CN1158392A - 齿轮接力无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械传动装置，特别是采用齿轮接力传动的无级变速器。有呈n等分主动盘中心角而移动的n个传动双联齿轮及其齿形制动瓦，与各传动双联齿轮间隔对应地啮合并在齿形制动瓦依次制动下而成接力式传动的偏心双叠齿轮及其行星式啮合调节齿轮、输出齿轮，有调速曲柄操作推动传动双联齿轮、偏心双叠齿轮改变偏心距，调节偏心双叠齿轮相对摆动幅度及接力压瓦位置的变速机构。传递功率大、效率高、变速范围大、变速灵便、平稳性好。

Description

齿轮接力无级变速器

本发明涉及机械传动装置，特别是采用齿轮接力传动的无级变速器。

已有的机械传动中的无级变速器，采用摩擦传动或油膜拉曳力传动结构，其传递功率较小、效率较低、工作可靠性差、材料要求高。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种传动功率大、工作可靠的齿轮接力传动的无级变速器。

本发明的齿轮接力无级变速器(参见附图)，包含机座(1)，机座上有主动盘(3)的输入轴(2)、有输出齿轮(33)及输出轴(39)，有与主动盘联接、能分别呈n等分主动盘360°中心角在圆环(35)内周面上作移动的n个传动双联齿轮(12、13、14、15、16、17)，有能使各传动双联齿轮分别制动的齿形制动瓦(19、20、21、22、23、24)。调速曲柄(60)操作推动与机座两侧竖直滑槽(34)配合的圆环、传动双联齿轮、偏心双叠齿轮改变偏心距e，同时通过齿条连杆(36)改变行星式调节齿轮(31、32)相对位置，从而改变与各传动双联齿轮间隔对应地啮合的偏心双叠齿轮(29、30)的相对摆动幅度。调速曲柄操作还能调节接力压瓦(10)摆动的位置。

上述所说n等于6，即有6个传动双联齿轮。上述传动双联齿轮与主动盘之间各自铰联的连杆(18)等长。

上述齿形制动瓦分别与嵌合在主动盘(3)上的腰槽(11)内的滑块(8)固定，而滑块(8)上的限位销与菱形块(7)配合，菱形块(7)与接力滑杆(6)固定，且接力滑杆(6)可在固定在主动盘(3)上的滑杆座(5)内滑动，接力滑杆上还套有复位弹簧(9)。

上述行星调节齿轮(31、32)分别与两偏心双叠齿轮(29、30)内啮合，且均与输出齿轮(33)啮合。

本发明运行时，动力驱动输入轴(2)及其主动转盘(3)转动，全部连杆(18)及其传动双联齿轮随主动盘绕输入轴转动，其中一个传动双联齿轮因其接力滑杆(6)进入接力压瓦(10)内圆弧而滑动，其齿形制动瓦作相对于连杆(18)与主动盘的铰轴(4)的运动，而使得该传动双联齿轮相对于齿形制动瓦静止，其余传动双联齿轮因未制动而随偏心双叠齿轮作空转运动。当该传动双联齿轮的接力滑杆离开接力压瓦(10)、弹簧(9)使其复位的同时，相邻的下一个传动双联齿轮因其接力滑杆进入接力压瓦(10)，制动瓦动作而使该传动双联齿轮制动，驱动偏心双叠齿轮转动。依照上述运动程序，全部传动双联齿轮依次循环地制动，接力式地驱动偏心双叠齿轮转动，再经行星调节齿轮(31、32)及输出轴(39)输出动力。

本发明的变速机构设置在约束全部传动双联齿轮移动范围的圆环、(35)上。转动调速曲柄(60)，圆环推动传动双联齿轮、偏心双叠齿轮沿机座竖滑槽(34)作整体性上下移动，使各传动双联齿轮呈n等分主动盘的360°中心角地在圆环内周面上下移动，从而改变偏心双叠齿轮与主动盘间的中心距，即偏心距e；接力压瓦能保证各传动双联齿轮制动交接点的圆心角a为360°/n，从而改变传动双联齿轮的制动弧长，以改变偏心双叠齿轮线速度来实现调速；调速曲柄(60)与接力压瓦(10)联接，使其摆动保证传动双联齿轮的制动交接点到主动轴的距离相等；调速曲柄(60)与行星调节齿轮(32)联接，调节偏心双叠齿轮(29、30)的相对摆动幅度，保证传动双联齿轮与齿形制动瓦在制动交接点的啮合。由于变速过程中，圆环作线性滑动，因此本发明是一种齿轮接力式无级变速器。

本发明的齿轮接力无级变速器具有如下明显的优点和显著的效果。

一、本发明采用主动盘联接可移动的传动双联齿轮及其齿形制动瓦与可移动的偏心双叠齿轮接力式啮合传动，再经行星调节齿轮及输出齿轮的结构，是一种可改变偏心双叠齿轮相对于主动盘中心的偏心距，改变接力传递的运动弧长而实现变速的齿轮变速机构，具有齿轮传动所具有的传递功率大、效率高、工作可靠等优点。

二、本发明采用蜗轮、蜗杆调速，调节行星齿轮、接力压瓦的相对位置，推动偏心双叠齿轮改变相对于主动盘中心的偏心距，改变单位时间每一次接力传动的偏心齿轮的齿数，并保证其齿轮间啮合的变速机构，是一种齿轮式无级变速机构，具有变速范围大、变速可靠、灵便、平稳性高等优点。

三、本发明与摩擦式和油膜拉曳式无级变速机构相比，对材质、加工工艺、润滑油等的要求较低，且制造成本低、易于加工、维修。

下面，再用实施例及附图对本发明作进一步说明。

附图的简要说明：

图1是本发明的一种齿轮接力无级变速器的结构示意图，显示

   纵剖视结构。

图2是图1输出高速时的传动示意图。

图3是图1输出低速时的传动示意图。

图4是图1的主动盘、连杆、传动双联齿轮及齿形制动瓦的结构示意图。

图5是图4的齿形制动瓦的动作原理示意图。

图6是限位圆环及输出轴座在机座竖直滑槽上运动示意图。

图7是偏心双叠齿轮、行星调节齿轮、输出齿轮结构示意图。

图8是图7的左视结构示意图。

图9是图1的B-B局部剖视结构示意图。

图10是图1的A-A局部剖视结构示意图。

图11是调速曲柄操纵圆环、接力压瓦、行星调节齿轮、偏心双叠齿轮结构示意图。

图12是图11的左视局部结构示意图。

图13-14是减速过程中偏心双叠齿轮相对摆动幅度变化与齿轮之间啮合示意图。13图表示减速时相邻两传动双联齿轮与齿形制动瓦、偏心双叠齿轮接力啮合状。14图表示继续减速且偏心双叠齿轮相对摆动幅度减少、摆动方向改变时齿轮之间的啮合示意图。

实施例1：

本发明的齿轮接力无级变速器，如附图所示，由机座、传动机构、变速机构等构成。

上述机座1，呈通常结构的箱体形。

上述传动机构有可转动地支承在机座1上的输入轴2及与轴2刚化联接的主动盘3，以主动盘3中心为对称，用铰轴4均布地铰联有等长的n条连杆18。当n取值为6时，即有6条连杆，每条连杆的铰点4与中心的连线构成6等分主动盘的360°中心角，即每等分圆心角a等于60°。在各连杆的远端分别用铰轴各自铰联有传动双联齿轮12、13、14、15、16、17，传动双联齿轮12、14、16的外齿轮与偏心双叠齿轮的30啮合，传动双联齿轮13、15、17的外齿轮与偏心双叠齿轮的29啮合。偏心双叠齿轮为两毂状内、外齿轮，其毂腹上的限位槽使两偏心齿轮保证同心并可作相向或同向转动。再将圆环35套在各传动双联齿轮轴外，使各传动双联齿轮轴与圆环35内周面接触而受圆环约束，当各传动双联齿轮、偏心双叠齿轮与圆环作整体上下移动时，即可改变偏心双叠齿轮的偏心距e，从而改变各传动双联齿轮间的弧长。

在上述主动盘3上，均匀地分布n个与半径垂直的腰槽11。腰槽内嵌合有可滑动的T型滑块8，滑块的正面分别与齿形制动瓦19、20、21、22、23、24固定成工字形沿腰槽11在主动盘的平面上滑动，滑块反面的限位销与菱形块7配合，而菱形块7又与接力滑杆6固定。接力滑杆6可在固定在主动盘3的另一面的滑杆座5内各自滑动。主动盘在转动中，接力滑杆6依次、单独、连续地进入接力压瓦10。接力压瓦10由圆毂上剖切，其内弧长为圆周长的1/n、即2πr/n；而齿形制动瓦由内齿轮毂上剖切。接力滑杆6依次进入接力压瓦10，由于传递机构的作用，齿形制动瓦19、20、21、22、23、24依次作向连杆18与主动盘铰轴4的运动，并与传动双联齿轮的内齿轮啮合，从而依次、单独、连续地制动双联齿轮。当某一传动双联齿轮12与齿形制动瓦19啮合、相对于偏心双叠齿轮30制动时，主动转轴1的动力则由该传动双联齿轮传递，并由与a角对应的传动弧长决定偏心双叠齿轮输出的线速度，而其余传动双联齿轮则相对于偏心双叠齿轮29、30作自由从动。当相邻下一个传动双联齿轮13制动时，传动双联齿轮12因复位弹簧9的作用力、与齿形制动瓦19同时脱离而作相对于偏心双叠齿轮的自由从动。照此顺序，全部传动齿轮依次制动，接力式地驱动偏心双叠齿轮29、30运转。在主动盘3输入速度一定的情况下，可连续调节每一传动双联齿轮制动弧长而通过偏心双叠齿轮29、30，行星调节齿轮31、32及输出齿轮33在输出轴39上得到连续改变、方向相反的输出速度。

上述行星调节齿轮31与偏心齿轮29同一平面且内啮合，行星调节轮32与偏心齿轮30同一平面且内啮合，且行星调节齿轮31、32均与输出齿轮33啮合。

上述接力压瓦10与连杆26固定，可绕输入轴2摆动，其摆动位置由与铰轴27铰联的连杆28调节。

上述圆环35上水平、等分圆环地固定有输出轴39的轴座38，并在其一侧固定有蜗轮73的轴座74。当调速曲柄60转动时，刚化在调速曲柄60上的圆锥齿轮71带动圆锥齿轮72转动，与圆锥齿轮72刚化在一起的花键轴69带动蜗轮73转动。因蜗轮73与固定在机座1一侧的蜗杆75啮合，且花键轴69可在蜗轮73的轴孔中上下滑动，故蜗轮73的转动将推动与机座1两侧直滑槽34配合的圆环35及输出轴座38上下滑动。

上述行星调节齿轮31的连杆37的远端与固定在输出轴座38上的铰轴铰联。行星调节齿轮32铰联的齿条连杆36与齿轮62啮合，与齿轮62刚化的轴可在固定在输出轴座38上的轴承61内转动，其另一端刚化的圆锥齿轮59与圆锥齿轮58啮合。圆锥齿轮58被轴座56限制在输出轴座38上而不能作上下运动，且花键轴57可在58轴孔内上下滑动。花键轴57下端刚化的齿轮55被机座1上的轴座54限制不能上下运动。齿轮55与齿条52啮合，齿条52能在固定在机座1上的滑座53内作左右滑动。齿条52与扇形齿轮48用铰轴51铰联，在扇形齿轮48的另一面有一直滑槽49。扇形齿轮48与齿轮47啮合，齿轮47与曲柄43用连杆44铰联。与曲柄43刚化的传动轴42可在固定在机座1上的轴座内转动，传动轴42另一端刚化的齿轮41与刚化在输入轴2上的齿轮40啮合，齿轮40、41的传动比为1∶3。减速过程中，输入轴2转动，圆环35向上运动，连杆44中部的一限位弹簧46由调速曲柄60控制并限制连杆44上的铰轴45在齿轮47摆动中“死点”的上方作摆动，带动扇形齿轮48作左右摆动。若连杆65上的铰轴50与齿条52上的铰轴51重迭，则齿条52不作左右滑动。当连杆65上的铰轴50向下作远离齿条52上铰轴51的运动时，则齿条52左右滑动的幅度增大，通过联接机构带动齿条连杆36的上下运动的幅度增大，与齿条连杆36铰联的行星调节齿轮32的上下运动幅度增大，将使偏心双叠齿轮29、30的相对摆动幅度的增大。

上述偏心双叠齿轮29、30的相对摆动幅度不大于齿轮的周节p，以保证输出速度的平稳性。当连杆65上的铰轴50沿扇形齿轮48之直滑槽49向上运动的同时，弹簧限位卡46将向下运动，使连杆44的铰轴45绕过“死点”在下方作摆动，而联接机构带动的偏心双叠齿轮29、30的相对摆动幅度将逐渐减少。周而复始，在整个减速过程中，偏心双叠齿轮相对摆幅增加到p；摆动方向改变摆幅减少了p，从而使得传动双联齿轮制动交接点的弧长逐渐减少，并保证了接力传动交接点的齿形制动瓦与传动双联齿轮的啮合。

上述连杆65可绕固定在机座1上的铰轴64转动，其铰轴66与刚化在花键轴69上的凸轮67的凹槽68配合，花键轴69随调速曲柄60而转动时，铰轴50沿扇形齿轮48的直滑槽49上下运动，从而调节偏心双叠齿轮29、30相对摆幅的减少、增加。

上述输出轴座38上的铰轴76还铰联有连杆77，连杆77与连杆78铰联，连杆78的一端与固定在机座位1上的铰轴79铰联，另一端与接力压瓦10的调节连杆28铰联，当输出轴座38变速中作上下滑动时，连杆28带动接力压瓦10摆动，使传动双联齿轮制动交接点到输入轴1的距离相等，保证制动交接点啮合、分离的平稳过渡。

当需要增速时，调速曲柄60推动圆环35及全部传动双联齿轮、行星调节齿轮、偏心双叠齿轮向下运动，其任意速度输出时各机件所处状态则与减速过程中该输出速度时各机件所处状态相同。

对于输出轴39在不同输出速度时的偏心状况，可在输出轴后加等角速度传动机构如孔销输出机构或万向联轴节从而在固定轴上得到连续改变的输出速度。

Claims (4)

1、齿轮接力无级变速器，包含机座(1)，机座上有主动盘(3)的输入轴(2)、有输出齿轮(33)及轴(39)，有调速曲柄(60)控制的变速机构，其特征在于有与主动盘(3)联接，能分别呈n等分主动盘360°中心角在圆环(35)内周面上作移动的n个传动双联齿轮(12、13、14、15、16、17)，有各传动双联齿轮的外齿轮与之间隔对应地啮合且因各传动双联齿轮的内齿轮依次受360°/n圆心角a对应的齿形制动瓦(19、20、21、22、23、24)制动而呈接力式啮合传动、又由行星啮合调节齿轮(31、32)调节其相对摆动幅度的偏心双叠齿轮(29、30)构成的接力式传动机构，有调速曲柄(60)操作，推动传动双联齿轮、行星调节齿轮、偏心双叠齿轮改变偏心距e，调节行星齿轮(31、32)、接力压瓦(10)相对位置的变速机构，上述变速机构有与机座两侧的竖滑槽(34)配合的圆环(35)。

2、如要求1所述的齿轮接力无级变速器，其特征在于所说的n等于6，所说的各传动双联齿轮与主动盘(3)之间各自铰联有一条等长的连杆(18)，所说的行星调节齿轮(31、32)分别与两偏心双叠齿轮(29、30)内啮合，所说的行星调节齿轮均与输出齿轮(33)啮合。

3、如权利要求1所述的齿轮接力无级变速器，其特征在于所说的齿形制动瓦及滑块(8)、菱形块(7)及接力滑杆(6)与接力压瓦(10)构成的制动机构，所说的接力压瓦(10)内圆弧长为2πr/n且能使接力滑杆(6)依次、单独、连续地进入其内弧面，所说的接力滑杆(6)的复位弹簧(9)。

4、如权利要求1、2、3所述的齿轮接力无级变速器，其特征在于所说的接力压瓦(10)通过连杆(28)、(78)、(77)与圆环(35)联接，所说的行星调节齿轮(32)通过齿条连杆(36)、齿轮(62)、圆锥齿轮(59、58)、花键轴(57)、齿轮(55)、齿条(52)、铰轴(51)、扇形齿轮(48)、齿轮(47)、连杆(44)、曲柄(43)、传动轴(42)、齿轮(41)与刚化在输入轴(2)上齿轮(40)联接，且齿轮(40)、(41)的传动比为1∶3，所说的行星调节齿轮(31)的连杆(37)铰联在输出轴座(38)上，所说的连杆(44)的调节限位弹簧卡(46)，所说的在机座(1)一侧的直蜗杆(75)与限位在输出轴座(38)上的蜗轮(73)啮合，所说的蜗轮(73)通过花键轴(69)、圆锥齿轮(72、71)与调速曲柄(60)联接，所说的连杆(65)两端点的铰轴(66、50)分别与刚化在花键轴(69)上的凸轮(67)的凹槽(68)、扇形齿轮(48)上的直滑槽(49)嵌合、并可绕固定在机座(1)上的铰轴(64)转动。

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