CN103912644B - 单盘半环面型无级变速器 - Google Patents

单盘半环面型无级变速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单盘半环面型无级变速器，旨在提供一种效率更高、易于加工制造、调速控制方便、运行工况改善、稳定可靠的无级变速器。其技术要点是：输入轴齿轮与加载凸轮齿轮啮合，加载凸轮齿轮安装在两个对称放置的输入盘的中间，动力由四个传动滚轮分别将动力传递给啮合的锥齿轮，再通过齿轮啮合传动将动力直接输出，在单条传动路线上只经过一次牵引传动来实现无级变速动力传递；传动滚轮的摆动角度通过蜗轮蜗杆组来调节。本发明适用于大功率汽车以及工程机械等需要使用大功率无级变速器的场所。

Description

单盘半环面型无级变速器
技术领域
本发明涉及传动系中的变速机构，具体讲就是无级变速器。
背景技术
牵引式半环面型无级变速器已经有部分装车投入市场,如中国专利公开号CN101479503B、CN100460715C以及CN1116536C都公开了半环面型无级变速器。其主要构成是：输入轴、加载凸轮、输入盘、传动滚轮、输出盘、输出轴，原理都是借助牵引油在输入盘、传动滚轮和输出盘接触区间的牵引性能传递运动和动力，这样的设计改善了接触面间的摩擦条件，提高了承载能力，适用于中、大排量轿车。其不足之处是：一方面已知牵引点处的传力损失是整个变速器主要的效率损失，由于动力是沿着输入盘带动传动滚轮再带动输出盘这样两次牵引的路线来传动的，这就使得这种变速器的传动效率还有待提高；另一方面由于传动构件制造精度高，液压控制元件制造困难等原因导致制造成本高，从而使得半环面型无级变速器还没能够大规模应用。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，为了提高效率并且制造与控制简单，提供一种只经过一次牵引传动实现变速，并且依靠机械调速的无级变速装置。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：输入轴齿轮（1）与加载凸轮齿轮（2）啮合；加载凸轮齿轮（2）安装在两个对称放置的输入盘A（3a）、输入盘B（3b）的中间，并且其凸轮面（4）与输入盘端面（5）贴紧，通过这样的方式传递扭矩并且提供牵引传动所需要的轴向压力；输入盘A（3a）、输入盘B（3b）的输入盘环面（6）分别与传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）压紧接触，靠牵引油的剪切力来传递动力；传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）分别与转轴A（8a）、转轴B（8b）、转轴C（8c）、转轴D（8d）固联，转轴A（8a）、转轴B（8b）、转轴C（8c）、转轴D（8d）的另一端分别安装有小锥齿轮A（9a）、小锥齿轮B（9b）、小锥齿轮C（9c）、小锥齿轮D（9d），其中小锥齿轮A（9a）、小锥齿轮B（9b）、小锥齿轮C（9c）、小锥齿轮D（9d）又分别与大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）啮合；大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）又分别与齿轮A（11a）、齿轮B（11b）、齿轮C（11c）、齿轮D（11d）组成四个双联齿轮，分别浮动安装在心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）上；最终通过四个齿轮：齿轮A（11a）、齿轮B（11b）、齿轮C（11c）、齿轮D（11d）分别将动力传输至输出齿轮（22）输出。
转轴A（8a）、转轴B（8b）、转轴C（8c）、转轴D（8d）分别安装在空腔A（12a）、空腔B（12b）、空腔C（12c）、空腔D（12d）内，分别由心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）固定在理论位置，心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）可以绕着自身的轴线转动，从而调整传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）与输入盘A（3a）或输入盘B（3b）的接触角度，达到变速的目的。
四个心轴：心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）上分别安装有调速蜗轮A（14a）、调速蜗轮B（14b）、调速蜗轮C（14c）、调速蜗轮D（14d），调速蜗轮A（14a）、调速蜗轮B（14b）、调速蜗轮C（14c）、调速蜗轮D（14d）分别与调速蜗杆A（15a）、调速蜗杆B（15b）、调速蜗杆C（15c）、调速蜗杆D（15d）啮合，其中调速蜗杆A（15a）、调速蜗杆B（15b）、调速蜗杆C（15c）、调速蜗杆D（15d）最终由步进电机（19）控制转动，以实现由步进电机（19）最终调整心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）转动的功能，最终实现变速的目的。
本发明所述的无级变速器是双腔半环面型无级变速器，整个变速器由输入盘A（3a）、输入盘B（3b）对置安装在中心轴（23）上，动力由输入轴传递到加载凸轮齿轮（2）上，分别传递给输入盘A（3a）、输入盘B（3b），输入盘A（3a）上有传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）与其接触，输入盘B（3b）上有传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）与其接触；动力最终由传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）传递到小锥齿轮A（9a）、小锥齿轮B（9b）、小锥齿轮C（9c）、小锥齿轮D（9d），通过齿轮之间的啮合，最终将动力传递到输出齿轮（22）上。
本发明提供的无级变速机构相较于其他现有技术而言，其显著优点为：
1.传动效率高，一方面由于牵引点处的效率损失是环面型无级变速器的主要效率损失，本发明技术方案相较于其他方案而言动力从输入到输出的单条传力路线少经过一次牵引传动，另一方面由于本发明的一个传动滚轮只与一个输入盘压紧，使得传动滚轮的轴向力减少，推力轴承的损失减少，综上所述，本发明技术方案提高了无级变速器的效率；
2.制造成本低，环面型无级变速器的输入输出盘以及传动滚轮都有高精度要求，材料价格高，本发明不但减少了输出盘零件，而且整体结构简单易于装配制造；
3.调速控制方便，本发明技术方案采用蜗轮蜗杆调速，调速简单可靠；
4.运行工况改善，相较于其他半环面型无级变速器，本发明所述的无级变速器，减少了牵引变速的接触点故而系统发热减少，工作油温下降，改善了油膜的牵引特性；
5.稳定可靠，依本发明所述心轴由蜗轮蜗杆控制，在不需要调速的时候蜗轮蜗杆自锁，增加了系统在震动工况下面的可靠性。
附图说明
以下是附图说明
图1是本发明无级变速器第一个实施例的主视图；
图2是图1的A向视图；
图3是图2的B-B剖视图；
图4是输入锥盘的零件图；
图5是图4的侧视图；
图6是图2的C向视图；
图7与图3类似，是本发明第二个实施例的B-B剖视图；
图8与图6类似，是本发明第二个实施例的C向视图。
具体实施方式
如图1、图3、图4所示，加载凸轮齿轮（2）安装在中心轴（23）上，中间装有滚动轴承，输入盘A（3a）、输入盘B（3b）也安装在中心轴（23）上靠花键联接，并对称安装于加载凸轮齿轮（2）的两端；在单侧输入盘A（3a）的周围对称安装有心轴A（13a）、心轴A（13b），在另外一侧的输入盘B（3b）周围也对称安装有心轴C（13c）、心轴D（13d），整个无级变速器共有四个心轴分别是：心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）它们成对称分布，它们的中心线分别与输入盘环面（6）在主视图的投影圆圆心相重合；心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）上分别有空腔A（12a）、空腔B（12b）、空腔C（12c）、空腔D（12d），空腔A（12a）、空腔B（12b）、空腔C（12c）、空腔D（12d）内部分别安装有转轴A（8a）、转轴B（8b）、转轴C（8c）、转轴D（8d），中间装有滚动轴承，转轴A（8a）、转轴B（8b）、转轴C（8c）、转轴D（8d）可以分别可以在心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）中绕自身轴线转动，但不能轴向移动；转轴A（8a）、转轴B（8b）、转轴C（8c）、转轴D（8d）的一端分别安装有靠花键固联的传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d），传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）分别与输入盘A（3a）、输入盘B（3b）压紧接触；转轴A（8a）、转轴B（8b）、转轴C（8c）、转轴D（8d）的另一端安装有靠花键固联的小锥齿轮A（9a）、小锥齿轮B（9b）、小锥齿轮C（9c）、小锥齿轮D（9d），分别与大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）啮合；所述大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）的轮毂部分向内凹、同时轮齿部分向外凸，这样既保证大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）分别与小锥齿轮A（9a）、小锥齿轮B（9b）、小锥齿轮C（9c）、小锥齿轮D（9d）的啮合，同时大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）的轮毂不会干涉传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）的转动。心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）上分别装有调速蜗轮A（14a）、调速蜗轮B（14b）、调速蜗轮C（14c）、调速蜗轮D（14d），调速蜗轮A（14a）、调速蜗轮B（14b）、调速蜗轮C（14c）、调速蜗轮D（14d）分别与调速蜗杆A（15a）、调速蜗杆B（15b）、调速蜗杆C（15c）、调速蜗杆D（15d）啮合；其中所述调速蜗杆A（15a）与调速蜗杆D（15d）旋向相反头数螺距相同，调速蜗杆A（15a）与调速蜗杆D（15d）组成一个调速轴A（16a），调速轴A（16a）安装于箱体的一个轴承座A（21a）上；其中调速蜗杆B（15b）与调速蜗杆C（15c）旋向相反头数螺距相同；调速蜗杆B（15b）与调速蜗杆C（15c）组成一个调速轴B（16b），调速轴B（16b）安装于箱体的一个轴承座B（21b）上；并且，调速蜗杆A（15a）与调速蜗杆B（15b）相同，调速蜗杆C（15c）与调速蜗杆D（15d）相同；调速轴A（16a）与调速轴B（16b）的一端分别安装有调速齿轮A（17a）调速齿轮B（17b），调速齿轮A（17a）、调速齿轮B（17b）分别与电机齿轮（18）啮合，电机齿轮（18）与步进电机（19）联接。
如图2、图3所示，输入轴齿轮（1）与加载凸轮齿轮（2）啮合，加载凸轮齿轮（2）安装于两个输入盘A（3a）、输入盘B（3b）中间，加载凸轮齿轮（2）的凸轮面（4）与两个输入盘端面（5）贴紧；心轴A（13a）水平安装，心轴A（13a）的空腔A（12a）内安装有转轴A（8a），转轴A（8a）的一端安装有靠花键固联的传动滚轮A（7a），传动滚轮A（7a）与输入盘A（3a）压紧接触；转轴A（8a）的另一端安装有靠花键固联的小锥齿轮A（9a），小锥齿轮A（9a）与大锥齿轮A（10a）啮合。大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）分别与齿轮A（11a）、齿轮B（11b）、齿轮C（11c）、齿轮D（11d）组成四个双联齿轮并且分别安装于心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）上，四个双联齿轮可分别绕心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）转动，齿轮A（11a）、齿轮B（11b）、齿轮C（11c）、齿轮D（11d）分别将动力传输至输出齿轮（22）输出。
如图3所示的第一个实施例中，转轴A（8a）、转轴B（8b）与中心轴（23）垂直安装，转轴C（8c）、转轴D（8d）与转轴A（8a）、转轴B（8b）呈对称分布，这样齿轮A（11a）、齿轮B（11b）与齿轮C（11c）、齿轮D（11d）转向相反。
如图6所示的第一个实施例中，齿轮A（11a）、齿轮B（11b）与输出齿轮（22）直接啮合，齿轮C（11c）、齿轮D（11d）分别与惰轮A（20a）、惰轮B（20b）啮合，惰轮A（20a）、惰轮B（20b）与输出齿轮（22）啮合，最终动力传递到输出齿轮（22）上。
如图7所示的第二个实施例中，转轴A（8a）、转轴B（8b）与中心轴（23）垂直安装，转轴C（8c）、转轴D（8d）与中心轴（23）平行安装，这样齿轮A（11a）、齿轮B（11b）与齿轮C（11c）、齿轮D（11d）转向相同。
如图8所示的第二个实施例中，齿轮A（11a）、齿轮B（11b）、齿轮C（11c）、齿轮D（11d）均与输出齿轮（22）直接啮合，最终动力由齿轮A（11a）、齿轮B（11b）、齿轮C（11c）、齿轮D（11d）直接传递到输出齿轮（22）上。

Claims (3)

1.一种单盘半环面型无级变速器，由输入轴齿轮（1）与加载凸轮齿轮（2）啮合，加载凸轮齿轮（2）安装在两个对称放置的输入盘A（3a）、输入盘B（3b）的中间，并且凸轮面（4）与输入盘端面（5）贴紧，输入盘A（3a）、输入盘B（3b）分别与传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）压紧接触，靠牵引油的剪切力来传递动力；其特征在于：传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）分别与转轴A（8a）、转轴B（8b）、转轴C（8c）、转轴D（8d）固联，转轴A（8a）、转轴B（8b）、转轴C（8c）、转轴D（8d）分别安装在心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）上，心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）的另一端分别安装有小锥齿轮A（9a）、小锥齿轮B（9b）、小锥齿轮C（9c）、小锥齿轮D（9d），小锥齿轮A（9a）、小锥齿轮B（9b）、小锥齿轮C（9c）、小锥齿轮D（9d）分别与大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）啮合，大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）分别与齿轮A（11a）、齿轮B（11b）、齿轮C（11c）、齿轮D（11d）组成四个双联齿轮并且分别安装在心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）上，每个双联齿轮都可绕其安装的心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）转动，齿轮A（11a）、齿轮B（11b）、齿轮C（11c）、齿轮D（11d）分别将动力传输至输出齿轮（22）输出；心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）上分别安装有四个调速蜗轮分别是调速蜗轮A（14a）、调速蜗轮B（14b）、调速蜗轮C（14c）以及调速蜗轮D（14d），它们分别通过调速蜗杆A（15a）、调速蜗杆B（15b）、调速蜗杆C（15c）以及调速蜗杆D（15d）的啮合来调整，使得心轴A（13a）、心轴B（13b）、心轴C（13c）、心轴D（13d）转动，以调整传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）与输入盘A（3a）或输入盘B（3b）的接触角度，达到连续变速的目的。
2.根据权利要求1所述无级变速器，所述大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）的轮毂部分向内凹、同时轮齿部分向外凸，既保证大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）分别与小锥齿轮A（9a）、小锥齿轮B（9b）、小锥齿轮C（9c）、小锥齿轮D（9d）的啮合，同时大锥齿轮A（10a）、大锥齿轮B（10b）、大锥齿轮C（10c）、大锥齿轮D（10d）的轮毂不会干涉传动滚轮A（7a）、传动滚轮B（7b）、传动滚轮C（7c）、传动滚轮D（7d）的转动。
3.根据权利要求1所述无级变速器，其中所述调速蜗杆A（15a）与调速蜗杆D（15d）旋向相反头数螺距相同，调速蜗杆A（15a）与调速蜗杆D（15d）组成一个调速轴A（16a），调速轴A（16a）安装于箱体的一个轴承座A（21a）上；其中调速蜗杆B（15b）与调速蜗杆C（15c）旋向相反头数螺距相同；调速蜗杆B（15b）与调速蜗杆C（15c）组成一个调速轴B（16b），调速轴B（16b）安装于箱体的一个轴承座B（21b）上；并且，调速蜗杆A（15a）与调速蜗杆B（15b）相同，调速蜗杆C（15c）与调速蜗杆D（15d）相同；调速轴A（16a）与调速轴B（16b）的一端分别安装有调速齿轮A（17a）、调速齿轮B（17b），调速齿轮A（17a）、调速齿轮B（17b）分别与电机齿轮（18）啮合，电机齿轮（18）与步进电机（19）联接。
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