CN102900820A - 多点接触无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多点接触无级变速器，包括：变速器壳体（1），外动力输入部件（2），输出端部件（9），外动力输入部件（2）与主动件（3）连接，输出端部件（9）和从动件（8）连接，所述主动件（3）和从动件（8）外周均匀设置多个变速调节执行机构，所述主动件（3）为主动圆弧锥盘，所述从动件（8）为从动圆弧锥盘。本发明的多点接触无级变速器可以根据发动机的功率在圆弧锥盘的圆周方向均布10个、8个、6个、4个杠铃式摆渡轮，由于多点分别独立工作，当某点瞬间失效也不会影响整体变速功能，相互成为对方的热备份，也是冗余设计理念在本发明的变速器中的应用。

Description

多点接触无级变速器

技术领域

本发明涉及一种无级变速器，具体地是一种多点接触无级变速器。

背景技术

变速装置能解决动能和势能的有效匹配，也是输入和输出的桥梁。使外部输入能量效率最大化，在汽车领域应用变速器的目的是使发动机在最省油区进行工作，并使车辆适应各种路况。摩擦传动无级变速器工作过程平稳，无冲击，减少机械***的铜损铁损，延长机械寿命，有良好的节能效果。

现有三种类型的无级变速器技术都存在许多缺点；

（1）钢带式无级变速器属液压控制，压力控制精度要求极高，制造成本很大，零件加工难度大，零件合格率低，故障率高，修理困难。

（2）两直锥盘夹钢环式无级变速器，单点摩擦传递动力，钢环加工变形造成合格率低，工作中容易打滑，影向传递效率，低可靠性。

（3）两锥盘加蝶盘无级变速器，由于蝶盘占据空间大，最多只能布置两只，容易打滑，加工精度极高，体量很大，成本巨大，产品没有市场。

上述三种无级变速器均属摩擦传动，单点传力，传动效率低，制造成本大，机械效率低，结构和控制复杂，制造加工成本高，故障率高，维修困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足，通过仿生物学的原理，设计了一种多点接触无级变速器，采用如下技术方案：一种多点接触无级变速器，包括：变速器壳体，外动力输入部件，输出端部件，外动力输入部件与主动件连接，输出端部件和从动件连接，所述主动件和从动件外周均匀设置多个变速调节执行机构。

进一步的，所述主动件为主动圆弧锥盘，所述从动件为从动圆弧锥盘。

进一步的，所述主动圆弧锥盘轴内插进从动圆弧锥盘组成上述两者可以相对旋转的圆锥盘总成。

进一步的，所述变速调节执行机构包括杠铃式摆渡轮，所述杠铃式摆渡轮的一端与主动件摩擦连接，杠铃式摆渡轮的另一端与从动圆弧锥盘摩擦连接。

进一步的，所述变速调节执行机构可以是8个、6个、4个或3个。

进一步的，所述杠铃式摆渡轮通过压紧弹簧与所述变速调节执行机构的蜗轮连接。

进一步的，所述蜗轮与蜗轮固定杆连接，所述杠铃式摆渡轮、压紧弹簧与蜗轮组成的结构以蜗轮的中心为轴心摇动。

进一步的，所述变速调节执行机构还包括调速伺服电机和蜗杆，所述蜗杆两端固定在变速器壳体上，所述蜗杆的蜗杆齿啮合蜗轮，所述蜗杆穿过变速器壳体的端部安装有蜗杆端齿轮，所述蜗杆端齿轮啮合中心齿，调速伺服电机齿轮与中心齿啮合。

进一步的，所述主动圆弧锥盘和从动圆弧锥盘的工作圆弧面上沿圆弧母线方向带有精细的圆弧槽。

进一步的，所述所述主动圆弧锥盘和从动圆弧锥盘的圆弧槽和杠铃式摆渡轮工作表面的圆弧槽随机啮合。

本发明的多点接触无级变速器，适用于交通运载工具（车辆、飞机、船舶）、石油机械、纺织机械及其它节能调速装备（风力发电机）。

由调速控制部份的伺服电机带动齿轮组，齿轮组驱动蜗杆正反向旋转，使蜗轮顺时转动或逆时针转动，蜗轮带动杠铃式摆渡轮旋转，杠铃式摆渡轮是主动圆弧锥盘和从动圆弧锥盘动能传递的桥梁，杠铃式摆渡轮两端圆周线速度相同，当两轮所处圆弧锥盘位置的截面半径不同时就产生变速功能。蜗轮和杠铃式摆渡轮之间装有内置压紧弹簧，使杠铃式摆渡轮与圆弧锥盘间产生工作所需的正压力。通过油膜的牵引力和圆弧锥盘表面的精细圆弧随机啮合所产生的径向合力驱动从动圆弧锥盘对外输出动力。本发明采用半啮合半摩擦传动方式，不会打滑，圆弧锥盘跟杠铃式摆渡轮的转盘面上带有细精条纹，在半啮合的同时也形成了油膜腔，使油膜起到引拉作用，提高机械效率。本发明的多点接触无级变速器可以根据发动机的功率和负载所需在圆弧锥盘的圆周方向均布10个、8个、6个、4个杠铃式摆渡轮，由于多点分别独立工作，当某点瞬间失效也不会影响整体变速功能，相互成为对方的热备份，也是冗余设计理念在这款变速器中的应用。本发明的多点接触无级变速器结构简单，零件数少，对机械加工精度的要求不高，制造成本是传统自动变速器的三分之一。其传递效率比现有的无级变速器提高15％以上。

本发明采用仿生物学的运动方式，对加工的精度要求不高，调速的控制方式非常简单，仅仅用一只小的伺服电机带动蜗杆及蜗轮转角，改变杠铃式摆渡轮的空间位置，使主动圆弧锥盘与从动圆弧锥盘产生不同的角速度，从而达到变速目的。避开了现有技术采用复杂的油泵、多个比例电磁阀控制的执行机构、复杂的电磁电阀阀块、变速箱壳体复杂的油路管线。

本发明采用多点传力，冗余设计，扩大传递动能的范围，以自身设定的弹性压紧力产生切向牵引力度，满足各种路况所需转动扭矩，控制算法非常简单，零件数量只有其它变速器的六分之一，使单机成本是其它变速器的三分之一，维修非常方便，对制造和维修环境要求不高。

附图说明

图1是本发明的多点接触无级变速器的剖视图。

图中各附图标记含义：1-变速器壳体、2-外动力输入部件、3-主动圆弧锥盘、4-蜗轮、5-蜗杆、6-蜗杆端齿轮、8-从动圆弧锥盘、9-输出端部件、10-中心齿、11-变速器壳体、12-蜗杆端齿轮、13-调速伺服电机、14-杠铃式摆渡轮、15-蜗轮固定杆、16-深沟轴承、17-滚针轴承、18-深沟轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的多点接触无级变速器包括变速器壳体1，外动力输入部件2，输出端部件9，外动力输入部件2和输出端部件9布置在变速器壳体1外侧，外动力输入部件2与主动圆弧锥盘3连接，输出端部件9和从动圆弧锥盘8连接，主动圆弧锥盘3和从动圆弧锥盘8装配为圆锥盘总成，由主动圆弧锥盘3轴内插进从动圆弧锥盘8组成，从动圆弧锥盘8大头内孔采用内花键孔压板固定在深沟轴承16位置，防止轴向窜动，小头内孔采用滚针轴承17，使两轮同轴相对旋转。圆锥盘总成两端也采用深沟轴承，并固定在壳体上。

杠铃式摆渡轮14用带导向杆的压紧弹簧7与蜗轮4连接，杠铃式摆渡轮14的一端与主动圆弧锥盘3摩擦连接，杠铃式摆渡轮14的另一端与从动圆弧锥盘8摩擦连接，蜗轮4与蜗轮固定杆15连接，杠铃式摆渡轮14、压紧弹簧7与蜗轮4组成的结构以蜗轮4中心为轴心实现摇动。

蜗杆5两端固定在壳体上，蜗杆齿啮合蜗轮4，蜗杆5穿过壳体11的端部安装有蜗杆端齿轮6，蜗杆端齿轮6啮合中心齿10，伺服电机齿轮与中心齿10啮合。

由蜗轮4、蜗杆5、蜗杆端齿轮6、带导向杆的压紧弹簧7、中心齿10、蜗杆端齿轮12、带电脑控制的调速伺服电机13、杠铃式摆渡轮14、蜗轮固定杆15组成变速调节执行机构，该执行机构由电脑根据离合器开合度、输入扭矩、转速、节气门开度、道路状况（或工况）、进行控制实现工作目标。变速调节执行机构的个数可以是多个，在主动圆弧锥盘3和从动圆弧锥盘8的圆周方向均匀布置，可以是8个、6个、4个和3个。

当外动力输入部件2发动机把动能传递给主动圆弧锥盘3，通过杠铃式摆渡轮14传递给从动圆弧锥盘8，杠铃式摆渡轮14的摆角决定其速比，摆角由电控伺服电机13决定。电脑控制的调速伺服电机13根据汽车节气门开度、车速、路况计算出当前的省油的变速比，调速伺服电机13做出相应的转动带动中心齿10，中心齿10带动蜗杆端齿轮6和蜗杆端齿12，两根蜗杆同步旋转带动蜗轮4转动变动杠铃式摆渡轮14的摆角，A轮和D轮是体整旋转。当A轮处于主动圆弧锥盘3的C点时车速最慢，也是汽车的停车状态或怠速状态。

当A轮处于主动圆弧锥盘3的B点时车速最快。当A轮处于主动圆弧锥盘3的BC弧中心时主动圆弧锥盘3和从动圆弧锥盘8转速相等。

在主动圆弧锥盘3和从动圆弧锥盘8的工作圆弧面沿圆弧母线方向带有精细的圆弧槽，圆弧槽和杠铃式摆渡轮14工作表面的圆弧槽随机啮合，圆弧槽底部存结牵引润滑油膜，通过带导向杆的压紧弹簧（或液压）7形成杠铃式摆渡轮14对在主动圆弧锥盘3和从动圆弧锥盘8对工作面的正压力，产生径向摩擦力和圆弧槽半啮合力，完成传动系变速要求。

现有无级变速器机械效率在80％左右，油耗是手动变速箱的1.2倍，本发明通过合理的动能分配，模拟最佳行驶方法，使发动机工作在最佳燃油经济区，百公里油耗低于手动档变速箱，尾气排放也大大下降，本发明会提高混合动力汽车和纯电动轿车的综合性能。

以上所述及图中所示的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多点接触无级变速器，包括：变速器壳体（1），外动力输入部件（2），输出端部件（9），外动力输入部件（2）与主动件（3）连接，输出端部件（9）和从动件（8）连接，其特征在于：所述主动件（3）和从动件（8）外周均匀设置多个变速调节执行机构。

2.如权利要求1所述的多点接触无级变速器，其特征在于：所述主动件（3）为主动圆弧锥盘，所述从动件（8）为从动圆弧锥盘。

3.如权利要求2所述的多点接触无级变速器，其特征在于：所述主动圆弧锥盘（3）轴内插进从动圆弧锥盘（8）组成上述两者可以相对旋转的圆锥盘总成。

4.如权利要求1或2所述的多点接触无级变速器，其特征在于：所述变速调节执行机构包括杠铃式摆渡轮（14），所述杠铃式摆渡轮（14）的一端与主动件（3）摩擦连接，杠铃式摆渡轮（14）的另一端与从动圆弧锥盘（8）摩擦连接。

5.如权利要求1或2所述的多点接触无级变速器，其特征在于：所述变速调节执行机构可以是8个、6个、4个或3个。

6.如权利要求4所述的多点接触无级变速器，其特征在于：所述杠铃式摆渡轮（14）通过压紧弹簧（7）与所述变速调节执行机构的蜗轮（4）连接。

7.如权利要求5所述的多点接触无级变速器，其特征在于：所述蜗轮（4）与蜗轮固定杆（15）连接，所述杠铃式摆渡轮（14）、压紧弹簧（7）与蜗轮（4）组成的结构以蜗轮（4）的中心为轴心摇动。

8.如权利要求1或2所述的多点接触无级变速器，其特征在于：所述变速调节执行机构还包括调速伺服电机（13）和蜗杆（5），所述蜗杆（5）两端固定在变速器壳体（1）上，所述蜗杆（5）的蜗杆齿啮合蜗轮（4），所述蜗杆（5）穿过变速器壳体（1）的端部安装有蜗杆端齿轮（6），所述蜗杆端齿轮（6）啮合中心齿（10），调速伺服电机齿轮与中心齿（10）啮合。

9.如权利要求2所述的多点接触无级变速器，其特征在于：所述主动圆弧锥盘（3）和从动圆弧锥盘（8）的工作圆弧面上沿圆弧母线方向带有精细的圆弧槽。

10.如权利要求9所述的多点接触无级变速器，其特征在于：所述所述主动圆弧锥盘（3）和从动圆弧锥盘（8）的圆弧槽和杠铃式摆渡轮（14）工作表面的圆弧槽随机啮合。

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