[发明专利]无级变速器

说明书

本发明为一种无级变速器，属于在运转过程中可连续无级调速的传送旋转运动的机械传动装置，是适用于中小功率的无级变速器。

本发明不同于一般的调速方式，运用滚动摩擦和周转轮系传动的原理，用圆锥轮作行星轮并通过控制改变其约束点从而改变其公转和自转速度的方法，实现输出轴的无级调速。

本发明旨在提出一种结构简单、实用易行的机械无级变速方案，从而使中小功率无级变速器易于设计、制造和使用维护，普及推广在有关方面的应用。

发明内容：

如图附图所示，图中

1为输入轮及其轴;

2为圆锥轮（组）;

3为调速环;

4为锥体保持架;

5为输出轮及其轴。

1.发明特征

输入轮轴与轴出轮轴用轴承装于机壳上，两轴为同一轴心线，输入轮和输出轮可直接装于各自轴上或轮与轴间根据需要附加接触力调节结构;输入轮、调速环、锥体保持架和输出轮的轴心线以及圆锥轮组几何对称中心线均为输入轮轴和输出轮轴的同一轴心线;在轮系中圆锥轮为行星轮，多个圆锥轮对称分布，位于锥体保持架上，各轮相对于圆锥轮组中心线的外侧表面轮廓线均平行于锥体保持架轴心线;锥体保持架，在安装调整时对圆锥轮起位置调节作用;在运行中调速环可通过其控制系统使其做轴向移动，但不能做转动或摆动;输入轮、调速环和输出轮，它们和圆锥轮间的接触均为点接触，在旋转运动的传递过程中均为滚动摩擦。

按上述特征的无级变速器，其输入轮、输出轮和调整环的有效传动半径依次增大，而和输入轮接触的圆锥轮接触点半径小于和输出轮接触的圆锥轮接触点半径;其输入轮和圆锥轮的两接触面之间分别为凸弧面和凹弧面，与圆锥轮接触的调整环内表面为凸弧面，与圆锥轮接触的输出轮外表面为凸弧面。

2.传动原理

如附图所示，当输入轮（主动轮）旋转时，圆锥轮在输入轮摩擦力作用下，一方面绕自身轴线作自转运动;另一方面，由于调速环压在其锥面上，调速环又不能做绕其自身轴线的转动或摆动，因而圆锥轮还要在调速环内侧滚动，即绕锥体保持架轴心线的公转运动。这样，输出轮及其轴在圆锥轮的摩擦力作用下，就产生与圆锥轮的公转和自转运动相适应的旋转运动。通过变动调速环的轴向位置，可以使输出轮轴变速。

用箭头表示某轮可见侧的圆周速度方向，则当输入轮按顺时针方向（自输出轴方向看）旋转时，各轮的相应旋转方向如图中箭头方向所示，可知输出轮及其轴的旋转方向与输入轮相反。

3.变速分析

该轮系传动比为：

i＝- (R₅)/(R₁) · (R₁R₂₂+R₂₁R₃)/(R₂₃R₃-R₂₂R₅)

式中：

“-”表示输出轮轴与输入轮轴的旋转方向相反;

i-输入轮转速/输出轮转速;

R₁-输入轮有效传动半径;

R₂₁-与输入轮接触的圆锥轮接触点半径;

R₂₂-与调速环接触的圆锥轮接触点半径;

R₂₃-与输出轮接触的圆锥轮接触点半径;

R₃-调速环的有效传动半径;

R₅-输出轮的有效传动半径;

各半径如附图所示。

由上式可知，传动比绝对值随R₂₂增大而增大，随R₂₂减小而减小。

R₂₂可调，可在0～ (R₃)/(R₅) ·R₂₃间选择，当

R_22min→0时，i→- (R₅)/(R₁) · (R₂₁)/(R₂₃) ;

R_22max→ (R₃)/(R₅) ·R₂₃时，i→-∞，即输出轮转速→0。

由此可见，传动比可在-∞～- (R₅)/(R₁) · (R₂₁)/(R₂₃) 间任意调节，该设计可以保证很宽的传动比选择范围。