摩擦式变矩器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开一种摩擦式变矩器，能够实现无级变速、自动变矩的传动系统。
【背景技术】
[0002] 目前，应用最广泛的变矩器是液力变矩器，亦称扭力转换器，安装在发动机和变速 器之间，以液压油（ATF)为工作介质，起传递转矩，变矩，变速及离合的作用。它是一种以液 体为工作介质的非刚性扭矩变换器，是液力传动的型式之一，应用极其广泛。液力变矩器 是由栗轮、涡轮和导轮等组成，液力变矩器不仅增大了发动机的扭矩，而且还实现发动机和 自动变速箱之间的柔性连接，既有效地解决了发动机的熄火问题又能够自如地实现自动换 挡。
[0003] 液力变矩器的主要缺点是结构复杂，成本较高，质量较大，以及由于存在液力损 失，使机器的传动效率有所降低，因而机器燃料经济性和牵引效率有所降低。为了解决这个 问题，有些汽车上的扭矩转换器上有一个锁止离合器来提高传动效率，但是复杂的系统和 昂贵的传动部件一直以来都是让维修市场和用户头疼的主要问题。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种摩擦式变矩器，在对摩擦、传动、材料及 润滑等多系统研究的基础上，通过全新的设计，改变传统的变矩器形态，简化了变矩器的结 构，提高传递效率，降低成本，具有性能优越、自适应性强、无级变速、自动闭锁、绿色环保等 优点。
[0005] 为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种摩擦式变矩器，包括内环、大滚柱及外环，其中：
[0007] 内环，其为输入单元，内环周侧环面上均分设有至少两个凹形槽，每个凹形槽分别 对应一个大滚柱；
[0008] 外环，其为输出单元，外环套在内环外并与内环同轴布设，外环的内侧圆周面形成 外环内滚道并与各滚柱压切配合；
[0009] 大滚柱，其设置于内、外环之间，相邻凹形槽内的大滚柱之间具有间隙，目的是每 一凹形槽内的滚柱均能单独由内环输入转化传递给外环输出；
[0010] 转速和负载发生变化时，各滚柱在离心力和内环的共同作用下实现自适应工作， 同时通过内环与滚柱、滚柱与外环之间的机械摩擦传动，实现自动闭锁输出、自动变速和变 矩。
[0011] 进一步，摩擦式变矩器的内环作用在大滚柱的力传递到外环，此时，作用力发生变 化，同时，力臂变长，其公式如下：
[0012] 扭矩公式：T = F.L;
[0013]
[0015] 其中：
[0016] T为扭矩；
[0017] F为驱动旋转的力；
[0018] L为力臂；
[0019] Fx为单个滚柱与外环内滚道的切向力；
[0020] FyS单个滚柱与外环内滚道的径向力；
[0021] F离为大滚柱的离心力；
[0022] α为内环和对应的大滚柱压力角；
[0023] m为大滚柱质量；
[0024] V为大滚柱相对外环内滚道的线速度；
[0025] r为外环内滚道的半径；
[0026] 摩擦式变矩器的变矩是由力臂、压力角α以及大滚柱的离心力共同决定。
[0027] 进一步，摩擦式变矩器的转速达到一定速度且负载较小时，各滚柱在静摩擦的作 用下内环转动和外环连接成一体，变矩器闭锁输出，内环转速Ii 1 =外环η2;当负载继续增大 到一定程度时，外环的速度H2降低，各滚柱与外环相对运动，处于打滑状态，n An2，此时各滚 柱在内环的作用下，实现自动变速和变矩，以满足负载的要求；作用一段时间后，速度提升， 负载减小，滚柱和外环之间由动摩擦自动切换为静摩擦，摩擦系数增加，内环、各滚柱和外 环再次连接成一体Ii 1 = η 2，变矩器重新自动闭锁输出。
[0028] 进一步，所述内环与滚柱形成压力角α，压力角α为12°~40°。
[0029] 进一步，外环内滚道直径D与大滚柱直径d比值D/d = 1. 2~6,外环内滚道直径 D与大滚柱直径d的比值D/d大小决定力臂L的长短变化。
[0030] 进一步，相邻大滚柱间的间隙s>0. 2mm。
[0031] 进一步，相邻大滚柱之间设有一个以上的小滚柱，各小滚柱直径小于大滚柱，小滚 柱位于内环凹形槽之间的内环圆周面上，小滚柱的外滚道面为外环内侧圆周面。优选的，相 邻小滚柱之间及大滚柱与小滚柱的间隙s>0. 2mm。
[0032] 本发明具有如下优点：
[0033] (1)结构简单
[0034] 摩擦式变矩器结构主体由内环、滚柱和外环组成，相比扭力变矩器中栗轮、涡轮和 导轮而言，结构简单，可靠性强、成本低、绿色环保。
[0035] (2)具有自动变速、自动增矩和自动闭锁功能
[0036] 1)当转速和负载发生变化时，大、小滚柱在离心力和内环凸轮的共同作用下实现 自适应工作，最终实现摩擦式变矩器的闭锁输出、自动变速和变矩；
[0037] 2)内环、大滚柱、小滚柱和外环的结构设计共同决定了自动变速的范围和增矩的 倍数，因此，可以匹配不同的参数以满足不同应用场合的要求。
[0038] (3)传动效率高
[0039] 根据能量守恒定律，输入能量除了很小一部分转化为滚柱自转的能量损失外，其 余全部用来输出，因此，较液力矩器：其油温低、传动响应快，传递效率高。
[0040] 本发明摩擦式变矩器结构，主要应用于汽车、工程机械、军用车辆、石油、化工、矿 山、冶金机械等领域，应用非常广泛。
【附图说明】
[0041] 图1是本发明实施例结构示意图。
[0042] 图2是本发明摩擦式变矩大滚柱受力分析示意图。
[0043] 图3本发明摩擦式变矩外环和内环凸轮旋转示意图。
[0044] 图4是本发明仅包括大滚柱结构示意图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0046] 实施例：请参阅图4, 一种摩擦式变矩器，包括内环1、大滚柱2及外环3,其中：
[0047] 内环1，其为输入单元，内环周侧环面上均分设有至少两个凹形槽101形成内环凸 轮，每个凹形槽分别对应一个大滚柱，图4中设置3个凹形槽及对应的大滚柱2 ;
[0048] 外环3,其为输出单元，外环3套在内环1外并与内环1同轴布设，外环3的内侧圆 周面形成外环内滚道并与各滚柱压切配合，这里的压切指滚柱面抵压在外环内滚道上，由 于滚柱与外环均为弧形面，两者必然相切抵压；
[0049] 大滚柱2,其设置于内、外环之间，相邻凹形槽内的大滚柱之间具有间隙，目的是每 一凹形槽内的滚柱独立由内环1输入转化传递给外环3输出；
[0050] 转速和负载发生变化时，各滚柱2在离心力和内环1的共同作用下实现自适应工 作，同时通过内环1与滚柱2、滚柱2与外环3之间的机械摩擦传动，实现自动闭锁输出、自 动变速和变矩。
[0051] 摩擦式变矩器，内环1可以与输入轴相连形成动力输入，而外环3可以与输出法兰 或其他输出部件连接，其工作与液力变矩器有着本质上的不同，它能根据负载和速度的变 化，在离心力和内环凸轮的共同作用下，通过内环与大小滚柱和外环之间的机械摩擦传动， 实现自动闭锁、自动变速和变矩等功能。
[0052] 本发明种摩擦式变矩器结构，其包括输入轴、内环凸轮、大滚柱、小滚柱、外环及输 出法兰。动力通过输入轴传输，输入轴与内环凸轮连接；负载传递至输出法兰；内环凸轮与 外环同轴设置；内环凸轮和外环之间圆周放置多个大滚柱，外环与输出法兰连接。
[0053] 如图1，相邻大滚柱2之间设有一个以上的小滚柱4,各小滚柱4直径小于大滚柱 2,小滚柱4位于内环凹形槽之间的内环圆周面上，小滚柱的外滚道面为外环内侧圆周面， 图1实施例中设置内环周侧环面上均分设有4个凹形槽101。
[0054] 如图2所示，本发明摩擦式变矩器的增矩主要通过改变滚柱2作用在外环3内滚 道的作用力和改变力臂来实现。内环1作用在大滚柱2的力传递到外环3,此时，作用力发 生变化，同时，力臂也由L 1变为L2，力臂变长。具体如下：
[0055] 根据扭矩公式：T = F · L
[0058]