CN205806353U - 无极变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种无极变速装置，调速机构包括：主动轮轴和从动轮轴，主动轮轴的主动轴上设置有至少两个固定轮，从动轮轴的从动轴上设置有与上述固定轮共轭的单向轮，任一对共轭的固定轮或单向轮在相同的齿根圆和齿顶圆之间的齿廓面沿齿宽方向为连续不同的渐开线；相邻的固定轮的轮齿错位分布，以使两组以上的共轭齿轮之间交替啮合传动；在主动轮轴或从动轮轴上作用预定的轴向作用力，共轭齿轮啮合在不同的基圆直径区域，传动比随着对应的基圆的直径的连续变化而变化。本实用新型的无极变速装置动力传递稳定，避免打滑。

Description

无极变速装置

技术领域

本实用新型涉及变速机构领域，特别是指一种无极变速装置。

背景技术

无极变速器是变速器中自动变速器的一种，无极变速器是利用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，以此实现传动比的连续改变。现有的无极变速器的结构没有采用传统的齿轮传动结构，而是以传动带带动两个可改变直径的锥形带轮传动，带轮的外径大小靠油压大小进行无级的变化。但是，这种结构的无极变速器受力小、扭矩有限、容易打滑，动力传递不稳定。齿轮变速器传动扭矩大、效率高，但不能实现无级变速。

实用新型内容

本实用新型提出一种无极变速装置，解决了现有技术中无极变速器受力小、扭矩有限、容易打滑的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种无极变速装置，无极变速装置的调速机构包括：主动轮轴和从动轮轴，主动轮轴的主动轴上设置有至少两个固定轮，从动轮轴的从动轴上设置有与上述固定轮共轭的单向轮，任一对共轭的固定轮或单向轮在相同的齿根圆和齿顶圆之间的齿廓面沿齿宽方向为连续不同的渐开线；

相邻的固定轮的轮齿错位分布；在主动轮轴或从动轮轴上作用预定的轴向作用力，共轭齿轮啮合在不同的基圆直径区域，传动比随着对应的基圆的直径的连续变化而变化。

优选的是，所述的无极变速装置中，所述固定轮的轮齿在齿宽方向齿根厚一致，而齿顶厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变薄，单向轮的轮齿在齿宽方向齿顶厚一致，而齿根厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变厚，所述固定轮的厚齿顶的一端和单向轮的薄齿根的一端相对应；或

所述固定轮的轮齿在齿宽方向齿顶厚一致，而齿根厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变厚；单向轮的轮齿在齿宽方向齿根厚一致，而齿顶厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变薄，所述固定轮的厚齿根的一端和单向轮的薄齿顶的一端相对应。

优选的是，所述的无极变速装置中，所述从动轮轴的从动轴上设置有至少两个固定轮；所述主动轮轴的主动轴上设置有与从动轴上的固定轮共轭的至少两个单向轮，所述主动轴上的固定轮和从动轴上的单向轮的基圆齿距与所述主动轴上的单向轮和从动轴上的固定轮的基圆齿距不一致；主动轴上的固定轮与从动轴上的单向轮在啮合点的基圆直径比值小于等于主动轴上的单向轮与从动轴上的固定轮的在啮合点的基圆直径比值。

优选的是，所述的无极变速装置中，所述调速机构还包括一组行星齿轮组件，所述行星齿轮组件的行星架与所述从动轴啮合连接，齿圈与一离合机构啮合连接，当所述从动轮轴上作用预定的作用力时，所述从动轴上的与行星架啮合的啮合轮与从动轴通过滑键连接；当所述主动轮轴上作用预定的作用力时，所述从动轴上的与行星架啮合的啮合轮与从动轴固定连接。

优选的是，所述的无极变速装置中，所述渐开线根据对应的呈同底数且底数不为1的指数函数分布的基圆的直径的连续变化而变化。

优选的是，所述的无极变速装置中，任一个单向轮或固定轮的任一个轮齿包括工作齿廓和定位齿廓，所有轮齿的工作齿廓位于轮齿的同侧；任一个固定轮上的定位齿廓上向相邻的工作齿廓处延伸出一定位凸，该定位凸的凸起厚度随着该定位齿廓的基圆的变大而变厚，以使下一对工作齿廓及时啮合。

优选的是，所述的无极变速装置中，还包括加速机构，所述加速机构包括多组连续传动的行星齿轮构件，首组行星齿轮构件的行星架与所述行星齿轮组件的太阳轮刚性连接，后一组行星齿轮构件的行星架与前一组行星齿轮构件的太阳轮刚性连接，所有行星齿轮构件的齿圈之间刚性连接，且所有的齿圈均固定。

优选的是，所述的无极变速装置中，任一个固定轮的工作齿廓和定位齿廓的所有渐开线在齿根圆或齿顶圆处均在一条与轴线平行的直线上，任一个单向轮的工作齿廓和定位齿廓的所有渐开线在齿顶圆或齿根圆处均在一条与轴线平行的直线上。

优选的是，所述的无极变速装置中，所述离合机构包括离合器、空心轴和实心轴，所述离合器的飞轮和摩擦片分别与空心轴和实心轴连接；所述实心轴设置在空心轴内部，且实心轴的外径小于空心轴的内径；所述空心轴与所述主动轴啮合连接，所述实心轴与所述行星齿轮组件的齿圈啮合连接；当所述主动轮轴上作用预定的作用力时，所述主动轴上的与空心轴啮合的啮合轮与主动轴通过滑键连接，当所述从动轮轴上作用预定的作用力时，所述主动轴上的与空心轴啮合的啮合轮与主动轴固定连接。

优选的是，所述的无极变速装置中，所述主动轴上的相邻的单向轮、固定轮和单向轮之间均设置有轴承；所述从动轴上的相邻的单向轮、固定轮和单向轮之间均设置有轴承。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的无极变速装置，在主动轮轴或从动轮轴上作用预定的轴向作用力时，共轭齿轮的接触的轮齿的渐开线的基圆的直径是从一端到另一端按同底的指数函数的方式连续变化，使传动比随着对应的基圆的直径的变化而连续变化；多组共轭齿轮之间交替啮合传递动力，以使从动轮轴的从动轴处于被连续驱动或限定状态。本实用新型的无极变速装置在实现大扭矩、高效率、动力传递稳定的基础上，实现传动比的连续改变，避免打滑；而且，借助齿轮传动结构实现增加受力，调节扭矩。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1所示的固定轮的主视图；

图3为图1所示的单向轮的主视图；

图4为主动轮轴或从动轮轴移动后的共轭的固定轮和单向轮的沿齿宽方向的齿廓面的一端至另一端的基圆的直径从大到小的变化对比图；

图5为图2所示的固定轮的轮齿的结构示意图；

图6为图3所示的单向轮的轮齿的结构示意图。

图中：

1、离合机构；2、调速机构；3、加速机构；11、离合器；12、空心轴；13、实心轴；21、主动轮轴；22、从动轮轴；23、行星齿轮组件；24、固定轮；25、单向轮；26、定位凸；27、轴承；28、固定轮的轮齿；29、单向轮的轮齿。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示的无极变速装置，包括离合机构1、调速机构2、加速机构3。

实施例：如图1至图6所示，调速机构2包括：主动轮轴21、从动轮轴22和一组行星齿轮组件23，主动轮轴21的主动轴上设置有至少两个固定轮24，从动轮轴22的从动轴上设置有与上述固定轮共轭的单向轮25，任一对共轭的固定轮24或单向轮25在相同的齿根圆和齿顶圆之间的齿廓面沿齿宽方向为连续不同的渐开线；相邻的固定轮的轮齿错位分布，以使两组以上的共轭齿轮之间交替啮合传动；在主动轮轴或从动轮轴上作用预定的轴向作用力，固定轮和单向产生轴向相对位移，共轭齿轮啮合在不同的基圆直径区域，传动比随着对应的基圆的直径的连续变化而变化，实现调速。

在上述实施例的基础上，如图1所示，离合机构1包括离合器11、空心轴12和实心轴13，离合器11的飞轮和摩擦片分别与空心轴12和实心轴13连接，实心轴13设置在空心轴12内部，且实心轴的外径小于空心轴的内径；空心轴与主动轮轴21的主动轴啮合连接；实心轴13与行星齿轮组件23的齿圈啮合连接，当从动轮轴上作用预定的作用力时，从动轴上的与行星架啮合的啮合轮与从动轴通过滑键连接，主动轴上的与空心轴啮合的啮合轮与主动轴固定连接；当主动轮轴上作用预定的作用力时，主动轴上的与空心轴啮合的啮合轮与主动轴通过滑键连接，从动轴上的与行星架啮合的啮合轮与从动轴固定连接。

在上述实施例的基础上，主动轴上的固定轮的轮齿在齿宽方向齿根厚一致，而齿顶厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变薄；从动轴上的单向轮的轮齿在齿宽方向齿顶厚一致，而齿根厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变厚，主动轴上的固定轮的厚齿顶的一端和单向轮的薄齿根的一端相对应，避免共轭齿轮发生干涉。或者，固定轮的轮齿在齿宽方向齿顶厚一致，而齿根厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变厚；单向轮轮齿的在齿宽方向齿根厚一致，而齿顶厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变薄，固定轮的厚齿根的一端和单向轮的薄齿顶的一端相对应，避免共轭齿轮发生干涉。

在上述实施例的基础上，为了调节调速机构的减速，从动轮轴22的从动轴上设置有至少两个固定轮；主动轮轴21的主动轴上设置有与从动轴上的固定轮共轭的至少两个单向轮。为了避免主动轮轴或从动轮轴轴向移动时，主动轴上的固定轮和从动轴上的单向轮、主动轴上的单向轮和从动轴上的固定轮互相干涉，主动轴上的固定轮和从动轴上的单向轮的基圆齿距与主动轴上的单向轮和从动轴上的固定轮的基圆齿距不一致，即主动轴上的固定轮和从动轴上的单向轮在啮合区域的基圆齿距差较小时，从动轴上的固定轮和主动轴上的单向轮在啮合区域的基圆齿距差较大；反之一样。一个齿轮上基圆直径大的地方，基圆周长长，基圆直径小的地方，基圆周长短，而不论周长长还是短的地方，齿数一致，故基圆直径大的地方，基圆齿距大，基圆直径小的地方，基圆齿距小；为了避免旋转时，啮合齿轮的转速不一致，相互发生干涉，主动轴上的固定轮与从动轴上的单向轮在啮合点的基圆直径比值不能大于主动轴上的单向轮与从动轴上的固定轮的在啮合点的基圆直径比值。即当主动轴主动旋转时，主动轴上的固定轮将转速传递到从动轴上的单向轮，从动轴上的单向轮带动从动轴，从动轴带动其上的固定轮旋转，从动轴上的固定轮再将转速传递到主动轴上的单向轮旋转时，主动轴上的单向轮的转速不能大于主动轴的原有的转速。任一对共轭的固定轮或单向轮的齿廓面的渐开线根据对应的呈同底数且底数不为1的指数函数分布的基圆的直径的连续变化而变化。基圆直径按同底的指数函数变化，共轭齿轮的基圆直径的比是一致的。

在上述实施例的基础上，为了增加主动轮轴上固定轮轴向移动时的稳定性，主动轴上的相邻的单向轮27、固定轮24和单向轮27之间均设置有轴承28；从动轴上的相邻的单向轮、固定轮和单向轮之间均设置有轴承28。

在上述实施例的基础上，加速机构3包括多组连续传动的行星轮行星齿轮构件。首组行星齿轮构件的行星架与行星齿轮组件的太阳轮刚性连接，后一组行星齿轮构件的行星架与前一组行星齿轮构件的太阳轮刚性连接，所有行星齿轮构件的齿圈之间刚性连接，且所有的齿圈均固定。

在上述实施例的基础上，如图5所示，任一个单向轮或固定轮的任一个轮齿包括工作齿廓和定位齿廓，所有轮齿的工作齿廓位于轮齿的同侧；任一个固定轮24上的定位齿廓上向相邻的工作齿廓处延伸出一定位凸26，该定位凸的凸起厚度随着该定位齿廓的基圆的变大而变厚，以使下一对工作齿廓及时啮合。任一个固定轮的工作齿廓和定位齿廓的所有渐开线在齿根圆处或齿顶圆处均在一条与轴线平行的直线上，任一个单向轮的工作齿廓和定位齿廓的所有渐开线在齿顶圆处或齿根圆处均在一条与轴线平行的直线上，以使共轭齿轮在啮合时，在齿宽方向有较大的接触区域，增加传递的动力；便于共轭齿轮轴向移动，快速实现变速调节。当一个单向轮在定位齿廓的作用下减速时，同轴上的其他单向轮继续作用在该轴上。

如图4所示，调速机构的加速过程为：当主动轮轴和从动轮轴按一定的传动比转动时，在主动轮轴上沿小基圆方向或在从动轮轴上沿大基圆方向作用预定的轴向作用力，主动轮轴的固定轮相对从动轮轴的单向轮发生轴向位移，移动后的主动轴上的固定轮与从动轴上的单向轮在啮合区域的基圆直径比从小变大，主动轴上的固定轮转速不变，从动轴上的单向轮的转速加快，单向轮带动从动轴加快转速。同时，主动轮轴的单向轮相对从动轮轴的固定轮也发生轴向位移，虽然从动轴和从动轴上的固定轮转速同时加快了，但主动轮轴或从动轮轴移动后，主动轴上的单向轮与从动轴上的固定轮在啮合区域的基圆直径比也是从小变大，主动轮轴上的单向轮转速不变，进一步实现加速。

调速机构的减速过程为：当主动轮轴和从动轮轴按一定的传动比转动时，在主动轮轴上沿大基圆方向或在从动轮轴上沿小基圆方向作用预定的轴向作用力，主动轮轴的单向轮相对从动轮轴的固定轮发生轴向位移，移动后的主动轴上的单向轮与从动轴上的固定轮在啮合区域的基圆直径比从大变小，主动轴上的单向轮在主动轴的限制下转速不能加快，从动轴上的固定轮只能转速变慢，固定轮带动从动轴减慢转速，同时，主动轮轴的固定轮相对从动轮轴的单向轮也发生轴向位移，虽然从动轮轴和从动轮轴上的固定轮转速变慢了，但主动轮轴或从动轮轴移动后，主动轴上的固定轮与从动轴上的单向轮在的啮合区域的基圆直径比也是从大变小，从动轮轴上的单向轮转速不变，实现减速过程。

在调速过程中，只有在主动轮轴或从动轮轴上作用预定的轴向作用力时，主动轮轴及其轴上的固定轮和单向轮才会相对从动轮轴及其轴上的单向轮和固定轮发生轴向位移，从动轮轴及其轴上的固定轮和单向轮才会相对主动轮轴及其轴上的单向轮和固定轮发生轴向位移；未施加或施加力小于预定的轴向作用力时，主动轴上的固定轮和单向轮仅在主动轴上发生转动；从动轴上的固定轮和单向轮仅在从动轴上发生转动。

固定轮和单向轮的啮合过程： 任一个固定轮驱动与其对应设置的单向轮旋转，从而使单向轮带动其所在的轴旋转或者单向轮所在的轴限制单向轮旋转，进而限制固定轮的旋转。任一个固定轮或单向轮的轮齿数是一定的，任一个固定轮或单向轮沿齿宽方向的一端到另一端基圆直径是连续变化的，基圆周长也是连续变化的，故基圆齿距也是连续变化的，则基圆齿距的连续变化是通过齿廓面的渐开线的连续变化实现的。

一对共轭的固定轮和单向轮的啮合过程：固定轮驱动单向轮旋转，啮合时，单向轮的基圆齿距不能大于固定轮的基圆齿距，当单向轮和固定轮对应的在啮合区域的基圆齿距不相等，单向轮的基圆齿距小于固定轮的基圆齿距。固定轮的工作齿廓和单向轮的工作齿廓在实际啮合点脱离后，下一个工作齿廓由于固定轮的基圆齿距大于单向轮的基圆齿距而不能及时啮合；由于固定轮和单向轮的定位齿廓相对工作齿廓是反向啮合，固定轮上的定位齿廓的定位凸开始干涉单向轮的定位齿廓继续匀速旋转，使得单向轮减速旋转；单向轮减速后，单向轮上的下一个工作齿廓和固定轮上的下一个工作齿廓及早啮合，固定轮继续驱动单向轮继续旋转。

多组共轭齿轮连续传动的啮合过程：固定轮驱动单向轮旋转，固定轮的基圆齿距和单向轮的基圆齿距相等时，单个的共轭齿轮可以实现连续啮合；固定轮和单向轮的基圆齿距不等时，单个的固定轮不能实现连续驱动与其对应的单向轮旋转。同一个轴上的多个固定轮的轮齿错位分布，共轭齿轮不会同时脱离啮合，总存在一组共轭齿轮可以继续驱动单向轮旋转，旋转的单向轮可以驱动其所在的轴连续旋转或在该单向轮所在轴的转速限制下旋转。

在调速机构的调速过程中，从动轴转速变化后，行星齿轮组件的行星架和齿圈的转速差发生变化，行星齿轮组件的太阳轮实现较大的转速变化，进一步实现调速；行星齿轮组件的齿圈和行星架有一定的转速差，太阳轮有转速，当离合机构的转速变快时，行星齿轮组件的齿圈和行星架的转速差也变大，太阳轮的转速也变快。当离合器分离时，行星齿轮组件的太阳轮自由旋转。

无极变速装置的变速过程：离合机构的飞轮通过空心轴将动力传递到调速机构的主动轮轴，再通过共轭齿轮将动力传递到从动轮轴的从动轴上，从动轴将动力传递至调速机构的行星齿轮组件的行星架上，而行星齿轮组件的齿圈和离合机构的的摩擦片连接，当行星齿轮组件的齿圈和行星架的转速达到一定的转速差时，行星齿轮组件的太阳轮的转速输出至加速机构，通过加速机构将加快的转速输出。调速机构的行星齿轮组件的齿圈和行星架的转速差不同时，太阳轮可以得到正向旋转、零和反向旋转，进而实现前进、停止和倒退；当离合机构断开，行星齿轮组件的行星架和齿圈自由旋转。

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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无极变速装置，其特征在于，无极变速装置的调速机构包括：主动轮轴和从动轮轴，主动轮轴的主动轴上设置有至少两个固定轮，从动轮轴的从动轴上设置有与上述固定轮共轭的单向轮，任一对共轭的固定轮或单向轮在相同的齿根圆和齿顶圆之间的齿廓面沿齿宽方向为连续不同的渐开线；

相邻的固定轮的轮齿错位分布；在主动轮轴或从动轮轴上作用预定的轴向作用力，共轭齿轮啮合在不同的基圆直径区域，传动比随着对应的基圆的直径的连续变化而变化。

2.根据权利要求1所述的无极变速装置，其特征在于，所述固定轮的轮齿在齿宽方向齿根厚一致，而齿顶厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变薄，单向轮的轮齿在齿宽方向齿顶厚一致，而齿根厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变厚，所述固定轮的厚齿顶的一端和单向轮的薄齿根的一端相对应；或

所述固定轮的轮齿在齿宽方向齿顶厚一致，而齿根厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变厚；单向轮的轮齿在齿宽方向齿根厚一致，而齿顶厚从基圆大的一端到基圆小的一端逐渐变薄，所述固定轮的厚齿根的一端和单向轮的薄齿顶的一端相对应。

3.根据权利要求1所述的无极变速装置，其特征在于，所述从动轮轴的从动轴上设置有至少两个固定轮；所述主动轮轴的主动轴上设置有与从动轴上的固定轮共轭的至少两个单向轮，所述主动轴上的固定轮和从动轴上的单向轮的基圆齿距与所述主动轴上的单向轮和从动轴上的固定轮的基圆齿距不一致；主动轴上的固定轮与从动轴上的单向轮在啮合点的基圆直径比值小于等于主动轴上的单向轮与从动轴上的固定轮的在啮合点的基圆直径比值。

4.根据权利要求1所述的无极变速装置，其特征在于，所述调速机构还包括一组行星齿轮组件，所述行星齿轮组件的行星架与所述从动轴啮合连接，齿圈与一离合机构啮合连接，当所述从动轮轴上作用预定的作用力时，所述从动轴上的与行星架啮合的啮合轮与从动轴通过滑键连接；当所述主动轮轴上作用预定的作用力时，所述从动轴上的与行星架啮合的啮合轮与从动轴固定连接。

5.根据权利要求1所述的无极变速装置，其特征在于，所述渐开线根据对应的呈同底数且底数不为1的指数函数分布的基圆的直径的连续变化而变化。

6.根据权利要求1所述的无极变速装置，其特征在于，任一个单向轮或固定轮的任一个轮齿包括工作齿廓和定位齿廓，所有轮齿的工作齿廓位于轮齿的同侧；任一个固定轮上的定位齿廓上向相邻的工作齿廓处延伸出一定位凸，该定位凸的凸起厚度随着该定位齿廓的基圆的变大而变厚，以使下一对工作齿廓及时啮合。

7.根据权利要求1所述的无极变速装置，其特征在于，还包括加速机构，所述加速机构包括多组连续传动的行星齿轮构件，首组行星齿轮构件的行星架与所述行星齿轮组件的太阳轮刚性连接，后一组行星齿轮构件的行星架与前一组行星齿轮构件的太阳轮刚性连接，所有行星齿轮构件的齿圈之间刚性连接，且所有的齿圈均固定。

8.根据权利要求1所述的无极变速装置，其特征在于，任一个固定轮的工作齿廓和定位齿廓的所有渐开线在齿根圆或齿顶圆处均在一条与轴线平行的直线上，任一个单向轮的工作齿廓和定位齿廓的所有渐开线在齿顶圆或齿根圆处均在一条与轴线平行的直线上。

9.根据权利要求4所述的无极变速装置，其特征在于，所述离合机构包括离合器、空心轴和实心轴，所述离合器的飞轮和摩擦片分别与空心轴和实心轴连接；所述实心轴设置在空心轴内部，且实心轴的外径小于空心轴的内径；所述空心轴与所述主动轴啮合连接，所述实心轴与所述行星齿轮组件的齿圈啮合连接；当所述主动轮轴上作用预定的作用力时，所述主动轴上的与空心轴啮合的啮合轮与主动轴通过滑键连接，当所述从动轮轴上作用预定的作用力时，所述主动轴上的与空心轴啮合的啮合轮与主动轴固定连接。

10.根据权利要求4所述的无极变速装置，其特征在于，所述主动轴上的相邻的单向轮、固定轮和单向轮之间均设置有轴承；所述从动轴上的相邻的单向轮、固定轮和单向轮之间均设置有轴承。