一种摩擦盘式无级变速器及无级调速方法

1.本发明涉及无级变速设备领域，具体涉及一种摩擦盘式无级变速器及无级调速方法。


背景技术：

2.无级变速器一般是用于车辆传动系统的一种变速装置，无级变速器的工作原理是通过调节变速装置中主动部分与从动部分的有效传动半径，从而实现变速调节。为了实现无级变速的调节，一般需要在主动元件与从动元件之间设置过渡元件进行传动，每次传动过程中都将存在滑动磨损，这样经过二次传动会降低传动效率。
3.例如常见的牵引式无级变速器，其主动元件和从动元件之间通过传动带传动，并利用主动锥轮和从动锥轮调整传动带两端的工作半径，这样传动带需要经过两次传动。
4.再例如公告号为cn1141501c的发明专利申请，其通过棱锥组分别与内环和外环之间进行传动，同样将导致传动效率降低。


技术实现要素：

5.为了解决上述存在的技术问题，本发明一方面提供了一种摩擦盘式无级变速器，另一方面提供了一种利用该摩擦盘式无级变速器进行无级调速的方法，其具体技术方案如下。
6.一种摩擦盘式无级变速器，包括：
7.第一传动元件，其包括锥形的第一传动盘和第一传动轴；所述第一传动盘与第一传动轴键连接，并沿第一传动轴的轴向方向滑动；
8.第二传动元件，其包括锥形的第二传动盘、第二传动轴和弹簧总成；所述第二传动盘的轴线与第一传动盘的轴线垂直，且第二传动盘的锥面与第一传动盘的锥面相抵；所述第二传动盘与所述第二传动轴键连接，并沿第二传动轴的轴向方向滑动；所述弹簧总成与所述第二传动盘相抵，并具有使第二传动盘紧靠第一传动盘的弹性势能；
9.推动总成，其与第一传动盘相抵，施加有使第一传动盘紧靠第二传动盘的驱动力。
10.进一步的，所述推动总成包括：
11.液压组件，其相对转动地套接于第一传动轴上；
12.推动组件，其包括推动盘和推动轴；所述推动盘相对转动地套接于第一传动轴上，并与液压组件相抵，由液压组件推动其移动；所述推动轴的一端与推动盘固定连接，另一端固定连接有与第一传动盘相抵的第一推力轴承；
13.固定组件，其分别与液压组件、推动组件连接，限制液压组件、推动组件的转动。
14.进一步的，所述液压组件包括：
15.液压缸，其相对转动地套接于第一传动轴上，且侧面设有进油口；
16.活塞，其沿第一传动轴的轴线方向移动地置于液压缸内，并与液压缸密封连接；
17.液压泵，其与进油口连接，驱动活塞移动。
18.进一步的，所述固定组件包括：
19.机体，其包括底板；
20.支柱，其一端与液压缸连接，另一端与底板连接，用于支撑液压组件。
21.进一步的，所述固定组件还包括夹紧组件；所述机体还包括与底板垂直并连接的侧板；所述侧板上设有沿第一传动轴的轴线方向延伸的槽道；所述夹紧组件的一端与推动盘固定连接，另一端沿凹槽延伸方向移动地置于凹槽内。
22.进一步的，包括两组夹紧组件；每组夹紧组件包括两片分别贴合于推动盘两侧的夹板、以及固定连接两片夹板的圆柱，所述圆柱贯穿所述推动盘。
23.进一步的，所述弹簧总成包括：
24.第二推力轴承，其与第二传动轴相对转动地连接，并与第二传动盘相抵；
25.弹簧底板，其与第二传动轴相对转动地连接；
26.压缩弹簧，其一端与第二推力轴承相抵，另一端与第二推力轴承相抵，始终具有使第二推力轴承远离弹簧底板的弹性势能。
27.进一步的，所述第二传动盘的厚度大于第一传动盘的厚度；所述第一传动盘的锥面与第二传动盘的锥面相抵时的重合部分为第二传动盘的有效接触面；所述第一传动盘与第二传动盘相对运动时，第二传动盘的有效接触面的半径由上至下逐渐变大。
28.进一步的，所述第二传动盘的锥面的最小半径小于第一传动盘的锥面的最小半径；所述第二传动盘的锥面的最大半径大于第一传动盘的锥面的最大半径。
29.一种利用上述任一种摩擦盘式无级变速器的无级调速方法，包括如下步骤：
30.减速时，推动总成驱动第一传动盘朝向第一方向运动，使第二传动盘的有效接触面积逐渐增大；
31.加速时，推动总成驱动第一传动盘远离第一方向运动，使第二驱动盘的有效接触面积逐渐减小；
32.所述第一传动轴做为主动轴，第二传动轴做为从动轴。
33.有益效果：本发明所提供的一种摩擦盘式无级变速器，其通过锥面相抵的两个传动盘进行传动，减少了传动的次数，提高了传动的效率；以两个传动盘的锥面相抵部分作为传动的有效接触面积，通过调整两个传动盘的相对位置而实现无级调速，保证了两个传动盘之间传动的可靠性；并且在无级调速过程中，由推动总成驱动第一传动盘移动，并由弹簧总成根据第一传动盘所施加的压力适应性的调整第二传动盘的位置，从而实现对传动比的调节，其调节过程简单、可靠。
附图说明
34.图1为本实施例中摩擦盘式无级变速器的整体结构示意图；
35.图2为本实施例中推动总成的结构示意图；
36.图3为本实施例中推动盘与机体的配合示意图；
37.图4为本实施例中第二传动元件的整体结构示意图；
38.图5为本实施例中推动总成与第一传动轴配合的剖开示意图；
39.图6为本实施例中减速后第一传动盘与第二传动盘的配合示意图；
40.图7为本实施例中加速后第一传动盘与第二传动盘的配合示意图。
41.附图标记：1、第一传动盘；2、第一传动轴；3、推动总成；4、第二传动盘；5、第二传动轴；6、弹簧总成；31、液压组件；32、推动组件；33、固定组件；311、液压缸；312、活塞；313、液压泵；314、密封环；321、推动盘；322、推动轴；323、第一推力轴承；331、底板；332、侧板；333、支柱；334、夹紧片；335、圆柱；336、凹槽；61、第二推力轴承；62、弹簧底板；63、压缩弹簧。
具体实施方式
42.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
46.实施例
47.本实施例提供了一种摩擦盘式无级变速器，其包括第一传动元件、第二传动元件和推动总成3。参照图1所示，所述第一传动元件包括第一传动盘1和第一传动轴2，所述第一传动盘1为一个锥形的圆台结构，其具有一个锥形的环状斜面；所述第一传动轴2的端部为花键结构，其与第一传动盘1键连接，使得第一传动轴2能够带动第一传动盘1旋转，而第一传动盘1又能够沿着第一传动轴2的轴线方向滑动。所述第二传动元件包括第二传动盘4、第二传动轴5和弹簧总成6；所述第二传动盘4也为一个锥形的圆台结构，其也具有一个锥形的环状斜面；所述第二传动轴5的端部也为花键结构，其与第二传动盘4键连接，使得第二传动盘4能够带动第二传动轴5旋转，而第二传动盘4又能够沿着第二传动轴5的轴线方向滑动；第一传动盘1的轴线与第二传动盘4的轴线互相垂直，且两个传动盘的锥面互相相抵，使得第一传动与第二传动盘4之间能够互相传动。而所述弹簧总成6与第二传动盘4相抵，该弹簧总成6具有一定的弹性势能，能够使第二传动盘4始终保持与第一传动盘1相抵，从而保证第一传动盘1与第二传动盘4之间的传动。所述推动总成3与第一传动盘1相抵，由推动总成3提供驱动力，使第一传动盘1能够紧靠第二传动盘4，而驱动总成可以进行调节，从而能够调节第一传动盘1与第二传动盘4的相对位置，改变第一传动盘1与第二传动盘4之间的有效接触面积，从而改变传动比实现无级调速。
48.在本实施例中，既可以将第一传动轴2作为主动轴，第二传动轴5作为从动轴；也可以将第一传动轴2作为从动轴，第二传动轴5作为主动轴。因此以上两种布置方式均落入本
发明的保护范围。
49.利用上述的摩擦盘式无级变速器进行无级调速，其直接通过两个传动盘的锥面相抵进行传动，减少了传动的次数，提高了传动的效率；并且，在进行无级调速的过程中，弹簧总成6能够根据驱动总成所输出的驱动力适应性的调节第二传动盘4与第一传动盘1的相对位置，并能够保证第一传动盘1与第二传动盘4之间互相抵紧，保证有效传动而且调速过程简单、准确。
50.具体来说，在本实施例中，参照图2所示，所述推动总成3的结构包括液压组件31、推动组件32和固定固件。其中液压组件31包括液压缸311、活塞312和液压泵313，所述液压缸311相对转动的套接于第一传动轴2上，并且在液压缸311的侧面设有进油口；所述活塞312沿第一传动轴2的轴线方向移动地置于液压缸311内，并通过密封环314与液压缸311之间进行密封；所述液压泵313安装于机体上，该液压泵313与进油口连接，从而控制活塞312的伸出长度。在图示中未示出液压泵313具体如何与进油口连接，该连接方式可以采用管道连接，也可以是本领域技术人员所熟知的其它具体连接方式。
51.继续参照图2所示，所述推动组件32包括推动盘321和推动轴322；该推动盘321相对转动地套接于第一传动轴2上，并与液压组件31中的活塞312相抵，由活塞312驱动推动盘321沿着第一传动轴2的轴线方向移动；共设置有4根环绕第一传动轴2的推动轴322，每根推动轴322的一端与推动盘321固定连接，另一端固定连接有一个第一推力轴承323，该第一推力轴承323与第一传动盘1相抵，通过第一推力轴承323使得推动盘321的推力能够施加至第一传动盘1，并避免对第一传动盘1转动的干扰。
52.参照图2和3所示，所述固定组件33包括机体、支柱333和夹紧组件，其中，所述机体包括底板331和侧板332，所述底板331和和侧板332互相垂直并连接；所述支柱333的一端与底板331固定连接，另一端与液压缸311固定连接，由支柱333对液压缸311进行支撑，保证液压缸311不发生转动，保持液压缸311的稳定。此外，液压缸311与第一传动轴2之间存在一定的间隙，避免了第一传动轴2在转动时彼此发生干扰，保证传动效率。所述夹紧组件共设置有两组，每组夹紧组件分别包括两片夹紧片334以及一根圆柱335，两片所述夹紧片334分别贴合于推动盘321的两侧，而圆柱335分别与两片夹紧片334连接，并贯穿推动盘321；所述侧板332上设有两组对应的凹槽336，该凹槽336沿着第一传动轴2的轴线方向延伸，且各夹紧片334分别插入对应的凹槽336内，各夹紧片334能够沿着凹槽336的延伸方向移动，但是凹槽336限制夹紧片334其它方向的移动。在本实施例中可以将凹槽336和夹紧片334设置成配合的t型结构。在夹紧组件的作用下，推动盘321仅能够沿着第一传动轴2的轴线方向移动，而不能发生旋转，并且由夹紧机构对推动盘321进行定位和支撑，保证定位盘能够与第一传动轴2之间存在一定的间隙，避免对第一传动的转动造成干扰，保证传动的效率。
53.具体来说，参照图4所示，所述弹簧总成6包括第二推力轴承61、弹簧底板62和压缩弹簧63，该第二推力轴承61与第二传动盘4相抵，并且套设于第二传动轴5之外，与第二传动轴5之间能够相对转动，具体可以使第二推力轴承61与第二传动轴5之间在径向上预留一定的间隙。所述弹簧底板62也套设于第二传动轴5上，与第二传动轴5之间相对转动，其具体可以采用普通轴承连弹簧底板62和第二传动轴5。所述压缩弹簧63也套设于第二传动轴5上，其一端与第二推力轴承61相抵，另一端与弹簧底板62相抵；该压缩弹簧63始终具有使第二推力轴承61与弹簧底板62互相远离的弹性势能，因此能够使得第二传动盘4始终与第一传
动盘1相抵，保证传动的可靠性以及能够自适应的根据第一传动盘1的轴向移动来调整与第二传动盘4的相对位置，而改变传动比进行无级调速。
54.具体来说，为了实现减速、等速和增速过程，所述第二传动盘4的厚度大于第一传动盘1的厚度，因此第二传动盘4的锥面面积将大于第一传动盘1的锥面面积；以第二传动盘4与第一传动盘1相抵时的重合部分作为有效接触面，即第一传动盘1与第二传动盘4传动时通过该有效接触面进行传动。所述第二传动盘4的半径由上至下逐渐增加，因此第二传动盘4的有效接触面的半径也是由上至下逐渐变大；而第二传动盘4的锥面的最小半径小于第一传动盘1的锥面的最小半径，第二传动盘4的锥面的最大半径大于第一传动盘1的锥面的最大半径，因此在第一传动盘1与第二传动盘4的相对移动过程中，能够实现减速、等速和增速的过程。
55.本实施例还提供了一种利用上述任一种摩擦盘式无级变速器的无级调速方法，其包括如下步骤：
56.减速时，推动总成3驱动第一传动盘1朝向第一方向运动，使第二传动盘4的有效接触面积逐渐增大；参照图1所示，该第一方向与第一传动轴2的轴线方向平行且远离第二传动盘4，减速过程中，由液压泵313驱动活塞312朝向远离第二传动盘4的方向移动，此时弹簧总成6所具备的弹性势能驱动第二传动盘4向上移动，在第一传动盘1与第二传动盘4的锥面配合下，使得第一传动盘1也随之朝向远离第二传动盘4的方向移动，并在弹簧总成6所具备的弹性势能以及液压组件31的作用下，使第一传动盘1与第二传动盘4抵紧而保证传动。减速后第一传动盘1与第二传动盘4的配合状态可以参照图6所示。
57.加速时，推动总成3驱动第一传动盘1朝向与第一方向相反的方向运动，使第二驱动盘的有效接触面积逐渐减小；在加速过程中，由液压泵313驱动活塞312朝向靠近第二传动盘4的方向移动，在第一传动盘1和第二传动盘4的锥面配合下，使得第一传动盘1也随之向下运动，并在弹簧总成6所具备的弹性势能以及液压组件31的作用下，使第一传动盘1与第二传动盘4抵紧而保证传动。加速后第一传动盘1与第二传动盘4的配合状态可以参照图7所示。
58.在该无级调速的方法中所述第一传动轴2做为主动轴，第二传动轴5做为从动轴。
59.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。