CN110566642B - 机动车无级变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种机动交通工具无级变速器。以较低的总质量和较低的能量损耗和较低的维护成本实现机动动力输出的无级变速。本发明解决了齿轮结构在无级变速期间产生的齿轮模数比变化问题。本发明采用动力输入输出轴位置不做移动的方式，运行更加可靠。

Description

机动车无级变速器
技术领域
本发明涉及一种机动交通工具变速器，用于机动交通工具无级变速，本发明以汽车变速器为例。
背景技术
现有CVT变速器能量转换效率低，故障率高，不易维修。其特征是：(附图：图1)动力输入轮(2)展开，动力输出轮(1)压紧，为低速高扭矩初始状态a<b。运行过程中(附图：图2)通过压缩动力输入轮(2)，展开动力输出轮(1)，实现高速状态a>b。
缺点是压缩动力输入输出轮都是以较大角度做功，以摩擦力使传动链(3)扩张，传动链(3)易损坏，不易维修，能量损耗大。动力输入输出轮的变换齿轮模数比极限，受动力输入输出轮与传动链的夹角和传动链的宽度限制。
发明内容
本发明主要以链条配合变模数齿轮盘的方式，实现较大变换齿轮模数比的目的。
按照本发明提供的技术方案，所述变速器(附图：图3)，包括：动力输入轴(4)连接第一单向旋转链条齿轮(5-1)带动单向链条(6)，链条带动第四单向旋转链条齿轮(5-4)，此齿轮为反向齿，链条带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)，此齿轮为反向齿，第三单向旋转链条齿轮(5-3)轴穿过液压滑块(7)中间的轴承，并与第二单向旋转链条齿轮(5-2)相连固定。液压滑块(7)上下两端设有滑轨导齿，液压滑块(7)外壳与液压杆(8)相连。第三单向旋转链条齿轮(5-3)带动单向变模链条(9)，链条带动变模齿臂(10)，变模齿臂(10)围绕动力输出轴(14)形成轮盘形状，其间设有支撑臂(11)。变模齿臂(10)和支撑臂(11)中设有弹簧(12)和滑块(21)，变模齿臂(10)中设有变模缓冲盒(18)，变模缓冲盒(18)中设有强力弹簧(22)，变模缓冲盒(18)和滑块(21)相连固定，滑块(21)另一头与环形限位链(13)相连固定，环形限位链(13)由双向滑块(15)连接。
所述变速器总成，运行时：动力输入到动力输入轴(4)，带动第一单向旋转链条齿轮(5-1)和单向链条(6)定向转动，单向链条(6)带动第四单向旋转链条齿轮(5-4)和第二单向旋转链条齿轮(5-2)转动，第二单向旋转链条齿轮(5-2)通过转轴(16)带动第三单向旋转链条齿轮(5-3)转动，第三单向旋转链条齿轮(5-3)带动单向变模链条(9)转动，单向变模链条(9)带动变模齿臂(10)围绕动力输出轴(14)转动，完成动力输出。变速时，液压杆(8)推动液压滑块(7)向动力输入轴(4)方向移动，并带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)和第三单向旋转链条齿轮(5-3)，期间第三单向旋转链条齿轮(5-3)会拉伸单向变模链条(9)，单向变模链条(9)会挤压变模齿臂(10)、支撑臂(11)和弹簧(12)，相邻两组变模齿臂(10)运转满一周期间，其之间连接的单向变模链条(9)的链条扣数不变，两个滑齿(19)之间的间距会缩短，其间距差由强力弹簧(22)缓冲，滑齿(19)的最大行程和动力输出轴(14)的转速决定液压滑块(7)的最大移动速度。变模齿臂(10)和支撑臂(11)的未接触链条部分由环形限位链(13)控制并保持为一个圆环形。最终液压滑块(7)到达如图5所示位置，形成动力输出轴(14)最高转速输出。
本发明的优点及有益效果：(附图：图3)所述变速器通过单向链条带动实现动力输出，相比皮带靠摩擦力带动实现动力输出：单向链条不会打滑，可承受更大扭矩输出。通过改变变模齿臂(10)和支撑臂(11)长度可实现理论上输出输入比∞：1的齿轮模数比，并解决了变换模数问题。所述变速器动力输入输出轴都是固定位置不变，仅由液压滑块(7)的移动实现变模，所以动力输入输出更加稳定可靠。
其工作原理是：运行时：动力输入到动力输入轴(4)，带动第一单向旋转链条齿轮(5-1)和单向链条(6)定向转动，单向链条(6)带动第四单向旋转链条齿轮(5-4)和第二单向旋转链条齿轮(5-2)转动，第二单向旋转链条齿轮(5-2)通过转轴(16)带动第三单向旋转链条齿轮(5-3)转动，第三单向旋转链条齿轮(5-3)带动单向变模链条(9)转动，单向变模链条(9)带动变模齿臂(10)围绕动力输出轴(14)转动，完成动力输出。变速时，液压杆(8)推动液压滑块(7)向动力输入轴(4)方向移动，并带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)和第三单向旋转链条齿轮(5-3)，期间第三单向旋转链条齿轮(5-3)会拉伸单向变模链条(9)，单向变模链条(9)会挤压变模齿臂(10)、支撑臂(11)和弹簧(12)，相邻两组变模齿臂(10)运转满一周期间，其之间连接的单向变模链条(9)的链条扣数不变，两个滑齿(19)之间的间距会缩短，其间距差由强力弹簧(22)缓冲，滑齿(19)的最大行程和动力输出轴(14)的转速决定液压滑块(7)的最大移动速度。变模齿臂(10)和支撑臂(11)的未接触链条部分由环形限位链(13)控制并保持为一个圆环形。最终液压滑块(7)到达如图5所示位置，形成动力输出轴(14)最高转速输出。
本发明实现了输出输入高齿轮模数比，高扭矩输出和更低的总质量，实现了更高的能量转换。
附图说明
图1为现有一种汽车CVT无级变速器结构示意图。
图2为CVT无级变速器高速状态示意图。
图3为本发明的结构总成图。
图4为本发明的结构总成图反面。
图5为本发明最高转速动力输出状态示意图。
图6为本发明最高转速动力输出状态示意图反面。
图7为本发明动力输入和变模液压滑块部分分解图。
图8为本发明变模轮盘总成图。
图9为本发明变模齿臂(10)分解图。
图10为本发明支撑臂(11)分解图。
图11为本发明变模缓冲盒(18)、强力弹簧(22)、滑齿(19)、滑块(21)、环形限位链(13)和双向滑块(15)结构示意图。
图12为本发明环形限位链(13)和双向滑块(15)连接示意图。
图13为本发明单向变模链条(9)与滑齿(19)细节图。
图14为本发明单向链条(6)和单向变模链条(9)结构细节示意图。
图15为本发明单向链条(6)增加导向滑齿(27)示意图。
图16为本发明总成采用多条单向链条(6)、多条单向变模链条(9)、多组环形限位链(13)和多个变模轮盘总成的示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图3所示：本发明包括动力输入轴(4)、第一单向旋转链条齿轮(5-1)、第二单向旋转链条齿轮(5-2)、第三单向旋转链条齿轮(5-3)、第四单向旋转链条齿轮(5-4)、单向链条(6)、液压滑块(7)、液压杆(8)、单向变模链条(9)、变模齿臂(10),支撑臂(11)、弹簧(12)、环形限位链(13)、动力输出轴(14)和双向滑块(15)。
如图3所示，所述变速器包括：动力输入轴(4)连接第一单向旋转链条齿轮(5-1)带动单向链条(6)，链条带动第四单向旋转链条齿轮(5-4)，此齿轮为反向齿，链条带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)，此齿轮为反向齿，第三单向旋转链条齿轮(5-3)轴穿过液压滑块(7)中间的轴承，并与第二单向旋转链条齿轮(5-2)相连固定。液压滑块(7)上下两端设有滑轨导齿，液压滑块(7)外壳与液压杆(8)相连。第三单向旋转链条齿轮(5-3)带动单向变模链条(9)，链条带动变模齿臂(10)，变模齿臂(10)围绕动力输出轴(14)形成轮盘形状，其间设有支撑臂(11)。变模齿臂(10)和支撑臂(11)中设有弹簧(12)和滑块(21)，变模齿臂(10)中设有变模缓冲盒(18)，变模缓冲盒(18)中设有强力弹簧(22)，变模缓冲盒(18)和滑块(21)相连固定，滑块(21)另一头与环形限位链(13)相连固定，环形限位链(13)由双向滑块(15)连接。
所述变速器运行在不同环境下，可采用增加导向滑齿(27)的单向链条(6)，可采用多条单向链条(6)、多条单向变模链条(9)、多组环形限位链(13)和多个变模轮盘总成，以增加稳定性和实现更高的扭矩输入输出。
如图3所示，所述变速器运行时：动力输入到动力输入轴(4)，带动第一单向旋转链条齿轮(5-1)和单向链条(6)定向转动，单向链条(6)带动第四单向旋转链条齿轮(5-4)和第二单向旋转链条齿轮(5-2)转动，第二单向旋转链条齿轮(5-2)通过转轴(16)带动第三单向旋转链条齿轮(5-3)转动，第三单向旋转链条齿轮(5-3)带动单向变模链条(9)转动，单向变模链条(9)带动变模齿臂(10)围绕动力输出轴(14)转动，完成动力输出。变速时，液压杆(8)推动液压滑块(7)向动力输入轴(4)方向移动，并带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)和第三单向旋转链条齿轮(5-3)，期间第三单向旋转链条齿轮(5-3)会拉伸单向变模链条(9)，单向变模链条(9)会挤压变模齿臂(10)、支撑臂(11)和弹簧(12)，相邻两组变模齿臂(10)运转满一周期间，其之间连接的单向变模链条(9)的链条扣数不变，两个滑齿(19)之间的间距会缩短，其间距差由强力弹簧(22)缓冲，滑齿(19)的最大行程和动力输出轴(14)的转速决定液压滑块(7)的最大移动速度。变模齿臂(10)和支撑臂(11)的未接触链条部分由环形限位链(13)控制并保持为一个圆环形。最终液压滑块(7)到达如图5所示位置，形成动力输出轴(14)最高转速输出。
如图4所示：所述变速器液压杆(8)外壳与变速器外壳相连固定，环形限位链(13)与滑块(21)相连固定，多个环形限位链(13)重叠由双向滑块(15)连接形成环形。
如图5所示，所述变速器最高转速输出状态：液压滑块(7)被液压杆(8)推动到如图5所示位置，单向变模链条(9)被拉伸成如图5所示形状，变模齿臂(10)和支撑臂(11)的弹簧(12)被单向变模链条(9)压缩到极限位置。
如图6所示，所述变速器最高转速输出状态反面：滑块(21)带动环形限位链(13)向动力输出轴(14)方向移动，环形限位链(13)带动双向滑块(15)移动，双向滑块(15)带动环形限位链(13)向动力输出轴(14)方向移动，实现所有环形限位链(13)位置受滑块(21)控制。环形限位链(13)和双向滑块(15)到达如图6所示位置。
如图7所示：所述变速器动力输入轴(4)与第一单向旋转链条齿轮(5-1)相连固定并***变速器外壳轴承，第一单向旋转链条齿轮(5-1)带动单向链条(6)和第四单向旋转链条齿轮(5-4),第四单向旋转链条齿轮(5-4)***变速器外壳轴承，单向链条(6)带动第二单向旋转链条齿轮(5-2),第三单向旋转链条齿轮(5-3)轴穿过液压滑块(7)的轴承与第二单向旋转链条齿轮(5-2)相连固定，液压杆(8)与液压滑块(7)相连固定，液压滑块(7)上下两端设有滑轨导齿。
如图8所示，所述变速器变模轮盘总成包括：变模齿臂(10)、支撑臂(11)、弹簧(12)、环形限位链(13)、双向滑块(15)和动力输出轴(14)。
所述轮盘可以根据需要调整变模齿臂(10)和支撑臂(11)总长度，实现扩大轮盘半径。
如图9所示，所述变速器变模齿臂(10)包括：弹簧(12)、环形限位链(13)、双向滑块(15)、支撑柱(17)、变模缓冲盒(18)、滑齿(19)、支撑柱顶盖(20)、滑块(21)和强力弹簧(22)。
所述变速器变模齿臂(10)包括：滑齿(19)置入变模缓冲盒(18)露出齿头，滑齿(19)可在变模缓冲盒(18)中左右移动，变模缓冲盒(18)中左右设有强力弹簧(22),变模缓冲盒(18)与滑块(21)相连固定，滑块(21)另一头与环形限位链(13)相连固定，双向滑块(15)连接环形限位链(13)，弹簧(12)***支撑柱(17)，滑块(21)***支撑柱(17)与弹簧(12)接触，支撑柱顶盖(20)与支撑柱(17)上端相连固定封住滑块(21)。
如图10所示，所述变速器支撑臂(11)包括：弹簧(12)、环形限位链(13)、双向滑块(15)、滑块(21)、细支撑柱(23)、细支撑柱顶盖(24)、支撑头(25)。
所述变速器支撑臂(11)包括：支撑头(25)与滑块(21)相连固定，支撑头(25)上部是光滑弧面，支撑头(25)根据变模缓冲盒(18)做不对称设计，滑块(21)另一头与环形限位链(13)相连固定，双向滑块(15)连接环形限位链(13)，弹簧(12)***细支撑柱(23)，滑块(21)***细支撑柱(23)与弹簧(12)接触，细支撑柱顶盖(24)与细支撑柱(23)上端相连固定封住滑块(21)。
如图11所示示意图包括：变模缓冲盒(18)、强力弹簧(22)、滑齿(19)、滑块(21)、环形限位链(13)和双向滑块(15)。
所述结构包括：滑齿(19)置入变模缓冲盒(18)露出齿头，滑齿(19)下部设有导齿，滑齿(19)可在变模缓冲盒(18)中左右移动，变模缓冲盒(18)中左右设有强力弹簧(22)，变模缓冲盒(18)为非对称设计，变模缓冲盒(18)中弹簧较短的一侧设有配重平衡区域，变模缓冲盒(18)与滑块(21)相连固定，滑块(21)另一头与环形限位链(13)相连固定，双向滑块(15)连接环形限位链(13)。如图12所示，本案例所述环形限位链(13)设有3层关系，移动中不会发生碰撞，只产生摩擦。双向滑块(15)为对应连接的2个环形限位链(13)以2个固定角度的方向同时滑动，以摩擦力相互限制。
如图13所示：所述单向变模链条(9)的连接轴为偏心轴(26)，与滑齿(19)接触面设有斜面(28)。如图14所示，所述链条结构包括：母扣(30)，正公扣(31)，反公扣(32)。
所述链条结构包括：正公扣(31)同时***2个母扣(30)的偏心轴(26)，反公扣(32)***正公扣(31)固定，正公扣(31)和反公扣(32)内外两侧设有多处轻微突起(29)减小公母扣之间和公母扣与变速器外壳之间的摩擦力。
如图15所示，所述链条在公扣上增加导向滑齿(27)以限制链条运动轨迹。
如图16所示：采用多条单向链条(6)、多条单向变模链条(9)和多个变模轮盘总成的变速器总成，以增加稳定性和实现更高的扭矩输入输出。

Claims (10)

1.一种机动车无级变速器，包括：动力输入轴(4)连接第一单向旋转链条齿轮(5-1)带动单向链条(6)，链条带动第四单向旋转链条齿轮(5-4)，此齿轮为反向齿，链条带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)，此齿轮为反向齿，第三单向旋转链条齿轮(5-3)轴穿过液压滑块(7)中间的轴承，并与第二单向旋转链条齿轮(5-2)相连固定，液压滑块(7)上下两端设有滑轨导齿，液压滑块(7)外壳与液压杆(8)相连，第三单向旋转链条齿轮(5-3)带动单向变模链条(9)，链条带动变模齿臂(10)，变模齿臂(10)围绕动力输出轴(14)形成轮盘形状，其间设有支撑臂(11)，变模齿臂(10)和支撑臂(11)中设有弹簧(12)和滑块(21)，变模齿臂(10)中设有变模缓冲盒(18)，变模缓冲盒(18)中设有强力弹簧(22)，变模缓冲盒(18)和滑块(21)相连固定，滑块(21)另一头与环形限位链(13)相连固定，环形限位链(13)由双向滑块(15)连接，滑齿(19)置入变模缓冲盒(18)露出齿头，滑齿(19)下部设有导齿，滑齿(19)可在变模缓冲盒(18)中左右移动，变模缓冲盒(18)中左右设有强力弹簧(22)，变模缓冲盒(18)为非对称设计，变模缓冲盒(18)中弹簧较短的一侧设有配重平衡区域。
2.根据权利要求1所述机动车无级变速器，其特征是：所述环形限位链(13)包括：滑块(21)带动环形限位链(13)向动力输出轴(14)方向移动，环形限位链(13)带动双向滑块(15)移动，双向滑块(15)带动环形限位链(13)向动力输出轴(14)方向移动。
3.根据权利要求1所述机动车无级变速器，其特征是：所述环形限位链(13)设有3层关系，移动中不会发生碰撞，只产生摩擦，双向滑块(15)为对应连接的2个环形限位链(13)以2个固定角度的方向同时滑动，以摩擦力相互限制。
4.根据权利要求1所述机动车无级变速器，其特征是：所述单向变模链条(9)的连接轴为偏心轴(26)，与滑齿(19)接触面设有斜面(28)。
5.根据权利要求1所述机动车无级变速器，其特征是：所述单向链条(6)和单向变模链条(9)包括：正公扣(31)同时***2个母扣(30)的偏心轴(26)，反公扣(32)***正公扣(31)固定，正公扣(31)和反公扣(32)内外两侧设有多处轻微突起(29)减小公母扣之间和公母扣与变速器外壳之间的摩擦力。
6.根据权利要求1所述机动车无级变速器，其特征是：所述单向链条(6)在公扣上增加导向滑齿(27)以限制链条运动轨迹。
7.根据权利要求1所述机动车无级变速器，其特征是：采用多条单向链条(6)、多条单向变模链条(9)和多个变模轮盘总成的变速器总成，以增加稳定性和实现更高的扭矩输入输出。
8.一种根据权利要求1所述机动车无级变速器的变模轮盘变换齿轮模数的方法，其特征是：机动车无极变速器运行过程中液压杆(8)推动液压滑块(7)向动力输入轴(4)方向移动，并带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)和第三单向旋转链条齿轮(5-3)，期间第三单向旋转链条齿轮(5-3)会拉伸单向变模链条(9)，单向变模链条(9)会挤压变模齿臂(10)、支撑臂(11)和弹簧(12)，相邻两组变模齿臂(10)运转满一周期间，其之间连接的单向变模链条(9)的链条扣数不变，两个滑齿(19)之间的间距会缩短，其间距差由强力弹簧(22)缓冲，滑齿(19)的最大行程和动力输出轴(14)的转速决定液压滑块(7)的最大移动速度，变模齿臂(10)和支撑臂(11)的未接触链条部分由环形限位链(13)控制并保持为一个圆环形，实现变模轮盘的齿轮在机动车无极变速器运行过程中变换模数。
9.一种根据权利要求1所述机动车无级变速器的链条齿轮在链条运行中变换位置的方法，其特征是：动力输入轴(4)连接第一单向旋转链条齿轮(5-1)带动单向链条(6)，链条带动第四单向旋转链条齿轮(5-4)，此齿轮为反向齿，链条带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)，此齿轮为反向齿，第三单向旋转链条齿轮(5-3)轴穿过液压滑块(7)中间的轴承，并与第二单向旋转链条齿轮(5-2)相连固定，液压滑块(7)上下两端设有滑轨导齿，液压滑块(7)外壳与液压杆(8)相连，液压杆(8)推动液压滑块(7)向动力输入轴(4)方向移动，并带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)和第三单向旋转链条齿轮(5-3)，实现第二单向旋转链条齿轮(5-2)和第三单向旋转链条齿轮(5-3)可在机动车无极变速器运行过程中变换位置。
10.一种根据权利要求1所述机动车无级变速器实现无极变速的方法，其特征是：动力输入到动力输入轴(4)，带动第一单向旋转链条齿轮(5-1)和单向链条(6)定向转动，单向链条(6)带动第四单向旋转链条齿轮(5-4)和第二单向旋转链条齿轮(5-2)转动，第二单向旋转链条齿轮(5-2)通过转轴(16)带动第三单向旋转链条齿轮(5-3)转动，第三单向旋转链条齿轮(5-3)带动单向变模链条(9)转动，单向变模链条(9)带动变模齿臂(10)围绕动力输出轴(14)转动，完成动力输出，变速时，液压杆(8)推动液压滑块(7)向动力输入轴(4)方向移动，并带动第二单向旋转链条齿轮(5-2)和第三单向旋转链条齿轮(5-3)，期间第三单向旋转链条齿轮(5-3)会拉伸单向变模链条(9)，单向变模链条(9)会挤压变模齿臂(10)、支撑臂(11)和弹簧(12)，相邻两组变模齿臂(10)运转满一周期间，其之间连接的单向变模链条(9)的链条扣数不变，两个滑齿(19)之间的间距会缩短，其间距差由强力弹簧(22)缓冲，滑齿(19)的最大行程和动力输出轴(14)的转速决定液压滑块(7)的最大移动速度，变模齿臂(10)和支撑臂(11)的未接触链条部分由环形限位链(13)控制并保持为一个圆环形，实现机动车无级变速器无级变速。
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