变矩机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种变矩机构，包括毂体和多个围绕所述毂体设置的只能单向转动的传动轮，所述毂体的轴心与传动轮的轴心相平行，所述毂体与传动轮之间设置有弹性元件，所述弹性元件用于对毂体与传动轮之间的中心距进行约束。采用弹性元件用于对毂体与传动轮之间的中心距进行约束，使得当传动轮受到的扭力改变时，即输入力矩变化时，所述传动轮与毂体之间的中心距可变，进而达到输出力矩可变的目的。另外，本发明的无级自动变速器具有结构简单、制造成本和制造难度低、传递扭力大等优点。
【专利说明】变矩机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械装置，特别涉及一种能够根据扭力变化自动改变力臂长度的自动变矩机构，以及根据该变矩机构制得的无级自动变速器。
【背景技术】
[0002]现有技术中，能够根据扭力变化自动改变力臂长度的自动变矩机构只有液力变矩器，液力变矩器由泵轮，涡轮，导轮组成。液力变矩器一般安装在发动机的飞轮上，以液压油(ATF)为工作介质，起传递转矩，变矩，变速及离合的作用。然而液力变矩器的结构复杂、制造成本高，且传递过程中能量有损耗。
[0003]目前，常见的无级变速器有液力机械式无级变速器和金属带式无级变速器(VDT-CVT)，CVT技术即无级变速技术，它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。然而CVT的缺点是:1)仍然需要液压控制主从动轮的工作直径，其结构复杂，生产成本和加工难度高；2)传递扭力有限，扭力较大时容易出现打滑，所以只限于在小排量的汽车上使用。
[0004]针对上述问题，需研制一种结构简单、制造成本和制造难度低且传递扭力较大的变距机构和无级自动变速器。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种变矩机构，该变矩机构能够根据扭力变化自动改变力臂长度，且具有结构简单、制造成本和制造难度低等优点，解决了现有的变矩机构，只能采用液力变矩的问题。另外，本发明还提供了一种基于所述变矩机构制得的无级自动变速器，该无级自动变速器具有结构简单、制造成本和制造难度低、传递扭力大等优点。
[0006]本发明的目的之一是提供一种变矩机构，所述变矩机构包括毂体和多个围绕所述毂体设置的只能单向转动的传动轮，所述毂体的轴心与传动轮的轴心相平行，所述毂体与传动轮之间设置有弹性元件，所述弹性元件用于对毂体与传动轮之间的中心距进行约束。
[0007]进一步，还包括规整轮，所述规整轮与所述毂体同轴设置，所述规整轮用于控制每个传动轮与毂体之间的中心距离都相等。
[0008]进一步，所述规整轮上围绕规整轮轴心旋转对称设置有多个控制单元，所述控制单元的数量与传动轮的数量相同，所述多个传动轮在所述多个控制单元的控制下呈旋转对称分布。
[0009]进一步，所述弹性元件为弹簧。
[0010]进一步，所述弹性元件为片簧，所述片簧的一端与毂体固定连接，片簧的另一端与传动轮的轴固定连接。
[0011]进一步，还包括与所述传动轮的数量相应的多个辐体，所述传动轮设置在所述辐体上，所述弹性元件为压簧或拉簧，所述弹性元件通过所述辐体直接或间接设置在毂体与传动轮之间。
[0012]进一步，所述辐体的一端铰接在所述毂体上，另一端与传动轮的轴固定连接，所述弹性元件的两端分别与辐体和毂体连接。
[0013]进一步，所述辐体的一端固定在所述毂体上，所述传动轮与辐体滑动配合，所述弹性元件的两端分别与传动轮和毂体连接。
[0014]进一步，所述传动轮的轴的一端设置有套筒，所述套筒套设在所述辐体上，并周向固定，所述弹性元件套设在所述辐体上，弹性元件的两端分别抵接在毂体与套筒上。
[0015]本发明的目的之二是提供一种基于上述变矩机构制得的无级自动变速器。
[0016]本发明具有以下有益效果:
I)本发明的变矩机构，包括毂体和多个围绕所述毂体设置的只能单向转动的传动轮，所述毂体的轴心与传动轮的轴心相平行，所述毂体与传动轮之间设置有弹性元件，所述弹性元件用于对毂体与传动轮之间的中心距进行约束。采用弹性元件用于对毂体与传动轮之间的中心距进行约束，使得当传动轮受到的扭力改变时，即输入力矩变化时，所述传动轮与毂体之间的中心距可变，进而达到输出力矩可变的目的。
[0017]2)本发明的无级自动变速器具有结构简单、制造成本和制造难度低、传递扭力大等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0019]图1为本发明实施例1中所述变矩机构未受扭力作用时的结构示意图；
图2为本发明实施例1中所述变矩机构受到最大扭力作用变形后的结构示意图；
图3为本发明实施例1中所述变矩机构安装规整轮后的结构示意图；
图4为本发明变矩机构中传动轮的一种齿形结构示意图；
图5为本发明实施例2中所述变矩机构未受扭力作用时的结构示意图；
图6为本发明实施例2中所述变矩机构的立体结构示意图；
图7为本发明实施例2所述变矩机构中的毂体立体结构示意图；
图8为本发明实施例2所述变矩机构中的辐体立体结构示意图；
图9为本发明实施例2所述变矩机构中的规整轮立体结构示意图；
图10为本发明实施例3中具有弧形辐体的变矩机构结构示意图；
图11为本发明实施例3中具有弧形辐体且安装有规整轮的变矩机构结构示意图；
图12为本发明实施例3中具有弧形辐体且安装有规整轮的变矩机构立体结构示意
图；
图13为本发明实施例3中具有弧形辐体且安装有规整轮的变矩机构立体分解示意
图；
图14为本发明实施例3中具有直线形辐体且安装有规整轮的变矩机构结构示意图； 图15为本发明实施例3中具有直线形辐体且安装有规整轮的变矩机构立体结构示意
图；
图16为本发明实施例4中所述无级自动变速器的一种连接结构示意图。【具体实施方式】
[0020]以下将结合附图对本发明进行详细说明:
实施例1一种变矩机构
如图1和2所示:本实施例1的变矩机构，包括毂体I和多个围绕所述毂体I设置的只能单向转动的传动轮2，所述传动轮2为带有棘轮机构的单向链轮，当然，所述传动轮2还可设置为带有棘轮机构的单向带轮或单向棘轮，将传动轮2设置成只能单向转动的，使得当相邻两个传动轮2之间的中心距变化时，其中的一个传动轮2能够绕自身轴线反转，进而使得两个传动轮2之间传动带或传动链的距离可调；所述毂体I的轴心与传动轮2的轴心相平行，所述毂体I与传动轮2之间设置有弹性元件3，所述弹性元件3用于对毂体I与传动轮2之间的中心距进行弹性约束，使得传动轮2可根据扭力的变化自动调整与毂体I之间的中心距离；所述弹性元件3为片簧，所述片簧的一端与毂体I固定连接，片簧的另一端与传动轮2的轴21固定连接。采用片簧直接将所述传动轮2的轴21与毂体I连接起来，使得本发明的变矩机构变得更加简单。
[0021]优选的，所述片簧与毂体I的连接点设置在传动轮2轴线与毂体I轴线构成的平面之外，或者将所述片簧构造成螺旋状或弧形的，以便使得毂体I与传动轮2之间的中心距变化范围更宽。
[0022]优选的，如图4所示，所述传动轮2为带有棘轮机构的单向棘轮，所述单向棘轮的表面设置棘齿用于与带有棘齿的传动带配合。
[0023]作为上述技术方案的进一步改进，如图3所示，还包括规整轮4，所述规整轮4与所述毂体I同轴设置，所述规整轮4用于控制每个传动轮2与毂体I之间的中心距离都相等。优选的，所述规整轮4上围绕规整轮4轴心旋转对称设置有多个控制单元41，所述控制单元41的数量与传动轮2的数量相同，所述多个传动轮2在所述多个控制单元41的控制下呈旋转对称分布。本实施例中，对于构造为片簧的弹性元件3而言，所述控制单元41优选的设置为沿规整轮4径向开设的通槽，所述传动轮2的轴21伸入到所述通槽中，并与所述通槽滑动配合，当某一个传动轮2受力滑动到通槽的某一位置时，其余的传动轮2将在通槽侧壁的作用下也会滑动到相同或相应的位置处。
[0024]实施例2 —种变矩机构
如图5至9所示，本实施例2的变矩机构，包括毂体I和多个围绕所述毂体I设置的只能单向转动的传动轮2，所述传动轮2为带有棘轮机构的单向链轮，当然，所述传动轮2还可设置为带有棘轮机构的单向带轮或单向棘轮，将传动轮2设置成只能单向转动的，使得当相邻两个传动轮2之间的中心距变化时，其中的一个传动轮2能够绕自身轴线反转，进而使得两个传动轮2之间传动带或传动链的距离可调；所述毂体I的轴心与传动轮2的轴心相平行，所述毂体I与传动轮2之间设置有弹性元件3，所述弹性元件3用于对毂体I与传动轮2之间的中心距进行弹性约束，使得传动轮2可根据扭力的变化自动调整与毂体I之间的中心距离；本实施例中，所述变矩机构还包括与所述传动轮2的数量相应的多个福体5,所述传动轮2设置在所述辐体5上，所述弹性元件3为压簧或拉簧；优选的，所述辐体5的一端铰接在所述毂体I上，另一端与传动轮2的轴2固定连接，所述弹性元件3的两端分别与辐体5和毂体I连接。
[0025]作为上述技术方案的进一步改进，还包括规整轮4，所述规整轮4与所述毂体I同轴设置，所述规整轮4上围绕规整轮4轴心旋转对称设置有多个控制单元41，所述控制单元41的数量与传动轮2的数量相同,所述多个传动轮2在所述多个控制单元41的控制下呈旋转对称分布。本实施例中，所述辐体5优选地设置呈弧形，所述辐体5的中部沿辐体5的长度方向上开设有弧形通孔，所述控制单元41为柱形凸起，该控制单元41可插入到辐体5中部的弧形通孔中，由于控制单元41呈旋转对称分布的，使得各辐体5的摆动角度相同，变矩时，多个辐体5将始终保持旋转对称分布。
[0026]实施例3 —种变矩机构
作为实施例2中所述变矩机构的替换方案，所述辐体5的一端固定在所述毂体I上，所述传动轮2与辐体5滑动配合，所述弹性元件3的两端分别与传动轮2和毂体I连接所述传动轮2的轴21的一端设置有套筒22，所述套筒22套设在所述辐体5上，并周向固定，所述弹性元件3套设在所述辐体5上，弹性元件3的两端分别抵接在毂体I与套筒22上。优选的，如图10所示，所述辐体5呈弧形，且偏斜一定的角度，多个辐体5整体成螺旋状排列，当毂体I带动辐体5顺时针旋转时，所述变矩机构的力臂能够随着输入扭力的增大而缩短，进而达到自动变矩的目的。另外，所述辐体5也可以设置成以毂体I轴心向外延伸的直线型，如图14和15所示，其同样可以达到本发明的目的。
[0027]作为上述技术方案的进一步改进，如图11至13所示，还包括规整轮4，所述规整轮4与所述毂体I同轴设置，所述规整轮4上围绕规整轮4轴心旋转对称设置有多个控制单元41,所述控制单元41的数量与传动轮2的数量相同,所述多个传动轮2在所述多个控制单元41的控制下呈旋转对称分布。当所述辐体5呈弧形时，所述控制单元41可以设置成以毂体I轴心向外延伸的直线槽；当所述辐体5呈直线型时，所述控制单元41可以设置成弧形，且偏斜一定的角度，多个控制单元41整体成螺旋状排列。
[0028]实施例4 一种无级自动变速器
如图16所示，本发明的无级自动变速器包括如实施例1至3中所述的任意一种变矩机构以及套设在变矩机构外围传动轮2上的传动元件6，所述传动轮2为带有棘轮机构的链轮、棘轮或带轮中的任意一种，所述传动元件6为与传动轮2传动配合的链条、棘带或传动带。优选的，可以将至少两个变矩机构通过传动元件6串联在一起使用，可以进一步提高本发明无级自动变速器的自动变矩、变速效果。本发明的无级自动变速器为纯机械式的，且具有结构简单、制造成本低等优点，可在自行车、汽车等车辆上使用，也可用于其他需要无级自动变速的装置或设备中使用。
[0029]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种变矩机构，其特征在于:包括毂体(I)和多个围绕所述毂体(I)设置的只能单向转动的传动轮(2),所述毂体(I)的轴心与传动轮(2)的轴心相平行,所述毂体(I)与传动轮(2 )之间设置有弹性元件(3 )，所述弹性元件(3 )用于对毂体(I)与传动轮(2 )之间的中心距进行约束。
2.根据权利要求1所述的变矩机构，其特征在于:还包括规整轮(4)，所述规整轮(4)与所述毂体(I)同轴设置，所述规整轮(4)用于控制每个传动轮(2)与毂体(I)之间的中心距离都相等。
3.根据权利要求2所述的变矩机构，其特征在于:所述规整轮(4)上围绕规整轮(4)轴心旋转对称设置有多个控制单元(41)，所述控制单元(41)的数量与传动轮(2)的数量相同，所述多个传动轮(2)在所述多个控制单元(41)的控制下呈旋转对称分布。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的变矩机构，其特征在于:所述弹性元件(3)为弹簧。
5.根据权利要求4所述的变矩机构，其特征在于:所述弹性元件(3)为片簧，所述片簧的一端与毂体(I)固定连接，片簧的另一端与传动轮(2)的轴(21)固定连接。
6.根据权利要求4所述的变矩机构，其特征在于:还包括与所述传动轮(2)的数量相应的多个辐体(5)，所述传动轮(2)设置在所述辐体(5)上，所述弹性元件(3)为压簧或拉簧，所述弹性元件(3)通过所述辐体(5)直接或间接设置在毂体(I)与传动轮(2)之间。
7.根据权利要求6所述的变矩机构，其特征在于:所述辐体(5)的一端铰接在所述毂体(I)上，另一端与传动轮(2)的轴(2)固定连接，所述弹性元件(3)的两端分别与辐体(5)和毂体(I)连接。
8.根据权利要求6所述的变矩机构，其特征在于:所述辐体(5)的一端固定在所述毂体(I)上，所述传动轮(2)与辐体(5)滑动配合，所述弹性元件(3)的两端分别与传动轮(2)和毂体(I)连接。
9.根据权利要求8所述的变矩机构，其特征在于:所述传动轮(2)的轴(21)的一端设置有套筒(22)，所述套筒(22)套设在所述辐体(5)上，并周向固定，所述弹性元件(3)套设在所述辐体(5)上，弹性元件(3)的两端分别抵接在毂体(I)与套筒(22)上。
10.一种基于权利要求1至9中任一项所述变矩机构制得的无级自动变速器。
【文档编号】F16D43/20GK103486156SQ201310372417
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月24日 优先权日:2013年8月24日
【发明者】蒋小辉, 王帅, 王振宇 申请人:蒋小辉