专利名称：附惰轮的皮带式无级变速机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种附惰轮的皮带式无级变速机构，特别是涉及一种借助输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的作用半径的变化，来进行变速功能的皮带传动系统。
公知的皮带式无级变速机构，请参阅
图1和图2所示，包括一输入轴皮带轮1、一输出轴皮带轮2和一皮带3，该输入轴皮带轮1包括一输入轴10，该输入轴10带动一固定皮带轮11和一可轴向运动皮带轮12，该固定皮带轮11和可轴向运动皮带轮12的相对应面分别呈一斜面，构成该输入轴皮带轮1的V型活动环槽13；该输出轴皮带轮2包括一输出轴20，该输出轴20带动一固定皮带轮21和一可轴向运动皮带轮22，该固定皮带轮21和可轴向运动皮带轮22的相对应面分别呈一斜面，构成该输出轴皮带轮2的V型活动环槽23，输出轴20与输入轴10相距一轴心距L12；而该皮带3是同时环设于两V型活动环槽13和23相互远离的圆弧区域中，并跨置该输入轴皮带轮1与输出轴皮带轮2于皮带3的围绕范围内，该皮带3是径向活动于V型活动环槽13和23中，因皮带3位置的变动，输入轴皮带轮1与输出轴皮带轮2具有变动的作用半径R1和R2，而位于两V型活动环槽13和23相互远离的圆弧区域外的皮带3部分是皮带3的自由长度30部分。
该输入轴皮带轮1的可轴向运动皮带轮12的移动是由马达、油压或离心方式控制其作用半径R1的尺寸，其中，以离心方式为例是在该可轴向运动皮带轮12一侧设有固定档板14，其内则装置离心球15，随着输入轴10的转速提高，该离心球15因离心力的作用而向输入轴皮带轮1的旋转半径加大方向移动，由于其一侧受固定档板14的限制，因此离心球15压迫可轴向运动皮带轮12向固定皮带轮11移动接近，可轴向运动皮带轮12和固定皮带轮11的间距缩小，使V型活动环槽13的斜面推动皮带3往输入轴10外侧移动，输入轴皮带轮1的作用半径R1因此增大；而当输入轴10的转速减低时，皮带3则往输入轴10方向移动，使输入轴皮带轮1的作用半径R1减小。
该输出轴皮带轮2的可轴向运动皮带轮22的移动是由马达、油压或力平衡方式控制其作用半径R2的尺寸，其中，以力平衡方式为例是在该可轴向运动皮带轮22一侧装置弹簧24，皮带3的张力对可轴向运动皮带轮22施加负载，使可轴向运动皮带轮22压缩弹簧24，并远离固定皮带轮21，可轴向运动皮带轮22和固定皮带轮21的间距因此增大，并保持于皮带3的张力与弹簧24的弹力的力平衡位置；而当输出轴皮带轮2的作用半径R2加大，因皮带3的长度固定，使输入轴皮带轮1的作用半径R1缩小，输入轴皮带轮1和输出轴皮带轮2的转速比因此下降，而提供较大的扭力至输出轴20。
上述公知的皮带式无级变速机构，其输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的作用半径是完全由皮带的长度以及输入轴和输出轴的轴心距所决定，其包含有以下的缺点(1)轴心距短由于皮带的自振频率与其自由长度成反比，一般较长的皮带系统皆设计有惰轮来降低自由长度，但无级变速机构因输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的作用半径连续地变化，皮带的位置也随之改变，故传统的无级变速机构并不装置惰轮，因此限制了输出轴的距离范围，影响输出入轴的轴心距的设计自由度，且因轴心距狭窄，相关机械组件的设置空间小，组装维修时难度高，并衍生出散热不易的问题。
(2)转速比范围小如图3所示，是输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的转速比与皮带作用长度的关系图，当转速比大时，由于输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的半径比率较大，当作用半径大者的半径值略为增加，就会大幅降低作用半径小者的半径值，导致转速比变化剧烈，且作用半径小者与皮带的接触长度较短，传递动力时容易打滑，因而限制了转速比的上限，以机车为例，其转速比范围限制于0.8至3之间。
(3)转速比变异大无级变速机构的转速比是受皮带的长度所控制，因此输入轴与输出轴的轴心距与皮带的长度公差会影响转速比，尤其是皮带使用后，因潜变而伸长时，如图3所示，是皮带原始长度线40与皮带伸长2.5％线41，后者的转速比下降达25％之多，以机车为例，当定速50公里的引擎转速由6000rpm提高至7500rpm时，油耗大幅增加，并因而降低了车辆的极速。
所以，由上可知，上述公知的皮带式无级变速机构，在实际使用上，显然具有不便与缺陷存在，而待加以改善。
本实用新型的另一目的在于提供一种附惰轮的皮带式无级变速机构，使输入轴皮带轮与输出轴皮带轮在高转速比时的皮带包覆角度加大，使其与皮带的接触长度加大，以避免打滑，并提高转速比的范围。
本实用新型的又一目的在于提供一种附惰轮的皮带式无级变速机构，使转速比范围改变，以补偿皮带因潜变伸长后导致转速比下降的现象，提高变速机构转速比的稳定性，并降低使用中车辆的油耗及维持车辆应有的极速。
本实用新型的上述目的是这样实现的一种附惰轮的皮带式无级变速机构，其中，包括一输入轴皮带轮；一输出轴皮带轮；一皮带，同时环设于输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的相互远离的圆弧区域中，而位于圆弧区域外的皮带部分是皮带的两相对称自由长度部分；以及惰轮，设置于该皮带式无级变速机构中的皮带环设范围外，接触该皮带的自由长度部分，弯曲该皮带。
本实用新型所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其中，该皮带相对称的两自由长度部分分别设置该惰轮。
本实用新型所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其中，该输入轴皮带轮包括一输入轴，而该输出轴皮带轮包括一输出轴，该惰轮中心沿输出入轴的轴心联机方向平行移动做X偏位。
本实用新型所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其中，该输入轴皮带轮包括一输入轴，而该输出轴皮带轮包括一输出轴，该惰轮中心沿输出入轴的轴心联机方向垂直移动做Y偏位。
本实用新型所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其中，该输入轴皮带轮包括一输入轴，该输入轴带动一固定皮带轮和一可轴向运动皮带轮，该固定皮带轮和可轴向运动皮带轮的相对应面分别呈一斜面，构成该输入轴皮带轮的V型活动环槽，该皮带环设于该V型活动环槽远离该输出轴皮带轮的圆弧区域。
本实用新型所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其中，该输出轴皮带轮包括一输出轴，该输出轴带动一固定皮带轮和一可轴向运动皮带轮，该固定皮带轮和可轴向运动皮带轮的相对应面分别呈一斜面，构成该输出轴皮带轮的V型活动环槽，该皮带环设于该V型活动环槽远离该输入轴皮带轮的圆弧区域。
根据本实用新型所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，包括一输入轴皮带轮、一输出轴皮带轮、一皮带和惰轮，其中该皮带同时环设于输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的相互远离的圆弧区域中，而位于圆弧区域外的皮带部分是皮带的两相对称自由长度部分，而该惰轮设置于该皮带式无级变速机构中的皮带环设范围外，接触该皮带的自由长度部分而弯曲该皮带。
该惰轮与皮带的接触并弯曲皮带，使皮带的自由长度降低，提高其自振频率，使输入轴与输出轴的轴心距可加大，同时惰轮向平行轴心联机方向的X偏位移动；提高转速比的范围。并增加皮带的包覆角度，而其垂直轴心联机方向的Y偏位移动，可补偿皮带的伸长所造成的转速比降低情形。
为使能更进一步了解本实用新型为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
图7是本实用新型输入轴与输出轴的轴心距加大及惰轮位置的示意图；图8是本实用新型输入轴与输出轴的轴心距对转速比上限的影响的关系图；图9是本实用新型惰轮X偏位对转速比的影响的关系图；
图10是本实用新型惰轮Y偏位对输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的作用半径的影响的关系图；
图11是本实用新型调整惰轮位置以补偿皮带伸长对转速比的影响的关系图；
图12是本实用新型与公知皮带式无级变速机构的转速比与皮带长度的比较关系图。
请参阅图5所示，本实用新型是一种附惰轮的皮带式无级变速机构，包括一输入轴皮带轮5、一输出轴皮带轮6、一皮带7和惰轮8。
其中，输入轴皮带轮5，其包括一输入轴50，该输入轴50带动一固定皮带轮51和一可轴向运动皮带轮52，该固定皮带轮51和可轴向运动皮带轮52的相对应面分别呈一斜面，构成该输入轴皮带轮5的V型活动环槽53。
输出轴皮带轮6，其包括一输出轴60，该输出轴60带动一固定皮带轮61和一可轴向运动皮带轮62，该固定皮带轮61和可轴向运动皮带轮62的相对应面分别呈一斜面，构成该输出轴皮带轮6的V型活动环槽63，输出轴60与输入轴50相距一轴心距L56。
皮带7，其是同时环设于输入轴皮带轮5与输出轴皮带轮6的两V型活动环槽53和63相互远离的圆弧区域中，并跨置该输入轴皮带轮5与输出轴皮带轮6于皮带7的围绕范围内，该皮带7径向活动于V型活动环槽53和63中，因皮带7位置的变动，输入轴皮带轮5与输出轴皮带轮6具有变动的作用半径R5和R6，而位于两V型活动环槽53和63相互远离的圆弧区域外的皮带7部分是皮带7的两相对称自由长度70部分。
惰轮8，其是设置于该皮带式无级变速机构中的皮带7环设范围外，接触该皮带7的自由长度70部分而弯曲该皮带7，相对称的两自由长度70部分也可分别设置该惰轮8。
请参阅图6所示，是加入惰轮8后，各种转速比下，皮带7通过的交集位置71示意图，请参阅图7所示，若轴心距L56加大，可选择较大的惰轮8，而皮带7在惰轮8处的转折点不超过作用半径小者，请参阅图8所示，是输入轴50和输出轴60的轴心距30mm线90、轴心距35mm线91和轴心距40mm线92的情形，可知转速比上限随轴心距L56的增加而加大。惰轮8与皮带7的接触及弯曲皮带7，使皮带7的自由长度70降低，提高皮带7自振频率，增加皮带7的包覆角度。
惰轮8的中心位置，可随需求调整而做X偏位或Y偏位的改变，当惰轮8中心沿输入轴50和输出轴60的轴心联机方向平行移动做X偏位时，请参阅图9所示，惰轮8越靠近输出轴60，转速比上限越高，可获得如图8的轴心距增加而转速比上限调整的类似效果；当惰轮8中心沿输入轴50和输出轴60的轴心联机方向垂直移动做Y偏位时，请参阅
图10所示，可获得皮带7长度改变的类似效果，请参阅
图11所示，是皮带原始长度线93、皮带伸长2.5％线94和皮带伸长2.5％后惰轮中心做Y偏位调整线95，通过惰轮8中心的Y偏位调整，可使皮带7伸长的无级变速机构，保持原长度的转速比特性，改善使用中机车的无级变速机构因转速比下降所造成引擎转速升高的油耗劣化现象。
请参阅
图12所示，在输入轴50和输出轴60的轴心距L56相同及皮带7半径大小尽量一致的条件下，公知的无级变速机构，如转速比线96所示，拥有较大的转速比范围，但在转速比超过3以上时，转速比的变化甚速，例如在机车应用时，引擎扭力曲线在高转速上升甚慢且甚至下降，引擎输出无法随高转速比而增大，因此在高转速比工程上并不实用；而本实用新型附惰轮的皮带式无级变速机构，由于惰轮8使皮带7弯曲的影响，转速比的上限值受轴心距L56与情轮8位置的设计而变，如转速比线97所示，当接近上限时，转速比趋缓甚至下降，其趋势接近引擎扭力的输出特性，在高转速比工程较为实用。同时，在相同的高转速比条件下，如公知的转速比线98和本实用新型的转速比线99所示，本实用新型附惰轮的皮带式无级变速机构的输出轴60作用半径R6较大，且因惰轮8作用使包覆角度也较大，皮带7与输出轴皮带轮6的接触长度较长，可有效防止输出轴皮带轮6的打滑现象，提供较高转速比设计。
所以，通过本实用新型的附惰轮的皮带式无级变速机构，具有如下述的特点。
(1)该惰轮与皮带的接触并弯曲皮带，使输入轴与输出轴的轴心距可加大，而皮带的自由长度降低，提高其自振频率，相关机械组件的设计组装与散热都有更大的空间。
(2)该惰轮与皮带的接触并弯曲皮带，使输入轴与输出轴的轴心距可加大，以及惰轮平行轴心联机方向的X偏位移动，提高转速比的范围，并增加皮带的包覆角度，避免高转速比的剧烈变化和皮带的打滑现象。
(3)该惰轮与皮带的接触并弯曲皮带，以及惰轮垂直轴心联机方向的Y偏位移动，补偿皮带的伸长所造成的转速比降低情形，进而减低高转速时的油耗劣化现象与维持应有的极速。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例的详细说明与附图，并非用以限制本实用新型及本实用新型的特征，凡熟悉该项技艺者，依本实用新型的精神所做的等效修饰或变化，皆应包含于本实用新型的专利范围中。
权利要求1.一种附惰轮的皮带式无级变速机构，其特征在于，包括一输入轴皮带轮；一输出轴皮带轮；一皮带，同时环设于输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的相互远离的圆弧区域中，而位于圆弧区域外的皮带部分是皮带的两相对称自由长度部分；以及惰轮，设置于该皮带式无级变速机构中的皮带环设范围外，接触该皮带的自由长度部分，弯曲该皮带。
2.如权利要求1所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其特征在于，该皮带相对称的两自由长度部分分别设置该惰轮。
3.如权利要求1所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其特征在于，该输入轴皮带轮包括一输入轴，而该输出轴皮带轮包括一输出轴，该惰轮中心沿输出入轴的轴心联机方向平行移动做X偏位。
4.如权利要求1所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其特征在于，该输入轴皮带轮包括一输入轴，而该输出轴皮带轮包括一输出轴，该惰轮中心沿输出入轴的轴心联机方向垂直移动做Y偏位。
5.如权利要求1所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其特征在于，该输入轴皮带轮包括一输入轴，该输入轴带动一固定皮带轮和一可轴向运动皮带轮，该固定皮带轮和可轴向运动皮带轮的相对应面分别呈一斜面，构成该输入轴皮带轮的V型活动环槽，该皮带环设于该V型活动环槽远离该输出轴皮带轮的圆弧区域。
6.如权利要求1所述的附惰轮的皮带式无级变速机构，其特征在于，该输出轴皮带轮包括一输出轴，该输出轴带动一固定皮带轮和一可轴向运动皮带轮，该固定皮带轮和可轴向运动皮带轮的相对应面分别呈一斜面，构成该输出轴皮带轮的V型活动环槽，该皮带环设于该V型活动环槽远离该输入轴皮带轮的圆弧区域。
专利摘要一种附惰轮的皮带式无级变速机构，包括一输入轴皮带轮、一输出轴皮带轮、一皮带和惰轮，其中该皮带同时环设于输入轴皮带轮与输出轴皮带轮的相互远离的圆弧区域中，而位于圆弧区域外的皮带部分是皮带的两相对称自由长度部分，而该惰轮设置于该皮带式无级变速机构中的皮带环设范围外，接触该皮带的自由长度部分而弯曲该皮带；该惰轮的设置增加皮带自振频率，使输入轴与输出轴的轴心距可加大，输出入轴距限制放宽，而调整惰轮的位置，可增大皮带的包覆角度，补偿皮带长度变异对转速比的影响，以获得实用转速提高、转速比提高，并改善使用中车辆油耗与维持应有的极速。
文档编号F16H9/12GK2602219SQ0229282
公开日2004年2月4日 申请日期2002年12月19日 优先权日2002年12月19日
发明者刘达全, 解潘祥 申请人:财团法人工业技术研究院