CN108006177B - 行星齿轮跟踪啮合无级变速器 - Google Patents
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Abstract
一种行星齿轮跟踪啮合无级变速器，具备：主动锥盘组和被动锥盘组以及套接于主动锥盘组和被动锥盘组上的环状传动带\链，其特征是：分别在主动锥盘组和被动锥盘组的动锥盘和定锥盘之间围绕锥盘传动轴设有行星齿轮，由行星齿轮围绕构成的行星齿轮变径齿圈能够随动锥盘和定锥盘之间轴向距离的变化而作变径运动；传动带\链与行星齿轮变径齿圈相接，行星齿轮与传动带\链相啮合；在行星齿轮变径齿圈作变径运动时，行星齿轮能够跟随传动带\链的啮合齿位的移动而同步转动，以保持行星齿轮的啮合齿始终与传动带\链的啮合齿位相适应。本发明有益效果是实现了真正意义上的齿啮合传动无极变速，能适应高速、大功率、急加速车辆，极大地扩展了应用范围。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种行星齿轮跟踪啮合无级变速器，属机械传动技术领域，尤其是能够通过齿啮合传动的无级变速器。
背景技术
目前无级变速器，大多采用摩擦传动，因其存在传递扭矩小、承载能力低、抗过载抗耐冲击性能差、滑动率大，机械效率低；有的还存在脉动输出及功率流不连续现象；传递功率需增加较大的法向压紧力，功率损耗大并且致使各轴承负荷加大，轴承易损坏，用于传输功率的有效接触面小，理论上为线接触或点接触，局部应力大，易导致工作表面擦伤或胶合，传递功率有限，寿命短，限制了应用范围。滑片链无级变速器是依靠槽面链轮与滑片链以准啮合方式传递功率的链式无级变速器，具有滑动率低、传动精确，抗磨损、冲击能力高等优点，但由于链条制造成本相对较高，链条质量较大，制约了运行速度的进一步提高，另外链传动的多边形效应会使输出速度产生一定脉动现象。脉动式无级变速器具有工作可靠、承载能力高、变速性能稳定、传动比范围大、体积较小、制造成本较低等优点。但由于输出的脉动性使其无法用于对输出均匀性要求较高的场合。
发明内容
为了克服上述变速器存在的缺陷，本发明提供一种行星齿轮跟踪啮合无级变速器，该变速器具有承载能力大、抗冲击力强、无滑动、输出及功率流连续稳定、传动效率高、结构简单、成本低、体积小，实现了真正意义上的齿啮合无级变速传动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种行星齿轮跟踪啮合无级变速器，具备：主动锥盘组1和被动锥盘组2以及套接于主动锥盘组1和被动锥盘组2上的环状传动带\链5，分别在主动锥盘组1和被动锥盘组2的动锥盘19和定锥盘21之间围绕锥盘传动轴20设有行星齿轮4，由行星齿轮4 围绕构成的行星齿轮变径齿圈26能够随动锥盘19和定锥盘21 之间轴向距离的变化而作变径运动；传动带\链5与行星齿轮变径齿圈26相接，行星齿轮4与传动带\链5相啮合；在行星齿轮变径齿圈26作变径运动时，行星齿轮4能够跟随传动带\ 链5的啮合齿位的移动而同步转动，以保持行星齿轮4的啮合齿始终与传动带\链5的啮合齿位相适应。
本发明的有益效果是该无级变速器锥盘之间的行星齿轮能够在在行星齿轮变径齿圈作变径运动时，行星齿轮能够跟随传动带\链的啮合齿位的移动而同步转动，以保持行星齿轮的啮合齿始终与传动带 \链的啮合齿位相适应，从而实现真正意义上的齿啮合传动无极变速，避免了传统无级变速器，传递扭矩小、承载能力低、抗过载抗冲击性能差、滑动率大，机械效率低的弊端；输出功率连续稳定无脉动；传递功率需要的法向压紧力小，降低了功率损耗同时也使各轴承负荷减小，延长了轴承的使用寿命；传递功率不受限制，寿命长，传动效率高、结构简单、成本低、体积小，能适应高速、大功率、急加速车辆以及其它工业领域，极大地扩展了无极变速器的应用范围。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明轴测图。
图2为本发明剖视图。
图3为本发明主动锥盘组、被动锥盘组轴测图。
图4为本发明主动锥盘组、被动锥盘组俯视图。
图5为锥盘组分解示意图。
图6为行星联动变速机构示意图。
图7为锥盘组剖视图。
图8为本发明(行星齿轮伺服驱动)轴测图。
图9为本发明锥盘组分解(行星齿轮伺服驱动)示意图。
图10为本发明侧视图。
图中1.主动锥盘组，2.被动锥盘组，3.锥盘径向滑块，4.行星齿轮，5.传动带\链，6.锥盘径向滑轨，7.行星齿轮轴，8.行星齿轮联动变速机构，9.锥盘组，10.动锥盘径向滑块，11.定锥盘径向滑块，12.径向滑块锥盘背面滑槽，15.齿条，16.蜗轮联动齿轮，17. 蜗轮，18.蜗杆，19.动锥盘，20.传动轴，21.定锥盘，22.蜗杆固定台，23.蜗杆轴,24.行星齿轮轴孔，25.挡圈，26.行星齿轮变径齿圈，27.传动带\链齿，28.伺服驱动机构,29.伺服驱动机构固定台。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行进一步说明。
如图1-10所示，一种行星齿轮跟踪啮合无级变速器，具备：主动锥盘组1和被动锥盘组2以及套接于主动锥盘组1和被动锥盘组2上的环状传动带\链5，分别在主动锥盘组1和被动锥盘组2的动锥盘19和定锥盘21之间围绕锥盘传动轴20 设有行星齿轮4，由行星齿轮4围绕构成的行星齿轮变径齿圈26能够随动锥盘19和定锥盘21之间轴向距离的变化而作变径运动；传动带\链5与行星齿轮变径齿圈26相接，行星齿轮4与传动带\链5相啮合；在行星齿轮变径齿圈26作变径运动时，行星齿轮4能够跟随传动带\链5的啮合齿位的移动而同步转动，以保持行星齿轮4的啮合齿始终与传动带\链5 的啮合齿位相适应。
优选在动锥盘19和定锥盘21的锥面上，沿锥盘的径向设有锥盘径向滑轨6，动锥盘19与定锥盘21之间的锥盘径向滑轨6的位置一一对应；在行星齿轮轴7的两端分别设有与行星齿轮轴7活动相接的动锥盘径向滑块10和定锥盘径向滑块11，动锥盘径向滑块10和定锥盘径向滑块11分别安装于动锥盘19与定锥盘21之间的两个相对应的锥盘径向滑轨6中。当动锥盘沿传动轴作轴向运动时，促使锥盘径向滑块沿锥盘径向滑轨上下滑动，从而使行星齿轮变径齿圈作变径运动。
在定锥盘21的背面设有与锥盘径向滑轨6相通的径向滑块锥盘背面滑槽12，定锥盘径向滑块11的定锥盘21的背面一端设有在行星齿轮变径齿圈26作变径运动时，能够使行星齿轮4跟随传动带\链5的啮合齿位的移动而同步转动，以保持行星齿轮4的啮合齿始终与传动带\链5的啮合齿位相适应的行星齿轮联动变速机构8，优选定锥盘21的背面为与定锥盘前锥面圆锥度和圆锥方向相同的锥面。
所述行星齿轮联动变速机构8，其结构为：蜗杆18设于蜗杆固定台22上，蜗杆固定台22与定锥盘径向滑块11固定相接，蜗轮17固定于行星齿轮轴7上，蜗杆(18)与蜗轮17活动相接，蜗杆轴23的一端设有蜗杆联动齿轮16，蜗杆联动齿轮16与固定于定锥盘21上的齿条15啮合相接。当锥盘径向滑块沿锥盘径向滑轨上下滑动时，蜗杆联动齿轮带动蜗杆、蜗轮以及行星齿轮转动，转动的方式为：从锥盘背面观察，如图10所示，当行星齿轮变径齿圈直径变小时，蜗杆驱动蜗轮朝逆时针方向转动，当行星齿轮变径齿圈直径变大时，蜗杆驱动蜗轮朝顺时针方向转动；从锥盘内侧观察，如图2所示，当行星齿轮变径齿圈直径变小时，行星齿轮朝顺时针方向转动，当行星齿轮变径齿圈直径变大时，行星齿轮朝朝逆时针方向转动。行星齿轮联动变速机构传递个行星齿轮的传动比应该满足下列条件：L(星)＝L(链)，L(星)为行星齿轮转动的角度所对应的弧长之和，即2nπR(星)α(星)/360，其中n为变径齿圈中行星齿轮的个数，R(星)为行星齿轮的半径，α(星) 为行星齿轮转动的角度。L(链)为由于变径齿圈的直径的变化而引起的弧长的变化值，L(链)＝2πR(链)α(链)/360，其中R(链) 为变径齿圈的半径，α(链)为由于变径齿圈的直径的变化而引起的弧长的变化值所对应的角度值。
或者如图8、9所示，行星齿轮4设有伺服驱动机构28，由伺服驱动机构28驱动行星齿轮4转动，使行星齿轮变径齿圈26作变径运动时，行星齿轮4能够跟随传动带\链5的啮合齿位的移动而同步转动，以保持行星齿轮4的啮合齿始终与传动带\链5的啮合齿位相适应。行星齿轮4转动的角度值由等式L(星)＝L(链)计算得出，或者，由传感器测定行星齿轮与传动带\链的啮合齿位，再由伺服驱动机构28驱动行星齿轮4转动至啮合齿位。所述伺服驱动机构28包括液压伺服驱动机构、气动伺服驱动机构以及电动伺服驱动机构。
为了减少摩擦阻力，在锥盘径向滑块3与锥盘径向滑轨6接触面之间设置滚珠、滚柱、滚轮、油槽等以降低摩擦阻力。
传动带\链的链宽与动锥盘和定锥盘之间的槽宽等宽，传动带\ 链的侧面优选设置为与锥盘锥度相同的斜面，以保持传动带\链与锥盘接触的范围内的传动带\链呈圆弧状。
所述的锥盘组即主动锥盘组与被动锥盘组的统称。锥盘径向滑块即动锥盘径向滑块和定锥盘径向滑块的统称。锥盘即动锥盘和定锥盘的统称。
最后说明：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，该专利列举的实施机构均属典型示范例，具体设施机构类型在此并未全部列举，凡对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种行星齿轮跟踪啮合无级变速器，具备：主动锥盘组(1)和被动锥盘组(2)以及套接于主动锥盘组(1)和被动锥盘组(2)上的环状传动带\链(5)，分别在主动锥盘组(1)和被动锥盘组(2)的动锥盘(19)和定锥盘(21)之间围绕锥盘传动轴(20)设有行星齿轮(4)，由行星齿轮(4)围绕构成的行星齿轮变径齿圈(26)能够随动锥盘(19)和定锥盘(21)之间轴向距离的变化而作变径运动；传动带\链(5)与行星齿轮变径齿圈(26)相接，行星齿轮(4)与传动带\链(5)相啮合；在行星齿轮变径齿圈(26)作变径运动时，行星齿轮(4)能够跟随传动带\链(5)的啮合齿位的移动而同步转动，以保持行星齿轮(4)的啮合齿始终与传动带\链(5)的啮合齿位相适应；在动锥盘(19)和定锥盘(21)的锥面上，沿锥盘的径向设有锥盘径向滑轨(6)，动锥盘(19)与定锥盘(21)之间的锥盘径向滑轨(6)的位置一一对应；在行星齿轮轴(7)的两端分别设有与行星齿轮轴(7)活动相接的动锥盘径向滑块(10)和定锥盘径向滑块(11)，动锥盘径向滑块(10)和定锥盘径向滑块(11)分别安装于动锥盘(19)与定锥盘(21)之间的两个相对应的锥盘径向滑轨(6)中；在定锥盘(21)的背面设有与锥盘径向滑轨(6)相通的径向滑块锥盘背面滑槽(12)，定锥盘径向滑块(11)的定锥盘(21)背面一端设有在行星齿轮变径齿圈(26)作变径运动时，能够使行星齿轮(4)跟随传动带\链(5)的啮合齿位的移动而同步转动，以保持行星齿轮(4)的啮合齿始终与传动带\链(5)的啮合齿位相适应的行星齿轮联动变速机构(8)，其特征是：所述行星齿轮联动变速机构(8)，其结构为：蜗杆(18)设于蜗杆固定台(22)上，蜗杆固定台(22)与定锥盘径向滑块(11)固定相接，蜗轮(17)固定于行星齿轮轴(7)上，蜗杆(18)与蜗轮(17)活动相接，蜗杆轴(23)的一端设有蜗杆联动齿轮(16)，蜗杆联动轮齿(16)与固定于定锥盘(21)上的齿条(15)啮合相接。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮跟踪啮合无级变速器，其特征是：定锥盘(21)的背面为与定锥盘前锥面圆锥度和圆锥方向相同的锥面。
3.根据权利要求1所述的行星齿轮跟踪啮合无级变速器，其特征是：在锥盘径向滑块(3)与锥盘径向滑轨(6)接触面之间设置滚珠、滚柱、滚轮或油槽以降低摩擦阻力。
4.根据权利要求1所述的行星齿轮跟踪啮合无级变速器，其特征是：传动带\链的链宽与动锥盘和定锥盘之间的槽宽等宽，传动带\链的侧面设置为与锥盘锥度相同的斜面，以保持传动带\链与锥盘接触的范围内的传动带\链呈圆弧状。
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