[其他]差动滚子无级变速器

说明书

本实用新型属行星式摩擦无级变速器

现有多种行星式摩擦无级变速器（BUS、SC、OM等）的共同缺点：1.仅适用于恒转矩使用场合，恒功率输出范围很小。2.驱动功率小（几个瓩）。3.效率较低（约50～75％）。4.只能作降速输出。

本实用新型的目的：提供一种结构简单；传递功率大；效率高、输出转速与输入转速相等；最低转速为零；大范围恒功率输出的新颖无级变速器。

本实用新型主要由锥齿轮差动轮系和腰鼓形滚子自动加压二部分组成，以下结合附图对实用新型作详细描述。

图1是它的纵切面半剖视装配图。

图2是图1A－A剖视图。

如图1输出轴1连同被动锥齿轮；输入轴10连同主动锥齿轮；行星轮6、系杆4组成差动轮系。

腰鼓形滚子7、行星盘3（与行星轮6固定在一起）、外环5（只能轴向移动，不能转动）构成自动加压和调速机构。

腰鼓形滚子7套在心轴8上，並可转动。心轴8的一端紧固在保持环11的端面孔内，保持环11呈悬浮状态。它使三个腰鼓形滚子7均匀相隔120度。

前、后平衡环2、9分别空套在输出轴1和输入轴10的轴颈上（紧靠锥齿轮处），且可自由转动，其外缘与行星盘3的底面呈线接触，平衡三个腰鼓形滚子7的楔紧力。

腰鼓形滚子7的外侧凸弧面与外环5的内弧面吻合，形成线接触（弧线），内侧与行星盘3的背面（朝向外环5的内弧面）为点接触。

通过操纵机构，可使外环5连同腰鼓形滚子7，在行星盘3的中心点至最大外缘处（输入轴10一侧，如图1位置）作轴向直线移动。

工作时，主动锥齿轮转动。当腰鼓形滚子7调到行星盘3的中心点时，行星盘3、系杆4无法公转（如同超越离合器的星轮一样被楔紧，不能转动），但行星盘3和行星轮6仍能自转（行星盘3与腰鼓形滚子7接触点的自转线速度为零），该轮系成了普通轮系。被动锥齿轮与主动锥齿轮转速相同，转向相反。

若操纵外环5向输入轴10方向移动，腰鼓形滚子7与行星盘3接触点的自转线速度不再是零，摩擦力使腰鼓形滚子7沿着外环5的内弧面滚动（与系杆4转向相同），行星轮6和行星盘3既自转又公转，引起输出轴1转速减慢。外环5越向输入轴10方向移，输出转速越慢，至最大外缘处（如图1位置）系杆4转速等于1／2输入转速时，输出转速降为零。

行星盘3的作用：一是扩大与腰鼓形滚子7接触点的最大自转线速度，使系杆4的转速能达到1／2输入转速。二是使行星盘3受到的楔紧力、传至前后平衡环2、9平衡抵消。

如图2A－A剖视图，腰鼓形滚子7与行星盘3之间的楔紧力由楔角（图2设6度）产生，楔紧力随输出转矩加大而增加，起自动加压作用。为使力点通过行星盘3中心，行星轮6不能按装在垂直中心位置，需偏置一段距离（见图2），所以采用直齿双曲线锥齿轮作主、被动齿轮。

综上所述，由双曲线锥齿轮组成的差动轮系，在行星轮背面（行星盘背面）与外环内弧面之间装入腰鼓形滚子，操纵外环轴向移动，随着腰鼓形滚子从行星盘中心位置向输入轴方向移动，该输系即由普通轮系变成差动轮系，输出轴转速由最快逐渐减至零。

该变速器的特点：

1.变速范围大：从零～输入转速，输入转速可以从1500～3000转／分，甚至更高；

2.恒功率输出特性：在整个变速过程中，接触区的综合曲率为常数，因而当n₂R₂f为常数时可以获得恒功率的允许输出特性；

3.传递功率大，腰鼓形滚子当量曲率小与平面接触、单位面积受力小，输出由齿轮承担能传递大功率；

4.效率高，轴承受力很小，压紧力由行星轮公转力矩产生，并由平衡盘抵消，效率高的另一个因素是滑动率小，滚子点接触处不打滑（自转打滑），与外环线接触处，在高速输出区也不打滑，在中速区滑动率不超过1.5％，低速区不超过3％，优于其他行星式摩擦无级变速器；

5.结构简单，造价低廉，输入、输出轴同一轴线，传动元件与加压元件合为一体，不需另设加压装置，因而结构简单、紧凑、制造也容易；

6.体积小，操纵方便，体积只有同功率无级变速器的1／2～1／3。用齿轮，齿条或螺旋机构操纵外环直线移动就能变速，简单、方便；

7.由于行星轮的偏置形成楔角，输入转向不宜在高速区反向（滚子楔紧点偏离行星盘中心，滑动增加）。

适用场合及效益；