CN104343914A - 一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，包括通过传动齿带组相互连接且可变径的两个接力传动齿轮，分别设置在两个接力传动齿轮上的变径调节机构，以及与一变径调节机构连接的动力输入轴和与另一变径调节机构连接的动力输出轴。本发明基于无级变速的基本原理，通过独特新颖的设计构思，利用瓣体组合式的变径轮体来实现主从动轮的传动比可变，通过变径调节机构实现有效的变径控制，通过齿带和齿轮的啮合实现动力传递，不仅结构更加简洁，重量体积更优，生产制造成本更低，而且结构更牢固，承载载荷和传递扭矩能力大大提高，克服了现有技术通过摩擦传输动力存在热衰减和不能传递较大扭矩的问题，使其能够在大排量汽车上广泛应用。

Description

一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构

技术领域

本发明涉及无级变速器(CVT)技术领域，具体地讲，是涉及一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构。

背景技术

无级变速器是传动比可以在一定范围内连续变化的变速器，简称CVT(英文Continuously Variable Transmission的缩写)。它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，最大限度地利用发动机的特性，提高汽车的动力性和燃油经济性，目前在汽车上的应用越来越多。

无级变速的一个核心问题是如何实现主从传动轮的工作直径可变，如图1和图2所示的传动结构原理是目前本领域技术人员公认的变径轮的常规原理结构，即输入轴和输出轴均连接的是一个由两个带有锥面的带轮组成一体的传动轮，一个传动轮作为主动轮，另一个传动轮作为从动轮，两传动轮之间由传动带联动，通过改变同一传动轮的两个带轮之间的距离，可平稳调节传动带在传动轮上的驱动直径，从而实现传动的工作直径可变。而如何改变两个带轮之间距离的问题，现有技术中通常是通过准确控制液压压力或弹簧压力予以实现的。

这样的结构为无级变速器带来了如变速平稳、零件少、体积小、重量轻、油耗低等诸多优点，也正因为这样的结构设计，使得现有这种带锥面的无级变速器存在一个致命的缺陷，就是无法承载较大的载荷和传递较大的扭矩，不仅传动带容易损坏，导致其寿命较低，而且传动中传动带与传动轮容易打滑，同时还产生热衰减问题，引起传动效率下降。其中最大的矛盾在于需要在调节变径时使二者相对滑动同时在传动时使二者相对静止保持足够的传动摩擦力。受限于此，无级变速器大多都只在小排量汽车上应用。

随着技术的发展进步，本领域技术人员也一直在研发减小甚至消除无级变速器缺陷的办法，如博世公司研发推出的新式链带以“推动”的方式代替了传统传动带“拉动”的动力传递效果，获得了明显的效果。但是，这些技术发展的基础都是源于本领域公认的锥面轮与传动带的结合，也使得技术发展陷于瓶颈。而本发明人创新思维，另辟蹊径，通过对无级变速原理的潜心研究，设计出一种新的构造以实现无级变速，并能克服现有无级变速结构的缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种结构紧凑牢固、能够承载较大载荷和传递较大扭矩的变径齿轮接力传动的无级变速传动机构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，包括通过传动齿带组相互连接且可变径的两个接力传动齿轮，分别设置在两个接力传动齿轮上的变径调节机构，以及与一个变径调节机构连接的动力输入轴和与另一个变径调节机构连接的动力输出轴。

具体来讲，所述接力传动齿轮包括以其中心轴为中心被圆周等分为至少2个瓣体的变径轮体，以及设置于每个瓣体的圆周外缘的传动齿部，其中，每个瓣体上有且仅有一个传动齿部，所有传动齿部在变径轮体上呈螺旋线方式排布。当接力传动齿轮转动时在每个位置都有相应的传动齿部与传动齿带组啮合实现动力的传递。

为了便于传动齿带连接，防止打滑，所述传动齿部包括至少3个连续排布的传动齿。

为使每对传动齿部均能相互连接传动，所述传动齿带组中传动齿带的数量与变径轮体的瓣体数量匹配。进一步地还可根据实际需求将传动齿带组中的传动齿带相互连接。对于传动齿带的材料并不限于已有材料，只要其符合基本的传动需求即可。

出于对传动力、重量、体积等因素的综合考量，一方面，瓣体的数量增加能够使传动齿部与传动齿带组的接力传动更加平稳安全，另一方面，零部件的增多又会增加整体重量和体积，因此作为优选，所述瓣体的数量为3～8个。

更具体地，所述变径调节机构包括内置有安装腔的安装壳体，沿径向方向设置在安装壳体一侧端面并与安装腔连通的导槽，安装于导槽内用于连接变径齿轮的瓣体的连接体，设置于安装腔内并与连接体连接的螺旋调节盘，以及设置于安装腔内用于控制螺旋调节盘转动的驱动机构，其中，导槽、连接体、瓣体的数量相互匹配，连接体与瓣体轴向端部连接，螺旋调节盘转动时带动连接体沿导槽移动，从而使瓣体径向移动实现接力传动齿轮变径。

进一步地，所述螺旋调节盘与连接体连接的一侧端面设有呈平面变径的螺旋线状的导向齿，连接体上设有与导向齿匹配的弧形齿。

作为一种驱动构造，所述螺旋调节盘的另一侧端面设有锥齿或内齿，所述驱动机构包括设置在安装腔内的驱动电机，以及安装在驱动电机输出轴上的驱动齿轮，其中，驱动齿轮与螺旋调节盘上的锥齿或内齿构成齿轮副。

作为另一种驱动构造，所述螺旋调节盘的另一侧端面设有内齿，所述驱动机构包括设置在安装腔内的液动转轮，以及与液动转轮连接的驱动齿轮，其中，液动转轮与螺旋调节盘上的内齿构成齿轮副。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明基于无级变速的基本原理，通过独特新颖的设计构思，利用瓣体组合式的变径轮体来实现主从动轮的传动比可变性，通过相应的变径调节机构实现有效的变径调节控制，仅通过传动齿带和齿轮的啮合就能实现动力传递正常运转，颠覆了现有传统的锥面轮和传动带的构造，不仅结构更加简洁，重量体积更优，生产制造成本更低，而且结构更牢固，承载载荷和传递扭矩能力大大提高，有效地克服了现有技术热衰减和不能传递较大扭矩的问题，使其能够在大排量汽车上广泛应用，而且还能够应用于其他需要变速的设备上。

(2)本发明的变径轮体由多个瓣体组合而成，每个瓣体上仅有一个传动齿部，且其排布呈螺旋状，如此使得无论轮体转动到哪个角度位置均会有传动齿与传动齿带啮合进行动力传递，保证了动力传输的连续性和稳定性。

(3)本发明采用螺旋调节盘来调节每个瓣体的位置，导槽对瓣体的移动进行导向以实现瓣体的径向移动从而保证主从动轮的有效变径，设计十分巧妙，并且螺旋调节盘与连接体之间的啮合方式还能够实现连接体的自锁，有效防止转速过高造成离心力过大使连接体产生的向外偏移，从而保证了连接体与瓣体的稳定。

(4)本发明中驱动螺旋调节盘动作的方式有多种，如电机、液动等，可根据实际需求选用不同的方式进行驱动调节，适用性广。

附图说明

图1为现有技术中无级变速原理的正视图。

图2为现有技术中无级变速原理的侧视图。

图3为本发明-实施例1的正面结构示意图。

图4为本发明-实施例1的侧面结构示意图。

图5为本发明-实施例2的正面结构示意图。

图6为本发明-实施例2的侧面结构示意图。

图7为本发明中变径调节机构的一种结构示意图。

图8为本发明中螺旋调节盘一侧的结构示意图。

图9为本发明中驱动机构的另一种结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-接力传动齿轮，2-传动齿带组，3-变径调节机构，4-动力输入轴，5-动力输出轴，11-瓣体，12-传动齿部，

31-安装壳体，32-安装腔，33-导槽，34-连接体，35-螺旋调节盘，36-驱动机构351-导向齿，361-驱动电机，362-驱动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图3至图4所示，该变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，包括传动齿带组2、两个接力传动齿轮1和两个变径调节机构3三大部分，其中，动力输入轴4与一个变径调节机构连接，动力输出轴5与另一个变径调节机构连接，以实现无级变速的传动。各部分的具体结构如下：

接力传动齿轮，一对两个，一个为主动轮，一个为从动轮，由传动齿带组相互连接带动，其可变径，是本发明设计中实现无级变速的关键部分，通过两个接力传动齿轮的变径调节即可改变主从动轮之间的传动比。其具体结构包括由至少两个瓣体11组成的变径轮体，以及设置在每个瓣体外缘的传动齿部12，其中，变径轮体可看作是将一圆柱体以其中心轴为中心圆周等分为至少两个瓣体，传动齿部则是位于瓣体圆周部分的外缘，且每个瓣体上有且仅有一个传动齿部，所有传动齿部在变径轮体上呈螺旋线方式排布，以实现接力传动。为了便于传动齿带连接，防止打滑，每个传动齿部包括至少3个连续排布的传动齿。出于对传动力、重量、体积等因素的综合考量，一方面，瓣体的数量增加能够使传动齿部与传动齿带组的接力传动更加平稳安全，另一方面，零部件的增多又会增加整体重量和体积，因此瓣体的数量优选为3～8个。本实施例中采用3个瓣体的设置，整体构造较为简洁。

传动齿带组，是传递力的部分，其包含有多条传动齿带，传动齿带的数量与瓣体数量匹配，以保证每个传动齿部均有对应的传动齿带啮合来传动动力，本实施例中传动齿带的数量为三条。在进一步的改进中，还可以将传动齿带相互连接以保证其相对位置稳定。

变径调节机构，是调节变径的重要部分，通过对该机构的控制可以实现接力传动齿轮的有效变径调节。如图7至图9所示，其具体结构包括内置有安装腔32的安装壳体31，沿径向方向设置在安装壳体一侧端面并与安装腔连通的导槽33，安装于导槽内用于连接变径齿轮的瓣体的连接体34，设置于安装腔内并与连接体连接的螺旋调节盘35，以及设置于安装腔内用于控制螺旋调节盘转动的驱动机构36，其中，导槽、连接体、瓣体的数量相互匹配，连接体与瓣体轴向端部连接，螺旋调节盘转动时带动连接体沿导槽移动，从而使瓣体径向移动实现接力传动齿轮变径。为了更好地实现变径调节，螺旋调节盘与连接体连接的一侧端面设有呈平面变径的螺旋线状的导向齿351，连接体上设有与导向齿匹配的弧形齿。而且在该机构中，还提供了下述驱动机构的构造以供选择，以便满足不同的实际需求。

一种是所述螺旋调节盘的另一侧端面设有锥齿或内齿，所述驱动机构包括设置在安装腔内的驱动电机361，以及安装在驱动电机输出轴上的驱动齿轮362，其中，驱动齿轮与螺旋调节盘上的锥齿或内齿构成齿轮副。而且，该驱动电机也可以采用液压马达代替。

另一种是所述螺旋调节盘的另一侧端面设有内齿，所述驱动机构包括设置在安装腔内的液动转轮，以及与液动转轮连接的驱动齿轮，其中，液动转轮与螺旋调节盘上的内齿构成齿轮副。

另外，根据变径调节机构的具体设计方案，还可以采用驱动电机(液压马达)与动力输入输出轴同轴的形式，如此还能够使得该机构的整体结构相对更简洁。

实施例2

如图5至图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中接力传动齿轮采用5个瓣体的设置，相应地，传动齿带组包含有5条传动齿带，在整体重量和体积上相对均衡，并且传动齿带组在传动中动作更为平顺、稳定。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，其特征在于，包括通过传动齿带组(2)相互连接且可变径的两个接力传动齿轮(1)，分别设置在两个接力传动齿轮上的变径调节机构(3)，以及与一个变径调节机构连接的动力输入轴(4)和与另一个变径调节机构连接的动力输出轴(5)。

2.根据权利要求1所述的一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，其特征在于，所述接力传动齿轮包括以其中心轴为中心被圆周等分为至少2个瓣体(11)的变径轮体，以及设置于每个瓣体的圆周外缘的传动齿部(12)，其中，每个瓣体上有且仅有一个传动齿部，所有传动齿部在变径轮体上呈螺旋线方式排布。

3.根据权利要求2所述的一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，其特征在于，所述传动齿部包括至少3个连续排布的传动齿。

4.根据权利要求2所述的一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，其特征在于，所述传动齿带组中传动齿带的数量与变径轮体的瓣体数量匹配。

5.根据权利要求2所述的一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，其特征在于，所述瓣体的数量为3～8个。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，其特征在于，所述变径调节机构包括内置有安装腔(32)的安装壳体(31)，沿径向方向设置在安装壳体一侧端面并与安装腔连通的导槽(33)，安装于导槽内用于连接变径齿轮的瓣体的连接体(34)，设置于安装腔内并与连接体连接的螺旋调节盘(35)，以及设置于安装腔内用于控制螺旋调节盘转动的驱动机构，其中，导槽、连接体、瓣体的数量相互匹配，连接体与瓣体轴向端部连接，螺旋调节盘转动时带动连接体沿导槽移动，从而使瓣体径向移动实现接力传动齿轮变径。

7.根据权利要求6所述的一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，其特征在于，所述螺旋调节盘与连接体连接的一侧端面设有呈平面变径的螺旋线状的导向齿(351)，连接体上设有与导向齿匹配的弧形齿。

8.根据权利要求7所述的一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，其特征在于，所述螺旋调节盘的另一侧端面设有锥齿或内齿，所述驱动机构包括设置在安装腔内的驱动电机(361)，以及安装在驱动电机输出轴上的驱动齿轮(362)，其中，驱动齿轮与螺旋调节盘上的锥齿或内齿构成齿轮副。

9.根据权利要求7所述的一种变径齿轮接力传动的无级变速传动机构，其特征在于，所述螺旋调节盘的另一侧端面设有内齿，所述驱动机构包括设置在安装腔内的液动转轮，以及与液动转轮连接的驱动齿轮，其中，液动转轮与螺旋调节盘上的内齿构成齿轮副。