CN105156619A - 复合式无级变速传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种复合式无级变速传动装置，属于无级变速传动装置设计及制造领域。该装置包括金属齿形链和活齿轮，金属齿形链的链条两侧链节的端面设计为与锥盘圆锥面母线相对于竖直方向的倾角为同一数值，使两侧链条端面与锥盘端面恰好接触，并将端面的顶部和根部设计为圆角。该装置具备并拓展了活齿无级变速器的功能，其可承载大转矩，传动效率高，结构简单，本发明能更好地实现链条与锥轮的加紧控制，并能在一定程度上减小金属链和锥轮的磨损，延长装置使用寿命。该装置采用将摩擦传动和啮合传动结合起来的复合传动方式，可有效解决传统活齿无级变速器起步阶段存在的缺陷，并可根据不同工况采用不同的传动方式，可广泛应用于高速及大功率车辆、工业领域。

Description

复合式无级变速传动装置
技术领域
本发明属于无级变速传动装置设计及制造技术领域。
背景技术
在机械领域中齿轮传动是应用非常广泛的一种传动机构，但是这种机构制造精度和安装精度高，其传动比固定，无法实现无级变速。随着科技的迅猛发展，无级变速器作为较为理想的变速器，在汽车行业得到普遍应用。专利200580039668.6(滑片变形齿无级啮合活齿轮，授权公告日：2009年6月10日，授权公告号：CN100498006C)中介绍了一种滑片变形活齿无级啮合活齿轮装置，活齿无级变速装置是建立在活齿啮合理论基础上的一种新型无级变速器，这种活齿无级变速器是一种非摩擦式变形活齿无级变速传动装置，它改变了传统无级变速摩擦/牵引传动方式，突破了无级变速固有的功率/效率屏障，可以实现大功率、高效率传递动力。
但是这种传统滑片变形活齿无级变速器还存在很大缺陷，一是在起步阶段离心力不足以使滑片甩出时，会产生链条打滑现象；二是传动部件——金属链的设计不合理，通过销体与锥轮接触的方式进行轴向夹紧并不可靠，链条与锥轮的间的摩擦力小，同时链条在调速时的偏心现象会造成销体的根部、顶部与锥盘接触，长时间运行会损坏金属链及锥盘，降低其寿命；三是没有链条的张紧装置，链条的松动会影响链条的正常传动。
发明内容
本发明是在专利200580039668.6(滑片变形齿无级啮合活齿轮，授权公告日：2009年6月10日，授权公告号：CN100498006C)基础上的创新性改进，主要目的在于设计一种复合式无级变速传动装置，其可承载大转矩，传动效率高，结构简单，更主要的是，本发明能够解决传统活齿无级变速器的诸多缺陷，是在传统活齿无级变速器基础上的创新和发展，可广泛应用于高速及大功率车辆、工业领域。
一种复合式无级变速传动装置，包括金属齿形链和活齿轮，其特征在于，金属齿形链的链条两侧链节的端面设计为与锥盘圆锥面母线相对于竖直方向的倾角为同一数值，使两侧链条端面与锥盘端面恰好接触，并将端面的顶部和根部设计为圆角。中间的链节为普通金属链节，所有链节的底部均有链齿，链节通过销体连接成链条；活齿轮包括锥轮和活齿体，每个活齿轮有活齿体，每个活齿体开有活齿槽，活齿槽内装有活齿片，活齿轮沿母线开有嵌槽，活齿体两端安装有滚轮，滚轮嵌入嵌槽内沿嵌槽上下移动，活齿体的上下移动推动链条上下移动来完成主从动轮链条直径的变化，实现速比的调节。
所述的复合式无级变速传动装置的应用，其特征在于结合了活齿无级变速传动和传统无级变速传动两种传动方式。在起步阶段离心力不足以使活齿片甩出时，采用摩擦式传动，控制锥盘轴向夹紧力来夹紧金属齿形链，并且金属齿形链增加链与锥轮的摩擦力，金属链与锥盘间通过摩擦传递动力。随着转速的提高，离心力增大，活齿片由活齿槽甩出并与金属链齿啮合后即为啮合传动；通过液压装置能控制锥轮的轴向夹紧力来夹紧金属链条。
本发明设计了一种新型的金属齿形链，这种金属齿形链是在传统金属齿形链的基础上进行的创新性改进，将金属链的外缘金属链节，即链条两侧链节的端面设计为与锥盘圆锥面母线相对于竖直方向的倾角为同一数值，使两侧链条端面与锥盘端面恰好接触，并将顶部、根部两个角设计为圆角。这种新型金属链的提出主要是为了更好地实现锥轮与金属齿形链的加紧控制，金属齿形链的设计方式能增大链条与锥轮的接触摩擦力，在锥轮轴向移动时能够使锥轮更好地夹紧链条，降低打滑的几率。同时，这种新型金属齿形链的设计也能在一定程度上减小链条和锥轮的磨损。
本发明的另一个创新点在于该复合式无级变速传动装置结合了活齿无级变速传动和传统无级变速传动两种传动方式。在起步阶段离心力不足以使滑片甩出时，采用传统无级变速器的摩擦式传动，控制锥盘轴向夹紧力来加紧金属链，同时采用本发明中设计的新型金属链能够很好地实现锥轮和金属齿形链的加紧控制。随着转速的提高，离心力增大，滑片由活齿槽甩出并与金属链齿啮合后即为啮合传动，这时可根据具体工况采用适当的传动方式。另外，由于本发明在啮合传动基础上增加了摩擦式传动，通过液压装置可控制锥轮的轴向夹紧力来加紧金属链条，因此不需要其他链条张紧装置即可控制金属链条的张紧。
综上所述，本发明具有如下特点：本发明属于新型的复合式无级变速传动装置，能够解决传统活齿无级变速器的诸多缺陷，摩擦传动方式可以从根本上解决传统活齿无级变速传动起步阶段的缺陷；本发明提出了一种新型的金属齿形链，该种金属链能增加链条和锥轮的接触摩擦力，从而很好地实现链条与锥轮可加紧控制，并能在一定程度上减小链条和锥轮的磨损；本发明采用两种传动方式相结合的复合传动方式——摩擦传动和啮合传动，摩擦传动可以避免起步阶段的打滑现象，啮合传动可以实现大转矩传动，根据具体工况可以选择不同的传动方式；本发明可通过液压装置控制锥盘轴向夹紧力，从而实现金属链的张紧控制。
附图说明
图1为新型金属齿形链的结构组成示意图。
图2为活齿轮(活齿与链齿未啮合时)结构组成示意图。
图3为活齿轮(活齿与链齿啮合时)结构组成示意图。
其中：
1、链销2、金属齿形链外缘链节
3、金属齿形链链齿4、金属齿形链普通链节
5、活齿轮(锥轮)6、活齿片
7、活齿槽8、活齿体
具体实施方式
本发明的实施例如图1、图2、图3、所示。
本发明设计的复合式无级变速传动装置主要包括活齿锥轮和新型金属齿形链。新型金属齿形链的结构示意图如图1所示，新型金属齿形链由链节和销体组成，其中链条两侧链节的端面设计为与锥盘圆锥面母线相对于竖直方向的倾角为同一数值，使两侧链条端面与锥盘端面恰好接触，在锥盘轴向夹紧时，链条能承受更大的力而不打滑，链条与锥盘的接触增大，摩擦力增大，更好地实现链条和锥轮的夹紧控制。两端链节斜面的顶部和底部设计为圆角，在无级变速传动装置进行速比调节时，由于锥盘的轴向移动链条会有偏心现象出现，两端接触边的圆角设计能减小链条偏心造成的链条和锥轮的磨损，中间的链节为普通金属链节，所有链节的底部均有链齿，链节通过销体连接成链条。
本发明中的活齿轮主要由锥轮、活齿体组成，每个活齿轮有四个活齿体，每个活齿体开有两个活齿槽，活齿槽内装有活齿片，如图2，图3所示，活齿轮沿母线开有嵌槽，活齿体两端安装有滚轮，滚轮嵌入嵌槽内可沿嵌槽上下移动，活齿体的上下移动可推动链条上下移动来完成主从动轮链条直径的变化，从而实现速比的调节。图2为活齿片与链齿没有啮合时的金属链和活齿片的位置关系，图3为活齿片与链齿啮合时的金属链和活齿片的位置关系。
本发明设计的复合式无级变速传动装置采用两种传动方式，即摩擦传动方式和活齿啮合传动方式。摩擦传动方式为传统无级变速器的传动方式，即依靠液压装置推动锥盘轴向移动来夹紧金属链，依靠金属链和锥轮间摩擦力来进行动力的传递，同时采用本发明设计的新型金属齿形链可增加链与锥轮的摩擦力。啮合传动方式是依靠活齿片与新型金属齿形链的链齿啮合来传递动力，当活齿轮达到一定转速，离心力足以将活齿槽内滑片甩出时，活齿片与链齿啮合自由形成所需齿形，实现无级啮合。本发明采用将两种传动方式结合起来的复合传动方式，即根据不同工况来采用不同的传动方式，如在起步阶段采用摩擦传动方式，起步阶段离心力不足以使滑片甩出，即无法实现啮合传动时，采用摩擦传动可以避免链条打滑的现象，随着转速的提高，离心力足以将活齿片甩出完成啮合时，可以将传动方式改为啮合传动，以实现大转矩的动力传递，活齿片与链齿的啮合状态如图3所示。同时，摩擦传动方式可以将链条夹紧，通过液压装置控制夹紧力的大小来控制链条的张紧，因此本装置不需要其他张紧装置。

Claims (2)

1.一种复合式无级变速传动装置，包括金属齿形链和活齿轮，其特征在于，金属齿形链的链条两侧链节的端面设计为与锥盘圆锥面母线相对于竖直方向的倾角为同一数值，使两侧链条端面与锥盘端面恰好接触，并将端面的顶部和根部设计为圆角；中间的链节为普通金属链节，所有链节的底部均有链齿，链节通过销体连接成链条；活齿轮包括锥轮和活齿体，每个活齿轮有活齿体，每个活齿体开有活齿槽，活齿槽内装有活齿片，活齿轮沿母线开有嵌槽，活齿体两端安装有滚轮，滚轮嵌入嵌槽内沿嵌槽上下移动，活齿体的上下移动推动链条上下移动来完成主从动轮链条直径的变化，实现速比的调节。
2.根据权利要求1所述的复合式无级变速传动装置的应用，其特征在于：结合了活齿无级变速传动和传统无级变速传动两种传动方式；在起步阶段离心力不足以使活齿片甩出时，采用摩擦式传动，控制锥盘轴向夹紧力来夹紧金属齿形链，并且金属齿形链增加链与锥轮的摩擦力，金属链与锥盘间通过摩擦传递动力；随着转速的提高，离心力增大，活齿片由活齿槽甩出并与金属链齿啮合后即为啮合传动；通过液压装置能控制锥轮的轴向夹紧力来夹紧金属链条。
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