CN206770545U - 一种无级变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示一种无级变速器，该无级变速器包括：动力传输机构，至少包括一动力输入部件和一动力输出部件；变速环，环绕动力传输机构，其包括：一环状中心轴；以及多个圆锥形弹片，设置于环状中心轴上，多个圆锥形弹片可沿环状中心轴、绕动力传输机构转动；其中，至少一个圆锥形弹片由动力输入部件驱动圆锥形弹片绕动力传输机构转动；至少一个圆锥形弹片驱动动力输出部件旋转；且每个圆锥形弹片均可以环状中心轴为中心转动；变速单元，至少包括一压紧装置，压紧装置设置于变速环外侧，且与变速环相连接，其控制至少一个圆锥形弹片在以环状中心轴为中心转动的同时、在动力输入部件和/或动力输出部件的表面滚动，以驱动变速环沿第一方向移动。

Description

一种无级变速器

技术领域

本实用新型涉及一种可应用于汽车及其他传递动力的机械装置无级变速器。

背景技术

自动变速器作为汽车及其他机械传动装置的核心部件，目前主要有电控机械自动变速器(AMT)、液力自动变速器(AT)、双离合自动变速器(DCT)、机械无级自动变速器(CVT)四大类。其中，机械无级自动变速器(CVT)由于具有可连续变速，且变速过程中动力可持续输出等特点，可使发动机转速保持在最经济的工作区域，实现在相同条件下的汽车或同类型机械装置中油耗最低、运行最为平缓等效果。另外，机械无级自动变速器(CVT)还具有比传统变速器结构简单、部件数量少、体积更小、重量更轻等优点。

机械无级自动变速器(CVT)目前主要有V型橡胶带式、V型金属带式、多盘式、钢球式、滚轮转盘式、链条式等多种构造。目前主流的机械无级自动变速器(CVT)是以带液压压紧装置的V型金属带式或链条式，其中，V型金属带或链条由多片V型钢片或链节串成的。

然而，现有的机械无级自动变速器(CVT)由于变速过程中V型金属带或链条既要承受切向摩擦力以实现动力传递，又要保持径向可滑动以实现变速功能，对作用在钢片或链节上的压紧力控制要求较高，因此，目前主要应用在较低扭矩和具有较低运动性能要求的家用车辆上。若将其应用于高扭矩和具有较高运动性能要求的车辆或器械中则至少会存在以下问题：

1、传动带容易损坏，因此，对其材质要求较高；

2、变速器无法承受较大的载荷；

3、不能快速径向移动传动带，因此，无法满足车辆快速变速的使用要求；

4、变速器的制造工艺复杂。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种无级变速器。该无级变速器在变速过程中摩擦阻力小、可实现快速变速。

根据本实用新型的一个方面提供一种无级变速器，所述无级变速器包括：动力传输机构，所述动力传输机构至少包括一动力输入部件和一动力输出部件；变速环，环绕所述动力传输机构，且所述变速环可在第一方向上来回移动，所述变速环包括：一环状中心轴；以及多个圆锥形弹片，设置于所述环状中心轴上，多个所述圆锥形弹片可沿所述环状中心轴、绕所述动力传输机构转动；其中，至少一个所述圆锥形弹片与所述动力输入部件相连接、由所述动力输入部件驱动所述圆锥形弹片绕所述动力传输机构转动；至少一个所述圆锥形弹片与所述动力输出部件相连接、驱动所述动力输出部件旋转；且每个所述圆锥形弹片均可以所述环状中心轴为中心转动；变速单元，所述变速单元至少包括一压紧装置，所述压紧装置设置于所述变速环外侧，且与所述变速环相连接，其控制至少一个所述圆锥形弹片在以所述环状中心轴为中心转动的同时、在所述动力输入部件和/或所述动力输出部件的表面滚动，以驱动所述变速环沿所述第一方向移动、调节所述动力传输机构的动力输出部件的转速。

优选地，所述变速单元还包括：变速丝杆机构，设置于所述变速环外侧，所述变速丝杆机构包括：丝杆，所述丝杆沿所述第一方向延伸；和丝杆螺母，套设于所述丝杆上，且可沿所述丝杆在第一方向上来回移动；变速控制机构，与所述丝杆相连接，驱动所述丝杆旋转，以控制所述丝杆螺母沿所述丝杆在第一方向上移动；其中，所述压紧装置还与所述丝杆螺母相连接，所述压紧装置可随所述丝杆螺母在所述第一方向上同步移动，以带动至少一个所述圆锥形弹片在以所述环状中心轴为中心转动的同时、在所述动力输入部件和/或所述动力输出部件的表面滚动，驱动所述变速环在所述第一方向上移动。

优选地，所述变速单元包括两个所述变速丝杆机构，两个所述变速丝杆机构分别设置于所述变速环的两侧，两个所述变速丝杆机构的丝杆均连接所述变速控制机构。

优选地，所述变速单元包括两个所述压紧装置，每个所述压紧装置包括一滚轮以及一滚轮轴，所述滚轮套设于所述滚轮轴上，每个所述滚轮与一个所述丝杆螺母和所述变速环相连接，且可随所述丝杆螺母沿所述滚轮轴移动。

优选地，每个所述变速丝杆机构还包括一同步链轮，所述同步链轮设置于所述变速丝杆机构的同一端；所述变速单元还包括一环绕两个所述同步链轮的齿形链。

优选地，所述动力输入部件包括一输入轴以及套设于所述输入轴上的第一锥轮，所述第一锥轮与所述变速环相连接，且至少驱动所述变速环的至少一个圆锥形弹片转动；

所述动力输出部件包括一输出轴以及套设于所述输出轴上的第二锥轮，所述第二锥轮与所述变速环相连接，且在所述变速环驱动下旋转，其中，所述第二锥轮与所述第一锥轮朝向相反。

优选地，所述第一锥轮的尺寸与所述第二锥轮的尺寸相同，且所述第一锥轮的轴线与所述第二锥轮的轴线相平行。

优选地，所述第一锥轮和/或所述第二锥轮的表面具有沟槽。

优选地，所述无级变速器还包括一壳体，所述动力传输机构和所述变速单元设置于所述壳体内。

相比于现有技术，本实用新型实施例提供的无级变速器通过变速单元控制变速环沿第一方向移动以调节动力传输机构的动力输出部件的转速实现无级变速器的变速，其中，变速过程中，由于变速包括多个可以环状中心轴为中心转动的圆锥形弹片，因此，变速环在第一方向移动的过程中以滚动的形式在锥轮(例如第一锥轮、第二锥轮)表面移动，相比现有的机械无级自动变速器(CVT)的钢带在变速过程中采用的滑动形式来说，具有摩擦阻力较小、且可实现快速变速等优点。并且，该变速环还具有接触面积大、运行磨损小、寿命较长等优点。此外，该无极变速器的结构避免了采用现有无级变速器中复杂的液压压紧装置，从而具有制造较为简单，成本较低，可靠性较高等优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例的无级变速器的截面结构示意图；

图2为图1中A—A处的截面结构示意图；

图3为图2中B处的局部放大图；

图4为本实用新型的无级变速器在传动和变速过程中变速环的圆锥形弹片的运动轨迹示意图。

附图标记

1 动力输入部件

11 输入轴

12 第一锥轮

2 动力输出部件

21 输出轴

22 第二锥轮

3 变速环

31 圆锥形弹片

32 环状中心轴

4 变速丝杆机构

41 丝杆

42 丝杆螺母

43 同步链轮

5 压紧装置

51 滚轮

52 滚轮轴

6 壳体

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术内容进行进一步地说明。

请一并参见图1至图4，其分别示出了本实用新型第一实施例的无级变速器的截面结构示意图、变速环的局部放大图以及传动和变速过程中变速环的圆锥形弹片的运动轨迹示意图。其中，图2为图1中A—A处的截面结构示意图；图3为图2中B处的局部放大图。在本实用新型的优选实施例中，所述无级变速器主要包括动力传输机构、变速环以及变速单元。

所述动力传输机构至少包括一动力输入部件以及一动力输出部件。在图1和图2所示的实施例中，动力输入部件1包括一输入轴11以及套设于输入轴11上的第一锥轮12。动力输出部件2包括一输出轴21以及套设于输出轴21上的第二锥轮22。其中，第一锥轮12与输入轴11相互固定、且可随输入轴11同步旋转(此处的旋转是指输入轴11在发动机等设备的驱动下进行的自转)；第二锥轮22与输出轴21相互固定、且可随输出轴21同步旋转(此处的旋转是指输出轴21在第二锥轮22进行的同步自转)。如图1所示，动力输出部件2的第二锥轮22与动力输入部件1的第一锥轮12朝向相反，即第二锥轮22的尺寸较小的一端朝向第一锥轮12的尺寸较大的一端；相应地，第一锥轮12的尺寸较小的一端朝向第二锥轮22的尺寸较大的一端。进一步地，在图1和图2所示的优选实施例中，第一锥轮12和第二锥轮22的尺寸相同，且第一锥轮12的轴线与第二锥轮22的轴线相平行。进一步优选地，第一锥轮12和/或第二锥轮22的表面具有沟槽，该沟槽用于减少变速环可能出现的打滑的现象。

变速环3环绕所述动力传输机构，且变速环3可在第一方向(图1中的X轴方向)上来回移动。如图2和图3所示，变速环3可以为一由圆锥形弹片串成的钢环。具体来说，变速环3包括一环状中心轴32以及多个圆锥形弹片31。多个圆锥形弹片31设置于环状中心轴32上。其中，多个圆锥形弹片31可沿环状中心轴31、绕所述动力传输机构转动。并且每个圆锥形弹片31均可以环状中心轴32为中心转动，进而，使变速环3在沿第一方向移动、实现无级变速器变速的过程中可采用滚动的形式，相比现有的机械无级自动变速器(CVT)的钢带在变速过程中采用的滑动形式来说，具有摩擦阻力较小、且可实现快速变速等优点。

更具体来说，变速环3的多个圆锥形弹片中至少一个圆锥形弹片与动力输入部件相连接、由动力输入部件驱动该圆锥形弹片转动。在图1和图2所示的实施例中，变速环3的至少一个圆锥形弹片与第一锥轮12相连接，且由第一锥轮12驱动该圆锥形弹片进行转动。该圆锥形弹片转动后可推动变速环3上的其余圆锥形弹片绕动力输入部件1和动力输出部件2转动，实现变速环3的旋转。需要说明的是，此处第一锥轮12与圆锥形弹片的连接可以是指第一锥轮12与多个圆锥形弹片之间的相互啮合，也可以仅仅是指第一锥轮12与多个圆锥形弹片之间的相互贴合。且此处的变速环3的旋转是指变速环3在第一锥轮12的驱动下进行的自转，基于上述圆锥形弹片和环状中心轴的结构来说，也可以理解为变速环3上的多个圆锥形弹片31沿环状中心轴32、绕所述动力传输机构进行的转动。

变速环3的至少一个圆锥形弹片还与第二锥轮22相连接，多个圆锥形弹片转动后带动第二锥轮22旋转(此处的连接和旋转含义与上述第一锥轮12类似)，进而，在此实施例中，通过变速环3实现将动力输入部件1的动力传输至动力输出部件2。

所述变速单元控制变速环沿第一方向移动以调节动力输出部件的转速。所述变速单元包括变速丝杆机构4、压紧装置5以及变速控制机构。在图1和图2所示的实施例中，所述变速单元包括两个变速丝杆机构4和两个压紧装置5。其中，两个变速丝杆机构4分别设置于变速环3的两侧(图1和图2中为设置于变速环3的上下两侧)，两个变速丝杆机构4均连接一个所述变速控制机构。需要说明的是，虽然图1和图2所示的实施例中以具有两个变速丝杆机构4和两个压紧装置5的变速单元为例进行说明，但并不限于此，在本实用新型的其他实施例中，变速丝杆机构和压紧装置的数量可以根据实际的需要进行调整，例如具有三个或四个变速丝杆机构和压紧装置等，在此不予赘述。

由于在此实施例中，两个变速丝杆机构4和两个压紧装置5的结构相同，因此，以图1中设置于变速环3上方的变速丝杆机构4和压紧装置5为例进行说明。具体来说，变速丝杆机构4设置于变速环3的外侧，变速丝杆机构4包括丝杆41和丝杆螺母42。如图1所示，丝杆41沿第一方向(图1中的X轴方向)延伸。丝杆螺母42套设于丝杆41上，且可沿丝杆41在第一方向上来回移动。其中，丝杆螺母42沿丝杆41的移动是指在丝杆41旋转过程中，沿丝杆41表面的螺纹进行移动。

压紧装置5设置于变速环3外侧，与丝杆螺母42和变速环3相连接。压紧装置5可随丝杆螺母42在第一方向上同步移动，控制至少一个圆锥形弹片31在以环状中心轴32为中心转动的同时，在动力输入部件1和/或动力输出部件2的表面滚动，以驱动变速环3在第一方向上移动，并且压紧装置5可以对变速环3的圆锥形弹片31起到挤压变形的作用，使变速环3以椭圆状的形式贴合第一锥轮12和第二锥轮22，以增加其与第一锥轮12和第二锥轮22之间的接触面积，避免应力集中、出现打滑，进而，实现有效的动力传递。具体来说，在图1和图2所示的实施例中，压紧装置5包括一滚轮51以及一滚轮轴52。滚轮51套设于滚轮轴52上。滚轮51与丝杆螺母42和变速环3的圆锥形弹片31相连接，且可随丝杆螺母42沿滚轮轴52在第一方向上移动。

进一步优选地，滚轮轴52的中心线与第一锥轮12和第二锥轮22的外廓线之间具有一定的夹角，该夹角在第一锥轮12和第二锥轮22的尖部端(即尺寸较小的一端)较小，从而实现变速环3运行到该区域时变形更大，使其与第一锥轮接触面积也就更大，从而减少变速环3打滑。

所述变速控制机构(图1和图2中未示出)与丝杆41相连接，驱动丝杆41旋转，以此控制丝杆螺母42沿丝杆41在第一方向上移动。

进一步地，在图1和图2所示的实施例中，每个变速丝杆机构4还包括一同步链轮43。两个同步链轮43均设置于变速丝杆机构4的同一端。变速单元还包括一环绕两个同步链轮43的齿形链(图1和图2中未示出)。齿形链连接两个同步链轮43后可使二者的转速保持一致，进而，可使两个丝杆41的转速保持一致，在两个丝杆41的转速一致的情况下可使两个压紧装置5的滚轮51同步移动，从而保证了变速环3移动过程中的稳定性。

为了清楚地对变速环的圆锥形弹片的运行轨迹进行说明，图4示出了本实用新型的无级变速器在传动和变速过程中变速环的圆锥形弹片的运动轨迹示意图。其中，图4示意性地以变速环3上的一个圆锥形弹片31为例进行说明。

进一步地，结合上述图1至图4所示，本实用新型的无级变速器在动力传输的过程中，第一锥轮12与输入轴11相互固定、且可随输入轴11同步旋转(自转)后驱动变速环3的圆锥形弹片31绕所述动力传输机构进行的转动(如图4所示，圆锥形弹片31沿D2方向进行转动，就整体而言、可理解为变速环3进行了自转)，由于变速环3上的圆锥形弹片31还与第二锥轮22相连接，所以多个圆锥形弹片转动后可带动第二锥轮22进行旋转(自转)，实现动力的传输。

进一步地，结合图1至图4所示的实施例，在所述无级变速器需要进行变速的情况下，首先由变速控制机构驱动变速丝杆机构4的丝杆41轴向旋转(即自转)，丝杆41旋转后可以使丝杆螺母42沿第一方向上移动，滚轮51在丝杆螺母42的带动下沿滚轮轴52进行第一方向(滚轮轴52的轴向)移动。滚轮51推动变速环3的圆锥形弹片31沿以环状中心轴32为中心进行转动，圆锥形弹片31转动的同时会在第一锥轮12和第二锥轮22表面进行滚动，进而，实现变速环3沿第一方向的移动，由于第一锥轮12和第二锥轮22在变速环3沿第一方向进行滚动的路径上直径不同，因此，可以实现无级变速器的减速或加速。在图1所示的实施例中，变速环3沿着X轴的方向滚动后，就第一锥轮12而言，由于沿着X轴的方向上第一锥轮12的直径变大，因此，在其旋转的角速度不变的情况下，其与变速环3相啮合位置的线速度增大了，以此增加了变速环3的转速；而就第二锥轮22而言，由于沿着X轴的方向上第二锥轮22的直径变小，因此，即使在变速环3转速不变的情况下，第二锥轮22的角速度也在不断提高，由此可见，在沿着X轴的方向上不仅变速环3的转速提高了，而且第二锥轮22的转速也得到了进一步的提高，从而使输出轴21的转速加快。相反，变速环3沿着与X轴相反的方向滚动后可使输出轴21的转速变慢。

进一步地，在图1和图2所示的实施例中，所述无级变速器还包括一壳体6。其中，动力传输机构、变速环和变速单元均设置于壳体6内。

需要说明的是，本实用新型的无级变速器的结构主要应用于小扭矩传动的无级变速器中，其通过变速单元控制变速环沿第一方向移动以调节动力传输机构的动力输出部件的转速实现无级变速器的变速，其中，变速过程中，变速环在第一方向移动的过程中以滚动(指变速环的圆锥形弹片的滚动)的形式在锥轮(例如第一锥轮、第二锥轮)表面移动，相比现有的机械无级自动变速器(CVT)的钢带在变速过程中采用的滑动形式来说，具有摩擦阻力较小、且可实现快速变速等优点。并且，该变速环还具有接触面积大、运行磨损小、寿命较长等优点。此外，该无极变速器的结构避免了采用现有无级变速器中复杂的液压压紧装置，从而具有制造较为简单，成本较低，可靠性较高等优点。

综上所述，结合上述图1至图4所示的实施例，本实用新型实施例提供的无级变速器通过变速单元控制变速环沿第一方向移动以调节动力传输机构的动力输出部件的转速实现无级变速器的变速，其中，变速过程中，由于变速包括多个可以环状中心轴为中心转动的圆锥形弹片，因此，变速环在第一方向移动的过程中以滚动的形式在锥轮(例如第一锥轮、第二锥轮)表面移动，相比现有的机械无级自动变速器(CVT)的钢带在变速过程中采用的滑动形式来说，具有摩擦阻力较小、且可实现快速变速等优点。并且，该变速环还具有接触面积大、运行磨损小、寿命较长等优点。此外，该无极变速器的结构避免了采用现有无级变速器中复杂的液压压紧装置，从而具有制造较为简单，成本较低，可靠性较高等优点。

虽然本实用新型已以优选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种无级变速器，其特征在于，所述无级变速器包括：

动力传输机构，所述动力传输机构至少包括一动力输入部件和一动力输出部件；

变速环，环绕所述动力传输机构，且所述变速环可在第一方向上来回移动，所述变速环包括：

一环状中心轴；以及

多个圆锥形弹片，设置于所述环状中心轴上，多个所述圆锥形弹片可沿所述环状中心轴、绕所述动力传输机构转动；其中，至少一个所述圆锥形弹片与所述动力输入部件相连接、由所述动力输入部件驱动所述圆锥形弹片绕所述动力传输机构转动；至少一个所述圆锥形弹片与所述动力输出部件相连接、驱动所述动力输出部件旋转；且每个所述圆锥形弹片均可以所述环状中心轴为中心转动；

变速单元，所述变速单元至少包括一压紧装置，所述压紧装置设置于所述变速环外侧，且与所述变速环相连接，其控制至少一个所述圆锥形弹片在以所述环状中心轴为中心转动的同时、在所述动力输入部件和/或所述动力输出部件的表面滚动，以驱动所述变速环沿所述第一方向移动、调节所述动力传输机构的动力输出部件的转速。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述变速单元还包括：

变速丝杆机构，设置于所述变速环外侧，所述变速丝杆机构包括：

丝杆，所述丝杆沿所述第一方向延伸；和

丝杆螺母，套设于所述丝杆上，且可沿所述丝杆在第一方向上来回移动；

变速控制机构，与所述丝杆相连接，驱动所述丝杆旋转，以控制所述丝杆螺母沿所述丝杆在第一方向上移动；

其中，所述压紧装置还与所述丝杆螺母相连接，所述压紧装置可随所述丝杆螺母在所述第一方向上同步移动，以带动至少一个所述圆锥形弹片在以所述环状中心轴为中心转动的同时、在所述动力输入部件和/或所述动力输出部件的表面滚动，驱动所述变速环在所述第一方向上移动。

3.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，所述变速单元包括两个所述变速丝杆机构，两个所述变速丝杆机构分别设置于所述变速环的两侧，两个所述变速丝杆机构的丝杆均连接所述变速控制机构。

4.根据权利要求3所述的无级变速器，其特征在于，所述变速单元包括两个所述压紧装置，每个所述压紧装置包括一滚轮以及一滚轮轴，所述滚轮套设于所述滚轮轴上，每个所述滚轮与一个所述丝杆螺母和所述变速环相连接，且可随所述丝杆螺母沿所述滚轮轴移动。

5.根据权利要求3所述的无级变速器，其特征在于，每个所述变速丝杆机构还包括一同步链轮，所述同步链轮设置于所述变速丝杆机构的同一端；所述变速单元还包括一环绕两个所述同步链轮的齿形链。

6.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述动力输入部件包括一输入轴以及套设于所述输入轴上的第一锥轮，所述第一锥轮与所述变速环相连接，且至少驱动所述变速环的至少一个圆锥形弹片转动；

所述动力输出部件包括一输出轴以及套设于所述输出轴上的第二锥轮，所述第二锥轮与所述变速环相连接，且在所述变速环驱动下旋转，其中，所述第二锥轮与所述第一锥轮朝向相反。

7.根据权利要求6所述的无级变速器，其特征在于，所述第一锥轮的尺寸与所述第二锥轮的尺寸相同，且所述第一锥轮的轴线与所述第二锥轮的轴线相平行。

8.根据权利要求6所述的无级变速器，其特征在于，所述第一锥轮和/或所述第二锥轮的表面具有沟槽。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的无级变速器，其特征在于，所述无级变速器还包括一壳体，所述动力传输机构和所述变速单元设置于所述壳体内。