[發明專利]一種無自旋積分曲線式無級變速單元

在審

• 申請號: 201610929345.4
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN107339384A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 李青濤;廖敏;王霜;梁劍;李超;陳華;盧勁竹;何江波
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: F16H15/04
• 分類號: F16H15/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及傳動系中的變速單元，具體講就是牽引式無級變速單元。

背景技術

目前，全球范圍內的過度能源消耗與環境污染是兩個亟待解決的問題。在眾多的解決途徑中，無級變速器是一種理想的傳動解決方案，其可以提供一系列的連續傳動比使得內燃機始終處于高效點工作，這也就提高了整機的傳動效率并減少了內燃機的排放。

現有的機械無級變速器分為摩擦式無級變速器與牽引式無級變速器。其中牽引式無級變速器主要是指利用主動元件的滾動帶動從動元件的滾動來傳遞動力的無級變速器。牽引式無級變速單元是牽引式無級變速器中主要傳動元件的集合。主動元件與從動元件之間往往不是剛體與剛體的直接接觸，而是在中間產生一層薄油膜。這層油膜在壓力的作用下力學性質接近于固體。也就是說，它可以承受較大的剪切力，這也使得牽引式無級變速器能夠傳遞較大的扭矩，并且保持較長的零件壽命。就此而言，牽引式無級變速器相較于摩擦式無級變速器是一種更為優秀的無級變速器形式，在中、大排量轎車以及小型工程機械領域有著成功的應用案例，是未來無級變速器的重點研究與發展方向。

現有牽引式無級變速器的不足之處是：現有大多數無級變速器在大多數工作狀態下，都不能避免“自旋”效率損失。所謂“自旋”是指在牽引傳動時主動件和從動件在接觸區域內各點速度不一致的情況，該情況會導致效率降低、油膜發熱等不良后果，最終影響牽引傳動性能。從牽引元件的傳動狀態來看自旋的產生原因，可以總結出如下結論：當主動件的回轉軸、從動件的回轉軸、牽引油膜的所在平面三者不能相互平行或相交于一點時就會產生自旋。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種在變速比范圍內均能避免自旋效率損失的無級變速單元。

為了解決上述存在的技術問題，本發明將采用下述技術方案：一種無自旋積分曲線式無級變速單元，包括輸入錐盤（1a）、輸入軸（2a）、輸出錐盤（1b）、輸出軸（2b）、滾輪（6）、滾輪安裝軸（7）。輸入錐盤（1a）通過鍵連接安裝在輸入軸（2a）上，以使得輸入錐盤（1a）和輸入軸（2a）可以一起繞著輸入錐盤回轉軸線（3a）轉動，且輸入錐盤（1a）可相對于輸入軸（2a）沿著軸向滑動；輸出錐盤（1b）通過鍵連接安裝在輸出軸（2b）上，以使得輸出錐盤（1b）和輸出軸（2b）可以一起繞著輸出錐盤回轉軸線（3b）轉動，且輸出錐盤（1b）可相對于輸出軸（2b）沿著軸向滑動；滾輪（6）安裝在滾輪安裝軸（7）上，滾輪（6）可繞滾輪回轉軸線（5）轉動。

輸入軸（2a）與輸出軸（2b）平行布置，滾輪（6）安裝在輸入軸（2a）與輸出軸（2b）之間的滾輪安裝軸（7）上，滾輪安裝軸（7）垂直于輸入軸（2a）與輸出軸（2b）設置；輸入錐盤（1a）與滾輪（6）壓緊并接觸于輸入點（8），輸出錐盤（1b）與滾輪（6）壓緊并接觸于輸出點（9）。

輸入錐盤（1a）上的輸入錐盤母線（4a）是一種積分曲線，其方程滿足：

其中坐標系XOY的原點O在輸入錐盤回轉軸線（3a）上，X軸與輸入錐盤回轉軸線（3a）重合，Ra為從輸入點（8）沿著輸入接觸區域法向到滾輪回轉軸線（5）的距離，C為實常數。

輸出錐盤（1b）上的輸出錐盤母線（4b）是一種積分曲線，其方程滿足：

其中坐標系XOY的原點O在輸出錐盤回轉軸線（3b）上，X軸與輸出錐盤回轉軸線（3b）重合，Rb為從輸出點（9）沿著輸入接觸區域法向到滾輪回轉軸線（5）的距離，C＇為實常數。

本發明所述的一種無自旋積分曲線式無級變速單元，其工作原理為：

傳動時，動力由輸入軸（2a）輸入，帶動輸入錐盤（1a）轉動，輸入錐盤牽引滾輪（6）轉動，滾輪（6）牽引輸出錐盤（1b）轉動，將動力傳遞給輸出錐盤（1b），輸出錐盤（1b）帶動輸出軸（2b）轉動，最終將動力從輸出軸（2b）傳出。調速時，滾輪安裝軸（7）帶動滾輪（6）沿著垂直方向上下移動一定距離，迫使輸入錐盤（1a）沿著輸入軸（2a）的軸線方向向外/向內移動一定距離，輸出錐盤（1b）沿著輸出軸（2b）的軸線方向向內/向外移動一定距離，以使得輸入錐盤（1a）、輸出錐盤（1b）始終與滾輪（6）保持壓緊接觸，在接觸點產生牽引力。由于三個元件的移動，傳動元件的相對位置關系發生改變，輸入點（8）與輸出點（9）的位置改變，從而改變了滾輪（6）與輸入錐盤（1a）和輸出錐盤（1b）的接觸半徑，傳動比為接觸半徑的比值，因此傳動比改變，實現了調速。