Fx为单个滚柱与外环内滚道的切向力；
[0047] Fy为单个滚柱与外环内滚道的径向力；
[0048] F离为大滚柱的离心力；
[0049] α为内环和对应的大滚柱压力角；
[0050] m为大滚柱质量；
[0051] V为大滚柱相对外环内滚道的线速度；
[0052] r为外环内滚道的半径。
[0053] 根据图1和2,内环1外侧环面上设有凹形槽101形成内环凸轮，每个凹形槽分别对 应一个大滚柱2。外环内滚道直径D与大滚柱直径d的比值D/d大小决定了力臂L变化倍数的 大小，图2中1^表示内环凸轮凹形槽与大滚柱的接触点到圆心〇的距离，L 2表示外环内滚道与 大滚柱的接触点到圆心〇的距离，其中D/d值越大，WL^值越小，力臂变化倍数小，反之则 变化倍数长。力臂变化倍数小起不了增矩的作用，倍数太大虽然增矩效果明显，但无法满足 转速的要求，因此，外环内滚道直径D与大滚柱直径d比值D/d = l. 2~6,大滚柱直径占外环 内滚道直径的1/6~5/6,包括1/6至5/6之间的所有值，如2/6、2.5/6、3/6、3.5/6、4/6等，进 而对应引起力臂变化的倍数为1.5~5.5。
[0054] 同时，根据
·' %得，当转速一定时，旋转驱动力F变化的倍数由
决定，即由内环凸轮和对应大滚柱的压力角α和摩擦系数μ决定，tana的值必须大于 摩擦系数μ，太小无法实现动态的变矩。在此前提下，压力角a越小，增矩倍数较大，反之增矩 倍数则越小。假设摩擦系数μ = 〇 . 08，当a = 10°时，
当a = 30°时，
，根据摩擦式变矩器结构设计要求，内环凸轮和对应的大滚柱压力角α为 12。~40。。
[0055]本实用新型摩擦式变矩器的变矩由D/d值、压力角α以及离心力共同决定，因此，可 以根据负载及工况的要求，对摩擦式变矩器结构进行设计，以满足不同领域的应用。
[0056] 图1中，内环通过与大滚柱摩擦传动，进而与小滚柱和外环的摩擦实现摩擦式变矩 器的工作，最终实现自动变速和变矩的功能。其中，大滚柱的个数和内环凸轮凹槽的相对 应，大滚柱的个数为2个及以上，当大滚柱的个数为1个时，内环凸轮难以带动大滚柱和滚柱 作旋转运动，摩擦式变矩器无法正常工作。
[0057] 本实用新型各相邻滚柱之间的最小间隙s大于0.2_，由于加工误差和装配误差的 存在，当相邻滚柱之间的间隙小于0.2mm时，摩擦力变矩器容易出现卡死损坏，因此滚柱间 的间隙不能小于〇.2_，本实用新型相邻滚柱之间的间隙s大于0.2mm，不但指相邻小滚柱之 间隙，大滚柱与小滚柱之间也适合，小滚柱是设置在两大滚柱之间并能滚动，因此，内环通 过与大滚柱摩擦传动，大滚柱进而推动相邻的小滚柱，进而与小滚柱和外环的摩擦实现摩 擦式变矩器的工作。
[0058]如图3所示，本实用新型的摩擦式变矩器的闭锁原理：当转速达到一定速度且负载 较小时，大、小滚柱在静摩擦的作用下内环凸轮转动和外环连接成一体，变矩器闭锁输出， m=n2;当负载继续增大到一定程度时，外环的速度m降低，各滚柱与外环相对运动，处于打 滑状态，m>n2此时各滚柱在内环凸轮的作用下，实现自动变速和变矩，以满足负载的要求。 作用一段时间后，速度提升，负载减小，大、小滚柱和外环之间由动摩擦自动切换为静摩擦， 摩擦系数增加，内环凸轮、大滚柱、小滚柱和外环再次连接成一体m=n 2,变矩器重新自动闭 锁输出。
[0059] 本实用新型公开一种摩擦式变矩器结构，其包括输入轴、内环凸轮、大滚柱、滚柱、 外环及输出法兰。动力通过输入轴传输，输入轴与内环凸轮连接；负载传递至输出法兰；内 环凸轮与外环同轴设置；内环凸轮和外环之间圆周放置多个大滚柱，外环与输出法兰连接。 当转速和负载发生变化时，滚柱在离心力和内环凸轮的共同作用下实现自适应工作，最终 实现摩擦式变矩器的闭锁输出、自动变速和变矩，满足不同的应用。该变矩器结构具有结构 简单、传递效率高、无级变速、自适应强，具有自动闭锁功能、节能环保等优点。
[0060] 综合上述，该变矩器结构具有结构简单、传递效率高、根据负载和速度的变化实现 自动变速和自动增矩，具有自动闭锁等优点。改变传统的变矩器形态，降低成本，自适应性 强，绿色环保，效果显著。
[0061] 以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创 作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
【主权项】
1. 一种摩擦式变矩器，其特征在于包括内环、大滚柱及外环，其中： 内环，其为输入单元，内环周侧环面上均分设有至少两个凹形槽，每个凹形槽分别对应 一个大滚柱； 外环，其为输出单元，外环套在内环外并与内环同轴布设，外环的内侧圆周面形成外环 内滚道并与各滚柱压切配合； 大滚柱，其设置于内、外环之间，相邻凹形槽内的大滚柱之间具有间隙； 所述内环与大滚柱、大滚柱与外环之间通过机械摩擦传动实现自动闭锁输出、自动变 速和变矩。2. 根据权利要求1所述的摩擦式变矩器，其特征在于:所述内环与滚柱形成压力角α，压 力角α为12°~40°。3. 根据权利要求1所述的摩擦式变矩器，其特征在于:外环内滚道直径D与大滚柱直径d 比值D/d = 1.2~6。4. 根据权利要求1至3之一所述的摩擦式变矩器，其特征在于：相邻大滚柱的间隙s> 0.2mm〇5. 根据权利要求1至3之一所述的摩擦式变矩器，其特征在于:相邻大滚柱之间设有一 个以上的小滚柱，各小滚柱直径小于大滚柱，小滚柱位于内环凹形槽之间的内环圆周面上， 小滚柱的外滚道面为外环内侧圆周面。6. 根据权利要求5所述的摩擦式变矩器，其特征在于:相邻小滚柱之间及大滚柱与小滚 柱的间隙s >0.2mm。
【专利摘要】本实用新型公开一种摩擦式变矩器，包括内环、大滚柱及外环，内环为输入单元，内环周侧环面上均分设有至少两个凹形槽，每个凹形槽分别对应一个大滚柱；外环为输出单元，外环套在内环外并与内环同轴布设，外环的内侧圆周面形成外环内滚道并与各滚柱配合。当转速和负载发生变化时，滚柱在离心力和内环凸轮的共同作用下实现自适应工作，最终实现摩擦式变矩器的闭锁输出、自动变速和变矩，满足不同的应用。该变矩器结构具有结构简单、传递效率高、无级变速、自适应强，具有自动闭锁功能、节能环保等优点。
【IPC分类】F16H15/50
【公开号】CN205173389
【申请号】CN201521033764
【发明人】许水电, 李延福, 许涛, 许永建
【申请人】传孚科技（厦门）有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月11日