CN201875096U - 等效直径可调链轮装置、无级变速装置及动力系统 - Google Patents

等效直径可调链轮装置、无级变速装置及动力系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种等效直径可调的链轮装置、使用该链轮装置的无级变速装置以及包括该无级变速装置的动力装置。该链轮装置包括：基盘，该基盘上安装有至少三个小链轮，这些小链轮均设置有齿，并且，这些小链轮通过改变它们节圆外切圆直径的方式在基盘上移动。本实用新型提出了一种利用链轮进行动力和运动传输的无级变速的技术思想，其能够利用简单的结构，对包括汽车和摩托车在内的动力和运动传输机构的变速特性进行调整，其防止了打滑，减少了磨损，并提高了传动效率。

Description

等效直径可调链轮装置、无级变速装置及动力系统
技术领域
本实用新型涉及一种等效直径可调链轮装置及包含该链轮装置的无级变速装置以及动力系统，特别是一种可以应用于汽车或摩托车的无级变速装置。
背景技术
欧洲专利EP 1 759910 A2公开了一种带式无级变速器，该无级变速器采用V形传动带，结构复杂，不仅对所用元器件特别是对带的材质要求苛刻，而且对加工和组装精度也有着极高的要求，造价昂贵。此外，其基本工作原理是摩擦传动，因此，容易打滑、发生磨损，传动效率低。
中国专利CN86101553A公开了一种用挠性牵引元件传动的变速器，该装置的链轮由8个牵引元件即2个不能转动的扇形齿轮和6个能旋转的无齿托轮组成。该8个牵引元件套装在8根连接短轴上，通过主动盘与从动盘的相对转动迫使该连接短轴沿着半径向内或向外移动。由于该装置仅通过一个扇形齿轮与链条连接来传递动力，而与其他无齿托轮摩擦传动，因此，该装置容易打滑，发生磨损，传动效率低。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种利用链轮进行动力和运动传输的无级变速的技术思想，旨在解决利用简单的结构，对包括汽车和摩托车在内的动力和运动传输机构的变速特性进行调整。即，提供一种等效直径可调的链轮装置、一种使用该链轮装置的无级变速装置以及一种设置有该无级变速装置的动力系统，例如，汽车或摩托车。
为实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种等效直径可调链轮装置，包括基盘，基盘上安装有至少三个小链轮，这些小链轮均设置有齿，并且，这些小链轮通过改变它们节圆外切圆直径的方式在基盘上移动。
优选地，本实用新型的链轮装置，小链轮之一相对基盘固定，其它小链轮相对于基盘转动，并且，相对于该固定的小链轮，位于其两侧的其它小链轮的转动方向相反。
优选地，本实用新型的链轮装置还包括：沟槽，其设置在基盘上，并且，每个沟槽中设置有一个小链轮，该小链轮能够沿着该沟槽移动。
优选地，本实用新型的链轮装置中，沟槽呈放射状设置，或者与基盘圆心与小链轮圆心的连线成角度地设置。
优选地，该沟槽是从基盘的同心圆上引出的曲线槽，该曲线槽的形状为渐开线。
优选地，小链轮沿基盘的周向均匀分布。
根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供一种无级变速装置，该装置包括驱动轮、从动轮以及以张紧方式连接在驱动轮和从动轮上的链条，其中，驱动轮和从动轮中的至少一个包括根据本实用新型的链轮装置。
根据本实用新型的又一方面，本实用新型还提供一种包括上述无级变速装置的动力系统，如，汽车或摩托车。
在本实用新型的等效直径可调链轮装置中，小链轮能以改变他们节圆外切圆直径的方式在基盘上移动，链条基本上沿着节圆外切圆放置和运动，从而可实现连续可变的传动半径。由于链轮具有结构简单，制造加工工艺简便，原材料成本较低的特点，因此容易制造且造价低廉。此外，由于链轮不会像V形带那样出现打滑现象，因此使用本实用新型的等效直径可调链轮装置可获得较高的传动效率。
根据本实用新型的无级变速装置和动力系统，由于采用了本实用新型的等效直径可调链轮装置，因此可实现连续可变的无级变速功能。此外，由于链轮和链条具有结构简单，制造加工工艺简便，原材料成本较低的特点，因此本实用新型的无级变速装置容易制造且造价低廉，维护成本也比较低。此外，由于链轮与链条传动中不会出现带与带轮传动中的打滑现象，因此使用本实用新型的无级变速装置可获得较高的传动效率。
附图说明
图1示意性地表示了根据本实用新型的等效直径可调链轮装置的一个实施方式；
图2示意性地表示根据本实用新型的等效直径可调链轮装置的一个实施方式的直径变换原理；
图3表示本实用新型的等效直径可调链轮装置的沟槽的另一种结构；
图4表示本实用新型的等效直径可调链轮装置的沟槽的其他结构；
图5示意性地表示了根据本实用新型的无级变速装置。
具体实施方式
下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
图1示意性地表示了根据本实用新型的等效直径可调链轮装置的一个实施方式。
如图1所示，等效直径可调链轮装置10包括基盘1，基盘1上设置有八条径向沟槽6，这些沟槽6沿基盘1的周向呈放射状均匀分布(图1中沟槽6沿基盘1的径向布置)，每个沟槽6中安装有一个小链轮4，各小链轮4能在各自对应的沟槽6内沿径向向内、向外移动。各小链轮4上设置有多个齿，其可以与链条啮合连接。图1中最左侧的小链轮4作为基准不可相对基盘1转动，其它小链轮4可被驱动而相对于基盘1(或最左侧的基准链轮)转动。此外，也可将其中一个链轮4用滚轮替换。
图2示意性地表示根据本实用新型的等效直径可调链轮装置的一个实施方式的直径变换原理。用数个小链轮41-45组成一个等效的大链轮即链轮装置10，通过改变小链轮41-45的位置来改变等效大链轮的等效直径，从而实现用链传动的无级变速功能。
图3示出了本实用新型的等效直径可调链轮装置的沟槽的另一种结构。这种结构的沟槽6不与径向重叠，而是与径向成一定夹角。
图4示出了表示本实用新型的等效直径可调链轮装置的沟槽的有一种结构。这种结构的沟槽6是从基盘的同心圆上引出的曲线槽，该曲线的形状优选为渐开线。
图5示意性地表示了根据本实用新型的无级变速装置1000。如图5所示，本实用新型的无级变速装置1000包括一个驱动链轮100和一个从动链轮100’以及一个环形链条3，其中，驱动链轮100和从动链轮100’均由本实用新型的等效直径可调链轮装置构成。驱动链轮100和从动链轮100’上分别包括基盘1、1’，基盘1、1’上分别设置有八条径向沟槽6、6’，这些沟槽6、6’分别沿基盘1、1’的周向呈放射状均匀分布，每个沟槽6、6’中分别安装有一个小链轮4、4’，各小链轮4、4’能在各自对应的沟槽6、6’内沿径向向内、向外移动。图5中基盘1上最左侧的小链轮4作为基准不可相对基盘1转动，其它小链轮4可被驱动而相对于基盘1转动；基盘1’上最左侧的小链轮4’作为基准不可相对基盘1’转动，其它小链轮4’可被驱动而相对于基盘1’转动。链条3张紧挂在各小链轮4、4’上。
下面参照图2简要说明根据本实用新型的无级变速装置的等效直径的调节原理。
在本实用新型的无级变速装置中，通过调节驱动链轮100的基盘1上小链轮41-45在基盘1上沟槽6内的径向位置，改变多个小链轮41-45的节圆的外接圆的直径。该外接圆相当于一个由各小链轮4组成的等效的大链轮的节圆。在改变了等效的大链轮的节圆直径时，等效大链轮在小链轮41-45之间的节圆的弧线长度也将发生了变化。本实用新型为了吸收这个变化，确保链条与链轮的有效啮合，在基盘1上确定一个基准5(如图5所示)，以此来确定小链轮的径向移动距离和周向转动角度的关系。小链轮的径向移动距离等于等效大链轮的等效半径的变化量P＝R1-R2，小链轮的周向转动角度等于a×(R1-R2)/r，其中r为小链轮的节圆半径，a为小链轮与基准5之间的弧度角。如图5所示，在基准5的两侧，小链轮的转动方向相反，离开基准越远的链轮转动的角度越大(角度b＜c＜d)。如果预先选定了某一个小链轮的圆心为此基准的话，在调整中该小链轮将不转动，所以其可以作成只能沿径向移动而不能沿其轴芯转动的结构。
以图2为例，设定图2最左侧的链轮41(设为基准链轮)相对于基盘1是不能转动的，其它链轮42-45均可以相对于该基盘1转动。链条与该最左侧小链轮41以及上、下两侧的四个小链轮42-45啮合。当这些小链轮41-45从所形成的最大直径的状态沿着各自的沟槽6朝向基盘1的圆心(即，径向向内)移动时(也就是说，所形成的等效大链轮的节圆直径变小时)，由于图2最左侧的小链轮41不相对于基盘1转动，而位于其上侧的两个小链轮42、43相对于基盘(或该最左侧小链轮41)沿顺时针转动一角度，其中，位于最上侧的链轮43转动的角度大于邻近该基准链轮的小链轮42的转动角度。从而使得位于其上侧的两个小链轮42、43保持与链条啮合。而位于该最左侧小链轮41下方的两个小链轮44、45分别相对于基盘(或该最左侧小链轮41)沿逆时针转动一角度，其中，位于最下侧的小链轮45转动的角度大于邻近该基准链轮41的小链轮44的角度。从而使得位于其下方的两个小链轮44、45也保持与链条啮合。这些小链轮转动的角度可以根据上面所述的计算方法计算得出。在基准链轮(如图2所设定的基准链轮)的两侧，小链轮的转动方向相反，并且，离基准越远的链轮的转动角度越大。从而，通过位于基准链轮两侧的小链轮沿不同方向转动消除了链轮与链条之间的节距差。
实现小链轮4在基盘1上沟槽6内的径向移动，可以采用机械领域惯常的手段来设计其结构，只要能使小链轮4沿径向移动的同时转过相应角度的结构都是可以的，例如蜗轮蜗杆结构，齿轮齿条结构等。
根据本实用新型，通过改变由多个小链轮形成的等效的大链轮的节圆直径来实现连续可变的无极变速功能。并且，该装置中，通过将基准链轮相对于基盘固定，而使位于其两侧的其他链轮沿彼此相反的方向转动，消除了链轮与链条之间的节距差。并且，由于链条与多个小链轮啮合连接，从而，该装置防止打滑，并且减少了磨损，提高了传动效率。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种等效直径可调的链轮装置，其特征在于，包括基盘(1)，其上安装有至少三个小链轮(4)，所述至少三个小链轮(4)均设置有齿，所述小链轮(4)通过改变它们节圆外切圆直径的方式在基盘(1)上移动。
2.根据权利要求1所述的链轮装置，其特征在于，所述小链轮(4)之一相对所述基盘(1)固定，其它小链轮(4)相对于所述基盘(1)转动，并且，相对于该固定的小链轮，位于其两侧的所述其它小链轮的转动方向相反。
3.根据权利要求1所述的链轮装置，还包括：
沟槽(6)，其设置在所述基盘(1)上，并且，每个所述沟槽(6)中设置有一个所述小链轮(4)，所述小链轮(4)能够沿着该沟槽(6)移动。
4.根据权利要求3所述的链轮装置，其特征在于，所述沟槽(6)呈放射状设置，或者与所述基盘(1)圆心与所述小链轮(4)圆心的连线成角度地设置。
5.根据权利要求3所述的链轮装置，其特征在于，所述沟槽(6)是从所述基盘的同心圆上引出的曲线槽，所述曲线槽的形状为渐开线。
6.根据权利要求1所述的链轮装置，其特征在于，所述小链轮(4)沿所述基盘(1)的周向均匀分布。
7.一种无级变速装置，其特征在于，其包括：
驱动轮(100)；
从动轮(100’)；
链条(3)，其以张紧方式连接在所述驱动轮(100)和从动轮(100’)上，
其中，所述驱动轮(100)和所述从动轮(100’)中的至少一个包括根据权利要求1-6任一项所述的链轮装置。
8.如权利要求7所述的无级变速装置，其特征在于，所述链条(3)连接在所述驱动轮和所述从动轮的小链轮(4、4’)上。
9.一种动力系统，其包括：
发动机；以及
根据权利要求7-8任一项所述的无级变速装置，用于将所述发动机的驱动力传递到驱动轮。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述动力系统为汽车或摩托车。
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