CN102606692A - 一种变速装置 - Google Patents

Abstract

一种变速装置，包含输入变径轮（4）、输出变径轮（8），中间传动体（1），其特征在于中间传动体（1）是带有滚子或滑块作为传动单元（2）的封闭循环传动轨道，或是带有链销作为传动单元（2）的传动链条；输入变径轮（4）、输出变径轮（8）上有导轨（9）来引导啮合模块（6）的移动来改变工作半径；输入变径轮（4）通过啮合模块（6）把动力沿着传动单元（2）队列传递给输出变径轮（8）；啮合模块（6）的滑块（6）和活动齿（5）可以周向相对移动来微调齿距，从而实现齿传动无级变速功能。

Description

一种变速装置

技术领域

本发明提供一种与工业机械、交通工具领域相关的变速装置。

背景技术

无级变速机构种类繁多，其主要原理是连续变换传动轮的工作半径，这一点采用锥轮就比较容易实现，而锥轮之间采用摩擦传动形式比较方便，所以锥轮摩擦传动成了一种最常用的无级变速结构形式，但摩擦传动存在组件容易磨损、发热、打滑、效率低等问题。齿传动没有摩擦传动的这些问题，但传动齿一般有固定的齿距，很难在连续变换工作半径的锥轮上应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种变速装置，填补“齿传动式”无级变速器和近似无级变速器的空白，克服“锥轮摩擦传动式”无级变速装置摩擦组件磨损快、发热、打滑、效率低等问题。本发明包括输入变径轮（4）、输出变径轮（8），中间传动体（1），其特征在于中间传动体（1）是带有滚子或滑块作为传动单元（2）的封闭循环传动轨道，或是带有链销作为传动单元（2）的传动链条；输入变径轮（4）、输出变径轮（8）上有导轨（9）来引导啮合模块（6）的移动来改变工作半径；输入变径轮（4）通过啮合模块（6）把动力沿着传动单元（2）队列传递给输出变径轮（8）。

本发明的活动齿（5）与滑块（6）之间可以周向相对移动，由工况自锁装置（10）、空载复位装置（11）来调节活动齿（5）与滑块（6）之间的相对位置。

本发明的活动齿（5）与滑块（6）之间可以径向相对移动，由弹簧（14）或磁力装置来向外压紧活动齿（5）。

本发明的变径轮（4、8）采用单锥轮结构形式，实施变速时，通过调整啮合模块（6）与变径轮（4、8）的相对位置来改变工作直径；或者，变径轮（4、8）采用两个锥面相向的锥盘组合结构形式，实施变速时，两个锥盘的距离和啮合模块（6）的径向位置同步改变；或者，变径轮（4、8）采用两个平盘固定连接的结构形式，实施变速时，通过转动丝杠（15）来调整啮合模块（6）的径向位置。

本发明的传动轨道内壁有滚珠或滚柱来减少运动阻力（17）。

与“锥轮摩擦传动式”无级变速装置相比较，本发明采用齿传动代替摩擦传动，有利于提高传动效率和减轻传动部件磨损快的问题，也避免了打滑现象，更容易实现大功率传动。

附图说明

图1是整体装置主视图和俯视图；

图2是链条传动变速装置结构图；

图3是有级变速装置的滑块结构图；

图4是近似无级变速装置的滑块结构图；

图5是双锥盘变径轮的变速装置；

图6是双平盘变径轮的变速装置；

图7是轨道内部结构图。

具体实施方式

参照图1整体装置主视图和俯视图，输入轴3与输出轴7平行放置，分别与锥面朝向相反的输入变径轮4和输出变径轮8连接；输入变径轮4和输出变径轮8的锥面上分别均匀分布若干条沿母线方向的导轨9；滑块6可以顺着导轨9滑动，由此改变径向位置；滑块6上装载活动齿5；传动轨道1是一条长圆形的封闭循环轨道，里边布满可以在轨道里滚动或滑动的传动单元2，可以是滚珠、滚柱、“工”字形滚子，也可以是滑块，它们的缝隙可以与活动齿5啮合；传动单元2的朝向轴心方向的部位是光滑的弧面，在啮合过程中，活动齿5的齿尖可以顺着弧面滑进正确的啮合位置；在工作状态下，输入变径轮4把动力顺着传动单元2的队列传递给输出变径轮8。如图2所示的实施例所示，传动轨道1可以用链条18代替，链销20相当于传动轨道1里边的传动单元2，变径轮采用图4所示的双锥盘组合的结构形式，为了传动更加平稳，可以采取张紧轮19把链条18绷紧。

如图3无级变速装置的滑块结构图所示，活动齿5受到的载荷F来自右边，其在左边的极限位置为初始位置，每一次啮合调整都从初始位置开始，进入正确啮合位置后再进行传动，离开啮合区域后自动回到初始位置等待下一轮调整。实现这一调整过程的原理是——逆止滑块10与复位滑块11分别与活动齿5的左侧和右侧接触，它们通过杠杆12连接，杠杆的支点13设置在滑块6或者活动齿5上，逆止滑块10和复位滑块11可以在杠杆12上滑动；逆止滑块10与它左右两侧的接触面的静摩擦系数大于这两个接触面的夹角的正切值，当逆止滑块10受到这两个接触面的挤压时产生摩擦自锁；与逆止滑块10的情况相反，复位滑块11与它左右两侧的接触面的静摩擦系数小于这两个接触面的夹角的正切值，当复位滑块11受到这两个接触面的挤压时不产生摩擦自锁；支点13的位置、逆止滑块10与复位滑块11重量的配置满足当变径轮旋转时，在离心力作用下，复位滑块11的力矩总是比逆止滑块10的力矩大，这个杠杆系统有绕支点13逆时针旋转的趋势，其导致的结果是——当活动齿5进入啮合区域，如果遇到在传动单元2的挤压下离开初始位置这一情形，会克服复位滑块11的离心力并把它向下推动，带动杠杆12把逆止滑块10向上推动，逆止滑块10向上移动的过程中与活动齿5保持接触；活动齿5到达正确啮合位置后开始承受载荷，在力F的作用下会有向初始位置移动的趋势，但因逆止滑块10产生摩擦自锁而使移动受阻，并且因为活动齿5对逆止滑块10的压力很大，逆止滑块10和复位滑块11的离心力矩之差不足以把逆止滑块10往下推动；当活动齿5离开啮合区而载荷消失，其对逆止滑块10的巨大压力也随之消失，复位滑块11在离心力的作用下往上移，逆止滑块10在杠杆作用下会向下移动让出上面的空间，而与此同时，活动齿5也被复位滑块11顺利推向初始位置。除了离心力，也可以采用弹簧、磁力装置对复位滑块11施加复位力。以转动的方向作为参照，在输入变径轮上，逆止滑块10和复位滑块11的位置关系是“复位滑块11在前，逆止滑块10在后”，而在输出变径轮上的这个位置关系正好相反。

如图4有级变速装置的滑块结构图所示，活动齿5接触传动的一侧是直边，其与滑块6可以径向相对移动，靠弹簧14来向外压紧，考虑到弹簧寿命有限，可以采用磁力装置代替。传动单元2是“工”字形阶梯滚子，啮合部位有较大的缝隙，活动齿5在一定的角度范围内可以在齿顶高过传动单元2中心的位置进行传动，这时候载荷的径向分力为零。活动齿5的另一侧为斜边或圆弧，换挡的时候活动齿5因直边的存在只能通过往后撤来改变齿距，传动单元2对斜边的压力迫使活动齿5向轴心方向回缩，压力撤销后再弹出来。为了让所有的活动齿5都处在正确啮合位置，每一档位的齿距都是传动单元2径向尺寸的整数倍，相邻两个档位的齿距只相差一个传动单元2的径向尺寸。假设传动单元2的径向尺寸为A，每个变径轮齿数为N，其最大周长和最小周长分别是C1和C2，那么，档位数M =（C1-C2）/（N*A），在整体装置尺寸、材料强度等约束条件下，增加C1-C2的值而减小N*A的值，就可以得到更多的档位，档位越多，其特性就越接近无级变速。

图1所示的实施例中，变径轮采用锥度较小的单个长锥结构形式，实施变速的时候，顺着导轨9移动滑块6就可以调整工作直径。变径轮的也可以采取图5所示的双锥盘组合结构形式、图6所示的双平盘组合结构形式。参照图5，输入变径轮4、输出变径轮8分别有两个活动连接的锥盘，锥盘上有均匀分布的导轨9，其作用是引导滑块6的移动，同时也把滑块6约束在当前的径向位置；滑块6上边装载活动齿5；实施变速的时候通过调整同组锥盘的距离来获得不同的工作直径。参照图6，输入变径轮4、输出变径轮8分别有两个固定连接的平盘，平盘4上有均匀分布的导轨9和丝杠15；滑块6上边装载活动齿5；丝杠15固定平盘4上，与滑块6和驱动动装置16连接；实施变速的时候，通过驱动装置16驱动丝杠15正转或反转，由此调节滑块6的径向位置。

如图7所示，为了减少摩擦，进一步提高传动效率，在传动轨道1内壁安装微型滚珠17，也可以采用滚珠代替。

Claims (5)

1.一种变速装置，包含输入变径轮（4）、输出变径轮（8），中间传动体（1），其特征在于中间传动体（1）是带有滚子或滑块作为传动单元（2）的封闭循环传动轨道，或是带有链销作为传动单元（2）的传动链条；输入变径轮（4）、输出变径轮（8）上有导轨（9）来引导啮合模块（6）的移动来改变工作半径；输入变径轮（4）通过啮合模块（6）把动力沿着传动单元（2）队列传递给输出变径轮（8）。

2.根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于活动齿（5）与滑块（6）之间可以周向相对移动，由工况自锁装置（10）、空载复位装置（11）来调节活动齿（5）与滑块（6）之间的相对位置。

3.根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于活动齿（5）与滑块（6）之间可以径向相对移动，由弹簧（14）或磁力装置来向外压紧活动齿（5）。

4.根据权利要求2或3所述的变速装置，其特征在于变径轮（4、8）采用单锥轮结构形式，实施变速时，通过调整啮合模块（6）与变径轮（4、8）的相对位置来改变工作直径；或者，变径轮（4、8）采用两个锥面相向的锥盘组合结构形式，实施变速时，两个锥盘的距离和啮合模块（6）的径向位置同步改变；或者，变径轮（4、8）采用两个平盘固定连接的结构形式，实施变速时，通过转动丝杠（15）来调整啮合模块（6）的径向位置。

5.根据权利要求4所述的变速装置，其特征在于传动轨道内壁有滚珠或滚柱来减少运动阻力（17）。

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