一種無級變速器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無級變速器，屬于機械傳動技術領域，包括箱體、輸入軸和輸出軸，輸入軸和輸出軸軸線平行，輸入軸一端設有錐臺形結構的摩擦盤，摩擦盤在液力推動器的作用下沿輸入軸滑動，輸出軸的一端設有大錐齒輪，其中摩擦盤和大錐齒輪位于箱體內部，在箱體的側壁上還設有從動軸，從動軸的軸線與輸入軸垂直，從動軸上固定有小錐齒輪，從動軸上套設有錐臺，所述的錐臺在彈簧的作用下沿著從動軸滑動，摩擦盤與錐臺的表面滑動配合，大錐齒輪和小錐齒輪之間嚙合。本實用新型通過連續改變摩擦盤與環布摩擦錐臺的接觸截面半徑，實現在較大變速范圍內平穩地無級變速，傳動平穩，能夠傳遞較大扭矩，適用于大功率發動機上。
【專利說明】
一種無級變速器
技術領域
[0001]本實用新型屬于機械傳動技術領域，具體涉及一種利用錐臺間相互摩擦進行無級變速裝置。
【背景技術】
[0002]機械工業對動力傳遞的要求逐漸趨于平穩的無級傳動，無級變速器成為熱點。變速器的設計必須要考慮到傳動效率，在傳動結構上盡量減少傳動級數，同時對其結構盡量設計簡單，便于維修。
[0003]傳統的無級變速器CVT結構簡單緊湊，傳動效率高，但是當傳遞較大扭矩時，金屬帶易打滑，只能用在小功率發動機上，另外要求其零部件制造精度高，大大增加了制造成本，CVT的故障診斷困難，維修難度大。用液力方式實現無級變速的裝置(如液力變矩器、液力偶合器等)，傳動平穩，但其結構復雜，維修難度大，傳動效率低。一些新型的無級變速裝置應運而生，如專利號為CN101550995B的設計，但是該設計的零部件在加工制造和安裝布置上要求極為苛刻，維修難度大，在結構上相對復雜；專利CNl 0240 1 1 OOA與專利CN103603934A的設計中分別利用了鏈傳動與帶傳動，結構不緊湊；對于CN102401100A和CN103016650B的設計內部零件結構較復雜。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供無級變速器，該裝置通過連續改變摩擦盤與環布摩擦錐臺的接觸截面半徑，實現在較大變速范圍內平穩地無級變速，并且保證摩擦盤和環布錐臺受力平衡，避免產生受力不均而影響錐齒輪的配合，整個結構傳動平穩，能夠傳遞較大扭矩，適用于大功率發動機上。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是:一種無級變速器，其特征在于包括箱體，在箱體上設有輸入軸和輸出軸，輸入軸一端設有錐臺形結構的摩擦盤，摩擦盤在液力推動器的作用下沿輸入軸滑動，輸出軸的一端設有大錐齒輪，其中摩擦盤和大錐齒輪位于箱體內部，在箱體的側壁上還設有從動軸，從動軸的軸線與輸入軸垂直，從動軸設有兩個，兩個從動軸的軸線共線且相對設置，從動軸中部固定有小錐齒輪，從動軸自由端套設有錐臺，錐臺與摩擦盤表面接觸。本實用新型中設計兩個相對布置的從動軸，可以實現對摩擦盤和大錐齒輪均勻受力，避免產生受力不均而影響錐齒輪的配合，進一步保證了平穩傳動。
[0006]對上述結構作進一步限定，所述的輸出軸進入箱體的一端，依次設有大錐齒輪和摩擦盤，在大錐齒輪和摩擦盤之間設有一塊與箱體固接的板，該板上固定有推動摩擦盤軸向移動的液力推動器，摩擦盤表面與兩個從動軸端部的錐臺表面緊密接觸。本方案是在上述結構的基礎上，在輸出軸端增加了一個摩擦盤，增加的摩擦盤與原有摩擦盤相對設置，兩個摩擦盤均受到一個液力推動器控制，兩個摩擦盤的壓力相同，一方面增大摩擦盤與錐臺的接觸面積，增大摩擦力，提高傳動效率，另一方面可以避免從動軸因單向受到橫向推力不均而產生的從動軸彎曲變形，影響設備壽命。
[0007]對上述結構作進一步限定，所述的兩個從動軸相鄰一端留有間隙，且兩個軸端通過軸套c連接，在軸套c內設有與兩個從動軸配合的軸承。該方案進一步的對兩個從動軸的相鄰軸端進行了約束，在零部件裝配精度不足的情況下，避免兩個從動軸因受力不均而產生的轉速不同，從而產生錐齒輪的卡齒現象，影響零件使用壽命。
[0008]對上述結構作進一步限定，所述的摩擦盤的錐度角為60-90度，摩擦盤與錐臺的錐度角之和為180度。由于本結構中的摩擦盤與錐臺之間是通過摩擦力傳動，并且傳動方向要求90度變向，為了提高傳動效率，避免變向時對從動軸產生彎曲變向，因此需要摩擦盤的錐度小于等于錐臺的錐度，通過理論分析及實驗驗證，確定了摩擦盤的錐度角。
[0009]對上述結構作進一步限定，所述的液力推動器固定安裝在箱體上，在液力推動器上設有推柱，推柱分別沿著摩擦盤軸線均勻布置，推柱與摩擦盤接觸的一端為滾輪，滾輪隨著摩擦盤的旋轉而轉動。本實用新型中，由于摩擦盤隨著輸入軸和輸出軸轉動，而液力推動器固定在箱體上，因此為了減小兩者的摩擦，兩者接觸部位設計為具有彈性的滾輪，并且滾輪的數目均布在摩擦盤的圓周方向，保證受力均勻。
[0010]對上述結構作進一步限定，所述的液力推動器上各個推柱的內部控制接口匯集到外部的電控單元，電控單元對液力推動器的推進力進行操控，通過傳感器對輸出軸的速度測量，利用摩擦盤與錐臺之間的接觸截面半徑的改變實現無級變速。
[0011]對上述結構作進一步限定，所述的從動軸上套設有彈簧，彈簧的兩端支撐在小錐齒輪和錐臺之間，彈簧處于壓縮狀態，彈簧與小錐齒輪之間以及小錐齒輪與箱體內壁之間分別設有套筒b和套筒a，其中套筒b與從動軸之間過盈連接。為保證彈簧的安裝與使用過程中保持穩定工作，各個摩擦錐臺大端結構有與從動軸同軸的階梯圓孔，以便于彈簧的安裝，各個彈簧同軸安裝在相應的從動軸上，彈簧與小錐齒輪間安裝有與從動軸過盈連接的套筒，以減小彈簧工作過程中對小錐齒輪的損害，同時套筒可以對彈簧起到軸向定位作用，配合同軸上的另一個套筒可以對小錐齒輪起到軸向定位作用。
[0012]對上述結構作進一步限定，所述的輸入軸與輸出軸同軸安置，進一步保證扭矩傳遞過程中整個裝置的穩定。
[0013]本實用新型的有益效果是:本實用新型利用電控單元控制液力推動器對輸入摩擦盤進行均勻施壓，聯合從動軸上的彈簧，連續地改變輸入摩擦盤與環布摩擦錐臺的接觸截面半徑，再通過小錐齒輪與大錐齒輪的嚙合，實現了在較大變速范圍內平穩地無級變速，能夠應用在大功率的設備上。本實用新型充分應用了摩擦與齒輪嚙合的組合作用，巧妙地把彈簧與液力推動器組合使用，實現連續改變傳動比，能夠傳遞較大的傳動比。所用到的零件結構與安裝位置簡單，制造成本低，維修方便。本實用新型中利用液力推動器提供的推力具有自調節功能，液體可壓縮;推柱與摩擦盤的接觸端設置為滾動體結構，自適應調整摩擦錐臺的受力，防止產生偏心，致使兩個錐齒輪不同步而產生卡死現象。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0015]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0016]圖2為本實用新型的另一種實施例的結構示意圖；
[0017]圖3為摩擦盤與兩個錐臺連接的結構示意圖；
[0018]圖4為摩擦盤與錐臺的錐角配合示意圖；
[0019]圖5為本實用新型中液力推動器及其控制裝置示意圖。
[0020]圖中，1、輸入軸，2、端蓋，3、液力推動器，4、彈簧，5、圓錐滾子軸承，6、箱體，7、圓柱滾子軸承，8、輸出軸，9、大錐齒輪，10、小錐齒輪，11、套筒a，12、從動軸，13、套筒b，14、錐臺，15、緊固螺釘，16、摩擦盤，17、電控單元，18、推柱，19、套筒C。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型具體涉及一種利用摩擦傳動的錐臺式無級變速器，如附圖1所示，具體包括箱體6，以及在箱體6上設置的輸入軸1、輸出軸8和處于箱體6內部的兩個軸上配置的零部件，輸入軸I和輸出軸8通過圓柱滾子軸承7安裝在變速器箱體6上，并用軸承端蓋2對軸承進行軸向定位，對箱體6防塵密封，輸入軸I與輸出軸8同軸安裝，進一步保證扭矩傳遞過程中整個裝置的穩定;其中輸入軸I 一端設有錐臺形結構的摩擦盤16，摩擦盤16在液力推動器3的作用下沿輸入軸I滑動，輸出軸8的一端設有大錐齒輪9，輸入軸I和輸出軸8軸線平行;從動軸12的軸線與輸入軸I垂直，從動軸12上固定有小錐齒輪10，從動軸12上套設有錐臺14，所述的錐臺14在彈簧4的作用下沿著從動軸12滑動，摩擦盤16與錐臺14的表面通過摩擦力滑動配合，大錐齒輪9和小錐齒輪10之間嚙合。上述結構配置，利用摩擦盤16與環布摩擦式錐臺14之間摩擦傳動，通過液力推動器3和彈簧4的相互配合，錐臺14的橫截面半徑沿軸向方向是連續變化的，因此可以連續地改變摩擦盤16和錐臺14的接觸截面半徑，連續改變傳動比，再通過小錐齒輪10與大錐齒輪9的嚙合擴大傳動比，擴大了裝置的傳動比范圍，實現了在較大的變速范圍內和在傳遞高扭矩情況下的無級變速。
[0022]在附圖1和附圖2中可以看出，本實用新型中的從動軸12設有兩個，軸線共線且相對設置，還可以設置為4個，增加于箱體6的前后表面。從動軸12的一端通過圓錐滾子軸承5安裝在變速器箱體內，另一端套設的彈簧4，其兩端分別與小錐齒輪10小端面相接觸的套筒bl3、錐臺14的大端面接觸，這樣在彈簧力的作用下，錐臺14沿著從動軸12滑動，保證了錐臺14表面與摩擦盤16表面緊密接觸，兩個從動軸12的軸線與輸入軸I的軸線共面。從動軸12的布置方式，可以實現對摩擦盤16和大錐齒9輪均勻受力，避免產生受力不均而影響錐齒輪的配合，進一步保證了平穩傳動。
[0023]附圖2為本實用新型的另一種實施例，在附圖1的基礎上，在輸出軸8進入箱體6的一端增加了摩擦盤16，該摩擦盤16套設于輸出軸8上，并隨著輸出軸8轉動，在大錐齒輪9和摩擦盤16之間設有一塊與箱體6固接的板，該摩擦盤16通過固定于板上的液力推動器3推動，沿著軸向移動，摩擦盤16表面與兩個從動軸12端部的錐臺14表面緊密接觸。在輸出軸8的軸端增加了一個摩擦盤16，增加的摩擦盤與原有摩擦盤相對設置，兩個摩擦盤16均受到一個液力推動器控制，兩個摩擦盤的壓力相同，一方面增大摩擦盤16與錐臺14的接觸面積，增大摩擦力，提高傳動效率，另一方面可以避免從動軸12因單向受到橫向推力不均而產生的從動軸12彎曲變形，影響設備壽命。
[0024]附圖3所示，為了在零部件裝配精度不足的情況下，避免兩個從動軸12因受力不均而產生的轉速不同，從而產生錐齒輪的卡齒現象，影響零件使用壽命，對兩個從動軸12的相鄰軸端進行了約束，兩個從動軸12相鄰一端留有間隙，且兩個軸端通過軸套cl9連接，在軸套cl9內設有與兩個從動軸12配合的軸承。
[0025]由于本結構中的摩擦盤16與錐臺14之間是通過摩擦力傳動，并且傳動方向要求90度變向，為了提高傳動效率，避免變向時對從動軸12產生彎曲變向，設定摩擦盤16的錐度角α為60-90度，摩擦盤16與錐臺14的錐度角之和為180度保證輸入軸I與從動軸12垂直，如附圖4所示。上述設置目的，需要摩擦盤16的錐度小于等于錐臺14的錐度，通過理論分析及實驗驗證，確定了摩擦盤16的錐度角。
[0026]本實用新型中，液力推動器3用均勻環布的緊固螺釘15固定連接在變速器箱體6的內壁上，在液力推動器3上設有推柱18，液力推動器3的推柱18數目與錐臺14數目相等，且相間圓心角相等，以保證液力推動器3所作用的壓力均勻的施加在摩擦盤16上，各個摩擦盤16與錐臺14的摩擦接觸截面相同，保證傳遞扭矩均勻平穩。推柱18分別沿著摩擦盤16軸線對稱布置，推柱18與摩擦盤16接觸的一端為滾輪，滾輪隨著摩擦盤16的旋轉而轉動。推柱18施加的作用力作用在摩擦盤16上，作用部分面的中心法線與相應錐臺14的軸線同處于一個平面，以此保證對摩擦盤16與各個錐臺14的作用力均衡，對摩擦盤16和環布錐臺14的接觸截面半徑改變量相等。
[0027]如附圖5所示，本實用新型中的液力推動器3上各個推柱18的內部控制接口匯集到外部的電控單元17，電控單元17對液力推動器3的推進力進行合理操控，通過傳感器對輸出軸8的速度采集測量，根據所采集的相關數據，電控單元17合理調控液力推動器3施加在摩擦盤16上的壓力，利用摩擦盤16與錐臺14之間的接觸截面半徑的改變實現無級變速。
[0028]本實用新型中，摩擦盤16和摩擦錐臺14均是由摩擦系數大且耐磨的材料制造，摩擦盤16和摩擦錐臺14分別由花鍵連接在輸入軸I和從動軸12上，摩擦盤16與輸入軸I的同軸度和錐臺14與相應從動軸12的同軸度有一定的要求，摩擦盤16和摩擦錐臺14摩擦接觸，摩擦盤16隨輸入軸I 一同轉動，輸入軸I的扭矩經摩擦盤16傳遞給摩擦錐臺14，傳遞至從動軸12，合理設計輸入軸I與從動軸12的尺寸，保證摩擦盤16和摩擦錐臺14不脫離相應軸。
[0029]本實用新型中，摩擦錐臺14的小端距輸入軸I近，大端距輸入軸I遠，摩擦錐臺14的大端開一圓形階梯孔，方便彈簧4的安裝與一端固定，削弱在工作中彈簧4與摩擦錐臺14的相互磨損，彈簧4與從動軸12的同軸度有一定的要求，彈簧4與液力推動器3相互配合調節摩擦盤16與摩擦錐臺14的接觸位置，可以連續改變的二者的接觸截面半徑，實現傳動比的連續改變，彈簧4與小錐齒輪10之間安裝有與從動軸12過盈連接的套筒bl3，套筒bl3可以避免彈簧4與小錐齒輪10的相互磨損，延長其使用壽命，同時能夠分別對彈簧4和小錐齒輪10的一端起到定位作用。
[0030]本實用新型中，環布的小錐齒輪10分別與其相應的從動軸12花鍵連接，摩擦盤16與輸入軸I通過花鍵連接，錐臺14與其各自的從動軸12花鍵連接，大錐齒輪9與輸出軸8花鍵連接，分別減小了對其連接的輸入軸1、從動軸12和輸出軸8的強度削弱，可承受較大的扭矩傳遞，摩擦盤16、環布錐臺14和各齒輪的導向性和對中性較好，對摩擦盤16與環布錐臺14在軸上的滑動過程很重要;小錐齒輪10與相應從動軸12的同軸度有一定的要求，小錐齒輪10與箱體6內壁之間安裝有與從動軸12過盈連接的套筒all，對小錐齒輪10進行定位。
[0031]本實用新型中，各個小錐齒輪10均與同一個大錐齒輪9嚙合，增大整個變速裝置的傳動比，擴大傳動范圍，大錐齒輪9與輸出軸8花鍵連接，能夠承載較大扭矩，大錐齒輪9與輸出軸8有一定的同軸度要求，輸出軸8的結構設計有軸肩對大錐齒輪9進行軸向定位。
[0032]本實用新型中，在安裝從動軸12的軸向方向上，變速器箱體6的兩端開有圓孔，方便從動軸12的安裝布置。
[0033]本實用新型利用液力推動器與彈簧的巧妙地安裝位置，調節摩擦盤與摩擦錐臺的接觸位置，連續地改變接觸截面半徑，達到無級變速的目的，電控單元根據設備工作速度，智能地控制液力推動器對摩擦盤施壓，將摩擦盤向前方移動，環布摩擦錐臺在彈簧的彈性壓縮作用下，在受到來自摩擦盤的壓力時，逐漸遠離輸入軸，連續地減小了摩擦盤與摩擦錐臺的接觸截面半徑，傳動比連續減小。當需要增大傳動比時，電控單元智能調控液力推動器，減小液力推動器對摩擦盤施加的壓力，同時摩擦盤對摩擦錐臺的壓力減小，當此壓力小于彈簧對摩擦錐臺的彈力時，摩擦錐臺將向輸入軸方向移動，同時摩擦盤在環布摩擦錐臺的壓力下向后方移動，連續地增大了摩擦盤與摩擦錐臺的接觸截面半徑，傳動比連續增大。當扭矩經摩擦盤輸給摩擦錐臺后，從動軸獲得的扭矩經過環布小錐齒輪與大錐齒輪的嚙合傳遞給輸出軸。本實用新型具有實現了在較大傳動范圍內的無極變速，可靠且平穩的傳動，能夠傳遞較大的扭矩，實現了在大功率設備上的無級變速，該無級變速器結構緊湊、簡單，組成該裝置的零部件結構簡單，維修方便，成本低等優點。
【主權項】
1.一種無級變速器，其特征在于包括箱體(6)，在箱體(6)上設有輸入軸(I)和輸出軸(8 )，輸入軸(I) 一端設有錐臺形結構的摩擦盤(16)，摩擦盤(16 )在液力推動器(3 )的作用下沿輸入軸(I)滑動，輸出軸(8)的一端設有大錐齒輪(9)，其中摩擦盤(16)和大錐齒輪(9)位于箱體(6)內部，在箱體(6)的側壁上還設有從動軸(12)，從動軸(12)的軸線與輸入軸(I)垂直，從動軸(12)設有兩個，兩個從動軸(12)的軸線共線且相對設置，從動軸(12)中部固定有小錐齒輪(10)，從動軸(12)自由端套設有錐臺(14)，錐臺(14)與摩擦盤(16)表面接觸。2.根據權利要求1所述的無級變速器，其特征在于所述的輸出軸(8)進入箱體(6)的一端，依次設有大錐齒輪(9)和摩擦盤(16)，在大錐齒輪(9)和摩擦盤(16)之間設有一塊與箱體(6)固接的板，該板上固定有推動摩擦盤(16)軸向移動的液力推動器(3)，摩擦盤(16)表面與兩個從動軸(12)端部的錐臺(14)表面緊密接觸。3.根據權利要求1所述的無級變速器，其特征在于所述的兩個從動軸(12)相鄰一端留有間隙，且兩個軸端通過軸套c(19)連接，在軸套c(19)內設有與兩個從動軸(12)配合的軸承。4.根據權利要求1-3中任意一項所述的無級變速器，其特征在于所述的摩擦盤(16)的錐度角為60-90度，摩擦盤(16)與錐臺(14)的錐度角之和為180度。5.根據權利要求1或2所述的無級變速器，其特征在于所述的液力推動器(3)固定安裝在箱體(6)上，在液力推動器(3)上設有推柱(18)，推柱(18)分別沿著摩擦盤(16)軸線均勻布置，推柱(18)與摩擦盤(16)接觸的一端為滾輪，滾輪隨著摩擦盤(16)的旋轉而轉動。6.根據權利要求5所述的無級變速器，其特征在于所述的液力推動器(3)上各個推柱(18 )的內部控制接口匯集到外部的電控單元(17 )，電控單元(17 )對液力推動器(3 )的推進力進行操控，通過傳感器對輸出軸(8)的速度測量，利用摩擦盤(16)與錐臺(14)之間的接觸截面半徑的改變實現無級變速。7.根據權利要求1所述的無級變速器，其特征在于所述的從動軸(12)上套設有彈簧(4)，彈簧(4)的兩端支撐在小錐齒輪(10)和錐臺(14)之間，彈簧(4)處于壓縮狀態，彈簧(4)與小錐齒輪(10)之間以及小錐齒輪(10)與箱體(6)內壁之間分別設有套筒b( 13)和套筒a(11)，其中套筒b(13)與從動軸(12)之間過盈連接。8.根據權利要求1所述的無級變速器，其特征在于所述的輸入軸(I)與輸出軸(8)同軸安置。
【文檔編號】F16H37/02GK205479215SQ201620288072
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】伏軍, 李劍星, 張增峰, 康文杰, 顏飛斌, 羅姿, 趙勇雷, 王春爽, 周清泉, 陸繼軍
【申請人】邵陽學院