變速器的制造方法
【專利摘要】一種無(wú)級(jí)的機(jī)械變速器裝置。將動(dòng)力輸入端的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為往復(fù)擺動(dòng)，往復(fù)擺動(dòng)推動(dòng)一個(gè)儲(chǔ)能彈簧，儲(chǔ)能彈簧的另一端推動(dòng)一個(gè)單向離合裝置，當(dāng)往復(fù)擺動(dòng)線速度超越單向離合裝置速度時(shí)，單向離合裝置鎖止，往復(fù)擺動(dòng)動(dòng)力通過儲(chǔ)能彈簧向外動(dòng)力輸出端輸出動(dòng)力。往復(fù)擺動(dòng)與單向離合裝置之間的儲(chǔ)能彈簧為柔性連接，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，且變速比與傳遞的力矩可實(shí)現(xiàn)一定程度的自適應(yīng)效果。該變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、尺寸小、重量輕。
【專利說明】變速器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種變速器裝置，特別是一種無(wú)級(jí)的機(jī)械變速器裝置?？蓱?yīng)用于汽車和工程機(jī)械等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前機(jī)械變速器包括以下兩種。
[0003]I)齒輪傳動(dòng)式。齒輪傳動(dòng)式變速器只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速，應(yīng)用于自動(dòng)變速時(shí)，控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大、重量重，成本高昂。
[0004]2)摩擦傳動(dòng)式。摩擦傳動(dòng)式可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，但存在傳遞力矩小，容易打滑，傳動(dòng)效率低，控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大、重量重，成本高昂等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種機(jī)械變速器，該變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、尺寸小、重量輕。該變速器可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，且變速比與傳遞的力矩可實(shí)現(xiàn)一定程度的自適應(yīng)效果，控制簡(jiǎn)單。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:將動(dòng)力輸入端的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為往復(fù)擺動(dòng)，往復(fù)擺動(dòng)推動(dòng)一個(gè)儲(chǔ)能彈簧，儲(chǔ)能彈簧的另一端推動(dòng)一個(gè)單向離合裝置，當(dāng)往復(fù)擺動(dòng)線速度超越單向離合裝置速度時(shí)，單向離合裝置鎖止，往復(fù)擺動(dòng)的動(dòng)力通過儲(chǔ)能彈簧向動(dòng)力輸出端輸出動(dòng)力。往復(fù)擺動(dòng)與單向離合裝置之間的儲(chǔ)能彈簧為柔性連接，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，具體實(shí)現(xiàn)方法如下。
[0007]變速器包含三部分核心裝置:往復(fù)擺動(dòng)裝置、儲(chǔ)能裝置和單向離合裝置。往復(fù)擺動(dòng)裝置為動(dòng)力輸入端，單向離合裝置為動(dòng)力輸出端。往復(fù)擺動(dòng)裝置連接至儲(chǔ)能裝置，在其往復(fù)擺動(dòng)過程中向儲(chǔ)能裝置輸送動(dòng)力，同時(shí)儲(chǔ)能裝置還連接至單向離合裝置，將儲(chǔ)存的動(dòng)力向單向離合裝置輸出。
[0008]往復(fù)擺動(dòng)裝置包括曲軸、滑塊和帶滑槽的擺桿?；瑝K裝于曲軸與擺桿的滑槽之間，滑塊可以繞曲軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)可以在擺桿的滑槽內(nèi)做直線滑動(dòng)。擺桿在滑塊作用下，在曲軸的旋轉(zhuǎn)平面上作往復(fù)擺動(dòng)，擺動(dòng)形式可以為直線往復(fù)擺動(dòng)，也可以為圓周往復(fù)擺動(dòng)。擺桿的擺動(dòng)幅度由曲軸偏心確定。
[0009]單向離合裝置包括內(nèi)圈、外圈和介于兩者之間方向可控的單向鎖止機(jī)構(gòu)，內(nèi)圈和外圈可同軸旋轉(zhuǎn)。單向鎖止機(jī)構(gòu)的鎖止方向可以被設(shè)置為雙向釋放、單正向和單反向，單向鎖止機(jī)構(gòu)為公知技術(shù)，這里不具體展開說明。當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)的鎖止方向被設(shè)置為雙向釋放時(shí)，內(nèi)圈與外圈可分別自由旋轉(zhuǎn)，互不干涉，此時(shí)變速器不能傳遞動(dòng)力，處于空擋狀態(tài)。當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)的鎖止方向被設(shè)置為單正向時(shí)，如果內(nèi)圈在正向方向上的旋轉(zhuǎn)速度低于外圈，則內(nèi)圈與外圈可分別旋轉(zhuǎn)，互不干涉，如果內(nèi)圈在正向方向上呈現(xiàn)超越外圈的趨勢(shì)，則單向鎖止機(jī)構(gòu)進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)圈與外圈被鎖止保持同步旋轉(zhuǎn)，此時(shí)變速器只能正向傳遞動(dòng)力，處于前進(jìn)擋狀態(tài)。當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)的鎖止方向被設(shè)置為單反向時(shí)，如果內(nèi)圈在反向方向上的旋轉(zhuǎn)速度低于外圈，則內(nèi)圈與外圈可分別旋轉(zhuǎn)，互不干涉，如果內(nèi)圈在反向方向上呈現(xiàn)超越外圈的趨勢(shì)，則單向鎖止機(jī)構(gòu)進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)圈與外圈被鎖止保持同步旋轉(zhuǎn)，此時(shí)變速器只能反向傳遞動(dòng)力，處于倒擋狀態(tài)。改變單向鎖止機(jī)構(gòu)的鎖止?fàn)顟B(tài)，變速器可以在空擋、前進(jìn)擋和倒擋之間切換擋位模式。
[0010]儲(chǔ)能裝置包括儲(chǔ)能彈簧，儲(chǔ)能彈簧的伸縮方向與擺桿的擺動(dòng)方向一致或近似，其兩端同時(shí)與擺桿上的擺桿卡口、以及內(nèi)圈上的內(nèi)圈卡口相抵接并被預(yù)壓縮。擺桿卡口和內(nèi)圈卡口互相錯(cuò)開，可分別在各自不同的擺動(dòng)平面上擺動(dòng)，互不干涉。
[0011]常態(tài)下，單向鎖止機(jī)構(gòu)未進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其內(nèi)圈在儲(chǔ)能彈簧預(yù)壓縮力作用下與擺桿保持同步擺動(dòng)。當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，內(nèi)圈與外圈保持同步旋轉(zhuǎn)，而不再與擺桿的擺動(dòng)同步，此時(shí)擺桿推動(dòng)儲(chǔ)能彈簧、儲(chǔ)能彈簧推動(dòng)內(nèi)圈、內(nèi)圈推動(dòng)外圈，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力由往復(fù)擺動(dòng)裝置向單向離合裝置輸出，擺桿卡口與內(nèi)圈卡口之間的相位差越大，儲(chǔ)能彈簧壓縮量也越大，傳遞的動(dòng)力力矩和儲(chǔ)存的能量也就越大；隨著擺桿的擺動(dòng)速度下降、擺桿卡口與內(nèi)圈卡口之間的相位差越來(lái)越小，儲(chǔ)能彈簧向內(nèi)圈釋放能量，直到儲(chǔ)能彈簧逐漸恢復(fù)到預(yù)壓縮長(zhǎng)度、內(nèi)圈與擺桿再次保持同步擺動(dòng)為止，此時(shí)，內(nèi)圈的速度已低于外圈，單向鎖止機(jī)構(gòu)脫離鎖止，之后內(nèi)圈回程擺動(dòng)，而外圈繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
[0012]由上所述，擺桿在設(shè)定的單向鎖止方向的線速度大于外圈線速度時(shí)，擺桿才能通過壓縮儲(chǔ)能彈簧向單向離合裝置輸出動(dòng)力,速度差越大,輸出動(dòng)力力矩也越大。阻力矩變大時(shí)速度差即速比會(huì)自動(dòng)降低，反之阻力矩變小時(shí)速比會(huì)自動(dòng)升高，因此，該過程具有負(fù)反饋特性，變速比具有自適應(yīng)效果，在一定程度上不需要額外干預(yù)調(diào)節(jié)變速比。
[0013]然而，這種自適應(yīng)效果仍不能完全滿足全力矩范圍的需要，通過調(diào)節(jié)擺桿擺動(dòng)幅度，從而調(diào)節(jié)儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)擺桿擺動(dòng)幅度，方案如下。
[0014]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(zhuǎn)軸心與曲軸座的旋轉(zhuǎn)軸心呈偏心結(jié)構(gòu)，偏心量為曲軸座偏心。
[0015]偏心曲柄上設(shè)置有曲柄銷，曲柄銷的軸心與偏心曲柄的旋轉(zhuǎn)中心也呈偏心結(jié)構(gòu)，偏心量為曲柄偏心。
[0016]曲軸座上設(shè)置有控制蝸桿，控制蝸桿與偏心曲柄為蝸桿-齒輪機(jī)構(gòu)，控制蝸桿的旋轉(zhuǎn)可驅(qū)動(dòng)偏心曲柄繞自身旋轉(zhuǎn)軸心產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)量為曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )。
[0017]曲軸座偏心等于曲柄偏心，曲軸偏心為曲軸座偏心與曲柄偏心和曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )的綜合合成結(jié)果，曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )為0°時(shí)，曲軸偏心為0，曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )為180°時(shí)，曲軸偏心達(dá)到最大值，為曲軸座偏心的兩倍。
[0018]通過控制蝸桿，可調(diào)節(jié)曲軸偏心幅度、即擺桿擺動(dòng)幅度。
[0019]由于只有在擺桿線速度大于外圈時(shí)變速器才會(huì)傳遞動(dòng)力，因此動(dòng)力的傳遞是不連續(xù)的。為了增加動(dòng)力傳遞平穩(wěn)性，在曲軸上并列增加多套上述往復(fù)擺動(dòng)裝置、儲(chǔ)能裝置和單向離合裝置，各套擺桿的擺動(dòng)相位在一周即360°內(nèi)均勻相隔，擺桿設(shè)定為直線擺動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，其中相位差互呈180°的兩套擺桿可以合并為一體。與多套往復(fù)擺動(dòng)裝置相對(duì)應(yīng)地，布置有各自的單向離合裝置和儲(chǔ)能裝置，全部單向離合裝置中的外圈可合并為一體。
[0020]綜上所述，本專利區(qū)別當(dāng)前公知技術(shù)最根本的新穎之處，通過儲(chǔ)能彈簧和單向離合裝置，有選擇性地將擺桿的擺動(dòng)傳遞至動(dòng)力輸出端，動(dòng)力傳遞為柔性連接。其最顯著的有益效果就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、尺寸小、重量輕，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，且變速比與傳遞的力矩可實(shí)現(xiàn)一定程度的自適應(yīng)效果。
[0021]【專利附圖】

【附圖說明】。
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023]圖1是第一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造示意圖。
[0024]圖2是偏心量可調(diào)的曲軸構(gòu)造示意圖。
[0025]圖3是第一個(gè)實(shí)施例的工作特性示意圖。
[0026]圖4是第二個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造示意圖。
[0027]【具體實(shí)施方式】。
[0028]圖1所示第一個(gè)實(shí)施例，變速器包含三部分核心裝置:往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)、儲(chǔ)能裝置(2)和單向離合裝置(I)。往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)為動(dòng)力輸入端，單向離合裝置(I)為動(dòng)力輸出端。往復(fù)擺動(dòng)裝置(3 )連接至儲(chǔ)能裝置(2 )，在其往復(fù)擺動(dòng)過程中向儲(chǔ)能裝置(2 )輸送動(dòng)力，同時(shí)儲(chǔ)能裝置(2)還連接至單向離合裝置(1)，將儲(chǔ)存的動(dòng)力向單向離合裝置(I)輸出。
[0029]往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)包括曲軸(5)、滑塊(6)和帶滑槽的擺桿(4)?；瑝K(6)裝于曲軸(5)與擺桿(4)的滑槽之間，滑塊(6)可以繞曲軸(5)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)可以在擺桿(4)的滑槽內(nèi)做直線滑動(dòng)。擺桿(4)在支座(7 )約束下可做直線滑動(dòng)，隨著曲軸(5 )繞旋轉(zhuǎn)中心(O)旋轉(zhuǎn)，擺桿(4)在滑塊(6)和支座(7)共同作用下，在曲軸(5)的旋轉(zhuǎn)平面上作直線往復(fù)擺動(dòng)，擺動(dòng)幅度由曲軸偏心(e)確定。
[0030]單向離合裝置(I)包括內(nèi)圈(8)、外圈(9)和介于兩者之間方向可控的單向鎖止機(jī)構(gòu)(IO )，內(nèi)圈(8 )和外圈(9 )可同軸旋轉(zhuǎn)。單向鎖止機(jī)構(gòu)(IO )的鎖止方向可以被設(shè)置為雙向釋放、單正向和單反向，單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止原理為公知技術(shù)，這里不具體展開說明。當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止方向被設(shè)置為雙向釋放時(shí)，內(nèi)圈(8)與外圈(9)可分別自由旋轉(zhuǎn)，互不干涉，此時(shí)變速器不能傳遞動(dòng)力，處于空擋狀態(tài)。當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止方向被設(shè)置為單正向時(shí)，如果內(nèi)圈(8)在正向方向上的旋轉(zhuǎn)速度低于外圈(9)，則內(nèi)圈(8)與外圈(9)可分別旋轉(zhuǎn)，互不干涉，如果內(nèi)圈(8)在正向方向上呈現(xiàn)超越外圈(9)的趨勢(shì)，則單向鎖止機(jī)構(gòu)(10 )進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)圈(8 )與外圈(9 )被鎖止保持同步旋轉(zhuǎn)，此時(shí)變速器只能正向傳遞動(dòng)力，處于前進(jìn)擋狀態(tài)。當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止方向被設(shè)置為單反向時(shí)，如果內(nèi)圈(8)在反向方向上的旋轉(zhuǎn)速度低于外圈(9)，則內(nèi)圈(8)與外圈(9)可分別旋轉(zhuǎn)，互不干涉，如果內(nèi)圈(8)在反向方向上呈現(xiàn)超越外圈(9)的趨勢(shì)，則單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)圈(8)與外圈(9)被鎖止保持同步旋轉(zhuǎn)，但此時(shí)變速器只能反向傳遞動(dòng)力，處于倒擋狀態(tài)。改變單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止?fàn)顟B(tài)，變速器可以在空擋、前進(jìn)擋和倒擋之間切換擋位模式。圖1所示的單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止方向處于單正向、即前進(jìn)擋狀態(tài)(D)。
[0031]儲(chǔ)能裝置(2)包括儲(chǔ)能彈簧(11)，儲(chǔ)能彈簧(11)的伸縮方向與擺桿(4)的擺動(dòng)方向一致或近似，其兩端同時(shí)與擺桿(4)上的擺桿卡口(4k)、以及內(nèi)圈(8)上的內(nèi)圈卡口(8k)相抵接并被預(yù)壓縮。擺桿卡口(4k)和內(nèi)圈卡口(8k)互相錯(cuò)開，可分別在各自不同的擺動(dòng)平面上擺動(dòng)，互不干涉。
[0032]常態(tài)下，單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)未進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其內(nèi)圈(8)在儲(chǔ)能彈簧(11)預(yù)壓縮力作用下與擺桿(4)保持同步擺動(dòng)。當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，內(nèi)圈(8)與外圈(9)保持同步旋轉(zhuǎn)，因而不再與擺桿(4)的擺動(dòng)同步，此時(shí)擺桿(4)推動(dòng)儲(chǔ)能彈簧(11)、儲(chǔ)能彈簧(11)推動(dòng)內(nèi)圈(8 )、內(nèi)圈(8 )推動(dòng)外圈(9 )，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力由往復(fù)擺動(dòng)裝置(3 )向單向離合裝置(I)輸出，擺桿卡口(4k)與內(nèi)圈卡口(8k)之間的相位差(X)越大，儲(chǔ)能彈簧(11)壓縮量也越大，傳遞的動(dòng)力力矩和儲(chǔ)存的能量也就越大；隨著擺桿(4)的擺動(dòng)速度下降、擺桿卡口( 4k)與內(nèi)圈卡口( 8k)之間的相位差(X)越來(lái)越小，儲(chǔ)能彈簧(11)向內(nèi)圈(8 )釋放能量，直到儲(chǔ)能彈簧(11)逐漸恢復(fù)到預(yù)壓縮長(zhǎng)度、內(nèi)圈(8)與擺桿(4)再次保持同步擺動(dòng)為止，此時(shí)，內(nèi)圈(8)的速度已低于外圈(9)，單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)脫離鎖止，之后內(nèi)圈(8)回程擺動(dòng)，而外圈(9)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
[0033]由上所述，擺桿(4)在設(shè)定的單向鎖止方向的線速度大于外圈(9)線速度時(shí)，擺桿
(4)才能通過壓縮儲(chǔ)能彈簧(11)向單向離合裝置(I)輸出動(dòng)力,速度差越大，輸出動(dòng)力力矩也越大。阻力矩變大時(shí)速度差即速比會(huì)自動(dòng)降低，反之阻力矩變小時(shí)速比會(huì)自動(dòng)升高，因此，該過程具有負(fù)反饋特性，變速比具有自適應(yīng)效果，在一定程度上不需要額外干預(yù)調(diào)節(jié)變速比。
[0034]由于只有在擺桿(4)線速度大于外圈(9)時(shí)變速器才會(huì)傳遞動(dòng)力，因此動(dòng)力的傳遞是不連續(xù)的。為了增加動(dòng)力傳遞平穩(wěn)性，在本實(shí)施例中，在曲軸(5)上并列設(shè)置了四套上述的往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)、儲(chǔ)能裝置(2)和單向離合裝置(1)，四套擺桿(4)的擺動(dòng)相位在一周即360°內(nèi)均勻相隔，其中相位差互呈180°的兩套擺桿(4)可以合并為一體，即四套擺桿
(4)合并為互相垂直的兩組。與四套往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)相對(duì)應(yīng)地，布置有各自的儲(chǔ)能裝置
(2)和單向離合裝置(1)，全部單向離合裝置(I)中的外圈(9)可合并為一體。
[0035]圖2所示為一種偏心量可調(diào)的曲軸。曲軸包括偏心曲柄(12)、曲軸座(14)、控制蝸桿(15)。偏心曲柄(12)安裝于曲軸座(14)上，其旋轉(zhuǎn)軸心(Oc)與曲軸座(14)的旋轉(zhuǎn)軸心
(O)呈偏心結(jié)構(gòu)，偏心量為曲軸座偏心(ec)。
[0036]偏心曲柄(12)上設(shè)置有曲柄銷(13)，曲柄銷(13)的軸心(Op)與偏心曲柄(12)的旋轉(zhuǎn)中心(Oc )也呈偏心結(jié)構(gòu)，偏心量為曲柄偏心(印)。
[0037]曲軸座(14)上設(shè)置有控制蝸桿(15)，控制蝸桿(15)與偏心曲柄(12)為蝸桿-齒輪嚙合結(jié)構(gòu)，控制蝸桿(15 )的旋轉(zhuǎn)可驅(qū)動(dòng)偏心曲柄(12 )繞自身旋轉(zhuǎn)軸心(Oc )產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)量為曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )。
[0038]曲軸座偏心(ec )等于曲柄偏心(ep )，曲軸偏心(e )為曲軸座偏心(ec )與曲柄偏心(ep)和曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )的綜合合成結(jié)果，曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )為0°時(shí)，曲軸偏心(e)為0，曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )為180°時(shí)，曲軸偏心(e)達(dá)到最大值，為曲軸座偏心(ec)的兩倍。
[0039]通過控制蝸桿(15)，可調(diào)節(jié)曲軸偏心(e)幅度、即擺桿(4)擺動(dòng)幅度。
[0040]驅(qū)動(dòng)控制蝸桿(15)的方法可以是液壓式，也可以是機(jī)械齒輪式，這里不作具體說明。
[0041]圖3所示為第一個(gè)實(shí)施例的工作特性示意圖，下面結(jié)合圖1展開說明。
[0042]示意圖橫坐標(biāo)為曲軸(5)轉(zhuǎn)角CrS (° )，縱坐標(biāo)為擺桿(4)、內(nèi)圈(8)和外圈(9)折算到同一半徑切線方向上的線速度(V)。
[0043]圖3 (a)以前進(jìn)擋為例，繪制了一套擺桿(4)、內(nèi)圈(8)和外圈(9)速度特性。擺桿線速度(Vs)呈正弦特性，考慮到輸出端相對(duì)較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，外圈線速度(Vo)可被近似視為等速。內(nèi)圈(8)被設(shè)置為單正向鎖止，當(dāng)擺桿線速度(Vs)低于外圈線速度(Vo)時(shí)，內(nèi)圈線速度(Vi)等于擺桿線速度(Vs)，當(dāng)擺桿線速度(Vs)高于外圈線速度(Vo)時(shí)，內(nèi)圈線速度(Vi)等于外圈線速度(Vo)，內(nèi)圈線速度(Vi)如圖中粗虛線所示，其數(shù)值等于被外圈線速度(Vo)限幅削波后的擺桿線速度(Vs)。
[0044]擺桿線速度(Vs)高于外圈線速度(Vo)時(shí),儲(chǔ)能彈簧(11)才能傳遞動(dòng)力，傳遞的動(dòng)力如圖中陰影(S )所示，陰影(S )面積越大，傳遞的動(dòng)力力矩也越大。
[0045]圖3 (b)所示為當(dāng)輸出端速度變化后的效果，此處以速度減小為例，顯示出陰影(S )面積增大，說明傳遞的動(dòng)力力矩也相應(yīng)地增大了，力矩增大將有利于提高輸出端速度，因此，該過程具有負(fù)反饋特性，變速具有自適應(yīng)效果。
[0046]圖3 (c)所示為當(dāng)調(diào)節(jié)曲軸偏心(e)幅度變化、即擺桿(4)擺幅變化后的效果，此處以曲軸偏心(e)幅度增大、即擺桿(4)擺幅增大為例，顯示出陰影(S)面積增大，說明傳遞的動(dòng)力力矩也相應(yīng)地增大了。因此，調(diào)節(jié)曲軸偏心(e)幅度變化，可實(shí)現(xiàn)更大范圍的動(dòng)力力矩傳輸。
[0047]從圖3 (a)、3 (b)和3 (C)中都可以看出，動(dòng)力的傳遞是斷續(xù)的。
[0048]圖3 (d)所示，為增加動(dòng)力傳遞的平順性，增加往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)、儲(chǔ)能裝置(2)和單向離合裝置(I)的套數(shù)至共四套后的效果。四套擺桿(4)的擺桿線速度(Vsl，Vs2, Vs3,Vs4)相位在一周即360°內(nèi)均勻相隔。如圖所示，陰影(S)總面積增加，可以傳遞的最大合力矩變大，同時(shí)動(dòng)力傳遞更加平順。
[0049]圖3 (f)所示為起步特性。起步時(shí)，外圈線速度(Vo)為零，曲軸偏心(e)幅度從零逐步增大，陰影(S)面積亦從零逐漸增加，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起步。
[0050]圖4所示為第二個(gè)實(shí)施例。與第一個(gè)實(shí)施例根本不同之處在于，擺桿(4)的往復(fù)擺動(dòng)形式為圓周往復(fù)擺動(dòng)，具體主要不同之處有:擺桿(4)與內(nèi)圈(8)、外圈(9)同軸旋轉(zhuǎn)，擺桿(4)與曲軸(5)旋轉(zhuǎn)中心(O)不同軸；儲(chǔ)能彈簧(11)可從采用弧形彈簧，伸縮方向?yàn)閳A周切向；變速器由均布的三組擺桿(4)、與之對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能裝置(2)和單向離合裝置(I)組成；三組擺桿(4)分別由各自的曲軸(5)驅(qū)動(dòng)，三組曲軸(5)均通過各自齒輪(16)由太陽(yáng)輪(17)驅(qū)動(dòng)并相互保持同步。
【權(quán)利要求】
1.一種變速器，其特征是: 包含三部分核心裝置:往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)、儲(chǔ)能裝置(2)和單向離合裝置(I)； 往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)為動(dòng)力輸入端，單向離合裝置(I)為動(dòng)力輸出端； 往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)連接至儲(chǔ)能裝置(2)，在其往復(fù)擺動(dòng)過程中向儲(chǔ)能裝置(2)輸送動(dòng)力，同時(shí)儲(chǔ)能裝置(2)還連接至單向離合裝置(1)，將儲(chǔ)存的動(dòng)力向單向離合裝置(I)輸出。
2.權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是: 所述往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)包括曲軸(5)、滑塊(6)和帶滑槽的擺桿(4)； 滑塊(6)裝于曲軸(5)與擺桿(4)的滑槽之間，滑塊(6)可以繞曲軸(5)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)可以在擺桿(4)的滑槽內(nèi)做直線滑動(dòng)； 擺桿(4)在滑塊(6)作用下，在曲軸(5)的旋轉(zhuǎn)平面上作往復(fù)擺動(dòng)，擺動(dòng)形式可以為直線往復(fù)擺動(dòng),也可以為圓周往復(fù)擺動(dòng)；擺桿(4)擺動(dòng)幅度由曲軸偏心(e)確定。
3.權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是: 所述單向離合裝置(I)包括內(nèi)圈(8)、外圈(9)和介于兩者之間方向可控的單向鎖止機(jī)構(gòu)(10);內(nèi)圈(8)和外圈(9)可同軸旋轉(zhuǎn)； 單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止方向可 以被設(shè)置為雙向釋放、單正向和單反向； 當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止方向被設(shè)置為雙向釋放時(shí)，內(nèi)圈(8)與外圈(9)可分別自由旋轉(zhuǎn)，互不干涉，此時(shí)變速器不能傳遞動(dòng)力，處于空擋狀態(tài)； 當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止方向被設(shè)置為單正向時(shí)，如果內(nèi)圈(8)在正向方向上的旋轉(zhuǎn)速度低于外圈(9),則內(nèi)圈(8)與外圈(9)可分別旋轉(zhuǎn),互不干涉,如果內(nèi)圈(8)在正向方向上呈現(xiàn)超越外圈(9 )的趨勢(shì)，則單向鎖止機(jī)構(gòu)(10 )進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)圈(8 )與外圈(9 )被鎖止保持同步旋轉(zhuǎn)，此時(shí)變速器只能正向傳遞動(dòng)力，處于前進(jìn)擋狀態(tài)； 當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止方向被設(shè)置為單反向時(shí)，如果內(nèi)圈(8)在反向方向上的旋轉(zhuǎn)速度低于外圈(9),則內(nèi)圈(8)與外圈(9)可分別旋轉(zhuǎn),互不干涉,如果內(nèi)圈(8)在反向方向上呈現(xiàn)超越外圈(9 )的趨勢(shì)，則單向鎖止機(jī)構(gòu)(10 )進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)圈(8 )與外圈(9 )被鎖止保持同步旋轉(zhuǎn)，此時(shí)變速器只能反向傳遞動(dòng)力，處于倒擋狀態(tài)； 改變單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)的鎖止?fàn)顟B(tài)，變速器可在空擋、前進(jìn)擋和倒擋之間切換擋位模式。
4.權(quán)利要求1至3所述的變速器，其特征是: 所述儲(chǔ)能裝置(2)包括儲(chǔ)能彈簧(11)，儲(chǔ)能彈簧(11)的伸縮方向與所述擺桿(4)的擺動(dòng)方向一致或近似，其兩端同時(shí)與擺桿(4)上的擺桿卡口(4k)、以及所述內(nèi)圈(8)上的內(nèi)圈卡口(8k)相抵接并被預(yù)壓縮； 擺桿卡口(4k)和內(nèi)圈卡口(8k)互相錯(cuò)開，可分別在各自不同的擺動(dòng)平面上擺動(dòng)，互不干涉； 常態(tài)下，所述單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)未進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，內(nèi)圈(8)在儲(chǔ)能彈簧(11)預(yù)壓縮力作用下與擺桿(4)保持同步擺動(dòng)； 當(dāng)單向鎖止機(jī)構(gòu)(10)進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，內(nèi)圈(8)與外圈(9)保持同步旋轉(zhuǎn)，而不再與擺桿(4)的擺動(dòng)同步，此時(shí)擺桿(4)推動(dòng)儲(chǔ)能彈簧(11)、儲(chǔ)能彈簧(11)推動(dòng)內(nèi)圈(8)、內(nèi)圈(8)推動(dòng)外圈(9)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力由所述往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)向所述單向離合裝置(I)輸出，擺桿卡口(4k)與內(nèi)圈卡口( 8k)之間的相位差(X)越大,儲(chǔ)能彈簧(11)壓縮量也越大,傳遞的動(dòng)力力矩和儲(chǔ)存的能量也就越大； 隨著擺桿(4)的擺動(dòng)速度下降、擺桿卡口(4k)與內(nèi)圈卡口(8k)之間的相位差(X)越來(lái)越小，儲(chǔ)能彈簧(11)向內(nèi)圈(8)釋放能量，直到儲(chǔ)能彈簧(11)逐漸恢復(fù)到預(yù)壓縮長(zhǎng)度、內(nèi)圈(8)與擺桿(4)再次保持同步擺動(dòng)為止，此時(shí)，內(nèi)圈(8)的速度已低于外圈(9)，單向鎖止機(jī)構(gòu)(10 )脫離鎖止，之后內(nèi)圈(8 )回程擺動(dòng)，而外圈(9 )繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
5.權(quán)利要求2所述的變速器，其特征是: 所述曲軸(5)包括偏心曲柄(12)、曲軸座(14)、控制蝸桿(15); 偏心曲柄(12)安裝于曲軸座(14)上，其旋轉(zhuǎn)軸心(Oc)與曲軸座(14)的旋轉(zhuǎn)軸心(O)呈偏心結(jié)構(gòu)，偏心量為曲軸座偏心(ec)； 偏心曲柄(12)上設(shè)置有曲柄銷(13),曲柄銷(13)的軸心(Op)與偏心曲柄(12)的旋轉(zhuǎn)中心(Oc)也呈偏心結(jié)構(gòu)，偏心量為曲柄偏心(印)； 曲軸座(14)上設(shè)置有控制蝸桿(15)，控制蝸桿(15)與偏心曲柄(12)為蝸桿-齒輪機(jī)構(gòu)，控制蝸桿(15 )的旋轉(zhuǎn)可驅(qū)動(dòng)偏心曲柄(12 )繞自身旋轉(zhuǎn)軸心(Oc )產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)量為曲柄偏轉(zhuǎn)角(β ); 曲軸座偏心(ec)等于曲柄偏心(ep)，曲軸偏心(e)為曲軸座偏心(ec)與曲柄偏心(ep)和曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )的綜合合成結(jié)果，曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )為0°時(shí)，曲軸偏心(e)為0，曲柄偏轉(zhuǎn)角(β )為180°時(shí)，曲軸偏心(e)達(dá)到最大值，為曲軸座偏心(ec)的兩倍； 通過控制蝸桿(15)，可調(diào)節(jié)曲軸偏心(e)幅度、即擺桿(4)擺動(dòng)幅度。
6.權(quán)利要求4所述的變速器，其特征是: 在所述曲軸(5)上并列增加多套所述往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)、儲(chǔ)能裝置(2)和單向離合裝置(1)，各套擺桿(4)的擺動(dòng)相位在一周即360°內(nèi)均勻相隔； 擺桿(4)設(shè)定為直線擺動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，其中相位差互呈180°的兩套擺桿(4)可以合并為一體； 與多套往復(fù)擺動(dòng)裝置(3)相對(duì)應(yīng)地，布置有各自的儲(chǔ)能裝置(2)和單向離合裝置(I )，全部單向離合裝置(I)中的外圈(9)可合并為一體。
【文檔編號(hào)】F16H37/12GK103775594SQ201410053102
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】袁輝 申請(qǐng)人:袁輝