專利名稱：齒輪嚙合傳動(dòng)無級(jí)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為機(jī)械傳動(dòng)裝置，特別是齒輪嚙合無級(jí)變速器。
從機(jī)械傳動(dòng)的出現(xiàn)至今，變速形式大體分有級(jí)變速和無級(jí)變速。隨著對(duì)速度控制的精細(xì)化，對(duì)設(shè)備要求簡(jiǎn)單化、小型化的發(fā)展，無級(jí)變速在許多場(chǎng)合正取代有級(jí)變速，得到廣泛應(yīng)用。目前無級(jí)調(diào)速大體有三類a、機(jī)械式；b、液壓式；c、電氣式。液壓傳動(dòng)變速范圍小、效率底。電氣式只適用于電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力。而機(jī)械式大都采用摩擦傳動(dòng)，其間彈性滑動(dòng)、幾何滑動(dòng)，打滑不可避免，調(diào)速范圍大多在10以下，功率一般在20千瓦以下，結(jié)構(gòu)顯得較大。中國(guó)專利93202275.8公開了一種“用于機(jī)動(dòng)車輛的無級(jí)變速裝置”，該裝置是在第一行星輪系的行星架設(shè)置分扭矩輸出機(jī)構(gòu)，在周轉(zhuǎn)輪系旁設(shè)置由分扭矩輸出機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的旁路傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由旁路傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用于第二行星輪系的行星架，第一和第二行星輪的齒環(huán)為一整體，齒環(huán)上設(shè)有棘輪機(jī)構(gòu)，在旁路傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或分扭矩輸出機(jī)構(gòu)上設(shè)置有可控制其轉(zhuǎn)速的控制裝置。其缺點(diǎn)是由于該變速裝置通過摩擦離合器結(jié)合的松緊控制輸出軸的轉(zhuǎn)速，相應(yīng)得到的輸出轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，摩擦離合器本身消耗能量較大，輸出效率較低，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)功率大，變速比大，速比精確，并有倒速功能的齒輪嚙合傳動(dòng)無級(jí)變速器。
本實(shí)用新型的解決方案是一種齒輪嚙合傳動(dòng)無級(jí)變速器，包括輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件、內(nèi)齒輪、中心輪，以及在內(nèi)齒輪和中心輪之間的行星輪系，輸入構(gòu)件與行星輪系相連，輸出構(gòu)件與中心輪相連，其特點(diǎn)是內(nèi)齒輪和中心輪為螺旋齒輪，其旋向相同，中心輪相對(duì)內(nèi)齒輪偏心，行星輪系由與中心輪配合的有自鎖特性的蝸桿、與有自鎖特性的蝸桿同軸的從動(dòng)輪，與從動(dòng)輪嚙合的傳動(dòng)輪，與傳動(dòng)輪同軸并與內(nèi)齒輪嚙合的外齒輪構(gòu)成，行星輪系運(yùn)動(dòng)軌跡的平面與內(nèi)齒輪和中心輪的平面的夾角通過行星輪系的運(yùn)動(dòng)軸調(diào)整。本實(shí)用新型的工作原理是由于中心輪相對(duì)內(nèi)齒輪偏心，而行星輪系的外齒輪通過輸入構(gòu)件將其控制與內(nèi)齒輪始終嚙合，所以在大部份區(qū)域內(nèi)有自鎖特性的蝸桿將不與中心輪嚙合，只有運(yùn)動(dòng)到中心輪偏向方向一段區(qū)域內(nèi)有自鎖特性的蝸桿才與中心輪嚙合。當(dāng)輸入構(gòu)件帶動(dòng)行星輪系運(yùn)動(dòng)到嚙合區(qū)時(shí)，有自鎖特性的蝸桿的齒開始插入中心輪的齒槽中；同時(shí)，在輸入構(gòu)件帶動(dòng)行星輪系以內(nèi)齒輪圓心為軸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，有自鎖特性的蝸桿將帶動(dòng)中心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)力；相應(yīng)內(nèi)齒輪與外齒輪始終嚙合，所以也隨行星輪系轉(zhuǎn)動(dòng)，在行星輪系運(yùn)動(dòng)到脫離嚙合區(qū)時(shí)，另一行星輪系將進(jìn)入嚙合區(qū)，重復(fù)上述動(dòng)作。由于行星輪系運(yùn)動(dòng)軌跡的平面與內(nèi)齒輪和中心輪的平面的夾角通過行星輪系的運(yùn)動(dòng)軸調(diào)整，通過調(diào)整運(yùn)動(dòng)軸，可達(dá)到調(diào)整有自鎖特性的蝸桿的運(yùn)動(dòng)角度，從而可對(duì)有自鎖特性的蝸桿的齒施加到中心輪齒槽運(yùn)動(dòng)的方向進(jìn)行控制，達(dá)到對(duì)輸出速度控制，當(dāng)運(yùn)動(dòng)軸控制蝸桿的齒與中心輪齒槽的方向相同進(jìn)入嚙合時(shí)，蝸桿的齒在齒槽內(nèi)滑動(dòng)或滾動(dòng)，帶動(dòng)不了中心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出速度為零；當(dāng)蝸桿的齒與中心輪齒槽方向成一定角度時(shí)，蝸桿的齒轉(zhuǎn)動(dòng)將接觸齒槽的齒壁，從而推動(dòng)中心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)力，角度越大，中心輪轉(zhuǎn)速越高；當(dāng)蝸桿的齒與中心輪嚙合使中心輪反轉(zhuǎn)時(shí)，將輸出倒速。由于運(yùn)動(dòng)軸對(duì)行星輪系運(yùn)動(dòng)軌跡的平面調(diào)角是無級(jí)的，相應(yīng)蝸桿的齒與中心輪齒槽的角度偏轉(zhuǎn)也是無級(jí)的，所以形成了無級(jí)調(diào)速。由于蝸桿有自鎖特性，所以當(dāng)蝸桿不動(dòng)時(shí)，中心輪轉(zhuǎn)動(dòng)將使行星輪系自鎖，不會(huì)形成反向帶動(dòng)。由于本裝置的調(diào)速機(jī)理主要是由行星輪系的運(yùn)動(dòng)軸使行星輪系相對(duì)內(nèi)齒輪、中心輪平面成不同角度，從而使蝸桿的齒在嚙合時(shí)相對(duì)中心輪齒槽成不同角度得到不同的輸出速度，因此要求行星輪系在不同角度時(shí)，蝸桿的齒在進(jìn)入嚙合區(qū)時(shí)都要與中心輪的齒槽嚙合。實(shí)現(xiàn)上述過程的工作原理是行星輪系脫離嚙合區(qū)后，蝸桿的齒不與中心輪配合，而外齒輪始終與內(nèi)齒輪嚙合。當(dāng)行星輪系的運(yùn)動(dòng)軌跡與內(nèi)齒輪、中心輪在同一平面時(shí)，由于一行星輪系在脫離嚙合區(qū)時(shí)，另一行星輪系剛好進(jìn)入嚙合區(qū)，且嚙合區(qū)內(nèi)外齒輪與內(nèi)齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所以整個(gè)行星輪系均與內(nèi)齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，每一蝸桿的齒在嚙合開始時(shí)均能進(jìn)入中心輪的齒槽中。當(dāng)行星輪系的運(yùn)動(dòng)軌跡與內(nèi)齒輪、中心輪平面偏離一角度時(shí)，使得在嚙合區(qū)外內(nèi)齒輪與行星輪運(yùn)動(dòng)速度不同，在嚙合區(qū)外行星輪與內(nèi)齒輪不同步，行星輪與內(nèi)齒輪的相對(duì)速度由偏離角度確定，這時(shí)行星輪的外齒輪與內(nèi)齒輪將相互嚙合運(yùn)動(dòng)，即外齒輪將統(tǒng)自己的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過同軸的傳動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與從動(dòng)輪同軸的蝸桿也將隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到調(diào)整蝸桿的齒進(jìn)入嚙合區(qū)的角度位置，使蝸桿的齒在進(jìn)入嚙合區(qū)能順利插入中心輪的齒槽中，行星輪系與內(nèi)齒輪、中心輪平面的不同偏離角度，得到行星輪系與內(nèi)齒輪的不同相對(duì)速度，從而使蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度不同。本實(shí)用新型的解決方案中為使蝸桿的齒與中心輪的齒槽在進(jìn)入嚙合區(qū)很好的配合，可使中心輪與內(nèi)齒輪的傳動(dòng)比為i＝1＋2e/d2；其中d2為中心輪的分度圓直徑，e為中心輪的偏心距。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型通過調(diào)整行星輪系相對(duì)內(nèi)齒輪、中心輪平面的角度達(dá)到調(diào)速目的，克服了現(xiàn)有技術(shù)利用摩擦離合器松緊調(diào)速上轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，消耗大的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用齒輪傳動(dòng)動(dòng)力具有傳動(dòng)功率大，變速比大，速比精確的優(yōu)點(diǎn)，并有側(cè)速功能?？蓮V泛用于汽車、輪船、機(jī)床等場(chǎng)合。
本實(shí)用新型可結(jié)合附圖進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1俯視圖，2為行星輪系運(yùn)動(dòng)軌跡。
本實(shí)用新型實(shí)施例如
圖1、圖2所示在內(nèi)齒輪Z1與中心輪Z2之間設(shè)有四個(gè)行星輪系，輸入構(gòu)件與行星輪系相連，輸出構(gòu)件與中心輪Z2相連，各行星輪系相對(duì)內(nèi)齒輪Z1、中心輪Z2平面的運(yùn)動(dòng)的偏角由行星輪系運(yùn)動(dòng)軸控制，內(nèi)齒輪Z1和中心輪Z2為螺旋齒輪，其旋向相同，中心輪Z2相對(duì)內(nèi)齒輪Z1偏心，其偏心方向的一段范圍為行星輪系與中心輪Z2的嚙合區(qū)，嚙合區(qū)的范圍由中心輪Z2的分度圓直徑、偏心距和齒高確定，在本實(shí)施例中有四個(gè)行星輪系，其嚙合區(qū)1為90°；行星輪系由有自鎖特性的蝸桿Z3、從動(dòng)能Z4、傳動(dòng)輪Z5和外齒輪Z6構(gòu)成，外齒輪Z6為螺旋齒輪，外齒輪Z6與內(nèi)齒輪Z1嚙合，傳動(dòng)輪Z5與外齒輪Z6同軸，從動(dòng)輪Z4與傳動(dòng)輪Z5嚙合，蝸桿Z3與從動(dòng)輪Z4同軸并與中心輪Z2配合。在嚙合區(qū)蝸桿Z3以不同方向與中心輪Z2的齒槽嚙合，在輸入構(gòu)件帶動(dòng)行星輪系轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，蝸桿Z3的齒帶動(dòng)中心輪Z2隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。行星輪系由行星輪系的運(yùn)動(dòng)軸控制在可相對(duì)中心輪、內(nèi)齒輪所在的平面成一角度，其角度的限制為保證外齒輪Z6始終與內(nèi)齒輪Z1嚙合。
權(quán)利要求1.一種齒輪嚙合傳動(dòng)無級(jí)變速器，包括輸入、輸出構(gòu)件、內(nèi)齒輪(Z1)、中心輪(Z2)，以及位于內(nèi)齒輪(Z1)和中心輪(Z2)之間的行星輪系，輸入構(gòu)件與行星輪系相連，輸出構(gòu)件與中心輪(Z2)相連，其特征在于內(nèi)齒輪(Z1)和中心輪(Z2)為螺旋齒輪，其旋向相同，中心輪(Z2)相對(duì)內(nèi)齒輪(Z1)偏心，行星輪系由與中心輪(Z2)配合的有自鎖特性的蝸桿(Z3)、與有自鎖特性的蝸桿(Z3)同軸的從動(dòng)輪(Z4)，與從動(dòng)輪(Z4)嚙合的傳動(dòng)輪(Z5)、與傳動(dòng)輪(Z5)同軸并與內(nèi)齒輪(Z1)嚙合的外齒輪(Z6)構(gòu)成，行星輪系運(yùn)動(dòng)軌跡的平面與內(nèi)齒輪(Z1)和中心輪(Z1)的平面的夾角通過行星輪系的運(yùn)動(dòng)軸調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪嚙合傳動(dòng)無級(jí)變速器，其特征在于中心輪(Z2)與內(nèi)齒輪(Z1)的傳動(dòng)比為i＝1＋2e/d2；其中d2為中心輪(Z2)的分度圓直徑，e為中心輪(Z2)的偏心距。
專利摘要本實(shí)用新型為機(jī)械式齒輪嚙合傳動(dòng)無級(jí)變速器，由輸入、輸入構(gòu)件、行星輪系、中心輪、內(nèi)齒輪以及控制行星輪系運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)軸構(gòu)成，中心輪與內(nèi)齒輪為螺旋齒輪，中心輪相對(duì)內(nèi)齒輪偏心，行星輪系由與中心輪配合的有自鎖特性的蝸桿，與蝸桿同軸的從動(dòng)輪與從動(dòng)輪嚙合的傳動(dòng)輪，與傳動(dòng)輪同軸并與內(nèi)齒輪嚙合的外齒輪構(gòu)成。本實(shí)用新型通過調(diào)整行星輪系運(yùn)動(dòng)軌跡平面達(dá)到無級(jí)調(diào)速。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)功率大、變速比大、速比精確。
文檔編號(hào)F16H3/44GK2224950SQ9524306
公開日1996年4月17日 申請(qǐng)日期1995年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月12日
發(fā)明者張中 申請(qǐng)人:張中