CN103133615B - 链带式无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种链带式无级变速器，该变速器包括主动轴、从动轴以及撑展在所述主动轴和从动轴上的传动带，所述主动轴和从动轴上分别设有与传动带相适配的定轮盘和动轮盘，所述定轮盘和动轮盘成对设置且其相对面为锥形面，其中：所述传动带为链带式结构，所述链带式结构的边侧设有等间距排布的凸齿；所述定轮盘或动轮盘上设有能在所述锥形面上沿轴向往复移动的定位齿轮，所述定位齿轮与所述凸齿相啮合；本发明提供的链带式无级变速器，将现有变速器中传动带与锥形面的纯滑动驱动，改为齿轮啮合与滑动相结合的传动带驱动方式，该驱动方式有效提高了转矩的承载能力，充分提高了传动效率。

Description

链带式无级变速器

技术领域

本发明涉及变速器，尤其涉及一种链带式无级变速器。

背景技术

目前的无级变速器主要由主动轴、从动轴以及撑展在主动轴和从动轴上的传动带构成，主动轴和从动轴上分别设有与传动带相适配的定轮盘和动轮盘，所述定轮盘和动轮盘成对设置且其相对面为锥形面，通过改变定轮盘和动轮盘的间距，促使传动带在锥形面上沿轴向滑动，进而调整传动带位于主动轴和从动轴上的曲率，实现调整传动比的目的。此类无级变速器具有如下缺陷：1、传动带在锥形面上滑动摩擦，所承载转矩较小，传动效率低；2、传动带在锥形面上沿轴向滑动以调整传动比，滑动受滑动面的光滑度、温度等影响，难以精确掌控传动比的变换，无法控制传动比的精度；3、传动带在滑动过程中，容易发热，传动带容易损坏、使用寿命低。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明专利的目的是为了现有无级变速器承载转矩较小，传动效率低、传动带容易损坏、使用寿命低等技术问题。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种链带式无级变速器，该变速器包括主动轴、从动轴以及撑展在所述主动轴和从动轴上的传动带，所述主动轴和从动轴上分别设有与传动带相适配的定轮盘和动轮盘，所述定轮盘和动轮盘成对设置且其相对面为锥形面，其中：所述传动带为链带式结构，所述链带式结构的边侧设有等间距排布的凸齿；所述定轮盘或动轮盘上设有能在所述锥形面上沿轴向往复移动的定位齿轮，所述定位齿轮与所述凸齿相啮合。

优选的，所述主动轴与位于主动轴上的定轮盘、动轮盘同步转动，且所述动轮盘能沿所述主动轴的轴向往复移动；所述从动轴与位于从动轴上的定轮盘、动轮盘同步转动，且所述动轮盘能沿所述从动轴的轴向往复移动；所述主动轴的动轮盘与所述从动轴上的动轮盘沿轴向同步移动，所述主动轴上的动轮盘与定轮盘之间的间距减小时，所述从动轴上的动轮盘与定轮盘之间的间距同步且等距离加大；所述主动轴上的动轮盘与定轮盘之间的间距加大时，所述从动轴上的动轮盘与定轮盘之间的间距同步且等距离减小。

优选的，所述传送带包括条带和等间距穿插在条带上的销轴，所述销轴的两端凸出于条带的边侧。

优选的，所述定位齿轮设置为3个以上，所述3个以上齿轮位于圆锥面的同一横截面上且等间距排布。

优选的，所述锥形面上设有平行于锥形面的滑槽，所述滑槽内设有滑轨，所述定位齿轮的转轴通过轴套以及轴套上的一对滑块卡合在滑轨上。

优选的，所述轴套的端部设有内齿套，所述内齿套内插装有与其内齿相啮合的平行于滑轨的丝杠，所述丝杠的端部设有锥形齿轮，所述锥形齿轮与沿主动轴的轴向设置的齿条相啮合，且在动轮盘沿轴向移动时，所述齿条与所述锥形齿轮同步发生相对位移。

优选的，所述主动轴和\或从动轴内设有用于放置齿条的腔室，其轴侧设有条形通孔。

优选的，所述定轮盘和动轮盘沿主动轴的轴向设有凹槽，所述凹槽用于放置所述齿条。

优选的，该变速器还包括制动机构，所述制动机构包括相适配的固定盘和转动盘，所述固定盘与液压机构相连，所述转动盘通过万向联轴器与转轴的端部相连。

优选的，该变速器还包括定位器和控制器，所述定位器位于所述链带与锥形面接触的临界处，所述控制器分别连接定位器和液压结构；当所述定位齿轮与所述链带相啮合时处于制动状态，所述定位齿轮停止自转；当所示定位齿轮与所述链带不相啮合时处于非制动状态，所述定位齿轮恢复自转。

（三）有益效果

本发明提供的链带式无级变速器，将现有变速器中传动带与锥形面的纯滑动驱动，改为齿轮啮合与滑动相结合的传动带驱动方式，该驱动方式有效提高了转矩的承载能力，充分提高了传动效率；进一步，齿轮啮合与滑动相结合的传动带驱动方式，较之纯纯滑动驱动的摩擦发热量低，温度低，使得传动带等使用寿命延长；更进一步的，本发明通过独特设置的制动机构，使得定位齿轮在与链带相啮合时停止自转，使其运行更加稳定。

附图说明

图1是本发明的结构主视示意图；

图2是本发明的一实施例结构俯视示意图；

图3是本发明的另一实施例结构俯视示意图；

图4是本发明的传动带局部示意图；

图5是本发明的定轮盘放大俯视示意图；

图6是本发明的定轮盘内部结构示意图；

图7是本发明的定位齿轮齿形示意图；

其中：100、主动轴，200、从动轴，300、定轮盘，301、滑槽，302、滑轨，400、动轮盘，500、传动带，501、凸齿，502、条带，503、销轴，600、定位齿轮，601、转轴，602、轴套，603、滑块，604、内轴套，605、丝杠，606、齿条、607、锥形齿轮，608、弧形，700、制动机构，701、固定盘，702、转动盘，703、万向联轴器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、2和3所示，一种链带式无级变速器，该变速器包括主动轴100和从动轴200，主动轴100用于连接发动机，从动轴200用于连接汽车等驱动设备；主动轴100和从动轴200上分别设置有一定轮盘300和一动轮盘400，位于主动轴100或者从动轴200上的定轮盘300和动轮盘400相邻近的侧面呈锥形面，传动带500撑展在主动轴100和从动轴200上，具体的是撑展在定轮盘300和动轮盘400之间的锥形面上；主动轴100和位于主动轴100上的定轮盘300、动轮盘400同步转动，且主动轴100上的动轮盘400能够沿着轴向往复运动，以调整动轮盘400和定轮盘300的间距，同样的，从动轴200和位于从动轴200上的定轮盘300、动轮盘400同步转动，且从动轴200上的动轮盘400能够沿着轴向往复运动，并且，当主动轴100上的动轮盘400、定轮盘300的间距减小时，从动轴200上的动轮盘400、定轮盘300间距同步且等距离变大，当主动轴100上的动轮盘400、定轮盘300的间距变大时，从动轴200上的动轮盘400、定轮盘300间距同步且等距离减小，以满足使得锥形面所驱使的传动带500的总长度不变；在具体安装时，例如可以安装为，主动轴100上沿轴向顺次安装定轮盘300和动轮盘400，在从动轴200上沿着同一轴向顺次安装动轮盘400和定轮盘300，藉此，当由驱动装置沿着同一轴向驱使主动轴100和从动轴200上的动轮盘400同向且同步移动时，即可实现主动轴100上的定轮盘300、动轮盘400间距和从动轴200上的定轮盘300、动轮盘400间距相反的变化效果，进而达到简化结构并节约驱动力的效果。

在锥形面上设有定位齿轮600，该定位齿轮600能够沿着轴向在锥形面上往复移动，即，沿着锥形面的纵向截面往复移动，传动带500优选设置为链带式结构，在链带式结构的边侧设有等间距排布的凸齿501（如图4所示），该凸齿501与定位齿轮600相啮合。

本发明的定位齿轮可以位于动轮盘或者定轮盘的锥形面上，以下实施例是以安装在动轮盘上为例进行说明：

在具体实施时，定位齿轮600可以设置在主动轴100的定轮盘300上，其结构如图2所示；定位齿轮600也可以设置在从动轴200的定轮盘300上，其结构如图3所示；为更加充分的提高传动的稳定性，还可以在主动轴100和从动轴200的定轮盘300上均设置定位齿轮600，如图1所示。

如图4所示，为降低传动带500的加工成本，提高与定位齿轮600的啮合效率，本发明的传动带500优选设置为由环形的条带502和若干销轴503构成，若干销轴503等间距的穿插在条带502上，各销轴503的两端凸出于条带502的边侧，构成传动带500的凸齿501，此结构简单，加工成本低，且该结构的凸齿501长度较长，能够更加充分的与定位齿轮600相啮合，进而提高了传动效率。

为满足传动轮具有足够的摩擦力以达到传动的转矩承载能力，在设计时，一般要求传动带500在传动轮上的包角不小于120°，藉此，该发明为了实现始终至少有一个定位齿轮600与传动带500相啮合，定轮盘300上的定位齿轮600设置为3个以上，所述3个以上定位齿轮600位于圆锥面的同一横截面上且等间距排布，如图5所示，定位齿轮600设置为3个，3个定位齿轮600等间距的位于横截面的同一横截面上。

如图5和6所示，为使得定位齿轮600的往复移动更为稳定，以3个定位齿轮600为例，在定轮盘300的锥形面上沿轴向设有平行于锥形面的滑槽301，在滑槽301内设有滑轨302，定位齿轮600的转轴601通过轴套602以及轴套602上的一对滑块603卡合在滑轨302上。

如图6所示，定位齿轮600往复移动的驱动结构优选方案，轴套602的端部设有内齿套604，内齿套604内插装有与其内齿相啮合的平行于滑轨302的丝杠605，丝杠605的端部与沿主动轴100轴向设置的齿条606相啮合，即在丝杠605的端部设有锥形齿轮607，该锥形齿轮607与齿条606相啮合，齿条606与定轮盘300相连；当定轮盘300沿轴向往复移动时，驱使与其相连的齿条606沿轴向移动，进而驱使与其相啮合的丝杠605转动，套装在丝杠605上的内齿套604通过转轴601带动定位齿轮600沿滑轨302方向往复移动。该结构设计巧妙，依靠动轮盘400的轴向运动即可实现定位齿轮600的往复移动，不需要额外增加驱动设备，充分优化了结构，且实现了动轮盘400和定轮盘300间距的调整与定位齿轮600移动同步动作，增强了设备运行的同步性能，保证了在调整间距时传动带500与定位齿轮600能够准备的啮合。

在具体安装时，与定轮盘300相连接的齿条606，优选设置在主动轴100和\或从动轴200的内部，即在主动轴100和\或从动轴200内设有用于放置齿条606的腔室，其轴侧设有用于齿条606连接定（动）轮盘3（4）00和丝杠605的条形通孔，以使得该变速器整体更加紧凑。当然，为提高主动轴100和\或从动轴200的强度和降低加工成本，也可以设计为将齿条606设置为主动轴100和\或从动轴200的内部的外侧，例如在定轮盘300和动轮盘400沿主动轴100的轴向设有凹槽，该凹槽用于放置所述齿条606，只要满足齿条606有放置空间，并且能够无阻碍的沿轴向移动即可。

变速器还包括制动机构700，用于实现当定位齿轮600与传动带500相啮合时，制动机构700对定位齿轮600进行制动，使其只能饶主动轴100（从动轴200）公转而不能自转，以提高啮合状态的的稳定性，同时，当定位齿轮600与传动带500的非啮合状态下，制动分离结构对定位齿轮600取消制动，使其既能公转又能自转，能够自由自转的状态，使得定位齿轮600更容易与传动带500进行啮合，提高啮合的成功率，藉此，制动机构可设置为棘轮棘爪式、离合器式、槽轮凸轮式等结构；为进一步避免啮合状态下，定位齿轮600与传动带500发生抱死现象，消除死角，优选将定位齿轮600的齿形（顶端）设置为弧形，即，如图7所示，齿的两侧由根部往上为渐缩的弧形608，两侧没有尖角顶部无平面。如图6所示，制动机构700优选设置为包括相适配的固定盘701和转动盘702，固定盘701与液压机构相连，转动盘702通过万向联轴器703与转轴601的端部相连，在定位齿轮600与传动带500未啮合时，制固定盘701和转动盘702为相分离的非制动状态，转动盘702通过万向联轴器703随转轴601同步转动，在定位齿轮600与传动带500啮合时，由液压机构推动制固定盘701与转动盘702相啮合，转动盘702停止自转，进而由万向联轴器703控制转轴601使定位齿轮600停止自转，起到制动作用。

为使得该变速器更加智能化，并进一步提高其运行精度，该变速器还设有定位器和控制器，定位器安装在传动带上，控制器分别连接定位器和液压结构；当定位器位于链带与锥形面预开始接触的临界处时，定位齿轮触发定位器并将该信息传递至控制器，控制器发出指令至液压机构促使其进入制动状态，定位齿轮600停止自转，此时定位齿轮600与传动带500啮合；当定位器位于链带与锥形面预结束接触状态的临界处时，定位齿轮触发定位器并将该信息传递至控制器，控制器发出指令至液压机构促使其进入非制动状态，定位齿轮600恢复自转，此时定位齿轮600与传动带500分开。

本发明在具体作业时，如图1，由驱动设备驱使主动轴100上的动轮盘400和从动轴200上的动轮盘400沿轴向向下同步移动，此时，主动轴100上的动轮盘400和定轮盘300的间距变大，从动轴200上的动轮盘400和定轮盘300的间距减小，在该间距变化产生对传动带的第一驱动力；与此同时，动轮盘400带动齿条606沿轴向向下移动，进而驱动定位齿轮600沿圆锥面移动，定位齿轮对与其相啮合的传动带产生第二驱动力；在上述的第一驱动力和第二驱动力的共同作用下，使得主动轴100上的传动带背离轴心移动，从动轴200上的传动带朝向轴心移动，当符合所需的传动比后，动轮盘的轴向移动停止，此时状态如图2所示，即完成变速。藉此本发明的传动带是通过传动带与圆锥面的滑动以及传动带与定位齿轮的啮合共同承载转矩，充分提高了传动效率，并且，在上述第一驱动力和第二驱动力共同作用下完成传动比的变化，大幅提高了变速的精确度。

本发明还可以将定位齿轮设置在动轮盘上，其与上述的实施例的区别在于，将齿条与定轮盘相连接，以使得动轮盘在沿轴向移动时，锥形齿轮与齿条沿着主动轴或者从动轴的轴向同步发生相对位移，进而实现通过丝杠、万向联轴器驱使定位齿轮沿着滑轨移动。

本发明的无级变速器，可以依据需要，将定位齿轮移动的滑槽内设置多处定位装置，使得定位齿轮能够在动轮盘的驱使下移动至预定的位置，进而将本发明的无级变速器应用于多级变速器。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应当涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种链带式无级变速器，其特征在于，该变速器包括主动轴、从动轴以及撑展在所述主动轴和从动轴上的传动带，所述主动轴和从动轴上分别设有与传动带相适配的定轮盘和动轮盘，所述定轮盘和动轮盘成对设置且其相对面为锥形面，其中：

所述传动带为链带式结构，所述链带式结构的边侧设有等间距排布的凸齿；

所述定轮盘或动轮盘上设有能在所述锥形面上沿轴向往复移动的定位齿轮，所述定位齿轮与所述凸齿相啮合；

所述锥形面上设有平行于锥形面的滑槽，所述滑槽内设有滑轨，所述定位齿轮的转轴通过轴套以及轴套上的一对滑块卡合在滑轨上；所述轴套的端部设有内齿套，所述内齿套内插装有与其内齿相啮合的平行于滑轨的丝杠，所述丝杠的端部设有锥形齿轮，所述锥形齿轮与沿主动轴的轴向设置的齿条相啮合，且在动轮盘沿轴向移动时，所述齿条与所述锥形齿轮同步发生相对位移。

2.根据权利要求1所述的链带式无级变速器，其特征在于：

所述主动轴与位于主动轴上的定轮盘、动轮盘同步转动，且所述动轮盘能沿所述主动轴的轴向往复移动；

所述从动轴与位于从动轴上的定轮盘、动轮盘同步转动，且所述动轮盘能沿所述从动轴的轴向往复移动；

所述主动轴的动轮盘与所述从动轴上的动轮盘沿轴向同步移动，所述主动轴上的动轮盘与定轮盘之间的间距减小时，所述从动轴上的动轮盘与定轮盘之间的间距同步且等距离加大；所述主动轴上的动轮盘与定轮盘之间的间距加大时，所述从动轴上的动轮盘与定轮盘之间的间距同步且等距离减小。

3.根据权利要求1所述的链带式无级变速器，其特征在于：所述传动带包括条带和等间距穿插在条带上的销轴，所述销轴的两端凸出于条带的边侧。

4.根据权利要求1所述的链带式无级变速器，其特征在于：所述定位齿轮设置为3个以上，所述3个以上齿轮位于圆锥面的同一横截面上且等间距排布。

5.根据权利要求1所述的链带式无级变速器，其特征在于：所述主动轴和\或从动轴内设有用于放置齿条的腔室，其轴侧设有条形通孔。

6.根据权利要求1所述的链带式无级变速器，其特征在于：所述定轮盘和动轮盘沿主动轴的轴向设有凹槽，所述凹槽用于放置所述齿条。

7.根据权利要求1所述的链带式无级变速器，其特征在于：该变速器还包括制动机构，所述制动机构包括相适配的固定盘和转动盘，所述固定盘与液压机构相连，所述转动盘通过万向联轴器与转轴的端部相连。

8.根据权利要求7所述的链带式无级变速器，其特征在于：该变速器还包括定位器和控制器，所述定位器位于所述链带与锥形面接触的临界处，所述控制器分别连接定位器和液压结构；当所述定位齿轮与所述链带相啮合时处于制动状态，所述定位齿轮停止自转；当所示定位齿轮与所述链带不相啮合时处于非制动状态，所述定位齿轮恢复自转。