專利名稱：正向無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械傳動的 一種正向無級變速器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的摩擦無級變速器，與其它變速器或減速器一樣，恒功率輸入時，啟動后，在加速運(yùn)行的任意時刻，可以實(shí)現(xiàn)勻速運(yùn)行，摩擦無級變速器的輸入輪與被動輪之間由于存在著一對大小相等方向相反的內(nèi)力矩，輸入輪與被動輪之間的角動量等量轉(zhuǎn)移，內(nèi)力矩與輸出扭矩相互對應(yīng)，構(gòu)成了摩擦無級變速器傳動條件，輸入輪與輸出輪的運(yùn)動是在內(nèi)力矩與輸出力矩反作用力矩相互作用，由于輸出扭矩的反作用力矩與相對的內(nèi)力矩角沖量的合為零，使得合外力為零，可以實(shí)現(xiàn)勻速運(yùn)行；摩擦無級變速器是摩擦傳動，傳動效率低。
中國專利公告號CN116259A，
公開日是1997年11月19日，專利號97102702.1，名稱為差動齒輪傳動系無級自動變速裝置中公開了一種無級自動機(jī)械變速裝置，它能隨負(fù)載的大小實(shí)現(xiàn)無級與自動變速，它的運(yùn)動特性是在恒功率
啟動下，由P=MdXwd和(3cN (Ma-Mf) /Jd， P為輸入功率，Md為輸出扭矩uxl為輸出輪的角速度，Pd為輸出輪的角加速度，Mf為阻力矩，Jd為輸出輪的轉(zhuǎn)動慣量，因功率P保持不變，在輸出輪的加速過程中，.cod速度增大，Md減小，Pd加速度也因此減小，當(dāng)輸出扭矩Md減小到等于阻力矩Mf時，即Md-Mf其加
速度Pd-0，則角速度Wd達(dá)到最大值0)m且WrrHP/Md，此后輸出輪作勻速運(yùn)動；
它的缺點(diǎn)是，啟動后的加速度過程中，不能在任意時刻勻速運(yùn)行，只有輸出輪的
角動量增量，只能到滿功率的最大值的角速度COm時勻速運(yùn)行，其原因就是，該種無級自動機(jī)械變速裝置輸出端的扭矩是通過反向增速后的輸出扭矩，對輸入扭
矩增大的有限，不能與加速過程中的Md平衡，不能逆向變速，只能在輸出方向單向變速，與摩擦無級變3I器不同，輸入輪與輸出輪之間沒有相互對應(yīng)的一對內(nèi)
力矩；差動齒輪傳動系無級自動變速裝置只能根據(jù)負(fù)荷的大小被動作用，在實(shí)際
應(yīng)用中，不能滿足加速過程中需要各級勻速運(yùn)行的需求。
4實(shí)用新型內(nèi)容 '本實(shí)用新型的目的是一種正向無級變速器，所述的正向無級變速器由無級變速裝置和雙矩傳動裝置構(gòu)成，所述的無級變速裝置由齒輪差動輪系構(gòu)成，所述的雙矩傳動裝置由驅(qū)動輪，驅(qū)動軸，杠桿彎軸，萬向傳動軸承座，阻力軸，無級調(diào)速裝置，被動輪構(gòu)成，杠桿彎軸由驅(qū)動臂，中間軸，阻力臂構(gòu)成，杠桿彎軸'安裝在與外界固定連接的萬向傳動軸承座上，杠桿彎軸的回轉(zhuǎn)軸線通過萬向傳動軸承
座的中心點(diǎn)，阻力臂通過阻力軸與被動輪安裝在一起，驅(qū)動臂上設(shè)置有驅(qū)動軸，驅(qū)動軸裝配在驅(qū)動臂內(nèi)的作用帶上，驅(qū)動臂內(nèi)的作用帶的中心線與驅(qū)動輪與被動輪的同軸線相交或平行，驅(qū)動軸通過驅(qū)動輪與無級調(diào)速裝置連接，無級調(diào)速裝置和驅(qū)動軸可在驅(qū)動臂的軸向上和驅(qū)動輪的軸向上軸向往復(fù)移動，驅(qū)動輪與安裝在軸承座上的輸入軸連接在一起，被動輪通過輸入中心輪的輸入軸或者輸入傳動裝置與無級變速裝置輸入中心輪連接在一起；所述的雙矩傳動裝置中，設(shè)置與驅(qū)動臂和驅(qū)動輪安裝在一起的驅(qū)動軸到萬向傳動軸承座中心點(diǎn)的位置不變，設(shè)置與阻力臂和被動輪安裝在一起的阻力軸到萬向傳動軸承座的中心點(diǎn)的位置不變，正向無級變速器可成為一種正向減速機(jī)；所述的無級變速裝置可為差動齒輪傳動系無級自動變速裝置；將所述的雙矩傳動裝置可串聯(lián)設(shè)置，或者將所述的雙矩傳動裝置可并聯(lián)設(shè)置；所述的無級變速裝置可并聯(lián)設(shè)置，將所述的雙矩傳動裝置通過輸入軸或者輸入傳動裝置與并聯(lián)設(shè)置的無級變速裝置中的輸入中心輪連接在一起。一種雙矩傳動裝置，由驅(qū)動輪，驅(qū)動軸，杠桿彎軸，萬向傳動軸承座，阻力軸，被動輪構(gòu)成，所述的杠桿彎軸由驅(qū)動臂，中間軸，阻力臂構(gòu)成，或者，杠桿彎軸由中間軸構(gòu)成，在萬向傳動軸承座上，杠桿彎軸的中間軸安裝在軸承上，軸承安裝在萬向內(nèi)叉環(huán)的中心孔上，萬向內(nèi)叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸安裝在萬向內(nèi)支承環(huán)的兩個軸孔上，萬向外叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸安裝在萬向內(nèi)支承環(huán)的兩個軸孔上，萬向內(nèi)叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸的同軸線與萬向外叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸的同軸線相互垂直相交，萬向外叉環(huán)與外界固定聯(lián)接，被動輪與安裝在軸承座上的輸出軸連接在一起，阻力臂通過阻力軸與被動輪安裝在一起，驅(qū)動臂通過驅(qū)動軸與驅(qū)動輪安裝在一起，驅(qū)動輪與安裝在軸承座上的輸入軸連接在一起，杠桿彎軸的回轉(zhuǎn)軸線通過萬向傳動軸承座的中心點(diǎn)，并與驅(qū)動輪和被動輪的
5同軸線重合。
一種萬向傳動軸承座，由萬向內(nèi)叉環(huán)，萬向內(nèi)支承環(huán)，萬向外叉環(huán)，滾動軸承構(gòu)成，所述的萬向內(nèi)叉環(huán)徑向兩端設(shè)置有兩根叉軸，兩根叉軸[^軸線，所述的萬向內(nèi)支承環(huán)相互垂直的徑向兩端各設(shè)置有兩個軸孔，其中兩個孔的同軸線與另外兩個孔的同軸線相互垂直相交，其相交點(diǎn)為萬向傳動軸承座的中心點(diǎn)，i向內(nèi)叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸安裝在萬向內(nèi)支承環(huán)徑向兩端的兩個軸孔上，所述的萬向外叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸安裝在萬向內(nèi)支承環(huán)徑向兩端的兩個軸孔上，萬向內(nèi)叉環(huán)兩根叉軸的同軸線與萬向外叉環(huán)兩根叉軸的同軸線相互垂直相交，其相交點(diǎn)與萬向傳動軸承座的中心點(diǎn)重合，以上叉軸與軸孔之間可安裝軸承，在萬向內(nèi)叉環(huán)的中心孔上安裝有軸承，萬向外叉環(huán)與外界固定聯(lián)接；所述的一種萬向傳動軸承座可為一種帶可調(diào)心軸承的軸承座。
本實(shí)用新型比現(xiàn)有的無級變速器或減速器，效率更高，可以有效的節(jié)省能源節(jié)省制造成本，作為動力源扭矩向外做功的中間變速機(jī)構(gòu)，可以廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械裝置中，如汽車，以及各種機(jī)械裝備等。


圖1是本實(shí)用新型的一種正向無級變速器的主視圖。
圖2是本實(shí)用新型圖1的A-A向視圖。
圖3是本實(shí)用新型圖1的B-B向視圖。
圖4是本實(shí)用新型的一種雙矩傳動裝置主視圖。
圖5是本實(shí)用新型的立體受力原理圖。
圖6是本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施例的傳動方式示意圖。
圖7是本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施例的傳動方式示意圖。
具體實(shí)施方式
參照圖l，圖2，圖3，圖4是本實(shí)用新型正向無級變速器的具體結(jié)構(gòu)，它
是由雙矩傳動裝置2與差動齒輪傳動系無級自動變速裝置構(gòu)成的正向無級變速
器。差動齒輪傳動系無級自動變速裝置是一種由兩組齒輪差動輪系構(gòu)成的無級變速裝置l，具體結(jié)構(gòu)如下
輸入中心齒輪3下端連接的輸入軸是無級變速裝置1的輸入軸，并與軸承6連接，軸承6安裝在軸承座上，輸入中心齒輪3與行星齒輪5嚙合，行星齒輪5與雙齒圈4的內(nèi)齒輪46嚙合；輸入中心齒輪3的上端中心處設(shè)置有軸承35,軸承35與轉(zhuǎn)動軸29連接，轉(zhuǎn)動軸29與軸承47連接，軸承47安裝在輸出中心齒輪44的下端中心處；與輸出中心齒輪44上端連接的輸出軸是本正向無級變速器的輸出軸，并與軸承36連接，軸承36與軸承座連接；輸出中心齒輪44與行星齒輪33嚙合，行星齒輪33與雙齒圈4的內(nèi)齒輪45嚙合；轉(zhuǎn)動軸29上設(shè)置有轉(zhuǎn)臂28,轉(zhuǎn)臂28的左端設(shè)置有固定軸48，固定軸48的上端與軸承32連接，軸承32安裝在行星齒輪33上，轉(zhuǎn)臂28的右端設(shè)置有固定軸30,固定軸30的下端與軸承31連接，軸承31安裝在行星齒輪5上；雙齒圈4的上端中心處與軸承50連接，軸承50安裝在輸出中心齒輪上端的輸出軸上，雙齒圈4的下端與壓蓋34連接，壓蓋34的中心處與軸承49連接，軸承49安裝在輸入中心齒輪3下端輸入軸上輸入中心齒輪3的輸入軸與輸出中心齒輪44的輸出軸同軸，轉(zhuǎn)臂28與輸入中心齒輪3，輸出中心齒輪44和雙齒圈4相對轉(zhuǎn)動，雙齒圈4可在輸入中心齒輪3的輸入軸和輸出中心齒輪44的輸出軸上轉(zhuǎn)動。
由兩組齒輪差動輪系構(gòu)成的無級變速裝置1，其運(yùn)動特性是將輸入中心齒輪3的運(yùn)動經(jīng)被動件行星齒輪5和轉(zhuǎn)臂28，與被動件內(nèi)齒輪46的分解，通過雙齒圈4和轉(zhuǎn)臂28，由主動件內(nèi)齒輪45和主動件轉(zhuǎn)臂28,經(jīng)行星齒輪33將運(yùn)動合成到輸出中心齒輪44上，經(jīng)輸出中心齒輪44的輸出軸輸出。內(nèi)齒輪45通過輸出中心齒輪44對輸入軸中心齒輪3的輸入扭矩在內(nèi)齒輪46增大的扭矩，又增速反向地進(jìn)行減小；由于內(nèi)齒輪46的半徑大于內(nèi)齒輪45的半徑，輸入中心齒輪3經(jīng)行星齒輪5與內(nèi)齒輪46嚙合的切向力形成的扭矩，通過輸出中心齒輪44和轉(zhuǎn)臂28，在內(nèi)齒輪45的切向形成的切向力大于內(nèi)齒輪46處的切向力，通過設(shè)計輸入中心齒輪3，行星齒輪5，行星齒輪33和輸出中心齒輪44的半徑參數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)臂28通過固定軸48作用在行星齒輪33的切向力小于內(nèi)齒輪45處的切向力，方向與其相反時，以上輸出中心齒輪44的輸出軸的合成運(yùn)動才能成立；該種無
級變速裝置1只能在輸出軸方向單方向的變速傳動，不能逆向變速傳動；如果在
該種無級變速裝置1的輸出端作用一個輸入扭矩，該輸入扭矩會大小方向不變地
作用到該無級變速裝置1的輸入端上，這一特性也是該正向無級變速器需要利用的一個特性。
雙矩傳動裝置2的構(gòu)成是，驅(qū)動輪25的下端輸入軸是本正向無級變速器的 輸入軸，并安裝在軸承26上，軸承26安裝在軸承座27上，與驅(qū)動輪對應(yīng)的是 被動輪7,被動輪7裝配在輸入中心齒輪3下端的輸入軸上；在驅(qū)動輪25與被 動輪7之間設(shè)置有萬向傳動軸承座37，和杠桿彎軸39，杠桿彎軸39通過中間軸 10安裝在與外界固定連接的萬向傳動軸承座37上，杠桿彎軸39的阻力臂軸8 通過阻力軸9與被動輪7安裝在一起，杠桿彎軸39通過驅(qū)動軸23與驅(qū)動輪25 連接在一起。
萬向傳動軸承座37由萬向內(nèi)叉環(huán)12，萬向內(nèi)支承環(huán)13,萬向外叉環(huán)14, 軸承壓蓋40，以及軸承U構(gòu)成，萬向內(nèi)叉環(huán)12徑向兩端設(shè)置有兩根叉軸19， 兩根叉軸19的軸線同軸并與萬向內(nèi)叉環(huán)12的徑向線重合，兩根叉軸19與萬向 內(nèi)叉環(huán)12可成為一體或互相裝配在一起；萬向內(nèi)支承環(huán)13相互垂直的徑向兩端 各設(shè)置有軸孔16和42,兩個軸孔16的同軸線與兩個軸孔42的同軸線相互垂直 相交，其相交點(diǎn)為萬向傳動軸承座37的中心點(diǎn)；萬向外叉環(huán)14上徑向兩端向內(nèi) 設(shè)置有兩根叉軸43，兩根叉軸43的軸線同軸并與萬向外叉環(huán)14的徑向線重合， 兩根叉軸43與萬向外叉環(huán)14連接；軸承U安裝在萬向內(nèi)叉環(huán)12的中心孔上， 由軸承壓蓋40固定；兩根叉軸19安裝在兩個軸孔42上，兩根叉軸43安裝在兩 個軸孔16上，萬向外叉環(huán)14與外界固定連接；為了減少摩擦和磨損提高傳動效 率，在叉軸19與軸孔42之間安裝有軸承20，叉軸43與軸孔16之間安裝有軸 承15;萬向內(nèi)叉環(huán)12中心孔安裝有軸承11,并由軸承壓蓋40固定連接；兩根 叉軸19的同軸線與兩根叉軸43的同軸線相互垂直相交，其相交點(diǎn)與萬向傳動軸 承座37的中心點(diǎn)重合，也是杠桿彎軸39的支點(diǎn)，驅(qū)動輪25與被動輪7的同軸 線通過萬向傳動軸承座37的中心點(diǎn)；萬向內(nèi)支承環(huán)13是一種由兩個半環(huán)組成的 環(huán)，由螺栓17固定連接；萬向內(nèi)支承環(huán)13也可以為一體；叉軸19與軸孔42 互換，或者也可以將軸孔16與叉軸43互換；萬向外叉環(huán)14可為一種叉軸座的 形式， 一個叉軸座帶有一根叉軸43，每個叉軸座可單獨(dú)與外界連接，或者，兩 個叉軸座為一體，與外界連接，兩根叉軸43的軸線同軸。
杠桿彎軸39由驅(qū)動臂軸38,阻力臂軸8，中間軸10構(gòu)成，中間軸10裝配
8與驅(qū)動輪25和被動輪7的同軸線相交，其相交 點(diǎn)與萬向傳動軸承座37的中心點(diǎn)重合，中間軸10的上端固定裝配在阻力臂軸8 的下端，中間軸10的下端固定裝配在驅(qū)動臂軸38的上端驅(qū)動臂軸38徑向上 設(shè)置有通槽18，通槽18內(nèi)設(shè)置有兩條上下平行的作用帶21，作用帶21的中心 線與驅(qū)動臂軸38的軸線相交或平行，驅(qū)動軸23徑向穿過驅(qū)動臂軸38,裝配在 作用帶21之間，驅(qū)動軸23兩端裝配有滑動軸承63,滑動軸承63裝配在驅(qū)動輪 25軸向設(shè)置的兩條通槽41上，驅(qū)動軸23兩端通過滑動軸承63與無級調(diào)速裝置 24連接在一起；無級調(diào)速裝置24由調(diào)速板61，同步環(huán)52,軸54,軸承53導(dǎo)軸 56構(gòu)成，同步環(huán)52通過銷軸62與滑動軸承63和驅(qū)動軸23端部連接在一起， 同步環(huán)52外緣設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)裝置有軸承53,軸承53通過軸54與調(diào)速板 61連接在一起，調(diào)速板61下端兩側(cè)設(shè)置有直線軸承55，直線軸承55與導(dǎo)軸56 裝配在一起，導(dǎo)軸56—端與軸承座27連接，另一端與萬向傳動軸承座37連接， 導(dǎo)軸56的軸線與驅(qū)動輪25和被動輪7的同軸線平行；驅(qū)動輪25的上端設(shè)置有 軸承57,軸承57與穩(wěn)定套58安裝在一起，穩(wěn)定套58與萬向傳動軸承座37的 萬向外叉環(huán)14通過嫘栓60連接在一起。
雙矩傳動裝置2的工作過程，在萬向傳動軸承座37上，驅(qū)動輪25通過驅(qū) 動軸23偏心驅(qū)動驅(qū)動臂軸38使杠桿彎軸39回轉(zhuǎn)運(yùn)動，安裝在軸承II上的中間 軸10的軸線與杠桿彎軸39的回轉(zhuǎn)軸線相交，其相交點(diǎn)的兩邊中間軸10的軸線 圍繞杠桿彎軸39的回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動，中間軸10帶動萬向內(nèi)叉環(huán)12圍繞兩根叉軸 19的同軸線任意方向來回擺動，兩根叉軸19帶動萬向內(nèi)支承環(huán)13圍繞兩個軸 孔16的同軸線任意方向來回擺動，萬向外叉環(huán)14通過兩根叉軸43與兩個軸孔 16承載萬向內(nèi)支承環(huán)U，萬向外叉環(huán)14固定不動；杠桿彎軸39通過萬向傳動 軸承座37做支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)杠桿彎軸39圍繞其回轉(zhuǎn)軸線回轉(zhuǎn)運(yùn)動，杠桿彎軸39上 的阻力臂軸8通過阻力軸9驅(qū)動被動輪7回轉(zhuǎn)運(yùn)動。
參照圖4是雙矩傳動裝置的一種形式，該種雙矩傳動裝置由帶可調(diào)心軸承的 軸承座64,中間軸IO,驅(qū)動輪25，被動輪7，驅(qū)動軸B，阻力軸9以及軸承座 構(gòu)成，其中一種帶可調(diào)心軸承的軸承座64是萬向傳動軸承座37的一種形式，帶 可調(diào)心軸承的軸承座64由內(nèi)球環(huán)65與外球環(huán)66構(gòu)成，中間軸10是杠桿彎軸
939的一種形式，中間軸10的上端與阻力軸9連接，阻力軸9與被動輪7連接， 被動輪7與輸入中心齒輪3下端的輸入軸連接；中間軸10直接安裝在外球環(huán)66 的中心孔上，中間軸10的下端與驅(qū)動軸23連接，驅(qū)動軸23與驅(qū)動輪25連接， 驅(qū)動輪25的輸入軸與軸承26連接，軸承26與軸承座連接，中間軸10的軸線與 驅(qū)動輪25和被動輪7的同軸線X卜Xi相交，其相交點(diǎn)是帶可調(diào)心軸承的軸承座 64的中心，中心點(diǎn)兩邊中間軸10的軸線圍繞軸線Xi—Xi轉(zhuǎn)動，中間軸10帶動 外球環(huán)66圍繞中心點(diǎn)任意方向回轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動輪25通過驅(qū)動軸23偏心驅(qū)動中 間軸IO回轉(zhuǎn)運(yùn)動，中間軸10上端阻力軸9驅(qū)動被動輪7回轉(zhuǎn)運(yùn)動。
參照圖4，圖5,在由雙矩傳動裝置2與無級變速裝置1構(gòu)成的傳動系統(tǒng)中， 軸線Xi—Xi是杠桿彎軸39的回轉(zhuǎn)軸線與無級變速裝置1的軸線同軸，在杠桿 彎軸39上，驅(qū)動臂軸38的作用軸線，阻力臂軸8的作用軸線與中間軸10的軸 線在一個平面上，驅(qū)動軸23偏心作用在驅(qū)動臂軸38的作用軸線上，作用力為Fi, 作用力Fi與軸線Xi—Xi的回轉(zhuǎn)作用半徑為ri:或者，圖4所示的杠桿彎軸39 就是中間軸IO，驅(qū)動軸23偏心作用中間軸10的軸線上，作用力為Fi,作用力 Fi與軸線Xi—Xi的回轉(zhuǎn)作用半徑為ri; Fi與ri產(chǎn)生的扭矩為Mi，又稱為動力源 扭矩，輸出功率為Pl，驅(qū)動輪25的回轉(zhuǎn)角速度為0)1，稱為動力源扭矩角速度； 與軸線Xi—Xi相互垂直相交的軸線為Xz—X2，其相交點(diǎn)為萬向傳動軸承座37 的中心點(diǎn)，杠桿彎軸39以萬向傳動軸承座37做支點(diǎn)，并在其上作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，作 用力Fi通過驅(qū)動軸23作用在杠桿彎軸39上，圍繞軸線Xi—Xi回轉(zhuǎn)運(yùn)動的同時， 作用力Fi使得杠桿彎軸39在軸線X2—X2方向產(chǎn)生一個瞬時內(nèi)彎矩M,瞬時內(nèi) 彎矩M的瞬時角速度為o)，由于驅(qū)動軸23與杠桿彎軸39之間無相對運(yùn)動，瞬 時內(nèi)彎矩M是由作用力Fi作用產(chǎn)生的
M產(chǎn)FiXri (1-1)
M-FiXU Li是作用力Fi到軸線X2—X2的距離；
M-MiXLi/ ri (1-2) 瞬時內(nèi)彎矩M的方向與扭矩Mi的方向總是相互垂直，瞬時內(nèi)彎矩M的方向總是在改變，具有瞬時性，瞬時內(nèi)彎矩M使得阻力臂軸8偏心作用在阻力軸9 上的作用力為F2，被動輪7與阻力軸9沒有相對運(yùn)動，作用力F2作用在被動輪7 上，是一個內(nèi)力，由于瞬時內(nèi)彎矩M的瞬時性與作用力F2的瞬時性是對應(yīng)的，
作用力F2到軸線X2—X2的距離為L2;參照圖4，作用力F2圍繞Xl — Xl作用半
徑為r3時的扭矩為M3，
F2-FiXLi/L2 (1-3) r3/ri=L2/Li
r3=nXL2/Li (1-4) 由M3-F2Xr3，式(1-1)，式(1-3)，式(14)得
M3=Mi ，
M3在r3作用處的大小與Mi相等，Ml通過剛體杠桿彎軸39在n作用處的力 矩大小和方向與M3相等和相同。
將作用力F2由ra的作用處平移至T2的作用處，F(xiàn)2相對軸線Xi—Xi的內(nèi)力
矩為M2，內(nèi)力矩M2與M3的關(guān)系為
M2/M3=T2/r3
M2=M3Xn/r3 (1-5) 由式(1-1),式(1-2),式(1-3)，式(14)得 M2=MiXi2XLi/nXL2
設(shè)h-r2/ri， tl為作用半徑比；h-Ll/L2， t2為桿比，
M2=MiXtiXh (1-6)
由式(1-6), "xb的乘積為雙矩傳動裝置2的傳動比，改變n和r2以及
Li和L2，都會改變ti和h。例如，改變Li的長度，當(dāng)Li大于L2時，Li越大，
M2就越大，桿比"就越大；同樣，改變半徑I2也會改變作用半徑比U。選擇大
小不同的作用半徑比h和桿比h，對應(yīng)的M2大小不同，與M2對應(yīng)的瞬時內(nèi)角 速度為W2;當(dāng)作用力Fi在杠桿彎軸39上，選擇不同的Li和ri，得到不同作用
1位置時，il和l'2都將得到改變。
在雙矩傳動裝置2上，F(xiàn)l相對軸線X2 —X2方向，由角動量定5早
f2 M = J6(oZj - J膽" (2-1) '
式(2-1)中coa和cob為瞬時內(nèi)彎矩M的瞬時內(nèi)角速度w從O)a至Ucob狀J&的
始末瞬時內(nèi)角速度；杠桿彎軸39在軸線X2—X2方向的轉(zhuǎn)動慣量為Jg。當(dāng)驅(qū)動 軸23作用在不同的位置時使得Li和ri的大小不同，作用力Fi相對X2-X2軸線 的作用位置不同，設(shè)作用力Fi在Li和ri的最大作用尺寸的扭矩為Ma,瞬時內(nèi)
角速度為wa，此時作用力Fi的作用點(diǎn)到軸線X2-X2的轉(zhuǎn)動慣量為Ja;改變作用
力Fi的作用位置使得M由Ma變換到Mb，瞬時內(nèi)角速度w由wa變換到wb，由
平行軸定理，杠桿彎軸39的轉(zhuǎn)動慣量Jg將由Ja變換到Jb;由此，當(dāng)杠桿彎軸 由Ma變換到Mb時，杠桿彎軸39在X2-X2軸線方向的轉(zhuǎn)動慣量Jg和瞬時內(nèi)角
速度w都將發(fā)生變化；與作用力Fi對應(yīng)的作用力F2也將發(fā)生變化，內(nèi)扭矩M2
隨之對應(yīng)變化；由式(1-2) Li和ri是常數(shù)，由式(2-l)，實(shí)際上是Ml對杠桿彎 軸39作用在X2-X2軸線的動量變化。
當(dāng)作用力Fl固定在一個位置作用時，由于恒功率下，輸入的動力源扭矩Ml
及其角速度wi是常量，由式(2-l) ooa和wb為一常量，瞬時內(nèi)角速度co速度變化
率為零，M是常量，由式(1-6)得到的M2及其瞬時內(nèi)角速度C02也是常量。
在無級變速裝置1上當(dāng)輸入扭矩Mi作用時，其輸出端將產(chǎn)生一個輸出扭矩 M4,對應(yīng)的輸出角速度為C04:
M4-Mf = Jf Xp4 (2-2)
式中Mf為阻力矩，Jf為負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量，p4為無級變速裝置l輸出端的角 加速度；
對于無級變速裝置l，當(dāng)功率P1恒定輸入時，無級變速裝置l的輸出角加速 度P4在不斷的減小，輸出扭矩M4也隨之減小，輸出角速度CJ4不斷增大，無級
12變速裝置1的輸出角動量處于增量過程中；
由于無級變速裝置1的運(yùn)動特性，當(dāng)輸出扭矩M4形成的同時，其反作用扭 矩M4f就會通過無級變速裝置1將扭矩M4f作用到無級變速裝置f的輸入端半 徑r2的作用處，使得內(nèi)扭矩M2成立，M4f與M2大小相等，方向相反是一對作 用與反作用扭矩。 .
M4f=- (Jf X卩4 + Mf)
'M2-M4f=JXp4 (2-3)
式中J為F2相對Xl-Xl軸線，在作用半徑r2處的轉(zhuǎn)動慣量； 在無級變速裝置1的輸入端與輸出端當(dāng)大小相等，方向相反的一對M4f與
M2成立時，由式(2-3)角加速度p4為零，由式(2-2)輸出扭矩M4與阻力矩Mf大 小相等，方向相反，動力源扭Ml通過雙矩傳動裝置和無級變速裝置1與負(fù)載產(chǎn) 生的合外力為零，輸出角速度OJ4為常量，總角動量保持不變，符合角動量守恒 的條件，正向無級變速裝置處于W4勻速運(yùn)行階段，當(dāng)M4f與M2對應(yīng)作用勻速
運(yùn)行時，U02與O)4大小相等，方向相同。
由式(1-6)作用力Fi在杠桿彎軸39上，由Li和n的最大作用尺寸到最小
作用尺寸變化時，M2也隨之減小其瞬時內(nèi)角速度UJ2隨之增大；無級變速裝置1
輸出端的運(yùn)動特性也是隨著輸出扭矩M4的減小，其角速度C04在增大。
正向無級變速裝置正向無級變速的原因是，外載荷一定，輸入功率Pl為恒
功率，作用力Fl改變作用位置使得M2由大變小時，當(dāng)M2小于M4f時，由于恒
功率的作用，無級變速裝置1輸出端恢復(fù)差動齒輪傳動系無級自動變速裝置自動
無級變速的狀態(tài)，角加速度P4繼續(xù)變小，輸出角速度U)4變大，M4f變小，當(dāng)M4f 減小到與M2的大小相等時，這時角加速度p4為零，無級變速裝置l輸出端將以 增大后的角速度W4勻速運(yùn)行，作用力Fl不斷改變作用位置，使得M2不斷變小， 就會得到不斷增大的角速度W4的勻速運(yùn)行。
13以上無級變速的過程，是通過作用力Fl在杠桿彎軸39的驅(qū)動臂軸38的不 同位置作用，改變內(nèi)扭矩M2與M4f的平衡狀態(tài)，實(shí)際改變無級變速裝置1輸出
端輸出角速度0)4與角加速度P4的是恒功率下動力源輸入扭矩Mi 。它是利用了差
動齒輪傳動系無級自動變速裝置，在恒功率下負(fù)載一定時，加速過程只有動量的 不斷增加，在此過程中恒功率使其總是存在加速度的傾向；在無級變速裝置1 輸入端加入雙矩傳動裝置2，可使其在加速度過程中主動得到不同的M2與M4f
的平衡狀態(tài)，以得到不同的角速度U)4勻速運(yùn)行。IH向無級變速裝置可以在角加 速度P4不斷減小，角速度W4不斷增大的正方向?qū)崿F(xiàn)無級變速。
iH向無級變速裝置在正向無級變速過程中，只能無級調(diào)速得到比上一級增大
的角速度W4，如果要將角速度W4減小，可通過改變無級變速裝置1輸出端外負(fù)
載的狀態(tài)，或改變輸入功率的方法，來影響輸出扭矩M4，以達(dá)到角速度OJ4減小
的目的；不能通過改變內(nèi)扭矩M2來減小角速度0)4，內(nèi)力矩不能改變無級變速裝 置1的輸出狀態(tài)。
圖1，圖2和圖3所示的是lH向無級變速器的一種具體裝置，具體工作過程
如下
動力源扭矩通過驅(qū)動輪25和驅(qū)動軸23驅(qū)動驅(qū)動臂軸38使杠桿彎軸39在萬 向傳動軸承座上回轉(zhuǎn)運(yùn)動，杠桿彎軸39上的阻力臂軸8通過阻力軸9驅(qū)動被動 輪7回轉(zhuǎn)運(yùn)動，被動輪7帶動輸入中心齒輪3，使得無級變速裝置1將輸入中心
齒輪3的運(yùn)動分解合成后，通過輸出中心齒輪44輸出做回轉(zhuǎn)運(yùn)動；正向無
級變速器是通過調(diào)節(jié)作用半徑比il和桿比l'2，來達(dá)到無級變速的目的，置于驅(qū)動
臂軸38徑向上的驅(qū)動軸23，通過作用帶21帶動驅(qū)動臂軸38 —起轉(zhuǎn)動；無級調(diào) 速裝置24帶動驅(qū)動軸23可以上下往復(fù)移動，由于作用帶21中心線與驅(qū)動臂軸 38的軸線相交，驅(qū)動軸23處于驅(qū)動臂軸38的通槽18不同位置，驅(qū)動軸23通 過作用帶21對驅(qū)動臂軸38的作用半徑不同；同時，由于驅(qū)動軸23在驅(qū)動臂軸 38軸向上的不同位置，使得驅(qū)動軸23在驅(qū)動臂軸38的作用長度不同，雙矩傳 動裝置可以獲得不同的作用半徑比和桿比，輸出中心齒輪44的輸出速度和輸
14出扭矩隨之改變。
在雙矩傳動裝置2中，設(shè)置與驅(qū)動臂軸38和驅(qū)動輪25安裝在一起的驅(qū)動軸 23到萬向傳動軸承座37中心點(diǎn)的位置不變，Li為一個定值，同樣設(shè)置L2為一 個定值，雙矩傳動裝置2的傳動比為一個固定傳動比，由雙矩傳動裝置2與無級 變速裝置1構(gòu)成的正向無級變速器成為一種有固定傳動比的正向減速器。
正向充級變速器或正向減速器是通過改變雙矩傳動裝置2的傳動比來達(dá)到無 級變速或減速的目的，由于雙矩傳動裝置2是由軸承傳動實(shí)現(xiàn)的傳動比，傳動效 率高，正向無級變速器變速后的傳動效率可以保持不變，相比傳統(tǒng)的摩擦無級變 速器，效率更高，與傳統(tǒng)的只能通過改變齒輪半徑來得到各種傳動比的齒輪變速 器相比，節(jié)省了鋼材的用量。
參照圖6是本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施例的傳動方式，本示意圖中的雙矩傳 動裝置2是一種簡易畫法，雙矩傳動裝置2的被動輪7，通過裝配在軸承座上的 軸88與傘齒輪89相互裝配固定在一起，傘齒輪89與傘齒輪92相嚙合，傘齒輪 92與裝配在軸承座上的軸90裝配在一起，傘齒輪92可在軸90上軸向移動，與 傘齒輪92對應(yīng)的是傘齒輪91，傘齒輪91裝配在軸90上，傘齒輪91可在軸90 上軸向移動，軸90的兩端并聯(lián)裝置了兩套無級變速裝置1，軸90兩端與兩個輸 入中心齒輪3裝配在一起，傘齒輪89，傘齒輪92和傘齒輪91與軸90和軸88 一起構(gòu)成輸入中心齒輪3的輸入傳動裝置。本實(shí)施例的實(shí)施，是將雙矩傳動裝置 2輸出端動力源扭矩Ml和內(nèi)力矩M2，
通過傘齒輪89，傘齒輪92和傘齒輪91與軸卯和軸88 —起構(gòu)成的輸入傳 動裝置可以將Mi和內(nèi)力矩M2自然分配到兩套無級變速裝置1上，即當(dāng)軸90的 兩端的無級變速裝置1受到的外載荷出現(xiàn)一個大一個小時，由于力矩在同一軸上 能夠?qū)?yīng)分配，Mi和內(nèi)力矩M2會根據(jù)兩端載荷各自的大小，可以自然分配到 軸90的兩端；利用這一特性，用于汽車的動力驅(qū)動，帶動兩個并行的汽車輪， 是一種新型的汽車變速驅(qū)動裝置，用于汽車時在正向無級變速上，汽車可以得到 高效變速器傳動效率，汽車減速時可以通過干預(yù)正向無級變速器的輸出扭矩來達(dá) 到減速的目的，如，采取將汽車減速時產(chǎn)生的動能回收利用，同時影響輸出扭矩， 來減小輸出速度；雙矩傳動裝置2保持一個方向轉(zhuǎn)動時，傘齒輪92與傘齒輪91
15互換，可以使兩個齒輪差動輪系1的輸出端實(shí)現(xiàn)正反兩個方向的轉(zhuǎn)動。
參照圖7是本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施例的傳動方式，本示意圖中的雙矩傳 動裝置2是一種簡易畫法，將兩套雙矩傳動裝置2并聯(lián)在一起，下端的雙矩傳動 裝置2的被動輪7，與裝配在軸承座上的軸93裝配連接，軸93上端裝配連接齒 輪94，上端的雙矩傳動裝置2的驅(qū)動輪25與裝配在軸承座上的軸95裝配連接， 軸95下端與齒輪96裝配連接，齒輪94與齒輪96相互嚙合，上端的雙矩傳動裝 置2的被動輪7通過裝配在軸承座上的軸97與同步帶輪98相互裝配在一起，軸 97的上端與左面無級變速裝置1的輸入中心齒輪3裝配連接，同步帶輪98通過 同步齒行帶99與同步帶輪100連接，同步帶輪100通過裝配在軸承座上的軸101 與右面無級變速裝置1的輸入中心齒輪3相互裝配連接。
本實(shí)施例的實(shí)施，兩組雙矩傳動裝置2傳動比，與齒輪94與齒輪95的傳動 比的乘積，使得無級變速裝置1的輸入端可以保持動力源扭矩M1的輸入，又可 以使得內(nèi)力矩M2得到兩級雙矩傳動裝置2傳動比和齒輪94與齒輪95的傳動比； 兩組并聯(lián)的無級變速裝置1可以自然分配由雙矩傳動裝置2傳遞過來的扭矩Ml 和M2。該實(shí)施例適用于相互平行對外做功的裝置，如可以平行帶動一對船舶的 螺旋槳，可以是一種新型的船舶變速驅(qū)動裝置。
以上兩套雙矩傳動裝置2并聯(lián)在一起的連接處，將兩組雙矩傳動裝置2直接串 聯(lián)在一起，得到兩組雙矩傳動裝置2傳動比的乘積。
權(quán)利要求1，一種正向無級變速器由無級變速裝置和雙矩傳動裝置構(gòu)成，其特征在于，所述的無級變速裝置由齒輪差動輪系構(gòu)成，所述的雙矩傳動裝置由驅(qū)動輪，驅(qū)動軸，杠桿彎軸，萬向傳動軸承座，阻力軸，無級調(diào)速裝置，被動輪構(gòu)成，杠桿彎軸由驅(qū)動臂，中間軸，阻力臂構(gòu)成，杠桿彎軸安裝在與外界固定連接的萬向傳動軸承座上，杠桿彎軸的回轉(zhuǎn)軸線通過萬向傳動軸承座的中心點(diǎn)，阻力臂通過阻力軸與被動輪安裝在一起，驅(qū)動臂上設(shè)置有驅(qū)動軸，驅(qū)動軸裝配在驅(qū)動臂內(nèi)的作用帶上，驅(qū)動臂內(nèi)的作用帶的中心線與驅(qū)動輪與被動輪的同軸線相交或平行，驅(qū)動軸通過驅(qū)動輪與無級調(diào)速裝置連接，無級調(diào)速裝置和驅(qū)動軸可在驅(qū)動臂的軸向上和驅(qū)動輪的軸向上軸向往復(fù)移動，驅(qū)動輪與安裝在軸承座上的輸入軸連接在一起，被動輪通過輸入中心輪的輸入軸或者輸入傳動裝置與無級變速裝置的輸入中心輪連接在一起。
2，根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種正向無級變速器，其特征在于，所述的雙矩傳動裝置中，設(shè)置與驅(qū)動臂和驅(qū)動輪安裝在一起的驅(qū)動軸到萬向傳動軸承座中心點(diǎn)的位覽不變，設(shè)置與阻力臂和被動輪安裝在一起的阻力軸到萬向傳動軸承座的中心點(diǎn)的位置不變，TH向無級變速器可成為一種正向減速機(jī)。
3，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IH向無級變速器，其特征在于，所述的無級變速裝置可為差動齒輪傳動系無級自動變速裝置。
4，根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種正向無級變速器，其特征在于，將所述的雙矩傳動裝置可串聯(lián)設(shè)置，或者將所述的雙矩傳動裝置可并聯(lián)設(shè)置。
5，根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種正向無級變速器，其特征在于，所述的無級變速裝置可并聯(lián)設(shè)置，將所述的雙矩傳動裝置通過輸入軸或者輸入傳動裝置與并聯(lián)設(shè)置的無級變速裝置中的輸入中心輪連接在一起。
6， 一種雙矩傳動裝置，由驅(qū)動輪，驅(qū)動軸，杠桿彎軸，萬向傳動軸承座，阻力軸，被動輪構(gòu)成，其特征在于，所述的杠桿彎軸由驅(qū)動臂，中間軸，阻力臂構(gòu)成，或者，杠桿彎軸由中間軸構(gòu)成，在萬向傳動軸承座上，杠桿彎軸的中間軸安裝在軸承上，軸承安裝在萬向內(nèi)叉環(huán)的中心孔上，力'向內(nèi)叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸安裝在萬向內(nèi)支承環(huán)的兩個軸孔上，萬向外叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸安裝在萬向內(nèi)支承環(huán)的兩個軸孔上，萬向內(nèi)叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸的同軸線與萬向外叉環(huán)徑向兩端的兩根叉軸的同軸線相互垂直相交，萬向外叉環(huán)與外界固定聯(lián)接，被動輪與安裝在軸承座上的輸出軸連接在一起，阻力臂通過阻力軸與被動輪安裝在一起，驅(qū)動臂通過驅(qū)動軸與驅(qū)動輪安裝在一起，驅(qū)動輪與安裝在軸承座上的輸入軸連接在一起，杠桿彎軸的回轉(zhuǎn)軸線通過萬向傳動軸承座的中心點(diǎn)，并與驅(qū)動輪和被動輪的同軸線重合。
專利摘要本實(shí)用新型涉及機(jī)械傳動的一種正向無級變速器，由無級變速裝置和雙矩傳動裝置構(gòu)成，無級變速裝置由輸入中心輪，輸出中心輪，以及設(shè)置在輸入中心輪與輸出中心輪之間的差動元件構(gòu)成，輸入中心輪軸線與輸出中心輪軸線同軸，是一種由差動齒輪傳動系構(gòu)成的無級自動變速裝置，雙矩傳動裝置由驅(qū)動輪，驅(qū)動軸，杠桿彎軸，萬向傳動軸承座，阻力軸，無級調(diào)速裝置，被動輪構(gòu)成，正向無級變速器是在無級變速裝置輸出端正加速方向，通過調(diào)節(jié)雙矩傳動裝置的作用半徑比和桿比，來達(dá)到正向無級變速的目的，比現(xiàn)有的無級變速器，效率更高，可以有效的節(jié)省能源節(jié)省制造成本，作為動力源扭矩向外做功的中間變速機(jī)構(gòu)，可以廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)械裝備。
文檔編號F16H37/12GK201407328SQ20092000536
公開日2010年2月17日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月20日
發(fā)明者陳茂盛 申請人:陳茂盛