CN105909742A - 一种活齿无级变速器及其应用 - Google Patents

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    • F16H—GEARING
    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
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Abstract

一种活齿无级变速器及其应用属于无级变速传动装置设计及制造技术领域，解决传统活齿无级变速器啮入齿侧间隙及啮出磨损较大的问题，将传统的直角滑片及直角链齿设计为圆角滑片及圆角链齿。一方面，活齿与链齿啮合时，在活齿离心力与链条压力作用下，处于临界啮合的圆角滑片可沿圆角链齿的齿廓逐渐上移，啮入齿形链的齿槽内，进而实现临界滑片的啮合，从而避免了传统直角滑片直接被直角链齿压下而产生齿侧间隙的现象。另一方面，活齿与金属齿形链链齿脱离时，圆角滑片可沿圆角链齿的齿廓逐渐下移，直至脱离链齿，避免了传统直角滑片与直角链齿的“刮伤”现象，磨损大大降低。该活齿无级变速器可广泛应用于高速及大功率车辆、工业领域。

Description

一种活齿无级变速器及其应用
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：CN 100498006C)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在滑片(活齿由众多滑片构成)的啮入和啮出时还存在缺陷。在滑片啮入时，由于滑片具有一定的厚度(一般在2mm左右)，造成了滑片与金属齿形链啮合时会产生较大的齿侧间隙。齿侧间隙的存在会使系统在传递动力时产生齿侧冲击，一方面会造成传动的不稳定，出现转矩及转速脉动；另一方面长期的冲击也会造成滑片及链齿的磨损，尤其对于滑片(较薄)可能造成断裂等情况，对于啮合部件的寿命会产生很大的威胁。在滑片啮出时，由于滑片和链齿的轮廓均为直角设计，使得滑片与链齿在脱离时会产生较大的磨损，长期磨损一方面造成了滑片和链齿轮廓的变形，使传动不精确；另一方面也是其受用寿命大大降低。
发明内容
本发明是在专利200580039668.6基础上的创新性改进，主要目的在于设计一种活齿无级变速传动装置，其可承载大转矩，传动效率高，结构简单，可以真正实现齿轮啮合无级传动。更主要的是，本发明能够有效解决传统活齿无级变速器齿侧间隙过大及啮合部件的磨损问题，是在传统无级变速器的基础上技术的创新和发展，可广泛应用于高速及大功率车辆、工业领域。
本发明在活齿无级变速器的基础上，针对其存在的问题，提出了一种的活齿无级变速器的齿形设计方法，即将滑片及金属齿形链链齿顶端轮廓的直角设计变为圆角设计。
一种活齿无级变速器，包括锥轮、金属齿形链、含有滑片的活齿单元；其特征在于，所述的金属齿形链的链齿为圆角链齿，所述的滑片为圆角滑片。
进一步，所述的金属齿形链链齿的圆角半径在0.5mm～0.8mm，滑片圆角半径在0.7mm～1.0mm。
进一步，金属齿形链的齿距为滑片宽度的6～10倍。
应用所述变速器的方法，其特征在于，啮合时，在离心力与链条压力作用下，处于临界啮合的圆角滑片沿圆角链齿的齿廓逐渐上移，啮入齿形链的齿槽内，进而实现临界滑片的啮合；另一方面，滑片与金属齿形链链齿脱离时，圆角滑片沿圆角链齿的齿廓逐渐下移，直至脱离链齿。
设计目的在于，一方面在离心力与链条压力作用下，活齿与金属齿形链链齿啮合时，由于滑片和链齿均为圆角设计，对于处于临界啮合的圆角滑片可在离心力和压力作用下沿圆角链齿的齿廓逐渐上移，啮入齿形链的齿槽内，进而实现临界滑片的啮合，以此来消除由于齿厚造成的齿侧间隙。(传统滑片及链齿轮廓为直角设计，啮合时链齿会直接将处于临界啮合的滑片压下，因而会产生齿侧间隙，造成啮合冲击现象)
另一方面鉴于滑片与链齿的圆角设计，在活齿与金属齿形链链齿脱离时，圆角滑片可沿圆角链齿的齿廓逐渐下移，直至脱离链齿。与直角滑片及直角链齿相比，脱离过程较为平缓，滑片与链齿之间的磨损大大降低(直角滑片及直角链齿在脱离时会存在棱角的“刮伤”，磨损较大)。
附图说明
图1为单个滑片结构示意图。
图2为滑片与金属齿形链链齿啮合示意图。
图3为活齿锥轮(运行前)结构组成示意图。
图4为活齿锥轮(运行中)结构组成示意图。
其中：
1、金属齿形链 2、圆角链齿
3、临界啮合的圆角滑片 4、圆角滑片
5、活齿单元 6、锥轮
具体实施方式
本发明的实施例如图1、图2所示。
本发明采用滑片变形活齿装置，活齿锥轮运行前滑片在活齿槽内，如图2所示。当活齿锥轮运行时，依靠离心力作用，滑片从活齿槽中甩出，处于向外伸展状态，甩出的滑片即可于金属齿形链的链齿齿相啮合，如图3所示。
参见图1、图2，本发明中的活齿无级变速传动装置主要包括锥轮、圆角链齿金属齿形链、圆角滑片及活齿单元等主要部件。
本发明中将传统的直角滑片及直角链齿设计为圆角滑片及圆角链齿。一方面，活齿与链齿啮合时，在活齿离心力与链条压力作用下，处于临界啮合的圆角滑片可沿圆角链齿的齿廓逐渐上移，啮入齿形链的齿槽内，进而实现临界滑片的啮合，从而避免了传统直角滑片直接被直角链齿压下而产生齿侧间隙的现象。另一方面，活齿与金属齿形链链齿脱离时，圆角滑片可沿圆角链齿的齿廓逐渐下移，直至脱离链齿。与直角滑片及直角链齿相比，脱离过程较为平缓，滑片与链齿之间的磨损大大降低，避免了传统直角滑片与直角链齿的“刮伤”现象。
另外，为保证临界滑片能完成啮合，应使金属齿形链的齿距为滑片厚度的整数倍(通常为6～10倍，即通常有6～10个滑片啮入链齿齿槽)。在进行链齿和滑片的圆角设计时，应避免圆角半径过大或过小，过大会导致链齿和滑片的啮合面过短，使传动不稳定；过小会导致临界滑片难以啮入齿槽。因此，应保证链齿的圆角半径在0.5mm～0.8mm，滑片圆角半径在0.7mm～1.0mm。

Claims (4)

1.一种活齿无级变速器，包括锥轮、金属齿形链、含有滑片的活齿单元；其特征在于，所述的金属齿形链的链齿为圆角链齿，所述的滑片为圆角滑片。
2.根据权利要求1所述的一种活齿无级变速器，其特征在于，所述的金属齿形链链齿的圆角半径在0.5mm～0.8mm，滑片圆角半径在0.7mm～1.0mm。
3.根据权利要求1所述的一种活齿无级变速器，其特征在于，金属齿形链的齿距为滑片宽度的6～10倍。
4.应用如权利要求1-3任意一项所述变速器的方法，其特征在于，啮合时，在离心力与链条压力作用下，处于临界啮合的圆角滑片沿圆角链齿的齿廓逐渐上移，啮入齿形链的齿槽内，进而实现临界滑片的啮合；另一方面，滑片与金属齿形链链齿脱离时，圆角滑片沿圆角链齿的齿廓逐渐下移，直至脱离链齿。
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