CN1500027A - 制作无级调整的变速器的变速轮的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制作无级调整的变速器的变速轮的方法和装置，在所述变速器中至少一对变速轮的传动表面相对设置，所述传动表面在变速器工作时与一个动力传递件以松紧配合方式接触，所述装置中具有至少一个工件轴并具有一个砂轮，所述砂轮通过砂轮轴被驱动，实现对至少一个变速轮的传动表面的磨削。在对传动表面进行磨削时将进行砂轮和变速轮之间的反复的以工件轴为基准的径向相对摆动，从而使砂轮的磨削范围在传动表面的内半径与外半径之间往复移动，其中变速轮利用工件轴旋转，实现对整个传动表面的磨削。

Description

制作无级调整的变速器的变速轮的方法和装置
本发明涉及一种制作无级调整的变速器，例如一种皮带变速器的变速轮的方法和装置。这种无级调整的变速器也被称作CVT(无级变速传动)-变速器并具有至少一对变速轮，所述变速轮分别具有例如基本为锥形或鼓形，即弧形的传动-表面。所述传动表面在这里系指用于动力传递的表面。所述传动表面具有一个在变速轮的径向成弧线的或直线的形状。相互成对设置的变速轮的相互的间距是可调整的，其中在变速轮之间，动力传递件，例如细节链被换向。通过对变速轮之间的间距的调整实现无级调整。其中动力传递件以松紧配合的方式沿相对的变速轮的传动-表面移动。在变速器工作时，动力传递件沿在传动表面的内径与外径之间的变速轮的传动表面向上和向下或从内向外或从外向内移动。
其中的问题是，变速轮必须以一不致使动力传递件打滑的力压紧动力传递件。必须有效地避免打滑。另一方面需要将变速轮的贴合力保持在尽可能小的程度，以便在从变速轮将动力传递给动力传递件时避免出现不必要高的表面压力。而且在变速轮与动力传递件之间不得出现打滑的现象。
在制作这种无级调整的变速器的变速轮时还存在的问题是，传动轮必须具有高强度的并以尽可能小的公差工作的传动表面。变速轮高的强度对变速器尽可能长的寿命是非常重要的。为了确保实现变速器顺畅并且低噪声的工作，必须避免这种变速器的传动表面不平和形状偏差。
所以本发明的目的在于提出一种制作无级调整的变速器的变速轮的方法和装置，采用所述变速器可以改善变速轮和动力传递件之间的动力传递特性、延长寿命并且特别是可以可靠地避免动力传递件的打滑。
通过采用具有权利要求1的特征的制作方法和采用具有权利要求10的特征的装置实现了本发明的目的。在从属权利要求中描述了本发明的有益的设计和进一步设计。
采用本发明的制作变速轮的方法，在对锥形或鼓形的传动表面磨削时以工件轴为基准进行砂轮与变速轮之间的径向相对摆动，从而使砂轮的磨削范围在传动表面的内半径与外半径之间进行移动。因而可以有针对性地改变传动表面的磨削外观。替代在进行外圆磨削时基本为圆形的磨削外观，采用本发明的方法例如可以实现交叉磨削。所述的交叉磨削系指在各处磨痕都是交叉的磨削外观。采用此方式可以有针对性地调整变速轮传动表面的表面粗糙度，从而建立避免变速器工作时动力传递件打滑的最佳条件。可以在要求的很窄的尺寸公差的范围内制作出表面并具有所需的强度。由于有针对性的调整砂轮的表面粗糙度可以明显地改善打滑情况或在很大的程度上可以避免打滑，因而可以进一步地降低变速轮的贴合力，从而减少了表面压力并随之减少了动力传递时的摩擦和随之改善了变速器的效率。因此最后具有根据本发明制作的变速轮的无级调整的变速器与采用通常的方法制作的变速器相比将减少内燃机的油耗。
采用此方式实现的交叉磨削的优点是：由于涉及的是与对表面珩磨加工相同的“交叉磨削”，所以砂轮表面的承重比率较高。
在进行斜切入磨削时将产生周边磨削，对所述周边磨削必须精确地以几何负形状进行修整，因而将会在工件上形成因修整造成的形状误差。通过摆动“排除了”修整产生的形状误差。另外交叉磨削就在动力传递点上的动力传递也是具有优点的。由于工件在砂轮重新作用于同一磨削点之前已经完全冷却，所以摆动磨削将导致磨削时工件所要承受的热负荷较小。
根据本发明的有益的设计，工件轴的转速与摆动协调一致。从而在传动表面的所有范围都会实现均匀的表面粗糙度。而且采用此方式可以有针对性地提高或减少表面粗糙度。根据本发明的与此有关的有益的方面，按照砂轮在传动表面的磨削位置改变工件轴的转速。从而在传动表面的所有范围内可以实现均匀的磨削外观，例如通过提高或减少工件轴的转速，特别是通过实现在所有磨削点的相同的磨削条件，可以实现在变速轮的所有范围内的相同的表面粗糙度。因而可以避免动力传递件在砂轮的不同位置以不同的滑动极限工作。
根据本发明的进一步的有益的设计根据砂轮在传动表面的径向位置改变摆动速度。通过在外圆范围方向上降低摆动速度可以避免视范围不同出现不均匀的磨削外观。可以通过砂轮的往复移动或变速轮的往复移动实现相对摆动。
根据本发明的进一步有益的设计，设置有两个工件轴，所述工件轴的相对设置应能实现两个变速轮的传动表面上的摆动，从而使两个变速轮经一次夹固仅用一个砂轮实现磨削。其中对两个工件轴的调整应使两个变速轮的传动表面相邻设置，其中锥形的或鼓形的传动表面分别在一个平面上。根据本发明的方法一次夹固实现对两个变速轮的加工缩短了制作时间。周期时间几乎减少一半。很显然，在此工件的转速要与加长了的摆动路径适配。根据本发明一个与此有关的方面，两个工件轴围绕一个共同回转点回转，从而实现传动表面的鼓形的壳面形状。回转点的位置视鼓形的形状的半径而定。
本发明的用于制作无级调整的变速器的变速轮的装置根据权利要求10具有至少一个工件轴和一个砂轮，其中砂轮轴和变速轮的设置应能实现磨削加工时以工件轴轴线为基准沿传动表面砂轮和变速轮之间的径向相对摆动。从而采用本装置可以有针对性地对传动表面的磨削外观施加影响，例如通过交叉磨削可以实现一种蜗旋状向外伸展的或另一种所需的磨削外观。从而采用本装置可以制作出具有所需的和预先确定的表面粗糙度的变速轮。优选通过砂轮的往复移动或通过变速轮的往复移动实现相对摆动。
根据本发明的有益的设计设置有一个砂轮轴座，所述砂轮轴座可以以工件轴为基准倾斜调整。所述的砂轮轴座可以实现在有待磨削的传动表面上砂轮精确和迅捷的往复移动。通过以砂轮轴为基准对倾斜度的调整可以制作出具有不同的锥形的变速轮。
根据本发明的进一步的有益的设计，所述装置具有一个控制装置，利用所述控制装置可以有针对性地控制相对摆动。从而可以有针对性地改变摆动，以便可以在本装置上调整变速轮的传动表面的预定的表面粗糙度。根据本发明的一个与此有关的方面，利用控制装置可以改变工件轴的转速和摆动的速度。采用此方式利用本装置可以制作出不同的表面粗糙度。对传动表面的加工可以视应用，即考虑到在变速器工作时其滑动-和摩擦特性实现最佳化的调整。
根据本发明的进一步有益的设计，工件轴围绕回转点回转，从而可以制作出传动表面的“鼓形”壳面形状。  其中回转点的位置视所需要的或要求的曲率半径而定。转动同时也起着产生相对摆动的作用。
根据本发明的进一步有益的设计，所述装置具有两个工件轴，所述工件轴的定向和相互的间距是可调整的。所述装置可以实现同时对两个变速轮的磨削加工以及实现磨削加工时的本发明的摆动。采用这种方式缩短了制作时间。通过对工件轴的相互间隔的调整可以制作出不同大小的并具有有针对性加以影响的表面粗糙度的变速轮。另外可以对锥角进行调整。根据本发明一与此有关的方面，两个工件轴围绕一个共同的回转点回转。此点可实现对传动表面的鼓形或弧形壳面的制作。
根据本发明的另一有益的设计，所述装置是CNC(计算机数字控制)-加工中心的一部分。采用此方式可以经一次夹固继续对变速轮进行加工。所以不需要在不同的前置于或后置于磨削的加工步骤之间进行换装。
下面将对照附图对本发明做详细说明。图中示出：
图1为本发明的磨削装置的第一实施例的俯视示意图；
图2为本发明的具有两个工件主轴的磨削装置第二实施例的俯视示意图；
图3为图1所示的实施例的另一实施方式的俯视示意图；和
图4为图2所示的实施例的另一实施方式的俯视示意图。
图1简要地示出本发明的磨削装置的俯视图。作为工件1的具有锥形的表面2的变速轮被夹固在工件轴3上。变速轮1具有一锥形的传动表面2，即变速轮只在一个方向弯曲。当然也可以在两个方向上具有弯曲的形状。在砂轮轴5上设置有一个砂轮4，用于对变速轮1的锥形的传动表面2进行磨削。砂轮4和砂轮轴5设置在砂轮轴座6上，在对表面2磨削时使砂轮4可以进行往复摆动。为此另外还设置有一个控制装置7，通过该控制装置对工件主轴3的转速以及砂轮4的往复摆动进行控制。在对变速轮1的传动表面进行磨削加工时砂轮4在外半径2.2与内半径2.1之间往复摆动，使磨削痕迹在表面2上交叉。采用此方式可以实现在表面2上的交叉磨削。采用本发明的装置还可以有针对性地影响变速轮1的传动表面2的表面粗糙度。利用控制装置7特别是可以对工件轴3的转速、砂轮4摆动的速度和方向进行调整。其它的调整参数与***面上向表面2的方向上的进给。
图2示意示出本发明的磨床的第二实施例，其中与第一实施例的区别在于设置有两个工件轴3、3’。采用这种方式利用磨床可以利用唯一一个砂轮4经一次夹固磨削两个变速轮1、1’。为此两个工件轴3、3’根据变速轮1、1’的传动表面2、2’的锥形的形状的相互定向应使每半个锥形表面2、2’的外体线在一个平面上。砂轮轴5设置在一个砂轮轴座6上，所述砂轮轴座6可以实现由一个变速轮1的表面2的内半径2.1向另一个变速轮1’的内半径2.1的摆动。因此缩短了对变速轮的传动表面的磨削加工时间。
图3示意示出对图1所示的实施例的另一实施方式。替代可移动的砂轮轴座6在此在对传动表面2磨削时通过可旋摆的，即可往复旋摆的工件轴10实现摆动。从而形成半径形状，即传动表面2的鼓形形状，所述传动表面由于产生的交叉磨削具有所需的表面粗糙度。回转点8的位置决定鼓形壳面的曲率半径并且优选是可调的。
图4与图3类似示意示出图2的具有两个工件轴的磨床的另一实施方式。两个工件轴10、10’围绕一个共同的回转点9可回转地设置，通过工件轴10、10’实现摆动，同时砂轮4在Y-方向上被进给。回转点9是可调的，同样回转角度α用于装置与不同的变速轮形状适配。
附图标记对照表
1、1’                   变速轮(工件)
2、2’                   传动表面
2.1           传动表面内半径
2.2           传动表面外半径
3、3’                   工件轴
4             砂轮
5             砂轮轴
6             砂轮轴座
7             控制装置
8、9          回转点
10、10’               可回转的工件轴
α                          回转角

Claims (20)

1.一种制作无级调整的变速器的变速轮(1)的方法，在所述变速器中至少一对变速轮(1)的传动表面相对设置，所述传动表面在变速器工作时与动力传递件松紧配合接触，在一装置上进行加工，所述装置具有一个工件轴(3)和一个砂轮(4)，所述砂轮通过一砂轮轴(5)被驱动，用于对至少一个变速轮(1)的传动表面(2)进行磨削，其特征在于，在对传动表面(2)磨削时在砂轮(4)与变速轮(1)之间进行反复的以工件轴为基准(3)的径向相对的往复摆动，从而使砂轮的磨削范围在传动表面(2)的内半径(2.1)与外半径(2.2)之间往复移动，其中变速轮(1)利用工件轴(3)旋转，从而使整个传动表面(2)被磨削。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，砂轮(4)和变速轮(1)的移动相互协调，从而可以实现对具有预定的表面粗糙度的传动表面(2)的交叉磨削。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，工件轴(3)的转速与相对的往复摆动协调。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，对工件轴(3)的转速根据砂轮94)在传动表面(2)的径向磨削位置加以改变。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对往复摆动的速度根据砂轮(4)在变速轮(1)的传动表面(2)上的径向位置加以改变。
6.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，变速轮(1)进行往复摆动。
7.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，砂轮(4)进行往复摆动。
8.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设置有两个工件轴(3、3’)并且在对两个变速轮(1、1’)的传动表面(2、2’)进行磨削时进行相对往复摆动，以便经一次夹固对两个变速轮(1、1’)进行磨削。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，工件轴(3、3’)围绕一个共同的回转点回转，用于制作传动表面(2、2’)的鼓形的壳面形状。
10.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，在制作传动表面(2、2’)的锥形的壳面形状时砂轮进行往复摆动。
11.一种制作无级调整的变速器的变速轮(1)的，尤其是用于实施按照权利要求1至6中任一项所述的方法的装置，其中在变速器工作时至少一对变速轮(1)的传动表面(2)与动力传递件松紧配合接触，所述装置具有至少一个工件轴(3)和一个砂轮(4)，所述砂轮通过一砂轮轴(5)被驱动，用于对至少一个变速轮(1)的传动表面(2)进行磨削，其特征在于，所述装置的结构应使在对传动表面(2)磨削时进行以工件主轴的轴线为基准的在砂轮(4)与变速轮(1)之间的径向和反复相对的往复摆动，其中变速轮(1)利用工件轴(3)围绕旋转轴旋转。
12.按照权利要求11所述的装置，其特征在于，砂轮(4)可往复移动。
13.按照权利要求11所述的装置，其特征在于，变速轮(1)可往复移动。
14.按照权利要求12所述的装置，其特征在于，设置有一个砂轮轴座(6)，其中对砂轮轴(5)的中轴线以其与工件轴(3)的中轴线的夹角水平调整。
15.按照权利要求13所述的装置，其特征在于，工件轴(3)围绕回转点(8)回转，用于制作传动表面(2)鼓形的壳面形状。
16.按照权利要求11至15中任一项所述的装置，其特征在于，设置有一个控制装置(7)，利用所述控制装置对相对的往复摆动进行有针对性的控制。
17.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，用控制装置(7)改变工件轴(3)的转速和往复摆动的速度。
18.按照权利要求11至14中任一项所述的装置，其特征在于，设置有两个工件轴(3、3’)分别对变速轮(1)进行固定，对所述工件轴的定向和相互间隔以回转角α为基准可进行调整。
19.按照权利要求18所述的装置，其特征在于，工件轴(3、3’)围绕共同的回转点回转，用于制作传动表面(2、2’)的鼓形的壳面形状。
20.按照权利要求11至19中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置是CNC-加工中心的一个组成部分。
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