CN108533709A - 滚轮传动无级变速箱 - Google Patents
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Abstract
滚轮传动无级变速箱。动力传递机构，参见说明书附图，动力通过输入轴圆锥形滚筒旋转，带动输入轴和输出轴圆锥形滚筒表面中间2只通过微型压紧液压缸压紧圆锥形滚筒表面而产生摩擦力的摩擦动力传递滚轮进行传动，因而带动输出轴圆锥形滚筒旋转输出动力扭矩。变速机构，参见说明书附图，转速的调节是利用转速调整伺服电机的电机轴端齿轮来带动与其配合的转速调整丝杆齿轮转动，然后丝杆带动与其配合的动力传递滚轮支撑板在丝杆轴向作来回直线运动，动力传递滚轮支撑板再带动摩擦动力传递滚轮在输入轴和输出轴圆锥形滚筒面上不同的压紧啮合直径位置来回平移，得到不同的输出转速，以此来达到输出轴圆锥形滚筒需要设定的转速。
Description
技术领域
本技术方案涉及动力传递过程中的变速装置，尤其适用于汽车、摩托车发动机和动力电机输出动力后的变速部分。
背景技术
目前，汽车、摩托车发动机或动力电机上所有的自动变速箱按变速类型可分为自动档位变速和自动无级变速两大类。自动档位变速箱具有输出扭矩大的特点，但却有结构复杂，维护成本高，油耗大，行驶过程中具有档位冲击，舒适感欠佳等缺点。而现在的自动连续可变无级变速箱即CVT无级变速箱主要以钢带（或钢链）摩擦锥轮式无级变速箱为主，它通过一根钢带（或钢链）和两个可以改变直径大小的摩擦锥轮来改变动力速度的输出。它具有动力输出平滑，无换档冲击，油耗低的优点。但是因为其原理是靠钢带（或链条）和锥轮之间的摩擦力来传递动力的输出，所以钢带和锥盘之间的摩擦力的控制需要充分平衡动力传动效率和压紧力之间的比例关系，压紧力大时，摩擦力就大，那么传递的扭矩也大，但同时因为压紧力大就会造成传动效率降低，因而输出扭矩基本小于300N/M。特别是在200 N/M以上的大扭矩输出区域，扭矩损耗巨大，所以在汽车启动及上坡时容易丢转及溜坡，这也是目前CVT无级变速箱始终无法广泛推广的主要原因。所以现有CVT无级变速箱一般多用于微型车及小型车上。
发明内容
为了克服现有CVT无级变速箱无法输出大扭矩的缺点，本技术方案提出一种全新结构的滚轮传动无级变速箱。它不但具有普通常规齿轮变速箱传输扭矩大、能耗损失小的特点，又具有扭矩输出平滑、无冲击、结构简单、离合器与空档一体共用、成本低廉的优点。常规设计输出变速比为6.25倍左右，常规设计传输扭矩为400 N/M左右，变速比、扭矩还可以增加，能耗损失几乎不变，但体积略有增加。
本技术方案的变速原理是：变速传动是由动力传输圆锥滚筒和摩擦动力传递滚轮进行传动，在输入和输出圆锥形滚筒表面中间有2只通过液压缸压紧而产生摩擦动力传递滚轮进行传动，而改变中间2只摩擦动力传递滚轮在输入轴和输出轴圆锥形滚筒面上不同的压紧啮合直径位置。在输入轴滚筒转速保持相同状态下，输入和输出圆锥形滚筒表面啮合线速度也会始终保持一致，但角速度的大小会因为输入轴和输出轴圆锥形滚筒的啮合直径的大小而相应改变，直径大的位置角速度小，直径小的位置角速度大，从而使输出轴转速产生变化，以此达到需要设定的输出转速。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：动力通过输入轴圆锥形滚筒旋转，带动输入输出轴圆锥形滚筒表面中间有2只通过液压缸压紧产生摩擦动力传递滚轮进行传动，因而带动输出轴圆锥形滚筒旋转输出动力。转速的调节主要是利用丝杆调整与其配合的动力传递滚轮支撑板在圆锥形滚筒表面不同直径之间的位置和距离来调速，在输入轴转速固定时，当摩擦动力传递滚轮在输入轴圆锥形滚筒面上某一压紧啮合直径位置时，因为啮合传输线速度始终保持一致，输入轴圆锥形滚筒面上直径大的筒面上得到小的角度转速，反之直径小的筒面上得到大的角度转速，调节摩擦动力传递滚轮在输入输出圆锥形滚筒面上不同的啮合直径位置，就可以得到相应的设定转速。而输入轴和输出轴2个圆锥形滚筒的直径和锥度相等，在变速箱内正反向布局，因而啮合中心距能始终保持不变，所以也就保证了中间2只通过液压缸压紧产生摩擦动力传递滚轮在变速调节过程中的中心距始终在2mm左右微小公差范围内保持波动，由液压缸来吸收公差波动。
中间2只摩擦动力传递滚轮在圆锥形滚筒面上不同啮合直径位置的调节：输入轴是装配在变速箱箱体上转动的，而伺服电机通过电机轴端齿轮带动与其配合的空套直齿轮伞齿轮组转动，空套直齿轮伞齿轮组又带动转速调整丝杆齿轮转动，转速调整丝杆齿轮和转速调整丝杆通过固定键连接，转速调整丝杆放在输入轴和输出轴圆锥形滚筒中心线之间的锥表面等距位置，转速调整丝杆又带动动力传递滚轮支撑板沿丝杆轴向作直线来回移动，从而达到改变摩擦动力传递滚轮在输入轴和输出轴圆锥形滚筒面上不同的压紧啮合直径位置的转动速度，在输入轴滚筒转速保持相同状态下，输入和输出轴圆锥形滚筒表面啮合线速度也会始终保持一致，但角速度的转动快慢会因为输入轴和输出轴圆锥形滚筒啮合直径的大小而相应改变，最终使得输入轴和输出轴圆锥形滚筒表面直径大的位置角速度小，直径小的位置角速度大，从而使输出轴转速产生变化，以此达到改变需要设定的输出转速。
本发明的有益效果是：在保留了普通常规齿轮啮合变速箱能够传递大扭矩的同时，又具有扭矩输出平滑、无冲击、省油等优点，而且结构简单，离合器与空档一体共用，成本低廉。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1 A-A方向高速运转时的主视剖面图。
图2 B-B方向低速运转时的主视剖面图。
图3 C-C方向中速运转时的主视剖面图。
图4 H-H高速运转时的轴向调速执行机构俯视剖面图。
图5 L-L低速运转时的轴向调速执行机构俯视剖面图。
图6 M-M中速运转时的轴向调速执行机构俯视剖面图。
图7 D-D方向高速运转时的侧视剖面图。
图8 E-E方向低速运转时的侧视剖面图。
图9 F-F方向中速运转时的侧视剖面图。
图10 G-G方向电机调速执行机构剖视图。
零部件序号如下：
图 3、图6 中：（1）动力输入轴圆锥形滚筒。（2）摩擦动力传递滚轮。（3）动力输出轴圆锥形滚筒。
图 6、图9中：（4）转速调整伺服电机。（5）电机轴端齿轮。（6）空套直齿轮伞齿轮组。（7）转速调整丝杆齿轮。（8）转速调整丝杆。（9）动力传递滚轮支撑板。
图 3、图9 中：（10）摩擦动力传递滚轮压紧液压缸。（11）摩擦动力传递滚轮销轴。
具体实施方式
一、变速箱动力输入输出依次传递过程：
在图3、图6中：动力输入轴圆锥形滚筒（1）→摩擦动力传递滚轮（2）→动力输出轴圆锥形滚筒（3）
在动力传递过程中，动力通过输入轴圆锥形滚筒（1）旋转，带动输入轴和输出轴圆锥形滚筒面上通过滚轮压紧液压缸压紧连接的摩擦动力传递滚轮（2）转动，然后摩擦动力传递滚轮（2）同时与输出轴圆锥形滚筒（3）表面压紧连接，因而带动输出轴圆锥形滚筒（3）旋转输出动力扭矩。
二、变速箱转速调整执行机构零部件的依次传递过程：
在图6、图9中：变速箱调速过程为：转速调整伺服电机（4）→电机轴端齿轮（5）→空套直齿轮伞齿轮组（6）→转速调整丝杆齿轮（7）→转速调整丝杆（8）→动力传递滚轮支撑板（9）。
当转速调整伺服电机（4）旋转时，通过电机轴端齿轮（5）带动空套直齿轮伞齿轮组（6）旋转，再带动转速调整丝杆齿轮（7）使转速调整丝杠（8）转动，最后使动力传递滚轮支撑板（9）在转速调整丝杆（8）上来回移动，以此来改变动力输入轴圆锥形滚筒（1）和动力输出轴圆锥形滚筒（3）上摩擦动力传递滚轮（2）不同的旋转啮合直径位置，最终达到改变转速输出快慢的目的。当摩擦动力传递滚轮（2）被动力传递滚轮支撑板（9）带动沿转速调整丝杠（8）移动到图1、图4、图7的位置时，本变速箱输出最高转速。当摩擦动力传递滚轮（2）被动力传递滚轮支撑板（9）带动沿转速调整丝杠（8）移动到图2、图5、图8的位置时，本变速箱输出最低转速。当摩擦动力传递滚轮（2）被动力传递滚轮支撑板（9）带动沿转速调整丝杠（8）移动到图3、图6、图9的位置时，本变速箱输入轴和输出轴转速相同。
三、摩擦动力传递滚轮压紧液压缸压紧机构：
在图3、图9中：摩擦动力传递滚轮压紧液压缸（10）可以完全压紧或松开在动力传递滚轮支撑板（9）上摩擦动力传递滚轮（2）的滚轮销轴（11），即起到变速箱离合器压紧契合和空档脱开的作用，同时也可以通过调节摩擦动力传递滚轮压紧液压缸（10）压紧力的大小来调节摩擦动力传递滚轮（2）在输入轴圆锥形滚筒（1）和输出轴圆锥形滚筒（3）表面上传输压紧摩擦力的大小，以此来达到改变传输动力扭矩大小的双重作用。
Claims (3)
1.滚轮传动无级变速箱，其结构由动力输入轴圆锥形滚筒→摩擦动力传递滚轮→动力输出轴圆锥形滚筒顺序传动连接，其特征是：动力通过输入轴圆锥形滚筒旋转时，带动输入轴和输出轴圆锥形滚筒表面中间通过滚轮压紧液压缸压紧连接的2只摩擦动力传递滚轮转动，然后带动输出轴圆锥形滚筒旋转输出动力扭矩。
2.根据权利要求1所述的滚轮传动无级变速箱，其特征是：变速传动是由转速调整伺服电机带动电机轴端齿轮转动，来带动空套直齿轮伞齿轮组旋转，再带动转速调整丝杆齿轮使转速调整丝杠转动，最后使与丝杠配合的动力传递滚轮支撑板在转速调整丝杆上来回移动，以此来达到改变摩擦动力传递滚轮在动力输入轴和输出轴圆锥形滚筒表面上不同的旋转压紧啮合直径位置的转动速度，当输入轴转速固定时，输出轴直径大转速低，输出轴直径小转速高，从而使输出轴达到需要改变设定的输出转速。
3.根据权利要求1所述的滚轮传动无级变速箱，其特征是：安装在动力传递滚轮支撑板上的摩擦动力传递滚轮压紧液压缸可以完全压紧或松开摩擦动力传递滚轮的销轴，即起到变速箱离合器契合和空档脱开的作用，同时又可以通过调节摩擦动力传递滚轮压紧液压缸压紧力的大小，来达到改变输入轴和输出轴圆锥形滚筒表面中间2只摩擦动力传递滚轮的传输摩擦力和传输扭矩大小的双重作用。
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