柔性行星轮无级变速器制造技术

一种无级变速传动装置，尤其是摩擦传动副由刚柔配对并处油润滑的柔性行星轮无级变速器，一组行星轮是无心轴的菱锥体，内外夹紧于二个主动轮和二个外压圈的摩擦接触面并控制了径向和轴向工位，分布圆周上均布间隔一组销轴销套及其固连的输出轴与轴承套圈构成的筒支梁式输出机构，一组碟簧加压于外压圈使压紧力与转矩增减相一致自行调整，蜗杆蜗轮及螺旋传动调速轻松省力。柔性行星轮有金属或非金属材料制造，利用压紧力作用易于变形达到各摩擦副间相关尺寸精度的一致性，实现多点传力多行星轮传动的低温升低噪声高效率高承载力和高寿命无级变速并开发大功率传动。结构简化，制造容易，性能提高，成本降低，生产和应用普及，效益显著。

【技术实现步骤摘要】

传动机械有主从配对传动副，以改变传动副的工作半径达到无级变速的具有主动轮、行星轮或中间滚动体、外压圈和输入与输出的传动机构，还有加压机构和调速装置，尤其是摩擦传动副采用刚柔配对并处油润滑的柔性行星轮无级变速器。2、
技术介绍
通常的齿轮啮合传动副或摩擦传动副采用钢对钢硬齿面或称硬工作面，尤其是油润滑摩擦传动副采用高质量要求的淬火轴承钢点线接触传动，由于其摩擦系数在0.02～0.05左右，传动额定转矩所需的压紧力是圆周力的20～50倍，接触面上的接触应力及其形成的热载荷是限制承载能力的主因，接触工作面上的点触和疲劳剥落使整机寿命降低，并出现较高的噪声和振动。为了降低传动副的接触应力采用多点传力的多行星轮传动，也因各个行星轮的尺寸精度一致性难以达到而出现仅部分行星轮在主动传力，另一部分精度偏差较大者未能参与传力反而成为阻矩降低了效率并产生更严重的噪声。3、目的本专利技术的目的是一种由刚柔配对的摩擦副利用柔性件在本工作中自行调整相关尺寸达到接触点、线或面相关尺寸及形位精度一致性，这种一致性不只是在制造加工中强求而是结合工作时受力而变形达到多点接触传力的柔性行星轮无级变速器。这里的柔性是区别通常的钢对钢摩擦副那刚与刚的配对而言的，就是主从件中的一者其硬度或易于变形程度明显低于另者(刚者)，一般是多件柔者与单一刚者结合构成传动副。对于硬钢对硬钢的摩擦传动必须接触才能发生，要求精度上偏差极小，制造难度很大，即使每个行星轮尺寸无丝毫偏差却在装配时的形位误差影响也无法达到所有参与传力，也就是说单靠加工不惜工本难能凑效。但是实践发现将多数的相同的行星轮采用受力后易变形又在油润滑中摩擦系数较小而耐磨性高的材料制造或者采用结构形状及尺寸上的变化达到受一定的压力会产生所需的变形量来实现尺寸上和形位精度的一致性，从而制造高承载力、高效率、高寿命、低成本、低噪声无级变速器。柔性行星轮可以采用金属或非金属材料制造，也可以采用工程塑料，前者做成薄壁型，后者做成实体型，更为有利的是柔性行星轮本身的柔性使刚性件保持永久性使用而提高了整机寿命，并使生产与使用成本大幅度降低。工程塑料行星轮还能够实现无声无级变速器开发更广泛应用领域。4、实现本专利技术的方法无级变速传动应用越来越广泛但也越发感到许多极待克服的难题。因为摩擦传动依赖于摩擦力的形成，通常的产品其承载力、效率和寿命比齿轮啮合传动相差很大；电力式变速其恒功率特性及调速精密度和稳定性欠佳，且许多场合不合适应用。本专利技术采用结构、形状和材料上的突破达到技术上的取代性进步。①变速范围变速范围是主要技术指标之一，通常机械类变速器其变速比Rb≤10，与本专利技术接近产品(JB/T 6950-93)行星锥盘无级变速器的Rb≤4～5。由于本专利技术采用既无心轴又无轴孔的形状简单的菱锥体或钢球为行星轮，在调速位移时接触点可移动至整个半径，变速比Rb≥10～20～∞，从简图a-高速工位，b-低速工位说明行星轮无心轴其与主动轮或外压圈的接触点可以从中心点零半径移动到最外缘即半径r的顶点的全半径，这时速比I=r1r3r1r3+r2r4=50×2650×26+1×77=13001300+77=13001377=0.94]]>低转速时速比II=r1r2r1r2+r3r4=50×150×1+26×77=502052=0.024]]>因此变速比Rb=III=0.940.024≅39,]]>或者更大，直至接近无穷大。上式说明由于行星轮无心轴调速位移达到全半径，输出转速接近零至输入转速，变速比接近无穷大，这是本专利技术的主要特征之一。②承载力如简图C所示二个主动轮均用键与输入轴联接而传力，所有行星轮的二个侧面接触处产生摩擦力，摩擦力比通常的增大2倍。二个主动轮同时夹紧着一组行星轮并产生自转和公转，行星轮圆周分布圆上均布间隔着等数量的一组销轴和销套，销轴两端分别紧固于输出轴和轴承套圈构成近似于简支梁式输出机构；一组多件行星轮受到二个主动轮传动后同一中心截面上推动相接触的销套并销轴及其输出轴而输出转矩，所以行星轮将来自主动轮之圆周力F1和二个外压圈形成的F2合为推动力P在同一平面力系中产生转矩，因此无功损耗减小。从高速区向低速区调速，行星轮作径向外移，并再度轴向推移可移动的一个外压圈将外侧碟簧组更压缩，压紧力增加，这正是向低速调时转矩按比例增大后所需的压紧力必应同步增加才能实现恒功率传动。由于碟簧作用于外压圈上达到压紧力与转矩同步增减，这又是本专利技术的另一特征。③输出机构本专利技术的输出机构是近似于简支梁式结构，它由一组与行星轮数相等的销轴和销套，销轴两端头分别紧配在输出轴和轴承套圈对应的轴孔中固连一体，销套与销轴动配并接受行星轮的接触而自转并公转，将转矩传到输出轴作输出。梁式结构输出机构也是本专利技术的特征。梁式结构强度和刚性均提高，能够让销轴直径减小，以便适应更多行星轮多点传力的大功率传动。④柔性行星轮一组行星轮少则三四件，多则拾多件分布在同一圆周分布圆上处于同一中心截面并形成平面力系，这是本专利技术高效率的主要原因。摩擦传动必须相互接触才能产生摩擦，尤其是单一的主动轮工作面与众多的行星轮接触，其尺寸、形状、位置上的一致性是决定因素。由于绝对0偏差是难以达到的，所以行之有效的方法是采用刚柔相配的柔性行星轮传动，就是加工时允许行星轮接触尺寸精度宽松些以降低成本，同时在装配后当单一的刚性主动轮或刚性外压圈同一的工作面对于众多行星轮产生一定的压力时，众多行星轮的这个接触距离达到同一等值，既偏差大的多变形而偏差小的少变形，最终达到一致性。钢制柔性行星轮应制成薄壁型的弹性体，而工程塑料柔性行星轮利用它只需受较小的压力(碟簧压紧力范围内)就能够产生所需的变量，这些材料容易得到，许多工程塑料既可以受力变形，又能保持低摩擦系数，在油润滑时耐磨性很高，并且使刚性摩擦件保持长期耐用。适当时候更换柔性行星轮后，整机能够永久性使用。采用工作塑料柔性行星轮时，配对的刚性元件其摩擦工作面必须是圆滑光洁避免锐角接触。软(柔)硬(刚)结合运行就会缓和，并有效降低噪声和振动。⑤圆弧曲线回转体接触(摩擦)工作面本专利技术的主动轮和外压圈的接触工作面(摩擦副间的传动接触点、线、面)均与柔性行星轮相互点接触纯滚动，由于主动轮及外压圈的接触面在调速时并不变动所以磨损快，如果是过窄的工作曲线还会造成接触应力集中过高使行星轮锥面局部磨损过快，为了避免上述结果，本专利技术的主动轮和外压圈的圆弧工作面有过渡及延伸曲面，以便减小触点应力集中，这不仅使椭圆形接触面积增大降低平均接触应力，还缓和了行星轮工作表面的损坏而获得高寿命。摩擦副的圆弧圆滑摩擦接触面且设置过渡和延伸曲面带(段)起到维护作用，这又是本专利技术的细节特征。⑥调速控制机构采用蜗杆蜗轮传动并将蜗轮轴孔做成螺旋副结构，螺旋传动使一个主动轮相对于另一主动轮作轴向分合进退移动，产生夹紧与推动行星轮作径向外移，或者退开让行星轮在碟簧作用力下作径向内移，这样输出转速同步变动达到无级调速。蜗杆蜗轮调速轻松省力并能自锁与限位，由于操作力较小更能适应电动遥控。蜗杆蜗轮及螺旋副调速控制以及碟簧加压于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无级变速传动装置，具有主动轮、行星轮和外压圈的传动机构，还有加压机构和调速装置，尤其是传动副由刚柔相配的柔性行星轮无级变速器，其特征是柔性行星轮是既无心轴又无轴孔的菱锥体、二个主动轮和二个外压圈的圆弧曲线回转体的接触工作面及其过渡或延伸面、简支梁式输出机构及其同一中心截面上分布着一组行星轮并与销轴和销套均布间隔、蜗杆蜗轮并螺旋副调速装置，还有碟簧加压在移动的外压圈上压紧力与转矩增减相一致。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光武，
申请(专利权)人：陈光武，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]