一种无自旋单环盘式无级变速单元的制作方法

本实用新型涉及传动系中的变速单元，具体讲就是牵引式无级变速单元。

背景技术：

无级变速器是一种理想的机械传动方案。因为无级变速器可以提供一系列连续传动比使得车辆发动机始终处于高效点工作，这也就提高了整车的效率并减少了车辆的排放。现有各种机械式无级变速器主要可以分为：摩擦式无级变速器以及牵引式无级变速器。对于大排量内燃机车辆而言，相较于摩擦式无级变速器牵引式无级变速器的传动效率较高，一般为75%-90%，并且传递的扭矩较大。因此在该领域牵引式无级变速器得到了学者们广泛关注与研究。

牵引式无级变速器主要指利用主动元件的滚动带动从动元件的滚动来传递动力的无级变速器。牵引式无级变速单元是牵引式无级变速器中主要传动元件的集合。传动元件是刚性的，但是在接触的地方往往不是刚体对刚体的直接接触，而是在中间形成了油膜，油膜是在压力下黏度提高，达到一种类似固体的状态从而传递较大的剪切力。

牵引式无级变速器的效率损失主要包括：自旋损失、滑移损失、侧滑损失，轴承损失以及搅油损失。一般来说，牵引式无级变速器中搅油损失、轴承损失所占比例相对较小，而侧滑损失仅在变速时或者其它特殊的工况下在才产生，而滑移损失是完全伴随着牵引传动而产生的，之所以有滑移损失，就是因为在牵引力的作用下油膜有一定的剪切变形，这种损失是不可避免的。相对其它诸类损失而言，自旋损失在总效率损失中所占比例相对较大一般为40%-60%，当传动的载荷较小时自旋损失所占的比例更大。所谓“自旋”是指在牵引传动时主动件和从动件在接触区域内各点的速度不一致的情况，该情况会导致效率降低、油膜发热等不良后果，最终影响牵引传动性能。

现有技术的不足之处在于：现有的牵引式无级变速器在大多数的工作状态下，都不能避免自旋效率损失。自旋损失只有当主动件的回转轴、从动件的回转轴、牵引油膜的切平面三者相互平行或者交于一点时才能消失，其他的牵引传动情况均存在自旋。不难发现，无级变速器在保证连续调速的同时很难兼顾无自旋的相对几何位置要求。因此，现有的牵引式无级变速器产品均有自旋损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种在一定变速比范围内均能避免自旋效率损失的无级变速单元。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型将采用下述技术方案：一种无自旋单环盘式无级变速单元，包括输入环盘（1）、输入轴（2）、输出环盘（3）、输出轴（4）。输入环盘（1）与输入轴（2）固定连接，输入环盘（1）与输入轴（2）可以绕着输入轴回转轴线（5）转动，输出环盘（3）与输出轴（4）固定连接，输出环盘（3）与输出轴（4）可以绕着输出轴回转轴线（6）转动，输入环盘（1）与输出环盘（3）压紧并接触于牵引点（7），输入轴（2）与输出轴（4）呈一定的角度布置。输入环盘（1）上的输出环盘母线（8）是一种曲线，其方程满足：

其中坐标系XOY的原点O在输出轴回转轴线（6）上，X轴与输出轴回转轴线（6）重合，R为从牵引点（7）沿着垂直于输出轴回转轴线（6）到输入轴回转轴线（5）的距离，θ是输入轴（2）与输出轴（4）之间的夹角，C为实常数。

输入轴（2）处设置有仿形调速盘（13），仿形调速盘（13）上设置有垂直轨道（11）与仿形轨道（12），垂直轨道（11）与输出轴（4）垂直，仿形轨道（12）形状与输出环盘母线（8）的形状一致，在输入轴（2）上分别安装有滑块（9）与滚子（10），滑块（9）上设置有斜槽限制输入轴（2）与输出轴（4）保持夹角为θ，滑块（9）被限制在垂直轨道（11）中能沿着垂直轨道（11）滑动，滚子（10）被安装在仿形轨道（12）中能沿着仿形轨道（12）滑动，从而在调速时仅需要驱动输入轴（2）移动，由于滑块（9）与滚子（10）均被限制在相应的轨道中，输入轴（2）实际做仿形运动。

本实用新型所述的一种无自旋单环盘式无级变速单元，其工作原理为：

传动时，动力由输入轴（4）输入，输入轴（4）转动，从而带动输入环盘（1）转动，输入环盘（1）牵引输出环盘（3）转动，输出环盘（3）带动输出轴（4）一起转动，将动力从输出轴（4）输出。调速时，输出环盘（3）与输出轴（4）的位置保持不变，输入环盘（1）与输入轴（2）沿着输出环盘母线（8）的形状做仿形运动，输入轴（2）与输出轴（4）之间的夹角保持不变，并且始终保持输入环盘（1）与输出环盘（3）压紧并接触。由于传动元件的相对位置关系发生改变，牵引点（7）的位置相对输出环盘（3）的位置向着靠近/远离回转中心的方向改变，从而减小/增大传动比，实现变速。

采用上述技术方案后，将具有这样的有益效果：即在变速单元的整个调速过程中，这种无自旋无级变速单元的输入轴回转轴线（5）、输出轴回转轴线（6）及通过牵引点（7）的公切线均交于一点，即在调速范围内无自旋效率损失。

附图说明

图 1 为无自旋单环盘式无级变速单元原理图。

图 2 为无自旋单环盘式无级变速单元低速输出的简图。

图 3 为无自旋单环盘式无级变速单元高速输出的简图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步详细的描述。

如附图1所示，本实用新型提供了一种无自旋单环盘式无级变速单元，主要由输入环盘（1）、输入轴（2）、输出环盘（3）、输出轴（4）组成。

输入环盘（1）与输入轴（2）固定连接，两者可以一起绕着输入轴回转轴线（5）转动，输出环盘（3）与输出轴（4）固定连接，两者也可以一起绕着输出轴回转轴线（6）转动。输入环盘（1）与输出环盘（3）压紧并接触于牵引点（7），输入轴（2）与输出轴（4）呈一定的角度布置，该角度为θ角，在调速过程当中这一角度保持不变。

传动时动力由输入轴（2）输入，输入轴（2）带动输入环盘（1）一起转动，输入环盘（1）牵引输出环盘（3）转动，动力再由输出环盘（3）传递至输出轴（4）随后传出。

本实用新型所提出的无级变速单元在牵引点（7）处的牵引传动是没有自旋损失的。输出环盘母线（8）是一种曲线，其方程满足：

其中坐标系XOY的原点O在输出轴回转轴线（6）上，X轴与输出轴回转轴线（6）重合，R为从牵引点（7）沿着垂直于输出轴回转轴线（6）到输入轴回转轴线（5）的距离，θ是输入轴（2）与输出轴（4）之间的夹角，C为实常数。上述等式两边对y求导，并化简得：

而另一方面，过牵引点（7）的公切线与输出轴回转轴线（6）的交点坐标应当为：，而输入轴回转轴线（5）与输出轴回转轴线（6）的交点坐标是：。由于上述，显然这两个交点的坐标重合。也就是说，由于输出环盘母线（8）的特殊形状，可以使得在传动过程中的各个状态输入轴回转轴线（5）、输出轴回转轴线（6）、过牵引点（7）的公切线三者始终交于一点，根据无自旋条件，这样的牵引传动没有自旋损失。

输入轴（2）处设置有仿形调速盘（13），仿形调速盘（13）上设置有垂直轨道（11）与仿形轨道（12），垂直轨道（11）与输出轴（4）垂直，仿形轨道（12）形状与输出环盘母线（8）的形状一致，在输入轴（2）上分别安装有滑块（9）与滚子（10），滑块（9）上设置有斜槽限制输入轴（2）与输出轴（4）保持夹角为θ，滑块（9）被限制在垂直轨道（11）中能沿着垂直轨道（11）滑动，滚子（10）被安装在仿形轨道（12）中能沿着仿形轨道（12）滑动，从而在调速时仅需要驱动输入轴（2）移动，由于滑块（9）与滚子（10）均被限制在相应的轨道中，输入轴（2）做仿形运动。

如附图2所示，为无自旋单环盘式无级变速单元低速输出的情况。这种情况，输入环盘（1）向着输出环盘（3）的外沿做仿形运动，输入轴（2）与输出轴（4）之间的夹角保持不变，并且始终保持输入环盘（1）与输出环盘（3）压紧并接触。由于传动元件的相对位置关系发生改变，牵引点（7）的位置相对输出环盘（3）的位置向着远离回转中心的方向改变，从而传动比变大，低速输出。

如附图3所示，为无自旋单环盘式无级变速单元高速输出的情况。这种情况，输入环盘（1）相着输出环盘（3）的中心做仿形运动，输入轴（2）与输出轴（4）之间的夹角保持不变，并且始终保持输入环盘（1）与输出环盘（3）压紧并接触。由于传动元件的相对位置关系发生改变，牵引点（7）的位置相对输出环盘（3）的位置向着靠近回转中心的方向改变，从而传动比变小，高速输出。

综上所述，本实用新型可以提供一种牵引式无级变速单元，该变速单元可以实现连续调速的目的，且在传动过程中没有自旋损失，效率较高。