具有雙中間滾輪轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)的摩擦式無級(jí)變速裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種帶有雙中間滾輪的轉(zhuǎn)向變徑無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，包括輸入軸、中間軸、主銷、第一中間滾輪、第二中間滾輪和輸出軸，所述第一中間滾輪和第二中間滾輪采用了一對(duì)有粘彈特性的中間滾輪，使中間滾輪產(chǎn)生側(cè)偏，使中間滾輪在側(cè)向力的作用下改變其徑向位置，實(shí)現(xiàn)速比的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是控制高摩擦系數(shù)傳動(dòng)輪接觸半徑在低阻力、低磨損條件下進(jìn)行平滑、連續(xù)的變化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無級(jí)變速操縱輕便，提高了摩擦式無級(jí)變速器的承載能力。
【專利說明】具有雙中間滾輪轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)的摩擦式無級(jí)變速裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，具體涉及一種具有雙中間滾輪轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)的摩擦式無級(jí)變速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械無級(jí)變速機(jī)構(gòu)是一種傳動(dòng)比連續(xù)可調(diào)的機(jī)械傳動(dòng)裝置，廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械設(shè)備中，具有多種機(jī)構(gòu)類型。如移動(dòng)滾輪平盤式、錐盤環(huán)盤式、光軸斜盤式、滾輪平盤式、弧錐環(huán)盤式等。摩擦傳動(dòng)是機(jī)械無級(jí)變速器的常用機(jī)構(gòu)型式，如常見的金屬帶式無級(jí)變速器(VDT-CVT )。摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)利用一定正壓力作用下傳動(dòng)件之間的摩擦力傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其傳遞摩擦力(轉(zhuǎn)矩)的能力取決于傳動(dòng)件接觸表面的摩擦系數(shù)和正壓力。一定的正壓力條件下，增大摩擦傳動(dòng)輪表面接觸處的摩擦系數(shù)是提高摩擦式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)承載能力的重要途徑。但現(xiàn)有的摩擦式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)件之間的摩擦系數(shù)若取較大值，則傳動(dòng)過程中改變傳動(dòng)輪有效摩擦接觸半徑實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速所需克服的摩擦阻力，以及由此產(chǎn)生的傳動(dòng)件接觸表面磨損都將急劇增大。所以，現(xiàn)有的摩擦式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)實(shí)際上都只能選擇摩擦系數(shù)較小而表面耐磨損性較高的金屬式摩擦傳動(dòng)部件(金屬式傳動(dòng)輪或傳動(dòng)帶)，甚至還需在傳動(dòng)件摩擦接觸處加注牽引滑潤(rùn)油(TractionOil)，導(dǎo)致其承載能力受到很大限制。
[0003]因此，為了提高摩擦式無級(jí)變速器的承載能力，需要尋找能適應(yīng)高摩擦系數(shù)條件的新型無級(jí)變速機(jī)構(gòu)。
[0004]專利20051001111023.X提出了一種滾輪平盤式摩擦式無級(jí)變速器，其變速方式是:不改變中間滾輪位置，僅通過改變中間滾輪的偏斜角度來改變傳動(dòng)比，即傳動(dòng)比大小與偏斜角有關(guān)。但當(dāng)中間滾輪偏斜時(shí)，它與主、從動(dòng)輪接觸處將會(huì)因接觸點(diǎn)速度方向的不一致而在側(cè)向產(chǎn)生相對(duì)速度和滑動(dòng)磨損，進(jìn)而影響傳動(dòng)效率。因此，這種變速方式也不適宜取較大的摩擦系數(shù)，其承載能力必然很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，調(diào)速機(jī)構(gòu)操作輕便的具有雙中間滾輪轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)的摩擦式無級(jí)變速裝置。
[0006]為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有雙中間滾輪轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)的摩擦式無級(jí)變速裝置，包括輸入軸、輸入軸齒輪、輸入摩擦盤、中間軸、小型電機(jī)、電機(jī)座、第一中間滾輪、第一滾輪軸、第二中間滾輪、第二中間軸、主銷、變徑支架、輸出摩擦盤和輸出軸。
[0007]輸入軸齒輪固接在輸入軸上，兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng),輸入軸與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)副連接,故輸入軸齒輪和輸入軸僅可以相同的角速度繞輸入軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；輸入摩擦盤固接在中間軸上，兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，中間軸與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，故輸入摩擦盤和中間軸僅可以相同的角速度繞中間軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；輸入摩擦盤側(cè)面加工有齒，與輸入軸齒輪嚙合。
[0008]第一中間滾輪、第二中間滾輪和第一滾輪軸、第二滾輪軸分別以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第一滾輪軸、第二滾輪軸與主銷之間均為移動(dòng)副連接，兩輪之間相互壓緊，可實(shí)現(xiàn)摩擦傳動(dòng)，兩輪尺寸相同，傳動(dòng)比為I;同時(shí)，第一中間滾輪和輸入摩擦盤相互壓緊，為摩擦副連接，可實(shí)現(xiàn)摩擦傳動(dòng)；第二中間滾輪和輸出摩擦盤也相互壓緊，為摩擦副連接，可實(shí)現(xiàn)摩擦傳動(dòng)。
[0009]主銷和變徑支架為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，主銷相對(duì)變徑支架僅能夠繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；小型電機(jī)安裝在電機(jī)座上，電機(jī)座和變徑支架固接，電機(jī)輸出軸和主銷固接，兩者軸線重合，變徑支架和機(jī)架通過移動(dòng)副連接。
[0010]輸出摩擦盤固接在輸出軸上，兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，輸出軸與機(jī)架在機(jī)構(gòu)壓緊后為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，故輸出摩擦盤和輸出軸僅可以相同的角速度繞輸出軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]減速傳動(dòng)時(shí)，動(dòng)力通過輸入軸輸入，經(jīng)由輸入摩擦盤傳遞至第一中間滾輪、第二中間滾輪，最后由輸出摩擦盤輸出到輸出軸；增速傳動(dòng)時(shí)，動(dòng)力傳遞路徑相反。
[0012]當(dāng)需要調(diào)節(jié)傳動(dòng)比時(shí)，由小型電機(jī)同步帶動(dòng)所有的主銷沿同一方向平穩(wěn)地轉(zhuǎn)過相同角度，則會(huì)相應(yīng)的帶動(dòng)中間滾輪產(chǎn)生側(cè)偏，由于側(cè)偏角很小，小型電機(jī)不用消耗太多的功率，阻力也不大。假設(shè)此時(shí)第一中間滾輪和輸入摩擦盤的接觸點(diǎn)為pi，pi點(diǎn)的速度為Vpl，第一中間滾輪和輸入摩擦盤之間是純滾動(dòng)，那么第一中間滾輪上Pl點(diǎn)的速度也為Vpl，第一中間滾輪上Pl點(diǎn)的速度可以理解為一個(gè)合速度，由兩部分組成:一是Pl點(diǎn)相對(duì)于第一中間滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)速度Vrl，其方向垂直于第一中間滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線；二是第一中間滾輪整體的平動(dòng)速度Vsl。由于導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的存在Vsl的方向也是確定的，且有Vpl=Vrl+Vsl，第一中間滾輪會(huì)沿著輸入摩擦盤的半徑方向以的速度Vsl移動(dòng)，同樣地，在第二中間滾輪和輸出摩擦盤之間也存在著一個(gè)接觸點(diǎn)P2，通過運(yùn)動(dòng)方向和矢量合成關(guān)系可得第二中間滾輪也會(huì)向著輸出摩擦盤的中心以速度Vs2移動(dòng)，通過分析Vs2的方向可知第一中間滾輪和第二中間滾輪的運(yùn)動(dòng)方向一致。當(dāng)?shù)谝恢虚g滾輪和第二中間滾輪沿著導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的方向運(yùn)動(dòng)到一個(gè)合理的位置時(shí)將電機(jī)回正，此時(shí)Vsl=Vs2=0，到達(dá)一個(gè)新的傳動(dòng)位置，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的變化。轉(zhuǎn)向電機(jī)回正后，中間滾輪到達(dá)新的傳動(dòng)接觸半徑位置，此時(shí)電機(jī)被鎖止(鎖止機(jī)構(gòu)可采取電磁制動(dòng)方式等方式，圖中未畫出)，以保證傳動(dòng)比處于穩(wěn)定狀態(tài)。
[0013]在本發(fā)明中，為了保證第一中間滾輪和第二中間滾輪、第一中間滾輪和輸入摩擦盤、第二中間滾輪和輸出摩擦盤之間的摩擦副上有足夠的正壓力，整個(gè)機(jī)構(gòu)需要壓緊，壓緊力可以作用在輸出摩擦盤上，方向向上，也可以作用在由輸入軸、輸入軸齒輪、輸入摩擦盤、中間軸組成的輸入總成上，方向向下。
[0014]在本發(fā)明中，為了使傳動(dòng)穩(wěn)定和均勻受力，中間傳動(dòng)轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)，包括輸入摩擦盤、中間軸、小型電機(jī)、電機(jī)座、第一中間滾輪、第二中間滾輪、主銷、變徑支架，都有2套，對(duì)稱分布于輸出摩擦盤的兩側(cè)。只要中間轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)能夠?qū)ΨQ分布于輸出摩擦盤的周圍，理論上可以有多套，但多套轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)在執(zhí)行調(diào)速時(shí)，必須是完全同步的，實(shí)現(xiàn)方式可以是同步控制的電機(jī)或者是機(jī)械式同步轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，例如可采用傳動(dòng)比為I的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)或同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等(圖中為同步控制的電機(jī))來保持同步，但是因?yàn)橹虚g滾輪的制造偏差，或者因?yàn)橄到y(tǒng)受力不均勻引起的磨損不均，機(jī)構(gòu)實(shí)際運(yùn)行中很難保證多套轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)之間變徑的完全同步，其解決方案可以是通過特定的機(jī)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上來保證多套轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)之間運(yùn)動(dòng)的完全同步，或者使用對(duì)電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制來修正多套轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)之間運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)誤差，多套轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案，和只有一套中間傳動(dòng)轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)的方案，以及保證多套機(jī)構(gòu)之間同步性的兩種基本方法，均在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0015]本發(fā)明提出一種具有雙中間滾輪轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)的摩擦式無級(jí)變速裝置，可以控制高摩擦系數(shù)傳動(dòng)輪接觸半徑在低阻力、低磨損條件下進(jìn)行平滑、連續(xù)的變化，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無級(jí)變速操縱輕便等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)越功效在于:
1.控制高摩擦系數(shù)傳動(dòng)輪接觸半徑在低阻力、低磨損條件下進(jìn)行平滑、連續(xù)的變化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無級(jí)變速操縱輕便；
2.當(dāng)需進(jìn)行調(diào)速時(shí)，改變傳動(dòng)輪有效摩擦接觸半徑實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速所需克服的摩擦阻力小，轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)操作輕便，造成的磨損??； 3.調(diào)速時(shí)不需要斷開動(dòng)力傳輸；
4.可以實(shí)現(xiàn)換向的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
圖2和圖3為本發(fā)明的調(diào)速原理示意圖；
圖中標(biāo)號(hào)說明:
0—機(jī)架；
1一輸入軸；2 —輸入軸齒輪；
3—輸入摩擦盤；4一中間軸；
5 —小型電機(jī)；6 —電機(jī)座；
7一第一中間滾輪；8 —第一滾輪軸；
9 一第二滾輪軸；10—第二中間滾輪；
11 一主銷；12—變徑支架；
13 —輸出摩擦盤；14 一輸出軸。
【具體實(shí)施方式】
[0018]請(qǐng)參閱附圖所示，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種具有雙中間滾輪轉(zhuǎn)向變徑機(jī)構(gòu)的摩擦式無級(jí)變速裝置，包括輸入軸1、輸入軸齒輪2、輸入摩擦盤3、中間軸4、小型電機(jī)5、電機(jī)座6、第一中間滾輪7、第一滾輪軸8、第二滾輪軸9、第二中間滾輪10、主銷11、變徑支架12、輸出摩擦盤13和輸出軸14。
[0020]具體的運(yùn)動(dòng)副關(guān)系如下:
輸入軸齒輪2固接在輸入軸I上，兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，輸入軸I與機(jī)架O轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，輸入軸齒輪2和輸入軸I僅可以相同的角速度繞輸入軸I的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；輸入摩擦盤3固接在中間軸4上，兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，中間軸4與機(jī)架O轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，輸入摩擦盤3和中間軸4僅可以相同的角速度繞中間軸4的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；輸入摩擦盤3側(cè)面加工有齒，與輸入軸齒輪2嚙合；
第一中間滾輪7、第二中間滾輪10和第一滾輪軸8、第二滾輪軸9分別以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第一滾輪軸8、第二滾輪軸9與主銷11之間均為移動(dòng)副連接，兩輪之間相互壓緊，可實(shí)現(xiàn)摩擦傳動(dòng)，兩輪尺寸相同，傳動(dòng)比為I ;同時(shí)，第一中間滾輪7和輸入摩擦盤3相互壓緊，為摩擦副連接，可實(shí)現(xiàn)摩擦傳動(dòng)；第二中間滾輪10和輸出摩擦盤13也相互壓緊，為摩擦副連接，可實(shí)現(xiàn)摩擦傳動(dòng)。
[0021]主銷11和變徑支架12為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，主銷11相對(duì)變徑支架12僅能夠繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；小型電機(jī)安裝在電機(jī)座6上，電機(jī)座6和變徑支架12固接在一起，電機(jī)輸出軸和主銷11固接，兩者軸線重合，變徑支架12和機(jī)架O為移動(dòng)副連接。
[0022]輸出摩擦盤13固接在輸出軸14上,兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng),輸出軸14與機(jī)架O在機(jī)構(gòu)壓緊后為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，故輸出摩擦盤13和輸出軸14僅可以相同的角速度繞輸出軸14的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023]減速傳動(dòng)時(shí)，動(dòng)力通過輸入軸輸入，假定輸入軸I的轉(zhuǎn)速為A ,輸入軸齒輪2的齒數(shù)為5，輸入摩擦盤3上加工的齒的齒數(shù)為A，那么輸入摩擦盤3繞中間軸4的軸線的轉(zhuǎn)速
為
【權(quán)利要求】
1.一種帶有雙中間滾輪的轉(zhuǎn)向變徑無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，包括輸入軸、中間軸、主銷、第一中間滾輪、第二中間滾輪和輸出軸，其特征在于:所述第一中間滾輪和第二中間滾輪采用了一對(duì)有粘彈特性的中間滾輪，使中間滾輪產(chǎn)生側(cè)偏，使中間滾輪在側(cè)向力的作用下改變其徑向位置，實(shí)現(xiàn)速比的調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有雙中間滾輪的轉(zhuǎn)向變徑無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述輸入軸上固接有輸入軸齒輪，兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，輸入軸與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，輸入軸齒輪和輸入軸僅以相同的角速度繞輸入軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；輸入摩擦盤固接在中間軸上，兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，中間軸與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，故輸入摩擦盤和中間軸僅以相同的角速度繞中間軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；輸入摩擦盤側(cè)面加工有齒，與輸入軸齒輪嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有雙中間滾輪的轉(zhuǎn)向變徑無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一中間滾輪、第二中間滾輪和第一滾輪軸、第二滾輪軸分別以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第一滾輪軸、第二滾輪軸與主銷之間均為移動(dòng)副連接，兩輪之間相互壓緊，實(shí)現(xiàn)摩擦傳動(dòng)，兩輪尺寸相同，傳動(dòng)比為I ;所述第一中間滾輪和輸入摩擦盤相互壓緊，為摩擦副連接，實(shí)現(xiàn)摩擦傳動(dòng)；第二中間滾輪和輸出摩擦盤也相互壓緊，為摩擦副連接，實(shí)現(xiàn)摩擦傳動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有雙中間滾輪的轉(zhuǎn)向變徑無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述主銷和變徑支架為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，主銷相對(duì)變徑支架僅繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；變徑支架與電機(jī)座固接，電機(jī)座上安裝有小型電機(jī)，電機(jī)輸出軸和主銷固接，兩者軸線重合，變徑支架和機(jī)架通過移動(dòng)副連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有雙中間滾輪的轉(zhuǎn)向變徑無級(jí)變速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述輸出軸上固接有輸出摩擦盤，兩者無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，輸出軸與機(jī)架在機(jī)構(gòu)壓緊后為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，故輸出摩擦盤和輸出軸僅以相同的角速度繞輸出軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F16H37/12GK103542058SQ201310480738
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】李晏, 陳辛波, 王威, 王弦弦 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)