專利名稱：操縱導(dǎo)向盤嚙合無級(jí)調(diào)速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)調(diào)速器原理，無級(jí)調(diào)速器可分為機(jī)械式和機(jī)電式兩大種類。本項(xiàng)實(shí)用新型屬于機(jī)械式無調(diào)速器范疇。
機(jī)械式無級(jí)調(diào)速器分為摩擦式傳動(dòng)和嚙合式傳動(dòng)。摩擦式調(diào)速器效率較低，容易發(fā)熱、傳動(dòng)功率也較小，如申請(qǐng)?zhí)枮?3115309名稱為離心摩擦無級(jí)變速。嚙合式主要是輸出運(yùn)動(dòng)為脈動(dòng)、運(yùn)行不平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜、而機(jī)電式、又存在著結(jié)構(gòu)龐大、控制復(fù)雜、造價(jià)高等項(xiàng)缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的，旨在克服上述缺點(diǎn)，即效率較低、容易發(fā)熱、輸出不平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制復(fù)雜等而提供一種型地操縱導(dǎo)向盤嚙合無級(jí)調(diào)速器，在輕工、化工、食品、機(jī)床等機(jī)械行業(yè)中可替代上述調(diào)速器傳動(dòng)。
本實(shí)用新型的目的可通過以下措施來實(shí)現(xiàn)一種操縱導(dǎo)向盤嚙合無級(jí)調(diào)速器，它的結(jié)構(gòu)為輸入偏心軸1安裝在裝有兩盤滾動(dòng)軸承2的軸承座中，軸端的偏心處又裝有一盤軸承11，軸承11內(nèi)圈與輸入偏心軸1軸端為緊配合，軸承11外圈與中間框10動(dòng)配合，中間框10外緣為凸平面，其上下面與操縱導(dǎo)向盤3組成移動(dòng)副，操縱導(dǎo)向盤的輪骰與軸承座外圈組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，中間框10的輸出端上安裝一軸承9，軸承9外圈與雙面齒條8的導(dǎo)向槽相配合，雙面齒條8與輸出外殼4上的導(dǎo)軌組成移動(dòng)副，雙面齒條8上設(shè)有水平方向的上、下兩個(gè)齒條與兩個(gè)單向超越離合器5的齒上下嚙合，單向超越離合器5與輸出軸7螺紋連接，輸出軸7支承在軸承座的兩個(gè)滾動(dòng)軸承中，整個(gè)調(diào)速器安裝在通過螺栓緊固的輸入外殼12和輸出外殼4內(nèi)。單向超越離合器5的形狀為半圈有齒，另一半圈加配套。雙面齒條8的形狀為一個(gè)長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體的一側(cè)上下設(shè)有齒條板，長(zhǎng)方體的中間設(shè)有導(dǎo)向槽，長(zhǎng)方體的頂面和底面設(shè)有導(dǎo)向凸平面。中間框10的形狀為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體的中間設(shè)有導(dǎo)向槽，上下面設(shè)有導(dǎo)向凸平面，長(zhǎng)方體一側(cè)的中部設(shè)有橫向長(zhǎng)條，長(zhǎng)條中部設(shè)有短軸。操縱導(dǎo)向盤3的形狀為型，其上下內(nèi)表面設(shè)有導(dǎo)向槽，其外表面一側(cè)設(shè)有手柄，其中間通孔外側(cè)設(shè)有一圓套。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1、可直接與原動(dòng)機(jī)相連接，省去了變速時(shí)的離合裝置。同時(shí)也可以空載起動(dòng)(原動(dòng)機(jī)不變負(fù)荷)，負(fù)載調(diào)速(設(shè)備在工作狀況下)2、屬于嚙合式傳力，比摩擦傳動(dòng)優(yōu)越，傳動(dòng)功率大。
3、運(yùn)行平穩(wěn)、可靠、不用附加專門的平衡機(jī)構(gòu)、就可以實(shí)現(xiàn)整機(jī)的動(dòng)平衡，因此，傳動(dòng)中噪音低。
4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整機(jī)70％以上為標(biāo)準(zhǔn)件或通用件，其余零件都可以用普通機(jī)床加工出來，而且整機(jī)零件數(shù)目?jī)H有十余件(包括螺栓、軸承)故其造價(jià)大大低于其它類型的調(diào)速器。
5、重量輕、體積小(與現(xiàn)有調(diào)速器相比)僅為其同功率調(diào)速器的1/3～2/3。
6、傳動(dòng)效率高于0.94。
7、調(diào)速方便、容易控制，其調(diào)速范圍可從零開始任意調(diào)速到需要的轉(zhuǎn)速。


如下圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的剖面圖；圖3是中間框10轉(zhuǎn)動(dòng)α?xí)r，輸出行程為2a CoSα的示意圖。
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例進(jìn)一步詳述圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。主要有三部分組成。第一部分由輸入偏心軸1安裝在裝有兩盤滾動(dòng)軸承2的軸承座中，軸端的偏心處又裝有一盤軸承11。其內(nèi)圈與偏心軸端為緊配合。第二部分由操縱導(dǎo)向盤3，中間框10組成，偏心軸端處軸承外圈與中間框動(dòng)配合，隨著偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，該軸承可在中間框的導(dǎo)路中運(yùn)動(dòng)，中間框外緣為凸平面，其上下面與操縱導(dǎo)向盤3組成移動(dòng)副。即可在操縱導(dǎo)向盤的導(dǎo)向槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，操縱導(dǎo)向盤的輪骰與軸承座外圓組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，當(dāng)操縱導(dǎo)向盤相對(duì)軸承座外圓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上導(dǎo)路方向發(fā)生改變。第三部分由雙面齒條8，兩個(gè)單向超越離合器5，輸出軸7，軸承座和軸承組成。中間框10的輸出端上安裝一軸承9，該軸承外圈與雙面齒條8的導(dǎo)向槽相配合，組成移動(dòng)副。雙面齒條8的運(yùn)動(dòng)為水平直線運(yùn)動(dòng)。其上有水平方向上、下兩個(gè)齒條與兩個(gè)單向超越離合器的齒上下嚙合，當(dāng)雙面齒條水平直線運(yùn)動(dòng)時(shí)、與其嚙合的兩個(gè)單向超越離合器交替轉(zhuǎn)動(dòng)。超越離合器與輸出軸以螺紋相聯(lián)，輸出軸支承在軸承座的兩個(gè)滾動(dòng)軸承中，整個(gè)調(diào)速器裝在外殼內(nèi)，而輸入外殼12與輸出外殼4通過螺栓緊固。
根據(jù)不同的工作要求，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)也可以在形式上進(jìn)行改動(dòng)。(但其傳動(dòng)原理不變)，圖1是同軸式結(jié)構(gòu)。也可以使輸出、輸入不同軸線、作成展開式。還可以輸出功率變?yōu)榉至魇?。因此，本?shí)用新型無級(jí)調(diào)速器，可適用于不同場(chǎng)合。
傳動(dòng)原理如圖1和圖2所示，當(dāng)主動(dòng)偏心軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與其相連的軸承11在中間框8中隨偏心軸1公轉(zhuǎn)，而使8沿操縱導(dǎo)向盤3中導(dǎo)路直線運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)由軸承9傳給雙面齒條8，雙面齒條8始終水平運(yùn)動(dòng)，并將運(yùn)動(dòng)傳給與之嚙合的兩個(gè)單向離合器5，單向離合器5與輸出軸7以螺紋相聯(lián)。當(dāng)雙面齒條8向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，其上面齒條與單向超越離合器之一相嚙合，當(dāng)單向超越離合器5向左運(yùn)動(dòng)時(shí)， 則其下面齒條與另一單向超越離合器相嚙合，而輸出軸無論其上超越離合器5怎樣嚙合，總是向同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。(主要是由于單向超越離合器的運(yùn)動(dòng)特性決定)。
變速時(shí)，通過手或腳(也可用別的方式)轉(zhuǎn)動(dòng)操縱導(dǎo)向調(diào)整速盤3，由于其上的導(dǎo)路方向發(fā)生變化，而使偏心軸1上的軸承11推動(dòng)的中間框10沿新的變化導(dǎo)路仍然直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，與中間框10相嚙合的雙面齒條8行程將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致輸出軸7的轉(zhuǎn)動(dòng)速度也發(fā)生改變。達(dá)到了變速的目的。
該實(shí)用新型的技術(shù)關(guān)健就在于此，概括地講，中間框10是直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向由操縱調(diào)速盤3控制、雙面齒條8的運(yùn)動(dòng)始終是水平直線運(yùn)動(dòng)，調(diào)速的關(guān)健是，中間框10不同方向的直線運(yùn)動(dòng)在水平方向的投影，正好是雙面齒條8的行程。
當(dāng)中間框?qū)吩谒轿恢脮r(shí)，輸出軸7轉(zhuǎn)速最大，當(dāng)中間框?qū)吩诖怪蔽恢脮r(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)速為零。
中間框的直線運(yùn)動(dòng)最大行程是偏心軸的偏心距a的二倍。當(dāng)中間框的運(yùn)動(dòng)為水平時(shí)，水平行程最大，輸出軸的轉(zhuǎn)速最大。當(dāng)中間框的直線運(yùn)動(dòng)為垂直時(shí)，其水平方向的行程為零則輸出軸的轉(zhuǎn)速為零。當(dāng)中間框的直線運(yùn)動(dòng)為與水平方向夾角等于α?xí)r，則其水平方向行程為S水＝S·COS α＝2aCOSα式中a偏心距 α轉(zhuǎn)動(dòng)角度 α≤90。
圖3給出了偏心框的位置示意。
由于偏心軸上的軸承中心運(yùn)動(dòng)速度為V＝aω是常數(shù)，故其切向加速度為零，而向加心速度aλ＝aω2，而中間框的直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律為V框-VCOSα′α′＝ωtV框＝VSlnωtS水＝-aCOSωta水＝aω2COSωt可見，中間框運(yùn)動(dòng)時(shí)有加速度a水，在運(yùn)動(dòng)過程中將產(chǎn)生附加動(dòng)載荷。
綜合所述知，這種調(diào)速器動(dòng)載荷有兩部分組成，其一是偏心軸1上軸承產(chǎn)生，其二是中間框的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，已成功解決了動(dòng)平衡問題。在偏心軸上加配重以消除由于軸承的附加運(yùn)載荷、和在兩個(gè)單向離合器上加配重以消除中間框的附加動(dòng)載荷。即使輸入轉(zhuǎn)速很高時(shí)，輸出軸、中間框都能平穩(wěn)工作。
應(yīng)用實(shí)施例11、跑步健身器將本實(shí)用新型與電動(dòng)機(jī)直接相聯(lián)。即輸入偏心軸1與電機(jī)軸用聯(lián)軸器聯(lián)，輸出軸7與鏈條相聯(lián)、(鏈輪裝在滾子上)，起動(dòng)時(shí)將操縱調(diào)速盤手柄搬至90°，則為空載起動(dòng)，根據(jù)鍛練者的實(shí)際情況，運(yùn)動(dòng)時(shí)搬動(dòng)手柄一個(gè)角度α，則輸出軸7將得到不同的轉(zhuǎn)速，從而鏈輪帶動(dòng)跑道也得到不同的速度。其跑步速度可在0～20km/小時(shí)之間任意變動(dòng)。
應(yīng)用實(shí)施例2摩托車、助力車、輕騎。
將本實(shí)用新型輸入軸1與發(fā)動(dòng)機(jī)軸相聯(lián)，輸出軸7上裝一小鏈輪與飛輪以鏈條相連，發(fā)動(dòng)時(shí)可使操縱導(dǎo)向盤手柄搬至90°，實(shí)現(xiàn)空載起動(dòng)，運(yùn)行時(shí)，可隨時(shí)搬動(dòng)手柄一個(gè)角度α，則車的行駛速度將發(fā)生改變。調(diào)速范圍助力車 0～30km/小時(shí)輕騎0～40km/小時(shí)摩托車 0～120km/小時(shí)應(yīng)用實(shí)施例3農(nóng)用輕型車將本實(shí)用新型輸入軸1與發(fā)動(dòng)機(jī)通過齒輪嚙合，輸出軸7上裝有鏈輪，通過鏈條與后軸條和鏈輪相聯(lián)。起動(dòng)時(shí)，將操縱調(diào)速盤3轉(zhuǎn)至90°，實(shí)現(xiàn)無負(fù)載起動(dòng)，省去離合器，變速時(shí)，搬動(dòng)調(diào)速盤手柄一個(gè)角度α，可得不同輸出轉(zhuǎn)速，其調(diào)速范圍0～50km/小時(shí)。
權(quán)利要求1.一種操縱導(dǎo)向盤嚙合無級(jí)調(diào)速器，其特征在于輸入偏心軸(1)安裝在裝有兩盤滾動(dòng)軸承(2)的軸承座中，軸端的偏心處又裝有一盤軸承(11)，軸承(11)內(nèi)圈與輸入偏心軸(1)軸端為緊配合，軸承(11)外圈與中間框(10)動(dòng)配合，中間框(10)外緣為凸平面，其上下面與操縱導(dǎo)向盤(3)組成移動(dòng)副，操縱導(dǎo)向盤的輪骰與軸承座外圈組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，中間框(10)的輸出端上安裝一軸承(9)，軸承(9)外圈與雙面齒條(8)的導(dǎo)向槽相配合，雙面齒條(8)與輸出外殼(4)上的導(dǎo)軌組成移動(dòng)副，雙面齒條(8)上設(shè)有水平方向的上、下兩個(gè)齒條與兩個(gè)單向超越離合器(5)的齒上下嚙合，單向超越離合器(5)與輸出軸(7)螺紋連接，輸出軸(7)支承在軸承座的兩個(gè)滾動(dòng)軸承中，整個(gè)調(diào)速器安裝在通過螺栓緊固的輸入外殼(12)和輸出外殼(4)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操縱導(dǎo)向盤嚙合無級(jí)調(diào)速器，其特征在于單向超越離合器(5)的形狀為半圈有齒，另一半圈加配重。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操縱導(dǎo)向盤嚙合無級(jí)調(diào)速器。其特征在于雙面齒條(8)的形狀為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體的一側(cè)上、下設(shè)有齒條板，長(zhǎng)方體的中間設(shè)有導(dǎo)向槽，長(zhǎng)方體的頂面和底面設(shè)有導(dǎo)向凸平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操縱導(dǎo)向盤嚙合無級(jí)調(diào)速器，其特征在于中間框(10)的形狀為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體的中間設(shè)有導(dǎo)向槽，上下面設(shè)有導(dǎo)向凸平面，長(zhǎng)方體一側(cè)的中部設(shè)有橫向長(zhǎng)條，長(zhǎng)條中部設(shè)有短軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操縱導(dǎo)向盤嚙合無級(jí)調(diào)速器，其特征在于操縱導(dǎo)向盤(3)的形狀為型，其上下內(nèi)表面設(shè)有導(dǎo)向槽，其外表面一側(cè)設(shè)有手柄，其中間通孔外側(cè)設(shè)有一圓套。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械式無級(jí)調(diào)速器。它的結(jié)構(gòu)是輸入偏心軸1的偏心處裝軸承11,軸承11與中間框10動(dòng)配合,中間框10外緣為凸平面,其上下面與操縱導(dǎo)向盤3組成移動(dòng)副,操縱導(dǎo)向盤的輪骰與軸承外圓組成轉(zhuǎn)動(dòng)副,中間框10的輸出端上的軸承9與雙面齒條8的導(dǎo)向槽相配合,雙面齒條8與輸出外殼4組成移動(dòng)副,雙面齒條8上的齒條與單向超越離合器5嚙合,單向超越離合器5與輸出軸7螺紋連接。這種調(diào)速器可應(yīng)用到輕工、化工、食品和機(jī)械行業(yè)中。
文檔編號(hào)F16H49/00GK2300764SQ97204760
公開日1998年12月16日 申請(qǐng)日期1997年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月5日
發(fā)明者陶國(guó)清, 殷玉楓 申請(qǐng)人:孫黎