CN107218349A - 一种新型无级变速器金属带及金属片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型的无级变速器金属带，包括金属片和单束环形钢环组，金属片上部开有方形槽用于卡装钢环组，方形槽槽口设有挡边，用于防止钢环组在运行时脱出，金属片上部平面与中部平面成一微小角度，两平面的交接线处形成节圆棱线，节圆棱线与方形槽底部平面平齐。金属片中部平面上设有凸起的定位块，背面中心设有圆柱形内凹的定位孔，用于相邻金属片的定位，多个金属片逐片首尾相接布置在钢环组上形成整体金属带。本发明实现了金属片节圆与钢环组内表面位置的齐平，使金属片与钢环组线速度相等，完全消除了钢环组与金属片之间的摩擦损失，提高了无级变速器的传动效率，同时内嵌式的单束钢环结构使得金属带结构更加紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及汽车变速器领域，特别地，涉及一种新型无级变速器金属带，能够有效降低无级变速器的摩擦损失。
背景技术
金属带式无级变速器的速比连续变化特性可以使动力源持续工作在最佳经济点，并且无换挡冲击，具有极佳的燃油经济性和舒适性，是一种理想的车辆传动装置，在车辆中得到了广泛应用。
然而，与其他类型的车辆变速装置相比，金属带式无级变速器的变速机构为摩擦传动，其摩擦损失较高，这在一定程度上抵消了无级变速所带来的经济性优势。变速机构摩擦损失主要包括钢环组与金属片之间的摩擦损失、金属片与带轮锥面间的摩擦损失以及各层钢环间的摩擦损失。如图1和2所示，其中钢环摩擦损失是由于金属片现有节圆棱线18a与钢环组2内表面间存在间距，使得现有金属片1a与钢环组2存在相对滑动所导致的。
图1和2是现有的金属带结构，由现有金属片1a及对称布置的两束钢环组2构成，钢环组2内表面与现有金属片1a鞍面31接触。在现有金属片1a鞍面31下方有第一平面12a与第二平面15a相交形成的现有节圆棱线18a，实际运用中，现有节圆棱线18a成圆角后，形成一微小圆弧棱面，该圆弧棱面的作用是为前后金属片的配合提供一个线接触面，即一个旋转中心，各金属片可以以该线接触面作为支点轻微摆动。金属带工作在与带轮接触的圆弧段时，各金属片的第二平面15a紧密贴合，各现有金属片1a现有节线20a形成连续的弧状节圆与带轮接触，形成稳定的速比，当现有金属片1a工作在直线段时，各现有金属片1a的第一平面12a紧密贴合，现有金属片1a成直线排列状态，以形成稳定的推挤力用于传递转矩。由以上原理分析可知，现有的金属片结构中，设置在鞍面31下方的第一平面12a使得钢环内表面与鞍面31间必然存在间距。
图3是现有金属带的运动示意图。定义变速机构的主动带轮4输入角速度为ω1，主动带轮4节圆半径为R1，从动带轮5输出角速度为ω2，从动带轮5节圆半径为R2，现有金属片1a节圆线32与钢环组2内表面间的距离为h。金属带的速比i可表示为：
i＝ω1/ω2＝R2/R1 1-1)
由于钢环组2内表面与现有金属片1a的鞍面31接触，现假设钢环组2内表面与鞍面31间没有相对滑动，那么主动带轮4上钢环组2内表面的线速度可表示为：
υ1＝ω1(R1+h) 1-2
从动带轮4上钢环组2内表面的线速度可表示为：
υ2＝ω2(R2+h) 1-3
结合式1-1、1-2及1-3式可知，使υ1＝υ2的必要前提是i＝1。在i≠1的情况下，即主动带轮4半径与从动带轮5半径不相等的情况下，主动带轮4和从动带轮5上钢环内表面的速度不一致，这说明钢环组2内表面与金属片3鞍面31之间存在相对滑动，钢环组2的实际速度位于υ1与υ2之间。由于钢环组2在工作过程中是被张紧的，其内表面与鞍面31之间存在摩擦力，摩擦力与相对滑动速度的乘积即为摩擦损失功率。由上可知，在现有结构中，由于现有金属片1a现有节线20a与钢环组2内表面之间存在间距，现有金属片1a与钢环组2之间的摩擦损失是不可避免的。
发明内容
为了降低金属带式无级变速器的摩擦损失，本发明提供了一种新型的金属带结构。该结构采用内嵌式单束钢环结构，将金属片鞍面设置成与金属片节圆位置齐平，使金属片与钢环线速度相等，完全消除了钢环组与金属片之间的摩擦损失，同时降低了金属片的高度尺寸，使变速器的结构更加紧凑。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种新型的无级变速器金属带结构，包括金属片和钢环组，所述金属片上部内凹成形有凹槽，凹槽的槽口两边边缘向中部延伸成形有挡边；金属片通过凹槽与钢环组卡合连接；凹槽的两侧设置金属片的节圆棱线,节圆棱线与凹槽底部平面平齐。
进一步的改进，所述凹槽为方形槽。
进一步的改进，所述钢环组的凹槽底部的宽度大于钢环组的宽度；两个挡边之间槽口的宽度小于钢环组的宽度。
进一步的改进,所述凹槽的两侧为金属片的上部平面,上部平面下方固定有中部平面；金属片的上部平面与中部平面相交，上部平面与中部平面的交接线处形成金属片的节圆棱线金属片的上部平面与中部平面相交，两平面的交接线处形成金属片的节圆棱线。
进一步的改进，所述金属片中部平面的中心位置设有与中部平面表面垂直的圆柱形定位凸块，并且在中部平面背面中心位置设有与定位凸块配合定位沉孔；定位沉孔与定位凸块在径向及轴向方向均为间隙配合。
进一步的改进，所述定位凸块和定位沉孔均为圆柱形。
进一步的改进，所述中部平面与方形槽底部两端连接的位置上开有排油槽，排油槽由上至下贯穿布置，排油槽的底部与下部平面齐平。。
进一步的改进，金属片的上部平面位于凹槽两侧；通过设置上部平面与中部平面的交线设置节圆棱线的位置，通过设置方形槽的深度调整钢环组内表面的位置，从而使得节圆棱线与钢环组内表面间的相对位置可任意设置。
进一步的改进，多个金属片逐片首尾相接布置在钢环组上，每个金属片上定位凸块与前一个金属片的定位沉孔匹配定位，每个金属片上的定位沉孔供后一个金属片的定位凸块匹配定位，形成整体金属带。
一种新型的无级变速器金属带用金属片，所述金属片上部内凹成形有凹槽，凹槽的槽口两边边缘向中部延伸成形有挡边；金属片通过凹槽与钢环组卡合连接；凹槽的两侧设置金属片的节圆棱线,节圆棱线与凹槽底部平面平齐。
本发明提供的金属带结构，由金属片及钢环组组成。所述金属片上部开有中心对称的方形槽，钢环组安装在方形槽底部，方形槽槽口上端边缘向中心延伸，形成挡边，方形槽槽口上部的缺口略小于钢环组的宽度，方形槽底部的宽度略大于钢环组的宽度。金属片上部平面与中部平面成一微小角度，金属片上部平面与中部平面交接线形成金属片节圆棱线，并与方形槽底部平面平齐。下部平面比中部平面略低，中部平面及下部平面区域的边缘为与主动带轮及从动带轮锥面相配合的侧向接触面，并且中心对称，节线部位是侧向接触面与带轮锥面接触的顶端平齐，主动带轮及从动带轮的实际工作半径由此确定。中部平面的中心位置设有与其表面垂直的圆柱形定位凸块，并且在背面中心位置设有与其表面垂直的圆柱形定位沉孔。定位沉孔与定位凸块在径向及轴向方向均为间隙配合。在中部平面与方形槽底部两端连接位置上开有排油槽，排油槽由上至下贯穿布置，其底部与下部平面齐平。
本发明所述的金属片在实际运用中，节圆棱线圆角后，形成一微小圆弧棱面，该圆弧棱面为前后金属片的配合提供一个线接触面，即一个旋转中心，各金属片可以以该线接触面作为支点轻微摆动。金属带工作在与带轮接触的圆弧段时，各金属片的中部平面紧密贴合，节线形成连续的弧状节圆与带轮接触，形成稳定的速比，当金属片工作在直线段时，各金属片的上部平面紧密贴合，金属片恢复成直线状态，以形成稳定的推挤力用于传递转矩。
本发明所述的金属片中，由于钢环组中心嵌入式布置，上部平面位于方形槽两侧，一方面可通过设置上部平面与中部平面的交线来设置节圆棱线的位置，另一方面可通过设置方形槽的深度来调整钢环组内表面的位置，因此，在此结构上，节圆棱线与钢环组内表面间的相对位置可任意设置，在本例中，将节圆棱线与方形槽底部设置成平齐，使得钢环组内表面与方形槽底部之间的无相对运动，从而消除了钢环摩擦损失。
钢环组由多层环形钢环堆叠而成。
金属片与钢带组组装时，首先将单层钢环堆叠成钢环组，然后逐个地将金属片卡装在钢环组上，安装时，首先将金属片的一端嵌入方形槽内，使其紧贴其侧壁，然后借助钢环组在宽度方向的柔性，使其适当弯曲后将另一端嵌入方形槽中。所有的金属片逐片首尾相接布置在钢带组上，金属片上的定位块与前一个金属片的定位孔匹配定位，定位孔供后一个金属片的定位块匹配定位，形成整体金属带。
附图说明
图1为现有金属带的正面截面结构示意图；
图2为现有金属带的侧面结构示意图；
图3为现有金属带的运动示意图；
图4为本发明金属带正面截面结构示意图；
图5为本发明金属片的侧面结构示意图；
图6为本发明金属片的正面结构示意图；
图7为本发明金属片的立体结构示意图
图8为本发明的金属片在圆弧段的工作示意图；
图9为本发明的金属片在直线段的工作示意图；
图10为本发明的金属带整体示意图
图11为本发明涉及的无级变速器传动模块工作示意图
附图标记说明
1.金属片，1a.现有金属片(现有结构)，2.钢环组，4.主动带轮，5.从动带轮，6.金属带；
10.方形槽，11.挡边，12.上部平面，12a.第一平面(现有结构)，13.侧向接触面，14.排油槽，15.上部平面，15a.第二平面(现有结构)，16.下部平面，17.定位凸块，18.节圆棱线(本发明)，18a.现有节圆棱线(现有结构),19.定位沉孔；20.节线(本发明)，20a.现有节线(现有结构)，
31.鞍面；
具体实施方式
如图4-7所示,本发明所述的金属带由多个金属片1及内嵌式安装的钢环组2构成，钢环组2内表面与金属片1方形槽10底部接触。在金属片1方形槽10左右两侧的上部平面12与方形槽下部的中部平面15相交形成的节圆棱线18，该棱线与金属片1侧向接触面13顶部的节线20平齐，主动带轮4及从动带轮5的实际工作半径由此确定。实际运用中，节圆棱线18圆角后，形成一微小圆弧棱面，该圆弧棱面为前后金属片1的配合提供一个线接触面，即一个旋转中心，各金属片1可以以该线接触面作为支点轻微摆动。如图8所示,金属带6工作在与带轮接触的圆弧段时，各金属片的中部平面15紧密贴合，节线20形成连续的弧状节圆与带轮接触，形成稳定的速比，如图9所示,当金属片1工作在直线段时，各金属片1的上部平面12紧密贴合，金属片1成直线排列状态，以形成稳定的推挤力用于传递转矩。
本发明所述的金属片1中，由于钢环组2中心嵌入式布置，上部平面12位于方形槽两侧，一方面可通过设置上部平面12与中部平面15的交线来设置节圆棱线18的位置，另一方面可通过设置方形槽10的深度来调整钢环组2内表面的位置，因此，在此结构上，节圆棱线18与钢环组2内表面间的相对位置可任意设置，在本例中，将节圆棱线18与方形槽10底部设置成平齐，使得钢环组内表面与方形槽底部之间的无相对运动，从而消除了钢环摩擦损失。
如图10所示,本发明所述的金属带6组装时，首先将单层钢环堆叠成钢环组2，然后逐个地将金属片1卡装在钢环组上。安装时，首先将金属片1的一端嵌入方形槽10内，使其紧贴其侧壁，然后借助钢环组在宽度方向的柔性，使其适当弯曲后将另一端嵌入方形槽10中。所有的金属片1逐片首尾相接布置在钢环组2上，金属片1上定位块17与前一个金属片1的定位孔19匹配定位，定位孔19供后一个金属片1的定位块17匹配定位，形成整体金属带6。
如图11所示,本发明所述的金属带6安装在主动带轮4及从动带轮5之间，其中主动带轮4由主动带轮轴41和主动轮42构成，从动带轮5由从动带轮轴52和从动轮51构成，设置在主动轮42及从动轮51端部的液压油缸可分别驱动主动轮42及从动轮51沿轴向移动，以此来调节金属带6在主动带轮4及从动带轮5上的啮合半径，从而实现速比的无级变化。
如图7所示,本发明所述的金属带6运行过程中通过油液喷淋的方式进行冷却润滑，油液可通过方形槽10上部开口处进入槽底，并通过底部两端的排油槽14流出，实现对钢环组2的冷却润滑。
本发明所述的金属带6在运行过程中，金属片节圆棱线18与钢环组2内表面齐平，其理论运行半径一致，这使得金属片1与钢环组2无相对运动，从而完全消除了钢环组2与金属片1之间的摩擦损失。
本发明所述的金属片1采用内嵌式的方形槽10结构放置钢环组2，与已有的现有金属片1a相比，金属片1在高度方向的尺寸得以减小，使得结构更加紧凑。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种新型的无级变速器金属带结构，包括金属片(1)和钢环组(2)，其特征在于，所述金属片(1)上部内凹成形有凹槽，凹槽的槽口两边边缘向中部延伸形成挡边(11)；金属片(1)通过凹槽与钢环组(2)卡合连接；凹槽的两侧设置金属片(1)的节圆棱线(18),节圆棱线(18)与凹槽底部平面平齐。
2.如权利要求1所述的新型的无级变速器金属带结构，其特征在于，所述凹槽为方形槽(10)。
3.如权利要求1所述的新型的无级变速器金属带结构，其特征在于，所述钢环组(2)的凹槽底部的宽度大于钢环组(2)的宽度；两个挡边(11)之间槽口的宽度小于钢环组(2)的宽度。
4.如权利要求1所述的新型的无级变速器金属带结构，其特征在于，所述凹槽的两侧为金属片(1)的上部平面(12),上部平面(12)下方固定有中部平面(15)；金属片(1)的上部平面(12)与中部平面(15)相交，上部平面(12)与中部平面(15)的交接线处形成金属片(1)的节圆棱线(18)。
5.根据权利要求1所述的新型的无级变速器金属带结构，其特征在于，所述金属片(1)中部平面(15)的中心位置设有与中部平面(15)表面垂直的定位凸块(17)，并且在中部平面(15)背面中心位置设有与定位凸块(17)配合定位沉孔(19)；定位沉孔(19)与定位凸块(17)在径向及轴向方向均为间隙配合。
6.根据权利要求5所述的新型的无级变速器金属带结构，其特征在于，所述定位凸块(17)和定位沉孔(19)均为圆柱形。
7.根据权利要求5所述的新型的无级变速器金属带结构，其特征在于，所述中部平面(15)与方形槽(10)底部两端连接的位置上开有排油槽(14)，排油槽(14)由上至下贯穿布置，排油槽(14)的底部与下部平面(16)齐平。
8.根据权利要求1-7任一所述的新型的无级变速器金属带结构，其特征在于，金属片(1)的上部平面(12)位于凹槽两侧；通过设置上部平面(12)与中部平面(15)的交线设置节圆棱线(18)的位置，通过设置方形槽(10)的深度调整钢环组(2)内表面的位置，从而使得节圆棱线(18)与钢环组(2)内表面间的相对位置可任意设置。
9.根据权利要求8所述的新型的无级变速器金属带结构，其特征在于，多个金属片(1)逐片首尾相接布置在钢环组(2)上，每个金属片(1)上定位凸块(17)与前一个金属片(1)的定位沉孔(19)匹配定位，每个金属片(1)上的定位沉孔(17)供后一个金属片(1)的定位凸块(19)匹配定位，形成整体金属带(6)。
10.一种新型的无级变速器金属带用金属片，其特征在于，所述金属片(1)上部内凹成形有凹槽，凹槽的槽口两边边缘向中部延伸形成挡边(11)；金属片(1)通过凹槽与钢环组(2)卡合连接；凹槽的两侧设置金属片(1)的节圆棱线(18),节圆棱线(18)与凹槽底部平面平齐。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170929 |