可无级调速的少滚子差啮合式活滚变速器制造技术

本发明专利技术属通用机械。其输入，输出同心，三层含滚子的座圈套装，以活滚实现滚子啮合变速，取代滚子摩擦及轮齿啮合，取消偏心轴承和输出销轴薄弱环节；以一滚子差配置，实现连续啮合平稳传动，以有、无公约数一滚子差，加大额定增速比、缩小额定减速比；附加调速机构，静止和运行时均可无级调速，正反向输出，能增速，减速时至零，调速离合一体；力偶传力和多排并联结构，增大输出扭矩，相位互补；容积效率高，易于制造，功能价格比大。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属通用机械。现有的少齿差变速器，如渐开线齿轮行星减速器、摆线针轮减速器、谐波减速器，虽有多种改进方案，如CN1060700A，但在进一步缩小体积、扩大速比范围、增大传递功率、提高效率方面改进有限。其均具有偏心轴承、输出销轴等薄弱环节，而且运动副处滑动摩擦较大，制造工艺要求较高，多需专门设备，不能调速，因此实施不多。活齿减速器仍是一种少齿差机构，其仅避开了输出销轴这一薄弱环节，增加了滑动摩擦运动副。CN2134541Y等专利采用活滚结构，但增加了共轭曲线齿圈，也需专门的加工设备。多列滚子行星变速器已由日本三共制造厂研制成功。其以滚子和座圈代替齿轮，于是传动动力的形式就由齿轮的啮合传动转换成了轴与滚子，滚子与滚子以及滚子与外座圈之间的摩擦传动，也未实现调速。因是摩擦传动，速比范围、功率扭矩传动效率均受限，不易得到广泛发展。现有的连续式可无级调速的变速器结构复杂，容积效率不高，其中摩擦传动的传动比欠准确，效率低，变速范围有限；齿链啮合传动的变速范围也不大，制造难度增加。而脉动式的离不开间歇机构，结构更为复杂，调节范围较小，不能增速，高速位减速时振动大，低速输出时脉动不均匀性显著增加。关于此类变速器的专利，如CN21114402U，只是对调速控制等局部机构进行改进，上述问题未解决。本专利技术的目的是利用啮合滚变速原理设计一种可无级调速的少滚子差啮合式活滚变速器。其输入轴、输出轴同轴心线，三层含滚子的座圈套装，以活滚实现滚子啮合变速，取代滚子摩擦及轮齿啮合，取消偏心轴承和输出销轴等薄弱环节；以一滚子差配置，实现连续啮合平稳传动，以有、无公约数一滚子差设计方法，进一步扩大增、减额定速比；附加调速机构，以求静止和运行时均可无级调速，正反向输出，增速比范围较大，减速比范围至零，调速离合一体；采用力偶传递动力和多排并联结构，增大输出扭矩，减弱低速位减速调速时的脉动现象；简化结构，增大容积效率，便于制造，提高功能价格比。本专利技术是这样实现的由机座，同轴心线的输入轴和输出轴，以及速度转换机构组成本变速器，并可附加无级调速机构，其特征是速度转换机构由三层座圈环套构成，座圈与输入轴、输出轴同轴心线，三个座圈中的任一个均可与机座固接，其余两个分别与输入轴、输出轴固接，三个座圈也可以均不与机座固接，形成差动机构。其中中间座圈上均布有径向通道，其间至少置一列滚子，该滚子可径向自由滚动，内、外座圈上均布有可自转的滚子。三层座圈上的滚子中至少有一组啮合，即至少有一个中间座圈上的滚子与一个内座圈上的滚子及一个外座圈上的滚子同时啮合。啮合条件为0＜e＝R1+r1+r2+2r3-R2＜r3式中e—啮合深度 R1—内座圈上的滚子分度圆R2—外座圈上的滚子分度圆 r1—内座圈上的滚子半径r2—外座圈上的滚子半径r3—中间座圈上的滚子半径在一组滚子同时啮合过程中，活滚的径向滚动使从动座圈相对于主动座圈产生角位移，利用这种角位移进行变速形成啮合滚变速原理。第一组滚子开始啮合到第二组滚子开始啮合期间，主动座圈相对于固定座圈所转过的角位移设为啮合位角，此间从动座圈相对于固定座圈产生的角位移设为啮合增角ψ。那么，在滚子啮合过程中主动座圈每转过一个啮合位角便使得从动座圈转过一个啮合增角，从而完成啮合滚变速过程。速比i＝从动座圈转数/主动座圈转数＝ψ/当i＞1时，增速；当1＞i＞0时，减速。对中间座圈的宽度H有限定，H≤2m·r3-e，(m为滚子的列数)，以满足啮合深度的要求，且需有防止滚子脱离径向通道的内外限位结构，即可以利用内座圈的外侧、外座圈的内侧形成限位结构；也可将中间座圈径向通道一端的开口缩小以形成限位结构；还可在中间座圈的内、外侧加装卡环，并在滚子的中心设置凸起物，如钢球或细轴头或芯轴被卡环限位。以中层座圈、内座圈及其上面的滚子取代其它少齿差变速器均有的偏心轴承以及输出轴销，从而可加粗处于变速器中部的输入轴或输出轴。三层座圈上的滚子数目按少滚子差和顺次增减原则配置，以得连续啮合，有顺增型，Z1＝Z3-n1， Z2＝Z3+n2顺减型，Z1＝Z3+n1， Z2＝Z3-n2那么，连续啮合的额定速比i0＝(Z固-Z从)·Z主÷(Z固-Z主)÷Z从式中n1＝1、2、3、…， n2＝1、2、3、…Z1—内座圈上的滚子数， Z2—外座圈上的滚子数，Z3—中间座圈上的滚子数， Z主—主动座圈上的滚子数，Z从—从动座圈上的滚子数， Z固—固定座圈上的滚子数。计算结果为+值时，表示主动、从动座圈的旋向相同。当内座圈或外座圈与机架固接时，计算结果为+值。计算结果为-值时，表示主动、从动座圈的旋向相反。中间座圈与机架固接时，计算结果为-值。连续啮合的重合系数ε＝ψ÷(ψ0-0)当计算结果为-值时，令重合系数为-1/ε。式中0-额定啮合位角，ψ0-额定啮合增角。额定速比时的重合系数ε0＝(Z固-Z从)·Z主÷(Z主-Z从)÷Z固减小额定减速比可采用无公约数—滚子(齿)差的设计法，以减少啮合增角。此法也可用于设计摆线针轮等减速器。设Zi、Zj为相啮合座圈上的滚子数。Zi＝Zi1·Zi2·Zi3…，Zj＝Zj1·Zj2·Zj3…Zi1＞Zi2＞Zi3…，Zj1＞Zj2＞Zj3…，且均为质数，若|Zi-Zj|＝1，则Zi、Zj可用下列式子之一置换。Zi＝Zi1，Zi＝Zi1·Zi2，Zi＝Zi1·Zi2·Zi3，…Zj＝Zj1，Zj＝Zj1·Zj2，Zj＝Zj1·Zj2·Zj3，…但用于置换的Zi、Zj应满足|Zi-Zj|≠2|Zi-Zj|≠3减小额定减速比也可采用二滚子差、三滚子差的设计方法，以增大啮合位角。加大额定增速速比可采用有公约数一滚子差的设计法，公约数取2或3。公约数为2的一滚子差即是一种二滚子差，公约数为3的一滚子差即是一种三滚子差。附加无级调速的机型的外座圈或内座圈上设有均布的径向通道，滚子可在其间径向自由滚动，并在外座圈的外侧或内座圈的内侧套置可摆动的调速环，其上相应均布有与外座圈或内座圈上的通道数目相等的斜槽，斜槽的斜角可小于摩擦角，斜槽的最深处可大于最大啮合深度。该外座圈或内座圈的厚度h≤2r-e，(r为该座圈的滚子直径)，其可与机架固接，也可不与机架固接。调速环与操纵机构连接，调速环摆动时，啮合深度e可渐变至0，速比相应无级变小在增速调节时，啮合增角变小，啮合位角不变，连续啮合，从动速度有波动性；在减速调节时，啮合增角变小，啮合位角变大，出现空程，断续啮合，从动速度有脉动性。波动和脉动的周期等于啮合位角，其幅度是啮合位角的非线性函数，啮合位角越大幅度越大。增速时属减函数，减速时属增函数。e＝0时，具有离合器的分离功能。在安装附加无级调速机构的机型中，不与调速环套装的外座圈或内座圈上的滚子可制成不能自转的固定结构，即把该外座圈的内侧面或内座圈的外侧面制成相应曲面，或者制成相应的内摆线曲面，或外摆线曲面。不安装附加调速机构的机型，其外座圈的内侧面、内座圈的外侧面可分别或同时制成相应曲面，或者制成相应的内摆线曲面，或外摆线曲面。断续啮合的减速机型的内或外座圈上的滚子数目可改为单个，或用偏心轮代替；也可改为数个，但不均布，以使数组滚子同时啮合，也可用凸轮代替。中层座圈上的滚子数目为偶数时，内、外座圈上的滚子数目采用两滚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变速器由机座，同轴心线的输入轴和输出轴，以及速度转换机构组成，并可附加无级调速机构，其特征是速度转换机构由三层座圈环套构成，座圈与输入轴、输出轴同轴心线，三个座圈中的任一个均可与机座固接，其余两个分别与输入轴、输出轴固接，三个座圈也可以均不与机座固接，形成差动机构。其中间座圈（１）上均布有径向通道，其间至少置一列滚子（２），该滚子可径向自由滚动，内、外座圈上均布有可自转的滚子。三层座圈上的滚子中至少有一组啮合，即至少有一个中间座圈上的滚子与一个内座圈（３）上的滚子（４）及一个外座圈（５）上的滚子（６）同时啮合。啮合条件为０＜ｅ＝Ｒ↓［１］＋ｒ↓［１］＋ｒ↓［２］＋２ｒ↓［３］－Ｒ↓［２］＜ｒ↓［３］式中：ｅ－啮合深度 Ｒ↓［１］－内座圈上的滚子分度圆Ｒ↓［２］－外座圈上的滚子分度圆 ｒ↓［１］－ 内座圈上的滚子半径ｒ↓［２］－外座圈上的滚子半径 ｒ↓［３］－中间座圈上的滚子半径在一组滚子同时啮合过程中，活滚的径向滚动使从动座圈相对于主动座圈产生角位移，利用这种角位移进行变速形成啮合滚变速原理。第一组滚子开始啮合到第二组滚子开 始啮合期间，主动座圈相对于固定座圈所转过的角位移设为啮合位角φ，此间从动座圈相对于固定座圈产生的角位移设为啮合增角ψ。那么，在滚子啮合过程中主动座圈每转过一个啮合位角便使得从动座圈转过一个啮合增角，从而完成啮合滚变速过程。速比ｉ＝从动座 圈转数／主动座圈转数＝ψ／φ当ｉ＞１时，增速；当１＞ｉ＞０时，减速。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王淬，
申请(专利权)人：王淬，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]