一种机械式无级变速器及其使用方法

本发明属于无级变速器领域，特别涉及一种机械式无级变速器及其使用方法。

背景技术：

1、无级变速器是一种能够无级调节输出转速的传动装置，通过不同的机构和原理实现驱动轮的无级变速。它的主要作用是在不同转速下提供最佳的动力输出，提高汽车的燃油经济性和行驶舒适性。

2、目前业界常见的无级变速器主要包括钢带式无级变速器和曲柄滑块结构式无级变速器，钢带式无级变速器在使用中存在摩擦发热大、承载扭矩小、易疲劳导致使用寿命降低的问题；曲柄滑块结构式无级变速器体积大，并且在使用中由于存在旋转偏心量导致机械噪声大、振动大等问题。

技术实现思路

1、本实施例旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，本发明实施例提供了一种机械式无级变速器及其使用方法，具备噪音低、振动小、无摩擦发热、能适应恶劣环境的纯机械式驱动的无级变速方法，具有结构紧凑，体积占比小、传动效率高，使用寿命长，维修保养方便的优点，具体方案如下：

2、一种机械式无级变速器，包括驱动组件、第一锥齿轮和第二锥齿轮；

3、所述驱动组件包括：

4、活动机架和固定机架，所述活动机架和所述固定机架的相对平行设置；

5、第一十字万向联轴器和第二十字万向联轴器，所述第一十字万向联轴器的一端安装在所述活动机架上，所述第一十字万向联轴器的另一端安装在所述固定机架上，所述第二十字万向联轴器的一端安装在所述活动机架上，所述第二十字万向联轴器的另一端安装在所述固定机架上，所述第一十字万向联轴器和所述第二十字万向联轴器之间呈90°相位角差设置，所述第一十字万向联轴器和所述第二十字万向联轴器之间平行设置；

6、输入轴，所述输入轴与所述第二十字万向联轴器安装在所述活动机架上的端轴连接；

7、第一同步齿轮，所述第一同步齿轮设置安装在所述第一十字万向联轴器安装在所述活动机架上的端轴上；

8、第二同步齿轮，所述第二同步齿轮安装在所述输入轴上；

9、中间齿轮，所述中间齿轮的安装轴安装在所述活动机架上，所述同步齿轮设置所述第一同步齿轮和所述第二同步齿轮之间，所述中间齿轮分别与所述第一同步齿轮和所述第二同步齿轮啮合；

10、其中，所述第一十字万向联轴器安装在所述固定机架上的端轴安装所述第一锥齿轮，所述第二十字万向联轴器安装在所述固定机架上的端轴安装所述第二锥齿轮；

11、其中，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮的中轴线平行设置，所述驱动组件带动所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮同向转动。

12、可选地，本装置还包括差速器，所述差速器包括：第一行星齿轮、第二行星齿轮、第一主动轮、第二主动轮、第一行星架齿轮、第二行星架齿轮、差速器行星架、第一差速器锥齿轮和第二差速器锥齿轮；

13、所述第一差速器锥齿轮和所述第二锥齿轮的底部啮合，所述第二差速器锥齿轮和所述第一锥齿轮的顶部啮合，所述第一差速器锥齿轮的中轴线与所述第二差速器锥齿轮的中轴线重合，所述第二差速器锥齿轮的中轴线与所述第二锥齿轮的中轴线垂直，所述差速器行星架设置在所述第一差速器锥齿轮和第二差速器锥齿轮之间；

14、当输入轴转动时，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮同向转动，所述第一差速器锥齿轮和所述第二差速器锥齿轮转动反向转动；

15、其中，所述第一行星架齿轮安装在所述差速器行星架上且与所述第一差速器锥齿轮同侧设置，所述第一锥齿轮与所述第一主动轮连接，所述第一锥齿轮带动所述第一主动轮同向转动；

16、其中，所述第二行星架齿轮安装在所述差速器行星架上且与所述第二差速器锥齿轮同侧设置；所述第二锥齿轮与所述第二主动轮连接，所述第二锥齿轮带动所述第二主动轮同向转动；

17、其中，所述第一行星齿轮、第二行星齿轮、第一主动轮和第二主动轮安装在所述差速器行星架内；

18、所述第一行星齿轮的一侧与所述第一主动轮的一侧啮合，所述第一行星齿轮的另一侧与所述第二主动轮的一侧啮合；

19、所述第二行星齿轮的一侧与所述第一主动轮的另一侧啮合，所述第二行星齿轮的另一侧与所述第二主动轮的另一侧啮合；

20、所述第二差速器锥齿轮通过第一连接件与所述第一主动轮连接，所述第一连接件穿过所述第一行星架齿轮；

21、所述第一差速器锥齿轮通过第二连接件与所述第二主动轮连接，所述第二连接件穿过所述第二行星架齿轮；

22、其中，所述第一连接件与所述第二连接件在一条轴线上；

23、所述输入轴正向转动时，所述第一十字万向联轴器和第二十字万向联轴器输出存在速度差的角速度，所述第一十字万向联轴器带动所述第一锥齿轮正向转动，所述第二十字万向联轴器带动所述第二锥齿轮正向转动，所述第一差速器锥齿轮和第二差速器锥齿轮转动方向相反；

24、当所述第一差速器锥齿轮的转速等于第二差速器锥齿轮的转速时，所述第一行星齿轮和所述第二行星齿轮输出大小相等且方向相反的力；

25、当所述第二差速器锥齿轮的转速大于第一差速器锥齿轮的转速时，所述差速器绕所述第一连接件和所述第二连接连接件向第一方向转动；

26、当所述第二差速器锥齿轮的转速小于第一差速器锥齿轮的转速时，所述差速器绕所述第一连接件和所述第二连接连接件向第二方向转动。

27、可选地，所述无级变速器还包括：第一齿轮离合器组件、第二齿轮离合器组件和中间双连齿轮组；

28、所述第一齿轮离合器组件包括：第一离合器锥齿轮和第一单向离合器；

29、其中，所述第一单向离合器上设置在所述第一离合器锥齿轮上，所述第一离合锥齿轮支持与所述第一行星架齿轮啮合；

30、所述第二齿轮离合器组件包括：第二离合器锥齿轮和第二单向离合器；

31、其中，所述第二单向离合器上设置在所述第二离合器锥齿轮上，所述第二离合锥齿轮支持与所述中间双连齿轮组的锥齿轮啮合，所述中间双连齿轮组的直齿轮与所述第二行星架齿轮啮合，当所述中间双连齿轮组的直齿轮转动时，所述中间双连齿轮组的直齿轮带动所述中间双连齿轮组的锥齿轮同向转动。

32、可选地，所述无级变速器还包括：输出轴；

33、所述输出轴设置在所述第一离合器锥齿轮和所述第二离合器锥齿轮的中轴线上；

34、当所述第一差速器锥齿轮的转速等于第二差速器锥齿轮的转速时，所述输出轴不转动；

35、当所述第一差速器锥齿轮的转速大于第二差速器锥齿轮的转速时，所述输出轴反向转动；

36、当所述第一差速器锥齿轮的转速小于第二差速器锥齿轮的转速时，所述输出轴反向转动。

37、一种机械式无级变速器的使用方法，应用于上述的机械式无级变速器；包括下述方法：

38、驱动输入轴正向转动，所述输入轴带动第二同步齿轮同向转动，所述第二同步齿轮通过中间齿轮带动第一同步齿轮正向转动；

39、所述第一同步齿轮带动所述第一十字万向联轴器正向转动，所述第二同步齿轮带动所述第二十字万向联轴器正向转动，所述第一十字万向联轴器输出的角速度与所述第二十字万向联轴器输出的角速度存在速度差；

40、所述第一锥齿轮带动所述第二差速器锥齿轮转动，所述第二锥齿轮带动所述第一差速器锥齿轮转动，其中，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮正向转动，所述第二差速器锥齿轮的转动方向与所述第一差速器锥齿轮的转动方向相反；

41、所述第二差速器锥齿轮带动所述第一主动轮转动，所述第一差速器带动所述第二主动轮转动，所述第一主动轮的转动方向与所述第二主动轮的转动方向相反；

42、其中，当第一主动轮的转速等于第二主动轮的转速时，所述输出轴不转动；

43、否则，输出轴反向转动。

44、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

45、本装置及方法只通过旋转产生差速，无偏心惯量，可很好的避免现有技术存在的技术问题的发生。本发明创新性采用纯机械传动原理，主要采用相位差为90°的两条十字万向联轴器、差速器与齿轮单向离合器组合构成，传动结构简单、传动效率高，能满足速度灵活调节，变速传动精度高，大减速比的需求，而且易加工、使用和维护成本低，体积占比小，能适应环境较恶劣的环境，对工人友好，具有极高的应用前景和价值。