專(zhuān)利名稱(chēng)：環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
公知的無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)通常分牽引式和摩擦式兩種形式，牽引式傳動(dòng)通過(guò)接觸面間的液體 介質(zhì)分子力傳遞動(dòng)力；摩擦式傳動(dòng)通過(guò)接觸面的摩擦力傳遞動(dòng)力。牽引式傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器典 型運(yùn)用就是牽引環(huán)式無(wú)級(jí)變速器，其優(yōu)點(diǎn)是可以串聯(lián)布置多組牽引環(huán)，傳遞的扭矩大，效率 高，但缺點(diǎn)是裝置熱負(fù)荷高，對(duì)液體介質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)要求很高，傳遞轉(zhuǎn)速較低。摩擦式無(wú) 級(jí)變速器典型運(yùn)用就是金屬V帶式無(wú)級(jí)變速器，通過(guò)軸向調(diào)節(jié)V形帶槽寬度，控制主動(dòng)輪和 從動(dòng)輪V帶實(shí)際接觸面的半徑，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)傳動(dòng)比。金屬V帶式無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)緊湊， 控制方便，能高速傳動(dòng)，但其構(gòu)件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，且不能傳遞過(guò)高的扭矩， 急加速和傳遞大扭矩時(shí)容易打滑，故多用于較小排量發(fā)動(dòng)機(jī)的變速傳動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型的摩擦式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的 上述缺陷。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，包括一 從動(dòng)軸和布置在從動(dòng)軸周?chē)闹鲃?dòng)軸，從動(dòng)軸上設(shè)有一個(gè)可以軸向移動(dòng)的柱形摩擦輪，所述 柱形摩擦輪還與一位置控制裝置相連接；每根主動(dòng)軸上設(shè)有一個(gè)錐形摩擦輪，所述錐形摩擦 輪內(nèi)側(cè)的錐面與柱形摩擦輪的柱面平行接觸，形成摩擦傳動(dòng)面。
優(yōu)選地，所述主動(dòng)軸沿環(huán)形均布在從動(dòng)軸的周?chē)?br> 優(yōu)選地，所述主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的軸心線(xiàn)全部相交于一點(diǎn)。
優(yōu)選地，各主動(dòng)軸與從動(dòng)軸成相同的夾角，該夾角等于錐形摩擦輪錐頂角的一半。 優(yōu)選地，還包括有基座，所述從動(dòng)軸、主動(dòng)軸的兩端均通過(guò)軸承支撐在基座上。 優(yōu)選地，所述從動(dòng)軸的一端設(shè)有輸出齒輪。 更優(yōu)地，所述各主動(dòng)軸都與一輸入軸通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)連接。
優(yōu)選地，所述柱形摩擦輪與從動(dòng)軸之間通過(guò)花鍵相配合，所述位置控制裝置是一個(gè)可以沿 從動(dòng)軸軸向滑動(dòng)的撥叉，所述柱形摩擦輪位于撥叉內(nèi)。
3優(yōu)選地，所述錐形摩擦輪還與壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連接。
更優(yōu)地，所述錐形摩擦輪與主動(dòng)軸之間通過(guò)花鍵相配合，錐形摩擦輪與主動(dòng)軸之間可以軸 向滑動(dòng)，所述壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)套在主動(dòng)軸上的調(diào)節(jié)螺母和一個(gè)彈簧，彈簧位于調(diào)節(jié)螺 母和錐形摩擦輪的大端之間。
本發(fā)明的有益效果是利用錐形摩擦輪與柱形摩擦輪之間的摩擦傳動(dòng)面進(jìn)行傳動(dòng)，可以在
使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)傳遞較高的扭矩。當(dāng)無(wú)級(jí)地改變柱形摩擦輪的位置時(shí)，錐形摩擦輪與柱形摩 擦輪之間的傳動(dòng)比也會(huì)相應(yīng)地?zé)o級(jí)變化，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊， 性能可靠，成本低等優(yōu)勢(shì)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是本發(fā)明環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明一種具有六個(gè)錐形摩擦輪實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)圖。 圖3是一個(gè)主動(dòng)軸單元的剖視圖。
圖4是柱形摩擦輪、撥叉和從動(dòng)軸的連接關(guān)系示意圖。 圖5是主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的角度關(guān)系示意圖。
圖中l(wèi).基座，2.錐齒輪，3.錐齒輪，4.輸入軸，5.柱形摩擦輪，6.從動(dòng)軸，
7.調(diào)節(jié)螺母，8.彈簧，9.錐形摩擦輪，IO.主動(dòng)軸，ll.基座，12.輸出齒輪，13.撥叉
具體實(shí)施例方式
如圖l、圖2所示，本發(fā)明環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置包括一根位于中央的從動(dòng)軸6，在從動(dòng) 軸6的周?chē)贾枚喔鲃?dòng)軸10，本實(shí)施例中為六根，且主動(dòng)軸10沿環(huán)形均布在從動(dòng)軸6的周 圍。從動(dòng)軸6和主動(dòng)軸10的兩端分別通過(guò)軸承支撐在基座1、 11上。
從動(dòng)軸6上套有一個(gè)柱形摩擦輪5，從動(dòng)軸6的表面設(shè)有縱向滑槽，柱形摩擦輪5的內(nèi)孔 中也設(shè)有花鍵槽，因此柱形摩擦輪5與從動(dòng)軸6之間的連接方式為花鍵配合，柱形摩擦輪5 與從動(dòng)軸6之間可以軸向移動(dòng)，但不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
每根主動(dòng)軸10上設(shè)有一個(gè)錐形摩擦輪9，結(jié)合圖5，主動(dòng)軸10傾斜安裝，各主動(dòng)軸10和 從動(dòng)軸6的軸心線(xiàn)全部相交于一點(diǎn)0。各主動(dòng)軸10與從動(dòng)軸6成相同的夾角a,本實(shí)施例中 夾角a-l(T ，該夾角a等于錐形摩擦輪9錐頂角9的一半。這樣，錐形摩擦輪9內(nèi)側(cè)的錐面 與柱形摩擦輪5的柱面正好平行接觸，形成摩擦傳動(dòng)面。在錐形摩擦輪9的大端設(shè)有一個(gè)內(nèi)腔，如圖3所示，該內(nèi)腔中有一個(gè)彈簧8套在主動(dòng)軸10上，彈簧8的一端與錐形摩擦輪9相 接觸，另一端與調(diào)節(jié)螺母7相接觸，調(diào)節(jié)螺母7通過(guò)主動(dòng)軸10上的一段螺紋相配合。保持錐 形摩擦輪9和柱形摩擦輪5傳動(dòng)面接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺母7，就可以調(diào)整彈簧8的壓縮量，從而 調(diào)整錐形摩擦輪9和柱形摩擦輪5之間的接觸壓力，因此，彈簧8和調(diào)節(jié)螺母7就構(gòu)成了壓 力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。錐形摩擦輪9與主動(dòng)軸10之間也通過(guò)花鍵相配合，從而錐形摩擦輪9與主動(dòng)軸 10之間可以在軸向限制范圍內(nèi)滑動(dòng)。這種設(shè)計(jì)保障了接觸面始終保持均勻的壓力，同時(shí)錐形 摩擦輪9與主動(dòng)軸IO之間的軸向運(yùn)動(dòng)亦可補(bǔ)償制造、安裝誤差，以及運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中器件熱膨脹 公差，能有效提高構(gòu)件壽命和傳動(dòng)魯棒性。
由于錐形摩擦輪9的直徑是連續(xù)變化的，因此柱形摩擦輪5與錐形摩擦輪9的接觸位置不 同，它們之間的傳動(dòng)比也不相同，當(dāng)連續(xù)地改變柱形摩擦輪5的軸向位置時(shí)，就可以連續(xù)地 改變主動(dòng)軸10與從動(dòng)軸6之間的傳動(dòng)比，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。為此，本發(fā)明設(shè)置了一個(gè)柱形 摩擦輪的位置控制裝置，在本實(shí)施例中，位置控制裝置是一個(gè)撥叉13，如圖4所示，柱形摩 擦輪5位于撥叉13的兩個(gè)叉頭之間，撥叉13的叉頭套在柱形摩擦輪5兩端的叉槽內(nèi)。當(dāng)改 變撥叉13的位置時(shí)，會(huì)帶動(dòng)柱形摩擦輪5的軸向位置改變。撥叉13可以使用公知的直線(xiàn)驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行位置控制時(shí)，各傳動(dòng)件均在高速轉(zhuǎn)動(dòng)中，故驅(qū)動(dòng)撥叉的阻力很小，傳動(dòng)比 線(xiàn)性變化，保障傳動(dòng)平穩(wěn)，高效。
上述構(gòu)件構(gòu)成本發(fā)明無(wú)級(jí)變速裝置的核心總成件，總成以模塊方式安裝到箱體上，以保證 安裝工藝性和精度。
輸入軸4與從動(dòng)軸6同軸線(xiàn)布置，輸入軸4的端部安裝錐齒輪3，每根主動(dòng)軸10的端部 都安裝一個(gè)錐齒輪2，錐齒輪2都與錐齒輪3相嚙合，這樣，從輸入軸4輸入的動(dòng)力經(jīng)過(guò)錐齒 輪傳動(dòng)傳遞給主動(dòng)軸10，再通過(guò)摩擦傳動(dòng)傳遞給從動(dòng)軸6,從動(dòng)軸6的外端設(shè)有輸出齒輪12， 用于輸出動(dòng)力。
下面進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的工作原理。
圖l清楚地顯示了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理從構(gòu)造上看，每個(gè)錐形摩擦輪9的內(nèi)側(cè)母線(xiàn) (剖面圖中的內(nèi)側(cè)輪廓線(xiàn))均和從動(dòng)軸6的軸線(xiàn)平行，并和柱形摩擦輪5平行接觸，亦即每 個(gè)錐形摩擦輪9的內(nèi)側(cè)母線(xiàn)到柱形摩擦輪5的軸心均等距。當(dāng)柱形摩擦輪5 (從動(dòng)輪)處于不 同的軸向位置時(shí)，和錐形摩擦輪9 (主動(dòng)輪)接觸處的錐形摩擦輪9的直徑也會(huì)不同，輸出傳 動(dòng)比也不同。因?yàn)橹文Σ凛?有一定寬度，和錐形摩擦輪9摩擦面為線(xiàn)接觸，故接觸線(xiàn)上 各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的錐形摩擦輪9的直徑也會(huì)不同，接觸線(xiàn)上錐形摩擦輪9和柱形摩擦輪5上的點(diǎn)會(huì) 存在相對(duì)滑移。當(dāng)前接觸位置下，在接觸線(xiàn)上兩輪之間沒(méi)有相對(duì)滑移的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的錐形摩擦
5輪9的直徑即為實(shí)際傳動(dòng)直徑，定義為錐形摩擦輪9在此位置處的當(dāng)量直徑。當(dāng)前位置的實(shí) 際傳動(dòng)比就是從動(dòng)輪直徑除以主動(dòng)輪的當(dāng)量直徑。設(shè)柱形摩擦輪5的直徑為Dout，在基座l、 11內(nèi)沿從動(dòng)軸6的整個(gè)滑動(dòng)行程為L(zhǎng)，設(shè)柱形摩擦輪5處于圖1中所示的最右端為行程起點(diǎn)， 在該起點(diǎn)處，錐形摩擦輪9與柱形摩擦輪5相接觸的當(dāng)量直徑為Ds，在撥叉13作用下柱形摩 擦輪5在從動(dòng)軸6上的位置(到起點(diǎn)的距離)為L(zhǎng)x，則在該位置處，變速裝置輸出傳動(dòng)比為
& = ~~^^，而整個(gè)滑動(dòng)行程L內(nèi)，傳動(dòng)比范圍為/xc[—^~_,，]。 ￡>5 + 2丄x * sin a Ds + 2丄* sm a JDs
工作狀態(tài)下，動(dòng)力由同一輸入軸4輸入，通過(guò)錐齒輪3、 2分配到每一組錐形摩擦輪9， 六組錐形摩擦輪9形成六個(gè)傳動(dòng)接觸面，共同驅(qū)動(dòng)同一柱形摩擦輪5，經(jīng)由一個(gè)總的從動(dòng)軸6 輸出。撥叉13在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下沿軸向撥動(dòng)柱形摩擦輪，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。
摩擦式傳動(dòng)在接觸面的摩擦系數(shù)固定的情況下，能夠傳遞扭矩的大小取決于接觸面面積的 大小和接觸面法向壓力的大小。增大接觸壓力可以有效增加傳遞扭矩，但同時(shí)力負(fù)荷和熱負(fù) 荷也會(huì)增加，對(duì)構(gòu)件和潤(rùn)滑介質(zhì)的物化性能要求提高，并會(huì)降低傳動(dòng)效率。故接觸面的壓力 不能無(wú)限增加，而是取一合理的設(shè)計(jì)值。另一個(gè)增加傳動(dòng)扭矩的有效方法是增加傳動(dòng)的摩擦 接觸面面積。本發(fā)明可以通過(guò)選擇錐形摩擦輪的數(shù)量，有效地增加摩擦傳動(dòng)面。錐形摩擦輪9 的數(shù)量越多，變速裝置能傳遞越大的扭矩，合理地選擇錐形摩擦輪的數(shù)量可以達(dá)到扭矩和結(jié) 構(gòu)、成本的優(yōu)化平衡。同時(shí)，錐形摩擦輪小端直徑、布置傾角、柱形摩擦輪的直徑，以及柱 形摩擦輪行程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以獲得理想的傳動(dòng)比范圍。
本發(fā)明采用錐形輪作為無(wú)級(jí)傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)調(diào)整元件，結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的金屬V帶緊湊簡(jiǎn)單，成本 優(yōu)勢(shì)非常明顯。多組錐形主動(dòng)輪組的均勻布置設(shè)計(jì)，有效的增大了傳動(dòng)接觸面積，從動(dòng)輪摩 擦面始終是一個(gè)柱狀包絡(luò)面，軸向運(yùn)動(dòng)沒(méi)有負(fù)荷突變，傳動(dòng)平穩(wěn)，可以傳遞更大的扭矩，并 承受大的扭矩突變。錐形摩擦輪上的壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在保障持續(xù)壓緊的同時(shí)，能動(dòng)態(tài)補(bǔ)償工藝 和運(yùn)轉(zhuǎn)偏差，有效提高傳動(dòng)平順性和器件壽命。只控制單個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元，就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí) 變速控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，從而提高了效率。
上述實(shí)施例中，輸入軸、輸出齒輪、主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均為相對(duì)概念，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 以很容易地理解，如果利用輸出齒輪12輸入動(dòng)力，從動(dòng)軸6帶動(dòng)主動(dòng)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，并由輸入 軸4輸出動(dòng)力，也同樣可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的功能，因此，這種應(yīng)用情形也在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是包括一從動(dòng)軸(6)和布置在從動(dòng)軸周?chē)闹鲃?dòng)軸(10)，從動(dòng)軸(6)上設(shè)有一個(gè)可以軸向移動(dòng)的柱形摩擦輪(5)，所述柱形摩擦輪(5)還與一位置控制裝置相連接；每根主動(dòng)軸(10)上設(shè)有一個(gè)錐形摩擦輪(9)，所述錐形摩擦輪(9)內(nèi)側(cè)的錐面與柱形摩擦輪(5)的柱面平行接觸，形成摩擦傳動(dòng)面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述主動(dòng)軸(10)沿環(huán)形均布在從動(dòng)軸(6)的周?chē)?br> 3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述主動(dòng)軸(10)和從動(dòng)軸(6)的軸心線(xiàn)全部相交于一點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是各主動(dòng)軸(10)與從動(dòng)軸(6)成相同的夾角，該夾角等于錐形摩擦輪(9)錐頂角的一半。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是還包括有基座(l， 11)，所述從動(dòng)軸(6)、主動(dòng)軸(10)的兩端均通過(guò)軸承支撐在基座(1， 11)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述從動(dòng)軸(6)的一端設(shè)有輸出齒輪(12)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述各主動(dòng)軸(10)都與一輸入軸(4)通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述柱形摩擦輪(5)與從動(dòng)軸(6)之間通過(guò)花鍵相配合,所述位置控制裝置是一個(gè)可以沿從動(dòng)軸軸向滑動(dòng)的撥叉(13)，所述柱形摩擦輪(5)位于撥叉(13)內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述錐形摩擦輪(9)還與壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述錐形摩擦輪(9)與主動(dòng)軸(10)之間通過(guò)花鍵相配合，錐形摩擦輪(9)與主動(dòng)軸(10)之間可以軸向滑動(dòng)，所述壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)套在主動(dòng)軸(10)上的調(diào)節(jié)螺母(7)和一個(gè)彈簧(8),彈簧(8)位于調(diào)節(jié)螺母(7)和錐形摩擦輪(9)的大端之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)布錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，包括一從動(dòng)軸和布置在從動(dòng)軸周?chē)闹鲃?dòng)軸，從動(dòng)軸上設(shè)有一個(gè)可以軸向移動(dòng)的柱形摩擦輪，所述柱形摩擦輪還與一位置控制裝置相連接；每根主動(dòng)軸上設(shè)有一個(gè)錐形摩擦輪，所述錐形摩擦輪內(nèi)側(cè)的錐面與柱形摩擦輪的柱面平行接觸，形成摩擦傳動(dòng)面。本發(fā)明利用錐形摩擦輪與柱形摩擦輪之間的摩擦傳動(dòng)面進(jìn)行傳動(dòng)，可以在使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)傳遞較高的扭矩。當(dāng)無(wú)級(jí)地改變柱形摩擦輪的位置時(shí)，錐形摩擦輪與柱形摩擦輪之間的傳動(dòng)比也會(huì)相應(yīng)地?zé)o級(jí)變化，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，性能可靠，成本低等優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)F16H15/04GK101550995SQ20091005191
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者孔勁松 申請(qǐng)人:孔勁松