專利名稱：長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)械式無(wú)級(jí)變速裝置。
(二)
背景技術(shù)：
在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，特別是汽車領(lǐng)域，變速始終和傳動(dòng)共生共存。 通過(guò)離合器和排檔切換，以不同的齒輪比來(lái)達(dá)到不同的速度輸出是最基本的變 速。但這種變速是跳躍式的，其過(guò)程能明顯地感受到速度的突變，且有瞬時(shí)的動(dòng)力中斷，很 容易造成打齒和機(jī)械的沖擊。 通過(guò)液力變矩器，動(dòng)力輸入與輸出構(gòu)件間無(wú)剛性聯(lián)接，雖能較好消除沖擊和振動(dòng)，
且在一定范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速，起動(dòng)和過(guò)載保護(hù)性能良好；但此技術(shù)液力傳動(dòng)的效率較
低，影響整車的動(dòng)力性能與經(jīng)濟(jì)性；且零部件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)和保養(yǎng)不便。 汽車領(lǐng)域目前廣泛采用的無(wú)級(jí)變速裝置CVT (Continuously
VariableTransmission)，作為世界汽車工業(yè)十大劃時(shí)代技術(shù)之一，七十年代由荷蘭工程師
Van Doorne博士所發(fā)明。典型樣式由一對(duì)可變徑V型摩擦輪和金屬傳動(dòng)帶所組成(如圖3
至圖8所示)傳動(dòng)帶為一V型帶，一對(duì)可變徑V型摩擦輪則由定片和動(dòng)片組成；其定片分別
與輸入軸和輸出軸固定，對(duì)應(yīng)動(dòng)片在隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可按控制要求沿軸向?qū)Χㄆ瑠A緊或放松，
以調(diào)節(jié)摩擦輪與帶的作用半徑，從而改變傳動(dòng)比，來(lái)達(dá)到無(wú)級(jí)變速之目的。CVT具有零件少、
體積小、重量輕、有較高的傳動(dòng)效率等優(yōu)點(diǎn)。 但分析此裝置的受力情況，可發(fā)現(xiàn)所有動(dòng)力傳遞均由V型摩擦輪夾持傳動(dòng)帶的兩 側(cè)來(lái)完成。夾持力的控制是關(guān)鍵如施力過(guò)大則會(huì)消耗部分動(dòng)力，也加速金屬帶和摩擦輪的 磨損，夾持力過(guò)小則易打滑；尤其變速時(shí)須同步對(duì)兩輪進(jìn)行收放，控制要求極高，極易使車 輛發(fā)生滯澀、失速和突然變速之現(xiàn)象。另外，如果V型摩擦輪的張角過(guò)大，則調(diào)速不明顯，張 角如過(guò)小，則對(duì)控制要求更高，且動(dòng)力損耗和機(jī)件磨損更大。綜上所述，均加大了該裝置的 技術(shù)要求和實(shí)現(xiàn)成本。 為此，市場(chǎng)希望有不斷改進(jìn)、有更加理想的結(jié)構(gòu)問(wèn)世，希望能實(shí)現(xiàn)同樣的無(wú)級(jí)變速 之目的，但能使技術(shù)要求和實(shí)現(xiàn)成本大大降低。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，變速容易，傳遞可靠，動(dòng)力損耗和機(jī)件磨 損小的機(jī)械式無(wú)級(jí)變速裝置。 技術(shù)方案 本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) 長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是動(dòng)力輸入軸和輸出軸為一對(duì)大小端相對(duì)配置的 長(zhǎng)錐輪；其中一軸為定軸，其軸端軸承與機(jī)箱固定，另一軸為可變軸，其軸端軸承受外加控 制力約束，兩軸軸線之夾角可變；環(huán)繞輸入軸和輸出軸配置一根環(huán)形的傳動(dòng)帶。 所述可變軸之軸一端或軸兩端配置預(yù)緊彈簧。[0013] 所述傳動(dòng)帶為平面帶，平面帶上可設(shè)置一張力輪，配張力彈簧。 所述傳動(dòng)帶也可為高彈性鋼環(huán)帶而無(wú)須再設(shè)置張力輪和張力彈簧。 所述輸入軸和輸出軸軸端配置相宜的軸端軸承和萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器。 長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置作為機(jī)械無(wú)級(jí)變速技術(shù)之一，通常采用導(dǎo)輪等方式對(duì)兩平行
且相對(duì)布置的長(zhǎng)錐輪間的中間摩擦件進(jìn)行操控，所述摩擦件一般采用摩擦輪或摩擦帶，使
其能沿軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。(如圖1、2和9所示) 以采用傳動(dòng)帶調(diào)速為例(如圖9)。當(dāng)機(jī)械啟動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)帶由導(dǎo)輪限定于輸入軸的 小端和輸出軸的大端之間，此時(shí)傳動(dòng)比大于l，呈減速狀態(tài)，隨著驅(qū)動(dòng)扭矩的變化或要求，控 制系統(tǒng)可控制導(dǎo)輪沿導(dǎo)桿向右或左右移動(dòng)，從而引導(dǎo)傳動(dòng)帶的移動(dòng)，且逐漸改變傳動(dòng)比，直 至小于1 ，呈增速狀態(tài)。整個(gè)調(diào)速過(guò)程無(wú)級(jí)而平滑，特別是在控制系統(tǒng)的主導(dǎo)下，可使機(jī)械始 終處于最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。 本實(shí)用新型注意到對(duì)于任何采用導(dǎo)輪等操控傳動(dòng)帶來(lái)進(jìn)行調(diào)速的長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變 速裝置而言，在運(yùn)行中，如果傳動(dòng)帶不受導(dǎo)輪等所限制時(shí)，其有"趨中"之傾向，即傳動(dòng)帶趨 向于低張力端，傾向于傳動(dòng)比為1的位置。換言之，有自動(dòng)"復(fù)位"之功能。原理當(dāng)兩錐 輪軸處于平行時(shí)，傳動(dòng)帶的兩側(cè)邊在正視圖上的投影線雖是等長(zhǎng)的，但其實(shí)際環(huán)繞周長(zhǎng)是 略有差異的。即當(dāng)兩圓圓心距不變、兩圓半徑之和為定值時(shí)，其半徑之差愈小，則環(huán)周線 愈短。推導(dǎo)從略。因此在變速操控時(shí)，采用導(dǎo)輪是一種方式。如果在維持傳動(dòng)帶張力的同 時(shí)，對(duì)輸入軸與輸出軸的夾角略作些微變化，可視為對(duì)傳動(dòng)帶兩側(cè)邊的張力略作些微變化， 也將能改變傳動(dòng)帶的"復(fù)位"位置，以達(dá)到變速之目的，而無(wú)須導(dǎo)輪了 。 實(shí)際使用中，如果以高彈性鋼環(huán)帶來(lái)替代尋常傳動(dòng)帶。軸間加壓裝置為預(yù)緊彈簧， 使鋼環(huán)帶對(duì)輸入輸出錐輪維持必須的法向壓緊力。同樣，對(duì)輸入軸與輸出軸的夾角略作些 微變化，也將能改變鋼環(huán)傳動(dòng)帶的"復(fù)位"位置，以達(dá)到變速之目的，且無(wú)須張力輪了 。
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，更可將輸入軸固定，僅對(duì)輸出軸進(jìn)行操控就行了 ，輸出端軸線之角偏 移可采用連接萬(wàn)向節(jié)或撓性聯(lián)軸器來(lái)解決。 有益效果 本實(shí)用新型的優(yōu)越性和有益效果表現(xiàn)于①部件少，結(jié)構(gòu)更精簡(jiǎn)。②對(duì)材料要求 和設(shè)計(jì)要求不苛刻。因此實(shí)現(xiàn)成本低，易加工，易維護(hù)保養(yǎng)。③適用范圍廣，從簡(jiǎn)單的人力 車到高級(jí)機(jī)車，或相應(yīng)機(jī)械領(lǐng)域，均可采用。 操控單一。僅是對(duì)兩軸的夾角進(jìn)行操控，即 可實(shí)現(xiàn)理想的傳動(dòng)比。⑤機(jī)件磨損小，動(dòng)力損耗低，傳動(dòng)效率高。⑥受力狀況優(yōu)于現(xiàn)有無(wú)級(jí) 調(diào)速，傳動(dòng)比范圍可超出現(xiàn)有無(wú)級(jí)調(diào)速裝置。⑦變速平滑，在運(yùn)行時(shí)，更因操控單一，張力均 勻，不會(huì)使機(jī)械發(fā)生滯澀、失速和突然變速之現(xiàn)象。⑧減小對(duì)機(jī)械的沖擊。

圖1為長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速調(diào)速原理示意圖，為采用移動(dòng)摩擦輪方式調(diào)速； 圖2為長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速調(diào)速原理示意圖，為采用移動(dòng)摩擦帶方式，也即導(dǎo)輪調(diào)速
方式； 圖3、4為目前汽車領(lǐng)域廣泛采用的V型輪無(wú)級(jí)變速示意圖的正視圖和側(cè)視圖； 圖5、6為圖3、4的增速/減速狀態(tài)的示意圖，箭頭所示為調(diào)速時(shí)動(dòng)片的運(yùn)動(dòng)方向； 圖7、8為圖3、4的減速/增速狀態(tài)的示意圖，箭頭所示為調(diào)速時(shí)動(dòng)片的運(yùn)動(dòng)方向；
4[0028] 圖9、10為采用導(dǎo)輪調(diào)控摩擦帶的長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速結(jié)構(gòu)示意圖的正視圖和側(cè)視 圖，且由張力輪維持傳動(dòng)帶的張力； 圖11、12為本實(shí)用新型長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置的一種實(shí)施方式，輸出軸的兩端配有 預(yù)緊彈簧，且由萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器向外輸出動(dòng)力，采用平面帶作為傳動(dòng)帶，由張力輪予以張緊的 結(jié)構(gòu)示意圖，顯示其正視圖和側(cè)視圖； 圖13、14為與圖11、12相似的另一種實(shí)施方式，其中采用彈性鋼環(huán)帶作為傳動(dòng)帶， 無(wú)需張力輪的結(jié)構(gòu)示意圖，顯示其正視圖和側(cè)視圖。 圖中1-輸入軸，2-輸出軸，3-傳動(dòng)帶，4-導(dǎo)輪，5-導(dǎo)桿，6-張力輪，7-張力彈簧， 8_軸端軸承，9-預(yù)緊彈簧，10-萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例在機(jī)動(dòng)車上的應(yīng)用
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。
長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，動(dòng)力輸入軸1和輸出軸2為一對(duì)大小端相對(duì)配置的長(zhǎng)錐輪； 其中一軸為定軸，其軸端軸承8與機(jī)箱固定，另一軸為可變軸，其軸端軸承8受外加控制力 約束，兩軸軸線之夾角可變；環(huán)繞輸入軸1和輸出軸2配置一根環(huán)形的傳動(dòng)帶3。 所述傳動(dòng)帶3為平面帶，平面帶上可設(shè)置一張力輪6，配張力彈簧7。 所述傳動(dòng)帶3也可為高彈性鋼環(huán)帶而無(wú)須再設(shè)置張力輪6和張力彈簧7。 所述錐輪1、2軸端配置相宜的軸端軸承8和萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器10。 遵循在維持傳動(dòng)帶張力的同時(shí)，對(duì)輸入軸與輸出軸的夾角略作些微變化，也將能 改變傳動(dòng)帶的"復(fù)位"位置，以達(dá)到變速之目的。 如圖11至圖14所示，設(shè)定輸入軸1為固定軸，輸出軸2為可變軸。其中，輸入軸 1的兩端軸承座與機(jī)箱固定，輸出軸2的兩端使用關(guān)節(jié)軸承，軸承外圈座被限定于機(jī)箱兩側(cè) 的軌槽中，受控時(shí)允許其上下移動(dòng)，而未加控制時(shí)則由上下預(yù)緊彈簧所承托，既要滿足傳動(dòng) 帶對(duì)輸入輸出錐輪維持必須的法向壓緊力，且與動(dòng)力輸入、負(fù)載及傳動(dòng)帶張力，包括采用張 力輪的平面帶張力或鋼環(huán)帶形變彈力等合力平衡；輸出軸2(含輸入軸1)的一端采用推力 軸承以阻止傳動(dòng)時(shí)由軸向分力所引致的軸向位移，另一端則采用自由軸承以解決因軸線變 動(dòng)而引起的竄軸現(xiàn)象。 輸出端軸線之角偏移則采用連接萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器10來(lái)解決。 同時(shí)將本裝置啟動(dòng)時(shí)即呈、或未作控制時(shí)能自動(dòng)恢復(fù)為大傳動(dòng)比減速狀態(tài)作為其 缺省狀態(tài)。 當(dāng)車輛啟動(dòng)時(shí)，本裝置以大扭矩大傳動(dòng)比，即減速狀態(tài)輸出，隨著驅(qū)動(dòng)扭矩的變化 或駕駛要求，控制系統(tǒng)可對(duì)輸出軸的兩端或一端施加控制力，以改變輸入輸出軸的夾角，從 而引導(dǎo)傳動(dòng)帶3趨向于合適的傳動(dòng)比位置；而傳動(dòng)帶3張力或?qū)﹀F輪的壓緊力之可能的改 變則由軸端預(yù)緊彈簧9和張力輪6(采用普通平面帶方案)或高彈性鋼環(huán)帶(采用鋼環(huán)帶 方案)自動(dòng)予以補(bǔ)償。 由于本裝置的輸出軸2呈動(dòng)平衡狀態(tài)，即傳動(dòng)與變速的過(guò)程必須滿足各作用力的 平衡，其客觀上也減小了對(duì)機(jī)械的沖擊。
權(quán)利要求長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是動(dòng)力輸入軸(1)和輸出軸(2)為一對(duì)大小端相對(duì)配置的長(zhǎng)錐輪；其中一軸為定軸，其軸端軸承(8)與機(jī)箱固定，另一軸為可變軸，其軸端軸承(8)受外加控制力約束，兩軸軸線之夾角可變；環(huán)繞輸入軸(1)和輸出軸(2)配置一根環(huán)形的傳動(dòng)帶(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述可變軸之軸一端或軸 兩端配置預(yù)緊彈簧(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述傳動(dòng)帶(3)為平面帶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述平面帶上設(shè)置一張力輪(6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述傳動(dòng)帶(3)為高彈性鋼環(huán)帶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是所述輸入軸(1)和輸出軸(2)軸端配置相宜的軸端軸承(8)和萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器(10)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)械式無(wú)級(jí)變速裝置。長(zhǎng)錐輪無(wú)級(jí)變速裝置，其特征是動(dòng)力輸入軸(1)和輸出軸(2)為一對(duì)大小端相對(duì)配置的長(zhǎng)錐輪；其中一軸為定軸，其軸端軸承(8)與機(jī)箱固定，另一軸為可變軸，其軸端軸承(8)受外加控制力約束，兩軸軸線之夾角可變；環(huán)繞輸入軸(1)和輸出軸(2)配置一根環(huán)形的傳動(dòng)帶(3)。所述傳動(dòng)帶(3)為平面帶或高彈性鋼環(huán)帶。本實(shí)用新型具有部件少，結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)；實(shí)現(xiàn)成本低，易加工，易維護(hù)保養(yǎng)，適用范圍廣，變速平滑，操控單一，機(jī)件磨損小，動(dòng)力損耗低，傳動(dòng)效率高，機(jī)械的沖擊小，受力狀況優(yōu)于現(xiàn)有無(wú)級(jí)調(diào)速裝置等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16H9/04GK201461881SQ200920076409
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者葉大衛(wèi), 葉廉華 申請(qǐng)人:葉大衛(wèi);葉廉華