。

2.根据权利要求1所述的一种无级变速器，其特征是：叶片角度控制***中的叶片偏转动力传递器、联动杆、叶片偏转动力输出器随叶轮和动力输入轴或动力输出轴转动。

3.根据权利要求1所述的一种无级变速器，其特征是：叶片偏转动力传递器为传动件如：齿轮、齿轮条、齿轮条座、轴、杠杆、偏心轮、摩擦轮、液压管路和液压装置、线材。

4.根据权利要求1所述的一种无级变速器，其特征是：其变速器以滑动件将不随轴转的叶片角度控制***信号动力传递给随轴及叶轮转动中的信号动力传递部件，硬连接的滑动件如：轴承，软连接的滑动件为环形槽。

5.根据权利要求1所述的一种无级变速器，其特征是：叶轮上的叶片有叶片柄。

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