CN105485278A - 一种可变径轮式无级变速器 - Google Patents

一种可变径轮式无级变速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可变径轮式无级变速器，至少包括：主动变径轮、传动机构、从动变径轮及压紧机构；主动变径轮与从动变径轮均由转轴、轮毂对、辐条簇、弹簧及滚柱簇组成；辐条簇中的辐条以铰接方式将轮毂对及滚柱簇中的滚柱连在一起；弹簧穿过转轴，夹在两个轮毂之间；压紧机构处于轮毂外侧；主动变径轮与从动变径轮之间通过传动机构连接；主动轴输出的动力首先传递到主动变径轮，然后经传动机构传递到从动变径轮；变速器通过轮毂的轴向移动来改变主动变径轮与从动变径轮的辐条与转轴的夹角,从而改变工作半径；轮毂的轴向移动是通过弹簧及压紧机构的动作来实现的；因主动及从动变径轮的工作半径连续可调，传动比连续改变，从而实现无级变速。

Description

一种可变径轮式无级变速器
技术领域
本发明属变速器领域，涉及一种无级变速器,具体涉及一种可变径轮式无级变速器。
背景技术
无级变速传动,其英文全称ContinuouslyVariableTransmission，简称CVT,指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统，通过无级变速可以得到传动系与发动机工况的最佳匹配。按传动方式,无级变速可采用液体传动、电力传动和机械传动三种方式。
传统机械传动的特点主要是：转速稳定，滑动率小，传动效率较高，且结构简单，维修方便；但零部件加工及润滑要求较高，承载能力较低，抗过载及耐冲击性较差，故一般适合于小功率传动。
变速器应用最多的行业无疑是汽车行业。德国奔驰公司早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在其生产的汽油机汽车上，堪称汽车CVT技术的鼻祖。荷兰工程师H.VanDoorne博士于1958年研制成功了双锥体V型橡胶带式CVT，装配在其所供职的DAF公司的Daffodil轿车上，这是第一代CVT，它的内部并没有传统变速箱的齿轮传动结构，而是以两个可改变直径的传动轮，中间套上传动带来传动。其基本原理是将传动带两端绕在两个锥形带轮上，带轮的外径大小靠可动锥形轮的轴向移动距离进行无级的变化。起步时，主动带轮直径变为最大直径，而被动带轮变为最小，实现较高的传动比。但因橡胶带式CVT功率有限(转矩局限于135Nm以下)，离合器工作不稳定，液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大，因而未被汽车行业普遍接受。后来的技术人员将液力变矩器集成到CVT系统中，主、从动轮的夹紧力实现电子化控制，在CVT中采用节能泵，传动带用金属带代替传统的橡胶带。新的技术进步克服了CVT系统原有的技术缺陷，导致了传递转矩容量更大、性能更优良的第二代CVT的面世。
进入20世纪90年代，汽车界对CVT技术的研究开发日益重视，CVT被视为微型车的关键技术之一。日产公司于1997年开发成功2.0L汽车用CVT；1998年开发成功中型轿车用CVT。日本三菱公司准备采用直喷式发动机(1.5L或更小)与CVT组合。富士重工于1997年在其Vistro微型车上装配了全计算机控制式E-CVT(含有六档手动换档模式的CVT)，驾驶员无须操作离合器就可以进行六档变速。美国福特公司和德国ZF公司于1999年合作为福特公司的轿车和轻型载货车生产CVT。ZF公司的报告显示：与四档自动变速器相比，CVT系统能够将加速性能提高10%，燃油经济性提高10%-15%。与锁止式变矩器相比，CVT系统在不漏油的前提下效率更高。
CVT技术与传统的手动和自动变速器相比，其优势是非常明显的，具体表现在：1.结构简单，体积小，零件少；2.工作速比范围宽，容易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放；3.具有较高的传送效率，功率损失少，经济性高。
但是，现有CVT技术也存在固有的缺陷，譬如不能承受较大的载荷，传动带容易损坏，需频繁更换，若采用金属带则制造成本很高等，这些技术缺陷使得它一直以来只应用于小排量、低功率的汽车上。
鉴于此，本发明开发了一种全新概念的可变径轮式无级变速器，它克服了目前锥盘式无级变速器存在的成本高，载荷小，功率低及传动比范围小的缺点，采用多楔带、同步带或链条实现主动变径轮与从动变径轮之间的动力传递，通过轮毂对的轴向移动来改变主动变径轮与从动变径轮的工作半径，从而连续改变传动比，可满足大排量、大功率、重载汽车的无级变速要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制造成本低、运行可靠、维修方便、寿命长、可传递大扭矩并具有大范围传动比的无级变速器，满足不同场合下变速传动的需求，尤其满足汽车工业领域各种排量包括大功率、大排量汽车的无级变速要求。
一种可变径轮式无级变速器，至少包括：主动变径轮、传动机构、从动变径轮及压紧机构；主动变径轮与从动变径轮均由转轴、轮毂对、辐条簇、弹簧及滚柱簇组成；辐条簇中的辐条以铰接方式将轮毂对及滚柱簇中的滚柱连在一起；弹簧穿过转轴，夹在两个轮毂之间；压紧机构处于轮毂外侧；主动变径轮与从动变径轮之间通过传动机构连接；主动轴输出的动力首先传递到主动变径轮，然后通过传动机构传递到从动变径轮；无级变速器工作时通过轮毂的轴向移动来改变主动变径轮与从动变径轮的辐条与转轴的夹角,从而改变工作半径，进而改变传动比；轮毂的轴向移动是通过弹簧及压紧机构的动作来实现的；由于主动变径轮和从动变径轮的工作半径连续可调，传动比连续可变，从而实现无级变速。
所述的轮毂对包含两个结构尺寸相同的轮毂，对称分布于转轴两端，两个轮毂均通过平键或花键与转轴连接；可沿轴向移动。
所述的传动机构可以是传动带，也可以是传动链条；所述的传动带可以是平带、V型带，多楔带及同步带，也可以是金属带。
所述的压紧机构为气动或液压压紧机构。
所述的轮毂对中的每个轮毂上沿圆周均布多个销轴；所述的每个轮毂上的销轴数量不少于8个，较优不少于16个，更优不少于32个。
所述的滚柱簇由多个滚柱组成，滚柱可以是圆柱体，也可以是顶面为弧面的扁的长方体；当采用多楔带时，滚柱可带楔槽；当采用同步带或链条传动时，滚柱上可以带齿；当采用平带或V形带时，滚柱两端可带挡片。
进一步的,所述的滚柱簇中的滚柱的两端各有一个销轴，销轴呈对称分布。
更进一步的,所述的滚柱簇包含的滚柱数量不少于8个，较优不少于16个，更优不少于32个。
所述的辐条簇由多对辐条组成，辐条可以为圆柱型,也可以是扁的长方体，辐条的两端分别与轮毂的销轴与滚柱的销轴铰接在一起；所述的辐条簇包含的辐条对数量不少于8对，较优不少于16对，更优不少于32对。
以上所述的可变径轮式无级变速器可适用于各型号汽车、各型动力机械及发电设备的无级变速。
本发明的有益效果在于：1），结构紧凑，重量轻；2）可用传统的多楔带、同步带甚至链条传递动力，扭矩大，功率高，可满足大排量汽车及高承载动力机械的无级变速要求；3）运动件与空气接触充分，摩擦热易散发，对冷却系统的要求低；4）主从动轮变径范围宽，传动比范围大；5）制造成本低，维修方便，寿命长。
附图说明
图1为本发明无级变速器示意图。
图2为主动变径轮示意图。
图3为主动轮轮毂示意图。
图4为主动轮辐条示意图。
图5为主动轮滚柱示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。以下所述是本发明的优选实施方式，应该指出，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，可以做出若干改进或调整，这些改进或调整方案应当落在本发明的保护范围内。
如图1-5所示，可变径轮式无级变速器至少由主动变径轮10、传动机构20、从动变径轮30及压紧机构40组成；主动变径轮10由转轴101、轮毂102A、轮毂102B、辐条簇103、弹簧104及滚柱簇105组成，从动变径轮30由转轴301、轮毂302A、轮毂302B、辐条簇303、弹簧304及滚柱簇305组成；轮毂102A及轮毂102B通过花键与转轴101连接,轮毂302A及轮毂302B通过花键与转轴301连接；辐条簇103中的辐条以铰接方式将轮毂102A、轮毂102B及滚柱簇105中的滚柱连在一起；辐条簇303中的辐条以铰接方式将轮毂302A、轮毂302B及滚柱簇305中的滚柱连在一起；主动变径轮10与从动变径轮30之间通过传动机构20连接。
实施例中所述的传动机构20采用多楔带；所述的压紧机构40采用液压压紧机构；在所述的轮毂102A、轮毂102B、轮毂302A及轮毂302B上，每个轮毂沿圆周均布32个销轴11；所述的滚柱簇105及滚柱簇305中的滚柱均为圆柱体，圆柱体的顶面带楔槽22；每个滚柱的两端各含一个销轴33，销轴呈对称分布；滚柱簇105及滚柱簇305中的滚柱数量均为32个；所述的辐条簇103与辐条簇303中的辐条均为圆柱体，每根辐条的两端分别与轮毂的销轴11与滚柱的销轴33铰接在一起；所述的辐条簇103与辐条簇303中的辐条对数量均为32个。
可变径轮式无级变速器工作时，主动轴输出的动力首先传递到主动变径轮10，然后经多楔带20传递到从动变径轮30；轮毂102A及轮毂102B的轴向移动改变了辐条103与转轴101的夹角而改变了主动轮10的工作半径；轮毂302A及轮毂302B的轴向移动改变了辐条303与转轴301的夹角而改变了从动变径轮30的工作半径；随着主动变径轮10与从动变径轮30的工作半径的改变，传动比同时被改变。轮毂102A、轮毂102B、轮毂302A及轮毂302B的轴向移动是通过弹簧104、弹簧304及液压压紧机构40的动作来实现的；由于主动变径轮10与从动变径轮30的工作半径连续可调，传动比连续改变，从而实现无级变速。

Claims (10)

1.一种可变径轮式无级变速器，其特征在于：至少包括：主动变径轮、传动机构、从动变径轮及压紧机构；主动变径轮与从动变径轮均由转轴、轮毂对、辐条簇、弹簧及滚柱簇组成；辐条簇中的辐条以铰接方式将轮毂对及滚柱簇中的滚柱连在一起；弹簧穿过转轴，夹在两个轮毂之间；压紧机构处于轮毂外侧；主动变径轮与从动变径轮之间通过传动机构连接；主动轴输出的动力首先传递到主动变径轮，然后通过传动机构传递到从动变径轮；无级变速器工作时通过轮毂的轴向移动来改变主动变径轮与从动变径轮的辐条与转轴的夹角,从而改变工作半径，进而改变传动比；轮毂的轴向移动是通过弹簧及压紧机构的动作来实现的；由于主动变径轮和从动变径轮的工作半径连续可调，传动比连续可变，从而实现无级变速。
2.根据权利要求1所述的一种可变径轮式无级变速器，其特征在于:所述的轮毂对包含两个结构尺寸相同的轮毂，对称分布于转轴两端，两个轮毂均通过平键或花键与转轴连接；可沿轴向移动。
3.根据权利要求1所述的一种可变径轮式无级变速器，其特征在于:所述的传动机构可以是传动带，也可以是传动链条；所述的传动带可以是平带、V型带、多楔带及同步带，也可以是金属带。
4.根据权利要求1所述的一种可变径轮式无级变速器，其特征在于:所述的压紧机构为气动或液压压紧机构。
5.根据权利要求1-2所述的一种可变径轮式无级变速器，其特征在于:所述的轮毂对中的每个轮毂上沿圆周均布多个销轴；所述的每个轮毂上的销轴数量不少于8个，较优不少于16个，更优不少于32个。
6.根据权利要求1所述的一种可变径轮式无级变速器，其特征在于:所述的滚柱簇由多个滚柱组成，滚柱可以是圆柱体，也可以是顶面为弧面的扁的长方体；当采用多楔带时，滚柱可带楔槽；当采用同步带或链条传动时，滚柱上可以带齿；当采用平带或V形带时，滚柱两端可带挡片。
7.根据权利要求6所述的一种可变径轮式无级变速器，其特征在于:所述的滚柱簇中的滚柱的两端各有一个销轴，销轴呈对称分布。
8.根据权利要求6-7所述的一种可变径轮式无级变速器，其特征在于:所述的滚柱簇包含的滚柱数量不少于8个，较优不少于16个，更优不少于32个。
9.根据权利要求1所述的一种可变径轮式无级变速器，其特征在于:所述的辐条簇由多对辐条组成，辐条可以为圆柱型,也可以是扁的长方体，辐条的两端分别与轮毂的销轴与滚柱的销轴铰接在一起；所述的辐条簇包含的辐条对数量不少于8对，较优不少于16对，更优不少于32对。
10.根据权利要求1-9所述的一种可变径轮式无级变速器，其特征在于:所述的无级变速器可用于各型号汽车的无级变速、各型动力机械的无级变速及发电设备的无级变速。
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