CN2282091Y

CN2282091Y - 一种齿轮啮合无级变速器

Info

Publication number: CN2282091Y
Application number: CN 97209241
Authority: CN
Inventors: 倪金良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2007-01-10

Abstract

本实用新型涉及一种无级变速器,尤其是一种根据定向通锁特性来设计的齿轮啮合无级变速器,该变速器主要由偏心轮蜗杆、蜗轮、齿轮、差动器、摆杆、连杆等组成,由于利用了蜗杆传动的自锁特性,设计出的定向通锁装置,使本实用新型具有输出功率大,效率高,消耗能量小,同步准确等特点,能广泛适用于汽车、飞机、坦克、火车、重型机床和矿山设备等大功率机械。

Description

一种齿轮啮合无级变速器

本实用新型涉及一种无级变速器，尤其是一种齿轮啮合无级变速器。

随着工程技术的日益发展，无级变速器的应用已越来越广泛，无级变速器有机械的、电动的(如可控硅调速)和液压的(液动机调速)等多种，而在机械无级变速器中种类也很多，如摩擦式、齿链式、套筒棘式等等，它们主要应用摩擦力来传递运动及动力。

由于摩擦结构本身的缺陷，因而在机械领域的应用受到一定的限制。如在汽车、坦克、轮船、飞机和重型机床、矿山设备中的大功率机械，其主动力的传递就达不到任意变换扭距和转速的反比输出的效果，使无级变速器在这一应用领域中成为一遍空白。在蜗杆与蜗轮的啮合传动的应用中，由于单头蜗杆转一圈，蜗轮才能转过一个齿，也就是说可得到很小的角位移，这种大降速比的传动是靠蜗杆与蜗轮的齿面滑移接触来传递动力的，故具有发热效应大，效率低等缺点；当蜗杆的升角小于摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性，即不论蜗杆输入顺时针或反时针转动，蜗轮都能相应通行转动。但蜗轮轴不论输入顺或反时针转动，蜗杆则不作相应的通行转动。如蜗杆传动起重机吊起的重物，不能自行下落，即是自锁性的应用。如果要吊起的重物，长期地吊而不落，那么蜗杆构件就变成机座的一部分，承受的是静止反作用力，其发热量大、效力低的缺点，也就不存在了。

到目前为止，机械制造业对蜗杆与蜗轮啮合传动的自锁特性一直没得到应有的开发，以前只知道蜗杆顺反输入都可通行的特性，但它还有一个宝贵的“定向通锁性”一直没有开发。

本实用新型的目的是提供一种具有定向通锁结构的齿轮啮合无级变速器，它能广泛用于汽车、坦克、飞机、轮船、重型机床、矿山设备等大功率机械中。

本实用新型是通过下列技术方案来解决的：

齿轮啮合无级变速器是通过设计出一种由蜗杆蜗轮啮合结构的定向通锁装置，由该定向通锁装置与动力输出装置和调速装置相配合而构成的。其结构特点是：定向通锁装置设有蜗轮及其配合的主动蜗杆和从动蜗杆，主动蜗杆轴上一端设有主动齿轮，成固定连接，从动蜗杆轴上一端设有从动齿轮，其中从动蜗杆轴上设有一凸部与从动齿轮中空腔凸部配合。动力输出装置设有带中心轴的输出齿轮，其中心轴两端设有对称的带系架的差动器，该两对称的差动器又分别与定向通锁装置的主动蜗杆轴串接；调速装置设有固定支点，可移支点的摆杆，可移支点与带手轮的设在摆杆内腔的螺杆配合，调变可移支点的位置，偏心轮通过连杆与摆杆活动连接，推杆两端分别通过连杆与两差动器系架成活动连接，可移支点通过连杆与推杆活动连接。

在设计中主动蜗杆、从动蜗杆的螺旋方向相同，轴线平行；从动齿轮中空腔凸部设有一橡胶垫与从动蜗杆轴上的凸部相配合。

图1为本实用新型中定向通锁装置结构示意图。

图2为本实用新型中定向通锁装置的局部结构示意图。

图3为本实用新型实施例结构示意图。

图1所示的定向通锁结构特点是：设有蜗轮7及与其配合的主动蜗杆4和从动蜗杆5，主动蜗杆4和从动蜗杆5的螺旋方向相同，轴线平行。主动蜗杆4轴1上的一端设有主动齿轮2，成固定连接，从动蜗杆5轴6上一端设有与主动齿轮2齿数相等模数相同的从动齿轮3；其中从动蜗杆5的轴6上设有一凸部8与从动齿轮3中空腔凸部10相配合，为消除齿轮间隙，凸部10上还设有一橡胶垫9(见图2)。当给主动蜗杆4轴1上输入一个反时针转动的力，主动齿轮2和主动蜗杆4同时作反时针转动，并带动蜗轮7转动，从动齿轮3在主动齿轮2的作用下作顺时针转动，同时凸部10通过橡胶垫9对从动蜗杆轴6上的凸部8作用使从动蜗杆5作顺时针转动，蜗轮7在两蜗杆间作无负荷空转，即在这个方向处于通行状态。如果给主动蜗杆轴1输入一个顺时针转动，主动齿轮2和主动蜗杆4作顺时针转动。这时，根据蜗杆传动的自锁特性，从动齿轮3中空腔凸部10在反时针转动中不能推动从动蜗杆轴6上凸部8转动，故从动蜗杆5静止不动，它将蜗轮7自锁定位。同时使主动蜗杆4也自锁定位。即在这个方向上蜗杆传动处于锁定状态。这就是定向通锁装置的工作原理，该装置具有蜗杆输入动力的单向通行特性。这种装置可根据需要来设计它的通锁方向。

我们把定向通锁装置应用到齿轮啮合无级变速器中，如图3所示，该变速器的结构特点是：它是由定向通锁装置、动力输出装置和调速装置三部份组成。动力输出装置设有带中心轴的输出齿轮13，其中心轴两端分别对称串接带系架12a、12b的差动器11a、11b，该差动器11a、11b又分别与定向通锁装置的主动蜗杆轴1a和1b串接；调速装置设有固定支点22、可移支点18的摆杆24、可移支点18与带手轮21的设在摆杆24内腔的螺杆23配合，控制可移支点18的位置，偏心轮20通过连杆19与摆杆24连接，具有支点16的推杆15两端分别通过连杆14a、14b与差动器系架12a、12b成活动连接，可移支点18通过连杆17与推杆15连接。

在图3中当偏心轮20依箭头方向，从0转过180°，通过连杆19推动摆杆24绕固定支点22摆动以偏心轮直径为弦长的摆幅。摆杆24又通过连杆17推动推杆15绕支点16摆动，由连杆14a、14b带动差动器分别作顺反半周期运动，可移支点18的位置由手轮21通过螺杆23控制，这就是从零调至最大级的无级调变过程。

图3中设定与定向通锁装置A(由1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a组成)串接的差动器11a顺转，定向通锁装置A锁定；与B(由1b、2b、3b、4b、5b、6b、7b组成)串接的差动器11b反转，定向通锁装置B通行。当差动器11a反转时，定向通锁装置A通行，同时差动器11b顺转，则定向通锁器B锁定；根据差动器固有特性可知，把动力输送到输出齿轮13带动负载。在这一行程中，差动器11b输出动力，差动器11a放空回程；当差动器11a顺转时，定向通锁装置A锁定，把动力也输送到输出齿轮13，同时差动器11b反转；定向通锁装置B通行，在这一行程中差动器11a输出动力，差动器11b放空回程。这样在偏心轮的驱动下，两差动器轮流输出动力，使动力输出齿轮13得到无级变速的连续旋转运动。

从上述可知，在该无级变速器运行过程中，定向通锁装置仅担负着“锁”的任务，换句话说，它给输出动力提供一个静止的反作用力，所以蜗杆传动在这里的应用，克服了发热大，效率低的缺点。在现有技术中，机械无级变速传动均采用主、从动轮的接触磨擦来传递动力。其源于接触处无任何齿形啮合，易于调变主、从动轮的直径比实现无级调速。但主、从动轮接触处的几何滑移和材料弹性变形滑移先天地造成同步传动的极不可靠，因为这种滑移，造成了能源的浪费，同时由于滑移，使构件磨损、发热，甚至烧毁，所以其寿命短，难以维护，其总效率只能达到0.6左右，特别是不能制成大功率设备。与现有技术相比，齿轮啮合传动的无极变速器是用齿轮啮合传动来传递动力，同步可靠，没有任何滑移，并且能制成几万千瓦的大功率设备。其效率能达到0.95-0.98，从而节约能源，并给自动化控制提供换代奠定了基础。

Claims

1、一种齿轮啮合无级变速器，包括定向通锁装置、动力输出装置、调速装置三部分，其特征在于：

a、定向通锁装置设有蜗轮及与其配合的主动蜗杆和从动蜗杆，主动蜗杆轴上一端设有主动齿轮，成固定连接，从动蜗杆轴上一端设有从动齿轮，其中从动蜗杆轴上设有一凸部与从动齿轮中空腔凸部配合；

b、动力输出装置设有带中心轴的输出齿轮，其中心轴两端设有对称的带系架的差动器，该两对称的差动器，分别与两定向通锁装置的主动蜗杆轴串接；

c、调速装置设有具有固定支点，可移支点的摆杆，可移支点与带手轮的设在摆杆内腔的螺杆配合，控制可移支点的位置，偏心轮通过连杆与摆杆连接，推杆两端分别通过连杆与两差动器系架成活动连接，可移支点通过连杆与推杆连接。

2、根据权利要求1所述的齿轮啮合无级变速器，其特征在于主动蜗杆和从动蜗杆的螺旋方向相同，轴线平行。

3、根据权利要求1所述的齿轮啮合无级变速器，其特征在于：上述从动齿轮中空腔凸部设有一橡胶垫与从动蜗杆轴上的凸部相配合。