[发明专利]可无级调速的少滚子差啮合式活滚变速器

说明书

本发明属通用机械。

现有的少齿差变速器，如渐开线齿轮行星减速器、摆线针轮减速器、谐波减速器，虽有多种改进方案，如CN1060700A，但在进一步缩小体积、扩大速比范围、增大传递功率、提高效率方面改进有限。其均具有偏心轴承、输出销轴等薄弱环节，而且运动副处滑动摩擦较大，制造工艺要求较高，多需专门设备，不能调速，因此实施不多。

活齿减速器仍是一种少齿差机构，其仅避开了输出销轴这一薄弱环节，增加了滑动摩擦运动副。CN2134541Y等专利采用活滚结构，但增加了共轭曲线齿圈，也需专门的加工设备。

多列滚子行星变速器已由日本三共制造厂研制成功。其以滚子和座圈代替齿轮，于是传动动力的形式就由齿轮的啮合传动转换成了轴与滚子，滚子与滚子以及滚子与外座圈之间的摩擦传动，也未实现调速。因是摩擦传动，速比范围、功率扭矩传动效率均受限，不易得到广泛发展。

现有的连续式可无级调速的变速器结构复杂，容积效率不高，其中摩擦传动的传动比欠准确，效率低，变速范围有限；齿链啮合传动的变速范围也不大，制造难度增加。而脉动式的离不开间歇机构，结构更为复杂，调节范围较小，不能增速，高速位减速时振动大，低速输出时脉动不均匀性显著增加。关于此类变速器的专利，如CN21114402U，只是对调速控制等局部机构进行改进，上述问题未解决。

本发明的目的是利用啮合滚变速原理设计一种可无级调速的少滚子差啮合式活滚变速器。其输入轴、输出轴同轴心线，三层含滚子的座圈套装，以活滚实现滚子啮合变速，取代滚子摩擦及轮齿啮合，取消偏心轴承和输出销轴等薄弱环节；以一滚子差配置，实现连续啮合平稳传动，以有、无公约数一滚子差设计方法，进一步扩大增、减额定速比；附加调速机构，以求静止和运行时均可无级调速，正反向输出，增速比范围较大，减速比范围至零，调速离合一体；采用力偶传递动力和多排并联结构，增大输出扭矩，减弱低速位减速调速时的脉动现象；简化结构，增大容积效率，便于制造，提高功能价格比。

本发明是这样实现的：由机座，同轴心线的输入轴和输出轴，以及速度转换机构组成本变速器，并可附加无级调速机构，其特征是速度转换机构由三层座圈环套构成，座圈与输入轴、输出轴同轴心线，三个座圈中的任一个均可与机座固接，其余两个分别与输入轴、输出轴固接，三个座圈也可以均不与机座固接，形成差动机构。其中中间座圈上均布有径向通道，其间至少置一列滚子，该滚子可径向自由滚动，内、外座圈上均布有可自转的滚子。三层座圈上的滚子中至少有一组啮合，即至少有一个中间座圈上的滚子与一个内座圈上的滚子及一个外座圈上的滚子同时啮合。啮合条件为

0＜e＝R₁+r₁+r₂+2r₃-R₂＜r₃

式中：e—啮合深度 R₁—内座圈上的滚子分度圆

R₂—外座圈上的滚子分度圆  r₁—内座圈上的滚子半径

r₂—外座圈上的滚子半径    r₃—中间座圈上的滚子半径

在一组滚子同时啮合过程中，活滚的径向滚动使从动座圈相对于主动座圈产生角位移，利用这种角位移进行变速形成啮合滚变速原理。第一组滚子开始啮合到第二组滚子开始啮合期间，主动座圈相对于固定座圈所转过的角位移设为啮合位角，此间从动座圈相对于固定座圈产生的角位移设为啮合增角ψ。那么，在滚子啮合过程中主动座圈每转过一个啮合位角便使得从动座圈转过一个啮合增角，从而完成啮合滚变速过程。

速比i＝从动座圈转数/主动座圈转数＝ψ/

当i＞1时，增速；当1＞i＞0时，减速。

对中间座圈的宽度H有限定，H≤2m·r₃-e，(m为滚子的列数)，以满足啮合深度的要求，且需有防止滚子脱离径向通道的内外限位结构，即可以利用内座圈的外侧、外座圈的内侧形成限位结构；也可将中间座圈径向通道一端的开口缩小以形成限位结构；还可在中间座圈的内、外侧加装卡环，并在滚子的中心设置凸起物，如钢球或细轴头或芯轴被卡环限位。

以中层座圈、内座圈及其上面的滚子取代其它少齿差变速器均有的偏心轴承以及输出轴销，从而可加粗处于变速器中部的输入轴或输出轴。

三层座圈上的滚子数目按少滚子差和顺次增减原则配置，以得连续啮合，有