[发明专利]离心波无级变矩器

说明书

一种使固体离心块旋转时产生波形，利用离心块的冲量累积来变速变矩的装置，适用于外载荷经常变化的机械传动，如汽车、拖拉机、内燃机车、摩托车等运输机械，也适用于大中型的风机和水泵，属机械传动领域。

传统的无级变速变矩装置有很多种，常见的有液力变矩器，依靠动液来传动，其缺点是液力损失较大，变速范围较小；有摩擦式无级变速器，依靠改变摩擦半径来传动，其缺点是滑动损失产生大量摩擦热量；有电传动无级变矩器，其缺点是需两套能量转换装置，消耗大量有色金属；还有液压马达无级变矩装置，其缺点是结构复杂成本较高，磨损和泄漏都不易克服。

本发明的目的是为运输机械等提供一种结构简单，成本低廉，使用寿命长，并能自动适应外载荷变化变速变矩的恒功率传动装置。本发明经初步检索，国内外尚无此物。在设计时参查了《(汽车理论》机械工业出版社，统一书号：15033、5050；《汽车构造》下册，1994年6月第三版，人民交通出版社，ISBN7-114-01833-9；《物理学》高等教育出版社，1993年12月第三版，ISBN-04-004066-2；《行星与谐波传动结构图册》，机械工业出版社，1982年2月北京第一版，统一书号：15033、5959。

本发明的目的这样实现的：一种能自动适应内外阻力变速变矩的传动装置，由输入轴、离心块、波发生器、连杆、箱体组成，其特征是：输入轴辐圆面上用连杆联接着一组固体离心块，在离心块外部有由几段曲线组成的封闭套筒形状的波发生器，波的个数与离心块的个数避免互成整倍数。

波发生器的波形面展开形状是正弦波形状。

离心块是圆柱形或是圆柱形的组合体。

本发明具体结构由以下主要零部件组成(参看图1图2)：1、输入轴  2、滑套  3、甩油盘  4、连杆  5、离心块  6、波发生器  7、小轴  8、扭转弹簧  9、锁止离合器  10、箱体  11、花键齿轮  12、双联齿轮  13、输出轴  14、操纵杆。

本发明结构简单可靠，直接利用固体离心块的冲量作功，比液力变矩器利用液力作功损失小。固体离心块旋转时正压力很大，紧贴在波发生器的波形面上滚动，两端用滚动轴承与连杆相连，有良好的润滑条件，接触表面都经过热处理和磨削，所以抗磨损能力强，使用寿命长，变速范围大，成本低，其特征是：输入轴1上用连杆4联接着一组固体离心块5，均能自由旋转，离心块外部套装有由几段曲线组成的封闭套筒形状的波发生器6，波发生器的封闭曲线形状可以是椭圆形，三角形，四边形...等多种形状(参看图3图4)，曲线的形状可以是抛物线、阿基米德螺旋线等多种形式。波发生器与输出端齿轮联接，如不用倒挡时波发生器可直接作输出端使用，离心块的个数与波的个数应有差别，应避免互成整倍数，以免波发生器受力不均而产生周期振动，离心块的外形是圆柱形或是圆柱形的组合体。

本发明的理论依据是物理学的动量定理(参看图5)：在给定的时间间隔内，外力作用在质点上的冲量等于质点在此时间内动量的增量。离心块在高速旋转的过程中，产生切向加速度和法向加速度，如是均速旋转，切向加速度为零，法向加速度a＝rω²＝u²/r，离心块产生的离心力为mrω²(其中a—法向加速度，Y—离心块旋转平均半径，ω—角速度，u—平均线速度，m—离心块质量)。离心块用连杆4与输入轴辐圆用小轴7联接，在旋转的过程中，离心块的向心力不在旋转圆心O上，而在连杆与输入轴的联接点O₁上，离心块的运动速度受波形的限制，是离心块的切向速度与径向往复速度的合成。离心块受外部波发生器的限制边旋转边作径向往复运动，往复距离为r₂-r₁，每往复一次在θ₂角内，受法向加速度作用离心块以冲量的形式高速冲击波发生器，使波发生器的动量增加，其动量增加量与单位时间内离心块的冲击的次数、作用时间、速度、质量等因素有关，因计算十分复杂，所以在此不作陈述，当冲量增加到与汽车内外阻力相等时，波发生器将被推动，产生旋转运动，方向与离心块旋向相同，因是同向不同速度旋转，离心块冲击的次数也趋于减少，使汽车开始起步，在离心块的继续作用下，并随着车速增加汽车有了一定的惯性力，波发生器旋转速度不断增加，离心块的冲击次数不断减少，最后两者将同速旋转，使汽车达最高行驶速度。