CN2130961Y

CN2130961Y - 摩擦式行星传动无级变速器传动装置

Info

Publication number: CN2130961Y
Application number: CN 92216198
Authority: CN
Inventors: 张树杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1993-04-28
Anticipated expiration: 2002-06-15

Abstract

一种摩擦式行星传动无级变速器传动装置，由输入轴通过输入圆盘以滚动摩擦带动既自转又公转的行星锥轮，行星锥轮又以滚动摩擦带动输出圆盘，并通过加压钢球，加压环和输出轴将转速输出，其特征是输入圆盘与行星锥轮由一点接触改为两点接触，即行星锥轮由原来的三个接触点变为四个接触点，行星锥轮的四个接触点处的法向力和切向力自身成平衡力系，使锥轮保持架理论上不受力，使整个传动装置的摩擦功率最大限度地降低，提高了传动效率。

Description

本实用新型涉及一种摩擦式行星传动无级变速器传动装置，属于变速器部件。

三K型摩擦式行星传动无级变速器是日本于八十年代初期研制出的一种新型无级变速器，它是由输入轴通过输入圆盘以滚动摩擦带动既公转又自转的行星锥轮，行星锥轮又以滚动摩擦带动输出圆盘，并通过输出轴将转速输出。尽管日本的摩擦式行星传动无级变速器与其他种类的变速器比较有其独特之处，居世界先进水平，但它在理论上和结构上仍存在缺陷。其主要问题是行星锥轮与输入圆盘、输出圆盘和调速环以三点接触，这三个接触点处的切向力是一空间平行力系，且行星锥轮与输出圆盘接触点处的切向力是由输出负载决定的已知力，故作用于行星锥轮上的这三个空间平行力系不能同时满足三个力系平衡方程式，这样，将导致行星锥轮与其保持架之间存在着与上述三个力平行的作用力，以维持行星锥轮的平衡运转，也就是说，行星锥轮保持架在理论上必须受到一定量的摩擦力才能保证行星锥轮正常运转，而行星锥轮与保持架间具有由于行星锥轮自转而引起的相对滑动速度，因此，发生在锥轮与保持架间的数量可观的摩擦功率损失将导致无级变速器效率降低，发热增大，据理论推算，其效率损失在20％左右。

本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种以四点接触代替三点接触，确保行星锥轮在平衡力作用下运转的摩擦式行星传动无级变速器传动装置

本实用新型的摩擦式行星传动无级变速器传动装置包括输入轴、输入圆盘、行星锥轮、调速环、输出圆盘、锥轮保持架、加压钢球、加压盘和输出轴，输入圆盘、输出圆盘和调速环均以环形弧面与行星锥轮点接触，调速环的弧面与行星锥轮的正锥锥面接触，输出圆盘的环形弧面与行星锥轮的正锥底面接触，输入轴通过输入圆盘以滚动摩擦带动行星锥轮自转和绕输入轴轴线公转，行星锥轮又以滚动摩擦带动输出圆盘，输出圆盘通过加压钢球和加压盘将转速由输出轴输出，其特征在于所述的行星锥轮还有两个倒锥，所述的输入圆盘的两个环形弧面分别与行星锥轮的两个倒锥以点接触，两个接触点的连线通过行星锥轮下面一个倒锥的锥顶，且所述的锥顶在行星锥轮的公转轴线上，以保证所有接触点都是滚动摩擦。由输出圆盘、加压钢球、加压盘和输出轴构成的自动加压机构保证了传动装置正常工作时各接触点处所需要的法向力。

本实用新型的优点是以四点接触代替原传动装置的三点接触，使接触点处的法向力及切向力自身成平衡力系，因此，锥轮保持架理论上不受力，故能使整个传动装置的摩擦功率最大限度地降低，从而提高了传动效率。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的受力分析图。

实施例：参见图1、2，本实用新型包括输入轴1、输入圆盘2、行星锥轮3、调速环4、输出圆盘5、锥轮保持架6、加压钢球7、加压环8和输出轴9，行星锥轮3有一个正锥和两个倒锥组成，其正锥角2α＝135°，其倒锥角2β＝36°，2γ＝151°，36°倒锥在下面，其锥顶在传动装置的公转轴线上，输入圆盘2的两个环形弧面分别与行星锥轮3的两个倒锥以点接触，且两接触点的连线通过36°倒锥的锥顶。如图2所示，假设输入圆盘2、输出圆盘5和调速环4与行星锥轮3的接触点分别是H、L、E、F，接触点处行星锥轮3受到的法向力分别是Q_H、Q_L、Q_E、Q_F，切向力分别是P_H、P_L、P_E、P_F，行星锥轮3所受的法向力平衡，则有：

Q_Hcos（α－γ）＋Q_Lcos（α－β）＋Q_Esinα＝Q_F

Q_Hsin（α－γ）＋Q_Lsin（α－β）＝Q_Ecosα

Q_Ef_E＋Q_Lf_L＝Q_Hf_H

采用自动加压机构及根据输出圆盘的平衡，得

Q_E＝Q／cosα＝ (2M)/(D_ρgλ·cosα)

其中，M是输出力矩，D_P是加压盘工作直径，γ是加压盘升角，将上四式联立，得

Q_E＝Q／cosα

Q_H＝ (f_Lcosα+f_Esin(α-β))/(f_Lsin(α-γ)+f_Hsin(α-β)) ·Q_E

Q_L＝ (f_HQ_H-f_EQ_E)/(f_L)

Q_F＝Q_Hcos（α－γ）＋Q_Lcos（α－β）＋Q_Esinα

设计时，应保证在整个变速范围段，即γ取不同值时，Q_E、Q_H、Q_L、Q_F都是正值，以保证锥轮法向力平衡并不与保持架接触。

根据行星锥轮3切向力平衡条件，有

P_F－P_H－P_L＝P_E

P_Frsinα＋P_HL_H＋P_LL_L＝P_EL_E

P_FR－P_HR_H－P_LR_L＝P_ER_E

由输出圆盘5平衡条件，有

P_E＝M／R_E，则

P_H＝ ((L_E-rsinα)(R-R_L)-(L_L+rsinα)(R_E-R))/(R(L_H-L_L)+(R_H-R_L)rsinα) ·P_E

P_L＝ ((L_H+rsinα)(R_E-R)-(L_E-rsinα)(R-R_H))/(R(L_H-L_L)+(R_H-R_L)rsinα) ·P_E

P_F＝P_E＋P_H＋P_L

从以上分析可看出，在保持架不受力的情况下，行星锥轮3在四个接触点处的法向力、切向力可自身平衡。

令无级变速器润滑油的牵引系数是f；为保证各接触点处不产生相对滑动，设计时应保证

μ_H＝fQ_H／P_H≥1

μ_L＝fQ_L／P_L≥1

μ_E＝fQ_E／P_E≥1

μ_F＝fQ_F／P_F≥1

为保证传动效率较高，μ值不应太大，一般情况下，1≤μ＜3，这可在设计时通过对参数的优化而得到。当输入轴1带动输入圆盘2以转速n₁回转时，行星锥轮3一面绕自身轴线以转速n_XH自转，一面绕公转轴线以转速n_H公转。调速环4只能沿轴向移动而不能转动。因此，由行星锥轮3在输出端接触点E所合成的转速n₂通过输出圆盘5、加压钢球7、加压环8传递给输出轴9而后输出。通过调速装置沿轴向移动调速环4，调节与行星锥轮3的接触位置F，就可以改变输出转速n₂的大小，以达无级变速的目的。如图2，经分析后得出

n_{XH} = \frac{1}{\frac{L_{H}}{R_{H}} + \frac{r \sin a}{R}} \cdot n_{1}

n_{H} = \frac{\frac{r \sin a}{R}}{\frac{L_{H}}{R_{H}} + \frac{r \sin a}{R}} \cdot n_{1}

n_{2} = \frac{\frac{L_{E}}{R_{E}} - \frac{r \sin a}{R}}{\frac{L_{H}}{R_{H}} + \frac{r \sin a}{R}} \cdot n_{1}

Claims

1、一种摩擦式行星传动无级变速器传动装置，包括输入轴1、输入圆盘2、行星锥轮3、调速环4、输出圆盘5、锥轮保持架6、加压钢球7、加压盘8和输出轴9，输入圆盘2、调速环4和输出圆盘5均与行星锥轮3以点接触，调速环4以环形弧面与行星锥轮3的正锥锥面点接触，输出圆盘5以环形弧面与行星锥轮3的正锥底面点接触，其特征在于所述的行星锥轮3还有两个倒锥，输入圆盘2的两个环形弧面分别与行星锥轮3的两个倒锥点接触，两接触点的连线通过行星锥轮3下面一个倒锥的锥顶，且所述的锥顶在行星锥轮3的公转轴线上。