[发明专利]刚性齿轮无级变速器

说明书

本发明涉及一种交通运输，机床、加工机械、工程、工作机械等传动机构的刚性齿轮无级变速器。

现有技术中，无级变速器有许多种：有电气式、摩擦轮式、连杆超越式、液压式等。电气式变速器用于电动设备上，其调整电机电路：摩擦轮变速器结构简单，但其传动比不准确，变速范围不大：连杆超越变速器不仅传动比不准确，而且传动马力不大：液压变速器是一种较好的变速器，但其只能实现小范围内的传动比变化，其动力损耗大，传动效率低，速比也不够准确。

中国专利公报曾公开过一种名叫《刚性非摩擦式无级变速器》（分类号F16H 37/12 ：申请号88103512.2）的无级变速器，这种变速器可以实现零到某一设计值的变化，但不足之处在于这种变速器实现变速的最终手段是靠调整可以调节偏心距大小的机构去控制液压系统的流量和流速而达到变速的目的，并不是完全的刚性无级变速器，该变速器不仅其偏心距调节机构结构复杂，而且不能在输入轴转向不变的情况下实现输出轴的反向运转。

本发明之目的，就在于针对现有技术的不足而提供一种结构简单，在不需要其它辅助机构的情况下方便实现无级变速的刚性齿轮无级变速，该变速器不仅可以输出零到正的连续转速，而且可以在输入轴转向不变的情况下实现输出轴转速由正到零到负或由负到零到正的连续变化。

实现本发明目的之构思是：以一个装置在可以连续改变其偏心量的偏心机构上的调速齿轮为主动轮，而以另一个以其内齿和该调速齿轮啮合的变速齿轮为被动轮，由这两个齿轮为主体构成调速轮系。当输入轴沿某一方向转动时，可以带动偏心机构驱动调速齿轮进行以其自身节圆半径和偏心机构某一偏心量之和为半径，以输入轴为圆心的绕圆运动，该绕圆运动的轨迹，我们称之为调速齿轮和变速齿轮的变速啮合圆。连续改变偏心机构的偏心量，可连续改变该“变速啮合圆”的大小，（变速啮合圆的变化意味着调速齿轮的固定齿距和交速啮合圆的齿距差发生了变化。）在运行中得到所需要的无级变速。

为使调速轮系能在输入轴转动方向不变的情况下，输出与输入轴转动方向相反的转速这一目的，再设置一补偿轮系，该轮系可以直接产生和输入轴转向相反的恒定转速，设法让这一恒定转速传递到调速轮系中的调速齿轮上，让该齿轮除作以其自身节圆半径和偏心机构偏心距之和为半径，以输入轴为圆心的绕圆运动外，再产生一个以其自身节圆半径为半径，自身圆心为圆心的，其转向和输入轴相反的恒速转动。若令调速齿轮以其自身节圆半径和偏心机构偏心量之和为半径，以输入轴为圆心的绕圆运动为公转的话，那么调速齿轮这种以自身节圆半径为半径，自身圆心为圆心的转动则为自转。由前述可知，自转的方向和输入轴相反，公转运动方向和输入轴相同。

由于本发明构思的实质是通过调节调速齿轮“公转”绕圆运动轨迹的半径使调速齿轮和变速齿轮在单位时间内在它们的变速啮合圆上的啮合转动弧长增加或减少而变速，在引进调速齿轮“自转”这一前提下，它们在单位时间内的啮合转动弧长将不仅仅是由调速齿轮“公转”绕圆运动轨迹的半径所产生的啮合转动弧长确定，而是由该半径所产生的啮合转动弧长和调速齿轮“自转”所产生的啮合转动弧长的合成，这个合成的啮合转动弧长，决定变速齿轮的转速及其方向，该合成的啮合转动弧长，可由下式确定：

l合转弧/at＝l调公转弧/dt-l调自转弧/dt

式中：l合转弧/at表示单位时间内，调速齿轮和变速齿轮在它们的变速啮合圆上的啮合转动弧长：它体现了变速齿轮的转动方向及速度。

l调公转弧/dt，表示调速齿轮在单位时间内由其公转在前述变速啮合圆上产生的啮合转动弧长，它可以随偏心机构偏心量而连续改变，它为正值。

l调自转弧/dt，调速齿轮在单位时间由其自转在前述变速啮合圆上产生的啮合转动弧长，它是一个恒定值，它为负值。

由式可知：

当l调公转弧/dt＞l调自转弧/dt时，l合转弧/dt＞0。

变速齿轮的转向与输入轴转向相同。

当l调公转弧/dt＝l调自转弧/dt时，l合转弧/dt＝0。

变速齿轮静止不动。

当l调公转弧/dt＜l调自转弧/dt时，l合转弧/dt＜0。

变速齿轮的转向与输入轴转向相反。

由于调速齿输装置在可以连续改变偏心距的偏心机构上，若连续改变其偏心距。可以连续改变l调公转弧/dt，使l合转弧/dt连续变化，从而在变速齿轮上得到由正到零到负或由负到零到正的无级变速，达到本发明之目的。