專(zhuān)利名稱:柔性滾柱變速裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種具有摩擦輪的周轉(zhuǎn)輪系變速裝置。能夠以定速比或無(wú)級(jí)變速以及強(qiáng)制差速的方式傳送旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
周轉(zhuǎn)輪系在已有技術(shù)中被廣泛用于各種變速裝置，常見(jiàn)的有行星齒輪裝置和行星摩擦輪裝置。行星齒輪裝置只能用于定速比的傳動(dòng)，改變速比須更換傳動(dòng)元件。行星摩擦輪裝置則多用于無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，變速的方法是移動(dòng)傳動(dòng)元件改變?cè)g的接觸位置，元件間的傳動(dòng)接觸軌跡呈線型，表面利用率低，限制容許傳遞功率。這些裝置中使用的行星齒輪及行星曲面回轉(zhuǎn)體，加工精度高，制造難度大，限制了它們的適用范圍。關(guān)于已有的以周轉(zhuǎn)輪系為基本結(jié)構(gòu)的變速裝置，在中國(guó)機(jī)械工業(yè)出版社1982年9月出版的《機(jī)械工程手冊(cè)》第6卷第32篇第33篇有詳細(xì)的介紹。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種通過(guò)元件表面的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速速比變化的傳動(dòng)裝置，用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的定速比傳送或無(wú)級(jí)變速傳送以及強(qiáng)制差速傳送，在傳動(dòng)的變速過(guò)程中做到不更換或移動(dòng)傳動(dòng)元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，適用功率范圍大。
本發(fā)明的任務(wù)是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
選擇一個(gè)復(fù)合周轉(zhuǎn)輪系(圖1)構(gòu)成柔性滾柱變速裝置的基本結(jié)構(gòu)型式(圖4)，行星輪為柔性滾柱1，中心輪由固定輪4和旋轉(zhuǎn)輪5組成，外輪是輸入輪3。整個(gè)輪系包含一個(gè)行星輪系(圖2)和一個(gè)差動(dòng)輪系(圖3)。
柔性滾柱1為圓柱體外形，用橡膠、工程塑料等柔性材料直接均勻地覆裹在剛性芯軸上制成。通過(guò)一個(gè)連續(xù)的圓柱面同時(shí)與表面尺寸不同的輸入輪3固定輪4旋轉(zhuǎn)輪5作滾動(dòng)接觸，受剛性元件的擠壓作用，表面可在一定范圍內(nèi)變形(圖5)比如為滾柱直徑尺寸的1/10，并保持穩(wěn)定的表面周向展開(kāi)長(zhǎng)度(圖6)，若干個(gè)柔性滾柱1為一組，沿周向均布安裝在保持架2上。
輸入輪3的圓柱形表面沿軸向包容柔性滾柱1，兩端的凸緣為柔性滾柱1導(dǎo)向。輸入輪可以是外輪也可以是中心輪。
固定輪4和旋轉(zhuǎn)輪5沿同一軸向與柔性滾柱1接觸，可以同時(shí)是中心輪或者外輪，分別安裝在殼體11和輸出軸8上，能各自獨(dú)立地改變徑向尺寸。
輸入軸7在輸入輪3上。
固定輪4或旋轉(zhuǎn)輪5的表面可以是可調(diào)節(jié)的，具有可調(diào)表面的輪稱變徑輪(圖7)，表面由若干個(gè)脹圈12組成，脹圈12可直接用彈性鋼板制成，調(diào)節(jié)軸13可沿輪芯15的軸向移動(dòng)，脹圈12用定位螺釘9及彈性接頭10包在幅板14上，通過(guò)調(diào)節(jié)軸13的錐面移動(dòng)幅板14控制脹圈12的脹縮，輪的表面就可有均勻的調(diào)節(jié)。
上述裝置的工作原理如下1、輸入輪3在輸入軸7的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，通過(guò)表面摩擦驅(qū)動(dòng)柔性滾柱1繞固定輪4滾動(dòng)。
2、固定輪4和旋轉(zhuǎn)輪5的表面周向展開(kāi)長(zhǎng)度有尺寸差A(yù)B(圖8)，當(dāng)柔性滾柱1繞固定輪4滾動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，柔性滾柱1每繞固定輪4滾動(dòng)一周，旋轉(zhuǎn)輪5就相對(duì)固定輪4沿表面周向移動(dòng)一個(gè)距離AB，柔性滾柱1班續(xù)滾動(dòng)，旋轉(zhuǎn)輪5就連續(xù)旋轉(zhuǎn)，并將運(yùn)動(dòng)通過(guò)輸出軸8輸出。
3、當(dāng)固定輪4與旋轉(zhuǎn)輪5的直徑相等時(shí)，兩輪的表面尺寸差A(yù)B為零，裝置有零轉(zhuǎn)速輸出。
4、當(dāng)固定輪4大于或小于旋轉(zhuǎn)輪5的直徑尺寸時(shí)，兩輪的表面尺寸差A(yù)B為可變值，裝置有可變速比，相應(yīng)有正反向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。
5、當(dāng)固定輪4或旋轉(zhuǎn)輪5為變徑輪6取代時(shí)，兩輪的表面尺寸差為連續(xù)可變，裝置有無(wú)級(jí)變速功能。
本發(fā)明可有下述六類(lèi)主要的變型設(shè)計(jì)一、外輸入懸臂型(圖9)，動(dòng)力經(jīng)作為外輪的輸入輪3輸入，中心輪包括一個(gè)固定輪4和一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪5。
二、內(nèi)輸入懸臂型(圖10)，動(dòng)力經(jīng)作為中心輪的輸入輪3輸入，外輪由一個(gè)固定輪4和一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪5組成。
三、外輸入平衡型(圖11)，動(dòng)力經(jīng)作為外輪的輸入輪3輸入，中心輪由兩個(gè)固定輪4和一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪5組成。
四、內(nèi)輸入平衡型(圖12)，動(dòng)力經(jīng)作為中心輪的輸入輪3輸入，外輪由兩個(gè)固定輪4和一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪5組成。
五、半輪輸入型(圖13)，動(dòng)力經(jīng)一個(gè)位于中心的旋轉(zhuǎn)輪5輸入，由另一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪5輸出，外輪是固定的。
六、差速型(圖14)，動(dòng)力經(jīng)作為外輪的輸入輪3輸入，中心輪包含兩個(gè)固定輪4和兩個(gè)或兩個(gè)以上旋轉(zhuǎn)輪5。
適當(dāng)引入變徑輪6取代固定輪4或旋轉(zhuǎn)輪5，就可獲得上述類(lèi)型的予型式。
柔性滾柱1還可由不同直徑的圓柱體構(gòu)成(圖15)，以利提高裝置的輸出轉(zhuǎn)速。
柔性滾柱1可與變徑輪6直接組成傳動(dòng)單元(圖16)，用于較簡(jiǎn)單的傳動(dòng)需要。
變徑輪6可用于帶傳動(dòng)系統(tǒng)，構(gòu)成帶類(lèi)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，(圖17)，此時(shí)脹圈12的表面可制成適合放置三角傳動(dòng)帶的槽形或放置其它傳動(dòng)帶的形狀。
在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明的裝置可直接聯(lián)接動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)(圖18)，包容輪3安裝在電動(dòng)機(jī)軸16上，固定輪4安裝在電動(dòng)機(jī)殼體17上，旋轉(zhuǎn)輪5與工作機(jī)輸入軸18聯(lián)接。
直接聯(lián)接動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)時(shí)(圖19)，包容輪3安裝在電動(dòng)機(jī)16上，固定輪4安裝在工作機(jī)殼體19上，旋轉(zhuǎn)輪5安裝于通過(guò)固定輪4內(nèi)孔的輸出軸8上。
差速型結(jié)構(gòu)可用于車(chē)輛的傳動(dòng)。在機(jī)動(dòng)兩輪車(chē)上施用時(shí)(圖20)，包容輪3的外殼制有三角傳動(dòng)帶槽，動(dòng)力機(jī)通過(guò)三角傳動(dòng)帶20驅(qū)動(dòng)包容輪3，兩只固定半輪4分別安裝在車(chē)架21上，兩只變徑輪6分別經(jīng)兩半軸22驅(qū)動(dòng)行走輪23，對(duì)兩只變徑輪6施行同步調(diào)節(jié)時(shí)，車(chē)輛作直線行駛，對(duì)兩只變徑輪6施行異步調(diào)節(jié)時(shí)，車(chē)輛就轉(zhuǎn)向，變徑輪6與固定半輪4的表面尺寸都一致時(shí)，車(chē)輛就有零轉(zhuǎn)速制動(dòng)。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是在傳動(dòng)過(guò)程中能夠做到不更換和移動(dòng)旋轉(zhuǎn)元件，僅通過(guò)單一元件的表面調(diào)節(jié)就能獲得大范圍的轉(zhuǎn)速速比變化，而且傳動(dòng)元件間始終保持穩(wěn)定的接觸狀態(tài)，接觸軌跡是包容整個(gè)元件表面的面。
與行星回轉(zhuǎn)體類(lèi)無(wú)級(jí)變速裝置相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，能傳遞大功率。
與行星齒輪裝置相比，本發(fā)明兼有定速比和無(wú)級(jí)變速功能。
與帶傳動(dòng)裝置相比，本發(fā)明在保持撓性傳動(dòng)機(jī)械特性的同時(shí)，大幅度擴(kuò)展了變速范圍。
與齒類(lèi)差速裝置以及離合差速方法相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)制差速。
用本發(fā)明制造的裝置與兩極電動(dòng)機(jī)直接安裝，可取代體積大消耗高的多極電動(dòng)機(jī)。
用本發(fā)明制造的裝置取代車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)普通車(chē)輛的無(wú)級(jí)變速，用于控制兩輪機(jī)動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)向，顯著安全可靠。
用本發(fā)明制造的裝置傳遞動(dòng)力，工作機(jī)可以帶負(fù)荷從零轉(zhuǎn)速平緩加速到全速運(yùn)轉(zhuǎn)。有效防止動(dòng)力機(jī)的起動(dòng)過(guò)載。
本發(fā)明廣泛適用于各種需要傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的機(jī)械產(chǎn)品，提高它們的現(xiàn)有性能。
附圖的圖畫(huà)說(shuō)明圖1構(gòu)成柔性滾柱變速裝置基本型式的復(fù)合周轉(zhuǎn)輪系機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖2裝置中的行星輪系機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖3裝置中的差動(dòng)輪系機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖4柔性滾柱變速裝置基本結(jié)構(gòu)型式的軸測(cè)解剖圖圖5柔性滾柱軸向變形示意圖圖6柔性滾柱徑向變形示意圖(圖5的A-A剖面)圖7變徑輪軸測(cè)解剖圖圖8旋轉(zhuǎn)輪與固定輪表面周向展開(kāi)長(zhǎng)度示意圖圖9外輸入懸臂型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖10內(nèi)輸入懸臂型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖11外輸入平衡型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖12內(nèi)輸入平衡型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖13半輪輸入型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖14差速型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖15組合圓柱構(gòu)成的柔性滾柱變速裝置示意圖圖16柔性滾柱與變徑輪構(gòu)成的傳動(dòng)單元示意圖圖17變徑輪用于帶傳動(dòng)的示意圖圖18直接聯(lián)接的內(nèi)輸入型結(jié)構(gòu)示意圖圖19直接聯(lián)接的外輸入型結(jié)構(gòu)示意圖圖20在兩輪機(jī)動(dòng)車(chē)上的差速型結(jié)構(gòu)示意圖下面對(duì)照?qǐng)D1，圖4，圖7詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提出的一種具體裝置的細(xì)節(jié)。
該裝置包括三個(gè)柔性滾柱1，一個(gè)輸入輪3，一個(gè)固定輪4，一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪5，一個(gè)保持架2，以及殼體11和一些軸承。
柔性滾柱的結(jié)構(gòu)相同于一般常見(jiàn)的膠棍，在剛性芯軸外面均勻地覆裹橡膠或工程塑料等柔性材料，其徑向尺能夠承受10%的擠壓變形，保持架2上鉆有小孔與芯軸的軸端配合，保持架2的功能相當(dāng)于一般滾動(dòng)軸承保持架的作用，旋轉(zhuǎn)輪5和固定輪4都是中心輪，連接旋轉(zhuǎn)輪5的輸出軸8，經(jīng)固定輪4的內(nèi)孔通過(guò)，并安裝在固定于固定輪4上的滾動(dòng)軸承上，輸入輪3是外輪，直接由輸入軸7驅(qū)動(dòng)，輸入軸7可以直接是動(dòng)力機(jī)的輸出軸。
上述裝置中的柔性滾柱1受輸入輪3旋轉(zhuǎn)輪5固定輪4的擠壓，在表面形成摩擦接觸，當(dāng)輸入輪3旋轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)裝置就開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，而柔性滾柱1的旋轉(zhuǎn)速度，相對(duì)于中心輪的尺寸變化，變動(dòng)很小，在傳動(dòng)過(guò)程中各運(yùn)動(dòng)摩擦副之間的接觸線速度可穩(wěn)定在一個(gè)有限的范圍內(nèi)，顯然，這有利于恒功率輸出。
上述裝置的傳動(dòng)比變化，可以直接更換尺寸不同的固定輪4或旋轉(zhuǎn)輪5，也可以直接將兩輪之一用如圖7所示的變徑輪取代，該輪的表面由三個(gè)用彈簧鋼板制成的脹圈12交錯(cuò)排列構(gòu)成。由經(jīng)典的機(jī)械原理不難推導(dǎo)出這個(gè)裝置的傳動(dòng)比，這個(gè)傳動(dòng)比與固定輪4和旋轉(zhuǎn)輪5的尺寸差及柔性滾柱1的變形量有直接關(guān)系。實(shí)際上，當(dāng)柔性滾柱1與固定輪4的直徑尺寸比為0.9∶1，柔性滾柱1的允許變形量為10%時(shí)，裝置的減速比就能在 1/7 ～0的范圍內(nèi)變化。
上述裝置的允許傳動(dòng)功率，是與柔性滾柱1的數(shù)目及其有效長(zhǎng)度成正比的。
上述裝置的保持架2與柔性滾柱1的軸端如果進(jìn)一步選用滾動(dòng)軸承接合，顯然有利于裝置傳動(dòng)效率的提高。
權(quán)利要求
1.周轉(zhuǎn)輪系變速裝置，具有行星摩擦輪，中心輪和外輪，本發(fā)明的特征是，行星摩擦輪是柔性滾柱1，由橡膠或工程塑料以及其他柔性材料覆裹在剛性芯軸上制成，能承受不同的徑向變形，固定輪4和輸出輪5能各自獨(dú)立地改變徑向尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的變速裝置，其特征是，柔性滾柱1的外表面是一個(gè)連續(xù)的圓柱面。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的變速裝置，其特征是，柔性滾柱1的外表面由若干個(gè)不同的圓柱面構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的變速裝置，其特征是，有兩個(gè)固定輪4同時(shí)是中心輪或外輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的變速裝置，其特征是，有兩個(gè)或兩個(gè)以上的旋轉(zhuǎn)輪同時(shí)是中心輪或外輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的變速裝置，其特征是，固定輪4的表面由彈性脹圈12構(gòu)成，能均勻脹縮。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1的變速裝置，其特征是，旋轉(zhuǎn)輪5的表面由彈性脹圈12構(gòu)成，能均勻脹縮。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6或權(quán)利要求
7的脹圈，其特征是，工作表面有可安放傳動(dòng)帶的槽。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明柔性滾柱變速裝置涉及一種摩擦式周轉(zhuǎn)輪系變速裝置，其中的行星輪是可以承受不同的徑向變形的柔性滾柱1，固定輪4和旋轉(zhuǎn)輪5可同時(shí)為中心輪或外輪。能不移動(dòng)或更換傳動(dòng)元件，直接調(diào)節(jié)元件的圓柱體表面控制速比的變化。兼有周轉(zhuǎn)輪系的速比范圍和撓性傳動(dòng)的機(jī)械特性。用于制造各種定速比變速器和無(wú)級(jí)變速器以及強(qiáng)制差速裝置。
文檔編號(hào)F16H13/08GK85100152SQ85100152
公開(kāi)日1985年9月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者胡書(shū)彬 申請(qǐng)人:胡書(shū)彬?qū)С鲆腂iBTeX, EndNote, RefMan