CN101435493B - 齿啮合传动无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械式无极变速器装置。本发明的齿啮合传动无级变速器是两个齿轮直径按需要可变的增缩齿轮来做速比变换器，一个增缩齿轮轮齿直径增大时另一个增缩齿轮直径同时、同长缩小，其两个齿轮用齿形链啮合传动的无级变速器。其发明解决了摩擦式无级变速器(CVT)的传矩小、链和轮打滑、起动力矩小、变速功耗高等缺点，真正实现了齿与齿啮合传动的无级变速。此齿啮合无级变速器传递扭矩大、体积小、结构简单，能用在大、小型机动车和固定场合上的各种大、小机械上。

Description

齿啮合传动无级变速器

技术领域：

本发明涉及一种变速器，特别是涉及一种机械无级变速器。 

背景技术：

现在的机械式无极变速器(CVT)是摩擦式、链式、带式等，都是接触处产生摩擦力进行传动因此它有许多缺点。用在机动车上时链或带在链轮上打滑因此效率低、传动扭矩小，要传动大扭矩必须增大链和轮的摩擦力使更多的功在摩擦中消耗使功耗增加，有时停车后再起步难、变速时噪声大、传动不稳定、带的寿命短，因此CVT变速器现在只用在小型车上。 

发明内容：

上述CVT变速器诸多的缺点是因为摩擦传动扭矩造成的，因此根本上改变这种缺点的技术是齿啮合传动。本发明提供齿啮合传动无极变速技术，其无极变速器的速比变换器是一样的两个增缩齿轮中一个齿轮直径增大时另一个齿轮直径缩小，经齿形链啮合传递动力实现无极变速。所谓增缩齿轮是转轴上固定的一样的两个圆盘上有对应的4个或4个以上直线槽的直线槽盘，其槽里按放活动齿，其活动齿是齿身、齿臂、齿腕和齿组成，其中齿臂在直线槽内来回移动使跟槽数一样的活动齿组成的整个轮齿的直径同时、同长、增大或缩小，其齿臂的移动是齿腕在弧线槽盘上的弧线槽内移动造成的，其弧线槽盘是两个直线槽盘外两侧轴上可以同时、同角度旋转的两个一样的弧线槽盘，其上各有直线槽盘上的直线槽对应的同数、同角度的弧线槽，在弧线槽盘角度旋转时弧线槽内的齿腕移动使连在一起的齿臂在直线槽内移动使整个轮齿直径增大或缩小，这样的齿轮叫增缩齿轮，其一增一缩的一对增缩齿轮和齿形链或滚子链啮合传动就成了速比变换器。 

采用上述技术的齿啮合传动无极变速器有显著的优点，即无变速噪声、传动扭矩大、没有打滑现象、变速均速性好、起步力矩大、机械性磨损小、变速功耗小、可以用齿形链或滚子链啮合传动，要传递大功率时轮齿和链齿的模数选大，用滚子链时可以用多排链，如果传递更大功率时一对以上的增缩齿轮对并联使用，要扩大变速范围时要增加增缩齿轮的直径或一对以上的增缩齿轮对串联使用。 

下文结合附图进一步说明其特征和实施例 

附图说明

图1增缩齿轮和齿形链啮合图 

图2直线槽盘剖视图 

图3弧线槽盘剖视图 

图4直线槽盘和弧线槽盘立体图 

图5弧线槽盘和直线槽盘立体图 

图6输入轴线输出轴线同一轴线式齿啮合传动无级变速器剖视图 

图7平行轴式齿啮合传动无极变速器简图 

1齿轮、2输入轴、3离合器、4主动增缩齿轮、5从动增缩齿轮、6齿形链、7太阳齿轮、8行星齿轮、9齿圈、10行星齿轮架、11倒挡制动器、12前进挡离合器、13主动增缩齿轮轴、14从动增缩齿轮轴、15输出轴、16直线槽盘、17直线槽盘轮毂、18直线槽、19行星齿轮轴孔、20轮毂固定用螺丝、21弧线槽盘、22弧线槽、23行星齿轮轴、24行星齿轮、25齿圈、26弧形锥齿条、27行星齿轮盖、28滚珠、29滚珠压板、30一个齿的活动齿、31齿、32齿身、33齿臂、34齿腕、35滚筒、36挡片、37两个齿的活动齿、38三个齿的活动齿、39间歇齿形链、40满齿形链、41齿、42外链板、43内链板、44轴、45间歇滚子链、46滚筒、47外链板、48内链板、49满滚子链、50链轮活动齿、51齿、52齿身、53齿臂、54齿腕、55滚筒、56挡片、57两齿串联齿、58两齿并联齿、59输入轴、60轴承、61输入小齿轮、62轴承、63输入大齿轮、64轴承、65液压缸、66直通式旋转阀、67轴承、68轮毂电机、69电机齿轮、70中间齿轮、71蜗杆齿轮、72蜗轮轴连接的锥齿轮、73轴承、74输出大齿轮、75正转输出小齿轮、76空心轴、77空心轴内径滚珠、78空心轴外径滚珠、79外径滚珠挡圈、80制动鼓、81制动带、82液压缸、83直通式旋转阀、84高压油管、85直角式旋转阀、86反转输出小齿轮、87空心轴、88空心轴内径滚珠、89空心轴外径滚珠、90外径滚珠挡圈、91制动鼓固定用螺丝、92制动鼓、93制动带、94液压缸、95轴承、96输出轴、97齿轮固定架、98弹簧、99齿轮、100弹簧、101齿轮、102轴套、103轴套固定用螺丝、104轴套、105轴套固定用螺丝。 

具体实施例：

主动、从动增缩齿轮安装结构是轴13上直线槽盘21的轮毂17用螺丝20或用键固定安装，其对应面上固定安装另一个一样的直线槽盘，其盘外面上各有圆形突起部，其两个直线槽盘上对称的各有4个或4个以上的均等分布的直线槽18，其长度是变速比大时长、小时短，其两盘直线槽上安放活动齿30的齿臂33和另一侧齿臂，直线槽盘外两侧各安装弧线槽盘21其两个弧线槽盘的弧线槽22的数和分布角度是跟直线槽盘的直线槽的数和角度一样，其弧线槽的长度是直线槽的最大点和最小处连接的最长的弧线槽做成的，其弧线槽中安放活动齿30的齿腕34，对面的弧线槽里也对应安放齿腕34的另一侧齿腕，其弧线槽盘上固定安装的齿圈25是行星齿轮24啮合，其行星齿轮是一侧面上有两个或两个以上的均等分布的，其齿轮通过轴23连接另一侧行星齿轮，其行星齿轮与另一侧弧线槽盘上固定安装的齿圈啮合使两侧弧线槽盘中任意一个转动时另一侧的弧线槽盘也旋转，其弧线槽托起齿腕旋转使活动齿在直线槽里移动使增缩齿轮直径的变化，其弧线槽盘的旋转速度决定变速速度。行星齿轮盖27是固定安装在弧线槽盘上，其盖通过滚珠28接触轴，其滚珠装满盖内径上，弧线槽盘内侧有圆形突起部套上了直线槽盘外侧上的突起部使弧线槽盘稳定的旋转，其动力是电机或液压缸转动，可用轮毂电机68旋转带动齿轮69中间齿轮70旋转中间齿轮轴连接蜗杆齿轮71和啮合的蜗轮轴上安装锥齿轮72，其齿轮和弧线槽盘上固定安装的弧形锥齿条26啮合传动弧线槽盘。 

另一种方法是油压来转动的即高压油经直通式旋转阀66进入轴后进液压缸65通过活塞杠杆推动弧线槽盘角度旋转，无论采用电机或液压缸都要使两个增缩齿轮同步同距增大或缩小，直线槽盘上的活动齿30是可以用人字齿或斜齿可是其螺旋角不要过大，可以用一个齿30或两个齿37或两个以上齿，还可以用多个不同的个数齿混合使用，其基本型是2个齿37齿数多后槽盘的体积也要相应的增加，滚筒35是齿腕34外径上套上的，其在弧线槽里滚动旋转使移动时减少摩擦力，活动齿上挡片36是防止齿形链或滚子链直接接触直线槽盘产生磨损和噪声，齿形链6如果转速高时用间歇齿形链39转速低时可以用满齿形链40，其活动齿和齿形链的齿尖要修缘成三角形而且齿要加工负变位齿使活动齿和齿形链有足够的间隙，如果用滚子链也要转速高时用间歇滚子链45低速时可以用满滚子链49滚子链的滚筒直径要比标准小，齿也要加工负变位齿使齿和滚子链有较大的间隙，滚子链啮合的活动齿可以用一个齿50或一个以上 串联齿57或并联齿58等。如果传矩大时可以用多排链。上述齿形链或滚子链与增缩齿轮啮合转动高转速下变速时轮齿的增大速度快齿形链的移动速度快时有可能互相卡住，为了防止此现象齿轮固定架97上安装齿轮99和101，它的作用是托起齿形链或滚子链要和增缩齿轮的啮合角度大使不卡住，它的另外作用是通过弹簧98和100使齿形链或滚子链的张紧作用，其增缩齿轮转速和变速速度不高时齿轮99和100不用，可以用间歇齿链或间歇滚子链直接安装增缩齿轮上。 

上述增缩齿轮和齿形链啮合技术可以制造平行轴式齿啮合传动无级变速器和输入输出轴线同一线的同一轴线式齿啮合转动无级变速器。先说明平行轴式其变速器输入轴1和输出轴15是平行的，原动机的旋转经离合器3转动主动增缩齿轮4，其齿轮和齿形链6啮合转动从动增缩齿轮5这两个增缩齿轮各一增一缩完成变速，其变速器正、反转换挡轮系是轴14另连接的太阳齿轮7和行星齿轮8、齿圈9、行星齿轮架10、倒挡制动器11、前进挡离合器12、联合组成正、反转换挡轮系，其正反转换挡技术是公知技术不多提了。上述正、反转换挡轮系安装在输出轴上，如果输入轴上安装时增缩齿轮频繁的正反转使齿形链或滚子链有速度的突变引起一系列的不良效果，因此正反转换挡齿轮系安装在输出轴上。 

输入轴线和输出轴线同一轴线式齿啮合传动无级变速器是输入轴59上安装输入小齿轮61，其齿轮啮合输入大齿轮63其齿轮是主动增缩齿轮轴13上用键固定安装，其轴上固定安装的主动增缩齿轮4的转动使齿形链6带动从动增缩齿轮5旋转其两个增缩齿轮组成速比变换器，其从动增缩齿轮是轴14上用键或螺丝20来固定安装，其轴末端用键固定安装输出大齿轮74其两侧分别安装常啮合旋转的正转输出小齿轮75和反转输出小齿轮86。其同轴式正、反转换挡轮系是正转输出小齿轮75是输出轴96的一侧上安装的空心轴76两侧外径滚珠78上接触旋转，其滚珠是空心轴外径上装满的，其滚珠一侧是外径滚珠挡圈79，另一侧是固定安装在正转输出小齿轮75上的制动鼓80来定位齿轮在空心轴上的位置，其空心轴内径两侧上安放的滚珠77是输出轴96接触，其滚珠是空心轴内径上装满的，其滚珠一侧是输出轴轴肩，另一侧是轴套102来定位空心轴在输出轴上的位置，其轴套是螺丝103来固定安装在轴上。制动鼓80外径上有输出轴上固定安装的制动带81其带是液压缸82和活塞杠杆来松紧，而且控制齿轮制动， 紧时输出轴96正传，松时空挡。其液压缸的高压油是直通式旋转阀83进入，另反转输出小齿轮86是输出轴96的另一侧安装的空心轴87两侧上的外径滚珠89接触旋转，其滚珠是空心轴外径上装满的，其滚珠一侧是固定在齿轮86上安装的制动鼓92，另一侧是外径滚珠挡圈90来定位齿轮86在空心轴上的位置，其空心轴内径两侧上滚珠88是和输出轴96接触，其滚珠是在空心轴内径上装满的，其一侧是输出轴轴肩，另一侧是轴套104来定位空心轴在输出轴96上的位置，其轴套是螺丝105来轴上固定安装。制动带93是安装在制动鼓92的外径上，其带是输出轴96上固定安装，其带是用液压缸94和活塞杠杆来松紧而且控制齿轮86制动，紧时输出轴96反转，松时空挡。高压油是从直角式旋转阀85进液压缸94.上述正反转用制动器都紧时输出大齿轮74制动，都松时输出轴96空挡，其带式制动器也可以用多摩擦片式制动器或可控单向超越离合器来代替，此时超越离合器拔爪的拔动是液压缸和活塞杠杆来拔动。其正反转齿轮是悬浮于同一轴上各反方向旋转，互相不影响而且轴上相对速度不高。如果没有空心轴只安装滚珠或轴承时其互相转动相对转速高两倍，此时对零件的磨损大、噪声也大。 

上述同轴式正、反转换挡轮系，比行星齿轮正反转换挡轮系体积小、用齿轮个数少、简单的优点。 

上述本发明是解决了摩擦式无级变速器的诸多的缺点而且实现了真正的齿与齿啮合传动的无级变速器，使转动扭矩大、体积小、结构简单，可以用在小型、大型机动车和固定场所上的大、小机械上。 

Claims (6)

1.一种齿啮合传动无级变速器，其特征是：

主要由输入轴(59)、主动增缩齿轮轴(13)、从动增缩齿轮轴(14)、输出轴(96)组成，输入轴线和输出轴线是同一轴线，主动增缩齿轮轴上安装主动增缩齿轮(4)，从动增缩齿轮轴上安装从动增缩齿轮(5)，主动增缩齿轮、从动增缩齿轮和齿形链或滚子链啮合组成速比变换器，速比变换器是两个使用或一对以上并联或串联使用，增缩齿轮是由增缩齿轮轴上固定安装的两侧直线槽盘(16)，此两侧直线槽盘上的直线槽(18)内安放活动齿的齿臂和直线槽盘外面两侧在增缩齿轮轴上安装的一起旋转的两侧弧线槽盘(21)，此弧线槽盘上的弧线槽(22)内安放活动齿的齿腕组成，弧线槽盘是利用电机转动或利用液压缸内活塞上联接的杠杆推动角度旋转的结构。

2.权利要求1所述的齿啮合传动无级变速器，其特征是：

直线槽盘(16)内面有轮毂(17)利用螺丝或键固定安装在增缩齿轮轴(13)上，直线槽(18)是增缩齿轮轴上两个对应安装的直线槽盘(16)上各有4个以上均等分布的，直线槽盘外侧面上有圆形突起部，弧线槽盘(21)上的弧线槽(22)数和分布角度是和直线槽盘上的直线槽数和角度一样，弧线槽盘上固定安装行星齿轮盖(27)，此行星齿轮盖内安放滚珠，此滚珠是接触在增缩齿轮轴外径上，弧线槽盘内侧面上有圆形突起部套上直线槽盘外侧面上的圆形突起部，弧线槽盘外侧面上固定安装弧形锥齿条(26)，两个对应的弧线槽盘外侧面上各个固定安装齿圈(25)，齿圈和行星齿轮(24)啮合，行星齿轮(24)是固定安装在行星齿轮轴(23)的两端，行星齿轮轴安放在直线槽盘轮毂上的轴孔(19)内，两个以上的行星齿轮是在两侧齿圈内均等分布啮合的结构。

3.权利要求1所述的齿啮合传动无级变速器，其特征在于：

活动齿(30)是由齿身(32)上连接的齿(31)和齿身两端面上连接的齿臂(33)，两侧齿臂外侧面各个连接的齿腕(34)，齿腕上套上的滚筒(35)，和齿身两端上面和齿的两端面上各连接的挡片(36)组成，活动齿的齿腕安放于两侧弧线槽内，两侧弧线槽盘同时角度旋转使活动齿在直线槽内移动，齿形链啮合传动的活动齿(30)的齿身上的齿(31)数是1个以上的齿或不同齿数的活动齿混合使用，齿(31)是斜齿或人字齿，使用滚子链啮合传动的链轮活动齿(50)上的齿数是1个以上齿串联或并联的结构。

4.权利要求1所述的齿啮合传动无级变速器，其特征在于：

齿形链和活动齿的模数是一样，齿形链的齿是斜齿或人字齿，使用齿形链传动低速时用满齿形链，高速时用间歇齿形链，使用滚子链传动时低速时用满滚子链，高速时用间歇滚子链，传动扭矩大时用多排链，张紧用齿轮(99、101)是安装在固定架(97)上，张紧用齿轮(99、101)啮合齿形链或滚子链传动，传动速度低时不用张紧齿轮(99、101)，用间歇齿形链或间歇滚子链直接安装在主动、从动增缩齿轮上的结构。

5.权利要求1所述的齿啮合传动无级变速器，其特征在于：

转动弧线槽盘的动力是用电机(68)转动电机齿轮(69)、中间齿轮(70)、蜗杆齿轮(71)和蜗轮，蜗轮轴转动锥齿轮(72)，锥齿轮啮合转动弧线槽盘上固定安装的锥齿条(26)角度旋转，或油压来转动弧线槽盘，高压油经过直通式旋转阀(66)进液压缸(65)后推动活塞杠杆，杠杆推动弧线槽盘角度旋转。

6.权利要求1所述的齿啮合传动无级变速器，其特征在于：

输入轴线和输出轴线是同一轴线的，齿啮合传动无极变速器是输入轴(59)上固定安装输入小齿轮(61)，小齿轮啮合主动增缩齿轮轴(13)末端上利用键安装的输入大齿轮，主动增缩齿轮轴上安装主动增缩齿轮(4)和直通式旋转阀(66)、液压缸(65)，液压缸内安装活塞，活塞连接杠杆，主动增缩齿轮通过齿形链或滚子链啮合从动增缩齿轮(5)从动增缩齿轮轴(14)上利用键或螺丝(20)固定安装从动增缩齿轮(5)，从动增缩齿轮轴上另安装直通式旋转阀、液压缸内安装活塞，活塞上连接杠杆，从动增缩齿轮轴末端利用键固定安装输出大齿轮(74)，输出大齿轮啮合输出轴(96)上的小齿轮的结构。

Images