CN2656717Y - 弧锥环盘式无级变速器的调速装置 - Google Patents

Abstract

一种弧锥环盘式无级变速器的调速装置属于汽车变速传动技术领域，特别涉及汽车无级变速调节装置。本实用新型主要包括设置于同一轴上的输入、输出盘和一对摩擦滚轮、控制机构及凸轮加载保压机构等。在输入、输出盘之间的表面所形成的环面内，一对摩擦滚轮与输入、输出盘之间受压接触。设置于摩擦滚轮轴上的控制机构，从步进电机获得动能，通过其速比调节机构来控制一对摩擦滚轮与输入、输出盘的接触点半径而实现变速器的速比变换。本实用新型结构简单、生产成本低、调节方便、操作简单，速比调节范围可达0.4～2.5，是调节性能好且经济而实用的无级变速器的速比调节装置。

Description

弧锥环盘式无级变速器的调速装置

一、技术领域

本实用新型属于汽车变速传动技术领域，特别涉及汽车无级变速调节装置。

二、背景技术

汽车变速传动装置主要分为有级齿轮传动装置和无级变速传动装置。传统的有级齿轮传动装置是通过改变不同齿轮副的啮合来实现速比调节，其主要缺点是在换档时造成输出扭矩非连续变化或中断，引起传动系统的振动冲击，导致汽车行驶振动大。无级变速传动装置，特别是具有高承载能力的弧锥环盘式无级变速器，解决了换档带来的振动冲击，并获得连续的输出扭矩，使汽车行驶平稳，因而有较好的应用前景。但是弧锥环盘式无级变速器的速比调节系统，主要采用液压控制系统，其结构复杂、制造技术要求高、生产成本要求高，不能很好地满足实用性的要求。就是中国专利ZL01214405.3的《轿车无级变速器》是采用扇齿轮传动调节和调节杠杆来实现全环面牵引无级变速器的速比控制，虽为机械式调节系统，但存在调节性能差，操作不方便等缺点。

三、发明内容

本实用新型的目的是提供一种弧锥环盘式无级变速器的调速装置，其结构简单、制造方便、生产成本低，调节性能好、经济实用。

本实用新型的目的是这样实现的：一种弧锥环盘式无级变速器的调速装置，主要包括变速器输入轴、输入盘、输出盘、一对摩擦滚轮、控制机构及凸轮加载保压机构等。输入、输出盘均连接在变速器的输入轴上，变速器的输入轴与发动机或电机相连接，并支承在箱体上。在输入盘与输出盘之间的表面所构成的环面(或称牵引面)内，一对摩擦滚轮与输入、输出盘之间受压接触。一对摩擦滚轮支承在一对耳轴上，一对耳轴支承在箱体上。弧锥环盘式无级变速器的速比调节，就是通过改变一对摩擦滚轮的轴线偏转角，来调节摩擦滚轮与输入、输出盘接触点的滚动半径；由于变速器的速比为输出盘的滚动半径与输入盘的滚动半径之比，因而随着摩擦滚轮与输入、输出盘接触点的滚动半径的变化，就可实现了变速器速比调节的目的。摩擦滚轮将输入盘的扭矩和运动传递到输出盘，再经相互啮合的输入、输出齿轮，将其传递到变速器的输出轴。改变一对摩擦滚轮轴线偏转角的大小，是通过连接在一对耳轴上的控制机构来调节。控制机构中的一对齿轮分别设置在一对摩擦滚轮的轴上，并与其固定连接，以保证一对摩擦滚轮轴的同步偏转，调节可靠且方便。凸轮加载保压机构设置在位于输入盘左侧的变速器输入轴上，其凸轮盘的凸面与输入盘左端的凹面构成端面凸轮机构。碟形弹簧和预紧螺母的作用是变速器在空载运行时，确保一对摩擦滚轮与输入、输出盘的最小接触力，使汽车起动平稳。

本实用新型的控制机构主要包括步进电机、精密丝杆、螺母齿条、一对齿轮、左右限位开关等。精密丝杆与步进电机的轴固定连接，精密丝杆的两端支承在箱体上，精密丝杆与螺母齿条啮合，螺母齿条的两个齿面分别与安装在摩擦滚轮轴上的一对齿轮相啮合，两个齿轮又支承在一对耳轴上。当步进电机转动时，驱动精密丝杆转动，然后带动螺母齿条作轴向运动；螺母齿条的轴向运动，使与其两个齿面啮合的一对齿轮作同步转动；齿轮的同步转动使一对摩擦滚轮的轴同步偏转，从而改变了牵引面内摩擦滚轮与输入、输出盘接触点的滚动半径，就改变了变速器的传动比，完成了速比调节的功能。左、右限位开关设置在螺母齿条的左右两侧，支承在箱体上，并串联与步进电机的电源回路中。当螺母齿条作轴向直线运动触发左或右限位开关时，限位开关断开，切断步进电机的电源，步进电机停转，用以限制一对摩擦滚轮轴线的最大、最小偏转角，以便控制变速器的速比范围。当步进电机停转后，按一下步进电机电源回路中的常开按钮，接通电源，通过伺服控制器使步进电机向相反方向转动，变速器继续正常工作。步进电机的转动方向(正转或反转)，是通过设置于步进电机电源回路中的伺服控制器来控制的。伺服控制器用以选取变速器加速、减速的速比。因此，本实用新型调节方便、操作简单。

本实用新型的凸轮加载保压机构主要包括凸轮盘、圆柱滚子、预紧螺母、碟形弹簧等。安装在变速器输入轴上、位于输入盘左侧的凸轮盘的凸面与输入盘的左端凹面构成端面凸轮机构，其间通过圆柱滚子轴承接触连接，圆柱滚子的位置通过保持架确定。预紧螺母设置在变速器输入轴的左端，碟形弹簧位于预紧螺母与凸轮盘之间，碟形弹簧的压力通过预紧螺母调节，并由凸轮盘将轴向负荷传递给输入盘，确保变速器在空载运行时，摩擦滚轮与输入、输出盘的最小接触力，便于汽车平稳而快速起动。

本实用新型采用上述技术方案后，弧锥环盘式无级变速器的调速装置，结构简单，制造工艺要求低，生产成本低且调节性能好；本实用新型通过伺服控制器控制步进电机的转动来实现变速器的速比调节，因而调节方便，操作简单，是一种经济而实用的弧锥环盘式无级变速器的速比调节装置。

四、附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图2的B-B剖视图；

图4为本实用新型步进电机的电路原理图。

图中：1、14、19、23、25、29、35、39为球轴承，2变速器的输入轴，3预紧螺母，4碟形弹簧，5凸轮盘，6、13、28、38为滚针轴承，7保持架，8圆柱滚子，9输入盘，10箱体，11输出盘，12变速器输入齿轮，15、20、22为轴承座，16变速器输出齿轮，17变速器输出轴，18平键，21摩擦滚轮，24精密丝杆，26、36耳轴，27、37、44、49为圆锥滚子轴承，30构件，31螺栓，32、41齿轮，33、40键，34、42弹性档圈，43螺母齿条，45、47支承，46左限位开关，48右限位开关，50刚性连轴器，51步进电机，52伺服控制器，53电源，54按扭。

五、具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步说明本实用新型。

如图1～4所示，一种弧锥环盘式无级变速器的调速装置，主要包括变速器输出轴2、输入盘9、输出盘11、一对摩擦滚轮21、控制机构及凸轮加载保压机构等。与汽车发动机或电机连接的变速器输入轴2的左端通过球轴承1支承在箱体上的左侧，其右端通过双列角接触球轴承14支承在轴承座15上，轴承座15固接在箱体10的右侧。输入盘9通过滚针轴承6自由支承在变速器输入轴2上，可绕其轴线转动，输出盘11通过滚针轴承13支承在变速器输入轴2上，可绕其轴线转动。在输入盘9与输出盘11之间的表面构成的环面内，一对摩擦滚轮21与输入盘9、输出盘11之间受压接触。两个摩擦滚轮21通过圆锥滚子轴承27、37和滚针轴承28、38支承在耳轴26、36上，耳轴26、36通过球轴承29、39、25、35支承在构件30上，构件30固接在箱体10上。摩擦滚轮21的同步偏转，是通过设置于一对耳轴26、36上的控制机构来控制的。

设置在耳轴26、36上的控制机构，主要包括步进电机51、精密丝杆24、螺母齿条43、一对齿轮32、41及左、右限位开关46、48等。步进电机51通过刚性连轴器50与精密丝杆24连接，精密丝杆24的两端分别通过圆锥滚子轴承49、44支承在箱体10上，可绕其轴线转动。精密丝杆24与螺母齿条43啮合，螺母齿条43的两个齿面分别与安装在耳轴26、36上的一对齿轮32、41啮合，两个齿轮32、41通过键33、40连接在耳轴26、36上，其轴向位置通过弹簧挡圈34、42限定。左、右限位开关46、48设置在螺母齿条43的两侧，分别通过支承45、47支承在箱体10的两侧面上，以限制螺母齿条43的左右行程。步进电机51的电源为直流电源53，左、右限位开关46、48串接在步进电机51的电源回路中。当螺母齿条向左或右作轴向直线运动中，触发到左限位开关46或右限位开关48时，限位开关断开，中断步进电机51的电源，使步进电机51停转，从而起到限制螺母齿条43的左、右行程，完成了控制变速器速比范围的功能。当步进电机51停转后，按一下其电源回路中的常开按钮54，接通电源，通过伺服控制器使步进电机51向相反的方向转动，变速器继续正常工作。步进电机51的转动方向(正转或反转)是通过其电源回路中的伺服控制器52来控制的，用伺服控制器52来控制变速器加速或减速的速比。

当步进电机51转动时，驱动精密丝杆24转动，精密丝杆24转动带动螺母齿条43作轴向直线运动，螺母齿条43的轴向运动带动与其两个齿面啮合并安装在摩擦滚轮21轴上的两个齿轮32、41同步转动，从而使两个滚轮21的轴线同步偏转，从而改变了摩擦滚轮21与输入盘9和输出盘11接触点的滚动半径，实现了变速器的速比调节。实践证明：当摩擦滚轮21的轴线顺时针方向偏转27°时，变速器的传动比为0.4，输出盘11的转速最低；当摩擦滚轮21的轴线偏转角为0°时，变速器为直接驱动，输出盘11的转速与输入盘9的转速相等，其传动比为1；当摩擦滚轮21的轴线反时针方向偏转27°(-27°)时，变速器的传动比为2.5，输出盘11的转速最高。故本实用新型可方便地实现速比范围0.4～2.5的调节，调节范围大，调节性能好。

本实用新型的凸轮加载保压机构，主要包括凸轮盘5、圆柱滚子28、预紧螺母3及碟形弹簧4等。凸轮盘5设置在输入盘左侧的变速器输入轴2上，凸轮盘5的凸面与输入盘9的左端凹面构成端面凸轮机构，其间通过圆柱滚子8接触连接，圆柱滚子8的位置通过保持架7确定，预紧螺母3位于变速器输入轴2的左端，碟形弹簧4设置在预紧螺母3与凸轮盘之间，其压力通过预紧螺母3调节，并通过凸轮盘5将轴向负荷传递给输入盘，以确保变速器在空载运行时，输入盘9和输出盘11与两个摩擦滚轮21的最小接触力，便于汽车平稳而快速起动。

输入轴的轴承和输入输出接触区通过浸油润滑。当输入轴带动输入盘转动时，输出盘、摩擦滚轮和传动齿轮通过飞溅润滑，飞溅润滑油能够冷却转动的牵引面。输出轴和丝杆轴的轴承用油脂润滑。

Claims (3)

1、一种弧锥环盘式无级变速器的调速装置，主要包括变速器输入轴(2)、输入盘(9)及输出盘(11)，其特征在于还有一对摩擦滚轮(21)、控制机构及凸轮加载保压机构，输入盘(9)和输出盘(11)均连接在变速器输入轴(2)上，在输入盘(9)和输出盘(11)之间的表面所构成的环面内，设置一对摩擦滚轮(21)，摩擦滚轮(21)与输入盘(9)、输出盘(11)之间受压接触，一对摩擦滚轮(21)支承在一对耳轴(26、36)上，耳轴(26、36)支承在箱体(10)上，设置在耳轴(26、36)上的控制机构，通过其一对齿轮(32、41)分别与一对摩擦滚轮(21)的轴连接，凸轮加载保压机构设置在输入盘(9)左侧并连接在变速器输入轴(2)上，其凸轮盘(5)的凸面与输入盘(9)左端凹面构成端面凸轮机构。

2、按照权利要求1所述的弧锥环盘式无级变速器的调速装置，其特征在于所述的控制机构主要包括步进电机(51)、精密丝杆(24)、螺母齿条(43)、一对齿轮(32、41)、左右限位开关(46、48)，精密丝杆(24)与步进电机(51)的轴固定连接，其两端连接在箱体(10)上，螺母齿条(43)与精密丝杆(24)啮合，其两侧齿面分别与一对安装在摩擦滚轮(21)轴上的两个齿轮(32、41)相啮合，两个齿轮(32、41)安装在耳轴(26、36)上，左、右限位开关(46、48)分别位于螺母齿条(43)的左、右两侧，支承在箱体(10)上，并串联在步进电机(51)的电源回路中。

3、按照权利要求1所述的弧锥环盘式无级变速器的调速装置，其特征在于所述的凸轮加载保压机构，主要包括凸轮盘(5)，碟形弹簧(4)及预紧螺母(3)，凸轮盘(5)设置在输入盘(9)左侧并连接在变速器输入轴(2)上，其凸面与输入盘(9)的左端凹面构成端面凸轮机构，预紧螺母(3)安装在变速器输入轴(2)的左端，碟形弹簧(4)位于预紧螺母(3)与凸轮盘(5)之间。

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