剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器的製作方法

2023-11-01 16:58:12

專利名稱：剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器的製作方法
技術領域：
本發明屬於機械傳動領域，涉及機械傳動領域一種二次簡諧速度矢量轉換及可變 周長軌道式無級變速器。
背景技術：
現有機械領域中的變速機構分為兩個類型，一類是有級變速機構，另一類是無級 變速機構。具體有以下幾種齒輪排擋式變速器、液力自動變速器、摩擦式無級變速器。齒 輪排擋式輪變速箱以不同的齒輪搭配組成若干固定的變速比，無法完全滿足內燃機(或其 它種類的原動機)轉速與負載連續變化之間的匹配，只有不斷地換檔或改變內燃機(或其 它種類的原動機)的轉速來適應負載的變化，結果是使內燃機(或其它種類的原動機)脫 離了最佳工作區域，動力下降，能耗上升，汙染增加。液力自動變速器，例如目前大部分高級 車輛上應用的自動變速器，主要利用液力變扭器配合差動輪系齒輪箱實現換擋功能。傳動 過程中，液力變扭器中的液體會造成明顯的發熱和功率損失。所以，傳動效率低(一般80% 左右)、油耗高是液力自動變速箱不可克服的缺點。摩擦式無級變速器因為是靠摩擦進行動 力的傳遞和轉換，會產生較大的功率損失和零部件的磨損，由於其動力傳遞是依靠摩擦原 理實現的，因而，無法實現大功率、高效率傳動，目前能傳遞的最大扭距小於360牛-米。

發明內容
針對現有無級變速器存在的無法傳遞較大扭矩且自身功率損失較大等問題，本發 明的目的在於提供一種採用全新的「勻速轉動_ 二次簡諧轉動_勻速轉動」原理實現的無 級變速器，是一種非摩擦的剛性傳動的新型無級變速器。這種新型無級變速器兼有排擋式 有級變速器的高傳動效率和無級變速器可以連續無級變速的優點。它既能滿足機械傳動對 速度和扭矩連續變化的要求，使原動機和負荷始終處於最佳的匹配狀態，又避免了能量的 浪費，減少了廢氣排放，具有節能和環保的雙重功能。同時，由於該無級變速器具有傳遞大 功率(最大可達幾千牛_米)、耗能低的優點，特別適合於現有無級變速器無法應用的一些 領域，如風力發電機、重型載重汽車、船舶、內燃機車、礦山機械等。技術方案本發明的技術方案是一種剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變 速器(Rigid Vectorial Resultant Of Secondary Harmonic Change AndVariable Track Continuously Variable Transmission 簡稱 R-CVT)，是一種採用全新的「勻速轉動-二次 簡諧轉動_勻速轉動」原理實現的非摩擦剛性傳動無級變速器，主要包括由閉合鏈條和固 定周長正多邊形軌道(本發明中以正四邊形為例)組成的「勻速轉動-二次簡諧轉動」轉 換機構、可變長度旋轉槓桿機構、由非閉合鏈條和邊數與固定周長正多邊形軌道邊數相同 的可變周長正多邊形軌道組成的「二次簡諧轉動_勻速轉動」轉換機構、軌道同步移動裝置 及其控制系統、速度輸出機構和殼體組成，該變速器採用以下傳動原理實現了非摩擦的剛 性傳動首先，由「勻速轉動_ 二次簡諧轉動」轉換機構將原動機輸入的勻速轉動角速度Qci轉換成二次簡諧轉動角速度，即來自原動機的角速度ω ^通過鏈輪(2)輸入，鏈輪(2)驅 動在固定周長正多邊形軌道(4)內運動的閉合鏈條(3)，閉合鏈條(3)帶動與其相連的可變 長度旋轉槓桿(6)繞其轉軸(7)轉動，產生一個角速度為Q1 = (R1X (OcZh1) Xcos2 θ工的輸 出，其中θ工為可變長度旋轉槓桿(6)的軸向中心線與正多邊形軌道(4)中心到多邊形軌 道直線段的垂線之間的夾角，Ii1為閉合鏈條(3)的軌跡中心到正多邊形軌道(4)中心的垂 直距離，R1是鏈輪(2)的節圓半徑；然後，通過可變長度旋轉槓桿機構(6)、(7)、(8)，將「勻 速轉動_ 二次簡諧轉動」轉換機構產生的二次簡諧轉動ω工輸入到「二次簡諧轉動_勻速轉 動」轉換機構，經過「二次簡諧轉動_勻速轉動」轉換機構轉換成一個與原動機輸入角速度 Qtl成線性關係的勻速轉動角速度，即可變長度旋轉槓桿(8)驅動與其相連的在可變周長 正多邊形軌道(11)內運動的不閉合鏈條(10)，不閉合鏈條(10)驅動鏈輪(9)，從鏈輪(9) 的輪軸上得到一個角速度為ω = ((R1Xh2V(R2Xh1)) X ω」這是一個與原動機輸入角速 度Qci成線性關係的勻速轉動角速度，其中h2為不閉合鏈條(10)的軌跡中心到多邊形軌 道(11)中心的垂直距離，R2為二級鏈輪(9)的半徑，這個角速度ω由二級鏈輪軸(25)通 過單向離合器(26)與傳動齒輪軸(27)聯結並驅動傳動齒輪軸(27)，傳動齒輪軸(27)與傳 動齒輪(19)通過鍵聯結並驅動傳動齒輪(19)，傳動齒輪(19)與花鍵齒輪(18)相嚙合，花 鍵齒輪(18)通過傳動花鍵軸(17)上的花鍵與其聯結並驅動傳動花鍵軸(17)，傳動花鍵軸 (17)通過鍵聯結並驅動位於軸端的花鍵軸傳動齒輪(22)，花鍵軸傳動齒輪(22)與輸出齒 輪(23)嚙合，輸出齒輪(23)通過鍵與輸出軸(28)聯結並驅動輸出軸(28)將動力輸出，進 行變速時，在動力驅動下，通過轉動聯動螺(16)，軌道同步移動裝置可以在沿多邊形的對角 線布置的螺杆(16)上向內或向外移動，軌道同步移動裝置在沿多邊形的對角線布置的螺 杆(16)上向內或向外移動，線性地、連續地改變可變周長正多邊形軌道(11)的周長，使不 閉合鏈條(10)的軌跡中心到可變長度正多邊形軌道(11)中心的垂直距離112發生線性地、 連續地改變，從而使「簡諧轉動_勻速轉動」轉化機構輸出的角速度ω也發生線性地、連 續地改變，並通過輸出軸(28)輸出，以實現無級變速。「勻速轉動-簡諧轉動」轉化機構是一個把勻速轉動(角速度為ω)轉化成二次 簡諧轉動的機構，主要由一級鏈輪(2)、支撐輪(24)、在軌道內運動的閉合鏈條(3)、鏈條支 撐輪(33)和一個由內外正多邊形(本發明中以正四邊形為例)框架組成的周長固定的正 多邊形軌道(4)以及通過鏈條銷軸(5)與鏈條(3)相連的可變長度旋轉槓桿的一臂(6)組 成，可變長度旋轉槓桿的一臂(6)通過可變長度旋轉槓桿的轉軸(7)與可變長度旋轉槓桿 的另一臂(8)固定聯結，其速度通過可變長度旋轉槓桿的轉軸(7)輸出到可變長度旋轉槓 杆的另一臂(8)。正多邊形框架的相鄰兩軌道直線段之間的拐角處用圓弧_直短線-圓弧 過度。可變長旋轉槓桿由兩臂(6)和⑶和轉軸(7)組成，兩臂的結構是相同的，其相位 也是相同的，其根部與其轉軸(7)固定聯結，兩臂上沿轉軸(7)的軸線方向開有槽，使鏈條 銷軸(5)和(36)可以在槽內滑動，並通過鏈條銷軸(5)和(36)與鏈條(3)和鏈條(10)相連。「簡諧轉動-勻速轉動」轉化機構，是一個把二次簡諧轉動轉化成勻速轉動的機構， 主要由二級鏈輪(9)、在軌道內運動的不閉合鏈條(10)、鏈條支撐輪(35)、可變周長正多邊 形軌道(11)以及通過鏈條銷軸(36)與鏈條(10)相連的可變長度旋轉槓桿的另一端(8)組成。可變周長多邊形軌道(11)由邊數和「勻速轉動-簡諧轉動」轉化機構中的固定軌道邊 數相等的、沿正多邊形對角形分布的內外分體框架正多邊形活動軌道(12)和(13)組成，每 個活動軌道由與其相鄰活動軌道成凹凸式組合的內軌道(12)、外軌道(13)組成，並與軌道 齒輪箱殼體(14)固定聯結，這些活動軌道共同組成了一個可變周長的正多邊形軌道(11) 空間，以約束非閉合鏈條(10)在其軌道內運動，通過轉動聯動螺杆(16)，所有軌道同步移 動裝置可以在沿正多邊形對角線布置的螺杆(16)上向內或向外移動，線性地、連續地改變 可變周長正多邊形軌道(11)的周長。正多邊形(本發明中以正四邊形為例)框架的相鄰 兩軌道直線段之間的拐角處用圓弧_直短線_圓弧過度。軌道同步移動裝置及其控制系統主要由軌道齒輪箱殼體(14)、調整螺杆(16)、 傳動花鍵軸(17)、花鍵齒輪(18)、傳動齒輪(19)、傳動齒輪軸(27)、單向離合器(26)、二級 鏈輪軸(25)、二級鏈輪(9)、螺杆調整傳動齒輪(20)、螺杆聯動齒輪(21)、花鍵軸傳動齒輪
(22)、輸出齒輪(23)、輸出齒輪軸(24)組成。在其中一個活動軌道的調整螺杆(16)的一 端，通過鍵聯結一個調整齒輪(15)，其它幾個(本發明為三個)活動軌道的調整螺杆(16) 沒有調整齒輪(15)，因為調整螺杆通過螺杆聯動齒輪是聯動的，除此以外，其它結構是相同 的。在每個活動軌道中，動力的傳遞式是這樣完成的內軌道(12)、外軌道(13)與軌 道齒輪箱殼體(14)固定聯結組成可變周長正多邊形軌道(11)，動力由可變長度旋轉槓桿 的另一端⑶傳遞到不閉合鏈條(10)，不閉合鏈條(10)由鏈條支撐輪(35)支撐在可變周 長正多邊形軌道(11)內運動，將動力傳遞到二級鏈輪(9)上，二級鏈輪(9)與二級鏈輪軸 (25)通過鍵聯結，驅動二級鏈輪軸(25)轉動，二級鏈輪軸(25)通過單向離合器(26)與傳 動齒輪軸(27)聯結並驅動傳動齒輪軸(27)，傳動齒輪軸(27)與傳動齒輪(19)通過鍵聯結 並驅動傳動齒輪(19)，傳動齒輪(19)與花鍵齒輪(18)相嚙合，花鍵齒輪(18)通過傳動花 鍵軸(17)上的花鍵與其聯結並驅動傳動花鍵軸(17)，傳動花鍵軸(17)通過鍵聯結並驅動 位於軸端的花鍵軸傳動齒輪(22)，花鍵軸傳動齒輪(22)與輸出齒輪(23)嚙合，輸出齒輪
(23)通過鍵與輸出軸(28)聯結並驅動輸出軸(28)將動力輸出。調整齒輪(15)與調整螺 杆(16)通過鍵聯結，調整螺杆(16)通過軌道齒輪箱殼體(14)上的螺孔與軌道齒輪箱殼體 (14)聯結，調整螺杆(16)的一端通過鍵與螺杆調整傳動齒輪(20)聯結並驅動螺杆調整傳 動齒輪(20)，螺杆調整傳動齒輪(20)與調整聯動齒輪(21)相嚙合。通過手動或自動控制 系統的伺服動力(電力或液力)驅動調整齒輪(15)並轉動調整螺杆(16)，可以使可變周長 正多邊形軌道(11)的周長發生連續的改變，當順時針旋轉調整螺杆(16)時，軌道齒輪箱殼 體(14)背向軌道中心移動，可變周長正多邊形軌道(11)的周長增加，反之，減小。可變周 長正多邊形軌道(11)的每一個長度，對應著一個速度的輸出。因為軌道長度的變化是連續 的，所以通過連續地改變可變周長多邊形軌道(11)的長度，最終，從輸出軸(28)上獲得一 個線性的、連續的無級變速。在輸出軸(28)上聯結有可變轉動慣量飛輪(29)。


圖1為本發明的結構簡示意圖；圖2是「勻速轉動_簡諧轉動」轉換機構的結構示意圖3是可變長度旋轉槓桿機構的結構示意圖；圖4是「簡諧轉動_勻速轉動」轉換機構的結構示意圖；圖5是組成可變周長正多邊形軌道(以正四邊形為例)的內外分體軌道以及軌道 同步移動裝置及其控制系統的結構示意圖；圖6是「勻速轉動_簡諧轉動」轉換機構的運動分析簡圖； 圖7是「簡諧轉動-勻速轉動」轉換機構的運動分析簡圖8是一個R-CVT的裝配示意圖； 圖9是一個正四邊形軌道的R-CVT實施例的外觀圖； 圖10則是一個固定周長的正六邊形軌道的主視圖。下面結合附圖對本發明的傳動原理做進一步說明在「勻速轉動_簡諧運動」轉化機構中，原動機(內燃機或其它種類的原動機)輸 出的速度Qci作為動力輸入來驅動鏈輪軸(1)，使鏈輪(2)以角速度Oci轉動，鏈輪(2)與 鏈條(3)相嚙合，鏈條(3)在一個正多邊形(本發明以四邊形為例)軌道(4)內運動，鏈條 首尾相連為封閉式，鏈條上的一個鏈節，通過其銷軸(5)與一個可變長度旋轉槓桿(6)相連 接，可變長度旋轉槓桿的轉軸(7)的一端與可變長度旋轉槓桿(6)相連接，另一端與可變長 度旋轉槓桿(8)相連接，轉軸(7)的軸線與多邊形軌道(4)的中心在同一軸線上，轉軸(7) 的轉動平面與多邊形軌道(4)所在的平面平行，鏈條(3)的軌跡中心到多邊形軌道(4)中 心的垂直距離為h1;當鏈條(3)上的銷軸(5)與可變長度旋轉槓桿(6)相連接的點運動到 A點時，可變長度旋轉槓桿(6)的軸向中心線與多邊形軌道(4)中心到多邊形軌道直線段的 垂線之間的夾角為θ工，此時可變長度旋轉槓桿(6)的長度為I1 = h/cos θ 點沿多邊形 軌道⑷的速度(即鏈條的速度)為力=R1Xcotl,其中，R1是鏈輪⑵的節圓半徑，此時 可變長度旋轉槓桿(6)的角速度為CO1 = ^1」而ντ = V1Xcos θ = R1X Q0Xcos θ 那麼Q1 = (R1X Q0Xcos θ j)/ (hi/cos θ》= (R1X ω ^h1) X cos2 θ 丄這個轉速通過可變長度旋轉槓桿(6)的轉軸(7)傳遞到另一端的可變長度旋轉槓 杆(8)，因此，可變長度旋轉槓桿⑶的轉速《2為ω2 = Co1 = (R1X ω。/、)Xcos2 θ j可變長度旋轉槓桿(8)通過銷軸(36)與第二級簡諧轉動_勻速轉動轉化機構中 在可變長度多邊形軌道(11)內運動的不閉合鏈條(10)相聯。可變長度旋轉槓桿(8)與不 閉合鏈條(10)的聯結點(36)沿可變長度多邊形軌道(11)的各直線部分運動時，便將旋轉 運動ω2轉化為不閉合鏈條(10)沿可變長度多邊形軌道(11)的直線運動V2。可變周長正 多邊形軌道11當鏈條(3)上的銷軸(5)與可變長度旋轉槓桿(6)相連接的點(5)運動到 A點時，不閉合鏈條(10)上的銷軸(36)與可變長度旋轉槓桿(8)相連接的點(36)運動到 對應的A點，可變長度旋轉槓桿(8)的軸向中心線與可變長度多邊形軌道(11)的中心到多 邊形軌道直線段的垂線之間的夾角為θ2:V2 = V,2/cos θ 2
ντ2 = ω2Χ12= (R2X ω0Α2) Xcos2 θ 2Χ12I2為可變長度旋轉槓桿(8)在此位置的長度I2 = h2/cos θ 2h2為不閉合鏈條(10)的軌跡中心到多邊形軌道(11)中心的垂直距離。因為可變長度旋轉槓桿(6)與可變長度旋轉槓桿(8)通過轉軸(7)剛性連接，二 者的軸向中心線始終處於同一相位，因此θ 2 = θ」所以有ντ2 = ω2Χ12= (R1Xco0Zh1)Xcos2Q1Xl2= (R1X ω ^h1) X cos2 θ 丄 X h2/cos θ 2= (R1 X ω。X h2/V Xcos θ j那麼V2 = V,2/cos θ 2= (R1 X ω。X Ii2Zh1) X cos θ /cos θ 2= (R1X Q0Xh2A1)於是，與不閉合鏈條(10)相嚙合的二級鏈輪(9)的角速度ω為ω = V2/R2，其中R2為二級鏈輪(9)的半徑，於是有ω = Y2ZR2=(R1Xco0Xh2Ai1)ZR2= ((R1Xh2)/(R2Xh1)) X ω0從上式可以看出由「簡諧轉動-勻速轉動」轉化機構中的二級鏈輪軸(25)輸 出的角速度ω與原動機輸出的速度Coci呈線性關係，二者成正比，比例係數為(R1Xh2)/ (R2Xh1),通過手動或自動控制系統的伺服動力(電力或液力)驅動調整齒輪(15)並轉動 調整螺杆(16)，使可變長度多邊形軌道(11)的周長發生線性地、連續地改變，實際上也就 是使h2發生線性地、連續地改變，從而使二級鏈輪軸(25)輸出的角速度ω也發生線性地、 連續地改變，這就實現了無級變速。
具體實施例方式這種採用全新的「勻速轉動_ 二次簡諧轉動_勻速轉動」原理實現的非摩擦剛性傳 動無級變速器(R-CVT)，可以根據應用的場合不同，選擇不同邊數的正多邊形軌道，圖9是 一個正四邊形軌道的R-CVT實施例的外觀圖，圖10則是一個固定周長的正六邊形軌道的主 視圖，儘管軌道的邊數不同，但它們的傳動原理以及工作過程如上所述都是相同的。
權利要求
1.一種剛性二次簡諧波矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器(Rigid Vectorial Resultant Of Secondary Harmonic Change And VariableTrack Continuously Variable Transmission簡稱R-CVT)，其特徵是一種採用全新的「勻速轉動-二次簡諧轉動_勻速 轉動」傳動原理實現非摩擦剛性傳動的無級變速器，主要包括由閉合鏈條和固定周長正多 邊形軌道組成的「勻速轉動-二次簡諧轉動」轉換機構、可變長度旋轉槓桿機構、由非閉合 鏈條和邊數與固定周長正多邊形軌道邊數相同的可變周長正多邊形軌道組成的「二次簡諧 轉動-勻速轉動」轉換機構、軌道同步移動裝置及其控制系統、速度輸出機構和殼體組成， 該變速器採用以下傳動原理實現了非摩擦的剛性傳動首先，由勻速轉動-二次簡諧轉動 轉換機構將原動機輸入的勻速轉動角速度ω^轉換成二次簡諧轉動角速度，即來自原動機 的角速度Qci通過鏈輪(2)輸入，鏈輪(2)驅動在固定周長正多邊形軌道(4)內運動的閉 合鏈條(3)，閉合鏈條(3)帶動與其相連的可變長度旋轉槓桿(6)繞其轉軸7轉動，產生一 個角速度為Q1 = (R1X ω。/、)Xcos2 Q1的輸出，其中θ i為可變長度旋轉槓桿(6)的軸 向中心線與正多邊形軌道(4)中心到多邊形軌道直線段的垂線之間的夾角，Ii1為閉合鏈條 (3)的軌跡中心到正多邊形軌道(4)中心的垂直距離，R1是鏈輪(2)的節圓半徑；然後，通 過可變長度旋轉槓桿機構(6)、(7)、(8)，將「勻速轉動-二次簡諧轉動」轉換機構產生的二 次簡諧轉動ω工輸入到「二次簡諧轉動-勻速轉動」轉換機構，經過「二次簡諧轉動_勻速 轉動」轉換機構轉換成一個與原動機輸入角速度Qci成線性關係的勻速轉動角速度，即可 變長度旋轉槓桿(8)驅動與其相連的在可變周長正多邊形軌道(11)內運動的不閉合鏈條 (10)，不閉合鏈條(10)驅動鏈輪(9)，從鏈輪(9)的輪軸(25)上得到一個角速度為ω = ((R1Xh2V(R2Xh1))X (Oci，這是一個與原動機輸入角速度(Oci成線性關係的勻速轉動角速 度，其中h2為不閉合鏈條(10)的軌跡中心到多邊形軌道(11)中心的垂直距離，R2為二級 鏈輪(9)的半徑，這個角速度ω通過二級鏈輪軸(25)通過單向離合器(26)與傳動齒輪軸 (27)聯結並驅動傳動齒輪軸(27)，傳動齒輪軸(27)與傳動齒輪(19)通過鍵聯結並驅動傳 動齒輪(19)，傳動齒輪(19)與花鍵齒輪(18)相嚙合，花鍵齒輪(18)通過傳動花鍵軸(17) 上的花鍵與其聯結並驅動傳動花鍵軸(17)，傳動花鍵軸(17)通過鍵聯結並驅動位於軸端 的花鍵軸傳動齒輪(22)，花鍵軸傳動齒輪(22)與輸出齒輪(23)嚙合，輸出齒輪(23)通過 鍵與輸出軸(28)聯結並驅動輸出軸(28)將動力輸出，進行變速時，在動力驅動下，通過轉 動聯動螺杆(16)，軌道同步移動裝置可以在沿多邊形的對角線布置的螺杆(16)上向內或 向外移動，線性地、連續地改變可變周長正多邊形軌道(11)的周長，使不閉合鏈條(10)的 軌跡中心到可變長度正多邊形軌道(11)中心的垂直距離112發生線性地、連續地改變，從而 使「簡諧轉動_勻速轉動」轉化機構輸出的角速度ω也發生線性地、連續地改變，並通過輸 出軸(28)輸出，以實現無級變速；凡是以「勻速轉動_ 二次簡諧轉動_勻速轉動」的傳動原 理實現的無級變速器都屬於本專利保護範圍。
2.根據權利要求1所述剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器，其 特徵是「勻速轉動-簡諧轉動」轉化機構是一個把角速度為Qci的勻速轉動轉化成形如CO1 =(R1X W0A1) Xcos2 θ i的二次簡諧轉動的機構，主要由一級鏈輪(2)、支撐輪(24)、在軌 道內運動的閉合鏈條(3)、鏈條支撐輪(33)和一個由內外正多邊形框架組成的周長固定的 正多邊形軌道(4)以及通過鏈條銷軸(5)與鏈條(3)相連的可變長度旋轉槓桿的一臂(6) 組成。
3.根據權利要求1所述剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器，其 特徵是可變長度旋轉槓桿主要由兩臂(6)和(8)和轉軸(7)組成，兩臂的結構是相同的， 其相位也是相同的，其根部與其轉軸(7)固定聯結，兩臂上沿轉軸7的軸線方向開有槽，使 鏈條銷軸(5)和(36)可以在槽內滑動，並通過鏈條銷軸(5)和(36)與鏈條(3)和鏈條(10) 相連。
4.根據權利要求1所述剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器，其 特徵是「簡諧轉動_勻速轉動」轉化機構是一個把形如Q1 = (R1X (OciA1) Xcos2 θ工的二 次簡諧轉動轉化成形如ω = ((R1Xh2V(R2Xh1)) X (Oci的勻速轉動的機構，主要由二級鏈 輪(9)、在軌道內運動的不閉合鏈條(10)、鏈條支撐輪(35)、邊數與固定周長正多邊形軌道 的邊數相同的可變周長正多邊形軌道(11)以及通過鏈條銷軸(36)與不閉合鏈條(10)相 連的可變長度旋轉槓桿的另一端(8)組成。
5.根據權利要求1所述剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器，其 特徵是可變周長多邊形軌道(11)由邊數和「勻速轉動-簡諧轉動」轉化機構中的固定軌 道邊數相等的、沿正多邊形對角形分布的內外分體框架正多邊形活動軌道(12)和(13)組 成，每個活動軌道由與其相鄰活動軌道成凹凸式組合的內軌道(12)、外軌道(13)組成，並 與軌道齒輪箱殼體(14)固定聯結，這些活動軌道共同組成了一個可變周長的正多邊形軌 道(11)空間，以約束非閉合鏈條(10)在其軌道內運動，通過轉動聯動螺杆(16)，所有軌道 同步移動裝置可以在沿正多邊形對角線布置的螺杆(16)上向內或向外移動，線性地、連續 地改變可變周長正多邊形軌道(11)的周長。
6.根據權利要求1所述剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器， 其特徵是軌道同步移動裝置及其控制系統主要由軌道齒輪箱殼體(14)、調整螺杆(16)、 傳動花鍵軸(17)、花鍵齒輪(18)、傳動齒輪(19)、傳動齒輪軸(27)、單向離合器(26)、二級 鏈輪軸(25)、二級鏈輪(9)、螺杆調整傳動齒輪(20)、螺杆聯動齒輪(21)、花鍵軸傳動齒輪 (22)、輸出齒輪(23)、輸出齒輪軸(24)組成。在其中一個活動軌道的調整螺杆(16)的一端， 通過鍵聯結一個調整齒輪(15)，其它幾個活動軌道的調整螺杆(16)沒有調整齒輪(15)，因 為調整螺杆通過螺杆聯動齒輪是聯動的，除此以外，其它結構是相同的。
7.根據權利要求1所述剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器，其 特徵是非閉合鏈條(10)是一段鏈條，首尾不閉合，其外鏈板外側中心有銷軸，銷軸上套有 支撐輪(35)，以支撐其在可變周長正多邊形軌道內運動。
8.根據權利要求1所述剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器，其 特徵是在每個活動軌道中，動力的傳遞式是這樣完成的內軌道(12)、外軌道(13)與軌 道齒輪箱殼體(14)固定聯結組成可變周長正多邊形軌道(11)，動力由可變長度旋轉槓桿 的另一端(8)傳遞到不閉合鏈條(10)，不閉合鏈條(10)由鏈條支撐輪(35)支持在可變周 長正多邊形軌道(11)內運動，將動力傳遞到二級鏈輪(9)上，二級鏈輪(9)與二級鏈輪軸 (25)通過鍵聯結，驅動二級鏈輪軸(25)轉動，二級鏈輪軸(25)通過單向離合器(26)與傳 動齒輪軸(27)聯結並驅動傳動齒輪軸(27)，傳動齒輪軸(27)與傳動齒輪(19)通過鍵聯結 並驅動傳動齒輪(19)，傳動齒輪(19)與花鍵齒輪(18)相嚙合，花鍵齒輪(18)通過傳動花 鍵軸(17)上的花鍵與其聯結並驅動傳動花鍵軸(17)，傳動花鍵軸(17)通過鍵聯結並驅動 位於軸端的花鍵軸傳動齒輪(22)，花鍵軸傳動齒輪(22)與輸出齒輪(23)嚙合，輸出齒輪(23)通過鍵與輸出軸(28)聯結並驅動輸出軸(28)；調整齒輪(15)與調整螺杆(16)通過鍵 聯結，調整螺杆(16)通過軌道齒輪箱殼體(14)上的螺孔與軌道齒輪箱殼體(14)聯結，調 整螺杆(16)的一端通過鍵與螺杆調整傳動齒輪(20)聯結並驅動螺杆調整傳動齒輪(20)， 螺杆調整傳動齒輪(20)與調整聯動齒輪(21)相嚙合；通過手動或自動控制系統的伺服動 力(電力或液力)轉動調整螺杆(16)，可以使可變周長正多邊形(本發明以四邊形為例) 軌道(11)的周長發生連續的改變，當順時針旋轉調整螺杆(16)時，軌道齒輪箱殼體(14) 背向軌道中心移動，可變周長正多邊形軌道(11)的周長增加，反之，減小；可變周長正多邊 形軌道(11)的每一個長度，對應著一個速度的輸出；因為軌道周長的變化是連續的，所以 通過連續地改變可變周長多邊形軌道(11)的長度，在輸出軸(28)上便可以獲得連續變化 的速度。
9.根據權利要求1所述剛性二次簡諧速度矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器，其 特徵是在輸出軸(28)上聯結有可變轉動慣量飛輪(29)。
全文摘要
本發明屬於機械傳動領域，涉及機械傳動領域一種二次簡諧波矢量轉換及可變周長軌道式無級變速器。針對現有無級變速器存在的無法傳遞較大扭矩且自身功率損失較大等問題，本發明的目的在於提供一種採用全新的「勻速轉動-二次簡諧轉動-勻速轉動」原理實現的無級變速器，是一種非摩擦的剛性傳動的新型無級變速器。這種新型無級變速器兼有排擋式有級變速器的高傳動效率和無級變速器可以連續無級變速的優點。它既能滿足機械傳動對速度和扭矩連續變化的要求，使原動機和負荷始終處於最佳的匹配狀態，又避免了能量的浪費，減少了廢氣排放，具有節能和環保的雙重功能。同時，由於該無級變速器具有傳遞大功率(最大可達幾千牛-米)、耗能低的優點。
文檔編號F16H37/12GK101994808SQ20091016524
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月8日 優先權日2009年8月8日
發明者石玉山, 石瑾 申請人:石玉山;石瑾