CN101566219A - 大扭矩对辊式定比/无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大扭矩对辊式变速器，为链或带式定比或无级变速器，包括主、从动对辊，每付对辊均包括甲乙两个辊轴，在每个辊轴上固有传动辊；每付对辊中的传动辊为定直径辊或锥辊或变径辊，变径辊即传动辊的与传动链接触的外径为可大小变化的结构；环形传动链或带在主、从动对辊的两个传动辊上分别从其外缘环绕若干圈地设置。对于无级变速器，传动辊为变径轮，还包括调速机构，其与传动辊连接使得传动辊的与传动链接触的传动辊的外径变化。本变速器可使输出扭矩达到万余牛·米，速比可达15∶1，传动件可用任意链带的标准件，有很大宽容度，本变速器可做成开放式结构且在泥浆、沙尘、盐雾等恶劣工作环境中具有极强的耐用性。

Description

大扭矩对辊式定比/无级变速器

技术领域

本发明属于机械传动领域，涉及一种机械无级变速器，特别是可以输出大扭矩和具有较大速比的无级变速器，还提供可输出大扭矩的定比变速器。

背景技术

在大多数需要变速的机械装置中，如车、船、工程机械、厂矿及港口机械等，无级变速都优于有级变速，首先是它简化了操作，再有就是它变速平滑，这对车辆特别有利，尤其是它可以实现传动系与发动机工况的最佳匹配，对发动机的工作寿命及节能都很有利。

由于无级变速器的这些优点，人们研发出多种无级变速器，其中摩擦型的锥盘式无级变速器获得了较广泛的应用。但该种变速器有些固有的缺点是难以解决的，如它的输出扭矩较小，多在300牛米以下，无法用于大排量汽车，对于更大的输出扭矩要求，如卡车、内燃机车、坦克、船舶等则更是无法满足；再有，它的调速范围即速比也较狭窄，通常不超过6∶1，所以必须与固定速比的变速器配套使用；一个更现实的问题是，这种变速器对传动链或传动钢带有较高的质量工艺要求，而我国目前尚不具有该类产品的自主知识产权，所以单一地改进变速器结构充其量只能获得部分知识产权，传动件还需依赖进口。这会使得变速器的制造和使用成本大幅度增加，不利于这种变速器的推广普及。

其它类型的无级变速器有的虽比锥盘式的输出扭矩大些，但也有限，从现有的资料来看，可输出数千或数万牛米的无级变速器还是该技术领域的空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种使得输出扭矩可以比现有的无级变速器提高数十倍，速比可提高数倍的无级变速器，并且对传动带或链除抗拉强度外再无其他特殊要求，有很大的宽容度。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的大扭矩对辊式定比变速器，为链或带式传动机构，(以下链或带均通称为链)，其包括：

主动对辊和从动对辊，每付所述对辊均为包括甲乙两个辊轴，在每个辊轴上固设有传动辊；

环形传动链，其在所述主动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈，在所述从动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈地设置。

进一步地，本定比变速器还可以包括：

同步传动机构，其是在每付所述对辊中的甲乙两个辊轴之间设置，使得每付该对辊中的甲乙两个辊轴同向转动且该甲乙两个传动辊与传动链同时接触的工作表面上的线速度相等。

本发明提供的大扭矩对辊式无级变速器，也是链式变速传动机构，其包括：

主动对辊和从动对辊，每付所述对辊均为包括甲乙两个辊轴的对辊，在每个辊轴上固设传动辊；

每付所述对辊中的所述传动辊为变径辊，即该传动辊的与所述传动链接触的外径为可大小变化的结构；

环形传动链，其在所述主动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈，在所述从动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈地设置。

进一步地，本无级变速器还包括：

同步传动机构，其是在每付所述对辊中的甲乙两个轴之间设置，使得每付该对辊中的甲乙两个辊轴同向转动且该甲乙两个传动辊与传动链同时接触的工作表面上的线速度相等。

调速机构，其与所述变径辊连接使得所述变径辊的与所述传动链接触的外径变化。

本发明提供的定比/无级变速器通过将常规链传动装置的两根传动轴变成分别由两付同向转动且工作面线速度相同的传动辊组成的对辊，链从对辊的两个传动辊的外缘环绕nπ弧度，则该nπ弧度(以下省略弧度二字)就是链相对于对辊的包角。实验证实，此时的对辊与相同直径、相同包角的单体辊等效，但是，包角却增大许多。显然包角越大，链对对辊的有效摩擦力越大。现有技术中的带传动机构，其包角一般为1π左右，且必定小于2π，同时受限于主从动轮的传动比。而采用了本变速器的对辊结构，包角与带在对辊外缘环绕的圈数对应。由于包角的设计没有上限，且有效摩擦力随包角圈数的增加按几何级数增大，所以可以通过合理地设计包角来彻底消除链传动打滑的现象。事实上当包角为10π(即5圈)时，有效摩擦力可达松边摩擦力的110倍，此时给出的输出扭矩已可满足大负荷的传动需求，而一般输出扭矩情况下，链在对辊上环绕3-4圈就够了。如果用主动对辊、从动对辊和链组成一个传动系，只要包角足够大，就可以使输出扭矩达到材料允许的最大限度。之所以使用对辊而不是单体辊，  是因为当包角大于2π时，在单体辊上容易发生链与链的叠压现象。

所述变径辊可以有多种结构，例如，所述传动辊是锥辊，同一付对辊中的两个锥辊的细端在同一侧，两付对辊的细端不在同一侧设置。

所述对辊中的两个辊轴的相对位置对于缠绕其上的链能够在运转中顺畅运动也是有影响的。而当对辊中两个辊轴互成适当的空间角度时，可保证各圈链顺畅、等距地平绕在传动辊上。

所述传动辊还可以是变径辊。其中的两个主动对辊和从动对辊为形状、尺寸、大小相同或不相同的变径辊。变径对辊的变径结构也可以是多种形式，例如，可以是螺线盘变径辊，也可以是楔盘变径辊等等。

由主动对辊、从动对辊和链组成的摩擦传动系，具有不小于2π的包角，且每付对辊的两个辊互成适当的空间角度且可以同步变径，两付对辊的变径又是相关互补的，这就是本发明的特征。由此，使得本发明提供的定比/无级变速器具有以下优点：

1、本发明通过将传动辊变为传动对辊，由于根除了打滑现象，可大幅度提高输出扭矩，可比现有锥盘式无级变速器提高数十倍，达万余牛·米。以往对于摩擦传动机构的设计，需要优先考虑的就是打滑问题，对辊机构的推出，使得打滑反倒成为最不需忧虑的因素，由于对辊同样适用于固定速比的传动，所以本发明同样可大范围取代齿轮传动机构，且比齿轮传动机构的传递扭矩大，尤其是对于大负荷的情况，它比齿轮传动机构要耐用得多，制造成本降低，维护条件也可降低，尤适于开放式结构和在有沙尘、泥浆、盐雾等恶劣条件下工作。

2、现有的锥盘式无级变速器的带或链的宽度以及宽度方向上的耐压强度是其速比的制约因素，本发明因原理不同，不受此限制，故可实现大速比，即调速范围可比前者大数倍，达15∶1。

3、现有的锥盘式无级变速器的两锥盘之间为比较陡的夹角，传动带的推片或链的销轴在两锥盘间嵌入或拉出的过程不可避免地要发生一些滑动摩擦，从而影响传动效率，本发明链与辊之间则是单一的滚动摩擦，可实现更高的传动效率。

4、本发明的传动件的唯一作用就是传力，所以对传动件除抗拉强度外再无其它要求，如三角皮带、平皮带、活络皮带、钢丝、钢丝绳、钢带、自行车链或摩托车链、普通锁链等都可以用，且效果相同。

附图说明

下面通过附图和实施例对本发明提供的定比/无级变速器作更详细的说明。

图1a为锥辊式无级变速器的剖视结构示意图；

图1b为锥辊式无级变速器显示两付对辊其一个端头的主视结构示意图；

图1c为图1b的左视结构示意图；

图1d为图1b的俯视结构示意图；

图2a、2b、2c为锥辊式无级变速器，显示对辊中两个锥辊同步转动机构端面的主视结构示意图，其中的同步转动机构为齿轮传动机构；

图2d、2e、2f为锥辊式无级变速器，显示对辊中两个锥辊同步转动机构端面的主视结构示意图，其中的同步转动机构为链传动机构；

图3a为锥辊式无级变速器的主视剖视结构示意图；

图3b为图3a的A-A剖视结构示意图；

图4a为变径辊式无级变速器的主视剖视结构示意图；

图4b为变径辊式无级变速器的左视剖视结构示意图；

图4c为变径辊式无级变速器的俯视剖视结构示意图；

图5是图4c中I部的局部放大剖视图；

图6是图5的左视结构示意图；

图7是图5的右视结构示意图。

图8是变径辊式无级变速器的调速方法之一所用的螺线盘调速结构的示意图；

图8a为图8的A向结构示意图；

图9a为变径辊式无级变速器的调速方法之二所用的楔盘调速结构的示意图；

图9b为楔盘的侧视结构示意图；

图9c为楔盘的主视结构示意图；

图9d为带有楔盘调速机构的变径辊式无级变速器的主视结构示意图；

图9e为图9d的B-B剖视结构示意图；

图9f为带有嵌接结构楔板及其与桁杆结合的结构示意图；

图9g为图9f的A-A剖视结构示意图；

图10a至图10c为伞式变径辊式无级变速器及伞撑杆盘主视和侧视结构示意图；

图11为变径辊式无级变速器的调速方法之四：差速齿轮调速法的装置结构示意图；

图11a为图11的俯视结构示意图；

图12a为与螺线盘配合的桁杆的结构示意图；

图12b为与楔盘配合的桁杆的结构示意图；

图12c为与伞式盘配合的桁杆的结构示意图；

图13a、13b为固定速比的对辊式变速器的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1a到图1d、图2a到图2f以及图3a、图3b所示，本发明提供的无级变速器为锥形对辊式变速器，每付对辊160中包括甲乙两个锥辊，该甲乙两个传动辊与传动链同时接触的辊的工作表面上的线速度相等。在本实施例中，其中主动对辊160和从动对辊160中的四个锥辊为形状、尺寸、大小相同的锥辊(见图1a、1b、1c所示)。

所述锥辊为：同轴地固设在辊轴上的圆锥形传动辊，该锥辊优选其半顶角θ＜arctgμ，其中μ为锥辊与链的摩擦系数，这样的结构可以有效防止传动链轴向滑脱。

其中的每付对辊160中两个相同的锥辊，粗端细端同向，两付对辊中位置对应的锥辊其粗端细端对调设置。

一付对辊中的两辊轴130不是平行设置，而是夹有一个空间角度，如果以其中一个锥辊的辊轴130设定在一平面内固定，且该平面与乙辊轴相交于乙辊轴的中点，则另一辊轴130在该平面内的投影相对于固定的辊轴成一个锐角α(见图1d)，使得两个锥辊的粗端靠近而细端离远，α的优选值可以是0＜α＜2θ，其中的θ为锥辊的半顶角；上述措施可以有效防止传动链在传动时向锥辊的细端滑移。

此外，该辊轴130与所述平面成一个角度β(见图1c)。所述β的优选数值是其与锥辊辊径中值φ和链在辊上的轴向排列间隔d有如下关系：d＝φ×sinβ。上述措施可以防止传动链叠压。

传动链190在主动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈，在从动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈与始端闭合地设置。两付对辊160之间的传动链190，其一侧链部分为松边，另一侧链部分为紧边。在松边和紧边上各设有调速机构，所述调速机构包括一拨链装置，该拨链装置具有一框架154，其上设有一可通过所述传动链的夹持缝，该框架可滑动地设置在一滑轨152上，所述滑轨152设置在本减速器的机箱110的内壁上位于主从动两付对辊之间且与两对锥辊其中之一的内侧母线平行的方向上，使得该框架154可沿对辊中的一个锥辊的母线方向移动地固定在机箱110上的滑轨152上，所述框架154上的夹持缝置于所述传动链的松边和/或紧边上；在所述框架154上设有驱动装置，其为一调速手柄153，该手柄153通过机箱110上开设的一平行于所述滑轨的长槽穿出。

所述夹持缝可以使用如下结构：即在框架154上设置两个支架151，在每个支架151上设有两个调速轮150(见图3a、3b)，该两个调速轮150之间构成所述夹持缝，使得传动链190从该两个调速轮150之间通过。从而使得一对调速轮控制传动链的松边部分，一对调速轮控制传动链的紧边且同步沿轴向动作实现调速，如图3a、3b所示。该手柄与机箱之间可设有卡固装置，使得手柄可以在长槽中的任何位置都能固定，即使得本无级变速器可以在任何一个速比上稳定。

在大负荷情况下，所述框架可用电机或液压装置驱动。

为了保证一付对辊中的两个锥辊160同步转动，还可以在每付对辊160的同一端的两个辊轴130上设有同步传动机构。该同步传动机构可以是如图2a、2b和2c所示的齿轮传动机构，也可以是如图2d、2e和2f所示的链传动机构。

如图2a、2b和2c所示，齿轮传动机构为，在一付对辊的两个辊轴130同一端各固设一个同步齿轮120，在机箱上可转动地固设一个齿轮120b与该两个同步齿轮120啮合；同理，在另一付对辊的两个辊轴130的同一端也各固设一同步齿轮120，机箱上可转动地固设一个齿轮120a，与所述两个辊轴上的同步齿轮120啮合。

如图2d、2e和2f所示，链传动机构是在对辊的两个辊轴130同一端各固设一个同步链轮125，其上设同步传动链126。

本变速器通过主动对辊中的一个辊轴与动力源连接，成为该变速器的主动轴，通过从动对辊中的一个辊轴与工作机构连接成为输出轴。在齿轮同步机构中，也可以使得该两个齿轮120a、120b的轮轴与动力源如电机连接成为该变速器的主动轴和与工作机构连接成为本变速器的输出轴。所述的齿轮传动机构作为同步传动机构的，输入齿轮系与输出齿轮系可以采用不同的速比，还相当于增加了一级变速，故选用中间齿轮的轴作输入输出轴较为有利。

实施例2：

如图13a、13b所示，本发明提供的大扭矩对辊式定比变速器为链传动机构，其包括：

主动对辊和从动对辊，每付所述对辊均为包括甲乙两个辊轴，在每个辊轴上固设有传动辊；环形传动链，其在所述主动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈，在所述从动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈地设置；

还可以包括：

同步传动机构，其是在每付所述对辊中的甲乙两个辊轴之间设置，使得每付该对辊中的甲乙两个辊轴同向转动且该甲乙两个传动辊与传动链同时接触的工作表面上的线速度相等。

具体地，在各个辊轴上固设传动辊为柱状辊360。主动对辊和从动对辊的直径是不同的，构成固定速比。同一组对辊中的两个柱状辊的直径可以是相同的，也可以是不相同的。如图13a所示，直径较大的对辊中的两个传动辊的直径就不相等。这样的结构可以使得本链传动机构的体积变得小巧。在这种一付对辊中两辊直径不等的情况下，较大辊的直径决定本变速器的速比。

传动链390在所述主动对辊上从其外缘环绕若干圈，在所述从动对辊上也从其外缘环绕若干圈地设置；

所述两付对辊中的两个辊轴之间设置同步传动装置，使得一付对辊中的两个辊同向转动且该两辊外缘上的线速度相等。该同步传动装置可以是齿轮传动机构，即在两付对辊的四个传动轴的同侧的一端轴上各固定一同步齿轮320，在每个对辊中的两个齿轮320之间设置一个齿轮320与上述两个同步齿轮320相啮合。

主动对辊360、从动对辊360以及与同步齿轮320啮合的齿轮320，其轮轴均通过轴承340固定在机箱310上。

一付对辊的两个辊轴330为不平行设置，即如果以其中甲辊轴设定在一平面内固定，且该平面与乙辊轴相交于乙辊轴的中点，则乙辊轴与该平面成一个角度β。该夹角可以参见实施例1。且乙辊轴在该平面内的投影与甲辊轴平行，由此，可以防止传动链叠压。

以下各个实施例中的传动辊均为变径辊，其中每付对辊的两个辊轴也可以为不平行设置，即如果以其中甲辊轴设定在一平面内固定，且该平面与乙辊轴相交于乙辊轴的中点，则乙辊轴与该平面成一个角度β，且乙辊轴在该平面内的投影与甲辊轴平行，以此防止传动链叠压。所述角度β与所述变径辊的工作直径的变径中值φ及所述传动链在辊上的轴向排列间隔d有如下关系：d＝φ×sinβ。

实施例3：

如图4a至图4c、图5、图6、图7、图8和图8a所示，本发明提供的无级变速器是变径辊式无级变速器，其中的传动辊是两付对辊。其中的两个主动对辊和从动对辊为形状、尺寸、大小相同的变径辊260。传动辊的辊轴230通过轴承240固定在机箱210上。

如图5所示，每个变径辊260包括一对辐槽盘262、一对螺线盘261、与各个辐槽盘配合的桁杆263。

如图5、6所示，辐槽盘262为一圆盘，上有数十个径向的、均布的通槽262a，槽等宽，其一端向内接近轴径，其另一端向外接近盘径。两个辐槽盘262固联在一套筒262b的两端，通过套筒262b连成一体成为辐槽轮，其套设在变径辊的辊轴230上，与辊轴230滑配合。

如图5、6所示，螺线盘261为盘径稍大于辐槽盘的盘体，一面有不通透的螺线槽261a，螺线槽261a是车床卡盘螺线，其螺距相等，在该螺线起点处的螺线切线与辊轴切线的夹角(图中未示出)γ＜arctgμ，其中的μ为螺线盘与桁杆两种材料间的摩擦系数。对于钢制螺线盘和桁杆，优选γ为5-7°。该螺线盘261为两个，设于两个辐槽盘262的外侧，固定在辊轴230上。

如图5、6和12a所示，桁杆263是将内径大于或等于套筒直径，外径为最小工作直径的空心圆柱等分为与辐槽盘的槽数相等的截面为扇形的、与原圆柱的高度等长的杆件，两端铣扁，使之可插入辐槽盘的通槽262a中且可在通槽内滑动，在桁杆263的两端设有凸块，其与螺线盘261上的螺线槽在径向的槽型相匹配，使其刚好可在螺线槽内滑动。

将全部桁杆263插入两个辐槽盘262且位于两盘之间，每根桁杆的两端插入辐槽盘262的通槽262a和螺线盘261的螺线槽261a中，并可在通槽和螺线槽中滑动。各个所述桁杆263两端的凸块的位置应该为：当全部桁杆插入螺线槽，使辐槽盘和螺线盘相对转动，将桁杆263的外廓半径调至最小，所有桁杆263应还原为所述的空心圆柱体。

全部桁杆263就位后就形成可变径传动辊。传动链290在主动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈，在从动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈地设置。

本变径辊式变速器还包括一调速机构，该调速机构为一由定轴轮系构成的调速齿轮系，通过它使得螺线盘261与辐槽盘262之间产生相对转动，该调速齿轮系包括一系列齿轮252，定轴轮系中的中间齿轮部分相互啮合地设在螺线盘261的不设螺线槽的一侧面上，如图5、7所示。调速齿轮系的末端齿轮252a在螺线盘的有槽的一面，与辐槽盘外缘轮齿啮合。还包括两个调速链轮250，其设于两个螺线盘261的外侧，套设在辊轴上与辊轴滑配合，调速齿轮系中的首端齿轮252b套设在辊轴230上，其与该调速链轮250同轴固联，在一付对辊的两侧两对调速链轮250上各设有一调速链251。每个变径辊上两侧螺线盘上设置的两个调速齿轮系的齿轮的个数差一个，每付对辊上同侧两螺线盘上的调速齿轮系的齿轮个数相同。这样，当制动其中一侧调速链时，导致该付对辊的桁杆外径即传动辊的工作直径同时变大，当制动另一侧调速链时，导致该付对辊的两个传动辊的工作直径同时变小。

这样，通过调速链251可以使得调速链轮250转动，继而带动辐槽盘262对螺线盘作相对转动，使得桁杆在通槽中径向移动，实现由桁杆构成的传动辊的变径。桁杆上套设传动链290，传动链290在主动对辊上两个由桁杆构成的传动辊的外缘环绕若干圈，在从动对辊上两个由桁杆构成的传动辊的外缘环绕若干圈地设置。

当辊轴230正常转动时，由于螺线盘的螺距甚小，导致桁杆相对于螺线槽的自锁效应，在不制动调速链251时，辐槽盘和螺线盘同步转动，变速器速比恒定。当要变速时，可通过钳住调速链251，迫使调速机构中的定轴齿轮系252转动，实现辐槽盘和螺线盘的相对转动，从而，使全部桁杆发生径向位移，使得传动辊外廓直径变化。

停住一付对辊260一侧的调速链轮250，可使桁杆外径变小，停住该对辊另一侧的调速链轮250则应使桁杆外径变大。由于两变径对辊的调速链轮间有链连接，对链制动可使该对辊同步变径。

如图8所示，每付对辊260设两个制动器280，分别安装在箱体210上，该制动器280上设有一钳制部件，其位于调速链251上，通过例如电磁线路控制的一个动作件可动地设于该制动器上，如图8a所示，通过通电一段时间可以使得该钳制部件动作而将调速链钳住使其停止运动一段时间，从而使得调速链轮250停转一会儿，由此形成辐槽盘与螺线盘的相对运动，从而使得桁杆在径向上移动。通过设计，可以使得两付对辊上的两个制动器，同时作用于调速链。

为了使得两付对辊变径为互补关系，以使得变速而传动链的张力不变，一付对辊上的两个调速齿轮系的中间齿轮的个数差一个，这样，同时钳住两付对辊上的作用相反的两根调速链，其一将一付对辊的辊径调大，另一个将另一付对辊的辊径调小，如果这样的调节是减速过程的话，如果要变为增速过程，则反向操作即可。制动器280可以靠电磁铁动作，也可以通过气压或液压动作。

为了防止调速的累计误差的出现，用本传动机构上设置的张力轮270拾取张力信号，进行实时的制动微调，微调方法是：通过其上设置的测量张力的装置随时测量松边张力并通过相应电路反馈给控制电路，适时停止其中一个制动器的动作，延长另一个的制动时段，直至张力轮给出正常信号。

本变径辊式无级变速器中也使用对辊中的两个辊的同步转动机构，其与实施例1中所述的锥辊式变速器的同步机构相同。如图4所示的即为齿轮同步机构的结构。在各辊轴230上设置同步齿轮220，在每付对辊的两个辊轴上的同步齿轮220之间分别设置同步齿轮220a、220b，与辊轴上的同步齿轮啮合。

如图11a、11b所示为另一种差速齿轮调速机构，其与螺线盘变径对辊配合使用，用其替代前述的调速链机构。具体地，在一对变径辊上的两个辊轴230上分别固设两个辐槽盘262-1，每个辊轴上两个辐槽盘262-1外侧各套设一螺线盘261-1，与前述相同地，在两个相对的辐槽盘262-1之间设置桁杆263(图中未详细示出)，其两端插设在辐槽盘的的通槽中并可沿螺线槽滑动地插设在螺线盘的螺线槽中。螺线盘和辐槽盘为等直径的，在其外缘均设有轮齿且齿数和模数相等。

在每付对辊中两个辊轴230之间设置一调速轴230a，其可转动地固定在所述机箱110上，该调速轴上固设两个调速齿轮280a、280b，每个该调速齿轮分别与对辊中同侧的两个螺线盘相啮合；在所述调速轴上还套设一同步齿轮230b，该同步齿轮与该对辊一侧的两个辐槽盘啮合；

所述调速机构还包括四套差速齿轮机构，分别对应两付对辊，每套差速齿轮机构包括一个可移动地固定在机箱110上的框架111，在该框架111上可转动地固定一自由轴，该自由轴上固定两个差速齿轮270-1、270-2，该两个差速齿轮的齿数不等但外径相等，其与一个辊轴上未设置同步齿轮230b一侧的螺线盘和辐槽盘相对应，使得在当所述框架相对于机箱移动时，该两个差速齿轮可分别与所述螺线盘和辐槽盘外缘上的轮齿同时啮合；在一付对辊中，其中一个差速齿轮机构中齿数较少的齿轮啮合对应螺线盘，则另一个差速齿轮机构中齿数较少的齿轮啮合对应辐槽盘。

该框架与一个驱动其平移或角位移的驱动装置连接，使得该两个差速齿轮与螺线盘261-1和辐槽盘262-2啮合或脱离啮合。

每付对辊设有两套差速齿轮机构，其中一套可导致该付对辊扩大工作直径，另一套可导致该付对辊缩小工作直径。需要调速时，利用差速齿轮机构使其中一付对辊工作直径扩大，同时利用另一套差速齿轮机构使另一付对辊工作直径缩小，实现互补变径。

实施例4：

如图9a到图9g所示，本发明提供的无级变速器是变径辊式变速器，其中的传动辊是两付变径对辊。该变径对辊与实施例3的区别在于将螺线盘替换为楔盘253。

本变速器包括两付对辊，每付对辊包括两个变径辊，每个变径辊包括一辊轴230、两个辐槽盘262、两个楔盘253、若干桁杆263a和传动链290。

如图9a所示，一个变径辊，在一个辊轴230上固设两个辐槽盘262，其为一圆盘，上有若干个径向的、在圆周上均布的通槽262a，通槽262a等宽，其一端向内接近轴径，其另一端向外接近盘径。

如图9b、图9c所示，该楔盘253为一盘体，在盘体的一侧面上沿周向均匀设有与辐槽盘262上的通槽262a数量相匹配的楔板，该楔板沿径向设置，在辊轴的轴线方向上，靠近辊轴一侧的楔板较高，远离辊轴，楔板渐矮，由此形成一个斜面253a。该楔盘253与辊轴230滑配合，两个楔盘253上的楔板朝向辐槽盘地设置在两个固定于辊轴230上的两个辐槽盘262的外侧，每个楔板插设在相应一侧的辐槽盘262上的通槽中。

如图12b所示的桁杆263a的两端插设在两个辐槽盘的通槽中置于两个辐槽盘之间，其通过两个端头上的凸部的端面抵靠在楔盘的楔板的斜面253a上。为了防止桁杆在工作中由于离心力的作用而自由扩张，桁杆和楔盘的抵靠部分采用嵌入式结构，如图9f、9g所示。

传动链290在作为主动对辊的两个变径辊上从其外缘环绕若干圈，在所述从动对辊的两个变径辊上从其外缘环绕若干圈地设置，传动链290与桁杆263a相触。

一个调速机构沿辊轴230的轴向往复推拉楔盘253，通过其上的楔板253a作用于桁杆263a，即可实现变径，实现无级变速。具体的调速机构如图9d、9e所示，包括两个杠杆组件，每个杠杆组件包括两对杠杆283，其固连成一体；一对该杠杆的两端分别设长孔铰接一压力环282，杠杆一端的两个压力环分别套设在一付对辊中的两个辊轴230上置于一侧所述楔盘253的外侧，杠杆另一端的两个压力环282分别套设在另一付对辊的两个辊轴上置于同一侧的所述楔盘的外侧；另一个该杠杆组件的两端上的压力环对称地套设在两付对辊上另一侧的所述楔盘的外侧；该两个杠杆组件中的各杠杆的中心穿设一枢轴284，其支固在机箱110上；该两个杠杆组件中的各杠杆在其同一端延设一段，在该延设段的端头连接传动机构，使得两个杠杆组件中的杠杆绕所述枢轴对称转动。

所述调速传动机构分别连接两个所述杠杆组件，调速动力机构连接该调速传动机构驱动两个所述杠杆组件运动，两个所述杠杆组件283各自的所述延设段的端头铰接一连杆288的一端，连杆的另一端铰接一往复螺母286，一丝杠285平行于所述辊轴地通过轴承固定在机箱上，该丝杠285的两端各设有一段螺纹，两端螺纹旋向相反，即一半是正扣，一半是反扣，两个杠杆组件上的两个往复螺母286螺纹也是相反的，其对称地旋入丝杠；丝杠上连接传动机构，该传动机构连接一可正、反向转动的调速电机287或手动摇把。

调速电机287可带动丝杠285正反向旋转，从而推动两个杠杆组件283的一端对称地或分或合，杠杆的另一端则作相反动作，带动压力环改变楔板盘的间距也就是改变变径辊的工作半径，由于杠杆是刚性构架，保证了对辊动作的一致性，而杠杆的两铰接端与枢轴的轴对称性保证了两付对辊工作半径变化为大小相等方向相反，即动作的互补。

实施例5：

如图10a到图10c所示，本发明提供的无级变速器是变径辊式变速器。该对辊中的传动辊与实施例3和实施例4的区别在于将螺线盘或楔盘替换为伞撑杆结构。

本变速器包括两付对辊，每付对辊包括两个变径辊，每个变径辊包括一辊轴230、两个辐槽盘262、两个伞撑杆盘254、若干桁杆263b和传动链。

所述辐槽盘262，其为一圆盘，其上均布有若干个径向通槽262a，槽等宽；两个辐槽盘262间隔一间距地固定在所述辊轴230上。

如图10b、10c所示，所述伞撑杆盘包括一个伞毂255，其为一套筒，在其圆周上设有若干铰接孔，铰接若干伞撑杆254的一端；该伞撑杆的个数与辐槽盘上的通槽的个数对应；该两个伞撑杆盘通过所述伞毂255滑动地套设在辊轴230上位于两个所述辐槽盘的外侧；

如图12c所示，所述桁杆263b是将内径大于或等于所述辊轴的轴径，外径为本变速器的最小工作直径的空心圆柱等分为与辐槽盘的通槽数相等且与原空心圆柱的高度等长的扇形截面杆件，各个所述桁杆置于两个所述辐槽盘之间，其两端设有铰接孔构成铰接部，该铰接部穿过所述辐槽盘上通槽与相应的伞撑杆的所述的另一端铰接连接。

推动伞撑杆盘的伞毂255，即可通过伞撑杆254推动桁杆263b在辐槽盘的通槽内径向移动，桁杆上绕设传动链(如上例)(图10a中未示出)，通过沿辊轴230推动两个伞撑杆盘靠近则桁杆沿辐槽盘的通槽向外移动，即使得桁杆外径扩张，反之则桁杆外径缩小。改变桁杆的位置即可使变径辊变径而进行无级变速。该伞撑杆盘变径辊的调速机构同样可以采用如图9d、9e所述的杠杆组件实现变速，也可以采用例如受控液压装置推动伞撑杆盘沿辊轴移动的机构。

Claims (10)

1.一种大扭矩对辊式定比变速器，为链或带式传动机构，其特征在于，包括：

主动对辊和从动对辊，每付所述对辊均为包括甲乙两个辊轴，在每个辊轴上固设有传动辊；

环形传动链或带，其在所述主动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈，在所述从动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈地设置；或者还包括：

同步传动机构，其是在每付所述对辊中的甲乙两个轴之间设置，使得每付该对辊中的甲乙两个辊轴同向转动且该甲乙两个传动辊与传动链同时接触的工作表面上的线速度相等。

2.一种大扭矩对辊式无级变速器，为链或带式变速传动机构，其特征在于，包括：

主动对辊和从动对辊，每付所述对辊均为包括甲乙两个辊轴的对辊，在每个辊轴上固设传动辊；

每付所述对辊中的所述传动辊为锥辊或变径辊，所述变径辊即该传动辊的与所述传动链或带接触的外径为可大小变化的结构；

环形传动链或带，其在所述主动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈，在所述从动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈地设置；

调速机构，其与所述变径辊或链带连接使得所述变径辊的与所述传动链或带接触的外径变化；

或者还包括：

同步传动机构，其是在每付所述对辊中的甲乙两个轴之间设置，使得每付该对辊中的甲乙两个辊轴同向转动且该甲乙两个传动辊与传动链同时接触的工作表面上的线速度相等。

3.根据权利要求2所述的大扭矩对辊式无级变速器，其特征在于：该调速机构为使得所述主动对辊和从动对辊上变径辊的与所述传动链或带接触的所述外径之和为一常数的调速机构。

4.根据权利要求2所述的大扭矩对辊式无级变速器，其特征在于，

所述锥辊为：其沿所述辊轴轴线直径渐变，在每付所述对辊中的甲乙两个锥辊的细端在同一侧，主从动两付对辊中的锥辊，一付对辊中锥辊的细端与另一付对辊中锥辊的粗端相对应；或，

所述锥辊为：同轴地固设在辊轴上的圆锥形传动辊，该锥辊的半顶角θ＜arctgμ，其中μ为锥辊与链带的摩擦系数，在每付所述对辊中的甲乙两个锥辊的细端在同一侧，主从动两付对辊中的锥辊，一付对辊中锥辊的细端与另一付对辊中锥辊的粗端相对应；或者

所述变径辊为：

螺线盘变径辊，其包括一对辐槽盘(262)、一对螺线盘(261)以及与各个辐槽盘和螺线盘配合的桁杆(263)；

所述辐槽盘(262)为一圆盘，其上均布有若干个径向通槽(262a)，槽等宽；两个辐槽盘(262)固联在一套筒(262b)的两端，通过套筒(262b)连成一体，其套设在所述辊轴(230)上；

所述螺线盘(261)为一圆盘，其固定在所述辊轴(230)上且位于两个所述辐槽盘(262)的外侧，朝向辐槽盘的一个侧面上有不通透的螺线槽(261a)，螺线槽(261a)的螺距相等；

所述桁杆(263)是将内径大于或等于所述套筒外径，外径为本变速器的最小工作直径的空心圆柱等分为与辐槽盘的通槽数相等且与原空心圆柱的高度等长的扇形截面杆件，各个所述桁杆的两端通过所述辐槽盘的通槽(262a)且插设在所述螺线盘(261)上的螺线槽(261a)内，并可在所述通槽(262a)和螺线槽内滑动，各个所述桁杆(263)两端插设在所述螺线盘的螺线槽中的部分的位置应该为：当全部桁杆插入螺线槽，使辐槽盘和螺线盘相对转动，将桁杆(263)的外廓半径调至最小，所有桁杆应还原为所述空心圆柱体；或者为：

楔盘变径辊，其包括一对辐槽盘(262)、一对楔盘(253)、以及与各个辐槽盘和楔盘配合的若干桁杆(263a)；

所述辐槽盘(262)，其为一圆盘，其上均布有若干个径向通槽(262a)，槽等宽；两个辐槽盘(262)间隔一间距地固定在所述辊轴230上；

所述楔盘(253)为一圆盘，在盘体的一侧面上沿周向均匀设有与所述辐槽盘(262)上的通槽(262a)数量相匹配的楔板，该楔板沿径向设置，在辊轴的轴线方向上，靠近辊轴一侧的楔板较高，远离辊轴，楔板渐矮，形成一斜面(253a)；该两个楔盘(253)可滑动地套设在所述辊轴(230)上位于所述辐槽盘的外侧且各个楔板插设在所述辐槽盘上的所述通槽中；

所述桁杆(263a)是将内径大于所述辊轴的轴径，外径为本变速器的最小工作直径的空心圆柱等分为与辐槽盘的通槽数相等且与原空心圆柱的高度等长的扇形截面杆件，各个所述桁杆的两端通过所述辐槽盘的通槽(262a)且置于所述楔盘中的楔板上的所述斜面(253a)上；或者为：

伞撑杆变径辊，其包括两个辐槽盘(262)、两个伞撑杆盘(254)以及若干与辐槽盘和伞撑杆盘配合的桁杆(263b)；

所述辐槽盘(262)，其为一圆盘，其上均布有若干个径向通槽(262a)，槽等宽；两个辐槽盘(262)间隔一间距地固定在所述辊轴(230)上；

所述伞撑杆盘包括一个伞毂(255)，其为一套筒，在其圆周上设有若干铰接孔，铰接若干伞撑杆(254)的一端；该伞撑杆的个数与辐槽盘上的通槽的个数对应；该伞撑杆盘通过所述伞毂(255)滑动地套设在辊轴(230)上位于两个所述辐槽盘的外侧；

所述桁杆(263b)是将内径大于或等于所述辊轴的轴径，外径为本变速器的最小工作直径的空心圆柱等分为与辐槽盘的通槽数相等且与原空心圆柱的高度等长的扇形截面杆件，各个所述桁杆置于两个所述辐槽盘之间，其两端设有铰接孔构成铰接部，该铰接部穿过所述辐槽盘上的通槽与相应的伞撑杆的所述的另一端铰接连接。

5.根据权利要求4所述的大扭矩对辊式无级变速器，其特征在于，对于所述锥辊，同一付对辊中的两辊轴(130)是夹有一个空间角度，如果以其中甲辊轴(130)设定在一平面内固定，且该平面与乙辊轴相交于乙辊轴的中点，则乙辊轴(130)在该平面内的投影与甲辊轴成一个锐角α，使得两个锥辊的粗端靠近而细端离远，且该乙辊轴与该平面成一个角度β；或者，

对于变径辊，一付对辊的两个辊轴为不平行设置，即如果以其中甲辊轴设定在一平面内固定，且该平面与乙辊轴相交于乙辊轴的中点，则乙辊轴与该平面成一个角度β，且乙辊轴在该平面内的投影与甲辊轴平行。

6.根据权利要求5所述的大扭矩对辊式无级变速器，其特征在于，

对于所述锥辊，所述两辊轴间的β角的数值是与所述锥辊式变径辊的辊径中值φ与所述传动链或带在辊上的轴向排列间隔d有如下关系：d＝φ×sinβ；或者，

所述锐角α的值是0＜α＜2θ，其中的θ为锥辊的半顶角；或者，

对应于所述变径辊，所述角度β与所述变径辊的工作直径的变径中值φ及所述传动链在辊上的轴向排列间隔d有如下关系：d＝φ×sinβ。

7.根据权利要求2或3所述的大扭矩对辊式无级变速器，其特征在于，所述调速机构为：

对应所述锥辊，所述调速机构包括一拨链装置，该拨链装置具有一框架(154)，其上设有一可通过所述传动链的夹持缝，该框架可滑动地设置在一滑轨(152)上，所述滑轨(152)设置在本减速器的机箱(110)的内壁上位于主从动两付对辊之间且与两对锥辊其中之一的内侧母线平行的方向上，使得该框架(154)可沿对辊中的一个锥辊的母线方向移动地固定在机箱(110)上的滑轨(152)上，所述框架(154)上的夹持缝置于所述传动链的松边和/或紧边上；在所述框架(154)上设有驱动装置，其为一调速手柄(153)，该手柄(153)通过机箱(110)上开设的一平行于所述滑轨的长槽穿出，或者，对应所述锥辊，所述调速机构还包括卡固装置，所述卡固装置设于该手柄与机箱之间，使得手柄可以在长槽中的任何位置都能固定，即使得本无级变速器可以在任何一个速比上稳定；或者，

对应所述螺线盘变径辊，所述调速机构为一调速齿轮系，通过它使得螺线盘(261)与辐槽盘(262)之间产生相对转动，所述辐槽盘的外缘设有轮齿，对应于每个螺线盘(261)，该调速齿轮系包括组成定轴轮系的一系列齿轮(252)、一个调速链轮(250)和一调速链(251)，其中定轴轮系中的中间齿轮部分设在螺线盘(261)的不设螺线槽的侧面上，该调速齿轮系的末端齿轮(252a)伸在螺线盘的有槽的一面，与辐槽盘外缘设置的轮齿啮合，每个变径辊上两侧螺线盘上设置的两个调速齿轮系的齿轮的个数差一个，每付对辊上同侧两螺线盘上的调速齿轮系的齿轮个数相同；所述调速链轮(250)套设在所述辊轴(230)上置于所述螺线盘外侧，所述调速齿轮系的始端齿轮(252b)同轴地固定在所述调速链轮(250)上，在一付对辊的两个螺线盘变径辊同侧的两个所述调速链轮(250)上套设一所述调速链(251)；或者，

对应所述螺线盘变径辊，所述调速机构为一差速齿轮机构，相应地，所述螺线盘为盘径与所述辐槽盘相等的盘体，所述螺线盘(261-1)和辐槽盘(262-1)的外缘均设有轮齿，且齿数和模数相等，在每付对辊中两个辊轴(230)之间设置一调速轴(230a)，其可转动地固定在所述机箱(110)上，该调速轴上固设两个调速齿轮(280a，280b)，每个该调速齿轮分别与对辊中同侧的两个螺线盘相啮合；在所述调速轴上还套设一同步齿轮(230b)，该同步齿轮与该对辊一侧的两个辐槽盘啮合；

所述调速机构还包括四套差速齿轮机构，分别对应两付对辊，每套差速齿轮机构包括一个可移动地固定在机箱(110)上的框架(111)，在该框架(111)上可转动地固定一自由轴，该自由轴上固定两个差速齿轮(270-1，270-2)，该两个差速齿轮的齿数不等但外径相等，其与一个辊轴上未设置同步齿轮(230b)一侧的螺线盘和辐槽盘相对应，使得在当所述框架相对于机箱移动时，该两个差速齿轮可分别与所述螺线盘和辐槽盘外缘上的轮齿同时啮合；在一付对辊中，其中一个差速齿轮机构中齿数较少的齿轮啮合对应螺线盘，则另一个差速齿轮机构中齿数较少的齿轮啮合对应辐槽盘；

该框架与一个驱动其平移或角位移的驱动装置连接，使得该两个差速齿轮与螺旋盘(261-1)和辐槽盘(262-2)啮合或脱离啮合；或者，

对应所述楔盘变径辊，所述调速机构为一杠杆式调速机构，其包括两个杠杆组件，每个杠杆组件包括两对杠杆(283)，其固连成一体；每对该杠杆的两端分别设长孔铰接一压力环(282)，杠杆一端的两个压力环分别套设在一付对辊中的两个辊轴(230)上置于一侧所述楔盘(253)的外侧，杠杆另一端的两个压力环(282)分别套设在另一付对辊的两个辊轴上置于同一侧的所述楔盘的外侧；另一个该杠杆组件的两端上的压力环对称地套设在两付对辊上另一侧的所述楔盘的外侧；该两个杠杆组件中的各杠杆的中心穿设一枢轴(284)，其支固在机箱(110)上；该两个杠杆组件中的各杠杆在其同一端延设一段，在该延设段的端头连接传动机构，使得两个杠杆组件中的杠杆绕所述枢轴(284)对称转动。

8.根据权利要求2所述的大扭矩对辊式无级变速器，其特征在于，所述同步传动机构为：

齿轮同步传动机构，即在每一对辊的两个辊轴(130，230)同一端各固设一个同步齿轮(120，220)，在机箱上设轴，其上可转动地固设一个齿轮(120a、120b，220a、220b)与该两个同步齿轮(120，220)啮合；或者为：

链同步传动机构，即在每一对辊的两个辊轴(130，230)的同一端上个固设一个同步链轮(125)，在同一对辊的两个辊轴上的同步链轮上套设同步传动链(126)。

9.根据权利要求7所述的大扭矩对辊式无级变速器，其特征在于，所述杠杆式调速驱动机构，还包括调速传动机构和调速动力机构，所述调速传动机构分别连接两个所述杠杆组件，调速动力机构连接该调速传动机构驱动两个所述杠杆组件运动，两个所述杠杆组件(283)各自的所述延设段的端头铰接一连杆(288)的一端，连杆的另一端铰接一往复螺母(286)，一丝杠(285)平行于所述辊轴地通过轴承固定在机箱上，该丝杠(285)的两端各设有一段螺纹，两端螺纹旋向相反，即一半是正扣，一半是反扣，两个杠杆组件上的两个往复螺母(286)螺纹也是相反的，其对称地旋入丝杠；丝杠上连接传动机构，该传动机构连接一可正、反向转动的调速电机(287)或手动摇把；或者，

在两付对辊上的两根所述调速链(251)上分别设置使得该调速链停止运动的制动器，其为一可动地固定在机箱上的电动或气动或液压钳制件。

10.根据权利要求1所述的大扭矩对辊式定比变速器，其特征在于，所述同步传动机构为：

齿轮同步传动机构，即在每一付对辊(360)的两个辊轴同一端各固设一个同步齿轮，在机箱上设轴，其上可转动地固设一个齿轮与该两个同步齿轮啮合构成一同步齿轮系(320)；或者为：

链同步传动机构，即在每一对辊的两个辊轴的同一端上各固设一个同步链轮，在同一对辊的两个辊轴上的同步链轮上套设同步传动链。

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