CN111219466A - 一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车制造领域，具体涉及一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器，包括大锥齿轮、小锥齿轮、套筒、锥轮轴、锥轮、调速环；小锥齿轮周向均布在大锥齿轮的外围，且小锥齿轮与大锥齿轮进行啮合；套筒与大锥齿轮同轴；调速环位于套筒内，且与套筒连接，可进行转速与转矩传递；锥轮与小锥齿轮均设置在锥轮轴上，小锥齿轮将转矩传递给锥轮；锥轮位于套筒内，锥轮的外母线与调速环的轴线平行，调速环的内壁与锥轮的外壁接触；还包括调速机构，调速机构与调速环固定连接，用于使调速环实现轴向移动。本发明在传动能力强的基础上，还具有体积相对小、力学性能良好、可靠性好、寿命长、不易打滑、传动效率高、结构紧凑、调速快速准确等优点。

Description

一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器

技术领域

本发明涉及汽车无级变速领域，具体涉及一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器。

背景技术

自从19世纪末无级变速器诞生以来，无级变速器已经经历了很多代的发展。从最早的橡胶带式无级变速器，到后来也是现在市场主流的金属带式无级变速器，金属带式CVT拥有更好的传力性能和效率，但是压紧力控制难度大、金属带寿命短、成本高及可靠性不足等问题依旧限制着金属带式CVT的应用。为了解决这些问题，人们从无级变速器的原理上开始了改良创新，陆续设计制造出了环形锥盘式无级变速器IVT、电子式无级变速器ECVT、锥环式无级变速器KRG等。

锥环式无级变速器KRG的结构为输入锥轮和输出锥轮对置，母线平行，中间放置调速环，调速过程为用电机改变调速环的角度，通过派生的轴向力改变调速环位置，从而改变锥轮接触半径，进而改变速比。锥环式无级变速器KRG的缺点为：

1、由于调速机构在一侧而导致占用空间相对较大；

2、调速的时效性不够好；

3、传动环受力不均匀导致不稳定。

Warko公司设计制造的锥环式无级变速器。它的原理为，大锥轮与小锥轮都为曲面设计，小锥轮曲面的曲率偏小，和行星齿轮轴之间可以径向摆动，在调速环左右移动的过程中，通过大小锥轮的接触半径变化来实现调速。它的缺点为：

1、始终保证接触直径恒定对设计和加工的要求都比较高；

2、而且曲面之间为点接触将导致应力较大；

3、表面出现因磨损而产生的形状变化时无法进行自动补偿，使传动能力变弱，性能变得不可靠。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器，其使用的锥轮为普通锥台，设计加工都更为方便，且自动加压机构可以补偿因磨损而产生的间隙，且压紧力不会变化，使工作性能更可靠。

本发明实现上述功能的技术方案是：一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器，其特殊之处在于：

包括大锥齿轮、小锥齿轮、套筒、锥轮轴、锥轮、调速环；

所述小锥齿轮的数量至少为两个，周向均布在大锥齿轮的外围，且小锥齿轮与大锥齿轮进行啮合；套筒与大锥齿轮同轴；调速环位于套筒内，且与套筒连接，可进行转速与转矩传递；

锥轮的数量与小锥齿轮的数量相同，且一一对应；锥轮与小锥齿轮均设置在锥轮轴上，小锥齿轮将转矩传递给锥轮；锥轮位于套筒内，锥轮的外母线与调速环的轴线平行，调速环的内壁与锥轮的外壁接触；

还包括调速机构，所述调速机构与调速环面接触，用于使调速环实现轴向移动。

进一步地，还包括自动加压机构，所述自动加压机构位于锥轮内，用于将将锥轮压紧在调速环内部，保证调速环的内壁与锥轮的外壁进行接触；

自动加压机构包括固定加载盘、滚动体、浮动加载盘和预紧弹簧；固定加载盘在锥轮轴上轴向固定，浮动加载盘在锥轮轴上轴向浮动，固定加载盘和浮动加载盘的外壁与锥轮接触，可实现转矩传递；滚动体位于固定加载盘和浮动加载盘之间，预紧弹簧的一端与浮动加载盘接触，另一端与锥轮接触。

进一步地，上述调速机构包括调速拨块、丝杠、减速器和伺服电机；

所述调速拨块与调速环接触，调速拨块与丝杠通过滚柱丝杠螺母连接。

进一步地，上述锥轮的数量优选2-4个。

进一步地，上述调速机构的数量与锥轮的数量相等，多个调速机构在调速环内圆周均布于锥轮之间。

本发明的优点：

1.锥轮周向均布使受力均匀，工作稳定，传动能力强，且接触为线接触，力学性能良好，不易打滑；

2.零部件布置紧凑，体积相对小；

3.采用均布的伺服电机驱动的调速机构进行调速，调速快速准确，时效性好；

4.零部件外形结构简单，便于设计加工，成本较低，本发明使用的锥轮为普通锥台，设计加工都更为方便；

5.自动加压机构可以保证压紧力不会变化，同时补偿因磨损而产生的间隙，使机构可靠性更好。

附图说明

图1为本发明一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器；

图2为本发明一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器中的调速机构简图；

图3为图1中A-A方向视图；

图4为本发明实施延伸示例。

其中，1、套筒；2、锥轮轴；3、锥轮；4、固定加载盘；5、滚动体；6、浮动加载盘；7、调速环；8、弹簧；9、小锥齿轮；10、大锥齿轮；11、调速拨块；12、丝杠。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种新型锥环式无级变速器，包括大锥齿轮10、小锥齿轮9、套筒1、锥轮轴2、锥轮3、调速环7。

所述小锥齿轮9的数量至少为两个，周向均布在大锥齿轮10的外围，且小锥齿轮9与大锥齿轮10进行啮合，小锥齿轮9与大锥齿轮10构成行星锥齿轮，用于动力耦合。本实施例中小锥齿轮9的数量优选4个；套筒1与大锥齿轮10同轴，套筒1和大锥齿轮10分别可以用作输入输出或输出输入。

调速环7位于套筒1内，且与套筒1连接，可进行转速与转矩传递，本发明给出的实施例中，套筒1具有内花键，调速环7具有外花键，套筒1与调速环7通过花键配合传递转速与转矩(参见附图3)。

锥轮3的数量与小锥齿轮9的数量相同，且一一对应；锥轮3与小锥齿轮9均设置在锥轮轴2上，锥轮轴2在轴向固定，只能转动。小锥齿轮9将转矩传递给锥轮3；锥轮3位于套筒1内，锥轮3的外母线与调速环7的轴线平行，调速环7的内壁与锥轮3的外壁接触；当锥轮3匀速转动时，锥轮3角速度恒定，故半径越大处线速度越大。锥轮3与调速环7接触点线速度相等，调速环7可通过调速机构在锥轮3表面滑动，从而滑动到锥轮3不同半径处调速环7转速也不同，达到调速目的。

锥轮3周向均布于调速环7内。可以在每个锥轮较小压紧力的情况下提供比较大的总压紧力，从而提高了传动能力，同时降低了锥轮3与调速环7表面的接触应力，提高了无级变速机构寿命，同时降低了失效的风险。

进一步地，还包括调速机构，参见图2，所述调速机构与调速环7面接触，用于使调速环7实现轴向移动。调速机构包括调速拨块11、丝杠12、减速器与伺服电机；所述调速拨块11与调速环7固定连接，调速拨块11与丝杠12通过丝杠螺母连接。调速机构周向均布，与锥轮3互成45°夹角。

进一步地，上述调速机构的数量为多个，本实施中优选4个，4个调速机构在调速环7内圆周均布。

进一步地，本发明还包括自动加压机构，所述自动加压机构位于锥轮3内，用于将锥轮3压紧在调速环7内部，保证调速环7的内壁与锥轮3的外壁进行接触。

自动加压机构为V形槽自动加压机构，包括固定加载盘4、滚动体5、浮动加载盘6和预紧弹簧8；固定加载盘4在锥轮轴2上轴向固定，浮动加载盘6在锥轮轴2上轴向浮动，滚动体5位于固定加载盘4和浮动加载盘6之间，预紧弹簧8的一端与浮动加载盘6接触，另一端与锥轮3接触，用于提供初始压紧力。固定加载盘4和浮动加载盘6通过外花键与锥轮3连接，通过内花键与锥轮轴2连接，用来传递转速与转矩。

本发明的工作原理为：

(1)以大锥齿轮10为输入，套筒1为输出，动力传动为：如图1所示，大锥齿轮10转动，带动行星小锥齿轮9转动，小锥齿轮9通过平键带动锥轮轴2转动，锥轮轴通过花键带动V形槽自动加压机构转动，固定加载盘4在锥轮轴2上轴向位置固定，通过V形槽内的滚动体5将转矩转化为轴向压力传递给浮动加载盘6，从而将锥轮3压紧在调速环7内部，通过摩擦力带动调速环7转动，调速环7通过花键带动套筒1转动，从而输出转速与转矩。

(2)调速原理如图2所示，通过丝杠副12带动调速拨块11轴向平动，从而带动调速环7在轴向平动，更改与锥轮3接触位置，达到调速效果。

本发明中，周向均布的锥轮数量和调速机构数量，可以根据实际设计传动需求以及布置空间设定，如图4所示，为三锥轮结构。

Claims (5)

1.一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器，其特征在于：

包括大锥齿轮(10)、小锥齿轮(9)、套筒(1)、锥轮轴(2)、锥轮(3)、调速环(7)；

所述小锥齿轮(9)的数量至少为两个，周向均布在大锥齿轮(10)的外围，且小锥齿轮(9)与大锥齿轮(10)进行啮合；套筒(1)与大锥齿轮(10)同轴；调速环(7)位于套筒(1)内，且与套筒(1)连接，可进行转速与转矩传递；

锥轮(3)的数量与小锥齿轮(9)的数量相同，且一一对应；锥轮(3)与小锥齿轮(9)均设置在锥轮轴(2)上，小锥齿轮(9)将转矩传递给锥轮(3)；锥轮(3)位于套筒(1)内，锥轮(3)的外母线与调速环(7)的轴线平行，调速环(7)的内壁与锥轮(3)的外壁接触；

还包括调速机构，所述调速机构与调速环(7)面接触，用于使调速环(7)实现轴向移动。

2.根据权利要求1所述的一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器，其特征在于：还包括自动加压机构，所述自动加压机构位于锥轮(3)内，用于将锥轮(3)压紧在调速环(7)内部，保证调速环(7)的内壁与锥轮(3)的外壁进行接触；

所述自动加压机构包括固定加载盘(4)、滚动体(5)、浮动加载盘(6)和预紧弹簧(8)；固定加载盘(4)在锥轮轴(2)上轴向固定，浮动加载盘(6)在锥轮轴(2)上轴向浮动，固定加载盘(4)和浮动加载盘(6)的外壁与锥轮(3)接触，可实现转矩传递；滚动体(5)位于固定加载盘(4)和浮动加载盘(6)之间，预紧弹簧(8)的一端与浮动加载盘(6)接触，另一端与锥轮(3)接触。

3.根据权利要求1所述的一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器，其特征在于：所述调速机构包括调速拨块(11)、丝杠(12)、减速器和伺服电机；

所述调速拨块(11)与调速环(7)接触，调速拨块(11)与丝杠(12)通过滚柱丝杠螺母连接。

4.根据权利要求1所述的一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器，其特征在于：所述锥轮(3)的数量为2-4个。

5.根据权利要求3所述所述的一种对称式多锥环摩擦式汽车无级变速器，其特征在于：所述调速机构的数量与锥轮(3)的数量相等，多个调速机构在调速环(7)内圆周均布于锥轮(3)之间。

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