CN102401100A

CN102401100A - 一种无级变速装置

Info

Publication number: CN102401100A
Application number: CN2011103402900A
Authority: CN
Inventors: 周承岗
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2012-04-04

Abstract

一种无级变速装置，包括轴心平行、锥面朝向相反的输入锥轮和输出锥轮，以及连接它们的传动链，其特征在于传动链上边的接触传动单元在垂直于自身中心点绕着输入锥轮和输出锥轮运动方向的平面上有转动自由度，可以适应锥面朝向的变化自动调整倾斜方向。接触传动单元和锥轮制作材料的选择和锥轮锥度的大小满足产生摩擦自锁条件：接触传动单元和锥轮之间的静摩擦系数大于锥面锥度的正切值。输入锥轮、输出锥轮的周边上有沿着母线方向的滑槽，变径滑块顺着滑槽移动来改变工作直径，从而实现无级变速传动。

Description

一种无级变速装置

技术领域

本发明提供一种与汽车、机械领域相关的无级变速装置。

背景技术

无级变速的机构种类繁多，锥轮摩擦传动是最常用的结构形式，其中，“长锥移带式”无级变速器采用一条传动带和两个轴线平行、锥面朝向相反的锥轮实现了无级变速传动，具有结构简单、恒功率、对称变速等明显优势，但传动带因锥面朝向变化而扭曲，所以只能采用锥度很平缓的长锥来减轻扭曲程度，装置尺寸和重量都比较大，使用场合受到限制。“锥轮钢带式”无级变速器，用四个锥轮配对组成两个“V”型变径轮，通过径向挤压钢带来改变锥轮的轴向距离从而变换工作轮半径，锥轮的锥度较大所以体积较小，也不存在扭曲传动带来适应锥面朝向变化的问题，但锥轮数量多了一倍，结构较为复杂，另外，传动带需要承受较大的轴向夹紧力，性能和制造工艺要求较高，增加了制造成本和能耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种无级变速装置，填补采用自适应倾侧传动链的双锥面无级变速机构的空白，既利用了双锥面机构的优点，传动链又不必在扭曲状态下工作。本发明包括输入锥轮（15）、输出锥轮（4）和传动链（13），其传动链（13）上边的接触传动单元（21）在垂直于自身中心点绕着输入锥轮（15）和输出锥轮（4）运动方向的平面上有转动自由度，可以适应锥面朝向的变化自动调整倾斜方向。

所述的无级变速装置，其传动链（13）上包括普通形式的摩擦块或可以自动楔紧的超越离合块。

所述的无级变速装置，其传动链（13）上边装有倾侧调整线（14）。

所述的无级变速装置，其接触传动单元（21）和锥轮（4、15）制作材料的选择和锥轮锥度的大小满足如下条件：接触传动单元（21）和锥轮（4、15）之间的静摩擦系数大于锥面锥度的正切值。

所述的无级变速装置，其输入锥轮（15）、输出锥轮（4）的周边上有沿着母线方向的滑槽（12），滑槽（12）上有变径滑块（5）。

所述的无级变速装置，采用排珠、丝杠、拉索或推拉杆传动机构实现变径滑块（5）的往返直线移动。

所述的无级变速装置，其张紧轮（28）与输入锥轮（15）的轴线平行，由传动链（13）带动顺着导轨（30）移动，在移动中与传动链（13）保持轴向同步，但在经向有相对位移。

所述的无级变速装置，其输出锥轮（4）与输出轴（1）同轴转动连接，与星齿轮外圈固定连接，离合器（8）与输出轴（1）切向锁止、轴向滑动连接，向前和向后移动分别与输出锥轮（4）和行星齿轮内圈（9）接合。

所述的无级变速装置，可以通过与相应功能零部件组合，实现人工控制、电脑智能控制或者相互结合控制，可应用于工农业机械、交通工具等领域。

本发明无级变速装置采用的接触传动件能够跟随锥面倾斜方向的周期变化自动倾侧的传动链，与“长锥移带式”无级变速装置相比较，因为不用考虑传动链的变形问题，所以锥度可以更大，从而减小锥体长度和重量；利用摩擦自锁条件防止传动链与锥轮之间的径向滑移，与现有用四个锥轮组合成两个“V”型变径轮的钢带无级变速器相比较，锥轮数量少了一倍；不用像钢带无级变速器那样对传动链施加很大的轴向挤压力，降低了制作工艺要求并节省能量；采用排珠泵或丝杠传动机构来实现变径滑块的直线移动比较节省动作施展空间。

附图说明

图1是整体结构视图；

图2是图1中的A-A向视图；

图3是组成传动链的单元结构；

图4是转动件和接触传动件为分体形式的两种类型；

图5是图1中的排珠泵2的放大视图；

图6是完整的排珠回路视图；

图7是张紧机构视图。

具体实施方式

参照图1所示的整体结构、图2所示的A-A向视图，输入轴16与输出轴1平行放置；输入轴16与输入锥轮15固定连接，输出轴1与输出锥轮4转动连接；输入锥轮15和输出锥轮4锥面朝向相反，上边有沿母线方向分布的若干条滑槽12，每条滑槽上有一个两端有挡块6的变径滑块5；传动链13垂直于输入轴16放置，从变径滑块5两端的挡块6之间穿过。传动链13由图3所示的单元结构组成，包括倾侧块21、滚柱25等组件；链芯24之间首尾相接，采用转动销在首、尾处的销孔23转动连接，组成一个封闭链条；倾侧块21通过中间的圆孔与链芯24转动连接，受力端面之间有承受轴向力的滚柱25来减轻转动摩擦；倾侧块21在其下表面与输入锥轮15和输出锥轮4的锥面进行摩擦传动时，通过绕链芯24自转来适应锥面朝向的变化，使摩擦面在动态中保持稳定接触。

图3所示的倾侧块21本身就是摩擦传动元件，在转动件和摩擦件之间的性能要求有明显差别的场合，要采用如图4所示的A那样的结构形式，在倾侧块21的底部装上专门的摩擦传动块26。除了通常的摩擦传动形式，也可以采用如图4所示的B那样的超越离合传动形式，在倾侧块21的底部装上双向超越离合块27，在与输入锥轮15和输出锥轮4锥面接触时，分别从相反的方向楔紧传动链4。

为了减轻倾侧块21与锥面的撞击，采用倾侧调整线14穿过其两端的线孔22把所有的倾侧块21串联起来。倾侧调整线14适度绷紧，倾侧块21在离开一个锥面之后，顺着倾侧调整线14连续调整两端线孔22的高度差，到达另一个锥面的时候倾侧角度正好相互吻合。倾侧调整线14与线孔22之间采用大间隙配合，减少摩擦以免影响倾侧块21自如活动，也提高调整线14的寿命。

锥度太小的时候需要较大的长度才能获得较大的变速比，而锥度太大会使得传动链与锥面之间的径向摩擦力太小而容易在径向相对滑动，不能正常工作。如果锥度小于传动链与锥面之间的摩擦角时，传动链与锥面在径向产生滑动摩擦自锁，不管径向受力多大都不会使它们产生相对滑动，所以，本发明选用摩擦系数大的材料摩擦传动件，这样可以获得尽可能大的符合自锁条件的锥轮锥度，此外还要兼顾耐磨性、导热性、和机械强度等指标。刹车片材料是比较理想的选择，特别是耐磨金属陶瓷，其和铸铁的静摩擦系数不小于0.35，采用这种摩擦对偶，产生自锁条件的锥度可以达到35：100甚至更高。

参照图1所示的整体结构、图2所示的A-A向视图，输入锥轮15和输出锥轮4上各均匀分布若干条沿母线方向的滑槽12，数量在3条以上为宜；变径滑块5可以顺着滑槽12滑动移动，两端有挡块6；当实施变速时，输入锥轮15和输出锥轮4上的变径滑块5顺着滑槽12同步滑动，把传动链13送到一个新的工作半径组合位置。

参照图1所示的传动部分结构，输入锥轮15和输出锥轮4各连接一个排珠泵2。如图5所放大的排珠泵结构，其主要元件有泵体18和叶轮19，泵体18与输出锥轮4固定连接，其腔内顶部有导向弧17（垂直投影形状如图6中的20所示），叶轮19与输出轴1转动连接，顶部有锯齿形的叶片，其动力来自与泵体18固定连接的液压动力装置。如图6所示，滚珠3从变径滑块5的一侧开始，沿着滑槽紧密排列，经过排珠泵、锥轮体内的直线通道及行星轮外圈7内的拐弯通道，最后沿着滑槽回到变径滑块5的另一侧，形成封闭的回路。叶轮19在未启动时与输出锥轮4等速转动，被启动之后与锥轮4有速度差，从变径滑块5的一侧进入排珠泵腔内的滚珠被推动沿着圆周方向移动，到达导向弧17的位置时被引导进入锥轮体内，沿通道从另一侧推动变径滑块5直线移动。用叶轮19的正转和反转来控制变径滑块5的直线移动方向。也可以采用丝杠、拉索或推拉杆传动机构来实现变径滑块5直线移动，但在要求动作空间较小的情况下使用排珠或丝杠机构。

如图7所示，与滑块29固定连接的张紧轮28的转轴与输入锥轮15的轴线平行，固定安装的导轨30与输入锥轮15的内侧母线大致平行，当传动链13轴向移动时，带动张紧轮28和滑块29顺着导轨30移动。张紧轮28采用液压装置、弹力装置或其它类型的压紧装置压紧。

如图1所示，输出轴1与输出锥轮4转动连接，输出轴1与离合器8采用在轴向可以相对滑动的花键连接方式，输出锥轮4与行星齿轮外圈7固定连接，行星齿轮架10固定安装，定轴行星齿轮11分别与行星齿轮外圈7和行星齿轮内圈9啮合。离合器8向前移动与输出锥轮4接合时，输出轴1正传，离合器8向后移动与行星齿轮内圈9接合时，输出轴1反转，离合器8处于中间位置则为空档。只需要移动离合器8就可以在不停机的情况下实现前进档、空档和倒挡之间切换。

换挡控制过程可以采用人工判断手动控制，也可以感应器、电液执行机构、ECU、TCU等部件连接实现更为精准可靠的智能控制，适合工农业机械、交通工具等领域的应用。

Claims

1. 一种无级变速装置，包括输入锥轮（15）、输出锥轮（4）和传动链（13），其特征在于传动链（13）上边的接触传动单元（21）在垂直于自身中心点绕着输入锥轮（15）和输出锥轮（4）运动方向的平面上有转动自由度，可以适应锥面朝向的变化自动调整倾斜方向。

2. 根据权利要求1所述的无级变速装置，其特征在于传动链（13）上包括普通形式的摩擦块或可以自动楔紧的超越离合块。

3. 根据权利要求1或2所述的无级变速装置，其特征在于是传动链（13）上边装有倾侧调整线（14）。

4. 根据权利要求3所述的无级变速装置，其特征在于接触传动单元（21）和锥轮（4、15）制作材料的选择和锥轮锥度的大小满足如下条件：接触传动单元（21）和锥轮之间的静摩擦系数大于锥面锥度的正切值。

5. 根据权利要求4所述的无级变速装置，其特征在于输入锥轮（15）、输出锥轮（4）的周边上有沿着母线方向的滑槽（12），滑槽（12）上有变径滑块（5）。

6. 根据权利要求5所述的无级变速装置，其特征在于采用排珠、丝杠、拉索或推拉杆传动机构实现变径滑块（5）的往返直线移动。

7. 根据权利要求6所述的无级变速装置，其特征在于张紧轮（28）与输入锥轮（15）的轴线平行，由传动链（13）带动顺着导轨（30）移动，在移动中与传动链（13）保持轴向同步，但在经向有相对位移。

8. 根据权利要求7所述的无级变速装置，其特征在于输出锥轮（4）与输出轴（1）同轴转动连接，与星齿轮外圈固定连接，离合器（8）与输出轴（1）切向锁止、轴向滑动连接，向前和向后移动分别与输出锥轮（4）和行星齿轮内圈（9）接合。

9. 根据权利要求8所述的无级变速装置，其特征在于可以通过与相应功能零部件组合，实现人工控制、电脑智能控制或者相互结合控制，可应用于工农业机械、交通工具等领域。