可变直径滑轮和无级变速器的制作方法

技术邻域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种可变直径滑轮和一种无极变速器。

背景技术：

汽车变速器应当满足汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同的行驶条件下，对驱动车轮牵引力和车速的不同要求。近年来，无级变速器(cvt：continuouslyvariabletransmission)在汽车上得到了大量使用。无级变速器采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，从而实现传动比的连续改变，得到传动系与发动机工况的最佳匹配。

可变直径滑轮(vdp：variablediameterpulley)作为无级变速器中的常用部件，可以通过伺服电机控制与传动带接触的滑轮面上的多个部件沿径向伸缩，从而改变滑轮的工作直径。但是，现有的可变直径滑轮中通常需要额外设置驱动装置，结构复杂，增加了滑轮重量和体积，此外，由于滑轮面上的多个伸缩部件之间具有间隙和配合不协调等，还会有磨损、噪声和振动等问题。

技术实现要素：

本发明提供一种可变直径滑轮和无级变速器，以提供更高的稳定性和可靠性。

首先，本发明实施例提供了一种可变直径滑轮，所述可变直径滑轮包括：圆轮，所述圆轮包括相对的第一表面和第二表面，位于所述第一表面和第二表面之间的圆周面，所述圆轮的圆心位置设置有中心孔；中心轴，安装于所述圆轮的中心孔内，所述圆轮可以围绕所述中心轴转动；联动装置，所述联 动装置安装于所述中心轴上，包括中心部件、多个连接部件和多个导向部件，其中，所述中心部件包括多个沿所述圆轮径向分布的中心臂，所述中心臂通过第一销钉与所述连接部件的第一端可动连接，所述导向部件通过第二销钉安装于所述圆轮的第一表面或第二表面上，所述导向部件的第一端通过第三销钉与所述连接部件的第二端可动连接，所述导向部件的第二端设置有导向槽；多个伸缩部件，所述伸缩部件包括滑动杆和伸缩面，所述伸缩部件通过所述滑动杆安装于所述圆轮的径向上，所述伸缩面位于所述圆周面的外围，且所述伸缩面上设置有第四销钉，所述第四销钉穿过所述导向部件的导向槽，其中，当所述伸缩面上的第四销钉在所述导向部件的导向槽内滑动时，所述伸缩面沿所述圆轮的径向伸缩。

可选地，所述圆轮沿径向设置有多个通道，用于容纳所述伸缩部件的滑动杆，所述多个通道汇聚于所述圆轮的圆心位置；所述中心轴的中心方向设置有通孔，且与所述圆轮中的通道连通。

可选地，所述圆轮中的通道和所述中心轴中的通孔内填充液压流体，所述液压流体在受压时可以推动所述滑动杆在所述圆轮的通道中滑动，从而带动所述伸缩面沿所述圆轮的径向移动。

可选地，所述中心轴的通孔与液压泵连接。

可选地，所述伸缩部件与所述联动装置中导向部件的数量相同。

可选地，所述伸缩部件和所述联动装置中导向部件的数量为4，8，12，16或者20个。

可选地，所述圆轮的第一表面和第二表面分别设置有一个所述联动装置。

可选地，所述中心轴包括设置于所述第一表面上的第一分轴和设置于所述第二表面上的第二分轴，分别用于安装一个联动装置。

可选地，位于所述圆轮第一表面一侧的联动装置和第二表面一侧的联动 装置分别具有4个导向部件，且分别对应4个伸缩部件。

可选地，与所述圆轮第一表面一侧的联动装置对应的4个伸缩部件分别位于以所述圆轮中心为圆心的0、90、180和270度方向；与所述圆轮第二表面一侧的联动装置对应的4个伸缩部件分别位于以所述圆轮中心为圆心的45、135、225和315度方向。

可选地，所述可变直径滑轮还包括弹簧，所述弹簧位于所述圆轮的通道内，所述滑动杆位于所述弹簧的内孔。

可选地，所述滑动杆的远离所述伸缩面的一端设置有限位装置，所述压缩弹簧被限制在所述限位装置和所述圆轮的圆周面之间。

可选地，所述伸缩面具有齿状结构，且相邻伸缩面之间的齿状结构相互配合。

可选地，相邻伸缩面上的齿状结构在所述伸缩面收缩到最小直径时可以实现互锁。

可选地，所述伸缩面上设置有与传动带相配合的图案结构。

可选地，所述可变直径滑轮还包括两个导带盘，用于引导传动带，分别安装于所述圆轮的第一表面和第二表面上。

可选地，所述导带盘上设置有多个沿径向分布的沟槽，所述伸缩面上的第四销钉穿过所述沟槽安装在所述导向部件的导向槽内。

可选地，所述可变直径滑轮还包括轴承，位于所述圆轮的中心孔内，所述中心轴穿过所述轴承的内圈。

可选地，所述可变直径滑轮还包括直线驱动器，所述直线驱动器设置于所述圆轮的第一表面或者第二表面上，用于驱动所述联动装置的中心部件绕所述中心轴转动，从而使得所述伸缩面上的第四销钉在所述导向部件的导向 槽内滑动。

可选地，所述可变直径滑轮还包括设置于所述圆轮的第一表面或者第二表面上的电机和齿轮结构，所述电机通过所述齿轮结构驱动所述联动装置的中心部件绕所述中心轴转动，从而使得所述伸缩面上的第四销钉在所述导向部件的导向槽内滑动。

对应地，本发明实施例还提供了一种无级变速器，所述无级变速器包括：主动轮，从动轮和传动带，其中，所述主动轮和所述从动轮中的一个或者两个采用上述的可变直径滑轮。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例的可变直径滑轮具有联动装置，所述联动装置包括了中心部件、多个连接部件和多个导向部件，其中，所述中心部件包括多个沿所述圆轮径向分布的中心臂，所述中心臂通过第一销钉与所述连接部件的第一端可动连接，所述导向部件通过第二销钉安装于所述圆轮的第一表面或第二表面上，所述导向部件的第一端通过第三销钉与所述连接部件的第二端可动连接，所述导向部件的第二端设置有导向槽。所述联动装置可以将所述伸缩部件的直线运动转换为中心部件的转动。由于所有的伸缩部件都通过所述联动装置连接，多个伸缩部件在圆轮径向上的运动均衡，没有起伏。进一步地，所述联动装置还可以为所述伸缩部件提供额外支撑，增加了所述滑轮的扭矩能力和可靠性。

对应地，本发明实施例的无级变速器也具有上述优点。

附图说明

图1示出了本发明一实施例的可变直径滑轮的立体结构示意图；

图2为图1所示的可变直径滑轮的侧视图；

图3为图1所示的可变直径滑轮的爆炸图；

图4示出了本发明一实施例的可变直径滑轮的圆轮的结构示意图；

图5示出了本发明一实施例的可变直径滑轮的联动装置的结构示意图；

图6和图7示出了本发明一实施例的可变直径滑轮的伸缩部件的侧视图；

图8示出了本发明一实施例的可变直径滑轮的导带盘的结构示意图；

图9示出了本发明一实施例的可变直径滑轮的驱动结构的结构示意图；

图10为图9所示可变直径滑轮的驱动结构的剖视图；

图11示出了本发明另一实施例的可变直径滑轮的驱动结构的结构示意图；

图12为图11的局部放大图；

图13示出了本发明另一实施例的可变直径滑轮的驱动结构的结构示意图；

图14为图13的局部放大图；

图15示出了本发明一实施例的无级变速器的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种可变直径滑轮和无级变速器，以提供更高的稳定性和可靠性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，提供这些附图的目的是有助于理解本发明的实施例，而不应解释为对本发明的不当的限制。为了更清楚起见，图中所示尺寸并未按比例绘制，可能会做放大、缩小或其他改变。

参考图1至图3，图1示出了本发明一实施例的可变直径滑轮的立体结构示意图，图2是图1所示可变直径滑轮的侧视图，图3为图1所示可变直径 滑轮的爆炸图并且还包括了导带盘。

如图1至图3所示，所述可变直径滑轮包括圆轮10，中心轴20，联动装置30和多个伸缩部件40。

具体地，所述圆轮10包括相对的第一表面10a和第二表面10b，位于所述第一表面10a和第二表面10b之间的圆周面(未标示)。参考图1，所述圆轮10的圆心位置设置有中心孔11。参考图4，图4示出了所述圆轮10第一表面10a一侧的中心孔的放大图。

所述中心轴20安装于所述圆轮10的中心孔11内，所述圆轮10可以围绕所述中心轴20转动。

联动装置30，所述联动装置30安装于所述中心轴20上。所述联动装置30包括了中心部件31、多个连接部件32和多个导向部件33。所述连接部件32与所述导向部件33的数量相同。所述中心部件31中心设置有通孔，通过所述通孔安装在所述中心轴20上，可以绕所述中心轴20转动。所述中心部件31还包括了多个沿所述圆轮径向分布的中心臂，所述中心臂沿所述圆轮10的径向均匀地分布。所述中心部件31的中心臂通过第一销钉51与所述连接部件32的第一端可动连接。所述导向部件33通过第二销钉52安装于所述圆轮的第一表面10a或第二表面10b上，所述导向部件33可以绕所述第二销钉52转动。所述导向部件33由呈一定夹角的两段构成，其第一端通过第三销钉53与所述连接部件32的第二端可动连接，所述导向部件33的第二端设置有导向槽34。

所述伸缩部件40包括滑动杆41和伸缩面42，所述伸缩部件40通过所述滑动杆41安装于所述圆轮10的径向上，所述伸缩面42位于所述圆周面的外围，且所述伸缩面42上设置有第四销钉54，所述第四销钉54穿过所述导向部件33的导向槽34，其中，当所述伸缩面42上的第四销钉54在所述导向部 件33的导向槽34内滑动时，所述伸缩面42沿所述圆轮10的径向伸缩。参考图5，图5更清楚地示出了所述伸缩部件40与所述联动装置30的连接关系图。

继续参考图3，在本实施例中，所述圆轮10的第一表面10a和第二表面10b上分别设置有一个所述联动装置30。所述中心轴20包括了第一分轴(splitshaft)20a和第二分轴20b，所述第一分轴20a从所述圆轮10第一表面10a安装于所述中心孔11内，所述第二分轴20b从所述圆轮10第二表面10b安装于所述中心孔11内。且所述第一分轴20a和第二分轴20b分别安装有一个联动装置30。本发明实施例中，所述可变直径滑轮还包括了两个轴承80，分别从所述圆轮10的第一表面10a和第二表面10b安装于所述中心孔11内。所述第一分轴20a和第二分轴20b分别穿过一个轴承80的内圈安装于所述中心孔11内。此外，由于所述可变直径滑轮第一分轴20a和第二分轴20b，与所述第一分轴20a一侧的联动装置30对应的伸缩面42上的第四销钉54位于所述第一表面10a一侧，与所述第二分轴20b一侧的联动装置30对应的伸缩面42上的第四销钉54位于所述第二表面10b一侧。

需要说明的是，在上述实施例中，优选地，在圆轮10的第一表面10a和第二表面10b上分别设置有一个所述联动装置30。但是，在其他一些实施例中，也可以仅在所述圆轮10的第一表面10a或者第二表面10b上仅设置有一个联动装置30，同样可以实现滑轮直径可变的功能。

参考图6，图6示出了本发明实施例的可变直径滑轮沿圆周面方向的侧视图。图6中示出了所述伸缩部件40的伸缩面42的结构。

如图6所述，所述伸缩面42具有齿状或者梳状结构，且相邻伸缩面42之间的齿状结构相互配合，交错分布。由于伸缩部件40的伸缩面42设置为齿状结构，当所述伸缩面42与传动带接触，驱动传动带或被传动带驱动时， 所述伸缩面42与传动带之间的接触面积增加，也就是增加了传动带与可变直径滑轮之间的接触比，提高了所述可变直径滑轮的扭矩能力。此外，参考图7，图7为本发明实施例的可变直径滑轮在所述伸缩面42沿径向收缩到所述可变直径滑轮的最小直径时的示意图，由图7可以看出，由于所述伸缩面42具有齿状结构，所述齿状结构可以在所述可变直径滑轮的最小直径时实现互锁。

本发明实施例中，所述伸缩面42的表面为平坦结构。但是，在其他一些实施例中，为了增加所述可变直径滑轮的扭矩能力或者与传动带相配合，所述伸缩面42上还可以设置有图案结构。例如，所述伸缩面42上可以设置有v型形状以匹配“polyvee”截面轮廓的传动带，或者设置有其他形状来匹配不同截面轮廓的传动带。

继续参考图3，本发明一实施例中，所述可变直径滑轮还包括了两个导带盘(beltguide)60。所述导带盘60可以用来引导和限制传动带的位置，分别安装于所述圆轮10的第一表面10a和第二表面10b上。

参考图8，图8示出了其中一个导带盘60的详细结构，以及与联动结构30的装配关系。具体地，所述导带盘60上设置有多个沿所述圆轮10径向分布的沟槽61。所述沟槽61的数量与所述导向部件33的数量对应，所述伸缩部件40的伸缩面42上的第四销钉54穿过所述沟槽61安装在所述导向部件33的导向槽34内。本实施例中，在所述可变直径滑轮的某一侧表面上具有4个导向部件33，所述导带盘60上的沟槽61的数量也为4个，所述伸缩部件40中的4个具有朝向该侧面的第四销钉54穿过所述4个沟槽61，安装在所述导向部件33的4个导向槽34内。对应地，所述可变直径滑轮的另一侧的导带盘60也具有类似的结构。

参考图9和图10，图9和图10示出了本发明一实施例中所述可变直径滑轮的驱动结构示意图；图10为图9的剖视图。

具体地，所述圆轮10沿径向设置有多个通道12，用于容纳所述伸缩部件40的滑动杆41，所述多个通道12汇聚于所述圆轮10的圆心位置。对应地，所述中心轴20的中心方向设置有通孔21，且与所述圆轮10中的通道12连通。所述圆轮10中的通道12和所述中心轴20中的通孔21内填充液压流体，所述液压流体在受压时可以推动所述滑动杆41在所述圆轮10的通道12中滑动，从而带动所述伸缩面42沿所述圆轮10的径向移动，实现所述滑轮的直径可变。

在一些实施例中，所述中心轴20的通孔21与液压泵连接，通过所述液压泵为所述液压流体施加压力。在其他一些实施例中，所述中心轴20的通孔21还可以与其他能为所述液压流体提供压力的机械装置连接。

本发明实施例中，所述可变直径滑轮还包括多个弹簧70，所述多个弹簧70位于所述圆轮10的多个通道12内，所述滑动杆41位于所述弹簧70的内孔。

参考图9，本实施例中，所述滑动杆41的远离所述伸缩面42的一端设置有限位装置(未标示)，所述弹簧70被限制在所述限位装置和所述圆轮10的圆周面之间。所述限位装置还可以确保所述伸缩部件40不能扩张过大而导致所述联动装置30弯曲或损坏。当所述伸缩部件40被向外推动，使滑轮的直径变大时，所述弹簧70可以为所述伸缩部件40提供回复力。

继续参考图9和图10，在一具体实施例中，为了改变滑轮的直径，通过液压泵对所述圆轮10的通道12和所述中心轴20的通孔21中填充的液压流体施加压力，从而推动所述滑动杆41和伸缩面42沿圆轮10的径向向外运动，所述伸缩部件40向外运动到某一点时，使得传动带与弹簧70施加在所述伸缩部件40上的力与所述液压流体施加的力平衡，所述伸缩面42的向外伸出增加了所述滑轮的有效直径。对应地，当液压流体的压强减小时，所述弹簧 70可以使得所述伸缩部件40回到原始位置，保持与所述压强对应的较小直径。

由于所述伸缩面42上的第四销钉54在所述导向结构33的导向槽34内滑动，所述导向结构33围绕固定在圆轮10表面的第二销钉52转动，带动中心部件31转动，从而带动了整个所述联动装置30转动。进一步地，由于所述联动装置30与每个伸缩部件40都连接，这样就确保了每个伸缩部件40能够按照统一的速度运动，避免当传动带没有给某个伸缩面42施加压力时，该伸缩面的运动与其他伸缩面的运动不一致。

本发明实施例中，所述圆轮10中通道12的数量与所述伸缩部件40的数量以及所述联动装置30中的导向部件33的数量相同。

在一具体实施例中，所述圆轮10中通道12的数量、所述伸缩部件40的数量以及所述联动装置30中的导向部件33的数量为8个。位于所述圆轮10第一表面10a一侧的联动装置30和第二表面10b一侧的联动装置30分别具有4个导向部件33，且分别对应4个伸缩部件40。与所述圆轮10第一表面10a一侧的联动装置30对应的4个伸缩部件40分别位于以所述圆轮10中心为圆心的0度、90度、180度和270度方向；与所述圆轮10第二表面10b一侧的联动装置30对应的4个伸缩部件40分别位于以所述圆轮10中心为圆心的45度、135度、225度和315度方向。

当然，在其他实施中，所述圆轮10中通道12的数量、所述伸缩部件40的数量以及所述联动装置30中的导向部件33的数量也可以为其他数目。例如，4个、12个、16个或者18个。需要说明的是，随着所述伸缩部件40的数量增多，可以增加传动带和滑轮之间接触比，由于接触比的增加，可以减小噪音、振动和磨损，并提高扭矩能力。但是，更多伸缩部件40会增加滑轮的宽度、质量和尺寸，需要更多的外部空间来安装。因此，在具体应用中，需要综合考量各因素来确定所述伸缩部件40的数目。

在另外一些实施例中，所述伸缩部件40的滑动杆41也可以伸缩，允许所述伸缩面42进一步向外扩张，增大滑轮的直径。

在上述采用液压驱动可变直径滑轮中，由于不需要额外的机电结构，减少了滑轮的质量和旋转惯性，增加了效率。

参考图11和图12，图11和图12示出了本发明另一实施例中所述可变直径滑轮的驱动结构示意图；图12为图11中方框aa处的局部放大图。

如图12所示，所述可变直径滑轮还包括直线驱动器91，所述直线驱动器(linearactuator)91设置于所述圆轮10的第一表面或者第二表面上，用于驱动所述联动装置30的中心部件31绕所述中心轴20转动，从而使得所述伸缩面42上的第四销钉54在所述导向部件33的导向槽34内滑动，实现所述滑轮直径的改变。

参考图13和图14，图13和图14示出了本发明另一实施例中所述可变直径滑轮的驱动结构示意图；图14为图13中方框bb处的局部放大图。

所述可变直径滑轮还包括设置于所述圆轮10的第一表面或者第二表面上的电机92和齿轮结构(未标示)，所述电机92通过所述齿轮结构驱动所述联动装置30的中心部件31绕所述中心轴20转动，从而使得所述伸缩面42上的第四销钉54在所述导向部件33的导向槽34内滑动，实现所述滑轮直径的改变。所述齿轮结构包括设置于所述电极92驱动轴上的齿轮齿和设置于所述联动装置30的中心部件31上的齿轮齿。

在上述两个实施例中，所述直线驱动器91和所述电机92可以安装在所述圆轮10的第一表面或者第二表面，也可以嵌入在所述圆轮10中，以节省空间，减少滑轮的封装体积。

在其他一些实施例中，也可以采用其他的驱动系统来推动所述联动装置30，从而改变所述滑轮的直径。由于所述联动装置30的导向结构33通过第 二销钉52安装在所述圆轮10的表面上，因此只要所述驱动系统能够改变所述圆轮10与所述联动装置30之间的角度差，就可以使得伸缩面42发生位移，改变所述滑轮的直径。

综上所述，本发明实施例的可变直径滑轮中，所述联动装置30可以将所述伸缩部件40的直线运动转换为中心部件31的转动。由于所有的伸缩部件40都通过所述联动装置30连接，多个伸缩部件40在圆轮10径向上的运动均衡，没有起伏。也就是说，所述联动装置30具有径向平衡作用，避免了现有技术中径向运动不规则的缺陷。进一步地，所述联动装置30还可以为所述伸缩部件40提供额外支撑，增加了所述滑轮的扭矩能力和可靠性。

对应地，本发明实施例还提供了一种无级变速器(cvt：continuouslyvariabletransmission)，所述无级变速器包括了一个或多个上述实施例中的可变直径滑轮。参考图15，图15示出了本发明一实施例中的无级变速器，所述无级变速器包括主动轮100，从动轮200和传动带300，其中所述主动轮100和所述从动轮200均采用了上述实施例中的可变直径滑轮，使用所述传动带300在所述主动轮100和从动轮200之间传递动力，通过控制所述主动轮100和所述从动轮200直径的直径比就可以实现无级变速。

在其他一些实施例中，所述无级变速器还可以只包括一个上述的可变直径滑轮，作为主动轮或者从动轮。关于所述可变直径滑轮的详细描述可以上述的实施例，此处不再赘述。所述无级变速器也具有与所述可变直径滑轮类似的优点。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。