專利名稱：偏心式角變速無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械領(lǐng)域的一種變速機(jī)構(gòu)，它適用于腳踏車、機(jī)動車、船和機(jī)械設(shè)備。
本發(fā)明是在1993年發(fā)明專利“滑塊離合偏心式無極變速器”(專利申請?zhí)枮?2105836.5)的基礎(chǔ)上，又發(fā)明了一種新的結(jié)構(gòu)方式來實(shí)現(xiàn)無級變速?！盎瑝K離合偏心式無極變速器”的傳動部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動時摩擦阻力大，制造、安裝精度要求高，而且沒有很好的單向離合傳動功能。特別是它沒有利用腳踏車的腳蹬和機(jī)動車發(fā)動機(jī)曲軸周期性、間歇作功的特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種無級變速器，它結(jié)構(gòu)簡單緊湊，速比控制方便準(zhǔn)確，符合腳踏車腳蹬和發(fā)動機(jī)曲軸周期性、間歇作功的特點(diǎn)，而且，具有單向離合傳動功能。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的如

圖1和2所示，變速傳動裝置由外輪(1)和內(nèi)輪(35)組成，通過連桿(36)或棘爪(12)來傳遞轉(zhuǎn)動，經(jīng)單向離合裝置將轉(zhuǎn)動輸出，并由控制裝置改變內(nèi)外輪中心距來控制內(nèi)外輪轉(zhuǎn)速比。其中，外輪(1)和內(nèi)輪(35)互為主動輪與從動輪關(guān)系。變速傳動裝置的工作原理是當(dāng)外輪(1)和內(nèi)輪(35)同心轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)速比為1，即沒有變速；當(dāng)外輪(1)和內(nèi)輪(35)的中心距加大后，主動輪在轉(zhuǎn)動過程中，從動輪作周期性地角變速轉(zhuǎn)動，且中心距越大，其最大轉(zhuǎn)速比越大。而腳踏車腳蹬和機(jī)動車發(fā)動機(jī)曲軸的作功過程也是呈周期性地在一定角度內(nèi)進(jìn)行，且作功功率隨角度變化而變化。因此，只要把變速傳動裝置的大轉(zhuǎn)速比傳動角度與腳蹬或曲軸作功角度相對應(yīng)，就實(shí)現(xiàn)了有效地加速傳動。由于變速傳動裝置的輸出軸轉(zhuǎn)動通過單向離合裝置輸出，所以在一個角變速轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的小轉(zhuǎn)速比角度(即非作功角度)內(nèi)，轉(zhuǎn)速較快的車輛被驅(qū)動部分(車輪等)可自行靠慣性滑行，而不會影響轉(zhuǎn)速較慢的車輛驅(qū)動部分(腳蹬或發(fā)動機(jī)曲軸等)的自行慣性滑行，這樣，變速傳動部分就實(shí)現(xiàn)了周期性的間歇加速。外輪(1)和內(nèi)輪(35)的轉(zhuǎn)動可以采用連桿(36)來傳遞，需經(jīng)單向離合裝置將轉(zhuǎn)動輸出；外輪(1)或內(nèi)輪(35)也可以采用棘輪(2)形式，并通過棘爪(12)進(jìn)行傳動，此變速傳動裝置本身也是一種單向離合裝置，故輸出軸的轉(zhuǎn)動可直接輸出。一對內(nèi)外輪傳動構(gòu)成一級變速傳動；多對內(nèi)外輪傳動組合可構(gòu)成多級變速傳動，這不僅可增加轉(zhuǎn)速比，還可獲得較好的加速狀態(tài)?？刂撇糠值墓ぷ髟硎菂⒁妶D3，槽板(3)的轉(zhuǎn)動，可通過它上面的槽推動圓柱螺釘(6)和外輪(1)中心一起沿固定的滑軌(4)作定向滑移，從而改變內(nèi)外輪中心距。當(dāng)然，控制部分也可以采用鋼絲彈簧、蝸輪蝸桿、連桿、齒輪或凸輪來改變內(nèi)外輪中心距。
由于采用了上述方案，不僅結(jié)構(gòu)簡單，無級變速控制方便，傳動摩擦阻力小，而且它具有角變速的特點(diǎn)，并與腳蹬或曲軸作功角度相對應(yīng)，符合其作功功率變化特性，因而可使腳踏車高速、省力，機(jī)動車發(fā)動機(jī)運(yùn)行更為有效、輕便。特別是如果變速傳動部分采用棘輪、棘爪傳動形式，變速部分本身也是一種單向離合裝置。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明圖1是由連桿聯(lián)接傳動的變速傳動裝置原理2是由棘爪聯(lián)接傳動的變速傳動裝置原理3是本發(fā)明的第一個實(shí)施例軸向視4是本發(fā)明的第一個實(shí)施例主視5是本發(fā)明的第一個實(shí)施例軸向剖視6是本發(fā)明的第二個實(shí)施例軸向剖視7是本發(fā)明的第三個實(shí)施例軸向視8是本發(fā)明的第三個實(shí)施例主視9是本發(fā)明的第四個實(shí)施例主視中，1外輪 2棘輪 3槽板 4滑軌5軸承外圈 6圓柱螺釘 7固定卡 8固定卡 9固定架10導(dǎo)向輪 11壓簧 12棘爪13導(dǎo)向輪14鋼絲繩15彈簧 16鋼絲繩 17導(dǎo)向輪 18車軸 19定位螺母20滾珠 21滾珠 22墊圈23螺釘 24螺釘25壓簧 26 棘爪27壓簧28棘爪 29壓簧30短棘爪 31壓簧 32短棘爪 33壓簧 34短棘爪35內(nèi)輪 36連桿 37滑塊38螺釘 39螺釘40外罩 41固定板 42螺釘43滾珠 44滾珠45軸承 46軸承 47軸承48二級內(nèi)輪 49擋圈50螺母 51二級連桿 52套筒53鍵54爪輪55螺母 56擋圈 57滾柱58輸出輪59軸承60彈簧在圖3和圖4所示的第一個實(shí)施例中，總體結(jié)構(gòu)為棘輪(2)由螺紋固聯(lián)在車軸(18)上，在棘輪(2)兩端的定位螺母(19)通過滾珠(20)、槽板(3)及其螺釘(24)、滑軌(4)及其螺釘(23)、軸承外圈(5)、滾珠(21)和墊圈(22)，將外輪(1)和全部零部件軸向定位?？刂撇糠纸Y(jié)構(gòu)及其工作過程為滑軌(4)套裝在槽板(3)的內(nèi)圓臺肩上，并由固定架(9)，固定于車架上，靜止不動。外輪(1)的軸承外圈(5)被二個固定卡(7)和(8)聯(lián)為一體。軸承外圈(5)內(nèi)槽嵌有滑軌(4)，因而只能上下直線滑動；其一端的圓柱螺釘(6)(或滑塊)嵌在槽板(3)的槽內(nèi)。當(dāng)拉動鋼絲繩(14)，帶動槽板(3)轉(zhuǎn)動，可推動軸承外圈(5)和外輪(1)一起向上滑移，即增大棘輪(2)和外輪(1)的中心距以加大轉(zhuǎn)速比；當(dāng)松開鋼絲繩(14)時，彈簧(15)通過鋼絲繩(16)拉動槽板(3)反轉(zhuǎn)，可推動外輪(1)向下滑移，即減小中心距以減小轉(zhuǎn)速比。當(dāng)然，還可以采用鋼絲彈簧、齒輪、蝸輪蝸桿、連桿或凸輪來控制內(nèi)外輪中心距。變速傳動裝置結(jié)構(gòu)及其工作過程為外輪(1)內(nèi)部通過鉸鏈或軸承聯(lián)接棘爪(12)，棘爪(12)在壓簧(11)作用下壓在棘輪(2)上，形成了棘輪棘爪的單向傳動，當(dāng)外輪(1)順時針轉(zhuǎn)動時，通過棘爪(12)推動棘輪(2)和車軸(18)一起作角變速轉(zhuǎn)動。由于棘爪(12)與棘輪(2)在傳動過程中有相對轉(zhuǎn)動，因此，棘輪(2)的棘齒根部和棘爪(12)的頭部均為圓角。還可以如圖5所示，在外輪(1)內(nèi)裝有三個棘爪(12)、(26)和(28)及其壓簧(11)、(25)、(27)，也可采用若干個棘爪。由于棘輪傳動的“超越特性”和偏心輪周期性角變速傳動特點(diǎn)，只有轉(zhuǎn)速比最大的棘爪才能傳遞運(yùn)動，因此，這些棘爪交替以大轉(zhuǎn)速比推動棘輪(2)，即增加了外輪(1)的大轉(zhuǎn)速比傳動角。但在兩棘爪交替時，轉(zhuǎn)速比有變化，因此還可以在每個棘爪邊分別并列裝一個短棘爪(30)、(32)、(34)及其壓簧(29)、(31)、(33)，可獲得較穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速比。此變速傳動裝置采用了棘輪棘爪傳動方式，故它本身也是一種單向離合裝置。
在圖6所示的第二個實(shí)施例中，總體結(jié)構(gòu)和控制裝置與第一個實(shí)施例一樣，不再說明。而變速傳動裝置的不同之處在于內(nèi)輪(35)作為主動輪，其上通過鉸鏈或軸承聯(lián)接裝有二個棘爪(12)、(26)及其壓簧(11)、(25)，也可以采用若干個棘爪；外輪(1)為從動輪，采用棘輪形式，并輸出轉(zhuǎn)動。這樣，二個棘爪(12)、(26)可以交替加速外輪(1)。此變速傳動裝置本身也是一種單向離合裝置。
在圖7和圖8所示的第三個實(shí)施例中，是將一組外輪(1)和棘輪(2)的傳動和一組內(nèi)輪(35)和外輪(1)的傳動進(jìn)行組合，以獲得較大轉(zhuǎn)速比和較好加速狀態(tài)。其總體結(jié)構(gòu)為棘輪(2)由螺紋固聯(lián)在車軸(18)上，棘輪(2)兩端的定位螺母(19)通過滾珠(44)、內(nèi)輪(35)、滾珠(43)、(20)、固定板(41)、外罩(40)及其螺釘(24)、槽板(3)及其螺釘(23)、軸承外圈(5)、滾珠(21)，將外輪(1)和全部零部件軸向定位?？刂蒲b置結(jié)構(gòu)及其工作過程為固定板(4)與車架固聯(lián)，靜止不動。扇形槽板(3)套裝在固定板(41)的內(nèi)圓臺肩上，其扇形端由螺釘(23)相聯(lián)，另一端被滑軌(4)軸向定位，固定板(41)內(nèi)側(cè)一端由螺釘(42)固定裝有滑軌(4)，另一端裝有導(dǎo)向輪(13)、彈簧(15)和鋼絲繩(14)、(16)。二個軸承外圈(5)由螺釘(39)相聯(lián)，其一端由螺釘(38)裝有滑塊(37)，它們可在滑軌(4)間直線滑動；其另一端有二個圓柱螺釘(6)，也可以用滑塊，在扇形槽板(3)的槽內(nèi)滑動。當(dāng)拉緊鋼絲繩(14)時，帶動槽板(3)轉(zhuǎn)動，而槽板(3)的槽推動軸承外圈(5)和外輪(1)向右移動，從而加大中心距來增加轉(zhuǎn)速比；當(dāng)松開鋼絲(14)時，彈簧(15)通過鋼絲繩(16)轉(zhuǎn)動槽板(3)，使軸承外圈(5)和外輪(1)向左移動，從而減少中心距以降低轉(zhuǎn)速比。變速傳動裝置結(jié)構(gòu)及其工作過程是內(nèi)輪(35)為主動輪，它通過鉸鏈或軸承聯(lián)接的連桿(36)把轉(zhuǎn)動傳給外輪(1)，而外輪(1)又通過棘爪(12)或若干個棘爪把轉(zhuǎn)動傳給棘輪(2)，這樣就形成了二級變速傳動。還可以把內(nèi)輪(35)和外輪(1)通過棘爪傳動，這樣就構(gòu)成了二級棘輪棘爪變速傳動，此變速裝置本身也是一種單向離合裝置。
在圖9所示的第四個實(shí)施例中，由變速傳動裝置、控制裝置和單向離合裝置三部分組成。其控制裝置的結(jié)構(gòu)和工作過程與第三個實(shí)施例一樣，不再說明。變速傳動裝置的結(jié)構(gòu)和工作過程是定位螺母(50)通過擋圈(49)、軸承(47)將二級內(nèi)輪(48)和內(nèi)輪(35)軸向定位。固定板(41)通過外罩(40)及其螺釘(24)、軸承(46)、扇形槽板(3)、軸承外圈(5)和軸承(45)，將外輪(1)和上述零部件全部軸向定位。內(nèi)輪(35)為主動輪，它通過連桿(36)將轉(zhuǎn)動傳給外輪(1)，外輪(1)又通過二級連桿(51)把轉(zhuǎn)動傳給二級內(nèi)輪(48)，這樣構(gòu)成了二級變速傳動。單向離合裝置的結(jié)構(gòu)和工作過程是定位螺母(35)通過擋圈(56)、軸承(59)、滾柱(57)、爪輪(54)，套筒(52)將此機(jī)構(gòu)軸向定位。二級內(nèi)輪(48)通過鍵(53)、爪輪(54)、滾柱(57)將轉(zhuǎn)動傳給輸出輪(58)。當(dāng)輸出輪(58)的轉(zhuǎn)速超過二級內(nèi)輪(48)轉(zhuǎn)速時，可作“超越”運(yùn)動。還可以在單向離合裝置前后采用常分離狀態(tài)的齒輪、棘輪、摩擦輪等形式，使之嚙合，則可使車輛驅(qū)動部分與被驅(qū)動部分同步轉(zhuǎn)動。也可以把二級內(nèi)輪(48)作為輸入軸，內(nèi)輪(35)為輸出軸，此時單向離合裝置要裝在輸出軸[內(nèi)輪(35)]上；或?qū)蜗螂x合裝置與輸出軸分開安裝，并通過齒輪、鏈輪、皮帶輪、連桿或摩擦輪聯(lián)接傳動。
權(quán)利要求
1.一種偏心式角變速無級變速器，它由外輪(1)、內(nèi)輪(35)、連桿(36)或棘爪(12)、單向離合裝置和控制裝置等組成，其特征是a.內(nèi)輪(35)設(shè)置在外輪(1)的圓周內(nèi)，通過連桿(36)或棘爪(12)傳遞轉(zhuǎn)動，構(gòu)成變速傳動裝置；b.變速傳動裝置的輸出軸通過單向離合裝置將轉(zhuǎn)動輸出；c.由控制裝置控制內(nèi)外輪的中心距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述偏心式角變速無級變速器，其特征是a.外輪(1)與內(nèi)輪(35)互為主動輪與從動輪關(guān)系，一對內(nèi)外輪傳動構(gòu)成一級變速傳動，多對內(nèi)外輪傳動組合構(gòu)成多級變速傳動；b.單向離合裝置采用棘輪棘爪形式或滾柱摩擦形式，可裝在變速傳動裝置上，也可以與變速傳動裝置分開安裝；c.控制裝置可以采用槽板(3)、滑軌(4)等來控制內(nèi)外輪中心距，或采用鋼絲彈簧、蝸輪蝸桿、連桿、凸輪、齒輪等方式來控制內(nèi)外輪中心距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述偏心式角變速無級變速器，其特征是內(nèi)輪(35)和外輪(1)通過鉸鏈或軸承相聯(lián)的連桿(36)進(jìn)行傳動，變速傳動裝置輸出的轉(zhuǎn)動要經(jīng)單向離合裝置輸出；內(nèi)輪或外輪也可以采用圓角齒根的棘輪(2)形式，并通過圓頭棘爪(12)或若干個圓頭棘爪進(jìn)行傳動，它本身也構(gòu)成一種單向離合裝置，故變速傳動裝置的輸出軸轉(zhuǎn)動可直接輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述偏心式角變速無級變速器，其特征是轉(zhuǎn)動槽板(13)，可帶動外輪(1)中心沿滑軌(4)作定向滑移，從而改變內(nèi)外輪中心距。
全文摘要
偏心式角變速無級變速器屬于機(jī)械領(lǐng)域的一種變速機(jī)構(gòu)，可用于腳踏車、機(jī)動車和機(jī)械設(shè)備。它由槽板、滑軌等組成的控制機(jī)構(gòu)來控制傳動機(jī)構(gòu)中外輪和內(nèi)輪的中心距，達(dá)到控制速比之目的。而外輪和內(nèi)輪通過連桿或棘爪來傳動，它輸出的周期性角變速轉(zhuǎn)動與腳踏車腳蹬或發(fā)動機(jī)曲軸周期性間歇作功過程相對應(yīng)，并通過單向離合裝置將大轉(zhuǎn)速輸出。因此它不僅具有無級變速和單向離合二種功能，而且提高了腳蹬或發(fā)動機(jī)曲軸的工作效率。
文檔編號F16H37/00GK1124829SQ9511159
公開日1996年6月19日 申請日期1995年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月9日
發(fā)明者李衛(wèi)東 申請人:李衛(wèi)東