CN113309835A - 一种瓣型双插入式无级变速器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种瓣型双插入式无级变速器装置，包括主动机构、从动机构、传动皮带和负相关控制模块，主动机构包括主动轴、皮带轮以及两插入轮，皮带轮通过轮毂套接锁定在主动轴上，两插入轮设置在皮带轮两侧且两插入轮上的瓣体沿轴向交替插入皮带轮中的瓣区孔，从动机构包括从动轴、皮带轮以及两插入轮，皮带轮通过轮毂套接锁定在从动轴上，两插入轮设置在皮带轮两侧且两插入轮上的瓣体沿轴向交替插入皮带轮中的瓣区孔，传动皮带套设在主动机构的皮带轮与从动机构的皮带轮之间，负相关控制模块与主动机构中的两插入轮和从动机构中的两插入轮均连接。该装置解决了轮带方式无级变速传动的变速过程中，摩擦力不稳，易发生瞬间打滑、失速的问题。

Description

一种瓣型双插入式无级变速器装置
技术领域
本发明涉及无级变速器技术领域，尤其涉及一种瓣型双插入式无级变速器装置。
背景技术
变速器，是可按不同工作条件要求，用来灵活改变主动轴(动力输入轴)传到从动轴(动力输出轴)上的扭矩、转速和运动方向的可受控制机械变速装置。在汽车、拖拉机、船舶、机床等机械应用领域，有广阔的市场应用前景。
变速器从变速性能上区分，一般可分为有级变速器、无级变速器。有级变速器，多采用齿轮等方式传动设计，设有若干个定值传动比。市场上的现有产品，优点是各挡转速下输出扭矩稳定，传动可靠不打滑，但换挡会有突跳卡顿，不平顺，制造与维护成本较高。无级变速器，多采用轮带等方式传动设计，在变速范围内，可以随意变化。市场上的现有产品，优点是变速无级流畅，不顿挫，但变速易发生打滑，制造与维护成本高。
市场上常用的钢带轮式无级变速器(CVT)，是利用倒梯形钢带，夹持挤压在主动轮和从动轮上两个锥尖相对的凸锥形钢轮形成的倒梯型空间中，利用挤压形成带与轮间的摩擦力来传递动力。通过增大或缩小(也放松或挤压)主动轮与从动轮上两个凸锥形钢轮之间的距离，无级调整控制倒梯钢带与凸锥轮轴心的距离，起到轮带方式传动通过改变主动轮和从动轮直径大小整传动速度的作用。但在改变传动比时，这种放松或挤压的过程在交替进行，挤压压紧力就会减少，带与轮间的摩擦力就会减小，带轮与钢带之间的接触面积较小，就会发生瞬间打滑、失速的问题，这既不经济、更不安全。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种瓣型双插入式无级变速器装置，解决了轮带方式无级变速传动的变速过程中，摩擦力不稳，易发生瞬间打滑、失速的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种瓣型双插入式无级变速器装置，包括主动机构、从动机构、传动皮带和负相关控制模块；
所述主动机构包括主动轴、皮带轮以及两插入轮；
所述从动机构包括从动轴、皮带轮以及两插入轮；
所述皮带轮包括两圆形挡板，每一挡板从圆周向圆心呈辐射状均匀设有2n根挡柱，两挡板通过轮毂同轴连接且每一挡柱均连接在轮毂侧面上，两挡板中的挡柱在轴向上一一对应，使皮带轮中形成2n个贯通的瓣区孔；
所述插入轮包括底盘以及设置在底盘上的n个瓣体，每一瓣体均包括扇形柱体部分和位于扇形柱体部分之上的扇形圆锥体部分，插入轮与皮带轮同轴时，每一瓣体在底盘上的投影与皮带轮中的瓣区孔相匹配，底盘上设有贯穿孔且贯穿孔的直径大于主动轴的直径和从动轴的直径；
在主动机构中，皮带轮通过轮毂套接锁定在主动轴上，两插入轮设置在皮带轮两侧且两插入轮上的瓣体沿轴向交替插入皮带轮中的瓣区孔；
在从动机构中，皮带轮通过轮毂套接锁定在从动轴上，两插入轮设置在皮带轮两侧且两插入轮上的瓣体沿轴向交替插入皮带轮中的瓣区孔；
所述传动皮带套设在主动机构的皮带轮与从动机构的皮带轮之间且套接在主动机构中两插入轮上的瓣体形成的圆周槽面与从动机构中两插入轮上的瓣体形成的圆周槽面之间；
所述负相关控制模块与主动机构中的两插入轮和从动机构中的两插入轮均连接，负相关控制主动机构中两插入轮插入皮带轮的深度、从动机构中的两插入轮插入皮带轮的深度。
进一步的，所述插入轮上所设瓣体的扇形圆锥体部分的圆锥半角不大于45°。
进一步的，所述传动皮带包括钢丝绳以及复合在钢丝绳上的橡胶层。
进一步的，所述皮带轮、插入轮均采用碳素结构钢制作。
进一步的，所述挡柱、瓣区孔的数量为8，底盘上所设瓣体的数量为4。本发明的有益效果为：
1、该瓣型双插入式无级变速器装置通过双面瓣孔深槽型带轮上的深槽及两面圆形挡板上以轮毂为圆心向外围分布的挡柱，为传动皮带建立抬升或降下的空间，并保证传动皮带在高运转速传动时不脱槽，瓣区孔又为两插入轮上所设瓣体的插入建立了有序稳定的路由，通过两插入轮的成对对向插入或抽出，瓣体均匀贴合围绕皮带轮的轮毂，使皮带轮的深槽内无级增大或缩小轴径；
2、瓣体的扇形圆锥体部分的圆锥半角(母线与轴的夹角)不大于45°，使两插入轮对向插入形成的钝角倒三角空间，既为三角皮带建立密实接触空间，又可从力学上保证在抬升或降下传动皮带时稳定有力；
3、传动皮带以钢丝绳为筋，可以保障其具有一定张力带压力套设在主动轴、从动轴上的带轮深槽中，其还具有一定变形度的橡胶接触面，可以增大传动皮带与轮的摩擦力，并保障大扭矩传动时的稳定；
4、通过负相关控制模块，确保在无级传动过程中，稳定控制主动机构中皮带轮、从动机构中皮带轮的轴径协调有序、快速变化。
附图说明
附图1为本发明无级变速器装置的结构示意图；
附图2为本发明主动机构或从动机构的立体图；
附图3为本发明主动机构或从动机构的主视图；
附图4为本发明皮带轮的侧视图；
附图5为本发明皮带轮的主视图；
附图6为本发明插入轮的主视图；
附图7为本发明插入轮的侧视图；
附图8为本发明传动皮带的结构示意图。
标注说明：1、负相关控制模块，2、皮带轮，2-1、挡板，2-2、挡柱，2-3、轮毂，3、插入轮，3-1、底盘，3-2、瓣体，4、主动轴，5、从动轴，6、传动皮带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1-3所示，一种瓣型双插入式无级变速器装置，包括主动机构、从动机构、传动皮带6和负相关控制模块1，所述主动机构包括主动轴4、皮带轮2以及两插入轮3，所述从动机构包括从动轴5、皮带轮2以及两插入轮3。
请参阅图4-5所示，所述皮带轮2包括两圆形挡板2-1，每一挡板2-1从圆周向圆心呈辐射状均匀设有2n根挡柱2-2，两挡板2-1通过轮毂2-3同轴连接且每一挡柱2-2均连接在轮毂2-3侧面上，两挡板2-1中的挡柱2-2在轴向上一一对应，使皮带轮2中形成2n个贯通的瓣区孔，进而形成双面瓣孔深槽型带轮。图中，挡柱2-2、瓣区孔的数量为8。
请参阅图6-7所示，所述插入轮3包括底盘3-1以及设置在底盘3-1上的n个瓣体3-2，每一瓣体3-2均包括扇形柱体部分和位于扇形柱体部分之上的扇形圆锥体部分，插入轮3与皮带轮2同轴时，每一瓣体3-2在底盘3-1上的投影与皮带轮2中的瓣区孔相匹配，底盘3-1上设有贯穿孔且贯穿孔的直径大于主动轴4的直径和从动轴5的直径。图中，底盘3-1上所设瓣体3-2的数量为4。优选的是，所述插入轮3上所设瓣体3-2的扇形圆锥体部分的圆锥半角(母线与轴的夹角)不大于45°。
从另一个角度来说，插入轮3的结构如下：插入轮3的轮身整体由三段形状构成，即底盘圆柱体部分+瓣体圆柱体部分+瓣体圆锥体部分，其中，瓣体圆柱体部分的直径与瓣体圆锥体底面直径相同，瓣体圆锥体的圆锥半角不大于45°，沿底盘圆柱体部分、瓣体圆柱体部分、瓣体圆锥体部分的轴心线，设有同轴心线的贯通孔，贯通孔的直径刚好适合套在皮带轮2中轮毂2-3的外圆周上，瓣体圆柱体部分和瓣体圆锥体部分，轴向上仅保留与皮带轮2中瓣区孔的垂直投影重合的部分，切割清除掉其它部分，形成若干瓣体3-2，并对保留下来的瓣体3-2，顺序编号，并切割清除掉奇数或偶数瓣体3-2。各个瓣体3-2因与底盘圆柱体部分相连接，仍构成一个整体轮型。
所述皮带轮2、插入轮3均采用碳素结构钢制作，例如38CrMoAl等。
在主动机构中，皮带轮2通过轮毂2-3套接锁定在主动轴4上，两插入轮3设置在皮带轮2两侧且两插入轮3上的瓣体3-2沿轴向交替插入皮带轮2中的瓣区孔；在从动机构中，皮带轮2通过轮毂2-3套接锁定在从动轴5上，两插入轮3设置在皮带轮2两侧且两插入轮3上的瓣体3-2沿轴向交替插入皮带轮2中的瓣区孔。
所述传动皮带6套设在主动机构的皮带轮2与从动机构的皮带轮2之间(传动皮带6的两端分别套在主动轴4、从动轴5上的双面瓣孔深槽型带轮的深槽中)且套接在主动机构中两插入轮3上的瓣体3-2形成的圆周槽面与从动机构中两插入轮3上的瓣体3-2形成的圆周槽面之间。优选的是，所述传动皮带6包括钢丝绳以及复合在钢丝绳上的橡胶层。传动皮带6由柔软性好、抗拉强度高的钢丝绳为筋，外表复合橡胶后制成，带有一定张紧力。
所述负相关控制模块1与主动机构中的两插入轮3和从动机构中的两插入轮3均连接，负相关控制主动机构中两插入轮3插入皮带轮2的深度、从动机构中的两插入轮3插入皮带轮2的深度。具体的，负相关控制模块1通过机械、电磁、液压、气压等方式实现控制功能。当负相关控制模块1控制插入主动机构中皮带轮2中的成对插入轮3的插入深度由大到小变化时，负相关控制模块1会控制插入从动机构中皮带轮2中的成对插入轮3的插入深度则由小到大变化，反之亦可。
该瓣型双插入式无级变速器装置通过双面瓣孔深槽型带轮上的深槽及两面圆形挡板2-1上以轮毂2-3为圆心向外围分布的挡柱2-2，为传动皮带6建立抬升或降下的空间，并保证传动皮带6在高运转速传动时不脱槽，瓣区孔又为两插入轮3上所设瓣体3-2的插入建立了有序稳定的路由，通过两插入轮3的成对对向插入或抽出，瓣体3-2均匀贴合围绕皮带轮2的轮毂2-3，使皮带轮2的深槽内无级增大或缩小轴径。
瓣体3-2的扇形圆锥体部分的圆锥半角不大于45°，使两插入轮3对向插入形成的钝角倒三角空间，既为三角皮带建立密实接触空间，又可从力学上保证在抬升或降下传动皮带6时稳定有力。两插入轮3对向插入皮带轮2，对向插入的瓣体3-2将对传动皮带6产生交叉对向挤压力，这也将增大轮与带之间的摩擦力，保障稳定传动，不发生打滑现象(滑动摩擦力f＝μN，它跟接触面粗糙程度和正压力有关，跟接触面积无关)。
传动皮带6以钢丝绳为筋，可以保障其具有一定张力带压力套设在主动轴4、从动轴5上的带轮深槽中，其还具有一定变形度的橡胶接触面，可以增大传动皮带6与轮的摩擦力，并保障大扭矩传动时的稳定。
通过负相关控制模块1，确保在无级传动过程中，稳定控制主动机构中皮带轮2、从动机构中皮带轮2的轴径协调有序、快速变化。
上述技术方案，解决了轮带方式无级变速传动中的变速过程中，摩擦力不稳，易发生瞬间打滑、失速的问题。
当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种瓣型双插入式无级变速器装置，其特征在于：包括主动机构、从动机构、传动皮带和负相关控制模块；
所述主动机构包括主动轴、皮带轮以及两插入轮；
所述从动机构包括从动轴、皮带轮以及两插入轮；
所述皮带轮包括两圆形挡板，每一挡板从圆周向圆心呈辐射状均匀设有2n根挡柱，两挡板通过轮毂同轴连接且每一挡柱均连接在轮毂侧面上，两挡板中的挡柱在轴向上一一对应，使皮带轮中形成2n个贯通的瓣区孔；
所述插入轮包括底盘以及设置在底盘上的n个瓣体，每一瓣体均包括扇形柱体部分和位于扇形柱体部分之上的扇形圆锥体部分，插入轮与皮带轮同轴时，每一瓣体在底盘上的投影与皮带轮中的瓣区孔相匹配，底盘上设有贯穿孔且贯穿孔的直径大于主动轴的直径和从动轴的直径；
在主动机构中，皮带轮通过轮毂套接锁定在主动轴上，两插入轮设置在皮带轮两侧且两插入轮上的瓣体沿轴向交替插入皮带轮中的瓣区孔；
在从动机构中，皮带轮通过轮毂套接锁定在从动轴上，两插入轮设置在皮带轮两侧且两插入轮上的瓣体沿轴向交替插入皮带轮中的瓣区孔；
所述传动皮带套设在主动机构的皮带轮与从动机构的皮带轮之间且套接在主动机构中两插入轮上的瓣体形成的圆周槽面与从动机构中两插入轮上的瓣体形成的圆周槽面之间；
所述负相关控制模块与主动机构中的两插入轮和从动机构中的两插入轮均连接，负相关控制主动机构中两插入轮插入皮带轮的深度、从动机构中的两插入轮插入皮带轮的深度。
2.根据权利要求1所述的一种瓣型双插入式无级变速器装置，其特征在于：所述插入轮上所设瓣体的扇形圆锥体部分的圆锥半角不大于45°。
3.根据权利要求1所述的一种瓣型双插入式无级变速器装置，其特征在于：所述传动皮带包括钢丝绳以及复合在钢丝绳上的橡胶层。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种瓣型双插入式无级变速器装置，其特征在于：所述皮带轮、插入轮均采用碳素结构钢制作。
5.根据权利要求4所述的一种瓣型双插入式无级变速器装置，其特征在于：所述挡柱、瓣区孔的数量为8，底盘上所设瓣体的数量为4。
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