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)：

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

牽引式無級變速器主要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。傳動元件是剛性的，但是在接觸的地方往往不是剛體對剛體的直接接觸，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。

牽引式無級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。一般來說，牽引式無級變速器中攪油損失、軸承損失所占比例相對較小，而側(cè)滑損失僅在變速時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而產(chǎn)生的，之所以有滑移損失，就是因為在牽引力的作用下油膜有一定的剪切變形，這種損失是不可避免的。相對其它諸類損失而言，自旋損失在總效率損失中所占比例相對較大一般為40%-60%，當(dāng)傳動的載荷較小時自旋損失所占的比例更大。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)各點的速度不一致的情況，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。

現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：現(xiàn)有的牽引式無級變速器在大多數(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)主動件的回轉(zhuǎn)軸、從動件的回轉(zhuǎn)軸、牽引油膜的切平面三者相互平行或者交于一點時才能消失，其他的牽引傳動情況均存在自旋。不難發(fā)現(xiàn)，無級變速器在保證連續(xù)調(diào)速的同時很難兼顧無自旋的相對幾何位置要求。因此，現(xiàn)有的牽引式無級變速器產(chǎn)品均有自旋損失。

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，提供一種在一定變速比范圍內(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：一種無自旋單環(huán)盤式無級變速單元，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，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，輸入環(huán)盤（1）與輸出環(huán)盤（3）壓緊并接觸于牽引點（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（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，滾子（10）被安裝在仿形軌道（12）中能沿著仿形軌道（12）滑動，從而在調(diào)速時僅需要驅(qū)動輸入軸（2）移動，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）實際做仿形運動。

本實用新型所述的一種無自旋單環(huán)盤式無級變速單元，其工作原理為：

傳動時，動力由輸入軸（4）輸入，輸入軸（4）轉(zhuǎn)動，從而帶動輸入環(huán)盤（1）轉(zhuǎn)動，輸入環(huán)盤（1）牽引輸出環(huán)盤（3）轉(zhuǎn)動，輸出環(huán)盤（3）帶動輸出軸（4）一起轉(zhuǎn)動，將動力從輸出軸（4）輸出。調(diào)速時，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）的形狀做仿形運動，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。由于傳動元件的相對位置關(guān)系發(fā)生改變，牽引點（7）的位置相對輸出環(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/增大傳動比，實現(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調(diào)速過程中，這種無自旋無級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（7）的公切線均交于一點，即在調(diào)速范圍內(nèi)無自旋效率損失。

附圖說明

圖 1 為無自旋單環(huán)盤式無級變速單元原理圖。

圖 2 為無自旋單環(huán)盤式無級變速單元低速輸出的簡圖。

圖 3 為無自旋單環(huán)盤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(xì)的描述。

如附圖1所示，本實用新型提供了一種無自旋單環(huán)盤式無級變速單元，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，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。輸入環(huán)盤（1）與輸出環(huán)盤（3）壓緊并接觸于牽引點（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。

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

本實用新型所提出的無級變速單元在牽引點（7）處的牽引傳動是沒有自旋損失的。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（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為實常數(shù)。上述等式兩邊對y求導(dǎo)，并化簡得：

而另一方面，過牽引點（7）的公切線與輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）的交點坐標(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）的交點坐標(biāo)是：。由于上述，顯然這兩個交點的坐標(biāo)重合。也就是說，由于輸出環(huán)盤母線（8）的特殊形狀，可以使得在傳動過程中的各個狀態(tài)輸入軸回轉(zhuǎn)軸線（5）、輸出軸回轉(zhuǎn)軸線（6）、過牽引點（7）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。

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，滾子（10）被安裝在仿形軌道（12）中能沿著仿形軌道（12）滑動，從而在調(diào)速時僅需要驅(qū)動輸入軸（2）移動，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）做仿形運動。

如附圖2所示，為無自旋單環(huán)盤式無級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）的外沿做仿形運動，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。由于傳動元件的相對位置關(guān)系發(fā)生改變，牽引點（7）的位置相對輸出環(huán)盤（3）的位置向著遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心的方向改變，從而傳動比變大，低速輸出。

如附圖3所示，為無自旋單環(huán)盤式無級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）的中心做仿形運動，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。由于傳動元件的相對位置關(guān)系發(fā)生改變，牽引點（7）的位置相對輸出環(huán)盤（3）的位置向著靠近回轉(zhuǎn)中心的方向改變，從而傳動比變小，高速輸出。

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。