CN105757200A - 无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变速器。一种无级变速器，包括输入盘、输出盘及输入盘和输出盘之间的传力轮，所述输入盘和输出盘为碗形且同轴线相对，相对的凹面形成上下两个半球，同轴的传力轮通过支撑张紧机构分别对称支撑张紧在输入盘和输出盘之间，传力轮的侧面与所接触的球面吻合；由变速轴控制的传力轮在各自半球的范围内绕球心同步反向摆动；输入盘和输出盘的端面之间留有间隙，间隙的宽度大于变速轴的直径，变速抽经所述间隙穿出后同变速机构连接在一起；上下半球的圆心距大于传力轮转动至极限时发生干涉的尺寸。本发明提供了一种适用于不同功率车辆的无级变速器，解决了现有的滚柱式式无级变速器不能够够使用于大功率车辆的问题。

Description

无级变速器

技术领域

本发明涉及变速器，尤其涉及一种无级变速器。

背景技术

进口汽车上较早使用的无级变速器是效率较低的皮带轮式，皮带轮式无级变速器进一步发展是在2000年，日本公爵车首次采用了滚柱式无级传动变速器，并且沿用至今。这种滚柱式无级传动变速器的输入盘和输出盘之间形成喇叭口状，被操纵的传力滚柱分别与输入盘和输出盘的不同半径曲面相接触，通过摩擦传动将输入盘的传动动力传递给输出盘，而使输出盘具有不同的输出速度。在中国专利号为2010201454390、授权公告号为CN201667952U、名称为“一种便将用三相异步电动机”的专利文件中即公开了一种现有的异步电动机。滚柱式无级传动变速器较皮带轮式无级变速器来说结构简单、换挡平稳、省油效果相对较好；但由于滚柱与输入盘和输出盘的接触为点接触，传递摩擦力有限，而且容易磨损，只限于在功率较小的桥车上使用，对于大功率的运输车辆，滚柱式无级变速器还无能为力。

发明内容

本发明提供了一种适用于不同功率车辆的无级变速器，解决了现有的滚柱式式无级变速器不能够够使用于大功率车辆的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种无级变速器，包括输入盘、输出盘及输入盘和输出盘之间的传力轮，其特征在于，所述输入盘和输出盘为碗形且同轴线相对，相对的凹面形成上下两个半球，同轴的传力轮通过支撑张紧机构分别对称支撑张紧在输入盘和输出盘之间，传力轮的侧面与所接触的球面吻合；由变速轴控制的传力轮在各自半球的范围内绕球心同步反向摆动；输入盘和输出盘的端面之间留有间隙，间隙的宽度大于变速轴的直径，变速抽经所述间隙穿出后同变速机构连接在一起；上下半球的圆心距大于传力轮转动至极限时发生干涉的尺寸。

输入盘的转动通过传力轮传递给输出盘，当变速轴控制传力轮轴的轴线处于水平位置时，输入盘和输出盘的传动比为1比1，变速轴控制传力轮的轴线摆动倾斜时，如果一侧传力轮与输入盘球面的接触的旋转半径小于与输出盘接触的旋转半径，则为降速输出；如果一侧传力轮与输入盘球面的接触的旋转半径大于与输出盘接触的旋转半径，则为升速输出。变速轴通过变速机构驱动转动来改变传力轮的轴线的倾斜角度。

作为优选，所述变速机构包括手动变速操纵杆、电机和变速模式切换机构，所述电机包括电机壳和电机轴，所述电机壳同所述手动变速操纵杆固接在一起，所述变速轴连接在所述电机轴的一端，所述变速模式切换机构包括启动所述电机的开关、驱动所述开关的按压杆、将电机轴同手动变速操纵杆连接在一起的滑动连接于手动变速操纵杆内的插销和驱动插销插入到电机轴中的插入弹簧，所述插销位于所述开关和按压杆之间，所述插销设有避让孔，所述避让孔设有同所述按压杆配合以驱动所述插销脱离电机轴的驱动斜面。本技术方案既能够通手动即人工转动手动变速操纵杆转动、也能够自动即电机驱动变速轴转动。当通过电机驱动变速轴转动时，按压按压杆，按压杆朝向开关平移的同时按压驱动斜面而使得插销平移而同电机轴脱离，按压杆移动到穿过避让孔而按压到开关或被开关感应到时（如果为感应开关则感应即可）时，插销完全从电机轴中脱出使得手动变速操纵杆同电机轴断开且电机得到启动，电机启动后驱动变速轴转动而实现变速。当拔出按压杆时，开关断开而使得电机停止，由于按压杆失去了对插销的阻拦作用，在插入弹簧的作用下插销重新插到电机轴中，此时转动手动变速操纵杆时能够驱动电机轴转动，电机轴驱动变速轴转动，也即能够进行人工变速。

作为优选，所述电机设有接线端子，所述接线端子包括绝缘体和设置于绝缘体的接线铜箔，所述接线铜箔同所述电机的线圈电连接在一起，所述接线铜箔设有贯通到所述绝缘体内的接线孔，所述接线孔中滑动连接有接线套，所述接线套包括沿接线套轴向分布的绝缘段和同接线铜箔抵接在一起的导电段，所述绝缘体内设有通过接线铜箔产生的热量进行加热的气腔和通过气腔内的气体膨胀进行驱动的用于驱动导电段同所述接线铜箔错开的过载响应气缸。给电机接线时，将电源线插入接线套中而实现同接线套的电连接，正常状态时为导电段同接线铜箔连接在一起即是电导通的。当过载时线路会产生温升，气腔内的气体会生产膨胀，气腔的气体膨胀时过载响应气缸产生动作而驱动接线套在接线孔内滑动，当温升到设定温度时则过载响应气缸驱动到接线套滑动到导电段同接线铜箔错开，从而实现断电；当故障消除后温度会下降，温度下降则气腔内的气体收缩，收缩的结果为使得接线套在接线孔内朝同温升时相反的方向滑动，当温度恢复到正常值时则导电段又重新同接线铜箔连接在一起、从而实现自动复位。

作为优选，所述过载响应气缸包括过载响应气缸缸体和过载响应气缸活塞，所述过载响应气缸活塞将所述过载响应气缸缸体分割为封闭腔和开放腔，所述封闭腔同所述气腔连通，所述过载响应气缸活塞通过连接杆同所述接线套连接在一起。结构简单。制作方便。

作为优选，所述过载响应气缸活塞的轴线同所述连接套的轴线平行。能够提高过载响应气缸驱动接线套移动时的可靠性和进一步提高结构紧凑性。

作为优选，所述接线孔沿上下方向延伸，所述接线铜箔位于所述接线孔的下端，所述绝缘段位于所述导电段的下方，所述绝缘段同所述接线孔密封连接在一起，所述接线孔内填充有导电液。能够避免多次动作产生磨损后而产生电气接触不良现象和防止动作时产生打火。

作为优选，所述绝缘段设有将绝缘段同接线孔密封连接在一起的外密封圈和用于将绝缘段同电源线密封连接在一起的内密封圈。能够既保证接线套同接线铜箔可靠地密封连接在一起，而且能够降低移动时的阻力。

作为优选，所述绝缘段的内周面设有支撑滚珠。能够进一步降低移动时的阻力，以提高动过载响应时的灵敏度。

作为优选，所述导电段的内周面设有沿导电段径向向内拱起的内支撑弹片、外周面设有沿导电段径向向外拱起的外支撑弹片。既能够提高电器接触时的可靠性，又能够降低移动时的阻力以提高响应灵敏度。

作为优选，所述支撑张紧机构包括轴套、转轴轴承、转轴、支撑套、导向销和压缩弹簧，转轴轴承分别安装于轴套的两端，轴套中的转轴两端的轴颈分别与转轴轴承紧固套连，传力轮固连于转轴的两端；变速轴水平设置且与所对应的轴套轴线垂直，变速轴的轴心同心于各半球球心；轴套中部两侧向外延展的套耳上设有垂直朝向变速轴的导向销，与导向销对应配合的支撑套套装固定在变速轴上，支撑套轴阶与套耳之间压设有压缩弹簧。

本发明具有下述优点：输入盘和输出盘设计为球面结构，增大了与传力轮的接触面积，提高了传动摩擦力、满足了发动机的高功率输出，从而能够满足大小功率的车辆的变速要求。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为支撑张紧机构的示意图。

图3为图1的A—A剖视示意图。

图4为本发明的安装状态示意图。

图5为图4的A处的局部放大示意图。

图6为接线端子的放大示意图。

图7为接线端子同电源线连接在一起时的示意图。

图中：输入盘1、变速模式切换机构2、开关21、按压杆22、插销23、避让孔231、驱动斜面232、插入弹簧24、锁止孔25、接线端子3、接线铜箔31、接线孔32、透气孔321、绝缘体33、接线套34、绝缘段341、导电段342、外密封圈343、内密封圈344、支撑滚珠345、内支撑弹片346、外支撑弹片347、气腔35、过载响应气缸36、过载响应气缸缸体361、封闭腔3611、开放腔3612、气孔3613、过载响应气缸活塞362、连接杆363、气道37、电源线38、输出盘4、电机5、电机壳51、电机轴52、减速机53、变速轴6、传力轮7、支撑张紧机构8、轴套81、转轴轴承82、转轴83、支撑套84、导向销85、压缩弹簧86、变速机构9、手动变速操纵杆91、间隙S。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

参见图1，一种无级变速器，包括输入盘1、输出盘4和变速轴6。输出盘4和输入盘1都为平底碗形。输出盘4和输入盘1同轴线相对。输出盘4和输入盘1之间设有间隙S。输出盘4和输入盘1的内凹曲面构成上下两个半径相同的半球。两根变速轴6水平设置。两根变速轴6的轴线分别经过上下半球的球心。变速轴6经间隙S伸出输出盘4和输入盘1所围成的空间。输出盘4和输入盘1构成的上下半球内部各设有一组传力轮7。以上半球的传力轮7为例：两个相同的传力轮7有支撑张紧机构8保持在输出盘4和输入盘1之间。传力轮7为圆台状。传力轮7的周面圆弧与半球内部吻合接触。

参见图1和图2，支撑张紧机构8包括轴套81、转轴轴承82、转轴83、支撑套84、导向销85和压缩弹簧86。轴套81的轴线处于输出盘4和输入盘1中心的纵向面内。转轴轴承82分别安装于轴套81的两端，轴套81中的转轴83两端的轴颈分别与转轴轴承82紧固套连，传力轮7固连于转轴83的两端。

参见图3，变速轴水平设置且与所对应的轴套轴线垂直，变速轴的轴心同心于各半球球心；轴套81中部两侧向外延展形成套耳。套耳上设有垂直朝向变速轴6且与变速轴垂直的导向销85。两个支撑套84的底部通孔于变速轴6套装固定，支撑套84的上部销孔分别于导向销85配合，支撑套84上的轴阶轴套81套耳之间压装着压缩弹簧86。压缩弹簧86上顶轴套81将传力轮7压紧在半球面上；变速轴6的转动带动整个支撑张紧机构8绕球心的范围内摆动，传力轮7沿球面移动。

而在下半球内具有与上半球内相同的结构，不同之处是下半球内的变速轴6与上半球内变速轴6的转动方向相反，实现上下球面内的两组传力轮7同步反向摆动。

参见图4，输入盘1和输出盘4通过两侧的轴端转动连接在传动壳体11内且左右对称。变速轴6通过变速轴承12支撑在传动壳体11中。变速轴6输出传动壳体11后同变速机构9连接在一起。

变速机构9包括手动变速操纵杆91、电机5和变速模式切换机构2。电机5包括电机壳51和电机轴52。电机壳51同手动变速操纵杆91固接在一起。电机壳51设有接线端子3。变速轴6通过减速机53连接在电机轴52的一端。电机轴52的另一端穿设在手动变速操纵杆91内。

参见图5，变速模式切换机构2包括开关21、按压杆22、插销23和插入弹簧24。开关21和按压杆22位于插销23的两侧。开关21固定在手动变速操纵杆91内。开关21为按压开关，由于控制电机5启动与停止。按压杆22穿设在手动变速操纵杆91中。插销23滑动连接于手动变速操纵杆91内。电机轴52设有供插销23插入的锁止孔25。插销23设有避让孔231。避让孔231供按压杆22超过插销23去驱动开关21。避让孔231朝向按压杆22的一端设有驱动斜面232。插入弹簧24用于驱动插销23插入到电机轴52中的锁止孔25中。

参见图6，接线端子3包括绝缘体33和设置于绝缘体表面的接线铜箔31。绝缘体33同电机壳51固接在一起。接线铜箔31同电机的线圈电连接在一起。接线铜箔31设有接线孔32。接线孔32贯通到绝缘体33内。接线孔32为沿上下方向延伸的上端封闭的盲孔。接线铜箔31位于接线孔32的下端即开口端。接线孔32中滑动连接有接线套34。接线套34包括绝缘段341和导电段342。绝缘段341和导电段342沿接线套34轴向分布。绝缘段341位于导电段342的下方。绝缘体33内设有气腔35和过载响应气缸36。接线铜箔31构成气腔35的壁的一部分。过载响应气缸36至少有两个。过载响应气缸36沿接线套34的周向分布。过载响应气缸36包括过载响应气缸缸体361和过载响应气缸活塞362。过载响应气缸活塞362将过载响应气缸缸体361分割为封闭腔3611和开放腔3612。封闭腔3611通过气道37同气腔35连通。开放腔3612设有气孔3613、即通过气孔3613同大气连通而实现开放。过载响应气缸活塞362通过连接杆363同接线套34中的绝缘段341连接在一起。过载响应气缸活塞362的轴线同接线套34的轴线平行。

绝缘段341套设有外密封圈343。外密封圈343为橡胶圈。外密封圈343将绝缘段341同接线铜箔31密封连接在一起。绝缘段341内周面上设有内密封圈344和若干支撑滚珠345。导电段342的内周面设有内支撑弹片346。内支撑弹片346为沿导电段径向向内拱起的拱形结构。导电段342的外周面设有外支撑弹片347。外支撑弹片347为沿导电段径向向外拱起的拱形结构。导电段342通过外支撑弹片347同接线铜箔31抵接在一起。接线孔32的上端设有透气孔321。

参见图7，引人电源给电机时，将电源线38从接线孔32位于接线铜箔31的一端插入接线套34中。内密封圈344将绝缘段341同电源线38密封连接在一起。内支撑弹片346同电源线38弹性抵接在一起而将导电段342和电源线38导电性连接在一起。在接线孔32中加入导电液。

当过载时接线铜箔31会产生温升，气腔35内的气体会生产膨胀且碘产生升华而使得气腔35内的气压升高，气压升高的结构为气腔35中的气体进气道37流到封闭腔3611中而驱动（开放腔3612中的压力始终保持同大气压相同）过载响应气缸活塞362向上移动。过载响应气缸活塞362通过连接杆363驱动接线套34在接线孔32内上移。当温升到设定温度时则过载响应气缸36驱动接线套滑动到导电段342同接线铜箔31错开、而绝缘段341同接线铜箔31接触，从而实现断电。当故障消除后温度会下降，温度下降则气腔35内的气体收缩和碘变成固态而使得气腔36内的气压下降，下降的结果为使得接线套34在接线孔32内向下滑动，当温度恢复到正常值时则导电段342又重新同接线铜箔31连接在一起、从而实现自动复位。

参见图5，本实施例进行自动手动变速切换的过程为：当按压杆22处于拔出状态时，在插入弹簧24的作用下，插销23插入到避让孔231中而将手动变速操纵杆91和电机轴52连接在一起，此时开关21处于断开状态，电机5为停止的，只能人工驱动变速，即人工转动手动变速操纵杆91，手动变速操纵杆91通过插销23驱动电机轴52一起转动，电机轴52转动时带动变速轴6转动而实现驱动变速轴6转动。

需要进行自动变速时，按压按压杆22，按压杆22下移的同时在驱动斜面232的作用下，插销23拔出避让孔231的套设使得按压弹簧24储能。当按压杆22作用到开关21时，插销23完成拔出避让孔231即电机轴52同手动变速操纵杆91断开、此时电机5得电而启动，电机启动后电机轴52转动而驱动变速轴6转动，同现有技术一样，电机启动后是通过电脑控制的。当拔出按压杆22而使得按压杆失去对开关21的作用时，电机失电停止。

Claims (10)

1.一种无级变速器，包括输入盘、输出盘及输入盘和输出盘之间的传力轮，其特征在于，所述输入盘和输出盘为碗形且同轴线相对，相对的凹面形成上下两个半球，同轴的传力轮通过支撑张紧机构分别对称支撑张紧在输入盘和输出盘之间，传力轮的侧面与所接触的球面吻合；由变速轴控制的传力轮在各自半球的范围内绕球心同步反向摆动；输入盘和输出盘的端面之间留有间隙，间隙的宽度大于变速轴的直径，变速抽经所述间隙穿出后同变速机构连接在一起；上下半球的圆心距大于传力轮转动至极限时发生干涉的尺寸。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述变速机构包括手动变速操纵杆、电机和变速模式切换机构，所述电机包括电机壳和电机轴，所述电机壳同所述手动变速操纵杆固接在一起，所述变速轴连接在所述电机轴的一端，所述变速模式切换机构包括启动所述电机的开关、驱动所述开关的按压杆、将电机轴同手动变速操纵杆连接在一起的滑动连接于手动变速操纵杆内的插销和驱动插销插入到电机轴中的插入弹簧，所述插销位于所述开关和按压杆之间，所述插销设有避让孔，所述避让孔设有同所述按压杆配合以驱动所述插销脱离电机轴的驱动斜面。

3.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，所述电机设有接线端子，所述接线端子包括绝缘体和设置于绝缘体的接线铜箔，所述接线铜箔同所述电机的线圈电连接在一起，所述接线铜箔设有贯通到所述绝缘体内的接线孔，所述接线孔中滑动连接有接线套，所述接线套包括沿接线套轴向分布的绝缘段和同接线铜箔抵接在一起的导电段，所述绝缘体内设有通过接线铜箔产生的热量进行加热的气腔和通过气腔内的气体膨胀进行驱动的用于驱动导电段同所述接线铜箔错开的过载响应气缸。

4.根据权利要求3所述的无级变速器，其特征在于，所述过载响应气缸包括过载响应气缸缸体和过载响应气缸活塞，所述过载响应气缸活塞将所述过载响应气缸缸体分割为封闭腔和开放腔，所述封闭腔同所述气腔连通，所述过载响应气缸活塞通过连接杆同所述接线套连接在一起。

5.根据权利要求4所述的无级变速器，其特征在于，所述过载响应气缸活塞的轴线同所述连接套的轴线平行。

6.根据权利要求3或4或5所述的无级变速器，其特征在于，所述接线孔沿上下方向延伸，所述接线铜箔位于所述接线孔的下端，所述绝缘段位于所述导电段的下方，所述绝缘段同所述接线孔密封连接在一起，所述接线孔内填充有导电液。

7.根据权利要求3或4或5所述的无级变速器，其特征在于，所述绝缘段设有将绝缘段同接线孔密封连接在一起的外密封圈和用于将绝缘段同电源线密封连接在一起的内密封圈。

8.根据权利要求3或4或5所述的无级变速器，其特征在于，所述绝缘段的内周面设有支撑滚珠。

9.根据权利要求3或4或5所述的无级变速器，其特征在于，所述导电段的内周面设有沿导电段径向向内拱起的内支撑弹片、外周面设有沿导电段径向向外拱起的外支撑弹片。

10.根据权利要求1或2或3或4或5所述的无级变速器，其特征在于，所述支撑张紧机构包括轴套、转轴轴承、转轴、支撑套、导向销和压缩弹簧，转轴轴承分别安装于轴套的两端，轴套中的转轴两端的轴颈分别与转轴轴承紧固套连，传力轮固连于转轴的两端；变速轴水平设置且与所对应的轴套轴线垂直，变速轴的轴心同心于各半球球心；轴套中部两侧向外延展的套耳上设有垂直朝向变速轴的导向销，与导向销对应配合的支撑套套装固定在变速轴上，支撑套轴阶与套耳之间压设有压缩弹簧。