[發明專利]變速器

有效

• 申請號: 201410053102.X
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103775594A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 袁輝
• 申請（專利權）人: 袁輝
• 主分類號: F16H37/12
• 分類號: F16H37/12;F16H63/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種變速器裝置，特別是一種無級的機械變速器裝置。可應用于汽車和工程機械等領域。

背景技術

當前機械變速器包括以下兩種。

1）齒輪傳動式。齒輪傳動式變速器只能實現有級變速，應用于自動變速時，控制結構復雜，尺寸大、重量重，成本高昂。

2）摩擦傳動式。摩擦傳動式可實現無級變速，但存在傳遞力矩小，容易打滑，傳動效率低，控制結構復雜，尺寸大、重量重，成本高昂等不足。

發明內容

本發明提供一種機械變速器，該變速器結構簡單、成本低廉、尺寸小、重量輕。該變速器可實現無級變速，且變速比與傳遞的力矩可實現一定程度的自適應效果，控制簡單。

本發明實現上述目的的技術方案是：將動力輸入端的旋轉運動，轉化為往復擺動，往復擺動推動一個儲能彈簧，儲能彈簧的另一端推動一個單向離合裝置，當往復擺動線速度超越單向離合裝置速度時，單向離合裝置鎖止，往復擺動的動力通過儲能彈簧向動力輸出端輸出動力。往復擺動與單向離合裝置之間的儲能彈簧為柔性連接，可實現無級變速，具體實現方法如下。

變速器包含三部分核心裝置：往復擺動裝置、儲能裝置和單向離合裝置。往復擺動裝置為動力輸入端，單向離合裝置為動力輸出端。往復擺動裝置連接至儲能裝置，在其往復擺動過程中向儲能裝置輸送動力，同時儲能裝置還連接至單向離合裝置，將儲存的動力向單向離合裝置輸出。

往復擺動裝置包括曲軸、滑塊和帶滑槽的擺桿。滑塊裝于曲軸與擺桿的滑槽之間，滑塊可以繞曲軸旋轉，同時可以在擺桿的滑槽內做直線滑動。擺桿在滑塊作用下，在曲軸的旋轉平面上作往復擺動，擺動形式可以為直線往復擺動，也可以為圓周往復擺動。擺桿的擺動幅度由曲軸偏心確定。

單向離合裝置包括內圈、外圈和介于兩者之間方向可控的單向鎖止機構，內圈和外圈可同軸旋轉。單向鎖止機構的鎖止方向可以被設置為雙向釋放、單正向和單反向，單向鎖止機構為公知技術，這里不具體展開說明。當單向鎖止機構的鎖止方向被設置為雙向釋放時，內圈與外圈可分別自由旋轉，互不干涉，此時變速器不能傳遞動力，處于空擋狀態。當單向鎖止機構的鎖止方向被設置為單正向時，如果內圈在正向方向上的旋轉速度低于外圈，則內圈與外圈可分別旋轉，互不干涉，如果內圈在正向方向上呈現超越外圈的趨勢，則單向鎖止機構進入鎖止狀態，內圈與外圈被鎖止保持同步旋轉，此時變速器只能正向傳遞動力，處于前進擋狀態。當單向鎖止機構的鎖止方向被設置為單反向時，如果內圈在反向方向上的旋轉速度低于外圈，則內圈與外圈可分別旋轉，互不干涉，如果內圈在反向方向上呈現超越外圈的趨勢，則單向鎖止機構進入鎖止狀態，內圈與外圈被鎖止保持同步旋轉，此時變速器只能反向傳遞動力，處于倒擋狀態。改變單向鎖止機構的鎖止狀態，變速器可以在空擋、前進擋和倒擋之間切換擋位模式。

儲能裝置包括儲能彈簧，儲能彈簧的伸縮方向與擺桿的擺動方向一致或近似，其兩端同時與擺桿上的擺桿卡口、以及內圈上的內圈卡口相抵接并被預壓縮。擺桿卡口和內圈卡口互相錯開，可分別在各自不同的擺動平面上擺動，互不干涉。

常態下，單向鎖止機構未進入鎖止狀態時，其內圈在儲能彈簧預壓縮力作用下與擺桿保持同步擺動。當單向鎖止機構進入鎖止狀態時，內圈與外圈保持同步旋轉，而不再與擺桿的擺動同步，此時擺桿推動儲能彈簧、儲能彈簧推動內圈、內圈推動外圈，實現動力由往復擺動裝置向單向離合裝置輸出，擺桿卡口與內圈卡口之間的相位差越大，儲能彈簧壓縮量也越大，傳遞的動力力矩和儲存的能量也就越大；隨著擺桿的擺動速度下降、擺桿卡口與內圈卡口之間的相位差越來越小，儲能彈簧向內圈釋放能量，直到儲能彈簧逐漸恢復到預壓縮長度、內圈與擺桿再次保持同步擺動為止，此時，內圈的速度已低于外圈，單向鎖止機構脫離鎖止，之后內圈回程擺動，而外圈繼續旋轉。

由上所述，擺桿在設定的單向鎖止方向的線速度大于外圈線速度時，擺桿才能通過壓縮儲能彈簧向單向離合裝置輸出動力，速度差越大，輸出動力力矩也越大。阻力矩變大時速度差即速比會自動降低，反之阻力矩變小時速比會自動升高，因此，該過程具有負反饋特性，變速比具有自適應效果，在一定程度上不需要額外干預調節變速比。

然而，這種自適應效果仍不能完全滿足全力矩范圍的需要，通過調節擺桿擺動幅度，從而調節儲能彈簧最大壓縮量，改變可傳遞的力矩大小。通過改變曲軸偏心幅度，即可實現調節擺桿擺動幅度，方案如下。

曲軸包括偏心曲柄、曲軸座、控制蝸桿。偏心曲柄安裝于曲軸座上，其旋轉軸心與曲軸座的旋轉軸心呈偏心結構，偏心量為曲軸座偏心。