本發明涉及一種變速裝置，具體為一種新型滾珠絲桿式卡盤型離散帶輪無級變速器。

技術背景

無級變速器是一種傳動裝置，以滿足機器或生產系統在運轉過程中各種不同工況的要求。傳統帶式無級變速器(cvt)主要包括主動輪組、從動輪組、傳動帶和液壓泵(調速控制裝置)等基本部件。帶式無級變速器是一種結構簡單、使用廣泛的機械式無級調速裝置，常規的v帶無級變速器是通過移動可動錐盤，擠壓v帶，調節帶槽寬度調節帶輪的工作直徑改變傳動比，利用帶的張緊力使帶與帶輪之間產生摩擦來傳遞動力。然而，這種帶與帶輪之間劇烈摩擦的調速方式，直接造成帶的較快磨損，降低其使用壽命。目前市場上應用比較成熟的金屬帶式無級變速器，主要應用于汽車領域，由于其控制部分也采用液壓伺服控制，能耗高于機械控制，為了克服這一缺陷，近年來出現了一種通過直接改變帶輪直徑進行無級調速的變徑帶式無級變速器；該種類型的無級變速器可以采用機電控制方式，基于這一控制方式的理念，本發明專利提出一種新型“滾珠絲桿式卡盤型離散帶輪無級變速器”。

技術實現要素：

本發明的目的是，針對目前傳統帶式無級變速器在傳動過程中帶與帶輪摩擦嚴重，傳動帶使用壽命短，液壓伺服控制系統在能耗和制造成本較高等方面存在的不足，在對卡盤結構特點和變徑帶輪傳動的理念啟發，設計一種新型利用機電控制系統進行無級調速的滾珠絲桿式卡盤型離散帶輪無級變速器。

本發明的目的是提供一種滾珠絲桿式卡盤型離散帶輪無級變速器，包括傳動機構、調速機構、離散帶輪；所述傳動機構包括輸入軸和輸出軸、傳動帶；離散帶輪包括輸入軸離散帶輪、輸出軸離散帶輪，輸入軸離散帶輪包括若干個輸入帶輪塊，輸出軸離散帶輪包括若干個輸出帶輪塊，輸出軸離散帶輪與輸入軸離散帶輪通過傳動帶連接；

所述輸入軸上固定聯接輸入導向殼體，輸入帶輪塊均勻分布在輸入導向殼體的徑向滑槽內并可沿著滑槽徑向移動，輸入導向殼體與輸入支撐法蘭固定并軸承連接于箱體；每個輸入帶輪塊背面均具有盤形螺紋段；輸入絲桿螺紋盤通過軸承配合在輸入軸上，輸入絲桿螺紋盤包括空心的滾珠絲桿及其端部的螺紋盤，滾珠絲桿與輸入絲桿螺母相配合，螺紋盤外端面上的盤形螺紋與輸入帶輪塊的盤形螺紋段相配合；

所述輸出軸與輸入軸平行設置，輸出軸上固定聯接輸出導向殼體，輸出帶輪塊均勻分布在輸出導向殼體的徑向滑槽內并可沿著滑槽徑向移動，輸出導向殼體與輸出支撐法蘭固定并通過軸承連接于箱體；每個輸出帶輪塊背面具有盤型螺紋段，輸出帶輪塊的盤型螺紋段螺紋旋向與輸入帶輪塊的盤型螺紋段螺紋旋向相反；輸出絲桿螺紋盤通過軸承配合在輸出軸上，輸出絲桿螺紋盤包括空心的滾珠絲桿及其端部的螺紋盤，滾珠絲桿與輸出絲桿螺母相配合，輸出絲桿螺紋盤螺紋盤外端面上的盤形螺紋與輸出帶輪塊的盤形螺紋段相配合，輸出絲桿螺紋盤螺紋盤上的盤形螺紋旋向與輸入絲桿螺紋盤螺紋盤上的螺紋旋向相反；

所述變速機構使輸入軸上的輸入絲桿螺母、輸出軸上的輸出絲桿螺母實現同步軸向移動。

優選的，所述調速機構包括伺服電機、螺紋傳動軸、撥叉，撥叉的兩端插在輸入絲桿螺母與輸出絲桿螺母外壁的u型槽內；伺服電機驅動連接螺紋傳動軸，伺服電機與撥叉通過螺紋傳動軸連接，螺紋傳動軸與輸出軸、輸入軸平行設置，撥叉與螺紋傳動軸垂直設置；通過控制伺服電機帶動螺紋傳動軸轉動，撥叉沿著螺紋傳動軸進行軸向移動。

優選的，所述輸入導向殼體與輸入軸通過花鍵固定聯接，輸入導向殼體與輸入支撐法蘭固定聯接，輸入支撐法蘭通過軸承與箱體連接；輸入絲桿螺紋盤通過軸承空套在輸入軸上。

優選的，所述輸出導向殼體與輸出軸通過花鍵固定聯接，輸出導向殼體與輸出支撐法蘭固定聯接，輸出支撐法蘭通過軸承與箱體連接；輸出絲桿螺紋盤通過軸承空套在輸出軸上。

優選的，在輸入支撐法蘭內側分布著若干個導桿，導桿的另一端固定在導桿法蘭上，輸入絲桿螺母上圓孔與導桿同軸配合，約束輸入絲桿螺母與輸入支撐法蘭一同轉動。

優選的，在輸出支撐法蘭內側固定若干個導桿，導桿的另一端固定在導桿法蘭上，輸出絲桿螺母上圓孔與導桿同軸配合，約束輸出絲桿螺母與輸出支撐法蘭一同轉動。

優選的，導桿沿輸入支撐法蘭、輸出支撐法蘭、導桿法蘭周向分布；。

優選的，輸出導向殼體與輸出支撐法蘭螺紋固定，輸入導向殼體與輸入支撐法蘭螺紋固定。

優選的，輸入軸離散帶輪、輸出軸離散帶輪位于箱體外側。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

第一，該無級變速器的一對主、從傳動帶輪位于箱體外側，有利于帶輪的跟換與維修。變徑采用可靠的盤型螺紋傳動，調速方便，準確?？梢詫崿F大扭矩、高效率傳動。本發明的新型滾珠絲桿式卡盤型離散帶輪無級變速器可以實現無級增速傳動也可以實現無級減速傳動。控制部分采用機電控制，高效快捷?？稍谶\動情況下調速也可以在靜止情況下實現調速。

第二，該無級變速器是將若干個6~12個卡爪變換為帶輪塊，若干帶輪塊有序地組合為離散式帶輪，改變離散帶輪塊的徑向距離以達到改變帶輪直徑。一對離散式帶輪通過傳動帶傳動，就形成無級變速傳動機構。若干個帶輪塊均勻的分布在導向殼體內，帶輪塊背面的盤型螺紋段與絲桿螺紋盤的盤型螺紋配合。為了實現若干個卡爪的有序變徑，本發明采用撥叉帶動絲桿螺母移動，絲桿螺母在導桿的約束下，相對于支撐法蘭軸向移動，并且只能隨支撐法蘭共同轉動。絲桿螺母的軸向移動使絲桿螺紋盤旋轉，從而帶動若干個帶輪塊產生徑向移動，實現離散式帶輪的變徑。當其中一組帶輪直徑增大時，另一組帶輪直徑變小，保證傳動帶長度的基本不變。伺服電機驅動傳動絲桿帶動撥叉軸向移動，絲桿螺母外圈有u型槽，撥叉的兩端撥叉與u型槽配合。通過軸向移動撥叉實現主、從動帶輪直徑的連續變化。本發明的整個機構具有結構緊湊，操做簡單，同時能夠實現大扭矩高效率傳動等特點。

附圖說明

圖1是本發明滾珠絲桿式卡盤型離散帶輪無級變速器的左側視圖；

圖2是沿著圖1a-a方向的剖視圖；

圖3是離散帶輪塊的軸測圖；

圖4是絲桿螺紋盤的軸測圖；

圖中：1.輸出導向殼體；2.輸出帶輪塊；3.輸出絲桿螺紋盤；4.輸出軸；5.輸出支撐法蘭；6.傳動帶；7.輸入帶輪塊；8.輸入支撐法蘭；9.輸入絲桿螺紋盤；10.輸入軸；11.輸入導向殼體；12.輸入絲桿螺母；13.導桿；14.導桿法蘭；15.螺紋傳動軸；16.伺服電機；17.調速拉板；18.箱體；19.輸出絲桿螺母；20.盤型螺紋段。

具體實施方式

如附圖1和附圖2所示，本發明提出的新型滾珠絲桿式卡盤型離散帶輪無級變速器，整個機構主要由傳動機構、調速機構等組成。該無級變速器在傳動方面：利用一對可任意改變直徑的離散帶輪組和傳動帶實現無級調速；控制方面采用伺服控制單元。整個系統具有結構緊湊，制造成本底等優點。

利用可變直徑帶輪替代整體帶輪進行傳動，可變直徑的帶輪由若干個離散帶輪塊組成，每個帶輪塊背面具有盤型螺紋段，離散的帶輪塊均勻的分布導向殼體的徑向滑槽內，帶輪塊可以沿著滑槽徑向移動，導向殼體與支撐法蘭螺紋固定通過軸承連接于箱體。與帶輪塊背面的盤型螺紋段相配合的是絲桿螺紋盤，絲桿螺紋盤的一端是完整的盤型螺紋，另一部分是空心的滾珠絲桿，絲桿螺紋盤通過軸承配合在輸入、輸出軸上，可相對輸入、輸出軸轉動。在支撐法蘭內測固定周向分布著若干個導桿，導桿的另一端固定在導桿法蘭上。絲桿螺紋盤上的滾珠絲桿與絲桿螺母配合，絲桿螺母上的圓孔與支撐法蘭上的導桿配合。

絲桿螺母的最外面有u型槽，調速機構中的撥叉兩端分別配合在絲桿螺母上的u型槽中，絲桿螺母隨著撥叉可以一起軸向移動，使絲桿螺紋盤順時針或者逆時針旋轉，帶輪塊經盤型螺紋實現徑向移動，達到改變直徑的目的，最后通過傳動帶與張緊裝置組合實現整個機構變徑無級傳動。

對于輸入軸上的離散帶輪組合，每個離散輸入帶輪塊7背面具有盤型螺紋段如附圖3，輸入帶輪塊7均勻的分布輸入導向殼體11的徑向滑槽內，輸入導向殼體11與輸入支撐法蘭8螺紋固定并通過軸承連接于箱體18。與輸入帶輪塊7背面的盤型螺紋段20相配合的是輸入絲桿螺紋盤9，輸入絲桿螺紋盤的一端是完整的盤型螺紋，另外部分是空心的滾珠絲桿，輸入絲桿螺紋盤通過軸承配合在輸入軸10上。在輸入支撐法蘭8內測周向分布著若干個導桿13，導桿的另一端固定在導桿法蘭14上。輸入絲桿螺母12上圓孔與導桿13配合。輸入絲桿螺母的最外面為u型槽，調速機構中的撥叉17一端擦入在輸入絲桿螺母上的u型槽中，絲桿螺母隨著撥叉可以一起軸向移動，使輸入絲桿螺紋盤9旋轉，輸入帶輪塊7經盤型螺紋在輸入導向殼體11內沿滑槽徑向移動，改變輸入帶輪直徑。

對于輸出軸上離散帶輪組合，每個離散輸出帶輪塊2背面同樣具有盤型螺紋段螺紋旋向與輸入帶輪塊的旋向相反，輸出帶輪塊2均勻的分布輸出導向殼體1的徑向滑槽內，輸出導向殼體1與輸出支撐法蘭5螺紋固定并通過軸承連接于箱體18。與輸出帶輪塊2背面的盤型螺紋段相配合的是輸出絲桿螺紋盤3，輸出絲桿螺紋盤的一端是完整的盤型螺紋螺紋旋向與輸入絲桿螺紋盤9上的螺紋旋向相反，另外部分是空心的滾珠絲桿，輸出絲桿螺紋盤通過軸承配合在輸出軸4上。在輸出支撐法蘭5內測同樣固定周向分布著若干個導桿13，導桿的另一端固定在導桿法蘭14上。輸出絲桿螺母19上圓孔與導桿13同軸配合。輸出絲桿螺母19的最外面有u型槽，調速機構中的撥叉17另一端撥叉擦入在輸出絲桿螺母上的u型槽中，絲桿螺母隨著撥叉可以一起軸向移動，使輸出絲桿螺紋盤3旋轉，輸出帶輪塊經盤型螺紋在輸出導向殼體1內沿滑槽徑向移動，改變輸出帶輪直徑。

輸入軸上的變徑帶輪組和輸出軸上的變徑帶輪組內的輸入絲桿螺紋盤9和輸出絲桿螺紋盤3，兩個絲桿螺紋盤的盤型螺紋旋向相反。兩個主從動變徑帶輪組通過傳動帶6連接。

調速機構：撥叉17的兩端插在輸入、輸出絲桿螺母的u型槽內；伺服電機16與撥叉17通過螺紋傳動軸15連接。通過控制伺服電機帶動螺紋傳動軸轉動，撥叉17沿著螺紋傳動軸進行軸向移動，使輸入、輸出軸上的絲桿螺母能夠實現同時、同速、同軸向移動，最終驅動兩個變徑帶輪組的傳動直徑變化，實現無級變速。

如附圖2所示，當伺服電機16驅動螺紋傳動軸15旋轉，帶動撥叉17向右移動圖示方向。撥叉兩端的撥叉分別配合在輸入、輸出絲桿螺母12、19上的u型槽上。絲桿螺母在導桿的約束下只能沿著導桿軸向移動，不能相對支撐法蘭轉動。當撥叉右移將帶動絲桿螺母一起右移。對于輸入軸，輸入絲桿螺母12的右移，在導桿的約束下只能相對輸入支撐法蘭8右移，經滾珠絲桿螺紋傳動使輸入絲桿螺紋盤9順時針轉動，輸入導向殼體11內的輸入帶輪塊7經盤型螺紋傳動實現徑向外移，從而使輸入帶輪的直徑變大。對于輸出軸，輸出絲桿螺母19的右移，在導桿的約束下同樣相對輸出支撐法蘭5右移，經滾珠絲桿螺紋傳動使輸出絲桿螺紋盤3逆時針轉動，輸出導向殼體1內的輸出帶輪塊2經盤型螺紋傳動實現徑向內移，從而使輸出帶輪的直徑變小。實現傳動比變小的增速傳動。當撥叉移動到右極限時，主動帶輪的直徑達到最大，從動帶輪的直徑達到最小。當撥叉左移時，輸入帶輪的直徑變小，輸出帶輪的直徑變大，實現傳動比增大的減速運動；當撥叉運行大左極限，輸入帶輪的直徑達到最小，輸出帶輪的直徑達到最大。完成一個完成的變速過程。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，所有熟悉本技術領域的技術人員在本專利公開的技術范圍內，根據本專利的技術方案及其本專利的構思加以等同替換或改變均應涵蓋在本發明的保護范圍內。