一种齿轮连杆脉动式无级变速器的制作方法

本发明属于脉动式无级变速器领域，涉及一种齿轮连杆式无级变速器。

背景技术：

脉动式无级变速器传动部分采用几何封闭的低副机构，因此具有传动可靠、寿命长、调速性能稳定等特点，目前在食品包装、农业等领域获得一定程度的应用。其传动结构设计灵活性较大，可实现大范围变速的要求。

申请号为201510081369.4的中国发明专利申请公开了一种新型脉动式无级变速器，该变速器在结构特征上主要是利用轮连杆组合机构能满足特定输出曲线的特点，在六杆机构中用轮副代换低副而派生的五构件机构。通过设计合理的轮廓线可使摇杆在一定转角范围内近似匀速运动，即在特定位置下输出的脉动度理论上可为零。该新型变速器在性能特征上具有特定调速位置下脉动度为零、脉动度低、调速方便及调速过程中输出稳定、结构紧凑等优点。然而，对于上述无级变速器，滑座越靠近轮，压紧机构对轮的压力越大，以及负载的共同作用，造成连杆在摇块中越难摆动，从而振动就越激烈，造成较高的脉动度。其次，当载荷进一步加大后，进一步增大滚子轴承摩擦接触功率损耗，同时也加大了连杆惯性力的功率损耗，造成功率显著下降。

申请号为200980152914.7的韩国发明专利申请公开了一种具有可变轮的无级变速装置，动力通过多相的轮连杆机构从输入轴传递到多个定轴齿轮上，齿轮与机架通过单向离合器连接，实现动力的单向过滤，最后传递至输出轴，属于脉动式无级变速器的一种，其最大特点是可变轮位置可随输出轴载荷大小而自适应改变，进而实现输出转速的自适应无级变速。但轮的内力在一个运动周期中始终改变，轮不能确定在某位置，进而不能准确控制传动比大小。除此之外，装置中连杆做往复摆动运动，整机振动激烈，连杆和轮的惯性力的功率损耗将增加，各转动副的摩擦损耗也必增大，从而造成整机的效率损失增大。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种齿轮连杆脉动式无级变速器，其可实现在工作过程中调速，调速范围大，用作离合器使用，脉动度低，性价比高、结构紧凑、占用空间小、可靠性高。传动比可以为零。

本发明的技术方案是：一种齿轮连杆脉动式无级变速器，其包括齿轮连杆机构、调速机构和输出机构；所述的齿轮连杆机构包括与转动套筒啮合的输入轴、与偏心轮转动连接的转动套筒、偏心轮、以及一端与偏心轮铰接另一端与调速机构的滑块铰接的中间连杆；其中，所述的偏心轮一方面输入由转动套筒传来的动力，一方面输出自身动力至行星齿轮，并配合中间连杆与调速机构的的铰接点的移动进行调速；所述的调速机构包括可沿底座直线运动的滑块、螺纹连接改变滑块位置的丝杠，为丝杠提高动力的电机和底座；所述的输出机构包括铰接于偏心轮连杆的单向离合器，铰接于单向离合器的行星齿轮，与分齿轮内核的齿轮输出轴；所述的齿轮连杆机构的主要部分为多组，即其中的偏心轮、中间连杆为多组，多组中间连杆一端与偏心轮铰接，另一端共同与调速机构铰接，每组偏心轮沿输出轴轴线方向圆周布置；动力输入端通过齿轮连杆机构的输入轴经与转动套筒的齿轮啮合将动力传递至齿轮连杆机构，齿轮连杆机构再通过输出机构将运动汇合至输出机构的输出轴，当需要调速时，改变齿轮连杆机构的中间连杆与调速机构较点的位置。

一种齿轮连杆脉动式无级变速器，其特征在于，包括若干组组结构和尺寸相同的齿轮连杆机构、调速机构、输入机构、输出轴；所述的输入机构包括输入轴、偏心轮；输入轴一端连接至动力输入端，另一端连接偏心轮的一端；偏心轮的另一端与通过轴承与传动连杆铰接；输入轴与偏心轮同轴转动；每组齿轮连杆机构包括传动连杆、调速连杆、中间连杆、输出连杆、单向离合器和行星齿轮；每组传动连杆的一端通过轴承共同铰接在偏心轮上，另一端通过轴承与调速连杆一端、中间连杆一端共同铰接在一起；调速连杆另一端与调速蜗轮的轮盘上的轴铰接在一起；中间连杆另一端与输出连杆一端通过轴承铰接在一起；输出连杆另一端通过轴承与机架上的轴铰接，同时与单向离合器的内轭圈过盈配合；单向离合器的外轭圈与行星齿轮的中心孔配合；行星齿轮与输出轴的齿轮端外啮合；传动连杆、调速连杆、中间连杆、输出连杆、偏心轮与机架共同组成六杆机构；所述的调速机构包括调速蜗杆、调速蜗轮；调速蜗杆与调速蜗轮齿轮啮合；同时调速蜗杆上的轴与调速连杆另一端铰接；手轮转动调速蜗杆，调速蜗杆通过齿轮啮合带动调速蜗轮转动；所述的输出轴是齿轮轴，输出轴齿轮一端通过齿轮啮合与行星齿轮啮合。

优选地，调速蜗轮与输入轴的轴线共线，调速蜗轮能够绕以输入轴轴线转动。

优选地，偏心轮的外周通过轴承铰接在机架上，偏心轮的偏心连杆的一端与通过轴承与传动连杆铰接。

优选地，输出轴另一端通过键与负载连接。

优选地，输入轴旋转安装在机架上。

优选地，输入轴一端通过键连接至动力输入端，另一端通过键连接偏心轮的一端。

优选地，所述的齿轮连杆机构共有三组，以输入轴轴线为中心，每组齿轮连杆机构角度差120°圆周布置。

优选地，每组行星齿轮通过啮合将单向有间歇停顿的转动传递至输出轴，三组交替传递，使输出轴输出具有脉动性转动。

优选地，三个调速连杆的另一端分别与调速蜗轮的轮盘上的三个圆周均布的轴铰接在一起。

与现有无级变速器产品比较，上述技术方案的实施，其直接带来的优点和积极效果如下。

(1)可以实现无级变速，与齿轮箱变速器比较而言，齿轮连杆脉动式无级变速器不需要齿轮的换挡，速比可以精准控制。齿轮连杆脉动式变速器通过改变连杆杆长实现变速，因此可以在设备运行时变速，变速范围大，传动比高。

(2)总体使用纯机械结构，结构简单紧凑，性价比高，且传递效率最优时可到达0.9。此外，齿轮连杆脉动式变速器可按比例扩大和缩小传动比，用于任何需要变速的设备上。

(3)采用手动或液压设备变速，通过改变连杆长度实现转速改变，变速性能稳定，不会受到磁场、电场等外界因素的干扰。齿轮连杆脉动式变速器是几何封闭的低副结构，对使用环境要求低，寿命较长。

(4)在组合方式上，属于并联式组合，动力由输入轴传递至三组完全相同的齿轮连杆机构上，实现功率的分流。三组齿轮连杆机构均匀分布在输出轴周围，不但使各组机构的反作用力相互平衡，传动性能平稳，脉动度低，而且三组机构共同承担负载，每个齿轮承担的负载就较小，相应的齿轮模数也可更小。

(5)传动比可以为零。

附图说明

图1是按照本发明的齿轮连杆脉动式无级变速器一优选实例的结构示意图。

图2是按照本发明的齿轮连杆脉动式无级变速器一优选实例的背面示意图。

图3是按照本发明的齿轮连杆脉动式无级变速器一优选实例的纵剖视图。

图4是按照本发明的齿轮连杆脉动式无级变速器一优选实例的部分零件结构关系图。

图5是按照本发明的齿轮连杆脉动式无级变速器一优选实例的单相结构原理图。

图中标记为：输入轴1、偏心轮2、传动连杆3、调速连杆4、中间连杆5、输出连杆6、调速蜗杆7、调速蜗轮8、单向离合器9、行星齿轮10、输出轴11、机架12。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图对本发明的齿轮连杆脉动式无级变速器的一优选实例进行详细描述，以下叙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限制作用。

本发明的齿轮连杆脉动式无级变速器，其包括齿轮连杆机构、调速机构和输出机构；

动力输入端通过齿轮连杆机构的输入轴经齿轮啮合将动力传递至齿轮连杆机构，齿轮连杆机构再通过输出机构将运动汇合至输出机构的输出轴，输出具有脉动性转动，当需要调速时，调速机构改变齿轮连杆机构中连杆较点的位置；

所述的齿轮连杆机构包括与转动套筒啮合的输入轴、与偏心轮转动连接的转动套筒、偏心轮、以及一端与偏心轮铰接另一端与调速机构的滑块铰接的中间连杆；其中，所述的偏心轮一方面输入由转动套筒传来的动力，一方面输出自身动力至行星齿轮，并配合中间连杆与调速机构的的铰接点的移动进行调速；

所述的调速机构包括可沿底座直线运动的滑块、螺纹连接改变滑块位置的丝杠，为丝杠提高动力的电机和底座；

所述的输出机构包括铰接于偏心轮连杆的单向离合器，铰接于单向离合器的行星齿轮，与分齿轮内核的齿轮输出轴；

所述的齿轮连杆机构的主要部分为多组，即其中的偏心轮、中间连杆为多组，多组中间连杆一端与偏心轮铰接，另一端共同与调速机构铰接，每组偏心轮沿输出轴轴线方向圆周布置，齿轮连杆机构为输出机构提供一定角度的转动，多组偏心轮、中间连杆汇合实现输出轴脉动式转动。

如图1—5所示的按照本发明的齿轮连杆脉动式无级变速器：包括三组结构和尺寸相同的齿轮连杆机构、调速机构、输入机构、输出轴。

(1)所述的输入机构包括输入轴1、偏心轮2。

具体连接关系及作用的描述如下：可旋转安装在机架12上的输入轴1一端通过键连接至动力输入端，另一端通过键连接偏心轮2；偏心轮2(外周)通过轴承铰接在(偏心轮处的)机架12上，偏心轮另一端(的连杆)与通过轴承与传动连杆3铰接。输入轴1接受来自发动机等驱动源的驱动力，输入轴1与偏心轮2同轴转动，将动力传递至齿轮连杆机构。

(2)所述的齿轮连杆机构包括传动连杆3、调速连杆4、中间连杆5、输出连杆6、单向离合器9和行星齿轮10。

具体连接关系及作用的描述如下：传动连杆3一端通过轴承铰接在偏心轮2上，另一端通过轴承与调速连杆4一端、中间连杆5一端共同铰接在一起；调速连杆4另一端与调速蜗轮8上的轴(涡轮轮盘上的轴，若为三个轴,则成120度圆周均布)铰接在一起；中间连杆5另一端与输出连杆6一端通过轴承铰接在一起；输出连杆6另一端通过轴承与机架12上的轴铰接，同时与单向离合器9的内轭圈过盈配合；单向离合器9的外轭圈与行星齿轮10的孔过盈配合；行星齿轮10与输出轴11的齿轮端外啮合。所述的齿轮连杆机构共有三组，以输入轴1轴线为中心，角度差120°圆周布置。

传动连杆3、调速连杆4、中间连杆5、输出连杆6都是二副杆，与偏心轮2、机架12共同组成六杆机构。偏心轮2的匀速转动经过传动连杆3、调速连杆4、中间连杆5组成的动力链转换成输出连杆6另一端绕机架12上轴的往复摆动。同时输出连杆6另一端与单向离合器9内轭圈过盈配合，带动单向离合器9内轭圈往复转动，由于单向离合器9单向传递动力的特性，单相离合器内轭圈9的往复转动转换为单向离合器9外轭圈的单向有间歇停顿的转动。行星齿轮10内孔与单向离合器9外轭圈过盈配合，与单向离合器9外轭圈共同转动，行星齿轮10通过齿轮外啮合带动输出轴11单向有间歇停顿的转动。由于齿轮连杆机构有三相，三相齿轮连杆机构接力带动输出轴11，使输出轴11持续输出具有脉动性的单向转动。

(3)所述的调速机构包括调速蜗杆7、调速蜗轮8。

具体连接关系及作用的描述如下：调速蜗杆7通过轴承与(该处的)机架12铰接，可绕其轴线转动，同时调速蜗杆7与调速蜗轮8齿轮啮合；调速蜗轮8通过轴承与(该处的)机架12铰接，可绕以输入轴1轴线转动，用于调速，同时调速蜗杆8上的轴与调速连杆4另一端铰接。当需要调速时，通过手轮转动调速蜗杆7，调速蜗杆7通过齿轮啮合带动调速蜗轮8转动，调速蜗杆8转动，进而改变了调速连杆4另一端的位置，实现调速。调速蜗杆8转动，若调速蜗轮涡轮轮盘上的轴的轴线与传动连杆3轴线相交，则传动比可以为零。

调速蜗轮涡轮轮盘上若为三个轴,则成120度圆周均布。

调速蜗轮8的轮盘上的轴与输入轴线平行。

调速蜗轮8与输入轴的轴线共线，输入轴与偏心轮为同轴转动。输入轴与输出轴为同轴。

所述的输出轴11是齿轮轴，输出轴11齿轮一端通过齿轮啮合与行星齿轮10啮合，另一端通过键与负载连接。每组行星齿轮10通过啮合将单向有间歇停顿的转动传递至输出轴11，三组交替传递，使输出轴11输出具有脉动性转动。输出轴11另一端带动负载，最终实现动力传递的功能。

下面举例说明本发明的无级变速器的一优选实例的工作过程：

工作时，电机通过键带动输入轴1同轴转动；输入轴1与偏心轮2通过键连接，带动偏心轮2同轴转动；不需要调速时，调速蜗杆8固定，与调速蜗杆8上轴铰接的调速连杆4的另一端也固定，作为固定铰链点；偏心轮2通过连杆低副传递动力方式带动传动连杆3、调速连杆4、中间连杆5做平面运动；中间连杆5通过铰接带动输出连杆6做绕输出连杆6另一端的往复摆动运动；由于单向离合器9单向传递动力的特性，输出连杆9往复摆动通过与单向离合器9的过盈配合转换为行星齿轮10单向有间歇停顿的转动；输出轴11与行星齿轮10啮合，三组行星齿轮10交替带动输出轴11单向转动，最后实现动力传递的功能。当需要调速时，转动调速蜗杆7，调速蜗杆7通过齿轮啮合带动调速蜗轮8转动，进而改变与调速蜗杆8上轴铰接的调速连杆4另一端的位置，实现调速。

本发明的新型无级变速器结构紧凑，可以实现不停机变速，调速简单，性价比高，脉动度低。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明白专利范围所作的均等变化与皆应属本发明的涵盖范围。