CN105003610B - 一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于变速机构技术领域,公开了一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构，它包括变速箱体、球形腔壁、万向轴套、传动轴、液压缸、旋转杆、球形件、传动轴盘、球形件圆盘支撑、旋转轴等，万向轴套安装在球形腔体内部，可以使输入输出轴轴线不共线，使变速机构适用于输入输出轴非共线传动变速的情况，本设计中使用球形件与传动轴盘摩擦传动，球形件通过以转轴为中心转动一定角度来改变球形件外表面与传动轴盘的接触面，而不同的接触面，球形件接触面距离球形件旋转轴的径向距离不同，导致传动比不同，而又因为球面的连续变化，实现了无级变速。该机构设计简单，因为不使用齿轮，重量相对传统变速机构大大减轻，具有很好的市场前景。

Description

一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构

技术领域

本发明属于变速机构技术领域，尤其是涉及一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构。

背景技术

变速机构分为档位变速和无级变速两种，无级变速因为传动比可以连续变化的优点逐渐取代了档位变速，对于目前的变速机构对输入轴输出轴具有固定角度的要求，针对输入轴输出轴不稳定，有一定角度变化的情况下，直接使用传统变速机构的话会对变速机构有较大的影响，甚至损坏变速机构的传动部件。目前的解决方法是，需要额外加入万向节来匹配输入轴和输出轴的位置和角度，实现起来有一定的复杂性。本设计中使用球形件与传动轴盘摩擦传动，球形件通过以转轴为中心转动一定角度来改变球形件外表面与传动轴盘的接触面，而不同的接触面，球形件接触面距离球形件旋转轴的径向距离不同，导致传动比不同，而又因为球面的连续变化，实现了无级变速。该机构设计简单，对输入输出轴轴线角度要求的精度较低，且因为不使用齿轮，重量相对传统变速机构大大减轻，具有很好的市场前景。

发明内容

为解决现有技术的以上缺陷，本发明揭示一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构，它是采用以下技术方案来实现的。

一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构，其特征在于它包括变速箱体、球形腔壁、万向轴套、传动轴、旋转机构固定支撑、液压缸、单侧铰链、铰链固定盖、旋转杆、球形件、传动轴盘、双侧铰链、旋转杆旋转套、球形件圆盘支撑、球形件固定套、旋转杆固定环、旋转轴轴套、旋转轴，其中球形腔壁、万向轴套、传动轴、传动轴盘以变速箱体中心面为对称面对称分布；

对于对称面任意一侧的结构，上述球形腔壁为半球形腔壁，两个球形腔壁通过各自的球形腔壁圆环截面上圆环面安装在变速箱体的侧板开有圆口处的位置内外两侧上，两个球形腔壁和侧板圆口的圆柱面形成近似球形腔体；万向轴套内为中空圆柱体，外表面两端为圆柱面，中间段为球面，传动轴安装在万向轴套内圆柱面内，万向轴套通过中间段外球面与球形腔体内部内球面配合安装在球形腔体内部；传动轴一端接外设备，一端安装有传动转盘；万向轴套为一个球面可以在球形腔壁里万向滑动，因为此机构作用，变速机构允许一定的输入轴和输出轴的角度不稳定现象，即非共线现象；

上述圆盘支撑侧面与球形件固定套一端同轴固定连接，圆盘支撑外缘圆柱端面固定安装在球形件内表面，球形件固定套另一端安装在球形件内表面圆孔处；旋转杆安装在球形件固定套和圆盘支撑圆孔里，旋转杆固定环安装在旋转轴末端且在球形件固定套外侧；旋转杆套于旋转杆旋转套内，旋转轴固定在旋转杆旋转套侧面，且安装于旋转轴套内，旋转机构固定支撑一端固定在旋转轴套侧面上，另一端安装在箱体侧面；液压杆一端通过双侧铰链安装在箱体侧面，且在旋转轴套在箱体侧面投影点的偏下位置，另一端通过单侧铰链与旋转杆末端固定的铰链固定盖连接；上述旋转轴轴线需经过球形件球心。球形件圆盘支撑和球形件固定套与球形件组成一个旋转件，围绕旋转杆轴线转动，球形件圆盘支撑起到将球形件支撑到旋转杆上的作用，球形件固定套具有一定的长度，在随球形件转动过程中起一个稳定转动的目，防止球形件在转动过程中出现摆动的现象；旋转杆固定环安装在旋转轴末端且在球形件固定套外侧，起作用防止球形件从旋转杆一端脱落的作用；液压杆与旋转杆在其组成的平面内移动和转动，旋转杆围绕旋转轴转动。

作为本技术进一步改进，球形腔壁与万向轴套配合处有润滑系统，便于轴套在球形腔壁中万向微调，减低滑动转动的机械损耗，允许输入输出轴具有一定小角度偏差。

作为本技术进一步改进，传动轴盘与球形件接触摩擦表面采用摩擦系数高的材料，且具有一定的弹性，弹性材料的使用一方面为了增加球形件与传动盘的接触压力，另一方面为了抵消输入轴输出轴角度变化而引起的传动盘与球形件的间隙。当输入轴输出轴非共线度很大时，传动轴盘与球形件接触面可能脱离，所以此变速机构所允许的输入输出轴角度偏差很小，仅能允许小量的非共线度。

作为本技术进一步改进，旋转机构固定支撑为两次90度弯折而成，以保证与旋转杆较小间隙，在变速时，球形件随着旋转杆转动，在转动时球形件边缘可能会与旋转机构固定支撑干涉，而旋转机构支撑与旋转杆距离越小，干涉的可能性越小，所以本设计中固定支撑需要两次90度弯折。

作为本技术进一步改进，单侧铰链只有一侧支耳，靠近旋转机构固定支撑一侧没有支耳，因为固定支撑与旋转杆间隙很小，所以只能选用单侧支耳。

相比于传统的变速机构，本发明中，万向轴套安装在在球形腔体内部，可以使输入输出轴轴线不共线，使变速机构适用于输入输出轴非共线传动变速的情况，本设计中使用球形件与传动轴盘摩擦传动，球形件通过以转轴为中心转动一定角度来改变球形件外表面与传动轴盘的接触面，而不同的接触面，球形件接触面距离球形件旋转轴的径向距离不同，导致传动比不同，而又因为球面的连续变化，实现了无级变速。该机构设计简单，对输入输出轴轴线角度要求的精度较低，且因为不使用齿轮，重量相对传统变速机构大大减轻，具有很好的市场前景。

附图说明

图1是本发明整体外观图。

图2是带侧板的变速机构内部各部件示意图。

图3是不带侧板的变速机构内部各部件图。

图4是变速球形件示意图。

图5是变速球形件旋转机构示意图。

图6是旋转机构俯视图。

图7是旋转机构侧视图。

图8是带球形腔的侧板图。

图9是传动轴示意图。

图10是传动轴万向轴套示意图。

图11是旋转固定机构示意图。

图12是旋转执行件示意图。

图13是变速机构的变速实例示意图。

图中标号名称：1、变速箱体，2、球形腔壁，3、万向轴套，4、传动轴，5、旋转机构固定支撑，6、液压缸，7、单侧铰链，8、铰链固定盖，9、旋转杆，10、球形件，11、传动轴盘，12、双侧铰链，13、旋转杆旋转套，14、球形件圆盘支撑，15、球形件固定套，16、旋转杆固定环，17、旋转轴轴套，18、旋转轴，19、支耳。

具体实施方式

如图1-3所示，一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构，其特征在于它包括变速箱体、球形腔壁、万向轴套、传动轴、旋转机构固定支撑、液压缸、单侧铰链、铰链固定盖、旋转杆、球形件、传动轴盘、双侧铰链、旋转杆旋转套、球形件圆盘支撑、球形件固定套、旋转杆固定环、旋转轴轴套、旋转轴，其中球形腔壁、万向轴套、传动轴、传动轴盘以变速箱体中心面为对称面对称分布。

如图2、8、9、10所示，对于对称面任意一侧的结构，上述球形腔壁为半球形腔壁，两个球形腔壁通过各自的球形腔壁圆环截面上圆环面安装在变速箱体的侧板开有圆口处的位置内外两侧上，两个球形腔壁和侧板圆口的圆柱面形成近似球形腔体；万向轴套内为中空圆柱体，外表面两端为圆柱面，中间段为球面，传动轴安装在万向轴套内圆柱面内，万向轴套通过中间段外球面与球形腔体内部内球面配合安装在球形腔体内部；传动轴一端接外设备，一端安装有传动转盘；万向轴套为一个球面可以在球形腔壁里万向滑动，因为此机构作用，变速机构允许一定的输入轴和输出轴的角度不稳定现象，即非共线现象。

如图4、5、6、7所示，上述圆盘支撑侧面与球形件固定套一端同轴固定连接，圆盘支撑外缘圆柱端面固定安装在球形件内表面，球形件固定套另一端安装在球形件内表面圆孔处；旋转杆安装在球形件固定套和圆盘支撑圆孔里，旋转杆固定环安装在旋转轴末端且在球形件固定套外侧；旋转杆套于旋转杆旋转套内，如图12所示，旋转轴固定在旋转杆旋转套侧面，且安装于旋转轴套内，旋转机构固定支撑一端固定在旋转轴套侧面上，另一端安装在箱体侧面；液压杆一端通过双侧铰链安装在箱体侧面，且在旋转轴套在箱体侧面投影点的偏下位置，另一端通过单侧铰链与旋转杆末端固定的铰链固定盖连接；上述旋转轴轴线需经过球形件球心。球形件圆盘支撑和球形件固定套与球形件组成一个旋转件，围绕旋转杆轴线转动，球形件圆盘支撑起到将球形件支撑到旋转杆上的作用，球形件固定套具有一定的长度，在随球形件转动过程中起一个稳定转动的目，防止球形件在转动过程中出现摆动的现象；旋转杆固定环安装在旋转轴末端且在球形件固定套外侧，起作用防止球形件从旋转杆一端脱落的作用；液压杆与旋转杆在其组成的平面内移动和转动，旋转杆围绕旋转轴转动。

球形腔壁与万向轴套配合处有润滑系统，便于轴套在球形腔壁中万向微调，减低滑动转动的机械损耗，允许输入输出轴具有一定小角度偏差。

传动轴盘与球形件接触摩擦表面采用摩擦系数高的材料，且具有一定的弹性，弹性材料的使用一方面为了增加球形件与传动盘的接触压力，另一方面为了抵消输入轴输出轴角度变化而引起的传动盘与球形件的间隙。当输入轴输出轴非共线度很大时，传动轴盘与球形件接触面可能脱离，所以此变速机构所允许的输入输出轴角度偏差很小，仅能允许小量的非共线度。

如图11所示，旋转机构固定支撑为两次90度弯折而成，以保证与旋转杆较小间隙，在变速时，球形件随着旋转杆转动，在转动时球形件边缘可能会与旋转机构固定支撑干涉，而旋转机构支撑与旋转杆距离越小，干涉的可能性越小，所以本设计中固定支撑需要两次90度弯折。

如图6所示，单侧铰链只有一侧支耳，靠近旋转机构固定支撑一侧没有支耳，因为固定支撑与旋转杆间隙很小，所以只能选用单侧支耳。

如图2所示，本发明中，万向轴套安装在在球形腔体内部，可以使输入输出轴轴线不共线，使变速机构适用于输入输出轴非共线传动变速的情况，本设计中使用球形件与传动轴盘摩擦传动，球形件通过以转轴为中心转动一定角度来改变球形件外表面与传动轴盘的接触面，而不同的接触面，球形件接触面距离球形件旋转轴的径向距离不同，导致传动比不同，而又因为球面的连续变化，实现了无级变速。

如图13所示，为变速机构变速实例，图13中a、b为球形件两个极限位置，如图13的a所示，在液压杆伸缩作用下，球心件整体一方面围绕旋转轴旋转一定角度，另一方面绕旋转杆转动用于传动，两传动轴的传动比可用图中的球形径向粗线长度比来表示，这时左边输入轴的转速要大于右边输出轴的转速，当液压杆缩短时，球形件顺时针转动，转动过程中，传动比变化，如图13的b所示，当到达此位置时，传动比为1两传动轴转速相同；本变速机构左边输入轴的转速大于等于右边的输出轴的转速，也就是此时变速机构为减速机构，若需要增速则输入轴与输出轴对换即可。

Claims (5)

1.一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构，其特征在于它包括变速箱体、球形腔壁、万向轴套、传动轴、旋转机构固定支撑、液压缸、单侧铰链、铰链固定盖、旋转杆、球形件、传动轴盘、双侧铰链、旋转杆旋转套、球形件圆盘支撑、球形件固定套、旋转杆固定环、旋转轴轴套、旋转轴，其中球形腔壁、万向轴套、传动轴、传动轴盘以变速箱体中心面为对称面成对对称分布；

对于对称面任意一侧的结构，上述球形腔壁为半球形腔壁，两个球形腔壁通过各自的球形腔壁圆环截面上圆环面安装在变速箱体的侧板开有圆口处的位置内外两侧上，两个球形腔壁和侧板圆口的圆柱面形成近似球形腔体；万向轴套内为中空圆柱体，外表面两端为圆柱面，中间段为球面，传动轴安装在万向轴套内圆柱面内，万向轴套通过中间段外球面与球形腔体内部内球面配合安装在球形腔体内部；传动轴一端接外设备，一端安装有传动转盘；

上述圆盘支撑侧面与球形件固定套一端同轴固定连接，圆盘支撑外缘圆柱端面固定安装在球形件内表面，球形件固定套另一端安装在球形件内表面圆孔处；旋转杆安装在球形件固定套和圆盘支撑圆孔里，旋转杆固定环安装在旋转轴末端且在球形件固定套外侧；旋转杆套于旋转杆旋转套内，旋转轴固定在旋转杆旋转套侧面，且安装于旋转轴套内，旋转机构固定支撑一端固定在旋转轴套侧面上，另一端安装在箱体侧面；液压杆一端通过双侧铰链安装在箱体侧面，且在旋转轴套在箱体侧面投影点的偏下位置，另一端通过单侧铰链与旋转杆末端固定的铰链固定盖连接；上述旋转轴轴线需经过球形件球心。

2.根据权利要求1所述的一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构，其特征在于所述球形腔壁与万向轴套配合处有润滑油。

3.根据权利要求1所述的一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构，其特征在于所述传动轴盘与球形件接触摩擦表面需具有一定的弹性。

4.根据权利要求1所述的一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构，其特征在于所述旋转机构固定支撑需两次90度弯折成形。

5.根据权利要求1所述的一种适用于非共线传动的旋转无级变速机构，其特征在于所述单侧铰链只有一侧支耳，靠近旋转机构固定支撑一侧没有支耳。