[發明專利]一種凸輪式無級變速方法及變速器

有效

• 申請號: 201210515328.8
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103016671A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 周忠達;周文杰
• 申請（專利權）人: 周忠達
• 主分類號: F16H37/12
• 分類號: F16H37/12
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及一種機械傳動方式及裝置，尤其是指一種無級變速的方式及裝置；主要用于汽車、機車車輛、船舶、工程機械、農業機械、礦山機械、輕紡機械和航空航天機械裝備的無級變速。

背景技術

在目前的機械工程中，變速是一種經常要用到的機械傳遞方式，實現變速主要是通過變速器來實現；變速器按照變速方式主要分為手動變速器和自動變速器，按照變速級數可分為有級變速器和無級變速器。

隨著技術的不斷改進無級變速應用越來越廣泛；所謂無級變速指可以連續獲得變速范圍內任何傳動比的變速系統。通過無級變速可以得到傳動系與發動機工況的最佳匹配。常見的無級變速器有液力機械式無級變速器和金屬帶式無級變速器（VDT-CVT）。為實現無級變速，按傳動方式可采用液體傳動、電力傳動和機械傳動三種方式。

液體傳動分為兩類：一類是液壓式，主要是由泵和馬達組成或者由閥和泵組成的變速傳動裝置，適用于中小功率傳動。另一類為液力式，采用液力耦合器或液力矩進行變速傳動，適用于大功率（幾百至幾千千瓦）。?液體傳動的主要特點是：調速范圍大，可吸收沖擊和防止過載，傳動效率較高，壽命長，易于實現自動化：制造精度要求高，價格較貴，輸出特性為恒轉矩，滑動率較大，運轉時容易發生漏油。

電力傳動基本上分為三類：一類是電磁滑動式，它是在異步電動機中安裝一電磁滑差離合器，通過改變其勵磁電流來調速，這屬于一種較為落后的調速方式。其特點結構簡單，成本低，操作維護方便：但滑動最大，效率低，發熱嚴重，不適合長期負載運轉，故一般只用于小功率傳動。?二類是直流電動機式，通過改變磁通或改變電樞電壓實現調速。其特點是調速范圍大，精度也較高，但設備復雜，成本高，維護困難，一般用于中等功率范圍（幾十至幾百千瓦），現已逐步被交流電動機式替代。?三類是交流電動機式，通過變極、調壓和變頻進行調速。實際應用最多者為變頻調速，即采用一變幅器獲得變幅電源，然后驅動電動機變速。其特點是調速性能好、范圍大、效率較高，可自動控制，體積小，適用功率范圍寬：機械特性在降速段位恒轉矩，低速時效率低且運轉不夠平穩，價格較高，維修需專業人員。近年來，變頻器作為一種先進、優良的變速裝置迅速發展，對機械無級變速器產生了一定的沖擊。

機械傳動常見的無級變速器有液力機械式無級變速器和金屬帶式無級變速器（VDT-CVT），有V型橡膠帶式、金屬帶式、多盤式、鋼球式、滾輪轉盤式等多種構造，大都利用金屬帶和可變半徑的滾輪傳輸動力。透過主動滾輪與被動滾輪半徑的變化，達到齒輪比的變化。理論上這種傳動方式的效率很高，不過必須建立在能負荷所傳遞的動力的情況下。由于是利用鋼帶與滾輪之間的摩擦力傳遞動力，所以鋼帶及滾輪的工作情況十分苛刻。為了有效傳遞動力，鋼帶與滾輪之間不允許打滑，而且原本產生的熱能已經很多，如果再打滑恐怕將會造內部機件的燒毀或嚴重耗損。而為了增加靜摩擦力，最直接的方式就是增加鋼帶與滾輪之間的壓力。但摩擦力增加了，動力傳輸的耗損也會增加，無形中還是增加了油耗。并且鋼帶的強度也是一大重點。所以CVT變速箱縱然有舒適、效率高及節能等等優點。缺點就是目前一般的CVT變速箱不能承受較大的扭力。不然就是要用較高的油耗作補償。機械傳動特點主要是：轉速穩定，滑動率小，工作可靠，具有恒功率機械特性，傳動效率較高，而且結構簡單，維修方便，價格相對便宜；但零部件加工及潤滑要求較高，承載能力較低，抗過載及耐沖擊性較差，故一般適合于中、小功率傳動。

因此現有的各種無級變速器都存在這樣或那樣的不足，所以需要對此加以改進。

發明內容

本發明主要是針對現有無級變速方式及裝置所存在的一些問題，提出一種傳動結構更加簡單、運行更加平穩、傳動效率更高的無級變速傳動方式及裝置，該種級變速傳動方式及裝置具有結構簡單、制作成本低廉、傳動平穩效率高的特點。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種凸輪式無級變速方法，通過兩組端面圓槽凸輪曲柄指銷傳動副并列錯位疊裝在一起，采用調變端面圓盤凸輪中心相對于初級齒輪主軸的中心偏移量來實現調速，并通過操作控制機構對帶端面圓槽凸輪變速機構對調速變速進行修正過濾，剔除凸輪曲柄指銷變速副上下始點及附近低速低效運行區段的不良運行速度，保留高速高效區段的優良運行速度，實現變速器高效均衡地變速傳動，并在調變速度的同時，同步調整平衡機構的慣性力矩，消除因偏心距變化而產生的機械振動；最后通過帶單向軸承的曲柄齒圈副的速度集合輸出動力。