无级变速及控制制造技术

一种以离心力为正压力的摩擦式无级变速器，行星轮两端经可轴向滑移和径向滑移的滑块支承于两个转臂，附有依据速度变化或扭矩变化实施自动控制的机构，操纵变得省力。在变速时，行星轮与至少一个内摩擦轮之间有相对的轴向移动，摩擦轮的Ｄ↓［１］、Ｄ↓［２］、Ｄ↓［３］、Ｄ↓［４］四个直径之中，至少有一个随上述轴向移动而改变。变速器特别适用于车辆，可以具有直接挡、空挡及倒挡。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
这是关于无级变速器的专利技术，属于机械传动
是基于中国专利文献90104953、93115309及美国专利文献07—735,330号而进一步作出的。本专利技术旨在进一步拓宽变速范围，减轻轴承损耗及加入控制方式，为此本专利技术提出新的装置。本专利技术仍以离心力为摩擦正压力，但行星轮两端之偏心距不等，两端之滑块7可径向及轴向地滑移，如附图说明图1所示。可转动内摩擦轮4及不可转动之内摩擦轮2均支承于壳体3之内，输入轴5经轴承10支承于内摩擦轮4和壳体3之内。输入轴5固连有转臂6及6a。直径沿轴向变化的行星外摩擦轮1两端如图2所示装有行星轴承11，轴承11套装于滑块7和7a之内，滑块7和7a可滑动地装于转臂6及6a的凹槽内，这样使得行星轮1的两端可随滑块7及7a沿径向滑动并可沿轴向滑动，使得行星轮之轴心与输入轴5的轴线的距离即偏心距在行星轮1之两端可以是不相等的、各自变化的。行星轮1当输入轴5高速转动时，因离心力的作用而上升，与内摩擦轮2、4分别接触于C1、C3点，行星轮在接触点C1处的直径为D1、在C3处为D3。由于图1中D3小于D1，而滑块7及7a之可沿径向、轴向在转臂凹槽内滑移又允许行星轮1两端偏心距不等，故在图1中是D3端的偏心距大而D1端的偏心距小，行星轮1轴线倾斜使得沿图1的转臂6a的横截面视2之中，行星轮1及行星轴承11逞椭圆型。行星轮1一般有2个或2个以上匀布，每个行星轮均被2个转臂在两端支持，即若有n个行星轮1，就要有2n个转臂，n≥2。如图2显示是2个行星轮对称布置，n＝2，有4个转臂，2个6，和2个6a。工作时，输入轴5以高速经转臂6、6a驱动行星轮1公转，行星轮1在离心力作用下上升与内摩擦轮2、4压紧做理论滚动接触而自转，由于2不可转动，故4被驱动以低速转动，其转速与输入轴转速之比的倒数为传动比I=11-(D2D3)/(D1D4)·······(1)]]>D2、D4分别为内摩擦轮2、4与行星轮1之接触点C1和C3处的直径。行星轮轴线可以倾斜的结果，可以使最小传动比Imin达到较小的数值，也使变速器具有较大的变速范围，这无疑对车辆变速是适宜的。但是，要使之真正能于车辆变速器方面工业化地应用，至少还要解决如下的基本问题第一个问题，减轻行星轴承的负荷。由于摩擦之正压力靠离心力取得，故输入转速必须较高。通常行星轮之直径D1＜D2/2，故行星轮之自转转速又在公转转速的两倍以上。行星轴承在如此高速下工作，要求容量较大。但其最大外径受结构限制，特别是受Imin对应之D3很小的限制(轴承外径大将使滑块与内摩擦轮错误地干涉)，因此受外径限制而轴承容量不能用大，这就不得不要求行星轴承所受负荷较小。减轻行星轴承所受负荷，可以使用前面引述之专利文献的方法，或者拉开转臂6与6a之距离，使行星轮被两端支承，且两端行星轴承间有足够的距离。第二个问题，解决变速器的控制方法。其中较有实用价值的是定速输出控制和定转矩输入控制这两个课题。若要求输出转速一定，而输入转速是常变化的，可以用图1所示的结构，弹簧9支撑于壳体3与内摩擦轮2之间，给2一个轴向推力，与接触点C1的接触力的轴向分力相平衡。当输入转速升高时，离心力以平方的关系增加，C1处的轴向分力增加，压迫2向右移压迫弹簧建立新的轴向力平衡且使行星轮离心升高，接触点C1相应右移而使直径D1变小，使得传动比I变大，从而可以使输出转速保持恒定，反之亦然。定转矩输入的控制方法对于车辆变速更有意义。可以使用如图3那样的机构。可转动内摩擦轮4之输出端内制有螺旋齿轮(螺旋槽)13，与制有相配合的螺旋齿轮的输出轴12相啮合，弹簧14支撑于轴向不可移动的输出轴12的凸肩与摩擦轮4之间。当负荷力矩增大时，螺旋齿轮产生之啮合力的轴向分力亦增大，作用于4之上，可以使4轴向滑移。这个轴向分力的方向，是由螺旋齿轮(或槽、键)的旋向决定的，可以依照变速的需要去决定。首先要考虑的是，如何克服变速的阻力。摩擦传动依靠切向摩擦力取得传动力矩，它是离心力与摩擦系数的乘积。要在传动中带负荷变速，使摩擦轮轴向移动，同样需要克服上述摩擦力，使得变速操纵力要很大才行，靠驾驶员手动通常远远不够，增加另外的助力机构则机构变得复杂，可靠性下降而成本上升，应该依靠变速器本身的力量。在图1中，当D3减小，则速比I减小。对于车辆，变速器的最常用功能为在起步时速比随负荷扭矩减小而减小，使车辆加速。这需要使可转动内摩擦轮4向D3减小的方向移动(图1中为向左移)，因而可以利用C3点接触的轴向分力，如图4所示。示意4中，可转动内摩擦轮4与行星轮1在C3点接触，该点之法向接触力为P，与其径向分力即离心力Pc之夹角为α，其轴向分力Ps＝PSinα作用于4，推4相对向左即使C3点向D3减小的方向移动。若4与1之间的摩擦系数为f，为满足输出力矩T2的需要(防止切向打滑)，应保证P.f.D4/2≥T2……(2)13是图3所述的螺旋齿轮或槽(键)，其节圆直径为D0，其螺旋角为β，其旋向与T2之方向配合产生之啮合轴向力P0的方向设如图4，当变速时若P.Sinα-P.f＝P0＝2T2.tgβ/D0……(3)恒成立，则变速之操纵将毫不费力。若设计使得Ps略大于P.f与P0之和，则车辆起步时内摩擦轮4自动滑向D3较小的方向使速比I减小，使变速器对起步有自适应性。起步之初，T2较大因而P0较大，但同时D3处于较大位置(C3点靠右)因而α角较大，Ps亦较大，仍能获得平衡。就是说，T2是确定的起步特性下的时间函数，而α是C3点的位置函数，恰当地设计行星轮1的工作表面与过其轴线的纵剖面的交线的形状，将可与其它上述因素相配合，而使公式(3)基本成立，并能适应变速器的工作需要。行星轮1设计成两头直径小、中间直径大的凸的形状，以使内摩擦轮2、4施于行星轮1的轴向力相互抵消。当车辆处于上坡、松软路面等T2加大的工况，需要变速器传动比I加大，即(图4)内摩擦轮4向右移动，此时需使P0能克服Ps及P.f，并将行星轮1向下压，即要多做一部分功。但是，由于发动机的扭矩增大时转速通常下降，使离心力Pc因而也使法向力P急剧变小，而T2增大将使P0增大，因而恰当的设计仍能保证操纵省力。图3中的弹簧14施于内摩擦轮4的力可与P0相同或相反，对弹簧力的大小和其特性的掌握，将使得满足变速操纵需要的设计变得容易。例如在图3中弹簧力之方向是与P0一致的，它的作用是帮助内摩擦轮4向D3增大的方向移动，同时限制起步时速比I的减小不要过快，以与车辆加速度和发动机外特性相配合。变速器的直接档可用图5所示的结构。图5是图1在Cd点横截面的示意图。由图1可见，在纵截面上滑块7顶部有平滑曲线，使内摩擦轮4可以沿行星轮1光滑地移到Cd点与滑块7接触，而由图5所示，滑块7顶部的横截面曲率与内摩擦轮4的曲率接近或相等，当4移至Cd点，滑块7在行星系统离心力作用下上升与4压紧做沿内圆周的一段线接触摩擦，使输入轴5经转臂6和滑块7直接驱动输出内摩擦轮4，变速器之输入、输出转速相同，构成直接档。滑块7顶部可复盖一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无级变速器，具有壳体，可转动内摩擦轮和不可转动的内摩擦轮，二者中至少一个是可相对于行星轮轴向移动的，行星摩擦轮至少两个匀布，在离心力作用下向内摩擦轮压紧做摩擦传动，具有输入轴和输出轴，其特征是，还具有与输入轴固连的２ｎ个转臂，ｎ≥２，转臂端部开有凹槽，装有滑块，滑块可在凹槽内径向、轴向滑移，滑块内装有行星轴承与行星轮连接，这样，每个行星轮都以两端行星轴承和滑块支承于距离足够远的两个转臂之间，行星轮具有中间直径大，两端直径小的凸形，在中部最大直径处的两边分别与可转动及不可转动的摩擦轮接触，二者施于行星轮之轴向力，因此相互抵消。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑悦，
申请(专利权)人：李蕴藻，郑悦，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]