[发明专利]一种无自旋无级变速单元

说明书

技术领域

本发明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

牵引式全环面型无级变速器以及牵引式半环面型无级变速器已经有部分装车并投入市场，如中国专利公开号CN 101479503B、CN 100460715C、 CN 1116536C、 CN 102725561B以及CN 101156006A 都公开了这种类型的无级变速器。其变速单元的主要构成是：输入轴、轴向加载装置、输入锥盘、传动滚轮、输出锥盘、输出轴，原理都是借助牵引油在输入盘、传动滚轮和输出盘接触区间的牵引性能传递运动和动力，这样的设计改善了接触面间的摩擦条件，提高了承载能力，适用于中、大排量轿车。

其不足之处是：这两种环面无级变速单元在大多数的工作状态下，都不能避免“自旋”效率损失。

“自旋”一词通常在描述牵引传动装置时被用到，其意指牵引表面与被牵引表面的速度没有精确地以相互匹配的方式滚动时所发生的空转现象。这种“自旋”会造成牵引效率降低、油温升高、工件表面软化等不良后果。为了说明这样的不相互匹配速度是如何产生的，参见图 1，其详细的说明了这种“自旋”的现象。

在图 1所示的半环面型无级变速单元中：环面输入锥盘1与环面滚轮2在A点接触传动，环面输入锥盘1的转动角速度为ω₁，环面滚轮2的转动角速度为ω₂；环面输出锥盘3与环面滚轮2在B点接触，环面输出锥盘3的转动角速度为ω₃。环面输入锥盘1与环面输出锥盘3的回转轴线交点为C，C点为环面滚轮2、环面输入锥盘1以及环面输出锥盘3之间相对运动的瞬心，因此CA和CB为它们之间的瞬时轴线。沿CA和CB方向上的相对角速度分别为ω₂₁和ω₂₃。环面输入锥盘1与环面滚轮2的公切线与环面输出锥盘3与环面滚轮2的公切线的交点为Θ，ΘA和ΘB为环面滚轮2、环面输入锥盘1以及环面输出锥盘3之间的相对滚动轴线。ΘA与CA的夹角为α₁，ΘB与CB之间的夹角为α₂。那么在A点与B点的自旋角速度分别为ω_21sp与ω_23sp其中：ω_21sp=|ω₂₁|sinα₁，ω_23sp=|ω₂₃|sinα₂。

对于这种半环面型无级变速单元而言，环面滚轮2需要与环面输入锥盘1、环面输出锥盘3保持接触，并且环面输入锥盘1与环面输出锥盘3的回转曲面都是“环面”，也就是环面输入锥盘1的环面输入母线4a以及环面输出锥盘3的环面输出母线4b的都是圆弧线，这就使得环面滚轮在调速过程中只能绕着一点摆动，也就使得Θ点在调速过程中的运动轨迹是圆弧线，也就是说只有当Θ点与C点相交于Θ₁点或者Θ₂点时，才能避免这种“自旋”现象；此外，对于全环面型无级变速器而言，这种“自旋”现象将一直存在。

发明内容

本发明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，本发明采用下属技术方案：包含输入锥盘、输出锥盘、滚轮，借助夹紧力相互压紧接触，靠牵引传递动力，滚轮摆动一定角度实现调速；输入锥盘，输出锥盘的回转曲面的母线是一种对数曲线，符合方程：

其参数方程形式为：

其中坐标系XOY的原点O是整个变速单元的中点，X轴与输入锥盘、输出锥盘的回转中心重合，平面XOY过接触点，r₀是滚轮接触点法线与回转轴线的交点到接触点之间的距离，θ是滚轮的半锥角，C与C＇是常数，输入锥盘、输出锥盘的回转曲面的母线的曲线方程中x相互异号；在调速过程中要求输入锥盘与输出锥盘沿回转轴轴向移动，滚轮沿回转轴径向移动。

根据上述曲线方程，经过数学证明，可以得出如下结论：从这种对数曲线上任意一点到过这一点的切线与X轴的交点的距离为一定值r₀tanθ；由这个性质可以得出采用上述技术方案，本发明提供的无自旋无级变速单元，具有这样的有益效果：即在调速范围内，这种无自旋无级变速单元的滚轮回转轴线、输入锥盘输出锥盘的回转轴线以及接触点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