CN219101971U - 一种无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种无级变速器，解决现有技术存在的不属于钢性连接，使用效果差的问题。包括输入转轴和输出转轴，输入转轴上设置有输入端异形齿轮，输出转轴上设置有输出端异形齿轮，输出端异形齿轮与输入端异形齿轮之间通过变速齿轮组相连；输入转轴与输出转轴之间的双面伞齿轮的一侧伞齿通过输入端杠杆分力齿轮与输入端异形齿轮相连，双面伞齿轮的另一侧伞齿通过输出端杠杆分力齿轮与输出端异形齿轮相连；输入端杠杆分力齿轮和输出端杠杆分力齿轮分别通过分力传动机构与输入、输出转轴相连。其设计合理，结构紧凑，既具有刚性连接的可靠性，又能够实现真正意义上的无级变速，后期维护保养方便，实用性强。

Description

一种无级变速器

技术领域

本实用新型属于变速器技术领域，具体涉及一种结构紧凑，既具有刚性连接的可靠性，又能够实现真正意义上的无级变速，后期维护保养方便，实用性强的无级变速器。

背景技术

目前，常用的无级变速器的形式主要有液力传动和钢带传动，例如：AT变速器、CVT变速器。这些传统结构的无级变速器都不是钢性连接。另外，一些双离合的结构形式，只是单纯具有钢性连接的可靠性，从严格的意义上来说，不能完全算作是无级变速。故有必要对现有技术的无级变速器的结构予以改进。

实用新型内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种结构紧凑，既具有刚性连接的可靠性，又能够实现真正意义上的无级变速，后期维护保养方便，实用性强的无级变速器。

本实用新型所采用的技术方案是：该无级变速器包括输入转轴和输出转轴，其特征在于：所述输入转轴上转动设置有输入端异形齿轮，所述输出转轴上转动设置有输出端异形齿轮，且输出端异形齿轮与输入端异形齿轮之间通过变速齿轮组相连；所述输入转轴与输出转轴之间还设置有双面伞齿轮，所述双面伞齿轮的一侧伞齿通过输入端杠杆分力齿轮与输入端异形齿轮相连，双面伞齿轮的另外一侧伞齿则通过输出端杠杆分力齿轮与输出端异形齿轮相连；并且，所述输入端杠杆分力齿轮通过分力传动机构与输入转轴相连，所述输出端杠杆分力齿轮通过分力传动机构与输出转轴相连。

所述输入端异形齿轮包括两部分齿形，其中一侧的齿形为输入端分力啮合伞齿，所述输入端分力啮合伞齿与输入端杠杆分力齿轮相啮合；输入端异形齿轮另一侧的齿形为小直径变速啮合平齿，所述小直径变速啮合平齿与变速齿轮组的一端相啮合。以利用输入端杠杆分力齿轮与输入端分力啮合伞齿的啮合传动，来带动输入端异形齿轮旋转，进而通过小直径变速啮合平齿与变速齿轮组一端的啮合传动，来驱使与变速齿轮组另一端相连的输出端异形齿轮旋转，实现动力的传输。

所述输出端异形齿轮包括两部分齿形，其中一侧的齿形为大直径变速啮合平齿，所述大直径变速啮合平齿与变速齿轮组的一端相啮合；输出端异形齿轮另一侧的齿形为输出端分力啮合伞齿，所述输出端分力啮合伞齿与输出端杠杆分力齿轮相啮合。以通过变速齿轮组另一端与大直径变速啮合平齿的啮合传动，来驱动输出端异形齿轮旋转，从而，利用输出端分力啮合伞齿与输出端杠杆分力齿轮的啮合传动，来带动与输出端杠杆分力齿轮相连的输出转轴旋转，便于实现低转速、高扭矩的动力传输。

所述变速齿轮组包括设置于输入转轴一端的大直径平齿轮，输出转轴的一端则设置有小直径平齿轮，且所述小直径平齿轮与大直径平齿轮之间通过长转轴同轴相连。以利用具有较大变速比的变速齿轮组，将输入端异形齿轮的动力传递给输出端异形齿轮，使输出端异形齿轮获得较大的扭矩。

所述输入端杠杆分力齿轮和输出端杠杆分力齿轮的结构相同，均包括至少一个分力伞齿轮，分力伞齿轮的轴线与输入转轴轴线或输出转轴轴线相垂直；并且，所述分力伞齿轮分别与位于其两侧的双面伞齿轮和异形齿轮的伞齿相啮合。以通过输入转轴的转动，来带动输入端杠杆分力齿轮上的分力伞齿轮在输入端异形齿轮和双面伞齿轮之间，沿着双面伞齿轮和输入端异形齿轮的圆周方向、做行星旋转；同时，驱使输出端杠杆分力齿轮上的分力伞齿轮在输出端异形齿轮和双面伞齿轮之间，沿着双面伞齿轮和输出端异形齿轮的圆周方向、做行星旋转，进而驱动输出转轴转动。

所述分力传动机构包括分力转动轴套，分力转动轴套与分力伞齿轮中部的轴套连接孔转动相连，且所述分力转动轴套内设置有沿轴向布置的分力滑槽；所述输入转轴和输出转轴的转轴轴杆上还分别设置有分力滑动块，分力滑动块的数量与分力伞齿轮的数量相对应；所述分力滑动块活动插接在分力转动轴套的分力滑槽内，且分力滑动块能够在分力滑槽内、沿分力转动轴套的径向往复移动。以利用自动或手动的驱动机构，驱动输入转轴和输出转轴沿其轴线方向同步移动，进而使转轴轴杆上设置的分力滑动块在分力转动轴套的分力滑槽内左、右窜动，从而通过分力伞齿轮把输入转轴的动力有选择的传递给输入端异形齿轮或双面伞齿轮，并有选择的把输出端异形齿轮或双面伞齿轮的转数和扭矩提取出来、重新组合，将动力传递给输出转轴。

所述转轴轴杆上分别设置的分力滑动块的横截面形状为方形，相应地，所述分力转动轴套内部的分力滑槽的横截面形状也为方形。以便于转动的转轴轴杆带动分力伞齿轮，沿着双面伞齿轮和输入端异形齿轮（或输出端异形齿轮）的圆周方向、做行星旋转；并利于对分力滑动块在分力滑槽内往复窜动的导向。

所述分力伞齿轮的数量为双数。以使输入端杠杆分力齿轮和输出端杠杆分力齿轮与相关齿轮之间的啮合受力更加均匀，有效消除侧向推力，让分力传动更加的平稳。

所述分力传动机构还与驱动机构相连，驱动机构包括变速驱动杆，变速驱动杆通过两组变速拨叉分别与输入转轴和输出转轴固定相连。以通过驱动机构的变速驱动杆来驱使输入转轴和输出转轴沿其轴线方向同步移动，从而，带动转轴轴杆上的分力滑动块在分力转动轴套的分力滑槽内左、右窜动。

所述驱动机构的变速驱动杆的一端与液压油缸的伸缩杆相连，液压油缸与液压系统相连，且液压系统的控制端与控制器的信号输出端电性相连，控制器的信号输入端则与转速传感器的信号输出端电性相连。以利用转速传感器监测输入转轴和输出转轴的转速，并根据设备的运行情况和变速的需求，通过控制器和液压系统来控制与液压油缸的伸缩杆相连的变速驱动杆往复伸缩移动，实现输入转轴和输出转轴的转轴轴杆上的分力滑动块的相应移动。

本实用新型的有益效果：由于本实用新型采用输入转轴上转动设置有输入端异形齿轮，输出转轴上转动设置有输出端异形齿轮，输出端异形齿轮与输入端异形齿轮之间通过变速齿轮组相连；输入转轴与输出转轴之间设置有双面伞齿轮，双面伞齿轮的一侧伞齿通过输入端杠杆分力齿轮与输入端异形齿轮相连，双面伞齿轮的另外一侧伞齿通过输出端杠杆分力齿轮与输出端异形齿轮相连；输入端杠杆分力齿轮和输出端杠杆分力齿轮分别通过分力传动机构与输入转轴和输出转轴相连的结构形式，所以其设计合理，结构紧凑，既具有刚性连接的可靠性，又能够实现真正意义上的无级变速，后期维护保养方便，实用性强。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是图1的一种结构原理图。

图3是图1中的输入端杠杆分力齿轮（或输出端杠杆分力齿轮）和分力传动机构的一种爆炸结构示意图。

图4是本实用新型的一种实施方式示意图。

图中序号说明：1输入端异形齿轮、2双面伞齿轮、3输出端异形齿轮、4变速齿轮组、5输入端杠杆分力齿轮、6输出端杠杆分力齿轮、7输入转轴、8输出转轴、9分力传动机构、10输入端分力啮合伞齿、11小直径变速啮合平齿、12大直径变速啮合平齿、13输出端分力啮合伞齿、14分力伞齿轮、15轴套连接孔、16分力转动轴套、17分力滑槽、18转轴轴杆、19分力滑动块、20转速传感器、21控制器、22液压系统、23液压油缸、24伸缩杆、25变速驱动杆、26变速拨叉。

具体实施方式

根据图1～4详细说明本实用新型的具体结构。该无级变速器包括同轴布置的输入转轴7和输出转轴8，输入转轴7上转动套设有输入端异形齿轮1，输入端异形齿轮1由左、右两部分齿形构成，其中一侧的齿形为输入端分力啮合伞齿10，输入端分力啮合伞齿10与输入端杠杆分力齿轮5相啮合；而输入端异形齿轮1另一侧的齿形为小直径变速啮合平齿11，小直径变速啮合平齿11与变速齿轮组4一端的平齿相啮合；进而利用输入端杠杆分力齿轮5与输入端分力啮合伞齿10的啮合传动，来带动输入端异形齿轮1旋转，从而，通过小直径变速啮合平齿11与变速齿轮组4一端的啮合传动，来驱使与变速齿轮组4另一端相连的输出端异形齿轮3旋转，实现动力的传输。

输出转轴8上转动套设有输出端异形齿轮3，输出端异形齿轮3也由左、右两部分齿形构成，其中一侧的齿形为大直径变速啮合平齿12，大直径变速啮合平齿12与变速齿轮组4另一端的平齿相啮合；输出端异形齿轮3另一侧的齿形为输出端分力啮合伞齿13，输出端分力啮合伞齿13与输出端杠杆分力齿轮6相啮合；以通过变速齿轮组4另一端与大直径变速啮合平齿12的啮合传动，来驱动输出端异形齿轮3旋转，进而利用输出端分力啮合伞齿13与输出端杠杆分力齿轮6的啮合传动，来带动与输出端杠杆分力齿轮6相连的输出转轴8旋转，便于实现低转速、高扭矩的动力传输。输出端异形齿轮3与输入端异形齿轮1之间，还通过变速齿轮组4相连。变速齿轮组4由设置于输入转轴7一端的大直径平齿轮和位于输出转轴8一端的小直径平齿轮构成，且小直径平齿轮与大直径平齿轮之间通过长转轴同轴相连，以利用具有较大变速比的变速齿轮组4，将输入端异形齿轮1的动力传递给输出端异形齿轮3，使输出端异形齿轮3能够获得较大的扭矩，利于使用该无级变速器的装置在启动阶段的动力传输。

输入转轴7与输出转轴8之间还设置有双面伞齿轮2，双面伞齿轮2的轴线与输入转轴7和输出转轴8的轴线同轴。双面伞齿轮2的一侧伞齿通过输入端杠杆分力齿轮5与输入端异形齿轮1相连；双面伞齿轮2的另外一侧伞齿，则通过输出端杠杆分力齿轮6与输出端异形齿轮3相连。输入端杠杆分力齿轮5和输出端杠杆分力齿轮6的结构相同，均包括至少一个分力伞齿轮14，分力伞齿轮14的轴线与输入转轴7和输出转轴8的轴线相空间垂直；并且，输入端杠杆分力齿轮5的分力伞齿轮14与位于其左右两侧的输入端异形齿轮1的输入端分力啮合伞齿10和双面伞齿轮2相啮合，输出端杠杆分力齿轮6的分力伞齿轮14则与位于其左右两侧的双面伞齿轮2和输出端异形齿轮3的输出端分力啮合伞齿13相啮合。

输入端杠杆分力齿轮5或输出端杠杆分力齿轮6上设置的分力伞齿轮14的数量可以是单数个、也可以是双数个。能够理解的是，根据具体的使用需要，为了使输入端杠杆分力齿轮5和输出端杠杆分力齿轮6与相关齿轮之间的啮合受力更加均匀，分力伞齿轮14的数量可以设置为双数个（例如：2、4、6、8个），以有效的消除侧向推力，让分力传动更加的平稳。从而，通过输入转轴7的转动，来带动输入端杠杆分力齿轮5上的分力伞齿轮14在输入端异形齿轮1和双面伞齿轮2之间，沿着双面伞齿轮2和输入端异形齿轮1的圆周方向、做行星旋转；同时，根据传动需要，利用输出端异形齿轮3或双面伞齿轮2，来驱动输出端杠杆分力齿轮6上的分力伞齿轮14在输出端异形齿轮3和双面伞齿轮2之间，沿着双面伞齿轮2和输出端异形齿轮3的圆周方向、做行星旋转，以驱动输出转轴8转动。

同时，输入端杠杆分力齿轮5上的若干个分力伞齿轮14，分别通过分力传动机构9与输入转轴7端部相连；输出端杠杆分力齿轮6上的若干个分力伞齿轮14，则分别通过分力传动机构9与输出转轴8端部相连。分力传动机构9由分力转动轴套16构成，分力转动轴套16与分力伞齿轮14中部的轴套连接孔15转动相连，以使分力伞齿轮14能够绕着分力转动轴套16的轴线自由转动；分力转动轴套16内设置有沿轴向布置的分力滑槽17。并且，输入转轴7和输出转轴8的转轴轴杆18上，还分别设置有分力滑动块19，分力滑动块19的数量与分力伞齿轮14的数量相互对应。转轴轴杆18上的分力滑动块19分别活动插接在相应分力伞齿轮14的分力转动轴套16的分力滑槽17内，且分力滑动块19还能够在分力滑槽17的横截面内、沿分力转动轴套16的径向，往复移动。

输入转轴7和输出转轴8的转轴轴杆18上分别设置的分力滑动块19的横截面形状为方形；相应地，各分力伞齿轮14的分力转动轴套16内部的分力滑槽17的横截面形状也为方形。从而，便于转动的转轴轴杆18带动分力伞齿轮14，沿着双面伞齿轮2和输入端异形齿轮1（或输出端异形齿轮3）的圆周方向、做行星旋转；且利于对分力滑动块19在分力滑槽17内往复窜动的导向。进而利用自动或手动的驱动机构，驱动输入转轴7和输出转轴8沿其轴线方向同步移动，使转轴轴杆18上设置的分力滑动块19在分力转动轴套16的分力滑槽17内左、右窜动，以通过分力伞齿轮14把输入转轴7的动力有选择的传递给输入端异形齿轮1或双面伞齿轮2，并有选择的把输出端异形齿轮3或双面伞齿轮2的转数和扭矩提取出来、重新组合，将动力传递给输出转轴8。

分力传动机构9还与驱动机构相连，驱动机构包括变速驱动杆25，变速驱动杆25通过两组变速拨叉26分别与输入转轴7和输出转轴8固定相连。驱动机构的变速驱动杆25的一端，还与液压油缸23的伸缩杆24相连，液压油缸23的进液口和回液口分别与液压系统22的液压泵相连；且液压系统22的控制端与控制器21的信号输出端电性相连，控制器21的信号输入端，则与设置于输入转轴7和输出转轴8位置处的转速传感器20的信号输出端电性相连。从而，利用转速传感器20监测输入转轴7和输出转轴8的转速（根据具体的使用需要，也可以采用对电动机电流进行监测等方式），并根据设备的运行情况和变速需求，通过控制器21和液压系统22来控制与液压油缸23的伸缩杆24相连的变速驱动杆25往复伸缩移动，以利用变速驱动杆25来驱使输入转轴7和输出转轴8沿其轴线方向同步移动，进而带动转轴轴杆18上的分力滑动块19在分力转动轴套16的分力滑槽17内左、右窜动。

该无级变速器使用时，输入转轴7一端连接动力源，输出转轴8一端则连接负载；且输入转轴7和输出转轴8上的分力滑动块19，均位于分力转动轴套16的分力滑槽17内、靠近输入转轴7一边的左侧初始位置（如图1所示）。之后，启动动力源、驱动输入转轴7转动，输入转轴7带动其端部的输入端杠杆分力齿轮5，在输入端异形齿轮1和双面伞齿轮2之间、沿着双面伞齿轮2和输入端异形齿轮1的圆周方向，整体做行星旋转。同时，由于与输入端杠杆分力齿轮5相连的分力传动机构9的分力滑动块19位于靠近输入端异形齿轮1的一侧，输入端杠杆分力齿轮5左侧的推力要大于右侧的推力，所以，此时输入转轴7的转动力大部分要作用在输入端异形齿轮1上，即：输入端异形齿轮1的转速和力矩要大于中部双面伞齿轮2的转速和力矩（理想状态时，双面伞齿轮2可趋于静止；为了避免反转，可在双面伞齿轮2处增加制动装置）；然后，输入端异形齿轮1通过变速齿轮组4把动力传递给输出端异形齿轮3，输出端异形齿轮3上的低转速、大扭矩的转动力，再通过沿圆周方向、做行星旋转的输出端杠杆分力齿轮6以及分力传动机构9传递给输出转轴8。此时，由于与输出端杠杆分力齿轮6相连的分力传动机构9的分力滑动块19位于靠近双面伞齿轮2的一侧，故输出端异形齿轮3驱动输出转轴8旋转的力臂增长了，利于获得来自输出端异形齿轮3的大扭矩、低转速转动力（例如：在汽车刚开始启动阶段的传动）。

随后，根据传动的需要，驱使变速驱动杆25带动输入转轴7和输出转轴8上的分力滑动块19，在分力转动轴套16的分力滑槽17内、向靠近输出转轴8一边的右侧移动；并且，由于与输入端杠杆分力齿轮5相连的分力传动机构9的分力滑动块19位于靠近双面伞齿轮2的一侧，使得输入端杠杆分力齿轮5右侧的推力要大于左侧的推力，故此时输入转轴7的转动力大部分作用于双面伞齿轮2上，即：双面伞齿轮2获得较大的转速（理想状态时，输入端异形齿轮1可趋于静止；为了避免反转，可在输入端异形齿轮1处增加制动装置）。之后，双面伞齿轮2的高转速通过沿圆周方向、做行星旋转的输出端杠杆分力齿轮6和分力传动机构9，传递给输出转轴8；并且，由于此时与输出端杠杆分力齿轮6相连的分力传动机构9的分力滑动块19，位于靠近输出端异形齿轮3的一侧，所以双面伞齿轮2驱动输出转轴8旋转的力臂增长了，从而利于高转速、低扭矩的输出（例如：汽车正常行驶阶段的传动）。从而，利用输入转轴7和输出转轴8上的分力滑动块19的左右滑移，来实现在输出转轴8上、输出不同转数和扭矩的无级变速。

在无级变速器正常运转的过程中，输入转轴7和输出转轴8上的分力滑动块19的移动方向，可根据变速器输入功率和变速器负载功率的变化而设定。例如：当输入功率大于输出功率时，输入转轴7和输出转轴8上的分力滑动块19向右侧移动，利用分力传动机构9的杠杆作用，使输入端杠杆分力齿轮5右侧得到较大的动能，进而带动双面伞齿轮2运动；双面伞齿轮2又推动输出端杠杆分力齿轮6的左侧，使输出转轴8增速运动、提高转速，达到输入、输出功率的平衡。而当输出功率大于输入功率时，输入转轴7和输出转轴8上的分力滑动块19则向左侧移动，输入端杠杆分力齿轮5的左侧得到较大的动能，从而带动输入端异形齿轮1转动，输入端异形齿轮1再通过变速齿轮组4和输出端异形齿轮3来推动输出端杠杆分力齿轮6的右侧，使输出转轴8得到大的扭矩，以达到输入、输出功率的平衡。

Claims (10)

1.一种无级变速器，包括输入转轴（7）和输出转轴（8），其特征在于：所述输入转轴（7）上转动设置有输入端异形齿轮（1），所述输出转轴（8）上转动设置有输出端异形齿轮（3），且输出端异形齿轮（3）与输入端异形齿轮（1）之间通过变速齿轮组（4）相连；所述输入转轴（7）与输出转轴（8）之间还设置有双面伞齿轮（2），所述双面伞齿轮（2）的一侧伞齿通过输入端杠杆分力齿轮（5）与输入端异形齿轮（1）相连，双面伞齿轮（2）的另外一侧伞齿则通过输出端杠杆分力齿轮（6）与输出端异形齿轮（3）相连；并且，所述输入端杠杆分力齿轮（5）通过分力传动机构（9）与输入转轴（7）相连，所述输出端杠杆分力齿轮（6）通过分力传动机构（9）与输出转轴（8）相连。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于：所述输入端异形齿轮（1）包括两部分齿形，其中一侧的齿形为输入端分力啮合伞齿（10），所述输入端分力啮合伞齿（10）与输入端杠杆分力齿轮（5）相啮合；输入端异形齿轮（1）另一侧的齿形为小直径变速啮合平齿（11），所述小直径变速啮合平齿（11）与变速齿轮组（4）的一端相啮合。

3.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于：所述输出端异形齿轮（3）包括两部分齿形，其中一侧的齿形为大直径变速啮合平齿（12），所述大直径变速啮合平齿（12）与变速齿轮组（4）的一端相啮合；输出端异形齿轮（3）另一侧的齿形为输出端分力啮合伞齿（13），所述输出端分力啮合伞齿（13）与输出端杠杆分力齿轮（6）相啮合。

4.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于：所述变速齿轮组（4）包括设置于输入转轴（7）一端的大直径平齿轮，输出转轴（8）的一端则设置有小直径平齿轮，且所述小直径平齿轮与大直径平齿轮之间通过长转轴同轴相连。

5.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于：所述输入端杠杆分力齿轮（5）和输出端杠杆分力齿轮（6）的结构相同，均包括至少一个分力伞齿轮（14），分力伞齿轮（14）的轴线与输入转轴（7）轴线或输出转轴（8）轴线相垂直；并且，所述分力伞齿轮（14）分别与位于其两侧的双面伞齿轮（2）和异形齿轮的伞齿相啮合。

6.根据权利要求5所述的无级变速器，其特征在于：所述分力传动机构（9）包括分力转动轴套（16），分力转动轴套（16）与分力伞齿轮（14）中部的轴套连接孔（15）转动相连，且所述分力转动轴套（16）内设置有沿轴向布置的分力滑槽（17）；所述输入转轴（7）和输出转轴（8）的转轴轴杆（18）上还分别设置有分力滑动块（19），分力滑动块（19）的数量与分力伞齿轮（14）的数量相对应；所述分力滑动块（19）活动插接在分力转动轴套（16）的分力滑槽（17）内，且分力滑动块（19）能够在分力滑槽（17）内、沿分力转动轴套（16）的径向往复移动。

7.根据权利要求6所述的无级变速器，其特征在于：所述转轴轴杆（18）上分别设置的分力滑动块（19）的横截面形状为方形，相应地，所述分力转动轴套（16）内部的分力滑槽（17）的横截面形状也为方形。

8.根据权利要求5所述的无级变速器，其特征在于：所述分力伞齿轮（14）的数量为双数。

9.根据权利要求6所述的无级变速器，其特征在于：所述分力传动机构（9）还与驱动机构相连，驱动机构包括变速驱动杆（25），变速驱动杆（25）通过两组变速拨叉（26）分别与输入转轴（7）和输出转轴（8）固定相连。

10.根据权利要求9所述的无级变速器，其特征在于：所述驱动机构的变速驱动杆（25）的一端与液压油缸（23）的伸缩杆（24）相连，液压油缸（23）与液压系统（22）相连，且液压系统（22）的控制端与控制器（21）的信号输出端电性相连，控制器（21）的信号输入端则与转速传感器（20）的信号输出端电性相连。

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