CN2095970U - 一种变速装置 - Google Patents

Abstract

一种变速装置，该装置具有一对平行相对配置的 飞轮，该飞轮分别于一支轴上旋转。至少一组输入装 置及一组输出装置各自设于飞轮之间的径向位置，二 摩擦轮与飞轮作摩擦传动。当输入装置驱动飞轮作 定速旋转时，通过改变输入装置或输出装置与飞轮轮 心之间的位置而改变变速范围，因此，输出装置可平 稳地获取不同的输出速度，并且随飞轮直径的增加可 扩大其变速范围，并作多轴向功率输出，且变速平稳 还可作传动的离或接。

Description

本实用新型涉及一种变速装置，特别是指一种可作有级或无级变速，且变速平稳、振动及噪音极小，并可作多轴向输出的变速装置。

一般传动装置为配合不同需求而作变速操作，它是机构中重要的环节，以目前较为常见的变速装置而言，至少有V型皮带传动系统、液压自动变速机构、变频器、调压器及行星轮系统等数种。其中该V型皮带传动系统是通过改变皮带轮的直径调整皮带轮的间距达到3至5倍的变速效果，但是皮带传动的能量损失较大，同时，皮带轮的间距调整范围有限，致使该系统的变速范围难以扩大。液压自动变速机构一般以汽车使用较为常见，其自动变速作用必须在某一车速情况下才能发生，但是，影响车速的条件甚多，因此，使用此类机构必须要有灵敏的控速器，节汽门及加速踏板要同时操作，很不便。

变频器或调压器是针对改变交流或直流电动机转速而使用的，但是使用变频器或使用调压器时，电机的输出功率将有所损失，操作也并非十分方便。行星轮系统是由中心轮为输入端，通过小摩擦轮驱动内接行星轮，变速时，摩擦轮的位置可予以改变，一般而言，这类系统的变速范围约在5倍以内，其限制因素是摩擦轮的位移量有限，此外，打滑现象及振动亦是这类系统所常见的现象，这对变速效果是很不利的。

为此，本实用新型的目的是提供一种可作无级或有级变速，并具有工业使用价值的变速装置。

本实用新型的另一目的在于提供一种可多轴向输出的变速装置。

本实用新型的又一目的在于提供一种可通过飞轮直径的增加而扩大输出速度范围，并能使能量的消耗能大为节省的变速装置。

本实用新型的再一目的是提供一种具有离合装置作用且振动、噪音极少的变速装置。

本实用新型提出的一种变速装置，其特征是，该装置包含一对平行相对配置的飞轮，该飞轮分别定位于一支轴上；一输入装置，该输入装置设于该对飞轮之间的径向位置，系动力输入部分，是可用以驱动二飞轮相对作反向旋转的；一输出装置，该输出装置设于该飞轮之间的径向位置且具有相同于输入装置的结构，系动力输出部分，并且是可用以转移来自该飞轮的旋转动力的；当该输入装置驱动该飞轮作反向定速旋转时，通过移动该输入装置及／或该输出装置于飞轮轮缘至轮心之间的位置，输入装置可改变输入力矩，而输出装置由于其与飞轮接触处的不同线速度的传动，是可达到平稳变速且增大变速范围的；

其中各该飞轮的内面具有格状凸纹或形成粗糙面，飞轮的外面近轮缘处固设适当的重物；

其中该输入装置及该输出装置的配置数量至少为一组，且不需是相对性或对称性的安排；

其中该输入装置包含一机架、一对枢设于机架前端的摩擦轮组、一设于机架内的油压组件及一轴设于机架后端的输入轴；

其中所述机架呈近似矩形框状，其两长侧分别向外垂直固接二导环，该导环供支柱穿设通过其中，机架前端的内侧枢接一活动架，机架内部垂直固接一十字臂，机架的两长侧后端系斜向相交，且相交处备有一轴筒，该轴筒用以容置轴承；

其中该活动架所在平面与机架所在平面垂直，活动架由二上下倒置的V形臂作上下枢接，各V形臂的两臂端作弯折联结；

其中该十字臂内部设有一具有油压管路的圆筒形空室，该室用以容置油压组件，十字臂的两相对臂端固接于机架的两长侧，其另两相对臂端分别嵌装一自动调心轴承；

其中各所述摩擦轮组具有一锥形摩擦轮，摩擦轮轮轴的一端枢设于V形臂顶部的一轴承座中，轮轴的另一端穿入十字臂使之轴接自动对准轴承，且轴端轴接一从动斜齿轮；

其中该油压组件具有配设于十字臂的空室内的一压缩弹簧及一活塞杆，活塞杆的末端伸出空室且扩大呈方块状，一横杆横向贯穿该方块状的末端；

其中该横杆的两端分别穿过各V形臂的末端，并伸入机架前端内侧的长方形导槽；

其中该输入轴向前贯穿该机架的轴筒并轴接其内的轴承，输入轴前端轴接一主动斜齿轮，藉以啮合传动该对摩擦轮组的从动斜齿轮。

也就是说其中所述输入装置包含：

一机架，该机架近似呈矩形框状，其两长侧分别向外垂直固接二导环，机架前端的内侧枢接一活动架，机架内部垂直固接一十字臂，其后端中央具有一轴筒；

一对摩擦轮组，该摩擦轮组设于机架的前端，并分别具有一枢设于活动架后侧的摩擦轮及一轴接于摩擦轮末端的斜齿轮；

一油压组件，该油压组件设于机架的内部，并具有配设于所述十字臂中心的一压缩弹簧及一活塞杆，活塞杆的外端横向枢接一横杆，是用以带动所述活动架的；及

一输入轴，该输入轴轴设于机架的后端，其轴身向前贯穿轴筒，轴端轴接一斜齿轮，该斜齿轮适可啮合于该对摩擦轮组的斜齿轮；当动力输入于输入装置的摩擦轮一方时，另一方的输出轴即可将该动力输出的，同时是可通过油压组件带动摩擦轮组作径向移位以保持变速传动的准确性的；

其中所述活动架所在平面与机架所在平面垂直，活动架由二上下倒置的V形臂上下枢接而成，各V形臂的两臂端作弯折联结；

其中所述十字臂内部设一具有油压管路的圆筒形空室，用以容置所述油压组件，十字臂的两相对臂端固接于机架的两长侧，其另两相对臂端分别嵌设一自动调心轴承。

所述变速装置改变速比平稳，且可多轴向输出不同输出速度，振动和噪声很小。

为达到上述及其他目的所采用的技术手段、元件及其功效，现结合相关附图详细说明如下。

图1是本实用新型提出的变速装置的横断面图，该图表示了变速装置的配置情况，该变速装置是处于启始位置或低速输出状态；

图2是所述变速装置的局部断面图，该图表示了该变速装置的离合作用；

图3是沿图1的3－3线所取的局部剖视放大图，表示输入装置的配置情况；

图4是表示机架的构造的顶视放大图。

请参阅各附图，本实用新型提出的变速装置具有一对重力飞轮10、10a，该飞轮10、10a平行相对配置，轮心处具有轴承11、11a，用以枢接支轴。支轴的主要功能在于对习轮10、10a提供支持与定位，其设计上可使用单一支轴同时轴接飞轮10、10a，且两轴端皆予以定位，或使用双支轴12、12a分别轴接飞轮10、10a。此外，飞轮10、10a的惯性力对变速装置的输出动力有显著影响，因此，在设计上，飞轮的外侧轮缘处应增加质量以提高其惯性，即在于轮10、10a的轮缘上焊接或一体形成固设的重物13、13a（参阅图1）。

一输入装置14及一输出装置14a可移位地配设于飞轮10、10a之间，该输入装置与该输出装置是由相同的元件组合而成，为方便起见，此处仅详细说明输入装置14的构造而不重复介绍输出装置14a的组成。

所述输入装置14包含一机架15、一对摩擦轮组16、一油压组件17及一输入轴18（参阅图1及图4）。该机架15大致呈近似矩形框状，其两长侧分别向外固设二导环19，支柱20分别穿设于导环19中，以利于机架沿支柱20移位；机架15前端内侧枢设一活动架21，该活动架21所在平面与机架15所在平面垂直，活动架21由二上下倒置的V形臂22作上下枢接，各V形臂22的两臂端作弯折联结（参阅图2及图3）。机架15内部垂直方向固设一十字臂23，该十字臂23的中心处备有一圆筒形空室24，该室用以容置油压组件17，十字臂23侧壁备有油压管路25；十字臂23的两相对壁端固接于机架15的两长侧，其另两相对臂端分别嵌装一自动调心轴承26。机架15的两长侧后端系斜向相交，其交会处具有一轴筒27，其中容置轴承28。

摩擦轮组16枢设于机架15前端，具有一锥形摩擦轮29，该摩擦轮29的轮轴一端枢设于V形臂22的轴承座36，轮轴另端向后且向内穿入十字臂23，并装于轴承26中，轮轴末端轴接一从动斜齿轮30。

油压组件17设于机架15内，并具有一压缩弹簧31、一活塞杆32及一横杆33（参阅图3及图4），其中该弹簧31及活塞杆32配装于该十字臂的空室24内，该活塞杆32的末端伸出空室24且扩大呈方块状，并具有一横向孔供该横杆33贯穿其中，使之适可带动横杆33作前后平行移位。该横杆33的两端分另穿过各V形臂22的末端，并伸入机架15前端的内侧，机架15配合该横杆33的移位需要，其前端的两侧内缘沿长侧方向分别具有一长方形导槽34，（参阅图1及图4）。

该输入轴18设于机架15后端，其轴身向前贯穿机轴筒27且装于轴承28，且其前轴端轴接一主动斜齿轮35，用以驱动斜齿轮30旋转，藉此传动摩擦轮组16。

本实用新型的基本原理是通过输入装置14驱动飞轮10、10a，同时由反向旋转的飞轮10、10a的惯性力以及直接接触作用，驱动输出装置14a旋转并作高速转动功率输出。输入装置14与输出装置14a的装设方向都朝向飞轮10、10a的中心线，但该二装置14、14a的相对位置，即其间之角度并不特别要求。此外，在飞轮10、10a的容许传动的动力范围内，输入装置14及输出装置14a配置的数量并不局限于一组，以利达到多轴输出的目的。更应注意的是，在不影响两飞轮平行度或平行性原则下，输入装置14与输出装置14a的摩擦轮29、29a应保持向两侧飞轮10、10a呈顶持张开状态，以使之由此来提供较佳的正压力并补偿摩擦损耗，以利摩擦轮足以确实传动飞轮旋转，同时，也可将摩擦轮组16、16a内缩，以便于输入、输出装置14、14a抽出检修、保养。这项使摩擦轮29顶压或脱离飞轮10、10a的技术，是通过油压组件17带动活动架21作外张或内缩动作予以达成的。

摩擦轮顶压飞轮的目的当然是为提高摩擦轮与飞轮之间传转的准确性，但是在实际使用中由于空间的限制，转速有其极限且过度增大正压力将有损坏机构的可能，因此，增加传动准确性及传动马力的方法可由增加摩擦轮与飞轮接触面的摩擦系数加以调整。本实施例中，该飞轮的内侧面制成粗糙面或制成格状凸纹，同时，输入装置14与输出装置14a的摩擦轮29、29a表面使用胶质材料。

飞轮10、10a与输入装置14、输出装置14a欲由静止状态启动运转，其所需克服的惯性力及静摩擦力是可以预见的，为了便于飞轮10、10a旋转及减少输入装置14的负荷，在变速装置启动前，该输入装置14的摩擦轮29最好接触于接近飞轮10、10a的轮缘位置，而输出装置14a的摩擦轮29a则尽量接触于接近飞轮10、10a的轮心位置（参阅图1）。

当输入装置14的输入轴18由外力驱动作定速转动时，摩擦轮组16同向旋转并克服飞轮10、10a的惯性，使飞轮10、10a缓缓旋转，此时飞轮10、10a的转向互为相反，飞轮10、10a旋转时即可轻易传动输出装置14a的摩擦轮组16a，因此时摩擦轮29a接近飞轮轮心位置，故摩擦轮轮组16a仅作同向、低速转动，换言之，输出轴18a的转速较低，而扭力则较输入轴18大。

飞轮10、10a达到定速旋转时，输入装置14即可由外向内逐渐接近飞轮轮心，直到到达预先设定位置，此时输入轴18、飞轮10、10a以定速转动。飞轮10、10a在定速旋转状况下，摩擦轮组29a的转速亦固定，此时，将输入装置14移近飞轮轮心处，然后使输出装置14a由内向外渐次移动，使摩擦轮29a与飞轮10、10a的接触位置逐渐外移，因该接触位置至飞轮轮心的距离增加，摩擦轮29a所承受来自飞轮10、10a的线速度将显着增加，由于线速度增加，使摩擦轮组16a的转速更为提高，换言之，输出轴18a可得较高的输出转速，特别是输出装置14a越向外移时，输出轴18a可得较高的输出转速，特别是输出装置14a越向外移时，输出轴18a的转速越高，因此，可通过输出装置14a的移动，达到无级变速效果。在变速过程中，飞轮直径显然对输出装置14a的输出有极大影响，实际使用时，飞轮直径即可因使用者对输出动力的需求而予以放大或缩小。

在飞轮10、10a与摩擦轮29、29a接触并作旋转的状况下，它们之间的阻抗力将变小，因此，输入装置14与输出装置14a移位时将不致遭到严重阻滞，这点将有利于输出装置14a在移位及变速时达到平稳，也无现有齿轮机构的振动、噪音及撞声现象，此外，输入装置14与输出装置14a可沿支柱20作独立或同步移位，更有助于发挥变速动作平滑的特色。在上述二装置14、14a的移位过程中，其动力来源于可配合装于机架15、15a或轴18、18a的选择螺杆或油压构件，此类机械构件系属现有技术，故不描述。

当然，飞轮与输入、输出装置的传动方式并不局限于使用摩擦力，其他方式如齿轮传动亦为可行，因齿轮传动转速较易掌握，实施上只需将摩擦轮更换为斜齿轮，并于飞轮的相对内侧面制成齿面即可；只是在使用摩擦轮时，输入、输出装置14、14a可作自由移位，也可达到无级变速效果，但使用齿轮时则无法任意移位，仅能控制油压组件17以间歇脱离、啮合移位动作，作分段式变更位置，这时输出装置14a可得到较现有齿轮传动机构更大的输出速度及马力，但其变速上仍属阶段式的。

如前所述及，该变速装置的输出装置14在不造成干涉状况下，可同时使用多组，实际应用上可用多轴向输出使输出马力、转速增多，可于同一作功场合中同时对多种设备作动力供给，例如应用于汽车、工厂或动力厂时，都可是较好的。以汽车上的应用而言，该变速装置所提供的多轴输出功能，将有利于同时应用于转向、变速及引擎刹车等机构，汽车工业将因而获得突破性发展。另需注意的是，虽然利用飞轮的惯性能量及接触位置的线速度以获得较高的输出速度，但是较高的转速并未使其产生制动的困扰，其原因在于该输入装置14与输出装置14a采摩擦传动方式且有平滑移位的特性。当输出装置14a的摩擦轮组16a通过油压组件17a带动而与飞轮10、10a脱离，即摩擦轮29a脱离飞轮（参阅图2），输出轴18a的转速即可逐渐减缓，而飞轮仍依惯性旋转（空转），输出装置14a不需自飞轮10、10a之间移出，以利其选择与飞轮重行接触位置，并由此立即获取所需的转速，同时对飞轮而言，其动能及机械能的损失也可降低。由此动作可明显发现，制动过程通过离合装置更易实现，而且利用移位方便使离合、变速动作结合，更比现有离合装置优越。

Claims (14)

1、一种变速装置，其特征是，该装置包含一对平行相对配置的飞轮，该飞轮分别定位于一支轴上；一动力输入装置，该动力输入装置设于该对飞轮之间的径向位置，并且是可以驱动二飞轮相对作反向旋转地与飞轮相接触，该接触位置可沿飞轮径向移动；一动力输出装置，该动力输出装置设于该飞轮之间的径向位置，并且是与该作反向旋转的飞轮可被驱动地与飞轮相接触，该接触位置可沿飞轮径自移动；动力输入装置与动力输出装置具有相同的结构。

2、如权利要求1所述变速装置，其特征是，其中各该飞轮的内面具有格状凸纹或形成粗糙面，飞轮的外面近轮缘处固设适当的重物。

3、如权利要求1所述变速装置，其特征是，其中该动力输入装置及该动力输出装置的配置数量至少各为一个。

4、如权利要求1所述变速装置，其特征是，其中该动力输入装置包含一机架、一对枢设于机架前端的摩擦轮组、一设于机架内的油压组件及一轴设于机架后端的输入轴。

5、如权利要求4所述变速装置，其特征是，其中所述机架呈近似矩形框状，其两长侧分别向外垂直固接二导环，该导环供支柱穿设通过其中，机架前端的内侧枢接一活动架，机架内部垂直固接一十字臂，机架的两长侧后端系斜向相交，且相交处备有一轴筒，该轴筒用以容置轴承。

6、如权利要求5所述变速装置，其特征是，其中该活动架所在平面与机架所在平面垂直，活动架由二上下倒置的V形臂作上下枢接，各V形臂的两臂端作弯折联结。

7、如权利要求5所述变速装置，其特征是，其中该十字臂内部设有一具有油压管路的圆筒形空室，该室用以容置油压组件，十字臂的两相对臂端固接于机架的两长侧，其另两相对臂端分别嵌装一自动调心轴承。

8、如权利要求4所述变速装置，其特征是，其中各所述摩擦轮组具有一锥形摩擦轮，摩擦轮轮轴的一端枢设于V形臂顶部的一轴承座中，轮轴的另一端穿入十字臂使之轴接自动对准轴承，且轴端轴接一从动斜齿轮。

9、如权利要求4所述变速装置，其特征是，其中该油压组件具有配设于十字臂的空室内的一压缩弹簧及一活塞杆，活塞杆的末端伸出空室且扩大呈方块状，一横杆横向贯穿该方块状的末端。

10、如权利要求9所述变速装置，其特征是，其中该横杆的两端分别穿过各V形臂的末端，并伸入机架前端内侧的长方形导槽。

11、如权利要求4所述变速装置，其特征是，其中该输入轴向前贯穿该机架的轴筒并轴接其内的轴承，输入轴前端轴接一主动斜齿轮，藉以啮合传动该对摩擦轮组的从动斜齿轮。

12、如权利要求2或3所述变速装置，其特征是，所述动力输入装置包含：

一机架，该机架近似呈矩形框状，其两长侧分别向外垂直固接二导环，机架前端的内侧枢接一活动架，机架内部垂直固接一十字臂，其后端中央具有一轴筒；

一对摩擦轮组，该摩擦轮组设于机架的前端，并分别具有一枢设于活动架后侧的摩擦轮及一轴接于摩擦轮末端的斜齿轮；

一油压组件，该油压组件设于机架的内部，并具有配设于所述十字臂中心的一压缩弹簧及一活塞杆，活塞杆的外端横向枢接一横杆，是用以带动所述活动架的；及

一输入轴，该输入轴轴设于机架的后端，其轴身向前贯穿轴筒，轴端轴接一斜齿轮，该斜齿轮适可啮合于该对摩擦轮组的斜齿轮；当动力输入于输入装置的摩擦轮一方时，另一方的输出轴即可将该动力输出的，同时是可通过油压组件带动摩擦轮组作径向移位以保持变速传动的准确性的。

13、如权利要求12所述变速装置，其特征是，其中所述活动架所在平面与机架所在平面垂直，活动架由二上下倒置的V形臂上下枢接而成，各V形臂的两臂端作弯折联结。

14、如权利要求12所述变速装置，其特征是，其中所述十字臂内部设一具有油压管路的圆筒形空室，用以容置所述油压组件，十字臂的两相对臂端固接于机架的两长侧，其另两相对臂端分别嵌设一自动调心轴承。

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