專利名稱：一種無級變速裝置的制作方法
技術領域：
本發明提供一種與汽車、機械領域相關的無級變速裝置。
背景技術：
無級變速的機構種類繁多，錐輪摩擦傳動是最常用的結構形式，其中，“長錐移帶式”無級變速器采用一條傳動帶和兩個軸線平行、錐面朝向相反的錐輪實現了無級變速傳動，具有結構簡單、恒功率、對稱變速等明顯優勢，但傳動帶因錐面朝向變化而扭曲，所以只能采用錐度很平緩的長錐來減輕扭曲程度，裝置尺寸和重量都比較大，使用場合受到限制。 “錐輪鋼帶式”無級變速器，用四個錐輪配對組成兩個“V”型變徑輪，通過徑向擠壓鋼帶來改變錐輪的軸向距離從而變換工作輪半徑，錐輪的錐度較大所以體積較小，也不存在扭曲傳動帶來適應錐面朝向變化的問題，但錐輪數量多了一倍，結構較為復雜，另外，傳動帶需要承受較大的軸向夾緊力，性能和制造工藝要求較高，增加了制造成本和能耗。
發明內容
本發明的目的是提供一種無級變速裝置，填補采用自適應傾側傳動鏈的雙錐面無級變速機構的空白，既利用了雙錐面機構的優點，傳動鏈又不必在扭曲狀態下工作。本發明包括輸入錐輪(15)、輸出錐輪(4)和傳動鏈(13)，其傳動鏈(13)上邊的接觸傳動單元(21) 在垂直于自身中心點繞著輸入錐輪(15)和輸出錐輪(4)運動方向的平面上有轉動自由度， 可以適應錐面朝向的變化自動調整傾斜方向。所述的無級變速裝置，其傳動鏈(13)上包括普通形式的摩擦塊或可以自動楔緊的超越離合塊。所述的無級變速裝置，其傳動鏈(13)上包括普通形式的摩擦塊或可以自動楔緊的超越離合塊。所述的無級變速裝置，其傳動鏈(13)上邊裝有傾側調整線(14)。所述的無級變速裝置，其接觸傳動單元(21)和錐輪(4、15)制作材料的選擇和錐輪錐度的大小滿足如下條件接觸傳動單元(21)和錐輪(4、15)之間的靜摩擦系數大于錐面錐度的正切值。所述的無級變速裝置，其輸入錐輪(15)、輸出錐輪(4)的周邊上有沿著母線方向的滑槽(12 )，滑槽(12 )上有變徑滑塊(5 )。所述的無級變速裝置，采用排珠、絲杠、拉索或推拉桿傳動機構實現變徑滑塊(5) 的往返直線移動。所述的無級變速裝置，其張緊輪(28)與輸入錐輪(15)的軸線平行，由傳動鏈(13) 帶動順著導軌(30)移動，在移動中與傳動鏈(13)保持軸向同步，但在經向有相對位移。所述的無級變速裝置，其輸出錐輪(4)與輸出軸(1)同軸轉動連接，與星齒輪外圈固定連接，離合器(8)與輸出軸(1)切向鎖止、軸向滑動連接，向前和向后移動分別與輸出錐輪(4)和行星齒輪內圈(9)接合。
所述的無級變速裝置，可以通過與相應功能零部件組合，實現人工控制、電腦智能控制或者相互結合控制，可應用于工農業機械、交通工具等領域。本發明無級變速裝置采用的接觸傳動件能夠跟隨錐面傾斜方向的周期變化自動傾側的傳動鏈，與“長錐移帶式”無級變速裝置相比較，因為不用考慮傳動鏈的變形問題，所以錐度可以更大，從而減小錐體長度和重量；利用摩擦自鎖條件防止傳動鏈與錐輪之間的徑向滑移，與現有用四個錐輪組合成兩個“V”型變徑輪的鋼帶無級變速器相比較，錐輪數量少了一倍；不用像鋼帶無級變速器那樣對傳動鏈施加很大的軸向擠壓力，降低了制作工藝要求并節省能量；采用排珠泵或絲杠傳動機構來實現變徑滑塊的直線移動比較節省動作施展空間。
圖1是整體結構視圖； 圖2是圖1中的A-A向視圖； 圖3是組成傳動鏈的單元結構；
圖4是轉動件和接觸傳動件為分體形式的兩種類型； 圖5是圖1中的排珠泵2的放大視圖； 圖6是完整的排珠回路視圖； 圖7是張緊機構視圖。
具體實施例方式參照圖1所示的整體結構、圖2所示的A-A向視圖，輸入軸16與輸出軸1平行放置；輸入軸16與輸入錐輪15固定連接，輸出軸1與輸出錐輪4轉動連接；輸入錐輪15和輸出錐輪4錐面朝向相反，上邊有沿母線方向分布的若干條滑槽12，每條滑槽上有一個兩端有擋塊6的變徑滑塊5 ；傳動鏈13垂直于輸入軸16放置，從變徑滑塊5兩端的擋塊6之間穿過。傳動鏈13由圖3所示的單元結構組成，包括傾側塊21、滾柱25等組件；鏈芯M之間首尾相接，采用轉動銷在首、尾處的銷孔23轉動連接，組成一個封閉鏈條；傾側塊21通過中間的圓孔與鏈芯M轉動連接，受力端面之間有承受軸向力的滾柱25來減輕轉動摩擦；傾側塊21在其下表面與輸入錐輪15和輸出錐輪4的錐面進行摩擦傳動時，通過繞鏈芯M自轉來適應錐面朝向的變化，使摩擦面在動態中保持穩定接觸。圖3所示的傾側塊21本身就是摩擦傳動元件，在轉動件和摩擦件之間的性能要求有明顯差別的場合，要采用如圖4所示的A那樣的結構形式，在傾側塊21的底部裝上專門的摩擦傳動塊26。除了通常的摩擦傳動形式，也可以采用如圖4所示的B那樣的超越離合傳動形式，在傾側塊21的底部裝上雙向超越離合塊27，在與輸入錐輪15和輸出錐輪4錐面接觸時，分別從相反的方向楔緊傳動鏈4。為了減輕傾側塊21與錐面的撞擊，采用傾側調整線14穿過其兩端的線孔22把所有的傾側塊21串聯起來。傾側調整線14適度繃緊，傾側塊21在離開一個錐面之后，順著傾側調整線14連續調整兩端線孔22的高度差，到達另一個錐面的時候傾側角度正好相互吻合。傾側調整線14與線孔22之間采用大間隙配合，減少摩擦以免影響傾側塊21自如活動，也提高調整線14的壽命。
錐度太小的時候需要較大的長度才能獲得較大的變速比，而錐度太大會使得傳動鏈與錐面之間的徑向摩擦力太小而容易在徑向相對滑動，不能正常工作。如果錐度小于傳動鏈與錐面之間的摩擦角時，傳動鏈與錐面在徑向產生滑動摩擦自鎖，不管徑向受力多大都不會使它們產生相對滑動，所以，本發明選用摩擦系數大的材料摩擦傳動件，這樣可以獲得盡可能大的符合自鎖條件的錐輪錐度，此外還要兼顧耐磨性、導熱性、和機械強度等指標。剎車片材料是比較理想的選擇，特別是耐磨金屬陶瓷，其和鑄鐵的靜摩擦系數不小于 0. 35，采用這種摩擦對偶，產生自鎖條件的錐度可以達到35 100甚至更高。參照圖1所示的整體結構、圖2所示的A-A向視圖，輸入錐輪15和輸出錐輪4上各均勻分布若干條沿母線方向的滑槽12，數量在3條以上為宜；變徑滑塊5可以順著滑槽 12滑動移動，兩端有擋塊6 ；當實施變速時，輸入錐輪15和輸出錐輪4上的變徑滑塊5順著滑槽12同步滑動，把傳動鏈13送到一個新的工作半徑組合位置。參照圖1所示的傳動部分結構，輸入錐輪15和輸出錐輪4各連接一個排珠泵2。 如圖5所放大的排珠泵結構，其主要元件有泵體18和葉輪19，泵體18與輸出錐輪4固定連接，其腔內頂部有導向弧17 (垂直投影形狀如圖6中的20所示)，葉輪19與輸出軸1轉動連接，頂部有鋸齒形的葉片，其動力來自與泵體18固定連接的液壓動力裝置。如圖6所示， 滾珠3從變徑滑塊5的一側開始，沿著滑槽緊密排列，經過排珠泵、錐輪體內的直線通道及行星輪外圈7內的拐彎通道，最后沿著滑槽回到變徑滑塊5的另一側，形成封閉的回路。葉輪19在未啟動時與輸出錐輪4等速轉動，被啟動之后與錐輪4有速度差，從變徑滑塊5的一側進入排珠泵腔內的滾珠被推動沿著圓周方向移動，到達導向弧17的位置時被引導進入錐輪體內，沿通道從另一側推動變徑滑塊5直線移動。用葉輪19的正轉和反轉來控制變徑滑塊5的直線移動方向。也可以采用絲杠、拉索或推拉桿傳動機構來實現變徑滑塊5直線移動，但在要求動作空間較小的情況下使用排珠或絲杠機構。如圖7所示，與滑塊四固定連接的張緊輪觀的轉軸與輸入錐輪15的軸線平行， 固定安裝的導軌30與輸入錐輪15的內側母線大致平行，當傳動鏈13軸向移動時，帶動張緊輪觀和滑塊四順著導軌30移動。張緊輪觀采用液壓裝置、彈力裝置或其它類型的壓緊裝置壓緊。如圖1所示，輸出軸1與輸出錐輪4轉動連接，輸出軸1與離合器8采用在軸向可以相對滑動的花鍵連接方式，輸出錐輪4與行星齒輪外圈7固定連接，行星齒輪架10固定安裝，定軸行星齒輪11分別與行星齒輪外圈7和行星齒輪內圈9嚙合。離合器8向前移動與輸出錐輪4接合時，輸出軸1正傳，離合器8向后移動與行星齒輪內圈9接合時，輸出軸1 反轉，離合器8處于中間位置則為空檔。只需要移動離合器8就可以在不停機的情況下實現前進檔、空檔和倒擋之間切換。換擋控制過程可以采用人工判斷手動控制，也可以感應器、電液執行機構、E⑶、 TCU等部件連接實現更為精準可靠的智能控制，適合工農業機械、交通工具等領域的應用。
權利要求
1.一種無級變速裝置，包括輸入錐輪(15)、輸出錐輪(4)和傳動鏈(13)，其特征在于傳動鏈(13)上邊的接觸傳動單元(21)在垂直于自身中心點繞著輸入錐輪(15)和輸出錐輪 (4)運動方向的平面上有轉動自由度，可以適應錐面朝向的變化自動調整傾斜方向。
2.根據權利要求1所述的無級變速裝置，其特征在于傳動鏈(13)上包括普通形式的摩擦塊或可以自動楔緊的超越離合塊。
3.根據權利要求1或2所述的無級變速裝置，其特征在于是傳動鏈(13)上邊裝有傾側調整線(14)。
4.根據權利要求3所述的無級變速裝置，其特征在于接觸傳動單元(21)和錐輪(4、 15)制作材料的選擇和錐輪錐度的大小滿足如下條件接觸傳動單元(21)和錐輪之間的靜摩擦系數大于錐面錐度的正切值。
5.根據權利要求4所述的無級變速裝置，其特征在于輸入錐輪(15)、輸出錐輪(4)的周邊上有沿著母線方向的滑槽(12 )，滑槽(12 )上有變徑滑塊(5 )。
6.根據權利要求5所述的無級變速裝置，其特征在于采用排珠、絲杠、拉索或推拉桿傳動機構實現變徑滑塊(5)的往返直線移動。
7.根據權利要求6所述的無級變速裝置，其特征在于張緊輪(28)與輸入錐輪(15)的軸線平行，由傳動鏈(13)帶動順著導軌(30)移動，在移動中與傳動鏈(13)保持軸向同步， 但在經向有相對位移。
8.根據權利要求7所述的無級變速裝置，其特征在于輸出錐輪(4)與輸出軸(1)同軸轉動連接，與星齒輪外圈固定連接，離合器(8)與輸出軸(1)切向鎖止、軸向滑動連接，向前和向后移動分別與輸出錐輪(4)和行星齒輪內圈(9)接合。
9.根據權利要求8所述的無級變速裝置，其特征在于可以通過與相應功能零部件組合，實現人工控制、電腦智能控制或者相互結合控制，可應用于工農業機械、交通工具等領域。
全文摘要
一種無級變速裝置，包括軸心平行、錐面朝向相反的輸入錐輪和輸出錐輪，以及連接它們的傳動鏈，其特征在于傳動鏈上邊的接觸傳動單元在垂直于自身中心點繞著輸入錐輪和輸出錐輪運動方向的平面上有轉動自由度，可以適應錐面朝向的變化自動調整傾斜方向。接觸傳動單元和錐輪制作材料的選擇和錐輪錐度的大小滿足產生摩擦自鎖條件接觸傳動單元和錐輪之間的靜摩擦系數大于錐面錐度的正切值。輸入錐輪、輸出錐輪的周邊上有沿著母線方向的滑槽，變徑滑塊順著滑槽移動來改變工作直徑，從而實現無級變速傳動。
文檔編號F16H9/24GK102401100SQ201110340290
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者周承崗 申請人:周承崗