本發(fā)明涉及傳動(dòng)系中的變速單元，具體講就是牽引式無(wú)級(jí)變速單元。

背景技術(shù)：

無(wú)級(jí)變速器是一種理想的機(jī)械傳動(dòng)方案。因?yàn)闊o(wú)級(jí)變速器可以提供一系列連續(xù)傳動(dòng)比使得車輛發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于高效點(diǎn)工作，這也就提高了整車的效率并減少了車輛的排放?，F(xiàn)有各種機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器主要可以分為：摩擦式無(wú)級(jí)變速器以及牽引式無(wú)級(jí)變速器。對(duì)于大排量?jī)?nèi)燃機(jī)車輛而言，相較于摩擦式無(wú)級(jí)變速器牽引式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)效率較高，一般為75%-90%，并且傳遞的扭矩較大。因此在該領(lǐng)域牽引式無(wú)級(jí)變速器得到了學(xué)者們廣泛關(guān)注與研究。

牽引式無(wú)級(jí)變速器主要指利用主動(dòng)元件的滾動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)元件的滾動(dòng)來(lái)傳遞動(dòng)力的無(wú)級(jí)變速器。牽引式無(wú)級(jí)變速單元是牽引式無(wú)級(jí)變速器中主要傳動(dòng)元件的集合。傳動(dòng)元件是剛性的，但是在接觸的地方往往不是剛體對(duì)剛體的直接接觸，而是在中間形成了油膜，油膜是在壓力下黏度提高，達(dá)到一種類似固體的狀態(tài)從而傳遞較大的剪切力。

牽引式無(wú)級(jí)變速器的效率損失主要包括：自旋損失、滑移損失、側(cè)滑損失，軸承損失以及攪油損失。一般來(lái)說，牽引式無(wú)級(jí)變速器中攪油損失、軸承損失所占比例相對(duì)較小，而側(cè)滑損失僅在變速時(shí)或者其它特殊的工況下在才產(chǎn)生，而滑移損失是完全伴隨著牽引傳動(dòng)而產(chǎn)生的，之所以有滑移損失，就是因?yàn)樵跔恳Φ淖饔孟掠湍び幸欢ǖ募羟凶冃?，這種損失是不可避免的。相對(duì)其它諸類損失而言，自旋損失在總效率損失中所占比例相對(duì)較大一般為40%-60%，當(dāng)傳動(dòng)的載荷較小時(shí)自旋損失所占的比例更大。所謂“自旋”是指在牽引傳動(dòng)時(shí)主動(dòng)件和從動(dòng)件在接觸區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的速度不一致的情況，該情況會(huì)導(dǎo)致效率降低、油膜發(fā)熱等不良后果，最終影響牽引傳動(dòng)性能。

現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：現(xiàn)有的牽引式無(wú)級(jí)變速器在大多數(shù)的工作狀態(tài)下，都不能避免自旋效率損失。自旋損失只有當(dāng)主動(dòng)件的回轉(zhuǎn)軸、從動(dòng)件的回轉(zhuǎn)軸、牽引油膜的切平面三者相互平行或者交于一點(diǎn)時(shí)才能消失，其他的牽引傳動(dòng)情況均存在自旋。不難發(fā)現(xiàn)，無(wú)級(jí)變速器在保證連續(xù)調(diào)速的同時(shí)很難兼顧無(wú)自旋的相對(duì)幾何位置要求。因此，現(xiàn)有的牽引式無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)品均有自旋損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種在一定變速比范圍內(nèi)均能避免自旋效率損失的無(wú)級(jí)變速單元。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明將采用下述技術(shù)方案：一種無(wú)自旋單環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速單元，包括輸入環(huán)盤（1）、輸入軸（2）、輸出環(huán)盤（3）、輸出軸（4）。輸入環(huán)盤（1）與輸入軸（2）固定連接，輸入環(huán)盤（1）與輸入軸（2）可以繞著輸入軸回轉(zhuǎn)軸線（5）轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出環(huán)盤（3）與輸出軸（4）固定連接，輸出環(huán)盤（3）與輸出軸（4）可以繞著輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）轉(zhuǎn)動(dòng)，輸入環(huán)盤（1）與輸出環(huán)盤（3）壓緊并接觸于牽引點(diǎn)（7），輸入軸（2）與輸出軸（4）呈一定的角度布置。輸入環(huán)盤（1）上的輸出環(huán)盤母線（8）是一種曲線，其方程滿足：

其中坐標(biāo)系xoy的原點(diǎn)o在輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）上，x軸與輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）重合，r為從牽引點(diǎn)（7）沿著垂直于輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）到輸入軸回轉(zhuǎn)軸線（5）的距離，θ是輸入軸（2）與輸出軸（4）之間的夾角，c為實(shí)常數(shù)。

輸入軸（2）處設(shè)置有仿形調(diào)速盤（13），仿形調(diào)速盤（13）上設(shè)置有垂直軌道（11）與仿形軌道（12），垂直軌道（11）與輸出軸（4）垂直，仿形軌道（12）形狀與輸出環(huán)盤母線（8）的形狀一致，在輸入軸（2）上分別安裝有滑塊（9）與滾子（10），滑塊（9）上設(shè)置有斜槽限制輸入軸（2）與輸出軸（4）保持夾角為θ，滑塊（9）被限制在垂直軌道（11）中能沿著垂直軌道（11）滑動(dòng)，滾子（10）被安裝在仿形軌道（12）中能沿著仿形軌道（12）滑動(dòng)，從而在調(diào)速時(shí)僅需要驅(qū)動(dòng)輸入軸（2）移動(dòng)，由于滑塊（9）與滾子（10）均被限制在相應(yīng)的軌道中，輸入軸（2）實(shí)際做仿形運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明所述的一種無(wú)自旋單環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速單元，其工作原理為：

傳動(dòng)時(shí)，動(dòng)力由輸入軸（4）輸入，輸入軸（4）轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)輸入環(huán)盤（1）轉(zhuǎn)動(dòng)，輸入環(huán)盤（1）牽引輸出環(huán)盤（3）轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出環(huán)盤（3）帶動(dòng)輸出軸（4）一起轉(zhuǎn)動(dòng)，將動(dòng)力從輸出軸（4）輸出。調(diào)速時(shí)，輸出環(huán)盤（3）與輸出軸（4）的位置保持不變，輸入環(huán)盤（1）與輸入軸（2）沿著輸出環(huán)盤母線（8）的形狀做仿形運(yùn)動(dòng)，輸入軸（2）與輸出軸（4）之間的夾角保持不變，并且始終保持輸入環(huán)盤（1）與輸出環(huán)盤（3）壓緊并接觸。由于傳動(dòng)元件的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生改變，牽引點(diǎn)（7）的位置相對(duì)輸出環(huán)盤（3）的位置向著靠近/遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心的方向改變，從而減小/增大傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)變速。

采用上述技術(shù)方案后，將具有這樣的有益效果：即在變速單元的整個(gè)調(diào)速過程中，這種無(wú)自旋無(wú)級(jí)變速單元的輸入軸回轉(zhuǎn)軸線（5）、輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）及通過牽引點(diǎn)（7）的公切線均交于一點(diǎn)，即在調(diào)速范圍內(nèi)無(wú)自旋效率損失。

附圖說明

圖1為無(wú)自旋單環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速單元原理圖。

圖2為無(wú)自旋單環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速單元低速輸出的簡(jiǎn)圖。

圖3為無(wú)自旋單環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速單元高速輸出的簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

如附圖1所示，本發(fā)明提供了一種無(wú)自旋單環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速單元，主要由輸入環(huán)盤（1）、輸入軸（2）、輸出環(huán)盤（3）、輸出軸（4）組成。

輸入環(huán)盤（1）與輸入軸（2）固定連接，兩者可以一起繞著輸入軸回轉(zhuǎn)軸線（5）轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出環(huán)盤（3）與輸出軸（4）固定連接，兩者也可以一起繞著輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）轉(zhuǎn)動(dòng)。輸入環(huán)盤（1）與輸出環(huán)盤（3）壓緊并接觸于牽引點(diǎn)（7），輸入軸（2）與輸出軸（4）呈一定的角度布置，該角度為θ角，在調(diào)速過程當(dāng)中這一角度保持不變。

傳動(dòng)時(shí)動(dòng)力由輸入軸（2）輸入，輸入軸（2）帶動(dòng)輸入環(huán)盤（1）一起轉(zhuǎn)動(dòng)，輸入環(huán)盤（1）牽引輸出環(huán)盤（3）轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力再由輸出環(huán)盤（3）傳遞至輸出軸（4）隨后傳出。

本發(fā)明所提出的無(wú)級(jí)變速單元在牽引點(diǎn)（7）處的牽引傳動(dòng)是沒有自旋損失的。輸出環(huán)盤母線（8）是一種曲線，其方程滿足：

其中坐標(biāo)系xoy的原點(diǎn)o在輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）上，x軸與輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）重合，r為從牽引點(diǎn)（7）沿著垂直于輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）到輸入軸回轉(zhuǎn)軸線（5）的距離，θ是輸入軸（2）與輸出軸（4）之間的夾角，c為實(shí)常數(shù)。上述等式兩邊對(duì)y求導(dǎo)，并化簡(jiǎn)得：

而另一方面，過牽引點(diǎn)（7）的公切線與輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）的交點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)當(dāng)為：，而輸入軸回轉(zhuǎn)軸線（5）與輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）的交點(diǎn)坐標(biāo)是：。由于上述，顯然這兩個(gè)交點(diǎn)的坐標(biāo)重合。也就是說，由于輸出環(huán)盤母線（8）的特殊形狀，可以使得在傳動(dòng)過程中的各個(gè)狀態(tài)輸入軸回轉(zhuǎn)軸線（5）、輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）、過牽引點(diǎn)（7）的公切線三者始終交于一點(diǎn)，根據(jù)無(wú)自旋條件，這樣的牽引傳動(dòng)沒有自旋損失。

輸入軸（2）處設(shè)置有仿形調(diào)速盤（13），仿形調(diào)速盤（13）上設(shè)置有垂直軌道（11）與仿形軌道（12），垂直軌道（11）與輸出軸（4）垂直，仿形軌道（12）形狀與輸出環(huán)盤母線（8）的形狀一致，在輸入軸（2）上分別安裝有滑塊（9）與滾子（10），滑塊（9）上設(shè)置有斜槽限制輸入軸（2）與輸出軸（4）保持夾角為θ，滑塊（9）被限制在垂直軌道（11）中能沿著垂直軌道（11）滑動(dòng)，滾子（10）被安裝在仿形軌道（12）中能沿著仿形軌道（12）滑動(dòng)，從而在調(diào)速時(shí)僅需要驅(qū)動(dòng)輸入軸（2）移動(dòng)，由于滑塊（9）與滾子（10）均被限制在相應(yīng)的軌道中，輸入軸（2）做仿形運(yùn)動(dòng)。

如附圖2所示，為無(wú)自旋單環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速單元低速輸出的情況。這種情況，輸入環(huán)盤（1）向著輸出環(huán)盤（3）的外沿做仿形運(yùn)動(dòng)，輸入軸（2）與輸出軸（4）之間的夾角保持不變，并且始終保持輸入環(huán)盤（1）與輸出環(huán)盤（3）壓緊并接觸。由于傳動(dòng)元件的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生改變，牽引點(diǎn)（7）的位置相對(duì)輸出環(huán)盤（3）的位置向著遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心的方向改變，從而傳動(dòng)比變大，低速輸出。

如附圖3所示，為無(wú)自旋單環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速單元高速輸出的情況。這種情況，輸入環(huán)盤（1）相著輸出環(huán)盤（3）的中心做仿形運(yùn)動(dòng)，輸入軸（2）與輸出軸（4）之間的夾角保持不變，并且始終保持輸入環(huán)盤（1）與輸出環(huán)盤（3）壓緊并接觸。由于傳動(dòng)元件的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生改變，牽引點(diǎn)（7）的位置相對(duì)輸出環(huán)盤（3）的位置向著靠近回轉(zhuǎn)中心的方向改變，從而傳動(dòng)比變小，高速輸出。

綜上所述，本發(fā)明可以提供一種牽引式無(wú)級(jí)變速單元，該變速單元可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)速的目的，且在傳動(dòng)過程中沒有自旋損失，效率較高。