传动比从无限大无级变速至小于1/1比值的自动机械传动设备

摘要

本发明涉及一传动比可从无限大无级变速至小于1/1比值的，利用离心力的自动的机械式传动设备，它包括至少一块支承着至少一条连续圆形轨道的从动盘，此轨道相对于主动与从动轴之公共轴线偏心；在此轨道内滚动的滚柱，此种滚柱可绕其自身纵轴转动，每个滚柱为一连至传动轴套主枢销上的杆支承，特征在于支承滚柱的各杆铰接到一锤之外部，此锤本身又铰接到与传动轴紧固连接的轴套上。

说明书

本发明涉及一种利用离心力的自动机械式传动设备，它的传动比可从无限大无级变速至小于1/1的比值。

正如欧州专利A0172557号所描述的，这样一种周知的设备包括有共轴的主动轴与从动轴，由主动轴驱动的传动盘，由从动轴固定的从动盘，此从动盘还支承一相对于该主动轴与从动轴的公共轴偏心的连续式圆形轨道，在此圆形轨道内滚动的滚柱，每个滚柱则经一根绕旋转轴铰接的杆支承于该传动盘上，而所有这些杆的铰接头则均匀分布到一圆上，此圆的中心则处于上述两根轴的公共轴上。另一个周知的这种类型的设备包括有由滚柱、轨道、杆、铰接头与传动盘构成的两个独立组件，此两个组件具有相对于传动轴与从动轴二者之公共轴沿径向对峙的偏心轴。

在上述这两个已知的设备中，直径AA′（图1）通过主动轴与从动轴二者的公共轴线O，同时通过偏心的圆形轨道的轴线O′，而在该轨道上界定出两个半圆。在一个半圆AA′上，各个滚柱的轴线移向主动轴和从动轴的轴线O，而在另半个圆A′A上，各滚柱轴线是从上述轴线O离开的。滚柱在点A′与A之间移动时受到加速而增加其功能。这一加速是通过上述杆在主动轴下的驱动力而获得的，还增大了该杆相对于由此轨道确定路经的切线之倾斜位置，此驱动力有效地减小了该滚柱在半圆A′A上滚动的离心力。与此相反，在从点A位移至点A′之际，沿着同前述相反的半圆，滚柱处于一减速过程而减少其功能，并同样增大了此杆的倾斜位置，此种减速给杆以推力，并在滚柱于半圆AA′上滚动时，增强了滚柱在轨道上的离心力。这种在路径A′A上减少离心力而在路径AA′增大离心力的结果，给予上述轨道的轴线O′一个转矩，而此转矩被传送给轴线O的从动轴。当此转轴的接受体开始转动然后加速时，此种被传递的转矩使作为主动轴与该接受体之间的速度差之函数而减小。这一效应由于前述之加速与减速的频率减少而变换，当上述两速度相等时，这些转矩即趋近于零;而当传动比接近1/1时，这些转矩成为负值，并在传动比小于1/1时增加。

除此，当马达转动时，滚柱即受到环绕共公轴线O所有方向上作用的连续的离心力的影响。这些离心力在A到A′的路径上产生正的转矩，而在A′至A的路径上产生负的转矩。可以观察到，随着前述杆相对于轨道的倾斜位置加大，滚柱数量的分布因而是有效质量，在两个半圆AA′与A′A间的分布是不相等的，而这些有效质量更多地集中于A至A′的路径上。在AA′部分上传送的正转矩常常大于A′A部分上传送的负转矩。结果使得，即使当前述之速度比为1/1而且因此种加速与减速而引起的转矩不再存在时，这些仅仅由于离心力与滚柱分布不均所引起的转矩便常常被传送。而这些个转矩的重要性即在于它们乃是马达/接受体组合件之速度的函数。

为此种设备所传送的转矩首先是作为动能之增加与减少的函数而产生的转矩，而这种动能则是如前面所说明的起因于滚柱的加速与减速。这些在起动时至关重要的转矩随传动比的减小而减少，并在传动比接近1/1时趋于零值。此外，在传动比为1/1时，这些转矩被传送，而加大了滚柱的数目与离心力在半圆AA′与A′A之间的分布不均。

之所以如此，是因为上述速度与驱动转矩的任何变化，都会立即对传动比和对接受转矩起作用，这样便能自动地使这些不同的参数适合于此设备的不同操作条件。

但是，迄今所知的这类设备有着许多缺点。事实上，由于滚柱在绝大多数情况下是作为所形成之离心力的函数而在轨道上滚动的，这些滚柱会离开轨道而落到主动轴上，而当离心力有时突然加大，这些滚柱便会排斥出轨道。结果将形成会损伤到设备有关部件的重复性碰撞。这些滚柱的重量不足以提供充分大的离心力，因而轨道之轴线O′与中心轴线O之间的偏心率将大大减小，不能使设备具有很高的效率。这种设备会占据很大的体积，特别是当其为保持平衡而包括了至少两组滚柱，轨道与传动盘时。

仔细观察图1即可发现，滚柱在半圆A′A中的加速只有在到达位置A前的位置A″时才会发生，而滚柱的减速则有效地开始于位置A″，并继续发生于通过A直达位置A′过程中。但在A″与A之间的减速区不幸地在轨道的轴线O′上产生了负的转矩，而这将部分地影响到在从A′至A″加速路径中所产生的正转矩蒙受损失。

本发明的目的之一，即在于通过生产出一种体积减小而具有最大效率的设备来克服上述缺点。

根据本发明，上述目的之所以能达到，在于此种设备于从动盘上包括有一第二圆形轨道，后者是在第一轨道内并与之共轴，各个滚柱可于此第二轨道之外滚动，这两个共轴的轨道使得滚柱在其间只有很小的间隙。

依据本发明的一辅助性特点，各个杆并非直接地铰接到传动盘上，而是铰接到一个本身铰连在传动盘的重锤上，杆与锤之间设有弹簧，允许锤/杆/滚柱这一组件能通过区域A″A而不会有显著的减速，并能将减速度与相应的转矩传送给正转矩区AA′。

根据本发明的另一辅助性特点，各锤从其在传动盘铰接处向外的最外部分上要较重的一些，而此锤的这一重的外部则偏离于滚柱中心与传动盘上绞接头中的连线，而且是在滚柱转动时偏向移动方向的前方，目的在于增大杆上的牵引力，以便减小半圆A′A上的离心力。

依据本发明的又一辅助性特点，为了使杆与锤之间由于采用了较大偏心率而有大的角度间隙，是将各个杆/锤组件相对于滚柱侧向设备，并相对于此滚柱装放于传动盘的边上。

本发明的这种设备具有许多优点。首先，它能获得大范围的自动而连续变化的传动比，从零输出速度直至超过1/1的比值，这样就不必在传动轴与变速传动装置之间设置离合器与联结装置。此外，起动时的输出转矩可以远大于名义的驱动转矩。它还可使速度比与转矩自动地适合最佳操作条件。它的结构极其简单，它大大方便了制造与装配，它的造价低廉，它给出了理想的动态平衡，它有很好的机械屈服性，它只需很小的空间，它结实而可靠，能使接受体为马达所保持。它还能将速度比的变化范围限制到1/1的值或一预先指示的值。本发明的设置可以用于多种多样的动力传输系统。

参看附图阅读下述解释，将更易理解本发明，在附图中：

图1为阐述本发明的设备的基本特征之示意图;

图2为沿示明本发明之设备一实施例的图3中Ⅱ-Ⅱ线的横剖面图;

图3为沿图2中之Ⅲ-Ⅲ线截取的轴向剖面图;

图4为本发明之设备的另一实施例的轴向剖面图;

图5为本发明之设备的又一实施例的轴向剖面图;

图6为锤/杆/滚筒/弹簧组件之一种不同实施例的前视图。

下面参看附图，首先注意图1与3，本发明的设备包括一横向主动轴套1，与一绕中心纵轴线O作转动的主动轴2紧固接合。此主动轴套1呈圆形，驱动轴线O上的一圆形从动盘3转动，并紧固地连接一环绕主动轴2的共轴的管状从动轴10。此主动轴套1驱动一批滚筒4，后者的纵轴B与轴线O平行，且各安装成能绕轴B自由地转动。各滚柱4装配成能在杆5上转动，而此杆5通过一纵向枢轴7，绕一纵轴铰接到锤6的外部上，而各个锤6本身则经由一枢轴8绕一纵轴线C而铰接到传动轴套1之上。

各杆之枢销由锤6支承在其与支承枢轴8时离端部相对的一端，而杆5的轴线则处在相对于枢轴8之轴线C的后面，这是就主动轴套1的转动方向而言，此主动轴套1在图1与2中依顺时针走向转动。在各个杆5与支承此杆的锤6之间设有一推力弹簧9，它总是使杆与锤两者相互离开，而杆5的角张开度则由一装设在锤6上的限位器11限制。

本发明的设备包括一批组件，各个组件由一枢轴8、锤6、杆5、弹簧9与滚柱4构成，枢轴8的轴C均匀分布于一内圆D之上，此圆D的中心在轴线O之上，其半径小于滚柱4之轴B与公共轴线O之间的最大距离。

滚柱4在构成一圆形轨道13的柱状衬套12之内表面上滚动。此柱状衬套12通过一滚子轴承（或轴承）15，由轴线O′的偏心轴颈14支承着它的中央部分。这一偏心轴颈14与主动轴2共轴之轴线O的从动盘3紧固连接，并通过一滚子轴承16定心于其上。

当滚柱4于轨道13上滚动时，例如在起动或在低速转动时，有可能减少滚柱4与轨道13的接触。为使滚柱4的轴B避免过多的横向位移，此设备在柱状衬套12包括一与第一轨道13共轴且在后者之内的第二圆形轨道17，在此轨道之上，各滚柱4可在外部滚动，在两条共轴的轨道13与17可使滚柱在其间只有很小的间隙。

为了能在加速、减速与离心力的作用下，获得形成转矩所必须的充分大的有效质量的组件，根据本发明，还提出了使锤6变得较重些的设计，使每个锤6在远离其在主动轴套1上之铰接头的最外部6a较重。这一外部6a如在图2中可以直接看清的，与最邻近轴线C的内部6b相比，具有较大的宽度成周向尺寸。锤6/杆5/滚柱4这一组件的重心G因而便偏移开直线BC，而沿滚柱4绕轴转动的方向朝前。

为使此设备获得理想的动态平衡并进一步加大其可传送的转矩，依据本发明的另一实施例，此设备可包括一由锤6′杆5′与滚柱4′构成的第二组件，在滚柱4′在形成第二柱状衬套12′之一部分的第三轨道13′上滚动，而此衬套12则通过一滚子轴承（或轴承）15′安装在一偏心轴颈14′上，后者与一第二从动盘3′紧固连接，而它的相对于纵轴线O偏心的轴线O″则沿径向与支承第一柱状衬套12和第一轨道13的第一从动盘3的轴线O′相对峙。这一沿径向与第一组件相对且按横向偏移一距离O′O″设置的第二组件，包括有经枢轴8′铰接到与主动轴2紧固连接的主动轴套1。这两套锤6、6′/杆5，5′/滚柱4、4′组件背对背地设在两块从动盘3与3′之间。此两块横向的从动盘3与3′进一步由一柱状体互连，以便构成一个将此设备所有可动部件包装在内的筒形机壳。

在本发明之设备的设计中，使得连接滚柱4之转动轴B与主动轴套1之锤6的枢轴8的轴线C之直线BC（图2），同滚柱4之转动轴B的圆形路径之切线形成一角度a，此角度在其最大值时有着很大的张开度，而且在一周转动中例如可从0°变化至75°，这样就能采用一可观的偏心度OO′而得以达到BC长度的6/10。

为了不必采用以高的转速在轨道13或14′内滚动的大直径滚柱4，按照本发明，在此种圆形轨道与它的轴线O或O′之间设置了滚子轴承或轴承15或15′。设置这样的滚子轴承不会改变上述结果，但是，由于可使轨道或两条轨道13，13′同时随着滚柱4，4′/杆5，5′/锤6，6′的组件转动，滚柱4，4′则不再必须在轨道13，13′之内从事连续而快速的转动，只是仅仅有小幅度的相对间隙。这种装置方式得以减小滚柱4，4′的直径和设备的外径。

图4示明了本发明的另一实施例。它在保持了与前述相同的一般特征的同时，与图3中实施例不同之处在于：由从动轴10支承的滚子轴承15，15′的及轨道13，13′占据着一中央位置，而传动部件：锤6，6′、杆5，5′与滚柱4，4′则为传动盘2a、2b支承，后者为一机壳2C所连接，此机壳占有外部位置并包含着所有部件。

图5示明了另一实施例，它与以前所述的那些实施例不同之处在于，主动轴套1安装成可经由一环状件或滚子轴承18向绕中央从动轴10转动，同时主动轴套1则为一中介盘19带动旋转，此中介盘设在两个锤6与6′之组件中间，它的外边沿则与传动盘20紧固连接。柱状衬套12，12′安装成能在两个与中心从动轴10紧固连接的偏心轴颈14，14′上转动。

图6是一锤/杆/滚柱/弹簧组件的前视图，其中的锤6与杆5则由绕在枢轴9上的扭转弹簧9的推力所分开。

对于某些采用了热机的工业应用来说，通过利用一种作用在此热机入口，因而对转速与转矩产生影响的调节装置，就能调整和稳定从动轴10的输出速度。在这种情形下，这种变化此时仅仅是由起动至预调节的输出速度自动控制。结果，这些输出速度的变化范围便因此受到了限制，并稳定到一预先指示的值。

必要时，本发明在所述传动部接与接受部件之间可设置一自由轮，以便限制到比值1/1的变化范围，同时确保马达保持在此同一比值上。