專利名稱：無級(jí)變速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種與工業(yè)機(jī)械、交通工具領(lǐng)域相關(guān)的無級(jí)變速裝置。
背景技術(shù)：
無級(jí)變速的機(jī)構(gòu)種類繁多，錐輪摩擦傳動(dòng)是最常用的結(jié)構(gòu)形式，其中，“長錐移帶式”裝置采用一條傳動(dòng)帶和兩個(gè)軸線平行、錐面朝向相反的錐輪實(shí)現(xiàn)了無級(jí)變速傳動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、恒功率、對(duì)稱變速等明顯優(yōu)勢(shì)，但因?yàn)閭鲃?dòng)帶不能扭曲太大，所以只能采用錐度很平緩的長錐，裝置尺寸和重量都比較大，使用場合受到限制，此外，摩擦傳動(dòng)組件易磨損， 夾緊力不但需要消耗能量，也使軸和軸承承受的力太大，傳動(dòng)效率也不如剛性傳動(dòng)高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種無級(jí)變速裝置，克服“長錐移帶式”無級(jí)變速裝置尺寸和重量大、摩擦組件磨損快，以及打滑、效率低等問題。本實(shí)用新型包括輸入錐輪(3)、 輸出錐輪(6 )和中間傳動(dòng)體(I)，輸入錐輪(3 )和輸出錐輪(6 )上有沿母線方向的滑槽(11) 或凸起的滑軌來引導(dǎo)縱滑塊(5)在母線方向的移動(dòng)；縱滑塊(5)上裝載的活動(dòng)齒(4)可以在垂直于輸入軸(8)軸線的平面上橫向移動(dòng)；主動(dòng)活動(dòng)齒和從動(dòng)活動(dòng)齒通過與中間傳動(dòng)體
(I)嚙合進(jìn)行傳動(dòng)。本實(shí)用新型的中間傳動(dòng)體(I)是采用滾子或滑塊作為傳動(dòng)單元的多米諾傳動(dòng)軌道，或者是齒環(huán)、齒輪、齒帶、齒鏈等帶有傳動(dòng)齒的構(gòu)件。本實(shí)用新型包含用來即時(shí)調(diào)整活動(dòng)齒(4)齒距的尖角、圓弧或磁力裝置。本實(shí)用新型包含逆止滑塊(16)和復(fù)位滑塊(17)，逆止滑塊(16)在受到它兩邊的接觸面擠壓時(shí)產(chǎn)生摩擦自鎖，而復(fù)位滑塊(17)在受到它兩邊的接觸面擠壓時(shí)不產(chǎn)生摩擦自鎖。本實(shí)用新型的同一錐輪上活動(dòng)齒的數(shù)量，以及在傳動(dòng)過程中，同一錐輪上同時(shí)處于嚙合區(qū)域的活動(dòng)齒的數(shù)量，不限于I個(gè)。本實(shí)用新型的復(fù)位滑塊(17)通過杠桿或滑輪拉索系統(tǒng)和逆止滑塊(16)連接而產(chǎn)生互動(dòng)，其復(fù)位力直接來源于離心力、磁力、或彈簧彈力，或者來源于逆止滑塊(16)的間接帶云力。本實(shí)用新型在實(shí)施變速時(shí)，縱滑塊(5)和中間傳動(dòng)體(I)同步移動(dòng)而錐輪不動(dòng)，或者縱滑塊(5)和中間傳動(dòng)體(I)的軸向位置不變而錐輪在軸向移動(dòng)，涉及的往返移動(dòng)采用排珠傳動(dòng)裝置，或者絲杠、拉索、推拉桿、液壓、空壓等傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的縱滑塊(5)和中間傳動(dòng)體(I)保持同步移動(dòng)的方法是由主動(dòng)移動(dòng)一方通過引導(dǎo)斜面(12)帶動(dòng)另一方跟隨移動(dòng)，或者雙方獨(dú)立移動(dòng)，保持同時(shí)同速。本實(shí)用新型通過離合器(21)與輸出錐輪(6)和行星齒輪內(nèi)圈(24)的接合、分離， 在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)前進(jìn)擋、空擋和倒擋之間切換。本實(shí)用新型可以通過與相應(yīng)功能零部件組合，實(shí)現(xiàn)人工控制、電腦智能控制或者兩者結(jié)合控制，可應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)機(jī)械、交通工具等領(lǐng)域。[0014]與“長錐移帶式”無級(jí)變速裝置相比較，本實(shí)用新型采用帶有傳動(dòng)齒的中間傳動(dòng)體代替了摩擦傳動(dòng)帶，因?yàn)椴挥每紤]傳動(dòng)帶的變形問題，所以錐度可以更大，從而減小錐體長度和重量，采用齒傳動(dòng)代替摩擦傳動(dòng)，有利于提高傳動(dòng)效率和減輕傳動(dòng)部件發(fā)熱問題，也避免了打滑現(xiàn)象，因不需要額外施加夾緊力，避免了軸和軸承受力太大，也節(jié)省能源。

[0015]圖[0016]圖[0017]圖[0018]圖[0019]圖[0020]圖[0021]圖[0022]圖[0023]圖[0024]圖[0025]圖
I是變速傳動(dòng)部分主視2是變速傳動(dòng)部分俯視3帶有導(dǎo)向尖角的各種齒形；
4是滑塊主視5是主動(dòng)齒第一種哨合情形 6是主動(dòng)齒第二種哨合情形 7是從動(dòng)齒第一種哨合情形 8是從動(dòng)齒第二種哨合情形 9是齒尖引導(dǎo)斜面；
10是軌道引導(dǎo)斜面；
11是在前進(jìn)擋、后退擋和空擋之間切換的原理圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI、圖2，輸入軸8與輸出軸9平行放置；輸入軸8與輸入錐輪3固定連接， 而輸出軸9與輸出錐輪6轉(zhuǎn)動(dòng)連接；輸入錐輪3和輸出錐輪6錐面朝向相反；輸入錐輪3和輸出錐輪6上分布若干條沿母線方向的滑槽11，縱滑塊5可以順著滑槽11滑動(dòng)，由此改變工作輪半徑；縱滑塊5和活動(dòng)齒4可以在周向相對(duì)移動(dòng)，由此調(diào)節(jié)齒距；中間傳動(dòng)體I是一個(gè)線條圓滑的封閉循環(huán)軌道，里邊布滿可以在軌道里滾動(dòng)或滑動(dòng)的傳動(dòng)單元2，它們的間隙可以與活動(dòng)齒4嚙合；在嚙合狀態(tài)下，主動(dòng)的活動(dòng)齒把動(dòng)力順著傳動(dòng)單元2的隊(duì)列傳遞給被動(dòng)的活動(dòng)齒。圖I所示的一個(gè)實(shí)施例中，中間傳動(dòng)體I是多米諾傳動(dòng)軌道,其里邊的傳動(dòng)單元2 是圓柱滾子，也可以采用滾珠、階梯圓柱滾子、滑塊等來代替；多米諾傳動(dòng)軌道可以是長圓、 橢圓、正圓、或者其它由圓弧組成的形狀；多米諾傳動(dòng)軌道也可以采用齒環(huán)、齒輪、齒帶、齒鏈等帶有傳動(dòng)齒的傳動(dòng)構(gòu)件代替；滑槽11可以用具有相同引導(dǎo)功能的凸起滑軌結(jié)構(gòu)代替。
因?yàn)榛顒?dòng)齒4不是總處于與傳動(dòng)單元2正確嚙合的位置,所以在嚙合的時(shí)候需要調(diào)整齒距?；顒?dòng)齒4的齒尖采用尖角形狀，而傳動(dòng)單元2的嚙合接觸部位采用圓弧形狀，以便于雙方相互擠壓時(shí)不能處于穩(wěn)定狀態(tài)而相對(duì)滑動(dòng)進(jìn)入正確的嚙合位置。圖3 所示的是各種具有尖角形狀的齒形，其中A是對(duì)稱的直線尖角，B是對(duì)稱的弧線尖角，C是不對(duì)稱弧線尖角、D是不對(duì)稱弧線和直線尖角，與之嚙合的對(duì)方應(yīng)該采用尖角或者圓弧形狀。 雙方嚙合部位的形狀也可以采用相反的組合，即活動(dòng)齒4的齒尖是圓弧，而傳動(dòng)單元2的嚙合接觸部位是尖角。調(diào)整嚙合位置的過程也可以在中間傳動(dòng)體I上安裝磁力裝置來引導(dǎo)活動(dòng)齒4進(jìn)入正確的嚙合位置。如圖4所示，活動(dòng)齒4受到的載荷F來自右邊，把其在左邊的極限位置作為初始位置，每一次嚙合調(diào)整都從初始位置開始，進(jìn)入正確嚙合位置后再進(jìn)行傳動(dòng)，離開嚙合區(qū)域后自動(dòng)恢復(fù)到初始位置等待下一輪調(diào)整。實(shí)現(xiàn)這一調(diào)整過程的結(jié)構(gòu)原理是——逆止滑塊16與復(fù)位滑塊17分別與活動(dòng)齒4的左側(cè)和右側(cè)接觸，它們通過杠桿18連接，杠桿的支點(diǎn)19設(shè)置在縱滑塊5或者活動(dòng)齒4上，逆止滑塊16和復(fù)位滑塊17可以在杠桿18上滑動(dòng)；逆止滑塊16與它左右兩側(cè)的接觸面的靜摩擦系數(shù)大于這兩個(gè)接觸面的夾角的正切值，當(dāng)逆止滑塊16受到這兩個(gè)接觸面的擠壓時(shí)產(chǎn)生摩擦自鎖；與逆止滑塊16的情況相反，復(fù)位滑塊17 與它左右兩側(cè)的接觸面的靜摩擦系數(shù)小于這兩個(gè)接觸面的夾角的正切值，當(dāng)復(fù)位滑塊17 受到這兩個(gè)接觸面的擠壓時(shí)不產(chǎn)生摩擦自鎖；支點(diǎn)19的位置、逆止滑塊16與復(fù)位滑塊17 重量的配置滿足當(dāng)錐輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力作用下，復(fù)位滑塊17的力矩比逆止滑塊16的力矩大，這個(gè)杠桿系統(tǒng)有繞支點(diǎn)19逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。以上的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的結(jié)果是，當(dāng)活動(dòng)齒4 進(jìn)入嚙合區(qū)域，如果遇到在傳動(dòng)單元2的擠壓下離開初始位置這一情形(傳動(dòng)齒4進(jìn)入嚙合區(qū)域時(shí)遇到的不同情形在下一段參照?qǐng)D5進(jìn)行說明)，會(huì)克服復(fù)位滑塊17的離心力并把它向下推動(dòng)，帶動(dòng)杠桿18把逆止滑塊16沿著左邊的接觸面向上向右推動(dòng)，逆止滑塊16向上移動(dòng)的過程中與活動(dòng)齒4保持接觸；活動(dòng)齒4到達(dá)正確嚙合位置后開始承受載荷，在力F的作用下會(huì)有向初始位置移動(dòng)的趨勢(shì)，但因逆止滑塊16產(chǎn)生自鎖而使移動(dòng)受阻，并且因?yàn)榛顒?dòng)齒4對(duì)逆止滑塊16的壓力很大，逆止滑塊16和復(fù)位滑塊17的離心力矩之差不足以把逆止滑塊16往下推動(dòng)來給活動(dòng)齒4讓出空間；當(dāng)傳動(dòng)齒4離開嚙合區(qū)而載荷消失，其對(duì)逆止滑塊16的巨大壓力也隨之消失，復(fù)位滑塊17在離心力的作用下往上移，逆止滑塊16在杠桿作用下會(huì)向下移動(dòng)讓出上面的空間，而與此同時(shí)，活動(dòng)齒4也被復(fù)位滑塊17順利推向初始位置。參照?qǐng)D4，以錐輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方向作為參照，輸入錐輪上的各部件的位置關(guān)系是復(fù)位滑塊17在前，逆止滑塊16和活動(dòng)齒4的初始位置在后，而輸出錐輪上的位置關(guān)系正好與此相反。傳動(dòng)齒4開始進(jìn)入嚙合區(qū)域但不在正確嚙合位置時(shí),如果前一個(gè)傳動(dòng)齒已經(jīng)離開嚙合區(qū)域，則調(diào)整嚙合位置時(shí)相互不受影響，把當(dāng)前接觸的傳動(dòng)單元2往前或往后擠壓就可以順利進(jìn)入正確嚙合位置，但如果前一個(gè)傳動(dòng)齒還沒離開嚙合區(qū)域，則會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況 圖5是在輸入錐輪3上出現(xiàn)的第一種情形——當(dāng)后位活動(dòng)齒進(jìn)入嚙合區(qū)域與滾子開始接觸時(shí)，如果齒尖被弧面引導(dǎo)向該滾子的后方，因?yàn)槠浜鬅o退路，所以只能是前位活動(dòng)齒被迫向前移動(dòng)離開初始位置，兩者之間的距離逐漸加大，直到后位活動(dòng)齒進(jìn)入正確嚙合位置；圖6 是在輸入錐輪3上出現(xiàn)的第二種情形——當(dāng)后位活動(dòng)齒進(jìn)入嚙合區(qū)域與滾子開始接觸時(shí)， 如果齒尖被弧面引導(dǎo)向該滾子的前方，暫未承受載荷，被迫向前移動(dòng)離開初始位置，與前位活動(dòng)齒之間的距離逐漸縮小，直到進(jìn)入正確嚙合位置；圖7是在輸出錐輪6上出現(xiàn)的第一種情形——當(dāng)后位活動(dòng)齒進(jìn)入嚙合區(qū)域與滾子開始接觸時(shí)，如果齒尖被弧面引導(dǎo)向該滾子的后方，暫未承受載荷，被迫向后移動(dòng)離開初始位置，兩者之間的距離逐漸加大，直到進(jìn)入正確嚙合位置；圖8是在輸出錐輪6上出現(xiàn)的第二種情形——當(dāng)后位活動(dòng)齒進(jìn)入嚙合區(qū)域與滾子開始接觸時(shí)，如果齒尖被弧面引導(dǎo)向該滾子的前方，因其前邊就是極限位置，所以只能是前位活動(dòng)齒被迫向后移動(dòng)離開初始位置，兩者之間的距離逐漸縮小，直到后位活動(dòng)齒進(jìn)入正確嚙合位置。后位活動(dòng)齒進(jìn)入嚙合區(qū)域時(shí)，只改變它和其前位活動(dòng)齒的距離，而不影響其前位和前位的前位之間的距離。不管是只有一個(gè)活動(dòng)齒，還是同時(shí)有多個(gè)活動(dòng)齒處于嚙合區(qū)域，該結(jié)構(gòu)都能順利完成嚙合位置調(diào)整而連續(xù)正常工作。[0031][0020]在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，逆止滑塊16和復(fù)位滑塊17之間的杠桿互動(dòng)方式， 可以用滑輪拉索系統(tǒng)替代；通過逆止滑塊16和復(fù)位滑塊17之間的離心力矩差來保持復(fù)位滑塊17在旋轉(zhuǎn)中保持向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而逆止滑塊16保持向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，這種方法也可以采用磁力、彈簧彈力來替代或者結(jié)合使用；因?yàn)槟嬷够瑝K16和復(fù)位滑塊17有互動(dòng)關(guān)系， 所以磁力、彈簧彈力等復(fù)原力可以直接施加在復(fù)位滑塊17或反向施加在逆止滑塊16上。參照?qǐng)DI、圖2，滾珠7從縱滑塊5的底部一側(cè)開始沿著滑槽10的底部排列分布，經(jīng)過排珠泵10，再由經(jīng)錐輪體內(nèi)的直線通道及其它拐彎通道路段，最后沿著滑槽10的底部回到縱滑塊5的底部另一側(cè)，形成封閉的回路，排珠泵正傳和逆轉(zhuǎn)可以驅(qū)動(dòng)滾珠7分別往前、 后兩個(gè)方向滾動(dòng)，帶動(dòng)縱滑塊5直線往返運(yùn)動(dòng)。采用絲杠、拉索、推拉桿、液壓、空壓等傳動(dòng)方式代替排珠傳動(dòng)也可以實(shí)現(xiàn)縱滑塊5的直線往返運(yùn)動(dòng)。參照?qǐng)DI、圖2，縱滑塊5直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，活動(dòng)齒4 一邊跟隨著移動(dòng)一邊隨錐輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒頂兩端的引導(dǎo)斜面(12)，會(huì)推動(dòng)中間傳動(dòng)體I順著滑軌13移動(dòng)。引導(dǎo)斜面可以如圖9所示，在活動(dòng)齒4上設(shè)置，也可以在中間傳動(dòng)體I上設(shè)置，如圖10所示。除了采用引導(dǎo)斜面來保持縱滑塊5和中間傳動(dòng)體I在縱向移動(dòng)中相對(duì)位置不變，也可以讓它們各自與傳動(dòng)部件連接，保持同步移動(dòng)。本實(shí)施例在變速時(shí)，縱滑塊5和中間傳動(dòng)體I同步移動(dòng)而錐輪不動(dòng)，也可以采用縱滑塊5和中間傳動(dòng)體I軸向位置不變而錐輪在軸向移動(dòng)。以上涉及的各種部件的移動(dòng)，可以通過排珠、絲杠、拉索、推拉桿、空壓或液壓傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)。如圖11所示，輸出軸9與輸出錐輪6轉(zhuǎn)動(dòng)連接，輸出軸9與離合器21采用在軸向可以相對(duì)滑動(dòng)的花鍵連接方式，輸出錐輪6通過連接塊20與行星齒輪外圈22固定連接，定軸行星齒輪23分別與行星齒輪外圈22和行星齒輪內(nèi)圈24嚙合。離合器21向前移動(dòng)與輸出錐輪6接合時(shí)，輸出軸9正傳，離合器21向后移動(dòng)與行星齒輪內(nèi)圈24接合時(shí)，輸出軸9反轉(zhuǎn)，處于中間位置則為空擋。只需要移動(dòng)離合器21就可以在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)前進(jìn)擋、 空擋和倒擋之間切換。
權(quán)利要求1.無級(jí)變速裝置，包括輸入錐輪(3)、輸出錐輪(6 )和中間傳動(dòng)體(I)，其特征在于輸入錐輪(3)和輸出錐輪(6)上有沿母線方向的滑槽(11)或凸起的滑軌來引導(dǎo)縱滑塊(5)在母線方向的移動(dòng)；縱滑塊(5)上裝載的活動(dòng)齒(4)可以在垂直于輸入軸(8)軸線的平面上橫向移動(dòng)；主動(dòng)活動(dòng)齒和從動(dòng)活動(dòng)齒通過與中間傳動(dòng)體(I)嚙合進(jìn)行傳動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無級(jí)變速裝置，其特征在于中間傳動(dòng)體(I)是多米諾傳動(dòng)軌道、齒環(huán)、齒輪、齒帶或齒鏈，其中，多米諾傳動(dòng)軌道采用滾子或滑塊作為傳動(dòng)單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無級(jí)變速裝置，其特征在于包含用來即時(shí)調(diào)整活動(dòng)齒(4)齒距的尖角、圓弧或磁力裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無級(jí)變速裝置，其特征在于包含逆止滑塊(16)和復(fù)位滑塊 (17)，逆止滑塊(16)在受到它兩邊的接觸面擠壓時(shí)產(chǎn)生摩擦自鎖，而復(fù)位滑塊(17)在受到它兩邊的接觸面擠壓時(shí)不產(chǎn)生摩擦自鎖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無級(jí)變速裝置，其特征在于同一錐輪上活動(dòng)齒的數(shù)量，以及在傳動(dòng)過程中，同一錐輪上同時(shí)處于嚙合區(qū)域的活動(dòng)齒的數(shù)量，不限于I個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無級(jí)變速裝置，復(fù)位滑塊(17)通過杠桿或滑輪拉索系統(tǒng)和逆止滑塊(16 )連接而產(chǎn)生互動(dòng)，其復(fù)位力直接來源于離心力、磁力、或彈簧彈力，或者來源于逆止滑塊(16)的間接帶動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無級(jí)變速裝置，其特征是在實(shí)施變速時(shí)，縱滑塊(5)和中間傳動(dòng)體(I)同步移動(dòng)而錐輪不動(dòng)，或者縱滑塊(5 )和中間傳動(dòng)體(I)的軸向位置不變而錐輪在軸向移動(dòng)，涉及的往返移動(dòng)采用排珠、絲杠、拉索或推拉桿傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無級(jí)變速裝置，其特征在于，縱滑塊(5)和中間傳動(dòng)體(I)保持同步移動(dòng)的方法是由主動(dòng)移動(dòng)一方通過引導(dǎo)斜面(12)帶動(dòng)另一方跟隨移動(dòng)，或者雙方獨(dú)立移動(dòng)，保持同時(shí)同速。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無級(jí)變速裝置，其特征在于通過離合器(21)與輸出錐輪(6) 和行星齒輪內(nèi)圈(24)的接合、分離，在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)前進(jìn)擋、空擋和倒擋之間切換。
專利摘要一種無級(jí)變速裝置，包括軸心平行、錐面朝向相反的輸入錐輪和輸出錐輪，以及連接它們的中間傳動(dòng)體，其特征在于輸出錐輪和輸出錐輪上有沿母線方向的滑槽，或凸起的滑軌來引導(dǎo)縱滑塊在母線方向的移動(dòng)，由此來改變工作輪的半徑；縱滑塊上裝載的活動(dòng)齒可以在垂直于輸入軸軸線的平面上橫向移動(dòng)，由此來即時(shí)調(diào)整活動(dòng)齒的齒距，以便在不同的半徑位置和中間傳動(dòng)體正確嚙合；中間傳動(dòng)體帶有傳動(dòng)齒、滾子或滑塊等剛性傳動(dòng)單元，與縱滑塊保持相對(duì)位置不變，可以隨著縱滑塊的縱向移動(dòng)在連續(xù)變換的工作直徑上，在主動(dòng)活動(dòng)齒和從動(dòng)活動(dòng)齒之間嚙合傳動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)齒傳動(dòng)無級(jí)變速。
文檔編號(hào)F16H37/12GK202349143SQ201120426569
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者周承崗 申請(qǐng)人:周承崗