CN201487150U - 一种机械式无级变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械传动领域的一种变速装置。一种机械式无级变速装置，动力输入轴(1)和输出轴(2)为一对大小端相对配置、轴线处于同一平面、且始终保持相互接触的中鼓型锥轮；中鼓型锥轮由圆轴与中鼓型锥体同轴所组成；其中一轴为定轴，其轴端轴承(3)与机箱固定，另一轴为可变轴，其轴端轴承(3)受预紧弹簧(4)和外加控制力的约束，以使两轴轴线之夹角可变；动力输入轴(1)和输出轴(2)可以是相同或不同规格的中鼓锥轮；其中之一轴甚至也可以是普通锥轮或圆柱轮；两轴之轴端配置相宜的轴端轴承(3)和万向节联轴器(5)。本实用新型具有：部件少，结构精简；对机械的冲击小，受力状况优于现有无级调速装置等优点。

Description

一种机械式无级变速装置

(一)技术领域

本实用新型属于机械传动领域，特别是涉及一种机械式的无级变速装置。

(二)背景技术

在机械传动领域，变速始终和传动共生共存。

有级变速器通过离合器和排档切换，以不同的齿轮比来实现变速，在运行中难免有速度的突变、瞬时的动力中断、容易造成打齿和对机械的冲击等缺陷。

刚性机械无级变速器CVT(Continuously Variable Transmission)都是基于摩擦传递动力，通过改变输入输出轮的工作半径(直接式或某些间接式CVT)或改变中间轮的工作半径(间接式CVT)来实现无级变速的。

汽车领域目前广泛采用的V型摩擦轮CVT，则由一对可变径V型轮和金属传动带所组成(如图1A∽图1C所示)。具有零件少、体积小、重量轻、有较高的传动效率等优点，但也存在控制要求高和机件磨损大等缺陷，在运行中极易使车辆发生滞涩、失速和突然变速之现象。

长锥式CVT作为一种间接式CVT技术，是通过对一对锥辊间的中间摩擦件的操控来实现无级变速的，中间摩擦件可以是摩擦轮或摩擦带、甚至是高弹性钢环带，而对中间摩擦件的操控则可通过使用导轮导杆的方式来实现(如图2A，图2B所示)。专利申请号200910053161.6《长锥轮轴控机械式无极变速装置》公开了一种长锥式CVT，其对中间摩擦件的操控则是采用轴控的方式来实现的(如图2C所示)。较原有技术有了较大的改进，具有部件少，结构更精简等特点。

然而，技术进步是无止境的，本领域的用户和技术人员希望有不断改进、更加简单、更加理想的结构问世；希望能实现同样的无级变速之目的，但能使技术要求和实现成本更加降低。

(三)发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，变速容易，传递可靠，动力损耗和机件磨损小的机械式无级变速装置。

【技术方案】

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的。

一种机械式无级变速装置，其特征是：动力输入轴和输出轴为一对大小端相对配置、轴线处于同一平面、且始终保持相互接触与足够的表面压力的中鼓型锥轮；所述中鼓型锥轮由圆轴与中鼓型锥体同轴所组成，中鼓型锥体的母线向外法向呈一次突起的弧状；其中一轴为定轴，其轴端轴承与机箱固定，另一轴为可变轴，其轴端轴承受预紧弹簧和外加控制力的约束，沿径向可移动，以使两轴轴线之夹角可变。

所述动力输入轴和输出轴可以是相同规格的中鼓锥轮，也可以是不同规格的中鼓锥轮；其中之一轴甚至也可以是普通锥轮或圆柱轮。

所述动力输入轴和输出轴轴端配置相宜的轴端轴承和万向节联轴器。

长锥式CVT作为一种间接式CVT技术，是通过对锥辊间的中间摩擦件(中间摩擦件可以是摩擦轮或摩擦带、甚至是高弹性钢环带)的操控来实现无级变速的。而对中间摩擦件的操控则可通过使用导轮导杆、甚至轴控的方式来实现。(如图2A，图2B和图2C所示)

其实动力之传递，由改型后的两锥轮直接接触也能实现，且能省略中间环节(如图3A∽图3F所示)。

锥轮为中鼓式，如炮弹型。由于预紧弹簧之作用，使两中鼓锥轮始终保持相互接触与足够的表面压力，锥轮间动力的传递可以通过特种润滑油(牵引液)在表面压力下所形成的抗剪切油膜来实现。速度之改变，通过外加控制力来调节两轴夹角，从而改变其接触位置，也即改变两锥轮的工作半径来实现；整个调速过程无级而平滑。

实际应用时，可将输入轴固定，仅对输出轴进行操控就行了，而输出端轴线之角偏移则可采用连接万向节联轴器来解决。

实际应用时，还可通过预紧弹簧，将输入轴和输出轴相对预设在一个缺省的传动比位置，当需变速时，仅需对可变轴两端施加适宜的操控力就行了。

实际应用时，更可通过使用不同规格的中鼓锥轮、其中之一轴甚至也可以采用普通锥轮或圆柱轮，以使本装置在变速之前先天就具有增速或减速、且在变速过程中具有操控角与传动比呈非线性变化之特质。

【有益效果】

本实用新型的优越性和有益效果表现于：①部件少，结构更精简。②对材料要求和设计要求不苛刻。因此实现成本低，易加工，易维护保养。③适用范围广，从简单的人力车到高级机车，或相应机械领域，均可采用。④操控简单。仅是对两轴的夹角进行操控，即可实现理想的传动比。⑤机件磨损小，动力损耗低，传动效率高。⑥受力状况优于现有无级调速，传动比范围可超出现有无级调速装置。⑦变速平滑，在运行时，更因操控单一，不会使机械发生滞涩、失速和突然变速之现象。⑧在静止时，即转速为零时也能进行传动比的调节和设定。

(四)附图说明

如图1A∽图1C为目前汽车领域广泛采用的V型轮无级变速CVT示意图的正视图和侧视图；其中箭头所示为调速时动片的运动方向；

图2A为长锥轮无级调速原理示意图，采用移动摩擦轮方式进行调速；

图2B为长锥轮无级调速原理示意图，采用移动摩擦带方式进行调速；

图2C为专利申请号200910053161.6的长锥轮无级调速原理示意图，为通过轴控、以改变两轴夹角方式来移动摩擦带从而进行调速；

图3A∽图3C为本实用新型中鼓锥轮轴控无级调速原理示意图，两锥轮采用相同的规格；

图3D∽图3F为本实用新型中鼓锥轮轴控无级调速原理示意图，两锥轮采用不同的规格；

图4为本实用新型中鼓锥轮轴控机械式无级调速装置的一种实施方式，输入轴为定轴，输出轴为可变轴，可变轴的两端配有预紧弹簧，且由万向节联轴器向外输出动力；

图中：1-输入轴，2-输出轴，3-轴端轴承，4-预紧弹簧，5-万向节联轴器。

(五)具体实施方式

【实施例】在机动车上的应用

以下结合附图进一步详细说明本实用新型的结构。

一种机械式无级变速装置，动力输入轴1和输出轴2为一对大小端相对配置、轴线处于同一平面、且始终保持相互接触与足够的表面压力的中鼓型锥轮；所述中鼓型锥轮由圆轴与中鼓型锥体同轴所组成；其中一轴为定轴，其轴端轴承3与机箱固定，另一轴为可变轴，其轴端轴承3受预紧弹簧4和外加控制力的约束，以使两轴轴线之夹角可变。

所述动力输入轴1和输出轴2可以是相同规格的中鼓锥轮，也可以是不同规格的中鼓锥轮；其中之一轴甚至也可以是普通锥轮或圆柱轮，使得本装置在应用和加工时有更多的选择，以适应不同的变速场合的需要。

所述输入轴1和输出轴2轴端配置相宜的轴端轴承3和万向节联轴器5。

如图4所示，设定输入轴1为固定轴，输出轴2为可变轴。其中，输入轴1的两端轴承座与机箱固定，输出轴2的两端轴承3为关节轴承，轴承3外圈座被限定于机箱两侧的轨槽中，受控时允许其沿径向移动，而未加控制时则由预紧弹簧4所约束，使输入轴1与输出轴2之两中鼓锥轮得以始终保持相互接触与足够的表面压力，锥轮间布有特种润滑油(牵引液)，而动力的传递则通过此牵引液在表面压力下所形成的抗剪切油膜来实现，从而使动力之传递有效而连续。速度之改变，通过调节两轴夹角，从而改变其接触位置，也即改变两锥轮的工作半径来实现；整个调速过程无级而平滑。

输出轴2(含输入轴1)的一端采用推力轴承以阻止传动时由轴向分力所引致的轴向位移，另一端则采用自由轴承以解决因轴线变动而引起的窜轴现象。

输出端轴线之角偏移则采用连接万向节联轴器5来解决。

通过对预紧弹簧4的预设，可将本装置启动时即呈(或未作控制时能自动恢复为)大传动比减速状态作为其缺省状态。

当车辆启动时，本装置以大扭矩大传动比(即减速状态)输出，随着驱动扭矩的变化或驾驶要求，控制系统可对输出轴2的两端或一端施加控制力，以改变输入输出轴的夹角，从而改变两中鼓锥轮的接触位置(即两轮的工作半径)，来达到改变传动比之目的；当外加控制力撤消时，由于预紧弹簧4的作用，本装置将自动恢复其预设的缺省状态。

实际应用时，更可通过使用不同规格的中鼓锥轮、其中之一轴甚至也可以采用普通锥轮或圆柱轮，以使本装置在变速之前先天就具有增速或减速、且在变速过程中具有操控角与传动比呈非线性变化之特质。另外，在静止时，即转速为零时本装置也能自如进行传动比的调节和设定。

Claims (4)

1.一种机械式无级变速装置，其特征是：动力输入轴(1)和输出轴(2)为一对大小端相对配置、轴线处于同一平面、且表面始终保持相互接触的中鼓型锥轮；所述中鼓型锥轮由圆轴与中鼓型锥体同轴所组成，中鼓型锥体的母线向外法向呈一次突起的弧状；其中一轴为定轴，其轴端轴承(3)与机箱固定，另一轴为可变轴，其轴端轴承(3)沿径向可移动，两轴轴线之夹角可变。

2.根据权利要求1所述的一种机械式无级变速装置，其特征是：所述动力输入轴(1)和输出轴(2)可以是相同规格的中鼓锥轮，也可以是不同规格的中鼓锥轮。

3.根据权利要求1或2所述的一种机械式无级变速装置，其特征是：所述动力输入轴(1)和输出轴(2)中之一轴也可以是母线为直线的普通锥轮或圆柱轮。

4.根据权利要求1所述的一种机械式无级变速装置，其特征是：所述可变轴之轴端轴承(3)沿径向配置预紧弹簧(4)。

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