拉桿式錐盤變徑帶輪無級變速器的制作方法

本發(fā)明涉及一種變速裝置，具體為一種新型變徑帶輪式帶傳動無級變速器。

技術(shù)背景

無級變速器是一種傳動裝置，以滿足機器或生產(chǎn)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中各種不同工況的要求。其功能特征是：在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，能實現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，使其在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量，適應(yīng)產(chǎn)品變換的需要，節(jié)省能源，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的機械化、自動化等各方面都有顯著的作用。在通用機械式無級變速器生產(chǎn)應(yīng)用方面，國內(nèi)從六十年代開始以仿制為主，加之隨后的創(chuàng)新與改進，目前的主要有行星錐盤式、脈動式及齒鏈?zhǔn)降榷喾N形式。在車用cvt方面，主要代表有鋼帶式和krg錐環(huán)式兩種不同的形式，目前主要應(yīng)用以鋼帶式無級變速器為主。由于國外的研究比較早，技術(shù)已相對成熟；但是目前國內(nèi)對車用無級變速器的認(rèn)識與研發(fā)較晚，目前主要以進口為主，雖然在仿制方面取得了一定的成就，但在核心傳動零件并未完全攻克，是制約著我國無級變速器發(fā)展的主要瓶頸。同時目前車用無級變速器在傳動效率和傳動轉(zhuǎn)矩方面較低，控制系統(tǒng)和制造成本和較高等發(fā)面存在的不足問題。為了解決目前無級變速器傳動扭矩和傳動效率這一問題，本發(fā)明專利提出一種“拉桿式錐盤變徑帶輪無級變速器”。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，針對目前機械式無級變速器在傳動效率和傳動轉(zhuǎn)矩較低，控制系統(tǒng)和制造成本較高等方面存在的不足，對車用鋼帶式無級變速器和krg錐環(huán)式無級變速器的各自傳動特點分析研究，設(shè)計一種拉桿式錐盤變徑帶輪無級變速器。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，拉桿式錐盤變徑帶輪無級變速器，包括無級傳動機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)和張緊機構(gòu)；

所述無級傳動機構(gòu)包括箱體和箱體內(nèi)的輸入軸、輸出軸、傳動帶、輸入變徑帶輪組、輸出變徑帶輪組，輸入軸上設(shè)有輸入變徑帶輪組，輸入變徑帶輪組包括若干個輸入帶輪塊；輸出軸上設(shè)有輸出變徑帶輪組，輸出變徑帶輪組包括若干個輸出帶輪塊；輸入帶輪塊與輸出帶輪塊上設(shè)有凸塊；輸入變徑帶輪組、輸出變徑帶輪組通過傳動帶連接；

所述輸入軸上設(shè)有輸入固定盤、輸入錐盤，輸入錐盤位于輸入固定盤內(nèi)側(cè)，輸入錐盤可在輸入軸上軸向移動；輸入錐盤沿其母線上設(shè)有若干個凹槽，輸入帶輪塊上的凸臺與對應(yīng)的輸入錐盤的凹槽滑動配合；每個輸入帶輪塊同一端通過對應(yīng)的拉桿與輸入固定盤鉸連接；每個輸入帶輪塊同一端與對應(yīng)的拉桿鉸連接；

所述輸出軸與輸入軸平行設(shè)置，輸出軸上設(shè)有輸出固定盤、輸出錐盤，輸出錐盤位于輸出固定盤內(nèi)側(cè)，輸出錐盤與輸入錐盤的錐角方向相反，輸出錐盤可在輸出軸上軸向移動；輸出錐盤沿其母線上設(shè)有若干個凹槽，輸出帶輪塊上的凸臺與對應(yīng)的輸出錐盤的凹槽滑動配合；每個輸出帶輪塊同一端通過對應(yīng)的拉桿與輸出固定盤鉸連接；每個輸出帶輪塊同一端與對應(yīng)的拉桿鉸連接；

所述變速機構(gòu)使輸入軸上的輸入錐盤、輸出軸上的輸出錐盤實現(xiàn)同步軸向移動；

所述張緊機構(gòu)通過張緊輪對傳動帶進行張緊。

優(yōu)選的，所述調(diào)速機構(gòu)包括伺服驅(qū)動單元、傳動絲桿、調(diào)速拉桿、u形套筒，伺服驅(qū)動單元驅(qū)動連接傳動絲桿，傳動絲桿與輸入軸平行設(shè)置，伺服驅(qū)動單元與調(diào)速拉桿通過傳動絲桿相連接，調(diào)速拉桿與傳動絲桿垂直設(shè)置；輸出軸與輸入軸上分別空套有套筒法蘭，輸入錐盤與對應(yīng)的套筒法蘭篤定連接，輸出錐盤與對應(yīng)的套筒法蘭固定連接；輸出軸與輸入軸上套筒法蘭分別通過軸承設(shè)置所述u型套筒，輸入軸與輸出軸上的u型套筒分別位于輸入錐盤、輸出錐盤內(nèi)側(cè)；調(diào)速拉桿的兩端分別插在輸入軸與輸出軸上的u型套筒外周的u型槽內(nèi)，通過伺服驅(qū)動單元使調(diào)速拉桿沿傳動絲桿軸向移動，經(jīng)u型套筒使輸入錐盤、輸出錐盤軸向移動實現(xiàn)無級變速。

優(yōu)選的，所述張緊機構(gòu)通過恒定壓力的張緊輪實現(xiàn)張緊控制。

優(yōu)選的，所述輸入錐盤通過花鍵套與輸入軸花鍵配合

優(yōu)選的，所述輸出錐盤通過花鍵套與輸出軸花鍵配合，

優(yōu)選的，所述凸塊為圓弧形凸塊，所述凹槽為圓弧形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

第一，利用離散的變徑帶輪代替整體帶輪，變徑帶輪由若干個離散帶輪塊組成，把每個離散的變徑帶輪塊拼在一起就可以組成一個完整的圓形帶輪；在每個帶輪塊底部具有特定的凸塊，與之相配合錐盤沿其母線方向的特定凹槽滑動聯(lián)接，約束每個變徑帶輪塊只能沿著滑槽滑動，在每個帶輪塊的同一端通過拉桿與軸一端上的固定盤一一鉸鏈聯(lián)接，約束變徑帶輪塊同一端保證在同一平面內(nèi)。這樣的帶輪既是離散，又被約束成一體，巧妙的實現(xiàn)了帶輪直徑的變化。

可以實現(xiàn)大扭矩、高效率傳動。

本發(fā)明的拉桿式錐盤變徑帶輪無級變速器可以實現(xiàn)無級增速傳動也可以實現(xiàn)無級減速傳動。

附圖說明

圖1是本專利無級變速器沿著軸線方向的剖視圖。

圖2為圖1的c-c向剖面圖。

圖3為拉桿與帶輪塊、軸端固定盤的鉸接機構(gòu)圖。

圖4為拉桿式錐盤變徑帶輪無級變速器的示意圖。

圖5為錐盤的左右移動極限圖。

圖中：1.拉桿；2.輸出固定盤；3.輸出軸；4.軸承套；5.伺服驅(qū)動單元；6.輸入軸；7.輸入固定盤；8.輸入錐盤；9.傳動帶；10.輸入變徑帶輪塊；11.花鍵套；12.u型套筒；13.套筒法蘭；14.調(diào)速拉桿；15.傳動絲桿；16.輸出錐盤；17.輸出變徑帶輪塊；18.張緊輪；19.箱體；20.軸銷。

具體實施方式

如附圖1-2所示，本發(fā)明提出的拉桿式錐盤變徑帶輪無級變速器，整個機構(gòu)主要由無級傳動機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)和張緊機構(gòu)等組成。

該新型無級變速器在傳動方面：利用一對可任意改變直徑的帶輪組和傳動帶實現(xiàn)無級調(diào)速；控制方面采用伺服控制單元。整個系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊，制造成本底，控制精確高，響應(yīng)速度快等優(yōu)點。不僅可作為大型帶式輸送機上的軟啟動裝置、起重機傳動系統(tǒng)調(diào)速裝置、各類卷取機驅(qū)動裝置，而且可以作為車用cvt的核心傳動部件，達到提升傳動扭矩與效率的目的。

利用可變直徑帶輪替代整體式帶輪傳動，變徑帶輪由若干個離散帶輪塊組成，每個帶輪塊底部具有特定的凸塊，與之相配合錐盤沿其母線方向的特定凹槽滑動聯(lián)接，在每個帶輪塊的同一端通過拉桿與軸一端上的固定盤一一鉸鏈聯(lián)接，約束變徑帶輪塊同一端保證在同一平面內(nèi)，同樣可以保證兩組變徑帶輪的同一側(cè)端面共面。通過調(diào)速機構(gòu)同時改變錐盤的軸向位移，使變徑帶輪的直徑隨著錐盤截面直徑的變化而變化，最后通過傳動帶與張緊裝置組合實現(xiàn)整個機構(gòu)無級傳動。

實現(xiàn)上述技術(shù)方案是：對于輸入軸上變徑帶輪組，每個離散的輸入變徑帶輪塊10底部有帶有圓弧型凸塊如附圖2，與相配合輸入錐盤8沿其母線上帶有圓弧的凹槽滑動配合。輸入變徑帶輪塊10的同一端通過拉桿1與固定在輸入軸6上的輸入固定盤7連接，并且兩端都為鉸鏈連接。輸入錐盤8通過花鍵套11與輸入軸6花鍵配合，并且輸入錐盤8可在輸入軸6的兩端極限范圍內(nèi)軸向移動，整體形成一個輸入軸上的變徑帶輪組。

對于輸出軸上變徑帶輪組：每個離散的輸出變徑帶輪塊17底部具有圓弧形凸塊如附圖2，與相配合輸出錐盤16沿其母線上帶有圓弧的凹槽滑動配合，輸出變徑帶輪塊17均勻的分布在輸出錐盤16的一周。輸出變徑帶輪塊17的同一端通過拉桿1與固定在輸出軸3上的輸出固定盤2鉸鏈聯(lián)接。輸出錐盤16通過花鍵套11與輸出軸3花鍵配合，并且可在輸出軸3兩端極限范圍內(nèi)軸向移動，形成一個輸出軸上的變徑帶輪組。

所述輸入軸上的變徑帶輪組和輸出軸上的變徑帶輪組內(nèi)的輸入錐盤8和輸出錐盤16，錐角方向相反的配合在輸入軸6和輸出軸3上。兩個主從動變徑帶輪組通過傳動帶9連接，通過張緊輪18對傳動帶9進行張緊。

所述調(diào)速機構(gòu)：在輸入錐盤8和輸出錐盤16的同一端遠(yuǎn)離輸入、輸出固定盤的一段與套筒法蘭13固定連接，并且套筒法蘭13空套在輸入、輸出軸上；u型套筒12通過軸承配合在套筒法蘭13上。調(diào)速拉桿14的兩端插在u型套筒12的u型槽內(nèi)；伺服驅(qū)動單元5與調(diào)速拉桿14通過傳動絲桿15連接。通過控制伺服電機轉(zhuǎn)動帶動傳動絲桿15轉(zhuǎn)動，使調(diào)速拉桿14沿著傳動絲桿進行軸向移動，經(jīng)u型套筒12使輸入、輸出錐盤能夠?qū)崿F(xiàn)同時、同速、同向的軸向移動，驅(qū)動兩個變徑帶輪組的傳動直徑變化，實現(xiàn)無級變速。

整個機構(gòu)由無級傳動機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)和張緊機構(gòu)等組成。在輸入軸6上有一個變徑帶輪組，在輸出軸3上也有一個變徑帶輪組。在輸入軸6、輸出軸3的同一端也就是如附圖1所示的左端，通過平鍵連接有輸入固定盤7和輸出固定盤2；輸入軸6和輸出軸3通過兩對軸承和軸承套4置于箱體19上。在輸入錐盤8和輸出錐盤16上分別通過螺栓固定花鍵套11，并且與輸入軸6和輸出軸3配合，可以沿著軸向滑動。輸入錐盤8和輸出錐盤16在各自軸上布置的錐角方向相反。如附圖2所示，每個離散的輸入變徑帶輪塊10和輸出變徑帶輪塊17的底部具有圓弧線的凸塊，與輸入錐盤8和輸出錐盤16上的圓弧形凹槽滑動配合，若干個帶輪塊均勻的分布在錐盤的一周如附圖2所示。在每個輸入變徑帶輪塊10和輸出變徑帶輪塊17的左端如附圖1所示通過拉桿1與輸入固定盤7和輸出固定盤2鉸鏈聯(lián)接，形成一個可以變徑帶組合帶輪。

在調(diào)速機構(gòu)部分原理：在輸入錐盤8和輸出錐盤16的同一端如附圖1所示的右端與套筒法蘭13固定連接，套筒法蘭13空套在輸入、輸出軸上。u型套筒12通過軸承與套筒法蘭13連接，調(diào)速拉桿14的兩端分別插入輸入軸6和輸出軸3上的u型套筒12的u型槽內(nèi)，變速拉桿14與傳動絲桿15通過傳動螺紋連接，傳動絲桿15與伺服驅(qū)動單元5連接。在張緊機構(gòu)中，如附圖2所示，通過張緊輪18使傳動帶處于張緊狀態(tài)。

在輸入軸6輸入一定的轉(zhuǎn)速時，通過傳動帶9，轉(zhuǎn)速從輸出軸3輸出。控制伺服驅(qū)動單元5使調(diào)速拉桿14向右移動，通過u型套筒12和套筒法蘭13使輸入錐盤8和輸出錐盤16沿著輸入軸6和輸出軸3向右移動。輸入錐盤6向右移動，在輸入變徑帶輪塊10處的截面圓直徑變大，迫使輸入變徑帶輪的直徑變大；同理輸出錐盤16往右移動，在輸出變徑帶輪塊17處的截面圓直徑變小，迫使輸出變徑帶輪直徑變小，從而整個機構(gòu)將實現(xiàn)無級增速運動。當(dāng)調(diào)速拉桿14往左移動，本機構(gòu)將實現(xiàn)減速運動，完成整個無級變速過程。

在如附圖4所示，輸入、輸出軸上的滑動錐盤帶輪向左移動到最左端，輸出變徑帶輪的直徑達到最小，輸入變徑帶輪的直徑達到最大。由于兩錐盤的母線相互平行，兩變徑帶輪之間的相對距離l1值保持不變，又因為兩帶輪的中心距a是一定的，所以當(dāng)主、從動帶輪的理論半徑發(fā)生變化時，主、從動帶輪的理論半徑之和s＝r1+r2是一定的。過點m做mn平行于圓錐母線gk，此時b的取值達到最大值，大小為錐盤兩端圓周半徑之差。

如附圖5所示，新型大扭矩變徑帶輪無級變速器的主、從動錐盤從左極限移動到右極限的過程中，對于輸入帶輪上的拉桿將繞著o1點角度從δ1到0再到-δ，對于輸出帶輪上的拉桿同時繞o4點角度從到0再到主、從動帶輪在變徑過程中，每一個帶輪塊不僅有徑向位移o1o3＝o6o5＝b，而且還有軸向移動，為了保證主、從動帶輪與傳動帶的正常嚙合傳動，應(yīng)保證主、從動帶輪的端面共面，即滿足o1t1＝o4t2。圖5可以看出，在錐盤往右移動過程中，當(dāng)時，傳動比i＝1，錐盤移動的距離此時只有導(dǎo)桿平行于輸入、輸出軸時，才能保證兩個帶輪在變徑過程中始終保持共面。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，所有熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本專利公開的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本專利的技術(shù)方案及其本專利的構(gòu)思加以等同替換或改變均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。