HK1050391B - 連續可變的傳動裝置 - Google Patents

Description

连续可变的传动装置

本发明涉及了一种机械传动装置，用它可以实现在两个转动件之间的固定或可变传动比。

欧洲专利号0 688 407描述了一种机械传动装置，它包括一个框架、一个在框架中转动设置的第一轴和一个在框架中转动设置的第二轴，第二轴平行于第一轴并与第一轴偏心。第一轴带着一对锥形摩擦轮，摩擦轮之间放置了一条压带。第二轴包括一个接合轮，它伸在两个摩擦轮之间并与压带接合。沿着与轴向成直角的方向移动第二轴，压带将在摩擦轮之间移动，由此实现了不同的传动比。

上述传动装置的缺点在于第二轴必须可以移动。这需要采取重大的结构措施来使得轴可以移动，并且还要能够驱动与轴有关的任何部分。

另一个缺点是限制了可以调节的传动比范围。

本发明的一个目的是消除上述缺点。本发明的另一个目的是提供一个零部件数目有限的传动装置。

按照本发明采取以下传动装置达到了上述目的，它包括：

-一个框架；

-一个具有第一摩擦面的输入轴，转动地设在框架上；

-一个具有第二摩擦面的输出轴，转动地设在框架上，与输入轴平行；

-一个具有第三和第四摩擦面的可转动物体，设置成至少可在输入和输出轴之间的框架上沿径向移动；

-一个第一压带，设在第一和第三摩擦面之间并与之相互作用；以及

-一个第二压带，设在第二和第四摩擦面之间并与之相互作用；

其中摩擦面是转动对称的，各摩擦面包括至少一个轴向部分，至少第一和第三摩擦面之一和至少第二和第四摩擦面之一包括一个径向部分，一个第一压带，设在第一和第三摩擦面之间并与之相互作用，以及一个第二压带，设在第二和第四摩擦面之间并与之相互作用，其中第一和第三摩擦面与第一压带的接触区是大致轴向相对的，位于半径大致相等的位置处，和第二及第四摩擦面与第二压带的接触区也是轴向相对的，位于半径大致相等的位置处。

本发明传动装置的优点是相互固定地设置输入轴和输出轴。因而传动装置可以以简单的方式设在现有的驱动齿轮系统中，不需要为一个可移动轴采取措施。

按照本发明传动装置的一个实施例，输入和输出轴每个包括一个具有杯形面的轮子，使得锥形面分别形成第一和第二摩擦面，物体在每侧包括一个与转动轴线同轴的轮形凹口，使得柱形面分别形成第三和第四摩擦面。

按照本发明传动装置的另一个实施例，输入和输出轴每个包括一个具有同轴轮形凹口的轮子，使得凹口的柱形面分别形成第一和第二摩擦面，物体在每侧包括一个杯形面，使得两个锥形面分别形成第三和第四摩擦面。

在本发明传动装置的一个优选实施例中，两个轮形凹口的直径相互不同。

由于直径不同，可以变换输入轴和输出轴之间的传动比范围。

在本发明的一个实施例中，一个稳定件设在轮形凹口中，稳定件沿径向延伸到与设在凹口中的压带一样远。

这个稳定件保证了压带不被压出对准位置。由于摩擦力在压带环上的接合点位置，压带将趋向倾斜。由此压带以不理想的方式承载，可能减少传递的功率。

在本发明传动装置的另一个实施例中，压带包括许多相互靠近的压带环。

压带也可以包括一条连续的柔性带。

在本发明传动装置的另一个实施例中，第一和第二摩擦面完全相同，第三和第四摩擦面完全相同。

杯形面最好为具有相同顶角的锥形面。由此物体可以按线性运动行进。

从而不需要沿轴向调节轴，以及采取很好选择的技术措施，可以得到足够的轴向压力和压带中足够的压力。

选择适当的机构能够自动造成一定量的压力来承受被传递的力矩。

在一个实施例中，至少一个压带可以按照本发明用不锈钢材料、硬金属材料或陶瓷材料来制造。

当采用上述传动装置来传递功率时，则在传动装置中产生一定的热量。这个热量由压带和摩擦面之间的摩擦引起。为了达到较长的寿命，希望能够冷却这种传动装置。冷却最好采用冷却剂来实现。但其缺点是在接触面被冷却剂湿润时，压带和摩擦面的多种材料组合呈现出明显的摩擦系数下降。然而，如果压带采用陶瓷材料，则摩擦系数实际上保持不变，与摩擦面是否采用如水之类冷却剂冷却无关。

压带也可以采用不锈钢或硬金属。

采用陶瓷材料或烧结金属制造压带环的附加好处是，采用这种制造方法可以以简单方式制造复杂的形状。

在另一个实施例中，为了冷却压带，冷却装置设有如水之类的冷却液体。

参照以下附图将进一步阐明本发明的这些和其他特性：

图1示意地表示了本发明传动装置的第一个实施例；

图2示意地表示了本发明传动装置的第二个实施例；

图3表示了本发明传动装置的第三个实施例；以及

图4表示了本发明传动装置的一种变化形式；

图5表示了本发明的第四个实施例；

图6表示了本发明的第五个实施例；以及

图7a和7b表示了本发明的第六个实施例。

图1示意地表示了一个输入轴1和一个输出轴2。一个杯形轮3设在输入轴1上，一个杯形轮4设在输出轴2上。杯形轮3具有第一摩擦面5，另一个杯形轮4具有第二摩擦面6。一个物体7可移动地设在杯形轮3，4之间。这个物体7在每侧包括一个杯形凹口8，其中设置了一条压带9。这些凹口的周向表面分别形成了第三12和第四13摩擦面。

输入轴1和输出轴2依靠轴承10安装在一个框架(图中未示)中。物体7同样依靠轴承11安装，并且可以沿箭头P的方向移动。

当输入轴被驱动时，通过压带9与第一摩擦面5和第三摩擦面12的接触，物体7将开始转动。由于物体7转动，这又将通过第四摩擦面13与压带9的接触以及压带9与第二摩擦面6的接触开始转动输出轴2。

沿着箭头P方向移动物体7，可以改变输入轴1和第一摩擦面5与压带9接触点之间的径向距离。因此也可以改变输出轴2和压带9与第二摩擦面6相应接触点之间的距离。沿着箭头P方向移动物体7，因此改变了上述距离之间的比值，从而在输入轴1和输出轴2之间产生了某个传动比。

图2表示了图1所示传动装置的一个变化形式。以相同编号表示的相应零部件以下不再作进一步阐明。

可以沿箭头P方向移动的物体7也在每侧具有一个轮形凹口8。但是在这个实施例中，这些凹口的直径不同。相应的压带20和21放在两个直径不同的凹口中。

驱动输入轴1，通过第一摩擦面5驱动压带20。然后这个压带20将以某个周向速度驱动物体7。因为在这个实施例中放置压带21的凹口具有较小直径，压带21将以低于压带20的周向速度转动，由此将同样以低于轴1的速度驱动输出轴2。

图3表示了本发明传动装置的第三个实施例。这个传动装置具有一个输入轴30和一个输出轴31。轴30，31的外端均设有一个盘32，每个盘设有一个轮形凹口33。压带34放在这些凹口33中。

在输入轴30和输出轴31之间放置一个物体35，物体具有空竹状的截面。沿着箭头P方向移动物体35，可以改变输入轴30和输出轴31之间的传动比。

在头两个实施例中轮3，4的杯形面的摩擦面和空竹状截面的物体35的摩擦面可以是任何所需的形状。但是在不规则截面的摩擦面情形中，可能需要至少一个轴能够沿轴向调节，例如在弹簧压力作用下，从而保证压带9，34具有足够的压力。由于不规则形状的摩擦面，物体7，35的移动可能是非线性的。这造成附加的结构困难。但是，如果摩擦面是具有相同顶角的锥形面，则移动将是线性的，在特定的条件下，甚至不需要使轴可以沿轴向调节。

图4表示了本发明传动装置的一种变化形式。这个传动装置包括一个外壳40，其中安装了输入轴41和输出轴42。通过一个齿轮43，输入轴42驱动另一个齿轮44，齿轮44又驱动一个辅助轴45。一个臂46转动地安装在这个辅助轴45上。在这个臂46中安装了一个相似于以上实施例中物体7，35的物体47。单个压带48容纳在这个物体47中。压带48在两侧与同样装在外壳40中的盘形件49接触。盘形件49之一通过齿轮50与输出轴42连接。

转动臂46，可以改变盘形件49中心轴线和这些盘形件与压带48的接触点之间的距离。重要的是，盘形件49可以沿着轴向移动，为压带提供足够的空间。因此盘形件49必须在弹簧压力作用下，从而保证一个适当的压力作用在压带上。

依靠齿轮51驱动物体47，可以在绕中心轴线不同的距离上把驱动扭矩作用到盘形件49上。因此转动臂46，可以改变输入轴41和输出轴42之间的传动比。

采取与第一实施例的物体7相同的物体47，可以把齿轮51设在压带之间的物体上，齿轮可以具有比压带直径小的直径。

在所有图示的实施例中，物体7，35，47至少沿径向可以移动。物体7，35还可以沿轴向移动，以及物体47可以沿切向移动，这是为了改变压带接触面的位置。

驱动输入轴和移动物体，有可能调节输入轴和输出轴之间一个已确定的传动比。

图5表示了一个实施例，与图1实施例相比，输出轴被设置成可平移的板条60替代。平移运动垂直于图的平面。

图6表示了本发明的第五个实施例。这个实施例62具有一个输入轴63和一个输出轴64。两个轴的每一个带着一个摩擦轮65或66。一个物体67可移动和可转动地设在这些摩擦轮65，66之间。这个物体67包括一个主件68，主件在每一侧具有一个柱形摩擦面75。干膜润滑的盘69放在主件68的两个柱形凹口中，以减少摩擦。在凹口中还放置了压带70，压带在一侧靠着摩擦面65，66，另一侧靠着摩擦面75。

压带70位于主件68和一个稳定件71之间，稳定件71沿径向延伸到与压带70一样远。一个柱形摩擦面75也位于稳定件中，其功能是作为压带在周边部分上的运行表面。这个稳定件保证了压带不会倾斜，由此压带可以更好地承载，以及可以传递更大的功率。压带的接触表面72还可以弯曲，由此得到更好的传动装置运行特性，以及增加了传动装置的效率。

图7a和7b中表示了一个机械传动装置81，它包括一个具有摩擦面83的输入轴82，一个输出轴84，以及一个设在输出轴上的摩擦面85。在摩擦面83和85之间设有一个可移动的摩擦件86，由此可以调节输入轴82和输出轴84之间的传动比。

摩擦件86包括一个可移动的框架87。一个衬套89通过轴承88安装在这个框架87中。衬套89的内侧上设有一条螺旋线90。依靠球91把两个物体92和93设在这个条螺旋线中。在物体92和93之间设有板弹簧94，弹簧迫使两个物体相互离开。显然，例如采用螺旋弹簧或气体弹簧也可以实现板弹簧的作用。在朝着相关摩擦面83和85的两侧，物体92和93设有压带95和96。

板弹簧94保证了压带95，96与相关摩擦面83和85接触。如果现在一个扭矩作用到轴82上，则摩擦面83的转动将带动压带95，从而带动物体92。由于螺旋线90，现在物体92将沿着摩擦面83的方向相对于衬套89作移动。这将造成压带95在摩擦面83上一定的压力。当压力足够大时，衬套89将被轴82的转动所带动。

因为在开始瞬间输出轴84处于静止状态，由于压带96和摩擦面85之间的摩擦，物体93将被阻止不动。由于衬套89转动，现在物体93将相对于这个衬套朝着摩擦面85移动，使得压带96和摩擦面85之间的压力增加。一旦压力足够大，输出轴84将开始转动，由此输入轴82的扭矩可以传递到输出轴84上。

输出轴84沿轴向A可以移动。在衬套89中设有一个保险件97，当输出轴84从摩擦件86移出时，防止因板弹簧94而使物体93滑出螺旋线。图7a表示了输出轴脱开的位置。

在图7b中，又把输出轴84靠到摩擦件86上，由此物体93从保险件97上释放。

当轴84移回时，在钢摩擦面85和压带86之间将产生不可忽视的滑动。这将产生热量，可采用如水之类的冷却剂以简单的方式去除热量。

因为无润滑和有润滑接触表面的摩擦系数实际上是相同的，从输入轴到输出轴可以传递足够的功率，同时传动装置也可以被冷却。

Claims (14)

1.一种机械传动装置，包括：

-一个框架；

-一个具有第一摩擦面的输入轴，转动地设在框架上；

-一个具有第二摩擦面的输出轴，转动地设在框架上，与输入轴平行；

-一个具有第三和第四摩擦面的可转动物体，设置成至少可在输入和输出轴之间的框架上沿径向移动；

其中摩擦面是转动对称的，各摩擦面包括至少一个轴向部分，至少第一和第三摩擦面之一和至少第二和第四摩擦面之一包括一个径向部分，

其特征在于：

-一个第一压带，设在第一和第三摩擦面之间并与之相互作用；以及

-一个第二压带，设在第二和第四摩擦面之间并与之相互作用；

其中第一和第三摩擦面与第一压带的接触区是大致轴向相对的，位于半径大致相等的位置处，和第二和第四摩擦面与第二压带的接触面也是大致轴向相对的，位于半径大致相等的位置处。

2.如权利要求1的传动装置，其特征在于：输入和输出轴每个包括一个具有杯形面的轮子，使得锥形面分别形成第一和第二摩擦面，可转动物体在每侧包括一个与转动轴线同轴的轮形凹口，使得柱形面分别形成第三和第四摩擦面。

3.如权利要求1的传动装置，其特征在于：输入和输出轴每个包括一个具有同轴轮形凹口的轮子，使得凹口的柱形面分别形成第一和第二摩擦面，可转动物体在每侧包括一个杯形面，使得两个锥形面分别形成第三和第四摩擦面。

4.如权利要求2或3的传动装置，其特征在于：两个轮形凹口的直径相互不同。

5.如权利要求2的传动装置，其特征在于：一个稳定件设在轮形凹口中，稳定件沿径向延伸到与设在凹口中的压带一样远。

6.如权利要求1的传动装置，其特征在于：压带包括许多相互靠近的压带环。

7.如权利要求1的传动装置，其特征在于：压带包括一条柔性带。

8.如权利要求1的传动装置，其特征在于：第一和第二摩擦面完全相同，第三和第四摩擦面完全相同。

9.如权利要求2的传动装置，其特征在于：杯形面为锥形面。

10.如权利要求1的传动装置，其特征在于：至少一个压带用不锈钢材料，硬金属材料或陶瓷材料来制造。

11.一种机械传动装置，包括：

-一个框架；

-一个具有第一摩擦面的输入轴，转动地设在框架上；

-一个具有第二摩擦面的可在垂直于转动轴线方向平移的物体；

-一个具有第三和第四摩擦面的可转动物体，设置成至少可在输入件和可在垂直于转动轴线方向平移物体之间的框架上沿径向移动；

-一个第一压带，设在第一和第三摩擦面之间并与之相互作用；以及

-一个第二压带，设在第二和第四摩擦面之间并与之相互作用；

其中第一、第三和第四摩擦面是转动对称的，各摩擦面包括至少一个轴向部分，至少第一和第三摩擦面之一和至少第二和第四摩擦面之一包括一个径向部分。

12.如权利要求11的传动装置，其特征在于：与至少一条压带连接的摩擦面是钢表面。

13.如权利要求11或12的传动装置，其特征在于：为了冷却至少一条压带，冷却装置设有如水之类的冷却液体。

14.如权利要求11的传动装置，其特征在于：至少一个压带用不锈钢材料、硬金属材料或陶瓷材料来制造。