CN205479215U - 一种无级变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无级变速器，属于机械传动技术领域，包括箱体、输入轴和输出轴，输入轴和输出轴轴线平行，输入轴一端设有锥台形结构的摩擦盘，摩擦盘在液力推动器的作用下沿输入轴滑动，输出轴的一端设有大锥齿轮，其中摩擦盘和大锥齿轮位于箱体内部，在箱体的侧壁上还设有从动轴，从动轴的轴线与输入轴垂直，从动轴上固定有小锥齿轮，从动轴上套设有锥台，所述的锥台在弹簧的作用下沿着从动轴滑动，摩擦盘与锥台的表面滑动配合，大锥齿轮和小锥齿轮之间啮合。本实用新型通过连续改变摩擦盘与环布摩擦锥台的接触截面半径，实现在较大变速范围内平稳地无级变速，传动平稳，能够传递较大扭矩，适用于大功率发动机上。

Description

一种无级变速器

技术领域

本实用新型属于机械传动技术领域，具体涉及一种利用锥台间相互摩擦进行无级变速装置。

背景技术

机械工业对动力传递的要求逐渐趋于平稳的无级传动，无级变速器成为热点。变速器的设计必须要考虑到传动效率，在传动结构上尽量减少传动级数，同时对其结构尽量设计简单，便于维修。

传统的无级变速器CVT结构简单紧凑，传动效率高，但是当传递较大扭矩时，金属带易打滑，只能用在小功率发动机上，另外要求其零部件制造精度高，大大增加了制造成本，CVT的故障诊断困难，维修难度大。用液力方式实现无级变速的装置（如液力变矩器、液力偶合器等），传动平稳，但其结构复杂，维修难度大，传动效率低。一些新型的无级变速装置应运而生，如专利号为CN101550995B的设计，但是该设计的零部件在加工制造和安装布置上要求极为苛刻，维修难度大，在结构上相对复杂；专利CN102401100A与专利CN103603934A的设计中分别利用了链传动与带传动，结构不紧凑；对于CN102401100A和CN103016650B的设计内部零件结构较复杂。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供无级变速器，该装置通过连续改变摩擦盘与环布摩擦锥台的接触截面半径，实现在较大变速范围内平稳地无级变速，并且保证摩擦盘和环布锥台受力平衡，避免产生受力不均而影响锥齿轮的配合，整个结构传动平稳，能够传递较大扭矩，适用于大功率发动机上。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种无级变速器，其特征在于包括箱体，在箱体上设有输入轴和输出轴，输入轴一端设有锥台形结构的摩擦盘，摩擦盘在液力推动器的作用下沿输入轴滑动，输出轴的一端设有大锥齿轮，其中摩擦盘和大锥齿轮位于箱体内部，在箱体的侧壁上还设有从动轴，从动轴的轴线与输入轴垂直，从动轴设有两个，两个从动轴的轴线共线且相对设置，从动轴中部固定有小锥齿轮，从动轴自由端套设有锥台，锥台与摩擦盘表面接触。本实用新型中设计两个相对布置的从动轴，可以实现对摩擦盘和大锥齿轮均匀受力，避免产生受力不均而影响锥齿轮的配合，进一步保证了平稳传动。

对上述结构作进一步限定，所述的输出轴进入箱体的一端，依次设有大锥齿轮和摩擦盘，在大锥齿轮和摩擦盘之间设有一块与箱体固接的板，该板上固定有推动摩擦盘轴向移动的液力推动器，摩擦盘表面与两个从动轴端部的锥台表面紧密接触。本方案是在上述结构的基础上，在输出轴端增加了一个摩擦盘，增加的摩擦盘与原有摩擦盘相对设置，两个摩擦盘均受到一个液力推动器控制，两个摩擦盘的压力相同，一方面增大摩擦盘与锥台的接触面积，增大摩擦力，提高传动效率，另一方面可以避免从动轴因单向受到横向推力不均而产生的从动轴弯曲变形，影响设备寿命。

对上述结构作进一步限定，所述的两个从动轴相邻一端留有间隙，且两个轴端通过轴套c连接，在轴套c内设有与两个从动轴配合的轴承。该方案进一步的对两个从动轴的相邻轴端进行了约束，在零部件装配精度不足的情况下，避免两个从动轴因受力不均而产生的转速不同，从而产生锥齿轮的卡齿现象，影响零件使用寿命。

对上述结构作进一步限定，所述的摩擦盘的锥度角为60-90度，摩擦盘与锥台的锥度角之和为180度。由于本结构中的摩擦盘与锥台之间是通过摩擦力传动，并且传动方向要求90度变向，为了提高传动效率，避免变向时对从动轴产生弯曲变向，因此需要摩擦盘的锥度小于等于锥台的锥度，通过理论分析及实验验证，确定了摩擦盘的锥度角。

对上述结构作进一步限定，所述的液力推动器固定安装在箱体上，在液力推动器上设有推柱，推柱分别沿着摩擦盘轴线均匀布置，推柱与摩擦盘接触的一端为滚轮，滚轮随着摩擦盘的旋转而转动。本实用新型中，由于摩擦盘随着输入轴和输出轴转动，而液力推动器固定在箱体上，因此为了减小两者的摩擦，两者接触部位设计为具有弹性的滚轮，并且滚轮的数目均布在摩擦盘的圆周方向，保证受力均匀。

对上述结构作进一步限定，所述的液力推动器上各个推柱的内部控制接口汇集到外部的电控单元，电控单元对液力推动器的推进力进行操控，通过传感器对输出轴的速度测量，利用摩擦盘与锥台之间的接触截面半径的改变实现无级变速。

对上述结构作进一步限定，所述的从动轴上套设有弹簧，弹簧的两端支撑在小锥齿轮和锥台之间，弹簧处于压缩状态，弹簧与小锥齿轮之间以及小锥齿轮与箱体内壁之间分别设有套筒b和套筒a，其中套筒b与从动轴之间过盈连接。为保证弹簧的安装与使用过程中保持稳定工作，各个摩擦锥台大端结构有与从动轴同轴的阶梯圆孔，以便于弹簧的安装，各个弹簧同轴安装在相应的从动轴上，弹簧与小锥齿轮间安装有与从动轴过盈连接的套筒，以减小弹簧工作过程中对小锥齿轮的损害，同时套筒可以对弹簧起到轴向定位作用，配合同轴上的另一个套筒可以对小锥齿轮起到轴向定位作用。

对上述结构作进一步限定，所述的输入轴与输出轴同轴安置，进一步保证扭矩传递过程中整个装置的稳定。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用电控单元控制液力推动器对输入摩擦盘进行均匀施压，联合从动轴上的弹簧，连续地改变输入摩擦盘与环布摩擦锥台的接触截面半径，再通过小锥齿轮与大锥齿轮的啮合，实现了在较大变速范围内平稳地无级变速，能够应用在大功率的设备上。本实用新型充分应用了摩擦与齿轮啮合的组合作用，巧妙地把弹簧与液力推动器组合使用，实现连续改变传动比，能够传递较大的传动比。所用到的零件结构与安装位置简单，制造成本低，维修方便。本实用新型中利用液力推动器提供的推力具有自调节功能，液体可压缩；推柱与摩擦盘的接触端设置为滚动体结构，自适应调整摩擦锥台的受力，防止产生偏心，致使两个锥齿轮不同步而产生卡死现象。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的另一种实施例的结构示意图；

图3为摩擦盘与两个锥台连接的结构示意图；

图4为摩擦盘与锥台的锥角配合示意图；

图5为本实用新型中液力推动器及其控制装置示意图。

图中，1、输入轴，2、端盖，3、液力推动器，4、弹簧，5、圆锥滚子轴承，6、箱体，7、圆柱滚子轴承，8、输出轴，9、大锥齿轮，10、小锥齿轮，11、套筒a，12、从动轴，13、套筒b，14、锥台，15、紧固螺钉，16、摩擦盘，17、电控单元，18、推柱，19、套筒c。

具体实施方式

本实用新型具体涉及一种利用摩擦传动的锥台式无级变速器，如附图1所示，具体包括箱体6，以及在箱体6上设置的输入轴1、输出轴8和处于箱体6内部的两个轴上配置的零部件，输入轴1和输出轴8通过圆柱滚子轴承7安装在变速器箱体6上，并用轴承端盖2对轴承进行轴向定位，对箱体6防尘密封，输入轴1与输出轴8同轴安装，进一步保证扭矩传递过程中整个装置的稳定；其中输入轴1一端设有锥台形结构的摩擦盘16，摩擦盘16在液力推动器3的作用下沿输入轴1滑动，输出轴8的一端设有大锥齿轮9，输入轴1和输出轴8轴线平行；从动轴12的轴线与输入轴1垂直，从动轴12上固定有小锥齿轮10，从动轴12上套设有锥台14，所述的锥台14在弹簧4的作用下沿着从动轴12滑动，摩擦盘16与锥台14的表面通过摩擦力滑动配合，大锥齿轮9和小锥齿轮10之间啮合。上述结构配置，利用摩擦盘16与环布摩擦式锥台14之间摩擦传动，通过液力推动器3和弹簧4的相互配合，锥台14的横截面半径沿轴向方向是连续变化的，因此可以连续地改变摩擦盘16和锥台14的接触截面半径，连续改变传动比，再通过小锥齿轮10与大锥齿轮9的啮合扩大传动比，扩大了装置的传动比范围，实现了在较大的变速范围内和在传递高扭矩情况下的无级变速。

在附图1和附图2中可以看出，本实用新型中的从动轴12设有两个，轴线共线且相对设置，还可以设置为4个，增加于箱体6的前后表面。从动轴12的一端通过圆锥滚子轴承5安装在变速器箱体内，另一端套设的弹簧4，其两端分别与小锥齿轮10小端面相接触的套筒b13、锥台14的大端面接触，这样在弹簧力的作用下，锥台14沿着从动轴12滑动，保证了锥台14表面与摩擦盘16表面紧密接触，两个从动轴12的轴线与输入轴1的轴线共面。从动轴12的布置方式，可以实现对摩擦盘16和大锥齿9轮均匀受力，避免产生受力不均而影响锥齿轮的配合，进一步保证了平稳传动。

附图2为本实用新型的另一种实施例，在附图1的基础上，在输出轴8进入箱体6的一端增加了摩擦盘16，该摩擦盘16套设于输出轴8上，并随着输出轴8转动，在大锥齿轮9和摩擦盘16之间设有一块与箱体6固接的板，该摩擦盘16通过固定于板上的液力推动器3推动，沿着轴向移动，摩擦盘16表面与两个从动轴12端部的锥台14表面紧密接触。在输出轴8的轴端增加了一个摩擦盘16，增加的摩擦盘与原有摩擦盘相对设置，两个摩擦盘16均受到一个液力推动器控制，两个摩擦盘的压力相同，一方面增大摩擦盘16与锥台14的接触面积，增大摩擦力，提高传动效率，另一方面可以避免从动轴12因单向受到横向推力不均而产生的从动轴12弯曲变形，影响设备寿命。

附图3所示，为了在零部件装配精度不足的情况下，避免两个从动轴12因受力不均而产生的转速不同，从而产生锥齿轮的卡齿现象，影响零件使用寿命，对两个从动轴12的相邻轴端进行了约束，两个从动轴12相邻一端留有间隙，且两个轴端通过轴套c19连接，在轴套c19内设有与两个从动轴12配合的轴承。

由于本结构中的摩擦盘16与锥台14之间是通过摩擦力传动，并且传动方向要求90度变向，为了提高传动效率，避免变向时对从动轴12产生弯曲变向，设定摩擦盘16的锥度角α为60-90度，摩擦盘16与锥台14的锥度角之和为180度保证输入轴1与从动轴12垂直，如附图4所示。上述设置目的，需要摩擦盘16的锥度小于等于锥台14的锥度，通过理论分析及实验验证，确定了摩擦盘16的锥度角。

本实用新型中，液力推动器3用均匀环布的紧固螺钉15固定连接在变速器箱体6的内壁上，在液力推动器3上设有推柱18，液力推动器3的推柱18数目与锥台14数目相等，且相间圆心角相等，以保证液力推动器3所作用的压力均匀的施加在摩擦盘16上，各个摩擦盘16与锥台14的摩擦接触截面相同，保证传递扭矩均匀平稳。推柱18分别沿着摩擦盘16轴线对称布置，推柱18与摩擦盘16接触的一端为滚轮，滚轮随着摩擦盘16的旋转而转动。推柱18施加的作用力作用在摩擦盘16上，作用部分面的中心法线与相应锥台14的轴线同处于一个平面，以此保证对摩擦盘16与各个锥台14的作用力均衡，对摩擦盘16和环布锥台14的接触截面半径改变量相等。

如附图5所示，本实用新型中的液力推动器3上各个推柱18的内部控制接口汇集到外部的电控单元17，电控单元17对液力推动器3的推进力进行合理操控，通过传感器对输出轴8的速度采集测量，根据所采集的相关数据，电控单元17合理调控液力推动器3施加在摩擦盘16上的压力，利用摩擦盘16与锥台14之间的接触截面半径的改变实现无级变速。

本实用新型中，摩擦盘16和摩擦锥台14均是由摩擦系数大且耐磨的材料制造，摩擦盘16和摩擦锥台14分别由花键连接在输入轴1和从动轴12上，摩擦盘16与输入轴1的同轴度和锥台14与相应从动轴12的同轴度有一定的要求，摩擦盘16和摩擦锥台14摩擦接触，摩擦盘16随输入轴1一同转动，输入轴1的扭矩经摩擦盘16传递给摩擦锥台14，传递至从动轴12，合理设计输入轴1与从动轴12的尺寸，保证摩擦盘16和摩擦锥台14不脱离相应轴。

本实用新型中，摩擦锥台14的小端距输入轴1近，大端距输入轴1远，摩擦锥台14的大端开一圆形阶梯孔，方便弹簧4的安装与一端固定，削弱在工作中弹簧4与摩擦锥台14的相互磨损，弹簧4与从动轴12的同轴度有一定的要求，弹簧4与液力推动器3相互配合调节摩擦盘16与摩擦锥台14的接触位置，可以连续改变的二者的接触截面半径，实现传动比的连续改变，弹簧4与小锥齿轮10之间安装有与从动轴12过盈连接的套筒b13，套筒b13可以避免弹簧4与小锥齿轮10的相互磨损，延长其使用寿命，同时能够分别对弹簧4和小锥齿轮10的一端起到定位作用。

本实用新型中，环布的小锥齿轮10分别与其相应的从动轴12花键连接，摩擦盘16与输入轴1通过花键连接，锥台14与其各自的从动轴12花键连接，大锥齿轮9与输出轴8花键连接，分别减小了对其连接的输入轴1、从动轴12和输出轴8的强度削弱，可承受较大的扭矩传递，摩擦盘16、环布锥台14和各齿轮的导向性和对中性较好，对摩擦盘16与环布锥台14在轴上的滑动过程很重要；小锥齿轮10与相应从动轴12的同轴度有一定的要求，小锥齿轮10与箱体6内壁之间安装有与从动轴12过盈连接的套筒a11，对小锥齿轮10进行定位。

本实用新型中，各个小锥齿轮10均与同一个大锥齿轮9啮合，增大整个变速装置的传动比，扩大传动范围，大锥齿轮9与输出轴8花键连接，能够承载较大扭矩，大锥齿轮9与输出轴8有一定的同轴度要求，输出轴8的结构设计有轴肩对大锥齿轮9进行轴向定位。

本实用新型中，在安装从动轴12的轴向方向上，变速器箱体6的两端开有圆孔，方便从动轴12的安装布置。

本实用新型利用液力推动器与弹簧的巧妙地安装位置，调节摩擦盘与摩擦锥台的接触位置，连续地改变接触截面半径，达到无级变速的目的，电控单元根据设备工作速度，智能地控制液力推动器对摩擦盘施压，将摩擦盘向前方移动，环布摩擦锥台在弹簧的弹性压缩作用下，在受到来自摩擦盘的压力时，逐渐远离输入轴，连续地减小了摩擦盘与摩擦锥台的接触截面半径，传动比连续减小。当需要增大传动比时，电控单元智能调控液力推动器，减小液力推动器对摩擦盘施加的压力，同时摩擦盘对摩擦锥台的压力减小，当此压力小于弹簧对摩擦锥台的弹力时，摩擦锥台将向输入轴方向移动，同时摩擦盘在环布摩擦锥台的压力下向后方移动，连续地增大了摩擦盘与摩擦锥台的接触截面半径，传动比连续增大。当扭矩经摩擦盘输给摩擦锥台后，从动轴获得的扭矩经过环布小锥齿轮与大锥齿轮的啮合传递给输出轴。本实用新型具有实现了在较大传动范围内的无极变速，可靠且平稳的传动，能够传递较大的扭矩，实现了在大功率设备上的无级变速，该无级变速器结构紧凑、简单，组成该装置的零部件结构简单，维修方便，成本低等优点。

Claims (8)

1.一种无级变速器，其特征在于包括箱体（6），在箱体（6）上设有输入轴（1）和输出轴（8），输入轴（1）一端设有锥台形结构的摩擦盘（16），摩擦盘（16）在液力推动器（3）的作用下沿输入轴（1）滑动，输出轴（8）的一端设有大锥齿轮（9），其中摩擦盘（16）和大锥齿轮（9）位于箱体（6）内部，在箱体（6）的侧壁上还设有从动轴（12），从动轴（12）的轴线与输入轴（1）垂直，从动轴（12）设有两个，两个从动轴（12）的轴线共线且相对设置，从动轴（12）中部固定有小锥齿轮（10），从动轴（12）自由端套设有锥台（14），锥台（14）与摩擦盘（16）表面接触。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于所述的输出轴（8）进入箱体（6）的一端，依次设有大锥齿轮（9）和摩擦盘（16），在大锥齿轮（9）和摩擦盘（16）之间设有一块与箱体（6）固接的板，该板上固定有推动摩擦盘（16）轴向移动的液力推动器（3），摩擦盘（16）表面与两个从动轴（12）端部的锥台（14）表面紧密接触。

3.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于所述的两个从动轴（12）相邻一端留有间隙，且两个轴端通过轴套c（19）连接，在轴套c（19）内设有与两个从动轴（12）配合的轴承。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的无级变速器，其特征在于所述的摩擦盘（16）的锥度角为60-90度，摩擦盘（16）与锥台（14）的锥度角之和为180度。

5.根据权利要求1或2所述的无级变速器，其特征在于所述的液力推动器（3）固定安装在箱体（6）上，在液力推动器（3）上设有推柱（18），推柱（18）分别沿着摩擦盘（16）轴线均匀布置，推柱（18）与摩擦盘（16）接触的一端为滚轮，滚轮随着摩擦盘（16）的旋转而转动。

6.根据权利要求5所述的无级变速器，其特征在于所述的液力推动器（3）上各个推柱（18）的内部控制接口汇集到外部的电控单元（17），电控单元（17）对液力推动器（3）的推进力进行操控，通过传感器对输出轴（8）的速度测量，利用摩擦盘（16）与锥台（14）之间的接触截面半径的改变实现无级变速。

7.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于所述的从动轴（12）上套设有弹簧（4），弹簧（4）的两端支撑在小锥齿轮（10）和锥台（14）之间，弹簧（4）处于压缩状态，弹簧（4）与小锥齿轮（10）之间以及小锥齿轮（10）与箱体（6）内壁之间分别设有套筒b（13）和套筒a（11），其中套筒b（13）与从动轴（12）之间过盈连接。

8.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于所述的输入轴（1）与输出轴（8）同轴安置。