CN205173389U

CN205173389U - 摩擦式变矩器

Info

Publication number: CN205173389U
Application number: CN201521033764.7U
Authority: CN
Inventors: 许水电; 李延福; 许涛; 许永建
Original assignee: Chuan Fu Technology (xiamen) Co Ltd
Current assignee: Chuan Fu Technology (Xiamen) Co., Ltd.
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2025-12-11

Abstract

本实用新型公开一种摩擦式变矩器，包括内环、大滚柱及外环，内环为输入单元，内环周侧环面上均分设有至少两个凹形槽，每个凹形槽分别对应一个大滚柱；外环为输出单元，外环套在内环外并与内环同轴布设，外环的内侧圆周面形成外环内滚道并与各滚柱配合。当转速和负载发生变化时，滚柱在离心力和内环凸轮的共同作用下实现自适应工作，最终实现摩擦式变矩器的闭锁输出、自动变速和变矩，满足不同的应用。该变矩器结构具有结构简单、传递效率高、无级变速、自适应强，具有自动闭锁功能、节能环保等优点。

Description

摩擦式变矩器

技术领域

本实用新型公开一种摩擦式变矩器，能够实现无级变速、自动变矩的传动***。

背景技术

目前，应用最广泛的变矩器是液力变矩器，亦称扭力转换器，安装在发动机和变速器之间，以液压油(ATF)为工作介质，起传递转矩，变矩，变速及离合的作用。它是一种以液体为工作介质的非刚性扭矩变换器，是液力传动的型式之一，应用极其广泛。液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮等组成，液力变矩器不仅增大了发动机的扭矩，而且还实现发动机和自动变速箱之间的柔性连接，既有效地解决了发动机的熄火问题又能够自如地实现自动换挡。

液力变矩器的主要缺点是结构复杂，成本较高，质量较大，以及由于存在液力损失，使机器的传动效率有所降低，因而机器燃料经济性和牵引效率有所降低。为了解决这个问题，有些汽车上的扭矩转换器上有一个锁止离合器来提高传动效率，但是复杂的***和昂贵的传动部件一直以来都是让维修市场和用户头疼的主要问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种摩擦式变矩器，在对摩擦、传动、材料及润滑等多***研究的基础上，通过全新的设计，改变传统的变矩器形态，简化了变矩器的结构，提高传递效率，降低成本，具有性能优越、自适应性强、无级变速、自动闭锁、绿色环保等优点。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种摩擦式变矩器，包括内环、大滚柱及外环，其中：

内环，其为输入单元，内环周侧环面上均分设有至少两个凹形槽，每个凹形槽分别对应一个大滚柱；

外环，其为输出单元，外环套在内环外并与内环同轴布设，外环的内侧圆周面形成外环内滚道并与各滚柱压切配合；

大滚柱，其设置于内、外环之间，相邻凹形槽内的大滚柱之间具有间隙；

所述内环与大滚柱、大滚柱与外环之间通过机械摩擦传动实现自动闭锁输出、自动变速和变矩。

进一步，所述内环与滚柱形成压力角α，压力角α为12°～40°。

进一步，外环内滚道直径D与大滚柱直径d比值D/d＝1.2～6。

进一步，相邻大滚柱的间隙s>0.2mm。

进一步，相邻大滚柱之间设有一个以上的小滚柱，各小滚柱直径小于大滚柱，小滚柱位于内环凹形槽之间的内环圆周面上，小滚柱的外滚道面为外环内侧圆周面。

进一上，相邻小滚柱之间及大滚柱与小滚柱的间隙s>0.2mm。

本实用新型具有如下优点：

(1)结构简单

摩擦式变矩器结构主体由内环、滚柱和外环组成，相比扭力变矩器中泵轮、涡轮和导轮而言，结构简单，可靠性强、成本低、绿色环保。

(2)具有自动变速、自动增矩和自动闭锁功能

1)当转速和负载发生变化时，大、小滚柱在离心力和内环凸轮的共同作用下实现自适应工作，最终实现摩擦式变矩器的闭锁输出、自动变速和变矩；

2)内环、大滚柱、小滚柱和外环的结构设计共同决定了自动变速的范围和增矩的倍数，因此，可以匹配不同的参数以满足不同应用场合的要求。

(3)传动效率高

根据能量守恒定律，输入能量除了很小一部分转化为滚柱自转的能量损失外，其余全部用来输出，因此，较液力矩器：其油温低、传动响应快，传递效率高。

本实用新型摩擦式变矩器结构，主要应用于汽车、工程机械、军用车辆、石油、化工、矿山、冶金机械等领域，应用非常广泛。

附图说明

图1是本实用新型实施例结构示意图。

图2是本实用新型摩擦式变矩大滚柱受力分析示意图。

图3本实用新型摩擦式变矩外环和内环凸轮旋转示意图。

图4是本实用新型仅包括大滚柱结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例：请参阅图4，一种摩擦式变矩器，包括内环1、大滚柱2及外环3，其中：

内环1，其为输入单元，内环周侧环面上均分设有至少两个凹形槽101形成内环凸轮，每个凹形槽分别对应一个大滚柱，图4中设置3个凹形槽及对应的大滚柱2；

外环3，其为输出单元，外环3套在内环1外并与内环1同轴布设，外环3的内侧圆周面形成外环内滚道并与各滚柱压切配合，这里的压切指滚柱面抵压在外环内滚道上，由于滚柱与外环均为弧形面，两者必然相切抵压；

大滚柱2，其设置于内、外环之间，相邻凹形槽内的大滚柱之间具有间隙，目的是每一凹形槽内的滚柱独立由内环1输入转化传递给外环3输出；

转速和负载发生变化时，各滚柱2在离心力和内环1的共同作用下实现自适应工作，同时通过内环1与滚柱2、滚柱2与外环3之间的机械摩擦传动，实现自动闭锁输出、自动变速和变矩。

摩擦式变矩器，内环1可以与输入轴相连形成动力输入，而外环3可以与输出法兰或其他输出部件连接，其工作与液力变矩器有着本质上的不同，它能根据负载和速度的变化，在离心力和内环凸轮的共同作用下，通过内环与大小滚柱和外环之间的机械摩擦传动，实现自动闭锁、自动变速和变矩等功能。

本实用新型种摩擦式变矩器结构，其包括输入轴、内环凸轮、大滚柱、小滚柱、外环及输出法兰。动力通过输入轴传输，输入轴与内环凸轮连接；负载传递至输出法兰；内环凸轮与外环同轴设置；内环凸轮和外环之间圆周放置多个大滚柱，外环与输出法兰连接。

如图1，相邻大滚柱2之间设有一个以上的小滚柱4，各小滚柱4直径小于大滚柱2，小滚柱4位于内环凹形槽之间的内环圆周面上，小滚柱的外滚道面为外环内侧圆周面，图1实施例中设置内环周侧环面上均分设有4个凹形槽101。

如图2所示，本实用新型摩擦式变矩器的增矩主要通过改变滚柱2作用在外环3内滚道的作用力和改变力臂来实现。内环1作用在大滚柱2的力传递到外环3，此时，作用力发生变化，同时，力臂也由L₁变为L₂，力臂变长。具体如下：

根据扭矩公式：T＝F·L

其中：

T为扭矩；

F为驱动旋转的力；

L为力臂；

F_X为单个滚柱与外环内滚道的切向力；

F_Y为单个滚柱与外环内滚道的径向力；

F_离为大滚柱的离心力；

α为内环和对应的大滚柱压力角；

m为大滚柱质量；

v为大滚柱相对外环内滚道的线速度；

r为外环内滚道的半径。

根据图1和2，内环1外侧环面上设有凹形槽101形成内环凸轮，每个凹形槽分别对应一个大滚柱2。外环内滚道直径D与大滚柱直径d的比值D/d大小决定了力臂L变化倍数的大小，图2中L₁表示内环凸轮凹形槽与大滚柱的接触点到圆心o的距离，L₂表示外环内滚道与大滚柱的接触点到圆心o的距离，其中D/d值越大，L₂/L₁比值越小，力臂变化倍数小，反之则变化倍数长。力臂变化倍数小起不了增矩的作用，倍数太大虽然增矩效果明显,但无法满足转速的要求，因此，外环内滚道直径D与大滚柱直径d比值D/d＝1.2～6，大滚柱直径占外环内滚道直径的1/6～5/6，包括1/6至5/6之间的所有值，如2/6、2.5/6、3/6、3.5/6、4/6等，进而对应引起力臂变化的倍数为1.5～5.5。

同时，根据得，当转速一定时，旋转驱动力F变化的倍数由决定，即由内环凸轮和对应大滚柱的压力角α和摩擦系数μ决定，tanα的值必须大于摩擦系数μ，太小无法实现动态的变矩。在此前提下，压力角α越小，增矩倍数较大，反之增矩倍数则越小。假设摩擦系数μ＝0.08，当α＝10°时，当α＝30°时，根据摩擦式变矩器结构设计要求，内环凸轮和对应的大滚柱压力角α为12°～40°。

本实用新型摩擦式变矩器的变矩由D/d值、压力角α以及离心力共同决定，因此，可以根据负载及工况的要求，对摩擦式变矩器结构进行设计，以满足不同领域的应用。

图1中，内环通过与大滚柱摩擦传动，进而与小滚柱和外环的摩擦实现摩擦式变矩器的工作，最终实现自动变速和变矩的功能。其中，大滚柱的个数和内环凸轮凹槽的相对应，大滚柱的个数为2个及以上，当大滚柱的个数为1个时，内环凸轮难以带动大滚柱和滚柱作旋转运动，摩擦式变矩器无法正常工作。

本实用新型各相邻滚柱之间的最小间隙s大于0.2mm，由于加工误差和装配误差的存在，当相邻滚柱之间的间隙小于0.2mm时，摩擦力变矩器容易出现卡死损坏，因此滚柱间的间隙不能小于0.2mm，本实用新型相邻滚柱之间的间隙s大于0.2mm，不但指相邻小滚柱之间隙，大滚柱与小滚柱之间也适合，小滚柱是设置在两大滚柱之间并能滚动，因此，内环通过与大滚柱摩擦传动，大滚柱进而推动相邻的小滚柱，进而与小滚柱和外环的摩擦实现摩擦式变矩器的工作。

如图3所示，本实用新型的摩擦式变矩器的闭锁原理：当转速达到一定速度且负载较小时，大、小滚柱在静摩擦的作用下内环凸轮转动和外环连接成一体，变矩器闭锁输出，n₁＝n₂；当负载继续增大到一定程度时，外环的速度n₂降低，各滚柱与外环相对运动，处于打滑状态，n₁＞n₂此时各滚柱在内环凸轮的作用下，实现自动变速和变矩，以满足负载的要求。作用一段时间后，速度提升，负载减小，大、小滚柱和外环之间由动摩擦自动切换为静摩擦，摩擦系数增加，内环凸轮、大滚柱、小滚柱和外环再次连接成一体n₁＝n₂，变矩器重新自动闭锁输出。

本实用新型公开一种摩擦式变矩器结构，其包括输入轴、内环凸轮、大滚柱、滚柱、外环及输出法兰。动力通过输入轴传输，输入轴与内环凸轮连接；负载传递至输出法兰；内环凸轮与外环同轴设置；内环凸轮和外环之间圆周放置多个大滚柱，外环与输出法兰连接。当转速和负载发生变化时，滚柱在离心力和内环凸轮的共同作用下实现自适应工作，最终实现摩擦式变矩器的闭锁输出、自动变速和变矩，满足不同的应用。该变矩器结构具有结构简单、传递效率高、无级变速、自适应强，具有自动闭锁功能、节能环保等优点。

综合上述，该变矩器结构具有结构简单、传递效率高、根据负载和速度的变化实现自动变速和自动增矩，具有自动闭锁等优点。改变传统的变矩器形态，降低成本，自适应性强，绿色环保，效果显著。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims

1.一种摩擦式变矩器，其特征在于包括内环、大滚柱及外环，其中：

2.根据权利要求1所述的摩擦式变矩器，其特征在于：所述内环与滚柱形成压力角α，压力角α为12°～40°。

3.根据权利要求1所述的摩擦式变矩器，其特征在于：外环内滚道直径D与大滚柱直径d比值D/d＝1.2～6。

4.根据权利要求1至3之一所述的摩擦式变矩器，其特征在于：相邻大滚柱的间隙s>0.2mm。

5.根据权利要求1至3之一所述的摩擦式变矩器，其特征在于：相邻大滚柱之间设有一个以上的小滚柱，各小滚柱直径小于大滚柱，小滚柱位于内环凹形槽之间的内环圆周面上，小滚柱的外滚道面为外环内侧圆周面。

6.根据权利要求5所述的摩擦式变矩器，其特征在于：相邻小滚柱之间及大滚柱与小滚柱的间隙s>0.2mm。