CN105889439B - 一种锥盘式无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锥盘式无级变速器，包括外壳、封盖、主动轴、主动齿轮、从动轴、从动齿轮、调速装置、传动轮、锥盘和输出轴；主动轴的底端与主动齿轮驱动连接；调速装置设于顶部，调速装置整体呈锥形；从动轴沿调速装置的锥面排列且旋转安装；传动轮与从动轴沿轴向可滑动传动连接；从动轴的一端设有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮传动连接；锥盘呈锥形，锥盘设于传动轮下方且内壁与传动轮表面摩擦传动；输出轴与锥盘固定连接；外壳的底部设有第一轴孔，输出轴通过第一轴孔穿出外壳之外；封盖封装于外壳顶部且将各个部件沿轴向紧密压装，封盖的中心设有第二轴孔，主动轴穿过第二轴孔穿出封盖之外。本发明实现重载无级变速传动。

Description

一种锥盘式无级变速器

技术领域

本发明涉及传动装置领域，具体涉及一种锥盘式无级变速器。

背景技术

无级变速器具有无级变速，平滑过渡的特点，在工业传动设备领域越来越受到青睐。

现有技术的无级变速器，无级变速是利用摩擦传动的方式，通过改变摩擦传动的半径即可改变传动比的大小。由于传动半径的变化是无级的，能够轻松实现平滑的无级变速，从而可减少电机或发动机的功率变化，更高效节能。然而无级变速器摩擦传动的特性决定了其更容易在传动过程中打滑，因而其传递的扭矩大小受到很大的限制，传动过程中的有效摩擦力大小是传动可靠性的关键，然而现有技术的无级变速器难以保障有效摩擦，特别不适应重载的传动场合。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锥盘式无级变速器，实现重载无级变速传动。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锥盘式无级变速器，包括外壳、封盖、主动轴、主动齿轮、从动轴、从动齿轮、调速装置、传动轮、锥盘和输出轴；主动轴的底端与主动齿轮驱动连接；调速装置设于顶部，调速装置整体呈锥形，主动轴穿过调速装置的中心设置；从动轴沿调速装置的锥面排列且旋转安装，从动轴沿延伸方向设有传动键；传动轮通过键槽与从动轴的传动键沿轴向可滑动传动连接；从动轴的一端固定设有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮传动连接；锥盘呈锥形，其内壁呈锥度与调速装置锥度相等的锥面，锥盘设于传动轮下方且内壁与传动轮表面摩擦传动；输出轴与锥盘固定连接；外壳罩设于外部，外壳的底部设有第一轴孔，输出轴通过第一轴孔穿出外壳之外；封盖封装于外壳顶部且将各个部件沿轴向紧密压装，封盖的中心设有第二轴孔，主动轴穿过第二轴孔穿出封盖之外。

进一步的，所述调速装置包括螺旋锥、调速单元、调速底座和调速齿轮；螺旋锥呈锥形，其中心沿轴向设有通孔，且锥面上设有螺旋槽道，主动轴穿过螺旋锥的通孔，螺旋锥的尾部设有一个圆盘形的齿盘，齿盘的外边缘设有外齿；调速单元背面设有螺旋滑齿，螺旋滑齿啮合于螺旋槽道；传动轮旋转安装于调速单元上；调速底座呈中空锥形，其锥面沿圆周均布设有至少两条贯穿内部空腔与锥面外部的锥面滑槽，锥面滑槽沿锥面母线方向设置，每条锥面滑槽上旋转安装有一条从动轴；调速齿轮与螺旋锥的外齿啮合传动。

进一步的，所述从动齿轮设于从动轴靠近锥顶的一端，从动齿轮与主动齿轮啮合传动。

进一步的，所述传动轮与调速单元之间设有轴承。

进一步的，所述主动轴与螺旋锥及调速底座之间分别设有轴承。

进一步的，所述封盖的第二轴孔与主动轴之间设有轴承，所述输出轴与外壳的第一轴孔之间设有轴承。

进一步的，所述锥盘的内壁上及传动轮的表面铺设有摩擦片。

进一步的，所述输出轴的轴承到主动轴的轴承在轴向上的封装总尺寸大于封盖与外壳的封装总尺寸，且封盖与外壳之间垫设有橡胶圈。

本发明所提供的一种锥盘式无级变速器，具有以下优点：

实现重载无级变速传动，通过斜面分力增力的原理，提高有效摩擦，传动过程打滑少，传动可靠性高；

在动力驱动设备如电机、发动机等功率变化较小的前提下实现均匀变速，使动力驱动设备在一个更恒定的工况运作，对节省能耗有显著作用；

结构简单，容易量产，维护保养方便，造价较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明锥盘式无级变速器的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、外壳 2、封盖

3、主动轴 4、主动齿轮

5、从动轴 6、从动齿轮

7、传动轮 8、锥盘

9、输出轴 10、螺旋锥

11、调速底座 12、调速单元

13、调速齿轮

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

下文中引用了顶、底等方位朝向的描述，是以说明书附图所示的方位作为描述依据，实际上这些方位朝向是相对而言的，仅为了清楚、客观地描述各个部件的方位及摆放朝向，并不影响设备在实际使用过程中的摆放朝向。

请参阅图1，本发明公开了一种锥盘8式无级变速器，包括外壳1、封盖2、主动轴3、主动齿轮4、从动轴5、从动齿轮6、调速装置、传动轮7、锥盘8和输出轴9；主动轴3的底端与主动齿轮4驱动连接；调速装置设于顶部，调速装置整体呈锥形，主动轴3穿过调速装置的中心设置；从动轴5沿调速装置的锥面排列且旋转安装，从动轴5沿延伸方向设有传动键；传动轮7通过键槽与从动轴5的传动键沿轴向可滑动传动连接；从动轴5的一端固定设有从动齿轮6，从动齿轮6与主动齿轮4传动连接；锥盘8呈锥形，其内壁呈锥度与调速装置锥度相等的锥面，锥盘8设于传动轮7下方且内壁与传动轮7表面摩擦传动；输出轴9与锥盘8固定连接；外壳1罩设于外部，外壳1的底部设有第一轴孔，输出轴9通过第一轴孔穿出外壳1之外；封盖2封装于外壳1顶部且将各个部件沿轴向紧密压装，封盖2的中心设有第二轴孔，主动轴3穿过第二轴孔穿出封盖2之外。

无级变速器的基本原理是利用摩擦来进行传动，通过调整传动部件的摩擦半径大小来实现不同的传动比。由于这个摩擦半径的调整是无级的、自由的、均匀的，因此可以实现可变范围内任意传动比的调整变化。但相对地，摩擦传动具有过载打滑的特性，传动的扭矩载荷是有较大限制的。一旦在荷载较高的重载环境，无级变速器很容易发生打滑。

本发明的锥盘8式无级变速器在轴向上会产生较大的组装压力，并且这个压力保持稳定，有效确保工作环境的稳定性。而且本发明最大的特点，是利用了物理上力的分解原理，实现传动轮7对锥盘8的压力增大。如设调速装置与锥盘8的锥角为θ，轴向上传动轮7传递到锥盘8表面的压力为f，那么传动轮7对锥盘8表面的实际压力F就满足：

即实际压力F比组装压力f更大，实现增力效果，从而使传动轮7与锥盘8之间在一个稳定而较大的压力下有效摩擦传动。同时，传动轮7的数量可以在两个以上，可根据需要设置，优选是四到八个，通过多个传动轮7同时压紧传动从而增大有效摩擦力，提高传动的可靠性。同时又保留了无级传动的无级调速特性，消除变速过程中的顿挫感，提高了与驱动设备的适应性，使驱动设备在一个更恒定的工况下提供动力，节省能耗。

主动轴3与外部的驱动设备驱动连接，从而获得动力，通过主动齿轮4与从动齿轮6带动多条从动轴5同步转动。与从动轴5传动连接的多个传动轮7在主动轴3的驱动下同步匀速转动，传动轮7与锥盘8摩擦传动，只要传动轮7沿着从动轴5在锥盘8的径向上移动，那么传动半径就会改变，从而达到无级变速的效果。传动轮7在移动通过调速装置来完成。

作为优选，所述封盖2的第二轴孔与主动轴3之间设有轴承，所述输出轴9与外壳1的第一轴孔之间设有轴承，从而确保主动轴3与输出轴9在受到封装压力下依然能够顺畅转动，这里的轴承优选采用兼具径向载荷和轴向载荷能力的圆锥棍子轴承。作为进一步的优选，所述输出轴9的轴承到主动轴3的轴承在轴向上的封装总尺寸大于封盖2与外壳1的封装总尺寸，且封盖2与外壳1之间垫设有橡胶圈。由此，可以确保封盖2封装时能够确实压紧轴向上的各个部件，提供紧密的封装压力，尤其保障传动轮7与锥盘8之间的紧密贴合。

请参阅图1，所述调速装置包括螺旋锥10、调速单元12、调速底座11和调速齿轮13；螺旋锥10呈锥形，其中心沿轴向设有通孔，且锥面上设有螺旋槽道，主动轴3穿过螺旋锥10的通孔，螺旋锥10的尾部设有一个圆盘形的齿盘，齿盘的外边缘设有外齿；调速单元12背面设有螺旋滑齿，螺旋滑齿啮合于螺旋槽道；传动轮7旋转安装于调速单元12上；调速底座11呈中空锥形，其锥面沿圆周均布设有至少两条贯穿内部空腔与锥面外部的锥面滑槽，锥面滑槽沿锥面母线方向设置，每条锥面滑槽上旋转安装有一条从动轴5；调速齿轮13与螺旋锥10的外齿啮合传动。

调速装置的工作原理类似于车床中的卡爪，但整体的形状为了配合上述的分力增力原理而设计为锥形。利用螺旋锥10表面的螺旋槽道可以调节调速单元12在调速底座11上沿着锥面母线移动。同时，螺旋槽道具有自锁特性，可防止传动过程中传动轮7的反作用力造成调速单元12的位移。当需要调速时，转动调速齿轮13即可带动螺旋锥10转动，在螺旋槽道的作用下调速单元12即会在锥面母线方向上滑动位移，从而带动传动轮7产生不同大小的传动半径。作为进一步的优选，所述传动轮7与之间设有轴承，此处的轴承优选为推力轴承，有利于调速过程中传动轮7保持稳定的转速。

作为进一步的优选，上述从动齿轮6设于从动轴5靠近锥顶的一端，从动齿轮6与主动齿轮4啮合传动。这一组合结构有利于简化齿轮系的结构，有利于传动效率的提高与齿轮系的维护。

作为优选，所述主动轴3与螺旋锥10及调速底座11之间分别设有轴承。在主动轴3位于螺旋锥10与调速单元12之间位置处设有一处轴颈，轴颈的两端分别装设有圆锥棍子轴承，一方面确保了螺旋锥10与调速单元12之间的安装间距；另一方面在轴向上为两者提供了轴向装配力。

为了增大传动轮7与锥盘8之间的有效摩擦力，提高传动作用，作为优选，所述锥盘8的表面及传动轮7的表面铺设有摩擦片。

本发明所提供的一种锥盘8式无级变速器，实现重载无级变速传动，通过分力增力的力学原理，增大有效摩擦，使传动过程打滑少，传动可靠性高，传动扭矩大。在动力驱动设备如电机、发动机等功率变化较小的前提下实现均匀变速，使动力驱动设备在一个更恒定的工况运作，对节省能耗有显著作用，最大限度实现节能环保。结构简单，容易量产，维护保养方便，造价较低。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种锥盘式无级变速器，其特征在于：包括外壳、封盖、主动轴、主动齿轮、从动轴、从动齿轮、调速装置、传动轮、锥盘和输出轴；主动轴的底端与主动齿轮驱动连接；调速装置设于顶部，调速装置整体呈锥形，主动轴穿过调速装置的中心设置；从动轴沿调速装置的锥面排列且旋转安装，从动轴沿延伸方向设有传动键；传动轮通过键槽与从动轴的传动键沿轴向可滑动传动连接；从动轴的一端固定设有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮传动连接；锥盘呈锥形，其内壁呈锥度与调速装置锥度相等的锥面，锥盘设于传动轮下方且内壁与传动轮表面摩擦传动；输出轴与锥盘固定连接；外壳罩设于外部，外壳的底部设有第一轴孔，输出轴通过第一轴孔穿出外壳之外；封盖封装于外壳顶部且将各个部件沿轴向紧密压装，封盖的中心设有第二轴孔，主动轴穿过第二轴孔穿出封盖之外；

所述调速装置包括螺旋锥、调速单元、调速底座和调速齿轮；螺旋锥呈锥形，其中心沿轴向设有通孔，且锥面上设有螺旋槽道，主动轴穿过螺旋锥的通孔，螺旋锥的尾部设有一个圆盘形的齿盘，齿盘的外边缘设有外齿；调速单元背面设有螺旋滑齿，螺旋滑齿啮合于螺旋槽道；传动轮旋转安装于调速单元上；调速底座呈中空锥形，其锥面沿圆周均布设有至少两条贯穿内部空腔与锥面外部的锥面滑槽，锥面滑槽沿锥面母线方向设置，每条锥面滑槽上旋转安装有一条从动轴；调速齿轮与螺旋锥的外齿啮合传动。

2.根据权利要求1所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述从动齿轮设于从动轴靠近锥顶的一端，从动齿轮与主动齿轮啮合传动。

3.根据权利要求1所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述传动轮与调速单元之间设有轴承。

4.根据权利要求1所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述主动轴与螺旋锥及调速底座之间分别设有轴承。

5.根据权利要求1所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述封盖的第二轴孔与主动轴之间设有轴承，所述输出轴与外壳的第一轴孔之间设有轴承。

6.根据权利要求1所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述锥盘的内壁上及传动轮的表面铺设有摩擦片。

7.根据权利要求5所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述输出轴的轴承到主动轴的轴承在轴向上的封装总尺寸大于封盖与外壳的封装总尺寸，且封盖与外壳之间垫设有橡胶圈。