[发明专利]摩擦机械无级变速器

说明书

本发明是一种依靠零件间摩擦传递扭矩的行星锥式机械无级变速器。

一九八二年日本辛普工业公司根据日本专利“昭57-13221”推出一种新型行星锥式机械无级变速器。这种变速器因具有变速范围宽、恒功率输出、低速端输出扭矩大等优点得到广泛应用。但这种无级变速器在电机不改变转向时只能单向输出，应用在需要正反转的场合对设备工作性能有一定影响。此外在广泛采用机械无级变速器的轻工、纺织、食品、印染等行业的机械设备中，往往对变速器低速时输出扭矩要求并不高，但因在这些场合变速器一般装在设备内部则要求其具有尽可能小的体积。

本发明的目的是针对上述问题提出一种新型摩擦机械无级变速器。这种无级变速器根据本发明的一个共同原理只稍改变轨道环的位置即可得出两种不同输出特性。其中一种具有恒扭矩恒功率的中间特性和0～数百转/分的调速范围，而且体积小结构紧凑。另一种具有恒功率输出特性，转速在正负数百转/分内连续可调。

发明是这样实现的：输入输出轴在同一轴线上，在公共轴线周围均匀分布着若干行星锥。（本发明的行星锥与日本专利“昭57-13221”的区别是做为摩擦传动的基本要素它只有锥面和底平面两个，而且底平面平行于输入输出轴的公共轴线。）固定在壳体上的轨道环摩擦于行星锥锥面的一侧，加压环摩擦于行星锥锥面的另一侧。行星锥底面则与输出盘（即调速盘，以下简称输出盘）、支承盘摩擦接触。蝶形弹簧通过加压环加压于行星锥的锥面，使行星锥底面对输出盘和支承盘产生经向压力。输入轴可以通过加压环输入动力，也可通过支承盘输入动力。动力输入后行星锥一面自转，一面沿轨道环公转，并通过底面摩擦带动输出盘转动，输出盘再带动输出轴转动。轴向调节输出盘改变其和行星锥底面接触的位置，可以使输出轴转速得到调整。当轨道环和行星锥锥面接触的位置靠近锥面上部时，输出转速0～数百转/分。当接触位置在锥面中部时输出转速在-400～+400转/分左右。

本发明根据同一原理得出了两种不同特性的无级变速器。其中一种具有恒功率恒扭矩的中间特性，转速范围在0～数百转/分，而且体积小、结构紧凑。另一种具有恒功率输出特性，转速范围在-400～+400转/分左右。这两种无级变速器都可以广泛应用于轻工、食品、纺织、化工等行业的机械设备中。

发明的具体结构由以下三个实施例及附图给出。

1.图一是单向输出、动力从加压环输入、手动调速的变速器。图四是受力分析图。图五是其输出特性。蝶形弹簧（7）通过轴承（6）、加压环（4）、对行星锥（3）加压。使行星锥（3）的底平面对输出盘（1）和支承盘（5）产生径向压力。输入轴（8）通过加压盘（4）输入动力，使行星锥（3）在自转的同时沿轨道环（2）公转。由于行星锥（3）的自转和公转，其底平面摩擦带动输出盘（1）转动。输出盘（1）又通过球键（10）把转动传给输出轴（11），轴向调节输出盘（1）改变其和行星锥底面的接触位置可使输出转速得到调整。参考图四，在本实施例中，轨道环（2）与行星锥（3）的锥面在a点接触。当输出盘（1）与行星锥底面在c点接触时，输出转速为零。左移输出盘（1）输出转速升高，当输出盘（1）移到d点时达到最高输出转速。（约数百转/分）

2.图二是单向输出、动力从支承盘输入、手动调速的变速器。图四是其受力分析。本实施例工作原理同上，只是动力通过支承盘输入。

3.图三是正反向输出、动力从加压环输入、电动调速的变速器。图四是其受力分析。图六是其输出特性。本实施例基本工作原理同上，区别是“1”轨道环（2）与行星锥（3）的接触点b在锥面中部。当输出盘在e点时输出转速为零。左移输出盘（1）输出轴（11）相对电机轴反转，右移输出盘（1）输出轴（11）正转。在d点和c点时输出转速的绝对值最大。“2”本实施例为电动调速。工作时由步进电机（12）传给丝杆（14）一个给定转速。输出轴（11）的转速通过大齿轮（15）传给小齿轮（即螺母，以下简称小齿轮）（13）。当小齿轮（13）与丝杆（14）有转速差时小齿轮（13）轴向移动，通过大齿轮（15）使输出盘（1）也轴向移动，从而改变输出转速，亦使小齿轮（13）转速发生变化，减小了丝杆（14）与小齿轮（13）的转速差，直到最后消除，使变速器输出轴转速稳定在步进电机给定的值上。