CN202628985U

CN202628985U - 一种杠杆式无级变速器

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Publication number: CN202628985U
Application number: CN2012202738670U
Authority: CN
Inventors: 吴远才
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-06-11

Abstract

本实用新型提供了一种杠杆式无级变速器，包括输入轴、输出轴、以及连接在输入轴与输出轴之间的变速装置，所述输入轴为一端固定，另一端沿竖直方向往复移动的驱动杆；所述变速装置包括一个沿所述驱动杆移动、以改变输出轴转速的滑块，以及由所述滑块驱动的第一连接杆和第二连接杆，第一、第二连接杆的一端均与所述滑块铰接，另一端与输出轴的第一驱动装置铰接、以驱动输出轴转动；第一、第二连接杆的另一端与驱动装置的铰接处分别位于驱动装置的上、下两端。本实用新型的杠杆式无级变速器通过改变杠杆阻力臂的长度来实现连续地改变传动比，结构简单，且输出力矩大，能够适应不同的速度和扭矩需求。

Description

一种杠杆式无级变速器

技术领域

本申请涉及无级变速器领域，特别涉及一种杠杆式无级变速器。

背景技术

现有的无级机械变速器结构复杂，响应滞后，效率低，维护成本高，不能提供大扭矩输出。例如专利申请号为200520055447.5中公开的往复摇杆式无级变速器，其需要两个单向棘轮才能维持不间断的力矩输出，如果采用摩擦棘轮，就没法提供大扭矩输出；采用齿式棘轮只能做有级调速，噪音、冲击和磨损较大，不适宜用于高速情况。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种杠杆式无级变速器，其通过改变杠杆阻力臂的长度来实现连续地改变传动比，结构简单，且输出力矩大，能够适应不同的速度和扭矩需求。

本实用新型提供了一种杠杆式无级变速器，包括输入轴、输出轴、以及连接在输入轴与输出轴之间的变速装置，

所述输入轴包括一固定支点和一个绕该固定支点往复移动的自由端；

所述变速装置包括一个沿所述输入轴移动、以改变输出轴转速和输出扭矩的滑块，以及由所述滑块驱动的连接装置，该连接装置与输出轴的第一驱动装置铰接，以通过第一驱动装置驱动所述输出轴单向转动。

优选地，所述连接装置与第一驱动装置的铰接处分别位于第一驱动装置的上、下两端。

优选地，所述滑块和所述输入轴的自由端位于所述输入轴的固定支点的同一侧、或者分别位于所述输入轴的固定支点的两侧。

优选地，进一步包括驱动器，该驱动器驱动所述滑块沿驱动杆移动。

优选地，所述连接装置包括第一连接杆和第二连接杆，第一、第二连接杆的一端均与所述滑块铰接；

所述第一驱动装置为摩擦棘轮装置，包括位于棘轮直径两端处、用于驱动棘轮转动的两个棘爪，以及中心轴为所述输出轴的棘轮，

第一、第二连接杆的另一端分别与一个棘爪连接，并通过该棘爪驱动所述棘轮转动。

所述第一驱动装置为齿式棘轮装置，包括位于棘轮直径两端处、用于驱动棘轮转动的两个棘爪，以及中心轴为所述输出轴的棘轮，

优选地，所述滑块的移动间隔为使所述棘爪的摆动角为棘轮齿间角度的整数倍。

优选地，所述连接装置包括第一齿条和第二齿条，第一、第二齿条的一端均与所述滑块铰接；

所述第一驱动装置为齿式棘轮，第一、第二齿条分别与该齿式棘轮啮合、以驱动输出轴转动。

优选地，进一步包括第二驱动装置，该第二驱动装置为齿式棘轮装置，包括位于棘轮直径两端处、用于驱动棘轮转动的两个棘爪，以及中心轴为所述输出轴的棘轮，

所述变速装置进一步包括由所述滑块驱动的第三连接杆和第四连接杆，第三、第四连接杆的一端均与所述滑块铰接，另一端与分别与第二驱动装置的一个棘爪连接，并通过该棘爪驱动所述第二驱动装置的棘轮转动；

该杠杆式无级变速器进一步包括切换装置，该切换装置切换所述输出轴与第一驱动装置或第二驱动装置连接。

优选地，所述滑块的移动间隔为使所述第二驱动装置的棘爪的摆动角为第二驱动装置的棘轮齿间角度的整数倍。

优选地，所述第一驱动装置为液力变矩器，连接装置与液力变矩器的活塞铰接，以驱动所述输出轴单向转动。

由上述技术方案可见，本实用新型的杠杆式无级变速器的变速装置通过设置在输入轴上可滑动的滑块、以及与该滑块连接的连接杆来实现改变杠杆阻力臂长度的目的，通过改变阻力臂的长度能够实现传动比的变化，从而实现变速的功能。由于滑块在输入轴上可连续滑动，因而实现无级变速的功能。

本实用新型的杠杆式无级变速器结构简单，且由于连接杆在输出轴的上、下两端分别提供输出轴转动的驱动力，因此，输出力矩大，能够适应不同的速度和扭矩需求。

附图说明

图1是本实用新型的杠杆式无级变速器的第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的杠杆式无级变速器的变速调节原理示意图；

图3是本实用新型的杠杆式无级变速器的第二实施例的结构示意图；

图4是本实用新型的杠杆式无级变速器的第三实施例的结构示意图；

图5a是本实用新型的杠杆式无级变速器的第三实施例的第一状态示意图；

图5b是本实用新型的杠杆式无级变速器的第三实施例的第二状态示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

在本实用新型中，输入轴上具有可沿其滑动的滑块，该滑块通过一端与其连接的连接装置来驱动输出轴的单向转动，通过改变滑块的位置能够调整传动比和输出扭矩，从而实现无级变速的目的。且由于连接装置在输出轴的上、下两端分别提供输出轴转动的驱动力，因此，输出力矩大，能够适应不同的速度和扭矩需求。

图1是本实用新型的杠杆式无级变速器的第一实施例的结构示意图。如图1所示，本实用新型的杠杆式无级变速器包括输入轴2、输出轴10、以及连接在输入轴2和输出轴10之间的变速装置。输入轴2包括一固定支点以及沿垂直方向往复移动的自由端。

其中，变速装置包括一个沿输入轴2移动的滑块4、以及由滑块4驱动的连接装置。在本实施例中，连接装置包括由滑块4驱动的第一连接杆61和第二连接杆62，第一连接杆61和第二连接杆62的一端均与滑块4铰接，另一端与用于驱动输出轴10转动的驱动装置铰接。滑块4可由驱动器5驱动，沿设置于输入轴2上的导轨3移动。

滑块4和输入轴2的自由端可如图1所示同时位于输入轴2的固定支点的同一侧，也可分别位于输入轴2的固定支点的不同侧。无论其是否位于固定支点的同一侧，改变滑块4在输入轴2上的位置均是改变滑块4与固定支点之间的距离，即阻力臂的长度。

图1中示出的用于驱动输出轴10转动的驱动装置为摩擦棘轮结构。该驱动装置包括中心轴为输出轴10的棘轮9，以及位于棘轮9的上下两端处、与棘轮9摩擦啮合的棘爪81和82。其中，第一连接杆61的另一端与连杆71铰接，用于通过棘爪81驱动输出轴10转动。第二连接杆62的另一端与连杆72铰接，用于通过棘爪82驱动棘轮9转动，进而带动输出轴10的单向转动。

用于输入轴2提供的驱动方向为沿竖直方向的往复移动，因此将第一连接杆和第二连接杆与驱动装置的铰接位置设置在输出轴的上下两端。

图2示出了本实用新型的杠杆式无级变速器实现变速调节的原理示意图。如图2所示，三角形的一条边L1为输入轴2的整体长度，边L2为输入轴2往复移动的总行程。滑块4随着输入轴2一起沿竖直方向往复移动，当滑块4位于输入轴2的不同位置时，其往复移动的行程长度是不同的。例如，当滑块4位于A1位置时，其往复移动的行程长度为L3，而当滑块4位于A2位置时，其往复移动的行程长度为L4。由图2可以看出，通过滑块4位置的改变，即可实现阻力臂长度的改变，而阻力臂长度的改变可以实现输出轴10的转速改变。由于滑块4在输入轴2上的位置是可以连续变化的，因此能够实现无级变速调节。

进一步地，如图1所示，当本实用新型的杠杆式无级变速器运转时，输入轴2上下摆动。当输入轴2向上运动时，连杆61驱动连杆71顺时针旋转，棘爪81与棘轮9接触，推动棘轮9顺时针旋转，带动输出轴10顺时针旋转，此时连杆62驱动连杆72逆时针旋转，棘爪82与棘轮脱离接触。当输入轴2向下运动时，连杆61驱动连杆71逆时针旋转，棘爪81与棘轮9脱离接触，此时连杆62驱动连杆72顺时针旋转，棘爪82与棘轮9接触，推动棘轮9顺时针旋转，带动输出轴10顺时针旋转，因此，无论输入轴2是向上还是向下摆动都会推动棘轮9顺时针旋转，能够提供大扭矩情况下的变速要求。将棘爪81、棘爪82旋转180°，此时棘轮9会作逆时针旋转，从而实现了倒档的功能。

图1中的所示的用于驱动输出轴10转动的驱动装置是摩擦棘轮机构，实际应用当然也可以采用齿式棘轮机构，由于驱动方式相似，这里就不再详述。

另外，与滑块4铰接的连接装置可采用任意一种能够实现传动的装置，例如齿条、传动皮带等。例如该连接装置可包括与滑块4铰接的两个齿条，两个齿条与输出轴的驱动装置的铰接处分别位于输出轴的上、下两端，即两铰接处的连线与输入轴2的自由端的往复移动方向平行。对应地，输出轴10的第一驱动装置为与齿条啮合的齿轮或齿式棘轮，通过齿条的传动作用，可实现输出轴10的转动。

输入轴2可进一步如图1中所示使用输入轮1来驱动。例如，输入轮1的一侧具有一凸起21，对应地，输入轴2的另一端具有用于容纳该凸起21的凹槽22，当输入轮1旋转时，通过凸起21和凹槽22的配合将输入轮1的旋转运动转化为输入轴2的另一端的沿竖直方向的往复移动。

由上述技术方案可见，本实用新型的杠杆式无级变速器的输入轴上具有可沿其滑动的滑块，该滑块通过一端与其连接的两个连接杆驱动输出轴的转动，通过改变滑块的位置能够调整传动比，从而实现无级变速的目的。且由于连接杆在输出轴的上、下两端分别提供输出轴转动的驱动力，因此，输出力矩大，能够适应不同的速度和扭矩需求。

图3示出了本实用新型的杠杆式无级变速器的第二实施例的结构示意图。如图2所示，本实用新型的杠杆式无级变速器在图1所示的第一实施例的基础上进一步包括一个用于驱动输出轴10转动的第二驱动装置，以及用于切换输出轴10与两个驱动装置的连接关系的装置。其中，该第二驱动装置为齿式棘轮装置，其包括中心轴为输出轴10的棘轮11，以及位于棘轮11的上、下两端处，用于驱动棘轮11转动的两个棘爪。

相应地，变速装置进一步包括由滑块4驱动的第三连接杆63和第四连接杆64，第三连接杆63和第四连接杆64的一端均与滑块4铰接，另一端分别与第二驱动装置的一个棘爪连接，并通过该棘爪驱动棘轮11转动。

优选地，输出轴10上具有花键轴，该切换装置包括通过该花键轴套设于输出轴10上的拨盘13、与拨盘13连接的拨叉14、以及通过拨叉14驱动拨盘13与棘轮9或棘轮11啮合的切换机构12。

切换机构12驱动拨叉14让拨盘13与棘轮9或棘轮11相啮合，在低速需要大扭矩输出时，为防止摩擦棘轮机构打滑，通过切换机构12可让齿式棘轮机构11工作，此时可切断摩擦棘轮机构9也可让摩擦棘轮机构9一同工作，齿式棘轮机构启动时，变速机构不再是无级变速，则滑块4每次的移动量必须保证棘爪的摆动角是齿式棘轮齿间角度的整数倍。切换到齿式棘轮机构的技术跟手动挡的换挡技术没什么两样，这里不在详述。

图4是本实用新型的杠杆式无级变速器的第三实施例的结构示意图。如图4所示，本实用新型的杠杆式无级变速器包括输入轴2、输出轴10、以及连接在输入轴2和输出轴10之间的变速装置。输入轴2包括一固定支点以及沿垂直方向往复移动的自由端。

其中，变速装置包括一个沿输入轴2移动的滑块4、以及由滑块4驱动的连接装置。在本实施例中，连接装置包括由滑块4驱动的连杆6，以及与连杆6铰接的连杆7。连杆6的一端与滑块4铰接，连杆7的另一端与用于驱动输出轴10转动的驱动装置铰接。滑块4可由驱动器5驱动，沿设置于输入轴2上的导轨3移动。

如图4所示，驱动装置为一液力变矩器，该液力变矩器包括缸体15，位于缸体15内的活塞8，以及位于活塞8两侧的阀门91、92以及93、94，其中，阀门91、94位于缸体15的顶部，阀门92、93位于缸体15的底部。缸体15内充满液体，通过活塞8的移动以及阀门91、92、93和94的开合来控制管道中的液体流动方向，通过管道中的液体流动来驱使水轮机11单向转动，从而带动输出轴10的转动。

杆2的上下摆动驱动连杆6左右移动，通过连杆7驱动活塞8左右移动。如图5a所示，当活塞8向左运动时，阀门92、94打开，阀门91、93关闭，液体从阀门92流出缸体15，驱动水轮机11旋转，同时带动输出轴10旋转，活塞向左运动时，缸体15的右边产生了负压，液体从阀门94流入。如图5b所示，当活塞8向右运动时，阀门91、93打开，阀门92、94关闭，液体从阀门93流出驱动水轮机11旋转，同时带动输出轴10旋转，活塞8向右运动时，缸体15的左边产生了负压，液体从阀门91流入。

通过滑块4位置的改变，即可实现阻力臂长度的改变，而阻力臂长度的改变可以实现输出轴10的转速改变。由于滑块4在输入轴2上的位置是可以连续变化的，因此能够实现无级变速调节。进一步地，无论输入轴2是向上还是向下摆动都会推动水轮机11旋转，同时带动输出轴10旋转，能够提供大扭矩情况下的变速要求。

由上述技术方案可知，本实用新型的杠杆式无级变速器可根据输出扭矩的需求调整驱动装置的选用，更能够解决现有的单一驱动装置不能同时满足输出扭矩大和无级调速两项需求的缺点。

本实用新型的杠杆式无级变速器的变速装置通过设置在输入轴上可滑动的滑块、以及与该滑块连接的连接装置来实现改变杠杆阻力臂长度的目的，通过改变阻力臂的长度能够实现传动比的变化，从而实现变速的功能。由于滑块在输入轴上可连续滑动，因而实现无级变速的功能。

本实用新型的杠杆式无级变速器结构简单，且由于连接装置在输出轴的上、下两端分别提供输出轴转动的驱动力，因此，输出力矩大，能够适应不同的速度和扭矩需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims

1.一种杠杆式无级变速器，其特征在于，包括输入轴、输出轴、以及连接在输入轴与输出轴之间的变速装置，

2.根据权利要求1所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，所述连接装置与第一驱动装置的铰接处分别位于第一驱动装置的上、下两端。

3.根据权利要求2所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，所述滑块和所述输入轴的自由端位于所述输入轴的固定支点的同一侧、或者分别位于所述输入轴的固定支点的两侧。

4.根据权利要求3所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，进一步包括驱动器，该驱动器驱动所述滑块沿驱动杆移动。

5.根据权利要求3所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，所述连接装置包括第一连接杆和第二连接杆，第一、第二连接杆的一端均与所述滑块铰接；

6.根据权利要求3所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，所述连接装置包括第一连接杆和第二连接杆，第一、第二连接杆的一端均与所述滑块铰接；

7.根据权利要求6所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，所述滑块的移动间隔为使所述棘爪的摆动角为棘轮齿间角度的整数倍。

8.根据权利要求3所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，所述连接装置包括第一齿条和第二齿条，第一、第二齿条的一端均与所述滑块铰接；

9.根据权利要求5所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，进一步包括第二驱动装置，该第二驱动装置为齿式棘轮装置，包括位于棘轮直径两端处、用于驱动棘轮转动的两个棘爪，以及中心轴为所述输出轴的棘轮，

10.根据权利要求9所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，所述滑块的移动间隔为使所述第二驱动装置的棘爪的摆动角为第二驱动装置的棘轮齿间角度的整数倍。

11.根据权利要求1所述的杠杆式无级变速器，其特征在于，所述第一驱动装置为液力变矩器，连接装置与液力变矩器的活塞铰接，以驱动所述输出轴单向转动。