CN204985571U - 偏摆对锥盘式无级变速装置 - Google Patents

Abstract

一种偏摆对锥盘式无级变速装置，包括箱体、安装于箱体中的变速输入轴、安装于箱体中的变速输出轴、两个具有内凹圆弧锥面的锥轮、两个通过摆动轴安装于箱体中的摩擦传动转盘以及用于驱动两个摩擦传动转盘同步摆动运动的摆动驱动装置，两个锥轮分别连接于变速输入轴和变速输出轴上且呈相对设置，两个摩擦传动转盘对称布置于两个锥轮的外侧，各摩擦传动转盘设有球锥面，球锥面的球心与摆动轴的轴线重合并在摩擦传动转盘摆动范围内保持同时与两个锥轮的内凹圆弧锥面接触配合。本实用新型的结构简单紧凑、使用寿命长、变速范围大、变速平稳性好、易于推广应用。

Description

偏摆对锥盘式无级变速装置

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，具体涉及一种偏摆对锥盘式无级变速装置。

背景技术

在汽车上广泛使用的自动变速器技术，是将变速器和行星齿轮机构组成的自动变速器技术，但这种组合还存在着明显的缺陷，例如：传动比不连续，只能实现分段范围内的无级变速，同时，靠液力传递的动力效率影响了整车的动力性能和经济性能，只有增加前进档档位数来扩大速比范围，这样就必须增加使用换档执行元件和行星排数来实现多档速比，因此无形中又增加了产品结构复杂性和成本费用，而且由于结构复杂给维修带来了诸多不便，现在真正意义的无级变速器恰恰解决了这一技术难题。

目前对无级变速的研究主要沿着以下几个方向：液力无级变速，电机调速和机械式无级变速。从研究与开发的领域来讲，液力与电机调速均可视为对控制系统的研究，其可开发领域与机械式无级变速器相比比较小，在液力变速器方面有关磁流变液无级变速器原理的论述，指明虽然中间介质采用了一种特殊的材料，基本传动形式没有质的改变，电机调速局限性也很大。从机械式无级变速的发展历程来看，摩擦式无级变速器经过了直接传动式、中间元件式、进而还演变出了行星式无级变速器，在这一过程中，在每一个发展阶段，无级变速器的结构由简单到复杂，传动元件之间的接触面由简单的接触方式发展到为提高传动特性而改成更能相互适应的表面形状，加压和调速装置也在不断改进。后来随着机械材料和加工工艺的改进使带式和链式无级变速也得以广泛应用。

目前，金属带式无级变速器是国外汽车无级变速传动研究和推广的重点，世界主要汽车公司都在研究和开发金属带式无级变速系统。最早应用于汽车的无级变速传动是V形橡胶带式无级自动变速传动，它出现在1886年由德国Daimlar-Benz公司生产的汽油机汽车上。之后，荷兰DAF公司H.Vandoorne博士于1958年研制成功双V形橡胶带式无级自动变速器，并装备于DAF公司的小型轿车上。CVT取得里程碑式的成绩是在20世纪60年代中期，VDT公司的研究人员在荷兰研制出能传递功率容量大、效率高、结构紧凑的无级自动变速器CVT，使金属带式无级变速器取得突破性进展。1987年，VDT公司的金属带式无级变速器进入商品化阶段，这年福特汽车公司首次在市场上推出装有这种金属带的CVT。日本富士重工也于同年研制成功装备于Juste车上(排量1~1.2L)的电子控制CVT。之后，菲亚特、福特、日产等汽车公司都在其生产的一些1.2~1.6L排量轿车上装备这种变速器。90年代，在总结80年代产品和使用经验的基础上，VDT公司研制成功传动力矩大、性能更佳的第二代CVT变速器。到1995年，装有CVT的汽车产量达100多万辆。目前主要CVT生产厂商有FHISubaruJusty、Ford、Fiat、Nissan等。其中欧洲Ford公司CVT产量为15万台/年，FHICVT产量为20万台/年。特别指出的是，美国福特公司在1997年取得历史性的突破，生产出可以用于大扭矩、排量高达3.8L(扭矩为365N·m)V6发动机的CVT，并成功安装于Winstarminivan汽车上，从而结束了CVT只能应用于中型汽车上的历史，为将CVT大规模应用于汽车开辟了道路。而且，无级变速器已与当今先进的计算机技术结合起来，构成高性能的无级自动变速器，性能更加完善。世界上的主要汽车生产国都在积极开发CVT系统，已经出现了很好的实用化发展趋势。有专家预言，CVT将会占据50%的自动变速器市场份额。从理论上说，CVT可使发动机始终在经济工况区运行，从而大幅度节约燃油。但由于CVT是摩擦传动，效率低，因此CVT并没有达到理论上所能达到的燃油经济性水平，这是CVT有待进一步提高之处。国内机械无级变速器于20世纪60年代前后起步，到80年代中期，随着国外先进设备的大量引进，工业生产现代化及自动流水线的迅速发展，对各种类型机械无级变速器的需求大幅度增加，专业厂开始建立并进行规模化生产，一些高等院校也开展了该领域的研究工作。经过十几年的发展，现在国内机械无级变速器行业从研制、生产到情报信息各方面都已组成一个较完整的体系，发展为机械领域中一个新兴行业。

无级变速器(CVT)可实现实时自主地改变传动比，达到发动机、变速器与汽车行驶道路载荷的最佳匹配，以满足车辆具有最优的动力性、燃油经济性和排放性能，而且汽车能够平稳变速，满足日益提高的乘坐舒适度。但传统的无级变速器传动效率不高，特别是其传动效率受车辆实时变化的工况影响较大。另外，其传送带的使用寿命较短，变速范围较小，其应用推广相应的也受到一定的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、使用寿命长、变速范围大、变速平稳性好、易于推广应用的偏摆对锥盘式无级变速装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种偏摆对锥盘式无级变速装置，包括箱体、安装于箱体中的变速输入轴、安装于箱体中的变速输出轴、两个具有内凹圆弧锥面的锥轮、两个通过摆动轴安装于箱体中的摩擦传动转盘以及用于驱动两个摩擦传动转盘同步摆动运动的摆动驱动装置，两个锥轮分别连接于变速输入轴和变速输出轴上且呈相对设置，两个摩擦传动转盘对称布置于两个锥轮的外侧，各摩擦传动转盘设有球锥面，所述球锥面的球心与摆动轴的轴线重合并在摩擦传动转盘摆动范围内保持同时与两个锥轮的内凹圆弧锥面接触配合。

上述的偏摆对锥盘式无级变速装置，优选的，所述摆动驱动装置包括驱动齿条、齿轮、拨叉导杆、滑设于拨叉导杆上的拨叉控制杆和用于驱使拨叉控制杆往复滑动的拨叉驱动组件，两个摩擦传动转盘通过至少一对相互啮合的同步扇形齿盘相连实现同步摆动，所述驱动齿条固设于拨叉控制杆上，所述齿轮固设于一个摩擦传动转盘的摆动轴上并与所述驱动齿条啮合。

上述的偏摆对锥盘式无级变速装置，优选的，所述摆动驱动装置设有用于稳定控制档位运行的档位稳定机构，所述档位稳定机构包括档位锁位齿条、弹簧钢珠和齿形接触面，所述档位锁位齿条固设于箱体上，所述齿形接触面固设于拨叉控制杆的一侧，所述弹簧钢珠装设于箱体上并弹性推动拨叉控制杆使齿形接触面与档位锁位齿条紧密贴合。

上述的偏摆对锥盘式无级变速装置，优选的，所述摆动轴设有与其轴线垂直的横向安装杆，所述摩擦传动转盘通过轴承安装于横向安装杆上，所述轴承的两端通过安装于横向安装杆上的卡环定位。

上述的偏摆对锥盘式无级变速装置，优选的，各锥轮的大径端设有防止摩擦传动转盘脱出的环形挡板。

上述的偏摆对锥盘式无级变速器，优选的，与变速输出轴相连的锥轮沿轴向滑动安装于变速输出轴上，且箱体内设有迫使与变速输出轴相连的锥轮滑向另一锥轮的压紧弹簧。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明偏摆对锥盘式无级变速装置采用两个具有球锥面的摩擦传动转盘与两个具有内凹圆弧锥面的锥轮配合进行传动，通过改变摩擦传动转盘的摆动角度，可以改变摩擦传动转盘的球锥面与两锥轮的内凹圆弧锥面的摩擦接触位置，从而使两锥轮在接触位置处的线速度相等，但角速度不相等，传动速度发生变化，由于摩擦传动转盘可连续摆动，因此两锥轮的传动速度也连续改变，从而实现无级调节传动速度，其结构简单紧凑、变速控制可靠、变速平稳性好、操作简单方便、传动效率较高、制造成本低、易于推广应用。

附图说明

图1为安装有本发明偏摆对锥盘式无级变速装置的变速器的剖视结构示意图。

图2为图1中的A—A剖视图。

图3为图1中的B处放大结构示意图。

图4为本发明偏摆对锥盘式无级变速装置处于等速传动状态时的结构原理图。

图5为本发明偏摆对锥盘式无级变速装置处于加速传动状态时的结构原理图。

图6为本发明偏摆对锥盘式无级变速装置处于减速传动状态时的结构原理图。

图例说明：

1、箱体；11、导向腔；2、动力输入轴；3、变速输入轴；4、变速输出轴；5、倒档空档转换装置；51、行星齿圈；52、太阳齿轮；53、行星齿轮；54、转动支架；55、同步齿圈；56、第一联动齿圈；57、第二联动齿圈；58、第三联动齿圈；59、第四联动齿圈；510、拨杆；511、滑杆；512、定位凹槽；513、定位球体；514、伸缩弹簧；61、锥轮；611、内凹圆弧锥面；62、摩擦传动转盘；621、球锥面；63、摆动轴；64、摆动驱动装置；641、驱动齿条；642、齿轮；643、拨叉导杆；644、拨叉控制杆；645、同步扇形齿盘；646、弹簧钢珠；647、齿形接触面；648、环形挡板；65、档位锁位齿条；7、压紧弹簧。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的偏摆对锥盘式无级变速装置，包括箱体1、安装于箱体1中的变速输入轴3、安装于箱体1中的变速输出轴4、两个具有内凹圆弧锥面611的锥轮61、两个通过摆动轴63安装于箱体1中的摩擦传动转盘62以及用于驱动两个摩擦传动转盘62同步摆动运动的摆动驱动装置64，两个锥轮61分别连接于变速输入轴3和变速输出轴4上且呈相对设置，两个摩擦传动转盘62对称布置于两个锥轮61的外侧，各摩擦传动转盘62设有球锥面621，球锥面621的球心与摆动轴63的轴线重合并在摩擦传动转盘62摆动范围内保持同时与两个锥轮61的内凹圆弧锥面611接触配合，其中，变速输入轴3为无级变速装置的动力输入端，变速输出轴4为无级变速装置的动力输出端。摩擦传动转盘62的球锥面621同时与两个锥轮61的内凹圆弧锥面611接触配合，依靠摩擦传动可将变速输入轴3的动力传递至变速输出轴4，通过摆动驱动装置64驱使两个摩擦传动转盘62同步摆动，可改变摩擦传动转盘62的球锥面621与两个锥轮61的内凹圆弧锥面611的接触位置，进而改变摩擦传动转盘62的球锥面621与各锥轮61的内凹圆弧锥面611的摩擦接触位置（也即改变与各锥轮61的内凹圆弧锥面611的摩擦接触圆大小），实现传动比的无级调节。

本实施例中，摆动驱动装置64包括驱动齿条641、齿轮642、拨叉导杆643、滑设于拨叉导杆643上的拨叉控制杆644和用于驱使拨叉控制杆644往复滑动的拨叉驱动组件，两个摩擦传动转盘62通过两对相互啮合的同步扇形齿盘645相连实现同步摆动，各对同步扇形齿盘645分别固接在两个摩擦传动转盘62的摆动轴63上，驱动齿条641固设于拨叉控制杆644上，齿轮642固设于一个摩擦传动转盘62的摆动轴63上并与驱动齿条641啮合。拨叉驱动组件包括伸缩油缸以及控制伸缩油缸工作的液压系统，伸缩油缸的伸缩杆与拨叉控制杆644相连，其中，液压系统可采用现有技术。伸缩油缸驱使拨叉控制杆644往复滑动，拨叉控制杆644带着驱动齿条641驱使齿轮642转动，进而可驱使齿轮642对应的摆动轴63上的摩擦传动转盘62相应摆动，由于同步扇形齿盘645的联动作用，另一摩擦传动转盘62也同步摆动，这样即可改变两个摩擦传动转盘62的球锥面621与各锥轮61的内凹圆弧锥面611的摩擦接触圆大小。

本实施例中，摆动驱动装置64设有用于稳定控制档位运行的档位稳定机构，档位稳定机构包括档位锁位齿条65、弹簧钢珠646和齿形接触面647，档位锁位齿条65固设于箱体1上，齿形接触面647固设于拨叉控制杆644的一侧，弹簧钢珠646装设于箱体1上并弹性推动拨叉控制杆644使齿形接触面647与档位锁位齿条65紧密贴合。拨叉控制杆644在弹簧钢珠646的推力下使得齿形接触面647与档位锁位齿条65紧密贴合，从而稳定拨叉控制杆644所处位置，换档时通过对拨叉控制杆644施加一定的侧向力，可克服弹簧钢珠646的压力使齿形接触面647与档位锁位齿条65分离，此时可自由推动拨叉控制杆644变换位置。上述弹簧钢珠646也即本实施例中弹性定位机构的定位球体513和伸缩弹簧514的组合。

本实施例中，摆动轴63设有与其轴线垂直的横向安装杆，摩擦传动转盘62通过轴承安装于横向安装杆上，轴承的两端通过安装于横向安装杆上的卡环定位。摆动轴63的两端也分别通过轴承安装在箱体1上，各轴承的两端通过卡环定位。

本实施例中，各锥轮61的大径端设有环形挡板648，环形挡板648防止摩擦传动转盘62因摆动角度过大而脱出，提高了安全可靠性。

本实施例中，与变速输出轴4相连的锥轮61沿轴向滑动安装于变速输出轴4上，且箱体1内设有迫使与变速输出轴4相连的锥轮61滑向另一锥轮61的压紧弹簧7。其中，锥轮61通过花键配合滑设于变速输出轴4上，压紧弹簧7套设安装在变速输出轴4上，其一端与锥轮61相抵，另一端与箱体1的内壁相抵。压紧弹簧7的作用相当于使两个锥轮61夹紧两个摩擦传动转盘62，能够保证摩擦传动转盘62的球锥面621与锥轮61的内凹圆弧锥面611紧密接触，保证传动稳定可靠。该结构在保证锥轮61与摩擦传动转盘62紧密接触的同时，还可降低相关部件的制作和装配难度。

上述偏摆对锥盘式无级变速装置的工作原理及过程是：通过摆动驱动装置64驱使两个摩擦传动转盘62摆动运动，如图4所示，当摩擦传动转盘62的球锥面621与两个锥轮61的内凹圆弧锥面611的摩擦接触圆大小相等时，传动比为1，输出转速（变速输出轴4的转速）等于输入转速（变速输入轴3的转速），为等速传动状态；如图5所示，当摩擦传动转盘62的球锥面621与变速输入轴3上锥轮61的内凹圆弧锥面611的摩擦接触圆大于摩擦传动转盘62的球锥面621与变速输出轴4上锥轮61的内凹圆弧锥面611的摩擦接触圆时，输出转速大于输入转速，为加速传动状态；如图6所示，当摩擦传动转盘62的球锥面621与变速输入轴3上锥轮61的内凹圆弧锥面611的摩擦接触圆小于摩擦传动转盘62的球锥面621与变速输出轴4上锥轮61的内凹圆弧锥面611的摩擦接触圆时，输出转速小于输入转速，为减速传动状态。

如图1和图3所示，一种无级变速器，包括本发明的偏摆对锥盘式无级变速装置、动力输入轴2和倒档空档转换装置5，动力输入轴2通过倒档空档转换装置5与变速输入轴3相连，变速器的动力由动力输入轴2输入，通过倒档空档转换装置5传递至变速输入轴3，并由倒档空档转换装置5控制变速输入轴3的转向。倒档空档转换装置5包括由行星齿圈51、太阳齿轮52和多个行星齿轮53组合而成的行星轮机构，行星齿圈51固接于变速输入轴3上，太阳齿轮52固接于动力输入轴2上，多个行星齿轮53通过转动支架54安装于动力输入轴2上，倒档空档转换装置5还包括转换机构，转换机构具有三个工作状态，第一个工作状态是固定转动支架54，使转动支架54不转动；第二个工作状态是不对转动支架54进行约束，使转动支架54自由转动；第三个工作状态是连接转动支架54和行星齿圈51，使转动支架54和行星齿圈51同步转动。

本实施例的转换机构具体包括同步齿圈55、固设于箱体1上的第一联动齿圈56、固设于行星齿圈51上的第二联动齿圈57以及分别固设于转动支架54两侧的第三联动齿圈58和第四联动齿圈59，第一联动齿圈56、第三联动齿圈58、第四联动齿圈59和第二联动齿圈57沿动力输入轴2的轴线方向依次间隔布置，同步齿圈55沿动力输入轴2的轴线方向滑设于箱体1上，转换机构还包括用于驱动同步齿圈55滑动的转换驱动组件。转换驱动组件包括拨杆510和沿动力输入轴2的轴线方向滑设于箱体1上的滑杆511，同步齿圈55连接于滑杆511上，拨杆510铰接安装于箱体1上，拨杆510的一端与滑杆511相连。

拨动拨杆510可驱使滑杆511往复滑动，同步齿圈55随滑杆511运动，当滑杆511向左滑动时，使同步齿圈55与第一联动齿圈56和第三联动齿圈58同时结合，从而阻止转动支架54转动，此时太阳齿轮52作为输入，行星齿圈51作为输出，动力输入轴2的转动方向与变速输入轴3的转动方向相反，该种情况为倒档输出；当滑杆511处于某一中间位置时，同步齿圈55与第一联动齿圈56、第三联动齿圈58、第四联动齿圈59和第二联动齿圈57均不结合，转动支架54可以自由转动，此时行星齿圈51、太阳齿轮52和行星齿轮53均没有固定，动力输入轴2转动时，变速输入轴3可以不转动，该种情况行星齿轮53不传递动力，为空档；当滑杆511向右滑动时，使同步齿圈55与第四联动齿圈59和第二联动齿圈57同时结合，此时行星齿圈51、太阳齿轮52和行星齿轮53之间不会有转动，整个行星轮机构整体转动，该种情况为传动比为1的直接档传动。

本实施例中，转换驱动组件还设有对滑杆511滑动位置进行定位的弹性定位机构，弹性定位机构包括开设在滑杆511上的三个定位凹槽512以及用于卡入定位凹槽512中的定位球体513，定位球体513安装于箱体1上的导向腔11内，导向腔11设有弹性压迫定位球体513卡入定位凹槽512的伸缩弹簧514。

上述倒档空档转换装置5结构简单、不增加额外传动结构则可以轻松实现三个档位切换、从而简化了换档操作装置的结构、换档简单方便、工作稳定可靠。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种偏摆对锥盘式无级变速装置，包括箱体（1）、安装于箱体（1）中的变速输入轴（3）、安装于箱体（1）中的变速输出轴（4）、两个具有内凹圆弧锥面（611）的锥轮（61）、两个通过摆动轴（63）安装于箱体（1）中的摩擦传动转盘（62）以及用于驱动两个摩擦传动转盘（62）同步摆动运动的摆动驱动装置（64），两个锥轮（61）分别连接于变速输入轴（3）和变速输出轴（4）上且呈相对设置，两个摩擦传动转盘（62）对称布置于两个锥轮（61）的外侧，各摩擦传动转盘（62）设有球锥面（621），所述球锥面（621）的球心与摆动轴（63）的轴线重合并在摩擦传动转盘（62）摆动范围内保持同时与两个锥轮（61）的内凹圆弧锥面（611）接触配合。

2.根据权利要求1所述的偏摆对锥盘式无级变速装置，其特征在于：所述摆动驱动装置（64）包括驱动齿条（641）、齿轮（642）、拨叉导杆（643）、滑设于拨叉导杆（643）上的拨叉控制杆（644）和用于驱使拨叉控制杆（644）往复滑动的拨叉驱动组件，两个摩擦传动转盘（62）通过至少一对相互啮合的同步扇形齿盘（645）相连实现同步摆动，所述驱动齿条（641）固设于拨叉控制杆（644）上，所述齿轮（642）固设于一个摩擦传动转盘（62）的摆动轴（63）上并与所述驱动齿条（641）啮合。

3.根据权利要求2所述的偏摆对锥盘式无级变速装置，其特征在于：所述摆动驱动装置（64）设有用于稳定控制档位运行的档位稳定机构，所述档位稳定机构包括档位锁位齿条（65）、弹簧钢珠（646）和齿形接触面（647），所述档位锁位齿条（65）固设于箱体（1）上，所述齿形接触面（647）固设于拨叉控制杆（644）的一侧，所述弹簧钢珠（646）装设于箱体（1）上并弹性推动拨叉控制杆（644）使齿形接触面（647）与档位锁位齿条（65）紧密贴合。

4.根据权利要求1所述的偏摆对锥盘式无级变速装置，其特征在于：所述摆动轴（63）设有与其轴线垂直的横向安装杆，所述摩擦传动转盘（62）通过轴承安装于横向安装杆上，所述轴承的两端通过安装于横向安装杆上的卡环定位。

5.根据权利要求1所述的偏摆对锥盘式无级变速装置，其特征在于：各锥轮（61）的大径端设有防止摩擦传动转盘（62）脱出的环形挡板（648）。

6.根据权利要求1所述的偏摆对锥盘式无级变速装置，其特征在于：与变速输出轴（4）相连的锥轮（61）沿轴向滑动安装于变速输出轴（4）上，且箱体（1）内设有迫使与变速输出轴（4）相连的锥轮（61）滑向另一锥轮（61）的压紧弹簧（7）。