CN102808909A - 无滑动式无级变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无滑动式无级变速装置，属于传动装置技术领域。在平行偏轴设置的主动摩擦盘和从动摩擦盘中间布置滚动摩擦变速传动机构，摩擦变速机构为球盘摩擦变速机构或轮盘摩擦变速机构；通过改变摩擦变速机构与主动摩擦盘和从动摩擦盘的接触点分别距离主动轴与从动轴之间的距离的比值，从而改变传动比。本发明解决了现行各种无级变速装置无法消除摩擦面之间相对滑动的缺陷，变摩擦面的滑动为球的滚动，减小部件之间的磨损。同时能够在消除各传动部件之间相对滑动的情况下连续的改变传动比，提高了传动效率，工作可靠，变速比调节范围大，结构简单，成本低。

Description

无滑动式无级变速装置

技术领域

本发明涉及一种无级变速装置，尤其涉及一种无滑动式无级变速装置，属于变速传动装置技术领域。

背景技术

无级变速器是一种传动比连续可调的机械传动装置，由于能适应机器运转过程中工况多变或转速连续变化的要求，广泛应用于各类机械设备中，特别是近年来成功应用于汽车变速器。

无级变速器是一种理想的传动装置，但是一般来说结构比较复杂，成本较高。以汽车变速装置为例，汽车变速装置分为手动变速装置和自动变速装置两大类。手动变速装置是以多对齿轮通过手动操纵改变各齿轮之间的结合以改变其传动比，从而达到变速的目的，手动变速装置的优点是结构简单，成本低，传动效率高，不足之处是不能实现连续平滑无级变速，操纵要求高，驾驶不方便。

自动无级变速装置目前有三种方式：第一种采用液力变矩器及多级机械变速装置，其优点是启动平稳，简化操作，不足之处是结构复杂，制造及维修成本高；第二种采用液压或者电动伺服装置代替手动操纵，存在以下不足之处：一是制造成本高，并且如果操作不当的话，出问题的概率较高，维修成本极高；二是因为其软连接存在的构造原理和机械磨损的缺陷，传动的钢带不能承受较大的扭矩，易断裂，可靠性得不到充分的保证；三是夹持力过大会消耗部分动力，夹持力过小会容易打滑；四是变速时须同步对两轮进行收放，控制要求极高，极易使车辆发生滞涩、失速和突然变速之现象。最根本的问题在于，改变传动比的过程中，V型皮带和皮带轮之间存在着不可能消除的相对滑动，极大影响了装置的寿命和能够传递的最大功率。

虽然人们对传动带进行不断的改进，但由于上述问题不能得到彻底解决，限制了无级变速传动装置的推广和应用。

发明内容

本发明提供了一种无滑动式无级变速装置，可解决现有自动无级变速装置中结构复杂、生产成本高、传动可靠性低以及传动部件之间存在打滑现象的缺陷。

无滑动式无级变速装置，包括主动轴、从动轴、主动摩擦盘、从动摩擦盘和摩擦变速机构；其中：主动轴和从动轴分别位于主动摩擦盘和从动摩擦盘的轴心，主动摩擦盘和从动摩擦盘相互水平布置，摩擦变速机构设置在主动摩擦盘和从动摩擦盘之间并同时与主动摩擦盘的下底面和从动摩擦盘的上表面保持接触。

从动摩擦盘的直径是主动摩擦盘直径的二倍，主动轴的轴心位于从动摩擦盘半径二分之一处，主动摩擦盘的圆心处可设置圆形凹槽，以达到切断动力的效果。

摩擦变速机构为球盘摩擦变速机构或轮盘摩擦变速机构，球盘摩擦变速机构包括两个摩擦传动球、保持架和连杆；两个摩擦传动球上下设置并由保持架包覆和支撑，连杆连接保持架的两端后与外部的调速机构连接，通过调速机构和连杆控制球盘摩擦变速机构在主动摩擦盘和从动摩擦盘之间直线移动实现无级变速；保持架与摩擦传动球接触面之间可以选择安装滚轮以减小能量损耗。

轮盘摩擦变速机构包括两个摩擦传动轮、内支架、轴承、外支架驱动装置和导轨；两个摩擦传动轮分别通过转轴上下固定在内支架内部，两个摩擦传动轮互相接触并同时与主动摩擦盘的下底面和从动摩擦盘的上表面保持压紧接触；轴承安装在外支架内部，轴承外圈与外支架固定连接，内支架套装在轴承内圈内部并与轴承内圈固定连接，内支架、轴承内圈和摩擦传动轮整体相对与轴承外圈和外支架转动，其转动角度由驱动装置控制，外支架与导轨滑动配合。

此外，在从动摩擦盘的圆周面上均布两个以上的主动摩擦盘，配合对应数目的摩擦变速机构并联，可以减少单一接触点所承受的压力，增大传动功率，提高寿命和可靠性。

由于主动摩擦盘和从动摩擦盘占用空间比较大，采用母线平行设置的两个圆锥体代替主动摩擦盘和从动摩擦盘，可减小机构的体积。

工作原理：摩擦变速机构只能在主动轴和从动轴所在的平面内直线平移，通过调整摩擦变速机构的位置，即改变摩擦变速机构与主动摩擦盘和从动摩擦盘的接触点分别距离主动轴与从动轴之间的距离的比值，也就是改变传动比，从而实现了无级变速；当摩擦变速机构与主动摩擦盘的接触点向主动摩擦盘的圆心接近时从动摩擦盘为减速运动，接触点位于主动摩擦盘的圆心时，从动摩擦盘速度为零，接触点越过主动摩擦盘的圆心时，从动轴旋转方向反向，即进入倒档状态；接触点远离主动摩擦盘的圆心时，从动摩擦盘为减速运动。

当摩擦变速机构为球盘摩擦变速机构时，保持架内上、下两个摩擦传动球分别与主动摩擦盘和从动摩擦盘紧密配合，通过两个摩擦传动球的切线滚动把动力从主动摩擦盘传到从动摩擦盘，从而实现传动的功能。在改变传动比的过程中，盘与球、球与球之间的摩擦接触点在理论上都不存在相对滑动，因此相对于现行结构有着明显的寿命优势，提高了效率，减少了变速过程中的能量损耗。

当摩擦变速机构为轮盘摩擦变速机构时，通过驱动装置控制内支架的偏转角度，在主动摩擦盘的驱动力作用下使外支架沿导轨平移，进而改变轮盘摩擦变速机构与主动摩擦盘和从动摩擦盘的接触点分别距离主动轴与从动轴之间的距离的比值，也就是改变传动比；其中内支架偏转角度决定外支架在导轨上的位移量，内支架偏转角度由设置在主动轴和被动轴上的转速传感器经计算后得出。在改变传动比的过程中，当内支架的偏转角度维持不变时，盘与轮、轮与轮之间的摩擦接触点在理论上也不存在相对滑动。

有益效果：

1、本发明不存在现行各种无级变速装置用来传递动力的摩擦面之间的相对滑动，而是通过把摩擦面的滑动改变为球的滚动，变速比调节范围大，结构简单，成本低。

2、操纵单一。仅是对保持架的直线位置或者内支架的偏转角度进行操纵，即可达到期望的传动比。

3、机件磨损小，动力损耗低，传动效率高。

4、变速平滑，在运行时对机械部件的冲击小，减轻了变速滞涩现象

5、可以集成倒车档。

因此本发明适于在机械及机动车制造行业推广使用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的轮盘摩擦变速机构结构示意图；

图3为本发明的轮盘摩擦变速机构(无导轨)的三维示意图。

其中，1-主动轴，2-主动摩擦盘，3-从动轴，4-从动摩擦盘，5-保持架，6-连杆，7-摩擦传动球I，8-摩擦传动球II，9-内支架，10-导轨，12-摩擦传动轮I，13-摩擦传动轮II，14-轴承，15-外支架。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明的无滑动式无级变速装置包括主动轴1、从动轴3、主动摩擦盘2、从动摩擦盘4和摩擦变速机构；其中：主动轴1和从动轴3分别位于主动摩擦盘2和从动摩擦盘4的轴心，主动摩擦盘2和从动摩擦盘4相互水平布置，摩擦变速机构设置在主动摩擦盘2和从动摩擦盘4之间并同时与主动摩擦盘2的下底面和从动摩擦盘4的上表面保持接触。

从动摩擦盘4的直径是主动摩擦盘2直径的二倍，主动轴的轴心位于从动摩擦盘半径二分之一处，主动摩擦盘2的圆心处可设置圆形凹槽，以达到切断动力的效果；

摩擦变速机构为球盘摩擦变速机构或轮盘摩擦变速机构，如附图1所示，球盘摩擦变速机构包括摩擦传动球I 7，摩擦传动球II8、保持架5和连杆6；摩擦传动球I 7和摩擦传动球II8上下设置并由保持架5包覆和支撑，连杆6水平设置在主动摩擦盘2和从动摩擦盘4之间且连接保持架5的两端后与外部的调速机构连接，通过调速机构和连杆6控制球盘摩擦变速机构在主动摩擦盘2和从动摩擦盘4之间直线移动实现无级变速；保持架5与摩擦传动球I 7和摩擦传动球II8接触面之间可以选择安装滚轮以减小能量损耗。

轮盘摩擦变速机构包括摩擦传动轮I 12，摩擦传动轮II13、内支架9、轴承14、外支架15、驱动装置和导轨10；摩擦传动轮I 12和摩擦传动轮II13分别通过转轴上下固定在内支架9内部，摩擦传动轮I 12和摩擦传动轮II13互相接触并分别与主动摩擦盘2的下底面和从动摩擦盘4的上表面保持接触；轴承14安装在外支架15内部，轴承14外圈与外支架15固定连接，内支架9套装在轴承14内圈内部并与轴承14内圈固定连接，内支架9、轴承14内圈、摩擦传动轮I 12和摩擦传动轮II13整体相对与轴承14外圈和外支架15转动，其转动角度由固定安装在外支架上的驱动装置控制，外支架15与导轨10滑动配合。

此外，在从动摩擦盘4的圆周面上均布两个以上的主动摩擦盘2，配合对应数目的摩擦变速机构并联，可以减少单一接触点所承受的压力，增大传动功率，提高寿命和可靠性。

由于主动摩擦盘2和从动摩擦盘4占用空间比较大，采用母线平行设置的两个圆锥体代替主动摩擦盘2和从动摩擦盘4，可减小机构的体积。

工作原理：摩擦变速机构只能在主动轴1和从动轴3所在的平面内直线平移，通过调整摩擦变速机构的位置，即改变摩擦变速机构与主动摩擦盘2和从动摩擦盘4的接触点分别距离主动轴1与从动轴3之间的距离的比值，也就是改变传动比，从而实现了无级变速；当摩擦变速机构与主动摩擦盘2的接触点向主动摩擦盘2的圆心接近时从动摩擦盘4为减速运动，接触点位于主动摩擦盘2的圆心时，从动摩擦盘4速度为零，接触点越过主动摩擦盘2的圆心时，从动轴旋转方向反向，即进入倒档状态；接触点远离主动摩擦盘2的圆心时，从动摩擦盘4为减速运动。

当摩擦变速机构为球盘摩擦变速机构时，保持架5内摩擦传动球I 7和摩擦传动球II8分别与主动摩擦盘2和从动摩擦盘4紧密配合，通过摩擦传动球I7和摩擦传动球II8的切线滚动把动力从主动摩擦盘2传到从动摩擦盘4，从而实现传动的功能；在改变传动比的过程中，盘与球、球与球之间的摩擦接触点在理论上都不存在相对滑动，因此相对于现行结构有着明显的寿命优势，提高了效率，减少了变速过程中的能量损耗。

当摩擦变速机构为轮盘摩擦变速机构时，通过驱动装置控制内支架9的偏转角度，在主动摩擦盘2的驱动力作用下使外支架15沿导轨10平移，进而改变轮盘摩擦变速机构与主动摩擦盘2和从动摩擦盘4的接触点分别距离主动轴1与从动轴3之间的距离的比值，也就是改变传动比；其中内支架9偏转角度决定外支架15在导轨10上的位移量，内支架9偏转角度由设置在主动轴1和被动轴3上的转速传感器实时测量经计算后得出。

在改变传动比的过程中，当内支架9的偏转角度维持不变时，盘与轮、轮与轮之间的摩擦接触点在理论上也不存在相对滑动。

Claims (9)

1.无滑动式无级变速装置，包括主动轴(1)、从动轴(3)、主动摩擦盘(2)、从动摩擦盘(4)和摩擦变速机构；其特征在于所述主动轴(1)和从动轴(3)分别位于主动摩擦盘(2)和从动摩擦盘(4)的轴心，主动摩擦盘(2)和从动摩擦盘(4)相互水平布置，摩擦变速机构设置在主动摩擦盘(2)和从动摩擦盘(4)之间并同时与主动摩擦盘(2)的下底面和从动摩擦盘(4)的上表面保持压紧接触。

2.如权利要求1所述的无滑动式无级变速装置，其特征在于所述从动摩擦盘(4)的直径是主动摩擦盘(2)直径的二倍，主动轴的轴心位于从动摩擦盘半径二分之一处。

3.如权利要求1或2所述的无滑动式无级变速装置，其特征在于所述主动摩擦盘(2)的圆心处设置圆形凹槽。

4.如权利要求1所述的无滑动式无级变速装置，其特征在于所述摩擦变速机构为球盘摩擦变速机构或轮盘摩擦变速机构。

5.如权利要求1或4所述的无滑动式无级变速装置，其特征在于所述球盘摩擦变速机构包括摩擦传动球I(7)，摩擦传动球II(8)、保持架(5)和连杆(6)；摩擦传动球I(7)和摩擦传动球II(8)上下设置并由保持架(5)包覆和支撑，连杆(6)水平设置在主动摩擦盘(2)和从动摩擦盘(4)之间且连接保持架(5)的两端后与外部的调速机构连接，通过调速机构和连杆(6)控制球盘摩擦变速机构在主动摩擦盘(2)和从动摩擦盘(4)之间直线移动实现无级变速。

6.如权利要求5所述的无滑动式无级变速装置，其特征在于所述保持架(5)与摩擦传动球I(7)和摩擦传动球II(8)接触面之间安装滚轮。

7.如权利要求1或4所述的无滑动式无级变速装置，其特征在于所述轮盘摩擦变速机构包括摩擦传动轮I(12)，摩擦传动轮II(13)、内支架(9)、轴承(14)、外支架(15)、驱动装置和导轨(10)；摩擦传动轮I(12)和摩擦传动轮II(13)分别通过转轴上下固定在内支架(9)内部，摩擦传动轮I(12)和摩擦传动轮II(13)互相接触并分别与主动摩擦盘(2)的下底面和从动摩擦盘(4)的上表面保持压紧接触；轴承(14)安装在外支架(15)内部，轴承(14)外圈与外支架(15)固定连接，内支架(9)套装在轴承(14)内圈内部并与轴承(14)内圈固定连接，内支架(9)、轴承(14)内圈、摩擦传动轮I(12)和摩擦传动轮II(13)整体相对与轴承(14)外圈和外支架(15)转动，其转动角度由固定安装在外支架(15)上的驱动装置控制，外支架(15)与导轨(10)滑动配合。

8.如权利要求1所述的无滑动式无级变速装置，其特征在于在从动摩擦盘(4)的圆周面上均布两个以上的主动摩擦盘(2)，配合对应数目的摩擦变速机构并联。

9.如权利要求1所述的无滑动式无级变速装置，其特征在于所述主动摩擦盘(2)和从动摩擦盘(4)可用母线平行设置的两个圆锥体代替。

Images