CN101696721B - 斜盘导杆转动式无级变速器 - Google Patents

斜盘导杆转动式无级变速器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种斜盘导杆转动式无级变速器，属于机械式变速器技术领域。按照本发明，斜盘转动式无级变速器，由主动机构、输出机构、箱体(24)组成，所述主动机构由倾斜度可调且可转动的斜盘(9)和至少三个平行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(13)，另一端顶在斜盘(9)盘面上，并可在斜盘(9)盘面滑动；所述输出机构由单向转动的输出轴(16)和套固在输出轴(16)上与主动机构中斜齿轮(13)啮合的大斜齿轮(14)构成。本变速器输出平稳且体积小，而且输入轴与输出轴的轴线可以重合，可成为同轴式无级变速器。另外，本变速器最低转速可以为零。

Description

斜盘导杆转动式无级变速器
技术领域
本发明涉及一种斜盘导杆转动式无级变速器，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：斜盘转动式无级变速器，由主动机构、输出机构、箱体组成，所述主动机构由倾斜度可调且可转动的斜盘和至少三个平行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。 
在箱体设置一个导杆固定支座，导杆固定支座中等角设置三个以上平行的花键孔，花键孔内放置导杆，导杆带有外花键，可以在导杆固定支座的花键孔内左右移动，花键孔内安装有弹簧，弹簧使导杆的一端始终有顶向斜盘的趋势，导杆的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，因而斜齿轮只能相对于导杆作单向的转动，所有导杆上的斜齿轮都同时与输出机构中的大斜齿轮啮合。 
一个可主动转动的输入轴的一端带有环形凹槽，另一端设有径向的销孔，且在输入轴1内轴向开有内孔，孔内安装有螺母，螺母与深入到内孔中的螺杆旋合，通过转动螺杆使螺母可以在内孔中轴向移动，并且在螺母的移动范围内的输入轴上开轴向的透槽，螺杆的另一端由端盖支承，螺杆的伸出端与套在输入轴1端部的转速调节套筒用键固定联接，在转速调节套筒的筒口处，安装有紧定螺钉，紧定螺钉的底端嵌入到输入轴端部的凹槽内，并且调节套筒伸于箱体之外；设置一个与输入轴呈加持状态的连杆，连杆的一端用销轴穿过输入轴的透槽与螺母铰接，连杆的另一端与斜盘铰接，该斜盘设有大于输入轴轴径的孔，并使斜盘套于输入轴上，斜盘的背面在孔的两边设平行的双耳销座，双耳销座上设两对横向的销孔，其中销孔在孔的径向线上，与输入轴一端的销孔相对，并用销轴将斜盘和输入轴铰接，而销孔与连杆通过销轴铰接。 
变速器的输入轴通过轴上的轴台和挡片呈可旋转状夹持在箱体上，通过键在外力矩作用在旋转。输出轴也呈可旋转状安置在箱体上，输出轴与固套在输出轴上的大斜齿轮构成变速器的输出机构。 
另外，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。 
与现有的无级变速器相比，本发明具有以下优点： 
1)通过调节斜盘的倾斜度可以手动节导杆的行程大小，从而实现调速。 
由于导杆的行程可以是零，所以最低转速可以为零； 
2)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。 
3)输入轴与输出轴的轴线可以重合，可成为同轴式无级变速器。 
附图说明
图1为按照本发明的斜盘导杆转动式无级变速器的一最佳实施例的结构示意图； 
图2为图1的俯视向结构示意图； 
图3为图1的A-A向结构示意图； 
图4为图1的B-B向结构示意图； 
图5为图1的D-D向结构示意图； 
图6为图5的俯视向结构示意图。 
图中：1、输入轴，2、螺母，3、螺杆，4、端盖，5、调节套筒，6、键，7、紧定螺钉，8、连杆，9、斜盘，10、导杆，11、导杆固定支座，12、弹簧，13、斜齿轮，14、大斜齿轮，15、键，16、输出轴，17、销轴，18、销孔，19、销孔，20、透槽，21、轴台，22、挡片，23、键，24、箱体，25、轴碗，26、双耳销座。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明： 
图1和图2所示，输入轴1和输出轴16在同一轴线上，分别呈旋转状安置在箱体24上。输入轴1通过轴上的轴台21和挡片22夹持在箱体24上；输出轴16通过箱体24上的轴碗25安置在箱体24上。 
输入轴1内开有内孔，孔内安装有螺母2，并且嵌有螺杆3，螺母2与螺杆3旋合，螺杆3的另一端伸出输入轴1，由端盖4支承，螺杆3的伸出端与转速调节套筒5联接，该联接是由键6实现的。在转速调节套筒5的筒口处，安装有紧定螺钉7，紧定螺钉7的底端嵌入输入轴1右端的凹槽内。转动转速调节套筒5，就可以使螺杆3转动，从而带动螺母2在输入轴1的孔内左右移动。在螺母2的移动范围内，将输入轴1在轴向开透槽20。设一个由两片两端带有销孔的条状板构成的连杆8，在连杆8的一端将输入轴1夹于中间，并用两个销轴17穿过连杆8端部的一对销孔和输入轴1的透槽20将连杆8与螺母2铰接。连杆8的另一端与斜盘9铰接。斜盘9的形状如图5、6所示，斜盘9的形状是中心带有孔的圆盘，斜盘9通过孔套在输入轴1上，孔的直径要大于输入轴1的直径，使斜盘9可以在垂直于轴线的方向有一定的转动范围。圆盘的背面，在孔的两侧设有双耳销座26，双耳销座的横向设有两对销孔18和19， 其中销孔19在孔的径向线上，并用销轴与输入轴1铰接(输入轴1径向也设销孔)；销孔18与连杆8用销轴铰接。当螺母2左右移动时，就可以通过连杆8使斜盘9的倾角发生改变。斜盘9的一个极限位置是与输入轴1的轴线垂直。 
本发明中导杆10的数量要大于或等于3，本实施例中的导杆数量是4。图1中，导杆10的外圆上的一部分带有外花键，导杆10可以在导杆固定支座11的花键孔内左右移动，花键孔内安装有弹簧12，弹簧12使导杆10始终有向右移动的趋势。 
导杆10的右端与斜盘9接触，左端安装有斜齿轮13，斜齿轮13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13固定联接，内圈与导杆10固定联接，因而斜齿轮13只能相对于导杆10作单向的转动，如图3中的n13所示的方向。导杆10在孔内只能左右移动，不能转动，因而斜齿轮13也跟随导杆10左右移动。这些斜齿轮13都同时与大斜齿轮14啮合。大斜齿轮14用键15与输出轴16联接， 
输出轴16的两端支承在箱体24上，其只能相对于箱体作单向转动，如图4中n16所示的方向。 
本无级变速器的工作原理如下：变速器转动之前，先转动转速调节套筒5，使螺杆3转动，从而带动螺母2在输入轴1的孔内左右移动。连杆8带动斜盘9上绕销轴转动，从而调整好斜盘9的倾角。 
输入轴1依靠轴上的键23接收外界的力矩而转动，同时带动斜盘9转动，斜盘9推动图1中上面的导杆10向左移动，而下面的导杆在弹簧12的作用下向右移动。当斜盘9从图1所示位置转过半周时，上述两个导杆又向相反的方向移动。由于导杆的外圆与导杆固定支座11采用花键联接，所以导杆在左右移动时，不会绕自己的轴线转动。而导杆10左端固定安装的斜齿轮13始终与大斜齿轮14保持一定程度的啮合状态。当导杆10向左移动时，也带动斜齿轮13从大斜齿轮14的右边在保持啮合的状态下，移动到大斜齿轮14的左边(工作行程)。由于斜齿轮13不转，故大斜齿轮14必然转过一个相应的角度 
Figure G2009102104822D00041
当斜齿轮13从大斜齿轮14的左边向大斜齿轮14的右边移动时(回程)，由于斜齿轮13内安装有单向超越离合器，故斜齿轮13此时可以绕导杆10的轴线转动。斜盘9转一周，斜齿轮13左右移动一个循环。 
由于在导杆固定支座11的圆周上均匀布置了3个以上的导杆10及斜齿轮13，故在任意时刻，总会至少有一个斜齿轮13处在工作行程中，因而大斜齿轮14会连续的转动。当导杆固定支座11的圆周上均匀布置的导杆10及斜齿轮13越多，则大斜齿轮14的转速脉动(波动)度越小。 

Claims (14)

1.斜盘导杆转动式无级变速器，由可主动转动的输入轴(1)、主动机构、输出机构、箱体(24)组成，其特征在于：所述主动机构由倾斜度可调且可转动的斜盘(9)和至少三个平行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(13)，另一端顶在斜盘(9)盘面上，并可在斜盘(9)盘面滑动；所述输出机构由单向转动的输出轴(16)和固套在输出轴(16)上与主动机构中斜齿轮(13)啮合的大斜齿轮(14)构成；在箱体(24)内设置一个导杆固定支座(11)，导杆固定支座(11)中等角设置至少三个平行的花键孔，花键孔内设置导杆(10)，导杆(10)带有外花键，可以在导杆固定支座(11)的花键孔内左右移动，花键孔内安装有弹簧(12)，弹簧(12)使导杆(10)的一端始终有顶向斜盘(9)的趋势，导杆(10)的另一端安装有斜齿轮(13)，斜齿轮(13)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(13)固定联接，内圈与导杆(10)固定联接，因而斜齿轮(13)只能相对于导杆(10)作单向的转动，所有导杆上的斜齿轮(13)都同时与输出机构中的大斜齿轮(14)啮合；输入轴(1)的一端带有环形凹槽，另一端设有径向的销孔，且在输入轴(1)内轴向开有内孔，孔内安装有螺母(2)，螺母(2)与深入到内孔中的螺杆(3)旋合，通过转动螺杆(3)使螺母(2)可以在内孔中轴向移动，并且在螺母(2)的移动范围内的输入轴(1)上开轴向的透槽(20)，螺杆(3)的另一端由端盖(4)支承，螺杆(3)的伸出端与套在输入轴(1)端部的转速调节套筒(5)固定联接，在转速调节套筒(5)的筒口处安装有紧定螺钉(7)，紧定螺钉(7)的底端嵌入到输入轴端部的凹槽内，并且调节套筒(5)伸于箱体之外；设置一个与输入轴(1)呈夹持状态的连杆(8)，连杆(8)的一端用销轴(17)穿过输入轴(1)的透槽(20)与螺母(2)铰接，连杆(8)的另一端与斜盘(9)铰接，该斜盘(9)设有大于输入轴(1)轴径的孔，并使斜盘(9)套于输入轴(1)上，斜盘(9)的背面在孔的两边设平行的双耳销座(26)，双耳销座上设两对横向的销孔(18、19)，其中在孔的径向线上的一对销孔与输入轴(1)一端的销孔相对，并用销轴将斜盘(9)和输入轴(1)铰接，而另一对销孔与连杆(8)通过销轴铰接；主动机构和输出机构的转动轴线在同一直线上。
2.如权利要求1所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述螺杆(3)与调节套筒(5)用键(6)联接。
3.如权利要求1或2所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：输入轴(1)通过轴上的轴台(21)和挡片(22)呈可旋转状夹持在箱体(24)上。
4.如权利要求1或2中任一项所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述输出轴(16)呈可旋转装设置在箱体(24)上。
5.如权利要求3所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述输出轴(16)呈可旋转装设置在箱体(24)上。
6.如权利要求4所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述大斜齿轮(14)与输出轴(16)用键(15)联接。
7.如权利要求5所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述大斜齿轮(14)与输出轴(16)用键(15)联接。
8.如权利要求4所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述主动机构中的斜盘(9)的盘面上覆有摩擦系数小的耐磨材料。
9.如权利要求5所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述主动机构中的斜盘(9)的盘面上覆有摩擦系数小的耐磨材料。
10.如权利要求8或9所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述耐磨材料为尼龙垫片。
11.如权利要求4所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述主动机构中的导杆在与斜盘(9)接触的端部安装有滚轴。
12.如权利要求5所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：所述主动机构中的导杆在与斜盘(9)接触的端部安装有滚轴。
13.如权利要求4所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：在斜盘(9)上方的箱体(24)上设有油孔。
14.如权利要求5所述的斜盘导杆转动式无级变速器，其特征在于：在斜盘(9)上方的箱体(24)上设有油孔。
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