一種無級變速傳動裝置的設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于無級變速傳動裝置設計及制造技術領域。
【背景技術】
[0002]在機械領域中齒輪傳動是應用非常廣泛的一種傳動機構，但是這種機構制造精度和安裝精度高，其傳動比固定，無法實現無級變速。隨著科技的迅猛發展，無級變速器作為較為理想的變速器，在汽車行業得到普遍應用，目前車用無級變速器主要是金屬帶式無級變速器和金屬鏈式無級變速器，其采用摩擦式傳動方式，即圓錐面的錐輪通過軸向夾緊金屬帶或鏈來傳遞動力。但是這種摩擦式傳動的無級變速器傳遞的轉矩較小，當負載過大時會出現錐輪與金屬帶或鏈的打滑現象。
[0003]專利200580039668.6 (滑片變形齒無級嚙合活齒輪，授權公告日:2009年6月10日，授權公告號:CN 100498006C)中介紹了一種滑片變形活齒無級嚙合活齒輪裝置，活齒無級變速裝置是建立在活齒嚙合理論基礎上的一種無級變速器，這種活齒無級變速器是一種非摩擦式變形活齒無級變速傳動裝置，它改變了無級變速摩擦/牽引傳動方式，突破了無級變速固有的功率/效率屏障，可以實現大功率、高效率傳遞動力。
【發明內容】
[0004]本發明在金屬帶式或金屬鏈式無級變速器以及活齒無級變速器基礎上進行了創新性改進與設計，主要目的在于提出一種無級變速傳動裝置的設計方法，設計出的無級傳動裝置可承載大轉矩，傳動效率高，結構簡單，可廣泛應用于高速及大功率車輛、工業領域。
[0005]金屬帶式或金屬鏈式無級變速器的錐輪為圓錐面，圓錐面光滑，在錐輪與金屬帶或鏈靠摩擦傳動時，帶或鏈與光滑圓錐面的摩擦力小，需要較大的軸向夾緊力來實現摩擦傳動。本發明在金屬帶式或金屬鏈式無級變速器基礎上進行了創新性改進，通過將錐輪的圓錐面設計為棱錐面來增大金屬帶或鏈與錐輪間的摩擦力，通過增大摩擦力來減小傳動過程中的打滑現象，增大無級變速傳動的轉矩。
[0006]一種無級變速傳動裝置的設計方法，其特征是，將無級變速錐輪的圓錐面設計為棱錐面，增加金屬帶或鏈與錐輪間的摩擦力，從而增大無級傳動裝置的轉矩傳遞能力；棱錐面相鄰兩個平面的棱角為175°-178°，相鄰兩條棱線之間的錐角為22.5°;棱錐面型錐輪為主動輪和從動輪，或單獨為主動輪，或單獨為從動輪，共有3種設計方法，分別為主、從動輪均為棱錐面型錐輪；主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為普通錐輪；主動輪為普通錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪。
[0007]進一步，將棱錐面型錐輪及棱錐面型活齒錐輪應用于活齒無級變速傳動裝置，其中棱錐面型錐輪、棱錐面型活齒錐輪、普通錐輪、活齒錐輪可分別布置于主動輪和從動輪并相互組合設計，共有9種設計方法，分別為主、從動輪均為棱錐面型活齒錐輪；主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為普通活齒錐輪；主動輪為普通活齒錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪；主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為普通錐輪；主動輪為普通活齒錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪；主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；主動輪為普通錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為普通活齒錐輪。
[0008]對于活齒無級變速器而言，在起步階段離心力不足以使滑片甩出活齒槽來完成與鏈齒的嚙合時，金屬鏈與錐輪之間存在打滑現象。因此，可將活齒無級變速器的錐輪同樣設計為棱錐面，并通過夾緊力來使其在起步階段依靠金屬鏈與錐輪間的摩擦傳動，棱錐面的設計在增大摩擦力的同時可在一定程度上降低對軸向夾緊力，即液壓裝置的需求。
【附圖說明】
[0009]圖1為無級變速傳動裝置的結構組成示意圖。其中圖1-1為主、從動輪均為棱錐面型錐輪結構示意圖；圖1-2為主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為普通錐輪結構示意圖；圖1-3為主動輪為普通錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪結構示意圖；圖1-4為主、從動輪均為棱錐面型活齒錐輪結構示意圖；圖1-5為主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為普通活齒錐輪結構示意圖；圖1-6為主動輪為普通活齒錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪結構示意圖；圖1-7為主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪結構示意圖；圖1-8為主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為普通錐輪結構示意圖；圖1-9為主動輪為普通活齒錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪結構示意圖；圖1-10為主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪結構示意圖；圖1-11.主動輪為普通錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；圖1-12為主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為普通活齒錐輪結構示意圖。
[0010]圖2為活齒錐輪(運行前)結構組成示意圖。
[0011]圖3為活齒錐輪(運行中)結構組成示意圖。
[0012]其中:
[0013]1、金屬帶2、活齒嵌槽
[0014]3、棱錐面的棱線 4、金屬齒形鏈
[0015]金屬帶針對的是金屬帶式無級變速器，金屬齒形鏈針對的是活齒無級變速器
[0016]5、滑片6、活齒單元
【具體實施方式】
[0017]本發明的實施例如圖1、圖2、圖3所示。
[0018]本發明在金屬帶式或金屬鏈式無級變速器基礎上進行了創新性改進，通過將錐輪的圓錐面設計為棱錐面來增大金屬帶或鏈與錐輪間的摩擦力，如圖1所示。棱錐面通過等距的棱線可增大金屬帶或鏈與錐輪間的摩擦力，從而減小傳動過程中的打滑現象，并能增大無級變速傳動的轉矩，提高其動力傳遞能力。
[0019]棱錐面相鄰兩個平面的棱角為175°_178°，相鄰兩條棱線之間的錐角為22.5°。錐角決定了組成棱錐面的平面個數，該平面個數不能過多，過多會使錐輪的棱錐面不平度過大，導致傳動過程中金屬鏈進出錐輪時傳動不穩定；而平面個數也不能過少，過少會導致該設計方法的設計效果不顯著。棱角同樣決定了棱錐面的不平度，因此，該角度在設計時大小也要適中，過大會使錐輪的棱錐面不平度過大，同樣導致傳動過程中金屬鏈進出錐輪時傳動不穩定；過小同樣會導致該設計方法的設計效果不顯著。因此，本發明中棱角設計為22.5°，即每個錐輪的棱錐面分別由16個平面組成，而棱角設計為175°-178°之間。
[0020]本發明可應用于活齒無級變速傳動裝置，活齒錐輪運行前滑片在活齒槽內，如圖2所示。當活齒錐輪運行時，依靠離心力作用，滑片從活齒槽中甩出，處于向外伸展狀態，甩出的滑片即可于金屬齒形鏈的嚙合齒相嚙合，如圖3所示。但對于活齒無級變速器而言，在起步階段離心力不足以使滑片甩出活齒槽來完成與鏈齒的嚙合時，金屬鏈與錐輪之間存在打滑現象。因此，可將活齒無級變速器的錐輪同樣設計為上述的棱錐面，并通過夾緊力來使其在起步階段依靠金屬鏈與錐輪間的摩擦傳動，棱錐面的設計在增大摩擦力的同時可在一定程度上降低對軸向夾緊力，即液壓裝置的需求，減少液壓損失，提高傳動效率。
[0021]本發明設計的棱錐面型錐輪可為主動輪和從動輪，或單獨為主動輪，或單獨為從動輪。設計方法共有12種按照附圖順序分別為:1.主、從動輪均為棱錐面型錐輪；2.主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為普通錐輪；3.主動輪為普通錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪；4.主、從動輪均為棱錐面型活齒錐輪；5.主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為普通活齒錐輪；6.主動輪為普通活齒錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；7.主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪；8.主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為普通錐輪；9.主動輪為普通活齒錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪；10.主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；11.主動輪為普通錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；12.主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為普通活齒錐輪。
【主權項】
1.一種無級變速傳動裝置的設計方法，其特征是，將無級變速錐輪的圓錐面設計為棱錐面，增加金屬帶或鏈與錐輪間的摩擦力，從而增大無級傳動裝置的轉矩傳遞能力；棱錐面相鄰兩個平面的棱角為175° -178°，相鄰兩條棱線之間的錐角為22.5° ;棱錐面型錐輪為主動輪和從動輪，或單獨為主動輪，或單獨為從動輪，共有3種設計方法，分別為主、從動輪均為棱錐面型錐輪；主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為普通錐輪；主動輪為普通錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪。2.根據權利要求1所述的設計方法，其特征在于:棱錐面型錐輪、棱錐面型活齒錐輪、普通錐輪、活齒錐輪分別布置于主動輪和從動輪并相互組合設計，共有9種設計方法，分別為主、從動輪均為棱錐面型活齒錐輪；主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為普通活齒錐輪；主動輪為普通活齒錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪；主動輪為棱錐面型活齒錐輪，從動輪為普通錐輪；主動輪為普通活齒錐輪，從動輪為棱錐面型錐輪；主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；主動輪為普通錐輪，從動輪為棱錐面型活齒錐輪；主動輪為棱錐面型錐輪，從動輪為普通活齒錐輪。
【專利摘要】一種無級變速傳動裝置的設計方法屬于無級變速傳動裝置設計及制造技術領域。本發明在傳統金屬帶式或金屬鏈式無級變速器以及活齒無級變速器基礎上提出一種新型無級變速傳動裝置的設計方法，將傳統錐輪的圓錐面設計為棱錐面來增大金屬帶或鏈與錐輪間的摩擦力，通過增大摩擦力來減小傳動過程中的打滑現象，增大無級變速傳動的轉矩，該設計方法可應用于傳統金屬帶或鏈式無級變速傳動裝置與活齒無級變速傳動裝置。設計出的無級傳動裝置可承載大轉矩，傳動效率高，結構簡單，可廣泛應用于高速及大功率車輛、工業領域。
【IPC分類】F16H9/24, B60K6/36
【公開號】CN105240473
【申請號】CN201510742872
【發明人】馮能蓮, 米磊, 陳龍科, 王軍, 張春強
【申請人】北京工業大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月4日