專利名稱:陀擺式無級、有級行星變速傳動裝置的制作方法
本發(fā)明是一種變速傳動裝置，尤其適用于各種車輛、機床、機器設備和在各種原動機與工作機械之間廣泛使用的無級、有級變速傳動或定傳動比的減速傳動裝置。
公知的K-H-V行星傳動中，有少齒差、擺線針輪和諧波傳動，都是出于同一原理，一般都是由中心輪、轉(zhuǎn)臂和輸出構(gòu)件等三大部分構(gòu)成。都具有傳動比大、應用廣泛等特點，但只能作定傳動比的減速傳動裝置，不能作無級、有級變速傳動裝置。
美國的Vadetec公司所研制的“附著傳動式變速器”(“世界發(fā)明”雜志81年第3期第10頁至13頁上)，它是一種構(gòu)思新穎的摩擦無級變速器，在作盤旋運動的盤旋軸上相對地安裝著兩個錐體滾子等零件所組成，看來由于傳動比或變速范圍不能完全滿足汽車等傳動變速裝置要求大的特點，在輸出端上要增加擴大變速范圍的裝置，加之軸向尺寸長，尤其是盤旋軸較長，又是運動構(gòu)件和受力構(gòu)件，兩軸線的匯交點就不易控制在輸入、輸出軸線上，甚至在圍繞輸入、輸出軸線作空間旋轉(zhuǎn)等狀態(tài)，這對旋轉(zhuǎn)精度要求很高的摩擦無級變速器來講是不利的，對兩個控制環(huán)相向運動的同步性，盤旋軸的疲勞，噪聲等都有一定的不利因素。
本發(fā)明旨在克服已有技術(shù)不足，綜合發(fā)揚這兩種機構(gòu)的優(yōu)點，并更進一步發(fā)展到新的高度-陀擺式K-H-V行星機構(gòu)，使這種新的機構(gòu)能成為機械中所需的定傳動比的減速器傳動;有級變速傳動和摩擦無級變速傳動等所樂于接受的通用機構(gòu)。
本發(fā)明的綜合介紹
本發(fā)明是一種綜合改進發(fā)明，具體是將美國的Vadetec公司所研制的“附著傳動式變速器”的結(jié)構(gòu)去掉一半后，從最困難的兩軸線的匯交點處，設置特殊的同步萬向聯(lián)軸器，將所需要的各種轉(zhuǎn)矩引出來。這樣錐形體的大端直徑明顯地增大了許多(增大到與控制環(huán)產(chǎn)生干涉為止)，自然低速時傳動比就擴大了。旋轉(zhuǎn)著錐形體(50)在控制環(huán)(52)內(nèi)的運動姿態(tài)，與玩具陀螺失速時的姿態(tài)一樣，作陀擺擺線展布運動。如圖1，其結(jié)構(gòu)是在常規(guī)K-H-V行星結(jié)構(gòu)與陀螺偏擺運動現(xiàn)象的基礎(chǔ)上引伸出來了本發(fā)明的陀擺式K-H-V行星運動機構(gòu)。
本發(fā)明的圖1中，輸入軸(16)，輸出軸(18)和控制環(huán)(52)三者共軸線(20)，與作行星運動的錐形體(50)的軸線(22)成α角度，兩軸線匯交于同步萬向聯(lián)軸器的球頭(58)的中心O。這樣錐形體(50)上的若干條母線中，無論旋轉(zhuǎn)到任何位置時始終有一條母線與控制環(huán)(52)的內(nèi)孔壁接觸，這條母線叫做接觸線(51)，接觸線上的任意點到軸線(20)的距離始終等于控制環(huán)(52)的半徑R，即接觸線始終平行于軸線(20)，當輸入軸(16)的支臂(26)強迫錐形體(50)作公轉(zhuǎn)時，接觸線(51)上的線速度沒有速度差。錐形體(50)的大端直徑dmax值可以略小于或接近控制環(huán)(52)的內(nèi)徑D(不能等于控制環(huán)內(nèi)徑D)，其關(guān)系大致為，dmax的半徑γ＝R·COSα。當錐形體(50)作陀擺行星運動時與控制環(huán)(52)的內(nèi)徑D不產(chǎn)生干涉到接近有少許干涉，能自由運轉(zhuǎn)為最好。
錐形體(50)的小頭的一端是通過錐形體軸(54)安裝在帶配重(28)帶支臂(26)的輸入軸(16)上的軸承(24)內(nèi)，從而達到約束α角度來保證接觸線(51)上的任意點與軸線(20)等距且等于R。錐形體(50)的大端通過同步萬向聯(lián)軸器與輸出軸(18)相連，用傘齒輪(46、48)傳遞轉(zhuǎn)矩?？刂骗h(huán)(52)的軸向移動改變著控制環(huán)內(nèi)徑D與錐形體(50)全長上任意部分的直徑d之間的比值，以達到連續(xù)改變速度的目的。
錐形體(50)作陀擺式的行星運動，是在α角度、輸入軸(16)上的支臂(26)內(nèi)的軸承(24)和聯(lián)軸器的中心點O的共同約束下作公轉(zhuǎn)，在錐形體(50)和錐形體軸(54)之間是通過自動加壓裝置中的鋼球(棒)(60)被鎖成一體而不能作相對旋轉(zhuǎn)。隨著輸出軸(18)上的扭矩的變化，鋼球(60)作用在加壓環(huán)(56)和制造在錐形體軸(54)上的傘齒輪(46)的背面球窩(55)各自斜面上的作用力也相應發(fā)生變化，而產(chǎn)生微小的軸向移動，這樣就直接把錐形體(50)與控制環(huán)(52)自動楔緊，由于控制環(huán)(52)與殼體(14)有平鍵(53)相聯(lián)只能作軸向移動而不能轉(zhuǎn)動，這就迫使作公轉(zhuǎn)的錐形體(50)改變旋轉(zhuǎn)方向，形成了即要作公轉(zhuǎn)又強迫作自轉(zhuǎn)的復合的陀擺式的行星運動，其運動狀態(tài)恰似一個失速的玩具陀螺，在受控的條件下作復雜的陀擺式行星運動。
本發(fā)明的同步萬向聯(lián)軸器上球頭(58)的幾何中心是O點，它又是兩軸線(20)、(22)的匯交點。以O點為中心作180°-α°的角平分線，這就是錐形體軸(54)上的傳扭傘齒輪(46)和輸出軸(18)上的傳扭傘齒輪(48)二輪節(jié)錐角的相切線，O點也是傳扭傘齒輪(46、48)兩輪的節(jié)錐角的共同頂點。另外一對輔助滾動軸承也選在兩輪的節(jié)錐角靠近中心O的園錐面(62、64)上，也就是說，以軸線(22)為旋轉(zhuǎn)中心的園錐面(62)在以軸線(20)為旋轉(zhuǎn)中心的園錐面(64)上作相對的純滾動，這樣就大大地分擔了聯(lián)軸器上球頭(58)上的承載。由于傳扭傘齒輪(46、48)兩輪的節(jié)錐角是由180°-α°的角平分線上所決定的，所以自轉(zhuǎn)時的錐形體軸(54)和輸出軸(18)兩相交軸上的角速度相等。同時O點也是本發(fā)明的陀擺運動中心，又是定心、承載、傳扭中心等，它所具有的同步萬向，又傳扭又承載和輔助滾動軸承等都是本發(fā)明特殊作用的聯(lián)軸器上所特別具有的特殊功能。
本發(fā)明的α角是錐形體(50)的公轉(zhuǎn)軸線(20)和自轉(zhuǎn)軸線(22)的夾角，亦稱為錐形體(50)作陀擺行星運動的陀擺角，α角度的大小選定一般在7°至20°較為適宜，具體的選定得按要求來綜合考慮。假定當一個沒有厚度的控制環(huán)在軸線(20)上移至匯交點O處時，那么圖3上的控制環(huán)的截平面與以α角度安裝放置的錐形體上的接觸線上的P點相交，從P點到軸線(22)的垂直距離就是錐形體(50)的大端直徑dmax值的半徑γ，把P點暫稱為與控制環(huán)(52)的內(nèi)徑D不干涉到接近有少許干涉的臨界點，那么臨界點P在接觸線上的位置是隨陀擺角α的大小發(fā)生變化。所以α角度決定P點位置，P點決定γ的值，γ值決定輸出的最低傳動比。
控制環(huán)(52)的內(nèi)徑D是給定的，錐形體(50)上任意位置的直徑d是不同的。控制環(huán)軸向移動到對應錐形體上的直徑d時，有如下特殊情況當dmax＝D時，i＝0;當d＝ (D)/2 時，i＝-1;當dmin＝0，i＝-∞。故總的傳動比在理論上的范圍是i＝0至-∞?？刂骗h(huán)由M點移至N點，即-1至0為減速區(qū);由M點移至T點，即-1至-∞為升速區(qū)，但實際上的傳動比是i＝-0.02至-3.5左右。若要想獲得零轉(zhuǎn)速輸出，可在錐形體(50)的大端處安裝一段帶有柔性裙邊。本發(fā)明傳動比計算公式為i＝1- (D)/(d) 。
本發(fā)明中當錐形體(50)與控制環(huán)(52)之間以摩擦的方式來傳遞扭矩時，便是摩擦無級變速傳動裝置。當錐形體(50)用按大小排列的錐形體齒輪組取代，用若干內(nèi)齒圈軸向間隔排列并相對應地與錐形體齒輪組上的每一個齒輪分別處于常嚙合的自由空轉(zhuǎn)狀態(tài)，當用超越離合器等方式鎖住某一個內(nèi)齒圈時，便可實現(xiàn)有級變速傳動，可獲得從幾檔至千多檔以上的不同檔次，可實現(xiàn)由低速到高速或由高速到低速操縱的順序變速;可實現(xiàn)檔次任選，或隔檔等，可采用各種操縱方式的手動、程控、自動變速;變速時可不停車，無沖擊，有起步快，加速性能好，速比準確;同時還具有轉(zhuǎn)差小，可連續(xù)均勻變換速度，可把轉(zhuǎn)差控制在1轉(zhuǎn)或1轉(zhuǎn)以上，甚至連無級變速也難以匹敵，并且還不需要自動加壓裝置等特點，如圖7、圖9。
若在本發(fā)明中的錐形體(50)上只作一個齒輪，也只用一個內(nèi)齒圈相嚙合來替代控制環(huán)(52)，也不要超越離合器來鎖住內(nèi)齒圈，一切可按常規(guī)的少齒差、擺線針輪的方法，把作行星運動的齒輪的齒數(shù)比內(nèi)齒圈的齒數(shù)少1至4齒不等，這就是陀擺式K-H-V行星減速器。
本發(fā)明為了擴大變速范圍，可把像圖1那樣的裝置視作是一個單體(10)，這樣就可以把單體用各種方法巧妙地拼裝組合起來，可以開辟很多的應用領(lǐng)域。如圖4、圖9所示，就是將兩個或兩個以上的單體(10)組合串聯(lián)起來使用。為了增大輸出功率，傳遞更大的扭矩的能力，可以用兩個或兩個以上的單體(10)組合并聯(lián)使用，或再組合成并聯(lián)加串聯(lián)等若干組合方式，如圖5、圖6所示就是一種多級并聯(lián)分流式的摩擦無級變速裝置，可以作到大功率的輸出。
本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)新穎、緊湊，原理科學;可無級、有級、減速傳動;具有傳動比大、變速范圍寬;可升、降速;輸入、輸出同軸線，一般單體的實用傳動比在-0.02至-3.5之間左右，單體變速范圍在150左右，允許直接輸入轉(zhuǎn)速1500～3000轉(zhuǎn)/分或更高一些。若用兩個以上單體串聯(lián)起來使用時軸向尺寸也不太長，結(jié)構(gòu)也不太復雜，最低輸出轉(zhuǎn)速可達1轉(zhuǎn)/分或向零轉(zhuǎn)速接近，可獲得從幾檔到千多檔以上的有級變速檔次，檔數(shù)是所串聯(lián)的各個單體內(nèi)錐形體齒輪組齒輪數(shù)量的乘積關(guān)系。假如，在某種汽車轎車上安裝了一臺400檔的陀擺式K-H-V行星自動變速箱，汽車從靜止到行駛到最高車速之間的速度，是按從低速到高速，或從高速到低速的順序速度按級排列，用微電腦來控制它的速度變換和發(fā)動機、離合器等調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)，它具有起步快、加速性能好，每檔之間的轉(zhuǎn)差可控制在10轉(zhuǎn)左右，有變速平穩(wěn)、迅速、無沖擊等優(yōu)點，并且參加變速用的齒輪也不會超過18對，即使與現(xiàn)在最先進的四檔、五檔行星自動變速箱比較起來，所具體的優(yōu)點和積極效果是顯著的，至于它在機床等領(lǐng)域的應用同樣是十分廣泛的。可以設想，本發(fā)明所屬的各種具體類型的變速傳動裝置將有可能產(chǎn)生一場飛躍性的變化。
附圖1是本發(fā)明具體裝置的縱剖視圖，是一個完整的摩擦無級變速器裝置，在組合、拼裝其它方式傳動裝置時又是典型的單體(10)。圖中的輸入軸(16)、輸出軸(18)、控制環(huán)(52)、共軸線(20)，作陀擺式行星運動的錐形體(50)套在錐形體軸(54)上，通過自動加壓裝置中的鋼球(60)被連在一起，同時通過碟簧(44)將兩者貼合，間隙合適程度由螺帽(42)調(diào)整，兩者不能相對轉(zhuǎn)動，只能作少許軸向位移，錐形體軸(54)左端通過軸承(24)安裝在輸入軸(16)上的支臂(26)中的座孔中;右端部上通過傳扭傘齒輪(46)與輸出軸(18)上端部的傳扭傘齒輪(48)嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩，并通過壓入錐形體軸(54)的帶臺球頭(58)與安裝在輸出軸(18)孔內(nèi)的徑向推力軸承(70、72)和球面推力球軸承(74)等，用聯(lián)軸器的形式，將作陀擺行星運動的，錐形體軸(54)與輸出軸(18)成α角度被連成一個活動的整體，并通過左端的軸承(8、9)和右端的軸承(90、94)支承于端蓋(12)和殼體(14)上。旋轉(zhuǎn)傘齒輪(108)，帶動壓裝在大齒輪(105)內(nèi)的傘齒輪(104)共同旋轉(zhuǎn)，使均布于大齒輪(105)外，共同嚙合的三根帶小齒輪(102)的絲杠(100)驅(qū)動控制環(huán)(52)在帶有平鍵(53)的殼體(14)內(nèi)作移動，從而達到連續(xù)改變速比的作用。
附圖2是附圖1的Ⅰ-Ⅰ剖視圖，主要是說明帶有配重(28)和支臂(26)所共同組成的輸入軸(16)的形狀，結(jié)構(gòu)和作用，以及重心調(diào)整塊(34、40)的布置。作陀擺行星運動的錐形體(50)和錐形體軸(54)等由于本身的質(zhì)量，重心大約分布在靠大端 1/3 的軸線(22)上的某一點上，配重(28)的作用就是盡量使重心落在軸線(20)上，使之動平衡。
附圖3為本發(fā)明傳動比i在錐形體(50)上的分布示意圖。它形象直觀地說明了本發(fā)明的傳動比的總的范圍是i＝0～-∞;實用傳動比范圍i＝-0.02～-3.5之間。降速段是在M點和N點之間;升速段是在M點和T點之間。P點是臨界點，它的位置隨α角度的大小變化，P點決定錐形體(50)大端直徑dmax，dmax決定最低傳動比。
附圖4是本發(fā)明的單體串聯(lián)型摩擦無級變速器縱剖視，是一個具體的實施例，動力由輸入軸(16)輸入，經(jīng)錐形體(50)變速后傳給第二級的錐形體(50′)再變速后，再由輸出軸(18)輸出。一般的無級變速器由于變速范圍小，為了擴大變速范圍，總是利用行星或差速裝置等各種方法來盡量擴大調(diào)速范圍，但往往擴大了低速變速范圍卻丟掉了高速的變速范圍而顧此失彼，而本發(fā)明卻作到了高速更高速，低速更低速，高、低兩頭全面擴大了變速范圍的可貴特點。
錐形體(50、50′)與軸線(20)的陀擺角α要一致，兩接觸線(51、51′)必須相錯180°對稱安裝。對錐形體(50、50′)的長度可按需要選定，附圖4中一級錐形體(50)具有升速和降速段，在二級錐形體(50′)卻只有降速段。錐形體(50、50′)，分別用控制環(huán)(52、52′)控制調(diào)速，由于錐形體(50′)短，控制環(huán)(52′)調(diào)速距離短，但調(diào)速絲杠(100)卻只要一組，可以在絲杠(100)上分兩段(120、122)車制不同螺距的螺紋。假定輸入軸(16)的輸入速度為1500轉(zhuǎn)/分，那么在輸出軸(18)上獲得1轉(zhuǎn)以下/分至10000轉(zhuǎn)以上/分的大變速范圍連續(xù)變化的輸出。
附圖5是本發(fā)明的單體并聯(lián)型摩擦無級變速器的具體實施例的縱剖視圖。在左端板(134)和右端板(136)上鏜制有相同的三個對稱園孔，將三個相同的筒形殼體(14、14′、14″)放置其中固定成一體。用三個園形端蓋(12、12′、12″)分別裝配在筒形殼體(14、14′、14″)左端孔中固定，在左端板(134)中心的園臺上，通過軸承(7、8)安裝著中心輸入齒輪(16總)，分別與均布于周圍的分輸入軸(16、16′、16″)上的齒輪(124、124′、124″)嚙合，并同步驅(qū)動三個錐形體(50、50′、50″)作陀擺行星旋轉(zhuǎn)運動，同樣通過聯(lián)軸器的傳扭齒輪將轉(zhuǎn)矩傳到分輸出軸(18、18′、18″)上所固定的齒輪(126、126′、126″)上?？傒敵鲚S(18總)的左端，穿過三個筒形殼體(14、14′、14″)所形成的中央空隙，與左端板(134)中心園臺內(nèi)的軸承(9)裝配在一起;右端安裝在蓋板(138)的軸承(90、94)內(nèi)，蓋板(138)通過螺釘?shù)扰c右端板(136)連結(jié)一起，安裝在輸出軸(18總)上的中心齒輪(128)，同時與齒輪(126、126′126″)嚙合，組成了動力輸入分流
單體無級變速
合成大功率輸出的并聯(lián)摩擦無級變速裝置。
附圖6是附圖5在B-B處的橫剖視圖，是同步控制三個控制環(huán)(52、52′、52″)一起軸向移動的聯(lián)動裝置。操縱軸(132)帶動齒輪(107)嚙合傳動著空套在三個筒形殼體(14、14′、14″)右端軸臺上的齒輪(105、105′、105″)旋轉(zhuǎn)，均布于三個齒輪(105、105′、105″)周圍相嚙合傳動的三組小齒輪(1021、1022、1033);(1021′、1022′、1023′);(1021″、1022″、1023″)，一起同步旋轉(zhuǎn)并通過三組絲杠一起驅(qū)動各自的三個控制環(huán)(52、52′、52″)處于三個錐形體(50、50′、50″)上同一直徑d的位置上。
附圖7是本發(fā)明單體型陀擺式K-H-V有級行星變速裝置的縱剖視圖。把錐形體(50)按大小排列的由若干個單獨的齒輪組合成錐形體齒輪組。附圖7是由六個齒輪(1、2、3、4、5、6)通過花鍵套裝在錐形體軸(54)上，并用螺帽(42)緊固，在齒輪組的中間用三個錐式園環(huán)(49)支撐，形成鼓式結(jié)構(gòu)，以增加剛性減輕重量，每個齒輪的分度園選在錐形體母線上即接觸線(51)上。在控制環(huán)(52)軸向移動的位置上，等距地在不動殼體(20)的孔內(nèi)，設置著七個隔離圈(1′″、2′″、3′″、4′″、5′″、6′″、7′″)，將六個內(nèi)齒圈(1′、2′、3′、4′、5′、6′)放置其中并與六個齒輪(1、2、3、4、5、6)相應處于常嚙合的自由狀態(tài)，同時在六個內(nèi)齒圈平滑的外園處的空隙中置入六個超越離合器(1″、2″、3″、4″、5″、6″)，在不動殼體(20)內(nèi)外的壁上，通過電磁鐵等操縱控制元件使某超越離合器轉(zhuǎn)動到某種角度，從而達到瞬間鎖住其中某個內(nèi)齒圈的離、合來進行有級變速，而其他五對的齒輪，內(nèi)齒圈仍處在常嚙合的空轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖7所示是屬于單體型有級變速器的一種特例，主要適用于自行車變速器，或變速皮代輪等地方。鏈條(未表)是通過孔(9)與鏈輪(15)嚙合輸入動力，而在輸出軸(18)上緊固的輪轂(24)是輸出端，用可調(diào)整的軸承(22、21)支承在靜止的殼體(20)上旋轉(zhuǎn)。
附圖8是本發(fā)明同步萬向聯(lián)軸器中球頭部分縱剖視圖。由于齒輪傳動比摩擦傳動作用在球頭(58)上的徑向力和軸向力要小，另外由于輔助軸承(62、64)可以分擔球頭(58)上的承載，所以在陀擺式K-H-V行星齒輪有級變速器中，可以把帶軸臺的球頭(58)取代為一個大鋼球，把錐形體軸(54)和輸出軸(18)的端頭加工成內(nèi)球面(84)，分別用外檔圈(71)和內(nèi)檔圈(77)固牢，然后在保持架(73)內(nèi)置滿小鋼球(69)置于大鋼球(58)和內(nèi)球面(84)之間而成。圖1中的球面推力軸承(74)就是這種結(jié)構(gòu)形式的體現(xiàn)。
附圖9是本發(fā)明單體串聯(lián)型的陀擺式K-H-V有級行星變速裝置的縱剖視圖。它的結(jié)構(gòu)形式，變速方式都與圖7相同。圖9是兩個單體串聯(lián)起來使用的36級齒輪變速箱。它是由兩個相同的錐形體齒輪組(1、2、3、4、5、6)和(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)，分別用花鍵裝在錐形體軸(54、54′)上，與對應的內(nèi)齒圈(1′、2′、3′、4′、5′、6′)和(Ⅰ′、Ⅱ′、Ⅲ′、Ⅳ′、Ⅴ′、Ⅵ′)處于常嚙合狀態(tài)，固定于殼體(14)內(nèi)的隔離圈(1′″、2′″、3′″、4′″、5′″、6′″、7′″)和(Ⅰ′″、Ⅱ′″、Ⅲ′″、Ⅳ′″、Ⅴ′″、Ⅵ′″、Ⅶ′″)將控制變速的超越離合器(1″、2″、3″、4″、5″、6″)和(Ⅰ″、Ⅱ″、Ⅲ″、Ⅳ″、Ⅴ″、Ⅵ″)，放置于有間距的環(huán)形槽中，在超越離合器斜槽中裝有若干滾柱(21)，當控制操縱裝置鎖住兩組中的任意兩個內(nèi)齒圈使之固定時，那么由輸入軸(16)輸入的動力，經(jīng)過第一單體的錐形體齒輪組的某一個被鎖住的內(nèi)齒圈所變換的速度，通過中間輸出軸(18′)又把速度輸入到第二個單體的錐形體齒輪組，又經(jīng)過其中的某一個被鎖住的內(nèi)齒圈的變速再通過輸出軸(18)傳遞到工作機上去，可參看附圖4。
實施例附圖1是本發(fā)明單體型陀擺式K-H-V行星摩擦無級變速傳動裝置。它由輸入軸(16)、輸出軸(18)、錐形體(50)、錐形體軸(54)、控制環(huán)(52)、殼體(14)、支臂(26)、配重(28)、傘齒輪付(46、48)、同步萬向聯(lián)軸器、控制環(huán)操縱機構(gòu)導構(gòu)成。軸線(22)與(20)的夾角α為陀擺行星運動的陀擺角，其值α＝17°。輸入軸(16)的軸頸安裝在端蓋(12)上的軸承(8、9)上，并由甩油螺帽(6)鎖緊軸承(8)的內(nèi)環(huán)。在輸入軸(16)上的配重(28)起平衡作用，在背面制有徑向和環(huán)形的倒V形槽(30)，(36、38)，分別置入調(diào)整塊(40、34)，用調(diào)整螺釘(32)調(diào)整整個轉(zhuǎn)子的動平衡。輸入軸(16)上的支臂(26)起H的作用，上面鏜有與軸線(20)成α角度帶臺座孔，錐形體軸(54)上的軸承(24)的外環(huán)壓合于此孔中，由螺帽(23)緊固和調(diào)整軸承(24)的內(nèi)環(huán)。
錐形體軸(54)右端孔中壓合著軸臺的球頭(58)，在輸出軸(18)左端孔中裝有雙排徑向推力軸承(70、72)，通過帶有封嚴部分的螺帽(76)固緊在輸出軸(18)的端部，帶有內(nèi)球面(84)的推力球面軸承座(74)的外園臺階上裝有滾針軸承(75)，在球面(84)的中心和外圍分別裝有內(nèi)外檔圈(77、71)(參看附圖8)，推力球面軸承是通過帶有球頭的調(diào)整螺釘(82)來調(diào)整與球頭(58)的間隙，用螺堵(86)將球頭螺釘(82)鎖緊。在匯交點0相交的錐形體軸(54)和輸出軸(18)，是用各自軸上的螺旋傘齒輪(46、48)來專門傳遞扭矩。處在180°-α°的角平分線上的兩節(jié)錐角上的兩滾動園錐面(62、64)的輔助軸承，始終對著接觸線(51)和控制環(huán)(52)的正壓力方向。在輸出軸(18)上錐滾子軸承(90、94)相對安裝，外環(huán)壓合在帶凸臺的殼體(14)的座孔中，用帶甩油的螺帽(96)與輸出軸上的軸承內(nèi)環(huán)固緊。
控制環(huán)(52)的軸向移動可以各種方式，如用環(huán)形油缸，用液、氣壓系統(tǒng)控制，也可用鏈條、鋼索等方式，本裝置是采用絲杠、絲母傳動。
在輸出軸(18)上傘齒輪(48)的背面，制有一凸起環(huán)圈(65)，伸入到殼體(14)中的端孔中，環(huán)圈(65)外園端孔間有轉(zhuǎn)動的配合間隙，上面有封嚴槽，槽中可置入封嚴物，這就在軸承(90)和輸出軸端面之間便形成了一個小的儲油空間。在軸承(90、94)之間殼體(14)的孔中壓入隔油圈(92)，本發(fā)明可采用飛濺潤滑來改善摩擦表面和軸承的冷卻和潤滑。工作時被甩起來的油液，落入安裝在殼體(14)內(nèi)的軸臺上的扇形漏斗(110)內(nèi)，經(jīng)油孔(112)進入軸承(94)內(nèi)，通過甩油螺母(96)進入油孔(114)中，流入軸承(90)內(nèi)潤滑后，經(jīng)油孔(116)進入到球頭(58)的軸承中，球頭(58)中心和錐形體軸的中心都有油孔(59)，這樣油液在油孔(59)中通過陀擺行星旋轉(zhuǎn)流速得到加強流入軸承(24)中，最后通過油孔(未表)送入軸承(8、9)之中，再用甩油螺母(6)，將油液經(jīng)油孔(118)流入油箱。在輸入軸(16)和輸出軸(18)的軸端各有封嚴圈(4)和(98)，可防止滑油瀉漏。
權(quán)利要求
1.一種陀擺式行星摩擦無級變速、有級變速傳動裝置，它由殼體(14)、控制環(huán)(52)，帶有支臂(26)的輸入軸(16)、輸出軸(18)的類似K-H-V行星機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)的錐形體(50)、錐形體軸(54)，通過自動加壓裝置被鎖成一體等另部件組合構(gòu)成。其特征在于旋轉(zhuǎn)的錐形體軸線(22)與輸入、輸出軸線(20)成α角度，并交于聯(lián)軸器的中心0。旋轉(zhuǎn)的錐形體(50)在α角度，輸入軸支臂(26)和聯(lián)軸器的約束下，繞輸入、輸出軸線(20)作陀螺偏擺運動，形成了陀擺式K-H-V行星機構(gòu)。改變控制環(huán)(52)的軸向距離可實現(xiàn)不同的傳動比，通過聯(lián)軸器上的傳扭裝置將轉(zhuǎn)距傳給輸出軸(18)。
2.根據(jù)權(quán)項1所述的變速傳動裝置，其特征在于聯(lián)軸器是同步萬向聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器的中心點0，既是變速傳動裝置兩軸線的匯交點、陀擺運動的中心點，又是該變速裝置的定心、承載、傳扭的中心點。
3.根據(jù)權(quán)項1和2所述的變速傳動裝置，其特征在于同步萬向聯(lián)軸器上的(58)是由壓入錐形體軸(54)一端的帶軸臺的球頭(58)或球和裝在輸出軸(18)內(nèi)孔中的動、靜壓各式的滑動軸承或由徑向推力軸承(70、72)、球面推力等滾動軸承(74)。傳扭裝置是由兩個傘齒輪(46、48)等構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)項3所述的兩個傳扭傘齒輪(46、48)，其特征在于嚙合時兩輪的節(jié)錐角是相切的，故選在180°-α°的角平分線上，才能保證錐形體軸(54)和輸出軸(18)在旋轉(zhuǎn)時的角速度相等。兩園錐面(62、64)是這二輪上節(jié)錐園長度上的一段相切的園錐面，它們相互之間作純滾動。
5.根據(jù)權(quán)項1所述的變速傳動裝置，其特征是把常規(guī)的K-H-V行星機構(gòu)中的主動軸線與偏心軸線由平行的，把它改變?yōu)橹鲃虞S線(20)與錐形體軸線(22)成α角的陀擺行星運動機構(gòu)，α角為陀擺角，形成了本發(fā)明的陀擺式K-H-V行星機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)項1、5所述的變速傳動裝置，其特征是陀擺式K-H-V行星機構(gòu)超出了少齒差、擺線針輪、諧波傳動常規(guī)的K-H-V行星機構(gòu)的應用范圍。
7.根據(jù)權(quán)項1、5所述的變速傳動裝置，其特征在于α角度選為7°至20°為宜。
8.根據(jù)權(quán)項1、5所述的變速傳動裝置，其特征在于具有自動加壓機構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)項1、7所述的變速傳動裝置，其特征在于傳動比i＝1- (D)/(d) ，但實際應用傳動比i＝-0.02至-3.5左右。
10.根據(jù)權(quán)項1、9所述的變速傳動裝置，其特征在于可以是減速傳動(圖3中i＝0至-1);也可以是升速傳動(圖3中的i＝-1至-∞。
11.根據(jù)權(quán)項1、5所述的變速傳動裝置，其特征在于α角決定臨界點P點的位置，P點決定r，r決定最低輸出的傳動比，陀擺式K-H-V行星機構(gòu)中的錐形體(50)大端半徑r與控制環(huán)(52)半徑R的關(guān)系為r＝R·Cosα，或稍偏大些，但以不產(chǎn)生干涉為宜。
12.根據(jù)權(quán)項1所述的變速傳動裝置，其特征在于陀擺式K-H-V行星機構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)的錐形體(50)與控制環(huán)(52)的接觸線(51)上的任意一點到軸線(20)的距離始終等于控制環(huán)(52)的半徑。那么公轉(zhuǎn)運動就不存在速度差。
13.根據(jù)權(quán)項1所述的摩擦無級變速傳動裝置，其特征是可以用兩個以上的單體(10)的摩擦無級變速傳動裝置串聯(lián)起來使用，相鄰兩個錐形體(50、50′)與控制環(huán)(52、52′)的接觸線(51)相錯180°對稱布置(圖4)。
14.根據(jù)權(quán)項13所述的變速傳動裝置，其特征在于串聯(lián)的每一級單體的α角度必須相等。
15.根據(jù)權(quán)項1所述的變速傳動裝置，其特征在于可以由兩個以上完相同的單體(10)的摩擦無級變速傳動裝置并聯(lián)起來使用，實現(xiàn)并聯(lián)分流的摩擦無級變速以增大傳遞功率(圖5、圖6)。
16.根據(jù)權(quán)項15所述的變速傳動裝置，其特征在于多個單體摩擦變速傳動裝置的錐形體(50、50′、50″)與控制環(huán)(52、52′、52″)的接觸線(51)必須按單體的多少對稱分布。
17.根據(jù)權(quán)限3所述的變速傳動裝置，其特征在錐形體軸(54)和輸出軸(18)相對的端面上各制有內(nèi)球面(84)，將帶有保持架的由若干小鋼珠(69)置滿于兩內(nèi)球面與同步萬向聯(lián)軸器上的大鋼球(58)之間，并分別用外擋圈(71)和內(nèi)擋圈(77)約束在內(nèi)球面的區(qū)域內(nèi)(圖8)。
18.一種陀擺式K-H-V有級行星變速裝置(圖7)，它由靜止殼體(20)，按大小排列的錐形體齒輪組(1、2、3、4、5 6)，內(nèi)齒圈(1′、2′、3′、4′、5′、6′)，隔離圈(1′″、2′″、3′″、4′″、5′″、6′″、7′″)，制動裝置或超越合器(1″、2″、3″、4″、5″、6″)等構(gòu)成，其特征是用陀擺式的錐形體齒輪組和對應的內(nèi)齒圈取代了陀擺式K-H-V行星無級摩擦變速傳動裝置中的錐形體(50)，控制環(huán)(52)，并取銷了自動加壓裝置。
19.根據(jù)權(quán)項18所述的有級變速傳動裝置，其特征在于可以以單體的形式使用(圖7)，也可以多體串聯(lián)使用(圖9、圖5)。
20.根據(jù)權(quán)項18、19所述的有級變速傳動裝置，其特征在于多個單體串聯(lián)時，各單位的α角必須相等，相鄰單體的嚙合線必須相差180°，對稱平衡布置。
21.根據(jù)權(quán)項20所述的有級變速傳動裝置，其特征在于所需要的擋數(shù)與串聯(lián)的各單體內(nèi)錐形體齒輪組齒輪的數(shù)量是乘積關(guān)系。
22.根據(jù)權(quán)項18所述的有級變速傳動裝置，其特征在于一個單體內(nèi)的錐形體齒輪組上只用一個齒輪取代，與一個內(nèi)齒圈相嚙合(不要超越離合器)，按少齒差、擺線針輪的方法，把作陀擺行星運動的齒輪的齒數(shù)比作中心輪的內(nèi)齒輪齒數(shù)少1至4齒不等，這就實現(xiàn)了定傳動比的陀擺式K-H-V行星減速器的傳動裝置。
23.根據(jù)權(quán)項18所述的變速傳動裝置，其特征在錐形體軸(54)和輸出軸(18)相對的端面上各制有內(nèi)球面(84)，將帶有保持架的若干小鋼球(69)置滿于兩內(nèi)球面與同步萬向聯(lián)軸器上的大鋼球(58)之間，并分別用外檔圈(71)和內(nèi)擋圈(77)約束在內(nèi)球面的區(qū)域內(nèi)(圖8)。
專利摘要
一種陀擺式無級、有級行星變速傳動裝置，可廣泛應用于各種車輛、機床、機器設備等領(lǐng)域。它具有傳動比大、變速范圍寬、結(jié)構(gòu)緊湊、原理科學；可作無級、有級傳動，可升、降速使用，輸入、輸出同軸線，單體傳動比可在-0.02至-3.5左右，變速范圍可達150左右。能實現(xiàn)定傳動比的減速傳動；能作到從幾檔至上千檔不同檔數(shù)的自動行星傳動，且變速不停車，轉(zhuǎn)差小，加速性能好，無沖擊；變速范圍在1轉(zhuǎn)/分以下至10000轉(zhuǎn)/分以上連續(xù)改變速度的摩擦無級變速傳動等傳動方式，可形成系列傳動裝置新產(chǎn)品。
文檔編號F16H37/00GK85106904SQ85106904
公開日1986年7月2日 申請日期1985年9月8日
發(fā)明者熊介良 申請人:熊介良導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan