专利名称：延伸转臂行星传动的制作方法
技术领域：
行星传动具有主动轮(太阳轮)、行星轮、转臂与输出轴、外压圈及滚轮和销轴的
传动机构，通常行星轮以心轴支承在转臂上，作圆周运行同时具有圆周力和离心力，尤其是 高转速传动离心力往往造成有害影响，甚至是效率降低的主因。 —种延伸转臂行星传动设有内外组合转臂与输出机构联接，是将通常只能装置于 外压圈径向内侧的转臂兼输出机构延伸到外压圈的外围上，就是设有内外转臂，内转臂有 输出轴与销轴连成一体在主动轮与外压圈径向中间传递转矩，外转臂由滚轮与支承件并固 联到输出机构的销轴上称为内外组合转臂与输出轴。滚轮或滚套始终与行星轮接触滚动传 力，并位于行星轮圆周运行的外围阻挡而接受行星轮的运转所产生的离心力，就是将离心 力转移到输出机构上，且与圆周力合成推力矩共同作功。
背景技术：
齿轮行星传动和摩擦轮行星传动的行星轮作圆周运行有着离心力，其值与转速角
速度平方成正比，高转速较大的离心力通常作用到支承上或摩擦副外压圈的槽型摩擦面上
消耗了过多的功能，发热温升高磨损严重寿命和效率降低。由于摩擦副行星传动常采用楔
角很小的槽型摩擦面，已有的摩阻较大，加上高转速较大的离心力挤压到槽面上，楔紧力过
大而严重发热效率降低，甚至被制动，高转速运转极限受到离心力的限制。 另一种情况是碟簧加压于外压圈上而实现恒动率传动的摩擦式行星传动变速器，
由于主动轮夹紧行星轮的夹紧力来自碟簧一外压圈对行星轮的锥面推力(径向推压力)，
当行星轮行星运行产生离心力后，会抵消这种径向推力，也就是会减弱主动轮对行星轮的
夹紧力，并影响到承载力和效率。 行星传动的行星轮必然产生离心力，而且高转速其离心力巨大并造成有害影响。 所以改变离心力的方向与作用，变有害为利，这是实现高效高速行星传动的决定性条件。由 于摩擦传动依靠摩擦力，而转矩与转速却成反比，离心力却与转速平方值成正比，所以离心 力往往引起较多损耗而降低效率。离心力不可避免但可以改变与转移受力点，本发明就是 将行星轮的离心力转移到输出机构上共同作功达到提高效率且实现高转速行星传动的突 破
发明内容
摩擦轮行星传动常用结构是碟簧压紧于主动轮上，当高转速时碟簧压得最紧，这 时的离心力也最大，所以槽型摩擦面(外压圈上)的摩擦阻力会过大而严重降低效率。高 转速所需的摩擦力及其夹紧力都要求较小却反成为过大而增大损耗，所以这种状况必须改 变。二是碟簧加压于外压圈上虽然能够实现恒动率传动而且高转速所需的摩擦力及其压紧 力应当很小，却因离心力的有害作用而不得不超额定值地增大碟簧压紧力引起发热与损耗 成倍增加而降低高转速的效率。所以也应该克服。解决行星传动的缺陷以转移离心力作用 是最有实效的方案，这就是延伸转臂行星传动。
行星传动的离心力与回转半径、质量、角速度平方成正比，所以要实现高速行星传 动也必须解决如何转移离心力的难题。通常的摩擦传动其承载力和效率难以达到齿轮啮合 传动是由于紧压力过高损耗较大所造成，如果解决此点加上摩擦传动的浮动性和均载性及 装配性均优于齿轮啮合传动，所以一旦离心力和最适合的紧压力得到最佳解决后，摩擦式 行星传动应有取代齿轮式行星传动的诸多优势。 本发明的目的是提供一种高转速高效率平稳性行星传动，各种转速形成的离心力
变有害为有利，这是首创内外二转臂并与输出轴固连的延伸转臂行星传动。 几乎所有的行星传动仅有内置转臂及输出机构，本发明转臂由外压圈内置与外压
圈外设二部分组合并由内置部分与输出轴固连。虽然输出轴与销轴只能安装在外压圈与
主动轮径向之间的区域，既转臂与输出轴也只能设置于这个中间区域，但是采用了外压圈
外围的延伸转臂既外设转臂让它接触行星轮，行星轮的离心力方向近于垂直角压到与转臂
组合的滚轮上，行星轮的离心力得到转移，并与圆周力合成推力矩。外压圈外围设有滚轮，
滚轮通过支架与内置转臂的销轴固联，销轴与输出轴固联，这样行星轮的离心力就会作用
到转臂与输出机构上了，而夹紧行星轮的外压圈或主动轮未受行星轮本身上的离心力的影
响，也就不需要超过额定值地过多增加碟簧的压紧力而减小了损耗，提高了效率。 摩擦轮行星传动的无级变速，行星轮有不同的工位，在高转速行星轮处于径向最
内，这时的行星轮对外围上的滚轮成完全阻挡，不管离心力多大总会全压到滚轮上并与圆
周力共同推动转臂及输出轴输出转矩。向低速调速，行星轮逐渐作径向外移，并绕滚轮接触
而转变作用角。由于转速的降低，离心力成倍减小，圆周力也能够将行星轮压紧于滚轮上既
输出轴上，这就是内外转臂机构在整个范围转移了离心力的方向及作用点，且能与圆周力
共同作功。 碟簧设置于主动上的摩擦轮行星传动常作固定传动比减速传动，其结构简单效率 高，可实现多行星轮小行星轮紧密型传动，并能小范围内调整速比。这种结构的离心力难以 转移到内置转臂上，只能采用双锥度行星轮调整压紧力的大小，减小损耗提高效率。这时作 高速传动时行星轮的离心力较大且压紧到外压圈的槽型摩擦面上，为了降低槽面正压力， 应采用较大锥度的行星轮与大楔角槽型。而主动轮夹紧行星轮的部位采用较小锥角来降低 径向推力，减小外压圈对行星轮的摩擦阻力，从而提高了效率，这就是双锥角行星轮传动。
作大速比的低速传动，因行星轮本身的离心力已经降低很多，为了增大外压圈更 能夹紧行星轮，达到恒功率传动，就是主动轮加到大锥角处，而外压圈却在锥角较小部位， 得到主动轮的径向推力大，外压圈对行星轮的夹紧正压力也增大，符合低转速较大转矩需 要较大压紧力(正压力)的要求。所以双锥度行星轮解决了碟簧加压在主动轮上的行星传 动同样实现高效率并且提高了高转速极限。 延伸转臂行星传动及双锥度行星轮结构与形状的创新解决了行星传动一系列重
大技术要害的历史性难题，从而将摩擦轮传动取代齿轮传动、摆线传动及蜗轮传动产生显
著的效益，尤其是传动比1. 5 30范围具有不可替代的优势。 以下详细说明实现本发明的最佳设计方案和实施细节
图1是延伸转臂行星传动，作无级变速的结构图。 图2是延伸转臂行星传动的工作原理其平面结构示意图。 图3是延伸转臂行星传动的主动轮及外压圈夹紧行星轮及外转臂的轴向剖视图。
图4是双锥度行星轮高速传动采用的形状和锥角要求。
图5是双锥度行星轮作低速传动工位状况图。 图6是双锥度行星轮行星减速器结构图，表明双锥角既在行星轮半径各处有不同 的锥角，依据传动的转速高低既传动比大小，选用各摩擦副传力处有不同的锥角，增减摩擦 副的正压力来调整所需的摩擦力实现恒功率高效率传动。 图1中1、行星轮，2、滚轮，3、滚轮轴，4、滚轮架，5、固连在输出轴9上的销轴(内转 臂)，6、移动与固定外压圈，7、固定与移动主动轮，8、输入轴，10、压紧在移动外压圈上的多
组碟簧。 图中输入轴8套有固定主动轮和移动主动轮7并同时传动，二个主动轮7夹紧一 组行星轮l，行星轮1又被二个外压圈6构成的槽型摩擦面在径向外侧夹紧，由于多组碟簧 10始终加压于可移动的外压圈6，同时使行星轮1径向内外维持压紧状态。高低转速调整 行星轮被径向位移，总是受到外围上的一组滚轮2、滚轮轴3、滚轮架4及销轴5组合成的内 外转臂机件的阻挡且滚动接触受力，使行星轮自身产生的离心力只能压紧在滚轮上，同时 行星轮1又被二个主动轮7和二个外压圈6在碟簧压紧下于接触点夹紧。因为主动轮或外 压圈可作轴向进合或分开位移，其夹紧后摩擦力不受离心力的影响。 图2中，1、行星轮，2、滚轮，3、滚轮转轴，4、滚轮架，5、输出轴固联的销轴，6、外压 圈，7、主动轮。 高速区，主动轮7在行星轮1的中心点Q工夹紧，而外压圈6则在行星轮全半径点 (轮缘)压紧，这时行星轮在滚轮2的内侧，高转速行星轮具有的较大离心力于F点压到滚 轮2上，并与圆周力P合成推力矩使滚轮2、滚轮转轴3、滚轮架4、销轴与输出轴5、作圆周 运转。转速越高离心力越大。因为行星轮处于滚轮径向内侧，大部分离心力受到阻挡，所以 圆周力很容易将行星轮推压于滚轮上，共同推动输出轴传递转矩。行星轮本身的离心力不 会作用到外压圈6上，也就是外压圈6受碟簧压紧后与行星轮的边缘相压紧。主动轮对行 星轮的夹紧力未受到离心力的"抵消"而减弱，使来自碟簧间接压紧力足以夹紧行星轮而传 动。所以高速区行星轮的离心力近于成垂直作用到滚轮上，任何大离心力不会使行星轮脱 离与滚轮的接触，离心力就被圆周力合成为推力矩。从高转速向中低转速位移，行星轮1从 滚轮2的径向内侧向外围逐渐移动，当移至E点时，主动轮7在行星轮全半径内侧夹紧，而 外压圈6则于行星轮中心锥顶点Q2相压紧，输出转速直至零转。这个降速区域，离心力也 逐渐减小，滚轮阻挡行星轮作用角变化阻挡程度减弱，但圆周力还是能够推压行星轮与滚 轮相接触传动。所以整个变速范围，行星轮本身形成的离心力不再产生有害影响而始终与 圆周力合成推力矩，运行中摩擦副对摩擦力所需的压紧力维持在额定值，相对降低了各种 阻力，减小了磨损与发热，降低温升润滑良好，保持高效率。 无级变速恒动率传动的压紧力必须与转速的降低而增大，既不能过大也不可不 足。这种压紧力是与高效率密切相关，其余损耗(如轴承)与齿轮啮合传动基本相同，所以 摩擦传动的效率一旦解决了因压紧力而过分损耗，也能够与齿轮传动相等。而且作为多行 星轮传动，摩擦传动的均载性和浮动性比齿轮行星传动更易于解决，所以延伸转臂行星传 动有着超高转速高效率的重大突破，尤其是无级变速器创造迄今该领域最大变速范围的恒 功率传动最佳技术性能。并易于制成低噪声高平稳性高速输入减速器取代啮合式行星传动 具有填补空白性成果。
图3中，1、行星轮，2、滚轮，3、滚轮转轴，4、滚轮架，6、外压圈，7、主动轮。以轴向截 面表明结构形状及工作原理。二个主动轮7可于靠近行星轮中心点B夹紧，输出转速可达 到输入转速，当行星轮作径向外移，其中心点(锥顶)移至二个外压圈相接触时，输出转速 达到零转。另外，因为行星轮的楔角较大，外压圈压紧行星轮后形成的径向推力也较大，达 到主动轮夹紧行星轮实现恒动率传动的要求。由于克服了行星轮本身必然存在的离心力却 未造成有害影响，所以加压碟簧可以减小通常的压紧力，从而降低磨耗和发热，提高寿命和 承载力。 该轴向视图还表明当行星轮锥顶处(中心)与主动轮接触，其工作半径为O，而行 星轮全半径既外缘处与外压圈接触被压紧传动，输出转速等于输入转速；向低转速调整，行
星轮径向外移，直至中心点(锥顶处)于外压圈接触，行星轮相对于外压圈的工作半径为O，
而行星轮与主动轮的触点是全半径，这时的输出转速达到零转。所以延伸转臂行星传动实
现了最大的变速比和最大的恒功率传动的变速范围，具有填补空白性重大突破。 图4中，二个主动轮7于A点夹紧行星轮1，而外压圈6于B点压紧行星轮半径较
大处，所以输出转速较高。由于行星轮A处楔角较小而正压力就较大，主动轮夹紧行星轮后
的径向推力也较小，既行星轮对B点(与外压圈接触点)的正压力较小。当高速运转后，行
星轮的离心力较大又作用到外压圈B点，一小一大二者相加后的压紧力未必太紧，摩阻适
宜，这种结构符合于高转速传动。 图5中，与图4所示相反，主动轮夹紧行星轮是其楔角较大处而具有较大径向推
力，外压圈却在楔角较小处压紧行星轮，因而正压力较大，形成的摩擦力且较大，这正是低
转速离心力降低后外压圈对行星轮的压紧力不会减弱而提高了效率和承载力。 双锥角行星轮达到既有实效又非常简便利用行星轮必然存在的离心力来提高技
术性能，属内置转臂行星传动的改进。 图6中，1、行星轮，2、滚套，5、销轴，6、外压圈，7、主动轮，9、输出轴，10、碟簧。
图中表明摩擦轮行星传动固定速比的结构，输入轴上套有二个主动轮7，其中一主 动轮受碟簧压紧力与另一主动轮夹紧行星轮l，受力点是行星轮1的近中心部位，其锥角较 小，压紧的正压力较大，而行星轮径向外侧受到二个外压圈6的夹紧，外压圈6相对接触的 行星轮部位的锥角较大，夹紧正压力较小。这是高转速传动的行星轮双锥角形成的摩擦力 适合较大离心力的结构属高转速运行。离心力同时压紧到外压圈6上，其正压力以相加增 大，所以尽可能避免过分压紧而减小损耗。 作低转速传动，行星轮作径向外移，这时主动轮夹紧于行星轮锥角较大的外缘处， 而外压圈却夹紧在行星轮近中心部位，主动轮对行星轮的推力增大促使外压圈对行星轮的 夹紧力升高。这时的离心力因转速降低已经较小，所以外压圈应当提高正压力，符合低转速 低离心力时传递大转矩所需的较大摩擦力(正压力)。这与通常的单一锥角行星轮相比属 很小增加成本又能获得实效的创新成果。 延伸转臂行星传动解决了恒动率无级变速一直难以克服的行星轮离心力成为降 低效率的致命难题，双锥角行星轮又解决槽型摩擦传动利用离心力增减压紧力而提高效率 的简易方法，以首创形状和结构创造高转速高效率行星传动。
权利要求
行星传动具有主动轮、行星轮、转臂与输出轴、外压圈及滚轮的传动机构，尤其是延伸转臂行星传动其特征是行星轮圆周运行的外围设置滚轮并与转臂组合，再由内转臂与输出轴联接，滚轮位于外压圈外围阻挡并接受行星轮离心力将其改变方向转移着力点且与圆周力合成推力矩，双锥角行星轮既行星轮的半径各处不同的锥角使摩擦副的正压力增减变动，摩擦力与转矩增减相一致。
2. 根据权利要求1所述的延伸转臂行星传动，其特征是转臂由内外二部分，内转臂由销轴与输出轴固连，外传臂在行星轮圆周运行的外围设置滚轮、滚轮轴、滚轮架并与转臂联成一体，滚轮在外压圈的径向外侧与行星轮接触相滚动，行星轮的离心力受到滚轮阻挡，改变方向，转移着力点且与圆周力合成推力矩。
3. 根据权利要求1或2所述的延伸转臂行星传动，其特征是高转速工位行星轮位于圆周运行的内部，其径向外侧外圆处与滚轮相接触，离心力方向接近垂直角压到滚轮上，使圆周力容易与离心力合成推力矩。
4. 根据权利要求1所述的延伸转臂行星传动，其特征是行星轮制成双锥角，各半径有不同的锥角，在内外传动摩擦副的夹紧产生正压力增减变动来调整各种转速转矩所需的摩擦力。
全文摘要
一种延伸转臂行星传动设有内外转臂并与输出机构固联，行星轮的圆周运行同时具有圆周力和离心力。延伸转臂位于行星轮圆周运行的外围设置滚轮并与转臂及输出轴固连，滚轮与行星轮接触滚动阻挡且接受行星轮本身的离心力，将其改变力的方向转移着力点并与圆周力合成推力矩共同作功。槽型摩擦面的楔角或行星轮的对应锥角大小有不同的正压力，双锥角行星轮能利用离心力来增减摩擦副的正压力达到降低损耗提高效率有着既简单又实效的方法。延伸转臂行星传动避免了离心力的所有害处，实现于更高转速高效率行星传动，将摩擦轮传动更加优越齿轮传动、摆线传动及蜗轮传动获得新突破，尤其是输出转速达到输入转速直至零转的恒功率高转速高效率无级变速传动。
文档编号F16H13/06GK101705982SQ20091017963
公开日2010年5月12日 申请日期2009年10月8日 优先权日2009年10月8日
发明者陈广强 申请人:陈广强