[发明专利]大扭矩对辊式定比/无级变速器

说明书

技术领域

本发明属于机械传动领域，涉及一种机械无级变速器，特别是可以输出大扭矩和具有较大速比的无级变速器，还提供可输出大扭矩的定比变速器。

背景技术

在大多数需要变速的机械装置中，如车、船、工程机械、厂矿及港口机械等，无级变速都优于有级变速，首先是它简化了操作，再有就是它变速平滑，这对车辆特别有利，尤其是它可以实现传动系与发动机工况的最佳匹配，对发动机的工作寿命及节能都很有利。

由于无级变速器的这些优点，人们研发出多种无级变速器，其中摩擦型的锥盘式无级变速器获得了较广泛的应用。但该种变速器有些固有的缺点是难以解决的，如它的输出扭矩较小，多在300牛米以下，无法用于大排量汽车，对于更大的输出扭矩要求，如卡车、内燃机车、坦克、船舶等则更是无法满足；再有，它的调速范围即速比也较狭窄，通常不超过6∶1，所以必须与固定速比的变速器配套使用；一个更现实的问题是，这种变速器对传动链或传动钢带有较高的质量工艺要求，而我国目前尚不具有该类产品的自主知识产权，所以单一地改进变速器结构充其量只能获得部分知识产权，传动件还需依赖进口。这会使得变速器的制造和使用成本大幅度增加，不利于这种变速器的推广普及。

其它类型的无级变速器有的虽比锥盘式的输出扭矩大些，但也有限，从现有的资料来看，可输出数千或数万牛米的无级变速器还是该技术领域的空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种使得输出扭矩可以比现有的无级变速器提高数十倍，速比可提高数倍的无级变速器，并且对传动带或链除抗拉强度外再无其他特殊要求，有很大的宽容度。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的大扭矩对辊式定比变速器，为链或带式传动机构，(以下链或带均通称为链)，其包括：

主动对辊和从动对辊，每付所述对辊均为包括甲乙两个辊轴，在每个辊轴上固设有传动辊；

环形传动链，其在所述主动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈，在所述从动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈地设置。

进一步地，本定比变速器还可以包括：

同步传动机构，其是在每付所述对辊中的甲乙两个辊轴之间设置，使得每付该对辊中的甲乙两个辊轴同向转动且该甲乙两个传动辊与传动链同时接触的工作表面上的线速度相等。

本发明提供的大扭矩对辊式无级变速器，也是链式变速传动机构，其包括：

主动对辊和从动对辊，每付所述对辊均为包括甲乙两个辊轴的对辊，在每个辊轴上固设传动辊；

每付所述对辊中的所述传动辊为变径辊，即该传动辊的与所述传动链接触的外径为可大小变化的结构；

环形传动链，其在所述主动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈，在所述从动对辊的两个传动辊上从其外缘环绕若干圈地设置。

进一步地，本无级变速器还包括：

同步传动机构，其是在每付所述对辊中的甲乙两个轴之间设置，使得每付该对辊中的甲乙两个辊轴同向转动且该甲乙两个传动辊与传动链同时接触的工作表面上的线速度相等。

调速机构，其与所述变径辊连接使得所述变径辊的与所述传动链接触的外径变化。

本发明提供的定比/无级变速器通过将常规链传动装置的两根传动轴变成分别由两付同向转动且工作面线速度相同的传动辊组成的对辊，链从对辊的两个传动辊的外缘环绕nπ弧度，则该nπ弧度(以下省略弧度二字)就是链相对于对辊的包角。实验证实，此时的对辊与相同直径、相同包角的单体辊等效，但是，包角却增大许多。显然包角越大，链对对辊的有效摩擦力越大。现有技术中的带传动机构，其包角一般为1π左右，且必定小于2π，同时受限于主从动轮的传动比。而采用了本变速器的对辊结构，包角与带在对辊外缘环绕的圈数对应。由于包角的设计没有上限，且有效摩擦力随包角圈数的增加按几何级数增大，所以可以通过合理地设计包角来彻底消除链传动打滑的现象。事实上当包角为10π(即5圈)时，有效摩擦力可达松边摩擦力的110倍，此时给出的输出扭矩已可满足大负荷的传动需求，而一般输出扭矩情况下，链在对辊上环绕3-4圈就够了。如果用主动对辊、从动对辊和链组成一个传动系，只要包角足够大，就可以使输出扭矩达到材料允许的最大限度。之所以使用对辊而不是单体辊，是因为当包角大于2π时，在单体辊上容易发生链与链的叠压现象。

所述变径辊可以有多种结构，例如，所述传动辊是锥辊，同一付对辊中的两个锥辊的细端在同一侧，两付对辊的细端不在同一侧设置。