专利名称:差动滚子无级变速器的制作方法
本实用新型属行星式摩擦无级变速器现有多种行星式摩擦无级变速器(BUS、SC、OM等)的共同缺点1.仅适用于恒转矩使用场合，恒功率输出范围很小。2.驱动功率小(几个瓩)。3.效率较低(约50～75％)。4.只能作降速输出。
本实用新型的目的提供一种结构简单；传递功率大；效率高、输出转速与输入转速相等；最低转速为零；大范围恒功率输出的新颖无级变速器。
本实用新型主要由锥齿轮差动轮系和腰鼓形滚子自动加压二部分组成，以下结合附图对实用新型作详细描述。
图1是它的纵切面半剖视装配图。
图2是图1A－A剖视图。
如图1输出轴1连同被动锥齿轮；输入轴10连同主动锥齿轮；行星轮6、系杆4组成差动轮系。
腰鼓形滚子7、行星盘3(与行星轮6固定在一起)、外环5(只能轴向移动，不能转动)构成自动加压和调速机构。
腰鼓形滚子7套在心轴8上，並可转动。心轴8的一端紧固在保持环11的端面孔内，保持环11呈悬浮状态。它使三个腰鼓形滚子7均匀相隔120度。
前、后平衡环2、9分别空套在输出轴1和输入轴10的轴颈上(紧靠锥齿轮处)，且可自由转动，其外缘与行星盘3的底面呈线接触，平衡三个腰鼓形滚子7的楔紧力。
腰鼓形滚子7的外侧凸弧面与外环5的内弧面吻合，形成线接触(弧线)，内侧与行星盘3的背面(朝向外环5的内弧面)为点接触。
通过操纵机构，可使外环5连同腰鼓形滚子7，在行星盘3的中心点至最大外缘处(输入轴10一侧，如图1位置)作轴向直线移动。
工作时，主动锥齿轮转动。当腰鼓形滚子7调到行星盘3的中心点时，行星盘3、系杆4无法公转(如同超越离合器的星轮一样被楔紧，不能转动)，但行星盘3和行星轮6仍能自转(行星盘3与腰鼓形滚子7接触点的自转线速度为零)，该轮系成了普通轮系。被动锥齿轮与主动锥齿轮转速相同，转向相反。
若操纵外环5向输入轴10方向移动，腰鼓形滚子7与行星盘3接触点的自转线速度不再是零，摩擦力使腰鼓形滚子7沿着外环5的内弧面滚动(与系杆4转向相同)，行星轮6和行星盘3既自转又公转，引起输出轴1转速减慢。外环5越向输入轴10方向移，输出转速越慢，至最大外缘处(如图1位置)系杆4转速等于1／2输入转速时，输出转速降为零。
行星盘3的作用一是扩大与腰鼓形滚子7接触点的最大自转线速度，使系杆4的转速能达到1／2输入转速。二是使行星盘3受到的楔紧力、传至前后平衡环2、9平衡抵消。
如图2A－A剖视图，腰鼓形滚子7与行星盘3之间的楔紧力由楔角(图2设6度)产生，楔紧力随输出转矩加大而增加，起自动加压作用。为使力点通过行星盘3中心，行星轮6不能按装在垂直中心位置，需偏置一段距离(见图2)，所以采用直齿双曲线锥齿轮作主、被动齿轮。
综上所述，由双曲线锥齿轮组成的差动轮系，在行星轮背面(行星盘背面)与外环内弧面之间装入腰鼓形滚子，操纵外环轴向移动，随着腰鼓形滚子从行星盘中心位置向输入轴方向移动，该输系即由普通轮系变成差动轮系，输出轴转速由最快逐渐减至零。
该变速器的特点1.变速范围大从零～输入转速，输入转速可以从1500～3000转／分，甚至更高；2.恒功率输出特性在整个变速过程中，接触区的综合曲率为常数，因而当n2R2f为常数时可以获得恒功率的允许输出特性；3.传递功率大，腰鼓形滚子当量曲率小与平面接触、单位面积受力小，输出由齿轮承担能传递大功率；4.效率高，轴承受力很小，压紧力由行星轮公转力矩产生，并由平衡盘抵消，效率高的另一个因素是滑动率小，滚子点接触处不打滑(自转打滑)，与外环线接触处，在高速输出区也不打滑，在中速区滑动率不超过1.5％，低速区不超过3％，优于其他行星式摩擦无级变速器；5.结构简单，造价低廉，输入、输出轴同一轴线，传动元件与加压元件合为一体，不需另设加压装置，因而结构简单、紧凑、制造也容易；6.体积小，操纵方便，体积只有同功率无级变速器的1／2～1／3。用齿轮，齿条或螺旋机构操纵外环直线移动就能变速，简单、方便；7.由于行星轮的偏置形成楔角，输入转向不宜在高速区反向(滚子楔紧点偏离行星盘中心，滑动增加)。
适用场合及效益；0～1500转／分变速范围，迎合了大部分机械的调速要求，如轻工机械、食品机械、纺织及化纤机械、化工机械、试验设备，农业机械、国防工业、变速电机、工程机械、电子机械、冶金机械、输送带、以及仪表仪器等行业，这种变速器尤其适合各种切削机床的主传动和进给传动，机床主轴箱和进给箱一般至少有十档以上变速，传动齿轮多、结构复杂、排挡机构既难设计又难制造，选择挡位切削速度损失很多，严重影响生产效率和加工精度，将无级变速器应用于机床主传动，已有较长历史。虽然具有一定优点，但难以完全取代齿轮有级变速，主要原因有三个；1.变速范围小、刚性摩擦式无级变速器，变速范围很少超过12最低转速偏高，如KOPP－K变速器当输入转速为1500转／分时，输出转速为220～2650转／分，显然不能直接驱动主轴，仍然要借助几个挡位的齿轮变速仅能在两挡之间进行区间无级变速，这就失却了它的主要优点。
2.现有无级变速器的恒功率范围满足不了机床的要求，行星式摩擦无级变速器变速范围虽大，但恒功率区域更小。
3.传递功率小、体积大与机床较难匹配。
本结构的特点能较好地解决以上三个问题为机床的主传动和进给传动提供一种崭新的无级变速器。
另一个可能性使用场合中小型汽车变速机构(包括摩托车)，它可使发动机常时间在经济转速下运转，既节油(据报导在汽车与拖拉机上采用了在主、从动轴上分别装有速度反应器和转矩反应器的带式自动调速变速器后，可节约燃料8.99％)，又改善了驾驶条件初步计算当滚子直径为100毫米，输入转速为3000转／分，可传递功率100瓩，外形尺寸不超过500毫米×400毫米(直径×长度)。
权利要求
1.一种由差动轮系；腰鼓形滚子7和外环5组成的无级变速器，其特征是主、被动轮为双曲线锥齿轮，行星轮6偏置轴线一段距离，在其背面与外环5之间装入三个腰鼓形滚子7，可在行星盘3的中心点至最大外缘处(输入轴10一侧)作轴向直线移动，呈悬浮状态的保持环11通过一端紧固其上的心轴8将腰鼓形滚子7均匀分隔成120度，工作时，腰鼓形滚子7与行星盘3之间形成一个楔角，前、后平衡环2、9分别空套在输出轴1和输入轴10的轴颈上。
2.按权利要求
1所述的无级变速器，其特征是外环5的内园面为弧面，与腰鼓形滚子7的凸弧面相吻合，形成弧线接触。
3.按权利要求
1所述的无级变速器，其特征是腰鼓形滚子7的凸弧面与行星盘3的背面为点接触。
4.按权利要求
1所述的无级变速器，其特征是行星轮6与行星盘3互相紧固在一起。
5.按权利要求
1所述的无级变速器，其特征是行星盘3的底面与前、后平衡环2、9的外缘部分为线接触。
6.按权利要求
1所述的无级变速器，其特征是心轴8一端紧固在保持环11的端面孔内，腰鼓形滚子7套在心轴8上，並可转动。
专利摘要
本实用新型属行星式摩擦无级变速器。由锥齿轮组成的差动轮系，在行星轮背面与外环(能轴向移动不能转动)的内弧面之间装入腰鼓形滚子，操纵外环轴向移动使腰鼓形滚子从行星轮中心位置移向主动锥齿一侧，输出转速即从输入转速降至零。滚子既是传动体又起自动加压作用，能作恒功率输出，低速输出滑动率不大于3％，效率高，传递功率可达100千瓦，结构简单紧凑，适用于各种需要无级变速的设备，尤其适合切削机床的主传动和进给传动以及中小功率的汽车变速机构。
文档编号F16H37/00GK87207067SQ87207067
公开日1988年4月20日 申请日期1987年5月13日
发明者吴智忠 申请人:吴智忠导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan