CN109139834A - 一种可变直径传动盘及其控制机构、变速传递装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可变直径传动盘及其控制机构，由可变直径传动盘装置及控制装置两部分组成。可变直径传动盘装置包括：轴、带轮、带齿、薄传动盘及厚传动盘，带轮在薄传动盘与厚传动盘之间，薄传动盘与厚传动盘加工有一圈齿孔，带轮、薄传动盘及厚传动盘安装在轴上，带齿装在的薄传动盘与厚传动盘齿孔内，一端有导向块，控制装置包括：换向板、活动换向板、导向板、旋转导向板、传动盘位置传感器、变速器电控单元及电磁铁，通过控制装置可变直径传动盘装置的有效传动半径，从而实现变速器的传动比的变化。利用本发明设计的变速器结构更为紧凑，减小了变速器的轴向尺寸，换挡时无动力中断，换挡操作步骤少，换挡执行机构及控制机构简单，制造难度小，成本低。

Description

一种可变直径传动盘及其控制机构、变速传递装置

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，具体地说是一种可变直径传动盘及其控制机构、变速传递装置。

背景技术

变速器在各种机械中广泛应用，特别是在汽车上，目前汽车应用的变速器以传动比变化类型来分有两种：有级变速机构和无级变速机构，有级变速机构采用齿轮啮合来实现动力传递及变速，每个挡位传动比是固定的，无级变速机构采用V型盘及传动带来实现无极变速，传动比可连续变化。

有级变速机构传动可靠性高，传递扭矩大，但轴向尺寸会随着挡位增加而变大，影响在汽车上的布置，特别是前轮驱动的汽车，不利于多档化，换挡时有动力中断，换挡操作步骤多。无级变速机构轴向尺寸小，动力传递平稳，换挡冲击小，但传动可靠性较差，最大传递扭矩受到限制。同时有级与无极变速机构换挡执行机构及控制机构复杂，制造难度大成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种通过全新设计的可变直径传动盘及其控制机构、变速传递装置，使得变速器结构更为紧凑，减小了变速器的轴向尺寸，传动可靠性高，传递扭矩大，换挡时无动力中断，换挡操作步骤少，换挡执行机构及控制机构简单，制造难度小成本低。克服了现有变速器的不足。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种可变直径传动盘，其特征在于：包括轴、带轮、带齿、薄传动盘及厚传动盘，所述带轮在薄传动盘与厚传动盘之间，所述薄传动盘与厚传动盘加工有齿孔，所述带轮、薄传动盘及厚传动盘安装在轴上，所述带齿装在的薄传动盘齿孔与厚传动盘齿孔内，所述带齿的一端设有导向块，由多个安装在薄传动盘及厚传动盘的同心圆齿孔内的带齿形成活动带轮，传动带与所述活动带轮接触传递动力。

活动带轮的圈数根据变速挡位数量决定，变速挡位数量随活动带轮圈数增加而增加。

包括控制装置，所述控制装置包括换向板、活动换向板、导向板、旋转导向板，所述换向板、活动换向板、导向板顺序环形连接，所述导向板和换向板内均设有上环形导向槽和下环形导向槽，带齿的导向块在上环形导向槽或下环形导向槽内旋转；所述换向板上还设有上换向槽及下换向槽，所述上换向槽从换向板的上环形导向槽向下延伸，所述下换向槽从换向板的下环形导向槽向上延伸，所述旋转导向板安装在换向板上、位于上换向槽与下换向槽的中心交叉位置,所述旋转导向板内设有旋转导向槽，所述旋转导向槽可与上换向槽或下换向槽重合，所述活动换向板内也设有上换向槽及下换向槽；当可变直径传动盘变径时，所述活动换向板的下换向槽活动连通换向板的上换向槽、旋转导向槽与换向板的上换向槽重合，或者是，所述活动换向板的上换向槽活动连通换向板的下换向槽、旋转导向槽与换向板的下换向槽重合。

所述控制装置还包括传动盘位置传感器、变速器电控单元及电磁铁，所述控制装置靠近厚传动盘设置，传动盘位置传感器靠近薄传动盘及厚传动盘安装，所述变速器电控单元接收传动盘位置传感器信号及汽车其他换挡信号并计算处理，所述电磁铁接收变速器电控单元控制信号，控制活动换向板移动并推动导向块带动带齿一起轴向移动。

所述活动换向板与旋转导向板连动连接，所述活动换向板上下移动时可带动旋转导向板旋转。

所述活动换向板设置连动杆，所述连动杆的末端设连动槽，所述旋转导向板上设有转轴，所述转轴可在连动槽内移动。

所述由换向板、导向板及活动换向板形成的上下环形导向槽的数量与活动带齿的数量一致，当活动带齿大于两圈时，控制装置布置形式有两种：第一种是布置在传动盘的一侧；第二种布置在传动盘的两侧。

每个活动带轮包括一个下降导向带齿和一个上升导向带齿。

包括传动盘组、传动带，传动盘组包括一个或两个所述可变直径传动盘。

传动带是平带或链条或齿形带。

本发明的有益效果是：通过控制装置可改变传动盘的有效传动半径，从而实现变速器的传动比的变化。利用本发明设计的变速器结构更为紧凑，减小了变速器的轴向尺寸，换挡时无动力中断，换挡操作步骤少，换挡执行机构及控制机构简单，制造难度小，成本低。

附图说明

图1为可变直径传动盘及其控制机构结构示意图。

图2为活动带轮图。

图3为具有3圈活动带轮的可变直径传动盘装置图。

图4为图1、图2A-A向可变直径传动盘及其控制机构圆柱截面局部剖视展开图。

图5为图4B-B向下环形导向槽剖视图。

图6为控制装置布置在传动盘一侧的示意图

图7为控制装置布置在传动盘两侧的示意图

图8为旋转导向板与活动换向板的安装关系图。

图9为可变直径传动盘装置传动半径减小工作图(1)。

图10为可变直径传动盘装置传动半径减小工作图(2)。

图11为可变直径传动盘装置传动半径增大工作图。

图12为下降导向带齿工作图。

图13为上升导向带齿工作图。

图14为由带轮与可变直径传动盘及其控制机构组成的变速器。

图15为由两个可变直径传动盘及其控制机构组成的变速器(一档)。

图16为采用齿形带传动的变速器。

图17为采用链条传动的变速器。

图18为下降导向链齿与上升导向链齿断面及安装图。

图19为由两个可变直径传动盘及其控制机构组成的变速器(二档)

图20为由两个可变直径传动盘及其控制机构组成的变速器(三档)

图21为七挡带传动变速器。

具体实施方式

参见图1-21，一种可变直径传动盘50，其特征在于包括轴1、带轮4、带齿7、薄传动盘3及厚传动盘6，所述带轮4在薄传动盘3与厚传动盘6之间，薄传动盘3与厚传动盘6加工有一圈齿孔2，带轮4、薄传动盘3及厚传动盘6安装在轴1上；带齿7装在的薄传动盘3与厚传动盘6齿孔2内，一端有导向块8，由多个安装在薄传动盘及厚传动盘的同心圆齿孔内的带齿形成活动带轮，传动带与所述活动带轮接触传递动力。多个带齿7在同一个圆上组成活动带轮16，传动带5与活动带轮16接触传递动力，如图2所示为活动带轮示意图。

可变直径传动盘由控制装置55控制，控制装置55是不旋转的，靠近厚传动盘6一端，控制装置55包括：换向板22、活动换向板28、导向板21、旋转导向板25、传动盘位置传感器15、变速器电控单元11及电磁铁13组成，如图4所示为可变直径传动盘及其控制机构圆柱截面局部剖视展开图。换向板22、活动换向板28、导向板21顺序环形连接，在换向板22、活动换向板28、导向板21内设置“工”字形槽，“工”字形槽用于带齿7及其上的导向块8在其内旋转移动，其中，导向板21内的“工”字形槽包括上环形导向槽20和下环形导向槽30，换向板22内的“工”字形槽包括上环形导向槽20和下环形导向槽30，带齿的导向块在上环形导向槽或下环形导向槽内旋转；所述换向板22上还设有上换向槽23及下换向槽26，所述上换向槽23从换向板的上环形导向槽向下延伸，所述下换向槽23从换向板的下环形导向槽向上延伸，所述旋转导向板25安装在换向板22上，位于上换向槽23与下换向槽26的中心交叉位置,所述旋转导向板25内设有旋转导向槽24，所述旋转导向槽可与上换向槽或下换向槽重合，所述活动换向板28内也设有上换向槽27及下换向槽29；换向板22、导向板21及活动换向板28共同形成了上环形导向槽20及下环形导向槽30，如图5所示为下环形导向槽30剖视图，带齿的导向块8位于环形导向槽内旋转，其轴向位置被导向槽限制。

当传动盘不需要改变传动直径时，参考图4所示的状态，此时，导向板21的下环形导向槽30、换向板22的下环形导向槽30、活动换向板28的下换向槽29组成导向块8的环形活动通道。

当可变直径传动盘变径时，所述活动换向板的下换向槽29活动连通换向板22的上换向槽23、旋转导向槽24与换向板22的上换向槽23重合，或者是，所述活动换向板的上换向槽27活动连通换向板22的下换向槽26、旋转导向槽24与换向板22的下换向槽26重合。

活动带轮的圈数根据变速挡位数量决定，变速挡位数量随活动带轮圈数增加而增加，如图3所示为具有三圈活动带轮,分别是大活动带轮17、中间活动带轮18及小活动带轮19与带轮4一共形成四种变速传动。

由换向板22、导向板21及活动换向板28形成的上下环形导向槽的数量与活动带齿16的数量一致，当活动带齿16大于两圈时，控制装置55布置形式有两种,以活动带齿为三圈为例：第一种控制装置55布置在传动盘的一侧，如图6所示，电磁铁75对应小环形导向槽70控制小活动带轮19；电磁铁76对应中间环形导向槽71控制中间活动带轮18，电磁铁77对应小环形导向槽72控制大活动带轮19；第二种控制装置55在传动盘的两侧，如图7所示，两侧导向槽交替布置，将中间环形导向槽71及电磁铁76安装在传动盘79的一侧，这样有利于控制装置55的布置，此时薄传动盘3及厚传动盘6可以由厚度一致的传动盘78、79替代。

传动盘位置传感器15靠近薄传动盘3及厚传动盘6安装，作用是感应传动盘位置，传动盘位置信号14与汽车其他换挡信号10传入到电控单元11，经变速器电控单元11计算处理后发出控制信号12给电磁铁13，控制活动换向板28移动推动导向块8带动带齿7一起轴向移动,活动换向板28上下移动时可带动旋转导向板25旋转一个角度,如图8所示，所述活动换向板设置连动杆，所述连动杆的末端设连动槽，所述旋转导向板上设有转轴，所述转轴可在连动槽内移动。

如图9、图10所示为可变直径传动盘装置50的传动半径减小工作图，当电磁铁13带动活动换向板28由下向上移动时，旋转导向板25顺时针旋转一个角度，活动换向板28的下换向槽29与换向板22的上换向槽23相连通，导向块8在活动换向板28的下换向槽29推动下进入换向板上换向槽23，再进入上环形导向槽20，此时带齿7从薄传动盘3的齿孔2中被拔出向厚传动盘6轴向移动。当全部导向块8进入上环形导向槽20时，带齿7端部进入厚传动盘6的齿孔2内，可变直径传动盘装置50的传动半径减小。

如图11所示为可变直径传动盘装置50的传动半径增大工作图，当电磁铁13带动活动换向板28由上向下移动时，旋转导向板25逆时针旋转一个角度，活动换向板28的上换向槽27与换向板22的下换向槽26相连通，导向块8在活动换向板28的上换向槽27推动下进入换向板下换向槽26，再进入下环形导向槽30，此时带齿7由厚传动盘6齿孔2向薄传动盘3轴向移动，带齿7端部进入薄传动盘3的齿孔2内，当全部导向块8进入下环形导向槽30时，可变直径传动盘装置50的传动半径增大。

为了增大换挡时传动带5的弯曲半径，分别采用一个下降导向带齿80及上升导向带齿82。如图12所示为下降导向带齿80工作图，当传动半径由大减小时，控制下降导向带齿80最后向厚传动盘6移动与传动带5脱离接触。如图13所示为上升导向带齿82工作图，当需要传动半径增大时，控制上升导向带齿82首先向薄传动盘3移动与传动带5接触。当完成换挡后，下降配合带齿81及上升配合带齿83与传动带接触，使活动带轮形成一个完整的圆形，与下降导向带齿80及下降配合带齿81对应的齿孔是下降带齿齿孔85，与上升导向带齿82及上升配合带齿83对应的齿孔是上升带齿齿孔84。

要形成完整的可变直径传动盘变速传递装置，可由带轮(主动部分)与可变直径传动盘及其控制机构(从动部分65)组成，(如图14所示)，或者由两个可变直径传动盘及其控制机构分别作为主动部分60及从动部分65组成(如图15所示)，用传动带5在传动盘之间传递动力。

传动带5的张紧，为了达到更好的张紧效果，采用一个内张紧轮38及两个外张紧轮37。

传动带可以用齿形带代替(如图16所示)，要配合齿形带39传动，则由主动齿轮43及从动齿轮44分别代替主动带轮33及从动带轮35，齿形带内张紧齿轮78代替内张紧轮38，带齿的断面形状根据齿形带的要求变化。

传动带也可以用链条代替(如图17所示)，要配合链条46传动，则由主动链轮45及从动带轮47分别代替主动带轮33及从动带轮35，链齿48代替带齿7，链条内张紧齿轮79代替内张紧轮38，链齿的截面形状根据链条的要求变化。

下面以实施例进行进一步说明解释。

实施例一(两挡带传动变速器)

如图14所示为由可变直径传动盘及其控制机构与带轮组成的两挡带传动变速器，主动部分是带轮，从动部分65是可变直径传动盘及其控制机构，主要包括：输入轴32、主动带轮33、输出轴34、从动带轮35、传动带5及从动活动带轮51。

如图14所示，传动带5分别与主动带轮33和从动活动带轮51接触，实现低速挡，此时传动比较大；当传动带5由从动活动带轮51下移与从动带轮35接触时，实现高速挡，此时传动比较小。

实施例二(三挡带传动变速器)

如图15所示为由两个可变直径传动盘及其控制机构组成的带传动变速器，主动部分为可变直径传动盘及其控制机构60，从动部分为可变直径传动盘及其控制机构65，主要包括输入轴32、主动带轮33、输出轴34、从动带轮35、传动带5、主动活动带轮53及从动活动带轮54。

由于主动及从动可变直径传动盘分别可实现两种传动半径，根据传动方式的排列组合，一共可以实现四种挡位传递形式，但为了挡位设置合理，变速器可只采用三个挡位，工作情况如下：

一挡：如图15所示，传动带5分别与主动带轮33和从动活动带轮54接触，实现一档传动，此时传动比最大。

二挡：如图19所示，在从动部分控制机构的控制下，传动带5由从动活动带轮54下移到从动带轮35上，实现二挡传动，此时传动比小于一档。内张紧轮38向外移动，外张紧轮37向内靠近，使得皮带5与带轮有较大的包角，同时达到较好的张紧效果。

三挡：如图20所示，在主动部分控制机构的控制下，传动带5由主动带轮33上升移动到主动活动带轮53上，实现三挡传动，此时传动比最小。

实施例三(三挡齿形带传动变速器)

如图16所示为采用齿形带传动三挡变速器，齿形带39代替传动带5，主动齿轮45及从动齿轮44分别代替主动带轮及从动带轮，带齿的截面形状根据齿形带39的要求变化，挡位数与实施例二类似只实现三个挡位。

实施例四(三挡链条传动变速器)

如图17所示为三挡链条传动变速器，链条46代替传动带5，主动链轮45与从动链轮47分别代替主动带轮及从动带轮，链齿48代替带齿7。为了增大换挡时链条的传动半径，由下降导向链齿88代替下降导向带齿80，下降导向配合链齿89代替下降配合带齿81，上升导向链齿86代替上升导向带齿82，上升导向配合链齿87上升配合带齿，如图18所示为下降导向链齿88与上升导向链齿86断面及安装图。链齿的截面形状根据链条46的要求变化，挡位数与实施例二类似只实现三个挡位。

实施例五(七挡带传动变速器)

如图21所示，主动可变直径传动盘具有三个活动带轮61、62及63，从动可变直径传动盘也具有三个活动带轮66、67及68。为了挡位设置合理，主动及从动可变直径传动盘的工作半径交替增大及减小，变速器可获得七个挡位。

同理，根据以上案例，要增加变速器挡位，只要增加主动及从动可变直径传动盘的活动带轮的数量即可。

Claims (10)

1.一种可变直径传动盘，其特征在于：包括轴、带轮、带齿、薄传动盘及厚传动盘，所述带轮在薄传动盘与厚传动盘之间，所述薄传动盘与厚传动盘加工有齿孔，所述带轮、薄传动盘及厚传动盘安装在轴上，所述带齿装在的薄传动盘齿孔与厚传动盘齿孔内，所述带齿的一端设有导向块，由多个安装在薄传动盘及厚传动盘的同心圆齿孔内的带齿形成活动带轮，传动带与所述活动带轮接触传递动力。

2.根据权利要求1所述可变直径传动盘，其特征在于：活动带轮的圈数根据变速挡位数量决定，变速挡位数量随活动带轮圈数增加而增加。

3.根据权利要求1或2所述可变直径传动盘的控制机构，其特征在于：包括控制装置，所述控制装置包括换向板、活动换向板、导向板、旋转导向板，所述换向板、活动换向板、导向板顺序环形连接，所述导向板和换向板内均设有上环形导向槽和下环形导向槽，带齿的导向块在上环形导向槽或下环形导向槽内旋转；所述换向板上还设有上换向槽及下换向槽，所述上换向槽从换向板的上环形导向槽向下延伸，所述下换向槽从换向板的下环形导向槽向上延伸，所述旋转导向板安装在换向板上、位于上换向槽与下换向槽的中心交叉位置,所述旋转导向板内设有旋转导向槽，所述旋转导向槽可与上换向槽或下换向槽重合，所述活动换向板内也设有上换向槽及下换向槽；当可变直径传动盘变径时，所述活动换向板的下换向槽活动连通换向板的上换向槽、旋转导向槽与换向板的上换向槽重合，或者是，所述活动换向板的上换向槽活动连通换向板的下换向槽、旋转导向槽与换向板的下换向槽重合。

4.根据权利要求3所述可变直径传动盘的控制机构，其特征在于：所述控制装置还包括传动盘位置传感器、变速器电控单元及电磁铁，所述控制装置靠近厚传动盘设置，传动盘位置传感器靠近薄传动盘及厚传动盘安装，所述变速器电控单元接收传动盘位置传感器信号及汽车其他换挡信号并计算处理，所述电磁铁接收变速器电控单元控制信号，控制活动换向板移动并推动导向块带动带齿一起轴向移动。

5.根据权利要求3所述可变直径传动盘的控制机构，其特征在于：所述活动换向板与旋转导向板连动连接，所述活动换向板上下移动时可带动旋转导向板旋转。

6.根据权利要求5所述可变直径传动盘的控制机构，其特征在于：所述活动换向板设置连动杆，所述连动杆的末端设连动槽，所述旋转导向板上设有转轴，所述转轴可在连动槽内移动。

7.根据权利要求5所述可变直径传动盘的控制机构，其特征在于：所述由换向板、导向板及活动换向板形成的上下环形导向槽的数量与活动带齿的数量一致，当活动带齿大于两圈时，控制装置布置形式有两种：第一种是布置在传动盘的一侧；第二种布置在传动盘的两侧。

8.根据权利要求3所述可变直径传动盘的控制机构，其特征在于：每个活动带轮包括一个下降导向带齿和一个上升导向带齿。

9.根据权利要求3所述可变直径传动盘的控制机构的变速传递装置，其特征在于：包括传动盘组、传动带，传动盘组包括一个或两个所述可变直径传动盘。

10.根据权利要求9所述可变直径传动盘的控制机构的变速传递装置，其特征在于：传动带是平带或链条或齿形带。