專利名稱：功率分流式cvt變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳動系中的變速機(jī)構(gòu)，具體講就是無級變速器。
背景技術(shù)：
CVT即英文Continuousl Variable Transmission縮略語，簡稱無級變速傳
動或無段變速傳動，采用了該機(jī)構(gòu)的變速器稱為無級變速器或變速箱，簡稱CVT
變速器。這種CVT變速器主要包括兩個錐形盤和一個鋼帶鏈條組成，錐形盤就
是把兩個圓錐形的盤片組合在一起形成一個帶V型槽的驅(qū)動盤，通過錐形盤軸
向間距的改變來實(shí)現(xiàn)傳動比的調(diào)節(jié)。推力鋼帶式CVT經(jīng)過近些年的發(fā)展，已取得
了很大的進(jìn)步，并在小型車上得到成功的應(yīng)用和推廣，但由于金屬間摩擦系數(shù)的
限定以及帶抗拉能力的制約，使得其在大扭矩傳遞中一直沒有獲得突破性進(jìn)展，
使得CVT實(shí)際油耗和成本優(yōu)勢并不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的就是提供一種功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法， 繼續(xù)應(yīng)用比較成熟的推力鋼帶式CVT變速，保持其原有的變速比及穩(wěn)定性，同 時可以增大CVT的輸出轉(zhuǎn)矩。
實(shí)現(xiàn)上述扭矩傳遞方法的技術(shù)方案是 一種功率分流式CVT變速器的扭矩 傳遞方法，其特征在于動力扭矩一路經(jīng)由主動錐形盤組件、從動錐形盤組件 和其間設(shè)置的鋼帶與動力輸出軸連接并實(shí)施扭矩傳遞，動力扭矩另一路經(jīng)過齒 輪傳動機(jī)構(gòu)傳遞到動力輸出軸，輸出扭矩為上述鋼帶、主、從動錐形盤組件傳 遞扭矩和齒輪傳動機(jī)構(gòu)傳遞扭矩之合。
本發(fā)明的再一個目的就是提供一種功率分流式CVT變速器，適于大扭矩的 傳遞。
技術(shù)方案是動力傳動機(jī)構(gòu)包括三自由度行星機(jī)構(gòu)、輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)，輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)、功率分流中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)，各傳動軸系都通過軸承固定 在箱體上，三自由度行星機(jī)構(gòu)的輸入端與動力相連，三自由度行星機(jī)構(gòu)的輸出 端有兩個， 一個輸出端與輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)相連，輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)與輸出帶輪軸 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)之間設(shè)置傳輸鋼帶，輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)與扭矩輸出軸軸向固定傳遞扭矩； 三自由度行星機(jī)構(gòu)的另一個輸出端與中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)相連，中間過渡齒 輪減速機(jī)構(gòu)與扭矩輸出軸上軸向固定的齒輪嚙合傳遞扭矩。
基于對現(xiàn)今無級變速器技術(shù)難點(diǎn)及市場對其性能要求的考慮，本發(fā)明是在 原有應(yīng)用比較成熟的CVT技術(shù)基礎(chǔ)上，利用其原有的變速比及穩(wěn)定性，著重增 大CVT的輸出轉(zhuǎn)矩。要想繼續(xù)增大帶的傳力能力，由于金屬間摩擦系數(shù)的限定
以及帶抗拉能力的制約，使得增加帶的轉(zhuǎn)矩難以實(shí)現(xiàn)，因此本發(fā)明采用分流的 方式，保持原有帶輸出轉(zhuǎn)矩不變，將轉(zhuǎn)矩經(jīng)過金屬帶與一組行星齒輪機(jī)構(gòu)分流
再將轉(zhuǎn)矩輸出，使得輸出轉(zhuǎn)矩為兩者傳遞轉(zhuǎn)矩之和，從而增大CVT的輸出轉(zhuǎn)矩。 本發(fā)明使得大部分轉(zhuǎn)矩經(jīng)過中間齒輪傳遞輸出，由于齒輪傳動效率很高，因而 該機(jī)構(gòu)可以在原有基礎(chǔ)上大大提高CVT的傳遞效率，提高整體經(jīng)濟(jì)性。


圖1是本發(fā)明的方法控制流程圖2是本發(fā)明的傳動機(jī)構(gòu)原理示意圖3是本發(fā)明的傳動機(jī)構(gòu)中行星輪的受力示意圖4是功率分流式CVT變速器的主視圖5是圖4中的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖l、 2，功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法，動力扭矩一路經(jīng)由 主動錐形盤組件、從動錐形盤組件和其間設(shè)置的鋼帶與動力輸出軸連接并實(shí)施 扭矩傳遞，動力扭矩另一路經(jīng)過齒輪傳動機(jī)構(gòu)傳遞到動力輸出軸，輸出扭矩為上述鋼帶、主、從動錐形盤組件傳遞扭矩和齒輪傳動機(jī)構(gòu)傳遞扭矩之合。
優(yōu)選采用的方案是所述的齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括與動力輸入軸相連的行星輪
機(jī)構(gòu)、中間過渡齒輪機(jī)構(gòu)，動力扭矩一路經(jīng)過所述的行星輪機(jī)構(gòu)、中間過渡齒
輪機(jī)構(gòu)傳輸?shù)絼恿敵鲚S。
行星輪機(jī)構(gòu)輸出兩路扭矩，其一路傳遞到主動錐形盤組件并帶動從動錐形
盤組件和其間設(shè)置的鋼帶傳遞至動力輸入軸；同時，另一路是由行星輪機(jī)構(gòu)與
中間過渡齒輪機(jī)構(gòu)配合傳輸?shù)絼恿敵鲚S。
1/脅"
中間過渡齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪減速比n按照以下關(guān)系確定Rbs==Zlx"，在輸出轉(zhuǎn)矩明顯增大的情況下，選擇一合適的中間齒輪減速比n，整體的變速比Rbs將幾乎保持原有變速比Ra不變。
上述方法具體說明如下
功率分流原理由圖1、 2、 3所示的原理所示，轉(zhuǎn)矩通過輸入軸輸入后經(jīng)過兩部分分流再輸出。由于保持了原有金屬帶的傳遞能力，因此設(shè)定金屬帶部分傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Mc=150N*m ，行星輪機(jī)構(gòu)受力分析如圖3所示，F(xiàn)l=Mc/Rl， F3=F1， F2=F3+F1=2F1=2MC/R1，
Min=F2XR2=2McXR2/Rl (1)
由行星輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動比計算公式Zlz^ = ±/ (2)
上述(2)式中正負(fù)號表示齒輪1與齒輪3在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)方向是否一致，由于齒輪1和齒輪3在該機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向是一致的，因此由公式(2)轉(zhuǎn)化可
得
coh=i*w3 + M;1 (3)
1 + /
上述(3)式中i=Z3/Zl;結(jié)合圖形分析可以分別計算出輸出最大轉(zhuǎn)速cooutm和輸出最低轉(zhuǎn)速coouts。由于"out二"3Xn，而"3是隨著金屬帶變速而隨著變化的w 3max=Ra X w 1/n co lmin二 co 3max/nRa
Woutm"雄+ "x脂 (4)
Wouts"憩1,, (5)21 xw
將上述(4)式除(5)式便得其輸出的變速比Rbs
Rb_ Wo咖一"+Zlxw ⑥腸+ !
由上面分析可以看出，該分流機(jī)構(gòu)通過增加行星輪機(jī)構(gòu)可以使得原金屬帶式無級變速機(jī)構(gòu)變速比以及輸出轉(zhuǎn)矩發(fā)生改變，而調(diào)速動作仍然是通過改變帶輪動盤的軸向移動來實(shí)現(xiàn)，通過分析式子(1)和(6)可以看出只要選擇一合適的中間齒輪減速比n，在輸出轉(zhuǎn)矩明顯增大的情況下，整體的變速比Rbs將幾乎保持原有變速比Ra不變。
由于功率分兩部分傳遞后輸出，左側(cè)的帶輪傳動效率可0.92。右側(cè)中間減速部分傳動效率為0. 98X0. 97=0. 9506，中間NGW型行星輪機(jī)構(gòu)效率為0. 98，由于功率傳遞可視為如下傳遞流程
由于金屬帶部分傳遞輸入功率的90%，中間部分傳遞10%，最后得總傳動效率11= (0.92X0.9+0.1X0.9506) X0.98=0.905。通過上面分析可得，可以通過設(shè)計使得大部分轉(zhuǎn)矩經(jīng)過中間齒輪傳遞輸出，由于齒輪傳動效率很高，因而該機(jī)構(gòu)可以在原有基礎(chǔ)上大大提高CVT的傳遞效率，提高整體經(jīng)濟(jì)性。
上述實(shí)施例1中采用的標(biāo)號齒輪1、 2、 3分別對應(yīng)于以下實(shí)施例2中的太陽輪17、行星輪13和齒圈16，采用簡單的編號主要是便于上述方程式的表達(dá)。
實(shí)施例2結(jié)合圖2、 3、 4、 5， 一種功率分流式CVT變速器，動力傳動機(jī)構(gòu)包括三自由度行星機(jī)構(gòu)IO、輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)20，輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)30、功率分流中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)60，各傳動軸系都通過軸承固定在箱體70上，三自由度行星機(jī)構(gòu)10的輸入端與動力相連，三自由度行星機(jī)構(gòu)10的輸出端有兩個， 一個輸出端與輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)20相連，輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)20與輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)30機(jī)構(gòu)之間設(shè)置傳輸鋼帶40，輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)30與扭矩輸出軸80周向固定傳遞扭矩；三自由度行星機(jī)構(gòu)10的另一個輸出端與中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)60相連，中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)60與扭矩輸出軸80上軸向固定的齒輪81嚙合傳遞扭矩。
所述的三自由度行星機(jī)構(gòu)IO包括相互固連的行星架輸入軸11和行星架12，行星輪13空套在心軸14上，心軸14通過滾動軸承安裝在行星架12上和行星架輸入軸ll上，參見圖5，行星架12為桶狀，其端口處與行星架輸入軸ll的法蘭邊結(jié)合，兩者之間形成空腔，心軸14的一端由軸承固定在行星架12上，另一端由軸承固定在行星架輸入軸11的法蘭邊上；所述的輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)20包括輸入帶輪軸21及其上設(shè)置的相互配合的軸向間距可調(diào)的固定錐盤22和移動錐盤23;整個行星機(jī)構(gòu)10通過軸承外套安裝在輸入帶輪軸21上，太陽輪17安裝固定在輸入帶輪軸21上，同時位于行星架12與行星架輸入軸11的法蘭邊之間形成空腔中；齒圈支架15通過軸承安裝且軸向定位在輸入帶輪軸21上，齒圈支架15上有齒圈16，齒圈16的內(nèi)、外兩側(cè)都帶齒，通過卡環(huán)部件將齒圈支架15軸向固定在輸入帶輪軸21上，齒圈16內(nèi)外兩側(cè)都帶齒并與齒圈支架15焊接為一體；太陽輪14與行星輪13相互嚙合，行星輪13與齒圈16的內(nèi)齒相互嚙合，行星架輸入軸11及齒圈支架15相對輸入帶輪軸21軸向固定、周向能自由旋轉(zhuǎn)。
所述的輸入帶輪軸21上開設(shè)沿軸長方向布置的槽211，活動錐盤23套設(shè)在輸入帶輪軸21上，活動錐盤23上開設(shè)有與槽211對應(yīng)的槽部，兩槽構(gòu)成的空腔部設(shè)置鋼球25，鋼球25的設(shè)置即方便裝配，同時保證活動錐盤23在輸入帶輪軸21上可以軸向移動，并且兩者同步轉(zhuǎn)動，彈簧擋圈26空套在輸入帶輪軸21上且在軸上軸向固定、軸向可以相對運(yùn)動， 在活動錐盤23與彈簧擋圈26之間安裝著壓緊的彈簧27，活動錐盤23通過鋼球 25安裝在輸入帶輪軸21上并與輸入帶輪軸21周向固定、軸向可以相對運(yùn)動， 上述輸入帶輪軸21通過軸承固定安裝在箱體上70。
輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)30包括扭矩輸出軸80上套設(shè)的活動錐盤32，活動錐盤32 與扭矩輸出軸80軸向移動、周向固定連接，彈簧檔圈33空套在輸出軸31上通 過螺母34在軸上軸向固定，在活動錐盤32與彈簧擋圈33之間安裝有壓緊的彈 簧35;傳輸鋼帶40安裝在輸入帶輪軸21上的固定錐盤22和活動錐盤23及扭 矩輸出軸80上的固定錐盤31和活動錐盤32分別所組成的錐面之間。
扭矩輸出軸80上的齒輪81通過鍵安裝在扭矩輸出軸80上，扭矩輸出軸80 上的齒輪81與中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)60上的齒輪62嚙合，所述的中間過渡齒 輪減速機(jī)構(gòu)60包括齒輪62通過鍵63安裝在齒輪軸61上，整個齒輪軸61通過 兩端軸承安裝在箱體70上，并且齒輪軸61上的小齒輪64與齒圈16的外齒相 互嚙合。
動力首先從行星架輸入軸11輸入，其中一部分動力通過行星輪13傳遞給 太陽輪17，再從太陽輪17傳遞到輸入帶輪軸21，動力再從輸入帶輪軸21通過 鋼帶40傳遞到扭矩輸出軸80;另一部分動力通過行星輪13傳遞給齒圈16，再 從齒圈16傳遞到齒輪軸61，動力接著通過齒輪軸61與扭矩輸出軸80上相互嚙 合的齒輪81傳遞到扭矩輸出軸80。最終實(shí)現(xiàn)兩部分動力的匯合，即實(shí)現(xiàn)了功率 的分流，在保持鋼帶傳遞功率不變的前提下，使整箱傳遞功率增加。
本發(fā)明采用的分流形式，客觀地大大增加了 輸出的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)所選擇的參數(shù)代入式1和6算得最大傳遞轉(zhuǎn)矩為476Nm，鋼帶 傳遞150Nm，輸出變速比為4.02，整體效率可達(dá)0.905，而且輸出最小轉(zhuǎn)速為輸 入轉(zhuǎn)速的0.98倍，輸出最大轉(zhuǎn)速為輸入轉(zhuǎn)速的3.93倍，因此該機(jī)構(gòu)在保證原 有無級變速器輸出變速比，以及原有輸出轉(zhuǎn)速不變的前提下，傳遞轉(zhuǎn)矩比原來 提高的了 3倍，很好的克服了金屬帶式無級變速器在傳遞轉(zhuǎn)矩上的限制。
權(quán)利要求
1、一種功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法，其特征在于動力扭矩一路經(jīng)由主動錐形盤組件、從動錐形盤組件和其間設(shè)置的鋼帶與動力輸出軸連接并實(shí)施扭矩傳遞，動力扭矩另一路經(jīng)過齒輪傳動機(jī)構(gòu)傳遞到動力輸出軸，輸出扭矩為上述鋼帶、主、從動錐形盤組件傳遞扭矩和齒輪傳動機(jī)構(gòu)傳遞扭矩之合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法，其特征在于所述的齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括與動力輸入軸相連的行星輪機(jī)構(gòu)、中間過渡齒輪機(jī)構(gòu)，動力扭矩一路經(jīng)過所述的行星輪機(jī)構(gòu)、中間過渡齒輪機(jī)構(gòu)傳輸?shù)絼恿敵鲚S。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法，其特征在于行星輪機(jī)構(gòu)輸出兩路扭矩，其一路傳遞到主動錐形盤組件并帶動從動錐形盤組件和其間設(shè)置的鋼帶傳遞至動力輸入軸；同時，另一路是由行星輪機(jī)構(gòu)與中間過渡齒輪機(jī)構(gòu)配合傳輸?shù)絼恿敵鲚S。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法，其特征在于中間過渡齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪減速比n按照以下關(guān)系確定Rbs==——^f^，在輸出轉(zhuǎn)矩明顯增大的情況下，選擇一合適的中間齒輪減速比n，整體的變速比Rbs將幾乎保持原有變速比Ra不變。
5、 一種功率分流式CVT變速器，其特征在于動力傳動機(jī)構(gòu)包括三自由度行星輪機(jī)構(gòu)(10)、輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)(20)，輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)(30)、功率分流中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)(60)，各傳動軸系都通過軸承固定在箱體(70)上，三自由度行星輪機(jī)構(gòu)(10)的輸入端與動力相連，三自由度行星輪機(jī)構(gòu)(10)的輸出端有兩個， 一個輸出端與輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)(20)相連，輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)(20)與輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)(30)機(jī)構(gòu)之間設(shè)置傳輸鋼帶(40)，輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)(30)與扭矩輸出軸(80)周向固定傳遞扭矩；三自由度行星輪機(jī)構(gòu)(10)的另一個輸出端與中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)(60)相連，中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)(60)與扭矩輸出軸(80)上軸向固定的齒輪(81)嚙合傳遞扭矩。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率分流式CVT變速器，其特征在于所述的三自由度行星輪機(jī)構(gòu)(10)包括相互固連的行星架輸入軸(11)和行星架(12)，行星輪(13)空套在心軸(14)上，心軸(14)通過滾動軸承安裝在行星架(12)和行星架輸入軸(11)上；所述的輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)(20)包括輸入帶輪軸(21)及其上設(shè)置的相互配合的軸向間距可調(diào)的固定錐盤(22)和活動錐盤(23);整個行星輪機(jī)構(gòu)(10)通過軸承外套安裝在輸入帶輪軸(21)上，太陽輪(17)安裝固定在輸入帶輪軸(21)上；齒圈支架(15)通過軸承安裝且軸向定位在輸入帶輪軸(21)上，齒圈支架(15)上有齒圈(16)，齒圈(16)的內(nèi)、外兩側(cè)都帶齒；太陽輪(17)與行星輪(13)相互嚙合，行星輪(13)與齒圈(16)的內(nèi)齒相互嚙合，行星架輸入軸(11)及齒圈支架(15)相對輸入帶輪軸(21)軸向固定、周向能自由旋轉(zhuǎn)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的功率分流式CVT變速器，其特征在于所述的輸入帶輪軸(21)上開設(shè)沿軸長方向布置的槽(211),活動錐盤(23)套設(shè)在輸入帶輪軸(21)上，活動錐盤(23)上開設(shè)有與槽(211)對應(yīng)的槽部，兩槽構(gòu)成的空腔部設(shè)置鋼球(25)，彈簧擋圈(26)空套在輸入帶輪軸(21)上且在軸上軸向固定，在活動錐盤(23)與彈簧擋圈(26)之間安裝著壓緊的彈簧(24)，上述輸入帶輪軸(21)通過軸承固定安裝在箱體上(70)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的功率分流式CVT變速器，其特征在于輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)(30)包括扭矩輸出軸(80)上套設(shè)的活動錐盤(32)，活動錐盤(32)與扭矩輸出軸(80)軸向移動、周向固定連接，彈簧檔圈(33)空套在扭矩輸出軸(80)上通過螺母(34)在軸上軸向固定，在活動錐盤(32)與彈簧擋圈(33)之間安裝有壓緊的彈簧(35);傳輸鋼帶(40)安裝在輸入帶輪軸(21)上的固定錐盤(22)和活動錐盤(23)及扭矩輸出軸(80)上的固定錐盤(31)和活動錐盤(32)分別組成的錐面之間。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率分流式CVT變速器，其特征在于扭矩輸出軸(80)上的齒輪(81)通過鍵安裝在扭矩輸出軸(80)上，扭矩輸出軸(80)上的齒輪(81)與中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)(60)上的齒輪(62)嚙合，所述的中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)(60)包括齒輪(62)通過鍵(63)安裝在齒輪軸(61)上，整個齒輪軸(61)通過兩端軸承安裝在箱體(70)上，并且齒輪軸(61)上的小齒輪(64)與齒圈(16)的外齒相互嚙合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功率分流式CVT變速器及其扭矩傳遞方法，扭矩傳遞方法就是將動力扭矩分為兩路，其中一路經(jīng)由主、從動錐形盤組件和鋼帶傳遞扭矩傳遞，另一路經(jīng)過齒輪傳動機(jī)構(gòu)傳遞到扭矩輸出軸；功率分流式CVT變速器，與動力相連的行星輪機(jī)構(gòu)的輸入端的一個輸出端與輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)相連，輸入帶輪軸機(jī)構(gòu)與輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)之間設(shè)置傳輸鋼帶，輸出帶輪軸機(jī)構(gòu)與扭矩輸出軸軸向固定傳遞扭矩，另一個輸出端與中間過渡齒輪減速機(jī)構(gòu)相連再向與扭矩輸出軸傳遞扭矩。本發(fā)明使得大部分轉(zhuǎn)矩經(jīng)過中間齒輪傳遞輸出，由于齒輪傳動效率很高，因而大大提高CVT的傳遞效率，提高整體經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號F16H37/02GK101463893SQ200910116059
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者潘國揚(yáng) 申請人:奇瑞汽車股份有限公司