CN85100152A - 柔性滚柱变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明柔性滚柱变速装置涉及一种摩擦式周 转轮系变速装置，其中的行星轮是可以承受不同 的径向变形的柔性滚柱1，固定轮4和旋转轮5 可同时为中心轮或外轮。能不移动或更换传动元 件，直接调节元件的圆柱体表面控制速比的变化。 兼有周转轮系的速比范围和挠性传动的机械特性。 用于制造各种定速比变速器和无级变速器以及强 制差速装置。

Description

本发明涉及一种具有摩擦轮的周转轮系变速装置。能够以定速比或无级变速以及强制差速的方式传送旋转运动。

周转轮系在已有技术中被广泛用于各种变速装置，常见的有行星齿轮装置和行星摩擦轮装置。行星齿轮装置只能用于定速比的传动，改变速比须更换传动元件。行星摩擦轮装置则多用于无级变速传动，变速的方法是移动传动元件改变元件间的接触位置，元件间的传动接触轨迹呈线型，表面利用率低，限制容许传递功率。这些装置中使用的行星齿轮及行星曲面回转体，加工精度高，制造难度大，限制了它们的适用范围。关于已有的以周转轮系为基本结构的变速装置，在中国机械工业出版社1982年9月出版的《机械工程手册》第6卷第32篇第33篇有详细的介绍。

本发明的目的是创造一种通过元件表面的调节，实现转速速比变化的传动装置，用于旋转运动的定速比传送或无级变速传送以及强制差速传送，在传动的变速过程中做到不更换或移动传动元件，结构简单，制造容易，适用功率范围大。

本发明的任务是通过下述技术方案实现的。

选择一个复合周转轮系（图1）构成柔性滚柱变速装置的基本结构型式（图4），行星轮为柔性滚柱1，中心轮由固定轮4和旋转轮5组成，外轮是输入轮3。整个轮系包含一个行星轮系（图2）和一个差动轮系（图3）。

柔性滚柱1为圆柱体外形，用橡胶、工程塑料等柔性材料直接均匀地覆裹在刚性芯轴上制成。通过一个连续的圆柱面同时与表面尺寸不同的输入轮3固定轮4旋转轮5作滚动接触，受刚性元件的挤压作用，表面可在一定范围内变形（图5）比如为滚柱直径尺寸的1/10，并保持稳定的表面周向展开长度（图6），若干个柔性滚柱1为一组，沿周向均布安装在保持架2上。

输入轮3的圆柱形表面沿轴向包容柔性滚柱1，两端的凸缘为柔性滚柱1导向。输入轮可以是外轮也可以是中心轮。

固定轮4和旋转轮5沿同一轴向与柔性滚柱1接触，可以同时是中心轮或者外轮，分别安装在壳体11和输出轴8上，能各自独立地改变径向尺寸。

输入轴7在输入轮3上。

固定轮4或旋转轮5的表面可以是可调节的，具有可调表面的轮称变径轮（图7），表面由若干个胀圈12组成，胀圈12可直接用弹性钢板制成，调节轴13可沿轮芯15的轴向移动，胀圈12用定位螺钉9及弹性接头10包在幅板14上，通过调节轴13的锥面移动幅板14控制胀圈12的胀缩，轮的表面就可有均匀的调节。

上述装置的工作原理如下：

1、输入轮3在输入轴7的带动下旋转，通过表面摩擦驱动柔性滚柱1绕固定轮4滚动。

2、固定轮4和旋转轮5的表面周向展开长度有尺寸差AB（图8），当柔性滚柱1绕固定轮4滚动时，驱动旋转轮5转动，柔性滚柱1每绕固定轮4滚动一周，旋转轮5就相对固定轮4沿表面周向移动一个距离AB，柔性滚柱1班续滚动，旋转轮5就连续旋转，并将运动通过输出轴8输出。

3、当固定轮4与旋转轮5的直径相等时，两轮的表面尺寸差AB为零，装置有零转速输出。

4、当固定轮4大于或小于旋转轮5的直径尺寸时，两轮的表面尺寸差AB为可变值，装置有可变速比，相应有正反向的旋转运动输出。

5、当固定轮4或旋转轮5为变径轮6取代时，两轮的表面尺寸差为连续可变，装置有无级变速功能。

本发明可有下述六类主要的变型设计：

一、外输入悬臂型（图9），动力经作为外轮的输入轮3输入，中心轮包括一个固定轮4和一个旋转轮5。

二、内输入悬臂型（图10），动力经作为中心轮的输入轮3输入，外轮由一个固定轮4和一个旋转轮5组成。

三、外输入平衡型（图11），动力经作为外轮的输入轮3输入，中心轮由两个固定轮4和一个旋转轮5组成。

四、内输入平衡型（图12），动力经作为中心轮的输入轮3输入，外轮由两个固定轮4和一个旋转轮5组成。

五、半轮输入型（图13），动力经一个位于中心的旋转轮5输入，由另一个旋转轮5输出，外轮是固定的。

六、差速型（图14），动力经作为外轮的输入轮3输入，中心轮包含两个固定轮4和两个或两个以上旋转轮5。

适当引入变径轮6取代固定轮4或旋转轮5，就可获得上述类型的予型式。

柔性滚柱1还可由不同直径的圆柱体构成（图15），以利提高装置的输出转速。

柔性滚柱1可与变径轮6直接组成传动单元（图16），用于较简单的传动需要。

变径轮6可用于带传动***，构成带类无级变速传动，（图17），此时胀圈12的表面可制成适合放置三角传动带的槽形或放置其它传动带的形状。

在实际应用中，本发明的装置可直接联接动力机和工作机（图18），包容轮3安装在电动机轴16上，固定轮4安装在电动机壳体17上，旋转轮5与工作机输入轴18联接。

直接联接动力机和工作机时（图19），包容轮3安装在电动机16上，固定轮4安装在工作机壳体19上，旋转轮5安装于通过固定轮4内孔的输出轴8上。

差速型结构可用于车辆的传动。在机动两轮车上施用时（图20），包容轮3的外壳制有三角传动带槽，动力机通过三角传动带20驱动包容轮3，两只固定半轮4分别安装在车架21上，两只变径轮6分别经两半轴22驱动行走轮23，对两只变径轮6施行同步调节时，车辆作直线行驶，对两只变径轮6施行异步调节时，车辆就转向，变径轮6与固定半轮4的表面尺寸都一致时，车辆就有零转速制动。

与已有技术相比，本发明的突出优点是在传动过程中能够做到不更换和移动旋转元件，仅通过单一元件的表面调节就能获得大范围的转速速比变化，而且传动元件间始终保持稳定的接触状态，接触轨迹是包容整个元件表面的面。

与行星回转体类无级变速装置相比，本发明结构简单，控制方便，能传递大功率。

与行星齿轮装置相比，本发明兼有定速比和无级变速功能。

与带传动装置相比，本发明在保持挠性传动机械特性的同时，大幅度扩展了变速范围。

与齿类差速装置以及离合差速方法相比，本发明实现了强制差速。

用本发明制造的装置与两极电动机直接安装，可取代体积大消耗高的多极电动机。

用本发明制造的装置取代车辆的传动***，可实现普通车辆的无级变速，用于控制两轮机动车的转向，显著安全可靠。

用本发明制造的装置传递动力，工作机可以带负荷从零转速平缓加速到全速运转。有效防止动力机的起动过载。

本发明广泛适用于各种需要传递旋转动力的机械产品，提高它们的现有性能。

附图的图画说明：

图1：构成柔性滚柱变速装置基本型式的复合周转轮系机构简图

图2：装置中的行星轮系机构简图

图3：装置中的差动轮系机构简图

图4：柔性滚柱变速装置基本结构型式的轴测解剖图

图5：柔性滚柱轴向变形示意图

图6：柔性滚柱径向变形示意图（图5的A-A剖面）

图7：变径轮轴测解剖图

图8：旋转轮与固定轮表面周向展开长度示意图

图9：外输入悬臂型机构简图

图10：内输入悬臂型机构简图

图11：外输入平衡型机构简图

图12：内输入平衡型机构简图

图13：半轮输入型机构简图

图14：差速型机构简图

图15：组合圆柱构成的柔性滚柱变速装置示意图

图16：柔性滚柱与变径轮构成的传动单元示意图

图17：变径轮用于带传动的示意图

图18：直接联接的内输入型结构示意图

图19：直接联接的外输入型结构示意图

图20：在两轮机动车上的差速型结构示意图

下面对照图1，图4，图7详细说明本发明提出的一种具体装置的细节。

该装置包括三个柔性滚柱1，一个输入轮3，一个固定轮4，一个旋转轮5，一个保持架2，以及壳体11和一些轴承。

柔性滚柱的结构相同于一般常见的胶棍，在刚性芯轴外面均匀地覆裹橡胶或工程塑料等柔性材料，其径向尺能够承受10%的挤压变形，保持架2上钻有小孔与芯轴的轴端配合，保持架2的功能相当于一般滚动轴承保持架的作用，旋转轮5和固定轮4都是中心轮，连接旋转轮5的输出轴8，经固定轮4的内孔通过，并安装在固定于固定轮4上的滚动轴承上，输入轮3是外轮，直接由输入轴7驱动，输入轴7可以直接是动力机的输出轴。

上述装置中的柔性滚柱1受输入轮3旋转轮5固定轮4的挤压，在表面形成摩擦接触，当输入轮3旋转时，整个装置就开始运转，而柔性滚柱1的旋转速度，相对于中心轮的尺寸变化，变动很小，在传动过程中各运动摩擦副之间的接触线速度可稳定在一个有限的范围内，显然，这有利于恒功率输出。

上述装置的传动比变化，可以直接更换尺寸不同的固定轮4或旋转轮5，也可以直接将两轮之一用如图7所示的变径轮取代，该轮的表面由三个用弹簧钢板制成的胀圈12交错排列构成。由经典的机械原理不难推导出这个装置的传动比，这个传动比与固定轮4和旋转轮5的尺寸差及柔性滚柱1的变形量有直接关系。实际上，当柔性滚柱1与固定轮4的直径尺寸比为0.9∶1，柔性滚柱1的允许变形量为10%时，装置的减速比就能在 1/7 ～0的范围内变化。

上述装置的允许传动功率，是与柔性滚柱1的数目及其有效长度成正比的。

上述装置的保持架2与柔性滚柱1的轴端如果进一步选用滚动轴承接合，显然有利于装置传动效率的提高。

Claims (8)

1、周转轮系变速装置，具有行星摩擦轮，中心轮和外轮，本发明的特征是，行星摩擦轮是柔性滚柱1，由橡胶或工程塑料以及其他柔性材料覆裹在刚性芯轴上制成，能承受不同的径向变形，固定轮4和输出轮5能各自独立地改变径向尺寸。

2、根据权利要求1的变速装置，其特征是，柔性滚柱1的外表面是一个连续的圆柱面。

3、根据权利要求1的变速装置，其特征是，柔性滚柱1的外表面由若干个不同的圆柱面构成。

4、根据权利要求1的变速装置，其特征是，有两个固定轮4同时是中心轮或外轮。

5、根据权利要求1的变速装置，其特征是，有两个或两个以上的旋转轮同时是中心轮或外轮。

6、根据权利要求1的变速装置，其特征是，固定轮4的表面由弹性胀圈12构成，能均匀胀缩。

7、根据权利要求1的变速装置，其特征是，旋转轮5的表面由弹性胀圈12构成，能均匀胀缩。

8、根据权利要求6或权利要求7的胀圈，其特征是，工作表面有可安放传动带的槽。

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