CN101328961A - 双金属带无级变速传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双金属带无级变速传动装置，在主动轴上设置有左主动定锥盘、左主动动锥盘、左金属带、右主动定锥盘、右主动动锥盘、右金属带；在从动轴上活动设置有左从动动锥盘、左从动定锥盘、右从动动锥盘、右从动定锥盘；其特征在于：在左主动动锥盘与右主动定锥盘之间设置平衡弹簧，左主动动锥盘与第一套筒连接，第一套筒穿过右主动定锥盘与右主动动锥盘连接；左从动定锥盘与右从动动锥盘之间，设置加压弹簧，左从动动锥盘与第二套筒连接，第二套筒穿过左从动定锥盘与右从动动锥盘连接。采用套筒连接同轴上的两个动锥盘，使结构大为简化；加压调速系统采用机械加压并设计了结构紧凑而有效的轴向压力平衡装置，从而实现了用小型电机调速；本装置具有结构简单，体积小，变速范围大，控制简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种无级变速传动装置，尤其是涉及一种应用于汽车传动系统的双金属带无级变速传动装置。
背景技术
金属带(链)式无级变速器(CVT)由于可以实现传动比的连续改变，从而实现传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。但是，目前市场上的金属带式无级变速器有两点不足之处，其一，所传递的转矩只能达到260Nm，在大功率汽车上应用受到限制；其二，都是采用耗能的液压伺服系统，其燃油经济性只是与手动变速器相当；在油价飞涨的今天，能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，人们希望能够开发出更加节能的CVT。
现有技术在解决双金属带式CVT同步问题上有两种方案：1、由两根金属带带组成两个独立的无级变速传动，分别传给行星式差速器的两个输入端，合成一个运动输出。这种方案的机械结构和调速控制都很复杂。2、公开号CN1815063A、名称为“双带或双链传动的同步装置”的中国发明专利提出的一种方案是采用一组左旋右旋螺旋副同步调节两组独立的无级变速传动的动盘的轴向位置，实现同步变速。其不足之处是结构较为复杂，轴向尺寸较大。
在调速机构方面，现有技术是采用液压系统或行星轮系传动，存在着耗能和结构复杂等不足。
发明内容
本发明针对现有技术的双金属带无级变速传动结构的上述不足，提供一种双能同步传动、节能效果好、结构简单的双金属带无级变速传动装置。
本发明的技术方案：双金属带无级变速传动装置，包括支撑箱体，设置在支撑箱体内的主动轴和从动轴，在主动轴上紧固设置有左主动定锥盘，活动设置有左主动动锥盘，在左主动定锥盘和左主动动锥盘之间设置左金属带；在主动轴上紧固设置有右主动定锥盘，活动设置有右主动动锥盘，在右主动定锥盘和右主动动锥盘之间设置右金属带，右主动动锥盘与调速机构连接，由调速机构带动右主动动锥盘在主动轴上沿轴向移动；在从动轴上活动设置有左从动动锥盘，紧固设置有左从动定锥盘，左金属带设置在左从动动锥盘与左从动定锥盘之间；在从动轴上活动设置有右从动动锥盘，紧固设置有右从动定锥盘；右金属带设置在右从动动锥盘和右从动定锥盘之间；其特征在于：在左主动动锥盘与右主动定锥盘之间设置平衡弹簧，左主动动锥盘与第一套筒连接，第一套筒穿过右主动定锥盘与右主动动锥盘连接；左从动定锥盘与右从动动锥盘之间，设置加压弹簧，左从动动锥盘与第二套筒连接，第二套筒穿过左从动定锥盘与右从动动锥盘连接。
进一步的特征是：所述的调速机构，由设置在支撑箱体上的调速电机的输出轴与过渡齿轮连接，过渡齿轮与设置在一齿轮轴上的传动一齿轮啮合，设置在一齿轮轴上的轴齿轮与设置在二齿轮轴上的传动二齿轮啮合连接，设置在二齿轮轴上的二齿齿轮与齿轮螺母啮合连接，齿轮螺母与丝杆啮合连接，将齿轮螺母的旋转运动转化为丝杆的轴向移动，丝杆与右主动动锥盘连接，带动右主动动锥盘轴向移动。
本发明的双金属带无级变速传动装置，相对于现有技术，具有如下特点：
1、在双带同步传动结构上采用套筒连接同轴上的两个动锥盘，使结构大为简化；加压调速系统不采用液压系统或行星轮机构，而是采用机械加压并设计了结构紧凑而有效的轴向压力平衡装置，从而实现了用小型电机调速。
2、本装置具有结构简单，体积小，变速范围大，控制简单、成本低等优点，并且能够显著降低车辆油耗，减少排放，有利于环境保护。目前一组金属带传递转矩达到260Nm，双带传动将达到500Nm以上，将覆盖全部轿车和部分载重卡车，以及军用车辆等。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明；
附图是本发明传动装置结构示意图。
具体实施方式
如图中，1-支撑箱体，2-主动轴，3-左主动定锥盘，4-左金属带，5-左主动动锥盘，6-平衡弹簧，7-右主动定锥盘，8-右金属带，9-右主动动锥盘，10-连接球键，11-第一套筒，12-调速机构，13-从动轴，14-左从动动锥盘，15-左从动定锥盘，16-加压弹簧，17-右从动动锥盘，18-右从动定锥盘，19-第二套筒，21-调速电机，22-过渡齿轮，23-传动一齿轮，24-一齿轮轴，25-轴齿轮，26-传动二齿轮，27-二齿轮轴，28-二齿齿轮，29-齿轮螺母，30-丝杆；
本发明的双金属带无级变速传动装置，包括支撑箱体1，设置在支撑箱体1内的主动轴2和从动轴13，在主动轴2上紧固设置有左主动定锥盘3，活动设置有左主动动锥盘5，左主动动锥盘5能在主动轴2上沿轴向移动，在左主动定锥盘3和左主动动锥盘5之间设置左金属带4；在主动轴2上紧固设置有右主动定锥盘7，活动设置有右主动动锥盘9，右主动动锥盘9能在主动轴2上沿轴向移动，在右主动定锥盘7和右主动动锥盘9之间设置右金属带8，右主动动锥盘9与调速机构12连接，由调速机构12带动其在主动轴2上沿轴向移动。
在从动轴13上活动设置有左从动动锥盘14，左从动动锥盘14能在从动轴13上沿轴向移动，在从动轴13上紧固设置有左从动定锥盘15，左金属带4设置在左从动动锥盘14与左从动定锥盘15之间，通过左金属带4将主动轴2和从动轴13连接，将动力从主动轴2传递到从动轴13上；在从动轴13上活动设置有右从动动锥盘17，在从动轴13上紧固设置有右从动定锥盘18，右从动动锥盘17能在从动轴13上沿轴向移动；右金属带8设置在右从动动锥盘17和右从动定锥盘18之间，通过右金属带8将主动轴2和从动轴13连接，将动力从主动轴2传递到从动轴13上。以上与现有技术相同的部分作为现有技术，在此不作进一步的描述。
本发明的双金属带无级变速传动装置，在左主动动锥盘5与右主动定锥盘7之间设置平衡弹簧6，起到起平衡力的作用，以减小主动轴动锥盘对螺旋机构的作用力，并且使调速时移动动锥盘组所需的作用力减小。左主动动锥盘5与主动轴2周向可以用连接球键10联结，使左主动动锥盘5可以在轴向移动。左主动动锥盘5与第一套筒10连接或做成一体，第一套筒10穿过右主动定锥盘7与右主动动锥盘9连接，使左主动动锥盘5与右主动动锥盘9同步移动。调速机构12是现有技术的变速调节装置，其通过带动右主动动锥盘9在主动轴2上轴向移动，调整左主动动锥盘5与右主动定锥盘7之间以及右主动定锥盘7与右主动动锥盘9之间的开口距离，起到无级变速的作用。
在左从动定锥盘15与右从动动锥盘17之间，设置加压弹簧16；加压弹簧16起加压作用，产生从动轮锥盘对金属带的压力，从而产生用于传递扭矩的摩擦力。左从动动锥盘14与第二套筒19连接或做成一体，第二套筒19穿过左从动定锥盘15与右从动动锥盘17连接，使左从动动锥盘14与右从动动锥盘17同步移动。
调速机构12的结构有多种，能带动右主动动锥盘9在主动轴2上沿轴向移动。本发明的调速机构12一种具体实施例结构是：由设置在支撑箱体1上的调速电机21的输出轴与过渡齿轮22连接，或将过渡齿轮22设置在速电机21的输出轴上，过渡齿轮22与设置在一齿轮轴24上的传动一齿轮23啮合，设置在一齿轮轴24上的轴齿轮25与设置在二齿轮轴27上的传动二齿轮26啮合连接，设置在二齿轮轴27上的二齿齿轮28与齿轮螺母29啮合连接，齿轮螺母29与丝杆30啮合连接，将齿轮螺母29的旋转运动转化为丝杆30的轴向移动，丝杆30与右主动动锥盘9连接，带动右主动动锥盘9轴向移动。
本发明的左、右主动定锥盘与主动轴用平键联结，锥盘的轴向位置分别用卡圈和轴肩定位；左、右从动定锥盘与从动轴用平键联结，锥盘的轴向位置分别用卡圈和轴肩定位。
在采用弹簧加压的金属带无级变速器中，如果将调速机构设置在主动轴上，则锥盘对金属带的夹紧力是由设置在从动轴上的加压弹簧产生的。如果不在主动轴上的调速机构中设置平衡弹簧，则金属带反作用在主动轴动锥盘上的轴向力将全部由螺旋传动机构平衡。由于金属带式无级变速器的轴向力很大，因此就必须设置平衡弹簧来减小作用在螺旋上的轴向力。此时，作用在螺旋上的轴向力约为加压弹簧的变形力与平衡弹簧的变形力之差值。在调速过程中，加压弹簧的变形量变化趋势与平衡弹簧相反，即当加压弹簧变形量增加时，平衡弹簧变形量减小，反之亦然。普通弹簧的变形力是随着变形量变化而线性变化的，所以仅仅是动锥盘处于轴向位置的某一点处，平衡弹簧所产生的平衡力与加压弹簧所产生的夹紧力是相等的。随着动锥盘逐渐远离该点，螺旋所受的轴向力逐渐变大，当夹紧力最大时，平衡力最小，螺旋机构将承受最大推力，当夹紧力最小时，平衡力最大，螺旋机构将承受最大拉力。因此在最小传动比和最大传动比处，螺旋传动机构将承受最大的轴向力作用。
本发明的工作原理：发动机输出的动力经主动轴传输到主动轮上，主动轮两组锥盘通过与两根金属带上V型金属片的侧面接触产生的摩擦力带动金属片沿着主动轴的旋转方向向前运动，这样就使得后一个金属片推压前一个金属片，在二者时间产生推压力，这种推压力经两根金属带作用于从动轮的两组锥盘上，由金属片通过与从动轮锥盘的接触产生的摩擦力带动从动轮旋转，这样就将动力传输到从动轴上，两组带传动同时工作。调速时，套筒沿主动轴轴向左右移动，由于主动轴上的两动盘与套筒是连接在一起的，故套筒可以带动两主动动锥盘做向左或向右的同步移动，改变主动轴工作轮的作用半径。在金属带金属片间推压力和金属环张力的作用下，动力传递给从动轮，在加压装置的作用下，从动轴两组工作轮的作用半径相应的增大或减小，从而实现同步变速。两从动动锥盘的同步移动也是在从动轴上的同步装置作用下实现的。
Claims (2)
1、双金属带无级变速传动装置，包括支撑箱体(1)，设置在支撑箱体(1)内的主动轴(2)和从动轴(13)，在主动轴(2)上紧固设置有左主动定锥盘(3)，活动设置有左主动动锥盘(5)，在左主动定锥盘(3)和左主动动锥盘(5)之间设置左金属带(4)；在主动轴(2)上紧固设置有右主动定锥盘(7)，活动设置有右主动动锥盘(9)，在右主动定锥盘(7)和右主动动锥盘(9)之间设置右金属带(8)，右主动动锥盘(9)与调速机构(12)连接，由调速机构(12)带动右主动动锥盘(9)在主动轴(2)上沿轴向移动；在从动轴(13)上活动设置有左从动动锥盘(14)，紧固设置有左从动定锥盘(15)，左金属带(4)设置在左从动动锥盘(14)与左从动定锥盘(15)之间；在从动轴(13)上活动设置有右从动动锥盘(17)，紧固设置有右从动定锥盘(18)；右金属带(8)设置在右从动动锥盘(17)和右从动定锥盘(18)之间；其特征在于：在左主动动锥盘(5)与右主动定锥盘(7)之间设置平衡弹簧(6)，左主动动锥盘(5)与第一套筒(10)连接，第一套筒(10)穿过右主动定锥盘(7)与右主动动锥盘(9)连接；左从动定锥盘(15)与右从动动锥盘(17)之间，设置加压弹簧(16)，左从动动锥盘(14)与第二套筒(19)连接，第二套筒(19)穿过左从动定锥盘(15)与右从动动锥盘(17)连接。
2、根据权利要求1所述的双金属带无级变速传动装置，其特征在于：
所述的调速机构(12)，由设置在支撑箱体(1)上的调速电机(21)的输出轴与过渡齿轮(22)连接，过渡齿轮(22)与设置在一齿轮轴(24)上的传动一齿轮(23)啮合，设置在一齿轮轴(24)上的轴齿轮(25)与设置在二齿轮轴(27)上的传动二齿轮(26)啮合连接，设置在二齿轮轴(27)上的二齿齿轮(28)与齿轮螺母(29)啮合连接，齿轮螺母(29)与丝杆(30)啮合连接，将齿轮螺母(29)的旋转运动转化为丝杆(30)的轴向移动，丝杆(30)与右主动动锥盘(9)连接，带动右主动动锥盘(9)轴向移动。
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