無極變速裝置的制作方法

本實用新型涉及變速機構領域，特別是指一種無極變速裝置。

背景技術：

無極變速器是變速器中自動變速器的一種，無極變速器是利用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合來傳遞動力，以此實現傳動比的連續改變。現有的無極變速器的結構沒有采用傳統的齒輪傳動結構，而是以傳動帶帶動兩個可改變直徑的錐形帶輪傳動，帶輪的外徑大小靠油壓大小進行無級的變化。但是，這種結構的無極變速器受力小、扭矩有限、容易打滑，動力傳遞不穩定。齒輪變速器傳動扭矩大、效率高，但不能實現無級變速。

技術實現要素：

本實用新型提出一種無極變速裝置，解決了現有技術中無極變速器受力小、扭矩有限、容易打滑的問題。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種無極變速裝置，無極變速裝置的調速機構包括：主動輪軸和從動輪軸，主動輪軸的主動軸上設置有至少兩個固定輪，從動輪軸的從動軸上設置有與上述固定輪共軛的單向輪，任一對共軛的固定輪或單向輪在相同的齒根圓和齒頂圓之間的齒廓面沿齒寬方向為連續不同的漸開線；

相鄰的固定輪的輪齒錯位分布；在主動輪軸或從動輪軸上作用預定的軸向作用力，共軛齒輪嚙合在不同的基圓直徑區域，傳動比隨著對應的基圓的直徑的連續變化而變化。

優選的是，所述的無極變速裝置中，所述固定輪的輪齒在齒寬方向齒根厚一致，而齒頂厚從基圓大的一端到基圓小的一端逐漸變薄，單向輪的輪齒在齒寬方向齒頂厚一致，而齒根厚從基圓大的一端到基圓小的一端逐漸變厚，所述固定輪的厚齒頂的一端和單向輪的薄齒根的一端相對應；或

所述固定輪的輪齒在齒寬方向齒頂厚一致，而齒根厚從基圓大的一端到基圓小的一端逐漸變厚；單向輪的輪齒在齒寬方向齒根厚一致，而齒頂厚從基圓大的一端到基圓小的一端逐漸變薄，所述固定輪的厚齒根的一端和單向輪的薄齒頂的一端相對應。

優選的是，所述的無極變速裝置中，所述從動輪軸的從動軸上設置有至少兩個固定輪；所述主動輪軸的主動軸上設置有與從動軸上的固定輪共軛的至少兩個單向輪，所述主動軸上的固定輪和從動軸上的單向輪的基圓齒距與所述主動軸上的單向輪和從動軸上的固定輪的基圓齒距不一致；主動軸上的固定輪與從動軸上的單向輪在嚙合點的基圓直徑比值小于等于主動軸上的單向輪與從動軸上的固定輪的在嚙合點的基圓直徑比值。

優選的是，所述的無極變速裝置中，所述調速機構還包括一組行星齒輪組件，所述行星齒輪組件的行星架與所述從動軸嚙合連接，齒圈與一離合機構嚙合連接，當所述從動輪軸上作用預定的作用力時，所述從動軸上的與行星架嚙合的嚙合輪與從動軸通過滑鍵連接；當所述主動輪軸上作用預定的作用力時，所述從動軸上的與行星架嚙合的嚙合輪與從動軸固定連接。

優選的是，所述的無極變速裝置中，所述漸開線根據對應的呈同底數且底數不為1的指數函數分布的基圓的直徑的連續變化而變化。

優選的是，所述的無極變速裝置中，任一個單向輪或固定輪的任一個輪齒包括工作齒廓和定位齒廓，所有輪齒的工作齒廓位于輪齒的同側；任一個固定輪上的定位齒廓上向相鄰的工作齒廓處延伸出一定位凸，該定位凸的凸起厚度隨著該定位齒廓的基圓的變大而變厚，以使下一對工作齒廓及時嚙合。

優選的是，所述的無極變速裝置中，還包括加速機構，所述加速機構包括多組連續傳動的行星齒輪構件，首組行星齒輪構件的行星架與所述行星齒輪組件的太陽輪剛性連接，后一組行星齒輪構件的行星架與前一組行星齒輪構件的太陽輪剛性連接，所有行星齒輪構件的齒圈之間剛性連接，且所有的齒圈均固定。

優選的是，所述的無極變速裝置中，任一個固定輪的工作齒廓和定位齒廓的所有漸開線在齒根圓或齒頂圓處均在一條與軸線平行的直線上，任一個單向輪的工作齒廓和定位齒廓的所有漸開線在齒頂圓或齒根圓處均在一條與軸線平行的直線上。

優選的是，所述的無極變速裝置中，所述離合機構包括離合器、空心軸和實心軸，所述離合器的飛輪和摩擦片分別與空心軸和實心軸連接；所述實心軸設置在空心軸內部，且實心軸的外徑小于空心軸的內徑；所述空心軸與所述主動軸嚙合連接，所述實心軸與所述行星齒輪組件的齒圈嚙合連接；當所述主動輪軸上作用預定的作用力時，所述主動軸上的與空心軸嚙合的嚙合輪與主動軸通過滑鍵連接，當所述從動輪軸上作用預定的作用力時，所述主動軸上的與空心軸嚙合的嚙合輪與主動軸固定連接。

優選的是，所述的無極變速裝置中，所述主動軸上的相鄰的單向輪、固定輪和單向輪之間均設置有軸承；所述從動軸上的相鄰的單向輪、固定輪和單向輪之間均設置有軸承。

本實用新型的有益效果為：本實用新型的無極變速裝置，在主動輪軸或從動輪軸上作用預定的軸向作用力時，共軛齒輪的接觸的輪齒的漸開線的基圓的直徑是從一端到另一端按同底的指數函數的方式連續變化，使傳動比隨著對應的基圓的直徑的變化而連續變化；多組共軛齒輪之間交替嚙合傳遞動力，以使從動輪軸的從動軸處于被連續驅動或限定狀態。本實用新型的無極變速裝置在實現大扭矩、高效率、動力傳遞穩定的基礎上，實現傳動比的連續改變，避免打滑；而且，借助齒輪傳動結構實現增加受力，調節扭矩。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為圖1所示的固定輪的主視圖；

圖3為圖1所示的單向輪的主視圖；

圖4為主動輪軸或從動輪軸移動后的共軛的固定輪和單向輪的沿齒寬方向的齒廓面的一端至另一端的基圓的直徑從大到小的變化對比圖；

圖5為圖2所示的固定輪的輪齒的結構示意圖；

圖6為圖3所示的單向輪的輪齒的結構示意圖。

圖中：

1、離合機構；2、調速機構；3、加速機構；11、離合器；12、空心軸；13、實心軸；21、主動輪軸；22、從動輪軸；23、行星齒輪組件；24、固定輪；25、單向輪；26、定位凸；27、軸承；28、固定輪的輪齒；29、單向輪的輪齒。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

如圖1所示的無極變速裝置，包括離合機構1、調速機構2、加速機構3。

實施例：如圖1至圖6所示，調速機構2包括：主動輪軸21、從動輪軸22和一組行星齒輪組件23，主動輪軸21的主動軸上設置有至少兩個固定輪24，從動輪軸22的從動軸上設置有與上述固定輪共軛的單向輪25，任一對共軛的固定輪24或單向輪25在相同的齒根圓和齒頂圓之間的齒廓面沿齒寬方向為連續不同的漸開線；相鄰的固定輪的輪齒錯位分布，以使兩組以上的共軛齒輪之間交替嚙合傳動；在主動輪軸或從動輪軸上作用預定的軸向作用力，固定輪和單向產生軸向相對位移，共軛齒輪嚙合在不同的基圓直徑區域，傳動比隨著對應的基圓的直徑的連續變化而變化，實現調速。

在上述實施例的基礎上，如圖1所示，離合機構1包括離合器11、空心軸12和實心軸13，離合器11的飛輪和摩擦片分別與空心軸12和實心軸13連接，實心軸13設置在空心軸12內部，且實心軸的外徑小于空心軸的內徑；空心軸與主動輪軸21的主動軸嚙合連接；實心軸13與行星齒輪組件23的齒圈嚙合連接，當從動輪軸上作用預定的作用力時，從動軸上的與行星架嚙合的嚙合輪與從動軸通過滑鍵連接，主動軸上的與空心軸嚙合的嚙合輪與主動軸固定連接；當主動輪軸上作用預定的作用力時，主動軸上的與空心軸嚙合的嚙合輪與主動軸通過滑鍵連接，從動軸上的與行星架嚙合的嚙合輪與從動軸固定連接。

在上述實施例的基礎上，主動軸上的固定輪的輪齒在齒寬方向齒根厚一致，而齒頂厚從基圓大的一端到基圓小的一端逐漸變薄；從動軸上的單向輪的輪齒在齒寬方向齒頂厚一致，而齒根厚從基圓大的一端到基圓小的一端逐漸變厚，主動軸上的固定輪的厚齒頂的一端和單向輪的薄齒根的一端相對應，避免共軛齒輪發生干涉。或者，固定輪的輪齒在齒寬方向齒頂厚一致，而齒根厚從基圓大的一端到基圓小的一端逐漸變厚；單向輪輪齒的在齒寬方向齒根厚一致，而齒頂厚從基圓大的一端到基圓小的一端逐漸變薄，固定輪的厚齒根的一端和單向輪的薄齒頂的一端相對應，避免共軛齒輪發生干涉。

在上述實施例的基礎上，為了調節調速機構的減速，從動輪軸22的從動軸上設置有至少兩個固定輪；主動輪軸21的主動軸上設置有與從動軸上的固定輪共軛的至少兩個單向輪。為了避免主動輪軸或從動輪軸軸向移動時，主動軸上的固定輪和從動軸上的單向輪、主動軸上的單向輪和從動軸上的固定輪互相干涉，主動軸上的固定輪和從動軸上的單向輪的基圓齒距與主動軸上的單向輪和從動軸上的固定輪的基圓齒距不一致，即主動軸上的固定輪和從動軸上的單向輪在嚙合區域的基圓齒距差較小時，從動軸上的固定輪和主動軸上的單向輪在嚙合區域的基圓齒距差較大；反之一樣。一個齒輪上基圓直徑大的地方，基圓周長長，基圓直徑小的地方，基圓周長短，而不論周長長還是短的地方，齒數一致，故基圓直徑大的地方，基圓齒距大，基圓直徑小的地方，基圓齒距小；為了避免旋轉時，嚙合齒輪的轉速不一致，相互發生干涉，主動軸上的固定輪與從動軸上的單向輪在嚙合點的基圓直徑比值不能大于主動軸上的單向輪與從動軸上的固定輪的在嚙合點的基圓直徑比值。即當主動軸主動旋轉時，主動軸上的固定輪將轉速傳遞到從動軸上的單向輪，從動軸上的單向輪帶動從動軸，從動軸帶動其上的固定輪旋轉，從動軸上的固定輪再將轉速傳遞到主動軸上的單向輪旋轉時，主動軸上的單向輪的轉速不能大于主動軸的原有的轉速。任一對共軛的固定輪或單向輪的齒廓面的漸開線根據對應的呈同底數且底數不為1的指數函數分布的基圓的直徑的連續變化而變化。基圓直徑按同底的指數函數變化，共軛齒輪的基圓直徑的比是一致的。

在上述實施例的基礎上，為了增加主動輪軸上固定輪軸向移動時的穩定性，主動軸上的相鄰的單向輪27、固定輪24和單向輪27之間均設置有軸承28；從動軸上的相鄰的單向輪、固定輪和單向輪之間均設置有軸承28。

在上述實施例的基礎上，加速機構3包括多組連續傳動的行星輪行星齒輪構件。首組行星齒輪構件的行星架與行星齒輪組件的太陽輪剛性連接，后一組行星齒輪構件的行星架與前一組行星齒輪構件的太陽輪剛性連接，所有行星齒輪構件的齒圈之間剛性連接，且所有的齒圈均固定。

在上述實施例的基礎上，如圖5所示，任一個單向輪或固定輪的任一個輪齒包括工作齒廓和定位齒廓，所有輪齒的工作齒廓位于輪齒的同側；任一個固定輪24上的定位齒廓上向相鄰的工作齒廓處延伸出一定位凸26，該定位凸的凸起厚度隨著該定位齒廓的基圓的變大而變厚，以使下一對工作齒廓及時嚙合。任一個固定輪的工作齒廓和定位齒廓的所有漸開線在齒根圓處或齒頂圓處均在一條與軸線平行的直線上，任一個單向輪的工作齒廓和定位齒廓的所有漸開線在齒頂圓處或齒根圓處均在一條與軸線平行的直線上，以使共軛齒輪在嚙合時，在齒寬方向有較大的接觸區域，增加傳遞的動力；便于共軛齒輪軸向移動，快速實現變速調節。當一個單向輪在定位齒廓的作用下減速時，同軸上的其他單向輪繼續作用在該軸上。

如圖4所示，調速機構的加速過程為：當主動輪軸和從動輪軸按一定的傳動比轉動時，在主動輪軸上沿小基圓方向或在從動輪軸上沿大基圓方向作用預定的軸向作用力，主動輪軸的固定輪相對從動輪軸的單向輪發生軸向位移，移動后的主動軸上的固定輪與從動軸上的單向輪在嚙合區域的基圓直徑比從小變大，主動軸上的固定輪轉速不變，從動軸上的單向輪的轉速加快，單向輪帶動從動軸加快轉速。同時，主動輪軸的單向輪相對從動輪軸的固定輪也發生軸向位移，雖然從動軸和從動軸上的固定輪轉速同時加快了，但主動輪軸或從動輪軸移動后，主動軸上的單向輪與從動軸上的固定輪在嚙合區域的基圓直徑比也是從小變大，主動輪軸上的單向輪轉速不變，進一步實現加速。

調速機構的減速過程為：當主動輪軸和從動輪軸按一定的傳動比轉動時，在主動輪軸上沿大基圓方向或在從動輪軸上沿小基圓方向作用預定的軸向作用力，主動輪軸的單向輪相對從動輪軸的固定輪發生軸向位移，移動后的主動軸上的單向輪與從動軸上的固定輪在嚙合區域的基圓直徑比從大變小，主動軸上的單向輪在主動軸的限制下轉速不能加快，從動軸上的固定輪只能轉速變慢，固定輪帶動從動軸減慢轉速，同時，主動輪軸的固定輪相對從動輪軸的單向輪也發生軸向位移，雖然從動輪軸和從動輪軸上的固定輪轉速變慢了，但主動輪軸或從動輪軸移動后，主動軸上的固定輪與從動軸上的單向輪在的嚙合區域的基圓直徑比也是從大變小，從動輪軸上的單向輪轉速不變，實現減速過程。

在調速過程中，只有在主動輪軸或從動輪軸上作用預定的軸向作用力時，主動輪軸及其軸上的固定輪和單向輪才會相對從動輪軸及其軸上的單向輪和固定輪發生軸向位移，從動輪軸及其軸上的固定輪和單向輪才會相對主動輪軸及其軸上的單向輪和固定輪發生軸向位移；未施加或施加力小于預定的軸向作用力時，主動軸上的固定輪和單向輪僅在主動軸上發生轉動；從動軸上的固定輪和單向輪僅在從動軸上發生轉動。

固定輪和單向輪的嚙合過程： 任一個固定輪驅動與其對應設置的單向輪旋轉，從而使單向輪帶動其所在的軸旋轉或者單向輪所在的軸限制單向輪旋轉，進而限制固定輪的旋轉。任一個固定輪或單向輪的輪齒數是一定的，任一個固定輪或單向輪沿齒寬方向的一端到另一端基圓直徑是連續變化的，基圓周長也是連續變化的，故基圓齒距也是連續變化的，則基圓齒距的連續變化是通過齒廓面的漸開線的連續變化實現的。

一對共軛的固定輪和單向輪的嚙合過程：固定輪驅動單向輪旋轉，嚙合時，單向輪的基圓齒距不能大于固定輪的基圓齒距，當單向輪和固定輪對應的在嚙合區域的基圓齒距不相等，單向輪的基圓齒距小于固定輪的基圓齒距。固定輪的工作齒廓和單向輪的工作齒廓在實際嚙合點脫離后，下一個工作齒廓由于固定輪的基圓齒距大于單向輪的基圓齒距而不能及時嚙合；由于固定輪和單向輪的定位齒廓相對工作齒廓是反向嚙合，固定輪上的定位齒廓的定位凸開始干涉單向輪的定位齒廓繼續勻速旋轉，使得單向輪減速旋轉；單向輪減速后，單向輪上的下一個工作齒廓和固定輪上的下一個工作齒廓及早嚙合，固定輪繼續驅動單向輪繼續旋轉。

多組共軛齒輪連續傳動的嚙合過程：固定輪驅動單向輪旋轉，固定輪的基圓齒距和單向輪的基圓齒距相等時，單個的共軛齒輪可以實現連續嚙合；固定輪和單向輪的基圓齒距不等時，單個的固定輪不能實現連續驅動與其對應的單向輪旋轉。同一個軸上的多個固定輪的輪齒錯位分布，共軛齒輪不會同時脫離嚙合，總存在一組共軛齒輪可以繼續驅動單向輪旋轉，旋轉的單向輪可以驅動其所在的軸連續旋轉或在該單向輪所在軸的轉速限制下旋轉。

在調速機構的調速過程中，從動軸轉速變化后，行星齒輪組件的行星架和齒圈的轉速差發生變化，行星齒輪組件的太陽輪實現較大的轉速變化，進一步實現調速；行星齒輪組件的齒圈和行星架有一定的轉速差，太陽輪有轉速，當離合機構的轉速變快時，行星齒輪組件的齒圈和行星架的轉速差也變大，太陽輪的轉速也變快。當離合器分離時，行星齒輪組件的太陽輪自由旋轉。

無極變速裝置的變速過程：離合機構的飛輪通過空心軸將動力傳遞到調速機構的主動輪軸，再通過共軛齒輪將動力傳遞到從動輪軸的從動軸上，從動軸將動力傳遞至調速機構的行星齒輪組件的行星架上，而行星齒輪組件的齒圈和離合機構的的摩擦片連接，當行星齒輪組件的齒圈和行星架的轉速達到一定的轉速差時，行星齒輪組件的太陽輪的轉速輸出至加速機構，通過加速機構將加快的轉速輸出。調速機構的行星齒輪組件的齒圈和行星架的轉速差不同時，太陽輪可以得到正向旋轉、零和反向旋轉，進而實現前進、停止和倒退；當離合機構斷開，行星齒輪組件的行星架和齒圈自由旋轉。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。