專利名稱：長錐輪無級變速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械傳動領(lǐng)域，特別是涉及一種機械式無級變速裝置。
(二)
背景技術(shù)：
在機械傳動領(lǐng)域，特別是汽車領(lǐng)域，變速始終和傳動共生共存。 通過離合器和排檔切換，以不同的齒輪比來達到不同的速度輸出是最基本的變 速。但這種變速是跳躍式的，其過程能明顯地感受到速度的突變，且有瞬時的動力中斷，很 容易造成打齒和機械的沖擊。 通過液力變矩器，動力輸入與輸出構(gòu)件間無剛性聯(lián)接，雖能較好消除沖擊和振動，
且在一定范圍內(nèi)可實現(xiàn)自動變速，起動和過載保護性能良好；但此技術(shù)液力傳動的效率較
低，影響整車的動力性能與經(jīng)濟性；且零部件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復雜，維護和保養(yǎng)不便。 汽車領(lǐng)域目前廣泛采用的無級變速裝置CVT (Continuously
VariableTransmission)，作為世界汽車工業(yè)十大劃時代技術(shù)之一，七十年代由荷蘭工程師
Van Doorne博士所發(fā)明。典型樣式由一對可變徑V型摩擦輪和金屬傳動帶所組成(如圖3
至圖8所示)傳動帶為一V型帶，一對可變徑V型摩擦輪則由定片和動片組成；其定片分別
與輸入軸和輸出軸固定，對應(yīng)動片在隨軸轉(zhuǎn)動時，可按控制要求沿軸向?qū)Χㄆ瑠A緊或放松，
以調(diào)節(jié)摩擦輪與帶的作用半徑，從而改變傳動比，來達到無級變速之目的。CVT具有零件少、
體積小、重量輕、有較高的傳動效率等優(yōu)點。 但分析此裝置的受力情況，可發(fā)現(xiàn)所有動力傳遞均由V型摩擦輪夾持傳動帶的兩 側(cè)來完成。夾持力的控制是關(guān)鍵如施力過大則會消耗部分動力，也加速金屬帶和摩擦輪的 磨損，夾持力過小則易打滑；尤其變速時須同步對兩輪進行收放，控制要求極高，極易使車 輛發(fā)生滯澀、失速和突然變速之現(xiàn)象。另外，如果V型摩擦輪的張角過大，則調(diào)速不明顯，張 角如過小，則對控制要求更高，且動力損耗和機件磨損更大。綜上所述，均加大了該裝置的 技術(shù)要求和實現(xiàn)成本。 為此，市場希望有不斷改進、有更加理想的結(jié)構(gòu)問世，希望能實現(xiàn)同樣的無級變速 之目的，但能使技術(shù)要求和實現(xiàn)成本大大降低。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，變速容易，傳遞可靠，動力損耗和機件磨 損小的機械式無級變速裝置。 技術(shù)方案 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn) 長錐輪無級變速裝置，其特征是動力輸入軸和輸出軸為一對大小端相對配置的 長錐輪；其中一軸為定軸，其軸端軸承與機箱固定，另一軸為可變軸，其軸端軸承受外加控 制力約束，兩軸軸線之夾角可變；環(huán)繞輸入軸和輸出軸配置一根環(huán)形的傳動帶。 所述可變軸之軸一端或軸兩端配置預緊彈簧。[0013] 所述傳動帶為平面帶，平面帶上可設(shè)置一張力輪，配張力彈簧。 所述傳動帶也可為高彈性鋼環(huán)帶而無須再設(shè)置張力輪和張力彈簧。 所述輸入軸和輸出軸軸端配置相宜的軸端軸承和萬向節(jié)聯(lián)軸器。 長錐輪無級變速裝置作為機械無級變速技術(shù)之一，通常采用導輪等方式對兩平行
且相對布置的長錐輪間的中間摩擦件進行操控，所述摩擦件一般采用摩擦輪或摩擦帶，使
其能沿軸向移動來實現(xiàn)無級變速。(如圖1、2和9所示) 以采用傳動帶調(diào)速為例(如圖9)。當機械啟動時，傳動帶由導輪限定于輸入軸的 小端和輸出軸的大端之間，此時傳動比大于l，呈減速狀態(tài)，隨著驅(qū)動扭矩的變化或要求，控 制系統(tǒng)可控制導輪沿導桿向右或左右移動，從而引導傳動帶的移動，且逐漸改變傳動比，直 至小于1 ，呈增速狀態(tài)。整個調(diào)速過程無級而平滑，特別是在控制系統(tǒng)的主導下，可使機械始 終處于最佳的經(jīng)濟運行狀態(tài)。 本實用新型注意到對于任何采用導輪等操控傳動帶來進行調(diào)速的長錐輪無級變 速裝置而言，在運行中，如果傳動帶不受導輪等所限制時，其有"趨中"之傾向，即傳動帶趨 向于低張力端，傾向于傳動比為1的位置。換言之，有自動"復位"之功能。原理當兩錐 輪軸處于平行時，傳動帶的兩側(cè)邊在正視圖上的投影線雖是等長的，但其實際環(huán)繞周長是 略有差異的。即當兩圓圓心距不變、兩圓半徑之和為定值時，其半徑之差愈小，則環(huán)周線 愈短。推導從略。因此在變速操控時，采用導輪是一種方式。如果在維持傳動帶張力的同 時，對輸入軸與輸出軸的夾角略作些微變化，可視為對傳動帶兩側(cè)邊的張力略作些微變化， 也將能改變傳動帶的"復位"位置，以達到變速之目的，而無須導輪了 。 實際使用中，如果以高彈性鋼環(huán)帶來替代尋常傳動帶。軸間加壓裝置為預緊彈簧， 使鋼環(huán)帶對輸入輸出錐輪維持必須的法向壓緊力。同樣，對輸入軸與輸出軸的夾角略作些 微變化，也將能改變鋼環(huán)傳動帶的"復位"位置，以達到變速之目的，且無須張力輪了 。
實際應(yīng)用時，更可將輸入軸固定，僅對輸出軸進行操控就行了 ，輸出端軸線之角偏 移可采用連接萬向節(jié)或撓性聯(lián)軸器來解決。 有益效果 本實用新型的優(yōu)越性和有益效果表現(xiàn)于①部件少，結(jié)構(gòu)更精簡。②對材料要求 和設(shè)計要求不苛刻。因此實現(xiàn)成本低，易加工，易維護保養(yǎng)。③適用范圍廣，從簡單的人力 車到高級機車，或相應(yīng)機械領(lǐng)域，均可采用。 操控單一。僅是對兩軸的夾角進行操控，即 可實現(xiàn)理想的傳動比。⑤機件磨損小，動力損耗低，傳動效率高。⑥受力狀況優(yōu)于現(xiàn)有無級 調(diào)速，傳動比范圍可超出現(xiàn)有無級調(diào)速裝置。⑦變速平滑，在運行時，更因操控單一，張力均 勻，不會使機械發(fā)生滯澀、失速和突然變速之現(xiàn)象。⑧減小對機械的沖擊。
圖1為長錐輪無級變速調(diào)速原理示意圖，為采用移動摩擦輪方式調(diào)速； 圖2為長錐輪無級變速調(diào)速原理示意圖，為采用移動摩擦帶方式，也即導輪調(diào)速
方式； 圖3、4為目前汽車領(lǐng)域廣泛采用的V型輪無級變速示意圖的正視圖和側(cè)視圖； 圖5、6為圖3、4的增速/減速狀態(tài)的示意圖，箭頭所示為調(diào)速時動片的運動方向； 圖7、8為圖3、4的減速/增速狀態(tài)的示意圖，箭頭所示為調(diào)速時動片的運動方向；
4[0028] 圖9、10為采用導輪調(diào)控摩擦帶的長錐輪無級變速結(jié)構(gòu)示意圖的正視圖和側(cè)視 圖，且由張力輪維持傳動帶的張力； 圖11、12為本實用新型長錐輪無級變速裝置的一種實施方式，輸出軸的兩端配有 預緊彈簧，且由萬向節(jié)聯(lián)軸器向外輸出動力，采用平面帶作為傳動帶，由張力輪予以張緊的 結(jié)構(gòu)示意圖，顯示其正視圖和側(cè)視圖； 圖13、14為與圖11、12相似的另一種實施方式，其中采用彈性鋼環(huán)帶作為傳動帶， 無需張力輪的結(jié)構(gòu)示意圖，顯示其正視圖和側(cè)視圖。 圖中1-輸入軸，2-輸出軸，3-傳動帶，4-導輪，5-導桿，6-張力輪，7-張力彈簧， 8_軸端軸承，9-預緊彈簧，10-萬向節(jié)聯(lián)軸器。
具體實施方式
實施例在機動車上的應(yīng)用
以下結(jié)合附圖進一步詳細說明本實用新型的結(jié)構(gòu)。
長錐輪無級變速裝置，動力輸入軸1和輸出軸2為一對大小端相對配置的長錐輪； 其中一軸為定軸，其軸端軸承8與機箱固定，另一軸為可變軸，其軸端軸承8受外加控制力 約束，兩軸軸線之夾角可變；環(huán)繞輸入軸1和輸出軸2配置一根環(huán)形的傳動帶3。 所述傳動帶3為平面帶，平面帶上可設(shè)置一張力輪6，配張力彈簧7。 所述傳動帶3也可為高彈性鋼環(huán)帶而無須再設(shè)置張力輪6和張力彈簧7。 所述錐輪1、2軸端配置相宜的軸端軸承8和萬向節(jié)聯(lián)軸器10。 遵循在維持傳動帶張力的同時，對輸入軸與輸出軸的夾角略作些微變化，也將能 改變傳動帶的"復位"位置，以達到變速之目的。 如圖11至圖14所示，設(shè)定輸入軸1為固定軸，輸出軸2為可變軸。其中，輸入軸 1的兩端軸承座與機箱固定，輸出軸2的兩端使用關(guān)節(jié)軸承，軸承外圈座被限定于機箱兩側(cè) 的軌槽中，受控時允許其上下移動，而未加控制時則由上下預緊彈簧所承托，既要滿足傳動 帶對輸入輸出錐輪維持必須的法向壓緊力，且與動力輸入、負載及傳動帶張力，包括采用張 力輪的平面帶張力或鋼環(huán)帶形變彈力等合力平衡；輸出軸2(含輸入軸1)的一端采用推力 軸承以阻止傳動時由軸向分力所引致的軸向位移，另一端則采用自由軸承以解決因軸線變 動而引起的竄軸現(xiàn)象。 輸出端軸線之角偏移則采用連接萬向節(jié)聯(lián)軸器10來解決。 同時將本裝置啟動時即呈、或未作控制時能自動恢復為大傳動比減速狀態(tài)作為其 缺省狀態(tài)。 當車輛啟動時，本裝置以大扭矩大傳動比，即減速狀態(tài)輸出，隨著驅(qū)動扭矩的變化 或駕駛要求，控制系統(tǒng)可對輸出軸的兩端或一端施加控制力，以改變輸入輸出軸的夾角，從 而引導傳動帶3趨向于合適的傳動比位置；而傳動帶3張力或?qū)﹀F輪的壓緊力之可能的改 變則由軸端預緊彈簧9和張力輪6(采用普通平面帶方案)或高彈性鋼環(huán)帶(采用鋼環(huán)帶 方案)自動予以補償。 由于本裝置的輸出軸2呈動平衡狀態(tài)，即傳動與變速的過程必須滿足各作用力的 平衡，其客觀上也減小了對機械的沖擊。
權(quán)利要求長錐輪無級變速裝置，其特征是動力輸入軸(1)和輸出軸(2)為一對大小端相對配置的長錐輪；其中一軸為定軸，其軸端軸承(8)與機箱固定，另一軸為可變軸，其軸端軸承(8)受外加控制力約束，兩軸軸線之夾角可變；環(huán)繞輸入軸(1)和輸出軸(2)配置一根環(huán)形的傳動帶(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長錐輪無級變速裝置，其特征是所述可變軸之軸一端或軸 兩端配置預緊彈簧(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的長錐輪無級變速裝置，其特征是所述傳動帶(3)為平面帶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長錐輪無級變速裝置，其特征是所述平面帶上設(shè)置一張力輪(6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長錐輪無級變速裝置，其特征是所述傳動帶(3)為高彈性鋼環(huán)帶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長錐輪無級變速裝置，其特征是所述輸入軸(1)和輸出軸(2)軸端配置相宜的軸端軸承(8)和萬向節(jié)聯(lián)軸器(10)。
專利摘要本實用新型屬于機械傳動領(lǐng)域，特別是涉及一種機械式無級變速裝置。長錐輪無級變速裝置，其特征是動力輸入軸(1)和輸出軸(2)為一對大小端相對配置的長錐輪；其中一軸為定軸，其軸端軸承(8)與機箱固定，另一軸為可變軸，其軸端軸承(8)受外加控制力約束，兩軸軸線之夾角可變；環(huán)繞輸入軸(1)和輸出軸(2)配置一根環(huán)形的傳動帶(3)。所述傳動帶(3)為平面帶或高彈性鋼環(huán)帶。本實用新型具有部件少，結(jié)構(gòu)精簡；實現(xiàn)成本低，易加工，易維護保養(yǎng)，適用范圍廣，變速平滑，操控單一，機件磨損小，動力損耗低，傳動效率高，機械的沖擊小，受力狀況優(yōu)于現(xiàn)有無級調(diào)速裝置等優(yōu)點。
文檔編號F16H9/04GK201461881SQ200920076409
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者葉大衛(wèi), 葉廉華 申請人:葉大衛(wèi);葉廉華