一种无自旋牵引式无级变速器

摘要

本发明提供一种无自旋牵引式无级变速器，主要由输入轴、主动滚轮、第一中间轴、第二中间轴、第一摆动支座、第二摆动支座、第一从动锥盘、第二从动锥盘、第一小锥齿轮、第二小锥齿轮、第一滑块、第二滑块、第一导轨、第二导轨组成和大锥齿轮组成。动力由输入轴输入，经过输入轴、主动滚轮、从动锥盘和小锥齿轮的传递，最后由大锥齿轮输出。其特征在于：两个从动锥盘的锥顶、大锥齿轮的分度圆锥的锥顶、小锥齿轮的分度圆锥的锥顶重合于同一点；主动滚轮和两个从动锥盘的母线都为简单曲线。这种牵引式无级变速器在传动过程中无自旋现象，它具有结构简单、制造容易、零件数目少、传动效率高的优点。

权利要求

1.一种无自旋牵引式无级变速器，主要由输入轴（1）、主动滚轮（2）、第一从动锥盘（3a）、第二从动锥盘（3b）、第一中间轴（4a）、第二中间轴（4b）、第一滑块（5a）、第二滑块（5b）、第一导轨（6a）、第二导轨（6b）、第一小锥齿轮（7a）、第二小锥齿轮（7b）、第一摆动支座（8a）、第二摆动支座（8b）和大锥齿轮（9）组成，动力由输入轴（1）输入，由大锥齿轮（9）输出，其特征在于：主动滚轮（2）安装在输入轴（1）上，主动滚轮（2）可以沿输入轴（1）的轴线移动，但它不能相对输入轴（1）转动；第一中间轴（4a）上安装有第一从动锥盘（3a）和第一小锥齿轮（7a），第一从动锥盘（3a）、第一小锥齿轮（7a）和第一中间轴（4a）为固定连接，三者不能相对运动；第二中间轴（4b）上安装有第二从动锥盘（3b）和第二小锥齿轮（7b），第二从动锥盘（3b）、第二小锥齿轮（7b）与第二中间轴（4b）为固定连接，三者不能相对运动；第一摆动支座（8a）和第二摆动支座（8b）安装在机架上，它们只能绕大锥齿轮（9）的轴线转动；第一滑块（5a）安装在第一导轨（6a）内，第一滑块（5a）可沿第一导轨（6a）滑动，第一导轨（6a）的形状为圆弧槽；第二滑块（5b）安装在第二导轨（6b）内，第二滑块（5b）可沿第二导轨（6b）滑动，第二导轨（6b）的形状为圆弧槽；第一中间轴（4a）的一端由第一摆动支座（8a）支承，它的另一端由第一滑块（5a）支承，第一中间轴（4a）可以相对于第一摆动支座（8a）和第一滑块（5a）转动，但不能相对移动；第二中间轴（4b）的一端由第二摆动支座（8b）支承，它的另一端由第二滑块（5b）支承，第二中间轴（4b）可以相对于第二摆动支座（8b）和第二滑块（5b）转动，但不能相对移动；输入轴（1）的轴线、第一中间轴（4a）的轴线、第二中间轴（4b）的轴线和大锥齿轮（9）的轴线相交于一点，这四条轴线的交点也是第一从动锥盘（3a）、第二从动锥盘（3b）、第一小锥齿轮（7a）的分度圆锥、第二小锥齿轮（7b）的分度圆锥和大锥齿轮（9）的分度圆锥的锥顶；主动滚轮（2）与第一从动锥盘（3a）和第二从动锥盘（3b）保持接触；第一小锥齿轮（7a）和第二小锥齿轮（7b）都与大锥齿轮（9）保持啮合。

2.根据权利要求1所述的无自旋牵引式无级变速器，其特征在于：第一中间轴（4a）及轴上安装的零件与第二中间轴（4b）及轴上安装的零件相对于输入轴（1）对称布置。

说明书

一种无自旋牵引式无级变速器

技术领域

[0001] 本发明涉及机械传动领域，具体涉及到无极变速器。

背景技术

[0002] 车用变速器由有级变速向无级变速是未来的发展趋势。

[0003] 目前广泛应用于汽车上的无级变速器以金属带式无级变速器为主。金属带式无级变速器在汽车中应用取得了很好的效果，但是它有三个方面的不足：一是变速器的成本较高，金属带由多个钢片叠加而成，零件数目多，对制造、装配和材料的要求都很高，导致变速器的成本较高；二是传递的力矩较小，金属带式无级变速器通过带轮与金属块间的摩擦力矩传递动力，传递力矩必然受到金属带与带轮工作表面之间的压力和表面摩擦系数的制约，难于实现大扭矩输出；三是带和带轮之间容易产生磨损，影响变速器的使用寿命。金属带式无级变速器目前仅用于中小排量的轿车上。

[0004] 牵引式无级变速器是一种具有广泛应用前景的变速器，它由主动锥盘、传力滚轮、从动锥盘组成，动力滚轮与主动锥盘和从动锥盘没有直接接触，主动锥盘与动力滚轮之间有一层牵引油膜，动力滚轮和从动锥盘之间也有一层牵引油膜，动力依靠油膜的剪切力传递。由于各传力部件没有直接接触，牵引式无级变速器没有磨损。与带式无级变速器相比，牵引式无级变速器具有零件少、成本低、无磨损、能传递较大力矩的优点。2003年3月7日在底特津结束的SAE年会上，将牵引式无级变速器称为IVT，并将它作为未来汽车变速器发展的重点方向。

[0005] 牵引式无级变速器的牵引油膜形状为一个小椭圆，在传递动力时，如果主动件和从动件与牵引油膜椭圆接触区域内各点的速度不一致，就会导致油膜的滑动、错位或撕裂，这种现象称为自旋。重庆大学秦大同教授等人对全环面和半环面牵引式无级变速器进行了深入系统地研究，研究结果表明：自旋是引起牵引式无级变速器功率损失的最大原因，现有全环面和半环面牵引式无级变速器无法消除自旋现象。

[0006] 为消除牵引式无级变速器的自旋损失，四川大学李青涛等人以求解微分方程的方法，得到一种无自旋变速单元（专利申请公布号CN104776180A），这种无自旋变速单元的主动锥盘和从动锥盘的母线均为对数曲线，在调速的过程中，主动锥盘和从动锥盘都要产生移动，动力滚轮既要产生转动又要产生移动。这种牵引式无级变速器虽然消除了自旋，但存在两个方面的困难：一是主动锥盘和从动锥盘的母线复杂的对数曲线，制造比较困难；二是调速控制比较麻烦，调速时动力滚轮既有转动又有移动，主动锥盘和从动锥盘也会沿其轴线移动，调速控制难度较大。

[0007] 为了满足汽车对变速器越来越高的要求，迫切需要一种结构简单、制造容易、调速方便的无自旋牵引式无级变速器。

发明内容

[0008] 本发明的目的：克服现有牵引式无级变速器的不足，提供一种结构简单、制造容易、调速方便的牵引式无自旋无级变速器。

[0009] 为实现发明目的，采用的技术方案为：一种无自旋牵引式无级变速器，主要由输入轴1、主动滚轮2、第一从动锥盘3a、第二从动锥盘3b、第一中间轴4a、第二中间轴4b、第一滑块5a、第二滑块5b、第一导轨6a、第二导轨6b、第一小锥齿轮7a、第二小锥齿轮7b、第一摆动支座8a、第二摆动支座8b和大锥齿轮9组成，动力由输入轴1输入，由大锥齿轮9输出，其特征在于：主动滚轮2安装在输入轴1上，主动滚轮2可以沿输入轴1的轴线移动，但它不能相对输入轴1转动；第一中间轴4a上安装有第一从动锥盘3a和第一小锥齿轮7a，第一从动锥盘3a、第一小锥齿轮7a和第一中间轴4a为固定连接，三者不能相对运动；第二中间轴4b上安装有第二从动锥盘3b和第二小锥齿轮7b，第二从动锥盘3b、第二小锥齿轮7b与第二中间轴4b为固定连接，三者不能相对运动；第一摆动支座8a和第二摆动支座8b安装在机架上，它们只能绕大锥齿轮9的轴线转动；第一滑块5a安装在第一导轨6a内，第一滑块5a可沿第一导轨6a滑动，第一导轨6a的形状为圆弧槽；第二滑块5b安装在第二导轨6b内，第二滑块5b可沿第二导轨6b滑动，第二导轨6b的形状为圆弧槽；第一中间轴4a的一端由第一摆动支座8a支承，它的另一端由第一滑块5a支承，第一中间轴4a可以相对于第一摆动支座8a和第一滑块5a转动，但不能相对移动；第二中间轴4b的一端由第二摆动支座8b支承，它的另一端由第二滑块5b支承，第二中间轴4b可以相对于第二摆动支座8b和第二滑块5b转动，但不能相对移动；输入轴1的轴线、第一中间轴4a的轴线、第二中间轴4b的轴线和大锥齿轮9的轴线相交于一点，这四条轴线的交点也是第一从动锥盘3a、第二从动锥盘3b、第一小锥齿轮7a的分度圆锥、第二小锥齿轮7b的分度圆锥和大锥齿轮9的分度圆锥的锥顶；主动滚轮2与第一从动锥盘3a和第二从动锥盘3b保持接触；第一小锥齿轮7a和第二小锥齿轮7b都与大锥齿轮9保持啮合。

[0010] 采用上述技术方案后，可产生以下几个方面的有益的积极效果。一是制造容易，本发明所述的无自旋牵引式无级变速器的从动锥盘的形状为圆锥台，从动锥盘的母线为直线，制造比较容易；二是传动效率较高，本发明所采用的技术方案消除了自旋，并且只有一次牵引传动，而传统的牵引式无级变速器具有两次牵引传动且不能消除自旋，因此本发明所述的无自旋牵引式无级变速器的传动效率较高；三是调速控制方便，当主动滚轮沿输入轴轴线运动时，即可调整输出转速，改变转速比较容易。

附图说明

[0011] 图1为无自旋牵引式无级变速器的原理图。

[0012] 图2为无自旋牵引式无级变速器低速输出的情况。

[0013] 图3为无自旋牵引式无级变速器高速输出的情况。

具体实施方式

[0014] 现结合图1，详细说明本发明的具体实施方式。

[0015] 无自旋牵引式无级变速器，主要由输入轴1、主动滚轮2、第一从动锥盘3a、第二从动锥盘3b、第一中间轴4a、第二中间轴4b、第一滑块5a、第二滑块5b、第一导轨6a、第二导轨6b、第一小锥齿轮7a、第二小锥齿轮7b、第一摆动支座8a、第二摆动支座8b和大锥齿轮9组成。

[0016] 主动滚轮2安装在输入轴1上，它可以沿着输入轴1的轴线移动，但不能相对于输入轴1转动。主动滚轮2的形状为圆盘，它的母线形状为圆弧，结构简单，制造容易。

[0017] 第一中间轴4a上安装有第一从动锥盘3a和第一小锥齿轮7a，第一中间轴4a、第一从动锥盘3a和第一小锥齿轮7a三者为固定连接，它们之间不能产生相对运动。

[0018] 第二中间轴4b上安装有第二从动锥盘3b和第二小锥齿轮7b，第二中间轴4b、第二从动锥盘3b和第二小锥齿轮7b三者为固定连接，它们之间不能产生相对运动。

[0019] 第一从动锥盘3a和第二从动锥盘3b的形状均为圆锥台，它们的母线形状为直线。

[0020] 第一从动锥盘3a的锥顶、第二从动锥盘3b的锥顶、第一小锥齿轮7a的分度圆锥的锥顶、第二小锥齿轮7b的分度圆锥的锥顶以及大锥齿轮9的分度圆锥的锥顶重合于一点，这个重合点也是输入轴1、第一中间轴4a、第二中间轴4b和大锥齿轮9的轴线的交点。

[0021] 第一摆动支座8a和第二摆动支座8b安装在机架上，它们只能绕大锥齿轮9的轴线转动。第一摆动支座8a和第二摆动支座8b相对于输入轴1对称布置。

[0022] 第一滑块5a安装在第一导轨6a内，第一滑块5a可沿第一导轨6a滑动，第一导轨6a的形状为圆弧槽。

[0023] 第二滑块5b安装在第二导轨6b内，第二滑块5b可沿第二导轨6b滑动，第二导轨6b的形状为圆弧槽。

[0024] 第一中间轴4a的一端由第一摆动支座8a支承，它的另一端由第一滑块5a支承，第一中间轴4a可以相对于第一摆动支座8a和第一滑块5a转动，但不能相对移动。

[0025] 第二中间轴4b的一端由第二摆动支座8b支承，它的另一端由第二滑块5b支承，第二中间轴4b可以相对于第二摆动支座8b和第二滑块5b转动，但不能相对移动。

[0026] 第一小锥齿轮7a和第二小锥齿轮7b均与大锥齿轮9保持常啮合。

[0027] 主动滚轮2与第一从动锥盘3a和第二从动锥盘3b在外力的作用下保持接触。接触力可由弹簧力或液压力作用在第一滑块5a和第二滑块5b上产生。

[0028] 无自旋牵引式无级变速器工作时，依靠卷吸作用将牵引油带入主动滚轮2与第一从动锥盘3a和第二从动锥盘3b之间的接触区域，牵引油在接触压力的作用下形成牵引油膜。

[0029] 本发明所述的无自旋牵引式无级变速器的动力由输入轴1输入，输入轴1带动主动滚轮2旋转，主动滚轮2通过牵引油膜驱动第一从动锥盘3a和第二从动锥盘3b旋转，第一从动锥盘3a和第二从动锥盘3b分别带动第一小锥齿轮7a和第二小锥齿轮7b旋转，这两个小锥齿轮带动大锥齿轮9旋转，最后由大锥齿轮9将动力输出。

[0030] 在输入轴1转速不变的情况下，当主动滚轮2沿输入轴1移动时，可连续改变大锥齿轮9的转速。如果主动滚轮2朝远离大锥齿轮9的轴线方向运动时，第一中间轴4a及其轴上零件绕大锥齿轮9的轴线沿逆时针方向转动，第二中间轴4b及其轴上零件绕大锥齿轮9的轴线沿顺时针方向转动，第一中间轴4 a和第二中间轴4b的夹角变小，大锥齿轮9的转速降低。如果主动滚轮2朝靠近大锥齿轮9的轴线方向运动时，第一中间轴4a及其轴上零件绕大锥齿轮9的轴线沿顺时针方向转动，第二中间轴4b及其轴上零件绕大锥齿轮9的轴线沿逆时针方向转动，第一中间轴4a和第二中间轴4b的夹角变大，大锥齿轮9的转速升高。

[0031] 图2为无自旋牵引式无级变速器低速输出的情况。

[0032] 图3为无自旋牵引式无级变速器高速输出的情况。

[0033] 牵引式传动无自旋现象必须满足的条件是：主动件的回转轴、从动件的回转轴、牵引油膜的切平面三者相互平行或相交于一点。本发明所述的牵引式无级变速器中，主动滚轮2的轴线、第一从动锥盘3a的轴线、第二从动锥盘3b的轴线以及牵引油膜的切平面始终交于一个定点，这个定点就是输入轴1与大锥齿轮9的轴线的交点。本发明所述的牵引式无级变速器满足牵引传动的无自旋条件，所以不会出现自旋现象，传动具有较高的效率。