无极变速箱的制作方法

本发明涉及小型履带式工程机械领域，尤其涉及用于驱动行走、转向的无极变速箱。

背景技术：

目前，小型履带式工程机行走、转向多用液压系统来实现，因此，该系统通常要包括液压泵、液压阀和安装在行走主动轮上的两个液压马达，行走时两液压马达同步运转，转向时切断其中一个液压马达的油路或改变两液压马达的流量继而来实现差动完成转向动作。但这种液压系统下，首先在直线行走时要求两液压马达必须同步运转，否则小型履带式工程机将会跑偏；其次，液压控制回路中需要的同步阀、溢流阀、流量阀价格昂贵且组成的控制回路结构复杂，不便于维修。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服当前的小型履带式工程机行走、转向使用的液压变速装置中液压元件难以控制、使用不便、结构复杂的问题，而提供一种使用方便，可通过机械传动方式驱动小型履带式工程机械行走、转向的无极变速箱。

本发明是这样实现的：一种无极变速箱，包括箱体，所述箱体上设置有输入轴、轴一、 轴二、半轴一、半轴二、半轴三和输出半轴，所述半轴一、半轴二、半轴三和输出半轴分别为两个、且对称设置于箱体两侧，所述输入轴套装有皮带轮，所述箱体内设置有齿轮组，所述箱体两侧对称设置有双动离合轮爪控制装置和无极变速机构，所述无级变速结构包括主动变位轮组件和从动变位轮组件，主动变位轮组件与双动离合轮爪控制装置连接，从动变位轮组件通过皮带与主动变位轮组件连接，所述输入轴通过齿轮组、主动变位轮组件和从动变位轮组件将动力传递给输出半轴；

所述双动离合轮爪控制装置包括安装于箱体侧面的定位板和支撑轴，所述支撑轴上安装有可绕支撑轴旋转的操作杆，所述操作杆上设置有能够沿操作杆轴向移动、且能与定位板卡合的定位块，所述轴一、轴二分别位于操作杆两侧，轴一、轴二的左、右两端分别设置有一对定爪和动爪，定爪安装于箱体上，定爪和动爪相对的一侧均设有螺旋面，动爪与定爪通过螺旋面啮合，安装于轴一上的定爪和动爪与安装于轴二上的定爪和动爪的旋向相反，所述动爪上安装有杆件一，杆件一与操作杆之间连接有杆件二，动爪通过杆件一、杆件二与操作杆连接；

所述主动变位轮组件包括由外向内依次设置于轴一、轴二上的定轮一和变位轮一，所述定轮一固定安装于轴一、轴二的外侧，定轮一与变位轮一之间设置有保护隔套和能够产生使变位轮一远离定轮一的弹力的复位弹簧一，定轮一与变位轮一相对的轮面形成可随变位轮一的外侧端面的位置而改变槽宽的V型槽一，所述动爪设置于变位轮一内侧；

所述从动变位轮组件包括由外向内依次设置于半轴一、半轴三上的变位轮二和定轮二，所述定轮二固定安装于半轴一、半轴三的内侧，所述半轴一、半轴三上分别设置有能够产生使变位轮二靠近定轮二的弹力的复位弹簧二，所述变位轮二与定轮二相对的轮面形成可随变位轮二的内侧端面的位置而改变槽宽的V型槽二，所述V型槽一、V型槽二上共同套装有可随V型槽一、V型槽二的槽宽变化而改变缠绕直径的皮带。

上述的无极变速箱，所述定位板为相互平行的两块，所述操作杆设置于两定位板中间，操作杆上端穿过定位板设置有能够沿操作杆轴向移动的杆件三，所述定位块设置于杆件三的下端。

上述的无极变速箱，所述操作杆上端设置有内台阶孔，所述杆件三设置于内台阶孔内，内台阶孔中还设置有为杆件三提供沿操作杆向上方向的弹力的复位弹簧三，所述杆件三、复位弹簧三、操作杆的内台阶孔的轴心重合。

上述的无极变速箱，所述定位板呈扇形弧状，定位板的下弧面设置有凹槽，所述定位块上端设有与凹槽相匹配的凸起。

上述的无极变速箱，所述齿轮组包括套装于输入轴上的齿轮一、套装于轴一上的齿轮二、套装于轴三上的齿轮三、套装于半轴一上的齿轮四、套装于半轴三上的齿轮六、套装于半轴二上的双联齿轮一、套装于输出轴上的齿轮五，所述齿轮一、齿轮二、齿轮三依次啮合，齿轮四、齿轮六分别与双联齿轮一的大轮啮合，所述双联齿轮一的小轮与齿轮五啮合。

上述的无极变速箱，所述变位轮一两侧的端面上分别设置有柱状槽，所述复位弹簧一设置于变位轮一外侧的柱状槽中，变位轮一内侧的柱状槽中设置有压力轴承，所述压力轴承套装于动爪上，压力轴承的两端分别与变位轮一的内侧面、动爪的外侧面接触。

上述的无极变速箱，所述箱体上还设置有轴三和输出轴，所述轴三上套装有齿轮七和齿轮八，输出轴上套装有齿轮九，齿轮八与齿轮九啮合，套装于轴二上的齿轮三为双联齿轮，齿轮三的大轮与齿轮二啮合，齿轮三的小轮与齿轮七啮合，所述轴三上设置有输出离合器，输出离合器的主动轮与齿轮七固定连接，输出离合器的从动轮上安装有使输出离合器的主动轮与从动轮分离、结合的拨叉。

本发明具有以下的优点：本发明的无极变速箱整体基本成对称结构，两输出半轴同步输出程度高，便于设备的直线行走，对于转向时，两输出半轴转向可以相反，使设备转向更方便；并且该无极变速箱没有液压元件的参与，便于控制，机械结构简单，成本低廉，便于维修。

附图说明

图1是本发明的无极变速箱整体结构示意图。

图2是本发明的无极变速箱传动原理示意图。

图3是主动变位轮组件的结构示意图。

图4是从动变位轮组件结构示意图。

图5是双动离合轮爪控制装置结构示意图。

图6是左旋定爪、动爪装配结构示意图。

图7是右旋定爪、动爪装配结构示意图。

图8是双输出无极变速箱传动原理示意图。

图9为图5中A处的放大结构示意图；

图10为图5中操作杆上端沿其轴向的剖视图；

图中：1-机箱，2-齿轮二，3-齿轮三，4-主动变位轮组件二，5-主动变位轮组件一、501-螺母，502-定轮一，503-变位轮一，504-压力轴承，505-复位弹簧一，506-保护隔套，507-V型槽一，6-皮带轮，7-被动变位组件一，701-定轮二，702-变位轮二，703-复位弹簧二，704-V型槽二，8-齿轮四，9-双联齿轮一，10-齿轮五，12-齿轮六，13-被动变位组件二，14-箱体、15-双动离合器爪控制装置，1501-双头螺栓1502定位板， 1503杆件二1504杆件一1505动爪1506操作杆1507支撑轴1508定爪1509销钉1510复位弹簧1511杆件三1512定位块，16-齿轮七，17-齿轮八，18-拨叉，19-输出离合器，20-齿轮九，Ⅰ-输入轴，Ⅱ-轴一，Ⅲ-轴二，Ⅳ-半轴一，Ⅴ-半轴二，Ⅵ-半轴三，Ⅶ-输出半轴。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：一种无极变速箱，如图1~10所示，包括箱体、双动离合轮爪控制装置以及无极变速机构，箱体14上设置有输入轴Ⅰ、轴一Ⅱ、轴二Ⅲ、半轴一Ⅳ、半轴二Ⅴ、半轴三Ⅵ、输出半轴Ⅶ和齿轮组；输入轴Ⅰ、轴一Ⅱ、 轴二Ⅲ轴线平行安装在箱体14的上部，在其上分别固定有齿轮一1、齿轮二2、齿轮三3，齿轮1与齿轮二2啮合，齿轮二2和齿轮三3啮合，同时在输入轴Ⅰ的左端固定安装有带轮6，将电动机的动力传递给输入轴；轴一Ⅱ、轴二Ⅲ的两端分别固定安装有主动变位轮组件。

在发动机的带动下经带轮6传递给输入轴Ⅰ，输入轴Ⅰ输入动力后经齿轮一1、齿轮二2、齿轮三3、轴一Ⅱ、轴二Ⅲ传递给主动变位轮组件，轴一Ⅱ、轴二Ⅲ的旋转方向相反，故轴一Ⅱ和轴二Ⅲ上的主动变位轮组件的转动方向相反。

如图1、图5、图6 、图7、图9、图10所示，双动离合轮爪控制装置包括定爪1508 、杆件一1504、销钉1509 、定位板1502、杆件二1503 、动爪1505、 操作杆1506 、支撑轴1507、复位弹簧三1510、杆件三1511 、定位块1512；定位板1502、定爪1508、支撑轴1507均固定于在箱体14上；操作杆1506设置在两定位板1502之间，其下方端活动支撑在支撑轴1507上，以此为支点前后转动；

操作杆1506上端内台阶孔内安装有复位弹簧三1510，复位弹簧三1510套装在杆件三1511上，进一步，杆件三1511、复位弹簧三1510与操作杆1506的内台阶孔轴心重合，使得杆件三1511能够在复位弹簧三1510作用下相对于操作杆1506在内台阶孔内沿轴线作直线运动；杆件三1511的下端连接有定位块1512，定位块1512位于定位板1502的下方。优选的，定位板为扇形弧状，在其下弧面设置有等距或不等距的多个凹槽；定位块1512上端面设置有一个与定位板1502上的多个凹槽相配的凸起；当人手按压杆件三1511上端并拉动操作杆1506时，其杆件三1511沿轴线向下移动，带动固定在其上的定位块1512移动，定位块1512上的凸起离开定位板1502上与之相配合的凹槽来到其它的凹槽处，当人手放松时，凸起与卡进凹槽内实现对操作杆1506位置的改变和重新定位；

进一步，在操作杆1506和杆件一1504之间通过铰链连接有杆件二1503，当操作杆1506位置改变和重新定位时，经杆件二1503迫使杆件一1504重新定位，由于杆件一1504与动爪1505是固定连接，则动爪1505转动，由于动爪1505定爪1508是螺旋面接触，此时动爪会相对于定爪有沿轴一的轴向上的分位移，从而通过控制操作杆来实现两对轮爪的相对运动，安装于轴一上的定爪和动爪与安装于轴二上的定爪和动爪的旋向相反，安装于轴一上的定爪和动爪的螺旋面为左旋面，安装于轴二上的定爪和动爪的螺旋面为右旋面。当操作杆向左移动，只有轴二上的动爪相对定爪产生位移；当操作杆向右移动，只有轴一上的动爪相对定爪产生位移。

如图3所示，主动变位轮组件一5包括螺母501、定轮一502、保护隔套506、复位弹簧一505、变位轮一503、压力轴承504，依次从左到右依次套装在轴一Ⅱ上，由此，在定轮一502和变位轮一503之间形成一个槽宽度可变的V型槽一507。

如图4所示，从动变位轮组件一7包括螺母501、复位弹簧二703、变位轮二702、定轮二701，依次从左到右依次套装在半轴一Ⅳ上，这样设置的作用在于：由此，在定轮二701和变位轮二702之间形成一个槽宽度可变的V型槽二704，V型槽一507和V型槽二704共同套装可随V型槽一、V型槽二的槽宽变化而改变缠绕直径的皮带。

如图1、图3、图4、图5、图6、图7所示，所述的动爪1505与定爪1508螺旋面啮合且与压力轴承504右端面相靠，定爪固定在箱体14上，当动爪1505相对于定爪1508产生沿轴一的轴向运动时，动爪1505通过压力轴承504压迫变位轮一503运动，从而改变V型槽一507的槽宽，皮带会张紧或松弛，从而改变了对从动变位轮组件一7上的变位轮二702压力，在此压力和复位弹簧二703的弹力作用下，变位轮二702会左右移动实现V型槽二704的槽宽变化，进而迫使皮带改变其缠绕直径；当皮带沿V型槽一507向上移动时，向上时皮带缠绕直径变大，当皮带沿V型槽一507向下运动时，皮带缠绕直径变小，进而改变传动比。

工作原理：

输出半轴的正转：

在半轴一Ⅳ的左端固定有从动变位轮组件一7，经套装其上和主动变位轮组件一5上的皮带，把主动变位轮组件一5的动力传递给从动变位轮组件一7，则从动变位轮组件一7转动；由于从动变位轮组件一7与半轴一Ⅳ是固定连接，所以当从动变位轮组件一7转动时则半轴一Ⅳ会随其等角速度转动；进一步，在半轴一Ⅳ还固定有齿轮四8，在箱体14上设置有半轴二Ⅴ、输出半轴Ⅶ，在半轴二Ⅴ固定有双联齿轮一9，输出半轴Ⅶ固定有齿轮五10；进一步，齿轮四8和双联齿轮一9的大轮啮合，双联齿轮一9的小轮与齿轮五10啮合，这样半轴一Ⅳ转动依次经齿轮四8、双联齿轮一9的大轮、双联齿轮一9的小轮、齿轮五10啮合带动输出半轴Ⅶ正向转动，同理，箱体14的另一侧经上述动力的传递会使另一输出半轴与输出半轴Ⅶ保持同向同速旋转。

输出半轴的反转：

在半轴三Ⅵ左端固定有从动变位轮组件二13，经套装其上和主动变位轮组件二4上的皮带，把主动变位轮组件二4的动力传递给从动变位轮组件二13，则从动变位轮组件二13转动；由于从动变位轮组件二13与半轴三Ⅵ是固定连接，所以当从动变位轮组件二13转动时则半轴三Ⅵ会随其等角速度转动；同理，半轴三Ⅵ转动依次经齿轮六12、双联齿轮一9的大轮、双联齿轮一9的小轮、齿轮五10啮合带动输出半轴Ⅶ转动，箱体14的另一侧经上述动力的传递会使另一输出半轴与输出半轴Ⅶ保持同向同速旋转。

由于主动变位轮组件一5和主动变位轮组件二4的转动方向相反，所以当使用主动变位轮组件一5和使用主动变位轮组件二4输出动力时，输出半轴Ⅶ的转动方向是相反的；所以，当使用主动变位轮组件一5输出动力时，设备直线前进；当使用主动变位轮组件二4输出动力时，设备直线后退；由于变速箱成对称结构且输出轴为半轴形式，因此输出时彼此独立，改变箱体14两侧输出半轴的转速，使其一个转速大于另一个转速，即可实现设备转向；也可使箱体14一侧的输出半轴正转，另一侧的输出半轴反转来实现设备原地转向。

实施例2：本实施例的无机变速箱，以与实施例1中所涉及的无机变速箱的不同点为中心进行说明。

如图1、图8所示，箱体14上还安装有轴三Ⅷ和输出轴Ⅸ，轴三Ⅷ上套装有齿轮七16和齿轮八17，输出轴Ⅸ上套装有齿轮九20，齿轮八17与齿轮九20啮合，套装于轴二Ⅲ上的齿轮三3为双联齿轮，齿轮三3的大轮与齿轮二2啮合，齿轮三3的小轮与齿轮七16啮合，轴三Ⅷ上设置有输出离合器19，齿轮七16和输出离合器19的主动轮固定连接，两者整体通过轴承套装在轴三Ⅷ上，输出离合器19的从动轮通过键连接的方式活动连接在轴三Ⅷ上，拨叉18套装在输出离合器从动轮上，用于拨动输出离合器19主动轮和从动轮的结合与分离，进而控制轴三Ⅷ接受由轴二Ⅲ上的动力。

当输出离合器19主动轮和被动轮结合时，输入轴Ⅰ的动力经齿轮一1、齿轮二2、双联齿轮3-1的大轮、双联齿轮3-1的小轮、齿轮七16、输出离合器19、轴三Ⅷ、齿轮八17、齿轮九20传递给输出轴Ⅸ。

当输出离合器19主动轮和被动轮分离时，输入轴Ⅰ的动力经齿轮一1、齿轮二2、双联齿轮3-1的大轮、双联齿轮3-1的小轮传递给齿轮七16，由于齿轮七16通过轴承空套在轴三Ⅷ上，输出离合器19处于分离的状态，所以，此时齿轮七16只能在轴三Ⅷ上空转，动力不再向后传递，则输出轴Ⅸ静止。这种可进行双输出的无极变速箱不仅实现了行走（或转向）轴的无极变速式输出，并且保证拖动负载的输出轴能够恒速式输出，并且拖动负载的动力输出与否是灵活可控的。