专利名称：大功率无级变速器的制作方法
技术领域：
本发明为一种能够适用于大功率的变速传动装置，属于靠摩擦传动的无级变速装置。
目前，变速器的种类繁多，有分级变速器及无级变速器。常见的无级变速器的行星锥轮单端支承，形成悬臂传递力矩，这种变速器的缺陷是打滑、丢速，导致效率下降，输出功率也就在75kw以下，若要大功率无级传速，则需采用液压的无级变速器。但这种变速器制造精度要求很高，成本昂贵，运行效率略显逊色。
本发明的目的是设计一种大功率无级变速器，其结构合理，通过机械传动的方式实现无级变速。
本发明所设计的大功率无级变速器主要由机壳、端盖、主轴、主轮、变速传动机构及输出轴构成，主轴与输出轴在同一轴线上，变速传动机构位于机壳内，主轴及输出轴与机壳之间由端盖支撑并密封，主轴带动安装在其上的主轮转动，变速传动机构主要由行星轮、行星轮轴、动力轮、轴向移动拨盘、卫星锥台架、锥台、可移锥齿轮、直齿轮、内齿轮、差速器、输入伞齿轮及调速电机、调速螺杆及传动齿圈构成，卫星锥台架与机壳定位固定，行星轮轴穿过卫星锥台架，行星轮轴一端由轴承支撑于该架，另一端支撑于端盖上，行星轮安装在行星轮轴上，行星轮与主轮相啮合，在行星轮轴的周围均称分布由卫星锥台架支撑的锥台，锥台的两端支撑于卫星锥台架上，轴向移动拨盘与锥台配合安装，安装在轴向移动拨盘中的动力轮与锥台相啮合，与动力轮相啮合处的锥台的母线与行星轮轴的轴线平行；轴向移动拨盘边缘带有螺纹孔，轴向移动拨盘的螺纹孔与调速螺杆相配合，调速螺杆由调速电机带动旋转；锥台轴伸端安装有锥齿轮，锥齿轮与支撑于行星轮轴上的可移锥齿轮相啮合，可移锥齿轮与直齿轮为一体结构，由行星轮轴支撑，直齿轮与内齿轮相啮合，内齿轮与伞齿轮同体，由轴承支撑于主轴上，伞齿轮与支撑于主轴上的差速器的行星锥轮相啮合，差速器主要由行星锥轮、轴承、芯轴及速差检出中心盘构成，行星锥轮安装在芯轴上，芯轴通过轴承支撑于速差检出中心盘上，行星锥轮又与输入伞齿轮相啮合，该输入伞齿轮由主轴带动转动，输出轴与速差检出中心盘的外边缘配合安装，输出轴通过轴承支撑于主轴外围。
本发明所设计的大功率无级变速器中与主轮相啮合的行星轮为两个或两个以上，均布安装在行星轮轴上。
本发明所设计的大功率无级变速器由行星轮轴带动的动力轮与两个或两个以上均匀分布的锥台相啮合。
本发明所设计的大功率无级变速器中的锥台轴线与行星轮轴线的夹角在0.5°～20°范围内。
为使动力轮与锥台配合紧密，本发明所设计的大功率无级变速器中的行星轮轴上由轴承支撑的可移锥齿轮、直齿轮内腔安装有可使其与安装于锥台轴伸端的锥齿轮紧密啮合、并使组合锥台与动力轮紧密啮合的弹簧。
本发明所设计的大功率无级变速器中与轴向移动拨盘相配合的调速螺杆由三根以上均称安装构成，其中一根调速螺杆通过调速电机驱动，调速螺杆上带有轴齿轮，传动齿圈与螺杆的轴齿轮相啮合。
本发明所设计的大功率无级变速器的差速器中的速差检出中心盘上对称安装有两个或两个倍数的行星锥轮。
本发明所设计的大功率无级变速器的速差检出中心盘的外缘与输出轴的内缘通过键或齿啮合连接。
本发明所设计的大功率无级变速器在输出轴孔内安装有堵盖。
本发明所设计的大功率无级变速器在锥齿轮与直齿轮同一体的靠近内齿轮的末端配合安装有支撑轮，支撑轮通过轴承安装于主轴上。
本发明所设计的大功率无级变速器的机壳侧面的端盖上设置有密封圈，机壳顶部设置有油杯。机壳内充满润滑油，机壳内的润滑油受热膨胀时注入油杯，变冷时回流至机壳内。油杯顶部带有供气体进出的小孔。
本发明所设计的大功率无级变速器在应用过程中，主轴旋转，带动主轮转动，与主轮啮合的行星轮转动，从而使行星轮轴及其上的动力轮转动，带动锥台转动，根据速比要求，由变速器外部的程序控制电路控制调速电机转动，带动调速螺杆转动，使轴向移动拨盘轴向移动，从而改变锥台的转速，达到无级调速的目的。锥台带动其上的锥齿轮转动，与几个锥齿轮啮合的可移锥齿轮转动，可移锥齿轮受内腔的弹簧压迫，使之与锥齿轮紧密啮合。由于支撑锥台的两端轴承外套与卫星支撑架结合得不那么紧，锥台可轴向移动。于是在可移锥齿轮的压迫下，锥台、锥齿轮轴向移动压迫锥台与动力轮紧密接触，使之不产生打滑、丢速现象。多个与可移锥齿轮同体的直齿轮带动内齿轮转动，由于内齿轮与伞齿轮同体，将变速的转速输入差速器中，差速器的另一转速是主轴末端的输入伞齿轮的转速，二者与差速器中的行星锥轮相啮合，并且行星锥轮所受到啮合的两侧的伞齿轮的转向是相反的，因此当两侧的转速相同时，差速器中的速差检出中心盘不转动，与速差检出中心盘安装在一起的输出轴无输出，即输出轴不转动，当两侧的转速不等时，输出轴输出两侧速度之差，其旋转方向与转速大的伞齿轮的旋转方向相同。总的来说，其工作原理是输入动力由主轴发散成若干行星轮，每根行星轮轴通过动力轮又发散成若干锥台组合，锥台轴伸端的锥齿轮组合收敛到可轴向移动的可移锥齿轮及与之同体的直齿轮，又通过内齿轮收敛到差速器一端，这是速度控制后的一端，差速器的另一端为定速输入，二者速度之差即为输出转速。这就是大功率电控无级变速器的传动链模式。
本发明所设计的大功率无级变速器的优点是1．变速器的关键零件锥台系两端支撑，可承受较大的径向压力，不会出现像单端支撑那样的“让刀”现象。
2．锥台、动力轮的正向压力由弹簧力保证，正向压力在运行过程中自动调节，弹簧力由设计及加工工艺保证。弹簧不同，两者压力不同，锥台、动力轮传递的扭矩不同。
3．锥台转速可设计得很高，按T=9550p/n式中p为功率，n为转速，T为转矩。转矩与转速n成反比关系，n越高，则T越小，以节省锥台用材，降低成本，又能缩小整个变速器的体积。
4．变速器系多元行星组合，中心轮与行星齿轮、动力轮与锥台组合，支撑轮、小角度的锥齿轮，内齿轮啮合直齿轮、差速器中行星锥轮都是。一轮周边多轮啮合，使轮齿得以充分利用，体积缩小，径向力互相抵销，轴承寿命提高。
5．变速器的锥台数可多至几十个，若每个锥台传递20kw，对于带18个锥台的变速器可输出功率360kw，对于输出100kw的变速器，每个锥台只承接5.6kw，显然轻而易举。
6．差速器的输出转速n出=｜n左-n右｜，使计算简单化，便于普及应用。当输出转向与输入转向一致时，最低可达20％n入；反向输出时，可为输入转速几倍的范围内变化；也可在+0.5n入～0～(-n入)范围内变速，变速范围相当大。
7．该变速器输入与输出在同一轴线上，若在变速器输入端装一对齿轮时，箱内速比另行计算，则可实现平行轴输出。
8．变速器输出转速变化速率，可由调速电机及锥台斜度决定。可在几秒钟之内完成整个范围的变化。当锥台斜度很小时，输出转速变化速率相当低，而且输出转速也就是每秒几度。
9．由于诸多锥台、动力轮紧密接触，变速器在运行过程中不存在打滑、丢速现象，即使一、两个相配合的锥台、动力轮打滑，而其它的摩擦付照样可以正常工作，除非负载力矩太大，而导致全部摩擦付打滑，因此运行效率高。
10．调速电机可用计算机进行程序控制，使操作简单，控制实现自动化。
11．噪音小，变速效率高，若将差速器的行星锥轮磨制到7级甚至6级精度，则变速器效率可达88％以上。
本发明所设计的大功率无级变速器主要应用于汽车、大型仪器设备等，也可以应用于其它方面。
图1是本发明所设计的大功率无级变速器的结构图。
下面根据附图结合具体实施例对本发明所设计的大功率无级变速器的结构及其实施方式作进一步说明。
实施例如图1所示大功率无级变速器主要由机壳1、端盖、主轴2、主轮3、变速传动机构及输出轴4构成，主轴2的一端通过轴承40支撑于机壳1上，其外端由端盖5密封，另一端位于输出轴4内，通过轴承41支撑，输出轴4的外端通过轴承42支撑于机壳1的另一端，其端部由端盖6密封，主轴2及输出轴4位于同一轴线上，主轮3安装于机壳1内的主轴2上，传动机构与机壳1内的主轴2及主轮3相配合，机壳1内充满润滑油。传动机构主要由行星轮7、行星轮轴8、动力轮9、轴向移动拨盘10、锥台11、可移锥齿轮12、直齿轮13、内齿轮14、差速器、输入伞齿轮15及调速电机16、调速螺杆17及齿轮13、内齿轮14、差速器、输入伞齿轮15及调速电机16、调速螺杆17及传动齿圈18构成，在机壳1内固定安装有卫星锥台架19、行星轮轴8通过轴承43、45由机壳1及卫星锥台架19支撑，在主轴2的周围对称安装有6个相同的行星轮轴8，行星轮轴8与主轴2平行。行星轮轴8上安装有行星轮7，行星轮7与主轮3啮合，在行星轮轴8安装有动力轮9，动力轮9位于轴向移动拨盘10内。在行星轮轴8的周围均称安装有3个相同的锥台11，锥台11的两端由卫星锥台架19通过轴承46、47支撑，锥台11与动力轮9摩擦啮合，锥台11与动力轮9啮合的母线20与行星轮轴8平行，锥台11的轴线与行星轮轴线的夹角为8°。锥台11的大头的后端安装在锥齿轮21。在行星轮轴8的后端由轴承51、52支撑安装有可移锥齿轮12及直齿轮13，可移锥齿轮12及直齿轮13为一体结构，在可移锥齿轮12的内孔安装有弹簧22、锥齿轮21与可移锥齿轮12相啮合，弹簧22将可移锥齿轮12压紧与锥齿轮21相啮合，防止打滑。为平衡行星轴轮8末端来自内齿轮14的径向力，在行星轮轴8的末端由支撑轮2 9支撑，支撑轮29通过轴承44与主轴2配合。内齿轮14与直齿轮13相啮合，内齿轮14通过轴承48支撑于主轴2上。在轴向移动拨盘10的周围带有6个对称的螺纹孔23，分别与6个调节螺杆17相啮合，调节螺杆17由机壳1及锥台架19支撑，调节螺杆17上有轴齿轮24，诸多轴齿轮24的外围与同一带外齿的传动齿圈18相啮合，调节螺杆17分别平行于相对的行星轮轴。其中一个调节螺杆17由位于机壳1外部的调速电机16带动旋转，而其它的调节螺杆17通过传动齿圈18从动同步运转。与内齿轮14同体的伞齿轮与差速器中的行星锥轮25啮合。差速器主要由行星锥轮25、轴承26、芯轴27及速差检出中心盘28构成，行星锥轮25安装在芯轴27上，芯轴27的两端通过轴承49、50支撑于速差检出中心盘28内，芯轴27的轴向与速差检出中心盘28的径向相一致。在速差检出中心盘28内对称安装有4个相对称的行星锥轮。这4个行星锥轮还与输入伞齿轮15相啮合。输入伞齿轮15由主轴2带动旋转。速差检出中心盘28的外围通过键与输出轴4连接，速差检出中心盘28转动可带动输出轴4转动。为防润滑油从输出轴4的孔中流出，在输出轴4孔内安装有堵盖30。
这种大功率无级变速器在应用过程中，主轴2输入动力，带动主轮3及输入伞齿轮15转动。主轴2带动其周围啮合的行星轮7转动，从而带动行星轮轴8及其上安装的动力轮9转动，与动力轮9相啮合的锥台11转动。根据所需输出动力，由程序控制调速电机16转动，带动调速螺杆17转动，通过轴齿轮24及传动齿圈18带动对称的调速螺杆17同步转动，使轴向移动拨盘10平行前后移动，使动力轮9相对于锥台11移动，由于锥台上每一点所对应的圆周直径均不相同，因此使得锥台11输出的转速均不相同，且可以是连续变化的，从而达到无级变速。锥台11通过后部的锥齿轮21带动可移锥齿轮12转动，又通过与其一体的直齿轮13带动与其啮合的内齿轮14转动，将转速输入至差速器的行星锥轮25的一侧，而输入伞齿轮15将主轴2的转速输入行星锥轮25的另一侧，两侧齿轮的转向相反。当两侧转速相同时，行星锥轮25绕芯轴27自转，速差检出中心盘28不转动，因此输出轴4无转速输出，而当两侧速度不等时，行星锥轮25不仅绕芯轴27自转，而且还要绕速度较快一侧齿轮的盘面旋转，从而带动速差检出中心盘28转动，使输出轴4转动。输出轴4输出的转速为两侧转速之差，其旋转方向与转速快的一侧的齿轮转向相同。
从上述应用过程可看出，这种大功率无级变速器仅通过一个环节的摩擦付进行变速，且此环节又由诸多的锥台、动力轮共同承担，因此达到大功率无级变速十分容易，变速快；对于每对摩擦付仅承担小部分负载力矩，不易出现打滑、丢速现象。其结构紧凑，充分利用空间，通过弹簧22将锥齿轮21及可移锥齿轮12压紧，并且使锥台11向行星轮轴做向心轴向移动，使锥台11与动力轮9亦压紧，不易使摩擦付打滑，若锥台11表面出现磨损时，在弹簧22的作用下，锥台11向行星轮轴向心移动，使锥台11与动力轮9紧密接触，从而弥补磨损，因此该大功率无级变速器使用可靠，使用寿命长，可广泛用于汽车、大型工业设备、仪器及动力装置中。
权利要求
1．一种大功率无级变速器，主要由机壳、端盖、主轴、主轮、变速传动机构及输出轴构成，其特征是主轴与输出轴在同一轴线上，变速传动机构位于机壳内，主辅及输出轴与机壳之间由端盖支撑并密封，主轴带动安装在其上的主轮转动，变速传动机构主要由行星轮、行星轮轴、动力轮、轴向移动拨盘、卫星锥台架、锥台、可移锥齿轮、直齿轮、内齿轮、差速器、输入伞齿轮及调速电机、调速螺杆及传动齿圈构成，卫星锥台架与机壳定位固定，行星轮轴穿过卫星锥台架，行星轮轴一端由轴承支撑于该架，另一端支撑于端盖上，行星轮安装在行星轮轴上，行星轮与主轮相啮合，在行星轮轴的周围均称分布由卫星锥台架支撑的锥台，锥台的两端支撑于卫星锥台架上，轴向移动拨盘与锥台配合安装，安装在轴向移动拨盘中的动力轮与锥台相啮合，与动力轮相啮合处的锥台的母线与行星轮轴的轴线平行；轴向移动拨盘边缘带有螺纹孔，轴向移动拨盘的螺纹孔与调速螺杆相配合，调速螺杆由调速电机带动旋转；锥台轴伸端安装有锥齿轮，锥齿轮与支撑于行星轮轴上的可移锥齿轮相啮合，可移锥齿轮与直齿轮为一体结构，由行星轮轴支撑，直齿轮与内齿轮相啮合，内齿轮与伞齿轮同体，由轴承支撑于主轴上，伞齿轮与支撑于主轴上的差速器的行星锥轮相啮合，差速器主要由行星锥轮、轴承、芯轴及速差检出中心盘构成，行星锥轮安装在芯轴上，芯轴通过轴承支撑于速差检出中心盘上，行星锥轮又与输入伞齿轮相啮合，该输入伞齿轮由主轴带动转动，输出轴与速差检出中心盘的外边缘配合安装，输出轴通过轴承支撑于主轴外围。
2．根据权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征还在于与主轮相啮合的行星轮为两个或两个以上，均布安装在行星轮轴上。
3．根据权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征还在于由行星轮轴带动的动力轮与两个或两个以上均匀分布的锥台相啮合。
4．根据权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征还在于锥台轴线与行星轮轴线的夹角在0.5°～20°范围内。
5．根据权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征还在于行星轮轴上由轴承支撑的可移锥齿轮、直齿轮内腔安装有可使其与安装于锥台轴伸端的锥齿轮紧密啮合、并使组合锥台与动力轮紧密啮合的弹簧。
6．根据权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征还在于与轴向移动拨盘相配合的调速螺杆由三根以上均称安装构成，其中一根调速螺杆通过调速电机驱动，调速螺杆上带有轴齿轮，传动齿圈与螺杆的轴齿轮相啮合。
7．根据权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征还在于差速器中的速差检出中心盘上对称安装有两个或两个倍数的行星锥轮。
8．根据权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征还在于速差检出中心盘的边缘与输出轴的边缘通过键或齿啮合连接。
9．根据权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征还在于在输出轴孔内安装有堵盖。
10．根据权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征还在于在锥齿轮与直齿轮同一体的靠近内齿轮的末端配合安装有支撑轮，支撑轮通过轴承安装于主轴上。
全文摘要
本发明为一种能够适用于大功率的变速传动装置,属于靠摩擦传动的无级变速装置。主要由机壳、端盖、主轴、主轮、变速传动机构及输出轴构成,主轴与输出轴在同一轴线上,变速传动机构位于机壳内。本实用新型结构紧凑、合理,不易出现打滑、丢速等问题,变速快,使用寿命长。
文档编号F16H3/097GK1283755SQ99111209
公开日2001年2月14日 申请日期1999年8月10日 优先权日1999年8月10日
发明者朱克明, 朱振宇 申请人:朱克明