[发明专利]钢环CVT无级变速器

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢环CVT无级变速器，属机械无级变速技术领域。

背景技术

汽车上使用的钢带式无级变速器(CVT)是一种比较理想的变速装置，它可以实现连续无级的变速。

钢带式无级变速器需要使用特殊性能的柔性钢带，这种柔性钢带材料性能要求非常高，使得钢带式CVT变速器的成本上升，且柔性钢带本身是钢带式无级变速装置的易损件。

公开号CN101463887公开了一种CVT无级变速器，该发明涉及无级变速器的调速机构，采用机械方式驱动锥形盘动作保持其传动的正常与可靠性，减少发动机的动力消耗，所述的输入带轮轴上的活动锥盘或扭矩输出轴上的活动锥盘中至少有一个与螺纹传动副相连，螺纹传动副与电机相连。通过电机驱动螺纹传动副带动活动锥盘移动使其完成正常的变速工作，活动锥盘的背面受到均匀的作用力，活动锥盘移动沿其轴向平稳移动调节与固定锥盘之间的间距。该发明仍是采用钢带作为变速器传递扭矩和转速的中间构件。

发明内容

本发明的目的是，针对钢带式无级变速器存在的成本高等不足，本发明由于使用刚性的钢环来代替钢带式无级变速器的柔性钢带，使得无级变速器的制造成本降低，可靠性和使用寿命提高。

本发明的技术方案是，在CVT无级变速器中，采用带锥形工作表面的刚性环作为传递扭矩的中间构件，实现扭矩和转速的传递；采用螺杆加楔形滑块的结构，通过在螺杆推动下楔形滑块的径向运动，推动锥轮的轴向移动，实现连续改变输入、输出轴锥轮工作半径，达到无级调速的目的。

钢环CVT无级变速装置的结构如图1所示。输入轴1通过花键连接锥轮18和19跟随输入轴1转动。其中锥轮18是固定安装在输入轴1上不能沿轴向移动。锥轮19可以沿轴向移动。锥轮19依靠蝶形弹簧22，轴向推力轴承23，楔形支撑5，楔形滑块21，圆形支撑4，轴向推力轴承3，固定支撑环2安装在输入轴1上，楔形滑块21由螺杆20的作用下沿输入轴的径向方向作用直线运动，通过斜面推动楔形支撑5，轴向推力轴承23，推动锥轮19沿输入轴的轴向往返移动，从而改变与锥轮18之间的距离。

输出轴6也是通过花键连接锥轮7和9。其中锥轮7固定连接在输出轴6上，不能沿轴向移动。锥轮9可以沿轴向移动。锥轮9依靠蝶形弹簧10，轴向推力轴承11，楔形支撑13，楔形滑块14，圆形支撑15，轴向推力轴承16，固定支撑环17安装在输出轴6上，楔形滑块在螺杆12的作用下沿输出轴的径向方向作直线运动，通过斜面推动楔形支撑13，轴向推力轴承11，蝶形弹簧10推动锥轮9沿输入轴的轴向往返移动，从而改变与锥轮7之间的距离。

刚性的钢环8利用靠近内径的左右两侧的圆锥面与锥轮的锥面相接触，钢环8上的工作锥面的宽度不宜过宽，以免产生过大的几何滑差而降低传动效率。详见图3。输入轴锥轮18和19，通过钢环8传递圆周力到输出轴锥轮7和9。由于此时输入轴锥轮18、19的工作半径为最小，输出轴锥轮7和9的工作半径为最大，变速器工作在最大降速比状态。

楔形滑块14和21分别由螺杆12和20驱动，滑块14和21在图面上的直线运动时同步同方向的，这样的结果是输入轴锥轮18和19的间距和输出轴锥轮7和9之间的间距成同步反方向变化，即锥轮18、19间距加大时，锥轮7、9的间距减小，反之亦然。锥轮间距的连续变化产生传动比的连续变化，从而实现了连续平滑的变速。两个螺杆是由控制系统的伺服驱动器驱动(例如伺服电机)，按照控制器的指令动作。

图2所示的状态时，输入轴锥轮18、19的工作半径为最大，输出轴锥轮7、9的工作半径为最小，这时候是变速器处于最大增速状态。

本发明采用了蝶形弹簧有限变形距离的初始接触压力的结构，蝶形弹簧10和22是使锥轮与钢环工作锥面始终保持初始的接触压力，当变速装置处于工作负荷状态时，钢环上承受圆周力，以传递扭矩。

本发明利用刚性环传递扭矩的侧向偏移，产生挤压力来保证传动所必须的接触压力。输入、锥轮施加在钢环上的圆周力方向一致，使得钢环在圆周力的作用下向一侧偏移。详见图4。这种钢环向一侧偏移的倾向将挤压输入、输出锥轮向两侧分开，这首先是挤压蝶形弹簧，直至蝶形弹簧被压成平面不能再继续变形为止，接下来是挤压轴向推力轴承和楔形滑块，楔形滑块的楔形角度设计为自锁，因此将会刚性地支撑锥轮不再继续分开。这时候钢环向一侧偏移的倾向将产生与传递扭矩成正比的挤压力，使得工作锥面上的接触压力与传递扭矩成正比增大。合理设计结构的尺寸使得所产生的增压效果正好能保证传递扭矩所需要的压力，就能保证变速器永远不会产生打滑。