一种新型脉动无级变速器

摘要

本发明涉及一种新型脉动无级变速器,其包括箱体、主动部分、输出部分和速比调节部分。主动部分包括输入轴、销轴、螺钉、矩形轴、圆形凸轮、推力轴承，输出部分包括销轴R、滚子、摆杆、小轴、超越离合器、小圆柱齿轮、大齿轮轴，速度调节部分包括调速手柄、套筒、滚动轴承、紧锁螺母、箱体的左端壳。输入轴一端连接横截面为矩形的矩形轴，矩形轴分为A段和B段，A段的中心线与输入轴的轴线重合，B段的中心线与A段的中心线呈一定夹角，B段插入圆形凸轮中心位置开有中心线为倾斜的矩形孔中，圆形凸轮连接摆杆，摆杆另一端可沿小轴的轴线摆动，小轴上有小圆柱形齿轮，小圆柱形齿轮与大齿轮轴齿合。

说明书

技术领域

本发明涉及变速器结构，尤其涉及一种新型脉动无级变速器。

背景技术

脉动无级变速器具有工作可靠、调速范围广、调速方式多、结构简单等优点，目前在纺织、化工、轻工、塑料、造纸、食品、制药等工业领域具有广泛应用。

申请号为200910210482.2的中国发明专利申请公开了一种斜盘导杆转动式无级变速器，该无级变速器由主动机构、输出机构、箱体组成，所述主动机构由倾斜度可调且可转动的斜盘和至少三个平行等角设置的导杆构成，该导杆一端带有可单向转动的斜齿轮，另一端顶在斜盘盘面上，并可在斜盘盘面滑动；所述输出机构由单向转动的输出轴和套固在输出轴上与主动机构中斜齿轮啮合的大斜齿轮构成。该无级变速器利用了柱塞泵柱塞原理，是一种无易损件的新型的无级变速器，提高了变速器的可靠性，降低了维护成本。然而，对于上述斜盘导杆转动式无级变速器的构造，调节套筒与斜盘都随着输入轴同速旋转。所以，若要对变速器的速比进行调节，只有在输入轴停止转动的时候才能够操控调节套筒；另外，调节套筒自转时产生的惯性力也会影响调节套筒的旋转位置，进而降低了变速器速比的调节精度。

申请号为89201734.1的中国发明专利申请公开了一种摆快式脉动机械无级变速器，其借助于偏心盘和超越离合器脉动式无级齿轮传动。这种变速器克服了主机机构的行程速比系数在调速中随机架或曲柄长度的改变而变化、输出轴转速的脉动曲线呈无规律变化、机械效率低等问题，具有变速时主机构相对关系不变，正反向均可工作输出，行程速比系数值不变，输出平稳等优点，但其结构复杂、庞大，制造成本高，维修困难，转速比调节也比较困难，尤其是不能提供非常低的转速比，例如零转速比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型脉动无级变速器，其结构简单紧凑，制造和维修都简单，成本低，采用手动调速手柄调节速比，可以动态调速，也可以静态调速，且最低转速比可以为零。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：本发明的新型脉动无级变速器包括箱体、主动部分、输出部分和速比调节部分。所述主动部分包括输入轴、销轴、螺钉、矩形轴、圆形凸轮、推力轴承，所述输出部分包括销轴R、滚子、摆杆、小轴、超越离合器、小圆柱齿轮、大齿轮轴，所述速度调节部分包括调速手柄、套筒、滚动轴承、紧锁螺母、箱体的左端壳。所述输入轴的一端连接所述矩形轴，所述矩形轴的另一端穿过所述圆形凸轮的中心部位，所述圆形凸轮的一端由所述推力轴承定位，所述圆形凸轮的另一端由所述销轴R定位，所述销轴R上安装有所述滚子，所述销轴R与所述滚子一起安装在所述凸轮一侧的回转形凹槽里，所述销轴R的另一端与摆杆一端连接,所述摆杆的另一端与所述小轴连接，所述小轴的两端安装在所述箱体上的支撑孔中，所述小轴上安装有小圆柱齿轮，所述小圆柱齿轮与大齿轮轴连接。所述调速手柄与所述套筒连接，所述套筒一端连接箱体的左端盖，一端连接所述输入轴。

优选的是，所述输入轴的一端为空心轴，空心部分的横截面是外壁为圆形，内壁为矩形，所述输入轴空心部分，外壁上至少有一个销轴孔和一个螺钉孔，所述销轴孔和所述螺钉孔沿所述输入轴的轴线方向排列成一排，且分别可以穿过所述销轴和所述螺钉。

优选的是，所述矩形轴的横截面为矩形，所述矩形轴的中心线由两段组成，

分别为A段和B段，所述A段与所述输入轴连接，所述B段与所述圆形凸轮连接。

优选的是，所述矩形轴的A段的中心线与所述输入轴的轴线重合，所述矩形轴的A段上至少有一个销轴孔和一个螺钉孔，且该销轴孔和螺钉孔沿矩形轴的A段的中心线方向排列成一排。

优选的是，所述矩形轴的A段的形状和基本尺寸与所述输入轴的空心的形状完全相同，所述矩形轴的A段安装在所述输入轴的空心里面，该输入轴的空心与所述矩形轴的A段有间隙配合关系。所述输入轴上的销轴孔与所述矩形轴的A段上的销轴孔重合，所述输入轴上的螺钉孔与所述矩形轴的A段上的螺钉孔重合。所述输入轴通过所述销轴和螺钉与所述矩形轴的A段固定连接。

优选的是，所述矩形轴的B段的中心线与A段的中心线呈一定的夹角。

优选的是，所述圆形凸轮的中央位置开有中心线为倾斜的矩形孔，此矩形孔形状和基本尺寸与矩形轴的B段的形状完全相同，孔的中心线与矩形轴的B段的中心线平行。

优选的是，所述矩形轴的B段安装在凸轮的矩形孔里面，该孔与所述矩形轴的B段有间隙配合关系。

优选的是，所述圆形凸轮靠近输入轴的一端由所述推力轴承定位，所述推力轴承的另一端焊接固定于所述箱体上。防止所述圆形凸轮在转动过程或非转动过程中向所述输入轴的方向移动。

优选的是，所述圆形凸轮远离输入轴的一端由所述销轴R定位，防止圆形凸轮在转动过程或非转动过程中向远离所述输入轴的方向移动，销轴R的一端安装有所述滚子，所述销轴R与所述滚子一起安装在所述圆形凸轮的回转形凹槽里。

优选的是，所述销轴R的另一端与所述摆杆活动连接，所述摆杆一端有一圆孔，所述销轴R安装在所述摆杆一端的圆孔中，且所述销轴R与所述摆杆彼此不会脱离。

优选的是，所述摆杆的另一端的圆孔通过键与所述超越离合器的外轭连接，所述超越离合器的星轮通过键与所述小轴连接，所述摆杆可以绕所述小轴的轴线摆动。

优选的是，所述小轴的两端安装在箱体上的支撑孔中，所述小轴可以相对于箱体转动。

优选的是，所述小轴上安装有所述小圆柱齿轮，所述小圆柱齿轮通过键与所述小轴连接。

优选的是，所述小圆柱齿轮与所述大齿轮轴啮合，所述大齿轮轴同时也是输出轴。

优选的是，所述销轴R、滚子、摆杆、小轴、超越离合器、小圆柱齿轮是一套部件，为使所述输出轴能够连续转动，在以所述输入轴的轴线为圆心的圆周上均匀分布有至少三套这些部件。

由于所述矩形轴的B段插入所述圆形凸轮的矩形孔中，且所述矩形轴的B端的中心线与A段的中心线呈一定的夹角，所以当所述矩形轴的A段最接近于所述圆形凸轮时，所述圆形凸轮的几何中心与所述矩形轴的A段的中心线重合，即所述圆形凸轮的几何中心与所述输入轴的轴线重合，此时所述输入轴转动时，带动所述圆形凸轮转动，所述圆形凸轮的几何中心与圆形凸轮的转动中心重合，故所述圆形凸轮不会径向跳动，圆形凸轮上的回转形凹槽也不会发生径向跳动，从而所述摆杆不会产生摆动，当所述输入轴向远离所述圆形凸轮方向移动时，所述圆形凸轮由于有所述推力轴承的定位而不能跟随输入轴移动，所以所述输入轴以及所述矩形轴将与所述圆形凸轮发生相对位移，由于所述矩形轴的B段的中心线与A段的中心线呈一定的夹角，导致圆形凸轮沿其直径方向移动，此时圆形凸轮的几何中心偏离圆形凸轮的转动中心，偏离的距离称为偏心距，所述偏心距的大小与所述输入轴的移动距离有关。当所述输入轴转动时，在偏心距的影响下，所述圆形凸轮及其上的回转形凹槽将产生径向跳动，从而使得所述摆杆通过销轴R和滚子作用开始绕所述小轴的轴线摆动。由于所述摆杆通过键与所述超越离合器的外轭连接，所述超越离合器的星轮通过键与所述小轴连接，所述摆杆在摆动的同时使所述小轴沿同一个方向转动，所述小圆柱齿轮跟随所述小轴转动，由于所述小圆柱齿轮与所述大齿轮轴啮合，所以小圆柱齿轮转动时致使所述大齿轮轴随其转动，所述大齿轮轴与所述输出轴为一个整体，所以输出轴也会转动。

在按照本发明的新型脉动无级变速器中，转速比与摆杆的摆角大小有关，摆角越大，速比越大，反之则速比越小。按照本发明的新型脉动无级变速器中的摆杆的摆角的大小与圆形凸轮的偏心距有关，而输入轴相对于圆形凸轮的位置决定着圆形凸轮的偏心距的大小，当输入轴相对于圆形凸轮距离越近，速比越小，当输入轴相对于圆形凸轮距离越远，速比越大。因此，按照本发明的新型脉动无级变速器的速比调节是通过调节输入轴相对于圆形凸轮位置实现的。

在本发明的一优选实施形式中，输入轴相对于圆形凸轮的位置的调节（即速比调节）是通过调节所述调速手柄实现的。

优选的是，所述调节手柄焊接固定于所述套筒的外壁上。

优选的是，所述套筒一端的内壁有螺纹。

优选的是，所述箱体的左端端盖的外壁有螺纹。

优选的是，所述套筒的内壁螺纹与箱体的左端端盖的外壁螺纹旋合。

优选的是，所述套筒的另一端安装有所述滚动轴承，所述滚动轴承又安装在所述输入轴上。所述套筒通过所述滚动轴承与所述输入轴活动连接，套筒的轴线与输入轴的轴线重合，输入轴相对于套筒可以沿其轴线转动，其它方向上输入轴与套筒不可发生相对运动。

优选的是，所述紧锁螺母的内壁有螺纹，紧锁螺母与箱体的左端盖的螺纹旋合。

转动所述调节手柄可以使所述套筒绕输入轴的轴线转动，套筒的内壁螺纹与箱体的左端盖的外壁螺纹旋合，因此套筒绕输入轴的轴线转动的同时，又沿着该轴线左右移动。套筒的一端与输入轴连接，因而，当套筒左右移动时，滚动轴承和输入轴同时随套筒左右移动，输入轴与圆形凸轮的相对位置发生变化，圆形凸轮的偏心距也随之发生变化。当套筒运动到某一位置（即速比调节到规定数值）后，转动所述锁紧螺母，使其沿轴向挤压套筒，从而将套筒锁紧在该位置上。

本发明的无级变速器速比调节机构是采用手动调速手柄调节圆形凸轮的偏心距实现的，可以动态调速，也可以静态调速，由于圆形凸轮的偏心距可以是零，所以最低转速比可以为零，此外本发明的无级变速器速比调节机构结构简单紧凑，制造和维修都简单，成本低。

附图说明

下面结合附图更详细地描述按照本发明的一种新型脉动无级变速器。

图1是按照本发明的新型脉动无级变速器的一优选实施例的结构图。

图2是图1所示的按照本发明的新型脉动无级变速器的优选实施例的局部结构侧视图。

图中标记为：输入轴1、矩形轴2、销轴3、螺钉4、圆形凸轮5、推力轴承6、销轴R7、滚子8、摆杆9、小轴10、超越离合器11、小圆柱齿轮12、大齿轮轴13、调速手柄14、套筒15、箱体的左端盖16、滚动轴承17、紧锁螺母18、输出轴19、箱体20、支撑孔21、回转形凹槽22。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的新型脉动无级变速器的一优选实施例进行详细描述，以下的描述仅是示范性和解释性的，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1和2所示的按照本发明的新型脉动无级变速器的实施例包括箱体、主动部分、输出部分和速比调节部分。所述主动部分包括输入轴1、矩形轴2、销轴3、螺钉4、圆形凸轮5、推力轴承6，所述输出部分包括销轴R7、滚子8、摆杆9、小轴10、超越离合器11、小圆柱齿轮12、大齿轮轴13，所述速度调节部分包括调速手柄14、套筒15、滚动轴承17、紧锁螺母18、箱体的左端壳16。

如图1所示，输入轴1的一端为空心轴，空心部分的横截面是外壁为圆形，内壁为矩形，输入轴1的空心部分的外壁上至少有一个销轴孔和一个螺钉孔，销轴孔和螺钉孔沿输入轴1的轴线方向排列成一排，且分别可以穿过销轴3和螺钉4。矩形轴2的横截面为矩形，矩形轴2的中心线由两段组成，分别为A段和B段，A段与输入轴1连接，B段与圆形凸轮5连接。矩形轴2的A段的中心线与输入轴1的轴线重合，矩形轴2的A段上至少有一个销轴孔和一个螺钉孔，且该销轴孔和螺钉孔沿矩形轴的A段的中心线方向排列成一排。矩形轴2的A段的形状和基本尺寸与输入轴1的空心的形状完全相同，矩形轴2的A段安装在输入轴1的空心里面，输入轴1的空心与矩形轴2的A段有间隙配合关系，输入轴1上的销轴孔与矩形轴2的A段上的销轴孔重合，输入轴1上的螺钉孔与矩形轴2的A段上的螺钉孔重合，输入轴1通过销轴3和螺钉4与矩形轴2的A段固定连接，矩形轴2的B段的中心线与A段的中心线呈一定的夹角。圆形凸轮5的中央位置开有中心线为倾斜的矩形孔，此矩形孔形状和基本尺寸与矩形轴2的B段的形状完全相同，矩形孔的中心线与矩形轴2的B段的中心线平行，矩形轴2的B段安装在凸轮的矩形孔里面，该孔与矩形轴2的B段有间隙配合关系。圆形凸轮5靠近输入轴1的一端由推力轴承6定位，推力轴承6的另一端焊接固定于箱体20上，防止圆形凸轮5在转动过程或非转动过程中向靠近输入轴1的方向移动。圆形凸轮5远离输入轴1的一端由销轴R7定位，防止圆形凸轮5在转动过程或非转动过程中向远离输入轴1的方向移动，销轴R7的一端安装有滚子8，销轴R7与滚子8一起安装在圆形凸轮5的回转形凹槽22里。销轴R7的另一端与摆杆9活动连接，摆杆9一端有一圆孔，销轴R7安装在摆杆9一端的圆孔中，且销轴R7与摆杆9彼此不会脱离，摆杆9的另一端的圆孔通过键与超越离合器11的外轭连接，超越离合器11的星轮通过键与小轴10连接，摆杆9可以绕小轴10的轴线摆动。小轴10的两端安装在箱体20上的支撑孔21中，小轴10可以相对于箱体20转动，小轴10上安装有小圆柱齿轮12，小圆柱齿轮12通过键与小轴10连接，小圆柱齿轮12与大齿轮轴13啮合，大齿轮轴13与输出轴19是同一个整体。调节手柄14焊接固定于套筒15的外壁，套筒15一端的内壁有螺纹，箱体的左端端盖16的外壁有螺纹，套筒15的内壁螺纹与箱体的左端16端盖的外壁螺纹旋合。套筒15的另一端安装有滚动轴承17，滚动轴承17又安装在输入轴1上。套筒15通过滚动轴承17与输入轴1活动连接，套筒15的轴线与输入轴1的轴线重合，输入轴1相对于套筒15可以沿其轴线转动，其它方向上输入轴1与套筒15不可发生相对运动。紧锁螺母18的内壁有螺纹，紧锁螺母18与箱体的左端盖16螺纹旋合。

如图2所示，圆形凸轮5上有回转形凹槽22，销轴R7与滚子8一起安装在圆形凸轮5的回转形凹槽22里。销轴R7的另一端与摆杆9活动连接，摆杆9一端有一圆孔，销轴R7安装在摆杆9一端的圆孔中，且销轴R7与摆杆9彼此不会脱离，摆杆9的另一端的圆孔通过键与超越离合器11的外轭连接，超越离合器11的星轮通过键与小轴10连接。销轴R7、滚子8、摆杆9、小轴10、超越离合器11、小圆柱齿轮12是一套部件，为使输出轴19能够连续转动，在以输入轴1的轴线为圆心的圆周上均匀分布有至少三套这些部件。

下面举例说明本发明的新型脉动无级变速器的图示最佳实施例的工作过程。由于矩形轴2的B段插入所述圆形凸轮5的矩形孔中，且所述矩形轴2的B端的中心线与A段的中心线呈一定的夹角，所以当矩形轴2的A段最接近于圆形凸轮5时，圆形凸轮5的几何中心与矩形轴2的A段的中心线重合，即圆形凸轮5的几何中心与输入轴1的轴线重合，此时输入轴1转动时，带动圆形凸轮5转动，圆形凸轮5的几何中心与圆形凸轮5的转动中心重合，故圆形凸轮5不会径向跳动，圆形凸轮5上的回转形凹槽22也不会发生径向跳动，从而摆杆9不会产生摆动，当输入轴1向远离圆形凸轮5方向移动时，圆形凸轮5由于有推力轴承6的定位而不能跟随输入轴1移动，所以输入轴1以及矩形轴5将与圆形凸轮5发生相对位移，由于矩形轴2的B段的中心线与A段的中心线呈一定的夹角，导致圆形凸轮5沿其直径方向移动，此时圆形凸轮5的几何中心偏离圆形凸轮5的转动中心，偏离的距离称为偏心距，偏心距的大小与输入轴1的移动距离有关，当输入轴1转动时，在偏心距的影响下，圆形凸轮5及其上的回转形凹槽22将产生径向跳动，从而使得摆杆9通过销轴R7和滚子8作用开始绕小轴10的轴线摆动。由于摆杆9通过键与超越离合器的外轭连接，超越离合器11的星轮通过键与小轴10连接，摆杆9在摆动的同时使小轴10沿同一个方向转动，小圆柱齿轮12跟随小轴10转动，由于小圆柱齿轮12与大齿轮轴13啮合，所以小圆柱齿轮12转动时致使大齿轮轴13随其转动，大齿轮轴13与输出轴19为一个整体，所以输出轴19也会转动。

在按照本发明的新型脉动无级变速器中，转速比与摆杆10的摆角大小有关，摆角越大，速比越大，反之则速比越小。本发明的一种新型脉动无级变速器中的摆杆10的摆角的大小与圆形凸轮5的偏心距有关，而输入轴1相对于圆形凸轮5的位置决定着圆形凸轮5的偏心距的大小，当输入轴1相对于圆形凸轮距5离越近，速比越小，当输入轴1相对于圆形凸轮5距离越远，速比越大。因此，本发明的速比调节是通过调节输入轴1相对于圆形凸轮5的位置实现的。

转动调节手柄14可以使套筒15绕输入轴1的轴线转动，套筒15的内壁螺纹与箱体的左端盖16的外壁螺纹旋合，因此套筒15绕输入轴1的轴线转动的同时，又沿着该轴线左右移动。套筒15的一端与输入轴1连接，因而，当套筒15左右移动时，滚动轴承17和输入轴1同时随套筒15左右移动，输入轴1与圆形凸轮5的相对位置发生变化，圆形凸轮5的偏心距也随之发生变化。当套筒14运动到某一位置（即速比调节到规定数值）后，转动锁紧螺母18，使其沿轴向挤压套筒15，从而将套筒15锁紧在该位置上，使转速比固定在此数值。

需要说明的是，按照本发明的新型脉动无级变速器的技术方案的范畴包括本说明书中的各个子方案以及各个细节的任意组合，为了使本说明书简明，在此没有对所有的这些方案一一列举出来，但是本领域技术人员在阅读了本说明书后均可理解这些任一组合构成的方案，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

本领域技术人员同样不难看出，本发明是对现有技术的改进，是为解决现有技术中存在的技术问题而将这些现有技术中的要素进行的结合，这种结合凝结了大量的创造性劳动，是发明人大量理论研究和科学实验的结晶。在没有阅读本发明之前，本领域技术人员显然是不容易想到本发明的各个方案的，而在阅读了本说明书后，本领域技术人员不必再付出创造性劳动即可实现本发明的基本技术方案。