CN100557268C - 一种传动装置 - Google Patents

Abstract

一种传动装置，包括至少一个传动组合，该传动组合包括传动轴、带轮和传动带，带轮包括两个半锥带轮，传动轴穿过两个半锥带轮，传动带位于两个半锥带轮之间所形成的V形槽中，并且传动带的外缘分别与两个半锥带轮接触，其中，所述的两个半锥带轮均为锥齿轮，所述传动带的两侧面还包括齿针，所述齿针与两个半锥带轮接触，并能够沿与传动带运动方向相垂直的方向滑动。本传动装置可以满足传递大功率、大扭矩的需要，也不会在起动阶段出现传动带打滑现象。

Description

一种传动装置

技术领域

本发明涉及一种传动装置。

背景技术

传动装置广泛地应用于生产、生活各个领域。带式传动结构简单，安装方便，并能够应用于无级变速器领域，而无级变速器能够无级地控制速比变化，有着优越的性能，因而无级变速器是当今车用变速器的发展方向。

现在已有一种金属带(金属链)式传动构成的无级变速器。例如，US6623393A公开了一种变速器，该变速器主要由第一轴、第一轴固定带轮、第一轴滑移带轮、动力输入齿轮、第一轴调速装置、第二轴、第二轴固定带轮、第二轴滑移带轮、动力输出齿轮、第二轴调速装置、金属带(金属链)构成。第一轴固定带轮和第一轴滑移带轮可以组成动力输入带轮。第二轴固定带轮和第二轴滑移带轮组成动力输出带轮，金属带(金属链)的一头绕在动力输入带轮上，另一头绕在动力输出带轮上。利用调速装置控制输入、输出带轮组成中的滑移带轮在轴上来回滑移，从而使动力输入、输出带轮的工作半径连续变化而实现变速器输出转速与扭矩的连续变化。但是现有金属带(金属链)式传动属于摩擦传动范畴，传动能力受到限制，不能传递大功率、大扭矩，并且在起动阶段常常出现金属带(金属链)打滑现象。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传动装置不能传递大功率、大扭矩，并且在起动阶段常常出现打滑现象的缺点，提供一种能传递大功率、大扭矩，并且能避免传动带打滑的传动装置。

本发明提供的传动装置包括至少一个传动组合，该传动组合包括传动组合，该传动组合包括传动轴、带轮、传动带、齿针和弹性装置，带轮包括两个半锥带轮，传动轴穿过两个半锥带轮，传动带位于两个半锥带轮之间所形成的V形槽中，其特征在于：所述的两个半锥带轮均为锥齿轮；所述传动带的侧面包括孔，内部为空腔，孔与空腔相连通；齿针位于小孔之中，构成传动带的两侧外缘；齿针一端和弹性装置连接，所述弹性装置位于传动带内部的空腔中，将所述齿针向传动带的两侧方向压紧；所述齿针与两个半锥带轮接触，并能够沿与传动带运动方向相垂直的方向滑动。

采用上述传动装置，传动带侧面的齿针与两个半锥带轮接触，并能够沿与传动带运动方向相垂直的方向滑动，在受到两个半锥带轮齿形表面的挤压下，齿针沿半锥带轮齿面形状分布，使传动带的边缘形成与半锥带轮的齿面刚好吻合的形状，形成至少部分啮合传动，传动能力增强，可以传递大功率、大扭矩，也不会出传动带打滑现象。本发明还有一个优点，由于传动带侧面的齿针在受到传动带轮挤压时，齿针能够沿与传动带运动方向相垂直的方向滑动，减小了与齿轮面接触时的冲击，所以本发明所述的传动装置的传动噪音也很小。

作为本发明的进一步改进，传动装置可以包括两个传动组合，两个传动组合通过传动带连接；每个传动组合中的一个半锥带轮固定在传动轴上，另一个半锥带轮可在传动轴上滑移；此外该传动装置在两个传动组合的传动轴上，可滑移半锥带轮的非锥形齿面侧分别有调速装置；该传动装置还包括动力输入齿轮和动力输出齿轮，动力输入齿轮和动力输出齿轮分别位于两个传动组合的传动轴上。

采用上述技术方案，本发明改进为一种无级变速器，由于采用齿针与齿轮嵌合的形式，能够在无级变速器平缓变速的同时，满足传递大功率、大扭矩的需要，并且在起动阶段不会出现传动带打滑现象。另一个优点是：由于传动带侧面的齿针在受到传动带轮挤压时，齿针能够沿与传动带运动方向相垂直的方向滑动，减小了接触时的冲击，所以本发明所提供的无级变速器工作噪音很小。

附图说明

图1是本发明提供的传动装置剖面图；

图2是本发明提供的传动装置的传动带剖面图；

图3是图2所示传动装置的传动带A向旋转90°视图；

图4是本发明提供的传动装置剖面图；

图5是图4所示传动装置传动带侧面齿针工作位置分布示意图；

图6是图5所示传动装置传动带侧面齿针工作位置局部放大图；

图7是图4所示传动装置低速挡工作示意图；

图8是图4所示传动装置高速挡工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的传动装置作详细说明。

如图1所示，本发明提供的传动装置包括至少一个传动组合，该传动组合包括传动轴1、带轮7、传动带5、齿针6和弹性装置12，带轮7包括两个半锥带轮2，传动轴1穿过两个半锥带轮2，传动带5位于两个半锥带轮2之间所形成的V形槽3中，其中，两个半锥带轮2均为锥齿轮；传动带5的侧面包括孔4，内部为空腔8，孔4与空腔8相连通；齿针6位于小孔之中，构成传动带5的两侧外缘；齿针6一端和弹性装置12连接，弹性装置12位于传动带5内部的空腔8中，将齿针6向传动带5的两侧方向压紧；齿针6与两个半锥带轮2接触，并能够沿与传动带5运动方向相垂直的方向滑动。

按照本发明的一个优选实施方案，所述传动组合为多个，相邻的两个传动组合通过传动带5连接。

更为优选的情况下，如图4、图5所示，传动装置为两个传动组合，通过传动带5连接。每个传动组合中的一个半锥带轮2固定在传动轴1上，另一个半锥带轮2为可以在传动轴1上滑移，该传动装置还包括调速装置8，调速装置8分别位于两个传动组合的传动轴1上，可滑移半锥带轮2的非锥形齿面侧。调速装置为机械领域所公知的，例如：直线电机、液压油缸、气动装置、或丝杠。

该传动装置还包括动力输入齿轮9和动力输出齿轮10，分别位于两个传动组合的传动轴1上。动力输入齿轮9和动力输出齿轮10可以是套装在传动轴1上，也可以是同传动轴1为一体的结构。

传动带5位于V形槽3中，两个半锥带轮2的压力使传动带5两侧多个齿针6形成与半锥带轮2齿面配合的形状，形成至少部分啮合传动(见图6)

两个传动组合通过传动带5连接在一起，每一个传动组合中的传动带轮都由可滑移的半锥带轮2与固定的半锥带轮2组成，可滑移的半锥带轮2在调速装置的作用下沿传动轴1滑动，从而改变传动带轮7啮合节圆半径变化，两个传动装置之间相互配合实现了无级变速功能。又由于有动力输入齿轮9和动力输出齿轮10，构成无级变速器，并且是一种通过齿轮齿带啮合传动，能够传递大功率，大扭矩的无级变速器。

优选的情况下，传动装置还包括弹性装置12，弹性装置12与传动带5固定连接，齿针6一端和弹性装置12连接。弹性装置12为弹簧，例如橡胶弹簧、金属弹簧或空气弹簧，优选为空气弹簧。这样在传动中，进入带轮V形槽3中的多个齿针6一端受到弹性装置12向外的压紧力作用，另一端受到半锥带轮2的齿面的挤压和限制，所以齿针6的外端就进入并紧紧地压靠在半锥带轮2的齿面里，多个齿针6共同构成了与半锥带轮2齿面相吻合的齿形，进入带轮V形槽3中的多个齿针6会随半锥带轮2的齿面形状而在传动带5侧面的孔4中滑动，保证了运动中的传动带5外缘与半锥带轮2齿面接触处始终为齿形配合。

优选的情况下，上述传动装置中齿针6为多排，在传动带5侧面密布。齿针6的排数与传动带5两侧面的面积相关，在2-100排范围内，侧面积越大，齿针6的排数越多。齿针6的排数保证传动带5外缘有足够多的齿针6，这样可以保证传递动力时的强度。

如图2、图3所示为更优选的实施方式，所述传动带5的侧面包括孔4，内部为空腔8，孔4与空腔8相连通；齿针6位于小孔之中，构成传动带5的两侧外缘；所述弹性装置12位于传动带5内部的空腔8中，将所述齿针6向传动带两侧方向压紧。弹性装置12位于传动带5内部的空腔8中，既能保证作用于齿针6上的压力与齿针6滑动方向一致，又能保护弹性装置12，提高其使用寿命。

弹性装置12的弹力和齿针6的长度能够保证传动带5的侧面与半锥带轮2的齿面具有间隙。该间隙优选为5-10毫米。保证齿针6为实际传递动力的部件，而且传动带5侧面与半锥带轮2齿面间没有摩擦，减小了噪声，提高了传动带使用寿命。

所述的传动带5为刚性带，优选为金属带，可选用炭钢、铸铁等机械领域技术人员所公知的的材料。刚性材料在带轮7夹紧力作用下不会发生变形，能够同时保证齿针6滑动及传动带5传递动力的效果。

所述传动带5侧面的孔4的直径和密度根据传动扭矩和功率的大小计算而得，优选情况下，孔4的数量优选为每平方米100-100000个，更为优选的情况是每平方米10000-30000个。

为保证上述小孔4的密度，孔4直径的范围为0.5-10mm，优选为1-5mm，相邻孔4之间的距离为0.1-5mm，优选为0.5-5mm，进一步优选为0.5-3mm。

优选情况下，齿针6数量与直径应和孔4数量与直径相同。这样可以保证在传递动力的啮合区有足够多的齿针6，使传动带5外缘形成与锥齿面相吻合的形状，从而保证传递强度。

所述齿针6与传动带5侧面小孔4直径相同，装于小孔4中，优选的情况下齿针6与小孔4为间隙配合。这种配合既可以保证齿针6能够在小孔中滑动，又避免了由于齿针6与小孔的间隙过大而导致的传动不平稳，噪声大的缺点。

采用上述传动装置，传动带5的两侧面均匀密布齿针6形成传动带5外缘，进入带轮V形槽3中的多个齿针6受两个半锥带轮2齿面的挤压，形成与半锥带轮2的齿面配合的形状，又由于齿针6由弹性装置12向传动带两侧方向压紧，在离开带轮V形槽3后，齿针在弹性装置12的压力下能够立即恢复原位置，保证了传动中传动带两侧外缘与半锥带轮2齿面接触处始终为齿形配合。该传动装置形成齿轮齿带式啮合传动，可以传递大功率、大扭矩，并且不会出现传动带打滑现象。

下面结合图4、图5、图7、图8，说明无级变速器的工作过程。

如图4、图5、图7所示，动力输入齿轮9与右边传动组合中的传动轴1连接、动力输出齿轮10与左边传动组合中的传动轴1连接。动力输入齿轮9、动力输出齿轮10分别与两个传动组合中的传动轴1连接，传动轴1穿过两个半锥带轮2，其中一个半锥带轮2固定，另一个半锥带轮2可在传动轴1上轴向滑移。当动力输入端调速装置8控制可滑移的半锥带轮2在传动轴1上滑移，使得两个半锥带轮2的锥形齿面形成的V形槽3变宽，从而传动带5与动力输入端带轮7的啮合节圆半径变小，也就是说此时传递动力的是输入端带轮7的小端，大端不参与传动；与此同时，动力输出端调速装置8也控制该轴可滑移的半锥带轮2在传动轴1上滑移，使得两个半锥带轮2的锥形齿面形成的V形槽3变窄，从而传动带5与输出端带轮7的啮合节圆半径变大，也就是说此时实际传递动力的是输出端带轮7的大端，小端不参与传动。这时通过变速器的动力是由输入端带轮7的小端(相当于小齿轮)输入，经传动带5侧面齿针6传递给输出端带轮7的大端(相当于大齿轮)而输出，完成降转速升扭矩的过程，即车辆在低速挡行驶(见图7)。

如图4、图5、图8所不，动力输入齿轮9与右边传动组合中的传动轴1连接、动力输出齿轮10与左边传动组合中的传动轴1连接。当动力输入端调速装置8控制可滑移半锥带轮2在传动轴1上滑移，使得两个半锥带轮2的锥形齿面形成的V形槽3变窄，从而传动带5与动力输入端带轮7的啮合节圆半径变大，也就是说此时传递动力的是输入端带轮7的大端，小端不参与传动；与此同时，动力输出端调速装置8也控制该轴可滑移半锥带轮2在传动轴1上滑移，使得两个半锥带轮2的锥形齿面形成的V形槽3变宽，从而传动带5与输出端带轮7的啮合节圆半径变小，也就是说此时实际传递动力的是输出端带轮7的小端，大端不参与传动。这时通过变速器的动力是由输入端带轮7的大端(相当于大齿轮)输入，经传动带5侧面齿针6传递给输出端带轮7的小端(相当于小齿轮)而输出，完成升转速降扭矩的过程，即车辆在高速挡行驶(见图8)。

因为传动带5与输入端带轮7啮合时节圆半径的变化(由大到小或由小到大)是连续的，同时与输出端带轮7啮合时节圆半径的变化(由小到大或由大到小)也是连续的，所以这种变速器输出的转速和扭矩也是连续变化的，实现了速比和扭矩的无级变化。又因为传动带5侧面多个齿针6构成外缘在传动时会形成与输入端带轮7、输出端带轮7刚好啮合的齿形，此传动属于啮合传动，所以传递动力的能力大大提高，能够实现传递大功率、大扭矩，并且不会出现起动时传动带的打滑现象。

此外本发明还有一个优点，由于传动带5侧面齿针6在受到传动带轮7挤压时会在在传动带5侧面的小孔4中或进或出地轴向滑动，避免了与齿轮面刚性碰撞，所以本发明提供的无级变速器传动噪音也很小。

Claims (14)

1、一种传动装置，该传动装置包括至少一个传动组合，该传动组合包括传动轴(1)、带轮(7)、传动带(5)、齿针(6)和弹性装置(12)，带轮(7)包括两个半锥带轮(2)，传动轴(1)穿过两个半锥带轮(2)，传动带(5)位于两个半锥带轮(2)之间所形成的V形槽(3)中，其特征在于：所述的两个半锥带轮(2)均为锥齿轮；所述传动带(5)的侧面包括孔(4)，内部为空腔(8)，孔(4)与空腔(8)相连通；齿针(6)位于小孔之中，构成传动带(5)的两侧外缘；齿针(6)一端和弹性装置(12)连接，所述弹性装置(12)位于传动带(5)内部的空腔(8)中，将所述齿针(6)向传动带(5)的两侧方向压紧；所述齿针(6)与两个半锥带轮(2)接触，并能够沿与传动带(5)运动方向相垂直的方向滑动。

2、根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：传动组合为多个，相邻的两个传动组合通过传动带(5)连接。

3、根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：传动组合为两个，两个传动组合通过传动带(5)连接；每个传动组合中的一个半锥带轮(2)固定在传动轴(1)上，另一个半锥带轮(2)可在在传动轴(1)上滑移；该传动装置还包括两个调速装置(8)，调速装置(8)分别位于两个传动组合的传动轴(1)上，布置在可滑移的半锥带轮(2)的非锥形齿面侧。

4、根据权利要求3所述的传动装置，其特征在于：该传动装置还包括动力输入齿轮(9)和动力输出齿轮(10)，动力输入齿轮(9)位于一个传动组合的传动轴(1)上；动力输出齿轮(10)位于另外一个传动组合的传动轴(1)上。

5、根据权利要求1或3所述的传动装置，其特征在于：两个半锥带轮(2)的压力使传动带(5)侧面多个齿针(6)形成与半锥带轮(2)齿面配合的形状。

6、根据权利要求1或3所述的传动装置，其特征在于：所述弹性装置(12)为弹簧。

7、根据权利要求1或3所述的传动装置，其特征在于：齿针(6)为多排。

8、根据权利要求1或3所述的传动装置，其特征在于：弹性装置(12)的弹力和齿针(6)的长度保证传动带(5)的侧面与半锥带轮(2)的齿面具有间隙。

9、根据权利要求8所述的传动装置，其特征在于：所述间隙为5-10毫米。

10、根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：所述传动带(5)为刚性带。

11、根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：所述传动带(5)侧面的孔(4)数量为每平方米100-100000个。

12、根据权利要求11所述的传动装置，其特征在于：所述传动带(5)侧面的孔(4)的直径为0.5-10mm，相邻的孔(4)之间的距离为0.1-5mm。

13、根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：所述齿针(6)数量和直径与孔(4)的数量和直径相同。

14、根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：所述齿针(6)与孔(4)之间为间隙配合。

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