CN2389257Y - 无极变速机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种无极变速机构,属于机械式无极变速传动装置技术领域。它由输入轮盘,电动千斤顶,连杆、齿杆、齿轮、传动轮及输出轴组成,其中电动千斤顶径向固定在输入轮盘上,通过顶柱经连杆驱动齿杆往复运动从而使与齿杆啮合的上、下齿轮交替将动力扭矩通过传动齿轮交替传递给输出轴输出,顶柱可伸缩,其伸出长度与齿轮旋转速度成正比故可直接通过控制顶柱伸出长度调节齿轮转速,结构简单、变速自由、安全可靠、经济适用。

Description

无极变速机构

本实用新型是一种无极变速机构，属于机械式无级变速传动装置技术领域。

到目前为止，用于汽车等机械的传输变速形式主要为二种：一种是通过离合器与档位变速箱联合变速，另一种是通过液压泵推动液压马达行走变速。前一种变速机械使用较广泛，其造价也较便宜，但操作复杂，机构磨损大。人为操作不当会造成变速齿轮损坏，不安全。且变速有档位限制。不能达到自由变速的效果。后一种是液压无极变速，其优点是变速自由轻松，操作简便，安全可靠，可是造价偏高，且对变速机构，如液压马达的精密性要求极高，变速时，要通过液压泵将机械动力转化为液压力，再通过液压马达将液压力变为行走动力，故损耗大。

本实用新型的目的是提供一种无极变速机构，它具有结构简单、操作方便、变速自由，安全可靠的特点且经济适用，动力损耗小。

本实用新型是这样实现的，参见附图，一种无极变速机构，它包括有输入轮盘(1)和带齿轮(91)的输出轴(9)，电动千斤顶(2)、连杆(3)、齿杆(4)、齿轮(5)和机架(10)，其中千斤顶(2)径向固定装置在上述输入轮盘(1)盘面上，所述机架(10)架腔两侧架梁上具有平行并列的二滑槽(101)，所述齿杆(4)具有与滑槽(101)槽腔大小匹配的滑翼(41)，齿杆(4)由其两侧滑翼(41)插入机架(10)的滑槽(101)中且可在滑槽(101)中自由往复滑动，所述齿杆(4)与电动千斤顶(2)的顶柱(22)之间由连杆(3)铰接，其中顶柱(22)与连杆(3)的铰接点可在顶柱(22)缩回电动千斤顶(2)的柱座(21)时与输入轮盘(1)的圆心重合，所述齿杆(4)具有上、下双面齿条，所述齿轮(5)为下齿轮(51)与上齿轮(52)二个齿轮，该上齿轮(52)与下齿轮(51)分别依次与齿轮(4)的上、下条齿齿接，上齿轮(52)与下齿轮(51)分别具有与之铰接的轴(53)，轴(53)轴中部设有轴承(8)并通过轴承(8)装置在机架(10)上、二根轴(53)分别轴接上齿轮(52)和下齿轮(51)一端的另一端分别轴接有传动传动齿轮(55)，该传动齿轮(55)随轴布置在上述输出轴(9)的轴接齿轮(91)的上下方并分别与齿轮(91)径向齿接，此外，所述齿轮(5)上装有由棘条(6)和棘块(54)组成的棘齿机构，其中的棘块(54)呈直角三角形被固定设置在齿轮(5)轮沿夹层内，其斜边朝向顺时针方向，其钝边朝向反时针方向，上述轴(53)对应齿轮(5)处具有径向滑槽(531)，棘条(6)大小与滑槽(531)内腔大小匹配并插置于滑槽(531)中通过弹簧(7)与滑槽(531)槽底固接，棘条(6)径向朝外一端呈刀尖状，其钝边朝向顺时针方向即面对上述棘块(54)之钝边，其斜边朝向反时针方向即面向棘块(54)的斜边。

本实用新型的工作原理是，参见图1，驱动轮盘(1)带动电动千斤顶(2)作同步旋转，通过与其顶柱(22)铰接的连杆(3)拉动齿杆(4)左向平移，当顶柱(22)与连杆(3)的铰接点反时针方向左移至该点与输入轮盘(1)的中心点及连杆(3)与齿杆(4)的铰接点三点成一线之后，则连杆(3)继续在输入轮盘(1)的作用下改为推动齿杆(4)右向平移。由于如上述齿轮(5)为下齿轮(51)与上齿轮(52)二个齿轮，该上齿轮(52)与下齿轮(51)分别依次与齿杆(4)的上、下条齿齿接，故当齿条(4)往复平移时，可同时齿传动上齿轮(52)与下齿轮(51)旋转从而随其左右移动而交替作功。为了防止上、下齿轮在齿条每一个运动单程中同时做功而互为障碍，故如上述齿轮(5)与其轴(53)设计为非固定轴接，而在轴(53)与齿轮(5)之间装置一个由棘条(6)与棘块(54)组成的棘齿机构来控制上下齿轮(52、51)，如图1所示，当齿杆(4)被拉动左移时，带动上齿轮(52)顺时针方向旋转，棘条(6)外端斜面朝向齿轮沿边夹层内的棘块(54)的斜面从而在棘块(54)的挤压下缩回轴(53)滑槽(531)内，使上齿轮(52)不能带动其轴(53)旋转作功而空转。与此相反，下齿轮(51)则在齿杆(4)的带动下作反时针方向旋转，齿条(6)外端钝面向棘块(54)钝面形成搭档，故下齿轮(51)带动其轴(53)同步同向旋转输出作功，如上述上、下齿轮(52、51)分别具有通过其轴(53)轴接并与输出轴(9)的齿轮(91)齿合的传动齿轮(55)，故可交替驱动传动齿轮(91)从而使输出轴(9)得以旋转而输出动力扭矩。而使输出轴(9)旋转速度发生变化的则决定于电动千斤顶(2)的顶柱(22)伸出柱座(21)的长度变化。如图1所示，显而易见，带动齿轮(5)旋转的齿杆(4)单位时间即在输入轮盘(1)旋转一周的时间内往复双向行程之长度与齿轮(5)之转速成正比，而唯一可以改变齿杆(4)单位时间行程长度的因素是固定在输入轮盘上的电动千斤顶(2)的顶柱(22)对柱座(21)的伸缩长度，故实际上是顶柱(22)的伸出长度与齿轮(5)的转速成正比。故只要直接改变顶柱(22)的长度即可改变齿轮(5)的转速从而实现变速的目的。例如：现假定输入轮盘(1)的转速为W1，W1＝1并保持不变，电动千斤顶(2)的伸出长度即转动半径从输入轮盘(1)圆心开始为R1，齿轮(5)的半径为R2，设R2＝5，那么当电动千斤顶的行程R1＝0时，连杆(3)不运行，齿轮(4)相应不运动，齿轮(5)亦不运动。当电动千斤顶(2)的行程R1＝1时即可带动连杆(3)运动，而连杆(3)又带动齿杆(4)作水平移动。输入轮盘(1)旋转一圈，齿杆(4)行程即为转动半径R1的二倍，(S＝R1×2＝1×2＝2)。齿杆(4)推动齿轮(5)旋转的圈数(X)为0.064圈。以此类推，当电动千斤顶(2)的行程R1＝2时，齿轮(5)所转圈数x为0.319。亦即R1的长度值与齿轮(5)转速成正比如下表：

输入轮盘每转一圈时有关参数表化一览表

R1	S	X
			0	0	0
1	2	0.064
			5	10	0.319
10	20	0.636
			15	30	0.955

注：R1-顶柱(22)伸出柱座(21)的长度。

S-齿杆行程(S＝R1×2)X-齿轮(5)转动圈数， $X=\frac{S}{2\mathrm{\πR}2}$

式中R2-齿轮半径。

由此可见即可通过直接调节电动千斤顶(2)的顶柱(22)的行程即伸缩之长短来改变齿轮(5)的转速进而最终改变输出轴(9)的转速。因而本实用新型的无极变速机构可谓结构十分简单。又由于上述解决方案中使用了电动千斤顶这种高技术含量低操作难度的器材故操作十分方便。只需轻轻按动可改变顶柱伸缩量的按纽，即可轻而易举地实现传动机构的变速。因此本实用新型的无极变速机构又具有变速自由，安全可靠，动力损耗小，经济适用的特点。

下面结合附图所示一个具体实施例对本实用新型的无极变速机构加以进一步的描述。

图1是无极变速机构结构示意图；

图2是图1中A-A向视图。

图1-2中，其中

1-输入轮盘      2-电动千斤顶      21-柱座      22-顶柱

3-连杆          4-齿杆            41-滑翼      5-齿轮

51-下齿轮       52-上齿轮         53-轴        54-棘块

55-传动齿轮     531-滑槽          6-棘条       7-弹簧

8-轴承          9-输出轴          91-齿轮      10-机架

101-滑槽

图1-2所示该实施例的无极变速机构具有一个上海申联厂产QYL2(XK06-1066047)型电动千斤顶(2)，一框式铁质机架(10)，一双面齿齿杆(4)，二个分别与齿杆(4)上，下条齿齿合的齿轮(5)即上齿轮(52)、下齿轮(51)。其中电动千斤顶(2)径向安装在输入轮盘(1)盘面上，使其柱座(21)朝顶柱(22)一端端面中心点即顶柱(22)根部与输入轮盘圆心重合。机架(10)上架腔两侧分别加工二条相互平行的滑槽(101)，对应机架(10)上的二滑槽(101)，齿杆(4)的两侧刨削加工二条其截面大小与滑槽(101)槽腔大小匹配的滑翼(41)，然后将齿杆(4)通过其滑翼(41)插入机架(10)的滑槽(101)，齿杆(4)上、下杆面皆为杆齿，上述上齿轮(52)，下齿轮(51)分别以其轴(53)通过轴承(8)架设在机架(10)上。上述轴(53)与齿轮(5)活动轴接，轴(53)对应齿轮(5)处径向对衬设有二个滑槽(531)，每个滑槽(531)内置入一与滑槽(531)槽腔大小匹配的棘条(6)，故棘条(6)亦为二个。用一弹簧(7)将棘条(6)固接在滑槽(531)槽底面，棘条(6)朝外一端的一侧制成斜面。使弹簧被压缩时棘条缩入槽内，弹簧张开时棘条部分伸出轴的柱面，而对应棘条(6)的齿轮(5)沿边夹层内的环槽内设有一侧为钝面，一侧为斜面的三角形棘块(54)，使棘块(54)钝面一侧与棘条(6)的斜面一侧同向。棘块(54)亦为径向对衬的二个或间隔分布的多个。轴(53)轴接齿轮(5)一端的另一端固定轴接传动齿轮(55)、轴(53)为并列的二根故传动齿轮(55)为并列的二个，二传动齿轮(55)径向分布于输出轴(9)的两侧且分别与轴(9)的齿轮(91)齿合。由齿杆(4)的上、下条齿交替输入的经电动千斤顶(2)传递之扭矩再经齿轮(5)及传动齿轮(55)交替传递到齿轮(91)从而可由轴(9)连续输出。由此构成的本实用新型无极变速机构经汽车动力台试证明被效果良好，实现了通过控制千斤顶顶柱的伸缩来调节齿杆在单位时间内的行程从而改变各级传动齿轮转速，最终实现输出轴无级变速输出的目的，完全达到了设计要求。

Claims (2)

1、一种无极变速机构，它包括有输入轮盘(1)和带齿轮(91)的输出轴(9)，其特征在于，它还包括有电动千斤顶(2)、连杆(3)、齿杆(4)、齿轮(5)和机架(10)，其中千斤顶(2)径向固定装置在上述输入轮盘(1)盘面上，所述机架(10)架腔两侧架梁上具有平行并列的二滑槽(101)，所述齿杆(4)具有与滑槽(101)槽腔大小匹配的滑翼(41)，齿杆(4)由其两侧滑翼(41)插入机架(10)的滑槽(101)中且可在滑槽(101)中自由往复滑动，所述齿杆(4)与电动千斤顶(2)的顶柱(22)之间由连杆(3)铰接，其中顶柱(22)与连杆(3)的铰接点可在顶柱(22)缩回电动千斤顶(2)的柱座(21)时与输入轮盘(1)的圆心重合，所述齿杆(4)具有上、下双面齿条，所述齿轮(5)为下齿轮(51)与上齿轮(52)二个齿轮，该上齿轮(52)与下齿轮(51)分别依次与齿轮(4)的上、下条齿齿接，上齿轮(52)与下齿轮(51)分别具有与之铰接的轴(53)，轴(53)轴中部设有轴承(8)并通过轴承(8)装置在机架(10)上、二根轴(53)分别轴接上齿轮(52)和下齿轮(51)一端的另一端分别轴接有传动传动齿轮(55)，该传动齿轮(55)随轴布置在上述输出轴(9)的轴接齿轮(91)的上下方并分别与齿轮(91)径向齿接，此外，所述齿轮(5)上装有由棘条(6)和棘块(54)组成的棘齿机构，其中的棘块(54)呈直角三角形被固定设置在齿轮(5)轮沿夹层内，其斜边朝向顺时针方向，其钝边朝向反时针方向，上述轴(53)对应齿轮(5)处具有径向滑槽(531)，棘条(6)大小与滑槽(531)内腔大小匹配并插置于滑槽(531)中通过弹簧(7)与滑槽(531)槽底固接，棘条(6)径向朝外一端呈刀尖状，其钝边朝向顺时针方向即面对上述棘块(54)之钝边，其斜边朝向反时针方向即面向棘块(54)的斜边。

2、根据权利要求1所述的无极变速机构，其特征在于所述由棘条(6)和棘块(54)组成的棘齿机构为每个齿轮(5)上有二组，故齿轮(5)的轴(53)上对应齿轮(5)处所设滑槽(531)为二个，它们呈径向对衬分布，由此，插入滑槽(531)并通过弹簧(7)与滑槽(531)槽底固接的棘条(6)亦为二个，对应棘条(6)，齿轮(5)沿边夹层内的棘块(54)亦为径向对衬的二个或间隔分布的多个。

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