雙層多稜台錐盤及其無級變速器的製作方法
2023-09-17 04:27:30
專利名稱：雙層多稜台錐盤及其無級變速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新的機械傳動部件，尤其是一種新型的傳動錐盤，具體的說是一
種雙層多稜台錐盤及其無級變速器，屬於機械無級變速傳動領域。技術背景 1.已經應用於汽車傳動系的金屬鏈或金屬帶式無級變速器的核心傳動部件是圓錐臺形的錐盤和與其匹配的金屬鏈或金屬帶。 圓錐臺形錐盤的幾何特性之一是錐面上任一母線與其旋轉軸M-N相交於一點且夾角相等，即過錐面上任意點1……8的母線與其旋轉軸M-N的夾角都相等且等於Z 1、Z8。那麼兩圓錐臺錐面相向同軸且相對位置確定時，兩圓錐臺錐面上過任意兩相應點11.11'……88.88'的兩母線的夾角都相等且等於Z11、Z88。即同軸兩圓錐臺形錐盤形成的V形夾角始終相等，如圖la、lb所示。 圓錐臺形錐盤的上述幾何特性應用於金屬鏈或金屬帶無級變速器上的優點為因為兩圓錐臺形錐盤形成的V形夾角始終相等，所以圓錐臺形錐盤組能夠與金屬鏈或金屬帶上的具有固定楔形角的傳動部件始終保持線接觸。 圓錐臺形錐盤的幾何特性之二是錐面上任一等半徑上的點1……8在同一平面上；那麼兩錐盤錐面相向同軸且相對位置確定時，兩圓錐臺形錐盤錐面上任一等半徑上各對應點ll. 11'……88.88'的距離都相等。即同軸兩圓錐臺形錐盤錐面上任一等半徑上的對應點的距離始終相等，如圖lb、lc所示。 圓錐臺形錐盤的上述幾何特性應用於金屬鏈或金屬帶無級變速器上的缺點為因為兩圓錐臺形錐盤錐面在任一等半徑上的各對應點的距離相等，所以圓錐臺形錐盤組與金屬鏈或金屬帶的傳動只能是摩擦傳動。 所以，圓錐臺形錐盤的金屬鏈或金屬帶式無級變速器只能是摩擦傳動，不可避免
的會有較大的摩擦功率損失；同時，為了能夠傳遞足夠大的扭矩，必須給予錐盤足夠大的軸
向壓力，這個壓力是由液壓系統提供的。這是導致車用金屬鏈或金屬帶式無級變速器結構
複雜而且傳動效率低的兩個主要因素。這是理論上和實踐上已被證實了的。 2.為了提高金屬鏈或金屬帶式無級變速器的傳動效率和傳動功率，申請號為
200720140865. 3和200710086609. 5的中國專利公開了一種改進方案如下 傳動變徑錐盤呈正圓錐體型，在圓錐表面依次間隔的分布著多個扇形空間曲面和
正圓錐體弧面，其中 組成所述各扇形空間曲面的母線與相鄰的正圓錐體弧面的母線相平行； 組成所述各扇形空間曲面的任意一條母線與所述的正圓錐體中心線構成的夾角
都相等相同。 上述專利要求的核心是"圓錐表面依次間隔的分布著多個扇形空間曲面和正圓錐體弧面"，而"扇形空間曲面"是用"與相鄰正圓錐體弧面的母線相平行"的"母線"來組成。[0013]"母線"作為立體幾何中描述圓錐體的專用名詞，有非常明確的概念"從圓錐的頂
3點到底面圓周上任何一點的線段叫做圓錐的母線"。 同時，"母線"在實用工程上也有非常明確的概念，比如圓錐形的煙囪帽的底面直徑是80cm，母線長50cm。"母線"作為基本概念應用在計算圓錐體側面積的計算公式中圓錐體側面積=nRL。其中JI為圓周率；R為圓錐體底面圓的半徑；L為圓錐的母線長 由上述常識可見"母線"在幾何學中起碼有兩個特性(1)過圓錐的頂點，即過圓錐的旋轉軸M-N;(2)同一個圓錐體上，不可能有相互平行的母線。 既然同一個圓錐體上不可能有相互平行的母線，就無法實現平行母線組成的扇形空間曲面。 所以，按照上述專利權力要求的"組成所述各扇形空間曲面的母線與相鄰的正圓錐體弧面的母線相平行"，是無法實現的。 3.為了提高金屬鏈或金屬帶式無級變速器的傳動效率和傳動功率，申請號為200720178209. 2的中國專利公開了另一種改進方案如下 其特徵是主動錐盤、被動錐盤的形狀呈正稜錐體狀(嚴格講為平截正稜錐體)。[0021] 上述專利要求的核心是"錐盤的形狀呈正稜錐體狀"(正規地講應該是多稜台)。 多稜台的幾何特性是各側稜相等，各稜面是全等的等腰梯形，各等腰梯形的延長面交於一點且各稜面之間夾角相同，通過交點且與各稜面夾角相同的線為正稜台的旋轉軸M-N。 多稜台錐盤的幾何特性之一是多稜台錐盤稜面上任一等半徑上的點1……8不在一個平面上，如圖2a所示。那麼兩多稜台錐盤錐面相向同軸且相對位置確定的條件下，兩多稜台錐盤稜面在任一等半徑上各對應點ll. 11'……88.88'的距離都是函數變量，如圖2b、2c所示。 多稜台錐盤的上述幾何特性應用於金屬鏈或金屬帶無級變速器上的的優點為因為兩多稜台錐盤稜面在任一等半徑上各任意對應點的距離是函數變量，所以多稜台錐盤組對金屬鏈或金屬帶可以產生楔緊力，實現摩擦力加楔緊力的傳動。 多稜台錐盤的幾何特性之二是多稜台錐盤稜面上任意半徑上的玄長是半徑的正比函數，即半徑越小，玄越短，即半徑越大，玄越長。 多稜台錐盤的上述幾何特性應用於金屬鏈或金屬帶無級變速器上的的缺點為因為多稜台錐盤稜面上任意半徑上的玄長是半徑的正比函數，為了所以半徑越大，多邊形效應越明顯，傳動的平順性越差。 錐盤式無級變速器設計上的難點之一是如何提高變速比，為了最大限度的利用錐盤的幾何特徵，最大傳動半徑和最小傳動半徑的比往往在2-3倍，這樣，最大傳動半徑和最小傳動半徑上的玄長的比值也是同樣的2-3倍，大小傳動半徑上的傳動質量很難兼顧，這是理論上和實踐上已被證實了的。這種工況在是大功率、大扭矩無級變速器設計中不願意看到的，是一種嚴重缺陷。
發明內容本發明針對上述技術背景涉及方案中的缺陷
4[0029] ①圓錐臺形錐盤只能是摩擦傳動，很難提高傳動扭矩； ②"組成所述各扇形空間曲面的母線與相鄰的正圓錐體弧面的母線相平行"是無法實現的； ③多稜台錐盤的多邊形效應明顯，影響傳動的平順性。 為了提高傳動的平順性和實現摩擦力加楔緊力的傳動方式，進而實現具有實用價值的大功率、大扭矩無級變速器，提出如下改進方案。 —種可實現平順傳動和實現摩擦力加楔緊力傳動方式的雙層多稜台錐盤其特徵是錐盤的稜面是由兩相似的多稜台的部分稜面相交組合而成。即①兩多稜台( K、
H)的稜面數E K=E H;②兩多稜台(OK、OH)的稜面K、K、……，H、H、……與旋轉軸M-N的夾角ZK、ZH都相同；③兩多稜台(OK、OH)的相應稜面K、K、……與H、H、……不平行(相交)；④兩多稜台( !(、 H)共一旋轉軸M-N但交於不同的兩點k、 h ;⑤兩多稜台( !(、 H)稜面的一部分K、K、……H、H、……組成雙層多稜台的稜面。圖3a. 3b. 3c所示。 雙層多稜台錐盤的幾何特性之一是雙層多稜台錐盤稜面上任一等半徑上的點如圖4a所示的1 8不在一個平面上。那麼兩雙層多稜台錐盤錐面相向同軸且相對位置確定的條件下，兩雙層多稜台錐盤稜面在任一等半徑上各任意對應點11. 11'…"88.88'的距離都是一個數段的函數變量。如圖4b、4c所示。 雙層多稜台錐盤的上述幾何特性應用於金屬鏈或金屬帶無級變速器上的優點為因為兩雙層多稜台錐盤錐面相向同軸且相對位置確定時，雙層多稜台錐盤組在任一等半徑上兩相應點之間的距離是一個數段的函數變量，所以，就能夠對金屬鏈或金屬帶形成楔緊作用。 雙層多稜台錐盤的幾何特性之二是改變了單多稜台稜面上大小半徑上玄長的懸殊比例，使雙層多稜台錐盤H稜面的玄長近似。 雙層多稜台錐盤的上述幾何特性金屬鏈或金屬帶式無級變速器上應用的優點為因為改變了單多稜台稜面上大小半徑上玄長的懸殊比例，使雙層多稜台錐盤H稜面上大小半徑的玄長近似。降低了傳動的多邊形效應，提高了傳動的平順性。
雙層多稜台錐盤是一種新型的錐盤，理論上成立，實踐上完全可以實現和複製，使
用最常用的銑削或者刨削都可以實現雙層多稜台錐盤。 本發明的有益效果 1.雙層多稜台錐盤組形成的V形傳動夾角具有任一等半徑不同寬度的特性，能與
金屬鏈或金屬帶上的傳動部件形成具有實用意義的楔緊力加摩擦力的傳動效果，明顯地提
高了傳動扭矩和傳動功率，同時減小了軸向壓力，具有工程上的實際意義。 2.雙層多稜台錐盤減小了多邊形效應，使傳動的平順性明顯提高，降低了噪音，更
具有實用性。
附圖中有關代碼、文字的定義[0043] (1) 1……2錐盤錐面上任意的點； (2)11.11'……88.88'錐盤組錐面上任意的兩對應點；[0045] (3) !(、 H :多稜台K、多稜台H ; (4)K、H :多稜台O K上的稜面、多稜台^ H上的稜面； (5)k、h :多稜台O K上稜面K的延長面與旋轉軸M-N的交點、多稜台^ H上稜面H的延長面與旋轉軸M-N的交點； (6) E K、E H:多稜台OK上的稜面K的集合數、多稜台OH上的稜面H的集合數；[0049] (7)錐盤泛指具有錐形的可繞軸線旋轉的盤，含圓臺、多稜台及本發明的雙層多稜台； (8)M-N:錐盤的旋轉軸。 以下通過附圖具體說明本發明與現有技術及相關專利的區別以及本發明的優勢所在。 圖la是圓錐臺錐面上過任意點的母線與其旋轉軸M-N相交於一點且夾角相等；任一等半徑上的點在一平面上的示意圖。 上圖中圓錐臺錐面上過任意點1……8的母線與圓錐體旋轉軸M-N的夾角相等且等於Z 1、Z 8 ; 上圖中圓錐臺錐面上任一等半徑上的點1……8在一平面上。 圖lb是兩圓錐臺錐面相向同軸且相對位置確定時，兩圓錐臺錐面上過任意兩相
應點的母線的夾角都相等；任一等半徑上兩相應點的距離相等的示意圖。 上圖中兩圓錐臺錐面過任意兩相應點11. 11'……88.88'的兩母線夾角都相等
且等於Z 11、Z88，即同軸兩圓錐臺形錐盤形成的V形夾角始終相等； 上圖中兩圓錐臺錐面上任一等半徑上兩相應點11. 11'……88.88'的距離是相等的。 圖lc是圓錐臺錐面上任一等半徑上相應點的示意圖。 上圖中相應點ll. 11'……88.88'在任一等半徑上。 圖2a是多稜台稜面上任一等半徑上的點不在一個平面上的示意圖。 上圖中多稜台稜面上任一等半徑上的點如1……8不在一個平面上。 圖2b是兩多稜台錐面相向同軸且相對位置確定時，兩多稜台錐面上任一等半徑
上的兩相應點的距離是不相同的的示意圖。 上圖中兩多稜台稜面上任一等半徑上的兩相應點11. 11'……88.88'的距離是函數變量。 圖2c是多稜台稜面上任一等半徑上的兩相應點及多稜台稜面上玄長與半徑的關係示意圖。 上圖中多稜台稜面上任一等半徑上的兩相應點11. 11'……88.88'; 上圖中多稜台稜面上小半徑r對應的小玄長e，大半徑R對應的大玄長E。 E和e
的比值過大。 圖3a是本發明的雙層多稜台錐盤的側視圖。 上圖中雙層多稜台是由兩相似的多稜台O !(、 H相交組合而成的； 上圖中雙層多稜台錐盤的稜面K、 K、……，H、 H、……與旋轉軸M_N的夾角Z K、
ZH都相同； 上圖中雙層多稜台的兩多稜台O !(、 H共一旋轉軸M-N但交於不同的兩點k、h。[0071] 圖3b是本發明的雙層多稜台錐盤的俯視圖。 上圖中雙層多稜台的兩多稜台OK、OH的稜面數E K=E H; 上圖中雙層多稜台的兩多稜台OK、OH的相應稜面K、K、……與H、H、……相交； 上圖中雙層多稜台的兩多稜台稜面的一部分K、K、……H、H、……組成雙層多稜
臺的稜面。 圖3c是本發明的雙層多稜台錐盤的兩多稜台O !(、 H共一旋轉軸M-N但交於不同的兩點k、h的放大圖。 圖4a是本發明的雙層多稜台錐盤的幾何特性之一的說明圖。[0077] 上圖中雙層多稜台錐盤稜面上任一等半徑上的點如1……8不在一個平面上。[0078] 圖4b是本發明的雙層多稜台錐盤錐面相向同軸且相對位置確定時，兩多稜台錐面上任一等半徑上的兩相應點的距離是不相同的的示意圖。 上圖中雙層多稜台錐盤組稜面上任一等半徑上的兩相應點11. 11'……88.88'
之間的距離是函數變量。 圖4c是本發明的雙層多稜台錐盤稜面上任一等半徑上的相應點及多稜台H稜面上玄長與半徑的關係示意圖。 上圖中雙層多稜台組稜面上任一等半徑上的相應點11. 11'……88.88';[0082] 上圖中雙層多稜台H稜面上小半徑r對應的小玄長e，大半徑R對應的大玄長E。E和e的比值接近。 圖5.金屬鏈套裝在主、被動軸上的兩雙層多稜台錐盤組之間，組成雙層多稜台錐盤鏈式無級變速器的傳動結構示意圖。
具體實施方案 —.雙層多稜台錐盤和金屬鏈組成雙層多稜台錐盤鏈式無級變速器。 和已經應用於汽車傳動系的金屬鏈式無級變速器一樣，兩組錐面相向的雙層多稜
臺錐盤組可軸向移動地安裝在變速箱的主、被動軸上，金屬鏈套裝在主、被動軸的兩錐盤之
間，連續調節主、被動軸上兩錐盤之間的距離，就是連續調節主、被動雙層多稜台錐盤組的
傳動半徑，從而實現無級變速傳動。由於雙層多稜台錐盤和金屬鏈之間是楔緊加摩擦的傳
動模式，所以雙層多稜台錐盤和金屬鏈組成的雙層多稜台錐盤鏈式無級變速器是楔緊加摩
擦的傳動模式，如圖5所示。 二.雙層多稜台錐盤和金屬帶組成雙層多稜台錐盤帶式無級變速器。 和已經應用於汽車傳動系的金屬帶式無級變速器一樣，兩組錐面相向的雙層多稜
臺錐盤組可軸向移動地安裝在變速箱的主、被動軸上，金屬帶套裝在主、被動軸的兩錐盤之
間，連續調節主、被動軸上兩錐盤之間的距離，就是連續調節主、被動雙層多稜台錐盤組的
傳動半徑，從而實現無級變速傳動。由於雙層多稜台錐盤和金屬帶之間是楔緊加摩擦的傳
動模式，所以雙層多稜台錐盤和金屬帶組成的雙層多稜台錐盤帶式無級變速器是楔緊加摩
擦的傳動模式。 金屬鏈或金屬帶式無級變速器是已經應用於汽車傳動系的成熟技術，其總體構架、控制系統等已經是公有技術或成熟技術，不在本專利的論述之中。本專利僅就金屬鏈或金屬帶式無級變速器中的核心部件-一 錐盤進行改進，創新，到達提高金屬鏈或金屬帶式無級變速器的傳動平順性、傳動扭矩、傳動功率的目的。由雙層多稜台錐盤和金屬鏈或金屬 帶構成的無級變速器可以實現平順的、大扭矩的、大功率的、高效率的無級變速動力傳輸。
權利要求一種可實現無級變速動力傳輸的雙層多稜台錐盤，其特徵是雙層多稜台錐盤的稜面是由兩相似的多稜台的部分稜面相交組合而成，兩錐面相向的雙層多稜台錐盤組可軸向移動地安裝在變速箱的主、被動軸上，金屬鏈或金屬帶套裝在主、被動軸的兩錐盤組之間。
2. 根據權利要求1所要求的雙層多稜台錐盤，其特徵是組成雙層多稜台錐盤的兩多稜台的稜面數相等。
3. 根據權利要求1所要求的雙層多稜台錐盤，其特徵是組成雙層多稜台錐盤的兩多稜台的稜面與旋轉軸(M-N)的夾角都相同。
4. 根據權利要求1所要求的雙層多稜台錐盤，其特徵是組成雙層多稜台錐盤的兩多稜台的相應稜面相交。
5. 根據權利要求1所要求的雙層多稜台錐盤，其特徵是組成雙層多稜台錐盤的兩多稜台共一旋轉軸(M-N)但交於不同的兩點。
6. 根據權利要求1所要求的雙層多稜台錐盤，其特徵是組成雙層多稜台錐盤的兩多稜台稜面的一部分組成雙層多稜台的稜面。
專利摘要一種雙層多稜台錐盤及其無級變速器，其特徵是錐盤的稜面是由兩相似的多稜台的部分稜面相交組合而成。兩組錐面相向的雙層多稜台錐盤組可軸向移動地安裝在變速箱的主、被動軸上，金屬鏈套裝在主、被動軸的兩錐盤之間，連續調節主、被動軸上兩錐盤之間的距離，就是連續調節主、被動雙層多稜台錐盤組的傳動半徑，從而實現無級變速傳動。由於雙層多稜台錐盤和金屬鏈之間是楔緊加摩擦的傳動模式，所以雙層多稜台錐盤和金屬鏈組成的雙層多稜台錐盤鏈式無級變速器是楔緊加摩擦的傳動模式。
文檔編號F16H9/24GK201461882SQ20092003946
公開日2010年5月12日 申請日期2009年4月14日 優先權日2009年4月14日
發明者縱宇, 縱宙, 縱晨光, 花煜 申請人:縱晨光;花煜;縱宇;縱宙