[发明专利]弹力脉冲式无级变速传动方法

说明书

本发明涉及动力机械传动领域内一种通用的机械式无级变速传动方法。

目前已有的几种机械式无级变速器虽在一些领域使用，但这些传动设备的主要缺点是构造复杂，变速范围小及效率不高，因此并不能广泛使用，其中脉冲式传动装置是以单向离合器代替曲柄摇杆机构中的固定铰链，当曲柄作匀速转动时，摇杆通过单向离合器带动从动轴作单向脉冲转动，若改变曲柄长度或附加二级杆组，将获得脉冲式无级变速转动。其结构简单，但稳定性差，主、从动轴不能同轴布置。(参考机械工业出版社出版<机械设计手册>第二卷第八篇第二章‘无级变速机构’)

本发明的目的是提供一种新的机械式无级变速传动方法，即弹力脉冲式传动方法。

本发明的技术方案是：一种弹力脉冲式无级变速传动方法，由脉冲式传动机构及弹力机构等组成变速传动装置，主、从动转子同轴布置，主动转子通过脉冲式传动机构作用于弹簧机构，使弹簧在变形与恢复的过程中向从动转子传递轴功。增加弹簧机构从根本上提高脉冲传动性能，扩大传动范围，具体说明工作原理如下：

A.弹力脉冲式传动机构由行星轮机构、曲柄脉冲式传动机构及弹簧机构等组成，主、从动轴同轴布置，主动轴与中心齿轮连接，行星轮与曲柄轴固连，弹簧一端与固定件连接，另一端与曲柄机构连接。曲柄支架为固定件，单向离合器的中心棘轮为从动转子与从动轴相联，中心齿轮(主动转子)与行星齿轮外啮合，这样在主动轴转动时通过行星齿轮带动曲柄脉冲传动机构及运转，摇杆通过单向离合器带动从动轴作单向脉冲转动，在此过程中弹簧受曲柄摇杆机构的作用随之做变形与恢复的运动并传递部分轴功，起延时作功减缓冲击的作用；为扩大变速范围，行星轮与曲柄轴之间可增设超越离合器同轴相联，当弹力大到一定程度时，就可超越主动转子的约束，使从动转子得到更大的转速，这时弹簧传递全部轴功，可实现转速比大于1的变速传动。

B.利用A的结构形式，但单向离合器的中心棘轮为固定件，曲柄支架为从动转子与从动轴相联，弹簧一端与从动转子连接，另一端与曲柄机构连接；主动转子中心轮与行星轮内啮合，当其带动行星轮转动时，脉冲式传动机构及弹簧机构随之运转，其特点是脉冲机构使弹簧变形时一部分轴功直接传给从动转子，一部分转化为弹性能；在弹簧恢复的过程中通过曲柄机构作用于单向离合器，因其中心棘轮固定，弹力反作用于从动转子，使弹性能转化为从动转子轴功，其最大的特点是从根本上延长每次对从动转子的做功时间，并随转速比增大而增加。

C.弹力脉冲式传动机构由凸轮脉冲传动机构及弹力机构等组成，主、从动转子同轴布置，主动轴与凸轮固连，弹簧一端与固定件连接，另一端与凸轮脉冲传动机构作用；这里的凸轮脉冲传动机构与曲柄脉冲传动机构类似，只是单向离合器的脉动是由凸轮通过连杆连接作用的结果。整个机构传动过程与原理类似于A，但在扩大变速范围的办法上不仅可采用超越离合器联接凸轮与主动轴，也可采用不同形状的凸轮实现。

D.利用C的结构形式，但单向离合器的中心棘轮为固定件，弹簧一端与从动转子连接，另一端与凸轮脉冲传动机构作用；传动过程与原理类似于B。

从上述可知，本发明适合所有实现从转动到脉动(或往复运动)的传动机构与弹力机构组成弹力脉冲式无级变速传动机构。这里″弹簧″的概念为包括各类金属弹簧、空气弹簧和气液弹簧等在内的广义上的弹簧；单向离合器与超越离合器(从原理上讲二者属同一概念，这里只是为叙述方便从用途上以示区分)是包括棘爪式、摩擦式和电磁式等在内的广义概念，凸轮为包括普通及槽形凸轮偏心轮偏心槽轮等在内的广义概念。

弹力脉冲式传动机构的无级变速途径：一，无级调节曲柄的长度；二，利用多杆机构，详见附图说明；三，调节弹簧刚度(如增减空气弹簧内空气质量)或改变弹力范围(弹簧预压紧或预拉长的调节)，使弹簧传递轴功量改变；四，改变凸轮最大偏心度；五，调整杠杆式脉冲杆的支点位置；六，综合或其它途径。

本发明的优点是：

(1)：转速比变化范围大，理论上前述原理B和D的情况可实现0-1，A和C可超出0-1到更大。

(2)：由于弹力的作用，主、从动转子之间为柔性传动或包含有柔性传动，可缓减脉冲，提高传动性能，对于主动轴输入转速很高时，可在主动轴与超越离合器之间联接一适当的减速机构，进一步降低脉冲频率减小磨损。

(3)：对于B和D的情况，随转速比从0升到1，脉冲频率从大减小到0，传动损失与离合器的磨损亦从大减小到0，效率增大到1。

(4)：因弹簧和离合器及凸轮等部件或机构的型式丰富多样，本发明必将产生广泛适合各种领域的型式丰富的无级变速器。