CN213744761U - 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，包括主动部分和从动部分以及设置在所述主动部分和从动部分之间的挠性元件，所述主动部分包括主动轴以及传动设置在所述主动轴上并用于夹持所述挠性元件的一对主动锥盘，所述从动部分包括从动轴以及传动设置在所述从动轴上用于夹持所述挠性元件的一对从动锥盘；在所述主动动锥盘的背面与轴向固定的限位件之间设置有弹性件，在所述从动定锥盘的背面设置有可轴向推动所述从动动锥盘的弹性调速机构，所述弹性件的倔强系数为K1,所述弹性调速机构的倔强系数为K2，且K1≥K2。本实用新型简化了无级变速器的调速方式，且提高调速速率，降低了成本。

Description

一种无级变速器

技术领域

本实用新型涉及一种变速机构，尤其涉及一种无级变速器。

背景技术

中国专利CN201110193407.7专利公开了的一种无级变速器，并具体公开了两根相互平行的传动轴，在两个传动轴上分别各有至少一对锥面相对设置的锥盘，锥盘间夹持有至少一个挠性传动元件，每对锥盘中一个锥盘在传动轴上可以轴向移动，另一个锥盘在传动轴上不能轴向移动，可以随传动轴转动；一根传动轴上的与此轴之间可以轴向移动的锥盘背面连接有螺旋机构(电机驱动调速机构)，螺旋机构由一个空心螺杆和一个与此空心螺杆配合的螺母组成，传动轴布置于此空心螺杆内；此螺旋机构的空心螺杆和螺母中的一个与其所属的传动轴通过可同时承受轴向载荷和径向载荷的轴承相连接，且与其所属的可轴向移动的锥盘直接相连接；空心螺杆和螺母中的另一个与其所属的可轴向移动的锥盘通过可同时承受轴向载荷和径向载荷的轴承相连接，且与其所属的传动轴直接相连接；空心螺杆和螺母中的一个通过减速机构与一个电机相连接……分别位于两根传动轴上的两个可轴向移动的锥盘分别通过至少一个一端直接或间接连接于此锥盘，另一端直接或间接连接于锥盘所属的传动轴上的弹簧或弹簧组压紧于挠性传动元件和定锥盘上；其中，连接有调速螺旋机构的锥盘和传动轴上的弹簧或弹簧组的倔强系数或总倔强系数大于另一根传动轴上的弹簧或弹簧组的倔强系数或总倔强系数。

并且上述专利进一步给出其中一个实施方式，在其实施方式中，从动轴动锥盘背面设置有从动轴压紧弹簧，主动轴动锥盘的背面设置有电机驱动调速机构即螺旋调速机构。主动轴上的螺旋调速机构的压紧弹簧的倔强系数大于从动轴上压紧弹簧的倔强系数。

采用上述专利中的无级变速器，存在以下问题：1、压紧弹簧需要体积大弹力大，进一步导致锥盘体积过大。2、调速时无论是传动比由大到小还是由小到大都需要电机驱动螺旋调速机构实现，因此必须采用具有正反转的电机，并且同时需要克服弹簧的弹力，调速过慢。3、调速系统需同时协调两组碟簧的倔强系数，导致调速复杂；而且调速锥盘为双向受力导致对于小传动比的调速来说调速过慢，且轴承结构复杂，成本高，空间大。4、挠性传动元件在传动时的夹紧力变化与从动轴上的压紧弹簧的弹力变化相反，进一步导致调速慢、调速力大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成本低、调速简单快速的无级变速器。

为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的：一种无级变速器，包括主动部分和从动部分以及设置在所述主动部分和从动部分之间的挠性元件，所述主动部分包括主动轴以及传动设置在所述主动轴上并用于夹持所述挠性元件的一对主动锥盘，所述从动部分包括从动轴以及传动设置在所述从动轴上用于夹持所述挠性元件的一对从动锥盘；其中一个主动锥盘为固定在主动轴上的主动定锥盘，另一个主动锥盘为可沿主动轴轴向滑动的主动动锥盘，其中一个从动锥盘为固定在从动轴上的从动定锥盘且与主动定锥盘相对，另一个从动锥盘为可沿从动轴轴向滑动的从动动锥盘且与主动动锥盘相对，其特征在于：在所述主动动锥盘的背面与轴向固定的限位件之间设置有弹性件，在所述从动动锥盘的背面设置有可轴向推动所述从动动锥盘的弹性调速机构，所述弹性件的倔强系数为K₁,所述弹性调速机构的倔强系数为K₂，且K₁≥K₂。采用上述方式设置的无级变速器，将弹性调速机构设置在从动轴上，将弹性件设置在主动轴上，且将弹性调速机构的倔强系数设置成小于等于弹性件上的倔强系数。大传动比向小传动比调速时，仅需通过弹性调速机构推动从动动锥盘轴向移动即可，且其施加的力与挠性元件的夹紧力的变化方向一致，提高了调速速率。而当小传动比到大传动比调速时，弹性调速机构无需施力，仅需通过主动轴上的弹性件的轴向回位力推动从动动锥盘来实现调速。调速机构简单、调速力需求小、调速效率高。并且，上述方式设置的无级变速器，弹性调速机构在回位时无需克服弹性调速机构的弹力，因此弹性调速机构和弹性件的体积与弹力均可设计得较小，进一步地锥盘也可设计得较小，并且可以节省更多的零件，降低了无级变速器的成本、缩小了无级变速器的体积。

优选的，所述弹性调速机构包空心调速螺杆和调速螺母；所述空心调速螺杆与从动轴通过第一轴承连接，所述调速螺母一端与从动动锥盘通过第二轴承连接、另一端设有内螺纹且与所述空心调速螺杆的外螺纹螺接，所述空心调速螺杆通过固定的限位块进行周向转动限位，所述调速螺母通过驱动机构驱动旋转，且在所述第一轴承与第二轴承之间的从动轴上套设有碟簧组件。

优选的，所述弹性件为碟簧组件，所述限位件为固定在主动轴上的轴套，所述碟簧组件套设再所述主动轴上。

为进一步实现传动比的调速范围，所述弹性件由n个碟簧构成，且有如下关系n≥4。如此一来才能实现传动比的要求从0.5-2四倍的范围。

为进一步实现传动比的调速范围，所述碟簧内径为d，碟簧外径为D，厚度为t，锥盘外径为D₀,且有如下关系，D＜D₀+1，D/d<1.6，t>(D₀+1)/d。通过这样的设置能够实现轴向力需要的曲线，实现最大到最小传动比。

为进一步保证调速范围和碟簧的稳定性，开口相对的碟簧之间设置有挡圈，挡圈直径为d₀，且满足以下条件：t/10＜d₀＜t。挡圈的厚度太大影响传动比范围，导致传动比范围减小，而太小影响碟簧的力的稳定性，因此需要进行特殊厚度的选择。

为进一步提高变速器的使用寿命，所述调速螺母和空心调速螺杆为滚动螺旋或滑动螺旋结构，其中径为D_L,且满足如下关系：D_L＞D₀/2。

为进一步实现调速范围，所述空心调速螺杆或调速螺母的螺纹长度L，满足如下关系：L＞2(D₀/2-D₀/3)tan(11π/180)。

为进一步减小变速器空间，所述驱动机构包括驱动轴，所述驱动轴一端设置有主动齿轮，所述调速螺母外壁上设置有与所述主动齿轮相啮合的从动齿，所述驱动轴另一端通过电机和蜗轮蜗杆机构驱动。所述电机驱动蜗杆，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮进而带动驱动轴上的主动齿轮转动，而所述调速螺母因与主动齿轮啮合而被驱动。

为进一步减小变速器空间，所述驱动机构包括驱动轴，所述驱动轴上设置有蜗轮，所述蜗轮外壁与所述调速螺母外壁上设置有相互啮合的传动齿，所述蜗轮通过电机和蜗杆驱动。所述电机驱动蜗杆，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮进而带动所述调速螺母转动，实现调速螺母的轴向移动。

有益效果：

本实用新型通过结构调整，在从动轴的从动动锥盘背面设置弹性调速机构而主动轴的主动动锥盘的背面设置碟簧组件进行配合来实现整个变速器的速度调整。且将弹性调速机构的碟簧组件的倔强系数设置成小于等于主动轴上碟簧组件的倔强系数。如此一来，简化了无级变速器的调速方式，且提高调速速度，减小弹性调速机构所需的调速力，进一步减小了调速电机所需的功率。并且优化了变速器的空间布置，减小了变速器的体积和零部件，降低了成本。

具体而言：1、本实用新型无级变速器，传动比由大到小的调速过程中，仅需依靠弹性调速机构对从动动锥盘加压即可，且弹性调速机构施加的力与挠性元件的所需的夹紧力的变化方向一致，提高了调速速率、且减小了调速电机所需的力。而传动比由小到大的调速过程中，弹性调速机构无需施力，仅需通过主动动锥盘上的碟簧组件的轴向回位力经挠性元件传递到从动动锥盘上，进而轴向推动从动动锥盘以实现传动比的增大。该过程中无需通过调速电机对弹性调速机构进行额外加力，也无需克服弹性调速机构上碟簧的弹性力，因此调速速率高。因此，通过合理的配置碟簧，使得调速力减小，对于小传动比方向调速更快。

2、通过本实用新型的调速机构和碟簧组件的设计，在调速过程中，从动动锥盘所需要克服的力小，且从动动锥盘受力情况与挠性元件所述的夹紧力变化方向一致，使得无需对碟簧设计过大的弹性力，因此可使得锥盘设计体积也进一步缩小，减小了无级变速器的整体体积。

3、本实用新型的无级变速器其调速结构简单，被调速机构驱动的锥盘由双向受力变成了单向受力，轴承类型变得简单，定位方式简化，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型的无级变速器的结构图；

图2为图1的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，但本实用新型并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本实用新型权利要求所要求保护的范围。

实施例1：如图1所示，本实施例提供一种无级变速器，包括主动部分和从动部分以及设置在所述主动部分和从动部分之间的挠性元件1，所述主动部分包括主动轴2以及传动设置在所述主动轴上并用于夹持所述挠性元件的一对主动锥盘，所述从动部分包括从动轴3 以及传动设置在所述从动轴上用于夹持所述挠性元件的一对从动锥盘。其中一个主动锥盘为固定在主动轴2上的主动定锥盘21，另一个主动锥盘为可轴向滑动地设在主动轴上的主动动锥盘22。其中一个从动锥盘为固定在从动轴3上的从动定锥盘31且与主动定锥盘21相对，另一个从动锥盘为可轴向滑动地设在从动轴3上的从动动锥盘32且与主动动锥盘相对。另外，在所述主动动锥盘的背面与轴向固定的限位件之间设置有弹性件，在所述从动动锥盘的背面设置有可轴向推动所述从动动锥盘的弹性调速机构4，所述弹性件的倔强系数为 K1,所述弹性调速机构的倔强系数为K2，且K1≥K2。

其中，所述主动动锥盘的背面是指主动动锥盘背对主动定锥盘的一面，而面向主动定锥盘的一面为正面。所述从动动锥盘的背面是指从动动锥盘背向从动定锥盘的一面，而面向从动定锥盘的一面为正面。

在本实施例中，所述弹性件为套设在所述主动轴上的碟簧组件B23，所述限位件为固定在主动轴上的轴套C24。

在本实施例中，所述弹性调速机构4包括一驱动机构6以及作用于从动动锥盘的弹性推盘组件5。作为本实施例中的其中一种实施方式，所述推盘组件包括空心调速螺杆52和调速螺母51，所述从动动锥盘的外端面设置有一体或分体且固定设置的轴套A33，所述调速螺母的一端通过轴承A53固定于与述轴套A连接。所述调速螺母的另一端远离从动动锥盘并且与空心调速螺杆螺接。其中，远离从动动锥盘的一端的从动轴上固定有轴套B55，所述空心调速螺杆通过轴承B56固定在所述轴套B 55上。且所述空心调速螺杆的外壁与所述调速螺母的内壁之间设置有相互配合的外螺纹和内螺纹，在所述外螺纹和所述内螺纹之间设置有滚珠54。并且在所述空心调速螺杆和调速螺母限定的空腔内设置有轴向的碟簧组件A57，具体的，所述碟簧组件A套设在所述从动轴上且与轴承A和轴承B相抵。

另外，还设置有对所述空心调速螺母进行轴向限位和周向限位的元件。在无级变速器的壳体100上设置有一个挡块58，所述挡块可限制所述空心调速螺母的周向转动，而所述空心调速螺母的内壁设置有一个圆台，所述圆台卡设在所述轴承B56的朝向锥盘一侧的端面上，进一步实现当碟簧组件A57回位时的限位，保证精确的传动比数值。

作为本实施例中的另一实施方式，所述驱动机构6包括一驱动轴61，所述驱动轴上固定有一主动齿轮62，在所述调速螺母外壁设置有与所述主动齿轮啮合传动的从动齿59。所述驱动轴上固定设置有蜗轮组件63，并通过电机驱动与所述蜗轮组件匹配的丝杆64来驱动所述驱动轴。作为另一种实施方式，可直接在所述蜗轮组件外设置有与所述调速螺母外壁的从动齿59啮合的主动齿。

采用本实施例的无级变速器时，预先将碟簧组件B套设在主动轴上，并将所有锥盘、挠性元件以及弹性驱动机构装配完毕。当传动比最大的时候，保证碟簧组件A和碟簧组件B不受压缩力。当使用本实施例中的无级变速器时，无级变速器的传动比需要由最大逐渐变至最小。此时，驱动电机，使得主动齿轮带动从动轴上的调速螺母转动，进而实现调速螺母的轴向(朝向从动定锥盘)运动，推动从动动锥盘挤压挠性元件，使得无级变速器的传动比变小。而此时，从动动锥盘的轴向推力进一步通过挠性元件传递到主动动锥盘上，使得主动动锥盘轴向压缩所述碟簧组件B，使得碟簧组件B蓄力。在此调速过程中，挠性元件变速所需的力是逐渐增大的且是由从动锥盘提供的，而从动动锥盘所受的力也逐渐变大的，也就是说，挠性元件变速所需的力与从动动锥盘所受的力均是逐渐增大的，力的变化趋势一致，调速更快。

若是需要实现小传动比到大传动比的变速时，只需停止电机的驱动，通过主动轴上的碟簧组件B在回位时释放的轴向力，该轴向力通过挠性元件传递到从动轴上的从动动锥盘上，进而推动所述从动动锥盘朝远离从动定锥盘的方向运动，解除对挠性元件的挤压，实现小传动比到大传动比的调速。而且，由于本实施例中的碟簧组件B的倔强系数大于碟簧组件A的倔强系数，此种调速过程中完全无需电机提供外力，而且由于空心调速螺母的轴向限位，也不会出现调速不准的情况。在此调速过程中，挠性元件的变速所需的力是逐渐减小的且是由从动锥盘提供的，而从动动锥盘所受的力也逐渐减小的，也就是说，挠性元件变速所需的力与从动动锥盘所受的力均是逐渐减小的，那么调速更快。而且，从动动锥盘在此调速过程中无需克服碟簧组件A的弹力，也进一步的提高了调速速率。

因此，无论是由大传动比到小传动比的变速还是小传动比到大传动比的变速，所需的调速力都较小，所述碟簧组件也可设计得较小，进一步的所述锥盘组件的体积也可设计得较小。不但减小了变速器的空间尺寸，而且轴承类型变得简单，定位方式简化，而且节约了成本。进一步地，由于调速力较小，可采用功率较小的电机，更加进一步的节约了成本。

作为本实施例中的另一实施方式，所述主动定锥盘与所述主动轴可一体设置或者通过轴肩或者卡簧固定连接，所述从动定锥盘与所述从动轴可一体设置或通过轴肩或者卡簧固定连接。

本实施例通过结构调整，在从动轴的从动动锥盘背面设置弹性调速机构而主动轴的主动动锥盘的背面设置碟簧组件进行配合来实现整个变速器的速度调整。且将弹性调速机构的碟簧组件的倔强系数设置成小于等于主动轴上碟簧组件的倔强系数。如此一来，简化了无级变速器的调速方式，且提高调速速度，减小弹性调速机构所需的调速力，进一步减小了调速电机所需的功率。并且优化了变速器的空间布置，减小了变速器的体积和零部件，降低了成本。

实施例2：本实施例是在实施例1的基础上做出的优化选择。

本实施例中，所述碟簧组件A由n个碟簧构成，且有如下关系n≥4，可选择但不限于4、6、8、10、12、14、16、18等。在本实施例中，所述碟簧组件B由6个碟簧构成，所述碟簧组件A由10个碟簧组成。

且所述碟簧内径为d，碟簧外径为D，厚度为t，锥盘外径为D0,有如下关系，D＜ D0+1，D/d<1.6，t>(D0+1)/d。

本实施例中，通过对碟簧的厚度、内径和外径的限定，进一步平衡了锥盘轴向力的变化曲线和传动比的变化曲线，使得其变化趋势基本一致。

实施例3：本实施例是在实施例1或实施例2的基础上做出的进一步优化。

本实施例中，开口相对的碟簧之间设置有挡圈25，挡圈直径为d0，且满足以下条件：t/10＜d0＜t，其中t为碟簧的厚度。

本实施例挡圈的厚度太大影响传动比范围，导致传动比范围减小，而太小影响碟簧的力的稳定性，因此需要进行特殊厚度的选择以保证传动比范围和碟簧的稳定性。

实施例4：本实施例是在实施例1、实施例2或实施例3的基础上做出的进一步优化。

本实施例中，所述空心调速螺杆或调速螺母的螺纹长度L，满足如下关系：L＞2(D0/2-D0/3)tan(11π/180)。

作为本实施例中的另一实施方式，所述空心调速螺杆和调速螺目为滚动螺旋或滑动螺旋结构。其中径为DL,且满足如下关系：DL＞D0/2。当采用滚动螺旋时，在所述螺母和螺杆之间设置有滚珠，所述中径这是指滚珠中心到从动轴轴心的2倍距离。

本实施例中通过对空心调速螺杆和调速螺母的特殊设定，保证了调速范围的实现以及提高变速器的使用寿命。

Claims (10)

1.一种无级变速器，包括主动部分和从动部分以及设置在所述主动部分和从动部分之间的挠性元件，所述主动部分包括主动轴以及传动设置在所述主动轴上并用于夹持所述挠性元件的一对主动锥盘，所述从动部分包括从动轴以及传动设置在所述从动轴上用于夹持所述挠性元件的一对从动锥盘；其中一个主动锥盘为固定在主动轴上的主动定锥盘，另一个主动锥盘为可沿主动轴轴向滑动的主动动锥盘，其中一个从动锥盘为固定在从动轴上的从动定锥盘且与主动定锥盘相对，另一个从动锥盘为可沿从动轴轴向滑动的从动动锥盘且与主动动锥盘相对，其特征在于：在所述主动动锥盘的背面与轴向固定的限位件之间设置有弹性件，在所述从动动锥盘的背面设置有可轴向推动所述从动动锥盘的弹性调速机构，所述弹性件的倔强系数为K₁,所述弹性调速机构的倔强系数为K₂，且K₁≥K₂。

2.如权利要求1所述的无级变速器，其特征在于：所述弹性调速机构包括空心调速螺杆和调速螺母；所述空心调速螺杆与从动轴通过第一轴承连接，所述调速螺母一端与从动动锥盘通过第二轴承连接、另一端设有内螺纹且与所述空心调速螺杆的外螺纹螺接，所述空心调速螺杆通过固定的限位块进行周向转动限位，所述调速螺母通过驱动机构驱动旋转，且在所述第一轴承与第二轴承之间的从动轴上套设有碟簧组件。

3.如权利要求2所述的无级变速器，其特征在于：所述弹性件为碟簧组件，所述限位件为固定在主动轴上的轴套，所述碟簧组件套设在所述主动轴上。

4.如权利要求3所述的无级变速器，其特征在于：所述弹性件由n个碟簧构成，且有如下关系，n≥4。

5.如权利要求4所述的无级变速器，其特征在于：所述碟簧内径为d，碟簧外径为D，厚度为t，锥盘外径为D₀,且有如下关系，D＜D₀+1，D/d<1.6，t>(D₀+1)/d。

6.如权利要求5所述的无级变速器，其特征在于：开口相对的碟簧之间设置有挡圈，挡圈直径为d₀，且满足以下条件：t/10＜d₀＜t。

7.如权利要求2所述的无级变速器，其特征在于：所述调速螺母和空心调速螺杆为滚动螺旋或滑动螺旋结构，其螺旋结构中径为D_L,且满足如下关系：D_L＞D₀/2。

8.如权利要求2或7所述的无级变速器，其特征在于：所述空心调速螺杆或调速螺母的螺纹长度L，满足如下关系：L＞2(D₀/2-D₀/3)tan(11π/180)。

9.如权利要求2所述的无级变速器，其特征在于：所述驱动机构包括驱动轴，所述驱动轴一端设置有主动齿轮，所述调速螺母外壁上设置有与所述主动齿轮相啮合的从动齿，所述驱动轴另一端通过电机和蜗轮蜗杆机构驱动。

10.如权利要求2所述的无级变速器，其特征在于：所述驱动机构包括驱动轴，所述驱动轴上设置有蜗轮，所述蜗轮外壁与所述调速螺母外壁上设置有相互啮合的传动齿，所述蜗轮通过电机和蜗杆驱动。

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