一种无级变速器的制作方法

本发明涉及一种无级变速器，特别是涉及一种柱锥体无级变速器。

背景技术：
变速器是用来改变来自动力传动和控制设备(比如：发动机)的转速和转矩的机构，并能固定或分档改变输出轴和输入轴的传动比。无级变速器则为可以实现传动比的连续改变而能够得到传动系与发动机工况的最佳匹配的变速器。但是，现有技术中大部分无级变速器的机械特性无法满足机动车变速的动特性要求，比如：恒功率和恒转矩控制等。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种柱锥体无级变速器来克服或至少减轻现有技术中的至少一个上述缺陷。为实现上述目的，本发明提供一种无级变速器，所述无级变速器包括输入构件、输出构件及柱锥体；所述输入构件的旋转轴线和所述输出构件的旋转轴线共线；多个所述柱锥体围绕所述旋转轴线周向间隔布置，并夹持在所述输入构件和所述输出构件之间；每一所述柱锥体具有中间圆柱段及所述中间圆柱段两端的输入圆锥段、输出圆锥段，所述输入圆锥段和输出圆锥段的圆锥面母线均设置成垂直于所述旋转轴线，所述输入构件通过抵接并压紧到所述输入圆锥段圆锥面并以滚动摩擦的方式传递转矩，所述输出构件通过抵接并压紧到所述输出圆锥段圆锥面并以滚动摩擦的方式传递转矩，通过使所述柱锥体沿所述柱锥体的轴线方向运动而在所述输入构件和所述输出构件之间使变速比无级变化。进一步地，所述输入构件和所述输出构件设置成能够使所述输入构件压紧到所述输入圆锥段圆锥面上的轴向压紧力与所述输出构件压紧到所述输出圆锥段圆锥面上的轴向压紧力方向相反、共线且平行于所述旋转轴线。进一步地，所述输入构件的旋转轴和所述输出构件的旋转轴连接成一体，形成轴体。进一步地，所述输入构件和所述输出构件相同，包括均套设在所述轴体外的输入输出法兰、轴承和摩擦环，所述输入输出法兰与所述轴体之间设所述轴承，所述摩擦环布置在所述输入输出法兰与所述柱锥体之间，上部以点接触的摩擦方式抵接并压紧到所述输入圆锥段和所述输出圆锥段的圆锥面而能够在所述输入输出法兰与柱锥体之间传递转矩以及使所述柱锥体沿所述柱锥体的轴线方向运动，下部设于所述输入输出法兰内端面的凸台侧面上，并与所述输入输出法兰同步旋转。进一步地，所述无级变速器还包括滚子，所述滚子夹设在形成于所述摩擦环与所述输入输出法兰的两相对面上的压紧凹槽中，所述滚子(8)与所述压紧凹槽配合设置成将输入到所述输入构件的转矩能够向所述柱锥体(1)施加轴向压紧力。进一步地，多个所述压紧凹槽围绕所述旋转轴线周向间隔布置，每一个所述压紧凹槽沿切线方向开设。进一步地，所述无级变速器还包括连接盘，所述连接盘套设在所述轴体分别伸出于所述输入构件和输出构件外侧的两端外，以限制所述输入构件和输出构件在所述轴体沿轴向向外侧运动。进一步地，所述连接盘与所述轴体以螺纹连接的方式固定连接。进一步地，所述轴体两端形成有第一阶梯承槽，所述输入输出法兰的内壁形成有第二阶梯承槽，所述第一阶梯承槽和第二阶梯承槽分别抵接所述轴承的内端面下部和上部。进一步地，所述无级变速器还包括预压弹性件，所述连接盘具有盘体和设在所述盘体一端面的凸台，所述凸台抵接到所述轴承的外端面，所述预压弹性件的两端分别抵接到所述盘体突出于所述凸台的部分和所述轴承的外端面，为相应端的所述轴承提供向内的轴向压紧力。本发明以较为简单的结构，能够控制所述输入构件和所述输出构件与柱锥体的接触半径连续性地变化，从而实现无级变速，为实现恒功率和恒转矩控制等多种动力特性控制提供有利条件。附图说明图1是本发明所提供的一优选实施例中无级变速器的立体结构示意图。图2是图1的一侧面示意图。图3是图2的A-A剖面示意图。图4是图1的另一侧面示意图。图5是图4的B-B剖面示意图。附图标记：1柱锥体2中心轴线3轴线4输入输出法兰5轴承6轴体7摩擦环8滚子9压紧凹槽10预压碟簧11连接盘12固定支架13柱锥体的安装轴14直线轴承1a中间圆柱段1b输入圆锥段1c输出圆锥段11a连接盘的盘体11b连接盘的凸台61第一阶梯承槽41第二阶梯承槽具体实施方式在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。如图1、图2和图3所示，本实施例所提供的无级变速器包括输入构件、输出构件及柱锥体1，所述输入构件的旋转轴线和所述输出构件的旋转轴线共线。“共线”可以界定为所述输入构件的旋转轴线和所述输出构件的旋转轴线位于同一条直线上，该直线可视为图3中的直线2。也就是说，动力(包括转矩)从所述输入构件输入时，所述输入构件围绕直线2旋转。所述输入构件将动力输入到所述输出构件，所述输出构件也围绕直线2旋转，输出动力。由图1和图2可以看出：多个柱锥体1围绕所述旋转轴线(直线2)周向间隔布置，并通过固定支架12进行安装。固定支架12上对应设置有供多根柱锥体1的安装轴13，并且，柱锥体1与安装轴13之间安装有直线轴承14，因此，在柱锥体1受到较小的轴向压力更容易沿着安装轴13的轴线3运动。柱锥体1的数量及圆锥面的大小直径比可以自由选择参数，这对整体结构设计影响甚少，从而应用设计当中可以得到更广的变速比和可控的寿命。各柱锥体1夹持在所述输入构件和所述输出构件之间。再参阅图3，每一柱锥体1具有中间圆柱段1a、输入圆锥段1b和输出圆锥段1c，输入圆锥段1b和输出圆锥段1c分别连接在中间圆柱段1a的两端，三段的轴线位于同一条直线上，柱锥体1相当于中部柱体结构，两端的外径逐渐缩小而形成渐缩端。输入圆锥段1b的圆锥面母线和输出圆锥段1c的圆锥面母线均设置成垂直于所述旋转轴线(直线2)。柱锥体1的输入圆锥段1b和输出圆锥段1c对称设置，可以实现无级变速传动，从而大大提高传动转矩和寿命。所述输入构件通过抵接并压紧到输入圆锥段1b圆锥面并以滚动摩擦的方式传递转矩，所述输出构件通过抵接并压紧到输出圆锥段1c圆锥面并以滚动摩擦的方式传递转矩，变速时，外界输入的动力(包括转矩)经由所述输入构件，所述输入构件以滚动摩擦的方式将转矩从输入圆锥段1b圆锥面传递给柱锥体1，柱锥体1的输出圆锥段1c圆锥面再以滚动摩擦的方式将转矩传递给所述输出构件，并由所述输出构件将转矩输出。本实施例中，由于所述输入构件和所述输出构件分别位于柱锥体1的两端，所述输入构件对柱锥体1施加的轴向压紧力与所述输出构件对柱锥体1施加的轴向压紧力的方向相向。因此，在将所述输入构件和所述输出构件设置成能够使所述输入构件压紧到输入圆锥段1b圆锥面上的轴向压紧力与所述输出构件压紧到输出圆锥段1c圆锥面上的轴向压紧力方向相反、共线且平行于所述旋转轴线时，两个轴向压紧力能够实现相互平衡并抵消，以防止柱锥体1产生倾覆力矩。通过使柱锥体1沿柱锥体1的轴线3方向运动而在所述输入构件和所述输出构件之间使变速比无级变化。变速时，外界对柱锥体1施加一个从所述输入构件到所述输出构件方向的轴向压紧力时，柱锥体1能够沿着柱锥体1的轴线3方向运动，当柱锥体1转动时，此时的柱锥体1具有两个方向的运动，一个运动是柱锥体1沿着轴线3周向旋转，另一个运动是柱锥体1沿着轴线3的方向直线运动，因此，此时的柱锥体1相当于沿着轴线3的方向螺旋运动，这样可以使得所述输入构件和所述输出构件与柱锥体1的接触半径连续性地变化，从而实现无级变速，为实现恒功率和恒转矩控制等多种动力特性控制提供有利条件。在一个实施例中，所述输入构件的旋转轴和所述输出构件的旋转轴连接成一体，形成轴体6。也就是说，所述输入构件和所述输出构件共用同一根轴。这样可以使得所述输入构件压紧到输入圆锥段1b圆锥面上的轴向压紧力与所述输出构件压紧到输出圆锥段1c圆锥面上的轴向压紧力方向相反、共线且平行于轴体6的轴线(图3中的直线2)，防止柱锥体1产生倾覆力矩。在一个实施例中，所述输入构件和所述输出构件相同，对称地设置在轴体6的两端。因此，图3中示出的左端的构件若作为所述输入构件，则右端的构件则为所述输出构件。若左端的构件作为所述输出构件，则右端的构件则为所述输入构件，从而实现对称调速可逆转。在一个实施例中，所述输入构件和所述输出构件均包括输入输出法兰4、轴承5和摩擦环7，输入输出法兰4、轴承5和摩擦环7均套设在轴体6外，可相对于轴体6旋转。鉴于柱锥体1在所述输入构件和所述输出构件之间传递转矩，使得所述输入构件的旋转方向与所述输出构件的旋转方向相反，而所述输入构件和所述输出构件套设在同一根轴体6外，因此，需要在每一端的输入输出法兰4与轴体6之间设轴承5，也就是说，输入输出法兰4与轴体6用轴承5进行隔离。另外，轴承5还可以保证所述输入构件和所述输出构件的同轴度，并具有一定的调心作用。每一端的摩擦环7布置在输入输出法兰4与柱锥体1之间，以保证实际应用当中的易损的更换和维护。摩擦环7内端面的上部以点接触的方式抵接到输入圆锥段1b的圆锥面和输出圆锥段的圆锥面，由此摩擦环7与柱锥体1的输入圆锥段1b和输出圆锥段的圆锥面之间能够通过摩擦的方式在输入输出法兰4与柱锥体1之间传递转矩。外界输入的轴向作用力通过摩擦环7内端面的上部对输入圆锥段1b的圆锥面的轴向压紧作用而能够使柱锥体1沿柱锥体1的轴线3方向运动。轴承5的下部设于输入输出法兰4内端面的凸台侧面上，并与输入输出法兰4同步旋转。上述实施例工作时，从轴体6的一端输入的转矩依次经由该端的输入输出法兰4、摩擦环7，传递到柱锥体1的输入圆锥段1b，再由柱锥体1的输出圆锥段1c依次传递给轴体6的另一端的摩擦环7、输入输出法兰4，最后由该输入输出法兰4输出。变速时，外界输入的轴向作用力也相应地改变，使柱锥体1沿柱锥体1的轴线3方向运动，所述输入构件的摩擦环7和所述输出构件的摩擦环7与柱锥体1的接触半径连续性地变化，从而实现无级变速。在一个实施例中，所述无级变速器还包括滚子8，滚子8夹设在形成于摩擦环7与输入输出法兰4的两相对面上的压紧凹槽9中，滚子8与压紧凹槽9配合设置成将输入到所述输入构件的转矩能够向柱锥体1施加轴向压紧力。具体地：滚子8随通输入输出法兰4和摩擦环7旋转到某个角度后，滚子8的曲面和压紧凹槽9的两侧相接触，产生旋转扭矩，从而能够向柱锥体1施加较大的轴向力，从而可以防止传动转矩时摩擦环7和柱锥体1之间发生打滑而导致传动失效。如图4和图5所示，多个(比如三个)压紧凹槽9围绕所述旋转轴线周向间隔布置，每一个压紧凹槽9沿切线方向开设，从而有利于滚子8的曲面和压紧凹槽9的两侧相接触，产生旋转扭矩。摩擦环7与输入输出法兰4压紧凹槽9相对设置，将滚子8沿轴向压紧在其中。压紧凹槽9可以设置成V型，这样有利于压紧凹槽9的两侧与滚子8的曲面接触并产生相互作用力。在一个实施例中，所述无级变速器还包括连接盘11，连接盘11套设在轴体6分别伸出于所述输入构件和输出构件外侧的两端外，以限制所述输入构件和输出构件在轴体6沿轴向向外侧运动。优选地，连接盘11与轴体6以螺纹连接的方式固定连接。连接盘11的外缘可设置齿轮结构，以与外界齿轮啮合。在一个实施例中，轴体6两端形成有第一阶梯承槽61，输入输出法兰4的内壁形成有第二阶梯承槽41，第一阶梯承槽61和第二阶梯承槽41分别抵接轴承5的内端面下部和上部。第一阶梯承槽61可以限制所述输入构件和输出构件在轴体6沿轴向向内侧运动。在连接盘11接收到外界输入的轴向作用力时，在第一阶梯承槽61的阻挡作用下，所述输入构件和输出构件在轴体6无法继续沿轴向向内侧运动，而第二阶梯承槽41的台阶面在轴承5的轴向作用力的压紧作用下，推动输入输出法兰4沿轴向压紧柱锥体1。在一个实施例中，所述无级变速器还包括预压弹性件10，连接盘11具有盘体11a和设在盘体11a一端面的凸台11b，凸台11b抵接到轴承5的外端面，预压弹性件10的两端分别抵接到盘体11a突出于凸台11b的部分和轴承5的外端面，为相应端的轴承5提供向内的轴向压紧力。预压弹性件10可以是碟形弹簧，碟形弹簧沿轴向压紧在轴承5的外端面，使轴承5的内端面沿轴向压紧在输入输出法兰4，输入输出法兰4再通过滚子8加压在摩擦环7的外端面，两端的摩擦环7将柱锥体1夹紧，从而可以保证和防止：传动启动时滚子8起作用之前不会摩擦环7和柱锥体1之间发生打滑。本发明中的“内”和“外”是相对于无级变速器整体而言的，指向无级变速器中心或内部均可以称作为“朝内”，反之则称作为“朝外”。如果未具体交代是沿着轴线3的方向，那么“轴向”均指的是沿着轴体6的轴线2的方向。最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。