[发明专利]无级变速输出力矩连续调整的传动方法及装置

说明书

一种无级变速输出力矩连续调整的传动方法及装置；该方法是输入轴由成对使用的角接触滚动轴承组合支撑，输入轴转动时轴承滚动体与内外圈滚道之间的牵曳力驱动支撑轴承的滚动体做行星运动并驱动保持架转动，实现行星减速传动，输出轴在保持架带动下转动，实现动力传递，随着支撑轴承轴向预紧力的变化，滚动体和内圈滚道之间表现为滚动接触或滑滚接触，实现无级变速；该装置包括输入轴、基体和输出轴，输入轴通过轴承安装在基体内，轴承的外侧设置有预紧力调整控制单元，输出轴与轴承中的保持架联接。本发明可实现角接触轴承的智能预紧，根据输出力矩或转速的需求，进行预紧力大小的反馈控制，实现了输出轴输出力矩的连续调节和无级变速。

技术领域

本发明涉及一种用于无级变速且输出力矩可连续调整的传动方法及装置，特别是适用于机器人关节的柔顺驱动，属于牵曳传动技术领域。

背景技术

牵曳传动是靠两传动体之间的一层油膜(牵曳油)传递动力，可用于传递汽车发动机的动力，各种定速比和变速比的牵曳传动装置已应用于各个领域。哈尔滨工业大学学报第27卷第5期(1995年10月)公开的《流变润滑理论在牵曳传动中的应用》将流变润滑理论应用于牵曳传动中，如图1，输入轴和输出轴均由各自的轴承支撑在基体内，通过基体上设置的油孔由外部向基体内提供牵曳油，并在输出轴的支撑轴承一侧设置预紧弹簧。输出轴的支撑轴承上带有特制的保持架，输入轴的一端与该特制保持架连接。当输入轴转动时带动特制保持架转动并推动保持架内的钢球运动，在预紧弹簧提供的轴向预紧力的作用下，输出轴支撑轴承的内圈与钢球之间产生牵曳力，若牵曳油供给充分，则滚动体(钢球)与内圈之间形成一层弹流油膜，滚动体与内圈之间的牵曳力正是这层弹流油膜作用在接触副表面上剪应力的总和。但是，滚动体与内外圈滚道的接触状态不一定是全膜润滑状态，也可以是边界摩擦状态(即边界润滑)。若滚动体与内圈之间不能形成全膜弹流润滑，则牵曳力是滚动体与内圈之间处于边界摩擦的摩擦力。该牵曳力驱动内圈和输出轴转动，实现动力传递。

但是，上述流变润滑牵曳传动的预紧是弹簧预紧，在动力传输过程中预紧力是不可调的，因而不能在工作过程中实时调节最大输出力矩，无法实现无级变速。

发明内容

针对现有牵曳传动技术存在的不足，本发明以角接触滚动轴承为动力传递的基本单元，提供一种能够实现无级变速，输出力矩可连续调整的结构尺寸小的无级变速输出力矩连续调整的传动方法，以及实现该方法的装置。

本发明的无级变速输出力矩连续调整的传动方法，是：

输入轴由成对使用的角接触滚动轴承组合支撑，并对轴承施加可调整的轴向预紧力，两端固定正装，轴承内进行润滑(牵曳油或脂)，以角接触滚动轴承作为动力传递的基本单元，其中一个角接触滚动轴承中的保持架与输出轴联接；当传递动力时，需对输入轴支撑轴承(成对使用的两个角接触滚动轴承)施加轴向预紧力。当输入轴转动时，在预紧力作用下支撑轴承的滚动体与内外圈滚道之间产生牵曳力，牵曳力驱动支撑轴承的滚动体做行星运动(自转并沿轴承滚道公转)，滚动体的公转驱动保持架转动，实现行星减速传动，输出轴在其联接的保持架带动下转动，实现动力传递；根据输出轴的输出力矩需求，通过调节支撑轴承的轴向预紧力大小调节输出轴的输出力矩，随着支撑轴承轴向预紧力的变化，滚动体和内圈滚道之间表现为滚动接触或滑滚接触，滑滚接触的滑动率越高，输出轴转速越低，实现无级变速；当支撑轴承的轴向预紧力连续变化，则输出轴的最大输出力矩连续变化。

实现上述方法的无级变速输出力矩连续调整的传动装置，采用以下技术方案：

该传动装置，包括输入轴、基体和输出轴，输入轴通过第一轴承和第二轴承安装在基体内，第一轴承或第二轴承的外侧设置有预紧力调整控制单元，输出轴与第二轴承中的保持架联接。第一轴承和第二轴承的外圈与基体周向固定，内圈与输入轴固定；第一轴承和第二轴承为成对使用的角接触滚动轴承组合(如角接触球轴承、圆锥滚子轴承等)，并通过牵曳油或脂进行润滑，两端固定正装。

所述输出轴通过滚动轴承支承并安装在基体内，滚动轴承为深沟球轴承。