CN110005773A - 一种钢球无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种钢球无级变速器属于机械无级变速传动领域，主要由输入组件，钢球，输出组件和变速组件组成。输入组件和输出组件通过钢球传递动力，钢球（8）绕心轴（5）转动，并通过变速组件控制变速比实现传动比连续变化和动力连续输出。变速组件采用双曲槽板结构来加强心轴两端的支承刚度。心轴两端的轴头为球形结构，分别插入到曲槽板1(6)和曲槽板2(18)上的曲线槽内。轴头与曲线槽之间为滑动配合，同时转动两个曲槽板，改变心轴的倾角b实现传动比连续变化。停止转动曲槽板，曲槽板上的曲线槽保持心轴的倾角位置，保持速比不变，实现稳定和准确的转速输出。

Description

一种钢球无级变速器

技术领域

本发明属于机械无级变速传动领域。

背景技术

钢球无级变速器有多种不同的结构形式，被广泛用于不同的工业领域。通常钢球无级变速器具有恒功率传动特性，传递效率高，能够实现速比连续无级变化和功率连续输出。适合于燃油汽车和电动车的动力传输。

钢球无级变速器是以钢球作为主传动体，利用球型上的无限个不同直径实现无级变速。多种钢球无级变速器均采用在钢球中心线上安装心轴，钢球围绕心轴旋转，通过控制心轴的摆动倾角实现输出转速无级变化。在动力传动过程中，钢球高速旋转，同时还要承受很大的负荷，所以心轴要有很强的支承刚度和灵活精确的摆动才能保证正常的动力传动。目前，现有的钢球无级变速器均存在心轴支承刚度不足和摆动精度不够的问题，由此而产生噪音、振动、磨损、传动功率下降等问题，最终会导致零件损坏和早期失效。

发明内容

本发明是为解决以上出现的技术问题，提供一种高效、平稳、精确速比的钢球无级变速器。

本发明主要由钢球，输入端组件，输出端组件和变速组件组成。

如图1所示，多个钢球（8）（通常3--12个）作为主传动体分布在一个圆周上。钢球表面有3个点分别与钢环1（11）和钢环2（13）的圆锥型表面以及内环（4）的圆弧型表面相接触。

钢球（8）内装有心轴（5），置于直槽板1（7）和直槽板2（19）之间。直槽板1和直槽板2分别固定在箱体上，心轴两端的对称矩形平面插在直槽板上的径向直线槽内，与直线槽之间为滑动配合。心轴可以沿径向直槽滑动，但不能绕自身轴线转动和轴向移动。直槽板的结构参见图3。

本发明采用双曲槽板结构。心轴两端的球形轴头分别插入曲槽板1和曲槽板2的曲线槽内。两个曲槽板分别安装在两个直槽板的外侧并固定在中心套上。曲槽板和心轴的结构特征参见图2 和图5。

曲槽板1和曲槽板2上的曲线槽螺旋方向相反。当曲槽板转动时，带动心轴两端的球型轴头沿直槽板上的直线槽上下滑动，在一端向上滑动的同时另一端向下滑动，实现心轴的倾角b改变。在两个曲槽板的作用下，心轴带动钢球绕钢球的球心摆动，钢球（8），钢环1（11）和钢环2（13）之间的接触点与心轴的轴线的作用半径产生变化实现变速（参见图6）。当输出半径R2 < 输入半径 R1时,实现减速传动,当R2 = R1时实现等速传动,当R2>R1时实现增速传动。

变速组件由多个心轴（5），曲槽板1（6），曲槽板2（18），直槽板1（7），直槽板2（19），中心套（2），齿轮2（26），齿轮1（24），锥齿轮2（23），锥齿轮1（22），蜗轮（21），蜗杆（20）组成。转动蜗杆通过蜗轮，锥齿轮，齿轮和中心套带动曲槽板1和曲槽板2同时转动，在两端的曲线槽作用下，改变心轴的倾角b实现速比变化。停止转动蜗杆，在蜗杆的自锁作用下，曲槽板1和曲槽板2上的曲线槽支撑心轴倾角的位置不变，保持稳定的速比。

中心套安装在直槽板1和直槽板2的中心孔上，为滑动配合，齿轮2安装在直槽板的内侧并固定在中心套上，齿轮1、锥齿轮1、锥齿轮2安装在两个直槽板之间的合适空间内，不与钢球和内环发生干涉。蜗轮、蜗杆安装在箱体（12）上，通过蜗轮轴与锥齿轮1相连接。

内环（4）是支承轮，不传递动力。

双曲槽板结构实现心轴两端的球形轴头各有两个径向支承点，加上直槽板控制的两个横向支承点，心轴的两端各有4个支承点控制其法向位置，从而充分保证了心轴的位置精度和支承刚度。

输入端组件由输入轴（1），传动盘1（9），碟型弹簧2（25），楔形加压器1（10）和钢环1（11）组成。

输出端组件由输出轴（17），传动盘2（15），碟型弹簧1（16），楔形加压器2（14）和钢环2（13）组成。

碟型弹簧1（16）和碟形弹簧2（26）分别安装在传动盘和轴之间，提供合适的初始压力，保证空载条件下能正常运行。在承受负荷后，楔形加压器1（10）和楔形加压器2（14）起作用，根据负载的大小自动调节钢环1和钢环2对钢球的径向压力，以保证有足够的牵引力平衡外负荷。

楔形加压器的结构如图7所示，利用楔形槽和钢珠实现灵敏可靠的自动加压。

调整圆螺母（3）的压紧力,保证中心套转动自如同时又没有轴向窜动。

心轴两端的球型轴头与曲线槽之间为滑动配合。曲线槽为圆弧曲线或阿基米德螺旋线。

心轴两端的球形轴头有两种结构，第一种结构是两端球形轴头与心轴在同一轴线上，第二种结构是一端球形轴头的轴心线与心轴的轴线平行偏移。

当采用心轴的第二种结构形式时，钢球孔是阶梯形（参见图4），大孔是轴承孔，小孔与轴线偏移的球形轴头在同一端，以便得到更大的倾角。偏心球形轴头型心轴和钢球阶梯轴承孔的结构组合是为了获取更大的传动比，其安装方式参见图8。

心轴一端的轴头中心偏离心轴中心线一段距离e,并且在该球形头部的右上方有一个斜角为a 的楔形平面（参见图5）。目的是尽量增大心轴的摆动倾角，增大变速传动比。

偏心量e和斜角a的大小取决与产品对变速比的要求。

附图说明

图1是本钢球无级变速器的结构图；

图2是曲槽板的结构特征图；

图3是直槽板的结构特征图；

图4是钢球孔的结构特征图；

图5是心轴的结构特征图；

图6是变速示意图；

图7是楔形加压器示意图；

图8是心轴和钢球安装示意图。

在说明书附图中图1中的附图标记所代表的零件名称如下：

1．输入轴； 2. 中心套； 3. 圆螺母； 4. 内环； 5. 心轴； 6. 曲槽板1；

7. 直槽板1； 8. 钢球；9. 输入传动盘； 10. 楔形加压器1； 11. 钢环1； 12. 箱体；13. 钢环2； 14. 楔形加压器2； 15. 输出传动盘； 16. 碟形弹簧2；17. 输出轴； 18. 曲槽板2； 19. 直槽板2； 20. 蜗杆； 21. 蜗轮； 22. 圆锥齿轮1； 23. 圆锥齿轮2； 24. 齿轮1； 25. 碟形弹簧1； 26. 齿轮2。

Claims (8)

1.一种钢球无级变速器包括：输入组件，钢球，输出组件和变速组件组成，输入组件和输出组件通过钢球传递动力，并通过变速组件控制变速比实现传动比连续变化。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，变速组件改变钢球中心的心轴倾角，从而改变输入组件和输出组件的传动比，实现最小传动比到最大传动比之间的连续速比变化和连续的动力传动。

3.根据权利要求1和2所述的无级变速器，其特征在于，变速组件分别由多个心轴，曲槽板1，曲槽板2，直槽板1，直槽板2，中心套，齿轮2，齿轮1，锥齿轮2，锥齿轮1，蜗轮，蜗杆组成，转动蜗杆通过蜗轮，锥齿轮，齿轮和中心套带动曲槽板1和曲槽板2同时转动，迫使心轴的倾角改变从而实现速比的变化，停止转动蜗杆，在蜗杆的自锁作用下，曲槽板1，曲槽板2上的曲线槽支撑心轴的倾角的位置，保持速比不变。

4.根据权利要求3所述的钢球变速组件，其特征在于，直槽板1和直槽板2分别固定在箱体上，心轴上的对称小平面插在直槽板上的直线槽内，与直线槽之间为滑动配合，心轴不能绕自身轴线转动和轴向移动。

5.根据权利要求3所述的钢球变速组件，其特征在于，心轴两端的轴头为球形结构，插入到曲槽板1和曲槽板2的曲线槽内，与曲线槽之间为滑动配合，曲线槽为圆弧曲线或阿基米德螺旋线，曲槽板1和曲槽板2的的曲线槽旋向相反，当曲槽板转动时，带动心轴两端的球型轴头沿直槽板上的直线槽上下滑动，在一端向上滑动的同时另一端向下滑动，实现心轴的倾角改变。

6.根据权利要求3所述的变速组件，其特征在于，心轴两端的球形轴头有两种结构，第一种结构是两端球形轴头与心轴在同一轴线上，第二种结构是一端球形轴头的轴心线与心轴的轴线平行偏移。

7.根据权利要求6所述的心轴结构，其特征在于，当采用心轴的第二种结构形式时，钢球孔是阶梯形，大孔是轴承孔，小孔与轴线偏移的球形轴头在同一端，以便得到更大的倾角。

8.根据权利要求3所述的钢球变速组件，其特征在于，中心套安装在直槽板1和直槽板2的中心孔上，为滑动配合，曲槽板1，曲槽板2安装在两个直槽板的外侧，并固定在中心套上，齿轮2安装在直槽板的内侧并固定在中心套上，齿轮1，锥齿轮2，锥齿轮1安装在两个直槽板之间，蜗轮，蜗杆安装在箱体上，通过蜗轮轴与锥齿轮1相连接。