無級變速裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及無級變速裝置。該無級變速裝置，包括輸入軸、輸入螺旋齒輪、輸出軸和輸出螺旋齒輪；輸入螺旋齒輪包括轉動連接的輸入圓錐體和輸入齒；輸入齒在輸入圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布多圈；每一圈輸入齒的螺距相等且多圈輸入齒的齒數呈整數倍等比例增加；輸出螺旋齒輪包括輸出圓錐體和輸出齒；輸出圓錐體可沿輸出軸滑動且向輸出軸傳遞扭矩；輸出齒在輸出圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布至少一圈；輸出齒的螺旋方向與輸入齒的螺旋方向相反；每一圈輸出齒的螺距與輸入齒的螺距相等；輸入螺旋齒輪與輸出螺旋齒輪嚙合。本發明提供的無級變速裝置，輸出的扭矩遠比鋼帶式無極變速大，可以應用于大排量越野車和重型卡車上。
【專利說明】無級變速裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及變速裝置領域，具體而言，涉及無級變速裝置。
【背景技術】
[0002]變速箱是汽車的一個重要核心組成部分，從發展的趨勢來看，自動無級變速是終極目標。從現在普遍使用的變速箱來看，手動變速箱和自動變速箱結構復雜，變速檔位增加到7個檔位后，變速箱內零部件超過500個，從技術上和成本上很難有再向上增加的空間。而最為成熟的鋼帶式無極變速(CVT)采用的是摩擦傳動，而非齒輪嚙合，受鋼帶材料強度和摩擦阻力限制，扭矩達到300牛米幾乎為極限，在大排量越野車和重型卡車上無法應用。
[0003]鑒于此，目前沒有一款結構簡單可靠，既能輸出大扭矩，又能實現無級變速的變速裝置。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供無級變速裝置，以解決上述的問題。
[0005]在本發明的實施例中提供了一種無級變速裝置，包括輸入軸、輸入螺旋齒輪、輸出軸和輸出螺旋齒輪；輸入螺旋齒輪包括輸入圓錐體和輸入齒；輸入圓錐體與輸入軸轉動連接；輸入齒在輸入圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布多圈；每一圈輸入齒的螺距相等且多圈輸入齒的齒數呈整數倍等比例增加；輸出螺旋齒輪包括輸出圓錐體和輸出齒；輸出圓錐體可沿輸出軸滑動且向輸出軸傳遞扭矩；輸出齒在輸出圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布至少一圈；輸出齒的螺旋方向與輸入齒的螺旋方向相反；每一圈輸出齒的螺距與輸入齒的螺距相等；輸入螺旋齒輪與輸出螺旋齒輪哨合。
[0006]本發明實施例提供的無級變速裝置，與現有技術中的無級變速裝置相比，其包括輸入軸、輸出軸及輸入螺旋齒輪和輸出螺旋齒輪。動力從輸入軸輸入，由于輸入螺旋齒輪的輸入圓錐體與輸入軸轉動連接，則輸入圓錐體隨著輸入軸一起轉動，與此同時輸入螺旋齒輪與輸出螺旋齒輪嚙合，從而將轉動傳遞給輸出軸。當需要無級變速時，由于輸出圓錐體可在輸出軸上沿其滑動，而輸入齒在輸入圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布多圈，輸出齒在輸出圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布至少一圈，則輸出圓錐體在輸出軸上滑動時，輸出齒與輸入齒始終保持嚙合，即輸入軸的轉動在變速的過程中始終傳遞給輸出軸，從而實現無級變速。而且該無級變速裝置僅僅包括設置在輸入軸上的輸入螺旋齒輪和設置在輸出軸上的輸出螺旋齒輪，則該無級變速裝置的結構簡單可靠，而且該無級變速裝置使用齒輪實現動力的傳遞，齒輪傳遞的扭矩大，因此，該無級變速裝置輸出的扭矩遠比鋼帶式無極變速大，可以應用于大排量越野車和重型卡車上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1示出了本發明實施例提供的一種無級變速裝置的輸入齒與輸出齒的齒寬不相同的結構示意圖；[0008]圖2示出了本發明實施例的輸入齒與輸出齒的齒寬相同的結構示意圖
[0009]圖3示出了本發明實施例的輸出螺旋齒輪的結構示意圖；
[0010]圖4示出了本發明實施例的輸出軸與輸出圓錐體通過花鍵配合的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。
[0012]如圖1、圖2、圖3和圖4所示為本實施例提供的一種無級變速裝置，包括輸入軸1、輸入螺旋齒輪、輸出軸8和輸出螺旋齒輪；輸入螺旋齒輪包括輸入圓錐體2和輸入齒3 ;輸入圓錐體2與輸入軸I轉動連接；輸入齒3在輸入圓錐體2的外圓周表面沿其軸線螺旋排布多圈；每一圈輸入齒3的螺距相等且多圈輸入齒的齒數呈整數倍等比例增加；輸出螺旋齒輪包括輸出圓錐體10和輸出齒5 ;輸出圓錐體10可沿輸出軸8滑動且向輸出軸8傳遞扭矩；輸出齒5在輸出圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布至少一圈；輸出齒5的螺旋方向與輸入齒3的螺旋方向相反；每一圈輸出齒5的螺距與輸入齒3的螺距相等；輸入螺旋齒輪與輸出螺旋齒輪嚙合。
[0013]其中為了便于輸出螺旋齒輪在輸出軸上的滑動，該無級變速裝置還包括用于撥動輸出螺旋齒輪在輸出軸8上滑動的撥叉6。使用該撥叉6即可將輸出螺旋齒輪在輸出軸8上滑動，使輸入螺旋齒輪與輸出螺旋齒輪的變速比變化，從而實現無級變速。
[0014]由于輸入齒3和輸出齒5均螺旋排布,貝U輸出圓錐體在輸出軸的不同位置時,輸出齒與不同直徑的輸入齒嚙合，可能會使得輸出齒與輸入齒之間嚙合不嚴密，為了避免這個問題，該無級變速裝置還包括用于調節輸入軸I與輸出軸8之間的夾角的角度調節裝置9。具體地，輸出圓錐體在輸出軸上沿該輸出圓錐體的大端方向滑動時，可以通過該角度調節裝置9，使輸出軸8與輸入軸I之間的夾角變小,從而使得輸出齒與輸入齒隨時保持嚙合的嚴密性。
[0015]為了使輸出圓錐體與輸出軸滑動配合且轉動連接，輸出圓錐體與輸出軸通過花鍵配合。具體地，在輸出圓錐體上可以設置內花鍵，在輸出軸上可以設置外花鍵，從而保證輸出圓錐體可以在輸出軸上滑動且傳遞轉動。
[0016]進一步，輸出齒的一側設置有高于輸出齒5的齒高的限位塊7 ;輸入螺旋齒輪的相鄰兩圈輸入齒之間設置有限位槽4 ;限位塊7與限位槽4配合。具體地，輸出齒的一側設成高于齒高的一個凸起的螺旋形的限位塊，輸入齒的兩個螺旋齒之間形成一個螺旋形的限位槽，以保證在軸向調節輸出圓錐體時，輸出圓錐體在沿軸向移動的過程中兩組相嚙合的齒受限位塊與限位槽配合的限制，使輸出圓錐體只能沿螺旋方向移動，而不會因齒錯位而形成脫齒。
[0017]優選地，輸出齒在輸出圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布一圈。當然，輸出齒還可以在輸出圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布一圈半、兩圈或者更多圈，即等于或大于360度。
[0018]優選地，輸入齒和輸出齒的寬度不相等。當然，輸入齒和輸出齒的寬度也可以相
坐寸ο
[0019]現具體描述該無級變速裝置的無級變速過程:使用撥叉撥動輸出圓錐體，對該輸出圓錐體沿其大端施加壓力，由于輸入螺旋齒輪與輸出螺旋齒輪嚙合，且受限位塊和限位槽的限制，則輸出圓錐體只能在轉動的過程中沿螺旋方向移動，從而調節輸出圓錐體在輸出軸上的位置，輸出圓錐體在移動的過程中其輸出齒始終與輸入齒始終保持嚙合，由于輸出齒與不同直徑的輸入齒之間的傳動比不同，則輸出圓錐體在移動的過程中，傳動比可以連續變化，實現無級變速。
[0020]本發明實施例的無級變速裝置中，把齒距相等的齒以螺旋方式布置在輸入圓椎體上和輸出圓椎體上，且確保以下兩個條件:
[0021 ] 1、螺旋的螺距相等，即每相鄰兩組螺旋齒帶的間距相等。
[0022]2、螺旋比相等，即每螺旋360度的齒數保持整數倍同比例增長。如螺旋比為2，在任意點設為原點，螺旋360度后，直徑為原點直徑的2倍，如原點處的夾角10度恰好為I個齒距，那螺旋360度后的點夾角10度恰好為2個齒距，且在任意位置都一樣。這樣的結構的兩個螺旋齒帶可以連續旋轉并循環嚙合。
[0023]在輸出螺旋齒輪上設置與輸入螺旋齒輪相同齒距、相同螺距、相同螺旋比的螺旋椎齒輪，但螺旋方向與輸入螺旋齒輪相反，且滿足以上兩個條件。以保證兩組螺旋齒輪無論滑動到任意位置，都可對應嚙合并旋轉，輸出螺旋齒輪的螺旋齒設置等于或略大于360度螺旋周長，以保證在旋轉嚙合時，螺旋齒一端脫離嚙合時，螺旋齒帶另一端能提前或同時進入嚙合，這樣嚙合才能循環和連續。
[0024]輸出螺旋齒輪設置內花鍵，輸出軸上設外花鍵，內外花鍵相對嚙合，且可以在軸線方向滑動。
[0025]輸出螺旋齒輪的螺旋齒的一側設成高于齒高的凸起螺旋形的限位塊，而輸入螺旋齒輪的兩個相鄰齒之間形成一個螺旋形的限位槽，嚙合時限位塊一直嵌于限位槽中。以保證在拔叉調節動力輸出螺旋齒輪時，輸出螺旋齒輪雖然有軸向移動，但兩組相嚙合的螺旋齒輪因受限位塊與限位槽的限制，拔叉的外力使輸入螺旋齒輪和輸出螺旋齒輪產生一個轉速差，從而使輸出螺旋齒輪相對于輸入螺旋齒輪以螺旋方式發生軸向位移，而不會因齒輪錯位而形成脫齒。
[0026]因為輸入螺旋齒輪和輸出螺旋齒輪都呈螺旋椎形，在滑動輸出螺旋齒輪時，兩個軸為八字形，所以輸出軸必須同步調整與輸入軸之間的夾角，以保證輸入螺旋齒輪與輸出螺旋齒輪隨時保持嚙合。
[0027]因為輸入螺旋齒輪與輸出螺旋齒輪的嚙合部位直徑不相同時，小直徑輸出齒旋轉完360度時,大直徑輸入齒旋轉還不到360度,此時大小直徑螺旋齒哨合會產生小于一個螺距的軸向錯位，為避免這種錯位而形成脫齒或傳動干涉。設計如下兩種構造中的任意一種就可以避免這種情況發生。一:如圖2所示，拔叉預留一定間隙，在拔叉固定的狀態下，輸出螺旋齒輪在旋轉時，受螺旋限位塊和限位槽的推動，可以在拔叉間隙內軸向滑動。二:如圖1所示，把輸入螺旋齒輪的螺旋形限位槽寬于輸出螺旋齒輪的限位塊，把輸入螺旋齒輪的齒的寬度窄于輸出螺旋齒輪的齒的寬度，但輸入螺旋齒輪的齒的寬度與限位槽的寬度之和等于輸出螺旋齒輪的限位塊與齒的寬度之和。這樣既可實現兩個輪的錯位嚙合，又可以限制兩個螺旋輪齒不脫齒、不干涉。
[0028]該無級變速裝置具有兩種狀態，其中一個是定速狀態:輸入螺旋齒輪定速旋轉，帶動與之對應嚙合的輸出螺旋齒輪旋轉，因輸出螺旋齒輪只有一個螺旋周長，輸出螺旋齒輪在固定位置一直連續不斷循環轉動，通過內、外花鍵帶動輸出軸輸出動力。[0029]二是變速狀態:輸出螺旋齒輪換檔，拔叉推動輸出螺旋齒輪沿軸線方向往輸入圓錐體的大端移動，兩組相嚙合的螺旋齒輪因為受螺旋限位塊和限位槽的限制，拔叉的外力使輸入螺旋齒輪和輸出螺旋齒輪產生一個轉速差，從而使輸出螺旋齒輪相對于輸入螺旋齒輪以螺旋方式發生軸向位移，移動時齒輪一直保持哨合。移動后的輸出螺旋齒輪與較大直徑的輸入螺旋齒輪相嚙合并傳動，則增大了轉速比，提高了輸出軸的轉速，達到了加速的效果O
[0030]在沿軸向移動輸出螺旋齒輪的時候，同步調整輸出軸與輸入軸之間的夾角，以保證輸入螺旋齒輪與輸出螺旋齒輪隨時保持哨合。
[0031]反之往小直徑螺旋齒方向移動輸出螺旋齒輪，則達到減速的效果。
[0032]本發明實施例的無級變速裝置具有以下特點:
[0033]1、變速時可以如摩擦式無極變速裝置一樣連續平滑變速。
[0034]2、傳動時都以齒輪式精準傳動。
[0035]3、傳輸力矩可以達到齒輪一樣的大扭矩。
[0036]4、可以通過增加輸入螺旋齒輪的錐形比可以大幅度增加變速比。
[0037]5、結構簡單可靠，成本大幅度降低。
[0038]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種無級變速裝置，其特征在于，包括輸入軸、輸入螺旋齒輪、輸出軸和輸出螺旋齒輪； 所述輸入螺旋齒輪包括輸入圓錐體和輸入齒；所述輸入圓錐體與所述輸入軸轉動連接；所述輸入齒在所述輸入圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布多圈；每一圈所述輸入齒的螺距相等且多圈輸入齒的齒數呈整數倍等比例增加； 所述輸出螺旋齒輪包括輸出圓錐體和輸出齒；所述輸出圓錐體可沿所述輸出軸滑動且向所述輸出軸傳遞扭矩；所述輸出齒在所述輸出圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布至少一圈；所述輸出齒的螺旋方向與所述輸入齒的螺旋方向相反；每一圈所述輸出齒的螺距與所述輸入齒的螺距相等； 所述輸入螺旋齒輪與所述輸出螺旋齒輪嚙合。
2.根據權利要求1所述的無級變速裝置，其特征在于，還包括用于撥動所述輸出螺旋齒輪在所述輸出軸上滑動的撥叉。
3.根據權利要求2所述的無級變速裝置，其特征在于，還包括用于調節所述輸入軸與所述輸出軸之間的夾角的角度調節裝置。
4.根據權利要求3所述的無級變速裝置，其特征在于，所述輸出圓錐體與所述輸出軸通過花鍵配合。
5.根據權利要求4所述的無級變速裝置，其特征在于，所述輸出齒的一側設置有高于所述輸出齒的齒高的限位塊；所述輸入螺旋齒輪的相鄰兩圈輸入齒之間設置有限位槽； 所述限位塊與所述限位槽配合。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的無級變速裝置，其特征在于，所述輸出齒在所述輸出圓錐體的外圓周表面沿其軸線螺旋排布等于或大于360度。
7.根據權利要求6所述的無級變速裝置，其特征在于，所述輸入齒和所述輸出齒的寬度不相等。
8.根據權利要求6所述的無級變速裝置，其特征在于，所述輸入齒和所述輸出齒的寬度相等。
【文檔編號】F16H3/06GK103615502SQ201310591219
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年7月10日
【發明者】唐坤亮 申請人:唐坤亮