一种自适应变速锥盘滚轮式无自旋牵引式无级变速器制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应变速锥盘滚轮式无自旋牵引式无级变速器，由输入轴、输入滚轮、中间传动部件、输出轴、输出滚轮与变速机构组成；所述输入轴与输入滚轮之间设置有端面凸轮加载机构，输出轴与输出滚轮之间设置有端面凸轮加载机构，输入轴与输出轴同轴安装；所述中间传动部件由上下两组对称放置的传动锥盘、旋转芯轴、弧形轨道、变速套筒与变速桁架组成，所述传动锥盘通过轴承分别安装在旋转芯轴上，且轴向位置固定，旋转芯轴一端铰接在机架上的同一点处，该点位于输入轴与输出轴轴线上，以限制旋转芯轴可以绕着该铰接点旋转；旋转芯轴的另一端连接滑块，滑块安装在弧形轨道内，并通过弧形轨道限制轨迹；所述变速套筒分别滑动安装在旋转芯轴中间位置，变速桁架两端分别与上下变速套筒铰接；所述变速机构为丝杠螺母机构，螺母设置在变速桁架中间段，丝杠垂直于变速桁架中间段设置。中间传动部件安装于输入滚轮与输出滚轮之间。

Self adapting speed changing conical disk roller type non spin traction type stepless speed variator

The invention discloses an adaptive cone disk speed roller type spin free traction CVT, the input shaft, intermediate input roller, transmission part, an output shaft and an output roller and a transmission mechanism; the input end cam loading mechanism is arranged between the input shaft and the wheel, a loading mechanism is arranged between the end face cam the output shaft and the output roller, the input shaft and the output shaft is installed coaxially; the intermediate transmission component placement consists of two groups of symmetrical conical disk, rotating shaft, gear, gear sleeve and arc track trusses of the driving cone disk through the bearing are respectively arranged on the rotating mandrel, and the axial fixed position one end of the rotary shaft, the core is hinged at the same point on the frame, the point is located on the input shaft and the output shaft axis, to limit the rotation around the core shaft can rotate the rotating core hinge point; The other end is connected with a sliding shaft, a slide block arranged on the arc track, and the arc track limit trajectory; the gear sleeve is respectively arranged on the rotary shaft sliding core middle position, both ends are respectively connected with the upper and lower gear truss gear sleeve hinge; the transmission mechanism is a screw nut mechanism, transmission nuts arranged on the middle section of the truss. The middle section perpendicular to the gear screw truss set. The intermediate drive member is mounted between the input roller and the output roller.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应变速锥盘滚轮式无自旋牵引式无级变速器
技术介绍
本专利技术涉及传动系中的牵引式无级变速器，具体为一种自适应变速锥盘滚轮式无自旋牵引式无级变速器。无级变速器（CVT）是一种理想的机械传动方案，因为无级变速器可以提供一系列的连续传动比使得车辆发动机始终处于高效点工作，这就极大地提高了整车的效率，减小了车辆排放，达到节能减排的作用。CVT具有动力高、油耗低、排放少的特点，据统计，采用CVT的汽车比采用自动变速器（AT）的汽车油耗减少7%-15%，废气排放降低约10%，生产成本降低20%-30%；而采用CVT传动系的混合动力车的油耗可能减少30%，排放可减少45%。牵引式CVT具有功率密度高、效率高、传递功率大等特点，将会成为未来无级变速器技术的发展方向。因此，牵引式CVT技术在日本、英国、美国等发达国家已经被广泛研究。一般来说，牵引式CVT的效率损失主要包括：自旋损失、滑移损失、侧滑损失，轴承损失以及搅油损失。其中侧滑损失、搅油损失、轴承损失相对较小，尤其是侧滑损失仅在变速时或者其它特殊的工况下在才产生，而滑移损失是完全伴随着牵引传动而产生的这种损失是不可避免的。相对其他诸类损失而言，自旋损失所占比例相对较大，一般为40%-60%，当传动的载荷相对较小时自旋损失所占的比例更大。自旋的产生是由于在牵引传动时，牵引元件与被牵引元件的速度分布不均匀而造成的。一般来说，学者们往往认为这种自旋损失在传动比范围内是只能尽量减少不可消除的。由于自旋的阻碍，在牵引式CVT中，传动效率经过优化后一般只能达到一般为75%-90%，进一步提升将变得异常困难，这也就大大降低了牵引式CVT的应用范围与传动能力。消除自旋也可以改善牵引传动的工作条件（降低油温，改善油膜不对称性等），从而减少其它类型的损失，也可以适当提高牵引式CVT的最大传递扭矩。另外在一定传动比范围内消除自旋，可以提高整体传动效率至少5%。针对自旋消除的牵引式CVT设计，即所说的无自旋牵引式CVT设计这一问题，在现有的技术方案中，以四川大学牵引式CVT研究团队为代表给出了解决思路，即从无自旋条件出发，采用微分方程的办法优化传动件的母线方程，重新设计变速机构等，使得优化后的牵引式CVT结构满足无自旋条件。该团队申请的中国专利CN104776180A公开了一种无自旋变速单元，该方案以半环面牵引式CVT为例，进行了锥盘的母线优化，得出优化方程，并限制调速过程中输入锥盘与输出锥盘沿回转轴轴向移动，滚轮沿回转轴径向移动，以实现无自旋传动。该方案的不足在于：仅给出了母线优化的结果，没有给出实际的变速机构、加载机构的结构特征；该方案不能实现对于负载的自适应变速。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述技术中的不足，提供一种自适应变速锥盘滚轮式无自旋牵引式无级变速器结构。本专利技术采用以下技术方案：一种自适应变速锥盘滚轮式无自旋牵引式无级变速器，由输入轴、输入滚轮、中间传动部件、输出轴、输出滚轮与变速机构组成。所述输入轴与输入滚轮之间设置有端面凸轮加载机构，输出轴与输出滚轮之间设置有端面凸轮加载机构，输入轴与输出轴同轴安装。所述中间传动部件由上下两组对称放置的传动锥盘、旋转芯轴、弧形轨道、变速套筒与变速桁架组成，所述传动锥盘通过轴承分别安装在旋转芯轴上，且在旋转芯轴上轴向位置固定，旋转芯轴一端铰接在机架上的同一点处，该点位于输入轴与输出轴的轴线上，以限制旋转芯轴可以绕着该铰接点旋转，旋转芯轴的另一端连接滑块，滑块安装在弧形轨道内，并通过弧形轨道限制运动轨迹；所述变速套筒分别滑动安装在旋转芯轴中间位置，变速桁架两端分别与上下变速套筒铰接；所述变速机构为丝杠螺母机构，螺母设置在变速桁架中间段，丝杠垂直于变速桁架中间段设置。中间传动部件安装于输入滚轮与输出滚轮之间，具体方式为：输入滚轮与中间传动部件的上下传动锥盘牵引接触，输出滚轮与中间传动部件的上下传动锥盘牵引接触。动力从输入轴输入，通过端面凸轮加载机构传递给输入滚轮，输入滚轮通过牵引传动将动力传递给中间传动部件的两个传动锥盘，两个传动锥盘通过牵引传动将动力传递给输出滚轮，进而通过端面凸轮加载机构输出至输出轴，实现动力输出。为了实现电控自动变速，在丝杠的一端连接有变速电机，变速电机可以根据工况输出一定扭矩实现变速，变速方式为：当变速电机输出扭矩带动丝杆旋转时，螺母沿着丝杠轴向移动，从而带动变速桁架沿着丝杠轴向移动，变速桁架带着变速套筒沿着丝杠轴向平移，进而在弧形轨道的限制下，变速套筒带动中间传动部件中的旋转芯轴绕着旋转芯轴的铰接点转动，达到使两个传动锥盘同步转动的目的，同时输入端与输出端的端面凸轮加载机构迫使输入滚轮与输出滚轮沿着各自回转轴线移动，以保证输入滚轮、输出滚轮与传动锥盘在新的接触点压紧接触，使得传动锥盘的工作半径改变，无级变速器的传动比也随之改变，实现了变速过程。为了实现自适应输出负载变速，所述丝杠一端通过齿轮组和输出轴连接，丝杠随着输出轴转动而转动；在所述变速桁架中间段设置有螺母套，螺母转动安装在螺母套中，螺母可以绕着丝杠轴线转动；螺母上连接有弹簧，弹簧的另一端固定在机架上并和丝杠平行放置。变速方式为：当工况稳定时，输出轴施加在丝杠上的扭矩稳定，所以丝杠施加在螺母上的力稳定且与弹簧施加在螺母上的力大小相等，方向相反，此时螺母处于力平衡状态，输出轴带动丝杠转动，丝杠带着螺母空转；当负载发生变化时，输出轴扭矩发生变化，输出轴施加在丝杠上的扭矩随之发生变化，所以丝杠施加在螺母上的力改变，而弹簧施加在螺母上的力没变，此时螺母处于力失衡状态，输出轴带动丝杠转动，螺母就会沿着丝杠轴向移动直至到达新的力平衡点，螺母沿着丝杠轴向移动带动变速桁架沿着丝杠轴向移动，变速桁架带着变速套筒沿着丝杠轴向平移，进而在弧形轨道的限制下，变速套筒带动中间传动部件中的旋转芯轴绕着旋转芯轴的铰接点转动，达到使两个传动锥盘同步转动的目的，同时输入端与输出端的端面凸轮加载机构迫使输入滚轮与输出滚轮沿着各自回转轴线移动，以保证输入滚轮、输出滚轮与传动锥盘在新的接触点压紧接触，使得传动锥盘的工作半径改变，无级变速器的传动比也随之改变，实现了变速过程。本专利技术所述方案中，为了保证传动锥盘与输入端滚轮之间的接触正压力，在输入端端面凸轮加载机构前端连接有输入端加载蝶簧，输入端加载蝶簧一端与输入端端面凸轮加载机构连接，另一端与输入轴连接；同理，在输出端端面凸轮加载机构后端连接有输出端加载蝶簧，输出端加载蝶簧一端与输出端端面凸轮加载机构连接，另一端与输出轴连接。本专利技术所述方案中，输入轴与输出轴可以互换，即输入端变为输出端，输出端变为输入端，当互换输入输出端时，相应的调速机构也改变，但其连接关系与接触关系同上述方案。本专利技术所述方案中，传动锥盘、旋转芯轴、变速套筒和弧形轨道均采用上下对称式分布，变速桁架沿着丝杠轴向移动时，变速桁架同时带着上下两组变速套筒沿着丝杠轴向平移，进而在弧形轨道的限制下，变速套筒带动中间传动部件中的旋转芯轴绕着旋转芯轴的铰接点转动，达到使两个传动锥盘同步转动的目的。本专利技术所述的一种自适应锥盘滚轮式无自旋牵引式无级变速器的工作原理是：（1）传动时：动力从输入轴输入，通过端面凸轮加载机构传递给输入滚轮，输入滚轮通过牵引传动将动力传递给中间传动部件的两个传动锥盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应变速锥盘滚轮式无自旋牵引式无级变速器，由输入轴（1）、输入滚轮（4）、中间传动部件、输出轴（10）、输出滚轮（13）与变速机构组成；其特征在于：所述输入轴（1）与输入滚轮（4）之间设置有端面凸轮加载机构（3），输出轴（10）与输出滚轮（13）之间设置有端面凸轮加载机构（12），输入轴（1）与输出轴（10）同轴安装；所述中间传动部件由上下两组对称放置的传动锥盘（5）和（14）、旋转芯轴（7）和（16）、弧形轨道（9）和（18）、变速套筒（6）和（15）与变速桁架（19）组成，所述传动锥盘（5）、（14）通过轴承分别安装在旋转芯轴（7）、（16）上，且轴向位置固定，旋转芯轴（7）、（16）一端铰接在机架（23）上的同一点处，该点位于输入轴（1）与输出轴（10）的轴线上，以限制旋转芯轴（7）、（16）可以绕着该铰接点旋转，旋转芯轴（7）、（16）的另一端分别连接滑块（8）、（17），滑块（8）、（17）分别安装在弧形轨道（9）、（18）内，并通过弧形轨道（9）、（18）限制轨迹；所述变速套筒（6）、（15）分别滑动安装在旋转芯轴（7）、（16）中间位置，变速桁架（19）两端分别与上下变速套筒（6）、（15）铰接；所述变速机构为丝杠螺母机构，螺母（22）设置在变速桁架（19）中间段，丝杠（21）垂直于变速桁架（19）中间段设置；中间传动部件安装于输入滚轮（4）与输出滚轮（13）之间。...

【技术特征摘要】
2016.12.21 CN 20161119047191.一种自适应变速锥盘滚轮式无自旋牵引式无级变速器，由输入轴（1）、输入滚轮（4）、中间传动部件、输出轴（10）、输出滚轮（13）与变速机构组成；其特征在于：所述输入轴（1）与输入滚轮（4）之间设置有端面凸轮加载机构（3），输出轴（10）与输出滚轮（13）之间设置有端面凸轮加载机构（12），输入轴（1）与输出轴（10）同轴安装；所述中间传动部件由上下两组对称放置的传动锥盘（5）和（14）、旋转芯轴（7）和（16）、弧形轨道（9）和（18）、变速套筒（6）和（15）与变速桁架（19）组成，所述传动锥盘（5）、（14）通过轴承分别安装在旋转芯轴（7）、（16）上，且轴向位置固定，旋转芯轴（7）、（16）一端铰接在机架（23）上的同一点处，该点位于输入轴（1）与输出轴（10）的轴线上，以限制旋转芯轴（7）、（16）可以绕着该铰接点旋转，旋转芯轴（7）、（16）的另一端分别连接滑块（8）、（17），滑块（8）、（17）分别安装在弧形轨道（9）、（18）内，并通过弧形轨道（9）、（18）限制轨迹；所述变速套筒（6）、（15）分别滑动安装在旋转芯轴（7）、（16）中间位置，变速桁架（19）两端分别与上下变速套筒（6）、（15）铰接；所述变速机构为丝杠螺母机构，螺母...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世友，李超，姚进，李华，杨亚茹，李青涛，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51