[发明专利]一种谐波齿传动无级变速器

说明书

技术领域

本发明属于机械无级变速器领域。

背景技术

在机械无级变速器领域，现有三大类：即(1)液力类；(2)电磁类；(3)摩擦类。以上三类本质上都是利用摩擦力，因此效率低。

本发明的目的是：设计一种能克服上述缺点，可实现刚性连接的机械无级变速系统，实现机械传动领域内人们长期梦寐以求的目标。

发明内容

本发明公开了一种谐波齿传动无级变速器，它由主动轴、从动轴、刚轮、柔轮、波发生器及滚子构成，柔轮可相对刚轮轴向移动，刚轮为圆锥内齿轮，柔轮为圆锥齿轮，由于在刚轮齿数一定的情况下其齿厚或齿槽宽度为变量，为使柔轮相对刚轮轴向移动时柔轮与刚轮良好啮合，柔轮的齿为复合齿，复合齿由两个子齿构成，在柔轮相对刚轮轴向移动时，复合齿的两个子齿夹角、齿厚是可变的，在啮合处刚轮的齿槽可容下柔轮的一个复合齿，另外，柔轮也可用环形齿链替代，环形齿链的齿为复合齿，复合齿由两个子齿构成，在环形齿链相对刚轮轴向移动时，复合齿的两个子齿夹角、齿厚是可变的，波发生器是截面为椭圆形周长不变的长短轴半径渐变的柱形凸轮，其特征是：柔轮可相对刚轮轴向移动，在柔轮或环形齿链相对刚轮轴向移动时，复合齿的齿厚是可变的，波发生器的半径是可变的。

其工作原理是：当刚轮不动，柔轮的复合齿数比刚轮齿少，柔轮相对刚轮轴向不动时，与普通谐波齿轮传动原理相同，主动轴带动波发生器转动时，波发生器在柔轮内转动时，迫使柔轮产生连续的弹性变形，此时波发生器的连续转动，就使柔轮齿的啮入-啮合-啮出-脱开这四种状态循环往复不断地改变各自原来的啮合状态，柔轮齿和刚轮齿在节圆处啮合过程就如同两个纯滚动的圆环一样，两者在任何瞬间，在节圆上转过的弧长必须相等，由于柔轮比刚轮在节圆周长上齿少，所以柔轮在啮合过程中，就必须相对刚轮转过少齿齿距的角位移，这个角位移正是输出轴的转动，从而实现了减速的目的。

当刚轮不动，柔轮相对刚轮轴向移动，且主动轴带动波发生器转动时，波发生器通过滚子迫使柔轮产生连续的弹性变形，虽然在刚轮齿数一定的情况下其齿厚或齿槽宽度为变量，由于柔轮的复合齿随柔轮的形变齿厚也相应变化，使刚轮与柔轮良好的啮合，柔轮和刚轮在节圆处啮合过程就如同两个纯滚动的圆环一样，两者在任何瞬间，在节圆上转过的弧长必须相等，虽然柔轮与刚轮的齿数比不变，但在节圆上转过的弧长是变的，只要使柔轮相对刚轮轴向移动，就可实现无级变速。

本发明的有益效果表现在：若将其应用于汽车，可省却换挡的麻烦，使变速更方便，效率提高，无滑差。虽然，液力类；电磁类；摩擦类也已经可以满足如此要求，但是，其经济性、可靠性、及传动效率却无法与本发明方案匹敌。

附图说明

图1是机构简图；

图2是A---A视图；

图3是柔轮移动到刚轮小端时与刚轮啮合局部示意图；

图4是柔轮移动到刚轮大端时与刚轮啮合局部示意图；

图5是波发生器三视图。

在上述的附图中相同的标注代表相同的含义，1是输入轴，2是波发生器，3是刚轮，4是柔轮，5是输出轴，6是滚子；a是由两个子齿构成的复合齿，柔轮移动到刚轮小端时，对应两个子齿的夹角r₁、复合齿的齿厚b₁；柔轮移动到刚轮大端时，对应两个子齿的夹角r₂、复合齿的齿厚b₂。其中b₂＞b₁，r₂＞r₁。图5是波发生器三视图，示意图中波发生器是截面为椭圆形周长不变的长短轴尺寸渐变的柱形凸轮。

具体实施方式

本发明的实施方式如图1、图2所示，图中，1是输入轴，2是波发生器，3是刚轮，4是柔轮，5是输出轴，6是滚子。在实施中可根据机构简图及具体应用环境设计制作，刚轮3锥角应在适当的范围内，保证应有的各部间隙及润滑，可参考现有的谐波减速器的部分相关参数。当刚轮3不动，柔轮4相对刚轮轴向移动，且主动轴1带动波发生器2转动时，波发生器2通过滚子6迫使柔轮4产生连续的弹性变形，虽然在刚轮3齿数一定的情况下其齿厚或齿槽宽度为变量，但是由于柔轮4的复合齿a随柔轮4的形变齿厚也在b₂、b₁之间相应变化，使刚轮3与柔轮4良好的啮合，柔轮4和刚轮3在节圆处啮合过程就如同两个纯滚动的圆环一样，两者在任何瞬间，在节圆上转过的弧长必须相等，虽然柔轮4与刚轮3的齿数比不变，但在节圆上转过的弧长是变的，只要使柔轮4相对刚轮3轴向移动，就可实现无级变速，可用液压等方式控制柔轮4相对刚轮3的轴向移动，来实现无级变速。