用于锥环式无级变速器的环撞停保护结构的制作方法

本发明涉及一种用于锥环式无级变速器的环撞停保护结构。

背景技术：
锥环式无级变速器(以下简称KRG)是一种采用输入锥与输出锥夹紧传动环，靠摩擦传动的无级变速器。KRG的设计理念是避免采用任何方式的液压泵，仅用简单和耐用的机械部件通过电机进行控制。与传统无级变速箱(CVT)相比，KRG的这种设计理念使它在制造成本和效率方面拥有巨大的优势。如图1所示，在KRG传动中，输入锥2＇和输出锥3＇夹紧传动环1＇，传动环1＇的内外表面分别与输入锥2＇和输出锥3＇产生摩擦力，动力从输入锥2＇经传动环1＇传递到输出锥3＇。如图2所示，通过传动环1＇与锥表面的接触点作一个与锥轴线P＇垂直的正交面。在KRG的传动过程中，如果传动环1＇的端平面与上述正交面平行，则传动环1＇在锥轴线P＇向的位置将保持不变，接触点与输入锥2＇和输出锥3＇的旋转半径不变，输入锥2＇与输出锥3＇保持特定的传动比。传动环1＇此时的位置是回正位置。如图3、图4所示，在传动过程中，如果传动环1＇的端平面与上述正交面不平行，即有偏转，则传动环1＇会沿传动锥的母线方向移动，接触点与输入锥2＇和输出锥3＇的旋转半径改变，进而改变输入锥2＇与输出锥3＇的传动比。KRG可以通过改变传动环1＇的轴向位置实现传动比的变化。研究表明，在接触点处传动环速度的流入侧，传动环1＇所在平面的偏向与传动环1＇的移动方向一致。当图1所示的滚动状态下，设传动环1＇在接触点处的转动速度方向是向内的，传动环1＇前部如果具有左偏角，则传动环1＇向左移动，如图3所示；反之，则向右移动，如图4所示。传统的KRG锥环传动中，当传动环1＇轴向运动到两端的极限位置时，会与两锥的轴肩或变速器的其它零部件撞击，从而造成传动环或相关部件的损坏。

技术实现要素：
为了克服现有KRG传动环在极限撞停中出现零件损坏的问题，本发明提供了一种用于锥环式无级变速器的环撞停保护结构。本发明采用的技术方案是：用于锥环式无级变速器的环撞停保护结构，包括第一传动锥、传动环，第一传动锥的表面与传动环的一个表面接触，所述的第一传动锥的小端设有与锥表面相对的轴肩，所述的轴肩具有回转体的形状；所述的传动环、轴肩、锥表面具有以下几何配合关系：当传动环接触轴肩时，传动环与轴肩之间有第一接触点，同时传动环与锥表面之间有第二接触点，第一接触点到锥轴线的距离是第一接触半径，第二接触点到锥轴线的距离是第二接触半径，所述的第一接触半径小于第二接触半径。进一步，在通过所述的锥轴线所作的轴剖面上，所述的轴肩的母线在第一接触点上的切线在传动环一侧与锥轴线之间形成钝角。钝角有利于传动环与轴肩之间形成明确且稳定的第一接触点。进一步，所述的轴肩的母线是直线或者曲线。更进一步，传动环的另一个表面与第三传动部件接触，传动环在第一传动锥和第三传动部件之间传递动力。再进一步，所述的第三传动部件是第二传动锥，所述的第一传动锥是输入锥，传动环套在第一传动锥上，第二传动锥是输出锥；第一传动锥的锥母线与第二传动锥的锥母线平行。所述的第一传动锥与第二传动锥的锥度相同，所述的第一传动锥的锥轴线与第二传动锥的锥轴线平行，大端与小端反向设置。或者，所述的第三传动部件是第二传动锥，所述的第二传动锥是输入锥，传动环套在第二传动锥上，第一传动锥是输出锥；第一传动锥的锥母线与第二传动锥的锥母线平行。所述的第一传动锥与第二传动锥的锥度相同，所述的第一传动锥的锥轴线与第二传动锥的锥轴线平行，大端与小端反向设置。工作过程：在锥环传动过程中，当传动环在与某一个锥接触点处的速度的流入侧向此传动锥小端方向偏转时，传动环将向传动锥小端的轴肩方向移动。当传动环接触轴肩时，传动环与轴肩之间有第一接触点，同时传动环与锥表面之间有第二接触点，第一接触点到锥轴线的距离是第一接触半径，第二接触点到锥轴线的距离是第二接触半径，所述的第一接触半径小于第二接触半径。因此，两接触点线速度不相等，传动环的第二接触点处的线速度大于第一接触点处的线速度，传动环将发生新的偏转，新的偏转方向与前述的偏向相反。由此，传动环的偏向得到纠正，传动环在传动锥轴向的移动方向也得到改变，可以避免传动环与轴肩的撞击，避免部件损坏。本发明的有益效果体现在：当传动环在输入锥或输出锥小端的轴肩极限位置处运转时，传动环将可以避免与轴肩撞击，避免部件损坏。附图说明图1是现有KRG锥环传动机构的结构示意图。图2是图1的KRG机构的传动环位于正交平面的俯视示意图，垂直的点划线表示传动环1＇的回正位置，V0表示输入锥2＇的旋转方向。图3是图1的KRG机构的传动环相对于正交平面左向偏转的俯视示意图，垂直的点划线表示传动环1＇的回正位置，V0表示输入锥2＇和传动环1＇的旋转方向，V1表示传动环1＇的移动方向(向左)，V12表示传动环1＇的偏转方向。图4是图1的KRG机构的传动环相对于正交平面右向偏转的俯视示意图，垂直的点划线表示传动环1＇的回正位置，V0表示输入锥2＇和传动环1＇的旋转方向，V2表示传动环1＇的移动方向(向右)，V22表示传动环1＇的偏转方向。图5a是本发明实施例1中的第一传动锥和第二传动锥的锥度不同时的实施结构示意图。图5b是本发明实施例1中的第三传动部件为圆柱体时的实施结构示意图。图5c是本发明实施例1中的第一传动锥和第二传动锥的锥度相同时的实施结构示意图。图6a是本发明实施例2中的第一传动锥和第二传动锥的锥度不同时的实施结构示意图。图6b是本发明实施例2中的第一传动锥为圆柱体时的实施结构示意图。图6c是本发明实施例2中的第一传动锥和第二传动锥的锥度相同时的实施结构示意图。图7是图5c的Ⅰ处放大图。图8a是当轴肩的母线是直线时图7所示部位的示意图。图8b是当轴肩的母线是凹曲线时图7所示部位的示意图。图8c是当轴肩的母线是凸曲线时图7所示部位的示意图。图9是图6c的Ⅱ处放大图。图10a是当轴肩的母线是直线时图9所示部位的示意图。图10b是当轴肩的母线是凹曲线时图9所示部位的示意图。图10c是当轴肩的母线是凸曲线时图9所示部位的示意图。图11是图5c所对应的状态下传动环的运动分析图，其中，平面a表示传动环的回正位置，平面b表示传动环的初始偏转位置，V01表示第一传动锥的旋转方向，V02表示传动环所在平面的转动方向，r1是第一接触点211的接触半径，Vr1表示传动环在第一接触点211的速度矢量；r2是第一接触点221的接触半径，Vr2表示传动环1在第二接触点221的的速度矢量。图12是图6c所对应的状态下传动环的运动分析图，其中，平面a表示传动环的回正位置，平面b表示传动环的初始偏转位置，V01表示第一传动锥的旋转方向，V02表示传动环所在平面的转动方向，R1是第一接触点311的接触半径，VR1表示第一接触点311的的速度矢量；R2是第一接触点321的接触半径，VR2表示第二接触点321的的速度矢量。具体实施方式实施例1参照附图5a、5c、7、8a、8b、8c、11:用于锥环式无级变速器的环撞停保护结构，包括第一传动锥2、传动环1，第一传动锥2的表面与传动环1的一个表面接触，所述的第一传动锥2的小端设有与锥表面22相对的轴肩21，所述的轴肩21具有回转体的形状；所述的传动环1、轴肩21、锥表面22具有以下几何配合关系：当传动环1接触轴肩21时，传动环1与轴肩21之间有第一接触点211，同时传动环1与锥表面之间有第二接触点221，第一接触点211到锥轴线P的距离是第一接触半径r1，第二接触点221到锥轴线P的距离是第二接触半径r2，所述的第一接触半径r1小于第二接触半径r2。本发明所述的传动环1的表面是指传动环1的内侧表面和外侧表面，其中内侧表面面对传动环1的中轴线。在通过所述的锥轴线P所作的轴剖面上，所述的轴肩21的母线212在第一接触点211上的切线2111在传动环1一侧与锥轴线P之间形成钝角α。钝角α有利于传动环1与轴肩21之间形成明确且稳定的第一接触点211。所述的轴肩21的母线212是直线或者曲线。传动环1的另一个表面与第三传动部件接触，传动环1在第一传动锥2和第三传动部件之间传递动力。作为一个优选例，所述的第三传动部件是第二传动锥3，所述的第一传动锥2是输入锥，传动环1套在第一传动锥2上，第二传动锥3是输出锥；第一传动锥2的锥母线与第二传动锥3的锥母线平行。第一传动锥2与第二传动锥3的锥度可以不同，如图5a所示；当两者的锥度相同时，如图5c所示，则第一传动锥2与第二传动锥3的锥轴线P相互平行，大端与小端反向设置。本实施例的工作过程如下：如图5a、5c所示，当传动环1接触轴肩21时，传动环1与轴肩21之间有第一接触点211，同时传动环1与锥表面22之间有第二接触点221，如图7所示。第一接触点211到锥轴线P的距离是第一接触半径r1，第二接触点221到锥轴线P的距离是第二接触半径r2，所述的第一接触半径r1小于第二接触半径r2。图8a、图8b、图8c分别展示了轴肩21的母线212是直线、凹曲线、凸曲线时，传动环1横截面与其的相切关系。如图11所示，传动环1的第二接触点221处的线速度Vr2大于第一接触点211处的线速度Vr1，在两者线速度不等的情况下，传动环1朝逆时针回转。在接触点处传动环1速度的流入侧看，本实施例的传动环1所在平面本来是偏向左侧的，传动环1向左侧的轴肩21移动。当传动环1向逆时针回转时，传动环1就产生了向右偏转的运动，由此纠正了原先的向左偏转的姿态。因此，传动环1在传动锥上的移动方向也得到改变，可以避免传动环与轴肩的撞击，避免部件损坏。实施例2参照附图6a、6c、9、10a、10b、10c、12：本实施例与实施例1的差异是：所述的第三传动部件是第二传动锥20，所述的第二传动锥20是输入锥，传动环1套在第二传动锥20上，第一传动锥30是输出锥；第一传动锥30的锥母线与第二传动锥20的锥母线平行。第一传动锥30与第二传动锥20的锥度可以不同，如图6a所示；当两者的锥度相同时，如图6c所示，则第一传动锥30与第二传动锥20的锥轴线P相互平行，大端与小端反向设置。在通过所述的锥轴线P所作的轴剖面上，所述的轴肩31的母线312在第一接触点311上的切线3111在传动环一侧与锥轴线P之间形成钝角α。钝角α有利于传动环1与轴肩31之间形成明确且稳定的第一接触点311。所述的轴肩31的母线312是直线或者曲线。其余相同。本实施例的工作过程如下：如图6a、6c所示，当传动环1接触轴肩31时，传动环1与轴肩31之间有第一接触点311，同时传动环1与锥表面32之间有第二接触点321，如图9所示。第一接触点311到锥轴线P的距离是第一接触半径R1，第二接触点321到锥轴线P的距离是第二接触半径R2，所述的第一接触半径R1小于第二接触半径R2。图10a、图10b、图10c分别展示了轴肩31的母线312是直线、凹曲线、凸曲线时，传动环1横截面与其的相切关系。如图12所示，传动环1在第二接触点321处的线速度vR2大于第一接触点311处的线速度VR1，在两者线速度不等的情况下，传动环1朝顺时针回转。在接触点处传动环速度的流入侧看，本实施例的传动环1所在平面本来是偏向右侧的，传动环1向右侧的轴肩移动。当传动环1向顺时针回转时，传动环1就产生了向左偏转的运动，由此纠正了原先的向右偏转的姿态。因此，传动环1在传动锥上的移动方向也得到改变，可以避免传动环与轴肩的撞击，避免部件损坏。实施例3参照图5b、7、8a、8b、8c、11，本实施例与实施例1的差异是：所述的第三传动部件是圆柱体，其余相同。此外，第三传动部件也可以是除圆柱体、圆锥体之外的其他回转体。其工作过程类似实施例1的工作过程。实施例4参照图6b、9、10a、10b、10c、12，本实施例与实施例2的差异是：所述的第三传动部件是圆柱体，其余相同。此外，第三传动部件也可以是除圆柱体、圆锥体之外的其他回转体。其工作过程类似实施例2的工作过程。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。