CN106195176A - 锥盘式无级变速器 - Google Patents

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Abstract

一种锥盘式无级变速器，包括主动锥盘、从动锥盘、传动轴、调速机构和挠性传动元件，主动锥盘和从动锥盘均夹持着挠性传动元件，所述主动锥盘的母线均具有主动凹弧段和主动凸弧段，且所述主动凹弧段靠近主动锥盘的主动锥盘中心轴线或所述主动凸弧段靠近主动锥盘的主动锥盘中心轴线，所述从动锥盘的母线均具有凹弧段和从动凸弧段，且所述从动凸弧段靠近从动锥盘的从动锥盘中心轴线或所述从动凹弧段靠近从动锥盘的从动锥盘中心轴线。本发明比直母线及凸母线结构简单，成本低，有更低的接触应力，这样可提高使用寿命，且使得无级变速器的动力传输更加平稳和精确。

Description

锥盘式无级变速器
技术领域
本发明属于无级变速器, 特别是涉及一种锥盘式无级变速器。
背景技术
目前投入使用的无级变速器中，其锥盘的工作面大都是直母线锥面，其优点是加工方便，挠性元件与锥盘的接触强度高。但无级变速器的特定变速方式决定了在直母线锥盘条件下，即使在不调速时，无级变速器输出的传动比也不能稳定在同一数值，这是因为当在某一传动比下，挠性元件所受到的径向力无法消除，挠性元件在这个径向力的作用产生一定的径向偏移，导致无级变速器的传动比发生改变，直接影响汽车动力性和经济性。 目前，有三种消除挠性元件径向偏移的方法：
第一，利用蜗轮蜗杆调速自锁机构。这种方法传动效率较低且需要较大的电机作为蜗轮蜗杆的动力源，结构复杂，直接影响无级变速器的尺寸和成本。
第二，采用外凸的曲母线锥盘。这种方法只能调整部分传动比下的偏移。实验表明，外凸曲母线锥盘的无级变速器在大传动比下，挠性元件所受径向力无法消除，导致变速器输出的传动比有增大的趋势，动力传输时传动比和扭矩不稳定和精确。在小传动比下，挠性元件所受的径向力可以完全消除，不调速时，变速器可以稳定的输出同一传动比。
第三，采用内凹的曲母线锥盘。这种方法同样只能调整部分传动比下的偏移。实验表明，内凹曲母线锥盘的无级变速器在小传动比下，挠性元件所受径向力无法消除，导致变数器输出的传动比有增大的趋势，动力传输时传动比和扭矩不稳定和精确。而在大传动比下，挠性元件所受的径向力可以完全消除，不调速时，变速器可以稳定的输出同一传动比。
发明内容
本发明的目的是提供一种的结构简单、成本低、使用寿命长且能使无级变速器的动力传输更加稳定和精确的锥盘式无级变速器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种锥盘式无级变速器，包括主动锥盘、从动锥盘、传动轴、调速机构和挠性传动元件，传动轴包括主动轴和从动轴，所述主动锥盘和从动锥盘分别安装在主动轴和从动轴上，所述主动锥盘包括主动轴动锥盘和主动轴定锥盘，所述从动锥盘包括从动轴动锥盘和从动轴定锥盘，所述主动锥盘的主动轴动锥盘和主动轴定锥盘之间夹持着挠性传动元件，所述从动锥盘的从动轴动锥盘和从动轴定锥盘之间夹持着挠性传动元件，其创新点在于：
所述主动轴动锥盘和主动轴定锥盘的母线均具有主动凹弧段和主动凸弧段，且所述主动凹弧段靠近主动轴动锥盘和主动轴定锥盘的主动锥盘中心轴线或所述主动凸弧段靠近主动轴动锥盘和主动轴定锥盘的主动锥盘中心轴线；
所述从动轴动锥盘和从动轴定锥盘的母线均具有凹弧段和从动凸弧段，且所述从动凸弧段靠近从动轴动锥盘和从动轴定锥盘的从动锥盘中心轴线或所述从动凹弧段靠近从动轴动锥盘和从动轴定锥盘的从动锥盘中心轴线。
所述主动轴动锥盘和主动轴定锥盘的母线的主动凹弧段和主动凸弧段的切线与垂直于主动锥盘中心轴线的平面的最大夹角分别为δ1和δ2，主动凹弧段和凸主动弧段的拐点M处的切线与垂直于主动锥盘中心轴线的平面的夹角为θ，且δ1和δ2均大于或等于θ，所述从动轴动锥盘和从动轴定锥盘的母线的从动凹弧段和凸从动凸弧段的切线与垂直于从动锥盘中心轴线的平面的最大夹角分别为δ3和δ4，从动凹弧段和从动凸弧段的拐点M1处的切线与垂直于从动锥盘中心轴线的平面的夹角为θ，且δ3和δ4均小于或等于θ。
所述θ≤δ1≤θ+4°，θ≤δ2≤θ+4°，θ-4°≤δ3≤θ，θ-4°≤δ4≤θ。
所述θ为7°至13°。
所述θ为10至12°。
所述主动轴定锥盘和从动轴定锥盘中的一个定锥盘的背面设有加压机构，所述加压机构为凸轮加压机构，该凸轮加压机构包括轴向相对布置的主动凸轮和从动凸轮，且主动凸轮和从动凸轮均与对应传动轴连接，背面设有凸轮加压机构的定锥盘与对应的传动轴保持既可的轴向相互移动、又可相互转动的连接关系；背面未设凸轮加压机构的定锥盘与对应的传动轴固定连接。
所述挠性传动元件为钢带，或金属带，或链，或V型带。
所述主动轴和从动轴上设置转速传感器。
所述调速机构包括调速轴、调速电机、空心螺杆、螺母和定比传动机构，所述主动轴动锥盘和从动轴动锥盘的背面均设有空心螺杆和螺母，套装在从动轴上的螺母能通过第一轴承与其对应的从动轴动锥盘相抵，空心螺杆通过第二轴承与其对应的从动轴转动连接，套装在主动轴上的螺母能通过第一轴承与其对应的主动轴动锥盘相抵，空心螺杆通过第二轴承与其对应的主动轴转动连接，螺母通过定比传动机构与调速轴传动连接，所述调速电机与调速轴传动连接。
本发明的好处是：（1）本发明无需采用蜗轮蜗杆调速自锁机构，也无需采用电机等调速构件，因此结构简单，成本低。（2）本发明的锥盘锥面母线为凹弧或凸弧，使得挠性元件在与锥盘接触区有较大的接触面，比直母线有更低的接触应力，这样可提高使用寿命。（3）本发明采用凹凸弧段复合的锥盘母线，弥补了凸母线锥盘在大速比下无法消除径向偏移的缺点，弥补了凹母线锥盘在小速比下无法消除径向偏移的缺点，使得无级变速器的动力传输时传动比及扭矩更加稳定和精确。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为主动轴定锥盘局部结构放大示意图；
图3为从动轴定锥盘局部结构放大示意图。
具体实施方式
如图1～3所示，一种锥盘式无级变速器，包括主动锥盘1、从动锥盘2、传动轴3、调速机构4和挠性传动元件5，传动轴3包括主动轴3-1和从动轴3-2，所述主动锥盘1和从动锥盘2分别安装在主动轴3-1和从动轴3-2上，所述主动锥盘1包括主动轴动锥盘1-1和主动轴定锥盘1-2，所述从动锥盘2包括从动轴动锥盘2-1和从动轴定锥盘2-2，所述主动锥盘1的主动轴动锥盘1-1和主动轴定锥盘1-2之间夹持着挠性传动元件5，所述从动锥盘2的从动轴动锥盘2-1和从动轴定锥盘2-2之间夹持着挠性传动元件5，其创新点在于：
如图2～3所示，所述主动轴动锥盘1-1和主动轴定锥盘1-2的母线均具有主动凹弧段1-3和主动凸弧段1-4，且所述主动凹弧段1-3靠近主动轴动锥盘1-1和主动轴定锥盘1-2的主动锥盘中心轴线1-5或所述主动凸弧段1-4靠近主动轴动锥盘1-1和主动轴定锥盘1-2的主动锥盘中心轴线1-5；
所述从动轴动锥盘2-1和从动轴定锥盘2-2的母线均具有从动凹弧段2-3和从动凸弧段2-4，且所述从动凸弧段2-4靠近从动轴动锥盘2-1和从动轴定锥盘2-2的从动锥盘中心轴线2-5或所述从动凹弧段2-3靠近从动轴动锥盘2-1和从动轴定锥盘2-2的从动锥盘中心轴线2-5。
所述主动轴动锥盘1-1和主动轴定锥盘1-2的母线的主动凹弧段1-3和主动凸弧段1-4的切线与垂直于主动锥盘中心轴线1-5的平面的最大夹角分别为δ1和δ2，主动凹弧段1-3和主动凸弧段1-4的拐点M处的切线与垂直于主动锥盘中心轴线1-5的平面的夹角为θ，且δ1和δ2均大于或等于θ，所述从动轴动锥盘2-1和从动轴定锥盘2-2的母线的从动凹弧段2-3和从动凸弧段2-4的切线与垂直于从动锥盘中心轴线2-5的平面的最大夹角分别为δ3和δ4，从动凹弧段2-3和从动凸弧段2-4的拐点M1处的切线与垂直于从动锥盘中心轴线2-5的平面的夹角为θ，且δ3和δ4均小于或等于θ。这样可使变速器的动力传输更加稳定和精确。
所述θ≤δ1≤θ+4°，θ≤δ2≤θ+4°，θ-4°≤δ3≤θ，θ-4°≤δ4≤θ。这样可使变速器的动力传输更加稳定和精确。
所述θ为7°至13°。若θ太小，内锥面工作时易发生自锁，若θ太大，挠性元件与锥盘间的作用力的径向分量增加，使带环所受拉力增加。
所述θ为10°至12°。若θ太小，内锥面工作时易发生自锁，若θ太大，挠性元件与锥盘间的作用力的径向分量增加，使带环所受拉力增加。
如图1所示，所述主动轴定锥盘1-2和从动轴定锥盘2-2中的至少一个定锥盘的背面设有加压机构6。
所述加压机构6为凸轮加压机构，该凸轮加压机构包括轴向相对布置的主动凸轮6-1和从动凸轮6-2，且主动凸轮6-1和从动凸轮6-2均与对应传动轴3连接，背面设有凸轮加压机构6的定锥盘与对应的传动轴3保持既的轴向相互移动、又可相互转动的连接关系；背面未设凸轮加压机构6的定锥盘与对应的传动轴3固定连接。
所述挠性传动元件5为钢带，或金属带，或链，或V型带。
所述主动轴3-1和从动轴3-2上设置转速传感器7。这样可为给电控系统提供控制信号。
所述调速机构4包括调速轴8、调速电机9、空心螺杆10、螺母11和定比传动机构12，所述主动轴动锥盘1-1和从动轴动锥盘2-1的背面均设有空心螺杆10和螺母11，套装在从动轴3-2上的螺母11能通过第一轴承13与其对应的从动轴动锥盘2-1相抵，空心螺杆10通过第二轴承14与其对应的从动轴3-2转动连接，套装在主动轴3-1上的螺母11能通过第一轴承13与其对应的主动轴动锥盘1-1相抵，空心螺杆10通过第二轴承14与其对应的主动轴3-1转动连接，螺母11通过定比传动机构12与调速轴8传动连接，所述调速电机9与调速轴8传动连接。

Claims (9)

1.一种锥盘式无级变速器，包括主动锥盘（1）、从动锥盘（2）、传动轴（3）、调速机构（4）和挠性传动元件（5），传动轴（3）包括主动轴（3-1）和从动轴（3-2），所述主动锥盘（1）和从动锥盘（2）分别安装在主动轴（3-1）和从动轴（3-2）上，所述主动锥盘（1）包括主动轴动锥盘（1-1）和主动轴定锥盘（1-2），所述从动锥盘（2）包括从动轴动锥盘（2-1）和从动轴定锥盘（2-2），所述主动锥盘（1）的主动轴动锥盘（1-1）和主动轴定锥盘（1-2）之间夹持着挠性传动元件（5），所述从动锥盘（2）的从动轴动锥盘（2-1）和从动轴定锥盘（2-2）之间夹持着挠性传动元件（5），其特征在于：
所述主动轴动锥盘（1-1）和主动轴定锥盘（1-2）的母线均具有主动凹弧段（1-3）和主动凸弧段（1-4），且所述主动凹弧段（1-3）靠近主动轴动锥盘（1-1）和主动轴定锥盘（1-2）的主动锥盘中心轴线（1-5）或所述主动凸弧段（1-4）靠近主动轴动锥盘（1-1）和主动轴定锥盘（1-2）的主动锥盘中心轴线（1-5）；
所述从动轴动锥盘（2-1）和从动轴定锥盘（2-2）的母线均具有从动凹弧段（2-3）和从动凸弧段（2-4），且所述从动凸弧段（2-4）靠近从动轴动锥盘（2-1）和从动轴定锥盘（2-2）的从动锥盘中心轴线（2-5）或所述从动凹弧段（2-3）靠近从动轴动锥盘（2-1）和从动轴定锥盘（2-2）的从动锥盘中心轴线（2-5）。
2.根据权利要求1所述的锥盘式无级变速器，其特征在于： 所述主动轴动锥盘（1-1）和主动轴定锥盘（1-2）的母线的主动凹弧段（1-3）和主动凸弧段（1-4）的切线与垂直于主动锥盘中心轴线（1-5）的平面的最大夹角分别为δ1和δ2，主动凹弧段（1-3）和主动凸弧段（1-4）的拐点M处的切线与垂直于主动锥盘中心轴线（1-5）的平面的夹角为θ，且δ1和δ2均大于或等于θ，所述从动轴动锥盘（2-1）和从动轴定锥盘（2-2）的母线的从动凹弧段（2-3）和从动凸弧段（2-4）的切线与垂直于从动锥盘中心轴线（2-5）的平面的最大夹角分别为δ3和δ4，从动凹弧段（2-3）和从动凸弧段（2-4）的拐点M1处的切线与垂直于从动锥盘中心轴线（2-5）的平面的夹角为θ，且δ3和δ4均小于或等于θ。
3.根据权利要求2所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述θ≤δ1≤θ+4°，θ≤δ2≤θ+4°，θ-4°≤δ3≤θ，θ-4°≤δ4≤θ。
4.根据权利要求2或3所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述θ为7°至13°。
5.根据权利要求4所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述θ为10°至12°。
6.根据权利要求1所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述主动轴定锥盘（1-2）和从动轴定锥盘（2-2）中的一个定锥盘的背面设有加压机构（6），所述加压机构（6）为凸轮加压机构，该凸轮加压机构包括轴向相对布置的主动凸轮（6-1）和从动凸轮（6-2），且主动凸轮（6-1）和从动凸轮（6-2）均与对应传动轴（3）连接，背面设有凸轮加压机构（6）的定锥盘与对应的传动轴（3）保持既可作轴向相互移动、又可相互转动的连接关系；背面未设凸轮加压机构（6）的定锥盘与对应的传动轴（3）固定连接。
7.根据权利要求1所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述挠性传动元件（5）为钢带，或金属带，或链，或V型带。
8.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（3-1）和从动轴（3-2）上设置转速传感器（7）。
9.根据权利要求1所述的锥盘式无级变速器，其特征在于：所述调速机构（4）包括调速轴（8）、调速电机（9）、空心螺杆（10）、螺母（11）和定比传动机构（12），所述主动轴动锥盘（1-1）和从动轴动锥盘（2-1）的背面均设有空心螺杆（10）和螺母（11），套装在从动轴（3-2）上的螺母（11）能通过第一轴承（13）与其对应的从动轴动锥盘（2-1）相抵，空心螺杆（10）通过第二轴承（14）与其对应的从动轴（3-2）转动连接，套装在主动轴（3-1）上的螺母（11）能通过第一轴承（13）与其对应的主动轴动锥盘（1-1）相抵，空心螺杆（10）通过第二轴承（14）与其对应的主动轴（3-1）转动连接，螺母（11）通过定比传动机构（12）与调速轴（8）传动连接，所述调速电机（9）与调速轴（8）传动连接。
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