专利名称：操纵导向盘啮合无级调速器的制作方法
根据调速器原理，无级调速器可分为机械式和机电式两大种类。本项发明属于机械式无调速器范畴。
机械式无级调速器分为摩擦式传动和啮合式传动。摩擦式调速器效率较低，容易发热、传动功率也较小，如申请号为93115309名称为离心摩擦无级变速。啮合式主要是输出运动为脉动、运行不平稳、结构也较复杂、而机电式、又存在着结构庞大、控制复杂、造价高等项缺点。
本发明的目的，旨在克服上述缺点，即效率较低、容易发热、输出不平稳、结构复杂、控制复杂等而提供一种型地操纵导向盘啮合无级调速器，在轻工、化工、食品、机床等机械行业中可替代上述调速器传动。
本发明的目的可通过以下措施来实现一种操纵导向盘啮合无级调速器，它的结构为输入偏心轴1安装在装有两盘滚动轴承2的轴承座中，轴端的偏心处又装有一盘轴承11，轴承11内圈与输入偏心轴1轴端为紧配合，轴承11外圈与中间框10动配合，中间框10外缘为凸平面，其上下面与操纵导向盘3组成移动副，操纵导向盘的轮骰与轴承座外圈组成转动副，中间框10的输出端上安装一轴承9，轴承9外圈与双面齿条8的导向槽相配合，双面齿条8与输出外壳4上的导轨组成移动副，双面齿条8上设有水平方向的上、下两个齿条与两个单向超越离合器5的齿上下啮合，单向超越离合器5与输出轴7螺纹连接，输出轴7支承在轴承座的两个滚动轴承中，整个调速器安装在通过螺栓紧固的输入外壳12和输出外壳4内。单向超越离合器5的形状为半圈有齿，另一半圈加配套。双面齿条8的形状为一个长方体， 长方体的一侧上下设有卤条板，长方体的中间设有导向槽，长方体的顶面和底面设有导向凸平面。中间框10的形状为长方体，长方体的中间设有导向槽，上下面设有导向凸平面，长方体一侧的中部设有横向长条，长条中部设有短轴。操纵导向盘3的形状为型，其上下内表面设有导向槽，其外表面一侧设有手柄， 其中间通孔外侧设有一圆套。
本发明的优点1、可直接与原动机相连接，省去了变速时的离合装置。同时也可以空载起动(原动机不变负荷)，负载调速(设备在工作状况下)2、属于啮合式传力，比摩擦传动优越，传动功率大。
3、运行平稳、可靠、不用附加专门的平衡机构、就可以实现整机的动平衡，因此，传动中噪音低。
4、结构简单、整机70％以上为标准件或通用件，其余零件都可以用普通机床加工出来，而且整机零件数目仅有十余件(包括螺栓、轴承)故其造价大大低于其它类型的调速器。
5、重量轻、体积小(与现有调速器相比)仅为其同功率调速器的1/3～2/3。
6、传动效率高于0.94。
7、调速方便、容易控制，其调速范围可从零开始任意调速到需要的转速。
如下图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的剖面图；图3是中间框10转动α时，输出行程为2a·COSα的示意图。
下面结合附图通过实施例进一步详述图1是本发明的结构简图。主要有三部分组成。第一部分由输入偏心轴1安装在装有两盘滚动轴承2的轴承座中，轴端的偏心处又装有一盘轴承11。其内圈与偏心轴端为紧配合。第二部分由操纵导向盘3，中间框10组成，偏心轴端处轴承外圈与中间框动配合，随着偏心轴的转动，该轴承可在中间框的导路中运动，中间框外缘为凸平面，其上下面与操纵导向盘3组成移动副。即可在操纵导向盘的导向槽内往复运动，操纵导向盘的轮骰与轴承座外圆组成转动副，当操纵导向盘相对轴承座外圆转动时，其上导路方向发生改变。第三部分由双面齿条8，两个单向超越离合器5，输出轴7，轴承座和轴承组成。中间框10的输出端上安装一轴承9，该轴承外圈与双面齿条8的导向槽相配合，组成移动副。双面齿条8的运动为水平直线运动。其上有水平方向上、下两个齿条与两个单向超越离合器的齿上下啮合，当双面齿条水平直线运动时、与其啮合的两个单向超越离合器交替转动。超越离合器与输出轴以螺纹相联，输出轴支承在轴承座的两个滚动轴承中，整个调速器装在外壳内，而输入外壳12与输出外壳4通过螺栓紧固。
根据不同的工作要求，本发明的结构也可以在形式上进行改动。(但其传动原理不变)，图1是同轴式结构。也可以使输出、输入不同轴线、作成展开式。还可以输出功率变为分流式。因此，本发明无级调速器，可适用于不同场合。
传动原理如图1和图2所示，当主动偏心轴1转动时，与其相连的轴承11在中间框8中随偏心轴1公转，而使8沿操纵导向盘3中导路直线运动。该运动由轴承9传给双面齿条8，双面齿条8始终水平运动，并将运动传给与之啮合的两个单向离合器5，单向离合器5与输出轴7以螺纹相联。当双面齿条8向右运动时，其上面齿条与单向超越离合器之一相啮合，当单向超越离合器5向左运动时，则其下面齿条与另一单向超越离合器相啮合，而输出轴无论其上超越离合器5怎样啮合，总是向同一方向连续转动。(主要是由于单向超越离合器的运动特性决定)。
变速时，通过手或脚(也可用别的方式)转动操纵导向调整速盘3，由于其上的导路方向发生变化，而使偏心轴1上的轴承11推动的中间框10沿新的变化导路仍然直线运动，此时，与中间框10相啮合的双面齿条8行程将发生变化，从而导致输出轴7的转动速度也发生改变。达到了变速的目的。
该发明的技术关健就在于此，概括地讲，中间框10是直线运动，其运动方向由操纵调速盘3控制、双面齿条8的运动始终是水平直线运动，调速的关健是，中间框10不同方向的直线运动在水平方向的投影，正好是双面齿条8的行程。
当中间框导路在水平位置时，输出轴7转速最大，当中间框导路在垂直位置时，输出轴转速为零。
中间框的直线运动最大行程是偏心轴的偏心距a的二倍。当中间框的运动为水平时，水平行程最大，输出轴的转速最大。当中间框的直线运动为垂直时，其水平方向的行程为零则输出轴的转速为零。当中间框的直线运动为与水平方向夹角等于α时，则其水平方向行程为S水＝S·COSα＝2aCOSα式中a偏心距 α转动角度α≤90。
图3给出了偏心框的位置示意。
由于偏心轴上的轴承中心运动速度为V＝aw是常数，故其切向加速度为零，而 向加心速度aη＝aω2，而中间框的直线运动规律为V框＝VCOSα′ α′＝ωV框＝VSinωt
S水＝-aCOSωta水＝ aw2COSωt可见，中间框运动时有加速度a水，在运动过程中将产生附加动载荷。
综合所述知，这种调速器动载荷有两部分组成，其一是偏心轴1上轴承产生，其二是中间框的运动产生，通过理论计算和实验，已成功解决了动平衡问题。在偏心轴上加配重以消除由于轴承的附加运载荷、和在两个单向离合器上加配重以消除中间框的附加动载荷。即使输入转速很高时，输出轴、中间框都能平稳工作。
应用实施例11、跑步健身器将本发明与电动机直接相联。即输入偏心轴1与电机轴用联轴器联，输出轴7与链条相联、(链轮装在滚子上)，起动时将操纵调速盘手柄搬至90°，则为空载起动，根据锻练者的实际情况，运动时搬动手柄一个角度α，则输出轴7将得到不同的转速，从而链轮带动跑道也得到不同的速度。其跑步速度可在0～20km/小时之间任意变动。
应用实施例2摩托车、助力车、轻骑。
将本发明输入轴1与发动机轴相联，输出轴7上装一小链轮与飞轮以链条相连，发动时可使操纵导向盘手柄搬至90°，实现空载起动，运行时，可随时搬动手柄一个角度α，则车的行驶速度将发生改变。调速范围助力车 0～30km/小时轻骑0～40km/小时摩托车 0～120km/小时应用实施例3农用轻型车将本发明输入轴1与发动机通过齿轮啮合，输出轴7上装有链轮，通过链条与后轴条和链轮相联。起动时，将操纵调速盘3转至90°，实现无负载起动，省去离合器，变速时，搬动调速盘手柄一个角度α，可得不同输出转速，其调速范围0～50km/小时。
权利要求
1.一种操纵导向盘啮合无级调速器，其特征在于输入偏心轴(1)安装在装有两盘滚动轴承(2)的轴承座中，轴端的偏心处又装有一盘轴承(11)，轴承(11)内圈与输入偏心轴(1)轴端为紧配合，轴承(11)外圈与中间框(10)动配合，中间框(10)外缘为凸平面，其上下面与操纵导向盘(3)组成移动副，操纵导向盘的轮骰与轴承座外圈组成转动副，中间框(10)的输出端上安装一轴承(9)，轴承(9)外圈与双面齿条(8)的导向槽相配合，双面齿条(8)与输出外壳(4)上的导轨组成移动副，双面齿条(8)上设有水平方向的上、下两个齿条与两个单向超越离合器(5)的齿上下啮合，单向超越离合器(5)与输出轴(7)螺纹连接，输出轴(7)支承在轴承座的两个滚动轴承中，整个调速器安装在通过螺栓紧固的输入外壳(12)和输出外壳(4)内。
2.根据权利要求1所述的操纵导向盘啮合无级调速器，其特征在于单向超越离合器(5)的形状为半圈有齿，另一半圈加配重。
3.根据权利要求1所述的操纵导向盘啮合无级调速器，其特征在于双面齿条(8)的形状为长方体，长方体的一侧上、下设有齿条板，长方体的中间设有导向槽，长方体的顶面和底面设有导向凸平面。
4.根据权利要求1所述的操纵导向盘啮合无级调速器，其特征在于中间框(10)的形状为长方体，长方体的中间设有导向槽，上下面设有导向凸平面，长方体一侧的中部设有横向长条，长条中部设有短轴。
5.根据权利要求1所述的操纵导向盘啮合无级调速器，其特征在于操纵导向盘(3)的形状为型，其上下内表面设有导向槽，其外表面一侧设有手柄，其中间通孔外侧设有一圆套。
全文摘要
本发明涉及一种机械式无级调速器。它的结构是输入偏心轴1的偏心处装轴承11，轴承11与中间框10动配合，中间框10外缘为凸平面，其上下面与操纵导向盘3组成移动副，操纵导向盘的轮毂与轴承外圆组成转动副，中间框10的输出端上的轴承9与双面齿条8的导向槽相配合，双面齿条8与输出外壳4组成移动副，双面齿条8上的齿条与单向超越离合器5啮合，单向超越离合器5与输出轴7螺纹连接。这种调速器可应用到轻工、化工、食品和机械行业中。
文档编号F16H49/00GK1162082SQ9710136
公开日1997年10月15日 申请日期1997年2月5日 优先权日1997年2月5日
发明者陶国清, 殷玉枫 申请人:陶国清, 殷玉枫