CN101696720B - 斜盘导杆式无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种斜盘导杆式无级变速器，属于机械式变速器技术领域。按照本发明，斜盘导杆式无级变速器由主动机构、输出机构、箱体(15)组成，主动机构由倾斜度可调的斜盘(12)和三个以上等角设置的导杆构成，该三个导杆一头带有可单向转动的斜齿轮，另一头顶在斜盘盘面上，并可在斜盘盘面上做圆周滑动。输出机构由单向转动的输出轴(2)和套固在输出轴(2)上与主动机构中的斜齿轮(4)啮合的大斜齿轮(3)构成。输出平稳且体积小是本无级变速器的一大特点。由于调速机构的阻力比较小，故转速的变换可以在变速器工作时进行，也可以在变速器停止工作时进行，这是本无级变速器的另一大特点。

Description

斜盘导杆式无级变速器

技术领域

本发明涉及一种斜盘导杆式无级变速器，特别涉及一种利用柱塞泵柱塞原理形成的脉动无级变速器，属于机械式变速器技术领域。

背景技术

变速器的在轻工、化工、纺织、食品、污水处理等行业有着广泛的应用。变速器有机械式的，有电子式的。在机械式的无级变速器中大多采用传动带式或行星结构式的变速原理。传动带式的变速器的传动带容易老化或疲劳，造成变速器易损坏。行星结构式的变速器结构较庞大，并且需要液控装置，限制了其应用范围，并且也易损坏。中国专利CN200510132746.9公布了一种同轴式连杆无级脉动变速器，其利用斜圆柱式偏心轮，这种偏心轮的外部轮廓为一个斜圆柱。在这种实施形式中，所述滑环套在偏心轮的斜圆柱侧面上，其中心孔与斜圆柱的侧面形状吻合。即，该中心孔为一个倾斜度与斜圆柱相同的斜孔。如果要实现零变速比，则可使该斜圆柱偏心轮的一个底面与输入轴同心。这种变速器克服了结构复杂、庞大，制造成本高，维修困难，转速比调节较困难等现有技术中的不足，不仅结构简单紧凑，而且制造和维修都简单且成本低，尤其是其可以提供非常低的最低转速比，例如，最低转速比为零，即，转速比的范围为从零到设计的最大转速比；而且，不仅可以在停机时变速，也可以在机器运转时变速。但这种脉动变速器的脉动幅度因连杆的数量而定，脉动的幅度要求越小，则连杆的数量要求越多，反之，脉动的幅度要求越大，则连杆的数量要求越少，但这种脉动变速器受结构限制，连杆数量不能设置很多，这就限制了脉动幅度小的要求。

发明内容

本发明的目的在于：利用柱塞泵柱塞原理，提供一种无易损件的机械式无级脉动变速器，实现变速器的无级平缓变速和简单化。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：斜盘导杆式无级变速器，由主动机构、输出机构、箱体组成，其特征在于：所述主动机构由倾斜度可调的斜盘和三个以上的等角设置的导杆构成，该三个导杆一端带有可单向转动的斜齿轮，另一端顶在斜盘盘面上，并可在斜盘盘面做圆周滑动；所述输出机构由单向转动的输出轴和套固在输出轴上与主动机构中斜齿轮啮合的大斜齿轮构成。

主动机构如下构成：可主动转动的输入轴上套固主动齿轮，主动齿轮与空套在输出轴上的齿轮啮合，齿轮带有至少个以上的花键孔，这些花键孔围绕输出轴等角设置，每个孔内都安装有花键导杆，导杆的一端与斜盘接触，另一端安装有斜齿轮，斜齿轮内安装有只能做单向转动的超越离合器，该离合器的外圈与斜齿轮固定联接，内圈与导杆固定联接，导杆上套有使导杆顶向斜盘方向的弹簧，以上部件构成可在斜盘盘面做圆周滑动的等角设置的导杆；斜盘为一平板，平板的几何中心在输出轴的轴线上，沿平板几何对称轴设置一个可使平板围绕与输出轴垂直的方向转动的转轴，在离转轴远处设置一个连杆与平板铰接，连杆的另一端与螺母铰接，螺母啮合在带有摇把的螺杆上。其中的齿轮与输出轴可以通过轴承套接，以减小两者间的摩擦力。其中的弹簧套在导杆上，在齿轮的花键孔内设有凸台，弹簧一头顶在花键孔内的凸台上，一头与导杆铰接，并使导杆顶向斜盘。为了使顶在斜盘上的导杆滑动顺畅，可以在斜盘的盘面覆上摩擦系数小的耐磨材料，如贴覆尼龙垫片或涂覆聚碳酸酯；也可以在导杆与斜盘接触的端部安装滚轴；还可以在斜盘上方的箱体上设油孔，通过该油孔加润滑油到斜盘盘面上。

输出机构如下构成：输出机构由输出轴、大斜齿轮、单向超越离合器构成，其中，大斜齿轮用键与输出轴联接，同时用单向超越离合器与箱体联接。

与现有的无级变速器相比，本发明具有以下优点：

1)采用手动的斜盘调节导杆的行程大小，可以动态调速，也可以静态调速；

2)由于导杆的行程可以是零，所以最低转速可以为零；

3)通过增加导杆的数量，可以实现脉动度小的要求，输出平稳转速。

附图说明

图1为按照本发明的斜盘导杆式无级变速器的优选实施例的结构示意图；

图2为图1的A-A向结构示意图；

图3为图1的B-B向结构示意图。

图中：1、输入轴，2、输出轴，3、大斜齿轮，4、斜齿轮，5、齿轮，6、弹簧，7、导杆，8、螺杆，9、连杆，10、螺母，11、斜盘轴，12、斜盘，13、主动齿轮，14、超越离合器，15、箱体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1所示，输入轴1与主动齿轮13固定联接。主动齿轮13与齿轮5啮合，齿轮5空套在输出轴2上，齿轮5带有至少3个以上的花键孔，每个孔内都安装有花键导杆7，导杆7的右端与斜盘12接触，左端安装有斜齿轮4，斜齿轮4内安装有只能做单向转动的超越离合器，该离合器的外圈与斜齿轮4联接，内圈与导杆7固定联接，因而斜齿轮4只能相对于导杆7作单向的转动，如图2中的n₄所示的方向。导杆7在孔内只能左右移动，不能转动，因而斜齿轮4也跟随导杆7左右移动。这些斜齿轮4都同时与大斜齿轮3啮合。大斜齿轮3用键与输出轴2联接，同时用单向超越离合器14与箱体15联接。因而输出轴只能相对于箱体作单向转动，如图2中n₂所示的方向。

图1中弹簧6的弹力方向总是使导杆7有向右移动的趋势。导杆7的右端在弹簧力的作用下始终与斜盘12保持接触。斜盘12为一种倾角可以调节的圆盘。图1中，螺杆8为带摇把的手摇螺杆，螺母10啮合在螺杆8上，连杆9的一端与螺母10铰接，另一端与斜盘12铰接。转动螺杆8，螺母10上下移动，螺母带动连杆9运动，连杆9带动斜盘12绕斜盘轴11转动。图3中指示了斜盘12与斜盘轴11的关系。

本无级变速器的工作原理如下：输入轴1转动，带动齿轮13转动，齿轮13带动齿轮5转动，其转动方向如图2中n₅所示的方向。齿轮5空套在输出轴2上。齿轮5同时也带动安装在其孔中的导杆7绕输出轴2一起转动，又由于导杆7的右端在弹簧6的作用下始终与斜盘保持接触，故导杆7的运动是一种复合运动，即：绕输出轴2转动的同时，又沿着导杆自己的轴线左右移动。而安装在导杆7左端的斜齿轮4的运动也包含了导杆7的运动，同时还比导杆7多了一种运动，即：绕导杆7的轴线的转动。故斜齿轮4的运动是一种包含了3种单一运动的复合运动。这三种单一的运动是：绕输出轴2的公转n₅、绕导杆7的轴线的自转n₄和沿着导杆7的轴线的左右移动。

不考虑其他两种运动，只考察斜齿轮4的左右移动，当斜齿轮4从与其啮合的大斜齿轮3的右端移动到左端得时，若斜齿轮4不转，则必然使大斜齿轮3转过一个角度

这个角度的大小与斜齿轮4的行程的大小和斜齿轮的分度圆螺旋角(固定值)的大小有关，大斜齿轮3的转动方向如图2中的n₂的方向所示。

再考察斜齿轮4的其他两种单一的运动对斜齿轮3的影响。当齿轮5按图2中n₅的方向转动时，斜齿轮4自转的方向如图2中n₄的方向。在轮齿啮合时的摩擦力作用下，大斜齿轮3有向n₂相反方向转动的趋势，但在单向超越离合器14的作用下，大斜齿轮3无法作与n₂相反方向转动。

综上所述，大斜齿轮3只受到与其啮合的斜齿轮4左右移动的影响，沿着n₂的方向转动。

只要在齿轮5的四周等角布置3个以上的带有斜齿轮4的导杆7，就可以使输出轴2连续转动，导杆7的数量越多，n₂的波动(脉动)度就越小，运动就越平稳。显然在一定范围内增加导杆的数量不会增大变速器的体积。这就是本无级变速器的一大特点。

斜齿轮4内所安装的单向超越离合器，是保证斜齿轮4从大斜齿轮3的左端移动到右端(回程)时，不会与其他的斜齿轮4的运动发生干涉。

变换速比时，只要转动螺杆8，就可以改变斜盘12的倾角，因而改变了斜齿轮4的行程，从而改变了大斜齿轮3的转角的大小，输出轴的转速n₂的大小也发生了改变。显然，

越大，输出轴的转速n₂越大。

当斜盘的倾角为90°(与输出轴2的轴线垂直)时，斜齿轮4的行程的大小为零，因而

所以，输出轴的转速n₂的大小为零。

由于调速机构的阻力比较小，故转速的变换可以在变速器工作时进行，也可以在变速器停止工作时进行。这也是本无级变速器的另一大特点。

Claims (10)

1.斜盘导杆式无级变速器，由主动机构、输出机构、箱体(15)组成，其特征在于：所述主动机构由倾斜度可调的斜盘(12)和三个以上等角设置的导杆构成，该导杆一端带有可单向转动的斜齿轮，另一端顶在斜盘盘面上，并可在斜盘盘面做圆周滑动；所述输出机构由单向转动的输出轴(2)和套固在输出轴(2)上与主动机构中斜齿轮(4)啮合的大斜齿轮(3)构成，可主动转动的输入轴(1)上套固主动齿轮(13)，主动齿轮(13)与空套在输出轴(2)上的齿轮(5)啮合。

2.如权利要求1所述的斜盘导杆式无级变速器，其特征在于：齿轮(5)上围绕输出轴(2)至少等角设置有3个以上的花键孔，每个孔内都安装有花键导杆(7)，花键导杆(7)的一端与斜盘(12)接触，另一端安装有斜齿轮(4)，斜齿轮(4)内安装有只能做单向转动的超越离合器，该离合器的外圈与斜齿轮(4)固定联接，内圈与花键导杆(7)固定联接，花键导杆(7)上设置有使花键导杆(7)顶向斜盘(12)方向的弹簧(6)。

3.如权利要求2所述的斜盘导杆式无级变速器，其特征在于：所述齿轮(5)与输出轴(2)通过轴承套接。

4.如权利要求2所述的斜盘导杆式无级变速器，其特征在于：所述齿轮(5)的花键孔内设有凸台，所述弹簧(6)套在导杆(7)上，一头顶在花键孔内的凸台上，一头铰接导杆(7)，并使导杆(7)顶向斜盘(12)。

5.如权利要求1-4中任一项所述的斜盘导杆式无级变速器，其特征在于：所述主动机构中的斜盘(12)为一平板，平板的几何中心在输出轴(2)的轴线上，沿平板几何对称轴设置一个可使平板围绕与输出轴(2)垂直的方向转动的转轴(11)，在离转轴(11)远处设置一个连杆(9)与平板铰接，连杆(9)的另一端与螺母(10)铰接，螺母(10)啮合在带有摇把的螺杆(8)上。

6.如权利要求5所述的斜盘导杆式无级变速器，其特征在于：所述输出机构由输出轴(2)、大斜齿轮(3)、单向超越离合器(14)构成，其中，大斜齿轮(3)用键与输出轴(2)联接，同时用单向超越离合器(14)与箱体(15)联接。

7.如权利要求6所述的斜盘导杆式无级变速器，其特征在于：所述主动机构中的斜盘(12)盘面上覆有摩擦系数小的耐磨材料。

8.如权利要求7所述的斜盘导杆式无级变速器，其特征在于：所述耐磨材料为尼龙垫片。

9.如权利要求6所述的斜盘导杆式无级变速器，其特征在于：所述主动机构中的导杆在与斜盘(12)接触的端部安装有滚轴。

10.如权利要求6所述的斜盘导杆式无级变速器，其特征在于：在斜盘(12)上方的箱体上设有油孔。

Images