CN1730978A - 回转位移自由变速装置及其回转位移自由变速方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自由变速装置及变速方法。曲轴联杆机构通过铰接轴连接回转轴一端，回转轴开滑动槽，滑动槽内安滑块，滑块通过轴与涡轮连接，涡轮涡杆啮合，涡杆两端与支承座连接，回转轴通过铰接轴与齿条块连接，齿条块与齿条连接，齿条两侧设导向轮，齿条与单向齿轮啮合连接。方法：曲轴联杆输入的旋转运动通过回转轴转化回转运动；回转轴沿涡轮、涡杆与滑块组成回转轴心做回转运动带动齿条往复运动；齿条往复运动带动单向齿轮作旋转运动输出。它是用硬连接的机械传动模式控制转速和传动比自由改变与输出，具有结构简单，造价便宜，体积小，重量轻，维修方便，传动变速高的特点，广泛用于汽车、摩托车、车床等变速装置中，有很好的经济和社会效益。

Description

回转位移自由变速装置及其回转位移自由变速方法

技术领域

本发明涉及机械工程中的变速装置，特别适用于钢性连接的无极回转位移自由变速装置及其回转位移自由变速方法。

背景技术

现有的变速装置主要分三大类，一类是齿轮传动变速，这种变速存在体积大、重量大、加工量大，维修不方便；另一类是软连接传动变速，这种变速可靠性较差，刚度不够，容易打滑；再一类是用摩擦传动变速，这种变速存在发热量大，容易烧坏传动部件，无级变速器(CVT)最早由荷兰人范·多尼斯(VanDoorne’s)发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换挡的突跳感觉。

尽管传统的齿轮变速箱并不理想，但其以结构简单、效率高、功率大，三大显著优点，依然占领着汽车变速箱的主流地位。在跨越了三个世纪的一百多年后的今天，汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是，人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力，各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情，极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器的研究的终极目标。围绕汽车变速箱有三个研究方向，各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。

1.摩擦传动CVT

金属带式无级变速箱(VDT-CVT)

另一种摩擦传动CVT(名为Extroid CVT)是滚轮转盘式。从V形橡胶带CVT到V型金属带CVT再到滚轮转盘式CVT，摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪，尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平，也已经装备上汽车。但齿轮变速箱依然占据着半壁河山，这至少说明了四个问题：

(1)无级变速(CVT)是汽车变速箱始终追逐的目标。

(2)摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是极为困难的。

(3)摩擦传动CVT传动效率低是必然的。

(4)摩擦传动CVT的效率，功率无法与齿轮变速相比。

2.液力传动

人们经常把液力自动变速器(AT)和无级变速器(CVT)两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作，使开车变得简单、省力。但是，液力自动变速器(AT)不是无级变速，是有级变速的自动控制，没有从根本上满足汽车对变速器的要求。从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式CVT，百年大回转说明：无级变速箱是汽车变速箱的最终归属，液力自动变速器只不过是一种过渡产品。

3.电控机械式自动变速器

电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称″AMT″)和液力自动变速器(AT)一样，不是无级变速器，是有级变速器的自动换档控制。其特点是机械传动部分沿用了传统的有级变速箱，但控制参量太多，实现自动控制相当困难。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种结构简单，造价便宜，体积小，重量轻，维修方便，传动变速可靠性高的回转位移自由变速装置。

本发明的另一发明目的是提供回转位移自由变速方法。

实现发明目的的技术方案是这样解决的：包括曲轴联杆机构通过铰接轴连接在回转轴的一端，回转轴上开有滑动槽，滑动槽内安装滑块，滑块通过轴与涡轮固定连接，涡轮套入涡杆上啮合连接，涡杆两端与支承座连接，回转轴的另一端通过铰接轴与齿条端块连接，齿条端块与齿条连接，齿条的两侧设有导向轮，齿条与单向齿轮啮合传动连接。这种装置从传动结构上可以做到从零速到所需变速比的自由变速传动，直接从传动结构上完全屏弃了“离合器”

回转位移自由变速方法，按下述步骤进行：

a、曲轴联杆机构将输入的旋转运动通过回转轴转化为回转运动；

b、回转轴沿涡轮、涡杆与滑块组成的回转轴心做回转运动带动齿条往复运动；

c、齿条往复运动带动单向齿轮或行星齿轮组或双向齿轮作旋转运动输出。

本发明与现有技术相比，它是用硬连接的机械传动模式控制转速和传动比自由改变与输出，是使用一种刚性连杆机构传递变速装置，具有结构简单，造价便宜，体积小，重量轻，维修方便，传动变速可靠性高的特点，广泛用于汽车、摩托车、车床等各行各业需要变速的装置中，有很好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的等速传动原理示意图；

图3为图1的离合壮态变速传动原理示意图。

具体实施方式

附图为本发的实施例

下面结合附图对本发明的内容作进一步说：

参照图1所示，包括曲轴联杆机构1通过铰接轴12连接在回转轴11的一端，回转轴11上开有滑动槽7，滑动槽7内安装滑块8，滑块8通过轴10与涡轮9固定连接，涡轮9套入涡杆13上啮合连接，涡杆13两端与支承座6连接，回转轴11的另一端通过铰接轴与齿条端块5连接，齿条端块5与齿条3连接，齿条3的两侧设有导向轮4，齿条3与单向齿轮2啮合传动连接。

图2所示，滑块8、涡轮9、轴10处在与涡杆13的中间位置时，曲轴联杆机构1与单向齿轮2为等速传动。

图3所示，滑块8、涡轮9、轴10处在与涡杆13的重叠位置时，曲轴联杆机构1与单向齿轮2为零速传动。也就是没有变速，此时，本装置替代了离合器的作用。

回转位移自由变速方法，按下述步骤进行：

a、曲轴联杆机构将输入的旋转运动通过回转轴转化为回转运动；

b、回转轴沿涡轮、涡杆与滑块组成的回转轴心做回转运动带动齿条往复运动；

c、齿条往复运动带动单向齿轮或行星齿轮组或双向齿轮作旋转运动输出。

综上所述，滑块8通过轴10与涡轮9固定连接，通过调节涡杆13带动涡轮9上、下运动，涡轮9带动滑块8在回转轴11的滑动槽7内运动，由于滑块8所处位置不同，回转轴11带动齿条3往复运动，使单向齿轮2在不同位移位置产生不同速度旋转运动，单向齿轮2也可是行星齿轮组，用连杆机构产生的位移达到控制转速变比自由运动，产生无极变速。

提高单向齿轮传动效率的双结构

一个单向齿轮2将齿条3往复位移转化为旋转运动效率不高，所以具体实施时应该采用双套单向齿轮2来提高传动效率，既一个单向齿轮2将齿条3的“往”运动转化为旋转运动，另一个单向齿轮2将齿条3的“复”运动、转化为第一个单向齿轮2同方向的旋转，共同组合输出提高传动效率。

自由变速的变速比计算：

曲轴连杆机构1转一圈，齿条3作一次往复运动，往复运动的位移大小由回转轴11的轴心位置控制，当曲轴连杆机构1转一圈时，齿条3有两种典型状态：一、齿条3没有往复位移运动；二、齿条3产生了最大的往复位移；一状态下：为零变速比、不进行功的输出和传动；二、状态下：齿条3使单向齿轮2旋转，此时齿条3获得的最大往复位移、能让单向齿轮2转A圈，那么这时的变速比就是A∶1，且是最小变比；本装置的变速比只需知道一个最小的变比就可以了，因为其他变比是在“一状态”和“二状态”之间自由控制。

Claims (4)

1、一种回转位移自由变速装置，包括曲轴联杆机构(1)通过铰接轴(12)连接在回转轴(11)的一端，回转轴(11)上开有滑动槽(7)，滑动槽(7)内安装滑块(8)，滑块(8)通过轴(10)与涡轮(9)固定连接，涡轮(9)套入涡杆(13)上啮合连接，涡杆(13)两端与支承座(6)连接，回转轴(11)的另一端通过铰接轴与齿条端块(5)连接，齿条端块(5)与齿条(3)连接，齿条(3)的两侧设有导向轮(4)，齿条(3)与单向齿轮(2)啮合传动连接。

2、根据权利要求1所述的一种回转位移自由变速装置，其特征在于所说的单向齿轮也可是行星齿轮组或双向齿轮。

3、一种回转位移自由变速方法，其特征在于按下述步骤进行：

a、曲轴联杆机构将输入的旋转运动通过回转轴转化为回转运动；

b、回转轴沿涡轮、涡杆与滑块组成的回转轴心做回转运动带动齿条往复运动；

c、齿条往复运动带动单向齿轮或行星齿轮组或双向齿轮作旋转运动输出。

4、根据权利要求3所述的回转位移自由变速方法，其特征在于所说的单向齿轮将齿条的“往”运动转化为旋转运动，另一个单向齿轮将齿条的“复”运动、转化为第一个单向齿轮同方向的旋转，共同组合输出。

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