本實用新型涉及傳動系中的變速單元，具體講就是牽引式無級變速單元。

背景技術(shù)：

目前，全球范圍內(nèi)的過度能源消耗與環(huán)境污染是兩個亟待解決的問題。在眾多的解決途徑中，無級變速器是一種理想的傳動解決方案，其可以提供一系列的連續(xù)傳動比使得內(nèi)燃機始終處于高效點工作，這也就提高了整機的傳動效率并減少了內(nèi)燃機的排放。

現(xiàn)有的機械無級變速器分為摩擦式無級變速器與牽引式無級變速器。其中牽引式無級變速器主要是指利用主動元件的滾動帶動從動元件的滾動來傳遞動力的無級變速器。牽引式無級變速單元是牽引式無級變速器中主要傳動元件的集合。主動元件與從動元件之間往往不是剛體與剛體的直接接觸，而是在中間產(chǎn)生一層薄油膜。這層油膜在壓力的作用下力學(xué)性質(zhì)接近于固體。也就是說，它可以承受較大的剪切力，這也使得牽引式無級變速器能夠傳遞較大的扭矩，并且保持較長的零件壽命。就此而言，牽引式無級變速器相較于摩擦式無級變速器是一種更為優(yōu)秀的無級變速器形式，在中、大排量轎車以及小型工程機械領(lǐng)域有著成功的應(yīng)用案例，是未來無級變速器的重點研究與發(fā)展方向。

現(xiàn)有牽引式無級變速器的不足之處是：現(xiàn)有大多數(shù)無級變速器在大多數(shù)工作狀態(tài)下，都不能避免“自旋”效率損失。所謂“自旋”是指在牽引傳動時主動件和從動件在接觸區(qū)域內(nèi)各點速度不一致的情況，該情況會導(dǎo)致效率降低、油膜發(fā)熱等不良后果，最終影響牽引傳動性能。從牽引元件的傳動狀態(tài)來看自旋的產(chǎn)生原因，可以總結(jié)出如下結(jié)論：當(dāng)主動件的回轉(zhuǎn)軸、從動件的回轉(zhuǎn)軸、牽引油膜的所在平面三者不能相互平行或相交于一點時就會產(chǎn)生自旋。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種在變速比范圍內(nèi)均能避免自旋效率損失的無級變速單元。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本實用新型將采用下述技術(shù)方案：一種無自旋積分曲線式無級變速單元，包括輸入錐盤（1a）、輸入軸（2a）、輸出錐盤（1b）、輸出軸（2b）、滾輪（6）、滾輪安裝軸（7）。輸入錐盤（1a）通過鍵連接安裝在輸入軸（2a）上，以使得輸入錐盤（1a）和輸入軸（2a）可以一起繞著輸入錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3a）轉(zhuǎn)動，且輸入錐盤（1a）可相對于輸入軸（2a）沿著軸向滑動；輸出錐盤（1b）通過鍵連接安裝在輸出軸（2b）上，以使得輸出錐盤（1b）和輸出軸（2b）可以一起繞著輸出錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3b）轉(zhuǎn)動，且輸出錐盤（1b）可相對于輸出軸（2b）沿著軸向滑動；滾輪（6）安裝在滾輪安裝軸（7）上，滾輪（6）可繞滾輪回轉(zhuǎn)軸線（5）轉(zhuǎn)動。

輸入軸（2a）與輸出軸（2b）平行布置，滾輪（6）安裝在輸入軸（2a）與輸出軸（2b）之間的滾輪安裝軸（7）上，滾輪安裝軸（7）垂直于輸入軸（2a）與輸出軸（2b）設(shè)置；輸入錐盤（1a）與滾輪（6）壓緊并接觸于輸入點（8），輸出錐盤（1b）與滾輪（6）壓緊并接觸于輸出點（9）。

輸入錐盤（1a）上的輸入錐盤母線（4a）是一種積分曲線，其方程滿足：

其中坐標(biāo)系XOY的原點O在輸入錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3a）上，X軸與輸入錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3a）重合，Ra為從輸入點（8）沿著輸入接觸區(qū)域法向到滾輪回轉(zhuǎn)軸線（5）的距離，C為實常數(shù)。

輸出錐盤（1b）上的輸出錐盤母線（4b）是一種積分曲線，其方程滿足：

其中坐標(biāo)系XOY的原點O在輸出錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3b）上，X軸與輸出錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3b）重合，Rb為從輸出點（9）沿著輸入接觸區(qū)域法向到滾輪回轉(zhuǎn)軸線（5）的距離，C＇為實常數(shù)。

本實用新型所述的一種無自旋積分曲線式無級變速單元，其工作原理為：

傳動時，動力由輸入軸（2a）輸入，帶動輸入錐盤（1a）轉(zhuǎn)動，輸入錐盤牽引滾輪（6）轉(zhuǎn)動，滾輪（6）牽引輸出錐盤（1b）轉(zhuǎn)動，將動力傳遞給輸出錐盤（1b），輸出錐盤（1b）帶動輸出軸（2b）轉(zhuǎn)動，最終將動力從輸出軸（2b）傳出。調(diào)速時，滾輪安裝軸（7）帶動滾輪（6）沿著垂直方向上下移動一定距離，迫使輸入錐盤（1a）沿著輸入軸（2a）的軸線方向向外/向內(nèi)移動一定距離，輸出錐盤（1b）沿著輸出軸（2b）的軸線方向向內(nèi)/向外移動一定距離，以使得輸入錐盤（1a）、輸出錐盤（1b）始終與滾輪（6）保持壓緊接觸，在接觸點產(chǎn)生牽引力。由于三個元件的移動，傳動元件的相對位置關(guān)系發(fā)生改變，輸入點（8）與輸出點（9）的位置改變，從而改變了滾輪（6）與輸入錐盤（1a）和輸出錐盤（1b）的接觸半徑，傳動比為接觸半徑的比值，因此傳動比改變，實現(xiàn)了調(diào)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調(diào)速過程中，這種無自旋無級變速單元的滾輪回轉(zhuǎn)軸線（5）、輸入錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3a）、輸出錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3b）以及接觸點的公切線分別交于一點，即在調(diào)速范圍內(nèi)無自旋效率損失。

附圖說明

圖 1 為無自旋積分曲線式無級變速單元原理圖。

圖 2 為輸出牽引傳動的無自旋原理圖。

圖 3 為無自旋積分曲線式無級變速單元低速輸出的簡圖。

圖 4 為無自旋積分曲線式無級變速單元高速輸出的簡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本實用新型做進一步詳細的描述。

如附圖1所示，本實用新型提供了一種無自旋積分曲線式無級變速單元，主要由輸入錐盤（1a）、輸入軸（2a）、輸出錐盤（1b）、輸出軸（2b）、滾輪（6）、滾輪安裝軸（7）組成。

輸入錐盤（1a）安裝在輸入軸（2a）上并可以沿著輸入軸（2a）的軸線移動但不能相對于輸入軸（2a）轉(zhuǎn)動。輸入錐盤（1a）上的輸入錐盤母線（4a）是一種積分曲線，這樣的形狀可以保證在傳動時沒有自旋。

輸出錐盤（1b）安裝在輸出軸（2b）上并可以沿著輸出軸（2b）的軸線移動但不能相對于輸出軸（2b）轉(zhuǎn)動。輸出錐盤（1b）上的輸出錐盤母線（4b）是一種積分曲線，這樣的形狀可以保證在傳動時沒有自旋。輸出軸（2b）與輸入軸（2a）呈平行布置。

滾輪（6）安裝在滾輪安裝軸（7）上，滾輪安裝軸（7）同時垂直于輸入軸（2a）與輸出軸（2b），滾輪（6）與滾輪安裝軸（7）的相對位置保持固定。輸入錐盤（1a）與滾輪（6）壓緊并接觸于輸入點（8），輸出錐盤（1b）與滾輪（6）壓緊并接觸于輸出點（9）。

傳動時動力由輸入軸（2a）帶動輸入錐盤（1a）轉(zhuǎn)動，在卷吸的作用下，輸入錐盤（1a）與滾輪（6）之間在輸入點（8）處形成油膜，從而輸入錐盤（1a）牽引滾輪（6）轉(zhuǎn)動，同樣在卷吸的作用下，滾輪（6）與輸出錐盤（1b）在輸出點（9）處形成油膜，從而滾輪（6）牽引輸出錐盤（1b）轉(zhuǎn)動。最終動力由輸出軸（2b）傳出。

如附圖2所示，本實用新型所提供的無級變速單元在輸出點（9）處牽引傳動是沒有自旋的。輸出錐盤母線（4b）是一種積分曲線，其方程滿足：

其中坐標(biāo)系XOY的原點O在輸出錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3b）上，X軸與輸出錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3b）重合，Rb為從輸出點（9）沿著輸入接觸區(qū)域法向到滾輪回轉(zhuǎn)軸線（5）的距離，C＇為實常數(shù)。上述等式兩邊對y求導(dǎo)，并對等式兩邊同時求4次方得：

而另一方面，滾輪回轉(zhuǎn)軸線（5）與輸出錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3b）的交點坐標(biāo)應(yīng)當(dāng)為：，而過輸出點（9）的公切線與輸出錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3b）的交點坐標(biāo)應(yīng)當(dāng)是：。由于其中，顯然上述兩個坐標(biāo)重合。也就是說，由于輸出錐盤母線（4a）的特殊形狀，可以使得在傳動過程中的各個狀態(tài)滾輪回轉(zhuǎn)軸線（5）、輸出錐盤回轉(zhuǎn)軸線（3b）、過輸出點（9）的公切線，三者始終交于一點，根據(jù)無自旋條件，這樣的牽引傳動沒有自旋損失。

同理，在輸入點（8）處也沒有自旋損失?？偟膩碚f，這種無自旋積分曲線式無級變速單元在傳動過程中沒有自旋損失，效率高，傳動性能良好。

如附圖3所示，無自旋積分曲線式無級變速單元低速輸出的情況。此時，滾輪（6）垂直向上移動一定距離；相應(yīng)地，輸入錐盤（1a）沿著輸入軸（2a）的軸線方向向外移動一定距離；同時，輸出錐盤（1b）沿著輸出軸（2b）的軸線方向向內(nèi)移動一定距離。在整個傳動與調(diào)速過程中，輸入錐盤（1a）、輸出錐盤（1b）始終與滾輪（6）保持壓緊接觸。由于傳動元件的相對位置關(guān)系發(fā)生改變，輸入點（8）的位置相對輸入錐盤（1a）向著靠近回轉(zhuǎn)中心方向改變，輸出點（9）的位置相對輸出錐盤（1b）向著遠離回轉(zhuǎn)中心方向改變，從而傳動比變大，低速輸出。

如附圖4所示，無自旋積分曲線式無級變速單元高速輸出的情況。此時，滾輪（6）在垂直向下移動一定距離；相應(yīng)地，輸入錐盤（1a）沿著輸入軸（2a）的軸線方向向內(nèi)移動一定距離；同時，輸出錐盤（1b）沿著輸出軸（2b）的軸線方向向外移動一定距離。在整個傳動與調(diào)速過程中，輸入錐盤（1a）、輸出錐盤（1b）始終與滾輪（6）保持壓緊接觸。由于傳動元件的相對位置關(guān)系發(fā)生改變，輸入點（8）的位置相對輸入錐盤（1a）向著遠離回轉(zhuǎn)中心方向改變，輸出點（9）的位置相對輸出錐盤（1b）向著靠近回轉(zhuǎn)中心方向改變，從而傳動比變大，低速輸出。

綜上所述，本實用新型可以提供一種牽引式無級變速單元，該變速單元可以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)速的目的，且在傳動過程中沒有自旋損失，效率較高。