CN108194589A - 一种膨胀型皮带轮及无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种膨胀型皮带轮及无级变速器，其中皮带轮包括：两个结构相同的锥型轮和多个伸缩翅片；两个锥型轮同轴设置，且两个锥型轮截面半径较小的端面相接设置，所述伸缩翅片的截面具有弧度，多个所述伸缩翅片的侧边依次相接，多个所述伸缩翅片在两个锥型轮之间均匀分布，任一所述伸缩翅片的两端分别与两个锥型轮的侧壁滑动连接。本发明提供的一种膨胀型皮带轮及无极变速器，通过伸缩翅片的移动，可实现传动直径连续灵活高效的变化，结构简单，操作方便，可实现传动直径较大范围的平稳变化。另外，传动带不与锥型轮直接接触，可使传动带承受较大的张紧力，容易张紧，且可防止传动带打滑，提高传动效率。

Description

一种膨胀型皮带轮及无级变速器

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，更具体地，涉及一种膨胀型皮带轮及无级变速器。

背景技术

目前现有变速器分为有极的和无极的，有级变速器传动中变速时会有波动，影响使用效果。无级变速技术采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。常见的无级变速器有液力机械式无级变速器和金属带式无级变速器。目前市场上采用无极变速的车型已经越来越多。

无极变速目前的设计均比较复杂，有V型橡胶带式、金属带式、多盘式、钢球式、滚轮转盘式等多种构造，大都利用金属带和可变半径的滚轮传输动力。透过主动滚轮与被动滚轮半径的变化，达到齿轮比的变化。理论上这种传动方式的效率很高，不过必须建立在能负荷所传递的动力的情况下。

参考图1、图2和图3，传统无极变速器中传动带2在锥型轮1之间直接与锥型轮1的侧壁接触。传统无极变速器采用液压和钢带传动，传动效率低变矩范围有限，传动带2容易损坏，无法承受较大的载荷；且钢带和锥型轮1接触面积小，钢和钢接触，摩擦小，大扭矩时容易打滑。如果用皮带又无法承受锥型轮1的挤压，增大张力需要皮带承受锥型轮 1侧面的挤压力，无法有效的张紧皮带。

现有的无极变速器中采用皮带虽然可增大所能承受的载荷，但却存在无法承受锥型轮侧面的挤压，导致无法有效张紧皮带的问题。

发明内容

本发明提供一种克服现有的无极变速器中采用皮带虽然可增大所能承受的载荷，但却存在无法承受锥型轮侧面的挤压，导致无法有效张紧皮带的问题或者至少部分地解决上述问题的一种膨胀型皮带轮及无极变速器。

根据本发明的第一方面，提供一种膨胀型皮带轮，该皮带轮包括：两个结构相同的锥型轮和多个伸缩翅片；两个锥型轮同轴设置，且两个锥型轮截面半径较小的端面相接设置，所述伸缩翅片的截面具有弧度，多个所述伸缩翅片的侧边依次相接，多个所述伸缩翅片在两个锥型轮之间均匀分布，任一所述伸缩翅片的两端分别与两个锥型轮的侧壁滑动连接。

在上述方案的基础上，在任一所述伸缩翅片的两端分别设置凸块，在两个锥型轮的侧壁上分别设置与所述凸块相匹配的凹槽，所述凸块在所述凹槽中滑动。

在上述方案的基础上，所述伸缩翅片包括支撑柱；所述支撑柱的两侧分别设置多个具有弧度的瓦块，所述支撑柱任一侧的任意相邻两个瓦块之间具有间隔，所述支撑柱两侧的瓦块交叉设置。

在上述方案的基础上，任意相邻的两个伸缩翅片相邻两侧的瓦块交叉设置。

在上述方案的基础上，所述凹槽的截面呈燕尾形或T形，所述凸块相应的呈燕尾形或T形。

在上述方案的基础上，两个锥型轮均套设在一转动轴的外侧，所述转动轴沿所述锥型轮的轴向方向设置。

在上述方案的基础上，所述转动轴为花键轴。

在上述方案的基础上，所述瓦块通过对多半径圆弧切割而成。

根据本发明的第二方面，提供一种无极变速器，该无极变速器包括：两组上述皮带轮；在两组皮带轮之间设置传动带，传动带依次绕过两组皮带轮之间的伸缩翅片。

本发明提供的一种膨胀型皮带轮及无极变速器，通过多个伸缩翅片的移动，可实现传动带所缠绕的柱体直径的变化，从而实现皮带轮的膨胀和收缩，该变化连续灵活高效，可实时根据实际需要进行改变，且该皮带轮结构简单，操作方便，可实现传动直径较大范围的平稳变化。

另外，通过伸缩翅片对传动带进行支撑，传动带与伸缩翅片的外侧壁接触，而不与锥型轮直接接触，可使传动带不承受锥型轮的侧向挤压力，使传动带可承受较大的张紧力，传动带与伸缩翅片之间的接触面积也比原来的斜面接触面积大，可大大提高摩擦力，防止传动带打滑，提高传动效率。

附图说明

图1为现有技术中的一种无极变速器的结构示意图；

图2为现有技术中的一种无极变速器的剖面示意图；

图3为现有技术中的一种无极变速器的侧视图；

图4为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中锥型轮的结构示意图；

图6为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中锥型轮的侧视图；

图7为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中锥型轮上凹槽的示意图；

图8为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中锥型轮的剖视图；

图9为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中伸缩翅片的结构示意图；

图10为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中伸缩翅片的俯视图；

图11为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中伸缩翅片的侧视图；

图12为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中伸缩翅片的瓦块示意图；

图13为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中转动轴的结构示意图；

图14为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮的正视图；

图15为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中锥型轮的侧视图；

图16为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮收缩状态剖面示意图；

图17为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮膨胀状态剖面示意图；

图18为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中传动带的示意图；

图19为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮中传动带的示意图；

图20为根据本发明实施例的一种膨胀型皮带轮的整体示意图；

图21为根据本发明实施例的一种无极变速器的整体示意图；

图22为根据本发明实施例的一种无极变速器的侧视图；

图23为根据本发明实施例的一种无极变速器的结构示意图。

附图标记说明：

1—锥型轮； 2—传动带； 3—凹槽；

4—伸缩翅片； 5—支撑柱； 6—瓦块；

7—凸块； 8—花键轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例根据本发明提供一种膨胀型皮带轮，参考图4，该皮带轮包括：两个结构相同的锥型轮1和多个伸缩翅片4；两个锥型轮1同轴设置，且两个锥型轮1截面半径较小的端面相接设置，所述伸缩翅片4 的截面具有弧度，多个所述伸缩翅片4的侧边依次相接，多个所述伸缩翅片4在两个锥型轮1之间均匀分布，任一所述伸缩翅片4的两端分别与两个锥型轮1的侧壁滑动连接。

本实施例提供的一种膨胀型皮带轮，通过在两个锥型轮1之间设置伸缩翅片4，使伸缩翅片4与锥型轮1之间可滑动连接，通过多个伸缩翅片4的滑动，可实现皮带轮的膨胀和收缩，即变直径传输动力，以更好的适应实际动力需要。

两个锥型轮1结构相同，尺寸大小相同。锥型轮1呈锥台状，可绕中心轴向进行转动，且可沿轴向进行移动。两个锥型轮1同轴设置，且两个锥型轮1截面半径较小的一端相接，即截面半径较小的一端相邻设置。

与现有技术不同的是，本实施例中的一种膨胀型皮带轮，在两个锥型轮1之间设置多个伸缩翅片4。伸缩翅片4沿长度方向的两端分别与两个锥型轮1的侧壁滑动连接。伸缩翅片4可沿着锥型轮1的侧壁进行上下滑动。

在两个锥型轮1相向运动，即两个锥型轮1之间的距离越来越小时，伸缩翅片4会在锥型轮1的作用下向上运动，伸缩翅片4的两端朝向锥型轮1截面半径较大的端面移动。

在两个锥型轮1相对运动，即两个锥型轮1之间的距离越来越远时，伸缩翅片4会在锥型轮1的作用下相下运动，伸缩翅片4的两端朝向锥型轮1截面半径较小的端面移动。

伸缩翅片4沿宽度方向的截面具有一定弧度。多个伸缩翅片4的沿长度方向的侧边依次相接。多个伸缩翅片4在两个锥型轮1之间可围成一个圆柱或近似圆柱的圈。且多个伸缩翅片4所围成的柱体的中心轴向与锥型轮1的中心轴向重合。

任意相邻的两个伸缩翅片4侧边相接，但不固连，可相互接触也可相互分离。

多个伸缩翅片4同时沿着锥型轮1的侧壁进行上下移动。在多个伸缩翅片4同时向上移动时，多个伸缩翅片4所围成的柱体的截面直径变大，相邻的两个伸缩翅片4会相互分离。在多个伸缩翅片4同时向下移动时，多个伸缩翅片4所围成的柱体的截面直径变小，相邻的两个伸缩翅片4之间的间距会与越来越小。

在皮带轮运行时，可将传动带2缠绕在多个伸缩翅片4的外侧并张紧，伸缩翅片4对传动带2进行支撑。通过多个伸缩翅片4的移动，可实现传动带2所缠绕的柱体直径的变化，从而实现皮带轮的膨胀和收缩，即传动直径的变化，且该变化连续灵活高效，可实时根据实际需要进行改变，该结构简单，操作方便，可实现传动直径较大范围的平稳变化。

另外，对于传统的膨胀型可变直径皮带轮，传动带2是直接在两个锥型轮1之间设置，传动带2的两侧直接与锥型轮1的侧壁接触。传动带2会受到锥型轮1的侧向挤压力，会导致不能承受较大张紧力，不容易张紧，以及两侧摩擦力较小易打滑的问题。

而本实施例提供的膨胀型皮带轮，通过伸缩翅片4对传动带2进行支撑，传动带2与伸缩翅片4的外侧壁接触，而不与锥型轮1直接接触，可使传动带2不承受锥型轮1的侧向挤压力，使传动带2可承受较大的张紧力，且容易张紧，传动带2与伸缩翅片4之间的接触面积也比原来的斜面接触面积大，可大大提高摩擦力，防止传动带2打滑，提高传动效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，在任一所述伸缩翅片4的两端分别设置凸块7，参考图5，在两个锥型轮1的侧壁上分别设置与所述凸块7相匹配的凹槽3，所述凸块7在所述凹槽3中滑动。

本实施例基于上述实施例，对伸缩翅片4和锥型轮1之间的滑动连接方式进行了具体的说明。参考图5，可在锥型轮1的侧壁上设置凹槽3，凹槽3沿着侧壁的长度方向可贯穿整个侧壁。

在伸缩翅片4的两端设置凸块7，凸块7与凹槽3的形状和大小相匹配。凸块7可插入凹槽3中，且凸块7在凹槽3中沿凹槽3的长度方向进行来回移动，从而实现伸缩翅片4沿着锥型轮1的侧壁进行滑动。

参考图6，因为两个锥型轮1之间设置有多个伸缩翅片4，因此在每个锥型轮1的侧壁上设置多个凹槽3，每个凹槽3对应与一个伸缩翅片4滑动相连。多个伸缩翅片4之间相互独立，且相互配合共同实现了传动直径的变化。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图7和图8，所述凹槽3 的截面呈燕尾形或T形，所述凸块7相应的呈燕尾形或T形。

本实施例基于上述实施例，对伸缩翅片4两端的凸块7以及锥型轮1侧壁上的凹槽3进行了进一步的说明。可将凹槽3设置为燕尾槽或T型槽，即凹槽3的截面形状为燕尾形或T形。

相应的，将伸缩翅片4两端的凸块7设置为燕尾形或T形。将凹槽3以及凸块7设置为燕尾形或T形，使凹槽3在同一截面处底部宽度大于顶部宽度，凸块7与凹槽3相配合。可将凹槽3设置为沿锥型轮1侧壁的长度方向贯穿锥型轮1。

这样，可在凹槽3的一端插入凸块7，使伸缩翅片4与锥型轮1 滑动连接。可使伸缩翅片4与锥型轮1之间连接更加牢固稳定，使伸缩翅片4与锥型轮1之间不易分离，提高整个结构的稳定性。锥型轮1 上的燕尾槽或T型槽和伸缩翅片4的凸块7契合，在锥型轮1挤压时，伸缩翅片4滑动升降。

进一步地，伸缩翅片4与锥型轮1之间的连接方式也可为其他，以能实现伸缩翅片4可在锥型轮1的侧壁上进行滑动为目的，对此不作限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图9，所述伸缩翅片4 包括支撑柱5；所述支撑柱5的两侧分别设置多个具有弧度的瓦块6，所述支撑柱5任一侧的任意相邻两个瓦块6之间具有间隔，所述支撑柱5两侧的瓦块6交叉设置。

本实施例基于上述实施例，对伸缩翅片4的具体结构进行了说明。伸缩翅片4由支撑柱5和支撑柱5两侧的多个瓦块6组成。支撑柱5 位于伸缩翅片4的中间，呈柱体，用于连接和支撑两侧的瓦块6。

在支撑柱5的两侧分别设置多个瓦块6，即支撑柱5的两侧均分别设有多个瓦块6，瓦块6具有一定的弧度。瓦块6的一端与支撑柱5 固连，且瓦块6的凹面朝下设置。在支撑柱5的任一侧，任意相邻两个瓦块6之间具有间隔。伸缩翅片4整体呈鱼骨形。

进一步地，参考图10和图11，支撑柱5两侧的瓦块6交叉设置。即支撑柱5两侧的瓦块6沿支撑柱5的长度方向交叉设置。即位于支撑柱5一侧的瓦块6相应的对应设置在位于支撑柱5另一侧的瓦块6 之间的间隔处。

在上述实施例的基础上，进一步地，任意相邻的两个伸缩翅片4 相邻两侧的瓦块6交叉设置。

在两个锥型轮1之间设置有多个伸缩翅片4，且任意相邻的两个伸缩翅片4的侧边相接。在每个伸缩翅片4呈鱼骨形时，应使任意相邻的两个伸缩翅片4相接的瓦块6交叉设置。

即对于任意相邻的两个伸缩翅片4，一个伸缩翅片4一侧的瓦块6 可正好对应插入另一个伸缩翅片4一侧的瓦块6的间隔中。

将伸缩翅片4两侧的瓦块6交叉设置，且使相邻两个伸缩翅片4 相邻两侧的瓦块6交叉设置，在伸缩翅片4同时向下移动时，可使相邻的两个伸缩翅片4相邻两侧的瓦块6相交叉，直至一侧的瓦块6完全插入另一侧瓦块6的间隔中。

在伸缩翅片4同时向上移动时，相邻的两个伸缩翅片4一侧的瓦块6会在另一侧瓦块6的间隔中慢慢抽出可分离，直至伸缩翅片4移动至锥型轮1的截面半径最大的端面处。

通过将伸缩翅片4设置为鱼骨形，相邻两个伸缩翅片4相邻两侧的瓦块6交叉设置，结构简单巧妙，可使伸缩翅片4牢固的结合在一起，提高结构的稳定性。进一步地，因为瓦块6交叉设置，在伸缩翅片4移动中的任何位置，瓦块6均能均匀的对传动带2进行支撑，可使传动带2承受较大的张紧力，且增大接触面积，使传动带2不易打滑。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图12，所述瓦块6通过对多半径圆弧切割而成。

本实施例基于上述实施例，对瓦块6的结构进行了进一步地说明。瓦块6具有弧度，且凹面朝下与支撑柱5固连。瓦块6可为圆弧状或近似圆弧状。瓦块6可通过对多半径圆弧切割形成。

呈鱼骨形的伸缩翅片4，瓦块6形状采用多半径圆弧切割，可在伸缩翅片4膨胀时使外圆更接近真圆，使运行稳定和保护传动带2。

在上述实施例的基础上，进一步地，两个锥型轮1均套设在一转动轴的外侧，所述转动轴沿所述锥型轮1的轴向方向设置。

本实施例基于上述实施例，对两个锥型轮1的连接进行了说明。两个锥型轮1均套在一个转动轴的外侧。转动轴与锥型轮1的轴向重合，两个锥型轮1同轴。锥型轮1可与转动轴一体进行转动，且锥型轮1可沿转动轴的长度方向进行移动。锥型轮1和转动轴之间应不发生相对转动。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图13，所述转动轴为花键轴8。

将转动轴设置为花键轴8，可保证锥型轮1与转动轴之间不发生相对转动，从而通过转动轴的转动来带动锥型轮1的转动，提高传动效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种膨胀型皮带轮包括：两个同轴设置的锥型轮1和设置在中间的多个伸缩翅片4。参考图14，伸缩翅片4的两端设置凸块7，锥型轮1的侧壁上设置与凸块7想配合的凹槽3，伸缩翅片4与锥型轮1可滑动连接，伸缩翅片4与锥型轮1不发生相对转动。

伸缩翅片4呈鱼骨形，包括支撑柱5和瓦块6。任一伸缩翅片4 两侧的瓦块6交叉设置，且相邻两个伸缩翅片4相邻两侧的瓦块6交叉设置。相邻两侧的瓦块6相互交叉，使多个伸缩翅片4围成一个与锥型轮1同轴的柱体或近似柱体。

两个锥型轮1通过转动轴连接。转动轴可为花键轴8，参考图15，可在锥型轮1中心开设贯穿所述锥型轮1与花键轴8相匹配的通孔，使花键轴8穿过锥型轮1。

参考图16，伸缩翅片4同时沿着锥型轮1的侧壁进行移动，在移动至凹槽3的底端即锥型轮1截面半径最小的端面处时，多个伸缩翅片4所围成的柱体或近似柱体的直径最小。

参考图17，伸缩翅片4同时沿着锥型轮1的侧壁进行移动，在移动至凹槽3的顶端即锥型轮1截面半径最大的端面处时，多个伸缩翅片4所围成的柱体或近似柱体的直径最大。此时，任意相邻的两个伸缩翅片4相邻两侧的瓦块6交叉部分变少或者两侧的瓦块6相互分离。

参考图18，传动带2缠绕在伸缩翅片4的外侧，不与锥型轮1之间接触。参考图19和图20，通过转动轴的转动，可带动锥型轮1进行转动，从而带动伸缩翅片4进行转动，依靠伸缩翅片4与传动带2之间的静摩擦力，可带动传动带2进行转动。

本实施例首先采用将两个锥型轮1安装在花键轴8上，使两个锥型轮1同步；然后在两个锥型轮1斜面开相应的燕尾槽或T型槽；在两个锥型轮1的槽之间安装呈鱼骨形的伸缩翅片4。

伸缩翅片4与锥型轮1接触斜面为燕尾或T形滑块；滑块在锥型轮1的槽内受挤压力滑动，实现多个伸缩翅片4所围成的柱体或近似柱体的直径变化。

伸缩翅片4承受锥型轮1的侧向挤压力，但和锥型轮1在转动过程中没有相对运动，不会磨损挤压面。该皮带轮适用性强，传动带2 可为钢带或皮带均可。

钢带或皮带张紧在伸缩翅片4表面，不与锥形轮直接接触，不承受锥型轮1的侧向挤压力，所以张紧力量可以很大，与伸缩翅片4间的接触面积也比原来的斜面接触大，这样摩擦力相应增大很多，不易打滑。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图21，一种无极变速器包括：两组上述皮带轮；在两组皮带轮之间设置传动带2，传动带2 依次绕过两组皮带轮之间的伸缩翅片4。

本实施例基于上述实施例，根据本发明提供一种包括了上述膨胀型皮带轮的无极变速器。一组上述皮带轮包括两个同轴的锥型轮1 和设置在中间的多个伸缩翅片4。

一种无极变速器包括两组上述皮带轮，一组作为主动轮，而另一组作为从动轮。参考图22，传动带2缠绕在两组皮带轮的伸缩翅片4 的外侧，将两组皮带轮连接起来。

参考图23，两组皮带轮相互配合，通过主动轮和从动轮半径的变化，可实现齿轮比的变化，从而实现无极变速器平稳连续的变速。

在两组皮带轮中，在作为主动轮的半径增大，即多个伸缩翅片4 所围成的柱体或近似柱体的直径变大时，整个无极变速器处于加速状态。在作为主动轮的半径变小，即多个伸缩翅片4所围成的柱体或近似柱体的直径变小时，整个无极变速器处于减速状态。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种膨胀型皮带轮，其特征在于，包括：两个结构相同的锥型轮和多个伸缩翅片；两个锥型轮同轴设置，且两个锥型轮截面半径较小的端面相接设置，所述伸缩翅片的截面具有弧度，多个所述伸缩翅片的侧边依次相接，多个所述伸缩翅片在两个锥型轮之间均匀分布，任一所述伸缩翅片的两端分别与两个锥型轮的侧壁滑动连接。

2.根据权利要求1所述的膨胀型皮带轮，其特征在于，在任一所述伸缩翅片的两端分别设置凸块，在两个锥型轮的侧壁上分别设置与所述凸块相匹配的凹槽，所述凸块在所述凹槽中滑动。

3.根据权利要求1或2所述的膨胀型皮带轮，其特征在于，所述伸缩翅片包括支撑柱；所述支撑柱的两侧分别设置多个具有弧度的瓦块，所述支撑柱任一侧的任意相邻两个瓦块之间具有间隔，所述支撑柱两侧的瓦块交叉设置。

4.根据权利要求3所述的膨胀型皮带轮，其特征在于，任意相邻的两个伸缩翅片相邻两侧的瓦块交叉设置。

5.根据权利要求2所述的膨胀型皮带轮，其特征在于，所述凹槽的截面呈燕尾形或T形，所述凸块相应的呈燕尾形或T形。

6.根据权利要求1或4或5所述的膨胀型皮带轮，其特征在于，两个锥型轮均套设在一转动轴的外侧，所述转动轴沿所述锥型轮的轴向方向设置。

7.根据权利要求6所述的膨胀型皮带轮，其特征在于，所述转动轴为花键轴。

8.根据权利要求3所述的膨胀型皮带轮，其特征在于，所述瓦块通过对多半径圆弧切割而成。

9.一种无极变速器，其特征在于，包括：两组上述皮带轮；在两组皮带轮之间设置传动带，传动带依次绕过两组皮带轮之间的伸缩翅片。