[发明专利]一种球啮合无级变速器

说明书

技术领域

一种球啮合无级变速器，属于变速器领域。

背景技术

变速器在传动系统中具有重要作用，对于汽车，由于速度、坡度、负载等在较大范围变化，需要相应地调整驱动扭矩，无级变速器可以合理匹配发动机扭矩，实现平稳加速，简化驾驶操作。

液力变矩器可实现汽车平稳加速，但其整体效率较低，长时间工作发热，机械式无级变速器更具优势，经过实际考验，从效率、成本和可靠性比较，目前产品化较多的是由钢带和椎形盘组成的无级变速器，通过调整锥型盘之间的距离，改变带槽宽度，从而改变钢带环绕半径，实现连续变速目的，这些产品的传动效率仅次于手动挡变速器，但承受扭矩有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低、功能全、变速范围大的无级变速器。

一种球啮合无级变速器，主要部件包括：主动圆盘、被动圆盘、球体，主动圆盘和被动圆盘的轴线有一定距离，两只圆盘之间形成渐变空间，球体位于该空间并且和两个圆盘接触，当主动圆盘旋转时，在摩擦力作用下，带动球体向较小的空间运动，球体对被动圆盘产生压力，该压力与被动圆盘轴线不相交，产生侧向力，推动被动圆盘旋转，由于两只圆盘与球体接触点的线速度相同，而旋转半径不同，因而有不同的转速，调整球体位置或所述两轴线的距离，可以调节转速。

可以实现较大的调速范围，仅调节球体位置时，输入输出转速比从无限大到接近于1，当对圆盘位置也进行调节时，可以实现任意转速比。

当传递单向扭矩时，具有超越离合器功能。

通过将球体移到圆盘的另一侧，或在该侧增加球体，可以传递双向扭矩，并且可以有不同的转速比。

通过将球体移出（不接触其中一个圆盘面）或移入(接触两个圆盘面)，可以实现离合器功能。

转速较高时，可以采用多只球体轮换工作，防止球体过热，提高可靠性和使用寿命。

可采用多组变速器并联工作，提高输出扭矩。

可以采用两只或多只球体同时工作，提高输出扭矩。

圆盘也可以是锥形、球形、或其它形状回转曲面，其特征是两个回转面平移或倾斜，可以形成逐渐变窄的空间。

 本发明的工作原理：两个旋转面组成逐渐变窄的空间，此空间有球体和两个面接触，当主动旋转面旋转时，在摩擦力作用下，带动球体向较窄空间运动，对被动旋转面产生压力，该压力与被动旋转面轴线不相交，产生侧向力，推动被动旋转面旋转，当传递扭矩增大，圆盘和球体压力增大，摩擦力也增大，因此不会打滑。

本发明的优点是：结构简单，成本低，调速范围大，正反转向可以有不同的转速比，同时具有离合器功能。

附图说明

图1是基本结构示意图。

图2是受力状态示意图。

图3全功能变速器实例。

图4是多级并联应用实例。

图5是球体更换装置实例。

 图6是两只球体并用示意图。

图7是锥形圆盘应用实例。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的优选实施例进行介绍。

图1是基本结构示意图，主要部件包括：主动圆盘1，被动圆盘2，球体3，调速杆4，两只圆盘的轴线之间成楔形空间(渐变空间)，球体3位于两个圆盘之间并且和它们相接触，调速杆4可以调节球体的位置，当主动圆盘1在轴的驱动下沿图示方向旋转时，在摩擦力作用下，球体3向较小的空间运动，刚性球体对被动圆盘产生压力，此压力不平行于被动圆盘轴线，推动被动圆盘向反方向旋转，当调速杆4将球体从主动圆盘的圆心向外移动，被动圆盘转速从0开始逐渐增加，实现平稳加速过程，由于是点接触，调速杆施的阻力很小，只需要很小的力量就可以移动调速杆，这对于自行车等人工操作机械较为有利，对于汽车，为防止调速过猛，可以限制调速执行机构执行速度，或附加一阻尼机构。

图1所示结构可以传递单向力矩，当主动圆盘停止转动时，被动圆盘可以继续旋转，具有超越离合器功能，当调速杆4将球体移开（仅需不接触其中一个圆盘面），被动圆盘即处于自由状态，可以实现离合器功能，也可以从被动圆盘轴输入扭矩，主动圆盘输出扭矩，采用名称是为叙述方便。

图2是受力状态示意图，两只圆盘之间的夹角θ由球体和圆盘之间的滑动摩擦力μ确定： 

θ=2arctanμ

当两只圆盘轴线的距离为ｄ，球体接触点在主动圆盘半径ｒ处，两只圆盘接触球体点的线速度相同，主动圆盘转速ω₁和被动圆盘转速ω₂的关系为：