一种单向凸轮加压的无级变速器制造技术

本发明专利技术涉及一种单向凸轮加压的无级变速器，通过设置加压轨迹线为单调变化的二维线段而使得凸轮加压机构为单向加压的凸轮，使用限定的碟簧作为弹性加压元件满足单向传动过程中导致的反拖加压需求，使得整体无级变速器的加压凸轮补偿范围更宽，结构更加紧凑，更加适合速比范围较大的单向动力和/或无正反转需求工况应用。工况应用。工况应用。

【技术实现步骤摘要】
一种单向凸轮加压的无级变速器


[0001]本专利技术属于动力机械变速器领域，具体涉及一种单向凸轮加压的无级变速器。

技术介绍

[0002]锥盘式无级变速器在机械中的使用越来越广泛，现有技术中加压机构多设置在动锥盘侧，如利用端面凸轮与液压系统相配合对无级变速器动锥盘进行实时加压的方法，或直接对动锥盘加压的空间凸轮机构。这种设置方式普通端面凸轮行程无法满足动锥盘调速需要的轴向行程。或通过与液压系统配合使用，或通过增加凸轮机构的轴向齿轮，以达到满足动锥盘调速所需轴向行程。结构上较为复杂且不够紧凑。
[0003]目前对于锥盘式无级变速器的使用主要是在双向动力机械中使用效果较好，但是实际使用过程中有很多单向动力机械，它们的旋转方向、载荷方向保持一个方向不变，如水力机械，风力发电，螺旋桨飞机等；或者正反载荷方向受载大小差距悬殊，比如交通机械的驱动力矩与发动机反拖力矩差别较大。
[0004]中国专利CN103867678B公开了一种锥盘式无级变速器，具体公开了设置有端面凸轮加压机构，设置的是一种V形槽结构的加压结构，这样设置的加压结构实现了正反向的双向加压，会使系统使用寿命延长，可靠性提高。但在正反向载荷差别较大或单向传动的情况下，反向凸轮槽会造成加压滚子的行程较长，从而影响了系统的动态性能以及系统整体的寿命。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术的目的是提出一种低成本、可靠性高、传动效率较好的单向凸轮加压的无级变速器。
[0006]具体通过如下技术手段实现：
[0007]一种单向凸轮加压的无级变速器，所述无级变速器包括主动轴、主动定锥盘、主动动锥盘、从动轴、从动定锥盘、从动动锥盘和钢制挠性传动元件，主动定锥盘和主动动锥盘组成主动锥盘组，从动定锥盘和从动动锥盘组成从动锥盘组，所述主动锥盘组和从动锥盘组通过夹持的钢制挠性传动元件在有润滑油的环境中工作。
[0008]所述无级变速器还包括有单向凸轮加压机构，所述单向凸轮加压机构设置于主动定锥盘和/或从动定锥盘的背面；所述单向凸轮加压机构包括主动凸轮、从动凸轮、滚动体和弹性加压元件，所述主动凸轮通过不允许相互转动方式(例如直接固连、键、焊接、压装、过盈配合或粘接)与主动轴和/或从动轴连接；所述从动凸轮通过不允许相互转动的方式(例如直接固连、键、焊接、压装、过盈配合或粘接)与主动定锥盘连接和/或与从动定锥盘背面连接；所述主动凸轮和从动凸轮的端面上均分别设有n个圆周方向均布的滚道或加压面；n个滚动体设置于主动凸轮和从动凸轮之间的所述滚道内；其中，3≤n≤9；所述滚道沿圆周方向展开后包括起始段、加压段和终止段，所述主动凸轮和从动凸轮的滚道或加压面相对设置，主动凸轮和从动凸轮通过夹持在相对设置的滚道或加压面之间的滚动体连接。
[0009]所述加压段设置为单向，所述加压段为两段不同心圆弧组成的半圆形横截面沿着一条位于平行于锥盘轴线、并以该锥盘轴线为回转中心的圆柱面上的轨迹线运动而构建的三维曲面，该轨迹线所在的圆柱面展开为平面后，即展开为加压段轨迹线的展开线，所述加压段轨迹线的展开线为一条单调变化的二维线段。
[0010]作为优选，所述主动凸轮的端面上的所述滚道或加压面沿圆周方向展开后的所述加压段与锥盘回转中心线的垂直面的夹角为α1；所述从动凸轮端面上的所述滚道或加压面沿圆周方向展开后的所述加压段与锥盘回转中心线的垂直面的夹角为α2；γ为所述无级变速器的主动锥盘组和从动锥盘组的锥盘锥面母线与锥盘回转中心线的垂直面的夹角角度，或无级变速器的主动锥盘组和从动锥盘组的锥盘锥面母线在几何中点的切线与锥盘回转中心线的垂直面的夹角角度；
[0011]i
max
为无级变速器的设计最大传动比，其中R
Wmin1
为主动锥盘组的最小工作半径，即锥盘与钢制挠性传动元件的接触区的最小包络半径；R
Wmax2
为从动锥盘组的最大工作半径，即锥盘与钢制挠性传动元件的接触区的最大包络半径，各参数满足如下关系：
[0012][0013][0014]作为优选，连接有从动凸轮的主动锥盘组和/或从动锥盘组与主动轴和/或从动轴之间设有滚针轴承；在主动轴和/或从动轴与主动凸轮之间，和/或从动凸轮与锥盘之间设有弹性加压元件。
[0015]作为优选，所述弹性加压元件为螺旋弹簧或所述弹性加压元件为一片或多片的碟簧，所述碟簧的轴向一端通过直接或间接方式与单向凸轮加压机构接触，碟簧的另一端通过直接或间接方式与主动轴或从动轴接触，所述碟簧的主要加压方向为轴向，所述弹性加压元件的总轴向最大推力为F1，单位为千牛(kN)，R
max1
为主动锥盘组外半径的最大值，单位为mm，R
max2
为从动锥盘组外半径的最大值，单位为mm，γ为所述无级变速器的主动锥盘组和从动锥盘组的锥盘锥面母线与锥盘回转中心线的垂直面的夹角角度，或无级变速器的主动锥盘组和从动锥盘组的锥盘锥面母线在几何中点的切线与锥盘回转中心线的垂直面的夹角角度；T为无级变速器输入最大扭矩，单位为牛顿
·
米(N
·
m)，满足
[0016]作为优选，所述滚动体为钢球，所述钢球的直径d≥0.04(R
max1
+R
max2
)，其中R
max1
为无级变速器的主动锥盘组外半径的最大值，单位为mm，R
max2
为无级变速器的从动锥盘组外半径的最大值，单位为mm。
[0017]作为优选，其凸轮滚道的表面硬度大于等于HRC56；滚动体的表面硬度大于等于HRC58。
[0018]一种动力机械，所述动力机械使用前述的单向凸轮加压的无级变速器。
[0019]作为优选，所述动力机械为飞行机械、发电机械或农用动力机械。
[0020]作为优选，所述农用动力机械为拖拉机。
[0021]本专利技术所谓的“单调变化”是指数学曲线的单调增或单调减的趋势。
[0022]本专利技术的技术效果在于：
[0023]1，由于凸轮的滚道上仅设置有一个方向的加压段而没有设置反向加压段，从而提供了一种单向设置的凸轮加压的无级变速器，相对于现有技术中利用V形滚道或加压面的结构(双向都设置有同样的加压段即所谓的V形)，通过设置单边滚道结构，可更好地补偿速比变化过程中系统偏斜跟系统变形带来的轴向移动，使得结构更加紧凑，更加适合速比范围较大和/或扭矩更大的工况应用，如图1所示普通直母线无级变速装置不同速比范围下对应系统偏移引起的凸轮补偿量。本专利技术的设置方式更加适合于单向转动和单向扭矩需求的场合，结构更加简单，加工、装配成本低。
[0024]2，为保证摩擦式无级变速传动的可靠性，同时降低过大的加压力带来的功率损耗，本专利技术优化了加压的角度，通过本专利技术设定公式确定的加压角度一方面会使得功率损耗更低，提高系统效率，另一方面保证加压功能的实现，提升系统可靠性。
[0025]3，通过对凸轮滚子(即滚动体)直径的具体限定，使得其更加适合本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单向凸轮加压的无级变速器，所述无级变速器包括主动轴、主动定锥盘、主动动锥盘、从动轴、从动定锥盘、从动动锥盘和钢制挠性传动元件，主动定锥盘和主动动锥盘组成主动锥盘组，从动定锥盘和从动动锥盘组成从动锥盘组，所述主动锥盘组和从动锥盘组通过夹持的钢制挠性传动元件在有润滑油的环境中工作；其特征在于：所述无级变速器还包括有单向凸轮加压机构，所述单向凸轮加压机构设置于主动定锥盘和/或从动定锥盘的背面；所述单向凸轮加压机构包括主动凸轮、从动凸轮、滚动体和弹性加压元件，所述主动凸轮通过不允许相互转动方式(例如直接固连、键、焊接、压装、过盈配合或粘接)与主动轴和/或从动轴连接；所述从动凸轮通过不允许相互转动的方式(例如直接固连、键、焊接、压装、过盈配合或粘接)与主动定锥盘和/或与从动定锥盘的背面连接；所述主动凸轮和从动凸轮的端面上均分别设有n个圆周方向均布的滚道或加压面；n个滚动体设置于主动凸轮和从动凸轮之间的所述滚道内；其中，3≤n≤9；所述滚道沿圆周方向展开后包括起始段、加压段和终止段，所述主动凸轮和从动凸轮的滚道或加压面相对设置，主动凸轮和从动凸轮通过夹持在相对设置的滚道或加压面之间的滚动体连接；所述加压段设置为单向，所述加压段为两段不同心圆弧组成的半圆形横截面沿着一条位于平行于锥盘轴线、并以该锥盘轴线为回转中心的圆柱面上的轨迹线运动而构建的三维曲面，该轨迹线所在的圆柱面展开为平面后，即展开为加压段轨迹线的展开线，所述加压段轨迹线的展开线为一条单调变化的二维线段。2.根据权利要求1所述的单向凸轮加压的无级变速器，其特征在于，所述主动凸轮的端面上的所述滚道或加压面沿圆周方向展开后的所述加压段与锥盘回转中心线的垂直面的夹角为α1；所述从动凸轮端面上的所述滚道或加压面沿圆周方向展开后的所述加压段与锥盘回转中心线的垂直面的夹角为α2；γ为所述无级变速器的主动锥盘组和从动锥盘组的锥盘锥面母线与锥盘回转中心线的垂直面的夹角角度，或无级变速器的主动锥盘组和从动锥盘组的锥盘锥面母线在几何中点的切线与锥盘回转中心线的垂直面的夹角角度；i
max
为无级变速器的设计最大传动比，其中R
Wmin1
为主动锥盘组的最小工作半径，即锥盘与钢制挠性传动元件的接触区的最小包络半径；R
Wmax2
为从动锥盘组的最大工作半径，即锥盘与钢制挠性传动元件的接触区的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾万玉，肖艳，程越，
申请(专利权)人：常州东风无级变速器有限公司，
类型：发明
国别省市：