CN209943451U - 一种无级变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无级变速装置，包括：输出轴，包括内部中空的圆锥筒，所述圆锥筒的外侧面用于输出驱动力，所述圆锥筒的内侧面为第一作用面；输入轴，包括设置在所述圆锥筒的内部的圆锥实体，所述圆锥实体的圆锥面为第二作用面，所述第二作用面的圆锥朝向与所述第一作用面的圆锥朝向相反，所述第一作用面的第一母线和第二作用面的第二母线平行；传动件；变速驱动机构，用于驱动所述传动件沿工作路径运动以改变所述输入轴与所述输出轴之间的传动比，所述工作路径沿所述第一母线和第二母线方向延伸。本实用新型公开的技术方案体积紧凑，从而方便机舱内部的布局和安装；同时变速效果平顺，变速效果好。

Description

一种无级变速装置

技术领域

本实用新型涉及变速器领域，特别是涉及一种无级变速装置。

背景技术

无级变速器是汽车发展后期的关键课题，在追求汽车舒适性的时代，无级变速器以其加速平稳，加速状态下省油的特点，备受欢迎。目前，无级变速器实现的方式有液力传动、电力传动和机械传动，属机械传动较为可靠。在已设计出来的机械传动中，如果出现齿状结构啮合的，是属于无限接近的无级变速器，不是真正的无限无级变矩。而无限变矩的机械传动有圆盘式，圆锥式，球面式。圆锥式又分直接接触和用中间机件间接接触两种。

相关技术中公开了用于锥环式无级变速器的环撞停保护结构，包括第一传动锥、传动环，所述的第一传动锥的表面与传动环的一个表面接触，所述的第一传动锥的小端设有与锥表面相对的轴肩，所述的轴肩具有回转体的形状；所述的传动环、轴肩、锥表面具有以下几何配合关系：当传动环接触轴肩时，传动环与轴肩之间有第一接触点，同时传动环与锥表面之间有第二接触点，第一接触点到锥轴线的距离是第一接触半径，第二接触点到锥轴线的距离是第二接触半径，所述的第一接触半径小于第二接触半径。该技术文件中公开的变速器输入轴和输出轴在空间在错位布置，且通过体积较大的锥环传动，整体变速器体积大，不利于机舱内的布局。

实用新型内容

本实用新型提供了一种体积小,变速效果好,变速过程平顺的无级变速装置。

一种无级变速装置，包括：

输出轴，包括内部中空的圆锥筒，所述圆锥筒的外侧面用于输出驱动力，所述圆锥筒的内侧面为第一作用面；

输入轴，包括设置在所述圆锥筒的内部的圆锥实体，所述圆锥实体的圆锥面为第二作用面，所述第二作用面的圆锥朝向与所述第一作用面的圆锥朝向相反，所述第一作用面的第一母线和第二作用面的第二母线平行；

传动件，位于所述输入轴的轴线的径向方向上且传动连接于所述第一作用面和第二作用面之间；

变速驱动机构，用于驱动所述传动件沿工作路径运动以改变所述输入轴与所述输出轴之间的传动比，所述工作路径沿所述第一母线和第二母线方向延伸。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述传动件为与所述第一作用面和第二作用面摩擦传动的转子。

可选的，所述转子设有两个且相互摩擦传动，两个所述转子分别与所述第一作用面和第二作用面摩擦传动。

可选的，所述变速驱动机构包括：

转子箱，用于限定并引导所述转子在所述工作路径上的位置；

驱动带，与所述转子箱固定且用于驱动所述转子箱改变在所述工作路径上的位置；

导向杆，用于引导所述转子箱沿着所述工作路径移动；

驱动源，用于为所述驱动带提供驱动力。

可选的，所述变速驱动机构包括刚性的导向杆和浮动平台，所述浮动平台包括：

转子箱，用于限定并引导所述转子在所述工作路径上的位置且在两端铰接有能够自由摆动的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块与所述导向杆滑动配合；

浮动框架，包括与所述第二滑块滑动配合的浮动杆和安装在所述浮动杆上的驱动带，所述驱动带用于驱动所述第二滑块沿着所述浮动杆运动；

驱动源，用于为所述驱动带提供驱动力。

可选的，所述转子通过转轴安装于所述转子箱，所述转轴穿设于所述转子箱上的条形孔，两个所述转子能够沿着所述条形孔相互靠拢或远离。

可选的，所述无级变速装置还包括箱体，所述输入轴转动安装在所述箱体上，所述圆锥实体收容在所述箱体内；所述变速驱动机构设置在所述圆锥实体周围，其中所述导向杆与所述箱体固定,所述浮动框架活动安装在所述箱体上；所述圆锥筒转动安装在所述箱体内且通过内部的中空区域收容所述圆锥实体和变速驱动机构，所述转子处于所述圆锥实体和圆锥筒之间且与两者相抵。

可选的，所述浮动平台与所述箱体的连接方式为:

所述箱体上设有用于安装所述浮动平台的定向弹性件,所述定向弹性件能够在所述浮动平台的浮动方向上受力形变且在其他方向上保持刚性；

或

所述箱体上设有用于控制所述浮动平台的电控机构。

可选的，所述传动件具有定速比状态，在所述定速比状态下所述传动件的运动方向与所述第一母线和第二母线所在的平面垂直，所述驱动带用于驱动所述传动件退出所述定速比状态。

可选的，所述浮动平台还包括用于限制所述驱动带运动行程的限位块，所述限位块安装在所述驱动带上且随驱动带运动，当所述驱动带运动到设计最大行程时所述限位块与所述浮动框架相抵。

本实用新型公开的技术方案能够带来以下优化的技术效果：

体积紧凑，输入轴和输出轴套设的形式能够有效减小变速装置的体积，从而方便机舱内部的布局和安装；

变速效果平顺，通过传动件改变两个圆锥面之间的传动比，能够实现传动比变化过程均匀细腻，实现在不同工况下的不同变速需要；

变速效果好，通过变速驱动机构能够细腻的控制传动件所在位置和变化位置的速度，从而能够精准控制速比变化。

附图说明

图1为本实施例中一种无级变速装置的示意图；

图2为图1中无级变速装置省略输出轴后的内部结构示意图；

图3为图2中A处放大图。

图中附图标记说明如下：

51、输出轴；511、圆锥筒；512、辅助轴；513、第一作用面；514、第一母线；52、输入轴；521、圆锥实体；522、第二作用面；523、第二母线；53、传动件；531、转子；5311、转轴；54、变速驱动机构；541、转子箱；5411、第一滑块；5412、第二滑块；542、驱动带；543、导向杆；544、转盘；545、浮动平台；5451、限位块；546、浮动框架；5461、浮动杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种无级变速装置，包括：

输出轴51，包括内部中空的圆锥筒511和与圆锥筒511摩擦传动的辅助轴 512，圆锥筒511的外侧面通过辅助轴512输出驱动力，圆锥筒511的内侧面为第一作用面513；

输入轴52，包括设置在圆锥筒511的内部的圆锥实体521，圆锥实体521 的圆锥面为第二作用面522，第二作用面522的圆锥朝向与第一作用面513的圆锥朝向相反，第一作用面513的第一母线514和第二作用面522的第二母线523 平行；

传动件53，位于输入轴52的轴线的径向方向上且传动连接于第一作用面 513和第二作用面522之间；

变速驱动机构54，用于驱动传动件53沿工作路径运动以改变输入轴52与输出轴51之间的传动比，工作路径(图中未标号)沿第一母线514和第二母线 523方向延伸。

输入轴52通过随输入轴52转动的圆锥实体521输入动力，圆锥实体521 能自由转动，套设在圆锥实体521周围的圆锥筒511也能够自由转动，圆锥筒511的背向圆锥实体521的外侧面通过辅助轴512用于向无级变速装置外输出动力，圆圆锥筒511朝向圆锥实体521的内侧面,即第一作用面513,用于接受圆锥实体521输入的动力。圆锥实体521和圆锥筒511的圆锥朝向相反，即表示圆锥筒511的直径较小的一端位于圆锥实体521直径较大的一端。因此传动件53 在传动圆锥筒511和圆锥实体521时能够实现连续无级的传动比变化。

圆锥筒511和圆锥实体521均为圆锥面，因此具有无数条母线，因此第一母线514和第二母线523并不指代特定母线，而是表示第一作用面513的其中一条母线命名为第一母线514，同时第二作用面522上有一条与第一母线514平行的母线，该母线命名为第二母线523。当第一母线514和第二母线523平行时，第一作用面513和第二作用面522之间形成一条距离不变的工作路径，传动件 53沿工作路径运动且时刻保持与第一作用面513和第二作用面522的传动连接。

因此变速驱动机构54只需要限定传动件53的位置就能实现传动比的确定，驱动传动件53改变位置就能实现传动比的变化，精确控制传动件53位置变化的快慢就能实现传动比变化的快慢。满足不同工况不同产品不同设计的需要。

在一实施例中，传动件53为与第一作用面513和第二作用面522摩擦传动的转子531。

转子531的设计能够保证在传动过程中，转子531、第一作用面513和第二作用面522三者的磨损降低，从而有效延长整个无级变速装置的寿命。

在一实施例中，转子531设有两个且相互摩擦传动，两个转子531分别与第一作用面513和第二作用面522摩擦传动。

两个转子531相互配合能够在有限的空间内，增加传动的接触面积，从而提高传动件53的寿命。同时，转子531需要在第一作用面513和第二作用面522 之间改变位置实现传动比的变化，因此转子531会同时受到第一作用面513和第二作用面522之间的作用力。两个转子531相较于单个转子531能够更好的缓解第一作用面513和第二作用面522之间的作用力，有利于传动件53在第一作用面513和第二作用面522之间的移动。提供更为平顺的变速效果。

在一实施例中，变速驱动机构54包括：

转子箱541，用于限定并引导转子531在工作路径上的位置；

驱动带542，与转子箱541固定且用于驱动转子箱541改变在工作路径上的位置；

导向杆543，用于引导转子箱541沿着工作路径移动；

驱动源(图中未示),实际中可以选择传动连接在转盘544上的电机，用于为驱动带542提供驱动力。

因为转子531需要在第一作用面513和第二作用面522之间滚动，而且要在工作路径上移动，空间运动复杂，只有准确稳定的空间约束才能实现良好的变速效果。因此转子箱541用于限制并引导转子531在第一作用面513和第二作用面522之间滚动，同时能够在不影响转子531滚动的同时驱动其在在工作路径上移动。导向杆543能够保证转子531在工作路径上不产生偏移。驱动带 542在实际使用中可以选择类似于发动机中正时皮带等设计形式，保证驱动的精度。

在一实施例中，变速驱动机构54包括刚性的导向杆543和浮动平台545，浮动平台545包括：

转子箱541，用于限定并引导转子531在工作路径上的位置且在两端铰接有能够自由摆动的第一滑块5411和第二滑块5412，第一滑块5411与导向杆543 滑动配合；

浮动框架546，包括与第二滑块5412滑动配合的浮动杆5461和安装在浮动杆5461上的驱动带542，驱动带542用于驱动第二滑块5412沿着浮动杆5461 运动；

驱动源，用于为驱动带542提供驱动力。

在输入轴52和输出轴51相互传动的过程中，当需要改变传动件53位置时，第一作用面513和第二作用面522会对传动件53施加阻力，浮动平台545的设计就是为了克服这一问题。转子箱541两端设有能够摆动的滑块，第一滑块5411 套设滑动安装在导向杆543上，因此转子箱541能够相对导向杆543滑动并且摆动，第二滑动套设滑动安装在浮动杆5461上，浮动杆5461与导向杆543水平，因此在定传动比的情况下，转子531的滚动方向与工作路径保持垂直，转子箱541与转子531的滚动方向平行。当需要改变传动比时，驱动带542会牵拉第二滑块5412沿着浮动杆5461运动，第一滑块5411和第二滑块5412之间因为铰接会出现错位，此时转子箱541从直线变成类似于Z字形的形状，即转子531的滚动方向与工作路径不再保持垂直，此时因为转子箱541的总长不变，因此刚性的导向杆543和浮动杆5461之间的间距会出现变小的趋势，该运动趋势通过浮动杆5461的运动释放。

转子531的滚动方向与工作路径不再保持垂直后，转子531的滚动会在工作路径上产生运动分量，同时不在工作运动路径上的运动分量会因为刚性的导向杆543而通过转子531自身滚动释放掉。因此在驱动带542的作用下实现转子531在工作路径上移动，改变转速比。

除了能够平顺改变转子531在工作路径上的位置以外，浮动平台545还有一个重要的有点就是能够精准控制转子531在工作路径上位移的速率，即精准控制转动比变化的速率。通过控制驱动带542对第二滑块5412施加的力或者位移量的大小，能够控制第一滑块5411和第二滑块5412之间错位的大小，从而控制转子531的滚动方向与工作路径的夹角，从而控制转子531的滚动在工作路径上产生的运动分量大小，配合驱动带542的运动能够精准的控制转子531 在工作路径上位移的速率。

在一实施例中，转子531通过转轴5311安装于转子箱541，转轴5311穿设于转子箱541上的条形孔(图未示)，两个转子531能够沿着条形孔相互靠拢或远离。

两个转子531在使用过程中会出现磨损，但是转子531有事传动的关键部件，磨损之后的转子531可能会出现传动效果不好甚至传动失效的情况，为了延长整体无级变速装置的寿命，转子箱541上设有用于补偿的条形孔，能够调整转子531之间的间距，从而延长使用寿命。

在一实施例中，无级变速装置还包括箱体(图未示)，输入轴52转动安装在箱体上，圆锥实体521收容在箱体内；变速驱动机构54设置在圆锥实体521 周围，其中导向杆543与箱体固定,浮动框架546活动安装在箱体上；圆锥筒511 转动安装在箱体内且通过内部的中空区域收容圆锥实体521和变速驱动机构54，转子531处于圆锥实体521和圆锥筒511之间且与两者相抵。

在实际使用中，圆锥筒511通过大型轴承装配在箱体上，圆锥实体521通过两端转动安装在箱体上，圆锥实体521空间上位于圆锥筒511的内部的中控区域，浮动框架546从圆锥筒511和圆锥实体521之间穿过，转子箱541等核心部件需要在圆锥筒511和圆锥实体521之间，导向杆543等配套部件可以延伸至圆锥筒511和圆锥实体521外方便固定和布置。

在一实施例中，浮动平台545与箱体的连接方式为:

箱体上设有用于安装浮动平台545的定向弹性件,定向弹性件能够在浮动平台545的浮动方向上受力形变且在其他方向上保持刚性；

或

箱体上设有用于控制浮动平台545的电控机构。

传动件53的运动方向指代的是转子531的滚动方向。浮动平台545需要精准定位转子531在工作路径上的位置，因此在工作路径方向上浮动平台545需要保持刚性，同时浮动平台545需要释放转子箱541的形变因此在传动件53的运动方向上要能够运动一定距离，因此定向弹性件能够在满足浮动平台545运动需要的同时消除浮动平台545不必要或者有害的运动。在具体实施的时候，可以选择在箱体上开设一个浮动平台545运动方向的滑槽，转盘544的固定转轴滑动安装在该滑槽内，滑槽在滑动方向的两端设置弹性件将固定转轴固定，实现浮动固定。该方案的好处的结构简单稳定。

或者也可以通过电控的形式来固定浮动平台545，例如在电磁推杆上固定转盘544的固定转轴，根据浮动平台545所需要的位置要自动调整，该方案的好处是能够实现精准的位置调节。

在一实施例中，传动件53具有定速比状态，在定速比状态下传动件53的运动方向与第一母线514和第二母线523所在的平面垂直，驱动带542用于驱动传动件53退出定速比状态。

所谓的定速比状态就是传动比确定的状态，当转子531的运动方向与第一母线514和第二母线523所在的平面垂直时，传动比确定。当驱动带542牵拉传动件53沿着工作路径运动时，转子531的滚动方向与工作路径产生夹角，即退出定速比状态，转子531的滚动会在工作路径上产生运动分量，发生变速的动作。

在一实施例中，浮动平台545还包括用于限制驱动带542运动行程的限位块5451，限位块5451安装在驱动带542上且随驱动带542运动，当驱动带542 运动到设计最大行程时限位块5451与浮动框架546相抵。

传动件53在第一作用面513和第二作用面522上运动时不能超出两个的范围，因此需要限位件，而第一作用面513和第二作用面522为高速旋转中的状态，在上面设置限位结构需要满足动平衡等一系列严苛的条件，不利于降低产品生产制造成本。因此限位块5451设置在驱动带542上用于与浮动框架546相抵。在实际选择中，驱动带542可以选择为在浮动框架546上回转的设计，回转的一边用于驱动转子箱541，另一边用于安装限位块5451，当转子箱541运动到两端时，限位块5451对应运动到另外两端，从而实现限位功能。

在使用过程中：

当定速比运行时，转子531的滚动方向与工作路径保持垂直，转子箱541 与转子531的滚动方向平行。此时输入轴52通过圆锥实体521带动转子531驱动圆锥筒511输出动力。

当需要改变传动比时，驱动带542会牵拉转子箱541的第二滑块5412沿着浮动杆5461运动，位于导向杆543上的第一滑块5411会与第二滑块5412之间因为铰接出现错位，此时转子箱541从直线变成类似于Z字形的形状，即转子 531的滚动方向与工作路径不再保持垂直，此时因为转子箱541的总长不变，因此刚性的导向杆543和浮动杆5461之间的间距会出现变小的趋势，该运动趋势通过浮动杆5461的运动，即浮动框架546的整体运动，释放。

转子531的滚动方向与工作路径不再保持垂直后，转子531的滚动会在工作路径上产生运动分量，同时不在工作运动路径上的运动分量会因为刚性的导向杆543而通过转子531自身滚动释放掉。因此在驱动带542的作用下实现转子531在工作路径上移动，改变转速比。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无级变速装置，其特征在于，包括：

输出轴，包括内部中空的圆锥筒，所述圆锥筒的外侧面用于输出驱动力，所述圆锥筒的内侧面为第一作用面；

输入轴，包括设置在所述圆锥筒的内部的圆锥实体，所述圆锥实体的圆锥面为第二作用面，所述第二作用面的圆锥朝向与所述第一作用面的圆锥朝向相反，所述第一作用面的第一母线和第二作用面的第二母线平行；

传动件，位于所述输入轴的轴线的径向方向上且传动连接于所述第一作用面和第二作用面之间；

变速驱动机构，用于驱动所述传动件沿工作路径运动以改变所述输入轴与所述输出轴之间的传动比，所述工作路径沿所述第一母线和第二母线方向延伸。

2.根据权利要求1所述的无级变速装置，其特征在于，所述传动件为与所述第一作用面和第二作用面摩擦传动的转子。

3.根据权利要求2所述的无级变速装置，其特征在于，所述转子设有两个且相互摩擦传动，两个所述转子分别与所述第一作用面和第二作用面摩擦传动。

4.根据权利要求1所述的无级变速装置，其特征在于，所述变速驱动机构包括：

转子箱，用于限定并引导所述转子在所述工作路径上的位置；

驱动带，与所述转子箱固定且用于驱动所述转子箱改变在所述工作路径上的位置；

导向杆，用于引导所述转子箱沿着所述工作路径移动；

驱动源，用于为所述驱动带提供驱动力。

5.根据权利要求1所述的无级变速装置，其特征在于，所述变速驱动机构包括刚性的导向杆和浮动平台，所述浮动平台包括：

转子箱，用于限定并引导所述转子在所述工作路径上的位置且在两端铰接有能够自由摆动的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块与所述导向杆滑动配合；

浮动框架，包括与所述第二滑块滑动配合的浮动杆和安装在所述浮动杆上的驱动带，所述驱动带用于驱动所述第二滑块沿着所述浮动杆运动；

驱动源，用于为所述驱动带提供驱动力。

6.根据权利要求4或5所述的无级变速装置，其特征在于，所述转子通过转轴安装于所述转子箱，所述转轴穿设于所述转子箱上的条形孔，两个所述转子能够沿着所述条形孔相互靠拢或远离。

7.根据权利要求5所述的无级变速装置，其特征在于，所述无级变速装置还包括箱体，所述输入轴转动安装在所述箱体上，所述圆锥实体收容在所述箱体内；所述变速驱动机构设置在所述圆锥实体周围，其中所述导向杆与所述箱体固定,所述浮动框架活动安装在所述箱体上；所述圆锥筒转动安装在所述箱体内且通过内部的中空区域收容所述圆锥实体和变速驱动机构，所述转子处于所述圆锥实体和圆锥筒之间且与两者相抵。

8.根据权利要求7所述的无级变速装置，其特征在于，所述浮动平台与所述箱体的连接方式为:

所述箱体上设有用于安装所述浮动平台的定向弹性件,所述定向弹性件能够在所述浮动平台的浮动方向上受力形变且在其他方向上保持刚性；

或

所述箱体上设有用于控制所述浮动平台的电控机构。

9.根据权利要求5所述的无级变速装置，其特征在于，所述传动件具有定速比状态，在所述定速比状态下所述传动件的运动方向与所述第一母线和第二母线所在的平面垂直，所述驱动带用于驱动所述传动件退出所述定速比状态。

10.根据权利要求5所述的无级变速装置，其特征在于，所述浮动平台还包括用于限制所述驱动带运动行程的限位块，所述限位块安装在所述驱动带上且随驱动带运动，当所述驱动带运动到设计最大行程时所述限位块与所述浮动框架相抵。

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