CN102537266A

CN102537266A - 摇杆式无级变速器

Info

Publication number: CN102537266A
Application number: CN2012100430922A
Authority: CN
Inventors: 李冰梅; 秦宇
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明所述的摇杆式无级变速器，涉及一种车辆用机械无级变速箱。其结构为在圆柱凸轮的两侧对称依次装有滑块Ⅰ、滑道Ⅰ、摇杆、滑块Ⅱ、滑道Ⅱ、连杆、齿条、直齿轮及单向轴承；滑块Ⅰ装在滑道Ⅰ上，滑块Ⅰ一侧的滚子装入到圆柱凸轮的滑道内，另一侧的滚子嵌入摇杆的滑槽内；滑块Ⅱ装在滑道Ⅱ上，滑块Ⅱ一侧的滚子嵌入摇杆的滑槽内，另一侧与连杆底部活接；连杆通过齿条托槽与齿条相连接，齿条与直齿轮相啮合；直齿轮内装有单向轴承；在两个单向轴承之间装有齿轮轴，在齿轮轴的中部装有锥齿轮Ⅰ，接锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ相啮合，锥齿轮Ⅱ上装有动力输出轴；两个相对的摇杆前端有摇杆轴相连。圆柱凸轮的底部装有动力输入轴。

Description

摇杆式无级变速器

技术领域

本发明所述的摇杆式无级变速器，涉及一种车辆用机械无级变速箱。

背景技术

在日常生活和生产中变速箱的应用是非常广泛的，尤其在汽车行业。纯机械的变速箱目前常用有手动、自动、手自一体、无级变速几种，手动式变速器操作繁琐且不能连续变速；自动、手自一体虽然可以解决频繁换档的麻烦，操作轻松自如，但自动换挡时对发动机和传动系统的冲击是不可避免的，并且传动比只能在几个固定值之中选择，变速过程不连续；在这种情况下产生的CVT无级变速技术虽然克服了变速不连续的缺点，但是CVT技术却不得不依靠摩擦力传动，这必然使得CVT的应用有很大局限性。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的摇杆式无级变速器，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的摇杆式无级变速器，用以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

本发明所述的摇杆式无级变速器；其特征在于在圆柱凸轮的两侧对称依次装有滑块Ⅰ、滑道Ⅰ、摇杆、滑块Ⅱ、滑道Ⅱ、连杆、齿条、直齿轮及单向轴承；滑块Ⅰ装在滑道Ⅰ上，滑块Ⅰ一侧的滚子装入到圆柱凸轮的滑道内，另一侧的滚子嵌入摇杆的滑槽内；滑块Ⅱ装在滑道Ⅱ上，滑块Ⅱ一侧的滚子嵌入摇杆的滑槽内，另一侧与连杆底部活接；连杆通过齿条托槽与齿条相连接，齿条与直齿轮相啮合；直齿轮内装有单向轴承；在两个单向轴承之间装有齿轮轴，在齿轮轴的中部装有锥齿轮Ⅰ，接锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ相啮合，锥齿轮Ⅱ上装有动力输出轴；两个相对的摇杆前端有摇杆轴相连。圆柱凸轮的底部装有动力输入轴。

本发明所述的圆柱凸轮上的滑道为绕圆柱凸轮圆周的螺旋封闭曲线滑道。

本发明所述的滑道Ⅱ的两端装有丝杠。

本发明所述的滑道Ⅰ与滑道Ⅱ的位置是平行的。

本发明所述的滑块Ⅰ与滑块Ⅱ的速度之比等于滑道Ⅰ、滑道Ⅱ与摇杆轴的距离之比，当滑块Ⅱ随着滑道Ⅱ升高时，传动比增大；当滑块Ⅱ随着滑道Ⅱ降低时，传动比减小。

本发明的工作过程是这样实现的：

动力输入轴的转动带动圆柱凸轮的转动，滑块Ⅰ上有滚子嵌入圆柱凸轮的滑槽内，因而圆柱凸轮在转动时带动滑块Ⅰ运动，使滑块Ⅰ在滑道Ⅰ上直线往复运动，滑块Ⅰ在直线往复运动时通过嵌入摇杆滑槽中的滚子带动摇杆往复摆动，滑块Ⅱ上有滚子嵌入摇杆滑槽内，因而摇杆在往复摆动时会带动滑块Ⅱ运动，使滑块Ⅱ在滑道Ⅱ上往复直线运动，滑块Ⅱ通过连杆及齿条托槽与齿条连接，使滑块Ⅱ的往复直线运动传递给齿条，齿条与直齿轮相啮合，当齿条往复运动时将带动直齿轮反复转动，由于直齿轮与齿轮轴之间安装了单向轴承，当直齿轮顺时针转动时，带动齿轮轴顺时针转动，当直齿轮逆时针转动时单向轴承脱离，无法带动齿轮轴的转动，由于整个机构是对称的，一侧的直齿轮逆转无法带动齿轮轴转动时，另外一侧的直齿轮可以带动齿轮轴继续顺时针转动，于是齿轮轴可以不间断的顺时针转动，并通过锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ及动力输出轴将动力传出。

另外注意：

1、传动比的调节依赖于改变滑道Ⅱ的高度。滑道Ⅰ与滑道Ⅱ是平行的，由于滑块Ⅰ与滑块Ⅱ的运动同时受摇杆限制，从而可得滑块Ⅰ、滑块Ⅱ的速度之比等于滑道Ⅰ、滑道Ⅱ与摇杆轴的距离之比。

2、在整个机构的运动过程中，两侧的直齿轮实际上是交替运动，直齿轮与齿轮轴之间通过单向轴承创造了超越链接，可将机构两侧直齿轮传递来的交替间歇运动整合成齿轮轴的匀速转动。

3、圆柱凸轮的滑槽有一半为螺旋线，可以驱动两侧滑块Ⅰ交替做匀速直线运动。这样的设计可以保证当“动力输入轴”的运动为匀速的转动时，“动力输出轴”的运动也为匀速的转动。

摇杆式无级变速器的变速方法：

滑道Ⅱ的高度可通过丝杠调节，由于滑块Ⅰ、滑块Ⅱ的速度之比等于滑道Ⅰ、滑道Ⅱ与摇杆轴的距离之比，所以当滑块Ⅱ随着滑道Ⅱ升高时，传动比增大；当滑块Ⅱ随着滑道Ⅱ降低时，传动比减小。滑道Ⅱ两端与丝杠相配合，四条丝杠同步转动带动滑道Ⅱ上下平移。丝杠的同步转动可通过多种方式实现，由于不涉及摇杆式无级变速器的基本变速原理，所以在此不进行说明。

摇杆式无级变速器瞬时传动比恒定的原因：

当给予动力输入轴一个速度，则滑块Ⅰ受凸轮的驱动做直线往复运动，如果输入的角速度恒定，则：

当滑块Ⅰ经过圆柱凸轮滑槽的螺旋线段时：

滑块Ⅰ将做匀速直线运动，从而滑块Ⅱ做匀速直线运动并与滑块Ⅰ的速度成一定比例。滑块Ⅱ通过连杆将匀速直线运动传递给齿条，齿条带动直齿轮做匀速转动，此时的转动方向上单向轴承逆止，将动力传递到齿轮轴并通过锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ及动力输出轴将动力最终传出。在凸轮的螺旋线滑槽与滑块Ⅰ的滚子接触的这180°内动力输出轴的速度一定是均匀的。

当滑块Ⅰ经过圆柱凸轮滑槽的回程时：

滑块Ⅰ、滑块Ⅱ、齿条、直齿轮、都将反向运动，从而单向轴承脱离使得动力经过单向轴承时不会继续传递，而当这时圆柱凸轮另外一侧的对称的滑块Ⅰ正好重复滑块Ⅰ在上一自然段中的运动，使得锥齿轮Ⅰ，锥齿轮Ⅱ受另外对称结构的驱动继续运动下去，于是在圆柱凸轮的整周运动之中动力传递连续，圆柱凸轮两侧的结构对称，交替进行驱动，从而保证最终输出的运动为连续的匀速直线运动。

本发明应用摇杆上各点速率不同的现象实现了无级变速，并通过一系列的动力传递机构保证了动力传递平稳，可靠，均匀。动力的传递在整个过程中是刚性的(传动结构中的单向轴承依据种类的不同有可能依靠自锁传动)，因而本发明设计实现了不依赖摩擦力传动的机械式无级变速(即使单向轴承中应用摩擦力传动也是自锁摩擦，不会发生打滑现象)，本发明打破了传统机械式无级变速器依靠摩擦力传动的现状，区别于传统无级变速器的特点是传输大扭矩动力时不会因摩擦力不足而打滑，从而动力传递更加可靠。

本发明的优点是显而易见的，主要表现在：

1、本发明动力刚性传递的无级变速方法不但保证了大扭矩动力传输的可靠性，更消除了突然改变传动比时对发动时的瞬间冲击，可以起到保护发动机和动力传递系统的作用。

2、本发明相对于传统变速器可以轻易实现大传动比的输出，这就可以使得使用了本发明的汽车或者其它机械的的启动过程更加平顺，启动时的动力更加强悍。

3、相对于传统CVT技术，本发明未使用相对容易磨损的钢带、钢链、摩擦轮、摩擦片等靠摩擦传递动力的结构，因而摇杆式无级变速器的耐用程度相对较高，长时间使用时相对更为可靠。

4、本发明作为汽车动力传递和变速装置，不需要配合动力传递效率较低的液力耦合器使用，从而在一定程度上达到节油的目的。

5、本发明改良方法很多，配合实际应用环境进行优化后会有广阔的市场前景。新颖的变速原理，独特的变速结构将使摇杆式无级变速器成为无级变速市场的一支新军。

6、本发明的结构经过改造后可配合活塞式发动机构成节省空间的变速一体式发动机。方法为去掉凸轮结构并保留对称结构中的一侧，然后将活塞式发动机的往复运动直接传递给摇杆，再通过超越结构对动力进行输出，整个结构简洁高效，势必有很广泛的应用前景。

本发明具有结构新颖、简单、加工方便、节省材料、降低成本、抗磨损、安全可靠等优点，其大批量投入市场必将产生积极的社会效益和显著的经济效益。

附图说明

本发明共有3幅附图，其中：

附图1为本实用新型主视图；

附图2为图1的俯视图；

附图3为本实用新型的立体图。

在图中：1、动力输入轴 2、圆柱凸轮 3、滑道 4、滑槽 5、摇杆 6、摇杆轴 7、锥齿轮Ⅰ 8、锥齿轮Ⅱ 9、动力输出轴 10、直齿轮 11、单向轴承 12、齿轮轴 13、齿条 14、齿条托槽 15、连杆 16、滑块Ⅱ 17、滑道Ⅱ 18、滑块Ⅰ 19、滑道Ⅰ 20、丝杠。

具体实施方式

本发明的具体实施例如附图所示，其结构在于在圆柱凸轮2的两侧对称依次装有滑块Ⅰ18、滑道Ⅰ19、摇杆5、滑块Ⅱ滑块Ⅰ18装在滑道Ⅰ19上，滑块Ⅰ18一侧的滚子装入到圆柱凸轮2的滑道3内，另一侧的滚子嵌入摇杆5的滑槽4内；滑块Ⅱ16装在滑道Ⅱ17上，滑块Ⅱ16一侧的滚子嵌入摇杆5的滑槽4内，另一侧与连杆15底部活接；连杆15通过齿条托槽14与齿条13相连接，齿条13与直齿轮10相啮合；直齿轮10内装有单向轴承11；在两个单向轴承11之间装有齿轮轴12，在齿轮轴12的中部装有锥齿轮Ⅰ7，接锥齿轮Ⅰ7与锥齿轮Ⅱ8相啮合；锥齿轮Ⅱ8上装有动力输出轴9。

两个相对的摇杆5前端有摇杆轴6相连。圆柱凸轮2的底部装有动力输入轴1。

圆柱凸轮2上的滑道3为绕圆柱凸轮2圆周的螺旋封闭曲线滑道。

滑道Ⅱ17的两端装有丝杠20。

滑道Ⅰ19与滑道Ⅱ17的位置是平行的。

滑块Ⅰ18与滑块Ⅱ16的速度之比等于滑道Ⅰ19、滑道Ⅱ17与摇杆轴6的距离之比，当滑块Ⅱ16随着滑道Ⅱ17升高时，传动比增大；当滑块Ⅱ16随着滑道Ⅱ17降低时，传动比减小。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种摇杆式无级变速器；其特征在于在圆柱凸轮(2)的两侧对称依次装有滑块Ⅰ(18)、滑道Ⅰ(19)、摇杆(5)、滑块Ⅱ(16)、滑道Ⅱ(17)、连杆(15)、齿条(13)、直齿轮(10)及单向轴承(11)；滑块Ⅰ(18)装在滑道Ⅰ(19)上，滑块Ⅰ(18)一侧的滚子装入到圆柱凸轮(2)的滑道(3)内，另一侧的滚子嵌入摇杆(5)的滑槽(4)内；滑块Ⅱ(16)装在滑道Ⅱ(17)上，滑块Ⅱ(16)一侧的滚子嵌入摇杆(5)的滑槽(4)内，另一侧与连杆(15)底部活接；连杆(15)通过齿条托槽(14)与齿条(13)相连接，齿条(13)与直齿轮(10)相啮合；直齿轮(10)内装有单向轴承(11)；在两个单向轴承(11)之间装有齿轮轴(12)，在齿轮轴(12)的中部装有锥齿轮Ⅰ(7)，接锥齿轮Ⅰ(7)与锥齿轮Ⅱ(8)相啮合，锥齿轮Ⅱ(8)上装有动力输出轴(9)；两个相对的摇杆(5)前端有摇杆轴(6)相连；圆柱凸轮(2)的底部装有动力输入轴(1)。

2.根据权利要求Ⅰ所述的摇杆式无级变速器，其特征在于所述的圆柱凸轮(2)上的滑道(3)为绕圆柱凸轮(2)圆周的螺旋封闭曲线滑道。

3.根据权利要求Ⅰ所述的摇杆式无级变速器，其特征在于所述的滑道Ⅱ(17)的两端装有丝杠(20)。

4.根据权利要求Ⅰ所述的摇杆式无级变速器，其特征在于所述的滑道Ⅰ(19)与滑道Ⅱ(17)的位置是平行的。

5.根据权利要求Ⅰ所述的摇杆式无级变速器，其特征在于所述的滑块Ⅰ(18)与滑块Ⅱ(16)的速度之比等于滑道Ⅰ(19)、滑道Ⅱ(17)与摇杆轴(6)的距离之比，当滑块Ⅱ(16)随着滑道Ⅱ(17)升高时，传动比增大；当滑块Ⅱ(16)随着滑道Ⅱ(17)降低时，传动比减小。