[发明专利]一种具有弹性偏压皮带接触元件的可变直径皮带轮的连续可变传动系统

说明书

本发明涉及一种连续可变传动系统，尤其是涉及那种具有多个相对一旋转轴以环形方式设置的弹性偏压皮带接触元件的可变直径皮带轮。

在这类可大致被称为传动系统的连续可变传动系统中，一条皮带连接一对皮带轮，其中至少一个皮带轮可确定一个大概的有效直径连续范围，这些类型的传动系统一般分为二类：（a）那些使用V型皮带或其变型（如链环或链条）用以将动力从一个皮带轮传递到另一个皮带轮上的系统。（b）那些在可变直径皮带轮之间使用平的，挠性皮带的传动系统。

在本领域内的技术人员已逐渐认识到，应用平皮带的连续可变传动系统所具有的显著重要的优点要高于使用V型皮带的那些系统之上。就使用V型皮带的这种系统而言，皮带可以由各种成份组成并且一般具有一种呈梯形的截面。皮带从一动力源，如电机或马达，以一种速度把旋转运动传递到输出轴上，该输出轴则以不同的速度旋转，在从动力源获得的输入速度与输出速度之间的速度比是呈连续形式从最小值至最大值可以变化的，这种变化依赖于皮带和皮带轮系统的几何形式。V型皮带由外轴向力压在两皮带轮的任意一个中的平滑的、呈锥状的外表面之间。这些轴向力在皮带的二侧面上施加一压力以防止其滑动。在工作时由作用于锥状表面上的轴向载荷的变化所产生的位移，使两皮带轮间的V型皮带的径向位置改变，直至获得力平衡或到达一限制范围挡块为止。

对于大的传递扭矩，施加在呈锥状的外表面上的轴向力在V型皮带上产生很大的侧向压力。这就需要V型皮带具有很大的厚度以抵御其侧向上的损坏。这个厚度会增加作用在皮带上的离心力，并且产生更高的皮带张力载荷。此外，由于皮带厚度的增加，皮带轮尺寸由于在所给出的最小皮带轮半径范围内更高的应力载荷的结果也必须增大。并且，作用在V型皮带两侧面上的摩擦力势必将其粘附在呈锥形状的表面上，因此，当V型皮带脱离开任何一个皮带轮就一定会受到来自两锥状表面间连续地“拉拨”。这就导致大量的摩擦损耗，而且也会导致对V型皮带系统的整个效率及其工作寿命产生不利影响的皮带疲劳。因此，虽然可变速V型皮带传动轮正在广泛的应用，但它们对于小尺寸设备来说在传递动力的能力方面受到了严格的限制。

由于使用V型皮带这些固有的缺陷，连续可变传动方式的第二种类已经发展起来，这一种类大致被称为平皮带连续可变传动方式。正如名称所认定的，平皮带被用于驱动和被驱动皮带轮总成之间，皮带轮为获得所需的速度比率的变化其直径是可动态改变的。在两个皮带轮边缘之间不需要轴向运动，然而，有必要改变个别皮带轮总成的有效直径。在一特定的有效系统中，这种有效直径的变化是使在每个皮带轮中的环形排列的一些皮带接触元件一起径向向内或向外移动来完成的。以此改变皮带轮总成的有效直径。这种可变速平皮带传动方式和与其相联系的控制系统公开在美国专利号4，295，836;4，591，351;4，714，452和4，768，996中，在除上述第一项专利外的所有上述专利中，可变直径皮带轮包括一对皮带轮边缘件，一组皮带接触元件在这对边缘件之间延伸，并且皮带接触元件可同时在径向方向移动以改变该皮带轮的有效直径。

每个皮带轮总成包括由两对盘状元件组成的两个边缘元件（盘状元件分别表示为内盘元件和外盘元件），盘状元件是相互同心的并互相紧邻设置。相邻盘状元件中的每一个都有一系列的螺旋槽或导槽。盘状元件之一的导槽在相反方向上相对于另一盘状件的导槽定位。皮带接触元件的各端处于两相邻盘状件螺旋导槽的交汇点处。这样，皮带接触元件位置的径向调整可通过内盘元件与外盘元件之间的旋转位移来完成。当然，这种旋转位移是同时完成的并且与皮带轮总成的另一端上的盘状元件协调一致地完成的。

由上述列举的先有技术所叙述的用于在内盘元件和外盘元件之间建立相互角度关系的机械装置，在制造上相当复杂和昂贵。本发明朝着可变直径皮带轮的目标，在此皮带轮中，内盘元件和外盘元件是相互间具有弹性偏压的，并且，通过改变在传动皮带上的张力而产生皮带轮有效直径的变化。

本发明是一种连续可变速比的传动系统，它至少有一可变直径的皮带轮，并且至少有一个第二皮带轮，一个传动皮带，该皮带将至少一个第二皮带轮与可变直径皮带轮相连，一个在传动皮带上保持至少一最小张力的装置。可变直径皮带轮具有多个有弹性偏压的，对一旋转轴以环形方式排列的皮带接触元件。该环形的直径即为可变直径皮带轮的有效直径。可变直径皮带轮的皮带接触元件响应张力的大小，在径向方向上的最大和最小范围之间是可移动的，以改变可变直径皮带轮的有效直径。连续可变传动系统还有用于改变作用在皮带接触元件上的弹力的装置，以改变皮带接触元件的位置，由此改变可变直径皮带轮的直径。