[发明专利]摆线针轮无级变速器

说明书

本发明是以伺服电机为第二动力源的无级变速器。

仅有一个动力源的机械式无级变速器大部分以摩擦传动实现无级变速，所以效率低、变速范围小、调速精度差、结构复杂，而采用直流电机作动力源，配上减速器使之成为无级变速装置，价格很贵。

民主德国专利DD244607-1987.4.8提出了用伺服电机作第二动力源，用改变伺服电机的转速来改变行星齿轮架的转速从而改变输出轴的转速，成为主动力源、行星齿轮减速器、伺服电机相结合的无级变速器。附图1是该发明的原理图，输入轴（1）和主动力源相连，蜗轮付（2）和伺服电机相连，伺服电机改变行星齿轮架（3）的转速使输出轴（4）的转速随之改变。由于这种行星齿轮机构属双联外啮合的2Z-X正号机构，外形尺寸大，传动效率低，不适宜作动力传动，故该发明使用范围受到限制。

本发明的任务是提供一种以交流电机或其他动力源作主动力源传递功率，以小功率的伺服电机作为第二动力源进行调速，使摆线针轮减速器成为摆线针轮无级变速器。摆线针轮减速器本身具有结构紧凑，体积小，传动效率高（达90%～95%）等优点，用来调速的伺服电机不必承担传递转矩的功能，只要控制输出轴的转速，故可选择小功率的伺服电机，这样使本发明的造价大大降低。

动力源带动摆线针轮减速器是一种常见的减速器，传动效率高和结构简单是其优点，即使在本发明中把它加上一个伺服电机和蜗轮付，结构还是较简单，但此时它已经是一个能自动控制，调整精度高，变速范围大，传递效率高的无级变速器了，它的输出转速和转矩，能广泛的满足机械设备的需要。

本发明的技术方案是在摆线针轮减速器的针齿圈上装上蜗轮，伺服电机和蜗杆联接，当伺服电机不转时，该装置的性能和摆线针轮减速器一样，当伺服电机转动时，蜗轮付也转动，蜗轮付的转动使针齿圈转动，针齿圈转动使输出轴的转速发生变化，当改变伺服电机转速时，输出轴相应的改变转速，当主动力源的功率流向由针轮圈倒传给蜗杆时，蜗轮付自锁，不影响伺服电机，所以主动力源和摆线针轮机构的传递功率决定了本发明的传递功率，伺服电机的调速精度决定着本发明的调速精度。

本技术方案实现了由主动力源和摆线针轮机构提供转矩，伺服电机通过蜗轮付和针轮圈的旋转最终使输出轴精确高效地输出所需的转速，完成了发明任务。

以下结合附图来叙述本发明的技术方案。

附图2、附图3是本发明外形图，由主动力源（1），端盖（2），伺服电机（3），输出端外壳（4），输出轴（5），机身（6）组成。

附图4是本发明的原理图，主动力源（1）通过直联或其他传动方式使输入轴（10）转动，输入轴（10）和摆线轮（9）、针齿圈（8）、输出轴（5）、销轴（11）是摆线针轮机构的主要零件，本说明书不再叙述其原理，而着重介绍伺服电机（3）带动蜗杆（7），蜗杆（7）带动蜗轮（12），蜗轮（12）带动针齿圈（8）以后输出轴（5）的速度变化情况。输出轴（5）的转速与伺服电机（3）的转速可从下列公式中求出：

n＝（n₂×Z₂-n₁×i₁）+（i₁×Z₁）

n-输出轴（5）的转速

n₁-输入轴（10）的转速

n₂-伺服电机（3）的转速

Z₁-摆线凸轮数

Z₂-针齿数

i₁-蜗轮付的传动比

如果伺服电机（3）使蜗轮付的转向与输入轴一致，n₂取正值，反之取负值，可根据用户所需的速度范围决定蜗轮付的传动比i₁，也可根据工作机械的具体情况增加单向超越离合器等附件。

本发明输出轴的输出扭矩，摆线针轮机构的受 力情况都与一般摆线针轮机构相同，但是控制伺服电机（3）的转速而使输出轴（5）获得大范围的理想速比，而伺服电机价格低，控制方便，从而显示出本发明的意义。