CN113513565A - 一种新型cvt变速装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型CVT变速装置，包括八爪机构、锥轴驱动机构、动力输入输出机构，其中八爪机构设为两套、且分别设置于主动轮、从动轮上，八爪机构在主动轮及从动轮的径向能实现伸出与收缩，主动轮上的八爪机构与从动轮上的八爪机构通过链条实现动力传输，保证了与链条包络的直径增大或缩小，从而实现了连续改变主动轮与从动轮转动的传动比。本发明中动力通过链条与八爪机构的啮合传动，当负载增大到临界值时，不会产生打滑现象，克服了传统技术中CVT变速箱在动力传输中出现的缺点与弊端，能提供更大的扭矩，实现大功率传输。本发明CVT变速装置中，整体结构紧凑、刚性稳定、可靠性强，并降低了核心零件的加工难度及生产制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及无级变速器技术领域，具体涉及一种新型CVT变速装置。
背景技术
汽车变速器通齿轮传动把发动机的动力传递给传动轴，以适应车辆在不同路况下对牵引和行驶速度的要求。
目前，同类型的CVT(Continuously Variable Transmission)变速器中，一般采用钢带传动，钢带与工作轮锥面靠摩擦力传动。当负载增大到临界值时，钢带因扭矩值不够会产生打滑现象，导致动力输出不足，加速慢、功率传输受到极大的限制，造成CVT变速箱在传动系统的缺点与不足。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种能实现大扭矩、高功率传动的新型CVT变速装置。
所述的新型CVT变速装置采用钢制链条与八爪机构的啮合传动，当负载增大到临界值时，不会产生打滑现象。在同尺寸规格的传动系统中能提供更大的扭矩，实现大功率传输，克服现有传统类型的CVT变速箱在动力传输中出现的缺点与弊端。
为了实现上述技术方案，本发明采用以下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供一种新型CVT变速装置，包括：八爪机构、锥轴驱动机构、动力输入输出机构；
其中，所述八爪机构设为两套、且分别设置于主动轮、从动轮上，八爪机构在主动轮及从动轮的径向能实现伸出与收缩，主动轮上的八爪机构与从动轮上的八爪机构通过链条实现动力传输，保证了与链条包络的直径增大或缩小，从而实现了连续改变主动轮与从动轮转动的传动比。
根据本发明的一实施方式，所述八爪机构包括八爪、支撑轮、销轴、复位弹簧、定位销，所述八爪安装于主动轮、从动轮上，所述主动轮、从动轮上均设有滑动槽、作为八爪伸缩的滑动轨道，所述八爪的底部通过球头与锥轴驱动机构的锥轴外表面实现高摩擦副接触，八爪的径向伸缩通过锥轴的轴向往复运动来实现。
根据本发明的一实施方式，当八爪伸出时，锥轴的大端向触点运动；当八爪缩回时，锥轴的小端向触点运动。
根据本发明的一实施方式，设置于所述主动轮一侧的八爪机构在径向伸缩的同时跟随主动轮一起旋转，并将动力传输给链条；设置于所述从动轮一侧的八爪机构在径向伸缩的同时，链条将动力传输给从动轮一侧的八爪机构，并驱动从动轮旋转，实现动力输出。
根据本发明的一实施方式，所述支撑轮通过销轴固定在八爪上，每一个八爪上均对称设置有两个定位销、且分居支撑轮两侧，所述定位销上设有复位弹簧。
根据本发明的一实施方式，所述锥轴驱动机构包括：锥轴、齿形推杆、滚珠导套、定位套、安装座、传动齿轮、齿轮轴、同步带轮、同步带、T型轴承、伺服电机，所述锥轴与齿形推杆的一端固定连接且同轴设置，齿形推杆的另一端通过滚珠导套设置于定位套内，所述定位套设置在安装座上；所述齿形推杆与传动齿轮啮合实现动力传输，所述传动齿轮设置于齿轮轴的一端，齿轮轴的另一端安装有同步带轮，同步带轮上啮合有同步带，所述伺服电机的动力输出轴与齿轮轴连接。
根据本发明的一实施方式，所述齿轮轴通过T型轴承固定在安装座上。
根据本发明的一实施方式，所述伺服电机设为两套，所述锥轴驱动机构设为两套、且分别设置于主动轮及从动轮内部；
所述锥轴的外表面与八爪的球头接触形成刚性支撑点，在法线方向对八爪施加正向推力，推动八爪正向伸出；在复位弹簧的作用下、八爪反向缩回。
本发明中，所述伺服电机接受运行指令，根据工况负载情况驱动齿轮轴正向或反向旋转。传动齿轮随齿轮轴转动，推动齿形推杆往复运动。锥轴与齿形推杆为固定刚性联接，锥轴随伺服电机的正向或反向转动、而实现轴向的往复直线运动。伺服电机的动力输出轴与齿轮轴连接，通过同步带传动，保证两套锥轴在运动时实现同步相向运动，保证了主动轮上的链条形成的包络直径在增大的同时，从动轮上的链条的包络直径同步减小，或主动轮上的链条形成的包络直径在减小的同时，从动轮上的链条的包络直径同步增大，从而实现主动轮与从动轮的转速比连续变化，达到无级变速的目的。
根据本发明的一实施方式，所述动力输入输出机构包括输入轴传动法兰、主动轮、从动轮、输出轴传动法兰、链条，动力经输入轴传动法兰传递至主动轮，主动轮驱动其上的八爪机构运动，所述的八爪机构在径向伸出或收缩的同时驱动链条运动，进而将动力传输至从动轮上的八爪机构及从动轮，通过输出轴传动法兰输出动力。
根据本发明的一实施方式，所述主动轮、从动轮通过滚动轴承设置于安装座上。
根据本发明的一实施方式，所述动力输入输出机构根据八爪机构的状态，将相应的转速、扭矩传输给负载。
根据本发明的一实施方式，所述八爪机构、锥轴驱动机构及动力输入输出机构采用分体式布置。
根据本发明的一实施方式，所述八爪机构与链条采用齿形啮合的方式实现动力传输。
根据本发明的一实施方式，所述链条为钢制链条。
由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：
本发明中，动力通过链条与八爪机构的啮合传动，当负载增大到临界值时，不会产生打滑现象，克服了传统技术中CVT变速箱在动力传输中出现的缺点与弊端，能提供更大的扭矩，实现大功率传输。
本发明CVT变速装置中，整体结构紧凑、刚性稳定、可靠性强，并降低了核心零件的加工难度及生产制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明CVT变速装置的结构示意图；
图2是图1中D-D剖视图；
图3是伺服电机轴剖视图；
图4是图1中F-F剖视图。
附图标记说明如下：
1-锥轴；2-主动轮；3-从动轮；4-支撑轮；5-销轴；6-链条；7-定位销；8-复位弹簧；9-八爪；10-螺堵；11-滚动轴承；12-轴承套；14-圆螺母；15-螺栓；16-密封壳体；20-锥轴锁紧螺钉；21-齿形推杆；22-滚珠导套；23-定位套；25-安装座；26-同步带；27-同步带轮；28-齿轮轴；29-伺服电机；30-T型轴承；31-密封圈；32-传动齿轮；33-锁紧螺母。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参见附图1-4所示，图1为本发明CVT变速装置的结构示意图，图2是图1中D-D剖视图，图3是伺服电机轴剖视图，图4是图1中F-F剖视图。本发明所述一种新型CVT变速装置，包括：八爪机构、锥轴驱动机构、动力输入输出机构，所述八爪机构、锥轴驱动机构及动力输入输出机构采用分体式布置。
本发明中，所述八爪机构设为两套、且分别设置于主动轮2、从动轮3上，八爪机构在主动轮2及从动轮3的径向能实现伸出与收缩，主动轮2上的八爪机构与从动轮3上的八爪机构通过链条6实现动力传输，保证了与链条6包络的直径增大或缩小，从而实现了连续改变主动轮2与从动轮3转动的传动比。进一步地，所述八爪机构包括八爪9、支撑轮4、销轴5、复位弹簧8、定位销7，所述八爪9安装于主动轮2、从动轮3上，所述主动轮2、从动轮3上均设有滑动槽、作为八爪9伸缩的滑动轨道，所述八爪9的底部通过球头与锥轴驱动机构的锥轴1外表面实现高摩擦副接触，保证了八爪机构在绕轴心旋转时产生的摩擦阻力较小，减少了装置的功率损失，提高了传动效率。八爪9的径向伸缩通过锥轴1的轴向往复运动来实现。
其中，当八爪9伸出时，锥轴1的大端向触点运动；当八爪9缩回时，锥轴1的小端向触点运动。设置于所述主动轮2一侧的八爪机构在径向伸缩的同时跟随主动轮2一起旋转，并将动力传输给链条6；设置于所述从动轮3一侧的八爪机构在径向伸缩的同时，链条6将动力传输给从动轮3一侧的八爪机构，并驱动从动轮3旋转，实现动力输出。
本实施例中，所述支撑轮4通过销轴5固定在八爪9上，每一个八爪9上均对称设置有两个定位销7、且分居支撑轮4两侧，所述定位销7上设有复位弹簧8，在所述定位销7的顶部设有螺堵10。所述螺堵10防止复位弹簧8与定位销7脱出。
本发明中，所述锥轴驱动机构包括锥轴1、齿形推杆21、滚珠导套22、定位套23、安装座25、传动齿轮32、齿轮轴28、同步带轮27、同步带26、T型轴承30、伺服电机29，所述锥轴1与齿形推杆21的一端固定连接且同轴设置，齿形推杆21的另一端通过滚珠导套22设置于定位套23内，所述定位套23设置在安装座25上；所述齿形推杆21与传动齿轮32啮合实现动力传输，所述传动齿轮32通过锁紧螺母33设置于齿轮轴28的一端，齿轮轴28的另一端安装有同步带轮27，同步带轮27上啮合有同步带26，所述齿轮轴28通过T型轴承30固定在安装座25上，所述伺服电机29的动力输出轴与齿轮轴28连接。进一步地，所述伺服电机29设为两套，所述锥轴驱动机构设为两套、且分别设置于主动轮2及从动轮3内部；所述锥轴1的外表面与八爪9的球头接触形成刚性支撑点，在法线方向对八爪9施加正向推力，推动八爪9正向伸出；在复位弹簧8的作用下、八爪9反向缩回。
具体地，锥轴1在法线方向对八爪9施加正向推力，克服两侧复位弹簧8的压力和链条6的法线压力后，推动八爪9正向伸出，直至到最大极限位置，如图2所示。返程时，在复位弹簧8的作用下，八爪9反向缩回，直至到最小极限位置。当从动轮3内八爪9向正向涨出时，主动轮2内八爪9反向同步缩回。
本发明中，所述伺服电机29接受运行指令，根据工况负载情况驱动齿轮轴28正向或反向旋转。传动齿轮32随齿轮轴28转动，推动齿形推杆21往复运动。锥轴1与齿形推杆21为固定刚性联接，锥轴1随伺服电机29的正向或反向转动、而实现轴向的往复直线运动。伺服电机29的动力输出轴与齿轮轴28连接，通过同步带26传动，保证两套锥轴1在运动时实现同步相向运动，保证了主动轮2上的链条6形成的包络直径在增大的同时，从动轮3上的链条6的包络直径同步减小；或者保证了主动轮2上的链条6形成的包络直径在减小的同时，从动轮3上的链条6的包络直径同步增大，从而实现主动轮2与从动轮3的转速比连续变化，达到无级变速的目的。进一步地，所述锥轴1通过锥轴锁紧螺钉20与齿形推杆21的一端固定连接。
本发明中，锥轴驱动机构的动力由伺服电机29提供，伺服电机29安装于齿轮轴28上，如图3所示，齿轮轴28通过两只T型轴承30固定，传动齿轮32及同步带轮27分别安装于齿轮轴28的上下两端，传动齿轮32与齿形推杆21经过无侧隙啮合后，推动齿形推杆21和锥轴1轴向移动，其中锥轴1与齿形推杆21为固定联接，滚珠导套22保证齿形推杆21在轴向运动时的直线性。
本发明中，所述动力输入输出机构包括输入轴传动法兰、主动轮2、从动轮3、输出轴传动法兰、链条6，动力经输入轴传动法兰传递至主动轮2，主动轮2驱动其上的八爪机构运动，所述的八爪机构在径向伸出或收缩的同时驱动链条6运动，进而将动力传输至从动轮3上的八爪机构及从动轮3，通过输出轴传动法兰输出动力。其中，所述主动轮2、从动轮3通过滚动轴承11设置于安装座25上。所述主动轮2、从动轮3的两端均由滚动轴承11径向支撑，并有圆螺母14轴向锁紧。
所述动力输入输出机构根据八爪机构的状态，将相应的转速、扭矩传输给负载。本实施例中，所述八爪机构与链条6采用齿形啮合的方式实现动力传输，所述链条6为钢制链条。
本发明的工作原理为：锥轴驱动机构同步往复移动，推动两套八爪机构作径向伸缩运动，两套八爪机构与链条包络形成的直径能连续同步的增大或缩小。八爪机构在径向收缩的同时与主动轮2、从动轮3一起转动，共同执行动力的输入、输出。本发明CVT变速装置在动力传输时，以连续可变的传动比将不同工况的转速、扭矩进行传输。
综上所述，本发明中，动力通过链条与八爪机构的啮合传动，当负载增大到临界值时，不会产生打滑现象，克服了传统技术中CVT变速箱在动力传输中出现的缺点与弊端，能提供更大的扭矩，实现大功率传输。
本发明CVT变速装置中，整体结构紧凑、刚性稳定、可靠性强，并降低了核心零件的加工难度及生产制造成本。
应可理解的是，本发明不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施例，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。本文所述的实施例说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。
Claims (10)
1.一种新型CVT变速装置，其特征在于：包括八爪机构、锥轴驱动机构、动力输入输出机构；
其中，所述八爪机构设为两套、且分别设置于主动轮、从动轮上，八爪机构在主动轮及从动轮的径向能实现伸出与收缩，主动轮上的八爪机构与从动轮上的八爪机构通过链条实现动力传输，保证了与链条包络的直径增大或缩小，从而实现了连续改变主动轮与从动轮转动的传动比。
2.根据权利要求1所述的一种新型CVT变速装置，其特征在于：所述八爪机构包括八爪、支撑轮、销轴、复位弹簧、定位销，所述八爪安装于主动轮、从动轮上，所述主动轮、从动轮上均设有滑动槽、作为八爪伸缩的滑动轨道，所述八爪的底部通过球头与锥轴驱动机构的锥轴外表面实现高摩擦副接触，八爪的径向伸缩通过锥轴的轴向往复运动来实现。
3.根据权利要求2所述的一种新型CVT变速装置，其特征在于：当八爪伸出时，锥轴的大端向触点运动；当八爪缩回时，锥轴的小端向触点运动。
4.根据权利要求2所述的一种新型CVT变速装置，其特征在于：设置于所述主动轮一侧的八爪机构在径向伸缩的同时跟随主动轮一起旋转，并将动力传输给链条；设置于所述从动轮一侧的八爪机构在径向伸缩的同时，链条将动力传输给从动轮一侧的八爪机构，并驱动从动轮旋转，实现动力输出。
5.根据权利要求2所述的一种新型CVT变速装置，其特征在于：所述支撑轮通过销轴固定在八爪上，每一个八爪上均对称设置有两个定位销、且分居支撑轮两侧，所述定位销上设有复位弹簧。
6.根据权利要求1所述的一种新型CVT变速装置，其特征在于：所述锥轴驱动机构包括：锥轴、齿形推杆、滚珠导套、定位套、安装座、传动齿轮、齿轮轴、同步带轮、同步带、T型轴承、伺服电机，所述锥轴与齿形推杆的一端固定连接且同轴设置，齿形推杆的另一端通过滚珠导套设置于定位套内，所述定位套设置在安装座上；所述齿形推杆与传动齿轮啮合实现动力传输，所述传动齿轮设置于齿轮轴的一端，齿轮轴的另一端安装有同步带轮，同步带轮上啮合有同步带，所述伺服电机的动力输出轴与齿轮轴连接。
7.根据权利要求6所述的一种新型CVT变速装置，其特征在于：所述伺服电机设为两套，所述锥轴驱动机构设为两套、且分别设置于主动轮及从动轮内部；
所述锥轴的外表面与八爪的球头接触形成刚性支撑点，在法线方向对八爪施加正向推力，推动八爪正向伸出；在复位弹簧的作用下、八爪反向缩回。
8.根据权利要求1所述的一种新型CVT变速装置，其特征在于：所述动力输入输出机构包括输入轴传动法兰、主动轮、从动轮、输出轴传动法兰、链条，动力经输入轴传动法兰传递至主动轮，主动轮驱动其上的八爪机构运动，所述的八爪机构在径向伸出或收缩的同时驱动链条运动，进而将动力传输至从动轮上的八爪机构及从动轮，通过输出轴传动法兰输出动力。
9.根据权利要求8所述的一种新型CVT变速装置，其特征在于：所述动力输入输出机构根据八爪机构的状态，将相应的转速、扭矩传输给负载。
10.根据权利要求1所述的一种新型CVT变速装置，其特征在于：所述八爪机构、锥轴驱动机构及动力输入输出机构采用分体式布置。
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